采矿工程毕业设计（论文）-牛儿庄煤矿1.2Mta新井设计【全套图纸】 .doc

第 1 页 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计 目目 录录 一般部分 1 矿区概述及井田地质特征1 1.1 矿区概述 1 1.1.1 矿区地理位置.1 1.1.2 矿区气象、地震.1 1.1.3 矿区的水文情况.2 1.1.4 矿区经济概况.2 1.1.5 煤田开发概况.3 1.2 井田地质特征 3 1.2.1 井田的地形、地貌.3 1.2.2 井田勘探程度.3 1.2.3 地层概述.4 1.2.4 地质构造.6 1.2.5 水文地质特征.6 1.3 煤层特征 7 1.3.1 煤层埋藏条件.7 1.3.2 可采煤层特征、围岩性质.9 1.3.3 煤质牌号.9 1.3.4 煤质特征.9 1.3.5 煤的瓦斯、自燃11 2 井田境界与储量12 2.1 井田境界 .12 2.1.1 井田境界确定依据12 2.1.2 井田境界12 2.1.3 井田赋存特征12 2.2 矿井储量计算 .12 2.2.1 储量计算基础13 2.2.2 矿井工业储量13 2.2.3 矿井可采储量15 2.3.3 采区设计损失17 2.3.4 矿井设计可采储量计算17 2.3.5 设计可采储量计算结果汇编表18 3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限19 3.1 矿井工作制度 .19 3.2 矿井设计生产能力及服务年限 .19 3.2.1 矿井设计生产能力确定的依据 .19 第 2 页 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计 3.2.2 核算矿井服务年限 .19 3.2.4 井型校核 .20 4 井田开拓.22 4.1 井田开拓的基本问题 .22 4.1.1 井田开拓的基本问题22 4.1.2 确定井筒形式、数目、位置、坐标22 4.1.3 工业广场的位置、形状和面积的确定24 4.1.4 开采水平的划分24 4.1.5 主要开拓巷道24 4.1.6 方案比较24 4.2 矿井基本巷道 .29 4.2.1 井筒29 4.2.2 主要开拓巷道29 4.2.3 井底车场及硐室32 5 准备方式-带区巷道布置.38 5.1 煤层的地质特征 .38 5.1.1 煤层埋藏条件38 5.2 煤质与地质情况 .38 5.2.1 采带区数目及位置38 5.2.2 带区长度的确定38 5.2.3 确定区段和区段数目38 5.2.4 带区区内工作面的接替顺序39 5.2.5 带区生产系统39 5.2.6 带区巷道的掘进方法39 5.2.7 带区生产能力39 5.3 带区车场设计 .41 5.3.1 带区主要硐室41 6 采煤方法.42 6.1.4 回采工作面破煤、装煤方式的确定42 6.1.6 确定回采工作面运煤方式44 6.1.7 确定回采工作面支护方式46 6.1.8 劳动组织和循环作业图表47 6.2 回采巷道布置 .49 6.2.2 回采巷道参数49 7 井下运输52 7.1 概述 .52 7.2 大巷运输设备选择 .52 第 3 页 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计 7.2.1 煤炭运输方式52 7.2.2 运输设备的能力验算54 7.2.3 辅助运输方式54 7.2.3 运输设备能力验算55 8 矿井提升.56 8.1 概述 .56 8.1.1 矿井提升设计原始条件和数据56 8.1.2 矿井提升方式56 8.2 主副井提升 .56 8.2.1 主井设备选型56 8.2.2 副井设备选型57 9 矿井通风.59 9.1 矿井通风 .59 9.1.1 矿井通风系统的确定60 9.1.2 矿井通风系统方案比较61 9.2 带区通风 .62 9.2.1 采煤工作面通风类型的确定62 9.2.2 通风构筑物63 9.2.3 矿井风量的计算63 9.4 矿井通风阻力 .69 9.5 矿井主要通风机选型 .72 9.5.1 主要风机选型72 9.6 防止特殊灾害的安全措施 .75 9.6.1 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施75 9.6.2 预防井下火灾的措施 76 9.6.3 防水措施 76 10 矿井基本技术经济指标77 专题部分 浅谈我国煤矿瓦斯的抽放与利用79 1 煤矿瓦斯抽采现状.79 2 我国煤矿瓦斯抽采利用存在的困难和问题.81 2.1 煤矿瓦斯抽采难度增大 81 2.2 瓦斯抽采技术与装备落后 81 2.3 基础理论研究和技术创新不够 81 第 4 页 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计 2.4 煤矿瓦斯利用受制约 81 2.5 国家税收、财政等鼓励政策力度不足 82 3 对策建议82 4 瓦斯抽放方法.82 4.1 井下钻孔预抽本煤层瓦斯 .82 4.2 井下钻孔抽放邻近层瓦斯 .83 4.3 地面钻孔抽瓦斯 .83 5 提高瓦斯抽放率的措施.84 5.1 优化钻孔布置方式84 5.2 改善采掘平衡，确保抽放时间84 5.3 提高透气性措施84 5.4 推广聚胺脂加水泥浆封孔方法。提高封孔质量84 5.5 优化抽放系统84 5.6 加强管理85 6 采空区瓦斯涌出特征85 7 采空区瓦斯处理方法86 8 采空区瓦斯处理发展趋势.88 9 我国在瓦斯抽放和利用工作上的主要问题.88 10 提高瓦斯抽放和利用工作的方法89 11 结 论90 参考文献：91 翻译部分 英文原文.92 shearer coal dust control measures to improve .92 1 foreword92 2 shearer structural improvements 93 2.1 shearer pick the classification93 2.2 measures to reduce the dust93 第 5 页 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计 2.3 speed traction control shearer.94 3 ways to improve shearer spray nozzle 94 3.1 increase before the water pressure.94 3.2 spray form of improvement94 4 other measures 95 1 前言.97 2 采煤机结构的改进.97 2.1 采煤机截齿的分类 .97 2.2 减少粉尘产生的措施 .98 2.3 控制采煤机的牵引速度 .98 3 改进采煤机的喷雾方式.98 3.1 加大喷嘴前的水压 .98 3.2 喷雾方式的改进 .99 4 其它措施.99 参考文献：100 致 谢.101 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计（论文） 第 1 页 1 矿区概述及井田地质特征矿区概述及井田地质特征 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 1.1 矿区概述矿区概述 1.1.1 矿区地理位置矿区地理位置 峰峰矿区位于冀南平原邯郸市西南部，地处晋、冀、鲁、豫四省交界处， 铁路外与京广铁路、邯济铁路接轨，内有邯磁马邯环行线，各矿厂均有 铁路专用线与之相连；公路方面，107 国道和京深高速公路沿矿区东部通过， 邢(台)洛(阳)一级公路贯穿矿区西部，交通十分便利。 牛儿庄矿位于河北省邯郸市峰峰矿区东北部，位于井田中央的主井中心地 理座标为东径 1141402，北纬 363038，一对竖井位于井田中部，其主副井 座标分别为 x=42286.072，y=20867.489,z=205.991。x=42346.517，y=20885.924,z=206.491 。井田地势西北高，东南低，标高+170260m。 本矿交通方便，西有穿过工人村的邯峰战备公路，小屯至牛儿庄矿公路由 西向东从井田通过，构成公路运输主干线。铁路运煤专线自北向南纵贯本井田， 在马头站与京广线接轨，可达全国各地。本矿南距峰峰矿务局 6km；峰峰矿区 新市区 11km；东距邯郸市 33km；距马头火车站 21.4km。 1.1.2 矿区气象、地震矿区气象、地震 气侯：本区属暧温带大陆性半干旱季风气候区，夏热冬寒，四季分明，年 降水量 1575.3mm(1963 年)220.0mm(1965 年)，平均 562.7mm，最大日降水量 1963 年 8 月 4 日为 196.7mm，年平均蒸发量 1806mm，大于降水量。气温 42.5(1955 年 7 月 24 日)-21.0(1951 年 1 月 3 日)，年平均 13.6，冰冻期 为十一月至次年二月，最大冻土深度 0.370.42m。风向随季节变化，冬季以北 风为主，夏季多南风，平均风速 2.4m/s，最大风速 20m/s(1961 年 5 月 3 日)。工 业广场地面标高 236，地势平坦，井口标高+239，历史最高洪水位+171，且工 业广场内施工有排水沟，不存在内涝问题。地表水不可能溃入井筒。 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计（论文） 第 2 页 本矿井在 1956 年为建井初期，以前无地震资料记载；1966 年 3 月 8 日邢 台地震时，涉及本矿约 3-4 级地震，工人村结构欠佳的住房在地震后有小型裂 缝，但无倒塌。1975 年 2 月 4 日海城地震，本矿略有震感。1976 年 7 月 28 日 唐山地震，本矿有一至二级震感，但无任何损失。 牛儿庄矿 牛儿庄矿 工人村 新市区 峰峰 矿务局 泉头 南大社 小屯矿 工人村 马头站 新坡 新坡站 市县村镇 公 路 铁路及车站 图 例 马头镇 大淑村 流泉 牛儿庄矿交通位置图 林村站 京 广 线 邯 郸 市 薛村矿 五矿 薛 村 井 田 小 屯 井 田 牛 儿 庄 井 田 五 矿 井 田 羊 渠 河 井 田 井田边界 生产竖井 大 淑 村 井 田 南旺 东古佛 野狸岗 二矿井田 朴 子 村 井 田 泉头井田 一 矿 井 田 吝 家 沟 井 田 工人村 九龙口矿 半 个 山 井 田 图图 1-1 牛儿庄矿交通位置图牛儿庄矿交通位置图 1.1.3 矿区的水文情况矿区的水文情况 牛儿庄矿井田位于河北省邯郸地区南部鼓山丘陵地带，属于邯邢水文地质 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计（论文） 第 3 页 单元的南单元，井田位于鼓山东侧强迳流带附近，是南单元地下水排泄区之一。 矿井主要充水水源为地表水、大气降水，第四季潜水和石灰岩承压含水层， 影响煤层开采的主要含水层为大青、中奥陶系石灰岩承压含水层，是矿井主要 的充水水源和隐患。 1.1.4 矿区经济概况矿区经济概况 峰峰矿区总面积 353 km2，辖 9 个镇、148 个行政村、68 个社区。全区总 人口 52 .2 万人，其中城市人口 30.2 万人。耕地面积 122.93km2，主要播种粮食、 棉花、油科和蔬菜等，另有 10.86km2果林，主要品种有苹果、梨、桃和大枣等。 本区历史悠久，自然资源丰富，经济基础较好。以“煤海、瓷都、水泥城” 而远近闻名。该区坚持以经济建设为中心，加快产业结构调整，全区经济和社 会事业得到蓬勃发展。2002 年，全区国内生产总值达到 66.37 亿元；区级财政 收入完成 2.5 亿元，其中地方财政收入 1.7 亿元；农民人均纯收入达到 3531 元； 城镇居民人均可支配收入达到 5911 元。全区政治稳定、经济繁荣、社会昌盛。 境内矿产资源丰富，种类繁多。已探明并具开采价值的有煤、铁矿石、瓷 土、铝矾土、石灰石、大理石、石膏等 30 多种，其中原煤储量 35 亿吨，铝矾 土 4 亿吨，优质石灰石 55 亿吨，紫砂土 2 亿吨。这些资源不仅储量大，而且埋 藏浅、品位高、宜开采，对于发展煤化工、电力、建材、陶瓷等项目，具有得 天独厚的条件和良好的基础。该区工业起步较早，工矿企业众多，行业门类齐 全，辖区内有各类企业 1000 多家，其中国家、省、市属企业达 236 家，国内著 名的邯峰电厂、峰峰集团有限公司(原峰峰矿务局)、河北太行集团、邯郸陶瓷 总公司等大中型企业均落户该区，形成了煤焦化、陶瓷、建材、电力四大支柱 产业。近几年来，新上了粉煤灰综合利用，“三网合一”、煤气输配、热电厂扩 建、生物工程等一批科技含量高、附加值高、市场竞争力强的重点项目，工业 发展后劲明显增强。 1.1.5 煤田开发概况煤田开发概况 峰峰矿区已有上百年的开采历史，1949 年 9 月 18 日成立峰峰矿务局。 2003 年 7 月改制为峰峰集团有限公司，注册资本 28.5 亿元。2006 年末资产总 额 82.05 亿元，负债总额 52.82 亿元，净资产 29.23 亿元，资产负债率 64.4%。2007 年营业收入 125 亿元。2008 年归属于河北省冀中能源。经过 50 多 年的发展，峰峰集团已成为具有煤炭开采、洗选加工、煤化工、电力、机械制 造、基建施工、建材、现代物流等以煤为基础，多产业综合发展的国有特大型 煤炭企业集团，河北省和煤炭工业百强企业之一。现有 13 对生产矿井、2 座大 型洗煤厂等 18 个分公司，23 个子公司。年产原煤 1300 万吨，精煤 700 万吨， 冶金焦 155 万吨，发电总装机容量 134.5mw。 1.2 井田地质特征井田地质特征 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计（论文） 第 4 页 1.2.1 井田的地形、地貌井田的地形、地貌 牛儿庄井田地面地貌属山前低地丘陵地带，西北部高，东南部低。海拔最 高处+260m，最低处+170m。本井田地表大部分为第四纪沉积物覆盖。第四纪 沉积物主要由洪积物及风化黄土构成。 1.2.2 井田勘探程度井田勘探程度 1954 年由前华北煤田地质勘探局第二地质调查队提出牛儿庄井田普查地质 报告，1955 年 12 月 30 日经地质勘探总局峰峰办事处 138 队勘探后提交牛薛 井田精查地质报告，1956 年全国储委会 65 号文批准，1977 年河北煤田地质 勘探公司三队对牛儿庄矿深部进行补充勘探，并提交“牛儿庄矿深部补充勘探精 查地质报告”，经（78）冀革煤挖字第 18 号文批准。 牛儿庄井田原由前华北煤田地质勘探局第二地质调查队于 1954 年提出牛儿 庄井田普查地质报告，薛村井田由前煤田地质勘探局峰峰办事处地质调查队于 1955 年 1 月提出薛村地质普查报告。1955 年 12 月 30 日地质勘探总局峰峰办事 处 138 队提交了两矿合并为一的牛薛井田精查地质报告。本报告评价了牛 薛井田普查报告所作过的埋藏量（储量）计算是不正确，并重新将牛儿庄及薛 村两区合并为一作了埋藏量计算，其总储量 a2+b+c1+c2 为 19436.4 万吨。 1956 年全国储委会 65 号文批准，牛儿庄矿矿井地质储量为 5762 万吨。1959 年 9 月由唐山煤矿设计院修改设计，并对原“牛儿庄矿井技术设计”所确定的井 田境界没有进行修改，均采用原技术设计文件中计算依据，确定矿井-200 以上 地质储量为 5762 万吨；可采储量 4435.22 万吨，均未提供工业储量和远景储量。 牛儿庄矿于 1960 年 7 月正式投入生产，1965 年达到设计生产能力年产 65 万吨。1972 年进行了二水平延深工程，关于对“牛儿庄矿二水平延深设计”的批 复，业经（73）冀革煤字第 172 号文批准，全矿 a+b+c 储量为 6584.4 万吨， d 级储量为 7290.1 万吨，可采储量为 4560.9 万吨。此次批准的全矿井储量就已 经将三水平（-200-400）储量纳入进去。 牛儿庄井田-200 水平以深地区，因施工钻孔过少，勘探程度较低，1977 年 由河北省地质勘探公司对牛儿庄井田-200 水平以深地区进行了补充勘探，并提 交了牛儿庄矿深部补充勘探（精查）地质报告，1978 年业经（78）冀革煤 挖字第 18 号文批准，同意批准本报告所获得的工业储量 a+b+c 为：7851.4 万 吨，但均未提供详尽的地质储量和可采储量。在此次补充勘探报告的基础上， 1978 年 8 月矿进行矿井地质报告修改，本报告经冀煤挖字（80）第 5 号批 准。按照报告勘探类型重新做了储量级别的划分，并对全矿井进行了储量重算 工作。矿井仅发生了储量级别升级引起增加和重算引起的减少。 通过“查档寻源”追溯矿井储量原始数据的提供依据； 1972 年二水平延深 工程经过（73）冀革煤字第 172 号文批准的储量为 a+b+c 6584.4 万吨；可采 储量 4560.9 万吨，此次批准的储量与 1972 年末矿井储量平衡表数据一致，同 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计（论文） 第 5 页 时又与 72 年末2002 年末矿井动态表原始能利用储量分母数据相统一。故 （73）冀革煤字第 172 号文批准的矿井储量可作为本次矿井核销生产能力原始 能利用储量的依据。其全矿井最终获得地质储量为 13874.5 万吨；工业储量 6584.4 万吨；远景储量为 7290.1 万吨；可采储量 4560.9 万吨。 1.2.3 地层概述地层概述 井田内含煤岩系均属上古生界石炭、二选系含煤建造，假整合于下古生界 中奥陶系地层之上。含煤地层自下而上由石炭系本溪组和太原组，二选系山西 组、三个岩组组成。 本溪组，为海陆相交替沉积，岩性由灰至黑灰色砂质页岩和浅灰色、紫红 花斑色铝土泥岩组成，内含不稳定薄煤 12 层，俗称“尽头煤”，底部为紫、红、 灰白色的铁铝岩，上部具鲕状结构。本组厚 535m，平均 25m。 太原组，浅海相沉积，为主要煤系地层之一，岩性由灰色至黑灰色的粉砂 岩、薄层灰岩、泥岩及煤层组成，含薄层灰岩 59 层，多为煤层顶板，含煤 12 层，可采者五层，煤层底板多为粉砂岩、砂质泥岩、富含植物化石。本组厚 度 120m。 山西组，属于一套过渡相、陆相碎屑岩含煤沉积建造，为主要煤系地层之 一，岩性由浅灰色至深灰色的中细砂岩、粉砂岩、粉砂泥岩、泥岩及煤组成， 沉积特征明显。含煤一至四层。可采一层（2#）厚度一般为 56m，煤层底板 多为中细砂岩及粉砂岩。顶板为粉、细砂岩或中细砂岩，富含植物化石碎片， 本组厚 60m。 三个岩组地层总厚 179.4m，共含煤 1520 层，总厚度 19.55m，含煤系数 9 .88 %，其中可采煤层六层，总厚 14.8m，可采煤层含煤系数为 7.48%,井田内 无岩浆岩侵入体，仅在井田以北、武安、白沙一带有岩浆活动。 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计（论文） 第 6 页 图图 1-2 煤系地层综合柱状图煤系地层综合柱状图 1.2.4 地质构造地质构造 1.井田地质构造 牛儿庄井田位于峰峰煤田的中部，鼓山复背斜东麓以东边缘地区，基本构 造形态为一向东南倾伏之单斜构造，煤层（岩）倾角一般为 1015 度，局部地 区可达 3040 度。 矿井地质条件分类是以地质构造复杂程度和煤层的稳定性为主要依据，本 井田地质条件分类结果为adegf 并经中煤总（1991）第 338 号文批 准。 1.2.5 水文地质特征水文地质特征 1.井田水文地质条件 牛儿庄矿井田位于河北省邯郸地区南部鼓山丘陵地带，属于邯邢水文地质 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计（论文） 第 7 页 单元的南单元，井田位于鼓山东侧强迳流带附近，是南单元地下水排泄区之一。 井田构造条件分析表明，井田为东倾斜之单斜构造，含水层埋藏于地表以 下且由西向东埋藏逐渐增加，井田东界、西界及北界东段为断层切割控制，北 界西段，牛儿庄矿与薛村矿井田大青含水层相联。南界与五矿中央区大青水文 地质单元为一整体，其最终边界亦为断层控制，上述因素的制约使井田大青含 水层与地表隔离，为封闭的含水层构造，综合构造条件与放水试验资料分析， 我矿大青含水层水文地质边界比较明显。 2.含水层特征： 按井田地质及含水性特征与其对开采影响，含水层包括石炭系，二叠系含 水层及其下伏之中奥陶系灰岩含水层。 煤系含水层中二迭系山西组大煤顶板砂岩含水层及石炭系薄层灰岩野青、 山青、伏青、小青和大青灰岩含水层组成，属孔隙与裂隙水，除大青灰岩含水 层外，其余含水层裂隙一般不发育，以构造裂隙为主。砂岩含水层以孔隙常被 钙质、泥质所充填，含水层富水性微弱，以静储量为主，易于疏干。 大青灰岩为大青煤直接顶板，厚度一般 5.3m，该含水层是煤系地层中最强 的承压含水层，具有裂隙发育，导水性好，富水性、含水性有不均一特点，目 前，井田大青水位+109-28m。 中奥陶系灰岩含水层为煤系地层基底，厚 545m，属厚层裂隙岩溶承压含水 层，井田邻近出露于以西鼓山地区，井田范围内均为煤系地层复盖，埋藏于深 部。含水层分布稳定，主要接受大气降雨，在地表露头处接受补给，补给充沛， 含水丰富，并通过断层补给煤系地层中各含水层，是矿井防治水工作的重点 （详见含水层特征表）。 3.矿井充水水源 矿井主要充水水源为地表水、大气降水，第四季潜水和石灰岩承压含水层， 影响煤层开采的主要含水层为大青、中奥陶系石灰岩承压含水层，是矿井主要 的充水水源和隐患。 矿井自 1960 年投产至 71 年，全矿涌水量始终在 1.0m3/min，随着开拓范围 增大，开采深度加深，并经历了几次突水，使矿井涌水量相应地不断增大，现 在矿井涌水量已达 45m3/min，随着矿井生产向深水平发展，采空面积加大， 预计矿井在今后几年中，矿井涌水量也将随之还会更大。 4.矿井水文地质类型 矿井水文地质类型的划分，根据矿井水文地质规程划分标准，并结合 矿井生产中获取的大量矿井水文地质资料进行的，牛儿庄矿为复杂型矿井，定 为类，并经中煤总生（1992）第 57 号文批准。 1.3 煤层特征煤层特征 1.3.1 煤层埋藏条件煤层埋藏条件 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计（论文） 第 8 页 井田内含煤岩系地层均系石炭、二迭纪，即中石炭统本溪组、上石炭统太 原组及下二迭统山西组，地层总厚 179.42m,共含煤 1520 层，总厚度 19.55m，含煤系数 9.88%。其中可采煤层 6 层，总厚度 14.80m，可采煤层含煤 系数为 7.48%。 本溪组，为海陆相交替沉积，岩性由灰至黑灰色砂质页岩和浅灰色、紫红 花斑色铝土泥岩组成，内含不稳定薄煤 12 层，俗称“尽头煤”，底部为紫、红、 灰白色的铁铝岩，上部具鲕状结构。本组厚 535m，平均 25m。 太原组，浅海相沉积，为主要煤系地层之一，岩性由灰色至黑灰色的粉砂 岩、薄层灰岩、泥岩及煤层组成，含薄层灰岩 59 层，多为煤层顶板，含煤 12 层，可采者五层，煤层底板多为粉砂岩、砂质泥岩、富含植物化石。本组厚 度 120m。 山西组，属于一套过渡相、陆相碎屑岩含煤沉积建造，为主要煤系地层之一， 岩性由浅灰色至深灰色的中细砂岩、粉砂岩、粉砂泥岩、泥岩及煤组成，沉积 特征明显。含煤一至四层。可采一层（2#）厚度一般为 56m，煤层底板多为 中细砂岩及粉砂岩。 表表 1-1 牛儿庄矿井田含水层特征表牛儿庄矿井田含水层特征表 编号 含水层 名称 岩性厚度（m）稳定性 富水 程度 水位标高 （m） 危害性 1 中奥陶 系 石灰岩545稳定 强 -123-129 严重危 害大 2大青石灰岩5.3稳定 较强 120-28 严重危 害大 3中青石灰岩0.4稳定弱各处不一 危害小 易疏干 4小青石灰岩0.3-0.5不稳定弱各处不一 危害小 易疏干 5伏青石灰岩1.2-5.1稳定 较强 -200 危害小 易疏干 6山青石灰岩0-1.8不稳定弱-200 危害小 易疏干 7野青石灰岩1.6稳定弱各处不一 危害小 易疏干 8 大煤顶 板 砂岩7.0较稳定弱各处不一 危害小 易疏干 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计（论文） 第 9 页 9 上石盒 子组 中细砂 岩 二段、三 段s 稳定弱各处不一 危害小 易疏干 10 第四纪 基岩 砂砾石0-25较稳定弱季性变化无危害 1.3.2 可采煤层特征、围岩性质可采煤层特征、围岩性质 本井田共含煤 1520 层，可采及大部分可采 6 层，分别为 2#(大煤)、 4#（野青）、6#（山青）、7#(小青)、8#(大青)、9#(下架)，详见见表 1-2。现将 各可采煤层特征分述如下： 2#煤（大煤） 为山西组唯一一层可采煤层，煤层稳定，煤层厚度 510m，一般厚度 8m，为复杂结构煤层，含夹矸三层，其中中层夹矸局部地区因河流同生冲蚀而 增厚，最厚可达 46m，将煤层分叉变薄，上分层厚度一般为 2.22.6m，下分 层厚度一般为 1.11.7m。煤层直接顶板为黑色粉砂岩，底板为灰色或灰黑色粉 砂岩。 4#（野青煤） 位于太原组上部，煤层厚度 0.561.58m，一般厚度 1.31m，结构简单，含 夹矸一层，不稳定，仅在局部含一层 0.05m 左右的夹矸。煤层直接顶板为 0.282.88m 厚的石灰岩，其底板为坚硬的细粒砂岩，厚度 3.0m 左右。 6#（山青煤） 位于太原组中部，煤层厚度 0.382.43m，一般 1.5m，稳定可采。结构简 单，部分地区在距底板 0.2m 处有一层 0.050.2m 厚的夹矸。煤层直接顶板为 黑色粉砂岩，局部地区为厚度 00.88m 的不稳定石灰岩，分布呈弧岛状，其老 顶为细中粒砂岩，坚硬，厚度 23m，底板为黑灰色粉砂岩，厚 0.391.87m， 其下为间接底板伏青石灰岩。 7#煤（小青煤） 位于太原组中部，煤层厚度 0.042.83m，厚度极不稳定，一般 1.24m。结 构复杂，含夹矸 12 层，夹矸厚度最大者可达 13.0m，直接顶板为小青石灰 岩，厚度 0.33.48m，一般厚度 01.65m，灰岩发育极不稳定，有时相变为粉 砂岩，其厚度 1.3m 左右，底板为 3m 厚的灰色粉砂岩。 8#煤（大青煤） 位于太原组下部，煤层厚度 0.291.56m，一般厚 1.12m，结构简单，不含 夹矸，全井田稳定可采。直接顶板为石灰岩，厚度 3.627.06m，平均厚度 5.3m，其底板为 7.952.36m 厚粉砂岩。 9#煤（下架煤） 位于太原组下部，煤层厚度 1.264.09m，一般厚 2.85m，煤层稳定可采。 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计（论文） 第 10 页 煤层结构复杂，含夹矸 23 层，厚 0.10.2m，其顶板为不稳定的石灰岩，灰 岩厚度极不稳定，一般为 0.7m，大部分地区相变为粉砂岩，底板为 7m 厚的粉 砂岩。 1.3.3 煤质牌号煤质牌号 本矿煤质牌号主要为瘦煤和贫煤，仅个别点精煤挥发分高，近似瘦煤。 2#、4#、6#、7#煤为瘦煤。详见煤质特征表 1-3 1.3.4 煤质特征煤质特征 1.物理性质和煤岩特征 本区各煤层均呈黑色、灰黑色，条痕为灰黑色及灰色，具玻璃光泽、沥青 光泽及似金属光泽，贝壳状、眼球状及参差状断口，半松软半坚硬，呈块状 及粉状，外生裂隙发育，性脆，煤岩组分多由亮煤组成，镜煤及暗煤次之，属 半亮型和半暗型煤，条带状结构。 煤岩镜下鉴定均质镜质组表面光亮，反射光呈亮黄色及亮黄白色，具明显 的消光现象，有机组分界限难以区分，个别的可见条带状镜质体、丝质体、丝 质碎屑体、氧化丝质体及粗粒体，保存较好的丝炭胞腔，有的还存在定向的煤 的原始结构及形态各异的半镜质组和半丝质组，稳定组分的孢子体等。 无机组分以层状、块状、透镜状及分散状粘土为主，次为裂隙充填状、细 胞充填状的方解石，细晶状、半棱角状的石英，分散状、结核状的黄铁矿等， 无机组分含量在 819.2%之间。 2.化学性质、工艺性质及煤类 2#为：低硫（平均值 0.45%）,中灰分（20.5%），经 1：5 比重液浮选后灰 分下降为 9.8%。原煤磷含量为 0.0532%。发热量平均为 35420j/g。 4#、6#、7#煤属中富硫煤（平均值 1.064%3.36%）,中高灰分煤（平 均值 14.224.4%），经 1：5 比重液浮选后灰分可降为 7.3011.87%。原煤磷 含量为 0.0050.039%。发热量一般大于 35588j/g。 8#、9#煤属高富硫煤 3.504%3.667%）,中高灰分煤（平均值介于 7.2128.41%），经 1：5 比重液浮选后灰分可降为 5.979.66%。原煤磷含量 为 0.0130.0265%。8#煤发热量为 34721j/g。9#煤发热量为 34721j/g。 表表 1-2 煤层特征表煤层特征表 煤 层 编 号 煤 层 厚 度 （ m） 最 小 最 大 平 均 距下层 煤间距 （m） 顶板岩性 底板岩性 煤层 结构 稳定性 可采 程度 1# 0.20.55 0.4 9 粉砂岩 砂.泥互层 简单不稳定 不可采 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计（论文） 第 11 页 1下 00.28 0.2 12 细粒砂岩 页岩 简单不稳定 不可采 2# 3.08.0 5.5 28 粉砂岩 粉砂岩 复杂不稳定可采 3# 0.450.8 0.57 9 粉砂岩 细粒砂岩 简单稳定 不可采 5上 # 0.150.39 0.2 7 粉砂岩 中粒砂岩 简单不稳定 不可采 5# 0.20.49 0.3 11 粉砂岩 粉砂岩 简单不稳定 不可采 伏 青 煤 0.150.42 0.25 6 石灰岩 细砂岩 简单稳定 不可采 7#上 0.0.35 0.3 11 粉砂岩 细砂岩 简单不稳定 不可采 表表 1-3 煤质特征表煤质特征表 煤 层 名 称 煤种（贫瘦煤） 水分 （%） 灰分（%） 灰发分 （%） 硫（%）矸（%） 发热量（卡） 4.04-0.5226.08-15.923.06-16.760.94-0.250.09-0.00936140-31623 2#瘦 1.18 5 20.5419.270.450.8535420 1.12-0.4318.05-10.2118.23-25.012.19-1.9336701-36098 3#瘦 0.7215.2110.302.0636454 8.16-0.4425.19-14.720.72-14.95.82-1.720.006-0.00336341-35767 4#瘦 1.9218.9217.073.360.00536056 1.05-0.3630.02-9.2224.24-9.633.27-1.010.07-0.02936630-35127 6#瘦 0.6722.5718.432.380.63935726 7#瘦3.03-0.3531.68-14.0521.27-14.083.93-1.340.012-0.00336417-35295 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计（论文） 第 12 页 20.517.132.850.007536019 2.52-0.3927.0-8.0120.08-12.894.12-2.310.07-0.00336207-35211 8# 贫 1.514.3815.043.050.026535739 4.68-0.235.08-20.5618.4-13.235.71-2.330.022-0.00735458-33892 9# 贫 1.2826.6415.273.670.01334721 1.3.5 煤的瓦斯、自燃煤的瓦斯、自燃 牛儿庄矿为低瓦斯矿井，2002 年矿井瓦斯鉴定情况为 ch4 相对涌出量 1.68m3/t。煤尘有爆炸性，爆炸指数为 15.018.0%；煤层有自燃发火倾向，自 燃发火周期不详。 2 井田境界与储量井田境界与储量 2.1 井田境界井田境界 2.1.1 井田境界确定井田境界确定依据依据 煤田划分为井田时，要保证各井田有合理的尺寸和境界，使煤田各部分都 能得到合理的开发。煤田范围划分为井田的原则有： 1.要充分利用自然条件划分，在可能的条件下，应尽量利用地形、地物、 地质构造、水文地质以及煤层特征等自然条件，以减少煤柱损失，提高资源采 出率，充分保护地面设施； 2.要有与矿区开发强度相适应的井田范围，要保证井田范围与矿井生产能 力相适应，有足够的储量和服务年限及合理的尺寸； 3.照顾全局，处理好与临矿的关系； 4.直线原则，井田的划分应尽量采用直线或折线，有利于矿井的设计和生 产管理工作的开展。 2.1.2 井田境界井田境界 本井田西至 f4 断层为界；东部自北向南分别以 f18、bf7、f22 断层与羊 渠河矿相隔；东北角与小屯矿毗邻；北以 f11 断层和技术边界与薛村矿为界； 南与五矿井田相连，以技术边界为界；全井田近似菱形。 2.1.3 井田赋存特征井田赋存特征 根据以上划分原则及井田拐点坐标，确定南北走向长度约为 3.4km，东西 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计（论文） 第 13 页 倾斜长度大约为 3.2km，井田面积 10.88 km2。见图 2-1 井田赋存状况示意图。 图图 2-1 井田赋存状况示意图井田赋存状况示意图 2.2 矿井储量计算矿井储量计算 2.2.1 储量计算基础储量计算基础 1.根据牛儿庄矿井田地质勘探精查地质报告提供的 1：5000 煤层底板等高 线图上计算的，储量计算可靠。 2.依据生产矿井储量管理规程: 煤厚，能利用储量最低可采厚度为 0.7m， 煤的灰份指标能利用储量灰份最高不大于 40%（含 40%） ，暂不能利用 储量灰份最高不大于 50%（含 50%）超过 51%则不计储量,暂不能利用储量厚 0.6m； 3.依据国务院过函（1985）5 号文关于酸雨控制区及二氧化硫污染控制区 有关问题的批复内容要求：禁止新建煤层含硫份大于 3%的矿井。硫份大于 3%的 煤层储量列入平衡表外的储量； 4.储量计算厚度：夹石厚度不大于 0.05m 时，与煤分层合并计算，复杂结 构煤层的夹石总厚度不超过每分层厚度的 50%时，以各煤分层总厚度作为储量 计算厚度； 5.井田内主要煤层稳定，厚度变化不大，煤层产状平缓，勘探工程分布比 较均匀，采用地质块段的算术平均法； 6.煤层容重：2#煤层平均容重为 1.33-1.39t/m3之间。 2.2.2 矿井工业储量矿井工业储量 矿井工业储量是指在井田范围内，经地质勘探，煤层厚度和质量均合乎开 采要求，地质构造比较清楚。 根据已勘探的煤种为瘦煤，且主要用于非炼焦用煤，由(表 2-1)知最低可 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计（论文） 第 14 页 采厚度为 0.7m。 表表 2-1 储量计算厚度、灰分指标储量计算厚度、灰分指标 储量类别能利用储量尚可利用储量 煤的种类 炼焦 用煤 非炼焦 用煤 褐煤 炼焦 用煤 非炼焦 用煤 褐煤 缓斜煤层 (0-25) 0.70.70.80.50.60.7 缓斜煤层(25- 45) 0.60.70.70.40.50.6 最低可 采厚度 /m 急斜煤层 (45) 0.50.60.60.40.40.5 最低灰分%4050 下三组煤由于受奥灰水影响，在当前技术条件下不能开采，本矿井设计对 2 煤层进行开采设计，它的平均厚度为 8m。 本次储量计算是在精查地质报告提供的 1：5000 煤层底板等高线图上计算 的，储量计算可靠。 一、矿井地质储量 1.井田面积的计算 井田内主采可采煤层为 2#煤层，平均厚度 8m，厚度稳定，均按平均厚度 计算。 本区矿井储量采用网格法，将井田分为三个块段（根据等高线疏密程度划 分面积块段）具体分块情况见图 2-2 井田面积计算图，根据每个面积小块的等 高线水平间距和高差计算出面积小块的煤层倾角，用 cad 命令计算面积小块 的水平面积，再计算出倾斜面积，最后将各个小块面积相加即得出井田面积。 2.井田地质储量的计算 井田范围内的煤炭地质资源量是矿井设计的基本依据，煤炭地质资源量是 由煤层面积、容重及厚度相乘所得，其公式一般为： zd=smr/cos10 (2-1) 式中：zd矿井的工业储量； s 井田水平面积，矿 10.8km2； m煤层的厚度，8m； r 煤的容重，1.3t/m3； cos 煤层倾角 。 根据地质勘探情况，按煤层倾角将矿井划分为二个块段，a 块段：水平面 积 6.66 平方公里、倾角 10，b 块段：水平面积：2.68 平方公里、倾角 11，c 块段：水平面积：1.36 平方公里、倾角 9。 如图 2-2 所示。 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计（论文） 第 15 页 图图 2-2 地地 质质 块块 段段 划划 分分 图图 则分别计算个块段地质储量为： z111b =6.6610000001.38/cos10=7520.16(万吨) z122b =2.6810000001.38/cos11=3100.25(万吨) z2m11=1.3610000001.38/cos9=1531.17(万吨) 地质资源量为： zd=7520.16+3100.25+1531.17=12151.58(万吨) 二、工业储量的计算 矿井工业储量是指在井田范围内，经过地质勘探，煤层厚度与质量 均合乎开采要求，地质构造比较清楚，目前可供利用的可列入平衡表内的 储量。矿井工业储量是进行矿井设计的资源依据，一般也就是列入平衡表 内的量。 矿井工业储量：地质资源量中探明的资源量 331 和控制的资源量 332，经 分类得出的经济的基础储量 111b 和 122b、边际经济的基础储量 2m11 和 2m22，连同地质资源量中推断的资源量 333 的大部，归类为矿井工业储量。 在储量的分配探明储量、控制储量、推断储量按 6：3：1 分配，经济基础 储量、边际经济基础储量按 90%、10% 分配,次边际经济基础储量不计。各种 储量分配表见表 2-2： 探明储量(mt)控制储量(mt)推断储量(mt) 类别 经济储量(mt)边际储量(mt)经济储量(mt)边际储量(mt) 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计（论文） 第 16 页 表表 2-2 储量分配表储量分配表 矿井工业储量按下式计算： zg=111b+122b+2m11+2m22+333k （2-2） 式中：k 取值为 0.9 zg=51.04+25.52+21.87+10.94+12.15x0.9 =120.31mt 2.2.3 矿井可采储量矿井可采储量 一、各类永久煤柱留设宽度及其依据： 1.工业广场保护煤柱；维护带宽度为 520m 2.井田境界煤柱损失；维护带宽度为 20m。 工业场地占地面积，根据煤矿设计规范中若干条文件修改决定的说明 中第十五条，工业场地占地面积指标见表 2-3。 表表 2-3 工业场地占地面积指标工业场地占地面积指标 井 型（万 t/a）占地面积指标（公顷/10 万 t） 240 及以上1.0 120-1801.2 45-901.5 9-301.8 二、矿井设计储量 矿井设计储量：矿井工业储量减去设计计算的断层煤柱、防水煤柱、井田 境界煤柱、地面建(构)筑物煤柱等永久煤柱损失量后的储量，称矿井设计储量。 各类永久煤柱的计算： 本区永久煤柱主要包括井田边界煤柱、断层保护煤柱和工业广场保护煤柱。 具体留设如下： 1.井田边界保护煤柱 井田边界煤柱采用 20m 保护煤柱。保护煤柱煤量计算公式如下： pb=lbm/cos (2-3) 数量51.0425.5221.8710.94 合计76.5632.81 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计（论文） 第 17 页 式中：z边界煤柱损失量； l边界长度； b边界宽度； m煤层厚度； 煤的容重； 煤层平均倾角。 则井田的边界保护煤柱为： 7.52081.310310-4/cos10=1.69mt 2.32081.310310-4/cos16=0.32mt 3.22081.310310-4/cos9=0.72mt pb=1.69+0.32+0.72=2.73mt 2.工业广场煤柱 根据煤炭工业工程项目建设用地指标规定：本矿井设计生产能力为 120 万 吨/年，所以取工业广场的尺寸为 300m500m 的长方形。煤层的平均倾角为 10， 工业广场的中心处在井田倾向的上部，其中心处埋藏深度为 236m，该处表土层 厚度为 18m，主井、副井，风井，地表建筑物均布置在工业广场内。工业广场 按 i 级保护留维护带，宽度为 20m。本矿井的地质条件及冲积层和基岩层移动 角见(表 2-4)。 工业广场煤柱损失量的计算公式为： pg=sim 式(2-4) 式中：si梯形的面积，m2; m2 号煤层的平均厚度，m; 煤的容重，t/m3。 其中：si=(上宽+下宽)高/（2cos10） =（500.85+598.28）750.46/（2cos10） =418788.89(m2) 代入数据得： pg=418788.89 81.3=4.66（mt） 则工业广场压煤量为 4.66mt。 表表 2-4 岩层移动角岩层移动角 广场中 心深度/m 煤层 倾角 煤层 厚度/m 冲击层 厚度/m 4031081845707070 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计（论文） 第 18 页 图图 2-3 工业广场保护煤柱工业广场保护煤柱 2.3.3 采区设计损失采区设计损失 按中厚煤层情况下，采区采出率不小于 75计算损失量。 2.3.4 矿井设计可采储量计算矿井设计可采储量计算 zk=（zg-p）c （2.4） 式中：zk可采储量，mt； p永久煤柱损失量，mt； c采区回采率，取 75。 2.3.5 设计可采储量计算结果汇编表设计可采储量计算结果汇编表 表表 2.3 可采储量计算可采储量计算 1工业储量/mt保护煤柱损失量/mt可采储量/mt 2120.317.3984.69 备注：2#煤层平均厚度：8m，平均角度：10o，采区可采率：75%，储量备用系数：1.39，煤的平 均容重：1.3t/m3，煤层地质构造简单，赋存稳定，开采条件好。 - 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计（论文） 第 19 页 3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 3.1 矿井工作制度 矿井设计年工作日 330d， “三八”工作制，即其中二班采煤，一班准备，每 班 8h，每日 8 点至 16 点为早班，16 点至 24 点为中班，24 点至次日 8 点为夜 班，安排早班检修，中、夜班生产。生产班每班主井提升时间为 8h，每天净提 升时间 16h。 3.2 矿井设计生产能力及服务年限 3.2.1 矿井设计生产能力确定的依据矿井设计生产能力确定的依据 煤炭工业设计矿井设计规范第 2.2.1 规定：矿井设计