采矿工程毕业设计（论文）-欢城煤矿0.9mta新井设计【全套图纸】

中 国 矿 业 大 学 本科生毕业设 计 姓 名： 学 号： ： 学 院： 应应用技用技术术学院学院 专 业： 采采矿矿工程工程 设计题目： 欢欢城煤城煤矿矿 0.9 Mt/a 新井新井设计设计 专 题： 冲冲击矿压击矿压形成特点及分形成特点及分类类 指导教师： 职 称： 副教授副教授 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 2011 年 6 月 徐州 中国矿业大学毕业设计任务书 学院 应应用技用技术术学院学院 专业年级 采采矿矿 07-2 学生姓名 任任务务下下达达日日期期： 20112011 年年 2 2 月月 2828 日日 毕业设计日期：毕业设计日期： 20112011 年年 3 3 月月 7 7 日至日至 20112011 年年 0606 月月 1010 日日 毕业设计题：毕业设计题：欢欢城煤城煤矿矿 0.9Mt/a 新井新井设计设计 毕业设计专题题目：毕业设计专题题目：冲冲击矿压击矿压形成特点及分形成特点及分类类 毕业设计主要内容和要求：毕业设计主要内容和要求： 按采按采矿矿工程工程毕业设计毕业设计大大纲纲要求，一般部分完成要求，一般部分完成欢欢城煤城煤矿矿 0.9Mt/a 新井新井设计设计;专专 题为题为冲冲击矿压击矿压形成特点及分形成特点及分类类，英文，英文题题目目为为： ：” Rock-burst formation characteristics and classification ”。 院长签字： 指导教师签字： 中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书 指导教师评语（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力；研究 内容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度及工作量；总 体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）： 成 绩： 指导教师签字： 年 月 日 中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书 评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识 解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程 度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）： 成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日 中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩 答 辩 情 况 回 答 问 题 提 出 问 题正 确 基本 正确 有一 般性 错误 有原 则性 错误 没有 回答 答辩委员会评语及建议成绩： 答辩委员会主任签字： 年 月 日 学院领导小组综合评定成绩： 学院领导小组负责人： 年 月 日 摘 要 本设计包括三部分：一般部分，专题部分和翻译部分。 一般部分为欢城煤矿 0.9Mt/a 新井设计。欢城煤矿位于山东省济宁市北部矿区，交通 便利。井田走向（南北）长约 3.75km，倾向（东西）长约 4.2km，井田总面积为 15.75km2。主采煤层为 12 煤层，平均倾角为 6，煤层平均总厚为 3.72m。井田地质条件 较为简单。 井田工业储量为 74.68Mt，矿井可采储量 58.60Mt。矿井总服务年限为 50a，矿井正 常涌水量为 38m3/h，最大涌水量为 246m3/h。矿井瓦斯涌出量较低，瓦斯涌出量为 1.92m3/t.d，因此确定为低瓦斯矿井。 井田为立井单水平开拓。大巷采用胶带运输机运煤，辅助运输采用固定式矿车设备。 矿井通风方式为中央分列式通风。 矿井年工作日为 330d，工作制度为“三、八”制。 一般部分共包括 10 章：1.矿区概述及井田地质特征；2.井田境界和储量；3.矿井工 作制度及设计生产能力、服务年限；4.井田开拓；5.准备方式；6.采煤方法；7.井下运 输；8.矿井提升；9.矿井通风与安全；10.矿井基本技术经济指标。 专题部分主要介绍了欢城煤矿冲击矿压形成特点及分类等。 翻译部分是一篇关于无人工作面综合机械化刨煤机机组的研究和应用，题目为： “Research and practice of unmanned mining face with full mechanized plow”。 关键词：立井开拓； 采区准备； 单一开采 ABSTRACT This design includes of three parts: the general part， special subject part and translated part. General part is the joyous city coal 0.9 Mt/a new well design. Huan city is located in shandong province in northern jining city coal mining area, the transportation is convenient. Field toward (civil) long approximately 3.75 km (something) long, tendency about 4.2 km, total km2 15.75 compartmentalized. The Lord CaiMeiCeng of 12 coal seam, for 6 , the average inclination thick coal seam average total for 3.72 m. Field geological conditions more simple. Field 74.68 Mt, industrial reserves for mine recoverable reserves 58.60 Mt. Total service of schooling for mine, mine normal section for 1951-2000 38m3 / h, maximum section for 246m3 / h. Mine gas emission amount addimg, low for 1.92 t.d, so sure of m3 / for low gas mine. For single levels expanding compartmentalized shaft. By DaHang introduced.in the adhesive tape transportation, auxiliary coveyance USES stationary harvesters equipment. Mine ventilation for the central FenLieShi ventilation way. 330d annual working days for mine, work system for “three, eight“ system. General part includes: 1. Chapter 10 summary and field geological characteristics of mining; 2. The borders and reserves compartmentalized; 3. Mine work system and design production capacity, service fixed number of year; 4. Field development; 5. Ways to prepare; Coal mining methods; 6. 7. Underground transportation; 8. Mine ascension; 9. Mine ventilation and security; 10. Mine basic technical and economic indexes. The projects section mainly introduced the joyous city coal rock-burst formation characteristics and classification, etc. Translation part is an article about no one comprehensive mechanized mining coal units of the plane, and its application is titled: “Research and practice of unmanned mining face with full mechanized plow”。 KeywordsKeywords：Actually develop ; primary mining; Single mining 目目 录录 一般部分一般部分 1 矿区概述及井田地质特征矿区概述及井田地质特征 1 1.1 井田概况.1 1.1.1 交通位置1 1.1.2 地形河流2 1.1.3 气象特征2 1.1.4 自然地震2 1.1.5 水源2 1.1.6 电力供应2 1.2 地质特征.2 1.2.1 地层.2 1.2.2 煤层特征及煤质5 1.2.3 地质构造5 1.2.4 水文地质5 1.2.5 瓦斯、煤尘和自然发火6 2 井田境界和储量井田境界和储量.8 2.1 井田境界8 2.1.1 井田境界划分的原则8 2.1.2 井田范围.8 2.1.3 井田尺寸.8 2.2 矿井工业储量9 2.2.1 储量计算基础9 2.2.2 井田勘探情况10 2.2.3 工业储量的计算及储量等级的圈定10 2.3 矿井可采储量.11 2.3.1 安全煤柱留设原则11 2.3.2 矿井永久保护煤柱损失量11 2.3.3 矿井可采储量12 3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限矿井工作制度、设计生产能力及服务年限.14 3.1 矿井工作制度14 3.2 矿井设计生产能力及服务年限.14 3.2.1 确定依据14 3.2.2 矿井设计生产能力14 3.2.3 矿井服务年限14 3.2.4 井型校核15 4 井田开拓井田开拓.16 4.1 井田开拓的基本问题16 4.1.1 井田开拓应遵循的原则16 4.1.2 确定井筒形式、数目、位置、坐标16 4.1.3 工业广场的位置、形状和面积的确定18 4.1.4 开采水平的确定18 4.1.5 主要开拓巷道19 4.1.6 大巷布置19 4.1.7 方案的提出21 4.2 矿井基本巷道.26 4.2.1 矿井风量要求26 4.2.2 井筒27 4.2.3 井底车场30 4.2.4 主要开拓巷道31 5 准备方式准备方式采区巷道布置采区巷道布置.34 5.1 煤层地质特征.34 5.1.1 采区位置及范围34 5.1.2 采区煤层特征34 5.1.3 煤层顶底板岩石构造情况34 5.1.4 水文地质34 5.1.5 地质构造35 5.1.6 地表情况35 5.2 采区巷道布置及生产系统35 5.2.1 采区准备方式的确定35 5.2.2 采区巷道布置35 5.2.3 采区生产系统38 5.2.4 采区内巷道掘进方法38 5.2.5 采区生产能力及采出率39 5.2.6 采区采出率39 5.3 采区车场选型设计.40 5.4 采区主要硐室40 6 采煤方法采煤方法.42 6.1 采煤工艺方式.42 6.1.1 采区煤层特征及地质条件42 6.1.2 确定采煤工艺方式42 6.1.3 回采工作面参数42 6.1.4 确定回采工作面长度、工作面推进方向和推进度43 6.1.5 工作面推进方向43 6.1.6 回采工作面破煤、装煤方式44 6.1.7 采煤工作面支护方式45 6.1.8 端头支护及超前支护方式47 6.1.9 各工艺过程注意事项48 6.1.10 循环图表、劳动组织、主要技术经济指标49 6.1.11 综合机械化采煤过程中应注意事项54 6.2 回采巷道布置.54 6.2.1 区段平巷的布置54 6.2.2 回采巷道参数.54 7 井下运输井下运输.58 7.1 概述.58 7.1.1 井下运输设计的原始条件和数据58 7.1.2 矿井运输系统58 7.2 采区运输设备的选择.60 7.2.1 矿井运输设备选型应遵循以下原则60 7.2.2 工作面运煤设备的选型60 7.2.3 运输设备能力验算64 7.2.4 采区辅助运输设备的选型与设计64 7.3 大巷运输设备的选择.66 8 矿井提升矿井提升.67 8.1 矿井提升概述67 8.2 主副井提升.67 8.2.1 已知原始条件和数据67 8.2.2 主井提升设备（箕斗）的选型67 8.2.3 副井提升设备的选择68 9 矿井通风及安全矿井通风及安全.70 9.1 矿井概况、开拓方式及开采方法.70 9.1.1 矿井地质概况70 9.1.2 开拓方式70 9.1.3 开采方法70 9.1.4 变电所、充电硐室、火药库70 9.1.5 工作制、人数70 9.2 矿井通风系统的确定.71 9.2.1 矿井通风系统的基本要求71 9.2.2 矿井通风方式的选择71 9.2.3 矿井主要通风机工作方式选择72 9.2.4 采区通风系统的要求72 9.2.5 工作面通风方式的选择73 9.3 矿井风量计算73 9.3.1 工作面所需风量的计算74 9.3.2 备用面需风量的计算75 9.3.3 掘进工作面需风量75 9.3.4 硐室需风量76 9.3.5 其它巷道所需风量76 9.3.6 矿井总风量77 9.3.7 风量分配77 9.4 矿井阻力计算.78 9.4.1 矿井最大阻力路线78 9.4.2 矿井通风阻力计算81 9.4.3 两个时期的矿井总风阻和总等积孔84 9.5 选择矿井通风设备.85 9.5.1 矿井通风设备选择的要求85 9.5.2 主要通风机的选择85 9.5.3 对矿井主要通风设备的要求90 9.5.4 对反风、风峒的要求90 9.6 矿井灾害防治措施.90 9.6.1 瓦斯管理措施90 9.6.2 煤尘的防治91 9.6.3 防火91 9.6.4 防水91 10 设计矿井基本技术经济指标设计矿井基本技术经济指标.93 参考文献参考文献.95 专题部分专题部分 冲击矿压形成特点及分类冲击矿压形成特点及分类 96 1 冲击矿压的发生现象及分类96 2 冲击地压的危害97 3 冲击矿压发生机理97 3.1 冲击矿压影响因素.97 2.2 开采技术对冲击矿压的影响.103 4 冲击矿压的防治106 4.1 冲击矿压防范措施.106 4.2 冲击危险的解危措施.107 4.3 组织管理措施.109 5 结 论109 参考文献:.111 翻译部分翻译部分 英文原文英文原文.112 中文译文中文译文.117 致致 谢谢 120 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 1 页 1 矿区概述及井田地质特征 1.1 井田概况 1.1.1 交通位置交通位置 欢城煤矿位于滕南煤田中部，地处微山县欢城镇境内。矿井东距京沪铁路 13 Km， 微（山）济（宁）线和官（桥）沛（县）公路贯通本井田，向南 10 Km 可达微山县 城。井田西侧有京杭运河，向南可达苏、皖、浙等省，向北可到济宁市及河北省，水陆 交通十分便利。 矿井交通位置见图 1.1。 图 1.1 欢城煤矿交通位置图 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 2 页 1.1.2 地形河流地形河流 井田内地形为自东向西南缓慢下降的滨湖冲积平原，地面标高+39+43m。由于南四 湖几乎承受鲁西南地表主要水系的来水，历史上多次泛滥成灾，如 1957 年遭遇百年特大 洪水，导致郭河决堤和湖水泛滥，湖水水位由常年的+33m 上涨到+37.01m。但本井田未 受洪水淹没。 1.1.3 气象特征气象特征 本区属季风型大陆气候，历年平均气温为 13.6。一月份最冷，平均气温为 1.7， 最低气温为-22.3（1967 年元月 3 日） 。七月份最热，最高温度达 40.5（1966 年 7 月 1819 日） 。一般在十月中旬出现霜冻，十一月中旬初雪，最大积雪厚度 0.09 m。冰冻期 34 个月；最大冻土深度 0.28 m。年日照时 2214.2 小时左右。全年主导风向为东南风， 最大风速可达 20m/s。 1.1.4 自然地震自然地震 据国家地震局、建设部：发办1992160 号”中国地震烈度区划图” （1990）及其使用 规定，矿区地震基本烈度值为 7 度。据史料记载，历史上对本区影响较大的一次地震为 1668 年 7 月 25 日发生的郯城莒县大地震。据地震研究部门推算，这次地震震中震级为 里氏 8.5 级，地震烈度为 7 度，造成本区较多房屋倒塌，损失较大。影响本区较小的一次 地震是 1977 年 7 月 9 日发生的成武 4.8 级地震，微山、滕州均有震感，但未造成破坏。 1.1.5 水源水源 井田第四系水量丰富，水源可靠，易于开发，就地取水，水质基本符合要求。目前 该组含水层水是本矿井主要供水水源，完全能够解决矿区的生活用水和工业用水。 1.1.6 电力供应电力供应 井田东南约 45 Km 的十里泉发电厂，总装机容量为 62.5 万 KW；西南约 20 Km 的大 屯煤电公司，总装机容量为 240 万 KW。矿井由欢城变电所 110 Kv 电源双回路供电。因 此，可为本矿井生产和建设提供可靠电源。 1.2 地质特征 1.2.1 地层地层 滕南煤田属滕县背斜南翼，为一断裂发育的宽缓褶皱区。地层属华北型沉积，除奥 陶系及其以前地层在煤田外围有零星出露外，其余皆隐伏于第四系地层之下。现将各地 层自上而下简述如下； 1)奥陶系中统马家沟群： 厚度 400-500m，属厚层状灰岩，为煤系地层基盘。 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 3 页 2)中石炭统本溪群 厚 36-39m，平均 38m。由杂色泥岩、石灰岩、粘土岩组成，其中夹第十五、十四、 十三、十二等四层灰岩，以第十二层灰岩较稳定，为与太原群分界的标志层。 3)上石炭统太原群 后 156.4-178.68m，平均 166.99m，由海陆交互相得深灰色泥岩，薄层石灰岩灰绿色 砂岩和少量粘土岩组成，中夹灰岩 11 层，其中主要以三灰最为稳定，为主要标志层。本 地层共含煤 15 层，其中主要可采者位 12 下、16 煤层，局部可采者为 14、17 煤层。 4)下二迭统山西组 厚 74.59-145.20m，平均 117.15m，上部为陆相沉积，以杂色泥岩，灰绿色粉砂质粘 土岩和粉砂岩组成，下部为过渡相沉积，以中细砂岩为主，是井田主要含煤底层。12 属 中厚煤层，为井田主要可采煤层。 5)下二迭统石盒子组； 最大残厚 186m，以杂色粘土岩，灰绿色砂岩为主，底部含薄煤层 1-3 层（柴煤） ，厚 度一般为 0.2-0.3m，层位稳定，是煤系地层上部标志。 6)最大残厚 222.81m，平均 154.69m，下部为紫色、灰绿色砾岩，以石英砾、灰岩砾 为主，一般为钙质胶结，部分泥质胶结，上部为灰色粉砂岩间夹薄层紫红色泥岩，灰色 泥岩与粉砂岩互层及紫红色粉砂岩。 7)厚 24.85m-64.35m，平均 37.38m，分上下两组。上组有粘土、砂质泥岩、细-中粗 砂岩组成;下组有铁锰质结核粘土、砂质粘土、砂砾组成。 煤层赋存情况详见图 1.2 矿井综合柱状图。 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 4 页 1 155-185 168 本段为灰-灰绿色细砂岩和深灰色泥岩，夹粉砂 岩，砂质泥岩和少量粘土岩，夹石灰岩六层（四， 五，六，七，八，九灰）含薄煤共9层（7，8，9 ，10，11，12，14，15煤）。本段特点是煤屑和灰 层的层数多而厚度薄，12# 为本区的主要可采煤层。 14#较稳定外，其余煤层只是偶而出现可采点，在 石灰岩中以第五，九层石灰岩位稳定，厚度及岩性 变化较小，可作为地层对比的标志层。 32-52 42 14-24 18 35-73 46 17-42 32 0.65 3.72 0-0.7214 12 0-0.3011 0-0.5010 0-0.739 2.60五灰 0-0.998 0-0.457 7.60 深灰色,致密坚硬石灰岩，含海百合茎和纺锤 虫化石，含燧石结核，层位稳定，厚度变化较小 ，为本区主要标志层。 三灰 本段由泥岩，砂质泥岩，粉砂岩组成，夹薄层 石灰岩两层（1，2灰），含不可采煤三层（4，5 ，6煤），偶而出现可采点。本段岩性为深灰-灰 黑色。致密细匀，含菱铁矿结核和黄铁矿细晶， 常含海百合茎和腕足类化石。 0-0.686 0-0.975 4 1.26下 3 0.89上 3 104-137 119 13-140 87 96-140 118 2p 山西组（p11):平均厚度118米。 上部为杂色泥岩，灰-灰绿色粉砂质粘土岩和粉 砂岩组成，间夹数层灰至灰绿色砂岩。 下部以灰白色中细粒砂岩为主和少量粉砂岩，砂 质泥岩组成，是本区重要含煤层段，含煤2层（3 上，3下），在煤层附近的粉砂岩或砂质泥岩中 常含有苛达木，楔叶羊齿，常羊齿等植物化石。 底部以一层细砂岩与粉砂岩互层与太原群分界。 石盒子组（p21+p12):最大残厚260米。 岩性以杂色粘土岩，杂色泥岩，浅灰色，灰绿色粉 砂岩为主，间夹数层灰绿色中粒砂岩，属陵相沉积， 因经受长期剥蚀，致使其组地层保留很不完整。 底部以一层分选差，浅灰-深灰绿色中粗粒砂岩或 含砂砾岩与山西组分界。下距分界砂岩一般50米左 右含薄煤1-3层（俗称柴煤），煤厚一般为0.2-0.3 米左右。位层柴煤附近的粘土岩，粉砂岩为深灰至 灰黑色，常含有植物化石碎片和大羽羊齿，翼羽木 化石，柴煤层位稳定，可作为煤系地层的上部标志 层。 + 2 1p 1 1 p 10-258 79 按其岩性分为上，下两部 上部：由灰色，灰经色，青灰色粉砂岩夹薄层紫色泥 岩，灰-深灰色砂质泥岩，灰色泥岩与粉砂岩互层及 紫绛色粉砂岩组成，最大残厚553米。 下部：紫色，灰，灰绿色砾岩。砾石成分以石英砂， 灰岩砾为主。砾径一般为1-5升，大者达10公分以上， 分选差，滚圆度较好。胶结物一般为钙质，局部为 铁质和泥质，胶结较牢固，其厚度在20-258米。有时 底部有紫红色砂岩夹砂砾岩不整合于煤系地层之上。 砾岩分布一般是南厚北薄。 下组：为灰色，灰经色铁锰质结核粘土，砂 质粘土，砂砾层组成，夹厚度大于1米的砂砾 一般为三层，但均不稳定,含粘量高，结构紧 密，富水性较上组弱。 29.25 25.74 上组：为黄褐色粘土，砂质粘土，细中粗砂组成， 夹厚度大于1米的砂层多达五层，但厚度较稳定的只 有两层，砂层结构松散，含粘量低，富水性强，钻 孔单位涌水量1.483公升/秒米，水位标高为+39.37 米，水质类型HCO3-Ca,矿化度0.308克/升。 统系 1:500 名称煤层及标志层厚度 岩性及水文地质简述 平均 厚度m 煤 层 两极 厚度m 标志 层 标志层 地层 地层 厚度 m 标志层 间 距 m 第 四 系 Q 上 组 上Q 下 组 下Q 侏 罗 纪 J 二 叠 系 P 石 炭 系 C 上 统 山 西 组 石 盒 子 0.64- 1.12 0.97- 1.56 0-0.61 5.76- 10.35 1.14- 3.70 3.58- 4.11 图 1.2 矿井综合柱状图 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 5 页 1.2.2 煤层特征及煤质煤层特征及煤质 1)煤层特征 本井田为石炭二叠系含煤地层，共含煤 14 层，其中稳定可采 12 层，局，可采总厚 约 3.72m(可采煤层特征见表 1-1)。 2)煤质及用途 煤质均为中等变质程度的气煤和肥煤。山西组煤层一般为低-中硫煤。太原群煤层一 般属中-高硫煤(煤质特征见表 1-2)。山西组煤层可作为良好的炼焦煤或配焦煤及动力煤。 太原群煤层可作为配焦及动力煤。 1.2.3 地质构造地质构造 本井田为-断裂发育的平缓单斜构造，地层走向北西-南北，倾向北东-东，地层倾角 3-15，一般 6左右。本井田断层较发育，根据断层走向和性质可分为三组；北北东向 正断层组，北东东至近东西向正断层组，北东向逆断层组。北北东向正断层组是本区主 要构造，具有密度大，切割深，延展长，角度高的特征，常形成地垒、或阶梯状构造； 北东东至近东西向正断层组的特点为；一般落差大的，均向南倾斜；北升南降，致使井 田由北往南形成阶梯状降落，多构成井田自然边界；北东向逆断层组，井田内不慎发育 (断层特征表 1-3)。 1.2.4 水文地质水文地质 1)本井田主要含水层有第四系冲积层，上侏罗统、3 层煤顶板砂岩、三灰、十灰及奥 灰。现自上而下分述如下； （1）第四系含水层 厚 24.85-64.35m，平均 37.38m，含水砂层多，但其厚度和岩性均不稳定，水量丰富， 水位标高+36.11m，钻孔单位用水量为 2.656l/sm。 ，水质类型为 HCO3-Ca 或 HCO2.SO4-CaNa 型水，矿化度一般小于 0.5g/l。按岩性和含水性的不同，分为上下两组； 上组以黄褐色粘土、砂质粘土、细及中组砂为主，含水十分丰富。 下组以灰色、灰绿色含铁锰质结核粘土、砂质粘土、砂砾层为主，为相对的隔水层。 （2）三层煤顶板砂岩； 平均厚度 8.17m，是 12 煤层的直接顶，是矿井的主要水分来源，水位标高+36.07m， 钻孔单位涌水量为 0.163L/sm。由于补给条件差以静储量为主，故易于疏干。 （3）第三层石灰岩 厚 5.8-10.48m，平均 8.15m，富水性不均一，属裂隙溶洞承压水，抽水实验证实，单 位涌水量大者为 4.136l/sm，小者为 0.00021kg/s.m，一般情况下因距 3上和 12 煤层较远， 对矿井生产无影响，但因断层错动，是隔水层缺失或变薄，不足以抵抗三灰水压时，有 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 6 页 底鼓突水和顶板来水的可能，故基建、生产时不可忽视，穿过或靠近三灰时，应提前探 访水及降压。 （4）第十层石灰岩； 厚 2.3-7.02m，平均 5.52m，为浅灰-深灰色石灰岩，裂隙不发育，水位标高 +39.01m，钻孔单位涌水量为 0.0146l/sm 十灰是 16 层煤的直接顶板，是开采 16 煤层时矿 井水的直接水源 （5）奥灰； 本区最大揭露厚度 111.61m，属溶洞裂隙承压水，据柴里煤矿抽水结果，单位涌水量 为 0.000125-1.612l/sm，水位标高+37.34-+43.19m。 2)含水层间的水力联系； 据本区地质报告所提供的资料，井田内构造发育，由于断层的切割错动，使不同的 含水层直接接触或使含水层间的间距大为缩小，产生水力联系，形成复杂的补给关系。 3)断层错动； 断层的导水性取决于断层两盘的导水性和断层带的充填胶结物。本井田未对断层做 抽水试验，但根据田陈井田地质报告，当断层两盘含水层对口接触时断层带都有不同程 度的导水性。井田内第 20 勘探线纸坊断层及其它地段因三灰和奥灰对口接触，故回采中 要特别注意。当断层两盘为隔水层时对口或一盘为含水层，另一盘为隔水层接触时，具 有阻水性或弱导水性。由于岩石的不均衡性，同一断层在不同地段和部位，落差不同， 两盘含水层对口接触的机会也就受到限制。 4)矿井涌水量；矿井充水主要来源是地层至 12 层煤顶板砂岩、三灰、十灰根据临近 煤矿目前开采的实际情况。结合地质部门提供的涌水量，预计矿井正常涌水量为 60m3/h。最大涌水量为 246m3/h。 1.2.5 瓦斯、煤尘和自然发火瓦斯、煤尘和自然发火 1)瓦斯； 据钻孔瓦斯测量资料，各煤层瓦斯含量均小于 1cm3/g，临近矿井柴里煤矿 1977 年测 定 ch4 相对涌出量为 1.812m3/t.d，co2 相对涌出量为 3.466m3/t.d，本井靠近柴里煤矿，地 质情况基本类似，故地质部门根据柴里矿历年及 1977 年审定的等级，1.92m3/t.d 及本矿测 得确定本矿井为低瓦斯矿井。 2)煤尘及煤的自燃； 据煤芯测定结果，煤尘具有爆炸危险。根据燃点试验T 评定，各煤层都有不同的自 燃发火倾向。 表 1.1 可采煤层特征表 顶底板岩性煤层 名称 厚度两极平 均（m） 层间距两极平 均（m） 结构稳定性 顶底 夹石 厚 12 3.41-4.63 3.70 108.51 2.8-3.50 简单 不-较稳 定 泥 岩 粉砂岩 泥 岩 中、细砂 岩 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 7 页 表 1.2 断层特征表 产状 名称性质 走向倾向倾角 落差 （m） 控制程度 纸坊断层正NNEE750-280 有 64-24、66-34、T18-7 等孔穿过，已查明。 欢城断层正NNEW 70- 75 50-150 T12-1、T14-9、T15- 3、63-66、64-72、T21- 2、63-24、64-66 等孔穿过， 已经查明。 纸房支断 层 正NEE750-50 63-20、T17-1、T18- 7、66-49 等孔控制，且有 地震线控制，基本查明。 郭庄断层正NEE700-27 X2-14 号钻孔穿过，基本 查明。 表 1.3 煤质特征 发 热 量 煤层名 称 原精煤 水分 Wf% 灰分 Ag% 挥发分 Vr% QfDTQrDT 原煤 78 . 1 52 . 2 21 . 1 09.14 89.1654.10 28.39 50.3991.38 7067 75906683 8337 84718109 12 精煤 21 . 2 35. 203 . 2 5 . 5 18 . 6 15. 5 50.39 63.3934.39 原煤 51 . 1 93. 127 . 1 29.15 02.249 . 8 04.43 30.4511.40 7126 76736163 8362 84578201 16 精煤 52 . 1 66 . 1 13 . 1 37 . 3 6 . 59 . 1 80.42 08.4565.40 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 8 页 2 井田境界和储量 2.1 井田境界 2.1.1 井田境界划分的原则井田境界划分的原则 在煤田划分为井田时，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）井田的储量，煤层赋存情况及开采条件要与矿井生产能力相适应。 2）保证井田有合理尺寸，储量有保障。 3）充分利用自然条件进行划分，如地质构造（断层）等。 4）照顾全局，合理规划矿井开采范围，处理好相邻矿井间的关系。 5）直（折）线原则，利于矿井设计和生产管理。 2.1.2 井田范围井田范围 根据以上划分原则，并考虑煤层赋存条件及自然地质条件和地面村落河流交通 等实际情况，将井田境界划分如下； 东以 12 层煤郭庄断层为界； 西至欢城断层； 南以李集断层为界； 北到第 17 勘探线附近人为划分边界； 2.1.3 井田尺寸井田尺寸 井田形状呈不规则状多边形，井田走向最大长度为 3.9 km，最小长度为 3.6 km，平 均长度为 3.75km。 井田倾斜宽最大长度为 4.5km，最小长度为 3.9 km，平均长度为 4.2km。 煤层的倾角最大为 15，最小为 3，平均倾角 6，井田的平均水平宽度为 4.2 km。 西南部靠近煤层露头处埋藏较浅在-250m 左右，在东南部靠近郭庄断层处，埋藏最深 达-850m 左右。 井田的水平面积按下式计算： S = H L ( 2.1 ) 式中：S井田的水平面积，m2； H井田的平均水平宽度，m； L井田的平均走向长度，m； 则井田的水平面积为：S = 3.75 4.2 = 15.75（km2） 井田赋存状况示意如图 2.1。 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 9 页 卜凡忍 2051270020512500 欢 城 煤 矿 开 拓 平 面 图 -750 -700 -650 -600 -550 -500 -550 南三采区 北二采区 北一采区 -900 205090002050850020508000205075002050650020507000 评阅日期 评阅日期 完成日期 评阅教师 指导教师 -450 -700 -650 -600 -150 -300 -400 -850 -800 -750 欢城煤矿开拓平面图 设 计 人 比 例 采矿工程系 中国矿业大学应用技术学院 -500 -250 -300 -350 3861500 3862000 3862500 3863000 20512000 -200 -250 -350 -450 2050750020508000205085002050900020510000205105002051100020511500 3863500 3864000 3864500 3865000 图 2.1 井田赋存状况示意图 2.2 矿井工业储量 根据矿井设计指南储量计算的原则：圈定面积时，原则上以相应控制程度的勘 探线，煤层底板等高线（煤层倾角大时）及主要构造线为界。煤层倾角小于 15时，面 积取水平投影面积，煤层厚度按铅垂厚度计算.煤层倾角大于 15时，面积以倾斜面积 (即真面积)计算，厚度以煤层真厚度计算.煤层倾角小于 60时，则应采用立面投影图计 算.由于本矿区属于近水平煤层，所以计算时按水平投影面积计算储量。 2.2.1 储量计算基础储量计算基础 1)根据田陈煤矿地质勘探报告提供的煤层储量计算图计算。 2)依据煤、泥炭地质勘查煤炭资源量估算指标中烟煤为：煤层最低可采厚度为 0.8m，最高灰分为 17.30%。最高硫分为 3%，最低发热量为：27.49MJ/kg。 3)储量计算厚度：夹石厚度不大于 0.05m 时，与煤层合并计算，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。 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 10 页 4)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 用地质块段的算法平均法。 5)煤层体积质量：12#煤体积质量为 1.45 m3/t。 2.2.2 井田勘探情况井田勘探情况 1)欢城煤矿面积为 15.75 km2，施工钻孔 47 个。全境田平均每平方公里约 5 个钻孔， 本井田内的主要构造形态基本搞清，大的断层控制较好，查明了煤层的赋存情况，高级 储量所占比例基本符合规范要求。 精查地质报告查明了本井田的煤层赋存情况、构造形态、煤质及水文地质条件。井 田勘探类型为中等。 2)存在问题及建议； （1）本井田地质构造较复杂，各主要可采煤层既有冲刷也有沉缺，储量计算的可采 边界划分不一，建议今后要加强井下地质工作，进一步探明可采边界，特别是对投产采 区应结合井筒检查钻孔，补充钻孔落实开采条件，以利开拓部署和回采。 （2）由于采用单孔抽水，水文资料代表性不够，各含水层间的水力联系不甚清楚， 因此，三灰和砾岩含水层的涌水量估计不甚准确。将来在矿井建设及生产过程中注意收 集水文资料以便今后开采时采用对策。 （3）井田内有相当数量的钻孔，封孔质量是不好的，对矿井安全生产将有一定影响， 为确保矿井生产安全期间，对封孔质量不好的钻孔，应采取必要措施。 2.2.3 工业储量的计算及储量等级的圈定工业储量的计算及储量等级的圈定 本矿井设计只对 12 号煤层进行开采设计，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，采用地质块段法，储量计算可靠。 12 号煤层工业储量计算 根据地质勘探情况，将矿体划分为 111b、111b、112b 三个块段，在各块段范围内， 用算术平均法求得每个块段的储量，煤层总储量即为各块段储量之和。 块段划分如图 2-2 所示。 由图计算各块段面积分别为： SA=5.83km2；SB=3.05km2；SC=4.89km2 按下式计算： Zi=SiMii ( 2.2 ) 式中: Zi各块段储量，Mt； Si各块段的面积，km2； Mi各块段内煤层的厚度，m； i各块段内煤的体积质量，均为 1.45 t/m3； 111b 块段储量：ZA=5.833.721.45=31.45（Mt） 111b 块段储量：ZB=3.053.721.45=16.45（Mt） 112b 块段储量：ZC=4.893.721.45=26.37（Mt） 井田范围内的煤炭储量是矿井设计的基本依据，煤炭工业储量由煤层面积、厚度及 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 11 页 容重相乘所得，其计算公式一般为： Zg12 =SM/cos ( 2.3 ) 式中： Zg12井田工业储量，Mt； S井田面积，km2 S= SA+SB+SC； M煤层平均厚度，3.72m； 煤的容重，t/m3，1.45t/m3 煤层平均倾角，6； 则 12 煤层工业储量：Zg12 下= SM/cos=13.773.721.45/cos 6=74.68（Mt） 工业储量是指在井田范围内，经过地质勘探厚度与质量均合乎开采要求，目前可供 利用的列入平衡表内的储量，即 111b+112b 级储量。 2.3 矿井可采储量 2.3.1 安全煤柱留设原则安全煤柱留设原则 (1)工业场地、井筒留设保护煤柱，对较大的村庄留设保护煤柱，对零星分布的村庄 不留设保护煤柱； (2)各类保护煤柱按垂直断面法或垂线法确定。用岩层移动角确定工业场地、村庄煤 柱。岩层移动角为 75，表土层移动角为 45； (3)维护带宽度：风井场地 20 m，井田内无村庄不需留设煤柱，其他 15 m； (4)井田境界煤柱宽度为 30 m； (5)断层保护煤柱留设的原则:落差50 m 的断层，两侧各留 50 m 的煤柱；落差20 m 50 m 的断层，两侧各留 30 m 煤柱；落差10 m 20 m 的断层，两侧各留 20 m 煤 柱；落差45 6.0 及以上7035 3.05.06030 1.202.4050252015 0.450.9040201515 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 16 页 4 井田开拓 4.1 井田开拓的基本问题 4.1.1 井田开拓应遵循的原则井田开拓应遵循的原则 井田开拓是指在井田范围内，为了采煤，从地面向地下开拓一系列巷道进入煤体， 建立矿井提升、运输、通风、排水和动力供应等生产系统。这些用于开拓的井下巷道的 形式、数量、位置及其相互联系和配合称为开拓方式。合理的开拓方式，需要对技术可 行的几种开拓方式进行技术经济比较，才能确定。 井田开拓主要研究如何布置开拓巷道等问题，具体有下列几个问题需认真研究。 (1)确定井筒的形式、数目和配置，合理选择井筒及工业场地的位置； (2)合理确定开采水平的数目和位置； (3)布置大巷及井底车场； (4)确定矿井开采程序，做好开采水平的接替； (5)进行矿井开拓延深、深部开拓及技术改造； (6)合理确定矿井通风、运输及供电系统。 确定开拓问题，需根据国家政策，综合考虑地质、开采技术等诸多条件，经全面比 较后才能确定合理的访案。在解决开拓问题时，应遵循下列原则： (1)贯彻执行国家有关煤炭工业的技术政策，为早出煤、出好煤高产高效创造条件。 在保证生产可靠和安全的条件下减少开拓工程量；尤其是初期建设工程量，节约基建投 资，加快矿井建设。 (2)合理集中开拓部署，简化生产系统，避免生产分散，做到合理集中生产。 (3)合理开发国家资源，减少煤炭损失。 (4)必须贯彻执行煤矿安全生产的有关规定。要建立完善的通风、运输、供电系统， 创造良好的生产条件，减少巷道维护量，使主要巷道经常保持良好状态。 (5)要适应当前国家的技术水平和设备供应情况，并为采用新技术、新工艺、发展采 煤机械化、综掘机械化、自动化创造条件。 (6)根据用户需要，应照顾到不同煤质、煤种的煤层分别开采，以及其它有益矿物的 综合开采。 4.1.2 确定井筒形式、数目、位置、坐标确定井筒形式、数目、位置、坐标 井筒是井下和地面出入的咽喉，是全矿生产的枢纽。 (1)井筒形式的选择原则 井筒形式目前只有三种：平硐、斜井和立井。三种井筒形式的优缺点如下： 各形式优点： 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 17 页 A 平硐： 1）运输环节和设别少、系统简单、费用低。 2）工业设施简单 3）井巷工程量少，省去排水设备，大大减少了排水费用 4）施工条件好，掘进速度快，加快建井工期。 5）煤损少。 B 斜井 (与立井相比) ： 1）井筒施工工艺、设备与工序比较简单，掘进速度快，井筒施工单价低，初期投资少。 2）地面工业建筑、井筒装备、井底车场简单、延伸方便。 3）主提升胶带化有相当大提升能力。能满足特大型矿井的提升需要。 4）斜井井筒可作为安全出口。 C 立井： 1)不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯和水文地质等自然条件限制。 2)井筒短，提升速度快，对辅助提升特别有利。 3)当表土层为富含水层的冲积层或流沙层时，井筒容易施工。 4)井筒通风断面大，能满足高瓦斯、煤与瓦斯突出的矿井需风量的要求。 各形式的缺点： A 平硐： 受地形影响特别大。 B 斜井(与立井相比)： 1)井筒长，辅助提升能力小，提升深度有限。 2)通风线路长、阻力大、管线长度大。 3)斜井井筒通过富含水层，流沙层施工复杂。 C 立井： 1)井筒施工技术复杂，设备多，要求有较高的技术水平。 2)井筒装备复杂，掘进速度慢，基建投资大。 各形式适用条件： A 平硐： 有足够储量的山岭地带。 B 斜井： 井田内煤层埋藏不深，表土层不厚，水文地质条件简单，井筒不需要特殊法施工的缓斜 和倾斜煤层。 C 立井： 对不利于平硐和斜井的地形地质条件都可考虑立井。 (2)井筒位置选取原则 井筒位置选择要有利于减少初期井巷工程量，缩短建井工期，减少占地面积，降低 运输费用，节省投资；要有利于矿井的迅速达产和正常接替。因此，可以按以下原则确 定： 1)沿井田走向的有利位置 当井田形状比较规则而且储量分布均匀时，井筒的有利位置应在井田走向中央；当 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 18 页 井田储量呈不均匀分布时，应布置在储量的中央，以形成两翼储量比较均匀的双翼井田， 可使沿井田走向的井下运输工作量最小，通风网路较短，通风阻力小