采矿工程毕业设计（论文）-灵东矿2.4Mta新井设计【全套图纸】

中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计（论文） 第 1 页 目录 1 井田概况及地质特征1 1.1 井田概况 .1 1.1.1 井田位置及交通1 1.1.2 地形与地貌1 1.1.3 河流1 1.1.4 气象与地震2 1.1.5 人文及区域经济3 1.1.6 环境状况3 1.1.7 现有煤炭运销和经济效益情况3 1.1.8 其它地面建筑情况3 1.1.9 现有电源及水源情况3 1.2 地质特征 .4 1.2.1 地质构造4 1.2.2 煤层及煤质6 1.2.3 瓦斯、煤尘、自燃及地温8 1.2.4 水文地质8 1.2.5 其它有益矿产.9 1.2.6 地质勘探程度及存在问题.9 2 井田境界和储量10 2.1 井田境界 .10 2.1.1 井田境界.10 2.2 矿井工业储量 .11 2.2.1 储量计算基础 .11 2.2.2 工业储量 .11 2.3 矿井可采储量11 2.3.1 安全煤柱留设原则 .11 2.3.2 工业场地保护煤柱.12 2.3.3 矿井可采储量计算 .13 3 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 矿井设计生产能力的依据 .14 3.2.2 矿井生产能力的确定 .14 3.2.3 核算矿井服务年限 .15 3.2.4 核算第一水平的服务年限 .15 3.2.5 井型校核 .15 4 井田开拓.17 4.1 井田开拓的基本问题 17 4.1.1 确定井筒形式、数目、位置及坐标17 4.1.2 工业场地的位置18 4.1.3 开采水平的确定及采区划分18 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计（论文） 第 2 页 4.1.4 主要开拓巷道19 4.1.5 方案比较19 4.2 矿井基本巷道 26 4.2.1 井筒26 4.2.2 井底车场及硐室29 4.2.3 主要开拓巷道31 5 准备方式带区巷道布置34 5.1 煤层地质特征 34 5.1.1 带区位置34 5.1.2 带区煤层特征34 5.1.3 煤层顶底板特征34 5.1.4 水文地质34 5.1.5 地质构造34 5.1.6 地表情况34 5.2 带区巷道布置及生产系统 35 5.2.1 带区准备方式的确定35 5.2.2 带区巷道准备35 5.2.3 带区生产系统36 5.2.4 带区内巷道掘进方法37 5.2.5 带区生产能力及采出率37 5.3 带区车场选型设计 38 5.3.1 带区车场的形式和线路布置38 5.3.2 带区主要硐室布置39 6 采煤方法.40 6.1 采煤工艺方式 40 6.1.1 带区煤层特征及地质条件40 6.1.2 采煤方法及其机械化程度的确定40 6.1.3 回采工作面参数的确定40 6.1.2 机械化程度 .41 6.1.3 确定回采工作面长度、工作面推进方向和推进度 .41 6.1.4 采煤工艺及设备 .42 6.1.5 端头支护及超前支护方式 .46 6.1.6 采煤工艺 .47 6.1.7 各工艺过程安全注意事项 .49 6.1.8 回采工作面吨煤成本 .50 6.1.9 工作面劳动组织和作业循环图表 .52 6.2 回采巷道布置54 6.2.1 回采巷道布置方式 .54 6.2.2 回采巷道参数 .54 7 井下运输.56 7.1 概述 56 7.1.1 矿井设计生产能力及工作制度56 7.1.2 煤层及煤质56 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计（论文） 第 3 页 7.1.3 运输距离和货载量56 7.1.4 矿井运输系统56 7.2 带区运输设备选择 57 7.2.1 设备选型原则57 7.2.2 带区运输设备选型及能力验算57 7.3 大巷运输设备选择 59 7.3.1 主运输大巷设备选择59 7.3.2 辅助运输大巷设备选择60 7.3.3 运输设备能力验算60 8 矿井提升.62 8.1 概述 62 8.2 主副井提升 62 8.2.1 主井提升62 8.2.2 副井提升设备选型63 9 矿井通风及安全65 9.1 矿井概况、开拓方式及开采方法 65 9.1.1 矿井地质概况65 9.1.2 开拓方式65 9.1.3 开采方法65 9.1.4 变电所、充电硐室、火药库65 9.1.5 工作制、人数65 9.2 矿井通风系统的确定 66 9.2.1 矿井通风系统的基本要求66 9.2.2 矿井通风方式的选择66 9.2.3 矿井主要通风机工作方式选择67 9.2.4 带区通风系统的要求68 9.2.5 工作面通风方式的选择68 9.2.6 通风构筑物70 9.3 矿井风量计算 70 9.3.1 工作面所需风量的计算70 9.3.2 备用工作面需风量的计算71 9.3.3 掘进工作面需风量71 9.3.4 硐室需风量72 9.3.5 其他巷道所需风量73 9.3.6 矿井总风量73 9.3.7 风量分配73 9.4 矿井通风阻力计算 74 9.4.1 矿井最大阻力路线75 9.4.3 矿井通风总阻力80 9.4.4 两个时期的矿井总风阻和总等积孔80 9.5 选择矿井通风设备 81 9.5.1 矿井自然风压81 9.5.2 选择主要通风机82 9.5.3 电动机选型85 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计（论文） 第 4 页 9.6 安全灾害的预防措施 86 9.6.1 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施86 9.6.2 预防井下火灾的措施86 9.6.3 防水措施87 10 设计矿井基本技术经济指标.88 专题部分:.89 1 概述 .89 2 采场瓦斯治理方法研究.89 2.1 采空区瓦斯赋存及运移规律.89 2.2 工作面瓦斯治理方法 .90 2.2.1 顶板走向钻孔抽放技术.90 2.2.2 高抽巷抽放技术.91 2.2.3 专用巷道排放瓦斯技术.95 2.2.4 采煤工作面顺层抽放方法.96 2.2.5 采空区埋管抽放技术治理工作面瓦斯.97 2.2.6 开采保护层技术.98 2.2.7 煤层注水防治瓦斯100 3 结束语103 参考文献105 英文原文106 STUDIES OF HIGH WATER AND QUICK SETTING (HWQS) CEMENTITIOUS MIBACKFILL.106 1 INTRODUCTION.106 2 PROPERTIES OF HWQS MATERAL.107 3 SALINE WATER BASED HWQS BACKFILL.108 4 HWQS BACKFILL MADE OF GOLD MILL TALINGS110 5 DISCUSSIONS110 6 FURTHER INVESTIGATIONS.111 7 CONCLUSIONS111 8 ACKNOWLEDGMNENTS.112 中文译文113 高水分速凝（HWQS）粘性矿用充填材料的研究 113 1 简介.113 2 HWQS 充填材料的特性 114 3 盐水基 HWQS 充填材料115 4 金矿粉末矿渣制成的 HWQS 充填材料116 5 讨论.117 6 长远研究.117 7 结论.117 8 说明与感谢.118 参考文献119 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计（论文） 第 5 页 致 谢121 全套图纸，加 153893706 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计（论文） 第 6 页 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计（论文） 第 1 页 1 井田概况及地质特征 1.1 井田概况 1.1.11.1.1 井田位置及交通井田位置及交通 扎赉诺尔煤田位于内蒙古自治区呼伦贝尔市西部，大兴安岭西坡的蒙古高原上，灵 东矿井位于扎赉诺尔煤田中部，地理坐标为东经1174309 1174846，北纬 49 2134 492610。 行政隶属满洲里市管辖。 井田北部边界有滨洲铁路和 301 国道穿过，扎赉诺尔火车站位于井田西北端 1.00km 处，扎赉诺尔车站西距满洲里市 29.00km，东距呼伦贝尔市 157.00km，矿区 至各旗（县）均有公路相通，交通十分便利。交通位置见图 1.1。 1.1.21.1.2 地形与地貌地形与地貌 扎赉诺尔煤田地处大兴安岭西坡的蒙古高原呼伦贝尔平原，东、西、北三面为低山 环绕，地势较高，中部低洼而平坦。本井田位于低洼平坦地段，地形坡降为 1.6010-4， 呈南高、北低之势，地表高程一般为+545.00m，假定高程不超过 10.0020.00m，邻近区 外最高高程为+648.90m。 煤田三面所环低山，岩性以中生代火山岩为主，部分由变质岩组成，岩石裸露于地 表，常年遭风化剥蚀，而山势多为缓坡状，坡度一般为 1530左右。 1.1.31.1.3 河流河流 扎赉诺尔煤田地表水系较多，南部有呼伦湖，北部有额尔古纳河，东部有海拉尔河， 井田内有新开河。 呼伦湖呈东南西分布，南北平均长 80.00km，东西平均宽 27.00km，水深平均 6.00m，为碱性淡水湖，正常水位 545.07m，十年一遇洪水位 545.37m，百年一遇洪水位 546.00m。海拉尔河发源于大兴安岭支脉古勒奇老山西麓，经海拉尔市、嵯岗直至扎赉 诺尔东北，注入额尔古纳河，井田中心北东距该河中心 10.00km，河宽 120.00m 左右，最 宽可达 330.00m，水深 3.005.00m，最大流量 1480m3/s，河谷宽广，无明显河床界线， 洪水期水位猛涨，漫滩区全区被淹，1983 年秃尾巴山处的洪水位为 546.62m，1988 年秃 尾巴山处洪水位为 546.05m，湖北车站处洪水位为 547.98m。新开河是由于开采灵泉露天 矿，19581960 年将木得那亚河顺直改道而成新开河，北东南西弯曲流经井田，流向 根据海拉尔河与呼伦湖水位高低，对呼伦湖与海拉尔河的水位进行调节，水深 3.00m，无 连续的水文观测资料，1986 年在 301 国道大桥处观测最高洪水位为 546.50m，1998 年在 301 国道大桥东堤处观测海拉尔河最高洪水位为 546.32m。 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计（论文） 第 2 页 1.1 交通位置图交通位置图 1.1.41.1.4 气象与地震气象与地震 (1)气象 本区属大陆性亚寒带气候，冬寒夏热、温差变化大，夏季短暂，冬季漫长。据当地 气象资料记载，年气温在零度以下时间达 7 个月，每年 10 月开始结冰，翌年 5 月初解冻。 自 1957 年以来，气温逐年升高，1981 年 7 月 6 日最高气温达 37.90，1987 年 1 月 10 日最低气温达40.50，年平均气温在 0.202.00。冻结深度一般在 2.503.00m。 （2）降水量 全年降雨量多集中在 6、7、8 月份，其它月份很少降雨，年最大降雨量为 1985 年的 448.40mm，一般年份降雨量为 250.00300.00mm，日最大降雨量为 1984 年 8 月 11 日的 72.10mm。年积雪厚度一般在 512.00mm。蒸发量以 49 月为最大，年蒸发量一般为 1200.001500.00mm，年最大蒸发量为 1972 年的 1751.70mm。 （3）风 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计（论文） 第 3 页 全年风向以西南风为主，其次为西北风、东南风。6、7、8 月份多为东北风， 1、2、12 月风速最小，3、4、5、11 月风速最大。风速一般为 2.005.00m/s，最大风速 为 25.70m/s，风力一般 23 级，最大为 8 级。 （4）地震 据中国科学院出版刊物介绍，本区为无震区，根据最近呼盟地震局图件表明，本区 地震烈度为度地震区。 1.1.51.1.5 人文及区域经济人文及区域经济 呼伦贝尔草原是传统牧区。居住有蒙古、汉、达斡尔、回、满、朝鲜、鄂伦春等 15 个民族。牧业生产在全国占有一定地位，是著名的三河牛、马和锡尼河牛、马产地；林 业有一定基础，东南部的沙地樟子松林很有发展前途。大规模种植业始于 1958 年，已建 成一些规模较大的国营农牧场。 本矿区农业以蔬菜生产为主，蔬菜品种主要是与本地区气候条件相适应的马铃薯、 甘兰等的十余种。矿区牧业主要以利用天然草场放养牛、羊为主。 扎资诺尔矿区煤炭开发已有百年的历史，是全国重点煤矿矿区之一。建国前矿区煤 炭年产量不足 0.20Mt，建国后，煤炭产量逐年上升，1995 年煤炭产量达到 4.06Mt。在煤 炭工业发展的同时，矿区其它工业也相应得到发展，现矿区有灵泉电厂（装机容量 62000kw） 、呼伦湖渔场、罐头厂、乳品厂、化工厂、砖瓦厂，以及为矿区服务的辅助附 属企业。 1.1.61.1.6 环境状况环境状况 本矿区位于呼伦贝尔大草原，地表呈丘陵构造，地形简单，地貌单元属冲击平原。 境内水资源丰富，湖沼星罗棋布，地表水对污染物的稀释能力较强，环境容量很大。矿 区原有自然景观为辽阔草原，植被在中国植被区划分中属于温带草原大兴安岭森林草原 地带。由于人类活动及自然灾害的影响，草原植被已遭到破坏，局部出现了沙化迹象。 矿区土壤以黑土为主，有机质氮、磷含量均较高，养分条件较好。矿区草甸土存在 着不同程度的盐渍化现象。在已消失的湖泡区及蝶形低洼地，盐渍化较重，地表层有明 显的灰白色的盐碱斑。 1.1.71.1.7 现有煤炭运销和经济效益情况现有煤炭运销和经济效益情况 扎煤公司现有 3 座矿井和 1 座露天矿，2004 年核定能力为 5.43Mt/a，2005 年签订煤 炭销售合同约 7.00Mt，2005 年核定能力为 6.86Mt/a。截至 2004 年 12 月底，扎煤公司资 产已达 16.0 亿元，净资产 9.3 亿元，销售收入 4.3 亿元。公司成立以来累计生产煤炭近 300Mt，上缴税费 10 多亿元。矿区现有煤炭产量已供不应求,经济运行情况良好，财务状 况良好。 1.1.81.1.8 其它地面建筑情况其它地面建筑情况 扎赉诺尔矿区是具有百年开发历史的老矿区，矿区行业门类齐全，建筑材料如水泥、 预制构件、砖瓦等均能生产，部分建筑材料需就近外购。满足矿井建设的需要。 1.1.91.1.9 现有电源及水源情况现有电源及水源情况 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计（论文） 第 4 页 （1）电源情况 矿区现已新建一座 220kV/110 kV/35kV 呼伦变电站，位于灵东矿井西南约 10km 处， 是满洲里市地区枢纽变电站。变电站的两回电源，一回取自海拉尔东郊变电所 220kV 母 线，另一回引自灵泉发电厂 110kV 母线，变电站内设 120000kVA 主变压器两台，现已投 入运行，变电站已经为灵东矿井预留 2 个 110kV 出线间隔，可为矿井用电负荷提供可靠 供电电源，电源点已获得呼伦贝尔电业局批准。 （2）水源情况 矿区第二水源地位于井田东北部的海拉尔河与秃尾巴山之间，取自第四系砂砾岩含 水层的地下水。该水源一期规模为 25000m3/d，实际用水量为 10000m3/d，尚有 15000m3/d 的富余量。能够满足灵东矿井的供水能力。 1.2 地质特征 1.2.11.2.1 地质构造地质构造 （1）区域地层 区域地层由老至新为元古界前寒武系，古生界泥盆系和石炭二迭系，中生界晚侏罗 系，新生界第四系。 元古界和古生界地层均在煤田外零星出露，主要岩性为中酸性火成岩及部分变质岩。 中生界地层区内广泛分布，晚侏罗系上统兴安岭群的中酸性熔岩和火山碎屑岩组成了聚 煤盆地的基底。扎赉诺尔聚煤盆地属于晚侏罗系扎赉诺尔群。本区第四系比较发育，广 泛分布于煤系地层之上。 （2）井田地层 井田内地层因第四系广泛覆盖而没有出露，根据前人及目前所获得的资料，地层由 老至新为中生界侏罗系上统兴安岭群、中生界晚侏罗系扎赉诺尔群、新生界第四系。地 层分述如下： 1）中生界侏罗系上统兴安岭群 该地层在本井田埋藏较深，与扎赉诺尔群不整合接触，是含煤地层的直接基底。按 岩性特征分为龙江组和甘河组。 龙江组由中酸性火山岩组成，岩性为流纹岩、安山岩、安山珍岩、粗砂岩、英安岩、 凝灰溶岩、凝灰岩等，厚度不详。 甘河组由中基性火山溶岩和火山碎屑岩组成，岩性为黑灰色致密块状玄武岩、灰紫 色安山岩和安山玄武岩、凝灰角砾岩、凝灰岩及凝灰粉砂岩，以假整合接触覆盖于龙江 组之上，厚度不详。 2）中生界晚侏罗系扎赉诺尔群 本群是井田内发育最好的含煤地层，依据岩性、含煤性、生物化石等特征，分为大 磨拐河组和伊敏组。本组地层按岩性、含煤性可分为三段，各段间为整合接触。 底部砂砾岩段：主要由灰灰绿色凝灰质粉细砂岩及凝灰角砾岩组成，与下伏兴安 岭群为不整合接触。厚度大于 140m。 砂泥岩含煤段：下部以灰色粉砂岩、灰白色中细及中粗砂岩为主，夹薄层泥岩，含 煤层群；上部由浅灰色、灰白色细中粒砂岩、灰黑色泥岩、灰色粉砂岩，含1 煤层群。 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计（论文） 第 5 页 厚层泥岩段：以灰黑色、厚度大的泥岩为特色，夹粉、细砂岩和菱铁矿薄层，顶部 局部为砂泥岩不等厚互层，底部灰黑色泥岩中含有微量细砾石。厚度大于 180380m。 伊敏组：本组是扎赉诺尔煤田最主要的含煤地层，普遍发育，按地层层位、岩性及 含煤性分为三段。地层总厚度约 550m。 下部含煤段：岩性以灰白色细砂岩、灰色粉砂岩为主，局部夹中粗砂岩、砂砾岩 和灰色泥岩，煤为中厚煤层。 中部砂泥岩段：以浅灰及灰绿色的粉砂岩、泥岩及灰白色砂岩为主，局部地段变 粗为含砾砂岩或砂砾岩。与下伏含煤段整合接触。厚度约 130185m。 上部含煤段：以浅灰、灰绿色粉砂岩及灰白浅灰绿色的中、细粒砂岩为主，夹 砂砾岩及泥岩薄层，局部砂砾岩较发育，含煤层群。与下伏砂泥岩段整合接触。厚度 约 100150m。其中煤层群有 3 个可采煤层，分别是1、2、3 煤，均为中厚煤层。 （3）新生界第四系 井田内第四系地层广泛分布，由一些未胶结松散沉积物组成，下部为冲积相砂、砂 砾、粘土及亚粘土、上部风积砂、亚粘土及腐植土。以不整合覆盖煤系地层之上。厚度 约 1227m。 3）地质构造 本井田位于扎赉诺尔含煤盆地中部，为一宽缓不对称向斜构造，其轴向主要呈北 20东方向，北端向东偏转轴向 2530，两翼地层倾角均较平缓，西翼略陡，一般 35，浅部有时可达 7，东翼略为平缓，一般 23，浅部有时可达 5。 本井构造另一特点是含煤地层不同层段沉积中心沿盆地轴向作有规律的侧向迁移。 煤层沉积中心在新开河以东；煤层群沉积中心在新开河以西附近。地层倾角由上至 下由大变小，煤层群倾角为 37，煤层群倾角为 25。见地质综合柱状图 1-2 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计（论文） 第 6 页 地 层 单 位 界 系 统 组 段 地 层 代 号 新 生 界 第 四 系 煤 层 编 号 最小-最大 平均M 柱 状 岩 性 描 述 Q 中 生 罗 侏 上 组 敏 上 部 煤 段 砂 泥 岩 段 下 部 含 煤 段 J3 第四系地层，广泛分布于全区，以不整合覆盖煤系地层之上，由 一些末胶结松散沉积物组成。下部由冲积相砂、砂砾，粘土及亚 粘土。上部由风成砂、亚粘土及腐植土组成。 本段含煤地层主要由浅湖相、沼泽相、泥炭沼泽相及河相所组成， 其岩性以浅灰、灰绿色的粉砂岩，灰白-淡灰绿色的中细粒砂岩为 主，夹砂砾岩及泥岩薄层，局部地段砂砾岩较为发育，含煤层 段煤层。煤层大部可采或局部可采。地层厚度一般100-150米。 本段地层以河流相与湖泊相沉积物为主，其岩性以浅灰-灰绿色 粉砂岩泥岩及时灰白色砂岩为主，局部为含砾砂岩或砂砾岩。地 层变化规律是两翼薄，向斜中心最厚，由两翼向盆地中心地层厚 度逐渐增大。本段地层浅部厚约130米，到向斜中心厚度可达185 米，与下伏含煤段为整合接触。 本段地层由湖泊相、沼泽相、泥炭沼泽相及间夹河流相沉积物所 组成。其岩性以细、粉砂岩为主夹泥岩，并有中、粗粒砂岩多次 交替出现，局部有时变粗为砂砾岩，含炭质泥岩。以煤层稳定、 厚度大、低灰、低磷、低硫为特征。煤系地层分布规律是：向斜 中心部位地层最厚，向两翼逐渐变薄。而煤层的分布规律总的是： 煤层最厚部位置往往是靠近向斜中心西侧最厚，西翼由西往东煤 层逐渐变厚，至东翼煤层有分叉变薄。沿走向由北向南煤层有由 厚变薄和分叉，至30线以南煤层明显分叉变薄。 本段可采煤层平均厚4.0米，地层厚一般100-280米，平均厚 约230米。与下伏大磨拐河组上部泥岩段为假整合接触。 2 1 3 含 部 中 伊 可 采 煤 层 地 层 厚 度 1.00-3.65 2.06(61) 1.04-4.55 3.43(77) 1.02-4.58 2.58(72) y 16-27 100-150 130-185 100-280 5.43-6.20 6.00 图图 1-21-2 地质综合柱状地质综合柱状 1.2.21.2.2 煤层及煤质煤层及煤质 （1）煤层 井田内有、共 2 个煤层群，属于本井开采的是煤层。 根据地质报告批复，煤层群水文地质条件复杂，如果开采1和2煤，冒落带高 度将波及到第四系含水砂层，存在突水可能；其他煤层属不可采煤层。煤：全区发育， 是本井主要可采煤层。煤层变化规律是沿走向一般北翼厚、南翼薄，沿倾向西翼厚、东 翼薄，两翼由浅至深煤层厚度增大。在 2728 线以北煤层结构较简单、煤层稳定，多为 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计（论文） 第 7 页 单层或一层夹矸；接近 2728 线时个别点夹矸 23 层；以南结构复杂、急剧分岔变薄， 分岔最大间距达 32.39m，一般夹矸 35 层，局部 8 层，属较稳定不稳定。夹矸岩性为 泥岩、粉砂岩、中、粗粒砂岩。 （2）煤质 1)煤类及其分布规律 煤是本井主要可采煤层，以褐煤为主，长焰煤次之。 2)煤质分析 本区煤呈黑褐色，条痕褐色，弱沥青光泽，断口多呈平坦状、贝壳状及参差状，性 脆易碎，易风化，可见龟裂现象。见有不发育的内生裂隙。煤的结构常以条带状为主， 线理状、透镜状次之。煤的构造多为水平层理；煤的硬度系数为 2.5，长焰煤视密度为 1.251.33g/cm3，平均为 1.29g/cm3。真密度为 1.471.62g/cm3，平均为 1.53g/cm3。 褐煤视密度为 1.281.37g/cm3，平均为 1.31g/cm3。真密度为 1.541.63g/cm3，平均为 1.58g/cm3。 褐煤的化学性质: 煤的水分（Mad）：一般在 6.90%12.29%之间，平均为 10.17%。 煤的灰分（Ad）：一般在 6.38%24.04%之间，平均为 14.23%。煤为中灰煤。 挥发分（Vdaf）：一般在 39.71%45.01%之间，平均为 42.52%。 全硫（St,d）：一般在 0.24%0.61%之间，平均为 0.39%。属特低硫煤。 磷分(Pd):一般在 0.004%0.026%之间,平均为 0.013%。煤属中磷煤。 粘结指数（GRI）：均为 0。 透光率（PM）：一般在 23%45%之间，平均为 33%。 发热量（Qb,ad）：一般在 19.65MJ/Kg23.96MJ/Kg 之间，平均为 21.72MJ/Kg。 恒湿无灰基高位发热量（QGW-A.GN）：一般在 21.49MJ/Kg22.60MJ/Kg 之间，平 均为 22.12MJ/Kg。 长焰煤的化学性质: 煤的水分（Mad）：一般在 5.20%9.06%之间，平均为 7.19%。 煤的灰分（Ad）：一般在 9.18%22.40%之间，平均为 14.20%。 挥发分（Vdaf）：一般在 40.94%45.71%之间，平均为 41.91%。 全硫（St,d）：一般在 0.14%0.47%之间，平均为 0.32%。属特低硫煤。 磷分（Pd）：一般在 0.007%0.065%之间，平均为 0.02%。属低磷煤。 粘结指数（GRI）：最小为 0，最大为 3，一般多为 0。 透光率（PM）：一般在 54%68%之间，平均为 62%。 发热量（Qb,ad）：一般在 23.19MJ/Kg24.96MJ/Kg 之间，平均为 24.32MJ/Kg。 恒湿无灰基高位发热量（QGW-A.GN）：一般在 23.38MJ/Kg26.15MJ/Kg 之间，平 均为 24.63MJ/Kg。 (3)煤炭产品用途 本井煤层随着煤层埋藏深度增加，变质程度逐渐加大。煤可作为民用和动力用煤， 具有低灰、特低硫、低磷、发热量较高，化学反应性较好，热稳定性好，抗碎强度高， 易磨碎，低熔灰分，结渣性强的特征。是良好的动力用煤和气化用煤，属富油煤，今后 还可考虑炼油的可能性。 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计（论文） 第 8 页 (4)岩石工程地质特征 经对井田内可采煤层顶板 30m，底板 30m 的岩性进行采样分析，岩性由泥岩、粉砂岩 及粗中砂岩组成，以粗、中砂岩为多，泥质胶结，粗、中砂岩松散、抗压强度低。泥岩、 粉砂岩、细砂岩有随深度增加，抗压强度增高的规律。而粗、中砂岩的抗压强度没有明 显变化。一般规律是煤层的抗压强度普遍较高，岩石抗压强度较低，岩石随粒度变粗而 抗压强度变低。详见表 1.1。 表表 1.11.1 各煤层及顶底板岩石力学试验成果表各煤层及顶底板岩石力学试验成果表 层位 (从上至下) 天然含水率 （%） 单向抗压强度 （Mpa） 泊松比 （P） 内摩擦角 （） 内聚力系数 （Mpa） 备注 泥岩19.7420.295.25.40.4424.326.11.521.56 煤层-6.47.1-35.51.53 砂质泥岩14.2120.644.18.20.390.4532.735.81.402.23 细砂岩22.901.6-32.40.51 1.2.31.2.3 瓦斯、煤尘、自燃及地温瓦斯、煤尘、自燃及地温 （1）瓦斯 与本井邻近生产井均为低瓦斯矿井，煤瓦斯含量为 0.5m3/t。因此，本井按低瓦斯 矿井设计。 （2）煤尘 根据煤层的煤尘爆炸测试结果，均有爆炸性。与本井邻近生产矿井爆炸指数为 42.9%，因此，本井煤尘有爆炸危险性。 （3）煤的自燃 煤属容易自燃煤层，根据井田内着火点的测试结果，煤层小于 305C。故本井 煤属容易自燃，自燃发火期为 16 个月。 （4）地温 本井无地温危害。 1.2.41.2.4 水文地质水文地质 井田位于扎赉诺尔煤田地貌单元的中部低洼平坦地带，地下水流向受盆地地质构造、 海拉尔河丰枯水位影响，呈北东南西与煤层走向基本一致，顺层而流，丰水期向呼伦 湖方向排泄，枯水期向额尔古纳河方向排泄。 井田水文地质特征与一般煤田的水文地质特征不同，主要特点是煤层含水。煤层含 水层是主要直接充水含水层和强导水层，煤层含水层是裂隙含水，煤层顶、底板岩层含 水层是以裂隙含水层为主的弱含水层，甚至是隔水层，第四系砂砾含水层也是主要含水 层和强导水层。 (1)含水层 井田内含水层按时代划分为第四系、伊敏组和大磨拐河组三个大含水煤岩组，按空 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计（论文） 第 9 页 间由上而下划分为第四系砂砾含水层和煤层及其顶、底板粗、中砂岩含水层共 5 个含水 层。 1）第四系砂砾含水层 广泛分布于煤系地层之上，岩性为砂砾、粗砂，以砂砾为主，呈灰灰绿色，分选 差，砾石呈浑圆次圆状，砾石直径一般 520mm，最大达 40mm。厚度 2.5013.30m， 平均 8.30m，一般在 8.0010.00m 左右，经抽水试验其水文地质参数 q 为 5.476.14L/sm，K 为 59.6470.86m/d,T 为 733.42744.18m2/d,S 为 1.3010- 36.5610-3,a 为 1.1310-55.7210-5m2/d。其补给源为大气降水和春汛期冰雪融化 地面积水之垂直渗透和丰水期新开河侧向补给，枯水期则侧向补给新开河。 在砂砾含水层之上全区普遍发育一层灰色、分选均匀的粉、细砂，厚度为 1.5011.30m，一般在 4.006.00m，发育比较稳定。水位埋深 1.08m，经邻区抽水实验 其水文地质参数 q 为 0.91L/sm,K 为 12.06m/d,T 为 159.07m2/d，S 为 0.11,a 为 1450.74m2/d。水温 04，水化学类型为 HCO3CLNa Mg 水，地下水类型为承压水。 2）煤层顶板粗砂岩含水层 全区普遍发育，粗砂岩为泥质胶结，厚 19.5430.30m，水位埋深 0.60m21.79m， 经邻区抽水试验其水文地质参数 q 为 0.340.36L/sm，K 为 1.541.88m/d,T 为 24.1436.64m2/d,S 为 3.4810-33.5710-4,a 为 1.036.94104。水化学类型为 HCO3CLNaMg 水，地下水类型为承压水。 (2)矿井涌水量 1）充水因素 经对勘探获得资料及邻近生产矿井水文资料综合分析，区内地形平坦，地表径流差， 大气降水及春汛期冰雪融化，易于积聚，区内地表水系发育，新开河纵贯全区，地下水 与大气降水、地表水关系密切。根据井田内各含水岩系的富水性和导水性分析，第四系 砂砾含水层富水性、导水性强。煤及煤层间粗、中、细砂岩含水层富水性、导水性由 中等到强，地下补给仅为煤及围岩于露头部位由大气降水顺层补给。 井田内抽水钻孔和长期观测孔未曾封闭，将会导致各含水层的水进入巷道，增大矿 井涌水量。 从矿井水文地质资料分析和井田区抽水试验资料分析，随降深增加和时间的增长， 单位涌水量减小。随开采面积的增加，增大或减小关系不明显。 2）矿井涌水量 根据井田水文地质条件、充水因素及邻近生产矿井的水文资料，经扎煤公司采用比 拟法预计，矿井正常涌水量为 500m3/h，最大涌水量为 900m3/h。 1.2.51.2.5 其它有益矿产其它有益矿产 （1）粘土：主要分布在新开河以西，第四系剖面 3 至 5 线间，可作为建筑材料，制 砖使用。该层在本区西部边界附近的木得那亚河河道东侧阶地上有出露。现由扎赉诺尔 矿区砖厂开采。 （2）菱铁矿：本区施工的部分探煤孔中所见，经化验个别点含量为 50%，已达工业 品位。但由于在地层中呈透镜状，厚薄分布不连续，无开采价值。 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计（论文） 第 10 页 （3）稀散元素：微量元素含量均较低，无工业价值。 （4）放射性元素：经本区测井证实，没发现有经济价值的天然放射性元素矿床区块。 1.2.61.2.6 地质勘探程度及存在问题地质勘探程度及存在问题 （1）勘探类型和勘探网度 本区地质构造简单，厚煤层大部分属于稳定型，局部为较稳定型，因此，基本勘探 类型为一类一型是合理的。 本井地质勘探基本勘探网度为 10001000m；煤质勘探网度为 50010005001000m；水文地质中第四系网度为 15001500m,主线加密一倍。根据本 区构造和煤层特点，勘探网度比较合理。 （2）地质构造对开采影响的分析 根据地质报告，井田内构造形态已控制清楚，首采区内已经查明无断层，地质构造 简单，对矿井开拓开采提供了优越的条件。 （3）煤层对比的可靠性和稳定性分析及对开采的影响 根据地质报告，本次勘查对煤层的可采煤层、层位、层数、结构厚可采范围已经 查明，查明了可采煤层的煤质特征及其变化情况，高级储量范围内煤层对比可靠，剩余 区域煤层对比基本可靠，对矿井开拓开采影响较小。 （4）储量 根据钻孔布置，在矿井地质资源量中，60%是探明的，30%是控制的，10%是推断的。 根据煤层厚度和煤质，在探明的和控制的资源量中，70%是经济基础的储量，30%的 是边界经济的基础储量。本矿井的地质资源量为 280.096 Mt （5）水文地质、瓦斯等级、煤质分析等资料的精确程度，及其对开采的影响，根据 地质报告，煤水文地质条件中等。灵东井田地质报告完成时间较早，报告对水文地质 方面的论述基本上满足当时规范要求，但距现行规范要求还有一定差距，而制约本井能 否达产及安全生产的主要地质因素是水文地质条件，尽管有邻近井实际生产情况和水文 专题论证报告可以借鉴，但是，从安全生产方面考虑，建议在矿井投产前对本井水文地 质进行补勘，确保安全和生产措施更有针对性。 地质报告和井筒检查钻分别对瓦斯进行了鉴定，根据鉴定资料本井瓦斯含量低，同时参 考邻近生产矿井资料，将本井定为低瓦斯矿井基本可靠，对开采影响较小。 2 井田境界和储量 2.1 井田境界 2.1.12.1.1 井田境界井田境界 根据井田境界批复文件，矿区范围由 5 个拐点圈定，开采深度为+10+540m。井田 东部为规划的铁南立井，南部为灵东矿井外围普查区，西部以灵泉和铁北矿采矿许可证 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计（论文） 第 11 页 的矿界为界，北部以滨州铁路为界。南北走向长 8.2km 倾斜宽 4.6km 面积 38.4 km2煤层 平均倾角 3。 2.2 矿井工业储量 2.2.12.2.1 储量计算基础储量计算基础 1、根据井田地质勘探报告提供的煤层储量计算图计算。 2、根据国务院国函（1998）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 入表外储量。 3、储量计算厚度：夹石厚度不大于 0.05m 时，与煤分层合并计算，复杂煤层的夹石 总厚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。 4、井田主要煤层稳定，厚度变化不大，煤层产状平缓，勘探过程分布比较均匀，采 用地质块段的算术平均法。 2.2.22.2.2 工业储量工业储量 该矿井田内可采煤层为二层，即为 2#煤，其他煤层因厚度和水文地质条件复杂等原 因暂不能开采。主采煤层为 2#煤，储量计算时采用地质块段法。地质块段划分见图 2-2。 在各块段范围内，由图用 CAD 计算各块段面积分别为。地质块段面积计算见表 2.1。 表表 2.12.1 地质块段面积计算表地质块段面积计算表 地址块段号快段投影面积(m2)平均倾角()快段实际面积(m2) A9018699.6 29109797.6 B13568546.1 313705602.1 C12420529.5 212545989.4 合计35007775.2335361389.1 利用地质块段划分法测得井田实际面积为 35.4km2。 2#煤层工业储量： (2-1) #2#2#2 rMSZ 式中：Z2#2#煤工业储量，t； S 井田面积，m2； M2#2#煤平均厚度，m； r2# 2#煤平均容重，1.4 t/m3。 则 2#煤层工业储量： Z2#=35361389.161.4=297.04Mt 本井田已查明工业储量 297.04 Mt 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计（论文） 第 12 页 2.3 矿井可采储量 2.3.12.3.1 安全煤柱安全煤柱留设原则留设原则 1、工业场地、井筒等均留设保护煤柱 1015，由于在本井田的村庄较小，为减少煤 的损失，设计确定本井田的村庄搬迁，故不留村庄煤柱。 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。 3、维护带宽度：风井场地 20m。 4、井田境界煤柱宽度 30m。 5、采煤方法所产生煤柱损失和断层煤柱损失；断层煤柱宽度 50m。 煤矿设计规范中若干条文修改决定的说明中第十五条关于减少广场占地问题中， 工业场地（包括选煤厂）占地面积指标应控制在表 2.2 的范围内。 表表 2.22.2 工业场地占地面积指标明细表工业场地占地面积指标明细表 井型（万 t/年）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 2.3.22.3.2 工业场地保护煤柱工业场地保护煤柱 参照邻近矿区开采后地表塌陷观测资料，结合本井田的地质情况，第四系地层移动 角取 45，煤系地层取 75，以此来圈定工业广场保护煤柱。 本矿井的地质条件及冲积层和基岩层移动角见表 2.3 表表 2.32.3 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)冲积层厚度(m)() ()()() -43010.53.4818545757575 1、工业广场保护煤柱计算： 本矿设计井型 A1.8Mt/a，按照煤矿设计规范矿井工业场地占地指标规定，每 10 万吨受护面积为 1.2 公顷，则本矿井工业广场面积为 36 万平方米，加上 20m 的围护带， 本工业广场面积为 17.6 万平方米。 根据煤炭工业设计规范规定：取工业广场的尺寸为 360*400 的长方形。 表表 2.42.4 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 如果按照设计要求，将工业广场放在井田得储量中心，则 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计（论文） 第 13 页 0 50 -50 -100 -200 -150 -450 -500 -400 -350 -250 -300 0 50 -50 -100 -200 -150 -450 -500 -400 -350 -250 -300 ac bd ac bd A B C D mnef 图 2-1 工业广场保护煤柱 由此根据上述已知条件，画出如图 2-1 所示的工业广场保护煤柱的尺寸：由图可得 出保护煤柱的尺寸为： S=(上宽+下宽)高/(2cos10.5) (2.2) =( 932 + 891)952/(2cos10.5) =0.882526 (km2) 则工业广场的保护煤柱量为： Zi=SMR (2.3) 式中：Zi工业广场煤柱量，Mt； M煤层平均厚度，m； S工业广场压煤面，0.883 km2。 Zi8825264.51.39 =5.520 (Mt) 结合实际，把工业广场部置在储量的中心，有利于井田的开拓和部署，压煤少，便 于集中管理。 2、开采损失 3上 1、3上 2煤层开采范围内，基本上均为中厚煤层，其开采损失取 20。 2.3.32.3.3 矿井可采储量计算矿井可采储量计算 矿井的可采储量是矿井设计的可以开采的储量，其计算公式为： Zk=(Zc-P)C (2-3) 式中：Zk矿井可采储量，Mt； Zc矿井工业储量 297.04 Mt； P永久煤柱损失， 为 16 Mt； C采区采出率，厚煤层不小于 0.75，中厚煤层不小于 0.80，薄煤层不小于 0.85，地方小煤矿不小于 0.7。 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计（论文） 第 14 页 2#煤层可采储量： Zk2#(29716)0.75210.8Mt 计算得出 2#煤层的可采储量为：210.8 Mt 则矿井设计可采储量为：210.8Mt 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 按照煤炭工业矿井设计规范相关规定，矿井设计年工作日 330 天，每天三班作 业，每班 8 个小时，其中二班生产、一班检修准备。 矿井每昼夜净生产提升时间为 16h。 3.2 矿井设计生产能力及服务年限 3.2.13.2.1 矿井设计生产能力的依据矿井设计生产能力的依据 煤炭工业设计矿井设计规范第 2.2.1 规定：矿井设计生产能力，应根据资源条 件、开采条件、技术装备、经济效益及市场对煤炭需求等因素，经多方案的比较或系统 优化后确定。论证矿井设计生产能力应进行第一开采水平不小于 25 年配产。配产应符合 合理的开采程序，厚、薄煤层，不同煤类搭配开采；同时生产的采区数目及采区内同时 生产的工作面数目，应符合本规范第 3.3.5 条规定（采区生产能力应根据地质条件、煤 层生产能力、采掘机械化程度和采区同时生产的工作面数目及其接替关系等因素确定。 应提高工作面单产。采区内同时生产的综采工作面宜一个面，不应超过两个面；普采工 作面宜为两个面，不应超过 3 个面） ，并应保证采区及工作面的合理接替。 矿井规模可根据以下条件确定： 1、资源情况：煤田地质条件简单，储量丰富，应加大矿区规模，建设大型矿井。煤 田地质条件复杂，储量有限，则不能将矿区规模定的太大。 2、开发条件：包括矿区所处地理位置（是否靠近老矿区及大城市）和交通情况（铁 路、公路、水路） 、用户、供电、供水，建筑材料及劳动力来源等。条件好者，应加大开 发力度和矿区规模；否则应缩小规模。 3、国家需求：对国家煤炭需求量（包括煤种、煤质、产量等的预测是确定矿区规模 的一个重要根据。 4、投资效果：投资少、工期短、生产成本低、效率高、投资回收期短的应加大。 3.2.23.2.2 矿井生产能力的确定矿井生产能力的确定 灵东矿煤矿井田储量丰富，煤层赋存稳定，顶底板条件好，倾角小，厚度变化不大， 开采条件简单，技术准备先进，经济效益好，煤质优良，交通运输便利，市场需求量大， 易建大型矿井。 根据煤层赋存情况和矿井可采储量，按煤炭工业矿井设计规范规定，将矿井设计生 产能力 A 确定为 2.4Mt/a,再核算矿井服务年限。 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计（论文） 第 15 页 3.2.33.2.3 核算矿井服务年限核算矿井服务年限 矿井服务年限必须与井型相适应。 矿井可采储量 Zk、设计生产能力 A 和矿井服务年限 T 三者之间的关系为： (3-1) 式中：T矿井服务年限，a； Zk矿井可采储量，Mt； A设计生产能力，Mt； K矿井储量备用系数，取 1.4 则矿井服务年限为： T=210.8/(2.41.4)=62a50a 即本矿井的开采服务年限符合煤炭工业矿井设计规范要求。 注：确定井型是要考虑备用系数的原因是因为矿井每个生产环节有一定的储备能力， 矿井达产后，产量迅速提高，局部地质条件变化，使储量减少，有的矿井由于技术原因 使采出率降低，从而减少储量，为保证有合适的服务年限，确定井型时，必须考虑备用 系数。 3.2.43.2.4 核算第一水平的服