采矿工程毕业设计（论文）-麦地掌矿井1.5Mta新井设计【全套图纸】

摘 要 本次设计是开采麦地掌煤矿 2 号煤层，设计图纸共十张，说明书共十章。根据采 矿工程的需要和特点，重点设计为第四、六、九章，其他如井底车场、井下运输及提 升设备仅做一般的选型计算。 麦地掌煤矿位于山西省清徐县马峪乡程家坪、麦地掌村及古交市邢家社乡陈家社 村一带，南距清徐县城约 10km，其间有清徐古交公路相通。清徐县城距太原市约 40km,其间有 307 国道相通。交通尚为方便。 本井田的煤层埋藏较深，一般在 500 米左右，地势总体西北高、东南低，煤层倾 角 2-5。 本井田内有多层煤，但此次设计只考虑 2 号煤层，2 号平均厚度为 3.20m。煤层无 爆炸性和自燃性。矿井属于高瓦斯矿井，2 号煤层瓦斯相对涌出量为 14.24m3t。 本井田划分为 3 个带区，1 个采区。采用立井开拓方式，回采工艺采用后退式、 综采一次性采全高机械化采煤法，采用“三八制”作业制度。工作面的设备有双端可调 双滚筒采煤机、滑移支架、可弯曲刮板运输机、破碎机、转载机等。顶板管理采用滑 移支架，采空区采用全部跨落法管理顶板。 本矿井设计年产量为一百五十万吨，采用一套综采来满足产量的要求。 矿井运输大巷采用皮带运输作为主运输，采用柴油机车作为辅助运输，矿井通风 采用轴流式扇风机分区、抽出式通风方式。 关键字：顶板控制；灾害性地质；综采一次采全高 全套图纸，加全套图纸，加 153893706153893706 Abstract This design is mines the MaiDiZhang coal mine 2 coal beds, design paper altogether seven, the instruction booklet altogether ten chapters. According to the mining engineering needs with the characteristic, the key design for fourth, sixth, ninth chapters, other like mine bottom station, the mine shaft transportation and the lift technique only makes the common shaping computation. The MaiDiZhang ascent coal mine is located on the ShanYin county northwestern ShanXia village north side of MaYingXiang,the well field closes to be partial to(Ling) Ma(camp) highway Dai(Yue) highway apart from the Ma(camp) about the 2.5 km, with big luck highway connect with each other;Be apart from north together Pu north solid Chuang station about 17 kilometers;Be apart from ShanYin station about the 25 kms, with north together Pu railroad connect with each other, transportation still is convenience. There are several coals inside this area, but this time design consider No.6 coal seam, on the 6th average thickness is 11.08 ms.Each coal seam all have an explosion and the spontaneous combustibility.Mineral well the gas be low to belong to a low gas mineral well and the No.6 coal seam gas is opposite to gush to measure for the 3.52 m3/t. The coal seam of this area buries lower, general at 250 rices are or so, geography total the northwest is low, southeast high.The dig angle of the coal seam is 1-20. This well farmland divides the line to 24 to take area, adopt slope to expand a way,use the tully-mechanized top-coal caving mining at a time whole highth of adopt a coal craft adoption to retreat a type, the adoption homework system of“38 systems “.Work faces of the equipments have a double to carry adjustable double rollers to adopt coal machine, slippery move a support and can curve to pare off plank conveyance machine, crusher, turn to carry machine.etcCrest plank management adoption slippery move a support, adopt empty area the adoption all acrosses to fall a method management a crest plank. This mineral well design year yield is 1800,000 ton, adopt one fully mechanized longwall mining with top coal drawing working area and one normal mechanized longwall mining working area to meet the need of the output. The mine pit transports the big lane to use the leather belt transportation to take the host transportation, uses the card axle vehicle to take the assistance transportation, mine ventilation uses the axis to flow the type air machine district, to extract the type to ventilate the way. Key Words：Roof control；geology disaster；Fully-mechanized top-coal caving mining 目录 目 录 一般部分一般部分 1 1 井田概况和井田地质特征井田概况和井田地质特征1 1 1.1 矿区概况 1 1.1.1 交通位置、形地及地貌、水系、气象、地震烈度 1 1.1.2 工农业生产及煤炭建设规划概况 2 1.2 井田地质特征 .2 1.3 煤层的埋藏特征 .3 1.3.1 井田地层.3 1.3.2 地质构造.5 1.3.3 瓦斯、煤尘和煤的自燃发火性.9 2 2 井田境界与储量井田境界与储量1212 2.1 井田境界 12 2.2 地质储量的计算 13 2.3 可采储量的计算.13 2.3.1 安全煤柱留设原则 .13 2.3.2 矿井永久保护煤柱损失量 .14 3 3 矿井工作制度及生产能力矿井工作制度及生产能力1616 3.1 矿井工作制度 16 3.2 矿井生产能力及服务年限.16 3.2.1 矿井生产能力.16 3.2.2 矿井服务年限的计算.16 4 4 井田开拓井田开拓1818 4.1 井田开拓方式的确定.18 4.1.1 确定开拓方式的主要原则 .18 4.1.2 开拓方案的确定 .18 4.2 矿井基本巷道.24 4.2.1 井筒 .24 4.2.2 开拓巷道 .24 4.2.3 井底车场及硐室 .25 5 5 准备方式准备方式带区巷道布置带区巷道布置3131 5.1 煤层地质特征 .31 5.1.1 带区位置 .31 5.1.2 带区煤层特征 .31 目录 5.1.3 煤层顶底板岩石构造情况 .31 5.2 带区巷道布置及生产系统.31 5.2.1 带区准备方式的确定 .31 5.2.2 带区巷道布置 .32 5.2.3 带区生产系统 .33 5.2.4 带区内巷道掘进方法 .34 5.2.5 带区生产能力及采出率 .34 5.3 带区车场选型计算 .36 5.3.1 带区车场的形式 .36 5.3.2 带区车场的调车方式 .36 5.3.3 带区主要硐室布置 .36 6 6 采煤方法采煤方法3838 6.1 采煤工艺方式 .38 6.1.1 带区煤层特征及地质条件.38 6.1.2 确定采煤工艺方式 .38 6.1.3 回采工作面参数 .38 6.1.4 回采工作面采煤机、刮板输送机选型 .38 6.1.5 采煤工作面支护方式 .40 6.1.6 端头支护及超前支护方式 .43 6.1.7 各工艺过程注意事项 .44 6.1.8 采煤工作面正规循环作业 .45 6.2 回采巷道布置 .47 6.2.1 回采巷道布置方式 .47 6.2.2 回采巷道参数 .47 7 7 井下运输井下运输4949 7.1 运输系统和运输方式的确定 49 7.2 运输设备的选择和计算 49 8 8 矿井提升矿井提升5151 8.1 主井提升 51 8.2 副井提升方式及设备 54 8.3 矿井排水 58 9 9 矿井通风与安全矿井通风与安全6161 9.1 风量的计算 61 9.2 矿井通风系统和风量分配.64 9.2.1 通风方式 .64 目录 9.2.2 风井数目、位置、服务范围及服务年限 .64 9.2.3 掘进通风及硐室通风 .64 9.2.4、通风系统和风量分配64 9.3 计算负压和等积孔 65 9.3.1 计算原则 .65 9.4 选择矿井通风设备.68 9.5 安全生产技术措施 70 9.5.1 煤尘爆炸的防止措施 .70 9.5.2 煤及瓦斯突出的预防措施 .70 9.5.3 矿井水灾预防措施 .70 9.5.4 火灾预防措施 .70 9.5.5 防止冒顶事故的措施 .71 9.5.6 避难硐室和避灾路线.71 9.5.7 矿山救护大队的设置 .71 1010 经济部分经济部分7272 10.1 矿井设计概算72 10.2 劳动定员和劳动生产率73 10.3 矿井基本技术经济指标76 麦地掌煤矿瓦斯综合治理措施麦地掌煤矿瓦斯综合治理措施7878 1 我国煤矿瓦斯抽采现状.78 1.1 煤矿瓦斯抽采量.78 1.2 煤矿瓦斯抽采率.79 2 麦地掌煤矿综放工作面煤与瓦斯赋存状况.80 2.1 麦地掌煤矿煤层赋存条件.80 2.1.1 煤层顶底板岩性.80 2.1.2 节理裂隙.81 2.2 麦地掌煤矿综放工作面瓦斯赋存特征.81 2.2.1 矿井瓦斯基本情况.81 2.2.2 综放工作面瓦斯涌出量.81 2.2.3 影响煤层瓦斯赋存的主要地质因素.82 3 综采工作面瓦斯抽放技术方法与机理.82 3.1 工作面瓦斯来源.82 3.2 矿井瓦斯抽放的方法.82 3.2.1 开采层瓦斯抽放.83 3.2.2 邻近层瓦斯抽放.83 3.2.3 采空区瓦斯抽放.84 目录 3.3 顶板巷道抽放采空区瓦斯.84 3.3.1 顶板巷道抽放瓦斯原理.84 3.3.2 回采工作面上覆岩层移动特征.85 3.3.3 采空区瓦斯储集及流动机理.85 3.4 顶板巷道布置的合理位置.86 4 麦地掌煤矿综放工作面高抽巷的应用.87 4.1 麦地掌煤矿 7605 工作面高抽巷位置布置87 4.2 工作面瓦斯抽放方式及参数的确定.87 4.2.1 瓦斯抽放参数.87 4.2.2 封孔方法.89 4.2.3 管材及管径选择.89 4.2.4 管路连接及配套设施.89 4.2.5 施工设备 .89 4.2.6 专用排瓦斯巷管理措施.89 4.3 抽放效果考察.89 4.3.1 现场观测数据.89 4.3.2 效果检验.90 5 麦地掌矿综放工作面高抽巷抽放瓦斯技术可行性分析.91 5.1 煤层可抽性评价.91 5.2 7605 综放面顶板高抽巷位置确定 92 5.2.1 根据顶板垮落带高度确定.92 5.2.2 根据高抽巷理论公式确定.93 5.2.3 根据裂隙带发育情况确定.93 6 麦地掌矿综放工作面高抽巷抽放瓦斯技术总结.96 6.1 现阶段存在的问题及解决方案.96 6.2 结论.97 外文资料外文资料100100 WORLDWORLD COALCOAL MININGMINING TECHNOLOGYTECHNOLOGY100100 UNDERGROUND MINING.100 THE OPEN PIT103 中文翻译中文翻译104104 国际煤矿开采技术104 一、地下开采.104 1、概述.104 2、地下开采发展趋向.104 3、采煤设备.105 目录 4、综采工作面调查.105 二、露天开采106 致谢致谢107107 参考文献参考文献108108 一 般 部 分 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计1 1 井田概况和井田地质特征 1.1 矿区概况 1.1.1 交通位置、形地及地貌、水系、气象、地震烈度交通位置、形地及地貌、水系、气象、地震烈度 山西麦怡源煤业有限公司井田位于山西省清徐县马峪乡程家坪、麦地掌村及古交 市邢家社乡陈家社村一带，南距清徐县城约 10km，属清徐详查勘探区和邢家社普查区 的一部分。行政区划大部分属清徐县马峪乡管辖,北部局部属古交市邢家社乡管辖。地 理坐标为： 东经 11214001121812 北纬 374230374545 本井田位于清徐县城北约 10km 处，其间有清徐古交公路相通。清徐县城距太 原市约 40km,其间有 307 国道相通。井田内地形虽较复杂，但村与村之间均有简易公 路相联，可通行卡车、拖拉机等。 矿井交通位置详见图 1-1-1。 本井田位于吕梁山脉中段东翼西山含煤盆地东南角，地势总体西北高、东南低， 属低中山地形，大部基岩裸露，黄土零星分布于缓坡及低山地区，土层薄、植被少， 风化作用强烈，沟谷多呈“V”字形。 井田内最高点在北部公鸡冒，海拔标高 1718.2m， 最低点在井田东南部白石沟内， 海拔标高 1100m，最大相对高差 618m。 井田内无大河流，只有较大的沟谷白石沟常年有流水，遇有大雨，山洪爆发、水 量急增，向南经清徐县城流入汾河。 井田属暖温带大陆性季风气候，一年四季分明，光照充足，冬季寒冷少雪，春季 干旱多风，夏季雨量集中，常出现洪水、冰雹灾害，秋季多为晴朗凉爽天气。年平均 气温 10.2，一般一月份气温最低，平均6，七月份气温最高，平均气温 24.1。 初霜期为十月中旬，终霜期为翌年的四月中旬,平均无霜期为 184 天。最大冻土深度 61cm。年平均降雨量 465.1mm，日最大降雨量 152.5mm。年平均蒸发量 1798.3mm。 风向多为西北风，年平均风速 2.4ms，每年 8 级以上大风平均天数为 18 天。 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计2 井田属暖温带大陆性季风气候，一年四季分明，光照充足，冬季寒冷少雪，春季 干旱多风，夏季雨量集中，常出现洪水、冰雹灾害，秋季多为晴朗凉爽天气。年平均 气温 10.2，一般一月份气温最低，平均6，七月份气温最高，平均气温 24.1。 初霜期为十月中旬，终霜期为翌年的四月中旬,平均无霜期为 184 天。最大冻土深度 61cm。年平均降雨量 465.1mm，日最大降雨量 152.5mm。年平均蒸发量 1798.3mm。 风向多为西北风，年平均风速 2.4ms，每年 8 级以上大风平均天数为 18 天。 据山西省地震局资料， 太原市区内地震基本烈度为 7 度，设计基本地震加速度值 为 0.20g。据记载,该区曾发生过多次地震灾害。 最烈者为 1037 年。据宋史记载 :宋仁 宗、景佑 4 年 12 月，忻、代、并三州地震，忻州死亡 19742 人，伤 5655 人，牲畜 5 万余头。代州死亡 759 人，并州 1890 人。本井田靠近太原市区，近期所发生地震最高 为 5 级。清徐、徐沟一带发生过 6 级地震。 1.1.2 工农业生产及煤炭建设规划概况工农业生产及煤炭建设规划概况 发展较快，主要为煤矿、化肥、建材、机械加工及制造业，其中煤矿为该区重要 的支柱行业。 本区以农业为主，主要农作物有谷子、攸麦、豆类及油料等，近年工矿企业。 1.2 井田地质特征 一、运输条件 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计3 本井田位于清徐县城北约 10km 处，其间有清徐古交公路相通，本矿井生产原 煤直接运往位于清徐县城的集团公司焦化厂，运输条件优越。 二、电源条件 本矿拟从平泉变电站引两回供电线路，实现双回路供电，平泉变电站电压等级为 35kV。距本矿井工业场地 17km。 三、水源条件 井田及其邻近白石沟、峪道川尚有少量地表水，当地居民用水多取自第四系砂砾 石层孔隙潜水或基岩裂隙水，但水量有限。矿井用水可取二叠系砂岩裂隙水作为供水 水源。 四、通信条件 清徐县电信局在麦地掌村留有接口，距本矿距离较近，能满足矿井通信要求。 五、井田邻近矿井 本井田东邻官地煤矿、武家崖煤矿、西圪台头煤矿，多开采 2 号煤层。南为鑫泰 矿,未开采。 井田内尚无生产及停废小窑。 六、主要建筑材料供应条件 该矿主要建筑材料如钢材、木材等需外购解决，料石、砖、水泥、白灰等可就地 解决，建筑材料的供应能够满足矿井建设和生产的需要。 七、综合评述 本矿煤层资源丰富，赋存条件好，地质条件简单，水文地质条件中等，交通运输 条件优越，水源电源可靠，煤炭市场好，本矿井的建设将对带动地方经济发展、扩大 山西省的焦炭出口发挥积极的作用，适宜建大中型矿井。 1.3 煤层的埋藏特征 1.3.1 井田地层井田地层 井田内地表出露的地层有上石盒子组、石千峰组、刘家沟组及第四系，其余地层 均为钻孔揭露，现由老至新分述如下: 1、奥陶系中统峰峰组(O2f) 据井田外钻孔揭露。下段以浅灰、灰色角砾状泥灰岩、白云质灰岩为主，夹脉状 及结晶状石膏层，厚 8097m。上段为深灰、 浅灰色厚层状石灰岩夹白云质灰岩，厚 3744m。全组厚 117142m。 2、石炭系中统本溪组(C2b) 底部以铁铝岩层与下伏峰峰组平行不整合接触。岩性由深灰、浅灰及灰色细中 粒砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩、铝质泥岩、石灰岩及煤组成。全组厚 20.0055.00m，平均 32.84m。 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计4 3、石炭系上统太原组(C3t) 底部以 K1 砂岩连续沉积于本溪组之上。岩性为深灰、灰黑色砂质泥岩、泥岩、 石灰岩及浅灰色砂岩组成，含煤 7 层， 为井田主要含煤地层之一。全组厚 58.2693.00m，平均 74.68m。 4、二叠系下统山西组(P1s) 底部以 K3 砂岩连续沉积于太原组之上,岩性为浅灰、 灰白色含砾细粗粒砂岩其 上由深灰灰色砂质泥岩、泥岩及 6 层煤组成， 为井田另一主要含煤地层。全组厚 42.0085.00m，平均 61.00m。 5、二叠系下统下石盒子组(P1x) 底部以 K4 砂岩连续沉积于山西组之上，下部岩性为灰、深灰色砂质泥岩、粉砂 岩及细砂岩互层，夹 12 层薄煤线，中上部为黄绿、灰绿色粉砂岩、细砂岩及砂质泥 岩互层。全组厚 72.00136.00m，平均 97.33m。 6、二叠系上统上石盒子组(P2s) 井田内大范围出露，依据岩性特征分为上下两段: 下段(P2s1):底部以 K6 砂岩连续沉积于下石盒子组之上,岩性以黄绿、灰绿色泥岩 及细砂岩、粉砂岩为主,夹紫色、 暗紫色砂质泥岩,中、下部含锰铁质结核。本段厚 157.50223.83m,平均 192.04m。 上段(P2s2):K7 砂岩底至 K8 砂岩底，厚 224-247m，平均 233m， 岩性为暗紫、 黄 灰、灰绿色砂质泥岩和中、粗粒砂岩互层。 本段以兰灰色砂质泥岩及砂岩中含肉红色 长石为其特征。砂岩中长石含量自下而上增多。K7 砂岩以上含有 1-2 层铁锰质结核， 呈透镜状分布，厚 0.5m。 7、二叠系上统石千峰组(P2sh) K8 砂岩底至 K9 砂岩底。厚 124.4145.0m，平均 122.4m。与 P2s 地层连续沉积。 岩性为紫红色泥岩与黄绿色中、粗粒砂岩互层。紫红色泥岩中含 2-3 层泥灰质或钙质 结核。 砂岩成分肉红色长石含量更多。K8 为紫色含砾粗砂岩。成分为长石石英杂砂 岩，长石为肉红色，杂基为灰绿色泥质和粉砂质。厚 510m，厚层状， 分选及磨圆 度较差，全区普遍发育。 8、三叠系下统刘家沟组(T1l) 底界为 K9 砂岩，该组地层出露不完整，出露厚 226m。与 P2sh 地层连续沉积。 岩性以紫红色薄板状中细粒砂岩为主，间夹少量灰绿、紫红、暗紫色砂质泥岩。砂岩 具交错层理。K9 为暗紫色含砾粗砂岩，具灰绿色条带。成分含有少量肉红色长石及硅 质岩屑较多。厚层状，磨圆度较好。 9、第四系中上更新统(Q23) 不整合覆盖于下伏岩层之上，中更新统(Q2)为红色土，含钙质结核，上更新统(Q3)为 黄土，垂直节理发育。厚 1.2145.00m，平均 8.65m。 10、第四系全新统（Q4） 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计5 主要分布于井田北部峪道川及其他沟谷内，为近代河床冲积形成的砾石、卵石、 及泥沙等，厚 025m，平均 10m 左右。 1.3.2 地质构造地质构造 西山煤田位于祁吕贺山字型构造东翼及新华夏系的复合部位。清交矿区处于西山 煤田东南边缘，矿区总体为一走向北东、向北西倾斜的单斜构造，在此背景上发育着 一系列褶曲和断裂构造。 本井田处于清交矿区东北角，井田构造总体表现为走向近南北，向西倾斜的单斜 构造，局部受武家崖背斜、张家山向斜和峪道川向斜的影响，使地层走向发生了较大 的转折，地层倾角一般 25，局部可达 717。井田内断层稀少，有陷落柱及滑 波等构造，井田内未见岩浆岩，总之，井田构造属简单类。 1、褶曲 (1)武家崖背斜 位于井田东南部武家崖村一带，走向北东 5560,北翼倾角 10，南翼 68， 幅度约 40m，走向长约 1400m， 与其南部张家山向斜为一组。 (2)张家山向斜 位于武家崖背斜以南张家山村一带，与武家崖背斜平行展布，北翼倾角 10左右， 走向长约 2000m。 (3)峪道川向斜 位于井田北部边界附近，与杜儿坪断层交叉，平行延伸，北翼较陡，623，南 翼较缓 1018，轴部为刘家沟组地层。 (4)童子川向斜 位于井田西部，走向近南北，向东凸出，呈弧形展布，延伸度约 2000m 左右，东 翼地层倾角较大 1015左右，西翼地层较缓,59,属两翼宽缓的不对称向斜。 (5)岳家湾背斜 位于井田西部边界附近，轴线走向 N25W，延伸长度约 1500m 左右，西翼地层 倾角 810，属两翼对称的宽缓背斜。 2、断层 (1)杜儿坪正断层(F1) 走向北东 53-55，倾向北西，倾角 75-79，落差 25-50m，最大落差 150m，构 成官地矿和杜儿坪矿的井田边界。 (2)F2 正断层 位于杜儿坪正断层以南 100270m，与其平行延伸构成地垒，走向北东 55，倾 向南东，倾角 85，落差 1020m，延伸长度 8km 左右。 3、陷落柱 本井田在勘探过程中，地表发现两个陷落柱，钻探过程中有两个钻孔又遇陷落柱， 说明本井田陷落柱较发育。本井田东邻官地煤矿，在开采过程中证明本地区陷落柱较 发育，且多数未塌陷到地表，单个陷落柱在平面上呈圆形或椭圆型，在剖面上呈倒锥 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计6 形，对煤层的破坏直径一般 50100m。据官地矿采掘资料平均 16 个km2 陷落柱， 陷落柱面积占开采面积的 4.5。本井田与官地井田地质条件类似。预计井田内共有陷 落柱 250 个左右。 三、煤 层 1、含煤性 井田含煤地层为山西组及太原组,含煤地层总厚 135.68m, 含煤 13 层，依次为 02、03、1、2、3、4、6、7、8 上、8、9、10、11 号， 煤层总厚为 10.71m，含煤系数 7.89，其中 2、6、8、9 号煤层全井田稳定可采煤层， 02 号煤层属局部可采的不稳 定煤层，其余煤层均不可采，可采煤层总厚为 8.40m，可采含煤系数 6.19。 太原组是井田内主要的含煤地层之一，总厚 74.68m，含煤 7 层，依次为 6、7、8 上、8、9、10、11 号，煤层总厚 5.94m，含煤系数为 7.95。其中 6、8、9 号煤层全井田稳定可采,可采煤层总厚 6.00m，可采含煤系数 6.70。其余煤层均不可 采。 山西组是井田内另一主要含煤地层,总厚 61.00m,含煤 6 层， 依次为 02、03、1、2、3、4 号，煤层总厚 4.77m，含煤系数为 7.82。2 号煤层属稳定可采 煤层， 其余煤层均不可采，可采煤层总厚 3.20m，含煤系数 5.56%。 2、可采煤层 井田内可采煤层有山西组的 2 号煤层及太原组的 6、8、9 号煤层，现将其分述如 下: （1） 2 号煤层 位于山西组中部，上距 K4 砂岩 25.8737.65m，平均 30.00m ，煤层厚 2.523.82m，平均 3.20m，结构简单，一般不含夹石，局部含 1 层夹石，属全井田稳 定可采的中厚煤层。 顶板岩性为砂质泥岩、泥岩或粉砂岩，有时为细粒砂岩；底板岩 性为细粒砂岩或砂质泥岩。 （2）6 号煤层 位于太原组上部,七里沟砂岩之上,L5 灰岩之下,厚 1.12-3.23m，平均 2.20m，井田 东部较厚,西部较薄。结构中等，含 12 层夹石，属全井田可采的稳定煤层，顶板为 炭质泥岩、泥灰岩或砂质泥岩；底板为泥岩、砂质泥岩或中粒砂岩。 （3）8 号煤层 位于太原组下部，厚 1.723.14m，平均 2.30m，煤层厚度变化不大，煤层结构简 单，一般含 1 层夹石，局部不含或含 23 层夹石。属全井田可采的稳定煤层。顶板岩 性多为炭质泥岩，局部为细粒砂岩，底板多为砂质泥岩，局部为细中粒砂岩。 （4）9 号煤层 位于太原组下部，厚 1.202.45m，平均 1.94m，结构简单，一般不含或含 1-2 层 夹石，顶板岩性为炭质泥岩或砂质泥岩， 底板岩性为砂质泥岩或细粒砂岩，属全井田 大部可采的稳定煤层。井田仅 2 号孔相变为炭质泥岩，其它见煤点均在 1.40m 以上。 四、煤 质 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计7 煤质特征： 2-号煤层 为低中中灰、特低硫低中硫、 特低低磷的瘦煤和贫瘦煤， 可选性 中等易选。 6 号煤层 为低中高灰、低高硫、 特低磷的贫瘦煤和贫煤。各可采煤层特征详见表 1-3- 1。 表表 1-3-11-3-1 开采煤层特征表开采煤层特征表 顶、底板岩性 厚度（m） 地 层 煤 层 号 平均 层间 距 （m） 最小-最大 平均 结 构 稳定性可采性 夹矸 层数 顶板底板 02 0.00-1.12 0.6 简 单 不稳定 局部可 采 01 泥岩、 砂质泥 岩、粉 砂岩 泥岩、 砂质泥 岩 17 山 西 组 2 2.52-3.82 2.22 简 单 稳定可采01 砂质泥 岩、泥 岩、粉 砂岩 细粒砂 岩、砂 质泥岩 43 6 1.12-3.23 2.20 中 等 稳定 全区可 采 12 炭质泥 岩、泥 灰岩、 砂质泥 岩 泥岩、 砂质泥 岩、中 粒砂岩 15 太 原 组 8 13 1.72-3.14 2.12 简 单 稳定 全区可 采 01 炭质泥 岩、细 粒砂岩 泥岩、 砂质泥 岩、中- 细粒砂 岩 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计8 9 1.20-2.45 1.94 简 单 稳定 大部可 采 12 炭质泥 岩、砂 质泥岩 砂质泥 岩、细 粒砂岩 8 号煤层 为低中中灰、低高硫、 特低磷的贫煤。 9 号煤 为低中中灰、特低低硫、特低磷的贫煤。 工业用途： 井田煤层为瘦煤、贫瘦煤、贫煤，其工业用途主要可作动力用煤和民用煤，亦可 作气化用煤和炼焦用配煤。作气化用煤时，应加催化剂，提高煤对二氧化碳的反应活 性。 各煤层煤质详见表 1-3-2 表 1-3-2 煤层煤质特征表 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计9 煤号 项目 022689 原 煤 12.10-49.12 33.07(8) 14.47-27.34 17.93(14) 16.36-44.93 31.35(13) 14.78- 21.38 17.54(13) 13.27- 27.10 22.01(10) Ad(%) 精 煤 4.08-26.14 12.81(9) 4.95-14.69 9.1(13) 4.84-10.49 7.64(13) 4.13-6.73 5.12(12) 4.42-16.94 8.06(10) 原 煤 15.65-25.37 19.73(9) 13.23-19.75 16.37(12) 14.79-19.75 15.60(11) 10.39- 19.73 14.56(12) 7.1-14.86 12.39(10)Vdaf (%) 精 煤 14.45-19.31 14.01(9) 12.15-15.17 14.97(15) 12.53-14.84 13.81(12) 10.61- 12.61 11.72(11) 10.32- 12.41 11.56(10) 原 煤 0.20-1.61 0.58(9) 0.28-1.45 0.78(14) 0.89-5.85 2.71(13) 0.64-6.04 2.98(12) 0.53-1.25 0.97(10)St,d 精 煤 0.32-1.42 0.54(9) 0.46-1.24 0.61(14) 0.80-1.54 1.31(1) 0.67-1.84 1.34(12) 0.47-0.75 0.53(8) Pd (%) 精 煤 0.001-0.004 0.003(3) 0.001-0.044 0.011(7) 0.003-0.007 0.005(6) 0.002- 0.021 0.011(5) 0.005- 0.057 0.022(5) Qnet,va d MJ/kg 原 煤 25.081- 24.953 25.017(2) 27.853- 31.370 29.612(2) 32.825(精) 25.807- 30.61 28.21(2) 31.64- 31.69 31.66(2) G精 煤 6.6-62.0 33.74(8) 0-34 13.77(10) 0-12 4.44(7) 0-0.02 0.003(7) 0-0.01 0.005(2) Y (mm) 精 煤 4.0-7.5 5.9(4) 0-7 3.23(1) 0-8 1.88(8) 0-4 0.8(5) 0(2) 煤 类PS、SMPS、SMPS、PMPMPM 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计10 1.3.3 瓦斯、煤尘和煤的自燃发火性瓦斯、煤尘和煤的自燃发火性 1、瓦斯 据井田外围调查资料，浅部生产矿井多数为高瓦斯矿井, 少数为低瓦斯矿井。上煤 组矿井瓦斯涌出 3.6037.44m3/t,下煤组矿井瓦斯涌出 12.2577.48m3t，下煤组大 于上煤组。据清徐煤管局对碾底煤矿瓦斯鉴定结果，该矿井为高瓦斯矿井。 据井田内及邻近钻孔 02、2、6、8、9 号煤层瓦斯含量试验成果，各煤层 CH4 含 量 1.078.15ml/g。 据生产矿井及钻孔瓦斯含量资料预测，本矿井瓦斯涌出为 14.24m3t，属高瓦斯 矿井。 2、煤尘 根据相邻矿井资料，本矿井各煤层煤尘均有爆炸危险性。 3、煤的自燃发火性 据官地矿的测定，煤的自燃倾向等级为不易自燃。 六、地温 根据清徐详查钻孔测温成果，地温梯度均小于 3100m，属地温正常区。 水文地质 1、含水岩组 山西麦怡源煤业有限公司位于清交矿区东北部的白石沟西侧，大川河支沟峪道川 东南侧，井田北部有童子川河由东北向西南穿过。地形陡峻，沟谷深切，基岩裸露， 黄土零星分布。 井田处于煤层深埋区，基岩出露上石盒子组、石千峰组、刘家沟组，其下伏地层 均未出露。 井田内有两种类型含水岩组，即砂岩裂隙含水岩组和石灰岩溶裂隙含水岩组，分 述如下： (1)奥陶系中统石灰岩岩溶含水岩组 奥陶系中统分上、下马家沟组和峰峰组，以上马家沟组及峰峰组石灰岩为主要含 水层，含水结构以溶隙、溶孔为主。奥灰在井田内处于深埋区。 据清徐详查资料，富 水性弱。井田南侧 ZK1-3A 号孔上马家沟组与峰峰组混合抽水试验，单位涌水量为 0.002L/s.m，水位标高 932.88m。 (2)石炭系上统太原组石灰岩溶蚀裂隙含水岩组 太原组以碎屑岩类夹石灰岩为主，为主要含煤地层之一，含水层主要为 L1、K2、L4、L5 石灰岩。ZK1-3A 号孔抽水试验，单位涌水量为 0.00089L/s.m，水位 标高 941.67m。 (3)二叠系下统山西组砂岩裂隙含水岩组 山西组以碎屑岩为主，含水层主要为 K3 等砂岩，据区域资料，富水性弱。ZK1- 3A 号孔抽水试验，单位涌水量为 0.0018L/s.m，水位标高 949.76m。 (4)二叠系、三叠系砂岩裂隙含水岩组 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计11 二叠系下统下石盒子组以碎屑岩为主，以 K4 等砂岩为主要含水层，富水性弱。 二叠系上统上石盒子组、石千峰组，三叠系下统刘家沟组，岩性以碎屑岩为主， 井田内该组基岩大面积裸露，黄土仅零星盖覆于其上。该组以 K6、K7、K8、K9 等砂 岩为主要含水层，浅部含裂隙潜水，深部含裂隙承压水。井田南侧 ZK2-4 号孔二叠系 混合抽水试验，单位涌水量为 0.0096L/s.m，水位标高 1304.51m。 2、隔水层 9 号煤层至奥陶系顶面之间的岩层，厚 60m 左右，以泥质岩类为主，为隔水层。 石炭、二叠系、三叠系含水层之间的岩层可视为隔水层。 3、陷落柱的导水性 据勘探施工过程中 4 号和 8 号钻孔所遇到的陷落柱分析，在钻进过程中井液消耗 量均小于 0.06m3/h，说明本井田陷落柱导水性差。 4、井田水文地质条件评述 井田内地形、植被条件不利于大气降水入渗。主要对煤矿床充水的含水层富水性 弱。井田内断层稀少，陷落柱规模小，对岩层破坏程度小，含水层之间水力联系微弱 或无联系。一般来说，井田水文地质条件简单。 5、充水因素 井田主要可采煤层为 02、6、8 号煤，02 号煤层位于山西组顶部和中部，以其上 覆的砂岩含水层为主要充水含水层。6、8 号煤位于太原组,以其上覆的石灰岩为主要充 水含水层。 煤系上覆含水层距煤层较远，一般不对煤矿床充水。 6、矿井涌水量 地质报告采用比拟法对开采 02 号煤层的矿井涌水量预测，矿井涌水量一般为 1600m3d；采用大井法预测结果为 1255m3d。 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计12 2 井田境界与储量 2.1 井田境界 山西麦怡源煤业有限公司井田位于山西省清徐县马峪乡程家坪、麦地掌村及古交 市邢家社乡陈家社村一带。行政区划大部分属清徐县马峪乡管辖,北部局部属古交市邢 家社乡管辖。井田范围由以下坐标点连线圈定: 1. X=4177764.793 Y=19608733.923 2. X=4180077.292 Y=19608703.453 3. X=4180096.783 Y=19610172.477 4. X=4181946.790 Y=19610147.761 5. X=4181958.942 Y=19611053.457 6. X=4178873.633 Y=19614000.000 7. X=4177764.000 Y=19614000.000 矿区形态为一不规则多边形，井田东西最长处 5260m，南北最宽处约 4100m，井 田面积 14.9km2。 矿井可采储量汇总表 单位 kt 煤柱损失 煤 层 资源 量 村 庄 断 层 矿 界 工 广 大巷 合 计 矿井设 计储量 设计可 采储量 02 号 12730 1 151 2 58 801 055 2 544 1157 9 8658 2 号 53730 2 441 3 32 8 25 1533 913 7 664 5095 7 3685 3 6 号 38290 1 781 2 27 5 64 1282 676 5 376 3628 2 2633 1 8 号 512 20 3 250 3 21 7 99 2043 790 8 364 4764 9 3428 5 9 号 429 00 1 302 1 96 4 86 1722 312 4 468 4140 2 3074 6 合 计 19887 0 1368 73 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计13 2.2 地质储量的计算 矿井地质储量包括平衡表内储量和平衡表外储量。平衡表内储量是指在目前技术 条件下煤层的主要质量指标如灰分含量发热量等和经济技术指标如煤层厚度 赋存条件等都符合工业要求可供开采的储量。平衡表外的储量是指煤层的质量 指标或经济技术指标不能满足当前的工业要求,目前暂不能开采,但今后可能利用和开采 的储量。 依据精查地质报告中所提供的可采煤层底版等高线及储量计算图,计算该井田的地 质储量： M=s.h.d （近水平煤层） 式中： M资源量 t s水平投影面积 m2 h煤层厚度 m d容重 t/m3 M=14.9106 (3.21.40+2.21.41+2.31.41+1.941.40) =201.7609106 t 2.3 可采储量的计算 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。 3.维护带宽度：风井场地 20m，村庄 10m，其他 15m； 4. 根据经验井田边界保护煤柱留 50m，断层保护煤柱的留设按落差大于 50m 时， 断层两侧各留 40m，落差小于 50m 时，两侧各留 30m。本矿井井田内的几条大断层的 落差均大于 50m，因此在两侧各留 30m 的保护煤柱。 5.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 2-1。 表 2-1 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 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计14 2.3.2 矿井永久保护煤柱损失量矿井永久保护煤柱损失量 1）边界保护煤柱按下式计算 式 2-2ZL bMR 式中：Z边界煤柱损失量； L井田边界长度； b保护煤柱宽度； M煤层厚度； 煤的容重。 根据经验井田边界保护煤柱留 50m，断层保护煤柱的留设按落差大于 50m 时，断 层两侧各留 40m，落差小于 50m 时，两侧各留 30m。本矿井井田内的几条大断层，因 此在两侧各留 30m 的保护煤柱。 井田边界保护煤柱： 27761.52509.641.4=1152 万吨 F1 断层保护煤柱： 3337.892309.641.4=221.7 万吨 2）工业广场保护煤柱 根据煤炭工业设计规范第 5-22 条规定：工业广场的面积为 0.8-1.1 平方公顷 /10 万吨。本矿工业广场面积取 1 平方公顷/10 万吨，故工业广场面积为 30 公顷。本矿 井设计生产能力为 240 万吨/年，所以取工业广场的尺寸为 600m500m 的长方形。煤 层的平均倾角为 6，工业广场的中心处在井田走向的中央，倾向中央偏于煤层中上 部，其中心处埋藏深度为-580m，该处表土层厚度为 220m，主井、副井，地表建筑物 均布置在工业广场内。工业广场按级保护留维护带，宽度为 15m。本矿井的地质条 件及冲积层和基岩层移动角见表 2-2。 表 2-2 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 5806.29.6422041707065.8 通过计算求得工业广场保护煤柱： 1.721065.931.4cos40=1435 万吨 由此根据上述以知条件，画出如图 2-1 所示的工业广场保护煤柱的尺寸： 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计15 通过计算求得工业广场保护煤柱： 1.721069.641.4cos40=1435 万吨 井可采储量系指地质储量扣除各种煤柱损失及开采损失后的储量。永久煤柱损失 包括井筒及工业场地、村庄、开拓巷道、断层、陷落柱及井田边界和其它永久留在井 下煤柱的损失。 本井田已算明的工业储量为 201.7609Mt。根据矿井设计规范要求,确定本井田的井 田边界煤柱取 20m,估算本井田内保护工业场地、井筒、井田境界、建筑物等留置的永 久煤柱损失约占工业储量的 10%。矿井的采区回收率，按煤炭工业小型煤矿设计规 定的要求，薄煤层采区回收率为 85%；中厚煤层采区回收率为 80%；厚煤层采区回 收率为 75%,按矿井设计规范要求本井田为中厚煤层确定采区采出率为 0.8,由此可确定 本井田的可采储量: Z= ( Zc P ) C =（201760900-20176090） 0.8 =145267848t 式中: P保护工业场地、井筒、井田境界、建筑物等留置的永久煤柱损失; C采区采出率 0.8； Zc工业储量 中国矿业大学