采矿工程毕业设计（论文）-潞安王庄矿3.0Mta新井设计【全套图纸】

中国矿业大学 2011 届本科毕业设计 中中 国国 矿矿 业业 大大 学学 本本科科生生毕毕业业设设 计计 姓 名： 学 号： ： 学 院： 中国矿业大学应用技术学院 专 业： 采矿工程 设计题目： 潞安王庄矿 3.0Mt/a 新井设计 专 题： 浅析巷道掘进的现状与发展 指导教师： 职 称： 副教授副教授 2011 年 6 月 徐州 摘 要 本设计包括三个部分：一般部分、专题部分和翻译部分。 一般部分为王庄矿 3.0 Mt/a 新井设计，共包括 10 章,分别为：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-带区巷道布置；6.采煤方法；7.井下运输；8.矿井提升；9.矿井通 风与安全技术；10.矿井基本技术经济指标。 王庄煤矿位于山西省长治市北面，交通便利。井田走向（南北）长约 12.76 km， 倾向（东西）长约 4.10 km，井田总面积为 46.767 km2。主采煤层为 3 号煤，平均倾 角为 3，煤层平均总厚为 6.65m。矿井涌水量为 3.1 m3/min，属涌水量小型。矿井瓦 斯相对涌出量为 2.22 m3/t，为低瓦斯矿井。井田地质条件较为简单。 井田工业储量为319.9 Mt，矿井可采储量235.9 Mt。矿井设计生产能力为3.0 Mt/a，服务年限为60.5a。根据井田地质条件，将主采煤层划分为一个开采水平，水平 标高为+690 m，同时提出四个技术上可行开拓方案，通过技术经济比较，最终确定最 优方案为：两斜井一立井单水平开拓，按带区和盘区布置，以带区式准备为主，盘区 式准备为辅。在井田的大部分范围内，都按带区式准备，只是在井田内两条断层和井 田南部边界断层附近按盘区式准备。 设计首采区采用带区准备方式，工作面长度230m，采用放顶煤采煤法，全部跨落 法处理采空区。矿井年工作日为330d，工作制度采用“四六”制作业，三班生产，一 班检修，生产班每班2个循环，日进6个循环，循环进尺0.8 m，矿井日产量9036t。主 运输采用带式输送机运煤，辅助运输采用无轨胶轮车运输。矿井前期采用中央并列式 通风，后期采用两翼对角式通风。通风容易时期矿井总需风量为6300m3/min，矿井通 风总阻力为1488Pa，风阻为0.135Ns2/m8，等积孔为3.22m2。矿井通风困难时期矿井总 风量为7726m3/min，矿井通风总阻力为2489 Pa，风阻为0.15Ns2/m8，等积孔为 3.05m2。矿井通风容易。 专题部分题目是浅析巷道掘进的现状与发展 。 翻译部分题目为巷道宽度对围岩稳定性的影响规律 ，英文题目为： Influence laws of roadway width on stability of surrounding rock 关键词：斜-立井开拓；单水平；带-盘区准备；倾斜长壁综放；高产高效； ABSTRACT This design includes of three parts: the general part, special subject part and translated part. The general part is a new design of 3.0 Mt/a for Wangzhuang mine. it includes ten chapters: 1.An outline of the mine field geology; 2.Boundary and the reserves of mine; 3.The service life and working system of mine; 4.development engineering of coalfield; 5.The layout of panelen; 6. The method used in coal mining; 7. Transportation of the underground; 8.The lifting of the mine; 9. The ventilation and the safety operation of the mine; 10.The basic economic and technical norms. Wangzhuang mine lines in north of Changzhi in ShanXi province. The traffic of road and railway is very convenience to the mine. The run of the minefield is 12.76 km ,the width is about 4.10 km，well farmland total area is 46.767 km2.The three is the main coal seam, and its dip angle is 3 degree. The thickness of the mine is about 6.65m in all. The folw of the mine is 3.1m3/min,The normal flow of the mine is lower. The mineral well gas gushes the deal lower, for low gas mineral well.The geological condition of the mine is relatively simple. The proved reserves of the minefield are 319.9 million tons. The recoverable reserves are 235.9 million tons. The designed productive capacity is 3 million tons percent year, and the service life of the mine is 60.5 years.According to the geological conditions, the Lord will run into a building,level evevation for +690m.Put forward four technically feasible development plan. Through the technical and economic comparison,determine plan is single level in an inclined well to expand. The design apply Belt area pereparation against the first band,the lengh of working face is 230m,use top coal caving to exploit it coal,fall to dispose worked out section.In the Wangzhuang mine,It produced 330d/a.and use “four- six“ working system.Three classes production,One class examine and repair.The depth-web is 0.8m with six working cycles perday,daily production is 9036t.The belt conveyor is applied to transport coal and trackless transport is used in the auxiliary conveying.The mine adopts slope development with one mining level and exhaust ventilation, centralized juxtapose eariler and radial later.Easily ventialte need input air 6300m3/min,all resistance of ventilation is 1488 pa,windage is 0.135N.s2/m8,equivalent conductance is 3.22 m2,hardly ventilate need input air 7726m3/min,all resistance of ventilation is 2489 pa,windage is 0.15 N.s2/m8,equivalent conductance is 3.05 m2 The topic of special subject parts is Analyses the status and development of roadway excavation Translation part of main contentses is Influence laws of roadway width on stability of surrounding rock Keywords：slope;single-level; sub-level caving mining; high production and high efficiency; roadway driving along next goaf for fully-mechanized caving face. 目目 录录 一般部分一般部分 1 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 矿区概述 .1 1.2 井田地质特征.3 1.3 煤层特征9 2 2 井田境界和储量井田境界和储量15 2.1 井田境界15 2.2 矿井的工业储量.15 2.3 矿井可采储量17 3 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21 3.1 矿井工作制度 21 3.2 矿井设计生产能力及服务年限21 4 4 井田开拓井田开拓.24 4.1 井田开拓的基本问题.24 4.2 矿井基本巷道33 5 5 准备方式准备方式带区巷道布置带区巷道布置45 5.1 煤层地质特征45 5.2 带区巷道布置及生产系统.46 5.3 带区车场及主要硐室.49 6 6 采煤方法采煤方法.51 6.1 采煤工艺方式51 6.2 设备.57 6.3 顶板管理60 6.4 劳动组织和工作面成本.63 6.5 回采巷道布置66 7 7 井下运输井下运输.68 7.1 概述.68 7.2 煤炭运输方式和设备选择.68 7.3 辅助运输方式和设备选择.69 8 8 矿井提升矿井提升.73 8.1 矿井提升概述73 8.2 主副井提升73 9 9 矿井通风及安全矿井通风及安全78 9.1 矿井通风系统选择78 9.2 带区及全矿所需风量.82 9.3 矿井通风总阻力计算.87 9.4 选择矿井通风设备93 9.5 防止特殊灾害的安全措施.96 1010 设计矿井基本技术经济指标设计矿井基本技术经济指标98 参参 考考 文文 献献100 专题部分专题部分 浅析巷道掘进的现状与发展浅析巷道掘进的现状与发展.102 引言引言.102 1 1 巷道掘进的现状巷道掘进的现状103 1.1 以 6202 运巷为例简单介绍王庄煤矿的掘进现状.103 1.2 影响掘进速度的因素.110 1.3 现有条件下实现快速掘进的途径111 2 2 国内外先进的煤巷快速掘进技术国内外先进的煤巷快速掘进技术.113 2.1 国内外的先进掘进工艺概况.113 2.2 连续采煤机快速掘进技术设备配套及施工工艺.114 2.3 掘锚一体化快速掘进技术设备配套及施工工艺.121 3 3 煤巷快速掘进技术的改进与发展煤巷快速掘进技术的改进与发展.124 3.1 悬臂式掘进机与单体锚杆钻机配合的施工工艺.124 3.2 连续采煤机与锚杆台车交叉换位掘进工艺124 3.3 掘锚一体化掘进工艺.124 3.4 掘进技术的改进与发展.125 翻译部分翻译部分 中文译文中文译文 巷道宽度对围岩稳定性的影响规律巷道宽度对围岩稳定性的影响规律.127 1 1 生产地质条件生产地质条件.128 2 2 模型的建立模型的建立128 3 3 巷道宽度对围岩稳定性的影响巷道宽度对围岩稳定性的影响.129 4 4 巷道临界宽度的确定方法巷道临界宽度的确定方法.133 5 5 超临界宽度巷道围岩控制工程实践超临界宽度巷道围岩控制工程实践133 6 6 结论结论135 英文原文英文原文 1 PRODUCTION AND GEOLOGICAL CONDITIONS.140 2 ESTABLISHMENT OF MODEL 140 3 INFLUENCE OF ROADWAY WIDTH FOR STABILITY OF SURROUNDING ROCK.141 4 METHOD OF DETERMINING THE CRITICAL ROADWAY WIDTH.145 5 ENGINEERING PRACTICE OF ROADWAY ROCK CONTROL OF SUPER CRITICAL WIDTH .145 6 CONCLUSIONS .147 致致 谢谢.151 中国矿业大学 2011 届本科毕业设计 第 0 页 一 般 部 分 中国矿业大学 2011 届本科毕业设计 第 1 页 1 1 矿区概述及井田地质特征矿区概述及井田地质特征 1.11.1 矿区概述矿区概述 1.1.11.1.1 交通位置交通位置 王庄煤矿位于山西省长治市北郊区故县地区，距市中心 30 km，地理坐标为：东经 11258251130321,北纬 361404 362435。王庄煤矿北距 太原市 230 km，南距焦作市 220 km，东距邯郸市 183 km。地处潞安矿区的东南部，跨 长治市郊区和屯留县两个行政区。 208 国道由北向南穿越矿区，东距王庄矿约 6 km，309 国道横贯矿区。王庄矿铁路 专用线至长治北站 14 km，与太（原）焦（作）及长（治）邯（郸）铁路通往全国各地， 地面交通方便。 交通位置图如图 1-1 所示。 图 1-1 矿井交通位置 泽 漳 水 库 县 留 屯 潞 城 市 故县村 王庄煤矿 潞城市 平顺县 马场镇 长治北站 邯长高速 候堡镇 西白兔乡 漳村矿 小河 小河 207 309 309 208 浊 漳 南 源 公路 高速公路 王庄专线 黄碾镇 史迥乡 上村镇 邯 长 铁 路 临漳 安阳 西旺 马庄 葛家庄 吴家庄 南村 中村 王交 庄通 煤位 矿置 图 中国矿业大学 2011 届本科毕业设计 第 2 页 1.1.21.1.2 气候条件及地震气候条件及地震 井田地处黄土高原，区域气候属暖温带半干旱大陆性气候区，年温差和日温差变 化较大，夏季午间较热，晚间较凉。年日照时间长，全年日照时数为 2598.6 小时。蒸 发量为降雨量的倍多。 蒸发量：据屯留县气象站 1967 年1987 年统计，年最高蒸发量 1978 年为 1996.3mm，年最低蒸发量 1985 年为 14938mm，20 年平均蒸发量为 1731.84mm。 降雨量：年最高降水量 1971 年为 917.00mm，年最低降水量 1986 年为 311.8mm， 年平均降雨量为 558.8mm，全年降水量的 62.5%集中在夏季（6-8 月份） ，秋季降水量占 21.2%，春季降水量占 13.5%，冬季季降水量占 2.8%左右。全年雷雨最多日数 1985 年 为 44 天。日最大降水量 1972 年 7 月 7 日达 109.7mm。历年平均相对湿度为 65%。 气温：年平均最低气温 7.8，年平均最高气温为 9.7。日最高温度 1972 年 7 月 5 日为 37.4，日最低温度 1972 年 1 月 27 日为29.1。 风向及风速：夏季多为东南风，冬季为西北风。年平均风速 2.48m秒。最大风 速为 14 一 16ms。 冰冻期：是每年 10 月至次年的 4 月，最大冻土深度 1977 年 2 月为 75cm。 晋东南地区除 1890 年武乡县曾发生过 5.5 级（裂度 7 度）地震外，尚未发生过 4 级以上地震。而 4 级以下的小震比较频繁。由于临近地区发生的大地震波及本区，同 样具有破坏性。据 1977 年山西省地震基本烈度区划图 ，长治市地震基本烈度为 7 度区，屯留县为 6 度。 1.1.31.1.3 地形地貌及水系地形地貌及水系 潞安矿区位于太行山脉中段之西坡，太行山脉大致呈南北方向伸展，其最高点的 标高达+1500 m 以上，从大地构造而言，太行山脉中段为一大背斜构造，山之东侧陡峻， 西侧平缓，山西高原即为西侧之平缓地带，地形标高渐次降至+1000 到+900 m，地貌上 限制煤田的另一因素为文王山，文王山系太行山脉的分支，大致呈东西方向伸展，文 王山将潞安矿区分割成南北两部。文王山为一背斜构造，山顶最大标高不超过+1100 m，主要由奥陶纪石灰岩构成，山之南北两侧因有正断层构造的存在而下降约 400 m， 地面标高渐次降至 9751000 m。文王山两侧地区大部分为黄土所覆盖，厚达百余米。 在王庄井田内南岭村附近地区地形起伏甚大，高低悬殊有达 100 m 者。在王庄村附近 地区及井田中南部地形稍为平缓。 井田内河流较少，水系为浊漳河支流，区内没有较大的河流，仅有少量的干沟发 育，只有雨季才有流水。 王庄矿地处上党盆地西北部，属高原内部断陷堆积盆地。盆地北部黄土冲沟发育， 局部有基岩出露，南部为山前斜坡地带，区内地势起伏不平，均被较厚的第四系黄土 所覆盖，井田北部较高，南部较低，最大标高 1025 m，最小标高 890 m，最大标高相 对高差为 135 m 左右。 中国矿业大学 2011 届本科毕业设计 第 3 页 王庄井田河流较少，在井田中部有一条故县小河和一条积石小河，流经井田塌陷 区，属季节性河流，只有雨季才有流水。绛河流经王庄井田南部，在王庄扩区，除绛 河以外，仅有少量干沟发育。绛河于崔邵村附近进入王庄矿区，自西向东流入王庄井 田东南部的漳泽水库，该水库的库容约 1.995109 m3，现蓄水量为 1.4109 m3。 1.21.2 井田地质特征井田地质特征 1.2.11.2.1 井田地质构造井田地质构造 潞安矿区处于武阳凹褶带中段，晋获断裂西侧。晋获断裂对矿区构造格局的形成 和发展具有重要的控制作用。矿区主体构造线方向与晋获断裂带一致，总体为向西倾 斜的北北东向或近南北向的宽缓褶区，伴以北东东向的次级压扭性断褶构造和北东向 的短轴褶曲。 王庄井田位于潞安矿区的中部东缘，处于文王山南断层与刘家畛断层之间。地层 的整体走向为北北西向，倾角一般在 26，最大倾角达 10。井田内地质构造主 要表现为褶曲和断层。 1) 褶曲 王庄井田内的褶曲比较发育，褶曲发育规模较大的共有 19 条，其发育的区域、规 模、轴向、两翼倾角、对称性、延伸长度等都各有特征。详细见汇总表 1-1。 中国矿业大学 2011 届本科毕业设计 第 4 页 表 1-1王庄井田褶曲发育特征汇总表 序号 褶曲名称 轴向两翼倾角 倾向井田内延伸 长度（ m） 对称性 1落土沟背斜北东东2-3向西1500 对称 2南村向斜北西西26向西1000 不对称 3南村背斜北东东38向西2000 不对称 4 石室背斜北东东25向西2000 不对称 5寺底向斜北北东48向南1200 不对称 6寺底 -东古向斜北西西28向西3200 对称 7寺底、东古背 斜 北西西28向西3200 对称 8崔蒙向斜北西西26向西3150 不对称 9新安庄背斜北东东26向西4000 不对称 10积石向斜北西西38向西2850 对称 11积石背斜北东东38向西4250 不对称 12岭上向斜北东东38向西4000 对称 13岭上南背斜北东东26向西6000 对称 14呈寺向斜北北西710向东3200 不对称 15呈寺背斜北北西710向西6400 不对称 16中华向斜北北西59向西6400 不对称 17中华背斜北北西513向东6750 不对称 18崔邵向斜北北西56北西6000 对称 19崔邵背斜北北西67北西3300 对称 大多数褶曲的两翼地层倾角较平缓，发育的规模也不尽相同，有的褶曲延伸长，有 的延伸短，背斜与向斜、断层往往伴生发育，即一个区域发育有背斜，它的左右区域， 中国矿业大学 2011 届本科毕业设计 第 5 页 就伴有向斜和断层发育；在井田的部分区段，发育有穹窿和构造盆地。另外，小型规 模的向、背斜在井田内比较发育，它们的延伸长度一般小于 500 m。 2) 断层 井田内已揭露大小断层全为正断层，且断层面的倾角均较大，大多在 6675 之间，其中落差大于 10 m 的断层有王庄断层、故县断层、刘家畛断层 3 条断层，这些 断层在井田内均延伸较长，而且在井田内呈一定间隔分布，对井田的中小型断裂起着 主导作用，现将其特征及揭露地点分述如下： 王庄断层：位于井田的中北部，断层的走向整体上是 NWW 向，但实际上断层的走 向发生波浪状变化，断层的落差东部大，西部相对小，东部落差 H=2032 m，西部落 差 H=810 m，断层面倾角为 7080至井田中部逐步尖灭。 故县断层：位于井田的中部，断层的走向变化较大，在 N7095W间变化，倾 角 7080，断层的倾向随走向由 NNE 变为 NNW，断层的落差 H=1038m，断层由井 田的中部向西延伸至常村井田内。断层向井田中东外延伸呈逐渐尖灭迹象。 刘家畛断层：位于井田的南部，贯穿井田的东西边界，断层是在精查勘探阶段查 明的，断层的走向 58，倾向 148，断层的落差 H=50 m，倾角 75。王庄井田断层 特征如表 1-2。 表 1-2王庄井田大断层发育特征汇总表 参 数 断 层 性 质 走向倾向落差(m)位置 井田内延伸 长度(m) 倾角 王庄 断层 正 NWW 106 NNE 2032 井田中 北部 1900 5580 故县 断层 正 851 10 NNEN NW 1038 井田中 部 1600 5086 刘家 珍 正 58148 3050 井田南 部 4700 50 88 3) 冲刷带 井田内的同沉积河流的冲刷现象（冲刷带）在井田内局部较发育，在目前开采的 3 号煤层中，发现有对 3 号煤层底板的冲刷，造成煤层底板的局部缺失（或底板凹凸不 平）；有在泥岩的堆积过程中，对泥岩的冲刷，造成目前煤层内的包裹体和夹矸变厚 （有的厚达 1 m）的地质现象；主要表现为 3 号煤层顶板沉积后河流的冲刷，这种冲刷 带的规模大小不一，有的冲刷带宽约几十公分，有的则达几十米，冲刷深度有的为几 十公分，最深达 2.5 m 左右，冲刷带的岩性大多为砂岩，泥岩也出现过，但不多见。 中国矿业大学 2011 届本科毕业设计 第 6 页 4) 陷落柱 井田内没有发现陷落柱。 岩浆岩 本井田没有岩浆岩侵入现象。 1.2.21.2.2 地层地层 王庄井田广为第四系地层所覆盖，仅在井田的西北部有少量的基岩出露。地层由 老到新叙述如下： 1、中奥陶统（） 仅揭露 0.70331m，均为海相沉积，从下到上有： 上马家沟组（S）：在钻探时仅揭露最上一段部分地层（第三段S3） ，为巨 厚层状石灰岩和薄层泥灰岩，总厚度不详。 中奥陶统峰峰组（f）:以石膏层底板与上马家沟组分界，为含煤地层之基底。 此组按其岩性可分上、下两段：上段（f）和下段（f1） 。在扩大区钻孔揭露 最大厚度为 203.84m。 下段（f1）：厚度 70.8145.98m，主要岩性为厚层状灰岩，泥灰岩，夹 灰灰白石膏层，石膏层中又夹有薄层灰岩。厚层状灰岩中含白云质和方解石脉条带； 泥灰岩一般较松软性脆。以厚层状泥灰岩顶板与峰峰组上段分界。在王庄扩大区岩性 主要由白云岩、白云质灰岩、石灰岩及白云质泥灰岩组成，含有大量薄层纤维状石膏。 平均厚度大于 73.04m。岩溶在扩大区中部有发育。 上段（f）：可分上、下两部分，厚度 118.19136.87m，主要为灰灰黑色 巨厚层状石灰岩，致密坚硬。 下部岩性主要由石灰岩，含白云质灰岩、泥灰岩和含泥灰岩组成，含方解石脉，裂 隙、在扩大区平均厚度为 52.00m，岩溶在此层段较为发育。 上部：平均厚度为 75.55m，岩性主要为石灰岩、泥灰岩、泥质灰岩，含较多的黄 铁矿结核，底多见角砾状灰岩。岩溶稍有发育。 2、中石炭统本溪组（b） 平行不整合于中奥陶系侵蚀面之上，本溪组厚度变化大，除厚度为零的钻孔外， 在已揭露该层的 147 个钻孔中，厚度 174（528 孔）m，平均厚度 11.89m，灰浅灰色 铝质泥岩、深灰色泥岩、砂质泥岩，局部夹薄层粉砂岩，细粒砂岩。一般上部含泥质 灰岩或石灰岩，局部夹薄煤层。底部含铁质泥岩、鸡窝状的铁质粉砂岩（山西式赤铁 矿层） ，含黄铁矿结核。含植物化石：Mariopteris sp?畸羊齿（未定种） 。 3、上石炭统太原组（t） 厚度 63.85151.86m，平均厚度 105.24m，主要灰深灰色砂岩，粉砂岩；深灰 灰黑色泥岩，砂质泥岩；58 层深灰色石灰岩，泥质灰岩；714 层煤组成。为典型的 海陆交互相沉积，以旋迥结构明显，层理类型复杂，动植物化石丰富为其特征。底部 为中细粒石英砂岩（K1 砂岩） 。与本溪组呈整合接触。 中国矿业大学 2011 届本科毕业设计 第 7 页 4、下二叠统山西组（） 底部以黑色燧石层与太原组分界，与太原组整合接触。厚度 39.83200.00m，平 均厚度 87.50m。为陆相湖泊相沉积，该组地层由灰色或灰白色细至中粒砂岩，灰黑色 泥岩、砂质泥岩、粉砂岩及 1-3 层煤组成，编号为 13 号，煤层平均总厚度 6.99m， 是井田内最主要的含煤地层。 5、下二叠统下石盒子组（） 底部以骆驼脖子砂岩与山西组分界，是以河流相、湖泊相为主的陆相沉积，以泥 岩、砂质泥岩为主，含中细粒砂岩，平均厚 83.88m，以 K8 砂岩与山西组呈整合接触。 底部 K8 砂岩为浅灰、灰色中细粒石英砂岩，局部为粗粒石英砂岩、粉砂岩。砂 岩中含较多煤屑及铁质球粒，夹泥质条带及包体，交错层理发育。平均厚度 10.96m。 岩矿特征：碎屑颗粒呈次棱角状次园状，部分颗粒边缘被溶蚀，硅质岩屑占 37%， 少量菱铁矿及黄铁矿结核，杂基为粘土质，孔隙式胶结。燃烧后呈浅渴色，具紫色斑 点，固结好。 6、上二叠统上石盒子组（ 据全井田内部分钻孔统计，83 个钻孔中揭露本组地层的，平均厚度 113.27m。本 组地层在刘家畛断层以北的井田内发育不全，厚度 095.03m，主要由一套杂色泥岩、 粉砂岩、砂质泥岩组成，夹砂岩、泥岩，砂质泥岩多为紫红色，粉砂岩、砂岩多为黄 绿色。底部以 K10 砂岩与下石盒子组呈整合接触。 7第三系上新统张村组（N2z） 本组地层在扩区内有 9 个孔揭露， 厚度 4.6039.65m，平均 14.58m。紫红、褐黄、 灰棕色粘土、含砂粘土、粉砂质粘王。下部夹 23 层灰黄、黄绿色中、粗砂，局部含 钙质结核。与下伏地层呈角度不整合接触。 8第四系（Q） 钻孔揭露厚度 0148.29m，揭露最大厚度为 148 .29m（0502 孔） ，地层顶部多为 黄土，下部为黄色、棕黄色、黄褐色等亚粘土、粘土、亚砂土组成，夹钙质结核层及 砾石层，角度不整合于下伏地层（基岩）之上。 现据扩区内取芯钻孔资料，地面地质资料及地球物理测井成果详述如下： 下更新统楼则峪组（Q11）：厚度 87.30126.49m，平均 111.32m，零星出露于扩 区西部及东部水库边界。以棕红、褐红、褐黄色粘土、含砂粘土、粉砂质粘土为主， 夹 8-18 层黄绿，灰黄色粉、细、中、粗砂。局部含钙质结核。本区广泛分布。 中更新统离石组（Q2l）:厚度 044.91m，平均 23.94m。褐黄、紫红色粘土，含砂 粘土与灰黄色、褐黄色中、细砂互层。下部粘土中含钙质结核，在扩区广泛分布。 上更新统（Q3）：厚度 023.60m，平均 14.51m，分布于扩区中部河流二级阶地。 褐黄、紫红色含砂粘土，粉砂质粘土、粘土为主，局部夹 12 层黄绿色细、中砂。 全新统（Q4）：厚 020m。分布于扩区中部河床及其河漫滩，为近代河流冲积相沉 种，岩性由淤泥、各粒级砂、卵石组成。 中国矿业大学 2011 届本科毕业设计 第 8 页 1.2.31.2.3 含煤地层含煤地层 该区主要含煤地层为石炭系上统太原组（C3t）及二叠系下统山西组（P1s） 。现将 其简述如下： 1、石炭系上统太原组（C3t） 为本区的主要含煤地层之一，其厚度 85.62138.96 m，平均 103.10 m。是一套典 型的海陆交互相沉积，具有四个明显的旋回韵律结构。岩性为深灰色石灰岩，灰黑色 泥岩、砂质泥岩、粉砂岩，浅灰色砂岩及煤层。其中发育有煤层 715 层，9#、15#为 大部可采煤层，8#、14#、15#为局部可采煤层，其余为不可采煤层。并发育有四层层 位稳定的石灰岩和一层不稳定的燧石灰岩。 测井物性特征：煤层一般为高电阻、低密度、低伽玛，石灰岩为高电阻、高密度、 低伽玛。标志明显，产植物化石碎屑及海相动物化石。 2、二叠系下统山西组（P1s） 该组为陆源相沉积，厚度为 50.7870.58 m，平均 57.50 m。岩性为灰色、深灰色 粉砂岩、泥岩及灰白色中细粒砂岩，发育煤层 13 层，其中下部发育有全区稳定可采 的 3#煤层，其厚度为 5.727.79 m，平均 6.74 m，是本区的主采煤层。其余均为不可 采煤层。 测井物性特征：煤层表现为高电阻、低密度、低伽玛，由于 3#煤层厚度大且发育 稳定，其本身即为明显的标志层，产植物化石碎屑。 1.2.41.2.4 水文地质特征水文地质特征 从井田边界条件看：井田东部属浅部，至煤层露头线；西部深部为本局常村煤矿。 本井田南北情况，自北而南：井田东北部，由石圪节矿的开采和王庄断层阻隔，含水 层以静储量为主，补给量很小；井田中部，南北两侧分别为安昌断层与故县断层所隔， 而东部有浊漳河南源补给，其补给量较大；井田南部，其南北两侧界定于二岗山北断 层与中华断层，井田东侧为漳泽水库，含水层有充足的补给。 1) 含水层性质和补给条件 若根据砂岩裂隙含水层性质，其富水性一般是不太强的，但具体情况与含水层的 补给条件及所处构造部位有关。 王庄井田北部冲沟发育，局部有基岩出露；南部为山前斜坡地带，全部被黄土覆 盖。覆盖层厚度为 120200 m，其松散层具有一定的含水性及透水性，并与地表水体 有一定的水力联系。该区基岩风化带发育深度在 5080 m 之间，最深可达 120 m。而 3 号煤层顶板至松散层底部的间距在 57180 m 之间，因此，在浅部的局部地段，该煤 层开采后的导水裂隙带将会波及到基岩风化带，进而影响到松散含水层。 3 号煤矿床底板充水的主要含水层为太原组薄层灰岩含水层，充水较弱，条件简单， 中奥陶统灰岩含水层由于距离远几乎没有影响。 所以根据矿井水文地质规程上述有关规定，本矿 3 号煤开采，其水文地质类 中国矿业大学 2011 届本科毕业设计 第 9 页 型属小型类型。 2) 含水层单位涌水量与矿井涌水量 平均矿井涌水量180 m3/h，最大矿井涌水量 321 m3/h。即平均矿井涌水量3 m3/min，最大矿井涌水量 5.4 m3/min。 3) 开采受水害影响程度 本矿在浅部的采掘工程的防治水工作易于进行。井下主要采取疏干措施，即通过 合理布置采区及工作面以达到疏 3 号煤顶板砂岩放含水层水之目的。一般新开采第一 个工作面布置在采区中部较好。因为布置在采区上部起不到疏放水的效果；如果布置 在采区下部，水量又很大，有时会影响正常生产；而布置在采区中部，回采破顶后， 则可以取得良好的疏干采区顶板含水层水的效果，从而保障生产安全的顺利进行。 矿井防治水的重点将是预防陷落柱突水和预防 K5K2灰岩含水层突水，防治水工 程量增大，难度加大。 1.31.3 煤层特征煤层特征 1.3.11.3.1 煤层煤层 王庄煤矿的 3 号煤层为开采煤层，其它煤层受技术经济限制，目前暂不能开采。3 号煤层厚度大且稳定，平均厚度 6.65 m，煤层走向近南北，倾向西，倾角为 26, 属近水平煤层。 井田内的煤层主要分布在二叠系下统的山西组和石炭系上统太原组，含煤地层总厚 度为 140.42201.58 m，一般厚度为 170.60 m，含煤层数为 817 层，从上到下，山 西组所含煤层编号为 1、2、3 号，太原组所含煤层编号从 6、7、8、9、10、11、12、13、15-1、15-2 和 15-3 号，共含煤十五层，平均总厚度为 13.75 m，含煤系数 7.39%，3#、15#1、15#3 为大部可采煤层或局部可采煤层，其余均 为不可采煤层。其中计算储量煤层为 3 号煤层，平均厚度 6.65m。 1.3.21.3.2 煤层特征煤层特征 1 号煤层仅在 6 个钻孔中见到，平均厚度 0.39 m。 2 号煤层分布较广，根据 96 个钻孔统计，最小厚度 0.07 m,最大厚度 0.73 m,平均 厚度 0.27 m。 3 号煤层：俗称“香煤”，旧称 12 号煤，为本矿区主要可采煤层之一，也是目前 王庄矿生产所采煤层。该煤层位于下二叠系山西组中下部，下距石炭与二叠分界砂岩 平均厚度为 12 m，上距号含水层约 5.74 m 。煤层厚度大且层位稳定，自 3.257.87 m，平均厚度为 6.65 m，夹矸 05 层，总厚 01.18 m，结构一般较简单， 夹石成份多为炭质泥岩或泥岩。 该煤层在空间分布上总体上呈南北厚、中间薄的状态，而南部又厚于北部。最薄 点在北中部东缘，最薄带以王号孔王号孔为线呈东西条带状。 该煤层厚度变异系数10.59。其可采指数m1，故该煤层属稳定煤层。 中国矿业大学 2011 届本科毕业设计 第 10 页 5 号煤层，根据 36 个钻孔统计，最小厚度 0.13 m,最大厚度 0.50 m，平均厚度 0.33 m。 6 号煤层，仅在扩区有 10 个钻孔中揭露，最小厚度 0.30 m，最大厚度 0.85 m，平 均厚度 0.52 m。 7 号煤层仅在扩区有 15 个钻孔中揭露，最小厚度 0.20 m，最大厚度 0.65 m，平均 厚度 0.38 m。 8 号煤层仅在 12 个钻孔中揭露，最小厚度 0.20 m，最大厚度 0.50 m，平均厚度 0.38 m。 9 号煤层在刘家畛断层以北和扩区局部区域有钻孔揭露，在扩区，煤层最小厚度为 0.20 米，最大厚度 1.31 m，平均厚度 0.60 m。 10 号煤层分布较广，根据 136 个钻孔统计，最小厚度 0.06 m，最大厚度 0.85 m， 平均厚度 0.78 m。厚度超过 0.80 m 的钻孔多于 9 号煤层。 11 号煤层分布较广，根据 155 个钻孔统计，最小厚度 0.02 m，最大厚度 1.13 m, 平均厚度 0.47 m，只有几个孔厚度超过 0.80 m ，为不可采煤层。 12 号煤层仅在扩区有 19 个钻孔中揭露，最小厚度 0.25 m，最大厚度 0.80 m，平 均厚度 0.47m。 13 号煤层分布较广，根据 176 个钻孔统计，最小厚度 0.05m，最大厚度 1.74m，平 均厚度 0.59m 。只有几个孔厚度超过 0.80 m，为不可采煤层。 15-1 煤层：旧称 3 号煤，本地俗称“二节煤”，上距 K1 底板 6.86 m，据 173 个 钻孔统计，煤层厚度 0.192.30 m(王-147)，平均厚度 0.7 m，含夹矸，煤层除在南 部部分地区呈东西向条带被河流冲刷破坏了煤层的完整性以外，其余地区均发育有厚 薄不一的煤层； 15-2 煤层：旧称 2 号煤，本地俗称“底节煤”，上距 15-1 煤 1.74 m，下距 15-3 煤层底板 2.86 m，层位稳定，一般不含夹矸，偶见 0.20.4 m 厚的夹矸，据 168 个钻 孔统计，煤层厚度 0.042.10 m，平均厚度 0.63 m，煤层的顶底板均为泥岩或砂质泥 岩，局部为粉砂岩或炭质泥岩。 15-3 煤层：旧称号煤，本地俗称“四节煤”，位于太原组底部，上距 15-2 号煤 1.3 m 左右，据 189 个钻孔统计，厚度变化在 0.204.58 m，平均厚度 0.72 m，煤层 结构较复杂，有 1-3 层泥岩或炭质泥岩夹矸，局部夹矸较厚，如 0303 孔夹矸厚 0.65 m，王-112 孔夹矸厚 0.77 m，夹矸最大厚度可达 0.80 m（王-139）。煤层顶底板为泥 岩、炭质泥岩。从厚度变化来看，从南向北煤厚逐渐变小，中南部略有变薄趋势。 3 号煤层俗称“香煤”，为本区主要可采煤层之一,位于二叠系下统山西组中下部， 厚度大，全区稳定可采，上距 K8 砂岩约 35 m，下距 K7 砂岩约 15 m，煤层厚度 5.727.79 m，平均 6.65 m。煤层结构简单，夹矸层数为 35 层，夹矸成份为炭质泥 岩，夹矸厚度为 0.030.70 m，一般为 0.20 m。 3 号煤层是目前王庄矿生产所采煤层。该煤层位于下二叠系山西组中下部，下距石 炭与二叠分界砂岩平均厚度为 12 m，上距号含水层约 5.74 m 。煤层厚度大且层位 中国矿业大学 2011 届本科毕业设计 第 11 页 稳定，自 3.257.87 m，平均厚度为 6.65 m，夹矸 05 层，总厚 01.18 m，结构一 般较简单，夹石成份多为炭质泥岩或泥岩。 该煤层在空间分布上总体上呈南北厚、中间薄的状态，而南部又厚于北部。最薄 点在北中部东缘，最薄带以王号孔王号孔为线呈东西条带状。 该煤层厚度变异系数10.59。其可采指数m1，故该煤层属稳定煤层。 1.3.31.3.3 煤层围岩煤层围岩 3 号煤层：厚 5.727.79 m，平均 6.65 m。结构简单中等。 3 号煤顶至 K8 砂岩底：平均厚 34.85 m。以灰 浅灰色粉砂岩，中、细粒砂岩为 主，含 2 层不稳定的薄煤层（即 1、2）号煤。 煤层的顶底板工程地质特征异系数 25%45 600 及以上7035 3005006030 12024050252015 459040201515 930各省自定 王庄矿设计生产能力 3.0 Mt/a，服务年限为 60.5 a，单水平开采，满足煤炭工 业矿井设计规范要求。 中国矿业大学 2011 届本科毕业设计 第 24 页 4 4 井田开拓井田开拓 4.14.1 井田开拓的基本问题井田开拓的基本问题 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方案。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，应照顾到不同媒质、煤种的煤层分别开采，以及其它有益矿物 的综合开采。 4.1.14.1.1 确定井筒形式、数目、位置及坐标确定井筒形式、数目、位置及坐标 1）井筒形式的确定 井筒形式有三种：平硐、斜井、立井。一般情况下，平硐最简单，斜井次之，立 井最复杂。 平硐开拓受地形迹埋藏条件限制，只有在地形条件合适，煤层赋存较高的山岭、 丘陵或沟谷地区，且便于布置工业场地和引进铁路，上山部分储量大致能满足同类井 型水平服务年限要求。 斜井开拓与立井开拓相比：井筒施工工艺、施工设备与工序比较简单，掘进速度 中国矿业大学 2011 届本科毕业设计 第 25 页 快，井筒施工单价低，初期投资少；地面工业建筑、井筒装备、井底车场及硐室都比 立井简单，井筒延伸施工方便，对生产干扰少，不易受底板含水层的威胁；主提升胶 带化有相当大的提升能力，可满足特大型矿井主提升的需要；斜井井筒可作为安全出 口，井下一旦发生透水事故等，人员可迅速从井筒撤离。缺点是：斜井井筒长辅助提 升能力少，提升深度有限；通风路线长、阻力大、管线长度大；斜井井筒通过富含水 层、流沙层施工技术复杂。 立井开拓不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然条件的限制，在采深相 同的的条件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利，井筒 断面大，可满足高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井需风量的要求，且阻力小，对深井开 拓极为有利；当表土层为富含水层或流沙层时，立井井筒比斜井容易施工；对地质构 造和煤层产状均特别复杂的井田，能兼顾深部和浅部不同产状的煤层。主要缺点是立 井井筒施工技术复杂