采矿工程毕业设计（论文）-三元福达矿0.9Mta新井设计【全套图纸】

目目 录录 一般部分 1 矿区概况与井田地质特征矿区概况与井田地质特征.1 1.1矿区概况矿区概况1 1.1.1 矿区地理位置矿区地理位置1 1.1.2 交通位置交通位置1 1.1.3 地形、地势、地形、地势、井田周围开发情况井田周围开发情况1 1.1.4 河流水系、气象与地震情况河流水系、气象与地震情况1 1.1.5 矿井建设的运输、电源、水源条件矿井建设的运输、电源、水源条件2 1.1.6 建材及劳动力供应情况建材及劳动力供应情况2 1.1.7 编制依据编制依据2 1.2 井田地质特征井田地质特征.3 1.2.1 地层地层3 1.2.2 构造构造4 1.2.3 水文地质特征水文地质特征4 1.3 煤层特征煤层特征.7 1.3.1 煤层顶底板岩性特征煤层顶底板岩性特征8 1.3.2 煤层瓦斯含量煤层瓦斯含量9 1.3.3 煤尘和自燃情况煤尘和自燃情况10 1. 4 矿井地温条件矿井地温条件10 2 井田境界和储量井田境界和储量11 2.1 井田境界井田境界.11 2.1.1 井田边界井田边界11 2.2 矿井工业储量矿井工业储量.12 2.2.1 工业储量工业储量12 2.2.2 矿井工业储量的计算及储量等级的圈定矿井工业储量的计算及储量等级的圈定12 2.3 矿井可采储量矿井可采储量13 2.3.1 储量损失储量损失13 2.3.2 各种煤柱损失计算各种煤柱损失计算14 2.3.3 矿井可采储量矿井可采储量15 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16 3.1 矿井工作制度矿井工作制度16 3.2 矿井设计生产能力及服务年限矿井设计生产能力及服务年限.16 3.2.1 矿井设计生产能力的确定矿井设计生产能力的确定16 3.2.2 矿井的服务年限矿井的服务年限16 3.2.3 井型校核井型校核16 4 井田开拓井田开拓18 4.1 井田开拓的基本问题井田开拓的基本问题18 4.1.1 井筒形式、数目的确定井筒形式、数目的确定18 4.1.2 主、副井井筒位置的选择主、副井井筒位置的选择18 4.1.3 风井位置的选择风井位置的选择19 4.1.4 工业广场的位置、形状和面积的确定工业广场的位置、形状和面积的确定19 4.1.5 开拓方案及其比较开拓方案及其比较19 4.2 矿井基本巷道矿井基本巷道25 4.2.1 井筒井筒25 4.2.2 车场的型式和布置形式车场的型式和布置形式27 4.2.3 主井重车线的验算主井重车线的验算28 4.2.4 副井空重车线的验算副井空重车线的验算28 4.2.5 调车方式调车方式28 4.2.6 车场峒室的布置车场峒室的布置28 4.2.7 井井底车场的通过能力演算底车场的通过能力演算29 4.3 主要开拓巷道主要开拓巷道.29 4.3.1 主要开拓巷道的支护方式主要开拓巷道的支护方式30 4.3.2 主要开拓巷道的特征主要开拓巷道的特征30 4.3.3 各主要开拓巷道的风速检验各主要开拓巷道的风速检验30 5 准备方式准备方式采区巷道布置采区巷道布置.34 5.1 煤层的地质特征煤层的地质特征.34 5.2 采区巷道布置及生产系统采区巷道布置及生产系统.34 5.2.1 采煤方法及工作面长度的确定采煤方法及工作面长度的确定34 5.2.2 采区巷道的联络方式采区巷道的联络方式34 5.2.3 生产系统生产系统34 5.2.4 确定采区各种巷道的尺寸、支护方式及通风方式确定采区各种巷道的尺寸、支护方式及通风方式34 5.2.5 确定采区生产能力和采出率确定采区生产能力和采出率35 5.3 采区车场选型设计采区车场选型设计.36 5.3.1 确定采区车场的形式确定采区车场的形式36 5.3.2 采区主要硐室布置采区主要硐室布置36 6 采煤方法采煤方法.38 6.1 采煤工艺方式采煤工艺方式38 6.1.1 采煤方法采煤方法38 6.1.2 回采工艺回采工艺38 6.1.3 工作面设备布置图见设计图纸工作面设备布置图见设计图纸47 6.2 回采巷道布置回采巷道布置50 6.2.1 采区巷道布置采区巷道布置50 6.2.2 保护煤柱尺寸的确定保护煤柱尺寸的确定50 7 井下运输井下运输.53 7.1 概述概述.53 7.1.1 井下运输设计的原始条件和数据井下运输设计的原始条件和数据53 7.1.2 矿井运输系统矿井运输系统53 7.2 采区运输设备选择采区运输设备选择53 7.2.1 工作面及运输斜巷运输设备的选择工作面及运输斜巷运输设备的选择53 7.2.2 采区辅助运输设备的选择采区辅助运输设备的选择53 7.3 大巷运输设备选择大巷运输设备选择54 7.3.1 轨道大巷运输设备的选择轨道大巷运输设备的选择54 7.3.2 轨道大巷运输设备能力验算轨道大巷运输设备能力验算55 8 矿井提升矿井提升.56 8.1 概述概述.56 8.2 主副井提升主副井提升.56 8.2.1 主井提升主井提升56 8.2.2 副井提升副井提升57 9 矿井通风及安全技术矿井通风及安全技术58 9.1 矿井通风系统选择矿井通风系统选择58 9.1.1 确定矿井的通风系统确定矿井的通风系统58 9.1.2 主要通风机的工作方式的确定主要通风机的工作方式的确定59 9.1.3 采区通风方式的选择采区通风方式的选择59 9.1.4 工作面通风方式工作面通风方式60 9.1.5 确定矿井通风容易时期和困难时期及矿井用风地点确定矿井通风容易时期和困难时期及矿井用风地点60 9.2 采区及全矿所需风量采区及全矿所需风量63 9.2.1 按井下同时工作的最多人数计算按井下同时工作的最多人数计算63 9.2.2 采煤工作面所需风量计算采煤工作面所需风量计算63 9.2.3 掘进工作面所需风掘进工作面所需风65 9.2.4 硐室需风量计算硐室需风量计算65 9.2.5 其他用风巷道的需要风量计算其他用风巷道的需要风量计算66 9.2.6 矿井总风量计算矿井总风量计算66 9.2.7 确定采区及全矿的风量分配并确定矿井所需总风量确定采区及全矿的风量分配并确定矿井所需总风量67 9.3 全矿通风阻力的计算全矿通风阻力的计算67 9.3.1 矿井通风总阻力计算原则矿井通风总阻力计算原则67 9.3.2 通风容易时期和困难时期的确定通风容易时期和困难时期的确定67 9.3.3 矿井通风阻力计算矿井通风阻力计算67 9.3.4 矿井总风阻等积孔计算矿井总风阻等积孔计算70 9.4 通风机选型通风机选型.71 9.4.1 确定风机设计工况点确定风机设计工况点71 9.4.2 对矿井通风设备要求对矿井通风设备要求74 9.5 防止特殊灾害的安全措施防止特殊灾害的安全措施.75 9.5.1 瓦斯管理措施瓦斯管理措施75 9.5.2 煤尘的防治煤尘的防治75 9.5.3 火的防治火的防治75 9.5.4 水的防治水的防治76 9.5.5 其他安全措施其他安全措施76 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.77 专题专题部部分分81 翻翻译译部部分分 .103 致致 谢谢 .122 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 一一 般般 部部 分分 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 1 页 1 矿区概况与井田地质特征矿区概况与井田地质特征 1.1 矿区概况矿区概况 1.1.1 矿区地理位置矿区地理位置 山西三元福达煤业有限公司井田位于山西省武乡县东北部的墨镫乡以北 1km 处的墨 镫村与常青村一带，行政区划属墨镫乡管辖。其地理坐标为：北纬：365630 365834，东经：11316241131856。 1.1.2 交通位置交通位置 井田南西距长治市 85km，西南距武乡县 41km，矿区位于武乡县墨镫乡与左权县温 城镇交接处，武（乡）墨（镫）铁路从太（原）焦（作）铁路武乡站起轨，途经武 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 2 页 乡县古县镇、监漳镇、蟠龙镇、洪水镇，至于墨镫乡煤炭集运站，为武乡老区东部煤炭 外运的主要铁路枢纽。此外，二（连）广（州）高速公路太（原）长（治）段和长 （治）太（原）S102 公路分别从武乡县城东、西部通过，在武乡县镜内与武（乡） 墨（镫）铁路蜿蜒并行的沁（源）武（乡）温（城）S322 公路，向西与武乡县 城西部 S102 公路相接；向东与左权县温城镇与南北向通过的 207 国道相连，向北直通左 权县、太原；往南可达长治市黎城县接长（治）邯（郸）高速公路，井田内现有沥 青公路，与沁（源）武（乡）温（城）S322 公路武相接，相距 1.5 km，距最近 的武（乡）墨（镫）铁路煤炭集运站墨镫乡站 2.5 km，矿井外运条件好。 1.1.3 地形、地势、地形、地势、井田周围开发情况井田周围开发情况 本井田及周围为低山地貌，以黄土圪梁为主，冲沟发育。总体北高南低，最高点位 于井田东总北部山包上，标高为+14987.0m，最低点位于井田东南部河谷，标高为 +1253.00m，最大相对高差为 245.70m。 井田内无生产矿井及小窑。井田东部与常青煤矿、墨镫乡煤矿、河神烟煤矿相邻， 南部与马堡煤矿、墨镫村煤矿相邻。 常青煤矿：开采太原组 8 号煤层。年生产能力 50kt/a，一对斜井开拓，短壁刀柱式 开采，低瓦斯矿井。 墨镫乡煤矿：开采太原组 8 号煤层，年生产能力 50kt/a，斜、竖井混合开拓，短壁 刀柱式开采，低瓦斯矿井。 马堡煤矿：同时开采太原组 8、15 号煤层、8 号煤生产能力为 30kt/a，15 号生产能 力 700kt/a，采用一对斜井开拓，综合机械化开采，为低瓦斯矿井。 1.1.4 河流水系、气象与地震情况河流水系、气象与地震情况 区内无常年性河流，有洪水河支流均为季节性河流，向南汇入漳河。本区属海河流 域漳河水系。 本区属大陆性气候特,一年四季分明，昼夜温差较大，季风较强，冬季寒冷，春季干 旱多风，蒸发量大于降水量，降水量集中在 7、8、9 三个月，据近几年资料统计，年平 均气温为 9，1 月份为最冷月份，平均气温为-16(最冷可至-26)，7 月份为最热月份， 平均为 28(最热可至 37)，年降水量为 519mm，年蒸发量为 1711mm，为降水量的 3 倍，无霜期仅 150-160d，最大冻土厚度为 1m。 在地震方面，根据有关资料，对本区规划定为地震裂度 6 度区。 1.1.5 矿井建设的运输、电源、水源条件矿井建设的运输、电源、水源条件 1运输条件 山西三元煤业股份有限公司生产的原煤，采用汽车外运。沁县温城二级公路从 工业场地外 3km 处通过，该公路路面状况良好，目前运量不大，可正常运行大吨位载重 汽车。矿方已修通一条长 2.5km 宽 8m 的柏油路与沁温公路连接，通过该公路可与 207 国 道及太长高速相连，本矿井生产的煤炭可销往晋中、晋东南、河北、河南等地，经武 (乡)墨(镫)支线南坪发运站可销往全国各地。矿井的煤炭外运条件较好。 2电源条件 本矿现有两回电源线路，一回 10kV 线路引自白和 35kV 变电站 10kV 母线段，导线 型号 LGJ-120mm2，输电距离约 8km；另一回 35kV 线路引自马堡煤矿 35kV 变电站 35kV 母线段，导线型号为 LGJ-120mm2，输电距离约 3km。 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 3 页 武乡县现正在洪水镇新建一座 110kV 变电站，该站于 2006 年 6 月完工，本次矿井扩 建设计，矿井主供电源拟引自洪水镇 110kV 变电站 35kV 母线段，导线型号为 LGJ- 120mm2，输电距离约 10km，备用电源利用矿现有引自马堡煤矿 35kV 变电站的 35kV 线 路。供电电源 本次设计矿井供电方案已得到长治市供电局批准，双方协商一致并已鉴定了供电协 议，供电电源有保障。 3水源条件 距矿井工业场地 1.0km 处，建有墨镫供水工程管理站，该站用水取自奥陶系石灰岩 含水层，水量丰富，水质优良，矿井已与供水站鉴定了供水协议，可做为矿井的生活用 水。生产用水利用处理后的井下排水，不足部分由供水站补给。本矿井的供水水源有保 障。 1.1.6 建材及劳动力供应情况建材及劳动力供应情况 矿井建设建筑材料除钢材、木材、高标号水泥等需从外地购进，其它建筑材料如： 砖、瓦、石料、水泥、白灰等，均可就地解决。武乡县及左权县以农业生产为主，当地 劳动力较为充裕，井上下生产工人可从当地招工解决。矿井现有生产技术管理人员,有多 年的建设、管理中型煤矿的经验，技术力量强，完全可以满足扩建后的技术管理需求。 山西三元福达煤业有限公司井田位于山西省武乡县东北部，武乡县位于太行山区东麓， 山西省东南部，长治市最北端，东经 112026至 113022。北纬 36039至 37008。全县总面 积 1610 平方公里。 辖 9 个乡，5 个镇，1 个开发区，全县总人口 211717 人，其中城镇 人口 21118 人。 武乡县属温带大陆性气候，武乡县交通便利。太焦铁路、208 国道、太长公路纵贯南 北。武墨铁路、沁涉公路、权马公路横贯东西。武乡县现有耕地面积 47 万亩，宜林荒山 面积 85 万亩森林覆盖率为 16。境内地下资源丰富，主要有煤、铁、石油、石灰石、铝 矾土、硅藻土等。东部地区已探明媒炭储量 14.4 亿吨，全县煤田面积 128 平方公里，油 页岩储藏量 1400 万吨，主要分布在涌泉、城关、石北等乡镇。硅藻土储量 1 亿多吨，占 全国已探明储量的 1/10。 1.1.7 编制依据编制依据 1、山西省国土资源厅颁发证号：1400000321765 的采矿许可证。 2、山西省煤炭工业局晋煤行发2004265 号文“关于武乡福达煤炭有限责任公司扩建 的批复” 。 3、山西省煤炭规划设计院编制的武乡县福达煤炭有限责任公司矿井改扩建可行性 研究报告 。 4、山西省煤田地质勘探 114 队 2005 年 5 月编制的武乡县福达煤炭有限责任公司 生产矿井地质报告 。 5、太原市煤矿设计研究所(太原市安全生产评价中心)2004 年 3 月编制的武乡县福 达煤炭有限责任公司(接替井)改建项目安全验收评价报告 。 6、长治市安全生产监督管理局 2005 年 4 月 13 日长安局办发200524 号文“关于长 治县等八县市区 296 对 21 万吨/年以下乡镇煤矿二 00 四年度矿井瓦斯等级鉴定结果的批 复”文件。 7、国家煤及煤化工产品质量监督检验中心 2005 年 4 月 30 日出具的武乡县福达煤炭 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 4 页 有限公司 8 号煤层检验报告。 8、设计委托书。 9、矿方提供采掘工程平面图 。 1.2 井田地质特征井田地质特征 1.2.1 地层地层 武乡县福达煤炭有限责任公司矿井位于沁水盆地的东南部。区域地层自东往西，由 老到新，主要有上元古界震旦系，古生界寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系，中生界三 叠系，新生界第三系、第四系。现据钻探资料将本区地层由老至新叙述如下。 1 奥陶系中统峰峰组(O2f) 为含煤地层之基底，区内一般钻孔揭露厚度不足 25m，岩性以质纯之石灰岩以及白 云质灰岩组成，上部灰岩风化严重且方解石脉发育含动物化石。 2 石炭系中统本溪组(C2b) 厚 11.30-33.40m，平均 24.17m，主要由深灰色泥岩、铝土泥岩及砂岩组成，间夹 1-2 层石灰岩，局部夹薄煤层；底部为灰色铝土质泥岩局部有薄层铁质泥岩，与下伏地层假 整合接触。 3 石炭系上统太原组(C3t) 厚 114.56-134.93m，平均 124.38m，主要岩性由深灰-灰黑色砂岩、粉砂岩、石灰岩及 煤层组成，含煤 7-10 层，一般 8 层，其 8、9、12、15 号煤层为主要可采煤层。由石灰岩 3-7 层，一般 6 层，是本区的主要含煤地层之一，底部为灰色中细粒砂岩(K1)与下伏本溪 组呈整合接触。 4 二叠系下统山西组(P1s) 厚 57.22m，由砂岩、粉砂岩、泥岩及 1-3 层薄煤层组成。2、3 号煤层个别点达可采， 是区域的主要含煤地层之一，但均不可采。 5 二叠系下统下石盒子组(P1x) 厚 108.77m，由灰白色、灰黑色、灰绿色的中粗粒砂岩、泥岩组成。与山西组呈整合 接触，从岩性上看，可分以下三部分。 底部之 K8 砂岩为浅灰色中、细粒长石杂砂岩或长石石英砂岩，局部为粗粒砂岩或粉 砂岩，其上为深灰-灰黑色砂质泥岩，泥岩局部夹粉砂岩，具菱铁质鲕状颗粒，呈缓波状 水平层理，偶夹薄煤层。 中部为一层较为稳定的具交错层理的含砾粗砂岩构成，局部夹粉砂岩。 上部由浅灰色砂质泥岩为主，局部为细砂岩，顶部为灰紫红色含铝质泥岩-桃花泥岩， 以含菱铁质鲕粒、色杂且鲜艳为其特征。 6 第四系(Q4) 厚 0-50m，下部为离石黄土，常见于沟、谷及陡坎之上，呈桔黄色粘土、砂质粘土 (呈红色土)夹钙质结核和古土壤层。 上部为马兰黄土，广泛分布，多分布于山顶，为黄色粉砂土，垂直节理发育，具大 孔隙，含白色菌丝状钙质，厚 0-7m。该地层根据钻孔揭露厚度为 82.33m，在现代沟谷及 河漫滩广泛分布有现代的沉积物。 本地区地层清晰稳定，标层层明显，主要煤层稳定，层间距变化不大，在煤岩层对 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 5 页 比方面，采用标志层和层间距法，结合测井曲线分析和沉积旋回等方法，其对比结果比 较可靠。 1.2.2 构造构造 1 区域构造 本地区位于太行山背斜西翼，沁水盆地东侧，沁水盆地东部地层大致为走向北东， 向西倾斜的单斜构造，受新华夏构造运动的影响，区域性的褶曲呈雁行排列，彼此平行， 本井田地处晋获褶断带西侧。 晋获褶断带：从河北获鹿起，经黎城、潞城、长治东侧向南一直到晋城市南村一带， 延伸长 250km，宽 20-25km，总体走向为北 25东，由相互平行的断裂和褶褶皱组成。 武阳凹褶带：主要展布于屯留、阳城一线以西，北北东向斜贯沁水盆地，总体为一 复式向斜，主要形迹为一系列褶皱，局部发育压性断裂，褶皱规模都不大，为极开阔平 缓的褶曲。 2 井田构造 受区域构造的影响，井田内总体为一走向北 36东的单斜，倾向北西，产状一般 8- 10。 经过多年开采，确定本井田以单斜为主，未发现断层，陷落柱和岩浆岩侵入。 根据区域资料，晋东南主要可采煤层中尚未发现岩浆岩的侵入。综上所述，井田构 造类型应为简单类。 1.2.3 水文地质特征水文地质特征 1 区域水文地质概况 井田位于太行山背斜的西翼中段，处于辛安泉域水文地质单元内。区域东部出露一 套碳酸岩地层。呈长条状南北方向展布，含岩溶裂隙；向西地势逐渐降低，变为剥蚀的 丘陵、低山，部分出露古生界碎屑地层，含风化裂隙水；而第四系黄土和冲积层厚层堆 积，又为孔隙水的分布提供了条件。 区内主要河流为蟠洪河的上游洪水河和广志河，为浊漳河的北源。洪水河与广志河 在洪水镇附近汇合，区内河流均属海河流域。 主要含水层组： (1)碳酸盐岩含水层组 包括寒武系中、上统，奥陶系下、中统的一套石灰岩、泥灰岩及白云岩等海相沉积地 层。在区域东部大面积出露，总厚度大于 600.00m，为区域范围内重要的含水层组。 (2)碎屑岩夹碳酸盐岩含水层组 为石炭系上统一套海陆交互相沉积地层，由砂岩、泥岩、煤层及 2-4 层石灰岩组成， 一般厚约 138.00m，含砂岩裂隙及石灰岩岩溶裂隙水。 (3)碎屑岩类含水层组 主要包括二叠系一套陆粗过渡相碎屑。主要由砂岩、砂质泥岩夹煤层等组成，厚度在 55.00-400.00m 之间，含砂岩裂隙水。 (4)松散岩类含水层组 由第四系近代冲、洪积层等组成。岩性主要为灰黄色粘土、灰黄色砂质粘土夹砂砾 石层等，厚度变化大，为 0-79.56m。 2 矿井水文地质条件 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 6 页 井田位于沁水盆地的东北部边缘，为二叠系地层构成的剥蚀丘陵，低山区，海拔 1010.00-1258.00m，井田内基岩出露较好，沟谷深切，地形相对高差较大，沿沟谷壁上常 出露下降泉，动态变化与大气降水关系密切。 井田内主要河流为洪水河，据矿方介绍为季节性河流，但五六十年代为常年性河流。 据洪水河下游下型塘水文站观测资料：河流流速为 0.058m/s(57.5.29)-2.65m/s(57.7.22)；河 水流量为 0.018m3/s(57.5.29)-540.60m3/s(57.7.22)，井田内无其它较大的地表水体。 (1)、井田内主要含水层 a、中奥陶统峰峰组石灰岩含水层 井田内无出露，埋藏深度 100m 以下，岩性为灰色厚层状石灰岩，夹有钙质泥岩,小 溶洞、裂隙发育，据精查资料，该含水层单位涌水量为 Q=0.0285L/sm,渗透系数为 K=0.0339m/d,稳定水位深 358.30m,静止水位标高 790800m。 b、上石炭统太原组含水层组 井田内地表无出露，为碎屑岩夹碳酸盐岩裂隙岩溶含水层组。主要包括 K2、K3、K4 石灰岩及 K6 灰岩下砂岩裂隙含水层，构成太原组 12、15 号煤层的直接充水水源。 K2 石灰岩含水层：为 14 号煤层的直接顶板，分布范围广，层厚稳定，一般厚 5.82- 6.42m，硬度较大，常风裂隙及水溶孔等，邻区多个钻孔进时有冲洗液漏失现象。 K3 石灰岩含水层：为 13 号煤的直接顶板，层厚 2.82-3.80m，岩溶裂隙发育不均一。 K4 石灰岩含水层：为 11 号煤的直接顶板，层厚 2.84-3.82m，据钻孔揭露岩溶裂隙不 发育。据井田外 322、312、240 号钻孔对 K2、K3、K4 石灰岩含水层的混合抽水资料： 涌水量为 0.22-0.131L/s，单位涌水量为 0.0019-0.0153L/s.m，渗透系数为 0.035- 0.1197m/d，水位标高为 1178.86-1267.70m，水质类型 HCO3SO4-CaMg。 K6 灰岩以下砂岩裂隙含水层：位于 K6 石灰岩以下，由中粗粒砂岩组成，是 8、9 号 煤层的直接充水含水层。据井田外 312 号钻孔抽水资料：涌水量为 0.065L/s，单位涌水量 为 0.00048L/s.m，渗透系数为 0.009m/d，水位标高为 1267.70m，水质类型为 HCO3SO4- CaMg。 c、下二叠统山西组与 K8 砂岩含水层组 山西组含水层组：为碎屑岩裂隙含水层组，主要由中、细粒砂岩等组成。厚度与岩 性变化较大，发育在砂岩裂隙，但一般富水性较弱。 K8 砂岩含水层：为下石盒子组与山西组分界砂岩，以中、粗粒砂岩为主，发育有少 量裂隙，一般富水性较弱。 据井田外 312、261 号钻孔抽水资料：涌水量为 0.074L/s，单位涌水量为 0.00109L/s.m，渗透系数为 0.0355m/d，水位标高为 1293.1m，水质类型为 HCO3SO4- CaNa。 d、上石盒子且砂岩含水层组 包括上石盒子组底界 K10 砂岩及基层间砂岩。厚度变化较大，富水性不均一，个别 钻孔在钻进时有冲洗液漏失现象，据井田外 312、261 号钻孔抽水资料：涌水量为 0.0735L/s，单位涌水量为 0.00103L/s.m，渗透系数为 0.0176m/d，水位标高为 1175.26- 1224.19m，水质类型为 HCO3SO4-CaNa。 e、基岩风化带含水层 因风化裂隙的发育程度而异，含水性受基岩岩性和地形地貌的影响。钻进该层位时， 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 7 页 多数钻孔冲洗液消耗量增加明显。一般来说，该含水层富水性差异大，仅局部含水丰富。 据井田外 312 号钻孔抽水资料：涌水量为 3.796L/s，单位涌水量为 0.034-0.0706L/s.m，渗 透系数为 0.0129-0.0187m/d，水质类型为 HCO3SO4-CaNa。 f、第四系松散含水层 主要由黄土、红土及砂砾石层等组成，厚度变化较大，为 0-50m，主要分布于洪水河 及其支流等地段，在河床两岸含水性好，水位埋藏较浅，在山间坡地等处则含水性差。 3 井田内主要隔水层 (1)石炭系中统本溪组隔水层 主要由铝土泥岩、泥岩夹薄层细砂岩等组成，厚 11.96-17.78m，裂隙不发育，透水性 差，平行不整合于峰峰组灰岩含水层之上，阻隔其上、其下含水层之间的水力联系。 (2)石炭系上统太原组隔水层 位于 15 号煤层底板至太原组底界之间，由泥岩、砂质泥岩等组成，厚约 12.15m。 (3)二叠系砂岩含水层层间隔水层 主要由泥岩、砂质泥岩、铝质泥岩等组成，单层厚度一般大于 2m，透水性差，呈层 状分布于各砂岩含水层之间，形成平行复合结构，起层间隔水作用。 4 断裂构造 井田内未发现断裂构造，在生产中仅发现一个陷落柱。 5 主要含水层的补、迳、排条件 第四系松散含水层在井田范围内分布广泛，主要接受大气降水补给。其下伏基岩风 化带含水层在浅埋区，除可直接受大气降水补给外，不定期可接受第四系含水层的补给， 在不同地段，不同时期第四系含水层与基岩风化带含水层可互为补给含水层。 井田内碎屑含水层及上石炭统岩溶裂隙含水层由于其间有厚度不等的泥质岩层阻隔， 相互间水力联系差，而主要以相互平行的层间径流为主，仅在构造部位或浅埋区才可能 与其它含水层发生直接大力联系。 中奥陶灰岩含水层是井田内主要含水层之一，井田内没有出露。其他下水位于辛安 泉域北部补给区范围内，地下水经流方向大至由北偏东向南偏西。从井田内埋藏条件， 岩溶发育情况发育，井田内岩溶发育以溶蚀为主，随深度增加，水位埋深也不断增大， 在构造部位有可能与其它含水层发生水力联系。 6 矿井充水因素分析及水文地质类型 8 号、9 号、15 号煤层根据井田水文地质及工程地质勘探规范规定，采动裂隙导 水带高度计算公式为： 其中：M-煤层采厚(8、9、15 号煤层分别取 1.90m、1.22m、4.86m)，n-煤分层开采系 数(取 1)。由以上计算可知，当 8、9、15 号煤层开采时，裂隙带高度分别为 53.42m、38.30m、119.20m。8 号煤层直接充水含水层为其顶板砂岩裂隙含水层，单位涌 水量为 0.0048L/s.m，由于开采造成的塌陷裂隙可能沟通其上部含水层。在局部 8 号煤层 上覆地层厚度较小，或顶板稳定性不好的地段，导水裂隙带可能沟通基岩风化带含水层 或第四系松散含水层。福达煤炭有限责任公司现开采 8 号煤层，设计年产 150kt，现涌水 量约 200m3/d，综上所述水文地质类型为二类一型。 9 号煤层直接充水含水层为其顶板砂岩裂隙含水层，单位涌水量为 0.0048L/s.m。由 于开采造成的塌陷裂隙可能沟通其上部含水层，在局部 9 号煤层上覆地层厚度较小，或 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 8 页 顶板稳定性不好的地段，导水裂隙带可能沟通基岩风化带含水层或第四系松散含水层。 综上所述水文地质类型为二类一型。 15 号煤层直接充水含水层为其顶板 K2 石灰岩岩溶裂隙含水层，单位涌水量为 0.0019-0.153L/s.m。由于开采造成的塌陷裂隙可能沟通其上覆的 8、9、12 号煤层的采空 区积水，综上所述水文地质类型为二类一型。 奥灰岩溶裂隙含水层水位+790+800 低于 15 号煤层底板最低标高 800.00m，底板岩 溶裂隙含水层不会对本煤层进行充水。 7 矿井涌水量预测 武乡县福达煤炭有限公司矿井现开采 8 号煤层，实际生产能力 200kt/a，排水量为 260m3/d。依据本矿及相邻矿井资料，采用比拟法进行涌水量预算。预计矿井达到 450kt/a 生产能力时，正常涌水量为 80m3/h，最大涌水量为 120m3/h。待建设单位及地质部门提 供详细的井田水文地质资料后，再对矿井涌水量进行调整。 1.3 煤层特征煤层特征 井田内主要可采煤层为太原组 8 号、9 号和 15 号煤层,根据精查钻孔煤芯煤样化验 资料和该矿井井下采样化验结果,将其主要煤质特征叙述如下: 1、物理性质和宏观煤岩特征 (1) 8 号煤层 黑色、玻璃光泽、条带状结构，内生裂隙发育，断口平坦状、参差状，以亮煤为主、 夹镜煤条带，属半亮型煤。 (2) 9 号煤层 黑色、玻璃光泽，条带状结构，内生和裂隙发育，断口平坦状、参差状，以亮煤为 主、暗煤次之，夹镜煤条带，属半亮型煤。 (3) 15 号煤层 黑色、玻璃光泽，含黄铁矿结核。条带状结构，内生裂隙较发育，断口平坦状、参 差状、以暗煤、亮煤为主，夹镜煤条带，属半亮型-半暗型煤。 2、化学性质、煤类牌号及利用 根据区内钻孔及邻区钻孔煤样化验测试结果，将井田内可采煤层主要煤质特征分述 如下： (1)8 号煤层： 原煤水分(Mad)0.33-1.02%，平均 0.66%；洗煤水份(Mad)0.28-0.99%，平均 0.57%。 原煤灰分(Ad)14.50-21.27%，平均 17.81%；洗煤水份(Ad)8.24-16.34%，平均 10.72%。原 煤挥发分(Vdaf)18.10-23.30%，平均 20.69%；洗煤挥发份(Vdaf)16.30-21.08%，平均 18.34%。 原煤全硫(St.d)1.30-2.75%，平均 2.09%；洗煤全硫(St.d)0.93-1.34%，平均 1.16%。胶质层 指数：X=23.038.0mm，平均 31.1mm；Y=9.0-29.0mm，平均 14.0mm。原煤发热量 (Qb.daf)36.05-36.26MJ/kg，平均 36.16MJ/kg。根据 2005 年 4 月 30 日国家煤及煤化工产品 质量监督检验中心出具的武乡县福达煤炭有限公司 8 号煤层检验报告：原煤水分(Mad) 0.87%，原煤灰分(Ad)23.69%，原煤挥发分(Vdaf)22.18%，原煤全硫(St.d)1.48%，真相对 密度(TRD)1.43。 (2) 9 号煤层： 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 9 页 原煤水分(Mad)0.63-1.10%，平均 0.86%；洗煤水分(Mad)0.50-1.21%，平均 0.82%。 原煤灰分(Ad)14.23-22.13%，平均 17.72%；洗煤水分(Ad)10.32-11.52%，平均 11.10%。原 煤挥发分(Vdaf)19.18-23.27%，平均 21.09%；洗煤挥发分(Vdaf)15.22-22.17%，平均 18.78%。 原煤全硫(St.d)0.82-2.12%，平均 1.26%；洗煤全硫(St.d)0.85-1.59%，平均 1.11%。胶质层 指数：X=14.030.0mm，平均 21.6mm；Y=0-25.5mm，平均 14.9mm。原煤发热量(Qb.daf) 35.82-36.30MJ/kg，平均 36.07MJ/kg。 (3) 15 号煤层： 原煤水分(Mad)0.44-1.13%，平均 0.79%；洗煤水分(Mad)0.41-1.48%，平均 0.70%。 原煤灰分(Ad)9.67-18.07%，平均 13.44%；洗煤水分(Ad)4.61-9.41%，平均 6.35%。原煤挥 发分(Vdaf)16.68-20.33%，平均 18.55%；洗煤挥发分(Vdaf)13.70-18.48%，平均 16.17%。 原煤全硫(St.d)1.19-2.10%，平均 1.54%；洗煤全硫(St.d)1.09-1.29%，平均 1.19%。胶质层 指数：X=2139mm，平均 31.1mm；Y=0-16mm，平均 7.3mm。原煤发热量(Qb.daf) 35.15-36.42MJ/kg，平均 35.97MJ/kg。 1.3.1 煤层顶底板岩性特征煤层顶底板岩性特征 井田内煤系地层，按岩性分为碎屑岩、垂向上岩性变化不大，工程地质条件较简单。 8 号煤层：伪顶为黑色炭质泥岩，随采随冒，厚 0-0.50m；直接顶为泥岩，通过放顶 会垮落下来，厚 2-4m；老顶为中细粒砂岩，一般不易垮落，厚 7.78m，直接底为泥岩， 厚 0.20-1.00m，老底为细中粒砂岩，一般较坚硬，厚 4.88-7.81m。 9 号煤层：伪顶为黑色炭质泥岩，随采随落，厚 0-0.50m，直接顶为泥岩，通过放顶 会垮落下来，4.13-4.80m；老顶为中细粒砂岩，一般不易垮落，厚 2.41-5.50m。直接底为 泥岩，厚 0.20-1.00m，老底为细中粒砂岩，一般较坚硬，厚 2.41-4.87m。 15 号煤层：直接顶为泥岩，老顶为 K2 石灰岩，一般不易垮落，直接底为泥岩。老底 为 K1 细中粒砂岩，一般较坚硬。 1.3.2 煤层瓦斯含量煤层瓦斯含量 据长治市安全生产监督管理局 2005 年 4 月 13 日长安局办发200524 号文“关于长治 县等八县市区 296 对 21 万吨/年以下乡镇煤矿二 00 四年度矿井瓦斯等级鉴定结果的批复” 文件，矿井瓦斯相对涌出量为 6.03m3/t，绝对涌出量 1.34m3/min，CO2 相对涌出量 4.91m3/t，绝对涌出量 1.09m3/min，矿井属低瓦斯矿井，按高瓦斯管理。 据长治市安全生产监督管理局 2005 年 4 月 13 日长安局办发200524 号文，矿井煤尘 有爆炸性。煤层自燃发火倾向性等级为 I 类，属容易自燃煤层。 本井田未做专门地温工作，根据区域资料，确定本井田 8、9、12、15 号煤层为地温 正常区。 1.3.3 煤尘和自燃情况煤尘和自燃情况 福达煤矿煤类为焦煤，瘦煤和贫煤。煤的脆性较大，在机械化采煤程度高的今天， 采煤作业过程中容易形成大量的煤尘。有对 3 号煤层的取样试验，反向火焰长度为 550mm，一般为 10mm 左右；爆炸指数为 17.6321.45%，一般为 1819%属于危险型 矿井。 15#煤层的自燃倾向性等级鉴定结果表明：15#煤层煤尘具有爆炸性，属不易自燃煤层， 但局部区段 15#煤层有可能产生自燃。 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 10 页 图图 1-3 可采煤层特征表可采煤层特征表 煤层厚度 （m） 煤层间距 （m） 煤层结构 煤系 煤 层 编 号 最小-最大 平均 最小-最大 平均 矸 石 层 数 类 别 顶板 岩性 底板 岩性 稳 定 程 度 可 采 性 8 0.70-2.20 1.68 0-2 简单 泥岩 粉砂岩 砂质泥岩 泥岩 砂质泥岩 细砂岩 炭质泥岩 稳 定 赋存 区全部 可采 9 0.55-1.72 1.16 0-1 简 单 泥岩 砂质泥岩 粉砂岩 粉砂岩 砂质泥岩 泥岩 中细砂岩 稳 定 赋存区 大部 可采 太 原 组 （C3t ） 15 3.704.97 4.47 21.5024.95 23.83 47.1059.62 54.69 1-4 复杂 泥岩 砂质泥岩 粉砂岩 细砂岩 砂质泥岩 泥岩 铝土质泥岩 稳 定 全区 可采 1. 4 矿井地温条件 生产矿井测量井下温度 16左右，地温为 1/100m 属于地温正常地区。 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 11 页 2 井田境界和储量井田境界和储量 2.1 井田境界井田境界 2.1.1 井田边界井田边界 根据山西省国土资源厅 2003 年 12 月 29 日颁发的采矿许可证(证号 1400000321765), 武乡县福达煤炭有限公司 11(15)号煤层井田范围由以下 1-17 个拐点坐标连线圈定。见表 2-1-1。 表 2-1 序号XY备注 1X=4096350Y=19703900 2X=4096250Y=19705000 3X=4095550Y=19705000 4X=4095140Y=19705139 5X=4094260Y=19704400 6X=4093810Y=19704870 7X=4093543Y=19704685 8X=4093180Y=19704670 9X=4093023Y=19704875 10X=4093237Y=19705290 11X=4093070Y=19705500 12X=4093400Y=19705850 13X=4093100Y=19705900 14X=4092570Y=19705550 15X=4092580Y=19704940 16X=4092960Y=19704575 17X=4094230Y=19702700 井田边界人为划定，井田范围呈不规则多边形，近南北走向 6km，近东西倾向 2.5km，井田面积 15km2。依据山西省国土资源厅 2009 年 12 月 15 日颁发的 C1400002009121220048124 号采矿许可证，批准山西三元福达煤业有限公司开采 8 号15 号煤层，三元福达煤业东北部与山西汾西瑞泰正太丈八煤业有限公司相邻，南部与山西 马堡煤业有限公司相接壤，东南部和西北部为实体煤。 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 12 页 40940001970450040945004095000409550040935001970400019705000 4094500409500040955001970300040960004096500197035004097000 40935004094000197025001970300019703500 19702500 19704500409700019705000409650019705500 三 源 福 达 矿 境 界 图 1:5000 涡北矿矿井开拓平面图 中国矿业大学矿业工程学院 采矿工程系 3 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 序 号 1 2 18 19 序 号 巷 道 名 称 标 识 表 巷 道 名 称巷 道 名 称 33 34 19704000 197055004096000 图图 2-1 矿井境界图矿井境界图 2.2 矿井工业储量 2.2.1 工业储量工业储量 自 11954 年 5 月至 12 月，为寻找焦煤及其他工业用煤，由地质部华北地质局 213 队进行了潞安及襄垣、武乡、左权、和顺至昔阳间的地质调查工作，完成了五万分之一 地质测量及部分山地工作，并编制提交了山西省襄垣至昔阳煤田普查报告 。但该次勘 查未在该井田内及外围施工钻孔。 21956 年山西煤田地质勘探 114 队（原华北煤田地质勘探局 114 队）提交了武乡 煤田普查地质报告 ，在该井田范围内未施工钻孔。 31955 年-1958 年山西煤田地质勘探 114 队（原华北煤田地质勘探局 114 队） ，在武 乡三、四勘探区进行精查勘探时，在该井田内及其周边共施工钻孔 8 个，其中井田内施 工钻孔 4 个，钻探进尺 871.88m；在井田外围施工 4 个钻孔，钻探进尺为 1219.98m。 以往 8 个钻孔由于施工钻孔年代较早，受当时技术条件的限制，所施工的钻孔无系 统的测斜资料、测井资料，当时未进行质量评级，但据整合前的福达煤炭有限公司、青 草烟村煤矿、河神烟村煤矿、常青联营煤矿、墨镫乡煤矿井下开采时揭露的 8 号、9 号、 15 号煤层看，其底板深度、煤层厚度与勘探资料基本吻合，本着尊重历史的原则，故对 其勘探资料视为可靠的加以利用。 42005 年，山西煤田地质勘探 114 队对原武乡县福达煤炭有限责任公司井田进行补 勘。该次勘探共施工钻孔 5 个，钻探进尺 2228.73m，同时进行了 1：5000 地形地质填图， 最终编制提交了山西省武乡县福达煤炭有限公司矿井扩建地质报告 ，但该报告未经有 关部门评审。 2.2.2 矿井工业储量的计算及储量等级的圈定矿井工业储量的计算及储量等级的圈定 福达矿矿井总体范围不大，煤层较厚。可采煤层为太原组的 8 号、9 号、15 号煤层, 煤层平均总厚 7.31m，井田内没有大的断层贯穿，煤层倾角平均 =8，大部分标高位于 +820+1100m 之间，煤层平均容重 1.3t/m3。井田走向 6km，倾向 2.5km，井田面积 15km2。 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 13 页 矿井工业储量： 煤容重取 1.3t/m3，煤层倾角平均 8，煤厚平均为 7.31m。 40940001970450040945004095000409550040935001970400019705000 4094500409500040955001970300040960004096500197035004097000 40935004094000197025001970300019703500 19702500 19704500409700019705000409650019705500 三 源 福 达 矿 储 量 计 算 图 1:5000 涡北矿矿井开拓平面图 中国矿业大学矿业工程学院 采矿工程系 3 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 序 号 1 2 18 19 序 号 巷 道 名 称 标 识 表 巷 道 名 称巷 道 名 称 33 34 19704000 197055004096000 A 图图 2-2 矿井储量计算图矿井储量计算图 工业储量的计算公式见下式： Zg=100SMr/cos (2-1) 式中： Zg工业储量，万 t； S井田面积，km2； M煤层平均厚度，7.31 m； r煤的平均容重，1.3t/m3； 煤层平均倾角，8； 故工业储量为： ZA=10067.311.3/cos7=2780.9 万 t ZB=10067.311.3/cos9=2910.3 万 t 表表 2-2 资源储量结果汇总表资源储量结果汇总表 资源/储量（万 t） 工业资源/储 量（万 t） 煤层编号 111b122b333 8584054 632.6 93000103 392.7 153565 95 262 3895.8 合计4449 95 419 5691.2 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 14 页 2.3 矿井可采储量 2.3.1 储量损失储量损失 （1）工业广场保护煤柱； （2）井田边界煤柱损失； （3）采煤方法所产生煤柱损失和断层煤柱损失； （4）建筑物、河流、铁路等压煤损失； （5）其它各种损失。 2.3.2 各种煤柱损失计算各种煤柱损失计算 （1）工业广场煤柱损失 本矿井设计年生产能力为 90 万 t/a，按煤矿设计工业规范 ，占地面