采矿工程毕业设计（论文）-曲江煤矿0.9Mta新井设计【全套图纸】

中国矿业大学 2011 届毕业设计（论文） - 1 - 目录 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 1 矿区概况及井田地质特征矿区概况及井田地质特征 1 1.1 井田概况1 1.1.1 交通位置交通位置1 1.1.2 地形河流地形河流2 1.1.3 气象特征气象特征2 1.1.4 水源水源 2 1.1.5 电力供应电力供应 .2 1.2 地质特征地质特征 .2 1.2.1 地层地层 2 1.2.2 煤层特征及煤质煤层特征及煤质 3 1.2.3 地质构造地质构造 3 1.2.4 水文地质水文地质 4 1.2.5 瓦斯、煤尘和自然发火瓦斯、煤尘和自然发火 6 2 井田境界及储量井田境界及储量 10 2.1 井田境界井田境界 .10 2.1. 1 井田境界划分的原则井田境界划分的原则 .10 2.1. 2 井田境界井田境界 .10 2.2 矿井工业储量矿井工业储量 .10 2.2. 1 井田勘探类型井田勘探类型 .10 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 .11 2.2. 3 保安煤柱及开采损失保安煤柱及开采损失 .11 2.3 矿井可采储量矿井可采储量 .11 2.3. 1 计算可采储量时，必须要考虑以下储量损失计算可采储量时，必须要考虑以下储量损失 .11 2.3. 2 各种煤柱损失计算各种煤柱损失计算 .12 6.73802.41.35=174.4 万万 T.13 2.3.3 井田的可采储量井田的可采储量 14 3 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 3.1 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) 确定依据确定依据16 中国矿业大学 2011 届毕业设计（论文） - 2 - 3.2. 2 矿井设计生产能力矿井设计生产能力 .16 3.2.3 矿井服务年限矿井服务年限 16 3.2.4 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 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 19 4.1.2 工业场地的位置工业场地的位置 20 4.1.3 开采水平的确定开采水平的确定 20 4.1.4 主要开拓巷道主要开拓巷道 21 4.1.5 大巷布置大巷布置 21 4.1.6 矿井开拓阶段划分矿井开拓阶段划分 23 4.1.7 方案比较方案比较 23 4.2.2开拓方案技术比较开拓方案技术比较.25 4.2.3方案一、三的详细经济比较方案一、三的详细经济比较.30 4.2.2 井筒井筒 33 4.2.3 井底车场井底车场 35 4.2.4 主要开拓巷道主要开拓巷道 36 5 准备方式准备方式采区巷道布置采区巷道布置 40 5.1 煤层的地质特征40 5.2 采区巷道布置及生产系统40 5.2.1采区走向长度采区走向长度.40 5.2.2采区煤柱尺寸采区煤柱尺寸.40 5.2.3区段斜长及数目区段斜长及数目.41 5.2.4采区上（下）山的形式、位置和布置方式采区上（下）山的形式、位置和布置方式.41 5.2.5煤层开采顺序煤层开采顺序.41 5.2.6工作面接替顺序工作面接替顺序.41 5.2.7通风系统通风系统.41 5.2.8运输系统运输系统.41 5.2.9巷道掘进巷道掘进.41 5.2.10采区生产能力采区生产能力.41 5.3 采区车场选型设计42 5.3.1采区车场的形式、线路布置和调车方式采区车场的形式、线路布置和调车方式.42 5.3.2采区主要硐室的布置采区主要硐室的布置.44 6 采煤方法采煤方法 46 6.1 采煤工艺方式46 6.1.1采煤方法的选择采煤方法的选择.46 6.1.2回采工作面长度回采工作面长度.46 6.1.3工作面推进长度和推进方向工作面推进长度和推进方向.47 6.1.4 回采工作面破煤、装煤方式回采工作面破煤、装煤方式48 6.1.5 采煤机工作方式采煤机工作方式49 6.1.6 回采工艺回采工艺49 6.1.7 回采工作面运煤方式回采工作面运煤方式50 6.1.8回采工作面支护方式回采工作面支护方式.51 6.1.9劳动组织和循环作业图表劳动组织和循环作业图表.53 6.1.10主要技术经济指标主要技术经济指标.54 6.2 回采巷道布置55 6.2.1确定回采巷道布置形式确定回采巷道布置形式.55 中国矿业大学 2011 届毕业设计（论文） - 3 - 6.2.2回采巷道支护回采巷道支护.55 7 井下运输井下运输 57 7.1 概述57 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.57 7.1.2矿井运输系统矿井运输系统.57 7.1.3运输距离和货载量运输距离和货载量.57 7.2 采区运输设备选型58 7.2.1 设备选型原则设备选型原则58 7.2.2采区运输设备选型及能力验算采区运输设备选型及能力验算.58 7.2.3运输设备的运输能力验算运输设备的运输能力验算.60 7.2.4采区绞车的运输能力验算采区绞车的运输能力验算.61 7.3 大巷运输设备选型64 7.3.1轨道大巷设备轨道大巷设备.64 7.3.2胶带大巷设备胶带大巷设备.64 8 矿井提升矿井提升 66 8.1 概述66 8.2 主副井提升66 8.2.1主井提升设备选型主井提升设备选型.66 8.2.2副井设备选型副井设备选型.67 9 矿井通风与安全矿井通风与安全 70 9.1 矿井通风系统选择矿井通风系统选择.70 9.1.1 矿井概述矿井概述70 9.1.2 矿井通风系统的基本要求矿井通风系统的基本要求70 9.1.3矿井通风方案的选择矿井通风方案的选择.70 9.1.4通风方式的确定通风方式的确定.71 9.1.5 带区通风带区通风71 9.1.6确定回采工作面通风确定回采工作面通风.72 9.1.7 确定矿井通风容易时期和困难时期及其用风地点确定矿井通风容易时期和困难时期及其用风地点73 9.2 矿井风量的计算矿井风量的计算.76 9.2.1工作面风量计算工作面风量计算.76 9.2.2 掘进工作面需风量计算掘进工作面需风量计算78 9.2.3 备用面需风量的计算备用面需风量的计算80 9.2.4 硐室风量计算硐室风量计算80 9.2.5 其他 Q 的确定的确定80 9.2.6 矿井需风量计算矿井需风量计算80 9.2.7风量分配风量分配.81 9.2.8风速验算风速验算.82 9.3 矿井通风阻力计算矿井通风阻力计算.83 9.3.1 矿井通风阻力计算方法矿井通风阻力计算方法83 9.3.2 全矿通风总阻力全矿通风总阻力85 9.3.39.3.3 两个时期的矿井总风阻和总等积孔两个时期的矿井总风阻和总等积孔.85 9.4 选择矿井通风设备86 9.4.1 选择通风机的基本原则选择通风机的基本原则86 9.4.2 通风机的选型通风机的选型86 9.4.3电动机选择.89 9.4.4对矿井通风设备要求.90 9.4.5反风、风硐的基本要求.90 9.5 防止特殊灾害的安全措施防止特殊灾害的安全措施90 9.5.1瓦斯管理措施.91 9.5.2煤尘的防治.91 9.5.3防火.91 9.5.4防水.91 中国矿业大学 2011 届毕业设计（论文） - 4 - 9.5.5其他安全措施.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 110 专题部分专题部分 112 参考文献参考文献 132 英文全文英文全文 133 中文部分中文部分 139 1 矿区概况及井田地质特征矿区概况及井田地质特征 1.1 井田概况 1.1.1 交通位置交通位置 位置：曲江公司位于江西省宜春丰城市曲江镇境内，矿区地理坐标：经度：1154359115 5207，纬度：281046281723，北以-650 米标高为界，南至浙赣铁路北侧 B4煤层剥 蚀线。东起侏罗系地层 B4煤层剥蚀线，西至 9第 11 勘探线间 B4煤层不可采边界线。井田东西走向 长 9km 南北宽 5.5km，采矿许可证号 360000630603 矿区面积 39.5988km。矿区地面标高 +20.1+90.8m；矿区开采标高650m1250m，隶属于江西省煤炭集团公司。矿井北为建新矿、坪湖 矿。曲江矿开采建新坪湖两矿深部 B4煤层。 交通：矿井投产以来，运输、供水、供电等已形成系统，交通便利，铁路、公路，水路可达省内外， 矿区铁路支线通过张塘线与浙赣线接轨。公路有新梅路与昌樟高速及 105 国道相连。赣江横穿矿区， 十分方便。附交通位置图。 中国矿业大学 2011 届毕业设计（论文） - 5 - 图图 1-1 交通位置示意图交通位置示意图 1.1.2 地形河流地形河流 曲江井田地势低平，赣江从西南向东北流经井田中南部。赣江河床宽 3001300 米，浅滩发育，河 床两侧为冲积平原地形，堆积阶地分为二级，级阶地分布较窄 ，标高+2123 米，洪水期即被洪水 淹没，级阶地开阔平坦，溪沟发育，标高+22+28 米，赣江东南一带位于此阶地上，赣江西北则分 布于曲江河西北较小范围。井田中部偏北为一宽达 12001500 米的剥蚀、堆积岗阜地形，残积，坡积 层发育，地势低缓、平坦，标高一般+40+50 米，最高点为井田西北部的金银堆+63.58 米，再往北为 杨坑小河横贯其间的低凹地带，宽约 1000 米，地面标高+22+30 米，曲江矿井主、付、风三个井口标 高均为+37.0 米以上。 1.1.3 气象特征气象特征 曲江井田位于长江中下游南区，属温带潮湿性气候区，雨量充沛，降雨量多集中在 4-6 月份，占年降 雨量的 70%以上，10 月至次年一月降雨量只占年降雨量的 15%。最小年降雨量为 1042.6。最大年降 雨量 2356.1。年最大蒸发量为 1732.5。连续无雨日数最长达 51 天。年平均气温 1820最低气 中国矿业大学 2011 届毕业设计（论文） - 6 - 温-8，最高气温 39，最大风力 8 级。年平均地面温度 19.8，最热旬平均气温 32.1，气压 998.2mb。大气平均相对湿度 64%。最冷旬平均气温0.2，气压 1025.2mb，大气平均相对湿度 79%。 1.1.4 水源水源 本区第四系含水层，储水丰富，水位浅，水质优良，可做矿井的供水水源。 1.1.5 电力供应电力供应 距本矿井井口附近处有丰城区域变电所，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 本井田为全隐蔽式，经揭露自下往上依次发育了下二迭统、上二迭统、下三迭统大冶群、下侏罗统门 口山组和第三系渐新统临江组。第四系广泛分布。现由老到新叙述如下： 一、下二迭统茅口组（P1m）：厚 120 米以上。 下部为深灰色、灰黑色块状、层状、硅质灰岩，隐晶质，具大量褐色球状方解石晶体，顺层或零星 分布黑色燧石结核，有沥青臭味，产丰富的动物化石及腕足类、瓣鳃类化石。中部为灰色、灰褐色层 状硅质灰岩，岩性致密、坚硬、易碎，风化呈菱形块状。上部为深灰色块状不纯灰岩、灰黑色深灰色 层状钙质细粉砂岩夹薄层灰岩或泥灰岩，具水平层理，富含腕足类化石，含黑色燧石结核，见方解石 脉。与下伏地层呈整合接触。 二、上二迭统龙潭组（P1l）:厚度约 520 米。 （一） 、官山段（P2l1）:厚度约 150 米。 下部为灰至深灰色、灰绿色薄层状粗、细粉砂岩、粘土岩，灰白色中厚层状含云母片的细砂岩，偶 夹灰黑色泥岩或炭质泥岩。上部为灰白色厚层状至块状中至粗粒石英质砂岩，间夹灰色粉砂岩。砂岩 中偶含少量直径大于 1 厘米的石英及燧石小砾石，颗粒成分除石英外，其他如长石等皆微量；颗粒呈 棱角状及次棱角状，不等粒结构，分选较好；具直线型、收敛型斜层理；胶结物以粘土质为主，偶含 钙质；胶结类型分为接触式、混合式。官山段沉积属于过渡相，推测为三角洲沉积体系。与下伏地层 茅口组呈整合接触。 （二） 、老山段（P2l2）：一般厚度 240 米。 岩性岩相特征分为三个亚段。 1、老山下亚段（P2l12）厚度 69.07123.27 米，平均 90.58 米。为本井田主要含煤段之一，称 B 煤组或下煤组。由浅灰色、灰白色薄层状及中厚层状细粒、细中粒砂岩，深灰色泥岩、粉砂岩组成。 内夹三层灰色钙质砂岩（生物碎屑灰岩） ，产大量腕足类化石。含菱铁矿及黄铁矿结核。含煤 03 层， 其中 B4煤层为主要可采煤层。本段为主要含煤地层。 2、老山中亚段（P2l22）：厚度 44.56114.42 米，平均 80.45 米。深灰色、灰黑色薄层状泥岩为 主，细粉砂岩次之，结构致密均一。贝壳状断口。上部偶见浅灰色细砂岩线理，呈清晰水平层理。含 层状菱铁矿及黄铁矿结核，富产海相动物化石。 3、老山上亚段（P2l32）：厚度 40.5991.87 米，平均厚 65.02 米。深灰色细粉砂岩以及粉砂岩 与细砂岩互层。薄层状，局部见薄层泥岩、浅灰色细砂质线理和条带，构成清晰水平层理，其次为波 状层理、低角度交错层理，顺层面见白云母片，含菱铁矿及黄铁矿结核。 （三） 、狮子山段（P2l3）：厚度 12.6048.40 米。平均 35.91 米。浅灰色及灰白色中粒至细粒厚 层状石英砂岩，间夹薄层状粉砂岩，含少量菱铁矿结核，岩性致密坚硬。中部、下部分选好，见低角 度大型交错层理、波状层理和水平层理，虫孔较发育。上部和顶部见单向交错层理。在粉砂岩夹层中 有海豆芽化石和植物碎片化石。 岩石结构为等粒细粒结构，局部为中粒，颗粒呈棱角形，少数次圆形。有时中粒砂岩中，次圆形 颗粒占优势。绢云母、高岭石可能为长石经次生变化而成。 本段与下伏之老山段岩层在岩性上呈渐变关系，而顶部有时与王潘里段之沼泽相岩层直接接触。 （四） 、王潘里段（P2l4）：厚度 75.93109.84 米，平均厚 89.89 米。为井田主要含煤地层之一， 称为 C 煤组或上煤组。由灰色、浅灰色中厚层状及厚层状细砂岩、中粒砂岩，深灰色薄层状粉砂岩、 泥岩炭质泥岩，浅灰褐色粘土岩及煤层组成。含较多的鲕状、结核状菱铁矿。含煤层多达 16 层。可采 和局部可采煤层 13 层。中下部砂岩以交错层理为主，波状层理次之。常见植物化石和碎片，正粒序。 本段为含煤地层。 （五） 、上二迭统长兴组（P2C）：厚度 193.13247.26 米，平均 211.51 米。 中国矿业大学 2011 届毕业设计（论文） - 7 - 浅灰色及灰色、微带肉红色，厚层状显晶质及微晶质石灰岩。质纯，含不规则黑色燧石结核，裂 隙充填方解石脉。浅部溶洞发育，溶洞中充填流砂及小砾石。见缝合线构造，局部夹泥质灰岩薄层， 显微波状层理。底部钙质细砂岩最厚可达 15 米，含黄铁矿结核，富产腕足类、动物化石。 三、下三迭统大冶群（T1d）：厚度大于 462 米。 底部 227 米为灰、深灰色及青灰色薄层状泥灰岩及钙质砂质泥岩，含粒状黄铁矿，水平层理较发 育。其上为灰色、青灰色、局部肉红色，顶部土红、肉红色薄层状至中厚层状隐晶质灰岩，结构致密、 质坚性脆。间夹薄层状深灰色炭质白云质石灰岩及深灰绿灰色钙质砂岩泥岩，深灰色钙质粉砂岩，构 成水平层理、微波状层理。裂隙较发育，充填方解石脉，局部见卡斯特溶洞及缝合线结构。 与下伏岩层假整合接触。 四、下侏罗统门口山组（J1m）：厚度大于 559 米。 下部浅灰、灰绿色厚层状细至中粒砂岩，夹灰绿色粉砂岩、钙质泥质细砂岩、炭质泥岩及煤线。中 部灰、灰绿色粉砂岩、砂质泥岩及浅绿、灰绿色细砂岩。上部红色薄层状细至中粒砂岩为主，夹有砖 红色粉砂岩及紫红、黄、灰绿色砂质泥岩，常具紫红色、紫褐色斑块状构造。偶见科达植物化石。 与下伏地层呈不整合接触。 五、第三系渐新统临江组（E2-3l）：厚度大于 977 米。 下部紫红色厚层状砾岩，紫红色、砖红色细砂岩、粗粒砂岩、含砾砂岩。上部紫红色、砖红色细砂 岩、粉砂岩、夹粗粒砂岩，少量砾岩。泥质及粉砂质胶结，基底式、孔隙式胶结类型。具斜层理及交 错层理。 与下伏地层部整合接触。 六、第四系（Q）：厚度 2.00147.82 米。 远离赣江处一般下部为棕红色、黄色红土砾石层及棕红色粘土层，有白色蠕虫状条带，夹有棱角状 红砂岩块、铁质包体及石英砾石。上部为暗灰色、灰黄色壤土，浅黄色亚砂土和少量粘土，夹有小砾 石。 赣江河床及其两侧为浅黄色冲积砂层和砂、砾、卵石层。 与下伏地层呈不整合接触。 1.2.2 煤层特征及煤质煤层特征及煤质 1)煤层特征 本井田为石炭二迭系含煤地层，共含煤 17 层，其中稳定可采 3上、3下、12下、16 四 层，局部可采 14、17 两层，可采总厚约 18.56m(可采煤层特征见表 1-1)。 。 1.2.3 地质构造地质构造 本井田位于丰城矿区东南部，以钻探和地震勘探结果，为一北东东向宽缓向斜构造。向斜南翼被 新生界地层切割不完整。3 线以西为简单向斜；以东发育次一级的褶曲，并伴生断裂。 纵观全井田，构造简单，地层倾角小，仅 10左右，褶曲平缓，断层稀少且以正断层为主。曲江 向斜北翼实为一简单的单斜构造；井田东南部出现次一级褶曲：花家岗背斜、六坊村向斜。南缘被第 三系地层切割，形成北翼完整、南翼残缺的极不完整的向斜构造。井田内无岩浆活动，构造分类定为 一类。 本井田煤系地层上覆较厚的第三系河侏罗系地层，主要由煤层底板等高线图反映煤层埋藏条件、褶 曲形态和断层破坏。从 B4煤层底板等高线图和地震有关测线可以看出以曲江向斜轴为界，南北差异较 大：井田北缘1000 米为走向北东 6080，倾向南东的单斜构造，等高线距基本相等，倾角平缓 （10左右）而稳定，向斜轴部倾角趋于水平；曲江向斜轴以南、3 线以东底板等高线向北偏转，总 体走向北 30东，较之向斜北翼等高距变窄，地层倾角增大至 1520。 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； 中国矿业大学 2011 届毕业设计（论文） - 8 - 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）上侏罗统砾岩层； -100m 以上溶洞发育，富水性强，但不均一，属裂隙溶洞承压水，钻孔抽水试验的单 位涌水量仅 0.00154kg/sm，正常情况下，对矿井生产无影响。 （3）三层煤顶板砂岩； 平均厚度 8.17m，使 3上和 3下煤层的直接顶，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。 （4）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下和 12下煤层较远， 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 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。 中国矿业大学 2011 届毕业设计（论文） - 9 - 图图 1-2 矿井综合柱状图矿井综合柱状图 地 层地 层标志层 标志层 名 称煤层及标志层厚度 岩性及水文地质简述厚 度 (米) 间 距 (米） 1:500 层 志 两极厚度平 均 系统 煤 层 标 (米）(米） 第 四 系 Q 上 组 上Q 下 组 下Q 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。 25.74 29.25 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。 侏 罗 系 J 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。 10-258 79 二 叠 系 p 山 西 组 p1 1 p12 + 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。 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），为本区的主要可采煤层 。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。 p1 2 96-140 118 石 盒 子 13-140 87 104-137 119 3上 2.64-4.293.47 3下 1.73-4.313.26 40-0.61 50-0.97 60-0.68 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。 三灰 5.76-10.35 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。 7.60 70-0.45 80-0.99 五灰 1.14-3.702.60 90-0.73 100-0.50 110-0.30 0-0.45 12上 0-1.27 12下 140-0.72 0.89 0.65 九灰 1.43-2.952.16 150-0.43 17-42 32 35-73 46 14-24 18 32-52 42 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上，12下，14，15煤）。本段特点是 煤屑和灰层的层数多而厚度薄，除12下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。 十下灰3.35-6.575.34 161.85-2.602.12 上部灰色,下部为深灰色石灰岩，中下部纺锤虫化石密集分布，底 部常含泥质及生物化石碎屑，此层位稳定，厚度变化较小，为本区 主要标志层。 170.83-1.731.26 180-0.30 本段由细砂岩，粉砂岩和粘土岩，砂质泥岩组成，含煤三层（16 ，17，18），其中第16层煤，17煤层全区普遍发育，分别为本区的 主要可采煤层和局部块段可采煤层，第十一层石灰岩为17煤层的顶 板，质不纯，有时相变为泥岩。 顶部以第十二层石灰岩与太原群分界，上部为杂色泥岩夹不稳定 的第十三层石灰岩。中部为第十四层石灰岩，呈乳白色至灰白色， 含粘土质及粒状黄铁矿，中部常夹有薄煤层泥岩，该层岩性及层位 均较稳定，为本区主要标志层之一。下部为紫红，灰绿等杂色泥岩 夹不稳定的第十五层石灰岩，底部为灰绿色铝质泥岩。 青灰色厚层状石灰岩，致密质纯，夹虎皮状灰岩，含珠角石化石。 十二灰1.25-4.702.44 十四灰5.75-10.908.20 奥 陶 系 O 中 统 O2 中 统 C3 上 统 C3 23-35 30 20-33 26 6-11 8 36-39 38 155-185 168 石 炭 系 C 曲江煤矿矿井综合柱状图 人 人 人 人人人人 人 人 人 人人人人 人人人人 人人人人 中国矿业大学应用技术学院 采矿工程系 人 人 人人人人 1:5000 中国矿业大学 2011 届毕业设计（论文） - 10 - （5）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 （6）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 3 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/时。 最大涌水量为 246m3/时。 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，临近矿井建新煤矿 1977 年测 定 ch4 相对涌出量为 40.02m3/t.d，co2 相对涌出量为 8.466m3/t.d，本井靠近建新煤矿，地 质情况基本类似，故地质部门根据建新矿历年及 1977 年审定的等级，1.92m3/t.及本矿测 得确定本矿井为高瓦斯矿井。 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。 中国矿业大学 2011 届毕业设计（论文） - 11 - 表表 1-1 可采煤层特征表可采煤层特征表 顶底板岩性 煤层 名称 厚度（m） 两极 平均 层间距 （m） 两极 平均 结构稳定性 顶底 夹石 厚 3 上0-4.67 5.4720.34-43.80 复杂较稳定 泥 岩 中、细 砂岩 泥 岩 粉砂岩 3 下0-4.72 3.26 32.05 97.37-125.78 复杂较稳定 泥 岩 中、细 砂岩 泥 岩 中、细 砂岩 0.05- 1.08 12 下1.27-2.63 1.60 108.51 2.8-3.50 简单 不-较稳 定 泥 岩 粉砂岩 泥 岩 中、细 砂岩 14 0-0.72 0.65 3.10 48.96-65.05 简单不稳定 泥 岩 粉砂岩 砂质泥 岩 0.08 16 1.85-2.60 212 53.12 4.07-10.3 简单较-稳定十 灰 粉砂岩 砂质泥 岩 0.03 0.39 17 083-1.73 126 5.84 简单不稳定 石灰岩 砂质泥 岩 泥岩 粉砂岩 0.05 0.07 中国矿业大学 2011 届毕业设计（论文） - 12 - 表表 1-2 煤质特征表煤质特征表 煤层 总点数 可采点可采指数 最大（m） 最小(m)平均(m)变异系数稳定性 13-1193.0019318.181.334.8528.23较稳定 11-2199.001960.983.280.491.8325.0稳定 8154.001520.9870137.150.32.7339.83较稳定 7-1156.001500.9615384.560.252.1838.8较稳定 6-282.00640.7804884.370.151.1267.11极不稳定 6-1139.001300.9352525.310.382.0445.28不稳定 5-2102.00810.7941183.370.051.3349.29不稳定 5-1135.001010.7481484.810.231.0748.39不稳定 4-2125.001100.884.230.341.344.36较稳定 4-1145.001440.9931037.630.323.3736.34较稳定 374.0074112.770.84.6444.77不稳定 179.00770.97468411.650.543.5945.44不稳定 中国矿业大学 2011 届毕业设计（论文） - 13 - 表表 1-3 断层特征表断层特征表 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。 坪湖 断层 正NNEW70-7550-150 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。 T19-8 断层 正NEW750-30 T19-8 号钻孔穿 过，基本查明。 73-1 断层 正NNEW7030 有 73-1 孔和井下 巷道控制已查明。 F1 号 断层 正NNEW7011 坪湖矿井下巷道 揭露 T19-4 断层 正 近 EW NNW7525-40 T19-4 孔穿过， 并有地震线控制， 基本查明。 63-51 断层 正 近 EW N7515-26 63-51 孔穿过， 并有坪湖矿巷道 控制，西段查明， 东段控制差。 石庄 断层 逆NENW53-570-30 T13-5、T15- 7、T17-1 穿过已 查明。 64-35 断层 逆NENW450-40 64-35、63-26 两 孔穿过，已查明。 中国矿业大学 2011 届毕业设计（论文） - 14 - 2 井田境界及储量 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 井田境界井田境界 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 3上层煤丰农断层为界； 西至曲江断层； 南到探线附近人为划分边界； 北到至平湖煤矿为界； 井田形状呈规则状四边形，井田走向 8.399km，倾斜宽平均长度 3.21km，井田面积 约 26.9km2。煤层倾角 0-15平均倾角 7西北部靠近煤层露头处埋藏较浅在-600m 左右。 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 井田勘探类型井田勘探类型 1)曲江煤矿面积为 26.9km2，施工钻孔 47 个。全境田平均每平方公里约 2 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， 中国矿业大学 2011 届毕业设计（论文） - 15 - 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. 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 本矿井设计中只针对 3上煤层进行开采设计，煤层倾角平均 =7，3上煤层平均容重 1.35t/m3。边界煤层露头线为-600m 左右。 矿井工业储量： 由 AutoCAD 软件测得井田面积为 26km2。在 1：5000 的开拓图上每 1mm2表示 50m2。煤容重为 1.35t/m3，煤层倾角平均 7，煤厚平均为 2.4m。 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 容重相乘所得，其计算公式一般为： Q=SM/cos (2-1) 式中： Q井田工业储量，万 t； S井田面积，km2； M煤层平均厚度，2.4 m； 煤的容重，t/m3，1.35t/m3 煤层平均倾角，7； 则：Zc=262.41.35/cos7=9360 万 t。 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。 3上煤层探明的经济基础储量（111b）及控制的经济基础储量（122b）中可以采出的 部分。矿井地质总储量为 111B+112B=7221 万 t，111B 级占 111B+112B 级的 56%，储量 分析详见表 2-1，表 2-2。 东部上组煤可采储量为 4160.18 万 t，占全矿井上组煤可采储量的 57.6%,是新立井初 期可采的主要对象。 2.2. 3 保安煤柱及开采损失保安煤柱及开采损失 1)断层煤柱；地质部门根据断层均有不同程度导水的特点，断层煤柱的宽度确定为； ，断层两侧各留 30m；边界内煤柱留 50m 宽； 2)岩石移动角；根据部颁发地面建筑物及主要井巷保护暂行规程及邻近矿开采 经验初步确定；表土取 45，侏罗系 55，煤系地层，=75，=70，工业场地煤柱尺 寸按地面建筑保护边界划定，生产中对保安煤柱的塌陷角应根据实测资料予以调整。 4)开采损失；按照规定，3上层煤属中厚煤层，取 20%。 2.3 矿井可采储量 2.3. 1 计算可采储量时，必须要考虑以下储量损失计算可采储量时，必须要考虑以下储量损失 1)建筑物、铁路和公路按保护等级外推围护带，表土按 45 下推，遇基岩再按 6575 下推留设保安煤柱。 2)井田边界煤柱按 50m 留设。 3)井田内无村庄不需留设煤柱。 4)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， 中国矿业大学 2011 届毕业设计（论文） - 16 - 表表 2-1 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 （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)工业广场保护煤柱 本矿井设计年生产能力为 90 万 t/a，按煤矿设计工业规范 ，占地面积指标应在 （4.5-9.0）公顷/10 万 t 之间小井取大值，故取 90。占地面积为 91.513.5。故设计工业 广场的尺寸为 400360m2的矩形，面积为：140100m2，尺寸为 400360m2的矩形。 工业广场位置处的煤层的平均倾角为 7，工业广场的中心处在井田走向中央，倾向 中央偏于煤层中上部，其坐标为：该处表土层厚度为 200m。主井、副井、地面建筑物均 在工业广场内。工业广场按级保护，留围护带宽度为 15m。 本矿的地质条件及冲积层和基岩层移动角见表 2-2： 表表 2-2 矿井地质条件及冲积层和基岩层移动角矿井地质条件及冲积层和基岩层移动角 广场中心煤 层深度 煤 层 倾 角 煤层 厚度 冲积层厚 度 冲积层移 动角 走向移动 角 下山移动 角 上山移动 角 mMm -80072.415045707065.8 由此根据上述已知条件，画出如图 2-1 所示的工业广场保安煤柱的尺寸，并由图得出保护煤柱的 尺寸为： 中国矿业大学 2011 届毕业设计（论文） - 17 - 主井 副井 0 -350 -400 -450 -650 +50 主井 副井 m n kl m1 m2 n1 n2 k1 k2 l1 l2 H 1-12-2 1 1 2 2 图图 2-1 工广煤柱示意图工广煤柱示意图 工广压煤面积 S=400360=1.44km 2 则工业广场压煤为：Q1SMr/cos (2-2) 1.442.41.35/ cos7 5.45 万 t 2)井田边界煤柱损失 井田边界，考虑到曲江断层丰农断层积纸房断层落差较小，故按规范规定留 20m 的 边界地层保护煤柱，以保证矿井正常安全开采，则井田边界压煤量为： Q2=（3.3304.330）2.41.35/ cos7 (2-2) =(99+129) 2.41.35/cos7 =820.2 万 t 3)断层煤柱 断层煤柱可按下式计算： Z =LbMR (2-3) 其中： L断层的长度； B断层煤柱的宽度； M煤柱的平均厚度，2.4m； R煤柱的平均容重，1.35t/m3； 则井田边界断层煤柱： 由于纸房断层落差较小，为防治断层导水保护开采安全，断层两边各留煤柱 20m，19-4 断层两侧留设 20m 的断层保护煤柱，则断层保护煤柱损失是： 6.73802.41.35=174.4 万 t 中国矿业大学 2011 届毕业设计（论文） - 18 - 2.3.3 井田的可采储量井田的可采储量 井田的可采储量 Z 按下式计算： Z=(QP) C (2-4) 式中： Q矿井工业储量， P各种永久煤柱的储量之和， P= 5.45+820.82+174.4 =1006.7 万 t C回采率，厚煤层不低于 0.90；中厚煤层不低于 0.93。薄煤层不低于 0.95；设计开采的二 2 煤层属中厚煤层，回采率取为 0.80。 则计算可采储量为：Z=(QP) C=（72211006.7）0.9=8265.85 万 t 矿井工业储量及各水平储量见表 2-2。 表表 2-4 3 上煤层矿井储量统计表上煤层矿井储量统计表 永久煤柱损失 煤层 名称 阶段 序号 工业储量 /万 t 工广和村 庄/万 t 防水/ 万 t 断层/ 万 t 边界煤柱/ 万 t 合计/ 万 t 可采储量/ 万 t 一5100.771909.8134.310118.332162.443802.32 二2 二4201.580088.9111.80100.713103.25 小计9331.781909.8134.3188.91130.132263.156905.57 中国矿业大学 2011 届毕业设计（论文） - 19 - 图 2-2 曲江煤矿矿井煤层底板等高线图 中国矿业大学 2011 届毕业设计（论文） - 20 - 3 矿井设计生产能力及服务年限 3.1 矿井工作制度 设计年工作日 330d；每天三班作业， （两班生产，一班整修） 。每天净提升时间 16h。 3.2 矿井设计生产能力及服务年限 3.2.(1) 确定依据确定依据 煤炭工业矿井设计规范第 2.2.1 条规定：矿井设计生产能力应根据资源条件、开 采条件、技术装备、经济效益及国家对煤炭的需求等因素，经多方案比较或系统优化后 确定。 矿区规模可依据以下条件确定： 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得太大； 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） ，交通（铁路、 公路、水运） ，用户，供电，供水，建筑材料及劳动力来源等。条