毕业设计--采矿工程专业兴无煤矿南采区120万吨初步设计.doc

太原理工大学继续教育学院毕业设计-采矿工程专业 第 1 页 摘摘 要要 毕业设计是采矿工程专业最后一个教学环节，其目的是使本专业学生运用 大学阶段所学的知识联系矿井生产实际进行矿井开采设计，并就本专业范围的 某一课题进行较深入的研究。 中国是世界最大产煤国，煤炭在中国经济社会发展中占有极重要的地位。 煤炭是工业的粮食，我国一次能量消费中，煤炭占 75%以上。煤炭发展的快慢， 将直接关系到国计民生。作为采矿专业的一名学生，我很荣幸能够为祖国煤炭 事业尽一份力。 本设计所选题目为山西省柳林县兴无煤矿南采区 4#煤层 1.20mt/a 井田 初步设计 ，在所收集地质材料的前提下，由指导教师给予指导，并合理运用 平时及课堂上积累的知识，查找有关资料，力求设计出一个高产、高效、安全 的现代化矿井。 本设计理论联系实际，从矿井的开拓、开采、运输、通风、提升及工作面 的采煤方法等各个环节进行了详细的叙述，并进行了技术和经济比较。论述了 本设计的合理性，完成了毕业设计要求的内容。同时设计说明书图文并茂，使 设计的内容更容易被理解和接受。在设计过程中，得到了指导老师的详细指导 和同学的悉心帮助，在此表示感谢。由于设计时间和本人能力有限，难免有错 误和疏漏之处，望老师给予批评指正。 关键词：井田设计 采煤方法 矿井通风 太原理工大学继续教育学院毕业设计-采矿工程专业 第 2 页 abstract graduation design is the last mining engineering teaching, its purpose is to make the students use the university stage knowledge contact mine actual production the mine design, and the professional range of a subject for a more in-depth study. china is the worlds largest coal producing country, coal in chinas economic and social development plays an important role in. coal is industrial commissariat, our country primary energy consumption, coal accounted for more than 75%. coal development speed, will be directly related to the beneficial to the peoples livelihood. as mining specialized student, i am very honored to coal for the country contribute force. the design of the selected topic of “ shanxi province liulin county colliery mining area 1.20mt/a coal mine south of 4# preliminary design “, in the collection of geological material under the premise, guided by the teacher to give guidance, and rational use of peacetime and class of accumulated knowledge, find the relevant information, and strive to design a high yield, high efficiency, safety modern mine. the design of integration of theory with practice, from the mine development, mining, transport, ventilation, and enhance the working face coal mining method and other aspects were described in detail, and the technical and economic comparison. discusses the rationality of the design, completed the graduation design content. at the same time the design specification with illustrations, make the design of the content more easily understand and accept. in the design process, guided by the teachers guide students in detail and help, in this thank. due to the design time and i limited capacity, hard to avoid mistakes and omissions, hope the teacher to give the criticism. key word：ida design coal mining method mine ventilation 太原理工大学继续教育学院毕业设计-采矿工程专业 第 3 页 目目 录录 摘摘 要要1 abstract2 目目 录录.3 第一章第一章 井田概况及地质情况井田概况及地质情况 .5 第一节 矿井概况 .5 第二节 井田概况 .5 第三节 井田地质特征 .9 第二章第二章 井田开拓井田开拓20 第一节 井田境界及储量 .20 第二节 矿井设计生产能力及服务年限23 第三节井田开拓.24 第四节 井筒及装备 .27 第五节 井底车场及硐室 .28 第三章第三章 大巷运输及设备大巷运输及设备.29 第一节 运输方式的选择 .29 第二节 矿车.30 第三节 运输设备选型 .31 第四章第四章 采区布置及装备采区布置及装备.39 第一节 采煤方法 .39 第二节 采区布置 .45 第三节 巷道掘进 .47 第五章第五章 通风和安全通风和安全 50 第一节 概况.50 第二节 矿井通风 .52 太原理工大学继续教育学院毕业设计-采矿工程专业 第 4 页 第三节 安全.63 第六章第六章 地面生产系统地面生产系统.65 第一节 煤质及其用途 .65 第二节 煤的加工 .65 第三节 生产系统 .66 第三节 辅助设施 .67 第七章第七章 矿井主要设备矿井主要设备.69 第一节 主副井提升设备 .69 第二节 通风设备 .70 第三节 排水设备 .71 第四节 压风设备 .74 第八章第八章 建井工期建井工期75 第一节 建井工期 .75 第二节 产量递增计划 .76 第九章第九章 技术经济技术经济77 第一节 劳动定员77 第二节 技术经济指标 .77 致致 谢谢.80 参考文献参考文献.81 附附 录录.82 太原理工大学继续教育学院毕业设计-采矿工程专业 第 5 页 第一章第一章 井田概况及地质情况井田概况及地质情况 第一节第一节 矿井概况矿井概况 山西柳林兴无煤矿有限责任公司为合法的煤矿生产经营企业，企业类型为有限责 任公司，采矿许可证号 c1400002009101220041023，煤炭生产许可证号 201423270139。 兴无煤矿始建于 1929 年，1968 年进行技术改造并投产，井田开拓方式为斜井开 拓。1983 年经地县核定，矿井生产能力 0.07mt/a，1989 年产量 0.10mt。1991 年 5 月 贷款 l.04 亿元实施了矿井 0.60mt/a 扩建，1995 年 7 月扩建完成，扩建能力为 0.60mt/a；矿井改扩建完成后业主自己投资建成了 0.10mt/a 小型选煤厂；2003 年矿 井核定生产能力为 0.70mt/a，2003 年2004 年期间，对矿井采掘、提升、通风、瓦 斯抽放、供电系统以及排水、供热、除尘、通信等进行了技术改造，系统能力达到 1.20mt/a，洗煤厂生产能力改扩建为 0.90mt/a。本设计为兴无煤矿南采区 120 万吨/ 年初步设计，矿井装备一个综采工作面，2 个综掘工作面，2 个普掘工作面，按照年工 作 300 天，每天 3 班作业，日净提升时间 14h 工作，保证矿井采、掘生产。 第二节第二节 井田概况井田概况 一、井田位置与交通一、井田位置与交通 兴无井田位于山西省柳林县境内，工业场地位于柳林县庄上镇庄上村，南距柳林 县县城 6km，距太原 240 km。 柳（林）石（楼）公路从该矿工业场地通过，并与太（原）军（渡）公路相 接，太（原）军（渡）高速公路从矿井工业场地北侧穿过，在柳林县城留有出入路 口；孝（义）柳（林）铁路已建成运营多年，通过该铁路经南同蒲铁路可将煤炭运 往全国各地。 井田位置及交通情况见图 1-1-1。 太原理工大学继续教育学院毕业设计-采矿工程专业 第 6 页 太原理工大学继续教育学院毕业设计-采矿工程专业 第 7 页 二、地形、地势二、地形、地势 井田地处山西省西部河东煤田中段，吕梁背斜西翼青龙城勘探区内，属低山丘陵 区。井田内沟谷纵横，侵蚀、冲刷剧烈，大面积为黄土覆盖，地势西北低，东南高， 地形复杂，地貌多变。井田内最高点海拔+1096m（双枣圪垯） ，最低点海拔+847m（前 元庄）,最大相对高差约 250m。 三、河流与水体三、河流与水体 该井田范围属于黄河水系，三川河支流。三川河由东向西经井田的邻区矾水沟井 田北界在军渡汇入黄河。河流常年流水，年平均流量 5.34-9.45m3/s，洪峰最大流量 为 2260m3/s。 井田范围内无大的水系、河流。灰塌则河为区内主要河流，从南东向北西旁流经 矿井工业场地北侧在柳林县城附近汇入三川河。灰塌则河发源于矿井南部山区，长约 60km，为季节性溪流，由小泉补给。根据调查，近 60 年洪水期最大流量为 267m3/s， 矿井工业场地附近水深 8.0m（1972 年） ，工业场地地坪与河道相对高差 1015m，河 道两侧地形坡度大，洪水排泄通畅，工业场地不受洪水威胁。 四、气象、地震四、气象、地震 本区属典型的大陆性气候，春季干旱无雨，夏季炎热多雨，秋季温度、湿度适中， 冬季寒冷干燥，日平均最高气温 25.6，最低气温为-6.5，一般 1 月份气温最低， 7 月份气温最高，12 月份开始冰冻，第二年 3 月份开始解冻，最大冻土厚度为 0.91m；日平均最大风速 3.1m/s；年降雨量 374.4577.7mm，大多集中在 7、8 月份； 年蒸发量 1711mm。 按照国家地震局和建设部发布的中国地震烈度区划图（1990） 、山西省抗震办 公室 1993 年 6 月编制的山西省工程抗震设防烈度图 ， 建筑抗震设计规范 （gb500112001）附录 a 划分，井田所在区域抗震设防烈度为 6 度，设计基本地震加 速度值为 0.05g。 五、水源、电源及通信情况五、水源、电源及通信情况 （一）水源 矿井所在区域地面水系不发育，加之工业设施的建设，地表水有一定污染，如流 经工业场地的灰塌则河，水质污染比较严重，无法作为矿井水源利用。地下浅层水和 太原理工大学继续教育学院毕业设计-采矿工程专业 第 8 页 深层灰岩水丰富，可以作为矿井供水水源。目前矿井建有 3 眼水源井（井深 342m，静 止水位 54m，含水层涌水量 800t/d） ，向矿井提供工业和生活用水，每口井的供水能力 50m3/小时。两口井供给矿井生产用水，一口井向生活区供水，满足矿井用水需要。多 年使用证明，水源供水稳定，水质符合要求。 （二）电源 兴无煤矿现有 35kv 变电所一座，两回电源进线，一回 35kv 电源引至穆村 110kv 变电所，线路长 9.39km，导线型号 lgf-120mm2；另一回 35kv 电源引至青龙 110kv 变 电所，线路长 6.625km，导线型号 lgj-120 mm2。 穆村 110kv 变电所，双电源进线，一回引自中阳金罗 220kv 变电所，另一回引自 柳林大电厂 220kv 变电所。该 110kv 变电所现有主变 20000kva 一台，40000kva 一台。 青龙变电所共有三回电源进线，一回引自柳林大电厂 220kv 变电所，一回引自汾阳 220kv 变电所，还有一回引自中阳金罗 220kv 变电所，现有 2 台 20000kva 主变运行， 明年准备增容改造更换至两台 40000kva 的主变。 兴无煤矿 35kv 变电所内安装 sz9-6300/35 355%/10.5 变压器 2 台，35kv 侧采 用单母线，10kv 侧为单母线分段运行，两台变压器分列运行。 （三）通信 目前柳林县已实现电话程控化，国家通讯网已覆盖全区。矿井通信可通过局域通 讯网与外部通讯网汇接。 六、井田内小窑分布及开采情况六、井田内小窑分布及开采情况 本井田煤层赋存稳定，目前井田内及周边有多个具有开采证的小煤矿，本项目实 施过程中必须加强对小煤矿的监督与管理，禁止越界开采。 七、迁村、土地征用情况七、迁村、土地征用情况 井田范围较大村庄有前元村、后元村、曹家山、山头村等。业主安排前期开采区 的后元村（压煤面积 0.56km2）进行搬迁，其他村庄按留设煤柱考虑，井田保留村庄 共压煤 27.61mt。矿井建设过程中，就村庄下压煤进行专题研究，比较论证村庄搬迁 与压煤开采。建议有关部门将“村庄压煤开采”与“农村城镇改造”统一协调，将 “煤炭开采区治理”和“村庄搬迁”统一协调。 太原理工大学继续教育学院毕业设计-采矿工程专业 第 9 页 第三节第三节 井田地质特征井田地质特征 一、井田地层一、井田地层 井田内地表黄土覆盖面积较大，仅在东部边界及沟谷中零星出露，井田勘探钻孔 资料证明，井田地层由老至新有奥陶系（o） 、石炭系（c2） 、二叠系（p2） 、第三系(n)、 第四系(q)，各地层特征简述如下： 奥陶系（o）：厚度约 430.20m，其中峰峰组厚 83.50m，马家沟组厚 346.70m。 钻孔在本区揭露最大厚度为 21.51m,岩性主要为深灰色厚层状石灰岩，上部含较多铁 质而呈棕红色，下部较纯呈乳白色。 石炭系中统本溪组（c2b）：为一套铁铝岩、铝土质泥岩、泥岩、砂质泥岩、 石灰岩组成的海陆交互相沉积，与下伏地层呈平行不整合接触。 下部为铝土质泥岩局部钻孔含铁质较富，为山西式铁矿；中部沉积三层灰岩，较 稳定，上部主要为泥岩、砂岩、砂质泥岩等，本组地层沉积厚度较稳定，厚度为 37.1044.10m，平均 42.82m。与下伏奥陶系峰峰组地层呈平行不整合接触。 石炭系上统太原组（c3t）：为一套泥岩、砂质泥岩、砂岩、石灰岩、铝土质 泥岩、煤层组成的海陆交互相沉积，为主要含煤地层，底部 k1 砂岩(阎家湾砂岩)在本 区沉积较稳定，相当于太原西山剖面的晋祠砂岩，是太原组与本溪组的分界层。 本组四层灰岩(l1、k2、l4、l5)，五层煤层(6、7、8、9、10 号)在全区沉积稳定， 变化规律明显，均可作为本组的标志层，本组厚度为 74.1094.80m，平均 92.56m。 与下伏中石炭统本溪组呈整合接触。 二叠系下统山西组（p1s）: 为砂岩、泥岩、砂质泥岩煤层等组成的海陆交互 相向陆相过渡的含煤沉积，为本区的主要含煤地层，中部两层煤层(4、5 号)为本区的 主要可采煤层。中间一层黑色泥岩全区稳定沉积，上部为灰黑色泥岩夹煤线。 本组厚度 30.8068.91 m，为平均 60.61m，厚度在全区变化较小。与下伏太原组 地层呈整合接触。 二叠系下统下石盒子组（p1x）: 主要由灰绿、灰白色、灰黑色泥岩、砂岩、 砂质泥岩及小量紫红色泥岩组成的陆相沉积、沉积厚度为 113.27m 左右，与下伏山西 组地层连续沉积。 太原理工大学继续教育学院毕业设计-采矿工程专业 第 10 页 下段：以砂岩、泥岩沉积为主、下部为中、细砂岩沉积，中部为泥岩沉积，上部 为砂岩沉积；顶部为灰黑色泥岩沉积，含铝土，厚度为 33.0049.70m。 上段：主要为泥岩、砂岩沉积，顶部为紫红色泥岩沉积，是上、下石盒子组分界 的标志层，本段厚度为 72.0090.00m。 与下伏山西组地层呈整合接触。 二叠系上统上石盒子组（p2s）: 为一套砂岩、泥岩、砂质泥岩、铝土质泥岩 组成的陆相沉积，本井田只有少部分钻孔揭露此段地层。本组地层厚度为 147.09m。 下段：以灰白色砂岩，灰绿色-紫色泥岩沉积为主。本段厚度为 30.03m。 中段：主要为砂岩、泥岩沉积。本段厚度为 117.06m。 与下伏地层石盒子组岩层呈整合接触。 第三系(n)、第四系(q)：厚度 38.9m 左右，主要由黄土及红土组成；另外有少 量冲积的砂砾层，砂层和次生的黄土等，与下伏上二叠统上石盒子组呈角度不整合接 触。 二、含煤地层二、含煤地层 井田内含煤地要为二叠系下统山西组（p1s）和石炭系上统的太原组（c3t） ，含煤 地层总厚度 153.17m，共含煤 910 层，含煤地层特征简述如下： 山西组:本组含煤地层厚度 36.8068.91m，平均厚度 60.61m，含煤层及煤线 45 层，煤层总厚度 7.27m，含煤系数 11.99%。稳定可采煤层 2 层，4、5 号煤层全区 沉积稳定，岩性主要为泥岩、砂质泥岩、砂岩、煤层、煤线组成的陆相碎屑沉积。本 组沉积的特点主要是岩性在横向、纵向上变化较大，岩性、岩相变化规律不太明显。 本组含煤建造类型主要以三角洲相为主，基本反映了温室条件下形成的含煤建造。 太原组:本组地层厚 74.10m94.80m，平均 92.56m，含煤 56 层，煤层总厚度 7.75m，含煤系数 8.37%。6、8、9、10 号煤层全区沉积稳定。岩性由石灰岩、泥岩、 砂岩、铝土质泥岩、煤层等组成，煤层及煤线组成的海陆交互相沉积。 三、井田构造三、井田构造 兴无井田位于吕梁背斜之西翼、地层走向大致为北北西至北西，倾向西南，倾角 一般 28，为一单斜构造。井田内构造简单，断裂不发育，无大的褶曲，只是在井 田的中部发育一小褶曲，由 401、301、10-6 号钻孔及煤层巷道控制。另外，矿井开采 太原理工大学继续教育学院毕业设计-采矿工程专业 第 11 页 时在井田中部发现有冲刷带，4 号煤层厚度由 2.5m 变成 0.70m，形状大致呈八字形， 冲刷面积约为 0.18km2。初步推断，冲刷作用造成 5、6 号煤层局部点灭。 四、煤层四、煤层 井田内稳定可采煤层 6 层(4、5、6、8、9、10)，各煤层特征叙述如下： 4 号煤层：为山西组煤层，井田内主要稳定可采煤层。煤层厚度 2.154.22m，平 均为 3.09m，煤层走向 nw317，倾向 sw227，倾角 08，结构简单，含 01 层 夹矸，夹矸厚度 00.50m。煤层顶板为中细粒砂岩、泥岩沉积；底板为泥岩，细砂岩 沉积。 5 号煤层：位于山西组底部，较稳定的可采煤层之一。上距 4 号煤层 7.01m，厚度 为 0.451.90m,平均为 1.24m,大部分可采,含一层夹矸,夹矸厚约 00.30m。煤层顶 板为一套湖泊相沉积,岩性为泥岩、砂质泥岩；底板为一套湖泊沼泽相沉积，岩性为泥 岩、细砂岩。 6 号煤层：位于太原组 l5 灰岩的下部，不稳定，局部可采煤层。厚度 01.47m， 平均 0.79m。煤层顶板为一套浅海相石灰岩沉积；底板为一套过渡相沉积,岩性为砂质 泥岩。 8 号煤层：位于太原组的中部，上距 6 号煤层 23.93m，厚度 0.60m2.60m,平均 1.47m。结构一般简单，不含或含一层夹矸，局部含 23 层夹矸，在井田内沉积基本 稳定。顶板为石灰岩，底板为泥岩、砂质泥岩。 9 号煤层：太原组煤层，全区沉积稳定，大部分可采，主要可采煤层之一。厚度 1.31m2.20m,平均 1.99m，含 12 层夹矸。煤层的顶底板均为一套闭流沼泽相泥岩， 砂质泥岩沉积。 10 号煤层：太原组煤层，厚度 1.21m2.80m ,平均 2.00m,含 02 层夹矸，全区 沉积稳定，大部分可采。煤层顶底板均为一套闭流沼泽相的泥岩，砂质泥岩沉积。 本次设计开采的为 4#煤层。 可采煤层的厚度特征、可采性、煤层结构及煤层稳定程度见表 1-3-1。 太原理工大学继续教育学院毕业设计-采矿工程专业 第 12 页 表表 1-3-11-3-1 可采煤层特征表可采煤层特征表 顶底板岩性 地 层 煤 层 煤层厚度(m) 最小最大 平均 煤层间距（m） 最小最大 平均 夹石 层数 可 采 性 稳 定 性 顶板底板 视 密 度 t/m3 4 2.15-4.22 3.09 01 全部 可采 稳定泥岩细砂岩 1.43 山 西 组 5 0.45-1.90 1.24 01 大部 可采 较 稳定 泥岩泥岩 1.49 6 0-1.47 0.79 0 局部 可采 不 稳定 石灰岩 砂质 泥岩 1.58 8 0.60-2.60 1.47 03 大部 可采稳定 石灰岩泥岩 1.50 9 1.32-2.20 1.99 02 全部 可采 稳定泥岩 泥岩 砂质 泥岩 1.54 太 原 组 10 1.21-2.8 2.00 5.20-7.74 7.01 14.00-26.96 22.00 17.80-25.90 23.93 4.5-8.80 6.60 5.00-9.20 7.17 02 大部 可采 稳定 泥岩 砂质 泥岩 铝土质 泥岩 1.56 五、煤质五、煤质 （一）煤的物理性质 由煤芯煤样及生产矿井开采的煤观察，各煤层均为黑色粉末状，玻璃光泽强玻 璃光泽，条痕为黑色略带棕，内生裂隙发育，硬度小，脆度大，煤岩组分以镜煤、亮 煤为主，煤岩类型为光亮型煤。从本区采集的煤芯煤样化验结果来看，山西组煤层属 中变质程度的焦煤，太原组煤层属变质程度稍高的瘦煤。 （二）煤的化学性质 本区煤质的分类是依据“中国煤炭分类国家标准（gb5751-86） ”进行的，根据煤 质化验结果，4、5 号煤属焦煤，8、9、10 号煤为瘦煤，6 号煤层由于取样不够未作大 样分析，但从全区煤质的变化规律以及临近井田（矾水沟井田）的煤质资料分析，6 号煤层也为焦煤。在垂直分带上，山西组煤层属焦煤，太原组煤层除 6 号煤层外，其 余均为瘦煤。本井田的煤质有随埋藏深度的加深变质程度加深的趋势。 根据地质报告，各煤层煤质情况如下： 4 号煤层：水分（mad）：原煤 0.591.96%，平均 1.06%；浮煤 0.501.27%，平 均 0.59%。灰分（ad）：原煤 11.1620.69%，平均 15.71%；浮煤 7.5811.06%，平 太原理工大学继续教育学院毕业设计-采矿工程专业 第 13 页 均 8.66%。挥发分（vdaf）：原煤 21.9623.54%，平均 22.77%；浮煤 17.6721.19%,平 均 19.45%。全硫（st.d）：原煤 0.382.46%，平均 0.76%；浮煤 0.400.56%，平均 0.50%。发热量(qgr.d)：原煤 34.9636.85mj/kg，平均 35.74mj/kg。胶质层最大厚 度（y 值）：5.8615.80mm，平均 11.27mm。粘结性指数（gr.i）：40.590.6，平 均 72.9。元素分析:碳（cdaf）89.5189.70%，平均 89.61%；氢（hdaf） 4.474.60%，平均 4.54%；氮（ndaf）1.371.43%，平均 1.40%；氧（odaf） 3.913.94%，平均 3.93%。该煤层为低灰-中灰、低硫分焦煤。 5 号煤层：水分（mad）：原煤 0.510.91%,平均 0.66%；浮煤 0.470.58%，平 均 0.52%。灰分（ad）：原煤 12.9226.42%，平均 19.97%；浮煤 5.9410.84%，平 均 7.78%。挥发分（vdaf）：原煤 20.7122.70%，平均 21.84%；浮煤 17.9818.80%，平均 18.55%。全硫（st.d）：原煤 1.153.12%，平均 2.01%；浮煤 0.681.15%，平均 0.84%。发热量(qgr.d)：原煤 35.0335.87mj/kg，平均 35.14mj/kg。胶质层最大厚度（y 值）13.5mm。粘结性指数（gr.i）：65.279.0， 平均 70.7。元素分析:碳（cdaf） 89.5090.17，平均 89.84%；氢（hdaf） 4.424.52，平均 4.47%；氮（ndaf）1.331.41，平均 1.38%；氧（odaf） 3.373.64，平均 3.51%，该煤层为特低灰-中灰、低硫分-中硫分焦煤。 6 号煤层：水分（mad）：原煤 0.922.01%，平均 1.47%。灰分（ad）：原煤 24.5735.54%，平均 30.0%。挥发分（vdaf）：原煤 27.5628.50%，平均 28.03%。 全硫（st.d）：原煤 1.642.23%，平均 2.04%。发热量(qgr.d)：原煤 31.9634.56mj/kg，平均 33.68mj/kg。该煤层由于采样数量少，造成有些化学成份 未做，但根据本区煤质的变化特点及邻区同德井田的煤质资料，该煤层为中灰、中高 硫焦煤。 8 号煤层：水分（mad）：原煤 0.601.28%，平均 0.83%；浮煤 0.261.35%，平 均 0.70%。灰分（ad）：原煤 11.9221.83%，平均 18.02%；浮煤 6.909.63%，平均 8.17%。挥发分（vdaf）：原煤 18.0319.58%，平均 18.82%；浮煤 15.7617.63%, 平均 16.68%。全硫（st.d）：原煤 0.994.65%，平均 2.77%；浮煤 0.892.24%，平 均 1.66%。发热量(qgr.d)：原煤 34.8935.95mj/kg,平均 35.55mj/kg，胶质层最大 厚度（y 值）为 0。粘结指数（gr.i）：4.032.3，平均 21.6。元素分析:碳（cdaf） 太原理工大学继续教育学院毕业设计-采矿工程专业 第 14 页 90.2792.72%，平均 91.50%；氢（hdaf）4.414.78%，平均 4.60%；氮（ndaf） 1.321.42%，平均 1.37%；氧（odaf）2.993.15%，平均 3.07%。该煤层为低灰-中 灰、中低硫-高硫分瘦煤。 9 号煤层：水分（mad）：原煤 0.551.17%，平均 0.83%；浮煤 0.391.18%，平 均 0.67%。灰分（ad）：原煤 13.3922.36%，平均 17.60%；浮煤 6.8310.06%，平 均 8.36%。挥发分（vdaf）：原煤 17.7821.60%，平均 19.44%；浮煤 15.1517.99%,平 均 16.93%。全硫（st.d）：原煤 1.285.30%，平均 2.78%；浮煤 1.061.57%，平均 1.31%。发热量(qgr.d)：原煤 34.7235.83mj/kg,平均 35.47mj/kg。胶质层最大厚度 （y 值）：07.3mm，平均 3.9mm。粘结性指数（gr.i）：5.756.0，平均 38.3。元 素分析:碳（cdaf）89.5289.82%，平均 89.67%；氢（hdaf）934.41%，平均 4.17%； 氮（ndaf）1.351.40%，平均 1.38%；氧（odaf）2.953.75%，平均 3.35%。该煤层为 低灰-中灰、中硫分-高硫分瘦煤。 10 号煤层：水分（mad）：原煤 0.671.39%，平均 0.97%；浮煤 0.441.39%， 平均 0.79%；灰分（ad）：原煤 19.5427.11%，平均 23.77%；浮煤 8.3411.30%， 平均 9.29%。挥发分（vdaf）：原煤 19.7121.55%，平均 20.50%；浮煤 16.3118.66%,平均 17.41%。全硫（st.d）：原煤 0.403.22%，平均 1.00%；浮煤 0.572.25%，平均 0.95%。发热量(qgr.d)：原煤 33.9835.69mj/kg,平均 34.77mj/kg。胶质层最大厚度（y 值）：7.912.3mm，平均 9.6mm。粘结性指数 （gr.i）：13.091.0，平均 54.5。元素分析:碳（cdaf）89.4589.61%，平均 89.53%； 氢（hdaf）4.404.51%，平均 4.47%；氮（ndaf）1.391.46%，平均 1.43%；氧 （odaf）2.371.46%，平均 2.92%。该煤层为低灰-中灰、低硫分-高硫分瘦煤。 从全区钻孔煤芯煤样分析，井田内煤质在平面方向上变化不大，在垂直方向随深 度加深，煤的变质程度增高，由焦煤到瘦煤；硫分也随着深度的加深而增高，这规律 在 10 号煤层有所改变，10 号煤的硫分降低，可能是沉积环境所致。各煤层的水分、 灰分、发热量等指标在井田范围内没有明显变化。 主要可采煤层煤质特征见表 1-3-2。 太原理工大学继续教育学院毕业设计-采矿工程专业 第 15 页 表表 1-3-21-3-2 主要可采煤层煤质特征表主要可采煤层煤质特征表 煤层 编号 类别 水分 (wf)(%) 灰分 (ag)(%) 挥发分 （vr)(%) 硫分 (sqr)(%) 弹筒发热量 （qdtr） (kg) 胶质层厚度(mm) 粘结指数 (gri) 视密度 (t/m3) 煤种 原煤 0.59-0.96 1.06 11.16-20.69 15.71 21.96-23.54 22.77 0.38-2.46 0.76 8361-8813 8547 5.86-15.80 11.27 40.5-90.6 72.9 1.42-1.44 1.43 焦煤 4 精煤 0.50-1.27 0.59 7.58-11.06 8.55 17.67-21.19 19.45 0.4-0.56 0.50 焦煤 原煤 0.51-0.91 0.66 12.92-26.42 19.97 20.71-22.70 21.84 1.15-3.12 2.01 8316-8582 8403 13.50 65.20-79.0 70.70 1.49 焦煤 5 精煤 0.47-0.58 0.52 5.94-10.84 7.78 17.98-18.80 18.55 0.68-1.15 0.84 焦煤 原煤 0.92-2.01 1.47 24.57-35.54 30.01 27.56-28.50 28.03 1.64-2.23 2.04 7842-8265 8054 1.58 焦煤 6 精煤焦煤 原煤 0.60-1.28 0.83 11.92-21.83 18.02 18.03-19.58 18.82 0.99-4.65 2.77 8343-8597 8501 0 4.0-32.3 21.6 1.49-1.50 1.50 瘦煤 8 精煤 0.26-1.35 0.70 6.90-9.63 8.17 15.76-17.63 16.68 0.89-2.24 1.66 瘦煤 原煤 0.55-1.17 0.83 13.39-22.36 17.60 17.78-21.62 19.44 1.28-5.30 2.78 8304-8568 8489 0-7.3 3.9 5.70-56.0 38.3 1.50-1.57 1.54 瘦煤 9 精煤 0.39-1.18 0.67 6.83-10.06 8.36 15.15-17.99 16.93 1.06-1.57 1.31 瘦煤 原煤 0.67-1.39 0.97 19.54-27.11 23.77 19.71-21.56 20.50 0.40-3.22 1.00 8125-8534 8315 7.9-12.3 9.6 13.0-91.0 54.5 1.48-1.64 1.56 瘦煤 10 精煤 0.44-1.39 0.79 8.34-11.30 9.29 18.31-18.66 17.41 0.57-2.25 0.96 瘦煤 太原理工大学继续教育学院毕业设计-采矿工程专业 第 16 页 六、其他开采技术条件六、其他开采技术条件 （一）煤层顶、底板条件 4 号煤层顶板为中砂岩、细砂岩泥岩，泥质胶结厚度在 10m 左右，局部节理、 裂隙发育。据兴无煤矿及邻近小窑揭露，该煤层顶板局部易冒落，尤其当煤层顶板为 泥岩时易于冒落。该煤层底板为细砂岩，厚度 2.92m 左右。矿井开采过程中未发现底 鼓现象。 5 号煤层顶板为泥岩，厚度在 2.157.80m 之间，平均为 4.09m，从钻孔岩芯来看， 该岩芯呈黑色块状、性脆，局部节理裂隙发育，底板为黑色泥岩砂质泥岩，呈块状， 厚度为 07.00m，平均 3.41m。 6 号煤层顶板为深灰色石灰岩，质脆，坚硬，厚度为 2.508.49m，平均 5.45m， 底板为灰色深灰色砂质泥岩，局部节理、裂隙发育，厚度为 5.35m。 8 号煤层直接顶板为深灰色石灰岩，坚硬，局部夹燧石条带，厚度在 1.605.99m，平均 4.70m。底板为黑色泥岩，具斜层理，厚度为 4.508.80m，平均 6.66m。 9 号煤层直接顶板为 8 号煤层的底板黑色泥岩，斜层理发育，厚度为 4.508.80m，平均 6.66m。据龙门塔煤矿井下揭露，该煤层顶板裂隙较发育，顶板不 易管理。底板为灰黑色砂质泥岩、泥岩，层理发育，岩石风化易碎，厚度在 5.009.20m，平均 7.17m。 10 号煤层直接顶板也为 9 号煤层的底板灰黑色砂质泥岩、泥岩，该岩石层理发育， 风化易碎，厚度在 5.009.20m，平均 7.17m。底板为深灰色铝土质泥岩，厚度在 1.209.30m 之间，平均 5.52m。 （二）瓦斯及二氧化碳 根据山西省安全生产监督管理局文件（晋安监煤字2006427 号） 关于吕梁市石 楼县原则河煤矿等三十七座矿井 2006 年度矿井瓦斯等级鉴定的批复中“2006 年度 矿井瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定汇总表”：兴无矿井 2006 年度开采煤层为 4 号煤 层，日均煤炭产量 2300t，矿井绝对瓦斯涌出量 58.23m3/min, 相对瓦斯涌出量 36.46m3/t，瓦斯鉴定等级为高瓦斯矿井，二氧化碳绝对涌出量 3.45m3/min，相对涌 出量为 2.16m3/t；2005 年度矿井实际产量 1.20 mt/a，实测矿井绝对瓦斯涌出量 太原理工大学继续教育学院毕业设计-采矿工程专业 第 17 页 46.907m3/min，相对瓦斯涌出量 33.176m3/t。2004 年度矿井核定生产能力 0.70mt/a， 开采煤层为 4 号煤层，日均煤炭产量 813.8t，绝对涌出量 17.63m3/min, 相对涌出量 31.2m3/t。 根据地质报告资料，本井田内共采集瓦斯样 3 个，其中 4 号煤层采样 1 个，8 号 煤层采样 1 个，10 号煤层采样一个，采样分析结果见表 1-3-3。 表表 1-3-31-3-3 钻孔瓦斯鉴定成果表钻孔瓦斯鉴定成果表 瓦斯含量总计 （ml/g.r） 自然瓦斯成分（%） 钻孔号煤层 ch4co2ch4co2n2 60246.740.0394.000.615.39 40186.090.2489.452.323.24 4011010.250.1792.222.590.22 4 号煤层采样钻孔为 602 孔，从瓦斯的测定结果看，自然瓦斯成分甲烷（ch4）的 含量大于 90%，属甲烷（ch4）带，沼气的最大涌出量为 6.77m3/t。 8 号煤层在本井田内埋藏较深，从 401 孔的采样成果分析，8 号煤层的瓦斯含量也 较高，自然瓦斯成分甲烷(ch4)的含量大于 80%，属甲烷(ch4)带。 10 号煤层位于 8 号煤层的下部，从 401 孔的采样成果来分析，10 号煤层的瓦斯含 量较 8 号煤层含量高，自然瓦斯成分甲烷(ch4)的含量为 92.22%，属甲烷(ch4)带。 根据矿井各煤层瓦斯样的分析可以看出，煤层埋藏越深，煤层瓦斯含量具有增高 的趋势。 兴无矿井 2002 年 12 月至 2003 年 2 月通风瓦斯测定结果见表 1-3-4。工作面日产 量为 10001500t/d。 表表 1-3-41-3-4 矿井瓦斯涌出量统计表矿井瓦斯涌出量统计表 各地点风流中瓦斯涌出量(m3/min) 测定日期 4103 工作面2201 工作面2105 工作面矿井总回风流 2002 年 12 月 05 日 5.6210.5126.12 2002 年 12 月 15 日 6.768.7926.12 2002 年 12 月 25 日 6.394.6525.81 2002 年 12 月 30 日 7.938.2832.06 太原理工大学继续教育学院毕业设计-采矿工程专业 第 18 页 2003 年 01 月 05 日 6.508.6533.66 2003 年 01 月 15 日 6.307.6731.53 2003 年 01 月 25 日 12.193.1328.95 2003 年 02 月 05 日 7.318.514.6129.05 2003 年 02 月 22 日 6.129.716.0235.35 经过对历年来矿井瓦斯资料的分析，本矿井瓦斯涌出量变化具有随着开采深度的 增加而增大的特点。例如760m 开采水平的下山采区比上山采区瓦斯涌出量大，下山 开采部分下部区段比上部区段瓦斯涌出量大，全矿井瓦斯涌出量随着风路加长，矿井 总回风流中瓦斯涌出量逐年增大，2002 年瓦斯最大涌出量为 32.06m3/min，2003 年 2 月底已经增大到 35.35m3/min。 根据生产过程中对瓦斯来源的分析，矿井瓦斯涌出量 5070%来自于回采工作面， 其余为掘进及采空区瓦斯，约占矿井总瓦斯涌出量的 3050%。 根据以上资料，兴无矿井随着开采深度的增加及对下伏煤层的开采，矿井瓦斯问 题将对矿井安全生产及生产能力的提高产生较大的影响，瓦斯将成为制约生产的关键 因素，风排和抽放瓦斯将成为防治瓦斯的基本手段，在合理配风前提下，依风定产是 防治瓦斯超限的必要手段。根据瓦斯排放能力合理确定矿井产量，采取相应的瓦斯治 理措施，是实现安全生产前提之一。 （三）煤尘 根据地质报告，各煤层爆炸性测试如表 1-3-5。 表表 1-3-5 煤层煤尘爆炸性表煤层煤尘爆炸性表 煤层 号 火焰长度 (mm) 加岩粉用 量(%) 爆炸 性 测试时间测试单位备注 42545有2006.4.12 国家煤及煤化工产品质 量监督检验中心 本矿 55060有2004.8.5 山西省煤炭工业局综合 测试中心 本矿以北同德焦 煤有限公司 86030有2005.7.5 国家煤及煤化工产品质 量监督检验中心 本矿以西北新建 联办煤矿 96060有2006.4.10 国家煤及煤化工产品质 量监督检验中心 本矿以东曹家山 联办煤矿 另据与兴无井田深部相邻的沙曲矿井钻孔采样煤尘爆炸性试验，各煤层爆炸指数 在 1831%之间，各煤层均有爆炸危险性。根据上表的煤层爆炸性结果，参考沙曲矿 太原理工大学继续教育学院毕业设计-采矿工程专业 第 19 页 井测试结果，各煤层煤尘都具有爆炸危险性。因此，在今后开采中，应注意洒水防尘， 严格控制风速，以避免发生煤尘爆炸。 （四）煤的自燃（四）煤的自燃 根据地质报告，4、5、8、9 号煤层煤的自燃倾向等级全为不自燃煤层。鉴定结果 如表 1-3-6。 表表 1.3-6 煤层自燃等级表煤层自燃等级表 煤层 号 吸氧量 (cm3/g) 自燃 等级 倾向性质测试时间测试单位备注 40.5037不易自燃2006.4.12 国家煤及煤化工产品质量 监督检验中心 本矿 50.3496不易自燃2004.8.5 山西省煤炭工业局综合测 试中心 本矿以北同德焦 煤有限公司 80.3902不易自燃2005.7.5 国家煤及煤化工产品质量 监督检验中心 本矿以西北新建 联办煤矿 90.3793不易自燃2006.4.10 国家煤及煤化工产品质量 监督检验中心 本矿以东曹家山 联办煤矿 为确保矿井生产安全，6、10 号煤层按易自燃煤层考虑，矿井生产中仍应继续进 行煤层自燃性鉴定，并对煤层的防灭火采取积极措施。 （五）地温 据现本矿井开采 4 号和 5 号煤层的井下观察，未发现有地温异常。另据曹家山煤 矿精查勘探时对 czk5 号孔进行的简易井温测量，其地温梯度为 0.93/100m。因此， 本井田属于地温正常区。 太原理工大学继续教育学院毕业设计-采矿工程专业 第 20 页 第二章第二章 井田开拓井田开拓 第一节第一节 井田境界及储量井田境界及储量 一、井田境界一、井田境界 兴无煤矿井田东与龙门塔、曹家山井田相邻，南与陈庄、贺家社井田为界，西与 沙曲井田相邻，北与矾水沟、薛庄井田为界。 依据山西同地源地质矿产技术有限公司 2006 年 10 月提供的山西省柳林县山西 太原理工大学继续教育学院毕业设计-采矿工程专业 第 21 页 柳林兴无煤矿有限责任公司煤矿矿井地质报告 、山西省国土资源厅 2009 年 7 月颁发 的采矿许可证（证号：c1400002009101220041023）和山西省煤炭工业局 2009 年 10 月 换发的煤炭生产许可证（证号：201423270139） ，兴无煤矿批准开采 4、5、6、8、9 及 10 号煤层，井田范围 4、5 号煤层由 9 个拐点圈定（拐点坐标见表 2.1-1） ， 6、8、9、10 号煤由 11 个拐点圈定（拐点坐标见表 2.1-3） 。由表中坐标可知，4、5 号 煤和 6、8、9、10 号煤的井田境界不完全相同，前者井田面积较后者小 0.22 km2。 本次矿井机械化采煤升级改造初步设计按照表 2-1-1 给定的拐点圈定的井田范围 进行编制。井田走向长 5.4km，倾斜宽 2.9km，面积为 11.41km2。 表表 2-1-12-1-1 井田拐点坐标表（井田拐点坐标表（4 4、5