采矿工程毕业设计（论文）-戚家坡煤矿0.9Mta新井设计【全套图纸】 .pdf

中 国 矿 业 大 学 本科生毕业设计 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 姓 名： 学 号： 学 院： 矿业工程学院矿业工程学院 专 业： 采矿工程采矿工程 设计题目： 戚家坡煤矿戚家坡煤矿 0.9 mt/a 新井设计新井设计 专 题： 动压巷道底鼓控制技术研究动压巷道底鼓控制技术研究 指导教师： 职 称： 讲师讲师 2010 年 6 月 徐州 中国矿业大学毕业设计任务书 学院 矿业工程学院 专业年级 采矿工程 06 级 学生姓名 任 务 下 达 日 期 ：任 务 下 达 日 期 ： 年年 月月 日日 毕业设计日期：毕业设计日期： 年年 月月 日至日至 年年 月月 日日 毕业设计题目：毕业设计题目： 戚家坡煤矿戚家坡煤矿 0.9 mt/a0.9 mt/a 新井设计新井设计 毕业设计专题题目：毕业设计专题题目： 动压巷道的底鼓控制技术研究动压巷道的底鼓控制技术研究 毕业设计主要内容和要求：毕业设计主要内容和要求： 毕业设计主要内容包括一般部分、专题部分和翻译部分，还包括绘制五 张大图，分别为矿井开拓平面图、矿井开拓剖面图、采区巷道布置平面图、 采区巷道布置剖面图、采煤方法图。 毕业设计一般部分是在新桥矿井的实际地质条件基础上，按照毕业设计 大纲的要求进行的，完成了大纲规定的全部工程量。毕业设计的专题部分提 出了新桥煤矿巷道支护专家系统设计思路。完成这部分内容时，发挥了自己 的创造能力，在内容、方法或结论的方面达到了尽可能的创新。 院长签字： 指导教师签字： 年 月 日 中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书 指导教师评语（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力；研究内 容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度及工作量；总体评 价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等） ： 成 绩： 指导教师签字： 年 月 日 中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书 评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解 决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度； 总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等） ： 成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日 中国矿业大学毕业论文答辩及综合成绩 答 辩 情 况 提 出 问 题 回 答 问 题 正 确 基本 正确 有一 般性 错误 有原 则性 错误 没有 回答 答辩委员会评语及建议成绩： 答辩委员会主任签字： 年 月 日 学院领导小组综合评定成绩： 学院领导小组负责人： 年 月 日 摘 要 本设计包括三个部分：一般部分、专题部分和翻译部分。 一般部分为戚家坡煤矿 0.9mt/a 新井设计。戚家坡煤矿位于宝鸡市西北千阳县与陇县 交界处的戚家坡村，该矿距宝鸡市 60km，交通便利。井田南北倾斜宽 3.2km，东西走向长 3.7km， 井田面积 11.87km2。 井田内有上、 下两层煤， 主采煤层为下层煤， 煤层倾角 8 o 12 o ， 平均倾角为 10 o ，煤层平均总厚为 8.0m。井田地质条件较为简单。 井田工业储量 8978 万 t，矿井可采储量 5364 万 t。矿井服务年限为 45.8a，矿井正常 涌水量为 5.8m3/h，最大涌水量为 7.5 m3/h。矿井绝对瓦斯涌出量为 5.67 m3/min，为低瓦斯 矿井。 井田为立井单水平开拓。大巷 3t 底卸式矿车运煤，辅助运输采用 1t 矿车和平板式矿 车。矿井通风方式为抽出式通风。 矿井年工作日为 330d，工作制度为“三八”制。 一般部分共包括 10 章：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；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。 专题部分题目是动压巷道的底鼓控制技术研究，主要是研究了深井开采巷道承压较大 情况下巷道发生底鼓的机理、类型及防治措施。 翻译部分主要内容为研究深矿区地下水的运动特征，解决咸水入侵分区的分布规律与 水平方向溶隙水分区相矛盾的问题。英文题目为：movement characteristics of karst water in a deep mining area abstract this design includes of three parts: the general part, special subject part and translated part. the general part is a new design of qijiapo mine. qijiapo coal lies in the northwest qianyangxian, an adjoining town of longxian in the city of baoji, shangxi province. the traffic of road and railway is very convenience to the coal. the run of the minefield is 3.2km,the width 3.7km，the well farmland total area is 11.87km2. there are two seams of coal，the lower is the main coal seam, and its dip angle is 8degree. the thickness of the mine is about 8.0m in all. geologic structure of coalfield is simple. the proved reserves of the minefield are 89.48 million tons,and the recoverable reserves are 56.34 million tons. the designed productive capacity is 0.9 million tons percent year, and the service life of the mine is 45.8 years. the normal flow of the mine is 5.8m3 percent hour and the max flow of the mine is 7.5 m3 percent hour. the mineral well gas gushes is lower, it is a low gas mineral well. the mine is a single level in an vertical well to expand. te central laneway use hoppers type harvesters of 3.0t to transit coal, fixed harvesters and peaceful type harvesters of 1.0t are used for accessorial transportation in te roadway. the working system “three- eight” is used in the mugua mine. it produced 330 d/a. this design 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 belt; 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. the topic of special subject parts is dynamic pressure of roadway bottom control echnology research. the deep mining is mainly studied roadway tunnels circumstances occur pressure greatly the mechanism, type and preventive measures. translation part is about the. study the movement characteristics of groundwater in a deep mining area and solve the dispute of the distribution rule of hydrochemical zoning which is contradicted by lixiviation water zoning in a horizontal direction,its english topic is research of fire hazard critical guidelines of mine use belt conveyor and automatic fighting fire system. 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计（论文） 第 i 页 目目 录录 一般部分一般部分 1 矿井概况与地质特征矿井概况与地质特征 . 1 1.1 矿区概述 . 1 1.1.1 地理位置与交通 1 1.1.2 地形地貌及水系 1 1.1.3 气象及地震情况 2 1.1.4 矿区经济概况，工业、农业、劳动力、建筑材料情况 2 1.2 井田地质特征 . 2 1.2.1 地层 2 1.2.2 井田地质构造 4 1.2.3 水文地质 4 1.2.4 矿井涌水量 5 1.3 煤层特征 . 5 1.3.1 煤层 5 1.3.2 煤质 6 1.3.3 煤层开采技术条件 . 7 2 井田境界和储量井田境界和储量. 9 2.1 井田境界 9 2.2 矿井工业储量 9 2.3 矿井可采储量 11 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 . 14 3.1 矿井工作制度 14 3.2 矿井设计生产能力及服务年限 14 3.2.1 确定依据 . 14 3.2.2 矿井设计生产能力 . 14 3.2.3 矿井服务年限 . 15 3.2.4 井型校核 . 15 4 井田开拓井田开拓. 17 4.1 井田开拓的基本问题 . 17 4.1.1 确定井筒形式、数目、位置及坐标 17 4.1.2 工业场地的位置 19 4.1.3 开采水平的确定及采（带）区的划分 19 4.1.4 开拓方案比较 20 4.2 矿井基本井筒巷道 . 26 4.2.1 井筒 26 4.2.2 井底车场 29 4.2.3 开拓巷道 31 5 准备方式带区准备方式准备方式带区准备方式 . 34 5.1 煤层地质特征 . 34 5.1.1 带区位置 34 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计（论文） 第 ii 页 5.1.2 带区煤层特征 . 34 5.1.3 煤层顶底板岩石构造情况 . 34 5.1.4 水文地质 . 34 5.1.5 地质构造 . 35 5.2 带区巷道布置及生产系统 35 5.2.1 带区准备方式的确定 . 35 5.2.2 带区巷道布置 35 5.2.3 带区生产系统 . 36 5.2.4 带区内巷道掘进方法 . 38 5.2.5 带区生产能力及采出率 . 38 5.3 带区车场选型设计 . 40 6 采煤方法采煤方法. 42 6.1 采煤工艺方式 . 42 6.1.1 带区煤层特征及地质条件 . 42 6.1.2 确定采煤工艺方式 . 42 6.1.3 回采工作面参数 . 43 6.1.4 回采工作面破煤、装煤方式 43 6.1.5 采煤工作面支护方式 . 46 6.1.6 放顶煤参数确定 . 47 6.1.7 回采工作面劳动组织和正规循环作业 . 48 6.2 回采巷道布置 . 51 6.2.1 回采巷道布置方式 51 6.2.2 回采巷道参数 51 7 井下运输井下运输. 56 7.1 概述 . 56 7.1.1 井下运输原始数据 56 7.1.2 矿井运输系统 . 56 7.2 煤炭运输方式和设备的选择 57 7.2.1 煤炭运输方式的选择 . 57 7.2.2 带区煤炭运输设备选型及验算 . 57 7.2.3 运输大巷设备选择 . 60 7.3 辅助运输方式和设备选择 60 7.3.1 辅助运输方式选择 . 60 7.3.2 辅助运输设备能力验算 . 61 8 矿井提升矿井提升. 63 8.1 矿井提升概述 . 63 8.2 主副井提升 . 63 8.2.1 主井提升 63 8.2.2 副井提升设备选型 64 9 矿井通风与安全矿井通风与安全. 67 9.1 矿井概况、开拓方式及开采方法 67 9.1.1 矿井地质概况 . 67 9.1.2 开拓方式 . 67 9.1.3 开采方法 . 67 9.1.4 变电所、充电硐室、火药库 . 67 9.1.5 工作制、人数 . 68 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计（论文） 第 iii 页 9.2 矿井通风系统的确定 68 9.2.1 矿井通风系统的基本要求 . 68 9.2.2 矿井通风方式的选择 . 68 9.2.3 矿井主要通风机工作方式的选择 . 69 9.2.4 带区通风系统的要求 . 70 9.2.5 工作面通风方式的选择 . 70 9.3 矿井风量计算 71 9.3.1 工作面所需风量的计算 . 71 9.3.2 备用面需风量的计算 . 73 9.3.3 掘进工作面需风量 . 73 9.3.4 硐室需风量 . 74 9.3.5 其它巷道所需风量 . 74 9.3.6 矿井总风量计算 . 74 9.3.7 风量分配 . 75 9.4 矿井通风阻力计算 75 9.4.1 容易和困难时期矿井最大阻力路线确定 . 76 9.4.2 矿井通风阻力计算 . 81 9.4.3 矿井通风总阻力计算 . 82 9.4.4 矿井总风阻和等积孔计算 83 9.5 选择矿井通风设备 . 83 9.5.1 选择主要通风机 83 9.5.2 电动机选型 85 9.6 安全灾害的预防措施 . 86 9.6.1 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施 86 9.6.2 预防井下火灾的措施 86 9.6.3 防水措施 86 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 . 88 专题部分专题部分 动压巷道底鼓控制技术研究动压巷道底鼓控制技术研究 . 90 翻译翻译部分部分 英文原文英文原文. 112 中文译文中文译文. 119 致致 谢谢 119 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 1 页 1 矿井概况与地质特征矿井概况与地质特征 1.1 矿区概矿区概述述 1.1.1 地地理位置理位置与与交交通通 戚家坡煤矿位于宝鸡市西北千阳县与陇县交界处的戚家坡村，该矿距宝鸡市 60km， 宝成铁路和陇海铁路自宝鸡市通过，宝鸡中卫的铁路和宝鸡平凉的公路分别从井田西 部境外和界内通过，附近几个大集镇均有公路相通，交通便利。行政隶属于宝鸡市陇县东 风镇，地理坐标：东经 10653391070345，北纬 34453450。 图图 1-1 交交通通位置位置图图 1.1.2 地地形形地地貌貌及及水系水系 本区属陇东黄土高原的边缘部分，海拔在 1000m 以上，工业场地及井田范围均位于千 河东岸，千河河谷高程为 800m 左右，千河以东属中低山区，千河以西为黄土高原及黄 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 2 页 土丘陵区，千河两岸见狭窄的冲击地段。千河西岸有宝中铁路，东岸有宝平公路。 井田内河流有千河、老虎沟和老龙沟，老虎沟和老龙沟属季节性河流，由南向北汇入 千河；千河为本区内最大的常年性河流，属渭河的支流，位于井田西部边界处，其支流有 犁林河、草碧河、大小杜阳沟，除犁林河外，其余均为季节性河流。千河 1972 年 6 月 8 日在距本矿 1km 的水闸处最高洪水位 794.42m，1996 年 7 月 26 日在本矿水源井处最高洪 水位 802.014m。 1.1.3 气象及地震情况气象及地震情况 本地区属亚湿润半干旱气候。 据千阳县气象站 19701980 年的资料， 年平均温度 10.7 11.4， 最高温度 39.2， 最低- 19.2； 最大冻结深度 410mm， 年降雨量 436.2760.7mm， 年蒸发量 1322mm；最大积雪厚度 20200mm；初霜期为每年九月底，终霜期为次年四月 下旬。风向春夏以东南风为主，秋冬以西北风为主，最大风速 19m/s。 据记载，千阳县和陇县属地震活动区，历史上发生过多次震级不同的地震，最强一次 为 6 级，地震基本烈度为 8 度。 1.1.4 矿区经济概况，工业、农业、劳动力、建筑材料情况矿区经济概况，工业、农业、劳动力、建筑材料情况 本区工业以制砖、粮油加工、农机维修和运输业为主，农业以大田作物为主，还有 部分经济作物及少量的鱼牧业等养殖业。 宝鸡市为重工业城市，行业门类齐全，建筑材料能够满足矿井建设的需要。 1.2 井田地质特征井田地质特征 1.2.1 地层地层 井田内地层由老至新依次为奥陶系、上三迭统延安群、侏罗系、下白垩统志丹群、新 第三系和第四系。 （1）奥陶系（o） 岩性由灰白色灰岩、褐黄色含泥质灰岩、灰质砾岩、鲕状灰岩等组成。 （2）上三迭统延长群（t3y） 根据岩性分上、下两部分，下部以灰绿色块状细中粒长石石英岩为主，夹绿、灰、深 灰色泥岩，厚度 184.51- 246.06m；上部以灰绿、深灰色泥岩为主，夹灰绿色块状细中粒长 石石英砂岩，厚度 196.10- 220.09m。 （3）侏罗系（j） 本组地层按岩性和含煤性分为五组： 下侏罗统富县组(j2f)：本组上部为浅灰褐灰色泥质粉砂岩，含褐色泥质斑点及鲕 状菱铁矿结核，夹浅灰色细砂岩薄层；中部为褐色、浅棕红色泥岩、铝土质泥岩与浅灰绿 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 3 页 色粉细砂岩互层，下部为含泥砾的浅棕红色泥质粉砂岩、砂质泥岩，局部为砾岩。一般厚 度为 15.0- 25.0m。 中下侏罗统延长组（j1- 2y） ：本组为井田含煤地层，根据岩性分为上、中、下三段。 下段：岩性为深灰色砂质泥岩、泥质粉砂岩、灰白色中薄层细砂岩、深灰色泥岩夹含 炭粗砂岩、 煤层或炭质泥岩， 含碳屑及灰褐色砂质泥岩， 泥质粉砂岩， 该段厚度 1.13- 36.95m， 一般厚度 5.0- 15.0m。 中段：岩性为灰色和深灰色砂质泥岩、泥质粉砂岩与中粗砂岩细砂岩互层，上部夹不 稳定煤线或炭质泥岩；底部为浅灰白色含细砾石粗砂岩，夹砂质泥岩薄层，为 k3 标志层； 该段厚度 0.76- 13.06m，一般厚度 3.0- 5.0m。 上段：岩性为灰绿、灰及深灰色砂质泥岩、泥质粉砂岩与灰色中粗砂岩及粗砂岩互层， 局部夹炭质泥岩，底部为浅灰白色含砾粗粒岩屑石英砂岩或砂质砾岩，为 k4 标志层；该 段厚度 0.97- 13.00m，一般厚度 3.0- 4.0m。 中侏罗统直罗组（j2z） ：本组分上、下两段，厚度 204.33- 465.19m。 下段：岩性为灰绿色砂质泥岩、泥质细粗砂岩、浅灰绿色厚层块状粗砂岩，夹细砾岩、 煤线或炭质泥岩，厚度 136.18- 212.29m。 上段：岩性为灰绿色砂质泥岩、泥岩、泥质粉砂岩与细粗砂岩和泥岩砂岩互层，夹泥 灰岩，厚度 68.15- 252.90m。 中侏罗统安定组(j2a)：岩性为浅棕红色砂质泥岩，夹砂岩及薄层状泥灰岩，厚度 22.30- 376.50m。 上侏罗统芬芳河组(j3f)：岩性为灰紫色巨砾岩夹砂砾岩薄层，厚度大于 167.0m。 (4)下白垩统志丹群(k3z) 本组地层总厚 16.23262.67m，按岩性分为五组. 宜君组(k1z1)：岩性以砾石为主，砾石成分以灰岩为主，花岗岩和石英岩次之，钙 质胶结，较坚硬，厚度 3.9636.20m，一般厚度 15.020.0m。 洛河组(k1z2)：岩性为厚层状沙砾岩、粗砂岩夹砂岩、泥岩，具斜层理及交错层理， 厚度 27.2066.78m。 花池环河组(k1z3+4)：本组分上、下两段，厚度 132.06159.69m。 下段：岩性为泥岩、砂质泥岩，夹砂岩、砂砾岩，厚度 63.90m。 上段：岩性为含砾砂岩、砂砾岩及砂质泥岩，胶结疏松。厚度 95.79m。 罗汉洞组(k1z5)：本组分上、下两段，厚度 367.00385.72m。 下段：岩性为块状砂岩、含砾砂岩、泥岩、砂质泥岩互层，具河成型斜层理，厚度 208.12m。 上段：岩性为块状含砾砂质泥岩，夹钙质结核层与砂砾岩、砾岩，厚度 177.60m。 泾川组(k1z6)：本组分上、下两段，厚度 300.00m 以上。 下段：岩性为砂砾岩、砾岩，夹含砾石砂质泥岩、薄层泥岩。厚度 146.39m。 上段：岩性为钙质结核砂质泥岩、砂砾岩、砾状砂岩，上部为泥岩与钙质结核层互层， 夹薄层状粉细砂岩，厚度 177.23m。 （5）第三系(n) 本组按岩性分上、下两段。 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 4 页 下段：岩性为巨厚层状砾岩、沙砾与块状砂质泥岩互层，钙质泥质胶结，疏松。厚度 150.0m。 上段：岩性为砂质粘土与砂岩、砾状砂岩、砾岩互层，具斜层理，泥质胶结，疏松。 （6）第四系(q) 中上更新统：由黄土及砾石层组成，上部黄土厚度 30m 左右；底部砾石层胶结疏松。 厚度 520m。 全新统：河床冲击，洪积及坡积层，含泥、砂及砾石。厚度 2.5027.70m。 1.2.2 井田地质构造井田地质构造 根据井田地质报告，本井田由一个背斜、一个向斜组成。地质勘探只发现井田境界外 有区域性断层，井田之内未发现其它地质构造。 1）刘家山倾伏背斜：轴向为北 4550西，北陡南缓，北翼倾角 2545，局部 可达 70左右；南翼倾角 2030，局部可达 45。在轴部有较大的波状起伏及高点， 在南翼有挠曲。 2）东风草碧倾伏向斜：西端延展不清，向东南被卜家湾正断层切割，轴向西北，轴 部倾角 1020，南翼倾角可达 60，轴部自西向东由宽缓渐趋紧密。 1.2.3 水文地质水文地质 井田内主要分布山间潜水、白垩系承压水、盆地边缘地带无压水、侏罗系承压水等地 下水，自上而下分述如下： (1)河谷砂、卵砾石中的孔隙性潜水 分布区以千河河谷为主，梨林河、草碧河次之，岩性以砂质粘土、含泥沙的卵砾石为 主，夹细、中、粗砂层。砂质粘土厚度 1520m，为地下水相对隔水层；卵砾石厚度 515m， 为主要含水层。出露山泉较多，属富水性强的含水层，补给来源以大气降水渗透为主。 (2)梁茆区黄土底部沙砾石局部潜水 黄土广覆于河谷两侧基岩之上，上部为粉土颗粒砂质亚粘土，疏松多孔，垂直节理 发育，易湿陷，厚 35m，属透水而不含水岩层；下部为砂质粘土、古土壤及钙质结核层， 厚 1015m，为相对隔水层；底部在边坡沟谷地带，有时可见沙砾石层，厚 020m，一般 厚 12m，属含水层。常有山泉出露，属富水性弱的含水层，补给来源以大气降水渗透为 主。 (3)新第三系沙砾石中的承压水 岩性以砂质粘土为主，含薄层粗砂、细砾及钙质结核，底部为沙砾石层，厚度 3.5394.41m，属主要含水层，补给来源为大气降水渗透和河谷含水层。 (4)下白垩统承压裂隙水边缘无压带 华池环河组裂隙水：上部为砂质泥岩、含砾砂岩、砂砾岩互层；下部为含砾石及钙质 结核的砂质泥岩，夹少量砂岩、砂砾岩，厚度 7.5167.87m。井田内分布位置较高，被沟 壑纵横切割，不含水。 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 5 页 洛河、宜君组裂隙水：上部由厚层状粗砂岩、砂砾岩、砾岩互层组成，砂泥质胶结， 较疏松，厚 50m 左右；下部为砾岩，泥沙质充填，钙质胶结，较坚硬，厚 20m 左右。分 布广、岩性粗、水泉多，属富水性强的含水层。 (5)侏罗系裂隙承压水 安定组：以厚层状砂质泥岩、泥岩、泥质粉砂岩为主，夹砾岩及泥灰岩薄层，厚度 22.3376.5m，为相对隔水层。 直罗组：以含钙质结核的泥岩、砂质泥岩、泥质粉砂岩为主，中部夹粗砂岩、细砾岩 及泥灰岩薄层，下部夹炭质泥岩薄层，厚度 150.0200.0m，属富水性极弱的含水层。 延安组：上段以砂质泥岩、泥岩、粉砂岩为主，含中粗砂岩、砂质泥岩、泥岩，厚度 35.05122.50m，属富水性极弱的含水层；中段以砂质泥岩、泥岩、泥质粉砂岩为主，夹厚 层状砂岩、含砾砂岩、炭质泥岩薄层，以具隔水性的细粒砂岩为主，厚度 50.88156.88m； 下段以泥岩、泥质粉砂岩为主，夹薄层炭质泥岩、粗砂岩，含煤层，厚度 1.1336.95m， 一般 20.0m，属泥炭沼泽相得隔水层。 富县组： 以砂质泥岩、 泥岩、 粉砂岩为主， 夹泥岩、 细砂岩、 泥砾， 厚度 5.1262.84m， 属隔水层。 (6)三迭系非含水岩层 以泥岩、中细粒砂岩互层为主，厚度466.15m，井田内不含水。 综上所述，地表水分布在井田以外，又被巨厚的隔水层所阻，对开采影响较小。侏罗 系地层属贫水岩层，其透水性与富水性较差，煤层以下无含水层，故本井水文地质条件简 单。 1.2.4 矿井涌水量矿井涌水量 地质报告按廊道和大井法分别计算生产涌水量并取大值，矿井正常涌水量为 5.8m3/h， 最大涌水量为 7.5 m3/h。 1.3 煤层特征煤层特征 1.3.1 煤层煤层 煤层赋存于中下侏罗统延长组中段及下段，含上、下两个煤层。其中上煤层在井田东 部局部可见，结构较复杂，因无钻孔控制，属不可采煤层。下煤层位于下段中部，全区大 部分可采，厚度 0.811.82m，一般 37m，倾角 615，一般 812。下煤层在厚煤 区结构简单，在中厚及薄煤区结构复杂，夹矸 14 层，厚度 0.05 0.74m，岩性为泥岩、炭 质泥岩，煤层容重 1.3t/m3. 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 6 页 表表 1-1 井田可采煤层特征表井田可采煤层特征表 煤 层 编 号 煤 层 厚 度 （m） 煤 层 结 构 夹 矸 层 数 夹 矸厚 度 （m） 夹 矸 岩 性 顶 板 底 板 稳 定 性 下 煤 层 8.0 - 11.00 简单 - 复杂 0- 4 0.05 - 0.74 泥岩、 炭 质 泥岩 砂质泥岩、泥 质粉砂岩、粉 砂岩、中细砂 岩互层，岩石 较松软，易破 碎塌陷 泥质粉砂岩、 砂质泥岩， 致 密块状， 未发 生底鼓现象 较 稳 定 1.3.2 煤质煤质 （1）煤的物理性质与煤岩特征 本井煤质属中灰，特低硫、低磷的长焰煤。煤呈黑色、条痕褐黑色，沥青光泽；上部 及中部以块状为主，下部为碎块状，坚硬易碎，贝壳状参差状断口，裂隙较发育，偶 见黄铁矿结核或薄膜。以亮煤为主，暗煤次之，夹丝炭条带。煤岩类型以半光亮型半暗 淡型煤为主。 （2）煤质分析及工艺性能 煤质分析 煤的灰分（ad）11.28%31.01%，平均 17.60%；挥发份（vdaf）一般为 37%；平均 发热量 （qb,d） 为 27.77mj/kg； 硫分 （st,d） 一般为 0.07%0.56%， 平均 0.20%； 磷分 （pd） 一般为 0.020%。精煤硫分一般为 0.08%0.92%，平均 0.24%，以有机硫形态存在。 粘结指数(g) : 零。焦渣特征 12。 根据 48 个全层样的分析结果平均值如下: 平均值 项目 vt(挥发份% ) ag(灰份% ) sgq(全硫% ) qgdt (卡/克) 原煤 精煤 原煤 精煤 原煤 精煤 原煤 37.16 17.60 8.38 0.20 0.24 6442 49 个样的元素分析结果平均值如下 : ct (碳%) ht (氢%) nt (氮%) ot (氧%) 79.57 5.04 0.88 14.20 工艺性能 a. 低温干馏实验: 92 个每样的试验成果如下表: 下表说明下煤层的焦油产率一般仅达 67%，属含油煤。 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 7 页 含量 (%) 分析项目 低温干馏(510c) wt (水份) tt (焦油) kt (半焦) tt (气体) 极小极大 6.519 2.6312.14 6.0487 3.4312.10 一般 1015 67 70 6 b， 可选性： 作精煤分析时用 1.41.5 比重液洗选原煤时的精美回收率， 一般为 5070%， 少数样可达 90%，可选性属良等。 （3）煤的利用方向 本井煤发热量平均为 6442 卡/克，根据“中国煤（以炼焦用煤为主）分类方案”及有关 技术政策规定属“中灰、特低硫、低磷长焰煤”，可作为动力用煤（如火力发电）及民用煤。 1.3.3 煤层开采技术条件煤层开采技术条件 （1）煤层顶底板情况 下层煤顶板岩性主要为灰深灰色砂质泥岩、泥质粉砂岩与灰色粉砂岩、中细砂岩互 层。一般厚 45m，最大厚度 22.5m。岩石较松软，易于破碎塌陷，在基建及生产中要加强 顶板安全管理措施。 底板岩性为烟灰灰褐色泥质粉砂岩、砂质泥岩，致密块状，全区稳定，未发生底鼓 现象。 （2）基底岩性 富县组及延长群为煤田的基底。富县组主要岩性为浅灰绿色粉细砂岩及杂色灰褐色 泥质粉砂岩、铝土质泥岩及砂质泥岩，以后者为主，一般厚度 1525m，最大厚度 62.83m， 延长群顶部岩性为浅灰灰绿色厚层块状粉细砂岩与深灰色泥岩互层。砂岩致密坚硬，分 布稳定。 （3）瓦斯瓦斯、煤尘、自燃及地温 根据地质报告和临近煤矿生产实际情况，本井属低瓦斯矿井。煤尘有爆炸危险性。煤 层发火期为 51d，应属于有自燃发火倾向的煤层；井田恒温带深度 20m、温度 12.7，地 温梯度为 2.154.0/100m，本井属地温正常区。 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 8 页 图图 1-2 煤层综合柱状图煤层综合柱状图 地 层 时 代 系组 厚度 最大最小 平均 煤层与 标志层 柱 状 ： 岩 性 描 述 第 四 系 中 上 更 新 统 27.577.7 57 全 新 统 由黄土及砾石层组成，上部黄土厚度 左右；底部砾石层胶结疏松。 厚度520m。 2.5027.7 20 河床冲击，洪积及坡积层， 含泥、砂及砾石 第 三 系 上 下 30 500 岩性为砂质粘土与砂岩、砾状砂岩、砾岩互 层，具斜层理，泥质胶结，疏松。 岩性为巨厚层状砾岩、沙砾与块状砂质泥互 层，钙质泥质胶结，疏松 上段 下段 下白 垩统 志丹 群 k1z1 k1z2 k1z3+4 k1z5 16.23262.67 100 上部岩性以砾石为主，砾石成分以灰岩 为主，花 岗岩和石英岩次之，钙质结， 较坚硬；下部岩性为砂质粘土与砂岩、 砾状砂岩、砾岩互层，具斜层理，泥质 胶结，疏松。 侏 罗 系 j2f) 本组为井田含煤地层，本组为井田含煤 地层，根据岩性分为上、中、下三段。 岩性为深灰色砂质泥岩、泥质粉砂岩、 灰白色中薄层细砂岩、深灰色泥岩夹含 炭粗砂岩、煤层或炭质泥岩，含碳屑及 灰褐色砂质泥岩，泥质粉砂岩， 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 9 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 根据陕西省国土资源厅批复的采矿许可证，本井田平面范围由 7 个拐点坐标控制，南 北倾斜宽 3.2km，东西走向长 3.7km，井田面积 11.87km2；采矿许可证批复的开采深度范 围在+640m+200m 高程之间。 井田边界平面拐点坐标见表 表表 2- 1 井田境界井田境界拐点坐拐点坐标标表表 点号 纬度（x） 经度（y） 点号 纬度 （x） 经度（y） 1 3854482 36409556 5 3852500 36411868 2 3852336 36407300 6 3853000 36411058 3 3851939 36407678 7 3853807 36410500 4 3850397 36459691 2.2 矿井工业储量矿井工业储量 2.2.1 储量计储量计算算基基础础 （1）根据本矿的井田地质勘探报告提供的煤层储量计算图计算； （2）根据煤炭资源地质勘探规范和煤炭工业技术政策规定：煤层最低可采 厚度为 0.70m，原煤灰分40%； （3）依据国务院过函（1998）5 号文关于酸雨控制区及二氧化硫污染控制区有关问 题的批复内容要求：禁止新建煤层含硫份大于 3%的矿井。硫份大于 3%的煤层储量列入 平衡表外的储量； （4）储量计算厚度：夹石厚度不大于 0.05m 时，与煤分层合并计算，复杂结构煤层 的夹石总厚度不超过每分层厚度的 50%时，以各煤分层总厚度作为储量计算厚度； （5）井田内主要煤层稳定，厚度变化不大，煤层产状平缓，勘探工程分布比较均匀， 采用地质块段的算术平均法。 2.2.2 矿井工业储量计矿井工业储量计算算 由地质勘探知，本矿井含煤两层，分别为上层煤与下层煤。上层煤仅分布在井田东部， 系局部可采煤层，故不进行储量计算。 下层煤厚度变化不大，710.82m，一般 7.58.2m，大部分可采，全区分布，为本区主 要可采煤层。因此，仅对下层煤进行储量计算。 由于煤层产状、厚度、煤质比较稳定，本次储量计算采用地质块段法，即以块段面积 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 10 页 乘以块段平均煤厚和煤层视密度，即得该块段的储量。根据地质勘探情况，将矿体划分为 a、b、c、d 四个块段，如图 2- 1 所示，在各块段范围内，用算术平均法求得每个块段的 储量，煤层总储量即为各块段储量之和。 图图 2- 1 戚家坡煤矿储量计算块段划分图戚家坡煤矿储量计算块段划分图 a 块段水平面积为 2.05km2，倾角为 10.3 o，下层煤平均厚度 8m； b 块段水平面积为 3.92 km2，倾角为 8.2 o， 下层煤平均厚度 8.5m； c 块段水平面积为 1.31 km2，倾角为 12.2 o，下层煤平均厚度 8.2m； d 块段水平面积为 0.95 km2，倾角为 9.4 o ，下层煤平均厚度 7.7m； 矿井工业储量利用下式计算： ( )acossrmz= （2-1） 式中: m 各块段煤层平均厚度，m； r 煤层容重，1.30t/m3； s 各块段水平面积，km2； a 各块段煤层的倾角； 380 340 360 400 460 420 440 480 500 540 520 480 440 400 360 320 df7h=0- 60m 70 38500003850500385100038515003852000 3852500 3852500 3853000 3853000 3853500 3853500 3854000 3854500 3854500 385450036407500 36407500 36408000 36408000 36408500 36408500 36409000 36409000 36409500 36409500 36410500364110003641150036412000 + + 560 520 540 560 600 580 580 320 + + + + + + + + + a 1 2 7 6 5 4 3 b c d 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 11 页 把各块段的数值带入式 2-1 得： za=81.302.05/cos10.3=21.76mt zb=8.51.303.92/cos8.2=43.75mt zc=8.21.301.31/cos12.2=14.34mt zd=7.71.300.95/cos7.4=9.63mt 则矿井工业储量： z= za +zb +zc+ zd = 21.76+43.75+14.34+9.63=89.48 mt 2.3 矿井可采储量矿井可采储量 2.3.1 井田井田边边界界保护保护煤煤柱柱 根据秦源煤矿的实际情况，井田边界保护煤柱取 30m宽，则井田边界保护煤柱的损 失按下式计算。 rmlhp= （2-2） 式中： p井田边界保护煤柱损失，万 t。 h井田边界煤柱宽度，30m； l井田边界长度，11715m； m煤层厚度，8.2m； r煤层容重，1.30 t/m3； 代入数据得： p=30117158.21.3010- 4=374.62 万 t 2.3.2 工业工业广场保护广场保护煤煤柱柱 工业广场的占地面积，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- 2。 表表 2- 2 工业工业广场占广场占地地面积面积指标指标表表 井型（mt/a） 占地面积指标（ha/0.1mt） 2.4 及以上 1.0 1.21.8 1.2 0.450.9 1.5 0.090.3 1.8 矿井井型设计为 0.9mt/a，因此由表 2- 2 可以确定本设计矿井的工业广场为 15 公顷。 本矿井的工业广场设在井田中部，形状为正方形。主、副斜井，地表建筑物均布置在工业 广场内。 建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程第 14 条和第 17 条 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 12 页 规定工业广场属于级保护，需要留设 15m 宽的围护带。本井第四系地层岩层移动角取 43，基岩上山移动角取 70，下山移动角取 73。本矿井的地质条件及冲积层和基岩移动 角见表 2- 3。 表表 2- 3 地质条件、冲积层及岩层移动角地质条件、冲积层及岩层移动角 广场中心高 程/m 煤层倾角/ 煤层厚度 /m 风积沙层 厚度/m j/ / / / 842 10 0.42 20 43 70 73 70 用垂直剖面法计算工业广场压煤示意图如图 2- 2 所示 根据以上条件和方法，可以计算出，保护煤柱面积为 3780000m2，工业广场的保护煤 柱损失量为 1422 万 t。 2.3.3 断层断层和井和井筒保护筒保护煤煤柱柱 井田内有一个落差为 060m 的断层，但位于井田东部靠近边界线，可作为井田边界， 因此不需要留设断层保护煤柱； 由于井田内没有断层，因此不需要留设断层保护煤柱； 主副井筒在工业广场内，不需要另外留设保护煤柱；风井设在井田的西部边界，不需 要另外留设保护煤柱；井底车场设在边界，也不需要另外留设保护煤柱。 矿井的永久保护煤柱损失量汇总表见表 2- 4。 图图 2- 2 工业工业广场广场压煤计压煤计算示意算示意图图 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 13 页 表表 2- 4 永久保护煤柱损失量永久保护煤柱损失量 保护煤柱形式 损失量（万 t） 井田边界保护煤柱 374.65 工业广场保护煤柱 1422 断层和井筒保护煤柱 0 合计 1796.65 2.3.4 矿井矿井可可采储量采储量 矿井可采储量是矿井设计的可以采出的储量，可按下式计算： ()cpzz gk -= （2- 3） 式中：zk 矿井可采储量，t万； zg 矿井的工业储量，89.48mt； p 保护工业场地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物、大断层等 留设的永久保护煤柱损失量，万 t； c 采区采出率。 根据煤炭工业矿井设计规范2.1.4 条规定：矿井的采出率，厚煤层不小于 0.75；中 厚煤层不小于 0.8；薄煤层不小于 0.85。本设计矿井煤层厚度为 59m，属于厚煤层，因此 采区采出率选择 0.75。 则代入数据得矿井设计可采储量： ()t.zk万536475017968948=-= 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 14 页 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 3.1 矿井工作制度矿井工作制度 根据煤炭工业矿井设计规范2.2.3 条规定，矿井设计宜按年工作日 330 天计算，每 天净提升时间宜为 16 小时。矿井工作制度采用“三八制”作业，两班生产，一班检修。 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 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。条件好者，应加大开发强 度和矿区规模，否则应缩小规模； （3）国家需求：对国家煤炭需求量（包括煤中煤质、产量等）的