毕业论文范文——煤巷快速掘进临时支护现状分析

华北科技学院毕业设计设计总说明本设计包括两个部分：一般部分和专题部分。一般部分为中煤平朔井工一矿5.0Mt新井设计，全篇共分为十个部分：矿井概述及井田地质特征、井田境界及储量、矿井工作制度和设计生产能力、井田开拓、带区巷道布置、采煤方法、井下运输、矿井提升、矿井通风与安全和矿井主要经济技术指标。中煤平朔矿位于山西省朔州市境内。矿井东西长约为4800m，南北宽约为3700m，面积为2.147107m2。井田内的可采煤层为4煤、9煤，其中主采为4煤，该煤层赋存稳定，平均厚度8.6m。倾角平均为5，为近水平厚煤层。井田内工业储量8.13108t，可采储量5.67108t。矿井平均涌水量为198.8m3/h，相对瓦斯涌出量1.135m3/t，属于瓦斯矿井，煤层有煤尘爆炸危险性和自然发火现象。中煤平朔矿年设计生产能力5.0Mt/a，服务年限63年。采用双斜井回风立井单水平开拓，水平标高+1030m，矿井采用倾斜长壁综合机械化采煤法。矿井布置一个综放工作面保证全矿井的产量，长度250m，煤的运输采用胶带运输机 专题部分为煤巷快速掘进临时支护技术现状分析。本文从支护工艺、设备、地质条件等方面对影响煤巷掘进效率的因素进行分析和总结，拟研究煤巷掘进工作面的围岩环境及端头支护机械化。分析了煤巷掘进端头围岩性质、围岩结构、可支护性；现阶段国内外使用的主要临时支护形式与掘进机的适应性；临时支护的结构与支护效果。根据峰峰集团梧桐庄煤矿煤巷机掘工作面的现状进行分析和总结。 关键词：斜井开拓；条带开采；综采综放Design general descriptionThis design consists of two parts: the general part and the special part.General part for China Coal Pingshuo Mine 5.0Mt new wells design, the entire is divided into ten parts: overview of mine and mine geology, mine realm and reserves, mine work system and design production capacity, mine development, the zone of roadway layout, mining method, underground transport, mine hoist, mine ventilation and safety and coal mine main economic and technical indicators. Pingshuo Mine is located in Shuozhou City, Shanxi Province. Mine is about however, north-south width of about 3700, area of 214.7 * 107m2. mine coal seam coal 4, 9 coal, of which the main mining for coal, the coal seam stability, average thickness 8.6m. angle average is 5 degrees for subhorizontal thick coal seam. Within the field of industrial reserves 8.13 * 108t, recoverable reserves of 5.67 * 108t. mine average water inflow volume 198.8m3/h, relative gas emission quantity 1.135m3/t, belonging to the mine gas coal seam coal dust explosion hazardous nature and angry now Like.China Coal Pingshuo Mine annual production capacity of 5 MT /, 63 years of service life. The pair of inclined shaft, air shaft single level development, level of elevation +1030m and mine the inclined longwall fully mechanized mining method.Mine layout of a fully mechanized caving face to ensure the production of the entire mine, length of 250m, coal transport using belt conveyorThe special part is the analysis of the current situation of the temporary support technology of coal roadway.This paper analyzes and summarizes the factors that influence the efficiency of coal roadway excavation from the aspects of supporting technology, equipment, geological conditions and so on. And end head support mechanization. Analysis of the coal lane tunneling end properties of surrounding rock, rock structure, supporting performance; the adaptability of the currently used at home and abroad mainly temporary support support form and tunneling machine; support effect of temporary supporting structure and support. According to Fengfeng Group Wutong Zhuang coal mine coal lane tunneling working surface situation for analysis and summary. Keywords: Inclined shaft; strip mining; fully mechanized caving mining目 录目 录一般部分1 矿区概况及井田地质特征11.1 矿区概况11.1.1 井田位置及交通11.1.2 地形与地貌11.1.3 水系情况11.1.4 气象情况11.1.5 地震情况31.1.6 矿区工业发展现状31.1.7 小窑开采情况31.1.8 建材情况31.1.9 矿区水源、电源与通信情况31.2 井田地质特征41.2.1 区域地质特征41.2.2 地层特征41.2.3地质构造51.2.4 水文地质61.3 煤层特征101.3.1 煤层赋存状况101.3.2 煤质情况101.3.3 基岩风化情况111.3.4 瓦斯、煤尘及自燃情况121.3.5 地温情况122 井田境界及储量142.1 井田境界142.1.1 井田境界的划分原则142.1.2划分井田的方法142.1.3 矿井井田境界142.2 井田工业储量152.3 井田可采储量162.3.1永久煤柱留设162.3.1矿井可采储量计算193矿井工作制度和设计生产能力213.1 矿井工作制度213.2 矿井设计生产能力及服务年限213.2.1确定依据213.2.2 矿井设计生产能力213.2.3 矿井服务年限223.3 井型校核223.3.1煤层开采能力223.3.2辅助生产环节的能力校核223.3.3通风安全条件的校核224 井田开拓244.1 井田开拓的基本问题244.1.1 确定井硐形式、数目及配置244.1.2 开采水平的确定264.1.3 方案比较265 带区巷道布置435.1 煤层地质特征435.1.1 带区位置435.1.2 带区煤层特征435.1.3 煤层顶底板岩石构成情况445.1.4 水文地质445.1.5 地质构造445.2 带区巷道布置445.2.1 带区准备方式的确定445.2.2 工作面推进方向的确定455.2.3 带区倾向长度的确定455.2.4 带区走向长度的确定485.2.5 带区煤柱485.2.6 带区开采顺序495.3 带区生产系统495.3.1 带区运煤系统495.3.2 带区辅助运输系统495.3.3 带区通风系统495.3.4 排矸系统505.3.5 供电系统505.3.6 供水系统505.3.7 排水系统505.3.8 带区巷道掘进505.4 带区车场选型设计515.5 带区生产能力及采出率525.5.1 带区生产能力525.5.2 带区采出率536 采煤方法546.1 采煤方法和回采工艺546.1.1 带区煤层特征及地质条件546.1.2 采煤方法的确定546.1.3 确定采煤工艺方式546.1.4 采煤工艺选择合理性验证556.1.5 综放工作面长度的确定566.1.6 综放工作面其它参数的确定616.1.7 综放工作面设备选型配套616.1.8 综放面采煤工序666.1.9 工作面超前支护676.1.10 机头安全出口行人有关规定686.1.11 劳动组织及循环图表+696.1.12 主要技术经济指标706.2 回采巷道布置736.2.1 回采巷道布置方式736.2.2 回采巷道断面及支护736.2.3 掘进工作面主要设备737 井下运输787.1 矿井生产及地质条件787.2 矿井运输系统787.2.1 运输方式787.2.2 运输系统787.3 井下主要运输设备选型验算797.3.1 工作面刮板输送机选型验算797.3.2胶带输送机选型验算857.4 井下辅助运输设备选型验算867.4.1 设备选型依据867.4.2 无轨胶轮车运输的优点867.4.3 井下辅助运输设备选型877.4.4 辅助运输设备选型验算878 矿井提升908.1 概述918.2 主井提升918.3 副井提升928.3.1 提升设备选型928.3.2 副井提升设备选型验算929 矿井通风与安全949.1概述949.2 矿井通风系统949.2.1 矿井通风系统的选择949.2.2 矿井通风系统评价959.2.3 矿井通风方式的选择959.2.4 回风井数目及位置959.3 带区通风系统959.3.1 带区进回风大巷的布置959.3.2工作面通风系统969.3.3 掘进通风及硐室通风969.4矿井风量计算969.4.1采煤工作面需风量计算979.4.2 备用工作面需风量计算999.4.3 掘进工作面需风量计算999.4.4 井下硐室需风量计算1019.4.5 其它巷道风量计算1019.4.6 矿井总风量计算1029.4.7 矿井通风能力计算1029.5 矿井通风阻力计算1039.5.1矿井通风总阻力计算原则1039.5.2通风容易和通风困难时期位置的确定1039.5.3矿井通风阻力计算1039.5.4矿井总风阻和总等积孔1089.6 矿井通风设备选型1099.6.1 矿井通风设备的要求1099.6.2 主要通风机选型1099.6.3 电动机选型1119.6.4 电费计算1129.7 矿井灾害防治1139.7.1 防治瓦斯1139.7.2 防治粉尘1139.7.3隔爆措施1149.7.4 防灭火11410矿井基本技术经济指标116参考文献：117专题部分1 绪论1221.1 国内外研究现状1221.1.1 井巷掘进技术研究现状1221.2.2煤巷支护理论研究现状1232 煤巷围岩结构与变形破坏特征1242.1 煤巷围岩变性特征1242.2 软岩巷道变形破坏因素1252.3 梧桐庄矿210 工作面顺槽围岩松动圈测试报告1253 煤巷掘进临时支护的分类形式及效果分析1333.1 机载临时支护设备1333.2 前探梁支护1343.3自移式巷道临时支架1344 工程应用1354.1矿井简介1364.2矿井地质1364.3 210工作面地质条件及支护设计1364.3.1 210工作面地质条件1364.3.2巷道规格及支护布置1384.3.4施工方法、工艺流程及队伍配备1404.3.5支护方式1414.4煤巷机掘临时支护设备参数设计1414.4.1煤巷临时支护设备可缩量确定1414.4.2巷道支护强度确定1424.4.3煤巷机掘临时支护设备主要技术特征1424.5总体技术设计方案1434.6围岩性质对临时支护设备设计影响因素分析1434.7小结1435 主要结论与展望1445.1主要结论1445.2存在的问题及展望144参考文献146致谢错误！未定义书签。参考文献：错误！未定义书签。致 谢148 一般部分中煤平朔井工一矿5.0Mt/a矿井设计华北科技学院毕业设计1 矿区概况及井田地质特征1.1 矿区概况1.1.1 井田位置及交通中煤平朔井工一矿位于中煤平朔露天矿的南侧，由中煤平朔露天矿的西排土场下的上窑采区和七里河西边的太西采区组成。地里座标为东经1123311245，北纬39233937。行政区划隶属于山西省朔州市平鲁区。矿区南边有大（同）运（城）公路和北同蒲铁路通过，朔（州）平（鲁）二级公路南接大运公路沿七里河北上通过井田中部到平鲁城区，矿井工业场地距朔州市城区17km，距平朔生活区12km；中煤平朔露天矿和安太堡露天矿铁路专用线均接轨于北同蒲铁路的大新车站，专用线长分别为9公里和11公里，矿井的交通运输条件十分便利。矿区北到大同123km，南至太原226km，其交通位置关系图如图1-1所示。1.1.2 地形与地貌本区地貌为典型的黄土高原地貌，黄土广布、沟壑纵横、地形支离破碎，水土流失严重。地表标高11801211m，一般在12501350m。井田内地势以七里河河谷为山间谷地、地表较低，向东西两侧地表增高，多以冲沟、陡坎形成黄土梁峁地形，相对高差在100250m。1.1.3 水系情况区内主要河流有七里河、马关河和马营河，七里河在矿区西侧、马关河在矿区中部、马营河在矿区东边，均从西北流向东南，其中七里河与马关河穿越矿区，在朔州平原注入桑干河。七里河发源于平鲁区井坪西南的窑子沟，全长37km，汇水面积181km2，河床坡度3%，原清水流量80120L/S。由于安太堡露天煤矿建设，1984年在七里河上游细水村坝截流，使河水改道经井坪向东北注入马营河。马关河发源于平鲁区石井沟、张马营一带，全长约31km，汇水面积121km2，清水流量80120L/S，最高洪峰流量80.23m3/s。1.1.4 气象情况本区气候分区属中温带季风气候区域，为典型的大陆性季风气候。其特点是冬季严寒、夏季凉爽、春季风大。年平均气温4.87.5，极端最低气温-32.4，极端最高气温37.9。图1-1中煤平朔一号井交通位置图年平均风速2.34.7m/s，最大风速20m/s，一年中除夏季风速相对较小外，其他月份平均风速都在4m/s以上。年平均八级以上大风日数都在35天以上。风向多为东南风。年平均降水量449mm，最低195.6mm，最高757.4mm，7、8、9三个月降水量占全年的75%。初霜期最早为9月14日，终霜期为次年5月，最晚为6月7日。结冰日期最早为10月18日，解冻日期最晚为来年4月21日，最大冻土深度1.31m，最大积雪厚度26cm。1.1.5 地震情况根据GB50011-2001建筑抗震设计规范附录4划分，矿区抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速值为0.12g。地震分组为第一组。1.1.6 矿区工业发展现状平朔中煤平朔井工一矿所在的矿区为山西省平朔矿区，该矿区自开发建设以来，已形成生产原煤12mt/a的安太堡露天煤矿和10mt/a中煤平朔露天煤矿；入洗原煤达20mt/a的安太堡洗煤厂和入洗原煤达24mt/a的中煤平朔洗煤厂及年装车外运商品煤达70mt的安太堡铁路专用线和中煤平朔铁路专用线等项目。安太堡露天煤矿与中煤平朔露天煤矿的外部设施（水、电、路、征地、迁村等）均已完成。两矿分别建成了110kV变电站以及取自刘家口水源地的供水工程和各自的配水厂，其它辅助设施均已齐备。1.1.7 小窑开采情况井田内除上窑采区西北角有一端帮小窑正在开采外，井田内目前尚无其它小窑，但井田周边目前仍有多处生产小窑。1.1.8 建材情况矿井建设中的大宗建筑材料如水泥、砖瓦、沙石、白灰等均可就地解决，钢材、木材需从外地调运。1.1.9 矿区水源、电源与通信情况平朔矿区目前建有两处水源地，即刘家口水源地和耿庄水源地。刘家口水源地已经建成投入供水多年，主要向矿区供水，运行良好，其设计供水量为27000m3/d，扣除目前两矿区设计工业用水量18000m3/d，尚余9000m3/d。朔州境内现有五座火力发电厂，总装机容量为2448MW，朔州电网主要由220kV、110kV、35kV三个电压等级的变电站和电力线路组成，主供电源点为神头一电厂。平朔矿区内现建有二座110/35kV变电站，分别为安太堡110/35KV变电站和中煤平朔110/35kV变电站。安太堡110kV变电站以35KV电压供1#井用电负荷用电，中煤平朔110kV变电站以35KV电压供1#井及配套选煤厂用电负荷用电。目前，平朔矿区中煤平朔露天矿、安太堡露天矿已建成投产，已有500门电话站和700门电话站各一座。平朔矿区生活区也已初步形成，现有8000门电话站一座，基本上能够满足矿区现阶段对外通信联络的需求。矿区至朔州市电信局已架设一条长约26km的长途光缆线路，可为矿区开发提供通信服务。1.2 井田地质特征1.2.1 区域地质特征平朔矿区位于宁武煤田北端。地表大都被新生界覆盖，仅沟谷中有零星石炭二叠系地层出露，煤田基地为一套古老的变质岩系，在煤田东缘及东北缘寒武系和奥陶系地层出露。地层厚度26003500m。煤田形态为南北走向的聚煤盆地，石炭系、二叠系和三叠系地层沿煤盆地周围呈环状出露，局部有侏罗系地层，地表广泛分布第三系和第四系。1.2.2 地层特征根据井田内岩层出露及钻探所得资料，本井田地层由老至新为：A 奥陶系中统马家沟组（O2）顶界至山西式铁矿之底。钻孔揭露最大厚度284m，未见底。主要岩性为暗灰及褐灰色结晶灰岩、泥晶灰岩、白云质灰岩夹薄层状白云岩，上部及下部均夹有浅灰色薄层状泥灰岩。据薄片鉴定，泥晶灰岩为典型的泥晶结构。结晶灰岩呈不明显的角砾状结构，角砾为介形虫、三叶虫等生物碎屑，亮晶方解石胶结。还有硫化物及假象白云石个体。B 石炭系a 中统本溪组（C2b）顶界为K2砂岩之底，底部山西式铁矿与奥陶系上马家沟组呈平行不整合接触。厚度3155m，平均39m，中部厚、东西两侧薄。主要岩性为灰色及深灰色砂质泥岩、粉砂岩及12层铝质泥岩，底部为山西式铁矿，中夹12层深灰色石灰岩及一层浅灰色中细砂岩。上部有时夹有一层不稳定煤线。本组两层石灰岩，下层（K1）全区稳定，厚度也大；上层（L）较薄，有尖灭现象。b 上统太原组（C3t）顶界为K3砂岩之底，底界K2砂岩之底与下伏本溪组呈整合接触。厚度68109m，平均80m。主要岩性为深灰色及灰黑色砂质泥岩、泥岩、石灰岩及浅灰色砂砾岩。含高岭石粘土矿（岩）68层，呈透晶体分布。含煤710层，其中可采23层。为本区主要含煤地段。C 二迭系a 下统山西组（P1S）顶界为K4砂岩，底界K3砂岩之底与下伏太原组连续沉积。厚4189m，平均56m。其太原组顶部4号煤层厚而稳定，可作为K3砂岩对比的辅助标志层。故山西组底界地层对比可靠。顶界标志层不明显，可靠性较差。主要岩性为深灰色砂质泥岩、泥岩及浅灰色砂砾岩。含叠锥灰岩23层，高岭石粘土矿（岩）46层，煤24层，但均不可采。K3砂岩为浅灰色厚层状中、粗粒砂岩，底部常有砂砾岩，含炭屑及煤屑，正粒序，薄片鉴定为长石岩屑石英杂砂岩或岩屑石英杂砂岩。岩屑为酸性石英脉岩、细粒花岗岩，成分成熟度较低，分选性较好，颗粒为次圆一次棱角状。结构成熟度中等。杂基主要是高岭石，偶见水去母。本组中上部还有12层厚层状中、粗砂岩或含砾粗砂岩，薄片鉴定为岩屑杂砂岩或含砾岩屑杂砂岩。岩屑为酸性化的碳质岩屑，还有来源于火山岩的石英碎屑及少量碱性长石，重矿物有石棉石等，杂基为细粒高岭石，胶结物为放射状玉髓。b 下统下石盒子组（P1X）顶界K6砂岩之底，底界K4砂岩之底与下伏山西组连续沉积。厚6595m，平均76m。岩性下部为灰色砂质泥岩、泥岩及具鲕状结构之铝质泥岩夹灰黄色中细砂岩，有时夹煤线，上部为灰黄色有时具灰紫色斑块之砂质泥岩、粉砂岩。c 上统上石盒子组（P2S）底界K6砂岩之底与下伏下石盒子组连续沉积。全区顶界出露不全，厚42m。岩性为灰紫色与黄绿色砂质泥岩、泥岩及粉砂岩互层。中夹灰黄色中砂岩，底部K6砂岩为灰黄色巨厚状粗砂岩、底部夹砂砾岩透晶体，厚10余m。D 新生界上第三系上新统保德组（N2B）岩性为深红色粘土和亚粘土互层，中夹数层钙质结核。厚1025m，平均12m。E 新生界第四系a 下、中更新统午城组（Q1W+Q21）岩性为浅黄色夹棕红色粘土夹古土壤层，含钙质结核，厚13m左右。b 上更新统马兰组（Q3M）岩性为黄土状亚沙土及亚粘土（马兰黄土）。厚约12m。c 全新统（Q4）冲洪积层，岩性为亚沙土夹砂砾石层。厚311m，平均6m。矿井综合地质柱状图及矿井地层一览表分别如图1-2和表1-1所示。1.2.3地质构造平朔矿区位于宁武煤田的北端，东（洪涛山）、北（骆驼山）、西（黑驼山）三面环山。南部为担水沟断层及朔县普查区毗邻。矿区仍以宁武向斜为主干构造，伴生次一级褶曲：有芦子沟背斜、白家辛窑向斜、二铺背斜，以及近南北方向的下窑子向斜，除下窑子向斜斜交于宁武向斜外，其余褶曲依次排列在宁武向斜的西翼。本井田位于平朔矿区西南部，处于二铺背斜和白家辛窑向斜之间，主要受芦子沟背斜、二铺背斜、白家辛窑向斜控制和影响，区内地层产状平缓，倾角一般在010，局部达12左右。A 褶曲白家辛窑向斜：位于本区西南部，从安太堡区东部开始，往南偏西经上窑子村南，太西村进入峙峪区西部。向斜轴走向N40E，延伸6750m，两翼地层倾角约5左右。二铺背斜：位于本区西北部，北东从安太堡区1213号钻孔起，经二铺煤矿、曹庄村井入太西区。北斜走向N45E，延伸4000m，两翼倾角约5左右。芦子沟背斜：位于矿区中部、本区东部，背斜轴北端走向N30W，从平凡城区322钻孔，往南经木瓜界、芦子沟村至前中煤平朔村附近，背斜轴向转为N45E，向西南经马鞍山村，下黑水沟村北直插峙峪区西南角，延展11250m，两翼地层产状平缓，倾角一般在10以下或近似水平。B 断层井田内上窑区无发现断层，太西采区详查勘探共查出落差大于10m的断层2条，分别为F25、F30为正断层，F25为正断层，位于井田的东南侧，是本井田与石崖湾井田的界线；F30为正断层，仅贯入井田东北部一角，对井田开发影响甚微。各断层特征如表1-2所示。1.2.4 水文地质井工矿井田位于马关河西勘探区的西南部，属缓坡状丘陵区，大面积为黄土覆盖。植被稀少，水土流失严重，地势西高东低。平朔矿区内沟谷遍布，七里河从井田西部流过，向南转折东汇入桑干河。七里河发源于平鲁窝窝会及黄石崖附近，原来全长35km，流域面积181km2，1984年开发安太堡露天矿，于上游细水村经人工改道后，向北流入大沙沟，汇入马营河。河流改道后，潜水流被截，同时又受到近年来沿河小煤矿疏排水的影响，现在故河道及其潜流断流。井田内沟谷基本干涸无水，汇水面积不大。A 主要含水层a 奥陶系岩溶裂隙含水层奥陶系石灰岩是煤系地层的基底，是煤层的间接充水含水层。矿区奥陶系岩溶水属神头泉域。神头泉群位于勘探区东南30km，泉口标高+1048.0m+1058.08m，流量6.858.84m3/s。矿区奥灰水水位在+1050+1100m之间，奥陶系下马家沟组下亮甲山组岩溶裂隙比较发育，属强富含水层，而上马家沟组富水性较弱，仅局部裂隙发育，富水性差。b 石炭系太原组砂岩含水层图1-2 中煤平朔井工一矿综合地质柱状图该含水层是影响区内煤层开采的主要含水层，分为上下两段。下段为11号煤下部为K2砂岩，岩性为中粉砂岩、砂质泥岩，其含水层厚519.5m，平均10m左右，钻孔单位涌水量0.030.171L/sm，为弱富水带，局部为中等富水；上段为58号煤层的砂岩带层位，区内水位标高为+1134.22+1335.51m，抽水孔单位涌水量0.0120.041L/sm，渗透系数0.120.72m/d，属弱含水层，该组含水层是开采9、11号煤层充水的主要因素。c 二叠系山西组砂岩裂隙含水层为区内影响4号煤层开采的主要含水层，含水层为砂岩，属裂隙含水层。较稳定的砂岩有23层，厚度变化均较大，以K3砂岩最厚并较稳定，砂岩裂隙发育，大部钻孔冲洗液漏失，水柱低或形成干孔，说明本区内本组砂岩充水空间亦很发育，透水性良好，但大多不含水，或富水性很弱。根据钻孔抽水资料，单位涌水量0.00510.771L/sm，渗透系数0.0553.34m/d，属弱含水层，局部为中等富水含水层，含水段岩性变化大，胶结好，是4号煤层顶板的直接充水含水层。B 主要隔水层a 石炭系本溪组泥岩隔水层区内11号煤层至奥陶系灰岩的隔水层主要为石炭系中统本溪组的地层，主要由灰浅灰色粘土岩、铝土质泥岩组成，平均厚40m左右，隔水性能良好，是奥灰水与煤系地层间的重要隔水层。b 二叠系石盒子组泥岩隔水层石盒子组地层主要由泥岩、砂质泥岩、细粉砂岩组成，夹少量中粗砂岩，特别是在下方石盒子组顶部及上石盒子组下部各有一层分布全区且厚度稳定的铝土质泥岩，是煤系地层上部较好的隔水层，本隔水层极为有效阻止上部裂隙向下渗 透补给煤系地层中的含水层。c 上第三系隔水层第三系中上部的粘土厚度稳定，分布全区，从而隔绝了第四系孔隙含水层与下伏地层的水力联系。C 矿井涌水量预测通过对邻近几个地方矿井的生产实际调查，井下涌水量多为4050m3/h。比照邻近矿井崔家岭矿、西易矿井等实际涌水量情况，考虑采后冒落、大面积沉陷而导致上覆各含水层的水通过裂隙泄漏等因素，预测矿井正常涌水量120m3/h，最大涌水量180m3/h。表1-1矿井地层一览表地质年代（地层单位）岩层总厚度/m岩层组成及特征含煤层数及厚度备注 代 纪 世古生代奥陶纪中奥陶世284 主要岩性为结晶灰岩、泥晶灰岩、白云质灰岩夹薄层状白云岩不含煤层未见底古生代石炭纪中石炭世3155 39 底部与奥陶系中统呈平行不整合接触，主要岩性为泥岩、砂岩及山西式铁矿偶有不稳定煤线古生代石炭纪上石炭世68109 80 底部与石炭纪中统呈整合接触，主要岩性为泥岩、石灰岩及砂砾岩，含高岭石粘土矿 含煤710层，可采23层，总厚度30m主要含煤岩层古生代二迭系下二迭世84137 105 底部与石炭系上统连续沉积，主要岩性为砂质泥岩、泥岩及砂砾岩，含叠锥灰岩层，高岭石粘土矿 含煤24层，偶有煤线煤层均不可采古生代二迭系上二迭世42 底部与二迭系下统连续沉积，岩性为砂质泥岩、泥岩及粉砂岩互层，中夹灰中砂岩不含煤层新生代上第三系上新世1025 12 岩性为深红色粘土和亚粘土互层，中夹数层钙质结核不含煤层新生代第四系更新世25 岩性为粘土夹古土壤层、黄土状亚沙土及亚粘土，含钙质结核不含煤层新生代第四系全新世311 6 冲洪积层，岩性为砂砾岩不含煤层该井田水文地质特征如表1-2所示。表1-2矿井主要断层一览表序号断层编号性质走向倾向落差（m）延展长度（m）1F25正N2050WNW4016002F30正N45WNE102016841.3 煤层特征1.3.1 煤层赋存状况本区主要含煤地层为石炭系上统太原组。共含煤九层，自上而下编号为4、5、6、7、9、10、11、12号煤层。其中4、9号煤层发育普遍、层位稳定、分布面积大、为本区主要可采煤层，其余煤层厚度小、仅零星分布、局部可采。本区煤质性脆、坚硬，风化后疏松，严重风化呈泥状，抗压强度降低。A 4号煤层位于太原组顶部，埋藏深度为105165m，为上组煤主要可采煤层，全区稳定可采。厚11.2414.90m，平均8.6m。4煤结构简单，层理裂隙发育，煤质较软，f系数为11.6。顶板多为粉砂岩或砂质泥岩，有时为泥岩；底板多为泥岩、砂质泥岩，有时为细砂岩或高岭岩。B 9号煤层为下组煤主要可采煤层，埋藏深度120200m，全区稳定可采。厚8.616.12m，平均厚度12.24m。9煤厚度变化无规律可循，顶部多与8号煤合并，底部常与10煤合并。结构复杂，含夹矸12层，岩性多为砂质泥岩及炭质泥岩，亦有高岭石及粉砂岩。顶底板均为泥岩或炭质泥岩，前者有时为高岭石，后者有时为砂质泥岩。9煤和4煤层间距30.7747.55m，平均36.98m。各可采煤层特征如表1-3所示。1.3.2 煤质情况本区4、9、11煤主要为气煤，仅有个别块段为弱粘结煤，长焰煤。表1-3 矿井水文地质一览表序号含水层名称含水层赋存状况补给水来源含水层厚度/m隔水层厚度/m抽水试验结果备注单位流水量 /Ls-1渗透系数1奥陶系岩溶裂隙含水层 位于煤系地层的基底神头泉域142400.010.020.120.24 是煤层的间接充水含水层2石炭系太原组砂岩含水层 下段岩性为砂岩、砂质泥岩，上段为58号煤层砂岩带层位地下水519.5 10500.030.0710.120.72 9号煤层充水主要因素3二叠系山西组砂岩裂隙含水层 由数层较稳定的砂岩组成，厚度变化均较大，砂岩裂隙发育地下水822.5 14600.00510.77110.0553.34 4号煤层主要含水层4煤灰分含量25%左右，多属中、高灰煤。9煤灰分含量小于25%，以中灰为主。11煤灰分含量一般大于25%，最高为39.74%，以高灰煤为主，亦有少量中灰煤。4煤硫分小于1%，属低硫、特低硫煤。9煤硫分0.513.77%，平均2.00%，属中硫及高硫煤。11煤硫分一般大于2.5%，最高为5.19%，以中高硫煤为主，高硫煤次之。各煤层磷含量皆小于0.05%，属低磷和特低磷煤。原煤弹筒发热量为29.0MJ/kg33.04MJ/kg，挥发分37%46.52%，全区煤均可作动力用煤。1.3.3 基岩风化情况安太堡二号勘探区西部基岩风化厚度为2040m，东部为40m左右。岩层风化受构造控制，风化面随构造呈波状起伏，在陷落或构造裂隙发育的地段，风化深度加大。本区岩层抗风化能力差，泥岩、砂质泥岩及粉砂岩，自钻孔取出后放置数天至十余天就风化崩解，呈团块状，失去原来的物理力学性质。山西组、太原组的砂岩类，多为泥质胶结，风化后呈粉状，手搓即碎，物理力学强度大大降低。1.3.4 瓦斯、煤尘及自燃情况根据周边小煤矿瓦斯涌出情况，本次设计按低瓦斯矿井考虑。但根据详查地质报告，瓦斯含量有向老窑采空区、煤层附近、矿区东南部煤层埋深地区增高的趋势，生产中应予以注意。根据4、9煤层的采样鉴定结果，4煤挥发分43.23%，9煤挥发分45.06%，煤尘具有爆炸危险性。根据4、9煤层自燃的采样结果，4煤的吸氧量0.68cm3/g，9煤的吸氧量0.48cm3/g，煤层均具有自燃倾向性，自燃倾向性等级为级。1.3.5 地温情况根据地质勘探结果，本区无热害为地温正常区。4号煤层埋深134.25359.05m，平均270.31m（底板深度），地温为9.613.5，平均12；9号煤层埋深125.32403.56m，平均302.12m（底板深度），地温为9.514.2，平均12.5。地温梯度1.72/100m。第 143 页 共 225 页表1-4 可采煤层煤层特征表序号煤层名称煤层厚度/m 层间距/m埋藏深度/m倾角/围岩构成f系数容重/tm-3煤层结构及稳定性最小最大 平均最小最大 平均最小最大 平均顶板底板14号煤7.2410.90 8.6330.7747.55 36.9885145 1135碳质泥岩、砂质泥岩泥岩、砂岩、高岭岩1.11.6 1.31.5结构简单，层理裂隙发育，全区稳定可采29号煤7.612.12 8.11135194 1285泥岩、砂岩泥岩、砂质泥岩1.01.3 1.21.5结构复杂，含夹杆12层，全区稳定可采2 井田境界及储量2.1 井田境界2.1.1 井田境界的划分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，使煤田个部分都能得到合理的开发，井田境界的划分要符合下列原则：（1）井田范围、储量、煤层赋存及开采条件要与矿井生产能力相适应。对生产能力较大的矿井，尤其是机械化程度较高的现代化大型矿井，应要求井田有足够的储量和合理的服务年限并为矿井发展留有余地，以满足矿井长远发展的要求。（2）必须要保证煤田有合理尺寸。为便于合理安排井下生产，井田走向长度应大于倾向长度。要结合矿井的开采技术和机械装备情况，合理地安排井田走向长度，以保证矿井较好的经济效益，一般小型矿井1200m；中型矿井4000m；大型矿井7000m。（3）充分利用自然条件、地质条件划分井田。例如可以利用大的断层作为井田边界，或在河流、国家铁路、城镇等下面进行开采存在问题较多或不够经济需留设安全煤柱时，可以此作为井田边界，即降低了煤柱损失又减少了技术上的困难。（4）合理规划矿井开采范围，处理好相邻矿井之间的关系。划分井田边界时，通常把煤层倾角不大，沿倾斜很宽的煤田分成浅部和深部两部分，一般应先浅后深先易后难分别开发建井以节约初期投资。同时也避免浅深部井形成复杂的压茬关系，给开采带来困难。浅部矿井井型及范围可比深部矿井小，但是当需加大开发强度时应考虑给浅部矿井发展留有余地，不使浅部矿井过早地报废。2.1.2划分井田的方法A 按地质构造划分井田。B 按煤层赋存条件划分井田。B 按煤质、煤种分布规律划分井田。C 按地形、地物界限划分井田。D 按伴生有益矿产富集带或其他开采技术条件划分井田。E 人为划分井田。2.1.3 矿井井田境界中煤平朔井工一矿井田位于中煤平朔露天矿矿坑的南侧，井田北部以中煤平朔露天矿4、9煤台节为界；西及西北以邻近的崔家岭、潘家窑、施西矿为界；东部以中煤平朔露天矿胶带输送机道东侧煤柱为界；东和东南以石崖湾、大东沟、葫芦堂矿为界；南部以黑水沟、陶卜洼矿为界。井田形状呈一个不规则的多边形，东西宽4.075.65km，南北长3.543.91km，面积21.47km2。中煤平朔井工一矿井田境界示意图如图2-1所示。图2-1 中煤平朔井工一矿井田边界示意图2.2 井田工业储量本矿井设计只对4号煤层和9号煤层进行开采设计，本次储量计算是在精查地质报告提供的1：5000煤层底板等高线图上计算的，储量计算可靠。井田范围内的煤炭储量是矿井设计的基本依据，煤炭工业储量是由煤层面积、容重及厚度相乘所得，其公式一般为： Zg=S/cosM (2-1)式中，Zg矿井的工业储量；S井田的水平面积，21.47km2；煤层平均倾角，4、9号煤层取5；M煤层的厚度，4号煤层8.6m，9号煤层12.24m；煤的容重，4、9号煤层1.5t/m3。对于4号煤层：Zg(4)=S/cosM=21.47/cos58.61.5=417.44Mt对于9号煤层：Zg(9)=S/cosM=21.47/cos512.241.5=395.77Mt全矿总计：Zg=Zg(4)+Zg(9)=813.21 Mt2.3 井田可采储量2.3.1永久煤柱留设为确保地面建筑物及工程设施和井下开采的安全，设计对井筒、大巷、工业场地、铁路、公路、井田境界、构造等留设安全煤柱，严格按建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程的要求进行采煤设计。A 井田境界煤柱本井田境界属人为边界，根据煤炭工业设计规范的要求按20m留设煤柱。边界煤柱可按下列公式计算： ZbLbbM (2-2) 式中，Zb边界煤柱损失量，Mt；Lb边界总长度，19100m；B煤柱宽度，人为边界煤柱20m，断层煤柱50m。对于4号煤层：Zb(4)LbBM=19100208.61.5=7.40Mt对于9号煤层：Zb(9)=LbBM=191002012.241.5=7.02Mt煤柱总压煤量：Zb=Zb(4)+Zb(9) =7.40+7.02=14.42MtB 断层煤柱经测算，断层保护煤柱按50m留设。则断层保护煤柱损失： Zd=LdBM (2-3) 式中，Zd断层煤柱损失量，Mt；Ld断层煤柱总长度，3285m。本井田保留两条断层，断层保护煤柱损失计算如下：对于4号煤层：Zd(4)LdBM=32855028.61.5=6.36Mt对于9号煤层：Zd(9)=LdBM=328550212.241.5=6.03Mt煤柱总压煤量：Zd=Zd(4)+Zd(9)=6.36+6.03=12.39MtC 工业广场煤柱主、副、回风井筒均位于工业场地内，按照现行开采规程规定，主、副、回风井筒保护煤柱以岩层边界角圈定，工业场地保护面积包括工业场地内工业厂房、服务设施和围护带，煤柱按岩层移动角圈定。按照煤矿工程设计暂行规定简化矿井工业场地设施缩小占地，减少压煤的要求，矿井工业场地(包括选煤厂)围墙内用地面积指标如表2-1所示。表2-1 矿井工业场地围墙内用地面积指标表井型（万t/a）占地指标（公顷/10万t）4006000.450.62502500.70.81201800.91.045901.21.3本矿井井型为500Mt/a，为特大型矿井，工业广场占地面积为： 500100.45100002.25105 m2中煤平朔露天矿1998年开工建设，2001年6月试生产，目前选煤厂、维修车、铁路、公路、供电、供水、通讯等设施均已建成。为充分利用中煤平朔露天矿已建成的公用设施以及现有工业场地已征土地，井工矿工业场地宜采用与中煤平朔露天矿工业场地联合布置，设计工业广场的尺寸为600900m的长