采矿工程毕业设计（论文）-东关屯矿2.4Mta 新井设计（全套图纸） .pdf

中文题目：东关屯矿 2.4mt/a 新井设计 外文题目：the new shaft design of dongguantun mine(2.4mt/a) 毕业设计（论文）共 129 页（其中：外文文献及译文 19 页） 图纸共 4 张 完成日期 2012 年 6 月 答辩日期 2012 年 6 月 i 摘要 东关屯矿拥有两层可采煤层，煤厚分别是 4.7m 和 8.8m。煤层南北平均长度为 3200m， 东西平均长度为 4500m， 井田面积约为 14.43km2。 平均倾角为 7， 工业储量为 2.65 亿吨， 设计储量为 2.54 亿吨，可采储量为 1.79 亿吨。本设计从矿井的开拓、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，设计严格遵守煤炭工业设计规 范和煤矿安全规程 ，整个矿井采用了先进的皮带运输，提高了运输能力，为矿井的 增产打下了良好的运输基础。采煤方法采用倾向长壁综合机械化采煤方法，工作面支护方 式为液压支架支护方式，端头支护采用端头支架。本设计采用立井单水平开拓，主井采用 箕斗提升，副井采用罐笼提升，大巷采用集中布置，通风方式为中央并列式。本次设计是 东关屯新井设计，地质资料都是在实习矿上搜集的，在指导教师的指导下，并合理运用平 时及课堂上积累的知识，查找有关资料和文献，力求设计出一个高产、高效、安全的现代 化矿井。 关键词：煤矿；开拓；运输；开采 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 ii abstract dongguantun coal mine has two layers of coal layer, and thickness of coal seam is 4.7m and 8.8m. the average length of the coal mine from north to south is about 3200m, from esat to west is about 4500m, ida area of approximately 14.43 km2, average inclination of 7 , industrial reserves of 265 million tons, industrial design reserves of 254 million tons, recoverable reserves of 179 million tons. this design from the mine exploration, mining, transport, ventilation, and face to enhance all aspects of mining methods described in detail, designed in strict compliance with “the coal industry design specification”and “coal mine safety regulations”, the mine employs advanced belt transport, increased transport capacity for the mines output has laid a good transport infrastructure. coal mining method use longwall mining to the dip or to the rise. face support means for the hydraulic support means end support with end support. this design uses a vertical shaft single- level development, the main shaft with skip hoisting, with cage hoisting shaft, roadway layout with focus. ventilation for the central parallel. the mine design is dongguantun mine new well design and geological data are collected by the mine in the practice, under the guidance of teachers in guidance and ordinary and reasonable use of the knowledge gained in class, find the relevant information and documentation, and strive to design a high , efficient, modern coal mine safety. key words: coal; development; transport; mining 目录 前言 . 1 1 井田概况及地质特征 . 2 1.1 井田概况 2 1.1.1 井田边界四邻及面积 . 2 1.1.2 交通位置 . 2 1.1.3 地形地貌 . 2 1.1.4 河流分布 . 2 1.1.5 气候情况 . 3 1.2 井田及其附近的地质特征 3 1.2.1 井田的地层层位关系 . 3 1.2.2 井田内的地质构造 . 5 1.2.3 煤层结构 . 5 1.2.4 水文地质 . 5 1.3 煤层质量及煤层特征 8 1.3.1 煤层质量特征 . 8 1.3.2 顶底板及围岩性质 . 9 1.4 瓦斯、煤尘和煤的自燃 10 2 井田境界及储量 . 11 2.1 井田境界 11 2.1.1 井田境界 . 11 2.1.2 边界煤柱留设 . 11 2.1.3 论述所定边界的合理性 . 11 2.2 井田的储量 12 2.2.1 井田储量的计算原则 . 12 2.2.2 井田的工业储量 . 12 2.2.3 矿井的设计储量 . 13 2.2.4 矿井的设计可采储量 . 13 3 矿井设计生产能力及服务年限及一般工作制度 . 15 3.1 矿井年产量及服务年限 15 3.1.1 矿井年产量 . 15 3.1.2 矿井的服务年限 . 16 3.1.3 矿井的增产期和减产期，产量增加的可能性 . 16 3.2 矿井的一般工作制度 16 4 井田开拓 . 18 4.1 井筒形式及井筒位置的确定 18 4.1.1 确定开拓方式的主要依据 . 18 4.1.2 开拓方式的确定原则 . 18 4.1.3 井筒形式的选择 . 19 4.1.4 井筒数目的确定 . 19 4.1.5 井筒位置的确定 . 19 4.2 开采水平的设计 23 4.2.1 开采水平的划分 . 23 4.2.2 水平划分的依据 . 24 4.2.3 水平高度的确定 . 24 4.2.4 设计水平储量及服务年限 . 25 4.2.5 大巷位置 . 25 4.2.6 大巷的数目 . 25 4.2.7 大巷运输方式 . 25 4.2.8 大巷的用途及规格 . 26 4.3 采区划分及开采顺序 29 4.3.1 采区形式及尺寸的确定 . 29 4.3.2 采区划分的合理性 . 30 4.3.3 开采顺序 . 31 4.4 开采水平、回风水平及井底车场 32 4.4.1 开采水平和回风水平 . 32 4.4.2 井底车场形式、线路布置及通过能力 . 32 4.4.3 硐室位置、规格尺寸及支护方式 . 34 4.4.4 井底车场工程量 . 36 4.5 开拓系统综述 37 4.5.1 系统概况 . 37 4.5.2 开拓系统中的井巷系统 . 37 4.5.3 通风系统 . 37 4.5.4 运输系统 . 37 4.5.5 防火灌浆系统 . 38 4.5.6 瓦斯抽放系统 . 38 4.6 移交生产时井巷的开拓位置、初期工程量 39 5 带区巷道布置 . 40 5.1 设计带区的地质概况及煤层特征 40 5.1.1 带区在矿井中的位置及界限 . 40 5.1.2 煤层的赋存情况 . 40 5.1.3 带区范围及工业储量 . 40 5.1.4 带区生产能力及服务年限 . 41 5.2 带区形式 42 5.2.1 带区形式的确定 . 42 5.2.2 带区形式、主要大巷的数目、位置及用途 . 42 5.3 带区分带划分、带区巷道布置 42 5.3.1 条带的划分 . 42 5.4 带区车场及硐室 43 5.4.1 带区车场 . 43 5.4.2 带区硐室 . 43 5.5 带区生产系统 44 5.5.1 采准系统 . 44 5.5.2 通风系统 . 44 5.5.3 运输系统 . 44 5.5.4 排水系统 . 44 5.6 带区开采顺序 45 5.7 带区巷道断面尺寸，支护方式，带区准备工程量 45 5.7.1 带区巷道断面尺寸及支护形式的确定依据 . 45 5.8 带区的巷道掘进率、采区回采率 48 5.8.1 带区的巷道掘进率 . 48 5.8.2 带区回采率 . 49 6 采煤方法 . 50 6.1 采煤方法的选择 50 6.1.1 选择采煤方法一般应遵循的原则 . 50 6.1.2 选择采煤方法的影响因素 . 50 6.1.3 选择的要求 . 50 6.1.4 采煤方法的确定 . 51 6.2 主采层的煤层赋存条件、煤层结构及围岩条件 51 6.2.1 赋存条件 . 51 6.2.2 围岩情况 . 51 6.3 工作面长度的确定 52 6.3.1 按通风能力条件校验 . 52 6.3.2 按采煤机能力校核工作面长度 . 53 6.3.3 按刮板输送机能力校验工作面长度 . 53 6.4 采煤机械的选择和回采工艺的确定 54 6.4.1 采煤机械的选择 . 54 6.4.2 回采工艺的确定 . 55 6.4.3 工作面布置 . 57 6.5 循环方式的选择及循环图表的编制 59 6.5.1 循环方式的确定 . 59 6.5.2 循环图表的编制 . 59 6.5.3 工人出勤表 . 60 6.5.4 机电设备 . 61 6.5.5 技术经济指标 . 62 7 建井工期及开采计划 . 63 7.1 建井工期及施工组织设计 63 7.1.1 施工队伍的人员配备 . 63 7.1.2 建井工程量 . 63 7.1.3 井巷施工的机械化程度及施工速度 . 66 7.1.4 工程排队及施工组织排队 . 66 7.1.5 建井工期及工程排队 . 67 7.2 开采计划 68 7.2.1 开采顺序 . 68 7.2.2 开采计划 . 69 8 矿井通风 . 70 8.1 概述 70 8.2 矿井通风方式与通风系统的选择 70 8.2.1 通风方式的选择 . 71 8.2.2 通风方法的选择 . 72 8.3 总风量的计算与风量分配 72 8.3.1 矿井总通风量的计算 . 72 8.3.2 回采工作面所需风量总和计算 . 73 8.3.3 掘进工作面所需风量总和计算 . 74 8.3.4 硐室所需风量总和计算 . 75 8.3.5 其他地点所需风量计算 . 76 8.3.6 风量的分配 . 76 8.4 矿井总风压及等积孔的计算 76 8.4.1 计算的原则 . 77 8.4.2 计算的方法 . 77 8.4.3 计算等积孔 . 77 8.4.4 矿井通风容易、困难时期工作面 . 78 8.5 通风设备的选择 78 8.5.1 对矿井主要通风设备的要求 . 78 8.5.2 矿井主要扇风机的选型计算 . 80 8.5.3 电动机选择 . 82 8.5.4 总耗电量及吨煤耗电量 . 83 8.6 矿井灾害防治综述 84 8.6.1 井底火灾及煤层自然发火的防治措施 . 84 8.6.2 预防煤尘爆炸措施 . 84 8.6.3 预防瓦斯爆炸的措施 . 84 8.6.4 防水 . 85 8.6.5 避灾路线 . 85 9 矿井运输与提升 . 86 9.1 概述 86 9.2 带区运输设备的选择 86 9.2.1 带区斜巷皮带的选择 . 86 9.2.2 轨道辅助运输的选择 . 87 9.2.3 工作面刮板输送机的选择 . 87 9.2.4 运输斜巷转载机和皮带机选择 . 88 9.3 主要巷道运输设备的选择 89 9.4 提升 89 9.4.1 选型的一般原则 . 89 9.4.2 主井提升设备的选择 . 90 9.4.3 副井提升 . 92 10 矿井排水 . 95 10.1 矿井涌水 95 10.1.1 概述 . 95 10.1.2 矿山技术条件 . 95 10.1.3 矿井排水系统 . 96 10.2 排水设备的选择 96 10.2.1 选择水泵 . 96 10.2.2 水泵的选择 . 96 10.2.3 管路铺设 . 98 10.3 水泵房的设计 98 10.3.1 水泵房的设计要求 . 98 10.3.2 水泵房规格尺寸的计算 . 98 10.4 水仓设计 99 10.4.1 概述 . 99 10.4.2 水仓容量及尺寸 . 99 10.4.3 水仓清理方式 . 100 11 技术经济指标 . 101 11.1 全矿人员编制 101 11.2 劳动生产率 102 11.3 成本 103 11.3.1 工作面成本 . 103 11.3.2 带区工作面成本 . 105 11.4 全矿技术经济指标 105 结论 . 108 致谢 . 109 参考文献 . 110 附录 a . 111 附录 b 120 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 1 前言 煤炭被誉为工业的粮食，它推动了人类工业文明的发展。但煤炭是不可再生的宝贵资 源，我国虽为万亿吨以上储量的第三富煤大国，但人均资源仅为世界人均资源的一半。因 此，要合理开采、综合利用煤炭资源，提高煤炭资源的采出率，提高经济效益。 采煤方法和工艺的进步和完善始终是采矿学科发展的主题。现代采煤工艺的发展方向 是高产、高效、高安全性和高可靠性，基本途径是使采煤技术与现代高新技术相结合，研 究开发强力、高效、安全、可靠、耐用、智能化的采煤设备和生产监控系统，改进和完善 采煤工艺。在发展现代采煤工艺的同时，继续发展多层次、多样化的采煤工艺，建立具有 中国特色的采煤工艺理论。 辽宁工程技术大学的采矿工程就是一门针对矿物资源开发、开采、利用以及其原理、 设计等诸多方面开设的一个专业，这门专业所学的知识包括了煤炭生产的各个环节。而毕 业设计是学生锻炼自己动手操作和理论相结合的重要环节，学生通过设计能够全面系统的 运用和巩固所学的知识，掌握矿井设计的方法、步骤及内容，培养自己的实事求是、理论 联系实际的工作作风和严禁的工作态度，培养自己的科学研究能力，提高了编写技术文件 和运算的能力，同时也提高了计算机应用能力及其他方面的能力。 本设计是东关屯矿 2.4mt/a 新井设计在所收集地质材料的前提下，由指导教师给予 指导，本设计力求追赶先进的采矿理论，讲究开拓创新，并运用在课堂上所学知识，以及 各参考书中的规定和事例进行的。力求设计出一个高产、高效、安全的现代化矿井。本设 计说明书严格遵守煤炭工业设计规范和煤矿安全规程从矿井的开拓、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，并在很多处进行了技术和 经济比较，完成了毕业设计要求的全部内容。但由于时间和个人能力有限，书中会有不妥 之处，请老师批评指正。 东关屯矿 2.4mt/a 新井设计 2 1 井田概况及地质特征 1.1 井田概况 1.1.1 井田边界四邻及面积 康平煤田位于辽宁省沈阳市康平县境内，东关屯矿位于康平煤田的东北部，隶属康平 县东关镇。其地理坐标为东经 12320381232555，北纬 42375442 4142。东关屯矿煤田人为划分边界，矿井南北平均长度 3.2km，东西平均长度 4.5km， 井田面积约为 14.43km2。 1.1.2 交通位置 东关屯矿区交通非常便利。东关屯煤矿距调兵山 35km，距康平县城 15km。矿区铁路 经法库、调兵山至大青编组站，大青编组站东至铁岭 20km 与京哈线相接。公路有 203 国 道从矿井西南部通过。 1.1.3 地形地貌 本矿井位于辽河平原西侧，地势稍有起伏，无高山，一般为平缓低山丘陵及第四纪洪 冲积平原，地表绝大多数为农田，一般标高为+80+120m。地势最高处位于煤田西南后部 的旧门山，其标高为 177.30m。 1.1.4 河流分布 矿井内无较大河流，只是在矿井外的西南有一条小河，为李家河，未流经本矿井。而 在矿井的中部、北部和南部有许多人工渠和季节性冲沟；主要有一道河、二道河等。在矿 井的西南大平煤矿境内有三台子水库，集水面积为 140 km2，水库最大面积 14 km2，储水 量 4900 万 m3，标高+83.5m；水库一般面积 8 km2，储水量 1500 万 m3，标高+81.0m。水 库水的主要来源，除季节性冲沟汇集外，主要靠南部李家河和康平西泡子水库溢洪通过人 工渠道注入。排水主要靠人工渠进行调节，调节水量 500 万 m3。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 3 1.1.5 气候情况 本区位于辽河平原西侧，属于大陆性气候，一般多风少雨，春干冬寒，一般春、秋、 冬三季多风，冬季多西北风，春季多西南风。风力最大至 79 级，瞬时达 10 级，小至 23 级，无风季节少见。降雨一般集中在 7、8、9 月份，年最大降雨量达 801.4mm，年平均降 雨量为 544.4mm，最大月降雨量为 346.1mm（1984 年 8 月） ，最小月降水量为 0；该区年 平均蒸发量为 1922.3mm，最大月蒸发量为 405.6mm（1974 年 5 月） ；最高气温 33.3，最 低气温- 32.6，冬季冻层最大深度 1.45m。 1.2 井田及其附近的地质特征 1.2.1 井田的地层层位关系 东关屯矿位于康平煤田东北部，其地层层序和含煤地层生成年代与区域地层完全一 致，以前震旦系地层为基底，其上依次沉积了中生界之早白垩系、及新生界之第四系，现 由老到新分述如下： （一）前震旦系（anz） 出露在后门山、土井山、郝官屯及五棵树一带，煤田内没有出露。但在大平煤矿勘探 中，在大平煤矿的西部有许多钻孔终孔打到前震旦系，其岩系组成以绿色片岩、花岗片麻 岩为主，并有花岗岩及闪长岩侵入。 （二）白垩系下统（k1） 含煤地层无论是岩性特征或生物群组合，从区域对比上看可以与三台子组相当。在煤 田的东部地段该组地层沉积厚度较大，向西逐渐变薄，一般厚度为 437m。根据岩性、接 触关系和生物化石特征，可将白垩系由下而上划分为三个组，孙家湾组、三台子组和建昌 组地层，建昌组直接覆盖于前震旦系地层之上，为不整合接触。而三台子组则平行不整合 于建昌组之上。 1、建昌组（k1jc） 由以下三层组成： （1） 、火山碎屑岩：以火山集块岩为主，夹薄层安山岩，岩块有小气孔，其中有燧石 填充。厚度大于 30m。 （2） 、砂砾岩层：以灰白色砂岩，砂砾岩为主，夹灰黑色泥岩，在泥岩，砂岩中夹有 东关屯矿 2.4mt/a 新井设计 4 炭质碎片。厚度大于 150m。 （3） 、红色砂砾岩层：以赭色，灰绿色砾岩为主，夹砂岩及粉砂岩，中下部为灰绿色、 赭色砾岩，砾石成份以片麻岩为主，火山岩、石英岩次之。本层厚度西部 50300m，东 部大于 300m。 2、三台子组（k1st） 该组地层顶底界面清楚，岩性分异明显且标准，与下覆建昌组 呈假整合接触，按其岩性和化石组合自下而上分为： （1） 、底部砾岩段（k1st1） 在煤田东部的大房申、老边一带出露。在大平煤矿的西部也有许多钻孔见到此层，其 岩性以紫色、灰绿色砾岩为主，并夹有薄层砂岩。砾岩以泥质胶结为主，主要成分为绿色 片岩，花岗质片麻岩为主，同时也混有少量石英岩及火山砾岩。厚度 50300m，东部大 于 300m。 （2） 、砂岩段（k1st 2） 在矿井东部有出露，以灰、灰白色砂岩为主，夹深灰色泥岩、灰白色砂砾岩，在西部 夹炭质页岩及薄煤层， 仅 13 号钻孔见到可采煤层， 但分布面积不大， 距上部煤层 200 多 m， 故无济经济价值。厚度 30230m。 （3） 、含煤段（k1st3） 主要以煤层为主、间夹炭质页岩、灰黑色泥岩、油页岩、灰白色粉砂岩组成，可采煤 层集中于上部，向东、北方向分叉变薄，厚度 125m。厚度变化是：西薄东厚，东北部 最厚。 （4） 、油页岩段（k1st4） 以黑褐色油页岩为主，夹黑色泥岩和泥灰岩、菱铁矿透镜体。赋存规律： 油页岩与泥岩易于识别，到矿井边缘二者不易识别，厚度矿井内东厚西薄，南厚北薄。 最大厚度 4050m，分布于 324 号孔一带，最薄 10m，分布于北部边缘。 （5） 、泥岩段（k1st5） 由于泥岩段下部富含动物化石，而上部则不含，所以又将此层分为动物化石层 （k1st5- 1） 、泥岩层（k1st5- 2） 。 3、孙家湾组（k1s） 与下覆三台子组呈平行不整合接触，全区均有分布。 上部主要为赭色粉砂岩、细砂岩、中砂岩、粗砂岩及砾岩等，下部以灰色粉砂岩、细 砂岩为主， 夹泥岩、 粗砂岩及薄层砂砾岩， 底部普遍有一层较厚的砂砾岩。 厚度 150750m。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 5 （三） 、第四系（q） 上部为黑色腐植土，厚度 0.20.5m。中部为灰黄色亚粘土，厚度为 217m。下部为 黄色粗砂，底部含砾，厚度 1.55m。 1.2.2 井田内的地质构造 东关屯矿地质构造特征以总体为一走向北西，倾向近南的单斜构造，发育有宽缓褶曲 并伴生一些规模较小的正断层和“煤层缺失变薄带” 。矿井构造类型为二类，煤岩层倾角 一般 7左右。褶曲以背斜为主，为北翼较缓南翼较陡的不对称褶曲，自西向东有倾伏再 现的三台子窝棚、四家子、拉马屯、肖家窝棚和三台子六个背斜，背斜轴平面分布呈横卧 的“s”型，在“s”型的凹外发育有北部和南部两个向斜，背向斜轴部平缓，一般为 0 6，过渡地段较陡，一般为 812，近似箱型。矿井内断层走向以北北西向为主，多 分布在背向斜转折部位，还有一些北东走向的断层分布在东南部，北西走向的断层分布于 西北部。 1.2.3 煤层结构 东关屯矿井田内共有两层可采煤层，煤层编号从上往下分别为 1#、2#煤层。煤层特征 见表 1- 1： 表 1- 1 主要可采煤层特征表 table 1- 1main characteristics of coal 煤层 编号 煤层 厚度 分煤 层数 容重 t/m3 夹矸 厚度 煤层稳 定程度 煤层倾角 /平均 层间距 /平均 m 1# 4.7 0 1.35 0 稳定 7 27 2# 8.8 0 1.35 0 稳定 1.2.4 水文地质 一、区域水文地质特征 东关屯矿位于辽河平原西侧，地势稍有起伏，无大高山，一般为平缓低山丘陵及第四 系洪冲积平原，一般海拔为+80+120m，在煤田西南后旧门山地势最高，其海拔为 +177.30m。 东关屯矿 2.4mt/a 新井设计 6 全区地貌按成因可划分为三种类型，即构造剥蚀地形、剥蚀堆积地形和洪冲积堆积地 形。由于上述地貌类型，促成了区内无较大河流的水文特征，只是在矿井的西南有一条小 河（李家河） ，未流经矿井，而中部、北部和南部则有许多人工渠道（主要有一道河、二 道河）和季节性冲沟。在矿井的西南（即大平矿井）有三台子水库，积水面积为 140km2， 积水量：900 万 m3，最高洪水位+83.5m，一般为+81.0m；水库水的主要来源，除季节性冲 沟汇集外，主要是南部李家河和康平西泡子水库的水通过人工渠道流注水库，排水主要靠 人工渠道进行调节。通过矿井西南部 123 号钻孔之风化带抽水试验来看，水库对矿井充水 不是主要因素。 二、矿井水文地质特征及水文地质类型 1、含水层情况 该矿井划分三个含水层，现分述如下： （1） 、第四系洪积含水层 主要分布在东部低洼处，一般厚度为 4m，该层上部由 1.921m 黄色粘土所覆盖；下 部则有黄色及灰白色粉砂、细砂、砂砾所组成，成分以石英为主，下部含砾，最大砾径为 3050mm，具棱角，分选性差。据水 10 号抽水资料：单位涌水量 0.0032 公升/秒.米，渗透 系数为 0.0965 米/日。该层上覆之粘土，由西向东逐渐增厚。由于地形变缓，故水位变化 幅度变小（1.001.60m） ，其水质变化较大，总碱度值很高，一般为重碳酸钙钠型水。 （2） 、白垩系砂岩、砂砾岩承压含水层 白垩系分布全矿井，厚度在 50200m 之间，一般为 77m，由煤田中心向南逐渐增厚， 其岩芯大部份由泥质或钙质胶结的灰色或灰绿色的砂岩、砂砾岩组成，结构致密，透水性 很弱，但由于压力作用，在个别钻孔发现长期自涌水现象，最大 614 号孔，水头高出地表 5.6m。 该层上覆 3070m 的风化壳，大部分由紫红色的砂岩、砂砾岩所组成，分选性差，粒 度不一，泥质或钙质胶结。由于风化作用，岩石松散，透水性较强，据抽水资料：渗透系 数由 0.16110.621 米/日，其水质分析为：重碳酸钙钠型水，迳流条件良好，并在风化壳中 发现十个钻孔在 1560m 处漏水，最大达 6.00m3/h。 该层的渗透性向 f1、f2、f3 号断层渐趋增强，渗透系数由 0 增至 0.6m/日，它是矿床 充水的来源之一，但不是矿床充水的主要因素。该层下部有 350400m 弱透水层和不透水 层所隔，在无断裂沟通时，对矿井影响不大。从目前钻孔所揭露断层分析，来看，均为闭 合断层，未发现断裂引起的漏水现象，故这种隐患可能性较小，但生产过程中应给予高度 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 7 重视。 （3） 、白垩系底部砂岩、砂砾岩承压含水层 该层赋存于煤层之下，大部分由钙质和泥质胶结的灰白色砂岩、砂砾岩所组成，结构 致密坚硬，渗透性很弱。据抽水资料：渗透系数为 0.00238 米/日，据水质为重碳酸氯化钠 型水，说明该含水层水迳流条件很差， 又由于该层位于煤层底板 50180m 左右，且随煤 层的增厚而加深，所以，对矿井充水影响甚微，可不作考虑。 2、隔水层情况 白垩系油页岩隔水层，该层赋存于煤层顶部，为煤层直接顶，全矿井普遍发育，厚度 一般为 1050m，由北向南逐渐增厚，为一不透水层，在不受构造影响的情况下，均能起 隔水作用。 3、含水层的补给与排泄条件 本区含水层主要补给来源为大气降水，而地表水的渗透补给对第四系和白垩系有影 响，但影响不大，人工渠和季节性积水，对处于粘土覆盖层较薄地段则渗透补给良好。另 外各含水层之间都存在微弱渗透补给，而含水层的排泄除垂直渗透外，第四系含水层主要 靠蒸发，只是枯水季节，则由冲沟和人工渠进行排泄。而深层水（白垩系含水层）只在水 位差变化大，迳流条件良好地段排泄则较好，其它地段排泄条件很差。 4、矿井水文地质类型 该矿井水文地质勘探类型，按直接充水含水层的空间特征而划分的。根据原煤炭部制 定的矿井水文地质规程矿井水文地质分类的条件：东关屯煤矿范围内地表水排泄条件 良好，露头区被粘土类土层覆盖，属深部矿井；矿井内直接充水含水层主要由白垩系粗砂 岩及砂砾岩微弱的裂隙承压含水层所组成，虽然岩层疏软多裂隙，但单位涌水量均小于 0.1ls.m 以下，而且断层水极弱，并且煤层顶部有较厚的油页岩、泥岩和含水层间有良 好隔水性能的泥岩、粉砂岩层，所以与地表水以及各含水层间无直接水力联系。矿井最大 涌水量小于 180m3h，采掘工程一般不受水害影响，防治水工程简单。为此小康煤矿矿井 水文地质类型为一类一型矿井，属于水文地质简单型矿井。 三、矿井涌水量预计 预计本矿井最小涌水量为 28m3/h，最大涌水量按 55m3/h 设计，正常涌水量按 40m3/h 设计。 东关屯矿 2.4mt/a 新井设计 8 1.3 煤层质量及煤层特征 东关屯煤矿矿井内煤质牌号为长焰煤。以区域变质为主，具体表现在：随着煤层赋存 深度的增加，煤的变质程度有相对增高的趋势。 1.3.1 煤层质量特征 1、物理性质： 矿井内的煤为褐黑色，条痕褐色，沥青光泽，有的亦为弱玻璃光泽或似玻璃光泽，具 不平坦状、眼球状和贝壳状断口，结构为线理状，条带状和透镜状。在亮煤中常见两组垂 直层面的内生裂隙，一组发育，另一组次之。裂隙面平坦，在裂隙中常常有方解石及黄铁 矿薄膜充填。这种裂隙是煤中凝胶化物质在煤化过程中受温度、压力影响，内部结构变化， 体积均匀收缩产生内张应力易形成的内生裂隙。 2、煤岩特征： 本矿井成煤的原生物质为高等陆生植物。宏观煤岩特征为亮煤和半亮煤，亮煤呈条带 状和透镜体状，条带厚度在 210mm 之间，个别为 10mm 以上。煤层中常见有薄层丝炭， 疏松多孔，性脆易碎，染指有明显的纤维状结构和丝绢光泽。 在透射光下观察：以凝胶化物质为主，含量在 86.3892.55%之间，主要为均一镜煤， 结构镜煤，凝胶化基质等；其次为丝炭化物质，含量在 1.98.98 之间，以木质镜煤丝炭、 丝炭为主，少量为镜煤丝炭及丝炭化基质；稳定组分含量在 2%以下，常见有小孢子，小 孢子堆，镶边角质层等。矿物常见有：石英、方解石、黄铁矿、粘土等。 3、煤质特征： 原煤水份（mad%） ：一般为 812%，平均为 10%，属中水份煤。 原煤灰份(ad%)：一般为 1825%，平均为 22%。 净煤挥发份(vdaf%)：一般为 3944%，平均为 42%。 粘结性：原煤 13，净煤 24。 原煤发热量(qb，admj/kg)：一般为 20.9122.99mj/kg，平均为 22.38mj/kg 硫和磷(st，d%.p，d%)：硫一般为 1.52.5%，平均为 2%；磷一般为 0.010.06%， 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 9 平均为 0.038%，属中硫低磷煤。 含油率（t1） ：一般为 79%，平均为 8.27%，属富油煤层。 灰溶点（t2） ：一般为 12501400，平均为 1345，属难熔灰份。 视密度：一般为 1.301.40g/cm3，平均为 1.35g/cm3。 4、煤质变化的几点规律： 从矿井南部及北部边缘向其中部，灰份逐渐降低，发热量逐渐增高。矿井东西方向灰 份及发热量变化较小，南北方向变化较大。 1.3.2 顶底板及围岩性质 (一)煤层直接顶板 东关屯矿 1#煤层无伪顶，直接顶为 1050m 厚的结构致密、细腻、无裂隙油页岩（在 油页岩中夹有 13 层薄层灰质泥岩，厚度 0.100.30m，下部含有菱铁矿薄层） ，黑褐色， 以泥质成分为主，似层状结构、块状构造，富含油质；易风化，风化后呈片状，干后粉碎 崩解；易冒落，不易维护，属于较软弱岩层。其物理力学性质为：真密度 2.500g/cm3，视 密度 2.433g/cm3，含水率 7.49%，孔隙比 0.104，孔隙率 9.45%，抗压强度 19.70mpa，软化 系数 0.78， 坚固系数 2.0， 抗拉强度 0.79 mpa， 弹性模量 6.3103 mpa， 内凝聚力 4.28 mpa， 内摩擦角 33.6，膨胀应力 1.453 mpa，膨胀角 24.7%，泊松比 0.12。 (二)煤层直接底板 煤层底板在矿井东北部上分层底板为砂砾岩，其余各地段煤层底板是由 1050m 厚的 泥岩、粉砂岩、细砂岩组成，以粉砂岩为主。粉砂岩：灰或灰白色，以泥质胶结为主，主 要矿物成分为石英、长石，具粉砂质结构，块状构造，内生裂隙不发育，其物理力学性质 为：真密度 2.566g/cm3，视密度 2.242g/cm3，含水率 1.20%，孔隙比 0.159，孔隙率 13.75%， 抗压强度 17.60 mpa，软化系数 0.70，坚固系数 1.8，抗拉强度 1.30 mpa，弹性模量 8.8 103 mpa，内凝聚力 1.50 mpa，内摩擦角 47.7，膨胀应力 0.085 mpa，膨胀角 8.9%，泊 松比 0.18。 东关屯矿 2.4mt/a 新井设计 10 1.4 瓦斯、煤尘和煤的自燃 （1）煤层瓦斯成分 矿井内煤层瓦斯化学成分 ch4：6070%，co2：35%，n2：2530%按瓦斯带的 划分属于氮气沼气带。矿井合计相对瓦斯涌出量 1.17 m3/t，绝对瓦斯涌出量 7.95m3/min； （2）煤尘 煤尘爆炸指数为 41.75，具爆炸危险性。煤尘主要来源于回采落煤，打眼放炮，煤炭 装运等到生产环节造成，煤尘生成量 30100mg/m3，经洒水消尘处理，煤尘浓度仍大于 10mg/m3，属高煤尘矿井。 （3）煤的自燃 东关屯煤矿煤的自燃倾向性较强，经测定煤的自燃发火期为 13 个月，最短 21 天。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 11 2 井田境界及储量 2.1 井田境界 2.1.1 井田境界 井田位于康平煤田的东北部，平均走向 3.2km，平均倾向 4.5km，面积 14.43km2。 2.1.2 边界煤柱留设 东关屯矿井田，平均倾向长度为 4.5km，平均走向长度为 3.2km，井田面积约为 14.43 km2。 井田内地形比较完整， 井田四周依据相关规定和安全考虑分别留设 30m 的边界煤柱。 按照煤矿安全规程规定，断层两侧各留 20m 保护煤柱。 工业广场保护煤柱留设：应在确定地面保护面积后，用移动角圈定煤柱范围，工业广 场地面受保护面积应包括保护对象及宽度 20m 的围护带。 2.1.3 论述所定边界的合理性 按煤矿安全规程规定，边界矿柱的留法及尺寸： 1) 井田边界煤柱留 30 米； 2) 断层煤柱每侧各为 20 米； 3) 采区边界煤柱每侧留 20 米。 根据参考煤炭工业设计规范和煤矿安全规程的相关数据要求和规定，本井田 所留的各种保护煤柱均合理，符合规定。 在本井田的划分中，充分的利用到现有条件，既降低了煤柱的损失，也减少了开采技 术上的困难，使工作面的部署较为简易。同时，本井田的划分使储量与生产相适应，矿井 生产能力与煤层赋存条件、开采技术装备条件相适应。井田有合理的尺寸，条带尺寸满足 煤炭工业设计规范的要求，走向长度划分合理，使矿井的开采有足够的储量和足够的 服务年限，避免矿井生产接替紧张。这种划分方法合理地规划矿井开采范围。 东关屯矿 2.4mt/a 新井设计 12 2.2 井田的储量 2.2.1 井田储量的计算原则 (1)按照地下实际埋藏煤炭储量计算，不考虑开采、选矿及加工时的损失。 (2)储量计算的最大垂深与勘探深度一致。对于大、中型矿井，一般不超过 1000m。 (3)精查阶段的煤炭储量计算范围，应与所划定的井田边界范围相一致。 (4)凡是分水平开采的井田，在计算储量时，也应该分水平计算储量。 (5)由于某种技术条件的限制不能采出的煤炭，如在铁路、大河流、重要建筑物等两侧 的保安煤柱，要分别计算储量。 (6)煤层倾角不大于 15时，可用煤层的伪厚度和水平投影面积计算储量。 (7)煤层中所夹的大于 0.05m 厚的高灰煤（夹矸）不参与储量的计算。 (8)参与储量计算的各煤层原煤干燥时的灰分不大于 40%。 2.2.2 井田的工业储量 矿井的工业储量是进行矿井设计的资源依据，一般即列入平衡表内的储量，也即勘探 地质报告中提供的能利用储量中的 a、b、c 三级储量。 根据工业储量计算公式： smrzg= （2- 1） 式中： zg 矿井的工业储量，t m 可采煤层总厚度，m s 井田面积，m r 煤的容重，r=1.35t/m 故 zg=14.43km2(4.7+8.8)1.35/cos72.65 亿 t 其中 zg1=14.43km24.71.35/cos70.92 亿 t zg2=14.43km28.81.35/cos71.73 亿 t 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 13 表 2- 1 煤层工业储量表 tab.2- 1 industrial coal reserves 2.2.3 矿井的设计储量 矿井的设计储量是指矿井的工业储量减去井田境界、断层保护煤柱等永久煤柱量。 井田境界留设保护煤柱：井田境界预留 30m 的边界煤柱，以避免邻矿开采对本矿造成 影响，有利于本矿的安全生产。 井田境界留设保护煤柱： p1=15850304.71.35/cos7=303.97 万吨 p2=15850308.8 1.35/cos7=569.13 万吨 断层留设永久煤柱： p3=7243.43204.71.35/cos7=92.61 万吨 p4=7243.43208.81.35/cos7=173.40 万吨 所以矿井的设计储量为： zs=zg- (p1+ p2+ p3+ p4)=26500- 1139.11=25360.89 万吨 2.2.4 矿井的设计可采储量 矿井的设计可采储量是指矿井设计储量减去工业广场保护煤柱、主要巷道保护煤柱量 后乘以采区回采率。即： z =（zs- p）*c （2- 2） 式中： z矿井可采储量 zs矿井设计储量 p非永久保护煤柱损失 煤层号 煤厚/m 倾角/平均 面积/m 工业储量/亿 t 1# 4.7 7 1443000 0.90 2# 8.8 7 1443000 1.73 总计 13.5 2.65 东关屯矿 2.4mt/a 新井设计 14 c采区采出率， 厚煤层不低于 0.75； 中厚煤层不低于 0.8； 薄煤层不低于 0.85； 由煤炭工业设计规范规定：大型矿井工业场地占地为 0.70.8 公顷/10 万 t，所以 本矿井的工业场地面积为：s=240.8=19.2 公顷，依据井田形状选择 480400m 矩形。本 矿井采用立井开拓，井筒保护煤柱在工业场地压煤范围之内，故没有井筒压煤损失。 1) 矿井工业广场保护煤柱损失的计算： 1#煤层工业广场保护煤柱梯形损失： （839.13+880.27）860.43 24.71.35cos7=472.87 万 t 2#煤层工业广场保护煤柱梯形损失： （859.18+901.22）880.51 28.81.35cos7=927.64 万 t 工业广场保护煤柱损失量： p1=472.87+927.64=1400.51 万吨 2)主要巷道保护煤柱的损失： p26013.514001.35cos7=154.24 万 t 3) 矿井设计可采储量的计算： z =（zs- p1- p2）c =（25360.89- 1400.51- 154.24）0.75=17854.61 万 t 表 2- 2 可采储量计算表 table 2- 2 calculation of recoverable reserves table 项 目 工 业 储 量 永久煤柱 损失量 设 计 储 量 非永久 保护煤柱 设计可采 储 量 储量(万吨) 26500 1139.11 25360.89 1554.75 17854.61 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 15 3 矿井设计生产能力及服务年限及一般工作制度 3.1 矿井年产量及服务年限 3.1.1 矿井年产量 矿井的设计年生产能力宜按工作日 330 天算，每天净提升时间为 16 小时，根据设计， 工作面长约为 240m，采煤机滚筒截深采用 800mm，一个工作面生产，一天进刀 6 刀，煤 的容重为 1.35t/m3 。 所以矿井的生产能力为： 3300.862404.70.931.35（1+10%）=247 万吨 满足矿井的设计生产能力每年 240 万 t。 矿井的年产量（生产能力）确定的合理与否，对保证矿井能否迅速投产、达产和收到 效益至关重要。而矿井生产能力与井田地质构造、水文地质条件、煤炭储量及质量、煤层 赋存条件、建井条件、采掘机械化装备水平及市场销售量等许多因素有关。经分析比较， 设计认为矿井的生产能力确定为 2.4mt/a 不仅是可行的，也是合理的，理由如下： 1)储量丰富 煤炭储量是决定矿井生产能力的主要因素之一。本井田内可采的煤层有 2 层，保有工 业储量为 2.65 亿吨，按照 2.4mt/a 的生产能力，能够满足矿井服务年限的要求，而且投入 少、效率高、成本低、效益好。 2)开采技术条件好 本井田煤层赋存稳定，井田面积大，煤层埋藏较深，倾角小，结构简单，水文地质条 件及地质构造简单，煤层结构单一，适宜综合机械化开采，可采煤层均为厚煤层，适合高 产高效工作面开采。 3)建井及外运条件 本井田内良好的煤层赋存条件为提高建井速度、缩短建井工期提供了良好的地质条 件。本矿井交通方便，东关屯矿距调兵山 35km，距康平县城 15km。矿区铁路经法库、调 兵山至大青编组站，大青编组站东至铁岭 20km 与京哈线相接。公路有 203 国道从矿井西 南部通过。 4)具有先进的开采经验 东关屯矿 2.4mt/a 新井设计 16 近年来， “高产高效”工艺在煤矿成产中有了很大发展，而且该工艺投入少、效率高、 成本低、效益好、生产集中简单、开采技术基本趋于成熟。 综上所述， 由于矿井优越的条件及外部运输条件， 有利于把本矿井建设成为一个高产、 高效矿井。矿井的生产能力为 2.4mt/a 是可行的、合理的。 3.1.2 矿井的服务年限 本矿井的年产量是 2.4mt，根据煤炭工业设计规范规定：矿井设计生产能力为 2.4mt/a，其服务年限不得小于 50 年。 由矿井的服务年限计算公式： t=z/(ak) 式中： t矿井的服务年限：a z矿井设计可采储量：万 t a矿井的生产能力：万 t/a k储量备用系数： k=1.3 t=17854.61/（2401.3）=57.2 年 所以本矿井的设计服务年限符合规定。 3.1.3 矿井的增产期和减产期，产量增加的可能性 建井后产量出现增大，其可能性为： 1）矿井的各个生产环节有一定的储备能力，矿井投产后，由于技术装备和管理水平 的提高，能够突破设计能力，从而引起矿井年产量的增加。 2）工作面的回采率提高，导致在相同的条件下，产量也会增加。 3）煤层的局部变化以及开采技术的发展，落煤损失，煤柱损失的减少，都有可能是 矿井产量增加。 3.2 矿井的一般工作制度 结合本矿井煤层条件、储量情况、以及达成产量所需要的时间；同时考虑设备检修以 及工人工作时间等实际的因素，在满足煤矿安全规程的条件之下，本矿井工作制度安 排如下： 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 17 矿井的年工作日数为 330 天，矿井实施“三八”工作制，即每昼夜两个采煤工作班和 一个检修班。采煤班内进行“落、装、运、支、移、放”工序工作。 出煤班为两个班，两个班每班工作八个小时。 每昼夜净提升时数为 16 小时。 采用这种方法既增加了出煤时间，又保证了设备的维修，从而可以大幅度提高工作面 单产和保证设备的正常运转，减轻了工人的体力劳动，提高了工作效率。 东关屯矿 2.4mt/a 新井设