采矿工程毕业设计（论文）-小康四矿2.4Mta新井设计（全套图纸）

I 摘要 小康四矿拥有两层可采煤层，煤层分别是 1#,2#煤层。煤层东西走向约为 5690m，南 北倾向约为 3895m，井田面积约为 19.3km2。平均倾角为 8。工业储量为 2.70 亿吨，设 计储量为 2.62 亿吨，可采储量为 1.85 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矿井设 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。采煤方法采用倾斜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。本次设计是小康四矿新井设计， 在指导教师的指导下，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：煤矿开采；开拓布置；运输；开采方式；通风 全套图纸，加 153893706 II Abstract Xiao kang four coal mine can have a tow- layer thick coal seam, and are 1#,2#. Coal from east to western is about 5690m, north to south tend is about 3895m, Ida area o is about 19.3 km2. Dip angle is 8 degrees. Industrial reserves is 270million tons ,design reserves is 262 million tons, workable reserves is 185 million tons. This design elaborate the production system of the Mine.system and skip system respectively. The design was done in accordance with “Design Standards“ and “Coal Mine Safety Regulations“ strictly, the hole mine uses advanced belt conveyor as above, improve the transport capacity of the coal mine. Laying a foundation for the larger output of the coal mine. Using inclined slicing longwall face technology. The support method of the working face is chock shield support. The face- end is supported by self- advance face- end support. The design uses shaft and single- level development. Main shaft uses shaft skip, auxiliary shaft uses shaft rope skip, the layout of the horizon haulage roadway is concentration. The design is a new coal mine design of Xiao kang four coal mine. In the guidance of the teachers , I find the relevant information just to design a high efficient ,modern and safety coal mine. Key words: Coal mining; Development arrangement; Transport; Mining methods; Ventilation 目录 前言前言 . 1 1 矿区概述及其特征矿区概述及其特征 . 2 1.1 矿区概述 2 1.1.1 井田位置及范围 2 1.1.2 自然地理 . 2 1.1.3 交通概况 . 2 1.2 井田及其地质特征 . 3 1.2.1 矿区地层 . 3 1.2.2 区域构造 . 6 1.2.3 地质构造 . 6 1.2.4 含煤概况 . 7 1.2.5 水文地质 7 1.3 煤质及煤层特征 8 1.3.1 井田内煤层及埋藏条件 . 8 1.3.2 煤的物理性质 . 10 1.3.3 煤的化学性质 . 10 1.3.4 瓦斯、煤尘、煤的自燃 . 10 2.1 井田境界 12 2.1.1 井田范围 . 12 2.1.2 边界煤柱留设 . 12 2.1.3 工业广场保护煤柱留设 . 12 2.1.4 边界的合理性 . 12 2.2 井田的储量 13 2.2.1 井田储量的计算原则 . 13 2.2.2 矿井工业储量 . 13 2.2.3 矿井的设计储量 . 14 2.2.4 矿井的设计可采储量 . 14 3 矿井的年产量、服务年限及一般工作制度矿井的年产量、服务年限及一般工作制度 . 16 3.1 矿井的年产量及服务年限 . 16 3.1.1 矿井的年产量 16 3.1.2 矿井的服务年限 . 17 3.1.3 矿井产量增减的可能性 . 17 3.2 矿井的一般工作制度 . 17 4 井田开拓井田开拓 . 18 4.1 井筒形式、位置和数目的确定 18 4.1.1 井筒形式的确定 18 4.1.2 井筒数目及位置的确定 . 19 4.2 开采水平的设计 23 4.2.1 水平划分的原则 . 23 4.2.2 水平高度的确定 . 24 4.2.3 设计水平巷道位置 . 26 4.2.4 大巷的位置、数目、用途和规格 . 26 4.3 采区划分及开采顺序 . 31 4.3.1 采区形式及尺寸的确定 . 31 4.3.2 开采顺序 . 32 4.4 开采水平与回风水平及井底车场形式的选择 . 33 4.4.1 开采水平和回风水平 33 4.4.2 井底车场形式的选择 . 33 4.4.3 井底车场主要硐室 . 35 4.5 开拓系统综述 38 4.5.1 系统概况 . 38 4.5.2 移交生产时井巷的开凿位置、初期工程量 . 39 5 带区巷道布置带区巷道布置 . 41 5.1 设计带区的地质概况及煤层特征 . 41 5.1.1 带区在矿井中的位置及界限 . 41 5.1.2 煤层特征 . 41 5.1.3 带区范围及工业储量 . 41 5.1.4 带区生产能力及服务年限 . 42 5.2 带区形式、位置及用途 . 43 5.2.1 带区形式 . 43 5.2.2 带区巷道数目、位置及用途 . 43 5.3 带区分带的划分、分带斜巷的布置方式、层间或分层间的联系式 . 43 5.3.1 带区分带的划分 . 43 5.3.2 分带斜巷的布置方式 . 44 5.3.3 层间或分层间的联系方式 . 44 5.4 带区车场及硐室 44 5.4.1 车场形式车场形式 . 44 5.4.2 带区硐室 . 45 5.5 带区生产系统 46 5.5.1 采准系统 . 46 5.5.2 运输系统 . 46 5.5.3 通风系统 . 46 5.6 带区开采顺序 46 5.7 带区巷道断面尺寸、支护方式、采区准备工程量 . 47 5.7.1 确定依据 . 47 5.7.2 带区准备工程量 . 49 5.8 带区的巷道掘进率、带区回采率 . 49 5.8.1 巷道掘进率 . 49 5.8.2 带区回采率 . 50 6 采煤方法采煤方法 . 52 6.1 采煤方法的选择 52 6.1.1 选择的依据和要求 52 6.1.2 采煤方法确定 . 53 6.2 煤层赋存条件、煤层结构及围岩地质特征 . 53 6.3 工作面长度的确定 . 53 6.3.1 按通风能力条件校验 . 54 6.3.2 根据采煤机能力校核工作面长度根据采煤机能力校核工作面长度 . 54 6.3.3 按刮板输送机校核工作面长度 . 55 6.4 采煤机械的选择和回采工艺的确定 . 55 6.4.1 综采机组的选择 . 56 6.4.2 配套设备选型 . 57 6.4.3 回采工艺方式确定 . 58 6.4.4 顶板管理方法 . 60 6.4.5 工作面布置 . 60 6.5 循环方式的选择及循环图表的编制 . 61 6.5.1 循环方式的选择 . 61 6.5.2 循环图表的编制 . 61 7 建井工期及开采计划建井工期及开采计划 . 65 7.1 建井工期及施工组织 . 65 7.1.1 施工队伍的人员配备 . 65 7.1.2 建井工期及工程量 65 7.1.3 工程排队及施工组织排队 . 68 7.2 开采计划 69 7.2.1 开采顺序及配产原则 . 69 7.2.2 开采计划 . 70 8 矿井通风矿井通风 . 72 8.1 概述 72 8.2 矿井通风系统的选择 . 72 8.2.1 通风方式的选择 . 73 8.2.2 通风方法的选择 . 74 8.3 总风量的计算及风流分配 . 74 8.3.1 矿井总进风量 . 74 8.3.2 回采工作面所需风量的计算 . 75 8.3.3 掘进工作面所需风量 . 76 8.3.4 独立硐室所需风量的Qd 的计算 . 77 8.3.5 其它巷道所需风量 . 78 8.3.6 矿井总风量的计算 78 8.3.7 风量的分配 . 78 8.4 矿井总风压及等积孔的计算 . 79 8.4.1 计算原则 . 79 8.4.2 计算方法计算方法 . 81 8.4.3 计算等积孔 . 82 8.5 通风设备的选择 84 8.5.1 矿井主要扇风机选型计算 . 84 8.5.2 电动机选型计算 . 86 8.5.3 总耗电量及吨煤耗电量 . 87 8.6 灾害防治综述 87 8.6.1 井底火灾及煤层自然发火的防治措施 88 8.6.2 预防煤尘爆炸措施 . 88 8.6.3 预防瓦斯爆炸的措施 . 88 8.6.4 避灾路线 . 88 9 矿井运输与提升矿井运输与提升 . 90 9.1 概述 90 9.2 带区运输设备的选择 . 90 9.2.1 设备选型原则 . 90 9.2.2 带区运输平巷皮带的选择 . 90 9.2.3 带区轨道平巷巷运输设备的选择 . 91 9.2.4 分带运输斜巷转载机和皮带机选择 . 91 9.2.5 分带运料斜巷中运输设备的选择 . 92 9.2.6 工作面刮板输送机的选择 . 92 9.3 主要巷道运输设备的选择 . 93 9.4 提升 93 9.4.1 提升系统的合理确定 . 93 9.4.2 主井提升设备的选择 . 94 9.4.3 主井提升设备的选择 . 96 9.4.4 副井提升设备的选择 . 96 10 矿井排水矿井排水 . 99 10.1 矿井涌水 99 10.1.1 概述 . 99 10.1.2 矿山技术条件 . 100 10.2 排水设备的计算与选择 . 100 10.3 水泵房的设计 101 10.3.1 水泵房支护方式和起重设备 . 101 10.3.2 水泵房的位置 . 101 10.3.3 水泵房规格尺寸的计算 . 102 10.4 水仓设计 103 11 技术经济指标技术经济指标 . 105 11.1 全矿人员编制 105 11.1.1 井下工人定员 . 105 11.1.2 井上工人定员 . 105 11.1.3 管理人员 . 105 11.1.4 全矿人员 . 106 11.2 劳动生产率 106 11.2.1 采煤工效 . 106 11.2.2 井下工效 . 106 11.2.3 生产工效 . 106 11.2.4 全员工效 . 106 11.3 成本 106 11.4 全矿主要技术经济指标 108 结论结论 . 110 致谢致谢 . 111 参考文献参考文献 . 112 附录附录 A . 113 附录附录 B 123 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 1 前言 煤炭是我国工业的主要动力，为我国国民经济的发展起着至关重要的作用。煤炭行业 发展速度的快慢，将直接关系到国计民生。我国煤炭资源储量丰富，但是煤炭是不可再生 的宝贵资源，我国煤炭人均占有率远低于世界其他国家。因此，要合理开采、综合利用煤 炭资源，提高经济效益。作为采矿专业的一名大学生，我知道肩上责任的重大，同时我也 很荣幸能够为祖国煤炭事业的发展尽自己应有的一份力量。 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，今后煤炭行业的发展 应与现代化技术相结合。运用新技术，提高煤炭的利用率。毕业设计要求学生充分利用所 学的理论知识，完成对新建矿井的设计与开采。学生通过毕业设计能够全面系统的运用和 巩固所学的理论知识，进一步加深对所学专业知识的理解，掌握矿井设计的方法、步骤及 内容，井筒位置、形式的选择，巩固运煤、运料、通风三大运输系统，提高对所学理论知 识的理解，培养独立思考、解决问题的能力和严谨的工作态度，培养自己的科学研究能力， 提高编写技术文件和运算的能力，同时也提高了计算机应用水平及 CAD 等相关软件的操作 能力。整个毕业设计的地质资料是学生在毕业实习过程中得到的，通过矿领导对地质概况 的介绍，让我们对矿区的地址概况、煤层赋存条件有了进一步的了解，同时也锻炼了学生 们收集、整理资料的能力，与此同时也培养了我们动手能力。 该说明书为小康四矿 2.4Mt/a 新井设计说明书，在所收集的地质资料的前提下，由指 导教师给予指导，合理运用平时及课堂上所学的理论知识，查找相关资料，力求设计出一 个高产、高效、安全的现代化矿井。本设计说明书从矿井的开拓、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。论述了本设计的合理性与可行性，完成了毕业设计要求的全部内容。同时说明书中要 求图文并茂，使设计更加具体、形象、生动，设计的内容更容易被理解、接受。在设计过 程中，得到了老师精心的指导与同学们的热情帮助，增进了彼此间的友谊。 屈年华：小康四矿 2.40Mt/a 新井设计 2 1 矿区概述及其特征 1.1 矿区概述 1.1.1 井田位置及范围 康平煤田位于辽宁省沈阳市康平县境内，小康四矿位于康平煤田的东北部，隶属于康 平县东关镇。其地理坐标为东径 12320381232555，北纬 423754424142。井 田面积为 19.3 平方千米。 1.1.2 自然地理 小康四矿位于辽河平原西侧，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。 本矿区内无较大河流，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 140km2，水库最大面积为 14 km2，储 水量为 4900 万 m3，标高为+83.5m；水库一般面积为 8 km2，储水量为 1500 万 m3，标高为 +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，调节水量为 500 万 m3。 本矿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，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；最高气温 33.3，最低气温- 32.6，冬季冻层最大 深度为 1.45m。 地震烈级度为度 （1989 年辽宁省地震局资料） ， 本区的地震动峰值加速度为 0.05m/s2。 1.1.3 交通概况 小康四矿矿区交通非常便利，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。见附图 1- 1 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 3 四 平 市 清 源 北 四 家 子 二 牛 所 口 老 城 清 河 大 青 兴 隆 台 法 哈 牛 黑 山 半 拉 门 依 牛 堡 子 登 仕 堡 子 五 台 子 叶 茂 台 后 新 秋 哈 尔 套 阿 尔 乡 苏 家 屯 抚 顺 沈 阳 市 0 42 0 43 0 125 124 0 0 123 0 42 0 43 西 丰 东 辽 昌 图 吉 林 省 新 民 市 彰 武 抚 顺 市 新 城 子 区 铁 岭 市 开 源 市 法 库 调 兵 山 市 康 平 煤 田 康 平 科 尔 沁 左 后 旗 内 蒙 古 自 治 区 图 1-1 小康煤矿交通位置图 Fig. 1- 2 Xiao kang Coal mine traffic locations 1.2 井田及其地质特征 1.2.1 矿区地层 小康四矿煤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、石炭系及新生界之第 四系，现由老到新分述如下： （1）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 屈年华：小康四矿 2.40Mt/a 新井设计 4 岩为主，并有花岗岩及闪长岩侵入。 （2）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： a 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。 b 砂砾岩层：以灰白色砂岩，砂砾岩为主，夹灰黑色泥岩，在泥岩，砂岩中夹有炭质碎 片。厚度大于 150m。 c 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。本层厚度西部为 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： a 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。厚度为 50300m，东部 大于 300m。 b 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 米，故无济经济价值。厚度为 30230m。 c 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，厚度为 125m。厚度变化是：西薄东厚，东北 部最厚。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 5 d 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，厚度在矿井内呈现东厚西薄，南 厚北薄。最大厚度为 4050m，分布于 324 号孔一带，最薄为 10m，分布于北部边缘。 e 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）石炭系（C） 1）石炭系中统本溪组（C2b） 本组上部由灰深灰色砂质泥岩及泥岩组成，中偶夹二层薄层泥灰岩；下部为灰灰 白色铝土质泥岩或铝土岩，含菱铁质鲕粒，具滑感；底部有紫花色铝土泥岩，含较多的铁 质鲕粒和结核，相当于山西式铁矿层位。本组地层厚 1623m，平均厚 19m，与下伏马家 沟组呈平行不整合接触。 2）石炭系上统太原组（C3 t） 本组为含煤地层，即一煤段。由薄中厚层状石灰岩、泥岩、砂质泥岩、砂岩组成， 含薄煤 34 层，据区内钻孔揭露,未见到可采煤厚点，各煤层基本上无经济价值。全组共 含石灰岩 911 层、单层一般厚 35m，厚者可达 14m。本组地层厚 135142m，平均为 139m。与下伏本溪组呈整合接触。根据岩性特征该组可分为上、中、下三段： a 下段：自本溪组铝土质泥岩顶至 L2灰岩顶界，厚度为 30m 左右。该段下部为细粒砂岩 夹粉砂岩、泥岩，砂岩底界为本组与本溪组界线，具水平纹理及波状层理，富含黄铁矿结 核，含少量植物化石碎片及炭屑；上部为灰色厚层状石灰岩(L2)，富含动物化石及燧石结 核，为 K2标志层。 b 中段：自 L2灰岩顶至 L7灰岩底，厚度为 60m 左右，主要由泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、 薄层石灰岩及薄煤层组成，煤层均不可采，灰岩中含大量动物化石，泥岩多具鲡状结构。 c 上段：自 L7灰岩底至山西组底，厚度为 50m 左右，以石灰岩为主，夹薄层泥岩、细粒 砂岩及煤层，灰岩中含蜓类等动物化石，顶部第一层灰岩厚度为 1m 左右，层位稳定，为 K3标志层。中部常发育一层厚为 9.0m 左右的灰岩(L9)，含较多燧石结核，厚度稳定。 （4）新生界（KZ） 1）新近系（N） a 新近系下部（N1） ：属河湖相沉积，厚度 180250m，与下伏各地层呈角度不整合接 屈年华：小康四矿 2.40Mt/a 新井设计 6 触，可分为上下二段。下段（N1 1） ：以土黄、棕黄、灰绿色粘土、亚粘土为主。底部普遍 发育一层灰白色，俗称“钙质层”的亚粘土，含 14 层粉砂、细砂，厚度变化幅度为 0 30m，呈透镜体状。该段地层厚 35127m，平均厚度为 90m，埋藏深度为 280 300m。 上段（N2 1） ：由浅黄、棕黄色中、细砂、亚砂土和灰黄、灰绿色亚粘土、粘土组成，含钙 质和铝土质。砂层松散,单层厚度大,粒度粗,泥质含量少,砂层 510 层，厚度为 60100m。 该段地层厚 110160m，平均为 135m。埋藏深度为 165300m。 b 新近系上部（N2） ：属河湖相沉积，厚度 4573m，平均厚度为 60m。主要由土黄、灰 黄、棕黄、亚粘土、粘土夹砂层透镜体组成，富含大小不一的砾石与姜结石。本段地层以 高可塑性粘土为主，砂层一般 24 层，厚度 625m，埋藏深度 100165m。 2）第四系（Q） a 更新统（Q13） ：属冲洪积相沉积，厚度 4678m，平均厚度为 65m，与下伏新近系地 层呈整合接触。以土黄、黄褐、浅黄色亚粘土为主，夹亚砂土及粉砂、细砂透镜体。含砂 层 37 层，厚度 1235m，亚粘土中姜结石富集。埋藏深度为 35100m。 b 全新统（Q4） ：属冲积相沉积，厚度一般为 2030m，平均厚度为 25m。由灰黄、土黄 色亚砂土夹灰黄、褐黄色亚粘土、粘土组成,含小砾石及姜结石,薄层粉、细砂层呈透镜体 状,亚粘土中夹 12 层灰褐色含腐植质的“黑土” ，含大量田螺、蜗牛化石。 1.2.2 区域构造 康平煤田所处大地构造位置，属于新华夏系第二沉降带与天山阴山纬向构造带的交接 复合部位。而区域构造位置则处在新华夏系八虎山背斜和调兵山背斜与东西向卧牛石开 原凸起交接复合部位，受其纬向及新华夏两种构造体系的联合控制。聚煤盆地的形成与发 展不仅从地质构造上反映如此，就其目前该区的山川地貌形势也反映出受这种构造体系的 控制。聚煤盆地中间被一组北西断裂切割成两部分，东半部上升为三台子一井即肖家堡煤 矿，西半部下降为三台子二井即大平煤矿。小康四矿煤矿倾向为近南的单斜构造。由于受 东西向挤压压力的影响，形成了一些宽缓的褶曲，东区明显，西区次之。 1.2.3 地质构造 小康四矿煤矿地质构造特征以总体为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 8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 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 7 北部和南部两个向斜， 背向斜轴部平缓， 一般为 06， 过渡地段较陡， 一般为 812， 近似箱型。矿井内断层走向以北西走向为主，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。 1.2.4 含煤概况 本区煤层赋存于石炭二叠系含煤岩系，含煤岩系分为四组七个煤段，即石炭系上统 太原组（一煤段） 、二叠系下统山西组（二煤段）与下石盒子组（三、四、五煤段） 、二叠 系上统上石盒子组（六、七煤段） 。 1.2.5 水文地质 （1）区域水文地质特征 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。矿井含水岩组亦可分为三大类，与区域含水岩组基本相一致，但对 矿井充水和工农业供水有意义的含水层（组）共有六大组，分别为： 1）新生界孔隙水含水组 2）基岩风化带裂隙含水层 3）下石盒子组与山西组砂岩裂隙含水组 4）太原组上段灰岩岩溶裂隙含水组 5）太原组下段灰岩岩溶裂隙含水组 6）中奥陶统马家沟组灰岩岩溶裂隙含水层 矿井正常涌水量为 70m/h，最大矿井涌水量为 110.6m/h。 （2）水文地质条件 1）第四系亚砂土和砂质粘土：位于玄武岩台地上，地势较高，厚度为 589m，一般 4060m，上部为亚砂土，风积而成，疏松，具垂直节理，透水性较强；下部为红色亚粘土， 坚硬，具有水平节理。底部含钙质结核，透水性较差，局部缺失亚粘土层。大部分无水， 只在低洼处含水。 2）玄武岩裂隙透水层：主要分布于一区及二区东部，覆盖于第三系地层之上，边缘 部分在地表有局部出露。上、下部气孔发育，中部较致密，具杏仁状结构，裂隙发育。厚 度由 20m 到 50m，是透水而不含水的岩层。 屈年华：小康四矿 2.40Mt/a 新井设计 8 3）第三系孔隙、裂隙含水层：分布于煤系露头地段，不整合于煤系之上，据水文监 测孔资料，第三系岩层有含砾的砂质泥岩、泥、粉砂岩及砾岩。砾岩成份以安山岩及变质 岩砾为主，成岩程度不清，泥岩固结差，砂岩、砾岩泥质胶结差，饱和时大部分松散，该 层中下部含水，含水层厚度为 032m。1984 年 11 月 2 日一区 5 煤上山掘进至近煤层露头 处，顶板上覆第三系地层发生严重涌水溃砂，溃出砂石总量近 1000m，其中有直径 0.5m 的玄武岩块，可见冒落上界已达玄武岩区底界，冒顶高度近 40m。 4）白垩系砾岩含水层：分布在该区东北部，不整合于侏罗系地层之上。上部岩性为 灰、紫红色砾岩夹砂岩和黄绿、紫红色泥岩，局部夹薄层炭质泥岩。砾石成份较杂，含较 多的火成岩砾，分选磨圆度差，砂质胶结。下部为灰色，砾岩成份以石英岩、花岗片麻岩、 片岩为主，砾径大者 200mm，小者几毫米，分选不好，磨圆度中等，厚度为 0535m，全 区含水层平均厚度为 220m，东南薄西北厚。水质类型，重碳酸钙镁钠水，对普通矿渣和 火山灰质硅酸盐水泥均无侵蚀性。 5）煤系砂岩孔隙裂隙含水层为井田内主要含水层。投产二十年实践证明，煤层本身 含水微弱，各煤层顶底板赋存有分布比较完整的以薄煤层为主的泥岩、砂质泥岩隔水层。 煤系砂岩大部分都含水，形成被各煤层分隔的单独存在的含水层段，各含水层在浅部与第 三系相沟通，具有水力联系。各含水层以中砂岩为主，局部含少量粉砂岩、粗砂岩。含水 砂岩层厚度不等，与分布范围不等的泥岩、砂质泥岩相间赋存。煤系含水层的赋存规律为： 浅部与第三系相沟通，且岩性粗，富水性强；向深部岩性变细，无水源补给，但富水性仍 然很强。 6）断层水：井巷实见的断层有 F101、F103、F1、F38、F40、F56、F49、F37，断层充填物 一般为泥岩、砂质泥岩，仅局部有滴水、淋水现象，导水性差。但断层两盘含水砂岩直接 接触时，还有一定的水力联系。 7）地下水的补给：井田离英金河较远，所处地势较高，虽然英金河谷赋存第四系圆 砾强含水层，但与本井田含水层之间赋存有良好的隔水层，与风水沟煤矿并无水力联系。 本井田地下水主要补给水源为大气降水渗入。 1.3 煤质及煤层特征 1.3.1 井田内煤层及埋藏条件 本煤田可采煤层共 2 层，其中包括 1#煤（5m）2#煤（5.5m） 。煤层间距为 28m。煤层 走向主体为东西走向，整体呈弧形，北侧煤层赋存比较稳定，全区发育，平均倾角为 8左 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 9 右。 表 1- 2 煤层特征表 Table 1- 2 coal seam character 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# 5 0 1.32 0 稳定 8 28 2# 5.5 0 1.32 0 稳定 煤层赋存状态见煤层柱状图，如图 1- 2。 图 1-2 煤层综合柱状图 Fig. 1- 2 Synthesis column map 屈年华：小康四矿 2.40Mt/a 新井设计 10 1.3.2 煤的物理性质 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、压力的影响，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。 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。 1.3.3 煤的化学性质 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%，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/cm，平均为 1.32g/cm3。 1.3.4 瓦斯、煤尘、煤的自燃 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；因而可以确定小康 煤矿属于低瓦斯矿井。 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 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 11 10mg/m3，属高煤尘矿井。小康四矿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。 屈年华：小康四矿 2.40Mt/a 新井设计 12 2 井田境界及储量 2.1 井田境界 2.1.1 井田范围 小康四矿位于康平煤田的东北部，隶属康平县东关镇。 ，东起井田边界，北至井田边 界，平均走向 5690m，平均倾向 3895m，面积 19.30km2，其地理位置：东经： 12320381232555，北纬：423754424142。 2.1.2 边界煤柱留设 矿井东西走向长 5690 米，南北倾向宽 3895 米，井田面积 19.30 平方千米。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。井田内地形比 较完整，按照安全规程规定，断层两侧各留 20m 保护煤柱。 根据参考煤炭工业设计规范和矿井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。 2.1.3 工业广场保护煤柱留设 根据参考煤炭工业设计规范和矿井安全规程的相关数据要求和规定，产量 2.40Mt/a，工业广场面积 0.70.8 公顷/十万吨。本设计为 2.40Mt/a，故取 0.8。则工业广场 占地面积为 S=2.40.8=19.2 公顷=192000m2。则工业广场设计成长 450m ，宽 400m 的矩 形。 在确定地面保护面积后，用移动角圈定煤柱范围，工业场地地面受保护面积应包括保 护对象及宽度 20m 的围护带。 在工业场地内的井筒，圈定保护煤柱时，地面受保护对象应包括绞车房、井口房或通 风机房、风道等，围护带宽度为 20m。 2.1.4 边界的合理性 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。 根据煤炭工业设计规范的规定，采区开采顺序必须遵守先近后远，逐步向边界扩 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 13 展的原则，并应符合下列规定： 1）首采采区应布置在构造简单，储量可靠，开采条件好的块段，并宜靠近工业广场 保护煤柱边界线。 2）开采煤层群时，采区宜集中或分组布置，有煤和瓦斯突出的危险煤层，突然涌水 威胁的煤层或煤层间距大的煤层，单独布置采区。 3）开采多种煤类的煤层，应合理搭配开采。 综上所述，矿井首采区定在靠近工业广场的西北部，采区储量丰富，有利于运输的集 中和减少巷道的开拓费用，所以井田划分是合理的。因此，综上来看，本井田的划分是合 理的，也就是说本井田设计的边界是合理的。 2.2 井田的储量 2.2.1 井田储量的计算原则 1）按照地下实际埋藏的煤炭储量计算，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 矿井工业储量 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： cos/SMrZg= (2- 1) 式中： Zg矿井的工业储量，t S 井田面积，m M可采煤层总厚度，m 屈年华：小康四矿 2.40Mt/a 新井设计 14 r 煤的容重，r =1.32t/m 煤层倾角， 故 Z1=1930000051.32/cos8=128632000t Z2=193000005.51.32/ cos8=141495000t Zg= Z1+Z2=270127000t 各煤层的工业储量见表 2- 1。 表 2- 1 煤层工业储量表 Table 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=17887.63051.32/cos8=357.65 万吨 P2=17887.6305.5 1.32/cos8=393.42 万吨 断层留设永久煤柱： P3=22032051.32/cos8=29.37 万吨 P4=2203205.51.32/cos8=32.30 万吨 所以矿井的设计储量为: Zs=Zg- (P1+ P2+ P3+ P4)=2.70 - 0.08=2.62 亿吨 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: CPZsZ=)( (2- 2) 式中： Z矿井可采储量 煤层号 煤厚/m 倾角/ 面积/km2 工业储量/亿 t 1# 5 8 19.3 1.29 2# 5.5 8 19.3 1.41 合计 10.5 2.70 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 15 Zs矿井设计储量 P非永久保护煤柱损失 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； 由煤炭工业矿井设计规范规定:240 万吨/年的矿井工业广场占地面积为 0.70.8 公 顷/10 万 t, 所以本矿井的工业场地面积为：S=2400.8=19.2 公顷,工业广场选择 400m 450m 的长方形。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。本矿井 1#，2#煤层均是厚煤层，取 C=75%。 （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： （1009+1163.55）916.7/251.32/cos8=663.68 万吨 2#煤层工业广场保护煤柱梯形损失： （1056+1208.64）962.4/25.51.32/cos8=798.93 万吨 工业广场保护煤柱损失量：P=663.68+798.93=1462.61 万吨 （2）矿井设计可采储量的计算: 由矿井设计规范规定，矿井采区回采率，应该符合下列规定：厚煤层不应小于 75 ；中厚煤层不应小于 80；薄煤层不应小于 85。本矿井 1#，2#煤层均是厚煤层，取 C=75%。 Z1=(12900- 357.64- 29.37- 663.68)0.75=8886.98 万吨 Z2=(14100- 393.42- 32.30- 798.93)0.75=9656.52 万吨 则矿井的设计可采储量: Z=Z1+Z2=8886.98+9656.52=18543.5 万吨 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 工业场地 保护煤柱 设计可采 储 量 储量(万吨) 27012.7 812.74 26199.96 1462.61 18543.5 屈年华：小康四矿 2.40Mt/a 新井设计 16 3 矿井的年产量、服务年限及一般工作制度 3.1 矿井的年产量及服务年限 3.1.1 矿井的年产量 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，采煤机滚筒采用 800mm，一个工作面生产，一天进刀 6 刀，煤的容 重为 1.32t/m 。所以矿井的年生产能力为：3300.862400.9351.321.10=256.7 万吨。 满足矿井的设计生产能力每年 240 万吨。 矿井年产量是煤矿生产建设的重要指标，在一定程度上综合反映了矿井生产技术面 貌，是矿井开拓的一个主要参数，也是选择井田开拓方式的重要依据之一。 矿井的年产量确定的合理与否， 对保证矿井能否迅速投产、 达产和产生效益至关重要。 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 2.40Mt/a 是合理和可行的，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达到 2 层，工业 储量为 27012.7 万吨，按照 2.40Mt/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 本井田煤层赋存较稳定，煤层埋藏较深，倾角变化不大。又由于井田面积大，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 本井田内有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。本井田有矿区专用铁路与国铁相通，交通较便利。 4）具有先进的开采经验 近年来，“高产高效”工艺在煤矿生产中有了很大发展，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 2.40Mt/a 是可行的、合理的。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文