采矿工程毕业设计（论文）-桑树坪煤矿3#煤层300万吨矿井开采设计.doc

摘 要本文根据在韩城矿务局桑树坪煤矿收集的各种资料结合专业知识，对本矿的开拓提出两个方案进行比较，最后得出采用平硐分区式开拓合理，采用走向长壁式工作面综采放顶煤一次采全高采煤方法，辅助运输用防爆蓄电池电机车牵引，实现从地面到井下的连续运输，从而实现系统简单化。关键词：下裕口矿；平硐分区式开拓；综合机械化采煤法；系统简单化。全套图纸加扣 3012250582SummaryThe foundation of this text come from the second various kinds materials in sang shu ping and it has been combined with the professional knowledge , propose to open-up of this more two schemes appear and are compared , finally it adopts light inclination slope person who divide type open up rationally to produce and is inclined to complexion of long wall type working range and all synthesize the mechanized method of mining high, auxiliary transportation uses the trackless rubber tyer, realize the continuous transportation that gets from ground in the pit, thus the implementation system is simplified.Keyword: No. xia yu kou more ; Small inclination slope dividing into area type open up; Trackless rubber tyer; The system is simplified前 言经过三个多月的努力，在各位老师，同学的关心和帮助下，我圆满地完成了毕业设计，毕业设计是采矿工程专业培养计划中的最后一个，也是最关键、最重要的一个教学环节，是教学时间最长，占用教师最多，学生独立学习量最大，教育任务最重的一个教学环节，在专业教育中有着十分重要的地位。本设计的地质资料来源于桑树坪矿，通过在桑树坪矿的毕业实习，使我对现场的实际情况及工作方法有了初步的了解，并作出了本设计。本次设计是在毕业实习收集的资料,图纸基础上,根据煤炭工业设计规范及采矿工程设计大纲的要求完成的，基本上符合了有关煤炭工业设计规范的规定，通过做本次设计，使我们全面复习巩固和加深所学的专业基础知识，最终达到以下目标：1.熟悉矿山建设、生产及安全的各个环节和系统，掌握有关知识，为从事矿山建设，生产及安全技术工作、技术管理工作做好准备。2.培养并掌握矿山开采规划和设计的基本知识及能力。3.培养矿山开采、矿山安全等知识的全面、系统应用能力。4.培养综合分析和解决生产实际问题的能力。5.培养矿山规划与设计的基本技能包括绘图能力、文字表达能力与计算机处理能力。6.了解矿山开采中有关的技术政策和法规，熟悉并能正确应用有关规定。培养科学研究和科技论文写作的基本技能。在本设计过程中，参考了大量手册和文献，从中吸收了不少有价值的结果和知识，！毕业设计的过程中受到张恩强老师的精心指导，结合我三年来所学的知识，立足于实际，对下裕口矿井田进行了开拓方案的比较，采区巷道布置，采煤方法的选择等工作，最终完成了对桑树坪矿的开采设计。在设计中，我系各位老师及领导给予了我大力的支持，特别是指导老师站张恩强老师，更是给了我精心的指导与关怀，并提出了许多宝贵的建议。在此一并向各位表示衷心的感谢。由于时间紧迫内容多，本人水平有限设计中存在的不足之处恳请各位老师及同学批评指正。设计人：摘 要1前 言21.1 矿井位置及交通61.1.1 交通位置61.1.2 地形地貌61.1.4 矿区概况81.2 井田境界及储量81.2.1 井田境界81.2.2 储量91.3 井田地层及地质构造91.3.1 地层91.3.2 地质构造111.4 矿体赋存特征及开采技术条件171.4.1 煤层及煤质171.4.2 瓦斯赋存状况及其涌出数，煤尘爆炸危险性，煤的自燃性，地温情况181.4.3 水文地质181.5 井田勘探类型及勘探程度评价19第二章 矿井工作制度、生产能力及服务年限202.1 矿井工作制度202.2 矿井生产能力及服务年限202.2.1 矿井生产能力202.2.2 服务年限20第三章 井田开拓223.1 井筒形式、数目及位置的确定223.1.1 井筒形式的确定223.1.2 井筒数目的确定223.2 开采水平的划分及布置233.2.1 井田内划分及开采顺序233.2.3 阶段运输大巷和回风大巷的布置243.3 方案比较34第四章 采矿方法374.1 采区地质概况374.2 盘区的划分394.2.1 盘区的划分394.2.2 盘区生产能力确定394.3 盘区巷道布置404.3.1 巷道布置404.3.2 盘区硐室404.3.3 盘区运输414.3.4 盘区通风414.3.5 盘区排水414.4 采煤方法414.4.1 选择原则414.4.2 采煤方法414.4.3 采煤工艺424.5 劳动组织表444.6 工作面设备确定454.7 技术经济指标分析454.7.1 回采工作面劳动生产率的计算方法454.7.2 工作面主要技术经济指标46第五章 矿井通风与安全475.1 影响矿井通风安全的因素分析475.2 拟定矿井通风475.3 矿井二盘区回风立井风量计算475.3.1 二盘区回风立井容易时期475.3.2 二盘区回风立井困难时期495.3.3 矿井二盘区回风立井容易与困难时期的通风阻力计算505.4 等积孔计算505.5 风机选型525.6 瓦斯预防与安全措施545.6.1 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施545.6.2 井下火灾的预防措施555.6.3 预防煤与瓦斯突出措施555.6.4 煤层注水555.6.5 预防井下火灾的措施555.6.6 安全防护与自救555.8 瓦斯抽放56第6章 矿井提升、运输、排水、供电设备选型596.1 矿井提升设备选型596.1.1 主井提升设备596.1.2 风井596.2 主运输设备选型596.2.1 带式输送机选型596.2.2 刮板输送机选型596.2.3 电机车选型606.3 选型计算606.4 矿井排水设备选型636.4.1 设计依据636.4.2 排水系统636.4.3 设备选型636.4.4 确定水泵的台数646.6 供电设备选型646.6.1 地面供配电646.6.2 井下供配电64第七章 环境保护657.1 设计依据657.2 设计采用的环境保护标准657.3 环境质量现状657.4 主要污染源及主要污染物667.4.1 水污染和主要污染物667.4.2 大气污染源及主要污染物667.4.3 噪声污染源几声压级677.5 开采沉陷损害677.6 污染防治措施687.6.1 水污染控制687.6.2 地表塌陷综合处理697.6.3 绿化697.7 环境管理和监测69第八章 建井工期708.1 井巷掘进指标708.2 井巷工程量708.3 井巷工程排队表71致 谢73参考文献74专题部分75放顶煤工作面瓦斯治理的新途径76附图79第一章 矿（井）田地质概况1.1 矿井位置及交通1.1.1 交通位置桑树坪井田位于渭北煤田韩城矿区最北端，黄河的西岸，距韩城市直距约为35km。行政区划隶属于韩城王峰乡和枣庄乡管辖，桑树坪煤矿是省属国有大型煤矿企业，是陕西煤业化工集团有限责任公司韩城矿务局下属煤矿之一。其地理坐标为：东经11030001103500，北纬354000354730。桑树坪煤矿位于陕西省韩城市桑树坪镇，韩城至王峰乡的公路经过本矿，至宜川的公路从本矿分路，另有从下峪口至桑树坪的铁路运煤专线，矿区东临黄河，有凿开河自西向东经本区流入黄河。交通条件较为便利，有12km的铁路支线在下峪口车站与西候线接轨，并有韩（城）宜（川）公路从矿区通过。插图1-1,交通位置图。1.1.2 地形地貌井田的地形地貌，受构造、岩性和自然地理条件诸因素的控制，属构造剥蚀低山区。沟谷及两侧附近，基岩大量裸露地表；山腰及山顶多为广厚的黄土所覆盖。由于第四纪以来地壳的不断上升，区内经受强烈的剥蚀和地表水的长期冲刷切割，地形较为复杂，沟谷纵横交错，粱峁蜿蜒曲折。沟谷多呈“V”字型，下切很深，两侧地形陡峭。在黄土覆盖的地带，冲沟极为明显，呈树枝状分布，黄土漏斗、黄土柱、黄土芽，比比皆是，呈现了典型的渭北黄土高原的地貌景观。地形的基本趋势是西北高，向东南方向逐渐降低。1.1.3 气象及水文情况矿区属大陆性半干旱气候区，降雨量少，蒸发量大。年平均相对湿度为62.4，降雨量为356.8，最大积雪量12，最高气温42.6，最低气温-14.8，最大冻土深度41，最大风力达9级，一般23级，以东北风为主。黄河流经本井田的东部，自北向南穿越全部新老地层。井田的北端至禹门口一段流域，河床狭窄，水流湍急，两岸峭壁耸立，殊为壮观；每年夏季供水季节，更是波涛汹涌，浪峰迭置。在与凿开河混流至禹门口间，一般水面高程在381378m，洪水期水流坡度为34枯水期为1。据龙门水文观测资料，最高洪水位391.50m（1939年4月），最低水位371.84m（1934年7月），最大流量21000m3 /s（1967年8月），最小流量88m3/s（1972年11月）。黄河流经本井田的东部，自北向南穿越全部新老地层。井田的北端至禹门口一段流域，河床狭窄，水流湍急，两岸峭壁耸立，殊为壮观；每年夏季供水季节，更是波涛汹1.1.图1-1：交通位置图涌，浪峰迭置。在与凿开河混流至禹门口间，一般水面高程在381378m，洪水期水流坡度为34枯水期为1。据龙门水文观测资料，最高洪水位391.50m（1939年4月），最低水位371.84m（1934年7月），最大流量21000m3 /s（1967年8月），最小流量88m3/s（1972年11月）。凿开河为横穿井田的主要河流，蜿蜒切过全部地层，由西北向东南于禹门口附近汇入黄河。据近年来的观测，其流量为0.00313.49 m3 /s，该河发源于黄龙山之大岭东侧，流域长55km，汇水面积306km2，流经桑树坪井田的长度为2.64km，河床宽度3050m左右，河床坡度10。桑树坪矿的工业广场及住宅区坐落在其两岸。建井时及建井以后，曾对工业广场周围的河床进行了加固和改造，保证了工业广场的安全。1.1.4 矿区概况矿区人口约3.5万人，主要由矿区职工及崖岔村、卫家庄、竹园村的村民组成。桑树坪井田开发历史悠久，最早可追溯至明清以前。40年代末，井田浅部旧窑很多，1958年以来，韩城矿区上马，韩城矿务局对南沟、桑树坪矿进行技术改造予以扩建。1970年3月原桑树坪一、二号井和胡岭平硐相继开工兴建。1973年燃化部以（73）燃煤开字127号文正式批准了韩城矿区总体设计。采煤方法均采用走向长壁和倾向长壁法，落煤采用综采、高档普采和炮采，全部陷落法管理顶板。原精查地质报告提交的地质储量为74663.83万t，其中A+B级为43339.94万t，占总储量的58%，A级储量为20894.63万t，占总储量的28%。由于矿井开采以及计算范围的变动，本次修编重新计算了储量。通过计算，截止1995年12月31日，桑树坪矿保有地质储量（A+B+C级）7165039万t，减去因开采程序问题而不能开采的量，实际保有储量71481.9万t，在95年底保有储量中，其中A级储量8606.2万吨，B级储量15643.6万t，A+B级储量占总储量的33.8%。如果按煤种统计，瘦煤共有4835.4万t，贫煤为66815.5万t。本次设计主要是对三号煤层的设计，故根据三号煤层煤层底板等高线图计算出可采储量为15897.6万t，可采储量为13107.5万t。以下储量计算均以三号煤层为准。1.2 井田境界及储量1.2.1 井田境界桑树坪煤矿井田位于渭北煤田韩城矿区最北端，黄河的西岸，距韩城市直距约为35km。位于韩城市桑树坪镇和王峰乡。其地理坐标为：东经11030001103500，北纬354000354730。井田走向长24852660m，倾向长2900m，平均面积7.46km。井田上部以+385等高线为界，北以工业广场保安煤柱及凿开河保安煤柱为界，深部以3号煤层底板等高线+220m为界，南部及东南部均与下峪口井田相接。东部相邻较多的小煤窑，主要有石窑塔矿、崖岔大队矿、朝阳矿、顺平矿、煤电联办矿、新鑫矿、新星矿、煤电联办矿、南联矿、福兴矿、昌顺矿、林源中学矿、济民矿、大池埝矿院矿、兰利矿、黄河二矿、南塔沟东王矿、阳坡矿、刘岭矿、兴发矿、龙达矿、四通矿、和已关闭的红星矿、康佳矿、乔二矿、卓立矿等。1.2.2 储量1.矿井工业储量由于煤层储存比较稳定,平均煤厚在6.4m,故储量按整体计算:Q=SM式中:Q-煤炭工业储量 万吨 S-储量整体面积 米 M-煤层平均厚度 米 -煤的容重取1.38吨/米故Q=500500726.41.38=15897.6万吨2.矿井可采储量Z=(Q-P)C式中:Z-矿井可采储量,万t Q-矿井工业储量.万t P-保护工业场地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物等留置的永久煤柱损失量,万t,按地质储量的3%选取 C-采区回采率,取85%故Z=15897.6(1-3%)85%=13107.5万t1.3 井田地层及地质构造韩城矿区位于陕西渭北石炭二叠纪煤田东部边缘。渭北煤田的大地构造位置在不同地质历史时期，随区域大地构造背景的演化而改变。韩城矿区呈北东向延展的宽带状，东南翘起，西北倾伏，地层总体向北西方向倾斜。构造变动南强北弱，东强西弱，主要构造变形带集中在矿区东南边缘地带。1.3.1 地层桑树坪井田范围内，出露地层由老到新依次为：奥陶系中统马家沟，峰峰组，石炭系中统本溪组，上统太原组，二叠系山西组，下石盒子组，石千峰及第四系。（一） 奥陶系1、 中奥陶统上马家沟组中奥陶统上马家沟组在韩城矿区出露较少，在桑树坪矿区内出露的主要为上马家沟组第三段。主要出露在井田东南角的黄河岸边。其岩性下部为浅灰灰白色薄层状白云岩夹中厚层状石灰岩和灰质白云岩，泥晶细粉晶质，石灰岩为粉晶和残余砂屑结构，具有十分明显的纹状结构，上部为浅灰灰白色，中厚层状石灰岩，夹三、四层黄褐色波层状灰岩，微晶和细晶质，含有较多的方解石脉和团块，具有纹状和缝合线构造。2、中奥陶统峰峰组峰峰组连续沉积于马家沟之上，根据钻孔揭露和野外调查，在桑树坪井田内发育峰峰组一段和峰峰组一段岩性为浅灰灰褐色，薄层状泥灰岩夹34层中厚层状白云质灰岩。峰峰组二段直接与煤系地层接触，其岩性主要为厚层状态、深灰色石灰岩，白云质灰岩，微晶细晶质构造，致密性脆，质地均一。该段地层中裂隙、岩溶发育，为裂隙岩溶强含水层，使桑树坪矿主要充水水源之一。峰峰二段在桑树坪井田凿开河以北普遍存在，厚度在045m之间，一般厚度在30m左右，绝大部分区域发育良好，厚度比较稳定。（二） 石炭系1.中石炭统本溪组 本溪组出露于井田的东南部一带，在井田范围内露显发育，厚度041.0m，平均5.16m。主要由灰白色石英含砾砂岩，中砾砂岩，铝质泥岩，砂质泥岩组成，局部夹煤。与下部地层为平行不整合接触。2.上石炭统太原组 太原组主要出露于井田东南部的沟谷中，为一套海陆交互相沉积，是井田主要含煤地层之一，主要由灰黑色中细砾砂岩石英砂岩，泥岩，海相石灰岩及煤层组成，含大量动植物化石，根据岩性大致可分为三段。下段：底部为石英砂岩（局部为石英砂粒岩），灰白色，厚层状，具大型板状斜层理，与本溪组底层直接接触；中部岩性以泥岩、砂质泥岩为主，间夹薄层粉砂岩，普遍含黄铁矿结核。上部为泥岩，下段厚度平均为 17.57m。中段以海相石灰岩和钙质粉砂为主，间夹少量泥岩，石英砂岩，含煤35层（编号为11,10,9,8,7）.石灰岩（k2标志层）14层，厚度016m；含丰富的动物化石，中段厚度平均为26.84m。上段：岩性以砂质泥岩和粉砂岩为主，中夹12层中砾砂岩，一般不含煤，偶见6和5薄煤，上段平均厚度为17.31m。本组地层厚度43.01m112.61m,平均61.71m , 与下伏地层整合接触。（三）二叠系1.下二叠统山西组山西组主要出露于井田南部，是井田的又一主要含煤地层。由浅灰、灰绿、黄绿色砂岩、粉砂岩、深灰色砂质泥岩及煤层组成，其中3煤层为可采煤层，本组地层厚49.83100.68m，平均61.49 m,与下伏地层为整合接触。2.下二叠统下石盒子组下石盒子组主要露于井田的中部和南部，岩性以浅灰、灰绿、黄绿色砂岩和砂质泥岩为主，中下部局部地段夹有煤线，底层厚度40m左右，与下伏地层为整合接触。3.上二叠统上石盒子组上石盒子组广泛出露于井田中，北部各沟谷中，属纯陆相沉积，为一套杂色砂质泥岩系。其岩性以紫杂色，黄绿色砂质泥岩，粉沙岩为主，夹有中粗砂粒岩及泥岩薄层。本组砂岩以长石砂岩为主，以含泥质包体，具直线型斜层性，分选差为特征。粉砂岩的成分也比较复杂，具水平层理和紫色杂斑，在本组底部为一层厚6m15m的灰白色中粗粒砂岩，含砾石及泥质包体，分选性和滚圆度差，但层位稳定，井田内普遍发育。本组地层厚度为300m左右，与下伏地层为整合接触。4.上二叠统石千峰组石千峰组出露于井田的中部和北部，由于遭受剥蚀，不同地区发育层段不同。下部以灰绿、黄绿色粗砂粒砂岩为主，夹紫红色，砂质泥岩及粉砂岩，近底部的一层砂岩，厚度为30m50m ，含砾石甚多，成分以石英为主，上部紫红色的砂质泥岩，砂岩中具有大型直线斜层理，为典型的河床相沉积。（四）第四系井田范围内第四系分布广泛，直接覆盖于各时代的地层之上，与各地层呈角度不整合接触。岩性以浅黄、黄色粉沙土及浅红色亚粘土为主，间夹钙质结核层，底部常有一层胶结不良的砾石层，在河谷及沟底尚有近代冲积，洪积，坡积物，成分为砂砾石及混合物，第四系厚度一般为0100m不等，平均15m左右。1.3.2 地质构造根据对区域构造的分析，位于韩城矿区北缘的桑树坪井田应是构造比较简单，并以伸展构造为主的构造变形区。事实上，本井田的基本构造形态为走向北东，倾向北西，沿走向与倾向有波状起伏的单斜构造，地层倾角315，一般为6,在单斜面上发育着次一级的小褶曲，幅度一般为0.51.0m。其轴向与其它地层倾角方向基本一致。在许多地段、岩层倾角变化频繁，小型背向斜、层滑、挠曲等构造较为常见，给生产带来较大影响。井田总的构造形态为一走向NE、倾向NW单斜构造，煤层倾角一般为58，沿倾斜有一定起伏与转折，断裂构造不甚发育，中、深部有幅度较大的宽缓褶曲存在，还伴有次一级褶曲；含煤地层为石炭-二迭系地层，含煤12层，在井田范围内可采层依次为2#、3#及11#煤层，煤层间距分别为15和60米。2#煤层平均厚度0.75m，可采面积仅占20%左右，且分布极不规则，投产初期采过7个面之后，近10多年一直未采；3#煤层一般厚度56米，结构简单，为矿井主采煤层；11#煤层一般厚度23米，结构复杂，平均含矸23层，是平一采区主采煤层，南一、北一采区11#煤层因受奥灰承压水威胁目前暂未开采。1.褶皱构造为了比较准确地掌握桑树坪井田主要煤层中褶皱构造的发育规律，本次修编地质报告时，采用煤层底板等高线分析与趋势分析相结合的方法。选取井田内145个钻孔作为控制点，对3#煤层底板标高进行一次趋势拟合，拟合度达到85.3%。这说明，桑树坪井田地质构造的确比较简单，总体呈一次向北西西倾斜的单斜构造，倾角比较平缓。当趋势面方程的次数达到4次时，拟合度高达94.37%，趋势面与3#煤层底板等高线图所反映的构造面貌基本相同，剩余图中对井田次一级褶皱构造反映清晰，达到了构造信息的最佳分离状态。因此，对井田褶皱构造的分析主要以4次剩余图为依据。F1向斜 位于井田南缘，向斜轴部大体沿凿开河呈北西西向延伸。在煤层底板等高线图上略有反映；在剩余图上有较清楚的反映，但向斜轴及翼部更次一级的起伏频繁，产状显得零乱，向斜最大幅度在10m左右，延伸长度约4km。F2背斜 位于F1向斜北侧，背斜轴大致在86、85、Y4等钻孔沿线。在煤层底板等高线图上有反映；在剩余图上表现为清楚的正剩余条带。轴向北西西，背斜幅度最大在20m以上，向西幅度减小，背斜倾伏。F3向斜 位于F2背斜北侧，沿99#钻孔至90号钻孔沿线展布。向斜北翼产状比较稳定，南翼有轴向北东的更次一级褶皱叠加，所以倾角变化较大。向斜幅度在东部可达30m以上，向西减至10m左右。F4背斜 该背斜视桑树坪井田乃至韩城矿区比较突出的褶皱构造，在井田勘探时已被发现，并命名为马家塔背斜，代号AR2；在韩城矿区大中型构造资料汇编中沿用马家塔背斜，重新编号为Z3。在煤层底板等高线图、趋势图、剩余图中均有十分明显的反映。展布于桑树坪井田北部与马家塔至三郎庙一线，轴向北西西，向北西端倾伏，延展长度约5km左右，至三郎庙南侧倾没。两翼倾角57。背斜幅度最大可达40m以上。F5向斜 位于井田北缘，井田精查时命名为马家塔北向斜，代号SR2。与马家塔北向斜平行，展布于构1号至114号钻孔一线。两翼倾角512，向北西西方向倾伏。因有北东向更次一级背斜叠加，两翼在北西方向上由一定程度的起伏。向斜幅度30m左右。2.挠曲构造3煤层的挠曲构造，一般当其顶板为泥岩和砂质泥岩时比较发育，这是一种塑性地质构造。井田浅部挠曲构造比较稀少，随着开采深度增加，挠曲构造发育且压距增大，最大达2.60m。挠曲走向有两组：一组为北东向，延伸较长，另一组为东西向。这类地质构造是在宽缓的倾向岩层中一定范围内突然变陡，形成台阶状，是本井田一种比较重要的构造类型。3.断裂构造在煤矿生产过程中，至今未发现大中型断层，但小断层比较发育，大部分为正断层，断层落差最大1.50m。这些断层的特点是煤层顶断底不断，主要分布于顶板岩性为粉砂岩和细砂岩区域。井田浅部断层较多，随着开采深度的增加，断层数量减少。在采掘过程中揭露的断层，落差都比较小，基本都属于小型断层。各断层的特征统计见下表：本次修编报告，对井田内揭露的有记录的煤层均进行了编号，编号分煤层、分采区编号，F表示为断层，F后的第一个字符表示煤层号，如3表示是3号煤层中揭露的断层，为简便起见，其后的一个号表示采区号，再后的号表示断层序号。4.层滑构造 本次修编报告，对井田内揭露的有记录的煤层均进行了编号，编号分煤层、分采区编号，F表示为断层，F后的第一个字符表示煤层号，如3表示是3号煤层中揭露的断层，为简便起见，其后的一个号表示采区号，再后的号表示断层序号。4.层滑构造本井田范围内层滑构造发育，层滑面位于煤层的顶底板附近，以顶板处最发育。层滑构造对煤层的破坏改造作用，导致区域性乃至整个井田内煤层增厚，卷曲，薄化，煤体结构破坏程度增大等。在本井田巷道及回采工作面所见到的地质现象，绝大多数为层滑构造所致。桑树坪井田的层滑构造比较发育，而且是造成本区小构造复杂化、煤厚变化大的主要原因。本井田层滑构造的主要标志如下：1）.煤层和煤岩原生结构构造大片地遭受破坏。例如在井田中部和南部靠近下裕口井田的部分，煤层受构造破坏，其煤体结构多表现为碎粒煤，甚至糜棱煤。其特点为煤层顶部受构造破坏程度远远大于底部，说明主滑面位于煤层顶部。 2）.层滑褶皱。由于层滑面以上的岩层在相对下伏岩层滑动过程中对层滑面以下岩层的强烈拖拽作用，在曾画面下伏岩系中产生可指示相对滑动方向的Z型褶皱。5.构造对煤层的改造作用及其对煤矿生产的影响表1-1断层特征表序号名称性质断层面走向断层面倾向倾角落差/m延伸长度/m1F321正107197400.7052.002F323正189279401.0062.503F324正50140402.0065.004F325逆16777500.8076.005F326正14252453.5099.006F327正258348453.0060.007F328正159249700.8046.008F3210正13848702.2054.009F3211正14151651.5098.0010F3212正13858500.8082.0011F3213正14167571.2045.0012F3214正14871701.0034.0013F3215正157308432.2096.0014F3216正16150551.5040.0015F3217正218170552.4054.0016F3218正140292501.8047.0017F3219正80284382.0034.0018F3220正202335542.0050.001）单斜构造的形成，使韩城矿区东南部煤层赋存深度变浅，便于煤炭资源的开发利用。2）北西西向褶皱，使煤层在北东方向上厚薄相间，底板呈波状起伏，若沿走向（北北东）布置回采工作面，将会给运输、排水及厚煤层的分层开采带来不利影响。3）强烈挤压引起的塑性流变，层滑造成煤层及其顶板揉皱及穿刺构造，使煤层原生结构、构造遭到破坏，导致矸石比例增加，原煤灰分提高，煤质降低。4）小构造引起煤层厚度的急剧变化。5.井田构造发育规律及构造预测石炭二叠纪煤系形成至今，桑树坪井田先后受到三期不同性质、不同方向的构造应力场作用。因而，挤压收缩构造与拉张伸展构造并存。前者主要表现为褶皱构造，后者主要表现为断裂构造及其它相关构造。褶皱构造的发育规律：1）褶皱构造的分级本区纵弯褶皱可分为三级。一级褶皱构造为走向北北东，倾向北西西的平缓单斜；二级褶皱构造为走向北西西的背、向斜；三级褶皱构造为走向北东北北东的背向斜。其中，对煤矿生产影响最大的是二级褶皱，在布置回采工作面时应予以考虑。2）褶皱构造的分期本区二级构造形成于海西印支期，属煤田古构造，对聚煤有一定控制作用；一级和三级褶皱，形成于燕山期。其中一级褶皱决定煤系底层的赋存深度；三级褶皱数量不多，幅度较小，虽使煤层底板产生小规模起伏，但对生产影响不大。3）二级褶皱的形态特征褶皱两翼底层倾角一般在10左右，倾向相反，近于对称，属平缓褶皱。褶皱变形强度由东向西渐弱，背斜或向斜大多向西倾伏或仰起，向东倾没于黄河，因此表现为短轴褶皱。从产状的变化程度看，背斜相对简单，产状比较稳定；而向斜部位，尤其是南翼，因有三级褶皱叠加复合，起伏较为频繁。4）二级褶皱的平面展布特点井田内二级褶皱相互平行，呈近等间距分别，在北北东方向上，表现为有规律的波状起伏。相对而言，井田北部形态更为清晰，南部褶皱幅度略有降低。除纵弯褶皱外，井田内因差异压实、底板粘土岩遇水膨胀和其他随机因素引起的压梁、底鼓及小型坑、包也较为常见，分布杂乱无章。断层发育规律及断层预测1）根据目前已取得的资料分析，桑树坪井田断层稀少，断距不大，以断距在10m以下的小型正断层为主。其中，断距0.8m2.5m的正断层尤为常见。断层延伸长度一般较小。2）本区正断层大多是在区域挤压应力解除后，较弱的北北西南南东拉张应力与重力共同作用下， 沿早期形成的剪裂面发育而成，因而断层走向比较分散，断层倾角不大，多数在4555之间，最小到30。但相对而言，断层走向仍以北西西为主，北西向次之。3）断层的平面组合有阶梯状、地堑状、地垒状，以阶梯状组合较为常见。对11#煤层已采区揭露的断层进行分析发现，小断层具有带状分布的特点。断层带一般沿北西西南东向展布，带与带之间的最大间隔大约在200m左右。4）根据矿区大中型伸展构造带的展布规律，凿开河北岸（F1向斜与F2背斜之间）是一条应力释放带，地表已发现龙谷岭正断层，井下相应位置很可能出现正断层密集带。对层滑构造的初步认识本区层滑构造的资料积累不多，尚难从中总结出层滑构造的发育规律。在此仅根据区域构造背景及发现有层滑标志的测点资料作揖初步推断。引起桑树坪井田煤层结构构造破坏和变形的层间滑动构造，主要发生在第三期构造应力应变场中，其动力以垂向静压力为主，因而其滑动方向受煤层倾向、倾角控制,受一级褶皱控制的层滑,自南东向北西方向滑动;受二级褶皱控制的层滑,从二级背斜轴部向两翼滑动。图1-2：综合地质柱状图 1.4 矿体赋存特征及开采技术条件1.4.1 煤层及煤质桑树坪井田主要含煤地层为石炭二叠系，石炭系上统太原组，一般厚度50 m，二叠系下统山西组，一般厚度75 m，含煤地层厚128.41m，共含煤13层，其中太原组含煤8层，山西组5层，可采及局部可采3层，即山西组的2、3煤层和太原组的11煤层， 总平均厚度14.92m，含煤系数为11.62% ； 可采总厚度为10.91m，可采含煤系数为8.11%井田内可采煤层共为三层，分别为2#煤层、3#煤层、 11#煤层。其中2#煤层为局部可采薄煤层，3#、 11#煤层为主要可采中厚厚煤层。2#煤层位于山西组中上部，上距1#煤层3.2015.72m，平均9.08m。下距3#煤层6.0828.41m，平均14.47m。2#煤层煤层煤厚从01.7m，平均0.95m，可采区主要分布在中部，有两块可采区和一些零星煤层可采点，煤层一般可采厚度为0.81.2m左右。2#煤层评定为极不稳定煤层、结构简单，除个别钻孔含一层0.10.2m的夹矸外，一般不含夹矸。截止2005年末，保有储量为1327.5万t，可采储量为924.2万t。2#煤层属中低灰、特低硫、胶结好、高灰熔点、高发热量的煤，煤种为SMPS。3#煤层位于山西组中下部，下距山西组底界平均厚度17.76m。煤层厚度1.08m19.17m，全井田煤层总厚平均为6.46m，煤层结构简单，评定为较稳定煤层。据井田内和邻区141个钻孔资料统计，不含矸的钻孔有83个，占全部钻孔的66%，含一层矸的有31个钻孔，占22%，含二层矸的17个钻孔，占12%，上层矸平均厚0.25m，下层矸平均厚0.34m。截止2005年末，保有储量为40907.2万t，可采储量为26596.6万t。3#煤层属低中灰、特低低硫、灰熔点高，发热量大，可选性良好。煤种为PSM。11#煤层位于太原组中下部，为太原组唯一可采煤层。下距本溪组平均17.57m，距奥灰岩顶面平均为23m左右。上距K2灰岩8m左右，煤层两极厚度为0.2410.8m，平均为3.5m, 一般25m，为较稳定煤层 。11#煤层的结构从简单到复杂，对井田内资料较为可靠的145个钻孔统计，不含矸的钻孔88个，占60.7%；含一层夹矸的钻孔39个，占26.9%，煤层结构的平均值为1.92（0.27）1.34m；含两层夹矸的钻孔12个，占8.3%，煤层结构的平均值为1.29（0.34）1.37（0.29）0.78m；含三层夹矸的钻孔5个，占3.4%，煤层结构的平均值为2.21（0.23）1.84（0.24）0.59（0.41）0.81m；含矸四层的钻孔一个，占0.7%。从现生产情况看，11#煤层共含矸三层，一般特点是，上下夹矸比较普遍，中间夹矸零星分布。截止2005年末，保有储量24057.5万t，可采储量16746.0万t。11#煤层属富中灰、富硫高硫、高灰熔点，高发热量煤，煤种为PM。根据各煤层煤质综合分析结果，弹筒低位干燥基发热量（Qb，d）2#、3#和11#煤层平均值分别为27.84、28.96和28.16MJ/kg。附：可采煤层特征表。1.4.2 瓦斯赋存状况及其涌出数，煤尘爆炸危险性，煤的自燃性，地温情况1.瓦斯矿井开采的3层煤层均有煤尘爆炸性危险，均属不易自燃发火煤层。11#煤层开采时有H2S气体溢出现象。控制3#煤层瓦斯含量大小的主要因素为褶皱构造、煤层埋藏深度、煤变质程度及煤层底板5m范围内砂岩厚度等因素。11#煤层瓦斯含量大小主要与煤层埋藏深度、顶板20m范围内砂岩厚度及煤层底板5m范围内砂岩厚度因素有关。3#煤层瓦斯瓦斯涌出量大小受煤层埋藏深度、煤层厚度、临近层瓦斯含量及日产量等因素的控制。矿井属于高瓦斯突出矿井，瓦斯相对涌出量为13.6m3/t。3#煤层为煤与瓦斯突出煤层。控制3#煤层煤与瓦斯突出的主要地质因素为煤层受破坏程度、煤厚变化幅度、地质构造及煤层瓦斯含量。2.煤尘爆炸性桑树坪煤矿可采三层煤，均属高变质瘦煤到贫煤。精查勘探阶段，曾对2#、3#、11#煤层分别在井田浅部五一矿、89号钻孔及桑树坪五井，采取煤样做爆炸性鉴定，1971年桑树坪煤矿又采取3#、11#煤样做同一目的鉴定，结果均表明三层煤均存在煤尘爆炸型危险。1985年5月对3#煤层采样送重庆煤研所作煤尘爆炸性测定，结果表明，3#煤层存在煤尘爆炸性危险，与勘探期间所得的结论完全一致。3.煤层自燃性桑树坪煤矿投产以来，井下煤层及地表煤堆尚未发生自燃现象，1979年矿务局分别委托原重庆煤研所及抚顺煤研所对现开采区域的2#、3#,11#煤层采用着火温度法进行了自然倾向鉴定。结果表明，对所采2#、3#、11#煤层同一平行样品，两所测定结果不完全相同。重庆所鉴定结果为2#、11#煤层为有可能自燃发火煤层，3#煤层为不易自燃发火煤层。抚顺所鉴定结果为2#、3#、11#煤层均为不易自燃发火煤层。1995年桑树坪煤矿又委托抚顺所采用色谱分析法对3#煤层进行了鉴定，共测定了三个煤样，结果均为不易自燃煤层。综合考虑上述鉴定结果，对3#煤层可按不易自燃发火煤层管理，对2#、11#煤层在未作进一步鉴定之前，建议按有可能自燃发火煤层管理。4.地温情况桑树坪井田在地质勘探阶段未开展过钻孔井温测量工作。目前矿井开采区域及深度范围内也未出现地温异常现象。据相邻下裕口井田勘探阶段测温资料，本区煤系及上覆地层平均地温梯度1.83/百米，恒温带温度15。据此，仅以深度单因素考虑，推测本井田内，当煤层埋藏深度在800m左右时，有出现一级热害的可能。1.4.3 水文地质井田内含水地层一般划分为4组，具体如下：H1 第四系砂砾层孔隙潜水中等含水层组 H2 二叠系砂岩裂隙承压弱含水层组H3 石炭系砂岩（灰岩）裂隙承压极弱含水层组H4 奥陶系石灰岩溶隙溶洞承压强含水层组第四系砂砾层孔隙潜水中等含水层组主要分布于黄河、凿开河的河谷中，该含水层直接接受大气降水和河水的侧向补给，在丰水季节的高水位情况下，该含水层可与本区其他含水层相接触，从而补给相应的含水层，成为矿井水的来源之一。二叠系砂岩裂隙承压弱含水层组广泛分布于整个井田，砂岩裂隙构成了本含水层组的主要储水空间，出水形式在本井田内主要表现为3#煤层顶板淋水、滴水，底板渗水，由于裂隙不甚发育，补给条件不良，一般易于疏干，对矿井生产影响不大。石炭系砂岩（灰岩）裂隙承压极弱含水层组在本井田广泛分布，由于埋藏深度大，地表仅出露于凿开河和黄河河谷，含水层一般不同程度的发育有裂隙，但涌水量不大，且有日趋变小的趋势，出水形式为砂岩裂隙出水，排水形式为矿井排水。奥陶系石灰岩溶隙溶洞承压强含水层组，位于11#煤层底板之下，由于其直接受黄河水源补给，补给来源充足，最大涌水量可达1530m3/h，水位高程为+380水平。井田内除平峒部分因其11#煤层底板等高线相对较高外，斜井部分11#煤层几乎全部受奥灰水威胁，暂时不予开采。另外，桑树坪井田周围分布有较多正在开采或已开采完毕关闭的小煤窑，小窑积水及采空区积水成为影响矿井开采的又一大不利因素。以2005年底的数据，矿井最大涌水量为654.2m3/h，正常涌水量为486.2m3/h。本井田充水的主要因素为砂岩，裂隙水在煤系地层中各级粒度的砂岩和石灰岩为含水层，裂隙水的补给来源主要是大气降水，井下常以渗水、滴水、淋水的形式出现，涌水量一般不大，最大不超过10m3/小时。矿井水文地质条件复杂，属类复杂型，除煤系砂岩裂隙水、浅部小煤窑水外，奥灰水和黄河水威胁较大。地下水位高程一般在+380米，高于现生产水平，最大涌水量为865.3m3/h。1.5 井田勘探类型及勘探程度评价依据构造形态、断层和褶曲的发育情况以及受岩浆岩影响程度，井田(勘探区)的构造复杂程度为简单构造。依煤层厚度、结构及其变化和可采情况，煤层稳定程度划分为较稳定煤层。第二章 矿井工作制度、生产能力及服务年限2.1 矿井工作制度本矿井设计年工作日为300天。每天三班作业，两班采煤一班准备。每日净提升时间为14小时。2.2 矿井生产能力及服务年限2.2.1 矿井生产能力由于本矿井的采煤机截深取0.8米，每天进刀数为4刀，工作面长度为200米，平均煤厚为6.4米，煤的容重为1.4kg/。故由公式AnB0（L0m1C1+Lfm2C2）NdTA矿井生产能力；掘进出煤系数，取1.1；煤的容重；L工作面长度；M煤层厚度；S采煤机截深；回采率，取95；T年工作日；n放煤步距与采煤机截深的倍比，两采一放，n=2；Nd工作面日循环数，2个放顶煤循环；所以A =nB0（L0m1C1+Lfm2C2）NdT =1.11.4020.8(2002.60.93+2003.80.70) 23002 =300.278（t）故设定年生产能力为300万吨。2.2.2 服务年限该矿井三号煤层煤炭总储量为15897.6万吨，可采储量为13107.5万吨。由于此次设计只针对三号煤层进行，故三号煤层的服务年限为：T=T 矿井服务年限，a;三号煤层可采储量，万t;A 矿井生产能力，万t/a；K 储量备用系数，一般取1.4；由上述公式计算的矿井服务年限为:T = =31.21年因为本设计只针对三号煤层，并非对整个矿井进行计算，所以服务年限不必根据矿井生产能力核定表计算。第三章 井田开拓3.1 井筒形式、数目及位置的确定3.1.1 井筒形式的确定根据第一二章地质资料，及桑树坪矿平硐三号煤底板等高线图可以得出三号煤层沿南北倾斜，煤层埋藏南浅北深，最深处煤层标高为450m，最浅处煤层标高为600m。根据桑树坪煤矿井上下对照图，将工业广场布置在三号煤层东北方向，地面标为470480m左右，故煤层赋存多处于工业广场之上，所以优先考虑平硐开采。考虑煤层于工业场地的位置关系，将平硐布置在477m标高最合适。如果考虑较为方便布置采盘区，将平硐布置在512m标高处，则屏东距工业场地的距离过大，屏东开采不再有优势。由第二章确定矿井生产能力为300万t/a，矿井生产能力较大，主提升要求较高，且煤层倾角最大处仅为4左右，适合胶带提升，故主平硐采用皮带运输。因为矿山井型较大，副井材料和人员运输采用轨道运输较为合适。3.1.2 井筒数目的确定根据矿井运输需要，应首先布置一对平硐，作为主副平硐，担负煤炭、设备以及人员的运输任务。另由第一章中瓦斯赋存方面的资料，矿井开采的3层煤层均有煤尘爆炸性危险，均属不易自燃发火煤层。11#煤层开采时有H2S气体溢出现象。控制3#煤层瓦斯含量大小的主要因素为褶皱构造、煤层埋藏深度、煤变质程度及煤层底板5m范围内砂岩厚度等因素。11#煤层瓦斯含量大小主要与煤层埋藏深度、顶板20m范围内砂岩厚度及煤层底板5m范围内砂岩厚度因素有关。3#煤层瓦斯瓦斯涌出量大小受煤层埋藏深度、煤层厚度、临近层瓦斯含量及日产量等因素的控制。矿井属于高瓦斯突出矿井，瓦斯相对涌出量为13.6m3/t。3#煤层为煤与瓦斯突出煤层。控制3#煤层煤与瓦斯突出的主要地质因素为煤层受破坏程度、煤厚变化幅度、地质构造及煤层瓦斯含量。本矿井属于瓦斯突出矿井，为保证通风量，本矿井采用分区通风。根据布置得