采矿工程毕业设计（论文）-城郊矿3.00Mta新井设计（全套图纸）.doc

1 1 矿区概述及井田地质特征矿区概述及井田地质特征 .3 1.1 矿区概述 .3 1.2 井田地质特征 .4 2 井田境界与储量井田境界与储量 .7 2.1 井田境界 .8 2.2 矿井工业储量计算 .8 2.3 矿井可采储量 .9 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 .12 3.1 矿井工作制度 .12 3.2 矿井设计生产能力及服务年限 .12 4 井田开拓井田开拓 .14 4.1 井田开拓的基本问题 .14 4.2 矿井基本巷道 .22 5 带区巷道布置带区巷道布置 .33 5.1 煤层地质特征 .33 5.2 带区巷道布置及生产系统（见首采带区巷道布置平剖面图）.34 5.3 带区车场及主要硐室 .37 6 采煤方法采煤方法 .39 6.1 采煤工艺方式 .39 6.2 回采巷道布置 .50 6.2.1 回采巷道布置方式 .50 7 井下运输井下运输 .52 7.1 概述 .52 7.2 煤炭运输方式和设备选择 .52 7.3 辅助运输方式和设备选择 .54 8 矿井提升矿井提升 .57 8.1 矿井提升概述 .57 8.2 主副井提升 .57 9 矿井通风及安全矿井通风及安全 .62 9.1 矿井通风系统选择 .62 9.2 矿井风量计算 .66 9.3 矿井风量分配 .71 2 9.4 矿井通风总阻力计算 .73 9.5 矿井通风设备选型 .80 9.6 防止特殊灾害的安全措施 .84 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 .87 参考文献.89 深部围岩变形机理及控制技术研究深部围岩变形机理及控制技术研究 .90 摘 要：.90 关键词.90 0 引言.90 1 开采深度与巷道围岩的变形关系（深部） .91 2 深部巷道围岩稳定的理论基础 .91 3. 深井巷道围岩控制理论基础.99 4 工程实例 .104 5 总结 .112 参考文献：.114 APPLICATION OF OUTBURST RISK INDICES IN THE UNDERGROUND COAL MINES BY SUBLEVEL CAVING.115 INFO.115 ARTICLE HISTORY:.115 KEYWORDS:.115 ABSTRACT.115 INTRODUCTION.115 3. DESORPTION RATE V1 .122 4. METHANE CONCENTRATION IN VENTILATION AND V30 PARAMETER.125 5. DRILL CUTTING VOLUME.126 6. GAS PRESSURE MEASUREMENTS.127 7.CONCLUSIONS.128 REFERENCES.129 井下应用综放的突出危险指数井下应用综放的突出危险指数 .131 作者：.131 文章信息.131 1 基本介绍 .131 2 煤层中的瓦斯浓度 .134 3 吸附率 V1.135 4 瓦斯浓度和 V30 参数.136 5 钻屑体积 .137 3 6 气体压力测量 .140 7 结论 .141 参考文献.142 ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， 4 1 矿区概述及井田地质特征 1.1 矿区概述 1.1.1 矿区地理位置与交通矿区地理位置与交通 城郊井田位于河南省永城市境内，覆盖城关乡、城厢乡的全部及侯岭、双 桥、十八里、将口乡的一部分。南北长约 10.2 km，东西宽约 8.05 km，勘探面 积约 73 km2。矿井北临陈四楼井田，南接新桥井田，地理坐标为：东经 11617301162521，北纬 335352340035。 井田内地势平坦、交通方便。永城市西北至陇海铁路商丘东站约 95 km， 夏邑东站 62 km；东北至京沪铁路徐州车站约 100 km，东南至宿州车站约 75 km，距京九铁路的亳州车站 55 km，且均有柏油公路相通。乡村之间公路相通 （见图 1） 。 图 1-1 城郊矿交通位置图 1.1.2 地形地貌地形地貌 城郊井田位于淮河冲积平原的东部 ，地势平坦，海拔标高在+31+34 m 之间，相对高差 23 m，微向东南倾斜。区内新生界松散沉积物广泛分布，厚 度一般为 220 m 左右。工业广场标高+35 m。 城郊矿 勘探区 公 路 铁 路 图 例 宿县 淮北市 涡阳 茴村 薛湖 徐州市 商丘市 砀山 芒山 亳州 夏邑 永城市 顺和 33 00 20 40 34 00 20 40 11700 11600 1170011600 33 00 20 40 34 00 20 40 省 南 河 江 苏 省 省 徽 安 山 东 省 5 1.1.3 主要河流主要河流 城郊井田内地表水系不发育，仅有淮河支流的沱河从本区北中部自西向 东流过，沱河源于商丘北侧响河，雨季流量剧增，旱季干涸无水，属季节性河 流。实测最高洪水位标高+34.79 m， （1963 年 8 月 9 日） ，年平均水位标高 +30.39 m，最大流量 384 m3/s（1963 年 8 月 9 日） ，年平均流量一般为 12 m3/s。其上游永城市段常年关闸蓄水，致使下游断流无水。 本区地处中纬 34 附近，属半干旱、半湿润季风型气候，蒸发量大于降雨 量，干湿差大，四季分明。年平均气温 14.3 ，日最高气温 41.5，日最低气 温为-23.4。年平均降水量 962.9 mm，年最大降水量 1518.6 mm，年最小降水 量 556.2 mm。大气降水量多集中在 78 月份，可占全年降水量的 50%以上， 年蒸发量 1808.9。永城地区受地震影响不大，地震烈度小于 6 度。 1.1.4 运输及水源电源运输及水源电源 陇海铁路位于矿区北部，青龙山阜阳铁路从矿区南部通过。矿区铁路支线 在青町车站接轨，城郊矿井铁路专用线在集配站接轨。 本矿供电电源双回路均来自矿区自备电厂，电压为 110 kv，自备电厂总装 机容量为 75000 Kw。 本矿井可供选择的水源，地下水有新生界松散层和生产期间井下排水，地 表水有沱河。根据本井田的水文地质特征，地表水沱河属季节性河流，流量不 稳定，旱季断流，不能作为供水水源，新生界第三系上新统含水组， ，其含水沙 层厚 55.58113.65 m，平均 80.16 m，含水丰富，水质符合要求，是可靠的供 水水源。另外，井下排水经处理后也可作为消防洒水和选煤厂洗煤等的供水水 源。 1.2 井田地质特征 1.2.1 井田地质构造井田地质构造 城郊井田位于北北东向的永城隐伏背斜的西翼中段，北北东向断层构造居 主导地位，其次是近东西向构造，局部发育有北西向构造。总体构造特征是以 宽缓褶皱为主，伴随一定数量的断裂构造，且多集中在表现明显的背、向斜两 侧。井田内褶皱构造除柏窑背斜与蒋阁向斜比较紧密外，其余均属褶幅不大的 隆起和凹陷。 1.2.2 煤层特征煤层特征 本井田的主要含煤地层有下二叠统山西组（P1s）及下石盒子组（P1 x） ， 两组煤系地层总厚度平均 172.17m，煤层总厚度平均 10.21 m，总的含煤系数为 5.93%。下二叠统山西组（P1s）含二煤组，由 13 个分层组成，分层编号从下 至上分别为二 1、二 2、二 3，煤层平均总厚度为 3.94m，含煤系数为 3.8%。下 石盒子组（P1x）含三煤组，由 47 个分层组成，分层编号从下至上分别为三 6 1、三 2、三 3、三 4、 、三 5、 、 、 、三 6 及三 7。煤层总厚度为 6.27 m，含煤系数 为 9.0%。井田内二 2、三 2 煤层为可采煤层，详见煤层情况一览表 。 表表 1-11-1 煤层情况一览表煤层情况一览表 煤 组 号 煤 层 编 号 煤 分 层 数 煤厚 最小最大 平 均 (m) 间距 最小最大 平 均 (m) 夹 矸 层 数 可 采 情 况 含 煤 系 数 煤层稳定性 三 7 1 0.200.50 0.38 0不可采不稳定 0.6221.02 4.10 三 6 1 0.121.20 0.53 0不可采不稳定 0.4314.29 3.75 三 5 12 0.201.17 0.57 01 偶见可采 点 不稳定 0.9014.40 6.57 三 4 13 0.053.55 0.45 02不可采较稳定 0.409.35 4.10 三 3 1 0.20.95 0.3 0不可采不稳定 0.5215.21 4.32 三 2 1 0.403.20 4.5 01不可采不稳定 25.3032.42 28.86 三 12 1 0.20054 0.34 0不可采不稳定 三 煤 组 三 11 12 0.32.03 0.35 40.3652.29 46.33 01不可采 9.0% 较稳定偏不 稳定 二 3 1 0.20.40 0.30 0不可采不稳定 1.408.22 4.81 二 煤 组二 2 12 0.327.68 4.523.0140.08 0可采 3.8% 稳定 7 二 1 12 0.250.55 0.40 30.4701不可采不稳定 1.2.3 煤质煤质 二 2 煤层属低灰分，特低硫，特低磷，高发热量，易选的优质无烟煤。 二 2 煤层中贫煤数量较少，除它的发热量量稍高于无烟煤外，其它煤质特 征与无烟煤相似。主采煤层的煤质特征见下表： 表表 1-21-2 各主采煤层的煤质特征下表各主采煤层的煤质特征下表 原 煤精 煤煤 层 编 号 煤质 牌号Ad(%)St.d(%) Qnet.ad( MJ/kg) Ag(%)Vr(%)Cc(%)Hr(%) WY 8.6435.67 14.41(178) 0.141.05 0.498(8) 20.732.4 28.5(155) 2.5011.5 3 6.23(147) 5.629.86 7.80(145) 91.0395.29 92.76(98) 3.244.20 3.78(101) 二 2 TR 13.3215.0 1 14.35(4) 0.101.00 0.49(8) 29.630.4 29.9(4) 3.978.96 6.58(4) 10.0310. 72 10.41(5) 90.5291.70 91.23(3) 3.944.19 4.05(3) 1.2.4 水文地质特征水文地质特征 新生界松散层划分为四个含水层组及四个隔水层组，由于新生界底部砂层 少，富水性又弱，与基岩之间有平均厚 44.29 m 的粘土隔水层，对矿床一般无 充水影响。 煤层顶板砂岩裂隙水是矿床主要直接充水的水源，但由于井田内砂岩富水 性很弱，渗透性差，径流滞缓，补给源不足，故对将来的矿床开采一般不会造 成太大的威胁。 太原组上段灰岩是开采二 2 煤层的间接充水含水层，二 2 煤底板下距 K3（L11 灰岩，平均厚 1.64 m）平均距离 50 m，距 L8 灰岩（平均厚 10.49 m） 平均距离 80 m，L8 上距 L11 一般平均在 30m 左右，其间又有泥岩，砂质泥岩 相隔，基本无水力联系，因此，如不受断裂构造影响，正常情况下不会造成突 水。 本井田断层富水性微弱，具有一定的隔水性能，一般情况下不会发生大导 水威胁。 综上所述，本井田是一个与外部水力联系微弱，补给不足的较完整的独立 水文地质单元，开采煤层远离地表水体，无流水影响，间接充水岩层“灰岩” 虽然单位涌水量较大，局部在断层处有与煤层对接的可能性，如留好煤柱，远 离断层，一般是不会突水的，本矿井水文地质，工程地质条件属中等类型。 8 矿井正常涌水量 180250 m3/h。 1.2.5 其它开采地质条件其它开采地质条件 （1）煤层顶底板 二 2 煤层直接顶板，底板主要为薄层状泥岩，砂质泥岩，局部为粉砂岩， 抗压强度一般小于 600 kg/cm2（局部大于 600 kg/cm2） ，稳定性差，管理有一定 困难。 二 2 煤层直接顶，底板多为细中粒砂岩，厚层状泥岩（厚度一般大于 5 m） ， 局部为砂质泥岩或落层状泥岩，抗压强度一般大于 600 kg/cm2 ，岩石的完整性， 稳定性较好，顶板易于管理，底板一般不易发生底鼓。 （2）瓦斯、煤尘等 井田中各煤层沼气含量一般小于 0.5 cm3/g，属低沼气矿井。各煤层均无煤 尘爆炸危险。各煤层均属不自燃发火煤层。 （3）地温 井田内地温仅随深度的增加而增加。井田的平均地温梯度为 2.67 /100 m，从地温梯度看，浅部地温梯度较高，深部地温梯度较低。 从三 2 煤层地温等值线图上看出，等温线与煤层底板等高线基本平行，煤 层-500 m 以浅的地温一般低于 30 ，-600 m 以深的地温除井田东南部小面积 低温区外，一般为一级高温区。 四 洪 岗 背 斜 向 堂 四 里 禅 禅 里 四 城 永 斜 向 郊 城 F30 曹楼断陷 曹楼 F9 F6 F3 F16 柏 F4 洪岗 屈庄 F3 F4 小莫庄 小 莫 庄 向 斜 F28 F2 F7 F20 蒋阁 F5 F17 F1 F14 马岗 蒋 阁 向 斜 马 岗 背 斜 背斜轴 向斜轴 正断层 二2煤层露头 井田边界 二2 F12 堂 柏窑 楼 四 陈 斜 向 楼 陈 F2 二2 屈 庄 向 斜 窑 背 斜 F21 N 图1-2 城郊井田构造纲要图 10 图 1-2 地质构造纲要图 11 2 井田境界与储量 2.1 井田境界 矿井井田范围东部边界为人为划分，西部以 F7 断层为界，南部以 F20 断 层为界，北部以 F5 断层为界，北西角以煤层露头为界。井田走向长度平均约为 10.2 km ，南北平均长约为 8.05 km。煤层最小倾角，最大倾角，平均倾角47 。5 2.2 矿井工业储量计算 2.2.1 储量计算依据储量计算依据 1.根据城郊煤矿井田地质勘探报告提供的煤层储量计算图计算； 2.依据煤炭资源地质勘探规范关于化工、动力用煤的标准：计算能利 用储量的煤层最低可采厚度为 0.8 m，原煤灰分不大于 40%。计算暂不能利用 储量的煤层厚度为 0.70.8 m； 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 0.05 m 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。 6.煤层容重：、三煤为优质无烟煤，其容重均为 1.40 t/m3。 2.2.2 矿井工业储量矿井工业储量 本矿井的主采煤层为二 2 煤，其厚度为 4.5m。因此在计算工业储量时只针 对这层煤，对于其它不可采煤层不予以计算。 本设计的储量计算是在精查地质报告提供的 1：10000 煤层底板等高线图基 础上计算出来的，因此计算数据真实可靠。 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： g ZSMR 式 2-1 3 1 1 cos gi i i ZS M 77 77 11 2.0 104.5 1.42.41 104.5 1.4 cos4.69cos3.57 11 1.4 104.5 1.41.5 104.5 1.4 cos7.0cos4.23 4.5760 g Z t 亿 12 式中：Zg-矿井的工业储量； S -井田的倾斜面积； M-煤层的厚度； -煤的容重，本矿井为 1.4 t/m3； 估算可采储量80% 4.5760 95%3.47776 k Zt亿 设计 400 万 t/a 矿井服务年限 4 3.4776 1059.9760 400 1.4 k Z Zaa A K A 设计 300 万 t/a 矿井服务年限 4 3.4776 1082.8060 300 1.4 k Z Zaa A K A 取 300 万 t/a。 （注：第三章详细说明） 图 2-1 地质块段划分图 2.3 矿井可采储量 2.3.1 安全煤柱留设原则安全煤柱留设原则 1.工业场地、井筒留设保护煤柱，对较大的村庄留设保护煤柱，对零星分 布的村庄不留设保护煤柱； 2.各类保护煤柱按垂直断面法或垂线法确定。用岩层移动角确定工业场地、 村庄煤柱。 3.维护带宽度：风井场地 20 m，村庄 10 m，其他 15 m； H=17107m F14 F14 F14-16069H=620m F5 6281H=42133m 5868F14H=17107m F14 5868H=17107m 5868 -360 -380 -240 -280 -300 -280 -320 -360 -400 -360 -360 -240 -520 -480 -400 -400 -360 -360 -240 -280 -320 -440 -600 -400 -720 -440 -480 -360 -400 -400 -480 -440 -400 -280 -400 -400 H=100m70F H78m 57-73 F20 -520 -400 -480 -680 -560 -520 -480 -520 -520 -600 -440 -400 -440 -400 -480 -560 -440 -440 -440 -440 -560 -680 -640 -600 F770Hmax=200m F2 H400m 6570 F2切割了L8灰岩 F20 F20 H400m 6070 F20 H400m 6070 F20切割了L8灰岩 F20切割了L8灰岩 -760 -880 -840 -680 -720 -840 -680 -840 -880 -760 -880 -680 -600 3750500 3750500 3751000 3751000 3751500 3751500 3752000 3752000 3752500 3752500 3753000 3753000 3753500 3753500 3754000 3754000 3754500 3754500 3755000 3755000 3755500 3755500 3756000 3756000 3756500 3756500 3757000 3757000 3757500 3757500 3758000 3758000 3758500 3758500 3759000 3759000 3759500 3759500 3760000 3760000 3760500 3760500 3761000 3761000 3761500 3761500 3762000 3762000 3762500 3762500 3763000 3763000 3763500 3763500 3764000 3764000 39433000 39433000 39433500 39433500 39434000 39434000 39434500 39434500 39435000 39435000 39435500 39435500 39436000 39436000 39436500 39436500 39437000 39437000 39437500 39437500 39438000 39438000 39438500 39438500 39439000 39439000 39439500 39439500 39440000 39440000 39440500 39440500 39441000 39441000 39441500 39441500 39442000 39442000 39442500 39442500 39443000 39443000 39443500 39443500 39444000 39444000 39444500 39444500 39445000 39445000 39445500 39445500 39446000 39446000 39446500 39446500 -720 -640 -600 -720 -800 F7 H200m 70 F770Hmax=200m -680 -840 -520 -480 -480 -480 -480 -520 -800 -640 -600 -480 -480 -440 -440 -400 -400 -360 -320 -400 -360 -440 -320 -360 -400 -440 -360 -440 -480 -480 -640 -320 -480 -400 -680-760 -440 -400 -440 -440 -320 -320 -320 -360 -360 -360 -360 -360 -360 -360 -880 -880 -480 -480 -480 -520 -520 -520 -520 -560 -560 -560 -560 -600 -600 -720 -720 -760 -800 -840 -840 -840 -360 I I II III IV 13 4. 根据经验井田边界保护煤柱留 50 m，断层保护煤柱的留设按落差大于 50 m 时，断层两侧各留 40 m，落差大于 50 m 时，两侧各留 50 m。本矿井井田 内的几条大断层的落差均大于 50 m，因此在两侧各留 40 m 的保护煤柱。 5.工业场地占地面积，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 2-1。 表表 2-12-1 工业场地占地面积指标工业场地占地面积指标 井 型（万 t/a）占地面积指标（公顷/10 万 t） 240 及以上1.0 120-1801.2 45-901.5 9-301.8 2.3.2 矿井永久保护煤柱损失量矿井永久保护煤柱损失量 1）边界保护煤柱按下式计算 式 2-2ZL