采矿工程毕业设计（论文）-丁集煤矿1.5 Mta新井设计【全套图纸】.doc

中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 目目 录录 一一 般般 部部 分分 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 1 1 矿区地理位置 3 1 1 2 矿区气候条件 3 1 1 3 矿区开发情况 3 1 1 4 矿井水源 电源及其他情况 3 1 2 井田地质特征 3 1 2 1 煤系地层 3 1 2 2 构造 3 1 2 3 岩浆活动 3 1 2 4 水文地质 3 1 3 煤层特征 3 1 3 1 煤层 3 1 3 2 煤质 3 2 井田境界与储量井田境界与储量 3 2 1 井田境界 3 2 2 矿井储量计算 3 2 2 1 储量计算基础 3 2 2 2 矿井地质储量计算 3 2 2 3 工业储量计算 3 2 2 4 安全煤柱留设 3 2 2 5 工业广场保护煤柱损失量 3 2 2 6 断层和井筒保护煤柱 3 2 2 7 矿井设计可采储量 3 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 3 3 1 矿井工作制度 3 3 2 矿井设计生产能力及服务年限 3 4 井田开拓井田开拓 3 4 1 井田开拓的基本问题 3 4 1 1 确定井筒形式 数目 位置及坐标 3 4 1 2 工业场地的位置 3 4 1 3 开采水平确定 3 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 4 1 4 主要开拓巷道 3 4 1 5 井田开拓方案提出与比较 3 4 2 矿井基本巷道 3 4 2 1 井筒 3 4 2 2 主要开拓巷道 3 4 2 3 井底车场及硐室 3 5 准备方式准备方式 带区巷道布置带区巷道布置 3 5 1 煤层地质特征 3 5 1 1 带区煤层特征 3 5 1 2 煤层顶底板岩石构造情况 3 5 1 3 水文地质 3 5 1 4 地质构造 3 5 1 5 地表情况 3 5 2 带区巷道布置及生产系统 3 5 2 1 带区准备方式的确定 3 5 2 2 带区巷道布置 3 5 2 3 带区生产系统 3 5 2 4 带区巷道掘进 3 5 2 5 带区生产能力及采出率 3 5 3 带区车场选型设计 3 6 采煤方法采煤方法 3 6 1 采煤工艺方式 3 6 1 1 采煤方法的选择 3 6 1 2 回采工作面长度的确定 3 6 1 3 工作面的推进方向和推进度 3 6 1 4 综采工作面的设备选型及配套 3 6 1 5 各工艺过程注意事项 3 6 1 6 工作面端头支护和超前支护 3 6 1 7 循环图表 劳动组织 主要技术经济指标 3 6 1 8 综合机械化采煤过程中应注意事项 3 6 2 回采巷道布置 3 6 2 1 回采巷道布置方式 3 6 2 2 回采巷道参数 3 7 井下运输井下运输 3 7 1 概述 3 7 1 1 矿井设计生产能力及工作制度 3 7 1 2 煤层及煤质 3 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 7 1 3 运输距离和辅助运输设计 3 7 1 4 矿井运输系统 3 7 2 带区运输设备选择 3 7 2 1 设备选型原则 3 7 2 2 带区运输设备选型及能力验算 3 7 3 大巷运输设备选 3 7 3 1 主运输大巷设备选择 3 7 3 2 辅助运输大巷设备选择 3 7 3 3 运输设备能力验算 3 8 矿井提升矿井提升 3 8 1 矿井提升概述 3 8 2 主副井提升 3 8 2 1 主井提升 3 8 2 2 副井提升设备选型 3 9 矿井通风及安全矿井通风及安全 3 9 1 矿井地质 开拓 开采概况 3 9 1 1 矿井地质概况 3 9 1 2 开拓方式 3 9 1 3 开采方法 3 9 1 4 变电所 充电硐室 火药库 3 9 1 5 工作制 人数 3 9 2 矿井通风系统的确定 3 9 2 1 矿井通风系统的基本要求 3 9 2 2 矿井通风方式的选择 3 9 2 3 矿井通风方法的选择 3 9 2 4 带区通风系统的要求 3 9 2 5 带区通风方式的确定 3 9 3 矿井风量计算 3 9 3 1 通风容易时期和通风困难时期采煤方案的确定 3 9 3 2 各用风地点的用风量和矿井总用风量 3 9 3 3 风量分配 3 9 4 矿井阻力计算 3 9 4 1 计算原则 3 9 4 2 矿井最大阻力路线 3 9 4 3 计算矿井摩擦阻力和总阻力 3 9 4 4 两个时期的矿井总风阻和总等积孔 3 9 5 选择矿井通风设备 3 9 5 1 选择主要通风机 3 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 9 5 2 电动机选型 3 9 6 安全灾害的预防措施 3 9 6 1 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施 3 9 6 2 预防井下火灾的措施 3 9 6 3 防水措施 3 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 3 参考文献参考文献 3 专专 题题 部部 分分 1 绪论绪论 3 1 1 问题的提出与研究意义 3 1 2 文献综述 3 1 2 1 岩体微裂隙注浆量预计 3 1 2 2 离层注浆防治地表塌陷的注浆量预计 3 1 2 3 断层冒落带的注浆量预计 3 1 2 4 软岩巷道冒落区注浆量预计 3 1 2 5 采场冒落区注浆充填量预计 3 1 3 主要研究内容及研究思路 3 1 3 1 主要研究内容 3 1 3 2 研究思路 3 2 冒落区注浆量的影响因素冒落区注浆量的影响因素 3 2 1 岩体孔隙率 3 2 2 岩体碎胀系数 3 2 3 岩体轴向应力 3 2 4 注浆工艺 3 3 冒落区模型建立冒落区模型建立 3 3 1 冒落区形态分类 3 3 2 碎胀系数 KP的确定 3 3 3 冒落岩块与顶板之间存在离层空间 3 3 4 冒落岩块充满采空区 3 4 冒落区注浆充填量的预计方法冒落区注浆充填量的预计方法 3 4 1 伪注浆预计方法概述 3 4 1 1 基本思想 3 4 1 2 方法概述 3 4 1 3 预计方法具体步骤 3 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 5 研究主要结论研究主要结论 3 参考文献参考文献 错误 未定义书签 专专 题题 部部 分分 英文原文英文原文 3 中文译文中文译文 3 参考文献 3 致致 谢谢 3 全套图纸 加全套图纸 加 153893706153893706 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 一 般 部 分 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计第 1 页 1 矿区概述及井田地质特征矿区概述及井田地质特征 1 1 矿区概述矿区概述 1 1 1 矿矿区区地地理理位位置置 丁集矿井位于安徽省淮南市西北部 距淮南市洞山约 50km 行政区划隶属淮南市潘集 区和凤台县境内 其地理坐标为 东经 116 33 16 116 42 37 北纬 32 47 26 32 54 31 凤台 蒙城公路穿越井田中部 且与凤台 淮南等公路相接 沿凤蒙公路至凤台港与淮 河水运相接 淮南 阜阳铁路从井田南缘通过 矿井中心距凤台车站约 10km 该车站东到 蚌埠约 110km 西至阜阳约 100km 分别与京沪 京九铁路相接 矿区铁路专用线和矿区公 路在矿井南部经过 交通极为便利 1 1 2 矿矿区区气气候候条条件件 本区属过渡带气候 为季风温暖带半湿润气候 季节性明显 夏季炎热 冬季寒冷 据 凤台县气象局观测资料 年平均气温 15 1 极端最高气温 41 4 1959 年 8 月 24 日 极 端最低气温 22 8 1966 年 1 月 31 日 年平均降雨量 926 3mm 最大 1723 5mm 1954 年 最小 471 9mm 1966 年 日最大降雨量 320 44mm 小时最大降雨量 75 3mm 降雨多集中在 6 7 8 三个月 约占全年的 40 年平均蒸发量 1610 14mm 水面 最大 2008 1mm 1958 年 最小 1261 2mm 1980 年 蒸发量大于降雨量 潮湿系数近似 0 5 相对湿度最大 78 最小 10 14 平均为 74 初雪一般在十一月上旬 终雪在次年三月中旬 雪期 72 127 天 最长 138 天 最短 26 天 最长连续降雪 6 天 日最大降雪量 16cm 冻结及解冻无定期 一般夜冻日解 冻结深度 4 12cm 最大冻结深度 30cm 春季多东南风 夏季多东南及东风 秋季多东风 东北风 冬季多东北风 西北风 风 速一般为 2 8 3 5m s 平均 3 3m s 最大风速 22m s 1978 年 8 月 8 日 南风 1 1 3 矿矿区区开开发发情情况况 淮南煤田是我国东部最大的矿区之一 淮南矿业集团现有生产矿 公司 井 9 对 设计总 能力 22 25Mt a 核定能力 31 50 Mt a 2005 年实际产量 3095 万吨 矿区分为老区和新区 老矿区分布在淮河以南 开发历史较久 先后建有大通 九龙岗 新庄孜 谢一 谢二 谢 三 李一 李二 毕家岗 李咀孜 孔集等 11 对矿井 其中大通 九龙岗 谢三 毕家岗 等四对井先后已报废或并入它矿 由于生产系统复杂 资源不足等原因 一部分矿井批准破 产 重组 现有生产矿 公司 为 新庄孜矿 谢一矿 谢李公司 谢二井 李一井 李二井 孔李公司 孔集井 李咀孜井 潘谢矿区为新区 分布于淮河以北 七十年代开始建井 现 有潘一 潘三 谢桥 张集 张北五对大型生产井和潘东公司 原潘二矿 正在建设的还有 顾桥 顾北 潘北等矿井 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计第 2 页 1 1 4 矿矿井井水水源源 电电源源及及其其他他情情况况 1 水源 本井田地下水资源十分丰富 新生界含水层水质均符合饮用水标准 含水组砂层较厚 水量丰富 水质优良 可作为矿井饮用水等生活用水水源 另外 矿井井下排水量较大 正 常涌水量为 480m3 h 经深度净化处理后也可满足矿井生产用水的要求 2 电源 供电电源可靠 矿井地面设 110kV 变电所 1 座 其 2 回供电电源 1 回接自芦集 220kV 区域变电所 另 1 回接自丁集 220kV 区域变电所 淮南矿业 集团 公司已与淮南供电部 门签订了供电协议 因此矿井供电电源可靠 3 建筑材料 矿井建设所需钢材 木材 水泥及其它土产材料 均可由当地供应 4 村庄及土地占用情况 本区地处冲积平原 土地比较肥沃 村庄较多 农副业生产比较发达 主要农作物有小 麦 玉米及稻谷 从目前矿井开采情况来看 只要认真执行国家有关政策 合理规划和安排 采用先进的 科学技术 在有关部门的协作配合下 占地和地面村庄对煤炭开采的影响问题将会得到妥善 解决 1 2 井田地质特征井田地质特征 1 2 1 煤煤系系地地层层 本区地处黄淮平原 淮南煤田位居广阔的平原之中 全部被第四系覆盖 唯有煤田南北 两翼边缘的低山残丘 出露前震旦系变质岩 震旦 寒武 奥陶系等古老地层 丁集井田属 全隐蔽含煤区 地层由下而上依次有奥陶系 石炭系 二叠系 第三系和第四系 一 奥陶系中下统 O1 2 根据邻区资料 所见石灰岩由浅灰 浅紫红色灰岩 白云质灰岩组成 隐晶致密 细晶 结构 夹角砾状灰岩和紫红 灰绿色页岩 水平 缓波状层理 下部裂隙溶洞发育 二 石炭系 1 中统本溪组 C2 根据邻区资料 本溪组平均厚 3 05m 主要为浅灰绿色铝铁质泥岩及泥岩 含较多黄铁 矿 本溪组假整合于奥陶系之上 2 石炭系上统太原组 C3 太原组平均厚 96 75m 由 13 层灰岩 生物碎屑灰岩 泥灰岩与泥岩 砂岩组成 含不 稳定薄煤层 7 层 不可采 太原组整合于本溪组之上 三 二叠系 二叠系平均总厚 1002 72m 分上 下统四个组 其中山西组 上 下石盒子组为含煤 地层 平均厚 742 72m 含煤 29 层 总厚 27m 含煤系数为 3 6 可分 7 个含煤段 上部 石千峰组为非含煤地层 底部以灰岩与太原组分界 二叠系整合于太原组之上 1 二叠系下统山西组 P1sh 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计第 3 页 第一含煤段 平均厚 83 54m 含 1 3 二层可采煤层 含煤系数为 5 底部为灰黑色 海相泥岩 1 煤下以细砂岩为主 互层状 水平层理 缓波状层理发育 3 煤上以细中砂岩 为主 次为粗砂岩 局部含砾及泥质包体 时而冲刷煤层 上部为粉砂岩 砂质泥岩 2 二叠系下统下石盒子组 P1x 第二含煤段 平均厚 130 40m 含煤 9 层 4 9 煤组 其中可采煤层 5 层 4 1 4 2 5 1 7 2 8 煤为主采煤层 含煤系数 10 5 底部为中粗砂岩 是与下伏山西组的分界 其 上为泥岩和花斑状泥岩 全区稳定 是煤层对比的主要标志层 4 煤与 5 煤之间粉细砂岩互 层极为发育 5 煤层顶底多薄层状砂泥岩互层 3 二叠系上统上石盒子组 P2S 地层平均厚 527m 分五个含煤段 1 第三含煤段 平均厚 100m 含煤 3 层 编号为 11 煤组 其中 11 2煤为主采煤层 含煤系数 2 48 底部砂岩是上 下石盒子组的分界 下部以砂岩 石英砂岩为主 夹砂质 泥岩 少有花斑 中部以泥岩 砂质泥岩为主 常见含菱铁鲕粒及椭球状菱铁结核并有花斑 状泥岩 中上部含煤三层 上部为砂质泥岩夹细中砂岩 2 第四含煤段 平均厚 115m 含煤 4 层 编号是 12 15 煤 其中 13 1煤是主要可采 煤层 含煤系数 3 7 下部以中细砂岩 石英砂岩为主 其上为紫红色含鲕花斑状泥岩 分布稳定 为主要对比标志层 中部为煤组层位 由泥岩和煤层组成 中上部以泥岩类为主 夹砂岩 内有 2 3 层泥岩 3 第五含煤段 平均厚 75m 含煤 4 5 层 编号为 16 17 煤 不可采 含煤系数 1 5 本段多呈青灰色 灰绿色 以泥岩 砂质泥岩为主 夹细砂 砂泥岩互层 底部以石英砂岩 细中砂岩与第四含煤段分界 其上有 1 4 层花斑泥岩 4 第六含煤段 平均厚 90m 含煤 4 层 编号为 18 21 煤 均为不稳定薄煤层 含煤 系数 0 83 岩性以青灰色砂质泥岩为主 下部以中厚层状细中砂岩为主 夹薄层状泥岩 18 19 煤间夹有 1 3 层薄层硅质海绵岩及硅质泥岩 煤层底部具鲕状铝质泥岩 5 第七含煤段 平均厚 90m 含煤 4 层 编号为 22 25 煤层 均属不稳定不可采煤层 常尖灭或相变为炭质泥岩 含煤系数 0 3 下部以灰绿色砂岩或砂质泥岩组成 中部以砂 岩为主 上部以深灰色砂质泥岩为主 夹薄层状砂岩 4 二叠系上统石千峰组 P2sh 地层平均厚度 260m 为杂色非含煤地层 由泥岩 粉砂岩 中细砂岩 含砾石砂岩组 成 底部为含砾中粗砂岩与上石盒子组分界 四 三叠系 P 是一套红色碎屑岩 由棕红 紫红色砂岩 粉砂岩 泥岩组成 厚度不详 与下伏石千 峰组呈整合接触 五 第三系 R 1 下第三系 E 厚 0 180 75m 分布在井田西北部 由一套紫红色为主的杂色砂砾岩组成 砾石成分 以石英砾岩和各级石英砂岩为主 胶结物为泥质和粉砂质 2 上第三系 N 中新统 N11 厚 0 110 55m 以中细砂 含泥质的砂砾层 粘土砾石及薄层粘土 砂 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计第 4 页 质 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计第 5 页 图图 1 1 综合地质柱状图综合地质柱状图 m m m 1 1000 15 14 P 1 2 2 3 4 5 13 1 2 3 Gigantopteris nicotiancfoleashenk Rhodea sp Dicranophyllum sp 3 11 2 Lobatanmularia ensifolia Halle 鳞 木 Lepidodendron sp 楔 叶 Sphenophyllum sp 等 0 206 0 97 0 10 2 1 937 4 17 0 4412 5 0 2062 1 11 070 57 0 255 3 62 17 9 79 0 9022 15 0 65 0 9 3 0 204 1 00 07 2 1 32 0 78 62 0 2068 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计第 6 页 粘土组成 直接覆盖在煤系之上 中新统 N12 厚 32 2 131m 以粘土和砂质粘土为主 全区分布稳定 上新统 N2 厚 105 50 192 22m 以细中砂为主 含少量砾石 六 第四系 Q 平均厚 103 45 133 60m 平均 110m 下部以灰黄色松散中 细砂夹多层砂质粘土和粘 土 含铁猛结核 上部由土黄夹青灰色薄层细粉砂和砂质粘土 富含砂礓和铁猛结核与蚌壳 碎片 1 2 2 构构造造 本区位于淮南复向斜中北部 井田东段为潘集背斜西缘 井田西段为陈桥背斜东翼与潘 集背斜西缘的衔接带 潘集背斜轴及地层走向近东西展布 井田北部为宽缓背斜 形态较为 完整 两翼地层倾角 10 15 背斜南翼为井田主体部分 总体为一单斜构造 地层走向 呈波状曲线变化 断层发育 以走向逆断层为主 井田东段有岩浆岩侵入影响煤层 井田西 段位于陈桥背斜东翼与潘集背斜西部的衔接带 总体构造形态为走向南北 向东倾斜的单斜 构造 地层倾斜平缓 倾角 5 15 并有发育不均的次级宽缓褶曲和断层 本井田地层走向变化和构造特征 取决于区域构造背景 受潘集 陈桥背斜的控制 潘 集 陈桥背斜均为北西走向 然而它们呈错位排列 轴位错开约 6km 潘集 陈桥背斜的排 列形式 构成了背斜南翼地层走向呈北西 南北 北西的 S 形态 1 2 3 岩岩浆浆活活动动 岩浆岩呈岩盘状以露头形式出露于井田东部 分布在潘集背斜轴部及其两侧 消失于二 十线 东西长 2300m 南北宽 1200 2000m 岩体上覆松散层 下伏煤系地层 在煤系中呈 岩床和岩脉产出 侵入于 4 煤 20 煤层位 且由东向西侵入层位逐渐增高 钻孔所见岩体 最大厚度为 145 55m 岩性为细晶岩和正长斑岩 绝对年龄 1 1 亿年 属燕山期产物 煤层 受其影响发生变质 局部为天然焦 无烟煤 贫煤 局部煤层被岩体全部吞蚀 亦有变薄者 岩体主要影响 11 2和 8 煤层 对中下部煤层影响甚微 1 2 4 水水文文地地质质 本区含水层 组 由新生界松散层砂层孔隙水 二叠系砂岩裂隙水和石炭系太原组及奥陶 系石灰岩岩溶裂隙水三部分组成 1 新生界松散层含隔水层 组 井田内松散层厚 346 75m 563 80m 其厚度变化随古地貌形态由东南向西北增厚 基 本沿古地形向西北倾斜 局部地段稍有起伏 唯东南部 13 孔处出现一古丘 松散层自上而 下可分为三个含水层 组 一个隔水层 组 2 下第三系砂砾岩含水组 钻探揭露厚度 0 180 75m 底板埋深 414 07 737 85m 主要分布在井田的西北部 东 部有 7 9 两孔见砂砾岩 厚度小 分布范围有限 砂砾岩以石英岩砾和各级石英砂岩砾为 主 胶结物为泥质及粉砂质 砂砾岩裂隙不发育 据邻区单孔抽水成果 q 0 0196L s m 富 水性弱 正常情况下对矿坑充水无影响 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计第 7 页 3 二叠系砂岩裂隙含水层 组 和隔水层 组 含水层岩性以中 细砂岩为主 局部为粗砂岩和石英砂岩 分布于可采煤层及泥岩之间 岩性厚度变化均较大 分布又不稳定 据简易水文地质观测 全泵量漏水均在砂岩内 区内 三次抽水试验 水位标高 9 85 26 68m q 0 000676 0 0342 l s m k 0 00226 0 207m d 水温 17 26 矿化度为 1 091 2 145g l 全硬度为 3 39 5 22 德国度 水质类型 HCO3 Cl Na 综上所述 煤系的富水性取决于砂岩裂隙的发育程度 开启大小和延展长度 而裂隙发 育的不均一性导致煤系富水性有很大差异 按钻孔单位涌水量 本区煤系富水性弱 从抽水 Q S 曲线向 疏干 方向变化 停抽后 水位恢复缓慢 表明是以储存量为主的不均一裂 隙含水层 组 4 二叠系底部隔水层 组 二叠系底部 1 煤层距太原组灰岩距离为 24 02 37 47m 平均 30 11m 主要由泥岩 粉砂 岩 砂泥岩互层组成 局部夹细砂岩 正常情况下 对太原组灰岩水能起一定隔水作用 5 太原组灰岩岩溶裂隙含水层 太原组灰岩在本区埋藏较深 背斜轴部一般埋藏在 830m 以下 远离第一水平的先期开 采地段 据区域资料 地层总厚约 100 110m 含灰岩 13 层 除第 3 4 12 等三层灰岩较 厚外 其余均为薄层灰岩 灰岩岩溶裂隙发育不均一 一般在背斜轴部岩溶发育 但多被方 解石充填 简易水文未发现漏水和明显消耗 十九 4 孔抽水资料 水位标高 22 11m q 0 244L s m k 1 81m d 水质类型 Cl K Na 矿化度 2 425g L 水温 31 5 富水 性中等 6 奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层 本区无钻孔揭露 综合邻区资料 钻探最大揭露厚度 56 89m 岩性致密呈厚层状 岩 溶裂隙不发育 水位标高 20 56 24 60m q 0 00369 0 0348L s m k 0 034 0 11m d 矿 化度 2 30 2 4g L 全硬度 4 39 德国度 水温 23 29 水质类型 Cl K Na 从区域性资料分 析 奥陶系灰岩岩溶裂隙在中下部比较发育 因岩溶裂隙发育不均一 各处富水性有一定差 异 潘谢矿区奥灰富水性表现为弱 中等 7 岩浆岩含水层 岩浆岩呈岩盘状以露头出露在井田东部 分布在潘集背斜轴部及浅部断层密集区 岩体 上覆松散层下部含水层 组 下伏煤系地层 岩性为细晶岩 钻孔揭露最大厚度 145 55m 上部风化裂隙发育 沿裂隙面有水锈色 据邻区抽水资料 水位标高 19 952 19 668m q 0 00476 0 0412L s m k 0 0274 0 0494m d 矿化度 1 826 2 504g L 水质类型 Cl SO4 Na K 型水 富水性弱 8 地下水的补给途径和含水层之间的水力联系 本区地下水运动 因受含水层 组 埋藏条件不同 表现在地下水补给 迳流和排泄条 件有明显差别 1 新生界松散层含水层 上部含水层上段因埋藏浅 浅层地下水运动既有层间水平流动 又有垂直方向交替比 较明显 以大气降水和地表水补给为主 雨季时河流侧向补给 水位随季节变化 排泄方式 主要是人工开采及蒸发 旱季亦可补给河流 下段地下水迳流方式为侧向层间迳流 补给来 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计第 8 页 源主要是侧向和上段含水层 组 越流补给 排泄方式主要是人工开采和侧向迳流排泄 中部含水层 组 因上部无明显隔水层存在 天然状态下 上 中含水层 组 存在 水力联系 地下水以缓慢的层间迳流为主 储存量受区域调节 下含水层 组 之上有厚层粘土隔水层存在 与中含水层 组 无水力联系 其本身 以储存量为主 水平运动缓慢 下含直接覆盖基岩各含水层 组 之上 与基岩含水层有一 定水力联系 2 二叠系砂岩裂隙含水层 煤系砂岩分布在煤层和泥质岩石之间 砂岩厚度小 分布不稳定 又有煤层和泥质岩石 相隔 断层带一般含水性弱 导水性差 因此砂岩之间无水力联系 浅部与松散层下部含水 层 组 有一定水力联系 开采浅部煤层时 下部含水层 组 地下水通过基岩风化带垂直 渗入补给矿井 3 太原组灰岩岩溶裂隙含水层 组 太原组第一层灰岩距 1 煤层底板平均间距 30 11m 天然状态下无水力联系 开采水平 达 826m 水头压力达 8 3Mpa 开采条件下远远超过 1 煤层下隔水层 组 岩石的抗压强 度 特别是受断层的影响 1 煤层与灰岩之间隔水层 组 厚度变小或与灰岩对口 有可能 对煤系砂岩进行补给和造成灰岩突水 9 矿床水文地质类型 本区在留设防水煤柱 一般 80m 条件下 因灰岩水头压力大 可能以底板突水方式进 入矿坑 水文地质条件中等 10 矿井充水因素分析 本井田与潘集生产各矿的水文地质特征基本相同 矿井充水水源由三部分组成 1 新生界砂层水 本区新生界松散层下部含水层 组 直接覆盖在煤系之上 天然条件下 下含水通过煤 系基岩风化带垂直渗透补给 补给量大小与风化带岩性和渗透性大小有密切关系 2 煤系砂岩裂隙水 是矿坑直接充水水源 区内砂岩裂隙发育极为不均 富水性差异较大 抽水试验成果和 生产矿井出水点水量变化趋势 均表明煤系砂岩裂隙水弱 但在穿过坚硬砂岩层时 须提防 储存水量突然溃出 11 矿井涌水量初步预计 丁集矿井第一开采水平 826m 中前期不开采 1 3 煤层 不涉及灰岩水的问题 经过计 算开采 4 13 1煤层时 矿井正常涌水量 448m3 h 最大涌水量 586m3 h 设计考虑井筒淋 水和防火灌浆用水 矿井正常涌水量 480m3 h 最大涌水量 600m3 h 1 3 煤层特征煤层特征 1 3 1 煤煤层层 一 含煤性 二叠系除上部石千峰组为非含煤段 其它地层为含煤段 总厚 718m 含煤段的可采煤 层集中分布在煤系下段 350m 内 即可采煤层集中分布在二迭系下部 13 1煤至太原组一灰 之间的层段中 含定名煤层 29 层 总厚约 26 53m 含煤系数为 3 7 含其中可采煤层 9 层 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计第 9 页 平均可采总厚 21 22m 占煤层总厚的 77 其它不可采煤层不稳定 常见尖灭或以炭质泥 岩出现在层位上 共分七个含煤段 以第一 二 四段含煤最富 煤系中上部第 5 6 7 含煤段有煤层 11 层 总厚 2 2m 内含局部可采煤层 然而 这 些煤层大多质差 层薄 结构复杂 变化大 常尖灭或被炭质泥岩替代 为不稳定煤层 目 前难以利用 二 可采煤层 表表 1 1 可采煤层特征表可采煤层特征表 煤层厚度 m 煤层最小 最大 平均 含夹矸层数 煤层 结构 可采范围稳定性 11 2 0 44 6 05 3 5 1 2较简单全区可采稳定 11 2煤厚度 0 44 6 05m 平均煤厚 3 5m 一般厚 3 4m 除 14 外 全区可采 煤层厚 度变化小 变化规律明显 厚度突变点均为构造煤 煤层结构较简单 局部有 1 2 层夹矸 井田东部局部煤层被岩浆岩侵蚀 煤质变化很小 变异系数 24 68 属稳定煤层 先期地 段稳定程度较其它地段好 顶板砂质泥岩 富含植物化石 底板为泥岩或砂质泥岩 煤层上 下各有 1 2 层薄煤 分别为 11 1 11 3煤 均不可采 煤层下部 30m 处有一层花斑状砂质 泥岩 是对比 11 2煤层依据之一 对比可靠 是本区主要可采煤层 下距 8 煤层平均 82 98m 1 3 2 煤煤质质 本井田为中 中低变质的气煤和 1 3 焦煤 各煤层均属中灰分煤 各煤层为特低 低硫 特低 低磷 中 中高热值 高熔 难熔灰分 富油 高油 是较为理想的炼焦配煤或动力 用煤 原煤水分 各煤层原煤空气干燥基水分平均值为 1 62 2 04 3 煤最小 4 1煤最大 灰分 各煤层原煤干燥基灰分平均值在 16 53 28 20 之间 7 2煤最高 3 煤层最低 根据 GB T 15224 1 2004 各煤层均属中灰煤 硫分 各煤层原煤全硫平均值在 0 31 0 93 之间 通过与各煤层干燥基高位发热量折 算后的基准发热量干燥基全硫平均值在 0 28 0 88 之间 其中 13 1 11 2 3 煤属特低硫煤 其余煤层均属低硫煤 磷 各煤层原煤磷平均含量在 0 004 0 028 之间 除 13 1 3 煤层属低磷分煤外 其余 煤层均属特低磷煤 主要可采煤层煤质特征见表 1 2 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计第 10 页 表表 1 2 主要可采煤层主要煤质指标一览表主要可采煤层主要煤质指标一览表 煤层 项目 11 2 最小 最大0 86 2 86 原煤水分 Mad 平均 点数1 77 33 最小 最大14 53 37 34 原煤灰分 Ad 平均 点数22 21 33 最小 最大2 84 11 75 浮煤灰分 Ad 平均 点数8 53 32 最小 最大8 57 38 37 浮煤挥发分 Vdaf 平均 点数35 77 32 最小 最大20 85 34 83 原煤发热量 Qbd MJ Kg 平均 点数26 90 25 最小 最大20 77 34 43 平均 点数26 54 21 Qgrd MJ Kg 结 论高热值煤 最小 最大0 16 0 68 原煤全硫 平均 点数0 41 27 最小 最大0 14 0 64 折算后全硫 平均 点数0 39 21 最小 最大0 003 0 026 原煤磷 平均 点数0 010 9 最小 最大8 33 13 00 焦油产率 Tarad 平均 点数10 09 14 最小 最大0 86 4 浮煤 GRI 平均 点数70 4 21 最小 最大8 5 16 0 胶质层 Y m m 平均 点数12 0 29 丁集1 41 视密度 顾桥1 40 最小 最大 1400 1500 ST 平均 点数 1464 11 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计第 11 页 2 井田境界与储量井田境界与储量 2 1 井田境界井田境界 丁集井田境界 东起十五线与潘三 潘四 潘北 煤矿相邻 西至 11 2煤层露头线 北起 F27 F81 1断层 南至 F87 断层及 13 1煤层 1000m 等高线地面投影线 东西走向长 12 15km 南北倾向宽 4 11km 具体范围由 20 个拐点坐标圈定 面积 100 53 km2 各拐 点座标见表 2 1 表表 2 1 丁集井田范围拐点座标表丁集井田范围拐点座标表 XYXY S13640480 00039464040 00032 53 18 116 36 57 S23639370 00039458862 00032 52 41 116 33 37 S33638190 00039458890 00032 52 3 116 33 39 S43637330 00039458630 00032 51 35 116 33 29 S53636852 00039458300 00032 51 19 116 33 16 S63636354 00039458300 00032 51 3 116 33 16 S73636030 00039459130 00032 50 52 116 33 48 S83636360 00039463940 00032 51 4 116 36 53 S93634070 00039463885 00032 49 49 116 36 51 S103634370 00039464420 00032 49 59 116 37 12 S113631790 00039463825 00032 48 35 116 36 49 S123632285 00039466110 00032 48 52 116 38 17 S133629620 00039469650 00032 47 26 116 40 34 S143633045 00039470685 00032 49 17 116 41 13 S153638010 00039472195 00032 51 58 116 42 11 S163638750 00039472400 00032 52 22 116 42 18 S173640310 00039472900 00032 53 13 116 42 37 S183641155 00039471000 00032 53 40 116 41 24 S193642540 00039466000 00032 54 25 116 38 12 S203642730 00039464090 00032 54 31 116 36 58 开采深度 1000m 标高 矿区面积 100 534km2 本井田共含煤 29 层 煤层总厚 27m 其中可采煤层共有 9 层 分别为 13 1 11 2 4 1 8 5 1 4 2 3 7 2 1 煤层 平均总厚为 21 22m 13 1 11 2煤层为主要可采煤层 平均总 厚 6 05m 因 11 2煤层全区可采 煤层厚度变化小 变化规律明显 厚度突变点均为构造煤 煤层结构较简单 故本设计矿井仅考虑 11 2 煤 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计第 12 页 2 2 矿井储量计算矿井储量计算 2 2 1 储储量量计计算算基基础础 本次储量计算是按照 煤 泥炭地质勘查规范 DZ 0215 2002 要求的工业指标进行资 源储量计算 1 最低可采厚度为 0 60 m 2 最高可采灰分不大于 40 3 最低发热量不低于 17 0 mJ kg 4 最高硫分不大于 3 5 煤层容重 11 2 煤层容重为 1 435 t m3 井田内主采煤层稳定 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进行含量计算 2 2 2 矿矿井井地地质质储储量量计计算算 由地质勘探可知该井田共有一层煤为 11 2 故矿井主采煤层为 11 2 煤层 矿区井田地 质图如图 2 1 所示 图图 2 1 矿区井田地质图矿区井田地质图 由于煤层产状 厚度 煤质比较稳定 本次储量计算采用地质块段法 即以块段面积乘 以块段平均煤厚和煤层视密度 即得该块段的储量 根据地质勘探情况 将矿体划分为 A B C 三个块段 丁集煤矿储量计算块段划分如图 2 2 所示 在各块段范围内 用算术平 35000 60000 61000 34000 62000 63000 33000 64000 65000 66000 32000 67000 68000 69000 71000 32000 33000 34000 72000 35000 36000 37000 38000 39000 40000 41000 72000 71000 70000 42000 69000 68000 67000 66000 65000 64000 63000 62000 61000 60000 42000 41000 40000 39000 38000 37000 36000 900 600 600 600 700 800 850 750 750 750 700 800 750 650 650 850 650 800 700 850 800 850 900 950 800 950 1000 1000 950 F117 65 70 H 21 35m F117 50 H 0 25m 900 900 850 71000 850 A B C 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计第 13 页 均法求得每个块段的储量 煤层总储量即为各块段储量之和 矿井地质储量按照下式计算 2 1 cos SrmZ 式中 m 各块段煤层平均厚度 m S 各块段的水平面积 km2 各块段内煤层的倾角 r 各块段内煤的容重 均为 1 4 t m3 由式 2 1 及矿井块段划分图 得各块段地质储量计算见下表 2 2 表表 2 2 各块段地质储量各块段地质储量 块段名称倾角 面积 km2 煤层厚度 m 储量核算 Mt A98 723 3540 39 B725 64 05144 07 C512 93 5563 87 则矿井地质储量 MtZ33 248 2 2 3 工工业业储储量量计计算算 矿井工业储量是指在井田范围内 经过地质勘探 煤层厚度与质量均合乎开采要求 地 质构造比较清楚 目前可供利用的可列入平衡表内的储量 矿井工业储量是进行矿井设计的 资源依据 一般也就是列入平衡表内的储量 矿井工业储量 地质资源量中探明的资源量 331 和控制的资源量 332 经分类得出的经 济的基础储量 111b 和 122b 边际经济的基础储量 2M11 和 2M22 连同地质资源量中推断 的资源量 333 的大部 归类为矿井工业储量 储量的分配探明储量 控制储量 推断储量按 6 3 1 分配 经济基础储量 边际经 济基础储量按 90 10 分配 次边际经济基础储量不计 表表 2 3 矿井工业储量计算表矿井工业储量计算表 单位 万单位 万 t 煤层111b122b331332333 11 24239 463920 711705 96649 2213803 2 Zg 111b 122b 331 332 333k 2 2 本矿井工业资源 储量包括 111b 122b 331 332 和大部分 333 为使确定的 333 的大 工业资源 储量 333k 次边际经济的资源量2S22 边际经济的基础储量2M22 经济的基础储量122b 次边际经济的资源量2S11 边际经济的基础储量2M11 经济的基础储量111b 推断的资源量333 控制的资源量332 探明的资源量331 地质资源量 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计第 14 页 部分更趋合理 本次对可信度系数 k 的取值按照首先考虑井田的构造复杂程度 然后再结合 各可采煤层的稳定性的原则 经综合分析均取 0 8 Zg 4239 46 3920 71 1705 96 649 22 13803 2 0 8 21557 91 万 t 215 58Mt 2 2 4 安安全全煤煤柱柱留留设设 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煤柱 由 于煤层为近水平煤层 故走向与上下山岩层移动角大致相等 取值 走向岩层移动角 75 上山移动角 70 下山移动角 75 表土层移动角 45 3 围护带宽度是根据矿区建筑物的保护等级划定的 风井属 级保护建筑物 故风 井场地留设 20 m 宽的围护带 工业广场属 级保护建 构 筑物 留设 20 m 宽围护带 4 井田边界煤柱宽度为 20 m 5 工业广场占地面积 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 工业广场占地面积指标见表 2 4 表表 2 4 工业广场占地面积指标工业广场占地面积指标 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 2 5 工工业业广广场场保保护护煤煤柱柱损损失失量量 矿井井型设计为 1 5Mt a 按 煤矿设计工业规范 占地面积应为 18hm2 本设计工业 广场取 18hm2 长 宽分别为 520m 和 350m 工业广场布置在井田储量的中央位置 建筑 物 水体 铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程 第 14 条和第 17 条规定工业广场属于 级保护 需要留设 15m 宽的围护带 表土层移动角 45 基岩移动角 70 0 5 为煤层倾角 70 圈定保护煤柱 工业广场围护带宽度为 20m 根据垂直剖面法所作的工业广场保护煤柱的尺寸计算 可 以得出 工业广场保护煤柱压煤量为 2691 08 万 t 表表 2 5 岩层移动角岩层移动角 广场中心煤层埋深 m 煤层倾角 煤层厚度 m 冲积层厚度 m 34056 03545707075 工业广场保护煤柱作法示意见图 2 2 2 2 6 断断层层和和井井筒筒保保护护煤煤柱柱 我国井工开采时段保护煤柱留设经验汇总见表 2 6 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计第 15 页 表表 2 6 断层保护煤柱留设方法断层保护煤柱留设方法 断层落差 H留设尺寸 H50m 50m 30mH50m 30m H 30m不留设煤柱 根据矿井的实际情况 结合上表 得到留设的保护煤柱为 3410 26 万 t 2 2 7 矿矿井井设设计计可可采采储储量量 矿井可采储量是矿井设计的可以采出的储量 可按下式计算 2 3 CPZZ gk 式中 Zk 矿井可采储量 万 t Zg 矿井的工业储量 万 t P 保护工业场地 井筒 井田境界 河流 湖泊 建筑物 大断层等留设 的永久保护煤柱损失量 万 t C 采区采出率 根据 煤炭工业矿井设计规范 2 1 4 条规定 矿井的采出率 厚煤层不小于 0 75 中 厚煤层不小于 0 8 薄煤层不小于 0 85 本设计矿井 11 2煤层厚度为 3 5m 属于中厚煤层 且为首采煤层 因此采区采出率选择 0 80 则代入数据得矿井设计可采储量 tZk万12205 2180 0 3410 262691 0815 20021558 图图 2 2工业广场保护煤柱示意图工业广场保护煤柱示意图 250 300 350 400 450 500 550 600 650 220 32 m m n q k q k a d c b a q q k q k d k b q c k 38 I I II II 550 500 450 600 650 I III II n 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计第 16 页 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 3 1 矿井工作制度矿井工作制度 根据 煤炭工业矿井设计规范 2 2 3 条规定 矿井设计宜按年工作日 330d 计算 每天 净提升时间宜为 16h 矿井工作制度采用 三八制 作业 两班生产 一班检修 每班工作 8h 应当指出 随着生产的发展 将来可实行每天四班作业 其中三班生产一班检修 增加 净提升时间 以充分发挥设备潜力 提高矿井经济效益 3 2 矿井设计生产能力及服务年限矿井设计生产能力及服务年限 1 矿井设计生产能力 因为本井田设计丰富 主采煤层赋存条件简单 井田内部无较大断层 比较合适布置大 型矿井 经校核后确定本矿井的设计生产能力为 150 万吨 年 2 井型校核 下面通过对设计煤层开采能力 辅助生产能力 储量条件及安全条件等因素对井型加以 校核 1 矿井开采能力校核 丁集煤矿 11 2煤层均为中厚煤层 煤层平均倾角为 7 度 地质构造简单 赋存较稳定 但矿井瓦斯含量及涌水相对较大 工作面长度不一过大 考虑到矿井的储量可以布置两个综 采工作面同采可以满足矿井的设计能力 2 辅助生产环节的能力校核 本矿井为大型矿井 开拓方式为立井开拓 主井提升容器为两对 9 吨底卸式提升箕斗 提升能力可以达到设计井型的要求 工作面生产原煤一律用带式输送机运到采区煤仓 运输 能力很大 自动化程度很高 原煤外运不成问题 辅助运输采用罐笼 同时本设计的井底车 场调车方便 通过能力大 满足矸石 材料及人员的调动要求 所以辅助生产环节完全能够 满足设计生产能力的要求 3 通风安全条件的校核 本矿井煤尘具有爆炸性瓦斯含量相对较高 属于高瓦斯矿井 水文地质条件较简单 矿 井通风采用对角式通风 矿井达产初期对首采只需先建一个风井即可满足矿井的通风需求 后期再建一个区域风井 可以满足整个矿井通风的要求 本井田内存在若干小断层 已经查 到且不导水 不会影响采煤工作 所以各项安全条件均可以得到保证 不会影响矿井的设计 生产能力 4 储量条件校核 井田的设计生产能力应于矿井的可采储量相适应 以保证矿井有足够的服务年限 矿井服务年限的公式为 T Zk A K 3 1 其中 T 矿井的服务年限 年 Zk 矿井的可采储量 122 05Mt A 矿井的设计生产努力 150 万吨 年 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计第 17 页 K 矿井储量备用系数 取 1 3 则 T 12205 100 150 1 3 62 6 年 3 3 井型校核 按矿井的实际煤层开采能力 运输能力 储量条件及安全条件因素对井型进行校核 1 煤层开采能力的校核 井田内 11 2 煤层为首采煤层 煤厚 3 49m 为中厚煤层 赋存稳定 厚度基本无变化 煤层倾角平均 5 7 地质条