采矿工程毕业设计（论文）-新集一矿1.5Mta新井设计【全套图纸】.doc

编号 字 号 本科生毕业设计 论文 题目 新集一新集一矿矿 1 5Mt a 新井新井设计设计 固体物料充填采煤技固体物料充填采煤技术发术发展展现现状状 姓名 学号 班级 采采矿矿 2006 3 班班 全套图纸 加全套图纸 加 153893706 二 一 年六月 中 国 矿 业 大 学 本科生毕业设 计 姓 名 学 号 学 院 矿业矿业工程学院工程学院 专 业 采采矿矿工程工程 设计题目 新集一新集一矿矿 1 5Mt a 新井新井设计设计 专 题 固体物料充填采煤技固体物料充填采煤技术发术发展展现现状状 指导教师 职 称 副教授副教授 2010 年 6 月 徐州 中国矿业大学毕业设计任务书 学院 矿业工程学院 专业年级 采矿工程 06 级 学生姓名 任任务务下下达达日日期期 2010 年 3 月 21 日 毕业设计日期 毕业设计日期 2010 年 3 月 22 日至 2010 年 6 月 15 日 毕业设计题目 毕业设计题目 新集一矿 1 5Mt a 新井设计 毕业设计专题题目 毕业设计专题题目 固体物料充填采煤技术发展现状 毕业设计主要内容和要求 毕业设计主要内容和要求 根据采矿工程专业毕业设计大纲 本毕业设计分为一般部分 专题部分和 翻译部分 具体包括 1 新集一矿 1 5Mt a 新井设计 2 完成专题 固体物料充填采煤技术发展现状 3 翻译一篇 3000 字以上的专业英语文章 院长签字 指导教师签字 年 月 日 中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书 指导教师评语 基础理论及基本技能的掌握 独立解决实际问题的能力 研究内 容的理论依据和技术方法 取得的主要成果及创新点 工作态度及工作量 总体 评价及建议成绩 存在问题 是否同意答辩等 成 绩 指导教师签字 年 月 日 中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书 评阅教师评语 选题的意义 基础理论及基本技能的掌握 综合运用所学知识解 决实际问题的能力 工作量的大小 取得的主要成果及创新点 写作的规范程度 总体评价及建议成绩 存在问题 是否同意答辩等 成 绩 评阅教师签字 年 月 日 中国矿业大学毕业论文答辩及综合成绩 答 辩 情 况 回 答 问 题 提 出 问 题 正 确 基本 正确 有一 般性 错误 有原 则性 错误 没有 回答 答辩委员会评语及建议成绩 答辩委员会主任签字 年 月 日 学院领导小组综合评定成绩 学院领导小组负责人 年 月 日 摘摘 要要 本设计包括三个部分 一般部分 专题部分和翻译部分 一般部分为新集一矿 1 5Mt a 新井设计 新集一矿位于安徽省淮南市凤台县城西约 17km 处 井田走向 东西 长约 6 85km 倾向 南北 长约 3 65km 井田总面积为 25km2 主采煤层为 13 号煤 煤层倾角 6 45 大部属于缓倾斜煤层 煤层平均总厚为 5 03m 井田地质条件较为简单 井田工业储量为 180 619Mt 矿井可采储量 112 75Mt 矿井服务年限为 53 7a 第一 水平服务年限 30 7a 矿井正常涌水量为 210m3 h 最大涌水量为 413m3 h 矿井瓦斯涌出 量 6 37 m3 t 为低瓦斯矿井 井田开拓方式为立井 中深部井位 三水平上下山暗斜井延深开拓 大巷采用胶带运输 机运煤 辅助运输采用机车牵引矿车运料 矿井通风方式为两翼对角式通风 矿井年工作日为 330d 工作制度为 三八 制 一般部分共包括 10 章 1 矿区概述及井田地质特征 2 井田境界和储量 3 矿 井工作制度及设计生产能力 4 井田开拓 5 准备方式 采区巷道布置 6 采煤方法 7 井下运输 8 矿井提升 9 矿井通风与安全技术 10 矿井基本技术经济指标 专题部分题目是固体物料充填采煤技术发展现状 翻译部分内容为关于矸石充填材料性能试验研究 英文题目为 Geotechnical considerations in mine backfilling in Australia 关键字 关键字 新集矿井 三水平 采区布置 综采大采高 两翼对角式 充填采煤 土 力学因素 ABSTRACT This design includes of three parts the general part special subject part and translated part The general part is a new design of Xinji mine Xinji mine lines in West of 17 km of FengTai county in AnHui province The traffic of road and railway is very convenience to the mine The run of the minefield is 6 85km the width is about 3 65km well farmland total area is 25km2 The 13 is the main coal seam and its dip angle is 6 to 45 degree The average thickness of the mine is about 5 03m Geologic structure of coalfield is simple The proved reserves of the minefield are 180 619 million tons and the recoverable reserves are 112 75 million tons The designed productive capacity is 1 5 million tons percent year and the service life of the mine is 53 7 years The normal flow of the mine is 210m3 percent hour and the max flow of the mine is 413m3percent hour The mineral well gas gushes is lower It is a low gas mineral well The mine is three levels in an main shaft which well location is middle deep to expand The central laneway use Belt Conveyor to transit coal mining trucks are used for accessorial transportation in te roadway Te ventilation mode of this mine is composite form The working system three eight is used in the Xinji mine It produced 330 d a This design includes ten chapters 1 An outline of the mine field geology 2 Boundary and the reserves of mine 3 The service life and working system of mine 4 development engineering of coalfield 5 The layout of panels 6 The method used in coal mining 7 Transportation of the underground 8 The lifting of the mine 9 The ventilation and the safety operation of the mine 10 The basic economic and technical norms The topic of special subject parts is The current engineering development of backfilling mining with solid material in Chinese Translation part is aboat Geotechnical considerations in mine backfilling It s topic is Geotechnical considerations in mine backfilling in Australia Keywords Xinji mine Three level Block layout Mining whole height fully mechanized Two diagonal wings ventilation Backfilling mining Geotechnical considerations 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 论文 I 目目 录录 摘要摘要 I ABSTRACT II 变量注释变量注释 VI 一般部分一般部分 1 矿井概况与地质特征矿井概况与地质特征 1 1 1 矿井概况 1 1 1 1 地理位置与交通 1 1 1 2 地形地貌及水系 1 1 1 3 气候及气象 1 1 1 4 地震烈度 2 1 2 井田地质特征 2 1 2 1 地层 2 1 2 2 构造 2 1 3 煤层特征 3 1 3 1 煤系与煤层 3 1 3 2 煤质 5 1 4 水文地质水文地质条件及主要充水因素 5 1 5 其它开采技术条件 7 1 5 1 主要可采煤层顶 底板岩石力学特征 7 1 5 2 瓦斯 7 1 5 3 煤的自燃 7 1 5 4 煤尘 7 1 5 5 地温 7 2 井田境界和储量井田境界和储量 9 2 1 井田境界 9 2 2 矿井工业储量 9 2 2 1 储量计算基础 9 2 2 2 矿井工业储量计算 9 2 3 矿井可采储量 10 2 3 1 井田边界保护煤柱 10 2 3 2 断层隔水煤柱 11 2 3 3 工业广场保护煤柱 11 2 3 4 井巷煤柱量 12 2 3 5 井筒保护煤柱 12 2 3 4 矿井可采储量 13 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 14 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 论文 II 3 1 矿井工作制度 14 3 2 矿井设计生产能力及服务年限 14 3 2 1 确定依据 14 3 2 2 矿井设计生产能力 14 3 2 3 矿井服务年限 14 3 2 4 井型校核 15 4 井田开拓井田开拓 16 4 1 井田开拓的基本问题 16 4 1 1 井筒形式的确定 16 4 1 2 井筒位置的确定采 带 区划分 18 4 1 3 工业场地的位置 18 4 1 4 开采水平的确定及采区的划分 18 4 1 5 矿井开拓方案比较 19 4 2 矿井基本巷道 27 4 2 1 井筒 27 4 2 2 开拓巷道 29 4 2 3 井底车场及硐室 30 5 准备方式准备方式 采区准备方式采区准备方式 33 5 1 煤层地质特征 33 5 1 1 一般地质特征 33 5 1 2 其它开采技术条件 34 5 2 采区巷道布置及生产系统 34 5 2 1 采区准备方式的确定 34 5 2 2 采区巷道布置设计 34 5 2 3 采区生产系统 35 5 2 4 采区内巷道掘进方法 37 5 2 5 采区生产能力及采出率 40 5 3 采区车场选型设计 41 5 3 1 采区上部车场 41 5 3 2 采区下部车场 42 6 采煤方法采煤方法 43 6 1 采煤工艺方式 43 6 1 1 采区煤层特征及地质条件 43 6 1 2 确定采煤工艺方式 43 6 1 3 回采工作面参数 44 6 1 4 工作面设备选型 44 6 1 5 采煤工作面破煤 装煤方式 47 6 1 6 采煤工作面支护方式 48 6 1 7 超前支护及端头支护方式 49 6 1 8 各工艺过程注意事项 50 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 论文 III 6 1 9 回采工作面正规循环作业 51 6 2 回采巷道布置 53 6 2 1 回采巷道布置方式 53 6 2 2 回采巷道支护参数 53 6 3 工作面控制措施 55 6 3 1 工作面防滑措施 55 6 3 2 工作面防窜矸措施 56 6 3 3 工作面防片帮措施 56 7 井下运输井下运输 57 7 1 概述 57 7 1 1 矿井设计生产能力及工作制度 57 7 1 2 煤层及煤质 57 7 1 3 运输距离和辅助运输设计 57 7 1 4 矿井运输系统 57 7 2 采区运输设备选择 58 7 2 1 设备选型原则 58 7 2 2 采区运输设备选型及能力验算 60 7 3 大巷运输设备选择 63 7 3 1 主运输大巷设备选择 63 7 3 2 辅助运输大巷设备选择 63 7 3 3 运输设备能力验算 64 8 矿井提升矿井提升 66 8 1 矿井提升概述 66 8 2 主副井提升 66 8 2 1 主井提升 66 8 2 2 副井提升设备选型 68 9 矿井通风及安全矿井通风及安全 70 9 1 矿井地质 开拓 开采概况 70 9 1 1 矿井地质概况 70 9 1 2 开拓方式 70 9 1 3 开采方法 70 9 1 4 变电所 充电硐室 炸药库 70 9 1 5 工作制 人数 70 9 2 矿井通风系统的确定 71 9 2 1 矿井通风系统的基本要求 71 9 2 2 矿井通风方式的选择 71 9 2 3 矿井通风方法的选择 72 9 2 4 采区通风系统的要求 72 9 2 5 采区通风方式的确定 73 9 2 6 工作面通风方式的确定 73 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 论文 IV 9 3 矿井风量计算 74 9 3 1 通风容易时期和通风困难时期采煤方案的确定 74 9 3 2 各用风地点的用风量和矿井总用风量 77 9 3 3 风量分配 80 9 4 矿井阻力计算 80 9 4 1 计算原则 80 9 4 2 矿井最大阻力路线 82 9 4 3 计算矿井摩擦阻力和总阻力 82 9 4 4 两个时期的矿井总风阻和总等积孔 84 9 5 选择矿井通风设备 84 9 5 1 选择主要通风机 84 9 5 2 电动机选型 89 9 6 安全灾害的预防措施 89 9 6 1 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施 89 9 6 2 预防井下火灾的措施 89 9 6 3 防水措施 90 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 91 参考文献参考文献 92 专题部分专题部分 固体物料充填采煤技术发展现状固体物料充填采煤技术发展现状 94 1 引言 94 2 固体物料充填采煤原理 95 3 巷采充填采煤 97 4 普通机械化充填采煤 100 5 综合机械化充填采煤 103 6 主要结论 110 翻译部分翻译部分 英文原文英文原文 114 Geotechnical considerations in mine backfilling in Australia 114 中文译文中文译文 125 澳大利亚充填开采的土力学因素 125 致致 谢谢 135 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 论文 V 变量注释 a初估加速度 m s2 af提升富裕系数 A设计生产能力 Mt a 矿井等积孔 m3 A0工作面采煤机生产能力 t a A1采区生产能力 t a An设计年产量 Mt a AS小时提升量 t br年工作日 d B采煤机截深 C采区采出率 C0提升不均衡系数 Cm工作面回采率 D年生产天数 d f能力富裕系数 F计算工作阻力 kN hb表示风峒的通风阻力 Pa hfr摩擦阻力 Pa hm矿井总阻力 Pa hme表示通风容易时期矿井通风总阻力 Pa hn表示容易时期帮助通风的自然风压 pa hse通风容易时期主要通风机静风压 Pa H采高 m HT提升高度 m HX卸载高度 m HZ装载高度 m k采煤机开机率 kdi该巷道的瓦斯涌出不均衡的风量系数 ke电动机容量备用系数 K 矿井储量备用系数 K1工作面不均衡系数 K2采区内掘进出煤系数 Kai第 i 个采煤工作面的瓦斯绝对涌出不均匀的备用风量系数 Kb风量备用系数 Kbi该掘进工作面的瓦斯涌出不均衡的风量系数 Kc采煤机割煤速度不均衡系数 Kt矿井通风系数 Kv采煤机与刮板输送机相同方向运动时的修正系数 Ky考虑运输方向及倾角对刮板输送机能力的影响系数 L工作面长度 m L1工作面 5 0 m 采高段倾斜长度 mm L2工作面过渡段倾斜长度 m Lb井田边界长度 m Lh巷道长度 m Ls水仓长度 m m各块段煤层平均厚度 m M1工作面中段采高 m M2工作面过渡段采高 m 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 论文 VI n工作面昼夜进刀次数 ns小时提升次数 N井下同时工作的做多人数 Ne电动机输出功率 Ni第 i 个工作面同时工作的最多人数 P井田边界保护煤柱损失 t qai第 i 个采煤工作面的瓦斯绝对涌出量 m3 min qbi该掘进工作面瓦斯绝对涌出量 m3 min qdi该巷道瓦斯绝对涌出量 m3 min Q2 割过渡段一刀煤产量 t Qa 采煤工作面实际需要风量的总和 m3 min Qai按瓦斯涌出量计算长壁工作面实际需要风量 m3 min Qb掘进工作面实际需要风量的总和 m3 min Qbi第 i 个掘进工作面实际需风量 m3 min Qc硐室实际需要风量的总和 m3 min Qd矿井除了采煤 掘进和硐室地点外的其它井巷需要通风量之和 m3 min Qdi按瓦斯涌出量计算其他巷道所需风量 m3 min Qg刮板输送机的生产能力 t h Qh采煤机应具有的最小生产能力 t h Qsc水仓容量 m3 Qv设计的工作面年产量 t Qx循环产量 t Qz矿井总风量 m3 s R矿井风阻 N s2 m8 S巷道断面面积 m2 Sai第 i 个采煤工作面的平均面积 m2 Sd断层所占水平总面积 km2 Si 各块段水平面积 km2 Ss水仓有效断面积 m2 Szh支架的支护面积 m2 ts日净提升时间 h T矿井服务年限 a T 一水平服务年限 a Td每日采煤机生产时间 h Th一次合理提升量 t TX一次提升循环估算时间 s U巷道周界 m Vai第 i 个采煤工作面风速 m s Vc采煤机的平均牵引速度 m min Ve工作面刮板输送机链速 m min Vj经济提升速度 m s W井田边界煤柱宽度 m Zg矿井的工业储量 Mt Zk矿井可采储量 t 各块段煤层的倾角 煤层容重 t m3 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 论文 VII R上覆岩层密度 kg m2 e电动机效率 tr传动效率 箕斗装卸载休止时间 s 实验比例系数 箕斗低速爬行阶段附加时间 s 空气流动速度 m s 矿井空气密度 kg m3 一 般 部 分 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 1 页 1 矿井概况与地质特征 1 1 矿井概况矿井概况 1 1 1 地理位置与交通地理位置与交通 新集一矿位于安徽省淮南市凤台县城西约 17km 处 其东邻新集二矿 西接连塘李勘 查区 北与张集煤矿相连 行政区划隶属凤台县新集镇与张集乡管辖 本矿井交通十分方便 淮阜铁路从井田中部通过 经张集车站可分别与津浦 徐阜 和京九铁路相接 潘 集 谢 桥 及凤 台 张 集 公路也从井田中部穿过 且与凤 台 颍 上 凤 台 利 辛 凤 台 蒙 城 和颍 上 利 辛 等公路相连 流经井田东北隅的 西淝河常年有水 可通百吨机帆船 自西北向东南流入淮河 从而转接淮河水运 交通 位置如图 1 1 所示 凤台 新集 淮南市 谢家集 寿县 夏集 江店孜 潘集区 至阜阳 至合肥 淝河 正阳 新集一矿 图图 1 1 矿井交通位置图矿井交通位置图 1 1 2 地形地貌及水系地形地貌及水系 本井田位于淮河冲积平原 地形平坦 除西淝河沿岸一带地势低洼 雨季易成内涝 以外 地面标高一般在 22 00 26 50m 总体趋势为西北高 东南低 井田外的主要河流为淮河 其河床宽 250 300m 汛期达 800 米 常年水位在 17 00 18 00m 历史最低水位为 12 36m 常见洪水位标高在 22 00 24 00m 左右 历史最高洪水位标高为 25 99m 1991 年 7 月 3 日 最大流量为 12700m3 s 1954 年 井田 内东北隅的西淝河两岸有常年积水洼地 河东为花家湖 积水面积达 22km2 丰水期与西 淝河连成一片 此外 井田内尚有纵横交错的人工沟渠 1 1 3 气候及气候及气象气象 本矿井所在地属季风暖温带半湿润气候 季节性明显 冬冷夏热 该地区年均气温 15 1 两极气温分别为 41 2 和 22 8 一般春 夏季多东南风 及东风 秋季多东南风及东北风 冬季多东北风及西北风 平均风速 3 18m s 最大达 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 2 页 20m s 年均降雨 926 33mm 最大达 1723 50mm 且雨期多集中在 6 7 8 三个月 雪 期一般在每年 11 月上旬至次年 3 月中旬 最大降雪厚度 16cm 土壤的最大冻结深度为 30cm 1 1 4 地震烈度地震烈度 根据现行 建筑抗震设计规范 中附录A的有关规定 本矿井所在地的抗震设防烈 度为6度 设计基本地震加速度值为0 05g 设计地震分组为第一组 1 2 井田地质特征井田地质特征 1 2 1 地层地层 新集一矿井田为全隐蔽含煤区 钻探所及地层由老到新依次有下元古界 寒武系 奥 陶系 石炭系 二叠系 第三系和第四系 1 2 2 构造构造 本井田位于淮南复向斜中谢桥向斜的南翼 受淮南推覆构造 阜凤逆冲断层的影响 基岩包括原地系统 阜凤逆冲断层或阜凤下夹片断层的下盘 推覆体 阜凤逆冲断层的上 盘 和下夹片三部分 原地系统由二叠系 石炭系及其下伏地层组成 二叠纪煤系的总体构造形态为一走向 近东西 北西西 倾向北 倾角浅缓 5 10 深陡 25 30 局部50 以上 的单斜 其中 中深部有一定数量的断层和宽缓褶曲 且沿走向还有波状起伏 推覆体呈近东西向分布于井田的中部和南部 主要由南部的下元古界片麻岩和北部的 寒武系灰岩组成 二者以与阜凤逆冲断层近于平行的 F02 分支断层为界 推覆体地层走 向近东西 总体倾向北 倾角变化大 局部直立倒转 并伴有一系列小褶皱和逆冲断层 因外来系统的下元古界片麻岩局部被剥蚀 故在井田的中南部形成了出露原地系统二叠 纪煤系的 构造窗 下夹片多位于井田南部 东部中段也有分布 剖面上多呈透镜状或勺状 主要由部分 奥陶 石炭和二叠系组成 其地层紊乱 产状多变 岩石破碎 滑面发育 并伴有小褶 皱和断裂构造 地质勘查 地震补充勘探和采掘资料综合表明 本井田共发现谢桥向斜 位于井田北 部边界附近 刘卡背斜 位于井田中部 和前大刘家向斜 位于井田中南部 等褶曲构造 3 处 按断层的最大落差大小划分 分别有大于等于 100m 的 4 条 小于 100m 而大于等于 50m 的 2 条 小于 50m 而大于等于 20m 的 2 条 若按控制程度划分 则有查明断层 6 条 初 步查明断层 2 条 断层的展布方向多为北东向 北西向和近东西向 其它方向甚少 主 要断层特征见表 1 1 表表 1 1 主要断层特征表主要断层特征表 名称性质走向倾向倾角 o落差 m延展长度 m查明备注 阜凤逆冲逆NWSW0 30 1000横贯本矿查明井田边界 F02逆NWSW0 60 1000横贯本矿查明 阜凤下夹片逆0 30 1000查明井田边界 F10正EWS30 700 2306500查明 F16正EWN65 720 703730查明 寿县老人仓正EWS70 1000横贯本矿查明井田边界 F603正NEESSE50 550 20600初步 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 3 页 F006逆NENW74 8415 20初步 此外 本井田在生产阶段尚揭露最大波幅达 20m 的小褶曲若干个 落差小于 20m 的 断层 161 条 由此表明井田内小构造比较发育 本井田未发现岩浆岩和陷落柱分布 总体来看 本井田原地系统构造中等 但推覆体和下夹片构造复杂 根据 矿井地 质规程 中地质因素复杂程度标准评定 本矿井地质构造复杂程度为 类 1 3 煤层特征煤层特征 1 3 1 煤系与煤层煤系与煤层 本井田含煤地层为华北型石炭 二叠系 其中二叠系的山西组与上 下石盒子组为 主要含煤层段 煤层综合地质柱状图如图 1 2 所示 井田内二叠系含煤层段厚约 756m 含煤 35 层 煤层总厚 38 18m 含煤系数平均为 5 05 共有可采煤层 5 层 平均总厚 15 53m 其中 13 1 11 2 9 8 和 6 1 为主要可采 煤层 平均总厚 14 84m 可采煤层主要特征见表 1 2 本毕业设计只对平均厚度 5 03m 基本全区可采的 13 1煤层进行 本井田多为大部可采 基本全区可采的中厚 厚煤层 煤层结构单一 较复杂 煤 层的稳定性以稳定 较稳定为主 除次要可采煤层个别点可能有串层现象以外 其余均 对比可靠 根据 矿井地质规程 中地质因素复杂程度标准评定 本矿井煤层稳定程度 为 类 表表 1 2 主要可采煤层主要特征表主要可采煤层主要特征表 煤层两极厚度 m 平均 厚度 m 下距煤 层平均 m 顶板岩性底板岩性 结构 类型 可采 性 13 10 31 11 185 032 11 多为泥岩 少量粉 细砂岩 多为泥岩 少 量炭质泥岩 含炭泥岩 较简单 基本 全区 可采 11 20 65 4 923 5261 56 多为泥岩 砂质泥岩 少量砂岩 泥岩 砂质泥 岩 含铝泥岩 较复杂 基本 全区 可采 90 24 3 151 7519 16 多为泥岩 少量粉 细砂岩 多为泥岩 少 量砂质泥岩 简单 大部 可采 80 42 4 731 727 24 多为泥岩 砂质泥岩 少量粉 细砂岩 多为泥岩 少 量砂质泥岩 含铝泥岩 单一 大部 可采 6 10 29 7 533 43103 67 多为泥岩 炭质泥岩 少量中 细砂岩 多为泥岩 砂 质泥岩 部分 粉 细砂岩 较简单 大部 可采 注 本表资料源于 安徽省淮南煤田新集矿区新集一矿矿井地质报告 2006 5 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 4 页 泥岩 砂质泥岩灰色 深灰色 块状 参差状断口 含植物化石 灰质泥岩灰 灰黑色 致密块状 局部含有植物化石碎片 铝质泥岩灰色 深灰色 块状 参差状断口 含植物化石 下 石 盒 子 组 P21x 二 叠 系 P 古 生 界 PZ2 岩性简述岩石名称 标志层 及煤层 编号 柱状 1 500 层厚 m 组统系界 地层单位 太 原 组 C3t 山 西 组P1s 石 炭 系 C 上 石 盒 子 组 P12sh 第 三 系 N 5 58 5 64 中砂 细砂及少量粗砂 粘土 砂质粘土 第 四 系 Q 23 36 46 64 90 00 细砂 粘土 砂质粘土 中细砂 砂质粘土 砂质粘土 砂质粘土为主 夹薄层粘土质砂 含较多砂姜 往下以粉细砂和粘土质砂为主 夹薄层 底部发 育一层较稳定的粘土层 中 细砂 粘土质砂为主 夹数层粘土薄层 石 千 峰 组 P22 主要为紫红色 花斑状和杂色泥岩 灰绿色 粗 中粒砂岩中夹粉砂岩等 底部以灰白 浅肉红色 含砾 中粗粒砂岩或石 英砂岩与下伏的上石盒子组分界 5 0313 1煤 12 78 3 84 3 36 11 2煤 9煤 8煤 6煤 灰色或灰白色 中厚层状 矿物成份以石英为主 普氏硬度系数18 泥岩 砂质泥岩 泥岩 含铝质 富含植物化石 局部为灰白色细砂岩 普氏硬度系数4 8 石英砂岩 灰色或灰白色 中厚层状 矿物成份以石英砂岩 为主 普氏硬度系数18 上部砂质含量较高 局部夹薄层砂岩普氏硬度系 数7 5 黑色 厚层状 弱玻璃光泽 鳞片状结构 以亮 煤为主 含镜煤 暗煤条带 为半亮型煤 黑色 玻璃光泽 玻璃光泽 碎块状 少含碎块 砂质泥岩灰色 夹碳纹或者泥质条带 以亮煤为主 含镜煤 暗煤条带 为半亮型煤 砂质泥岩 粉砂岩 泥岩 砂质泥岩 暗灰色 深灰色 灰黑色 致密 含菱铁结核 见瓣鳃类 及腕足类动物化石碎片 煤线 石灰岩 泥岩 砂岩 铝质泥岩 底部为一套杂色鲕状铝质泥岩或砂质泥岩与奥陶 系分界 浅灰色到暗红色 中厚层状 含有铁质结核 7 81 22 56 3 43 14 58 1 72 10 15 1 75 22 16 20 24 16 36 12 16 9 95 3 52 30 75 上 统 C3 下 统 P1 上 统 P2 39 00 40 34 51 31 21 03 73 54 30 67 100 31 炭质泥岩 含炭泥岩 泥岩 中 细砂岩 花斑灰岩 中 细砂岩 砂岩 砂质泥岩 泥岩 泥岩 粉砂岩 砂岩 砂岩中见有少量海绿石矿物 泥岩中见有Lingula 化石 较稳定的紫红 褐红 暗绿 锈黄色的花斑灰岩 灰 深灰 少数青灰色的泥岩 中 细砂岩为主 夹粉砂岩及煤层 砂岩和泥岩呈频繁的互层层序 颜色变杂 紫色绿色增多 含菱铁结核 见瓣鳃类及腕足类动物化石碎片 砂岩和泥岩呈频繁的互层层序 黑色 条痕褐黑色 强沥青 弱玻璃光泽 内生 裂隙较发育 性脆易碎成粒状及粉末状 石灰岩 浅灰色 层状 性脆 微晶结构 纯 质 高角度裂隙发育 18 01 图图 1 2 煤层综合地质柱状图煤层综合地质柱状图 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 论文 第 5 页 1 3 2 煤质煤质 本井田可采煤层煤质稳定 变化不大 主要属低中灰 中高灰 低硫 特低磷 低 磷 高挥发分 中高发热量 富焦油 易选 极难选的气煤和 1 3 焦煤 工业上可作动力 用煤 炼油用煤和气化用煤 部分煤洗选后还是极好的炼焦配煤 各可采煤层主要煤质 特征见表 1 3 本井田煤层的风氧化带深度为自基岩顶界面向下垂深 30m 表表 1 3 各可采煤层主要煤质特征表各可采煤层主要煤质特征表 Mad Ad Vdaf St d Pd Qnet ad MJ kg 1 Y mm 煤层 最小 最大 平均 最小 最大 平均 最小 最大 平均 最小 最大 平均 最小 最大 平均 最小 最大 平均 最小 最大 平均 煤类 13 1 0 53 2 25 1 22 12 77 35 06 20 48 33 60 45 38 41 04 0 10 0 92 0 35 0 013 0 087 0 049 13 39 28 37 25 09 8 0 12 0 10 QM 11 2 0 57 2 65 1 33 10 49 33 13 20 57 32 95 38 19 35 13 0 26 1 16 0 55 0 006 0 007 0 006 22 54 29 71 25 84 4 0 13 0 8 8 QM 9 0 35 2 26 1 28 15 94 38 30 25 17 33 24 39 98 36 38 0 22 4 08 0 49 0 004 0 018 0 006 18 67 26 08 23 95 9 0 13 0 11 2 QM 1 3JM 8 0 34 2 41 1 43 12 57 22 98 16 5 33 41 40 59 36 89 0 14 1 80 0 6 0 004 0 017 0 009 26 23 28 82 26 16 7 5 13 0 10 4 QM 1 3JM 6 1 0 29 2 16 1 18 12 32 33 04 19 33 34 06 43 89 37 94 0 35 2 43 0 73 0 005 0 009 0 007 24 98 29 29 27 36 8 0 20 0 12 QM 1 3JM 注 本表资料源于 安徽省淮南煤田新集矿区新集一矿矿井地质报告 2006 5 1 4 水文地质水文地质条件及主要充水因素水文地质水文地质条件及主要充水因素 1 地表水 本井田地形比较平坦 地面标高一般在 22 00 26 50m 总体为西高东低 东北隅 的西淝河两岸地势低洼 地面标高 19 00m 左右 雨季大面积积水 另有纵横交错的西淝 河小支流和人工沟渠 河 渠常年有水 水位一般低于地表 2 4m 雨季水位较高 但 排泄较快 不致溢出两侧 2 3m 高的河堤 因此 地表水不会对井下生产构成威胁 2 新生界松散含 隔水层 组 本井田新生界松散层两极厚度介于 60 20 311 29m 之间 平均 161 28m 总体变化 趋势为中部较薄 南 北两侧较厚 根据沉积物的组合特征及含 隔水性能的不同 可 将新生界自上而下大致分为一含 一隔 二含 二隔 三含 三隔 四含计 4 个含水组 和 3 个隔水组 一含顶部为砂质粘土和粘土 下为松散状粉砂和粘土质砂与粘土互层组 成的复合潜水含水层 下部具承压性 砂 土厚度极不稳定 一般砂层厚约 10m 富水 性中等 一隔由浅黄或浅棕色砂质粘土与粘土组成 局部夹 1 2 层砂层透镜体 厚度变 化较大 二含由浅黄 灰黄色中 细砂和少量粉 粗砂组成 砂层累厚平均约 47m 间 夹多层粘土 其中一层厚层粘土将该组分为上 下两部分 总体富水性中等 较强 二 隔主要由杂色粘土组成 局部夹 1 2 层砂层透镜体 粘土结构致密 塑性较强 局部含 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 论文 第 6 页 钙 该组厚度变化较大 局部缺失处二含直覆于基岩之上 三含主要由灰黄 灰白色中 细砂或粉 粗砂与杂色厚层含砾粘土或钙质粘土相间组成 局部钙质富集成泥灰岩 该 组中上部多为砂类 下部多为粘土类 砂类含量较低 富水性中等 较弱 井田中部局 部缺失 三隔主要由粘土 砂质粘土夹中 细砂或粘土质砂组成 其中粘土 砂质粘土 致密 具膨胀性 隔水性能良好 因受古地形控制 厚度变化大 介于 0 134 64m 之间 除在中部和东北部有所缺失以外 其它地段分布稳定 粘土平均厚度 40m 左右 系其上 下含水层间的良好隔水层 四含分布范围小 富水性极弱 正常情况下 新生界松散层 水不致对矿井生产构成威胁 但 天窗 所在地段 若受采动影响 则很可能致二 三 含孔隙水向下溃漏 3 基岩含水层 组 a 二叠纪煤系砂岩裂隙含水层 组 二叠纪煤系砂岩裂隙含水组以中 细粒砂岩为主 厚度变化大 不能明显地划分含 隔水层 只能按可采煤层的位置 大致分为 20 煤上部 17 1煤上部 13 1煤顶底板 11 2 煤顶底板 8 煤顶底板 6 1煤顶底板和 1 煤顶底板等 7 个砂岩裂隙含水层 砂岩一般裂隙 发育不均 富水性弱 以储存量为主 且因间夹泥岩 粉砂岩和煤层 含水层之间在自 然状态下无密切的水力联系 但是 若被断层切割或受采动影响而致地下水水力均衡遭 到破坏 上 下含水层有可能互相沟通 引发局部砂岩突水 二叠纪煤系砂岩裂隙水是 矿井的直接充水水源 但绝大部分具静储量消耗的疏干型特点 b 石炭系太灰岩溶裂隙含水组 石炭系太灰岩溶裂隙含水组总厚约 126m 主要由自上而下编号的 13 层灰岩与其间 的泥岩 粉砂岩和薄煤层组成 灰岩累厚约占组厚的 45 其中 3 4 和 12 灰厚度较大 分布稳定 该组富水性不均 但总体为中等 是开采 1 煤层的底板直接充水含水层 因 其上距 1 煤层较近 介于 7 84 24 45m 之间 平均 16 41m 且灰岩水压较高 如果直接 开采 1 煤层 很可能引发底板突水事故 c 奥陶系灰岩岩溶裂隙含水组 据淮南矿区资料 奥陶系总厚约 250 270m 主要由石灰岩和白云质灰岩等组成 岩溶发育 溶洞的最大高度达 9 15m 含水丰富 系太灰的主要补给水源 4 断层的富 导水性 本井田断层带大多为泥质充填或胶结 除阜凤逆冲断层局部富水又导水以外 其余 断层在正常情况下大多富水性较弱 导水性较差 断层带往往具有一定的阻水作用 但 是 当断层两侧不同层位的含水层彼此对接 且断层带又未被泥质和岩屑充填 或受采 动影响而致断层局部活化 破坏了地下水的水力均衡 断层很可能成为地下水突溃的主 要途径 综上所述 本井田新生界松散层孔隙水 原地系统的二叠纪煤系砂岩裂隙水与石炭 系太灰岩溶裂隙水 外来系统的寒武系灰岩岩溶裂隙水和下夹片岩溶 裂隙水对井下开 采均有一定程度影响 但是 只要在可采煤层的浅部对新生界松散含水层 寒武系灰岩 岩溶裂隙含水层和下夹片岩溶 裂隙含水带留设必要的防水煤柱 新生界松散层孔隙水 寒武系灰岩水和下夹片水一般不致溃入矿坑而对井下开采构成大的威胁 这样 原地系 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 论文 第 7 页 统的二叠纪煤系砂岩裂隙水和石炭系太灰岩溶裂隙水便成为矿井开采的主要充水因素 按照 矿井水文地质规程 中有关矿井水文地质条件分类标准综合评价 本矿井先 期开采 13 1 6 1煤层时的水文地质类型为中等 后期开采 6 1煤层时 水文地质类型将趋 于复杂 1 5 其它开采技术条件其它开采技术条件 1 5 1 主要可采煤层顶 底板岩石力学特征主要可采煤层顶 底板岩石力学特征 本井田原地系统内煤系岩石大部分坚硬致密 以钙 泥质胶结为主 少量硅质胶结 不同岩性的岩石物理力学性质差异较大 其中砂岩类抗压强度最大 平均 99 5MPa 泥岩 类最小 平均 40 0MPa 井田内主要可采煤层顶板多由泥岩 砂质泥岩和砂岩组成 底板为泥岩和砂质泥岩 煤层顶底板岩石工程地质特征与含煤地层一致 直接顶板多为砂岩 厚度一般 10 20m 抗压强度平均大于 150MPa 稳定性好 1 5 2 瓦斯瓦斯 通过对地质勘查和井下采掘获得的瓦斯资料分析 本矿井各主要可采煤层瓦斯自然 分带性不强 大致在 450m 以浅为瓦斯风化带 以深为沼气带 主要可采煤层中甲烷含量 一般小于 10m3 t 仅局部大于 10m3 t 各可采煤层甲烷含量不尽相同 即使同一煤层也因 地而异 但甲烷含量总体有随煤层埋深的增加而增高的趋势 本井田主要可采煤层的瓦斯分布特点表现为 以 F10断层为界 南部为瓦斯风化带 北部 为高瓦斯区 越靠近向斜轴部瓦斯含量越高 8 煤层瓦斯含量虽然较低 但局部有瓦斯富 集现象 随着煤层埋深的增大 瓦斯含量也会增加 井巷掘进中有可能出现瓦斯动力现 象或瓦斯突出现象 而 6 1煤层则不仅瓦斯含量较高 而且还有瓦斯动力现象 可采煤层 瓦斯测试成果见表 1 4 表表 1 4 可采煤层瓦斯成分及瓦斯含量实测成果表可采煤层瓦斯成分及瓦斯含量实测成果表 瓦斯成分两极值 瓦斯含量两极值 m3 t 成分 煤层 CH4CO2N2CH4CO2 13 1微量 96 230 39 25 621 90 86 83微量 12 4620 03 0 605 11 228 75 92 290 39 13 253 88 62 790 339 5 090 002 0 315 9微量 38 942 60 20 8757 24 91 07微量 1 380 101 0 171 829 98 79 050 54 13 1320 40 49 830 07 46 810 030 0 42 6 10 12 85 101 46 27 0812 17 91 870 003 11 180 12 0 35 1 5 3 煤的自燃煤的自燃 2003 年 2 月 安徽省煤矿安全参数测定站对本矿井在产的 13 1 11 2 8 6 煤层进行 自然发火倾向性鉴定 结果表明各煤层均为自燃煤层 自然发火期为 3 6 个月 1 5 4 煤尘煤尘 2003 年 8 月 安徽省煤矿安全参数测定站对在产的 13 1 11 2 8 6 煤层进行煤尘 爆炸性鉴定 结果表明各煤层均有煤尘爆炸危险 煤尘爆炸指数为 46 55 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 论文 第 8 页 1 5 5 地温地温 根据实测资料 本井田所在地的恒温带深度为自地表向下垂深 20m 恒温带温度为 17 1 已有测温资料表明 本井田平均地温梯度为 3 236 hm 属地温异常区 一般西 部地温梯度多低于 3 hm 其它地段多高于 3 hm 近向斜轴部地温梯度较低 根据 矿井地质规程 中地质因素复杂程度标准评定 本矿井其它开采技术条件复杂 程度为 类 经对地质构造 煤层和其它开采技术条件等因素综合分析 比照矿井地质 条件分类标准评定 本矿井为二类矿井 a d g 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 论文 第 9 页 2 井田境界和储量 2 1 井田境界井田境界 新集一矿位于淮南新集矿区罗园 八里塘区中部 地理坐标介于东经 116 29 28 166 34 35 和北纬 32 41 28 32 44 24 之间 矿井西接规划中的连塘李井田 东 邻新集二矿 北与张集煤矿相接 行政区划属凤台县新集镇及张集乡管辖 矿井范围 西起 14 勘探线 东止 1 勘探线 南自 1 煤层与阜凤逆冲断层或下夹片断层交面线之垂直 投影 北至勘探登记边界 该井田东西走向长约 6 85km 南北倾斜宽平均 3 65km 左右 面积约 25km2 井田范围由表 2 1 中 7 个拐点围合而成 表表 2 1 井田范围拐点坐标表井田范围拐点坐标表 拐点编号XY 13623035 00039459270 000 23620590 00039459200 000 33618550 00039459200 000 43618805 00039457160 000 53621295 00039452275 000 63624100 00039452735 000 73623120 00039455730 000 注 本表资料源于 安徽省淮南煤田新集矿区新集一矿矿井地质报告 2006 5 2 2 矿井工业储量矿井工业储量 2 2 1 储量计算基础储量计算基础 1 根据本矿的井田地质勘探报告提供的煤层储量计算图计算 2 根据 煤炭资源地质勘探规范 和 煤炭工业技术政策 规定 煤层最低可采厚度 为 0 70 原煤灰分 40 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 05m 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 2 2 2 矿井工业储量计算矿井工业储量计算 由地质勘探知 本矿井可采煤层有五层 分别为 6 8 9 11 和 13 煤层 本设 计主要针对 13 煤层进行设计 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 如图 2 1 所示 在各块段范围内 用算术平均法求得每个块段