采矿工程毕业设计（论文）-神火集团新庄煤矿0.9Mta新井设计【全套图纸】.doc

中 国 矿 业 大 学 本本科科生生毕毕业业设设 计计 姓姓 名 名 学学 号 号 21070007 学学 院 院 应应用技用技术术学院学院 专专 业业 采采矿矿工程工程 论论文文题题目 目 神火集神火集团团新庄煤新庄煤矿矿 0 9Mt a 新井新井设计设计 专专 题题 浅析煤浅析煤矿矿冲冲击击地地压压形成机制及防治技形成机制及防治技术术 指指导导教教师师 职职 称 称 副教授副教授 2011 年年 6 月月 徐州徐州 全套图纸 完整版设计加 153893706 中国矿业大学毕业设计任务书 学院 应应用技用技术术学院学院 专业年级 采采矿矿工程工程 07 学生姓名 任任务务下下达达日日期期 2011年年 2月月 28日日 毕业设计日期 毕业设计日期 2011 年年 3月月 7日至日至 2011年年 6月月 10日日 毕业设计题目 毕业设计题目 神火集神火集团团新庄煤新庄煤矿矿 0 9Mt a 新井新井设计设计 毕业设计专题题目 毕业设计专题题目 浅析煤浅析煤矿矿冲冲击击地地压压形成机制及防治技形成机制及防治技术术 毕业设计主要内容和要求 毕业设计主要内容和要求 根据采根据采矿矿工程工程专业专业 地下开采方向 地下开采方向 毕业设毕业设 计计大大纲纲的要求完成一般部分 神火集的要求完成一般部分 神火集团团新庄煤新庄煤矿矿0 9Mt a新井新井设计设计 专题专题部分 浅析煤部分 浅析煤矿矿冲冲击击地地压压形成机制及防治技形成机制及防治技术术 以及翻 以及翻译译部分 部分 要求是在要求是在规规定的定的时间时间内保内保质质保量完成大保量完成大纲纲要求的内容 要求的内容 院长签字 指导教师签字 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 中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩 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 要 矿井设计包括一般部分 专题部分和翻译部分 一般部分是根据河南神火集团新庄煤矿的实际情况并稍作改动后进行的初步设计 井田南北长约 5 5 km 东西长约 3 0 km 井田总面积为 16 5 km2 主采煤层为二号煤 平 均倾角为 7 煤层平均总厚为 3 3 m 井田地质条件较为简单 井田工业储量为 76 91Mt 矿井可采储量 49 82Mt 矿井设计生产能力 0 9Mt a 服务 年限为 42 6 a 矿井正常涌水量为 300 m3 h 最大涌水量为 400 m3 h 矿井瓦斯涌出量较 低 为低瓦斯矿井 设计采用立井单水平加暗斜井延深的开拓方式 采用条带式准备方式 倾斜长壁采 煤方法 综合机械化的回采工艺 第一水平标高为 420 m 第二水平标高为 640 m 双立 井开拓一水平暗斜井延深辅助水平 主井采用箕斗提升 副井装备罐笼 大巷采用胶带 运输机运煤 辅助运输采用窄轨铁路配合矿车运输 矿井通风方式为中央并列式通风 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 服务年限 4 井田开拓 5 准备方式 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 专题部分题目为 浅析煤矿冲击地压形成机制及防治技术 主要介绍了冲击矿压的 形成机制 我国煤矿开采的状况及冲击地压的研究现状 最后综合性的提出了冲击地压 的防治技术 翻译部分题目为 Determination of rational support parameters of bolting and shotcreting with wire mesh in soft roadway 关键词 立井 倾斜长壁 一次采全高 综合机械化 高产高效 ABSTRACT This design consists of three parts the general part the special part and translated part This design is the preliminary design which carries onaccording to the Henan god fire group Xinzhuang coal mine actualsituation The N S of the minefield is 5 5 km the W E is about 3 0km the area is 16 5 km2 The 2 coal seam is the main coal seam and its dip angle is 7 degree The thickness of the mine is about 3 3 m in all The geological structure of this area is simple The proved reserves of the minefield are76 91million tons The recoverable reserves are 49 82 million tons The designed productive capacity is 0 9 million tons percent year and the service life of the mine is 42 6 years The normal flow of the mine is 300 m3 percent hour and the max flow of the mine is 400 m3 percent hour and the gas of the mine is low gaseous mine The design uses a vertical shaft level to add the inside slope levels mining development way uses the strip belt typestandby mode inclines the long wall mining coal method the synthesis mechanization returns picks the craft the first level of 420 m elevation elevation to the second level 640 m Shaft open up a two level sub shaft extends two levels the main shaft using skip upgrade equipment belonging cage Roadway used to transport coal belt conveyor auxiliary transport using narrow gauge railway transport with tub The central parallel angles ventilation system is used in the mine The working system three eight is used in the Henan god fire group Xinzhuang coal 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 special subject parts of topics are Analysis mine burst formation mechanism and control techniques introduces the mechanism of rock burst the situation of coal mining in China and the burst of the research status the last comprehensive Burst proposed control techniques Translate the part Determination of rational support parameters of bolting and shotcreting with wire mesh in soft roadway key words The vertical shaft inclines the long wall one time topick the entire high syntheses mechanization high production tobe highly effective 一 般 部 分 专 题 部 分 翻 译 部 分 目目 录录 一般设计部分一般设计部分 1 矿区概述及井田地质特征 1 1 1 矿区概述 1 1 1 1 交通位置 1 1 1 2 自然环境 1 1 1 3 附近的厂矿企业和农业情况 2 1 1 4 水源 电源 劳动力及建材来源 2 1 1 5 煤田开发历史 2 1 2 井田地质特征 2 1 2 1 煤系地层 2 1 2 2 地质构造 3 1 2 3 水文地质特征 3 1 2 4 综合地质柱状 5 1 3 煤层特征 7 1 3 1 煤层埋藏条件 7 1 3 2 煤层及其顶地板岩性特征 7 1 3 3 煤的特征 8 1 3 4 煤的工业用途 10 2 井田境界和储量 12 2 1 井田境界 12 2 2 矿井工业储量 13 2 2 1 井田勘探情况 13 2 2 2 矿井工业储量 13 2 2 3 矿井可采储量 15 3 矿井工作制度及设计生产能力 服务年限 19 3 1 矿井工作制度 19 3 2 矿井设计生产能力及服务年限 19 3 2 1 矿井设计生产能力的确定依据 19 3 2 2 矿井设计生产能力 19 3 2 3 矿井服务年限 19 4 井田开拓 21 4 1 井田开拓的基本问题 21 4 1 1 井筒形式 数目及位置的确定 21 4 1 2 工业场地位置 形状及面积的确定 21 4 1 3 开采水平的确定 21 4 1 4 主要开拓巷道 22 4 1 5 方案的提出及技术比较 22 4 1 6 经济比较 26 4 1 7 确定方案 29 4 2 矿井基本巷道 29 4 2 1 井筒 29 4 2 2 井底车场 33 4 3 主要开拓巷道 36 5 准备方式 带区巷道布置 42 5 1 煤层地质特征 42 5 1 1 带区位置 42 5 1 2 带区煤层特征 42 5 1 3 煤层顶底板岩石构造情况 42 5 1 4 水文地质 42 5 1 5 地质构造 42 5 1 6 地表情况 42 5 2 带区巷道布置及生产系统 42 5 2 1 带区准备方式的确定 43 5 2 2 带区巷道布置 43 5 2 3 带区生产系统 43 5 2 4 带区内巷道掘进方法 44 5 2 5 带区生产能力及采出率 44 5 3 带区车场选型设计 45 5 3 1 带区车场的形式和线路布置 45 5 3 2 带区车场的调车方式 45 5 4 带区主要硐室 45 5 4 1 带区煤仓 45 5 4 2 绞车房 46 5 4 3 带区变电所 46 6 采煤方法 47 6 1 采煤工艺方式 47 6 1 1 带区煤层特征及地质条件 47 6 1 2 确定采煤工艺方式 47 6 1 3 回采工作面参数 47 6 1 4 回采工作面破煤 装煤方式 47 6 1 5 工作面运输方式及运输机械 49 6 1 6 回采工作面支护方式 52 6 1 7 采空区处理 55 6 1 8 端头支护 55 6 1 9 工作面设备布置 56 6 1 10 采煤工艺 56 6 1 11 回采工作面正规循环作业 57 6 1 12 回采工作面吨煤成本 59 6 2 回采巷道布置 61 6 2 1 回采巷道布置方式 61 6 2 2 回采巷道参数 61 7 井下运输 63 7 1 概述 63 7 1 1 矿井设计生产能力及工作制度 63 7 1 2 煤层及煤质 63 7 1 3 运输距离和货载量 63 7 1 4 矿井运输系统 63 7 2 带区运输设备选择 64 7 2 1 设备选型原则 64 7 2 2 带区运输设备选型及能力验算 64 7 3 大巷运输设备选择 64 7 3 1 胶带运输大巷设备选择 64 7 3 2 辅助运输大巷设备选择 65 7 3 3 运输设备能力验算 66 8 矿井提升 67 8 1 矿井提升概述 67 8 2 主副井提升 67 8 2 1 主井提升 67 8 2 2 副井提升设备选型 68 9 矿井通风及安全 69 9 1 矿井通风系统的确定 69 9 1 1 矿井通风系统的基本要求 69 9 1 2 矿井通风方式的选择 69 9 1 3 矿井主扇工作方式选择 70 9 1 4 带区通风系统的要求 70 9 1 5 工作面通风方式的选择 71 9 2 矿井风量计算 72 9 2 1 工作面所需风量的计算 72 9 2 2 备用面所需风量的计算 74 9 2 3 掘进工作面需风量 74 9 2 4 硐室需风量 74 9 2 5 其它巷道所需风量 74 9 2 6 矿井总风量 74 9 2 7 风量分配 75 9 3 矿井阻力计算 75 9 3 1 矿井最大阻力路线和通风网络图 76 9 3 2 矿井通风阻力计算 81 9 3 3 矿井通风总阻力 82 9 3 4 两个时期的矿井总风阻和总等积孔 83 9 4 选择矿井通风设备 83 9 4 1 主扇选择 83 9 4 2 电动机选型 87 9 4 3 矿井主要通风设备的配置及要求 87 9 5 防止特殊灾害时期的安全措施 87 9 5 1 防尘措施 88 9 5 2 瓦斯防治措施 88 9 5 3 火灾预防措施 88 9 5 4 防水措施 88 10 设计矿井基本技术经济指标 90 参考文献 91 专题设计部分专题设计部分 1 概述 92 2 冲击地压的形成机制 92 3 冲击地压的显现规律和显现特征 93 3 1 冲击地压的显现规律 93 3 2 冲击地压的显现特征 94 4 我国煤矿开采的状况 94 4 1 冲击地压的发生 94 4 2 冲击地压与开采深度的关系 95 5 矿井冲击地压的研究现状 96 5 1 冲击地压形成机制的研究 96 5 2 煤层冲击倾向性评价 96 5 3 钻屑法的研究 97 5 4 微震系统的研制和应用 97 5 5 实验室研究 97 5 6 数值分析 97 5 7 新技术的开发应用 97 6 矿井冲击地压的防治技术 98 6 1 矿井冲击地压的预测 98 6 1 1 经验类比法 98 6 1 2 地质区域划分方法 98 6 1 3 地音与微震系统监测法 99 6 1 4 钻屑法 100 6 1 5 围岩动态法监测预报 101 6 1 6 流动地音监测 101 6 1 7 综合预测法 102 6 2 矿井冲击地压的防治 102 6 2 1 合理的开采设计 103 6 2 2 开采保护层 106 6 2 3 煤层注水 107 6 2 4 冲击地压解危措施 109 7 开采有冲击地压煤层时应注意的问题 111 8 总结 112 参考文献 113 翻译部分翻译部分 英文原文 114 中文译文 120 致致 谢谢 125 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 1 11 1 矿区概述矿区概述 1 1 11 1 1 交通位置交通位置 新庄矿井位于商丘地区永城市境内 属苗桥乡所辖 地理位置为东经 116 37 北纬 33 56 井田东西走向 3 公里 南北走向 5 公里 井田东与安徽省刘桥井田相连 西以王庄断层与双庙勘探区分界 矿井西距永城市 24 公里 由永城至陇海铁路商丘站 96 公里 至津浦 陇海铁路之枢纽站徐州市 92 公里 东距符夹线濉溪站 15 公里 均有柏油路相连 交通便利 见图 1 1 交通位置图 省 苏 江 省 徽 安 省 徽 安 省 南 河 至连云港 肖县 芒山 裴桥 马桥 新桥 侯岭 永城市 大王庄 高庄 葛店 新庄矿井 苗桥 商丘市 商丘市 至上海 商丘市 至天津 徐州市 砀山县 夏邑县 刘堤 虞城县 毫县 鹿邑县 商丘县 至郑州 商丘市 图图 1 1 交通位置图交通位置图 1 1 21 1 2 自然自然环境环境 本矿区属于黄淮冲积平原 区内地势平坦 地面标高 30 3m 左右 井田南约 6 Km 有 沱河由西向东注入安徽省的新汴河 中南部有王引河 最大排洪量 12 278 S m3 1973 年 7 月 14 日最高水位 王引河 30 63m 水深 2 7m 左右 曹沟 30 42m 水深 1 96m 王引 河 曹沟均属人工渠道 水位随季节变化 冬季有干涸现象 工业广场的附近一带历史 最高水位标高不大于 31 69m 矿区开发建设的过程中逐步完善排涝工程 内涝基本解除 地表水对矿井开采及矿区建设没有危害 矿区为半干燥大陆性气候 夏季多东南风 冬季多西北风 据永城气象站气象资料表 明 70 年代中间气候明显变化 1970 年 1973 年夏季多东风和东北风 冬季多西风和西 北风 最大风速 16m s 1971 年 3 月西北风 年平均气温 14 最高气温 41 1957 年 7 月 3 日 最低温度 19 3 矿区内降雨多集中在 6 月 8 月 最大年降雨量 1518 6mm 1963 年 最低年降雨量 537 7mm 1966 年 冬季 12 月至翌年 3 月为降雪 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 2 页 期 11 月至翌年 4 月为冻土期 最大冻土厚度为 19cm 矿区所在地区历史上没有发生过较大地震 据 中国地震目录 第二集称 自公元 925 年以来 安徽省萧县等一带曾发生强烈地震 38 次 按基本烈度表记载 永城烈度小 于 6 度 1 1 31 1 3 附近的厂矿企业和农业情况附近的厂矿企业和农业情况 新庄煤矿附近的厂矿企业主要有 位于东南部的刘桥一号 二号井 南部的葛店煤矿 西部的神火工业园 河南煤化永煤集团车集煤矿 这一区域属黄淮冲积平原 区内地势 平坦 主要农作物有 小麦 大豆 玉米等一年一熟作物 1 1 41 1 4 水源 电源 劳动力及建材来源水源 电源 劳动力及建材来源 在井田内有远景供水水源价值的有两个含水组 即新生界中上部粉细砂含水组与石炭 系灰岩含水组 其水量 新生界含水组 20 50 吨 时 碳系含水组 30 吨 时 水化学类型 为重碳酸水硫酸水 水质一般较好 可做工业用水 农灌用水和饮用水 但新生界上部 含水层中的水 含大肠杆菌数超过饮用水标准 并含底氟 需加以处理后才能使用 矿井主要电源为 淮北电厂渠沟变电所至工厂的 35KV 线路 经葛店矿井引入的 35KV 线路 永城电厂 35KV 输电线路 矿区 110KV 主变电所 由于本矿井地处平原地带 附近有丰富的劳动力资源 其工人主要从永城和淮北境内 招用 主要建筑材料砖 石 石灰 瓦等 可由永城及邻近的安徽省淮北矿区供应 运 输方式可用汽车运输 沙 水泥需由外地供给 1 1 51 1 5 煤田开发历史煤田开发历史 新庄矿井系河南省商丘地区永城煤田中的一个井田 永城煤田出新庄矿以外 其它还 有刘桥煤矿一号井 二号井 葛店 车集 陈四楼 城郊六对生产矿井 刘河 薛湖 新桥三对基建矿井 这些都为迅速开发永城矿区提供了条件 新庄矿井从 1961 年开始 首先由原河南省煤田地质局 107 队在本井田进行找矿工作 提交有 永城煤田苗桥矿区找矿报告 而后 安徽省地质局 325 队和煤田三队也都 在此区的南部 西部和东部进行过工作 到 1974 年 8 月由河南省地质十一队正式提交 河南省永城煤田新庄井田地质勘探报告 勘探程度为精查 并经河南省地质局批 准 河南省煤矿设计院于 1977 年 7 月完成新庄矿井初步设计 由于原报告尚存在不足之 处 又经过补做工作 河南省地质局十一队于 1983 年 9 月又提出 河南省永城煤田新 庄井田补充验证报告 并经批准 新庄矿于 1978 年动工兴建 1980 年因故停建 以后又经江苏省煤矿设计院设计 于 1985 年初复建 1992 年简易生产 1995 年 12 月 18 日正式投产 当年产量达 95 万吨 矿井按 1984 年设计 650m 以上水平 设计生产能力 60 万吨 年 但主要装备按 90 万吨 年 设计 1996 年产量达 120 万吨 继而在 1997 年根据井田地质条件交好 井田深部边界 800m 水平 经郑州煤矿设计院设计 矿井改扩建为 180 万吨 年 现生产能力为 240 万吨 年 1 21 2 井田地质特征井田地质特征 1 2 11 2 1 煤系地层煤系地层 本区含煤地层由下至上简述如下 1 太原组 C3 厚 134 149m 岩性主要由隐晶质灰岩 泥岩组成 其次为砂质 泥岩及砂岩 顶部灰岩稳定 厚 2m 左右 为 K3标志层 底部灰岩厚 13 17m 一般 15m 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 3 页 为 K2标志层 2 山西组 P15 厚 110m 由灰至灰黑色泥岩 砂质泥岩及灰白色粗粒砂岩组成 3 下石河子组 P1X 厚 73 113m 平均 108m 由砂岩 砂质泥岩 泥岩组成 底部为鲕状铝质泥岩 为 K4标志层 4 上石河子组 P2 厚度大于 400m 底部为 K5砂岩标志层与下石河子组分界 上 部紫色斑块泥岩夹吼层砂岩 以 K6长石英砂岩较稳定为标志 1 2 21 2 2 地质构造地质构造 本区属秦岭纬向构造之东延部分 与新华夏系反接复合 在区内形成永城背斜 背斜 轴在芒山柏山一线 呈北东 15 度方向 在永城葛店至安徽白善一带形成白善帚状构造 本区属白善帚状构造的一部分 因而其构造形态亦受该帚状构造所控制 地层倾向北北 西至北北东 倾角 8 10 度 向深部倾角变缓为 4 5 度 其规律是 在 200m 水平以上 12 度左右 在 200 650m 水平逐渐变为 5 4 度 在走向的变化是 在 2 线以西 4 度 2 4 线逐渐变为 39 度 4 5 线 326 度 至省界变为 348 度 整个井田为简单的单斜构 造 有次一级的舒缓波状起伏 区内共见断层五条 近南北者以正断层为主 近东西向以逆断层为主 详见表 1 1 主要地质构造表 表表 1 1 1 1 主要地质构造表主要地质构造表 断层名称性质走向倾向倾角落差 m 备注 王庄断层正北北东北西西70 180 250 落差南小 为西部边界 小新庄 断层 逆北东北西38 46 土楼断层正北东南东70 30 谷小桥 断层 逆北东南东50 25 黄李庄 断层 正65 10103 孔见 1 2 31 2 3 水文地质特征水文地质特征 新庄煤矿西部以走向近南北 倾向西 东盘上升西盘下降 落差 250 180m 的王庄正 断层为边界 造成矿井内二2煤层 三2煤层与西盘 下降盘 下石盒子组上部砂 泥岩 地层相接 该断层基本上为一条阻水边界断层 但葛店煤矿 1999 年发生突水事故后 水 位大幅度下降 影响到新庄煤矿东邻淮北刘桥二矿之长观孔太灰水位下降了 20m 说明 太灰含水层之水压差显然增大后 造成了王庄断层局部导水 矿井东部与刘桥二矿间为 一条人为边界 实际上新庄 刘桥二矿同处于一个统一的水文地质单元内 矿井北部边 界为煤层露头线 属于一个弱补给边界 矿井南部边界属于无限边界 1 含水层 奥陶系灰岩含水层 距二2煤层 180m 左右 据区域资料 单位涌水量 0 112 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 4 页 3 152l s m 渗透系数 0 169 5 0195m d 为硫酸型水 太原群灰岩含水层 含灰岩 8 10 层 平均累厚 64m 据 301 孔混合抽水资 料 单位涌水量 1 073l s m 渗透系数 1 98m d 308 孔对上部四层灰岩混合抽水 单位涌 水量 0 00046l s m 渗透系数 0 001487m d 为硫酸钾钠型水 309 孔对上部四层灰岩混合 抽水资料 单位涌水量 3 69l s m 渗透系数 9 046m d 为硫酸钙钾钠型水 总的看来 该组灰岩以 2 3 4 8 层灰岩较厚 尤以 2 4 8 层富水性较强 K3 灰 岩富水性较弱 浅部及靠近风氧化带水量较大 深部较小 砂岩含水组 山西组砂岩 1 3 层 总厚度 2 27m 据 403 孔抽水资料 单位涌水量 0 048l s m 渗透系数 0 371m d 为硫酸型水 下石河子组砂岩 一般含砂岩 5 6 层 北部最多达 18 层 南部可见 1 2 层 厚 5 95 88m 据 2203 孔抽水资料 单 位涌水量 0 036l s m 渗透系数 0 064m d 为硫酸钠型水 上石河子组 为 4 6 层 厚 度 50m 左右 其中以 K5 K6 两层砂岩厚度较大 一般为 14m 和 33m 左右 含水丰富 据付井检查孔抽水资料 K6 砂岩单位涌水量为 0 672l s m 渗透系数 2 33m d K5 砂岩 单位涌水量为 0 12l s m 渗透系数 0 568m d 主 付井检查孔均在此层发生严重漏水 风化带裂隙水 一般含水性弱 据 301 孔抽水资料 单位涌水量 0 023l s m 渗透系数 0 118m d 为硫酸钠镁型水 新生界砂砾石孔隙含水组 下部为粘土 粉细砂和泥钙质胶结的砂卵砾石含 水层 一般埋藏在 90m 以下 据 403 孔抽水资料 单位涌水量 0 00798l s m 渗透系数 0 029m d 为硫酸 重碳酸型水 中部以褐黄色粉细砂和黄色粉细砂 细中 砂为主 埋藏在 20 90 m 含水砂层 2 4 层 厚 7 06 32 8m 平均 18 33m 含水丰富 单位涌水量 0 64 0 72l s m 渗透系数 3 61 4 9m d 上部主要为埋藏在 20m 以内的粉细 砂 含砂 1 2 层 平均厚 10m 左右 经民井简易抽水 单位涌水量 1 561 60713l s m 2 断层导水性 二迭系砂岩裂隙水各含水组间隔水层 二2煤底板隔水层 段 上起二1煤层底板下止 K3顶界 厚 41 55 65 75m 平均厚 55 29m 隔水段中上部为一套厚约 40m 以泥岩为主夹 2 3 层中 细砂岩地层组合 下部 为 C3顶部厚约 15m 的海相泥岩与山西组底部的深灰色泥岩组合而成的联合隔水层 段 其中上部所夹之中细砂岩增加了隔水段的抗压强度 下部致密海相泥岩组合又提高了隔 水段的防渗性能 形成一套理想的隔水段 岩溶裂隙含水层间的隔水层 太原组中段砂泥岩层隔水段 上起 L7灰岩底界下止 L4灰岩顶界面 厚约 30m 由一 套泥岩 砂质泥岩 细砂岩及煤线等地层组合而成 有时其中部夹二层薄层灰岩 L5 L6 本段层位较稳定 它隔断了太原组上 下段岩溶裂隙水间的水力联系 本溪组铝土质泥岩隔水层 厚 1 64 10 98m 平均厚 6 31m 本隔水层属于区域隔水 层 正常情况下大范围内隔水效果较好 但由于厚度变化大 在其厚度变薄或尖灭处 隔水效果大大降低 在构造交汇及构造复合部位隔水层裂隙较发育 将会导致 含 水层间产生一定水力联系 井田涌水量 据矿井地质资料 井田最大涌水量为 400m3 h 正常涌水量为 300m3 h 3 地表水特征 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 5 页 永城市地下水资源丰富 新生界地下水质较好 水量水位较稳定 是理想的供水水源 可满足生产 生活用水 本区属淮河水系 区内无地表水体 自北而南有曹沟 王引河 运粮河等三条季节性小河 自西北向东南流入安徽省境内汇于淮河 因地势平坦 一般 河谷宽缓 河床较浅 水流坡度很小 雨季洪水期 近河低洼地段常积水内涝成灾 据 永城市水利局资料 1963 年汛期 在二牛 黄饭棚 大小新庄一带积水深 0 5 1 0m 最 高洪水位 31 79m 干旱季节 河水位一般低于地下水位 成为排泄地下水的渠道 有沱 河向东注入安徽省的新汴河 中南部有王引河 最大排洪量 12 278 S m3 1973 年 7 月 14 日最高水位 王引河 30 63m 水深 2 7m 左右 曹沟 30 42m 水深 1 96m 王引河 曹 沟均属人工渠道 水位随季节变化 冬季有干涸现象 工业广场的附近一带历史最高水 位标高不大于 31 69m 矿区开发建设的过程中逐步完善排涝工程 内涝基本解除 地表 水对矿井开采及矿区建设没有危害 1 2 41 2 4 综合地质柱状综合地质柱状 详见图 1 2 综合地质柱状图 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 6 页 图图 1 1 2 2 综合地质柱状图综合地质柱状图 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 7 页 1 31 3 煤层特征煤层特征 1 3 11 3 1 煤层埋藏条件煤层埋藏条件 本区属秦岭纬向构造之东延伸部分 与新华夏系反复接合 在区内形成永城背斜 背 斜轴在芒山柏山一线 呈东北 15 方向 在永城葛店至安徽百善一带形成帚状构造 新庄 井田构造属百善帚状构造的一部分 因而 其构造形态亦受帚状构造所控制 地层倾向 北北西至北北东 倾角 3 12 向深部倾角变缓为 3 5 其规律是 在 200m 水平以 上为 12 左右 在 200m 650m 水平逐渐变为 5 3 沿走向的倾角变化是 走向的倾 向变化和沿倾向的倾角变化 形成了次一级的舒缓状褶曲 其轴向与区域形态一致 即 由北北西至近于北 整个井田为单斜构造 1 3 21 3 2 煤层及其顶地板岩性特征煤层及其顶地板岩性特征 本井田煤系地层总厚 760m 含煤 27 层 其中可采煤层为山西组二2煤 下石盒子组 的三2 三3 三5煤 共计四层 山西组含煤系数 3 24 下石盒子组含煤系数 3 3 共划六个煤组 一煤组位于太原群 含煤多达 10 层 一般 5 7 层 二煤组位于山西组 中部 含煤最多 4 层 一般 2 层 三煤组位于下石盒子组 最多 7 层 一般 2 5 层 四 煤组位于上石盒子组下部 含煤最多 3 层 一般 2 层 五 六煤组均位于上石盒子组中 部 五煤组含煤最多 3 层 六煤组含煤 1 层 普遍可采者二2煤及三 2 煤层局部可采者一 4煤 三3 三5煤层局部不可采 余者偶见可采点 多属不可采煤层 其中二 2 煤层为本 设计的主采煤层 井田构造简单 煤层间距及厚度稳定 标志层明显 二2煤层 伪顶位于煤层之上的极薄的松软岩层 一般为灰质泥岩 随采随落 厚度 0 0 4m 平均 0 1m 局部有复合顶板 直接顶位于伪顶之上 有泥岩 砂质泥岩组成 有时为砂岩 采动后随回柱自动跨落 厚约 0 7m 左右 老顶位于直接顶之上 由砂岩和 砂质泥岩组成 不能随直接顶跨落 厚度 14 15m 直接顶位于煤层之下 一般有强度 较低的泥岩组成 灰黑色 富有植物根部化石 团块状构造 支撑力较弱 易于钻底 厚度 0 5m 左右 老顶位于直接顶之下 由砂质泥岩及中细粒砂岩组成 致密坚硬 对支 护的支撑力较强 厚 15m 左右 煤层的老顶和老底有砂岩裂隙水赋存 掘进回采过程中 有顶底版砂岩水渗出 但均以静储量为主 随着时间的推移 一般可疏干 但在回采中 有太灰水补给的可能 详见表 1 2 可采煤层及顶底版岩层特征表 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 8 页 表表 1 2 可采煤层特征表可采煤层特征表 煤层结构顶底板岩性煤 组 煤层一般厚 度 m 夹石层 数 夹石厚 度 顶板底板 稳 定 性 可 采 程 度 倾角 容重 t m3 0 1 9 0 三5 1 11 普遍含 一层夹 石 一般为 0 3m 左右 泥岩或砂 质泥岩 泥岩较 稳 定 局 部 不 可 采 5 左右 近 露头处变陡 为 10 左右 1 45 0 1 7 0 三3 1 01 一般含 一层夹 石 厚 0 3m 左右 泥岩泥岩不 稳 定 局 部 可 采 5 左右 近 露头处变陡 为 10 左右 1 45 0 2 8 0 下 石 盒 子 组 三2 1 83 无夹石砂岩泥岩 和砂 质泥 岩 较 稳 定 可 采 5 左右 近 露头处变陡 为 10 左右 1 45 山 西 组 二20 88 4 80 无夹石泥岩 砂 质泥岩有 时为砂岩 泥岩 和砂 质泥 岩 不 稳 定 可 采 5 左右 近 露头处变陡 为 10 左右 1 45 1 3 31 3 3 煤的特征煤的特征 三5煤 250m 水平以上为 N2 CO2带 CH4含量为 0 001cm3 g 近 400m 水平为 N2 CH4带 CH4含量为 3 71cm3 g 三2煤 300m 水平以上为 N2及 N2 CO2带 CH4含量不大于 0 05cm3 g 400m 水平 为 CH4带 CH4含量达 7035cm3 g 二2 300m 水平以上为 N2 CO2带 CH4含量为 0 14cm3 g 300m 水平以下为 N2 CH4带 CH4含量为 4 9cm3 g 因此 根据煤炭资源地质勘探规范的规定 应属低瓦 斯矿井 通过二2煤的煤尘采样试验 均具有爆炸性危险 煤尘试验成果表见表 1 3 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 9 页 表表 1 1 3 3 煤尘试验成果表煤尘试验成果表 孔号样号煤层号火焰长 mm 加岩粉量 有无爆炸性 109M3二 2无火 508M3二 21055有 005M1二 2550有 109M2三 3无火 508M2三 2火量多50有 109M4三 5 根据实验室采用 着火温度降低值测定法 结果还原与氧化着火温度差在 3 6 不 具有自燃性 自燃性试验结果见表 1 4 表表 1 4 自燃性试验结果表自燃性试验结果表 燃点温度 孔号样号煤层 原样氧化还原 备注 109M3二 2409400还原未测 005M1二 2388386389 T 3 508M3二 2386384389 T 5 109M2三 2401396还原未测 508M2三 2389387393 T 6 109M4三 2402401还原未测 井田各可采煤层煤质稳定 均是由高等植物生成的高变质程度 中等灰分工业牌号的 无烟煤 低磷 低硫 所有可采煤层的煤质指标均达到了工业要求 详见表 1 5 煤质特 征表 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 10 页 表表 1 1 5 5 煤质特征表煤质特征表 原 煤 分 析 结 果 发热量 卡 克 煤 层 号 变化 情况 Wf Ag Vr Sg Qg DTQg DT 焦渣 特征 Pg 容重 最大0 799 447 670 326230820010 0031 37 最小2 6125 4010 840 827690858430 0091 47 二2 一般102714 349 530 437000840030 0061 41 最大0 7315 518 140 386420825010 0051 41 最小3 3623 9711 610 957020848030 0091 45 三2 一般1 3418 059 840 506807836020 0071 42 精 煤 分 析 结 果 煤 层 号 变化 情况 Wf Ag Vr 焦渣特征精煤回收率 最大0 882 796 5719 06 最小1 846 7310 12373 33 二2 一般1 364 767 57246 97 最大0 844 397 5716 27 最小2 338 648 68324 29 三2 一般1 385 347 97314 68 1 3 41 3 4 煤的工业用途煤的工业用途 本矿区二2煤层块状 全亮型或暗 钢灰色 金刚光泽 主要由亮煤组成 呈中 宽 条带状结构 镜煤和亮煤均有所见 镜煤内生裂隙发育 其中充填有方解石薄膜 暗煤 中夹有很少量理状亮煤 沿单垂直于层理的裂隙面上有黄铁矿片晶体 呈星点状分布 单体在 3mm 以下 本矿区二2煤属低水 低灰 特低硫 特低磷 高热值 高热稳定性 中等可磨 中 等结渣 中等软化温度 易选之无烟煤三号 本矿煤炭是良好的氮肥用煤和民用燃料 以及水泥 火电 砖瓦 食品等工业用煤 块煤可用制造合成氨半水煤气 粉煤可用为 悬浮床气化炉用煤 洗选精煤可用为烧结矿用煤及高炉喷吹用煤 还可用开启式电石炉 生产电石用煤 根据永城煤矿基建巷道中用放炮的方法采取的二2煤层的筛分大样 筛分结果快煤占 24 22 在筛分大样中采取了半工业实验 实验结果详见表 1 6 工业分析结果表 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 11 页 表表 1 1 6 6 工业分析结果表工业分析结果表 煤层 名称 分析 煤样 Wf Ag Vr Sg Pg Q DT 卡 克 粘结 性 0 79 2 6 1 9 44 25 40 7 67 10 8 4 0 32 0 820 003 0 009 6230 769 0 1 2 3原煤 1 27 29 14 34 29 9 53 29 0 43 18 0 006 13 7000 22 0 88 1 8 4 2 79 6 7 3 6 57 10 1 2 1 2 3 二2 精煤 1 364 767 57 0 73 3 3 6 15 51 23 97 8 14 11 6 1 0 38 0 950 005 0 009 6420 702 0 1 2 3原煤 1 3418 059 840 500 0076807 0 84 2 3 3 4 39 8 6 4 7 57 8 68 三2 精煤 1 385 347 97 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 12 页 2 井田境界和储量 2 12 1 井田境界井田境界 井田境界应根据地质构造 储量 水文 煤层赋存情况 开采技术条件 开拓方式及 地貌 地物等因素进行技术分析后确定 一般以下列情况为界 1 以大断层 褶曲和煤层露头 老窑采空区为界 2 以山谷 河流 铁路 较大的城镇或建筑物的保护煤柱为界 3 以相邻的矿井井田境界为界 4 人为划分井田境界 根据新庄井田地质勘探资料 结合构造和省界关系 确定新庄井田境界如下 南起二2煤层露头 北暂以二2煤 700m 底板等高线为界 东以省界与刘桥煤矿二号井相毗连 西以王庄断层为界与双庙勘探区相邻 井田东西走向长约 3km 倾斜走向长约 5 5km 井田面积约 16 5km2 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 13 页 N 图图 2 1 井田赋存状况示意图井田赋存状况示意图 2 22 2 矿井工业储量矿井工业储量 2 2 12 2 1 井田勘探情况井田勘探情况 该井田先后经过两次勘探工作 两次勘探共钻孔 50 余个 钻孔密度约为 3 个 平方公 里 基本上探明了井田地质构造和煤层的赋存条件 2 2 22 2 2 矿井工业储矿井工业储量量 本次储量计算是在精查地质报告提供的 1 10000 煤层底板等高线图上计算的 储量 计算可靠 工业储量采用地质块段法 在煤层底板等高线上计算储量 本井田采用块段法计算的 各级储量 块段法是我国目前广泛使用的储量计算方法之一 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 14 页 本次设计只针对矿井二2主采煤层进行 二2煤层工业储量计算 根据地质勘探情况 将矿体划分为 3 块 在各块范围内 块段的面积 S 必须采用真面 积 即煤层斜面积 用煤层底板等高线上的水平投影面积换算成真面积 用算术平均法 求得每个块的储量 煤层总储量即为各块储量之和 块的划分见图 2 2 各块储量见表 2 1 N 图图 2 2 井田储量划分示意图井田储量划分示意图 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 15 页 表表 2 12 1 新庄煤矿二新庄煤矿二2 2煤储量计算表煤储量计算表 地质块段 号 块段投影面积 m2 平均倾角 块段实际面积 m2 平均厚度 m 煤层容重 t m3 块段储量 t 区域 A4313127 6894366891 363 371 420602993 44 区域 B6550114 6876599304 903 221 429749666 49 区域 C5705732 7535713562 993 321 426556640 78 总 计16568975 1116679759 2576909300 71 经块段法计算本设计矿井工业储量为 76 91Mt 2 2 32 2 3 矿井可采储量矿井可采储量 矿井可采储量 矿井工业储量 永久煤柱损失 矿井回收率 计算矿井可采储量时 必须要考虑以下损失 工业广场保护煤柱 井田境界煤柱损失 采煤方法所产生的煤柱损失和断层煤柱损失 建筑物 河流 铁路等压煤损失 其他损 失 本井田中永久煤柱损失主要有 工业广场保护煤柱 井田境界煤柱损失和断层保护煤 柱等 1 井田境界煤柱 井田境界边界煤柱可按下列公式计算 Z1 L b M 公式 2 1 式中 Z1 边界煤柱损失量 Mt L 边界煤柱长度 m b 边界煤柱宽度 井田境界煤柱在本井田一侧按 30m 留设 M 煤层厚度 3 3m 煤的容重 1 4t m3 Z1 L b M 12268 cos7 30 3 3 1 4 10 6 1 71Mt 2 断层煤柱 落差小于 10m 的断层 两侧各留 20m 煤柱 落差 10 20m 的断层 两侧各留 25m 煤 柱 落差大于 20m 的断层 两侧各留 30m 煤柱 Zm L b M 公式 2 2 式中 Zm 断层所留煤柱量 Mt L 断层边界煤柱长度 m b 断层所需留设煤柱宽度 M 煤层厚度 3 3m 煤的容重 1