20100615朱集矿毕业设计--司光耀 A4 _打印_ (2).pdf

第 I 页 目 录 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 井田概况 1 1 1 1 位置与交通 1 1 1 2 地形地貌及水系 1 1 1 3 气候与气象 1 1 1 4 地震烈度 2 1 1 5 矿区经济概况 2 1 1 6 水源及电源 2 1 2 井田地质特征 2 1 2 1 地层 2 1 2 2 构造 4 1 2 3 水文地质特征 4 1 3 煤层特征 5 1 3 1 煤层特征 5 1 3 2 煤质 6 1 3 3 煤层开采技术条件 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 1 1 井田范围 9 2 1 2 开采界限 9 2 1 3 井田尺寸 9 2 2 井田地质勘探 10 2 3 矿井地质储量 10 2 3 1 储量计算基础 10 2 3 2 矿井地质储量计算 10 2 3 3 矿井工业储量计算 11 2 4 矿井可采储量 12 2 4 1 井田边界保护煤柱 12 2 4 2 工业广场保护煤柱 12 2 4 3 断层保护煤柱 14 2 4 4 风井保护煤柱 14 2 4 5 大巷保护煤柱 14 2 4 6 矿井可采储量 15 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 16 3 1 矿井工作制度 16 3 2 矿井设计生产能力及服务年限 16 第 II 页 3 2 1 确定依据 16 3 2 2 矿井设计生产能力 16 3 2 3 矿井服务年限 16 3 2 4 井型校核 17 4 井田开拓井田开拓 18 4 1 井田开拓的基本问题 18 4 1 1 确定井筒形式 数目 位置 18 4 1 2 阶段划分和开采水平的确定 20 4 1 3 井田划分 20 4 1 4 主要开拓巷道 20 4 1 5 开拓方案比较 21 4 2 矿井基本巷道 29 4 2 1 井筒 29 4 2 2 井底车场及硐室 33 4 2 3 大巷 34 4 2 4 巷道支护 39 5 准备方式 带区巷道布置准备方式 带区巷道布置 40 5 1 煤层地质特征 40 5 1 1 带区位置 40 5 1 2 带区煤层特征 40 5 1 3 煤层顶底板岩石构造情况 40 5 1 4 水文地质 40 5 1 5 地质构造 40 5 1 6 地表情况 40 5 2 带区巷道布置及生产系统 40 5 2 1 带区准备方式的确定 40 5 2 2 带区巷道布置 41 5 2 3 带区生产系统 41 5 2 4 带区生产能力及采出率 44 5 3 带区车场选型计算 45 5 3 1 带区车场的形式 45 5 3 2 带区车场的调车方式 45 5 3 3 带区主要硐室布置 45 6 采煤方法采煤方法 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 48 6 1 4 回采工作面采煤机 刮板输送机选型 48 第 III 页 6 1 5 采煤工作面支护方式 50 6 1 6 端头支护及超前支护方式 53 6 1 7 各工艺过程注意事项 54 6 1 8 采煤工作面正规循环作业 55 6 2 13101 首采工作面回采巷道布置 58 6 2 1 回采巷道布置方式 58 6 2 2 回采巷道参数 58 7 井下运输井下运输 64 7 1 概述 64 7 1 1 井下运输设计的原始条件和数据 64 7 1 2 运输距离和货载量 64 7 1 3 矿井运输系统 64 7 2 带区运输设备选择 65 7 2 1 设备选型原则 65 7 2 2 带区设备的选型 65 7 2 3 带区运输能力验算 67 7 3 大巷运输设备选择 68 8 矿井提升矿井提升 70 8 1 矿井提升概述 70 8 2 主井提升 70 8 2 1 箕斗 70 8 2 2 提升机 70 8 2 3 钢丝绳技术特征 71 8 2 4 提升能力验算 71 8 3 副井提升 72 9 矿井通风及安全矿井通风及安全 74 9 1 矿井通风系统的选择 74 9 1 1 矿井通风系统的基本要求 74 9 1 2 矿井通风系统的确定 74 9 1 3 带区通风系统的确定 75 9 2 矿井风量计算 76 9 2 1 通风容易时期和通风困难时期采煤方案的确定 76 9 2 2 各用风地点的用风量和矿井总用风量 80 9 2 3 风量分配及风速验算 83 9 2 4 通风构筑物 84 9 3 矿井通风阻力计算 84 9 3 1 计算原则 85 9 3 2 矿井最大阻力路线 85 9 3 3 矿井通风阻力计算 85 第 IV 页 9 4 选择矿井通风设备 89 9 4 1 选择主要通风机的基本原则 89 9 4 2 通风机风压的确定 90 9 4 3 主要通风机工况点 91 9 4 4 主要通风机的选择及风机性能曲线 92 9 4 5 电动机选型 94 9 6 安全灾害的预防措施 94 9 6 1 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施 94 9 6 2 预防井下火灾的措施 95 9 6 3 防水措施 95 10 矿井基本技术经济指标矿井基本技术经济指标 96 参考文献参考文献 97 专题部分 专题部分 深井软岩巷道矿压观测实例分析与研究深井软岩巷道矿压观测实例分析与研究 98 1 前言前言 98 1 1 工程地质概况 98 1 1 1 巷道断面及形状 98 1 1 2 巷道层位 98 1 1 3 巷道顶底板岩性 99 1 1 4 巷道掘进区段地质构造 99 1 1 5 瓦斯地质 99 1 1 6 水文地质 99 1 1 7 地温 100 1 2 巷道支护形式 100 1 2 1 支护类型 100 1 2 2 支护材料及规格尺寸 参数 100 2 观测内容和测站设置观测内容和测站设置 101 2 1 观测内容 101 2 2 测站设置 101 2 3 矿压观测仪器 101 3 巷道表面收敛规律巷道表面收敛规律 103 3 1 巷道两帮位移规律 103 3 1 1 巷道两帮位移量演化规律 103 3 1 2 巷道两帮位移速度演化规律 103 3 2 巷道顶底板位移规律 105 3 2 1 巷道顶底板位移量演化规律 106 3 2 2 巷道顶底板位移速度演化规律 106 3 3 巷道表面收敛规律分析 107 4 巷道顶板深部围岩位移规律巷道顶板深部围岩位移规律 109 4 1 巷道顶板深部围岩位移量演化规律 109 第 V 页 4 2 巷道顶板深部围岩位移速度演化规律 111 5 深部围岩破坏分区规律深部围岩破坏分区规律 114 5 1 观测方案及测站设置 114 5 2 围岩破坏分区图 114 5 2 1 围岩破坏程度分类 114 5 2 2 围岩破坏程度分区图 116 5 3 深部围岩破坏分区规律 118 6 结论结论 119 6 1 矿压规律总结 119 6 2 支护方式 支护参数及时机的选择 120 6 3 存在问题及建议 120 参考文献参考文献 120 翻译部分翻译部分 The Relation Between In situ and Laboratory Rock Properties Used in Numerical Modelling 121 INTRODUCTION 121 METHODOLOGY 121 RESULTS 121 TECHNIQUES OF REDUCTION 122 CONCLUSIONS 124 数值模拟中原位岩体与实验岩体的力学特性关系数值模拟中原位岩体与实验岩体的力学特性关系 131 1 前言 131 2 研究方法 131 3 研究结果 131 4 换算方法 131 5 结论 134 致致 谢谢 139 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 井田概况 1 1 1 位置与交通位置与交通 朱集东井田属朱集井田 27 勘探线以东部分 位于安徽省淮南市潘集区与怀远县交界 处的武前庄与骑龙庄一带 行政区划隶属淮南市潘集区和怀远县 井田东南距淮南市洞山 约 38km 地理坐标 东经 116 45 00 116 53 45 北纬 32 50 15 32 54 30 井田东西长约 7 0 km 南北宽约 3 0 km 面积 21 km2 本井田内陆路交通较为便利 南邻潘集矿区 有淮阜铁路穿过 西至阜阳与京九线连 接 公路经潘集镇 可达蚌埠 阜阳 徐州 合肥等地 北部有茨怀新河可以通航 可连 接淮河航运 如图 1 1 1 所示 图图 1 1 1 朱集矿交通位置图朱集矿交通位置图 1 1 2 地形地貌及水系地形地貌及水系 本井田地处淮河冲积平原 地形平坦 地面标高一般在 22 4 23 4m 东北部有明龙 山低矮山丘 最高点标高 126m 总体趋势为北东高 南西低 淮河为邻近本井的主要河流 历史最高洪水位标高为 25 63m 1954 年 7 月 29 日 两岸地势低洼 雨季淮河水位上涨易成内涝 北部茨怀新河为人工开挖水利工程 宽约 200m 向东连接淮河 井田内尚有部分人工沟渠 属农灌季节性水渠 1 1 3 气候与气象气候与气象 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 2 页 本井田所在地属季风暖温带半湿润气候 四季分明 冬冷夏热 该地区年均气温 15 1 两极气温分别为 41 4 和 21 7 一般春季多东南风 夏季多东南及东风 秋季多东风及 东北风 冬季多东北风及西北风 平均风速3 3m s 最大风速22m s 年均降雨量893 74mm 最大达 1723 5mm 降雨一般集中在 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 根据已掌握的地震历史资料 淮南市属于许昌 淮南地震带 从地震活动性 断裂构 造 地形变化及第四纪地质 地貌等方面的情况来看 许昌 淮南地震带在新构造时期 活动是比较明显的 国家地震局 1979 年 10 月 在淮南地区进行地应力普查 在 7km 的深度截面地应力相 对大小等值线图和断裂构造分析 明显地存在北西西向的地应力高值区 存在一条东西向 一条北东向的深大断层 根据中华人民共和国国家标准 GB50011 2001 建筑抗震设计规范 的附录 A 本地区 建筑工程抗震设计时所采用的抗震设防烈度为 7 度 设计基本地震加速度为 0 10g 1 1 5 矿区经济概况矿区经济概况 井田所在地淮南市潘集区总面积 600 平方公里 辖五镇五乡一个街道办事处 人口 43 万 其中农业人口 35 万 气候温和 四季宜人 物阜民丰 人杰地灵 潘集区致力于工 业化 产业化 城镇化建设 取得了显著成绩 潘集区煤电资源十分丰富 已探明煤炭总储量 37 亿吨 建有潘一矿 潘东 潘三 3 座现代化特大型煤矿 年设计总产 1000 万吨 区内有平圩发电有限公司 装机容量达 120 万千瓦 2004 年正在开工建设的潘北煤矿 年生产能力 400 万吨 田集电厂 4 60 万 kW 和平圩第二电厂 2 60 万 kW 超临界燃煤机组也已开工建设 装机容量 4 60 万 kW 的潘集 电厂建设工程前期准备工作正在进行 预计到 2010 年 区境内煤炭年产量达 2300 万吨 发电装机容量达 720 万 kW 将成为华东地区一个重要的能源基地 1 1 6 水源及电源水源及电源 本矿井供水水源分为两部分 即地下水和处理后的矿井水 由于矿井所在地区地表水 系不发达 且受季节性影响较大 因此设计选择地下水作为本矿井供水水源 为充分利用 和开发水资源 对井下排水经过净化处理达标后 作为工业场地生产用水水源 本矿井位于淮南市潘集区 邻近有淮南 洛河 平圩发电厂 芦集 丁集和古沟 220kV 区域变电所 本矿井两回路 110kV 电源一回路取自于丁集 220kV 区域变电所 导线采用 LGJ 185 长度约为22 6km 另一回路取自新建的古沟220kV区域变电所 导线采用LGJ 185 长度约为 26km 1 2 井田地质特征 1 2 1 地层地层 本井田为全隐蔽含煤区 钻探所及地层由老到新依次有奥陶系 石炭系 二叠系 三 叠系 第三系和第四系 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 3 页 1 奥陶系中下统 O1 2 为石炭 二叠系含煤地层的基底 区内无钻孔穿过 南邻潘四井田十西线水四 5孔穿 过厚度 96 78m 岩性主要为灰色 致密 厚层状 硅质灰岩及白云质灰岩 质纯 坚硬 性脆为其特征 顶部为白云岩 下部为灰岩 泥质灰岩 2 石炭系上统太原组 C3t 假整合于奥陶系之上 区内仅有 23 1 孔揭露到五灰 南邻潘四井田水四11 九10两孔 揭示该组厚度分别为 114 24m 和 112 05m 底部为 4 6m 厚的铝质泥岩 为浅灰色微带青灰色 具紫红及锈黄色花斑 局部具鲕 状结构 鲕粒分布不均 其余岩层由灰色 深灰色灰岩 粘土岩 砂质粘土岩和中细砂岩 组成 局部有岩浆岩侵入 灰岩 10 13 层 总厚 49 5m 其中 12 灰分布稳定且较厚 一 般 9 51 19 34m 含不可采薄煤层 7 9 层 为本区含煤地层之一 其岩相以浅海相沉积 为主 亦具过渡相及泥炭沼泽相 3 二叠系 P 二叠系平均总厚 964 44m 底部以灰岩与太原组分界 二叠系整合于太原组之上 分 为下统山西组 下石盒子组 上统上石盒子组 石千峰组 其中山西组 上 下石盒子组 为含煤地层 石千峰组为非含煤地层 不是本次研究对象 山西组和上 下石盒子组为主 要勘探对象 揭露厚度 649 95 799 1m 平均厚 730 83m 含煤 28 层 总厚 28 58m 含 煤系数为 3 91 自下而上划分为七个含煤段 山西组和下石盒子组各为一个含煤段 上 石盒子组有五个含煤段 其中下部四个含煤段为矿井主要开采对象 4 三叠系 T 是一套棕红色碎屑岩 由棕红 紫红色 灰白色砂岩 粉砂岩 泥岩组成 砂岩成份 以石英 长石为主 见暗色矿物 白云母片及小砾石 钙质胶结 水平层理 厚度不详 5 1 孔揭露厚度 87 54m 与下伏石千峰组呈整合接触 5 下第三系 E 揭露厚度 0 548 78m 主要分布在北部边界 F201 断层附近 由一套棕红色为主的杂 色砂 砾岩 砂质泥岩 泥岩组成 砾石成分以石英砾岩 石英砂岩 灰岩为主 砾径 3 60mm 多呈次棱角状 次圆状 胶结物为泥质和粉砂质 固结程度较好 砾岩一般层厚 几米到二十几米 最大厚度可达 70m 与下伏地层呈不整合接触 6 上第三系 N 上第三系中新统下段 N 1 1 厚 0 37 20m 平均 10 28m 由棕红色 褐黄色砂砾 粘土砾石和砾石组成 局部夹 有薄层粘土 属残坡积相沉积 与下伏地层呈不整合接触 上第三系中新统上段 N 2 1 厚 0 113 90m 平均厚 74 94 m 以灰绿色粘土和砂质粘土为主 间夹粉 细砂 1 3 层 局部砂层较厚 但其砂层含泥质较高 属河湖相沉积全区分布稳定 只在北部井田边 界 4 个钻孔缺蚀 上第三系上新统 N2 厚 54 00 186 24m 平均厚 110 50 m 由灰绿 土黄色及灰白色中砂 细砂 粉砂及 粘土质砂组成 夹砂质粘土或粘土 3 5 层 局部粘土层较厚 属河湖相沉积全区分布稳 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 4 页 定 7 第四系 Q 厚 87 40 108 94m 平均 100 20m 以灰黄色 土黄色中砂 细 粉砂 砂质粘土为 主 次为粘土间夹粘土质砂 富含砂礓和铁猛结核与蚌壳碎片 属河流相及河漫滩相沉积 1 2 2 构造构造 本井田位于淮南煤田东北部 淮南复向斜的次级褶皱朱集 唐集背斜及尚塘 耿村集 向斜的东段 总体构造形态为一连续的背 向斜 北部为朱集 唐集背斜 南翼与潘集背 斜北翼构成宽缓向斜 背 向斜轴向为北西西向 沿轴向有所起伏 其中发育有部分次级 褶曲 按其构造特点来划分 本井田可分为三大块段 七线以东为一走向为北东 倾向北西 的单斜构造 地层倾角一般在 5 左右 七 二十一线为一宽缓背斜 系朱集 唐集背斜 延伸部分 背斜轴部与两翼高差一般为 30 50m 地层倾角一般 2 7 全井田共发现 30 条断层 其中 17 条为正断层 13 条逆断层 按断层落差分 最大落 差大于等于 100m 的 6 条 小于 100m 而大于等于 50m 的 1 条 小于 50m 大于等于 30m 的 11 条 小于 30m 的断层 12 条 断层的延展方向以北西西和北西向为主 次为北东向 本井田构造复杂程度属简单类型 1 2 3 水文地质特征水文地质特征 1 主要水文地质条件 新生界松散层含 隔水层 组 本井田新生界松散层厚度两极值为 150 40 394 30m 平均厚为 295 92m 其厚度变化 规律是由北向南 由东向西逐渐增厚 按照沉积物的组合特征及其含 隔水情况 可将其 自上而下大致分为一含 一隔 二含 二隔 三含 三隔和四含计 4 个含水层 组 和 3 个隔水层 组 本井田三隔厚度大 一般 0 74 85m 平均 44 18m 分布范围较稳定 除 北部 5 1 9 4 11 5 及 23 1 四个孔沉积缺失外 由灰绿色厚层粘土及砂质粘土和多层细 砂组成 粘土致密 可塑性强 是井田内的重要隔水层 组 隔水性能较好 其下部第 四含水层 组 厚度为 0 25 40m 平均 7 49m 该含水层 组 由细砂 砂砾层及粘土 砾石组成 砂层间有薄层粘土 砂质粘土分布 且直接覆盖于基岩含水层之上 基岩含水层 段 下第三系砂砾岩含水层 段 该含水层主要分布在井田的北部边界 钻孔揭露厚度为 216 25 548 78m 岩性主要 为紫红色砾岩和各粒级砂岩及砂质泥岩 据简易水文观测资料表明 该含水层富水性弱 对矿坑充水无直接影响 二叠纪煤系地层含 隔水层 段 本井田煤系砂岩含水层岩性以中 细砂岩为主 局部为粗砂岩和石英砂岩 分布于煤 层 粉砂岩和泥岩之间 岩性厚度变化较大 裂隙不发育 且具不均一性 各砂岩含水层 之间均有泥岩 砂质泥岩 粉砂岩和煤层等隔水岩石分布 以储存量为主 据井田内钻孔 抽水资料表明 各砂岩含水层富水性弱 正常情况下 煤系砂岩含水层之间无密切的水力 联系 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 5 页 太原组石灰岩岩溶裂隙含隔水层 段 本井田石炭系太原组灰岩埋藏较深 钻孔未揭露全层厚度 据区域资料表明 地层总 厚 110 130m 左右 含灰岩 13 层 其中第 3 4 12 等三层灰岩厚度大 分布稳定 岩溶 裂隙较发育外 其余均为薄层灰岩 本井田太原组一灰上距 3 煤层底板平均间距 32 30m 天然状态下无水力联系 但因太灰的水压较高 已超过 3 煤层下隔水层 组 岩石的抗压 强度 若直接开采 3 煤层 水力平衡即遭破坏 势必造成其煤层底板突水事故的发生 因 此 在开采 3 煤层之前 必须采取疏水降压等措施 谨防灾害发生 断层带 本井田断层较发育 共查出断层 30 条 其中正断层 17 条 逆断层 13 条 钻孔穿过 断点 3 个 断层破碎带主要以泥岩 粉砂岩为主 含砂岩碎块 钻探揭露断层时 大多数 断层无漏水现象 结合区域和邻近生产矿井 断层一般是富水性弱 导水性差 但应谨防 受采动影响而活化的断层可能成为矿井突水的重要途径 综上所述 本井田新生界下部含水层 组 二叠纪煤系砂岩裂隙含水层 段 和太 灰岩溶裂隙含水层 组 对井下开采影响较大 但是 只要在可采煤层的浅部留设适当高 度的防水煤柱 正常情况下新生界下部四含对井下开采威胁较小 但仅在二十三线以东北 部四含对 17 13 煤层开采有充水威胁 其它块段四含对各煤层开采无影响 这样 二叠 纪煤系砂岩裂隙水和太灰岩溶裂隙含水层 组 便成为矿井开采的主要充水因素 故本井 田在开采 4 17 煤层 组 时 以裂隙充水为主 水文地质条件简单 2 矿井涌水量预计 根据 安徽省淮南煤田朱集东井田煤炭勘探报告 本井田开采 13 1 煤层时 采用比 拟法 与潘一矿进行比拟 预计矿井涌水量 计算公式 0 00 FS QQ FS Q 0 Q 矿井涌水量 其中 0 Q为潘一矿涌水量 正常涌水量为为 186 32m3 h 最 大涌水量为 270 51 m3 h F 0 F 预算采用面积 其中朱集井田采用面积F 为 10km2 潘一矿采用面积 0 F为 9 3km2 S 0 S 水位降深 其中朱集井田水位降深为 975 95m 潘一矿水位降深为 550m 经计算 朱集矿井的正常涌水量为 267m3 h 最大涌水量为 387m3 h 考虑井筒淋水 井下洒水 防火灌浆等因素 因此矿井的正常涌水量取 342m3 h 最大涌水量取 462m3 h 1 3 煤层特征 1 3 1 煤层特征煤层特征 本井田含煤地层为石炭系和二叠系 其中二叠系的山西组与上 下石盒子组为主要含 煤层段 井田内二叠系含煤层段揭露厚度 649 95 799 10m 平均 730 83m 共含煤 28 层 煤 层总厚 28 58m 含煤系数为 3 91 自下而上依次可分为 7 个含煤段 可采煤层共有 13 层 分别为 17 1 16 2 13 1 11 2 11 1 8 7 2 6 5 2 5 1 4 2 4 1和 3 煤层 平均总厚 为 21 58m 其中 13 1 11 2 8 5 1和 4 1煤层为主要可采煤层 平均总厚 12 80m 约占可 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 6 页 采煤层总厚的 59 3 17 1 16 2 11 1 7 2 6 5 2 4 2和 3 煤层为次要可采煤层 平均总 厚 8 78m 现对主采煤层分述如下 1 13 1煤层 含煤面积 37 04km2 可采面积 36 57km2 仅 11 5 孔因岩浆侵蚀不可 采 赋存标高在 350 960m 之间 煤层厚度 0 77 6 43m 平均 4 00m 属结构简单 全 区可采的稳定煤层 其中七线 二十一线赋存标高在 810 920m 之间 大部分赋存于 850 870m 之间 2 11 2煤层 含煤面积 37 16km2 可采面积 33 3km2 赋存标高在 350 1000 之间 煤层厚度 0 5 02m 平均 3 32m 属结构简单 大部可采的较稳定煤层 其中七线 二十 一线赋存标高在 870 980m 之间 大部分赋存于 920 940m 之间 3 8 煤层 含煤面积 37 68km2 可采面积 34 74km2 有 1 处不可采区 2 处岩浆侵 蚀区 赋存标高在 500 1100 之间 煤层厚度 0 5 77m 平均 2 99m 属结构简单 大部 可采的较稳定煤层 其中七线 二十一线赋存标高在 960 1070m 之间 大部分赋存于 990 1030m 之间 4 5 1煤层 含煤面积 37 97km2 可采面积 27 22km2 有 4 处不可采区 2 处岩浆 侵蚀区 赋存标高在 1000 1180 之间 煤层厚度 0 5 77m 平均 2 99m 属结构简单 大部可采的较稳定煤层 其中七线 二十一线赋存标高在 1040 1110m 之间 大部分赋 存于 1050 1080m 之间 5 4 1煤层 含煤面积 37 29km2 可采面积 33 28km2 有 1 处不可采区 2 处岩浆 侵蚀区 赋存标高在 550 1160 之间 煤层厚度 0 5 77m 平均 2 99m 属结构简单 大 部可采的较稳定煤层 其中七线 二十一线赋存标高在 1060 1130m 之间 大部分赋存 于 1060 1090m 之间 表表 1 3 1 主要可采煤层特征表主要可采煤层特征表 煤层 煤层厚度 m 下距煤层 m 稳定性 结构 可采性 最小 最大 平均 13 1 0 77 6 43 4 00 66 36 稳定 简单 全区可采 11 2 0 5 02 1 32 4 67 较稳定 简单 大部可采 8 0 5 77 2 99 10 16 较稳定 简单 大部可采 5 1 0 4 07 1 36 8 77 较稳定 简单 大部可采 4 1 0 5 95 3 13 71 13 较稳定 简单 大部可采 1 3 2 煤质煤质 本井田可采煤层煤质稳定 主要为中灰 中高 高挥发分 特低 低硫 特低 低磷 富油 高油 中 高热值 具强粘结性的气煤 1 3 焦煤次之 其洗精煤是较为理想的炼 焦配煤 洗中煤或原煤可作为动力用煤 其主要可采煤层煤质特征见表 1 3 2 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 7 页 表表 1 3 2 主要可采煤层煤质特征表主要可采煤层煤质特征表 煤层 Mad Ad Vdaf St d Pd Qgr d MJ kg 1 Y mm 煤 类 13 1 0 70 2 54 1 4 0 15 17 36 22 23 6 8 35 64 44 49 40 48 0 26 0 001 0 140 26 20 9 0 21 0 14 8 1 3JM QM 11 2 0 56 3 18 1 4 7 16 36 37 38 25 5 0 31 47 43 18 37 27 0 36 0 003 0 109 25 19 8 0 19 0 13 6 1 3JM QM 8 0 70 3 16 1 4 6 16 46 39 18 24 7 7 25 60 41 85 37 09 0 24 0 003 0 046 25 59 7 0 30 0 15 0 1 3JM QM 5 1 0 66 3 12 1 4 0 12 53 38 96 25 3 9 25 54 41 84 36 19 0 78 0 002 0 033 25 68 0 0 22 0 14 4 1 3JM QM 4 1 0 65 2 44 1 3 7 16 01 39 72 24 7 0 24 26 42 36 35 24 0 45 0 002 0 083 25 73 9 0 29 0 16 2 1 3JM QM 1 3 3 煤层开采技术条件煤层开采技术条件 1 煤层顶底板情况 本井田主要可采煤层顶 底板主要以泥岩为主 次为中 细砂岩 泥岩特别是炭质泥 岩 含炭泥岩 厚度小 抗压强度低 多属软岩 稳定性差 中等 粉砂岩和砂泥岩互层 属中等坚硬岩类 细砂岩 中砂岩胶结良好 岩石坚硬致密 抗压强度高 稳定性好 工 程地质条件良好 矿床浅部基岩风化带岩体质量差 断层带岩石破碎 均属软弱结构面 故本井田矿床工程地质条件为中等类型 主要煤层的顶底板情况见表 1 3 3 表表 1 3 3 主要可采煤层赋存状况表主要可采煤层赋存状况表 煤层 均厚 m 顶板岩性 底板岩性 13 1 4 00 泥岩 少数为砂质泥岩 粉 细砂岩 泥岩 少数为砂质泥岩 粉 细砂岩 11 2 3 32 泥岩 少数为粉 细砂岩 泥岩 少数为粉 细砂岩 8 2 99 泥岩 局部为砂质泥岩 粉 细砂岩 泥岩 局部为砂质泥岩 粉 细砂岩 5 1 1 36 泥岩 砂质泥岩 少数为粉 细砂岩 泥岩 砂质泥岩 少数为粉 细砂岩 4 1 3 13 泥岩 少数砂质泥岩 粉 细砂岩 泥岩 少数砂质泥岩 粉 细砂岩 2 瓦斯 通过对瓦斯测试资料分析 本井田共采测瓦斯煤样 364 个 实际利用 272 个 采样深 度在 710 25 1227 22m 之间 瓦斯含量两极值为 0 21 53m3 t 瓦斯含量较高 各煤层瓦 斯含量分布特征与地质构造条件有着密切的关系 沼气带位于基岩顶界面下垂深 435m 以 深 13 1煤层 瓦斯含量为 0 05 15 21m3 t 平均瓦斯含量为 4 94m3 t 首采块段 13 1煤层 瓦斯含量为 0 05 10 94 m3 t 11 2煤层 瓦斯含量为 0 13 50m3 t 平均瓦斯含量为 4 41m3 t 970m 以浅 970m 以 深仅一个点 含量为 4 18m3 t 首采块段 11 2煤层瓦斯含量 0 05 13 5 m3 t 另外通过对 79 个煤样进行煤与瓦斯突出危险性测定 其中 17 1 13 1 11 2 8 5 2 5 1 4 2 4 1煤层的突出危险性综合指标 k 值均有大于 15 的样品 由此表明上述煤层均有 煤与瓦斯突出危险 因此 本矿井按煤与瓦斯突出矿井设计 3 煤尘与煤的自燃 本井田 16 2 11 1 8 7 2 6 5 2 5 1 4 2 3 煤层为自燃煤层 13 1 11 2 4 1煤层 为容易自燃 自燃煤层 各可采煤层均有煤尘爆炸危险 4 地温 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 8 页 根据九龙岗矿长观孔资料 井田所在地的恒温带深度为自地表向下垂深 30m 相应的 温度为 16 8 根据已有测温资料 本井田的地温梯度为 1 70 3 80 hm 平均为 2 83 hm 基本 属地温正常区 一级高温区 31 一般出现在 564m 以下 二级高温区 37 一 般出现在 736m 以下 平均地温为 43 7 属二级高温区 鉴于本井田地温较高 需采取 积极的降温措施 以防热害发生 5 放射性及其它有害气体 本区经各勘探阶段 对钻孔测井及大量的煤 岩样品测试 均未发现有放射性异常和 大量有害气体 6 首采面综合柱状图 本设计所选主采 13 1 煤层 其综合柱状图如图 1 3 1 图图 1 3 1 首采面综合柱状图首采面综合柱状图 6 90 2 85 1 70 0 40 13 55 0 55 3 35 0 60 3 85 0 50 2 85 1 15 5 50 1 35 4 00 0 15 细砂岩 泥岩 泥岩 煤线 泥岩 细砂岩 泥岩 粉砂岩 泥岩 粉砂岩 泥岩 粉砂岩 泥岩 细砂岩 16 40 0 30 4 75 3 40 3 0 1 10 泥岩 煤 泥岩 泥岩 11 45泥岩 11 1煤 13 1煤 11 2煤 柱状层厚 m 岩石名称 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 9 页 2 井田境界和储量 2 1 井田境界 2 1 1 井田范围井田范围 本矿井属 27 勘探线以东 东南距淮南市洞山约 38km 南及东南与潘四东和潘二矿井 为邻 井田东 南至勘察登记范围 西至 27 勘探线 北至明龙山断层 走向长 7 0km 倾 向宽 3 0km 面积约 21 0km2 地面地形平坦 标高一般在 22 4 23 4m 2 1 2 开采界限开采界限 本井田共含煤 28 层 煤层总厚 28 58m 其中可采煤层共有 13 层 分别为 3 4 1 4 2 5 1 5 2 6 7 2 8 11 1 11 2 13 1 16 2 17 1煤层 平均总厚为 21 58m 13 1 煤层为主 要可采煤层 平均总厚 4 0m 由于 13 1 煤层厚度大 赋存条件较好 故本设计矿井仅考 虑 13 1 煤层 2 1 3 井田尺寸井田尺寸 井田的走向最大长度为 7 1km 最小长度为 6 9km 平均长度为 7 0km 井田的倾斜方向的最大长度为 3 51km 最小长度为 2 03km 平均长度为 3 0km 煤层的倾角最大为 5 最小为 1 平均为 3 井田平均水平宽度为 2 9km 井田的水平面积按下式计算 S H L 2 1 式中 S 井田的水平面积 m2 H 井田的平均水平宽度 m L 井田的平均走向长度 m 则井田的水平面积为 S 7 0 3 0 21 0 km2 井田赋存状况示意图如图 2 1 1 所示 图图 2 1 1 井田赋存状况示意图井田赋存状况示意图 870 900 890 890 890 900 890 880 880 860 870 880 870 850 840 850 860 870 840 840 880 840 850 870 860 850 850 850 840 870 870 860 850 850 860 880 870 860 850 870 840 850 860 830 820 850 830 840 840 850 880 870 850 840 880 870 860 850 830 820 810 810 820 860 830 850 860 870 880 880 870 850 860 850 850 860 830 840 880 860 870 860 880 840 830 910 830 870 中国矿业大学矿业工程学院 采矿工程系 巷道名称表 朱集矿井开拓平面图 890 890 890 820 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 10 页 2 2 井田地质勘探 井田地质勘查类型为精查 属详细勘探 普查工作始于 2003 年 9 月 至 2004 年 8 月 全部结束 安徽省煤田地质局勘查研究院于 2004 年 11 月提交了该普查地质报告 2005 年 1 月 17 日 安徽省人民政府以专题会议纪要第 7 号文即 关于朱集煤矿资源开发问题会议 纪要 决定 将朱集勘查区按资源储量大致相当的原则划分为两个井田 分别由淮南矿业 集团 有限责任公司和皖北煤电集团有限责任公司依法独立进行勘查开发 2005 年 1 月 31 日 根据煤炭工业合肥设计研究院提交的 淮南潘谢矿区朱集井田开 发方案 安徽省国土资源厅以皖国土资函 2005 98 号文即 关于朱集井田划分与归属的函 确定 以地震 27 线为界 将朱集勘查区划分为朱集东和朱集西两个矿井分别勘查开发 其中朱集东勘查区煤炭资源划归淮南矿业 集团 有限责任公司开发 2005 年 12 月 19 日 淮南矿业 集团 有限责任责任公司与安徽省煤田地质局经对朱集东井田勘探工作的相关 事宜协商后共同确定 由安徽省煤田地质局承担该井田的勘探工作 主采煤层 13 1煤 煤厚 0 77 6 43m 平均厚 4 00m 可采区一般煤厚 3 4 4 5m 结 构简单 含煤面积 21 0km2 其中可采面积 20 73km2 可采面积占总面积的 98 73 2 3 矿井地质储量 2 3 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 70m 原煤灰分 40 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 3 2 矿井地质储量计算矿井地质储量计算 矿井可采煤层为 13 1 煤 11 2 煤 8 煤 5 1 煤和 4 1 煤 由于矿井井田形状规整 本区矿井储量采用网格法 将井田分为 A B C D 四个块段 根据等高线疏密程度划分 面积小块 具体分块情况见图 2 3 1 井田地质储量计算面积划分示意图 根据每个面积小 块的等高线水平间距和高差计算出面积小块的煤层倾角 用 CAD 命令计算面积小块的水 平面积 由此可计算得出每个块段的不同储量 矿井地质总储量即为各块段储量相加之和 再根据 cosSrmZ 2 2 式中 Z 矿井地质储量 t S 井田块段面积 m2 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 11 页 m 煤层平均厚度 煤层的容重 1 4 t m3 各块段煤层的倾角 图图 2 3 1 矿井块段划分图矿井块段划分图 由式 2 2 及矿井块段划分图 得各块段地质储量计算见下表 2 3 1 表表 2 3 1 矿井地质储量计算表矿井地质储量计算表 块段名称 倾角 面积 m2 煤层厚度 m 储量核算 Mt 13 111 2 8 5 1 4 1 A 5 3253639 4 1 32 2 99 1 36 3 13 58 3 B 1 6970272 4 1 32 2 99 1 36 3 13 124 9 C 2 6180769 4 1 32 2 99 1 36 3 13 110 8 D 3 4530468 4 1 32 2 99 1 36 3 13 81 2 资源总储量 375 2 则矿井地质储量 Mt 2 375 Z 2 3 3 矿井工业储量计算矿井工业储量计算 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 870 900 890 890 890 900 890 880 880 860 870 880 870 850 840 850 860 870 840 840 880 840 850 870 860 850 850 850 840 870 870 860 850 850 860 880 870 860 850 870 840 850 860 830 820 850 830 840 840 850 880 870 850 840 880 870 860 850 830 820 810 810 820 860 830 850 860 870 880 880 870 850 860 850 850 860 830 840 880 860 870 860 880 840 830 910 830 870 中国矿业大学矿业工程学院 采矿工程系 巷道名称表 朱集矿井开拓平面图 890 890 890 820 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 12 页 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 各种储量分配见表 2 3 2 表表 2 3 2 矿井工业储量计算表矿井工业储量计算表 类别 探明储量 Mt 控制储量 Mt 推断储量 Mt 经济储量 边际储量 经济储量 边际储量 数量 202 61 22 5 101 3 11 3 37 52 合计 225 1202375 112 5601187 Zg 111b 122b 2M11 2M22 333k 2 3 其中 k 0 8 Zg 202 61 22 5 101 3 11 3 37 52 0 8 367 7 Mt 2 4 矿井可采储量 2 4 1 井田边界保护煤柱井田边界保护煤柱 根据朱集矿的实际情况 鉴于本井田大部分边界为断层边界 按照 煤矿安全规程 的有关要求 井田边界内侧暂留 30m 宽度作为井界煤柱 则井田边界保护煤柱的损失按下 式计算 rmLHP 2 4 式中 P 井田边界保护煤柱损失 万 t H 井田边界煤柱宽度 30m L 井田边界长度 25980m m 煤层厚度 m r 煤层容重 1 4t m3 代入数据得 P 30 25980 4 1 32 2 99 1 36 3 13 1 4 14 0Mt 2 4 2 工业广场保护煤柱工业广场保护煤柱 工业广场的占地面积 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 4 1 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 2010 届本科生毕业设计 第 13 页 表表 2 4 1 工业广场占地面积指标表工业广场占地面积指标表 井型 Mt a 1 占地面积指标 ha 0 1Mt 1 2 4 及以上 1 0 1 2 1 8 1 2 0 45 0 9 1 5 0 09 0 3 1 8 矿井井型设计为 1 5Mt a 因此由表 2 3 3 可以确定本设计矿井的工业广场为 1 8km2 但是考虑到近些年来建筑技术的提高 建筑物不断向空间发展 所以 工业广场的面积都 有缩小的趋势 再加上本井田煤层埋藏较深 若取工广煤柱较大会造成大量的工广压煤 所以本设计取 0 70 的系数 则工业广场的面积约为 0 12km2 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 本设计选定工业广场长为 400m 宽为 300m 新生界松散层厚度 150 40 394 30m 平均 295 92m 结合本矿井的地质条件及冲积层和基岩移动角 表 2 4 2 采用 垂直剖面法计算工业广场的压煤损失 表表 2 4 2 地质条件及岩层移动角地质条件及岩层移动角 煤层倾角 煤层厚度 m 广场中心深度 m 3 4 0 850 41 66 70 66 采用垂直剖面法计算所得各主采煤层工广保护煤柱面积及压煤量见下表 2 4 3 表表 2 4 3 各煤层工广煤柱压煤量计算表各煤层工广煤柱压煤量计算表 煤层 厚度 m 工广煤柱面积 m 压煤量 t 13 1 4 2457773 13732953 11 2 1 32 2651470 4593097 8 2 99 2660221 11135685 5 1 1 36 2759248 5253608 4 1 3 13 2875353 12599797 总压煤量 47315140 求得工业广场总压煤量为 47 32Mt 采用垂直剖面法计算工业广场压煤示意图如图 2 4 1 所示 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 14 页 图图 2 4 1 13 1 煤工业广场保护煤柱计算示意图煤工业广场保护煤柱计算示意图 2 4 3 断层保护煤柱断层保护煤柱 井田 13 1 煤层现已查明三条断层 即 F1 ZF3 和 ZF4 且 F1 位于工广保护煤柱内 另两条断层皆可靠且可控制 故其两侧各留 30 m 保护煤柱 则其煤柱损失可由下式求得 34 230 fZFZF PLLm 2 5 式中 Pf 煤柱损失 t Li 断层长度 m m 13 1 煤层厚度 m 煤层容重 t m3 已知1 4 t m3 4m m 代入 2 5 可得 2181 1930 24 1 4301 4Mt f P 2 4 4 风井保护煤柱风井保护煤柱 按照 建筑物 水体 铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程 2000 版 中参数 计算 取东西风井工业场地为 100m 100m 同样采用垂直剖面法计算东西风井压煤量为 3 2Mt 2 4 5 大巷保护煤柱大巷保护煤柱 取大巷保护煤柱的宽度为 30m 计算可得大巷保护煤柱总量为 1 07Mt 综上 矿井的永久保护煤柱损失量汇总见表 2 4 4 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200 20 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550