采矿工程毕业设计（论文）-鹤壁煤业集团六矿矿井初步设计【全套图纸】.doc

河南理工大学河南理工大学 2007 届本科毕业设计 论文 届本科毕业设计 论文 1 目录 前前 言言 4 1 矿井概况及井田地质特征矿井概况及井田地质特征 7 1 1 矿区概况矿区概况 7 1 1 1 地理位置与交通 7 1 1 2 地形地貌及水系 7 1 2 井田地质特征井田地质特征 9 1 2 1 地层 9 1 2 2 构造 14 1 2 3 水文地质特征 14 1 3 煤层及煤质煤层及煤质 17 1 3 1 煤层 17 1 3 2 煤质 18 1 4 井田勘探程度井田勘探程度 19 2 矿井储量 年产量及服务年限矿井储量 年产量及服务年限 21 2 1 井田境界 21 2 2 井田储量井田储量 21 2 2 1 矿井工业储量 21 2 2 2 矿井设计储量 22 2 2 3 矿井设计可采储量 24 2 3 矿井年产量及服务年限矿井年产量及服务年限 24 3 井田开拓井田开拓 26 3 1 概述概述 26 3 1 1 矿区的开拓方式概述及评价 26 3 1 2 影响矿井开拓的主要因素 26 3 2 井田开拓井田开拓 26 3 2 1 对井田开拓中若干问题分析 26 3 2 2 方案的提出 27 3 3 井筒特征井筒特征 31 3 3 1 井筒断面尺寸 31 3 3 2 井壁的支护材料及井壁厚度 36 河南理工大学河南理工大学 2007 届本科毕业设计 论文 届本科毕业设计 论文 2 3 3 3 井筒深度 37 3 4 井底车场井底车场 37 3 4 1 确定井底车场的形式 37 3 4 2 线路总平面布置设计及平面 37 3 4 3 副井马头门线路 39 3 5 井底车场通过能力计算井底车场通过能力计算 42 3 6 确定井底车场主要巷道断面及硐室位置确定井底车场主要巷道断面及硐室位置 42 3 6 1 主要巷道断面 42 3 6 2 井底车场硐室 43 3 7 开采顺序及采区 采煤工作面的配置开采顺序及采区 采煤工作面的配置 45 3 7 1 开采顺序 45 3 7 2 保证年产量的同采带区和工作面数 45 3 7 3 采区工作面配置 46 3 7 4 矿井产量的验算 46 3 8 井巷工程量和建井工期井巷工程量和建井工期 47 4 采煤方法采煤方法 50 4 1 采煤方法的选择采煤方法的选择 50 4 2 采区巷道布置及生产系统采区巷道布置及生产系统 51 4 2 1 采区走向长度的确定 51 4 2 2 区段斜长及区段数目 51 4 2 3 煤柱尺寸 52 4 2 4 采区上下山布置 52 4 2 5 采区车场形式选择 52 4 2 4 采区硐室 53 4 2 5 采区生产系统 53 4 3 回采工艺设计回采工艺设计 54 4 3 1 概述 54 4 3 2 综采工作面回采工艺设计 54 5 矿井运输 提升及排水矿井运输 提升及排水 58 5 1 矿井运输矿井运输 58 5 1 1 井下运输系统和运输方式的确定 58 5 1 2 采区运输设备的选型 58 5 2 矿井提升矿井提升 64 河南理工大学河南理工大学 2007 届本科毕业设计 论文 届本科毕业设计 论文 3 5 2 1 矿井提升的依据和资料 64 5 2 2 设备型号及数量 64 5 2 3 主井提升设备选型计算 65 5 2 4 副立井提升容器确定 66 5 3 提升钢丝绳计算选择 68 5 3 1 提升钢丝绳的计算 68 5 3 2 多绳摩擦式提升机的选择 72 5 4 矿井排水 74 5 4 1 概述 74 5 3 2 水设备选型计算 75 5 4 4 管道特性曲线及工况 77 6 矿井通风与安全技术措施矿井通风与安全技术措施 82 6 1 矿井通风系统的选择矿井通风系统的选择 82 6 1 1 选择原则 82 6 1 2 选择矿井主扇的工作方法 83 6 1 3 选择矿井通风方式 83 6 2 风量计算及风量分配风量计算及风量分配 84 6 2 1 风量计算 84 6 3 全矿通风阻力计算全矿通风阻力计算 88 6 3 1 计算原则 88 6 3 2 计算方法 88 6 3 3 计算矿井总风阻及总等积孔 91 6 4 扇风机选型扇风机选型 91 6 4 1 选择主扇 91 6 5 瓦斯抽放系统瓦斯抽放系统 3 6 5 1 抽放的必要性 3 6 5 2 瓦斯抽放管路及抽放方法 3 6 6 矿井安全技术措施矿井安全技术措施 4 6 6 1 概述 4 6 6 2 瓦斯及突出灾害防治 4 6 6 3 安全监测监控 5 6 6 4 预防井下火灾的措施 6 6 6 5 粉尘的综合防治 7 6 6 6 预防井下水灾的措施 7 河南理工大学河南理工大学 2007 届本科毕业设计 论文 届本科毕业设计 论文 4 7 矿山环保矿山环保 9 7 1 矿山污染源概述矿山污染源概述 9 7 2 矿山污染的防治矿山污染的防治 9 7 2 1 矿井水处理 9 7 2 2 固体废弃物处置 9 7 2 3 噪声治理 10 7 2 4 绿化措施 10 7 3 地表塌陷及生态保护措施地表塌陷及生态保护措施 10 7 3 1 地表塌陷的预防措施 10 7 3 2 地表塌陷整治覆土 11 7 3 3 矸石回填塌陷区 11 致致 谢谢 12 全套图纸 加全套图纸 加 153893706 河南理工大学河南理工大学 2007 届本科毕业设计 论文 届本科毕业设计 论文 5 河南理工大学河南理工大学 2007 届本科毕业设计 论文 届本科毕业设计 论文 1 前前 言言 一 概述 鹤壁六矿是鹤壁煤电股份有限公司规划的骨干煤矿之一 鹤壁矿区 位于河南省汤阴县 安阳县 林县之间 六矿位于矿区中南部 鹤壁市 区东 1 5Km 鹤壁六矿井田面积 15 8Km2 已探明储量 1 67 亿吨 开采储量为 1 08 亿吨 二 编制设计的主要依据 1 中南煤田地质勘探局 127 队 1959 年 10 月提交的 河南省汤阴县 鹤壁煤矿去陈家湾勘探区地质精查报告 2 鹤壁矿务局地测处 1980 年 7 月提交的 鹤壁矿务局第六煤矿二 水平及精查区外地质说明书 3 鹤壁矿务局地测处 1983 年 2 月提交的 六矿二水平南翼生产地 质补充勘探报告 4 河南煤田地质公司三队 1986 年 11 月提交的 河南省鹤壁煤田三 五 六矿深部勘探区详查地质报告 5 鹤壁六矿 1989 年 7 月提交的 鹤壁矿务局硫矿矿井地质报告 6 河南省煤碳地质勘察研究院 2001 年 9 月提交的 鹤壁煤电股份 有限公司第六煤矿矿井地质报告 三 设计的指导思想 1 坚持以经济效益为中心 贯彻少投入 早产出 提高效率 缩短 工期和安全第一的指导思想 2 因地制宜 优化矿井开拓部署 做到布局合理 生产集中 系统 完善 环节流畅 3 依靠科技进步 采用国内外成熟的先进工艺 技术和装备 提高 矿井的机械化和自动化水平 河南理工大学河南理工大学 2007 届本科毕业设计 论文 届本科毕业设计 论文 2 4 坚持经济效益和社会效益并重的原则 注重生态保护和水土保持 四 矿井建设条件评价 1 矿井资源条件 本井田位于河南省北部太行山东麓和华北平原的过渡地带 地貌类型 属太行山前缓丘陵地貌的一部分 地势西高东低 海拨高在 140 280m 之间 该区总体构造形态为单斜构造 构造复杂程度为简单 二1煤层顶底板属于稳定性较差岩层 2 矿井建设外部条件 本矿紧邻鹤壁市区 供水 供电及人员的安置和生活等方面都比较 便利 本地区劳动力资源丰富而且相对廉价 这些都是保证矿井建设和 生产的重要条件 河南理工大学河南理工大学 2007 届本科毕业设计 论文 届本科毕业设计 论文 3 1 矿井概况及井田地质特征矿井概况及井田地质特征 1 1 矿区概况矿区概况 1 1 1 地理位置与交通地理位置与交通 本矿区位于鹤壁市东 与市区紧邻 南与八矿相接 西北与五矿 三矿相邻 隶属鹤壁市鹿楼和石林乡 东经为 114 10 37 114 13 28 北纬 35 52 49 35 58 23 煤矿东距京广铁路 17Km 北距安阳 李珍铁路 20Km 鹤壁 汤阴 铁路与京广铁路相接 鹤壁至安阳 汤阴均有公路相通 交通便利 图 1 1 河南理工大学河南理工大学 2007 届本科毕业设计 论文 届本科毕业设计 论文 4 图 1 1 鹤壁六矿交通位置示意图 1 1 2 地形地貌及水系地形地貌及水系 本区为丘陵地貌 地势北西高 南东低 地面标高 126 50 227 70m 本区属海河流域卫河水系 汤河为区内唯一季节性河流 其发源于 鹤壁市西中窑头附近 经本区南部 汤阴县城 在内黄县境内注入卫河 流量 0 3 0 4m3 s 最大洪水流量 1280m3 1980 年 8 月 最高洪水水位 140m 左右 煤矿西部大湖村汪流涧一线有三处面积不大的地表水体 其中两处 为小坑塘 另一处为汪流涧水库 面积仅为 0 04Km2 本区深部边界外约 2Km2的温家沟水库面积约 0 1Km2 最大库容 104 万 m3 主要用于拦洪 灌溉 1 1 3 气象 河南理工大学河南理工大学 2007 届本科毕业设计 论文 届本科毕业设计 论文 5 本区属北温带大陆性干旱型季风气候 年平均气温最高 15 3 1963 年 最低 13 1 1964 年 一般 14 5 气温极值最高 42 3 1967 年 6 月 4 日 最低 15 5 1967 年 1 月 15 日 据鹤壁市气象局 1988 年至 1999 年气象资料 年降水量 371 88 825 71mm 平均 635 26mm 年蒸发量 1637 4 2016 6mm 平 均 1711 25mm 年平均相对湿度为 60 43 据历年统计资料 8 月至来年 2 月多为北风 最大风速 23m s 3 月 至 7 月多为南风 最大风速 14m s 1 1 4 地震 据华北地区地震目录记载 近 600 年来 波及本区烈度达 级以上 的地震有 20 余次 详见表 1 1 河南理工大学河南理工大学 2007 届本科毕业设计 论文 届本科毕业设计 论文 6 1 2 井田地质特征井田地质特征 1 2 1 地层地层 本矿位于华北地层区豫北分区太行山小区 区内地层自老到新发育 有奥陶系中统峰峰组 石炭系中统本溪组和上统太原组 二叠系下统山 西组和下石盒子组及上统上石盒子组 新第三系鹤壁组 第四系 其中 太原组 山西组和上 下石盒子组为含煤地层 太原组和山西组为主要 含煤地层 附有井田综合柱状图 1 2 奥陶系中统峰峰组 O2f 河南理工大学河南理工大学 2007 届本科毕业设计 论文 届本科毕业设计 论文 7 本组为含煤地层沉积基底 由灰色 青灰色厚层 巨厚层状石灰岩 组成 结构致密 含燧石 具溶蚀现象 缝合线发育 裂隙内充填方解 石脉 厚度大于 100m 石炭系 C a 本溪组 C2b 为灰色深灰色泥岩 沙质泥岩 铝质泥岩 含鲕粒及黄铁矿结核 间夹粉砂岩 细粒砂岩和不稳定一 0 煤层 本组厚 26 35 58 25m 平均 厚 33 16m 与下伏奥陶系呈平行不整合接触 b 太原组 C3t 主要由石灰岩 深灰色泥岩 沙质泥岩 粉砂岩和薄煤层等组成 局部夹有细粒砂岩和炭质泥岩 本组厚 93 51135 67m 平均厚 121 83m 与下伏本溪组整合接触 根据其岩性组合 本组可分为下部石灰岩段 中部砂泥岩段和上部石灰岩段 上段由深灰 灰色 黑灰色泥岩 沙质泥岩石灰岩及一8 一9煤层 组成 局部夹细粒砂岩和粉砂岩 共含石灰岩 3 层 L7 L8 L9 石灰 岩中含大量蜓科动物化石 具黄铁矿结核及燧石团块 其中 L8 石灰岩厚 度大 层位稳定 为全区标志层之一 该段厚 35 18 49 20m 平均厚 42 34m 中部由深灰色 黑灰色泥岩 沙质泥岩 薄层状粉砂中粒砂岩 石 灰岩 煤层等组成 含不稳定石灰岩三层 L62 L61 L5 和六层不稳 定煤 一72 一71 一62 一61 一52 一51煤 该段厚 30 21m 平 均厚 43 69m 下段由深灰色 黑灰色泥岩 沙质泥岩 中厚层状石灰岩 煤层等 组成 夹薄层粉砂岩和细粒砂岩 含石灰岩四层 L4 L3 L2 L1 石 灰岩中含蜓科及蜿足类动物化石及燧石团块 其中 L 石灰岩厚度大 层 位稳定 为全区标志层之一 含煤 37 层 其中一 11 煤层厚 0 2 00m 平均厚 1 35m 属大部可采煤层 一22煤层厚 0 1 07m 平均厚 0 72m 属局部可采煤层 其余煤层均不可采 该段厚 28 12 40 36m 平 均厚 35 80m 二叠系 P a 山西组 P1sh 河南理工大学河南理工大学 2007 届本科毕业设计 论文 届本科毕业设计 论文 8 上部为灰 深灰色泥岩 沙质泥岩和鲕状铝质泥岩 含植物化石碎 片夹砂岩薄层 中部为深灰 灰黑色泥岩 沙质泥岩 煤层及中 细粒 砂岩组成 下部为深灰色泥岩 沙质泥岩 粉砂岩和中细粒砂岩和煤层 组成 本组发育煤层有二3 二2 二1和二0煤层 其中二1煤层为全区 普遍可采的厚煤层 本组厚 76 38 146 66m 平均 112 10m 与下伏太原 组呈整合接触 b 下石盒子组 P1x 本组地层由灰 浅灰 灰绿色泥岩 沙质泥岩为主 局部具紫斑 产植物化石碎片 中夹灰 灰绿 灰白色中粗粒石英砂岩 本组厚 208 19 342 56m 平均 269 49m 第一岩性段 为灰紫 灰绿 灰色泥岩 沙质泥岩 局部含铝质较 高 具紫斑及鲕粒 产少量植物化石碎片 中部夹灰绿 灰白色中粗粒 石英砂岩 具斜层理 平均厚 94 06m 第二岩性段 为灰绿 灰白色中粒石英砂岩 成分主要为石英 次 为少量硅质岩屑 分选中等 呈次棱角状 含泥岩包裹体 具波状层理 硅泥质胶结 底部含细砾 平均厚 10 50m 第三岩性段 为灰 紫灰 灰绿色泥岩及沙质泥岩 含铝质 具紫 斑及鲕粒 产少量植物化石碎片 中部夹灰绿 灰白色中细粒石英砂岩 底部含砾石 具斜层理 平均厚 73 01m 第四岩性段 为浅灰 青灰色中细粒石英砂岩 含少量岩屑及长石 分选中等 次棱角状 具斜层理 含泥岩包裹体 孔隙式硅泥质胶结 层面含炭质 平均厚 6 50m 第五岩性段 为灰色 青灰色 泥岩及沙质泥岩 含铝质 具紫斑 及菱铁质鲕粒 产少量植物化石碎片 中夹 2 3 层青灰色 灰绿色中细 粒长石石英砂岩 具斜层理 平均厚 71 52m 第六岩性段 为浅灰色铝土质泥岩 致密块状 呈蜡状色泽 局部 具紫斑 中下部夹菱铁质鲕粒及豆状结核 具镜检资料 有凝灰岩和火 山碎屑岩岩屑 俗称 A 层铝土 平均厚 4 81m 第七岩性段 为浅灰 灰色泥岩 局部为深灰色 含铝质 盛产植 物化石碎片 层面含炭质 夹薄层细粒长石石英砂岩 平均厚 4 49m 河南理工大学河南理工大学 2007 届本科毕业设计 论文 届本科毕业设计 论文 9 第八岩性段 为绿灰浅灰色 中细粒石英砂岩 含少量燧石和深灰 色泥岩包裹体 上部为粉砂岩 底部为砾岩 具冲涮面 硅泥质胶结 呈交错层理 称砂锅窑砂岩 是与下伏山西组分界之砾岩 平均厚 4 60m c 上石盒子组 P2s 岩性主要为灰 灰绿色 局部夹灰紫色泥岩 沙质泥岩 灰色中粒 砂岩 底部田家沟砂岩为灰绿 灰白色中厚层状中粒石英砂岩 底部含 砾岩 砾径 23mm 具泥岩包裹体及交错层理 分选性差 硅质交接 视 电阻率曲线呈高祖反映 为一良好分界标志层 该组平均厚 268 71m 与 下伏石盒子组整合接触 d 石千峰组 P2sh 本组平均厚 338 56m 与下伏上石盒子组整合接触 根据岩性沉积特 征分为四段 自上而下为 一段 为灰绿 浅灰 灰白色 中细粒长石岩屑砂岩和中细粒长石 岩屑杂砂岩 由 23 个分层组成 成分主要为石英 次为肉红色长石和暗 色岩屑 分选较差 次棱角状 接触式钙泥质胶结 底部颗粒较粗 含 石英砾岩 局部为砾岩 含泥质包裹体 间杂暗紫色 灰绿色泥岩 沙 质泥岩 该组砂岩厚 84 16m 为一良好标志层 俗称平顶山砂岩 二段 为紫红 灰绿 暗紫色泥岩及沙质泥岩 含钙质及少量铝土 质 局部夹薄层细粒砂岩 三段 为紫红 紫灰色中细粒石英砂岩 含少量白云母片 硅泥质 胶结 具交错层理 分选性好 含泥岩包裹体及砾石 砾径为 3 10mm 间夹紫红 灰绿色泥岩及沙质泥岩 四段 为紫红色细粒砂岩 粉砂岩 主要成分为石英 次为长石和 暗色岩屑 含泥质包裹体 具波状层理 钙泥质胶结 间夹薄层砂质泥 岩 本段中下部有数层同生砾岩 砾径 2 10mm 新第三系上统鹤壁组 N2h1 上部为褐黄 棕黄 浅棕色粘土 下部为粘土夹砾石 局部夹薄层 砾石层 本系厚 75 260m 平均 155 00m 与下伏基岩呈角度不整合接 触 第四系 Q 河南理工大学河南理工大学 2007 届本科毕业设计 论文 届本科毕业设计 论文 10 区内为第四系广泛覆盖 岩性主要为褐黄色黄土 下部为砾石层 本系厚 2 50 34 00m 平均 16m 与下伏第三层呈角度不整合接触 河南理工大学河南理工大学 2007 届本科毕业设计 论文 届本科毕业设计 论文 11 下 系 2s 268 71 组 子 盒 石 244 59 306 91 子 盒 石 下 组 1xP 208 19 342 56 灰色 青灰色厚层 巨厚层状石灰岩组 岩溶较发育 此层灰岩稳定 C P 组 统 系 陶 奥 系 炭 石 P 界 CC 80m 统 西 山 269 49 组 粉 细粒砂岩 铝质泥岩 含鲕粒及黄铁矿结核 间夹 浅灰色 灰色 深灰色泥岩 砂质泥岩 组成 段 下 42 34 3 1 峰 峰 3tC 组 原 太 中 统 上 P1sh 上 段 段 中 43 69 35 80 33 16 统 中 组 溪 本 C2b2 112 10 76 38 146 66 30 21 46 11 3t 1 C C23t 3t 3 C 35 18 49 20 26 35 58 25 28 12 40 36 层状粉砂 中粒砂岩 石灰岩 煤层等 具岩溶裂隙 但不很发育 由深灰色 黑灰色泥岩 砂质泥岩 薄 地层综合柱状图 岩 性 描 述 石层中的孔隙潜水 中的裂隙承压水和第四系砾 本含水组包括新第三系砾岩 第三 四系含水组 水文地质特征 2N 二 P 段 三 段 四 峰 千 石 组 上 统 二 N 系 古 zK 界 N12h 32sh 155 00 P42sh 95 18 P 段 2sh 255 76 99 99 69 66 44 70 135 69 89 56 壁 鹤 新 上 三 第 生 新 地层系统 第 四 系 Q 界系统组段 16 00 2 50 34 00 平均厚度 最小 最大 地层厚度 m 柱 状 75 1 260 58 84 16 P 段 一 上 组 2sh2sh 1 P 77 98 88 26 缝合线发育 裂隙内充填方解石脉 成 结构致密 含燧石 具溶蚀现象 要含水层 岩溶发育 此层灰岩稳定 为 OzPO2fO2 100 00 岩性主要为褐黄色黄土 下 部为砾石层 上部为褐黄 棕黄 浅棕色 粘土 下部为粘土夹砾石 局部夹薄层砾石层 紫红色细粒砂岩 粉砂岩 间夹薄层沙顶泥岩 本 段中下部有数层同生砾岩 砾径2 10mm 紫红 紫灰色中细粒石英砂 岩 含泥岩包裹体及砾石 砾径3 10mm 间夹紫红色 灰绿色泥岩及沙质泥岩 紫红 灰绿 暗紫色泥岩及 沙质泥岩 局部夹薄层细粒 砂岩 灰 灰白色中厚层状中粒石英砂 岩 俗称田家沟砂岩 为灰色 青灰色 泥岩及沙 质泥岩 含铝质 具紫斑及 菱铁质鲕粒 产少量植物化 石碎片 中夹青灰色 灰绿 色中细粒长石石英砂岩 底 部为灰绿 3 2 1 0 1 主 为主 由深灰 灰色 黑灰色泥岩 沙质泥岩和 石灰及一9 一8煤层组成 局部夹杂细粒砂 岩和粉砂岩 其灰岩厚度大 层位稳定 图 1 2 地层综合柱状图 河南理工大学河南理工大学 2007 届本科毕业设计 论文 届本科毕业设计 论文 12 1 2 2 构造构造 区域构造 鹤壁煤田位于华北古板块南缘 太行构造区西部太行断隆带 构造 形迹以断裂为主 伴有发育烈度不同的褶皱 并有岩浆岩侵入煤层及喷 出岩 总的构造形态为走向 NNE 倾向 SE 倾角 5 40 的单斜构造 区域构造线展布方向以 NE NNE 向为主发 近 SE 向断层次之 煤田南 部发育 EW 向构造 构造线多呈雁行式 地垒 地堑构造相间出现 井田构造 鹤壁六矿位于鹤壁煤田东部太行断隆的东缘 总体构造形态为地层 走向近 SN 倾向 E 倾角 0 38 一般为 20 左右的单斜构造 主要 构造形迹为轴向近 EW 向 E 倾伏的一系列宽缓背 向斜与煤矿中部近 SN NE 向德小型背 向斜相复合和 NE NNE 向正断层 a 褶曲 经采掘揭漏和钻孔控制的褶曲有 5 条 向斜 3 条背斜 2 条 有张庄 向斜 82 11 背斜 71 14 82 4 向斜 71 15 向斜 74 7 背斜 b 断裂 本区主要影响断层有 F4断层 另外就是西部边界断层 F1 F2 F3 F5 主要参数见下表 1 2 表 1 2 主要地质构造特征 序号名称断层面走向倾角 落差 m 1F1S N7535 2F2S N6540 3F3S N7040 4F4SW NE6050 5F5S N6030 1 2 3 水文地质特征水文地质特征 根据以往区域水文地质研究 本矿所处区域水文地质单元西界北起 铜冶 向南经天喜镇 鹤壁集 许家沟一线为界 为一仅南北向延伸的 中奥陶统 与中石炭统的岩层接触带 东部以青羊口断裂为界 南端在新 河南理工大学河南理工大学 2007 届本科毕业设计 论文 届本科毕业设计 论文 13 村一带与西部边界相交 该边界在深部起阻水作用 该单元北界尚未查 明 本单元主要由石炭系 二叠系与新第三系碎屑岩组成 含水组岩性 主要为灰岩 砂岩和砾岩 相对隔水岩为泥岩 沙质泥岩等 是一个以 裂隙岩溶水和裂隙水为主的多层含水结构 下伏中奥陶统裂隙岩溶含水 组水量丰富 水压力高 单元内断裂发育 岩层走向近南北 向东缓倾 斜 本单元与西部水文地质单元的小南海 天喜镇泉域 许家沟泉域两 个二级水文地质单元由水力联系 本矿位于该水文地质单元的中部 地表水 区内地势西高东低 为丘陵地貌 地表被第四系黄土和第三系粘土 及砾石层覆盖 流经井田的河流有陈家湾河和寺湾河 发源于距井田 3 4km 的西部山区 流向由西向东注入卫河的支流汤河 两河流域均属 季节性河流 旱季河床干枯 雨季陈家湾河最大洪水流量 702 4m 3 s 洪 水位标高 134 3m 寺湾河最大洪水流量 322 5m3 s 洪水位标高 137 6m 井田内河床基底为 50 80m 第三系粘土 阻水性能极佳 使得 地表水与基岩地下水不发生水力联系 对矿床开发无影响 含水层 根据以往勘探资料 岩性 结构 富水性 赋存特征等 及二煤层 开采已来的生产实践 将矿井范围内含水层划分成五个 分述如下 a 中奥陶统灰岩含水层 O2f灰岩含水层位于二1煤层下 102 39 183 50m 矿区西部山区广泛 出露 补给条件好 区内有 20 个钻孔揭露该层 揭露最大厚度 123 4m 76 水源孔 据区域资料 O2f灰岩含水层厚度 397 97m 岩溶 发育的大致规律是 0 100m 以裂隙为主 有少量溶洞 洞内充填有铝 土质砂岩 100 200m 裂隙和溶洞都不发育 200 300m 岩洞发育 以溶洞为主 该层厚度大 补给充足 富水性强 水头高 是二1煤层底 板威胁最大的间接充水水源 据 76 水源孔抽水实验资料 q 0 541L s m 水质类型为 HCO3 Ca 型水 马庄小煤窑 1981 年 5 月 16 日突水后稳定水位标高 115m 因建设矿奥灰突水后长期向六矿透水 76 号水源孔长期排水 以两点为中心可能形成降水漏斗 但因没有水位观 测资料 难以描述漏斗的形态 大小和展布情况 b 太原组下段 L2灰岩含水层 河南理工大学河南理工大学 2007 届本科毕业设计 论文 届本科毕业设计 论文 14 C3L2灰岩含水层位于二1煤层下 83 9 135 32m 厚度一般 58 5m 是二1煤层底板间接充水含水层 该层厚度小 补给条件一般 岩溶裂隙 发育中等 富水性中等 含岩溶裂隙承压水 据大 35 孔抽水试验资料 原始水位标高 112 86m q 0 0146L s m K 0 0978m d 水质类型为 HCO3 Ca 型水 c 太原组上段 L8灰岩含水层 C3L8灰岩含水层位于二1煤层下 一般间距 20 35m 因断层影响 间距最小值出现在 76 4 8 25m 76 补 4 5 38m 两个孤立点位 C3L8 灰岩厚度一般 3 5 5 5m 属二1煤层底板直接充水含水层 由于其厚度 小 补给条件差 以静储量为主 本区揭露该层的钻孔 无一孔发生漏 水 裂隙不发育 富水性较弱 含岩溶裂隙承压水 据大 46 孔抽水试验 资料 原始水位标高 114 37m K 0 137m d q 0 0123L s m 水质类型以 HCO3 CaMg 型水为主 d 二1煤层上 60m 砂岩含水层 该层由二1煤层上 60m 范围内的中 粗粒砂岩组成 其中以 S10为主 厚度 1 5 28 6m 一般厚度 8 4m 是二1煤层顶板直接充水含水层 其 补给条件差富水性很弱 一般与其它含水层无水力联系 裁决揭露时均 为滴水或淋水 并很快自行干枯 因此对开采无影响 据大 35 孔资料 原始水位标高 104 12m e 第三 四系含水层 包括第三系砾岩中裂隙水和第四系沙砾卵石层中的孔隙潜水 以接 受大气降水补给为主 水量丰富 动态随季节变化 No 浅 22 孔抽水试 验资料 原始水位标高 128 08m K 2 72m d q 0 18L s m 水质类型以 HCO3 CaMg 型水为主 隔水层 第三系底部粘土岩隔水层 分布广 厚度均匀 能有效阻隔第三系 李岩中裂隙水和第四系沙砾卵石层中的孔隙潜水向下渗透 河南理工大学河南理工大学 2007 届本科毕业设计 论文 届本科毕业设计 论文 15 C3L8灰岩含水层与二1煤层一般间距 20 35m 由砂岩和砂质泥岩 泥岩组成 砂岩含水性差 砂质泥岩和泥岩隔水性良好 正常情况下 可以起到隔水作用 C3t中段沙泥岩互层 隔水性良好 正常情况下 可以起到阻隔太灰 上 下段两水层的水力联系作用 C2b铝土质泥岩厚度一般 10m 以上 泥质成分高 隔水性良好 正常 情况下能有阻隔 O2f灰岩水向矿井充水 含水层的水力联系及断层导水性 a 含水层间的水力联系 各含水层间因具有相对稳定的隔水层 越流补给量小 从历年来已 开采区的出水点资料看 二1煤层顶 底板砂岩和灰岩含水层出水点 出 水持续时间都不太长 并自行疏干 由此说明在无断层影响下 区内 C3L8 C3L2和 O2f间屋水力联系 c 断层导水性评价 F40 F44断层带使奥灰与二1煤层及 C3L8灰岩对接 马庄及建设两小 矿在此带附近发生奥灰突水淹井并向本矿区透水 足以说明此带导水 富水性极佳 也是本区地下水的主要补给通道 在 F618附近的 10 1 孔 C3L8漏水 且形成局部一级高温区 说明该断层具有一定导水性 深部 高温水沿此带向上顶托排泄 根据生产实践所揭示 区内 NNE NE 方向 断层导水性好 当断层落差较大沟通 C3L2和 O2f灰岩时 将形成富水带 给开采带来威胁 勘探阶段所进行的断层抽水试验揭示的断层导水性 富水性差 属天然状态下情况 而在生产条件下 因开采而导致原始平 衡被打破 在形成新的平衡过程中 某些断层可能会由不导水转变为导 水 经综合分析预计矿井的正常涌水量为 180m3 h 最大涌水量为 230m3 h 1 3 煤层及煤质煤层及煤质 1 3 1 煤层煤层 本区含煤地层包括石炭系中统本溪组 上统太原组 二叠系下统山 西组 下石盒子组和上统上石盒子组 其中山西组二煤组和太原组一煤 河南理工大学河南理工大学 2007 届本科毕业设计 论文 届本科毕业设计 论文 16 组为本区主要含煤地层 含煤地层总厚 805 29m 含煤 22 层 总厚 10 71m 含煤系数 1 33 可采煤层厚 8 83m 可采含煤系数 1 1 详 见表 1 3 表 1 3 含煤地层含煤特征表 含煤地层 煤层厚度 m 含煤地层厚度 m 含煤系数 备注 上石盒子组0268 710 下石盒子组0269 490 山西组7 62112 16 8 含煤 4 层 其中二1 煤全区可采 太原组3 07121 832 52含煤 17 层 均不可采 本溪组0 0233 160 06含一0煤层不可采 合计10 71805 291 33共含煤 22 层 本区可采煤层主要为山西组二1煤层 其特征详见表 1 4 表 1 4 可采煤层及顶底板岩层特征表 煤厚 m 围岩性质序 号名 称最小最大 平 均 倾角 顶板底板 煤 牌 号 硬 度 容 重 煤层 结构 及稳 定性 1 二 1 4 7213 517 511 黑色 泥岩 或砂 质泥 岩 泥岩 或砂 质泥 岩 贫 瘦 煤 31 38 条带 状稳 定 二1煤层位于二叠系下统山西组的下部 层位稳定 其顶板为黑色泥 岩或砂质泥岩 老顶为细 中粒砂岩 俗称大占砂岩 为本区良好标志 层 煤层底板为泥岩或砂质泥岩 老底为灰色细 中粒长石石英砂岩 河南理工大学河南理工大学 2007 届本科毕业设计 论文 届本科毕业设计 论文 17 1 3 2 煤质煤质 物理性质 二1煤 黑色 条痕为褐色或黑灰色 强玻璃金刚光泽 以粉状 碎 块状煤为主 夹少量块状煤 视密度 1 38t m3 真密度 1 48t m3 孔隙率 6 8 煤岩特征 二1煤 宏观煤岩类型以半亮型及半暗型次之 据镜下鉴定 二1煤 层有机组分含量平均为 90 4 其中镜质组 半镜质组为 80 6 占有机 组分的 89 2 并以镜质组为主 镜质组多呈均匀无结构镜质体 偶见木 镜质体 呈微透镜状 有时分布有矿物及丝炭碎片 胞腔结构明显而完 整 半镜质组结构呈不均匀状 偶显团粒状 并有较强的反射力 半丝 质组和丝质组为 9 8 占有机组分的 10 8 具有明显的木质结构 胞 腔中常充填有粘土矿物及少量微粒状硫铁矿 方解石 石英颗粒偶尔见 及 镜质组平均最大反射率 R max 为 1 61 2 21 平均 1 86 无机组分含量为 9 6 并以粘土类为主 占无机组分 85 4 其次 为碳酸盐和氧化物 硫化物和其它含量甚微 表 1 5 煤的工业分析表 1 4 井田勘探程度井田勘探程度 鹤壁煤田早在 1950 年就由当时的平原省工业厅探矿队进行过初步勘 探 其范围仅限于当时的鹤壁一 二井田 今鹤壁一矿 和小西天矿附 近 1953 年初 鹤壁矿井由省营改为中央国营 拉开了矿区大规模建设 的序幕 大规模的地质勘探工作由此开始 一五 期间 先后在陈家 庄 杨家庄 校场 梁峪 罗村 陈家湾等井田进行了勘探 提交供建 井用精察地质报告 7 个 共探明能利用储量 5 08 亿吨 与鹤壁六矿相关 的地质勘探情况如下 序 号 名 称 牌号水分 灰分 挥发分 含硫 含磷 胶质层厚 m 发热量 MJ kg 1二1贫瘦 煤 0 28 1 757 70 33 38 12 92 19 64 0 61 0 62 0 016 0 030 10 5014 96 33 73 河南理工大学河南理工大学 2007 届本科毕业设计 论文 届本科毕业设计 论文 18 1957 年 中南煤田地质勘探局 127 勘探队在陈家湾区普查地质报告 的基础上 直接对该区进行精查勘探 勘探手段为钻探 勘探范围 浅 部为二1煤层露头 深部至 350m 等高线 北以 F41断层为界 勘探面积 6 7km 于同年 10 月提交了 陈家湾勘探区地质精查报告 提交二1煤 层 A2 B C1级储量 7551 68 万吨 1959 年 河南省煤田地质局 103 勘探队提交了 后营地质精查报告 勘探区范围为 F70断层 陈家湾河及 F47断层为界 南以 F45 断层为界 北为 F40断层 东至煤层底板 550m 等高线 走向长 6 5km 倾向宽 0 6 1 4km 面积 6 6km2 本次勘探采用了钻探与电测井相结合的勘探 方法 获得储量 8883 7 万 t 后武汉煤矿设计院及有关单位根据 陈家湾 勘探区地质精查报告 及 后营地质精查报告 资料情况 按照煤炭工 业部的建议和意见 决定将两勘探区储量合并 以扩大鹤壁六矿的设计 能力 随后 河南省煤炭地质局 103 勘探队又补充施工一孔 后 13 孔 孔深 579 01m 终孔层位为 C3L8灰岩 并在原 后营地质精查报告 的 基础上 于 1959 年 9 月提交了 陈家湾井田深部地质补充报告 共提 交二1煤层 A2 B C1 级储量 6149 71 万 t 其中 A2 B 级储量 624 万 t 1963 年 2 月 河南省矿产储量委员会对该报告进行复审 认为本报告 质量低劣 只能作为普查找煤报告 应重新勘探 复审后降低了煤炭储 量级别 核实二1煤层 C1 级储量 127 8 万 t C2级储量 1927 7 万 t 地质 储量为 4186 5 万 t 1983 年 2 月 鹤壁矿务局地测处对本矿南翼进行生产补勘 其范围 上至 170m 水平 下至 450m 水平 南至六 八矿边界 北至中央轨道下 山 面积约 1 6km2 提交了 六矿南翼生产补充勘探报告 1983 1986 年 河南煤炭地质三队对原三 五 六矿深部进行详查 其范围西起原三 五 六矿深部边界 三 六矿为 350m 五矿为 400m 煤层底板等高线 东止 880m 煤层底板等高线 南以张庄向斜轴与八矿 分界 北到中山断层 F3 面积约 21km2 勘探方法采用钻探与测井相结 合的综合勘探方法 同时进行了 1 10000 的地质填图 最终提交了 河 南省鹤壁煤田三 五 六矿深部勘探区详查地质报告 获得总储量 24753 32 万 t 其中二1煤层储量 21469 35 万 t 该报告 1988 年 5 月由河 南煤炭工业管理局审查批准 河南理工大学河南理工大学 2007 届本科毕业设计 论文 届本科毕业设计 论文 19 2 矿井储量 年产量及服务年限矿井储量 年产量及服务年限 2 1 井田境界井田境界 本井田南起张庄向斜轴与八矿为界 西部以 F1 F2 F3断层为界 北部以北纬 35 58 23 边界 井田平面图上显示为 79000 线 与三矿 为界 东部至 800m 煤层底板等高线 井田南北走向 6 8km 东西倾斜宽 2 7km 井田面积 15 8km2 2 2 井田储量井田储量 2 2 1 矿井工业储量矿井工业储量 计算储量的工业指标 根据煤炭工业部颁发的 生产矿井储量管理规定 规定 计算储量 的煤层工业指标如下 a 最低开采厚度在煤层倾角小于 25 时取 0 80m 25 45 时取 0 70m b 最高灰分指标为 40 c 夹矸剔除厚度 0 05m 储量级别 根据矿井地质条件类别 即地质构造中等 二1煤层稳定 较稳定类 型 结合井田生产补探的实际工程网度 本次储量计算采用小于 375m 工 程网度圈定 A 级储量 以不大于 750m 工程网度圈定 B 级储量 小于 1500m 圈定 C 级储量 落差大于 20m 断层两侧 30 50m 级公园广场和井 筒保护煤柱作为永久煤柱储量 地质和水文条件复杂及控制程度较差的 区段作为尚难利用储量 储量块段划分 河南理工大学河南理工大学 2007 届本科毕业设计 论文 届本科毕业设计 论文 20 划分各级储量块段原则上以相应控制程度的勘探线 煤层底板等高 线 构造线等分界 对于小而孤立的块段 虽达 A 级或 B 级 未单独划 分 倾角相差较大 划分为不同块段 储量计算方法 在计算储量时 选用地质块段法 由于矿区内煤层倾角的变化范围 一般介于 7 12 之间 采用斜面积和真厚度 采用的计算公式为 dMaSQ sec 式中 储量 万 tQ 平面积 m2S 块段煤层平均倾角 M 块段煤层平均真厚 m d 容重 均采用 1 38 t m3 经计算 核实获得工业储量为 16725 39 万 t 表 2 1 矿井工业储量汇总表 工业储量 万 t 煤层 名称 ABA BCA B C 备 注 二1煤层 9420 103012 25 12432 35 4293 04 16725 39 2 2 2 矿井设计储量矿井设计储量 矿井工业储量减去设计计算的断层煤柱 防水煤柱 井田境界煤柱 和已有的地面建筑物 构筑物需要留设的保护煤柱等永久性煤柱损失量 后的储量 井田边境煤柱 井田边境保护煤柱在井田边境留设 20m 的保 护煤柱 西边的断层边界煤柱以 30m 留设 则其煤柱损失量为 Q 边 474 19 万 t 井田及工业场地保护煤柱的计算 河南理工大学河南理工大学 2007 届本科毕业设计 论文 届本科毕业设计 论文 21 按规范规定 年产 150 万 t a 的大型矿井 工业场地占地面积指标为 0 9 公顷 10 万吨 故可算得工业场地的总占地面积 S 0 9 15 13 5 公顷 135000 m2 根据垂直剖面可计算工业广场的保护煤柱的留设 计算如下所示 工业广场占地面积为 450 300m2 平面形状为矩形 煤层地质条件为 煤层倾角 11 煤层在受保护范围内中央的埋深 H0 640m 地面标 高 140m 煤层地板标高 500m 松散层厚 50m 此处煤厚 7 5m 查的本井田各参数如下 45 55 73 其中 表土层移动角 煤柱上山移动角 走向方向移动角 煤柱下山移动角 煤层倾角 用垂直剖面法留设工业广场保护煤柱如下图所示 河南理工大学河南理工大学 2007 届本科毕业设计 论文 届本科毕业设计 论文 22 走向剖面 倾向剖面 图2 4 1 工业广场保护煤柱图 图 2 1 工业广场保护煤柱 作图求出工业广场保护煤柱损失为 Q 工保 588 32 万吨 断层的保护煤柱为 Q 断 222 35 万 t 保护巷道煤柱与其它损失煤柱为 956 961 万 t 故矿井的设计开采储量 Q 可 Q 设 Q 工 Q 边 Q 断 16725 39 474 19 222 35 16028 85 万 t Q 可 Q 设 588 32 956 961 75 10862 68 万 t 河南理工大学河南理工大学 2007 届本科毕业设计 论文 届本科毕业设计 论文 23 2 2 3 矿井设计可采储量矿井设计可采储量 矿井设计储量减去工业场地保护煤柱 矿井井下主要巷道及上 下 山保护煤柱煤量后乘以采区回采率的储量 表 2 2 矿井可采储量汇总表 矿井设计储量 Mt 矿井可采储量 Mt 永久煤柱设计煤柱损失 开 采 水 平 煤 层 名 称 工业储量 断层境界 设计 储量工业场 地 井下巷 道 可采储量 二1 16725 39 222 35 474 19 16028 85 588 32 956 961 10862 68 合 计 二1 16725 39 222 35 474 19 16028 85 588 32 956 961 10862 68 2 3 矿井年产量及服务年限矿井年产量及服务年限 矿井设计规范 第 2 2 3 条规定 矿井设计生产能力按年工作日 330d 每日净提升 16h 计算 每日三班作业 综采工作面可采用每日四 班作业 每班工作六小时 根据本矿井的实际情况 本矿采用 四六制 作业方式 这种制度 适合本矿采掘作业的特点 有利于保护工人的健康 提高工时利用率 提高设备和工作面的 利用率 搞好安全生产 稳定和提高采掘队 因此 本矿设计生产实行 四六制 作业方式 矿井设计生产能力的确定 本矿井田精查补充勘探后获得的地质储量为 16725 39 万 t 而实际 开采储量为 10974 92 万 t 因此 储量丰富 而且井田内煤层赋存稳定 地质构造 及水文地质条件简单 开采技术条件较好 煤层生产能力大 同时 鹤壁矿务局的各矿实际生产能力都在 90 万 t 以上 各矿均为 机械化采煤 并取得较好的技术经济效果 该局已积累了管理大型矿井 的经验 另外考虑到矿井有增产的可能 故本矿初步设定为 150 万 t a 矿井服务年限按下式计算 河南理工大学河南理工大学 2007 届本科毕业设计 论文 届本科毕业设计 论文 24 T KA ZK 式中 T 矿井设计服务年限 a 矿井可采储量 Mt ZK 10862 68 Mt K Z A 矿井设计年产量 Mt a A 150 Mt a K 储量备用系数 K 1 3 1 5 K 1 4 T 10862 68 1 4 150 51 7a 根据大型矿井的矿井设计服务年限为 50a 以上 而本矿的服务年限 大于 50a 故符合建立大型矿井 河南理工大学河南理工大学 2007 届本科毕业设计 论文 届本科毕业设计 论文 25 3 井田开拓井田开拓 3 1 概述概述 3 1 1 矿区的开拓方式概述及评价矿区的开拓方式概述及评价 矿区内现有生产矿井 9 对 分别为二矿 三矿 四矿 五矿 六矿 七矿 八矿 九矿 和十矿 矿区内井田开拓方式多采用立井多水平上 下山开拓 设置和不设置辅助水平以及大巷布置方式的不同来划分 可 分为水平之间立井联接 暗斜井联接 集中大巷和分组集中大巷 水平 之间设置辅助水平等四种类型 运输方式为皮带输送机 采用斜井开拓方式 皮带运输可以确保煤的连续性 但是 由于本 井田煤层埋深深 以及采用斜井井筒一般都比较长 煤的提升费用较高 故不采用斜井 3 1 2 影响矿井开拓的主要因素影响矿井开拓的主要因素 矿井开拓方式主要受煤层埋藏深度和煤层倾角的影响 表土层厚度 瓦斯涌出量水文地质情况等地质因素 也影响井田开拓方式的选取 本矿井埋藏深度 360 930m 煤层倾角平均为 11 局部为 9 21 为缓倾斜煤层 表土层厚度为 130 180m 瓦斯相对涌出量一般在 20 m3 t 左右 绝对瓦斯涌出量一般在 40 m3 min 左右 并有瓦斯突出危险 属于高瓦斯突出矿井 矿井正常的涌水量一般 为 138m3 h 3 2 井田开拓井田开拓 3 2 1 对井田开拓中若干问题分析对井田开拓中若干问题分析 井田内划分及开采水平数目 本井田走向 6 5km 倾向长约 2 4km 倾斜方向划分两个阶段 采用多 水平上下山开采 一水平标高为 420m 二水平标高为 700 沿走向划 分若干采区 F4 断层北面的区域与主煤田隔开 专门考虑其采区划分 井筒形式 数目及位置 a 井筒形式 本井田开采煤层为二1煤层 煤层赋存稳定 为缓倾斜煤层 地质构 造简单 在技术上 适合于立井或综合开拓 由于埋藏较深采用立井开 拓 河南理工大学河南理工大学 2007 届本科毕业设计 论文 届本科毕业设计 论文 26 b 井筒的数目 采用立井开拓时 开凿一队提升井筒 即主井和副井 和一个风井 主井主要用来提升煤炭 副井用作升降材料 人员 矸石和进风 排水 c 井筒位置的选择 本井田的走向效长 倾向较短 煤层赋存稳定 所有井筒开凿在井 田中央有利于运输通风 运输大巷和总回风巷的布置与煤层间的联系 a 运输大巷的布置与煤层间的联系 由于本矿井只采二1煤 主要运输大巷在煤层底板岩石中 运输大巷 距煤层 20m 采用进风行人巷与运输斜巷相连 而采用运料回风斜巷与回 风斜巷相连 b 总回风巷的布置及其与煤层的联系