开采顺序及采区、采煤工作面的配置毕业论文.doc

开采顺序及采区 采煤工作面的配置毕开采顺序及采区 采煤工作面的配置毕 业论文业论文 目录 1 矿区概况与井田地质特征 3 1 1 矿区概况 3 1 2 井田地质特征 6 1 3 煤层特征 9 2 井田境界和储量 20 2 1 井田境界 20 2 2 井田储量 21 3 矿井工作制度 设计生产能力及服务年限 27 3 1 矿井工作制度 27 3 2 矿井设计生产能力 27 3 3 矿井服务年限 28 3 4 井型校核 28 4 井田开拓 29 4 1 井田开拓的基本问题 29 4 2 开拓方案的提出及最优方案的选择 30 4 3 对井田开拓中若干问题分析 30 4 4 开拓方案的提出及技术比较 33 4 5 井筒特征 38 4 6 井底车场 43 4 7 开采顺序及采区 采煤工作面的配置 53 5 采煤方法 57 5 1 采煤方法的选 57 5 2 采区巷道布置及生产系统 58 5 3 采煤工艺设计 65 6 矿井运输及排水 68 6 1 矿井运输 68 7 矿井通风及安全技术 74 7 1 矿井通风系统的选择 74 7 2 风量计算及风量分配 76 7 3 全矿通风阻力计算 82 7 4 扇风机选型 86 7 5 防止特殊灾害的安全措施 90 河南理工大学采矿工程专业 2011 届毕业设计 论文 1 河南理工大学采矿工程专业 2011 届毕业设计 论文 0 1 矿区概况与井田地质特征矿区概况与井田地质特征 1 11 1 矿区概况矿区概况 1 1 1交通位置 井田位于 省晋城市西北部的 村之西 距晋城市约 25km 是沁水煤田樊庄勘探区的一部分 井田东有太焦线铁路和大阳煤矿铁路专用线 西有侯月线铁路 东南部 有岳南 成庄煤矿铁路专用线 本矿在建的铁路专用线在晋城市兰花集 团大阳煤矿铁路装车站接轨 经大阳煤矿铁路专用线可至太焦线北板桥 车站 矿井铁路专用线长 3 867km 距北板桥车站约 16km 井田东有太 原 洛 阳 干线公路 南有晋 城 侯 马 干 线公路 北侧有高 平 沁 水 干线公路 拟建的矿井进场公路与 东 沟 大 阳 公路相连 经大阳 巴公可至太洛干线公路 经下 村 东沟可至晋侯干线公路 经大阳 马村可至高沁干线公路 交通堪 称方便 如图 1 1 所示 1 1 2地形地貌及河流 井田处于太行山南段 丹河与沁河的分水岭 属构造剥蚀中低山区 区内沟谷发育 地形切割破碎 地形坡度多为 20 30 地势中部高 东 西低 海拔高度在 900 1250m 之间 相对高差 200 300m 最低 河南理工大学采矿工程专业 2011 届毕业设计 论文 1 为井田东部的长河河谷 标高 850m 最高为井田中部的皇岭 标高 1303 64m 井田内河流属黄河流域沁河水系 主要河流有长河及其小支流 长河 发源于下村乡上河掌附近 流至西龙后注入沁河 其流速为 0 25 0 45m s 流量为 0 03 0 199m3 s 如图 1 1 所示 图 1 1 1 煤矿交通图 1 1 3气象及地震情况 本区属大陆性气候 四季分明 昼夜温差大 年平均气温 10 1 极 端气温最高 36 6 最低 15 7 无霜期 175d 年最大降雨量 1010mm 最低 389mm 平均 627mm 年蒸发量 1730mm 气候干燥 年平 均相对湿度 63 最大冻土带深度为 0 42m 结冰与降雪期为 11 月至次 河南理工大学采矿工程专业 2011 届毕业设计 论文 2 年 3 月底 风向冬季多西北风 春夏季多南风 最大风力 6 7 级 一般 为 3 4 级 根据 省抗震办公室 1993 年 6 月颁发的 省工程抗震防烈度 图 本区处于 度区范围 1 1 4矿区经济概况 该区经济以农业为主 主要农作物有玉米 谷子 高粱 小麦 棉花 和油料作物等 产量较低 主要工业企业有采矿 炼铁 电力 化肥 石料 棉纺 小型机械制造等 近几年来 随着市场经济和改革开放的 不断深化 采矿 炼铁 电力和化肥工业在本地区得到了大力发展 已 成为本地区经济发展的主要支柱产业 1 1 5矿区煤炭生产建设概况 井田东南部边界有下村镇中村煤矿一 二 三号坑口 兴天煤矿 西 陈庄煤矿 一号坑口 1969 年投产 年产 60kt 二号坑口 1984 年投产 年产 100kt 三号坑口 1992 年 12 月投产 设计生产能力 23Okt a 一 二号坑口采用立 斜井混合开拓 三号坑口采用斜井开拓 均开采 3 号 煤层 兴天煤矿为下村镇镇办煤矿 1996 年投产 年产 60kt 采用斜井 开拓 属高瓦斯矿井 1998 年 8 月 14 日曾发生瓦斯爆炸事故 造成多 人伤亡 西陈庄煤矿为下村镇镇办煤矿 1998 年投产 年产 150kt 采 用立井开拓 属高瓦斯矿井 井田东邻兰花集团大阳煤矿 原设计生产能力 450kt a 采用斜井开 拓 开采 3 号煤层 目前正在改扩建 扩建后的生产能力为 900kt a 以 上 1 1 6水源 电源情况 本区地表水和浅层地下水均受大气降水影响较大 季节性较强 且水 河南理工大学采矿工程专业 2011 届毕业设计 论文 3 质容易污染 均不宜做为矿井的永久水源 本矿井未作专门的水源勘探 工作 但周围矿井供水水源主要取自奥灰水 本地奥灰水储量丰富 水 质良好 经与建设单位协商 设计暂确定在靠近工业场地的长河河床附 近打 2 口井提取奥灰水 建议尽快进行专门的水源勘探工作 为设计提 供可靠资料 矿井电源设 35kV 双回路供电系统 两回路均引自晋城市下村 110kV 变 电站不同的母线段 已建成一回路 工业场地建35kV 变电所 供矿井和 选煤厂等用电 1 1 7 主要材料供应 矿井所需的一般建材如砖 瓦 料石 白砂等在当地就可满足供应 钢材 木材可来自太原 长治 唐山和东北等地 可由铁路直接运至矿 井工业场地 高标号水泥可由当地供应 也可由太原 新乡等地购进 部分铁路建材也可以当地解决 总之 矿井建筑材料供应有保障 1 21 2 井田地质特征井田地质特征 1 2 1 地层 井田内主要出露二迭系上石盒子组及石千峰组地层 根据地表出露及 钻孔揭露情况 井田地层由老至新简述如下 1 中奥陶统峰峰组 Q2f 为煤系地层的基盘 厚 60 140m 一般厚 100m 由灰 深灰色中厚层石灰岩 泥质灰岩 泥灰岩 角砾状灰岩和 白云质灰岩组成 2 中石炭统本溪组 C2b 厚 0 7 38m 一般厚不足 3m 岩性主要为 灰 浅灰色富含鲕粒的铝质泥岩 不显层理 底部常含菱铁矿 黄铁矿 细粒团块和结核 武铁矿 河南理工大学采矿工程专业 2011 届毕业设计 论文 4 3 上石炭统太原组 C3t 是区内主要含煤地层 厚 85 01 94 48m 一般厚 89 64m 底部以 K1砂岩与本溪组分界或直接覆 盖在中奥陶统峰峰组之上 主要由砂岩 粉砂岩 砂质泥岩 泥岩 煤 层和石灰岩组成 4 下二迭统 组 P1s 是区内主要含煤地层 厚 42 82 52 62m 一般厚 47 66m 底部以 K7砂岩与下伏太原组整合接触 主要岩性为砂岩 粉砂岩 砂质泥岩 泥岩及煤层 5 下二迭统下石盒子组 P1x 厚 70 13 86 71m 平均厚 77 37m 与下伏 组地层整合接触 连续沉积 主要由砂岩 粉砂岩 砂质泥 岩 铝质泥岩等组成 6 上二迭统上石盒子组 P2s 一般厚 511m 由杂色泥岩 黄色泥岩 砂质泥岩和砂岩组成 7 上二迭统石千峰组 P2sh 根据岩性组合特性 自下而上分为两 个岩段 属陆相淡水沉积环境 第一段 P2sh 由厚层黄绿色砂岩夹 3 5 层紫色泥岩组成 第二段 P2sh2 由砖红色 暗棕色泥岩夹薄层粉砂岩组成 8 第四系中更新统 Q2 该红色亚粘土 含钙质结核 下部有时见 紫红色亚粘土和砂砾石 厚 0 30m 一般厚 16m 9 第四系上更新统 Q3 主要分布于井田东部 为浅黄色粉质粘土 含零星钙质结核 垂直节理发育 底部有时见细砂 厚 3 30m 一般厚 20 10 第四系全新统 Q4 主要分布于河漫湾和沟谷中 由现代冲积层 亚粘土 砂 砾组成 厚 0 15m 一般厚 8m 河南理工大学采矿工程专业 2011 届毕业设计 论文 5 地层单位 界系统组段 厚度 m 岩 性 特 征 第 四 系 Q 0 100砾石 黄土 砂土 新 生 界 上 第 三 系 N 5 80棕红色粘土 底部为砾岩 石千峰组 P2Sh 80 250黄绿色厚层状砂岩与紫红色泥岩互层 三段 P2S3 120 220 200 黄绿色 杏黄色泥岩夹砂岩 顶部见 燧石条带 二段 P2S2 90 150 110 黄绿色中细粒砂岩夹泥岩 上统 P2 上石盒子 组 P2S 一段 P2S1 150 250 200 黄绿色 杏黄色泥岩 夹薄层砂岩 下石盒子 组 P1X 50 100 70 黄绿色砂岩 粉砂岩 泥岩互层 局 部夹有煤线 二 叠 系 P 下统 P1 组 P1S 30 70 50 灰白色细砂岩 粉砂岩 黑色泥岩 煤层 上统 C3 太原组 C3t 60 130 98 灰白色中细粒砂岩 粉砂岩 泥岩 灰岩 煤层 石 炭 系 C 中统 C2 本溪组 C2b 0 30 10 灰色铁铝岩 底部可见窝状 式铁 矿 峰峰组 O2f 40 150 90 中厚层状豹皮灰岩 灰色薄层状白云 质灰岩 上马家沟 组 O2s 170 350 230 上部灰黑色中厚层状豹皮灰岩夹灰岩 下部为泥灰岩 角砾状泥灰岩 中统 O2 下马家沟 组 O2x 37 213 120 青灰色中厚层灰岩 下部为角砾状泥 灰岩 底部为浅灰 黄绿色钙质泥岩 古 生 界 奥 陶 系 O 下统 O1 60 208 120 青灰色厚层状白云岩 含燧石条带 河南理工大学采矿工程专业 2011 届毕业设计 论文 6 表 1 2 1 区域地层简表 1 2 2 地质构造 井田位于上村背斜西翼 区间断层 褶曲 陷落柱均不发育 无 岩浆岩活动 呈一单斜构造形态 地层总体走向北东 倾向北西 倾角 4 10 构造属于简单类 据井下采掘工程揭露 井田内共发现有 10 个陷落柱构造 形态大体相 似 呈近椭圆形 其特征是上小下大 约呈 85 倾角延伸 详见下表 表 1 2 2 编号位置陷落内地层特征 X1 井田东北部 P2Sh 长轴方向近东西 长轴长约 55m 短轴长 约 28m X2 井田东北部 P2S 长轴方向近东西 长轴长约 29m 短轴长 约 14m X3 井田东部 P2S 近圆形 轴长约 17m X4 井田东部 P2S 近圆形 轴长约 40m X5 井田东部 P2S 长轴方向近东西 长轴长约 48m 短轴长 约 23m X6 井田东部 P2S 近圆形 轴长约 44m X7 井田中东部 P2Sh 长轴方向近南北 长轴长约 64m 短轴长 约 31m X8 井田南部P2S Q3近圆形 轴长约 65m X9 井田南部P2S Q3 长轴方向近南北 长轴长约 118m 短轴长 约 75m X10 井田南部 Q3 近圆形 轴长约 71m 河南理工大学采矿工程专业 2011 届毕业设计 论文 7 1 31 3 煤层特征煤层特征 1 3 1 煤层 井田内含煤地层主要为上石炭统太原组和下二迭统 组 含煤地层 总厚 137 87m 共含煤 14 16 层 总厚 12 79m 可采煤层 3 层 总厚 10 31m 各可采煤层分述如下 3 号煤层 位于 组下部 上距下石盒子组底砂岩 K8 30m 左右 下距太原组 K6灰岩 5 71 15m 煤厚 4 20 7 89m 平均 5 82m 全区稳 定可采 顶板为黑色泥岩 有时含粉砂岩或变为砂质泥岩 底板为粉砂 质泥岩或泥岩 煤层结构较简单 一般含 l 2 层夹矸 单层夹矸厚度为 0 0 4m 是本次设计的主要煤层 9 号煤层 位于太原组中部 K4灰岩之上 7 12m 厚 0 2 05m 平均 0 74m 局部可采 属不稳定煤层 其顶板为泥岩或泥质灰岩 底板为砂 质泥岩或砂岩 15 号煤层 位于太原组下部 K2灰岩之下 0 10 0 40m 上距 3 号煤层 底板 86 35m 下距 K1砂岩底或 Q2灰岩顶 11m 左右 煤厚 2 33 4 79m 平均 3 66m 一般含 2 4 层夹矸 单层夹矸厚度为 0 02 0 76m 属结 构复杂 全区稳定可采的厚煤层 其顶板为黑色泥岩或 K2灰岩 底板为 泥岩或含黄铁矿砂质泥岩 表 1 3 1 可采煤层特征表 含煤 地层 煤层 编号 煤层厚度 m 最小 最大 平均 煤层间距 m 最小 最大 平均 倾角稳定性容重顶底板岩性 组 P1s 3 4 20 7 89 5 82 45 83 51 27 48 53 3 稳定 1 43 顶板为黑色泥岩 有时含粉砂或变为 砂质泥岩 底板为 粉砂质泥岩或泥岩 河南理工大学采矿工程专业 2011 届毕业设计 论文 8 9 0 2 05 0 74 3 不 稳定 1 49 顶板为泥岩或泥质 灰岩 底板为砂质 泥岩或砂岩 太原 组 C3t 15 2 33 4 79 3 66 32 33 43 96 37 82 3 稳定 1 46 顶板黑色泥岩或 K2 灰岩 底板为泥岩 或含黄铁矿砂质泥 岩 1 3 2 煤质概述 井田主要可采煤层 3 号 15 号均属高变质的无烟煤 1 煤的物理性质 3 号煤 为黑色 灰黑色 半亮 光亮型煤 玻璃 似金属光泽 容 重 1 44t m3 15 号煤 为黑色 灰黑色 半亮型煤 似金属光泽 容重 1 45t m3 2 煤的化学性质及可选性 3 号煤 为中灰 低磷 特低硫 高发热量 高灰熔点 高强度 易 选的无烟煤 15 号煤 为中灰 特低磷 中 富硫 高发热量 高灰熔点 高强度 中等可选的无烟煤 表 1 3 2 煤的工业分析表 煤 层 号3915 原煤 0 49 2 52 1 51 0 54 1 60 1 07 0 35 3 69 1 71 水分 Mad 浮煤 0 26 3 56 0 94 0 25 0 68 0 46 0 42 1 55 0 98 原煤 11 72 19 68 14 45 11 04 15 87 12 74 12 82 33 17 21 41 灰分 Ad 浮煤 4 61 8 97 7 31 7 13 8 38 7 80 4 62 7 39 6 31 原煤 7 60 11 25 8 98 7 35 8 32 7 74 7 48 11 52 9 47 工 业 分 析 挥发分 Vdaf 浮煤 6 70 8 37 7 58 6 92 7 61 7 20 4 38 7 33 6 33 河南理工大学采矿工程专业 2011 届毕业设计 论文 9 原煤 0 19 0 46 0 35 1 29 2 77 2 08 1 74 3 46 2 77 全硫 St d 浮煤 0 29 0 43 0 37 0 83 1 76 1 33 1 07 3 53 2 26 原煤 28 47 36 55 34 20 35 24 36 62 35 82 22 25 35 67 31 25 发热量 Qgr d MJ kg 浮煤 32 56 36 32 35 00 35 68 35 81 35 76 32 97 35 98 34 97 原煤 74 10 77 08 75 83 固定碳 FCd 浮煤 原煤 88 49 92 28 90 51 89 98 91 20 90 52 86 83 89 47 87 86 碳 Cdaf 浮煤 89 10 93 45 91 43 90 44 91 60 91 01 85 42 90 51 88 74 原煤 3 02 3 77 3 38 3 37 3 62 3 47 3 15 3 66 3 36 氢 Hdaf 浮煤 3 16 3 74 3 38 3 23 3 45 3 36 2 92 3 51 3 22 原煤 2 72 6 36 4 26 2 57 3 01 2 79 3 54 5 26 4 36 氧 Odaf 浮煤 2 21 5 66 3 53 3 13 3 31 3 23 0 80 5 36 3 80 原煤 1 12 2 04 1 35 0 93 1 11 1 02 0 75 0 87 0 82 氮 Ndaf 浮煤 1 10 1 41 1 26 0 95 0 96 0 95 0 76 0 85 0 81 原煤 0 006 0 067 0 025 0 002 1 85 0 93 元 素 分 析 磷 Pd 浮煤 0 002 0 024 0 013 0 002 视密度 t m3 1 38 1 48 1 43 1 40 1 55 1 49 1 39 1 53 1 46 浮煤回收率 59 0 65 0 61 8 煤 类WY03WY03WY02 03 1 3 3 瓦斯 煤尘 煤的自燃及地温 一 瓦斯 根据精查地质报告提供的 煤层瓦斯含量及成份测定表 详见表 1 5 煤层的瓦斯含量为 4 39 16 14mL g r 采用煤科院抚顺分院提 出的分源预测法计算得矿井 3 号层瓦斯涌出量为 19 22m3 t 显然该矿井 应属高瓦斯矿井 河南理工大学采矿工程专业 2011 届毕业设计 论文 10 2002 年 9 月矿方委托煤科院抚顺分院对煤层瓦斯参数进行了测定 3 号煤层浅部实测瓦斯含量为 9 93 11 01mL g r 其结果与地质报告 基本相符 二 煤尘及煤的自燃性 根据各煤层煤尘爆炸性试验结果 3 号 15 号煤层均无煤尘爆炸性危 险 2004 年 9 月矿方委托晋城市煤化工检测中心对 3 号煤层煤尘爆炸危险性 进行了测定 其结果与地质报告相符 根据各煤层煤的自燃性试验结果 3 号煤和 15 号煤层均属不易自燃煤 层 2004 年 9 月矿方委托晋城市煤化工检测中心对 3 号煤层的自燃进行了 测定 其结果与地质报告相符 表 1 3 3 煤层瓦斯含量及成份测定表 瓦斯成分 煤层 编号 瓦斯含量 mL g r 甲烷含量 mL g rCH4CO2C2 C3N2 3 4 39 10 95 7 29 1 45 7 25 4 50 33 03 77 31 60 01 0 3 01 0 96 0 0 35 0 04 21 51 66 51 38 99 15 4 90 16 14 9 90 1 85 10 39 6 49 37 76 81 77 64 48 0 20 5 02 1 16 0 0 20 0 07 18 03 62 04 34 29 河南理工大学采矿工程专业 2011 届毕业设计 论文 11 三 地温 井田恒温带深度在 85m 左右 地温梯度为 0 6 100m 2 9 100m 属地温正常区 1 3 4 水文地质 一 主要含水层 1 中奥陶统灰岩岩溶裂隙含水层 为一富水性较强的含水层 该含水 层埋藏标高为 509 34 411 37m 静水位标高为 542 31m 单位涌 水量为 0 0015L s m 渗透系数为 0 000286m d 2 太原组砂岩 灰岩裂隙岩溶含水层 为一富水性很差的含水层 3 组砂岩裂隙含水层 本层砂岩裂隙不发育 富水性很差 为一 弱含水层 4 上 下石盒子组砂岩裂隙含水层 本层砂岩风化裂隙发育 富水性 相对较好 为一较强的含水层 5 基岩风化带裂隙含水层 风化带含水层一般呈潜水性质 局部承压 直接接受大气降水补给 越往浅部风化裂隙越发育 富水性越强 属较 强富水性含水层 6 第四系中更新统洪坡积孔隙 裂隙含水层 岩性主要为红褐色粉质 粘土夹细砂层 水位埋深 0 80 4 10m 单井涌水量 0 23L S 7 第四系上更新统洪坡积孔隙 裂隙含水层 在井田内大面积分布 岩性主要为黄褐色粉质粘土夹砂砾石层等 单井涌水量多为 0 2 1 4L s 8 第四系全新统冲洪积孔隙含水层 主要分布于长河及其支流寺头河 河漫滩及一级阶地 岩性主要为亚砂土 砂及卵砾石等 其水位埋深 1 0 2 2m 单井涌水量 2 8 7 0L s 二 主要隔水层 河南理工大学采矿工程专业 2011 届毕业设计 论文 12 1 太原组底部及本溪组泥岩 铝土质泥岩隔水层 厚为 5 89 26 73m 一般 10m 左右 本层与奥陶系灰岩整合接触 阻隔奥陶 系岩溶水和上覆煤层的水力联系 2 二迭系砂岩含水层之间的层间隔水层 主要为泥岩 铝土质泥岩 砂质泥岩 厚度多为 4 13m 该隔水层呈层状分布于各砂岩含水层之间 阻隔了各砂岩含水层之间的水力联系 三 构造对地下水的影响 井田内没有发现大断层 最大断层落差仅 22m 因此 井田内断层一 般不容易沟通上下含水层 对 3 号煤层充水影响不大 井田基本为 向北西倾斜的单斜构造 东南部煤层埋藏较浅 容易沟 通风化带裂隙水 因此 在开采独头山断层以东 3 号煤层时 一定要做 好邻近小窑的防水措施 四 矿井涌水量 根据井田精查地质报告推荐的 3 号煤层巷道涌水量计算公式 计算开 采 3 号煤层时矿井涌水量为 正常涌水量 100m3 h 最大涌水量 326m3 h 五 周边矿井及小窑 现井田外西南部为 保利平山煤业股份有限公司 南部为 晋 城无烟煤矿业集团有限责任公司成庄矿 东南部为 泽州天泰西陈庄 煤业有限公司 泽州天泰和瑞煤业有限公司 泽州天泰岳南 煤业有限公司 晋煤集团泽州天安宏祥煤业有限公司 东部为 兰花科技创业股份有限公司大阳煤矿分公司 现相邻矿井目前与本 井田间无越界开采情况 详见井田四邻关系示意图 1 保利平山煤业股份有限公司 河南理工大学采矿工程专业 2011 届毕业设计 论文 13 位于本井田外西南部 该矿本次兼并重组整合为单独保留矿井 隶属 沁水县郑村镇管辖 批准开采 3 号 15 号煤层 面积为 4 3972km2 生产 规模 90 万 t a 该矿目前采用立井开拓 单一长壁开采 大巷采用锚杆 与木棚支护 工作面采用单体液压支柱配合 1m 铰接顶梁支护 中央并列 式通风 皮带运输 机械排水 属高瓦斯矿井 该矿现采 3 号煤层 煤 尘无爆炸性 属不易自燃煤层 矿井正常涌水量一般为 170m3 d 雨季 最大可达 240m3 d 据调查 该矿与本矿接触部位 3 号煤层资源现未采 动 对本矿开采无影响 2 晋城无烟煤矿业集团有限责任公司成庄矿 该矿位于本井田外南部 批准开采 3 号 15 号煤层 生产能力 400 万 t a 于 1989 年 12 月 20 日开工兴建 1997 年 9 月 19 日正式移交投产 由矿井 洗煤厂 热电联供车间和铁路专用线四部分组成 主要煤炭产 品有洗中块 洗小块 洗末煤 优末煤 标末煤 采用长壁综采放顶煤 开采技术 据调查 该矿井现采 3 号煤层 与本井田未沟通 均留设有 矿井保安煤柱 无越界开采情况 现阶段对本矿的开采无影响 3 泽州天泰西陈庄煤业有限公司 位于本井田外东南部 本次兼并重组由晋城市晋宏实业有限公司西陈 庄煤矿 泽州县下村镇兴天煤矿整合而成 整合后井田面积 2 9266km2 批准开采 3 号煤层 生产规模 45 万 t a 整合前西陈庄煤 矿与兴天煤矿均采用斜 立井综合开拓 中央并列式通风 机械排水 采煤方法为长壁炮采 胶带输送机运输 单体液压柱配铰接顶梁进行支 护 全部跨落法管理顶板 均属高瓦斯矿井 其 3 号煤层煤尘无爆炸性 属不易自燃煤层 其中西陈庄煤矿矿井涌水量约 150 300m3 d 据调查 该整合区内原两矿井均与本井田之间留设有矿界保安煤柱 无越界开采 现象 其采空区积水现阶段对本矿的开采无影响 但不排除采空区积水 河南理工大学采矿工程专业 2011 届毕业设计 论文 14 通过各种途径渗入本井田 因此 本矿在开采靠近时必须坚持 预测预 报 有掘必探 先探后掘 先治后采 的防水原则 4 泽州天泰和瑞煤业有限公司 位于本井田外东南部 本次兼并重组为单独保留矿井 2009 年 11 月 13 日 省国土资源厅颁发采矿许可证 批准开采 3 号煤层 井田面 积为 1 244km2 生产规模 45 万 t a 该矿采用立井开拓 悬移支架放顶 煤开采技术 通风方式采用机械抽出式 通风系统为中央并列式 据调 查 该矿与本井田之间留设有矿界保安煤柱 无越界开采现象 其采空 区积水现阶段对本矿的开采无影响 5 泽州天泰岳南煤业有限公司 位于本井田外东南部 本次兼并重组整合由原 晋城岳南煤业有限 公司 原 晋城岳兴煤业有限公司 十关闭 整合而成 整合后井田 面积 11 6677km2 批准开采 3 号 15 号煤层 生产规模 120 万 t a 该 矿现开采 3 号煤层 采用斜井开拓 机械排水 长壁综采放顶煤开采技 术 放顶煤一次采全高自行垮落法管理顶板 采煤机割煤 胶带输送机 运输 液压支架支护顶板 通风方式为中央分列式 该矿 3 号煤层井田 边界与本井田 3 号煤层井田边界不相接 9 号 15 号煤层井田边界与本井 田 9 号 15 号煤层井田边界相接 其 3 号煤层采空区内积水对本矿 3 号 煤层的开采无影响 但会对今后 9 号 15 号煤层的开采构成威胁 6 晋煤集团泽州天安宏祥煤业有限公司 位于本井田外东南部 本次兼并重组由原晋城市晋宏实业有限公司窑 坪煤矿 原泽州县郊北煤矿 原 晋城兴唐煤业有限公司 原 泽州枫东煤业有限公司 十关闭 原泽州县下村镇中村村办煤矿 十关 闭 整合而成 整合后井田面积 11 5971km2 批准开采 3 号 15 号煤层 生产规模 120 万 t a 本整合区内原各矿井均开采 3 号煤层 均采用立 河南理工大学采矿工程专业 2011 届毕业设计 论文 15 井开拓 悬移支架放顶煤开采技术 通风方式采用机械抽出式 通风系 统为中央并列式 其 3 号煤层煤尘无爆炸性 属不易自燃煤层 据调查 本整合区内原各矿井与本井田之间留设有矿界保安煤柱 无越界开采现 象 其采空区积水现阶段对本矿的开采无影响 但不排除采空区积水通 过各种途径渗入本井田 因此 本矿在开采靠近时必须坚持 预测预报 有掘必探 先探后掘 先治后采 的防水原则 7 兰花科技创业股份有限公司大阳煤矿分公司 位于本井田外东部 本次兼并重组整合为单独保留矿井 是 兰花 科技创业股份有限公司的重点煤炭企业 2009 年 12 月 28 日 省国 土资源厅颁发采矿许可证 证号为 C1400002009121220050840 井田面 积为 17 8052km2 批准开采 3 15 煤层 生产规模 1500kt a 该矿井 目前开采 3 号煤层 矿井储量丰富 煤质优良 地质条件简单 赋存状 况良好 工作面采用综合机械化放顶煤开采技术 配备了 MG160 375 W 型采煤机 采用刮板输送机 矿车混合运输 主大巷采用架线电机车 3 吨底卸式矿车运输 主斜井采用钢绳芯强力胶带运输机提升 设计运 输能力 400 吨 小时 副斜井采用 XRB15 6 6 型斜井人车 装备了安全生 产监控系统 矿井生产工艺先进 装备 设施完善 机械化程度高 该 矿通风方式为中央分列式 采用机械排水 井下涌水量为 2400 3000m3 d 据 省煤炭工业局晋煤安发 2009 35 号文批复 本 矿属低瓦斯矿井 据调查 该矿井与本井田未沟通 无越界开采现象 其采空区积水现阶段对本矿的开采无影响 1 3 5 地质勘探程度及存在问题 井田最终勘探 精查 地质报告通过地质调查 钻探和测井等勘 探手段 基本上探明了各可采煤层的赋存情况和井田水文地质情况 初 河南理工大学采矿工程专业 2011 届毕业设计 论文 16 步查明了井田内的主要地质构造和瓦斯赋存 煤质 煤的利用情况 并 对主要煤层的开采技术条件进行了认真的分析研究 报告基本能够满足 勘察设计的要求 但报告中还有一些问题需要进行补充和完善 1 区内及外围地表有常年性河流 并有多个水库 矿井建设及生产过 程中应加强对隐伏断层 陷落柱等的研究 在水体附近留有足够的保安 煤柱 以防地表水沿断裂 陷落柱及采空区冒裂带等突入矿井 2 建议对独头山断层及附近小窑开采范围进一步查明 以便于在设计 生产过程中采取措施 防止小窑水通过断层侵袭矿井 3 15 号煤层大部分处在奥灰水水位以下 开采时底板存在突水的危险 而地质报告对 15 号煤层的突水系数的论述过于简单 该煤层能否安全开 采 应深入地做勘探工作 河南理工大学采矿工程专业 2011 届毕业设计 论文 17 2 2 井田境界和储量井田境界和储量 2 12 1 井田境界井田境界 天地 煤业有限公司井田位于晋城市泽州县下村镇和沁水县 樊庄乡 井田东起万里 中村一带 西至庵头 攫坡 南起陈庄 马头 山 北至蝗坪 车山南侧 其地理坐标为北纬 35 39 29 35 42 14 东经 112 38 35 112 44 02 3 号煤层井田具体范 围由 9 个拐点连线圈定 表 2 1 3 号煤层井田范围拐点坐标一览 拐点号北京 54 坐标系 6 带 XY 13953606 0019650849 00 23953682 8019655296 80 33951372 0019654450 00 43950501 0019653206 00 53949232 0019653233 00 63949854 0019650022 00 河南理工大学采矿工程专业 2011 届毕业设计 论文 18 3 号煤层呈不规则的多边形 走向长约 4 8km 倾向长约 5 2km 井田 面积为 20 18km2 2 22 2 井田储量井田储量 2 2 1 矿井工业储量 井田内 3 号煤层层位稳定 产状平缓 煤层倾角约 2 6 地质构 造简单 资源 储量估算方法采用地质块段法 资源 储量估算公式为 Q S H D 10 Q 资源 储量 万 t S 块段水平投影面积 k m2 H 块段内煤层采用厚度的平均厚度 m D 煤的视密度 t m3 一 资源 储量估算参数 1 厚度 H 为块段内及邻近工程见煤点煤层资源 储量估算厚度的算术平均值 单层厚度小于 0 05m 的夹矸和煤层合并作为估算厚度 单层厚度小于煤 层最低可采厚度 大于 0 05m 而其上下煤分层厚度大于等于夹矸时 上下煤分层相加作为资源 储量估算厚度 夹矸厚度小于煤层最低可采厚 度时 小于夹矸厚度的煤分层不计入估算厚度 2 面积 S 73949835 0019648772 00 83954050 0019650091 00 93954068 0019650841 00 河南理工大学采矿工程专业 2011 届毕业设计 论文 19 因井田内地层产状平缓 构造简单 块段面积采用水平投影面积 用 AutoCAD 软件计算 3 煤的视密度 D 根据化验资料 3 号煤层视密度为 1 43t m3 资源储量类型 本井田地质构造简单 参与本次资源 储量估算的 3 号煤层为全区稳定 可采煤层 根据 煤 泥炭地质勘查规范 及 省煤炭工程项目咨询 评审中心 2007 年 4 月 30 日下发的 煤炭矿井地质报告编制若干实施细 则 本次各主要可采煤层资源 储量类型划分如下 探明的勘查工程见煤点基本线距为 1000m 控制的勘查工程见煤点基本线距为 2000m 推断的资源量 探明的及控制的勘查工程见煤点基本线距以外为推断 的资源量 具体圈定各级别资源 储量按如下进行 井田内 3 号煤层以不大于 1000m 的勘查工程见煤点连线以内和连线以 外以实际见煤点工程间距的 1 2 距离所划定的范围 各项指标在行业标 准 煤 泥炭地质勘查规范 以内的全部圈定为探明的经济基础储量 111b 以不大于 2000m 的勘查工程见煤点连线以内和连线以外以实际 见煤点工程间距的 1 2 距离所划定的范围 各项指标在行业标准 煤 泥炭地质勘查规范 以内的全部圈定为控制的经济基础储量 122b 据 此 井田内 3 号煤层大部分已达探明的经济基础储量 111b 西部 东 北部部分达控制的经济基础储量 122b 西部达推断的内蕴经济资源量 333 陷落柱推出 30m 圈定为推断的内蕴经济资源量 333 二 块段的划分 资源 储量估算块段划分遵循在同一资源 储量类型范围内划分原则 河南理工大学采矿工程专业 2011 届毕业设计 论文 20 结合煤层厚度 煤质 地质构造 采空区 生产井巷等因素进行划分 本井田 3 号煤层共划分出 111b 块段 3 个 122b 块段 3 个 333 块段 13 个 如表 2 2 所示 表 2 2 1 3 号煤层资源 储量估算基础数据表 3 号煤层现保有资源 储量 15939 万 t 探明的经济基础储量 10570 万 t 探明的经济基础储量占保有资源 储量的 66 控制的经济基础储量 4151 万 t 探明的经济基础储量加控制的经济基础储量占保有资源 储量 的 92 如表 2 3 所示 块段号块段面积 K m2 平均厚度 m 视密度 t m3 资源 储量 万 t 111b 16930 7575 491 435441 111b 25995 6245 241 434493 111b 3674 5196 591 43636 122b 15136 3595 071 433724 122b 2190 2305 351 43146 122b 3362 6685 421 43281 333 11252 5875 531 43991 333 2197 8965 231 43148 333 34 5395 201 433 333 44 8566 061 434 333 54 2455 781 434 333 64 8685 781 434 333 711 9905 781 4310 333 87 4055 741 436 333 916 2805 341 4312 333 1022 3565 711 4318 333 114 8024 651 433 333 128 4225 611 437 333 139 6245 611 438 合 计20840 02715939 河南理工大学采矿工程专业 2011 届毕业设计 论文 21 表 2 2 2 资源 储量估算汇总表 2 2 2 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煤柱损失量后的 储量 2 2 3 矿井设计可采储量 矿井设计可采储量为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后乘以采区回采率所得到的储量 工业广场 占地面积指标见表 2 4 各种主要巷道的保护煤柱及可采储量见表 2 5 矿井可采储量见表 2 6 表2 2 3 矿井工业场地占地指标 井型与设计能力 Mt a 占有面积指标 公顷 10 万吨 2 40 3 000 7 0 8 1 20 1 800 9 1 0 45 0 901 2 1 3 资源 储量 万 t 煤 层 号 煤 类 111b122b333 现保有 111b 总 量 111b 122 b 总量 3WY1057041511218159396692 河南理工大学采矿工程专业 2011 届毕业设计 论文 22 0 09 0 301 5 备注 占地面积指标中小型井取大值 大型井取小值 表 2 2 4 采区煤层巷道护巷煤柱尺寸 巷道类别薄及中厚煤层厚煤层巷道备注 水平大巷20 3025 50 主要回风巷20 左右20 30 采区上下山20 左右30 40 区段平巷8 2015 20 采区边界5 105 10 较大断层10 5010 50视断层落差情况而定 表 2 2 5 工业广场保护煤柱设计参数 煤层倾角 煤厚 m 埋深 m 35 845756475425 河南理工大学采矿工程专业 2011 届毕业设计 论文 23 图 2 2 1 工业广场保护煤柱计算图 表 2 2 6 矿井可采储量汇总表 矿井设计储量 Mt矿井可采储量 Mt 煤柱损失设计煤柱损失 开采 水平 煤层 名称 工业 储量 Mt断 层 境 界 构 筑 物 其 他 设计 储量 工业 场地 井下 巷道 井 筒 可采 储量 河南理工大学采矿工程专业 2011 届毕业设计 论文 24 合计3 15939 029300 1564 6 6013840 1466 1 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 13 1 矿井工作制度矿井工作制度 矿井设计规范 第 2 2 3 规定 矿井设计生产能力按年工作日 330d 每天净提升 16h 计算 根据设计大纲规定和矿井实际情况 设计 确定工作制度采用四六制 每天四班作业 三班生产 一班检修 每班 工作 6h 矿井每昼夜净提升时间为 16h 3 23 2 矿井设计生产能力矿井设计生产能力 生产能力确定依据 煤炭工业矿井设计规范 第 2 2 1 规定 矿井设计生产能力应根据 资源条件 开采条件 技术装备 经济效益及国家对煤炭的需求等因素 经多方案比较或系统优化后确定 矿区规模可依据以下条件确定 1 资源情况 煤田地质条件简单 储量丰富 应加大矿区规模 建设 大型矿井 2 开发条件 包括矿区所处地理位置 是否靠近老矿区及大城市 交 通 铁路 公路 水运 用户 供电 供水 建筑材料及劳动力来源等 条件好者 应加大开发强度和矿区规模 否则应缩小规模 河南理工大学采矿工程专业 2011 届毕业设计 论文 25 3 国家需求 对国家煤炭需求量包括煤中煤质 产量等的预测是确定 矿区规模的一个重要依据 4 投资效果 投资少 工期短 生产成本低 效率高 投资回收期短 的应加大矿区规模 反之则缩小规模 5 根据矿井实际情况以及生产能力确定依据 确定 煤矿设 计生产能力为 3 0Mt a 3 33 3 矿井服务年限矿井服务年限 矿井服务年限与井型相适应 矿井可采储量 Zk 设计生产能力 A 及矿 井服务年限 T 之间的关系为 T Zk A K 式中 T 矿井服务年限 a A 矿井生产能力 万吨 Zk 设计可采储量 万吨 K 储量备用系数 矿井设计一般取 1 4 T Zk A K 14661 300 1 4 43 4a 3 43 4 井型校核井型校核 按矿井的实际煤层开采能力 辅助生产能力 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 2 辅助生产能力环节的校核 3 通风安全条件的校核 4 矿井设计生产能力与与整个矿井的工业储量相适应 保证有足够的 河南理工大学采矿工程专业 2011 届毕业设计 论文 26 服务年限 满足 煤炭工业矿井设计规范 要求 4 4 井田开拓井田开拓 4 14 1 井田开拓的基本问题井田开拓的基本问题 井田开拓是指在井田范围内 为了采煤从地面向地下开拓一系列巷道 进入煤体 建立矿井提升 运输 通风 排水和动力供应等生产系统 这些用于开拓的井下巷道的形式 数量 位置及其相互联系和配合称为 开拓方式 合理的开拓方式 需要对技术可行的几种开拓方式进行技术 经济比较 才能确定 井田开拓主要研究如何布置开拓巷道等问题 具体有下列几个问题需 要认真研究 1 确定井筒的形式 数目和配置 合理选择井筒以及工业场地的位置 2 合理确定开采水平的数目以及位置 3 布置大巷及井底车场 4 确定矿井开采顺序 做好开采水平的接替 5 进行矿井开拓延深 深部开拓及技术改造 6 合理确定矿井通风 运输以及供电系统 确定开拓问题 需根据国家政策 综合考虑地质 开采技术等诸多条 件 经全面比较后才能确定合理的方案 在解决开拓问题时 应遵循以 下原则 河南理工大学采矿工程专业 2011 届毕业设计 论文 27 1 贯彻执行国家有关煤炭工业的技术政策 为早出煤 出好煤 高产 高效创造条件 在保证生产可靠和安全的条件下减少开拓量 尤其是初 期建设工程量 节约基建投资 加快矿井建设 2 合理集中开拓部署 简化生产系统 避免生产分散 做到合理集中 生产 3 合理开发国家资源 减少煤炭损失 4 必须贯彻执行煤矿安全生产的有关规定 要建立完善的通风 运输 供电系统 创造良好的生产条件 减少巷道维护量 使主要巷道经常保 持良好状态 5 要适应当前国家的技术水平和设备供应情况 并为采用新技术 新 工艺 发展采煤机械化 综掘机械化 自动化创造条件 6 根据用户需要 应照顾到不同煤质 煤种的煤层分别开采 以及其 他有益矿物的综合开采 4 24 2 开拓方案的提出及最优方案的选择开拓方案的提出及最优方案的选择 本设计主要针对 3 号煤层 根据收集的资料 3 号煤层层位稳定 产 状平缓 煤层倾角约 2 6 地质构造简单 3 号煤层时矿井涌水量 为 正常涌水量 100m3 h 最大涌水量 326m3 h 3 号煤层瓦斯涌出量为 19 22m3 t 显然该矿井应属高瓦斯矿井 4 34 3 对井田开拓中若干问题分析对井田开拓中若干问题分析 4 3 1 井田内划分 开采水平数目及位置 本设计的 3 号煤层倾角为 2 6 无煤尘爆炸性危险 河南理工大学采矿工程专业 2011 届毕业设计 论文 28 井田沿倾向的高差不大 相对高差 200 300m 最低为井田东部的长 河河谷 标高 850m 最高为井田中部的皇岭 标高 1303 64m 依此井 田内划分为 8 个大的带区 每个带区布置 6 个条带工作面 煤层赋存完整 可采用带区式准备方式 该井田设置一个水平 涌水 量小 适合采用倾斜长壁采煤法 由于 3 号煤层属于缓倾斜煤层 地质构造和煤层产状变化属于简单类 所以无需设计辅助水平 4 3 2 井硐形式 数目及其配置 一 井硐形式的选择 根据所得的地质资料 3 号煤层赋存较浅 表土层不厚 水文地质情 况简单 井筒不需要特殊施工的缓倾斜煤层 设计规范规定 煤层赋存 较浅 表土层较薄 水文地质条件简单的缓倾斜 倾斜煤层宜采用斜井 开拓方式 斜井井筒掘进技术和施工设备比较简单 掘进速度快 地面 工业建筑 井筒装备 井底车场及硐室都比较简单 所以本设计初步确 定井硐形式为斜井开拓 二 井筒数目 根据 设计规范 规定 斜井或立井开拓的矿井 一般宜开凿 2 个提 升井筒 即主井和副井 风井数量应根据开拓部署 通风系统要求 安 全生产需要 合理工期安排及投资效益等 经综合论证后确定 箕斗提 升井或装有带式输送机的井筒兼作风井使用时 必须符合现行 煤矿安 全规程 的有关规定 高瓦斯 有煤与瓦斯突出危险的矿井必须设专用 回风井 主斜井提煤 副斜井辅助提升兼进风 由于井田属于高瓦斯矿井 所 以设计初期采用中央边界式 后期逐渐过渡为两翼对角式通风方式 河南理工大学采矿工程专业 2011 届毕业设计 论文 29 三 井筒位置的选择 设计规范规定 提升井口位置应根据下列原则 经综合比较后确定 1 有利于第一水平开采 兼顾其他水平 有利于井底车场和主要运输 大巷布置 减少工程量 2 有利于首采区布置在井筒附近的开采条件好 资源 储量丰富的块 段 且不迁村或少迁村 3 井田两翼资源 储量基本平衡 4 井筒位置应尽量避开厚表土层 厚含水层 断层破碎带 煤与瓦斯 突出煤层或软弱岩层 不应穿过采空区 5 工业场地应具有稳定的工程地质条件 避开法定保护的文物古迹 风景区 内涝低洼区和采空区 不受岩崩 滑坡 泥石流和洪水等灾害 威胁 6 工业场地应少占耕地 少压煤 7 水源 电源较近 煤的运输方向顺畅 矿井铁路专用线短 道路布 置合理 根据收集的地质资料 将主斜井 副斜井井筒位置选择在 ZK2 3 紧 邻上寺头村建设 4 3 3 运输大巷和总回风巷的布置 一 运输大巷的布置 运输大巷布置分为煤层大巷和岩层大巷 1 煤层大