桃园煤矿矿井初步设计毕业论文.doc

安徽理工大学毕业设计 论文 1 桃园煤矿矿井初步设计桃园煤矿矿井初步设计 毕业论文毕业论文 目录 摘要 1 ABSTRACT 2 绪论 1 1 矿井概况和地质特征 2 1 1 矿井概况 2 1 1 1 矿井地理位置与交通 2 1 1 2 地形 地貌及浅层水 2 1 1 3 气象与地震 2 1 2 矿井地质特征 3 1 2 1 煤层赋存情况 3 1 2 2 地质构造 6 1 2 3 矿井水文地质 8 1 2 4 其它开采地质条件 11 2 矿井开拓设计 12 2 1 井田境界及储量 12 2 1 1 矿井境界 12 2 1 2 矿井储量 12 2 2 矿井设计生产能力及服务年限 16 2 2 1 矿井工作日制度 16 2 2 2 矿井设计生产能力及服务年限 16 2 3 井田开拓 17 2 3 1 井田开拓方式的确定 18 2 3 2 井口及工业场地位置的选择 19 2 3 3 开采水平划分 22 2 3 4 井筒 23 2 3 5 井底车场设计 23 2 3 6 开采水平大巷的布置 25 3 采区设计 27 安徽理工大学毕业设计 论文 2 3 1 采区划分 27 3 1 1 采区划分的原则及方案 27 3 1 2 采区基本参数 28 3 1 3 开采程序及工作面命名 29 3 2 采区巷道布置及车场形式 30 3 2 1 采区巷道布置 30 3 2 2 车场形式 31 3 3 采区通风及生产系统 32 3 3 1 采区通风系统 32 3 3 2 采区生产系统 34 3 4 采煤方法及采区生产能力 34 3 4 1 采煤方法 34 3 4 2 采区生产能力 35 4 矿井通风设计 37 4 1 矿井通风系统及通风方式 37 4 1 1 选择通风系统的原则和影响因素 37 4 1 2 矿井通风方式及通风系统的选择 38 4 2 矿井风量计算及分配 40 4 2 1 采煤工作面的需要风量 40 4 2 2 备用工作面需要风量 42 4 2 3 掘进工作面的需要风量 42 4 2 4 其它井巷 硐室 需要风量 45 4 2 5 生产矿井总需风量 46 4 2 6 矿井风量分配 46 4 3 矿井通风阻力计算及风速较核 48 4 3 1 风速较核 48 4 3 2 矿井最大阻力计算方法及摩擦阻力 Hf 的计算 49 4 3 3 局部阻力 Hj 55 4 3 4 矿井总阻力计算 55 4 4 通风设备选型 55 4 4 1 局部通风机选型 55 4 4 2 主要通风机选型 55 4 4 3 选择匹配的电机 60 4 4 4 通风费用概算 61 5 安全措施简述 62 5 1 瓦斯防治 62 5 1 1 矿井瓦斯涌出量 62 5 1 2 瓦斯防治综合措施 63 5 1 3 保护层开采瓦斯治理措施 63 5 1 4 防止瓦斯积聚的措施 64 5 1 5 预防煤与瓦斯突出的措施 65 5 1 6 防止瓦斯引燃的原则 68 安徽理工大学毕业设计 论文 3 5 1 7 瓦斯 煤尘 爆炸防治措施 68 5 2 火灾防治 69 5 2 1 防治外因火灾措施 69 5 2 2 井下内因火灾事故预防 70 5 2 3 预防火灾扩大的措施 70 5 3 防尘措施 71 5 3 1 工作面综合防尘措施 71 5 3 2 综合防尘措施 72 5 4 防水系统 73 5 4 1 地面防治水 73 5 4 2 井下防治水 73 5 5 顶板管理 74 5 6 热害防治 74 5 7 供电设备使用及管理安全技术措施 74 4 6 矿山救护 75 6 专题 采煤工作面瓦斯综合治理 76 6 1 概况 76 6 1 1 矿井基本情况 76 6 1 2 工作面概况 76 6 2 工作面回采时瓦斯治理 77 6 2 1 高抽巷抽采 77 6 2 2 顶板走向钻孔抽放 77 6 2 3 采空区埋管抽放 78 6 2 4 尾巷埋管抽采 79 6 2 5 风排瓦斯 80 6 2 6 顶板高冒抽放巷抽放采空区瓦斯 80 6 2 7 卸压抽放技术 81 6 2 8 上隅角瓦斯管理 82 总结 85 参考文献 86 致谢 87 安徽理工大学毕业设计 论文 2 1 矿井概况和地质特征 1 1 矿井概况 1 1 1 矿井地理位置与交通 桃园煤矿井田位于安徽省宿州市南部 北杨寨乡 桃园镇 祁县镇境内 北距宿 州市 12km 淮北市约 70km 南距蚌埠市 75km 交通位置见图 1 1 本矿井交通极为方便 京沪铁路从本 矿东北通过 北距宿州站约 11Km 东距西 寺坡站约 7Km 煤矿铁路运输专线在宋庄 站与青芦铁路接轨 公路 206 国道宿 州 蚌 埠 段从矿井西部穿过 可直通全国 各地 淮河支流浍河从矿井南通过 浍河 可通航小型机动船 直接进入淮河 1 1 2 地形 地貌及浅层水 本矿位于淮北平原中部 区内地势平 坦 海拔标高为 20 3 27 10m 一般在 23 5 24 5m 之间 本矿区属淮河流域 矿区内没有大的 河流 但农用人工沟渠纵横 密如蛛网 矿内沟渠流量受大气降水控制 每年 7 9 月 雨季时 水位较高 枯水季节 当年 10 月至次年 3 月 沟渠水量很少甚至干涸 浍 河在祁南矿中部流过 其为中小型季节性河流 距本矿南部边界仅 2 5km 历年最高洪 水位 24 5m 对矿坑及矿井建设影响不大 矿区内 有桃园镇和许多自然村 人口较密 地表下潜水丰富 一般居民生活用 水及部分工业用水皆取于此 1 1 3 气象与地震 本区气候温和 属北温带季风区海洋 大陆性气候 气候变化明显 四季分明 冬季寒冷多风 夏季炎热多雨 春秋两季温和 据宿州市气象局 1980 1998 年观测资 料 年平均气温 14 6 C 最高气温 40 3 C 最低气温 12 5 C 年平均降雨量 766mm 雨量多集中在 7 8 月分 最大冻土深度 0 17m 最大风速 20m s 年平均风速 2 2 m s 主导风向为东 东北风 无霜期 210 240 天 冻结期一般在 12 月上旬至次 年 2 月中旬 据历史资料记载 安徽省北部地区自公元 925 年以来发生有感地震 40 余次 其中 从 1960 年以来 发生较大的地震有 7 次 见表 1 1 根据安徽省地震局 1996 年编制 图 1 1 桃园煤矿交通位置图 安徽理工大学毕业设计 论文 3 出版的安徽地震烈度区划图查得 本区属于 4 6 级地震区 地震烈度为 7 度 表 1 1 近年安徽北部地区发生较大地震统计表 时 间 1965 年 3 月 15 日 1971 年 7 月 13 日 1973 年 9 月 22 日 1979 年 3 月 2 日 1981 年 12 月 20 日 1983 年 12 月 20 日 1999 年 1 月 12 日 震中位置 置置置 固 镇灵 璧临 涣固 镇固 镇菏 泽利 辛 地震级别4 03 34 55 03 05 94 2 1 2 矿井地质特征 1 2 1 煤层赋存情况 矿井内无基岩出露 均为巨厚松散层所覆盖 经钻孔揭露 地层由老到新有奥陶 系 石炭系 二叠系 第三系和第四系 桃园煤矿含煤地层为石炭 二叠系 石炭系太原组地层含煤 6 8 层 其中 2 3 层个别点达到可采厚度 无工业价值 二叠系含煤地层有下统山西组 下石盒子组和 上统上石盒子组 含煤地层厚度约 925m 含 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 等 十一个煤层 组 含煤 14 32 层 煤层总厚约 21 75m 煤系地层含煤系数 2 4 本矿井煤系地层在不同的层段 其特征不同 是确定煤层层位的重要依据之一 各层段特征如下表 表 1 2 各煤层 组 间距统计表 煤 层123245261637172821011 最小间距 m679073621615133137825 最大间距 m1041161007629211912209040 平均间距 m8010382712217156188433 本矿井二叠系下统山西组 下石盒子组 上统上石盒子组含煤情况见表 1 3 表 1 3 二叠系含煤地层含煤情况一览表 厚 度 m 地层时代 两极 平均 含煤层数 层厚 度 m含煤系数 P1s P2s883 1025 92514 3221 752 4 P2s630 710 6451 53 122 7 P1x210 255 2255 1411 255 P1s103 135 1158 137 381 3 可采煤层有 32 4 52 61 63 71 72 82 10 等 9 层 其中 32 82 10 三层为 较稳定煤层 4 52 61 63 71 72等 6 层为不稳定煤层 可采煤层平均总厚度 11 73m 占煤层总厚的 54 较稳定煤层平均总厚 5 92m 82煤层仅在补 6 线以北发育 占可采煤层厚度的 51 不可采煤层有 1 2 9 11 等 4 个煤层 组 安徽理工大学毕业设计 论文 4 现将各煤层情况分述如下 1 32煤层 位于上石盒子组的下部 距 2 煤组 100 115m 厚度 0 29 4 53m 平均厚度 1 27m 不可采点占 16 0 70 1 30 m 见煤 点占 42 大于 1 30m 见煤点占 42 以薄煤层为主 可采指数为 83 变异系数为 49 可采面积占 80 可采区 内煤层厚度大部分在 1 30m 以下 仅在补 124 补 127孔附近有小面积厚度大于 3 50m 的煤层 煤层结构较复杂 局部为复杂结构 夹矸 0 7 层 一般 1 2 层 以一层夹 矸居多 夹矸为泥岩或炭质泥岩 煤层顶板除个别点为薄层炭质泥岩外 大多数为泥岩 少数为砂岩和粉砂岩 见 图 3104 底板以泥岩为主 32煤层为大部分可采 结构较复杂的较稳定薄煤层 2 4 煤层 4 煤层主要分布在补9 线以北 补2 线以南 煤层厚度0 35 2 15m 平均煤层厚度 1 00m 0 70 1 30m 的点占55 大于1 30m 的点占23 变异系数为32 可采指 数为78 补10 线至4 5 线之间可采面积占76 补 9 线 6 线之间煤层发育较好 煤层厚度一般在 1m 左右 为本煤层的主要可采区 煤层厚度在 1m 以下者 多为单层 煤层厚度 1m 以上者 往往含 1 2 层夹矸 为简单结构煤层 顶板多为泥岩 局部相 变为粉砂岩 见图 3105 其底板均为泥岩 结合全区情况 4 煤层为局部可采 结构简单的不稳定薄煤层 3 52煤层 位于下石盒子组的中上部 煤层厚度0 1 89m 平均1 15m 不可采点占 24 0 70 1 30m 的见煤点占 27 大于 1 30m 的点占 48 在 9 线以北 变异系 数为 22 可采指数为 76 可采面积占 73 大多见煤点为简单结构 仅个别点含一层夹矸 夹矸的岩性为泥岩或炭质泥岩 顶板绝大部分为泥岩 少量为砂岩 个别点为粉砂岩 煤层厚度及顶板岩性分布情况 见图 3106 其底板为泥岩 顶 底板岩性变化不大 较为稳定 52煤层为结构简单 部分可采的不稳定的薄煤层 4 61煤层 位于下石盒子组中下部 上距 5 煤组 20m 左右 61煤层是 6 煤组中发育最好的一 层 煤层厚度 0 1 93m 平均煤层厚度 0 93m 0 70 1 30m 的见煤点占 76 大于 1 30m 的见煤点占 8 可采指数为 78 可采面积占 72 变异系数为 21 61煤层大多为简单结构 少量含一层夹矸 个别含 2 层夹矸 顶板大部分为泥岩 少部分为粉砂岩或砂岩 底板绝大多数为泥岩 少量为粉砂岩 61煤层为大部分可采 结构简单的不稳定薄煤层 5 63煤层 安徽理工大学毕业设计 论文 5 上距 61煤层 16 20m 可采范围分布在在 7 8 线以南 煤层厚度两极值 0 1 29m 平均 0 80m 0 70 1 30m 见煤点占 69 可采指数为 69 变异系数为 13 可采面积占 67 63煤层为简单结构煤层 顶板以泥岩为主 少部分为粉砂岩或砂岩 顶板岩性及 煤 层厚度分布情况见图3108 底板绝大多数为泥岩 少量为粉砂岩 63煤层为大部分可采 结构简单的不稳定薄煤层 6 71煤层 位于下石盒子组的下部 距 6 煤组 13 19m 71煤层是 7 煤组中发育最好的一层 但发育不均衡 煤层两极厚度 0 2 66m 平均煤层厚度 1 00m 0 70 1 30m 的见煤点 占 55 大于 1 30m 的见煤点占 23 可采指数为 78 变异系数为 29 可采面积占 86 煤层以简单结构为主 少量见煤点含一层夹矸 个别点含 2 层夹矸 夹矸岩性以 泥岩或炭质泥岩为主 个别点为粉砂岩 煤层顶板以泥岩为主 少部分为粉砂岩或砂 岩 顶板岩性及煤层厚度分布情况见图 3109 凡其顶板为砂岩或粉砂岩的见煤点 煤 层厚度要么变薄 要么缺失 故推测这些变薄 缺失的见煤点是由于受冲刷所致 底 板以泥岩为主 少量点为粉砂岩 以 2 3 线以北 71煤有 5 个见煤点被岩浆侵蚀 影响了煤层的稳定性和可采性 使其失去工业价值 71煤层为大部分可采 结构简单的不稳定薄煤层 7 72煤层 与 71煤层相比 发育较差 煤层厚度变化大 在补 11 线 3 3 线间 两极煤层厚 度为 0 2 26m 平均 0 93m 0 70 1 30m 的见煤点占 38 大于 1 30m 的见煤点占 23 可采指数为 60 变异系数为 34 可采面积占 74 北部小区 由于受岩浆侵蚀 基 本上无法回采 顶板大半为泥岩 部分为粉砂岩和砂岩 个别点为炭质泥岩 顶板岩性及煤层厚 度分布情况见图 3110 砂岩区基本上与不可采区或煤层变薄区相吻合 故推测 72煤 层的不可采或变薄点可能是由于冲刷所致 底板以泥岩为主 有少量细粉砂岩 个别 点为炭质泥岩 72煤层为部分可采 结构简单的不稳定薄煤层 8 82煤层 包括原精查报告中的 81煤层 位于下石盒子组的下部 上距 72煤层 13 20m 7 线以北 82煤层发育较好 为本 矿井主要可采煤层 煤层两极厚度 0 4 10m 平均厚度 1 91m 1 31 3 50m 的点 83 大于 3 50m 的点占 3 可采指数为 86 变异系数为 33 可采面积占 92 补 2 线以南 顶板以砂岩为主 夹小片的泥岩或粉砂岩 补 2 线以北 顶板以粉 砂岩为主 有部分泥岩 个别点为砂岩 底板以泥岩为主 少数为粉砂岩 个别点为 砂岩 安徽理工大学毕业设计 论文 6 82煤以简单结构为主 部分煤层含一层夹矸 占见煤点的 31 个别含 2 层夹矸 夹矸多为泥岩 在补 6 线以南 82煤层不可采 在 6 7 线以北 除因受岩浆侵蚀而不 可采外 其余均为可采 可采区基本上连续 为较稳定的中厚煤层 9 10 煤层 位于山西组的中部 上距 82煤层 84m 左右 煤层两极厚度 0 4 54m 在整个二水 平范围内 平均厚 2 48m 可采指数为 84 5 变异系数为 49 按 矿井地质规程 应 属不稳定煤层 在 8 9 线以北 平均厚 2 74m 煤层厚度 0 70 1 30m 的见煤点占 5 1 31 3 50m 的见煤点占 50 大于 3 50m 的点占 29 可采指数为 84 变异 系数为 34 为较稳定煤层 10 煤层是本矿井主要可采煤层之一 无论是从区域赋存 规律 还是从本矿井 10 煤层发育特征分析 其原生沉积为较稳定型 但在本矿井的南 部 由于受岩浆侵蚀作用 使其稳定性遭到破坏 煤层顶板为泥岩 粉砂岩和砂岩 岩性变化复杂 砂岩与泥岩 粉砂岩常显示相 间出现 岩性变化大的地段 也恰好是煤层厚度变化较大的地段 顶板岩性及煤层厚 度分布情况见图 3112 根据煤层顶板砂岩岩芯鉴定资料 砂岩中含有灰黑色 形状不 同 大小不一的泥质或粉砂质包体 而且有些砂岩带基本与煤层缺失或变薄带相一致 见图 3113 故推测 10 煤层的缺失或变薄大多由冲刷作用所致 10 煤层虽受冲刷 但受冲刷的程度不均衡 仅局部见煤点受冲刷严重而不可采 从整体上看 冲刷对 10 煤层影响有限 在 6 线至 3 3 线之间 除补 46 煤层厚度 2 03m 42 煤层厚度 1 63m 3 31 煤层厚度 2 54m 3 孔外 其余见煤点均大于 2 80m 10 煤层简单结构较少 多含 1 层夹矸 夹矸一般为泥岩或炭质泥岩 在 8 9 线以 北 10 煤层为绝大部分可采 结构较简单 较稳定的中厚煤层 可采煤层情况统计见表 1 4 1 2 2 地质构造 桃园煤矿位于宿南向斜西翼的北段 宿南向斜为一宽缓的不完整向斜 其东翼受 一组逆断层的作用 破坏了其完整性 矿井内被 F2断层切割分成两块 并且以 F2断层 为界 地层走向发生了变化 其以北为北北西向 其以南为北北东向 矿井总体为走 向近南北 向东倾斜的单斜构造 仅在局部有小幅度的波状起伏 地层倾角北部较陡 一般 25 30 局部达 40 以上 南部较缓 约为 23 地层倾角呈有规律变 化 矿井构造简单 断层不发育 全矿井共查出落差 10m 的断层 10 条 小构造在局 部较为发育 在矿井建设与生产过程中已揭露出落差 10m 的断层 266 条 在二水平范 围 内 共有断层 5 条 F1 F2 F4 DF2 1 DF3 主要集中于矿区北部 其中 DF2 1 DF3 安徽理工大学毕业设计 论文 7 断层为桃园煤矿四 六采区三维地震新发现的小断层 矿区局部发育岩浆岩 主要侵 入于中部煤组及 10 煤组 陷落柱在该矿井也已发现 桃园煤矿褶曲构造不甚发育 主要表现为波状起伏 较大的波状起伏位于补 9 线 至补 6 线之间以及北部小区 主要表现为各煤层的深部底板等高线 呈宽缓的 S 安徽理工大学毕业设计 论文 8 表 1 4 可采煤层情况统计表 穿过点数 个煤 厚煤 层 结 构面积 km 2 夹矸 层 煤 层 合 计 见 煤 可 采 不 可 采 沉 缺 断 缺 不 采 用 岩 浆 侵 入 点 最小 最大 平均 m 12 2 结构 类型 可采 面积 不可 采面 积 可采面 积比率 可采 指数 变异 系数 煤层 类型 稳定 类型 备 注 3245433672 0 29 4 53 1 27 1043 较复杂 12 83 28083 749 4 薄煤 层 较稳 定 426252051 0 35 2 24 1 00 101 简单 6 22 57680 032 0 薄煤 层 不稳 定 补 10 线 补 2 线 52363125622 0 1 89 1 15 2 简单 10 03 707375 722 2 薄煤 层 不稳 定 9 线以 北 6140343133211 0 1 93 0 93 41 简单 10 24 07283 821 0 薄煤 层 不稳 定 631312931 0 1 29 0 80 简单 3 81 86769 212 6 薄煤 层 不稳 定 7 8 线 以南 715244386531 0 2 66 1 00 32 简单 14 32 48677 628 7 薄煤 层 不稳 定 7241372413313 0 2 26 0 93 92 简单 8 63 07460 033 7 薄煤 层 不稳 定 补 11 线 3 3 线 823029254113 0 4 10 1 91 91 较简单 8 40 709286 233 1 中厚 较稳 定 7 线以 北 615849921 0 4 54 2 48 197 较简单 12 72 38584 549 0 中厚 煤层 不稳 定 全区 10 4946442211 0 4 54 2 74 179 较简单 91 834 3 中厚 煤层 较稳 定 8 9 线 以北 注 表中的夹矸层数 不包括岩浆岩影响区可采见煤点的夹矸 沉缺栏包括冲刷 安徽理工大学毕业设计 论文 9 型 8 线附近背斜 波宽约1 35Km 波高约85m 两翼基本对称 地层倾角一般为 6 9 补 8 线向斜 波宽约 1 5Km 波高约 75m 南翼陡 北翼缓 两翼地层倾角 一般为 5 8 补 6 线背斜 波宽约 1 5Km 波高约 70m 两翼基本对称 地层倾角 一般 5 7 有多条勘探控制 控制较为严密 桃园煤矿断层构造情况详见表 1 5 表 1 5 断层情况一览表 断层 名称 性质走向倾 向 倾角 度 落差 m m 长度 m Km 钻孔控制地震控制 及级别 可靠程度 程 度 F1正NENW70 65 0 2 51 23 1 25 基本查明 F2正NWWNNE60 40 0 3 53 43 43 45 查明 F4正NWWSSW700 120 40043 查出 F2 1正近 EWN 5 120 675 三维地震基本查明 DF3正近 EWN 0 100 700 三维地震基本查明 各主要断层控制情况如下 F1断层 正断层 为该矿井北部边界断层 走向北 65 东 倾向北 25 西 倾角 70 落差大于 650m 两端皆延伸出该矿井 有 2 个钻孔穿过为基本查明断层 F2断层 正断层 该断层把该矿井分为南 北两部分 走向 N80 88 W 倾向 NNE 倾角 60 落差大于 400m 两端皆延伸出该矿井 有 3 个钻孔穿过为查明断层 F4正断层 正断层 位于 F2断层的南侧 走向 N77 W 倾向 S13 W 倾角 70 落差 0 12m 延展长度 0 4km 仅 43 孔揭露 桃园煤矿井田内火成岩侵入煤系之中 并呈规律性分布 北部主要分布在 F2断层 以北 一般侵入到中煤组 岩性为中性闪长玢岩等 对 7 8 号煤破坏性较大 个别地 点侵入到 10 号煤和其它煤组 南部岩浆岩分布在 8 9 勘探线以南至井田南部边界 岩性为基性角闪安山岩及云英斜煌岩 主要侵入 10 号煤层附近 由于受火成岩侵入影 响 煤层不同程度遭受破坏 表现为煤层被吞蚀和煤层分叉 变薄等现象 煤质由气 煤变质为弱粘结焦煤 无烟煤及天然焦等 1 2 3 矿井水文地质 桃园煤矿地面较为平坦 据钻孔孔口标高统计 地面高程为 21 20 27 10m 一 般 23m 左右 矿内地势大致上北高南低 但坡度不大 矿内没有大的河流 但人工沟渠纵横 密如蛛网 最大的为运粮河 自北向南流 入浍河 浍河为中小型季节性河流 在祁南矿中部流过 距本矿南部边界仅 2 5km 矿 内沟渠流量受大气降水控制 每年 7 9 月雨季时 水位较高 枯水季节 当年 10 月至 次年 3 月 沟渠水量很少甚至干涸 历史上区域内部发生多次洪水灾害 1950 年以来 矿区曾发生三次较大水灾 分 安徽理工大学毕业设计 论文 10 别为 1954 年 7 月 17 日 1963 年 6 月 30 日和 1965 年 7 月 16 日 其中 1965 年的洪灾 最大 本矿范围内地面普遍积水 自 1967 年新汴河开挖以后 增强了区域内泄洪能力 矿区从未发生过洪灾 从生产中揭露的断层水文地质特征分析 由于矿坑的采掘打破了原来的地质 水 文地质天然平衡条件 使某些断层导水性有所增强 采掘中揭露的大于 2m 的断层有淋 水 滴水或渗水现象 甚至少数断层有导水现象 这说明断层若沟通了富水岩层 而 隔水层厚度小且破碎时 就有可能产生突水 预防断层突水重点应放在石灰岩可能突 水的部位 本矿在实际生产中揭露的小断层较多 断距大于 10m 的断层只有 8 条 其中断距 大于 400m 的 2 条 断距 20 25m 的 2 条 断距大于 10m 而又小于 20m 的 4 条 按断层 性质分 正断层 5 条 逆断层 3 条 断层破碎带分为张扭性和压扭性两种类型 破碎 带岩性较为复杂 主要以泥岩 粉砂岩及少量砂岩为主 局部夹炭质泥岩或煤 挤压 和揉皱现象严重 精查时在 43孔对 F2断层进了抽水试验 S 39 87m q 0 00218l s m k 0 0044m d 水质类型为 HCO3 K Na 型 矿化度为 0 523g l 从试验资料看 涌水量较小 其单位涌水量也达到了隔水层的标准 其水 化学成分也与其它含水层不同 说明断层与其它含水层水力联系不太密切 总之本矿的断层在一般情况下富水性较弱 导水性较差 由于有松散层一 二 三隔水层的存在 尤其是三隔粘土层厚 粘性好 膨胀性强 隔水性能良好 能有效 地阻隔其上的一 二 三含 包括大气降水和地表水 与煤系水的水力联系 1 1 32煤上隔水层 段 除部分地段缺失外 厚度一般为 60 100m 岩性为泥岩 砂岩 粉砂岩夹少量薄 煤层 以泥岩 粉砂岩为主 砂岩裂隙不发育 钻孔穿过此层位未发生冲洗液漏失较 大现象 说明此层段隔水性能较好 2 32 4 煤间含水层 段 本矿 3 煤层 组 中可采煤层为 32煤 其直接顶板的岩性主要为泥岩 粉砂岩 部分钻孔的 32煤老顶为中 细粒砂岩 厚 5 20m 一般厚约 10m 32煤底板多为粉砂 岩 厚 3 10m K3砂岩距 32煤层底板 20 30m 其一般为灰白色中细粒砂岩 厚 0 40m 一般 20m 左右 该层段砂岩裂隙发育不均一 矿内揭露此层位的补 74 6 710 等钻孔在此层位发生漏水现象 说明此层段含水性不均一 局部富水性较好 3 4 6 煤间隔水层 段 此层段间距为 70 90m 以灰色泥岩 粉砂岩为主 夹 1 3 层薄层砂岩 岩性致密 完整 裂隙不发育 穿过此层段的钻孔只有个别孔发现冲洗液消耗量大的现象 此层 段隔水岩层厚度较大 隔水性能较好 4 6 9 煤间含水层 段 安徽理工大学毕业设计 论文 11 此层段间距 60 80m 61 63 71 82煤层为可采煤层 7 煤 8 煤的顶底板岩性主 要为砂岩 泥岩 粉砂岩 个别地带有岩浆岩侵入 有砂岩 1 4 层 厚度 20 30m 钻探时 补 25孔在 7 煤顶板中砂岩钻进时冲洗液消耗量大 3 42孔在 8 号煤下粗砂岩 钻进中漏水 精查勘探时 在 710和补 25孔对 7 8 煤组砂岩含水层进行了抽水试验 S 31 43 34 49m q 0 00359 0 08231 s m k 0 0078 0 63m d 矿化度为 2 03g l 水质类型为 SO4 Cl HCO3 Na Ca Mg 型 矿化度 水质类型为补 25孔抽水试 验资料 5 9 煤 10 煤上隔水层 段 此层段间距一般 60m 左右 主要岩性为泥岩 粉砂岩夹 1 2 层砂岩 在 9 煤下 15m 左右矿内普遍有一层铝质泥岩 K2 和粉砂岩 岩性致密 厚度较大 该层段分布 稳定 隔水性能良好 6 10 煤上下砂岩裂隙含水层 段 10 煤顶板砂岩较为发育 细中粒结构 一般厚度为 10 20m 直接底板以泥岩为 主 部分钻孔有砂岩和粉砂岩 其下为叶片状砂泥岩互层 厚度为 0 40m 此层段砂 岩裂隙发育不均 局部裂隙发育较好 钻探时 构 12 孔在 F2断层南侧 且处于露头浅 部 由于断层影响 裂隙比较发育 施工时发生漏水现象 在构 12 孔附近 6m 处施工 的补 26孔对此层位进行了抽水试验 S 38 87m q 0 09491 s m k 0 45m d 矿化度为 2 08g l 水质类型为 SO4 Cl Na Ca 型 7 10 煤下至太原组一灰顶隔水层 段 该层段岩性以泥岩粉砂岩为主 夹 1 2 层砂岩 部分钻孔见有砂泥岩互层及海相 泥岩 其岩性致密 厚度较大 矿内此层段分布情况由表 1 6 此表统计了矿内有 10 煤又见太灰的孔 26 个 和图 4203 可以看出 除 1 23孔因断层影响 10 煤底至太灰顶间距缩短为 32 62m 外 一般间 距为 51 16 72 36m 平均 61 43m 在一般情况下 开采 10 煤时 此层段能起到隔水 作用 但在局部地带 由于受断层影响或遇岩溶陷落柱 导致间距缩短甚至 10 煤与灰 岩 对口 接触 则有可能造成 底鼓 或断层突水 表 1 6 10 煤底至太灰顶间距统计表 孔 号间距 m孔 号间距 m孔 号间距 m孔 号间距 m 1 2332 6286258 3387358 11补 10265 27 构 1762 72检 357 767 81167 91补 10364 27 构 1652 666 718 51补 8169 7559170 81 3349 46补 6262 73补 8258 17补 12164 92 5 6165 99补 6355 04补 8363 00补 12362 80 97 观注72 36补 6459 7281160 60 安徽理工大学毕业设计 论文 12 1 补 4160 91补 6662 70补 9751 16 必须指出 原淮北矿务局制定的 矿井水文地质规程实施细则 中规定 局内各 矿在分阶段 分工作面开采 10 煤时 太灰的突水系数 Ts 值 正常块段不大于 0 07Mpa m 时才是安全的 上述表中所计算结果 相当大的部分都是不安全的 这部 分均处在可能突水范围之内 所以本矿更应采取有效措施 防止太灰水对 10 煤开采造 成危害 相邻生产矿井有祁南煤矿 稍远的有祁东煤矿 任楼煤矿和朱仙庄煤矿 以上各 矿水文地质特征与本矿基本相似 在正常情况下 含煤地层中断层富水性弱 导水性 差 一般情况下 太灰和奥灰水不是煤矿开采的直接充水水源 但若遇导水构造 岩 溶陷落柱或封闭不好的钻孔 太灰 奥灰水有可能突入井巷 给矿井造成危害 祁南 煤矿与本矿以第 10 勘探线为界 2000 年产煤 85 万吨 其一水平开采为 550m 1998 年矿井涌水量平均 126 3m3 h 1999 年月平均 181m3 h 1998 年 8 月 2000 年 7 月两 年内矿井正常涌水量平均为 167 36m3 h 最大涌水量为 1999 年 9 月的涌水量 199 8m3 h 任楼 芦岭 朱仙庄煤矿与本矿相距均为 20km 左右 目前各矿年产煤在 100 200 万吨之间 矿井正常涌水量为 200m3 h 左右 相邻矿井的开采可能造成一定区域范围内的灰岩 煤系和四含水位的下降 也可 能造成一定范围内的地面下沉 其它方面则影响不大 但各矿的有关水文地质特征和 参数对本矿有参考价值 1 2 4 其它开采地质条件 1 煤层顶 底板特征 由于本矿构造不太复杂 中有少量宽缓褶皱 大 中型断层不多 可采煤层顶 底板较平整 只有局部凹凸不平 顶板较完整 裂隙不很发育 煤层顶 底板复杂程 度为 类 2 煤层倾角 本矿地层倾角较大 北部一般在 25 30 局部达 40 以上 南部较缓 一般 在 23 左右 总体上矿井内大部分地区倾角在 20 30 之间 属 类 3 其它特殊地质因素 地温 本矿井恒温带深度确定为 32m 其温度为 16 9 据井下实测地温资料 1 大约矿井平均地温梯度为 2 55 百米 在一水平范围内 地温小于 31 为无热害区 二水平范围内 地温主要为 30 37 为一级热害区 瓦斯 据矿井瓦斯多年测定结果 矿井瓦斯相对涌出量皆大于 10m3 t d 定为 2 高瓦斯矿井 煤的自燃和煤尘爆炸危险性 本矿井各煤层均有煤尘爆炸危险性 大部分煤层 3 安徽理工大学毕业设计 论文 13 具有自燃倾向 特殊地质因素的评定 其它特殊地质因素中 主要是瓦斯的危害性较大 邻近 4 的芦岭煤矿也为高瓦斯矿井 曾发生多次严重的瓦斯爆炸事故 因此 其它特殊地质 因素属较复杂型 定为 类 本矿井煤层顶 底板和煤层倾角的复杂程度为 类 其 它特殊地质因素的复杂程度评定为 类 因此 综合评定其它地质条件复杂程度为 类 2 矿井开拓设计 2 1 井田境界及储量 2 1 1 矿井境界 矿井北界为 F2断层 南部以第 10 勘探线为界与祁南煤矿毗邻 西界为 10 煤层露 头线 东界至 32煤层 800m 底板等高线的水平投影为界 井田南北走向长约 15km 东 西倾向宽 1 5 3 5km 井田面积约 32km2 2 1 2 矿井储量 1 矿井工业储量 储量计算的方法选用平面投影地质块段法分煤层 分水平 分煤种 分级别进行 储量计算 在比例尺 1 5000 等高距为 50m 的煤层底板等高线图上 以等高线 断煤 交线及各类技术边界等为界线 将煤层分成若干块段 测定各块段的面积 按块段的 平均煤层厚度 平均容重计算各块段的储量 然后汇总 其中不稳定煤层面积按 30 折扣 本次资源储量计算划分二个水平 一水平 540m 以上 二水平 540m 760m 块段编号的方法 各水平块段编号各自独立 按由南向北 由浅到深 依次编号 编号均以四至五位数表示 第一位数字表示区号 用大罗马数表示 中间二位阿拉伯 数字表示该水平的块段号 最后一位或二位 FC 表示块段级别 F 表示断层 G 表示 工业广场煤柱 K 表示矿界煤柱 各块段的区号 块段号 采用倾角 平均煤层厚度 储量级别 面积等数据均反映在储量图上的块段符号内 储量块段符号中填写的内容 自上而下 从左到右 块段号和资源 储量级别 块段面积 m2 资源 储量 t 资源 储量估算利用的块段平均煤层厚度 m 煤层倾角 各块段的煤炭储量计算按公式 2 1 计算 2 1 cos DmSQ 式中 Q 块段煤炭储量 t S 块段面积 m2 安徽理工大学毕业设计 论文 14 m 块段内垂直顶板方向的煤层平均煤层厚度 m D 地段煤层平均视密度 t m 地段内煤层平均倾角 计算参数的确定 煤厚 采用块段内或块段附近见煤点厚度 包括适当选择井下揭露的煤层厚度 1 以算术平均法求得块段平均厚度 当与不可采边界接触时 适当取最低可采厚度再用 算术平均法求得块段平均厚度 确定采用厚度的原则系按照 生产矿井储量管理规程 中有关规定 a 当煤层中夹矸的单层厚度不大于 0 05 米时 夹矸与煤层合并计算 不需扣出 但全层的灰分或发热量指标应符合规定的标准 b 当夹矸厚度大于 0 05 米而小于煤层最低可采厚度时 煤分层不作独立煤层 煤分层厚度等于或大于夹矸厚度时 将被夹矸分开的上 下煤分层加在一起 作为煤 层的采用厚度 c 当夹矸单层厚度等于或大于煤层最低可采厚度时 被夹矸分开的煤层作为独立 煤层 分别计算储量 d 复杂结构煤层 当各煤分层的总厚度等于或大于所规定的最低可采厚度 同时 夹矸的总厚度不超过煤分层总厚度的 1 2 时 以各煤分层的总厚度作为煤层的采用厚 度 夹矸不稳定 无法进行煤分层对比的复煤层 当夹矸的总厚度不超过煤分层总厚 度的 1 2 时 以各煤分层的总厚度作为煤层的采用厚度 夹矸单层厚度不受最低可采 厚度的限制 当煤层出现特厚点或突然变薄时 视其原因适当取舍 块段倾角 2 采用块段内和相邻块段 50m 等高距的平均宽度经三角函数计算求得 视密度 3 本报告采用各煤层采样点视密度的算术平均值作为各煤层的视密度 见表 2 1 表 2 1 各可采煤层视密度采用一览表 8210 煤 层3245261637172 QMTRQMTR 视密度1 401 361 361 451 381 371 361 351 741 331 73 矿井煤层储量的最低可采厚度 0 60 米 原煤最高灰分 40 参与计算的共十层煤 其中 32 71 10 煤层属较稳定煤层 4 52 61 63 72 81 82煤层属不稳定煤层 全井田工业储量 A B C 级为 17525 6 万吨 其中 A B 级为 10334 8 万吨 占井田 A B C 级储量的 59 第一水平 520 米 A B C 级为 9107 7 万吨 其中 A B 级为 6176 5 万吨 占第一水平储量的 67 8 主采煤层 10 煤的工业储量为 6611 6 万吨 安徽理工大学毕业设计 论文 15 占矿井工业储量的 18 2 可采储量 本井田的可采储量的计算是由工业储量减去永久煤柱损失量 然后再乘以采取回采 率得来得 其计算公式为 2 2 KpZZg k 式中 Zk 可采储量 t Zg 工业储量 t K 采区回采率 p 永久煤柱损失量 t 考虑到地质及水文地质损失率 可采量储量的计算公式 2 3 1 其 NKQQQ gk 式中 Qk 可采储量 万吨 Q永 全矿性永久煤柱 万吨 K 采区设计回采率 设计采区回采率按规程规定取值为 薄煤层采用 85 中厚煤层采用 80 厚煤层采用 75 N 地质及水文地质损失率 本矿井地质及水文地质损失系数采用 厚煤层 3 中厚煤层 5 薄煤层 7 各种界线的确定和永久煤柱的计算 煤类界线 1 煤与天然焦之间界线为两工程点连线的 1 4 处 其中 1 4 为煤 3 4 为天然焦 可采边界 2 a 当相邻两见煤工程点中一个煤层厚度达不到工业指标 另一煤层厚度达到了工 业指标时 利用内插法求出可采边界 b 当相邻两工程点中一个不见煤 无论是沉缺还是河流冲刷 另一个煤层厚度 达到工业指标 则取两工程点连线的中点为零点 再用内插法求得可采边界 c 当相邻两工程点中一个为可采煤层 另一个为岩浆岩 则取两工程点连线的中 点为零点 再用内插法求出可采边界 工业广场 风井煤柱边界及煤柱损失 3 经淮北矿业集团桃园煤矿测算的工广 风井保安煤柱边界为准 根据场地平面几何形状和尺寸 按照 地面建筑物及主要井巷保护暂行规程 规 定 计算留设煤柱的数量如下 工业场地煤柱 1185 5 万吨 安徽理工大学毕业设计 论文 16 中央风井场地煤柱 223 8 万吨 合计 1408 3 万吨 断层煤柱 4 根据矿井生产实际情况 断层煤柱按如下规定留设 落差大于 10m 小于或等于 30m 的断层两侧各留 20m 断层煤柱 落差大于 30m 小于或等于 50m 的断层两侧各留 30m 断层煤柱 落差大于 50m 的断层两侧各留 50m 断层煤柱 断层煤柱为 120 0 万吨 矿界煤柱 按规定 在矿井的南端 10 勘探线北侧 留设 20m 的矿界煤柱 其储 5 量为 38 8 万吨 铁路保安煤柱 按原煤炭工业部制定的 建筑物 水体 铁路及主要井巷煤柱留 6 设与压煤开采规程 留设铁路 京沪线的一段 保安煤柱 村庄压煤 矿井范围内 矿井设计拟定村庄搬迁 村庄压煤范围内已计算了可采 7 储量 防水煤柱 本井田第四含水层直接覆盖于煤层露头之上 应留设防水煤柱 以 8 保证安全 a 按照 煤炭工业设计规范 导水层裂隙带最大高度经验公式 2 4 15 2515 100 n MH f 另加保护层厚度 2 5 nmHa 6 式中 Hf 导水层裂隙带最大高度 米 M 累计采高 米 m 煤层厚度 米 n 分层层数 Ha 保护层厚度 米 b 根据淮北矿业集团实践和观察资料 导水层裂隙带最大高度计算方法经验公式 H1 16 8m1 10 H2 10 6 m1 m2 10 H3 5 6 m1 m2 m3 10 式中 m1 m2 m3 分别为一分层 二分层 三分层的采高 米 H1 H1 H1 分别为一 二 三分层导水层裂隙带高度 米 安徽理工大学毕业设计 论文 17 按以上两种方法分别计算 取最大值 防水煤柱 989 0 万吨 本矿井的可采储量为 12718 8 万吨 其中第一水平可采储量为 6567 7 万吨 第二水平 540m 760m 可采储量为 6151 1 万吨 其比例见图 2 1 3 2 4 5 2 6 1 6 3 7 1 图 2 1 二水平各煤层资源量比例 10 8 2 7 2 安徽理工大学毕业设计 论文 18 2 2 矿井设计生产能力及服务年限 2 2 1 矿井工作日制度 按统配煤矿正规矿井设计的要求 规定如下工作日制度 1 矿井年工作日为 330 日 每天净提升时间为 16 小时 2 每昼夜一个循环 三班作业 每班工作 8 小时 3 两班采煤 一班检修 4 掘进因工序简单 可以 3 班连续工作 2 2 2 矿井设计生产能力及服务年限 在划分井田范围内 当矿井生产能力 A 一定时 可以计算矿井的设计服务年限 T 2 6 KAZT 式中 Z 矿井的开采储量 万吨 T 矿井设计服务年限 年 A 矿井设计生产能力 万吨 K 矿井储量备用系数 我国的生产实践的值为 1 3 1 5 本矿井取 1 5 根据矿井生产能力大小 矿井分为不同的井型 表 2 2 给出了不同井型 设计应 尽量符合表中数据 表 2 2 矿井设计生产能力主要类型 分类年产量 万吨 年 大型120 150 180 240 300 400 及以上 中型45 60 90 小型9 15 21 30 小煤矿6 8 3 5 3 以下 根据 煤炭工业矿井设计规范 的规定 为发挥投资效益和保证矿井正常生产接 替与稳定发展 矿井设计服务年限和第一开采水平设计服务年限不应小于表 2 3 所列 数值 表 2 3 矿井及第一开采水平设计服务年限 第一水平设计服务年限 a矿井设计生产能 力 Mt a 矿井设计服 务年限 a 煤层倾角45 6 0 及以上 7035 3 0 5 0 6030 1 2 2 4 50252015 0 45 0 9 40201515 安徽理工大学毕业设计 论文 19 对于本井田 设计四种方案进行比较 见表 2 4 表 2 4 生产能力服务年限对照表 方 案 设计年生产能力 万吨 年 服务年限 年 第一水平服务年限 年 90 94 48 6 120 70 7 36 5 150 56 5 29 2 180 47 1 24 3 对照表 2 3 可得以上四种方案均能满足服务年限要求 考虑到当前能源消耗量的 不断增长形势 及国家在今后几年内将停止对探矿权的批准 当前及今后相当一段时 间内 煤炭能源供应紧张 需求量比较大的局面不会得到彻底改变 所以应尽量加大 矿井生产能力 但是由于该井田内断层群积聚 地质构造复杂 瓦斯含量高 煤层容易自然 如 果一开始就设计过高的生产能力就给初期建井带来巨大压力 所以比较合适的年生产 能力是 150 万吨 150 万吨的年生产能力和其他方案相比还有以下优点 1 与 90 万吨 120 万吨方案相比有优点 该井田交通便利 电源充足 且煤炭资源的需求量比较大 煤炭价格比较高 1 在经济上 采用相对比较大的矿井可以获取更大的利润 生产经营费用随着生产能力增大而减少 采用 150 万吨 年的矿井可以节约生 2 产费用 从而提高矿井的经济效益 本矿井主要可采煤层十层 构造较简单可以适当布置综合机械化开采 构造复 3 杂则布置小采区普通机械或者炮采 可以达到较高的生产能力 由于矿井采用综采 普采等采煤工艺相结合 能够有效地进行采区接替 使矿井开拓 生产 运输协调 统一 满足矿井生产能力要求 2 与 180 万吨方案有优点 井田面积小 煤层厚度较薄且可采厚度不均匀 矿井生产能力受到限制 1 初期建井工程量较小 比如所选的设备较小 井筒巷道断面较小 掘进速度较 2 快 工作面单产较低 瓦斯涌出少 所需风量较少 有利于矿井安全管理 比较容易达到核定生产能力 有利于为今后的安全稳产 为将来扩大生产能力 3 留有空间 根据上述比较 本设计认为 该井田应建大矿井 从井下开拓布局看 采区接替 能保证 随着煤炭行业新技术的不断发展和利用 可以达到年产 150 万吨的矿井生产 能力 因此 本矿井采用生产能力为 1 5 Mt a 的矿井 矿井服务年限为 60 8 年 其中 安徽理工大学毕业设计 论文 20 第一水平的服务年限为 29 2 年 2 3 井田开拓 2 3 1 井田开拓方式的确定 矿井开拓方式按并筒倾角不同分为平硐 斜井 立井三种形式 凡用一种井筒形 式开拓整个井田的属于单一开拓 否则属于综合开拓 矿井单一开拓方式分类及适用条件 见表 2 5 表 2 5 矿井开拓方式分类及适用条件 开拓方式 分类 优 缺 点适用条件备 注 平硐 开拓