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设计矿井基本技术经济指标毕业设计设计矿井基本技术经济指标毕业设计 目 录 第一章第一章 矿井概况及井田地质特征矿井概况及井田地质特征 1 1 第一节 矿区概况 1 第二节 井田地质特征 3 第三节 煤层特征 11 第二章第二章 井田境界和储量井田境界和储量 1414 第一节 井田境界 14 第二节 矿井工业储量 14 第三节 矿井可采储量 15 第三章第三章 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 1919 第一节 矿井工作制度 19 第二节 矿井设计生产能力及服务年限 19 第四章第四章 井田开拓井田开拓 2020 第一节 井田开拓的基本问题 20 第二节 矿井基本巷道 22 第五章第五章 准备方式准备方式 采区巷道布置采区巷道布置 3535 第一节 煤层地质特征 35 第二节 采区巷道布置及生产系统 35 第三节 采区车场选型设计 36 第六章第六章 采煤方法采煤方法 3838 第一节 采煤工艺方式 38 第七章第七章 井下运输井下运输 4545 第一节 概述 45 第二节 采区运输设备选择 45 第八章第八章 矿井提升矿井提升 5050 第一节 概述 50 第二节 主副井提升设备选型 50 第九章第九章 矿井通风设计矿井通风设计 5959 第一节 矿井通风系统的选择 59 第二节 防止特殊灾害的安全措施 63 第十章第十章 设计矿井基本技术经济指标设计矿井基本技术经济指标 6767 致致 谢谢 6868 参考文献参考文献 7 71 1 第一章第一章 矿井概况及井田地质特征矿井概况及井田地质特征 第一节第一节 矿区概况矿区概况 一 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 1 图 1 1 1 永安鹤陀矿交通位置示意图 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 二 气象二 气象 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 三 地震三 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 1 第二节第二节 井田地质特征井田地质特征 一 井田地质 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 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 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 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 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 图 1 2 1 地层综合柱状图 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 3 2sh 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 O zPO2fO2 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 灰绿 浅灰 灰白色 中细粒 长石岩屑砂岩和中粗粒长石岩 屑杂砂岩 局部为砾岩 灰 浅灰色泥岩及沙质泥 岩 间杂多层细粒砂岩 及粗粒砂岩 底部为灰 绿 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 浅灰色中细粒石 英砂岩 俗称砂锅窑砂岩 中上部为灰 深灰色泥岩 沙质泥岩和砂岩 组成 共含二3 二2 二1 二0煤四层 其中 二1煤层全区普遍可采 鲕状铝质泥岩 夹 砂岩薄层 下部为深灰的泥岩 沙质泥岩和 粉砂岩 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 二 井田构造二 井田构造 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 永安鹤陀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 1 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 三 水文地质特征三 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 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 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 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 第三节第三节 煤层煤层特征特征 一 煤层一 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 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 1 表 1 3 1 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 3 2 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 二 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 3 3 煤的工业分析表 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 第二章第二章 井田境界和储量井田境界和储量 第一节第一节 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 第二节第二节 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 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 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 第三节第三节 矿井可采储量矿井可采储量 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 一 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 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 走向剖面 倾向剖面 图2 4 1 工业广场保护煤柱图 图 2 3 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 表 2 3 1 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 第三章第三章 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 第一节第一节 矿井工作制度矿井工作制度 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 第二节第二节 矿井设计生产能力及服务年限矿井设计生产能力及服务年限 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 鹤壁矿务局的其他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 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 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 第四章第四章 井田开拓井田开拓 第一节第一节 井田开拓的井田开拓的基本问题基本问题 矿区内现有生产矿井 9 对 分别为二矿 三矿 四矿 五矿 七矿 八矿 九矿 十矿和永安鹤陀矿 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 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 一 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 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 本井田采用走向长臂采煤法开采 井田划分为各个采区 各采区回 风巷直接与总回风巷相连 总回风巷布置在井田西部边界 二 方案的提出 开拓方案 1 立井两水平上下山开拓 由于本井田煤层为近水平煤层 煤层赋存稳定 采用立井开拓 不 受自然条件的限制 井筒短 提升速度快 提升能力大 有利于辅助提 升 副井井深为 425m 用于运人 材料 设备 矸石 兼作进风和排水 主井井深为 440m 用于提升煤炭 准备方式为采区式 沿煤层的走向布 置回风大巷 石门布置在煤层底板岩石中 与大巷相连 运输大巷 条 带运输巷皆采用皮带运输机运煤 立井开拓系统剖面图见图 4 1 1 开拓方案 2 立井单水平加暗斜井 本井田的地质构造简单 并且没有流沙层的存在 但埋藏比较深 由一水平向二水平开凿暗斜井 提高其运输能力 主井紧邻运输大巷采 用梭式井底车场 降低建井初期投资费用 所以提出立井单水平暗斜井 开拓 暗斜井 1020m 内设 输送机 立井主副井深分别为 440m 425m 主斜井副立井综合开拓系统剖面图见图 4 1 2 800 600 500 800 700 750 300 200 250 450 350 650 400 550 0 50 136 100 150 100 50 750 700 650 600 550 500 450 400 350 300 250 200 100 150 100 136 50 0 50 420 420 方案一 图 4 1 1 立井开拓系统剖面图 600 500 550 750 800 650 700 250 300 200 420 450 350 400 0 136 100 100 150 50 50 600 500 550 750 800 650 700 250 300 200 420 450 350 400 0 136 100 100 150 50 50 方案二 图 4 1 2 立井单水平加暗斜井开拓系统剖面图 开拓方案 1 和开拓方案 2 的方式不同 通过技术比较 不能确定 故要进行经济比较 才能确定方案 开拓方案 1 和开拓方案 2 的后期工程量相同 所以只比较前期 第二节第二节 矿井基本巷道矿井基本巷道 一 井筒 矿井共有三个井筒 分别为主立井 副立井 回风井 井筒断面尺寸 主要是根据提升容器的种类 数量及外形尺寸 井 筒装备的类型 规格 最小允许间隙 井筒的用途 管路 电缆 梯子 间的平面尺寸来确定 本矿井采用立井开拓 井筒穿过表土冲积层 含水层等 矿井的年 产量为 150 万 t 选用副井井筒直径 6 5m 的圆形井筒 井深 586m 井筒 装备采用一队 1 5t 双层双车罐笼 其型号为 GDG1 5 6 2 2 井筒采用钢 筋混凝土支护 混凝土壁厚 400mm 充填 100mm 主井采用直径为 6 5m 的圆形井筒 井深 468m 提升容器采用一对 12t 箕斗 其型号为 JDG12 110 4 井筒采用钢筋混凝土支护 混凝土壁厚 400mm 充填 100mm 风井采用直径为 5 5m 的圆形井筒 其内布置梯子间 作为紧急出口 井壁厚 350mm 充填 50mm 主井 副井 风井断面及装备示意图见图 4 2 1 图 4 2 2 图 4 2 3 1 50 159 主井井筒断面 图 4 2 1 主井断面及装备示意图 22a 副井井筒断面 22a 1 50 图 4 2 2 副井断面及装备示意图 风井井筒断面 22a 1 50 图 4 2 3 风井断面及装备示意图 风速校核公式如下 max V MS Q V 式中 通过井筒的风速 m s V 通过井筒的风量 m3 s Q 井筒的净断面积 m2 S 井筒的有效断面系数 圆形井为 0 8 M 安全规程 规定的允许最大风速 max V 副井 6 788 m s 200 0 9 33 17 0 8 V 风井 10 5315 m s 200 23 75 0 8 V 表 4 2 1 井筒特征 井筒名称主井副井南风井北风井 X m 51744517760516503517731 Y m 3975171397420239743643977814 井口 坐标 Z m 136136140154 用途提煤 提人 运料 排矸 排 水 回风回风 提升设备 一对 12t 箕斗 其型号为 JDG12 110 4 1 5t 双层双车罐笼 其型号为 GDG1 5 6 2 2 井筒倾角 90909090 断面形状圆形直径 6 5m圆形直径 6 5m 圆形直 径 5 5m 圆形直 径 5 5m 支护方式钢筋混凝土钢筋混凝土混凝土混凝土 井筒壁厚 mm 400400350350 提升方位角 159159 井筒深度 m 856841420395 净 m2 33 1733 1723 7523 75 断面 积掘 m2 44 1644 1631 1731 17 井壁的支护材料及井壁厚度 井壁是井筒的重要组成部分 其主要作用是承受地压 防止围岩风 化等 合理地选择井筒支护形式 对节约原材料 防低成本 保证安全 生产 加快建井速度具有重要意义 目前我国的井筒支护方式主要有砼 支护 料石支护 砼砌块支护和喷射砼支护等 主副井筒直径 6 5m 采用钢筋混凝土支护 混凝土壁厚 400mm 充填 100mm 风井采用直径为 5 5m 的圆形井筒 其内布置梯子间 作为紧急 出口 井壁厚 350mm 充填 50mm 二 井底车场二 井底车场 1 确定井底车场的形式确定井底车场的形式 井底车场是连接矿井主要提升井简和井下主要运输巷道的一组巷道 和硐室的总称 它联系着井简提升和井下运输两大生产环节 为提煤 提矸石 下物料 通风 排水 供电和升降人员等各项工作任务 它是 井下运输的总枢纽 本矿井采用立井开拓 煤层属于缓倾斜煤层 本矿的设计生产能力 为 150 万 t 所以选用 1 5t 固定式矿车 轨型为 24kg m 主要用于辅助运 输 运煤采用皮带输送机 电机车型号为 XKg 6 140KBT 长 4490mm 固定式矿车长 2400mm 2 线路总平面布置设计及平面线路总平面布置设计及平面 井筒相互位置的确定 本矿井所在地地形平坦 井筒位置不受地面限制 主井中心坐标为 517820 3975171 副井中心坐标为 517814 3975237 两井筒垂 直于存车线方向的距离 H 为 35m 平行于存车线方向的距离 L 为 55m 如下图 4 2 4 所示 图 4 2 4 井筒相互位置图 1 主井中心线 2 副井中心线 3 副井储车线 两井筒中心点间的直线距离 C 为 C 2 ab 2 ab Y Y X X 65 2m 线路总平面布置设计及平面示意图如 4 2 5 因采用皮带输送机运煤 所以主井的重车线可简化 a 321 llmnlL 式中 L 空重车线长 m m 列车数 m 1 5 n 每列矿车数 辆 20 辆 辆矿车长 m 2 4m 1 l 1 l 电机车长 m 4 49m 2 l 2 l 机车制动距离 一般取 12 15m 15m 3 l 3 l L 空 L 重 1 5 20 2 4 4 49 13 91 49m b 材料车线长度 1 mnll 式中 材料车线长 ml m 材料车列车数 m 1 n 材料车数 辆 10 辆 材料车长 m 2 4 1 l 1 l 1 10 2 4 24ml 图 4 2 5 线路总平面布置设计及平面示意图 c 调车线长度 21 lmnlL 式中 L 调车线长度 m m 列车数 m 1 n 矿车车数 辆 n 20 辆 辆矿车长度 m 2 4 1 l 1 l 电机车长 m 4 49m 2 l 2 l 1 20 2 4 4 49 52 79m 取 L 53mL 3 副井马头门线路副井马头门线路 设计副井马头门的形式如图 4 2 6 l1l2l3l10l4l5l6l7l8l9 图 4 2 6 副井马头门布置示意图 马头门线路总长度 10987654321 llllllllllL 式中 复式阻车器前轮挡到对称道岔基本轨起点 通常取 1 l 2m 对称道岔长 m 见道岔类型及尺寸 2 l 基本轨起点及摇臂轴中心距离 m 3 l 摇臂长 m 取 2 0m 4 l 罐笼长 m 4m 5 l 罐笼边至摇台活动轨 m 去 2 4m 6 l 摇台臂中心轴到对称道岔基本轨中间的插入段 6m 7 l 7 l 对称道岔长 m 8 l 缓和线 一般取 2m 9 l 单开道岔至冲标计算长度 m 10 l 2 7 857 2 2 4 2 4 6 7 857 2 11 296 47 41m L 道岔类型及弯道曲率半径 A 道岔 选用道岔的具体情况如表 4 2 2 所示 表 4 2 2 道岔一览表 项 目 名 称 AbL DK 624 4 12 14 15 3496340411296 DC 624 3 12 18 55 30 206427367857 DX 624 3 1216 14 15 3496340413792 已知 a 3496mm b 3404mm L 11296mm 14 15 R 12000mm 单开道岔平行联接如图 4 2 7 单开道岔平行线路联接 基 本 轨 起 点 s b m n c T a L B 图 4 2 7 单开道岔平行连接图 查表得 B 6300mm m 6500mm n 5000mm c 1596mm kp 2985mm D 8977mm S 1600mm 对称道岔及联接 已知 a 2064mm b 2736mm 18 55 30 R 12000mm 对称道岔平行联接如图 4 2 8 对称道岔线路联接 基 本 轨 起 点 aB L s b n c T m 图 4 2 8 对称道岔平行连接图 查表得 B 4799mm T 993mm m 4866mm n 3873mm C 1099mm L 7857mm D 6162mm S 1600mm 三 主要开拓巷道 1 主要巷道断面 主要巷道断面 石门 皮带运输大巷断面为半圆拱形 锚喷支护 巷道净断面积为 18m2 掘进断面积为 19 6m2 轨道运输石门为双轨道 形状为半圆拱形 锚喷支护 净断面积为 18m2 重车线巷道 该巷道断面为半圆拱形 锚喷支护 单轨布置 净断面积为 18m2 空车线巷道 该巷道断面为半圆拱形 锚喷支护 材料车线处布置双轨 其它地 方单轨布置 有材料线处巷道净断面积为 18m2 无材料车线处净断面 积为 13 98m2 2 井底车场硐室 井底车场硐室 中央变电所硐室 硐室位置 中央变电所硐室是全矿井的电力总配电站 为了节约输 入输出电缆线 配电均衡 安装维护方便和便于提供新鲜风流等目的 宜将变电所置于副井和井底车场连接的附近 支护形式和特殊要求 变电所必须采用不燃性材料支护 如选用混 凝土或料石砌碹 条件允许也开采用锚喷支护 硐室必须设置易关闭的既防水有防火的密闭门 门内可设向外开的 铁栅门 但不能妨碍门的关闭 从硐室出口防火门起 5m 内的巷道应砌碹 或用其它不燃性材料支护 变电所的地面标高应比位于副井重车线侧的硐室通道与车场巷连点 处的标高高 0 5m 硐室不应有滴水现象 电缆钩应设一定坡度 以便将积水随时排出 室外 中央变电所应根据规定 设置灭火器材 如配备灭火设备和充足的 沙箱 为此 在硐室设计尺寸时 应留出相应的位置 中央水泵房硐室 水泵房硐