济宁煤田岱庄煤矿开采设计毕业论文.doc

山东科技大学学士学位论文 目录 第 1 页 济宁煤田岱庄煤矿开采设计济宁煤田岱庄煤矿开采设计 毕业论文毕业论文 目目 录录 1 1 矿井概述矿井概述 3 3 第一节 矿井概况 3 第二节 井田地质及煤层特征 7 第三节 井田开拓方式 19 第四节 矿井延深的必要性 23 2 2 开开采采范围与生产能力范围与生产能力 2525 第一节 开采范围与储量 25 第二节 生产能力与服务年限 27 3 3 井井田田开开拓拓 2 28 8 第一节 水平延深方案的选择 28 第二节 井筒及井底车场 33 4 4 采采区区设设计计 4040 第一节 采区地质特征 40 第二节 采区生产能力及服务年限 48 第三节 采煤方法及采区参数 第四节 采区巷道布置 第五节 采区车场及硐室 山东科技大学学士学位论文 目录 第 2 页 第六节 采煤工作面配备和生产能力验算 第七节 采掘工作 62 5 5 通通风风与与安全安全 7575 5 1 矿井通风 75 5 2 井下灾害预防 80 6 6 主要生产系统设备选型主要生产系统设备选型 8888 6 1 矿井提升设备 88 6 2 矿井通风设备 105 6 3 矿井排水设备 105 6 4 矿井供电设备 110 6 5 矿井压风与通信设备 112 7 7 劳动定劳动定员员及主要技术经济指标及主要技术经济指标 1 10606 7 1 劳动定员 106 7 2 主要技术经济指标 109 参考文献 110 致谢 附录附录 外文翻译外文翻译 山东科技大学采矿工程毕业设计 矿井概况 第 3 页 1 1 矿井概述矿井概述 1 11 1 矿井概况矿井概况 1 1 11 1 1 矿井位置及交通矿井位置及交通 1 矿井位置及范围 岱庄煤矿位于济宁煤田的北部 济宁市北郊 行政区划属山东省济宁市任 城区管辖 地理坐标为东经 116 30 116 40 北纬 35 23 35 30 主井井口 坐标经距 39460339 449 纬距 3925754 595 主井井口标高为 40 60m 岱庄煤矿矿井范围 北起 17 煤层露头 南到济宁市城市规划边界线 西起 济宁断层与唐口煤矿相毗邻 东北部与何岗井田以 8 13 和 A8 10 号钻孔地面坐 标联线及延长线分界 东南部以八里铺断层与许厂煤矿相邻 南北长约 7 2km 东西宽约 9km 原岱庄井田精查勘探面积 116 km2 岱庄煤矿采矿许可 证 批准的矿井开采范围较精查勘探范围缩小 东北部缩至精查时的第 8 勘探 线 南部将济宁市区压煤划出 其圈定的矿井面积为 65 62 km2 2 交通状况 岱庄煤矿中心距济宁市 4km 交通方便 铁路 公路及水路运输均很发达 连接京沪 京九两大南北铁路干线的新 乡 菏 泽 兖 州 石 臼港 铁路 从本矿井南部通过 设有济宁 孙氏店及兖州西站 由济宁市东行 30km 至兖州 与京沪铁路相接 向西 109km 至菏泽站与京九铁路相接 菏泽至新乡 190km 与 京广铁路相连 正在建设的济北矿区铁路专用线从本矿井中部通过 从兖州西 站接轨 煤炭铁路外运十分方便 327 国道从矿 山东科技大学采矿工程毕业设计 矿井概况 第 4 页 图 1 1 交通位置图 区南部横贯东西 兖州 济宁 邹城的公路已成环形 并与 104 国道相连 公 路运输极为便利 见图 1 1 著名的京杭大运河由北向南流经济宁市构成重要 的水上运输要道 河宽 60 80m 平均水深 2m 全年除一 二月份因水浅不能 通航外 其余时间均可通航 根据水利交通部门规划 京杭运河将建成为南北 水上运输的主要航道 经疏通后年通过能力为 2500 万 t 1 1 21 1 2 自然地理自然地理 1 地形地貌 本矿井内为冲积 湖积平原 地形平坦 地势呈东北高 而西南低 地面 标高为 36 24 42 94m 平均高程为 39 25m 自然地形坡度为 0 05 2 河流水系 矿井内河流稀少 水系不甚发育 仅有农灌排涝的跃进沟 矿井以东有光 府河 矿井以西有京杭大运河 均由北向南流入南阳湖 矿井以北有一条人工 分洪渠连接京杭大运河和光府河 汛期光府河的最高洪水位标高为 39 30m 最 大流量为 400m3 s 1964 年 9 月 1 日 汛期京杭大运河的最高洪水位标高为 36 67m 最大流量为 626m3 s 1964 年 9 月 6 日 枯水季节河水减少甚至断流 矿井中心南距南阳湖 20km 最高湖水位标高为 36 86m 1957 年 7 月 15 日 山东科技大学采矿工程毕业设计 矿井概况 第 5 页 3 气候状况 本矿区气候温和 属温带季风区海洋 大陆性气候 据济宁气象站 1959 年 1 月到 1998 年 11 月的观测资料 气温 历年平均气温 13 5 月平均最高气温 34 3 1957 年 7 月 日 最高气温 41 6 1960 年 6 月 21 日 月平均最低气温 9 8 1963 年 1 月 日最低气温 19 4 1964 年 2 月 18 日 多年来最低平均气温月为 1 月 平均最高气温月为 7 月 雨量 年平均降雨量 688 86mm 年最大降雨量为 1186mm 1964 年 年最 小降雨量为 441 9mm 1966 年 日最大降雨量 177 1mm 1965 年 7 月 9 日 降 雨多集中于每年的 7 8 月份 一般春季雨量少 时有春旱 年平均蒸发量 1814 1mm 年最大蒸发量 2228 2mm 1960 年 年最低蒸发量 1493 0mm 1984 年 风向 积雪厚度及冻土深度 春夏两季多东及东南风 冬季多西北风 最 大风力 8 级 平均风速为 2 3m s 历年最大积雪厚度 0 15m 最大冻土深度 0 31m 4 自然地震 根据国家地震局 建设部震发办 1992 160 号文 关于发布 中国地震烈 度区图 1990 和 中国地震烈度区图 1990 使用规定的通知 济宁市任城 区地震烈度为 7 度 5 矿井四邻关系 距矿井东约 30km 为兖州煤田 兖州矿业 集团 公司所属有七对生产矿井 设计 规模 1285 万 t a 均已建成投产 98 年实际产煤 1700 万 t a 本矿南邻为济 宁市区 兖新铁路之南为兖州矿业 集团 公司所属的济宁二号煤矿 山东科技大学采矿工程毕业设计 矿井概况 第 6 页 图 1 2 邻区矿井图 本矿西及西北为淄博矿务局在建的唐口煤矿和葛亭煤矿 两矿中间为济宁市所 属运河煤矿 本矿东邻淄博矿业 集团 公司许厂煤矿 东北为何岗井田 具体 位置见图 1 2 1 1 31 1 3 矿区建设及规划概况矿区建设及规划概况 本区地处滨湖冲积平原 南部频临南阳湖 土地肥沃 村庄稠密 农 副 渔业生产十分发达 济宁市座落在煤田之内 是本区政治 经济 文化的中心 济 宁 北矿区为一新建矿区 位于济宁煤田充 州 新 乡 铁路以北 系济 宁煤田的一部分 1991 年能源部 736 号文批复济 宁 北矿区作为淄博矿区的接 替矿区 1993 年 2 月由济南设计研究院完成了矿区总体可行性研究报告 矿区 范围东沿孙氏店断层 西至嘉祥断层 南起兖新铁路 北至 17 号煤层露头 东 西长 17 24km 南北宽 12 20km 总面积为 322km 总煤炭地质储量 2090Mt 矿区规划有 6 对矿井 总生产规模 7 65Mt a 其中国有煤矿四对 许厂 1 5 山东科技大学采矿工程毕业设计 矿井概况 第 7 页 Mt a 笛庄 1 5 Mt a 唐口 3 0Mt a 葛亭 0 60Mt a 地方煤矿两对 运河 0 60Mt a 何岗 0 45 Mt a 矿区隶属淄博矿业 集团 公司 该局自 1953 年建局以来已有四十多年的生 产建设经验 这将有利于本矿区的开发建设 本矿区东部为已建成的充州矿区 1995 年生产煤炭 16 05Mt 南部为正在 建设的济东矿区 设计规模年产 9 0Mt 上述两矿区地质条件与本区相似 为 本矿井开发建设提供了宝贵的经验 1 1 41 1 4 电源 水源及建筑材料电源 水源及建筑材料 1 电源 本区有大型火力发电厂两座 其中济宁电厂位于济宁市西郊 处于本煤田 范围内 装机总容量 300Mw 邹县电厂位于矿区东南约 60m 第一期装机容量 1200Mw 4 台 300Mw 机组已投入运行 第二期 1200MW 扩建工程已开工 两电厂 发电量可满足本区用电负荷的需要 矿区总体初步确定 本矿井电源以 1l0kv 线路取自济宁东北郊 220kv 变电 所 该变电所正在建设中 电压为 220 110 35kv 规模为 2 台 15MVA 的变压器 矿井电源是切实可靠的 2 水源 本区水源可靠 水量丰富 可供矿井选择的水源有第四系冲积层砂层水和 煤层露头附近的奥灰水 第四系砂层水 分布面广 水量丰富 水质符合饮用水标准 能够满足矿井 生产和生活用水需要 奥灰水 水量丰富 但矿化度高 可作为生产用水 3 建筑材料 矿井建设所需材料 除钢材 木材及部分水泥需国家调拨外 其余的砖 瓦 砂 石等土产材料 均可由当地供给 综上所述 本矿区交通方便 电源和水源充足可靠 土产材料易于解决 同时有邻近矿井的建设生产经验 矿井建设的外部条件是优越的 第第 1 21 2 井田地质及煤层特征井田地质及煤层特征 山东科技大学采矿工程毕业设计 矿井概况 第 8 页 1 2 11 2 1 地质条件地质条件 1 地层 采区矿井内地层包括中 下奥陶统 中石炭统本溪组 上石炭统太原组 下二迭统山西组 下石盒子组 上二迭统上石盒子组 上侏罗统蒙阴组及第四 系 属全隐蔽的华北型石炭二迭纪煤田 煤系以中奥陶统为基底 现将矿井内 地层及其特征自下而上分述如下 1 奥陶系中 下统 奥陶系的最大揭露厚度为 177 87m 据邻区兖西水源勘探区 3 2 号钻孔资 料 总厚 742 0m 并分两统 下 中统 七段 缺失上统 下统厚 72 10m 以白 云质灰岩为主 中统厚 669 90m 主要为灰白色及棕灰色厚层状白云质灰岩 豹皮灰岩 夹泥灰岩及钙质泥岩等 岩溶裂隙发育 含腕足类化石 2 中石炭统本溪组厚 19 25 42 60m 平均厚 28 44m 由北向南地层逐 渐变厚 主要由灰 灰绿 深灰色粘土岩 粉砂岩及灰 灰白色石灰岩组成 顶部偶夹不稳定的薄煤 2 层 19 20 煤层 无开采价值 底部常为一层灰紫杂 色铝铁质泥岩 相当于 G 层铝土岩或山西式铁矿层 本组属海陆交互相沉积 含 3 5 层石灰岩 十二 十三 十四 十二灰偶有分叉 厚度较小 不稳定 十三灰较厚且稳定 物性特征明显 是良好的标志层 十四灰为乳白色 隐晶 质 具凝块结构 厚度变化较大 不稳定 本组粘土岩所占比例较大 对下伏 奥灰水有较好的压盖隔水作用 与下伏中下奥陶统石灰岩呈假整合接触 3 上石炭统太原组 厚 148 24 193 40m 平均厚度 165 56m 由深灰 灰黑色粉砂岩 泥岩 灰 灰白色粉砂岩 泥岩 灰 灰白色砂岩 薄层石灰岩及煤层组成 为一套 典型的海陆交互相沉积 局部有冲刷现象 多在七灰 15上煤层之间 共含灰 岩 11 层 一灰 十一灰 其中以三灰 八灰 十下灰厚度较大 全区稳定 物 性特征明显 是煤层对比的主要标志层 五灰 九灰及一灰较稳定 可作为辅 助标志层 其它各层灰岩按其岩性 厚度及其与其它煤 岩层的对应组合关系 也可作为煤层的层组对比标志 本组共含煤 22 层 4 18下 其中 16 17 煤层 全矿井稳定可采 为本次设计所采煤层 是本矿井的重要含煤层段 连续沉积 于本溪组之上 以十二灰顶与本溪组分界 山东科技大学采矿工程毕业设计 矿井概况 第 9 页 4 下二迭统山西组 厚 59 90 114 70m 局部有剥蚀现象 平均厚 75 57m 主要由浅灰 灰白 及灰绿色砂岩 深灰 灰黑色粉砂岩 泥岩及煤层组成 组内岩性变化较大 上部以泥岩为主 层理发育 属潮湿条件下湖相及冲积相沉积 中 下部以中 细砂岩为主 局部为粗砂岩 冲刷现象普遍 常见泥岩 粉砂岩包裹体 砂岩 呈透镜状 相变化大 含海绿石 底部砂岩中泥质增多 渐变为细 粉砂岩互 层 波状层理及浑浊状层理发育 常含泥岩包裹体及菱铁质结核 具底栖动物 通道及泥裂构造 属湖沼相及三角洲相沉积 5 下二迭统下石盒子组最大残厚 69 75m 平均 44 72m 主要由黄绿 灰绿 灰 紫等杂色泥岩 粉砂岩 灰绿色砂岩组成 属干热条件下的河流 湖泊相沉积 本组地层除东北局部边缘被剥蚀外 矿井内保存较全 西厚东薄 南厚北薄 剥蚀程度自南向北逐渐加剧 以本组底部一层不稳定的中粗粒砂岩 与下伏山西组地层呈整合接触 6 上二迭统上石盒子组矿井内残厚为 0 301 70m 平均 243 28m 主要 由黄绿 灰 紫红等杂色泥岩 粉砂岩及灰绿色砂岩组成 属干热条件下的河 流 湖泊相沉积 与下石盒子组呈整合接触 7 上侏罗统蒙阴组 矿井内最大残厚为 358 40m 大部地区剥蚀贻尽 只在矿井南部有残留 主要由砖红 紫红 暗紫 紫灰等杂色砂岩及砂质泥岩组成 底部有一层不稳 定的砂砾岩 泥质胶结 常含铁质 结构较松散 属干热条件下的河湖相沉积 与下伏地层呈不整合接触 8 第四系 包括更新统和全新统 厚 185 00 315 53m 平均 245 67m 主要由粘土 砂质粘土 粘土质砂 砂及砂砾层组成 属河 湖相沉积 在矿井的中部较厚 并向四周逐渐变薄 2 地质构造 本井田在区域构造上处于南北向的济宁地堑构造内 属于滋阳背斜的南翼 兖州济宁向斜的北翼 构造属中等 局部偏复杂 1 地层产状及主要褶曲 山东科技大学采矿工程毕业设计 矿井概况 第 10 页 矿井内以北东向宽缓褶曲为主 向西南倾伏 地层走向一般为北东 30 60 倾向东南 局部呈北北东 北西走向 地层倾角一般为 3 8 褶曲可明显的分为三组 北东向褶曲 近南北向褶曲和东西向褶曲 现将矿井 内的主要褶曲特征及控制情况分述如下 赵庙向斜 位于矿井的北部 轴向北东 60 东北端逐渐仰起进入何岗井田 西南端 被济宁断层切割 在矿井内延展长度为 8km 两翼跨度 0 5 1 5km 一般 0 7 0 9km 幅度 20 120m 最低处在 A20 16 孔附近 北翼倾角较陡 一般 为 8 20 至下组煤露头个别地段地层直立甚至倒转 南翼仅 3 5 西部 已经查明 东部基本查明 李林背斜 位于矿井的北部 赵庙向斜南侧 轴向大致与赵庙向斜平行 在 A14 12 孔 以东幅度减弱 至矿井东北部在何岗井田消失 西部被济宁断层切断 矿井内 延展长度为 8km 两翼跨度 0 5 1 5km 幅度 20 50m 最高处在 15 4 和 53 号孔之间 北翼倾角 3 5 南翼倾角 5 9 已经查明 庄头向斜 位于矿井的中部 李林背斜南侧 轴向北东 45 80 轴线 85 24 11 19 12 17 11 14 15 号孔一线 21 勘探线以西轴向北东东 17 21 勘探 线轴向北东 45 17 勘探线以东轴向北东 60 东端在 10 勘探线逐渐消失 西部被济宁断层切断 矿井内延展长度为 8 5km 中西部北翼构成一单斜构造 南翼被庄头支断层切割 已不完整 两翼跨度 0 3 1 5km 幅度 20 120m 北 翼倾角 3 8 南翼倾角 2 5 有 18 条勘探线和 37 条地震测线控制 中部 三维地震控制 已经查明 庄头背斜 位于矿井的中部 轴线在庄头向斜南侧 轴部位于 22 11 19 12 17 11 53 105 号孔一线 轴向北东 40 60 西段 17 线以西 北东向 东段北 东东向进入何岗井田 西端在 23 线上消失 矿井内延展长度为 9km 两翼跨度 1 0 2 0km 幅度 0 150m 北翼倾角 2 5 南翼倾角 3 10 局部达 14 南翼与近南北向的小褶曲相交和迭加 形成局部隆起或鞍形平台 是本 山东科技大学采矿工程毕业设计 矿井概况 第 11 页 矿井跨度较宽 幅度较大的主要褶曲 已查明 八里屯向斜 位于矿井的中部 庄头背斜南侧 轴部位于 26 7 80 21 10 16 14 图 1 4 矿井构造示意图 133 10 11 号孔一线 轴向北东 40 60 横贯全矿井 矿井内延展长度为 11km 东部进入何岗井田 中部被庄头断层 史庄断层和八里铺西断层切割 在 133 号孔之南 其南翼被八里铺西断层所切 已不完整 两翼跨度 1 5 2 5km 幅度 0 150m 最低处在 80 号孔附近 北翼倾角 3 10 南翼 倾角 4 8 南北两翼均与近南北向的小褶曲相交和迭加 形成局部隆起或鞍 形平台 是本矿井跨度较宽 幅度较大的主要褶曲 中西部已查明 东部基本 山东科技大学采矿工程毕业设计 矿井概况 第 12 页 查明 五里屯背斜 位于矿井的中南部 八里屯向斜南侧 轴部位于 23 9 20 21 18 13 16 12 号孔一线 至 12 勘探线渐趋消失 轴向北东 40 80 延展长度为 7 5km 两翼跨度 0 5 1 5km 幅度 0 70m 最高处在 16 12 号孔附近 南北 两翼均与近南北向的小褶曲相交和迭加 形成局部隆起或鞍形平台 有 15 条勘 探线和 25 条地震测线控制 基本查明 济宁向斜 位于矿井的东南部 轴向北东 20 60 轴部位于 26 3 19 1 A18 12 号孔一线 向南西倾伏 矿井内延展长度为 4km 两翼跨度 0 7 1 8km 幅度 20 70m 两翼倾角 3 5 有 7 条勘探线和 12 条地震测线控制 基本查明 黄楼向斜 位于矿井的中部 黄楼背斜东侧 轴向北西 0 10 北部主要受庄头断 层切割及庄头背斜影响 轴线向北东 10 偏转 轴部位于 19 4 18 15 17 10 90 15 3 号孔一线 北端至 15 3 号孔东北消失 南端至 19 4 号孔消失 延展长度为 3km 两翼跨度 0 4 0 8km 幅度 10 20m 东翼倾角 3 13 西 翼倾角 4 14 南部与八里屯向斜迭加形成凹陷 形态北部基本查明 岱庄背斜 位于矿井的中南部 轴部位于 21 19 75 19 3 17 5 14 11 号孔一线 北端在 14 11 附近与庄头背斜交会并消失 南端于 21 1 号孔南消失 中部与五 里屯背斜相交并形成隆起 与八里屯向斜迭加形成马鞍 轴向北西 0 30 北部主要受庄头断层切割及庄头背斜影响 轴线向北东 30 偏转 延展长度为 5km 两翼跨度 0 6 1 2km 幅度 10 40m 东翼倾角 4 11 西翼倾角 3 12 中北部形态已查明 南部形态基本查明 岱庄向斜 位于矿井的中南部 岱庄背斜东侧 轴向北西 0 10 北部主要受史庄 断层切割及八里屯向斜影响 轴线向北东偏转 轴部位于 134 20 20 17 2 号 孔一线 北端至 17 2 号孔北消失 南端至边界处与济宁向斜交会并消失 延展 长度为 3km 两翼跨度 0 7 1 2km 幅度 0 70m 东翼倾角 3 19 西翼倾 山东科技大学采矿工程毕业设计 矿井概况 第 13 页 角 4 14 中部与五里屯背斜迭加形成马鞍 与八里屯向斜迭加形成凹陷 中北部形态已查明 南部形态基本查明 除上述褶曲外 在矿井中部和西南部尚发育一些轴向北西和近南北向更次 一级的小褶曲 2 断层 矿井内落差大于 20m 的断层 20 条 按对其控制程度可分为查明 基本查明 初步控制三个等级 八里铺断层 为矿井东部边界断层 南段从济宁市东部进入济宁二号煤矿 至济宁三号 煤矿内逐渐尖灭 东北端进入何岗井田交于孙氏店断层 矿井内延展长度 6 5km 断层走向自南往北由近南北转为北东向 倾向西至西北 为东升西降正 断层 倾角 70 断距 45 120m 落差中间大 两端小 断层结构复杂 具分 支断层 南段属基本查明 中段至北段属查明 八里铺西断层 位于八里铺断层西侧 走向基本与八里铺断层平行 在 A18 12 号孔以南为 北西至近南北向 以北转为北东向 在 A12 10 附近尖灭 南端进入济宁二号煤 矿后逐渐消失 在矿井内延展长度 5 4km 西倾 倾角 70 矿井内落差 0 60m 为东升西降正断层 在 A18 12 号孔北出现分支 20 6 号孔南属初步 控制 其余属查明 济宁断层 为东升西降的区域性正断层 是矿井的西部边界 矿井内延伸 8km 走向 北西至近南北 呈 S 形多处扭摆 倾向西 倾角 70 80 落差 40 390m 落 差变化大 断层结构复杂 多处分叉并有附生断层 属基本查明 庄头断层 位于矿井东北部 西端在 18 28 号孔南尖灭 东端进入何岗井田 矿井内 延伸 5 3km 走向北东 40 60 正断层 倾向北西 倾角 70 落差 0 65m 具附生断层和支断层 属查明断层 庄头支断层 位于矿井北部 21 8 A20 14 17 11 14 15 和 12 7 号孔一线 西南端 山东科技大学采矿工程毕业设计 矿井概况 第 14 页 在 23 11 号孔附近尖灭 东端在 12 7 号孔并入庄头断层 延伸 5km 走向北东 30 60 倾向北西 正断层 倾角 63 73 落差 0 35m 具附生断层和支 断层 属查明断层 庄头二断层 位于矿井西南部 走向北东 30 60 倾向北西 正断层 倾角 70 落差 0 60m 矿井内延伸 6km 属查明断层 史庄断层 位于矿井中南部 庄头断层南侧 正断层 延展长度 9km 走向北东 30 60 倾向南东 倾角 70 78 落差 0 95m 南大北小 有 27 6 25 1 23 2 20 10 20 21 号孔穿过 在 20 10 号孔附近分出一支断层 落差 0 15m 中部属查明 东西两端属基本查明 五里屯断层 位于矿井中南部 史庄断层南侧 正断层 延展长度 2 5km 走向北东 45 60 倾向北西 倾角 70 76 落差 0 45m 西南部属查明 东北部属 基本查明 各断层控制程度及特征详见表 1 1 表 1 1 各断层控制程度及特征表 产 状 序 号 断 层 名 称 性 质 控 制 程 度走向倾角倾向 落差 m 区内延 展长度 m 1 八里 铺断 层 正 中部及 北部查 明 NS NE70 W NW45 1206500 2 八里 铺西 断层 正 20 6 孔 以北查 明 NS NE70 NW SW0 605400 3 济宁 断层 正 基本查 明 NW NS 70 80 W40 3908000 山东科技大学采矿工程毕业设计 矿井概况 第 15 页 4 庄头 断层 正查明 NE 40 60 73 NW0 655300 5 庄头 支断 层 正查明 NE 30 60 63 73 NW0 355000 6 庄头 二断 层 正查明 NE 30 60 70 78 NW0 959000 7 史庄 断层 正 中部查 明 NE 30 60 70 SW0 222050 8 五里 屯断 层 正 西南部 查明 NE 45 60 70 76 NW0 452500 3 地质构造对开拓开采的影响 1 井田内断层较多 对下组煤开拓巷道的布置及回采 掘进进程中的安 全带来了很大的影响 2 从 3上煤开采看 采掘过程中揭露的小断层较多 小断层的赋存对下 组煤的开采将带来很大的安全威胁 易造成奥灰突水 3 受井田内多个向斜构造和断层的的影响 煤层赋存变化大 对开采排 水带来了难度 1 2 21 2 2 水文地质情况水文地质情况 1 地表水情况 井田地面除矿井排水所用的跃进沟外 无其他地表水系 且地表水和下组 煤开采无水力联系 2 含水层及隔水层 井田内第四系由含水层和隔水层间隔组成 除第四系外主要含水层有 3 煤 顶底板砂岩为含水层 三灰含水层 十下灰含水层 奥灰含水层 隔水层主要 山东科技大学采矿工程毕业设计 矿井概况 第 16 页 有上 下石盒子组隔水层 17 煤至奥灰顶界压盖隔水层 与下组煤开采有关的 主要是含水层十下灰含水层和奥灰含水层 现介绍有关含水层和隔水层如下 1 含水层 十下灰岩溶裂隙含水层 十下灰为 16 煤层顶板 属直接充水含水层 平均厚度 5 32m 深灰色 含 CaO 平均含量 50 80 裂隙 岩溶发育情况与三灰基本相同 矿井内有 150 个钻孔揭露十下灰 有 25 个钻孔漏水 漏水孔率 16 7 漏水钻孔大部分分布 在浅部及断层附近 据钻孔抽水试验资料 水位标高 36 20 36 47m 单位涌 水量 0 01577 0 1857L s m 渗透系数 0 3551 5 1686m d 矿化度 1 9144 2 3885g l 水质属 SO4 HCO3 Ca K Na 型 下距奥灰间距较小 通 过断层带与奥灰具有一定的水力联系 十下灰属补给条件好 富水性中等的含 水层 奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层 精查勘探期间共施工 60 个揭露奥灰钻孔 一区奥灰岩溶水专门水文地质勘 探又在 A10 14 号孔周围施工了岱 1 岱 2 岱 3 岱 4 共 4 个大口径水文孔 绝大多数钻孔揭露奥灰厚度 50m 左右 主要揭露奥灰六段 奥灰最大揭露厚度 177 87m 全矿井有 37 个钻孔漏水 漏水孔率 57 8 多分布在浅部 矿井北 部岩溶裂隙发育 溶蚀面具黄色水锈 A10 18 A16 20 两孔分别在 315 01m 478 89m 遇到高 0 70m 和 0 40m 的溶洞 在其它部位的钻孔中 取出 的岩芯可见到高角度裂隙 裂隙面上具黄豆粒大小的完整方解石晶体 偶见蜂 窝状溶洞 据小口径抽水试验资料 水位标高 33 28 36 54m 单位涌水量 0 0161 3 098L s m 渗透系数 0 0289 2 4766m d 矿化度 1 1795 2 9746g l 水质属 SO4 HCO3 Ca Mg 型和 SO4 HCO3 Ca 型 水温 24 31 5 据岱 3 大口径群孔抽水试验资料 单位涌水 6 4334L s m 渗透 系数 5 8658m d 2 隔水层 与下组煤开采有关的隔水层主要有下列两组 上 下石盒子组隔水层 组 在 3 煤层 450m 水平以上地段 本组残厚 0 150m 主要为粘土岩夹中 粗 山东科技大学采矿工程毕业设计 矿井概况 第 17 页 砂岩透镜体 全矿井仅有 22 个钻孔漏水 且漏水点分散 为局部砂岩裂隙漏水 砂岩连续性差 不具备形成含水层的条件 为相对隔水层 17 煤层至奥灰顶界压盖隔水层 组 厚 31 34 57 46m 平均厚 43 33m 由粉砂岩 粘土岩 包括铝土岩 图 1 4 十下灰漏水钻孔分布示意图 细砂岩及含铁质成份较高的泥岩和薄层灰岩组成 矿井内在 A22 8 10 21 19 5 三个钻孔采取了力学岩样 分析成果按加权平均法计算抗拉强度和容 重如下表 1 2 所示 表 1 2 压盖隔水层岩石力学性质统计表 孔号 17 煤层底板至 奥灰顶界面厚度 m 样品数 个 容重 g cm3 抗 拉 强 度 kg cm2 A22 839 52852 7081 5312 10 2140 44392 7261 8615 19 545 04562 5951 5627 平均 2 6761 6518 从试验数值上可看出抗拉强度值较高 能较好地抵抗奥灰岩溶水压 但由 于本矿井奥灰顶界面岩溶 裂隙没有很好地充填 个别钻孔钻至奥灰顶界面即 山东科技大学采矿工程毕业设计 矿井概况 第 18 页 开始漏水 抵抗奥灰底鼓水压力就只有该压盖隔水层 本矿井开采延深水平 575m 时 奥灰最大水压力值可达 7 69Mpa 16 开采奥灰突水系数 0 428 1 921 17 煤奥灰突水系数 1 119 2 871 但区内大部分地段奥灰顶部 50m 左右不含水 有利于下组煤的安全开采 3 边界水文地质条件 矿井西部边界为济宁断层 东升西降 落差 100 350m 在矿井一侧有落 差较大的多条支断层 井田内的山西组砂岩 太原组三灰 十下灰 奥陶系灰 岩等含水层与区外对盘的侏罗系红色泥岩 粉砂岩和粘土质胶结的细砂岩以及 煤系地层对口接触 形成隔水边界 北部奥灰为 级强富水区 因而奥灰成为 矿井内各含水层的补给水源 矿井东南部边界为八里铺断层 内降外升 落差 35 100m 使区内十下灰与区外奥灰对口接触或间距变小 成为补给边界 矿 井南部为自然边界 由于处于深部 各含水层富水性变弱 为弱补给边界 东 北部以第 8 勘探线与何岗井田为自然边界 济宁一区奥灰岩溶水专门水文地质 勘探进行的岱庄大口径孔组抽水试验表明 东北角滋阳山天窗是最近的补给来 源 东北部也是补给边界 因而 本矿井边界条件为北部 东北部 东部 东 南部为补给边界 南部为弱补给边界 西部为隔水边界 1 2 31 2 3 煤层煤层特征特征 1 煤层 1 16 煤层 位于太原组的中下部 十下灰为其直接顶板 层位稳定 对比可靠 是本 矿井的主要可采煤层 属稳定煤层 下距 17 煤平均 5 88m 除断缺 断薄点外 其余见煤点均可采 煤层厚度为 0 75 2 87m 平均厚度 1 70m 纯煤厚 1 33m 该煤层结构较复杂 含夹石 2 4 层 多为 2 层 东部有时含 3 4 层 往西逐渐简单 在矿井中西部 炭质砂岩夹石逐渐消失 只保留下部泥岩夹石 在西北部 泥岩夹石也因最下一个煤分层的尖灭而合并为煤层的底板 炭质砂 岩夹石一般厚 0 25m 泥岩夹石一般厚 0 20m 2 17 煤层 位于太原组中下部 上距 16 煤层 0 71 12 92m 平均 5 88m 下距奥灰平 均 42m 该煤层属较稳定 稳定煤层 煤层厚度为 0 38 1 73m 一般在 山东科技大学采矿工程毕业设计 矿井概况 第 19 页 0 80 1 10m 平均 0 95m 该煤层结构简单 约 1 3 的见煤点含一层夹石 厚 度 0 10m 岩性以泥岩为主 少量为炭质砂岩或炭质泥岩 直接顶板主要为薄 层石灰岩 十一 占 58 厚度变化大 大多厚度5m 的断层和次一级褶曲情况 为矿井合理开拓 安全生产提供了保 障 2 2 开采范围与生产能力开采范围与生产能力 山东科技大学采矿工程毕业设计 开采范围与生产能力 第 26 页 2 12 1 开采范围及储量开采范围及储量 2 1 12 1 1 延深水平的境界延深水平的境界 1 矿井现有井田境界 岱庄煤矿矿井范围 北起 17 煤层露头 南到济宁市城市规划边界线 西起 济宁断层与唐口煤矿相毗邻 东北部与何岗井田以 8 13 和 A8 10 号钻孔地面坐 标联线及延长线分界 东南部以八里铺断层与许厂煤矿相邻 南北长约 7 2km 东西宽约 9km 原岱庄井田精查勘探面积 116km2 矿井开采范围较精查 勘探范围缩小 东北部缩至精查时的第 8 勘探线 南部将济宁市区压煤划出 其圈定的矿井面积为 65 62 km2 2 延深水平境界 矿井开采面积 65 62km2 由 27 个坐标拐点圈定 开采范围北起 17 煤层露 头 南到济宁市规划边界线 西起济宁断层与唐口矿井相毗邻 东北部与何岗 井田以 8 13 和 A8 10 号钻孔地面坐标联线及延长线分界 东南部以八里铺断层 与许厂矿相邻 南北长 7 2km 东西宽 9km 2 1 22 1 2 延深水平的井田储量延深水平的井田储量 1 地质储量 1 工业指标 山东省煤炭工业局 81 鲁煤基字第 183 号文煤层最低可采厚度取 0 6m 0 6 0 7m 厚的块段单独计算储量 原煤灰分不大于 40 2 计算方法 煤层倾角小于 15 时 采用钻孔厚度及水平面积直接计算储量 煤层倾角 15 60 时 采用煤层真厚度和倾斜面积计算储量 3 夹石处理 夹石厚度大于 0 05m 者予以剔除 夹石厚度小于或等于 0 05m 者 煤和夹石合 并计算厚度 夹石厚度小于 0 6m 且煤分层厚度大于夹石厚度时 则上 下煤 分层合并计算储量 4 块段内煤层平均厚度 山东科技大学采矿工程毕业设计 开采范围与生产能力 第 27 页 采用本块段内各见煤点厚度及相邻块段的各邻近见煤点厚度 以算术平均法求 得 5 煤层密度 16 煤视密度 1 31g cm3 真密度 1 35g cm3 6 块段划分 根据各井田边界 将 16 煤划分为四个块段 如右图 各块段分析见表 2 1 16 煤层各块段分析表 表 2 1 块段煤厚 m 倾角 面积 m2 地质储量 万 t 11 59377106001608 3 21 526151450003032 3 31 274112897001882 8 41 104153424002216 3 总计 494877008739 7 按上述原则 计算出 16 煤地质储量为 8739 7 万 t 2 工业储量 地质储量扣除边界煤柱 济宁市城区规划保护煤柱和受奥灰影响的储量 即工业储量 1 边界煤柱 矿井西北部边界按第四系防水煤柱留设矿井边界煤柱 东北部与何岗井田 为人为边界 留设 100m 边界煤柱 矿井西部以济宁断层煤柱为界 矿井东南部 以八里铺断层煤柱为界 矿井西南角 105 国道以西仍按原有边界 济宁断层煤 柱和原有南部人为边界 边界煤柱量为 394 4 万 t 2 受奥灰影响的储量 山东科技大学采矿工程毕业设计 开采范围与生产能力 第 28 页 下组煤浅部属于 级富水区 涌水量大 水压高 目前尚难以开采 受奥 灰影响的储量为 2215 万 t 扣除边界煤柱 城市规划保护煤柱和受奥灰影响的储量 工业储量为 6875 万 t 见储量分析表 2 2 储量分析表 表 2 2 16 煤层地质储量 万 t 边界煤柱 万 t 受奥会影响 储量 万 t 工业储量 万 t 1 2 4640 6137 41018 93484 3 3 4 4099 194 31196 12808 7 合计 8739 7394 422156293 3 可采储量 可采储量 工业储量 煤柱损失 采区采出率 1 煤柱损失 包括断层煤柱及工业场地煤柱 1 断层煤柱 根据 岱庄矿井初步设计 的留设原则留设 断层两侧煤柱水平宽度按落 差大小确定 其落差大于或等于 100m 段 两侧各留 100m 落差小于 100 50m 段 断层两侧各留 50m 落差小于 50 20m 的断层 两侧各留 30m 落差小于 20m 的断层不留煤柱 对断层发育密集 构造复杂的块段均划为断层煤柱 根据矿井地质情况 井田范围内没有落差很大的断层 根据各断层实际落 差断层两侧留 30 50m 煤柱 八里铺西断层井田内长度约为 4800M 落差 0 60m 庄头二断层长约 3000m 落差 0 60m 庄头支断层长约 5000m 落差 0 35m 庄头断层长约 5300m 落差 0 65m 五里屯断层长约 2500m 落差 0 45m 史庄断层长约 2050m 落差 0 95m 另外还有一些小断层 不留或少留 煤柱 所以井田内断层煤柱约为 325 万 t 2 工业场地煤柱 工业场地煤柱量为 267 万 t 山东科技大学采矿工程毕业设计 开采范围与生产能力 第 29 页 2 采区采出率 16 煤部分属于薄 中厚煤层 煤炭采出率按 80 85 计算 可采储量为 4510 4 万 t 见可采储量分析表 2 3 可采储量分析表 表 2 3 煤柱损失 万 t 16 煤 层 块段 工业储量 万 t 断层煤柱工广煤柱 采区采出率 可采储量 万 t 1 2 3484 3149 581802603 04 3 4 2808 7175 5186852808 12 合计 62933252674683 16 2 22 2 生产能力与服务年限生产能力与服务年限 2 2 12 2 1 矿井工作制度矿井工作制度 根据煤炭工业技术政策和设计规范 矿井设计年工作日 300d 每天 3 班作 业 其中两班生产一班整修 每班工作 8h 每天净提升时间 16h 今后随着采掘综合机械化的发展和技术管理水平的提高 也可以改变工作 制度 增加提升时间 实际生产中可实行四班作业 其中三班生产 一班整修 每天净提升时间 18h 以充分发挥机械设备效能 达到增产和提高矿井经济效 益的目的 2 2 22 2 2 矿井生产能力矿井生产能力 采区生产能力是采区内同时生产的采煤工作面和掘进工作面产量的总和 是矿井和采区集中化的标志之一 下组煤开采初期按与 3上煤配采考虑 后期因 3上煤生产能力将降低 下组 煤将成为矿井主采煤层 根据下组煤和 3上煤硫分情况 按硫分符合环保要求 不超过 1 3上煤与下组煤应按 3 1 进行配煤 现有矿井年生产能力为 325 万 山东科技大学采矿工程毕业设计 开采范围与生产能力 第 30 页 t a 左右 矿井核定生产能力为 320 万 t a 主井提升已基本满负荷运转 下组 煤开采后 矿井 3上煤生产能力适当降低 矿井总生产能力基本不变 按此原 则确定下组煤开采设计生产能力 16 煤层为 200 万 t a 2 2 32 2 3 服务年限服务年限 下组为煤服务年限按 16 煤生产能力 200 万 t a AK Z T 式中 T 服务年限 a Z 可采储量 16 煤 4683 16 万 t A 年生产能力 16 煤 200 万 t a K 储量备用系数 取 1 3 年18 3 1200 4683 16 T 故 16 煤服务年限为 18 年 山东科技大学学士学位论文 井田开拓 第 31 页 3 3 井田开拓井田开拓 3 13 1 水平延深方案的选择水平延深方案的选择 3 1 13 1 1 延深方案的提出延深方案的提出 1 开拓方案一 立井延深 该方案采用延深原有主副井的方法 从原有井筒直接向下延深至 580m 然后布置底车场 巷道布置与 410 水平相当 向北布置北翼集中轨道 胶带大 巷 见 16 煤后沿 16 煤底板布置北翼轨道 胶带上山 在见煤处向东布置东翼 轨道 胶带大巷 东翼大巷接近史庄断层后逆时针转 52 沿方位角 38 向北布置 580 水平 轨道 胶带大巷 在 435m 处布置上山 开采庄头断层 庄头支断层和史庄断层 之间的煤 继续向前布置 580 大巷 根据区内等高线方向 其方向基本平行于 史庄断层 在大巷接近 12 勘探线附近处布置上下山 开采 12 勘探线和井田边 界之间的煤 2 开拓方案二 暗斜井延深 从东翼轨道大巷停头位置向前掘进 12m 布置轨道暗斜井顶车场 沿方位 角 118 布置 16 轨道暗斜井至 580m 从暗斜井底向前布置底车场和一段大巷 后 逆时针转 79 角沿方位角 39 继续向前掘进 580 轨道大巷见 16 煤 见煤 后沿 16 煤顶板继续向前布置 580 轨道大巷 根据区内等高线方向 其方向基 本平行于史庄断层 在见 16 煤位置布置两条上山开采庄头 史庄断层之间的煤 在 580 轨道大巷接近 12 勘探线位置布置上下山开采 12 勘探线以北的煤 从东翼胶带大巷向前掘进 19m 建煤仓 煤仓高度 25m 煤仓直径 6m 煤仓 顶标高 380 7m 从煤仓顶与轨道暗斜井平行布置 80m 平巷 然后布置 16 胶 带暗斜井至 575m 在胶带暗斜井 86 5m 处标高 405 5m 设联络巷与回风暗斜 井顶盘相通 从胶带暗斜井底盘沿 575m 水平布置一段水平大巷 逆时针转 79 沿方位角 39 平行 580 轨道大巷水平布置 575 胶带大巷 胶带与轨道大 巷间距 40m 575 胶带大巷沿方位角 39 掘进 1335m 预计见 16 煤 见煤后沿 16 煤顶板 继续布置 575 胶带大巷 接近 12 勘探线位置掘进上下山 从东翼胶带大巷尽头处沿原方向掘 104m 后沿方位角 118 布置 91m 平巷 山东科技大学学士学位论文 井田开拓 第 32 页 然后沿原方向与轨道暗斜井平行布置 16 回风暗斜井至 575m 从暗斜井底按 原方向布置一段水平回风大巷与 575 胶带大巷相通 3 开拓方案三 暗斜井延深 从东翼轨道大巷沿原方向掘进 55m 后沿方位角 38 布置东翼延深轨道暗斜 井顶车场 顺时针转 45 掘 70m 然后逆时针转 45 角沿方位角 38 布置 15m 顶车场后布置 12 轨道暗斜井至 500m 水平 沿 500m 水平布置 130m 底车场 680m 水平大巷见 17 煤 然后沿原方向沿 17 煤底板布置轨道上山 在见 17 煤 位置与大巷垂直布置 1160 轨道暗斜井开采庄头 史庄断层之间下组煤 在东翼胶带大巷尽头处建煤仓 煤仓高度 25m 直径 8m 煤仓顶标高 380 7m 从煤仓顶沿方位角 38 布置水平巷道 170m 然后布置 12 东翼延深 胶带暗斜井至 495m 沿原方向布置水平大巷 670m 见 16 煤 沿 16 煤与轨道上 山平行布置胶带上山 东翼延深回风暗斜井与胶带暗斜井平行 间距 40m 在标高 405 5m 与胶 带暗斜井贯通 上部设 50m 平车场 从贯通位置起与延深轨道暗斜井平行布置 11 回风暗斜井 至 495m 水平与 500 胶带大巷相透 4 开拓方案四 暗斜井延深 方案四三条延深暗斜井及 500m 大巷见煤前布置形式和方案三相同 见煤 后轨道大巷 胶带大巷沿煤层走向水平布置 首采庄头断层和沿煤大巷之间的 三角块段 首采面开采为上山开采 3 1 23 1 2 设计方案的比较和选择设计方案的比较和选择 1 技术因素比较 对各延深方案的优缺点列表比较如下 技术比较表 3 1 方案 名称 优点缺点 山东科技大学学士学位论文 井田开拓 第 33 页 方 案 一 1 有利于充分利用原有设备 和设施 2 提升系统单一 运转环节 少 经营费用低 管理方便 1 原有井筒同时担负生产和延深 任务 施工与生产相互干扰 2 主井接井时技术难度大 矿井 将出现短期停产 延深两个井筒 施工组织复杂 3 为延深井筒需掘凿一些临时工 程 延深后期提升长度增加 能 力下降 可能要更换提升设备 方 案 二 1 暗斜井底水平 580m 首采 块段为上山开采 有利于集中 排水和首采区排水 2 暗斜井底水平 580m 利于 整个设计开采范围内下组煤的 开采 3 大巷沿史庄断层布置 有 利于首采区巷道布置和提高煤 炭回收率 4 暗斜井底为 580m 矿井东 翼下组煤开采多为上山开采 有利于解决排水问题 1 延深水平 580m 相对首采面 受水威胁程度高 采煤和掘进过 程中易突水 2 大巷沿史庄断层布置 容易受 断层位置偏差的影响 3 延深平面线路长 首采面出面 晚 延深工期较长 4 主要巷道工程投资费用最多 岩巷工程量多 成本高 方 案 三 1 首采出面早 延深工期短 2 延深暗斜井煤柱基本平行 于庄头断层 首采块段下山南 翼工作面长度不受限制 3 大巷不靠近庄头断层 不 受断层位置偏差的影响 4 对整个设计开采范围内南 翼的巷道布置较有利 1 首采块段为下山开采 不利于 水平集中排水 首采区为下山开 采 开采初期排水环节多 出现 水患时易淹首采区 2 从 500m 水平大巷布置两条上 山 北部块段的开采辅助运输环 节多 生产成本高 不利于整个 首采范围内的运输和排水 3 下水平排水采用钻孔排水 地 山东科技大学学士学位论文 井田开拓 第 34 页 面出水口离排水沟较远 4 巷道投资费用较低 比一方案 少 556 万元 方 案 四 1 首采出面早 延深工期短 2 延深暗斜井煤柱基本平行 于庄头断层 首采块段下山南 翼工作面长度不受限制 3 大巷不靠近庄头断层 不 受断层位置偏差的影响 4 首采面布置于大巷与庄头 断