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摘摘 要要 本设计包括三个部分 一般部分 专题部分和翻译部分 一般部分为张双楼矿 1 8 Mt a 的新井设计 井田走向 东西 长平均约 10 27 km 倾 向 南北 长平均约 3 29 km 井田水平面积为 32 04 km2 主采煤层一层 即 7 煤层 平 均倾角 18 厚约 5 0 m 井田工业储量 224 678 Mt 可采储量 153 331 Mt 矿井服务年限 为 65 53 a 井田地质条件简单 表土层平均厚度约 50 m 矿井正常涌水量为 200 m3 h 最 大涌水量为 280 m3 h 煤层硬度系数 2 3 煤质牌号为气煤 44 矿井绝对瓦斯涌出量为 3 73 m3 min 属低瓦斯矿井 煤层有自燃发火倾向 发火期 3 6 个月 煤尘具有爆炸危险 性 根据井田地质条件 提出四个技术上可行开拓方案 通过技术经济比较 最终确定方 案四为最优方案 将主采煤层划分为两个水平 一水平标高 600 m 二水平标高 1000 m 因井田走向大断层将井田分为南北两部分 井田南部为一水平服务范围 井田北部为二水 平服务范围 设计首采区采用采区准备方式 工作面长度 170 m 采用一次采全高采煤法 全部跨 落法处理采空区 矿井采用 三八 制作业 两班生产 一班检修 生产班每班 3 个循环 日进 6 个循环 循环进尺 0 865 m 日产量 5632 603 t 大巷采用带式输送机运煤 辅助运输采用 1 5 t 固定箱式矿车 主井装备一套 16 t 双箕 斗带平衡锤提煤 副井装备一套带平衡锤的 1 5 吨固定车厢式矿车双层四车加宽罐笼 矿 井采用中央并列式通风 通风容易时期矿井总需风量 78 78 m3 s 矿井通风总阻力 2035 88 Pa 风阻 0 328 N s2 m8 等积孔 2 08 m2 矿井通风容易 矿井通风困难时期矿井总风量 78 78 m3 s 矿井通风总阻力 2182 84 Pa 风阻 0 352 N s2 m8 等积孔 2 01 m2 矿井通风也 较容易 设计矿井的吨煤成本 110 元 专题部分题目是煤岩冲击倾向性及物理力学性质测定 以口孜东煤矿的生产中的煤岩 样测定了口孜东顶板岩层的冲击倾向性和顶板岩层的物理力学性质 翻译部分是一篇关于电磁辐射在冲击矿压中的应用的论文 英文原文题目为 EME rock burst monitoring in coal mine huafeng 关键词 立井 上下山开采 暗立井延伸 双巷掘进 中央并列式 ABSTRACT This design can be divided into three sections general design monographic study and translation of an academic paper The general design is about a 1 8 Mt a new underground mine design of Zhangshuanglou coal mine It s about 10 27 km on the strike and 3 29 km on the dip with the 32 04 km2 total horizontal area The minable coal seam of this mine is only 7 with an average thickness of 5 0 m and an average dip of 18 The proved reserves of this coal mine are 224 678 Mt and the minable reserves are 153 331 Mt with a mine life of 65 53 a The geological condition of the mine is relatively simple The normal mine inflow is 200 m3 h and the maximum mine inflow is 280 m3 h It is bituminous coal 44 with low mine gas emission rate and coal spontaneous combustion tendency and it s a coal seam liable to explosion Based on the geological condition of the mine I bring forward four available project in technology The fourth project is the best comparing with other three project in technology and economy The first level is at 600 m The second level is at 1000 m Because a major fault lies in the center of mine field the mine field is divided into the north section and the south section the south section is one level service scope and the north section is two level service scope Designed first mining district makes use of the method of preparation in mining area the length of working face is 170 m which uses fully mechanized coal mining technology and fully caving method to deal with goaf The working system is three eight with two teams mining and the other overhauling Every mining team makes three working cycle with six working cycle everyday Advance of working cycle is 0 865 m and quantity of 5632 603 ton coal is makedeveryday Main roadway makes use of belt conveyor to transport coal resource and mine car to be assistant transport Main shaft makes use of skip to transport coal resource when subsidiary shaft makes use of cage to be assistant transport In the prophase of mining the mine makes use of centralized ventilation method when in the evening of mining the mine makes use of areas ventilation method At the easy time of mine ventilation the total air quantity is 78 78 m3 per second the total mine ventilation resistance is 2035 88 Pa the coefficient of resistance is 0 328 N s2 m8 equivalent orifice is 2 08 m2 At the difficult time of mine ventilation the total air quantity is about 78 78 m3 per second the total mine ventilation resistance is 2182 84 Pa the coefficient of resistance is 0 352 N s2 m8 equivalent orifice is 2 01 m2 The cost of the designed mine is 110 yuan per ton The translated academic paper is about EME in the rock burst Keywords shaft up dip and down dip minging double thunnel drivage centralized juxtapose ventilation 目 录 一般部分 1 矿区概述及井田地质特征 1 1 1 矿区概述 1 1 1 1 矿井地理位置 交通条件 1 1 1 2 矿区经济状况 1 1 1 3 矿区气候条件 2 1 1 4 矿区水文情况 2 1 2 井田地质特征 3 1 2 1 井田地形与勘探程度 3 1 2 2 井田煤系地层概述 3 1 2 3 井田地质构造 最主要地质变动 4 1 2 4 井田水文地质特征 6 1 3 煤层特征 6 1 3 1 煤层 6 1 3 2 煤层的围岩性质 7 1 3 3 煤的特征 7 2 井田境界和储量 9 2 1 井田境界 9 2 1 1 井田范围 9 2 1 2 开采界限 9 2 1 3 井田尺寸 9 2 2 矿井工业储量 9 2 2 1 井田地质勘探 10 2 2 2 煤层可采厚度 10 2 2 3 矿井工业储量的计算 10 2 3 矿井可采储量 10 2 3 1 井田边界保护煤柱 10 2 3 2 工业广场保护煤柱 11 2 3 3 断层和井筒保护煤柱 11 2 3 4 矿井可采储量 12 3 矿井工作制度 设计生产能力及服务年限 14 3 1 矿井工作制度 14 3 2 矿井设计生产能力及服务年限 14 3 2 1 确定依据 14 3 2 2 矿井设计生产能力 14 3 2 3 矿井服务年限 14 4 井田开拓 16 4 1 井田开拓的基本问题 16 4 1 1 确定井筒形式 数目 位置及坐标 16 4 1 2 确定工业场地位置 形状和面积 17 4 1 3 开采水平的确定及采区的划分 18 4 1 4 主要开拓巷道 18 4 1 5 开拓方案比较 18 4 2 矿井基本巷道 23 4 2 1 井筒 23 4 2 2 井底车场 25 4 2 3 主要开拓巷道 27 4 2 4 巷道支护 30 5 准备方式 采区巷道布置 31 5 1 煤层的地质特征 31 5 1 1 采区位置 31 5 1 2 采区煤层特征 31 5 1 3 煤层顶底板岩层性质 31 5 1 4 煤层瓦斯与涌水情况 31 5 1 5 地质构造 31 5 1 6 临近矿井与地表情况 32 5 2 采区巷道布置及生产系统 32 5 2 1 确定采区巷道布置及生产系统的原则 32 5 2 2 采区位置及范围 32 5 2 3 采煤方法及工作面长度的确定 32 5 2 4 确定采区各种巷道的尺寸 支护方式及通风方式 32 5 2 5 煤柱尺寸的确定 33 5 2 6 采区巷道的联络方式 33 5 2 7 采区内工作面接替顺序 33 5 2 8 采区生产系统 33 5 2 9 采区内巷道掘进方法 34 5 2 10 采区生产能力及采出率 34 5 3 采区车场选型设计 35 5 3 1 确定采区车场形式 35 5 3 2 采区主要硐室布置 37 6 采煤方法 38 6 1 采煤工艺方式 38 6 1 1 采区煤层特征及地质条件 38 6 1 2 确定采煤工艺方式 38 6 1 3 回采工作面参数 39 6 1 4 回采工作面破煤与装煤方式 39 6 1 5 回采工作面支护方式 42 6 1 6 端头支护及超前支护方式 43 6 1 7 各工艺过程注意事项 44 6 1 8 回采工作面正规循环作业 45 6 2 回采巷道布置 48 6 2 1 回采巷道布置方式 48 6 2 2 回采巷道参数 48 7 井下运输 51 7 1 概述 51 7 1 1 井下运输设计的原始条件和数据 51 7 1 2 运输距离和货载量 51 7 1 3 矿井运输系统 51 7 2 采区运输设备选择 52 7 2 1 设备选型原则 52 7 2 2 采区设备的选型 52 7 3 大巷运输设备选择 53 7 3 1 运输大巷设备选择 53 7 3 2 辅助运输大巷设备选择 54 8 矿井提升 56 8 1 概述 56 8 1 1 矿井提升设计的原始条件和数据 56 8 1 2 主 副井提升方式 56 8 2 主副井提升 56 8 2 1 主井提升容器选择 56 8 2 2 副井提升容器选择 56 9 矿井通风与安全 58 9 1 矿井通风系统选择 58 9 1 1 矿井通风系统的基本要求 58 9 1 2 矿井通风方式的确定 58 9 1 3 矿井主要通风机工作方式的选择 59 9 1 4 采区通风系统的要求 60 9 1 5 工作面通风方式的选择 60 9 2 采区及全矿所需风量 61 9 2 1 采煤工作面需风量 61 9 2 2 备用工作面需风量 62 9 2 3 掘进工作面需风量 62 9 2 4 硐室需风量 63 9 2 5 其它巷道所需风量 63 9 2 6 矿井总风量计算 63 9 2 7 风量分配 64 9 3 全矿通风阻力的计算 65 9 3 1 矿井通风总阻力计算原则 65 9 3 2 容易和困难时期矿井阻力路线的确定 65 9 3 3 矿井通风阻力计算 65 9 3 4 矿井通风总阻力计算 66 9 3 5 矿井总风阻和等积孔计算 67 9 4 通风机选型 68 9 4 1 选择主要通风机 68 9 4 2 电动机选型 70 9 5 防止特殊灾害的安全措施 71 9 5 1 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施 71 9 5 2 预防井下火灾的措施 72 9 5 3 防水措施 72 10 设计矿井基本技术经济指标 73 一般部分参考文献 74 专题部分 煤岩冲击倾向性及物理力学性质测定 76 1 顶板岩层冲击倾向性测定 76 1 1 概述 76 1 1 1 顶板岩层冲击倾向性分类及指标 76 1 1 2 顶板岩层冲击倾向性测定方法 76 1 2 采样 78 1 3 试样加工与试验 78 1 3 1 试样加工 78 1 3 2 实验系统 80 1 4 试验处理结果及分析 80 1 4 1 抗拉强度 tensile strength 80 1 4 2 岩石块体密度 block density of rock 81 1 4 3 弹性模量 modulus of elasticity 81 1 4 4 弯曲能量指数 bending energy index 81 1 5 主要结论 81 1 6 主要附图 82 2 底板岩层物理力学性质 86 2 1 底板岩样抗压强度的测定 86 2 2 底板岩样弹性模量的测定 86 2 3 底板岩样抗拉强度的测定 87 2 4 底板岩样内聚力 内摩擦角的测定 88 2 5 主要结论 89 2 6 主要附图 89 专题部分参考文献 95 翻译部分 英文原文 97 EME rock burst monitoring in coal mine huafeng 97 1 EME mechanism of rock burst failure 97 1 1 EME Mechanism of Rock Burst Failure 97 1 2 EME Phenomena and Experiment Result of Rock Burst 97 2 forecastinf of rock burst 99 2 1 The principle of EME s forecasting Rock Burst 99 2 2 Methods of the Forecasting Rock Burst 99 3 Application of the eme technique 100 3 1 The Condition of the Tested Working Face 100 3 2 The KBD5 apparatus 100 3 3 Application of the EME Technique 100 3 4 The EME Forecasting Guideline of Rock Burst on the Working Face 101 3 5 EME Forecasting Accuracy 101 4 conclusions 101 中文译文 103 华丰煤矿冲击矿压电磁辐射监测 103 1 冲击矿压的电磁辐射机理 103 1 1 冲击矿压的电磁辐射机理 103 1 2 冲击矿压的电磁辐射现象和实验结果 103 2 冲击矿压的预报 104 2 1 电磁辐射预报冲击矿压的原则 104 2 2 冲击矿压预报方法 105 3 电磁辐射技术的应用 105 3 1 被测工作面的地质条件 105 3 2KBD5 装置 105 3 3 电磁辐射技术的应用 106 3 4 电磁辐射预报工作面冲击矿压指标 106 3 5 电磁辐射预报的精确性 107 4 结论 107 致 谢 108 一一 般般 部部 分分 1 矿区概述及井田地质特征 1 1 矿区概述 1 1 1 矿井地理位置 交通条件矿井地理位置 交通条件 1 1 1 1 矿井地理位置 张双楼煤矿位于徐州市西北 距徐州市约 79 km 在江苏沛县安国镇境内 东距大屯 煤电公司 6 5 km 南距沛县城 16 5 km 具体地理座标 东经 116 45 18 116 52 27 北纬 34 46 56 34 49 05 1 1 1 2 地形特点 本井田地表属黄泛冲积平原 地面较为平坦 地面标高 37m 39m 地势呈西高东 低 坡度三千分之一到五千分之一 略高于微山湖 1 1 1 3 交通条件 井田内有矿到大屯镇公路 6 5 km 并与徐州 沛县公路相接 北上山东 南下徐州甚 为便利 另有矿井铁路专用线 4 0 km 通过徐沛铁路与陇海线 符夹线相连 矿井东有京 杭大运河 南有丰沛运河 交通十分方便 矿区交通位置图如图 1 1 所示 图图 1 1 矿区交通位置图矿区交通位置图 1 1 1 4 居民点分布情况 矿区 居民点 现状由张双楼 陈庄 高庄 梅庙 梅海子 油坊口 袁庄七个自然 村组成 居住总人口 3461 人 910 户 1 1 2 矿区经济状况矿区经济状况 1 1 2 1 矿井临近区域煤矿分布 矿井临近区域有徐州矿务集团公司三河尖煤矿 大屯矿区龙东矿 姚桥矿 徐庄矿 孔庄矿及天能集团沛城矿 以上临近各矿采掘活动不影响本矿井生产 1 1 2 2 矿区工农业生产情况 矿区工业发展迅速 已形成铸造 酿酒 缫丝 纺织 塑编 木材加工 机械制造等 八大工业体系 工业产品 100 余种 张双楼工业园区 形成了板皮加工 塑料编织 铸造 加工 机械制造四大主导产业 矿区农副产品资源丰富 有优质小麦 无公害水稻 高蛋白玉米 等粮食作物 7 4 万亩 芸豆 5000 亩 黄皮洋葱 1000 亩 脱毒土豆 1000 亩 东北毛茄 1000 亩 越冬甘兰 1000 亩 大沙河无籽西瓜 14000 亩 优质红富干苹果 4000 亩 桑园 5000 亩 有年出栏 300 万羽的肉鸭养殖基地 年出栏 150 万羽的合同鸡养殖基地 有大型的波尔山羊养殖基 地 1 1 2 3 矿区电力供应 矿井 110 kV 主电源引自沛县 220 kV 变电站 备用电源引自大屯 110 kV 变电站 由 110 kV 线路送至距矿井 110 kV 变电站 1 1 2 4 建设原材料供应 本矿井建设期间 所需要建设材料 除钢材 木材和部分水泥需由国家计划供应外 砖 石 砂等土产材料 由当地供应 均能满足建设需要 1 1 3 矿区气候条件矿区气候条件 本区属北温带黄淮区 气象具有长江流域的过渡性质 接近北方气候的特点 冬季寒 冷干燥 夏季炎热多雨 春季常有干旱及寒潮 霜冻等自然灾害 但四季分明 气候温和 1 1 3 1 气温 年平均气温 13 8 日最高气温 40 70 1996 年 7 月 18 日 日最低气温 21 3 1967 年 1 月 4 日 1 1 3 2 降水量 年平均降水量 811 7 mm 最大日降水量 340 7 mm 1971 年 8 月 9 日 降水多集中于 7 8 9 月份 占全年降水量的 50 70 1 2 3 月份为枯水季节 1 1 3 3 风向 全年以东南 偏东风为最多 年平均风速 3 2 m s 1 1 3 4 蒸发量 年平均最大蒸发量 1873 5 mm 1968 年 最小蒸发量 1273 9 mm 1985 年 本区属季节性大陆性气候 1 1 4 矿区水文情况矿区水文情况 1 1 4 1 矿井水文地质 本区属古黄河泛滥区 地表广泛分布含云母碎屑之粉砂土 细砂土游积物 地貌类型 属黄淮冲积平原 地面标高 37 00 39 00m 地表水系不发育 仅在 20 勘探线处有一条 间歇性河流 大沙河 1 1 4 2 矿区供水 1 供水水源地的选择 张双楼井田主要含水层有第四系 含 第四系底砾石层 分界砂岩 山西组煤层 顶底板砂岩 太原组灰岩及奥陶系灰岩 根据多年的水质化验资料 第四系底砾层以下到 奥灰含水层的水质类型为 SO4 K Na Ca 或 SO4 Ca 型 矿化度普遍在 3 3 g L 以上 硫酸 根 SO42 氯离子 CL 及钙离子 Ca2 含量比较高 不适合直接作为饮用水源 只 有第四系 含的水 其矿化度小于或接近 1 g L 硫酸根 SO42 氯离子 CL 及 钙离子 Ca2 含量相对比较低 属于 HCO3 K Na 型水 可以直接饮用 一直作为矿区 生产及生活用水水源 2 供水方式及供水量 本矿供水方式为自备水源井供水 分工人村居民区 风井居民区和工业广场三片进行 供水 工人村有 2 口水源井 井深在 150 180 m 单井水量在 60 m3 h 主要供给居民区 生活用水及医院 学校 食堂用水 风井区有 2 口水源井 井深在 140 160 m 单井水量 在 50 m3 h 主要供给风井区居民生活用水及井下防尘用水 工业广场生产区有 2 口水源井 井深 160 170 m 单井水量 55 m3 h 主要供给食堂 澡堂 办公楼等生活和生产用水 1 2 井田地质特征 1 2 1 井田地形与勘探程度井田地形与勘探程度 本井田地表属黄泛冲积平原 地面较为平坦 地面标高 37m 39m 地势呈西高东 低 坡度三千分之一到五千分之一 略高于微山湖 全区经过普查 详查 精查勘探及使用综合勘探的精查补充勘探后 使完成勘探线 21 条 平均间隔 500m 钻孔 119 个 共计工程量为 40639 57m 其中水文钻孔 6 个 共计工 程量为 3732 65m 根据勘探情况 矿区的地质条件已基本清楚 1 2 2 井田煤系地层概述井田煤系地层概述 本区地层属华北型 煤系地层为石炭 二迭系 均为第四系或侏罗 白垩系所覆盖 区内揭露的地层有奥陶系下统肖县组 未揭穿 马家沟组 奥陶系中统阁庄组 八陡组 石炭系中统本溪组 石炭系上统太原组 二迭系下统山西组和下石盒子组 二迭系上统上 石盒子组 侏罗 白垩系 第四系 现按地层生成顺序叙述如下 1 奥陶系下统肖县组 O1x 本区仅一个钻孔揭露 最大揭露厚度 175 m 岩性为灰 灰白色微带肉红色白云岩 灰质白云岩 夹灰黑色微晶灰岩 泥砾灰岩 2 奥陶系下统马家沟组 O1m 本区仅一个钻孔全层揭露 全组厚度约 198 m 岩性上部为灰色或呈浅褐色隐晶质灰 岩夹薄层白云岩和含白云质灰岩 下部为似豹斑状灰岩 夹泥质条带 与下伏肖县组地层 呈整合接触 3 奥陶系中统阁庄组 O2g 本区仅个别钻孔揭露 全组厚约 113 m 岩性由浅灰 灰白或浅褐色微晶状白云岩 灰质白云岩夹薄层泥灰岩 灰岩组成 与下伏马家沟组地层呈整合接触 4 奥陶系中统八陡组 O2b 本区仅个别钻孔揭露 全组厚约 25 m 由灰 棕灰色厚层状质纯隐晶质灰岩夹薄层灰 绿色泥岩组成 与下伏阁庄组地层呈整合接触 5 石炭系中统本溪组 C2b 本区仅少数钻孔揭露 全组厚约 20 38 29 m 为海陆交替相沉积 中 上部主要由 浅灰色致密状灰岩夹灰绿色 杂色泥岩组成 下部为绛紫色泥岩及褐黄色铝土质泥岩 偶 含薄层灰岩 底部为一层绛紫色铁质泥岩与下伏奥陶系中统八陡组地层呈假整合接触 6 石炭系上统太原组 C3t 本区大多数钻孔揭露 全组厚 145 179 159 m 本组地层为海陆交互相沉积 是本区 主要含煤地层之一 沉积旋回清晰 标志层明显 发育了薄 厚层灰岩十三层及十一层薄 煤 其中 一 四 十二灰是全区标志层 本组主要由灰色细 中粒砂岩 灰黑色泥岩 砂泥岩 灰岩和煤组成 一 二灰为生物化学岩 常具方解石晶体 四灰最厚 平均 8 21 m 且含燧石 十二灰中下部富含蜓科化石及燧石 无名灰上 九灰下赋存 17 煤 十二灰 下赋存 21 煤 为本区主要可采煤层 底部以一层铝质泥岩与下伏本溪组地层分界 呈整 合接触 7 二迭系下统山西组 P11 本区主要含煤地层之一 整合于太原组地层之上 全组厚 93 185 113 m 本组地层 属过渡相沉积 即由泻湖海湾波浪带 泻湖海湾 滨海沼泽相组成 沉积旋回明显 大体 可分为三个沉积旋回 含煤 1 5 层 其中 7 煤为本区主采煤层 8 二迭系下统下石盒子组 P12 本区含煤地层之一 全组厚 161 247 220 m 本组为内陆湖泊沼泽相沉积 上段由杂 色泥岩 砂泥岩间夹灰白 灰绿色粉细砂岩等组成 底部为一厚层状浅灰 灰白色中细粒 砂岩 局部为粗粒砂岩 柴砂 下段由灰色或灰绿色夹紫红色斑点泥岩 砂泥岩及灰色 砂岩组成 局部发育有 1 2 层薄煤 均不可采 底部为一层灰白 灰绿色中粗粒砂岩 俗 称分界砂岩 全区稳定 为本区对比标志层 本组地层与下伏山西组地层呈整合接触 9 二迭系上统上石盒子组 P21 本区揭露残留地层厚度 12 175 101 m 上部由杂色泥岩 砂质泥岩为主 间夹薄层 灰绿 绛紫色砂岩 内含大量铝土质和菱铁质鲕粒 下部由紫红 灰绿色中细粒砂岩为主 间夹杂色砂质泥岩及蛋青色薄层铝土质泥岩 砂泥岩组成 底部为紫色或灰白色中 粗粒 含砾石英砂岩 奎山砂岩 与下伏下石盒子组地层呈整合接触 10 侏罗 白垩系 J K 本区内揭露残留地层最大厚度 509 m 13 2 孔 平均 290 m 上部由深灰 暗紫色泥 岩 砂泥岩夹砂岩组成 下部由绛紫色 紫红色砂泥岩 灰绿色细砂岩夹砾岩组成 底部 常有一层较厚的绛紫色 紫红色含砾砂岩 砾石成份为石英岩 灰岩等 砾径 1 6 mm 厚度变化大 局部相变为砂泥岩或砂岩 与下伏地层呈不整合接触 11 第四系 Q 为一套松散沉积物 由粘土 砂质粘土 细中粗砂及砂砾层组成 与下伏各系地层呈 不整合接触 厚度 196 319 250 m 在井田走向上由东北向西南增厚 倾向上中深部最薄 向两侧逐渐增厚 地质综合柱状图如图 1 2 所示 1 2 3 井田地质构造 最主要地质变动井田地质构造 最主要地质变动 1 2 3 1 地质构造 张双楼井田是一个被东 西 南边界断层包围的相对独立的 完整封闭的地质构造单 元 为一倾向 NW 走向略有变化的单斜构造 地层倾角一般在 14 24 左右 兹将区内 主要构造发育情况简述如下 1 褶曲 井田内自东向西发育的褶曲依次为 冯家向斜 后周田背斜 图图 1 2 地质综合柱状图地质综合柱状图 2 断层 经地震勘探及钻探 井田内有两条大断层 走向近 EW 的断层将井田分为两部分 走 向近 NS 的断层为井田西部边界 3 岩浆岩 该井田岩浆岩活动主要表现在燕山晚期 以基性岩为主 岩浆岩呈岩床或岩脉侵入到 煤系地层之中 钻孔揭露岩浆岩侵入最高层位为四灰底 对太原组煤层有着一定的破坏作 用 1 2 3 2 最主要地质变动 张双楼井田隶属于丰沛煤田 地质构造特征受区域构造运动所控制 丰沛煤田构造特 征 模式 是在特定环境中 由不同时期 不同方向张力的相继作用 造成了它们即继承 又转化 即断陷又隆升的伸展构造格局 印支期运动又发生了南北方向的强大水平挤压 形成了一系列东西向背斜 如凫山背 斜 丰沛背斜以及它们之间的向斜 在背斜隆起弯曲的过程中 形成了一系列走向 NE 逆 冲迭瓦状压扭断裂系统 在背斜的中和面之上追踪 NE NW 向节理产生近 EW 向横张断 裂 这就是丰沛断裂 三河尖断裂 凫山断裂 张双楼断裂等 燕山期运动太平洋板块向欧亚大陆俯冲 中国东部处于向东仰冲带 地幔上抬 地壳 拉伸变薄 鲁西以泰山为中心的隆起 南北方向的伸展 使原先存在 EW 向大断裂进一步 向下 南 撕裂滑移 差异升降 上升 北 盘为剥蚀区 下降 南 盘依次旋转下落使 侏罗白垩世地层充填在箕状拗陷中 三河尖井田的山西组 7 9 煤遭受剥蚀较为典型 煤 层内瓦斯 地热外逸 并且产生了一系列近 SN 向的调节断裂 如峄山断裂 孙氏店断裂 嘉祥断裂及张双楼井田的 F1 断裂 1 2 4 井田水文地质特征井田水文地质特征 井田为一走向北东 倾向北西之单斜构造 上覆较厚的以粘性土为主的冲积层 四周 被断层所切 并被透水性弱的侏罗白垩系环绕 地表水与煤系含水层之间的直接联系十分 微弱 使本区地下水处于一个独立的封闭 半封闭的水文地质单元块段 经精查补充勘探资料计算并参照相邻矿井实际涌水量资料 根据补充地质报告审查意 见 本矿井正常涌水量为 200 m3 h 最大涌水量为 280 m3 h 1 3 煤层特征 1 3 1 煤层煤层 本区主要含煤地层为石炭二迭系 其中 石炭系太原组 二迭系山西组 总厚度 272 m 含煤 16 层 平均累计厚度 9 30 m 含煤系数 3 40 含主要可采煤层 1 层 7 煤 平均总厚度 5 0 m 7 煤大体上走向北东 倾向北西 倾角 14 24 平均 17 煤层风氧化带埋深约 280 m 表表 1 1 可采煤层特征表可采煤层特征表 煤层 厚度 m 倾角 容重 t m3 煤层结构 稳定程度 可采情况 7 4 8 5 2 5 0 14 24 17 1 36 简单 稳定 可采 1 3 2 煤层的围岩性质煤层的围岩性质 表表 1 2 煤层顶底板岩石物理性质煤层顶底板岩石物理性质 类别 岩石 名称 厚度 m 岩性特征 顶 板 直接 顶 泥岩 10 28 深灰色 致密块状 含大量植物化石及黄铁矿薄膜 老顶 中砂 岩 2 89 灰 灰白色 成分以石英 长石为主 含较多暗色矿物 泥质胶结 水平层理 下部泥质含量增多 局部为砂质泥岩 见植物化石 底 板 直接 底 泥岩 4 68 灰黑色 致密性脆 遇到水容易膨胀 含植物化石 老底 砂质 泥岩 7 5 深灰色 块状 下部含砂较多 致密性脆 1 3 3 煤的特征煤的特征 7 煤煤质 黑 黑褐色 呈油脂 半暗淡光泽 鳞片状及厚薄不等的条带状结构 条 痕呈褐色 硬度 不规则断口 内生裂隙发育 性脆易碎 为光亮 半暗型煤 其 煤质分析见表 1 3 和表 1 4 表表 1 3 可采煤层煤样工业分析成果表可采煤层煤样工业分析成果表 项目 煤层 水份 Mad 灰份 Ad 挥发份 Vdaf 硫份 St d 7 原煤 0 55 3 40 1 76 66 7 64 36 43 17 94 66 26 7 49 12 37 86 65 0 30 1 03 0 65 42 精煤 0 96 3 03 2 09 53 4 96 10 86 17 94 66 32 71 49 01 38 15 53 0 39 0 62 0 52 12 表表 1 4 可采煤层元素分析统计表可采煤层元素分析统计表 煤层 煤种 Cdaf Hdaf Ndaf Odaf 7 气煤 81 39 84 81 83 62 21 5 02 5 77 5 50 21 0 68 1 50 1 42 21 8 34 11 59 9 53 21 用途 根据本矿的煤质情况及当地市场的需求 本矿生产的原煤和经加工的块煤主要 用于电厂 热电厂和分散客户 可主要作为电力 船舶 锅炉用煤及其他工业用煤 另外 还可作为良好的炼焦用煤 煤的容重 经过化验分析得出 7 煤为 1 36 t m3 硬度中硬 普氏硬度为 2 3 瓦斯含量 区内各主要可采煤层 CH4平均含量为 0 039 0 124 cm3 g CO2各煤层平均 含量为0 346 0 503 cm3 g 可采煤层瓦斯自然成分以N2为主占64 91 77 24 CO2次之 19 28 33 62 CH4含量仅占 3 38 9 11 全矿井相对瓦斯涌出量为 1 0 m3 t d 绝对 瓦斯涌出量为 3 73 m3 min 根据 煤矿安全规程 规定 本矿井属低瓦斯矿井 煤尘及其爆炸性 根据勘探资料及临矿的生产经验 综采 炮采 炮掘 机掘最大煤 尘浓度和平均浓度分别为 337 8 mg m3 136 8 mg m3 36 3 mg m3 16 7 mg m3 37 4 mg m3 10 4 mg m3 35 4 mg m3 16 2 mg m3 各煤层仰制煤尘爆炸最低岩粉量均在 80 以上 均 属于有煤尘爆炸危险性煤层 因此生产设计中应注意做好洒水及其它的防范工作 煤的自燃性 7 煤均属于易于自燃的煤层 发火期为 3 6 个月 所以设计中应该提高 采掘速度 合理安排回采与掘进之间的关系 尽量减少煤巷空闲情况的出现 采空区要求 封闭严实 以防止余煤的自燃 表表 1 5 煤层瓦斯涌出量及煤尘爆炸指数煤层瓦斯涌出量及煤尘爆炸指数 煤层名称 绝对瓦斯涌出量 m3 min 相对瓦斯涌出量 m3 t d 煤尘爆炸指数 7 煤 3 73 1 0 43 01 2 井田境界和储量 2 1 井田境界 2 1 1 井田范围井田范围 东部边界 以 2 号勘探线为界 西部边界 以控制可靠 落差 30 50 m 的 F2 断层为界 南部边界 以山西组 7 号煤层风氧化带为界 北部边界 以 7 号煤层 1200 m 水平为界 2 1 2 开采界限开采界限 开采上限 7 号煤层以上无可采煤层 下部界限 根据勘探资料可知煤层在 1200 以下向北部延深 区域资料在近距离内无 大的断层 因此深部是一无限煤田 2 1 3 井田尺寸井田尺寸 井田走向的最大长度为 10 69 km 最小长度为 9 86 km 平均长度为 10 27 km 井田 倾斜方向的最大长度为 3 29 km 最小长度为 3 19 km 平均长度为 3 26 km 煤层倾角最 大为 24 最小为 14 平均 17 井田平均水平宽度为 3 12 km 井田赋存状况示意图如图 2 1 所示 图图 2 1 井田赋存状况示意图井田赋存状况示意图 井田水平面积按下式计算 SHL 2 1 式中 S 井田的水平面积 km2 H 井田的平均水平宽度 m L 井田的平均走向长度 m 则井田的水平面积为 2 3 12 10 2732 04 Skm 2 2 矿井工业储量 2 2 1 井田地质勘探井田地质勘探 2 2 1 1 勘探类型 本区断层发育集中 强度大 故属于中等构造 但煤层稳定 对比可靠 故属于稳定 煤层 所以确定本矿井勘探类型为二类一型 2 2 1 2 钻孔及勘探线分布情况 全区经过普查 详查 精查勘探及使用综合勘探的精查补充勘探后 使完成勘探线 21 条 平均间隔 500 m 钻孔 119 个 共计工程量为 40639 57 m 其中水文钻孔 6 个 共计 工程量为 3732 65 m 根据勘探情况 矿区的地质条件以基本清楚 2 2 2 煤层可采厚度煤层可采厚度 区内赋含煤层数目较多 在目前的经济技术条件下 除 7 煤外 其它煤层均无开采利 用价值 7 煤厚度均匀 只有在 12 勘探线附近煤层较薄 最低可采厚度定为 0 8 m 2 2 3 矿井工业储量的计算矿井工业储量的计算 由地质勘探知 本矿井可采煤层仅有一层 为 7 煤 7 煤煤层结构简单 赋存稳定 矿井工业储量分开采水平按式 2 2 计算 计算结果见表 2 1 cosZm rS 2 2 式中 Z 矿井工业储量 Mt m 煤层厚度 m r 煤层容重 7 煤容重为 1 36 t m3 S 煤层水平面积 km2 煤层倾角 表表 2 1 各开采水平工业储量各开采水平工业储量 开采水平 m 煤层厚度 m 煤层容重 t m3 煤层水平面积 km2 煤层倾角 工业储量 Mt 600 5 1 36 18 140 17 129 699 1000 5 1 36 13 284 17 94 979 合计 31 424 224 678 2 3 矿井可采储量 2 3 1 井田边界保护煤柱井田边界保护煤柱 根据张双楼矿的实际情况 井田边界保护煤柱取 30 m 则井田边界保护煤柱的损失按 式 2 3 计算 计算结果见表 2 2 6 10PHLmr 2 3 式中 P 井田边界保护煤柱损失 Mt H 井田边界煤柱宽度 m L 井田边界长度 m m 煤层厚度 m r 煤层容重 1 36 t m3 表表 2 2 井田边界保护煤柱井田边界保护煤柱 开采水平 m 井田边界长度 m 煤柱留设宽度 m 煤层厚度 m 容重 t m3 保护煤柱 Mt 600 13766 380 30 5 1 36 2 808 1000 12957 104 30 5 1 36 2 644 合计 26723 484 30 5 1 36 5 452 2 3 2 工业广场保护煤柱工业广场保护煤柱 工业广场的占地面积 根据 煤矿设计规范中若干条文件修改决定的说明 中第十五 条 工业场地占地面积指标见表 2 3 表表 2 3 工业广场占地面积指标表工业广场占地面积指标表 井型 Mt a 占地面积指标 ha 0 1Mt 2 4 及以上 1 0 1 2 1 8 1 2 0 45 0 9 1 5 0 09 0 3 1 8 矿井井型设计为 1 8 Mt a 因此由表 2 3 可以确定本设计矿井的工业广场为 21 6 ha 取工业广场的尺寸为 400 m 500 m 的长方形 工业广场所在位置煤层倾角为 17 其中心处埋藏深度为 713 m 该处表土层厚度为 50 m 主井 副井 风井和地表建筑物均布置在工业广场内 建筑物 水体 铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程 第 14 条和第 17 条规定 工业广场属于 级保护 需要留设 20 m 宽的围护带 本矿井的地质条件及冲积层和基岩 移动角见表 2 4 表表 2 4 地质条件 冲积层及岩层移动角地质条件 冲积层及岩层移动角 广场中心深度 m 煤层倾角 煤层厚度 m 表土层厚度 m 713 17 5 50 40 75 75 62 25 工业广场压煤计算示意图如图 2 2 所示 工业广场保护煤柱计算结果见表 2 5 表表 2 5 工业广场保护煤柱工业广场保护煤柱 工业广场长度 m 工业广场宽度 m 围护带宽度 m 压煤面积 km2 工业广场保护煤柱 Mt 500 400 20 1 0268 7 342 2 3 3 断层和井筒保护煤柱断层和井筒保护煤柱 我国井工开采时断层保护煤柱留设经验汇总见表 2 6 表表 2 6 断层保护煤柱留设方法断层保护煤柱留设方法 断层落差 H 留设尺寸 H 50 m 50 m 30 m H 50 m 30 m H50 m 因此根据以往的开采经验留设 50 m 的断层保护煤柱 断层保护煤柱计算结果见表 2 7 同时主副井筒 风井井筒在工业广场 内 不需要另外留设保护煤柱 表表 2 7 断层保护煤柱断层保护煤柱 开采水平 m 断层长度 m 断层保护煤柱宽度 m 保护煤柱面积 km2 断层保护煤柱 Mt 600 10410 50 0 5205 3 7215 1000 10410 50 0 5205 3 7215 合计 1 041 7 443 矿井的永久保护煤柱损失量汇总表见表 2 8 表表 2 8 永久保护煤柱损失量永久保护煤柱损失量 保护煤柱形式 600 水平损失量 Mt 1000 水平损失量 Mt 损失量 Mt 井田边界保护煤柱 2 808 2 644 5 452 工业广场保护煤柱 7 342 0 7 342 断层和井筒保护煤柱 3 7215 3 7215 7 443 合计 13 8715 6 3655 20 237 2 3 4 矿井可采储量矿井可采储量 矿井可采储量是矿井设计的可以采出的储量 可按式 2 4 计算 计算结果见表 2 9 kg ZZPC 2 4 式中 k Z 矿井可采储量 Mt g Z 矿井工业储量 Mt P 保护工业场地 井筒 井田境界 河流 湖泊 建筑物 大断层等留设的 永久保护煤柱损失量 Mt C 采区采出率 根据 规范 2 1 4 条规定 采区采出率 厚煤层不小于 0 75 中厚煤层不小于 0 8 薄煤层不小于 0 85 本设计矿井 7 煤厚度为 5 m 属于厚煤层 因此采区采出率选择 0 75 表表 2 9 矿井可采储量表矿井可采储量表 开采水平 m 矿井工业储量 Mt 永久保护煤柱损失量 Mt 采区采出率 矿井可采储量 Mt 600 129 699 13 8715 0 75 86 871 1000 94 979 6 3655 0 75 66 460 合计 224 678 20 237 0 75 153 331 3 矿井工作制度 设计生产能力及服务年限 3 1 矿井工作制度 根据 煤炭工业矿井设计规范 2 2 3 条规定 矿井设计宜按年工作日 330 天计算 每 天净提升时间宜为 16 小时 矿井工作制度采用 三八制 作业 两班生产 一班检修 3 2 矿井设计生产能力及服务年限 3 2 1 确定依据确定依据 煤炭工业矿井设计规范 第 2 2 1 条规定 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 煤 田地质条件复杂 储量有限 则不能将矿区规模定得太大 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 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 3 2 2 矿井设计生产能力矿井设计生产能力 本矿井井田范围内煤层赋存简单 地质条件较好 首采煤层平均厚度 5 m 煤层平均 倾角 17 属缓倾斜煤层 矿区周边煤炭市场需求量