三河尖矿2.4 Mta新井设计-声发射监测冲击矿压技术及其应用 采矿工程专业毕业论文 毕业设计.pdf

中 国 矿 业 大 学 本科生毕业论文 姓 名 李李 许许 伟伟 学 号 09063730 学 院 矿矿 业业 工工 程程 学学 院院 专 业 采采 矿矿 工工 程程 论文题目 三河尖矿三河尖矿 2 4 Mt aMt a 新井设计新井设计 专 题 声发射监测冲击矿压技术及其应用声发射监测冲击矿压技术及其应用 指导教师 窦窦 林林 名名 职 称 教教 授授 2010 年 6 月 徐州 中国矿业大学毕业设计论文任务书 学院 矿业工程学院 专业年级 采矿工程 06 级 学生姓名 李许伟 任务下达日期 年 月 日 毕业论文日期 年 月 日至 年 月 日 毕业论文题目 三河尖矿 2 4 Mt a 新井设计 毕业论文专题题目 声发射监测冲击矿压技术及其应用 毕业论文主要内容和要求 毕业论文主要内容和要求 按照采矿工程专业毕业设计大纲要求 完成一般部分三河尖矿 2 4Mt a 新 井设计和专题部分声发射监测冲击矿压技术及其应用 英译汉中文字数 3000 以上 院长签字 指导教师签字 中国矿业大学毕业论文指导教师评阅书 指导教师评语 基础理论及基本技能的掌握 独立解决实际问题的能力 研 究内容的理论依据和技术方法 取得的主要成果及创新点 工作态度及工作量 总 体评价及建议成绩 存在问题 是否同意答辩等 成 绩 指导教师签字 年 月 日 中国矿业大学毕业论文评阅教师评阅书 评阅教师评语 选题的意义 基础理论及基本技能的掌握 综合运用所学知 识解决实际问题的能力 工作量的大小 取得的主要成果及创新点 写作的规范程 度 总体评价及建议成绩 存在问题 是否同意答辩等 成 绩 评阅教师签字 年 月 日 中国矿业大学毕业论文答辩及综合成绩 答 辩 情 况 提 出 问 题 回 答 问 题 正 确 基本 正确 有一 般性 错误 有原 则性 错误 没有 回答 答辩委员会评语及建议成绩 答辩委员会主任签字 年 月 日 学院领导小组综合评定成绩 学院领导小组负责人 年 月 日 摘 要 本设计包括三个部分 三河尖矿 2 4 Mt a 新井设计 声发射监测冲击矿压技术及其 应用 专题论文和 A study on coal mining under large reservoir areas 翻译 1 三河尖矿 2 4 Mt a 新井设计 三河尖煤矿位于江苏省徐州市北面 交通便利 井田走向 东西 长约 4 65 km 倾 向 南北 长约 3 65 km 井田总面积为 16 99 km2 主采煤层为 7 号煤 9 号煤 平均倾 角为 13 煤层平均总厚为 15 0 m 井田地质条件较为简单 矿井正常涌水量为 60 m3 h 最大涌水量为 120 m3 h 涌水量不大 矿井绝对瓦斯涌出量为 15 m3 min 相对瓦斯涌出量 为 3 024 m3 t 为低瓦斯矿井 井田工业储量为 34603 万 t 矿井可采储量 22235 万 t 设计矿井生产能力为 2 4 Mt a 服务年限为 66 18 a 选择矿井年工作日为 330 d 工作 制度为 四六 制 井田设计为立井两水平开拓 共分 6 采区 1 带区 采用前进式开拓方式 第一水平 分 2 采区 1 带区 服务年限为 32 46 年 主井采用一对 16 吨箕斗提升 副井采用一对 1 5 吨矿车双层四车罐笼提升 大巷采用胶带运输机运煤 辅助运输采用矿车 矿井通风方式 为中央并列式通风 设计一个采区保证矿井生产能力 矿井首采区为北一带区 带区内共划分为 8 个条带 条带宽为 200m 长为 1040 m 设计工作面为 7104 工作面 采用放顶煤开采 端部斜切进刀 工作面采用液压支架 支护 两巷超前支护采用单体支柱 工作面采用 U 型通风方式通风 一般部分共包括 10 章 1 矿区概述及井田地质特征 2 井田境界和储量 3 矿井工 作制度及设计生产能力 服务年限 4 井田开拓 5 准备方式 带区巷道布置 6 采煤方 法 7 井下运输 8 矿井提升 9 矿井通风与安全 10 矿井基本技术经济指标 2 专题论文 声发射监测冲击矿压技术及其应用 该论文主要研究了声发射法监测冲击矿压的原理 并分析了华亭矿的声发射监测数据 3 翻译文章 A study on coal mining under large reservoir areas 译文 大型水库下采煤的研究 主要讲述了越城水库下沈家庄矿安全开采的内容 关键词 关键词 矿井设计 立井开拓 准备 采煤 冲击矿压 ABSTRACT This design includes of three parts the new design of 2 4Mt Sanhejian Mine the special subject part of Acoustic emission monitoring burst technology and its applications and the translation part of A study on coal mining under large reservoir areas 1 the new design of 2 4 Mt Sanhejian Mine Sanhejian Mine is situated in the North of Xuzhou city Jiangsu province The traffic of road and railway is very convenient to the mine The run of the minefield is 4 65 km the width is about 3 65 km well farmland total area is 16 99 km2 No 7and No 9 are the main coal seams and the average dip angle is 13 degree The average thickness of the seams is about 15 0m in all and the geology of the coalfield is simple The normal water flow of the mine is 60 m3 per hour and the max is 120 m3 per hour The absolute outflow of gas is 15 362 m3 min and the relative gas emissions 3 042 m3 t as a low gas mine The industrial reserve of the minefield is 346 03 million tons and the recoverable reserve is 222 35 million tons The designed productive capacity is 2 4 Mt a and the service life of the mine is 66 18 years Four six as the working system is used in the Sanhejian Mine It produced 330d a Sanhejian mine is developed by vertical shaft with two levels The whole mine which is developed forward contains 6 panels and 1 band The first level is divided into 2 panels and 1band with the service life of 32 46 years The main shaft is hoisted with double skips of 16 tons and the auxiliary shaft is hoisted with double cages of 1 5 tons of double four car In the main haulage way the coal is transported by belt conveyer and the mine car is used as the auxiliary transportation equipment in the main rail tunnel The ventilation mode of the mine is center to center The mine productive capacity is guaranteed by one mining area The first mining area is N1 band which is cut into 8 strips of which the width is 200 m and the length is 1040m The designed coalface is 7104 With top coal caving and end miter feeding the working face is supported with hydraulic support and the double advance lanes are supported with single pillar The ventilation mode of the coalface is U type The general part includes ten chapters 1 An outline of the mine and the geology of the coalfield 2 Boundary and the reserve of mine 3 The service life and working system of mine 4 The development engineering of coalfield 5 The layout of mining area 6 Coal mining method 7 Underground transportation 8 Mine hoisting 9 Mine ventilation and safety 10 The basic economic and technical index 2 The special part Acoustic emission monitoring burst technology and its application The thesis mainly study the principle of the acoustic emission method to monitor burst and analyzes Huating Mine AE monitoring data 3 The translation part of A study on coal mining under large reservoir areas The translation part mainly studys on how to exploit the Shenjiazhuang Mine under Yuecheng reservoir safely Keywords mine design vertical shaft development preparation coal mining burst 目 录 一般部分一般部分 1 1 矿区概述及井田地质特征矿区概述及井田地质特征 1 1 1 矿区概述 1 1 1 1 交通地理位置 1 1 1 2 地形地势 1 1 1 3 河流 湖泊 地表水系 1 1 1 4 气候条件 1 1 1 5 自然地震 3 1 1 6 电力供应 3 1 2 井田地质特征 3 1 2 1 地层 3 1 2 2 地质构造 5 1 2 3 水文地质 5 1 2 4 其他有益矿产 6 1 3 煤层特征 6 1 3 1 可采煤层 6 1 3 2 煤质 7 1 3 3 瓦斯 7 1 3 4 煤尘及煤的自燃倾向 8 1 3 5 地温 8 1 3 6 冲击地压 8 2 2 井田境界和储量井田境界和储量 9 2 1 井田范围 9 2 1 1 井田边界 9 2 1 2 开采界限 9 2 2 矿井工业储量 10 2 2 1 储量计算的步骤 10 2 2 2 井田地质勘探 10 2 2 3 工业储量计算 10 2 3 矿井可采储量 12 2 3 1 安全煤柱 13 2 3 2 矿井永久保护煤柱损失量 13 2 3 3 矿井可采储量 14 3 3 矿井工作制度及设计生产能力 服务年限矿井工作制度及设计生产能力 服务年限 15 3 1 矿井工作制度 15 3 2 矿井设计能力及服务年限 15 3 2 1 确定依据 15 3 2 2 矿井设计生产能力 15 3 2 3 矿井服务年限 15 3 2 4 井型校核 15 4 4 井田开拓井田开拓 17 4 1 井田开拓的基本问题 17 4 1 1 确定井筒形式 数目 位置及坐标 17 4 1 2 工业广场位置 形状的确定 19 4 1 3 开采水平 19 4 1 4 大巷布置 20 4 2 方案比较 20 4 2 1 开拓方案的提出及粗略比较 20 4 2 2 经济比较 26 4 3 矿井基本巷道 29 4 3 1 井筒 29 4 3 2 井底车场 33 4 3 3 主要开拓巷道 35 5 5 准备方式准备方式 带区巷道布置带区巷道布置 38 5 1 煤层地质特征 38 5 1 1 带区煤层特征 38 5 1 2 地质构造 38 5 1 3 顶底板特性 38 5 1 4 水文地质 39 5 1 5 地表情况 39 5 2 带区巷道布置及生产系统 39 5 2 1 带区位置及范围 39 5 2 2 带区内分带的划分 39 5 2 3 带区巷道布置 39 5 2 4 工作面接替顺序 41 5 2 5 带区主要生产系统 41 5 2 6 带区巷道掘进 41 5 2 7 带区生产能力及采出率 42 5 3 带区车场选型设计 43 5 3 1 确定车场形式 43 5 3 2 带区主要硐室布置 44 6 6 采煤方法采煤方法 45 6 1 采煤工艺方式 45 6 1 1 带区煤层特征及地质条件 45 6 1 2 确定采煤工艺方式 45 6 1 3 回采工作面参数 46 6 1 4 回采工作面破煤与装煤方式 47 6 1 5 回采工作面运煤方式 48 6 1 6 回采工作面支护方式 48 6 1 7 采放比 放煤步距 放煤方式 51 6 1 8 各工艺过程注意事项 52 6 1 9 回采工作面正规循环作业 53 6 2 回采巷道布置 55 6 2 1 回采巷道布置方式 55 6 2 2 回采巷道参数 55 7 7 井下运输井下运输 58 7 1 概述 58 7 1 1 运输设计的原始条件与数据 58 7 1 2 运输距离与货载量 58 7 1 3 矿井运输系统 58 7 2 带区运输设备选择 59 7 2 1 设备选型原则 59 7 2 2 带区煤炭运输设备选型 59 7 2 3 带区辅助运输设备选型 61 7 3 大巷运输设备选择 63 7 3 1 运输大巷设备选型 63 7 3 2 辅助运输大巷设备选型 63 8 8 矿井提升矿井提升 65 8 1 概述 65 8 2 主副井提升 65 8 2 1 主井提升 65 8 2 2 副井提升 67 9 9 矿井通风及安全技术矿井通风及安全技术 68 9 1 矿井通风系统的选择 68 9 1 1 矿井概况 68 9 1 2 矿井通风系统的基本要求 68 9 1 3 矿井通风方式的确定 68 9 1 4 矿井通风方法确定 69 9 1 5 带区通风基本要求 70 9 1 6 带区通风系统 70 9 1 7 工作面通风方式及风向 70 9 1 8 矿井通风容易与困难时期确定 71 9 2 带区及全矿所需风量 74 9 2 1 采煤工作面实际需风量 74 9 2 2 备用工作面需风量 75 9 2 3 掘进工作面需风量 75 9 2 4 硐室需风量 77 9 2 5 其它巷道需风量 77 9 2 6 矿井总需风量 77 9 2 7 风量分配 78 9 3 全矿通风阻力的计算 79 9 3 1 矿井通风总阻力计算原则 80 9 3 2 矿井最大最小阻力路线 80 9 3 3 矿井通风阻力计算 80 9 3 4 矿井通风总阻力 81 9 3 5 总等积孔 82 9 4 选择矿井通风设备 82 9 4 1 选择主扇 82 9 4 2 电动机选型 87 9 5 防止特殊灾害的安全措施 87 9 5 1 瓦斯管理措施 87 9 5 2 煤尘的防治 87 9 5 3 预防井下火灾的措施 88 9 5 4 防水措施 88 10 10 设计矿井基本技术经济指标设计矿井基本技术经济指标 89 参考文献参考文献 90 专题部分专题部分 声发射监测冲击矿压技术及其应用实例声发射监测冲击矿压技术及其应用实例 91 1 1 引言引言 91 2 2 煤矿动压介绍煤矿动压介绍 91 2 1 冲击矿压现象形成特点及分类 91 2 1 1 冲击矿压现象 91 2 1 2 冲击矿压的特点 91 2 1 3 冲击矿压分类 92 2 1 4 冲击矿压和矿山震动对环境的影响 92 2 2 冲击矿压发生机理 93 2 2 1 冲击矿压影响因素 93 2 2 2 冲击矿压发生的机理及判据 94 3 3 声发射技术声发射技术 95 3 1 声发射的物理基础及特点 95 3 1 1 声发射的物理基础 95 3 1 2 岩石中的声发射源 95 3 1 3 岩石声发射信号的形状与频率频谱 95 3 2 岩石变形过程中的声发射 96 3 2 1 载荷的增长对岩石声发射的影响 96 3 2 2 稳定载荷下声发射频度的变化 98 3 2 3 循环载荷下声发射频度的变化 99 3 2 4 温度对声发射的影响 99 3 3 声发射的测量与观测 100 3 3 1 固定式连续声发射监测探头的布置 100 3 3 2 流动声发射监测探头的布置 100 3 4 冲击矿压动力危险声发射预测 101 3 4 1 站式连续监测 101 3 4 2 危险性监测的基础 101 3 4 3 冲击矿压危险性评价指标的确定 102 3 4 4 冲击矿压危险状态的分类 102 3 4 5 冲击矿压危险状态的预测 103 3 5 激发声发射法监测 105 4 4 应用实例应用实例 106 4 1ARES 5 E 地音监测系统的监测数据分析 106 4 2ARES 5 E 地音监测系统实例分析 108 4 3 小结 111 5 5 结论结论 112 参考文献参考文献 113 翻译部分翻译部分 英文原文英文原文 115 中文译文中文译文 126 致致 谢谢 134 一 般 部 分 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 1 页 1 矿区概述及井田地质特征 1 1 矿区概述 1 1 1 交通地理位置交通地理位置 徐州矿务集团有限公司三河尖煤矿坐落在江苏省徐州市沛县龙固境内 风景秀丽的微 山湖畔 地处苏鲁边界 东临昭阳湖 西临丰县 北与山东省鱼台县接壤 东南距徐州市 92Km 南距沛县 27Km 西北距山东省鱼台县城 19Km 东北至京航大运河 6Km 矿区交 通十分方便 自徐州至鱼台 济宁等地的省际公路途经本井田 井田内有铁路专用线与徐 沛铁路接轨 南望陇海铁路 东可从大运河水路运输 公路 铁路 水路四通八达 如图 1 1 所示 1 1 2 地形地势地形地势 本井田位于平原区 地势平坦 略向东北倾斜 地面标高 35 41 37 04m 苏鲁交 界古泗水冲积平原因黄河夺淮形成南四湖 独山湖 南阳湖 昭阳湖 微山湖 1 1 3 河流 湖泊 地表水系河流 湖泊 地表水系 1 湖泊 总称南四湖 1960 年二级坝建成后 独山 昭阳湖为一级湖 微山湖为二级湖 南四湖总面积为 600 km2 流域面积 2726 km2 历史最大汇水量 107 亿 m3 1957 年 据南阳站观测 最高水位 36 89m 最大蓄洪量25 6亿m3 1964年9月 最低水位 32 32m 最小蓄洪量 0 57 亿 m3 1962 年 6 月 湖底高程 31 m 湖堤高程 39m 2 河流 井田内河流稀少 除大沙河为天然河流外 尚有姚楼河 苏鲁河 义河 复兴河 徐 沛运河等均为人工开掘的河流 坡降均小于 1 2000 河水位同于湖水位 属季节性河流 农业上用河道引水灌溉 同时地面南北 东西向的灌溉渠道纵横交错 河流状况见表 1 1 3 洪水及内涝 区内地面标高 34 3 37 04m 1958 年前本区经常有洪水及内涝 1957 年 7 月南四湖 湖堤决口 本区 36 50 m 以下全淹 洪水持续 20 余日 表表 1 1 河流状况表河流状况表 名 称 流域面积 km2 发源地 堤顶标高 m 河底标高 m 河底宽度 m 经受过最大流水量 m3 min 义河 128 丰沛运河 39 00 31 50 15 00 76 复兴河 1777 砀山 玄帝庙 40 50 31 50 135 00 628 苏鲁河 148 山东 单县 39 50 31 50 60 70 97 大沙河 丰县 高庄 39 00 34 00 250 320 74 姚楼河 39 50 31 00 32 60 徐沛运河 沛城 60 80 1 1 4 气候条件气候条件 本区属南温带黄淮区 气象具有长江流域与黄河流域的过渡性质 接近北方气候的特 点 冬季寒冷干燥 夏季炎热多雨 春秋常有干旱及寒潮 霜冻等自然灾害 但四季分明 气候温和 本区属于季风型大陆性气候 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 2 页 图 1 1 交通地理位置示意图 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 3 页 据沛县气象站历史资料 气温 年平均气温 13 8 C 日最高气温 40 70 C 1966 年 7 月 10 日 日最低气温 21 3 C 1967 年 1 月 4 日 降水量 年平均降水量 811 7mm 最大年降水量 1178 9mm 1971 年 最小年降水量 550mm 1968 年 最大日降水量 340 7mm 1971 年 8 月 9 日 降水多集中于 7 8 月份 占全年降水量的 60 蒸发量 年平均蒸发量 1623 7mm 风向 全年以东南 偏东风为最多 年平均风速 3 2m s 冻土 历年最大冻土深度 19cm 1969 年 平均 12cm 1 1 5 自然地震自然地震 地震 自公元 462 年以来 据不完全统计 本区共记载有感地震 30 余次 其中影响 较大的有 1668 年 7 月 25 日山东莒县郯城 8 5 级地震 1937 年 8 月 18 日山东荷泽 7 级地 震 本区属华北地震区 距郯庐断裂约 100Km 该断裂总长约 1000Km 为一长期活动的 断裂带 亦为强地震带 郯城至新沂一带具有发生强地震的地质构造背景 地震基本烈度 1970 年 9 月 25 日中国科学院中南大地构造研究室鉴定沛县地区基本 烈度为七度 1977 年 7 月国家地震局南京地震大队再次确认沛县地区基本烈度为七度 按 照 2000 年地震等级划分新标准 三河尖煤矿地震等级为 0 05G 相当于老标准六度 1 1 6 电力供应电力供应 矿井现有 35 6KV 变电所一座 该变电所双回路 35KV 电源由沛县孔庄 110KV 区域变 电所不同母线引出 矿井 35 6KV 变电所除向本矿井井下及地面用电设备供电外 另有小 部分农用外转供电 1 2 井田地质特征 1 2 1 地层地层 三河尖井田位于丰沛煤田西北隅 属华北地层区 全区是在前寒武系的结晶基底上沉 积的一套地层 包括寒武系 奥陶系 石炭系 二迭系 侏罗 白垩系 第三系 第四系 见综合柱状图图 2 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 4 页 图 1 2 三河尖煤矿岩层综合柱状 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 5 页 1 2 2 地质构造地质构造 三河尖井田位于滕鱼背斜向西南的延伸部位 受后期构造运动的切割作用 形成了一 套不完整的 NE 向次一级复背斜构造 以龙固背斜为主体向东西两翼又伴生次一级的向背 斜及逆断层 又经燕山期剧烈的构造运动 产生一系列较大张性断裂 破坏了龙固背斜的 完整性 同时有岩浆岩侵入 按构造线方向主要可分为 NE NW EW NNE 向四组 1 褶皱 井田内褶皱的特点是 褶曲宽缓 地层倾角 0 36 次一级小褶曲较发育 并伴生 断裂 主要褶皱有 龙固背斜 王庄背斜 张庄向斜 三里庙向斜 吴庄向斜 2 断裂 经地震测线控制 钻孔穿过及生产揭露证实的大中型断层 30 条 井田内走向近 SN 断层倾角 70 85 落差 200 50m F1 正断层 走向 EW NWW 倾向 S 倾角 50 65 落差 210 595m 东段为三河尖井田与姚桥井田的分界断层 西段为三河尖勘探区与 刘庄勘探区的分界 F24 正断层 倾向 S 倾角 60 70 落差大于 1500m 该断层为三 河尖井田南部边界断层 向东又转为 SSE 向 为姚桥井田西部边界 F2 逆断层 将三河尖勘探区分为东 西两翼 走向 N50 E 倾向 NW 倾角 40 落差 55 186m 该断层纵贯三河尖勘探区与刘庄勘探区 破坏了龙固背斜的完整性 张庄 正断层 走向 NE NNE 倾角 55 75 落差 100 265m 是三河尖勘探区与吴庄勘探区 的分界断层 F19 正断层 走向 NNE 倾向东 倾角 70 75 落差 20 60m 位于吴庄 勘探区东部 靠近张庄支断层 1 2 3 水文地质水文地质 三河尖煤矿位于半封闭的滕县背斜储水构造单元的西南侧 地下水流向由东北向西南 方向 地下水主要通过东部峄山断层进水口得到基岩补给及滕县背斜轴部奥陶系灰岩溶隙 直接接受第四系底部含水层组的补给 该储水构造单元由东往西水文条件逐渐变为简单 矿井主要含水层有 1 第四系底部砂砾孔隙含水层 该含水层富水性中等 直接覆盖于基岩之上 与基岩各含水层在风氧化带部位发生水 力联系 2 侏罗 白垩系底部砾岩裂隙含水层 主要分布在各井田的深部 富水性较弱 局部偏强 3 二叠系上石盒子组底部奎山砂岩裂隙含水层 以中粗粒砂岩为主 厚度较大 稳定 坚硬 裂隙发育 富水性中 弱 4 二叠系下石盒子组底部分界砂岩裂隙含水层 以中粗粒砂岩为主 裂隙发育 富水性中 弱 5 二叠系山西组 7 9 煤顶底板砂岩裂隙含水层组 该含水层组为开采 7 9 煤层时的直接充水含水层 结合临近生产矿井涌水量资料看 该含水层组矿井涌水量不大 一般不超过 150 m 3 h 富水性弱 以静储量为主 突水时来得快 去得也快 逐步变成淋水或干涸状态 6 石炭系太原组石灰岩岩溶裂隙含水层组 以四灰 无名灰 十二灰为主要含水层 其中四灰厚度大 岩溶裂隙不发育 分布稳 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 6 页 定 水量较小 水头压力不高 太原组四灰含水层为矿井开采山西组煤层时的间接充水水源 预计矿井疏放水最大涌 水量 80 150 m3 h 稳定水量为 20 80 m3 h 无名灰 十二灰为开采太原组煤层时的直接充 水含水层 厚度较大 分布较稳定 裂隙不发育 综上所述 三河尖井田为水文地质条件简单型矿井 预计矿井涌水量一般为 60m 3 h 最大涌水量为不超过 120m 3 h 因此在矿井开采中基本不受水害影响 1 2 4 其他有益矿产其他有益矿产 1 在侏罗 白垩系地层中 有极薄的纤维状石膏赋存 但无工业利用价值 2 煤样化验结果显示 可采煤层中含有锗 镓两种微量元素 经定量分析发现 其 含量未达到工业品值 见表 1 2 表表 1 1 2 2 可采煤层锗 镓元素定量分析表可采煤层锗 镓元素定量分析表 煤层 项目 7 9 锗 ppm 1 00 8 23 3 49 3 1 51 11 66 5 83 4 镓 ppm 6 0 16 0 10 33 3 8 0 12 0 10 0 3 1 3 煤层特征 1 3 1 可采煤层可采煤层 三河尖井田主要含煤地层为石炭系 二迭系 包括两个含煤组 即太原组 山西组 下二迭统山西组 P11 为一套近海河湖 泥炭沼泽相沉积 主要为河控三角洲沉积 是井田内主要的含煤地层 主要由中细砂岩 粉砂岩 砂质泥岩及少量粗砂岩 含砾砂岩 杂色泥岩 薄 厚煤层组成 以中细砂岩为主体 本组厚 62 76 131 16 m 平均 116 20 m 主要可采煤层为 7 9 煤 位于本组中下部 上石炭统太原组 C3 为一套海陆交替相沉积 为区域主要含煤地层 地层标志明显 沉积规律十分清楚 旋回结构突出 海相沉积与陆相沉积交替出现 厚层 薄层石灰岩与 薄层煤交替 其间夹有泥岩 砂岩砂泥岩沉积层 石灰岩 13 14 层 煤层 8 16 层 本组 厚度 150 68 189 95 m 平均 165 30 m 主要煤层有 17 和 21 煤 位于本组中下部 区内主要可采煤层共有两层 自下而上依次为 9 煤 7 煤 现分述如下 可采煤层层 间距见表 1 3 表表 1 1 3 3 各主要可采煤层与标志层层间距表各主要可采煤层与标志层层间距表 煤层及标志层 层间距 m 备注 最小值 最大值 最大值 分界砂岩 37 4 83 08 56 7 煤 0 52 22 28 9 煤 14 6 40 5 25 一灰 17 5 32 0 26 四灰 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 7 页 山西组 9 煤 最厚为 6 52m 平均煤厚 5 00m 三河尖勘探区 F2 下盘属稳定的大部 可采厚煤层 F2 上盘属稳定的全部可采厚煤层 吴庄勘探区属大部分可采的稳定的厚煤层 刘庄勘探区全部可采的较稳定厚煤层 井田内综合评定 9 煤属大部分可采的稳定的厚煤层 山西组 7 煤 最厚为 11 23m 矿井平均煤厚 10 00m 三河尖勘探区 F2 下盘属可采 的稳定厚煤层 F2 上盘属大部分可采的较稳定厚煤层 吴庄勘探区和刘庄勘探区属全部可 采的稳定厚煤层 井田综合评定 7 煤属大部分可采的稳定的厚煤层 1 3 2 煤质煤质 本区煤质特征与附近的徐州及鲁西南地区各煤田的石炭二迭系煤层煤质相似 均属高 等植物生成的腐植煤类 煤的炭化是受区域变质的影响 即由于含煤建造受上覆岩层的静 压力和地热的长期作用而引起煤的变质 本区煤质牌号基本无变化 山西组 7 煤 9 煤均 为气煤 各煤层煤质特征见表 1 4 表表 1 1 4 4 各煤层煤质特征表各煤层煤质特征表 煤层编号 Ma d Ad Vdaf 坩埚粘结 性 1 7 St d Pd Qgr ad 7 原煤 1 6 0 002 精煤 4 6 9 原煤 1 6 0 00031 精煤 1 6 31 51 1 3 3 瓦斯瓦斯 井田内 共采集 23 个瓦斯样 其中 7 煤 6 个 9 煤 5 个 各煤层瓦斯含量测定结果见 表 1 5 和表 1 6 表表 1 5 煤层煤层瓦斯含量测定表瓦斯含量测定表 单位 单位 cmcm 3 3 g g 可燃质可燃质 煤层 CH4 CO2 N2 C2H6 C3H8 I C4H10 n C4H10 7 9 从表 1 5 可以看出 各煤层 平均含量 0 0106 0 093 g 可燃质 平均 0 053 g 可燃质 小于 0 1 g 可燃质 但局部地段有富集现象 10 2 孔 含量达 0 349 g 可 燃质 平均含量 0 197 0 325 g 可燃质 平均 0 266 g 可燃质 表表 1 6 可采煤层钻孔瓦斯含量自然成可采煤层钻孔瓦斯含量自然成分统计表 分统计表 煤层 CH4 CO2 N2 C2H6 C3H8 I C4H10 n C4H10 7 9 从表1 6中可以看出 各主要可采煤层自然瓦斯成分以 为主 占74 578 82 632 次之 占 11 668 14 008 仅占 1 995 12 388 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 8 页 根据本区钻孔瓦斯测定资料 三河尖煤矿属低瓦斯矿井 1 3 4 煤尘及煤尘及煤的自燃倾向煤的自燃倾向 根据煤尘爆炸性试验指标 各煤层煤样火焰长度及岩粉含量均为零 属于无煤尘爆炸 危险性煤层 根据 三河尖井田 精查 勘探地质报告 提供的资料 井田内各煤层均为不易自燃 煤层 1 3 5 地温地温 根据地质勘探报告可知 矿井地层在垂向上 500 700m 原始岩温在 31 37 为一 级高温区 700m 以下原始岩温大于 37 为二级高温区 地温梯度为 3 42 100m 1 3 6 冲击地压冲击地压 自 1991 年以来 在矿山压力的诱发下 矿井陆续发生了多次冲击地压 冲击地压均 发生于 540m 水平以下 初次来压步距 30m 左右 冲击地压已成为影响矿井安全生产的又 一地质灾害 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 9 页 2 井田境界和储量 2 1 井田范围 2 1 1 井田边界井田边界 东部以纵贯三河尖区和刘庄区的 F2 逆断层及 F24 正断层为界 西部以东经 39475643 经线为界 北部以 3864650 纬线为界 南部以 432 号 467 号 475 号钻孔连线为界 2 1 2 开采界限开采界限 三河尖井田主要含煤地层为石炭系 二迭系 包括两个含煤组 即太原组 山西组 含煤 22 层 可采煤层两层 自下而上依次为 9 煤 7 煤 矿井设计只针对 7 煤 9 煤 开采上限 7 号煤层以上无可采煤层 下部边界 9 号煤层以下亦无可采煤层 本井田的走向长度最大值为 5 553km 最小值为 3 756km 平均值为 4 6545km 倾斜 长度最大值为 4 980 最小值为 1 426km 平均值为 3 745km 水平宽度为 3 650km 煤层 的最大倾角为 16 1 最小倾角为 7 4 平均为 13 1 井田的水平面积计算如下 S H L 2 1 式中 S 井田的水平面积 km2 H 井田的平均水平宽度 km L 井田的平均走向长度 km 则井田的水平面积为 S H L 3 650 4 6545 16 99 km2 井田赋存状态示意图如图 2 1 所示 图 2 1 井田赋存状态示意图 61 0 61 5 62 0 62 5 63 0 63 5 64 0 64 5 75 576 076 577 077 578 078 579 079 580 080 581 081 5 800 800 800 840 720 960 760 840 880 920 960 760 1040 1000 1120 1120 1080 1160 1200 1240 1040 1000 1080 960 920 880 920 960 1000 1040 1080 880 840 1160 1200 1240 960 920 880 760 680 520 560 600 640 680 720 760 800 840 880 920 680 640 600 560 520 680 600 640 720 640 600 720 560 520 75 576 076 577 077 578 078 579 079 580 080 581 081 5 N 61 0 61 5 62 0 62 5 63 0 63 5 64 0 64 5 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 10 页 2 2 矿井工业储量 2 2 1 储量计算的步骤储量计算的步骤 矿井储量是矿井开发和各项建设工作的客观基础条件 因此 对储量的圈定与计算必 须以十分认真的态度 严肃对待 为保证储量具有足够的可靠性 在进行矿井储量计算时 应按照下列步骤进行 1 原始资料的检查 储量是确定矿井生产能力的基础 因此 首先对计算储量用的各类原始地质资料进行 全面的研究和审核 2 确定勘探类型并选择不同储量级别的勘探密度 当对勘探工程作出可靠性的评价以后 应根据规范中对勘探区的构造复杂程度及煤层 稳定程度 确定勘探类型与选择不同储量级别的勘探密度 以此编制储量计算平面图 3 确定不同储量级别的边界线 按照不同的煤层 参照其勘探类型规定的各级储量计算所需要的勘探密度 结合设计 矿井的具体地质条件 分别确定其不同储量级别的边界线 4 选择储量计算的方法 根据地质构造 煤层变化 勘探工程等情况 结合煤矿设计的具体要求 选择合理的 储量计算方法 以保证计算出的储量可靠 满足设计要求 2 2 2 井田地质勘探井田地质勘探 本井田地质勘探类型为精查 属详细勘探 1974 年 1976 年 江苏省煤田地质勘探四 队 二队在三河尖勘探区进行精查勘探 共施工钻孔 85 个 工程量 60270 54m 提交了 江 苏省三河尖勘探区精查地质报告 最终 1977 年 1 月 4 月 江苏省煤田地质勘探公司 物测队曾在吴庄 水坑洼地区进行地震详查勘探 使用 DZ 701 模拟地震仪 30HZ 检波器 并于 1977 年 6 月提交了 吴庄 水坑洼地区地震详查报告 井田范围内钻孔分布 井田内南部边界附近和东部及西部边界附近 钻孔布置较少 其他区域钻孔分布比较均匀 勘探详细 井田南部边界附近 西部边界附近以及东部边界附近属 332 级储量 断层附近属 333 级储量 其他区域为 331 级储量 高级储量占 99 符合煤炭工业设计的规范要求 井田内 7 煤层最小可采厚度 9 15 m 最大可采厚度为 11 23m 平均 10 0 m 9 煤层最 小可采厚度 4 12 m 最大可采厚度为 6 12m 平均 5 0 m 2 2 3 工业储量计算工业储量计算 1 地质资源储量 矿井主采煤层为 7 煤和 9 煤 采用地质块段法划分储量块 根据地质勘探情况将矿体 划分为甲 乙 丙 丁 戊 己 壬六个块段 如图 2 2 所示 在各个块段内用算术平均 法求得各块段的储量 煤层储量为各块段储量之和 计算公式 2 2 式中 各块段储量 Mt 各块段水平面积 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 11 页 图 2 2 地质块段划分图 61 0 61 5 62 0 62 5 63 0 63 5 64 0 64 5 75 576 076 577 077 578 078 579 079 580 080 581 081 5 800 800 800 840 720 960 760 840 880 920 960 760 1040 1000 1120 1120 1080 1160 1200 1240 1040 1000 1080 960 920 880 920 960 1000 1040 1080 880 840 1160 1200 1240 960 920 880 760 680 520 560 600 640 680 720 760 800 840 880 920 680 640 600 560 520 680 600 640 720 640 600 720 560 520 75 576 076 577 077 578 078 579 079 580 080 581 081 5 61 0 61 5 62 0 62 5 63 0 63 5 64 0 64 5 甲 乙丙 丁 戊己 壬 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 12 页 各块段的平均倾角 各块段内煤层厚度 各块段内煤的容重 矿井地质储量计算结果见表 2 1 表表 2 1 三河尖煤矿地质储量计算表三河尖煤矿地质储量计算表 序号 煤厚 m 容重 t 水平面积 倾角 真实面积 地质储量 Mt 甲 15 8 1 4 2639510 11 9 2697421 7 59 67 乙 14 3 1 4 2722729 16 1 2833759 5 56 73 丙 14 2 1 4 1988198 14 5 2053542 2 40 82 二水平储量总计 157 22 丁 16 1 1 4 2136466 14 7 2208688 4 49 78 戊 15 4 1 4 2649514 15 8 2753439 6 59 36 己 15 4 1 4 2181228 9 2 2209623 2 47 64 壬 15 2 1 4 1810348 9 0 1836578 1 39 08 一水平储量总计 195 87 总计 16593053 1 353 09 地质资源储量中各类储量分类表见表 2 2 表表 2 2 矿井地质矿井地质 资源分类表资源分类表 地质资源储量 353 09 Mt 60 30 10 探明的 控制的 推断的 80 20 80 20 169 48 42 37 84 74 21 19 35 31 2 工业资源 储量 矿井工业资源储量是指地质资源量经可行性评价后 其经济意义在边际经济以上的基 础储量和内蕴经济的资源储量乘以可信度系数之和 矿井工业资源 储量按下式计算 2 3 式中 矿井工业资源 储量 Mt 探明的资源量中经济的基础储量 Mt 控制的资源量中经济的基础储量 Mt 探明的资源量中边际经济的基础储量 Mt 控制的资源量中边际经济的基础储量 Mt 推断的资源量 Mt 可信度系数 取 0 7 0 9 地质构造简单 煤层赋存稳定取 0 9 地质构 造复杂 煤层赋存不稳定取 0 7 本矿井煤层赋存中等稳定 取 0 8 根据表 2 2 中数据可知 Zg 169 48 42 37 84 74 21 19 35 31 0 8 346 03 Mt 其中 一水平为 346 03 195 87 353 09 191 95 二水平为 346 03 157 22 353 09 154 08 2 3 矿井可采储量 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 13 页 2 3 1 安全煤柱安全煤柱 计算矿井可采储量时 必须要考虑以下损失 1 工业广场保护煤柱 工业场地 井筒 水库等均留设保护煤柱 对较大的村庄留 设保护煤柱 对零星的村庄不留设保护煤柱 2 井田境界煤柱损失 3 采煤方法所产生的煤柱损失和断层煤柱损失 4 建筑物 河流 铁路等压煤损失 5 其他损失 本井田中永久煤柱损失主要有 工业广场保护煤柱 井田境界煤柱损失和断层保护煤 柱等 保护带 维护带的划分原则 1 各类保护煤柱按垂直断面法或垂线法确定 2 维护带宽度 风井场地 20 m 村庄 10 m 其他 15 m 3 断层煤柱宽度 30 m 井田境界煤柱宽度 20 m 煤矿设计规范中若干条文修改决定的说明 中第十五条关于减少广场占地问题中 工业场地 包括选煤厂 占地面积指标应控制在表 2 3 的范围内 表表 2 3 工业场地占地面积指标明细表工业场地占地面积指标明细表 井型 Mt a 1 占地面积指标 0 1Mt 1 2 4 及以上 1 0 1 2 1 8 1 2 0 45 0 09 1 5 0 09 0 3 1 8 2 3 2 矿井永久保护煤柱损失量矿井永久保护煤柱损失量 1 井田边界保护煤柱 井田边界保护煤柱留设