六家煤矿0.9Mta新井设计

中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 1 页 目录 目录目录 1 1 矿区概述及井田地质特征矿区概述及井田地质特征 6 1 1 矿区概述 6 1 1 1交通位置 6 1 1 2地形 地貌 6 1 1 3气象 6 1 1 4水文 7 1 2 井田地质特征 7 1 2 1 地层 7 1 2 2地质构造 8 1 2 3水文地质 10 1 3 煤层特征 12 1 3 1煤层 12 1 3 2煤质 14 2 井田境界及储量井田境界及储量 18 2 1 井田境界 18 2 2 矿井储量 18 2 2 1矿井地质资源储量 19 图2 1储量块段划分图 20 2 2 2矿井工业资源储量计算 20 2 2 3 矿井可采储量计算 21 2 2 4 设计可采储量计算 22 3 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 24 3 1 矿井工作制度 24 3 2 矿井设计生产能力及服务年限 24 3 2 1确定依据 24 3 2 2矿井设计生产能力 24 3 2 3矿井服务年限 24 3 2 4井型校核 25 4 井田开拓井田开拓 26 4 1 井田开拓的基本问题 26 4 1 1确定井筒形式 数目 位置 26 4 1 2主要开拓巷道 28 4 1 3采区及煤层间接替 28 4 2 方案简述与比较确定 28 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 2 页 4 2 1方案简述 28 4 2 2技术比较 30 4 2 3经济比较 30 4 3 矿井基本巷道 37 4 3 1井筒 37 4 3 2井底车场 40 4 3 3主要开拓巷道 44 5 准备方式准备方式 采区巷道布置采区巷道布置 47 5 1 煤层的地质特征 47 5 1 1煤层埋藏条件 47 5 1 2煤质特征 47 5 1 3煤层顶 底板条件 47 5 1 4煤层的含瓦斯 煤尘的爆炸性和自燃发火危险性特征 47 5 1 5水文地质特征 47 5 1 6地质构造 47 5 1 7地表特征 48 5 2 采区巷道布置及生产系统 48 5 2 1首采采区概况 48 5 2 2采煤方法及工作面长度的确定 48 5 2 3巷道布置 48 5 2 4工作面接替顺序 48 5 2 5采区通风 48 5 2 6采区生产系统 49 5 2 7 巷道特征 49 5 2 8 巷道掘进 49 5 2 9 采区生产能力与回采率 53 5 3 采区车场选型 53 5 3 1采区上部车场选型 54 5 3 2采区中部车场选型 54 5 3 3采区下部车场选型 54 5 3 4采区主要硐室布置 55 6 采煤方法采煤方法 56 6 1 采煤工艺方式 56 6 1 1 采区煤层特征及地质条件 56 6 1 2 确定采煤工艺方式 56 6 1 3 工作面推进方向 59 6 1 4 工作面设备选型 59 6 1 5 回采工作面的控顶设计 62 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 3 页 6 1 6 端头支护及超前支护方式 64 6 1 7采煤工艺 65 6 1 8各工艺流程注意事项 66 9 3 5矿井总风阻和等积孔 75 9 4 矿井主要通风机选型 75 9 4 1矿井自然风压 75 9 4 2主要通风机选型 76 9 4 3电动机选型 79 9 4 4矿井主要通风设备的配置及要求 80 9 5 防止特殊灾害时期的安全措施 81 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 83 软岩开拓巷道支护研究软岩开拓巷道支护研究 85 1 软岩巷道综述软岩巷道综述 85 1 1 软岩的概念 85 1 2 软岩巷道的特征 85 1 3 软岩巷道支护困难原因分析 86 2 软岩支护原理软岩支护原理 87 2 1 软岩巷道支护原理 87 2 2 软岩巷道支护的原则 88 2 3 软岩巷道锚喷网支护机理 91 3 软岩巷道支护软岩巷道支护 92 3 1 软岩巷道支护形式 92 4 软岩巷道支护设计方法软岩巷道支护设计方法 94 4 1 设计方法的种类 94 4 2 我国现场常用的设计方法 95 5 软岩巷道底鼓的治理软岩巷道底鼓的治理 96 5 1 巷道底鼓机理 96 5 1 1巷道底鼓的特征 96 5 1 2巷道底鼓的机理 97 5 1 3影响底鼓的主要因素 97 5 2 卷道底鼓的综合治理 99 5 2 1底鼓巷道的分类 99 5 2 2治理底鼓的方法 99 5 2 3加固巷道帮 角控制底鼓 100 6 软岩开拓巷道支护实例软岩开拓巷道支护实例 101 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 4 页 6 1 概况 101 6 1 1北翼运输大巷地质概况 101 6 1 2北翼运输大巷原支护状况 101 6 1 3北翼运输大巷围岩破坏原因 101 6 1 4北翼运输大巷加固总体方案 103 6 1 5化学注浆加固技术 104 6 2 注浆材料 105 6 2 1注浆工艺 105 6 3 底板组合锚索支护技术 107 6 4 巷道注浆参数设计 107 6 4 1 注浆孔布置 107 6 4 2注浆量预计 108 6 4 3注浆压力 109 6 5 底板预应力组合锚索施工方案 109 6 5 1施工设备 109 6 5 2底板组合锚索规格及钻孔参数设计 109 6 5 3锚索布置 109 6 5 4 施工工艺 111 6 6 注浆施工安全技术措施 111 6 7 井下主要观测参数与仪器 112 7 结论结论 112 STUDY ON TOP CAVING COAL MINING PARAMETER 113 放顶煤开采参数研究放顶煤开采参数研究 118 参考文献 参考文献 123 1 1 徐永圻徐永圻 采矿学采矿学 徐州 中国矿业大学出版社 徐州 中国矿业大学出版社 20032003 123 5 5 东兆星 吴士良东兆星 吴士良 井巷工程井巷工程 徐州 中国矿业大学出版社 徐州 中国矿业大学出版社 20042004 123 7 7 煤矿工业矿井设计规范煤矿工业矿井设计规范 北京 中华人民共和国建设部 北京 中华人民共和国建设部 20052005 123 11 11 蒋国安 吕家立蒋国安 吕家立 采矿工程英语采矿工程英语 徐州 中国矿业大学出版社 徐州 中国矿业大学出版社 19981998 123 13 13 能源部能源部 煤矿安全规程煤矿安全规程 北京 煤炭工业出版社 北京 煤炭工业出版社 19921992 123 15 15 刘吉昌刘吉昌 煤矿施工设计基础煤矿施工设计基础 太原 山西人民出版社 太原 山西人民出版社 19831983 123 17 17 章玉华章玉华 技术经济学技术经济学 徐州 中国矿业大学出版社 徐州 中国矿业大学出版社 19951995 123 19 19 张国枢张国枢 通风安全学通风安全学 徐州 中国矿业大学出版社 徐州 中国矿业大学出版社 20002000 123 21 21 巷道断面图册巷道断面图册 徐州 中国矿业大学采矿工程系 徐州 中国矿业大学采矿工程系 20032003 123 23 23 液压支架图册液压支架图册 徐州 中国矿业大学采矿工程系 徐州 中国矿业大学采矿工程系 20032003 123 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 5 页 致致 谢谢 124 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 6 页 1 矿区概述及井田地质特征 1 1 矿区概述 1 1 1 交通位置交通位置 平庄矿务局古山立井位于平庄煤田古山矿区东北部 属内蒙古自治区 赤峰市所辖 地理位置为东京 119 15 52 至 119 20 30 北纬 42 03 48 至 42 06 30 区内有叶赤铁路通过 北至赤峰市 49km 与京通铁路相连 南至叶柏寿 98km 与锦承铁路相接 公路北至赤峰市 南至朝阳市均为沥青路面 交通 方便 承德市 赤峰市 六家煤矿 朝阳市 锦州市 葫芦岛市 营口市 盘锦市 阜新市 沈阳市 鞍山市 大连市 长山群岛 唐山市 天津市 廊坊市 北京市 图 1 1 六家煤矿交通位置示意图 1 1 2 地形 地貌地形 地貌 本区地势南高北低 西高东低 为山前倾斜冲积平原 海拔最高为 630m 最低为 480m 六家煤矿位于古山东翼 地势呈西南高 东北低 为山前倾斜坡地与 冲积平原交汇地形 古山顶最高为海拔 726 3m 区内约为 630m 最低东 部冲积平原标高为 485 米左右 沿古山有较大冲沟 5 条 多呈 和 字型 与平原人工渠相连 流入老哈河 1 1 3 气象气象 本区气候属大陆性气候 冬季寒冷干旱 春秋两季多风 主风向为西 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 7 页 北 据赤峰气象台资料 最大风速 33 3m s 1962 年 3 月 8 日 最高气温 42 5 1955 年 7 月 最低气温 31 4 1955 年 1 月 年最大降水 564 0mm 1954 年 最小降水量为 205 1mm 1950 年 年最大蒸发量 2315 3mm 1961 年 年最小蒸发量 1311 6mm 1954 年 潮湿系数为 0 19 属温度过低带 冻结期 11 月末至翌年 4 月末 最大冻结深度 2 01 米 1977 年 3 月 自 80 年代以来 气候条件有所改变 气象资料表明各项资料均未 超过上述极值 1 1 4 水文水文 矿区东部约 3 5km 有老哈河自南向北流过 该河源于河北省平泉光头 山一带 流经宁城 黑水 乌敦套海至哲里木盟门齐卡庙附近与西拉木伦 河汇流 全长 455km 流经面积 33075km 2 河床平坦 沉积大量淤泥细 砂 最大洪峰流量 9840m 3 s 1962 年 7 月 26 日 1 2 井田地质特征 1 2 1 地层地层 根据勘探钻孔控制及野外地质调查 井区地层层序自上而下为 第四 系全新统 更新统 第三系上中新统 白垩系下统和侏罗系上统 现分述 如下 1 第四系 本井区大部分地段被第四系地层覆盖 主要分两个层段 上部全新统 Q4 风积砂土 次生黄土及现代冲积层 厚度 0 50 米 下部更新统 Q1 3 冲积砂和砂砾石层 夹粘土及亚粘土或亚砂土含钙质结核 于基岩界面处 赋存冲洪积坡积砂砾石层 含巨砾 厚 0 110 米 为平庄地区主要含水层 含水丰富 在六家矿工业广场周围 含水层厚 5 10 米 为半承压水 2 第三系 上新统 N 2 在平庄煤田由西南向东北呈台地断续分布 以喷发 溢流相熔岩产出 在区域上称赤峰玄武岩 可见多次喷发旋回 间夹薄层沉积岩 厚 0 80 米 岩性为灰绿 黑褐色 具气孔状 杏仁状构造 裂隙发育为喷出岩体 与 下伏地层呈不整合接触 钻孔控制最大厚度 84 54 米 968 孔 中新统 N1 哈尔脑组 该组地层为 1984 年发现命名 赋存于喷发玄武岩之下 可 分为上下两段 上部为河床相砂岩或粉砂岩松散 下部为湖泊相泥岩或砂 质泥岩 层理发育 下部为砾岩 在古山矿区古山敖包山一带普遍存在 含大量双子叶被子植物群 厚 0 8 米 可与赤峰 山东 吉林等地层对比 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 8 页 白垩系下统 孙家湾组 K1s 该组地层在区域上与阜新孙家湾砾岩对比 在井区以北赋存 主要分 布于矿区北部四家 黑水一线 最厚达 550 米 为一套冲积紫红色砂砾岩 砾岩夹薄层灰白色砂岩 泥岩 安家楼组 K1an 该组为熔岩 火山碎屑岩组 该组地层为 1993 1996 年野外地质调查组 多次研究而确认的 上部为灰白色粗砂岩砂砾岩 松散 厚 50 110 米 下 部为一组玄武质火山熔岩 安山质凝灰岩 碎屑岩 凝灰质集块岩 砂质 泥岩组成 钻探及地表出露可见厚度 180 200 米 元宝山组 J 5 3 该组地层可分为上下两段 元宝山组上段为水泉组 J 15 3 该组岩性以灰 灰绿色砂岩为主 夹灰紫色砂质泥岩或紫红色砂砾岩 薄层 砾石成分以花岗岩及各种变质岩砾石 磨圆较好 泥质胶结 松散 下部夹煤线 为一套冲 洪积相地层 厚度 50 250 米 与下伏地层无明显 界面 以平庄水泉沟及其以东发育 元宝山组下段 J 25 3 该段是该井区主要含煤段 上部岩性较粗 以灰 灰白色砂岩 砂质泥 岩及砂砾岩组成 含数层薄煤层 厚度 70 100 米 中部含主要煤层 以灰 深灰色泥岩砂质泥岩 灰白色砂岩 砂砾岩及中厚煤层组成 岩性厚度变 化由浅部至深部 由南至北逐渐增厚岩性也随之变粗 厚度 70 110 米 一 般厚 90 米 含 5 6 7 三个复煤层组共计 13 个分煤层 累计最大煤层 16 米 该组下部以灰白色粗砂岩砾岩为主 杏园组 J 4 3 该组地层可分上中下三段 据 36 个钻孔控制和主副井井筒及井巷工程 揭露 其岩性为灰白色中粒砂岩 砂砾岩 灰黑色泥岩及砂质泥岩组成 中上部夹数层薄煤层 局部达可采 厚 2 3 米 岩性由南向北逐渐变粗 7 线以南泥岩厚度大 层理发育 7 线以北泥岩厚度变薄 碎屑岩比例增大 泥岩和砂质泥岩含植物种子化石 1 2 2 地质构造地质构造 六家煤矿位于平庄煤田东部边缘 总体上井田地层呈北北东向展布 倾向北西 呈单斜构造 井区内地层由于受断裂构造的影响 地层产状产 生较大变化 9 线以南地层走向为北 20 45 度东 倾向北西 倾角 25 40 度 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 9 页 9 线以北走向逐渐转为南北 局部偏西 倾向西或南西 倾角 5 25 度 总 观全井区地层形状除受区域构造控制外 更直接的受井区断裂控制 井区 内构造以断裂为主 1 断层 本次储量复核地质报告是在建井移交报告和以往地质勘探报告的基础 上 结合矿井建设 生产过程井巷工程实见资料 连同边界断层共组合断 层 29 条 按其特征均属北东向走向或斜交正断层 大致可分为两组 一组 为北北东向 SN N24 E 主要有 F5 F6 F10 F11 F19 F22 F31 F32 上述断层相互斜交 部分 NNE 向切割 NE 或 NEE 向的断层 本次报告 所组合的断裂构造中未发现明显的 NW 向断裂 古山矿一 三井实践说明 NW 向断裂属较小型断裂且系主断裂的派生构造 如表 1 1 所示 表表 1 11 1 断层一览表断层一览表 2 关于同沉积构造 平庄矿区经 20 多年的生产实践证明 含煤地层粗碎屑岩发育 煤组间 沉积形成有 3 5 层以上较厚层砾岩或砂砾岩 古山矿三井浅部自下而上受同 沉积剥蚀严重 形成层间剥蚀 有小的不整合构造面 煤层沉积期间有风 断层产状断层 标号 性质 走向倾向倾角 落差评价 F5 走向正断层 N22 ESE66 0 35推定 F6走向正断层 S20 W N14 W SE 43 63 0 160 可靠 F10走向正断层 N34 E S5 W SW 50 57 0 70 可靠 F11走向正断层 S28 E N18 E NE55 63 0 75 推定 F19走向正断层 S32 W N2 W SE 62 65 0 110 可靠 F22走向正断层N17 ESE 40 50 0 24 可靠 F31斜角正断层N30 WSW51 78推定 F32斜角正断层N67 WNE12 60推定 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 10 页 化现象 并有红层呈团块沉积 含煤地层中砾岩作构造标志说明含煤地层 形成期间构造活动剧烈 自五家 西露天至本矿区煤系地层层间见有隐伏断 层 据邻井和本井揭露有层间滑动构造现象 上断下不断等构造现象 证 明含煤地层形成期间有同沉积构造 3 岩浆岩 本井区岩浆岩在垂直剖面上可见有喷出玄武岩 2 N 凝灰质熔岩 K1an 及侵入辉绿岩 上述三个层位不同时期均部分采样作过绝对年龄鉴定 其中第三系 2 N 喷出玄武岩 在西露天哈尔脑玄武岩和风水沟矿二采区玄 武岩取样鉴定 其绝对年龄在 16 2 和 23 35 百万年 喷出玄武质熔岩凝灰 岩组 K1an 所采样品的位置是平庄安家楼组最底部之玄武岩和 9002 号钻 孔 267 米深之同部位玄武岩 其绝对年龄为 72 1 和 70 7 百万年 侵入辉绿 岩于古山一井 80 10 号孔于 150 米深取样鉴定绝对年龄为 83 4 百万年 1 玄武岩 N 2 呈黑灰色 风化后呈黑褐色及灰紫色 具有气孔及杏仁状构造 裂隙 发育层间夹有细砂岩 此玄武岩分布于井田西南部 形成中高山 对煤层 无影响 2 辉绿岩 u 呈黑灰色 致密块状 隐晶质结构 产状呈倾伏状岩床岩墙 此侵入 体分布于古山矿二井南端至 6 线深部消失 走向为北东东方向 呈带状分 布 与煤系地层走向呈 5 40 度夹角 精查补充勘探对辉绿岩对煤层的影响有了进一步了解 于 968 966 963 号钻孔控制 证明侵入体底界面倾角较缓 使煤层保存面积 有所扩大 并了解侵入体是由南向北至本井区隐伏于深部 范围得到进一 步的控制 在 14 6 线之间对煤层有一定破坏和蚀变吞蚀作用 对煤质有一 定影响 1 2 3 水文地质水文地质 1 含水层 1 杏园组砂岩 砂砾岩的孔隙和裂隙承压含水层 J 4 3 该层分布于 F1 断层以东无煤区 为 F1 号断层上升盘 由井间 1 号孔 见该含水层厚度为 240 87m 第四系地层直接不整合于侏罗系杏园组之上 其杏园组地层形成于元宝山组煤系地层之前 为煤系下伏地层 含水层段 以粗砂岩 砂砾岩孔隙含水为主 基岩倾向 EW 露头于 ES 与第四系冲 洪积砂砾石层不整合接触 基岩风化带及裂隙渗透补给 水渗方向 ES WN 逐渐向深部渗透 井间 1 号钻孔 135 72m 以上岩性主要以砂岩 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 11 页 为主 135 72 167 44m 为泥岩隔水层 由此该含水层分为上 下两个段 第 段含水层由粗 中 细砂岩组成 夹砂砾岩薄层 岩性较为松散 局部夹泥岩 含水层厚度 49 85 52 02m 补检号钻孔对该层进行抽水试验 单位涌水量为 0 0143 公升 秒 米 渗透系数为 0 0221m d 第 段含水层以砂砾岩为主 多为泥质胶结 砾石成分以石英岩 花 岗岩为主 含水层厚度为 179 48 188 45m 补检号钻孔对该层进行了抽水 试验 其单位涌水量为 0 071 公升 秒 米 渗透系数为 0 033m d 通过井 间 1 号孔对 段进行混合抽水 其单位涌水量为 0 195 公升 秒 米 渗透系数为 0 0794m d 2 元宝山组下段含煤地层孔隙 裂隙承压含水层 该含水层为井田内直接充水含水层 上部为元宝山组上段 安家楼砾岩 和煤层顶板砾岩层 该层由粉 细 中 粗砂岩 砂砾岩 砾岩组成 井 田内 0 水平以上最大厚度为 239 78m 最小厚度为 61 3m 平均厚度为 82 50m 为了解其含水层特征 精查阶段利用 951 号钻孔对该层进行了抽水试 验 其承压水标高为 485 834m 单位涌水量为 0 00238 公升 秒 米 渗透 系数为 0 001903m 日 故属承压弱含水层 水化学类型为重碳酸钙钠型水 3 煤系顶部砾岩孔隙 裂隙承压含水层 该含水层在本井田内较育 平均厚度 84 34m 由砾岩 砂砾岩夹泥岩 组成 砾岩 砂砾岩大部分为泥质胶结 通过 362 号孔抽水 单位涌水量 为 0 01023 公升 秒 米 渗透系数为 0 0135m 日 为本区内弱含水层 4 元宝山组上段 水泉组 孔隙 裂隙承压微弱含水层 该砾岩层属煤系上覆含水层 全区普遍发育 最大厚度为 589 56m 平 均厚度为 249 98m 靠近井田深部较厚 靠近露头处较薄 该层以杂色砾岩 砂砾岩为主 夹薄层粉 细 中 粗砾岩和紫红色泥岩 该层的砾岩 砂 砾岩的主要成分以花岗岩 石英岩为主 砾岩占其中 50 左右 据钻孔抽 水试验资料 其单位涌水量为 0 0032 0 01163 公升 秒 米 渗透系数为 0 00151 0 00356m 日 平均涌水量为 0 00724 公升 秒 米 平均渗透系数 为 0 002615m 日 通过 816 号钻孔抽水试验 816 号付孔观测 第四系潜水 与砾岩无水力联系 5 第四系冲洪积砂砾石层孔隙潜水含水层 该层主要分布于井田东部老哈河河谷平原地带 上部覆盖有 1 7m 亚粘 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 12 页 土 亚砂土 该含水层由砾石 砂砾 粗 中 细砂组成 夹薄层亚粘土 厚度一般 7 50 23 77m 平均厚度 12 5m 据钻孔抽水试验资料 其单位涌 水量为 8 75 15 05 公升 秒 米 渗透系数为 71 30 97 7m 日 6 第四系冲洪积承压含水层 主要分布于井田内含水砂砾石零点边界线以东 下伏于亚粘土隔水层 以下 主要由砂砾 卵石 中粗砂组成 井田内厚度 3 86 5 34m 单位涌 水量为 0 250 0 48 公升 秒 米 渗透系数为 10 63 14 45 米 d 7 辉绿岩裂隙承压含水层 该含水层主要分布在西二采区以西大部地区 最大厚度为 287 07m 利 用 311 号孔对该层进行抽水试验 其单位涌水量为 0 08617 公升 秒 米 渗透系数为 0 09877m 日 为井田内西二采区直接充水含水层 2 断层水 本区较大的断层分别为 F1 F4 F6 为了解其导水性 1967 年 104 队 利用 371 372 号钻孔分别对 F1 F4 断层进行了抽水试验 371 孔抽水试 验单位涌水量为 0 054 公升 秒 米 渗透系数 0 0127m 日 372 号孔抽水试 验单位涌水量为 0 0000425 公升 秒 米 渗透系数 0 000859m d 虽然 F1 断层比 F4 号断层导水性较强 但总的来看导水性都很弱 因为 F1 及 F4 透 水性很弱 尤其 F1 断层使含水层断开 致使 F1 下盘杏园组含水层段与上 盘元宝山组弱含水层段错断接触 使井检区内 F1 下盘含水层在西北部封闭 从以上数据分析来看 区内断层导水性都很弱 3 隔水层 该区没有沉积稳定的隔水层 厚层的风成黄土不整合于中生界及第三 系地层之上 黄土由亚砂土 亚粘土所组成 透水性弱 为本区相对隔水 层 4 井田充水因素 该井田虽然北部境界距老哈河较近 据 816 号孔抽水及第四系潜水水 位变化情况 第四系潜水与基岩含水层无明显水力联系 因此该井田主要 为大气降水补给 通过井田外部的煤层露头和裂隙涌向矿井 5 生产期涌水情况 该矿床属孔隙 裂隙充水矿床 矿床位于第四系潜水之下 且第四系 潜水与基岩无水力联系 基岩水水头压力虽然较高 但通过对各个含水层 的抽水试验表明 基岩富水性弱 从井下实见多处断层不同程度的涌水 淋水和滴水现象证明 该井田水文地质类型以裂隙水充水为主 水文地质 条件简单 定为 二类一型 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 13 页 1 3 煤层特征 1 3 1 煤层煤层 1 含煤性 元宝山组下段主要煤层富集于该段的中下部 含煤系数由南向北逐渐 降低 由 30 2 煤带分布为北东东方向 井田内局部可采煤组有 6 10 及杏 4 煤组 因范围小 埋藏深 储量小 未计算储量 井田内不可采煤组有 4 5 下 6 1 及杏 1 杏 2 杏 3 杏 5 杏 6 杏 7 煤组 5 煤组 分布于 5 线 9 线之间 共有 24 个钻孔见到此煤层 煤厚 0 14 3 08 米 仅在 6 线 9 线间 399 3009 391 944 930 等 5 个钻孔见有可 采煤层 可采厚度 1 03 3 08 米 呈小块或零星点分布 无经济价值 未计 算储量 6 煤组 该煤组沉积不稳定 在 2 线 4 线至 5 线及 9 线至 13 线间有 煤沉积 共有 41 个孔见此煤组 煤厚 0 10 2 69 米 仅 71 7 58 320 330 339 935 397 910 959 348 等 10 个钻孔煤厚达可 采 可采厚 1 00 2 69 米 呈零星小块或零星点分布 经济价值不大 未予 计算储量 7 煤组 分布于 6 线 10 线间 由浅部至深部共有 24 个钻孔见此煤层 煤厚 0 16 3 58 米 多数为不可采 仅在 8 线 9 线间有 391 915 916 913 962 3009 等 6 个钻孔见有可采煤层 可采厚度 1 01 3 58 米 由于受 F6 断层破坏 能成块的面积甚小 故未予计算储量 杏园组煤层 分布于井田的北部 1 9 线间 见煤钻孔 21 个 多为薄煤 层 经分析可划分 7 个层组 其中杏 1 杏 2 杏 3 煤组均以煤线及薄煤层 出现很不稳定 无可采点 杏 4 杏 5 杏 6 杏 7 煤组局部见有可采点 各点不能连片 未予计算储量 2 煤层厚度及结构变化 本区煤层按厚度及结构变化可分三个带 一为较稳定带 煤层厚度大 较稳定 结构简单 向北延展 二为煤层分叉厚度变化急剧带 煤层分叉 变薄 煤层向北延展呈马尾状撒开 三为煤层分叉变薄尖灭带 煤层结构 更复杂 煤厚变薄至尖灭 煤层间距变大 岩性变化由南向北逐渐变粗 岩性几乎全为泥岩 6 线以北到 4 线岩性以砂岩为主 有少许砂砾岩 4 1 线以砂砾岩为主 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 14 页 3 煤层对比 精查 补充 报告 建井移交报告 通过测井曲线 煤层厚度特征 结构 层间距进行煤组及分煤层对比 通过矿井建设 生产中井下实践和重编对 比 认为原报告煤层对比是比较可靠的 但 4 线以北煤层变薄尖灭 无论 从电测曲线和煤层都难以找到标志层 可靠程度差 1 对比依据 从全区垂向电测曲线特征可以由上至下分为三大层段 即元宝山组上 段 砂砾岩层段 中段含煤段 下段泥岩 砂砾岩互层段 杏园层段 它们 的特性各异 曲线形态特点差异比较明显 容易区分 上述层段具有一定 标志层作用 依此认定断层构造及断失层位 2 分煤层对比 本报告对 2 个主要可采煤层进行了对比 现分述如下 6 1 煤层 6 煤组的最上部为 6 1 煤组 由 3 5 个薄煤层组成 不稳定 一般不可 采 人工放射性曲线呈尖齿状 6 2 煤层 该层分布于 3 14 线间 空间上位于含煤地层中部 赋存于 6 煤组上部 与 6 1 煤间距 10 30 米 可采煤厚 4 11 7 74 米 顶底板岩性多为砂岩 砂 砾岩 6 3 煤层 分布全区 与 6 2 煤层间距 6 线南为 12 7 18 米 变化规律同上层 顶 板以细砂岩为主 底板为泥岩 砂岩 砂砾岩 1 3 2 煤质煤质 1 煤的物理性质 总观各煤层的物理性质没有显著变化 煤的颜色一般为黑褐色 黑灰 色 黑色或深褐色 略经风化即为灰黑色或深褐色 光泽多为弱油脂光泽 沥青光泽 次为暗淡色光泽或无光泽 风化后均为无光泽 条痕呈褐色 煤的吸水性强 极易风化和自燃发火 块煤遇水有响声 立即破碎 煤的 原生裂隙和次生构造裂隙均不甚发育 半亮煤和光亮煤有时存在垂直于层 面的裂隙 裂隙比较平坦 裂隙有时被钙质薄膜或黄铁矿薄膜充填 煤的 断口 光亮型 半亮型煤常见贝壳状或阶梯状断口 半暗型煤常见不平坦 状断口 暗淡型煤断口为参差状或纤维状 镜煤与丝炭的脆性大 暗煤则 具有一定韧性 煤的结构为各种宏观煤岩组分在煤层中相互交替出现 多构成 1 3 毫米 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 15 页 的细条带状 少数为 3 5 毫米的中条带状结构及 40 毫米左右的宽条带状结 构 或为断续的细条带状结构及透镜状结构 局部具有纤维状结构 其层 理为连续的 有时有少许断续的水平或缓波状层理 煤的密度 精查地质报告共有 28 个钻孔取样 测试 110 个样点 各层 煤测试结果为如表 1 2 所列 表表 1 2 钻孔取样表钻孔取样表 层号测试点数平均密度 g cm3 6 271 57 6 371 57 视密度 精查地质勘探共采取视密度样 179 块 经东煤地质局化验室 测定 视密度的计算是各测点采用测定块数的平均值 各采样孔中同一煤 组的厚度加权平均值 然后进行全区分煤层的算术平均 所得平均值代表 这一煤层的视密度值 测定视密度时未测定视密度煤样的灰分 没有无灰 视密度 凡是大于 1 35g cm3 少于 1 15g cm3 的视密度样点 舍弃不予利 用 其各煤层视密度结果见储量计算第一节 1 煤岩特征 煤的显微煤岩组分和显微煤岩类型 未采煤样专门分析测定 但纵观 区内宏观煤岩类型 多为亮煤和暗煤 镜煤和丝炭以条带状或透镜状不均 匀地夹在亮煤和暗煤之间 2 化学性质及工艺性能 该井区在精查勘探中 在 58 个钻孔中采取煤样 505 个 245 个煤样由 东煤公司煤田地质局化验室化验 从钻孔煤质化验结果看 各层煤质没有 显著地变化 在分布上也没有明显的变化规律 1 水分 Mad 原煤的最小水分为 4 90 最大水分为 17 02 平均值为 12 08 一 般为 10 14 精煤的最小水分为 5 35 最大值为 18 26 平均值为 12 65 2 原煤灰分产率 Ad 原煤灰分产率为最低 最小值为 6 57 最大值为 29 42 加权平均 值为 13 59 5 煤组的原煤灰分产率为最高 最小值为 5 79 最大值为 30 34 加权平均值为 16 74 全井田平均灰分产率为 15 14 3 挥发分 Vdaf 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 16 页 原煤挥发分最小值为 36 71 最大值为 48 27 平均值为 41 60 精煤的挥发分最小值为 40 05 最大值为 41 81 平均值为 40 88 4 有害组分硫 St 磷 Pd 原煤含硫量最小 0 22 最大值为 2 40 平均值为 0 93 属于低硫 煤 磷 Pd 均有磷指标的测定 其最小磷含量为 0 002 最大磷含量 为 0 018 一般磷含量在 0 006 0 015 之间 按 规范 本井田磷含量在 分级表中 0 01 0 015 之间 故应属低磷煤和特低磷煤 5 发热量 本井田原煤发热量 Qb ad 为 22 84MJ kg 最低为 5 煤组 发热量为 21 40MJ kg 全井田平均发热量为 22 23MJ kg Qnet ar 的最小值为 17 33MJ kg 最大值为 20 91MJ kg 平均值为 19 08MJ kg 6 煤灰熔融性 FT 全井田煤灰熔融性温度最小值为 1090 最大值 1455 平均值为 1243 煤灰熔融性温度大于 1250 7 低温干馏 在精补阶段曾做过低温干馏试验 干基焦油产率最低 6 15 最高 8 97 全井田平均干基焦油产率为 7 15 因此 本井田应属含油煤 见表 3 3 3 煤的可选性 通过原煤筛分试验结果 见附表 3 5 和 50 0 5mm 浮沉试验结果可看出 大于 50mm 煤占全样 26 72 小于 50mm 煤各粒级分布比较均匀 而且煤 质比较均匀 小于 0 5mm 煤灰分增高 易泥化 浮沉试验中可看出 分选 密度 1 5 时 0 1 含量 6 14 属极易选煤 工业分析指标 Mt 12 52 Ad 18 挥发分指标在 41 03 43 45 区间 焦渣特征为粉状 不粘结 分煤组灰熔融性成果详见表 1 3 所示 表表 1 3 分煤组灰熔融性成果表分煤组灰熔融性成果表 灰溶点 T2 煤层号 最小值最大值平均值 6 2113013701215 6 3114014321209 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 17 页 4 煤质及工业用途评述 综前所述 本井田从煤的物理性质及化学特征来看 煤的水分含量最 小为 4 90 最大为 17 02 平均值为 12 08 可燃基挥发分最低为 35 11 最高为 44 46 平均值为 40 88 煤的透光率最小为 32 最大 为 62 平均值为 43 坩锅粘结性为 1 根据中华人民共和国国家标准 GB T15224 1 2004 煤炭质量分级 根据中国煤的分类 以炼焦煤为主 衡 量本井田煤质牌号属于褐煤 本区煤种划分依据如下 褐煤 挥发分 Vdaf 在 40 88 透光率 PM 在 43 平庄能源有限公司所生产的褐煤 历来均作为发电用煤及民用煤 又鉴于本井田煤的以上化学特征和目前工业用煤的特定要求 井田煤的用 途 适宜于火力发电及民用煤 5 其它有益矿产 本井田发现铀元素异常点 一般厚度在 0 5 米左右 分布在元宝山组上 下段及杏园组泥岩 砂砾岩中 但品位低 只个别点达到可采品位 因工 作量不足 未能做出详尽评价 同时 对煤层中锗 镓元素含量测定 均 未达到工业品位的要求 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 18 页 2 井田境界及储量 2 1 井田境界 1 井田境界应根据地质构造 储量 水文 煤层赋存情况 开采技术 条件 开拓方式及地貌 地物等因素 进行技术分析后确定 根据 采矿 手册 规定一般井田划分的原则有以下几条 1 以大断层 褶曲和煤层露头 老窑采空区为界 2 以山谷 河流 铁路 较大的城镇或建筑物的保护煤柱为界 3 以相邻矿井井田境界煤柱为界 4 人为划分井田式 煤层倾角较小 特别是进水平煤层 用一垂直 面来划分井田边界 在倾斜或急斜煤层中 沿煤层的方向 常以主采煤层 底板等高线为准的水平面划分 根据以上原则及井田的实际情况 确定井田的四周范围 采矿许可范 围的地理座标为 四角 1 东经 119 19 49 北纬 42 06 05 17 东经 119 18 20 北纬 42 06 26 10 东经 119 19 12 北纬 42 04 06 7 东经 119 17 59 北纬 42 04 06 矿区东部有国铁叶赤线通过 设有古山乘降所 该矿南 4km 为平庄车 站 北 49km 赤峰站与京通线相接 南 98km 叶柏寿站与锦承铁路相接 公路北至赤峰 南至朝阳 锦州 沈阳 自平庄转平双公路可达承德 北京等地 交通方便 见图 1 1 所示 2 2 矿井储量 矿井储量是在划定的井田范围内 根据勘探资料计算而得 是进行矿 井设计和生产建设的依据 本井田内可采煤 4 层 其编号自上而下分别为 6 1 6 2 6 3 号煤层 本矿只有 6 2 和 6 3 煤层具有开采价值 6 1 由于薄及地质条件复杂不具有 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 19 页 开采价值 故不参与储量计算 其中 6 2 和 6 3 号煤为主要可采煤层 此矿 井设计只针对 6 2 和 6 3 号煤层 本次矿井储量计算是在精查地质报告提供的 1 5000 的煤层底板等高 线上计算的 储量计算可靠 井田范围内的煤炭储量是矿井设计的基本依据 根据 矿井设计指 南 中矿大出版社 陈吉昌主编 计算矿井工业储量 6 2 和 6 3 煤层 采用块段法计算工业储量 地质块段法就是根据一定的地质勘探或开采特征 将矿体划分为若干 块段 在圈定的块段法范围内可用算术平均法求得每个块段的储量 煤层 总储量即为各块段储量之和 每个块段内至少应有一个以上的钻孔 2 2 1 矿井地质资源储量矿井地质资源储量 根据储量计算公式 coszsmr 2 1 式中 Z 地质储量 万 t S 井田面积 m M 厚度 m 容重 1 35t m 本井田内主要可采煤层为 6 2 和 6 3 其平均厚度为 5 5m 煤层倾角 在 10 度左右 根据地质勘探情况 将矿体划分为 12 个块段 见图 2 1 在各块段范 围内 用算术平均法求得每个块段的储量 煤层总储量之和 6 2 和 6 3 煤 层储量计算表见 2 1 表表 2 1 储量计算表储量计算表 地质 块段号 块段投影面 积 平均倾角 块段实际面 积 平均 厚度 m 煤层容 重 t m3 块段储量 T 186 764 168 12188 655 544 561 51 350 622 74 1135872 28 97302 232 396 241 572 960 910 28 537 104 8412 42549 975 784 501 573 885 578 89 409 251 0418 24430 902 255 841 573 950 856 55 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 20 页 357 569 3520 38381 446 535 961 573 569 271 47 853 822 107 91862 023 864 641 576 279 671 42 139 622 929 12141 410 565 491 571 218 860 04 215 183 4915 78223 610 715 551 571 948 431 92 342 583 376 76344 981 715 811 573 146 819 66 271 517 3514 34280 249 055 971 572 626 746 32 229 373 407 10231 145 845 211 571 890 703 63 709 930 279 901 623 074 005 181 5713 199 811 61 总 计 4 551 258 415 559 708 2246 028 284 53 备注 六家煤矿矿 6 2 煤层储量计算结果 46 028 284 53 T 矿井地质资源储量为 92 056 569 06 T 图图 2 1 储量块段划分图储量块段划分图 2 2 2 矿井工业资源储量计算矿井工业资源储量计算 矿井工业资源储量详见表 2 2 所列 0 20 4660000 4660500 4661000 4661500 4662000 4662500 F19 F5 F31 F11 F10 H 0 110m 62 65 H 0 75m 53 63 H 0 70m 50 57 H 60m 12 H 0 24m 40 50 F32 H 0 160m 53 63 F6 F22 4659500 4660000 4660500 4661000 4661500 4662000 4662500 4663000 443000 442500 443000 442000 441500 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 21 页 表表 2 2 工业资源储量表工业资源储量表 工业资源储量 经济基础储量 111b 0 844187153 15 边际经济基础储量 2m11 0 211046788 29 次边际经济基础储 量 1122b 探明资源 储量 55233941 44 经济基础储量 122b 0 822093576 57 边际经济基础储量 2m22 0 25523394 144 次边际经济基础储 量 2s22 控制资源 储量 27616970 72 推断资源 储量 9205656 906333k0 82813351 16 合计 85664263 31 工业储量 Zg 111b 2M11 122b 2M22 333k 2 2 式中 Zg 工业储量 万 t 111b 探明的经济基础储量 万 t 2M11 探明的边际经济基础储量 万 t 122b 控制的经济基础储量万 t 2M22 控制的边际经济基础储量 万 t 333 推断的资源量 万 t K 系数 取 k 0 8 Zg 111b 2M11 122b 2M22 333k 3772 99 943 25 1886 50 471 62 86 04 0 8 8566 43 万 t 2 2 32 2 3 矿井可采储量计算矿井可采储量计算 设计储量 Zs Zg p1 p2 pn 2 3 式中 Zg 工业储量 万 t p1 井田边界煤柱损失 万 t p2 断层边界煤柱损失 万 t pn 永久保护煤柱 如村庄 公路 铁路等保护煤柱损失 本矿 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 22 页 井中无村庄 公路 铁路故不用考虑 矿井煤柱留设方法见表 2 3 所示 煤柱留设方法表 表表 2 3 矿井煤柱留设表矿井煤柱留设表 名 称留 设 方 法 工业广场 根据 建筑物 水体 铁路及主要井巷煤柱与压煤开采规程 第 72 条 工业广场维护带宽度为 15m 井田边界边界煤柱 50m 断 层断层煤柱每侧 50m 大 巷大巷煤柱每侧 30m 2 2 42 2 4 设计可采储量计算设计可采储量计算 Zk Zs p C 2 4 式中 Zk 设计可采储量 万 t Zs 设计资源储量 万 t P 井筒 工广 大巷煤柱损失 万 t C 采区回采率 厚煤层不小于 0 75 中厚煤层不小于 0 80 薄煤 层不小于 0 85 故设计可采资源储量 Zk 8566 43 1686 33 0 8 5504 08 万 t 1 工业广场煤柱留设 根据 建筑物 水体 铁路及主要井巷煤柱与压煤开采规程 第 72 条 工业广场维护带宽度为 15m 根据 煤炭工业设计规范 工业场地占地指 标如表 2 4 表表 2 4 工业场地占地指标表工业场地占地指标表 井 型 Mt 年 2 4 及以上1 2 1 80 45 0 90 9 0 3 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 23 页 占地指标 公顷 10 万 t 1 01 21 51 8 注 1 占地指标中包括围墙内铁路站线的占地面积 2 在山区 占地指标可适当增加 3 附近矿井有选煤厂时 增加的数值为同类矿井占地面积的 30 40 4 占地指标单位中的 10 万 t 指矿井的年产量 由于本设计将工业广场设在井田西部不在井田范围内因此无工业广场 煤柱煤柱损失 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 24 页 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 按照 煤炭工业矿井设计规范 相关规定 确定矿井设计年工作日 330 d 工作制度采用 三八制 每天三班作业 二班生产 一班准备 每班 工作 8h 矿井每昼夜净提升时间为 16h 这样充分考虑了矿井的富裕系数 防止矿井因提升能力不足而影响矿井的增产或改扩建 因此本矿设计每昼 夜净提升时间为 16 h 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 煤炭工业设计矿井设计规范 第 2 2 1 条规定 矿井设计生产能力 应根据资源条件 外部建设条件 回采对煤炭资源配置及市场需求 开采 条件 技术装备 煤层及采煤工作面生产能力 经济效益等因素 经多方 案的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 煤田地址条件简单 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 则不能将矿区的规模定的太大 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 包括煤种 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 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 25 页 六家煤矿煤矿井田资源储量有限 煤层赋存稳定 顶底板条件好 断 层褶曲少 倾角小 厚度变化不大 开采条件较简单 煤质为褐煤 交通 运输便利 初步确定矿井生产能力为 0 9Mt a 3 2 3 矿井服务年限矿井服务年限 矿井服务年限必须与井型相适应 矿井服务年限的计算公式为 KTZA K 3 1 式中 T 矿井的服务年限 a Zk 矿井的