凉水井煤矿3.0 Mta新井设计-大采高综采工作面煤壁片帮控制技术

毕业设计任务书 任任务务下下达达日日期期 2012 年年 01 月月 18 日日 毕业设计日期 毕业设计日期 2012 年年 03 月月 12 日至日至 2012 年年 06 月月 8 日日 毕业设计题目 毕业设计题目 凉水井煤矿凉水井煤矿 3 0Mt a 新井设计新井设计 毕业设计专题题目 毕业设计专题题目 大采高综采工作面煤壁片帮控制技术大采高综采工作面煤壁片帮控制技术 毕业设计主要内容和要求 毕业设计主要内容和要求 本设计分三部分 一般部分 专题部分和翻译部分 本设计分三部分 一般部分 专题部分和翻译部分 一般部分是关于凉水井煤矿一般部分是关于凉水井煤矿 3 0 Mt a 的新井设计 通过本设计可以很好的新井设计 通过本设计可以很好 的将专业知识系统化 针对具体问题进行具体分析实践 理论联系实际 达的将专业知识系统化 针对具体问题进行具体分析实践 理论联系实际 达 到理论与实际相结合的目的 到理论与实际相结合的目的 结合煤矿生产前沿及矿井设计情况 撰写一篇关于大采高综采工作面煤结合煤矿生产前沿及矿井设计情况 撰写一篇关于大采高综采工作面煤 壁片帮控制技术的专题论文 壁片帮控制技术的专题论文 翻译部分题目是通过对采空区一侧巷道岩层的加强控制来支持综采技术翻译部分题目是通过对采空区一侧巷道岩层的加强控制来支持综采技术 的分析与应用的分析与应用 院长签字 指导教师签字 摘 要 本设计包括三个部分 一般部分 专题部分和翻译部分 一般部分为凉水井煤矿 3 0Mt 新井设计 凉水井煤矿位于陕西省神木县榆神矿区 旁 边就有西包铁路 交通非常便利 井田走向长约 10 7km 倾向长约 8 2km 井田总面积 为 61 34km2 主采煤层为 4 煤 5 煤 5 煤 平均倾角为 1 煤层平均厚分别为 3 5 0m 2 41m 2 78m 整个井田之内没有断层 瓦斯含量低 井田地质条件较为简单 井田工业储量为 3 9 t 矿井可采储量 2 6 t 矿井服务年限为 63 34 a 涌水 8 10 8 10 量不大 矿井正常涌水量为 327m3 h 最大涌水量为 510m3 h 矿井瓦斯涌出量比较低 为低瓦斯矿井 井田为双斜井单水平开拓 大巷采用胶带运输机运煤 辅助运输采用无轨胶轮车设 备 矿井通风方式为中央边界式通风 矿井年工作日为 330d 工作制度地面为 三八制 井下为 四六 制 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 盘区巷道布置 6 采煤方法 7 井下运输 8 矿井提升 9 矿井通风与安全技术 10 矿井基本技术经济指标 专题部分题目是大采高综采工作面煤壁片帮控制技术 本文根据理论分析等研究方 法 研究了大采高综采工作面煤壁片帮机理和塑性区的分布 并总结了煤壁片帮的危害 以及建立研究煤壁片帮机理的力学模型 对不同采高 不同支架工作阻力以及不同煤层 强度等因素下煤壁的片帮情况 片帮规律进行研究分析 为以后的大采高综采工作面的 煤壁片帮控制提供有利的依据以及经验 翻译部分主要内容为通过对加强采空区一侧巷道岩层的控制来支持综采技术的分析 与应用 英文题目为 Analysis and application in controlling surrounding rock of support reinforced roadway in gob side entry with fully mechanized mining Abstract This design includes three parts the general part and the translation and suject the general part of the design is the design of new mine 3 0Mt about the cool of Liangshuijing the cool of Liangshuijing located in Shaanxi Province Yushen diggings Shenmu Province area next to the Westbao railway package the traffic is very convenient Tend toward bout 10 7km the tendency about 8 2km the total area of mine 63 57 Square kilometersm the main coal seam of the coal Contains 4 Coal 5 Coal 5 Coal the average inclination is 1 3 the average of these coal seam thickness of 5 0m 2 41m 2 78m there is not the entire fault of mine and the gas content is low the Geological Conditions of Coalfield is simple the industrial reserves of the Mine is 3 9 t and the recoverable reserves is 2 6 t 8 10 8 10 Length of service for mine is 63 34a the water Chung is little the normal wateris 327m 3 h 3 the largest water 510 m3 h the gas emission of Mine is lower belong the low gas coal mine This mine is single level open up inclined The transport of the coal use tape roadway transport the use of auxiliary transport equipment trolley car tire the ventilation of this Mine is ventilation of the centre district Mine was working for the 330d system as a four six structure The general part of this article total Contains 10 chapters 1 Mine and mine geological features outlined 2 Waida realm and reserves 3 Mine system and design capacity length of service 4 Waida development 5 To prepare the way roadway layout panel 6 mining methods 7 underground transport 8 mine hoist 9 mine ventilation and security technologies 10 mine the basic technical and economic indicators Special part is the subject of large mining height fully mechanized coal mining face coal wall spelling control technology based on theoretical analysis and other research methods study the large mining height fully mechanized coal mining face coal wall spalling mechanism and the distribution of plastic zone and a summary of the coal wall spelling hazard and the establishment of coal wall spelling mechanism mechanical model On different mining height different support working resistance and the different factors such as the strength of coal seam of coal wall spelling for law to carry on the research analysis after the full mechanized mining face with large mining height coal wall spelling control provide a beneficial basis and experience Translation part of main content through the strengthening of golf side roadway rock strata control in support of fully mechanized mining technology analysis and application English title Analysis and application in controlling surrounding rock of support reinforced roadway in gob side entry with fully mechanized mining 目目 录录 一般部分一般部分 1 井田概况及地质特征 1 1 1 矿区概述 1 1 1 1 交通位置 1 1 1 2 地形 地貌 1 1 1 3 河流 2 1 1 4 气象及地震 2 1 1 5 水源 电源 2 1 1 6 矿区规划 2 1 1 7 矿区经济状况 2 1 2 井田地质特征 2 1 2 1 地质构造 2 1 2 2 地层特征 3 1 3 井田的水文地质特征 4 1 3 1 地表水 4 1 3 2 含 隔 水层划分 由上而下 4 1 3 3 地下水补 径 排条件 5 1 3 4 矿井涌水量预测 5 1 4 煤层特征 6 1 4 1 煤层 6 1 4 2 煤的工艺性能 8 1 4 3 煤质基本特征 10 1 4 4 煤的工业用途 10 1 4 5 瓦斯 11 1 4 6 煤尘 11 1 4 7 煤的自燃倾向 11 2 井田境界和储量 12 2 1 井田境界 12 2 2 矿井工业储量 12 2 3 矿井可采储量 12 2 3 1 矿井设计储量 12 2 3 2 设计可采储量 14 3 矿井工作制度 设计生产能力及服务年限 15 3 1 矿井工作制度 15 3 2 矿井设计生产能力及服务年限 15 3 2 1 矿井建设规模 15 3 2 2 矿井服务年限 15 4 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 工业场地的位置 18 4 1 3 开采水平的确定及采带区划分 18 4 1 4 主要开拓巷道 18 4 1 5 方案比较 18 4 2 矿井基本巷道 22 4 2 1 井筒 22 4 2 2 井底车场及硐室 25 4 3 主要开拓巷道 26 5 准备方式 带区巷道布置 30 5 1 煤层地质特征 30 5 1 1 带区位置 30 5 1 2 带区煤层特征 30 5 1 3 煤层顶底板岩石构造情况 30 5 1 4 水文地质 30 5 1 5 地质构造 30 5 1 6 地表情况 30 5 2 带区巷道布置及生产系统 30 5 2 1 带区准备方式的确定 30 5 2 2 带区巷道布置 31 5 2 3 带区生产系统 31 5 2 4 带区内巷道掘进方法 32 5 2 5 带区生产能力及采出率 32 6 采煤方法 34 6 1 采煤工艺方式 34 6 1 1 带区煤层特征及地质条件 34 6 1 2 确定采煤工艺方式 34 6 1 3 回采工作面参数 35 6 1 4 采煤工作面破煤 装煤方式 35 6 1 5 采煤工作面支护方式 37 6 1 6 端头支护及超前支护方式 38 6 1 7 各工艺过程注意事项 39 6 1 8 采煤工作面正规循环作业 40 6 2 回采巷道布置 42 6 2 1 回采巷道布置方式 42 6 2 2 回采巷道参数 42 7 井下运输 44 7 1 概述 44 7 1 1 矿井设计生产能力及工作制度 44 7 1 2 煤层及煤质 44 7 1 3 运输距离和货载量 44 7 1 4 矿井运输系统 44 7 2 设备选择 45 7 2 1 设备选型原则 45 7 2 2 带区运输设备选型及能力验算 45 7 3 大巷运输设备选择 47 7 3 1 主运输大巷设备选择 47 7 3 2 辅助运输大巷设备选择 47 7 3 3 运输设备能力验算 49 8 矿井提升 50 8 1 矿井提升概述 50 8 2 主副井提升 50 8 2 1 主井提升 50 8 2 2 副井提升设备选型 51 9 矿井通风及安全 52 9 1 矿井概况 开拓方式及开采方法 52 9 1 1 矿井地质概况 52 9 1 2 开拓方式 52 9 1 3 开采方法 52 9 1 4 变电所 充电硐室 火药库 52 9 1 5 工作制度 人数 52 9 2 矿井通风系统的确定 52 9 2 1 矿井通风系统的基本要求 53 9 2 2 矿井通风方式的选择 53 9 2 3 矿井主扇工作方式选择 54 9 2 4 带区通风系统的要求 54 9 2 5 工作面通风方式的选择 55 9 2 6 回采工作面进回风巷道的布置 55 9 3 矿井风量计算 56 9 3 1 工作面所需风量的计算 56 9 3 2 备用面需风量的计算 57 9 3 3 掘进工作面需风量 57 9 3 4 硐室需风量 58 9 3 5 其它巷道所需风量 58 9 3 6 矿井总风量 58 9 3 7 风量分配 58 9 4 矿井阻力计算 59 9 4 1 矿井最大阻力路线 59 9 4 2 矿井通风阻力计算 61 9 4 3 矿井通风总阻力 61 9 4 4 两个时期的矿井总风阻和总等积孔 62 9 5 选择矿井通风设备 63 9 5 1 选择主要通风机 63 9 5 2 电动机选型 66 9 6 安全灾害的预防措施 67 9 6 1 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施 67 9 6 2 预防井下火灾的措施 67 9 6 3 防水措施 67 10 设计矿井基本技术经济指标 69 专题部分专题部分 大采高综采工作面煤壁片帮控制技术 72 1 引言 72 2 煤壁片帮的危害 72 3 煤壁片帮的影响因素 73 4 大采高煤壁片帮机理的研究 74 5 工作面前方煤体塑性区及应力分布 78 6 煤壁片帮的控制技术 86 7 参考文献 89 翻译部分翻译部分 英文原文 90 中文译文 101 致致 谢谢 109 一 般 部 分 1 井田概况及地质特征 1 1 矿区概述概述 1 1 1 交通位置交通位置 凉水井井田地处陕西省榆林市以北 神木县以南 属于榆神矿区 行政区划隶属神 木县西沟乡 麻家塔乡及瑶街镇管辖 210 国道西 安 包 头 段从矿区西侧通过 榆神府二级公路 204 省道 和西 安 包 头 铁路并行从井田南缘的矿井工业场地 南侧通过 矿井北至神木县城 16km 大柳塔镇 76km 包头 340km 东经神木到府谷 90km 南距榆林市 94km 西安市 770km 区内各县 乡之间均有公路相通 并与省内 米 字型公路网相连 向省外辐射 与蒙西 晋北以及宁北地区形成四通八达的公路网 西 安 包 头 铁路神延段通过矿井南部 在本矿井附近设有锦界车站 凉水井车 站 神 木 黄 骅 铁路神朔段在神木北站与 西包铁路接轨 矿井交通十分方便 榆林机场已开通榆林至西安 榆林至包头航线 航空运输快捷方便 36 109 110 111 112 113 36 37 38 39 40 37 38 39 40 109 110 112 113 111 鄂尔多斯 包头市 托克托 新街 大柳塔 三岔 尔林兔 柠条塔 店塔 神木 府谷 保德 大保当 榆林市 横山 米脂 绥德 吴堡 子长 永坪 清涧 延川 延安市 临县 离石 汾阳 榆次 太原市 介休 兴县 岢岚 静乐 五寨 神池 阳方口 朔县 内 蒙 古 黄 陕 西 省 河 山 西 省 凉水井井田 伊金霍洛旗 霍县 平遥 沁县 中阳 交口 隰县 灵石 准格尔旗 河曲 清水河 佳县 210国道 210国道 210国道 109国道 109国道 204省道 西 包 铁 路 神 朔 铁 路 304省道 黄 河 210国道 图图 1 1 凉水井交通位置凉水井交通位置 1 1 2 地形 地貌地形 地貌 井田位于陕北黄土高原北部 毛乌苏沙漠之南缘 属丘陵区 东部为黄土梁峁沟谷 地貌 西部为波状沙丘地 地势开阔 井田南部 北部黄土冲沟发育 梁峁区及沙丘区植 被覆盖良好 主要以沙柳 沙蒿 柠条 沙打旺等为主 地势总体呈西高东低 中部高 南北低的特点 最高处位于西部东小阿包 标高 1326 40m 最低处位于东南角碱房沟一 带 标高 1100 00m 左右 最大高差 226 40m 一般标高 1275 00m 左右 1 1 3 河流河流 井田所在位置属黄河一级支流窟野河流域 西部边界大致为窟野河与秃尾河之分水 岭 井田北部的麻家塔沟流和南部的西沟沟流为窟野河一级支流 均为长年性流水 受 区内东西向分水岭制约 两沟分别于神木县城北 南两地注入窟野河内 据长观资料 麻家塔沟流量一般为 528 75L S 西沟流量一般为 256 80L S 井田内其它沟流均属季节性 流量随季节变化明显 1 1 4 气象及地震气象及地震 本井田属中温带半干旱大陆性气候 冬季寒冷 夏季炎热 昼夜温差悬殊 当年 11 月至次年 3 月为冰冻期 冻土最大深度 146cm 最大积雪厚度 12cm 元月初至 5 月初为 季风期 多为西北风 多年平均风速 2 5m s 最大风速 25m s 年平均气温 8 5 极端 最高气温 38 9 极端最低气温 28 5 年平均降雨量 436 7mm 且多集中于 7 8 9 三个月 年平均蒸发量 1907 2 2122 7mm 是降雨量的 4 5 倍 本井田地壳活动相对微弱 基本烈度为 度 据史料记载 自公元 1448 年和 1621 年府谷 榆林 横山发生过 5 级地震以后再未发生过 4 级以上地震 1996 年 5 月 3 日 距本井田 350km 的包头发生的 6 4 级地震本井田也仅有震感而已 1 1 5 水源 电源水源 电源 西北电网 330kv 供电线路已分别送至榆林和神木 榆林至神木 榆林至店塔镇的两 条 110kv 电源线路已经建成使用 从榆林镇北台变电站出线的矿区 110kv 供电线已送至 锦界 并已在锦界建成二座 110 35kv 变电站 矿井电源可锦界 110 35kv 变电站接取 矿井永久水源为锦界水厂 其上次水源取自瑶镇水库蓄水 瑶镇水库已于 2004 年建 成 从水库通往锦界水厂的供水管网也已建成投运 故矿井水源可靠 1 1 6 矿区规划矿区规划 为确保矿井安全生产 2007 年 5 月国土资源部国土资矿划字 2007019 号文对凉水井 井田边界范围进行了调整 将井田边界附近上述 4 个小煤矿全部划出本井田开采范围 调整后的井田范围缩小至东西长 11km 南北宽 8 4km 面积 61 34km 普查地质储量 4 12 亿吨 1 1 7 矿区经济状况矿区经济状况 神木县位于榆林市以北 地处陕西最北端 区内煤矿资源十分丰富 自改革开放以 来 经过几十年的飞速发展 目前神木县已从国家级贫困县发展成为陕西五强县之首 矿区农作物主要有小麦 谷子 玉米 经济作物一豆类为主 矿区工业主要以煤炭生产 为主 其余有电力 纺织 建材等工业 1 2 井田地质特征 1 2 1 地质构造地质构造 凉水井井田位于榆神矿区东北部 井田内地层平缓 倾角不足 1 构造总体趋势为 倾向 NWW 的单斜构造 在此基础上发育一些极其宽缓的小型波状起伏 未见岩浆岩 小型波状起伏 未见岩浆岩 从 5 3煤层底板等高线图上可以看到 在井田西部 P120 L10 LK21 号钻孔连线一带为南北向波峰 在 LK7 L7 号钻孔连线一带为南北向波谷 最 大起伏 44 68m 该波峰在上部各煤层底板等高线图上均有反映 具继承性 但在幅度及 规模上变得越来越小 中部相对平坦 东部相对抬升 起伏 10m 左右 坡角小于 1 1 2 2 地层特征地层特征 本井田基本被第四系覆盖 仅在北部 东部沟谷中有基岩出露 根据地质填图成果 及钻孔揭露 本井田地层由老至新依次为 三迭系上统永坪组 T3y 侏罗系中统延安组 J2y 直罗组 J2z 新近系上新统保德组 N2b 第四系中更新统离石组 Q2L 上更新统萨 拉乌苏组 Q3S 全新统风积沙 Q4eol 及冲积层 Q4al 现分述如下 1 2 2 1 三迭系上统永坪组三迭系上统永坪组 T3y 该套地层是陕北侏罗纪煤田含煤地层的沉积基底 区内未出露 其岩性为一套巨厚 层状浅灰绿色 灰绿色细 中粒长石 石英砂岩 含大量云母及绿泥石 成分以石英 长石 为主 分选性及磨园度中等 泥质或泥钙质胶结 具交错层理和水平层理 局部含石英 砾 灰绿色泥质包体 煤屑及黄铁矿结核 厚度不详 1 2 2 2 侏罗系中统延安组侏罗系中统延安组 J2y 为本井田的含煤地层 全区分田南部的四卜树沟 梁家湾沟 北部的石板台 山榆 树圪崂 梁家沟 东部的碱房沟等沟谷中有出露 按含煤性 沉积旋迴自下而上分为五 段 该套地层由于受沉积后期冲刷及剥蚀 第五段缺失 第四段仅井田西南缘残存 第 三段井田西部保存完整 东部大范围内保存不全 第二段井田东部局部地段亦有剥蚀现 象 第一段全井田分布 全组地层一般厚度 77 97 L1 180 10m P120 平均 142 68m 总 体趋势是井田中部 LK6 号钻孔一带及西部较厚 厚度大于 150m 勘探线东部变薄 厚度 100m 左右 与下伏三迭系上统永坪组呈平行不整合接触 1 2 2 3 侏罗系中统直罗组侏罗系中统直罗组 J2z 除井田西部边缘一带仅存 9 50 12 25m 的中 粗粒砂岩外 全区均被剥蚀 与下伏延 安组呈平行不整合接触 岩性以巨厚层状黄灰 黄绿色 局部紫杂色中 粗粒长石砂岩 分选性中等 滚园度 以次棱角状为主 钙质胶结 不显层理 1 2 2 4 新近系上新统保德组新近系上新统保德组 N2b 出露于北部孟家石庙 黄家庙 山榆树屹崂 上榆树峁及碱房沟一带 地表最大出 露厚度 54 06m 据钻孔揭露 其厚度 2 90 74 50m 平均厚度 31 61m 岩性主要为浅红色 棕红色粘土及亚粘土 含不规则的钙质结核 呈层状分布 局部地段底部为 10 30cm 厚 的砾石层 砾石成份多为石英砂岩 砾岩等 钙质胶结 坚硬致密 本组地层因含动物 骨骼化石而称为 三趾马粘土 与下伏侏罗系中统直罗组呈不整合接触 1 2 2 5 第四系中更新统离石组第四系中更新统离石组 Q2L 区内广泛分布 主要出露于井田中 东部 地表最大出露厚度 34 78m 据钻孔揭 露 厚度 0 60 00m 平均厚度 26 43m 岩性以灰黄色 棕黄色亚粘土 亚沙土为主 其中夹多层古土壤层 含分散状钙质 结核 砾径一般 3 5cm 最大 10cm 发育垂直裂隙 与下伏地层呈不整合接触 1 2 2 6 第四系上更新统萨拉乌苏组第四系上更新统萨拉乌苏组 Q3S 井田内局部分布 主要出露于响水河 凸扫沟 海子沟一带 据填图资料 厚度一 般 8 10m 最大 18m 据钻孔揭露 厚度 0 18 60m 平均厚度 8 56 m 岩性主要由灰黄 色 灰绿色 灰褐色及灰黑色粉沙 细沙 中沙组成 夹亚沙土 亚粘土和泥炭层 局 部底部含有豆状钙质结核 与下伏地层呈不整合接触 1 2 2 7 第四系全新统风积层第四系全新统风积层 Q4eol 及冲积层及冲积层 Q4al 冲积层 主要分布于沟谷中 岩性以灰黄色 灰褐色细沙 粉沙 亚沙土和亚粘土 为主 含少量腐植土 底部多数含有砾石层 砾石直径 3 4cm 分选性 滚园度均差 一 般厚度 1 5 5 0m 左右 与下伏地层呈不整合接触 风积沙层 广泛分布于本井田西部 以固定沙丘 半固定沙丘形式覆盖于其它地层 之上 岩性主要为浅黄色 褐黄色细沙 粉沙 质地均一 分选性好 磨园度较差 厚 度 0 30 76m 平均厚度 6 69m 与下伏地层呈不整合接触 1 3 井田的水文地质特征 1 3 1 地表水地表水 井田地处黄河一级支流窟野河流域 西部边界部位为窟野河与秃尾河分水岭 北部 的麻家塔河流和南部西沟河流为窟野河支流 均为长年流水 井田中部东西向分水岭将地表水划分为南北流域 南部流域西沟河流量 256 80L s 较大的沟流为凸扫沟 流量 43 28 156 96 L s 5 11 月 北部麻家塔流量 528 75 L s 较大 的沟流为王家石庙沟流 流量 53 089 186 46 L s 5 11 月 其余支沟沟流均属季节性流 水 北部沟谷中建有多处水库 其中孟家石庙水库库容较大 库容量 109200m3 1 3 2 含含 隔隔 水层划分水层划分 由上而下由上而下 依据赋水特征将井田地下水划分为孔隙潜水含水层和基岩裂隙含水层两种含水类型 1 3 2 1 孔隙潜水含水层孔隙潜水含水层 1 新生界松散层孔隙潜水含水层 主要分布于井田西部 岩性为粉沙 中沙 厚度 0 30 76m 平均厚度 6 69 m 透水性能好 不 含水或含水微弱 与下伏地层组成单一含水层 水位埋深 3 50m 泉流量一般在 0 14 0 325L s 属弱富水 水质类型属 HCO3 Ca Mg Na 型水 矿化度 0 248g L 在基岩掩 盖区与基岩风化裂隙承压水组成复合含水层 2 第四系全新统冲积孔隙潜水含水层 主要分布于较大沟岸阶地及沟谷漫滩 岩性为细沙 中粗沙 亚沙土及沙砾石层组 成 孔隙大 补给条件优越 富水性较好 厚度 1 5 5 0 m 水位埋深 0 2 9 0 m 泉流量 一般 0 08 9 375 L s 属弱到中等富水 水质类型属 HCO3 Ca Mg Na 型水 矿化度 0 265g L 3 第四系上更新统萨拉乌苏组孔隙潜水含水层 区内分布极不均一 在中西部出露 东部黄土沟壑梁峁区缺失 厚度变化大 岩性 为灰黄色 灰褐色 灰黑色中 细沙 厚度 3 00 18 60m 平均厚度 8 56m 详查阶段在 L4 L8 二个钻孔松散层进行抽水试验 试抽前恢复水位资料显示 潜水位较低 富水性 极弱 为一透水层 在西沟河流域阳塔村 6 号民井 不完整井 作了简易抽水试验 资 料显示补给差 富水性弱 本次勘探在先采地段布设了 6 个水文地质调查孔 2 个松散沙 层抽水孔 据 LK9 LK13 LK18 三个水文孔松散沙层抽水资料和地震折射解释资料分 析 松散沙层在先采地段大部分地区不含水 为一透水层 地下水潜水位低于松散沙层 底界 在沟谷区底部或沟谷斜坡地带松散沙层潜水位较低 呈片状流排泄在汇流区组成 湿地泉群 在北部麻家塔河流域王家石庙沟脑 泉量较大 流量 32 22l s 井田西南地段 西沟河流域 松散沙层水与基岩风化裂隙承压水相沟通组成复合含水层 形成井田南 北边缘地带二块地下水富水性中等的水文地质单元 在中部 LK13 钻孔附近响水河沟脑地 段 地下水潜水沿沟谷排泄 形成汇流湿地组成片状泉群 泉流量 0 14 5 618L s 先采地 段北部 LK20 号钻孔松散沙层抽水资料显示 水位 4 00m 松散沙层水柱高度 3 80m 抽 水连续 12 小时后 水泵不出水 用恢复水位资料计算涌水量 0 0196L s 富水性弱 水质 类型属 HCO3 Ca M Na 型水 矿化度 0 328L s 综上所述 本井田松散沙层富水性的强弱受隔水层段起伏形态控制 在沙丘 滩地 区 地下水潜水位低于松散沙层底界 富水性弱 而在地下水泾流区 沟谷斜坡地段 松散沙层潜水以片流形式沿沟谷两侧向低洼处汇集 形成一流量泉群 富水性中等 1 3 2 2 中更新统离石组黄土相对隔水层与新近系上统保德组粘土隔水层中更新统离石组黄土相对隔水层与新近系上统保德组粘土隔水层 出露于东部梁区 郝家圪崂 黄家庙盆堰一带 离石黄土以亚粘土 亚砂土为主 呈互层状 局部含分散状钙质结核薄层 厚度 1 50 60 00m 平均厚度 26 43m 在沟谷阶 地区底部 有一层分散状砂砾层 水位埋深 6 20 9 00m 泉流量 0 14 0 454L s 富水性极 弱 为一层相对隔水层 保德组粘土以粘土为主 结构致密 坚硬 厚度 2 9 74 0m 平 均厚度 31 61m 是本区主要的隔水层 1 3 2 3 基岩裂隙含水层基岩裂隙含水层 1 侏罗系中统直罗组基岩裂隙含水层 仅分布井田西部边缘一带 厚度 9 5 12 25 m 岩性为灰黄绿 灰白色厚层状中 粗 粒砂岩 局部夹粉 细砂岩 岩芯疏松碎裂 少数钙质胶结 砂岩硬度大 裂隙发育 具有较好渗透性和储水条件 据相临井田钻孔抽水试验资料 平均单位涌水量为 0 0402L s m 平均渗透系数 0 142m d 富水性弱 水质 HCO3 Ca Mg Na 型水 矿化度 6mm 灰渣平均结渣率在 3 6 27 0 之间 鼓风强度 为 0 2m s 时 6mm 灰渣平均结渣率在 1 7 30 6 之间 鼓风强度为 0 3m s 时 6mm 灰 渣平均结渣率在 2 5 32 4 之间 属难结渣 强结渣煤层 4 4煤层当鼓风强度为 0 1m s 时 6mm 灰渣平均结渣率为 8 3 鼓风强度为 0 2m s 时 6ppm 灰渣平均结渣率为 5 8 鼓风强度为 0 3m s 时 6mm 灰渣平均结渣率为 3 0 属难结渣 中等结渣煤层 5 2煤层当鼓风强度为 0 1m s 时 6mm 灰渣平均结渣率在 1 7 27 8 之间 鼓风强度 为 0 2m s 时 6mm 灰渣平均结渣率在 4 9 34 3 之间 鼓风强度为 0 3m s 时 6mm 灰 渣平均结渣率在 4 2 29 4 之间 属难结渣 强结渣煤层 5 3煤层当鼓风强度为 0 1m s 时 6mm 灰渣平均结渣率在 4 3 21 3 之间 鼓风强度 为 0 2m s 时 6mm 灰渣平均结渣率在 2 9 37 1 之间 鼓风强度为 0 3m s 时 6mm 灰 渣平均结渣率在 3 3 31 3 之间 属难结渣 强结渣煤层 1 4 2 4 煤的低温干馏及焦油产率煤的低温干馏及焦油产率 各煤层原煤焦油产率 Tar d 变化在 7 2 15 8 之间 其综合平均值在 10 2 12 3 之 间 属富 高油煤 1 4 2 5 煤灰成分 灰熔融性及灰粘度煤灰成分 灰熔融性及灰粘度 1 煤灰成分 各煤层煤灰成分中硅铝酸盐矿物含量较高 主要为 SiO2其值变化在 23 05 92 84 之 间 其综合平均值在 42 77 75 09 之间 AI2O3其值变化在 0 00 29 01 之间 其综合平均 值在 6 59 18 25 之间 其次为 CaO 其值变化在 1 34 30 80 之间 其综合平均值在 5 70 19 23 之间 Fe2O3其值变化在 1 52 31 2 之间 其综合平均值在 5 86 12 00 之间 其余均为少量 2 灰熔融性 各煤层软化温度 ST 值变化在 980 1500 之间 其综合平均值在 1148 1393 之间 其中 4 2 4 3 5 2 5 3号煤层综合平均值在 1148 1230 之间 可属低熔灰分煤 4 4煤层 综合平均值为 1393 可属高熔灰分煤 3 灰粘度 煤灰粘度是指煤灰在高温熔融状态下的流动特性 与煤灰成分和灰熔融温度密切相 关 对于液态排渣的锅炉和气化炉 一般要求灰渣的流动温度 FT 小于 1250 FT 愈低 的煤灰 愈有利于排渣 正常排渣粘度一般为 50 100Pa s 最高不超过 250Pa s 由此可 见 煤灰熔融性及灰粘度是评价动力用煤质量的重要指标 4 各煤层煤灰特征指数 在粉煤锅炉的燃烧过程中 炉内灰沉积分为结渣和沾污两种类型 结渣指软化或熔 融的灰粒碰撞在水冷壁和主要受辐射热的受热面上生成的熔渣 沾污指灰在高温下凝结 于对流受热面上 继续粘结灰颗粒形成的高温粘结灰沉积 各煤层的结渣指数在 0 044 0 160 之间 积灰指数在 0 047 0 332 之间 属熔渣倾向低等和中等沾污程度 1 4 2 6 其它特征其它特征 1 煤中的碳酸盐 CO2 4 2 4 3 4 4 5 2煤层中碳酸盐 CO2含量变化在 1 30 1 56 之间 5 3煤层中碳酸盐 CO2为 2 90 2 可磨性 各煤层可磨性指数变化在 43 73 之间 其综合平均值在 57 64 之间 表明可磨性指 数较小 属中等难磨 难磨煤层 3 透光率 经测试各煤层煤的透光率均在 90 98 之间 属长焰煤类 1 4 3 煤质基本特征煤质基本特征 本井田主要为长焰煤和不粘煤 镜质组最大反射率为 0 556 0 609 属 煤化阶段 煤的水分 Mad 为 3 55 9 15 灰分 Ad 平均值小于 10 属低灰 全硫 St d 平均值小于 0 4 属特低硫 发热量 Qnet d 平均值为 28 41 29 77MJ Kg 属中高 高热值煤 抗碎强 度高 化学反应性强 高热稳定性 煤中有害元素含量低 不具粘结性 较难磨 富油 高油 1 4 4 煤的工业用途煤的工业用途 1 4 4 1 动力煤料动力煤料 井田内煤层不经洗选可直接用作发电厂 各种工业锅炉的燃料 煤的抗碎强度高 热稳定性好 适合燃用块煤的炉型 由于其灰 硫 砷 氟含量低 燃烧后灰渣和有害 气体较少 污染较轻 环境治理比较容易 煤中砷含量小于 8ug g 是食品工业的优质燃 料 1 4 4 2 气化用煤气化用煤 陕西省煤炭工业局委托中国动力工程学会进行技术鉴定 认为该煤具有低灰 低硫 夹矸少 发热量高 挥发分高 抗碎强度高 化学反应性强 热稳定性好等优点 适用 于固定床煤气发生炉气化 虽然煤的灰熔融性较低 但煤灰成分中 CaO 含量偏高 能起 降低灰粘度的作用 1 4 4 3 液化用煤液化用煤 185 队专门对榆神矿区金鸡滩矿和电站矿分别采取 2 2和 3 1煤液化试验资料 送往煤 炭科学总院北京煤化学所液化室进行高压反应釜试验 试验报告指出 煤样的煤岩组分 中镜质组含量较高 灰分低 加氢液化性能较好 是适于直接液化的原料用煤 1 4 4 4 水煤浆用煤水煤浆用煤 1984 年 中国矿业大学北京研究生部对神木煤进行制备水煤浆的可行性初步研究 指出该区煤是代油的良好煤种 用于制备代油煤粉和水煤浆都是可行的 1 4 4 5 制备超纯煤制备超纯煤 该区原煤的灰分低 经洗选后浮煤灰分降低到 5 左右 浮煤回收率较高 且制备超 纯煤的理想原料煤 通过科研单位以及大专院校的科学研究试验 榆神煤还可作高炉喷 吹用粉煤 碳化用煤 炼焦配煤 块煤炼块焦新工艺用煤 碳素材料用煤 固体热载体 干馏用煤 1 4 5 瓦斯瓦斯 通过对本井田 4 2 4 3 4 4 5 2 5 3煤层 21 个瓦斯样品进行测试分析可知 成果见表 6 2 1 自然瓦斯成份以 N2为主 CO2次之 CH4少量至微弱 瓦斯含量中 CH4含量极其 微弱 瓦斯分带属 CO2 N2带 据小煤矿调查资料 各煤矿均未发现过瓦斯爆炸事故 因 此 本井田无瓦斯危害 但在大型煤矿建设中应加强对瓦斯的监测 防止引起不必要的 损失 1 4 6 煤尘煤尘 本次勘探对各煤层煤尘爆炸性均作了测试 17 个样品测试结果表明 成果见表 6 2 2 各煤层火焰长度均大于 400mm 岩粉添加量大于 50 表明各煤层具有爆炸性危险 在 煤层开采和掘进过程中应引起重视 1 4 7 煤的自燃倾向煤的自燃倾向 根据还原样着火温度及 T1 3 判断 4 3煤层有部分点属很易燃 易自燃煤层 4 2 4 4 5 2 5 3煤层属不易自燃 不自燃煤层 根据资料介绍 神木煤在秦皇岛港口发生 煤炭自燃着火多起 大柳塔煤矿变电所 活鸡兔井田李家畔乡办矿等地下煤层均发生过 自燃 因此在生产 贮运等环节中应采取预防措施 2 井田境界和储量 2 1 井田境界 2007 年月国土资源部国土资矿划字 2007019 号文对凉水井井田边界范围进行了调整 将原井田内的小煤矿全部划出本井田 调整后的井田范围有 27 个坐标点围成 井田面积 约为 61 34 平方公里 本次设计以国土资源部批复的井田边界为准 2 2 矿井工业储量 本矿井设计只对 4 号煤层进行开采设计 它的厚度为 5 0 本次储量计算是在精查 地质报告提供的 1 10000 煤层底板等高线图上计算的 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 煤炭工业储量是由煤层面积 容重及厚度相乘所得 其 公式一般为 Zg S M R 2 1 其中 Zg 矿井的工业储量 S 井田水平面积 63 14 平方公里 M 煤层的厚度 5 0 m R 煤的容重 1 4t m3 则 Zg 63 14 1000000 1 4 5 0 10000 cos1 39244 47 万吨 2 3 矿井可采储量 2 3 1 矿井设计储量矿井设计储量 矿井设计储量为工业储量减去设计计算的井田边界保护煤柱和工业广场保护煤柱的 储量 2 3 1 1 边界煤柱可按下列公式计算边界煤柱可按下列公式计算 Z L b M R 2 2 其中 Z 边界煤柱损失量 L 边界长度 32 157 km b 边界宽度 50m M 煤层厚度 5 0 m R 煤的容重 1 4t m3 则井田的边界煤柱为 32 157 10 4 50 5 0 1 4 103 1125 67 万吨 2 3 1 2 工业广场煤柱工业广场煤柱 根据 毕业设计制图标准 规定 本设计的比例为 1 10000 所以取工业广场的尺 寸为 600m 500m 的长方形 煤层的平均倾角为 1 度 工业广场的中心处在井田中央 倾 向中央 其中心处埋藏深度为 1150 该处表土层厚度为 80 主井 副井 地表建筑物均 布置在工业广场内 工业广场按 1 级保护留维护带 宽度为 20m 本矿井的冲积层和基 岩层移动角见表 2 1 表表 2 1 岩层移动角岩层移动角 广场中心深度 m煤层倾角煤层厚度 m冲击层厚度 m 11501 5 08045707070 由此根据上述以知条件 画出如图 2 1 所示的工业广场保护煤柱的尺寸 1 10 08 80 0 1 10 07 70 0 1 10 06 60 0 1 10 05 50 0 1 10 04 40 0 1 10 03 30 0 1 10 02 20 0 1 10 01 10 0 c b d a ab c d q k mn q k mn A B C D 45 75 45 75 45 75 45 75 图图 2 1 工业广场保护煤柱工业广场保护煤柱 由图可得出保护煤柱的尺寸为 S 梯形面积 上宽 下宽 高 2 cos1 0 405km 2 则 工业广场的煤柱量为 Zi S M R 2 3 式中 Zi 工业广场煤柱量 S 工业广场压煤面积 0 405km 2 M 煤层厚度 5 0 R 煤的容重 1 4t m3 则 Zi 283 5 万吨 2 3 1 3 大巷煤柱大巷煤柱 大巷两侧均留设 60m 煤柱 大巷的长度为 4731 10m 和 9344 62m 所以大巷保护煤柱的总长度 4731 10 9344 62 14075 72m 大巷保护煤柱 14075 72 60 5 0 1 4 cos 1 2364 96 万吨 2 3 1 4 总煤柱量总煤柱量 边界煤柱 1125 67 万吨 工业广场煤柱 283 5 万吨 大巷煤柱 2364 96 万吨 总煤柱量 1125 67 283 5 2364 96 万吨 3774 17 万吨 2 3 2 设计可采储量设计可采储量 矿井设计可采储量为矿井设计储量减去工业场地和主要井巷煤柱的煤量后乘以采区 回采率的储量 采区回采率根据 煤矿工业矿井设计规范 GB50215 2005 第 2 1 4 之规定 厚煤 层采区回采率 75 薄煤层采区回采率 85 中厚煤层采区回采率 80 经计算 矿井设计储量为 39244 47 3774 17 0 75 26602 7 万吨 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 GB50215 2005 矿井设计年工作日 330 天 地面采 用 三八 制 井下采用 四六 制 日净提升时间 18 小时 3 2 矿井设计生产能力及服务年限 3 2 1 矿井建设规模矿井建设规模 根据国家计委关于榆神矿区二期规划区的批复 以及为满足神木甲醇厂快速发展需 要 凉水井矿井建设规模为 3 0Mt a 现根据凉水井井田煤炭资源储量 开采技术条件 矿井的外部建设条件 以及市场因素等方面 对矿井生产能力分析论证如下 3 2 1 1 煤层开采技术条件优越煤层开采技术条件优越 本井田内煤层赋存稳定 倾角平缓 平均 1 度左右 煤层结构简单 水文地质条件 及地质构造简单 瓦斯含量低 主采煤层均为厚煤层 其储量占全井田资源量的 77 4 各煤层顶 底板岩性稳定 适合机械化开采 适宜建设大型现代化矿井 3 2 1 2 矿井建设外部条件具备矿井建设外部条件具备 矿井交通十分方便 水源 电源条件可靠 邻近的神东矿区大柳塔机电维修和设备 租赁中心可为本矿井提供服务 生活福利及文化教育等设施可依托附近的神木县城和锦 界开发区 矿井建设外部条件优越 3 2 1 3 煤层埋藏浅 开拓系统简单煤层埋藏浅 开拓系统简单 本井田共有可采煤层六层 从上往下依次为等煤层 各煤层埋深浅 各煤层的间距 小 因此 宜用斜井开拓 系统简单 建井工期短 投资省 效益好 是建设大型矿井 的理想井田 3 2 1 4 市场可靠市场可靠 本矿井为神木甲醇厂的配套供煤矿井 甲醇厂一期生产能力 0 20Mt a 耗煤约 0 45Mt a 后期生产能力 1 20Mt a 耗煤约 2 40Mt a 米脂聚氯乙烯厂一起工程 0 10Mt 耗煤约 0 50 二期规划 0 20 耗煤约 1 0Mt 故本矿井市场可靠 结合神木甲醇厂一期工 程建设情况 根据业主意见 本设计认为为 3Mt a 规模比较合适 3 2 2 矿井服务年限矿井服务年限 井田的设计生产能力应于矿井的可采储量相适应 以保证矿井有足够的服务年限 矿井服务年限的公式为 T Zk A K 3 1 其中 T 矿井的