平顶山一矿1.2Mta新井设计

目目 录录 一般部分一般部分 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 地形特点和交通条件概述 1 1 1 2 矿区气候条件 1 1 1 3 矿区水文及地震情况 1 1 1 4 矿区工农业及材料供给 2 1 2 井 田 地 质 特 征 2 1 2 1 井田地形地势以及井田的勘探程度 2 1 2 2 井田煤系地层概述 2 1 2 3 井田地质构造及特征 2 1 2 4 矿井水文地质特征 5 1 3 煤 层 特 征 7 1 3 1 可采煤层特征 7 1 3 2 煤的特征 8 2 井田境界及储量 11 2 1 井田境界 11 2 1 1 井田境界确定 11 2 1 2 井田赋存特征 11 2 2 井田境界和储量计算 12 2 2 1 井田钻孔及勘探分布情况及勘探类型 12 2 2 2 煤层可采厚度 13 2 2 3 工业储量计算 13 2 3 工业储量计算 14 2 3 1 计算可采储量时 必须要考虑以下储量损失 14 2 3 2 各种煤柱损失计算 15 2 3 3 矿井可采储量计算 16 3 矿井工作制度 设计生产能力及服务年限 17 3 1 矿井工作制度 17 3 2 矿井设计生产能力及服务年限 17 3 2 1 矿井设计生产能力的确定 17 3 2 2 矿井设计生产能力 17 3 2 3 各水平的服务年限 17 3 2 4 井型校核 18 4 井田开拓 19 4 1 井田开拓的基本问题 19 4 1 1 确定井筒形式 数目 位置及坐标 19 4 1 2 工业场地的位置 20 4 1 3 开采水平的确定及采盘区划分 20 4 1 4 主要开拓巷道 20 4 1 5 方案比较 20 4 2 矿井基本巷道 25 4 2 1 井筒 25 4 2 2 井底车场及硐室 25 4 2 3 主要开拓巷道 27 5 准备方式 带区巷道布置 32 5 1 煤层的地质特征 32 5 1 1 煤层埋藏条件 32 5 1 2 煤的特征 32 5 2 带区巷道布置及生产系统 32 5 2 1 确定带区巷道布置及生产系统的原则 32 5 2 2 确定带区巷道布置 33 5 2 3 带区生产系统 34 5 2 4 带区内巷道掘进方法 35 5 2 5 带区生产能力及采出率 36 5 3 带区车场选型设计 37 6 采煤方法 38 6 1 采煤工艺方式 38 6 1 1 采煤方法的选择 38 6 1 2 工作面长度及推进长度确定 39 6 1 3 工作面的推进方向和推进度 39 6 1 4 综采工作面的设备选型及配套 39 6 1 5 采煤工作面支护方式 41 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 采煤工作面正规循环作业 45 6 2 回采巷道布置 47 6 2 1 回采巷道布置方式 47 6 2 2 回采巷道参数 47 7 井下运输 49 7 1 概述 49 7 1 1 矿井设计生产能力及工作制度 49 7 1 2 煤层及煤质 49 7 1 3 运输距离和辅助运输设计 49 7 1 4 矿井运输系统 49 7 2 带区运输设备选择 50 7 2 1 设备选型原则 50 7 2 2 带区运输设备选型及能力验算 50 7 3 大巷运输设备选 51 7 3 1 主运输大巷设备选择 51 7 3 2 辅助运输大巷设备选择 52 7 3 3 运输设备能力验算 53 8 矿井提升 55 8 1 矿井提升概述 55 8 2 主副井提升 55 8 2 1 主井提升 55 8 2 2 副井提升设备选型 57 8 2 2 副井提升设备选型 58 9 矿井通风及安全 60 9 1 选择矿井通风系统 60 9 1 1 矿井概况 60 9 1 2 矿井通风系统的基本要求 60 9 1 3 矿井通风类型的确定 61 9 1 4 矿井主扇工作方法的选择 62 9 1 5 工作面通风方式的选择 62 9 2 矿井风量计算 63 9 2 1 矿井总风量计算 63 9 2 2 工作面所需风量的计算 63 9 2 3 备用面需风量的计算 64 9 2 4 掘进工作面需风量 64 9 2 5 硐室需风量 65 9 2 6 其它巷道所需风量 65 9 2 7 矿井总风量 65 9 2 8 风量分配 66 9 3 矿井风量计算 67 9 3 1 通风容易时期和通风困难时期最大阻力路线的确定 68 9 3 2 矿井通风阻力计算 68 9 3 3 矿井通风总阻力 72 9 3 4 两个时期的矿井总风阻和总等积孔 72 9 4 选择矿井通风设备 73 9 4 1 选择主扇 73 9 4 2 电动机选型 74 9 5 安全灾害的预防措施 75 9 5 1 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施 75 9 5 2 预防采空区失火 75 9 5 3 防水措施 76 10 设计矿井基本技术经济指标 78 参考文献 79 专题部分专题部分 深井围岩控制技术研究 80 1 软岩巷道围岩控制原则 80 1 1 对症下药原则 80 1 2 塑性圈原则 80 1 3 提高围岩自稳能力原则 80 1 4 联合支护原则 80 1 5 大断面及避开最大水平应力原则 80 2 软岩巷道支护实例 81 2 1 巷道地质条件与原有支护 81 2 2 巷道破坏原因分析 81 2 3 巷道支护措施改进 82 2 4 巷道支护措施改进后的效果 82 3 支护技术 84 3 1 支护方式的选择 84 3 2 锚网带支护加固原理 84 3 3 锚固形式选择 84 3 4 合理锚杆参数的确定 84 4 深部沿空留巷的数值模拟分析 86 4 1 模型建立 86 4 2 巷道围岩变形与应力分布特征分析 87 5 深部沿空留巷支护井下试验 89 5 1 沿空留巷支护设计 89 5 2 井下监测与支护效果分析 92 6 深部沿空留巷的支护原则与建议 98 6 1 深部沿空留巷的支护原则 98 6 2 存在的问题与改进建议 98 7 结 论 100 7 1 合理确定开拓布局 100 7 2 优化支护设计 100 7 3 优化巷道断面形状 100 7 4 开拓巷道围岩控制主要途径 101 翻译部分翻译部分 英文原文 102 MECHANISM AND CONTROL OF GROUND RESIDUAL DEFORMATION OVER LONGWALL GOAF 102 中文译文 107 长壁开采采空区上地表残余变形的机理与控制 107 致 谢 112 中国矿业大学 2011 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 矿井地理位置 地形特点和交通条件概述矿井地理位置 地形特点和交通条件概述 1 地理位置 矿井位于平顶山市区的北部 其地理座标为 东经 113 11 45 113 22 30 北纬 33 40 15 33 48 45 2 地形特点 平煤股份一矿位于平顶山矿区中部 平顶山 落凫山位于井田中部 二山南陡北缓 基本呈单面山形 走向近东西 地势北高南低 形成本井田范围内的分 水岭 南北两侧冲沟发育 多为季节性冲沟 主 付井口位于落凫山南麓 主井口标高 为 200 0 米 平顶山海拔 411 13 米 落凫山海拔 492 70 米 井田内山间冲沟发育 3 交通条件 平煤股份一矿至平顶山站 9 公里 通过矿区专用铁路可直达漯宝铁路 漯宝铁路连接京广 焦柳两大铁路干线 平顶山站至京广铁路 70 公里 至焦柳铁路 28 公里 以平顶山市为交通枢纽 有柏油公路沟通各县市 交通极为方便 见图 1 1 石龙区 宝丰县 平顶山市 叶县 襄城县 禹州市 汝州市 郏县 鲁山县 孟 宝 线 焦 柳 线 国道 国道 311国道 国道 国道 许 南 高 速 白龟山水库 昭平台水库 北 汝 河 沙 河 颖 河 平 河 一矿 图图 1 1 平顶山矿井交通示意图平顶山矿井交通示意图 1 1 2 矿区气候条件矿区气候条件 年平均雨量为 799 4mm 年平均气温 13 9 摄氏度 年极端最低气温零下 21 3 摄氏度 年极端最高气温 40 7 摄氏度 土地最大冻结深度 29mm 每年冻结期在十一月上旬至下 年三月下旬解冻 全年风向频率多为东南偏东风 四季风向变化较大 春季多东南风 秋季多偏北风 年平均风速 3 3m s 最大风速 20m s 平煤股份一矿所属区域属于大陆性半干旱气候 年蒸发量大于降雨量 夏季炎热 冬 季寒冷 气温 18 8 42 6 历年平均气温 14 9 年降雨量 373 9 1323 6 毫米 平均降 雨量 742 6 毫米 雨季集中在 7 8 9 三个月 年蒸发量 1490 5 2825 0 毫米 平均绝对 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计第 2 页 湿度 13 5 毫米 平均相对湿度 67 冰冻期一般是 11 月到次年 3 月 最大冻土深度 14 厘米 最大风速 24 米 秒 风向北西 北北西 北东 常年主风向为北东 1 1 3 矿区水文及地震情况矿区水文及地震情况 本区属于大陆半干燥湿度不足带 根据平顶山历年的气象资料 1 河流 井田内没有大的河流 无常年性河流 只有季节性小溪冲沟 雨季有水 晴后断流 在三水平井田范围内有竹园水库一个 南侧冲沟汇集入湛河 北侧冲沟汇集入竹园水库 目前为平顶山电厂排灰场 在井田西北角有姚孟电厂排灰场 2 地震基本烈度 地震基本烈度 一九七零年九月二十五日中国科学院中南构造研究鉴定平顶山地区 基本烈度为七度强 一九七七年七月国家地震局南京地震大队再次确认平顶山地区基本 烈度为七度 1 1 4 矿区工农业及材料供给矿区工农业及材料供给 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 其它砖 石 砂等土产材料 均由当地供应 均能满足建设需要 1 2 井 田 地 质 特 征 1 2 1 井田地形地势以及井田的勘探程度井田地形地势以及井田的勘探程度 1 地形与地势 平煤股份一矿位于平顶山矿区中部 平顶山 落凫山位于井田中 部 二山南陡北缓 基本呈单面山形 走向近东西 地势北高南低 形成本井田范围内 的分水岭 南北两侧冲沟发育 多为季节性冲沟 主 付井口位于落凫山南麓 主井口 标高为 75 0 米 平顶山海拔 411 13 米 落凫山海拔 492 70 米 井田内山间冲沟发育 2 井田的勘探程度 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 本区位于平顶山煤田李口集向斜西南翼中段 经钻探工作探明 地层由老至新叙述 如下 1 寒武纪上统固山组 钻孔揭露厚度 50m 为灰深灰色厚巨厚层状白云质灰岩 具 有不明显细鱮状结构 产三叶虫 2 石灰系上统太原组 厚度 4 7 一 80m 平均 6 6 2 8m 为含煤地层第一含煤段 底 界以底部铝土泥岩与下伏地层呈平行假整合接触 顶界止于本组 L 灰岩顶面或泥灰 岩之上黑色海相泥岩之顶 由煤层 灰岩 砂质泥岩及砂岩组成 灰岩常见 7 层 其中 一 5 煤 即戊煤 8 可采 绝大多数灰岩构成煤层直接顶板 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计第 3 页 3 二叠系下统山西组 厚约 8 0 1 1 9 m 平均 9 3 7 m o 山西组与下状太原组地层 连续沉积 为石炭二叠系含煤层段 由深灰到黑色粉砂岩和泥岩 砂质泥岩及细中粘石 英砂和煤层等组成 含煤 3 一 5 层 本并田范围内己 5 己 6 己 7 不稳定 1 2 3 井田地质构造及特征井田地质构造及特征 1 地层 井田内地层出露较差 根据钻孔工程揭露的地层从老到新有寒武系崮山组 上石炭 统太原组 二叠系山西组 石盒子组 石千峰组 三叠系刘家沟组和第四系黄土及坡 残积物 含煤地层主要为上石炭统太原组 二叠系山西组 上石盒子组 下石盒子组 其中以二叠系山西组及下石盒子组为重要含煤地层 现将井田地层从老到新分述如下 1 寒武系上统崮山组 3g 为石炭二叠系含煤地层的沉积基底 灰 浅灰色厚层状白云质灰岩 显晶质 具部明 显的细状结构 顶部风化后为灰黑或淡黄色 井田内地层无出露 据 30 8 孔揭露厚度大 于 40 米 2 石炭系上统太原组 C2t 为含煤地层最下含煤段 平均厚度 79 米 底部铝土泥岩与下伏寒武系呈平行假整合 接触 岩性主要有深灰色石灰岩 黑色泥岩 深灰色砂质泥岩和浅灰色细 中粒砂岩 煤层组成 间夹菱铁质硅质泥岩薄层化石 含煤 4 8 层 其中一 庚 20 煤沉积稳定 井田内普遍可采 本段顶界止于泥灰岩之上的黑色海相泥岩之顶 3 山西组 P1sh 平均厚度 85 米 与下伏太原组地层连续沉积 岩性由深灰色泥岩 砂质泥岩 粉砂 岩 细 中粒长石石英砂岩和煤层组成 本段含煤 3 5 层 其中二 2 己 15 二 12 己 16 二 11 己 17 煤层部分发育较好 为井田内次要可采煤层 二 己 组煤层在井 田内沉积连续性较差 在 240 米水平以深出现了大片薄煤层带和无煤带 属不稳定煤层 4 下石盒子组 P1x 四 戊 煤组平均厚度 146 0 米 由深灰色泥岩 砂质泥岩 粉砂岩 灰白色细 中粒砂岩和煤层组成 含煤 5 9 层 其中四 3 戊 8 四 22 戊 9 四 21 戊 10 为井 田内主采煤层 该煤组沉积较稳定 发育良好 全区内普遍开采 五 丁 组煤平均厚度 84 米 由紫色泥岩 砂质泥岩 灰色粉砂岩 灰白色细 中 粒长石石英砂岩和煤层组成 含煤 3 5 层 五 2 丁 6 煤为井田内主要可采煤层 五 21 丁 5 煤层局部可采 属较稳定煤层 五 丁 4 煤层井田内偶见可采点 属不稳定 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计第 4 页 煤层 含煤段上部为细 中粒砂岩 颜色灰白 纯白 含杂色较少 泥岩和砂质泥岩中含 紫色斑和暗斑 含煤段下部具紫斑和暗斑 含米黄色大鲕粒及豆粒和不规则的菱铁质结 核 六 丙 煤段平均厚度 93 米 由灰 深灰色泥岩 砂质泥岩 灰 灰白色细 中粒砂 岩和煤层组成 含煤 2 5 层 六 丙 3 煤层部分可采 属不稳定煤层 本段砂岩内含杂 质比五 丁 煤段稍高 泥岩和砂质泥岩中 局部具紫斑 含菱铁质鲕粒 5 上石盒子组 P2s 甲 乙煤段平均厚度 293 米 由灰绿色 浅灰色泥岩 灰绿色粉砂岩 灰色细 中 粒砂岩和煤层组成 甲煤段虽含煤多层 但均为薄煤层或炭质泥岩 乙煤段虽也含煤多 层 但只是薄煤层 煤线或炭质泥岩 6 石千峰组 平均厚度 300 米以上 上部由砖红色 褐紫色砂质泥岩及细 中粒砂岩组成 下部由 紫褐色砂质泥岩 泥岩组成 团块状 易风化 1 地质构造 平顶山矿区突出的地质特征是四周拗陷所拱托的隆起 西北为 宝丰 郏县拗陷带 南为叶县飞漯河拗陷带 东北为襄县 临颖拗 陷带 拗陷与隆起之间以高角度的正断层相隔 这些拗陷带一般都 有厚度达 l 000m 2 000m 的新生界沉积 平一矿井田位于李口集向斜西南翼中段 井田内含煤地层总的构造形态为一单斜构 造 走向北西 60 70 度 一般 5 度左右三水平井田 30 线以东 17 度局部 17 度 井田地质构造 褶曲和断层不发育 在井田东部 2 井田地质构造 本井田位于主体构造李口向斜西南翼中段 基本构造为一走向北 55 75 西 向北北 东倾斜的平缓单斜构造 地层倾角 4 16 一般 4 5 井田内 26 29 勘探线深部最大倾 角 16 井田内构造简单 褶皱一般不发育 煤层沿走向虽有小的起伏 但大断层稀少 仅 在井田中 深部发现落差在 20 40 米的正 逆断层两条 并伴有次一级宽缓向斜和背斜 井田内小断层较发育 1 褶皱 郭庄背斜 背斜轴位于尹充村野猪岭一线 走向北 60 西 向北西倾伏 东北翼倾 角 8 15 西南翼倾角 6 11 倾伏端在 28 勘探线东侧岳家小窑附近出露较明显 向东南 沿至十矿 区内延展长度 800 米 26 8 孔 26 6 孔 和 27 16 孔有控制 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计第 5 页 牛庄向斜 向斜轴部位于五 丁 家村及老沟村一线 轴向与郭庄背斜大致平行 呈北西向展布 由十矿进入本井田 倾伏于老沟附近 区内延展长度 600 米 2 断层 张家逆断层 F3 位于张家和竹园一线 走向北 35 西 倾向北东 倾角 38 落差 16 50 米 北西端 延出井田外 东南端消失于 30 勘探线以西 30 19 孔附近 龙池正断层 F4 位于 36 勘探线龙池村附近 走向北 60 东 倾向北西 倾角 45 落差 20 32 米 由 36 22 孔及五 2 丁 6 22160 采面控制 西南端入四矿井田 本井田内延展长度 450 米 1 2 4 矿井水文地质特征矿井水文地质特征 井田内主要含水层为中 上寒武系 上石炭系太原组碳酸盐裂隙岩溶含水岩组 其 次为五 四 二煤组顶板砂岩及平顶山砂岩裂隙含水层和第四系沙砾石层 近十年来由于采掘范围的不断扩大 人为疏放的增强 五 四煤层顶板砂岩含水层 地下水多被疏放或局部疏干 一般以滴淋水为主 寒灰岩溶及上石炭系太原组碳酸盐裂 隙岩溶含水在一矿开采五 四煤下部 对其开采影响不大 加之加强了水害预报及探放 水工作 未曾发生突水事故 确保了矿井的安全生产 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计第 6 页 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计第 7 页 图图 1 2 1 煤层柱状图煤层柱状图 地层系统 系 统 组 群 段 代 号 层 号 厚度 米 分 层 累 深 柱 状 1 1000 煤层及 标志层 名 称 岩 性 描 述 26 25 24 15 00665 00灰色泥岩 砂质泥岩 顶部含劣煤两层 厚0 5 0 8 0 2 0 7m 23 5 00670 00灰色中粒砂岩 含泥岩角砾块 22 16 00686 00灰及深灰色泥岩 含砂质泥岩 部分为灰白色砂岩 21 5 00 702 00 B8 戊8 11 C14 17 20 12 00714 00 深灰色砂岩 夹砂质泥岩及菱铁矿结核 19 8 00 722 00 深灰色泥岩 含劣质薄煤三层厚0 1 0 8 0 25 0 5m C13 C12 C11 18 13 00735 00灰色细砂岩 上部为砂质泥岩 17 26 00769 00灰及深灰色泥岩夹砂质泥岩 顶部含菱铁矿结核 16787 0018 00紫及灰色斑块状泥岩 下部为深灰色泥岩 含菱铁矿结核 15791 004 00灰白色中粒砂岩 下部为紫色斑块泥岩 14796 005 00灰色石英 70 80 长石砂岩 中至粗粒 B7 B6 砂锅窑砂岩 13 16 00 812 00灰绿色细砂岩 夹砂质泥岩 下部为灰色泥岩 含菱铁矿结核 香炭砂岩 B5 12 15 00 827 00灰白色中粒砂岩 钙质胶结 上部细砂岩 夹炭质云母砂质泥岩 11 8 00 835 00灰色砂质泥岩与细砂岩互层 含菱铁矿结核 10 12 00 847 00 灰白色中至粗粒长石 20 石英 50 砂岩次为云母炭屑 次滚园状 含泥层包体 B4 大占砂岩 煤 己14 17 厚1 5 3 7m 平均后2 2 发育较稳定 东北侧略厚 厚0 38 3 81m常见为2 0m左右 己9与己10 11亦在二水平及其以下分 层 己9厚为0 68 2 88m 戊10 11厚0 17 0 9m 合层煤厚1 6 2 77m 9 25 00872 00 己14 B10 己15 B10 己16 17 B8 9 P1sh 89 00 881 00 B3 深灰色砂质泥岩 粉砂岩 含植物化石及含菱铁矿结核 7 12 00 893 00 为薄层泥质灰岩 为灰色及深灰色灰岩 含燧石团块 厚5 9 45m 66 00 899 00 灰白色细砂岩 夹煤线 下部泥岩 含黄铁矿结核 57 00 906 00 深灰色石灰岩 含燧石 产史瓦格 Pseudoschoschwagerina L3 4 18 00 924 00 灰色泥岩 细砂岩 薄层灰岩组成 夹 薄煤三层 厚均在0 0 8m间 发育不稳定 A7L4 A6 A5 庚18 庚19 3 18 00 942 00 上部为灰色灰岩 厚0 5 5 8 发育不稳定 中 下部 庚20 A4 煤 厚0 26 2 6m庚21 A3 A2 均发育不稳定 下部为泥岩 细砂岩 含黄铁矿 庚20 庚21 L5 B2 庚22 A4 A3 A2 2 10 00 952 00 灰色细晶质石灰岩 产史瓦格 L6 L7 1 8 00980 00 深灰色细致铝土质泥岩 局部呈紫色 含黄铁矿 顶部为灰色泥岩及薄煤 厚0 0 4m 3 80 庚23 A1 B2 C2b 石 炭 系 上 统 太 原 群 上部 灰岩 段 中部 泥砂 岩段 下部 灰岩 段 巩县 段 P1x 山 西 组 小紫泥 岩段 香炭砂 岩段 香炭段 六占段 已 B 煤段 砂锅窑 段 大紫泥 岩段 戊 C 煤下段 戊 C 煤上段 下 石 盒 子 组 下 统 二 迭 系 煤 戊8 11 厚4 2 5 1m 发育较稳定 东北侧略厚 11 00697 00 8 00 743 00深灰色中砂岩 含劣质薄煤一层厚0 17 灰色中粒砂岩 夹砂质泥岩 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计第 8 页 1 3 煤 层 特 征 1 3 1 可采煤层特征可采煤层特征 煤层特征 1 含煤性 本井田含煤地层为石炭系太原组 二叠系山西组和上 下石盒子组 自上而下划分 为甲 乙 六 丙 五 丁 四 戊 二 己 一 庚 等七个煤组 含煤地层总 厚 780 米 含煤七组 43 层 有编号的煤层 23 层 其中甲 乙 丙 丁煤组无可采煤层 煤层总厚约 20 米 含煤系数为 3 3 可采煤层 3 组 4 层 总厚约 10 米 可采含煤系数 为 1 92 2 煤层性质 六 2 丙 3 煤层 位于下石盒子组六 丙 煤段中部 上距田家沟砂岩 B12 47 米 煤厚 0 20 1 75 米 平均煤厚 0 90 米 煤层结构简单 局部含夹矸厚 0 05 0 55 米 属不稳定煤层 在 26 29 勘探线间大面积不可采 33 36 勘探线间 350 米以线为不可采区 五 21 丁 5 煤层 位于下石盒子组五 丁 煤段中上部 上距六 丙 3 煤层 84 米 该煤层一水平已 全部采动 二 三水平部分可采 煤厚 0 1 0 55 米 平均煤厚 0 3 米 属较稳定煤层 在 29 勘探线 500 米以深 30 32 勘探线 400 米以深出现大面积不可采区 二水平中部及 35 勘探线 300 米左右各有一不可采区 煤层结构简单 偶见一层夹矸 0 1 0 55 米厚 五 22 丁 6 煤层 为本井田主要可采煤层之一 位于下石河子组五 丁 煤段中部 上距五 21 丁 5 煤层十米左右 沉积稳定 发育良好 该煤层一水平已全部采完 二 三水平煤厚 0 2 0 75 米 平均煤厚 0 4 米 属全区可采稳定煤层 该煤层结构简单 含夹矸 0 2 层 厚 0 1 0 2 米 四 戊 煤组 位于下石河子组四 戊 煤段中上部 本井田四 戊 组煤层最为发育 厚度大 为主要可采煤层 但结构复杂 分叉合并现象普遍 其变化情况按其范围可分为以下几 种类型 夹矸厚度 0 7 米为分合层线 一类 四 3 戊 8 四 22 戊 9 四 21 戊 10 均为独立煤层 四 戊 11 独立 分层 不可采 分布在 26 30 勘探线之间 250 米以下 30 34 勘探线间 350 米以下及 34 36 勘探线 50 米以下 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计第 9 页 四 3 戊 8 煤层 上距五 2 丁 6 煤层 80 米 煤厚 0 25 3 81 米 平均煤厚 1 93 米 属较稳定煤层 煤层结构简单 仅在 26 29 线间 300 米以深含 1 2 层夹矸 厚 0 05 0 41 米 四 22 戊 9 煤层 上距四 3 戊 8 煤层 0 7 18 5 米 煤厚 0 35 2 88 米 平均煤厚 1 07 米 属较稳定煤层 煤层结构简单 仅在 27 29 勘探线 550 米以深存在一不可区 四 21 戊 10 煤层 上距四 22 戊 9 煤层 0 7 16 0 米 煤厚 0 85 4 15 米 平均煤 厚 2 42 米 为较稳定煤层 含夹矸 1 4 层 常见 1 2 层夹矸厚 0 01 0 54 米 井田内全部 可采 二类 四 3 戊 8 四 22 戊 9 四 21 戊 10 合层区 四 戊 8 10 在 26 34 勘探线 从风化带至 250 米之间 煤厚 3 99 8 90 米 平均 4 5 米 含夹矸 3 7 层 煤层层位和厚度稳定 沉积连续性好 全部可采 变异系数 17 为稳定煤层 三类 四 22 戊 9 四 21 戊 10 合层区 四 戊 9 10 分布在 30 34 勘探线 250 350 米之间 煤厚 1 99 7 34 米 平均 4 34 米 含夹矸 3 5 层 全部可采 变异系数 40 为较稳定煤层 1 3 2 煤的特征煤的特征 1 煤质及其类别 2 煤的用途 3 煤的容重 4 瓦斯含量 5 煤尘及其爆炸性 6 煤的自燃性 表表 1 3 1 可采煤层特征表可采煤层特征表 厚度 m 层间距 m 最小 最大最小 最大煤层号 平均 顶板岩性底板岩性 平均 4 2 4 8 戊组 4 5 砂质泥岩 泥岩 粉 细砂岩 砂质泥岩 泥岩 细砂岩 1 9 2 5 170 己组 2 2 泥岩 中 细砂岩 砂质泥岩 泥岩 细砂岩 1 煤质及其类别 本区煤质稳定 根据井田内各煤层挥发份 粘结指数 胶质层最 大厚度 结合 中国煤炭分类国家标准 GB5752 86 对照中国煤炭分类简表 山西 组戊组 己组煤属气煤 为中硫低灰分 其煤质分析见表 1 3 2 表表 1 3 2 各煤层的煤类及主要煤质指标各煤层的煤类及主要煤质指标 原煤工业分析精煤工业分析 煤层 煤类 AdVdaf Qnet ad MJ Kg St dAd Vdaf Qnet ad MJ Kg St d 戊组 气煤 17 9437 8626 330 656 8338 1530 680 52 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计第 10 页 己组 气煤 13 2636 0429 510 765 5537 1231 680 65 2 煤的用途 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 3 煤的容重 经过化验分析得出戊组煤为 1 4t m3 己组煤为 1 41t m3 硬度中硬 普 氏硬度为 3 4 4 瓦斯含量 区内各主要可采煤层 CH4平均含量为 0 039 0 124cm3 g 可燃质 CO2 各煤层平均含量为 0 346 0 503cm3 g 可燃质 各主要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 0m3 t d 绝对瓦斯涌出量为 3 73m3 min 根据 2001 版 煤矿安全规 程 本矿井应属低瓦斯矿井 5 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 137 8mg m3 63 8mg m3 16 3mg m3 16 7mg m3 37 4mg m3 10 4mg m3 35 4mg m3 1 6 2mg m3 各煤层仰制煤尘爆炸最低岩粉量均在 20 以上 煤层无爆炸性 表表 1 3 3 各煤层瓦斯涌出量及煤尘爆炸指数各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 戊煤 0 560 8813 01 己煤 1 840 3913 34 全矿平均 3 731 0 1 水份 各煤层原煤分析基水份平均在 0 79 1 4 之间 生产中煤样所测全水份含量一般在 2 5 3 5 之间 生产大样则为 6 5 8 5 2 灰份 1 六 2 丙 3 煤层 原煤灰分产率约 28 72 属中灰煤 经洗选煤的质量明显提 高 浮煤灰分产率 11 66 2 五 21 丁 5 煤层 原煤灰分产率 28 14 属中灰煤 经洗选煤的质量明显提高 浮煤灰分产率 10 83 3 五 2 丁 6 煤层 原煤灰分产率 23 76 属中灰煤 经洗选煤的质量明显提高 浮煤灰分产率 9 7 4 四 3 戊 8 煤层 原煤灰分产率 26 95 属中灰煤 经洗选煤的灰分产率下降 2 3 倍 浮煤的灰分产率 10 88 5 四 22 戊 9 煤层 原煤灰分产率 16 96 属低中灰煤 经洗选煤质明显提高 灰分产率 9 02 6 四 21 戊 10 煤层 原煤灰分产率 27 35 属中灰煤 经洗选煤质大有提高 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计第 11 页 灰分产率 9 43 各煤层灰分总的变化特点 大体上由上而下逐渐降低 灰分的主要成分是 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO 等 3 硫 本井田除强还原环境下形成的一 5 庚 20 煤层 属高硫煤外 六 2 丙 3 煤层属 中高硫煤 其余各煤层均属特低硫煤 1 六 2 丙 3 煤层 原煤含硫量约 2 98 属中高硫煤 经洗选硫含量有所下降 但仍比其它煤层高 2 五 丁 四 戊 煤层 原煤全硫含量 0 33 0 48 属特低硫煤 经洗选全硫含 量又有所下降 煤中硫成分分布的特点是 在垂向剖面中 以四 戊 煤组煤层较低 自此向上向 下逐渐增高 形成一个马鞍形 各煤层全硫含量少于 1 0 者 以有机硫为主 大于 1 0 者 则以黄铁矿硫占多数 黄铁矿易脱硫 有机硫脱硫效果不佳 4 磷 氯 砷 氟 本井田煤层含磷量大都低于 0 01 属特低磷煤 仅四 21 戊 10 煤在肥煤区出现 低磷煤点 氯 各煤层含量均小于规定指标在 规定 0 3 实际最大 0 22 砷 各煤层含量一般都低于规定标准 8PPM 但五 2 丁 6 二 11 己 17 一 5 庚 20 煤层中的砷含量不甚稳定 有时大大超过规定 氟 以一 5 庚 20 煤层含量最高 最高达 209 7PPM 其次为五 2 丁 6 四 3 戊 8 二 12 己 16 二 11 己 17 1 3 3 地温 本井田恒温带温度为 17 2 C 深度为 25 米 地温梯度平均值为 3 02 C 百米 属 地温异常区 丁 6 煤层一级高温区 300 500 米之间 二级高温区在 500 米以下 戊 10 煤层一级高温区在 200 500 米区间内 二级高温区在 500 米以下 己组煤层在 400 米 以下属二级高温区 800 米以下达 50 C 以上 75 13 孔进行了井温的测定 成果如下 表表 1 3 41 3 4 井温测定表井温测定表 孔深 m 6007008009001000 温度 C 25 426 7283033 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计第 12 页 2 井田境界及储量 2 1 井田境界 2 1 1 井田境界确定井田境界确定 在煤田划分为井田时 要保证各井田有合理的尺寸和境界 使煤田各部分都能得到 合理的开发 煤田范围划分为井田的原则有 1 要充分利用自然条件划分 在可能的条件下 应尽量利用地形 地物 地质构造 水文地质以及煤层特征等自然条件 以减少煤柱损失 提高资源采出率 充分保护地面 设施 2 要有与矿区开发强度相适应的井田范围 要保证井田范围与矿井生产能力相适应 有足够的储量和服务年限及合理的尺寸 3 照顾全局 处理好与临矿的关系 4 直线原则 井田的划分应尽量采用直线或折线 有利于矿井的设计和生产管理工 作的开展 根据以上划分原则 以及考虑到平煤矿区煤田内地质构造强度大等原因 本井田在 能满足生产开发强度的前提条件下 主要考虑了自然条件原因 将平顶山井田四周境界 定为 矿井东以 26 勘探线为界与十矿相邻 西以 36 勘探线为界与天安四矿 六矿相邻 五 丁 组煤层南起老窑采空区下界 45 110m 之间 北至 500 米等高线 四 戊 组煤层南起露头北至 550 米等高线 二 己 组煤层南起 240 米北至 800 米等高线 东 西走向长 5 公里 南北倾斜宽 5 86 公里 最大面积 29 3 平方公里 南邻二矿 开采深度 由 50 米至 800 米标高 有效期 60 年 具体范围以 2001 年领取的证号为 1000000140058 的采矿许可证圈定范围为准 2 1 2 井田赋存特征井田赋存特征 根据以上划分本井田走向长 5 4km 井田倾向长 5 6km 井田面积 28 6km2 本井田 范围内共含有两层煤 分别为戊组己组煤层 煤层编号为 22 9 号煤层 1 根据平顶山井田地质勘探报告提供的煤层储量计算图计算 2 依据 煤炭资源地质勘探规范 关于化工 动力用煤的标准 计算能利用储量的煤 层最低可采厚度为 0 8m 原煤灰分不大于 40 计算暂不能利用储量的煤层厚度为 0 7 0 8m 3 依据国务院过函 1998 5 号文 关于酸雨控制区及二氧化硫污染控制区有关问题 的批复 内容要求 禁止新建煤层含硫份大于 3 的矿井 硫份大于 3 的煤层储量列入 平衡表外的储量 4 储量计算厚度 夹石厚度不大于 0 05m 时 与煤分层合并计算 复杂结构煤层的夹 石总厚度不超过每分层厚度的 50 时 以各煤分层总厚度作为储量计算厚度 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计第 13 页 5 井田内主要煤层稳定 厚度变化不大 煤层产状平缓 勘探工程分布比较均匀 采 用地质块段的算术平均法 6 煤层容重 戊组煤层容重为 1 4t m3 2 2 井田境界和储量计算 2 2 1 井田钻孔及勘探分布情况及勘探类型井田钻孔及勘探分布情况及勘探类型 一 庚 煤 段 坐标点号 XY 坐标点号 XY A01013737213 0038437535 00A01123738013 0038435156 00 A01023741200 0038438765 00A01133737672 0038434934 00 A01033741960 0038437440 00A01143737483 0038435150 00 A0103A3742000 0038436935 00A01153737134 0038435292 00 A01043742235 0038436465 00A01163737047 0038435653 00 A0104A3742245 0038435935 00A01173737316 0038435772 00 A01053742415 0038435480 00A01183737314 0038435895 00 A01063742840 0038434060 00A01193737674 0038436076 00 A01073741510 0038433650 00A01203738040 0038436020 00 A01083739438 0038432990 00A01213738155 0038436100 00 A01093739102 0038435412 00A01223737765 0038436555 00 A01103738960 0038435377 00A01233737475 0038437059 00 A01113738933 0038435451 00 标高 从 140 米至 800 米 二 己 煤 段 坐标点号 XY 坐标点号 XY B01013737490 0038437620 00B01143738198 0038435152 00 B01023741395 0038438825 00B01153738160 0038435201 00 B0102A3741975 0038437967 00B01163737991 0038435124 00 B01033742175 0038437510 00B01173737672 0038434968 00 B0103A3742280 0038437010 00B01183737496 0038435177 00 B01043742445 0038436538 00B01193737158 0038435316 00 B01053742450 0038436000 00B01203737080 0038435637 00 B0105A3742870 0038435355 00B01213737346 0038435754 00 B01063743165 0038434195 00B01223737340 0038435880 00 B01073741510 0038433650 00B01233737677 0038436046 00 B01083739644 0038433056 00B01243738196 0038435971 00 B01093739612 0038433700 00B01253738190 0038435807 00 B01103739348 0038433617 00B01263738565 0038435907 00 B01113739102 0038435412 00B01273738309 0038436300 00 B01123738960 0038435377 00B01283738075 0038436750 00 B01133738933 0038435451 00 标高 从 60 米至 800 米 四 戊 煤 段 坐标点号 XY 坐标点号 XY C01013736810 0038437415 00C01113740440 0038433298 00 C01023741520 0038438870 00C01123738050 0038432550 00 C0102A3742063 0038438000 00C0112A3737935 0038433150 00 C01033742478 0038437055 00C01133739800 0038433655 00 C0103A3742655 0038436073 00C01143739710 0038434040 00 C01043743000 0038435365 00C01153738535 0038433680 00 C01053743325 0038434250 00C01163738550 0038433560 00 C01063743165 0038434195 00C01173737935 0038433380 00 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计第 14 页 C01073741510 0038433650 00C01183737300 0038434998 00 C01083740962 0038433465 00C01193737297 0038435522 00 C01093740968 0038433310 00C01203737050 0038436440 00 C01103740442 0038433185 00 标高 从 130 米至 650 米 五 丁 煤 段 坐标点号 XY 坐标点号 XY D01013737170 0038437525 00D01073741510 0038433650 00 D01023741600 0038437525 00D01083738455 0038432655 00 D0102A3742390 0038437525 00D01093738252 0038433615 00 D01033742655 0038437525 00D01103738115 0038434146 00 D01043742970 0038437525 00D01113737808 0038434610 00 D0104A3743185 0038437525 00D01123737785 0038435690 00 D01053743650 0038437525 00D01133737480 0038436570 00 D01063743165 0038437525 00 标高 从 150 米至 600 米 2 2 2 煤层可采厚度煤层可采厚度 井田范围内含有煤层有两层煤 分别为戊组 己组煤层 戊组煤层最小可采厚度为 0 8m 戊组煤层最小可采厚度为 3 6m 最大可采厚度为 4 5m 平均 3 8m 2 2 3 工业储量计算工业储量计算 矿井主采煤层为戊组煤层 采用地质块段法 3 号煤层工业储量计算 根据地质勘探情况 将矿体划分为 A B C 三个块段 在各块段范围内 用算术 平均法求得每个块段的储量 煤层总储量即为各块段储量之和 块段划分如图 2 2 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计第 15 页 图图 2 2 井田块段划分示意图井田块段划分示意图 由图可计算各块段面积分别为 Sa 18 Mm2 Sb 5 1M m2 Sc 4 5M m2 按下式计算 Zi Si Mi ri 2 2 式中 Zi 各块段储量 万 t Si 各块段的面积 m2 Mi 各块段内煤层的厚度 m Ri 各块段内煤的容重 均为 1 4t m3 A 块段储量 Za 18 3 8 1 40 cos4 9599 3 万 t B 块段储量 Zb 5 1 3 8 1 40 cos5 2723 5 万 t C 块段储量 Zc 4 5 3 8 1 40 cos16 2490 5 万 t 井田内工业储量 Zg Za Zb Zc 9599 3 2723 5 2490 5 14813 3 万 t 2 3 工业储量计算 2 3 1 计算可采储量时 必须要考虑以下储量损失计算可采储量时 必须要考虑以下储量损失 1 工业广场保安煤柱 十 矿 图 例 中国矿业大学矿业工程学院 平煤一矿开拓平面图 工 工 工 工 工 北 平煤一矿开拓平面图 四 矿 四 矿 六 矿 六 矿 A B C 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计第 16 页 2 井田境界煤柱损失 3 采煤方法所产生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 其它各种损失 2 3 2 各种煤柱损失计算各种煤柱损失计算 1 工业场地 井筒留设保护煤柱 对较大的村庄留设保护煤柱 对零星分布的村庄不 留设保护煤柱 2 各类保护煤柱按垂直断面法或垂线法确定 用岩层移动角确定工业场地 村庄煤柱 岩层移动角为 70 表土层移动角为 45 3 维护带宽度 风井场地 20m 村庄 10m 其他 15m 4 断层煤柱宽度 30m 井田境界煤柱宽度为 20m 5 工业场地占地面积 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 1 表表 2 1 工业场地占地面积指标工业场地占地面积指标 井 型 万 t a 占地面积指标 公顷 10 万 t 240 及以上 1 0 120 1801 2 45 901 5 9 301 8 2 3 2 矿井永矿井永久久保护煤柱损失量保