杨庄煤矿1.2Mta新井设计

中 国 矿 业 大 学 本科生毕业论 文 姓 名 学 号 学 院 应用技术学院应用技术学院 专 业 采矿工程采矿工程 论文题目 杨庄煤矿杨庄煤矿 1 2Mt a 新井设计新井设计 专 题 坚硬顶板型工作面支护设计研究浅析坚硬顶板型工作面支护设计研究浅析 指导教师 职 称 讲师讲师 中国矿业大学毕业论文任务书 学院 应用技术学院应用技术学院 专业年级 采矿工程采矿工程 学生姓名 任任务务下下达达日日期期 2009 年年 3 月月 8 日日 毕业论文日期 毕业论文日期 2009 年年 3 月月 9 日日 至至 2009 年年 6 月月 5 日日 毕业论文题目 杨庄煤矿毕业论文题目 杨庄煤矿 1 2Mt a 新井设计新井设计 毕业论文专题题目 坚硬顶板型工作面支护设计研究浅析毕业论文专题题目 坚硬顶板型工作面支护设计研究浅析 毕业论文主要内容和要求 毕业论文主要内容和要求 按照采矿工程毕业设计大纲的要求 完成杨庄煤矿按照采矿工程毕业设计大纲的要求 完成杨庄煤矿 1 2Mt a 新井设计 专题为坚硬顶板型工作面支护设计研究浅析 翻译为新井设计 专题为坚硬顶板型工作面支护设计研究浅析 翻译为 矿业有关的英译汉文章矿业有关的英译汉文章 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 翻译部分 一般部分是杨庄矿 120 万吨新井设计 全篇共分为十章 矿井概述及 井田地质特征 井田境界和储量 矿井工作制度 设计生产能力及服务年 限 井田开拓 准备方式 采区巷道布置 采煤方法 井下运输 矿井提 升与运输 矿井通风与安全和矿井主要经济技术指标 杨庄矿设计年生产能力为 120 万 t a 位于安徽省淮北市 井田走向 东西 长约 5 5km 倾向 南北 长约 4 0km 井田总面积为 23 34km2 主采煤层为 5 煤 煤层平均倾角为 10 井田工业储量为 13070 4 万 t 矿井可采储量为 11426 5 万 t 服务年限为 68 年 矿井正常涌水量为 190m3 h 矿井属于低瓦斯矿井 井田为双立井两水平开拓 运输大巷采用矿车运煤 大巷辅助运输采 用矿车运输 矿井通风方式为对角式通风方式 矿井年工作日为 330d 工作制度为 三八 制 矿井的采煤方法主要为走向长壁综合机械化一次采全高 矿井布置一个工作面生产 一个工作面备用 年生产能力为 120 万 t a 工作面长度为 200 m 专题部分题目 坚硬顶板型工作面支护设计研究浅析 翻译部分题目 锚杆的力学分析及工程应用 关键词 工业储量 工作制度 矿井通风 采煤方法 Abstract This design book consists of three parts the general part the special part and the translation part The general part is a 1 2Mt new design of Yangzhuang colliery It contains ten chapters an outline of the mine field geology boundary and reserves throughput and labor system of the mine the main roadway of the mine the roadway of the mine disposal of roadway and mining method transportation of underground mine lifting and transportation mine ventilation and safety and the economic and technologic index of the mine The Yangzhuang colliery field lies in the Mining town Huaibei city of Anhui province The total area of the mine is 23 34km2 The length of the mine field is 5 5km on average the width of the mine field is 4 0km Its dip angle is 10 degree on average The main exploitation coal seam is 5 The industry reserves of the mine field are 1307 04 million tons and the useable reserves are 164 39million tons It s service life is 68 years The normal flow of the mine is 190 m3 h in average The mine is a low gassy mine The deploitation manner is shafts with two levels Transportation Roadway used to transport coal mine car Using transport coal and uses rack track and coolie car in subsidiry transportation The method of mine ventilation in this shift is mixed ventilation The labor system of the mine is three eight It produced 330d a The mining method of the mine is fully mechanized longwall in the strike There is one working face in the mine and the other face for preparation The throughput of Yangzhuang colliery is 1 2 million tons per year The length of the longwall face is 200 m The special part is the research about the design of the support and protection in the mining face in the situation of hard roof The translation part is Rock bolt mechanical analysis and its application to engineering Keywords Industry reserve Labor system Mine ventilation Mining method 目目 录录 一一般般部部分分 1 矿区概况及井田地质特征矿区概况及井田地质特征 1 1 1 矿区概况 1 1 2 井田地质特征 3 1 3 煤层与煤质 8 2 井田境界和储量井田境界和储量 14 2 1 井田境界 14 2 2 矿井工业储量 15 2 3 矿井可采储量 16 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 20 3 1 矿井工作制度 20 3 2 矿井设计能力及服务年限 20 4 井田开拓井田开拓 23 4 1 井田开拓的基本问题 23 4 2 矿井基本巷道 34 4 3 主要开拓巷道 42 5 准备方式采区巷道布置准备方式采区巷道布置 49 5 1 煤层的地质特征 49 5 2 采区巷道布置及生产系统 50 5 3 采区车场选型设计 54 6 采煤方法采煤方法 59 6 1 采煤工艺方式 59 6 2 回采巷道布置 74 7 井下运输井下运输 76 7 1 概述 76 7 2 采区运输设备选择 76 7 3 大巷运输设备选型 79 8 矿井提升矿井提升 81 8 1 概述 81 8 2 主副井提升 82 9 矿井通风与安全矿井通风与安全 83 9 1 矿井通风系统的确定 83 9 2 矿井风量计算 88 9 3 矿井阻力计算 93 9 4 选择矿井通风设备 100 9 5 安全灾害的预防措施 106 10 矿井基本技术经济指标矿井基本技术经济指标 108 专专题题部部分分 1 坚硬岩层的力学特性坚硬岩层的力学特性 111 1 1 坚硬顶板力学特性 111 1 2 坚硬顶板分类 112 2 坚硬顶板采场矿山压力及其显现规律坚硬顶板采场矿山压力及其显现规律 113 2 1 坚硬顶板采场矿山压力显现特征 113 2 2 单一长壁采场上覆岩层移动规律 116 2 3 初次来压 周期来压力学模型 117 3 采场来压预测预报采场来压预测预报 119 3 1 初次来压的预测 119 3 2 周期来压的预测 120 3 3 采场来压步距的主要影响因素 121 3 4 长壁采场的来压预报 122 4 坚硬顶板采场支架受力分析坚硬顶板采场支架受力分析 122 4 1 工作阻力和初撑力确定 122 4 2 液压支架受力分析 123 4 3 坚硬顶板采场支架架型选择 125 参考文献参考文献 127 翻译部分翻译部分 英文原文 129 中文译文 138 致谢致谢 145 一一 般般 部部 分分 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计第 1 页 1 矿区概况及井田地质特征矿区概况及井田地质特征 1 1 矿区概况矿区概况 1 1 1 矿井地理位置及交通条件矿井地理位置及交通条件 杨庄矿位于淮北市南约 8km 处 井田范围 东经 116 46 5 6 116 51 51 2 北纬 33 53 32 3 33 56 42 9 井口位置 东经 116 48 9 北纬 33 54 28 井田处在闸河煤田最南端 东 南 西部均以露头为界 东西 最长 6 3km 南北最宽约 4 2km 面积约 24km2 井田内有宿淮公路和一条 铁路专用线穿过 并有雷河 西流河 濉河流经 其历史最高洪水位 雷 河 30 68 西流河 30 60 濉河 30 40 杨庄矿交通便利 矿区铁路专用线在青龙山站与符夹线 濉阜线接轨 可北通徐州 南至符离集 西达阜阳 亳州 与陇海 京沪 京九铁路干 线联网 淮宿 淮徐公路以及徐合 连霍高速公路等可通全国各地 杨庄矿交通位置示意图见图 1 1 图图 1 1 杨庄矿交通位置示意图杨庄矿交通位置示意图 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计第 2 页 1 1 2 地形 地貌地形 地貌 杨庄井田地面地势平坦 海拔标高 29 2 31 7m 地面主要为农田 村庄等 呈东北高西南低的趋势 区内流经的地表水系自东向西分别有闸 河 岱河 雷河 西流河 濉河等 其中雷河最高洪水位为 32 68m 西流 河最高洪水位为 32 60m 濉河最高洪水位为 32 40 区外东西两侧皆为寒 武 奥陶纪石灰岩所构成的东北 西南走向的小山区 东有烈山 青龙山 凤凰山 大鼓山 北部有相山等 1 1 3 河流及水体河流及水体 矿区内地势平坦 流经该井田的河流皆南北走向 西部有岱河 东部 有龙河 闸河 南部有龙岱河 均注入濉河 属淮河水系 其中以闸河为 最长 全长 70 公里 纵贯全矿区 闸河煤田因之得名 龙河全长 60 公里 发源于萧县城东龙山南麓 岱河流向南东 发源于萧县岱山湖 两河流于 本井田东南边缘双庄处汇合 两河流河床下切不深 侵蚀基准面于地表仅 差 2 3 米 但侧蚀作用显著 河面宽约 50 150 米 河谷标高为 27 00 米 左右 所有河水流量均受季节控制 河道宽缓平浅 无航运价值 雨季矿 区低洼地区积水严重 积水深度一般为 0 4 1 0 米 涝期最长可达一个月 左右 1 1 4 地震地震 淮北矿区位于苏鲁豫皖交界地区 东有郯庐大断裂 西有阜阳麻城断 裂 北有秦岭纬向构造带 南有宿南断裂 五河 利辛断裂 自公元前 179 年以来 在淮北地区这块土地内发生的地震以及邻省波 及的中强地震 40 余次 1973 年 9 月 22 日 11 时 53 分 在濉溪县临涣发生 了里氏 4 5 级地震 震中居民有强烈震撼 少部分土房有轻度破坏 1983 年 11 月 17 日 5 时 9 分 山东荷泽市与东明县交界处 距淮北市相山 200 公里 发生里氏 5 9 级地震 波及到淮北地区 据全国地震烈度区域报告 淮北矿区大部分在 6 度范围内 东部少数 地区在 7 度范围内 杨庄煤矿地震烈度为 6 度 按 7 度设防 1 1 5 矿区气候条件矿区气候条件 矿区地处淮北平原中部 属季风暖温带 半湿润气候 一 气温 冬季寒冷干燥多风 夏季炎热多雨 春秋两季温和 年平均气温 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计第 3 页 14 5 一年之中 7 8 月天气最热 最高温度一般为 35 39 极端最高 气温 41 1 出现在 1972 年 6 月 11 日 12 月至第二年 2 月最冷 最低温 度一般为零下 12 15 极端最低气温零下 23 出现在 1955 年 1 月 7 日 气压以 12 月最高 为 780 毫米汞柱 二 日照 年平均日照数 2325 7 小时 年承受的太阳辐射总量为 124 5 千卡 平方 厘米 其中 6 8 月日照时数最多 12 月最少 年平均蒸发量 1300 900 毫 米 年平均无霜期 203 天 三 降水 年平均降水量 862 29 毫米 降雨多集中在 6 8 月份的雨季 平均降水 量 438 毫米 占年总降水量的 50 8 平均降雨天数 37 天 占年总降雨天 数的 39 7 最长雨季达 84 天 年平均于 12 月 12 日出现初雪 次年 3 月 2 日出现终雪 初终雪日数为 80 天 最大积雪深度 350 毫米 土壤冻结一 般出现在 12 月至次年 2 月 14 日 冻土厚度一般在 100 150 毫米 最大厚 度可达 300 毫米 由于受雨季影响 降雨量呈两个特点 一是年际变化大 二是分配不均 夏季易暴雨成灾 冬季又易干旱 自 1966 年以来 偏旱年 份较之雨涝年份有增加的趋势 四 风向 春夏雨季以东南 东风为主 冬季多北风 年平均风速为 3 1 米 秒 其中月平均最大风速达 3 7 米 秒 9 月平均风速最小 为 2 4 米 秒 春末夏 初常有干热风 最大风速为 20 米 秒 夏季时有暴风 最大风力 9 级 冬季 风可达 6 级 1 1 6 矿区经济概况矿区经济概况 本矿地处华东平原 地区经济发达 工农业基础好 对能源需求大 很有必要建设大中型矿井来满足本地区的需要 1 1 7 水源水源 矿井生活用水水源取自处理后的浅层地表水 工业用水取自处理后的 井下排水 1 2 井田地质特征井田地质特征 1 2 1 井田地形及勘探程度井田地形及勘探程度 杨庄井田位于闸河复式向斜的南端闭合处 以褶曲构造为主 断裂构 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计第 4 页 造相对不发育 褶曲有洪庄向斜 濉溪向斜 李楼向斜 陆庄背斜等 煤 层走向大致东西 西部转为南北 东部煤层向北倾斜 西部向东倾斜 煤 层倾角 4 40 大部分为 10 12 本区煤田勘探自 1956 年始 由华东地质局 325 队进行详查 以后又由 原淮北矿务局勘探队进行大量补勘工作 直到矿井投产后的 1977 年 该期 间先后完成和提交 一 二 三井田详勘报告 四 五 六井田详勘报 告 二水平延深勘探报告 1986 年 原淮北矿务局勘探队在杨庄井田与朱庄井田 李楼井田等重 新调整过的井田边界范围基础上 以满足三水平延深设计为目的 施工 41 个钻孔 总计 21268 12m 的进尺量 于 1990 年提交 三水平延深补充勘探 地质报告 该报告提交以来 即 1990 年至今 井田境内先后又施工 11 个 钻孔 使得全井田历年地面总施工的钻孔达 405 个 总进尺 128990 99m 1 2 2 井田煤系地层井田煤系地层 杨庄井田位于闸河复式向斜的南部转折端 所处大地构造位置为华北 淮地台鲁西隆起徐州褶断带的西南侧 区域地层由老至新为远古界的清白 口系 震旦系 古生界的寒武系 奥陶系 石炭系 二叠系 新生界第三 系 第四系 钻孔接露的本井田地层由老至新为石炭系 二叠系 第四系 其中石 炭系 二叠系为本区含煤地层 一 中石炭统本溪组 C2b 假整合于中奥陶统老虎山组灰岩之上 厚约 22m 上部为厚约 4m 的灰 白色隐晶质灰岩 13 灰 中下部为厚约 18m 的灰绿 紫红色铁铝质泥岩 13 灰的顶面为与太原组的分界面 二 上石炭统太原组 C3t 整合于本溪组之上 厚约 162m 其岩性主要为灰岩与煤 泥岩互层夹 粉砂岩和砂岩 韵律性明显 其中含有一层 1 9m 厚的铝质泥岩 为本区的 主要标志层之一 K1 标志层 该组含薄煤层 11 层 井田内 11 个孔接露 个别煤层局部厚达 0 95m 其余均为不稳定 不可采煤层 三 下二叠统山西组 P11s 与下伏地层整合接触 平均厚 107m 灰色砂质泥岩和灰色 灰白色砂 岩为主 夹泥岩 底部为厚 10m 左右的黑色砂质泥岩与下伏厚约 21m 的黑 色泥岩连续沉积 其底面为与石炭系分界面 其上为细 中粒砂岩 泥钙 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计第 5 页 质胶结 见斜层理 中部以灰 深灰色砂质泥岩夹条带砂岩及泥岩 泥岩 中常见杂色团块及菱铁质鲕粒 富含植物化石 上部发育一层灰白色中 粗粒含硕石英砂岩 钙质胶结 该组下部含 6 7 煤层 7 煤层为一薄煤层 仅有个别可采点 6 煤层 局部含 1 2 层夹矸或 2 个分层 为该区主要可采煤层之一 四 下二叠统下石盒子组 与山西组整合接触 平均 241m 泥岩 粉砂岩为主 砂岩次之 底部 有一层厚约 3m 的浅灰 灰白色铝质泥岩 致密块状 含菱铁鲕粒 层位稳 定 为良好标志层之一 2 标志层 其底面现定为下伏山西组的分界面 中 上部以灰 杂色泥岩为主 局部为灰白色砂岩和少量粉砂岩 该组含煤 4 层 自上而下依次为 2 3 4 5 煤层 2 煤层局部可采点 3 煤层一般具有 2 3 个分层 只有 32 煤层为不稳定的局部可采煤层 4 煤 层局部较稳定 为中厚煤层 浅部多与 5 煤层合并 深部逐渐分开 该煤 层受岩浆侵蚀破坏严重 大部分不可采 5 煤层为较稳定的中厚煤层 仅有 个别不可采点 局部地段亦被岩浆侵蚀 为主要可采煤层之一 五 二叠统上石盒子组 与下伏地层整合接触 井田内揭露最大厚度为 487m 主要为杂色和青 灰色块状泥岩 粉砂岩和浅灰 灰白色细 中粗粒砂岩 局部含有菱铁鲕 粒 底部为一层平均厚 19m 的灰白色中粗粒含砾砂岩 较为稳定 是井田 煤系地层标志层之一 K3 标志层 其底面为上下石盒子组的分界面 该组含煤一层 编号为 1 煤层 为不稳定的局部可采薄煤层 1 2 3 井田地质构造井田地质构造 杨庄井田位于闸河复式向斜的南端闭合处 以褶曲构造为主 断层为 辅 断裂构造相对不发育 褶曲有洪庄向斜 濉溪向斜 陆庄背斜 李楼 向斜等 一 褶曲 1 洪庄向斜 位于井田西部 向斜轴在 16 线附近 枢纽向西南仰起 圈闭 轴向 N35 E 长约 0 8km 向斜东翼倾角 15 西翼倾角 18 2 濉溪向斜 位于井田西部边界 向斜轴在 10 线附近 枢纽向西南仰起 圈闭 轴 向 N30 E 延展长度约 1 5km 两翼不对称 东翼倾角 15 18 西翼倾角 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计第 6 页 18 25 3 李楼向斜 位于井田西北部 轴向 N15 E 井田内延展约 2 5km 西翼地层较陡 倾角 25 30 东翼倾角略缓 15 20 4 陆庄背斜 位于井田西部 背斜轴在 16 线 17 线间 轴向近南北 长约 2 4km 背斜两翼宽缓 对称 倾角为 5 8 二 断层 勘探中揭露的断层 落差大于 10 米的主要有 5 条 如表 1 1 表表 1 1 杨庄煤矿井田断层一览表杨庄煤矿井田断层一览表 名称落差 m 倾角 走向倾向断层性质 F51 断层 515 18N3 25 WEW正 F52 断层1545N10 E 29 WNW SW正 F53 断层2050N10 E 15 WNW SW正 F54 断层2565N40 E 40 WNW SW正 F55 断层25 5070 80N40 E 43 WNW SW正 1 2 4 井田水文地质井田水文地质 一 含水层 1 第四系孔隙含水组 普遍存在于井田范围内 厚度 40 80m 一般 60m 井田两翼厚 中 间薄 含水段为流砂层 其厚度变化较大 一般 6 11m 大部分呈透镜体 状分布 分叉合并现象普遍 自上而下共四层 一 二分层较稳定 呈连 续分布 厚度较大 而三 四分层不连续 尤其第四层仅个别钻孔见到 上部具潜力性质 中下部具承压性质 水位埋深 1 5 3 0m 季节波动较大 水质类型以碳酸盐为主 硫酸盐次之 矿化度 4g l 渗透系数 5 19 7 0m d 赋水性较强 2 上石盒子组孔隙 裂隙含水组 厚 170 210m 区内为隐付型 分布普遍 以砂岩裂隙水为主 基岩 风化带发育有孔隙水 赋水性弱 该组底部中粗粒砂岩稳定 冲洗液消耗 量大 赋水性相对较强 是本组含水段 单位涌水量 0 0408 0 6831 s m 渗透系数 0 013 1 933m d 水质类型 HCO3 Cl Na Ca 型 3 下石盒子组 5 煤裂隙含水组 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计第 7 页 厚 50 70m 井田内属埋藏型 以裂隙发育的砂质泥岩 砂岩为含水 层 含水层厚 1 4 37 1m 平均 14 5m 该含水组裂隙不发育 赋水性较弱 单位涌水量 0 000875 0 0787l s m 渗透系数 0 0126 0 326m d 见抽水成 果表 5 1 呈承压转无压状态 其水位逐年下降 水质类型 HCO3 Na 型 4 山西组 6 煤裂隙含水组 上部以铝质泥岩为界 下部以 K1 灰岩为界 厚度 102 140m 平均 120m 岩层裂隙发育不均 赋水性大小受裂隙发育程度控制 总体而言赋 水性较弱 单位涌水量 0 0007 0 549l s m 渗透系数 0 0025 0 817m d 水质类型 HCO3 Na 型 5 太原组岩溶裂隙含水组 本组自 K1 铝质泥岩下至本溪组 总厚度 171 203m 平均 180m 以 薄层泥岩和砂岩互层为主 各段相对独立 水力联系不畅 仅在构造或沉 积变薄处发生补给关系 中 下段因距可采煤层较远 故影响不大 未作 详细水文地质工作 仅观测其水位动态 勘探时期资料后期资料 该组单 位涌水量 0 973l s m 渗透系数 49 36m d 6 奥灰岩溶裂隙含水组 该层总厚度 500m 以上 含水层段以奥陶系中统的老虎山组为主 含水 空间为溶蚀裂隙 溶洞次之 赋水性差别较大 单位涌水量 0 001 7 0l s m 水位峰值在 11 月份 区域水位标高 20m 枯水期 5 6 月 份 水位标高 15m 左右 水质类型 HCO3 Ca Mg 型 含水层在井田内属埋藏型 东部为裸露型 主要赋水层位为奥陶系中 统下部和下统上部灰岩 因距 6 煤 200m 以上 正常情况下对矿井无突水威 胁 但由于局部构造发育 导致太灰于奥灰含水层沟通 从而使其成为间 接充水水源 在煤系以外的隐伏区含水量大 是工矿企业和城市供水的主 要水源 二 隔水层 1 第四系隔水层 该层位于第四系底部 厚约 15 25m 平均 20m 岩性为土黄色粘土 夹砾石层 具良好隔水性能 能有效隔绝地表水 第四系孔隙水与煤系含 水层之间的水力联系 2 6 煤底板隔水层 该层位于 6 煤底板和 K1 铝质泥岩顶板之间 由砂岩 砂页岩和泥岩组 成 井田内普遍存在 层位稳定 厚 28 64m 其隔水性能受厚度 岩性 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计第 8 页 组合 构造破坏程度和水头压力 矿压等因素综合控制 在一定程度上能 有效防止太灰水的压裂扩容破坏 3 太原组中 上段之间隔水层 太原组中 上段之间有一约 1 9m 的铝质泥岩隔水层 该层对隔绝中 上段间水力联系起到很大作用 自然条件下中段水位比上段高 1 5 2 5m 因此中 下段含水层是矿井突水的间接补给来源 4 本溪组隔水层 在太灰与奥灰之间 本溪组底部有一厚约 22m 的铁铝质泥岩 是太灰 与奥灰的良好隔水层 1 2 5 井田涌水量井田涌水量 据矿井地质资料 矿井最大涌水量 310m3 t 正常涌水量 190m3 t 1 3 煤层与煤质煤层与煤质 1 3 1 煤层埋藏条件煤层埋藏条件 煤的风化带为基岩顶面向下垂深 16m 氧化带为基岩顶面向下垂深 18m 1 3 2 可采煤层特征可采煤层特征 一 含煤性 井田内含煤地层为石炭系太原组 二叠系山西组 下石盒子组和上石 盒子组 其中下石盒子组含主要可采煤层 5 煤层 山西组含主要可采煤层 6 煤层 太原组含煤 11 层 但因不稳定或不可采而无经济价值 煤系地层 总厚 997m 含煤 20 层 平均煤厚 14 37m 含煤系数为 1 44 6 煤层 赋存于本组下部 上距铝质泥岩 K2 标志层 52 80m 平 均 67m 下距 K1 灰岩约 58m 煤厚 1 95 6 16m 见煤点平均厚 2 8m 普 氏硬度系数约为 2 0 属较稳定煤层 煤层结构简单 顶板以灰白色中细粒 砂岩为主 其次为深灰色泥岩 粉砂岩 底板一般为泥岩 粉砂岩 常见 有植物根部化石 6 煤层之上局部含 1 3 层 0 10m 0 30m 的薄煤层 5 煤层 位于下石盒子组下部 为井田内主要可采煤层之一 下距 K2 标志层约 19m 煤厚 2 59 7 16m 平均 3 6m 分布稳定 普氏硬度系数约 为 1 8 该煤层结构较简单 局部含夹矸 夹矸厚 0 02 0 60m 多为泥岩 或炭质泥岩 煤层顶板岩性一般为深灰色泥岩或粉砂岩 底板为泥岩 4 煤层 位于 K2 标志层之上约 29m 与 5 煤层为分叉合并关系 距 5 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计第 9 页 煤层 0 16m 平均为 10m 煤厚 0 36 3 39m 平均厚 1 79m 仅局部可 采 3 煤层 为不稳定煤层 该煤层实际为一个煤组 3 个分层 即 31 32 33 下距 K2 标志层 30 60m 平均为 48m 20 线以西 2 3 个分 层为主 局部有 1 个或 2 个分层 20 线以东 2 个分层为主 局部为 1 个或 3 个分层 3 个分层中以 32 分层较为稳定 31 分层次之 各分层分述如下 A 31 分层 煤厚 0 15 1 17m 见煤点平均厚 0 48m 井田内钻孔穿 过该层位的可采点占见煤点的 13 仅在 23 24 线间浅处局部可采 其余 为不稳定不可采的薄煤层 B 32 分层 煤厚 0 19 3 32m 见煤点平均厚 0 79m 井田内钻孔穿 过该层位的可采点占见煤点的 55 分布普遍 局部可采 有岩浆岩侵入 煤层被吞蚀 多不可采 C 33 分层 煤厚 0 24 0 87m 见煤点平均厚 0 45m 仅有零星可采 点 为不稳定不可采薄煤层 各煤层的基本情况如表 1 2 表表 1 2 可采煤层基本情况一览表可采煤层基本情况一览表 评价 指标 煤层 编号 煤层厚 度等级 全井田厚 度 最小 最 大 m 平均厚 度 m 稳定 程度 结构 31 0 15 1 1 7 0 48 32 0 19 3 32 0 79 3 33 薄 煤 层 0 24 0 87 0 45 不稳定复杂 4 薄 煤 层 0 36 3 39 1 79不稳定复杂 5 中厚煤 层 2 59 7 16 4 0稳定简单 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计第 10 页 6 中厚煤 层 1 95 6 16 2 8稳定复杂 1 3 3 煤层围岩性质煤层围岩性质 可采煤层顶底板岩性 一 3 煤层 1 顶板 1 直接顶 一般为深灰色 致密块状泥岩 含有大量植物化石 厚 度一般 20m 左右 2 老顶 粉砂岩 灰色 块状 泥质胶结 砂岩 灰色 细粒 性 硬 局部破碎夹薄层泥岩 含植物化石 粉砂岩与砂岩互层状 2 底板 底板为中粒砂岩或粉砂岩 中粒砂岩 灰色 性硬 层面常含有炭质 薄膜 层状构造 厚 0 10 0m 粉砂岩 深灰色 块状 有时含炭质泥岩 实际构成 4 煤层老顶 厚 0 10 0m 二 4 煤层 1 顶板 1 直接顶 灰 深灰色 致密块状泥岩 含植物化石 或深灰色 块状粉砂岩 泥质胶结 厚 2 0 9 0m 2 老顶 灰色块状中粒砂岩 以石英 长石为主 厚 0 11 0m 2 底板 一般为深灰色块状泥岩 偶见粉砂岩或厚层状石英砂岩 砂岩中含暗 色矿物较多 三 5 煤层 1 顶板 1 直接顶 一般为深灰色块状泥岩 厚度 4m 左右 岩石的抗压强 度 17 55MPa 普氏硬度系数约为 1 8 属 VIa 级岩石 抗压强度为 2 12 MPa 抗剪强度为 7 75 MPa 2 老顶 为细粒砂岩 浅灰色 块状 少含菱铁质 硅质胶结 性 硬 平均厚度 4 6m 岩石抗压强度一般为 134 21 MPa 普氏硬度 f 13 7 属 级岩石 抗拉强度大于 7 06 MPa 抗剪强度 12 45 MPa 按原局发 缓倾斜煤层工作面顶板分类方案 预计 5 煤层为 类 级 或 类 级顶板 2 底板 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计第 11 页 1 直接底 一般为灰色 块状泥岩 下部含铝质或菱铁质 含植物 化石 厚 1 15m 平均 7 5m 偶见灰色 块状 细粒石英砂岩 泥岩抗压 强度为 35 74 MPa 普氏硬度 f 3 7 抗拉强度为 1 82 MPa 抗剪强度为 3 96 MPa 2 老底 灰色 块状细 中粒砂岩 浅灰色 块状细粒石英砂岩平 均厚度为 11 5m 砂岩抗压强度 124 51 MPa 普氏硬度 f 12 7 属 级岩石 抗拉强度 4 02 MPa 四 6 煤层 1 顶板 1 直接顶 灰黑色泥岩 致密 块状 底部呈薄层状 含植物化石 厚 0 3 6m 2 老顶 深灰色粉砂岩 块状 断口平坦 结构均一 灰色 中 细粒砂岩 块状 以石英为主 长石次之 局部可见宽条带 砂岩及粉砂岩抗压强度为 88 64 MPa 普氏硬度 f 9 0 属 级岩石 抗拉强度为 4 36 MPa 抗剪强度为 10 29 MPa 2 底板 一般为灰色 块状 条带状细砂岩 以石英为主 坚硬 裂隙发育 或灰色块状细砂岩 主要成份为石英 长石 上部有时夹薄层深灰色块状 泥岩 厚 0 1 5m 1 3 4 煤的特征煤的特征 以闸河煤田煤质资料分析 井田内煤的变质作用类型为区域变质和接 触变质复合型 早期以区域变质为主 属气煤 肥煤阶段 后期以接触变 质为主 属中 高变质阶段 煤种从焦煤 瘦煤 贫煤到无烟煤乃至天然 焦 牌号齐全 煤种的分布与岩浆岩体的厚度分布呈相关关系 具有一定 的规律性 一 物理性质 本井田煤的物理性质 以受岩浆岩影响程度的不同而分为三类 1 影响轻微的 稍受影响者 以暗煤为主 黑色块状或鳞片状 一般硬度较大 有一 定韧性 其次为亮煤 具玻璃光泽 块状 内生裂隙发育 脆度大 易碎 贝壳状断口 易燃 具膨胀性和粘结性 以焦煤和瘦煤为代表 2 影响较严重的 侵入岩浆岩体较薄 以岩浆热力作用为主 煤的变质程度增高 主要 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计第 12 页 为贫煤 无烟煤 煤呈黑色到暗黑色 以暗煤为主 块状构造 局部为条 带状 脆性较小 硬度和比重较大 弱玻璃光泽 节理不发育 参差断口 燃烧无明显火焰 粘结性较差 3 影响严重的 岩浆侵入 穿插于煤层中 除热力作用外 熔蚀 交代同时作用 高 变质为天然焦 煤层原始结构几乎全部消失 呈钢灰色 致密块状 坚硬 比重大 垂直柱状节理发育 参差状断口 不易燃烧 燃烧时崩解 并发 出噼啪声 二 化学性质 1 3 煤层以瘦煤为主 贫煤次之 灰分以中灰为主 瘦煤 Ad 14 88 23 92 平均 21 38 贫煤 Ad 16 30 38 68 平均 24 58 两煤种的平均硫分均为 0 34 挥发份 Vdaf 14 72 19 31 平 均 17 02 发热量 Qb d 28 70 28 91MJ kg 2 4 煤层因受岩浆侵入影响 以无烟煤为主 天然焦次之 无烟煤灰 分 Ad 14 76 28 86 平均 21 61 硫分 St d 0 11 0 68 平均 0 33 挥发份 Vdaf 4 30 10 56 平均 7 39 发热量 Qb d 22 36 35 19 MJ kg 平均 29 25MJ kg 3 5 煤层煤种齐全 井田中西部以瘦煤 焦煤为主 贫煤次之 井田 东部以贫煤为主 平均灰分瘦煤 22 34 焦煤 21 55 贫煤 22 55 硫 分含量较之其他煤层略高 平均硫分瘦煤 焦煤 贫煤为 0 39 0 44 无 烟煤为 1 23 平均挥发分 Vdaf 14 27 21 12 平均发热量 Qb d 28 83 29 30 MJ kg 4 6 煤层绝大部分为瘦煤 焦煤次之 平均灰分瘦煤和焦煤均为 13 24 平均硫分瘦煤为 0 39 焦煤为 0 35 平均挥发分 Vdaf 17 67 20 16 平均发热量 Qb d 25 98 32 09 MJ kg 1 3 5 煤的工业用途煤的工业用途 本矿井各可采煤层 除少数煤层因岩浆岩侵蚀局部变为天然焦和无烟 煤外 均为属中 高变质阶段 煤种从焦煤 瘦煤 贫煤次之 各煤层主 要煤质指标稳定 变化幅度不大 原煤属于中灰 高灰熔点 中等 强粘 结性 中等 中高发热量煤 各煤层结焦性能良好 特低 低硫 特低磷 砷和氯的含量甚微 故本矿井的各煤层 除可作为良好的动力用煤外 还 可做远洋船舶及内海船舶用煤 洗精煤可作为较好炼焦配煤 中煤可以直 接用于发电 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计第 13 页 1 3 6 瓦斯瓦斯 根据以前矿井瓦斯等级鉴定 本矿井为低瓦斯矿井 瓦斯涌出量较小 具体数据如下 5 煤层在一 二水平的瓦斯涌出量一般在 0 23 3 29m3 t 个别达 9 65 m3 t 6 煤层一 二水平瓦斯涌出量一般在 0 30 3 425 m3 t d 个别的达 8 25 m3 t 该井田在勘探过程中煤尘爆炸性和煤层自然性未做过专门试验鉴定 在生产过程中 1995 年由煤科院重庆分院鉴定部分样品 其结果如下 一 煤层爆炸性 煤尘爆炸性指数为 15 96 21 32 主要可采煤层 的煤尘具有爆炸性 可定为具有煤尘爆炸性危险的矿井 二 煤层自然性 煤层无自然发火倾向 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计第 14 页 图图 1 2 地层综合柱状地层综合柱状 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计第 15 页 2 井田境界和储量井田境界和储量 2 1 井田境界井田境界 2 1 1 井田范围井田范围 东部边界 以煤层露头的氧化带为界 西部边界 以土型煤矿为界 南部边界 南部以煤层露头的氧化带为界 北部边界 北部到朱庄煤矿和李楼煤矿矿界 2 1 2 开采界限开采界限 井田内含煤地层为石炭系太原组 二叠系山西组 下石盒子组和上石 盒子组 煤系地层总厚 997m 含煤 20 层 平均煤厚 14 37m 其中下石盒 子组含主要可采煤层五煤层 山西组含主要可采煤层六煤层 本矿井设计 只针对 5 号煤层设计 开采上限 3 号煤层有 3 个分层 系薄煤层 4 号煤层局部可采 开采下限 6 号煤层下有十几层煤线 故 6 号煤层为下部边界 2 1 3 井田尺寸井田尺寸 井田的走向最大长度为 6 3km 最小长度为 4 6km 平均 5 5 km 井田倾斜方向的最大长度为 4 2km 最小长度为 3 6km 平均 4 0 km 煤层的倾角最大为 15 最小为 5 平均为 10 本井田角度变化很大分为五部分来计算 如图 2 1 第一部分的水平面积由 AutoCAD 工具中的查询面积可得 S1 5 56 km2 则第一部分的实际井田面积为 S1 5 56 cos11 5 66 km2 第二部分的水平面积由 autoCAD 工具中的查询面积可得 S2 3 40 km2 则第二部分的实际井田面积为 S2 3 40 cos10 3 45 km2 第三部分的水平面积由 AutoCAD 工具中的查询面积可得 S3 8 69 km2 则第三部分的实际井田面积为 S3 8 69 cos9 8 80 km2 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计第 16 页 第四部分的水平面积由 AutoCAD 工具中的查询面积可得 S4 3 49 km2 则第四部分的实际井田面积为 S4 3 49 cos7 3 52 km2 第五部分的水平面积由 AutoCAD 工具中的查询面积可得 S5 1 91 km2 则第五部分的实际井田面积为 S5 1 91 cos11 1 95 km2 所以井田的总面积 S 为 S S1 S2 S3 S4 S5 23 34 km2 井田赋存状况示意图如图 2 1 图图 2 1 井田赋存状况示意图井田赋存状况示意图 2 2 矿井工业储量矿井工业储量 2 2 1 储量计算基础储量计算基础 一 根据杨庄井田地质勘探报告提供的煤层储量计算图计算 二 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 三 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 1 2 3 4 5 N 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计第 17 页 硫份大于 3 的煤层储量列入平衡表外的储量 四 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 五 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 六 煤层容重 5 号煤层容重为 1 4t m3 6 号煤层容重为 1 35t m3 2 2 2 井田地质勘探井田地质勘探 本区煤田勘探自 1956 年始 由华东地质局 325 队进行详查 以后又由 原淮北矿务局勘探队进行大量补勘工作 直到矿井投产后的 1977 年 该期 间先后完成和提交 一 二 三井田详勘报告 四 五 六井田详勘报 告 二水平延深勘探报告 1986 年 原淮北矿务局勘探队在杨庄井田与朱庄井田 李楼井田等重 新调整过的井田边界范围基础上 以满足三水平延深设计为目的 施工 41 个钻孔 总计 21268 12m 的进尺量 于 1990 年提交 三水平延深补充勘探 地质报告 该报告提交以来 即 1990 年至今 井田境内先后又施工 11 个 钻孔 使得全井田历年地面总施工的钻孔达 405 个 总进尺 128990 99m 三水平延深补充勘探地质报告 提交前的各次勘探施工的钻孔煤层 级别 岩芯采取率 煤芯采取率 钻孔测斜 钻孔封孔及测井工程质量评 价 并且 三水平延深补充勘探地质报告 确定本井田的勘探类型为构造 中等 煤层较为稳定的 二类二型 并经淮煤地字 90 第 912 号文批复 同意 2 2 3 工业储量计算工业储量计算 矿井主采煤层为 5 煤层 其平均厚度分别为 4 0m 则矿井的工业储量 如式 2 1 Zg S M 2 1 式中 Zg 矿井工业储量 万 t S 矿井实际的井田面积 23 34km2 M 煤层平均厚度 煤层的厚度 M 4 0m 煤的平均容重 煤层的容重 1 4 t m3 则 Zg 13070 4 万 t 2 3 矿井可采储量矿井可采储量 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计第 18 页 2 3 1 安全煤柱留设原则安全煤柱留设原则 一 工业广场保护煤柱 根据 关于煤矿设计规范中若干条文修改的决定 试行 之规定 井 型在 120 万 t a 及以上 占地面积指标为 1 2 公顷 10 万 t 工业场地占地面 积指标见表 2 1 据此 确定工业广场占地面积为 14 4 公顷 工业广场的形 状为长方形 长 450m 宽 320m 又根据 煤炭工业矿井设计规范 之规定 工业广场属二级保护 其围护带宽度为 15m 因此 加上围护带 工业广 场需要保护的尺寸为 长 宽 465 335 155 775m2 保护煤柱按垂直剖 面法作图确定 用岩层移动角确定工业场地 村庄煤柱 岩层移动角为 70 75 75 表土层移动角为 45 根据垂直剖面法作图 如图 2 2 所示 则工业广场保护煤柱面积损失为 592325 平方米 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 二 断层保护煤柱 断层按其落差大小不同 根据 煤矿设计手册 规定 落差 50m 的断 层 两侧各留 50m 的煤柱 落差 20m 50m 的断层 两侧各留 30m 煤柱 落差 10m 20m 的断层 两侧各留 20m 煤柱 落差 10m 的断 层不留设断层煤柱 三 井田边界保护煤柱 井田边界保护煤柱留设 50m 宽 则井田边界长 11474 米 保护煤柱面 积损失量为 573700 平方米 四 大巷两侧的保护煤柱宽度各为 30m 露头为 50m 风井场地 20m 村 庄 10m 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 一 井田边界保护煤柱留设 50m 宽 井田边界长 11474m 则井田边 界保护煤柱损失量为 321 27 万 t 二 断层保护煤柱 断层煤柱留设 30m 宽 则断层保护煤柱损失量为 7 69 万 t 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计第 19 页 三 工业广场保护煤柱 工业广场按 级保护煤柱宽度 15m 工业广场面积有表 2 1 确定 取 14 4 公顷 工业广场保护煤柱如图 2 2 则工业广场保护煤柱压煤量为 331 70 万 t B b2a2 a3d3 C A D c1 d1 a1 a 图图 2 2 工业广场保护煤柱工业广场保护煤柱 四 大巷保护煤柱 以大巷中心为基点 大巷两侧的保护煤柱宽度各为 30m 则大巷保护 煤柱损失量为 181 67 万 t 五 井筒保护煤柱 主 副井井筒保护煤柱在工业广场保护煤柱范围内 故主 副井的井 筒保护煤柱损失量为 0 风井井筒保护煤柱为 20m 则风井井筒保护煤柱布 置在防水煤柱之内 故风井的井筒保护煤柱损失量为 0 六 防水煤柱 由于松散层第四系含水层直接覆盖煤系地层上 矿井在浅部开采时 必须 留设合适的防水煤柱 防止矿井突水 导水裂隙带的高度由式 2 2 确定 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计第 20 页 H 100 M 1 6 M 3 6 5 6 2 2 式中 H 导水裂隙带高度 M 可采煤层厚度之和 m M 4