古书院矿新井设计

继续教育学院毕业设计 论文 纸 1 目录目录 1 1 矿区概况 5 1 1 1 地理位置 交通 5 1 1 2 地形 地势及地震情况 5 1 1 3 气候条件 6 1 1 4 矿区经济状况 6 1 1 5 矿区供水情况 6 1 2 井田地质特征 7 1 2 1 井田地质构造 7 1 2 2 水文地质 10 1 3 煤层特征 12 1 3 1 主要煤层 12 1 3 2 煤层顶底板 13 1 3 3 煤质 14 1 3 4 瓦斯 17 1 3 5 煤尘及煤的自燃 17 2 2 井田境界和储量井田境界和储量 19 2 1 井田境界 19 2 1 1 井田范围 19 2 1 2 开采界限 19 2 1 3 井田尺寸 19 2 2 矿井储量 20 2 2 1 储量计算基础 20 2 2 2 地质和工业储量计算 21 2 2 3 可采储量的计算 23 3 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 26 3 1 矿井工作制度 26 3 2 矿井生产能力及服务年限 26 3 2 1 矿井设计生产能力的确定 26 3 2 2 矿井设计服务年限 26 4 4 井田开拓井田开拓 28 4 1 井田开拓的基本问题 28 4 1 1 确定井筒形式 数目 位置 29 4 1 2 工业场地的位置和面积 32 继续教育学院毕业设计 论文 纸 2 4 1 3 开采水平的确定及采带区划分 32 4 1 4 主要开拓巷道 33 4 1 6 开拓方案比较 33 4 2 矿井基本巷道 46 4 2 1 井筒 46 4 2 24 2 2 井底车场井底车场 51 4 2 3 主要开拓巷道 51 5 5 准备方式准备方式 带区巷道布置带区巷道布置 56 5 1 煤层的地质特征 56 5 2 带区巷道布置及生产系统 56 5 2 1 采煤方法及工作面长度的确定 56 5 2 2 带区巷道的联络方式 56 5 2 3 分带煤柱的留设 57 5 2 4 带区主要生产系统 57 5 2 5 确定带区生产能力和采出率 57 6 6 采煤方法采煤方法 59 6 1 采煤工艺方式 59 6 1 1 带区煤层特征及地质条件 59 6 1 2 确定采煤工艺方式 59 6 1 3 确定回采煤工作面的长度 60 6 1 4 工作面推进长度和推进方向确定 61 6 1 5 回采工作面破煤 装煤方式的确定 61 6 1 6 采煤机的工作方式 62 6 1 7 回采工艺 63 6 1 8 确定回采工作面运煤方式 64 6 1 9 确定回采工作面支护方式 65 一 工作面内的支护 65 6 1 10 劳动组织和循环作业图表 68 6 1 12 工作面吨煤成本 70 6 2 回采巷道布置 71 6 2 1 确定回采巷道布置形式 71 6 2 2 回采巷道支护 71 6 2 3 确定回采巷道断面及其具体施工技术要求 71 7 7 井下运输井下运输 73 7 1 概述 73 继续教育学院毕业设计 论文 纸 3 7 1 1 井下运输设计的原始条件和数据 73 7 1 2 矿井运输系统 73 7 1 3 运输距离和货载量 73 7 2 带区运输设备的选择 74 7 2 1 工作面刮板输送机选型和验算 74 7 2 2 转载机选型 74 7 2 3 破碎机机选型 75 7 2 4 顺槽皮带送机选型 75 7 2 5 采区辅助运输 76 7 3 大巷运输设备选型 77 7 3 1 大巷运输方式 77 7 3 2 电机车 矿车选型 77 8 8 矿井提升矿井提升 78 1 概述 78 8 1 1 矿井提升设计原始数据 78 8 1 2 矿井提升方式 78 8 2 主副井提升 78 8 2 1 主井设备选型 78 8 2 2 副井设备选型 79 9 9 矿井通风及安全矿井通风及安全 81 9 1 矿井概况 开拓方式及开采方法 81 9 1 1 矿井地质概况 81 9 2 通风方案比较 81 9 2 1 矿井通风系统的选择原则及基本要求 81 9 2 2 矿井通风方式比较 82 9 2 3 矿井通风方法的选择 84 9 3 带区通风系统 85 9 3 1 带区通风要求 85 9 4 掘进通风和工作面通风 86 9 4 1 掘进通风 86 9 4 2 工作面通风 86 9 5 矿井通风系统风量计算 87 9 5 1 回采面风量计算 87 9 5 2 掘进工作面需风量计算 88 9 5 3 硐室配风 89 9 5 4 巷道配风 90 继续教育学院毕业设计 论文 纸 4 9 5 5 矿井总风量的计算 90 9 6 矿井通风阻力 92 9 6 1 计算原则 92 9 6 2 容易和困难时期阻力计算 92 9 6 3 矿井最大阻力路线 93 9 6 4 自然风压得计算 100 9 6 5 矿井总风阻 等级孔计算 101 9 7 主要风机选型 102 9 7 1 选择通风机的基本原则 102 9 7 2 主扇工作风压 102 9 7 3 主要通风机选型 103 9 7 4 电动机选型 104 9 7 5 对矿井主要通风设备的要求 106 9 8 安全技术设施 107 9 8 1 对反风 风峒的要求 107 9 8 2 瓦斯管理措施 107 9 8 3 煤尘的防治 108 9 8 4 防火 108 9 8 5 防水 108 1010 设计矿井基本技术经济指标设计矿井基本技术经济指标 110 参考文献参考文献 111 致致 谢谢 113 继续教育学院毕业设计 论文 纸 5 1 1 矿井概述及井田地质特征矿井概述及井田地质特征 1 1 矿区概况 1 1 11 1 1 地理位置 交通地理位置 交通 古书院矿位于山西省东南部 沁水煤田的东南缘 其地理座标为东经 112 48 34 112 52 56 北纬 35 30 33 35 34 15 行政隶属晋城市管辖 位于晋城市城北 该井田西受白马寺断层控制 北与凤凰山 王台铺井田相接 西南为 北岩井田 东西长 6 2km 南北宽 3 9km 面积 24 18km2 井田东部有太原 焦作铁路经过 本矿专运线 5 公里与晋城北站接轨 向南于月山 新乡分别与焦枝 京广线相通 207 国道和与之平行的晋 城 长 治 高速公路从井田西部经过 晋 城 阳 城 晋 城 焦 作 长 治 邯 郸 高速公路已建成通车 省级公路四通八达 交 通甚为方便 见图 1 1 线月 侯 线 支 山 峰 二峰山二 河 汾 南 蒲 路 铁 焦 焦 丹 河 博爱 路 铁 枝 焦 路 铁 海 陇 路 铁 焦 太 井 院 书 古 河 沁 图置位通交井矿书古 省 南 河 省 西 山 县 城 河 流 城 市 公 路 省 界 现有铁路 克城 洪洞 太原 北平 霍县 汾西 蒲县 克城 三门峡 新乡 徐州 郑州市 荣阳 巩县 偃师 洛阳 新安 渑池 平陆 运城 夏县 闻喜 侯马 翼城 曲沃 长子 临汾市 安泽 浮山 端氏 沁水 绛县 垣山 古堆 武射 孟县 济源 长子 捏掌 阳城 月山 匡戈 修武 长子 晋城市 凌川 高平 林县 潞城 屯留 纱县 黎城 长治市 平顺 长子 田 院 图 1 1 1 1 21 1 2 地形 地势及地震情况地形 地势及地震情况 井田内地形以构造剥蚀中低山为主 西北高 东南低 最高峰方山海 继续教育学院毕业设计 论文 纸 6 拔 继续教育学院毕业设计 论文 纸 7 1354 8m 一般标高在 900 1000m 之间 由方山向东南经向马寺山 大岭 头一线为地表分水岭 其东北部为北石店盆地 西南部为钟家庄盆地 地 表北部一般为基岩出露 南部为黄土覆盖 地貌属低山丘陵 晋城市属黄河流域沁河水系 井田内无常年迳流的地表水系 均为季 节性河流 雨季流量较大 西南部大气降水经晋城西河 古书院河 晋城 东河流入钟家庄盆地 经白水河流经孔庄注入丹河 东北部大气降水汇入 刘家川河 司徒河向东于背荫汇流经水东注入丹河 历年地震资料及文献记载 晋城地区未发生过 5 级以上的破坏性地震 外围强震的波及曾对本区造成房屋倒塌 人畜伤亡 据山西省地震局 1978 年省震字第 29 号文 关于颁发山西省地震基本烈度区划图及说明 的通知 将本区划为六度地震烈度 器物倾倒 房屋有轻微破坏 区 1 1 31 1 3 气候条件气候条件 本区属太行山西侧山间盆地 属暖温带大陆性气候 四季分明 温和 宜人 日照充足 秋季多西北风 春夏季多东南风 年最小降雨量 296mm 最大降雨量 1010mm 平均 686 10mm 降雨量集中在 7 8 9 三个月 蒸发 量一般为降雨量的 2 3 倍 气温一般较高 日最高温度达 38 6 最低气 温 22 8 平均气温达 11 无霜期较长 全年约 180 天 冻结期为 11 月至次年 2 月 最大冻土深度一般为 43cm 最大积雪厚度为 21cm 风力不 大 一般 3 4 级 最大 6 级 1 1 41 1 4 矿区经济状况矿区经济状况 整个晋城矿区跨越晋城市和阳城 沁水两县 面积为 6795km2 1985 年底统计资料人口为 1184000 人 本区处于太行山西坡 土质比较肥沃 主要农作物有玉米 谷子 小麦和高梁 由于农田水利基本建设发展较快 亩产水平逐年提高 工业主要有冶炼 化肥 水泥 发电 农机 副食品 加工及手工业等 尤其近几年地方小煤矿发展较快 1985 年资料统计小煤 矿民发展到 468 处 原煤产量达到 970 1 万 t 1 1 51 1 5 矿区供水情况矿区供水情况 古书院矿现有自备水源井 6 眼 分别是下平房水源井 3 号 水塔水 源井 14 号 西风井水源井 15 号 南风井水源井 26 号 34 号家属 楼南水源井 28 号 32 号家属楼东水源井 1 号 6 个水源井全部采用 深井潜水泵吸取中奥陶统深层水作为永久水源 日均取水量约为 8000m2 年提水量约为 292 万 m2 古矿现供水情况地面由 1 号 3 号 14 号 28 号水源井供给 井下用 继续教育学院毕业设计 论文 纸 8 水由 15 号 26 号水源井供给 并于 2001 年对该矿地面和井下用水进行了 互联网 当地面和井下任何一方用水出现紧张时 可由另一方进行补充 从而缓解了用水紧张的状况 根据晋城市水环境监测中心分析测试结果报告单 除西风井总硬度 硫酸根稍高以外 其余测定项目全部符合 GB5749 85 生活饮用水标准 各 水井情况详见表 1 1 表 1 1 古书院矿水源井情况一览表 编 号 水源井位置 涌水量 m3 h 近期取水量 m3 h 成井时静水位 m 近期静水位 m 水位升降 m 3 下平房 90110121 78167 3444 56 14 水塔 60110152 50181 3028 80 15 西风井 6260213 80238 3024 50 26 南风井 7460276 55297 6021 05 28 东 34 号楼南 8080168 26178 4110 15 1 32 号楼东 6060129 00137 048 04 1 2 井田地质特征 1 2 11 2 1 井田地质构造井田地质构造 古书院井田内地层受新华夏构造控制 主体走向与构造相一致 倾向 北西西 倾角 2 10 度 靠近构造线附近地层倾角最大可达 30 多度 甚至 70 多度 西部受白马寺逆断层影响而形成自西向东的几个连续的向 背斜 东部以短轴褶曲为主 现将井田内主要构造分述如下 一 褶曲 1 二仙掌向斜 位于白马寺逆断层东侧 轴向 NE12 22 南起 晋普山井田 经北岩井田 进入该区 向北伸入凤凰山井田 全长 20000m 西翼陡而狭 倾角 5 26 东翼平缓 倾角 5 受白马寺逆 断层上升带牵引成为极不对称的向斜 2 石城沟背斜 轴向 NE12 22 南起寨上 经北岩井田东部 进 入本井田牛山 石城沟 长条岭西部 全长 5000m 两翼倾角 5 7 3 方山向斜 位于张岭 牛山 老王圪套经杨庄进入凤凰山井田 纵 贯古书院 凤凰山两井田 主体走向 NE10 30 两翼倾角 3 5 全 长 12000m 4 大张村背斜 位于井田东部大张村附近 走向近南北 两翼倾角 3 左右 全长 2500m 5 王谷坨背斜 位于王谷坨村东 走向近东西向 两翼倾角 4 6 继续教育学院毕业设计 论文 纸 9 全长 1500m 6 七岭向斜 位于大张村背斜东南 红庙岭一带 走向北西转近南 北 全长 2000m 两翼倾角平缓 3 4 7 孙村向斜 位于大张村与孙村之间 主体走向北东约 25 两翼倾 角 5 左右 全长 2000m 向北延入王台铺井田 二 地层 古书院井田地层出露中常 基岩分布面积约占三分之一 主要分布于 井田北部 西北部山梁及沟谷零星地段 新生界覆盖面积约占三分之二 主要分布在井田南部 东部的丘陵 低洼地带及沟谷两侧 奥陶系 奥陶 纪时期形成的地层 距今大约 51000 万年 灰岩为煤系地层之基底 区内 地层由老至新分述如下 1 奥陶系中统 O2 仅出露于白马寺逆断层西侧上升带 断层附近 山势陡立 走向 NNE SSW 出露厚度约 150m 其岩性接近顶部多为角砾状 灰岩 砾石成分复杂 风化后呈黄色 其下为深灰色 质纯而性脆 并含 方解石脉的厚层状灰岩 2 石炭系 C 中统本溪组 C2b 大部出露于白马寺逆断层之东 侧下降带西部边缘 由含铝质较高的红色及灰白色泥岩组成 中夹薄层砂 质泥岩 细砂岩 底部为山西式铁矿 本组厚 0 70 85 5m 平均 43 1m 与下伏奥陶系呈平行不整合接触 上统太原组 C3t 出露于白马寺断层 东侧 为井田主要含煤地层之一 由黑 深灰色砂质泥岩 灰黑色砂岩 石灰岩和煤层等组成 底部有一层鲕状结构的砂质泥岩 全组厚 51 23m 116 17m 平均 83 70m 与下伏地层呈整合接触 3 二叠系 P 下统山西组 P1s 为本区主要含煤地层之一 井 田内出露较多 但均零星不完整 以灰白色砂岩为主 中夹灰色及深灰色 泥岩 砂质泥岩及煤层 底部为一层不太稳定的中粒砂岩 本组厚 38 02 81 21m 平均 54 48m 与下伏地层整合接触 下统下石盒子组 P1x 主要出露在井田内较高的山腰处 由灰色的细 中粒砂岩 灰白 色的砂质泥岩和泥岩组成 风化后多呈灰绿色或黄绿色 底部为一层厚 5m 左右的中 粗粒长石石英砂岩 为与山西组的分界 俗称骆驼脖子砂岩 k8 本组厚 20 07 118 60m 平均 53 86m 上统上石盒子组 P2s 主要分布于井田北部的白马寺山 方山 二仙掌等地的较高处 岩性以灰 黄色砂质泥岩为主 夹较厚的黄绿 紫红 蓝紫色砂岩和黄色泥岩组成 继续教育学院毕业设计 论文 纸 10 下部有一层铝土质泥岩或含铝质的砂质泥岩 见铁质浸染 具鲕状结构 风化后鲕粒脱落成小孔 地面易识别 其颜色鲜明 呈桃红色 俗称桃花 泥岩 为与下石盒子组分界的辅助标志层 其下为一层不稳定的中粗粒石 英砂岩 k10 井田内钻孔揭露厚度可达 197 88m 144 孔 与下伏地层 呈整合接触 4 第三系上统 N2 为深红色粘土 含砂量较多 可见褐铁矿黑色 斑点 含钙质结核 3 5 层 该层脱水晒干后变得坚硬 在井田中部 北部 丘陵地带零星出露 厚度 0 8m 与下伏不同时代地层不整合接触 5 第四系 Q 分布范围较广 与地形起伏相一致 厚度由山梁向 边坡递增 最厚达 49 53m 205 孔 沉积物以红土 黄土为主 冲积物为 砂砾层 中更新统 Q2 位于黄土之下 多分布于丘陵高地 一般为赤 红及紫酱色 可塑性强 腻滑似腊 在红土底部因受水解作用形成大量的 钙质结核 本层与上部的黄土分界不甚明显 在颜色上由下而上由深而浅 渐变 上更新统 Q3 主要为黄土 多分布于沟谷两侧 构成二级阶地 其厚度变化不一 一般 5 20m 土质致密 全新统 Q4 为砂卵石 砂 土堆积的现代冲积层 厚度大小不一 主要分布于现代河谷中的河漫滩 继续教育学院毕业设计 论文 纸 11 P1sP1P古 太上石 组统系 砂质泥岩 薄 煤 K5石灰岩 砂质泥岩 K6石灰岩 砂质泥岩 泥 岩 3号煤层 砂质泥岩 中粗粒砂岩 13 36 0 50 7 42 0 35 3 46 16 60 0 30 8 60 1 01 0 73 柱 状 图 米 层 厚 统组系界 地层单位 岩 石 名 称 系 陶 奥 统 中 组统 本中 溪 O2O C2bC2C C3tC3 界 生 组 原 统系 炭 石灰岩 铝土质泥岩 砂 岩 15号煤层 K1石灰岩 砂 岩 K2石灰岩 砂质泥岩 K3石灰岩 泥 岩 9号煤层 K4石灰岩 砂质泥岩 石灰岩 pz 4 25 2 75 2 00 9 00 3 92 3 00 10 65 1 00 1 00 3 95 1 00 1 1000 叠 二下山 西 7 77 4 70 1 2 21 2 2 水文地质水文地质 晋城矿区位于沁水煤田向斜的东南翼 三面环山 东为太行山 南为 继续教育学院毕业设计 论文 纸 12 晋普山 西为五门山 晋普山与五门山为地表分水岭 将丹河与沁河两大 水系分开 东归丹河水系 西归沁河水系 丹河是沁河的最大支流 发源 于高平县越庄北丹株岭 流经高平 晋城 在河南省沁阳县北金村汇入沁 河 河道总长 120km 流域面积 3620km2 上游修建水库百余座 其中任庄 水库最大 控制流域面积 1240 km2 总库容量 8400 万 m2 沿途出露有小 会泉 白洋泉 郭壁泉 三姑泉等地下水露头 西部沁河发源于沁源北端 山东泉岭 流经沁源 安泽 沁水 阳城 晋城等地 在河南省武陟县南 注入黄河 沿河有马山泉 赵良泉 黑水泉等地下水出露 晋城矿区的东 南部广泛出露奥陶系灰岩 大气降水沿裂隙岩溶垂直 渗漏 成为矿区地下水的主要补给途径 高平县北部有近 EW 向的背斜构造 为地下分水岭 形成南北两个水文地质单元 北为辛安泉域 南部受晋长 断裂带的影响 又形成东西两个次级水文地质单元 西为马山泉域 东为 三姑泉域 即晋城矿区所在泉域 晋城储水构造东侧给水边界 以太行山背斜轴为限 地下水汇集的总 方向为岩层倾向即北西西向 西侧以晋长断裂带 白马寺压性断层控制 由于西带上升 使东带奥灰易溶岩受到封闭 成为储水构造的西边隔水边 界 根据地下水动态分析得知 本区水文地质单元中高平为补给区 晋城 为经流区 郭壁为排泄区 古书院井田位于晋城矿区的东南部 区内由方山东南经白马寺大岭头 之连线为地表分水岭 在其北部为北石店盆地 东南部为钟家庄盆地 一 含水层 按含水层含水性质 可分孔隙水 裂隙岩溶水 岩溶水三大类 1 孔隙水 主要分布在盆地及河谷地带 藏在卵石层 砂砾层 砂土 亚砂土等新生界松散沉积物中 渗透性强 村民用水多取自此层 含水层 厚 2 70 15 00m 水位深 2 00 13 00m 近年来 因矿山采动漏失及工农 业用水量增加 水位逐年下降 涌水量也减少 部分已遭破坏 此层水主 要由大气降水补给 水质属重碳酸 硫酸型钙镁水 2 裂隙岩溶水 主要指石炭 二叠系含煤地层中的砂岩 灰岩裂隙接 受大气降水垂直补给后溶蚀碳酸盐岩而扩大容水范围 成溶洞存水 仍属 重碳酸 硫酸型钙镁水 煤层下部水质有时为硫酸 重碳酸型钙镁水 矿 化度略有升高 此含水层富水程度不一 盆地及河谷附近富水性强 主要 含水层为 K3 灰岩层 埋深 15 43m 富水性有上强下弱的规律 近年来 继续教育学院毕业设计 论文 纸 13 由于大量开采 水位有逐年下降趋势 3 岩溶水 主要指奥灰岩溶水 从钻孔水位及泉水标高看 本区地下 水位有由南向北增高之规律 含水层发育在上下马家沟底部 地下水区域 流向自北向南 该井田内水位标高在 500 520m 该岩溶水补给范围广 在补给区接受大气降水后 对该区以侧向补给 为主 水量充沛 沿岩溶层向南迳流 最终于郭壁泉及三姑泉一带排泄 据 1987 年 229 队对 晋城生产矿区水资源评价 报告 该层水饱和钙差大于 零 为一相对缓滞流区 水质较好属微硬中性或弱碱性水 矿化度小于 1 克 升 适于工农业及生活用水 永久水源井 上述各含水层间 第三系粘土 本溪组之铝土泥岩与各时代地层的泥 岩 砂质泥岩 粘土和亚粘土 当无裂隙和孔隙时 均为良好的隔水层 1 3 煤层特征 1 3 11 3 1 主要煤层主要煤层 古书院井田含煤地层属石炭二叠纪 煤系地层总厚 123 68 142 04m 一般厚 132 24m 共含煤 10 余层 煤层总厚 13 15m 含煤系数约 10 其中石炭系太原组含煤八层 仅 9 号煤 15 号煤二层稳定可采 二叠系山 西组含煤五层 煤层特征见表 1 2 表 1 2 可采煤层情况 煤层号 煤层厚度 m 最小 最大 一般 夹石层数 最少 最多 一般 层间距 m 最小 最大 一般 稳定程度 及可采情况 3 0 3 0 9 0 73 0 2 1 不可采35 64 45 5 40 6 9 1 5 4 5 3 0 5 1 2 稳定可采 15 0 74 3 6 2 0 0 5 1 2 15 10 22 04 18 57较稳定可采 一 3 号煤层 位于山西组下部 下距 K4 灰岩 9 61m 左右 距 9 号煤层 40 6m 左右 煤层厚 0 3 0 9 平均 0 73m 左右 夹石 1 2 层 最多可达 5 层 多见于中 下部 煤层厚度变化不大 全区稳定可采 其伪顶为黑色泥岩或炭质泥岩 继续教育学院毕业设计 论文 纸 14 直接顶板多为灰黑色的砂质泥岩或粉砂岩 老顶多为灰色厚层状砂岩 底 板一般为灰黑色粉砂岩或炭质泥岩 二 9 号煤层 是主要可采煤层之一 位于太原组中部的 K1 与 K2 灰岩之间 下距 15 号煤层 18 57m 左右 煤层厚 1 5 4 5m 平均 3m 厚度变化较大 煤层顶 板为 K2 灰岩 厚 3m 左右 底板为石灰岩 结构简单 全区稳定可采 三 15 号煤层 位于太原组下部 煤厚 0 74 3 66m 平均 2 0m 厚度无明显变化规 律 夹石 1 2 层 最多达 5 层 夹石厚度一般在 0 5m 以下 其直接顶板 为砂岩 厚度 6 92m 左右 底板以黑灰色炭质泥岩 铝土质泥岩为主 全 区大部可采 属较稳定煤层 四 煤层对比 本区 3 号煤层位于山西组 属陆相沉积 9 号 15 号煤层位于太原组 属海陆交互相含煤沉积 各煤层厚度 层位 层间距稳定 煤质 物性 顶底板特征明显 对比依据充分 因此 本矿区内煤层对比十分可靠 1 3 21 3 2 煤层顶底板煤层顶底板 一 3 号煤层 从钻孔和生产揭露资料看 3 号煤层普遍沉积有伪顶 直接顶和老顶 伪顶岩性为黑色泥岩或炭质泥岩 厚度 0 10 0 20m 结构疏松 易碎 强 度低 不易支护 随采掘脱落 直接顶板多为黑色及灰色的砂质泥岩或粉 砂岩 层理发育 致密坚硬 节理裂隙较发育 平均厚度 2 70m 老顶岩性 为灰白色中粒或细粒砂岩 平均厚度 7 70m 致密坚硬 层理发育 节理裂 隙较发育 呈半张开状 有方解石充填 老顶来压后可自行塌落 煤层上覆岩性 从伪顶 直接顶到老顶为软弱 较硬 坚硬型 再向 上是软弱 坚硬相间的平行复合结构 3 号煤层直接底板为泥岩 厚度约 1 00m 其下为砂质泥岩 厚约 8 6 米左右 开采中受压后 有时发生底鼓现象 二 9 号煤层 9 号煤层顶板岩性以 K2 石灰岩为主 有时为砂质泥岩 K2 灰岩厚约 1 5 m 左右 致密坚硬 较稳定 节理裂隙发育 有方解石充填 单向抗压 强度 33 5 69 3Mpa 平均 48 5Mpa 单向抗拉强度 3 70 5 87 Map 平均 4 44 Map 抗剪强度平均 7 83 Map 老顶为砂质泥岩 厚约 4 36m 节理 继续教育学院毕业设计 论文 纸 15 裂隙发育 较硬 煤层上覆岩性 从直接顶到老顶属坚硬 较坚硬型 再向上是硬 较 硬相间的平行复合结构 9 号煤层直接底板为 K1 石灰岩 约 1 00m 其下为黑灰色砂质泥岩 含 高岭土 平均厚度 10 65 m 强度低 稳定性差 单向抗压强度 12 9 16 2Mpa 平均 16 7Mpa 单向抗拉强度 0 44 0 85 Map 平均 0 66 Map 抗剪强度 2 08 3 39Mpa 平均 2 91 Mpa 膨胀率为 1 76 3 64 平均 2 91 这种岩性遇水易膨胀和泥化 从而降低了底板的稳定性 属 软弱 坚硬型 三 15 号煤层 15 号煤层直接顶板为砂岩 厚 5 54 8 3m 平均 6 92 m 左右 深灰 色 致密坚硬 顶部含似层状燧石条带 全区稳定 据相邻矿井 王台铺 矿 测试 其单向抗压强度平均 47 0Mpa 左右 单向抗拉强度平均为 4 Mpa 左右 抗剪强度平均为 3 70Mpa 属坚硬型顶板 老顶为砂质泥岩 深灰色 厚约 10 65m 直接底板为砂质泥岩 平均厚度约 12 75m 其下部为砂岩 平均厚度 约为 14 75m 再其下部为本溪组的铝土泥岩 厚约 26 95 m 属软弱型 据相邻矿井 王台铺矿 测试 铝土泥岩单向抗压强度为 11 4Mpa 单向抗 拉强度为 0 76 Mpa 抗剪强度为 2 49 Mpa 膨胀率为 0 63 这种岩层吸 水性强 从而降低了底板的稳定性 1 3 31 3 3 煤质煤质 一 煤的物理性质 3 号煤层为黑灰色 金属光泽 贝壳状断口 致密坚硬 均一条带状结 构 由亮煤和镜煤组成 宏观煤岩类型为光亮型 9 号煤层为灰黑色 玻璃 光泽 致密 性脆 由暗煤和亮煤组成 条带状结构 阶梯状断口 可见 黄铁矿结核或呈星散状赋存于煤中 宏观煤岩类型为半光亮型 15 号煤层 为黑色 油脂光泽 以暗煤为主 夹镜煤条带 平坦状断口 条带状结构 块状结构 煤中富含黄铁矿结核 宏观煤岩类型为半暗淡型 二 煤的化学性质 各煤层原煤水分一般在 1 1 5 之间 洗煤后 3 号煤水分有所下 降 15 号煤稍有增高 原煤灰分产率从上至下 呈递增之趋势 3 号煤为 低灰煤 9 15 号煤为中灰煤 硫分以 3 号煤最低 属特低硫煤 9 号煤以 继续教育学院毕业设计 论文 纸 16 中硫煤为主 在井田南部补 66 孔周围有一富硫带 而 15 号煤层在本井田 中南部大面积为高硫煤 垂向上 煤中的硫分自上而下增加 经统计 三 层煤的灰分变化标准差均小于 1 硫分变化标准差 3 号煤小于 0 5 9 15 号煤则大于 0 8 3 号煤层煤质变化小 9 15 号煤层煤层煤质变化大 煤 中的元素组成以碳为主 约占 93 其次为氢约占 3 说明煤化程度较 高 表 1 3 可采煤层煤芯煤样煤质特征 原 精煤工业分析元素分析 煤 层 号 MadAdVdaf 原 精 煤 全硫 发热量 Qb daf MJ kg CdafHdafOdafNdaf 0 59 3 52 1 42 31 7 71 16 91 12 84 31 4 65 9 32 6 83 31 0 35 0 68 0 41 12 3 0 55 1 93 1 33 7 3 57 14 33 7 73 7 3 94 7 44 6 07 7 0 42 0 50 0 44 4 33 64 34 89 35 54 9 90 08 94 31 92 80 3 2 23 3 51 2 90 3 1 24 4 72 2 51 3 1 03 1 14 1 08 3 0 40 4 10 1 43 27 7 70 28 78 18 44 27 5 26 10 54 7 29 27 0 41 4 72 1 81 15 9 1 28 4 24 3 06 6 7 25 7 99 7 60 6 4 74 5 35 5 04 6 0 58 0 78 0 68 6 25 53 34 61 31 51 13 93 25 94 09 93 73 7 2 78 3 28 2 96 7 2 060 96 继续教育学院毕业设计 论文 纸 17 15 0 39 3 62 1 32 27 13 6 37 68 23 37 27 5 51 13 29 8 44 27 0 60 7 12 3 05 15 23 76 34 79 30 53 14 90 27 94 04 93 20 9 2 67 3 19 2 88 9 1 42 4 93 2 78 3 0 78 1 03 0 92 3 三 容重 本次报告未对 3 煤和 9 煤进行容重测试 根据以往容重资料 3 煤容重 仍定为 1 45 9 15 煤为 1 49 四 煤的有害成分含量及煤的可选性 一 有害成分 3 号煤磷含量为 0 045 9 15 号煤层小于 0 01 3 号煤属低磷煤 9 号 15 号为特低磷煤 原煤硫分含量 3 号煤小 于 0 5 9 号煤为 1 81 15 号煤为 3 05 经 1 4 比重液洗选后 3 号煤硫分略有上升 9 号 15 号煤则明显下降 煤中的有害成分主要为 9 15 号煤中的硫分 二 可选性 1 筛分 3 号煤 50mm 筛上物产率为 33 96 成块率不高 灰分在 100 6mm 级呈增加趋势 9 号煤 50mm 筛上物产率 44 57 灰分产 率在 80 25mm 粒级增高 25 6mm 粒级灰分下降 6 0mm 粒级灰分 又呈上升趋势 硫分含量在 80 25mm 粒级增加 随后又下降 15 号煤 在 50mm 筛上物产率为 37 63 灰分产率在 80 25mm 粒级增高 25mm 以下级呈锯齿状变化 硫分含量呈锯齿状变化 2 筛分 3 号煤 50mm 筛上物产率为 33 96 成块率不高 灰分在 100 6mm 级呈增加趋势 9 号煤 50mm 筛上物产率 44 57 灰分产 率在 80 25mm 粒级增高 25 6mm 粒级灰分下降 6 0mm 粒级灰分 又呈上升趋势 硫分含量在 80 25mm 粒级增加 随后又下降 15 号煤 在 50mm 筛上物产率为 37 63 灰分产率在 80 25mm 粒级增高 25mm 以下级呈锯齿状变化 硫分含量呈锯齿状变化 表 1 4 层名指定精煤灰分 分选密度 0 1 含量 可选性等级 310 01 758 0极易选 10 01 5072 0极难选 9 12 51 6761 0极难选 继续教育学院毕业设计 论文 纸 18 14 51 925 1极易选 10 01 6721 0中等可选 15 12 51 982 0极易选 3 煤类的确定及用途 依据中国煤炭分类国家标准 GB5751 86 划 分 本井田主要可采煤层精煤挥发分大于 3 5 小于 6 5 y 值为 0 G 值 亦为 0 因而煤类为无烟煤二号 其划分依据是准确可靠的 3 号煤低灰 低硫 9 号 15 号煤经洗选后将其灰分控制在 14 5 硫分控制在 1 以 下 是良好的动力用煤 炼焦配煤以及化工用煤的原料 4 煤的风氧化 本井田煤的风氧化作用主要发生在 3 号煤层露头处 西部 南部及东部均有 风氧化带的深度和宽度 取决于地形 盖层的厚 度 岩性 地下潜水位及构造等因素 本井田风氧化带下限的确定 是本 矿根据实际生产划定的 风化煤完全失去煤的性质 棕褐色 土状光泽 微具塑性 手感松软 遇水成泥状 可燃性基本全无 灰分中 Al2O3 含量 增高 氧化煤较正常煤水分 灰分显著增加 发热量明显下降 外生裂隙 十分发育 风化煤可作为粘土矿开采 根据其质量用于陶瓷制造业 耐火 材料及建筑用料 氧化煤的腐植酸若大于 20 可作为提取腐植酸的原料 灰分小于 46 低位干基发热量在 12MJ kg 以上的仍可作为动力用煤 1 3 41 3 4 瓦斯瓦斯 该矿建井初期 各地质报告按原保安规程划分为 级瓦斯矿井 多年 生产 3 号煤层测得 矿井沼气涌出量一般小于 3 0 m t 按新保安规程划 分应属低瓦斯矿井 近年来 随着 3 号煤层的开采 矿井瓦斯涌出量有增大的趋势 但按 煤矿安全规程 第 140 条规定 古书院煤矿仍属低瓦斯矿井 经过长期的观测分析 瓦斯的赋存有一定的规律 同一煤层盖山厚度 大的地方大于盖山厚度小的地方 向斜部位高于背斜部位 深部煤层高于 浅部煤层 构造发育带高于构造薄弱带 1 3 51 3 5 煤尘及煤的自燃煤尘及煤的自燃 煤尘经抚顺煤研所鉴定无爆炸性 无自燃现象 见表 1 5 表 1 5 绝对量 m3 min相对量 m3 t煤尘 年度 CH4CO2CH4CO2 爆炸指数 有无爆 炸性 煤尘最 短发火 期 备注 继续教育学院毕业设计 论文 纸 19 199626 8821 324 613 667 22无无低瓦斯 199733 3130 465 855 357 22无无低瓦斯 19988 815 55低瓦斯 200027 0523 185 424 647 22无无低瓦斯 200119 921 943 173 497 22无无低瓦斯 200227 2818 644 152 847 22无无低瓦斯 继续教育学院毕业设计 论文 纸 20 2 井田境界和储量 2 1 井田境界 2 1 12 1 1 井田范围井田范围 该井田西受白马寺断层控制 北与凤凰山 王台铺井田相接 西南为 北岩井田 东部有太原 焦作铁路经过 2 1 22 1 2 开采界限开采界限 古书院矿井田自下而上沉积了太原组 山西组含煤地层 总厚 89 25 197 38 m 平均 143 32 m 详见表 2 1 单位 m 表 2 1 古书院矿井田含煤层地层厚度统计表 地层名称厚 度 m 平均厚度 m 山 西 组38 02 81 2154 48 太 原 组51 23 116 1783 70 开采上限 9 号煤层以上无可采煤层 下部边界 3 号煤层以下有 9 15 号煤层为较稳定可采煤层 本设计 以 9 号煤为主采煤层 2 1 32 1 3 井田尺寸井田尺寸 井田为不规则的多边形 其南北宽约 3 9Km 东西长约 6 2Km 水平面 积 24 18km2 在井田西部小部份煤层倾角达到 25 其余为 1 8 整个煤层呈现近 水平分布 平均倾角为 4 井田赋存状况示意图如图 2 1 继续教育学院毕业设计 论文 纸 21 图 2 1 2 2 矿井储量 2 2 12 2 1 储量计算基础储量计算基础 一 依据煤炭资源量估算指标 如下表所示 表 2 2 煤炭资源量估算指标表 煤类 指标 项目 炼焦 用炭 长焰 煤 粘煤 弱粘 煤 无 烟 煤 褐 煤 25 0 7 0 8 1 5 25 45 0 6 0 7 1 4 井 采 倾 角 45 0 5 0 6 1 3 煤 层 厚 度 m 露天开采 1 0 1 5 最高灰分 Ad 40 继续教育学院毕业设计 论文 纸 22 最高硫分 St d 3 最低发热量 Qnet d MJ kg 17 022 115 7 二 依据储量计算厚度 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 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 三 煤层容重 3 号煤层容重为 1 45t m3 9 15 号煤层容重为 1 49t m3 2 2 22 2 2 地质和工业储量计算地质和工业储量计算 矿井主采煤层为 9 号煤层 9 号煤层地质储量计算 根据地质勘探情况 将煤层划分为 六个块段 在 1 2 3 4 5 6 各块段范围内 用算术平均法求得每个块段的储量 煤层总地质量即为各 块段储量之和 块段划分如图 2 2 图 2 2 由图计算各块段面积分别为 继续教育学院毕业设计 论文 纸 23 S1 3841999 3215m2 S2 4521202 9930m2 S3 4743886 5542m2 S4 2137138 1437m2 S5 1976778 3037m2 S6 3314823 6106m2 各块储量按下式计算 6 ZiSimir 10cos 式中 各块段储量 Mt i Z 各块段的面积 m2 i S 各块段内煤层的厚度 m i m 各块段内煤的容重 均为 1 49t m3 煤层倾角 1 块段储量 Z1 3841999 3215 3 1 49 10 6 cos2 3 17 19Mt 2 块段储量 Z2 4521202 9933 3 1 49 10 6 cos5 2 20 29 Mt 3 块段储量 Z3 4743886 5542 3 1 49 10 6 cos6 8 21 36 Mt 4 块段储量 Z4 2137138 1437 3 1 49 10 6 cos4 0 9 58 Mt 5 块段储量 Z5 1976778 3037 3 1 49 10 6 cos4 0 8 86 Mt 6 块段储量 Z6 3314823 6106 3 1 49 10 6 cos5 0 14 87 Mt 则 9 号煤层地质储量 Zd Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 Z6 92 15Mt 表表2 32 3 矿井地质储量表矿井地质储量表 探明资源储量探明资源储量Z Z1 1 MtMt控制资源储量控制资源储量Z Z2 2 MtMt 项项 目目 地质地质 资源资源 储量储量 Z Z MtMt 经济储量经济储量 边际储边际储 量量 次边次边 际储际储 量量 经济储经济储 量量 边际储边际储 量量 次边际次边际 储量储量 推断资推断资 源储量源储量 Z Z3 3 MtMt 9 9 煤煤 92 192 1 5 5 9 92 2 1 15 5 0 0 6 69 92 2 1 15 5 0 09 92 2 1 15 5 9 92 2 1 15 5 0 09 92 2 1 15 5 0 09 92 2 1 15 5 0 0 9 92 2 1 15 5 0 0 1 1 9 9 2 21 1 继续教育学院毕业设计 论文 纸 24 0 0 8 85 5 4 47 7 6 6 0 0 1 15 5 8 8 3 3 0 0 6 6 0 0 0 05 5 2 2 7 7 7 7 3 3 0 0 8 85 5 2 23 3 5 5 3 3 0 0 1 15 5 4 4 1 15 5 3 3 0 0 0 05 5 1 1 8 82 2 5 5 所以 矿井工业储量按下式计算 Zg Z1 Z2 kZ3 111b 122b 2M11 2M22 333k 式2 4 其中 k为可信度系数 取0 7 0 9 所以 9 号煤层的工业储量 Zg 47 8 3 23 5 4 15 0 8 9 215 90 32 Mt 2 2 32 2 3 可采储量的计算 可采储量的计算 一 保护煤柱留设原则 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 村护带 15m 4 断层作为井田边界时根 断层一侧留 20m 据实际经验 断层按性 质 落差大小及其对煤层破坏程度 断层煤柱留设如下 落差 50的断 m 层 两侧各留 50m 的煤柱 落差 20m 50m 的断层 两侧各留 30 m 煤柱 落差 10 m 20 m 的断层 两侧各留 20 m 煤柱 落差 10 m 的断层不留设 断层煤柱 5 井田境界煤柱宽度为 50m 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 3 则将工业场地定为长 400m 宽 340m 表 2 4 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 矿井永久保护煤柱损失 1 井田边界保护煤柱 井田边界保护煤柱留设 50m 宽 井田边界长 20144 7088m 则保护煤柱损失量为 4 50Mt 2 工业广场保护煤柱 工业广场面积由表2 4确定 取13 5公顷 本 继续教育学院毕业设计 论文 纸 25 工业场地的倾向长度和和走向长度是400 340米保护煤柱带的宽度是根据 受保护对象的保护等级确定的 按建筑物和构筑物的重要性 用途以及开 采引起的后果 把矿区范围内的的建筑物和构筑物氛围4个保护等级 本工 业场地选用 等级 则工业场地每一侧加15m 那么现在工业场地的面积为 430m 370m 根据垂直剖面法作图 则工业广场保护煤柱面积损失为 5 1Mt 工业广场保护煤柱如图2 3 3 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 75 75 75 表土层移动角为45 4 维护带宽度 工业广场维护带15m 图 2 3 5 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 6 本矿只井田中部有一落差 10 m 断层 故不留设保护煤柱 继续教育学院毕业设计 论文 纸 26 7 表土平均厚度为 40m 三 矿井可采储量 矿井可采储量是矿井设计的可以采出的储量 可按下式计算 cpZZ gk 式中 矿井的可采储量 Mt k Z 矿井的工业储量 Mt g Z 保护工业场地 井筒 井田境界 河流 湖泊 p 建筑物 大断层等留设的永久保护煤柱损失量 Mt 采区采出率 厚煤层不小于 0 75 中厚煤层不 c 小于 0 8 薄煤层不小于 0 85 地方小煤矿不小于 0 7 则 矿井设计可采储量 MtZk97 6075 0 65 9 32 90 继续教育学院毕业设计 论文 纸 27 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 中规定 参考 关于煤矿设计规范中 若干条文修改的说明 矿井设计年工作日330d 每日三班作业 其中两班 生产 一班检修 日净提升时间为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 3 2 矿井生产能力及服务年限 3 2 13 2 1 矿井设计生产能力的确定矿井设计生产能力的确定 矿井设计生产能力确定为 0 9Mt a 其主要理由如下 1 井田构造及煤层煤层赋存状况 本井田倾角为1 8 平均为4 产状平直 稳定 井田内几乎没有断层 一般落差也不大 对煤层的破坏 比较小 主采煤层赋存稳定 全区可采 块段基本完整 煤层结构比较简 单 适合综合机械化开采 2 资源条件与勘探程度 本井田储量丰富井田范围内共获得工业储量 92 15Mt 可采储量60 97Mt 主采煤层属于中厚煤层且稳定 倾角平缓 适合综合机械化开采 3 本矿井主要开采煤层平均厚1 5 4 5m 煤层倾角1 8 现有综采 设备可满足本矿井煤层的开采条件 综上所述 经过几次补勘后 井田勘探程度较高资源可靠 储量一般 开采机械化程度较高 煤层生产能力较大 具备实现高产高效矿井 及一 井一面的生产需要 因此设计认为 为了充分利用煤炭资源和发挥投资效 果 根据国家需要和能源发展政策及矿井地质 开采条件 以及目前技术 装备水平和管理水平的实际情况 本矿井井型确定为 0 9M t a 较合适 3 2 23 2 2 矿井设计服务年限矿井设计服务年限 下面通过对设计煤层开采能力 辅助生产能力 储量条件及安全条件 等因素对井型加以校核 1 矿井开采能力校核 煤层为中厚煤层 地质构造简单 赋存较稳定 根据现代化矿井高产 高效 一井一面的发展模式 在布置一个综采工作面的同时 具有一个准备 继续教育学院毕业设计 论文 纸 28 工作面来保产 2 通风安全条件的校核 本矿井煤尘不具有爆炸性 瓦斯含量低