薛湖煤矿 基本资料 2.doc

河 南 理 工 大 学 稿 纸 前 言本次毕业设计是据在河南省神火集团薛湖煤矿进行的毕业实习中所收集的矿井生产图纸和资料，对矿井进行的一个采区的设计。采矿工程毕业设计是采矿工程专业全部教学进程中的最后一个环节。作为对学生在学校的最后一次综合性的知识技能考查，它主要是考查学生这四年来对基础知识及其专业知识的掌握情况，使学生学会自我思考、自行设计。在设计过程中，把所学的理论知识与实践经验综合起来应用。这样达到了对理论知识“温故而知新“的作用，同时也学到了一些实际生产过程中的经验。设计的过程就是一个不断认识和学习的过程。在本次设计过程中，认真贯彻矿产资源法、煤炭法煤炭工业技术政策、煤炭安全规程、煤炭工业矿井设计规范以及国家其它发展煤炭工业的方针政策，积极采用切实可行高产高效的先进技术与工艺，力争自己的设计成果达到较高水平。本设计以实践教学大纲及指导书为依据，严格按照安全规程的要求，采用工程技术语言，对矿井的开拓、准备、运输、提升、排水、通风等各个生产系统进行了设计。由于时间关系和设计者水平有限，设计中失误之处在所难免，敬请审阅老师给予批评指正！ 目 录前言.1第一章 矿井基本概括.3第二章 井田地质特征.5 1地层.5 2 构造.8 3 煤层.13 4 煤质.16 5 水文地质.17第三章 采区储量计算.21 第一节采区边界.21 第二节采区储量.21 第三节采区生产能力.23 第四节采区服务年限.24第四章 采区方案设计.24 第一节区段及工作面划.24. 第二节开拓准备方式.25第五章 采煤工艺.29 第一节采煤方法.29 第二节生产工艺.30 第三节放炮管理.32第六章 采区风量的计算.56 1采区风量计算原则.56 2 风量计算.56 3车场设计.61第七章 生产系统.69第八章 安全技术措施.76 1总则.76 2回采安全技术措施. .77 3五大灾害预防.98第九章 采区技术经济指标.1023 河 南 理 工 大 学 稿 纸 第一章 矿井基本概况井田概括：地理位置与交通：薛湖矿井位于河南省永城市北部，属永城市管辖。地理坐标为东径11617301162830，北纬340530341000。井田中心南距永城市23，西至商丘市75km，东至江苏徐州市80km，至安徽淮北市40km，分别与京九、陇海、津浦三条铁路干线有公路相连，北至陇海铁路砀山站38km，永城矿区自用铁路与京九、陇海铁路相连。连、霍高速公路从本区北缘通过，砀山永城公路从井田东部通过，井田内乡间公路纵横成网，交通便利。附：交通位置以及薛湖井田在永夏煤田中的位置图1-1-1。交通位置示意图 图1-1-1地形外貌与水系：1、地形地势本区位于淮河冲积平原北部，地势平坦开阔，总体为西北高，南东低。最高海拔标高+40.2m，最低+32.3m，一般+36+38m。2、地表水系本区属淮河水系，地表水体不发育，主要河流为王引河，流经勘探区东北部边界附近，最大流量为46.6m3/s，最高水位标高为+39.70m。其余均为季节性河流，雨季水位上涨，流量增大，旱季水量减少，甚至干涸无水。气象：本区属半干旱半湿润季风型气候，年平均降水量877.4mm，年最大降水量1518.6mm，年最小降水量为556.2mm，降水多集中于7、8、9三个月。多年平均蒸发量为1811.12mm，蒸发量大于降水量。每年七、八月最热，一、二月最冷，最高气温为+ 41.5，最低气温为-23.4，年平均气温+14.4。夏季多东南风，冬季多北、西北风，多年平均风速3.4m/s，最大风速20m/s。冰冻期为每年11月初至翌年3月底，最大冻土深度为0.21m。地震：永城市属郯城庐江地震带影响范围，地震烈度小于6。据有关记载，公元925年以来，永城市东部安徽省境内肖县、宿县一带曾发生38次强烈地震。1668年山东郯城曾发生8.3级地震，永城市受到地震影响。根据中国地震动参数区划图（GB18306-2001），本区位于地震烈度度区。矿区经济概括：永夏矿区地处黄淮平原北部。矿区工业以煤炭、电力、冶金、建筑材料为主，农业以种植小麦、玉米、大豆等为主，经济作物主要有花生、棉花、芝麻等。矿井建设所需钢材、木材从外地采购，经铁路和公路直接运至工业场地，砖、瓦、沙、石及水泥均可就地供应。本区地处黄淮冲积平原的北部，土地肥沃，人口稠密，在矿区范围内分布有薛湖乡、聂四楼、候寺村、洪寨村、洪路口、洪后楼等40多个大大小小的村庄，征地和拆迁工作对矿井生产会有一定的影响。神火集团公司已建成的矿区中心居住区及机修、器材供应等辅助设施，可为矿井建设和生产提供生活服务及生产服务。第二章井田地质特征一、地层永夏煤田属华北地层区鲁西分区徐州小区，新生界松散沉积物覆盖全区，为一掩盖型煤田。依据钻孔揭露，本井田发育地层自下而上分别为：中奥陶统马家沟组(O2m)、中、上石炭统本溪组(Cb)、太原组(C3t)、下二迭统山西组(P1sh)与下石盒子组(P1x)、上二迭统上石盒子组(P2S)、石千峰组(P2sh)及新近系(N)、第四系(Q)。1、奥陶系中统马家沟组（O2m）主要为浅灰、灰色隐晶质细晶质中厚厚层状石灰岩，上部含黄铁矿，岩溶裂隙较发育，本区仅有少数钻孔揭露，揭露最大厚度38.86m。2、石炭系（C）（1）石炭系中统本溪组（C2b）本组上部由灰深灰色砂质泥岩及泥岩组成，偶夹二层薄层泥灰岩；下部为灰灰白色铝土质泥岩或铝土岩，含菱铁质鲕粒，具滑感；底部有紫花色铝土泥岩，含较多的铁质鲕粒和结核。本组地层厚1623m，平均厚19m，与下伏马家沟组呈平行不整合接触。（2）石炭系上统太原组（C3t）由薄中厚层状石灰岩、泥岩、砂质泥岩、砂岩组成，含薄煤34层，据区内钻孔揭露,未见到可采煤厚点。全组共含石灰岩911层，单层一般厚35m，厚者可达14m。本组地层厚135142m，平均139m。与下伏本溪组呈整合接触。3、二叠系（P）（1）二叠系下统山西组（P1sh）该组为本区主要含煤地层，即二煤段。自二1 1煤底板砂岩至下石盒子组底鲕状铝土质泥岩（K4）底，由泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、砂岩组成。含煤34层，分布于中下部，其中二2煤是本区主要可采煤层。本组地层厚68109m，平均92m，与下伏太原组呈整合接触。（2）二叠系下统下石盒子组(P1x)自K4鲕状铝土质泥岩底至K7中粒砂岩底，为本区主要含煤地层之一。由泥岩、铝土泥岩、砂岩、粉砂岩与煤层组成。本组地层平均厚404m，与下伏山西组呈整合接触。据煤、岩层组合特征可分为三、四、五三个煤段。（3）二叠系上统上石盒子组（P2s）自K7中粒砂岩底至“平顶山砂岩”底，主要由灰绿色、灰色、紫花色泥岩、砂质泥岩、砂岩、煤线组成，地层厚约350m，与下伏下石盒子组呈整合接触。据煤、岩层组合特征分为六、七两个煤段。（4）二叠系上统石千峰组（P2sh）本区石千峰组地层揭露极少，地层厚度不详。区内仅发育石千峰组第一段地层，以灰灰白色，厚层状，中粗粒石英砂岩为主，夹有灰绿色细砂岩及粉砂岩。该段地层厚107121m，平均114m，与下伏上石盒子组地层呈整合接触。4、新生界（KZ）（1）新近系（N）新近系下部（N1）：属河湖相沉积，厚度180250m，与下伏各地层呈角度不整合接触，可分为上下二段。下段（N1 1）：以土黄、棕黄、灰绿色粘土、亚粘土为主。底部普遍发育一层灰白色，俗称“钙质层”的亚粘土，含14层粉砂、细砂，厚度变化幅度为030m，呈透镜体状。该段地层厚35127m，平均90m，埋藏深度280300m。上段（N2 1）：由浅黄、棕黄色中细砂、亚砂土和灰黄、灰绿色亚粘土、粘土组成，含钙质和铝土质。砂层松散,单层厚度大,粒度粗,泥质含量少,砂层510层，厚度60100m。该段地层厚110160m，平均135m。埋藏深度165300m。（2）第四系（Q）更新统（Q13）：属冲洪积相沉积，厚度4678m，平均厚65m，与下伏新近系地层呈整合接触。以土黄、黄褐、浅黄色亚粘土为主，夹亚砂土及粉砂、细砂透镜体。含砂层37层，厚度1235m，亚粘土中姜结石富集。埋藏深度35100m。二、构造1、构造特征本区位于区域构造永城复背斜北部仰起端、次一级构造聂奶庙背斜的北翼，总体构造形态呈一走向北西西的单斜构造，由于受东西向构造和北北东向构造的控制和影响，而使其构造形态局部复杂化。本区地层产状在西部为近南北向北西西向，向西倾斜；中部走向北西至87勘探线转为近东西向，向北倾斜，倾角在浅部为25左右，深部一般为510，沿走向及倾向均有小型起伏；62勘探线以东，受北北东向滦湖断层带影响，地层走向基本上为北50东，并发育北北东向的背、向斜构造，其北端走向转为东西，向北倾斜。本区断裂构造较发育，主要发育北北东向、北东向和近东西向三组断层，均为高角度正断层，东部以北北东向断层为主；中部发育北东向和近东西向断层；西部以近东西向为主。全井田共发育断层65条，其中落差大于100m的9条；落差10050m的5条；落差5020m的10条；落差小于20m的41条。大断层主要分布于井田东、西边缘的两侧，呈相互平行状展布，形成阶梯状或地垒、地堑状组合的特点，构成本区边界。本区发育的主要褶曲有5个，即北西向的聂奶庙背斜、薛湖向斜，近南北向的侯寺向斜和北北东向的张营背斜、徐营背斜。本区局部发育岩浆岩，主要分布在井田东部66勘探线以东及西部87勘探线以西，岩浆岩侵入范围各煤层中不同，二2煤岩浆岩侵入范围较大，其上的、三3侵入范围较小，可采煤层被吞蚀或部分吞蚀，残留部分也往往大部变质成不可采的天然焦。2、主要构造形迹描述（1） 褶曲聂奶庙背斜聂奶庙背斜轴位于井田南缘，区内延展长度8km。背斜北翼地层倾角2127，南翼1523。本井田主体部分位于该背斜的北翼。张营背斜张营背斜位于井田东缘外，延展长度2.7km，轴向为北东45。背斜西翼地层倾角20左右，由于滦湖断层组的切割破坏而不完整，东翼被刘松园断层切割。徐营背斜徐营背斜位于井田东南部、滦湖断层组西侧。延展长度1.6km，背斜轴向为北东30，呈8倾角向北东倾伏，与滦湖断层基本平行，为一短轴宽缓褶曲。该背斜轴部及两翼均由二叠系下统下石盒子组地层构成，两翼地层倾角平缓，约20左右。由钻孔控制，较可靠。薛湖向斜薛湖向斜位于井田东部首采区内。向斜轴走向为北西65，延展长度2km，该向斜南西翼倾角较陡，约32；北东翼平缓，约10左右，为一不对称向斜。侯寺向斜侯寺向斜位于井田中部，走向近南北，延展长度1.7km，为一短轴宽缓向斜。控制可靠。（2） 断层区内发育的主要断层有：北北东向的滦湖一号断层（F113）、滦湖二号断层（F112）、滦湖三号断层（F111）、滦湖四号断层（F110），北东向的张庄断层（F115）、聂庄断层（F116），北西西向的八里庄断层（F117）、陈楼断层（F116），近东西向的郭庄断层（F123）、孟庙断层（F121）、万庙一号断层（F129）、万庙二号断层（F132）、万庙三号断层（F133）、万庙四号断层（F134），均为高角度正断层。各主要断层见断层情况一览表，表1-2-1。 主要断层情况一览表 表1-2-1 断层名称 编号位置最大落差（m）倾角走 向倾向长度（km）控 制 依 据控制程度八里庄断层 F105北东缘35075NW40SW37692、7678、7648、7624、5554可靠滦湖四号断层 F110东缘12070NNENWW104869、7697、5351查明滦湖三号层F111东缘10075NNESEE74077、5351、5462查明滦湖二号断层F112东缘20075NNENE7.24667、4467、4867、5463、5465查明滦湖一号断层F113东缘4075NNESEE4.84667、4867、7623、6210、5465查明张庄断层F115中部2520065NESE5.27713、7230、7714、7681、10条二维地震测线查明F116东部02565NESE1.87020、7682、3条二维地震测线查明侯寺断层F119北部06060NEESSE3.38412、8214、5条二维地震测线查明孟庙断层F121中西部2028066近EWN108510、8021、7708、9212、13条二维地震测线查明陈楼断层DF122中部209070NWNE6.57708、8019、8031、8205、75-1、5条二维地震测线、三维地震查明郭庄断层F123西北部7012065近EWN49711、9212、三条地震测线查明万庙一号断层F129西南部015065近EWS7.19205、9307、9309、9406、四条地震测线查明万庙二号断层F132西南部025070近EWS8.38902、9404、8406、五条二维地震测线查明万庙三号断层F133西南缘010070近EWN8.37621、三条地震测线基本查明万庙四号断层F134西南部030068近EWN11.37679、三条地震测线基本查明F118西南部1570NWNE0.97693孔穿见较可靠F120西北部1070EWNW0.258408孔穿见较可靠F120-1西北部1070EWE0.258210孔穿见较可靠F124西 部2060近EWS1.01007孔穿见较可靠F125西 部2560近EWN1.09019孔穿见，二维地震D890测线控制可靠后陆湾断层F127西 部2060近EWS1.39209孔穿见，9107孔、二维地震D920、D890测线控制可靠前陆湾断层F128西 部3065近EWN1.99207、8907孔穿见，二维地震D920、D890测线控制可靠F129-1西南部10070EWS2.89703孔、9205孔穿见可靠F131西南部3565EWS0.89404孔穿见，二维地震D940测线控制可靠3、岩浆岩井田内岩浆活动频繁，侵入最新地层是二叠系上石盒子组的中、下部，最老地层为奥陶系顶部地层，以侵入到下石盒子组及山西组最为广泛。全井田136个孔中见有岩浆岩侵入的钻孔48个，占全部钻孔35%，侵入的范围主要分布在井田的东部和西部，中部个别钻孔穿见岩浆岩。岩浆岩在东部侵入二2煤和三煤段之中，三3煤从7370线、三22煤则从72线与70线之间以东为岩浆岩侵入区，岩浆岩分布为北东向，长轴方向与滦湖断层走向平行。井田北部亦有个别孔发现岩浆岩，到深部-900水平以下地震波反映不好，分析深部可能有较大面积的岩浆岩侵入。在煤系地层中岩浆岩一般是沿煤或煤层顶底板侵入，把煤层分成若干小分层，并变质为天然焦。侵入特点是厚度小、层数多、面积广，呈岩床状。井田西部岩浆岩主 要侵入在二2煤上下，岩体方向与万庙断层方向一致。三、煤层本区煤层赋存于石炭二叠系含煤岩系，含煤岩系分四组七个煤段，含煤地层总厚度993.0m，共含煤13层，煤层总厚度7.27m，含煤系数0.73%。下二迭统山西组和下石盒子组含主要可采煤层二2煤及局部可采煤层三3煤和煤。1、三3煤层三3煤层上距K5砂岩29.0m，下距K4铝质泥岩43.0m。煤层直接顶底板均为砂质泥岩，间接顶板为细砂岩或粉砂岩，间接底板为砂质泥岩或细砂岩，全区层位较稳定。区内穿见点100个，其中见煤和天然焦点88个，尖灭为零点和岩浆岩吞蚀零点12个（尖灭为零点10个，岩浆岩吞蚀零点2个）。煤和天然焦厚度02.15m，平均厚度0.79m。见煤点74个，其中可采点39个，不可采点35个，煤层厚度01.89m，平均厚度0.79m。煤层可采区主要分布于7378勘探线中深部及8294线深部。煤层可采性指数0.53，变异系数63%，为大部可采薄煤层。见天然焦点14个，其中可采点9个，不可采点5个，天然焦厚度02.15m，平均厚度0.70m。煤层结构较简单，一般无夹矸或有12层夹矸，夹矸为泥岩或砂质泥岩。煤层稳定程度为不稳定型煤层。2、煤层煤位于下石盒子组下部，上距K5砂岩40.0m、距三3煤层11.0m；下距K4铝质泥岩37.0m，下距二2煤层89.20m，煤层的直接顶板为砂质泥岩或细粒砂岩，直接底板为细粒砂岩，间接顶板为细砂岩或粉砂岩，间接底板为砂质泥岩或细粒砂岩。层位较稳定。区内穿见点102个，其中见煤和天然焦点80个，尖灭为零点和岩浆岩吞蚀零点22个（尖灭为零点16个；岩浆岩吞蚀零点6个）。煤和天然焦厚度02.28m，平均厚度0.81m。见煤点74个，其中可采点45个，不可采点29个，煤层厚度02.28m，平均厚度0.80m。煤层可采区主要分布于87勘探线以东中深部，煤层可采性指数0.50，变异系数80%，为大部可采薄煤层。见天然焦点6个，其中可采点1个，不可采点5个，天然焦厚度01.70m，平均厚度0.28m。煤层结构较复杂，多数有12层泥岩和砂质泥岩的夹矸。煤层稳定程度为不稳定型煤层。3、二2煤层二2煤层赋存于山西组中下部，下距石炭系太原组(C3t)顶部灰岩K3约50m、二2煤层：底板砂岩36.60m；上距K4铝质泥岩51.51m、煤层89.2m。煤层的直接顶板为砂质泥岩或细粒砂岩，局部为中粗粒砂岩；直接底板为细粒砂岩和砂质泥岩。煤层层位全区稳定。区内穿见点112个，其中见煤和天然焦点110个，尖灭为零点2个。煤和天然焦厚度04.77m，平均厚度2.12m。见煤点93个，其中可采点82个，不可采点11个。煤层厚度04.77m，平均2.23m。煤厚0.801.30m的5点，1.313.50m的71点，大于3.50m的6点，煤层可采性指数0.89，变异系数43%，为基本全区可采中厚煤层。见天然焦点17个，其中可采点13个，不可采点4个，天然焦厚度0.103.77m，平均厚度1.86m。煤层结构简单，一般偶见1层夹矸，夹矸厚0.020.52m。岩性为泥岩和砂质泥岩。煤层稳定程度属较稳定煤层。四、煤质1、煤的物理性质本区二2、三3煤层均为黑灰黑色，少量钢灰色，似金属光泽，均一状条带状结构，性脆，具贝壳状及参差状断口，层状构造，裂隙较发育，大都有松散易碎的碎裂煤及粉粒煤。二2煤层不同煤类WY、PM、TR的视密度分别为1.45t/m3、144 t/m3、1.66 t/m3；、三3煤层不同煤类WY、PM、PS、TR的视密度分别为1.49 t/m3、1.50 t/m3、1.53 t/m3，1.64 t/m3。2、煤岩特征宏观煤岩特征：三3、煤是以亮煤和暗煤为主，夹少量的镜煤条带，属半暗半亮型煤。二2煤是以亮煤为主，夹镜煤及暗煤条带，属光亮半亮型煤，该煤的顶部普遍发育一层0.50.7m左右的光亮型、质地坚硬的块状煤，中部和下部多为粉粒煤。显微煤岩特征：镜下鉴定，本区各煤层的有机组分均以镜质组为主，半镜质组、惰质组次之。3、煤的化学性质（1）水分（Mad）各可采煤层原煤平均分析基水分为：三3、煤贫瘦煤0.803.65%，平均1.06%；贫煤0.563.75%，平均1.30%；无烟煤0.564.02%，平均1.73%。二2煤贫煤0.511.77%,平均1.01%；无烟煤0.564.02%，平均1.54%。天然焦0.433.23%，平均1.39%。（2）灰分（Ad）各可采煤层原煤平均干燥基灰分为：三3、煤贫瘦煤17.8931.43%，平均24.34%；贫煤15.8635.84%，平均22.94%；无烟煤23.4238.50%，平均28.88%，属中灰煤。二2煤贫煤9.7929.21%，平均16.91%；无烟煤9.2817.42%，平均14.39%，属低中灰煤。天然焦15.7236.67%，平均24.61%。原煤经1.4或1.5比重液洗选后，各煤层浮煤灰分可下降10%左右，三3、煤贫瘦煤下降14%左右，二2煤下降79%。三3、煤浮煤回收率在40%左右，二2煤一般5060%。（3）全硫（St.d）各可采煤层全硫平均含量一般均小于1.0%，多在0.40.6%之间。三3、煤贫瘦煤0.292.98%，平均0.52%；贫煤0.361.44%，平均0.54%；无烟煤0.510.77%，平均0.62%，属低硫煤。二2煤贫煤0.281.14%，平均0.36%；无烟煤0.280.67%，平均0.49%，属特低硫煤。天然焦0.322.28%，平均1.02%。（4）挥发分（Vdaf）原煤挥发分其变化与煤中矿物质含量变化密切相关。三3、贫瘦煤浮煤挥发分平均15.416.77%，贫煤12.5113.43%，无烟煤8.569.10%；二2煤无烟煤浮煤挥发分平均8.51%，贫煤11.63%。天然焦浮煤挥发分平均8.5%。五、水文地质、水文地质边界条件薛湖井田位于永城复背斜西翼北段，处在区域径流区带。F112正断层落差 90m，切割聂奶庙背斜轴部，使区外东部背斜轴部相对富水区的奥陶系地层与区内煤系地层对接，应为勘探区的供水边界；西部为太原组灰岩深埋区，灰岩顶面埋深在1000m以下，岩溶发育程度随深度减弱，地下水径流迟缓，但考虑到灰岩顶面1000m深度距离首采区较远，可视为无限边界；北部亦为太原组灰岩深埋区，灰岩顶面埋深在1000m以下，相对较封闭，可作为相对隔水边界。南部为聂奶庙背斜轴部的灰岩隐伏露头区，但新生界隔水层的覆盖，客观上削弱了上部灰岩含水层的富水程度，因此为无限边界。2、地表水文特征井田内无常年流水河流，王引河在勘探区东北边界穿过，1956年实测最大流量46.6m3/s，最高水位标高39.70m，平时水量较小。位于勘探区中、西部的白河、韩沟两条暂时性水流，自北向南注入沱河，旱季经常干枯无水。地表水体距离煤层垂直距离一般大于400500m，并且有巨厚新生界阻隔，因此地表水对煤层开采无影响。3、主要含水层区内含水层自上而下划分为：新生界含水层（组）；基岩风化带含水层；二叠系下石盒子组、山西组砂岩含水层；石炭系太原组上段灰岩含水层；石炭系太原组下段灰岩含水层；奥陶系灰岩含水层。4、主要隔水层特征（1）、新生界隔水层新生界新近系上部与下部隔水层：新近系上部厚度3050m，下部50100m，岩性以粘土为主，分别为第四系与新近系上部含水层（组）、新近系下部第二段含水层与第一段含水层之间的良好隔水层。（2）、下石盒子组和山西组隔水层下石盒子组和山西组的含水层之间普遍发育三层隔水层，上石盒子组底部K5砂岩至三22煤顶板层段，二2煤顶板砂岩以上至三煤组底板层段，由砂质泥岩、粉砂岩及薄层砂岩互层组成，厚度分别为30m，5070m，隔水性能良好，已经为邻近生产矿井证实为区域性赋存稳定的隔水层。（3）、二2煤底板隔水层太原组顶部第一层灰岩至二2煤底板，主要由泥岩和粉砂岩、细砂岩组成，总厚度23.1661.89m，平均厚度42.56m，该层分布连续、稳定，正常情况下，为良好的隔水层。底板砂岩含水层与岩溶裂隙含水层