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XX 集团薛湖煤矿二七采区设计毕业论文集团薛湖煤矿二七采区设计毕业论文 目目 录录 前言前言 1 目目 录录 3 1 矿区概述及井田地质特征矿区概述及井田地质特征 6 1 1 矿区概述 6 1 2 井田地质特征 8 1 3 煤层特征 16 2 采区边界和储量采区边界和储量 24 2 1 采区边界 24 2 2 可采煤层 24 2 3 采区尺寸 24 2 4 采区储量 25 3 采区方案设计采区方案设计 31 3 1 矿井工作制度 31 3 2 矿井设计生产能力及服务年限 31 3 3 工作面划分 31 4 采区巷道布置采区巷道布置 33 4 1 煤层的地质特征 33 4 2 带区巷道布置 34 4 3 带区车场选型设计 43 5 采煤方法采煤方法 46 5 1 采煤方法选择 46 5 2 采煤工艺方式 46 河南理工大高等职业学院 1 5 3 回采巷道布置 60 6 采区生产系统采区生产系统 63 6 1 概述 63 6 2 带区运输设备选择 64 7 采区通风采区通风 69 7 1 矿井通风系统选择 69 7 2 风量计算 75 7 3 选择矿井通风设备 78 8 安全灾害的预防措施安全灾害的预防措施 83 8 1 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施 83 8 2 预防井下火灾的措施 83 8 3 防水措施 84 9 设计采区基本技术经济指标设计采区基本技术经济指标 85 致致 谢谢 87 河南理工大高等职业学院 2 前前 言言 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 这三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 河南理工大高等职业学院 3 1 矿区概述及井田地质特征矿区概述及井田地质特征 1 1 矿区概述 1 1 1 交通位置交通位置 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 116 17 30 116 28 30 北纬 34 05 30 34 10 00 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 如图 1 1 陇海铁路位于矿区北部 青 龙山 阜 阳 铁路从矿区南部通过 西部有京九铁路 由青阜线青町车站接轨的矿区铁路专用线已建成投入运 营 并在陈四楼矿为薛湖矿井留有接轨位置 1 1 2 地形 地貌地形 地貌 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 1 1 3 河流及水体河流及水体 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 1 1 4 气象地震气象地震 河南理工大高等职业学院 4 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 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 河南理工大高等职业学院 5 图 1 1 薛湖矿井交通位置图 1 1 5 矿区经济概况矿区经济概况 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 1 1 6 水源及电源水源及电源 区内第三 四系松散孔隙承压水含水层 砂层厚度大 分布稳定 富 水性较好 水质符合饮用标准 可作为矿井供水水源 另外 井下排水经 处理后也可作为矿井供水水源 永城市水利局对矿井生产 生活用水 取 水已给予批复 本矿井供电电源双回路均来自距离矿井约 41km 已建成属神火集团管 理的神火中心 220kV 变电站 1 2 井田地质特征 1 2 1 基本特征基本特征 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 河南理工大高等职业学院 6 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 5 10 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 主要发育北东向和近东西向两组断层 均为高 角度正断层 中部发育北东向和近东西向断层 西部以近东西向为主 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 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 1 2 2 地层地层 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 见图 1 2 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 河南理工大高等职业学院 7 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 16 23m 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 3 4 层 据区内钻孔揭露 未见到可采煤厚点 全组共含石灰岩 9 11 层 单层一般 厚 3 5m 厚者可达 14m 本组地层厚 135 142m 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 3 4 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 68 109m 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 河南理工大高等职业学院 8 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 107 121m 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 180 250m 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 1 4 层粉砂 细砂 厚度变化幅度为 0 30m 呈透镜体状 该段地层 厚 35 127m 平均 90m 埋藏深度 280 300m 上段 N2 1 由浅黄 棕黄色中 细砂 河南理工大高等职业学院 9 河南理工大高等职业学院 10 界 系 统 组 新 生 界 KZ N 下 二 统 P1 二 叠 系 P 古 生 界 PZ C C2 C3 K4 K2 石 系 炭 石 上 统 中 统 K3 二3 0 29 0 600 00 岩 石 名 称 及 岩 性 简 述 149 178 7845 20124 0874 92106 4330 0060 00 叠 为细中砂 黄色或黄褐色 质纯 松散 分选性好 并含有砾石 层间夹 有杂色粘土 亚粘土及少量砂土 局部可见薄层钙质砂岩 灰白色 坚硬 上部为杂色粘土 亚粘土和粉细砂 中砂交替出现 粘性土和砂层在不同 段均有分布 厚度变化较大 粘性土质较纯 粘塑性好 细腻 光滑半坚硬 由灰色 灰色砂岩 砂质泥岩 紫斑泥岩组成 上部主要为中 粗粒砂岩 上部主要为深灰色 灰色泥岩 砂质泥岩 次为细粒砂岩 中部含煤 由浅灰色白云质灰岩 夹灰 深灰色石灰岩 豹皮状灰岩组成 井田 较稳定 三5煤局部可采 三2 1 三6 三7煤为不可采煤层 三2煤与三4煤 上段 为砂岩 砂质泥岩及泥岩组成 下段 夹一中厚层状铝质泥岩 中上 镜鉴定名为生物碎削灰岩 肉眼能辨认者主要为海百合茎 珊瑚 腕足类等 本组产丰富的动物化石 主要为蜓科 有孔虫 腕足类及少量珊瑚 另外 内仅有部分钻孔穿见其顶部岩层 其中6605孔穿见45 20m 具紫红色斑块 底部含赤铁矿团块或条带 即山西式铁矿层位 性较差 岩石致密 坚硬 未见动植物化石 灰绿色细粒砂岩 粉沙岩及砂质泥岩 紫斑泥岩显著减少 富含植物化石 铝质泥岩 局部夹砂岩或砂质泥岩 呈灰 浅灰绿色 常见有紫红色斑块 鲕 为褐色 黄褐色 灰绿色亚粘土及亚砂土交替出现层间偶见少量粉砂和中 粒砂岩 间夹薄层细粒砂岩 砂岩中石英含量占90 以上 硅质胶结 分选 底部为薄层棕褐色或棕黄色砂或砂砾 顶部为耕植土 中上部为粉砂 多为黄色 黄褐色 松散 含泥质 部分 塑性交好 有锰染现象 含有钙质结合 直径2 3厘米 上部多为黄色 灰褐色细中砂和少量粉砂 松散 含泥质 分选性较差 更 统 新 全 新 统 新 上 Q1 3 30 00 90 00 150 00 地 层 单 位 地层 厚度 分层 厚度 综合柱状 1 500 最小 最大 平均 煤层名称标志层名称 Q4 60 00 第 四 Q 系 260 00 110 0088 73 348 73 系 三 第 上 统 上 二 叠 统 P2 组 峰 千 P2sh 25 00 K9 上 373 73 497 81 下 石 盒 子 组 572 73 山 组 西 组 原 太 马 O O2 统系 奥 中 陶下 828 33 837 11 882 31 679 16 四3 K5 1 0525 03 7 92 0 64 1 38 1 42 0 79 3 0422 63 9 50 二2 2 23 3 850 50 三1 三2 2 三3 三5 三6 二1 2 二1 1 0 64 0 35 2 00 22 00 8 78 K1 0 854 98 1 95 14 10 10 59 6 20 本层为K9标志层 井田内仅有一个钻孔穿见 且揭露不全 为浅灰色中粗 紫斑泥岩十分发育 以紫红色为主 不含或偶含植物化石碎片 下部为灰 本段主要特征是薄 中厚层状石英砂岩明显增多 并且颗粒较粗 七层 自下而上编号为三1 三7煤层 其中三1 三2 2 三4煤工业煤层 层位 底部K4标志层 层位稳定 但厚度变化较大 以鲕状铝质泥岩为主 次为 由泥岩 砂质泥岩 砂岩及煤层组成 含煤四层 二煤组 其中二 2煤 层层位稳定 为区内主要可采煤层 二1 1煤层偶而可采 K3标志层 L11 该层灰岩厚度不大 但区内稳定 以含丰富的生物碎削为特 砂岩多发育在L4 L5 L10灰岩的上 下部 以细粒砂岩为主 一般为长石 砂岩 胶结物均为粘土质和钙质 本组地层普遍含黄铁矿结核 并含3 4 层薄层菱铁矿 但层位不稳定 本组为K1标志层 为灰 浅灰绿色铝质泥岩 局部夹一层灰岩 中下部 P2S 石 盒 子 组 P1X P1S C3t 组 溪 本 C2b 家 沟 组 O2m N2 N1 统 新 中 25 地段含有砂砾 下部为黄褐色为主的杂色粘土 亚粘土和少量亚砂土 土质一般细腻 粘 底部为褐黄色粉细纱 质纯松散 局部含泥质 砂质间夹有杂色粘土 亚粘土 含钙质结核 中部为粘土 亚粘土与细中砂交替出现 粘性土多为杂色 土质细腻 质 教纯 有锰染现象 含钙质结核 直径1 3厘米 砂性土松散 分选性差 砂 粘性土质纯 细腻 光滑 坚硬 呈块状 断口具腊脂光泽 粘塑性强 含钙质 铝质 有锰染现象 可见少量锰豆 其下部分地段 可见少量灰绿 色粘土 含较多钙质结核和铝质 较坚硬有锰染现象 底部多为粉细纱层 地段厚薄变化较大 中下部多为褐色 灰绿色粘土和少量亚粘土 局部见少量碎石 次生碳盐 灰绿色粘土 亚粘土和少量亚粘土 局部见少量碎石 次生碳酸盐在不同地 含铝质 钙质和钙质结核 底部多为亚粘土 局部为砂层呈柱状 有溶蚀现 象 溶洞被泥质半充填 井田北部粘性土 含石膏晶体与基岩接触处有小砾 石 直径在0 3 0 7厘米 呈次棱角状或次园状与下伏地层呈不整合接触 本段相当于豫西之平顶山砂岩段 与下伏地层呈整合接触 四1K5标志层层位稳定 井田内呈东薄西厚 浅灰色 细 中粒砂岩 局部 为粉砂岩 以石英为主 次为长石 胶结物以硅质为主 次为粘土质 钙 质 含菱铁矿 具斜层理 层面含炭质 含泥质包裹体 分选中等 磨圆度 中等 呈次菱状 次圆状 与下伏地层呈整合接触 1 19 0 00 2 42 0 00 2 66 0 00 2 03 0 10 间夹一层中 细粒砂岩 厚度不稳定 可作为区分二者的辅助标志 本组中 上部砂岩较为发育 层数较多 但均不稳定 一般为中细粒砂岩 交错层理 发育 碎硝成分以石英为主 长石 菱铁矿次之 重矿物主要有错石 磷灰石 电 气石 榍石等 另外还有少量海绿石 鲕绿泥石等矿物 状铝质泥岩以含粗大鲕粒 球粒为特征 其成份为菱铁质 粘土矿物含量 80 以上 经X衍射鉴定粘土矿物主要是高岭石 次为石英 蒙脱石 水云 本段含丰富的植物化石 主要有楔羊齿 栉羊齿 带羊齿及根座化石等 与下伏地层呈整合接触 本组以二2煤为界可分成上 下两段 部为2 3层含铝质泥岩 有时含薄层菱铁矿 中下部发育有厚层中 粗粒长 石 石英砂岩 以岩榍含量高为特征 成分复杂 胶结物为泥岩 松散 俗 称 豆腐渣 沙岩 相当于豫西的香炭砂岩层位 亦可作为辅助标志层 下段 主要由灰色泥岩 黑色泥岩夹黑色砂质泥岩 炭质泥岩及薄煤层 二3煤位于本段中部 该段下部为黑色泥岩 二1 二2煤 组成 二1煤层层位较稳定 二2煤层不稳定 局部位炭质泥岩 所代替 本段沙岩发育 中上部几乎全由一厚层中细粒条带装沙岩组成 与 豫西大占砂岩层位相当 多为泥质胶结 成份以石英为主 含泥质包体 由 泥质条带组成的缓波状层理 脉状层理十分发育层面含炭质及白云母片 统 称条带状砂岩 该砂岩区内稳定 容易辨认 可作为辅助标志层 此砂岩以 下至K3灰岩为一厚层黑色泥岩 含黄铁矿晶粒和菱铁矿薄层 局部见有动物 化石碎片 本段含丰富的植物化石 主要有楔羊齿 栉羊齿 带羊齿 齿叶及科达等 与下伏地层呈整合接触 碎片 是区内良好的标志层之一 本组一般含石灰岩11层 自上而下编号为L 1 L11 其中厚度稳定的有三 层 L2 L8 L11 较稳定的有四层 L3 L6 L7 L9 不稳定的有四层 L1 L4 L5 L10 且L4 L5常有分叉尖灭合并现象 L8灰岩 为本组上部的厚层灰岩 其厚度仅次于L2灰岩 且区内稳定 可 作区内的辅助标志层 本组含煤 5 7层 均不可采 一般以灰岩作为顶 板 有少量植物化石 与下伏地层为整合接触 L2灰岩为K2标志层 是本组下部的厚度灰岩 区内普遍发育 厚度稳定 以含较多的燧石结核和蜓科化石为其主要特征 是区内良好的标志层之一 本组化石仅在个别钻孔见有保存不完好的始史斯塔夫蜓 伏芝加尔小泽蜓 有孔虫等 与下伏地层呈假整合接触 母等 m m 厚度 m 及 厚度 m 及 最小 最大 平均 0 45 1 19 0 00 0 70 0 04 0 70 0 00 图 1 2 地质综合柱状图 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 5 10 层 厚度 60 100m 该段地层厚 110 160m 平均 135m 埋藏深度 165 300m 新近系上部 N2 属河湖相沉积 厚度 45 73m 平均厚 60m 主要由土黄 灰黄 棕黄 亚粘土 粘土夹砂层透镜体组成 富含大小不 一的砾石与姜结石 本段地层以高可塑性粘土为主 砂层一般 2 4 层 厚 度 6 25m 埋藏深度 100 165m 2 第四系 Q 更新统 Q1 3 属冲洪积相沉积 厚度 46 78m 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 3 7 层 厚度 12 35m 亚粘土中姜结 石富集 埋藏深度 35 100m 全新统 Q4 属冲积相沉积 厚度一般为 20 30m 平均厚 25m 由灰黄 土黄色亚砂土夹灰黄 褐黄色亚粘土 粘土组成 含小砾石 及姜结石 薄层粉 细砂层呈透镜体状 亚粘土中夹 1 2 层灰褐色含腐植质 的 黑土 含大量田螺 蜗牛化石 1 2 3 水文地质水文地质 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 河南理工大高等职业学院 11 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 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 400 500m 并且有巨厚新生界 阻隔 因此地表水对煤层开采无影响 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 共计六个含水层 描述如下 1 新生界含水层 组 新生界松散岩类含水层西部厚 东部薄 厚度 110 67m 445 10m 平 均值 358 08m 主要砂层含水层埋藏深度分别为第四系全新统 0 35m 和新 近系含水层 150 300m 全新统含水层属潜水 孔隙水储存较为稳定 补给迅速 含水层埋藏 深度一般 25 35m 地下水位较浅 一般 3 4m 单位涌水量 q 1 58 2 55 l s m 渗透系数 k 6 36 11 88m d 富水性强 动态受季节 影响变化明显 水位年变化幅度 2 22 2 67m 水质良好 直接受大气降水 的补给 地下水循环交替条件好 动态变化幅度大 新近系含水层属深层承压水 由中细砂层 粉砂 亚砂土组成 含深 层孔隙承压水 砂层厚度大 一般 60 100m 赋存稳定 地下水径流方向 自西北流向东南 水位标高 34 57 35 57m 单位涌水量 0 129 1 31 l s m 渗透系数 1 70 2 07m d 该含水层因第四系更新统和新近系上部隔 河南理工大高等职业学院 12 水层的阻隔 正常情况下 浅层水和大气降水难于垂直下渗补给 据邻区 资料 地下水动态变化不大 年变幅度较小 不易受污染 矿化度 1 129 1 390g l 总硬度 98 32 118 02 氯化物含量 203g l 水化学类型 为 HCO3 Cl SO4 Na 型 PH 值 8 0 8 2 2 基岩风化带含水层 区内 117 个钻孔简易水文地质观测统计 漏水孔 18 个 占总数的 15 4 8016 孔山西组二2煤层顶板风化带抽水 单位涌水量 0 000388 l s m 渗透系数 0 00182m d 富水性较弱 水位标高 29 90m 3 下石盒子组 山西组二2煤顶 底板砂岩裂隙承压含水组 由中粒 细粒砂岩组成 厚度 9 15m 砂岩致密 裂隙不发育 单位 涌水量为 0 00000758 0 00195 l s m 渗透系数 k 0 0000743 0 0121m d 属弱富水含水层 二2煤底板有一层中细粒砂岩 厚度一般 8m 左右 没有进行抽水试验 区域上该层也具有一定富水条件 其富水程度较弱 4 太原组上段灰岩岩溶裂隙承压含水组 由 5 6 层灰岩组成 厚度 17 55 25 85m 平均 22 13m 太原组顶部 L12 K3 灰岩呈薄层状 平均厚度 1 30m 全区揭露该层钻孔 97 个 其 中漏水孔 1 个 L8灰岩厚度较大 赋存稳定 一般厚度 10m 灰岩致密 完整 岩溶裂隙不发育 单位涌水量 0 00000466 0 000865 l s m 渗透 系数 k 0 0000441 0 00580m d 水位标高详查期间 33 10 36 38m 勘探期间 1 15 10 87m 抽水后水位恢复时间很长 难于达到抽前静止 水位 显示该层富水性弱 渗透性能差 径流迟缓 地下水以静储量为主 考虑到岩溶裂隙发育的不均一性 靠近浅部和断层附近 含水层的富水性 会有所增强 5 太原组下段灰岩岩溶裂隙承压含水组 河南理工大高等职业学院 13 由五层灰岩组成 厚度 14 98m 其中 L2灰岩沉积厚度大 赋存稳定 灰岩埋深一般在 500m 以下 裂隙被充填 岩溶裂隙不发育 渗透性能差 8705 孔抽水时 q 0 000984L s m K 0 000960m d 属弱富水含水层 6 奥陶系灰岩岩溶裂隙水含水层 揭露最大厚度 38 86 m 富水程度不详 区域资料显示 该层单位涌 水量为 0 00843 3 152 l s m 但本区奥陶系埋藏较深 岩溶裂隙发育程度 相对较低 1 3 煤层特征 1 3 1 煤层煤层 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 煤层特征见 表 1 1 1 3 2 煤层顶 底板煤层顶 底板 二2煤直接顶板以砂质泥岩粉砂岩为主 细粒 中粒砂岩顶板次之 厚 度一般 5 10m 老顶为细粒 中粒砂岩 厚度 2 35 19 7m 直接底板主 要为砂质泥岩 粉砂岩 厚度 0 76 32 73m 一般 1 18 12 71m 岩石致 密 伪顶为 0 4m 的砂质页岩 基本顶为 26m 的砂岩 分布连续稳定 顶 底板抗压强度细粒砂岩以上的一般 46 8 130 2 MPa 砂质泥岩 粉砂岩 15 87 57 3 MPa 泥岩 12 4 46 27 MPa 顶底板抗拉强度细粒砂岩 以上的一般 1 1 5 77 MPa 砂质泥岩 粉砂岩 0 50 4 8 MPa 泥岩 0 57 2 1 MPa 可见砂质泥岩 粉砂岩 细粒砂岩的强度指标较高 泥岩 强度偏低 河南理工大高等职业学院 14 井田内大部分区段二2煤顶板岩石力学强度较高 完整性较好 属易于 管理的顶 底板 在断层发育处 岩石原生结构遭到破坏 裂隙较发育 强度降低容易造成冒顶及片帮 需在采掘生产中加以注意 1 3 3 煤质煤质 1 煤的物理性质 本区二2煤层为黑 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 亮型煤 该煤的顶部普遍发育一层 0 5 0 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 表 1 1 煤层特征表 煤层 厚度 m 煤层结构顶底板特征 煤 组 煤 层 最小 最大 平均 夹 矸 层 数 夹 矸 厚度 m 顶板底板 稳 定 性 倾角 度 备 注 二 煤 组 二 2 0 4 77 2 6 10 02 0 52 砂质 泥岩 或砂 岩 砂质 泥岩 和粉 砂岩 较 稳 定 5 15 全 区 基 本 可 采 河南理工大高等职业学院 15 3 煤的化学性质 1 水分 Mad 可采煤层原煤平均分析基水分为 二2煤贫煤 0 51 1 77 平均 1 01 无烟煤 0 56 4 02 平均 1 54 天然焦 0 43 3 23 平均 1 39 2 灰分 Ad 可采煤层原煤平均干燥基灰分为 二2煤贫煤 9 79 29 21 平均 16 91 无烟煤 9 28 17 42 平均 14 39 属低中灰煤 天然焦 15 72 36 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 二 2煤下降 7 9 二2煤一般 50 60 3 全硫 St d 可采煤层全硫平均含量一般均小于 1 0 多在 0 4 0 6 之间 二2煤 贫煤 0 28 1 14 平均 0 36 无烟煤 0 28 0 67 平均 0 49 属特低 硫煤 天然焦 0 32 2 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 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 4 煤中的有害元素 1 磷 各煤层的磷含量在 0 01 以下 属特低磷煤层 2 砷 砷的含量很低 一般为 2 4 mg kg 为一级含砷煤 3 氯 氯的含量很低 0 008 以下 4 氟 二2煤一般为 30 40 mg kg 河南理工大高等职业学院 16 5 铬 二 2煤一般为 13 20 mg kg 6 汞 汞的含量 0 2 0 4 mg kg 7 硒 硒的含量一般为 1 2 mg kg 极个别点在 3 5 mg kg 8 铅 二2煤一般为 10 15 mg kg 5 煤的工艺性能 1 元素分析 各煤层原煤干燥无灰基碳的含量 89 43 93 52 含量较稳定 氮的含 量为 1 0 1 4 氧 硫之和含量 2 3 2 发热量 Qnet v d 二2贫煤原煤发热量 27 54 29 68MJ Kg 平均 28 47 MJ Kg 无烟煤原 煤发热量 28 76 29 43MJ Kg 平均 29 10MJ Kg 天然焦原煤发热量一般为 18 14 26 34MJ Kg 平均 22 70MJ Kg 3 简易可选性 二2煤煤层分别进行不同级别的简易筛分及浮沉试验 筛分结果二2煤 具有一定的块煤率 原浮沉试验 采用中煤含量法 用 1 5 比重级 进行简易筛分及浮沉试 验 二2煤可选性评价结果 属中等可选 极难选煤 4 其它工艺性能 热稳定性 二2煤贫煤 无烟煤其热稳定性属于中等 较高热稳定性煤 达到固定床煤气发生炉用煤和化工用煤指标 灰成分 灰熔融性 各煤层 煤灰中以 SiO2和 Al2O3为主 两者含量占 70 80 其次是 CaO 一般含量 4 7 Fe2O3含量 5 7 MgO 的含量在 2 0 左右 SO3的变化范围在 2 0 4 0 KaO 和 Na2O 的含量在 0 5 1 0 左右 煤和天然焦的灰熔融性 ST 均大于 1350 属难熔灰分 河南理工大高等职业学院 17 可磨性 用哈特葛罗夫法测定 可磨性系数测定结果 二2煤属易磨煤 结渣性 二2煤结渣性试验 结渣性属中等 弱结渣煤 6 煤类 采用中国煤炭分类国家标准 GB5751 86 对二2煤进行分类 二2煤 主要以贫煤为主 有少量无烟煤和天然焦 煤类分布 二2煤以薛湖 红寨 红前楼一线 北为贫煤 南为无烟煤 而位于东 西的大洪庄 后陆湾 徐营 张路口为天然焦 7 煤的工业利用途径 本区二2煤以半亮型煤为主 碎块状居多 为低中灰 特低硫 特低磷 中 高发热量 热稳定性良好 难熔灰分的贫煤 贫煤可作气化 动力和民用煤 无烟煤除可作动力和民用外 块煤可 作化工原料 经过一定加工 粉状煤可供高炉喷吹燃料 而少量的贫瘦煤 经洗选后其精煤可作配焦用煤 8 煤层风化带深度 根据煤的物理化学性质的改变 区内煤层的风化带深度为自基岩往下垂深 约20m左右 1 3 4 瓦斯瓦斯 据本区二2煤层瓦斯成分分析 煤层底板 600m 以浅地带 沼气成分最 高占 70 一般小于 20 个别点氮气达 60 二氧化碳 20 甲烷含量 在 5ml g 以下 属瓦斯风化带 600m 以深地带沼气成分占 80 95 之间 甲烷含量在 5 ml g 以上 瓦斯风化带内瓦斯含量一般在 1 76 4 46ml g 之间 进入沼气带 沼 气含量则有所增加 煤层底板 600 800m 瓦斯含量 6 15 17 59 ml g 800m 以深最高达 19 ml g 71 4 孔 孔深 813 2m 瓦斯逸散初速 河南理工大高等职业学院 18 度 P 煤的坚固性系数 f 钻孔储层压力测试 P 等的测定结果 见表 1 2 1 3 5 煤尘煤尘 区内各煤层多数为粉粒状煤 开采时易产生大量的煤尘 钻孔煤样煤 尘爆炸性试验 二2煤煤尘爆炸指数均大于 10 可采煤层煤尘有爆炸性 煤尘爆炸性试验结果见表 1 3 1 3 6 煤的自燃煤的自燃 本区煤样测试结果 还原样着火点与氧化样着火点 T0 均小于 25 各煤层均应属不易自燃煤层 着火点试验结果见表 1 4 表 1 2 各可采煤层 P p f 测定结果表 等温吸附 煤 层 孔号 深度 m 瓦斯含量 ml gr pfP a 值b 值 孔隙 率 71 4813 2019 7110 390 240 9235 220 06563 92 71 2772 706 68 71 3805 307 37 73 3785 8913 735 900 271 0135 120 0803 95 73 4801 5017 59 75 2701 6011 559 310 2335 880 0682 73 1695 709 4610 030 231 1630 390 0903 38 70 1810 5011 868 350 2439 770 05913 38 84 1964 6711 936 140 22 71 1700 306 153 70 411 0935 400 054 75 1562 406 664 60 320 77 7017754 800 03 7106556 054 46 7217672 21 二 2 7220774 758 42 河南理工大高等职业学院 19 7228861 877 81 7708599 378 29 7709683 889 20 7805480 991 76 8210844 208 98 8212933 8011 28 8705468 54 8708655 079 01 8711931 2912 10 1 3 7 地温地温 参考我国东部地区一些资料 估算恒温带的深度为 25m 恒温带温度 16 5 地温梯度为 2 2 2 79 hm 低于 3 hm 故本区属地温正常区 井田内二2 煤底板埋深 340 1037m 底板温度 25 43 存在 级 高温区 正常地温区基本上在 94 勘探线以东二2煤层底板 550m 水平以浅 占井田面积的 15 57 级高温区主要分布在 94 线以东二2煤层底板 550 850m 水平之间 占井田面积 41 22 基本上先期开采地段和首采 区均在 级高温区内 73 4 7288 两孔之间存在地温偏低现象 级高温 区主要分布在二2煤层底板 850m 水平以深的范围 占井田面积 43 20 表 1 3 煤尘爆炸性试验结果表 爆 炸 指 数 孔号层 位煤 类 火焰长度 mm 加岩粉量 结 论 73 4二 2PM520有 73 1二 2PM530有 71 3二 2PM1240有 河南理工大高等职业学院 20 70 1二 2WY320有 表 1 4 着火点试验成果表 着火点试验 煤层钻孔 煤 类 原煤样 还原样 氧化样 T0 结 论 73 4PM36437235220不自燃 73 1PM40841240111不自燃 71 3PM39639938613不自燃 7215PM38639238210不自燃 7422PM3953973943不自燃 7718PM3963993945不自燃 8711PM3893923857不自燃 二2 70 1WY4044103955不自燃 河南理工大高等职业学院 21 2 采区边界和储量采区边界和储量 2 1 采区边界 该设计采区位于神火集团薛湖煤矿一水平 开采二 2 煤层 采区北为采 区回风大巷 东为二五采区 南为采区运输大巷 西以二九采区为界 2 2 可采煤层 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可采煤层二2煤层及局部可采煤层 三3煤层和三 2 2 煤层 其中主采煤层为二2煤 三3煤和三 2 2 煤由于较薄作为储备资源开采 本次二七采区设计为二2煤层 2 3 采区尺寸 河南理工大高等职业学院 22 采区的平均走向长度为 2100m 采区的倾斜方向的平均长度为 880m 煤层的倾角最大 15 最小为 5 平均为 10 采区煤层平均厚度为 2 6m 该矿井煤的容重为 1 55t m 采区的水平面积按下式计算 S H L 2 1 式中 S 采区的水平面积 H 采区的平均水平宽度 m L 采区的平均走向长度 m 则采区的水平面积为 S 2100 x880 1848 k 2 4 采区储量 2 4 1 储量计算基础储量计算基础 1 根据薛湖煤矿井田地质勘探报告提供的煤层储量计算图计算 2 储量计算厚度 夹矸厚度不大于 0 05m 与煤分层合并计算 复杂结构煤层的夹矸厚度不超过每分层厚度的 50 时 以煤分层厚度作为 储量计算厚度 3 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 4 煤层体积质量 二2煤层体积质量为 1 65t m3 河南理工大高等职业学院 23 2 4 2 采区储量计算采区储量计算 因本采区地面无需保护地物 临近采空区对本采区开采无影响 本采区可采煤层为二2煤层 采区工业储量 Q工 S M 2 2 式中 S 采区可采面积 m M 煤层厚度 m 煤层容重 t m Q工 工业储量 万 t Q工 S M 1848000 2 6 1 55 744 8 万 t 可采储量 Q采 Q工 1 P 2 3 式中 Q采 可采储量 万 t Q工 工业储量 万 t P 永久煤柱储量损失 取 5 河南理工大高等职业学院 24 Q采 Q工 1 P 744 8 1 5 707 6 万 t 2 4 3 采区生产能力计算采区生产能力计算 该采区设计一个工作面生产 一个工作面掘进备用 确定采区生产能力的方法 A nA0Bk1 2 4 式中 A 采区生产能力 万 t a n 同时生产的采煤工作面个数 B 采区掘进出煤系数 取 1 1 A0 采煤工作面产量 万 t a k1 工作面之间出煤影响系数 采区内单工作面生产时 k 取 1 n 2 时取 0 95 n 3 时取 0 9 确定采区生产能力主要是确定一个采煤工作面的产量和同时生产的工作面 个数 一个采煤工作面的产量 A0 Lv0m C0 2 5 河南理工大高等职业学院 25 式中 L 采煤工作面长度 m v0 工作面年推进度 m m 煤层厚度或采高 m 煤的体积密度 t m C0 采煤工作面采出率 回采率的有关规定见表 3 2 表 3 2 煤炭采出率表 煤层 采出率工作面采出率 采区采出率 薄煤层 9785 中厚煤层 9580 厚煤层 9375 水力采煤 70 工作面年推进度 河南理工大高等职业学院 26 v0 330nI 2 6 式中 330 矿井年工作日 天 n 日循环数 个 I 循环进度 m 正规循环系数 取 0 8 1 根据工作面作业规程 回采工作面日循环数为 8 每个循环进度为 0 8m 正规循环系数取 0 8 v0 330 n I 330 8 0 8 0 8 1689m 设计规范 规定 综采工作面年推进度一般为 900 2000m 设计符合规定 A0 Lv0m C0 160 1689 2 6 1 55 95 103 5 万 t A nA0Bk1 1 103 5 1 1 1 113 9 万 t 2 4 4 采区服务年限采区服务年限 河南理工大高等职业学院 27 生产能力较大的采区 开始生产时一般有 0 5 1 0 年的产量递增期 结束 生产前一般有 1 0 2 0 年以上的产量递减期 采区生产能力与服务年限的关 系见表 3 3 表 3 3 采区生产能力与服务年限的关系 采区生产能力 万吨 年 10 2030 5060 90 采区服务年限 年 2 3 4 5 6 采区服务年限的计算公式 T CQ A 2 7 式中 A 采区生产能力 万 t a Q 采区可采储量 万 t C 采区采出率 T CQ A 80 1696 113 9 11 9 年 设计符合规定 河南理工大高等职业学院 28 3 采区方案设计采区方案设计 3 1 矿井工作制度 根据 煤炭工业矿井设计规范 相关规定 确定矿井设计年工作日为 330d 工作制度采用 三八制 每天三班作业 二班生产 一班准备 每 班工作 8h 矿井每昼夜净提升时间为 16h 3 2 矿井设计生产能力及服务年限 此二七采区的设计生产能力为 120 万 t a 本采区的服务年限为 12 年 此采区生产能力与服务年限相适应 3 3 工作面划分 3 3 1 工作面划分的依据工作面划分的依据 井田划分为阶段后 阶段的范围仍然较大 通常需要再划分 以适应 开采要求 河南理工大高等职业学院 29 阶段划分一般有三种方式 采区式 分段式 带区式 在阶段范围内 沿走向把区段划分为若干个具有独立生产系统的 块段 每一个块段称为采区 在采取范围内 沿煤层倾斜方向将采区划分 为若干个长条部分 每一个长条部分为一个区段 在阶段范围内不划分区段 而是沿倾斜方向将煤层划分为若干个 平行于走向的长条带 每个长条带称为分段 每个分段沿倾斜布置一个采 煤工作面 这种划分称为分段式 在阶段沿煤层走向划分为若干个具有独立系统的带区 带区式又划 分为若干个倾斜分带 每个分带布置一个采煤工作面 3 3 2 工作面划分工作面划分 因此 经三种划分方式优缺点比较比较 再结合本采区地质条件和机 械化水平 技术能力 再参考其他采区近似工作面情况 确定本采区划分 方式为带区式划分 河南理工大高等职业学院 30 4 采区巷道布置采区巷道布置 4 1 煤层的地质特征 该设计采区位于神火集团薛湖煤矿一水平 开采二 2 煤层 采区北为 采区回风大巷 东为二五采区 南为采区运输大巷 西以二九采区为界 4 1 1 煤层特征煤层特征 带区所采煤层为二2煤层 其煤层特征 黑色 亮煤为主 具有金属玻 璃光泽 煤层平均厚度 2 6m 煤层倾角 7 12 平均 10 煤层结构简单 煤的容重 1 55t m3 带区平均瓦斯涌出量为 4 46m3 t 瓦斯涌出量较大 煤尘无自燃倾向 性 不具有爆炸性 4 1 2 煤层顶底板岩石构造情况煤层顶底板岩石构造情况 老顶 中粒砂岩 厚度 7 8m 灰色 含铝土质 具鲕粒及暗斑 局 部夹镜煤条带 直接顶 粉砂岩 厚度 5 6m 灰色 成份以石英为主 具水平层理 河南理工大高等职业学院 31 直接底 粉砂质泥岩 厚度 0 45m 灰黑色至深灰色 块状 富含植物 根部化石 老底 粉砂岩 厚度 13 14m 灰色 成份以石英为主 具水平层理 4 1 3 水文地质水文地质 带区内水文地质条件较简单 涌水来源主要为二 2 煤层上覆砂岩 粉 砂岩等弱含水层裂隙水 和底板砂岩和石灰岩等强含水层 预计正常涌水 量为 57 45m3 h 最大涌水量为 68 94m3 h 4 1 4 地质构造地质构造 带区内地质构造简单 总体构造形态呈一走向北西西的单斜构造 在 此基础上发育了一系列宽缓褶曲 造成煤层底板有小的波动 但变化不大 煤层角度 7 12 倾角平均 10 井田中央沿东西走向贯穿整个井田有一相