采矿本科毕业设计.doc

河 北 工 程 大 学 本科生毕业设计 姓 名 徐强徐强 学 号 31093431073 学 院 河北工程大学河北工程大学 专 业 采矿工程采矿工程 设计题目 新三矿新三矿 0 72Mt a 新井设计新井设计 指导教师 崔景昆 王同杰 高永格崔景昆 王同杰 高永格 职 称 教教 授授 20112011 年年 9 9 月月 邯郸邯郸 河北工程大学毕业设计 论文 目目 录录 摘 要 1 第 1 章 矿区概述及井田特征 2 1 1 矿区概述 2 1 1 1 矿区自然地理及交通条件 2 1 1 2 矿区地震情况 3 1 1 3 矿区水源状况 3 1 2 井田地质特征 3 1 2 1 井田勘探 3 1 2 2 地质特征 5 1 2 3 煤系地层 5 1 2 4 井田地质构造 11 1 2 5 区域水文地质特征 12 1 3 煤层特征 16 1 3 1 煤系地层含煤性 16 1 3 2 可采煤层 17 1 3 3 煤质特征 19 第 2 章 井田境界和储量 22 2 1 井田境界 22 2 2 井田工业储量 22 2 3 井田可采储量 23 河北工程大学毕业设计 论文 第 3 章 矿井生产能力 服务年限及工作制度 24 3 1 生产能力及服务年限 24 3 2 工作制度 24 第 4 章 井田开拓 25 4 1 概述 25 4 1 1 影响矿井开拓的主要因素 25 4 1 2 开拓方案技术比较 26 4 1 3 开拓方案经济比较 28 4 2 井筒位置的确定 29 4 2 1 井筒位置及数目 29 4 2 2 井筒用途 布置及装备 30 4 3 开采水平的设计 30 4 3 1 设计水平的巷道布置 30 4 4 采区划分 31 4 4 1 采区划分原则 31 4 4 2 设计水平的巷道布置 32 4 5 井底车场 32 4 5 1 井底车场形式确定 32 4 5 2 井底车场的调车方式 34 4 5 3 井底车场的通过能力计算 34 4 5 4 井底车场各硐室布置 35 4 6 开拓系统的综述 36 河北工程大学毕业设计 论文 4 6 1 运煤系统 36 4 6 2 运料系统 37 4 6 3 排矸系统 37 4 6 4 通风系统 37 4 6 5 供电系统 37 4 6 6 压气和供水系统 37 第 5 章 采煤方法和采区巷道布置 38 5 1 采煤方法和回采工艺 38 5 1 1 回采工艺的确定 38 5 1 2 采煤设备选型 39 5 1 3 工作面支护方式 支架规格和布置方式 40 5 1 4 各工艺过程的安全注意事项 42 5 1 5 循环作业方式及各图表 55 5 2 开采巷道和生产系统 58 5 2 1 采区概况 58 5 2 2 采区生产系统 59 5 2 3 采区车场设计及硐室 60 5 2 4 采区上 中部车场 60 5 2 5 采区下部车场 61 5 3 采区采掘计划 61 5 3 1 采区巷道的掘进方法和作业方式 61 5 3 2 采区巷道的断面和支护形式 62 河北工程大学毕业设计 论文 5 3 3 工作面推进度 年产量 62 第 6 章 技术经济指标 64 致 谢 67 参考文献 68 河北工程大学毕业设计 论文 1 摘摘 要要 本次毕业设计 我所做的是冀中能源峰峰集团新三矿矿井初步 设计 矿井位于邯郸市西南部 45km 处 隶属邯郸市峰峰矿区和磁县管 辖 东南至安阳市 35km 北距峰峰集团公司驻地约 10km 交通便利 井田南北长约 6km 东西宽约 3 6km 井田总面积为 13 8307km2 主 采煤层为 2 号煤 平均倾角为 10 煤层平均总厚为 3 5m 井田地 质条件较为简单 井田工业储量为 52509 6 kt 可采储量 32102 77 kt 其中 2 号煤可采储量为 16070 18 kt 占 50 矿井服务年限为 31a 涌水量大 矿井正常涌水量为 12 54m3 min 最大涌水量为 25 46m3 min 矿井瓦斯涌出量高 为 高沼气矿井 矿井开拓方式为立井 暗斜井单水平开拓 开采水平标高为 390m 矿井通风方式为中央并列式通风 矿井年工作日为 330d 工作制度为 三八 制 共包括 6 章 1 矿区概述及井田地质特征 2 井田境界和储 量 3 矿井生产能力 服务年限及工作制度 4 井田开拓 5 采 煤方法和采区巷道布置 6 矿井技术经济指标 河北工程大学毕业设计 论文 2 第第 1 章章 矿区概述及井田特征矿区概述及井田特征 1 1 矿区概述矿区概述 1 1 1 矿区自然地理及交通条件矿区自然地理及交通条件 一 井田位置 矿井位于邯郸市西南部 45km 处 隶属邯郸市峰峰矿区和磁县管 辖 东南至安阳市 35km 北距峰峰集团公司驻地约 10km 二 井田范围 井田东部至西固义 南留旺一线 以 EF8断层与九龙矿为界 西部至北大峪 南山村 黑龙洞一线 以煤层露头线为界 东南部 至赵庄 西河村一线 以 EF16断层与梧桐庄矿相邻 西南部至大峪 镇和三矿相接 北部至黑龙洞 石桥村和南留旺一线与泉头扩大区 相邻 南北长约 6km 东西宽约 3 6km 采矿许可证注册面积为 13 8307km2 井田边界地理位置为北纬 36 22 09 36 25 18 东径 114 11 36 114 14 09 井田地理坐标为北纬 36 22 59 东径 114 12 30 三 井田交通 矿井有运煤铁路支线在临水火车站和邯峰环形铁路相接 东行 20 Km 在马头火车站与京广线铁路相连 峰岳公路从该矿西侧通过 北至峰峰新市区与峰磁高等级公路相通 交通便利 矿井地处太行山东麓 鼓山余脉的元宝山和老槐树东侧 地貌 上属低丘陵垄岗地貌 沟谷纵横 地面标高介于 100 180m 之间 河北工程大学毕业设计 论文 3 西高东低 滏阳河自西向东从该矿井田北侧流过 其他水系均属季 节性小溪 自西向北或东北方向迳流 该区地处北温带 属半干旱大陆性季风气候 四季分明 雨热同期 昼夜温差大 冬季寒冷少雪 多西北风 春季干旱少雨 多南风 夏季炎热多雨 多东南风 秋季晴朗 冷暖适中 据峰峰矿区气象 局资料 气温在 15 7 41 9 之间 年平均气温 13 9 年平均 降水量为 219 5mm 无霜期多年平均 202 天 冻结期 11 月至翌年 3 月 最大冻土深度为 24cm 最大积雪厚度 15cm 最大风力 7 级 最大风速 20m s 1 1 2 矿区地震情况矿区地震情况 该区为地震活动区 按国家地震烈度分区 为地震裂度 度区 1 1 3 矿区水源状况矿区水源状况 该区耕地少 农业不发达 以玉米 小麦和薯类为主 采矿业 是当地经济的主要来源 主要产煤和石料 1 2 井田地质特征井田地质特征 1 2 1 井田勘探井田勘探 通过对井田构造的复杂程度和主要可采煤层的稳定程度以及其 它开采技术条件的逐项分析 综合评定矿井地质条件类型为 a D eg 类 1956 前 本井田于 1953 1956 年间由 139 勘探队开始在井田 河北工程大学毕业设计 论文 4 内进行普查找煤工作 地质孔 76 个 32032 86m 其中 676 孔为水文孔 651 86m 探槽 2984m3 提交北大峪井田精查报告一份 1975 1977 年 煤炭工业部 129 队煤田地质勘探队在吝家沟井 田进行精查地质勘探 勘探手段以钻探和测井为主 地表调查为辅 该区煤层物性条件好 在部分钻孔上取得经验后 大部分钻孔采取 了无芯钻进以测井为主的勘探方法 见可采煤层 516 层 取芯 123 层 平均采取率 68 达到 75 以上 67 层 打丢 11 层 打薄 3 层 甲级孔 13 个 乙级孔 65 个 丙级孔 2 个 所施工的钻孔均进行了 电测斜 有 2 个孔偏斜距达到了 100m 其他孔均在本溪组和奥陶系 石灰岩终孔 并提交 河北省峰峰矿区吝家沟井田地质勘探精查报 告 作为吝家沟井田矿井初步设计的地质依据 原作为三矿的一个 扩大区 由三矿接替 投产时改为新三矿 1963 年 峰峰矿务局勘探队在北大峪井田补充勘探 施工钻孔 23 个 地质钻探进尺 7703 62m 其施工的 6 号孔 因无资料 难于评价其工程质量 这些孔多在 2 6 号煤层下终孔 只有 3 个孔 穿过了 9 号煤层 1965 1978 年 河北省煤田地质勘探公司第三勘探队在泉头扩 大区进行勘探 有 9 个钻孔位于新三矿井田范围内 其施工的钻孔 均为无芯钻孔 测井是确定煤层和孔斜的主要手段 资料齐全 钻 孔均穿过了煤系地层 1982 年 7 月 1983 年 5 月 河北省煤田地质勘探公司水文勘探 队进行九龙矿口奥灰专门水文地质勘时 有 3 个水文地质观测孔位 于新三矿井田范围内 并提交 河北省峰峰矿区九龙口矿井奥陶系 石灰岩水文地质补充勘探精查报告 河北工程大学毕业设计 论文 5 经历次勘探 新三矿井田范围内共施工钻孔 189 个 总钻探进尺 97159 77m 钻孔密度达 13 67 个 km2 1 2 2 地质特征地质特征 矿井地处太行山东麓 鼓山余脉的元宝山和老槐树东侧 地貌 上属低丘陵垄岗地貌 沟谷纵横 地面标高介于 100 180m 之间 西高东低 滏阳河自西向东从该矿井田北侧流过 其他水系均属季 节性小溪 自西向北或东北方向迳流 1 2 3 煤系地层煤系地层 1 2 3 1 地层层序地层层序 该区石灰二叠纪煤系地层包括本溪组 太原组和山西组 煤系总 厚 220m 含煤 16 层 煤层总厚约 14 58m 含煤系数 6 6 由上而 下编号 1 号 小煤 2上 大煤 2 号 大煤 3 号 一座 4 号 野青 5 号 5下 6 号 山青 6下 伏青 7上 7 号 小青 8 号 大青 9上 9 号 下架 等煤层 其中全区可采者为 2 4 6 7 8 9 号煤层共 6 层 部分可采者为 2上 3 5下煤层 共 3 层 全区可采煤层总厚度 10 58m 可采含煤系数为 4 8 一 2 号煤组 大煤 该层为主要可采煤层 发育较好 厚度大 分叉 合并现象频繁 合并时厚度可达 4 6m 分叉时可形成 2 3 个独立可采煤层 一般分 叉两层多见 命名为 2上和 2 号煤层 其发育程度视沉积条件而异 1 2上号煤层 在本井田 2上号煤层主要分布在井田北部边界以南 EF29断层以 河北工程大学毕业设计 论文 6 东地区 由于沉积环境的影响 形成不规则的含煤区块 EF29断层 以西和 15 勘探线大部尖灭 仅有零星煤层分布 2上号煤层上距下 石盒子组底界 43 58m 顶板为灰色中细粒砂石 粉砂岩 地板为灰 黑色砂质页岩 两极厚度 0 1 98m 见煤点煤层平均厚度 0 45m 煤 层可采性指数为 0 43 变异系数为 1 06 属极不稳定煤层 出现大 面积不可采区 该煤层常与 2 号煤层合并 煤层物性条件差 顶底 板无明显标志 对比困难 2 2 号煤层 位于山西组中部 为本区主要可采煤层 上距 2上号煤层 0 9m 厚度稳定 介于 2 00 4 72m 之间 见煤点平均厚度 2 94m 可采性指数为 1 00 煤层变异系数为 0 24 煤层物性条件好 易于 对比 煤层顶板为深灰色砂质泥岩和灰黑色炭质泥岩 厚 0 5 4m 岩石松软 不易维护 地板为砂质泥岩 煤层结构复杂 一般含 2 3 层泥岩或炭质泥岩 以上部一层相对稳定 厚度 0 06 0 61m 部分为单一煤层 二 3 号煤层 位于太原组上部 上距 2 号煤层 30m 左右 煤层介于 0 1 10m 钻孔见煤点平均厚度为 0 59m 可采性指数 0 22 变异指数为 0 22 属不稳定煤层 中东部零星可采 煤层结构单一 顶底板均 为砂质泥岩 15 线以南底板多为粉砂岩 三 4 号煤层 位于太原组中上部 距 3 号煤层 10m 野青灰岩厚 2 64m 为 煤层直接顶板 底板为砂质泥岩 砂岩 煤层在全区稳定 厚度变 化不大 两极值 0 13 1 17m 见煤钻孔平均厚度 0 79m 可采性指 河北工程大学毕业设计 论文 7 数为 0 78m 变异指数为 0 25 煤层结构简单 偶有一层夹矸 四 5下号煤层 位于太原组中部 上距 4 号煤层 21m 顶底板岩性均为深灰色砂 质泥岩或粉砂岩 煤层好的不稳定 可采区主要集中在中东部 煤 层结构复杂 一般有一层 0 20 0 30m 厚的砂质泥岩夹矸 局部有两 层夹矸 煤层沟渎两极值 0 1 54m 见煤钻孔平均厚 0 74m 可采性 指数为 0 60 变异指数为 0 43 五 6 号煤层 位于太原组中部 上距 5下号煤 12m 左右 顶板为山青灰岩 一 般厚 1 69m 底板为砂质泥岩 其下为伏青灰岩 煤层沉积稳定 厚度一般在 1m 左右 变化不大 两极值 0 24 2 53m 钻孔见煤点 平均煤厚 1 22m 可采性指数为 0 90 变异指数为 0 28 属较稳定 煤层 煤层结构复杂 一般有 1 2 层夹矸 无分叉现象 六 7 号煤层 位于太原组中下部 上距 6 号煤层 19m 左右 直接顶板为厚 1 23m 的小青灰岩 底板为深灰色砂质泥岩 局部为砂岩 煤层沉 积稳定 厚度变化不大 极个并情况有不可采点 煤层两极值 0 19 1 53m 钻孔见煤点平均煤厚为 1 00m 可采性指数为 0 85 变 异指数为 0 29 属较稳定煤层 煤层结构简单 有一层 0 2 0 3m 厚 的泥岩夹矸 七 8 号煤层 位于太原组中下部 上距 7 号煤层 19m 左右 顶板为大青灰岩 厚 5 24m 底板为灰黑色砂质泥岩 煤层沉积稳定 厚度变化不大 偶有个别不可采点 煤厚两极值 0 25 1 36m 钻孔见煤点平均煤厚 河北工程大学毕业设计 论文 8 为 0 85m 可采性指数为 0 89 变异指数为 0 19 属较稳定煤层 八 9 号煤层 位于太原组底部 上距 8 号煤层 3 9m 左右 煤层沉积稳定 有分叉合并现象 10 13 线一带为变化区 以北合并 以南分层两 层 间距 4m 左右 上分层顶板为下架灰岩 薄而不可采 下分层 顶板为粉砂岩 底板为灰黑色砂质泥岩 煤层稳定全区可采 煤厚 两极值 0 25 2 63m 钻孔见煤点平均煤厚为 1 41m 可采性指数为 0 94 变异指数为 0 33 属较稳定煤层 煤层结构复杂 一般有 2 3 层夹矸 均为砂质泥岩 1 2 3 2 地层对比地层对比 该井田为半掩盖地区 地层露头多沿正地形或沟谷分布 根据地 表和钻探揭露 该区主要有奥陶系 石灰系 二叠系 三叠系 第 三系和第四系 现将地层由老至新叙述如下 一 奥陶系中统峰峰组 为一套褐灰色巨厚层纯灰石 花斑状石灰岩和角砾石灰岩 交替 出现 含直角石和鹦鹉螺化石 全层厚 171m 与下伏磁县组地层整 合接触 二 石灰系 1 中统本溪组 下部浅紫红 灰白色铝土泥岩 呈鲕状 含铁质 中不为紫红色 铁锰质岩 具铁质鲕粒及灰色豆粒 呈同心圆状 上部灰白色硅质 泥岩 含铁质结核 全层 5 15m 与下伏奥陶系中统峰峰组地层呈 平行不整合接触 2 上统太原组 河北工程大学毕业设计 论文 9 为海陆交互相沉积 厚度比较稳定 由深灰色至灰黑色粉砂岩 砂质泥岩 泥岩与浅灰色中细粒砂岩 6 8 层石灰岩和 6 9 层煤 组成 粉砂岩中含有丰富的植物化石 石灰岩中产丰富的动物化石 有腕足类 瓣腮类 腹足类 珊瑚和海百合等 石灰岩自上而下为 一座 野青 山青 伏青 小青 中青 大青和下架灰岩 除一座 与中青灰岩稍欠稳定外 其余沉积发育良好 以野青 伏青和大青 灰岩较厚 一般 2 5m 本组 4 6 7 8 9 号煤层全区可采 3 5下 6下煤层局部可采 煤层常以顶板石灰岩来命名 如一座煤 3 野青煤 4 山青煤 6 伏青煤 6下 小青煤 7 大 青煤 8 和下架煤 9 由于石灰岩和煤层沉积稳定 间隔均匀 地层和煤层易于对比 一座石灰岩桑的中细粒砂岩石太原组的顶界 全组地层后 110 120m 与下伏本溪组地层整合接触 三 二叠系 按岩相和古生物特征 可划分为山西组 下石盒子组 上石盒组 和石千峰组 各组之间均连续沉积 整合接触 1 下二叠中统山西组 主要为过渡相和陆相沉积 以灰白色中细粒砂岩与深灰色粉砂岩 为主 夹灰黑色砂质泥岩 泥岩与煤层 含煤 3 6 层 井田东北角 含煤性较高 可达 6 层 下部的 2 号煤层 大煤 为本区主要可采 煤层 顶部灰色细粒砂岩中普遍具有灰褐色细鲕状结构 可作为标 志层 并以其上部灰色中粒砂岩为界划分山西组与下石盒子组 上 部 0 号煤层顶板泥岩中含较高的铝土 高岭石成分 为峰峰矿区的 重要陶瓷原料 最底部有一层厚 5m 左右的中粒砂岩相对稳定 为 山西组和太原组分界线 砂质泥岩中含有大羊齿 三角织羊齿 鳞 河北工程大学毕业设计 论文 10 木 芦木等植物化石 全组地层厚 56 89m 2 下二叠下石盒子组 上部为紫灰 紫红页岩 局部夹细粒砂岩 向下为灰色 灰绿色 稍具紫斑粉砂岩和旅途泥岩 含铁质鲕粒 呈瘤状 葡萄状集合体 最下部有一层砂岩 通称骆驼脖子砂岩 呈灰色 含云母和黑色条 带 风化后松散 本组地层后 58 86m 3 上二叠上石盒子组 1 上石盒子组一段 灰绿色 紫红色粉砂岩和砂质泥岩为主 间夹一层分选性好 钙 质胶结 厚约 15 20m 的中细粒砂岩 全区稳定 其上下分布砂质 泥岩或粉砂岩 铝土质含量高 并含豆状铁质结核 地层后 103 154m 2 上石盒组二段 浅灰色 灰白色中粗细粒砂岩为主 间夹灰绿色粉砂岩和铝土质 泥岩 中下部夹一层灰白色厚层状硅质胶结中粗粒砂岩 可作对比 标志 地层厚 63 119m 3 上石盒子组三段 紫斑 紫灰绿色砂质泥岩 粉砂岩为主 中上部夹 4 5 层硅质 岩 致密坚硬 下部夹少量中粒砂岩 局部含鸭蛋绿色高岭土质泥 岩 水平层里发育 地层厚 82 114m 4 上石盒子组四段 紫红色 紫灰绿色粉砂岩 砂质泥岩为主 夹薄层铝土质泥岩 下部有 2 层灰绿色厚层状含砾粗粒砂岩 地层厚 147 158m 4 上二叠统石千峰组 河北工程大学毕业设计 论文 11 1 石千峰组一段 顶部为紫色 紫红色细粒砂岩及 3 4 层泥灰岩 中下部为紫红色中 细粒砂岩及粉砂岩 夹瘤状 豆状钙质结核 地层厚 129 155m 2 石千峰组二段 紫红色 粉红色粉砂岩 砂质泥岩为主 地层厚 53 88m 四 三叠系 刘家沟组 红色 粉红色薄片状细粒砂岩 粉砂岩和砂质泥岩等 组成 夹少量中粒砂岩及泥质包体 地层厚 600m 区内揭露厚度为 180m 五 第三系 河卵石为主 还有胶结松散的砂和粉砂等 厚 0 48m 六 第四系 分布于河漫滩及一级阶地之上 为亚砂土 砂砾透镜体 厚 0 41m 1 2 4 井田地质构造井田地质构造 区域地质构造特征 在大地构造上 峰峰煤田处于祁吕贺兰山字型构造前弧东翼边缘 新华夏系第三隆起带与第二沉降带的过渡带 新华夏系第三隆起带 恰好又复合与祁吕贺兰山字型构造前弧的东翼之上 致使区内各种 构造体系的各级规模和各序次的构造 以多种复合方式彼此交织在 一起 构造形态较为复杂 显示了多期性和继承性的特点 形成了 本区独特的构造轮廓 区内主要构造类型为高角度正断层 褶皱次 之 河北工程大学毕业设计 论文 12 峰峰煤田以新华夏系构造体系为主 次为南北向构造 华夏系 构造 并伴有东西向构造 断层以高角度正断层为主 平面弯曲波 状 多属压扭性质 在空间上西疏东密 西弱东强 显然受来自东 南方向侧压应力的制约 从各时代地层沉积建造 接触关系 构造 特点和岩浆岩年龄分析 主要构造时燕山运动的产物 其生成先后 次序 从老到新应为北西向 南北向 北北东向 东西向 一 主要构造体系 1 新华夏构造体系 在本区比较发育 规模较大 影响广泛 活动时间长 为本区的控制性构造 由于南北向构造体系的严重干 扰 所显示的构造形迹 既不是严格的新华夏系 也不是严格的南 北构造 而是二者之间的一套混合的结构面 2 南北方向构造体系 由于受新华夏系的破坏比较严重 仅在 鼓山背斜等处展现一些近南北构造的片段 3 东西向构造 一般规模不大 主要发育在鼓山两侧地区 如 苑城地堑 鼓山东侧的上官庄向斜 黑龙洞背斜等 4 北西向构造 因受多期破坏和改造 在本区内展布不完整 仅有少量规模不大的北西向构造 其中较完整的有后沟向斜 钟离 向斜等 1 2 5 区域水文地质特征区域水文地质特征 该矿井田位于邯邢水文地质南单元黑龙洞泉域的东南部 井筒中 心距黑龙洞泉群排泄区 3 96km 黑龙洞泉域北界东段由阳邑断层 磁山岩体拐头白沙岩体和南洺河 断层构成 西段为长城系石英砂岩夹页岩地层的地表分水岭构成 河北工程大学毕业设计 论文 13 东界以奥灰地层 1000m 标高为界 大体沿岳城 新坡 中史村一线 南界自东向西由河南省境内的李珍 都里一线进入河北省 沿清漳 河北岸向西北延展到涉县断层 西段大致于老爷山背斜 陡贡 杨花 庄断层相一致 东段大致在李珍北 东傍佐 李辛庄一带区域地下 分水岭一线 西界南段为涉县断层 北端由长亭断层至符山闪长岩 体东侧长城系石英砂岩出露为界 面积约 2400km2 其中寒武 奥 陶系石灰石裸露面积 1260 km2 依据地层时代 岩性组合特征 地下水的赋存条件 运移汇率 其含水介质的不同可划分为新生界砂 卵 砾石含水层组 二叠系 砂岩裂隙含水层组 石灰系薄层石灰石及奥陶系石灰石岩溶裂隙含 水层组 在区域上 地下水的补给 径流 排泄条件明显受地形 地貌 地质构造和岩性等因素的制约 对于新生界含水层 其地下水的主 要补给来源是接受大气减税和河流侧向补给 径流条件与补给区基 本一致 在冲沟及河流切割含水层之后 形成泉排泄或侧向排泄于 河流 二叠系砂岩含水层补给来源以接受大气降水补给为主 由于 砂岩含水层的出露面积所限 加之含水层裂隙不发育 其接受补给 量有限 往往以储量的形式赋存于含水层之中 无明显的天然排泄 区 故以人工排泄为主 对矿井的采掘活动影响有限 石灰系薄层 石灰石含水层除接受大气降水直接或间接补给外 主要接受奥灰谁 的侧向补给 其补给量大小受出露面积 地质构造及本含水层溶隙 发育程度等条件的制约 无明显的天然排泄区 一般以人工排泄为 主 分布广泛的奥灰含水层 在单元内有 1260 km2的出露面积 接 河北工程大学毕业设计 论文 14 受大气降水的补给量大 严重威胁着矿井的采掘活动 奥灰含水层 在西部山区接受大气降水补给后 分别沿着岩溶发育的三个主要径 流带向和隆冬泉群汇集 排泄出地表 其一 主径流带沿崔炉 四矿 王风 宿风 羊角铺 黑龙洞 其二 主径流带沿岗子窑 申家庄 黄 沙 上庄 柳庄 黑龙洞 其三 主径流带沿牛二庄 五矿 一矿 黑龙 洞 黑龙洞泉群最低标高 122 84m 多年平均流量 7 9m3 s 近几年 由于降水量减少 尤其是工农业开采量增加 致使枯水季节泉群出 现断流现象 1 2 5 1 含水层概况含水层概况 1 第四系砂砾石孔隙含水层 该层主要分布在沟谷地带 由一套冲洪积相的沉积物组成 岩 性主要为砾石 砂砾及粗砂 含水层厚度一般小于 5m 钻孔单位涌 水量 1 79m d 水化学类型为 SO4 HCO3 SO4 Ca 据钻孔揭露 一般无漏水孔 其富水性受地形 含水层厚度的影响 一般为弱富 水性含水层 局部为强富水性含水层 本含水层对煤矿开采无影响 2 上第三系砂岩孔隙含水层 由半胶结的砾岩 松散砂层组成 含水层厚度 4 54m 钻孔单位 涌水量 0 00284L s m 渗透系数 0 0487m d 水化学类型为 SO4 HCO3 Ca 为弱富水性含水层 3 二叠系上统石千峰组下段砂岩裂隙含水层 由紫色砂岩组成 含水层厚度 13 20 90 83m 平均 47 14m 钻 孔单位涌水量 0 17 L s m 渗透系数 0 442 m d 水化学类型为 HCO3 Ca 钻探揭露有 2 个漏水孔 为中等富水性含水层 河北工程大学毕业设计 论文 15 4 二叠上统石盒子组二段砂岩裂隙含水层 由浅灰 灰白色中粒石英 长石含砾岩组成 约占本段厚度的 70 含水层厚度 18 10 92 40m 平均 61 22 L s m 渗透系数 0 125 m d 据钻孔揭露有 7 个漏水孔 为弱富水性含水层组 5 二叠系下统下石盒子组砂岩裂隙含水层 由灰 灰白色中细砂岩组成 含水层厚度 6 00 39 20m 平均厚度 20 67m 钻孔单位涌水量 0 0244L s m 渗透系数 0 134m d 水化学 类型为 Cl Na 该层具有较高的裂隙率 透水性好 为局部孔隙 裂 隙封存水层 以储存量为主 为弱富水性含水层组 该层距 2 号煤 层较近 由于采空形成的导水裂隙带联通本含水层 生产中常反映 为顶板淋水 滴水 是影响 2 号煤层开采的主要含水层之一 6 二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层 由灰白色中细粒砂岩组成 含水层厚度 0 27 33m 平均厚度 10 23m 钻孔单位涌水量 0 00205L s m 渗透系数 0 0149m d 水化 学类型为 Cl HCO3 Na 为弱富水性含水层组 本含水层为 2 号煤层 的间接顶板 在生产中常以局部淋水 滴水的形式涌入矿井 对生 产影响不大 回采工作面一般涌水量 0 20 0 50m3 min 水量稳定一 段时间后有所减小 以储存为主 7 石灰系太原组野青灰岩含水层 本含水层由青灰色石灰岩组成 结构致密 含水层厚度 0 66 5 35m 平均厚度 2 64m 裂隙率为 1 05 多被方解石充填 单位涌水量 0 0000746 0 000631 L s m 平均 0 000353 L s m 渗透 系数介于 0 00250 0 0330 m d 之间 平均 0 017 m d 水位标高为 339 80m 水化学类型为 SO4 Ca Mg 为弱富水性含水层组 本矿 河北工程大学毕业设计 论文 16 390m 水平施工的大青和伏青灰石孔均揭露青灰岩含水层 野青灰石 底板标高介于 405 448 437 679 之间 仅伏2孔涌水 其余均无水 伏2孔孔口标高 379 80m 野青灰石底板标高 411 60m 初见野青灰 石时 钻孔涌水量 12 5m3 h 稳定水量为 14 3 m3 h 水位 279 80m 全层揭露野青灰石时 钻孔最大涌水量为 78 m3 h 稳定 水量为 14 3 m3 h 稳定水位为 339 80 说明本含水层以储存量为主 补给量有限 437m 水平以上处于疏干状态 位于本水平以下的某 工作面开采 2 号煤层时 底板下野青灰石突水 突水量 0 50 m3 min 突水点标高 484 47m 证实 437m 水平以下野青灰石仍有部 分储存量 本含水层对开采 2 号煤层影响不大 易于疏干 8 石灰系太原组山伏青灰石含水层 本含水层由青灰色石灰岩组成 结构致密 裂隙发育较差 且大 部分被方解石充填 间夹燧石层 厚度 0 49 6 00m 平均厚度 3 09m 1 2 5 2 矿矿井井充充水水特特征征 1 地表水系 井田内地表水系不发育 仅发育部分西南 北东向的冲沟 为预 计泄洪通道 井田北侧外围有滏阳河从西向东流过 滏阳河发源于 峰峰矿区和村及黑龙洞泉群 经石桥村汇入东武仕水库 据观测资 料 黑龙洞附近客流流量 62 42m3 s 4 44 m3 s 平均流量 10 67 m3 s 滏阳河河床仅有极少部分基岩露头 且其河床分布范围又处 井田之外 非煤系地层有巨厚的粉砂岩和泥岩 具有良好的隔水性 能 因此 对煤矿开采影响较小 河北工程大学毕业设计 论文 17 1 3 煤层特征煤层特征 1 3 1 煤系地层含煤性煤系地层含煤性 该区石灰二叠纪煤系地层包括本溪组 太原组和山西组 煤系总 厚 220m 含煤 16 层 煤层总厚约 14 58m 含煤系数 6 6 由上而 下编号 1 号 小煤 2上 大煤 2 号 大煤 3 号 一座 4 号 野青 5 号 5下 6 号 山青 6下 伏青 7上 7 号 小青 8 号 大青 9上 9 号 下架 等煤层 其中全区可采者为 2 4 6 7 8 9 号煤层共 6 层 部分可采者为 2上 3 5下煤层 共 3 层 全区可采煤层总厚度 10 58m 可采含煤系数为 4 8 太原组地层沉积稳定 标志明显 层间距 煤厚 煤质变化不大 煤的物理性曲线典型 煤层易于对比 山西组煤岩层沉积变化较大 除 2 号煤层较稳定外 其他煤层有分叉 尖灭现象 但尚有规律可 循 1 3 2 可采煤层可采煤层 一 2 号煤组 大煤 该层为主要可采煤层 发育较好 厚度大 分叉 合并现象频繁 合并时厚度可达 4 6m 分叉时可形成 2 3 个独立可采煤层 一般分 叉两层多见 命名为 2上和 2 号煤层 其发育程度视沉积条件而异 1 2上号煤层 在本井田 2上号煤层主要分布在井田北部边界以南 EF29断层以东地 区 由于沉积环境的影响 形成不规则的含煤区块 EF29断层以西 和 15 勘探线大部尖灭 仅有零星煤层分布 2上号煤层上距下石盒 河北工程大学毕业设计 论文 18 子组底界 43 58m 顶板为灰色中细粒砂石 粉砂岩 地板为灰黑色 砂质页岩 两极厚度 0 1 98m 见煤点煤层平均厚度 0 45m 煤层可 采性指数为 0 43 变异系数为 1 06 属极不稳定煤层 出现大面积 不可采区 该煤层常与 2 号煤层合并 煤层物性条件差 顶底板无 明显标志 对比困难 2 2 号煤层 位于山西组中部 为本区主要可采煤层 上距 2上号煤层 0 9m 厚度稳定 介于 2 00 4 72m 之间 见煤点平均厚度 2 94m 可采性指数为 1 00 煤层变异系数为 0 24 煤层物性条件好 易于 对比 煤层顶板为深灰色砂质泥岩和灰黑色炭质泥岩 厚 0 5 4m 岩石松软 不易维护 地板为砂质泥岩 煤层结构复杂 一般含 2 3 层泥岩或炭质泥岩 以上部一层相对稳定 厚度 0 06 0 61m 部分为单一煤层 二 3 号煤层 位于太原组上部 上距 2 号煤层 30m 左右 煤层介于 0 1 10m 钻孔见煤点平均厚度为 0 59m 可采性指数 0 22 变异指数为 0 22 属不稳定煤层 中东部零星可采 煤层结构单一 顶底板均 为砂质泥岩 15 线以南底板多为粉砂岩 三 4 号煤层 位于太原组中上部 距 3 号煤层 10m 野青灰岩厚 2 64m 为煤 层直接顶板 底板为砂质泥岩 砂岩 煤层在全区稳定 厚度变化 不大 两极值 0 13 1 17m 见煤钻孔平均厚度 0 79m 可采性指数 为 0 78m 变异指数为 0 25 煤层结构简单 偶有一层夹矸 四 5下号煤层 河北工程大学毕业设计 论文 19 位于太原组中部 上距 4 号煤层 21m 顶底板岩性均为深灰色砂 质泥岩或粉砂岩 煤层好的不稳定 可采区主要集中在中东部 煤 层结构复杂 一般有一层 0 20 0 30m 厚的砂质泥岩夹矸 局部有两 层夹矸 煤层沟渎两极值 0 1 54m 见煤钻孔平均厚 0 74m 可采性 指数为 0 60 变异指数为 0 43 五 6 号煤层 位于太原组中部 上距 5下号煤 12m 左右 顶板为山青灰岩 一 般厚 1 69m 底板为砂质泥岩 其下为伏青灰岩 煤层沉积稳定 厚度一般在 1m 左右 变化不大 两极值 0 24 2 53m 钻孔见煤点 平均煤厚 1 22m 可采性指数为 0 90 变异指数为 0 28 属较稳定 煤层 煤层结构复杂 一般有 1 2 层夹矸 无分叉现象 六 7 号煤层 位于太原组中下部 上距 6 号煤层 19m 左右 直接顶板为厚 1 23m 的小青灰岩 底板为深灰色砂质泥岩 局部为砂岩 煤层沉 积稳定 厚度变化不大 极个并情况有不可采点 煤层两极值 0 19 1 53m 钻孔见煤点平均煤厚为 1 00m 可采性指数为 0 85 变 异指数为 0 29 属较稳定煤层 煤层结构简单 有一层 0 2 0 3m 厚 的泥岩夹矸 七 8 号煤层 位于太原组中下部 上距 7 号煤层 19m 左右 顶板为大青灰岩 厚 5 24m 底板为灰黑色砂质泥岩 煤层沉积稳定 厚度变化不大 偶有个别不可采点 煤厚两极值 0 25 1 36m 钻孔见煤点平均煤厚 为 0 85m 可采性指数为 0 89 变异指数为 0 19 属较稳定煤层 八 9 号煤层 河北工程大学毕业设计 论文 20 位于 tai 底部 上距 8 号煤层 3 9m 左右 煤层沉积稳定 有分 叉合并现象 10 13 线一带为变化区 以北合并 以南分层两层 间距 4m 左右 上分层顶板为下架灰岩 薄而不可采 下分层顶板 为粉砂岩 底板为灰黑色砂质泥岩 煤层稳定全区可采 煤厚两极 值 0 25 2 63m 钻孔见煤点平均煤厚为 1 41m 可采性指数为 0 94 变异指数为 0 33 属较稳定煤层 煤层结构复杂 一般有 2 3 层夹矸 均为砂质泥岩 1 3 3 煤质特征煤质特征 一 煤的变质程度 覆盖井田位于邯邢煤田的南段 煤的变质程度由南向北 由浅到 深逐渐增高 不同煤种呈东西展布 在垂向上煤的变质程度由上而 下逐渐增高 本井田 2上 6 号煤层为肥煤 7 9 号煤层为焦煤 煤 的挥发份随深度加深而下降 但因煤层倾角一般为 10 左右 故沿倾 向变化不大 煤的物理性质 各煤层属高等植物形成的腐植煤类 呈黑色玻璃光泽 条痕微带 棕黑色 性脆 参差状或阶梯状断口 内生裂痕发育 条带状结构 明显 原煤粒度组成情况 根据邻矿的资料 50 级一般不到 10 13 0 5 级约占 60 70 0 5 级煤粉比例较大 二 煤的显微特征 1 煤岩组分以凝化基质占绝对优势 胶结丝炭 半丝炭碎块等 形态分子 半丝炭孢腔中常有粘土矿物 4 号煤层的半丝炭化基质 中小孢子隐约可见 2 号煤层凝胶化组分较一般煤层低得多 而半 河北工程大学毕业设计 论文 21 丝炭化组分特别高 8 号煤层丝炭化组分高达 9 2 无机组分中以粘土为主 其次是硫铁矿 碳酸盐和二氧化硅 等矿物 唯 8 号煤层以碳酸盐为主 次为硫铁矿和粘土矿物 6 号 和 8 号煤层无机组分低 均不超过 3 5 易洗选 2 号和 7 号煤层 无机组分含量中等 9 号煤层各采样点间相差悬殊 3 镜下鉴定煤的变质程度 5 号煤层以上为 3相当于焦肥煤 6 号煤层以下为 1 相当于肥焦煤 干镜反射率为 8 57 8 89 三 煤的化学特征 1 水分一般为 0 5 1 0 总平均 0 73 2 灰分平均值为 15 38 23 15 属中等灰分煤 原煤经 1 4 比 重液洗选后 一般可降 10 左右 3 灰成分以 SiO2和 AIO3为主 二者之和为 65 80 次为 Fe2O3 占 7 80 14 62 煤炭熔点以 T2为标准划分低融点 中融点 和高融点三级 共测定 31 层次 其中高灰融点 58 1 中灰点占 38 7 低灰融点只有一层次 占 3 2 第第 2 章章 井田境界和储量井田境界和储量 2 1 井田境界井田境界 本井田北部以 F29断层与泉头扩大区为界 南以 F26断层与梧桐 庄井田相对应 西以 F1断层与北大峪井田相隔 东北以 F8断层与九 龙口井田分界 井田南北走向长 3 5 4 5km 东西倾斜宽 2 2 5km 井田面积 11 25km2 大煤储量计算面积 6km2 河北工程大学毕业设计 论文 22 2 2 井田工业储量井田工业储量 储量计算依据 1 各煤层储量计算均根据 吝家沟井田地质勘探精查报告 提 供的煤层地板等高线级处理计算图计算 2 设计利用储量的煤层为上组煤的 2上 2 3 4 5下 6 号煤 层共 6 层 下组煤 7 8 9 号煤层为暂难利用储量 本次设计不予 利用 3 利用储量计算原则 按规范要求 最低可采厚度为 0 6m 原 煤干燥灰分低于 40 4 各煤层容重 煤层容重表 单位 t m3 煤号2上2345下6789 牌号肥煤肥煤肥煤肥煤肥煤肥煤焦煤焦煤焦煤 容重1 451 401 331 401 461 351 401 401 36 5 煤层平缓 倾角在 10 15 以下 利用水平投影面积 6 计算方法 地质地块法 块段面积 容重 平均煤厚 块段储量 矿井地质储量 其中 A B 级储量为 22838 2kt A B C 级储量为 52509 6 kt A A B 28 2 A B A B C 43 4 2 3 井田可采储量井田可采储量 1 可采储量计算方式 矿井可采储量 工业储量 永久储量 采区回采率 河北工程大学毕业设计 论文 23 工业储量 A B C 级储量 采区回采率 2 6 煤为 80 2上 3 4 5下为 85 永久煤柱损失 主要包括斜暗井 井底车房 井田境界 断层等 保护煤柱压煤量 2 矿井可采储量 矿井共有可采储量 32102 77 kt 其中 2 号 煤可采储量为 16070 18 kt 占 50 工业场地位于井田范围以外 不存在压煤问题 开拓系统中的三 条暗斜井 按规定要求留设保护煤柱 此外 井底车场 断层及井 田边界均留设了永久保护煤柱 第第 3 章章 矿井生产能力 服务年限及工作制度矿井生产能力 服务年限及工作制度 3 1 生产能力及服务年限生产能力及服务年限 一 矿井设计生产能力的确定 矿井上组煤可采储量 32102 77 kt 从可采储量上看具备建设 0 72Mt 矿井的条件 据此 设计对这种井型进行分析比较如下 1 本矿上组煤层为肥煤 是国家紧缺的优质炼焦配煤 为满足 国家需求 应尽量加大其开发强度 2 井田内上组共有 6 层可采煤层 其中 2 号主采煤层厚 1 06 10 36m 平均 3 31m 可采储量占 50 适宜采用综采综采 其余 5 层煤较薄 但也能采用机械化开采 全矿井以 1 2 个采区和 2 3 个 回采工作面同时生产较为有利 即矿井设计生产能力可以达至 河北工程大学毕业设计 论文 24 0 72Mt a 3 由于矿井涌水量大 又为高沼气矿井 如井型较小 矿井生 产成本将较高 4 吝家沟矿井利用了原北大峪矿井工业场地及部分井巷工程 已施工的暗斜井和井底车场等工程 经验算及其能力都满足 0 72 Mt a 为充分发挥投资效益 也宜建设 0 72Mt a 矿井 5 井型 0 72 Mt a 时 矿井服务年限 31a 较为合适 综上所述 设计推荐 0 72 Mt a 井型 二 矿井服务年限 矿井可采储量 矿井设计生产能力 储量备用系 数 32102 77 72 1 4 31 a 3 2 工作制度工作制度 矿井年工作日为 300d 每天三班作业 两班生产 一班准备 每天净提升时间为 14h 第第 4 章章 井田开拓井田开拓 4 1 概述概述 4 1 1 影响矿井开拓的主要因素影响矿井开拓的主要因素 1 地质构造和煤层赋存因素 地质构造特征如前所述 该区地质构造十分复杂 断裂构造为 发育 数量多 落差大 将影响井下巷道布置及回采工艺 在井下 生产中需加强巷探工作 井田内可采煤层层数目多 除 2 号煤为中厚煤层外 其余均为薄煤 河北工程大学毕业设计 论文 25 层 为解决好煤层压荐关系及保持矿井产量均衡 厚 薄煤层应搭 配开采 2 奥陶系岩溶水的影响 由于奥陶系岩溶水的影响 井田内下组煤暂不能开采 同时 由于区内断层多 落差大 在上组煤的开采中 亦应加强对奥灰水 的预防 在接近大的地质构造时 应先摸清断层导水情况 以确保 矿井安全生产 3 老窑水采空区积水的影响 由于该井田内浅部已有原北大峪矿井 临近三矿及多处小煤窑 开采 因此 在今后的建井及生产过程中 应注意对老窑水的探放 水工作或阻断与本矿开拓的联系 同时 在三矿计划开采下组煤时 也应注意阻断与三矿之间的水力关系 根据矿井工程现状 设计对矿井开拓方式主要考虑一下原则 1 充分利用原有北大峪矿井可利用工程及以后施工的井巷施 工的井巷工程和设施 照顾现状 以节省投资 2 完善提升 运输 通风和排水等生产系统 3 初期采区布置在井筒附近 尽量较少初期井巷工程 简化 初期生产系统 4 生产系统尽可能简单 缩短建井工期 多开煤巷少开岩巷 减低基建投资 5 适当提高生产能力 为矿井今后的发展留有余地 根基上述原则 设计对现有矿井井上下生产系统和设施进行分析后 提出了矿井开拓方式方案 并进行了方案比较和选择 河北工程大学毕业设计 论文 26 4 1 2 开拓方案技术比较开拓方案技术比较 分局井田煤层赋存较深 地形条件复杂 考虑到现有井巷工程 设计确定采用立井 暗斜井开拓 开拓方案的选择 井田内现有的开拓工程主要为 1 原北大峪矿井主立井 净直径 5m 原装备一对 3t 箕斗 井 口标高 164 5m 原井底标高 17 987m 2 原北大峪矿井副立井 净直径 5m 原装备 2 对 1t 矿车普通 罐笼 井口标高 164 6m 原井底标高 45m 3 3 5m 水平环形井底车场 暗斜井上部车场及硐室 4 主暗斜井 上接 3 5m 水平煤仓 下至 390m 水平井底煤仓 净断面 14 倾角 22 斜长 1174 6m 5 副暗斜井 通过上部车场与 3 5m 水平井底车场相接 下部至 390m 水平井底车场 净断面 9 45m2 倾角 20 斜长 1154 9m 6 回风斜巷井 上接原 50m 水平井底车场 下至 390m 水平回 风大巷 净断面 13 35 倾角 24 45 斜长 1065 9m 7 390m 水平井底车场及硐室 390m 水平向南 北翼运输及 汇丰大巷部分工程 设计对现有矿井开拓系统及设施进行分析和计算后认为 在充分 利用现有系统并对其加以完善的基础上 为满足 0 45 Mt a 矿井运输 通风能力的要求 除利用现有两立井及三条暗斜井外还需新打一立 井 为此 提出两个方案进行比较 方案 1 新打副立井方案 利用原主立井 更换原有装备 作为矿井主立井 同时延伸该井 河北工程大学毕业设计 论文 27 筒由现 17 987m 至 3 5m 新作箕斗装载硐室及煤仓 并通过新掘 转载胶带机斜巷与 3 5m 水平主暗斜井上部煤仓相连 担负全矿井提 煤任务 距原副立井约 35m 处新打副立井至 3 5m 水平 通过新掘空重 车线与现 3 5m 水平井底车场相连 井筒直径 5 5m 装备 1 宽 1t 矿 车罐笼 1 对 并设梯子间 排水管等 担负全矿矸石 材料 人员 及大小设备上下等辅助提升 以及进风 排水等任务 利用现副立井拆除已废弃井筒装备后作为矿井专用回风立井 担负全矿总回风任务 主暗斜井 副暗斜井 回风暗斜均利用现有工程 主 副暗斜 井分别通过 3 5m 水平煤仓及上部车场转载水平井底车场相联系 回 风暗斜井上端至 50m 水平 利用原有 50m 水平井底车场作为回风 道与回风立井 现副立井 相联系 利用现有 390m 水平井底车场及大巷 将井田划分为单水平上 下 山开拓 方案 2 新打回风立井方案 该方案与方案一不同点在于仍利用现副立井作为矿井的新副立井 根据提升任务的需要 需将原有 1 对 1t 矿车普通罐笼逢环为 1 宽 1 窄 1 对罐笼或双层宽罐带平衡锤 担负全矿辅助提升 另新打一回 风立井至 50m 水平与回风暗斜井相连 井筒内需装备梯子间 主立 井 暗斜井等其他开拓系统同方案一 4 1 3 开拓方案经济比较开拓方案经济比较 方案 1 河北工程大学毕业设计 论文 28 优点 1 新打副立井 满足了矿井辅助提升的要求 装备梯子间作为 矿井