河北省邢台市西南部邢台井田勘察设计毕业论文.doc

华北科技学院毕业设计（论文）河北省邢台市西南部邢台井田勘察设计毕业论文1章井田概况及矿井地质特征1.1 井田概况1.1.1 交通位置邢台井田位于河北省邢台市西南部。行政区划上井田中部悟思、李村属邢台市管辖，井田东部的西由留及西部的前留等村属邢台县管辖，井田南部洛阳村属沙河县管辖。京广线自井田东北侧通过，矿井中心距邢台车站直线距离为7公里，沿公路为8.5公里，东距小康庄车站3.5公里，东南距沙河县车站7公里。铁路可通过京广线与南北各干线相连，通至全国各地，甚为方便。公路以邢台市为中心，南至沙河、邯郸、峰峰、东至任县、广宗，临清等县，北至内丘、石家庄，西至黄寺、将军墓、羊范等地，均有较好公路路面通车。井田内新筑公路，由工人村经工业广场至李村，与邢台至羊范公路相接，沟通了矿井至邢台及附近各地的公路联系，交通及铁路交通均极为方便。 图1.1 邢台矿区交通位置图1.1.2 地形与河流本井田地处河北平原西缘，西依太行山余脉张果老山、清风岭、卧虎山等。区内及附近地形要素，主要由山地、山前丘陵和山前冲积洪积平原所组成。山地分布在井田以西10公里以远的广大山区；山前丘陵介于山地与平原之间，距井田西部边缘约5-10公里，此区内普遍发育着V形和U形干沟，下切深度15-20米，为降雨下渗的良好通道井田周围东临京广铁路，则为广袤的山前冲积洪积平原，井田内地形平坦，西南稍高东北渐低，地势自然坡度0.7%，标高在+100-+70米之间。井田内北部有七里河，沙河流经井田南部。七里河：发源于西部低山区，上游黄家店至井田以东京广铁路桥附近变为暗流，河床宽约300-500米，河道平均比降约千分之一，常年干涸逢雨季方有地表水流，历年最大洪水流经量1452公方/秒，遇特大洪峰到来，由于河床浅则向两岸溢流，冲刷耕地形成灾害，不遇大洪峰时一般不泛滥。1.1.3 气象根据石家庄、邢台邯郸气象站资料，本区属温带区大陆性气候。四季变换明显，春季干旱多风沙，夏季炎热，秋季湿润多雨，冬季寒冷。年平均气温13，最高41.8，最低-22.4，年降水量达396-1181毫米，最大月降水量487.9毫米，最小月降水量0-6毫米，最大日降水量132.8毫米。最大连续降水量达817.5毫米，雨季集中在7、8、9三个月。年蒸发量1631.5-2017毫米。年最多风向南，风速17米/秒。11月至翌年2月为冻结期，冻土最深400毫米，最大积雪深度150毫米。地震次数本区无记录，地震烈度为7级。1.2 地质特征1.2.1 矿区范围内的地层情况邢台矿全部被新生界第四系松散沉积层覆盖，第四系与下伏各地层呈不整合接触。根据钻孔及矿井开采掘进揭露的地层情况，本区自下而上有奥陶系中统峰峰组（O2f）、石炭系中统本溪组（C2b）、石炭系上统太原组（C3t）、二叠系下统山西组（P1s）、二叠系下统下石盒子组（P1x）、二叠系上统上石盒子组（P2s）、新生界第四系（Q）。矿区内各地层由老至新描述如下：1.奥陶系中统峰峰组（O2f）主要岩性为厚层状灰黄、深灰、灰色石灰岩，局部层段为花斑状、角砾状白云质石灰岩夹泥质石灰岩，区域厚度80150m，本矿区钻孔揭露厚度0.17234.5m。峰峰组化石以头足类为主，其次为牙形石。2.石炭系中统本溪组（C2b）底部为褐灰色、浅紫红色铝土岩及铝土质泥岩，含菱铁质鲕粒及结核，其上为12层浅灰色中厚层状石灰岩夹薄煤一层，为十号煤，俗称尽头煤。上部为深灰色粉砂岩、泥岩，致密，呈水平层理，含植物化石。区域厚度2025m，本组在矿区内钻孔揭露厚度1.6125.67m，平均12.98m。与下伏奥陶系中统峰峰组呈平行不整合接触。3.石炭系上统太原组（C3t）由深灰、灰色泥岩、粉砂岩，灰、灰白色砂岩及四层灰深灰色石灰岩组成，含煤814层，其中9号煤是主要可采煤层，该组为矿区主要含煤地层。区域厚度约150m，本矿区钻孔揭露厚度117.50159.00m，平均厚度134.35m。4.二叠系下统（P1）（1）山西组（P1s）主要由深灰、灰、黑色粉砂岩、砂质泥岩，灰至灰白色砂岩组成，含煤35层，其中2号煤为本矿主要可采煤层。本组为矿区主要含煤地层。钻孔揭露厚度39.4784.70m，平均厚60.04m，与下伏太原组呈整合接触。（2）下石盒子组（P1x）主要岩性为浅黄、灰黄、土黄色中细粒砂岩、粉砂岩、泥岩，夹土黄、紫红、花斑状铝土质泥岩，铝土质泥岩含铁质，具鲕状结构。区域厚度约180208m，矿区内钻孔揭露厚度42.00119.80m，平均77.19m，与下伏山西组呈整合接触。5.二叠系上统（P2）（1）上石盒子组（P2s）主要为灰绿、紫灰色、黄、紫黄色砂岩、粉砂岩及泥岩，底部以黄、灰白色厚层状含砾粗砂岩与下石盒子组分界，顶部以暗紫色粉砂岩夹硅质泥岩与石千峰组分界。区域厚度约128388m，本区钻孔不完全揭露厚度8.80159.39m。与下伏下石盒子组呈整合接触。（2）石千峰组（P2sh）主要岩性为暗紫、紫红色砂岩、粉砂岩、泥岩，紫红色泥岩、粉砂岩中含钙质结核。区域厚度246m。与下伏上石盒子组呈整合接触。6.新生界第四系（Q）为坡积、洪积冲积物松散沉积，以杂色砂土为主，发育卵砾石层。区域厚度110195m，矿区内钻孔揭露厚度12.80288.50m，平均189.74m。与下伏各地层呈不整合接触。1.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造邢台矿处于太行山拱断束（块状断层化的复背斜）东翼边缘的断阶上，井田西侧属于上升的太行背斜的主体，东侧紧靠下降的华北断拗带的边缘，由于处在构造上升与下降间的过渡地带，区内构造以剪切断裂为主，褶皱表现轻微。1. 断裂构造 经勘探钻孔揭露及多年开采证实，本次报告共查明矿区内落差大于10m的断层见表1-1。表1-1主要断裂构造顺序名称性质断层面走向断层面倾向倾角（ o）落差（m）水平断距(m)1F10-1正NESE563025002.褶曲构造井田内基本构造为一短轴向斜盆地和断层所复杂化了的平缓单斜地层，地层产状总的趋势是：走向为N2050E，倾向东南，地层倾伏平缓，倾角一般在525，局部达40，在单斜地层上表现的次一级褶皱为短轴向斜和鼻状背斜，分布在勘探区的西南部和东部。1.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征井田内可采及部分可采煤层1层,煤层总厚5.2m，含煤系数为7.98%。山西组和太原组为主要含煤地层，煤层为全区可采煤层。二号煤（旧编号为“七”号煤、俗称“大煤”）：位于山西组地层下部，厚度4.426.46m，平均5.25m，可采性指数Km=1.00，煤厚变异系数r=17。为稳定可采厚煤层。该煤分布广，厚度大，层位稳定，为邢台煤矿主采煤层之一。二号煤上距下石盒子组底部骆驼钵砂岩间距22.0158.65m，平均38.55m。表1-2 可采煤层特征表煤层编号厚度（m）煤层可采指数（Km）煤层变异系数（r）稳定性备注最小最大平均二4.426.465.201.0013.47稳 定1.2.4 岩石性质及厚度特征煤系地层上部为厚度层新生代松散掩盖层所覆，该层系由第三、四纪山前冲积洪积的松散地层组成，结构较为复杂，分层有25-44层之多，其中砾石层有两层，砂层有11-20层，粘土类有12-22层，分层的砂层和粘土相间排列，形成交互层结构，分层的厚度一般不大，但变化大，有几厘米到几十米，呈透镜体分布，交叉变薄的现象很普遍。该层在井田西部及南部最薄（80米左右），东部较厚（200米左右），中部最厚（290米左右）。最厚地方是接近井田中心的卧庄附近。由于该层对井田的开采有特殊意义，现将掩盖层中各层的岩性及厚度变化分述于下：1.表土层（指上部砾石层至地表一段）：由1-2层粘质砂土或砂层（流砂）组成。总厚度10-20米，一般为15米左右，变化不大，一般是井田北部和南部边缘的河床附近厚度较薄，且主要为砂层组成，其他地段厚度均匀，砂层多为粘质砂土的夹层或上部砾石层的顶板。2.砾石层：共分两层，分别在掩盖层的上部和底部。上部砾石层：砾石成分为石英砂岩或石英岩，呈次棱状或菱角状，其间混杂有流砂。属沙河及七里河冲洪积扇沉积，砾石直径60-2厘米。砾石层分布稳定，厚度有10-20米，一般为5米。有于本层空隙发育，其上又为砂层及含透镜体砂质粘土的砂层所覆盖，其渗透性能亦很强，故与降雨和地表水有密切的水力联系，因而富水性极强。底部砾石层：砾石成分同上，砾石层分布极不稳定，厚度随地形起伏而变化，地形低洼处沉积较厚，地形突起部分则较薄或尖灭，形成透镜体，此厚彼薄，比较零乱，但厚度在5-15米之间者居多，个别地方有尖灭和特厚现象。3两层砾石层间粘土类和砂层：此段内的粘土类和砂层呈交互层结构，多呈透镜体分布，分叉变薄现象很普遍。砂层：有10-19层之多，为粉砂至粗砂，一般为细中砂。以井筒附近为界，南北表现多不相同，南部砂层多厚度大（一般分层厚度大于5米，最厚可达30米左右），且多分布在垂深150-200米以浅的层段。北部砂层少，多呈薄层的透镜体，一般分层厚度小于5米。粘土类：包括粘土，砂质粘土，粘质砂土等。有11-20层之多，垂深150米以浅主要为粘土和砂质粘土，150米以深主要为砂质粘土和粘质砂土。在粘土地层中有三层是厚度较大，分布较稳定：上层：底板深度为45-75米，厚度为5米-28 米。中层：底板深度为100-140米，厚度为5米-60 米。下层：底板深度为150-200米，厚度为5a，满足要求；（2）准备煤量可采期=期未准备煤量/当年平均月计划产量或平均月计划能力=21.88（1.41.8）=8.7a1a，满足要求；（3）回采煤量可采期=期末回采煤量/当年平均月计划回采量=1.49/（1.41.8）=0.6a0.5a，满足要求。经过以上计算可“三量”及可采期满足设计规范要求，可以移交生产。5带区巷道布置及带区生产系统5.1 带区概述5.1.1 设计带区的位置及带区煤柱本设计带区为北部带区，位于井田中部偏东北，北部以煤层露头标高为界，南部以煤层露头标高为界，东部、西部均以人为划定边界。走向长2000m，南北倾向长1600m。带区内留设的煤柱宽度为：带区边界30m，岩石大巷40m。5.1.2 带区地质及煤层情况北二带区煤层发育稳定，地质构造简单，倾角在6.7左右。煤层顶底板以细砂岩为主，顶底板条件稳定，带区内水文地质条件简单，地下水涌出量285m3/h,瓦斯绝对涌出量为9.07m3/min。5.1.3 带区生产能力储量及服务年限带区煤层全部可采，根据几何法求得可采储量为21.84Mt,带区设计生产能力为1.8Mt/a。采用倾向长壁采煤法采煤。带区生产能力的基础是采煤工作面生产能力，而采煤工作面的产量取决于煤层厚度，工作面长度和推进度。一个采煤工作面产量A0（Mt/a)可由下式计算：A0 = L V0 M r C0式中 L采煤工作面的长度，m；V0工作面推进度，km；M煤层厚度或采高，m；r煤的密度 ，t/m3；C0采煤工作面采出率，中厚煤层取95%。设计回采工作工艺为综采，日进尺数为4.8m。所以V0=4.8330=1.584km，即工作面年推进度为1.584km。因此，一个采煤工作面产量为A0=16015845.21.40.95=1.753Mt 。带区生产能力为 AB=K1K2Ai 式中 n同时生产的采煤工作面数，取1；K1带区掘进出煤系数，取为1.06；K2工作面之间出煤影响系数。 本带区采用1个工作面，AB=1.7531.07=1.875Mt 本带区储量丰富，可采储量为 21.84 MtTn=Z/（AC） 式中 Tn带区服务年限，a;Z带区可采储量，Mt；A带区生产能力，Mt；C储量备用系数，取1.4。P=21.840.8/（1.81.4）=7a5.2 带区巷道布置及生产系统根据毕业设计大纲的要求，只对首采带区进行详细设计。为了减少初期工程量及初期投资，使矿井尽快投产，首先开采井田中央井筒附近的带区。5.2.1 首采带区概况首采带区靠近工业广场，位于阶段大巷的两侧。带区走向长度为2000m，倾斜长度不均。带区内划分为11个倾斜分带，组成一个统一的采准系统。根据邢台矿现场生产经验，各分带之间留设20m窄小煤柱，设置区段保护煤柱。5.2.2 采煤方法及工作面长度的确定带区内煤平均厚度5.2m，煤质中硬，煤层内裂隙发育，煤层倾角平缓，适宜采用综合机械化一次采全高采煤法。因此，设计的采煤方法为倾斜长壁一次采全高综合机械化采煤法。根据煤炭工业矿井设计规范规定：综采面长度一般不小于150-220m。结合本矿井的实际情况，确定综采工作面的长度为160m。5.2.3 巷道布置1带区巷道布置在东翼运输大巷北侧各40m处设停采线。首采带区由11个倾斜分带联合布置。在大巷一侧掘带区车场与带区煤层运料平巷沟通；在回风大巷一侧掘带区回风斜巷与带区煤层运煤平巷贯通。带区煤层运料平巷和带区煤层运煤平巷与各分带运输斜巷和分带轨道斜巷联通（具体见带区巷道布置图）。2工作面巷道布置首采工作面开切眼、分带轨道斜巷和分带运输斜巷均沿煤顶板布置在煤层中，两分带斜巷相互平行且与切眼垂直（具体见带区巷道布置图）。1运输大巷 2回风大巷 3分带进风巷4联络巷 5带区煤仓6分带回风斜巷 7分带运输斜巷8带区车场9带区变电所 10-回风斜巷 图52 带区主要生产系统示意图5.2.4 带区生产系统1、运煤系统综采工作面分带运输巷带区煤仓东翼运输大巷井底煤仓主井地面。2、辅助运输系统（1）分带轨道斜巷侧地面副井井底车场东翼轨道大巷带区车场分带轨道斜巷（2）分带运输斜巷侧地面副井井底车场东翼轨道大巷带区车场分带运输斜巷3、运矸系统岩石掘进工作面小矿车轨道大巷井底车场副井地面4、行人地面副井井底车场东翼轨道大巷带区车场带区煤层运料平巷各个工作地点5、供电系统高压电缆由井底中央变电所经轨道大巷至带区变电所，降压后由低压电缆分别送到回采和掘进工作面附近的配电站，以及胶带运输机和绞车房等用电地点。6、供水系统采掘工作面和运输机巷及运输机转载点所需要的防尘喷雾用水，由副井的供水管下井，然后送至各个用水地点。5.2.5 巷道掘进方法带区内巷道主要有三种：岩巷、煤巷和半煤岩巷。掘进带区车场时，采用钻爆法施工，挂腰线掘进；掘进煤巷和半煤岩巷时，采用配套综掘设备进行落、装煤岩，通过桥式胶带转载机和可伸缩带式输送机运输煤岩。分带轨道斜巷和分带运输斜巷设区段保护煤柱12m。本设计所选用的配套综掘设备主要为：S150型掘进机，QZP160A型转载机，SSJ800/240I型可伸缩胶带输送机。各设备技术特征见表51、表52。表51 综掘设备技术特征表（一）型号：S150J总体长度：9m总体宽度：2.8m总体高度：1.8m总重：40t卧底深度：260mm爬坡能力：18截割硬度：80M