牛兒莊煤礦1.2Mta新井設(shè)計

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第 1 頁 中國礦業(yè)大學(xué) 2014 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 目 錄 一般部分 1 礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征 1 1 1 礦區(qū)概述 1 1 1 1 礦區(qū)地理位置 1 1 1 2 礦區(qū)氣象 地震 1 1 1 3 礦區(qū)的水文情況 2 1 1 4 礦區(qū)經(jīng)濟概況 2 1 1 5 煤田開發(fā)概況 3 1 2 井田地質(zhì)特征 3 1 2 1 井田的地形 地貌 3 1 2 2 井田勘探程度 3 1 2 3 地層概述 4 1 2 4 地質(zhì)構(gòu)造 6 1 2 5 水文地質(zhì)特征 6 1 3 煤層特征 7 1 3 1 煤層埋藏條件 7 1 3 2 可采煤層特征 圍巖性質(zhì) 9 1 3 3 煤質(zhì)牌號 9 1 3 4 煤質(zhì)特征 9 1 3 5 煤的瓦斯 自燃 11 2 井田境界與儲量 12 2 1 井田境界 12 2 1 1 井田境界確定依據(jù) 12 2 1 2 井田境界 12 2 1 3 井田賦存特征 12 2 2 礦井儲量計算 12 2 2 1 儲量計算基礎(chǔ) 13 2 2 2 礦井工業(yè)儲量 13 2 2 3 礦井可采儲量 15 2 3 3 采區(qū)設(shè)計損失 17 2 3 4 礦井設(shè)計可采儲量計算 17 2 3 5 設(shè)計可采儲量計算結(jié)果匯編表 18 3 礦井工作制度 設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 19 3 1 礦井工作制度 19 3 2 礦井設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 19 3 2 1 礦井設(shè)計生產(chǎn)能力確定的依據(jù) 19 第 2 頁 中國礦業(yè)大學(xué) 2014 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 3 2 2 核算礦井服務(wù)年限 19 3 2 4 井型校核 20 4 井田開拓 22 4 1 井田開拓的基本問題 22 4 1 1 井田開拓的基本問題 22 4 1 2 確定井筒形式 數(shù)目 位置 坐標(biāo) 22 4 1 3 工業(yè)廣場的位置 形狀和面積的確定 24 4 1 4 開采水平的劃分 24 4 1 5 主要開拓巷道 24 4 1 6 方案比較 24 4 2 礦井基本巷道 29 4 2 1 井筒 29 4 2 2 主要開拓巷道 29 4 2 3 井底車場及硐室 32 5 準(zhǔn)備方式 帶區(qū)巷道布置 38 5 1 煤層的地質(zhì)特征 38 5 1 1 煤層埋藏條件 38 5 2 煤質(zhì)與地質(zhì)情況 38 5 2 1 采帶區(qū)數(shù)目及位置 38 5 2 2 帶區(qū)長度的確定 38 5 2 3 確定區(qū)段和區(qū)段數(shù)目 38 5 2 4 帶區(qū)區(qū)內(nèi)工作面的接替順序 39 5 2 5 帶區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng) 39 5 2 6 帶區(qū)巷道的掘進方法 39 5 2 7 帶區(qū)生產(chǎn)能力 39 5 3 帶區(qū)車場設(shè)計 41 5 3 1 帶區(qū)主要硐室 41 6 采煤方法 42 6 1 4 回采工作面破煤 裝煤方式的確定 42 6 1 6 確定回采工作面運煤方式 44 6 1 7 確定回采工作面支護方式 46 6 1 8 勞動組織和循環(huán)作業(yè)圖表 47 6 2 回采巷道布置 49 6 2 2 回采巷道參數(shù) 49 7 井下運輸 52 7 1 概述 52 7 2 大巷運輸設(shè)備選擇 52 第 3 頁 中國礦業(yè)大學(xué) 2014 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 7 2 1 煤炭運輸方式 52 7 2 2 運輸設(shè)備的能力驗算 54 7 2 3 輔助運輸方式 54 7 2 3 運輸設(shè)備能力驗算 55 8 礦井提升 56 8 1 概述 56 8 1 1 礦井提升設(shè)計原始條件和數(shù)據(jù) 56 8 1 2 礦井提升方式 56 8 2 主副井提升 56 8 2 1 主井設(shè)備選型 56 8 2 2 副井設(shè)備選型 57 9 礦井通風(fēng) 59 9 1 礦井通風(fēng) 59 9 1 1 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的確定 60 9 1 2 礦井通風(fēng)系統(tǒng)方案比較 61 9 2 帶區(qū)通風(fēng) 62 9 2 1 采煤工作面通風(fēng)類型的確定 62 9 2 2 通風(fēng)構(gòu)筑物 63 9 2 3 礦井風(fēng)量的計算 63 9 4 礦井通風(fēng)阻力 69 9 5 礦井主要通風(fēng)機選型 72 9 5 1 主要風(fēng)機選型 72 9 6 防止特殊災(zāi)害的安全措施 75 9 6 1 預(yù)防瓦斯和煤塵爆炸的措施 75 9 6 2 預(yù)防井下火災(zāi)的措施 76 9 6 3 防水措施 76 10 礦井基本技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo) 77 專題部分 淺談我國煤礦瓦斯的抽放與利用 79 1 煤礦瓦斯抽采現(xiàn)狀 79 2 我國煤礦瓦斯抽采利用存在的困難和問題 81 2 1 煤礦瓦斯抽采難度增大 81 2 2 瓦斯抽采技術(shù)與裝備落后 81 2 3 基礎(chǔ)理論研究和技術(shù)創(chuàng)新不夠 81 第 4 頁 中國礦業(yè)大學(xué) 2014 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 2 4 煤礦瓦斯利用受制約 81 2 5 國家稅收 財政等鼓勵政策力度不足 82 3 對策建議 82 4 瓦斯抽放方法 82 4 1 井下鉆孔預(yù)抽本煤層瓦斯 82 4 2 井下鉆孔抽放鄰近層瓦斯 83 4 3 地面鉆孔抽瓦斯 83 5 提高瓦斯抽放率的措施 84 5 1 優(yōu)化鉆孔布置方式 84 5 2 改善采掘平衡 確保抽放時間 84 5 3 提高透氣性措施 84 5 4 推廣聚胺脂加水泥漿封孔方法 提高封孔質(zhì)量 84 5 5 優(yōu)化抽放系統(tǒng) 84 5 6 加強管理 85 6 采空區(qū)瓦斯涌出特征 85 7 采空區(qū)瓦斯處理方法 86 8 采空區(qū)瓦斯處理發(fā)展趨勢 88 9 我國在瓦斯抽放和利用工作上的主要問題 88 10 提高瓦斯抽放和利用工作的方法 89 11 結(jié) 論 90 參考文獻 91 翻譯部分 英文原文 92 SHEARER COAL DUST CONTROL MEASURES TO IMPROVE 92 1 FOREWORD 92 2 SHEARER STRUCTURAL IMPROVEMENTS 93 2 1 SHEARER PICK THE CLASSIFICATION 93 2 2 MEASURES TO REDUCE THE DUST 93 第 5 頁 中國礦業(yè)大學(xué) 2014 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 2 3 SPEED TRACTION CONTROL SHEARER 94 3 WAYS TO IMPROVE SHEARER SPRAY NOZZLE 94 3 1 INCREASE BEFORE THE WATER PRESSURE 94 3 2 SPRAY FORM OF IMPROVEMENT 94 4 OTHER MEASURES 95 1 前言 97 2 采煤機結(jié)構(gòu)的改進 97 2 1 采煤機截齒的分類 97 2 2 減少粉塵產(chǎn)生的措施 98 2 3 控制采煤機的牽引速度 98 3 改進采煤機的噴霧方式 98 3 1 加大噴嘴前的水壓 98 3 2 噴霧方式的改進 99 4 其它措施 99 參考文獻 100 致 謝 101 中國礦業(yè)大學(xué) 2014 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 第 1 頁 1 礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征 1 1 礦區(qū)概述 1 1 1 礦區(qū)地理位置 峰峰礦區(qū)位于冀南平原邯鄲市西南部 地處晉 冀 魯 豫四省交界處 鐵路外與京廣鐵路 邯濟鐵路接軌 內(nèi)有邯 磁 馬 邯環(huán)行線 各礦廠均有 鐵路專用線與之相連 公路方面 107 國道和京深高速公路沿礦區(qū)東部通過 邢 臺 洛 陽 一級公路貫穿礦區(qū)西部 交通十分便利 牛兒莊礦位于河北省邯鄲市峰峰礦區(qū)東北部 位于井田中央的主井中心地 理座標(biāo)為東徑 114 14 02 北緯 36 30 38 一對豎井位于井田中部 其主副井 座標(biāo)分別為 X 42286 072 Y 20867 489 Z 205 991 X 42346 517 Y 20885 924 Z 206 491 井田地勢西北高 東南低 標(biāo)高 170 260m 本礦交通方便 西有穿過工人村的邯峰戰(zhàn)備公路 小屯至牛兒莊礦公路由 西向東從井田通過 構(gòu)成公路運輸主干線 鐵路運煤專線自北向南縱貫本井田 在馬頭站與京廣線接軌 可達全國各地 本礦南距峰峰礦務(wù)局 6KM 峰峰礦區(qū) 新市區(qū) 11KM 東距邯鄲市 33KM 距馬頭火車站 21 4KM 1 1 2 礦區(qū)氣象 地震 氣侯 本區(qū)屬曖溫帶大陸性半干旱季風(fēng)氣候區(qū) 夏熱冬寒 四季分明 年 降水量 1575 3mm 1963 年 220 0mm 1965 年 平均 562 7mm 最大日降水量 1963 年 8 月 4 日為 196 7mm 年平均蒸發(fā)量 1806mm 大于降水量 氣溫 42 5 1955 年 7 月 24 日 21 0 1951 年 1 月 3 日 年平均 13 6 冰凍期 為十一月至次年二月 最大凍土深度 0 37 0 42m 風(fēng)向隨季節(jié)變化 冬季以北 風(fēng)為主 夏季多南風(fēng) 平均風(fēng)速 2 4m s 最大風(fēng)速 20m s 1961 年 5 月 3 日 工 業(yè)廣場地面標(biāo)高 236 地勢平坦 井口標(biāo)高 239 歷史最高洪水位 171 且工 業(yè)廣場內(nèi)施工有排水溝 不存在內(nèi)澇問題 地表水不可能潰入井筒 本礦井在 1956 年為建井初期 以前無地震資料記載 1966 年 3 月 8 日邢 臺地震時 涉及本礦約 3 4 級地震 工人村結(jié)構(gòu)欠佳的住房在地震后有小型裂 縫 但無倒塌 1975 年 2 月 4 日海城地震 本礦略有震感 1976 年 7 月 28 日 唐山地震 本礦有一至二級震感 但無任何損失 中國礦業(yè)大學(xué) 2014 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 第 2 頁 牛 兒 莊 礦牛 兒 莊 礦工 人 村 新 市 區(qū) 峰 峰礦 務(wù) 局 泉 頭 南 大 社 小 屯 礦工 人 村 馬 頭 站新 坡新 坡 站 市 縣 村 鎮(zhèn)公 路鐵 路 及 車 站圖 例 馬 頭 鎮(zhèn) 大 淑 村 流 泉 牛 兒 莊 礦 交 通 位 置 圖 林 村 站 京廣線 邯鄲市 薛 村 礦 五 礦 薛 村井 田 小屯 井田 牛兒莊 井田 五礦 井田 羊渠河 井 田 井 田 邊 界生 產(chǎn) 豎 井 大淑村 井田南 旺 東 古 佛 野 貍 崗 二 礦 井 田 樸子村井田泉 頭 井 田一礦井田 吝 家溝井田 工 人 村 九 龍 口 礦 半個山 井田 圖 1 1 牛兒莊礦交通位置圖 1 1 3 礦區(qū)的水文情況 牛兒莊礦井田位于河北省邯鄲地區(qū)南部鼓山丘陵地帶 屬于邯邢水文地質(zhì) 單元的南單元 井田位于鼓山東側(cè)強逕流帶附近 是南單元地下水排泄區(qū)之一 礦井主要充水水源為地表水 大氣降水 第四季潛水和石灰?guī)r承壓含水層 影響煤層開采的主要含水層為大青 中奧陶系石灰?guī)r承壓含水層 是礦井主要 的充水水源和隱患 1 1 4 礦區(qū)經(jīng)濟概況 中國礦業(yè)大學(xué) 2014 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 第 3 頁 峰峰礦區(qū)總面積 353 km2 轄 9 個鎮(zhèn) 148 個行政村 68 個社區(qū) 全區(qū)總 人口 52 2 萬人 其中城市人口 30 2 萬人 耕地面積 122 93km2 主要播種糧食 棉花 油科和蔬菜等 另有 10 86km2 果林 主要品種有蘋果 梨 桃和大棗等 本區(qū)歷史悠久 自然資源豐富 經(jīng)濟基礎(chǔ)較好 以 煤海 瓷都 水泥城 而遠近聞名 該區(qū)堅持以經(jīng)濟建設(shè)為中心 加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整 全區(qū)經(jīng)濟和社 會事業(yè)得到蓬勃發(fā)展 2002 年 全區(qū)國內(nèi)生產(chǎn)總值達到 66 37 億元 區(qū)級財政 收入完成 2 5 億元 其中地方財政收入 1 7 億元 農(nóng)民人均純收入達到 3531 元 城鎮(zhèn)居民人均可支配收入達到 5911 元 全區(qū)政治穩(wěn)定 經(jīng)濟繁榮 社會昌盛 境內(nèi)礦產(chǎn)資源豐富 種類繁多 已探明并具開采價值的有煤 鐵礦石 瓷 土 鋁礬土 石灰石 大理石 石膏等 30 多種 其中原煤儲量 35 億噸 鋁礬 土 4 億噸 優(yōu)質(zhì)石灰石 55 億噸 紫砂土 2 億噸 這些資源不僅儲量大 而且埋 藏淺 品位高 宜開采 對于發(fā)展煤化工 電力 建材 陶瓷等項目 具有得 天獨厚的條件和良好的基礎(chǔ) 該區(qū)工業(yè)起步較早 工礦企業(yè)眾多 行業(yè)門類齊 全 轄區(qū)內(nèi)有各類企業(yè) 1000 多家 其中國家 省 市屬企業(yè)達 236 家 國內(nèi)著 名的邯峰電廠 峰峰集團有限公司 原峰峰礦務(wù)局 河北太行集團 邯鄲陶瓷 總公司等大中型企業(yè)均落戶該區(qū) 形成了煤焦化 陶瓷 建材 電力四大支柱 產(chǎn)業(yè) 近幾年來 新上了粉煤灰綜合利用 三網(wǎng)合一 煤氣輸配 熱電廠擴 建 生物工程等一批科技含量高 附加值高 市場競爭力強的重點項目 工業(yè) 發(fā)展后勁明顯增強 1 1 5 煤田開發(fā)概況 峰峰礦區(qū)已有上百年的開采歷史 1949 年 9 月 18 日成立峰峰礦務(wù)局 2003 年 7 月改制為峰峰集團有限公司 注冊資本 28 5 億元 2006 年末資產(chǎn)總 額 82 05 億元 負債總額 52 82 億元 凈資產(chǎn) 29 23 億元 資產(chǎn)負債率 64 4 2007 年營業(yè)收入 125 億元 2008 年歸屬于河北省冀中能源 經(jīng)過 50 多 年的發(fā)展 峰峰集團已成為具有煤炭開采 洗選加工 煤化工 電力 機械制 造 基建施工 建材 現(xiàn)代物流等以煤為基礎(chǔ) 多產(chǎn)業(yè)綜合發(fā)展的國有特大型 煤炭企業(yè)集團 河北省和煤炭工業(yè)百強企業(yè)之一 現(xiàn)有 13 對生產(chǎn)礦井 2 座大 型洗煤廠等 18 個分公司 23 個子公司 年產(chǎn)原煤 1300 萬噸 精煤 700 萬噸 冶金焦 155 萬噸 發(fā)電總裝機容量 134 5MW 1 2 井田地質(zhì)特征 1 2 1 井田的地形 地貌 牛兒莊井田地面地貌屬山前低地丘陵地帶 西北部高 東南部低 海拔最 高處 260m 最低處 170m 本井田地表大部分為第四紀(jì)沉積物覆蓋 第四紀(jì) 沉積物主要由洪積物及風(fēng)化黃土構(gòu)成 1 2 2 井田勘探程度 中國礦業(yè)大學(xué) 2014 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 第 4 頁 1954 年由前華北煤田地質(zhì)勘探局第二地質(zhì)調(diào)查隊提出牛兒莊井田普查地質(zhì) 報告 1955 年 12 月 30 日經(jīng)地質(zhì)勘探總局峰峰辦事處 138 隊勘探后提交 牛薛 井田精查地質(zhì)報告 1956 年全國儲委會 65 號文批準(zhǔn) 1977 年河北煤田地質(zhì) 勘探公司三隊對牛兒莊礦深部進行補充勘探 并提交 牛兒莊礦深部補充勘探精 查地質(zhì)報告 經(jīng) 78 冀革煤挖字第 18 號文批準(zhǔn) 牛兒莊井田原由前華北煤田地質(zhì)勘探局第二地質(zhì)調(diào)查隊于 1954 年提出牛兒 莊井田普查地質(zhì)報告 薛村井田由前煤田地質(zhì)勘探局峰峰辦事處地質(zhì)調(diào)查隊于 1955 年 1 月提出薛村地質(zhì)普查報告 1955 年 12 月 30 日地質(zhì)勘探總局峰峰辦事 處 138 隊提交了兩礦合并為一的 牛薛井田精查地質(zhì)報告 本報告評價了牛 薛井田普查報告所作過的埋藏量 儲量 計算是不正確 并重新將牛兒莊及薛 村兩區(qū)合并為一作了埋藏量計算 其總儲量 A2 B C1 C2 為 19436 4 萬噸 1956 年全國儲委會 65 號文批準(zhǔn) 牛兒莊礦礦井地質(zhì)儲量為 5762 萬噸 1959 年 9 月由唐山煤礦設(shè)計院修改設(shè)計 并對原 牛兒莊礦井技術(shù)設(shè)計 所確定的井 田境界沒有進行修改 均采用原技術(shù)設(shè)計文件中計算依據(jù) 確定礦井 200 以上 地質(zhì)儲量為 5762 萬噸 可采儲量 4435 22 萬噸 均未提供工業(yè)儲量和遠景儲量 牛兒莊礦于 1960 年 7 月正式投入生產(chǎn) 1965 年達到設(shè)計生產(chǎn)能力年產(chǎn) 65 萬噸 1972 年進行了二水平延深工程 關(guān)于對 牛兒莊礦二水平延深設(shè)計 的批 復(fù) 業(yè)經(jīng) 73 冀革煤字第 172 號文批準(zhǔn) 全礦 A B C 儲量為 6584 4 萬噸 D 級儲量為 7290 1 萬噸 可采儲量為 4560 9 萬噸 此次批準(zhǔn)的全礦井儲量就已 經(jīng)將三水平 200 400 儲量納入進去 牛兒莊井田 200 水平以深地區(qū) 因施工鉆孔過少 勘探程度較低 1977 年 由河北省地質(zhì)勘探公司對牛兒莊井田 200 水平以深地區(qū)進行了補充勘探 并提 交了 牛兒莊礦深部補充勘探 精查 地質(zhì)報告 1978 年業(yè)經(jīng) 78 冀革煤 挖字第 18 號文批準(zhǔn) 同意批準(zhǔn)本報告所獲得的工業(yè)儲量 A B C 為 7851 4 萬 噸 但均未提供詳盡的地質(zhì)儲量和可采儲量 在此次補充勘探報告的基礎(chǔ)上 1978 年 8 月礦進行 礦井地質(zhì)報告 修改 本報告經(jīng)冀煤挖字 80 第 5 號批 準(zhǔn) 按照報告勘探類型重新做了儲量級別的劃分 并對全礦井進行了儲量重算 工作 礦井僅發(fā)生了儲量級別升級引起增加和重算引起的減少 通過 查檔尋源 追溯礦井儲量原始數(shù)據(jù)的提供依據(jù) 1972 年二水平延深 工程經(jīng)過 73 冀革煤字第 172 號文批準(zhǔn)的儲量為 A B C 6584 4 萬噸 可采 儲量 4560 9 萬噸 此次批準(zhǔn)的儲量與 1972 年末礦井儲量平衡表數(shù)據(jù)一致 同 時又與 72 年末 2002 年末礦井動態(tài)表原始能利用儲量分母數(shù)據(jù)相統(tǒng)一 故 73 冀革煤字第 172 號文批準(zhǔn)的礦井儲量可作為本次礦井核銷生產(chǎn)能力原始 能利用儲量的依據(jù) 其全礦井最終獲得地質(zhì)儲量為 13874 5 萬噸 工業(yè)儲量 6584 4 萬噸 遠景儲量為 7290 1 萬噸 可采儲量 4560 9 萬噸 1 2 3 地層概述 井田內(nèi)含煤巖系均屬上古生界石炭 二選系含煤建造 假整合于下古生界 中國礦業(yè)大學(xué) 2014 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 第 5 頁 中奧陶系地層之上 含煤地層自下而上由石炭系本溪組和太原組 二選系山西 組 三個巖組組成 本溪組 為海陸相交替沉積 巖性由灰至黑灰色砂質(zhì)頁巖和淺灰色 紫紅 花斑色鋁土泥巖組成 內(nèi)含不穩(wěn)定薄煤 1 2 層 俗稱 盡頭煤 底部為紫 紅 灰白色的鐵鋁巖 上部具鮞狀結(jié)構(gòu) 本組厚 5 35m 平均 25m 太原組 淺海相沉積 為主要煤系地層之一 巖性由灰色至黑灰色的粉砂 巖 薄層灰?guī)r 泥巖及煤層組成 含薄層灰?guī)r 5 9 層 多為煤層頂板 含煤 12 層 可采者五層 煤層底板多為粉砂巖 砂質(zhì)泥巖 富含植物化石 本組厚 度 120m 山西組 屬于一套過渡相 陸相碎屑巖含煤沉積建造 為主要煤系地層之 一 巖性由淺灰色至深灰色的中細砂巖 粉砂巖 粉砂泥巖 泥巖及煤組成 沉積特征明顯 含煤一至四層 可采一層 2 厚度一般為 5 6m 煤層底板 多為中細砂巖及粉砂巖 頂板為粉 細砂巖或中細砂巖 富含植物化石碎片 本組厚 60m 三個巖組地層總厚 179 4m 共含煤 15 20 層 總厚度 19 55m 含煤系數(shù) 9 88 其中可采煤層六層 總厚 14 8m 可采煤層含煤系數(shù)為 7 48 井田內(nèi) 無巖漿巖侵入體 僅在井田以北 武安 白沙一帶有巖漿活動 中國礦業(yè)大學(xué) 2014 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 第 6 頁 圖 1 2 煤系地層綜合柱狀圖 1 2 4 地質(zhì)構(gòu)造 1 井田地質(zhì)構(gòu)造 牛兒莊井田位于峰峰煤田的中部 鼓山復(fù)背斜東麓以東邊緣地區(qū) 基本構(gòu) 造形態(tài)為一向東南傾伏之單斜構(gòu)造 煤層 巖 傾角一般為 10 15 度 局部地 區(qū)可達 30 40 度 礦井地質(zhì)條件分類是以地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度和煤層的穩(wěn)定性為主要依據(jù) 本 井田地質(zhì)條件分類結(jié)果為 a d eg f 并經(jīng)中煤總 1991 第 338 號文批 準(zhǔn) 1 2 5 水文地質(zhì)特征 1 井田水文地質(zhì)條件 牛兒莊礦井田位于河北省邯鄲地區(qū)南部鼓山丘陵地帶 屬于邯邢水文地質(zhì) 中國礦業(yè)大學(xué) 2014 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 第 7 頁 單元的南單元 井田位于鼓山東側(cè)強逕流帶附近 是南單元地下水排泄區(qū)之一 井田構(gòu)造條件分析表明 井田為東傾斜之單斜構(gòu)造 含水層埋藏于地表以 下且由西向東埋藏逐漸增加 井田東界 西界及北界東段為斷層切割控制 北 界西段 牛兒莊礦與薛村礦井田大青含水層相聯(lián) 南界與五礦中央?yún)^(qū)大青水文 地質(zhì)單元為一整體 其最終邊界亦為斷層控制 上述因素的制約使井田大青含 水層與地表隔離 為封閉的含水層構(gòu)造 綜合構(gòu)造條件與放水試驗資料分析 我礦大青含水層水文地質(zhì)邊界比較明顯 2 含水層特征 按井田地質(zhì)及含水性特征與其對開采影響 含水層包括石炭系 二疊系含 水層及其下伏之中奧陶系灰?guī)r含水層 煤系含水層中二迭系山西組大煤頂板砂巖含水層及石炭系薄層灰?guī)r野青 山青 伏青 小青和大青灰?guī)r含水層組成 屬孔隙與裂隙水 除大青灰?guī)r含水 層外 其余含水層裂隙一般不發(fā)育 以構(gòu)造裂隙為主 砂巖含水層以孔隙常被 鈣質(zhì) 泥質(zhì)所充填 含水層富水性微弱 以靜儲量為主 易于疏干 大青灰?guī)r為大青煤直接頂板 厚度一般 5 3m 該含水層是煤系地層中最強 的承壓含水層 具有裂隙發(fā)育 導(dǎo)水性好 富水性 含水性有不均一特點 目 前 井田大青水位 109 28m 中奧陶系灰?guī)r含水層為煤系地層基底 厚 545m 屬厚層裂隙巖溶承壓含水 層 井田鄰近出露于以西鼓山地區(qū) 井田范圍內(nèi)均為煤系地層復(fù)蓋 埋藏于深 部 含水層分布穩(wěn)定 主要接受大氣降雨 在地表露頭處接受補給 補給充沛 含水豐富 并通過斷層補給煤系地層中各含水層 是礦井防治水工作的重點 詳見含水層特征表 3 礦井充水水源 礦井主要充水水源為地表水 大氣降水 第四季潛水和石灰?guī)r承壓含水層 影響煤層開采的主要含水層為大青 中奧陶系石灰?guī)r承壓含水層 是礦井主要 的充水水源和隱患 礦井自 1960 年投產(chǎn)至 71 年 全礦涌水量始終在 1 0m3 min 隨著開拓范圍 增大 開采深度加深 并經(jīng)歷了幾次突水 使礦井涌水量相應(yīng)地不斷增大 現(xiàn) 在礦井涌水量已達 4 5m 3 min 隨著礦井生產(chǎn)向深水平發(fā)展 采空面積加大 預(yù)計礦井在今后幾年中 礦井涌水量也將隨之還會更大 4 礦井水文地質(zhì)類型 礦井水文地質(zhì)類型的劃分 根據(jù) 礦井水文地質(zhì)規(guī)程 劃分標(biāo)準(zhǔn) 并結(jié)合 礦井生產(chǎn)中獲取的大量礦井水文地質(zhì)資料進行的 牛兒莊礦為復(fù)雜型礦井 定 為 類 并經(jīng)中煤總生 1992 第 57 號文批準(zhǔn) 1 3 煤層特征 1 3 1 煤層埋藏條件 中國礦業(yè)大學(xué) 2014 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 第 8 頁 井田內(nèi)含煤巖系地層均系石炭 二迭紀(jì) 即中石炭統(tǒng)本溪組 上石炭統(tǒng)太 原組及下二迭統(tǒng)山西組 地層總厚 179 42m 共含煤 15 20 層 總厚度 19 55m 含煤系數(shù) 9 88 其中可采煤層 6 層 總厚度 14 80m 可采煤層含煤 系數(shù)為 7 48 本溪組 為海陸相交替沉積 巖性由灰至黑灰色砂質(zhì)頁巖和淺灰色 紫紅 花斑色鋁土泥巖組成 內(nèi)含不穩(wěn)定薄煤 1 2 層 俗稱 盡頭煤 底部為紫 紅 灰白色的鐵鋁巖 上部具鮞狀結(jié)構(gòu) 本組厚 5 35m 平均 25m 太原組 淺海相沉積 為主要煤系地層之一 巖性由灰色至黑灰色的粉砂 巖 薄層灰?guī)r 泥巖及煤層組成 含薄層灰?guī)r 5 9 層 多為煤層頂板 含煤 12 層 可采者五層 煤層底板多為粉砂巖 砂質(zhì)泥巖 富含植物化石 本組厚 度 120m 山西組 屬于一套過渡相 陸相碎屑巖含煤沉積建造 為主要煤系地層之一 巖性由淺灰色至深灰色的中細砂巖 粉砂巖 粉砂泥巖 泥巖及煤組成 沉積 特征明顯 含煤一至四層 可采一層 2 厚度一般為 5 6m 煤層底板多為 中細砂巖及粉砂巖 表 1 1 牛兒莊礦井田含水層特征表 編 號 含 水層 名 稱 巖 性 厚 度 m 穩(wěn) 定 性 富 水程 度 水 位 標(biāo)高 m 危 害 性 1 中 奧陶 系 石 灰 巖 545 穩(wěn) 定 強 123 129 嚴(yán) 重危 害 大 2 大 青 石 灰 巖 5 3 穩(wěn) 定 較 強 120 28 嚴(yán) 重危 害 大 3 中 青 石 灰 巖 0 4 穩(wěn) 定 弱 各 處 不 一 危 害 小 易 疏 干 4 小 青 石 灰 巖 0 3 0 5 不 穩(wěn) 定 弱 各 處 不 一 危 害 小 易 疏 干 5 伏 青 石 灰 巖 1 2 5 1 穩(wěn) 定 較 強 200 危 害 小 易 疏 干 6 山 青 石 灰 巖 0 1 8 不 穩(wěn) 定 弱 200 危 害 小 易 疏 干 7 野 青 石 灰 巖 1 6 穩(wěn) 定 弱 各 處 不 一 危 害 小 易 疏 干 8 大 煤頂 板 砂 巖 7 0 較 穩(wěn) 定 弱 各 處 不 一 危 害小 易 中國礦業(yè)大學(xué) 2014 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 第 9 頁 疏 干 9 上 石盒 子 組 中 細砂 巖 二 段 三 段 S 穩(wěn) 定 弱 各 處 不 一 危 害 小 易 疏 干 10 第 四紀(jì) 基 巖 砂 礫 石 0 25 較 穩(wěn) 定 弱 季 性 變 化 無 危 害 1 3 2 可采煤層特征 圍巖性質(zhì) 本井田共含煤 15 20 層 可采及大部分可采 6 層 分別為 2 大煤 4 野青 6 山青 7 小青 8 大青 9 下架 詳見見表 1 2 現(xiàn)將 各可采煤層特征分述如下 2 煤 大煤 為山西組唯一一層可采煤層 煤層穩(wěn)定 煤層厚度 5 10m 一般厚度 8m 為復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤層 含夾矸三層 其中中層夾矸局部地區(qū)因河流同生沖蝕而 增厚 最厚可達 4 6m 將煤層分叉變薄 上分層厚度一般為 2 2 2 6m 下分 層厚度一般為 1 1 1 7m 煤層直接頂板為黑色粉砂巖 底板為灰色或灰黑色粉 砂巖 4 野青煤 位于太原組上部 煤層厚度 0 56 1 58m 一般厚度 1 31m 結(jié)構(gòu)簡單 含 夾矸一層 不穩(wěn)定 僅在局部含一層 0 05m 左右的夾矸 煤層直接頂板為 0 28 2 88m 厚的石灰?guī)r 其底板為堅硬的細粒砂巖 厚度 3 0m 左右 6 山青煤 位于太原組中部 煤層厚度 0 38 2 43m 一般 1 5m 穩(wěn)定可采 結(jié)構(gòu)簡 單 部分地區(qū)在距底板 0 2m 處有一層 0 05 0 2m 厚的夾矸 煤層直接頂板為 黑色粉砂巖 局部地區(qū)為厚度 0 0 88m 的不穩(wěn)定石灰?guī)r 分布呈弧島狀 其老 頂為細中粒砂巖 堅硬 厚度 2 3m 底板為黑灰色粉砂巖 厚 0 39 1 87m 其下為間接底板伏青石灰?guī)r 7 煤 小青煤 位于太原組中部 煤層厚度 0 04 2 83m 厚度極不穩(wěn)定 一般 1 24m 結(jié) 構(gòu)復(fù)雜 含夾矸 1 2 層 夾矸厚度最大者可達 1 3 0m 直接頂板為小青石灰 巖 厚度 0 3 3 48m 一般厚度 0 1 65m 灰?guī)r發(fā)育極不穩(wěn)定 有時相變?yōu)榉?砂巖 其厚度 1 3m 左右 底板為 3m 厚的灰色粉砂巖 8 煤 大青煤 位于太原組下部 煤層厚度 0 29 1 56m 一般厚 1 12m 結(jié)構(gòu)簡單 不含 夾矸 全井田穩(wěn)定可采 直接頂板為石灰?guī)r 厚度 3 62 7 06m 平均厚度 5 3m 其底板為 7 95 2 36m 厚粉砂巖 中國礦業(yè)大學(xué) 2014 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 第 10 頁 9 煤 下架煤 位于太原組下部 煤層厚度 1 26 4 09m 一般厚 2 85m 煤層穩(wěn)定可采 煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜 含夾矸 2 3 層 厚 0 1 0 2m 其頂板為不穩(wěn)定的石灰?guī)r 灰 巖厚度極不穩(wěn)定 一般為 0 7m 大部分地區(qū)相變?yōu)榉凵皫r 底板為 7m 厚的粉 砂巖 1 3 3 煤質(zhì)牌號 本礦煤質(zhì)牌號主要為瘦煤和貧煤 僅個別點精煤揮發(fā)分高 近似瘦煤 2 4 6 7 煤為瘦煤 詳見煤質(zhì)特征表 1 3 1 3 4 煤質(zhì)特征 1 物理性質(zhì)和煤巖特征 本區(qū)各煤層均呈黑色 灰黑色 條痕為灰黑色及灰色 具玻璃光澤 瀝青 光澤及似金屬光澤 貝殼狀 眼球狀及參差狀斷口 半松軟 半堅硬 呈塊狀 及粉狀 外生裂隙發(fā)育 性脆 煤巖組分多由亮煤組成 鏡煤及暗煤次之 屬 半亮型和半暗型煤 條帶狀結(jié)構(gòu) 煤巖鏡下鑒定均質(zhì)鏡質(zhì)組表面光亮 反射光呈亮黃色及亮黃白色 具明顯 的消光現(xiàn)象 有機組分界限難以區(qū)分 個別的可見條帶狀鏡質(zhì)體 絲質(zhì)體 絲 質(zhì)碎屑體 氧化絲質(zhì)體及粗粒體 保存較好的絲炭胞腔 有的還存在定向的煤 的原始結(jié)構(gòu)及形態(tài)各異的半鏡質(zhì)組和半絲質(zhì)組 穩(wěn)定組分的孢子體等 無機組分以層狀 塊狀 透鏡狀及分散狀粘土為主 次為裂隙充填狀 細 胞充填狀的方解石 細晶狀 半棱角狀的石英 分散狀 結(jié)核狀的黃鐵礦等 無機組分含量在 8 19 2 之間 2 化學(xué)性質(zhì) 工藝性質(zhì)及煤類 2 為 低硫 平均值 0 45 中灰分 20 5 經(jīng) 1 5 比重液浮選后灰 分下降為 9 8 原煤磷含量為 0 0532 發(fā)熱量平均為 35420J G 4 6 7 煤屬中 富硫煤 平均值 1 064 3 36 中 高灰分煤 平 均值 14 2 24 4 經(jīng) 1 5 比重液浮選后灰分可降為 7 30 11 87 原煤磷 含量為 0 005 0 039 發(fā)熱量一般大于 35588J G 8 9 煤屬高 富硫煤 3 504 3 667 中 高灰分煤 平均值介于 7 21 28 41 經(jīng) 1 5 比重液浮選后灰分可降為 5 97 9 66 原煤磷含量 為 0 013 0 0265 8 煤發(fā)熱量為 34721J G 9 煤發(fā)熱量為 34721J G 表 1 2 煤層特征表 煤 層 編 號 煤 層 厚 度 m 最 小 最 大 平 均 距下層 煤間距 m 頂 板 巖 性 底 板 巖 性 煤層 結(jié)構(gòu) 穩(wěn)定性 可采 程度 1 0 2 0 550 4 9 粉 砂 巖砂 泥 互 層 簡單 不穩(wěn)定 不可采 1 下 0 0 28 12 細 粒 砂 巖 簡單 不穩(wěn)定 不可采 中國礦業(yè)大學(xué) 2014 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 第 11 頁 0 2 頁 巖 2 3 0 8 05 5 28 粉 砂 巖粉 砂 巖 復(fù)雜 不穩(wěn)定 可采 3 0 45 0 80 57 9 粉 砂 巖細 粒 砂 巖 簡單 穩(wěn)定 不可采 5 上 0 15 0 390 2 7 粉 砂 巖中 粒 砂 巖 簡單 不穩(wěn)定 不可采 5 0 2 0 490 3 11 粉 砂 巖粉 砂 巖 簡單 不穩(wěn)定 不可采 伏 青 煤 0 15 0 42 0 25 6 石 灰 巖 細 砂 巖 簡單 穩(wěn)定 不可采 7 上 0 0 350 3 11 粉 砂 巖細 砂 巖 簡單 不穩(wěn)定 不可采 表 1 3 煤質(zhì)特征表 煤 層 名 稱 煤種 貧瘦煤 水分 灰分 灰發(fā)分 硫 矸 發(fā)熱量 卡 4 04 0 52 26 08 15 9 23 06 16 76 0 94 0 25 0 09 0 009 36140 31623 2 瘦 1 18 5 20 54 19 27 0 45 0 85 35420 1 12 0 43 18 05 10 21 18 23 25 01 2 19 1 93 36701 36098 3 瘦 0 72 15 21 10 30 2 06 36454 8 16 0 44 25 19 14 7 20 72 14 9 5 82 1 72 0 006 0 003 36341 357674 瘦 1 92 18 92 17 07 3 36 0 005 36056 1 05 0 36 30 02 9 22 24 24 9 63 3 27 1 01 0 07 0 029 36630 35127 6 瘦 0 67 22 57 18 43 2 38 0 639 35726 3 03 0 35 31 68 14 05 21 27 14 08 3 93 1 34 0 012 0 003 36417 352957 瘦 20 5 17 13 2 85 0 0075 36019 2 52 0 39 27 0 8 01 20 08 12 89 4 12 2 31 0 07 0 003 36207 352118 貧 1 5 14 38 15 04 3 05 0 0265 35739 中國礦業(yè)大學(xué) 2014 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 第 12 頁 4 68 0 2 35 08 20 56 18 4 13 23 5 71 2 33 0 022 0 007 35458 338929 貧 1 28 26 64 15 27 3 67 0 013 34721 1 3 5 煤的瓦斯 自燃 牛兒莊礦為低瓦斯礦井 2002 年礦井瓦斯鑒定情況為 CH4 相對涌出量 1 68m3 t 煤塵有爆炸性 爆炸指數(shù)為 15 0 18 0 煤層有自燃發(fā)火傾向 自 燃發(fā)火周期不詳 2 井田境界與儲量 2 1 井田境界 2 1 1 井田境界確定依據(jù) 煤田劃分為井田時 要保證各井田有合理的尺寸和境界 使煤田各部分都 能得到合理的開發(fā) 煤田范圍劃分為井田的原則有 1 要充分利用自然條件劃分 在可能的條件下 應(yīng)盡量利用地形 地物 地質(zhì)構(gòu)造 水文地質(zhì)以及煤層特征等自然條件 以減少煤柱損失 提高資源采 出率 充分保護地面設(shè)施 2 要有與礦區(qū)開發(fā)強度相適應(yīng)的井田范圍 要保證井田范圍與礦井生產(chǎn)能 力相適應(yīng) 有足夠的儲量和服務(wù)年限及合理的尺寸 3 照顧全局 處理好與臨礦的關(guān)系 4 直線原則 井田的劃分應(yīng)盡量采用直線或折線 有利于礦井的設(shè)計和生 產(chǎn)管理工作的開展 2 1 2 井田境界 本井田西至 F4 斷層為界 東部自北向南分別以 F18 BF7 F22 斷層與羊 渠河礦相隔 東北角與小屯礦毗鄰 北以 F11 斷層和技術(shù)邊界與薛村礦為界 南與五礦井田相連 以技術(shù)邊界為界 全井田近似菱形 2 1 3 井田賦存特征 根據(jù)以上劃分原則及井田拐點坐標(biāo) 確定南北走向長度約為 3 4km 東西 傾斜長度大約為 3 2km 井田面積 10 88 km2 見圖 2 1 井田賦存狀況示意圖 中國礦業(yè)大學(xué) 2014 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 第 13 頁 圖 2 1 井田賦存狀況示意圖 2 2 礦井儲量計算 2 2 1 儲量計算基礎(chǔ) 1 根據(jù)牛兒莊礦井田地質(zhì)勘探精查地質(zhì)報告提供的 1 5000 煤層底板等高 線圖上計算的 儲量計算可靠 2 依據(jù) 生產(chǎn)礦井儲量管理規(guī)程 煤厚 能利用儲量最低可采厚度為 0 7m 煤的灰份指標(biāo)能利用儲量灰份最高不大于 40 含 40 暫不能利用 儲量灰份最高不大于 50 含 50 超過 51 則不計儲量 暫不能利用儲量厚 0 6m 3 依據(jù)國務(wù)院過函 1985 5 號文 關(guān)于酸雨控制區(qū)及二氧化硫污染控制區(qū) 有關(guān)問題的批復(fù) 內(nèi)容要求 禁止新建煤層含硫份大于 3 的礦井 硫份大于 3 的 煤層儲量列入平衡表外的儲量 4 儲量計算厚度 夾石厚度不大于 0 05m 時 與煤分層合并計算 復(fù)雜結(jié) 構(gòu)煤層的夾石總厚度不超過每分層厚度的 50 時 以各煤分層總厚度作為儲量 計算厚度 5 井田內(nèi)主要煤層穩(wěn)定 厚度變化不大 煤層產(chǎn)狀平緩 勘探工程分布比 較均勻 采用地質(zhì)塊段的算術(shù)平均法 6 煤層容重 2 煤層平均容重為 1 33 1 39t m3 之間 2 2 2 礦井工業(yè)儲量 礦井工業(yè)儲量是指在井田范圍內(nèi) 經(jīng)地質(zhì)勘探 煤層厚度和質(zhì)量均合乎開 采要求 地質(zhì)構(gòu)造比較清楚 根據(jù)已勘探的煤種為瘦煤 且主要用于非煉焦用煤 由 表 2 1 知最低可 采厚度為 0 7m 中國礦業(yè)大學(xué) 2014 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 第 14 頁 表 2 1 儲量計算厚度 灰分指標(biāo) 儲量類別 能利用儲量 尚可利用儲量 煤的種類 煉焦用煤 非煉焦 用煤 褐煤 煉焦用煤 非煉焦 用煤 褐煤 緩斜煤層 0 25 0 7 0 7 0 8 0 5 0 6 0 7 緩斜煤層 25 45 0 6 0 7 0 7 0 4 0 5 0 6 最低可 采厚度 m 急斜煤層 45 0 5 0 6 0 6 0 4 0 4 0 5 最低灰分 40 50 下三組煤由于受奧灰水影響 在當(dāng)前技術(shù)條件下不能開采 本礦井設(shè)計對 2 煤層進行開采設(shè)計 它的平均厚度為 8m 本次儲量計算是在精查地質(zhì)報告提供的 1 5000 煤層底板等高線圖上計算 的 儲量計算可靠 一 礦井地質(zhì)儲量 1 井田面積的計算 井田內(nèi)主采可采煤層為 2 煤層 平均厚度 8m 厚度穩(wěn)定 均按平均厚度 計算 本區(qū)礦井儲量采用網(wǎng)格法 將井田分為三個塊段 根據(jù)等高線疏密程度劃 分面積塊段 具體分塊情況見圖 2 2 井田面積計算圖 根據(jù)每個面積小塊的等 高線水平間距和高差計算出面積小塊的煤層傾角 用 CAD 命令計算面積小塊 的水平面積 再計算出傾斜面積 最后將各個小塊面積相加即得出井田面積 2 井田地質(zhì)儲量的計算 井田范圍內(nèi)的煤炭地質(zhì)資源量是礦井設(shè)計的基本依據(jù) 煤炭地質(zhì)資源量是 由煤層面積 容重及厚度相乘所得 其公式一般為 Zd S M R cos10 2 1 式中 Z d 礦井的工業(yè)儲量 S 井田水平面積 礦 10 8km2 M 煤層的厚度 8m R 煤的容重 1 3t m 3 cos 煤層傾角 根據(jù)地質(zhì)勘探情況 按煤層傾角將礦井劃分為二個塊段 A 塊段 水平面 積 6 66 平方公里 傾角 10 B 塊段 水平面積 2 68 平方公里 傾角 11 c 塊段 水平面積 1 36 平方公里 傾角 9 如圖 2 2 所示 中國礦業(yè)大學(xué) 2014 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 第 15 頁 圖 2 2 地 質(zhì) 塊 段 劃 分 圖 則分別計算個塊段地質(zhì)儲量為 Z111b 6 66 1000000 1 3 8 cos10 7520 16 萬噸 Z122b 2 68 1000000 1 3 8 cos11 3100 25 萬噸 Z2m11 1 36 1000000 1 3 8 cos9 1531 17 萬噸 地質(zhì)資源量為 Zd 7520 16 3100 25 1531 17 12151 58 萬噸 二 工業(yè)儲量的計算 礦井工業(yè)儲量是指在井田范圍內(nèi) 經(jīng)過地質(zhì)勘探 煤層厚度與質(zhì)量 均合乎開采要求 地質(zhì)構(gòu)造比較清楚 目前可供利用的可列入平衡表內(nèi)的 儲量 礦井工業(yè)儲量是進行礦井設(shè)計的資源依據(jù) 一般也就是列入平衡表 內(nèi)的量 礦井工業(yè)儲量 地質(zhì)資源量中探明的資源量 331 和控制的資源量 332 經(jīng) 分類得出的經(jīng)濟的基礎(chǔ)儲量 111b 和 122b 邊際經(jīng)濟的基礎(chǔ)儲量 2M11 和 2M22 連同地質(zhì)資源量中推斷的資源量 333 的大部 歸類為礦井工業(yè)儲量 在儲量的分配探明儲量 控制儲量 推斷儲量按 6 3 1 分配 經(jīng)濟基礎(chǔ) 儲量 邊際經(jīng)濟基礎(chǔ)儲量按 90 10 分配 次邊際經(jīng)濟基礎(chǔ)儲量不計 各種 儲量分配表見表 2 2 探明儲量 Mt 控制儲量 Mt 推斷儲量 Mt 類別 經(jīng)濟儲量 Mt 邊際儲量 Mt 經(jīng)濟儲量 Mt 邊際儲量 Mt 12 15 中國礦業(yè)大學(xué) 2014 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 第 16 頁 表 2 2 儲量分配表 礦井工業(yè)儲量按下式計算 Zg 111b 122b 2M11 2M22 333k 2 2 式中 k 取值為 0 9 Zg 51 04 25 52 21 87 10 94 12 15x0 9 120 31Mt 2 2 3 礦井可采儲量 一 各類永久煤柱留設(shè)寬度及其依據(jù) 1 工業(yè)廣場保護煤柱 維護帶寬度為 5 20m 2 井田境界煤柱損失 維護帶寬度為 20m 工業(yè)場地占地面積 根據(jù) 煤礦設(shè)計規(guī)范中若干條文件修改決定的說明 中第十五條 工業(yè)場地占地面積指標(biāo)見表 2 3 表 2 3 工業(yè)場地占地面積指標(biāo) 井 型 萬 t a 占地面積指標(biāo) 公頃 10 萬 t 240 及以上 1 0 120 180 1 2 45 90 1 5 9 30 1 8 二 礦井設(shè)計儲量 礦井設(shè)計儲量 礦井工業(yè)儲量減去設(shè)計計算的斷層煤柱 防水煤柱 井田 境界煤柱 地面建 構(gòu) 筑物煤柱等永久煤柱損失量后的儲量 稱礦井設(shè)計儲量 各類永久煤柱的計算 本區(qū)永久煤柱主要包括井田邊界煤柱 斷層保護煤柱和工業(yè)廣場保護煤柱 具體留設(shè)如下 1 井田邊界保護煤柱 井田邊界煤柱采用 20m 保護煤柱 保護煤柱煤量計算公式如下 Pb L B M cos 2 3 數(shù)量 51 04 25 52 21 87 10 94 合計 76 56 32 81 中國礦業(yè)大學(xué) 2014 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 第 17 頁 式中 Z 邊界煤柱損失量 L 邊界長度 B 邊界寬度 M 煤層厚度 煤的容重 煤層平均傾角 則井田的邊界保護煤柱為 7 5 20 8 1 3 103 10 4 cos10 1 69Mt 2 3 20 8 1 3 103 10 4 cos16 0 32Mt 3 2 20 8 1 3 103 10 4 cos9 0 72Mt Pb 1 69 0 32 0 72 2 73Mt 2 工業(yè)廣場煤柱 根據(jù)煤炭工業(yè)工程項目建設(shè)用地指標(biāo)規(guī)定 本礦井設(shè)計生產(chǎn)能力為 120 萬 噸 年 所以取工業(yè)廣場的尺寸為 300m 500m 的長方形 煤層的平均傾角為 10 工業(yè)廣場的中心處在井田傾向的上部 其中心處埋藏深度為 236m 該處表土層 厚度為 18m 主井 副井 風(fēng)井 地表建筑物均布置在工業(yè)廣場內(nèi) 工業(yè)廣場 按 I 級保護留維護帶 寬度為 20m 本礦井的地質(zhì)條件及沖積層和基巖層移動 角見 表 2 4 工業(yè)廣場煤柱損失量的計算公式為 Pg Si M 式 2 4 式中 S i 梯形的面積 m 2 M 2 號煤層的平均厚度 m 煤的容重 t m 3 其中 S i 上寬 下寬 高 2 Cos10 500 85 598 28 750 46 2 Cos10 418788 89 m2 代入數(shù)據(jù)得 Pg 418788 89 8 1 3 4 66 Mt 則工業(yè)廣場壓煤量為 4 66Mt 表 2 4 巖層移動角 廣場中 心深度 m 煤層 傾角 煤層 厚度 m 沖擊層 厚度 m 403 10 8 18 45 70 70 70 中國礦業(yè)大學(xué) 2014 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 第 18 頁 圖 2 3 工業(yè)廣場保護煤柱 2 3 3 采區(qū)設(shè)計損失 按中厚煤層情況下 采區(qū)采出率不小于 75 計算損失量 2 3 4 礦井設(shè)計可采儲量計算 Zk Zg P C 2 4 式中 Z k 可采儲量 Mt P 永久煤柱損失量 Mt C 采區(qū)回采率 取 75 2 3 5 設(shè)計可采儲量計算結(jié)果匯編表 表 2 3 可采儲量計算 1 工業(yè)儲量 Mt 保護煤柱損失量 Mt 可采儲量 Mt 2 120 31 7 39 84 69 備注 2 煤層平均厚度 8m 平均角度 10o 采區(qū)可采率 75 儲量備用系數(shù) 1 39 煤的平 均容重 1 3t m 3 煤層地質(zhì)構(gòu)造簡單 賦存穩(wěn)定 開采條件好 中國礦業(yè)大學(xué) 2014 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 第 19 頁 3 礦井工作制度 設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 3 1 礦井工作制度 礦井設(shè)計年工作日 330d 三八 工作制 即其中二班采煤 一班準(zhǔn)備 每 班 8h 每日 8 點至 16 點為早班 16 點至 24 點為中班 24 點至次日 8 點為夜 班 安排早班檢修 中 夜班生產(chǎn) 生產(chǎn)班每班主井提升時間為 8h 每天凈提 升時間 16h 3 2 礦井設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 3 2 1 礦井設(shè)計生產(chǎn)能力確定的依據(jù) 煤炭工業(yè)設(shè)計礦井設(shè)計規(guī)范 第 2 2 1 規(guī)定 礦井設(shè)計生產(chǎn)能力 應(yīng)根據(jù) 資源條件 開采條件 技術(shù)裝備 經(jīng)濟效益及市場對煤炭需求等因素 經(jīng)多方 案的比較或系統(tǒng)優(yōu)化后確定 論證礦井設(shè)計生產(chǎn)能力應(yīng)進行第一開采水平或不 小于 25a 配產(chǎn) 配產(chǎn)應(yīng)符合合理開采程序 厚 薄煤層 不同煤類搭配開采 同時生產(chǎn)的采區(qū)數(shù)及采區(qū)內(nèi)同時生產(chǎn)的工作面?zhèn)€數(shù) 應(yīng)符合本規(guī)范第 3 3 5 條規(guī) 定 采區(qū)生產(chǎn)能力應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件 煤層生產(chǎn)能力 采掘機械化程度和采區(qū)同 時生產(chǎn)的工作面?zhèn)€數(shù)及其接替關(guān)系等因素確定 應(yīng)提高工作面單產(chǎn) 采區(qū)內(nèi)同 時生產(chǎn)的綜采工作面宜一個面 不應(yīng)超過兩個面 普采工作面宜為兩個面 不 應(yīng)超過 3 個面 并應(yīng)保證采區(qū)及工作面的合理接替 礦區(qū)規(guī)模可依據(jù)以下條件確定 1 資源情況 煤田地質(zhì)條件簡單 儲量豐富 應(yīng)加大礦區(qū)規(guī)模 建設(shè)大型礦井 煤田地 質(zhì)條件復(fù)雜 儲量有限 則不能將礦區(qū)規(guī)模定得太大 2 開發(fā)條件 包括礦區(qū)所處地理位置 是否靠近老礦區(qū)及大城市 交通 鐵路 公路 水運 用戶 供電 供水 建筑材料及勞動力來源等 條件好者 應(yīng)加大開發(fā) 強度和礦區(qū)規(guī)模 否則應(yīng)縮小規(guī)模 3 國家需求 對國家煤炭需求量 包括煤種 煤質(zhì) 產(chǎn)量等 的預(yù)測是確定礦區(qū)規(guī)模的 一個重要依據(jù) 4 投資效果 投資少 工期短 生產(chǎn)成本低 效率高 投資回收期短的應(yīng)加大礦區(qū)規(guī)模 反之則縮小規(guī)模 3 2 2 核算礦井服務(wù)年限 中國礦業(yè)大學(xué) 2014 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 第 20 頁 根據(jù)礦井實際的地層和煤層特征 本礦井主采煤層為 2 煤 厚為 8m 平 均傾角 10 賦存較穩(wěn)定 為兩水平開拓 礦井服務(wù)年限的計算公式 T KAZk 3 1 式中 T 礦井服務(wù)年限 K 儲量備用系數(shù) 取 1 4 A 礦井設(shè)計生產(chǎn)能力 牛兒莊礦井設(shè)計生產(chǎn)能力 120 萬 t a 儲量備用系數(shù) 1 4 計算 因此 礦井 服務(wù)年限為 T 84 69 120 1 4 50 4a 因 50 4a 50a 符合 2003 年我國設(shè)計規(guī)定的大型礦井服務(wù)年限至少在 50a 以上的標(biāo)準(zhǔn) 滿足設(shè)計要求 結(jié)合目前我國煤炭行業(yè)的實際情況和隨著采煤技術(shù)及社會生產(chǎn)力的發(fā)展 一水平服務(wù)年限 31a 符合當(dāng)前實際并且滿足 煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范 要求 具體要求見表 3 1 表 3 1 各類井型的礦井和第一水平設(shè)計服務(wù)年限 第一開采水平設(shè)計服務(wù)年限 煤層傾角 煤層傾角 煤層傾角 礦井設(shè)計 生產(chǎn)能力 萬噸 a 礦井服務(wù)年限 a 25 度 25 45 45 度 600 及以上 70 35 300 500 60 30 120 240 50 25 20 15 45 90 40 20 15 15 3 2 4 井型校核 通過對實際煤層開采能力 輔助生產(chǎn)能力 儲量條件及安全條件等因素對 井型加以校核 1 煤層開采能力 本井田 2 煤層賦存穩(wěn)定的厚煤層 平均傾角為 10 地質(zhì)結(jié)構(gòu)簡單 易于 采用綜合機械化開采 據(jù)實習(xí)礦井生產(chǎn)實際 可布置一個綜合機械化采煤工作 面保產(chǎn) 煤層開采能力能滿足礦井設(shè)計生產(chǎn)能力 2 輔助生產(chǎn)系統(tǒng)能力校核 本設(shè)計的礦井為大型礦井 開拓方式為立井加暗斜井兩水平開拓 主井采 用箕斗提升 能滿足提升方面的要求 大巷采用強力膠帶輸送機運煤 運輸能 中國礦業(yè)大學(xué) 2014 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 第 21 頁 力也能達到要求 且機械化程度高 井底車場調(diào)車和通過能力均能滿足要求 各輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)都能滿足要求 不會影響生產(chǎn)能力 3 安全條件校核 本礦井 2 煤層具有煤塵爆炸性危險 但在設(shè)計時制定了相關(guān)的管理措施 該礦正常涌水量為 5m 3 min 最大涌水量為 5 67m 3 min 該礦屬于低瓦斯 礦井 所以工作面采用雙巷進風(fēng)通風(fēng)方式 經(jīng)通風(fēng)設(shè)計表明通風(fēng)滿足要求 所 以 各項安全條件均可得到保證 不會影響礦井的年生產(chǎn)能力 4 儲量條件校核 礦井的設(shè)計生產(chǎn)能力與整個礦井的工業(yè)儲量相適應(yīng) 保證有足夠的服務(wù)年 限 井田的可采儲量為 82 16 萬 t 服務(wù)年限為 50 4a 滿足 煤炭工業(yè)礦井設(shè) 計規(guī)范 要求 中國礦業(yè)大學(xué) 2014 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 第 22 頁 4 井田開拓 4 1 井田開拓的基本問題 井田開拓是指在井田范圍內(nèi) 為了采煤 從地面向地下開拓一系列巷道進 入煤體 建立礦井提升 運輸 通風(fēng) 排水和動力供應(yīng)等生產(chǎn)系統(tǒng) 這些用于 開拓的井下巷道的形式 數(shù)量 位置及其互相聯(lián)系和配合稱為開拓方式 合理 的開拓方式 需要對技術(shù)可行的幾種開拓方式進行技術(shù)經(jīng)濟比較 才能確定 4 1 1 井田開拓的基本問題 確定開拓問題 需根據(jù)國家政策 綜合考慮地質(zhì) 開采技術(shù)等諸多條件 經(jīng)全面比較后才能確定合理的方案 在解決開拓問題時 應(yīng)遵循下列原則 1 貫徹執(zhí)行國家有關(guān)煤炭工業(yè)的技術(shù)政策 為早出煤 出好煤高產(chǎn)高效創(chuàng) 造條件 在保證生產(chǎn)可靠和安全的條件下減少開拓工程量 尤其是初期建設(shè)工 程量 節(jié)約基建投資 加快礦井建設(shè) 2 合理集中開拓部署 簡化生產(chǎn)系統(tǒng) 避免生產(chǎn)分散 做到合理集中生產(chǎn) 3 合理開發(fā)國家資源 減少煤炭損失 4 必須貫徹執(zhí)行煤礦安全生產(chǎn)的有關(guān)規(guī)定 要建立完善的通風(fēng) 運輸 供 電系統(tǒng) 創(chuàng)造良好的生產(chǎn)條件 減少巷道維護量 使主要巷道經(jīng)常保持良好狀 態(tài) 5 要適應(yīng)當(dāng)前國家的技術(shù)水平和設(shè)備供應(yīng)情況 并為采用新技術(shù) 新工藝 發(fā)展采煤機械化 綜掘機械化 自動化創(chuàng)造條件 6 根據(jù)用戶需要 應(yīng)照顧到不同煤質(zhì) 煤種的煤層分別開采 以及其它有 益礦物的綜合開采 4 1 2 確定井筒形式 數(shù)目 位置 坐標(biāo) 1 井筒形式的確定 井筒形式有三種 平硐 斜井 立井 一般情況下 平硐最簡單 斜井次 之 立井最復(fù)雜 平硐開拓受地形條件限制 只有在地形條件合適 煤層賦存 較高的山嶺 丘陵或溝谷地區(qū) 且便于布置工業(yè)場地和引進鐵路 上山部分儲 量大致能滿足同類型水平服務(wù)年限要求 斜井開拓與立井開拓相比 井筒施工設(shè)備與工序比較簡單 掘進速度快 井筒施工單價低 初期投資少 地面工業(yè)建筑井筒裝備 井底車場及硐室都比 較簡單 井筒延伸施工方便 生產(chǎn)干擾少 不易受底板含水煤層的威脅 主提 升膠帶化有相當(dāng)大的提升能力 可以滿足特大型礦井提升需要 斜井井筒也可 以作為安全出口 井下一旦發(fā)生事故 人員可以從主斜井迅速撤離 中國礦業(yè)大學(xué) 2014 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 第 23 頁 立井開拓不受煤層傾角 厚度 深度 瓦斯及水文地質(zhì)等自然條件的限制 在采深相同的條件下 立井井筒短 提升速度快 提升能力大 對輔助提升特 別有利 井筒通風(fēng)斷面大 可以滿足低瓦斯礦井 煤與瓦斯突出礦井需風(fēng)量的 要求 且阻力小 對深井開拓特別有利 當(dāng)表