采矿工程毕业设计（论文）-羊东矿井1.2Mta新井设计【全套图纸】

中 国 矿 业 大 学 本科生毕业论 文 姓 名： 学 号： ：21056046 学 院： 应应用技用技术术学院学院 专 业： 采采矿矿工程工程 设计题目： 羊羊东矿东矿井井 1.2Mt/a 新井新井设计设计 专 题： 煤与瓦斯突出的煤与瓦斯突出的现现状及分析状及分析 指导教师： 职 称： 2009 年 6 月 徐州 中国矿业大学毕业论文任务书 学院 应应用技用技术术学院学院 专业年级 采采矿矿 05-3 学生姓名 任任务务下下达达日日期期：2008 年 10 月 15 日 毕业论文日期：毕业论文日期：2009 年 3 月 10 日至 2009 年 6 月 6 日 毕业论文题目：毕业论文题目：羊东矿井 1.2Mt/a 新井设计 毕业论文专题题目：毕业论文专题题目： 煤与瓦斯突出的现状及分析 毕业论文主要内容和要求：毕业论文主要内容和要求： 按采矿工程毕业设计大纲要求，完成羊东矿井 1.20Mt/a 新井 设计。专题为煤与瓦斯突出的现状及分析，翻译为 3000 字符的 英译汉文章。 院长签字： 指导教师签字： 摘 要 本设计包括三个部分：一般部分、专题部分和翻译部分。 一般部分是羊东矿井 1.2Mt/a 新井设计。全篇共分为十章：矿井概述及 井田地质特征、井田境界和储量、矿井工作制度、设计生产能力及服务年 限、井田开拓、准备方式采区巷道布置、采煤方法、井下运输、矿井提 升与运输、矿井通风与安全和矿井主要经济技术指标。 羊东矿井位于河北省邯郸市西部，是峰峰矿区最东边一个矿井，交通 便利。井田走向长约 5.6km，倾向长约 3.0km，井田总面积为 16.8km2。主 采煤层为 2 号煤，平均倾角为 13，煤层平均总厚为 6.5m，井田地质条件 较为简单。 矿井工作制度为“三八”制。矿井的采煤方法主要为走向长壁综合机 械化放顶煤开采，矿井开拓方式为双立井开拓方式。 矿井布置一个工作面生产，一个工作面备用，年生产能力为 120 万 t/a，工作面长度为 162 m。运输大巷采用胶带输送机运煤，大巷辅助运输采 用电机车运输材料和矸石。矿井前期采用中央分列式通风，后期采用两翼 对角式的通风方式。 专题部分题目是煤与瓦斯突出的现状及分析。 翻译部分的英文题目为“Analysis of main roof breaking form and Its mechanism during first weighting in longwall face” 。 关键词：综放工作面 服务年限 含煤地层 储量 顶板 采出率 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 ABSTRACT This design includes of three parts: the general part, special subject part and translation part. The general part is the new mine design of Yangdong mine with the capacity of 1.2 million tons per year. is divided into 10 chapters : Overview of mine and mine geology, mine realm and reserves, the system of mine, design and production capacity and service life, mine development, preparation method- panel design, mining methods, underground transportation, Mine Hoist and transport, mine ventilation and mine safety and the major economic and technical index. Yangdong mine lines in West of Handan in HeBei province. The traffic of road and railway is very convenience to the mine. The geological structure of this area is simple. The run of the minefield is 5.6 km ,the width is about 3.0km，the area is 16.82.The two is the main coal seam, and its dip angle is 13 degree. The thickness of the mine is about 6.5m in all. “three-eight” working system is adopted. Mining methods is fully mechanized long wall top coal caving mining. The mine is explored with double shafts. There are a working face and a reserved face, and the production capacity is 1.2 million tons per year. The length of face is 162 m. The big lane of transportation uses the adhesive tape to transport the coal, and the big lane assistance transportation uses the electric locomotive to transport material and the gangue. The way for roadway auxiliary is central compound ventilates. Mine pre-past by the central ventilation, the two wings of the latter part of a diagonal ventilation. The topic of special subject part is “ Present stata and analysis of coal and outburst ”. The English topic of translation part is “Analysis of main roof breaking form and Its mechanism during first weighting in longwall face”. Keywords :Comprehensive caving face; Service life; Coal-bearing sequences; Reserve; Roof; Recovery 目目 录录 一般部分一般部分 ABSTRACTABSTRACT 7 7 1 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 1.1 矿区概述 .1 1.1.11.1.1 井田交通位置井田交通位置 1 1.1.21.1.2 地形及地貌地形及地貌 2 1.1.31.1.3 河流及水体河流及水体 2 1.1.41.1.4 气象及地震气象及地震 2 1.1.51.1.5 工农业生产和主要建材供应工农业生产和主要建材供应.2 1.1.61.1.6 水源及电源水源及电源 2 1.1.71.1.7 邻近矿井概况邻近矿井概况.3 1.2 井田地质特征.3 1.2.11.2.1 井田地层井田地层 3 1.2.21.2.2 地质构造地质构造 .6 1.2.31.2.3 地温地温 6 1.3 煤层及煤质.6 1.3.11.3.1 煤层赋存条件煤层赋存条件 .6 1.3.21.3.2 煤质煤质 .7 1.3.31.3.3 区域水文地质区域水文地质 .8 1.3.41.3.4 瓦斯、煤尘爆炸及煤的自燃瓦斯、煤尘爆炸及煤的自燃 .8 2 2 井田境界和储量井田境界和储量 1010 2.1 井田境界10 2.1.12.1.1 井田边界井田边界 10 2.1.22.1.2 开采边界扩大的可能性开采边界扩大的可能性 10 2.2 矿井储量10 2.2.12.2.1 储量计算基础储量计算基础 11 2.2.22.2.2 地质储量地质储量 Z Z 计算计算 11 2.2.32.2.3 工业储量计算工业储量计算 12 2.2.42.2.4 设计储量设计储量 ZsZs 计算计算.13 2.32.3 矿井设计可采储量矿井设计可采储量 Z ZK K.14 2.3.12.3.1 工业广场煤柱留设工业广场煤柱留设 .15 2.3.22.3.2 井筒煤柱和大巷煤柱损失井筒煤柱和大巷煤柱损失 16 3 3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 1717 3.1 矿井工作制度17 3.2 矿井设计能力17 3.2.13.2.1 矿井设计生产能力的确定矿井设计生产能力的确定 17 3.3 矿井服务年限17 3.3.13.3.1 矿井服务年限的确定矿井服务年限的确定 17 3.3.23.3.2 第一水平服务年限第一水平服务年限 18 4 4 井田开拓井田开拓 1919 4.1 井田开拓的基本问题19 4.1.14.1.1 井硐的形式、数目、位置井硐的形式、数目、位置 19 4.1.24.1.2 工业场地位置、形式和面积工业场地位置、形式和面积 21 4.1.34.1.3 开采水平的确定及阶段划分开采水平的确定及阶段划分 22 4.1.44.1.4 大巷布置大巷布置 24 4.1.54.1.5 井底车场的布置井底车场的布置 25 4.1.64.1.6 矿井开拓延伸方案矿井开拓延伸方案 26 4.2 开拓方案26 4.2.14.2.1 可行开拓方案可行开拓方案 26 4.34.3 矿井基本巷道34 4.3.14.3.1 井筒井筒 34 4.3.24.3.2 井底车场井底车场 39 4.3.34.3.3 井底车场硐室井底车场硐室 41 4.3.44.3.4 井底车场巷道及硐室支护井底车场巷道及硐室支护 42 4.3.54.3.5 井底车场铺轨井底车场铺轨 42 4.44.4 主要开拓巷道主要开拓巷道42 5 5 准备方式准备方式- -采区巷道布置采区巷道布置 4848 5.1 煤层的地质特征48 5.1.15.1.1 首采区位置首采区位置 48 5.1.25.1.2 煤质与地质情况煤质与地质情况 48 5.1.35.1.3 顶底板构造特征顶底板构造特征 49 5.2 采区巷道布置及生产系统49 5.2.15.2.1 确定采区巷道布置及生产系统的原则确定采区巷道布置及生产系统的原则 49 5.2.25.2.2 确定采区巷道布置确定采区巷道布置 50 5.2.35.2.3 采区数目及位置采区数目及位置 51 5.2.45.2.4 采区巷道布置参数确定采区巷道布置参数确定 51 5.2.55.2.5 采区生产系统采区生产系统 52 5.2.65.2.6 采区内巷道掘进方法采区内巷道掘进方法 53 5.2.75.2.7 采区生产能力确定采区生产能力确定 55 5.2.85.2.8 采区采出率采区采出率 57 5.3 采区车场选型设计.57 5.3.15.3.1 车场车场 57 5.3.25.3.2 采区主要硐室的布置采区主要硐室的布置 59 6 6 采煤方法采煤方法 6161 6.16.1 采煤工艺方式.61 6.1.16.1.1 采区煤层特征及地质条件采区煤层特征及地质条件 61 6.1.26.1.2 采煤方法确定采煤方法确定 61 6.1.36.1.3 回采工作面参数的确定回采工作面参数的确定 62 6.1.46.1.4 回采工艺及其设备回采工艺及其设备 63 6.1.56.1.5 工作面运输方式及运输机械工作面运输方式及运输机械 64 6.1.66.1.6 工作面支护方式及支架选型工作面支护方式及支架选型 66 6.1.76.1.7 端头支护及超前支护方式端头支护及超前支护方式 68 6.1.86.1.8 采煤工艺采煤工艺 69 6.1.96.1.9 各工艺流程注意事项各工艺流程注意事项 71 6.1.106.1.10 回采工作面吨煤成本回采工作面吨煤成本 .73 6.1.116.1.11 回采工作面正规循环作业回采工作面正规循环作业 .75 6.26.2 回采巷道布置回采巷道布置 7777 6.2.16.2.1 回采巷道布置方式回采巷道布置方式 77 6.2.26.2.2 回采巷道参数回采巷道参数 77 7 7 井下运输井下运输 8080 7.1 概述80 7.1.17.1.1 井下运输设计的原始条件井下运输设计的原始条件 80 7.1.27.1.2 煤层及煤质煤层及煤质 80 7.1.37.1.3 矿井运输系统矿井运输系统 80 7.1.47.1.4 运输距离和货载量运输距离和货载量 82 7.2 采区运输设备的选择82 7.2.17.2.1 设备选型原则：设备选型原则： 83 7.2.27.2.2 采区运输设备选型及能力验算采区运输设备选型及能力验算 83 7.2.37.2.3 采区辅助运输采区辅助运输 86 7.3 大巷运输设备选型88 7.3.17.3.1 大巷运输方式大巷运输方式 88 7.3.27.3.2 胶带运输大巷设备选择胶带运输大巷设备选择 88 7.3.37.3.3 辅助运输大巷设备选择辅助运输大巷设备选择 89 8 8 矿井提升矿井提升 8989 8.1 矿井提升概述90 8.2 主主副井提升90 8.2.18.2.1 主井提升主井提升 90 8.2.28.2.2 副井提升设备选型副井提升设备选型 90 8.2.38.2.3 井上下人员运送井上下人员运送 91 9 9 矿井通风及安全矿井通风及安全 9292 9.19.1 矿井通风系统的确定矿井通风系统的确定92 9.1.1 矿井概况 92 9.1.2 选择矿井通风系统原则 92 9.1.3 主要通风机工作方法的确定 93 9.1.4 确定矿井的通风方式及方案比较 94 9.1.5 采区通风 99 9.1.6 工作面通风方式的确定 .100 9.2 采区及全矿井所需风量.101 9.2.1 回采面所需风量的计算 .101 9.2.2 备用面所需风量的计算 .102 9.2.3 掘进工作面需风量计算 .103 9.2.4 硐室需风量 .104 9.2.5 其它巷道所需风量Qd .104 9.2.6 矿井总风量计算 .105 9.2.7 矿井风量分配及风速验算 .106 9.3 矿井通风阻力的计算.108 9.3.1 矿井通风阻力 .108 9.3.2 矿井最大阻力路线和通风网络图 .109 9.3.3 矿井总风阻、等积孔计算 .115 9.4 矿井主要通风机选型.115 9.4.1 矿井自然风压 .115 9.4.2 主要通风机选型 .117 9.4.3 电动机选型 .121 9.4.4 矿井主要通风设备的配置及要求 .122 9.5 防止特殊灾害的安全措施 .122 9.6 避灾线路 .124 1010 设计矿井基本技术经济指标设计矿井基本技术经济指标 125125 专题部分专题部分 128128 煤与瓦斯突出的现状及分析煤与瓦斯突出的现状及分析 128128 摘摘 要要128 第一章第一章 概况概况129 第二章第二章 煤与瓦斯突出的规律煤与瓦斯突出的规律130 第三章第三章 煤与瓦斯突出得预测煤与瓦斯突出得预测133 第一节第一节 突出危险区域预测突出危险区域预测 133 第二节工作面突出危险性预测第二节工作面突出危险性预测 136 第三节第三节 突出强度预测突出强度预测 142 第四章第四章 煤与瓦斯突出防治原则和分类煤与瓦斯突出防治原则和分类146 第一节第一节 制定防突措施的原则制定防突措施的原则 146 第二节第二节 防突措施的分类防突措施的分类 147 翻译部分翻译部分 161161 英文原文 .161 中文译文 .168 致致 谢谢 174174 一 般 部 分 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计第 1 页 1 矿区概述及井田地质特征 1.1 矿区概述 1.1.1 井田交通位置井田交通位置 羊渠河矿井位于太行山的支脉鼓山的东麓。是峰峰集团所属最东 边的一个生产矿井。其行政区划属于河北省邯郸市峰峰矿区，区内设县级 人民政府。 羊东井田位于羊渠河矿井的深部，距峰峰集团 9.5km，距邯郸市约 30km 。本区以南 4km 有邯郸磁山马头邯郸环行铁路上的新 坡车站，东距京广铁路马头站 10km，新坡羊渠河矿小屯矿铁路专 用线环绕井田南侧和北侧，马峰正线公路和复线公路从本区南侧穿过，林 史公路综贯本区南北，交通十分便利，见图 11 邯郸市 武安 峰峰矿区 磁县 岳城 讲武城 临漳 国道 省道 东 国道 东 东 东 东 东 东 东 东 东 东 东 东 东 东 东 东 东 邯 济 铁 路 观台 都党 新坡 马头 康城 大社 淑村 峰峰 羊渠河矿 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计第 2 页 1.1.2 地形及地貌地形及地貌 羊东井田地表为一简单丘陵，由西向东缓缓倾斜，其坡度约为 11.3，地面皆为村庄和农田。 羊东井田西距鼓山 10km，东临华北平原，为山前缓倾斜盆地，地势西 高东低，北高南低，西北最高+180m，东南最低+106m，区内沟谷发育，有 两条 NWSE 向冲沟斜穿本区，一条近 EW 向冲沟自深部区南端横穿， 沟宽 20100m，最宽处约 200m，沟深 510m，其余皆为农田。 1.1.3 河流及水体河流及水体 羊东矿井内冲沟中建有 3 个水库及 1 个塘坝，汇水面积 540km2，容 水量 3000140000m3。牤牛河发源于本区南端及中部冲沟，为季节性河流， 流量随降水量变化，旱季干凅或有小股流水，向东汇流于滏阳河。 1.1.4 气象及地震气象及地震 本井田地处暖温带大陆性季风气候。每年十一月至次年三月为冬季， 十一月中旬即可有下雪和薄冰，冬季干旱，有间断性雨雪，最大积雪厚度 150mm。十二月中旬至次年二月上旬进入寒冷时节，日常气温在-10左右， 冬春季节多北风和西北风，风力五至六级，大时七级以上，最大风速 20m/s。三至五月气温明显回升至 1030之间，偶有间断性小、中雨。 五至八月气温继续升高，最高可达 40左右，使人感到特别的闷热与燥热。 七月中旬至八月末是雨季，常有中雨、大雨、暴雨和冰雹发生，年平均降 水量 595.5mm,年平均蒸发量 1954.4mm。本区地震基本裂度为七度。 1.1.5 工农业生产和主要建材供应工农业生产和主要建材供应 矿区内工业以煤炭为主，农业主要种植小麦、玉米，间杂有果园、菜 园和苗圃等。 本矿井建设期间，所需主要建筑材料砖、瓦、砂、石等建材当地或邻 近地均有生产，钢材、木材、高标号水泥等可由外地购入，满足矿井建设 的需要。 1.1.6 水源及电源水源及电源 水源条件：目前工业场地和居住区的工业、生活用水均取自羊渠河矿- 110m 水平的奥灰水，水质良好、水量充沛。 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计第 3 页 电源条件：在羊渠河矿工业场地内有邯郸供电局所属的 110KV 羊二区 域变电站，该变电站两回电源线路引自马头发电厂，现担负矿区东北部五 对矿井及附属企业的供电任务。羊二地面变电所 6KV 线路直接从羊二区域 变电站进线，羊东矿井仍利用羊二地面变电所供电。故矿井供电电源可靠。 1.1.7 邻近矿井概况邻近矿井概况 羊东井田西面有二矿、五矿和牛儿庄矿，南面有九龙矿，北面有小屯 矿、薛村矿和大淑村矿；二矿现已破产关闭，小屯矿和薛村矿为稳产矿井， 五矿和牛儿庄矿为衰老减产矿井，九龙矿和大淑村矿为新矿井。 1.2 井田地质特征 1.2.1 井田地层井田地层 1、寒武系：分上、中、下三部分。 寒武系下统其下部为土黄、暗紫及紫红色丐质页岩，砂质页岩夹薄层 泥灰岩，灰绿色泥岩及白云质灰岩。上部为紫红、暗紫、深灰或黄绿色云 母页岩、含钙质页岩，中厚一巨厚层竹叶状钙质白云岩、白云质灰岩、粉 红色页岩等。含三页虫刺、山东盾壳虫等动物化石，厚达 1788m。 寒武系中统下部为灰色后曾白云质泥灰岩、薄层鲡状含白云质灰岩、 夹多层黄绿色、紫色页岩、暗紫、灰绿色含白云母页岩夹含云母泥质粉砂 岩、结晶灰岩、鲡状含白云质灰岩及含海绿石白云质灰岩、含海绿石石英 砂岩等。有华雷氏虫等三页虫。上部为中厚层鲡状含白云质灰岩、厚层鲡 状灰岩、致密灰岩和结晶灰岩。厚度 250373m。 寒武系上统分为上中下三部分。下部为灰色中厚泥岩条带灰岩、薄层 竹叶状灰岩，中厚层致密灰岩夹有鲡状灰岩及黄绿色页岩互层；中部为灰 紫、紫红色薄层，中层竹叶状灰岩，泥质条带致密灰岩，黄绿色页岩及泥 质灰岩；上部为深灰色、灰黄色中厚层白云岩，花斑状细中晶白云岩。含 三叶虫、笔石和腕足类等动物化石。总厚为 140181m 2、奥陶系地层在本区域分布有下奥陶统及中奥陶统，以整合关系覆于 寒武系之上。 下奥陶统上部分为浅灰黄色中厚，厚层含少量遂石条带中晶白云岩， 有的相变为黄绿色薄层钙质页岩。含头足类治里角石化石。总厚 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计第 4 页 54127m。 中奥陶统层序齐全，可分性明显，普遍可划分为三组八段，现自上而 下分述如下： (第八段)以上覆中石炭统本溪组，呈假整合接触。本段主要岩性为 3 2 f O 黄灰、灰黄、灰白色白云质角砾岩为主，夹薄层纯灰岩及纤维条文灰岩。 本段厚 28m 左右。 (第七段)条灰、灰黑中厚层状花斑灰岩及纯灰岩，本段质地比较纯 2 2 f O 净，大多符合纯石灰岩要求，用锤击有腐鸡蛋臭味。风化后溶井、溶槽、 小溶洞极为发育，是本统主要富水段之一，厚 87m。 (第六段)灰褐、灰黄、黄灰色白云质角砾岩、中夹薄层纯灰岩。上 1 2 f O 下部发育蜂窝状与小溶孔，层位稳定，可作标志层，厚 55m。 (第五段)深灰灰黑灰黄灰白及灰色纯灰岩和白云质角砾岩为 3 2 s O 主。下部具巨块状同生角砾状和凝块状角砾岩，溶洞发育，本段厚 73m。 (第四段)黑灰、浅灰及灰色纯灰岩和团块状花斑灰岩为主。中部富 2 2 s O 含角砾石及螺类化石。亦是中奥陶统富水段之一。厚 119m。 (第三段)中上部以灰黄、浅红色白云质角砾岩为主；下部为灰黄绿 1 2 s O 色薄层状钙质页岩及薄层状泥质，白云质灰岩互层。厚 51.8m。 (第二段)灰色、深灰色花斑灰岩和纯灰岩为主，夹有灰黄色白云质 2 2 X O 角砾岩。顶部中厚纯灰岩，普遍发育石盐，石膏假晶、大小为 23mm，称麻 点灰岩，其岩性层厚稳定，可作标志层。中部深灰色花斑灰岩，中厚层状 花斑为绛红色沾染性明显呈云雾状、称云雾状岩，可作标志层。本段厚 105m。 (第一段)灰色厚层快状角砾岩，底部为黄色松散白云质角砾岩。厚 1 2 X O 64m。 3、石炭系：本系只有中、上统、缺失下统。 中统本溪组()：假整合于奥陶系之上。以深灰色粉砂岩、砂质泥岩 b C2 和灰白色铝土质泥岩为主，有时含有一层不可采煤层（10 号煤） ，俗称尽头 煤。底部为紫红色铝土质泥岩。本溪组厚 1520m。 上统太原组()：连续沉积在本溪组之上。为主要含煤地层，主要岩 t C3 性味黑色、深灰色粉砂岩、浅灰、灰白色细粒砂岩、中粒砂岩、灰岩及煤 层。其中灰岩 8 层，煤层 912 层。煤层顶板含丰富的植物化石、石灰岩 内含有动物化石。各煤层及石灰岩沉积稳定，均为地层综合对比的良好标 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计第 5 页 志。本组厚 100140m。 4、二叠系：连续沉积在石炭系地层之上。 下统山西组()连续沉积在石炭系太原组之上。为深灰、灰黑色粉砂 s P 1 岩，砂质泥岩与浅灰、灰白色细砂岩及煤层，含煤 13 层，其中可采煤层 一层，为主要含煤地层之一。本组一般为 70m 厚。 下统下石盒子组()，其岩性为黄绿、灰黄、紫等杂色中，厚层细、 X P 1 中粒砂岩、页岩、砂质页岩，及少量炭质页岩及鲡状结构泥岩，偶尔夹有 煤线。本组厚 65m。 上统上石盒子组，根据本组的岩层、岩性特征又可在分出次一级的地 层单位段，共分为四段，现分各段由上往下略述： 四段()：为紫暗、深灰等杂色粉砂岩夹灰绿、灰白色细至粗粒砂岩 4 2 S P 和灰绿、灰白色中至粗砂岩组成，顶部为猪肝色页岩夹数层粘土，底部为 含砾粗砂岩。 三段()：灰黄、紫黄中粒砂岩、暗紫、灰绿色粉砂岩和灰黄、黄绿 3 2 S P 色页岩互层，底部为一层厚至中厚层中粒砂岩与二段分界。 二段()：上部为暗紫、紫、黄绿色或具紫斑粉砂岩、页岩、泥岩夹 2 2 S P 灰白、灰黄、黄绿色粗砂岩、粉砂岩、页岩中局部可见鲡状结构，下部以 灰白色厚层含砾粗砂岩与一般分界。 一段()：灰黄、暗紫、浅黄绿带紫斑页岩、细砂岩互层并夹有透镜 状中粗砂岩，含有羊齿类植物化石。 上十盒子组总厚 492m。 上统石千峰组()：上部为紫红色页岩，薄层细砂岩及紫红、紫灰色 sh P2 细粉砂岩、细砂岩，钙质胶结。粗砂岩和页岩中含大量的 钙质结核。中部 为细粉砂岩、页岩中夹数层泥灰岩，其层位稳定可作标志层。下部为暗紫、 紫红色细粉砂岩，粉砂岩中顺层分布大量的瘤状钙质结核。底部为夹褐色 微薄层状硅质岩。厚度达 450m 以上。 5、三叠系：连续沉积在二叠系之上，分中、下二统。 中统流泉组()：为紫黄、灰黄、黄色厚层中粒砂岩夹薄层砂岩，其中 t T2 夹一层不稳定的紫绿色页岩，厚 105m。 下统和尚沟组()：为紫红、暗紫红薄层板状与厚层细砂岩、粉砂岩 h T1 夹暗紫色薄层状页岩，底部为一层紫红色页岩，厚 234m。 下统流家沟组()：为暗紫、浅紫红色薄层至厚层细砂岩、砂岩及少量 t T1 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计第 6 页 粉砂岩，含同生砂岩砾石，定向排列明显，有时候形成似层状，中部夹砾 石层。厚 477m。 6、第三系(N)：以不整合关系覆盖于其它各系地层之上。为灰黄紫色 的细粒至中砂岩、粉砂岩及黄绿、黄红和紫色砂质粘土，顶部约 30m 以上 的青灰色砾岩，砾质石灰岩、砂钙质胶结。厚度不详。 7、第四系(Q)：为红黄色粘土、砂质粘土，卵石、碎石、砾石及流砂 组成。局部有半胶结现象，是现代河床沉积，即洪积卵石、黄土、砂土等， 分布普遍。 1.2.2 地质构造地质构造 羊东矿井与羊渠河矿属于同一构造块段即三边下降，中间抬起之似地 垒构造块段。井田内地质构造简单，井田东部、南部和北部有数条断层， 其构筑规律以 NNE、NEE 向断裂为主，其走向为 N2560E 或近东西 向，倾向 NE 或 SE，倾角一般 6070，其中大断层倾角较缓 （F16、F2） ，地层走向一般 N3050E，倾向 SE。地层倾角一般 1020。北部及东部有数条断层束组成的复杂断裂带，中部构造较简 单。 1.2.3 地温地温 据详查勘探资料，本区地温梯度为 0.94/100m，横温带在 50100m 左右，地温变化范围在 11.5017.00之间，属地温正常区 1.3 煤层及煤质 1.3.1 煤层赋存条件煤层赋存条件 本区含煤地层为二迭系下统山西组，石炭系上统太原组和中统本溪组， 含煤地层总厚度 175242m，一般为 210m，共含煤 17 层，其中可采和局 部可采煤层 6 层，平均可采厚度 12.80m。可采煤层从上至下依次为 2 号、 4 号、6 号、7 号、8 号、9 号煤层。2、4 号煤层为上组煤，6、7、8、9 号 煤层为下组煤。下组煤因受奥灰水的威胁暂不能开采，不参与储量计算， 本设计只考虑上组煤的开采。 2 号煤（大煤）是最上一层的开采煤层，也是最厚的一层煤，分布稳定。 煤层厚度 4.017.24m，平均 6.5m,本煤层普遍存在一层粉砂夹矸，厚 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计第 7 页 0.10.2m，位于煤层下部，距底板 1.3m 左右。本煤层顶板多为黑色粉砂岩， 次为黑色泥岩或砂泥层岩互层，底板为粉砂岩，少数泥岩及细粒砂岩。 4 号煤（野青煤）位于 2 号煤之下 35m，分布稳定，煤层厚度 2.22.6m，平均 2.4m，底板为坚硬的中细粒砂岩。 各煤层特性见表 12 煤厚（m） 煤层结构 含 煤 地 层 编 号 名称最小最大 平均 煤层 间距 （m） 稳定 程度 顶板岩性 底板岩性 可采 程度 评 价 夹矸层数 最小最 大 山 西 组 2大煤 5.717.34 6.5 稳定 粉砂岩 粉砂岩 可采 较 简 单 03 0.060.68 4野青煤 2.22.6 2.4 稳定 石灰岩 粉砂岩 可采 简 单 01 0.070.41 6山青煤 0.801.91 1.34 稳定 石灰岩 粉砂岩 局采 简 单 01 0.060.35 7小青煤 0.201.65 0.89 稳定 石灰岩 粉砂岩 局采 较 简 单 02 0.100.41 太 原 组 8大青煤 0.511.66 1.10 35 30 20 28 稳定 石灰岩 粉砂岩 局采 简 单 1.3.2 煤质煤质 本区煤的变质程度在贫煤和瘦煤之间，中部及北部以贫煤为主，南部 以瘦煤为主，西南角有少量焦煤。 原煤灰分较高，一般在 10.0643.84平均 24.72，除 8 号煤属低 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计第 8 页 灰外，其他各煤层均属中灰-富灰。各煤层精煤挥发分都较低，一般在 1120。原煤发热量都在 35588J/g 之间。各煤层硫分含量变化较大， 从 0.1614.16。2 号煤为特低硫，其余为中硫-富硫-高硫。磷含量除 2 号煤为中磷外，其余各煤层为低磷或特低磷。 1.3.3 区域水文地质区域水文地质 1. 区域水文地质概况区域水文地质概况 羊东矿井位于鼓山东部水文地质单元内。区域内主要含水层有石盒子 组砂岩承压含水层；中奥陶统灰岩裂隙岩溶承压含水层和上石炭统太原组 薄层灰岩含水层。前者为矿井充水的主要来源，后者是威胁矿井开采的主 要含水层。 2. 井田地表河流井田地表河流 羊渠河井田地表无常年河流及湖泊，仅有几条东西向的冲沟，沟内排 泄西部各矿之矿坑水，沟内虽有少量的石盒子砂岩露头，但渗入量很少， 也很难观测。在这些沟内，有许多附近修建的小型水库，其容积 13 万 3 不等。通过对地表积水区在井下设立的观测站进行观测，证明地表水体对 我矿井下开采无直接影响。 3. 区域水文地质特征区域水文地质特征 羊东井田位于羊渠河矿深部，与羊渠河矿属同一水文地质单元。主要 含水层有奥灰、大青、伏青和野青灰岩、大煤顶板灰岩、石盒子组砂岩等。 但对煤层开采构成威胁的是奥灰含水层及局部地段接受奥灰补给的大青、 伏青灰岩含水层。奥灰含水层与 2、4 号煤的间距分别为 115m、80m。 本区奥灰埋藏深，位于深部滞流区，富水性相对较弱。但奥灰水静储 量大，水头压力大，深部下组煤开采受到威胁。 大青灰岩含水层水位已疏降至约-360 水平，且疏放水量不大。但断层 落差较大使奥灰水与大青或伏青灰岩接触或接近时对开采将构成威胁。 伏青灰岩含水层以静储量为主，在不接受奥灰补给时不会对上组煤开 采造成威胁。 4. 矿井涌水量矿井涌水量 根据本矿水文地质条件和及邻区实际生产状况，确定本矿井正常涌水 量为 8.62 m3/min，最大涌水量为 9.75m3/min。 1.3.4 瓦斯、煤尘爆炸及煤的自燃瓦斯、煤尘爆炸及煤的自燃 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计第 9 页 1. 瓦斯：羊渠河矿 2004 经省煤炭办批复，对本区 2 号煤瓦斯涌出量进 行了预测，矿井开采瓦斯相对涌出量为 11.5m3/t，绝对涌出量为 45.5m3/min,属高瓦斯矿井。 2. 煤尘：根据鉴定材料本矿各煤层煤尘均有爆炸危险。 3. 自燃：无自燃发火现象。 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计第 10 页 2 井田境界和储量 2.1 井田境界 2.1.1 井田边界井田边界 在煤田划分为井田时，要保证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开发。煤田范围划分为井田的原则为： （1）井田范围内的储量，要与煤层赋存情况、开采条件和矿井生产能 力相适应； （2）保证井田有合理尺寸； （3）充分利用自然条件进行划分，如地质构造（断层）等； （4）合理规划矿井开采范围，处理好相邻矿井间的关系。 羊东矿井系羊渠河勘探区的深部，为羊渠河矿向东的自然延深部分。 羊东矿井北部境界为 F22 断层，断距 230m310m；南部以 F6 断层和 第 17 勘探线与九龙矿相邻；东部以 F19 断层和各煤层-1100m 等高线作为 暂定边界；西部即以羊渠河矿井浅部开采范围。井田西北走向 5.6km，东西 倾斜宽 3.0km，井田面积 16.8km2，煤层倾角 1016，平均 13，属于缓 倾斜 煤层。 2.1.2 开采边界扩大的可能性开采边界扩大的可能性 根据地质资料，羊渠河矿-450m 水平以上煤炭资源已近枯竭，为满足 矿井生产需要、缓解接替紧张以及为国家生产建设，将羊渠河矿深部扩大 区划为羊东矿井进行开采，边界是以周围的几个相邻矿为界，已经没有开 采边界在扩大的可能。 2.2 矿井储量 矿井储量是在划定的井田范围内，根据勘探资料计算而得，是进行矿 井设计和生产建设的依据。 本井田内可采煤 6 层，其编号自上而下分别为：2、4、6、7、8、9 号 煤，其中 2、4 号煤为上组煤，6、7、8、9 号煤为下组煤，下组煤受奥灰水 威胁暂不能开采，不参与储量计算，本设计只考虑上组煤的开采，其中 2 号煤为主要可采煤层，此矿井设计只针对 2 号煤层。 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计第 11 页 2.2.1 储量计算基础储量计算基础 1. 工业指标的确定工业指标的确定 依据煤炭工业矿井设计规范有关规定，储量计算中厚度、灰分指 标要求见表 2.1。 表 2.1储量计算厚度、灰分指标 储量类别能利用储量尚难利用储量 煤 种 炼焦 用煤 非炼 焦用 褐煤 炼焦 用煤 非炼 焦用 褐煤 缓斜煤层（0-25）0.700.800.800.400.600.70 倾斜煤层（25-45）0.600.700.700.400.500.60 最低可 采厚度 /m急斜煤层（45）0.500.600.600.400.400.50 最大灰分40%50% 2. 其他计算依据其他计算依据 （1）根据羊渠河矿井田地质详查勘探报告和地质组提供的煤层资料计 算。 （2）依据煤炭资源地质勘探规范关于化工、动力用煤的标准：计 算能利用储量的煤层最低可采厚度为 0.80m，原煤灰分不大于 40%。计算 暂不能利用储量的煤层厚度为 0.700.80m。 （3）依据国务院（1998）5 号文关于酸雨控制区及二氧化硫污染控 制区有关问题的批复内容要求：禁止新建煤层含硫份大于 3%的矿井。硫 份大于 3%的煤层储量列入平衡表外储量。 （4）储量计算厚度：夹石厚度不大于 0.05m 时，与煤分层合并计算， 复杂结构煤层的夹石总厚度不超过每分层厚度的 50%时，以各煤分层总厚 度作为储量计算厚度。 （5）井田内主要煤层稳定，厚度变化不大，煤层产状平稳，勘探工程 分布比较均匀，采用地质块段的算术平均值。 （6）煤层容重：2 号、4 号容重均为 1.35t/m3。 2.2.2 地质储量地质储量 Z 计算计算 根据储量计算公式 （公式 2-1） 13Cos rMS Z 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计第 12 页 式中：地质储量，万 t； Z S井田面积，m； M厚度，m； 容重，1.35t/m。 本井田内主要可采煤层为 2 号，其平均厚度为 6.5m。为满足矿井生产 能力需求、以及缓解工作面开采接替紧张，4 号煤兼作配采煤层，其平均厚 度为 2.4m。 表表 2.2 地质资源储量表地质资源储量表 块段 号 面积（m2）煤厚（m）容重（t/m3）倾角 a（）储量（t） 15976008.71.3514 7235888.66 2806562.58.81.35139834714.667 38772508.61.351510544437.83 49135008.81.351511235510.92 59765008.91.351412095512.89 610307508.91.351412767485.82 710222508.71.351512430195.93 810132008.81.351312354322.08 911016008.91.351513702996.17 10555762.58.91.35146884006.637 116460008.91.35137966427.178 128265008.71.351410007466.49 1310089008.91.351412496838.66 149297758.81.351311337090.22 159010758.91.351311111994.38 1611253508.91.351313877738.12 1712382008.91.351315269396.49 1811853508.81.351414517482.47 193600008.91.35144459175.258 合计 17116125 210128680.9 由表计算地质储量 Z21012.868 万 t 2.2.3 工业储量计算工业储量计算 工业储量 Zg 计算 表 2.3 矿井工业储量表 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计第 13 页 经济基础储量 （111b） 7564.63 万 t 探明的资源 量（331） 边际经济基础储量 （2M11） 5043.01 万 t 经济基础储量 （122b） 3782.32 万 t 控制的资源 量（332） 边际经济基础储量 （2M22） 2521.54 万 t 工业 储量 Zg 推断的资源 量（333） 2101.29 万 t 工业储量 Zg=111b+2M11+122b+2M22+333k （公式 2- 2） Zg工业储量，万 t; 111b探明的经济基础储量，万 t; 2M11探明的边际经济基础储量，万t; 122b控制的经济基础储量万， t; 2M22控制的边际经济基础储量，万t; 333推断的资源量，万 t。 k系数，取 k=0.8。 Zg=111b+2M11+122b+2M22+333k =756.468+504.312+378.234+252.156+210.13*0.8 20592.53 万 t 2.2.4 设计储量设计储量 Zs 计算计算 设计储量 Zs=Zgp1p2pn （公式 2- 3） 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计第 14 页 Zg工业储量，万 t; p1井田边界煤柱损失，万 t; ; p2断层边界煤柱损失，万 t; pn永久保护煤柱，如村庄、公路、铁路等保护煤柱损失，本矿井 中无村庄、公路、铁路故不用考虑。 1 煤柱留设方法煤柱留设方法 根据羊渠河矿和羊渠河矿周围矿井实际经验和依据建筑物、水体、 铁路及主要井巷煤柱与压煤开采规程之相关条款规定，部分煤柱的留设 方法如下，见表 2.4。 表 2.4 煤柱留设方法 名 称留 设 方 法 工业广场 根据建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱与压煤开采规程第 72 条：工业广场维护带宽度为 15m 井田边界边界煤柱 20m 断 层断层煤柱每侧 20m 大 巷大巷煤柱每侧 30m 2 断层煤柱及井田边界煤柱损失断层煤柱及井田边界煤柱损失 羊东井田内共有 2 个断层，井田东、北翼有 2 个断层 F1、F2，其产状 见第 1 章，各煤柱损失煤量见表 2.5。 表 2.5 断层煤柱及井田边界煤柱损失 煤柱损失量/万 t 煤柱名称 2 号煤4 号煤 井田边界314.27116.04 断 层130.2248.08 小 计444.49164.12 总 计608.61 设计储量 Zs=Zg-p1-p2-pn =20592.53-608.61 = 19983.92 万 t 2.3 矿井设计可采储量矿井设计可采储量 Zk Zk=(Zs-p)*C （公式 2-4） Zk设计可采储量，万 t; 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计第 15 页 Zs设计资源储量，万 t; p井筒、工广、大巷煤柱损失，万t; C采区回采率；厚煤层不小于 0.75，中厚煤层不小于 0.80，薄煤层 不小于 0.85。 2 号：(14595-2768.16)*0.75=9125.81 万 t 4 号：(5388.92-1022.1)*0.80=1909.39 万 t 故设计可采资源储量 Zk=12363.59 万 t 表 2.6 储量汇总表 单位：万 t 煤层工业储量设计储量设计可采储量 215039.49145958870.13 45553.045388.923493.46 合计20592.5319982.9212363.59 2.3.1 工业广场煤柱留设工业广场煤柱留设 根据羊渠河矿和羊渠河矿周围矿井实际经验和依据建筑物、水体、 铁路及主要井巷煤柱与压煤开采规程之相关条款规定，工业广场维护带 宽度为 15m 。 根据煤炭工业设计规范 ，工业场地占地指标如下表 2.7。 表 2.7工业场地占地指标 井 型 （Mt/年） 240 及以上120-18045-909-30 占地指标 （公顷/10Mt） 1.01.21.51.8 注：1.占地指标中包括围墙内铁路站线的占地面积； 2. 在山区，占地指标可适当增加； 3. 附近矿井有选煤厂时，增加的数值为同类矿井占地面积的 3040%； 4. 占地指标单位中的 10 万 t 指矿井的年产量。 工业场地的布置应结合地形、地物、工程地质条件及工艺要求，做到 有利生产，方便生活，节约用电。 经设计验算，矿井的设计生产能力为120 万 t/年。根据上述规定， 工业场地的占地面积应为 14.4 公顷。由于长方形便于布置地面建筑，所 以初步设定工业广场为长方形，即长方形长边为 480 m，短边为 300 m；工 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计第 16 页 业广场布置在井田的中上部。 根据地质岩性，参照地质资料，2 号煤层平均倾角 13，松散层厚 度约为 32m，松散层移动角 =45，走向基岩移动角：=70，上山基岩移 动角：=70 ，下山基岩移动角：=70-0.6=59。用作图法求出工业广场 保护煤柱量。 工业广场保护煤柱留设见下图 2.2。 图 2.2 工业场地保护煤柱 工业广场围护带宽度为 15m，根据垂直剖面法所作的工业广场保护 煤柱损失为： 2 号：1403770*6.5*1.35/cos13=1264.21 万 t 2.3.2 井筒煤柱和大巷煤柱损失井筒煤柱和大巷煤柱损失 井筒煤柱损失、 大巷保护煤柱损失，采区保护煤柱损失 、采区上 下山煤柱损失 等，按工业储量的 10%计算。 Z其它20592.5310=2059.25 万 t （公式 2-%10 g Z 5） 则：全矿永久煤柱损失为：1264.21+466.79+2059.25=3323.47 万 t 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计第 17 页 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计第 18 页 3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 3.1 矿井工作制度 由煤炭工业矿井设计规范第 223 条规定，矿井设计年工作日按 330d 计算，每日 3 班工作，每班工作 8h，2 班生产，1 班准备；掘进 3 班 作业；昼夜净提升时间为 16h。 3.2 矿井设计能力 3.2.1 矿井设计生产能力的确定矿井设计生产能力的确定 煤炭工业设计矿井设计规范第 2.2.1 规定：矿井设计生产能力，应 根据资源条件、开采条件、技术装备、经济效益及市场对煤炭需求等因素， 经多方案的比较或系统优化后确定。论证矿井设计生产能力应进行第一开 采水平或不小于 20 年配产。配产应符合合理开采程序，厚、薄煤层，不同 煤类搭配开采；同时生产的采区数及采区内同时生产的工作面个数，应符 合本规范第 3.3.5 条规定（采区生产能力应根据地质条件、煤层生产能力、 采掘机械化程度和采区同时生产的工作面个数及其接替关系等因素确定。 应提高工作面单产。采区内同时生产的综采工作面宜一个面，不应超过两 个面；普采工作面宜为两个面，不应超过 3 个面） ，并应保证采区及工作面 的合理接替。 针对羊东矿井的实际情况：地质构造简单，储量丰富，煤层赋存稳定， 开采深度大，主要可采煤层为 2 号、4 号煤层。矿井绝对瓦斯涌出量为 45.5m3/min，相对瓦斯涌出量为 11.5m3/t，属高瓦斯矿井，开采难度有所加 大。 结合本矿实际和当前技术水平，为了更好的发挥煤炭资源的经济效益， 采用综合机械化采煤的开采方法。综合考虑各方面因素，按照矿井设计规 范规定，将该矿井生产能力定为 120 万 t/a。 3.3 矿井服务年限 3.3.1 矿井服务年限的确定矿井服务年限的确定 矿井的设计服务年限 T 可按下式计算： 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计第 19 页 （公式 3- 1） 式中： T矿井服务年限，a； 矿井可采储量，万 t； K Z A矿井生产能力，万 t/a； K储量备用系数，本矿井取 1.40。 由前面计算可知：ZK=12363.59 万 t 得： T=12363.59/ (1.4120) =75a 50a,符合煤炭工业矿井设计规范的要 求。 即本矿井的服务年限约为 75a。 按设计手册规定：新设计的 120 万 t 的大型矿井服务年限应大于 50 年。本设计服务年限为 76 年，符合要求。 3.3.2 第一水平服务年限第一水平服务年限 结合目前我国煤炭行业的实际情况和随着采煤技术及社会生产力的发 展，一水平服务年限年符合当前实际并且满足煤炭工业矿井设计规范 要求。具体要求见下表 3.1 表 3.1 我国各类矿井及第一水平设计服务年限 第一开采水平设计服务年限 矿井设计生产能力 （Mta） 矿井设计服 务年限 （a） 煤层倾角 25 度 煤层倾角 2545 度 煤层倾角 45 度 600 及以上7035 3005006030 1.22.450252015 0.450.940201515 第一水平服务年限的计算公式为： （公式 3-/()KTZA K 2） 式中： T1第一水平的服务年限，a； Zk1第一水平的可采储量，万 t； K矿井储量备用系数，取 K=1.4； A矿井设计生产能力，万 t/a。 KA Z T K 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计第 20 页 根据矿井开拓布置，利用块段法计算出矿井第一水平可采储量为 12814.58 万 t（见图 2.2） ，所以第一水平的服务年