蒋庄井田设计毕业设计

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1、山东科技大学学士学位论文矿井概况1矿井概况1.1矿区概况1.1.1交通位置蒋庄井田位于滕南矿区的中部，地跨滕州市和微山县。井口北至滕州市25km，南距微山县16km，东连青岛、日照、连云港等国内主要港口，西临京杭大运河和南四湖，可连通淮河、长江等水系；陆路运输经矿区官柴铁路专用线可北接兖新，南达陇海，104国道、京福高速公路纵贯南北，境内水陆交通极为便利。蒋庄井田交通位置见图1.1。1.1.2地形地势井田内地形平坦，地面标高+33.37+48.37m，为一由东北向西南缓慢下降的滨湖冲积平原。由于地势低洼，近临群湖，加之南四湖几乎承受了整个鲁西南各主要水系的来水，过去经常湖水倒灌，内涝成灾，湖滨

2、地区大片被淹。据记载，一九五七年曾形成百年来罕见的特大洪水，湖水水位由+33.0m上涨到+37.01m。除西岗、欢城、柴里等地外，滨湖一带大片被淹。近年来，经过大兴水利，疏浚河道，沿河、湖两岸修筑了防洪堤坝，设置了排涝设施，洪水灾害逐年减少，本区基本免受洪水威胁。1.1.3气象及水文情况本区属季风型大陆性气候。春、夏多东风及东南风；冬季多东北风及西北风。春季为多风季节，平均风速2-3.5ms，最大风速20ms。历年平均气温13.6，最低月平均4.4，最高月平均28.7。极限最低温度21.8（1957年1月18日），极限最高温度40.9（1955年7月）。图1.1 蒋庄井田交通位置图历年平均降雨

3、量758.7mm，最小降雨量为415.8mm（1983年），最大为1245.8mm（1964年），月最大降雨量为754.3mm（1957年7月），降雨多集中在7、8月份，日最大降雨量230mm（1974年8月1日）。年蒸发量平均为1988.2mm（1956-1975年）。冰冻期约3-4个月，最大积雪厚度0.19m（1964年），最大冻土深度0.22m（1967年12月31日）。1.1.4矿区开发历史滕南矿区已有40年的开发历史，现在矿区内已经投产和正在建设的国有煤矿有以下矿井：柴里煤矿：年生产能力240万t/a；田陈煤矿：1989年移交生产管理，设计年生产能力120万t/a；付村煤矿：1998

4、年试生产，设计年生产能力120万t/a；高庄煤矿：1998年移交生产管理，设计年生产能力90万t/a，现扩建为年生产能力180万t/a；此外，矿区内还有地方生产矿井和省劳改局所经办生产矿井：欢城矿井、郭庄矿井、岱庄矿井、七五生建矿井、菜园矿井、崔庄矿井等。1.2 井田地质特征及煤层特征1.2.1井田境界滕县煤田系以奥陶系石灰岩为轴的背斜构造（滕县背斜）。滕南矿区居背斜南翼，为一断裂发育的宽缓褶皱区，本井田位于滕南矿区中部。1.2.2地层及地质构造1）地层本区地层属华北型沉积，以石炭二迭系为含煤地层，地层自老而新有奥陶、石炭、二迭、侏罗、第四系。按地层由老至新顺序分述如下：（1）奥陶系马家沟群（

5、O2）：厚400-500米，为灰、灰白、青灰色层状石灰岩，致密质纯，偶含白色燧石，夹虎皮状石灰岩，含珠角石动物化石。为煤系地层基盘。（2）石炭系（C）：假整合于奥陶系之上，自下而上分为本溪群（C2）和太原群（C3）。本溪群（C2）厚38-42m，由杂色泥岩、粘土岩和石灰岩（2-4层）组成。底部为灰绿色铝土泥岩、青灰、灰绿、紫红等杂色泥岩组成，夹不稳定的十五层灰岩。中部为8.25-13.80m厚的十四层石灰岩，分布普遍，层位稳定，为主要标志层之一。上部为杂色泥岩，夹粘土质粉砂岩及不稳定的第十三层石灰岩。顶部以第十二层石灰岩与太原群分界。太原群（C3）厚149-191m，一般为170m，由海陆交互

6、相的泥岩、砂岩、薄层石灰岩和少量粘土岩组成。含薄煤共16层，其中稳定可采和局部可采煤层有16、12下二层；含石灰岩共11层，其中第三、第十层石灰岩岩层稳定，为良好的标志层。第十层石灰岩分上下两层，中间夹有1m左右的黑色泥岩或钙质泥岩，上层1m左右，下层5m左右，是16煤层的顶板；第三层石灰岩一般厚度为8m左右，致密坚硬，层位厚度稳定，上距3下煤层一般为40m左右，是主要标志层之一。（3）二迭系（P）：自下而上有山西组和石盒子组，整合于石炭系之上，山西组（P1）厚95-140m,一般为110m左右，本组与石炭太原群连续沉积，以第一层灰岩上部之海相泥岩为界，以下为太原群，以上为山西组。山西组下部为

7、过渡相沉积，上部为纯陆相沉积，是本区重要含煤地层。中下部以浅灰、灰白色厚层状中粒砂岩为主，夹粉砂岩、泥岩、砂质泥岩、粘土岩，共含煤三层，其中3上、3下为主要可采煤层。石盒子组最大残厚229m，以杂色砂岩、粉砂质粘土岩、粉砂岩为主，属纯陆相沉积，顶部含煤1-4层（柴煤），厚0.2m左右，可以作为煤系地层的上部标志。（4）上侏罗统（J3）：不整合于二迭系之上，最大残厚353m，分上下两部分。上部由灰、灰绿色细砂岩、粉砂岩互层组成。下部一般为厚度80-190m的砾岩，间夹数层紫红、紫灰色细砂岩、粉砂岩。砾岩成分为紫红、灰绿、紫灰色灰岩砾为主，滚园度较好，分选较差，砾径一般为5-30mm，胶结物一般为

8、钙质，部分为铁质和泥质胶结，一般以砾岩覆盖于石盒子组之上，部分块段以砂岩与石盒子组地层接触。（5）第四系（Q）：不整合于侏罗统地层之上，厚31.55-73.40m，平均50.45m，区内分布东北薄、西南厚，分上下两组，上组顶部0.6-2.85m为覆盖土层，其下为黄色、黄褐色粘土、砂质粘土、砂姜结核砂质粘土及3-4层砂砾层组成，下组由粘土、含砂姜结核粘土、粘土质砂及砂砾层组成。2）地质构造二水平为一断裂发育、以地堑地垒为主要特征的宽缓褶皱区，构造属中等-复杂类型。（1）褶皱二水平内褶皱发育，褶皱轴向一般为北东，局部转为北北东或北东东，两翼岩层倾角一般为5-10，个别地段达15左右，各褶曲都不同程

9、度地受到断层破坏，形态变得不明显或不完整。井田主要褶曲由西向东有柴里向斜、孔庄背斜、张庄向斜、高崮堆向斜、尹家洼背斜、赵庄向斜等。井田内主要褶曲特征见表1.1。（2）断层二水平内断层发育，将地层切割成一系列地堑地垒构造。断层大致可分为三组：北北东向正断层组、近东西向的正断层组和北东向逆断层组，北北东向和近东西的正断层为本井田的主要断裂构造。北北东向正断层：密度大、切割深、倾角较陡，一般6575，断层带大，常有分支现象，形成一系列相间排列的地堑、地垒构造，属于本组的断层有徐庄、高庙庄、杜庙、祝陈村、刘仙庄、官庄、曹庄、邢寨、尹家洼等断层。图1.2 综合柱状图表1.1 主要褶曲特征表顺序褶曲名称轴

10、 向走向长度（km）1柴里向斜北东、北北东9.02孔庄背斜北、北北东9.13张庄向斜北东4.34房庄向斜北东东、北东1.45于桥背斜北东1.76高崮堆向斜北东2.67尹家洼背斜北东5.58赵庄向斜北东2.1近东西向的正断层：也是井田内主要断层，构成井田边界，密度小、落差大，倾角65-75，南降北升，呈阶梯状排列，属于本组的断层有程楼、李集等断层。北东向逆断层：本组断层较少，落差也小，与褶曲轴大致平行，倾角较缓，一般50。属于本组断层有南荒、栾庄、房庄等断层。主要断层特征见表1.2。顺序断层名称走向倾 向倾角走向长度（km）落差（m）一、北北东向正断层组1徐庄断层北北东北西西756.20-125

11、2高庙断层北北东南东东60-707.20-2003王庄断层北北东北西西50-705.00-904杜庙断层近南北-北北东西755.670-1805刘仙庄断层近南北东7511.3110-2806尹家洼断层北北东北西西754.590-1907祝陈村支断层北北东北西西753.080-1008官庄断层北北东南东东754.0509曹庄断层北北东北西西754.910010邢寨断层北北东南东东754.510011祝陈村断层北北东北西西750.550二、近东西向正断层组12程楼断层北北东南南东75-786.550-13013李集断层近东西南752.590-190三、北东向逆断层组14南荒断层北东北西451.50

12、-3515栾庄断层北东北西452.20-2516房庄断层北东北西45-544.80-1001716-1断层北东北西450.935-601819-2断层北东北西45-542.50-80表1.2 主要断层特征表1.2.3煤层及煤质1）煤层二水平主要煤系为下二迭统山西组和上石炭统太原群，两个主要煤系地层共含煤18层，山西组含煤2层，赋存于井田东部，即刘仙庄断层、杜庙断层及尹家洼断层所围成的块段。其中3下煤层在分布范围内基本稳定可采，3上煤层在分布范围内大部可采，可采总厚度6.52m左右；太原群含煤16层，其中16煤层在全井田内基本稳定可采，12下煤层在井田内局部可采，可采总厚度1.62m。各煤层结构

13、特点分述如下：3上煤层煤层厚度0-9.25，一般4m左右，无夹石，结构较简单，属于较稳定煤层。3下煤层该煤层层位稳定，厚度0-5.18米，平均厚度2.52m左右，煤层结构较复杂。12下煤层该煤层位于太原群中部，厚度0-2.05m，一般为0.79m左右，层位尚稳定，结构简单，属比较稳定的局部可采煤层。该煤层在井田中部因受一北东向古河床相砂岩冲刷而出现无煤块段，另在井田东北角有一块不可采区。16煤层该煤层位于太原群下部，厚度0.15-1.92m，一般为0.83m左右，煤层层位稳定，结构简单，为太原群主要可采煤层。16煤层局部含炭质石英砂岩夹层，最大厚度0.37米，但分布范围极小，仅在个别钻孔发现。

14、16煤层除在井田北部、东北部出现局部不可采外，其余均可采。2 ）煤层对比3上、3下煤层位于山西组下部，属过渡相沉积，两煤层具有尖灭及局部冲刷现象，3上煤下距3下煤层一般为30m左右，上距石盒子组底部砾砂岩一般为57.09m左右，3下煤层下距主要标志层第三层石灰岩一般为40m左右。太原群煤层为海陆交互相沉积，12下煤层上距3下煤层77-162m，平均99m，12下煤层间接底板为第八层灰岩，下距第九层灰岩13-18m。16煤层的直接顶板为第十层石灰岩，上距12下煤层45-67m，平均间距54m。可采煤层特征见表1.3。表1.3 可采煤层特征表煤层编号煤层厚度两极/平均厚度（m）层间距（m）稳定性煤

15、层结构3上0-9.254.00较稳定简单3下0-5.182.5230稳定较复杂12下0-2.050.7999较稳定简单160.15-1.920.8354稳定简单3）煤质二水平内各煤层的成因类型属陆植煤类，变质程度为低-中变质阶段的烟煤，工业牌号3上、3下煤层为1/3焦煤，12下煤层为气-肥煤，16煤层为肥煤。煤岩特征：3上、3下一般为亮暗-暗亮型，12下煤层为暗亮-亮煤型，16煤层为亮煤型。1.2.4瓦斯、煤尘和煤的自然发火倾向1）瓦斯钻孔瓦斯测定结果：据勘探钻孔煤层瓦斯测定资料，3上、3下、12下、16煤层均为氮气带，CH4、CO2含量较低（CH4含量均小于1cm3/g）。钻孔瓦斯测定资料见

16、表1.4。煤矿瓦斯鉴定情况：蒋庄煤矿历年3上、3下煤层瓦斯鉴定等级均属低瓦斯矿井，历年矿井瓦斯鉴定结果见表1.5。2） 煤尘爆炸性根据煤芯样及井下开采煤层测定结果，煤尘均有爆炸危险，见表1.6。1997年10月煤炭科学总院重庆分院对蒋庄煤矿3煤层进行了化验，结果表明：3上煤层煤尘爆炸指数为41.54，3下煤层煤尘爆炸指数为44.34。见表1.7。3）煤的自燃据原矿井精查地质报告提供的鉴定资料，除3下煤层外，各煤层均有不同程度的自然发火倾向，见表1.8。矿井生产以来，对3上、3下煤层实际取样鉴定分析，3上、3下煤层均有自然发火倾向，属自燃煤层。1998年10月，经西安矿业学院矿山应用技术研究所对

17、3上、3下煤层进行自然发火摸拟试验，在25起始温度时，3上煤层最短自然发火期为43天，3下煤层最短自然发火期为34天。表1.4 钻孔瓦斯测定资料煤层钻孔（个）瓦斯含量（cm3/g）瓦斯成分（）CH4Co2CH4CO2N23上10.0380.010.5050.13499.3613下100-0.76760.0008-3.25530-23.000.134-45.9851.49-98.8312下10.0060.1250.8931.8681640.065-0.16690.001-1.57941.00-1.750.184-21.4177.20-97.57测定时间批复时间平均绝对涌出量（m3/min）平均相

18、对涌出量（m3/t）CH4Co2CH4Co219897月15日5.774.6519907月24日2.481.7419917月13日2.831.1919927月14日3.421.2019937月13日3.651.1419947月16日4.011.6419957月15日4.511.1919967月26日5.251.3819977月14日5.731.3619987月14日4.751.2319997月23日5.1891.1020007月4日4.951.0620017月6日5.4321.1320025.781.1720036.7171.20620047.1451.220054.891.05420065.

19、450.96620076.241.0820085.580.53表1.5 历年矿井瓦斯鉴定结果煤层钻孔（个）煤尘爆炸火焰长度（mm）岩粉量（）爆炸结论3上4450-70065-75有爆炸危险3下720-75045-75有爆炸危险12下2600-85070-75有爆炸危险16450-90070-80有爆炸危险表1.6 煤尘爆炸性测定成果一览表表1.7 3上、3下煤层煤尘爆炸性鉴定表采样煤层采样日期1997年6月鉴定日期1997.7.10工业分析爆炸性试验爆炸性结果水分灰分挥发分火焰长度（mm）抑制煤尘爆炸最低岩分量原煤精煤3上1.589.2737.0341.54740095有爆炸性3下1.099.

20、7539.5344.34740095有爆炸性表1.8 煤层自燃倾向鉴定表煤层钻孔（个）（C）自然发火结论（等级）3下27-11不自然发火的（4）12下212-50有可能自然发火的（3）容易自然发火的（1）16319-28有可能自然发火的（3）自然发火的（2）1.2.5可采煤层顶底板1）3上煤层直接顶板岩性一般为泥岩、砂质泥岩，向上常有较厚的细中砂岩，部分地段顶板为中、细粒砂岩，砂岩单向抗压强度在干燥状态下为60.2106pa，饱和吸水状态下平均为41.0106pa；砂质泥岩单向抗压强度干燥状态下平均为45.4106pa，属中等冒落-难冒落顶板。底板多为砂质泥岩、粉砂岩，厚度一般1.07-4.5

21、5m。2）3下煤层3下煤层大部地段顶板为浅灰白色细、中砂岩，厚度一般为20-30m，其坚固性大于3上煤层顶板砂岩，属中等冒落-极难冒落的顶板，14线以北部分地段及以南的大部分地段有泥岩伪顶，其厚度多在0.5m以下，有时增至2-5m或更大，形成直接顶，容易冒落。底板为炭质或砂质泥岩，向下渐变为粉砂岩、砂泥岩互层，一般3-5m。3）12下煤层顶板为泥岩、砂质泥岩，向上渐变为粉砂岩、细砂岩，厚5-7m，坚固性较差，属冒落-中等冒落性顶板，底板为粘土泥岩、泥岩，向下为石灰岩（八灰）或砂岩。4）16煤层顶板为第十层石灰岩，厚3.38-9.40m，一般为5m左右，层位稳定，岩性坚固，单向抗压强度干燥状态下

22、平均为160106pa，饱和吸水状态下平均为146106pa，属极难冒落顶板，有时有泥岩伪顶，厚0.1m左右，随采随落，底板为泥岩或粘土岩，厚度多在1m之内，向下变为砂岩。1.2.5水文地质对二水平开采有影响的含水层主要有（1）第四系冲积层、（2）上侏罗统下部砾岩层、（3）石盒子组底部砂岩、（4）煤系地层中的3煤顶部砂岩层、（5）第三层石灰岩、（6）第十层石灰岩、（7）第十四层石灰岩、（8）奥灰等，二水平内断层导水性弱，水文地质条件属简单-中等类型。1）含水层（1）第四系砂砾层第四系厚73.40-31.55m，平均50.54m，根据颜色、岩性及含水性分为上、下两组，分界深度23.03-37.4

23、0m，上组平均厚28.89m，一般含砂层或砂砾层3层，厚度为9m左右，其中第3层厚度大，作为上下组的分界层。本组砂砾层富水性强，局部承压，单位涌水量为1.449L/s.m，水位标高+38.34m，水质重碳酸盐-钙钠型，矿化度0.312g/L,水质良好。下组平均厚21.65m，夹砂层2-3层，厚度7.13m，富水性较上组弱，单位涌水量0.00816L/s.m，水位标高+37.03m，水质为重碳酸、硫酸盐-钙钠型，矿化度0.386g/L。（2）上侏罗统砾岩一般厚80m左右，以石英岩、石灰岩砾为主，钙质、泥岩胶结，具溶洞和裂隙，-100m水平以上发育，单位涌水量2.245L/s.m，地下水迳流条件较

24、好，动水量充沛，富水性强，水位标高+36.3-+36.9m，属裂隙溶洞承压水，第四系砂岩水是补给的主要来源，在正常地段砾岩层下距3上煤层101.1-314.9m，在开采后的冒落裂隙带高度之外，但个别地段因断层切割关系使砾岩与煤层间距缩小，可能导致矿井涌水量增加。（3）石盒子组底部砂岩一般厚10米左右，岩性为中-细粒砂岩，属裂隙承压含水层，现井下该含水层出水点最大涌水量达到50m3/h，此含水层下距3上煤层平均为57.09m，3上煤层开采后导水裂隙带高度有可能达到该层，应引起重视。（4）3煤顶部砂岩包括3上、3下煤层顶部砂岩，其厚度在7.0-50.0m之间，平均37m左右，砂岩具有裂隙，多为方解

25、石充填，在断层带附近，张裂隙发育，并有小孔洞，单位涌水量0.210-0.398L/s.m，是开采3煤时矿井涌水的主要来源，但补给条件不良，易于疏干。（5）第三层石灰岩深灰色，厚层状、纯质，厚5.6-10.27m，平均8m，上距3下煤层平均40m，富水性强而不均一，属溶洞裂隙水，单位涌水量为0.00179L/s.m，水位标高+33.07+42.80m，含水不均一是由于裂隙溶洞发育不均所致，其规律是浅部比深部较发育。（6）第十层石灰岩浅-深灰色石灰岩，致密，厚3.38-9.40m，平均厚5.0m，含裂隙承压水，单位涌水量0.000908-0.0145L/s.m，水位标高+36.0+39.0m，水质

26、为硫酸盐-钠型，矿化度3.248-3.572g/L，十灰是16煤层的直接顶板，是开采16煤的主要充水水源，但补给条件不良，含水性弱，对开采影响不大。（7）第十四层石灰岩位于煤系地层底部，16煤之下45m左右，层厚8.25-13.8m，平均厚11.0m，质纯，含裂隙承压水，单位涌水量0.0000448-0.116L/s.m，水位标高+32.85+42.61m。（8）奥陶系灰岩青灰、灰白色厚层状石灰岩，浅部裂隙溶洞发育，富水性强，单位涌水量0.000125-1.612L/s.m，水位标高+37.34+43.19m，水质为硫酸盐、氯化物-钙钠型，矿化度8.828-4.9g/L。上述各含水层间均有粉砂

27、岩、泥岩、砂质泥岩等隔水层相隔，一般无水力联系。正常地段内，各含水层与煤层的距离见表1.9。表1.9 各含水层与煤层的距离表煤层与含水层间距(m)砾岩至石盒子组底板砂岩石盒子组底板砂岩至3上煤层3下煤层至三灰三灰至12下煤层12下煤至十灰16煤至十四灰十四灰至奥灰最大131.858.4157.076.065.054.019.0最小8.2555.7829.034.031.028.015.0平均76.757.094059.041.028.017.02）隔水层（1）第四系隔水层上组：顶部0.60-2.85m为覆盖土层，其下为黄色、黄褐色粘土、砂质粘土、砂姜结核砂质粘土。下组：由粘土、含砂姜结核粘土组

28、成。上下组粘土层总厚度平均约34m。第四系隔水层具有良好的隔水性能，即使受采动影响，地表水也无向下渗透现象。（2）太原组粘土岩三灰至十下灰之间主要由粘土岩与含水微弱的粉砂岩和薄层石灰岩组成，隔水性良好。其中12下煤层上距三灰59.00m左右，下距十下灰约45.00m，这些隔水层对于12下煤层的开采十分有利。（3）本溪组粘土岩十二灰至十四灰之间以粘土岩为主，间夹细砂岩，十四灰与奥灰之间为杂色粘土岩、铁质泥岩、粘土岩、G层粘土岩。对于阻隔奥陶系石灰岩水上升、减少奥灰水对矿井安全生产的威胁起到重要作用。3）断层导水性本井田煤系中主要含水层有3上、3下煤层顶板砂岩、三灰、十下灰、十四灰。在正常情况下，

29、各含水层之间无水力联系，但由于本井田断层比较发育致使不含水层与含水层对口接触或间距缩短而发生水力联系。二水平内地质构造复杂，断层发育，由于断层作用地层发生错动，使本来没有水力联系的含水层对口接触或间距大大缩小致使水文地质条件复杂化。断层的导水性与断层上、下两盘对口接触的岩性、断层带充填物成份、胶结程度等有关，因此巷道穿断层时应注意分析断层两盘岩性，当穿含水层对口接触的断层时，要作好防水准备，导水性好的断层有尹家洼、刘仙庄、高庙等断层，井田内根据断层大小导水性强弱已分别留出了不同宽度的防水煤柱，以防突水。开采太原群煤层时，由于断层关系，使煤层在多处与奥陶系灰岩对口接触，为防止突水，应留设防水煤柱

30、。4）地温地压本井田上侏罗统以上非含煤地层地温梯度最低，平均1.65C/100m；3上、3下煤层以上的含煤地层为中梯度，为2.30C/100m；3上、3下煤层以下为高梯度，为2.35C/100m。平均地温梯度约为2.32C/100m，开采-320水平3上、3下煤层不会有高温热害发生。开采-450水平3上、3下煤层，特别是开采太原组16煤层，垂深达到500m左右，地温在30C左右。中、新生代以来，本井田沉降幅度较大，巨厚的中、新生界地层覆盖在石炭二叠系含煤地层之上。含煤地层的地压为大地静压力场型，压力主要来自上覆地层的重力。矿压显现除与原始地层重力、构造应力有关外，还与煤层顶板岩性及其组合密切相

31、关。井田内断层性质多为张扭性，大型断层两侧常伴生许多条中、小型断层，形成断层组。在断层附近，裂隙发育、岩层破碎，易产生应力异常，生产时应高度重视。1.3井田开拓方式1.3.1井田开拓方式本井田开拓方式为立井开拓。1.3.2水平划分和水平标高本井田以山西组和太原群两煤组分别设水平开采。第一水平标高为-320m，开采山西组3上、3下两煤层。第二水平标高为450m，开拓太原群12下、16煤层及井田东南部刘仙庄断层和尹家洼断层之间的山西组3上、3下两煤层。图1.3 各井筒装备图1.3.3井筒矿井移交生产时共设主井、副井和中央风井3个井筒，井筒装备见图1.3。主井净直径4.5m，装备一对12t多绳箕斗，

32、担负全矿井原煤提升。副井净直径6.5m，装备一对1t双层四车加宽型罐笼，担负全矿井人员、材料、设备升降及矸石提升，并兼做进风井。井筒内布置有梯子间，排水管三路，压风管、供水管各一路，还布置有动力电缆、通讯、信号电缆、安全监测线、束管等。中央风井净直径5.5m，作全矿井回风之用，井筒内布置有梯子间。矿井南七采区开拓后，中央风井已不能满足通风需要，于2002年新建南风井并投入使用。井筒净直径4.5m，布置有梯子间和一路供水管路。1.3.4井田开采顺序按照先近后远的原则，分南北两翼对称开采。1.3.5井底车场形式斜式环行车场。见图1.4。1.3.6采煤方法第一水平采用综采和高档普采两种回采工艺，全部

33、陷落法管理顶板。 图1.4 -320m水平斜式环形井底车场1.4矿井延深的必要性蒋庄煤矿设计年生产能力150万t/a，于1989年6月24日正式投产，截止2003年累计生产原煤2589万t。一水平的10个采区，现已动用5个，其中2004年内南一、北二、南三3个采区开采结束，北八、南七成为矿井的主力采区，南九采区现正在开拓，尚未开拓的南五、北六采区储量较少，北十、北十二采区地质构造复杂，村庄压煤量大，开拓工程量相当大，开采效益有待进一步进行综合比较分析。从一水平实际揭露的地质构造情况看，复杂程度远远大于矿井原精查地质报告，矿井南翼、北翼均揭露落差大于20m的断层，在精查地质报告中没有控制，给矿井

34、的开采布置和储量利用造成极大影响，致使一水平剩余经济可采储量大大减少。经测算，截止2003年底，一水平剩余经济可采储量仅为1401万t，预计2009年一水平即开采结束，因此二水平延深已迫在眉睫，否则将会出现矿井水平接续脱节和产量台阶式下降的严重局面。从煤质方面分析，二水平主要开采石炭系太原群12下和16煤层，均为中灰、中硫至富硫煤，经洗选后，其硫分仍偏高，只能用作化工用煤和动力燃料，市场销路偏窄，经济效益不高，但若及早开采，通过与一水平3上、3下层煤的合理配洗或采用脱硫新工艺，充分发挥其成焦率高，结焦性好的特性，可生产出适合市场销路的煤种。这样既可实现煤层厚薄配采，煤种配伍的目标，又能提高矿井

35、的整体效益，防止矿井产量出现台阶式下降，效益出现严重滑坡，影响矿井稳定，因此二水平延深已势在必行。1.5本章小结1）蒋庄井田位于滕南矿区的中部，地跨滕州市和微山县，井田内地势平坦，属于季风性大陆气候，矿区有40年的开发历史。2）蒋庄井田可采煤层有3上、3下、12下和16煤层，地质构造属中等-复杂类型，水文地质条件属简单-中等类型。3）本井田开拓方式为立井开拓，划分为两个水平。4）一水平剩余储量不足，二水平延深可缓解一水平生产压力。140山东科技大学学士学位论文二水平开采范围与生产能力2二水平开采范围与生产能力2.1二水平开采范围及储量2.1.1二水平的境界、尺寸和面积根据煤层赋存与地质构造状况

36、，二水平山西组3煤境界为：北以刘仙庄断层、田陈矿井T7勘探线为界，南以李集断层与付村井田相邻，西以刘仙庄断层、杜庙断层为界，东及东南以尹家洼断层与田陈矿井和岱庄井田相邻，南北长约8.75km，东西宽约1.46km，面积约12.8km2。二水平太原群12下、16煤层境界与井田境界一致，据国土资源部2000年12月18日颁发的采矿许可证，其境界由26个座标点圈定,二水平南北长约8.0km，东西宽4.57km，面积约为36.6km2。二水平井田境界拐点见表2.1。2.1.2储量及开采损失按1986年全国矿产储量委员会颁发煤炭资源地质勘探规范规定，储量分为能利用储量和暂不能利用储量两大类，能利用储量包

37、括正常块段储量和村庄压煤储量，其计算标准为最低可采厚度0.7m，最高灰分不超过40。暂不能利用储量包括工广、巷道煤柱及损失量、边界煤柱、断层煤柱等。可采储量：为能利用储量乘以可采系数所得之储量。可采系数：正常块段采用75，村庄下压煤采用35。煤柱留设：工业广场煤柱依（78）煤设字453号文，南北风井煤柱按估算留设，边界煤柱按单侧30m留设，断层煤柱以落差大小和水文地质条件复杂程度按表2.2留设。水平煤层能利用储量暂不能利用储量开采损失可采储量正常块段村庄压煤合计工广巷道煤柱及损失量边界煤柱断层煤柱0.60-0.69合计A+BC小计A+BC小计A+BC小计A+BC小计C小计延深水平3上330.1

38、330.1000330.153.053.01.054.082.5247.53下340.5305.8645.3122.9289.7412.61057.940.339.179.4313.2313.2392.6329.6628.312下95.1640.8735.1836.4300.9337.31072.4868.468.4352.1352.1362.5403.08669.416446.3475.0921.3256.4327.8584.21505.563.08.771.7106.6178.3509.8509.8351.31039.4610.1895.4总计881.91750.982631.88415.

39、7918.41334.13965.9863.08.771.740.3214.1246.71228.11228.1714.82309.61425.282540.7表2.4水平资源储量汇总表各煤层容重系数见表2.3。表2.1 二水平境界拐点表点号纬度坐标经度坐标点号纬度坐标经度坐标13866257.0039507387.0013-23868443.3239503893.6823867025.0039508835.0013-33867630.0039503595.0033867740.0039509642.00143867000.0039502975.0043869080.0039509915.00

40、153865275.0039502595.0053870225.0039510500.00163865280.0039503000.0063871515.0039508260.00173865085.0039502730.0073870675.0039507400.00183864630.0039502520.0083870000.0039507060.00193862460.0039501835.0093870000.0039506988.00203862780.0039503750.00103871335.0039506655.00213862770.0039504550.00113870

41、960.0039505870.00223864112.0039505011.00123869910.0039504755.00233864735.0039505525.00133869445.0039504195.00243865614.5039506432.5013-13869313.7539504266.59井口坐标3867038.0039504578.00表2.2 断层煤柱留设表断层落差（m）断层上、下盘煤柱留设宽度（m）山西组太原群大于50305020-502030小于20不留不留表2.3 各煤层计算容重表煤层别3上3下12下16平均容量（t/m3）1.331.311.391.28图1

42、.5 二水平储量计算图2.2二水平生产能力和服务年限2.2.1矿井工作制度设计矿井年工作日为330d，每天净提升时间16h，每天三班作业，其中两班采煤，一班准备，每班工作时间8h。2.2.2二水平生产能力根据二水平储量、煤层赋存、开采技术条件及与一水平配采等因素，设计推荐二水平生产能力为90万t/a，各生产系统能力相匹配。2.2.3服务年限根据二水平生产能力和二水平可采储量计算服务年限。式中：A生产能力，万t/a；Zk可采储量，t；T矿井服务年限，a；K储量备用系数，一般取1.4。2.3本章小结1）二水平境界面积约为36.6km2，总储量为2441.1km2。2）根据而水平储量、煤层赋存、开采

43、技术条件及与一水平配采等因素，设计二水平生产能力为90万t/a，服务年限为19.4年。山东科技大学学士学位论文井田开拓3井田开拓3.1水平延深方案的选择3.1.1二水平标高第二水平开采太原群12下和16两煤层，煤层赋存深度多在300m至500m之间。根据煤层赋存特点，设计经过分析比较，确定第二水平标高为450m。其特点为：运输大巷或运输石门可直接进入各采区，巷道系统简单，运输、通讯均很方便。二水平轨道暗斜井下车场位于16煤层附近，通过采区石门（上山）可就近布置首采区煤层巷道及工作面，利于早出煤，早见效。采区多为上山采区，有利于通风、排水、运输。3.1.2二水平延深方案根据矿井现有生产系统、井巷

44、工程和地质条件，从大的方面看，有新掘井筒、井筒直接延深、暗斜井延深三种方案。方案设计中提出了以下三个方案供比较选择。方案：主、副井均直接延深主、副井均直接延深至-450m水平，从中央风井-250m总回风巷开掘通风暗斜井至-450m水平，见附图。方案：副井直接延深，主井暗斜井延深副井由320m水平直接延深至450m水平，由320m水平以13下山开掘一条皮带暗斜井至450m水平，从与中央风井-250m总回相通的-320m水平南大巷掘进回风巷开掘回风暗斜井至450m水平。方案：主副井均用暗斜井延深，由320m水平以16下山开掘轨道暗斜井至450m水平，以13下山开掘一条皮带暗斜井至450m水平，回风

45、暗斜井同方案。三个方案的经济技术比较见表3.1。表3.1 二水平延深设计方案的经济技术比较表项目方案I方案II方案II优点可充分利用原有设备和设施。提升系统单一，转运环节少。充分利用主井设备。辅助提升系统单一，转运环节少，占用人员较少。延深期间对生产影响很小暗斜井位置、倾角及提升方式均可灵活布置提升系统简单且能力大，可以充分利用原井筒工程量小，投产快缺点施工与生产相干扰，将短期停产。施工组织复杂，接井技术难度大。井筒施工与生产相干扰，短期停产。施工组织复杂，接井难度大。提升效率低，制约生产原有副井设备不能得到充分利用。增加了提升运输环节和设备，占用人员多。初期工程主井立井50m皮带暗斜井856

46、m皮带暗斜井856m副井立井130m立井130m轨道暗斜井473m风井南翼通风暗斜井585m开拓2642m2614m2614m准备2410m回采2375m工期39.4个月36.2个月30.2个月续表3.1 二水平延深设计方案技术经济比较表项目方案I方案II方案II总投资矿建3855.02万元3891.86万元3571.03万元土建390万元设备及安装3063.24万元3385.4元3520.22万元其它费用679.5万元658.4万元630.03万元预备费用964.80万元610.89万元499.82万元合计8952.56万元8936.55万元8611.11万元相对百分比104%103%100

47、%通过对以上三个方案的分析比较，方案、由于井筒直接延深，延深期间与生产相互干扰，矿井需要短期停产；另外，摩擦轮绞车不适合多水平提升。方案具有施工简单，对现有生产影响小，投产快等特点，而且从经济上可以看出来，方案投资较少。故经综合考虑安全可靠、技术可行、经济合理、管理方便的原则，设计选用方案。3.1.3大巷布置根据对二水平生产能力的要求，井田煤层赋存、分布特征及蒋庄煤矿在大巷运输方面的技术和管理经验，450m水平布置轨道和皮带两条运输大巷。轨道运输大巷在井田中部，基本沿16层煤布置，贯穿井田南北，担负辅助运输功能，布置单轨。皮带运输大巷与轨道运输大巷基本平行布置，平距35m左右，高出轨道大巷15

48、m，从井底煤仓分南北翼向井田边界延伸。二水平回风大巷布置在轨道大巷西侧，沿第九层石灰岩底部布置，向井田南北两翼延伸。南翼回风大巷掘至1603采区后不再向南延伸，其它南部采区的回风任务有南风井担负。图3.1 主、副井均直接延深方案平面图图3.2 主、副井均直接延深方案剖面图图3.3 主井暗斜井延深、副井直接延深方案平面图图3.4 主井暗斜井延深、副井直接延深方案剖面图图3.5 主、副井均暗斜井延深方案平面图图3.6 主、副井均暗斜井延深方案剖面图图3.7 二水平大巷断面图说明: 1、此为二水平南大巷断面，采用锚网喷支护，树脂锚杆规格为18x2000mm，锚固剂型号为CK2835，每根锚杆帮部使用

49、两支，拱部使用3支。锚杆间排距为900x900mm，每排11根，喷浆厚度为100mm。围岩破碎时挂规格为长x宽=2000x1000mm、使用6mm的钢筋焊制、网格为110x110mm的钢筋网，每排5片。 2、临时支护使用规格为3寸，长4米的三根厚壁钢管。 3、迎头最大空顶距为800mm。 4、永久水沟净规格为500x500mm，壁厚浆底均为100mm。3.1.4采区划分与开采顺序1）采区划分根据二水平地质构造，煤层赋存条件、煤层层间距较大及大巷布置等情况并遵照以下采区划分原则：采区要有合理的尺寸，充分考虑到炮采、高档普采和综采工艺同时并存的情况。利用地质构造、永久煤柱为采区的自然边界。采区服务

50、年限要合理。分煤层划分采区。12下层煤划分为1201、1202、1203、1204、1205、1206六个采区。16层煤划分为1601、1602、1603、1604、1605、1606、1607、1609八个采区。其中12下层煤121采区的煤层标高多在310380m之间，经比较分析，认为利用一水平开采比利用二水平开采有利，因此将12下层煤1201采区划归一水平开采。井田东北部刘仙庄断层和尹家洼断层之间块段的3下煤层，标高多在400600m之间，经比较分析，如利用一水平开拓，需大量增加巷道掘进工程量，明显不如利用二水平开拓经济，所以将北十、北十二划归二水平开采。另外井田东南部刘仙庄断层和尹家洼断

51、层之间块段的3上、3下煤层，由于标高较低，采用矿井初步设计的意见，利用二水平开采，并沿用一水平采区命名方法，称为南十一采区。这样二水平共划分为16个采区，其中北翼采区8个，即1202、1204、1206、1602、1604、1606、北十、北十二采区；南翼采区8个，即1203、1205、1601、1603、1605、1607、1609和南十一采区。2）采区开采顺序按照先近后远、逐步向井田边界扩展的原则，依采区南北排列顺序先采靠近井底车场的采区，后采矿井边界采区，在有多个可采煤层的块段，要遵照先采上部煤层，后采下部煤层的下行式顺序开采。表3.2 采区接替表3.2井筒及井底车场3.2.1暗斜井筒设

52、计本着便于一、二水平的生产系统联系，减少开拓期间和过渡生产期间的相互干扰和安全可靠的原则，经多方案分析比较确定，皮带暗斜井从一水平二号煤仓上口开门，按13下山布置。轨道暗斜井从一水平南一采区上车场距井底车场较近的位置开门，按16下山布置。两暗斜井井筒相距30m并相互平行。回风暗斜井从与中央风井-250m总回相通的-320m水平南大巷掘进回风巷开门，按19下山布置，井底落在二水平北大巷附近。3.2.2井底车场1)上部平车场采用顺向平车场，距离一水平南大巷和井底车场近，重车线与一水平井底车场线路连接，通过能力大。见图3.1。2)井底车场根据二水平开拓方式，井筒相对位置、大巷布置及运输方式，经比较，

53、井底车场采用直线布置形式。见图3.2。该车场具有下述优点：车场形式简单、弯道少，在直线轨道上顶送重车，行车安全，调车速度快，通过能力大。图3.7 上部平车场线路图 图3.8 二水平井底车场调车方式图3.9 上部平车场巷道断面图3） 井底车场通过能力 煤的运输由皮带担负，轨道只担负运送材料、人员、设备、掘进矸石、脏杂煤运输。按须蒋庄煤年产90万t/a，矸石率40%考虑，年出矸石36万t/a。由于矸石在井底车场进行转换，大巷电机车牵引的矸石列车不进入井底车场，设计井底车场内只有一台进行调车作业，根据矸石仓下装车设备能力，通过计算，一台机车完成一次调车循环时间为306s，井底车场通过能力为210万t

54、/a。故满足要求。井底车场在生产过程中仅担负矸石和材料辅助运输，矸石和材料按生产原煤的20%计算，矸石和材料量为： （3.1）车场每小时通过的车数为： （3.2）井底车场每小时通过能力： （3.3）式中 n1车的矿车数，辆；按6辆计算。井底车场年通过能力： （3.4）车场富裕系数： （3.5）经计算，其通过能力满足生产的需要，富裕系数大于30%。3.2.3井底车场主要硐室1）皮带暗斜井装载系统：二水平煤仓采用水平上装载方式布置，煤仓下口设置给煤机送煤至暗斜井胶带运输机。二水平煤仓设南、北翼两个煤仓，均为垂直式，有效容量均为600t。2）排水系统：由二水平主排水泵房、水仓及管子道组成。主排水泵房

55、与中央变电所联合布置于北大巷，靠近井底车场，管子道与回风暗斜井相联。水仓由内、外环组成，总容积4320m3，大于二水平8h正常涌水量。3）中央变电所：井下变电所硐室及通道等。4）爆破材料库：二水平爆破材料库设于北大巷，其回风巷直接与回风暗斜井相联。5）机车修理间、充电室、变流室：二水平大巷辅助运输初期采用电瓶车、后期采用架线电机车，因此设有电瓶车充电室，其专用回风巷直接与回风暗斜井相联。6）其它硐室：有等候室、消防材料库、车辆调度室、工具保管室等。3.2.4井底车场及硐室支护根据井底车场各部位的岩性及断面大小，均采用锚网喷支护方式。3.3本章小结1）设计确定第二水平标高为-450m。2）通过对

56、三个方案技术经济比较后，综合考虑安全可靠、技术可行、经济合理、管理方便的原则，设计选择主、副井均暗斜井延深方案。3）12下煤层划分6个采区，16煤层划分9个采区，加上划为第二水平开采的难十一采区，二水平共划分为16个采区。4）接续期间二水平生产能力为45万t/a，安排南翼1603一个采区。山东科技大学学士学位论文开采设计4开采设计4.1采区概况4.1.1采区位置及地面概况1、地面位置：1603采区位于蒋庄井田的西南部，孔庄西南，小宋楼村以西。2、地形地势：本区地面标高+35.5+38.5m，地表被第四系地层所覆盖，总体地势呈北高南低。受3煤采动影响，区内北部出现局部沉降，沉降区存有积水，最深处

57、约2.0m。本区范围内水系简单，除矿工广排洪沟穿过北部外，还有一条季节性河流（新苏河）穿过其南部。3、井下位置：1603采区位于-430m水平南翼运输大巷西侧。4.1.2、采区边界及面积1603采区东至高庙断层，南至蒋庄煤矿与崔庄矿相邻边界，东南至F5断层，西部以徐庄断层与柴里井田为界，北至16煤可采边界线。采区南北走向长1785-2260m，东西倾斜宽367-822m，面积1365343m2。4.1.3、开采范围本采区范围内赋存有16煤、17煤，由于17煤厚度一般为0.40.6m，均不可采，本设计只考虑16煤。本区内16煤埋深在414.5481.9m之间。4.1.4、邻区采掘情况本采区为二水平首采区，本区上部3煤已开采结束，同一水平内四邻均未采动。4.2采区地质特征4.2.1地质构造本区以断裂构造为主，褶曲受断层切割破坏严重。北北东向的高庙断层、F2断层和徐庄断层将采区切割成东低西高的台阶状两块段，构成了全区构造骨架。高庙断层为采区东部边界断层，走向NNE，倾向WW，倾角60-70,落差80-90m，控制程度可靠。F2断层位于采区中部，走向NNE，倾向NWW，倾角68-75，落差0-28m，延伸1500m左右尖灭，控制程度可靠。徐庄断层为1603采区与柴