本科毕业设计富康路煤矿说明书.docx
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本科毕业设计富康路煤矿说明书
1矿区概况及井田地质特征
1.1矿区概况
1.1.1交通位置
富康路煤矿位于昭通市昭阳区950方向，直距约10km。
行政区划属昭阳区太平办事处黄竹林社区。
煤矿有简易公路与昭通市相连，距213国道昭通站公路里程约13km，距内（内江）昆（昆明）铁路昭通站公路里程约5km，铁路线从矿权东南边界外通过，交通条件较好,详见交通位置图（图1-1）。
1.1.2地形
富康路煤矿位于云南省东部乌蒙山脉东段，地势为北西低、南东高，属低中山区。
矿区范围最低点为位于矿区西部冲沟中，标高1996.9m，最高点位于矿区南东部山头，标高2077.2m。
最大相对高差80.3m。
地形相对平缓，自然地形坡度一般10～22°，属构造抬升剥蚀、溶蚀低中山缓坡地形。
1.1.3水系
矿区位于牛栏江上游补给区，地表水及地下水属长江水系。
1.1.4气候
据凉风台气象站观测资料，区内年最大降雨量1380mm，最小降雨量776mm，多年平均降雨量1000mm，多年平均蒸发量1240mm，雨季月最大降雨量212mm，旱季月最小降雨量12mm；每年5～10月份为雨季，降雨量占全年平均降雨量的90％，11月～次年3月为干旱霜冻期。
年平均气温17℃，极端最高气温40.5℃，最低气温﹣3.7℃。
主导风向为北风,最大风速24.0m/s。
1.1.5自然地震
根据历史资料，据昭通地震办资料，发生的较大地震有：
1974年5月11日永善、大关一带发生过7.1级大地震；1989年11月10日4.9级；2003年11月15日鲁甸、昭阳区发生5.1级地震；当年11月26日再次发生5级余震；2004年8月10日，该区又发生5.6级地震。
根据《中华人民共和国国家标准GB50011—2001建筑抗震设计规范》，该区处于抗震设防烈度7度区，设计基本地震动峰值加速度为0.15g。
区域稳定性一般。
1.1.6电源
矿井现为单回路供电，主电源取自小龙洞变电站，送电线路规格为LGJ-50，供电距离1.8km。
柴油发电机（容量为600kW）作为备用电源，通过升压变压器将电压由380V升至10kV，再接至地面变电所10kV母线，使地面变电所形成单母线分段接线方式。
1.2井田地质特征
1.2.1井田地质构造
总体构造特征：
本矿区位于箐门背斜的西南端尾部南翼，箐门断层上盘。
为一走向北东，倾向南东的单斜构造，地层走向北东，倾向南东，地层出露自北西向南东依次变新，地层倾角一般在15°～25°之间。
区内断层不发育，在F2断层上下盘约200m范围内，受F2断层的影响，其两侧均较密集地发育有落差为0.5-3m左右的小型伴生断层，对断层两盘的煤层开采有一定的影响；超出200m外围，小型伴生断层则基本未见发育；未发现侵入岩分布；矿区地质构造复杂程度属简单类型。
地层：
1）石炭系下统（C1）
（1）金子沟组（C1j）
为灰白色、深灰色中厚层灰岩，间夹燧石灰岩、白云岩，含有腕足类动物化石。
一般厚50～55m，平均厚52m。
（2）万寿山组（C1w）
地层厚120～160m，一般厚145m。
根据本段岩性的不同将其分为两段，即：
C1W1、C1W2。
万寿山组一段（C1W1）：
下至煤系地层底界，上至M4煤层底板，岩性为深灰色～褐灰色薄～中厚层状的粉砂岩、细砂岩、泥岩、粉砂质泥岩及煤组成，含较多炭化植物碎屑。
含煤4～6层，其中：
M7煤层厚0.30～0.85m，一般厚0.50m，位于C1W1地层底部，属不稳定的局部可采煤层；其余均为煤线，底部8～10m为灰黑色泥岩、粉砂质泥岩，含较多炭化植物碎屑，地层厚40～55m，一般厚50m。
万寿山组二段（C1W2）：
岩性为深灰色、褐灰、灰黑色粉砂质泥岩、泥岩，夹灰黄色、灰褐色中厚层状粉砂岩薄层及透镜体，局部含较多植物碎屑化石。
含煤4～5层，其中含可采煤层两层，编号为M1、M4煤层。
M1煤一般厚1.45～1.73m,平均厚1.59m，位于C1w1地层的中上部。
M4煤一般厚1.65～1.85m,平均厚1.75m。
其余为薄煤层，属不可采煤层，地层厚80～105m，一般厚95m。
（3）旧司组（C1js）
为浅海相沉积，岩性由深灰色、灰色薄～中厚层状隐晶或细晶质灰岩，夹灰黑色薄层泥岩、燧石灰岩。
燧石呈条带状及团块状产出，中上部含有较多的腕足类、瓣鳃等动物化石及炭化植物碎屑。
地层一般厚51～90m，平均厚62m。
与下伏地层整合接触。
（4）上司组（C1sh）
为灰～深灰色，薄～中厚层状，隐晶～细晶质灰岩，夹多层灰黑色泥岩薄层及少量燧石灰岩条带、燧石团块。
上部偶见腕足类、珊瑚、筳等动物化石。
中部夹一层12～18m厚的砾状灰岩。
底部为14～17m的浅灰色至灰黑色泥岩，含较多星点状黄铁矿，含植物碎屑化石。
地层厚度119～147m，一般厚138m。
与下伏旧司组地层整合接触。
（5）摆佐组（C1b）
为灰白色～浅灰色中厚层状隐晶～细晶质灰岩、泥质灰岩，间夹薄层绿、黄绿色钙质泥岩、泥质粉砂岩及灰白色白云岩、燧石灰岩薄层；中下部含较多的腕足类、珊瑚等动物化石。
地层出露不全，地层一般厚89～107m，平均厚92m。
与下伏上司组地层呈整合接触。
2）第四系（Q）
由残积、坡积、冲积层组成，岩性为粘土、亚粘土夹砾石，厚0～10m，平均厚约4m。
断层：
井田内主要有F1、F2正断层。
断层特征见表1-1。
表1-1断层特征及控制程度表
序号
断层名称
性质
落差/m
断层产状
走向长度/m
控制
程度
走向
倾向
倾角
1
F1断层
正
0~30
N12°W
S125°W
60°
550
查明
2
F1断层
正
30~60
N20°E
W115°S
68°
200
查明
1）含隔水层
矿区石炭系含、隔水层相间出露，第四系碎石土孔隙含水层，直接覆盖于各地层之上。
现就对煤层开采有直接或间接影响的含、隔水层特征叙述如下：
1.第四系（Q）孔隙含水层
由残积、坡积、冲积物及耕植土组成，多在地形低洼，沟谷及两侧缓坡地带堆积，分布不均，厚0～10m，平均厚约4m。
含季节性孔隙潜水，雨季有泉水流出，旱季干枯，由于其厚度小，分布范围有限，对矿井充水基本无影响。
2.石炭系下统摆佐组（C1b）碳酸盐岩岩溶、裂隙较强含水层
岩性为中厚层状隐晶～细晶质灰岩、泥质灰岩，间夹薄层钙质泥岩、泥质粉砂岩及白云岩、燧石灰岩薄层。
厚89～107m，一般厚92m；于矿区范围东部及外围东南部大面积出露，由于剥蚀及溶蚀作用构成山顶平台，广泛接受大气降水补给，根据地面调查，摆佐组岩溶发育较差，地表溶斗、洼地、溶洞、岩溶裂隙少见发育，未见泉点出露，因其底部无明显隔水层,与下伏上司组（C1sh）地层可能存在一定的水力联系,但由于下伏上司组底部隔水层的相对隔水作用，对矿坑充水一般无影响。
3.石炭系下统上司组（C1sh）碳酸盐岩与碎屑岩含隔水层相间的弱裂隙、溶隙不均匀含水层
岩性为薄～中厚层状隐晶～细晶质灰岩，夹多层泥岩薄层及少量燧石灰岩条带、燧石团块，厚119～147m，一般厚138m；于矿区范围中部呈北东-南西向宽条带状分布，占矿区面积的70％以上，广泛接受大气降水补给。
矿区内未见泉点出露，底部有14～18m厚的泥岩，可视为相对隔水层,由于此隔水层的相对隔水作用，正常状态下与下伏旧司组（C1js）地层无水力联系，对矿坑充水一般无影响。
4.石炭系下统旧司组（C1js）岩溶裂隙中等-弱裂隙、溶隙不均匀含水层
岩性为薄～中厚层状隐晶或细晶质灰岩，夹薄层泥岩、燧石灰岩。
厚51～90m，一般厚62m；于矿区北部外围呈北东-南西向窄条带状分布，接受大气降水补给条件较好。
区内未见泉点出露。
本含水层因其自身岩性组合影响，岩溶裂隙不甚发育，其含水性及富水性均较差。
经对矿区内主采的M1、M4煤层最大导水裂隙带计算结果，两煤层开采后，其最大导水裂隙带高度为：
57.58m，而本含水层至万寿山组最上部的主采煤层M1的最小层间距为27.41m，在开采过程中尚未发现此层的导水现象。
但在以后回采可能导致本含水层地下水直接充入矿井。
5.石炭系下统万寿山组（C1w）裂隙弱含水层
万寿山组二段（C1W2）：
岩性为深灰色、褐灰、灰黑色粉砂质泥岩、泥岩，夹灰黄色、灰褐色中厚层状粉砂岩薄层及透镜体，局部含较多植物碎屑化石。
含煤4～5层，其中含可采煤层2层（M1、M4），M1煤层厚1.45～1.73m，平均厚1.59m；M4煤层厚1.65～1.85m，平均厚1.75m。
其余为薄煤层，属不可采煤层，地层厚80～105m，一般厚95m。
万寿山组一段（C1W1）：
下至煤系地层底界，上至M4煤层底板，岩性为深灰色～褐灰色薄～中厚层状的粉砂岩、细砂岩、泥岩、粉砂质泥岩及煤组成，含较多炭化植物碎屑。
含煤4～6层，其中：
M7煤层厚0.30～0.85m，一般厚0.50m，属局部可采煤层；其余均为煤线，底部8～10m为灰黑色泥岩、粉砂质泥岩，含较多炭化植物碎屑，地层厚40～55m，一般厚50m。
在矿区北部外围呈北东-南西向较宽条带状分布，矿区内未见泉点出露,接受大气降水补给条件较好。
由于本含水层发育有较多的泥岩层，故而正常情况下，其富水性及导水性均弱，属裂隙弱含水层。
本含水层是矿区的含煤地层，矿山巷道开拓、回采必将导致本含水层地下水直接充入矿井，故而本含水层为矿床的直接充水含水层。
6.石炭系下统金子沟组（C1j）岩溶裂隙中等含水层
岩性为中厚层状灰岩夹白云岩。
地层厚50～55m，一般厚52m。
呈北东-南西窄条带状分布于矿区西北部外围,未见泉点出露，岩溶裂隙不发育，地表偶见溶蚀现象，接受大气降水补给条件较好。
据区域资料，其富水性及导水性中等。
据生产矿井、老窑调查访问，尚未发现底板涌水。
本含水层与矿区主采煤层最近距离为50m，其间有数层泥岩、泥质粉砂岩相隔，在矿井最低开采水平以内，预测该含水层地下水对矿山开采基本无影响。
7.泥盆系上统（D3）碳酸盐岩与碎屑岩相间强-中等溶隙、裂隙含水层组广泛出露于矿区北部外围，厚度不详，矿区内及外围未见有泉点出露，由于其相距矿区主采煤层较远，对本区矿坑充水无影响。
2）矿井涌水量
矿井充水来源主要有万寿山组（C1w）砂泥岩裂隙弱含水层地下水由巷道揭露点和采空区导水冒裂带直接充入矿井；旧司组（C1js）岩溶裂隙中等-弱裂隙、溶隙含水层地下水通过采空区导水冒裂带直接充入矿井；大气降水及地表水沿矿井采空导水冒裂带直接充入矿井，或沿小窑开采冒裂带充入小窑采空区形成小窑积水，矿井掘通老窑巷道时，老窑积水将突入生产坑道形成老窑突水；地表箐门水库灌溉渠水通过基岩裂隙补充给旧司组岩溶裂隙含水层，而后由采空导水冒裂带充入矿坑；矿井掘通断裂带时，断裂带有可能导通煤系上覆及下伏岩溶含水层形成断裂突水。
矿井总涌水量在开采初期随开采面积扩大和水平延深而增加，但达到最大值时则涌水量趋于稳定或减少，除存在季节性变化外，具有消耗储存量之特征。
经与临近矿井黄竹林煤矿系统地质条件资料相比，预计开采M4煤层时，矿井平均正常涌水量为124m3/h，最大涌水量为253m3/h。
1.3煤质特征
1.3.1煤层
矿区内含煤地层为石炭系下统万寿山组（C1w），该地层总厚约138.88m。
共含煤7～10层，编号煤层7层，由上而下分别编号为M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7煤层。
煤层总厚为4.52m，含煤系数为3.25%。
其中M1、M4煤层为全区可采煤层，煤层平均厚度分别为1.59m、1.75m，可采含煤系数为2.40%。
含局部可采煤层1层，为M7煤层，其余均为不可采的薄煤层或煤线。
井田主要可采煤层2层，倾角15°~25°，平均20°。
各主要煤层分述如下：
1）M1煤层：
M1煤层：
煤层厚1.45～1.73m，平均厚1.59m，结构单一，为全区稳定的可采煤层。
煤层顶板为深灰色薄至中厚层状粉砂岩。
粉砂状结构，显平行层理。
底部含植物碎屑化石。
在地表风化后为浅紫灰色。
底板为深灰色、黑灰色泥岩，薄至中厚层状，显水平层理，裂隙较发育。
含植物根茎化石。
上距煤系顶界（C1js）地层45.21～55.36m，平均约51.00m。
2）M2煤层：
M4煤层：
煤层厚1.65～1.85m，平均厚1.75m，结构单一，为全区稳定的可采煤层。
煤层顶板为灰色、浅褐灰色细砂岩，夹有薄层泥质粉砂岩，其层位稳定，产植物碎屑化石。
老顶为粉砂质泥岩，底板为灰色粉砂质泥岩夹粉砂岩。
上距M1煤层29.93～40.39m，一般约36.29m；下距M7煤层约45m。
各主要可采煤层特征见表1-2，各煤层顶底板岩石物理性质见表1-3。
表1-2主要可采煤层特征
煤层
煤层厚度
/m
煤层
间距
/m
煤层结构
（夹矸层数）
容重
/t·m-3
稳定
程度
顶底板特性
顶板
底板
M1
—
1
1.40
稳定
粉砂岩
泥岩
36.29
M4
1
1.42
稳定
细砂岩及
泥质粉砂岩
粉砂质泥岩夹粉砂岩
45.0
—
表1-3煤层顶底板岩石物理性质
层位
岩石
名称
自然状态下抗压强度/Mpa
普氏硬度
系数
比重
容重
/t·m-3
一般
变异范围
M1煤顶板
粉砂岩
63.2
42.05~105.85
6.4
2.64
2.62
泥岩
37.6
33.5~42.5
4.9
2.48
2.39
M4号煤顶板
细砂岩及
泥质粉砂岩
48.3
23.45~121.85
7
2.75
2.63
粉砂质泥岩夹
粉砂岩
48.3
40.05~107.65
6.0
2.65
2.59
M1、M4煤底版
泥岩
粉砂质泥岩
29.8
28.7-30.8
5.8
2.48
2.39
1.3.2煤质
本区主要煤层煤质稳定，煤类较单一，为WY。
M1煤层为低灰分、特低挥发分、高固定炭、高热值、中硫、特低磷、二级含砷、中等软化温度灰、易磨无烟煤；M4煤层为特低灰分、低挥发分、中高固定炭、高热值、中硫、特低磷、一级含砷、中等软化温度灰、易磨无烟煤。
各煤层煤质特征表见表1-4。
表1-4各煤层煤质特征表
煤层
Mad
/%
Ad
/%
Vdaf
/%
St,d
/%
Pd
/%
Qb,d
/MJ·㎏-1
原煤
原煤
精煤
原煤
原煤
原煤
原煤
M1
0.41-0.90
3.86-9.0
——
7.0-9.2
1.30-1.49
0.003-0.005
32.21-33.82
0.64
6.16
——
8.23
1.60
0.004
33.24（33.45）
M4
0.46-0.92
3.31-5.70
——
9.46-10.99
1.39-2.73
0.001-0.004
32.21-33.82
0.73
4.70
——
10.13
1.99
0.002
33.24（33.48）
1.3.3瓦斯
矿井相对瓦斯涌出量
全矿井相对瓦斯涌出量4.46m3/t，绝对瓦斯涌出量0.28m3/min，按照《煤矿安全规程》规定，日产一吨煤瓦斯涌出量在10m3以下的矿井为低瓦斯矿井，本矿为低瓦斯矿井。
本次设计按低瓦斯矿井进行设计。
1.3.4煤层自然
按煤的自燃倾向性等级分类表，本矿各可采煤层自燃等级为：
自燃倾向二类，本次设计按自燃煤层进行设计。
1.3.5煤尘爆炸
通过煤尘爆炸试验成果表明，火焰长度在0㎜，岩粉量为0，因此本矿各可采煤层均无爆炸危险性。
1.3.5地温、冲击地压
类比全区及相邻矿井和大丫口施工钻孔，未发现地温异常。
推断本矿区属地温正常区，无热害地段。
富康路煤矿属地温正常区，亦无冲击地压现象。
2井田境界和储量
2.1井田境界
2.1.1井田范围
富康路煤矿位于昭通市昭阳区。
矿区北与猫儿沟煤矿相连，南与富康路煤矿为邻；西侧为昭通褐煤盆地，东南为鲍家地煤矿区。
据查，富康路煤矿矿权清楚，与周边其他煤矿均无矿权重叠现象（见图2-1）。
图2-1昭阳区富康路煤矿相邻矿界关系示意图
2.1.2开采界限
矿井许可开采标高为+2010~+1840m。
2.1.3井田尺寸
富康路矿井井田走向平均长度为1.45km，倾斜平均宽度为0.45km。
2.2矿井工业储量（ZC）
根据2009年09月云南省一九八煤田地质勘探队编制提交的《云南省昭阳区富康路煤矿矿井生产地质报告》及云南省能源局（函）（云能源煤炭函［2010］15号）“关于同意《昭通市昭阳区富康路煤矿矿井生产地质报告》评审备案的函”。
矿井实际保有资源/储量2340kt，其中111b类基础储量880kt，122b类基础储量570kt，压覆影响带111b类基础储量260kt，122b类基础储量160kt，333类资源量470kt。
根据《煤炭工业小型矿井设计规范》（GB50399—2006）的相关规定，对333储量进行折算得到矿井工业资源/储量，可信度系数取0.8，则矿井工业资源/储量为：
Zc＝1140.0＋730.0＋470.0×0.8＝2246.0（kt）
表2-1矿井实际保有资源/储量汇总表
煤层
采 区
保有资源/储量（kt）
合计（kt）
111b
122b
333
M1
一采区
940
194
30
1284.0
二采区
0
194
0
194.0
三采区
0
0
172
172.0
小 计
M4
一采区
160
106
40
186.0
二采区
40
236
0
276.0
三采区
0
0
228
228.0
小 计
合 计
1140.0
730.0
470.0
2340.0
2.3矿井可采储量（ZS）
矿井设计资源/储量按下式计算：
Zs＝Zc－A1－A2－A3
式中：
A1——井田境界煤柱，kt；
A2——断层保护煤柱煤量，kt。
A3——水渠保护煤柱煤量，kt
断层保护煤柱：
按25m留设，经计算煤柱量为113.0kt。
矿井与相邻矿井间的境界边界煤柱按20m留设，经计算煤柱量为414.0kt。
水渠保护煤柱：
按30m留设，经计算煤柱量为130.0kt。
矿井设计储量为：
Zs＝2246.0－113.0－414.0-130.0=1589.0（kt）
2.3.3矿井设计可采储量
矿井设计可采储量按下式计算：
Zk＝（Zs－A4－A5）×C
式中：
A4——工业场地煤柱量，kt；
A5——主要井巷煤柱量，kt；
C——采区回采率，%，中厚煤层取80%。
矿井工业场地位于煤层露头之外无需留设煤柱。
主副斜井、回风斜井布置M1煤层底板，M4煤层顶板，主副斜井压覆带M4煤层需留设煤柱，南回风斜井掘露M4煤层后沿煤层倾向带需留设煤柱。
维护带每侧按15m留设，岩石移动角按70°计算，经计算煤柱量为30.0kt,则矿井设计可采储量：
Zk＝（1589.0－0-30）×80%=1247.2（kt）
式中：
M4煤层为中厚煤层，采区回采率取80%。
表2-1-3矿井可采储量计算表
单位：
kt
煤层
编号
矿井地质
资源/储量
矿井工业
资源/储量
（333资源量
可信度系数
取0.8）
永久煤柱
矿井设计
资源/储量
保护煤柱
开采
损失
矿井
设计
可采
储量
111b
122b
333
采空区
隔离
煤柱
井田
境界
煤柱
断层
保护
煤柱
水渠
保护
煤柱
井筒及
工业场
地煤柱
主要
井巷
煤柱
一采区
M1
940
194.0
30.0
1158
0
74.0
25.0
29.0
1030.0
0
0
206.0
824
M4
160
106.0
40.0
298
60.0
83.0
29.0
33.0
93.0
30.0
0
12.6
50.4
小计
1470.0
1456
333.0
1123.0
30.0
218.6
874.4
二采区
M1
0
194.0
0
194.0
0
56.0
0
32.0
106.0
0
0
21.2
84.8
M4
40
236
0
276.0
0
63.0
0
36.0
177.0
0
0
35.4
141.6
小计
470.0
470.0
187.0
283.0
0
56.6
226.4
三采区
M1
0
0
172
137.6
0
65.0
28.0
0
44.6
0
0
8.92
35.68
M4
0
0
228
182.4
0
73.0
31.0
0
78.4
0
0
15.68
62.72
小计
400.0
320.0
197.0
123.0
0
24.6
98.4
合计
2340.0
2246.0
717.0
1529.0
15.0
302.8
1199.2
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
设计年工作日330d，日工作班数3班，采用“三八”工作制，采煤“二采一准”，掘进“三班作业”，矿井主提升每天净提升时间为16h。
3.2矿井设计生产能力及服务年限
3.2.1确定依据
《煤炭工业矿井设计规范》第2.2.1条规定：
矿井设计生产能力应根据资源条件、开采条件、技术装备、经济效益及国家对煤炭的需求等因素，经多方案比较或系统优化后确定。
矿区规模可依据以下条件确定：
1）资源情况：
煤田地质条件简单，储量丰富，应加大矿区规模，建设大型矿井。
2）开发条件：
包括矿区所处地理位置（是否靠近老矿区及大城市），交通（铁路、
公路、水运），用户，供电，供水，建筑材料及劳动力来源等。
条件好者，应加大开发强度和矿区规模；否则应缩小规模；
3）国家需求：
对国家煤炭需求量（包括煤中煤质、产量等）的预测是确定矿区规模的一个重要依据；
4）投资效果：
投资少、工期短、生产成本低、效率高、投资回收期短的应加大矿区规模，反之则缩小规模。
3.2.2矿井设计生产能力
富康路井田储量较丰富，煤层赋存较稳定，顶底板条件较好，地质条件较简单，倾角小，厚度变化不大，开采条件较简单，经济效益好，煤质为优质无烟煤，交通运输便利，市场需求量大。
结合云南地方小煤矿实际确定富康路矿井设计生产能力为90kt/a。
3.2.3矿井服务年限
矿井服务年限必须与井型相适应，我国小型矿井设计服务年限如表3-1所示。
矿井设计能力（kt/a）
服务年限（a）
210~300
25
150
15
90
10
30~60
5
矿井可采储量Zk、设计生产能力A矿井服务年限T三者之间的关系为：
T=Zk/（A×K）（3-1）
式中：
T——矿井服务年限，a；
Zk——矿井可采储量，Mt；
A——设计生产能力，Mt；
K——矿井储量备用系数，取1.3。
则矿井服务年限为：
T=1247.2/（90×1.3）
=10.65（a）
符合《煤炭工业小型矿井设计规范》要求。
第一水平的服务年限（及全矿井服务年限）符合《煤炭工业小型矿井设计规范》要求。
3
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