煤矿原始地质条件下的矿井初步设计毕业设计论文.docx
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煤矿原始地质条件下的矿井初步设计毕业设计论文
煤矿原始地质条件下的矿井初步设计
摘要
矿井生产，其主要特点是地下作业，工作环境艰苦，自然条件复杂，通风和安全措施显得尤为重要。
各煤田所处的地理位置不同，煤层地质条件多种多样，开采方法也就多种多样。
本设计是在桃园煤矿原始地质条件下作的矿井初步设计，设计内容包含：
井田概况及地质特征、矿井开拓、通风设计、矿井安全技术措施，以及专题—采煤工作面瓦斯综合治理等方面。
井田概况主要包括矿区的地理、地形和交通；矿井的地理位置、井田范围；矿区的气象条件、地震烈度、电源和水源的概况；井田地质特征、煤层及煤质概况以及水文地质条件概况等。
矿井开拓分别论述了主井、副井位置选择、采区的划分、水平的划分以及开采顺序、采区的布置及装备、各巷道的布置等。
通风设计主要包括矿井通风系统的选择、矿井所需风量的计算及分配、全矿井前期、后期的通风阻力计算以及对通风设备的选择等。
安全技术措施包括井下瓦斯预防、顶板管理、水灾预防、火灾预防、煤矿爆炸的预防及粉尘防治措施等。
专题—采煤工作面瓦斯综合治理包括：
高抽巷道抽采、顶板走向钻孔抽采、采空区埋管抽采、初期利用尾巷抽采等多种抽采方法综合治理瓦斯，从而拦截部分的瓦斯，减少其涌入工作面。
关键词：
矿井、开拓开采、通风、安全、瓦斯综合治理。
ABSTRACT
Thecoalfieldtothegeographyandvariedgeologicalconditionsofcoal,miningmethodshavevaried.Mineproduction,itsmainfeatureisundergroundwork,workhardandcomplicatednaturalconditions,theventilationandsafetymeasuresappearstobeparticularlyimportant.
ThisdesignisthemineralwellfirststepdesignmakeundertheconditionoforiginalgeologyofthemineofTaoyuanCoalMine,Thisdesigncontentscontainment:
Thewellfarmlandgeneralsituationandgeologycharacteristic,themineralwellsexpand,safetechniquemeasureofwellventilateddesign,themineralwell,andthefeatureofcoalfacecomprehensivemanagementofgas,etc.
Thefieldgeneralsituationofthewellincludesgeography,topographyandtrafficoftheminingareamainly;Thegeographicalpositionofthemine,fieldrangeofwell;Themeteorologicalconditionoftheminingarea,generalsituationofearthquakeintensity,thepowerandsourceofwater;Characteristicoffieldqualityofthewell,coalseam,natureofcoalgeneralsituationandhydrogeologicalconditiongeneralsituation,etc.
Itexpoundthefactseparatelyminesopen-upsbymainshafts,Auxiliaryshaft,wasterockwell,leveldivideandexploitthedivisionsofpersonwhoadopt,personwhoadoptassignorderand,everytunnelassignetc.equipmentventilatingshaftthechoicesofpositionthings.
Theventilationdesignincludesthechoiceoftheventilatingsystemofminemainly,Calculation,distribution,thewholemineventilationobstructioncalculatingandchoicetotheventilationfacilitiesofeasyperiod,difficultperiodofthenecessarywindquantityofthemine,etc.
Thesafepracticemeasureincludesinthepitthemarshgasispreventedaplankmanagement,flooddisasterprevention,afireprevention,thepreventionanddustpreventionandcuremeasure,etc.
Thefeatureofcoalfacethecomprehensivemanagementofgasincludeslanepumpingouthigh-mining,boredpumpedtotheroofmining,gob-pipepumping,theearlyuseoftheendofalley-pumpingoutavarietyofminingmethods,suchascomprehensivemanagementofnaturalgas,thusblockingpartofthegas,toreducetheirputintotheface.
KeyWord:
Mineralwell,expandstomine,wellventilated,safety,thecomprehensivemanagementofgas.
绪论
煤矿井下生产受自然条件影响很大，不同的地质构造和煤层的赋存条件决定了采取不同的开拓开采方法。
井下生产的特殊性带来了诸如瓦斯涌出，煤尘爆炸，矿井火灾，顶板冒落，矿井透水等许多安全隐患，所以在煤矿生产中，一定要把“安全第一”的方针深入地贯彻到煤矿生产的各个环节中去!
本次设计是在毕业实习的基础上,并在老师的指导下完成的。
毕业实习中，我们通过听专题报告,井上井下参观,深入一线工人和管理人员之中交谈学习等方式,对桃园矿的矿井概况,生产情况,安全和管理体制有了初步的了解,在实习过程中我们把书本知识和实际情况想结合,对矿井的生产,通风,机电,提运,地测,回采,防尘防火防瓦斯等有了一定的了解。
本设计主要由五部分组成：
矿井概况和地质特征、矿井开拓开采设计、矿井通风设计、安全生产措施及专题设计（采煤工作面瓦斯综合治理）。
通过此次毕业设计，进一步巩固和扩展我们所学的知识,培养我们独立思考、分析、解决问题的能力，促使我们运用所学的知识去观测、调查、分析矿井生产工艺和安全管理技术，为我们进一步学习专业知识打下基础，也为将来工作做准备。
由于本人所学有限，实践经验很少，加之时间仓促，本设计必然存在众多不足之处，敬请各位老师、同学给予批评、指正。
1矿井概况和地质特征
1.1矿井概况
1.1.1矿井地理位置与交通
图1-1桃园煤矿交通位置图
桃园煤矿井田位于安徽省宿州市南部北杨寨乡、桃园镇、祁县镇境内，北距宿州市12km、淮北市约70km，南距蚌埠市75km（交通位置见图1-1）。
本矿井交通极为方便，京沪铁路从本矿东北通过，北距宿州站约11Km,东距西寺坡站约7Km，煤矿铁路运输专线在宋庄站与青芦铁路接轨；公路206国道宿（州）蚌（埠）段从矿井西部穿过，可直通全国各地。
淮河支流浍河从矿井南通过，浍河可通航小型机动船，直接进入淮河。
1.1.2地形、地貌及浅层水
本矿位于淮北平原中部，区内地势平坦，海拔标高为+20.3～+27.10m，一般在+23.5～+24.5m之间。
本矿区属淮河流域。
矿区内没有大的河流，但农用人工沟渠纵横，密如蛛网。
矿内沟渠流量受大气降水控制，每年7-9月雨季时，水位较高，枯水季节（当年10月至次年3月），沟渠水量很少甚至干涸。
浍河在祁南矿中部流过，其为中小型季节性河流，距本矿南部边界仅2.5km。
历年最高洪水位+24.5m，对矿坑及矿井建设影响不大。
矿区内，有桃园镇和许多自然村，人口较密。
地表下潜水丰富，一般居民生活用水及部分工业用水皆取于此。
1.1.3气象与地震
本区气候温和，属北温带季风区海洋～大陆性气候。
气候变化明显，四季分明，冬季寒冷多风，夏季炎热多雨，春秋两季温和。
据宿州市气象局1980～1998年观测资料，年平均气温14.6°C，最高气温40.3°C，最低气温-12.5°C。
年平均降雨量766mm，雨量多集中在7、8月分。
最大冻土深度0.17m，最大风速20m/s，年平均风速2.2m/s，主导风向为东～东北风。
无霜期210～240天，冻结期一般在12月上旬至次年2月中旬。
据历史资料记载，安徽省北部地区自公元925年以来发生有感地震40余次，其中从1960年以来，发生较大的地震有7次（见表1-1）。
根据安徽省地震局1996年编制出版的安徽地震烈度区划图查得，本区属于4～6级地震区，地震烈度为7度。
表1-1近年安徽北部地区发生较大地震统计表
时间
1965年
3月15日
1971年
7月13日
1973年
9月22日
1979年
3月2日
1981年
12月20日
1983年
12月20日
1999年
1月12日
震中位置
置置置
固镇
灵璧
临涣
固镇
固镇
菏泽
利辛
地震级别
4.0
3.3
4.5
5.0
3.0
5.9
4.2
1.2矿井地质特征
1.2.1煤层赋存情况
矿井内无基岩出露，均为巨厚松散层所覆盖，经钻孔揭露，地层由老到新有奥陶系、石炭系、二叠系、第三系和第四系。
桃园煤矿含煤地层为石炭、二叠系。
石炭系太原组地层含煤6～8层，其中2～3层个别点达到可采厚度，无工业价值；二叠系含煤地层有下统山西组、下石盒子组和上统上石盒子组，含煤地层厚度约925m，含1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11等十一个煤层（组），含煤14～32层，煤层总厚约21.75m，煤系地层含煤系数2.4%。
本矿井煤系地层在不同的层段，其特征不同，是确定煤层层位的重要依据之一。
各层段特征如下表：
表1-2各煤层（组）间距统计表
煤层
1
2
32
4
52
61
63
71
72
82
10
11
最小间距/m
67
90
73
62
16
15
13
3
13
78
25
最大间距/m
104
116
100
76
29
21
19
12
20
90
40
平均间距/m
80
103
82
71
22
17
15
6
18
84
33
本矿井二叠系下统山西组、下石盒子组，上统上石盒子组含煤情况见表1-3。
表1-3二叠系含煤地层含煤情况一览表
地层时代
厚度/m
含煤层数/层
厚度/m
含煤系数/%
两极/平均
P1s～P2s
883～1025/925
14～32
21.75
2.4
P2s
630～710/645
1～5
3.12
2.7
P1x
210～255/225
5～14
11.25
5
P1s
103～135/115
8～13
7.38
1.3
可采煤层有32、4、52、61、63、71、72、82、10等9层，其中32、82、10三层为较稳定煤层，4、52、61、63、71、72等6层为不稳定煤层。
可采煤层平均总厚度11.73m，占煤层总厚的54%；较稳定煤层平均总厚5.92m（82煤层仅在补6线以北发育），占可采煤层厚度的51%。
不可采煤层有1、2、9、11等4个煤层（组）。
现将各煤层情况分述如下：
（1）32煤层
位于上石盒子组的下部，距2煤组100～115m。
厚度0.29～4.53m，平均厚度1.27m。
不可采点占16％，0.70～1.30m见煤点占42％，大于1.30m见煤点占42％，以薄煤层为主。
可采指数为83％，变异系数为49％，可采面积占80％。
可采区内煤层厚度大部分在1.30m以下，仅在补124、补127孔附近有小面积厚度大于3.50m的煤层。
煤层结构较复杂，局部为复杂结构。
夹矸0～7层，一般1～2层，以一层夹矸居多，夹矸为泥岩或炭质泥岩。
煤层顶板除个别点为薄层炭质泥岩外，大多数为泥岩，少数为砂岩和粉砂岩，见图3104，底板以泥岩为主。
32煤层为大部分可采、结构较复杂的较稳定薄煤层。
（2）4煤层
4煤层主要分布在补9线以北，补2线以南，煤层厚度0.35～2.15m，平均煤层厚度1.00m。
0.70～1.30m的点占55％，大于1.30m的点占23％，变异系数为32％，可采指数为78％，补10线至4-5线之间可采面积占76％。
补9线～6线之间煤层发育较好，煤层厚度一般在1m左右，为本煤层的主要可采区。
煤层厚度在1m以下者，多为单层；煤层厚度1m以上者，往往含1～2层夹矸，为简单结构煤层。
顶板多为泥岩，局部相变为粉砂岩，见图3105。
其底板均为泥岩。
结合全区情况，4煤层为局部可采、结构简单的不稳定薄煤层。
（3）52煤层
位于下石盒子组的中上部，煤层厚度0～1.89m，平均1.15m。
不可采点占24％，0.70～1.30m的见煤点占27％，大于1.30m的点占48％，在9线以北，变异系数为22％，可采指数为76％，可采面积占73％。
大多见煤点为简单结构，仅个别点含一层夹矸。
夹矸的岩性为泥岩或炭质泥岩。
顶板绝大部分为泥岩，少量为砂岩，个别点为粉砂岩。
煤层厚度及顶板岩性分布情况见图3106。
其底板为泥岩。
顶、底板岩性变化不大，较为稳定。
52煤层为结构简单，部分可采的不稳定的薄煤层。
（4）61煤层
位于下石盒子组中下部，上距5煤组20m左右。
61煤层是6煤组中发育最好的一层。
煤层厚度0～1.93m,平均煤层厚度0.93m。
0.70～1.30m的见煤点占76%，大于1.30m的见煤点占8%，可采指数为78%，可采面积占72%，变异系数为21%。
61煤层大多为简单结构，少量含一层夹矸，个别含2层夹矸。
顶板大部分为泥岩，少部分为粉砂岩或砂岩，底板绝大多数为泥岩，少量为粉砂岩。
61煤层为大部分可采、结构简单的不稳定薄煤层。
（5）63煤层
上距61煤层16～20m。
可采范围分布在在7-8线以南，煤层厚度两极值0～1.29m，平均0.80m，0.70～1.30m见煤点占69%，可采指数为69%，变异系数为13%，可采面积占67%。
63煤层为简单结构煤层；顶板以泥岩为主，少部分为粉砂岩或砂岩，顶板岩性及煤层厚度分布情况见图3108。
底板绝大多数为泥岩，少量为粉砂岩。
63煤层为大部分可采、结构简单的不稳定薄煤层。
（6）71煤层
位于下石盒子组的下部，距6煤组13～19m。
71煤层是7煤组中发育最好的一层，但发育不均衡。
煤层两极厚度0～2.66m，平均煤层厚度1.00m。
0.70～1.30m的见煤点占55%，大于1.30m的见煤点占23%，可采指数为78%，变异系数为29%。
可采面积占86%。
煤层以简单结构为主，少量见煤点含一层夹矸，个别点含2层夹矸。
夹矸岩性以泥岩或炭质泥岩为主，个别点为粉砂岩。
煤层顶板以泥岩为主，少部分为粉砂岩或砂岩，顶板岩性及煤层厚度分布情况见图3109。
凡其顶板为砂岩或粉砂岩的见煤点，煤层厚度要么变薄，要么缺失。
故推测这些变薄、缺失的见煤点是由于受冲刷所致。
底板以泥岩为主，少量点为粉砂岩。
以2-3线以北，71煤有5个见煤点被岩浆侵蚀，影响了煤层的稳定性和可采性，使其失去工业价值。
71煤层为大部分可采、结构简单的不稳定薄煤层。
（7）72煤层
与71煤层相比，发育较差，煤层厚度变化大。
在补11线～3-3线间，两极煤层厚度为0～2.26m，平均0.93m。
0.70～1.30m的见煤点占38%，大于1.30m的见煤点占23%，可采指数为60%，变异系数为34%，可采面积占74%。
北部小区，由于受岩浆侵蚀，基本上无法回采。
顶板大半为泥岩，部分为粉砂岩和砂岩，个别点为炭质泥岩。
顶板岩性及煤层厚度分布情况见图3110。
砂岩区基本上与不可采区或煤层变薄区相吻合。
故推测，72煤层的不可采或变薄点可能是由于冲刷所致。
底板以泥岩为主，有少量细粉砂岩，个别点为炭质泥岩。
72煤层为部分可采、结构简单的不稳定薄煤层。
（8）82煤层（包括原精查报告中的81煤层）
位于下石盒子组的下部，上距72煤层13～20m。
7线以北，82煤层发育较好，为本矿井主要可采煤层。
煤层两极厚度0～4.10m，平均厚度1.91m。
1.31～3.50m的点83%，大于3.50m的点占3%，可采指数为86%，变异系数为33%，可采面积占92%。
补2线以南，顶板以砂岩为主，夹小片的泥岩或粉砂岩；补2线以北，顶板以粉砂岩为主，有部分泥岩，个别点为砂岩。
底板以泥岩为主，少数为粉砂岩，个别点为砂岩。
82煤以简单结构为主，部分煤层含一层夹矸，占见煤点的31%，个别含2层夹矸，夹矸多为泥岩。
在补6线以南，82煤层不可采；在6-7线以北，除因受岩浆侵蚀而不可采外，其余均为可采，可采区基本上连续，为较稳定的中厚煤层。
（9）10煤层
位于山西组的中部，上距82煤层84m左右。
煤层两极厚度0～4.54m，在整个二水平范围内,平均厚2.48m。
可采指数为84.5%，变异系数为49%，按《矿井地质规程》应属不稳定煤层；在8-9线以北，平均厚2.74m，，煤层厚度0.70～1.30m的见煤点占5%，，1.31～3.50m的见煤点占50%，，大于3.50m的点占29%，，可采指数为84%，变异系数为34%。
为较稳定煤层。
10煤层是本矿井主要可采煤层之一，无论是从区域赋存规律，还是从本矿井10煤层发育特征分析，其原生沉积为较稳定型，但在本矿井的南部，由于受岩浆侵蚀作用，使其稳定性遭到破坏。
煤层顶板为泥岩、粉砂岩和砂岩，岩性变化复杂，砂岩与泥岩、粉砂岩常显示相间出现。
岩性变化大的地段，也恰好是煤层厚度变化较大的地段。
顶板岩性及煤层厚度分布情况见图3112。
根据煤层顶板砂岩岩芯鉴定资料，砂岩中含有灰黑色，形状不同，大小不一的泥质或粉砂质包体。
而且有些砂岩带基本与煤层缺失或变薄带相一致，见图3113，故推测10煤层的缺失或变薄大多由冲刷作用所致。
10煤层虽受冲刷，但受冲刷的程度不均衡，仅局部见煤点受冲刷严重而不可采，从整体上看，冲刷对10煤层影响有限。
在6线至3-3线之间，除补46（煤层厚度2.03m）、42（煤层厚度1.63m）、3-31（煤层厚度2.54m）3孔外，其余见煤点均大于2.80m。
10煤层简单结构较少，多含1层夹矸，夹矸一般为泥岩或炭质泥岩。
在8-9线以北，10煤层为绝大部分可采、结构较简单、较稳定的中厚煤层。
可采煤层情况统计见表1-4。
1.2.2地质构造
桃园煤矿位于宿南向斜西翼的北段。
宿南向斜为一宽缓的不完整向斜，其东翼受一组逆断层的作用，破坏了其完整性。
矿井内被F2断层切割分成两块，并且以F2断层为界，地层走向发生了变化。
其以北为北北西向，其以南为北北东向。
矿井总体为走向近南北、向东倾斜的单斜构造，仅在局部有小幅度的波状起伏，地层倾角北部较陡（一般25°～30°，局部达40°以上），南部较缓（约为23°），地层倾角呈有规律变化。
矿井构造简单，断层不发育，全矿井共查出落差≥10m的断层10条。
小构造在局部较为发育，在矿井建设与生产过程中已揭露出落差＜10m的断层266条。
在二水平范围
内，共有断层5条（F1、F2、F4、DF2-1、DF3），主要集中于矿区北部，其中DF2-1、DF3断层为桃园煤矿四、六采区三维地震新发现的小断层。
矿区局部发育岩浆岩，主要侵入于中部煤组及10煤组。
陷落柱在该矿井也已发现。
桃园煤矿褶曲构造不甚发育，主要表现为波状起伏。
较大的波状起伏位于补9线至补6线之间以及北部小区。
主要表现为各煤层的深部底板等高线，呈宽缓的“S”
表1-4可采煤层情况统计表
煤层
穿过点数/个
岩浆
侵入
点
煤厚
煤层结构
面积/（km）2
可采
指数
变异
系数
煤层
类型
稳定
类型
备注
合
计
见
煤
可
采
不可采
沉
缺
断
缺
不采用
最小~最大
平均/m
夹矸（层）
结构
类型
可采面积
不可采面积
可采面
积比率/%
1
2
＞2
32
45
43
36
7
2
0.29~4.53
1.27
10
4
3
较复杂
12.8
3.2
80
83.7
49.4
薄煤层
较稳定
4
26
25
20
5
1
0.35~2.24
1.00
10
1
简单
6.2
2.5
76
80.0
32.0
薄煤层
不稳定
补10线~补2线
52
36
31
25
6
2
2
0~1.89
1.15
2
简单
10.0
3.70
73
75.7
22.2
薄煤层
不稳定
9线以北
61
40
34
31
3
3
2
1
1
0~1.93
0.93
4
1
简单
10.2
4.0
72
83.8
21.0
薄煤层
不稳定
63
13
12
9
3
1
0~1.29
0.80
简单
3.8
1.8
67
69.2
12.6
薄煤层
不稳定
7-8线以南
71
52
44
38
6
5
3
1
0~2.66
1.00
3
2
简单
14.3
2.4
86
77.6
28.7
薄煤层
不稳定
72
41
37
24
13
3
1
3
0~2.26
0.93
9
2
简单
8.6
3.0
74
60.0
33.7
薄煤层
不稳定
补11线~3-3线
82
30
29
25
4
1
1
3
0~4.10
1.91
9
1
较简单
8.4
0.70
92
86.2
33.1
中厚
较稳定
7线以北
10
61
58
49
9
2
1
升级会员 