康城煤矿矿井初步设计说明书学位论文.docx

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康城煤矿矿井初步设计说明书学位论文

康城煤矿矿井初步设计说明书

摘要

这次毕业设计我们所做的是康城煤矿矿井初步设计。

在这次毕业设计之前，我们在杨本生老师的带领下到康城矿进行了为期一个月的生产实习。

在这次生产实习中，我们收集了大量的设计资料并结合生产中现场工作的经验，完成了对康城矿矿井的初步设计。

并且在这次生产实习中，更加深了我们对今后所从事的工作的了解；同时，我们也获得了先进的设计思想及设计中所涉及到的在学校里所学不到的现场工作经验，为毕业设计的顺利进行打下了坚实的基础。

本次毕业设计是我们毕业设计小组所有成员共同努力的成果。

是小组成员经过共同的研讨，反复计算并比较后共同确定的，是我在四年大学学习的结晶。

康城矿矿井设计共包括以下几部分：

1.矿井的水文、地质等基本情况的概述。

2.矿井井田内的可采储量，矿井生产能力及服务年限的确定。

3.矿井井田的总体开拓的设计，包括水平的划分，井筒位置的确定，经济比较部分，矿井延深方案的确定，采区的划分，井底车场线路计算，硐室布置及井底车场的通过能力计算等部分。

4.工作面生产机械的参数，工作面生产程序的确定以及采区车场的设计计算等部分。

5.矿井生产中的提升、运输、通风、排水方式的确定及其所用设备额选型计算与相关的硐室布置等。

由于本人水平有限，又没有长时间的生产和工作经验，所以在设计中必定有很多不理想的地方，希望各位老师与同学多多指教，本人感激不尽。

关键词：

地质、井田储量、开拓、采煤方法、生产系统。

Abstract

ThisgraduationdesignisaboutthenewmineplanningforMajiahecoalmine,whichisacoalminebelongingtoXingtaiCMA.Itinvolvesthegeology,development,operation,transportation,haulage,ventilationanddrainage,amongotherrespects,inspecialterms;

1.Summaryofthemine,thischaptermainlyintroducestheposition,geologyandconditionsofthecoalseam.

2.Minedevelopment.Thischapterextrapolatesamongotherareas,reserve,servinglimits,workingsystem,spotofthedraft,selectionoflevel,furtherdriftofmine,paneldivisionandundergroundstation.

3.Designofminingdistrictsandretreatingtechnology.Thischapterexplainsthegeneralsituationoftheminingdistrict,technologyandtechniquesoftheworkingface,roadwaylayoutandoperationsystemintheminingdistrict,thedesignoftheminingdistrictstation,cavelayoutandtheschedulefordrainageandmininginthemainminingdistrict.

4.Operationalsystemofthemine,thischapterstatestransportation,haulage,ventilationanddrainagesystemsofthemineandtheselectionofequipmentusedinthesystemmentionedabove.

Inordertopracticeandreinforcethewealthoftheknowledgelearnedinthepastfouryears,Itrymybesttointroducevariousstate-of-the-artswhenrespectingthespecificsituationofMajiahecoalmine.Forinstance,longwallmineontheinclination,longwallminingonthestrikewithtopcoaldrawing,andamongothers,driftingandretaininggatewaysalonggoafarepreferredinthedesign.Inaddition,thedesignconnectsoperationalsituationofaminewithacollegestudent’sabilitytoelementaryscientificresearch.What’smore,ithasbeencompletedwiththeaidofAutoCAD2004,whichstreamlinedthedesignprocessdramaticallyandlessenedthehardnessofdrawingsignificantly.

Mainwords：

geology、coalreserves、minedevelopment、miningmethod、productionsystem.

第一章矿井概况及井田特征

第一节矿区概述

1.1.1矿井位置．交通及行政隶属关系：

康城煤矿位于河北省邯郸市西北约15km处，武安市康城镇康东村村东，中心地理座标：

东经114°18′19″,北纬36°39′10″。

康城煤矿西距武安市康城火车站1km，邯（郸）～长（治）铁路从井田中部通过，在邯郸市与京广铁路交汇。

邯郸至武安公路分别从井田中部及北部通过，各乡与村之间均有公路相通，交通条件极为便利。

详见交通位置图。

（图1-1）

康城煤矿交通位置图

（图1-1）康城煤矿交通位置图

康城煤矿隶属于河北金能邯矿集团

1.1.2矿井的地形、地势：

康城煤矿井田位于紫山与鼓山之间的丘陵地带，区内地势南、北两侧高，最高处为石盒子组三段砂岩组成的灌林山，标高+276.6m，中部地势低，沁河最低标高为+120m，相对高差156.6m。

井田内地表水系不发育，但因受地形控制，而分属沁河、洺河两个不同的水系，井田南部发育有一条河流——沁河，属海河流域子牙河水系滏阳河的支流，沁河由西南部的师窑支流和西部的王沟支流在牛叫河村附近汇合而成，流量很小，由矿井排水、大气降水组成；井田西北部属洺河水系，南洺河在井田外围有自西南向东北迳流，在紫泉附近与北洺河交汇成为洺河。

1963年最高洪水位在康城附近为+157m（康城井田精查勘探最终报告），在牛叫河村桥北小庙下部地台边缘最高洪水位为+123.00m

康城煤矿井田范围内分布有西高河、东高河、停驷头、康庄、师窑五个村庄，西高河、东高河两村位于康城煤矿工业广场以南一公里，靠近邯～长铁路；停驷头村位于七采区西南部；陶庄、师窑两村位于井田东南部，F12、F1两断层之间。

1.1.3矿区气象：

康城煤矿井田西邻太行山，东为华北平原，属东亚大陆性、中温带、亚干旱、季风气候，四季分明。

据武安气象站多年观测资料，本区最高气温42.5℃，最低气温-19.9℃，最大年降水量1472mm，最小年降水量289mm，最大冻结深度410mm。

春末夏初多风，风向以北东、北北东向居多，冬季多为北风，时有西风。

区内雨季集中在7～9月份，降水量占全年70%以上，丰水年与枯水年降水量相差3～5倍，并存在10年左右的气象周期，从而形成了地下水集中补给的条件。

自1972年以来，受全球性气候变化的影响，区内年平均气温与蒸发度逐年提高，降水量逐年减少，相对湿度也逐年降低。

1.1.4矿区地震、震级及裂度：

本区位于太平洋地震构造带，因而地震极为频繁，且震级较高。

据记载河北省超过4.7级地震23次。

邯郸地区也发生过多次5级以上的地震，1314年10月5日涉县阳邑发生6级地震；1708年10月26日永年县发生5.5级地震；1830年的彭城大地震，震级7.5级，房屋倒塌十之七、八，死亡5485人，波及六省140个县。

邯邢矿区属国家地震重点监测区，按照《中国地震裂度区划图（1990）》划分，本区地震裂度为7度区。

因此，在基本建设和矿井开采方面必须予以重视。

第二节井田地质特征

1.2．1井田勘探程度：

康城煤矿位于康庄井田勘探区西南部，半个山井田勘探区的西北部，地跨两个井田勘探区。

本区自1955年8月开始进行煤田普查工作，原峰峰办事处地质队于1955年8月至1955年11月间，先后提交了《灵山区地质普查报告（1955年8月）》,《停驷头区地质普查报告（1956年4月）》,《临洺关区地质普查报告（1957年12月）》,《紫山区煤田地质普查报告（1958年11月）》。

1956年1月至5月，原峰峰办事处138队在南部进行了详查工作，提交了《灵山至半个山详查报告》。

1958年9月至11月，邯郸综合地质大队在北部进行详查工作，提交了《牛叫矿区初步勘探报告》。

本区的精查工作是以邯磁铁路为界，分为南、北两区分别进行的。

南区的精查始于1956年6月，由138队和邯郸综合地质大队先后进行，曾于1959年8月提交了《半个山矿区详细勘探报告》，但未获批准，后由河北煤田地质勘探公司水文队于1967年9月至1968年10月，又进行精查勘探，并提交了《河北省武安矿区半个山井田地质勘探最终报告（精查）》，获得总储量13104.5万t，其中2#煤储量6822.8万t。

该报告对区内构造、可采煤层层数、厚度变化、煤层结构、煤质等基本查清；对岩浆

岩分布规律及对煤层的影响已基本清楚。

浅部区做了大量水文地质工作，矿井水文地质条件已基本查明，但-85m以下水文地质条件研究不足，不能满足深部区设计和安全生产需要。

另外，深部区下组煤7、8、9煤层勘探程度不足，未提交8、9煤层底板等高线图和储量计算图。

北区的精查勘探工作由河北省煤田地质公司水文队在1967年3月至1969年12月进行勘探，并提交了《河北省武安矿区陶庄井田精查勘探报告》。

该报告阐述了陶庄地区构造简单，煤层稳定，预计了矿井充水条件和初期开采矿井的涌水量，报告不足之处是本次着重勘探6#煤以上各煤层，由于岩浆岩影响对6#煤以上各煤层没有控制，另外北部工作量较少，所以深部煤层控制程度较差。

1990年129队受邯郸矿务局委托通过收集分析已有资料，提交了《康城井田下组煤地质及水文地质报告》，本报告评价了区内岩浆岩、大青、奥灰水条件，计算-85m水平开采下组煤矿井涌水量，核实下组煤储量，批准核实后全矿下组煤（8#+9#层）工业储量：

A+B+C为3135万t，其中A+B级874万t。

2005年后，深部七采区勘探程度较低，全区总面积约2.63km2²，但区内仅有8个钻孔，分别是：

2301、补16、补20、2313、2310、陶52、普6和8806孔，且除普6和8806孔位于本区东部即深部之外，其余均在西部，钻孔密度为3个/km²，勘探程度仅相当于详查阶段，不能正确指导开拓设计和开采。

为满足七采区深部开拓设计和未来开采的需要，2006年下半年，在七采区深部设计施工了3个补充勘探钻孔（2006-1、2006-2、2006-3），控制、查明深部区内1#、2#煤层的赋存情况，控制了F12、F1断层位置及断层产状，基本满足了七采区设计和开采的需要。

1.2.2井田水文地质构造：

邯郸矿区地处山西断隆Ⅱ级构造单元，太行拱断束Ⅲ级构造单元，武安凹断束Ⅳ级构造单元的东部。

康城煤矿井田走向较长，倾向短，处于F1断层和F4断层所构成的地垒断块之上，基本构造为一被短轴褶曲和断层所复杂化了的平缓单斜层。

南部走向N30°E左右,中部N40°W左右,北部又为NE变为N。

煤层倾角为5.7。

～10°，。

井田内大中型断层都为高角度正断层。

井田内褶曲构造较为发育,多为开阔的倾斜褶曲。

井田南部构造以断层为主，褶曲主要有一个较大的背斜构造；井田北部主要是褶曲构造。

（一）褶曲：

井田内褶曲均为形成较早、小型的低序次构造，褶曲幅度较小，均为短轴，褶曲轴的方向性明显，以近南北向及近东西向为主。

褶曲在成因表现为受着水平侧压力和大断裂牵引作用影响，形成纵横交错的小褶曲，并受后期断裂的切割破坏，失去完整性。

规模较大的褶曲有半个山背斜，位于井田中南部，平行于F4断层发育，轴向东西，向东倾伏，轴长3Km，走向N30°E，并向南北两端微微倾伏，为F4断层牵引作用所造成。

鳌子山背斜位于井田北翼，为一直立背斜，倾伏方向N30°E，倾向N60°W，控制可靠。

北牛叫向斜位于井田东部，为一斜歪向斜，倾伏方向S57°E，倾向N52°E，控制可靠。

（二）断层：

康城煤矿褶曲一览表（表2-2）

褶皱名称

两翼产状

褶曲类型

倾伏

方向

倾伏

角度

可靠

程度

倾角

倾向

倾角

剖面

平面

半个山背斜

9°

W

9°

直立

浑圆状

S33°W

N32°E

8°

6°

可靠

鳌子山背斜

12°

N60°W

12°

直立

N30°E

6°

可靠

北牛叫向斜

17°

N52°E

12°

斜歪

S57°E

10°

可靠

康城煤矿井田内断层走向以北北东向为主，东西向次之，该两方向的断层构成了井田断裂构造的主要轮廓。

至今为止，通过钻探和巷道揭露，井田范围内落差大于10m的断层只发现1条F4，为高角度正断层，且具有倾角大（一般在50。

以上），延伸远的特点。

为矿井的西部边界，井田内长度8000m，走向N23°E，倾向NW，倾角50°，落差在100～310m，由1741、2357孔和槽探、井探工程、地层露头等对比控制，断层控制可靠。

断层破碎带的宽度不大，基本上与断层落差成正比，断裂面一般呈剪切面状。

断层带物质复杂，断层遇到具有塑性、韧性岩层断层带充填物为断层泥，未固结有可塑性；断层遇到刚性、脆性岩层断层带充填物则为断层角砾岩，为棱角状或次棱角状，砾石大小悬殊不等，其间充填有泥质及煤屑。

在七采区总回风道226m处揭露F10号断层时迎头为灰黑色粉砂岩，上部含钙质结核，具层理，破碎压软，下部为灰黑、灰白色断层泥。

大、中断层在走向上和倾斜上都呈现出舒缓波状。

断层在走向延展长度因断层落差而异，大型断层连续性强，纵贯整个井田，如西部边界断层F4；中小断层连续性则较差，断续出现或延展不远即行尖灭。

康城煤矿井田影响采区划分的较大型以上主干断裂构造虽为数不多，但影响工作面布置的中、小型断裂却相当发育。

这些中、小断层交叉分布相互切割且分布零乱，走向延展远，落差变化大，局部地区常呈密集带状出现，对煤层的完整性破坏十分严重，增加了掘进、采煤的施工难度。

根据地质剖面钻孔资料分析和井巷工程实际揭露，大中型断层将褶曲的构造线和岩浆岩断开，故褶曲、岩浆岩应先于断层形成或属同期不同时，但有先后之分。

断层对矿井的生产主要表现为：

（1）影响矿井采区的划分：

陶一煤矿井田采区的划分多以较大的断层为边界。

（2）使井下生产管理工作更加复杂：

工作面内小断层的出现，不仅影响了掘进、回采的进度，增加了煤质的灰分，复杂了生产系统及运输环节，增大了资源损失，同时又使工作面顶板破碎、淋水、煤质松软，恶化了工作面环境，不利于安全生产。

（3）复杂了矿井的水文地质条件：

井田内发育的大中型断层使的含水层与煤层相互对接，也使不同含水层相互导通，给矿井安全生产带来诸多不利因素。

（三）陷落柱：

陶一煤矿井田至今未发现陷落柱，但相邻陶二矿、亨健矿业公司、德盛煤矿、康城煤矿在2#煤层均揭露了陷落柱，多数不含水。

1.2.3井田水文地质特征：

（一）区域水文地质：

1、区域水文地质边界情况：

康城煤矿位于邯邢水文地质单元南单元的康城亚单元的东部。

该单元北部边界分布在紫山岩体一带，其地表分水岭即为该单元的北部边界；西部边界以紫山～鼓山断层为界；东部边界以奥陶系石灰岩顶界面标高-1100m为界；南部边界分为两段，南部西段以双玉泉断层为界，东段以F1断层为界。

整个单元形似三角形，面积约200km2。

与邯邢水文地质单元的其它亚单元相比，本单元为一补给条件差、径流不畅、半封闭的奥灰水文地质单元。

见区域水文地质略图。

2、地下水的补、径、排条件：

地下水的补给以大气降水补给为主，以各含水层间通过断裂构造侧向补给为辅。

除奥灰岩含水层外，其余各含水层受出露条件、地形、构造、岩性等因素的制约，其天然补给量有限，地下水主要以静储量的形式赋存于含水层之中，其排泄形式主要是农田灌溉、矿井排水等垂向的人工排泄。

本区奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层具有一套较为完整的补、径、排系统。

在天然流场下补给形式有两种，其一是在紫泉、拐头山一带奥灰裸露区直接接受大气降水的垂直入渗补给；其二是在白沙岩体东西两侧得到单元外奥陶系灰岩水的侧向补给。

由于奥灰出露面积小且侧向补给有限，因而本单元补给水量不足。

单元内奥灰水在天然流场下，是由南部拐头山一带接受大气降水补给后向北径流到紫泉村附近以泉的形式排泄，排泄量约为0.01m3/s,其余为南洺河河床卵砾石潜流排泄，原始水位标高在+110～+130m。

近年来由于开采活动以及补给减少等因素，致使其水位逐年下降,目前南部地区仍保持在+98m左右，康城北翼则下降至+30m左右，泉水枯竭，改变了地下水的天然流场，洺河附近的排泄口成为反补给口，地下水流向改变为由北向中部康城一带的人工排泄点汇流。

奥灰水的排泄形式由原来的自然排泄，而逐渐转化为人工排泄。

排泄点分布于北部观5孔，中部康城水源地，停驷头井群和南部胡峪、野河井群。

地下水流场形成了以上述井下涌水点和井群为中心的疏降漏斗。

观5#孔的降落漏斗陡而深，从而反映出单元北部富水性弱，径流条件和透水性差；南部康城水源地降落漏斗浅而缓，反映单元南部的径流条件和透水性较好，富水性也较强，补给条件也较好。

康城单元内发育有大致与单元西部边界的紫山～鼓山断层平行西下的紫泉断层（F8）和半个山断层（F4），这两条断层将单元分割成水文地质特征各异的三个水文地质块段，即周庄块段、康城块段和陶庄块段。

这三个块段中，西部周庄块段由于埋藏较深，奥灰水受岩溶裂隙发育程度的制约，水交替条件差，该块段属弱径流～滞流区；东部的陶庄块段，北部有厚层的岩浆岩侵入，灰岩变质程度较高，岩溶裂隙不发育，再加之埋藏也较深，地下水径流条件差，故该区属于弱径流～滞流区；位于F8断层和F4断层之间的康城块段，沿紫泉断层附近奥灰含水层埋藏较浅，紫泉断层附近的羽状张性裂隙发育，岩溶裂隙也发育，水交替条件较好，使得地下水径流通道较畅通，为单元的主径流带，该块段属中等径流区。

1.2.4地下水动态特征：

单元浅部的二叠系砂岩含水层，由于受埋藏条件的限制，地下水以储存量的形式在含水层中运移。

据陶庄水井水位观测资料，水位年变化幅度较小。

在单元西南部的石灰岩裸露区，岩溶地下水基本呈天然状态，大气降水可直接转化为岩溶水，其类型属典型的气象型，即雨季水位迅速上升，而旱季水位则持续下降，水位年变化幅度较大。

在石灰岩深埋区，由于受人工开采的影响，地下水动态属气象～人工型，随着人工开采量的增加，地下水得不到及时补偿，水位持续下降。

水位变化一般是在每年雨季过后的11月份至次年1～2月份，水位偏高，而在每年的3～6月份，水位最低。

陶一井田处于康城水文地质单元的迳流带。

（一）矿井水文地质：

1.含水层：

井田内分布八个含水层组,自下而上分为:

奥陶系石灰岩含水层组（I）、大青灰岩含水层（II）、伏青灰岩含水层（Ⅲ）、野青灰岩含水层（IV）、大煤顶板砂岩含水层（V）、石盒子组砂岩含水层（VI）、第四系砂砾层及岩浆岩含水层（见表4-1）。

现分述如下：

（1）、奥陶系中统石灰岩溶裂隙含水层（I）：

该含水层是煤系地层基底，奥陶系灰岩水具有集中补给，长年消耗，调节储量大的特点。

岩性主要由厚层状细晶～中晶质质纯石灰岩、角砾状石灰岩、花斑状石灰岩组成，按沉积旋回分为三组八段，以上部七段富水性最强，七段局部下部发育有硬石膏层，使水质变为SO42-型水，总硬度在40德国度以上，难以饮用。

由于断层切割和岩溶沟通，使

奥陶系灰岩成为一个既具有各向异性，又具有统一水动力系统的综合含水体，地下水赋存于岩溶裂隙之中。

陶一煤矿井田内奥灰没有裸露，全部属于埋藏岩溶，但本井田处于区域奥灰水的中等富水区（Ⅱ区）之中，区域奥灰地下水南部拐头山获得补给以后，流向北北东，经过F5断层进入本井田，成为主要补给来源，加之侧向补给形成了奥灰水赋存量大，导水性较强，是影响下组煤开采的主要水源。

钻孔单位涌水量一般在0.266～42.953l/s·m，矿化度0.3～0.6g/l，水质类型以HCO3·SO4—Ca·Mg或SO4·HCO3—Ca·Mg

型为主，在本矿区新打的水文观测孔水量60～70m3/h，水位+95m，水压1.7Mpa。

相邻德盛煤矿开采奥灰最大突水水量为6500m3/h左右，稳定涌水量3740m3/h，测算单位涌水量达16.49L/s.m；目前其淹井水位+42m。

本层含水层一般不影响2#煤层的开采，但对7#、8#、9#煤层（下组煤）有重大影响，威胁其开采。

（2）、中石炭统本溪组灰岩岩溶裂隙含水层：

该含水层在本溪组铝土泥岩之上，岩性为深灰色，致密，厚层状，质不纯。

厚2.5～6.9mm，平均厚4.7m，裂隙多为方解石脉所充填,含水性较弱-中等，矿化度0.23g/l，水质类型为HCO3·SO4—Ca·Mg。

井下北部水源孔揭露水量120m3/h，稳定涌水量50～80m3/h。

对2#煤层开采无影响。

井田内含水层特征一览表

含水层名称

平均厚度（m）

富水性

钻孔抽水试验单位涌水量（公升/秒·m）

水质类型

奥陶系石灰岩含水层

钻孔揭露最大厚度为97．92m

七、八段为强，六段为弱。

0.266～42.953

HCO3·SO4—Ca·Mg、SO4·HCO3—Ca·Mg

本溪石灰岩含水层

4.7

弱-中等

HCO3·SO4—Ca·Mg、

大青石灰岩含水层

7.1

中等

0.083～0.138

SO4-Ca.Mg、SO4·HCO3-Ca.Mg

伏青石灰岩含水层

4.1

弱～中等

0.165～4.521

HCO3—Ca·Mg、

HCO3—Na·Ca

野青石灰岩含水层

1.1

弱

0.011～1.69

SO4-HCO3-Ca-Na、

HCO3·SO4—Ca·Mg

大煤顶板砂岩含水层

5～20m

弱

0.0055～0.269

HCO3·SO4—Ca·Na

石盒子组砂岩含水层

18

弱

0.15～0.742

HCO3·SO4—Ca·Na

第四系砂砾石层与风化基岩

一般小于25m

弱

HCO3·SO4—Ca·Mg、

岩浆岩含水层

弱

0.039～0.162

HCO3-SO4-Na-Mg