义马煤业集团跃进煤矿初步设计毕业设计.docx
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义马煤业集团跃进煤矿初步设计毕业设计
前言
采矿工程毕业设计是采矿工程专业全部教学进程中的最后一个环节，同时也是对学生成绩的最终考核，其目的是使学生深入认识矿井各个生产系统和各个生产环节之间的相互联系和制约关系，培养学生综合运用各门学科的理论知识，分析和解决采矿工程技术问题的能力；培养和锻炼学生独立地进行学习和工作的能力；培养学生搜集、整理、运用科技资料和生产技术经验的能力；进一步训练撰写技术文件和绘制工程图件的基本技能。
矿井设计是一个涉及煤矿开采学、井巷工程、矿山机械、矿井通风与安全、矿山环保等诸多技术科学的系统工程，虽然本次设计题目中存在一些理想化的条件，但是通过这次设计，我已经基本掌握了矿井设计的方法和步骤，培养了搜集、整理、运用科技资料和生产技术经验的能力，提高了撰写技术文件和解决实际问题的能力。
这些能力的培养对以后走上工作岗位做了良好的铺垫。
本次设计的参照矿井是义煤集团跃进煤矿，设计之前，我在该矿进行了为期24天的毕业实习，通过地面参观、听总工及各科室负责人作报告、参加科室实习及井下生产实习，对矿井的情况有了一个比较全面的认识。
本次设计就是在超化煤矿实际地质条件的基础上，根据收集到的矿井生产图纸和数据，按照指导老师的要求作了一些改动后，对矿井做的初步设计。
其主要内容包括：
矿区概况及井田地质特征；矿井储量、年产量及服务年限；井田开拓；准备方式；矿井提升运输和排水；矿井通风与安全技术；矿山环保等七个方面。
本设计以《毕业设计论文大纲》为依据，按照《安全规程》的要求，经过查阅相关资料和老师的精心指导而完成,由于本人知识结构的限制和设计能力有限，设计中难免有不妥和错误之处，恳请审阅老师批评指正。
第1章：
矿井概况
第2章：
采区地质情况
第3章：
采区储量与生产能力
第4章：
采区方案设计
第5章：
采煤工艺
第6章：
采区生产系统
第7章：
采区施工设计
第8章：
安技术措施
第九章：
采区技术经济指标
第一章矿井概况
第一节井田位置、范围、自然地理及交通条件
一井田位置、范围
煤矿位于义马市南部，地理坐标为东径111°50′37″~111跃进°56′15″，北纬34°39′00″~34°43′13″。
西部与千秋矿相邻，浅部以F3-3断层为界；深部以35线西275m为人为边界；北部与千秋矿浅部相邻，30线以西大体以涧河南岸为界，30线以东以陇海铁路为界；东部与常村矿相邻，2-3煤层底板等高线+250m以上以下磨矿井田边界为界，+250~-50m以F8断层为界，F8断层以东以-50m底板等高线为界，深部以18线西300m为界；南以F16逆断层为界，井田面积约22.3km2。
井田边界拐点坐标见表1-1及采矿许可证。
表1-1跃进煤矿井田范围拐点坐标一览表
拐点编号
X
Y
拐点编号
X
Y
1
3843410
37577190
18
3844080
37581830
2
3843290
37576620
19
3844170
37581830
3
3843290
37576000
20
3844220
37581443
4
3841140
37576000
21
3844600
37579950
5
3839830
37580580
22
3844450
37579870
6
3839750
37582030
23
3844250
37579050
7
3841200
37582810
24
3844480
37578600
8
3841750
37581810
25
3844520
37578475
9
3841640
37581450
26
3844570
37578248
10
3841775
37581255
27
3844635
37577875
11
3841795
37581260
28
3844650
37577800
12
3842010
37580940
29
3844480
37577410
13
3843440
37581440
A
3843890
37581230
14
3843486
37581468
B
3843822
37581430
15
3843532
37581628
C
3843650
37581410
16
3843580
37582000
D
3843770
37581170
17
3843930
37582000
注：
应扣除部分由A～D拐点坐标确定。
二自然地理
井田浅部发育有一条自西向东的季节性河流南涧河，该河发源于陕县观音堂、英豪山东麓一带，向东流经新安县，至洛阳汇入洛河，井田以上流域面积约576km2。
该河流量0~10.10m3/s,为一季节性河流。
井田内所有冲沟干旱季节大多为干沟，雨季则排泄地表，并流入南涧河。
气候：
井田位于豫西半干旱地区，属暖温带大陆性气候，夏季炎热，冬季寒冷，四季分明，昼夜温差变化较大。
年平均降雨量631.3mm，蒸发量1940.5mm；最大积雪深度300mm，最大冻土深度310mm；结冻期在每年的11月至次年的3月；年平均气温13.4℃，最高为41.6℃，最低为-14.3℃。
见表1-2。
表1-2义马矿区主要气候特征值一览表
项目
内容
气温
（℃）
降水量（mm）
蒸发量（mm）
相对湿度（%）
最高（大）
41.6
1013.6
2368.7
74
时间（年、月、日）
1966.6.20
1964
1966
1964
最低（小）
-18.7
301.0
1583.3
59
时间（年、月、日）
1969.1.31
1995
1985
1960
年平均
12.3
631.3
1940.5
63.7
风向：
每年5~9月以东~东南风为主，10月至翌年4月以西~西北风为主，一般风速2~4m/s，最大风速20m/s，全年以西西北风频率较高，对本区气候影响较大。
地震：
本区处于岸上断层、坡头断层与前宫断层等活动断层的三角地带，地震频度较高。
据收集洛阳地震局资料:
义马市属5级地震区，震中烈度为6～7度。
曾发生地震有:
1847年3月渑池地震，5级，震中烈度6度；1920年6月、1930年，1964年9月和11月先后发生4次地震，中科院将前两次鉴定为6级，1964年地震性质与前两次大致类同。
三交通条件
陇海铁路、310国道、连霍高速公路横贯整个义马煤田，跃进矿有专线与其相接，交通十分便利，见图1-1。
图1-1跃进煤矿交通位置图
水文：
南涧河发源于陕县观音堂、英豪山东麓一带，向东流经新安县，至洛阳汇入洛河，井田以上流域面积约576km2，据以往资料：
本井田南涧河旱季一般无水，雨季山洪暴发流量可达1446.5m3/s，为一般季节性河流。
石河发源于井田北部山区，在矿井工业广场西部汇入南涧河。
平时河床几乎无水，雨后山洪暴发，流量剧增，持续时间较短，为典型的间歇性河流。
气象：
（1）气候
本井田为大陆性气候，夏季干热，冬季寒冷，四季分明，雨量较为充沛和集中。
据渑池气象站资料（1957～2004）：
最高气温41.6℃（1966年6月20日），最低气温-18.70℃（1969年1月30日），年平均气温12．4℃。
月均最高气温7月分达到24℃～27.8℃；月均最低气温元月份0.5℃～5.1℃，冬季寒冷天数平均为106天，夏季炎热天数平均为45天。
霜冷期最早为9月30日，最晚11月21日，一般在11月中旬，解冰最早在1月7日，最晚为4月24日，一般在3月份，冻结天数为31～93天。
冻结最大深度为0.34m，一般0.15m至0.21m，最大积雪深度0.30m（1963年3月9日）。
（2）降水量
年降雨最大约为1013.6mm（1964年），最小为244.6mm（1965年）,平均为700.2mm。
月最大降水量为301.4mm（1982年8月），历年各月平均降水量7月份最大，为164.9mm；7、8、9三个月降水量占全年降水量的54.8%。
一日最大降水量为138.1mm（1982年7月30日），历年最大连续降水日数12天，降水量达132.1mm，最长连续无降水日数79天。
（3）蒸发量
年均1951.0mm，最大为2368.7mm,最小为1583.3mm,月均蒸发量最大为293mm，（6月）、最小为81mm（1月）。
（4）风向
5～9月以东～东南风为主，10月至次年4月以西～西北风为主，平均风速3.3m/s，最大风速16m/s，西北风对本地区气候影响较大。
地震：
据洛阳地震办公室资料:
义马市属5级地震区，震中烈度为6～7度。
曾发生地震有:
1847年3月渑池地震，5级，震中烈度6度，1920年6月、1930年，1964年9月和11月先后发生4次地震，中科院将前两次鉴定为6级，1964年地震性质与前两次大致类同。
第二节地质特征
一`地层与含煤地层
跃进井田地表为第四系黄土层复盖，基岩仅在一些沟谷中零星出露。
据钻孔揭露，三叠系、侏罗系地层广泛分布。
下部为含煤岩系，上部为粗碎屑岩系。
各系、统之间的假整合或不整合面代表了中生代以来所发生的多次地壳运动。
以燕山运动最为激烈，控制了井田沉积建造的形成和形变。
新构造运动，井田大面积上升隆起，形成了低山——丘陵地貌景观。
中生代地层划分详见表1-3。
表1-3义马地区中生代含煤地层划分沿革表
中南煤田149队1956-1958
中南煤田104队
1960
北京地院
豫西地层队
1961
中南煤田地质局127队
1965-1966
山西
区测队
1972
焦作矿院中生代课题组
1982
本报告采用
2004
时代
划
分
时
代
划
分
时代
划
分
时代
划
分
时代
划
分
时代
划
分
时代
划
分
J3
上侏罗统
K
侏罗
J3
上侏罗统
J3
上侏罗统
J3
J
白垩
东孟村组
中侏罗统
J
侏
罗
统
J2
义
马
统
J1
J2
中下
侏罗统
J1
义马组
J1
下侏
罗统
义马组
义马组
下
第三组
底砾岩组
J2
延
长
群
J1
侏
罗统
第二组
T3
延
长
群
T3
谭
庄
组
T3
石
佛
组
上段
T3
潭
第一组
下
段
庄
组
井田地层自老至新有三叠系、侏罗系、白垩系、第三系、第四系。
1、三叠系谭庄组（T3）
井田内揭露的最老地层，在石佛一带出露较好，总厚约563.4m，常村井田钻孔揭露的最大厚度为409m，其它钻孔多小于100m。
顶部以灰黑、灰黄、黄绿色泥岩为主，夹薄煤层多达15层，不可采，富含植物化石。
厚约51.50m。
中上部以灰白色、灰黄色和粉红色长石石英砂岩为主，夹灰色泥岩、粉砂岩及薄煤层；粉砂岩和泥岩中含较多的植物化石。
厚约387.50m。
下部以黄色、粉红色泥岩、长石石英砂岩为主，夹两层中酸性火山喷出岩及薄煤线。
厚约124.40m。
本组植物化石主要有：
拉契波斯基枝胲蕨Cladophlebisraoiborskiczeiller、葛利普照枝脉蕨C.grabuianapan、纤细枝脉蕨C.graciissze、蔡耶贝尔瑙蕨Bernoulliazeillerpan、列克勒带羊齿Taeniopterislecleixeiller、蟹形新芦木NeocalmitesCarcinoidesHarris、卡勒莱新芦木N.carrerei（zeiller）Halle、费尔干似木贼Eguisetitesferganensisseuard、多实拟丹尼蕨DanaeopsisfeeundaHalle、诺登斯基阿德丁菲羊齿ThinnfeldianordenskiloldiNathorst、陕西似托第蕨Toditesshsnsiensis（pan）等。
本组顶面有一明显的风化带，风化深度最大7.81m，一般2m，为印支运动的证据之一，上覆地层义马组与其呈角度不整合接触。
2、侏罗系（J）
中侏罗统义马组（J
）：
详见含煤地层。
中侏罗统（J
）：
为一套紫红色夹灰绿色杂色碎屑岩系。
东部以砾岩为主，夹紫红、灰绿等粉砂岩和细砂岩。
砾石成份以石英岩、石英砂岩为主。
西部以紫红色粉砂岩、泥岩为主，夹灰绿、绿灰色细砂岩、砾岩，砾石成份以石英岩为主，中下部紫红色砂岩中偶含瓣鳃及骨骼化石。
底部一般有一层砾岩或含砾砂岩，富含团块状黄铁矿结核。
在常村井田有个别钻孔在顶面见有风化界面，厚89.65~238.31m。
与J
平行不整合接触。
侏罗系上统（J3）：
为一套巨厚的杂色粗砾岩。
东部以石英岩、石英砂岩为主，西部以石灰岩为主，底部夹紫红色粉砂岩，含叶肢介化石等。
厚58.50~579.30m，与J23呈平行不整合接触。
3、白垩系（K）
为一套红色碎屑岩系，不整合于老地层之上，分布在16线以西义马煤田的核部，略呈盆形，地面仅有零星露头。
厚0~269.98m。
上段为杂色粗砾岩，以青灰色为主，夹紫红色。
砾石成份以岩浆岩砾岩为主，石英岩、石英砂岩、石灰岩次之。
厚0~185.60m。
下段为杂色砂砾岩，夹砾岩，以肉红色为主，其次有紫红、青灰等色，具韵律层理和交错层理，分选性差。
主要成份为岩浆岩及石英砂岩，其次为石英、化长石等，泥质胶结。
厚0~110.40m。
4、第三系（R）
为泥灰岩，角度不整合覆盖于各老地层之上，略带肉红色，多以同生砾石为主，发育有蜂窝状洞穴。
局部地段底部为粗砾岩，砾石成份以石英砂岩、石英岩为主。
厚0~27.25m。
5、第四系（Q）
顶部为土壤层，具针状孔隙；上部为褐红色粘土，局部为粉砂质含钙质砂姜；中部为灰黄色砂质粘土及褐红色粘土，含钙质砂姜及湖泊相螺壳；底部砾石层以石英砂岩、石英岩、岩浆岩砾为主，局部为粘土砾卵石层。
角度不整合覆盖于各地层之上，厚0~26.00m。
二、岩相组合特征：
前已述及，中生代侏罗系义马组为本区含煤沉积，煤系厚度较薄，最大厚度仅百余米，但却赋存着厚～巨厚煤层多层。
含煤沉积发育在近东西方向的聚煤拗陷中，经过后期改造，仅保存在义马向斜之北翼，沉积厚度由北向南逐渐变薄，含煤层数合并并减少。
义马组地层沉积期的古地理环境为一东西向狭长的山间盆地，是典型的陆相含煤建造，跃进井田位于现存盆地的中东部，煤系下部由河流相构成，中上部则为湖泊相、湖滨三角州相、沼泽相。
相结构随煤层分叉到合并，由复杂到简单。
相旋回类型下部为河流～湖泊型，中上部为湖泊型。
其岩性、岩相及其沿走向、倾向的变化见图1-4、图1-5。
图1-4跃进矿27勘探线义马组岩性岩相剖面图
图1-5跃进矿义马组走向岩性岩相剖面图
三、煤层形成机理
跃进井田含煤两组，其分布特点是北部煤层分叉多，向南先后合并于2-1煤，其成煤次序由旋回结构可知，在义马组沉积早期，聚煤盆地内河流发育，沉积了河床和河漫滩沉积物，在河流发展后期，在河漫滩相之上，广布了沼泽与泥炭沼泽，为成煤创造了先决条件，由于泥炭堆积速度和地壳下降速度长期保持均衡，形成了厚～巨厚煤层2-3煤层。
2-3煤成煤后期，由于井田深部地壳下降速度加快，形成的凹陷被湖水淹没，沉积了JK1黑色泥岩之湖泊相，直接覆于2-3煤之上，而井田北部地壳下降速度相对较慢，沉积了湖泊三角洲相，细粒砂岩为2-3煤之顶板。
湖泊三角洲之细砂岩为第二、第三次成煤奠定了良好的环境，当利于沼泽、泥炭沼泽形成时，继而形成了2-2煤和2-1煤层。
之后，地壳下降速度再次加快，2-1煤之上被湖水淹没，沉积了JK1黑色泥岩与中深部的泥岩连成一片，全井田处于湖水之下，二煤组沉积至此结束。
湖泊发展至后期阶段，湖水逐渐变浅普遍沼泽化，但聚煤作用大为减弱，旋回厚度变小，仅形成了局部可采煤层，即一煤组，后因地壳上升，一煤组煤层部分遭受剥蚀，在井田平面分布上显得残缺不全。
第三节矿井水文地质
本区位于洛河支流南涧河流域，渑池～义马不对称向斜的北翼，低山丘陵地貌，沟壑纵横，冲沟发育。
南涧河发源于陕县观音堂一带，于洛阳兴龙寨并入洛河，全长约104km，流域面积约576km2。
据以往有关资料，该河最大流量约为1446.5m3/s，最小流量0.5m3/s左右。
1972、1982、1992、1994、1995年发生断流，为一典型的山区河流，雨季流量大，旱季流量小，是山区行洪的主要河道。
该河流自西而东横穿跃进井田浅部，流经井田长度约4km，其流向自西向东与煤系地层走向基本一致，1982年在该区段测得最高洪水位为＋429.19m。
本区西北部由中低山构成二级分水岭，标高＋748～＋1463m。
南涧河南岸有一近东西向高地构成的三级分水岭，标高＋520～＋670m，该分水岭南北翼的地表水经发育密布的冲沟分别汇入洛河和南涧河。
地表被厚度不等的黄土和红色粘土所覆盖。
基岩露头零星分布于山梁及冲沟中，不利于大气降水渗透补给。
一含水层
1、第四系孔隙潜水含水层
本井田厚0~15.0m，岩性以砾、卵石为主，根据其成因可分成二类：
一类以冲～洪积为主的河床、河漫难相沉积，一般厚0~11.36m，分布于河床漫滩之中，以砂砾为主，砾石多为浑圆状石英岩、石英砂岩及岩浆岩等，最大砾径达0.4m，与南涧河水相沟通，接受南涧河补给较强，据千24号孔抽水试验成果：
q=0.301L/s·m，K=3.76m/d，静水位标高+442.10m，受南涧河水位影响较大，单井出水量为10~20m3/h，富水性中等，水质为HCO3~Ca型。
另一类是以风化残积卵砾层和坡积角砾层为主的沉积，厚0～2.0m，以基岩风化残积物为主，有时混杂粘土及砂姜。
主要分布于南涧河的阶地及井田南部丘陵地区，上覆黄土及红色粘土，与基岩风化带构成同一含水层组，主要接受大气降水和基岩下降泉水补给，水位随季节变化0.13~2.51m，水质为HCO3-Ca型，水温13°~15°C。
富水性较弱。
2、第三系孔隙~裂隙及岩溶潜水~承压含水层
井田内厚0-21.25m，平均8.70m，呈条状不连续分布，泥灰岩具同生角砾状结构，蜂窝状溶洞发育。
砾石以石英岩、石英砂岩及石灰岩砾组成，多为钙质胶结。
水质为HCO3-Ca型。
据抽水试验成果：
q=0.0434L/s·m，K=1.097m/d，静水位标高+477.98m，水温13°~15°C，水质HCO3~Ca型，富水性弱。
本层在露头处直接接受大气降水补给，在第四系覆盖区与第四系底部卵砾层水交替剧烈。
3、白垩系孔隙～裂隙潜水～承压含水层
厚0-269.98m，平均132.78m，井田内大面积发育。
岩性上段以杂色粗砾岩为主，厚0-185.60m，平均75m，泥质基底式胶结，部分为铁钙质胶结，胶结松散，成分以圆～次圆状岩浆岩为主，砾径16~24mm；下段以肉红色砂砾岩为主，钙泥质胶结，成分以长石石英岩为主，一般粒径3~10mm，具韵律及交错层理，厚110.4m。
该层分布于16线以西，略呈盆型不整合于侏罗系上统砾岩之上。
在3406、3103、2701、2103号一线沉积较厚，向西侧变薄，剥蚀边界在3404、3308、3101、2905、2703、2601、2507、2003及1602孔以南。
据延深勘探钻孔简易水文观测，该层循环液漏失量均小于5m3/h，富水性弱。
水位随地形起伏而变化，年变幅在0.4~0.6m之间，泉流量季节变化大，在0.239～2.631L/s之间，水温15°C，水质为HCO3~Ca型。
本含水层主要靠零星露头接受大气降水补给和上覆第三系泥灰岩、砾岩水的补给。
4、侏罗系上统孔隙、裂隙承压含水层
本井田厚38.50-579.50m，平均372.12m,全井田分布，岩性以紫红、青灰色为主的粗砾岩，钙质胶结，砾径32~64mm，砾石成分东部以石英岩、石英砂岩为主，岩浆岩、石灰岩次之；西部以石灰岩为主，石英岩、石英砂岩及浆岩岩次之。
呈次圆状～圆状。
据3201号孔涌水试验成果：
q=0.0626~0.178L/s·m，K=0.20~1.470m/d。
静水位标高+472.34~+498.65m，水温15.5°C，水质为HCO3~Ca型。
钻进中冲洗液消耗量一般为3～5m3/h，有26个层段漏失量超过泵量（15m3/h），浅部露头区接受大气降水直接补给，其次为深部第三系泥灰岩及砾岩水的越流补给，补给水源不充沛，富水性较弱。
5、侏罗系中统厚层砾岩孔隙裂隙承压含水层
本井田厚13.30-154.38m，平均81.42m，岩性以中粗砾岩为主，砾岩成分为次圆状～圆状的石英砂岩、石英岩、石灰岩，其分布呈东厚西薄、浅部厚、深部变薄的现象。
砾径32～64mm，最大300mm；受沉积环境影响，在垂向上可分上下两部分。
上部砾岩层在井田内厚度变化大，分布不稳定，据邻区3402号付孔抽水试验成果：
q=0.0056L/s·m，K=0.012m/d，静水位标高+439.96m，水质为HCO3~Ca·Mg型，水温18°C，富水性弱。
下部砾岩层分布相对稳定，厚1.90-75.4m，平均40.00m，东厚西薄。
井田内有2601、2602、2703、2905和3002等孔，在本层钻进时，冲洗液全部漏失。
据邻区3402主孔抽水试验：
q=0.00071L/s·m，K=0.0004m/d。
静水位标高+450.335m，水质为HCO3~K·Na型，水温12°C；中部则以粉砂岩、细砂岩、泥岩组成一稳定隔水层。
本层在零星露头处承受大气降水的直接补给和南涧河水经河漫补给，其次为上统砾岩和本层上部砾岩水越流补给。
6、侏罗系中统义马组底砾岩孔隙裂隙承压含水层
厚0-46.4m，平均10.00m，本井田厚0.80-27.45m，平均8.69m，岩性为浅灰色钙质胶结的砾砂岩及砾岩，分布不稳定，砾岩成分以石英岩、石英砂岩为主，砾径16～64mm，多呈次圆状～圆状。
。
在20~29线沉积较厚，在30线及F16断层下盘沿断层带附近相变为含砾泥岩及粉砂岩。
在33线两侧砾岩成为2-3煤的直接底板。
本层在矿井采过程中多处揭露而无水。
据邻区抽水试验资料q=0.000219L/s·m,k=0.00055m/d。
静水位标高+444.55m，水温13°C，水质为HCO3~K·Na型，富水性较弱,对矿井开拓无威胁。
本含水层主要接受上覆的上、中统砾岩水经过断层破碎带越流补给。
二隔水层
1、第四系隔水层
本井田厚0～23m。
由黄土、红色粘土和砂质粘土组成，红色粘土和砂质粘土中含有团块状砂姜。
除基岩露头外，区内广布。
黄土中含有白色淡水螺壳，多分布于丘陵的低洼处，覆盖在红色粘土之上，黄土柱状节理发育，红色粘土塑性强，隔水性能良好，阻隔大气降水对基岩的直接补给。
2、侏罗系中统中部隔水层：
井田内厚30.94-109.35m，平均74.75m，由紫红色粉砂岩、泥岩及细砂岩等组成，在自然状态下，阻隔了本统上下砾岩层的水力联系。
3、侏罗系下统2-1煤层顶板泥岩隔水层：
本井田厚5.00-43.55m，平均19.26m，灰黑色、致密，具水平层理，局部夹粉砂岩薄层，井田内沉积稳定，仅在西部剥蚀变薄。
当下伏煤层开采后，冒落带的发育使该层失去隔水性。
4、侏罗系中统义马组2-3煤底板隔水层
厚14m左右，由砂质泥岩、泥质砂岩组成。
井田内分布不稳定。
5、三叠系上统延长群隔水层
根据区域资料，厚度大于1700m，井田内没有钻孔打穿该隔水
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