采矿14张华瑜毕业设计说明书Word格式文档下载.docx
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现将各段地层自下而上分述如下：
第一段，从82#煤层顶板开始向上，厚约160m为止，岩性以中粗细砂岩为主，从下往上渐细，沉积完整，不含煤。
第二段，上限至82#煤层顶板40m处粗砂岩含水层上，厚约120m，以细、中砂岩为主，岩性往上渐粗，94#煤层直接顶为含云母砂岩，此段含煤5层，全部为可采和大部可采煤层，这五层煤是我矿主要开采层。
本段含煤系数高达4%，是东山矿区主要含煤地层段之一。
绘制出其煤层综合柱状图如图1-1所示。
1.2.2井田范围内和附近的主要地质构造
东山矿位于勃利煤田弧型构造前弧西翼内侧，区内构造形态以南西向倾斜的单斜构造为主，断层较发育。
1．褶曲
井田内岩层倾角较小，褶曲表现不甚明显，只有一个宽缓褶曲，位于勘探线南部，褶曲轴为北东向。
2．断层
井田内断层较发育，主要产状参见表1-1。
1.2.3煤层赋存状况及可采煤层特征
本区参与储量计算的煤层共5层，自上而下为82#、91#、92#、94#、95#煤层，都是主要可采煤层。
这些主要可采煤层发育情况好，储量多，它们的合计储量占全区总储量的80％以上。
本区内煤层厚度和结构均发育稳定，发生变化处均为渐变。
下面将主要煤层发育情况加以叙述：
图1-1煤层综合柱状图
1．82#煤层
赋存较稳定，断层F16以东和断层F27以西之间较发育，大部可采。
最大厚度1.88m，一般厚度1.64m。
单一结构无夹矸，属较稳定型煤层。
2．91#煤层
赋存稳定，6线～F29间较稳定，全部可采。
最大厚度2.04m，一般厚度1.70m。
单一结构，属稳定型煤层。
3．92#煤层
赋存稳定，15线～G线间发育稳定，全区可采。
最大厚度2.62m，一般厚度2.20m。
单一结构至夹一层矸石，夹石厚一般为0.10～0.20m，为炭质泥岩，属稳定型煤层。
4．94#煤层
赋存较稳定，大部可采。
最大厚度2.44m，一般厚度2.0m。
为单一结构至夹一层矸石，夹石厚一般为0.10～0.20m，为炭质泥岩，属较稳定型煤层。
5．95#煤层
赋存稳定，全区可采。
最大厚度2.40m，一般厚度2.10m。
单一结构，属稳定型
煤层。
表1-1主要断裂构造表
序号
断层号
与煤走
向关系
基本特征
摆动
情况
可靠
程度
倾向
倾角
落差
1
F16
斜交
NE
58°
10-50m
±
10m
2
F19
72°
15m左右
3
F13
65°
15-30m
5m
4
F4
75°
150-250
30m
5
F7
NW
60°
20-50m
6
F8
7
F27
50°
100-260m
20m
8
F50
30°
10-15m
各煤层赋存状况，各煤层特征及变化规律详见表1-2所示。
1.2.4岩石性质、厚度特征
本井田内松散覆盖层为第四纪黄土，由粘土、亚粘土及砂质粘土组成，局部夹有淤泥，一般厚度为5～25m，平均厚度为8m，第四系含水性弱，其分布面积小，对矿床开采影响不大。
煤系地层上部风化裂隙带发育较深（70～80m），在此带中岩石相对比较破碎，往下岩石裂隙随着深度增加而减弱，风化带可划分为强风化带、弱风化带及微风化带。
风化带中岩石质量标准（RQD指标）为35%M小于0.07。
风化带以下岩石完整坚硬，风化带到一水平岩石质量标准（RQD指标）为56%M小于0.14。
全区除风化带外共采样取岩样45组进行岩石物理力学实验，结果表明我矿可采煤层顶底板岩石属半坚硬～坚硬岩石，并随岩性变细岩石强度呈变低的趋势。
我矿各媒层顶底板岩性多为细砂岩、粉砂岩，少见中砂岩、粗砂岩，顶板的岩石
质量标准（RQD指标）在46.8%～100%之间，据钻孔岩石压力学测试，粉砂岩单向抗压强度在16.9～36.2Mpa，细砂岩单向抗压强度在17.8～45.3Mpa，中砂岩单向抗压强度在30.5～60.8Mpa，粗砂岩单向抗压强度在49.3～75.2Mpa，属半坚硬～坚硬岩石，岩软化系数普遍较小。
顶底板岩石强度为4～5，对矿井支护无影响。
可见，我矿可采煤层顶底岩石较稳定，有利顶底板管理。
但是，在断层破碎带附近，由于节理裂隙发育，在施工过程中应严加防范，防止塌方和冒落。
表1-2可采煤层及顶底板岩性特征表
煤层名称
煤层厚度（m）
层间距（m）
倾角（°
）
围岩
煤的牌号
硬度（f）
视密度（t/
m3）
煤层构造及稳定性
最小～最大
平均
顶板
底板
82
1.54～1.88
1.64
131～156
146
22
中砂岩
细砂岩
1/3
JM
2.4
1.3
较稳定
91
1.58～1.04
1.7
20
2.6
1.43
稳定
31～38
35
92
1.5～3.2
2.2
18
粉砂岩
25～32
30
94
1.64～2.4
2.0
23
26～36
33
95
1.7～2.4
2.1
17
各可采煤层顶底板岩石物理性质详见表1-3。
1.2.5井田内水文地质情况
东山矿地形大部分属漫岗、丘陵地形，标高一般在＋160～＋190m，岩层的富水
表1-3可采煤层顶底板岩石物理性质表
煤层号
顶板岩性
单项抗压强度（Mpa）
底板岩性
45.7
25.1
25.0
24.9
25.5
24.6
26.4
24.8
性主要决定于构造裂隙的发育和补给条件，我矿各煤层，除大气降水补给地表强风化裂隙带外，没有其他来源，由于岩层裂隙发育程度随着埋藏深度增加而减弱，所以岩层的富水性有明显的垂直分带，由于岩性的不同，岩层的含水性极不均匀，不但存在
分带规律且有分层规律。
从附近矿井的涌水量可以看出，只有大气降水通过强化裂隙带渗入井下，补给单一、采掘工程一般不受水害影响，防治水工作较简单，故水文地质条件属简单型。
此外矿区最高洪水标高＋169.22m，临近矿井最大涌水量为206.3m3/h。
1.2.6瓦斯、煤尘及煤的自燃性
1．瓦斯
（1）瓦斯成分分带
根据精查阶段本区瓦斯采样结果，本区瓦斯成分分带，浅部为CO2—N2带，中部为N2—CH4带，深部为CH4带。
根据近几年临近矿井的测定资料，矿井瓦斯梯度较高，而且随着煤层赋存深度的增加呈明显上上升趋势。
（2）瓦斯涌出量
根据东山矿附近煤矿瓦斯涌出量的情况，推算出其矿井瓦斯涌出量高，初期开采时，由于开采深度小，瓦斯涌出量小，随着开采深度增加瓦斯涌出量也逐渐增加。
不同煤层瓦斯含量也有不同。
从东山矿附近煤矿通风区多年的瓦斯量测定结果看，瓦斯绝对涌出量在53.21～92.28m3/min之间，可见东山煤矿极有可能为高瓦斯矿井。
（3）本区瓦斯分布特点
①煤层埋藏越深瓦斯含量越高。
②断层破碎带附近瓦斯含量较高。
③自然瓦斯含量在本区东部较高，中部较低，西部最低。
2．煤尘
本区在82#、91#、92#、94#、95#共5个煤层中做了煤尘爆炸试验，共采89个煤尘爆炸样，试验结果（除82#煤层1个点）全没有强爆炸性。
3．煤层自燃
精查勘探时本区对5个煤层做了煤的自燃倾向性试验，共采86个煤的自燃样，均为不自燃煤层，附近矿井历史上各煤层也无自燃发火现象。
矿井生产时，对区内5个主采煤层做了自然倾向性鉴定，自燃倾向等级均属二类自燃，有利于煤层巷道的布置。
1.2.7煤质、牌号及用途
东山矿所采各煤层多属低硫、低磷、中低灰分的焦煤，收到基低位发热量一般在27.3～31.5MJ/kg。
均可单独炼焦。
1.3勘探程度及可靠性
在井田范围内，由于地质构造简单，煤层赋存稳定，其勘探程度较精确。
第2章井田境界、储量、服务年限
2.1井田境界
2.1.1井田周边状况
本井田西以F19断层为界与东风矿相邻，东以F50断层为界与新立矿和新兴矿相邻，北部以82#煤层底板-150m标高地面投影为矿界，南部以82#煤层底板-550m标高地面投影为界与新兴矿相邻。
2.1.2井田境界确定的依据
1.以大的断层和勘探边界为井田边界；
2.以保证井田的合理尺寸，及与邻近矿区处理好关系。
3.要适于选择井筒位置，安排地面生产系统和各建筑物。
4.划分的井田范围要为矿井发展留有空间。
5.井田要有合理的走向长度，以利于机械化程度的不断提高。
2.1.3井田未来发展情况
本井田煤层埋藏较浅，倾角较小，由于井田内几条断层的影响，所以随着技术的进步和勘探水平的全面提高，井田范围内的储量会越来越精确，可能在更深部发现可采煤层。
2.2井田储量
2.2.1井田储量的计算
在划定井田范围后，计算矿井开采煤层的储量，是进行矿井设计和生产建设的依据。
矿井储量可以分为矿井地质储量、矿井工业储量和矿井可采储量。
本设计井田范围内参加储量计算的煤层有82#、91#、92#、94#、95#五层，本井田内煤层倾角平均在5°
左右，各煤层储量计算边界与井田境界基本一致。
2.2.2保安煤柱
1.参照保护煤柱的设计原则如下：
（1）通常保护煤柱应根据受护面积边界和移动角值进行圈定。
（2）地面受护面积包括受护对象及周围的受护带。
（3）当受护边界与煤层走向斜交时，根据基岩移动角求得垂直与受护边界方向的上山方向移动角和下山方向移动角，然后再确定保护煤柱。
（4）立井保护煤柱应按其深度，用途，煤层赋存条件和地形特点留设。
2.为了安全生产，本设计矿井依据《煤矿安全规程》，结合本矿井的实际情况，留设保安煤柱如下：
（1）各煤层在矿区南北边界处、边界断层和内部断层留设30m保安煤柱；
（2）井田井筒和大巷留设保护煤柱宽度为30m；
（3）工业广场占地面积,根据《煤矿设计规范中若干条文件修改决定的说明》中第十五条,工业场地占地面积指标见表2-1。
表2-1工业广场占地面积指标
井型/Mt•a-1
占地面积指标/ha•（0.1Mt）-1
2.4及以上
1.0
1.2~1.8
1.2
0.45~0.9
1.5
0.09~0.3
1.8
按以上方法计算得，边界和断层保安煤柱损失为4.82Mt，井筒和大巷保护煤柱损失为3.15Mt，工业场地损失为1.26Mt，保护煤柱总损失量：
9.23Mt。
2.2.3储量计算方法
1.工业储量的计算
矿井储量的计算应根据矿井储量图进行块段计算，采用分水平及投影块段法，用煤层真厚度和斜面积计算储量，块段平均厚度采用钻孔见煤厚度，以算术平均法求出，然后在把每一块段进行相加，总和即为矿井的工业储量。
块段的计算公式为：
式中:
Q—块段储量；
S—块段平面积；
—煤层平均倾角；
M—块段平均厚度；
γ—煤的容重，各煤层均为1.4t/m3。
根据东山矿提供的储量地质图，通过计算知本井田工业储量为184.57Mt。
2.可采储量的计算
由工业储量计算矿井的可采储量计算公式如下：
式中Zk——可采储量；
Zc——工业储量；
P——永久煤柱损失；
C——矿井回采率，取80%。
经各煤层可采储量计算，汇总计算出本设计井田可采储量为140.27Mt。
2.2.4储量计算的评价
本设计井田的煤层发育良好，厚度较稳定，倾角小，井田范围内大的构造控制可靠，水文地质条件较好，储量计算较为可靠。
2.3矿井工作制度、生产能力和服务年限
2.3.1矿井工作制度
本设计矿井年工作日330d，矿井每日净提升16h，采用四六制工作制度，三班生产，一班准备。
2.3.2矿井生产能力的确定
矿井生产能力是煤矿生产建设的重要指标，在一定程度上综合反映了矿井生产技术面貌，是井田开拓的一个主要参数，也是选择井田开拓方式的重要依旧之一。
本井田具有储量丰富、地质构造简单、煤层生产能力大、开采技术条件好等特点，充分具备了建立大型矿井的条件。
根据本井田的实际情况，初步拟定三种矿井年生产能力方案，具体如下：
方案1：
1.8Mt/a；
方案2：
2.4Mt/a；
方案3：
3.0Mt/a。
上述三种方案，具体选择哪一种，还应该根据矿井服务年限来确定。
2.3.3服务年限
矿井服务年限计算公式为：
式中Z——矿井设计可采储量，Mt；
A——矿井生产能力，Mt/a；
K——矿井储量备用系数，
=1.3～1.5。
根据本矿井实际情况，取
=1.4。
依据以上拟定的矿井生产能力，服务年限的确定现提出三种方案，具体如下：
1.8Mt/a
；
2.4Mt/a
3.0Mt/a
参照表2-2规定，以方案1较为合理，即：
矿井生产能力为1.8Mt/a；
矿井服务年限为55.66a。
表2-2新建矿井设计服务年限
矿井设计
生产能力（Mt/a）
服务年限（a）
第一开采水平设计服务年限（a）
煤层倾角
<
25°
25°
～45°
>
45°
6.0及以上
70
-
3.0-5.0
60
1.2-2.4
50
25
15
0.45-0.9
40
第3章井田开拓
3.1概述
3.1.1井田开拓的基本问题
1.井田开拓是指在井田范围内，为了采煤，从地面向地下开拓一系列巷道进入煤体，建立矿井提升、运输、通风、排水和动力供应等生产系统。
这些用于开拓的井下巷道的形式、数量、位置及其相互联系和配合称为开拓方式。
合理的矿井开拓方式需要对技术上可行的几种开拓方式进行技术经济比较才能确定。
2.井田开拓主要研究如何布置开拓巷道等问题，具体有下列几个问题需认真研究：
⑴确定井筒的形式、数目和配置，合理的选择井筒及工业场地的位置。
⑵合理确定开采水平的数目和我配置。
⑶布置大巷及井底车场
⑷确定矿井开采程序，做好开采水平的接替
⑸进行矿井开拓延深、深部开采及技术改造。
⑹合理确定矿井通风、运输及供电系统。
此外，东山矿西部主要与一些小井相邻，东部是断层边界，统合考虑东山矿矿井开拓方式为双斜井开拓。
3.1.2影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况
1．本井田所在位置属于丘陵地形，工业场地宜选择在相对比较开阔的井田北部平地上，标高为＋160m左右。
2．煤层构造相对简单，无大、中型构造，其中大断层为井田边界，中央的断层为采区边界，故对矿区的总体布置没有太大的影响。
3．井田内煤层埋藏深度为-150～-750m，煤层倾角5°
左右，其中82#、91#、92#、94#、95#各煤层平均间距分别为：
15m、18m、67m、20m。
总体来说，煤层相对集中，可采用分层组联合布置开采。
3.2矿井开拓方案的选择
3.2.1井筒形式和井口位置
1.井筒形式方案比较
根据东山矿井田的地表及煤层等实际情况，平硐开拓方式技术上不合理，可以直接否定。
现根据东山矿井田的地形，地质构造，煤层赋存等因素，提出三种井筒开拓方案，具体情况如下：
双斜井开拓；
双立井开拓；
主斜井副立井开拓。
以上三种井筒开拓方案技术比较如下：
双斜井开拓
斜井与立井相比有如下优点：
⑴井筒掘进技术和施工设备比较简单，掘进速度快，地面工业建筑，井筒装备，井底车场及硐室都比立井投资少。
⑵井筒装备和地面建筑物少，不用大型提升设备，钢材消耗量小。
⑶胶带输送机提升增产潜力大，改扩建比较方便，容易实现多水平生产，并能减少井下石门长度。
⑷斜井井筒可做为安全出口，一旦发生透水、瓦斯爆炸等事故时，井下人员右从这里迅速撤离。
缺缺点：
⑴在自然条件相同时，斜井要比立井长得多。
⑵围岩不稳固时，斜井井筒维护费用高，采用绞车提升时，提升速度低、能力小、钢丝绳磨损严重、动力消耗大、提升费用高，当井田斜长较大时，采用多段绞车提升，转载环节多，系统复杂，更要多占用设备和人力。
⑶由于斜井较长，沿井筒敷设管路，电缆所需的管线长度较大。
⑷斜井通风风路较长，对瓦斯涌出量大的大型矿井，斜井井筒断面小，通风阻力过大，可能满足不了通风的要求，不得不另开专用进风或回风的立井并兼做辅助提升。
⑸当表土为富含水的冲积层或流砂层时，斜井井筒掘进技术复杂，有时难以通过。
适用条件：
煤层赋存较浅，垂深在200m以内，煤层赋存深度为0～500m，含水砂层厚度小于20～40m，表土层不厚，水文地质情况简单的煤层，井筒不需要特殊方法施工。
技术评价：
本井田一水平设在-300m水平标高。
随着采矿设备的改进和技术的进步，在此条件下也可以采用斜井开拓。
东山矿井田赋存深度为-150～-700m，随着现在矿井建设技术和设备的大幅度提高，建立双斜井在技术上是可行的。
双立井开拓
优点：
⑴立井的井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利。
⑵机械化程度高，易于自动控制。
⑶井筒为圆形断面结构合理，维护费用低，有效断面大通风条件好，管线短，人员升降速度快。
缺点：
与斜井优点相对应。
适用条件：
煤层赋存深度200～-1000m，含水砂层厚度20～400m，立井开拓的适应性很强，一般不受煤层倾角，厚度，瓦斯，水文等自然条件限制。
技术上也比较可靠，当地质条件不利于平硐或斜井开拓时均采用立井开拓方式。
根据东山矿井田的地表情况、地质构造、煤层赋存等因素，采用双立井开拓方案是可行的，故此方案在技术上可行。
主斜井副立井开拓
同时具备了斜井和立井特有的优点，可以实现斜井的连续主运输，立井的快速副运输和减少风阻等特点。
生产不集中，占有的人员设备较多，一般最少两个工业广场，压煤量大。
适应条件：
一些能运用斜井运输，但是副斜井的辅助提升比较困难，通风也不利的大型矿井，以及一些特大型矿井。
根据建设现在大型矿井的方向，要求具有运输连续化、生产集中化、系统简单化。
此方案有悖于后两条，在能选择双斜或双立开拓的条件下，此方案应该给予否定。
根据上述井硐开拓方案的技术比较，确定双立井开拓方案和双斜井开拓方案在技术上都可行。
2．井口位置方案比较
⑴井筒位置确定原则
①有利于第一水平开采，并兼顾其他水平，有利于井底车场和主要运输大巷的布置，石门工程量最少；
②有利于首采区布置在井筒附近的富煤阶段，首采区少迁村或者不迁村；
③井田两翼储量基本平衡；
④井筒不宜穿过厚表土层、厚含水层、断层破碎带、煤与瓦斯突出煤层厚软弱岩层；
⑤工业场地应该充分利用地形，又良好的工程地质条件，且避开高山、低洼和采空区，不受崖崩滑坡和洪水威胁；
⑥工业场地宜少占耕地，少压煤；
⑦距水源、电源较近，矿井铁路专用线路，道路布置合理。
⑵根据东山矿地表状况，可知F13断层以东和F27断层以西的北部中间地带，地势较平坦，有利于布置工业广场。
其余均为丘陵地带，地势起伏较大，不利于工业广场的布置。
另外据井田断层情况和初步划分的采区可知，本井田沿走向方向可以布置的位置主要有三处：
一处为靠近F13断层东侧；
一处为井田的走向中央；
一处为靠近F27断层西侧。
通过分析可知：
如果采用把井筒布置在靠近F27断层附近，此处地质环境复杂，其巷道布置穿越断层带，技术上不合理，所以给予否定。
另外，如果将井筒设置在F13断层东侧，煤炭往返运输及运料等工程量均较大，所以否定。
根据煤层赋存状况和采区的初步划分，如果将井筒放在中间位置，可以沿煤层走向往两侧开采，从而减轻煤炭运输的压力。
所以井筒位置，应在井田中部最合适。
3.井筒延深方案
⑴如果采用斜井开拓，井筒沿煤层倾向的位置，应使总的石门工程量小，初期工程量及投资小，建井期短，且煤柱损失小。
为使井筒的开掘和使用安全可靠，减少其掘进的困难及便于维护，应使井筒通过的岩层及表土层有较好的水文，围岩和地质条件，并且地面在有利于工业广场的布置。
综合考虑所有条件，双斜井开拓斜井延伸的最优位置应是沿煤层底板20m的岩层布置。
⑵如果采用双立井开拓，可以有立井延深和斜井延深两种方案。
双立井开拓立井延伸的最优位置应是占有
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