大陵庄新井设计 毕业设计说明书.doc

- 1 - 大陵庄新井设计 摘要 在毕业设计之前，我们设计组在高老师的带领下深入到矿区进行为期一个月的 毕业实习，在此期间我们搜集了所有毕业设计所需的资料，同时在生产一线积累了 实际生产和管理经验。通过实习使我们更加深刻地了解到我们以后的工作，并且学 到了重要的设计思想及设计中所涉及的现场工作经验，为毕业设计打下了良好的基 础，也为以后的工作也积累了宝贵的经验。 本次毕业设计是在高老师和郝老师的指导下完成的，是我们大学四年学习采矿 工程专业的一个全面的总结。 富润矿井初步设计包括以下几个部分： 1.、矿区自然地理、水文、地质、交通等基本情况概述； 2.、矿井井田范围内煤的地质储量、工业储量及可采储量； 3.、矿井生产能力及服务年限； 4.、矿井井田的总体开拓设计，井筒位置及形式选择、水平划分、延伸方案确 定、采区划分、井底车场的确定及线路计算、硐室布置等内容； 5.、矿井采区的布置、工作面布置、生产运输机械选型、生产程序安排、采区 车场的设计及生产工作面回采工艺的确定。 6.、矿井生产系统。包括提升、运输、通风、排水等系统的确定和设备选型及 相关硐室的布置。 本次设计共用时 12 周，时间较为充足。由于个人水平有限，缺少现场生产经验， 所以在设计中难免有不足之处，恳请各位老师给予批评指正，最后谢谢高老师与郝 老师半年的辛勤指导。 关键词：地质构造、开采水瓶、开拓方式、采煤方法、井底车场。 - 2 - abstract this graduation design is about the new mine planning for the first mineral of furun coal mine. which is a coal mine belonging for hebei ji zhong neng yuan han dan cma. before the graduation, we design group, led by the teacher cui jingkun deep into the mine for one month of graduation practice, during which we collected all the information needed to graduation, while the actual production line has accumulated experience in production and management .through the practice so that we more deeply understand our future work, and learned an important design ideas and design experience in field work involved, for the graduation project has laid a good foundation for the future work and accumulated valuable experience. the graduation project is cui under the guidance of teachers and students to complete, and is four years of university study mining engineering a comprehensive summary. furun preliminary design of mine include the following components: 1., mining of natural geography, hydrology, geology, transportation and other basic information outlined; 2., ida mine coal reserves within the industrial reserves and recoverable reserves; 3., mine production capacity and service life; 4., ida mine the overall development design, shaft location and form of selection, the level of division, extending the program to determine, by mining areas, the determination and the shaft bottom line basis, chamber arrangement of content; 5., mine mining area of the layout, face layout, production and transport machinery selection, production process arrangement, the design of mining and manufacturing district station mining face identification technology. 6., mine production system. including the promotion, transport, ventilation, drainage and other systems related to the identification and selection of equipment and the arrangement of chambers. share this design to 12 weeks, time is more abundant. the individual level is limited, the lack of on-site production experience, so inevitable in the design inadequacies, i implore you to give teachers and comments from the last six months of hard xiexie cui teacher guidance. key words: geological structure, mining water bottles, open way, mining method, shaft bottom. - 3 - - 1 - 目录 中文摘要 .- 1 - abstract- 2 - 前言 - 1 - 第一章 矿区概述及井田特征 .- 2 - 1.1 矿区概述 .- 2 - 1.1.1 交通位置 - 2 - 1.1.2 井田范围 - 2 - 1.1.3 地形、河流、气象及地震 - 3 - 1.1.4 村庄、建筑物、构筑物 - 3 - 1.1.5 水源、电源情况 - 3 - 1.2 井田地质特征 - 3 - 1.2.1 地层 - 3 - 1.2.2 地质构造 - 5 - 1.2.3 矿井水文地质条件 - 6 - 1.3 煤层特征 .- 8 - 1.3.1 煤层 - 8 - 1.3.2 煤质 - 8 - 1.3.3 瓦斯、煤尘及自然发火情况 .- 9 - 第二章 井田境界和储量 .- 10 - 2.1 井田境界 .- 10 - 2.2 井田工业储量 - 10 - 2.2.1 资源量计算范围及工业指标 - 10 - - 2 - 2.2.2 井田内煤层资源量计算 - 10 - 2.3 井田可采储量 - 11 - 2.3.1 安全煤柱留设原则： - 11 - 2.3.2 井田永久保护煤柱损失量： - 11 - 2.3.3 矿井的 2#煤的可采储量 z2k 为： - 12 - 第三章 矿井生产能力、服务年限及工作制度 .- 13 - 3.1 生产能力及服务年限 - 13 - 3.1.1 矿井设计生产能力 - 13 - 3.1.2 矿井服务年限 - 14 - 3.1.3 井型校核 - 14 - 3.2 矿井工作制度 - 15 - 第四章 井田开拓 - 16 - 4.1 概述 .- 16 - 4.1.1 煤层埋深对开拓系统的影响。 .- 16 - 4.1.2 断层分布及产状对开拓系统的影响。 .- 16 - 4.1.3 地面河流对开拓系统布置的影响。 .- 17 - 4.1.4 通风系统对开拓系统布置的影响。 .- 17 - 4.1.5 井田开拓的基本问题 - 17 - 4.2 井筒位置的确定 - 18 - 4.2.1 井筒数目 - 18 - 4.2.2 井筒特征 - 18 - 4.2.3 确定井筒形式、数目、位置及坐标 .- 22 - 4.2.4 工业场地的位置 - 24 - 4.2.5 开采水平的划分及采区的划分 .- 24 - - 3 - 4.2.6 主要开拓巷道 - 24 - 4.2.7 方案比较 - 24 - 4.3 开采水平的设计 - 33 - 4.3.1 确定开采水平的位置 - 33 - 4.3.2 设计水平的巷道布置 - 33 - 4.4 井底车场 .- 34 - 4.4.1 概述 - 34 - 4.4.2 井底车场的选择原则 - 34 - 4.4.3 井底车场的设计依据 - 34 - 4.4.4 井底车场的线路设计 - 35 - 4.4.5 马头门线路的平面布置计算 - 36 - 4.4.6 井底车场的硐室 - 37 - 4.4.7 主要开拓巷道 - 38 - 4.5 采区划分 .- 41 - 4.5.1 采区划分的原则 - 41 - 4.5.2 各系统的综述 - 42 - 第五章 采煤方法和采区巷道布置 - 43 - 5.1 煤层的地质特征 - 43 - 5.1.1 煤层 - 43 - 5.1.2 煤质 - 44 - 5.1.3 瓦斯、煤尘及自然发火情况 - 44 - 5.1.4 水文地质 - 45 - 5.2 采煤方法和回采工艺 - 45 - 5.2.1 工作面机械设备 - 45 - 5.2.2 采煤方法 - 47 - - 4 - 5.2.3 工作面长度的确定 - 47 - 5.2.4 按采煤机能力校核工作面长度 .- 48 - 5.2.5 顶板管理 - 48 - 5.2.6 循环作业方式及循环图表的编制 .- 49 - 5.3 采区巷道和生产 - 51 - 5.3.1 采区概况 - 51 - 5.3.2 采区形式 - 52 - 5.3.3 采区区段 - 52 - 5.3.4 采区生产系统 - 53 - 5.4 采区车场设计及峒室 - 54 - 5.4.1 采区上中部车场 - 54 - 5.4.2 采区硐室 - 54 - 5.5 采区采掘计划 - 54 - 5.5.1 采区各种巷道 - 54 - 5.5.2 采区产量 - 55 - 第六章 矿井提升与运输 .- 57 - 6.1 概述 .- 57 - 6.2 采区运输设备的选择 - 57 - 6.3 主要巷道运输设备的选择 - 58 - 6.3.1 煤炭运输方式 - 58 - 6.3.2 刮板输送机及带式输送机的设计计算 .- 58 - 6.3.3 电机车的选型设计 - 60 - 6.3.4 列车组成的验算 - 63 - 6.4 主井提升设备选型设计 - 64 - - 5 - 6.4.1 选择提升容器 - 65 - 6.4.2 选择提升钢丝绳 - 68 - 6.4.3 提升机的选择 - 69 - 6.4.4 提升机对井筒的相对位置 - 70 - 6.5 副井提升设备选型设计 - 71 - 6.5.1 注意事项 - 71 - 6.5.2 副井提升选型 - 71 - 第七章矿井通风与安全 .- 72 - 7.1 矿井通风系统及通风方式 - 72 - 7.1.1 中央并列式 - 72 - 7.1.2 中央边界式 - 72 - 7.1.3 两翼对角式 - 72 - 7.1.4 分区对角式 - 73 - 7.1.5 矿井通风方法： - 73 - 7.2 采区及全矿所需风量 - 73 - 7.2.1 矿井风量计算原则 - 74 - 7.2.2 风量分配的原则和方法 - 77 - 7.3 矿井通风总阻力计算 .- 78 - 7.3.1 矿井通风的总阻力 - 78 - 7.3.2 矿井通风设备的选择 - 81 - 7.4 风机选型 - 82 - 7.4.1 计算通风机风量 qf .- 82 - 7.4.2 计算通风机风压 - 82 - - 6 - 7.4.3 初选通风机 - 82 - 7.4.4 电动机选择 - 83 - 7.4.5 通风设施 - 84 - 7.5 防止特殊灾害的安全措施 - 84 - 7.5.1 瓦斯管理 - 84 - 7.5.2 煤尘管理 - 85 - 7.5.3 火灾预防 - 85 - 7.5.4 水灾预防 - 85 - 7.5.5 顶板管理措施 - 86 - 第八章 矿井排水 - 87 - 8.1 概述 - 87 - 8.2 排水设备选型计算 .- 87 - 8.2.1 水泵型号及台数 - 87 - 8.2.2 管路的确定 - 90 - 8.2.3 管道特性曲线，确定工况点 - 91 - 8.3 水仓及水泵房 - 96 - 8.3.1 水泵房 - 96 - 8.3.2 水仓 - 97 - 8.4 技术经济指标 - 98 - 第九章 技术经济指标 - 99 - 感谢 .- 101 - 参考文献 .- 102 - - 7 - - 1 - 前言 本次毕业设计是根据在河北省邯郸市云驾岭煤矿进行的毕业实习中所收集的矿 井生产图纸和资料，并做了一些改动以后，对矿井进行的初步设计。 采矿工程专业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。作为 对大学生在学校的最后一次综合性的知识技能考查，它主要是考查学生这四年来对 基础知识及其专业知识的掌握情况，使学生学会自我思考、自行设计。在设计过程 中，把所学的理论知识与实践经验综合起来应用。这样达到了对理论知识“温故而 知新”的作用，同时也学到了一些实际生产过程中的经验。 设计的过程就是一个不断认识和学习的过程，在本次设计过程中，认真贯彻 矿产资源法 、 煤炭法煤炭工业技术政策 、 煤炭安全规程 、 煤炭工业矿井设 计规范以及国家其它发展煤炭工业的方针政策，积极采用切实可行高产高效的先 进技术与工艺，力争自己的设计成果达到较高水平。 本设计以实践教学大纲及指导书为依据，严格按照安全规程的要求， 采用工程技术语言，对矿井的开拓、准备、运输、提升、排水、通风等各个生产系 统进行了初步设计。由于时间关系和水平有限，设计中失误之处在所难免，敬请审 阅老师给予批评指正！ - 2 - 第一章 矿区概述及井田特征 1.1 矿区概述 1.1.1 交通位置 大陵庄隶属于河北冀中能源邯矿集团有限公司，位于河北省武安市西北，井口 位于井田东南部的高村和西湖村之间，东距武安市约 6km。 矿井铁路专用线由西午线上泉站接轨，全长 6.25km；邯（郸）长（治）公路 橫跨井田南端；井口东距邢（台）都（党）公路约 1.0km，交通方便。 交通位置见图 1-1-1。 1.1.2 井田范 围 矿 井北以 f6 断 层为界， 西部以煤层风化带和北洺河为界，南以-650m 等高线为下界，东以 f7 断层为界。井 田走向最大长度 8.249km，最短长度 8.112km，平均长度 8.185km、倾向最大长度 3.619km，最小长度 2.804km，平均长度 3.145km。 - 3 - 1.1.3 地形、河流、气象及地震 本井田位于太行山东麓山前丘陵地带，武安盆地的西部，呈山前过渡平原地形 特征。井田地面海拔标高在+246.87+355.77m。井田西部有北洺河自西向东流过， 为季节性河流，雨季一般流量 1020m3/s，春季干涸，最高洪水位为 +270.59+252.98m。 本区属温带大陆性气候，年降雨量为 1351472mm，平均约 600mm，降雨多集中 在 7、8、9 三个月。年平均气温 12.6。降雪及冻结日期自 11 月中旬至次年 3 月 初，最大冻结厚度 410mm。年平均风速 2.7m/s 左右，最大 22.7m/s，风向北东、北 北东居多。 本区地震基本烈度为七度。 1.1.4 村庄、建筑物、构筑物 本井田范围内无自然村庄与其它较大建筑物及构筑物。 1.1.5 水源、电源情况 矿井以地下水为供水水源，能保证矿井生产及生活用水。 矿井电源引自惠兰 110kv 变电站，该站以 2 回线路向本矿井供电，供电电源可 靠。矿井工业场地建有 35kv 变电站和 6kv 配电室。 1.2 井田地质特征 1.2.1 地层 本井田为全掩盖区，地层由老至新有：奥陶系、石炭系、二迭系及新生界。简 述如下： 奥陶系中统峰峰组（o2f）：本组为含煤地层基底。由灰及深灰色厚层状石灰岩、 白云质灰岩及角砾状灰岩组成。质较纯，裂隙发育，且为方解石充填，揭露不全。 石炭系（c）中上统本溪及太原群：假整合于中奥陶统峰峰组之上，底部为浅 灰色富含铁质鲕粒的铝土质泥岩及粉砂岩。其上为深灰色、灰黑色砂岩、粉砂岩和 泥岩、夹 56 层薄层石灰岩，其中伏青、大青及本溪三层较稳定。粉砂岩中含鳞木、 辨轮木及科达特等植物化石。石灰岩中含海百合茎、蜓科等动物化石。含煤 1116 - 4 - 层，4、6、7、8、9 等 5 层为可采和局部可采煤层。各煤层、石灰岩及菱铁矿层均 为地层对比的良好标志。8、9 号煤附近普遍有火成岩侵入，其岩性多为闪长岩和闪 长玢岩。由于火成岩的侵入，对煤层有吞蚀、变薄、挤厚及分叉等现象。本群厚度 125150m，一般 140m。 二迭系下统山西组（p1sx）：本组与本溪太原群整合接触，底部有一层中细 粒砂岩，多呈缓波状或混浊状层理。本组由灰及灰黑色中细粒砂岩、粉砂岩及 24 层煤组成。粉砂岩含鳞木、芦木、科达特及羊齿等植物化石。上部黑色粉砂岩 中含黑色鲕粒。1 号及 2 号煤为可采和部分可采煤层。1920 勘探线之间 2 号煤层 有火成岩的侵入，使煤层受到一定影响。本组厚度 6070 m，一般 65m。 二迭系下统石盒子组一段（p1s1）：底部为灰色中细粒砂岩，含白云母碎片， 相当于“骆驼钵砂岩” ，厚度变化较大。向上为灰、灰绿色及紫花色粉砂岩、铝土泥 岩，夹薄层灰绿色细粒砂岩、铝土泥岩及粉砂岩，粉砂岩中富含铁质鲕粒，尤以上 部鲕状结构更为明显，为地层对比的标志。全段地层厚度 60m。 二迭系上统石盒子组二段（p1s2）：本段以灰、灰绿及紫花色含铝土质的粉砂 岩为主。间夹数层灰及灰绿色中细粒砂岩。上部灰白色中粗粒砂岩中含小砾石。 上部有火成岩侵入。此段厚度 118.7181.1 m，一般 145m。 二迭系上统石盒子组三段（p1s3）：本段岩性为 23 组灰白、浅灰色中厚状含 砾粗砂岩。间夹灰绿、紫灰花色粉砂岩及灰绿色薄层状细粒砂岩。底部的含砾粗砂 岩具有厚度大（一般厚度 40 m） ，磨圆度差，分选不良，胶结坚硬等特点，为上石 合子组可靠的标志层。上部有火成岩侵入。本段厚度 103153 m，一般 120m。 二迭系上统石盒子组四段（p1s4）：此段以紫、灰绿及紫花色粉砂岩为主，含 铁质鲕粒。夹薄层中细粒砂岩。下部有火成岩侵入，厚度 84120 m，一般 100m。 二迭系上统石盒子组五、六段（p1s5+6）：本段有 23 层中厚层状含砾砂岩。 多含有肉红色长石。粉砂岩为灰绿及紫花色。上部为猪肝紫色粉砂岩。底部局部地 段有火成岩侵入。本段厚度 165 m。 二迭系上统石千峰组（p1sq）：本段钻孔揭露不全，仅见到“浅水灰岩”以下 一段。其岩性为紫红色含钙质结核的粉砂岩，夹少量灰绿色含铝质的粉砂岩及紫色 细砂岩。底部为灰绿色中细粒砂岩，偶见石英质及燧石质小砾石。 三迭系下统刘家沟组（t1e）：钻孔未揭露，仅在井田西北边缘有零星露头，岩 石为浅紫色，薄层状细粒砂岩，含白云母碎片，偶夹薄层紫红色粉砂岩。 新生界（kz）：超覆于各时代地层之上。底部多为灰绿色含砾粘土或含砾亚砂 土，砾石成分为石英岩、石灰岩及岩浆岩，磨圆度较差，砾径 210cm。中下部以 褐黄色粘土，亚粘土为主，含少量肉红色石英质卵石。上部厚约 3050m，为松散 的卵石，含少量亚粘土。卵石成分以肉红色石英岩为主，另有少量的岩浆岩及石灰 - 5 - 岩，磨圆度好，砾径 510cm。卵石见有刨蚀凹月面、压坑、擦痕等冰碛特征。除 山坡、河床之外，均为薄层黄土覆盖。厚度 6.45173.00 m，平均厚度 94.66m。 1.2.2 地质构造 本井田总体上为伴随有宽缓波曲的单斜构造，地层的走向大致为北偏东 45， 倾向西南。地层倾角 28 左右,平均 3。 1、褶曲 井田范围内共三条较大的断层。在井田的西南部有一大的褶曲走向大致为南北 走向,褶曲为背斜构造，在井田的东北部有两条断层大致走向也为南北方向，较大的 为向斜构造小的为被斜构造。其他部位零星的分布着较小的褶曲。 2、断层 井田内及井田边界的断层均为正断层共 6 条，除 f4 和 f5 断层的落差稍小其余 均为落差较大的正断层。断层倾角一般为 6570东，以断层走向论，大体上可 分为两组。根据地质报告，全区已经探清和基本探清的断层共有 5 条，其中对矿井 开采具有较大影响的有 f5、f2 两条断层。以上断层特征详见断层特征一览表 1-2- 1。 表 1-2-1 断层特征一览表 断层产状断层 编号 断 层 性 质 断层 落差 (m) 走向 倾 向 倾角 探明 程度 f 2 正 38 n43 w ne 3045 已探 清 f 3 正 9 n53 w ne 3040 已探 清 f 4 正 15.6 n33w ne 60 已探 明 f 5 正 44 ns ne 30 已探 明 f 6 正 50 n85w ne 45 已探 明 - 6 - 3、火成岩侵入情况及对煤层和开采的影响 根据钻孔揭露，上至上石盒子组，下到中奥陶统，各时代地层均有火成岩侵入。 井田内火成岩岩体在厚度和个数上，总的趋势为由东向西变薄、尖灭和减少，说明 火成岩由东向西侵入，但与 f4 断层有关的亦有由西向东侵入迹象。 火成岩的产状基本为似层状，只在个别地点存在非似层状岩体，产状为岩盖或 岩墙，分析可能是火成岩沿裂隙或小断层侵入形成。 火成岩侵入井田内各时代地层中，因其属浅层侵入，温度不高，同时厚度不大， 仅对岩层产生低变质作用。因此，对地层而言，火成岩促使加大岩层厚度和煤层间 距，有火成岩侵入的地层如果将火成岩厚度减去，与正常的地层或煤层厚度和间距 相等或基本相等。 火成岩对煤层的影响和破坏情况如下： 对 1、2 号煤层因侵入面积小，火成岩为煤层顶板，仅使煤层变薄和挤厚，未吞 蚀煤层，因此，对 1、2 号煤层影响和破坏程度很小。 对 8、9 号煤层，因与火成岩接触较普遍，对煤层影响和破坏极为严重，煤层常 被吞蚀而形成无煤带或部分挤压吞蚀使煤层形成不可采地带，严重地破坏了煤层的 连续性和完整性，使可采煤层的面积和资源量大幅度减少，加上底部奥灰水的威胁， 8、9 号煤层已无法布置正常的工作面，故本设计将 8、9 号煤层的资源量列为不能 利用的资源量。 1.2.3 矿井水文地质条件 本井田煤层埋藏较深，覆盖层厚，水文地质条件相对简单。本区初期开采上部 煤层时，水文地质类型属于坚硬裂隙岩层水为主的水文地质条件中等的矿床；当开 采下两层煤时，则为以裂隙岩溶岩层水为主的水文地质条件复杂的矿床。 1、含水层 本矿井自奥陶系灰岩至第四系冲积层共划分为 7 个含水层，自上而下分别为第 四系卵石层、二迭系石盒子组砂岩、山西组大煤顶板砂岩、太原群野青灰岩、伏青 灰岩、大青灰岩及奥陶系灰岩含水层，分述如下： 1)第四系卵石层含水层 卵石层厚度 6.4594m，一般 5060m，总的趋向南、北厚，中部及西部薄，间 夹 34 层粘性土透镜体，卵石层一般为粘土所胶结，富水性较弱，单位涌水量为 1.7843.883l/m.s。 2)二迭系石盒子组砂岩含水层 f 7 正 51 n45s ne 45 已探 明 - 7 - 本含水层可分为石盒子组三段砂岩和石盒子组一、二段砂岩两组。 石盒子组三段砂岩为灰白色中、粗粒砂岩，硅质及泥质胶结，底部为粗粒砂岩， 含小砾石，厚度较稳定，一般在 40m 左右，漏水孔多分布在此层。为一富水性弱的 含水层。 石盒子组一、二段砂岩为灰绿色及深灰色中、细粒砂岩，分布有 24 层。为一 富水性弱的含水层。大多为回采塌陷后，下部砂岩层水将渗至矿坑充水。 3)山西组 2 号煤顶板砂岩含水层 本含水层为 2 号煤层直接或间接顶板，层位不稳定，厚度变化较大，厚 019m，一般 68m。为富水性弱的承压裂隙含水层。 4)野青灰岩含水层 野青灰岩厚度 02.78m，一般厚 0.81.1m。砂岩以浅灰色细、中粒砂岩为主， 在井田南北部厚，中部厚度变薄，本层为富水性弱的溶洞裂隙承压含水层。 5)伏青灰岩含水层 本层厚度 04.49m，一般厚度 2.53.5m，厚度稳定。该层透水性较差。为一 富水性中等的裂隙水含水层，单位涌水量为 0.0345l/m.s。 6)大青灰岩含水层 本层厚度 0.68.54m，一般厚度 56m，厚度变化较大，裂隙发育。为一富水 性中等的裂隙含水层，单位涌水量为 0.0699l/m.s。 7)奥陶系灰岩含水层 本层钻孔揭露厚度 0.4160.53m，一般厚度 515m。在钻孔揭露的六、七、八 段中，七段富水性强，灰岩岩溶裂隙发育极不均匀，呈多层状，垂向变化大，水平 较稳定。八段岩溶裂隙发育，但多被铝土充填。六段为相对隔水层。本层为富水性 强的裂隙含水层，单位涌水量为 1.65l/m.s。 2、隔水层 在各含水层之间，普遍赋存有良好的相对隔水层。 1)井田东部覆盖层下段普遍分布 1570m 的土类（粘土、砂质粘土、砂土）隔 水层，层位较稳定，连续性也好，隔水性能良好。可阻挡地表水及潜水向煤系含水 层的直接补给。 2)二迭系石盒子组砂岩与山西组 2 号煤顶板砂岩含水层间，赋存有 4050m 左 右的泥质岩层，这组岩层厚度稳定，岩石完整。在正常的情况下能够起到良好的隔 水作用。 3)2 号煤顶板砂岩、野青灰岩、伏青灰岩、大青灰岩各含水层之间均赋存有 3040m 的粉砂岩、胶结致密的细粒砂岩及裂隙不发育的火成岩，可视为隔水层。 4)大青灰岩下距奥灰一般为 37m 左右，岩性主要为粉砂岩及铝土泥岩，穿插有 - 8 - 火成岩。奥灰第八段也视为隔水层，这样便增加了隔水层厚度。 隔水层对层间地下水的流动起着良好的阻隔作用。但由于断层的破坏，造成不 同含水层位的相互连接，为地下水的沟通造成一定的环境。 3、断层导水性 本区多为阶梯状正断层。煤系地层多为柔性岩性，从 116 个钻孔揭露的断点来 看，断层带多为泥质成分，含水性很弱，仅有一个断点漏水，一个断点消耗大。根 据钻探观测的情况看，正常情况下断层带的导水性较差。当矿井开拓揭露断层时， 由于失去平衡状态，当含水层水压大于断层带抗压强度时，断层将失去隔水作用， 造成地下水充入。因此，在断层的下降盘，保留足够的煤柱是必要的，并应加强防 探水工作。 1.3 煤层特征 1.3.1 煤层 本区煤系地层厚 210m 左右，含煤 1116 层，煤层总厚约 15m。本井田可采和 局部可采煤层有 1、2、4、6、7、8、9 等 7 层，总厚 10.77m。其中以 2、4 等 2 层 为主要可采煤层，总厚度 7.5m。 各煤层特征叙述如下： 1 号煤：位于山西组中部，为局部可采煤层，煤层厚度 02.76m，平均厚度 0.68m。煤层不稳定，顶底板岩性多为粉砂岩，局部顶板为砂岩。 2 号煤：位于 1 号煤之下 1520m。煤层厚度 4.474.68m。平均厚度 4m。煤层 稳定，纵观全区厚度无明显变化。结构较简单，含 1 层夹矸 0.080.82m，平均夹 矸厚度 0.26m，19 线以南火成岩侵入煤层中间，或为煤层直接顶、底板，使煤层变 薄，但仍然可采。顶底板岩性为粉砂岩，局部顶板为细粒砂岩。 4 号煤：位于野青灰岩之下，上距 2 号煤层 25m，煤层厚度 24m，平均厚度 3.5m。煤层不稳定，结构简单，仅 11 勘探线附近及南部西马庄之下可采。局部受火 成岩干扰，顶板为石灰岩，局部为粉砂岩或炭质泥岩，底板为粉砂岩。 6 号煤：位于伏青灰岩上部，上距 4 号煤 18.75m，煤层厚度 0.240.77m，平 均厚度 0.42m，煤层不稳定，结构简单。 7 号煤：位于伏青灰岩之下，中青灰岩之上，上距 6 号煤 18m。煤层厚度 0.340.59m，平均厚度 0.39m。煤层稳定，煤层结构简单。14 勘探线以北普遍含夹 矸 1 层，厚 0.020.21m。 8 号煤：位于大青灰岩之下，上距 7 号煤 30m，煤层厚度 00.67m，平均厚度 - 9 - 0.25m。由于火成岩的严重干扰破坏，稳定性差，部分为火成岩吞蚀，煤层结构简单， 且变质程度高于上述各煤层。顶板为厚度稳定的石灰岩或与火成岩直接接触。底板 为粉砂岩或火成岩。 9 号煤：位于 8 号煤之下，一般间距小于 5m，个别地点与 8 号煤合并为一层。 煤层厚度 00.73m，平均厚度 0.43m。受火成岩影响使局部煤层不可采或吞蚀，吞 蚀带多处于井田中部的-250m 以深。因火成岩对 8、9 号煤层严重破坏，致使稳定可 采煤层出现局部的不稳定。煤层顶底板岩性为粉砂岩或炭质泥岩及火成岩。 1.3.2 煤质 本井田煤的牌号以高变质无烟煤为主，部分为天然焦，其中 1、2、6、7 等煤层 主要是无烟煤，仅个别小块段因与火成岩接触出现天然焦。8、9 号煤层，因广泛受 火成岩侵入影响，部分成天然焦。 本井田煤的主要用途是供动力燃料和民用煤，部分可作化工用煤。 1.3.3 瓦斯、煤尘及自然发火情况 根据矿井瓦斯等级鉴定结果，大陵庄煤矿为低瓦斯矿井。矿井瓦斯绝对涌出量 4.2m3/min，相对涌出量 1.34m3/t.d；二氧化炭绝对涌出量 4.6m3/min，相对涌出量 1.47m3/t.d，为低瓦斯矿井。2 号煤尘无爆炸危险性，2 号煤自燃倾向等级为三类不 易自燃煤层。 - 10 - 第二章 井田境界和储量 2.1 井田境界 矿井北以 f6 断层为界，西部以煤层风化带和北洺河为界，南以-470m 等高线为 下界，东以 f7 断层为界。井田走向最大长度 7.3km，最短长度 6.9km，平均长度 7.2km、倾向最大长度 7.8km，最小长度 7.1km，平均长度 7.45km。 2.2 井田工业储量 2.2.1 资源量计算范围及工业指标 矿井资源量范围只计算矿井井田境界以内-465m 以内的煤层资源量，其工业储 量只对 2 号煤 4 号煤层进行计算。 由于 8 号和 9 号煤层受火成岩侵蚀严重且受奥灰水的威胁。本设计将本井田 8、9 号煤层列为次边际经济的资源量。 根据煤、泥炭地质勘查规范要求的要求，预算资源量所确定的最低可采厚 度为 0.80m，最高灰分（ad）不超过 40%，最高硫分（st,d）不大于 3%，最低发热 量（qnet,d）不少于 22.1mj/kg。 ，其它工业指标符合国家现行有关规定。 2.2.2 井田内煤层资源量计算 依据井田地质勘探钻孔，采用加权平均计算各块段煤层厚度。 河北省武安矿区 云驾岭井田精查勘探地质报告提供资料：2 号煤层视密度采用 1.45；4 号煤层视 密度采用 1.45；井田内煤层倾角均介于 28之间, 平均 4，以斜面积作为储量 计算面积。 2#煤的工业储量=4*4201.570132*100*1.45/cos4=248664354 吨 本井田的 2#煤为主采煤层 4#煤层为辅助煤层，由以上可知 2、4、煤的工业储 - 11 - 量为： 工业储量=厚度*面积*视密度/cos 4=7.5*4201.570132*100*1.45/cos4 =461411174 吨 2.3 井田可采储量 云驾岭煤矿井田范围内的可采储量，可按下式计算： 可采储量（工业资源量永久性煤柱）采区回采率。 永久性煤柱包括断层煤柱、井田边界煤柱。 2.3.1 安全煤柱留设原则： （1）工业场地、井筒留设保护煤柱，对较大的村庄留设保护煤柱，对零星分布 的村庄不留设保护煤柱； （2）各类保护煤柱按垂直断面法确定。用岩层移动角确定工业场地、村庄煤柱。 =56=78=61=15 =74； （3）断层保护煤柱、井田边界保护煤柱视地质情况而定。 2.3.2 井田永久保护煤柱损失量： （1）井田边界的断层边界保护煤柱留设 50m 保护煤柱，其余留设 20m 保护煤柱； 由上可知 2#煤的井田边界保护煤柱损失为：7449044.69（t） ，2、4 煤的井田边界 保护煤柱损失为：13966958.8 (t). （2）断层永久保护煤柱损失为：2#煤的保护煤柱损失为：983091.2（t） ， 2、4#煤的断层保护煤柱损失为：1909128（t） 。 - 12 - （3）工业场地 保护煤柱：工业广场按级保护留维护带宽度为 15m。工业场地 2#煤的压煤量 为：2624163（t） ，2、4#煤的工业广场压煤量损失为：4554737（t） （4）主副井井筒保护煤柱在工业广场保护煤柱范围内故井筒保护煤柱损失量为 0. 2.3.3 矿井的 2#煤的可采储量 z2k 为： z2k = （z2g p1） * c (213) z2k-2#煤的可采储量；t p1-2#煤的工业广场、井田边界、断层、村庄、河流、湖波、建筑物的的保 护煤柱损失；t c - 采区采出率，厚煤层不小于 0.75，中厚煤层不小于 0.80，薄煤层不小 于 0.85. 故 2#煤的可采储量： z2k =（248664354-11056298.89）* 0.75 工 业 广 场 保 护 煤 柱 留 设 图 - 13 - =237608055.2 (214) 4#煤的可采储量 zk 为： zk = （zg-p2）* c (215) zk-2、4#煤的可采储量；t p2-2、4#煤的工业广场、井田边界、断层、村庄、河流、湖波、建筑物的的 保护煤柱损失；t c - 采区采出率，厚煤层不小于 0.75，中厚煤层不小于 0.80，薄煤层不小 于 0.85. 故 4#煤的可采储量： zk=(212746820-9374524.91)*0.8 (216) =162697836 (t) 2、4#煤的可采储量：zk=237608055.2+162697836=400305891.2(t) 第三章 矿井生产能力、服务年限及工作制度 3.1 生产能力及服务年限 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，多方案比较或者 系统优化后确定。 矿区规模可根据以下条件确定： 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。 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。条件好这者，应加大 开发强度和矿区规模；否则应缩小规模： 国家需求：对国家煤炭需求量的预测是确定矿区规模的一个重要依据： 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。 - 14 - 3.1.1 矿井设计生产能力 富润矿井田储量丰富，煤层赋存稳定，顶底板条件好，断层褶曲少，倾角不大， 厚度变化也不大，开采条件简单，技术装备先进，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，宜建大型矿井。 确定富润矿井设计生产能力为 4mt/a。 3.1.2 矿井服务年限 矿井服务年限必须与井型相适应。 矿井可采储量 zk、设计设计生产能力 a 与矿井服务年限 t 三者之间的关系为：kzt. 本矿 2#煤为厚煤层，生产能力较大，其可采储量为 237608055.2t，2#、4#煤层， 其可采储量为 400305891.2t，综上分析确定矿井设计生产能力为 4m 万 t/a。 2#煤层的服务年限按下式计算： azt. 式中： z2#煤层的可采储量，237608055.2t； a矿井生产能力，4mt/a； k储量备用系数，取 1.4。 t=237608055.2t/4000000*1.4 =42.5（年） 矿井的服务年限为： kazt. 式中： z2、4#煤层的可采储量，400305891.2t； a矿井生产能力 4mt/a； k储量备用系数，取 1.4。 t =400305891.2/400000*1.4 = 71.4(年) 经计算，矿井服务年限 71.4 年。 3.1.3 井型校核 按矿井的实际煤层开采能力，辅助生产能力，储量条件及安全条因素对井型井 - 15 - 型校核： 煤层开采能力 井田内煤层赋存条件简单。 辅助生产能力的校核 矿井为大型矿井，开拓方式为双立井两水平开拓，主井采 用箕斗运煤，副井采用罐笼辅助运输，运煤能力和大型设备的下放可以达到设计井 型的要求。工作面生产的原煤经平巷的胶带输送机到上山胶带输送运到采区煤仓， 在到大巷到井底煤仓，再经主井箕斗提升到地面，运输能力达，自动化程度高。副 井运输采用罐笼提升、下放物料。能满足大型设备的下放与提升。大巷辅助运输采 用电机车运输，运输能力大，调度方便灵活。 通风安全条件的校核矿井煤尘没有爆炸的危险性，瓦斯涌出量小，属于低瓦斯 矿井。 矿井的设计生产能力与整个矿井的工业储量相适应，保证有足够的服务年限， 满足煤炭工业矿井设计规范要求，见下表： 我国各类井型的矿井和第一水平设计服务年限 表 3.1.1 不同井型第一水平服务年限表 第一水平服务年限（a）矿井设计生产能力（万 t、/a） 服务年 限 （a） 煤层倾角 45 600 及以上 70 35 - - 300-500 60 30 - - 120-240 50 25 20 20 45-90 40 20 15 15 3.2 矿井工作制度 根据煤炭工业矿井设计规范相关规定，确定矿井设计年工作日 330 天。 工作制度采用“四六制” ，每天四班作业，三班生产，一班准备，每班工作 6 小时。 矿井每昼夜提升时间为 16 小时。 - 16 - 第四章 井田开拓 4.1 概述 本井田为全隐蔽式煤田，位于太行山东麓山前丘陵地带，武安盆地的西部，呈 山前过渡平原地形特征。井田中部有北洺河自西向东流过，为季节性河流。井田地 面海拔标高在+246.87+355.77m。井田内主采 2#煤层底板等高线标高在-80- 465m。井田开拓以考虑开采 2#煤层为主，进行开拓系统布置。 4.1.1 煤层埋深对开拓系统的影响。 井田地面平均海拔标高在+320m 左右，而投产主采 2#煤层埋深在-300m 左右， 进行井田开拓的垂直高差为 690m 左右，这就从很大程度上决定了采用立井开拓方案 - 17 - 的可能性。 4.1.2 断层分布及产状对开拓系统的影响。 井田范围内主要断层的产状也是进行井田开拓布置的考虑因素。从整个井田范 围来看，f2 和 f5 断层对井田的开拓系统布置起决定性因素，个井田对地面工业广 场的选择可以结合这方面进行分析。 4.1.3 地面河流对开拓系统布置的影响。 由于地表季节性河流北洺河从井田中部穿越，在进行井田开拓及地面工业 广场的选择时，需要避开地表河流的影响，地面工业广场布置可以分别从布置在河 流的两侧进行比较分析。 4.1.4 通风系统对开拓系统布置的影响。 通风方式也是决定开拓系统布置的主要影响因素。从井田范围及地表特征来分 析，通风方式初步选择为两翼对角式通风的开拓系统，将风井布置在井田的两上角 边界处。 4.1.5 井田开拓的基本问题 井田开拓主要研究如何布置开拓巷道等问题，应从以下几个方面进行研究。 确定井筒的形式、数目、和配置合理选择井筒和工业广场的位置。 合理确定开采水平的位置和数目。 布置大巷和井底车场。 确定矿井开采程序，做好开采水平的接替。 进行矿井开拓延深、深部开拓及技术改造。 合理确定矿井通风，运输及供电系统。 确定开拓问题，需根据国家政策，综合考虑地质、开采技术等多条件，经全面 比较以后才能确定合理的方案。在解决开拓问题时，应遵循下列原则： 1、贯彻执行国家有关煤炭工业的技术政策，为早出煤、出好煤高产高效创造条 件。在保证生产可靠和安全的条件下减少开拓工程量；尤其是初期建设工程量，节 约基建投资，加快矿井建设。 2、合理集中开拓部署，简化生产系统，避免生产分散，做到合理集中生产。 - 18 - 3、合理开发国家资源，减少煤炭损失。 4、必须贯彻执行煤矿安全生产的有关规定。要要建立完善的通风、运输、供电 系统，创造良好的生产条件，减少巷道维护量，是主要巷道保持良好的状态。 5、要适应当前国家的技术水平和设备供应情况，并为采用新技术、新工艺、发 展采煤机械化、综掘机械化、自动化创造条件。 6、根据用户需要，应照顾到不同煤质、煤种的煤层分别开采，以及其他有益矿 物的综合开采。 另外，井口标高应高于历年的最高洪水位；还要考虑风向的影响，防止污染。 总之，选择井筒位置要统筹井田全局，兼顾前期和后期、地下与地面等个方面因素。 综合考虑以上各方面原因，经方案比较确定主、副井筒位置在井田中央。 4.2 井筒位置的确定 从井田范围内的煤层产状和主要断层的分布特点，并结合地表特征进行分析， 将地面工业广场设计布置在井田东南部的 f3 断层以外。在地面工业广场设计一对主 副立井，采用立井开拓方式：主井主要承担全矿井的提煤运输，副井主要承担材料 设备的运输和井下矸石的提升，主副井都采用进风方式，在井田西部边界设计回风 井，主要承担全矿井的回风，矿井通风采用中央边界式通风方式。 4.2.1 井筒数目 井田共有五个井筒即：主井、副井、三个风井。 4.2.2 井筒特征 主井位于工业广场内主井内设有一对 16t 箕斗，井筒直径为 6.0m、净断面为 28.27m ，基岩段毛断面为 36.32m ，表土段毛断面为 45.46m 。表土段井壁厚为 850mm，混凝土井壁厚为 400mm - 19 - 主井坐标为：x=354350 y=301750 副井位于工业广场内设有两套 1