采矿工程毕业设计（论文）-新河煤矿0.6Mt新井设计【全套图纸】

中 国 矿 业 大 学 本科生毕业设 计 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 姓 名： 学 号： ： 学 院： 中国中国矿业矿业大学大学应应用技用技术术学院学院 专 业： 采采矿矿工程工程 设计题目： 新河新河矿矿井井 0.6Mt/a 新井新井设计设计 专 题： 工作面瓦斯抽放技工作面瓦斯抽放技术术分析分析 指导教师： 职 称： 教授教授 2011 年 6 月 徐州 中国矿业大学毕业设计任务书 学学院院应应用技用技术术学院学院专专业业年年级级采采矿矿工程工程 07学学生生姓姓 名名 任任务务下下达达日日期期：2011 年年 2 月月 28 日日 毕业设计日期：毕业设计日期： 2011 年年 3 月月 7 日至日至 2011 年年 6 月月 10 日日 毕业设计题目：毕业设计题目： 新河矿井新河矿井 0.6Mt/a 新井设计新井设计 毕业设计专题题目：工作面瓦斯抽放技术分析毕业设计专题题目：工作面瓦斯抽放技术分析 毕业设计主要内容和要求：毕业设计主要内容和要求： 本设计共分两个部分，一般部分为焦作矿业（集团）新河矿井 0.6Mt/a 新井设计；专题部分为工作面瓦斯抽放技术分析。 本设计是在新河矿井实际生产实习 5 个月的基础上。通过深入 井下采掘开一线，实地学习的基础上独立完成的。针对该矿的实际 井田地质条件进行规划设计。如今我国开拓方式和采煤工艺的不断 发展，本设计其创新性在于井田开拓设计方面，不拘于矿山现有的 开拓方案，而是针对其井田境界以及断层赋存情况进行自主开拓设 计。其实用性是根据不同时期不同条件对新型矿井开采技术进行革 新和推广。 本设计旨在对采矿学知识进行全面的运用，以达到学以致用、理 论联系实践的工作目的，培养和提高分析和解决采矿工程实际问题 的能力和素质。 院长签字： 指导教师签字： 中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书 指导教师评语（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力； 研究内容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度 及工作量；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）： 成 绩： 指导教师签字： 年 月 日 中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书 评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用 所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点； 写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等） ： 成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日 中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩 答 辩 情 况 回 答 问 题 提 出 问 题 正 确 基本 正确 有一 般性 错误 有原 则性 错误 没有 回答 答辩委员会评语及建议成绩： 答辩委员会主任签字： 年 月 日 学院领导小组综合评定成绩： 学院领导小组负责人： 年 月 日 摘 要 本设计包括三个部分：一般部分、专题部分和翻译部分。 一般部分为新河矿井 60 万 t/a 新井设计。焦作煤业（集团）白云煤业有限 公司新河井田位于焦作市东部，修武县城北部，属修武县五里源乡管辖。地理 坐标为：东经 1132313；北纬 351530351800。井田西距 焦作市区约 12Km，南距修武县城约 2 km，距修武火车站约 2 km。 井田走向东西长约约 24km，南北宽 13km，面积约 8.7km2。主采煤层 为二1煤层，平均倾角为 10，煤层平均总厚为 4m。井田地质条件较为简单。 井田工业储量为 6360.31 万 t，矿井可采储量 4147.98 万 t。矿井服务年限为 49.2a，涌水量不大，矿井正常涌水量为 220m3/h，最大涌水量为 590m3/h。矿 井瓦斯涌出量高，为煤与瓦斯突出矿井。 井田划分为一水平，标高为-400m，主井装备箕斗，副井装备罐笼。大巷采 用胶带运输，辅助运输采用 1.5t 固定厢式矿车运输。矿井通风方式为中央并列 式。 矿井年工作日为 330d，工作制度为“四六”制。 一般部分共包括 10 章：1.矿区概述及井田地质特征；2.井田境界和储量； 3.矿井工作制度、设计生产能力及服务年限；4.井田开拓；5.准备方式-采区巷 道布置；6.采煤方法；7.井下运输；8.矿井提升；9.矿井通风；10.矿井基本技 术经济指标。 专题部分题目是“工作面瓦斯抽放技术分析” 。 翻译部分题目是“中国矿山环境问题及治理措施” 关键词： 新井设计； 井田开拓； 采煤方法 ABSTRACT This design includes three parts: general parts, the projects section and translation parts. General parts for XinHe mine 60 million t/a new well design.JiaoZuo coal (group) BaiYun coal Co., LTD located in JiaoZuo east, compartmentalized XinHe , XiuWuXian northern city, XiuWuXian township of five source jurisdiction. Geographic coordinates for: 13 east 113 23 “; Latitude 35 15 30 “ 35 , 00“ 18.JiaoZuo city compartmentalized 12Km from about west, South from XiuWuXian city about 2 km, WuHuo station from repair about 2 km. Field toward things long invite invite 2 4km, 1 3km north wide, with an area of about 8.7 km2. The Lord CaiMeiCeng for 2 1 coal seam, for 10 , the average inclination thick coal seam average total for 4m. Field geological conditions more simple. Field 6360.31 million t for industrial reserves, mine recoverable reserves 4147.98 million t. The mine for a service life, section is not big, 49.2 normal section for mine 220m3 / h, maximum section for 590m3 / h. Mine gas emission is high, for coal and gas outburst mines. Divided into a level, compartmentalized elevation - 400m. Lord well beyond pregrouting equipment, equipment skip. DaHang adopts tape transport, aided by 1.5 t fixed t central paratactic type ransport van harvesters transport. Mine ventilation mode for 330d annual working days for mine, work system for “38“ system. General sections including including chapter 10: 1. Mine geological features Outlines and field; 2. The borders and reserves compartmentalized; 3. Mine work system, design production ability and service fixed number of year; 4. Field development; 5. Ways to prepare mining arrange tunnels ;6.Coal mining method ; 7. Underground transportation; 8. Mine ascension; 9. Mine ventilation; 10. Mine basic technical and economic indexes. The projects section working topic is “gas drainage technology analysis“. Topic is “Chinese translation part mine environmental problems and measures“. Keywords: new Wells design; Field development; Mining method 目目 录录 一般部分一般部分 1 1 矿区概述及井田地质特征矿区概述及井田地质特征.1 1 1.1 矿井概况矿井概况 .1 1 1.1.11.1.1 井田位置、范围、地形特点和交通位置井田位置、范围、地形特点和交通位置.1 1 1.1.21.1.2 工农业生产和原料及电力供应工农业生产和原料及电力供应1 1 1.1.31.1.3 矿区气候条件矿区气候条件2 2 1.1.4 矿区水文情况矿区水文情况 .2 2 1.2 井田地址特征井田地址特征 .2 2 1.2.11.2.1 煤系地层概述、勘探程度煤系地层概述、勘探程度.2 2 1.2.21.2.2 井田地质构造和地质变动井田地质构造和地质变动.4 4 1.2.31.2.3 井田水文地质特征井田水文地质特征.4 4 1.2.41.2.4 地温地温6 6 1.3 煤层特征煤层特征 .6 6 1.3.11.3.1 煤层瓦斯含量煤层瓦斯含量6 6 1.3.21.3.2 煤的自燃与爆炸煤的自燃与爆炸.7 7 2 2 井田境界与储量井田境界与储量9 9 2.1 井田境界井田境界 .9 9 2.1.12.1.1 井田边界井田边界.9 9 2.1.22.1.2 井田范围井田范围.9 9 2.2 矿井工业储量矿井工业储量 .9 9 2.2.12.2.1 钻探及勘探线分布情况钻探及勘探线分布情况.9 9 2.2.22.2.2 勘探类型及储量等级的圈定勘探类型及储量等级的圈定9 9 2.3 矿井可采储量矿井可采储量1010 2.3.12.3.1 井田安全煤柱井田安全煤柱.1010 2.3.22.3.2 可采储量计算可采储量计算.1212 3 3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限矿井工作制度、设计生产能力及服务年限.1414 3.1 矿井工作制度矿井工作制度1414 3.1.13.1.1 矿井年工作日数的确定矿井年工作日数的确定.1414 3.1.23.1.2 矿井工作制度的确定矿井工作制度的确定1414 3.1.33.1.3 矿井每昼夜净提升小时数的确定矿井每昼夜净提升小时数的确定.1414 3.2 矿井设计生产能力及服务年限矿井设计生产能力及服务年限1414 3.2.13.2.1 确定依据确定依据.1414 3.2.23.2.2 矿井生产能力的确定矿井生产能力的确定1414 3.2.33.2.3 矿井开采能力校核矿井开采能力校核1414 3.2.43.2.4 辅助生产环节的能力校核辅助生产环节的能力校核.1414 3.2.53.2.5 通风安全条件的校核通风安全条件的校核1515 3.2.63.2.6 矿井服务年限矿井服务年限.1515 4 4 井田开拓井田开拓.1616 4.1 井田开拓的方案井田开拓的方案1616 4.1.14.1.1 井田特点井田特点.1616 4.1.24.1.2 确定井筒形式、数目、位置及坐标确定井筒形式、数目、位置及坐标1616 4.1.34.1.3 工业场地的位置工业场地的位置.1717 4.1.44.1.4 开采水平的确定及带区划分开采水平的确定及带区划分1717 4.1.54.1.5 主要开拓巷道主要开拓巷道.1717 4.2 方案比较方案比较1818 4.2.14.2.1 方案说明方案说明.1818 4.2.24.2.2 开拓方案技术比较开拓方案技术比较1919 4.2.34.2.3 方案一、三的经济比较方案一、三的经济比较.2424 4.3 矿井的基本巷道矿井的基本巷道2727 4.3.14.3.1 井筒井筒2727 4.3.24.3.2 井底车场井底车场.2828 4.3.34.3.3 主要开拓巷道主要开拓巷道.2929 5 5 准备方式准备方式带区巷道布置带区巷道布置3535 5.1 煤层地质特征煤层地质特征3535 5.1.15.1.1 带区位置带区位置.3535 5.1.25.1.2 带区煤层特征带区煤层特征.3535 5.1.35.1.3 煤层顶底板特征煤层顶底板特征.3535 5.1.45.1.4 水文地质水文地质.3535 5.1.55.1.5 地质构造地质构造.3535 5.1.65.1.6 地表情况地表情况.3535 5.2 带区巷道布置及生产系统带区巷道布置及生产系统3535 5.2.15.2.1 带区准备方式的确定带区准备方式的确定3535 5.2.25.2.2 带区巷道布置带区巷道布置.3636 5.2.35.2.3 带区生产系统带区生产系统.3737 5.2.45.2.4 带区内巷道掘进方法带区内巷道掘进方法3838 5.2.55.2.5 带区生产能力及采出率带区生产能力及采出率.3838 5.3 带区车场选型设计带区车场选型设计3939 5.3.15.3.1 带区车场的形式和线路布置带区车场的形式和线路布置3939 5.3.25.3.2 带区主要硐室布置带区主要硐室布置4040 6 6 采煤方法采煤方法.4141 6.1 采煤工艺方式采煤工艺方式4141 6.1.16.1.1 采煤方法的选择采煤方法的选择.4141 6.1.26.1.2 回采工作面长度回采工作面长度.4141 6.1.36.1.3 工作面推进长度和推进方向工作面推进长度和推进方向4242 6.1.46.1.4 回采工作面破煤、装煤方式回采工作面破煤、装煤方式4343 6.1.56.1.5 采煤机工作方式采煤机工作方式4545 6.1.66.1.6 回采工艺回采工艺.4545 6.1.76.1.7 回采工作面运煤方式回采工作面运煤方式4545 6.1.86.1.8 回采工作面支护方式回采工作面支护方式4545 6.1.96.1.9 劳动组织和循环作业图表劳动组织和循环作业图表.4747 6.2 回采巷道布置回采巷道布置4949 6.2.16.2.1 确定回采巷道布置形式确定回采巷道布置形式.4949 6.2.26.2.2 回采巷道支护回采巷道支护.4949 7 7 井下运输井下运输.5252 7.1 概述概述5252 7.1.17.1.1 矿井设计生产能力及工作制度矿井设计生产能力及工作制度.5252 7.1.27.1.2 煤层及煤质煤层及煤质5252 7.1.47.1.4 矿井运输系统矿井运输系统.5252 7.2 带区运输设备选型带区运输设备选型5353 7.2.17.2.1 设备选型原则设备选型原则5353 7.2.27.2.2 工作面刮板输送机造型和验算工作面刮板输送机造型和验算.5353 7.2.37.2.3 转载机选型转载机选型5353 7.2.47.2.4 破碎机机选型破碎机机选型.5454 7.2.57.2.5 运输设备的运输能力验算运输设备的运输能力验算.5656 7.2.67.2.6 绞车运输能力验算绞车运输能力验算5858 7.2.77.2.7 矿车运输能力验算矿车运输能力验算6161 7.3 大巷运输设备选型大巷运输设备选型6262 7.3.17.3.1 轨道大巷设备轨道大巷设备.6262 7.3.27.3.2 胶带大巷设备胶带大巷设备.6363 8 8 矿井提升矿井提升.6565 8.1 概述概述6565 8.1.28.1.2 已知原始条件和数据已知原始条件和数据6565 8.1.28.1.2 矿井提升方式矿井提升方式.6565 8.2 主副井提升主副井提升6565 8.2.18.2.1 主井提升设备的选型主井提升设备的选型6565 8.2.28.2.2 副井提升设备的选择副井提升设备的选择6868 9 9 矿井通风及安全矿井通风及安全.7272 9.1 矿井通风系统选择矿井通风系统选择.7272 9.1.19.1.1 矿井通风系统的基本要求矿井通风系统的基本要求.7272 9.1.29.1.2 矿井通风方案的技术比较矿井通风方案的技术比较.7272 9.1.39.1.3 通风方式的确定通风方式的确定.7373 9.1.49.1.4 采煤工作面通风采煤工作面通风.7474 9.2 矿井风量计算矿井风量计算7575 9.2.19.2.1 采煤工作面所需风量的计算采煤工作面所需风量的计算7575 9.2.29.2.2 掘进工作面需风量掘进工作面需风量7777 9.2.39.2.3 硐室需风量硐室需风量7979 9.2.49.2.4 其它巷道所需风量其它巷道所需风量7979 9.2.59.2.5 矿井总风量矿井总风量7979 9.2.69.2.6 风量分配风量分配.8080 9.2.79.2.7 风速验算风速验算.8080 9.3 矿井通风阻力矿井通风阻力8282 9.4 选择矿井通风设备选择矿井通风设备9090 9.4.19.4.1 选择主扇选择主扇.9090 9.4.29.4.2 电动机选型电动机选型9494 9.5 防止特殊灾害的安全措施防止特殊灾害的安全措施.9595 9.5.19.5.1 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施预防瓦斯和煤尘爆炸的措施.9595 9.5.29.5.2 预防井下火灾的措施预防井下火灾的措施.9595 9.5.39.5.3 防水措施防水措施.9696 1010 设计矿井基本技术经济指标设计矿井基本技术经济指标9797 专题部分专题部分.100100 参考文献参考文献.117117 翻译部分翻译部分.119119 致致 谢谢.127127 一一 般般 部部 分分 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 1 页 1 矿区概述及井田地质特征矿区概述及井田地质特征 1.1 矿井概况矿井概况 1.1.1 井田位置、范围、地形特点和交通位置井田位置、范围、地形特点和交通位置 焦作煤业（集团）白云煤业有限公司新河井田位于焦作市东部，修武县城 北部，属修武县五里源乡管辖。地理坐标为：东经 1132313；北纬 35 1530351800。井田西距焦作市区约 12Km，南距修武县城约 2 Km，距修武火车站约 2 Km。 本区处于太行山前冲洪积平原，地势呈西北高、东南低，微向东南倾斜， 地面高程 8287m，地面平均坡度约 0.1 度，地面平均坡降约 0.17。 新（乡）焦（作）铁路和公路均经井田南侧通过，郑州至云台山风景区公 路经井田东部穿过。井田内有地方 762 窄轨铁路，故交通十分便利。区内交通 方便，详见交通位置图 1.1。 图图 1.1 交通位置图交通位置图 1.1.2 工农业生产和原料及电力供应工农业生产和原料及电力供应 本井田位于太行山前冲洪积平原，井田西南部村庄较多，新河矿井用地全 部在修武县五里源乡境内。 井田浅部边界以浅有开采二 1 煤的演马庄煤矿和九里山煤矿，隶属焦作煤 业（集团）公司。 根据新河矿井周围电网现状和发展规划，本矿井的可取电源有两个，一个 是九里山 110kV 变电站，一个是演马庄电厂。 九里山变电站位于该矿井西北约 7km 处，其 110kV 电源分别引自冯营电厂 和李封电厂，站内装有容量为 50MVA 主变两台，35kV 侧有备用出线位置。演 马庄电厂位于该矿井西约 6.5km 处，装机容量为 26+125MW，该电厂 35kV 升压站 35kV 侧有备用出线位置。 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 2 页 矿井电源分别取自九里山 35kV 变电站和演马庄电厂，架设 35kV 输电线路 至本矿工广 35kV 变电所，电源可靠。 1.1.3 矿区气候条件矿区气候条件 本区属暖温带大陆性季风气候，四季分明。气温19.943.5，平均 14.5；降雨量 248.41107.7mm，平均 590mm。相对湿度 66.25%，年平均风 速 3.1m/s，最高风速 24m/s，风向以西北和东北风为主。最大冻土深度 190mm。 1.1.4 矿区水文情况矿区水文情况 本区属海河流域卫河水系。井田内无河流通过，距井田南部边界约 0.5km 有一条大沙河又称新河，属常年性河流，流量汛期 80m3/s，枯水期 12m3/s， 大沙河在本区附近最高洪水位 84 米左右，设计工广附近地质报告提供洪水位标 高为 84.6m 左右。 1.2 井田地址特征井田地址特征 1.2.1 煤系地层概述、勘探程度煤系地层概述、勘探程度 本井田内钻探所揭露的地层有：新生代第四系、第三系，上古生界二叠系 的上石盒子组、下石盒子组、山西组及石炭系太原组上部灰岩段、石炭系太原 组的中部碎屑岩段、下部灰岩段、本溪组及下古生界的中奥陶系马家沟组，地 层从老到新分述如下： 1、奥陶系中统马家沟组（O2m） 据矿区资料，该组厚度 310420 m，岩性以石灰岩为主，下部 80 米为 灰深灰色厚层状石灰岩或白云质灰岩，较致密，层面含炭质泥质，中上部为 白云质似砾状石灰岩，顶部约 20 米为灰深灰色石灰岩，含泥质成分较高，夹 泥灰岩薄层，因风化和铁质浸染呈淡红色，岩性混杂。本组为石炭二叠系含 煤岩系沉积基底，为预测含煤地层赋存的重要标志层。 2、石炭系中统本溪组（C2b） 本组厚 4.5533.20m，一般 18m 左右。岩性以灰色铝土质泥岩为主；下部 夹有粗粒状石英砂岩或砂砾岩薄层，含硫铁结核及散晶，局部夹薄层灰岩及薄 煤层；中部为灰色铝土质泥岩夹泥质粉砂岩、砂质泥岩及薄层细中粒石英砂岩； 上部为灰色铝土质泥岩，含硫铁结核及薄层；顶部常见灰黑色、深灰色泥岩， 含炭质及植物化石，有脉网状羊齿。 3、石炭系上统太原组（C3t） 根据邻区资料，本组厚 51.9086.75m，平均厚度 70.65m。上限以 L9 灰岩 顶面与山西组分界，下限以一 2 煤层底板与本溪组分界。该组地层与下伏本溪 组地层呈整合接触。据其岩性组合特征可分为下部灰岩含煤段，中部碎屑岩段， 上部灰岩段： 下部灰岩含煤段：该段平均厚度 32m 左右，岩性以石灰岩为主，含石灰 岩 4 层（L2L5） ，夹灰黑色泥岩、 砂质泥岩、粉砂岩薄层及薄煤 4 层（一 1一 5 煤）位于下部的 L2 石灰岩沉积稳定，厚 11m 左右，为二 1 煤层的直接 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 3 页 顶板，也是本区的重要含水层。 中部碎屑岩段：该段厚 20 米左右，以灰色深灰色细粒砂岩、灰黑色泥 岩、砂质泥岩为主，含植物化石及硫铁结核，夹薄层灰岩 2 层（L6 、L7）及 薄煤层两层（一 6一 7 煤） 。 上部灰岩段：井田内该段厚 14.5220.64m，平均厚 18.65m，岩性以石 灰岩、泥岩、砂质泥岩为主，含灰岩 2 层（L8 、L9） ，其中 L8 石灰岩位于该 段底部，厚度 7.5511.70m，平均厚 10.12m，为深灰色厚层状石灰岩，含动物 化石及燧石团块与结核，灰岩之间夹有灰黑色泥岩及砂质泥岩，含硫铁矿结核， 局部为细砂岩，含植物化石及白云母片；L9 石灰岩位于该段顶部，厚度 0.201.50m，平均厚 1m 左右，为深灰色石灰岩，含动物化石。 4、二叠系下统山西组（P1sh） 本组为主要含煤地层，区内唯一可采的二 1 煤层赋存于该组下部；本组地 层厚度 84.8097.45m，平均 92.98m，由砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、含铝泥岩 及煤层组成。该地层与下伏太原组地层整合接触。 本组以岩性特征可分为上、中、下三段。 下段（二 1 煤层）：由太原组的 L9 灰岩顶至大占砂岩底。厚度 17.7032.95m，一般 28m 左右，由灰色砂质泥岩、深灰色泥岩及二 1 煤层组成， 二 1 煤层下部至 L9 灰岩之间常有 13 层菱铁质泥岩薄层，比重大，具网状方 解石脉，特征明显。在二 1 煤层直接顶底板偶见灰黑色炭质泥岩薄层，在煤层 上部的砂质泥岩中，含较多的白云母碎片，在煤层下部的砂质泥岩中，水平层 理较发育，层面夹较多的灰褐色炭质线理。煤层下部的岩性、厚度均较稳定， 而煤层上部的岩性和厚度变化较大。 中段（大占砂岩段）：该段由大占砂岩底到香炭砂岩底，段厚 11.3543.15m，一般厚 25m 左右；岩性和厚度变化相当大，厚度变化的趋势是： 西北部厚度大，向东南逐渐变薄，厚度变化的主要原因是大占砂岩极不稳定， 其段厚随大占砂岩的变厚而变厚，综观本井田大占砂岩的变化是：西北部厚度 大、粒度粗，向东南方向逐渐变薄、粒度变细。局部变为砂质泥岩与细粒砂岩 或粉砂岩，该段岩性以中、细粒砂岩为主，夹砂质泥岩薄层，层面含炭屑及较 多的白云母碎片；成分以石英为主，泥硅质胶结，具交错层理。上部为深灰色 砂质泥岩和泥岩，局部偶见菱铁质鲕粒。 上段（香炭砂岩段）：厚度 42.5051.75m，一般厚 48m 左右，厚度相 对较稳定。岩性以浅灰色粗、中、细粒砂岩与深灰色砂质泥岩、泥岩、含铝土 质泥岩为主，顶部的含铝土质泥岩中，局部含小鲕粒，层面含植物化石及较多 的炭屑。 5、二叠系下统下石盒子组（P1X） 本组由砂锅窑砂岩底至田家沟砂岩底，组厚 256.80282.10m，一般厚 270m 左右。根据岩性特征划分为四个煤段（三煤段六煤段） 。但在井田内， 除个别钻孔见到煤线外，其余钻孔所穿过该组地层均没见到煤层，其赋煤层位 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 4 页 均被黑色泥岩或炭质泥岩所取代，本组地层与下伏山西组呈整合接触。 6、二叠系上统上石盒子组（P2s） 据墙南勘探区资料，本组含七、八、九煤段和平顶山砂岩段，总厚度约 300m，但本井田内该组地层保留不全，多被风化剥蚀，仅存下部岩层，经钻孔 揭露，最大保留厚度 107.78m，井田东部保留有七煤段和八煤段部分地层，井 田西北部不存在该组地层，为第三、四系沉积物直接覆盖于下石盒子组地层之 上。该组地层与其下伏石盒子地层呈整合接触。 七煤段：该段地层主要分布在井田东部，由中粗粒、细粒砂岩和砂质泥 岩、泥岩组成。泥岩中含铝土质，具紫斑及暗斑，局部含植物化石。本段下部 砂岩较多，其底部为一层厚度 10m 左右的中粗粒长石石英砂岩，硅泥质胶结， 岩石坚硬，具交错层理，分选性差，下部颗粒粗，多含石英细砾，为一良好标 志层，称田家沟砂岩。 本段厚 79.0582.53m，平均 81.24m。 八煤段：该段在本井田内保留厚度不全，钻孔揭露最大厚度 25.65m，其 岩性主要为灰黄色中细粒砂岩和含铝质泥岩、砂质泥岩。其底部为一层厚 4.3312.65m，平均 7.69m 的灰黄色中细粒长石石英砂岩，泥硅质胶结，含大 量云母片，具交错层理，夹泥质条带，为八煤底砂岩。 7、第三、四系（Q+R） 本区第三、四系未进行划分，井田内厚度约 140380m。由黄色、黄褐色 砂质粘土、粘土、粘土夹砾石和砾石、砂砾石组成。上部夹有流砂层，呈半固 结状态，风化后手捻即碎，粘土中含有少量钙质结核。据测井资料解释，一般 含流砂、砾石及砾石夹粘土层约 1320 层，流砂、砾石层及砾石夹粘土层总厚 度为 3060m，约占总厚度的 1320%左右。砂砾石层含水丰富。本组与下伏 地层呈不整合接触关系。 1.2.2 井田地质构造和地质变动井田地质构造和地质变动 本井田位于焦作煤田中深部，南部则紧依近东西向大断裂凤凰岭断层（亦 为其上升盘） 。井田基本构造形态为地层走向大致呈 N2045E，倾向南东， 倾角 712的单斜构造。井田构造复杂程度简单。本区无岩浆岩浸入情况。 见主要断层特征表 1-1 表表 1-1 断层发育及落差表断层发育及落差表 断层 名称 性质走向倾向 倾角/ （） 落差 （m） 控制 程度 F4-1正断层近东西南 6175 4595可靠 1.2.3 井田水文地质特征井田水文地质特征 、主要含水层 第三、四系冲积层孔隙含水层 第三、四系主要由砂层、砾石层、砂砾层组成。共含砂、砾石层约 1320 层，单层厚 0.7015.45m，总厚度约 3060m，占第三、四系总厚度比例的 13%20%，其分布特点是：中下部含砂砾石较多，上部相对较少，顶部 50m 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 5 页 内较少。第三、四系冲积层含水层未进行抽水，据收集资料：上部潜水含水层 埋深 3050m，水位标高+81m 左右，q4385L/sm。下部承压水含水层埋 深 50 米以下，水位标高+80m 左右，q3.71 L/sm。 该含水层组含水丰富、水质好，地下水主要接收大气降水补给，为重要的 农业灌溉及生活用水水源。井田内该含水层距二 1 煤层距离较远，其间有上、 下石盒子组弱透水岩层相隔，故对二 1 煤层开采影响不大。 碎屑岩类砂岩裂隙含水层 主要为基岩风化带裂隙含水层段和二 1 煤层顶板以上(60m 范围)砂岩裂隙 含水层（组）两个含水组。 基岩风化带裂隙含水层段 基岩风化带一般裂隙发育，厚度 20左右，含裂隙承压水。据临区资料， 单位涌水量 0.020.3/sm，渗透系数为 0.72md，含水性弱。该含水层距 二 1 煤层间距达 250380m。 二 1 煤层顶板以上（60m 范围内）砂岩裂隙含水层 一般由 34 层粗粒、中粒及细粒砂岩组成，个别孔砂岩多达 6 层。砂岩厚 度很不稳定，16.1043.35m，一般 25m 左右，夹砂质泥岩和泥岩薄层。据 3301 孔抽水试验，q0.0360.048L/sm，K0.2650.315m/d，水位标高 +82.43m，矿化度为 0.43g/L，水化学类型为 HCO3-Na 水，含水性较弱，是未来 生产中顶板向矿坑充水的直接水源。 (3)L2 灰岩含水层 L2 灰岩位于太原组下部，厚度稳定一般厚 11m 左右。岩溶裂隙发育，富 水性强。据邻区资料，q1.877.15L/sm，K520m/d，是二 1 煤层底板 间接充水含水层，特别是 L2 灰岩下距 O2m 仅 20m 左右，二者水力联系密切。 正常情况下，L2 灰岩上距二 1 煤层间距较大，一般不会对矿井造成直接威胁。 (4)奥陶系马家沟组灰岩含水层 本组为厚层状石灰岩，据有关资料，该层厚 310470m，岩溶发育，富含 岩溶承压水，上距二 1 煤层 100m 左右。其特点是含水层厚度大，水头压力大、 水量充沛、径流畅通，一旦涌入矿井将会造成不可估量的突水灾害，但正常情 况下，由于距离较远，故对二 1 煤层威胁不大。 、主要隔水层 本溪组铝土质泥岩隔水层 岩性主要由铝土质泥岩、泥岩及砂岩组成，厚度为 4.5533.20m，平均厚 度 18.00m，该段岩层沉积稳定，隔水性能较好，在正常的情况下，对 O2 灰岩 水补给 L2 灰岩起着重要的隔水作用。 L2 灰岩到 L8 灰岩泥岩、石灰岩隔水层 据钻孔揭露，L2 灰岩距 L8 灰岩一般 50m 左右，其间岩性由泥岩、砂岩薄 层、石灰岩及煤层组成，可视为相对隔水层段，是 L2 灰岩水与 L8 灰岩水之间 的重要隔水层段。 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 6 页 3、预测矿井涌水量 根据焦作煤田新河井田勘探报告有关情况的补充说明，推算全井田- 500m 水平以上正常涌水量 917.52m3/d 左右，最大涌水量 2250m3/h。 1.2.4 地温地温 新河井田有 3 个钻孔进行了简易测温，测温深度 510655m，恒温带温度 16.8，恒温带深度 30m，地温梯度 1.422.44/百米，计算二 1 煤底板温度 3704 孔、4302 孔分别为 27.53、26.29，4101 孔为 31.67。结论为：-600m 以浅为地温正常区。 1.3 煤层特征煤层特征 井田内主要含煤地层为山西组和太原组，根据钻孔揭露，山西组地层厚度 为 84.8097.45 米，平均厚 92.98 米，下部含一层煤（即二 1 煤层） ，二 1 煤层 为全区可采煤层，赋存于山西组下部，煤层赋存标高200700m，埋深约 150.00620.00m，煤层上距砂锅岩砂岩 73.0181.54m，平均 75m 左右，下距 L8 灰岩 17.7920.43m，平均 18.97m，煤层全区发育，全部可采，属稳定型厚 煤层。煤层厚度 3.106.10m，平均厚度 4m。 二 1 煤层结构简单。二 1 煤层直接顶板为泥岩、砂质泥岩，间接顶板为细、 中粒砂岩（大占砂岩） 。底板为灰黑色泥岩、砂质泥岩。 二 1 煤为灰黑色，条带状结构，层状构造。上、下部以粉粒状为主，次为 块状及鳞片状，中部为块状，似金属光泽、贝壳状、参差状断口，真相对密度 为 1.54，视相对密度为 1.48，孔隙率为 9.76%。 二 1 煤原煤灰分 16.86，属低中灰，原煤全硫 0.33，属特低硫，磷含量 0.011，属低磷，恒容低位发热量 Qnetvd27.34MJ/kg，属高发热量，挥发 分 Vdaf5.92，水分 1.25左右。二 1 煤层为低中灰、特低硫、低磷、高发热 量、高熔灰分无烟煤二号。 二 1 煤层煤质汇总表详见表 1-2。 综上所述，二 1 煤层为低中灰、特低硫、低磷、高熔灰分的特高热值二号 无烟煤，故是良好的动力用煤、气化用煤、合成氨用煤和民用燃料，也可作为 烧结矿用煤。 表表1-2 主要可采煤层煤质特征表主要可采煤层煤质特征表 煤层 名称 煤种 水 份 Ma d/ % 灰分 Ad/ % 挥发 份 Vdaf/ % 硫份 St.d/ % 磷 份 Pd/ % 恒容低 位发热 量 Qnet.v.d/( MJ -1) 灰 熔 融 性 St/ 胶质 层最 大厚 度 Y/ 可磨 性指 数 HGI 二1煤层 无烟 煤 1.2516.865.920.33 0.01 1 27.34 139 0 62 1.3.1 煤层瓦斯含量煤层瓦斯含量 根据地质勘探报告资料， -600m 水平以浅，虽瓦斯含量相对较小，但瓦斯 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 7 页 成分较高已是沼气带范围，浅部的演马庄矿和九里山两个生产矿井均为突出矿 井，故地质报告认定-600m 水平以浅本矿井应为高沼气矿井，在构造应力集中 部位和酥软煤地带，应防范煤与瓦斯突出危险。-600m 水平以深，瓦斯含量均 大于 15mL/gdaf，加之构造条件复杂，均为临界突出危险和突出危险区。本 矿井按煤与瓦斯突出矿井设计。 1.3.2 煤的自燃与爆炸煤的自燃与爆炸 本矿井采样测试结果，二 1 煤原煤燃点 396402，还原样与氧化样燃点 之差为 17，二 1 煤属不易自燃发火煤层。 本井田二 1 煤属块状无烟煤，煤尘量较小，经煤样测试，火焰长度和加岩 粉量均为 0，属无煤尘爆炸危险性煤层。 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 8 页 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 9 页 2 井田境界与储量井田境界与储量 2.1 井田境界井田境界 2.1.1 井田边界井田边界 在煤田划分为井田时，要保证各井田有合理的尺寸和境界，使煤田各部分 都能得到合理的开发。煤田范围划分为井田的原则为： 1）井田范围内的储量，要与煤层赋存情况、开采条件和矿井生产能力相适 应； 2）保证井田有合理尺寸； 3）充分利用自然条件进行划分，如地质构造（断层）等； 4）合理规划矿井开采范围，处理好相邻矿井间的关系。 2.1.2 井田范围井田范围 本井田浅部分别与演马庄矿和九里山矿相邻，浅部边界即为演马庄矿和九 里山矿的深部边界，井田深部以二 1 煤600m 底板等高线为界，南部以 F41 断层为界。东西长 4km，南北宽 13km，面积约 8.7km2。 图图 2.1 井田赋存状况示意井田赋存状况示意 2.2 矿井工业储量矿井工业储量 2.2.1 钻探及勘探线分布情况钻探及勘探线分布情况 根据本井田构造复杂程度和煤层稳定程度，原则上确定本次勘探线距为 750m，基于地层走向变化很小，倾角 5左右，勘探工程布置形式采用平行的勘 探线，其方向基本垂直于地层走向，本次勘探共布置了 6 条勘探线，20 个钻孔， 多数钻孔布置在矿井先期开采地段（原井田范围内） 。 2.2.2 勘探类型及储量等级的圈定勘探类型及储量等级的圈定 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 10 页 本井田构造形态为向西南缓倾的单斜构造，地层走向变化不大，倾角一般 小于 12，在井下仅发现一条落差 45m 以上的正断层，且位于井田边界，陷落 柱和岩浆岩均未发现，构造复杂程度属一类，即简单构造类。 可采煤层为二 1 煤层。煤层稳定程度为一型。 勘探类型属一类一型。 图图 2.22.2 地质块段划分图地质块段划分图 由图计算各块段面积为： Sa=2.85 km2； Sb=2.65 km2； Sc=3.2 km2。 4 号煤层工业储量按下式计算： Zg=SM/cosa （公式 2- 1） 式中： Z各块段储量，万吨； S各块段的面积，km2； M各块段内煤层的厚度，二 1 煤层平均厚度为 4.0m； 各块段内煤的容重，二 1 煤为 1.44t/m3； 各块段内煤层的倾角，A 段取 7，B 段取 10，C 段取.12。 A 块段储量：Za= 2.854.01.44/cos7=2067.41（万吨） B 块段储量：Zb= 2.654.01.44/cos10=1937.43(万吨) C 块段储量：Zc= 3.24.01.44/cos12=2355.47（万吨） 4 号煤层工业储量为：Zg= Za+ Zb+ Zc =6360.31（万吨) 矿井工业储量为：Zg= 6360.31（万吨） 2.3 矿井可采储量矿井可采储量 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 11 页 2.3.1 井田安全煤柱井田安全煤柱 （一）安全煤柱留设原则 （1）工业场地、井筒留保护煤柱，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或垂直法确定。用岩层移动角确定工业场 地、村庄煤柱，岩层移动角为 75，表土层移动角为 45； （3）维护带宽度：风井场地 20 m，村庄 10 m，其他 15 m； （4）断层保护煤柱留舍的原则：落差大于 50 m 的断层，两侧各留 50 m 的 煤柱；落差大于 20 m 不大于 50 m 的断层，两侧各留 30 m 煤柱；落差大于 10 m 不大于 20 m 的断层，两侧各留 20 m 煤柱；落差小于 10 m 的断层不留设断层 煤柱；本井田断层保护煤柱为 50m。 （5）井田境界煤柱宽度为 50m； （二）矿井永久保护煤柱损失量 各类永久煤柱包括井田边界保护煤柱、断层保护煤柱、工业广场保护煤柱、 风井保护煤柱，具体留设如下： （1）井田边界保护煤柱 断层为边界，按照 50m 宽留设在井田边界内侧。其损失量为 439 万吨。 （2）工业场地保护煤柱 工业场地按 I 级保护留设维护带宽度 20 m，工业场地面积按 330480m 确 定。工业场地的布置应结合地形、地物、工程地质条件及工艺要求，做到有利 生产，方便生活，节约用电。 本矿井地质条件及冲击层和基岩移动角见表 2.1 所示。 表表 2.12.1 矿井地质条件及冲击层和岩层移动角矿井地质条件及冲击层和岩层移动角 煤层倾角煤层厚度冲积层厚度 mm 104.510045755070 由此根据上述已知条件，画出如图 2.3 所示的工业广场保护煤柱的尺寸， 并由图可得出保护煤柱的尺寸为： S=710331.018/cos10=721287.985m2 则，工业广场的煤柱量为： Z=SM （公式 2-2） 式中： Z工业广场煤柱量，万吨； S工业广场面积，m2； M煤层厚度，二1煤层平均厚度为 4.0m； 煤的容重，二1煤为 1.44t/ m3。 则，Z= 721287.9854.01.44=519.33 万吨 工业场地保护煤柱损失量为 Z =519.33 万吨 （3）井筒保护煤柱 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 12 页 主、副井井筒以及风井井筒保护煤柱均在工业广场保护煤柱范围内，故井 筒保护煤柱损失量为 0。 （4）大巷保护煤柱 大巷两侧保护煤柱留设 30 米，其损失量为 138 万吨。 -850 -800 -750 -700 -650 -600 -550 -500 -900 -450 -400 -350 -300 -250 -200 -150 -100 -50 0 +50 +117 -850 -800 -750 -700 -650 -600 -550 -500 -900 -450 -400 -350 -300 -250 -200 -150 -100 -50 0 +50 +117 图图 2.3 工业广场保护煤柱工业广场保护煤柱 各种保护煤柱损失量见表 2.2 所示。 表表 2.22.2 保护煤柱损失量表保护煤柱损失量表 储量（万吨） 煤柱类型二1号煤层合 计 井田边界保护煤柱439439 工业广场保护煤柱519.33519.33 大巷保护煤柱138138 井筒保护煤柱00 合 计696.33696.33 2.3.2 可采储量计算可采储量计算 矿井可采储量是矿井设计的可以采出的储量，可以按下式计算： Zk=(Zg-P)C （公式 2- 3） 式中：Zk矿井可采储量，万吨； 中国矿业大学