博文矿矿井设计_煤矿毕业设计说明书.doc

河北工程大学毕业设计 1 博文矿矿井设计博文矿矿井设计 前前 言言 这次毕业设计我们所做的是河北邢台矿业集团下属的博文矿矿井设计。 在这次毕业设计之前，我们在杨永辰，王同杰，刘富明老师的带领下到邢 台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，完成了对邢台矿矿井的初步设计。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。 博文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。 河北工程大学毕业设计 2 abstract this graduation design is about the new mine planning for bowen coal mine， which is a coal mine belonging to xingtai cma. it involves the geology， development， operation， transportation， haulage， ventilation and drainage， among other respects， in special terms; 1. summary of the mine， this chapter mainly introduces the position， geology and conditions of the coal seam. 2. mine development. this chapter extrapolates among other areas， reserve， serving limits， working system， spot of the draft， selection of level， further drift of mine， panel division and underground station. 3.design of mining districts and retreating technology. this chapter explains the general situation of the mining district， technology and techniques of the working face， roadway layout and operation system in the mining district， the design of the mining district station， cave layout and the schedule for drainage and mining in the main mining district. 4.operational system of the mine， this chapter states transportation， haulage， ventilation and drainage systems of the mine and the selection of equipment used in the system mentioned above. in order to practice and reinforce the wealth of the knowledge learned in the past four years， i try my best to introduce various state-of-the-arts when respecting the specific situation of xingtai coal mine. for instance， long wall mine on the inclination， long wall mining on the strike with top coal drawing， and among others， drifting and retaining gateways along goaf are preferred in the design. in addition， the design connects operational situation of a mine with a college students ability to elementary scientific research. whats more， it has been completed with the aid of autocad2004， which streamlined the design process dramatically and lessened the hardness of drawing significantly. 关键词 河北工程大学毕业设计 3 地质、井田、储量、矿井年产量、开拓、采煤方法、通风、提升、瓦斯、排水。 目录目录 第一章第一章 矿区概述及井田特征矿区概述及井田特征 4 4 1.1 交通位置.4 1.1.1 交通位置交通位置.4 1.1.2 矿区地势矿区地势 地形及河流地形及河流.5 1.1.3 矿区气象矿区气象.6 1.1.4 矿区矿区地震震地震震级及裂度级及裂度.6 1.1.5 主要自然灾害主要自然灾害.6 1.2 地质特征.7 1.2.1地质特征地质特征7 1.3 含煤地层.11 1.4 标志层特征.13 1.5 断层.14 1.6 煤层情况.15 1.6.1 煤层稳定性评价煤层稳定性评价.15 第二章第二章 井田境界和储量井田境界和储量 1717 2.1 井田境界.17 2.2 井田工业储量.17 2.3 井田可采储量.18 2.3.1矿井设计资源矿井设计资源/储量储量.18 2.3.2 矿井设计可采储量矿井设计可采储量.18 第三章第三章 矿井生产能力、服务年限及工作制度矿井生产能力、服务年限及工作制度 1919 3.1.2 矿井设计生产能力矿井设计生产能力.20 3.1.3井型校核井型校核20 3.2 矿井工作制度.21 第四章第四章 井田开拓井田开拓 2121 4.1 井田开拓.21 4.1.1 井田开拓的基本问题井田开拓的基本问题.21 4.2 概述.22 4.2.1 地质构造地质构造.22 4.2.2 煤层赋存状况煤层赋存状况.23 4.2.3 水文地质情况水文地质情况.23 4.2.4 地形因素地形因素.23 河北工程大学毕业设计 4 4.2.5 综述综述.23 4.3.1井筒形式的确定井筒形式的确定24 4.3.2 井筒位置的确定井筒位置的确定.25 4.3.3 井筒数目的确定井筒数目的确定.25 4.4 工业场地的位置.25 4.5 盘区划分.25 4.6 主要开拓巷道 .26 4.7 方案比较.26 4.8 井筒.34 4.9 水平高度的确定.36 4.9.1 设计水平的巷道布置设计水平的巷道布置.37 4.10 井底车场.39 4.10.1确定井底车场的形式确定井底车场的形式39 4.10.2 车场内各种存车线长度计算车场内各种存车线长度计算.41 第五章第五章 采煤方法和采区巷道布置采煤方法和采区巷道布置 4141 5.1 煤层的地质特征.41 5.1.1 采区概况采区概况.41 5.1.2 采区煤层特征采区煤层特征.41 5.1.3 采区瓦斯采区瓦斯.42 5.1.4 煤尘爆炸性和自然发火倾向煤尘爆炸性和自然发火倾向.42 5.2 采煤方法和回采工艺.42 5.2.1 采煤方法的选择采煤方法的选择.42 5.2.2 回采工艺的确定回采工艺的确定.43 5.2.3采煤设备选型采煤设备选型45 5.2.4 工作面长度确定工作面长度确定.50 5.2.5 工作面长度合理性的检验工作面长度合理性的检验.50 5.2.6 工作面支护方式、支架规格和布置方式工作面支护方式、支架规格和布置方式.51 5.2.7端头支护及超前支护方式端头支护及超前支护方式53 5.2.8 循环作业方式及经济技术指标循环作业方式及经济技术指标.54 第六章第六章 矿井运输与提升矿井运输与提升 5757 6.1 概述.57 6.1.1 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.57 6.1.2 煤层及煤质煤层及煤质.57 6.1.3 矿井运输系统矿井运输系统.57 6.1.4 矿井提升概述矿井提升概述.58 6.2 采区运输设备的选择.59 6.2.1 设备选型原则设备选型原则.59 6.2.2 采区运输设备选型及能力验算采区运输设备选型及能力验算.59 6.2.3 胶带运输机选型胶带运输机选型.59 6.2.4电机车选型电机车选型61 6.3 主要巷道运输设备的选择.62 河北工程大学毕业设计 5 6.3.1 主运输大巷设备选择主运输大巷设备选择.62 6.3.2 辅助运输大巷设备选择辅助运输大巷设备选择.63 6.3.3 运输设备能力验算运输设备能力验算.64 6.4 主井提升.65 6.4.1 主井提升原始数据主井提升原始数据.65 6.4.2 提升容器的确定提升容器的确定.65 6.4.3 钢丝绳的选择钢丝绳的选择.67 6.4.4 提升机的选择提升机的选择.67 6.4.5 提升电动机的选择提升电动机的选择.68 6.4.6 提升机相对井筒的位置提升机相对井筒的位置.68 6.4.7 提升系统的总变位质量提升系统的总变位质量.69 6.4.8 对防滑性能的分析对防滑性能的分析.73 6.4.9 提升机提升能力的验算提升机提升能力的验算.74 6.5 副井提升设备的选择.74 6.5.1 选型依据选型依据.74 6.5.2 罐笼的选择罐笼的选择.74 6.5.3 钢丝绳的选择钢丝绳的选择.75 6.5.4 提升机的选择提升机的选择.75 第七章第七章 矿井通风与安全矿井通风与安全 7676 7.1 矿井通风方式与通风系统.76 7.1.1 概况概况.76 7.1.2 选择通风系统的原则选择通风系统的原则.76 7.1.3 矿井通风方式及通风系统矿井通风方式及通风系统.76 7.1.4 通风系统概述通风系统概述.77 7.2 采区及全矿所需风量.78 7.2.1 配风的原则和方法配风的原则和方法.78 7.2.2 配风的依据78 7.2.3 采区及全矿所需风量计算78 7.3 矿井通风阻力计算.83 7.3.1 计算方法计算方法.83 7.3.2等积孔的计算等积孔的计算85 7.4 扇风机选型.85 7.4.1 选择风机的基本原则选择风机的基本原则.85 7.4.2 通风机选型设计的基本要求通风机选型设计的基本要求.86 7.4.3 通风机的选型计算通风机的选型计算.86 7.5 防止特殊灾害的安全措施.89 7.5.1 瓦斯瓦斯.89 7.5.2 粉尘粉尘.90 7.5.3 火灾预防火灾预防.90 7.5.4 水灾预防水灾预防.91 7.5.5防突管理防突管理91 河北工程大学毕业设计 6 第八章第八章 矿井排水系统矿井排水系统 9292 8.1 概述.92 8.1.1 概况概况.92 8.1.2 排水系统概述排水系统概述.92 8.2 排水设备选型.92 8.2.1 初选水泵初选水泵.92 8.2.2 管路布置管路布置.94 8.2.3 管道特性曲线及工况的确定管道特性曲线及工况的确定.95 8.2.4 检验计算检验计算.98 8.3 水仓及水泵房.99 8.3.1 水仓水仓.99 8.3.2 水泵房水泵房.99 8.4 排水技术经济指标.100 8.4.1 全年排水电耗全年排水电耗.100 8.4.2 排排1m3水电耗水电耗100 8.4.3 吨煤排水电耗吨煤排水电耗.100 第九章第九章 技术经济指标技术经济指标 102102 河北工程大学毕业设计 7 第一章第一章 矿区概述及井田特征矿区概述及井田特征 1.1 交通位置交通位置 1.1.1 交通位置交通位置 博文矿位于邢台市西南部 35km 处，邢台地区沙河市与邯郸地区武安市的接 壤地带。井田大部分属沙河市显德汪镇管辖，只有东南少部分属武安市邑城乡 管辖。地理坐标为：东经 11400，北纬 364845365500。井 田内有两条主要公路邢（邢台）渡（ 61218km0 西达 岭底 关防 杨家堂 彭城 固新 涉县 磁山 汉村 林坛 新坡 磁县 南东坊 临漳 成安 辛安镇 邯郸市 武安 永年 沙河 高村 城关 白塔 赵店 显德汪 矿山 南和 渡口 东韩 任县 大屯 西兑村 太子井 龙泉寺 老仓会 邢台市 温泉沟 浆水 路罗 赵县 石盆 马店头 活水 井店 石门 张安北 旧周 河北工程大学毕业设计 8 口） 、邢（邢台）都（都党）及通向各村的简易公路，交通极为方便。 1.1.2 矿区地势矿区地势 地形及河流地形及河流 博文矿区位于太行山东麓山前地带，呈山前台地地形，并被北西向次一级 分水岭分割，最高标高 339.6m，位于孟石岗附近，最低标高 194.10m，位于得 义东侧河床，全区地势西高东低，起伏较大。 按地貌成因类型划分，本区为冰碛台地地形。井田内发育有三级台地，自 下而上依次为：漫滩及一级台地、二级台地和三级台地。 漫滩及一级台地由全新统冲洪积物覆盖；二级台地由上更新统黄土及洪冲 积卵石层组成，具二元结构；三级为扇形台地，全区标高在 300320m 左右， 上部台地由中更新统红粘土卵砾石层组成，其下为下更新统间冰期的冰水泥积 物及冰碛泥砾。 井田内地表水系不发育，仅有季节性小溪共三条，雨季有水，旱季断流， 均属北洺河支流，现分述如下： 中关小溪：源起刘石岗以北，see 向横穿井田北部地段，河床底部第四系 地层厚 50m 以上，冰碛泥砾发育，无渗漏的威胁。 栾卸小溪：以刘石岗西冲沟与显德汪冲沟为主，并汇集王窑北冲沟及王窑 冲沟。根据观测资料，暴雨后出现水流但无渗漏现象，并且与奥灰水无水力联 系，但在栾卸附近通过井田浅部地段，第四系地层厚度较薄，煤层开采后塌陷 裂隙将通达地表，因此局部地段需铺衬防漏。 紫牛湾小溪：显德汪冲沟、温庄南冲沟、李石岗西冲沟汇集而成，河床底 部第四系地层厚 100m 以上，无渗漏的威胁。 1.1.3 矿区气象矿区气象 本区属大陆性季风气候，四季分明，春季干旱多风沙，夏季炎热雨水多， 秋季干燥日照长，冬季寒冷雨雪少。 根据沙河赵泗气象站 19821992 年资料，多年平均降水量 497.0mm，雨季 多集中在 7、8 月份，年平均气温 13，多年平均蒸发量 1719mm。风向以北、 北东及南为主。1963 年 8 月 1 日10 日连续 10 天降雨为 1264.5mm，造成百年 以来的特大洪水。邢台地区蒸发量为 14532172mm，蒸发量远大于降水量。冻 结期从 11 月至翌年 2 月，冻土深度约 0.44m。全年最多的风向为南风，最大风 速为 16.7m/s 。 1.1.4 矿区地震震级及裂度矿区地震震级及裂度 据历史记载，涉县 1314 年十月 5 日发审过六级地震，磁县 1830 年 6 月 12 河北工程大学毕业设计 9 日发生过 7.5 级地震，邢台地区于 1966 年 3 月 8，在隆尧县白家寨发生 6.8 级 地震，余震不断，东庞矿区距隆尧县 45 公里，有三级震感。同年 3 月 22日在 宁晋县发生了 7.2 级大地震。 根据国家地震局、建设部发办1992160 号文“关于发布中国地震烈度 区划图和中国地震烈度区划图使用规范的通知” ，邢台地区地震烈度为 7 度。 1.1.5 主要自然灾害主要自然灾害 矿区范围内曾有干旱、冰雹及强降水等自然灾害。要特别注意强降水时流 泻不畅可能引起的灾害。 1.2 地质特征地质特征 1.2.1 地质特征地质特征 （1 1） 地层地层 博文矿全部被新生界第四系松散沉积层覆盖，第四系与下伏各地层呈不整 合接触。根据钻孔及矿井开采掘进揭露的地层情况，本区发育的地层自下而上 依次为奥陶系中统马家沟组（o2m） 、峰峰组（o2f） ，石炭系中统本溪组（c2b） 、 石炭系上统太原组（c3t） ，二叠系下统山西组（p1s） 、二叠系下统下石盒子组 （p1x） 、二叠系上统上石盒子组（p2s） 、新生界第四系（q） 。矿区内地层由老 至新描述如下： （一）奥陶系（一）奥陶系（o o） 1、奥陶系中统下马家沟组（o2x） 由角砾状灰岩及峰窝状泥质、白云质灰岩组成，厚度大于 144m，按岩性可 分为三段。 2、奥陶系中统上马家沟组（o2s） 由浅黄、浅红色白云质角砾状灰岩，蜂窝状灰岩，灰色致密块状灰岩及泥 质灰岩组成。总厚平均 246m，按岩性特征可分为三段。 3、奥陶系中统峰峰组（o2f） 由厚层状致密灰岩、结晶灰岩、角砾状灰岩、白云质灰岩组成。本区钻孔 揭露总厚度平均 167m。按其岩性特征全组可分为三段。与上覆中石炭统本溪组 呈平行不整合接触。 （二）石炭系（二）石炭系（c c） 1、中石炭统本溪组（c2b） 河北工程大学毕业设计 10 主要由深灰色泥岩、粉砂岩及石灰岩组成，夹不稳定薄煤层及薄层中细粒 砂岩。泥岩富含铝质，具鲕状结构。泥岩、粉砂岩富含黄铁矿结核与微晶，并 含植物根化石。石灰岩含蜓科动物化石。本组厚 6.9830.50m，平均厚 17.56m。该组以顶部一层本溪灰岩或晋祠砂岩与上石炭统太原组为界。与下伏 奥陶系中统峰峰组呈平行不整合接触。该组含大量蜓类、小有孔虫及牙形刺化 石： 蜓类：fusulina konnoi f.cylindrical pseudostaf fella 牙形石:idiognathodus delicates ligonodina sp. hindeodella sp. 2 2、上石炭统太原组（、上石炭统太原组（c3tc3t） 为一套海陆交互相沉积，井田主要含煤地层之一。由深灰色、灰色粉砂岩， 灰至灰白色中细粒砂岩、石灰岩及煤层组成，发育灰岩 46 层，含煤 69 层。 该组以顶部一座灰岩（有时相变为海相泥岩）或 2#煤层底板砂岩（俗称北岔沟 砂岩）作为与二叠系下统山西组的分界。总厚 120.53186.44m，平均厚 135.50m。以整合接触关系沉积于本溪组之上。富含黄铁矿、菱铁矿及动植物化 石。本组含蜓、小有孔虫、腕足类、牙形刺、珊瑚等动物化石，在泥岩粉砂岩 中含植物化石，主要有： 蜓科: quasifusulina longissima q.compacta schwagerina nobilis s.japonica 牙形石：streptognathodus fuchengensis anchignathodus 珊瑚：lophocarinophyllum acanthiseptum 腕足类：dityoclostus taiyunfuensis eomarginfera pusilla marginifere orientalis m.linchengensis ( (三）三） 、二叠系（、二叠系（p p） 1 1、下二叠统山西组（、下二叠统山西组（p1sp1s） 河北工程大学毕业设计 11 为过渡相碎屑岩沉积，是井田又一主要含煤地层。岩性由灰色、深灰色、 黑灰色的中细粒砂岩、粉砂岩和煤层组成。砂岩和粉砂岩中含有鳞木、芦木、 苛达松、羊齿类等植物化石。顶部粉砂岩中普遍具有黑色细鲕粒结构；中下部 含煤 24 层。该组厚 50.68116.7m，平均厚 83.8m。上界为下石盒子组底部 的“骆驼脖”砂岩。与下伏太原组地层为整合接触。本组含猫眼鳞木、耳脉羊 齿、中国瓣轮叶、星轮叶、芦木、带科达等植物化石，主要分子有： emplectopteris triangularis annularia mucronata a.stellata sphenophyllum thonii lobatannularia ensifolia taeniopteris multinervis callipteridium koraiense pecopteris taiyuanensis 2 2、下二叠统下石盒子组（、下二叠统下石盒子组（p1xp1x） 为陆相沉积。岩性以灰、灰绿色、紫斑色粉砂岩和含铝土质的砂质泥岩为 主，普遍含有菱铁质大鲕粒，集结成瘤状或葡萄状结合体。中部和下部夹有 23 层中细粒砂岩，最下部一层砂岩通称“骆驼脖”砂岩，呈灰色，含云母片 和泥质包体，全区普遍发育，是一辅助对比标志。该组顶界为一层沉积稳定的 富含菱铁质鲕粒及豆状铝土质的泥岩，俗称“桃花”泥岩，是下石盒子组与上 石盒子组的分界层。该组地层厚 26.558.0m，平均 41.1m。与下伏山西组为整 合接触关系。本组含植物化石： pecopteris sp. pecopteris hemtelioides lobatannularia sp calamites sp. cf. sphenopteridium pseudogermanicum sphenophyllum sp. annularia stellata 河北工程大学毕业设计 12 3 3、上二叠统上石盒子组（、上二叠统上石盒子组（p2sp2s） 为陆相沉积。岩性以灰绿色、紫斑色粉砂岩及砂质泥岩为主，夹有数层中 细粒含砾砂岩和铝土质泥岩。该组平均总厚 307.4m。按岩性组合特征可分为四 段。本区出露最高层位为三段，岩性为砂岩、粉砂岩互层。与下伏下石盒子组 呈整合接触。本组含植物化石： alethopteris sp. chiropteris reniformis. gigantonoclea sp. g.hallei neuropteridium coreanicum pecopteris anderssonii ( (四四) )、第四系（、第四系（q q） 覆盖于各时代地层之上，与各地层均呈角度不整合接触关系。 1 1、下更新统新村组（、下更新统新村组（q1xq1x） 为冰碛及间冰期沉积物，总厚 10150m，一般厚 40m 左右。下部为冰碛红 色泥砾；上部为冰水沉积的杂色粘土、细砂、亚粘土及砂砾石等。本组在显德 汪、新村、柳泉、上关一带有所出露。 2 2、中更新统石岗组（、中更新统石岗组（q2sq2s） 为冰碛红粘土砾石层，中夹透镜状砂层，上覆厚 26m 的坡洪积相红色亚 粘土。砾石成分以石英砂岩、石英岩为主。砾石表面见有刨蚀凹月面、压坑及 擦痕等冰碛物特征。该组总厚 8.081.64m，一般厚 30m。全区大面积出露，多 组成三级台地。 3 3、上更新统马兰组（、上更新统马兰组（q3mq3m） 为多种成因的黄土、淡黄土。分布在二级阶面及冰碛台面，具垂直节理和 大孔隙。厚 210m，含鹿、豺、蜗牛等化石。底部具有砾石透镜体。 4 4、全新统（、全新统（q4q4） 为洪冲积相卵石层，成分以石英砂岩为主，砾径 1020cm，夹红色细砂， 河北工程大学毕业设计 13 厚 26m。分布在一级阶地、漫滩、河谷内。在山麓山丘之上，表现为厚度不 超过 1m 的残坡积碎石。 上述地层划分，主要沿用了原精查地质报告和生产矿井地质报告的划分结 果。本次修编报告，按照 76 年华北地层会议通过的地层划分方案，仅对与此方 案不相一致的下二叠统下石盒子组（p1x）与上二叠统上石盒子组(p2s)之间的 地层界线做了重新调整。对下石盒子组不再分段，对上石盒子组分为四段。无 论沿用的原地质报告地层界线，还是重新修改的地层界线均以特征明显、发育 普遍的标志层、古生物化石及测井曲线（视电阻率及自然伽玛）等作为划分与 对比的主要方法。依据充分，对比结果可靠。 1.3 含煤地层含煤地层 （一）（一） 、含煤地层特征、含煤地层特征 矿区内主要含煤地层为近海型海陆交互相含煤岩系的石炭系上统太原组和 二叠系下统山西组，次为石炭系中统本溪组。区内共含煤 19 层，可采与局部可 采煤层 10 层，自上而下依次为：1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#、9#、10# 煤层。煤层总厚度 17.3 米。主采 2#煤层最薄处 6.14m 最厚处约 8.31m，平均 详见显德汪井田煤系地层综合柱状图（附图 2） 。现分述如下： 1 1、石炭系中统本溪组（、石炭系中统本溪组（c2bc2b） 为本区次要含煤地层，属一种在凹凸不平的古剥蚀面上填平补齐性质的沉 积建造。厚度 6.9830.50m，平均厚 17.56m。因沉积基底起伏不平，厚度变化 较大。本组中下部以铝土质泥岩及铝土质粉砂岩为主，具鲕状结构，富含菱铁 矿及黄铁矿鲕粒，水平层理和块状层理发育，海相底栖生物化石和植物化石少 见，仅顶部含少量植物根化石。属泻湖海湾相沉积；本组上部由石灰岩夹煤组 成。石灰岩称之为本溪灰岩，一般分为二层，全区稳定分布，所夹 10#煤层属 不稳定局部可采煤层，属浅海相与滨海泥炭沼泽相交互沉积。 2 2、石炭系上统太原组（、石炭系上统太原组（c3tc3t） 为井田主要含煤地层之一，厚 102.53186.44m，平均 135.50m。属滨海平 原上形成的海陆交互相含煤建造。含海相灰岩 46 层，含煤 69 层。根据岩 性岩相及含煤性特征，分上、中、下三部分予以描述： 河北工程大学毕业设计 14 （1 1）太原组下部）太原组下部 从本溪灰岩顶界至 8#煤层顶面。平均厚 32.62m，为太原组中的主要含煤层 段。属滨海泻湖相与泥炭沼泽相交替成煤环境。岩性主要由泥岩，粉砂岩夹煤 层组成。泥岩致密、细腻有滑感，铝质含量高，具鲕状结构，块状层理；粉砂 岩多呈灰黑色，中厚层状，含有菱铁矿和较多的黄铁矿结核，层理不显。本层 段含 9#、8#两层煤。9#煤层为井田较稳定的主要可采煤层，在井田南部存在岩 浆岩侵入现象；8#煤层为极不稳定的局部可采煤层。 （2 2）太原组中部）太原组中部 从 8#煤层顶面（即大青灰岩底面）至野青灰岩顶面。厚度平均 80.3m。为 太原组含煤层数多，但煤层薄的次要含煤层段。属于河流作用为主的三角洲相 沉积和浅海相沉积。岩性主要由粉砂岩、细砂岩、砂质泥岩组成，夹 45 层石 灰岩及 47 层薄煤层。灰岩自下而上依次为大青、中青、小青、伏青及野青灰 岩。除小青灰岩外，共余四层灰岩全区稳定发育，是区内良好的对比标志层。 煤层自下而上依次为顶部 4#、5#煤层；中部的 6#、6 下#及 7#煤层。 4#、6#、7#层为不稳定的局部可采煤层。其余煤层均为不稳定到极不稳定的不 可采煤层。在井田南部自 6#煤层往下，有岩浆岩局部穿层侵入现象。 （3 3）太原组上部）太原组上部 从野青灰岩底界至一座灰岩顶面。厚度平均 14.73m。为太原组次要含煤层 段，以滨海海湾相沉积为主。岩性主要由粉砂质泥岩组成，中夹一层 3#煤层。 含菱铁矿及黄铁矿结核，水平层理发育。顶部含一层薄层石灰岩，称之为一座 顶岩，分布很不稳定，常相变为海相泥岩。所夹 3#煤层，层位较稳定，但厚度 薄且变化大，属极不稳定的不可采煤层。 本组为典型的海陆交互相沉积，由浅海相和陆海过渡相组成，标志层多且 稳定。含煤地层厚度变化较大，但在井田内有规律可寻。为本井田重要的含煤 地层总体表现为栾卸向斜及显德汪向斜轴部沉积厚度较大，一般在 140150m 间，其余大部分地段厚度在 120130m 左右。 本组与下伏地层本溪组呈整合接触。 3 3、二叠系下统山西组（、二叠系下统山西组（p1sp1s） 河北工程大学毕业设计 15 为主要含煤地层。该组厚度 50.68116.7m，平均 83.80m，形成于滨海冲 积平原环境。共含煤 24 层。 根据岩性岩相及含煤性特征，可分为上下两部分。煤层集中发育在本组下 部，本矿主采煤层 2#煤就在此组下部。 （1 1）山西组下部）山西组下部 自一座灰岩顶界或 2#煤层底板砂岩底界到 1#煤层顶面。平均厚 45.1m，为 山西组含煤层段。岩相以三角洲平原相、湖泻相及河流相为主。岩性主要由中 细粒砂岩及粉砂岩夹煤层组成。底部砂岩分选中等，具板状斜层理。粉砂岩富 含泥质及黄铁矿结核。2#煤层顶部砂岩分选较差。长石含量较高，具大型板状 交错层理，底部常有冲刷现象存在。本层段所夹 1#、2#煤层分布稳定，为主要 可采煤层。2煤仅局部可采。 # 下 （2 2）山西组上部）山西组上部 自 1#煤层顶面至下石盒子组底部“骆驼脖”砂岩底面。以湖泊相沉积为主， 夹有河流相沉积。岩性由粉砂岩、砂质泥岩组成，夹有中细粒砂岩。在底部偶 见 12 层煤线，极不稳定。 本组含煤地层厚度总体变化规律是由西向东逐渐变薄。井田西部沉积厚度 一般为 90110m，中部一般为 8090m，东部一般为 7080m。 1.4 标志层特征标志层特征 本矿区含煤地层厚度变化较大，岩性也有变化，但仍有规律可寻。各煤层 间标志层层位基本稳定，特征明显，是良好的对比依据。同时各煤层本身在结 构、厚度、顶底板、煤质、层间距及物性等方面也有明显的特征，因而煤层本 身也是较好的标志层。 各煤层间的主要标志层自下而上依次为鲕状铝土质泥岩、本溪灰岩、大青 灰岩、中青灰岩、伏青灰岩和野青灰岩，其特征如下： 1 1、鲕状铝土质泥岩、鲕状铝土质泥岩 位于本溪组底部。灰白色、灰色，富含菱铁矿及黄铁矿结核而形成鲕粒结 构。此标 河北工程大学毕业设计 16 志层全区基本发育。一般厚 48m，局部相变为铝土质粉砂岩，上距本溪 灰岩 8.5m 左右。 2 2、本溪灰岩、本溪灰岩 位于本溪组上部。岩性为灰至深灰色中厚层状石灰岩，细晶质结构，含丰 富的蜓科 动物化石。全区分布稳定，厚度 0.398.61m，平均 2.97m，中夹 10#煤层 为其一大特征，上距 9#煤层平均 15.93m。 3 3、大青灰、大青灰 位于太原组下部，全井田分布稳定，是煤系地层中最厚的一层灰岩。呈灰 色，中厚层状，具方解石脉及燧石结核，含海相动物化石。厚 0.539.71m， 平均 4.67m，为 8#煤层直接顶板，上距中青灰岩 11m 左右。 4 4、中青灰岩、中青灰岩 位于 7#煤层与大青灰岩之间。全井田除在一、三、五、八采区的部分地区 发生尖灭及在温庄以东存在一条南北向尖灭带外，其它地区均有发育。厚度 0.363.69m，平均 1.23m。灰黑色显晶质结构，充填有方解石细脉，含海相动 物化石。上距伏青灰岩平均 13.28m。 5 5、伏青灰岩、伏青灰岩 位于太原组中部。灰及深灰色薄层中厚层状，显晶质结构，质纯，具方 解石脉， 含有较多蜓科动物化石。厚度 0.393.40m，平均 1.86m，层位稳定，为 6 煤层直接顶板。上距 3#煤层 021.30m，平均 13.59m。上距野青灰岩平均 # 下 44.73m。 6 6、野青灰岩、野青灰岩 位于太原组上部。深灰色中厚层状，隐晶质结构，致密坚硬，含硅质，具 方解石细脉穿插，含腕足类动物化石。厚 0.703.76m，平均 2.31m，为 4#煤 层直接或间接顶板，上距 3#煤层 3.2712.14m，平均 6.54m。 本井田在地质勘探期间，煤岩层对比采用了标志层、层间距、煤厚、电测 河北工程大学毕业设计 17 井曲线等多种综合对比方法，对比依据充分，煤层层位确定准确，对比结果可 靠。 1.5 断层断层 博文矿断裂构造特点：绝大部分为正断层，探测阶段共发现落差大于 25m 的断层 4 条。 大中型断层 （1）f1 断层 井田西部，落差 25m，倾角 50，区内 1500m 由北部小煤窑 破坏区出井田。 （2）f2 断层 井田中部，落差 30m，倾角 55，区内 1300m 由南部延伸出 井田。 （3）f3 断层 井田中部，落差 25m，倾角 55，区内 2000m 由北部延伸出 井田。 （4）f4 断层 也就是井田东部边界，落差 123m，倾角 68穿井田而过。 1.6 煤层情况煤层情况 1.6.1 煤层稳定性评价煤层稳定性评价 显德汪矿主要可采煤层为 1#、2#、9#煤层，4#、6#、7#、8#、10#为大部 分或局部可采煤层，2 下#煤层是 2#煤层的分叉煤层，仅小块可采，3#煤层仅个 别达到可采厚度。现从上到下分述如下： 1#1# 煤层煤层 1#煤层位于山西组中部，为井田最上一层主要可采煤层。下距 2#煤层 3.0929.80m，平均 19.71m。 1#煤层最厚 0.262.98m，平均 2.76m，煤层厚度多集中在 2.22.6m 之间。 煤层一般含矸 12 层，夹矸平均厚 0.15m，煤层平均厚：上分层 0.78m，下分层 0.58m。1#煤层厚度变异系数（）分别为 31.3%、22.9%、35.7%，可采指数 （km）分别为 0.94、1.00、0.94，应属较稳定煤层。 2#2# 煤层煤层 2#煤层是井田内主要可采煤层之一，位于山西组底部，1#煤层之下 3.5030.50m，平均 17.90m。 河北工程大学毕业设计 18 2#煤厚度 6.14-8.31m，平均 7m。煤层厚度多集中在 6.5-8m 之间。煤矿已 采区煤层结构较复杂，不稳定。用煤层厚度变异系数、可采指数评价均属稳定 煤. 3#3# 煤层煤层 3#煤层位于太原组顶部，一座灰岩之下 1.1720.34m，平均 7.17m 处。下 距野青灰岩 3.2712.14m，平均 6.54m。 3#煤层真厚度 02.04m，平均 0.56m。煤层厚度多集中在 0.50.7m 之间。 区内仅个别点煤厚达到可采厚度，且零星分布，不能成片，绝大部分地区煤 层不可采。3#煤层用煤层厚度变异系数、可采指数评价，属极不稳定煤层。 4#4# 煤层煤层 4#煤层位于太原组上部，野青灰岩之下 02.16m，平均 1.30m 处，上距 3# 煤层 5.0415.03m，平均 10.26m，下距 6#煤层平均 29.84m。 煤层真厚 01.97m，平均 0.74m。煤层厚度多集中在 0.51.1m 之间。煤层 结构简单，一般不含夹矸。用煤层厚度变异系数、可采指数评价均，属极不稳 定煤层。 6#6# 煤层煤层 6#煤层位于太原组中部，上距 4#煤层 19.6243.67m，平均 29.84m。下距 伏青灰岩 021.30m，平均 13.59m。 6#煤层厚度 02.84m，平均 0.81m。煤层结构较复杂，含矸 12 层 ，单层 夹矸厚 0.30m 左右。煤层厚度多集中在 0.91.6m 之间，煤厚变化较大，常有 尖灭和相变为炭质泥岩的地方。用煤层厚度变异系数、可采指数评价均，属极 不稳定煤层。 7#7# 煤层煤层 7#煤层位于太原组中部，伏青灰岩之下 2.359.85m 处，上距 6#煤层平均 21.90m，下距中青灰岩 1.1414.77m，平均 7.51m。 7#煤层厚度 01.96m，平均 0.83m。煤层厚度多集中在 0.40.9m 之间，煤 层结构简单，一般不含夹矸。井田北部、西部煤厚变化较大，大部分地区可采， 河北工程大学毕业设计 19 且煤厚变化不大。井田东部及南部煤层较薄，不可采面积较大。用煤层厚度变 异系数、可采指数评价均，属极不稳定煤层。 8#8# 煤层煤层 8#煤层位于太原组下部，大青灰岩之下 02.17m，平均 0.10m 处，上距 7# 煤层 17.5431.36m，平均 24.85m，下距 9#煤层平均 12.43m。 8#煤层真厚 02.61m，平均 0.82m。含矸 03 层，一般含一层夹矸，夹矸厚 0.20.3m 左右。煤层厚度多集中在 0.71.3m 之间，8#煤层煤厚变化较大，主 要在井田中、西部地区出现一些南北向狭长可采条带，其余有一些局部可采处。 西南部有火成岩侵入，且局部有吞蚀煤层现象。可采煤厚 02.12m，平均 0.65m，用煤层厚度变异系数、可采指数评价均，属极不稳定煤层。 9#9# 煤层煤层 9#煤层位于太原组底部，为本井田主要可采煤层之一。上距 8#煤层 1.2242.58m，平均 12.43m，下距本溪灰岩 7.3123.50m，平均 15.93m。 9#煤层真厚 0.4514.71m，平均 6.25m，全区可采。煤层厚度多集中在 3.17.5m 之间。煤厚变化值也大。且北部大于南部，西部大于东部。东南部 煤层受火成岩和断层影响，煤厚多在 3.0m 以下。9#煤层结构复杂，含矸 07 层， 煤层愈厚，夹矸层数愈多，夹矸总厚度在 12 勘探线以北大于 0.5m， 12 勘探线 以南，夹矸总厚多小于 0.5m，用煤层厚度变异系数、可采指数评价均，属较稳 定煤层。 10#10# 煤层煤层 10#煤层位于本溪组顶部的灰岩之下或夹于其中，上距 9#煤层 10.5831.05m，平均 18.48m，下距奥陶纪灰岩顶面 1.3222.92m，平均 15.42m。 10#煤层真厚度 01.94m，平均 0.88m，煤层厚度多集中在 0.51.3m 之间， 煤层结构简单，煤层沉积不稳定，有尖灭或变为炭质泥岩现象。用煤层厚度变 异系数、可采指数评价均，属不稳定煤层。 河北工程大学毕业设计 20 第二章第二章 井田境界和储量井田境界和储量 2.1 井田境界井田境界 博文矿井田面积近似于矩形，西北部因小煤窑破坏区造成一个缺角，走向 长度 7560m，倾向长度 3100m。井田境界七个点来确定。 2.2 井田工业储量井田工业储量 博文矿煤田为掩盖式煤田，从上到下共有七层煤 ，主采 2#号煤层，最薄 处 6.14m 最厚处约 8.31m，平均 7m。井田水平面积 s1=23725526.75 平方米，煤 层倾角大约 9 度。 储量计算公式：q g =sm 式中 q g工业储量（t） ； s煤层水平投影面积（m） ； m煤层平均厚度（m） ； 煤的容重(t/m)。 q g = 23725526.75 7 1.6/ cos9 = 268409999.60 t 2.3 井田可采储量井田可采储量 2.3.1 矿井设计资源矿井设计资源/储量储量 矿井设计资源储量：矿井工业资源储量减去设计计算的断层煤柱、防 水煤柱、井田境界煤柱、地面建(构)筑物煤柱等永久煤柱损失量后的资源储 量，称矿井设计资源储量 河北工程大学毕业设计 21 在本井田范围内，各类保护煤柱留设原则： 由于勘测本井田范围内断层落差较大，两侧各留 50m 保护煤柱 井田边界保护煤柱：按 15m 留设。 q= q gq 1 q 2 （2.2） 式中 q g工业储量（t） ； q 1断层煤柱损失（t） ； q 2井田境界煤柱损失（t） ； q=268409999.60-3589846.06 -(893618+815765.25+735007.52) =262375762.77 t 2.3.2 矿井设计可采储量矿井设计可采储量 矿井设计可采储量：矿井设计资源储量减去工业场地和主要井巷煤柱的 煤量后乘以采区回采率，为矿井设计可采储量。 在本井田范围内，工业广场煤柱的留设原则为： 井田开采初期, 由于工业广场范围内布置主、副井和其他相关的建筑，根 据下表确定工业广场面积为 550450=247500m2，井田范围内的松散层为 80m，=45，经过计算，得工业广场保护煤柱的质量为 8962658.812 t 。 表 2.4 矿井工业场地占地指标 井 型大 型 井中型井小 型 井 生产能力（万 吨/年） 120、150、180 、240 45、60、909、15、21、30 占地指标（公 顷/10 万吨） 1.82.02.5 可采储量为： q g工业储量； p保护煤柱； k设计采区回采率，2#煤取 75%。 河北工程大学毕业设计 22 q = （q g p ）k =190059827.97 t 第三章第三章 矿井生产能力、服务年限及工作制度矿井生产能力、服务年限及工作制度 3.13.1 矿井生产能力及服务年限矿井生产能力及服务年限 3.1.1 确定依据确定依据 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、外部条件、回采对煤炭资源配置及市场需求、开采条件、技术装备、 煤层及采煤工作面生产能力、经济效益等因素，经多方案比较后确定。 矿区规模可依据以下条件确定： （1） 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。煤田地质条件复杂，储量有限，则不能将矿区规模定得太大。 （2） 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 好者，应加大开发强度和矿区规模；否则应缩小规模。 （3） 国家需求：对国家煤炭需求量（包括煤种、煤质、产量等）的预测 是确定矿区规模的一个重要依据。 （4） 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。 3.1.2 矿井设计生产能力矿井设计生产能力 博文矿井田储量丰富，煤层赋存稳定，顶底板条件好，断层褶曲少，倾角 小，厚度变化不大，开采条件较简单，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。 确定博文矿井设计生产能力为 2.4 mt/a 矿井服务年限必须与井型相适应。 显得汪一矿的可采储量为 190059827.97 t ，除去 1.4 储量备用系数，按 设计生产能力计算矿井服务年限按设计生产能力 240 万 t/a 计算， 矿井服务年限： ka z t k 河北工程大学毕业设计 23 式中 zk-矿井可采储量（万 t） a-矿井设计生产能力（万 t/a） t-矿井服务年限（a） k-储量备用系数，取 1.4 则矿井服务年限为： t= 19006 /（2401.4） =56.5654249 年= 57 年 按新建矿井设计服务年限 ，本矿井设计服务年限为 57 年，符合规定。 我国煤矿目前有向大型矿井发展的趋势，设计 240 万 t 的井型，