采矿工程毕业设计（论文）-鹤煤五矿0.6Mta新井设计.pdf

中 国 矿 业 大 学 本科生毕业论文 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 姓 名： 学 号： 学 院： 应应 用用 技技 术术 学学 院院 专 业： 采采 矿矿 工工 程程 论文题目： 鹤煤五矿鹤煤五矿 0.6 mt/a mt/a 新井设计新井设计 专 题： 残留煤复采技术研究残留煤复采技术研究 指导教师： 职 称： 副副 教教 授授 2010 年 6 月 徐州 中国矿业大学毕业论文任务书 学院 应用技术学院 应用技术学院 专业年级 采矿工程 09 级 采矿工程 09 级 学生姓名 任 务 下 达 日 期 ：任 务 下 达 日 期 ： 2011 年年 10 月月 15 日日 毕业论文日期：毕业论文日期： 2012 年年 3 月月 10 日日 至至 2012 年年 6 月月 6 日日 毕业论文题目：毕业论文题目： 鹤煤五矿 0.6 mt/a 新井设计鹤煤五矿 0.6 mt/a 新井设计 毕业论文专题题目：毕业论文专题题目： 残留煤复采技术研究残留煤复采技术研究 毕业论文主要内容和要求：毕业论文主要内容和要求： 该生毕业设计由一般设计部分、专题和外文翻译三部分组成。 一般设计部分一般设计部分题目为鹤煤五矿 0.6 mt/a 新井设计。主要内容包括矿区概述及井田地质 特征、井田开拓、采煤方法及带区巷道布置、矿井通风、矿井安全技术措施等。 专题部分专题部分题目为残留煤复采技术研究。本专题主要采用规范论证和实证分析的手段， 对煤矿残留煤回采进行了初步探讨。 翻译部分翻译部分题目为science of complexity and its revelation on study of coal mine safety behavior problems。 （复杂性科学及其在煤矿安全行为问题研究方面的启示复杂性科学及其在煤矿安全行为问题研究方面的启示） 设计要求：设计要求：独立完成上述设计内容，方案论证、计算、分析要正确，专题要有自己的见解， 结论要合理。说明书条理要清楚，论述充分，文字通顺，符合专业技术要求，图纸完备、 正确。翻译译文语句要通顺、完整，语义准确 院长签字： 指导教师签字： 中国矿业大学毕业论文指导教师评阅书 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 中国矿业大学毕业论文答辩及综合成绩 答 辩 情 况 提 出 问 题 回 答 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 本设计包括三部分：一般部分，专题部分和翻译部分。 一般部分是鹤煤第五煤矿 0.6mt 新井设计。全篇共分为十个部分：矿井概述及井田地 质特征、井田境界和储量、矿井工作制度、设计生产能力及服务年限、井田开拓、准备方 式、采煤方法、井下运输、矿井提升与运输、矿井通风与安全和矿井主要经济技术指标。 鹤煤集团第五煤矿位于鹤壁矿区中部，北接三矿井田，南邻六矿井田，隶属鹤壁市山 城区管辖。本井田东距京广铁路 18 公里，有汤阴鹤壁矿井专用铁路沟通，且有汤鹤公 路与之相交，大白公路从门口经过，交通十分便利。 采内煤层厚度为 3.5m，倾角 7，其赋存稳定，无大的地质构造影响。采用走向长壁 采煤方法，工作面沿倾斜布置，走向推进。为建设高产高效矿井，保证一个工作面达产， 故选用综合机械化采煤工艺，进行工作面的一次采全高。 矿井通风方式为抽出式通风，矿井初期采用中央分边界式通风 专题部分介绍了残留煤的复采技术。 翻译部分是一篇关于控制水污染决策支持系统的发展介绍，题目为：science of complexity and its revelation on study of coal mine safety behavior problems. 关键词关键词：煤矿开采 ，矿井安全，瓦斯， abstract the design includes three parts: the general part of the thematic part and translation part.the general part of the hebi coal coal mine 0.6mt new well design. the whole chapter is divided into ten parts: an overview of mine and ida geological features of ida realm, and reserves, and mine work system, design production capacity and service life of ida to open up, to prepare the way, mining methods, underground transport, mine hoists and transport, mine ventilation and safety and mine the main economic and technical indicators.hebi coal group mine is in the middle of the hebi mining area no.3 shaft, north, south, six mine fields, under the jurisdiction of hebi city, hill city. 18 km east of beijing- guangzhou railway in this mine field, the tangyin hebi mine special railway communication, and the tang hegong road to intersect with large white road from the house in the transportation is very convenient.adopted within the coal seam thickness of 3.5m, the inclination 7 , the occurrence of stable, large geological structures influence. longwall mining method, and face arranged along the inclined toward progress. for the construction of high- yield and efficient mine, to ensure a face production, so the selection of comprehensive mechanization of coal mining technology, mining all face.mine ventilation for exhaust ventilation, mine the initial boundary ventilation of the central pointsthe thematic part of the complex of the residual coal mining technology.the translation part is the one for water pollution control decision support system development, the topic: the science of complexity and its the revelation on the study of coal, mine,safety behavior problems. keywords: complexity science, mine safety, confusion 一 般 部 分 矿区概况及井田地质特征 1.1 矿区概述 1.1.1 地理位置与交通地理位置与交通 鹤煤集团第五煤矿位于鹤壁矿区中部，北接三矿井田，南邻六矿井田，隶属鹤壁市山 城区管辖。本井田东距京广铁路 18 公里，有汤阴鹤壁矿井专用铁路沟通，且有汤鹤公 路与之相交，大白公路从门口经过，交通十分便利。交通位置见图 1-1-1 1.1.2 范围范围 该矿平面范围大致为：西起 32 勘查线，东到 46 勘查线的 f3 断层和 f2 断层交汇处， ， 向南大致到 f5 断层；开采矿种为煤炭；二 1 煤层限采标高+220-600m，二 1 煤层矿区范 围现由 2001 年河南省国土资源厅核发的 32 个拐点圈定（采矿许可证号 4100000140155） ， 南北宽约 0.13.3km，东西长约 0.37.3km，面积 9.7 km2。 1.1.3 自然环境自然环境 区内地形起伏不平， 地势西高东低、 南高北低， 总体西南高、 东北低。 海拔标高 155.5 300.4m， ，相对高差 144.9m。 本区地貌成因类型属构造剥蚀地貌，地貌单元为丘陵。区内基岩裸露平面积约占勘查 区总平面面积的 10%，其它大部为第四系松散堆（沉）积物所掩盖，因此本区也可称为松 散层半掩盖区或基岩半裸露区。 矿区为海河流域卫河水系， 汤河为区内唯一季节性河流。 其发源于鹤壁市西东头附近， 经五矿南部、汤阴县城，在内黄县境内注入卫河。另区内东部有南北向溪流横穿井田，流 量极小，主要为矿井井筒排水，并有罗村水库与其相连，库容量极小，主要用于农田灌溉。 本区气候属暖温带干旱大陆性季风气候区。年平均气温 9.114.6，最高达 44.6，最 低为18.2；年降雨量 381.31059.6mm，平均 606.2mm，降雨多集中在 7、8、9 三个 月，并常伴有雷电；年蒸发量 9081976.2mm；年平均相对湿度 60-70%风向主要为东南向、 西北向和西南向，风力在冬春季最大，达 40m/s；最大积雪深度 23cm（1964.12.31） ；最 大冻土深 20cm（1966.12.30） ；霜冻期 11、12、1、2 四个月。此地区历史上没有发生过较 大的地震，没有地震威协。 矿井供水水源取用于地下水和利用矿井排水。取用于地下水为工业场地生产、生活用 水；利用矿井排水净化后作为井下消防洒水、断面防尘及洗煤厂生产补给用水。 焦作 新乡市 郑州市 开封 长治 鹤壁 汤阴 安阳 鹤 壁 矿 区 交 通 位 置 图 公里 八 矿 淇 河 冷 泉 井 田 鹤壁市 六 矿 五 矿 三 矿 新市区 安 阳 河 矿 矿 矿 七 四 鹤壁集 二 矿 龙 宫 井 田 申 家 岗 水冶村 安 阳 市 京 广 线 九 矿 汤阴县 二 北 鹤煤五矿位置交通图鹤煤五矿位置交通图 1-1-1 1.2 井田地质特征 1.2.1 地层地层 本矿位于华北地层区豫北分区太行山小区。区内地层自老到新发育有奥陶系中统马家 沟组、石炭系中统本溪组和上统太原组、二叠系下统山西组和下石盒子组及上统上石盒子 组、新第三系鹤壁组及第四系。地面为第三系、第四系所覆盖。其中太原组、山西组和上、 下石盒子组为含煤地层，太原组和山西组为主要含煤地层。本区为第三、四系所覆盖。据 钻孔揭露，本区有奥陶系中统马家沟组。石炭系、太原群、二叠系山西组、下石盒子组、 上石盒子组、新第三系和第四系组成。现由老到新简述如下： 一、 奥陶系中统上马家沟组（c2） 由灰一深灰色泥灰岩，白云质灰岩、角砾状灰岩组成，结构均匀，致密坚硬，含头足 类动物化石。最大厚度 400 米，与上覆石炭系中统本溪群呈平行不整合接触。 二、石炭系（c） 、中统本溪群（o2） 下部为紫红色铁铝质泥岩，局部为灰白色铝士岩；中部为中细粒石英砂 岩和灰白色 铝士质泥质，中夹 1- - - 2 层薄层状灰岩，灰岩之下局部压薄煤；上部为深灰色泥岩及砂质 泥岩，富含植物根部化石，具菱铁质鲕粒和黄铁矿晶体。厚主为 14.48- - - - 48.43 米，平均 31.82 米，与上覆太原群呈整合接触。 2、上统太原群（c3） 是一套由灰色砂岩、深灰色砂质泥岩、泥岩和灰岩、煤层组成的海陆交互相地层。含 九层生物灰岩，其中 l1、l4、l5、l6、l7、l8、l9直接压煤。灰岩中含海百合茎、蜓科、 珊瑚、腕足类等海相动物化石，据岩性特征可分四段： 底部含煤段：由一 11、一12、一22 煤层，间夹黑色泥岩、砂质泥岩和 l1灰岩组成，其 中一 11 煤层大部分可采，一 22 煤局部可采。 下部灰岩段：由 l2、l3、l4及其间的泥岩砂质泥岩和细粒砂岩组成，该三层灰岩发育 紧凑，组合特征明显，在地层对比中易于区分。 中部碎屑岩段：由深灰- - - - 灰色中的细粒砂岩、粉砂岩、灰黑色泥岩、砂质泥岩、灰色 铝士质泥岩、l5、l6灰岩及薄层组成，碎屑岩矿物成份多变，沉积环境不稳定。 上部灰岩段：由 l7、l8、l9灰岩及深灰色- - - 灰黑色泥岩、砂质泥岩、铁质泥岩、硅质 泥岩、粉砂岩、中细粒砂岩和薄煤层组成。l8灰岩底板常有浅海相黑色泥岩一层，以富含 大量海相动物化石为特征。 l2、l8发育较好，厚度大且层位稳定，常含透镜关和串珠状燧石结核。是良好的标志 层。l2一般厚 6.20- - - - 10.03 米，平均 8.32 米，l8一般厚 1.00- - - - 7.00 米，平均 3.19 米。 本群砂质泥岩和泥岩中含羊齿、芦木、轮木植物化石，本群以一 11 煤底板与下伏本溪 群分界。本群厚度 101.64- - - - 135.07 米，平均 118.97 米，与上覆二迭系山西组显整合接触。 三、二迭系（p） 1、 下统山西组（p11） 由灰褐色、灰色砂岩、深灰色砂质泥岩、泥岩和煤层所组。砂岩为中、粗粒结构，矿 物成份以石英长石为主，常含白云母片及煤屑，含黑褐色菱铁质结核，上部砂岩中多含棕 云母片，以钙质胶结为主。 砂质泥岩及泥岩在本组中部和下部多为深灰、灰黑色、含轮木、羊齿及苛达等植物化 石。上部为浅灰色及银灰色含铝质具鲕状结构。根据沉积旋回本组可分四个层段： 第一含煤段：下部以 s9砂岩底面与下伏太原群地层分界。s9砂岩为灰- - - - 深灰色，中 细粒岩屑石英砂岩，泥质胶结，含大量不规则黑色泥岩包裹体和少量黄铁矿结核，具波状 层理其厚度不稳定，常相变为砂质泥岩。上部为深灰- - - - 灰黑色泥岩、砂质泥岩和二0、二 1、二2等煤层组成，二0、二2煤层厚度不稳定，常相变尖灭，不可采。二1煤层位于第一 含煤段中部属全区可采厚煤层。 第二含煤段：下部为大占砂岩（s10） ，为灰、深灰色中、中细粒岩屑石英砂岩，硅泥 质胶结含泥质团块，具斜层理，层面含炭质，间夹薄层泥岩。上部为灰色、深灰色砂质泥 岩，夹二3煤层，该煤厚度不稳定，不可采。 第三含煤段： 其下部为二层香炭砂岩 （s11） ， 为褐灰- - - - - 深灰色中、 细粒长石石英砂岩， 含大量暗色岩屑，菱铁质鲕粒及少量绿泥石矿物，分选差，具波状层理及交错层理，层面 含炭质及大片白云母，该砂岩在区内普遍发育，是一良好标志层。上部为深灰-灰黑色 泥岩及砂质泥岩，局部为炭质泥岩，具水平层理，含植物化石，夹二 1 4和二 2 4两层煤，均 不可采。 上部砂岩段：下部为头层香炭砂岩，为褐灰色中、细粒长石石英砂岩，含大量暗色岩 屑，长石多呈褐色具斜层理，层面含炭质及大量白云母片，硅泥质胶结，局部含菱铁质鲕 粒。上部为灰-深灰色泥岩或砂质泥岩，水平层理，含铝土质及黄铁矿鲕粒，深灰色泥 岩中富含植物化石。 本组厚度一般为 76.50-140.50 米，平均厚度为 129.46 米。 2、 下统下石盒子组（p 2 1） 由砂岩、砂质泥岩、铝土质泥岩和煤线组成。砂岩呈灰带绿色，为细粒、中粒结构。 成份以石英长石为主，含暗色矿物及棕云母片，含灰色泥岩包体，层面呈黑色，具斜层理 和波状层理，钙、泥质胶结。 3、 砂质泥岩和泥岩呈灰色夹紫斑，局部为灰紫色和灰黑色。灰黑色砂质泥岩中常含 带羊齿、苛达等植物化石，铝土质泥岩位于本组中下部，浅灰-青灰色，脂状光泽，富 含菱铁质鲕粒。 本组以 s12砂岩底面与下伏山西组地层分界，地层厚度一般为 85.32-137.40 米， 平 均 110.42 米。 4、 上统上石盒子组（p 1 2） 下段底部为 s15砂岩，岩性为灰、灰白色中细粒岩屑石英砂岩，含深灰色泥岩包裹体， 具斜层理和波状层理。中部为 s16砂岩，分三层：s16-1、s16-2、s16-3，岩性为灰白色中、粗 粒石英砂岩，具灰色泥岩包体，含绿泥石，绿帘石及钻石等矿物。一般具底砾岩，三层砂 岩均呈正粒序，砂岩厚而稳定。特征明显，易于辨认，为石盒子组中的良好标志。本段层 厚 113.10-205.03 米，平均厚 159.32 米。 上段底部 s17砂岩岩性为灰白色中粗粒石英砂岩，含肉红色矿物及少量燧石，次棱角状 接触式硅质胶结，具底砾岩和灰色泥岩包体，为本区主要标志层之一。中部和上部有 s18、 s19砂岩， 分别由 1-2 个分层组成， 岩性为浅灰、 灰绿色中细粒岩屑长石砂岩和石英砂岩， 岩石颗粒为棱角-次棱角状，钙质胶结，含石英砾石，绿泥石等，具斜层理。各层砂岩 夹暗紫、灰绿、青灰、灰色粉砂岩，砂质泥岩、泥岩、局部含铝质及黄铁矿晶体，偶含鲕 粒。本段层厚 244.34-305.94 米，平均 274.65 米。 5、 上统平顶山组（p 2 2） 由 2-3 层细、中、粗粒石英，长石石英砂岩组成（s20） ，底部为灰-灰白色，中 上部为浅灰-绿灰色，各分层均呈正粒序，分选性好，钙质胶结，含少量绿泥石，具斜 层理，为本区一良好标志层。各分层间夹暗紫色为主，灰绿色、灰色粒砂岩，砂质泥岩、 泥岩，局部含铝质。本组层厚 77.97-88.25 米，平均 83.34 米。 6、 上统石千峰组（p 3 2） 本组地层可分三段，下段为紫红色泥岩，具水平层理，中段为暗紫色中细粒长石石英 砂岩含少量白云母片及泥岩包裹体，分选性好，硅泥质胶结；上段为紫红色细粒砂岩和粉 砂岩，呈互层状，成份以石英为主，次为长石及岩屑，含星点状白云母片，含泥岩包裹体， 具波状层理，中夹数层同生砾屑灰岩。本组层厚为 55.33-99.97 米，平均 69.66 米。 四、 新第三系上统鹤壁组（n12） 岩性为褐黄、棕黄、浅棕色砂质粒土，花斑状半固结泥岩和数层青灰色、深灰色砾组 成，砾岩一般 5- - - 8 层，砾岩成份主要为灰岩，次为石英砂岩和燧石，砾径大小不一，一 般 0.5- - - 8cm， 分选差，钙质胶结，与下伏二迭纪地层呈不整合接触。本组厚度 101.40- - - - 383.00 米， 平均厚度 210.48 米。 五第四系（q） 由黄、黄褐色砂质粘土组成，含钙质结核，垂直裂隙发育，局部形成陡坎。底部有薄 层砾石层。本系地层厚度 0- - - - 21.00 米，平均 10.20 米，与下伏地层呈整合接触。 1.2.2 井田地质构造井田地质构造 本矿位于华北地层区豫北分区太行山小区。褶皱常为线状褶皱。一般背斜较为紧密， 向斜较为宽缓。二者常相间排列，构成隔挡式褶皱组合，并控制着煤炭赋存的基本特征。 断裂线性特征明显。近东西向断裂一般线性明显，延伸较远，切割较深，为本区主要 断裂，常为走向断裂；北西向断裂线性明显，延伸较远，常为走滑平移断裂；北东和北北 东向断裂发育较少。这些断裂多为正断层，只有少量逆断层分布于煤田西南部。它们往往 成组出现，正断层在剖面上常呈阶梯状、地堑状、地垒状，逆断层在剖面上常组成迭瓦状。 这些断层及其组合不但调整、分割着褶皱构造，也直接控制着煤系的赋存状态。 另外还发育有少量滑动构造。 （1）褶皱 背斜：矿区西北部位于其东部倾伏端，受其影响，矿区西北部地层和二 1 煤层走向皆 发生东偏北的偏转，倾角变缓成 421。 （2）断裂 f5 断层： ，本区位于井田南部，近东西走向。它影响该矿区的划分，同时因富水、断 距大等原因，将对断层两边特别是南部煤层的开采带来十分不利的影响，同时又成为矿区 南部边缘富水、导水的边界和通道，也是矿区地下水的南部补给边界。 f3 断层：位于井田北部， 。它影响矿区划分，对开采北部煤层不利，但却是矿区北部 接受西部岩溶水和泉群地下、地表水的富水断层和导水通道，对矿井水的赋存和疏排起重 要作用。 f1 断层：位于矿区东南部。该断层降低了断层两边煤炭资源储量控制程度，影响采区 采煤工作面布置。 f2 断层：位于矿区东南部边缘。断层降低了其两边煤炭资源储量控制程度，成为井田 地下水的东南补给边界。 （3）滑动构造 名字叫五矿滑动构造，在 20042006 年的五矿井田外围煤详查时发现该滑动构造。 滑体地层主要由二叠系上统地层组成，滑面主要沿上、下石盒子组、山西组地层软性岩层 附近滑动并形成一定厚度的断层破碎带，滑面倾向北，倾角 530不等，上陡下缓。 （4）岩浆岩及岩溶陷落柱地质填图、钻探、地震和矿井生产中未发现岩浆岩及岩溶 陷落柱。 1.2.3 水文地质构造水文地质构造 （1）寒武、奥陶系长山组和马家沟组（3ch +o2m）灰岩岩溶裂隙承压含水层。 该含水层可以通过断裂带补给 c3tl1-4 和 c3tl7-8 灰岩，是二 1 煤层间接底板充水含 水层。 （2）太原组下段灰岩（c3tl1-4）岩溶裂隙承压含水层。 该含水层为一 1 煤层顶板直接充水含水层。并通过断裂带和 c3tl7-8 灰岩发生水力联 系，成为二 1 煤层底板间接充水含水层。 （3）二 1 煤层顶板砂岩孔隙裂隙承压含水层。 该含水层为二 1 煤层顶板直接充水含水层，因富水性较弱，补给条件差，对采煤影响 不大。 （4）石千峰组下段平顶山砂岩孔隙裂隙承压含水层。 该含水层平均厚 73.45 m，区内分布有限，富水性较弱，对二 1 煤矿床充水意义不大。 （5）圈门组金斗山砂岩孔隙裂隙承压含水层。 该含水层仅在矿区南邻有少量分布，富水性较弱，对二 1 煤矿床充水意义不大。 （6）新近系洛阳组泥质灰岩岩溶裂隙承压含水层。 该含水层仅在矿区东南外分布，富水性中等，对本区二 1 煤矿床充水影响不大。 1.2.4 主要隔水层特征主要隔水层特征 （1）本溪组（c2b）铝质泥岩隔水层 位于 o2m 灰岩顶面至一 1 煤层底面之间，矿井及其外围共 27 个钻孔穿过该层，厚度 2.2734.789m，平均厚 9.81m。距二 1 煤层距离平均为 78.17m。岩性为浅灰深灰色鲕 粒状、豆状铝质岩、铝质泥岩，结构致密，层位稳定，隔水性良好。 （2）太原组（c3t）中段砂泥岩隔水层 该层下起 l4 灰岩顶面，上至 l7 灰岩底面，矿井及其外围共有 28 个钻孔穿过该层， 厚度 10.65（44-补 20 孔）-41.79m（观 4 孔） ，平均煤厚约 22m。距二 1 煤层距离平均为 21.93m。岩性以砂质泥岩为主，夹细粒砂岩、薄煤层和不稳定的 l5、l6 灰岩。该层位稳 定，隔水性较好，但在断层的强烈错动下，仍能减弱甚至完全失去隔水性。 1.2.5 断层断层 矿井北部和南部边界分别是 f3 断层和 f5 断层，东南部边界为 f2 断层，西南部为 f6 逆断层，它们都具有一定的规模，另外，矿井内的东南部地区，还发育一系列近东西向为 主的小断层，这些断层对矿井内地下水有明显的控制作用，对未来采煤有很大影响。 1.2.6 矿井充水因素分析矿井充水因素分析 据矿井突水台帐资料和区域矿井水文地质条件分析，本矿井充水因素主要是地下 水和老空水，而大气降水和地表水不占主要地位。 （1）大气降水 大气降水是区域地下水的主要补给来源，但在本区对矿床直接充水的可能性不大，一 般是首先补给含水层，而后进入矿井，成为矿井间接充水水源。 （2）地表水 矿井附近主要地表水体自西向东流经北部区外，1985 年 3 月 11 日附近分别实测了流 量，上游附近流入量为 2.0295m3/s，下游附近流出量为 2.0427m3/s，出入基本平衡，说 明了双洎河没有渗透现象，对矿井充水的可能性不大。区内仅有的一条季节性河流卫河 在雨季从矿区西南向东北穿过矿区中部流入矿区东北部的淮河二级支流，在正常年份或干 旱季节往往断流而在矿区中部滞留并形成泉池洼地。它接受上游小型水库水，尽管水量较 小，但它易通过地表小司沟断裂带等渗透到二 1 煤层矿井。 （3）地下水 地下水包括二 1 煤层顶板砂岩孔隙裂隙承压水、二 1 煤层底板岩溶裂隙承压水和断裂 断水.二 1 煤层顶板砂岩孔隙裂隙承压水是矿床充水水源之一，但其富水性弱，补给条件 差，多以淋水或渗水的形式进入矿井，水量 0.00730.4m3/min，易于疏排，对矿床不会 形成较大的充水，充水意义不大。 构造裂隙水也是地下水的重要组成部份，因此靠近其开采时，应留足断层煤柱，以防 构造裂隙水进入矿井。 1.3 煤层特征 1.3.1 煤层煤层 二 1 煤层赋存于二叠系下统山西组下部大占砂岩之下，距上部大占砂岩 6.39m、砂锅 窑砂岩约 60m，距下部 l7-8 石灰岩平均 12.07m。因向斜的存在，煤层沿走向和倾向均存 在一定变化，总体近东西走向，f5 正断层以北的主体区总体倾向南，倾角 445，f5 断 层以南倾向北，倾角 1419。二 1 煤层平均厚 3.5m，全区可采。该煤层大部分不含夹矸， 偶含一层夹矸，局部结构复杂（24 层夹矸） ，总体应为简单结构煤层；含结构的见煤孔 点有 17 个，主要分布于井田东南部；夹矸岩性主要为炭质泥岩，其次为泥岩、砂质泥岩， 夹矸分布不稳定，常具有短距离内尖灭的现象，反映了该区二 1 煤原始泥炭层堆积时沉积 基底的不稳和沉积物补给之间关系的不平衡。底板岩性几乎全为泥岩和砂质泥岩，偶有炭 质泥岩、粉砂岩和石灰岩等。 二 1 煤层在矿区内被上覆岩层全部掩盖，无煤层露头，埋藏较深。矿区范围内二 1 煤 层赋存标高为+220-600m 标高。 综上所述，该区二 1 煤层钻孔和巷道揭露见煤点较多，煤层厚度、结构及其可采范围 等查明程度较高，煤层稳定程度可属较稳定煤层。 1.3.2 煤质煤质 二 1 煤黑色，受构造影响，该煤多呈粉末状，少量鳞片状，金刚光泽，宏观煤岩类型 为半亮型或光亮型煤，煤的视密度 1.45t/m 3，视电阻率在 80315/cm 之间。 （1）灰分（ad） ：二 1 煤原煤灰分（ad）8.5027.30，平均 14.86（63 点） ，介 于 10.0116.00、16.0129.00两区间，据 gb/t15224.1-2004 标准（动力用煤） ，应 属低中灰煤，总体属低灰煤。 （2） 挥发分 （vdaf） ： 二 1 煤浮煤干燥无灰基挥发分 （vdaf） 两极值为 10.4715.26%， 平均 12.90（64 点）%，介于 10.0020.00之间。2006 年 5 月该矿在 21 和 22 两采区所 采煤层煤样测试结果为:浮煤挥发分(vdaf)12.1012.40%,平均 12.25%。据 mt/t849-2000 标准，应属低挥发分煤。 （3）元素组成：二 1 煤的元素组成主要为碳、氢、氧、氮、硫，其中碳占绝大多数 91.36，其次为氢 4.29。氢碳比为 0.047（表 5-5） 。 （4） 发热量 （qgr， v， d） ： 二 1 煤原煤干基恒容高位发热量 （qgr， v， d） 两极值 33.64 36.08mj/kg，平均 35.45 mj/kg（40 点） ，29.60 mj/kg。因此据 gb/t15224.3-2004 标 准，该煤应属特高热值煤。但 2006 年 5 月该矿在 21 和 22 两采区所采煤层煤样测试结果 为:原煤高位发热量 28.3029.04%,平均 28.67%。据 gb/t15224.3-2004 该煤为高热值煤。 考虑到钻孔煤质点较多，更具代表性，本报告赞同为特高热值煤。 总之，二 1 煤属低灰、特低硫、低磷分、低挥发分、特高热值煤。 1.3.3 瓦斯瓦斯 煤矿瓦斯包括煤层瓦斯和其围岩瓦斯。本报告暂不讨论围岩中瓦斯含量。该矿系统的 瓦斯地质勘探和研究。通过大量的采样化验和测试分析，该报告认为五矿井田+50m 以浅为 co2n 气带，+50-100m 之间为 nch4 带，-100m 以深为 ch4 带，总体是-100m 以浅为 瓦斯风化带，瓦斯含量较低，以下瓦斯含量相对较高。总之，本区二 1 煤层瓦斯含量具有 随煤层埋深增加而增大这一规律。 鹤煤五矿目前开采水平-200m 标高，2004 年矿井相对瓦斯涌出量 6.48m 3/t；2005 年在 22121 采面上下付巷（-200m 以下）掘进时发现有 2 处共 4 次瓦斯动力现象，所以从 2005 年起该矿被认定为煤与瓦斯突出矿井， 2006 年 6 月在有关单位协助下鹤煤五矿选择有代表 性的 15 各测点进行瓦斯等级和二氧化碳涌出量的鉴定工作，得出矿井绝对瓦斯涌出量 10.57m 3/min，二氧化碳绝对涌出量 3.41m3/min，矿井瓦斯相对瓦斯涌出量 2.76m3/t，二氧 化炭相对涌出量 0.89m 3/t，未见瓦斯动力现象及煤与瓦斯突出现象。但该矿仍按煤与瓦斯 突出矿井管理。 总之，矿井瓦斯赋存具有不均衡性。建议矿井在采掘生产过程中，在地压大、煤厚及 产状骤变地段、断裂带尖灭处附近等地段，应加强瓦斯监测、矿井通风等措施，预防瓦斯 聚集、涌出、突出的现象和事故发生，防患于未然。 1.3.5 煤尘爆炸性煤尘爆炸性 据 3804 孔二 1 煤采样测试结果表明：本区二 1 煤尘具有爆炸危险性，火焰长 5cm，抑 制煤尘爆炸最低岩粉量 45。2005 年 5 月 8 日煤炭科学研究总院重庆分院所作爆炸性试 验为：火焰长 20cm，抑制煤尘爆炸最低岩粉量 50，鉴定结果为二 1 煤尘具有爆炸性。 建议本矿在采煤生产中加强洒水等降尘防爆措施，严防爆炸事故。 1.3.6 煤的自燃倾向煤的自燃倾向 煤硫容易氧化燃烧。该矿二 1 煤全硫（st，d）钻孔含量 0.14-2.05，平均 0.45 （22 点） ，折算后 0.30，2006 年该矿两个煤层煤样全硫 0.360.38%,平均 0.37%，其含 量均不是很高，总体属特低硫煤。2002 年 5 月经重庆煤分院鉴定，二 1 煤 t 氧372，t 原378，t 还380，t8，25，鉴定结果为级不自燃，最短自燃发火期 为 72 天。 尽管如此，煤层自燃与采煤工艺和技术管理所采取的防护措施有关。建议加强采煤和 运销中的煤炭管理，尽量减少原煤暴露时间，防止煤层自燃现象发生。 1.3.7 地温地温 本矿现在- 200m 水平开采，据矿井实测，二 1 煤层底板温度一般在 2225左右，未 发现热害现象。另据五矿井田外围详查资料，外围二 1 煤层埋深在 729.78914.65m 时底 板温度为 21.628.6；恒温带深度在 2590m 之间，平均约为 55m；恒温带温度 13.8 18.4，平均 16.2；地温梯度在 0.91.4/100m 之间，平均 1.2/100m。所以，初步认 为该区为地温正常区，不存在热害。 2 井田境界和储量 2.1 井田境界 2.1.1 煤田范围划分的原则煤田范围划分的原则 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有： (1)井田范围内的储量，煤层赋存情况及开采条件要与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 井田特征井田特征 井田由 f3 断层，f5 断层，f4 断层，及 f2 断层四条断层将井田隔断，整个井田面积 约 9.7km 2,由于井田被断层隔开，故无扩大的可能。井田中有 f1 断层，它将对采区回采工 作产生一定影响。 井田走向较长，平均走向长度约为 5km；井田倾向长度平均约为 3km，井田大致呈梯 形分布。煤层上部较平缓，近水平分布，平均约为 7下部煤层倾角增大，约为 20 2.2 矿井工业储量矿井工业储量 本矿井设计对二1煤层进行开采设计，二1煤层厚 3.5 m。本次储量计算是在精查地质 报告提供的 15000 煤层底板等高线图上计算的，储量计算可靠。 井田范围内的煤炭储量是矿井设计的基本依据，煤炭工业储量是由煤层面积、容重及 厚度相乘所得，其公式一般为： dmasq*sec*= 式中： q储量 万 t s平面积 m2 a块段煤层平均倾角 m块段煤层平均真厚，3.5m d容重 ， 均采用 1.45 t/m3 各块段的储量计算如表各块段的储量计算如表 2.2.3 块段 平 均 倾 角 （） 平 均 厚 度 （m） 水 平 面 积 （m2） 实 际 面 积 （m2） 块段储量 （t） 块一 10 3.5 4383984.9509 4451614.99 225919946.1 块二 21 3.5 3248600.6398 3479722.31 17659590.7 块三 10 3.5 3211824.4966 3261372.07 16551463.3 总计 10844410.1 8257474.37 56803000.1 经计算：核实获得工业储量为 5680 万吨 2.2.1 工工业业资源资源/储量储量 根据钻孔布置，在矿井地质资源量中，60%是探明的，30%是控制的，10%是推断的。 根据煤层厚度和煤质，在探明的和控制的资源量中，70%是经济的基础储量，30%是边 际经济的基础储量，则矿井的工业资源/储量由式(2-2-2)计算。 zg=z111b+z122b+z2m11+z2m22+z333k (2-2-3) 式中： zg矿井工 业资源/储量； z111b探明的资源量中经济的基础储量； z122b控制的资源量中经济的基础储量； z2m11探明的资源量中边际经济的基础储量； z2m22控制的资源量中边际经济的基础储量； z333推断的资源量。 k可信度系数取 0.70.9，地质构造简单、煤层赋存稳定取 0.9；地质构造 复杂、煤层赋存不稳定取 0.7。 z111b =56803000.160%70%=23857260t z122b=56803000.130%70%=11928630t z2m11=56803000.160%30%=10224540t z2m22=56803000.130%30%=5112270.01t 由于地质条件一般，k 取 0.8。 z333k=56803000.110%k=4544240.01t zg=z111b+z122b+z2m11+z2m22+z333k =23857260+11928630+10224540+5112270.01+4544240.01 =55666940t 2.3 矿井可采储量 2.3.1 边界煤柱边界煤柱 边界煤柱可按下列公式计算 z1=lbmr 其中： z1边界煤柱损失量，m； l边界保护煤柱宽度，m； b边界长度，m； m煤层厚度，m； r煤的容重，t/m 3，取 r=1.45t/m3。 井田边界煤柱按一侧 20m 的宽度留置，总长度为 13262m。 则井田的边界煤柱为： z1=13262203.51.45 =1346093t= 134.6093 万 t 2.3.2 断层保护煤柱断层保护煤柱 断层两侧保护煤柱由于水大以及落差较大，可按每侧 20m 宽度留置，井田内有断层一 条，周长为 2196m，因此断层保护煤柱损失量为： z2=2196203.51.452 =445788 t= 44.5788 万 t 2.3.3 工业广场煤柱工业广场煤柱 本矿井设计生产能力为 60 万吨/年，在此取工业广场占地面积为 9 公顷，即 9 万 m 2。 所以取工业广场的尺寸为 300m300m 的正方形。在计算矿井可采储量时，工业广场保护 煤柱可按井田工业储量的 7%留置，因此工业广场的煤柱量为：z3=56803000.1 7%=39762100.1t=3976.21001 万 t. 图图 2-2-1 工业广场保护煤柱工业广场保护煤柱 2.3.4 保护煤柱总量保护煤柱总量 合计煤柱为 p =z1+z2+z3 =134.6093+44.5788 +397.621001 =576 万 t 综合以上计算，则矿井的可采储量按下式计算： zk=(zg-p) c 其中：zk-矿井的可采储量，t； zg-矿井的工业储量，t； p -保护工业场地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物等留设的永久煤柱损 失量，t； c -采区采出率。 矿井的设计可采储量可采储量为： zk=(zg-p) c =(5680-576) 80% =4083.2 万吨 即矿井设计可采储量为 4083.2 万吨。 3 矿井作制度、设计生产能力及服务年限 3.1 矿井工作制度 根据本矿井的实际情况，本矿采用“三八制”作业方式，这种制度适合本矿采掘作业 的特点，有利于保护工人的健康，提高工时利用率，提高设备和工作面的 利用率。搞好 安全生产，稳定和提高采掘队，因此，本矿设计生产实行“三八制”作业方式。 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 本矿井田精查补充勘探后获得的地质储量为 5680.3 万吨，而实际开采储量为 4083.2 万吨， ，矿井服务年限按下式计算： t= ka zk 式中： t矿井设计服务年限，a； k z矿井可采储量，mt；zk =4083.2 mt a矿井设计年产量，mt/a；a=60 mt/a k储量备用系数，k=1.3 t=4083.2/1.3*60=52.34 年 3.2.1 井井型校核型校核 下面按矿井的实际煤层开采能力，及辅助生产环节的能力、储量条件及安全条件等因 素对井型进行校核。 (1)矿井开采能力校核 矿井的开采能力取决于回采工作面和采区的生产能力，该矿井由于煤层地质条件好， 主采煤层二1煤层较厚，可布置一个综采工作面保产，煤层开采能力能满足矿井设计 生产能力。 (2)辅助生产环节的能力校核 本设计的矿井为中型矿井，开拓方式为立井两水平开拓。主井采用 1 对 6t 提升箕斗， 提升能力大，能满足提升方面的要求。大巷采用胶带运输机运煤，运输能力很大，原煤 外运不成问题。辅助运输 1 吨材料车和人车运输，机动性强。井底车场采用梭式车场，调 车方便，满足矸石、材料及人员的调动要求。所以辅助生产环节完全能够满足设计生产能 力的要求(3)通风安全条件的校核 矿井瓦斯涌出量为 15m 3/t，属于高瓦斯突出性矿井。煤尘有爆炸性危险。水文 地质条件简单，正常涌水量为 380 m 3/h。矿井通风在第一水平初期掘进时采用并列式 通风，通风系统简单。通风系统贯通后，通过风井回风，可以满足通风的要求。 (4)储量条件校核 井田的设计生产能力应于矿井的可采储量相适应，以保证矿井有足够的服务年限。 矿井服务年限按下式计算： t= ka zk 式中： t矿井设计服务年限，a； k z矿井可采储量，mt；zk =4083.2 mt a矿井设计年产量，mt/a；a=60 mt/a k储量备用系数，k=1.3 t=4083.2/1.3*60=52.34 年 4 井田开拓 4.1 井田开拓的基本问题 井田开拓是在总体设计已经划定的井田范围内，根据精查地质报告和其它补充资料， 具体体现在总体设计合理原则，将主要巷道由地表进入煤层，为开采水平服务所进行的井 巷布置和开掘工程。其中包括确定，主、副井和风井的井筒形式、深度、数量、位置、阶 段高度、大巷位置、采（带）区划分以及开采顺序与通风运输系统。 4.1.1 开拓方式比较开拓方式比较 斜井与立井开拓的优缺点比较 斜井开拓与立井开拓相比，井筒施工工艺、施工设备与工序比较简单，掘进速度快， 井筒施工单价低，初期投资少；地面工业建筑、井筒装备、井筒装备、井底车场及硐室都 比立井简单，井筒延深施工方便，对生产干扰少，不易受底板含水层的威胁；主提升胶带 化有相当大的提升能力，可满足特大型矿井主提升的需要；斜井井筒可作为安全出口，井 下一旦发生透水事故等，人员可迅速从井筒撤离。 与立井开拓相比，斜井开拓的缺点是：斜井井筒长，辅助提升能力少，提升深度有限； 通风路线长、阻力大，管线长度长；斜井井筒通过富含水层、流砂层施工技术复杂。对井 田内煤层埋藏不深，表土层不厚，水文地质情况简单，井筒不需特殊法施工的缓斜和倾斜 煤层，一般可采用斜井开拓。 根据自然地理条件、技术经济条件等因素，综合考虑鹤煤五矿的实际情况，采用立井 开拓较好。 根据矿井提升的需要与本矿的地质条件及煤矿安全规程的规定，在本井田的中部 设立主，副井筒各一个。主井用来提升煤炭，副井用来运送人员、材料、矸石及通风等。 本矿井的瓦斯含量较大，属于高瓦斯矿井。矿井改变必须保证矿井通风。同时考虑到井田 的实际，确定第一水平初期采用中央并列式通风，后期采用对角式通风，即第一水平后期 在井田上部东，西角各打一风井，以保证矿井的正常通风。 4.1.2 井筒位置的确定井筒位置的确定 （1）井筒位置的确定原则 a.有利于第一水平的开采， 并兼顾其他水平， 有利于井底车场和主要运输大巷的布置， 石门的工程量要尽量少； b.有利于首采采区布置在井筒附近的富煤阶段，首采区要尽量少迁村或不迁村； c.井田两翼的储量基本平衡； d.井筒不宜穿过厚表土层、厚含水层、断层破坏带、煤与瓦斯突出煤层或软弱岩层； e.工业广场应充分利用地形，有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的威胁； f.工业场地宜少占耕地，少压煤； g.水源、电源较进，矿井铁路专用线短，道路布置合理。 (2)井筒位置的确定 考虑以上井筒位置确定原则，并结合矿井实际情况，最终确定主、副井筒位于井田的 中部，有利于减少矿井保护煤柱损失；同时，便于第二水平井筒延深。 风井井口位置的布置在井田上部东，西各一个。 综合以上因素，结合矿井实际情况，提出本矿井井筒布置位置如下： 表表 312