城郊煤矿300万T新井设计说明书（精编版）

1、i / 142 城郊矿毕业设计说明书摘要本设计包括两个部分：一般部分、专题部分。一般部分为永煤集团城郊煤矿300万 t/a 新井设计。全篇共分为十个部分： 矿井概况及井田地质特征、井田境界及储量、矿井工作制度、设计生产能力、井田开拓、矿井基本巷道、采煤方法、采区巷道布置、井下运输、矿井提升、矿井通风与安全和矿井主要经济技术指标。城郊矿位于省永城市境。井田东西走向平均长11.2km,南北平均宽 5.6km, 面积约63km2。井田可采煤层为二2煤, 其赋存稳定 , 厚度平均为 3.5 m, 倾角平均 6.18 , 为缓倾斜煤层。井田工业储量为3.137 亿 t, 可采储量为 2.491 亿 t

2、。矿井平均涌水量为180250 m3/d, 井田中各煤层沼气含量一般小于0.5cm3/g, 属低沼气矿井。各煤层均无煤尘爆炸危险。各煤层均属不自燃发火煤层；地温2930。城郊煤矿年设计生产能力为300 万 t/a, 服务年限为 64年。采用立井开拓 , 暗斜井延深的开拓方式。工作制度为四六 制。水平标高为 800m 。矿井采用倾斜长壁综合机械化采煤法 , 一次采全高。矿井布置两个综采工作面, 面长 277m 。煤炭通过胶带输送机运输。矿井初期通风方式为中央并列式。专题部分：专题题目为：煤矿 三废 的再利用研究。主要分析了 三废现状, 作用, 存在问题及解决办法 , 并从受力等方面对其进行了分析

3、。关键词：立井；带区；无轨运输；中央并列式abstract this design containstwo parts: the general and the special subject. the general part is a new design of chengjiao mine in yongcheng coal & electricity combine. the whole article is divided into ten parts:the outline of the mine, the mine field geology,the boundary a

4、nd reserves, the designed productive capacity, theservice life and working area, the coal transportation,the mine lifting,the ventilation and safety, and the main economical and technological index of the mine. the chengjiaomine field lies inyongcheng in henan province. the boundary of the mine fiel

5、d runs 11.2km from north to south and 5.6km from west to east on average. the total planearea of the mine is about 63km2.there is only one exploring layer-number two.its average thickness of the seam is 3.5m. its dip angle is 6.18 degree on average.the industry reserves of the mine field are 313.7 m

6、illion tons and the useable reserves are 249.1 million tons. the average inflow rate in chengjiao mine is 180250 m3/h. it is a lower gassy mine. the coal dust doesnt have explosion hazard as well as the self-combustion tendency. the productive capacity of chengjiao mine is 3.0 million tons per year,

7、and the service life is 64 years. the work system is 4-shift with a 6-hour workday. therere two working levels in the mine. the development level is located at the -800m.the comprehensive mechanized longwall caving method along the dip is used in chengjiao mine. there is only one working face in the

8、 mine. it is comprehensive mechanized coal face.the length of the face is 277m, and the designed productive capacity of the face is 3.0 million tons per year. coal is transported by belt conveyer and the diagonal ventilation system is used in chengjiao. the title of special subject is coal mining th

9、ree wastes reuse study. it mainly talks about three wastes in roadways driving along next gob with narrow pillar, and analyse it from stress meanwhile. keywords：shaft ; strip district; trackless transport;centralized juxtapose ventilation 目录1 矿区概况及井田地质特征1 1.1 矿区概述 1 1.1.1 地理位置及交通条件1 1.1.2 地形地貌 2 iii

10、 / 142 1.1.3 主要河流 3 1.2 井田地质特征 3 1.2.1 井田地质构造 3 1.2.2 构造特征 4 1.2.3 井田水文地质 5 1.2.4 煤层特征 5 1.2.5 其他开采地质条件12 2 井田境界及储量13 2.1 井田境界 13 2.1.1 井田境界的划分原则13 2.1.2 划分井田的方法 13 2.1.3 矿井井田境界 14 2.2 井田工业储量 15 2.2.1 井田储量的计算 15 2.2.2 保安煤柱 15 2.2.3 储量计算方法 16 2.3 井田可采储量 16 2.3.1 永久煤柱留设 16 2.3.2 矿井永久保护煤柱损失量17 3 矿井工作制度

11、、设计生产能力及服务年限19 3.1 矿井制度 19 3.2 矿井设计生产能力及服务年限19 3.2.1 设计生产能力的确定原则19 3.2.2 矿井生产能力的重要因素20 3.2.3 生产能力 20 3.2.4 井型校核 21 4 井田开拓 22 4.1 井田开拓的基本问题22 4.1.1 确定井筒形式、数目及配置23 4.1.2 确定井口及工业广场位置25 4.1.3 矿井开拓方案的选择25 4.1.4 井底车场选型 25 4.1.5 矿井开拓方案 26 4.1.6 方案比较 26 4.2 采区、带区划分31 4.2.1 采区划分原则 31 4.2.2 带区划分原则 32 4.3 矿井基本

12、巷道 34 4.3.1 井筒 34 4.3.2 井底车场 38 4.3.3 主要开拓巷道 41 4.3.4 带区接续计划 45 5 准备方式带区巷道布置46 5.1 煤层地质特征 46 v / 142 5.1.1 采区位置及围 46 5.1.2 采区煤层特征 46 5.1.3 地质构造 46 5.1.4 顶底板特性 46 5.1.5 水文地质 47 5.1.6 地表情况 47 5.2 带区巷道布置及生产系统见首采区巷道布置平剖面图47 5.2.1 带区准备方式的确定47 5.2.2 生产系统 47 5.2.3 带区巷道掘进 49 5.2.4 带区生产能力及采出率49 5.3 带区车场及主要硐室

13、52 5.3.1 带区下部车场设计52 5.3.2 带区主要硐室 52 6 采煤方法 53 6.1 采煤工艺方式 53 6.1.1 带区煤层特征及地质条件53 6.1.2 确定采煤工艺方式53 6.1.3 回采工作面长度的确定54 6.1.4 回采工作面的推进方向和推进度55 6.1.5 综采工作面的设备配套55 6.1.6 回采工作面破煤、装煤方式55 6.1.7 回采工作面支护方式57 6.1.8 端头支护及超前支护方式60 6.1.9 各工艺过程注意事项60 6.1.10 回采工作面正规循环作业和工作面成本62 6.2 回采巷道布置 65 6.2.1 回采巷道布置方式65 6.2.2 回

14、采巷道参数 66 7 井下运输 68 7.1 概述 68 7.1.1 井下运输的原始条件和数据68 7.1.2 井下运输系统 68 7.2 煤炭运输方式和设备选择69 7.3 辅助运输方式和设备选择71 7.3.1 选择无轨胶轮车 71 7.3.2 设备选择 73 8 矿井提升 75 8.1 矿井提升概述 75 8.2 主副井提升 75 8.2.1 主井提升 75 8.2.2 副井提升 79 9 矿井通风及安全80 9.1 矿井通风系统选择80 vii / 142 9.1.1 矿井概况 80 9.1.2 矿井通风系统的基本要求81 9.1.3 矿井通风方式的确定82 9.1.4 主要通风机工作

15、方式选择84 9.1.5 带区通风系统的要求85 9.1.6 工作面通风方式的选择86 9.1.7 回采工作面进回风巷道的布置87 9.1.8 通风构筑物 88 9.2 矿井风量计算 88 9.2.1 采煤工作面实际需要风量89 9.2.2 备用面需风量的计算91 9.2.3 掘进工作面需风量91 9.2.4 其它巷道所需风量94 9.2.5 矿井总风量计算 94 9.3 矿井风量分配 95 9.3.1 配风的原则和方法95 9.3.2 配风的依据 95 9.3.3 风量分配 96 9.4 矿井通风总阻力计算97 9.4.1 矿井通风总阻力计算原则98 9.4.2 确定矿井通风容易和困难时期9

16、8 9.4.3 矿井最大阻力路线98 9.4.4 矿井通风阻力计算99 9.4.5 矿井通风总阻力 101 9.4.6 矿井总风阻和总等积孔102 9.5 矿井通风设备选型103 9.5.1 矿井通风设备的要求103 9.5.2 主要通风机的选择104 9.5.3 电动机选型 108 9.6 防止特殊灾害的安全措施109 9.6.1 瓦斯管理措施 109 9.6.2 煤尘的防治 110 9.6.3 预防井下火灾的措施110 9.6.4 防水措施 111 10 设计矿井基本技术经济指标111 参考文献 113 煤矿 三废 的再利用研究 117 1 引言 117 2 矿井水资源化再利用118 2.

17、1 矿井水主要来源118 2.2 矿井水的再利用研究118 3 煤层气的资源化再利用120 3.1 煤层气的主要来源120 3.2 煤层气的再利用121 ix / 142 4 矸石的再利用 121 4.1 煤矸石的特性 121 4.2 煤矸石的再利用途径122 4.2.1 国外现状 122 4.2.2 再利用方式 123 4.3 影响煤矸石综合利用的关键因素及解决措施126 4.3.1 原矿选择 126 4.3.2 产品与市场定位 126 4.3.3 工艺路线 127 4.3.4 煅烧技术和相关设备的选择127 4.3.5 分级压滤工序 128 5 结论 129 参考文献 :129 致 131

18、 1 / 142 一般部分1 矿区概况及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1 地理位置及交通条件城郊矿井田位于省永城市境, 覆盖城关乡、城厢乡的全部及侯岭、双桥、十八里、将口乡的一部分。 南北长约 11.2 公里, 东西宽约 5.6 公里, 勘探面积约 63平方公里。 北临四楼井田已建井投产, 南接新桥井田已精勘, 地理坐标为：东经 116017/30 116025/21 北纬 33053/52 34000/35 井田围北起 f6断层；南至 f20断层；西起 f2断层；东至煤层隐伏露头。井田地势平坦、交通方便。永城市西北至陇海铁路东站约95公里, 夏邑东站 62 公里；东北至京沪铁路车站约

19、100公里, 东南至车站约 75公里, 距京九铁路的亳州车站55 公里, 且均有柏油公路相通。乡村之间公路相通见图11 。城郊矿勘探区公 路铁 路图 例宿县淮北市涡阳茴村薛湖徐州市商丘市砀山芒山亳州夏邑永城市顺和3300204034002040117001160011700116003300204034002040省南河江 苏 省省徽安山 东 省图 11 交通位置图1.1.2 地形地貌城郊井田位于淮河冲积平原的东部, 地势平坦 , 海拔标高在 +29+31m 之间, 相对高差23m,微向东南倾斜。区新生界松散沉积物广泛分布, 厚度一般为 220m左右。工业广场标高+30m 。城郊井田地表水系不

20、发育, 仅有淮河支流的沱河从本区北中部自西向东流过, 沱于北侧响河 , 雨季流量剧增 , 旱季干涸无水 , 属季节性河流。实测最高洪水位标高 +34.79m,1963 年 8 月 9 日, 年平均水位标高 +30.39m,最大流量 384 m3/s1963 年 8 月 9 日,年平均流量一般为12m3/s 。其上游永城市段常年关闸蓄水, 致使下游断流无水。夏季多东南风 , 冬季多西北风 , 平均风速 3.4m/s, 最大风速 20 m/s 。降雪期和冰冻期为11 月至翌年 3 月。冻土深度一般10cm左右, 最大 19cm 。3 / 142 1.1.3 主要河流城郊井田地表水系不发育, 仅有淮

21、河支流的沱河从本区北中部自西向东流过, 沱于北侧响河 , 雨季流量剧增 , 旱季干涸无水 , 属季节性河流。实测最高洪水位标高 +34.79m,1963 年 8 月 9 日, 年平均水位标高 +30.39m,最大流量 384m3/s1963 年 8 月 9 日,年平均流量一般为12m3/s 。其上游永城市段常年关闸蓄水, 致使下游断流无水。本区地处中纬 34o附近, 属半干旱、半湿润季风型气候, 蒸发量大于降雨量 , 干湿差大, 四季分明。年平均气温14.3 , 日最高气温 41.5 , 日最低气温为 -23.4 。年平均降水量 962.9mm,年最大降水量 1518.6mm,年最小降水量 5

22、56.2mm 。大气降水量多集中在78 月份, 可占全年降水量的50% 以上, 年蒸发量 1808.9 。 永城地区受地震影响不大 ,地震烈度小于 6 度。1.2 井田地质特征1.2.1 井田地质构造城郊井田位于北北东向的永城隐伏背斜的西翼中段, 北北东向断层构造居主导地位,其次是近东西向构造 , 局部发育有北西向构造。 总体构造特征是以宽缓褶皱为主, 伴随一定数量的断裂构造 , 且多集中在表现明显的背、向斜两侧。井田东南部地层走向为北北东向, 南部由于两组不同方向构造的复合而呈马鞍状, 中部、北部由于受小褶曲的影响。呈波状起伏 , 走向变化较大。地层产状总趋势向南西西方向倾斜, 地层倾角一般

23、在70130,个别地段东南部将阁向斜一带达200300。褶皱和断裂构造呈北北东向和近东西展布。井田褶皱构造除柏窑背斜与将阁向斜比较紧密外, 其余均属褶幅不大的隆起和凹陷。主要有：阁向斜短轴向斜 、马岗背斜短轴背斜 、城郊向斜构造盆地 、四里禅向斜、柏窑背斜、屈庄向斜、洪岗背斜、小莫庄向斜、流酒池子向斜、关庄向斜和王庄向斜。本井田精查勘探时在103平方公里围组合大小断层20条, 平均 0.19 条/ 每平方公里 ,其中落差大于 100米的断层 8 条,50 100 米的 5条, 小于 30 米的 2 条。经地震补勘 , 在补勘区除对地质精查控制的14条断层进一步验证和控制外, 新发现断层 48条

24、, 其中落差大于 50米的断层 1 条,30 50 米的 3 条, 其它均为小于 30 米的断层；且在地震测线上发现落差小于 10米北部或 15 米南部的孤立断点 70 个。补勘后区断层平均 1.85条/ 每平方公里。认为断层不甚发育。井田边界断层共7 条, 有北北东向的 f1、f7、f2、f12断层及走向近东西的f20 断层, 和与四楼井田交界的北西向延伸的f6断层及 f9 环形断层。1.2.2 构造特征城郊井田位于北北东向的永城隐伏背斜的西翼中段, 北北东向断层构造居主导地位,其次是近东西向构造 , 局部发育有北西向构造。 总体构造特征是以宽缓褶皱为主, 伴随一定数量的断裂构造 , 且多集

25、中在表现明显的背、向斜两侧, 见图 1-2城郊井田构造纲要图 。整个井田以近北北东向断层构造居主导地位, 其次是近东西向构造 , 局部发育有北西向构造。总体构造特征是以宽缓褶皱为主, 伴随一定数量的断裂构造。晚古生代中基性岩浆岩活动比较强烈 , 并对煤层有一定的破坏作用。5 / 142 四洪岗背斜向堂四里禅禅里四城永斜向郊城f30曹楼断陷曹楼f9f6f3f16柏f4洪岗屈庄f3f4小莫庄小莫庄向斜f28f2f7f20蒋阁f5f17f1f14马岗蒋阁向斜马岗背斜背斜轴向斜轴正断层二2煤层露头井田边界二2f12堂柏窑楼四陈斜向楼陈f2二2屈庄向斜窑背斜f21n图 1-2 城郊井田构造纲要图1.2.

26、3 井田水文地质井田基本为四周受断层切割, 造成相对的隔水边界 , 形成一个与外部水利联系微弱,补给不足的水文地质单元。地表水体沱河是井田最大的人工河流。该河枯水季节关闸后抬高了上游水位, 用于农灌, 下游长期少水 , 只是在洪水季节开闸放水 , 排洪泄涝。平水年流量一般为 12 米3/秒, 雨季最大流量 384米3/ 秒, 最高洪水位标高为34.79 米, 最低水位标高为30.07 米。1.2.4 煤层特征1煤层本井田共含煤 1523 层, 其中可采煤层 1 层, 参见煤层情况一览表 , 为组的二2煤层, 表 1-1 煤系地层含煤情况含 煤 地 层煤组名 称含煤段平均厚度米含煤情况系统组总层

27、数平 均厚 度 米含煤系数可采层数可采煤层编号二叠系上二叠统上石盒子组五 煤 组245.15 4 1.19 0.5% 0 无四 煤 组130.89 3 1.13 0.8% 0 无下二叠统下石盒子组三煤组69.63 7 6.27 9.0% 3 无组二煤组102.54 3 3.5 3.8% 1 二2石炭系上石炭统组一煤组145.82 10 2.17 1.5% 0 无下面对主要可采煤层特详述如下参见可采煤层特征一览表：二2煤层赋存于组的中部。至上部k4标志层底平均距离52.02 米；与下部 k3标志层平均距离 49.10 米, 层位稳定 , 可采厚度 0.8 7.68 米, 平均厚度 3.5 米；煤

28、层大面积表现为单层结构 , 近在个别钻孔中见到双层结构, 且分布零星夹矸为泥岩 , 厚度小、围小。煤层顶板多为泥岩、砂质泥岩, 局部为砂岩；底板为泥岩、砂质泥岩和砂岩。因其是在广阔平坦潮坪上形成 , 故厚度稳定 , 结构简单。由于后期改造及冲刷作用, 岩浆活动等 ,对煤层的原生厚度、 结构和稳定造成一定的影响, 但影响程度和围较小 , 在勘探中钻孔揭露缺失点近 11个。在实际揭露情况受断层的影响局部煤层厚度变薄、甚至不连续见二2煤层缺失原因一览表。表 1-2 二2煤层缺失原因一览缺失原因点数个孔号断层缺失9 3124 3120 0317 0310 0120 0225 2206 3306 370

29、3 7 / 142 沉积缺失0 冲刷缺失2 3111 3209 2煤质建井开拓阶段未进行该项工作, 近据原地质报告简述。井田个可采煤层均以高变质年轻的无烟煤为主 , 次为天然焦及少量的贫煤。煤的物理性质、煤岩特征和煤类基本相符。1物理性质各无烟煤均为黑灰灰黑色, 少量呈铅灰色；似金光泽或金刚光泽条痕为灰黑色黑色；脆度大 , 生裂隙中等发育 , 少数裂隙被次生碳酸岩矿物所充填。二2煤层上部多呈块状 , 层状构造 , 脆度较小；中下部常为碎屑状及块状, 脆度较大 ,易碎, 煤质较上部差；可见贝壳状断口, 视电阻率在 30-130.m 之间；视比重为 1.47 。煤层的天然焦呈灰色钢灰色, 条痕黑色

30、 , 纯者为似金属光泽、坚硬 , 气孔及裂隙发育, 煤层的结构构造均被破坏。 视比重高于同煤层的煤。 形态上多呈块状 , 有时可见粒状。块状焦的裂隙常被次生的碳酸岩矿物所充填。燃烧时燃点高、无焰、常有轻微热爆性,并伴随有响声。二2煤层宏观煤岩特征 , 煤层以亮煤、镜煤为主 , 暗煤次之 , 丝炭少量。镜煤呈薄层状或小透镜状与亮煤及暗煤组成条带状结构。属半亮及光亮型煤。镜下鉴定, 有机质含量占 77.3 89.60%。其中以凝胶化物质为主, 占有机质的 8498%,丝炭组分次之 , 占有机质的 216% 。无机质占粘土矿物为主 , 占无机质含量的 8293% ；硫化物类、碳酸盐类、氧化硅类含量较

31、少。二2煤层中的镜煤最大反射率为2.977%,平均反射率为 2.648% ；二2煤层的无烟煤测得显微硬度平均值为35.5。天然焦：块状天然焦的煤岩组分、 结构、构造已辨认不清； 粒状天然焦天然半焦的煤岩组分、 结构、构造尚可辨认； 天然焦中可见的矿物有黄铁矿、碳酸盐、粘土矿物；天然焦有机质占 6283%,无机质也以粘土矿物为主。其显微煤岩特征：天然焦在镜下呈亮黄白色 , 反射率远高于残留的有机组分, 具重结晶特征 , 呈斑点状 , 泼状消光 , 有强非均质性；粘土矿物明显增高, 集合体粒度变粗 , 并有大量气孔 , 气孔中充填有碳酸盐类矿物。贫煤：贫煤宏观煤岩类型和二煤组及三煤组中的无烟煤基本

32、相同。贫煤中的镜煤最大平均反射率在 2.29102.3740%之间。2化学性质水分：井田各可采煤层中无烟煤和贫煤, 原煤水分一般在 0.5 2% 之间, 少量小于0.5%,极少数大于 2%,属于低水分煤。在煤层露头附近因风化作用, 煤的水分可增加到37% 。三1煤层局部露头附近 , 水分可达 16% 以上。天然焦的水分和同层的无烟煤相近。挥发分： 各煤层无烟煤及贫煤的精煤可燃基挥发分产率分别在7.8 8.39%、 10.41 10.74%之间。但在煤层露头附近, 因受风化作用挥发分产率有不同程度的增加。三煤组的贫煤、无烟煤挥发分产率略高于二2煤层。这和它的变质程度较低、埋深较浅、后期岩浆岩侵入

33、有关。二2煤层的天然半焦挥发分产率8.88%,三4的天然焦为 8.15%,都明显降低。煤的元素组成：各煤层中不同煤类的cr、hr 元素含量差异不大均以碳元素为主,含量在 9193% 之间, 氢元素含量无烟煤为3.783.93%,贫煤在 4.05%以上, 天然焦变化明显, 在 1.383.85%之间见下表。其它元素含量极少。表 1-3 各煤层不同煤类cr、hr 含量变化表元素煤类二2cr % a 92.76 t 91.23 9 / 142 cak 92.82 hr% a 3.78 t 4.05 cak 3.50 从碳、氢元素含量来看 , 它反映了无烟煤、贫煤、天然焦的变质特征。如二2煤层无烟煤变

34、质程度高于贫煤 , 故碳元素含量高； 而天然焦变质程度有高于无烟煤, 则碳元素含量也略高于无烟煤。三煤组的天然焦在形成过程中, 由于岩浆的无机质组分大量进入,使碳元素相对降低。煤的灰分：表 1-4 煤层不同煤类灰分情况一览表煤层煤类各灰分产率级别所占百分比灰分平均产率% 煤层灰分等级10% 10 15% 1525% 25% 二2a 2.81 66.29 28.09 2.81 14.41 低灰t 75.00 25.00 14.35 低灰cak 60.00 20.00 20.00 16.68 低中灰从城郊井田各可采煤层主要煤质特征汇总表及上表可以看出, 无烟煤二2煤层原煤灰分产率在 8.6 35.

35、67%之间, 平均 14.41%,以低灰分为主 , 中灰分区主要在井田东、中部 0212、0109、3116、3226、3321等钻孔一带呈不连续条带状及西部边缘附近。贫煤各煤层灰分产率平均值和相同煤层的无烟煤相差不大。天然焦的灰分产率普遍高于同煤层的无烟煤。二2煤高出 2.27%。综上所述 , 二2煤层低灰分为主 , 有少量中灰分煤。二2煤层属低中灰分焦。各类煤层不同煤类经 1.5 比重洗选后 , 精煤灰分产率普遍降低。 二2煤层各煤类精煤灰分产率降低值在 7.77 9.21%之间。灰成分和熔融性：井田各煤层不同煤类的灰分均以sio2、al2o3为主, 两者之和除三22天然焦外均占灰成分的7

36、0% 以上, 三1煤层可达 80% 以上。其次为 fe2o3、cao,还有少量的 k2o 、na2o 、mgo 、so3、tio2等。井田无烟煤、贫煤的灰分产率中sio2、al2o3含量之和占灰分总量的 7080% 以上, 因而灰分的软化温度值普遍高于12500c,属高熔至难熔灰分；少量天然焦因接触交代作用进行得较充分, 焦中的 fe2o3和 cao 明显增加 , 灰熔点降至 11500c。为低熔灰分。有害元素硫、磷、砷、氟硫：二2煤层硫的含量普遍低于1% 少数大于 1% , 平均值 0.498%。磷：各煤层不同煤类的磷含量绝大部分在0.01%以下, 极少数在 0.01 0.04%之间,属特低

37、磷煤焦。砷：各煤层砷含量一般不高 , 二2煤层在 0.2 2.2ppm之间。井田各煤层中砷含量大都大于 8ppm, 是酿造和食品加工业的理想燃料。氟：井田测试数据较少 , 煤层中测得的含量是：二2煤层为 36.6ppmm 。3工艺性能发热量：各煤层原煤的分析基和可燃基发热量均比较高, 平均值见下表表 1-5 各煤类平均发热量一览表煤层二2三1三22三4煤类a t cak a t a t cak a t cak qfdt卡/克7043 7146 6549 5818 5878 6563 6568 5286 6502 6756 5517 qrdt卡/克8342 8401 8153 8227 8238

38、 8323 8348 7446 8313 8411 7537 从表中可以看出：1二2煤层发热量高于三煤组；2三煤组三22与三4煤层发热量接近 , 三1煤层发热量较低；11 / 142 3不同煤类发热量高低不同, 贫煤高、无烟煤次之、天然焦较低。煤对 co2的反应性：通过对井田各可采煤层的无烟煤在11000c对 co2的反应性测试：二2煤层 co2还原率在 54.0 78.0%之间, 平均为 64.3%。由测得数据可以看出： , 二2煤层对 co2的反应性比三煤组各煤层较好。煤的热稳定性：通过对井田各可采煤层的热稳定性进行测试, 并进行综合评价见下表：从表中可以看出二2煤层的无烟煤热稳定性为 中

39、等好 。可磨性：本井田利用哈特罗夫法对各煤层无烟煤进行了可磨性测定, 根据测定结果 ,二2煤层的哈氏指数在 57.46 95.51 之间, 其中 6070的占近 50%,大于 60者占总数 92%之间。表 1-6 各煤层的热稳定性综合评述表煤层二2三1三22三4煤类a t a a t cak a cak 热稳定性评级个好17 5 6 1 10 5 2 中等4 1 3 差2 2 1 1 煤 层 评 述中等好差好好好好中等 好好目前对煤的可磨性评价尚无国家统一标准, 从煤化所获知我国无烟煤哈氏指数可磨性指数在 40140之间, 用哈氏方法测试的指数大于100者为易磨 , 小于 100者为不易磨。故

40、认为该井田煤层属不易磨煤。结渣性：根据对各可采煤层的结渣性采样测试结果可知：该井田除二2煤层的 2010孔为中等结渣性结渣性外 , 其余全属包括三22煤层中的天然焦强结渣性煤。抗碎强度：由于条件限制, 井田近在二2煤层采集了两个样品进行测试, 根据测试结果, 该井田二2煤层属高强度煤。煤的硬度：根据永城煤矿二2煤层硬度测定结果 , 自然状态下抗压强度在3970 公斤/ 厘米2之间, 坚固系数 0.92, 属软煤。表 1-10 二2煤层抗碎强度测试结果表煤层孔号落下试验法 25 毫米 % 评述二26022 72.33 高强度煤二23311 66.00 高强度煤煤的可选性： 采用 0.1 含量法进

41、行评价 , 当理论分选比重确定为1.7 时, 二2煤层属易选至极易选煤。1.2.5 其他开采地质条件1矿井瓦斯各煤层 ch4含量一般为 0.5cm3/g, 属低瓦斯矿井。但东翼存在高瓦斯富集区, 各采煤工作面的绝对瓦斯涌出量因工作面长度以及其他各种因素影响而有所不同；各掘进工作面中煤巷的绝对瓦斯涌出量一般在0.1m3/min 左右, 岩巷的绝对瓦斯涌出量一般为0。2煤尘及煤层自然发火情况依据 2002.8.22 日煤炭科学研究总院分院对永城煤电集团城郊煤矿北翼4采区煤样及东翼首采区煤样进行煤炭自燃倾向等级鉴定的结果：煤层自燃倾向等级属类 不易自燃, 最短自然发火期为91 天。参见报告。而详、精

42、查时利用 着大温度降低值测法 对各可采煤层进行可燃性试验, 二2煤层无烟煤测得 t值均小于 250c,属不自燃发火煤层。13 / 142 2 井田境界及储量2.1 井田境界2.1.1 井田境界的划分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, 使煤田个部分都能得到合理的开发 , 井田境界的划分要符合下列原则：1井田围、储量、煤层赋存及开采条件要与矿井生产能力相适应。对生产能力较大的矿井 , 尤其是机械化程度较高的现代化大型矿井, 应要求井田有足够的储量和合理的服务年限并为矿井发展留有余地, 以满足矿井长远发展的要求。2必须要保证煤田有合理尺寸。 为便于合理安排井下生产, 井田走

43、向长度应大于倾向长度。要结合矿井的开采技术和机械装备情况, 合理地安排井田走向长度, 以保证矿井较好的经济效益 , 一般小型矿井 1500m ；中型矿井 4000m ；大型矿井 8000m 。3充分利用自然条件、 地质条件划分井田。 例如可以利用大的断层作为井田边界,或在河流、国家铁路、城镇等下面进行开采存在问题较多或不够经济需留设安全煤柱时,可以此作为井田边界 , 即降低了煤柱损失又减少了技术上的困难。4合理规划矿井开采围 , 处理好相邻矿井之间的关系。划分井田边界时, 通常把煤层倾角不大 , 沿倾斜很宽的煤田分成浅部和深部两部分, 一般应先浅后深先易后难分别开发建井以节约初期投资。 同时也

44、避免浅深部井形成复杂的压茬关系, 给开采带来困难。浅部矿井井型及围可比深部矿井小, 但是当需加大开发强度时应考虑给浅部矿井发展留有余地 , 不使浅部矿井过早地报废。2.1.2 划分井田的方法1按地质构造划分井田。2按煤层赋存条件划分井田。3按煤质、煤种分布规律划分井田。4按地形、地物界限划分井田。5按伴生有益矿产富集带或其他开采技术条件划分井田。6人为划分井田。2.1.3 矿井井田境界1井田周边情况根据以上划分原则以及永夏煤田的整体规划以及城郊煤矿的实际情况, 四周边界为：北：煤层露头处以自然地质条件划分为边界；西：以 f7断层为边界；南：以 f20断层为自然边界；东：相邻边界为其他矿区开采井

45、田, 本矿区为进水平煤层 , 根据垂直划分原则 , 人为划分为直线。2井田尺寸井田的平均走向长度为11.18km 。井田的平均倾向长度为5.6km 。煤层的最大倾角为21 , 最小倾角为 3 , 平均为 8.2 , 井田平均水平宽度为 5.6km。井田的水平面积按下式计算： s=h l 2-1式中 s 井田的水平面积 ,km2; h井田的平均水平宽度,km; 15 / 142 l井田的平均走向长度 ,km; 则井田的水平面积为： s= 5.6 11.18 = 62.6222.2 井田工业储量2.2.1 井田储量的计算城郊矿井田围计算的煤层为二2煤层。 矿井储量是指矿井所埋藏的, 具有工业价值的

46、煤炭数量。它不仅包含着煤炭在地下埋藏的数量, 而且还表示煤炭的质量 , 反映井田的勘探程度及开采技术条件。 矿井储量可分为矿井地质储量, 矿井工业储量和矿井可采储量。矿井工业储量是指平衡表a+b+c 级储量的总和。矿井设计储量是矿井工业储量减去设计计算的断层煤柱 , 防水煤柱 , 井田境界煤柱和已有的地面建筑物, 构筑物需要留设的保护煤柱等永久煤柱损失量后的储量。矿井可采储量是指矿井设计储量减去工业场地保护煤柱 , 矿井井下主要巷道保护煤柱煤量后乘以采区回采率的储量。2.2.2 保安煤柱按照保护煤柱的设计原则：1在一般情况下 , 保护煤柱应根据受护面积边界和移角值进行圈定。2地面受护面积包括受

47、护对象及周围的受护带, 当受护边界与煤层走向斜交时,洋感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。3 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, 立井深度大于或等于 400米的以边界角圈定 , 小于 400 米的以移动角圈定。 根据开采煤层的厚度 , 具体保安煤柱留设如下：井田边界保护煤柱留设50 米, 水平大巷两侧各 30 米；落差大的断层煤柱留设 30米, 落差较大的断层煤柱留设15 米, 落差较小的煤柱不留煤柱。2.2.3 储量计算方法工业储量计算：矿井主采煤层为二2号煤层 , 采用算术平均法。按下式计算： zg=s

48、m r/cos 2-2式中： zg工业储量 , 万 t s水平面积 ,km2m 煤层厚度 ,m r平均容重 ,t/m3平均倾角 ,0 二2煤层工业储量的计算为：zg= 62.62 3.5 1.4/cos120=313.7mt 总的工业储量 zg=313.7mt 2.3 井田可采储量2.3.1 永久煤柱留设安全煤柱留设原则：1对工业场地、井筒、地面建筑物留设保护煤柱。2 各类保护煤柱按垂直断面法或垂线法确定, 用岩层移动角确定工业场地、 村庄、风井煤柱。冲积层层移动角为45 , 走向移动角为 74 , 上山移动角为 65 , 下山移动角为71。3维护带宽度：工业场地为20m,村庄为 10m 。1

49、7 / 142 4断层煤柱宽度为30m,井田边界为 50m,风氧化带为 50m 。5工业场地占地面积 , 根据煤矿设计规中若干条文件修改决定的说明中第十五条, 工业广场占地面积指标见表2-1 表 2-1 工业场地占地面积井型 mt a-1占地面积指标/ha -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 2.3.2 矿井永久保护煤柱损失量1井田边界保护煤柱： 井田边界保护煤柱留设50m宽, 则井田边界保护煤柱损失量为 421 万 t 。2断层保护煤柱：断层煤柱留设30m宽, 则断层保护煤柱损失量为1093万 t 。3煤层露头保护煤柱：煤层

50、露头煤柱留设50m宽, 则煤层露头保护煤柱损失量为153 万 t 。4村庄保护煤柱：村庄维护带的宽度为10m,则村庄保护煤柱损失量为0mt。5工业场地保护煤柱：由表2-3 可知, 工业场地按级保护 , 维护带宽度为 20m,工业场地面积取 30公顷, 工业广场保护煤柱如图2.1 所示, 工业场地保护煤柱压煤量为7.0 mt。各种煤柱损失量见表2-2。表 2-2 保护煤柱损失量煤柱类型储量/mt 井田边界保护煤柱4.21 断层保护煤柱7.93 煤层露头保护煤柱1.56 村庄保护煤柱0 工业场地保护煤柱7.0 合计20.7 表 2-3 建筑物保护等级与维护带宽度建筑物保护等级维护带宽度 /m 20

51、 15 10 5 地面建筑物和主要井筒的保护煤柱是从受保护的边界起, 按基岩移动角 、 和 及表土层移动角 ? 所做的保护平面与煤层的交线来确定。煤层群开采时, 应采用重复采动条件下的移动角值。由计算的工业广场的保护梯形煤柱的具体数据如表2-4 表 2-4 梯形保护煤柱的数值表土层厚度 /m /0 /0 /0 /0 ab/m cd/m 高度 /m 面积 /m2 30 45 71 65 74 1066.78 1132.14 839.05 142.9 图 2.1 工业广场保护煤柱的留设2.3.2 矿井可采储量计算计算公式如下：19 / 142 k= c 式中：k可采储量 , t c工业储量 , t

52、 p永久煤柱损失 , t c采区回采率回采要求：中厚煤层不应小于80%,薄煤层不应小于 85%,经各煤层可采储量计算 ,汇总计算出本井田可采储量为：k=31371.67-2070.25 85%=24905.78万 t 3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限3.1 矿井制度根据安全规程 ,煤矿生产许可法和劳动法有关规定, 结和城郊矿的实际情况, 拟制定工作制度如下：设计年工作日330 天, 日提升 16小时, 采用 四六作业制 ,三班生产 , 一班准备。随着社会进步和劳动制度改革, 目前综采多采用四六制 , 每班工作六小时 , 三班出煤一班检修 , 以缩短煤矿工人的辅助劳动时间, 以减轻工人的

53、劳动强度。 所以本矿井计划采用 四六 工作制度。3.2 矿井设计生产能力及服务年限3.2.1 设计生产能力的确定原则应根据地质条件 , 国民发展需要和国外市场需求, 技术装备和管理水平 , 充分考虑科学技术进步等因素 , 依据投资少 , 出煤快 , 经济效益好的原则合理确定。3.2.2 矿井生产能力的重要因素1储量是指基础储量中经济可采部分2地质条件和开采条件3技术装备和管理水平4矿井与水平服务年限见下表表 3-1 第一水平设计服务年限参照表矿井生产能力 mt/a 矿井服务年限 第一水平设计服务年限a煤层倾角小于25度煤层倾角 25-45 度煤层倾角大于45 度3.0 及以上60-70 30-

54、35 _ _ 1.2-2.4 50-60 25-30 20-25 15-20 0.45-0.9 40-50 20-25 15-20 10-15 矿井与水平服务年限计算公式：t= zm / 3-1式中 t 设计计算服务年限zm 可采储量 , 万吨；a年产量 , 万吨/ 年k储量备用系数 , 宜采用 1.3 1.5 则矿井服务年限为：t = 2.4905 108 / 3.0 1061. 3= 64a60a 3.2.3 生产能力该矿井可采储量2.49 亿吨, 设计生产能力为 300 万吨/ 年。服务年限为 64 年, 计算过程中储量备用系数取1.3 。21 / 142 参照煤矿工业矿井设计规规定,

55、即：矿井生产能力： 3.0mt/a, 矿井服务年限 64a。3.2.4 井型校核按矿井实际煤层开采能力、 辅助生产能力、 储量条件及安全条件因素对井型进行校核：1煤层开采能力。 井田二2号煤层平均厚度为3.5m,为中厚煤层 , 赋存较稳定 , 厚度变化不大。2辅助生产环节的能力校核。矿井设计为大型矿井, 开拓方式为立井双水平开拓,主立井采用箕斗提升 , 副立井采用罐笼辅助提升, 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顺槽胶带输送机到大巷胶带输送机运到主井煤仓。大巷的辅助运输第一水平采用无轨胶轮车运输, 第二水平采用轨道运输。3通风安全条件的校核。矿井煤尘无爆炸危险性

56、, 瓦斯涌出量小 , 为低瓦斯矿井。矿井采用中央并列式通风。4矿井的设计生产能力与整个矿井的工业储量相适应, 保证足够的服务年限 , 本设计中第一水平服务年限的计算公式为：t =kaz=30.63a 式中: t 水平服务年限 ,a 满足要求 , 见表 3-2。表 3-2 我国各类井型的新建矿井和第一水平设计服务年限矿井设计生产能力 mt/a 矿井设计服务年限 a第一水平设计服务年限/a 煤层倾角025煤层倾角2545煤层倾角45906.0 及以上70 35 3.0 5.0 60 30 1.2 2.4 50 25 20 15 0.45 0.9 40 20 15 15 4 井田开拓4.1 井田开拓

57、的基本问题井田开拓是指在井田围 , 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、位置及其相关练习和配合称为开拓方式。合理的开拓方式需要对技术可行的几种开拓方式进行技术经济比较才能确定。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要认真研究：1确定井筒的形式、数目和配置, 合理选择井筒及工业场地的位置。2合理确定开采水平的数目和位置。3布置大巷及井底车场。4确定矿井开采程序 , 作好开采水平的接替。5进行矿井开拓延深、深部开拓及技术改造。6合理确定矿井通风、运输及供电系统。确定开拓问

58、题 , 需根据国家政策 , 综合考虑地质、开采技术等诸多条件, 经全面比较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。23 / 142 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。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 , 使主要巷道经常保持良好

59、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4.1.1 确定井筒形式、数目及配置1井筒形式的确定井筒形式有三种：平硐、斜井、立井。一般情况下, 平硐最简单 , 斜井次之 , 立井最复杂。平硐开拓受地形及埋藏条件限制, 要求地形条件合适 , 即在煤层赋存较高的山岭、 丘陵或沟谷地区 , 且便于布置工业场地和引进铁路, 上山部分储量大致满足同类井型水平服务年限要求。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

60、快 ,井筒施工单价低 , 初期投资少 , 地面工业建筑、井筒、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； 主提升胶带有相当大的替身能力, 可满足特大型矿井提升的需要, 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。 缺点是：斜井井筒长 , 辅助提升能力小 , 提升深度有限 , 通风路线长 , 阻力大 , 管线长度大；斜井井筒通过富含水层、流沙层, 施工技术复杂。斜井井筒倾角应符合下列规定：采用串车提升时 , 井筒倾角不应大于25；采用箕斗提升时 , 井筒倾角应为 2535；采用普通胶带输送机提升时, 井筒倾角不应大于