采矿学课程设计林西矿带区

1、采矿学课程设计林西矿带区采矿学课程设计说明书姓名：权太元学号:2 班级：采矿B125班题目：开滦集团林西煤矿 1.8Mt/a带区课程设计评语：指导教师： 赵启峰（讲师）、石建军（副教授）、王波（副教授）2015年07月17日设计感受及感谢采矿课程设计是采矿工程专业学习的重要一环，它是继我们学过井巷工程、采矿学、爆破工程等课程，以及通过生产实习过后进行的，其目的是巩固和扩大我们所 学理论知识并使之系统化，培养我们运用所学理论知识解决实际问题的能力，提高我们计算，绘图，查阅资料的基本技能，为毕业设计奠定基础。依照老师精心设计的题目，按照大纲的要求进行，要求我们在规定的时间内独立完成 计算，绘图及编

2、写说明书等全部工作。设计必须按照国家规定的煤矿安全规程进行要求，力争做到分析论证清楚，使设计到达较高标准。在设计过程当中，认识到了自身知识的欠缺，对完成一个好的设计产生了巨大的阻碍， 所以必须一边设计一边查阅资料，渐渐完善自己的知识面，对自己来说很有充实感。通过这次透图，我深深体会到团队协作的重要性，如果是自己画，又枯燥又浪费时间，但是经过团体协作效率很高，而且可以取长补短，提升自己的能力，发现自己的问题。非常感谢学校安排的本次设计，同事必须感谢指导老师和我的同学， 感谢他们对我的 帮助和包容，以及对我错误的指正。最后，由于自身的不足，在设计当中肯定存在错误和疏漏之处，敬请老师谅解!采矿学课程

3、设计林西矿带区目录1 矿区概述及井田地质特征1.1.1 矿区概述1.1.1.1 交通位置1.1.1.2 地形、地貌1.1.1.3 气候特征1.1.1.4 矿区经济情况1.1.1.5 水源及电源2.1.2 井田地质特征2.1.2.1 井田地质构造2.1.2.2 煤系地层划分及其特征3.1.2.3 井田水文地质8.1.3 煤层特征8.1.3.1 可采煤层情况 8.1.3.2 煤的物理性质 8.1.3.3 煤的围岩特性 9.1.3.4 煤的特征1.0.1.3.5 瓦斯和煤尘1.0.2 带区境界及储量1. 22.1 井田境界1.2.2.1.1 井田划分的依据1.22.1.2 井田划分结果1.22.2

4、矿井工业储量1.3.2.2.1 井田勘探类型1.3.2.2.2 工业储量计算1.32.3 矿井可采储量1.3.2.3.1 永久煤柱留设1.3.2.3.2 矿井可采储量1.43 带区参数1. 53.1 倾斜长度1.5.3.2 走向长度1.5.3.3 生产能力1.6.3.4 采出率 1.6.3.5 煤柱尺寸1.7.3.6 煤仓容量1.7.4 带区巷道布置1. 84.1 带区巷道布置1.8.4.1.1 带区准备方式的确定1.84.1.2 工作面推进方向的确定1.84.1.3 带区开采顺序1.94.2 生产系统1.9.4.2.1 运煤系统1.9.4.2.2 辅助运输系统1.94.2.3 通风系统1.9

5、.4.2.4 排矸系统1.9.4.2.5 供电系统1.9.4.2.6 供水系统1.9.4.2.7 排水系统1.9.4.2.8 巷道掘进2.0.4.3 车场选型设计2.0.5 采煤方法2. 15.1 采煤方法和回采工艺2.1.5.1.1 地质概况及煤层赋存2.15.1.2 采煤方法的确定2.15.1.3 采高及截深2.2.5.1.4 综采工作面的设备选型及配套2.25.2 回采工艺2.9.5.2.1 回采工艺方式2.95.2.2 采煤工艺3.0.5.3 生产组织方式3.2.5.3.2主要技术经济指标3.35.4 回采巷道布置3.5.5.4.1 回采巷道布置方式3.55.4.2 回采巷道断面及支护

6、3.75.4.3 掘进工作面主要设备3.95.5 顶板与煤壁管理措施3.95.5.1 顶板管理措施3.95.5.2 煤壁管理措施4.26 主要技术经济指标4. 36.1 主要结论4.3.6.2 要技术经济指标4.3.参 考 文 献 4. 6采矿学课程设计林西矿带区1矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1 交通位置开滦林西矿位于蓟玉煤田林南仓井田范围内，地理座标为东经 117.37,北纬39.50。 东北距玉田县12公里，井田范围内交通四通发达，电力充足，北邻京哈公路，京秦铁路， 紧邻唐玉宝公路旁边，京沈高速公路穿境而过，井田内有通往下仓的铁路（矿区专用）。西距北京120公里，南距天津

7、新港120公里，东距秦皇岛港190公里，地理位置优越。林 南仓矿业公司交通位置示意图（见图1-1-1）。图1-1地理交通位置图1.1.2 地形、地貌本区北枕燕山余脉，距螺山峰山只有十余公里，南为华北大平原，全区被新生界地层 覆盖，区内地形平坦，地势由北向南逐渐低下，地表标高介于 +1.00米至+6.00米之间，区 内无河流，仅井田北部有一较大积水洼地 一后湖，盛产产苇，呈沼泽状态。1.1.3 气候特征本区属大陆性风气候，降水多集中在 6、7、8月份，最大年降水量898.1毫米，最小 年降水量452.4毫米。年最大蒸发量2186.8毫米，年最小蒸发量1670.4毫米。最高气温 40.3C,最低气

8、温-22.9C,最大冻土深度780毫米。1.1.4 矿区经济情况林南仓井田位于河北省玉田县林南仓镇附近，地处京津唐秦中心地带，林南仓镇位于玉田县西南部，总面积40 平方公里，耕地25600 亩，镇辖21 个行政村，总人口20492，现有私营企业48 家，个体企业303 家，形成了以建筑、冶金、造纸、机械化工、运输、建材、皮革、酿酒为主的九大骨干行业。1.1.5 水源及电源林西矿的地面供水可划分为三个部分，即以东六家属区生活应用水为主体的东六供水系统， 以生产和生活供水为主的工业广场供水系统以及风井生产用水为主的风井供水系统，它们各自称为独立的系统，互不影响，不相干涉，从而构成了林西矿的三大供水

9、系统。前两个系统供水量大，对水质的要求也较高。东六供水系统服务对象主要是居民的日常生活，日平均耗水量 150m/h,供水水源井位于东六生活区内，距离工业广场中心3 公里。供电网位于林南仓镇东5 公里，供电条件能满足生产和生活的需要。1.2 井田地质特征1.2.1 井田地质构造林南仓煤田位于开平煤田东南翼。开平煤田位于燕山南麓，煤系地层为石炭二迭系。开平主向斜是煤田主要构造，呈复式向斜构造。向斜的总体轴向为NE 向。自古治以北主向斜轴逐渐转为东西向，向斜两翼不对称，西北翼地层倾角比较平缓，向北往南发育两组轴向与主向斜轴斜角或直交的短轴倾伏褶皱构造，东南翼断层不很发育，规模亦较小。多见于褶皱构造的

10、轴部，正断层较多，逆断层较少。林南仓井田的主体构造为井田北翼的塔坨向斜和南翼毕各庄区域的毕各庄向斜式，由于开平向斜在发育过程中北部受青龙山东南构造带影响。主向斜轴在古治以北发生偏移，呈东南向派生的南北应力场，形成次一级构造。 主要褶曲构造褶皱为本煤田的骨干构造。 主要构造线：各向斜、背斜彼此平行相间排列，其褶皱轴线一般均作北西方向延展。向斜均有煤系地层保护，并闭合成盆地形构造，而背斜部分煤系地层则被剥蚀。 褶皱均显不对称性，轴面向受力强烈的方向倾斜。本煤田之中部即林西背斜至黄土坎背斜为受力较强烈的上升部位，因此，轴面均有内倾之趋势，如煤田东部林南仓、李庄子向斜之西翼地层产装较陡达 5060&#

11、176;,而煤田西部的下仓向斜西翼地层产状平缓，一股为1020°,东翼及东北边缘地带地层倾角则较陡，达45-60 0 林南仓向斜因地处马兰裕山字型构造弧顶前缘部位，东北端受北部压力，西和西南端受来自于李庄子向斜方向的侧压力之力偶作用，使向斜轴线呈“ U字型。断层本煤田断层多发育在受力较强烈的中部地带，即下仓向斜之东翼，李庄子向斜及林南仓向斜西部。依据受力关系本区主要断层分以下几种：压扭性断层：断层构造线一般呈北西方向，与褶皱轴线相平行，多形成与较强烈 褶曲部位。断层面倾角一般较小。约 4555°。走向延长较远。张扭兼重力性质大断层。本类断层有两组。断层构造线一般呈北西方向与

12、褶皱轴线相平行，断层面倾角较陡，一般在60°左右,断距百米至数百米，如李庄子向斜中 A、B、D、E等正断层均属此类，使李庄子向斜形成 地堑式构造。断层构造线一般呈北东方向与褶皱轴斜交， 断层面倾角6075°断距数十至数百米, 并具有继承性，第四纪仍有活动。区内共发现大小断层4条，其中断距大于30米者有3条，以F1断层斜切井田中央粘 距15-50米，延伸长度2000米，对井田影响到大，其余断层断距较小，延展长度也较短， 对井田开拓也较有影响。主要断层（见附表1-1）。表1-1林南仓井田主要断层表带别编号性质断层产状断距（米）延展长度 （米）走向倾向倾角1F1正断层N1O0 E

13、SE75-2F 2正断层N70-800 ESE75-8035-4218003F 3逆断层N50-600 ESE70-753520004F4正断层N40-500 ESE75201500岩浆岩蓟玉煤田所属三个含煤向斜均有不同程度的岩浆岩侵入。下仓向斜、李庄子向斜火成 岩遍及全区，林南仓向斜之西部有火成岩侵入，东部未曾发现有岩浆岩侵入之现象。所见 岩浆岩经磨片鉴定有以下几种：主要有辉绿岩，少量安山岩，煌斑岩和玻基橄榄玄武岩等。呈岩墙、岩枝和岩床侵入 岩墙多呈北西或北东方向，岩床多沿煤层侵入。位于下仓向斜之北部，有一较大的火成岩 体侵入玉石炭系二叠系地层中，具岩性为安山岩，可能以岩盘形式产出。岩浆岩的

14、侵入时期属燕山运动晚期1.2.2 煤系地层划分及其特征林南仓井田煤系地层主要由石炭系、二叠系地层组成，其中包括中石炭统唐山组、上 石炭统开平组、赵各庄组、下二叠统的大苗庄组、唐家庄组。基底为经过长期剥蚀夷平的采矿学课程设计林西矿带区中奥陶统，上覆地层为上二叠统古冶组陆相碎屑岩。含煤建造由一套海相、过度相、陆相 地层组成。煤系地层综合柱状图（见图1-2）地层系统 1层间m柱状名称厚度/门界系统组古生界二 鑫系P上 统一p:大苗庄组工美粉砂岩煤31.55砂细砂岩粉砂岩、煤9口 41-3. 35L 4fc粉细砂岩上 统门赵各庄组14. M粉砂岩/煤11二光一算MTOV宁Q如细砂岩12.X炭质泥岩二煤

15、12LC=-E.k1OT粉砂岩图1-2-1煤系地层综合柱状图煤系地层各组厚度变化、岩性特征及所含标志层分述如下：奥陶系中统马家沟组（02）本区钻孔揭露最多者15.89米，岩性为浅灰灰白色石灰岩，质纯性脆，时夹薄层 状灰质粘土岩及白云质石灰岩或豹皮状灰岩。顶部有古风化壳迹象，含黄铁矿结核，裂隙 溶洞较发育，有时被铝土质充填。石炭系（C）上限为煤11顶板细粉砂岩之顶界，与上复二迭系地层呈整合接触。下限为奥陶系石 灰岩顶面，两者呈平行不整合接触。地层厚度约 200米，分中上两统，下统缺失。石炭系中统唐山组（C2）本统直接覆盖于奥陶系石灰岩之上，上限至第三海浸线一一K3石灰岩顶面，地层厚度介于46.0

16、8 61.77米，平均为52米。岩性特征是：岩层颜色较浅，多为浅灰一一灰色，并夹有少量紫色（在K2灰岩以下）， 以粘土岩和粉砂岩类为主。岩石大致百分比为中一一粗粒砂岩占10.74%,细砂岩占3.56%, 粉砂岩占19.71%,粘土岩占56.62%,煤层占0.59%,石灰岩占8.78%。层理不明显，粘土岩一般呈团块状构造，植物化石保存较少，在石灰岩及其顶板细粉砂岩中，富含海相动物化石，菱铁质鲕粒及结核发育，并含有黄铁矿结核和散晶。除部分粘土岩外，在一般岩层中皆含不同程度的钙质。本统岩相组合特征是:下部厚约25米为滨海湖泊大相的碎屑岩沉积，向上逐渐转为浅海薄层灰岩相和过渡相的交替沉积，构成三个完整

17、的小旋回。每个旋回一般由浅海沉积（第I1 旋回为滨海湖泊）起，经过渡相，终止于浅海灰岩相。标志性岩层：K3 至 K4 之间有：深灰色浅海相粉沙岩或粘土岩，细腻质纯性脆，含腕足类珊瑚等动物化石，为石K3 灰岩直接顶板。一般厚度9 米左右。K4 至 K5 之间有：浅灰色细 中粒沙岩：成分以石英为主，次为少量岩屑等，分选及滚圆度中等，拟质孔隙式胶结，夹碳质层纹，显水平层理和缓波层理状，岩石成分比较单纯，易于煤系地层中的沙岩相区别。位于井筒西北部常相变为粗砂岩，厚度达20 米左右（至煤17 以上） ，风井以东见薄，井相变为细砂岩，一般厚度5 米左右。灰 深灰色粘土岩：有时稍发褐色，质软， 含铝土质和凌

18、铁质结核，富含植物根化石，成团块状构造（为煤14直接底板），一般厚度在3米左右。K5 至 K6 之间有深灰色细粉砂岩：致密而细腻，性脆质地均一。富含黄铁矿石结核，底部见有少量海百合等动物化石，为K5 灰岩之直接顶板。一般厚度7.5米左右。深灰色粉砂岩和灰色细砂岩互层带：以前者为主，显条带状，具水平层理及缓波状层理，含植物化石碎片和较完整的假蛋形翅羊齿等植物化石。灰色细砂岩，致密坚硬，泥至孔隙 基底式胶结，具水平层理和缓波状层理，时为煤 12 下直接底板，以坚硬为特征，易与其他砂岩相区别，一般厚度4 米左右。 赵各庄组地层厚度74.41 79.41米，平均55米。岩性特征是：浅灰 深灰色。以粉砂

19、岩为主，但比开平组为少，而厚层状中粒砂岩相对增多。岩石大至百分比为，中粗粒砂岩占12.9，细砂岩占12.4，粉砂岩占44.14粘土岩占9.9，煤层占19.73，其它站0.93。植物化石以翅羊齿类居多，一般赋存在煤 11 顶板粉砂岩和煤11 煤 12 之间粉砂岩两个化石带内。岩相组合特征是以滨海湖泊相为主，并有泻湖海湾相，湖滨波浪带相、湖泊三角洲相等沉积。本组地层可划分为三个完整的小旋回。海退相序地层厚度为36 米，海进相序地层厚度为19.13 米说明地壳处于缓慢的波浪式上升。且升降幅度较小，比下部唐山组和开平组地层更接近于大陆性趁机环境亦相对比较稳定，有利于煤层的形成。所以在每个小旋回的中上部

20、均有泥炭沼泽沉积相，赋存有主要可采煤层（煤11 煤12）及不稳定的不可采煤层（煤14）标志性岩石及化石带有： 煤 12 下顶板下粉砂岩：深灰 黑灰色， 细腻含炭质及黄铁矿散晶，棕褐色条痕，贝壳状断口，富含腕足类，瓣鳃类和海百合等动物化石，一般厚度在一米左右。 煤 11 至煤 12 之间的粉砂岩：近煤12 处为深灰色细粉砂岩频繁交替出现，显条状带外观，其下岩性渐细，底部为细粉砂岩或粘土岩，致密而细腻，质地均一纯净，细水平层理明显，井田西北部为浅灰 银灰色，而东南部则渐变为深灰色，岩性标志，易于对比，厚度16 米左右。 煤 12 顶板粉砂岩：深灰色，岩性致密，质地均一，具水平层理及缓波层理。采集有

21、假蛋翅羊齿、开平翅羊齿、直脉翅羊齿类、星轮木、纤细轮木、长方楔叶、芦木苛达树等化石，为本组植物化石富集层之一,厚度一般在5 米左右。 煤 11 煤 12 之间粗砂岩：浅灰色，成分以石英、岩屑、燧石为主（以含较多燧砾为特征，易与其他煤层间砂岩相区别）。分选较差，滚圆度为半园状。泥质孔隙 基底式胶结，局部含钙质。具水平层理、斜层理、交错层理等。全区沉淀稳定（特别是井田西部） ，仅局部地段相变为细砂岩。一般厚度约12米。 煤 11 顶板细粉砂岩：呈灰 深灰色，致密，显水平层理及缓波状层理，含菱铁质结核， 采集有星轮木、楔叶木、 细羊齿、 苛达树等化石，亦为本组植物化石富集层之一，一般在 4 米左右。

22、 二叠系（P）板湖泊相细粉砂岩之顶界，与下伏地层呈整合接触。上限为第四系松散沉积物，呈不整合接触。在井田内保留地层最大厚度约560米。 二叠系下统（P1）上限为 A 层铝土直粘土岩顶界，于上统呈整合接触。本统地层厚度约为278 米， 分上、下两组。上组称为唐家庄组，下组称为大苗庄组，其中大苗庄组是主要含煤地层之一。标志性岩层及化石带： 煤 9 顶板细粉砂岩：呈灰 深灰色，致密，具细水平层理及层庄菱铁质结核。采集有星形轮木、细羊齿、芦木。苛达树，东方尼式苏铁等植物化石，为本组化石富集层之一。一般厚度在3 米左右。 煤 8 底板砾状粉砂岩：呈浅灰色，局部含钙质。具有大量灰绿、灰白色粘土岩块。该层随

23、8 2尖灭而消失。在井筒附近厚度增大，常为煤9 直接顶板。但凡为煤9 直接顶板时，煤 9 则变薄或不可采。该层一般厚度4米左右。 煤 7 顶板细粉砂岩 粘土岩：为灰黑色，岩性细腻。性脆，呈菱角状及贝壳状断口， 富含菱铁质结核及黄铁矿细晶。采集有腹足类、斧足类、 腕足类、 海百合等动物化石，为本区最上一次海侵。该层可能相当于开平煤田煤6 顶板。一般厚度3 米左右。 煤 6 顶板粉砂岩：呈深灰色，欠均匀，有堆砾现象，加灰色细砂岩薄层，局部显水平层理及缓波状层理。采集有假蛋形翅羊齿、带羊齿、楔叶木、轮木、苛达树、细羊齿等化石，为本组植物化石富集层之一，一般厚度6 米左右。 煤 5 至煤 6 之间中粒

24、砾岩：呈浅灰绿色，成分为石英、岩屑、长石、燧石等。分选较差。滚圆度中等，泥质孔隙 基底式胶结，夹炭层纹及煤化物质，以颜色易与下部砾岩相区别，一般厚度4 米左右。 煤 5 顶板粉砂岩：呈灰绿色，岩性较均一。采集有星轮木、长方楔叶、芦木、带羊齿、苛达树等植物化石，亦为本组植物化石富集层之一。一般厚度3 米左右。 二叠系上统（P2）保存有古冶组（Pi2）地层，最大厚度约300米。本组属陆相沉积，河床相粗碎屑砂质 岩居多。 岩石大致百分比为，中粗粒砂岩占46.06，细砂岩占0.388，粉砂岩占45.69，粘土岩占7.87。本组地层大致可分为六段（即六个中粗粒砾岩带和六个粉砂岩 粘土岩带）。每一岩段皆有

25、河床相中、粗粒砾岩起，至湖泊相或湖沼相细碎屑岩（粉砂岩或粘土岩）止。反映了六次河流活动的巨周期（详见地层综合柱状图）。岩性特征，中粗粒砾岩皆为灰白 灰紫色。成分为石英、燧石、岩屑、长石等。分选及滚圆度均不好，夹炭质层纹及紫色条带，显大型直线形斜层理。粉砂岩一般以灰紫色为主，褐铁矿结核发育，显花斑状结构，呈团块状构造。植物化石少，一般多赋存在上部铝土质粘土岩以下30 米至 A 层以上 40米之间的粉砂岩中。采集有细羊齿、楔叶木、 轮木等植物化石。标志性岩层有：A。层铁质粘土岩：紫红色，岩性致密，性脆质地均一，呈角状断口，含豆状铁质结核及鲕粒，平均厚度5 米，该层底板紫灰或灰白色粗砾岩极为标志，易

26、于对比。 上部铝土质粘土岩：灰紫色，致密、细腻，有滑感，含铁质结核及鲕粒，显花斑状结构，平均厚度4.53 米。本层顶板至上部铁质粘土岩间均为紫 灰紫色粗砾岩（或含砾粗砾岩），于 A 层至 A 0层之间砂岩相似，但该层颜色较紫。 上部铁质粘土岩：岩性与A 0层铁质粘土岩颇为相似，但该层更为细腻据仓补17 化验结果SiO2为37.28%Ae203为24.87%。Fe2O3为13.5。 ,烧失量为13.56%,平均厚度 为 5.69米。 第四系松散沉积物主要由粘土曾、砂层、砾石层极少量卵石层所组成。一般70 米以浅砂层或砾石层较多， 深部则以粘土层为主。冲击层底部之卵石层在北部及东北部较发育，厚达

27、30 米以上。在较稳定的两层粘土层之中（埋藏深度70110 米和120220 米）富含淡水动物介壳，为良好的对比标志及隔水层。第四系厚度变化较大，由井田北部的143.78 米至东南部达 434米以上。采矿学课程设计林西矿带区1.2.3井田水文地质矿区年降水量在350mm-800mm之间，由于冲积层的存在，阻隔了大气降水与矿坑涌 水之间的联系，矿井用水量基本不受季节的影响。矿区地表水系主要包括后湖。矿井采动塌陷坑积水量随开采面积的扩大而增加。所有 地表水均直接补给潜水层。矿井直接充水含水层包括：第三含水层（煤 12底至煤4顶砂岩裂隙含水层）、第四含 水层（煤5至煤12顶砂岩裂隙含水层）、第五含水

28、层（煤5顶板砂岩裂隙含水层）。矿井间接含水层包括第一含水层、第二含水层、第五含水层、第六含水层。其特征见表 1-22表1-2-2含水层划分表含水层编号含水层名称含水层,昌存 情况单位流水量渗透系数水质类型1A含水层含水丰富2.146 升/秒* 米182.714 米/昼 夜重碳酸钙镁 型2第二含水层含水性弱0.0455 升/秒* 米0.261米/昼夜硫酸钙镁型3第三含水层含水性中等， 局部较强0.01970.0566升/秒*米0.15010.77米/昼夜重碳酸钠型4第四含水层含水性弱0.0160.0584升/秒*米0.1541.742米/昼夜重碳酸钠型5第五含水层含水性中等， 局部较强0.060

29、30.228升/秒*米4.526米/昼夜重碳酸钠型6第六含水层含水性弱0.040.0196升/秒*米0.02480.211米/昼夜重碳酸钠型1.3煤层特征1.3.1 可采煤层情况井田内可采和局部可采煤层共四层，即煤 8、煤9、煤11、煤12、。其中主要可采煤 层共有2层。即：主采12煤层，配采11煤层。1.3.2 煤的物理性质8煤层为复杂结构煤层，含有1-2层泥浆，粉砂岩夹石。煤岩类型以亮型为主，界限 明显，内生节理发育，玻璃光泽。平均厚度0.8米，该煤层为不稳定煤层。9煤层为复杂结构煤层，有夹石1-2层，层位稳定，全井田可采，局部相变为炭质泥 岩，平均厚度为3.94。采性指数为0.95,煤厚

30、变异指数为0.8,该煤层为稳定煤层。11层为复杂结构煤层，有夹石1-2层，厚度、岩性均变化较大，该煤层只在 F1断层 西北及北侧和井田东南角可采，其他部位变尖或尖灭，平均厚度为 1.8米，可采性指数为 0.73,煤厚变异指数为0.812,该煤层为极不稳定煤层。12层为结构简单厚煤层，煤层局部有夹石 1-2层，层位较稳定，平均煤厚为3m,采 性指数为0.98,煤厚变异系数为0.431,该煤层为稳定煤层。他们的结构、厚度及特征见表1-3-1。表1-3-1可采煤层特征表序煤层名称煤层厚度/m层间距倾角硬度容重稳定号最小取大平均/m/(o)性18煤0.61.20.825180.4-0.71.47不稳

31、定29煤3.04.23.9200.3-1.11.4稳定311煤0.71.10.920160.4-0.71.48不稳 定412煤2.53.5360200.4-0.91.4较稳 定1.3.3 煤的围岩特性林南仓矿煤层顶底板岩性变化大，围岩岩石力学性质差异明显。煤9顶板：灰浅灰色泥质粉砂岩，致密、细腻、性脆、易碎，有滑腻感，断口 和裂隙面发育，具水平层理，局部含菱铁质结核含产木、星轮木、苛达树等化石。层厚 3.0米，直接顶垮落步距3.6米，老顶来压步距16.8米，顶板数类级。煤9底板：深灰色粘土岩，细腻、光滑，有贝壳状断口，并含有大量根化石，岩 石软、易风化，层厚2.0米。煤11顶板：条带状灰色粉砂

32、岩，致密，显水平层理及缓波状层理，并含有大量的菱铁质结核，薄层，岩石大部分为碎块状，层面含有方解石膜，该层含有星轮木、楔叶木、细羊齿、产木、柯达木苛达木等植物化石，层厚 04米，通过回采过的工作 面观测，直接顶初次垮落步距 46米，老顶初次来压步距3米，老顶周期来压步距10 12米，顶板属1类1级。煤12顶板：灰色粉砂岩，厚5.0米，致密、坚硬、呈条带状，灰、灰白、褐色相 间，有时附着绿色物质，层理呈水平或缓波状，泥质胶结，含有丰富的植物叶化石，初次垮落步距1416米，老顶初次来压步距为32米，老顶周期来压步距1012米，顶 板属以a。煤12底板：灰深灰色细砂岩，厚度 2.0米，层状产出，岩石

33、较硬，为钙质或菱铁质胶结，全井田发育较好1.3.4 煤的特征煤的物理特征林南仓井田内各煤层均属腐植煤， 煤层颜色一般为深黑色，条痕黑褐色或黑色带有褐 色。呈较亮的似玻璃光泽，硬度和韧性较大，脆性较小，煤岩组分以亮煤和暗煤为主，次 为镜煤，丝炭少见。各煤层物理特征见表1-3-2。表1-3-2煤层物理特性特征煤层颜色光泽煤岩组 分煤岩类 型煤的结构和 构造块度黄铁矿 结核煤8深黑色玻璃状 光泽镜煤亮 煤和暗 煤半亮型条带状，层状 结构粉-碎块 状含煤9深黑色较凫的 似玻璃 状光泽镜煤亮 煤和暗 煤半亮型条带状，透镜 状结构，层状 结构粉-碎块 状含煤11深黑色较凫的 似玻璃 状光泽以亮煤 和暗煤

34、为主少 量镜煤半暗型条带状，层状 结构粉-碎块 状少量煤12深黑色光亮的 似玻璃 状光泽镜煤亮 煤和暗 煤半亮型条带状，透镜 状结构，层状 结构粉-碎块 状含 煤化学分析：原煤工业分析见表1-3-3项 目 煤 层灰分Ag(%)硫分S(%)挥发分Vr(%)发热量(卡/ 克)煤质牌号811.38-35.5215.771.53-3.382.1329.75-33.8332.165200-757271372号肥煤为主，局部肥焦煤924.17-31.7028.801.05-2.441.6330.63-38.7135.104600-763060161、2号肥煤1111.38-35.5215.771.53-3

35、.382.1329.75-33.8332.165200-757271372号肥煤为主，局部气肥煤1226.72-38.2931.090.43-0.580.4727.73-36.8029.865520-765260601-2号肥煤为主，局部肥焦煤 和气肥煤1.3.5 瓦斯和煤尘瓦斯瓦斯的相对涌出量在0.050.56米3/吨次，二氧化碳白相对涌出量 3.1812.18米3/吨次，属于低级瓦斯矿井。瓦斯涌出量见表1-3-4。表1-3-4矿井瓦斯涌出量矿井瓦斯等级绝对涌出量（m3/min）相对涌出量（m3/t M）瓦斯(CH4)CO2瓦斯(CH4)CO2低0.7333.730.125.45煤的自燃发火

36、情况本矿#8.#9煤层具有自燃倾向，主采煤层12不具有自燃发火现象采矿学课程设计林西矿带区2 带区境界及储量2.1 井田境界2.1.1 井田划分的依据1) 在井田划分时，它保证各井田合理的尺寸和境界，使煤的各部分得到合理性开发。井田划分的范围、储量、煤层赋存及开采条件与矿井生产能力相适应。对于现代化大型矿井，要求井田有足够储量和合理服务年限，生产能力小的矿井可小些。同时考虑到矿井发展余地，井田范围应适当的划的大些。本设计生产能力为 400万t/a,属于特大型矿 井。因此在划分井田范围时，应与该生产能力相适应。2)保证井田有合理的尺寸。通常情况下，为合理安排井下生产，井田走向长度应大于倾斜长度。

37、如井田长度过短，则难以保证矿井各个开采水平有足够的储量和合理的服务年限。造成矿井接替紧张。井田走向长度过长，又会给矿井通风，井下运输带来不便。根据实际地质情况，并参照我国煤矿的实践经验，选择一个合理的尺寸。3)合理划分矿井开采范围，处理相邻矿井关系。划分矿井边界时，通常把煤层倾角不大，沿倾斜延展很宽的煤田，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。4)选择好井口与工业广场位置。划分应考虑井筒与工业广场位置的选择，使有利于井田开拓和采区布置，有利于矿井建设施工和工业场地布置。2.1.2 井田划分结果根据埋深、井田构造情况以及上述各项要求，本矿井井田境界确定如下

38、：井田的走向最大长度为6.5km,最小长度为5.5km,平均长度为6km。井田的倾斜长度最大为3.5km,最小长度为2.5km,平均长度为3km。煤层的倾角最大为30°，最小为6°，平均为18°，井田平均水平宽度2.853km。井田的水平面积按下式计算：S=HX L(2-1)式中：S 井田的水平面积，m2；H 井田的平均水平宽度，m；L-井田的平均走向长度，m。则井田的水平面积为：S=6X 2.853=17.118 (km2)井田赋存状况示意图如图2-1 所示。2.2.1 井田勘探类型精查地质报告查明了本井田的煤层赋存情况、构造形态、煤质及水文地质条件。井田 勘探

39、类型为中等。2.2.2 工业储量计算由AutoCAD软件测得井田面积约为 625559mm2 。煤容重为1.4t/m3,煤层倾角平均 10°,煤厚平均为3.8m。井田范围内的煤炭储量是矿井设计的基本依据7煤炭工业储量由煤层面积、厚度及容重相乘所得，其计算公式一般为：Q=100SX MX T /cos a式中：Q为井田工业储量，万t;S井田面积，km2;M煤层平均厚度，3.3m； -K 的容重，t/m3, 1.4t/m3 煤层平均倾角，10°2.3矿井可采储量2.3.1 永久煤柱留设1)边界煤柱可按下列公式计算Z= LX bx MX r式中：Z边界煤柱损失量，t；L边界长度，

40、m；b 边界宽度，人为边界50 m。贝U, Z= (2100X 50X2+1200X 50>< 以 1.4 X 3=139 t2.3.2 矿井可采储量井田的可采储量Z 按下式计算：Z=(Q P) XC式中：Q矿井工业储量，P各种永久煤柱的储量之和，C采区回采率，厚煤层不低于0.75；中厚煤层不低于0.80；薄煤层不低于0.85；设计开采的三3煤层属中厚煤层，采区回采率取为0.80。采矿学课程设计林西矿带区3带区参数1.1 倾斜长度分带工作面的倾斜长度就是工作面的连续推进的距离，约为上山或下山阶段斜长。我国2005年发布的煤炭工业矿井设计规范的相关规定为分带倾斜长度不宜少于工作面 一

41、年的连续推进长度。一般上山部分的倾斜长度宜为1000-1500 m或者更长，下山部分的倾斜长度宜为700-1200 m。本矿井带区倾斜长度为1128m。如图3-1所示图3-1倾斜长度1.2 走向长度带区工作面的走向长度同走向长壁工作面的走向长度。由于煤层倾角相对较小，有利于先进的采煤装备发挥优势，因而，在煤层厚度和采煤工艺方式相同时，倾斜长壁工作面 相对较长。工作面长度一般在150 m左右，甚至可达250 m以上。我国神东矿区工作面长 度已达到240 300mo本矿井带区的走向长度为 223m。如图3-2所示图3-2走向长度1.3 生产能力生产能力是带区内同时生产的采煤工作面和掘进工作面产煤及

42、带区生产系统能够保 证的能力，一般以万t/a表示。采煤工作面的产量是带区生产能力的基础，其单产取决于煤层厚度，工作面长度及年推进度。采煤工作面的单产由下式计算：Am = LvM 丫 CL 采煤工彳面长度，m;V工作面年推进长度，m;M煤层采高或放顶煤工作面的采放高度；煤白密度；t/m3;Cm工作面采出率，薄煤层取 0.93，中厚煤层取0.95,厚煤层0.97。1.4 采出率带区内留设的煤柱，有一部分可以回收，有的煤柱往往不能完全回收，致使煤炭资源 有一定损失。因此采取实际采出的煤量低于实际储量。 带区内采出的煤量与带区内工业储 量之比的百分数称为带区采出率，计算公式如下：带区采出率二带区实际采

43、出煤量/带区工业储量x 100%带区开采损失主要有：工作面落煤损失，约占 3%;带区内区段煤柱不可回收部分损 失等。根据煤炭工业设计规范规定：采（带）区采出率厚煤层不低于0.75,中厚煤层不低 于0.8,薄煤层不低于0.85。设计首采带区采出率为86%,符合煤炭工业设计规范的规 定。采矿学课程设计林西矿带区1.5 煤柱尺寸带区内的煤柱一般有上下山煤柱，区段煤柱，大巷煤柱。在本带区内上下山煤柱定为20m,区段煤柱定为20m,大巷煤柱定为40m。此外还有隔离煤柱，其中断层煤柱为大断 层取大于30m,中型断层取10 15m,小断层取10m左右。带区边界煤柱取10m。1.6 煤仓容量带区煤仓容量的计算

44、方法如下：Q=Q + LMBy CcnQ带区煤仓容量，t;Q0 防煤仓漏风煤量，t;L 工作面长度， m;M 采高， m;B采煤机滚筒截深，0.6m; 煤白密度，m;C0工作面采出率；Kt同时生产工作面系数，取1;n 带区内同采的工作面数。4 带区巷道布置4.1 带区巷道布置4.1.1 带区准备方式的确定根据该带区的地质条件和煤层赋存条件，及考虑到倾角小于12°时优先选用倾斜长壁采煤法的原则，确定本矿井设计首采带区采用倾斜长壁俯斜后退式（上山条带）巷道布I IJ I 1 、）尸,置方案。该种设计的优点有：1）巷道布置简单，巷道掘进和维护费用低、投产快。倾斜长壁采煤法回采工作面两端的巷

45、道直接与运输大巷和回风大巷相连，取消了采区上山等巷道的掘进，可以节省巷道15%20%的掘进。2）运输系统简单，占用设备少，运输效率高，运输费用低。工作面出煤经分带斜巷直达运输大巷，运输环节少。3）可以使采煤工作面保持等长，减少了因工作面长度变化给生产带来的不利影响，对综采非常有利。4）通风线路短，风流方向转折变化少，同时使巷道交叉点和风桥等通风构筑物也相应减少，成本低。根据煤层特点和选用的采煤工艺方式采用工作面双巷布置，有两条运输斜巷，其中一条皮带斜巷，一条辅助运输斜巷，均沿煤层倾向布置。前一个带区辅助运输斜巷和下一皮带运输斜巷之间还设有联络巷道，之间留20m 的煤柱，方便两行之间的联络和掘进

46、时的通风。4.1.2 工作面推进方向的确定1）按中线掘进与腰线掘进带区平巷总的延伸方向是煤层走向方向，坡度相对较小，除在巷道设计、施工时要加以注明外，一般都以平巷对待，实际上区段平巷并不是水平的，在局部地方可能与每层走向斜交，为便于排水和有利于矿车运输，可按照0.3%1%坡度布置和掘进；有些情况下为满足采煤工艺和合理的巷道布置要求，坡度可能变化更大。区段平巷掘进时用中线控制巷道延伸方向，用腰线控制巷道的坡度和高低。2）按中线掘进和腰线掘进的特点按腰线掘进，保持有利于排水和轨道、矿车运输的巷道坡度，但工作面不等长；按中线掘进，或分段按中线掘进，与运输平巷平行布置，使工作面等长；对于铺设有胶带输送

47、机和刮板运输机的运输平巷，必须按中线掘进或分段按中线掘进，并应有较长的分段长度。因运输大巷和工作面运输斜巷中都采用胶带输送机运煤，辅助运输巷中采用无轨胶轮车运料，故两条大巷都采用按中线布置，尽量沿煤层布置。4.1.3 带区开采顺序当倾斜长壁工作面从运输大巷附近向上部或下部边界方向推进时，称工作面采用了前进式回采顺序；反之，工作面从上部边界向大巷方向推进时则称采用了后退式回采顺序。两者相结合时，则称为工作面采用了往复式回采顺序。目前我国大多采用后退式回采顺序，所以本带区采用后退式回采顺序。4.2 生产系统4.2.1 运煤系统采煤工作面-带区运输斜巷-带区煤仓运输大巷井底煤仓-皮带-主井。4.2.

48、2 辅助运输系统倾斜长壁的回采巷道均为斜巷，其特点是距离较长，坡度较缓，变化不大。运送材料和设备用无轨胶轮车，这样运送效率较高，并且省去轨道的布置。4.2.3 通风系统新风由副斜井-井底车场-石门-材料运输大巷-材料运输进风斜巷 -工作面-运 输回风斜巷回风大巷主斜井4.2.4 排矸系统巷道沿煤层掘进，矿井投产后，基本不产生矸石，在局部掘进穿越岩层和施工风桥、顺槽运输机机头硐时产生的少量矸石，将矸石充填到顺槽之间的联络巷中以形成密闭功能，减少漏风的同时也可以减少矸石的运输费用，或采用无轨胶轮车搬运排弃在井下废旧巷道中，矸石不出井，因此在地面不设排矸系统。4.2.5 供电系统高压电缆由井底中央变

49、电所经运输大巷至带区变电所，降压后由低压电缆分别送到回采和掘进工作面附近的配电站，胶带运输机以及掘进机等用电地点。4.2.6 供水系统采掘工作面，运输机巷及运输机转载点所需要的防尘喷雾用水，由副井的供水管下井，然后送至各个用水地点。4.2.7 排水系统工作面辅助运输巷铺设一趟4 寸管路， 在工作面的低洼处各建设水窝，水由工作面排 到水窝，再由水窝通过排水管排出，后集中到水仓排出地面即：分带斜巷运输大巷井底车场-井底水仓-副井。4.2.8 巷道掘进采用双巷掘进的巷道掘进方式，这样的掘进方式可以有效的解决独头巷道掘进的通风问题。双巷掘进时，每隔100m 开掘一个联络巷道，用作通风和行人。4.3 车

50、场选型设计本带区采用倾斜长壁采煤法，采用的是皮带运煤，没有装车站线路，煤直接由带区煤仓经大巷运至井底煤仓，无轨胶轮车作辅助运输装备，只有辅助车场，无一般意义上的上、中、下车场，这也正是带区式准备的一大优势（运输线路简单，运费低）。因为材料运输大巷布置在岩层中，所以带区下部车场采用石门底绕的方法连通材料运输进风斜巷的。对于整个矿井而言，因为采用斜井布置，主斜井用皮带运煤，所以井底车场同样只有材料车场。因为采用无轨胶轮车作辅助运输装备，所以车场采用绕道方法进入材料运输大巷。5 采煤方法5.1 采煤方法和回采工艺5.1.1 地质概况及煤层赋存本井田含煤地层为侏罗系中统延安组，主要可采煤层3 层， 不

51、可采煤层4层。 6上 、 6、7 煤层全井田可采；其余4 层煤层因面积小或无可采点为不可采煤层。煤层平缓，倾角平均为3 度。煤层伪顶零星分布，面积约占5%，直接顶分布广泛，面积约占70%；基本顶分布于井田两侧及中部，面积约占25%。直接顶：泥岩、粉砂岩及其互层、天然抗压强度 28.4 MPa,饱和抗压强度15.6MPa, 初次垮落步距11m,属R类中等稳定顶板。基本顶：节理裂隙及层理不甚发育的较为均质的砂岩，粉沙岩组成；初次来压当量9901000KN/itf ,压力显现强烈，属田级基本顶。伪顶：位于煤层之上，厚度小于 0.5 m,极易垮落的泥岩、炭质泥岩组成。底板：主要由粉砂岩、细砂岩组成，单

52、向抗压强度29.4 MPa,允许单向抗压强度22.1MPa,属中硬类底板。仅S3钻孔附近，底板有一层0.4m厚的膨润土，遇水泥化。煤层瓦斯含量甚微，每克可燃质（gr）含氮气（N2）0.368.86（mm3）,二氧化碳（CO2） 00.068 （mm3）,甲烷（CH4） 00.03 （mm3）,重姓:含量为0。自然瓦斯成份中，氮气占 93.0100%,二氧化碳占06.50%,甲烷占07.00%。煤层瓦斯分带属 CO2N2带。煤层火焰长度大于400mm,岩粉用量6075%,属具爆炸危险的煤层。煤层原煤样着火点与氧化样着火点差（ Ti 3）在12c42c之间，属很易自燃的煤 层。本井田地温正常，无地热危害。本井田含煤地层富水性弱，补给条件差，底板有较厚的粉砂岩、泥岩隔水层，不会造成底鼓突水。矿井涌水量，以大口井法进行预算，结果