首山煤矿毕业设计说明书.doc

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1、目录第一章 矿井概述及井田特征11.1 矿井概述11.2 井田地质特征21.3 煤系地层及煤层特征5第二章 井田境界和储量72.1 井田境界72.2 井田工业储量102.3 井田可采储量11第三章 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限133.1矿井工作制度133.2矿井设计生产能力及服务年限13第四章 井田开拓154.1井田开拓的基本问题154.2确定井田开拓方式164.3 井田开拓方式的确定234.3开采水平的设计264.4 采区划分304.5 井底车场304.6 开拓系统的综述36第五章 采煤方法和采区巷道布置375.1 采区概况375.2 采煤方法和回采工艺395.3 开采巷道和生产系统

2、545.4 采区车场设计及硐室585.5 采区采掘计划61第六章 矿井运输与提升636.1 概述636.2采区运输设备的选择646.3主要巷道运输设备的选择646.4矿井提升676.5副井提升设备的选择72第七章 矿井通风与安全747.1矿井通风方式与通风系统747.2采区及全矿所需风量767.3矿井通风阻力计算807.4扇风机选型817.5防止特殊灾害的安全措施85第八章 矿井排水系统888.1概述888.2排水设备选型888.3水仓及水泵房948.4排水技术经济指标96第九章 技术经济指标97参 考 资 料99感 谢100第一章 矿井概述及井田特征1.1 矿井概述1.1.1 地理位置与交通

3、首山一矿位于邯郸市西约17公里，武安市康二城镇东南1.0Km处，中心坐标东径1141819，北纬363910，行政区属武安市康城镇管辖。井田中部有邯郸长治铁路通过，本矿铁路专用线在康城火车站与之接轨，专用线长度1.5 Km；井田中部有邯郸武安公路通过，井田北部有319国道通过，运输条件十分便利。图1.1 首山一矿交通位置图1.1.2 企业隶属关系及性质首山一矿为冀中能源邯郸矿业集团公司下属二级单位，属国有企业。1.1.3 地形与河流井田地表位于紫山与鼓山之间的丘陵地带，区内地势南北两侧高，井田内地表水系不发育，仅在东南侧有季节性的车网口小溪，流向北北东，汇入牛叫河，由矿井排水，天气降水汇合而成

4、，流量很小。1.1.4 气象与地震本区属温带大陆性季风气候，四季分明，据武安气象站多年观测资料，年降水量最高为1026mm，年蒸发度一般为2100mm。气温42.5-19.9，年平均12.6。冻结期自12月初至次年3月初，最大冻结深度410mm。最大积雪厚度150mm。最大风速22.7m/s，平均2.7m/s，风向以东北、北北东、南居多。区内雨季集中在79月份，占全年70%以上。地震基本烈度为7度。1.1.5 井田内建筑物井田内从南向北村庄有停泗头村、高河村和陶庄村。工业场地主要建筑物可分为三部：生产系统、辅助生产车间、行政管理及生活福利建筑等。1.2 井田地质特征1.2.1 井田地形与煤系地

5、层概述井田地表位于紫山与鼓山之间的丘陵地带，区内地势南北两侧高，标高+276.6m，中部地势低，牛叫河最低为+120m，相对高差160m。陶一煤矿井田地层由老到新有奥陶系中统、石炭系中统和上统、二叠纪、三叠纪及第四系。a. 奥陶系中统峰峰组(O2f)以巨厚厚状灰色、深灰色纯灰岩、褐黄色花斑状灰岩和白云质灰岩组成，地层厚度170m左右。b. 石炭系(C)石炭系中统本溪组(C2b)：主要白灰色巨厚层状石灰岩及浅灰色铝质泥岩组成。含一层不可采薄煤层，局部含透镜状赤铁矿。地层厚度1331m，平均20m。石炭系中统太原组(C3t)：为海陆交替相沉积的泥质岩、碳酸岩和碎屑岩。主要由深灰色、灰色粉砂岩、泥岩

6、及灰色中细粒砂岩组成。其中夹有68层石灰岩，本组地层含煤514层，主要可采及局部可采煤层有6、8、9煤层。地层厚度112153m，平均120m。下石盒子组(P1x)：由灰绿、深灰和带紫花班状粉砂岩又浅灰色铝质泥岩组成。地层厚度4187m，平均厚度68m。c. 二叠系(P) 山西组(P1s)：本区的主要含煤地层。岩性主要由深灰色粉砂岩、泥岩和浅灰色中细粒砂岩组成，含煤28层，中下部1、2煤层为稳定可采煤层。地层厚度4983m，平均67m。上石盒子组(P2s)：由灰、深灰、紫灰花斑色粉砂岩和浅灰、灰白色砂岩组成，砂岩成分以石英为主，总厚度420647m，平均厚度517m。石干峰组(P2sh)：由绿

7、灰、紫灰色中细粒砂岩与紫色粉砂岩相间交替沉积，以粉砂岩为主。总厚度165276m，平均厚度237m。 d. 三叠系(T)岩性以薄厚层状紫色、灰紫色及紫红色细粒砂岩为主，夹粉砂岩薄层或粉砂岩透镜体。地层厚度大于550m。e. 第四系(Q)由冲洪积的砂质粘土、粘土及砂、砾石组成，地层分布不均，厚度变化大。地层厚度021.96m。1.2.2 井田地质构造（1）断层：井田范围内落差大于50m的断层有2条。即F3、F4，均为高角度正断层。F3断层：井田东侧深部边界断层，走向N25E，倾向SE，倾角70度，落差3570m，南部第13勘探线处落差最大。F4断层：井田西侧浅部边界断层，又称半个山断层，走向N2

8、0E，倾向NW，倾角70，落差135m310m，由南向北落差变小，地表断层迹象明显。（2）褶曲：规模较大的褶曲有鳌子山东背斜和半个山背斜，均位于井田西侧平行F4断层发育，前者在井田北部，走向N30N20E，轴长2.5Km；后者在井田南部，走向N30。E，轴长3Km。1.2.3 井田水文地质（1）区域水文地质概况首山一矿位于邯邢水文地质单元南单元的康二城亚单元的东部。该单元的北部边界分布在紫山岩体一带，其地表分水岭即为该单元的北部边界；西界以紫山鼓山断层为界；东界以奥陶系石灰岩顶界面标高-1100 m为界；南部边界分为两段，南部西段以双玉泉断层为界，东段以胡峪断层为界。一是第四系松散砂卵砾石孔隙

9、含水层，二是二叠系砂岩裂隙含水层组，三是石炭系薄层石灰岩及奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层组。（2）井田水文地质条件区内地表冲沟发育，平时主要排泄上游矿坑水，水量在50300m3/h之间，雨季为上游地区大气降水排泄通道。a. 含水层特征奥陶系中统石灰岩含水层(I)该层是由厚层状石灰岩、白云质灰岩等组成。本层总厚度约为550m，分为峰峰组、磁县组和马家沟组三组八个层段。本区奥灰含水层岩溶发育极差，富水性较弱，奥灰水属深埋藏滞流型。钻孔单位涌水量为0.041 L/s.m，渗透系数为0.12m/d，水质类型为HC03-S04-Ca型，观测水位标高为108.6m。大青石灰岩含水层()岩性为中厚层状的隐晶

10、细晶质石灰岩，局部夹燧石条带，层位稳定，平均厚度6.24m。钻孔单位涌水量介于0.0150.138L/s，m，渗透系数介于0.0241.82m/d；水质类型以HC03-S04-Ca-Mg型三为主，属富水性弱中等的含水层。观测水位标高108.92m。伏青石灰岩含水层()岩性为灰色隐晶质石灰岩，层位稳定。揭露厚度1.206.53m，平均厚度4.50m。钻孔单位涌水量介于0.1650.405L/s.m，渗透系数介于4.3611.77m/d。水质类型以HC03-S04-Na-Ca型为主，属富水性中等的含水层。水位标高124.53161.82m。野青石灰岩含冰层()岩性为隐晶质含泥质石灰岩。局部相变为泥

11、岩及粉砂岩，沉积不稳定。钻孔单位涌水量为0.011L/s.m，渗透系数为0.366m/d。水质类型以HC03-S04-Ca-Mg型为主，水位标高141.75142.74m之间。该层属富水性较弱的含水层。2#煤层顶板砂岩含水层(V)岩性为中细粒结构、泥硅质胶结长石石英砂岩，局部相变为粉沙岩。其平均厚度为11.96m。钻孔单位涌水量为0.00550.269 L/s.m，渗透系数为I.958m/d。水位标高为156.12156.96m。该层属富水性弱的含水层，局部为中等富水性。下石盒子组砂岩含水层()岩性为中细粒结构、泥硅质胶结石英砂岩。层厚为1.6544.26m，平均厚度22.30m。钻孔单位涌水

12、量为0.742 L/s.m，渗透系数为7.13m/d，水质类型为HC03-S04-Ca.Na型，水位标高为170.1lm，该层具有中等富水性。上石盒子组二段底砂岩含水层组() 岩性为中细粒结构、泥硅质胶结石英砂岩。层厚为1.6544.26m，平均岩性为一套粗中粒结构、泥硅质胶结石英砂岩，厚度5.4064.60m，平均厚度20.25m。钻孔单位涌水量为0.274 L/s.m，渗透系数为1.40m/d，水质类型为HC03-S04-Ca-Mg型，水位标高为163.4165.3m。该层具有中等富水性。 b. 隔水层特征井田内各含水层之间均存在有一定厚度并且有良好隔水性能的隔水岩层。奥陶系石灰岩顶至9煤

13、层底板间距离为21.6540.66m。其间岩性由砂质泥岩、铝质泥岩、粉砂岩组成。具 有良好的隔水性能。大青石灰岩()与伏青石灰岩()间距为28.4241.09m，平均为 33.98m,岩性60为泥岩、粉砂岩，同时还有厚度不等的岩浆岩侵入，结构致密坚硬，增强了两含水层之间的隔水能力。伏青石灰岩()与野青石灰岩()间距为34.5360.77m,岩性以粉砂岩、泥岩为主，同时也有厚度不等的岩浆岩侵入，均具有较好的隔水性能。野青石灰岩()与2煤层顶板砂岩(V)间距为21.8847.14m,平均为36.10rn，岩性中粉砂岩和泥砂岩占60以上，亦具有良好的隔水性能。2#煤层顶板砂岩(V)与下石盒子组底砂岩

14、()平均间距为50.99m，岩性中粉砂岩占62，这些厚层粉砂岩亦具有良好的隔水性能。下石盒子组底砂岩()与上石盒子组二段底部砂岩()间距为 121.60184.50m，平均为149.36m，岩性中粉沙岩、泥岩和铝质泥岩占50 60，这些厚层的泥岩，铝质泥岩起到了很好的阻隔水作用。c.地表水体与含水层之间的水力联系区内地表水体一般不与其下伏各含水层发生水力联系。各含水层之间均有一定厚度的隔水岩层。含水层水位各不相同，说明其无水力联系。但在遇到断层、陷落柱等特殊情况下，仍会发生水力联系。大青灰岩含水层与奥陶系含水层水位标高比较相近，二者之间可能存在一定的水力联系。d. 充水因素分析综上所述，山西组

15、砂岩含水层，是矿井主要充水来源。矿井正常涌水量一般在120180m3/h。最大涌水量200260m3/h。1.3 煤系地层及煤层特征1.3.1 煤层埋藏条件及围岩性质井田内含煤地层主要是上石炭统太原组，下二统山西组。在中石炭统本溪组中只有一层不可采的薄煤。含煤地层总厚度约205220m，含煤2022层，总厚约14.416.7m。可采层计68层，总厚度8.7413.84m。南部有1#、2#、4#、5#、6#、7#、8#、9#八层，北部有4#、6#、8#、9#六层。目前主要可采煤层为2#煤，待开发的下组煤为8#、9#。可采煤层总厚度为10.75m，详见可采煤层一览表。1#煤（小煤）可采范围都在北翼

16、，南翼极少。北翼赋存稳定，厚度一般1.10m变化不大。局部因沉积变相冲刷。顶板以粉砂岩为主，局部中粒砂岩。局部也有火成岩顶板。2#煤（大煤），为主要可采煤层，较稳定，平均厚度在3.2m左右。南翼最南部一个采区变为1.0m左右。其它也有局部冲刷变薄。顶板多为粉沙岩，局部有坚硬的中砂岩。煤层内普遍存在0.10.4m的夹石层。4#煤（野青），厚度变化不大，一般在0.951.0m，局部尖灭变薄，顶板为0.23.9m的石灰岩，一般厚度1m左右，据揭露的资料，不易维护。5#煤（山青小煤），仅在中部局部可采，平均厚度0.29m，最大厚度1.07m。6#煤（大青），大部可采，变化不大，平均厚度0.8m左右。最

17、大1.3m，局部尖灭。顶板为粉沙岩，个别为灰岩，炭质泥岩及细砂岩。7#煤（小青），除火成岩破坏以外，南部全部可采，厚度变化不大，厚度最大可达2.54m，平均1.25m。顶板为粉沙岩或泥岩。井田北部一般都不可采。8#煤（大青），煤层厚度变化不大，都可采。顶板为49m厚的坚硬石灰岩，为主要含水层之一，层厚平均1.3m左右，最厚达3.0m以上。9#煤（下架），全部可采，平均厚度2.5m左右。煤层构造较复杂。表1.1 首山一矿井田可采煤层一览表煤层编号一般真厚m一般间距m稳定性岩浆岩破坏程度可采程度煤层结构10.8829.0极不稳定轻微大部可采局部夹矸石一层0.16m 23.3135.5稳 定轻微可采

18、有夹石一层0.050.74m40.7916.0极不稳定严重局部可采无夹石50.6312.5极不稳定中等局部可采有夹石一层0.10.254m60.7929.5不稳定轻微大部可采无夹石70.9821.0极不稳定严重局部可采有夹石12层0.090.89m80.885.0极不稳定轻微大部可采局部有夹石一层0.120.39m92.5稳 定未破坏可采有夹石12层，0.050.07m目前开采2#和4#煤层，煤层顶、底板以粉砂岩为主，局部为中、细砂岩和部分岩浆岩，顶板为岩浆岩时有下垂现象，岩浆岩为底板时，有隆起现象，对正常开采影响较大。煤层倾角一般在818之间。1.3.2 煤的特征（1）煤的工业分析及用途煤的

19、容重，根据地质报告，南部为1.601.65，北部为1.71.75，统一按照1.7计算储量。本井田各煤层均为无烟煤。其中1#、2#煤层属中灰、低硫、低磷无烟煤。4#9#煤层均为中高硫中灰低磷无烟煤。目前开采的2#煤层，块煤可用作化工原料，末煤供电力及民用。（2）煤层稳定程度井田内2#煤为稳定煤层，其余（不包括下组煤）均为极不稳定煤层。（3）矿井瓦斯本矿瓦斯涌出量较小，经鉴定为低瓦斯矿井。矿井未发现煤（岩）及瓦斯喷出和突出现象。（4）煤尘与自燃性煤尘爆炸指数25a符合煤炭工业矿井设计规范 要求。按矿井的实际煤层开采能力，辅助生产能力，储量条件及安全条件因素对井型进行校核。3.2.4 井型校核按矿井

20、的实际煤层开采能力，辅助生产能力，储量条件及安全条件因素对井型进行校核：煤层开采能力。井田内2号煤层平均5m，为厚煤层，赋存稳定，厚度变化不大；4号煤，厚度变化不大，平均2.8m，局部尖灭变薄。根据现代化矿井“一矿一井一面”的发展模式，可以布置一个大采高工作面保产。辅助生产环节的能力校核。矿井设计为大型矿井，开拓方式为立井加暗斜井多水平开拓（暂定）。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井底煤仓，运输能力大，自动化程度高。副井运输负责提升、下放物料，能满足一般设备的下放与提升。大型设备材料可以通过风井下放。大巷辅助运输采用皮带运输，运输能力大，调度方便灵活。通风安全条件的校核。矿

21、井煤尘无爆炸危险性，瓦斯涌出量小，属低瓦斯矿井，但仍需采取一定防止措施。矿井采用分区式通风，设两条回风大巷，东区、西区各布置一个风井，可以满足通风需要（暂定）。矿井的设计生产能力与整个矿井的工业储量相适应，保证有足够的服务年限，满足煤炭工业矿井设计规范要求，见表3.1。表3.1 我国各类井型的矿井和第一水平设计服务年限矿井设计生产能力(Mta)矿井设计服务年限(a)第一开采水平设计服务年限(a)煤层倾角25煤层倾角2545煤层倾角4560及以上7035-30506030-12245025201515 04509402015 15 第四章 井田开拓4.1井田开拓的基本问题井田开拓是指在井田范围内

22、，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、位置及其相互联系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，做好开采水平的接替；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。确定开拓问题，需根据国家政策，综合考虑地质、

23、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。（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

24、、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，以及其它有益矿物的综合开采。4.2确定井田开拓方式4.2.1 确定井筒形式、位置、数目1、井筒形式井筒形式有三种：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。平硐开拓受地形迹埋藏条件限制，只有在地形条件合适，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，上山部分储量大致能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，掘进速度快，井筒施工单价低，初期投资少；地面工业建筑、井筒装备、井底车场及硐室都比立井简单，井筒延伸施工方便，对生产干扰

25、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。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、管线长度大；斜井井筒通过富含水层、流沙层施工技术复杂。立井开拓不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然条件的限制，在采深相同的的条件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利，井筒断面大，可满足高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井需风量的要求，且阻力小，对深井开拓极为有利；当表土层为富含水层或流沙层时，立井井筒比斜井容易施工；对地质构造和煤层产状均特别复杂的井

26、田，能兼顾深部和浅部不同产状的煤层。主要缺点是立井井筒施工技术复杂，需用设备多，要求有较高的技术水平，井筒装备复杂，掘进速度慢，基本建设投资大。综合以上因素并结合首山一矿的实际情况，确定井筒的形式为立井或斜井。 我国在煤矿开采中，立井开拓的井筒一般都采用圆形断面。它具有承受地压性能好，通风阻力小以及便于施工等优点。根据以上所述情况，本矿井采用圆形井筒。2、井筒位置的确定选择井筒的位置应考虑如下原则：（1）初期开采条件有利，储量可靠，井巷工程量省，建井工期短。（2）井田两翼储量大致平衡，井下运输、通风、开采比较有利。（3）要充分利用地形，少占地，少压煤。（4）井口标高要高于历年最高洪水位。（5）

27、井筒应尽量避免穿过流沙层、含水层、较厚的冲击层，有煤和瓦斯突出危险的煤层。（6）井底距奥陶灰岩要保持一定的安全距离。（7）井底车场及主要硐室尽量布置在较稳定的岩层中，便于硐室的开掘和维护。对井下合理开采的井筒位置：（1）井筒沿井田走向的位置井筒沿井田走向的的有利位置以后应在井田中央。当井田储量呈不均匀分布时，应在储量分布的中央，以此形成两翼储量比较均匀的双翼井田，应尽量避免井筒偏于一侧。井筒设在井田中央（储量分布的中央），可使沿井田走向的井下运输工作量小，而井田偏于一翼边界的相应井下工作量要较前者大； 井筒设在井田中央时，两翼产量分配，风量分配比较均匀，通风网络较短，通风阻力较小。井田偏于一侧

28、时，一翼通风距离较长，风压较大。当产量集中于一翼时，风量成倍增加，风压按二次方关系增加。如要降低风压，就要增加巷道断面，增加掘进工程量。两翼产量分配，风量分配比较均匀，通风网络较短，通风阻力较小。井田偏于一侧时，一翼通风距离较长，风压较大。井筒设在井田中央时，两翼分担比较均匀，各水平两翼开采结束的时间比较接近。如井筒偏于一侧，一翼过早采完，然后产量集中于另一侧，将使运输，通风过于集中，采煤掘进互相干扰，甚至影响全矿生产。实际工作中，由于井田地质条件和其他因素的影响，只要尽可能使两翼均衡，同时可将井筒布置在靠近高级储量地段，使初期投产的采区地质构造简单，储量可靠。从而使矿井建设投产后有可能的储量和较好的开采条件，以便迅速达到设计能力。（2）井筒沿煤层倾向的位置立井开拓时井筒沿煤层倾向位置的几个原则。井筒设在井田中部，可使石门总长度最短、沿石门的运输工作量小；井筒设在浅部时，总的石门工程量虽然稍大，但初期（第一水平）工程量较及投资较少，建井期较短；井筒设在深处的初期工程量最大，石门总长度和沿石门的运输工作量也较大，但如煤系基底有含水特大的岩层，不允许井筒穿过时，它可以延伸井筒到深部，对开采井田深部及向下扩展有利；而在浅、中位置，井筒只能打到一、二水平，