薛村矿毕业设计文档格式.docx
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第二节井田地质特征
1.2.1井田地形(边界尺寸及井田面积)
薛村井田地表地貌为简单平缓丘陵与黄土台地。
地形由西向东倾斜,坡度约16.7‰,为第四系黄土覆盖,有垂直节理直立不倒之特性。
井田西部以F4断层为界,南部以技术边界与牛儿庄矿为界,东部以F2断层与小屯矿为界,北部以大煤-250米等高线垂直下切与大淑村矿为界。
井田走向长平均约3850m,倾向长平均约5670m,面积约19.3km2,开采标高+100~-350m。
煤层最大倾角15º
,最小倾角4º
,多数煤层为4º
—12º
,平均7.4º
。
西部较窄东部宽,形状不规则。
1.2.2井田的勘探程度
1.地质勘探
(1)建井前的地质勘探
计划用1--2年的时间在井田内进行普查、详查和精查勘探。
(2)补充勘探
精查报告提交后至建井期间,为满足建井与生产的要求及矿井延深设计要求,需要不断补充钻孔。
并仔细收集、处理、保存钻孔资料,以备生产使用。
1.2.3煤系地层概况
薛村井田为一掩盖区,仅在冲沟内有基岩露头,通过钻探、地质调查及井巷工程揭露。
井田内地层包括(自下而上)有:
奥陶系中统峰峰组、石炭系中统及上统、二迭系上统及下统、第四系。
见图1—2
附煤层综合柱状图1-2。
1.2.4地质构造
薛村井田位于峰峰煤田的东北部,鼓山复背斜之东翼。
地质构造单元属亚洲东部新华夏构造体系的一部分。
总的构造轮廓为单斜,煤岩层大致以西南高,东北低呈扇形展开。
在井田浅部形成以西部F4断层、东部F3断层为边界的地堑构造,构成西部构造区。
井田东深部(原为扩大区)以褶曲构造为特征,形成东部构造区,其中有代表性的为南旺向斜构造。
1.2.5水文地质特征
1.区域概况
峰峰煤田位于太行山中段东麓山前丘陵与黄土台地地带。
南北向鼓山将煤田分为东西两个部分,多年平均降雨量560mm,雨季为7、8、9三个月。
薛村井田处于鼓山东麓奥灰水强径流带之东缘,西部奥灰水强径流带对井田水文地质条件影响较大。
鼓山东麓强径流带地下水通过F4断层补给井田内煤系薄层灰岩含水层,并向深部迳流、排泄。
2.矿井充水条件及充水因素
(1)地表水系井田内主要有东西向冲沟四条。
在井田内香山村西北有泉两个,经常有水涌出,形成一条小河,水量234.6L/min。
此外有观音沟、南岗沟、二十四合沟及断头沟四条。
平时干枯无水,每逢雨季水流倾沟而下,但几小时即降落无水,故称一时河。
(2)主要含水层
①上石盒子砂岩含水层:
②下石盒子组、山西组砂岩含水层:
矿井正常涌水量为120m3/h,最大涌水量为200m3/h。
第三节煤层特征
1.3.1煤层埋藏条件
井田西翼左侧煤(岩)层产状由穹窿顶部向ES、EN、NW、SW方向倾斜。
西翼右侧上部为乐意庄向斜,煤层平均倾角5°
,下部为香山背斜,轴向近S—N,向南轴向转为NE—NNE向。
向斜西翼倾角5~8°
,东翼倾角7~35°
,受断层影响局部达40°
东翼煤层走向近S—N,多数煤层倾角为4º
1.3.2可采煤层及其顶底板结构
2号煤(大煤)为可采煤层中最上部也是最厚一层,上距骆驼钵砂岩45m,下距4号煤32~38m,平均34m,最大厚度7.8m,最小厚度2.3m,平均厚度6.5m。
煤层稳定,结构复杂,含夹矸2~4层,由上而下,第一层夹矸距顶板0.5m,厚度0.05m,粉砂岩,稳定普遍存在。
第二层夹矸距底板1.8~2.5m,厚0.04~0.6m。
不稳定。
第三层夹矸距底板0.8~1.8m,平均1.3m,厚0.15~0.2m,含炭质砂岩,较稳定,井田普遍存在。
第四层夹矸,距底板0.5m,厚0.04~0.2m。
泥炭质粉砂岩,常呈软泥状出现,不稳定。
1.3.3煤层的围岩性质
可采煤层特征表表1—1
煤层
编号
名称
煤层厚度
煤层间距
稳定性
煤层结构
夹矸数
可采性
顶板
岩性
底板
最小-~最大
平均
2
大煤
2.3~7.8
6.5
32~37
34
稳定
复杂
2-4
可采
粉砂岩
煤层顶底板岩石物理性质表1—2
层位
岩石
物理特征
力学特性
比重(A)
容重(湿)(t/m³
)
含水量(M%)
抗压强度(kg/cm2)
抗拉强度(kg/cm2)
干燥
状态
饱和
2号煤层顶板
2.75
2.69
1.58
451
298
79
95
2号煤层底板
2.62
1.04
588
0~90
1.3.4煤的特征
大煤(2号煤):
物理性质:
颜色为深黑色,条痕色为黑色带褐色,具玻璃状光泽,脆度较大,内生裂隙及外生裂隙发育,肉眼鉴定为半亮型,一般由镜煤、亮煤、和暗煤组成,有丝炭夹层,具有参差状或贝壳状断口。
煤的比重为1.34~1.57。
煤质的基本特征是水份一般在0.67~2.08%,平均1.22%,灰份较高,一般在10.51~23.69%,平均17.27%。
挥发份含量10.64~17.13%,平均14.29%。
硫份0.13~0.59%,平均0.31%,属于低硫煤。
固定炭含量66.2-79.9%平均70.57%,发热量在26.68—36.11MJ。
1.3.5煤层的瓦斯、自燃发火及煤尘
经鉴定该矿井为底瓦斯矿井,其中相对瓦斯涌出量12m³
/t、绝对瓦斯涌出量为27m³
/min。
经煤科院抚顺分院鉴定该矿井2号煤自燃发火为三类自燃发火煤层,发火期3~12个月。
发火原因是采后密闭不及时或密闭质量不好漏风而造成自燃发火。
采用筑密闭墙、井下直接注浆,或地表向火区钻孔注浆灭火。
杜绝煤层自燃发火事故的发生。
煤尘薛村矿井田煤尘经多次鉴定,具有爆炸性。
第四节、井田境界和储量
1.4.1井田境界
井田划分的原则:
1.要充分利用自然条件划分;
2.要有合理走向长度;
3.要处理好相邻矿井关系;
4.要为矿井发展留有余地;
5要有良好的安全经济效果。
井田境界:
东以F1断层为界;
北部以K2及第三勘探线为界,西以煤层露头线为界;
南部东边以2108和1902好钻孔连线为界,界外为邯郸矿务局郭二庄煤矿,向西以F4、F6断层为边界外,其间以1603、1630、1608、1730号钻孔连线为界。
井田的东西走向约4.3公里,南北倾向4.7公里,面积约为15.4平方公里。
1.4.2井田工业储量
本井田地层产状平缓,褶皱宽缓,但大、中型断层较为发育,又有火成岩的侵入影响,故地质构造属中等类型。
1.4.3储量计算原则
(1)最低可采厚度0.7m,灰分最高小于40%
(2)断层及井田边界要有保护煤柱,井田内断层落差大于50m,落差大于30m,两侧各留保护煤柱30m,井田边界断层保护煤柱50m,井田边界留保护煤柱30m。
1.4.4井田勘探类型
井田共布置9条勘探线,
1.4.5工业储量计算
1.储量计算参数的确定
(1)面积(S):
当煤层倾角<
15º
时,采用煤层的水平投影面积13653125.915㎡;
当煤层倾角>
时,采用煤层真面积.真面积=水平投影面积×
1/cosα,α为煤层真倾角.
各煤层的倾角
表1—3
煤层编号
平均倾角(º
倾角范围(º
2#
7.4
4~12
8#
16
4~30
各煤层储量计算总面积
表1—4
煤层号
面积(m2)
13653126
14203339
2.计算方法
本次储量计算直接在1:
5000煤层底板等高线图上,采用地质块段法计算储量,为了满足有关规程规定的要求和便于使用,地质块段的划分原则如下:
(1)首先以各级储量边界为自然边界,然后在做进一步划分;
(2)分四个水平(即+50米、-50米、-200米、+200米)分别计算储量,也就是将这些标高的等高线做为块段边界;
2、参数的确定
(1)厚度(m),在采用媒厚成果时,对部分质量低劣钻孔及构造等原因造成的煤厚异常点未考虑.对9#煤层的开采厚度按复杂煤层夹矸取舍方法合并计算;
其余煤层均按规程规定的夹矸取舍方法计算开采厚度.然后,采用块段内及周围附和质量要求钻孔的煤层开采厚度以及巷道见煤厚度算数平均值作为该块段储量计算厚度.
表1—5
平均厚度(m)
厚度范围(m)
2.3~7.29
0.85
0~2.8
(2)容重(t/m3),因薛村矿自投产以来,未进行煤的容重测定工组,所以本次储量计算仍沿用原精查勘探时的容重值.
煤层容重采用值表1—6
容重(t/m3)
1.50
1.45
(3)各煤层的工业储量ZC的公式各煤层的工业储量(万吨)=煤层面积(㎡)×
平均厚度(m)×
煤层的工业储量表
表1—7
工业储量
(万吨)
13311.30
1750.56
其中4#、6#、7#煤层为远景储量2543.17万吨
A (万吨)
高级储量
B (万吨)
C (万吨)
低级储量
D (万吨)
A+B+C(万吨)
A+B+C+D (万吨)
矿井地质储量
2543.17
15061.86
17605.03
第五节井田可采储量
1.5.1煤柱留设
(1)井田境界煤柱:
井田东部以F1断层为界,留设50m防水煤柱。
南部与郭二庄井田分界处留设40m煤柱,煤矿技术边界处,留设50m井田边界煤柱,其他井田边界留设30m保护煤柱
(2)工业广广场煤柱:
工业广场按一级保护级别留设维护带15m,
(3)村庄煤柱:
(4)井田内断层煤柱:
(5)矿用铁路下不留设煤柱,随采随填。
1.5.2井田可采储量
(1)计算公式:
Zk=(Z-P)*k
式中:
Zk——矿井可采储量,万吨
Z——矿井工业储量,万吨
P——矿井煤柱损失量,万吨
K——矿井回采率70~80﹪,本矿采用75﹪
根据煤炭工业部对采区回采率不得小于以下数值:
薄煤层为:
85﹪
中厚煤层为:
80﹪
厚煤层为:
75﹪
地方小矿为:
70﹪
本矿2#煤为可采煤层,均为中厚煤层,故回采率取85﹪是合理的。
(2)矿井留设煤柱损失量
永久煤柱损失量
935万吨
114万吨
第六节矿井年产量、服务年限及工作制度
1.6.1矿井年产量
本矿井适合设大型矿井,其理由如下:
(1)储量一般,工业储量15061.86万吨,可采储量14012.86万吨;
(2)煤层赋存较稳定,倾角变化不太大,适宜用综采设备采掘;
(3)根据我国目前技术发展水平,提升,运输排水,通风等生产环节,均能保证正常运行;
(4)本井田距京广铁路褡裢车站25KM,距矿山铁路权村站6KM,地理位置较优越,交通便利。
综合考虑以上因素,结合《规范》规定,确定井型为150万吨/年。
1.6.2核算矿井服务年限
根据矿井实际的地层和煤层特征,主要可采煤层为2#煤层,均厚为6.5m,平均倾角为7.4º
赋存状况稳定。
根据公式:
T=Z/(A*k)
式中:
T=矿井设计服务年限,年
Z=矿井可采储量,万吨
A=矿井设计生产能力,万吨/年
K=储备系数,因本矿地质条件复杂,本设计采用k=1.3,所以:
T=Z/(A*k)=14012.86/(150×
1.3)=71.9年根据《规范》规定对生产120-240万吨/年的矿井,服务年限不少于60年,本矿符合规程规定。
本设计是150万吨/年,达产后与技术条件相适应时,可以提高年产量,因此,服务年限为70年是合理的。
1.6.3矿井工作制度
矿井年工作日为300天。
采煤每昼夜“四六制”,三班出煤,一班准备;
掘进工序简单,也可以四班连续工作,设备随时修理,边掘进边准备;
地面采用“三八制”,每昼夜提升时间为18小时。
第七节井田开拓
井田开拓的在井田范围内,从地面向地下开掘一系列巷道进入煤层,建立矿井提升、运输、通风、排水和动力供应等生产系统。
矿井开拓设计已经是地总体设计划定好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设计的合理原则。
认真研究主要井巷工程如何深入地下,以便接近或深入煤层预定位置,为采区开采打通道路。
其主要内容包括确是主副井的井筒形式、深度、数量、位置、阶段高度、大巷位置、采区划分、开采顺序通风运输方式等。
1.7.1确定井田开拓方式的原则
井田开拓所要解决的问题是,在一定的矿山地质和开采技术条件下,根据矿区总体设计的原则规定,正确解决下列问题:
(1)确定井筒的形式、数目及其布置,合理选择井筒及工业广场的位置;
(2)合理地确定开采水平数目和位置;
(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)进行矿井开拓延伸、深部开拓及技术改造。
1.7.2开拓方式的确定
薛村矿地形复杂井田中央地势低洼,有一定厚度的冲积层,采用立井开拓相比较好,井筒位置尽量靠近储量中心.具体方案及分析见下节.
1.7.3井筒位置、数目的确定
井筒的位置的选择涉及地面、井下一系列因素,原则性强,关系重大,影响因素很多。
选择井筒形式对井下开采有利,又要便于井筒开掘和维护。
1影响井筒位置的因素
(1)地面条件:
1)工业场地占地面积
井口附近要有一定范围,用以布置工业场地,其中包括主、副井生产系统建筑物与结构物。
2)地形与工程地质条件
选择井筒位置应当充分利用地形,井口附近不能过分低洼,不仅要避免洪水灾害。
而且尽可能避开滑坡岩崩流砂和泥石流危险区,以及其他不利于施工的工程地质条件。
(2)井下条件:
1)按最小运输功确定井筒位置
通常把运量与运距的乘积叫做运输功,以吨公里表示。
在同一井田内大巷运输费高低与所所消耗的运输功近似成正比。
井田储量一定时,沿井田走向大巷运输功的变化因井筒位置不同而成倍增加。
2)根据地质条件
井筒位置应该选择以丘陵坡地为主的宽缓地带。
该处冲击层薄,地下水补给范围有限、工程地质条件较好,土地亩产较低。
即:
主副井井筒开拓至第一水平在煤层底板中布置井底车场,然后直接延深至第二水平,用石门与-200水平运输大巷联系.
综上考虑采用双立井开拓,风井设在井田的浅部边界,也用立井开拓方式。
2井筒数目的确定
本矿井瓦斯含量比较大,经有关部门鉴定为高瓦斯矿井。
故矿井通风问题是整个矿井重要内容。
同时考虑到矿井倾向较长平均长度为5670m.确定该矿才有中央边界式通风,在井田浅部开拓风井。
井筒特征表
井筒名称
主立井
副立井
东立风井
西立风井
横坐标
21959.1080
21994.5420
18254.00
纵坐标
182030.7055
182079.4475
183531.000
井口标高
239.75
239
317.5
井底标高
-50
150.0
井筒直径m
5.0
6.0
5.5
井筒净断面㎡
19.6
28.6
23.7
提升容器
两套12t双箕斗
一对1.5t双层箕斗
井筒支护
混凝土砌碹
主井断面图
风硐平行于安全出口布置图
第八节开采水平设计
1.8.1水平高度的确定
本井田2#主采煤层,倾角在4°
~12°
之间,大部分在7.4°
左右,采用下山比上山开采具有技术简单、生产条件优越等优点,因此采用上山开采。
根据本矿实际条件,结合实际矿井的现场经验,第一水平标高订为-60,这样既保证第一水平服务年限60年符合规范要求,又能减少初期工程量,尽早出煤,第一水平可采储量为12358.3万吨,服务年限60年.
第二水平标高为-200
各水平开采方式:
本井田大部分采用上山开采,因为上山开采技术简单,通风系统好,排水容易,巷道掘进维护容易等优点
1.8.2巷道布置
本矿主采2#煤层,主要运输大巷及开采运输上山布置即在2#煤层的底板岩石中,先开采第一水平,然后开采第二水平.
本矿井主采2#煤层,煤质较硬,顶底板也较稳定,故将运输大巷布置在2#煤层底板岩石中。
其优点是后期维护相对简单,维护费用低,受采动影响小。
缺点是掘进速度慢,掘进费用高,前期投资高。
第九节井底车场
1.9.1概述
井底车场是井筒附近连接井筒和主要运输大巷的一组巷道和硐室的总称,是连接矿井提升和井下运输的枢纽,井下的煤炭和矸石通过井底车场运到地面,地面的材料和设备通过井底车场运到井下用料场所、排水、动力供应及人员上下必须通过井底车场。
因此,井底车场设计是否合理,直接影响着矿井的安全的生产。
由于井底车场要为整个矿井服务,服务年限长,以此将井底车场布置在2#煤层底板岩石中。
1.9.2确定井底车场的形式及布置方式
1井底车场的平面布置
(1)存车线长度的确定:
①底卸式矿车运煤的井底车场主井空、重车线长度:
掘进煤集中在井底车场用翻车机处理时,由掘进煤列车空、重车线长度确定底卸式矿车空、重车线长度。
②副井进、出线长度:
大型矿井应各容纳0.5~1.0列车。
③副井材料线设在出车侧,即在副井出车线旁增设一股道,其长度:
中型矿井应容纳5~10个以上材料车。
(2)存车线长度的计算:
①主、副井空、重车线:
主井空、重车线长度:
L=mnl1+Nl2+l3=
米
取整数为123米。
副井空、重车线长度:
取整数为64米。
式中m----列车数,主井取1.5列,副井取1列;
n-----每列车的矿车数,按车组成计算确定,15辆;
l1----一个矿车带缓冲器的长度,1.5吨固定式矿车2.4米,3.0吨底卸式矿车3.45米;
N----电机车数,台;
l2----每台电机车的长度,米;
l3----列车制动距离,1.5吨固定式矿车取7米,3.0吨底卸式矿车取40米。
②材料车线:
L=nl1=
式中L----材料存车线长度,米;
n----容纳的材料车,10辆;
l1----一个材料车带缓冲器的长度,2.4米。
③人车线:
一般为一列车加15~20米。
④调车线长度:
取整数为72米。
⑤线路布置:
(见图3-5)
(3)车场通过能力:
①区段划分:
首先将井底车场线路绘制在1:
500的平面图上,并在图中标出主要线路长度、道岔位置及其编号等,然后按下列原则把整个线路划分为若干区段。
凡一台电机车(或列车)未驶出之前,另一台电机车(或列车)不能驶入的线路,应划分为一个区段。
区段划分时,必须考虑设置信号的合理性和可能性。
对通过线和有跟踪列车(或电机车)形式的线路,区段划分不宜太多、太密。
综上所述,车场巷道及硐室除煤仓、装卸硐室都采用混凝土支护其他采用锚喷支护,遇到围岩破碎的地方加金属网锚喷。
本矿井井底车场和大巷辅助运输用矿用防爆特殊性蓄电式电机车和1.5t矿车运输,轨距为600mm。
采用立井环形卧式车场,运输大巷运煤采用sgz-1000/1200型胶带输送机,回风大巷的材料、运矸等用MG-1.1-6A型固定式矿车,采用蓄电式电机车。
第二章采区地质概况
第一节采区概况:
2.1.1、采区的位置及范围
八采区位于薛村矿井田南部边界。
东西长1000——1600米,南北长400——750米。
工业储量576.4万吨,可采储量307.6万吨.(包括F3断层防水煤柱)就我矿目前的开采技术水平来说,做为一个采区开采是比较合理的。
2.1.2、四邻边界
八采区位于我矿南部边界:
其西南部和南部与牛儿庄矿相邻,东部以F3断层与小屯矿为界,西北部和北部为我矿东二采区(已采)。
采区内以F20断层为界。
2.1.3、邻区对本区的影响因素
(1)、水的影响
本采区东部以F
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