靛头煤矿初步.doc
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1、继续教育学院毕业设计(论文)纸 1 目 录 前 言 2 第一章 井田概况及地质特征 3 第二章 井田境界及储量 .14 第三章 矿井工作制度及生产能力 .20 第四章 井田开拓 .22 第五章 矿井基本巷道及建井计划 .30 第六章 采煤方法 .37 第七章 矿井通风与安全 .49 第八章 技术经济 .69 参考文献 77 致 谢 .78 继续教育学院毕业设计(论文)纸 2 前 言 毕业设计是采矿工程专业最后一个教学环节,其目的是使本专业学生 运用大学阶段所学的知识联系矿井生产实际进行矿井开采设计,并就本专 业范围的某一课题进行较深入的研究。以培养和提高学生分析和解决实际 问题的能力,是学生走
2、上工作岗位前进行的一次综合性能力训练,也是对 一个采矿工程技术人员的基本训练。 本次设计的内容是靛头煤矿 2、3 号煤层初步设计。是在靛头煤矿井 田概况和地质特征的基础上,结合搜集到的其它相关原始资料、运用所学 知识、参考煤矿开采学 、 煤炭工业矿井设计规范 、 煤矿矿井开采设 计手册等参考资料,在辅导老师深入浅出的精心指导下独立完成。在设 计的过程中我受益非浅。此次毕业设计是根据国家煤炭建设的有关方针、 政策,结合设计矿井的实际情况,遵照采矿专业毕业设计大纲的要求,在 收集、整理、查阅大量资料的前提下,运用自己所学的专业知识独立完成 设计的。 通过本次设计,我看到了许多以往自己欠缺的地方,提
3、高了综合能力, 知识水平有了很大的提高,由于本人的初次设计,错误难免,恳请各位老 师指正。 本次设计的指导老师在许多方面给予了宝贵意见,为了帮助我们顺利、 正确地完成毕业设计,经常加班加点,牺牲了大量的工作时间和业余时间, 在此表示衷心的感谢和深深的敬意! 由于本人水平有限,设计中难免存在错误和不足,恳请各位老师不吝 指正。 继续教育学院毕业设计(论文)纸 3 第一章 井田概况及地质特征 第一节 矿井概况 一、交通位置 靛头煤矿位于文水县大风城镇靛头村,行政区划属风城镇管辖。矿区 往东北距文水县城 9km,有土石公路与 307 国道和夏(店)-汾(阳)高速公 路相连,交通十分便利。交通位置见图
4、 1-1-1 图 1-1-1 交通位置图 二、地形地貌 本区地处山岳地带,东临文水平川,总观全井田,区内地形复杂,沟 壑纵横,总体趋势西高东低,北高南低,东南、南向发育 5 条相间的冲沟 继续教育学院毕业设计(论文)纸 4 -自北而南依次为旧坡沟、半峪沟、靛沟、小南山峪沟及大南峪沟。其 间山高坡陡,黄土零星披盖于缓坡处;基岩大面积裸露,区内最高点位于 西北山梁处,海拔 1420.0m,最低点位于靛头沟谷,海拔 942.0m,最大相 对高差 478m,属中高山区。 三、气象及地震 本区地处北半球中纬度内陆地带,属暖温带大陆性气候,冬季短而寒 冷,夏季炎热多雨,春季干旱多风,秋季凉爽,四季分明,气
5、候干燥。年 平均气温 9,一月份最冷,平均气温-8,极端最低气温-22;七月 份最热,平均气温 21,极端最高气温 38。年平均降雨量分部不均, 一般春季占 14,夏季占 59,秋季占 24,冬季最少仅占 3。年平 均蒸发量 2000mm 以上,以五月份蒸发量为最大,十二月份最小,年平均 蒸发量为年平均降雨量的 45 倍。霜冻期为每年十月上旬至翌年五月上 旬,年无霜期 140 天左右,一般冻结期可达 4 个月,最大冻土深度 0.700.80m。 依据中华人民共和国国家标准 GB50011-2001建筑抗震设计规范 附录 A,本地区抗震设防烈度为 7 度,设计基本地震加速度为 0.15g。 四、
6、水文简况 区域内河流为汾河水系文峪河流域,井田及扩区内无河流,雨季各大 冲沟汇有洪流,向东南注入文峪河入汾河,最终注入黄河。本区及附近地 下水发育良好,但因煤矿开采,使潜水遭到一定破坏,不能作为矿区可靠 的生活水源。该矿由一眼深井供水,日出水量约 1200 m3d,能满足改扩 建后的生活用水。井下排水处理后可作为井下消防洒水,矿井水源基本有 保障。 继续教育学院毕业设计(论文)纸 5 五、矿区电力供应 本矿现有一回 10kV 专用线引自店坪 35kV 站,该站电源引自铺上 220kV 站,铺上变电站距本矿仅 4km。正在建设的选煤厂拟建 35kV 变电所, 矿井改扩建后的电源可直接取自选煤厂,
7、双回路供电系统建成后,能满足 矿井生产的用电需求。 六、经济概况 本区以农业为主,主要农作物有谷子、攸麦、豆类及油料等,近年工 矿企业发展较快,主要为煤矿、建材、机械加工及制造业,其中煤矿为该 区重要的行业。 第二节 井田地质特征 一、地层 本区地层出露良好,自西向东由老至新依次出露奥陶系中统峰峰组, 石炭系中统本溪组、上统太原纽,二叠系下统山西组、下石盒子组、上统 上石盒子组、石千峰组、二叠系下统刘家沟组、尚沟组、中统二马营系组, 第四系零星分布于沟谷及缓坡处。分述如下: (一)奥陶系中统峰峰组(O2f) 为煤系之基底,以浅灰、灰色石灰岩、角砾状泥灰岩、白云质灰岩为 主,夹脉状纤维石膏及结晶
8、石膏层。厚度 90m 左右。 (二)石炭系(C) 1、中统本溪组(C2b) 与下伏地层平行不整合接触,下部为“山西式铁矿”及 G 层铝土;中 夹 13 层石灰岩及 12 层不稳定煤线;上部为灰黑色泥岩、粉砂岩及浅 灰色粘土岩。本组厚 27m 左右。 继续教育学院毕业设计(论文)纸 6 2、上统太原组(C3t) 连续沉积于下伏本溪组之上,为一套海陆交互相含煤建造,为区内主 要含煤地层之一,由灰黑色泥岩、砂质泥岩、灰色中细粒砂岩和 3 层石灰 岩及 78 层煤组成,底部以层灰白色、硅质胶结的细中粒砂岩(晋祠 砂岩 K1)为基底与本溪组分界。本组厚 92m 左右。 (三)二叠系(P) 1、下统(P1
9、) (1)山西组(Pls) 与下伏太原组连续沉积,为一套陆相碎屑岩沉积含煤建造,是井田主 要含煤地层之一。由灰黑色泥岩、砂质泥岩、灰色中细砂岩及煤组成,底 部以一层灰色厚层状细砂岩(北岔沟砂岩,K3)为底与太原组分界。本组厚 56m。 (2)下石盒子组(P1x) 连续沉积于下伏山西组之上,由黄绿、灰黄色泥岩、砂质泥岩及 3 5 层砂岩组成,厚 110m。本组按岩性及色调的不同以 K5砂岩为界可分为 上下两段。 下段:(P1x1),厚 50m,以灰色厚层状中粗粒砂岩(骆驼脖子砂岩 K4) 为基底与下伏地层连续沉积,K4砂岩以石英、长石为主,分选磨圆中等, 常为钙质胶结,坚硬,局部含砾,斜层理发育
10、,纵横向变化急聚,呈透镜 状。K4之上为一套灰灰绿色砂质泥岩及 23 层砂岩组成,下部夹 23 层不稳定的煤线。 上段(P1x2):厚 60m。底部为黄绿色厚层状中粗粒砂岩(K5),之上 为一套黄绿色、灰绿色砂质泥岩与粉砂岩的互层,夹 12 层厚度、岩性 变化较大的砂岩,其顶部为一厚层状、暗紫,灰绿相间的杂色铝土质泥岩 继续教育学院毕业设计(论文)纸 7 (桃花泥岩),可作为划分上下石盒子组的辅助标志。 2、上统(P2s) (1)上石盒子组(P2s) 全厚 456m,以黄绿色中粗粒砂岩(K6)为底与下伏地层连续沉积,由黄 绿色砂岩间灰、黄绿、紫红色泥岩、砂质泥岩及 34 层砂岩组成。本组 以
11、K7砂岩为界可分为上下两段: 下段(P2s1):为一套黄绿色、紫外线色厚层状泥岩、砂质泥岩与砂岩 的互层,且以泥岩为主,厚 200m。 上段(P2s2):由一套黄绿色砂岩,间夹紫红色泥岩组成,厚 256m。 (2)石千峰组(P2sh) 厚 93m,其底部为紫红色石英砂岩(K8),之上为砖红、紫红色砂质泥 岩与泥岩互层,间夹不稳定砂岩。 (四)三叠系(T) 1、下统 (1)刘家沟组(T1L) 厚 406m,灰紫、浅紫色、紫红色或红色薄板状中细粒长石石英砂岩 为主,偶夹薄层紫红色砂质泥岩、粉砂岩,砂岩具大型交错层理,波痕发 育,底部 K8砂岩为紫色中粗粒含砾石英长石砂岩。 (2)和尚沟组(Tlh)
12、 厚 109m,砖红色、紫红色中细粒、粗粒石英砂岩与深红、土红色砂 质泥岩、泥岩互层,中下部砂岩呈块状。 2、中统二马营组(T1er) 灰色、灰绿色厚层、中厚层状中细粒、粗粒长石石英砂岩夹薄层紫红、 砖红或灰绿色砂质泥岩,下部常为巨厚层状砂岩带。区内最大残积厚度 继续教育学院毕业设计(论文)纸 8 140m 左右。 (五)第四系(Q) 1、上更新统马兰组(Q3m) 厚 030m,浅黄色粉砂土,孔隙较大,垂直节理发育,中下部含 l 一 2 层砂砾层。 2、全新统(Q4) 为近代冲洪积层,主要为砂、砾、卵石,含泥质物,胶结松散。厚 0 一 30m,不整合于下伏不同地层之上。 二、地质构造 (一)区
13、域地质构造 依据 1986 年山西区域地质层 ,本区位于“祁吕贺”山字型构造带 东翼,其整体为一复式向斜,为轴向近南北的“西山向斜组”构造,西陡 东缓,两翼极不对称。如狮子河马兰向斜、石千峰向斜、东社泉寺向斜、 水峪贯向斜等,属于径向构造体系,新华夏系的控制,形成一系列平行带 状分布的、而走向为北北东向的断裂,走向北北西的褶曲呈雁行系列。 本区位于西山煤田的西南隅,即西山向斜西翼。 (二)井田及扩区构造 本区总体呈一向斜构造,即为北武家坡向斜的西北翼,该向斜轴由区 内东南角穿过,该向斜为区域性大向斜,两翼基本对称,局部略有起伏, 井田内地层比较平缓,倾角一般 38。 井田内尚未发现有断层、陷落
14、柱分布。井田构造属简单。 三、水文地质 (一)区域水文地质 继续教育学院毕业设计(论文)纸 9 本区位于吕梁复背斜东翼,晋中断陷盆地西侧,为构造剥蚀成因的中 低山地形,山脉走向多北东向,从北西向南东地势逐渐低下。区域水文地 质单元属晋祠泉域南泉大断裂排泄区。区内地形切割剧烈,冲沟发育,较 大沟谷有大川河、原平河、狮子河、屯兰河、天池川、文峪河等,这些沟 谷均为汾河支流,由分水岭向北西,向南东流入汾河,汾河由西向东,由 北而南婉蜒穿过区域的北部和东部边缘,沟谷水流携带的砂砾在东南边山 地带倾泻堆积成大大小小的洪积扇群,相互连接构成山前倾斜平原,海拔 在 760850m 间。 本区为大陆性干旱气候
15、,河流均为季节性河流,常年干涸,只有雨季 有流水,年降水量小于蒸发量,7、8、9 月降雨大,本区岩层裸露,易于 接受大气降水,与地表水构成水力联系,在裸露区为潜水,埋藏区为承压 水。 (二)矿井冲水条件 1、地表水 本区为山区,属汾河水系文峪河支系,区内支沟由西北向东南流入文 峪河,常年干涸,雨季排泄地表水。 2、含水层 据区域资料,本区可划分为 4 个含水层组。 (1)奥陶系中统碳酸盐岩类含水层组 本含水组全厚 400m 左右,地表和深部裂隙均较发育,石灰岩岩溶较 为发育,含岩溶裂隙水,具承压性,水头高,压力大,含水丰富,据区域 资料,单位涌水量为 1.1420.65m3/d,属 SO4-C
16、a.Mg 型,矿化度为 192mgl。 (2)石炭系上统太原组碎屑岩夹碳酸盐岩类含水层组 继续教育学院毕业设计(论文)纸 10 本含水组主要由 Ll、K2、L4等 3 层石灰岩及砂岩组成,厚度 20m 左右, 含岩溶裂隙水,具承压性,据区域资料,单位涌水量 0.00029 0.0248Ls.m,属 S04-HC03-Na.Ca 型,矿化度 104-153mg/l,总硬度 436.25-834.67mgl。 (3)二叠系碎屑岩类含水层组 该含水组为数层中粗砂岩,含裂隙承压水,据区域资料:单位涌水量 0.0075-0.00067Lsm,为 HC03-SO4-Na.Ca 型,矿化度为 0576g1,
17、 总硬度为 313.27mg1。 (4)三叠系碎屑岩类含水层组 含水层为其数层细-粗粒砂岩,含裂隙水,由于其所处位置高,含水 性应不大,为自由潜水,局部可具承压性,沟谷中有泉水出露,流量不大。 (5)第四系松散岩类含水层组 本含水层主要为大沟谷中的窄条带冲积物,厚度很小,水量不大,矿 化度为 0.244g/1,总硬度为 147.62mg/1,属 HCO3-Ca.Mg 型。 3、隔水层 (1)本溪组及太原组底部隔水层 主要由泥岩、铝质泥岩、砂质泥岩组成,系奥陶系中统岩溶含水层与 太原组石灰岩岩溶裂隙含水层间的良好隔水层。 (2)二叠系砂岩裂隙含水层间的隔水层 该隔水层由泥岩、含铝质泥岩、砂质泥岩
18、组成,分布于各砂岩含水层 间,与各层砂岩含水层构成平行复合关系,起间隔水作用。 4、充水因素 本区充水因素主要有以下几方面: 继续教育学院毕业设计(论文)纸 11 (1)本区煤层裸露,风化裂隙发育,可将地表水体勾通,特别是雨季导 致地表积水渗入工作面。 (2)奥陶系灰岩含水层具富水性、水头高;压力较大,应注意带压开采 的可能性。 (3)石炭二叠系砂岩裂隙水及灰岩岩溶裂隙水均具带压的可能性。 (4)古窑及采空区中的积水。 矿井涌水主要从煤层上部及其顶底裂隙渗入,矿井充水类型应为水文 地质条件中等的裂隙水间接进水型矿井。 (三)矿井涌水量 根据对各个坑口调查,每个坑口正常涌水量为 5m3/h 左右
19、,全矿井正 常涌水量 30m3h,最大涌水量 50m3/h。 总之,该区煤层开采中,对水害的防治需引起足够的重视,设置足够 容量的水仓和足够能力的排水设备,并应有备用设备,制定详细的防治措 施。 第三节 煤层的埋藏特征 一、煤层及煤质 (一)煤层 本区含煤地层为太原组和山西组,不同的岩相形成不同的岩性组合, 含煤性也存在有一定的差异性。 太原组为一套海陆交互相含煤建造,含海相灰岩 3 层,共含煤 7 层, 含煤地层总厚 92m,煤层总厚 10.33m,含煤系数 11.23。 山西组为一套陆相碎屑岩含煤地层,共含煤 4 层,地层总厚 56m,煤 层平均总厚 7.49m,含煤系数 13.38。 继
20、续教育学院毕业设计(论文)纸 12 区内山西组、太原组总厚 148m,煤层平均总厚 17.82m,含煤系数 12.04。 区内可采煤层共 2 层,自上而下为 2、3 号煤,分述如下: 1、2 号煤层 俗称“丈二煤” ,位于山西组中部。上距 K4砂岩 30m 左右,煤厚 2.403.40m,平均 2.81m,不含夹矸,结构简单,全区稳定可采。其顶 板为砂质泥岩、底板为细砂岩。 2、3 号煤层 俗称“五尺煤” ,位于山西组中下部。上距 2 号煤层 2.5m 左右,煤厚 2.202.73m,平均 2.46m,不含夹矸,结构简单,全区稳定可采。其顶 板为泥岩,底板为细砂岩。 3、其它煤层不可采。 各可
21、采煤层特征详见表 1-3-1。 表 1-2-1 煤层特征表 煤 层 号 煤层厚度 最小最大 平均(m) 煤层间距 (m) 夹 矸 (层) 煤层 结构 稳定性顶板岩性底板岩性 2 2.403.40 2.81 0 简单稳定泥岩细砂岩 2.78 3 2.202.73 2.46 0-1 简单稳定泥岩细砂岩 (二)煤质 1、煤岩特征 (1)物理性质 继续教育学院毕业设计(论文)纸 13 宏观煤岩类型以半暗煤为主,半亮煤次之,少量暗淡。玻璃、强玻璃 光泽,具棱角状或阶梯状断口,或均状结构。 (2)显微煤岩特征 各可采煤层煤的显微组成中有机组份以镜质组为主,丝质组次之。半 镜质组、无机组份中主要为粘土类,含
22、少量的硫化物。 2、化学性质 2 号煤层:水分(Mad):原煤 0.87-0.88,平均 0.88;灰分(Ad): 原煤 13.96-22.07,平均 16.03;挥发分(Vdaf):原煤 27.47- 27.90,平均 27.69;全硫(St.d):原煤 0.42-0.40,平均 0.41;焦渣特征(CRC):原煤 7;胶质层厚度(Y 值):23.5-25.5mm;固 定碳(Fc,d):原煤 56.19;磷(Pd):0.0048;发热量(Qgr.d):原煤 27.37-35.70MJkg,平均 31.54MJkg。 低中灰-中灰、特低硫、特低磷、高热值-特高热值之焦煤,可作为炼 焦用煤。 3
23、 号煤层:水分(Mad):原煤 0.80-0.86,平均 0.83;灰分(Ad): 原煤 10.49-14.78,平均 12.64;挥发分(Vdaf):原煤 26.57- 26.61,平均 26.59;全硫(St.d)原煤 0.37-1.25,平均 0.81; 焦渣特征(CRC):原煤 6-7;固定碳(Fc,d):原煤 65.73;磷 (Pd)0.022;发热量(Qgr.d):原煤 32.70MJkg。 为低中灰、特低硫-低中硫、低磷、特高热值之肥煤,可作为炼焦用 煤。 各煤层煤质详见表 1-3-2。 表 1-3-2 煤质特征表 煤 层 原 煤 继续教育学院毕业设计(论文)纸 14 编 号 水
24、分 (Mad) (%) 灰分(Ad) (%) 全硫(St.d) (%) 挥发分(Vdaf) (%) 磷(Pd) (%) 发热量 (Qgr.vd) (MJ/kg) 牌号 2 0.87-0.88 0.88 13.96-22.07 16.03 0.42-0.40 0.41 27.47-27.90 27.69 0.004831.54 焦煤 3 0.80-0.86 0.83 10.49-14.78 12.64 0.37-1.25 0.81 26.57-26.61 26.59 0.02232.70 肥煤 二、瓦斯、煤层爆炸性及煤的自然 1.瓦斯 根据地质资料,本矿瓦斯相对涌出量为 8.21m3/t,二氧化
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