超化煤矿1.5Mta新井设计

编 号 字 号 本 科 生 毕 业 设 计 论 文 题目 姓名 学号 班级 二 一一年六月 中国矿业大学毕业设计任务书 超化煤矿 1 5Mt a 新井设计 建筑物下采煤关键技术分析 采矿 07 7 班 中 国 矿 业 大 学 本 科 生 毕 业 论 文 姓 名 学 号 学 院 矿业工程学院 专 业 采矿工程 论文题目 超化煤矿 1 5Mt a新井设计 专 题 建筑物下采煤关键技术分析 指导教师 职 称 教授 2011 年 6 月 徐州 中国矿业大学毕业论文任务书 学院 矿业学院 专业年级 采矿 07 7 班 学生姓名 任 务 下 达 日 期 2011 年 1 月 14 日 毕业设计日期 2011 年 3 月 14 日至 2011 年 6 月 9 日 毕业设计题目 超化煤矿 1 5Mt a 新井设计 毕业设计专题题目 建筑物下采煤关键技术分析 毕业设计主要内容和要求 以实习矿井条件为基础 完成新井设计 主要内容包括 矿井概况 矿井工作制度及设计生产能力 井田开拓 首采区设计 采煤方法 矿井通 风系统 矿井运输提升等 结合实习矿井实际情况或当前煤矿生产前沿 撰写一篇专题论文 完成近 3 5 年国外期刊上与采矿或煤矿安全有关的科技论文翻译一篇 要求不少于 3000 字符 院长签字 指导教师签字 中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书 指导教师评语 基础理论及基本技能的掌握 独立解决实际问题的能力 研究 内容的理论依据和技术方法 取得的主要成果及创新点 工作态度及工作量 总 体评价及建议成绩 存在问题 是否同意答辩等 成 绩 指导教师签字 年 月 日 中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书 评阅教师评语 选题的意义 基础理论及基本技能的掌握 综合运用所学知识 解决实际问题的能力 工作量的大小 取得的主要成果及创新点 写作的规范程 度 总体评价及建议成绩 存在问题 是否同意答辩等 成 绩 评阅教师签字 年 月 日 中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩 答 辩 情 况 回 答 问 题 提 出 问 题 正 确 基 本 正 确 有 一 般 性 错 误 有 原 则 性 错 误 没 有 回 答 答辩委员会评语及建议成绩 答辩委员会主任签字 年 月 日 学院领导小组综合评定成绩 学院领导小组负责人 年 月 日 摘 要 本设计包括三个部分 一般部分 专题部分和翻译部分 一般部分为超化煤矿 1 5Mt a 新井设计 超化煤矿位于河南省郑州市管辖的新密市境 内 交通便利 井田走向 东西 长 3 6km 倾向 南北 长 2 6km 总面积为 9 36km 主采煤层为二 1 煤 煤层倾角为 7 21 平均总厚度为 11 20m 井田地质条件较为 简单 井田工业储量为 14687 万 t 可采储量为 9867 万 t 矿井设计生产能力为 1 5Mt a 矿 井服务年限为 50 6a 涌水量不大 矿井正常涌水量为 500m3 h 最大涌水量为 650m3 h 矿井瓦斯相对涌出量为 3 84 m3 t 绝对涌出量为 11 2m3 min 为低瓦斯矿井 井田开拓方式为立井两水平开拓 暗斜井延深 采用胶带输送机运煤 采用矿车进 行辅助运输 矿井通风方式为中央并列式通风 矿井年工作日为 330d 工作制度为 三八 制 一般部分共包括 10 章 1 矿区概述与地质特征 2 井田境界和储量 3 矿井工 作制度 设计生产能力及服务年限 4 井田开拓 5 准备方式 采区巷道布置 6 采煤方法 7 井下运输 8 矿井提升 9 矿井通风与安全 10 设计矿井基本技术 经济指标 专题部分题目是建筑物下采煤关键技术分析 主要介绍建筑物下采煤方法 建筑物 下采煤方案的模糊优化模型 翻译部分主要内容介绍了世界经济的发展趋势 低碳经济 英文题目为 LOW CARBON ECONOMY THE TREND OF WORD ECONOMY DEVELOPMENT 关键词 立井 暗斜井 两水平 采区 中央并列式通风 放顶煤采煤法 ABSTRACT This design includes three parts the general part the special subject part and the translation part The general part is a new design for Chaohua coal mine Chaohua coal mine is located in Xinmi which comes within the jurisdiction of Zhengzhou in He nan province It is very convenient to get to the mine in terms of both highway and railway The length of the coalfield is 3 6km the width is about 2 6km and the total area is 9 36km The second is the main coal seam and its dip angle is 7 25 degree The thickness of the mine is about 9 0m in all The geologic structure of this coalfield is simple The recoverable reserves of the coalfield are 146 87 million tons and the minable reserves are 98 67million tons The designed productive capacity is 1 5 million tons percent year and the service life of the mine is 50 6years The normal flow of the mine is 500m per hour and the max flow of the mine is 650 m per hour The relative mine gas gush is 3 84m t and the absolute gush is 11 2 m min so it is a low gas mine The mine is vertical shaft development with two mining levels and the extension of vertical shaft The central laneway uses Belt Conveyor to transit coal and trolley wagons are used for accessorial transportation in the roadway The ventilation mode of this mine is center juxtapose form The three eight working system is used in the Chaohua coal mine It produces for 330 days a year This design includes ten chapters 1 An outline of the mine field geology 2 Boundary and the reserves of mine 3 The service life and working system of mine 4 development engineering of coalfield 5 The layout of panels 6 The method used in coal mining 7 Underground transportation of the mine 8 The lifting of the mine 9 The ventilation and the safety operation of the mine 10 The basic economic and technical norms of the designed mine The topic of special subject parts is the Analysis of Key technologies of coal mining under buildings Introduces the method of coal mining under buildings building program under the fuzzy optimization model for coal mining Translation part is mainly about the trend of word economy the low carbon economy The English title is THE LOW CARBON ECONOMY THE TREND OF WORD ECONOMYDEVELOPMENT Keywords Shaft Blind inclined shaft two levels Working section Center juxtaposesventilation Coal caving mining 目 录 一般部分 1 矿区概述及井田地质特征 1 1 1 矿区概述 1 1 1 1 矿区地理位置 交通条件及地形特征 1 1 1 2 矿区内煤矿分布 工农业生产情况及电力供应来源 1 1 1 3 矿区气候条件 2 1 1 4 矿区的水文情况 2 1 2 井田地质特征 2 1 2 1 井田勘探程度 井田煤系地层概述及地质综合柱状 2 1 2 2 井田煤系地层概述 3 1 2 3 煤层 4 1 2 4 地质综合柱状 4 1 2 5 井田地质构造特征及其对煤层的影响 4 1 2 6 井田内地质构造控制的可靠程度 5 1 2 7 井田内中小型地质构造的特征 规律及其对煤层开采的影响 6 1 2 8 岩浆岩和岩溶陷落柱分布 6 1 3 井田的水文地质特征 7 1 3 1 井田水文地质条件及含水层 组 分布规律及特征 7 1 3 2 矿井涌水量 7 1 4 煤层特征 7 1 4 1 煤层埋藏条件 7 1 4 2 煤层围岩特性 8 1 4 3 煤层编号及煤质 8 2 井田境界及储量 9 2 1 井田境界 9 2 1 1 井田范围 9 2 1 2 开采界限 9 2 1 3 井田尺寸 9 2 2 储 量 10 2 2 1 地质储量 10 2 3 矿井可采储量 12 2 3 1 井田边界保护煤柱 12 2 3 2 工业广场保护煤柱 12 2 3 3 断层和井筒保护煤柱 14 2 3 4 矿井可采储量 14 3 矿井工作制度 设计生产能力及服务年限 15 3 1 矿井工作制度 15 3 2 矿井设计生产能力及服务年限 15 3 2 1 确定依据 15 3 2 2 矿井设计生产能力 15 3 2 3 矿井服务年限 15 3 2 4 井型校核 15 4 井田开拓 17 4 1 井田开拓的基本问题 17 4 1 1 确定井筒形式 数目 位置及坐标 17 4 1 2 工业场地的位置 18 4 1 3 开采水平的确定及采盘区划分 18 4 1 4 主要开拓巷道 18 4 1 5 方案比较 18 4 2 矿井基本巷道 25 4 2 1 井筒 25 4 2 2 开拓巷道 25 4 2 3 井底车场及硐室 26 4 2 5 主要开拓巷道 32 4 2 6 巷道支护 33 5 准备方式 采区准备方式 36 5 1 煤层地质特征 36 5 1 1 采区位置 36 5 1 2 采区煤层特征 36 5 1 3 煤层顶底板岩石构造情况 36 5 1 4 水文地质 36 5 1 5 主要地质构造 37 5 2 采区巷道布置及生产系统 37 5 2 1 采区准备方式的确定 37 5 2 2 采区巷道布置设计 37 5 2 3 采区生产系统 39 5 2 4 采区接替顺序 40 5 2 5 采区巷道的联络方式 40 5 3 采区车场选型设计 42 5 3 1 采区上部车场 42 5 3 2 采区中部车场 43 5 3 3 采区下部车场 44 6 采煤方法 45 6 1 采煤工艺方式 45 6 1 1 采区煤层特征及地质条件 45 6 1 2 确定采煤工艺方式 45 6 1 3 回采工作面参数 45 6 1 4 回采工艺及设备 46 6 1 5 回采工作面支护方式 48 6 1 7 各工艺过程注意事项 51 6 1 8 回采工作面正规循环作业 52 6 2 回采巷道布置 55 6 2 1 回采巷道布置方式 55 6 2 2 回采巷道参数 55 7 井下运输 58 7 1 概述 58 7 1 1 矿井设计生产能力及工作制度 58 7 1 2 煤层及煤质 58 7 1 3 运输距离和辅助运输设计 58 7 1 4 矿井运输系统 58 7 2 采区运输设备选择 59 7 2 1 设备选型原则 59 7 2 2 带区运输设备选型及能力验算 59 7 3 大巷运输设备选 61 7 3 1 主运输大巷设备选择 61 7 3 2 辅助运输大巷设备选择 61 7 3 3 运输设备能力验算 63 8 矿井提升 64 8 1 矿井提升概述 64 8 2 主副井提升 64 8 2 1 主井提升 64 8 2 2 副井提升设备选型 65 9 矿井通风及安全 68 9 1 矿井通风系统选择 68 9 1 1 矿井概况 68 9 1 2 矿井通风系统的基本要求 68 9 1 3 矿井通风方式的确定 68 9 1 4 主要通风机工作方式选择 69 9 1 5 采区通风系统的要求 70 9 1 6 工作面通风方式的选择 70 9 1 7 回采工作面进回风巷道的布置 71 9 2 采区及全矿所需风量 71 9 2 1 采煤工作面实际需要风量 71 9 2 2 掘进工作面需风量 72 9 2 3 硐室需风量 73 9 2 4 其它巷道所需风量 73 9 2 5 矿井总风量计算 74 9 3 矿井通风总阻力计算 74 9 3 1 矿井通风总阻力计算原则 74 9 3 2 确定矿井通风容易和困难时期 75 9 3 3 矿井最大阻力路线 75 9 3 4 矿井通风阻力计算 75 9 3 5 矿井通风总阻力 75 9 3 6 两个时期的矿井总风阻和总等积孔 75 9 4 选择矿井通风设备 81 9 4 1 选择主要通风机 81 9 4 2 电动机选型 83 9 4 3 矿井主要通风设备及装备要求 83 9 5 防止特殊灾害的安全措施 84 9 5 1 瓦斯管理措施 84 9 5 2 煤尘的防治 84 9 5 3 预防井下火灾的措施 84 9 5 4 防水措施 84 10 设计矿井基本技术经济指标 87 参考文献 88 专题部分 建筑物下采煤关键技术分析 90 摘 要 90 1 概 述 90 2 建下采煤技术体系 90 2 1 以支撑煤柱为核心的技术体系 90 2 2 以充填体为核心的岩层控制技术体系 97 2 3 以协调开采为核心的技术体系 102 2 4 以建筑防护为核心的技术体系 104 3 建筑物下采煤方案选择的模糊优化模型 108 3 1 建立优化模型的总体思路 108 3 2 优化方法的选择 109 3 3 模型的建立 112 3 4 对模型的综合评价 114 4 对模型应用的程序和说明方法 114 4 1 建筑下开采的依据和可靠性条件 114 4 2 选择开采方法的技术原则 114 4 3 采煤方法选择的影响因素 115 4 4 选择开采方法的程序 116 4 5 技术比较和经济比较 118 5 总结 118 参 考 文 献 119 翻译部分 英语原文 121 Low Carbon Economy the Trend of World Economy Development 121 1 1 INTRODUCTION 121 1 2 EMISSION REDUCTION COMMITMENTS OF EACH COUNTRY 121 1 3 POLICES AND MEASURES RELATED TO LOW CARBON ECONOMIC RESTRUCTURING 122 1 4 NATIONAL PRACTICE OF LOW CARBON ECONOMY DEVELOPMENT 123 1 5REFERENCES 127 中文翻译 128 低碳经济 世界经济发展趋势 128 简介 128 每个国家的减排承诺 128 有关政策措施向低碳经济转型 129 国内实践低碳经济的发展 129 参考文献 132 致 谢 133 一 般 部 分 中国矿业大学 2011 届毕业设计 第 90 页 1 矿区概述及井田地质特征 1 1 矿区概述 1 1 1 矿区地理位置 交通条件及地形特征 郑州煤业集团超化煤矿位于河南省新密市南部超化镇 距集团公司 15 公里处的超化 申沟一带 东与大隗乡接壤 东南与苟堂乡相邻 北与七里岗乡交界 东北与来集乡毗 连 西接平陌乡 西南临禹州市 西北与城关镇为邻 矿区交通位置见图 1 1 刘 寨 超 化 煤 矿 交 通 位 置 示 意 图 岔 口 至 登 封 密 县 老 城 王 沟 矿 七 星 岗 郑 州 矿 务 局 东 风 矿 裴 沟 矿 来 集 乡 新 密 铁 路 双 洎 河 大 卫 镇 窄 轨 铁 路 超 化 宋 大 铁 路 超 化 东 站 前 堂 至 新 郑 超 化 煤 矿 图 1 1 超化井田交通位置图 矿区内有公路直达新密县城 登封 郑州 北邻汴洛高速公路 距新郑国际机场 40 公里 宋大 密杞两条铁路横贯东西 穿越 6 座站台 村镇公路四通八达 新 郑 密 县 铁路终点站位于密县七里岗全长 38 公里 在新郑与京广线接轨 畅通全国 矿区 边缘有窄轨铁路至开封 本矿专用线在超化东站与宋大线接轨后经新密支线和京广线相 连 区内交通便利 本区地表属典型的丘陵地貌 地面多为村庄和乡镇小厂所覆盖 1 1 2 矿区内煤矿分布 工农业生产情况及电力供应来源 矿区东北部 西北部及二 1 煤层露头 生产小窑极多 矿区西北部有县营超化矿 东北部有黄固寺一矿 二矿 三矿 周岗一矿 二矿 三矿 新丰矿 原周岗四矿 大隗矿 超化乡三矿及申沟煤矿 矿区周围工农业生产以耐火材料和农作物种植为主 耐火材料是该区的新兴工业 生产为水泥 冶金 陶瓷 化工 机械等行业配套的各种耐火材料 高铝耐火砖 粘土 中国矿业大学 2011 届毕业设计 第 91 页 耐火砖等 农业以小麦 玉米为主 兼种蔬菜 烟叶 矿区电力供应以平陌变电站经平 申双回路到地面 35kv 变电站 变电站配有 8000kw 主变压器两台 1 1 3 矿区气候条件 本矿区为典型的大陆性半干旱气候区 年降雨量主要受季风影响 最高年降雨量为 1002 5mm 最低年降雨量为 419 5mm 年平均降雨量为 614 6 765 73mm 区内春 秋 冬季干旱少雨 夏季雨量增大 降雨多集中在每年的第三季度 占平 均降雨量的一半以上 年平均相对湿度 67 70 左右 年蒸发量为 908 1976 2mm 本矿区夏季炎热 冬季寒冷 6 9 月气温最高 平均年温 20 9 30 冬季及翌 年 2 3 月份气温最低 最低气温 11 2 最大积雪深度 23cm 最大冻土深度 20cm 1 1 4 矿区的水文情况 本区水系属淮河流域 矿区水文情况比较简单 区内无水库和常年性河流 仅有一 条的季节性河流 麻河在雨季从矿区西南向东北穿过矿区中部流入矿区东北部的淮河二 级支流双洎河 在正常年份或干旱季节往往断流而在矿区中部滞留并形成龟山寨泉池洼 地 水量较小 其水源来自西南上游 3km 外的老姜窝小型水库 该水库水多来自元古界 变质岩裂隙水和大气降水 补给有限 1 2 井田地质特征 1 2 1 井田勘探程度 井田煤系地层概述及地质综合柱状 1 井田勘探程度 1 井田地质勘探简史 超化井田曾在 1959 年由中南煤田地质局 125 队进行过地质勘探工作 施工钻孔 6 个 进尺 1333 77 米 1966 年施工钻孔 33 个 进尺 9530 44m 提交了 东方红勘探区 超化 平陌勘探区 最终 精查 地质报告 1968 年该队又专门对超化井田 红旗井田 进行了水文地质勘探 施工钻孔 12 个 进尺 2813 07m 提交了 超化井田专门水文地质勘探报告 1982 年河南省地质一队施工钻孔 10 个 进尺 2760 45m 提交了 超化井田补钻资 料 1984 年至 1986 年 郑州矿务局地测处又施工钻孔 14 个 进尺 3664 42m 提交了 超化井田基建阶段补充勘探地质总结 2 老窑 现有生产小窑范围及分布情况 沿二 1 煤层露头 老窑遗迹瞩目皆是 特别是 1958 年前后 由于受极左路线的影响 胡挖乱采成风 资源遭到破坏 不久停采 只剩矿区西部超化小井继续开采 近几年 本矿区东北部 西北部及二 1 煤层露头 生产小窑蓬勃发展 矿区西北部有县营超化矿 一对主井和一斜井开拓 开采范围东翼 500 米左右 西 翼 1000 米左右 年产原煤 30 万吨 东北部有黄固寺一矿 二矿 三矿 周岗一矿 二矿 三矿 新丰矿 原周岗四矿 大隗矿 超化乡三矿及申沟煤矿 其中仅黄固寺 周岗和超化乡六家的 13 个井占去矿井 储量 716 43 万吨 直接影响和破坏超化井田储量 1225 48 万吨 这部分储量于 1990 年以 中国矿业大学 2011 届毕业设计 第 92 页 90 豫煤计资字 759 号文划给地方小煤窑 3 建井期间补充地质工作情况 建井期间为了满足矿井基建阶段开拓设计和施工的需要 郑州矿务局地测处于 1984 至 1986 年初施钻孔 14 个 并将新补充资料进行综合整理 修改二 1 煤层底板等高线图 提交了 超化井田基建阶段补充勘探地质总结 为了了解井巷开拓施工中地质及水文地质情况 防止意外事故发生 预防施工中出 现二 1 煤及瓦斯突出以及地下水溃入 确切掌握二 1 及 L7 8 灰岩含水层的赋存规律 河南 省矿业建设三公司又先后施工探煤 水 钻孔 14 个 总工作量 442 5 米 1 2 2 井田煤系地层概述 本矿区前震旦系 震旦系 Z 寒武系 奥陶系 O 石炭系 C 二叠系 P 三叠系 T 第三系 R 第四系 Q 地层均有出露 1 煤系地层 本井田主要的煤系地层为石炭系 C 二叠系 P 总厚度为 100 790 11 米 1 石炭系太原群 C 8 厚度 66 16 106 61 米 一般厚度 86 4 米 由九层灰岩 八层煤及泥岩 砂岩等组成 的明显的海陆交互相 各煤层除一 7 煤距七层灰岩较远外 余下的都直接在灰岩之下 灰岩内含纺锤 碗足 类等海相动物化石 除七 八层灰岩及一 二层灰岩全区稳定可对比外 其它灰岩不太 稳定 有的被砂岩砂质泥岩石代替 一 1 煤厚 0 21 4 06m 一般 1 17m 该煤层厚度小 多分为两层 夹矸 1 2 层 夹 矸厚度不稳定 岩性多为炭质泥岩或泥岩 一 1 一 2 煤只有少数部分钻孔达可采 其余煤层均不可采 2 二叠系 P 厚度 683 50 米 山西组 P 1 1 厚 74 6m 左右 本组地层为海滨相沉积 其显着特点 是砂岩含较多的白云母片 尤其是大占砂岩 其次是香炭砂岩 层面上白云母片较多较 大 它们和铝质鲕状泥岩及煤共同组成 P1 2 接近煤层铁质结核极丰富 组内含煤两组 二 2 煤层层位稳定 但不可采 二 1 煤层稳定可采 为本井田主要开 采对象 二 1 煤厚度 1 22 37 79 米 一般 11 2m 该煤层一般为单一煤层 局部地段含夹矸 10 层 4405 钻孔附近 夹矸多为炭质泥岩 泥岩其厚度变化大 对比困难 大占砂岩为预见二 1 煤较好的标志层 中细粒长石石英砂岩层理发育 层有大片白云 母 厚薄不一 有时被粉砂岩 砂质泥岩代替成为二 2 煤直接顶板 厚 0 10 米 一般 4 米左右 3 石盒子群 P 1 2 厚度 0 551 4m 下石盒子组 P1 2 厚 114 90m 该群为纯陆相沉积 根据沉积旋回共分为六个煤组 三 四 五 六 七 八组煤 每一煤组底部均为 中细粒砂岩 作为煤组分界依据 含煤共二十一层 除六 5 五 1 煤局部可采 六 1 六 4 煤偶见可采外 余者不可采 多呈薄煤 煤线出现 或被炭质泥岩代替 红色泥质砂岩 为四 五煤分解砂岩 田家沟砂岩为五 六煤组分界砂岩 七煤组 中国矿业大学 2011 届毕业设计 第 93 页 顶底的硅质层亦为良好的标志层 4 平顶山砂岩 P 2 3 厚 0 57 5m 为灰白色石英砂岩 1 2 3 煤层 本井田出现两个煤层 二 1 煤层和二 2 层分述如下 1 二 1 煤层 层位稳定 除去构造影响因素外 全区可采 为本井田主要开采对象 煤层分叉和 夹矸的分布有一定的规律 从 40 勘探线向东 煤层常见夹矸 越往东越复杂 44 勘探线 条带上煤层分叉为两层 井田范围内煤层基本上是 NW SE 方向上厚薄相间的条带状 一般厚 12 17m 在井巷施工中所见的二 1 煤厚度点虽不能反映二 1 煤厚度变化规律 但 也证实了这一点 煤层结构个别钻孔含夹矸多达 10 层 如 4005 孔 该煤层顶底板岩性 多为泥岩 砂质泥岩 个别为砂岩 不稳定 易垮落 厚度一般 5 7 米底板岩性多为炭 质泥岩 砂质泥岩 层面光滑 极易冒落 厚度一般 5 6m 2 二 2 煤层 层位稳定 井田共揭露 12 个点 厚度最小 0 13m 最大 1 52m 平均 0 32m 多为两 分层 含夹矸 1 2 层 夹矸厚度不稳定 岩性为灰质泥岩 较稳定 底板为铝土质泥岩 局部为砂质泥岩 不太稳定 1 2 4 地质综合柱状 地质综合柱状见图 1 2 地质综合柱状图 1 2 5 井田地质构造特征及其对煤层的影响 1 构造的总体特征 超化井田位于平陌 超化勘探区的东部 属新密煤田的一部分 在新密向斜南翼 西邻嵩山隆起 南侧为龙坡背斜 新密煤田位于中朝地台之西南 淮阳地台之北侧 秦岭地轴之东 密 县 荥 阳 大背斜之南翼 为大的单翼构造 主要构造线方向近东南 略偏北东 地层倾角平缓 一般在 10 30 之间 在区域内尚未发现火成岩及新运动构造之迹象 精查地质报告 本构造以断裂为主 称超化断裂带 其特征以高角度正断层发育为基本特征 伴随 有断层及宽缓褶曲 断层可分为两组 一组北西 南东向 为区内主要构造线 走向长 落差大 多为 北降南升 构造阶梯状的断裂组 另一组为北东 西南向 走向短 落差小多为羽毛状 断层 除断裂外 褶曲一般为宽缓起伏 改变着地层的产状 超化断层位于超化镇西 罗 义湾河所截的奥陶系灰岩清晰可见其形态 北翼倾向北东 倾角 6 南翼倾向近南 倾 角 15 为一不对称背斜 轴向近东西 向东倾伏至超化镇折向北东 被断层所破坏 它 控制着超化井田浅部煤层露头及产状 除此 井田内有缓波的起伏 本构造产生的年代 以燕山期为主 中国矿业大学 2011 届毕业设计 第 94 页二叠系石炭系 下统上统 太原群山西组P1大 占 砂 岩二 煤37 80 59 7中 细 粒 砂 岩砂 质 泥 岩中 细 粒 砂 岩砂 质 泥 岩二 1煤粉 细 粒 砂 岩泥 岩L9灰 岩 及 煤 线8灰 岩 及 煤 线7灰 岩 细 砂 岩 及煤 线 灰 色 砂 泥 质 胶 结 硬 度 中 等含 灰 质 或 白 云 母 片层 理 不 清 含 植 物 化 石黑 色 碎 沫 状 一 般 无 夹 矸 局 部 发育 黑 色 页 岩 夹 矸 厚 0 5 18米岩 层 深 灰 色 层 状 硬 度 中 等 含炭 质 及 植 物 碎 片灰 色 灰 岩 坚 硬 且 脆 底 部 为 煤 线灰 岩 厚 层 状 坚 硬 其 有 方 鱼 韦 石 脉含 有 蜓 类 化 石 下 部 含 虫 逐 石 结 核煤 线 图 1 2 综合柱状图 1 开拓范围内的主要构造 1 断层 樊寨南断层上盘岩层为兰色砂岩 破碎 下盘岩石为砂质泥岩 更为破碎 破碎带 宽 5 米 充填物为断层泥 断层砾 超化断层的存在改变了煤 岩 层的产状 破坏了 煤 岩 层之位 造成二 1 煤缺失 2 褶皱 根据 12 号孔证实 井田东部并非单斜构造 看是一个宽缓的背斜 轴向东南 西北 略向西南突出 西北被超化断层切割 仅东南保存 褶曲的存在改变了地层产状 破坏 了煤层稳定性 造成薄厚不均 1 2 6 井田内地质构造控制的可靠程度 1 勘探阶段揭露的构造 1 超化正断层的控制依据 超化镇西南断层露头 奥灰与铁铝层接触 4003 孔在 251 米处见断层 L 8 灰岩顶与 L5 底相接触 4403 孔与 20 4 孔 4601 与 21 5 孔二 1 煤明显不连续 补钻中 补 10 孔于孔深 87 80m 至 112 99m 见超化断层 落差 45 00m 左右 仅将 原超化断层在 4403 孔附近南移近 100m 郑州矿务局地测处施工 1 2 两孔分别在孔深 278 60m 288 99m 和 81 09m 93 03m 见超化断层角砾岩 落差 40m 在该处仅将超化断层北移 30m 左右 3 4 两孔分别在 120 17 136 16m 和 190 208 66m 处见超化断层角砾岩 落差约 40m 平面图上原超化断层稍南移动 在 38 勘探线上 38 补 1 孔于二 1 煤底下孔深 255 40m 石炭系 L7 灰岩与铅土岩接触 落差约 30 米 平面上超化断层南移约 50m 2 龟山正断层基本控制依据 在王家阀 南张沟等地断层露头点清晰 石千峰组与石盒子群接触 龟山南至灰徐沟等地露头 石炭系 奥陶系与石盒子群接触 3 康沟正断层确认依据尚不充 3806 孔在 186m 至 250m 间有断层通过迹象 四煤与三煤底板接触 中国矿业大学 2011 届毕业设计 第 95 页 3902 孔于 139m 至 194m 间岩芯较破碎 有受构造影响迹象 专门水文地质勘探认为依据不充分 因 5 号孔和 3902 孔之间没有断层通过的迹象 4 崔庄正断层的控制依据 4601 孔在 181m 处二 1 煤底板与 L5 接触 龟山南坡断层露头点 平顶山砂岩和石盒子群接触 5 桑树岗正断层控制依据 4406 孔于 276m 孔中 L1 与马家沟灰岩中下部接触向西过 4406 孔逐渐消失 6 小南沟断层的确认依据 由七号孔中 L7 L 6 灰岩大部分缺失 而且 L7 8 灰岩和二 1 煤之间距离缩短来推断 向西过 7 号孔不远尖灭 7 崔拐正断层 仅由 4150 孔在 250 米处泥岩层位距二 1 煤缩短 30 米推断 走向未控制 表 1 1 超化井田断层特征一览表 断层名称 断层走向 断层倾向 断层倾角 断层落差 控制可靠程度 康沟断层 N50E SE 60 0 70 米 补勘后提出质疑 崔庄断层 N20E NW 60 50 米 基本可靠 龟山断层 近 EW N 60 0 30 米 基本可靠 超化断层 S75E NE 60 20 100 米 基本可靠 2 井巷施工中揭露的地质构造主要有两种形式 1 小的断层构造分为两组 一组走向近东西高角度 一组走向北西高角度 2 小的褶曲构造 局部褶曲 个别变化剧烈 伴随小的断层发生 在施工中所揭 露的构造资料经分析认为基本符合井田构造的总体特征和井田大的构造相一致 1 2 7 井田内中小型地质构造的特征 规律及其对煤层开采的影响 超化井田井巷施工中除揭露一条落差为 3 85 米的构造外 其它均为小于 3 85 米的小 型断裂或小型褶曲 经过对所收集的资料进行综合分析认为有以下规律和特征 1 构造的走向近 EW 和 NW 倾角一般为高角度 断层落差小 也有部分断层落差 无法判定 大部分伴生不同程度的破碎带 个别断层有导水现象 2 褶曲构造 褶曲轴部走向为 60 70 W 褶皱的形状有对称及倾伏 倾伏褶皱占多数 其褶皱轴 部常伴有不同的小构造 中小型构造的这些规律和特征 对矿井开采影响较大 尤其这些小的断层和褶曲对 采区及采煤工作面的布置 采煤方法的选择有着至关重要的破坏作用 而对综采工作面 的破坏性更大 因此这些中小型构造应给予足够的重视 1 2 8 岩浆岩和岩溶陷落柱分布 在勘探建井工作中 在超化井田均未发现火成岩侵入及岩溶陷落柱分布 需在今后 的生产中加以注意 中国矿业大学 2011 届毕业设计 第 96 页 1 3 井田的水文地质特征 1 3 1 井田水文地质条件及含水层 组 分布规律及特征 1 井田水文地质条件 本勘探区位于新密县向斜南翼 在向斜中部有大卫断层 窑坡山断层及牛店断层构 成一个地堑 本井田位于勘探区东部 由于南升北降断层的影响 东南部有少量地下水 补给奥陶系 后又通过龟山断层东段 补给井田内部分含水层 东部三叠系和煤系地层 接触 西部为奥陶系灰岩出露 使得在井田水文地质条件比较复杂 双洎河位于本井田西部外缘 Q 130 04m 3 min 井田内仅有两条较小的间歇河 康 沟 大路沟 对井田的开拓及生产影响不大 井田西北部有县营超化矿 东北部有申沟矿 新丰矿 超化乡三矿 岗一 二 三 矿 黄固寺一 二 三矿等地方小窑 其开采活动等形成的采空区将给矿井的安全生产 构成潜在的严重威胁 2 含水层 组 分布规律特征 1 奥陶系灰岩含水层 本含水层分布全区 虽然奥陶系含水层富水性强 但由于距二 1 煤底板较远 对井田 内水文地质影响不大 2 L 7 8 灰岩含水层 本井田二 1 煤底板太原群 L7 8 灰岩含水层 距二 1 煤底板 5 65 12 86 米 含水层厚 度 2 5 15 米 富水性一般 活动不剧烈 自然状态下由东南流向西北 是矿井防治水的 主要对象 因区域构造作用使井田的不同位置具有不同的富水性 有些地方即使揭露了 L7 8 灰岩含水层但并没有出水现象 这是由于下部突水形成了降压漏斗 改变了富水程 度 引起水位下降 此含水层不会给矿井生产造成重大危害 3 砂岩含水层 二叠系石盒子组下段田家沟砂岩含水层及山西组大占砂岩含水层 砂岩含水层一般 富水性弱 迳流条件差 水源不丰富 不会给矿井生产造成重大危害 4 第四系砾石含水层 它的富水程度直接受大气地表水控制 其富水状态由地层的产状 砾石层厚度 砾 石层充填物的性质以及空隙决定 砾石含水层的厚度一般为 10 16 米 涌水量一般为 10t min 左右 但在积水盆地涌水量会增大 1 3 2 矿井涌水量 矿井正常涌水量为 500t h 最大涌水量为 650t h 1 4 煤层特征 1 4 1 煤层埋藏条件 本矿井二 1 煤层 煤层厚度变化较大 煤层整体呈现东部厚西部薄 北部厚南部薄的 趋势 煤层厚度最厚可达 30m 最薄约 1 2m 平均约 12 17m 中部地段煤层结构复杂 局部有夹矸 夹矸最厚达 4 27m 煤层局部受构造影响较为破碎 松软 煤层倾角变化较大 在 7 21 之间 平均为 15 中国矿业大学 2011 届毕业设计 第 97 页 1 4 2 煤层围岩特性 1 煤层顶板 伪顶 不发育 直接顶 为泥岩 砂质泥岩 深灰色 含植物化石 厚 2 14m 老顶 为中细粒砂岩 灰白色 长石石英砂岩 厚 8 22 米 2 煤层底板 直接底 为泥岩 砂质泥岩 深灰色 含植物根部化石 厚 3 5m 老底 砂岩 浅灰 灰白色 中厚层状细 中粒砂岩 平均厚度 8 96 m 1 4 3 煤层编号及煤质 全井田二 1 煤层属低 中低灰 特低硫 低 中磷 高溶灰分之贫煤 变质程度随埋 藏深度的增加而逐渐增高的趋势 煤层变异系数在 70 以上 普氏系数在 0 3 0 5 煤 质较软 1 煤质特征表 表 1 2 二 1煤质特征表 爆炸实验 水份 灰份 挥发份 爆炸实验 爆炸性 孔号 分析煤样 可燃基 火焰长度 岩份量 结论 3004 0 85 12 60 11 91 13 70 5 45 有爆炸危险 1002 0 85 11 60 9 67 11 05 10 25 有爆炸危险 2 煤层露头及风氧化带 本井田露头均被第四系粘土夹砾石所覆盖 又根据钻孔煤芯取样资料鉴定本区二 1 煤 层没有风化现象 其氧化带的下限垂深经计算可达 50 米 3 瓦斯 煤尘及自燃 1 瓦斯 我国矿井瓦斯等级对照见表 1 3 表 1 3 矿井瓦斯等级对照表 矿井瓦斯等级 相对瓦斯涌出量 m3 t 一级瓦斯矿井 5 10 三级瓦斯矿井 10 15 超级瓦斯矿井 15 或具有煤和瓦斯突出的矿井 超化矿相对瓦斯涌出量为 3 84m3 t 矿井属于一级瓦斯矿井 2 煤尘 有爆炸性危险 参见二 1 煤质特征表 3 自燃 新密地区二 1 煤含硫量均不太高 但本井田二 1 煤也有自燃的可能 发火等级为四级 发火期 6 个月 8 个月 中国矿业大学 2011 届毕业设计 第 98 页 2 井田境界及储量 2 1 井田境界 超化煤矿位于河南省新密煤田西南部 平陌 超化矿区东部 行政区划主体位于河南 省新密市超化镇申沟村 行政区划主体位于河南省新密市超化镇申沟村 向北直距矿务 局和新密市约 12km 和 15km 向东北直距郑州市约 40km 2 1 1 井田范围 超化井田位于荥 密大背斜南翼的平陌 超化矿区东部 井田范围地理坐标为 东 经 113 22 47 113 27 35 北纬 34 25 09 34 26 58 北界 超化断层 与新丰煤矿 周岗一矿 周岗二矿 黄固寺一矿 黄固寺二矿相邻 东界 38448300 经线 与开新煤矿相邻 南界 龟山断层 西界 黑龙沟断层 与金山集团超化煤矿相邻 2 1 2 开采界限 本区含煤岩系为石炭 二叠系 含煤岩组由下至上依次为石炭系上统太原组 二叠 系下统山西组和下石盒子组及上统上石盒子组 依岩性和含煤性不同划分为九个含煤组 段 太原组习惯上称一煤组 山西组习惯上称二煤组 下石盒子组包括三 四 五 六计 4 个煤段 上石盒子组包括七 八 九计 3 个煤段 含 煤 地层总厚约 667 95m 含煤 24 层 煤层总厚约 19m 含煤系数 2 84 可采煤层总厚 18 92m 一煤组煤层数量较多 但除一 1 煤层少数部分可采外 其余均不可采 一 6 煤等少量煤层偶见可采点 二煤组 含煤性最好 为本区主要含煤岩组 下部含煤 2 层 分别称为二 1 煤和二 2 煤 二 1 煤 煤层位稳定 厚度大 属全区可采煤层 二叠系下统下石盒子组含三 四 五 六共 4 个含煤段 钻孔偶见可采点 综合评价均不可采 上统上石盒子组包括七 八 九计 3 个含煤段 含煤性稍好 其中七 2 煤局部可采 开采上限 二 1 煤层以上无经济可采煤层 下部边界 二 1 煤层一下无经济可采煤层 2 1 3 井田尺寸 超化井田南北宽约 0 1 3 3km 东西长约 0 3 7 3km 井田边界各拐点坐标见表 2 1 详见图 2 1 表 2 1 井田边界拐点坐标 平面直角坐标拐点 序号 纬 距 X 经 距 Y S1 3812250 38443500 S2 3812581 38445500 S3 3813500 38445500 中国矿业大学 2011 届毕业设计 第 99 页 S4 3813200 38447850 S5 3812400 38447850 S6 3812150 38449000 S7 3811333 38449000 图 2 1 井田范围及拐点 2 2 储 量 为了加强地质技术管理 摸清地下煤炭资源和地下水等开采技术条件的赋存状况 为了该矿安全 高效 快速生产 并为该矿的规划 开采设计和投资决策等提供准确的 地质依据 对此 超化煤矿特委托煤田一队对现有矿区范围进行矿井地质修编工作 依 据 超化煤矿矿井地质报告修编合同 矿井地质规程 和 生产矿井地质报告编制提 纲 并结合该矿实际情况等 编制 郑煤集团超化煤矿生产矿井地质报告 2 2 1 地质储量 根据郑州煤电股份有限公司超化煤矿于二零零六年九月提交的 郑州煤电股份有限 公司超化煤矿生产矿井地质报告 本井田参与估算的煤层为二 1 煤层 二 2 煤层 1 储量级别的划分 二 1 煤层构造中等 煤层较稳定 采空区可视为进行过可行性研究是经济的 其储量 为探明的 可研 经济基础储量 111b 巷道所及的或钻孔探明的范围可视为进行过预 可行性研究 其经济意义为经济的 可用 500m 的工程网度圈定探明的 预可研 经济基 础储量 121b 以 1000m 网度求钻孔控制的经济基础储量 122b 以 2000m 的工程网 度圈定推断的内蕴经济资源量 333 同时断层两边 30 100m 和薄煤带周围 30m 也为 推断的内蕴经济资源量 333 中国矿业大学 2011 届毕业设计 第 100 页 2 储量估算范围 西起于 32 勘查线 东到 42 与 43 勘探线之间即 Y 38448100 38448300 北起于河 西断层和樊寨断层 南到龟山断层下盘 估算标高分别约为 60 900m 和 900 1050m 标高 埋深约 110 1250m 估算平面积约为 9 1043 km 3 储量估算方法 本区煤层属沉积矿产 呈层状展布 层位稳定 全区发育 空间上连续 煤层倾角 变化在 7 21 之间 均属较稳定煤层 考虑到煤层产状 煤厚均有一定的变化以及各 块段控制程度不同的实际情况 具体估算时 不能简单用统一的煤厚 倾角等参数 将 全区根据相应控制程度划分为若干个地质块段更接近于实际 分别估算各块段的资源 储 量 然后将各块段资源 储量相加 即得全区总资源 储量 图 2 2 储量计算快段划分图 A 块段水平面积为 1 223km2 倾角为 15 二 1 煤平均厚度 10 5m B 块段水平面积为 0 457km2 倾角为 18 二 1 煤平均厚度 11 2m C 块段水平面积为 0 767km2 倾角为 11 二 1 煤平均厚度 11 4m D 块段水平面积为 1 254km2 倾角为 7 二 1 煤平均厚度 10 8m E 块段水平面积为 1 286km2 倾角为 8 二 1 煤平均厚度 11 4m F 块段水平面积为 1 085km2 倾角为 7 二 1 煤平均厚度 10 9m G 块段水平面积为 0 954km2 倾角为 12 二 1 煤平均厚度 10 3m H 块段水平面积为 0 821km2 倾角为 16 二 1 煤平均厚度 11 2m I 块段水平面积为 1 150km2 倾角为 17 二 1 煤平均厚度 11 4m 估算公式 矿井工业储量利用下式计算 中国矿业大学 2011 届毕业设计 第 101 页 2 1 cosSrmZ 式中 m 各块段煤层平均厚度 m r 煤层容重 二 1煤为 1 45t m3 S 各块段水平面积 km 2 各块段煤层的倾角 把各块段数值带入 MtZA 8 195cos23 145 0 B 07tC 2 76 Ds8tZE 4 18co2 145 F 709MtG 5 s 3 H36tZI 9 1co15 4 1 则矿井工业储量 tZZIHGFEDCBA 87 146 2 3 矿井可采储量 2 3 1 井田边界保护煤柱 根据超化矿的实际情况 井田边界保护煤柱取 30 宽 则井田边界保护煤柱的损失m 按下式计算 2 2 rLHP 式中 P 井田边界保护煤柱损失 万 t H 井田边界煤柱宽度 30m L 井田边界长度 13904 m m 煤层厚度 二 1煤层平均为 11 2m r 煤层容重 二 1煤为 1 45t m3 代入数据得 tP万40 67145 8903 2 3 2 工业广场保护煤柱 工业广场的占地面积 根据 煤矿设计规范中若干条文件修改决定的说明 中第十 五条 工业场地占地面积指标见表 2 2 表 2 2 工业广场占地面积指标表 井型 Mt a 占地面积指标 ha 0 1Mt 2 4 及以上 1 0 1 2 1 8 1 2 0 45 0 9 1 5 中国矿业大学 2011 届毕业设计 第 102 页 0 09 0 3 1 8 矿井井型设计为 1 5Mt a 因此由表 2 2 可以确定本设计矿井的工业广场为 15 1 2 18 0 10 4m2 取工业广场的尺寸为 400 m 360 m 的长方形 工业广场所在位置 煤层倾角为 12 其中心处埋藏深度为 300 m 该处表土层厚度为 140 m 主井 副井 地表建筑物均布置在工业广场内 建筑物 水体 铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采 规程 第 14 条和第 17 条规定工业广场属于 级保护 需要留设 15m 宽的围护带 本矿 井的地质条件及冲积层和基岩移动角见表 2 3 表 2 3 地质条件 冲积层及岩层移动角 广场中心 深度 m 煤层倾 角 煤层厚 度 m 风积沙 层厚度 m 二 1煤 300 12 11 2 40 45 73 75 75 工业广场压煤计算示意图如图 2 3 所示 图 2 3 工业广场保护煤柱示意图 根据以上条件和方法 可以求出工业广场所占煤柱面积为 41 10 cos12 42 02 万 m2 则工业广场的保护煤柱量为 iZSMR 2 3 式中 Zi 工业广场煤柱量 万 t 中国矿业大学 2011 届毕业设计 第 103 页 M 煤层平均厚度 m S 工业广场压煤面 km 则 Z 420 2 10 11 2 1 45 682 69 万 t 工业广场的保护煤柱损失量为 682 69 万 t 2 3 3 断层和井筒保护煤柱 1 断层煤柱 按断层落差大小两侧各留一定水平宽度的安全煤柱 具体留设方法见表 2 4 表 2 4 断层保护煤柱留设方法 断层落差 H 留设尺寸 H 50m 50m 30m H 50m 30m H 30m 不留设煤柱 由于断层落差 0 70m 因此局部需要留 50m 保护煤柱 结局需要留 30m 保护煤柱 局 部不需要留保护煤柱 综合考虑断层平均留 30m 保护煤柱 则断层保护煤柱量为 Z 1750 30 11 2 1 45 2 170 52 万 t 矿井的永久保护煤柱损失量汇总表见表 2 5 表 2 5 永久保护煤柱损失量 保护煤柱形式 损失量 万 t 井田边界保护煤柱 677 40 工业广场保护煤柱 682 69 断层和井筒保护煤柱 170 52 合计 1530 61 2 3 4 矿井可采储量 矿井可采储量是矿井设计的可以采出的储量 可按下式计算 2 CPZgk 4 式中 Zk 矿井可采储量 t万 Zg 矿井的工业储量 146 87Mt P 保护工业场地 井筒 井田境界 河流 湖泊 建筑物 大断层等留 设的永久保护煤柱损失量 万 t C 采区采出率 根据 煤炭工业矿井设计规范 2 1 4 条规定 矿井的采出率 厚煤层不小于 0 75 中厚煤层不小于 0 8 薄煤层不小于 0 85 本设计矿井二 1煤层厚度为 9 5m 属于厚煤层 因此采区采出率选择 0 75 则代入数据得矿井设计可采储量 tZk 万29 8675 061 531487 中国矿业大学 2011 届毕业设计 第 104 页 3 矿井工作制度 设计生产能力及服务年限 3 1 矿井工作制度 根据 煤炭工业矿井设计规范 2 2 3 条规定 矿井设计宜按年工作日 330d 计算 每 天净提升时间宜为 16h 矿井工作制度采用 三八制 作业 两班生产 一班检修 3 2 矿井设计生产能力及服务年限 3 2 1 确定依据 煤炭工业矿井设计规范 第 2 2 1 条规定 矿井设计生产能力应根据资源条件 开 采条件 技术装备 经济效益及国家对煤炭的需求等因素 经多方案比较或系统优化后 确定 1 资源情况 煤田地质条件简单 储量丰富 应加大矿区规模 建设大型矿井 煤田地质条件复杂 储量有限 则不能将矿区规模定得太大 2 开发条件 包括矿区所处地理位置 是否靠近老矿区及大城市 交通 铁路 公路 水运 用户 供电 供水 建筑材料及劳动力来源等 条件好者