潞安矿业集团五阳矿300万ta新井设计

第 1 页目 录一般部分11 矿区概况与井田地质特征11.1 概况11.1.1 地理位置与交通11.1.2 地形地貌及水系11.1.3 气象及地震21.2 井田地质特征31.2.1 地层31.2.2 构造61.2.3 水文地质特征71.3 煤层81.3.1 煤层81.3.2 煤质、煤类与煤的用途101.4 开采技术条件131.4.1 煤层顶底板岩性特征131.4.2 煤层瓦斯141.4.3 煤尘和自燃142 井田境界和储量16第 2 页2.1 井田境界162.1.1 井田边界162.2 矿井工业储量162.2.1 井田勘探类型、钻孔及勘探情况162.2.2 矿井工业储量的计算及储量等级的圈定172.3 矿井可采储量182.3.1 各种煤柱损失计算182.3.2 矿井可采储量193 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限213.1 矿井工作制度213.2 矿井设计生产能力及服务年限213.2.1 矿井设计生产能力确定依据213.2.2 矿井设计生产能力213.2.3 矿井的服务年限213.2.4 井型校核224 井田开拓244.1 井田开拓的基本问题244.1.1 确定井筒形式、数目、位置及坐标25第 3 页4.1.2 主、副井井筒位置的选择254.1.3 风井位置的选择264.1.4 工业广场的位置、形状和面积的确定274.1.5 开拓方案及其比较274.2 矿井基本巷道324.2.1 井筒324.2.2 开拓巷道354.2.3 井底车场及硐室365 准备方式 带区巷道布置405.1 煤层地质特征405.1.1 带区位置405.1.2 带区煤层特征405.1.3 煤层顶底板405.1.4 水文地质405.1.5 地质构造415.1.6 煤层瓦斯415.1.7 煤尘和自燃415.1.8 地表情况425.2 带区巷道布置及生产系统425.2.1 带区准备方式的确定42第 4 页5.2.2 带区巷道布置435.2.3 带区生产系统435.2.4 带区内巷道掘进方法445.2.5 带区生产能力及采出率455.3 带区车场选型设计475.3.1 带区下部车场475.3.2 带区煤仓485.3.3 带区变电所486 采煤方法496.1 采煤工艺方式496.1.1 带区煤层特征及地质条件496.1.2 确定采煤工艺方式506.1.3 回采工作面参数的确定516.1.4 回采工作面破煤、装煤方式516.1.5 循环工艺526.1.5 回采工作面支护方式536.1.6 端头支护及超前支护方式556.1.7 各工艺过程注意事项566.1.7 回采工作面正规循环作业586.2 回采巷道布置63第 5 页6.2.1 回采巷道布置方式636.2.2 回采巷道支护参数637 井下运输667.1 概述667.1.1 矿井设计生产能力及工作制度667.1.2 煤层及煤质667.1.3 运输距离和货载量667.1.2 井下运输系统667.2 带区运输方式选择687.2.1 设备选型原则687.2.2 带区运输设备选型及能力验算697.2.3 采区辅助运输设备的选择717.3 大巷运输设备选727.3.1 主运输大巷设备选择727.3.2 辅助运输大巷设备选择727.3.3 运输设备能力验算748 矿井提升758.1 概述758.2 主副井提升75第 6 页8.2.1 主井提升758.2.2 副井提升设备选型779 矿井通风及安全809.1 矿井概况、开拓方式及开采方法809.1.1 矿井地质概况809.1.2 开拓方式809.1.3 开采方法809.1.4 变电所、充电硐室、火药库819.1.5 工作制、人数819.2 矿井通风系统的确定819.2.1 矿井通风系统的基本要求819.2.2 矿井通风方式的选择829.2.3 矿井主扇工作方式选择839.2.4 带区通风方式的选择839.2.5 工作面通风方式的选择849.3 矿井风量计算859.3.1 通风容易时期和通风困难时期采煤方案的确定859.3.2 各用风地点的用风量和矿井总用风量879.3.3 风量分配92第 7 页9.4 矿井通风阻力计算939.4.1 计算原则939.4.2 矿井最大阻力路线939.4.3 计算矿井摩擦阻力和总阻力：949.4.4 两个时期的矿井总风阻和总等积孔969.5 选择矿井通风设备979.5.1 选择主要通风机979.5.2 电动机选型1009.6 安全灾害的预防措施1019.6.1 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施1019.6.2 预防井下火灾的措施1029.6.3 防水措施10210 设计矿井基本技术经济指标103参考文献105专题部分五阳矿大采高可行性分析1081 引言1082 大采高综采技术研究现状与发展1102.1 国外研究现状110第 8 页2.2 国内现状1112.3 大采高综采技术发展趋势1133 五阳矿概况1133.1 矿井地理位置1133.2 矿井交通及隶属关系1143.3 矿井地质条件1143.4 其它1194 采区概况1194.1 采区在井田中的位置1194.2 76 采区可采煤层1194.3 76 采区构造揭露情况1194.3 76 水文地质条件1204.4 开采煤层顶底板岩性、节理裂隙1215 采区开采条件工艺性评价1215.1 评价因素结构指标体系1225.2 评价因素隶属函数1265.3 评价因素权重1295.4 综合评价模型1315.5 采区综采评价等级分类1326 大采高可行性评价132第 9 页7 600 工作面设备选型与配套1337.1 液压支架选型1337.2 采煤机选型1347.3 刮板输送机选型1367.4 平巷设备选型1377.5 其他设备选型1378 结论138参考文献139翻译部分英文原文141中文译文151致 谢157一般部分第 1 页1 矿区概况与井田地质特征1.1 概况1.1.1 地理位置与交通潞安矿区地处山西省东南部沁水煤田东部边缘中段，地跨长治市、潞城市、襄垣县、屯留县、长子县。山西省潞安环保能源开发股份有限公司隶属的五阳煤矿位于潞安矿区北东部边缘，属襄垣县管辖之内。太（原）焦（作）铁路纵贯矿区东部。邯（郸）长（治） ，太（原）焦（作）铁路在长治北站交会。太（原）焦（作）线北接石太、同蒲线，南接陇海线。矿区至太原，长治，邯郸，洛阳等地都有汽车相通，交通极为方便。长治到各周边主要城市铁路距离见表 1-1；长治市交通位置见图 1-1。表 1-1 到周边主要城市铁路距离名称 起至站距离 km太（原）焦（作）线 长治太原280太（原）焦（作）线 长治新乡217邯（郸）长（治）线 长治邯郸220五阳矿是潞安矿区最北部的一对大型矿井。行政区隶属襄垣县所辖，矿井范围北以西川断层为界，南以文王山北断层为界，西起勘探区边界，东至 3#煤层露头及小窑边界，南北宽约 6.2km，东西长约 8.6km，井田面积约为 53.32km2，该矿距襄桓车站 3.5km，距长治市 45km，太焦线穿越矿区，交通方便。区内地势属丘陵，落差不大。地面标高一般+910m 左右。1.1.2 地形地貌及水系潞安矿区位于太行山中段西侧，长治盆地西部。隶属的五阳井田位于矿区东北部。纵观其地貌特征，属黄士高原的低山丘陵地带，地势较为平坦，呈南高北低，西高东低。大多为黄士所覆盖，局部零星出露中奥陶系第 2 页地层及二迭系地层，冲沟发育。最高点位于本区文王山北断层附近，海拔标高为+945.50 m，最低点位于漳河河谷，海拔标高+854.00 米，最大高差为91.50 米。公 路铁 路长 治 市 交 通 位 置 图离 石乡 宁 侯 马临 汾 大 同朔 州 沂 州太 原 市 榆 次 阳 泉长 治 焦 作运 城图 1-1 长治市交通位置图本区主要河流为浊漳河南源和西源，属于海河水系漳河流域。浊漳河由南向北经过矿区南部边缘，其支流有洚河，岚水河和青河等。浊漳河西源由西向东流经矿区北缘，其支流有淤泥河。浊漳河南源流入漳泽水库与第 3 页其支流汇合，再向北与西源汇合。南、西二源汇合绕过五阳至襄桓城东与浊漳北源汇合。浊漳河河床宽 70110 m，长年流水，流量为 1m3/s。而矿区内基本无地表河流。1.1.3 气象及地震该区属温暖带大陆气候。年平均气温 8.9，月平均最低气温-6.9(一月)，最高气温 22.8( 七月 )。年降雨量为 414917mm，年平均为583.9mm。年蒸发量为 1493.81996.3mm，年平均为 1731.84mm。降雨量多集中在 7、8、9 三个月。日最大降雨量为 109.7mm(1972 年 7 月 7 日)。风向多为西北风，最大风速 1420m/s。冻士期为每年十一月至次年四月，最大冻士层深度为 55cm。据（79）晋抗字第十号文“关于颁发山西省地震烈度区划分及说明书的通知”，襄垣为 6 烈度区。1.2 井田地质特征1.2.1 地层1）区域地层潞安矿区位于泌水煤田中东部边缘，多数为第四系沉积覆盖，据以往地质资料和邻区的地质资料将区域地层发育情况由老到新简述如下：（1）奥陶系下统 O1本组厚度为 65210m，一般厚度 130m。中上部为灰色中厚、巨厚层状白云岩，下部为泥质白云岩夹竹叶状白云岩。与下伏地层为整合接触。（2）奥陶系中统下马家沟组 O2X本组厚度多为 37210m，一般厚度 120m，中上部为青灰色中厚、巨厚状石灰岩，下部为角砾泥灰岩和铝质灰岩。第 4 页（3）奥陶系中统上马家沟组 O2S本组厚度 170310m，一般厚度 230m，中上部为灰色白云质泥灰岩、泥质灰岩，灰黑色中厚层状豹皮灰岩。下部为灰绿色泥灰岩或角砾状泥灰岩。（4）奥陶系中统峰峰组 O2f本组厚度 0176m，一般厚度 120m。岩性为浅灰色中厚层状豹皮灰岩，灰白色白云岩夹灰黑色中厚层状灰岩。与下伏地层整合接触。（5）石炭系中统本溪组 C2b该组厚度 235m，一般厚度 20m。岩性以铝土泥岩为主，并发育有石灰岩，少量砂岩，夹有煤线。底部有山西式铁矿透镜体赋存。与下伏层呈平行不整合接触。（6）石炭系上统太原组 C3t本组厚度 80150m，一般厚度 100m，为主要含煤地层之一。岩性由灰黑色、灰色泥质岩，砂岩，发育 46 层石灰岩，含煤 1015 层，底部为灰白色中厚层状砂岩（K 1）。与下伏地屋呈整合接触。（7）二叠系下统山西组 P1sh该组厚度为 36135m，一般厚度 60m，为主要含煤地层之一。岩性灰黑色、灰色泥质岩，灰白色中、细粒砂岩及煤层组成。发育 14 层煤。底部以 K7 灰白色中或细粒砂岩为界。与下伏地层呈整合接触。（8）二叠系下统下石盒子组 P1X该组厚度 4878m，一般厚度 65m。顶部为杂色鲕状铝土质泥岩（桃花泥岩），中部为浅灰色中粒、细粒砂岩，下部为杏黄色砂岩、泥岩、灰色泥岩，偶夹煤线，底部灰白色中、细粒砂岩（K 8）。与下伏地层呈整合接触。（9）二叠系上统上石盒子组 P2s第 5 页该组厚度 400550m，一般厚度 520m，上部为杂色砂岩及紫红色泥岩，中部为杂色砂岩、泥岩及黄绿色中粒砂岩、灰色泥岩，下部为紫色、杂色、黄绿色泥质岩组成，底部为灰白色厚层状中粗粒砂岩、灰绿色砂岩（K 10）。与下伏地层呈整合接触。（10）二叠系上统石千峰组 P2sh该组厚度 22217m，一般厚度 150m。岩性以黄绿色厚层状中、粗粒砂岩与紫红色泥岩互层，上部发育有淡水灰岩及薄层石膏层。仅在屯留井田西部有 2 个钻孔完整接露，最大厚度 192m。与下伏地层呈整合接触。（11）三叠系下统刘家沟组 T1l本组厚度为 115595m，一般厚度 400m。岩性主要由浅灰、紫红色薄中厚层状中细粒砂岩和紫色泥岩组成。仅在屯留井田有 2 个钻孔见及，最大厚度 53.39m。与下伏地层呈整合接触。（12）三叠系下统和尚沟组 T1h本组厚度 130475m，一般厚度 250m。岩性主要由紫灰色砂岩和紫红色泥岩组成。与下伏地层呈整合接触。（13）三叠系中统二马营组 T2er地层一般厚度 600m。岩性主要由紫红色泥岩，砂质泥岩、浅绿色厚层状粗砂岩组成。与下伏地层呈整合接触。（14）三叠系中统铜川组 T2t本组厚度一般为 55m。上部为红色砂质泥岩，夹细粒砂岩，下部为紫色、灰绿色厚层状中粒砂岩和灰绿、灰紫色砂质泥岩。与下伏地层呈整合接触。（15）三叠系上统延长组 T3y本组厚度 30138m，一般厚度 50m。岩性由紫红、灰绿色中厚层状中、细粒砂岩，粉砂岩，泥岩夹淡水灰岩组成。与下伏地层整合接触。第 6 页（16）上第三系 N本组厚度 5268m。岩性以棕红色粘土、砂质粘土为主，底部为砾石，在武乡县张村为厚层状灰绿、灰黑色粘土，粉砂与薄层泥岩互层，并夹油页岩。与下伏地层呈角度不整合接触。（17）第四系 Q本组厚度 0300m。岩性为棕黄、淡黄色亚粘土，含砂质粘土，亚砂土夹钙质结核及近代冲积层砂、砾石及泥土组成。与下伏地层呈角度不整合接触。2）井田地层本井田广为第四系黄土所覆盖，局部地带有二叠系石盒子组地层，零星出露，据以往地质资料和新近资料，将本井田地层发育情况由老到新叙述如下：（1）奥陶系中统上马家沟组 O2s井田钻孔揭露最大厚度为 99.27m，岩性为深灰色巨厚层状石灰岩，浅灰色白云质灰岩、泥灰岩。局部夹石膏层。石灰岩呈豹皮状，含珠角石、腹足类，有孔虫等化石，分布于井田南部文王山北断层下。（2）奥陶系中统峰峰组 O2f该组厚度为 120m 左右，岩性为浅灰、深灰色厚层状石灰岩，灰色厚层状白云质灰岩，夹灰色中厚层状泥灰岩。与下伏地层呈整合接触。（3）石炭系中统本溪组 C2b该组厚度 3.529.92m，平均 8.5m。岩性以灰色块状铝土泥岩为主，局部发育灰白色中厚层状细粒石英砂岩，灰色砂质泥岩，底部为山西式铁矿层。有时见及不稳定的薄煤层或煤线。井田东南郭庄附近有出露。与下伏地层呈假整合接触。（4）石炭系上统太原组 C3t第 7 页本组厚度 89.2139m，平均厚度 103m。是本区的主要含煤地层之一。岩性主要为灰、灰黑色石灰岩，灰、灰白色细粗粒石英砂岩，灰、灰黑色粉砂岩，砂质泥岩、泥岩，夹 815 层煤，其中可采煤层 17 层。泥岩多含铁质结核及植物化石碎片，致密坚硬；砂岩有时常相变为砂质泥岩及泥岩。本组发育四层较稳定的石灰岩及一层局部发育不稳定的石灰岩，属典型的海陆交互相沉积，旋回结构明显，且岩性岩相较为复杂。与下伏地层呈整合接触。（5）二叠系下统山西组 P1sh本组厚度 59.2085.85m，平均厚度约 70m。是本区主要含煤地层，岩性主要为灰白、灰色中细粒石英砂岩，灰、灰黑色粉砂岩、砂质泥岩互层，含植物化石碎片，含煤 14 层。其中下部的 3#煤层为主要可采煤层，平均厚度 5.80m，底部以一层灰白色中厚层状细或中粒石英砂岩（ K7）与太原组分界，为滨海三角洲沉积。与下伏地层呈整合接触。（6）二叠系下统下石盒子组 P1x本组厚度 83.46151.90m，平均厚度约 110m。岩性变化较大，顶部为紫红、紫灰色等杂色含鲕粒厚层状铝质泥岩，砂质泥岩（俗称桃花泥岩）。中、底部为灰白、灰色石英砂岩为主（K 8）。与下伏地层呈整合接触。（7）二叠系上统上石盒子组 P2s本组厚度一般在 300m 左右。岩性由紫红、紫灰等杂色泥岩或砂质泥岩及灰、灰白和黄绿色石英砂岩组成。为半干热气侯条件下，冲积平原沉积。与下伏地层呈整合接触。（8）第四系 Q其厚度 080.17m，平均约 32.73m。是本井田主要覆盖层，岩性为棕黄、浅黄色亚粘土，含砂质粘土，夹姜结石层，局部有砾石，顶部为植耕土，近漳河一带为古河床及河漫滩沉积。与下伏地层呈不整合接触。1.2.2 构造1）区域地质构造第 8 页潞安矿区处于我国东部新华夏构造体系第三隆起带中段，即太行山段。在这个一级隆起带上发育有二级隆起与凹陷，由东向西有晋（城）获（鹿）断褶带，武（乡）阳（城）凹褶带等，它们彼此平行呈雁行排列。总体延伸方向为北 2030 东，局部地段因受其它构造体系的影响略偏北，现简述如下：（1）晋（城）获（鹿）断褶带北起河北省的获鹿，向南经昔阳县的皋落各和顺县的表城、左权县、黎城县的拐镇、芳泉、泽城、潞城市的西井、南委泉、西柏会和长治市的东侧，一直向南延伸经高平市至晋城市以南，长约 250km，宽 2050km ，总体走向呈北 25东复式背斜。（2）武（乡）阳（城）凹褶带主要展布于和顺、左权、屯留、阳城一线以西；圣山、樊寺山、泌源、安泽一线以东的广大区域内。总体为一复式向斜。主要构造形迹是由二迭纪，三迭纪岩层组成的一系列彼此平行的褶皱，规模较小，一般长2030km，最长 40km，均系平缓开阔的褶曲，两翼倾角多为 10，最大达20。向斜较背斜更为开阔。其次是局部地段发育的压性断裂