XX煤业30-90万吨年改扩建盘区开采设计 毕业论文.doc
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1、I XXXX 煤业煤业 30-9030-90 万吨万吨/ /年改扩建盘区开采设计年改扩建盘区开采设计 摘 要:本设计以 XX 煤矿地质勘探资料为基础, 进行了 30-90 万 吨/年改扩建盘区开采设计。分别论述了采区储量和生产能力、采区方案 设计和采区生产系统、开采顺序以及采区的布置和装备、各巷道的布置 等。为 XX 煤矿改扩建提供施工依据。 关键词: 煤矿;改扩建;开采设计 0 目目 录录 引引 言言1 第一章第一章 井田概况及井田地质特征井田概况及井田地质特征2 第一节 井田概况3 第二节 矿井地质特征4 第二章第二章 井田境界与储量井田境界与储量17 第一节 井田境界17 第二节 资源储
2、量17 第三章第三章 矿井设计生产能力及服务年限矿井设计生产能力及服务年限21 第四章第四章 井田开拓方式井田开拓方式21 第五章第五章 采区布置及装备采区布置及装备24 第一节 采煤方法24 第二节 采区布置32 第六章第六章 井下运输与提升井下运输与提升34 第七章第七章 矿井通风与安全矿井通风与安全34 第一节 概况34 第二节 矿井通风37 第三节 灾害预防及安全装备42 第八章第八章矿井设计主要经济技术指标矿井设计主要经济技术指标56 参考文献参考文献 谢谢 辞辞61 1 引引 言言 本设计以 XX 煤矿地质勘探资料为基础,以煤矿开采方法 , 煤 矿安全规程 , 采煤概论 , 煤矿地
3、质学 , 通风安全学 , 井巷工程 和矿山压力与岩层控制等资料为依据,进行了采区生产系统的设计。 本说明书首先介绍了矿井概况及地质特征,详细说明了设计采区的 范围、煤层煤质、瓦斯地质以及水文地质等基础资料。 在地质资料的基础上,进行了采区开采设计。分别论述了采区储量 和生产能力、采区方案设计和采区生产系统、开采顺序以及采区的布置 和装备、各巷道的布置等。 2 第一章第一章 井田概况及矿井地质特征井田概况及矿井地质特征 第一节第一节 井田概况井田概况 一、交通位置一、交通位置 XX 煤业东北距 XX 市 15km,马(村)巴(公)公路于井田 中部通过,经该公路向北 3km 可达沁(水)辉(县)公
4、路,沿沁(水) 辉(县)公路再往东 8km 可接 207 国道、12km 后至 XX 市东部可上 二(连浩特)广(州)高速公路晋(城) 长(治)段、晋(城) 长(治)二级公路,东距太(原)焦(作)铁路线 8km,最近的 煤炭集运站为距井田西部 1.5km 的兰花集团唐安煤矿煤炭集运站,该矿 与上述沁辉公路及铁路间有村用柏油路相通,交通便利。 二、地形地势二、地形地势 该井田位于太行山西缘南段、沁水煤田盆地之东南缘,井田西部为 低山区,中东部为丘陵,地貌形态属侵蚀性低山丘陵区,总的地势为 西高东低,最高点位于井田西部黄花岭,海拔 1019.0m,最低点位于井 田中部的崔家庄西北处,海拔 818.
5、0m,最大相对高差 201.0m。 三、水文三、水文 井田位于太行山南段西麓,井田中南部有一小型东宅水库。许河 从井田外西北部 2.2km 处由西向东流过,最终汇入丹河。属黄河流域沁 河水系。 四、气象及地震四、气象及地震 该区属大陆性气候特征。据高平市气象站近 10 年观测资料:平均 气温为 10.23,最高气温为 38.6,最低气温为-22.8;年降水量为 281.71117.6mm, 69 月份降水量占全年的 70%左右;年平均蒸发 量约为 1571mm,干旱指数为 1.58,属半湿润区;该区夏季多南风,冬 季多西北风,最大风力十级。一般为 34 级;全年无霜期 180 天左右, 每年
6、11 月至次年 3 月为结冰期,冻土深度一般为 0.300.56m。 3 史载,XX 市最早一次地震为公元 167 年 6 月 18 日的 XX 地震,至 1956 年的 1700 多年间,共发生地震 42 次,其中强度 45 级以上的地 震有 8 次。根据山西省地震基本烈度区划图,该区处于临汾和邢台两大 地震带之间为相对稳定区,属太行山亚弱地震带,基本烈度为 6 度。 据中华人民共和国 GB500112001建筑抗震设计规范该区地震 设防烈度为 6 度区,地震动峰值加速度为 0.05g。 第二节第二节 矿井地质特征矿井地质特征 一、地质构造一、地质构造 (一)区域地质 1、区域地层 平南 X
7、X 煤业井田位于沁水煤田东部,处于晋城煤炭国家规划矿区 东部。区域地层自下而上:古生界(奥陶系、石炭系、二叠系) 、中生 界(三叠系) 、新生界(上第三系、第四系) 。详见区域地层简表 2-1- 1。 2、区域构造 平南 XX 煤业井田位于沁水煤田东部,太行复背斜之西翼,晋获褶 断带南部西侧。受新华夏系多字形构造影响,该区构造线大多呈北东东 向。区域大型断裂较发育:有近北东东向的庄头正断层等,北北东向的 长治正断层、高庙山正断层、高平正断层等。区域地层总体走向近北北 东向、向西倾的单斜地层,尚发育有宽缓的次级褶曲。详见区域构造纲 要图。 3、区域含煤特征 区域主要含煤地层为山西组和太原组;山西
8、组含可采煤层 1 层(3 号) ,太原组含可采煤层 1-2 层(9、15 号) 。3、15 号煤层为区内主要稳 定可采煤层,9 号煤层为局部可采煤层,其余煤层为不可采煤层。 (二)构 造 受区域构造影响,井田总体为一走向近 NE、倾向 NW 的单斜构造, 4 在此基础上发育轴向 NE、NESE 的短轴向背斜,地层倾角平缓,一般 28,井田内共发现 11 条断层(其中落差大于 5m 的 2 条)和 6 个陷 落柱 (见构造纲要图) 。现将井田褶曲、断层和陷落柱分别叙述如下 : (1)褶曲 1) 、 S1背斜(黄花岑背斜) 发育于井田西部、轴部沿 201、736 号钻孔中间穿过,井田内延伸 长度
9、692m;轴向 NE,两翼基本对称,地层倾角 6左右。由大阳井田勘 探时地质填图控制,井下巷道也发现,与地质填图相符。 2) 、 S2向斜(黄花岑向斜) 位于井田西部,轴部 S1背斜平行延展,井田内延伸长度 1065m;轴 向 NE,两翼基本对称,地层倾角 48。由大阳井田勘探时地质填图 控制,井下巷道也发现,与地质填图相符。 3) 、S3背斜 位于井田中偏西部,井田内延伸长度 3194m;轴向总体呈 NE,两 翼基本对称,地层倾角 24。由大阳井田勘探时地质填图发现。 4) 、S4向斜 位于井田中部,井田内延伸长度 2113m;轴向 NESE,两翼基本 对称,地层倾角 3左右,由本次勘探控制
10、。 5) 、S5向斜 位于井田东部,井田内延伸长度 1923m;轴向近 SN,两翼基本对 称,地层倾角 24,由本次勘探控制。 (2)断层 井田内共发现 11 条断层,其中落差大于 5m 的 2 条,叙述如下: 1) 、 F1逆断层:由大阳井田勘探时 736 号钻孔控制,位于井田西 部。走向 NE,倾向 NW,倾角 72,最大落差 8m,区内延伸长度约 95m。 5 2) 、 F2正断层:位于井田中偏北部,由大阳井田勘探时地质填图 控制,井下巷道也发现,与地质填图相符。其走向近 SN,倾向 E,倾 角不详,落差 11m,区内延伸长度约 320m。 其余断层落差均很小,由 114 队勘探时填图所
11、来,现地表难予辨认, 无法追索,对矿井开采影响不大。 (3)陷落柱 通过以往地质工作和矿井巷道揭露,井田范围内共发现陷落柱 6 个, 陷落柱形态基本上都为近圆形和椭圆型,详见陷落柱控制一览表。 表 2-1-2 陷落柱控制一览表陷落柱控制一览表 长、短轴长度(m)备注 陷落柱位置形状 陷壁角 () 3 号煤9 号煤15 号煤 X1中部椭圆形10469135100167130 X2中偏北部椭圆形703810575135105 X3中偏北部近圆形34256555 X4中部椭圆型903512870160100 X5中部近圆形 70 35266558 由大阳勘 探地质填 图及井下 巷道控制 X6中部近圆
12、形262064589590 由大阳勘 探地质填 图控制 6 7 综上所述,井田地质构造尚属简单,为一类。 二、煤层及煤质二、煤层及煤质 (一)含煤性 井田内含煤地层为太原组和山西组,不同的聚煤环境,形成了不同 的岩性组合、岩相特征,含煤性也存在有较大的差异性。 太原组为一套海陆交互相含煤地层,含海相灰岩 3-6 层、含煤 2-9 层,编号自上而下为 6、7、8、9、10、11、12、13 及 15 号,其中 15 号煤层为全井田稳定可采煤层,9 号煤层为赋煤区稳定可采煤层,其余 煤层均不稳定、不可采,地层平均总厚度 83.10m,煤层平均总厚度 5.29m,含煤系数 6.37%,其中 9、15
13、 号可采煤层平均总厚 3.95m,可采 系数为 4.75%,下部含煤性好,上部含煤性稍差。 山西组为一套陆相含煤地层,共含煤 3 层,编号自上而下为 1、2、3 号,其中 3 号煤层为赋煤区稳定可采煤层,其余为不可采煤层。 地层平均总厚度 47.24m,煤层平均总厚度 6.10m,含煤系数 12.91%, 其中 3 号可采煤层总厚度 5.65m,可采系数 11.96%,含煤地层含煤性较 好。 区内山西组、太原组含煤地层平均总厚 130.34m,煤层平均总厚 11.20m,含煤系数 8.59%,其中 3、9、15 号可采煤层平均总厚 9.60m, 可采系数 7.37%。 (二)可采煤层 可采煤层
14、为山西组的 3 号煤层及太原组的 9、15 号煤层(其特征见 表 2-1-3) ,分述如下: 3 号煤层:位于山西组底部,上距中间砂岩 3.41m 左右。煤层厚度 4.676.65m,平均 5.65m,为赋煤区稳定可采煤层,含 0-1 层泥岩及炭 质泥岩夹矸,结构简单,煤层顶、底板多为粉砂岩、砂岩、泥岩、砂质 泥岩。 表 2-1-3 可采煤层特征表 8 煤层厚度 (m) 煤层间距 (m) 煤层结构 地层 单位 煤 层 编 号 最小-最大 - 平均 最小-最大 - 平均 矸石 层数 类 别 顶板 岩性 底板 岩性 稳定 程度 可采性 山 西 组 (P1s ) 3 4.67-6.65 - 5.65
15、 0-1 简单 粉砂岩 细粒砂岩 泥岩 砂质泥岩 黄土 粉砂岩 中砂岩 泥岩 砂质泥岩 稳定 赋煤区 可采 9 1.00-1.55 - 1.27 0-1 简 单 粉砂岩 泥岩 砂质泥岩 石灰岩 细砂岩 粉砂岩 泥岩 砂质泥岩 赋煤区 可采 太 原 组 (C3t ) 15 1.863.90 - 2.63 29.1559.10 46.26 31.4049.98 36.71 0-2 简单 石灰岩 泥岩 砂质泥岩 炭质泥岩 泥岩 铝土质泥 岩 全区 可采 9 号煤层:位于太原组中上部,上距 3 号煤层 29.15-59.10m,平均 46.26m,煤层厚度 1.00-1.55m,平均 1.27m,为赋
16、煤区稳定可采煤层, 局部含 1 层炭质泥岩夹矸,结构简单,煤层顶板多为泥岩、砂质泥岩、 粉砂岩、砂岩,底板多为泥岩、砂质泥岩、粉砂岩。 15 号煤层:位于太原组底部,K2灰岩为其直接顶板,上距 9 号煤 层 31.40-49.98m,平均 36.71m,煤层厚度 1.863.90m,平均 2.63m, 为全井田稳定可采煤层,一般含 01 层泥岩及炭质泥岩夹矸,局部含 2 层泥岩及炭质泥岩夹矸,结构简单,煤层顶板多为 K2灰岩、泥岩,底 板为泥岩、铝土质泥岩。 (三)煤质 物理性质和煤岩特征 9 号煤层: 9 号煤层外观呈黑色、灰黑色,金属光泽,条带状结构,块状或层 状构造,粒状、阶梯状断口为主
17、,贝壳壮次之,条痕为灰黑色,裂隙较 为发育,常见黄铁矿充填。宏观煤岩类型,以半光亮型煤为主,少量光 亮型和暗淡型煤,煤岩组份以亮煤、镜煤居多,少量暗煤。 9 15 号煤层: 15 号煤层外观呈黑色、灰黑色,金属光泽,条带状结构,粒状、阶 梯状断口为主,贝壳壮次之,条痕为灰黑色,裂隙较为发育,常见黄铁 矿充填。宏观煤岩类型,以半光亮型煤为主,少量光亮型和暗淡型煤, 煤岩组份以亮煤、镜煤居多,少量暗煤。 煤类按照中国煤炭分类国家标准(GB5751-86) 进行分类,本井 田可采煤层为无烟煤,分类指标采用浮煤挥发分(Vdaf) 、氢元素 (Hdaf)进行分类,煤质特征根据中华人民共和国国家标准 (G
18、B/T15224-2004, )关于煤炭质量分级标准进行划分。综合张家 庄煤业、XX 煤矿 3、15 号煤层井下测试结果和勘探钻孔煤芯煤样化学 结果: 3 号煤层为特低灰中灰、特低硫的无烟煤(WY03) 。 9 号煤层为低灰高灰、中硫中高硫、特低磷低磷的无烟煤 (WY03) 。 15 号煤层为低灰中灰、中硫中高硫、特低磷低磷的无烟煤 (WY03) 。 煤质及工业用途评价 煤类按照中国煤炭分类国家标准(GB5751-86) 进行分类,本井 田可采煤层为无烟煤,分类指标采用浮煤挥发分(Vdaf) 、氢元素 (Hdaf)进行分类,煤质特征根据中华人民共和国国家标准 (GB/T15224-2004,
19、)关于煤炭质量分级标准进行划分。综合张家 庄煤业、XX 煤矿 15 号煤层井下测试结果和勘探钻孔煤芯煤样化学结果: 15 号煤层为低灰中灰、中硫中高硫、特低磷低磷的无烟煤 (WY03) 。15 号煤为无烟煤,含硫高,经洗选后可作为动力和化工用 煤。 三、其它开采技术条件三、其它开采技术条件 (一)瓦斯 10 根据 XXX 字20071565 号关于 XXX 市 2012 年度 30 万 t/a 以下 煤矿矿井瓦斯等级及二氧化碳涌出量鉴定结果的批复 。XX 煤矿瓦斯绝 对涌出量 1.62m3/min,瓦斯相对涌出量 3.24m3/t,鉴定为低瓦斯矿井。 (二)煤尘及煤的自燃 根据 XX 省煤炭综
20、合测试中心对本次勘探时采样及原 XX 市 XX 煤矿 和 XX 煤业有限公司工作面采样后进行的煤尘爆炸性试验,测试结果详 见表 2-1-8。 表 2-1-8 煤尘爆炸性测试成果表煤尘爆炸性测试成果表 取样地点时间煤层号 火焰长度 (mm) 抑制煤尘爆炸 最低岩粉用量 C%) 有无爆炸性 XX 煤矿20081500无 XX 煤业2008300无 900无 104 号钻孔2010 1500无 900无 105 号钻孔2010 1500无 区内各矿煤层沉积相同且为相邻矿井,煤质接近,分析认为该区 3、9、15 号煤层煤尘无爆炸性。 根据 XX 省煤炭综合测试中心对本次勘探采样及原 X 市 XX 煤矿
21、和 山 XX 煤业有限公司工作面采样后进行的自燃倾向性试验,测试结果详 见表 2-1-9。 表 2-1-9 煤层自燃倾向性测试成果表 取样地点时间煤层 吸氧量 (cm3/g) 自燃倾向性等级鉴定结论 XX 煤矿2008151.18不易自燃 XX 煤业200831.11不易自燃 90.96不易自燃 104 号钻孔2010 151.16容易自燃 91.14容易自燃 105 号钻孔2010 151.06容易自燃 从表表 2-1-9 可看出,3 号煤层不易自燃煤层,9、15 号煤层为不易 自燃层容易自燃煤层。但从该区施工的钻孔 9、15 号煤层煤芯化验结 11 果看,9 号煤层原煤硫份 1.74%-5
22、.33%,平均 2.93%,15 号煤层原煤硫 份 1.69%-4.16%,平均 2.65%,故 9、15 号煤层应为容易自燃煤层。 (三)地温及地压 根据 XX 煤矿、YY 煤业及周边生产矿井生产情况,各矿井在井下 生产中未曾发现地温、地压异常现象,应属地温、地压正常区。 (四)顶底板条件 9 号煤层: 老顶:为中细砂岩、粉砂岩,局部为石灰岩,厚 1.258.34m,一 般厚 3.68m,根据本次勘探时采样做的顶板物理力学性质成果,其抗拉 强度 4.56.3MPa,平均 5.3MPa;抗压强度 99.6116.4MPa,平均 105.7MPa;内摩擦角 42374324,平均 4301,为坚
23、硬岩层。 直接顶:主要为灰黑色泥岩,厚 0.345.20m,平均 2.55m。根据本 次勘探时采样做的顶板物理力学性质成果,其抗拉强度 0.51.6MPa, 平均 1.1MPa;抗压强度 12.036.0MPa,平均 26.4MPa;内摩擦角 32 413550,平均 3348,为软弱岩层。 底板:主要为黑灰色泥岩、砂质泥岩,厚 0.809.61m,平均 4.60m。根据本次勘探时采样做的底板物理力学性质成果分析,其抗拉 强度 0.62.9MPa,平均 1.2MPa;抗压强度 16.059.2MPa,平均 30.5MPa;内摩擦角 33293750,平均 3446,为软弱岩层。 15 号煤层:
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