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文檔簡介
1、<p><b> 《采 礦 學》</b></p><p><b> 課程設(shè)計說明書</b></p><p> 姓名: 學號: 班級: </p><p> 題目: &l
2、t;/p><p> 評語: </p><p> 指導(dǎo)教師: 職 稱: </p><p> 2014 年 01 月 04 日</p><p><b> 設(shè)計感受</b>&l
3、t;/p><p> 這次采礦學課程設(shè)計在郭老師的悉心指導(dǎo)下,一周內(nèi)設(shè)計內(nèi)容全部完成。這次開拓設(shè)計的每個細節(jié)和每個數(shù)據(jù),都離不開老師您的細心指導(dǎo),要感謝您的諄諄教誨。</p><p> 這次設(shè)計煤層地質(zhì)構(gòu)造條件理想,設(shè)計煤層平均傾角15度左右。過程中,充分利用采礦學上所學知識,結(jié)合煤層構(gòu)造實際情況,以安全第一和達產(chǎn)為原則,從技術(shù)和經(jīng)濟上著手,設(shè)計出一套在技術(shù)上可行,經(jīng)濟上優(yōu)越的現(xiàn)代化大型礦井
4、煤層組采區(qū)開采方案。</p><p> 在編制課程設(shè)計說明書的過程中,對采礦學上所學知識又梳理了一邊。對采礦方面的許多專業(yè)知識比以前的認識更深了,在說明書上所附的各計算示意圖和插圖均用工程繪圖軟件AutoCAD繪制,在這個過程中對使用CAD繪制采礦工程圖形有了新的認識,重新溫習了許多繪圖命令以及了解了最新的制圖標準。如何利用先進的技術(shù)標準、規(guī)范、合格的采礦工程圖是我們采礦人必須關(guān)注并解決的問題,在以后的學習和工
5、作中要繼續(xù)認真的學習深造。</p><p> 在這次設(shè)計過程中,我對回采巷道的設(shè)計有了更進一步的理解和認識,學到了許多知識,在以零號圖紙為畫板手工繪制帶區(qū)巷道布置平面圖,CAD繪制平面圖和帶區(qū)巷道布置剖面圖的過程中,使自己又得到了很大的鍛煉。通過這次課程設(shè)計,讓我經(jīng)歷了一個帶區(qū)從設(shè)計到開采的全過程,這將是我以后學習和工作的財富,為我以后的學習和工作有著很大的指導(dǎo)和幫助。</p><p>
6、 最后再次感謝知道我和幫助我完成此次課程設(shè)計的郭老師,謝謝。</p><p><b> 目 錄</b></p><p> 1.礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征---------------------------------------------------------------------------1</p><p> 1.1礦區(qū)概
7、述------------------------------------------------------------1</p><p> 1.1.1地理位置及交通條件----------------------------------------------1</p><p> 1.1.2礦區(qū)內(nèi)經(jīng)濟狀況---------------------------------------
8、-----------1</p><p> 1.1.3礦區(qū)氣候條件----------------------------------------------------1</p><p> 1.1.4礦區(qū)水文及工農(nóng)業(yè)供水--------------------------------------------1</p><p> 1.2井田地質(zhì)特征------
9、--------------------------------------------------1</p><p> 1.2.1井田地形及勘探程度----------------------------------------------2</p><p> 1.2.2井田煤系地層---------------------------------------------------
10、-3</p><p> 1.2.3井田地質(zhì)構(gòu)造----------------------------------------------------4</p><p> 1.3煤層特征----------------------------------------------------------4</p><p> 1.3.1 煤層埋藏條件和特征----
11、------------------------------------------4</p><p> 1.3.2 煤層的圍巖性質(zhì)--------------------------------------------------6</p><p> 1.3.3 煤層露頭及風氧化帶----------------------------------------------6</
12、p><p> 1.3.4 煤層特征--------------------------------------------------------7</p><p> 2.帶區(qū)境界及儲量--------------------------------------------------------------------------------------11</p><
13、;p> 2.1境界---------------------------------------------------------------11</p><p> 2.1.1 井田劃分的原則-------------------------------------------------11</p><p> 2.1.2 劃分井田的方法-------------------
14、------------------------------11</p><p> 2.1.3 井田境界-------------------------------------------------------11</p><p> 2.2工業(yè)儲量-----------------------------------------------------------12</p&
15、gt;<p> 2.3可采儲量-----------------------------------------------------------12</p><p> 2.3.1永久煤柱留設(shè)---------------------------------------------------12</p><p> 3.帶區(qū)參數(shù)--------------------
16、---------------------------------------------------------------------------13</p><p> 3.1傾斜長度-----------------------------------------------------------13</p><p> 3.2走向長度----------------------
17、-------------------------------------13</p><p> 3.3生產(chǎn)能力-----------------------------------------------------------13</p><p> 3.1.1回采工作面長度及推進度-----------------------------------------13</p&g
18、t;<p> 3.1.2回采工作面單產(chǎn)-------------------------------------------------13</p><p> 3.1.3帶區(qū)生產(chǎn)能力---------------------------------------------------13</p><p> 3.1.4帶區(qū)服務(wù)年限---------------------
19、------------------------------13</p><p> 4.帶區(qū)巷道布置-----------------------------------------------------------------------------------------14</p><p> 4.1帶區(qū)巷道布置----------------------------------
20、---------------------14</p><p> 4.1.1帶區(qū)準備方式的確定---------------------------------------------14</p><p> 4.1.2工作面推進方向的確定-------------------------------------------14</p><p> 4.1.3帶區(qū)
21、開采順序---------------------------------------------------14</p><p> 4.2生產(chǎn)系統(tǒng)-----------------------------------------------------------14</p><p> 4.2.1運煤系統(tǒng)----------------------------------------
22、---------------14</p><p> 4.2.2輔助運輸系統(tǒng)---------------------------------------------------15</p><p> 4.2.3通風系統(tǒng)-------------------------------------------------------15</p><p> 4.2.
23、4排矸系統(tǒng)----------------------------------------------------15</p><p> 5.采煤方法-----------------------------------------------------------------------------------------------16</p><p> 5.1采煤方法和回采工藝
24、----------------------------------------------16</p><p> 5.1.1地質(zhì)概況及煤層賦存------------------------------------------16</p><p> 5.1.2采煤方法的確定----------------------------------------------16</p&g
25、t;<p> 5.1.3采高及截深--------------------------------------------------16</p><p> 5.2回采工藝--------------------------------------------------------16</p><p> 5.3生產(chǎn)組織方式-----------------------
26、-----------------------------17</p><p> 5.4回采巷道布置----------------------------------------------------17</p><p> 5.5頂板與煤壁管理措施----------------------------------------------17</p><p>
27、; 5.5.1頂板管理方法------------------------------------------------18</p><p> 5.5.2支護材料及規(guī)格----------------------------------------------18</p><p> 5.5.3工作面支架布置方式------------------------------------
28、------18</p><p> 5.5.4柱排距------------------------------------------------------18</p><p> 5.5.5回采順序及要求----------------------------------------------19</p><p> 6.主要技術(shù)經(jīng)濟指標---------
29、--------------------------------------------------------------------------20</p><p> 6.1主要結(jié)論--------------------------------------------------------20</p><p> 6.2主要技術(shù)經(jīng)濟指標—---------------------
30、-------------------------21</p><p> 參 考 文 獻---------------------------------------------------------------------------------------------22</p><p> 1.礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征</p><p><b>
31、1.1礦區(qū)概述</b></p><p> 1.1.1地理位置及交通條件</p><p> 井田位于江蘇省徐州市銅山縣境內(nèi),距徐州市約22公里。</p><p> 交通:鐵路,徐沛路與隴海鐵路在該井田南部相交,鐵路專用線與徐沛鐵路在劉集站接軌。公路,井田東部有徐沛公路通過,礦用公路在唐溝站與徐沛公路連接,交通極便。交通位置圖見圖1-1。</p&
32、gt;<p> 圖1-1 交通位置圖</p><p> 1.1.2礦區(qū)內(nèi)經(jīng)濟狀況</p><p> 投產(chǎn)以來,累計生產(chǎn)煤炭5500多萬噸,銷售收入155億元,實現(xiàn)利潤60億元,是安徽省目前產(chǎn)量最高、效益最好的特大型現(xiàn)代化煤礦。礦井先后獲得全國煤炭工業(yè)特級安全高效礦井、全國煤炭科技創(chuàng)新型礦井、全國煤炭行業(yè)特級高產(chǎn)高效礦井、全國煤炭雙十佳</p><
33、;p> 礦井、全國質(zhì)量效益型先進企業(yè)、全國文明礦井等榮譽稱號。</p><p> 1.1.3礦區(qū)氣候條件</p><p> 1、礦區(qū)氣候性質(zhì)及氣溫變化:</p><p> 據(jù)地質(zhì)報告提供徐州氣象站資料:本礦區(qū)氣候?qū)倌蠝貛敾磪^(qū),具有長江與黃河流域氣候的過度性質(zhì),但接近北方氣候的特點。氣候溫和,四季明顯,日照充足,春秋季短,入冬和回暖較早,冬寒干燥,夏熱
34、多雨。春秋干旱突出,并伴有寒潮、霜凍、風雪、臺風、冰雹和暴雨等災(zāi)害性天氣出現(xiàn)。</p><p> 氣溫:歷年年平均為14.2攝氏度,最高氣溫40.6C,(1972年6月11日),最低溫度零下22.6攝氏度(1969年2月6日),35.2攝氏度以上高溫天數(shù)年平均為11天,零下10攝氏度的低溫年平均6天。</p><p> 2、雨季時間、年平均及最大降雨量:</p><
35、p> 據(jù)徐州氣象站1951-1982年資料,歷年平均降雨量866.7毫米,最大降雨量出現(xiàn)在1962年,達1360毫米,最少降雨量出現(xiàn)于1953年,僅為595.2毫米。降雨量多集中在每年夏季的6-8月,平均為511.2毫米,占全年降雨量的59%,年平均降雨為32天,暴雨日年平均僅為4天,日最大降雨量為255.5毫米。</p><p> 3、結(jié)冰及解凍日期、最大凍結(jié)深度、最大積雪厚度:</p>
36、<p> 據(jù)徐州氣象站資料,本區(qū)河港封凍日期,平均在12月底-1月低最早12月15日,最晚為1月30日。歷年最大凍土厚度為24厘米(1968年1月2日),最早解凍日期為元月1日、(1974年),最晚為2月21日(1957)年,平均解凍日期為1月22日,最大積雪厚度為25厘米(1964年2月15日)。</p><p> 4、全年最大頻率風向和最大風速:</p><p> 本
37、區(qū)歷年四季風向均為偏東風為主,ENE頻率為13%,年平均風速為30米/秒,年平均大風日為15.3天,3~4月最多,最大風速為19.3米/秒(1952年5月),瞬時最大風速曾達12級。臺風直接影響本區(qū)平均3-5年一次,而臺風倒槽影響本區(qū)較多,年均有一次,多出現(xiàn)在8-9月。常常帶來暴雨。</p><p> 1.1.4礦區(qū)水文及工農(nóng)業(yè)供水</p><p> 礦區(qū)內(nèi)地表水系重要有廢黃河和桃園河
38、兩條河流。</p><p> 廢黃河,斜穿井田西南部,呈北西-東南延展,河道寬淺,河床大部分干枯,為季節(jié)性河流。兩岸筑有防洪堤壩,堤壩標高+43米~+44米.</p><p> 桃園河,為一條季節(jié)性河流,由西向東流入京杭運河,只有尾端和支流伸入井田東部,河道較淺,訊期泄水,排澇,旱期斷流。</p><p> 在井田以東約15公里,有徐州地區(qū)最大地表水體微山湖(
39、全湖面積644平方公里)湖面水位常年標高+31米~+33,最高洪水位36.9米(1957年)。自1958年以來,微山湖大堤多次進行培修,堤頂標高一般增高到+38.5米~+39.5米,堤寬為6米~10米,同時開挖了京杭運河。疏竣了流通河道,興建了配套、節(jié)制、灌溉等工程?;旧辖鉀Q了洪水危害。</p><p><b> 1.2井田地質(zhì)特征</b></p><p> 1
40、.2.1井田地形及勘探程度</p><p> 本礦區(qū)位于黃淮沖擊平原,地勢平緩,微向東及北東傾斜,地面標高+35米~+45米,地面坡降為千分之一。</p><p> 張集井田從1957年至2000年共施工地震詳查測線51條,測長121.57公里,地震測線49條,測長105.67公里。地質(zhì)鉆孔179個,工程量134000米。</p><p><b>
41、1、以往勘探工作:</b></p><p> ?。?)57~59電法勘探,資料無法收集;</p><p> ?。?)1975年12月~76年4月,江蘇地勘公司在張集進行地震詳查勘探;</p><p> (3)1974年~1976年江蘇煤田地探四、二隊在張集精查勘探,提出了《江蘇省張集勘探區(qū)精查地質(zhì)報告(最終)》;</p><p>
42、; 2、建井后補充勘探工作:</p><p> ?。?)1984年為驗證物探效果,在張集東采區(qū)施工4個驗證孔,工作量2587.38米;</p><p> ?。?)1994年為查明礦下部采區(qū)邊界斷層位置,7煤構(gòu)造形態(tài)及煤層厚度變化情況進行勘探。</p><p> 1.2.2井田煤系地層</p><p> 1、煤田和井田地質(zhì)構(gòu)造及其關(guān)系&l
43、t;/p><p> 本井田位于新華夏第二隆起帶西側(cè),豐沛隆起帶南側(cè),起構(gòu)造以新華夏為主,受郯廬帶的影響,形成了張集背斜,李莊背斜,姚莊背斜一組褶皺和斷裂帶。在井田的西南部由于燕山運動早期華夏系再次活動的加劇了原有的斷裂,構(gòu)成了火巖層侵入通道,形成井田西南部,成巖株狀入侵,使圍巖拱起,媒質(zhì)受熱變壞,呈細脈狀,巖株狀侵入附近的太原組和本溪組地層中,對本區(qū)煤層起了破壞性作用。</p><p>
44、燕山運動后期,受郯廬斷裂帶左行扭動影響,是本井田東南部邊界斷層F1下盤想西北急驟下降,落差很大,并以西部火成巖為砥柱,形成向西南收斂,向東北撇開。由于緊密的褶皺和層見的強烈的滑動,從而是有的煤層變的很薄,尖滅。</p><p> 2、地質(zhì)年代、地層層序、沉積厚度和巖石特征:</p><p> 徐州煤田處于豐沛隆起的南側(cè),張集井田屬于徐州九里山外圍煤田,夾于魯西和兩淮煤田之間,根據(jù)地質(zhì)物
45、探資料、井田地層、下奧陶系賈汪組、小家?guī)Z組、馬家溝組、中奧陶系白土組、石炭系本溪組和太原組、二疊系山西組、上下是石盒子組、石子峰組及第四系。</p><p> 現(xiàn)就對煤系地層及第四系地層按生成次序概述如下:</p><p> 1、 系中統(tǒng)本溪組,吼8.03~22.68米,平均厚度14.33米,屬濱海沉積。其巖性為:上部為“十四”層灰白色石炭夾灰綠粘土層,富含黃鐵礦結(jié)核,中下部為綠色泥巖
46、,和雜粉沙巖及薄層砂巖,底部為紫紅色鐵質(zhì)泥巖和殘余鐵礦曾,與下地層曾平行不整合接觸。</p><p> 2、石炭系中統(tǒng)太原組,厚123.33~187.16米,平均153.78米,本組屬濱海平原海陸交互相沉積,有石灰?guī)r、粉沙巖、泥巖、粘土層、中細沙巖幾煤層組成,含石灰?guī)r十三層,各層在全區(qū)比較的穩(wěn)定,尤以一、四、九、十、十二層灰?guī)r特別突出,為本區(qū)標志層。本組含煤16層,均為薄煤層,基本上都不可采,只有ⅨⅩ層在全區(qū)內(nèi)
47、穩(wěn)定可采。其煤層賦存變化,沿走向自東向西變薄,沿傾向,淺薄深厚。</p><p> 3、系山西組,厚71.6~159.61米,平均為108.92米,本組為濱海沖積沉積,含煤碎巖相與太原組呈整合接觸,其巖性為:上部為泥巖,中細砂巖組成,偶夾1~2層煤線。中部為B、C層煤含煤段,,有中粗、細粒石英砂巖,粉沙巖及煤層組成。下部由粉沙巖與細砂巖互層及泥巖組成。</p><p> 4、系石盒子組
48、,全組厚為156.9~274.5米,平均218米,本組含煤廣布分布,其底部以灰綠或灰白色含礫中粗砂巖與山西組整合接觸,含煤構(gòu)造為海陸沖擊平原陸相含煤碎巖沉積,其巖性:上部由粉沙巖、泥巖夾薄層中細砂巖組成,中部以中厚層中粗砂巖、細砂巖、粉砂巖,偶加煤線,下部為中組煤含煤段,有粉砂巖、粘土巖、中細順眼及煤層組成,含煤1-8層,一般四層,煤層總后為3米左右,均為不可采煤層。</p><p> 5、二疊系上石盒子組,全
49、組厚為323.40~586.35米,平均為426.91米,井田內(nèi)大部分鉆孔揭露,其底部以含礫、粒砂巖與下層呈整合接觸。含煤屑及碎巖沉積。巖相主要為泥巖粉砂巖、含礫粗砂巖,偶見薄煤。</p><p> 6、第四系:有下更新統(tǒng)、中更新統(tǒng)、上更新統(tǒng)及全更新統(tǒng)組成。由東南往西北方向逐漸加厚??偤穸仍?3.59~170.30米之間,其巖性由粉砂巖、淤泥質(zhì)沙質(zhì)粘土、粘土及砂巖等組成。</p><p>
50、; 1.2.3井田地質(zhì)構(gòu)造</p><p><b> 1、構(gòu)造形態(tài)</b></p><p> 本井田總體成單斜構(gòu)造,地層走向由東向西為:北東向,近東西漸變?yōu)楸蔽飨?;井田東北部出現(xiàn)近南北向,上煤層露頭在西部走向近南北,地層總體向南傾,傾角為9~14º,傾角由淺向深逐漸減小,至井田南部及較大斷層附近傾角又開始變大。</p><p>
51、<b> 2、斷裂構(gòu)造</b></p><p> 本井田中部及東部斷裂構(gòu)造簡單,斷層稀少,而西南部構(gòu)造發(fā)育復(fù)雜,有一大的正斷層,落差比較大,兩側(cè)節(jié)理較發(fā)育。</p><p><b> 3、褶皺構(gòu)造</b></p><p> 井田內(nèi)發(fā)育著次一級的寬緩褶皺,褶曲比較發(fā)育,且具有短軸寬緩的特點,特別是井田西部、南部褶曲更
52、發(fā)育,褶曲軸向成北東東至近東西向,與區(qū)域褶曲軸向基本一致。</p><p> 綜上所述,井田地層產(chǎn)狀變化有一定的規(guī)律性,基本上隨褶皺軸向變化而變化,與淮陰山脈的走向、傾向大體一致,其傾角具有淺大深小的特點,背斜平緩,本井田屬于地質(zhì)構(gòu)造簡單,傾角平緩,以波狀起伏為主的Ⅱ類井田。</p><p><b> 4、水文地質(zhì)</b></p><p>
53、 張集煤礦位于半封閉的騰縣背斜儲水構(gòu)造水文地質(zhì)單元的西南側(cè),本區(qū)是一個相對封閉的斷塊型水文地質(zhì)構(gòu)造煤系。第四系含水層組與煤系地層各含水層的水力聯(lián)系較弱,斷層導(dǎo)水性較弱,為含水層之間水力聯(lián)系不密切,加之煤系地層埋深較大。深部地下水循環(huán)緩慢,補給不良,排泄不暢?!兜V井水文地質(zhì)規(guī)程》中礦井水文地質(zhì)條件分類標準,張集井田屬于水文地質(zhì)條件簡單型的礦井。礦井充水來源主要是山西組砂巖裂隙水,太原組灰?guī)r巖溶裂隙水。目前,張集煤礦正常涌水量為86m3/
54、h。礦井最大涌水量平均為正常礦井涌水量的1.3倍。</p><p><b> 1、含水層與隔水層</b></p><p> ?。?)第四系地層,井田內(nèi)發(fā)育完全,由下更新統(tǒng)、中更新統(tǒng)、上更新統(tǒng)及完全更新統(tǒng)組成,由東南向西北逐漸增厚,總厚度為93.59~163.65米。按沉積時代,由新到老敘述如下:</p><p> 全新統(tǒng),為黃河泛濫相和湖沼
55、相沉積,厚度13.5~18.45米之間,主要有黃色含粘土粉巖、砂質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)砂質(zhì)粘土組成,據(jù)鄰取、區(qū)抽水資料,單位涌水量為0.0076升/秒每米,水位標高+31.226~41.3714米季節(jié)性變化,水質(zhì)屬弱堿性及硬淡水。</p><p> 上更新統(tǒng)埋藏深度為31.69~39.60米,厚度為16.4~22.20米,為沖積相湖沼相沉積,有黃褐、磚紅色粘土、砂質(zhì)粘土及粉細杉組成。底部見分散漿塊,厚度穩(wěn)定,粘土1~6
56、層,總厚5.65~15.30米,平均10.48米。單位涌水量為0.36~0.91升/秒每米。屬弱堿性,弱礦化度極硬水。</p><p> 中更新統(tǒng),埋藏深度為67.7~87.51米,厚度32.69~48.09米,平均37.91米。為河床相湖沼相沉積,巖性主要為淺磚紅色粉砂、中細砂、砂姜粘土、砂質(zhì)粘土及粘土組成??偤穸葹?4.96~32.50米,平均24.96米,厚度比較穩(wěn)定,具有良好的隔水性能。本統(tǒng)上部有一穩(wěn)定
57、的粘土和砂質(zhì)粘土層,厚度為7m,連續(xù)性好,為較好的隔水層。水位標高為+35.30米,單位涌水量0.334升/秒每米。</p><p> 下更新統(tǒng)埋藏深度為82.20m~118.40米,厚8.0~50.7米東南部發(fā)育不全,基巖隆起區(qū)厚度較薄,為河床、河漫、湖沼相沉積。巖性主要為黃土、棕黃色含礫粘土、砂質(zhì)粘土鈣質(zhì)層組成。粘土2~9層,厚度穩(wěn)定,其上部有一穩(wěn)定的粘土層厚5~16米,平均厚度10米,分布連續(xù),為良好的隔
58、水層。單位涌水量為0.2006~0.52升/秒每米。水位標高為-12.03~+24.13每。</p><p> ?。?)上第三系中新統(tǒng)上新統(tǒng),主要見于井田西北中深部,埋藏深度為101~163.65米,平均131.46米,厚0.0~35.16米,為淺湖相沉積,巖性主要由厚層灰綠色粘土、薄層細砂及粘土質(zhì)砂礫組成。據(jù)8個鉆孔資料表明,以厚層粘土為主,厚2.0~31.61米,平均18.20米,隔水性能較好。</p&
59、gt;<p> ?。?)石千峰組,深部有22個鉆孔資料表明,厚度485.95米,上部為泥巖、粉砂巖夾薄層細砂組成,為相對隔水段。下部由1~6層中粗粒砂巖組成,節(jié)理裂隙不發(fā)育,富水性較弱。</p><p> ?。?)上石盒子組,平均厚度為426.95米,含水平均4層,由礫中粗砂巖組成。含水砂巖厚度5.2~66.70米,平均26米,富水中等,對煤層開采無影響。</p><p>
60、?。?)下石盒子組,厚度156.90~274.50米,平均218米,由粉砂巖、泥巖、煤層及中細砂巖含水層組成。對于采煤層有直接影響的含水層是煤層頂部米,以內(nèi)1~5層的中細砂巖,水位標高+37.09米,單位涌水量0.017升/秒每米,富水性差。</p><p> (6)山西組,厚71.64~159.61米。上、下部由泥巖、粉砂巖夾薄層細砂巖組成,中部為含煤段,對B、C煤層有直接影響的是B層煤頂部40米以內(nèi)的砂巖含
61、水層和C煤層的頂板砂巖。B煤層頂部砂巖1~7層,總厚度為4.15~40.51米,平均15.87米。一般距煤層8米左右,巖性為細中粒石英砂巖,高角度裂隙較發(fā)育。C層煤頂板,為中細粒長石英砂巖,1~2層,平均厚度17.39米。抽水資料,水位標高+36.21~+20.02米,單位涌水量0.024~1.5米/秒每米。</p><p> ?。?)太原組,厚123.38~187.16米,由石灰及中細砂巖、巖溶含水層及砂巖粘土
62、巖、煤層組成。最大涌水量為120m3/時,正常涌水量2.0~40米.3/時,由于補給條件差,礦井生產(chǎn)排水量不斷消耗其靜水量,是可以疏干的其它各層灰?guī)r情況有待以后查明。</p><p> ?。?)本溪組(C2),厚度8.03~22.68米,平均14.23米。由灰?guī)r、粘土巖、粉砂巖、鋁土巖及鐵質(zhì)泥巖組成。鄰近抽水試驗,單位涌水量0.002~0.038升/秒每米。可視為相對隔水層。</p><p&g
63、t; ?。?)奧陶系(0)有13個鉆孔資料揭露,厚度5.25~75.44米,前后有5次抽水試驗,32個 長期觀察孔,水位標高+36.76~-6.43米,單位涌水量0.0536~6.18升/秒每米,富水性不均一。以靜水儲量為主,補給不足,且于太原組巖溶含水層有著水力聯(lián)系。</p><p><b> 2、斷層導(dǎo)水性</b></p><p> 根據(jù)鉆孔資料分析,斷層一般
64、的破碎帶一般不明顯,鉆孔抽水證明,斷層一般導(dǎo)水性比較的差。在斷層尖滅端或兩條斷層相交處,因應(yīng)力集中,巖石破碎,裂隙發(fā)育,含水層導(dǎo)水性增強,隔水巖層性能相對減弱,斷層導(dǎo)水性相對增強。</p><p> 3、地下水的補給條件及水力條件</p><p> 井田西南部有各含水層隱伏露頭帶,又被F1正斷層所截。并有一隆起塊段,四周環(huán)以弱透水巖層,有被較穩(wěn)定的粘土隔水層的第四系覆蓋,基巖裂隙巖溶水
65、不受大氣降水的直接補給從抽水試驗資料看,地下水補給條件不良。</p><p> 礦井直接充含水層是石盒子組中組煤頂部砂巖,山西組B、C煤層頂板砂巖裂隙含水層和太原組十灰、十二灰、巖溶含水層及已被揭露的四灰。直接補給途徑和部位,主要通過第四系底部沙礫層,基巖露頭風化裂隙帶,從上復(fù)第四系底部含水層孔隙及下部高水頭的奧陶巖溶裂隙水獲得補給,構(gòu)成水力聯(lián)系。</p><p> 采用鄰近礦井(龐莊
66、)齊全的礦井涌水量資料及該礦1974年以來積累的涌水量計算,和降深資料參加回歸計算,又考慮了抽水試驗成果,其涌水量為:正常涌水量為86米3/h,最大涌水量為112 米3/h。</p><p><b> 1.3煤層特征</b></p><p> 1.3.1 煤層埋藏條件和特征</p><p> 本礦區(qū)煤層埋藏較深,地面標高為+43米,煤層露
67、頭線為-120米,煤層最深超過-900米。共有八層煤,分別為中3、中4、B1上、B1下、C1上、C1下、7、9煤層,但除了7煤層厚度為3.0米外,其余均為不可采煤層。</p><p> 7煤位于太原組中下部,平均厚度為3.0米,煤層傾角平均為11.6度。上距Ⅷ層24米。下距Ⅹ層煤為28米,老頂為粉細砂巖。井田內(nèi)共有96個鉆孔穿過,可采點93個,不可才采點1個,層位不清楚點為2個。煤層賦存穩(wěn)定,煤層變化不大,為穩(wěn)
68、定煤層。</p><p> 1.3.2 煤層的圍巖性質(zhì)(見表1-1)</p><p> 表1-1 7煤頂?shù)装逄卣?lt;/p><p> 1.3.3 煤層露頭及風氧化帶</p><p> 本井田煤層被百米左右的沖積層覆蓋,經(jīng)風氧化帶取樣試驗,水分增高,粘結(jié)性、發(fā)熱量、結(jié)焦性、灰熔點、燃點、碳、氫等降低。氧含量突增,煤塵爆炸無火,煤質(zhì)指標
69、的變化均為風化煤的特征,風氧化帶深度為由沖積層底部向下25米。</p><p> 1.3.4 煤層特征</p><p><b> 1、煤質(zhì)</b></p><p> 本井田煤層屬高陸等陸生植物生成的腐植煤類。煤層以深成變質(zhì)為主,煤層工業(yè)牌號以肥煤、焦煤為主,多為中等揮發(fā)分,粘結(jié)性強,結(jié)焦性好,特低硫,特底磷。</p><
70、;p> 1) 水分:煤層原煤Mad一般為0.5~1.70%,水分標準差為5.98,屬中等變化。</p><p> 2) 灰分:煤層中灰煤,一般值13~25%,灰分標準差為4.80,屬變化小煤層。</p><p> 3) 硫:各煤層均屬特低硫煤。</p><p> 4) 磷:煤層屬低磷煤。。</p><p> 5) 發(fā)熱量:各煤
71、的Qb.d值約為26.00米J/KG。</p><p> 6) 煤的用途:本礦區(qū)洗精煤為配煤煉焦,中煤可作動力煤及民用。經(jīng)熱處理后可用于小化肥工業(yè)。</p><p> 7) 煤層屬有煤塵煤炸危險。</p><p> 8) 煤的自燃、各煤層屬不自燃發(fā)火~易自燃發(fā)火。</p><p> 2、瓦斯、煤塵、煤的自燃性及地溫</p>
72、<p> (1)瓦斯鉆孔取樣瓦斯測定結(jié)果如下1-2表。</p><p> 表1-2 瓦斯鉆孔取樣瓦斯測定結(jié)果</p><p> 根據(jù)表可以知道各層煤瓦斯測定結(jié)果屬低瓦斯礦井。</p><p> ?。?)煤塵爆炸危險性及煤的自燃性:據(jù)地質(zhì)報告提供資料,中組煤煤塵指數(shù)為29.42~37.60%,參照鄰近坨城和張小樓礦煤層有自然發(fā)火傾向的實際情況,煤
73、塵具有爆炸性。</p><p> ?。?)地溫:徐州地區(qū)是北緯34º15¹,恒溫帶深度為25~30米,溫度為16.6攝氏度,多年平均恒溫度為15.1攝氏度,地溫梯度值平均為2.6攝氏度/100米,每38.4米增加1攝氏度。</p><p> 各測量孔同深度地溫差異見表1-3 。</p><p><b> 3、沖擊地壓</b&g
74、t;</p><p> 沖擊地壓現(xiàn)象已成為深部開采的一大難題,是威脅煤礦安全生產(chǎn)的主要災(zāi)害之一。本礦井煤層埋藏深,有沖擊地壓危險。</p><p> 影響沖擊地壓的主要因素有開采深度、煤層和頂?shù)装鍘r石的性質(zhì)和特征,地質(zhì)構(gòu)造因素。除地質(zhì)因素外,還有開采技術(shù)條件。各種因素間相互聯(lián)系,又相互制約,往往是幾個影響因素同時作用。</p><p> 表1-3 鉆孔溫度與
75、深度關(guān)系表</p><p> 圖1-2 綜合柱狀圖</p><p><b> 2帶區(qū)境界及儲量</b></p><p><b> 2.1 境界</b></p><p> 2.1.1 井田劃分的原則</p><p> (1)要充分利用其自然條件劃分井田。</p
76、><p> ?。?)要有與礦區(qū)開發(fā)強度相適用的礦井數(shù)目和井田范圍。</p><p><b> ?。?)要照顧全局。</b></p><p> (4)要為礦井的發(fā)展留有余地。</p><p> ?。?)井田劃分的直(折)線原則。</p><p> ?。?)要達到安全、經(jīng)濟效果好。</p>
77、<p> 2.1.2 劃分井田的方法</p><p> ?。?)按地質(zhì)構(gòu)造劃分井田。</p><p> ?。?)按煤層賦存條件劃分井田。</p><p> ?。?)按媒質(zhì)、煤種分布規(guī)律劃分井田。</p><p> ?。?)按地形、地物界限劃分井田。</p><p> ?。?)按伴生有益礦產(chǎn)富集帶或其他開
78、采技術(shù)條件劃分井田。</p><p> ?。?)人為劃分井田。</p><p> 2.1.3 井田境界</p><p> 本設(shè)計井田境界,北以-115米煤層露頭線為邊界,南以大斷層為邊界,東以人為傾斜法劃分井田,西以與坨城礦界線為界。全礦井東西長約5.875公里,南北水平寬3.573公里,煤層平均傾角11.6度,井田傾斜長度約3.648公里。</p>
79、;<p><b> 2.2 工業(yè)儲量</b></p><p> 據(jù)《生產(chǎn)礦井儲量管理規(guī)程》規(guī)定煤層最低可采厚度為0.70米,核定工業(yè)儲量。</p><p> ?。趃= S×H×d/cosα=17180萬噸</p><p> 其中:Zg—— 礦井的工業(yè)儲量,噸</p><p>
80、S —— 井田的水平面積,平方米</p><p> H —— 煤層的可采厚度,米</p><p> d —— 煤的容重,d=1.4 t/m³</p><p> α —— 煤層傾角,a=11.6度</p><p><b> 2.3 可采儲量</b></p><p> 礦井總
81、的可采儲量Zk:</p><p> Zk=Zg×(1-10%)=15470萬噸</p><p> 式中:Zg —— 礦井工業(yè)儲量,噸</p><p> 2.3.1永久煤柱留設(shè)</p><p><b> 按照比例系數(shù)計算。</b></p><p><b> 3帶區(qū)參數(shù)
82、</b></p><p> 本帶區(qū)煤層埋藏較深,位于太原組中下部,平均厚度為3.5米,煤層傾角平均為14.6度。上距Ⅷ層24米。下距Ⅹ層煤為28米,老頂為粉細砂巖。煤層賦存穩(wěn)定,煤層變化不大,為穩(wěn)定煤層。</p><p><b> 3.1 傾斜長度</b></p><p> 帶區(qū)傾斜長度1200m左右,沿著標高-200m下探到
83、-500以下。</p><p><b> 3.2 走向長度</b></p><p> 帶區(qū)走向長度2100m左右。</p><p><b> 3.3 生產(chǎn)能力</b></p><p> 3.1.1 回采工作面長度及推進度</p><p> 帶區(qū)傾斜總斜長1200
84、米,帶區(qū)走向長度2000米,區(qū)段及水平安全煤柱3.0米,設(shè)計8個條帶。</p><p> 循環(huán)進尺為0.8米,采用“三八”作業(yè)制,兩采一準,一日雙滾筒采煤機單向割20刀煤,每年按330天計算,則年推進度0.8x20x330=468米。</p><p> 3.1.2 回采工作面單產(chǎn)</p><p> A1=L.n.m.r.c=468×250
85、5;3.5×1.40×95%=52萬噸</p><p> 式中,L為年推進度,n為工作面長度,m為煤厚,r為容重。</p><p><b> C為工作面回采率</b></p><p> 3.1.3 帶區(qū)生產(chǎn)能力</p><p> A2=N.A1.B.K=2×520000×
86、;1.1×0.95=108萬噸</p><p> 式中:N為采區(qū)內(nèi)同時生產(chǎn)工作面?zhèn)€數(shù),B為掘進出煤率,K為工作面產(chǎn)量不均衡系數(shù)。</p><p> 3.1.4 帶區(qū)服務(wù)年限</p><p> T=N2/A2=10300000/1080000×1.3=7.3年</p><p> 式中:N2為帶區(qū)可采儲量,A2為帶
87、區(qū)生產(chǎn)能力。</p><p><b> 4帶區(qū)巷道布置</b></p><p> 4.1 帶區(qū)巷道布置</p><p> 4.1.1 帶區(qū)準備方式的確定</p><p><b> 一、方案Ⅰ</b></p><p> 設(shè)置兩條大巷在巖層中,沿煤層向上開掘平行巷道,打
88、通后形成帶區(qū)布置,進行條帶開采。</p><p> 巷道布置簡單,系統(tǒng)簡潔明了。留煤柱少,隨采隨廢。</p><p><b> 二、方案Ⅱ</b></p><p> 與采區(qū)下部車場聯(lián)接的水平運輸大巷、采區(qū)上部水平回風巷,通風、溜煤上山可布置在煤層中。</p><p> 試用條件范圍廣,對地形條件要求低。</
89、p><p> 本地區(qū)煤層平均厚度為3.5米,煤層傾角平均為14.6度。煤層賦存穩(wěn)定,變化不大,為穩(wěn)定煤層,斷層少,傾斜長度大,附合帶區(qū)布置要求,以安全可靠,簡單快捷,經(jīng)濟最大化的原則,經(jīng)過兩種方案比較,選擇方案Ⅰ較合理。</p><p> 4.1.2 工作面推進方向的確定</p><p> 由邊界向中心,即沿著煤層底板等高線由西向東開采。</p>&
90、lt;p> 4.1.3 帶區(qū)開采順序</p><p> 開采帶區(qū)內(nèi)采用后退式回采。從端頭沿煤層向大巷開采,下行式開采。</p><p><b> 4.2 生產(chǎn)系統(tǒng)</b></p><p> 4.2.1 運煤系統(tǒng)</p><p> 運煤系統(tǒng):運到工作面下端的煤,經(jīng)分帶運輸回風斜巷運至帶區(qū)煤倉,再沿運輸回風大
91、巷運向車場。</p><p> 4.2.2 輔助運輸系統(tǒng)</p><p> 材料與設(shè)備從車場進入進風大巷,經(jīng)由分帶進風行人斜巷,上行運至工作面。</p><p> 4.2.3 通風系統(tǒng)</p><p> 新鮮風流由進風大巷進入,經(jīng)由分帶進風行人斜巷,上行運至工作面。污風從分帶運輸回風斜巷進入回風大巷排出礦井。</p>&
92、lt;p> 4.2.4 排矸系統(tǒng)</p><p> 大部分采空區(qū)充填,如需運出可由工作面經(jīng)分帶運輸回風斜巷進入運輸回風大巷運出礦井。</p><p><b> 5 采煤方法</b></p><p> 5.1采煤方法和回采工藝</p><p> 5.1.1地質(zhì)概況及煤層賦存</p><p
93、> 本井田總體成單斜構(gòu)造,井田中部及東部斷裂構(gòu)造簡單,斷層稀少,而西南部構(gòu)造發(fā)育復(fù)雜,有一大的正斷層,落差比較大,層產(chǎn)狀變化有一定的規(guī)律性,與淮陰山脈的走向、傾向大體一致。礦區(qū)煤層埋藏較深,可采的7煤位于太原組中下部,平均厚度為3.0米,煤層傾角平均為11.6度,煤層賦存穩(wěn)定,變化不。煤質(zhì)指標的變化均為風化煤的特征,低瓦斯礦井。</p><p> 5.1.2 采煤方法的確定</p><
94、;p> 由于本采區(qū)的煤層傾角10-15°,平均14°,屬緩傾斜煤層,煤層沿走向,傾向變化不大,煤層平均厚度3.5 m,屬厚煤層,故選擇走向長壁式采煤法。</p><p> 5.1.3 采高及截深</p><p> 工作面采高 3.5m,采煤機截深 0.8m</p><p> 5.1.4綜采工作面的設(shè)備選型及配套</p>
95、<p> (1)落煤:用雙滾筒采煤機落煤自開缺口,一次采全高,采煤機雙向割煤,往返一次進兩刀。</p><p> ?。?)裝煤:利用采煤機滾筒的螺旋葉片和弧形擋煤板將煤裝進工作面刮板運輸機。</p><p> (3)運煤:裝進工作面運輸機的煤,拉運到順槽轉(zhuǎn)載機,轉(zhuǎn)上順槽皮帶運輸機,然后到帶區(qū)運輸斜巷、井底煤倉、主斜井皮帶運出地面。</p><p>
96、 綜采工作面設(shè)備技術(shù)特征如下表:</p><p><b> 5.2回采工藝</b></p><p> 采煤工藝要考慮到煤層的賦存狀態(tài)。當前的生產(chǎn)、技術(shù)管理水平及本地區(qū)已取得的采煤方法經(jīng)驗,現(xiàn)以本井田達產(chǎn)的首采區(qū)為主作業(yè)如下論述:主采區(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡單,煤層均為中厚,傾角10~15°左右,賦存較穩(wěn)定,無夾矸,各煤層頂?shù)装寰鶠樯绊搸r和砂巖。起伏很小,根據(jù)現(xiàn)有的開
97、采技術(shù)水平及以往的生產(chǎn)經(jīng)驗,采用走向長壁采煤法。</p><p> 5.3 生產(chǎn)組織方式</p><p> 采用“三八”作業(yè)制,兩采一準,每年按330天工作日計算</p><p> 5.4 回采巷道布置</p><p> 一、巷道斷面和支護形式:</p><p> 副立井為圓形斷面、砌砼支護;副斜井、風井為三
98、心拱形斷面、錨噴支護;三條水平大巷為三心拱形斷面、錨噴支護;工作面順槽為矩形斷面錨桿、錨索支護。</p><p> 二、巷道掘進進度指標:</p><p> 立井井筒:基巖80m/月;斜井:巖巷90m/月;水平大巷:煤巷150m/月;工作面順槽:煤巷200m/月。</p><p> 三、掘進工作面?zhèn)€數(shù)及裝備:</p><p> 根據(jù)回
99、采工作面年推進度和巷道掘進進度,為保證礦井正常采掘銜接,礦井移交生產(chǎn)及達到設(shè)計生產(chǎn)能力時,生產(chǎn)期間工布置三個掘進工作面,兩個順槽面,一個大巷面。煤巷掘進使用EBH-160掘進機。</p><p> 四、礦井達產(chǎn)時采掘比例關(guān)系,矸石量預(yù)計:</p><p> 礦井達產(chǎn)后,共布置一個回采面,兩個掘進面,采掘比1:2。</p><p> 礦井移交生產(chǎn)時,大部分巷道為
100、煤后,矸石量很少,預(yù)計為5000t/a。</p><p> 5.5 頂板與煤壁管理措施</p><p> 5.5.1 頂板管理方法</p><p> 采區(qū)開采煤層頂板以粉砂巖為主,抗壓強度為中等,不易垮落,故采用強行垮落法管理頂板。</p><p><b> ?。?)控頂距要求</b></p>
101、<p> 初次放頂時,應(yīng)注意防止支柱沿傾斜方向推倒,應(yīng)加強沿傾斜方向的支護,最大控頂距為5排4空,最小控頂距為3排2空,放頂步距2排空。</p><p><b> ?。?)切頂線要求</b></p><p> 切頂線必須沿煤層傾斜方向平行工作面打成一直線,間隔5米留設(shè)0.5m寬的行人出口,工作面壓力較大,應(yīng)設(shè)置木垛,靠采空區(qū)一側(cè)設(shè)置擋矸窗,防止放頂時矸石
102、竄入工作面。</p><p><b> ?。?)沿空留巷要求</b></p><p> 由于采區(qū)為沿煤布巷,上區(qū)段運輸順槽為下一區(qū)段作回風巷用,因此要求在運輸順槽上幫打密集支住,并設(shè)置擋矸窗。</p><p><b> ?。?)放頂要求</b></p><p> 首先,必須加固工作面及上、下順槽
103、支護,打好切頂線,檢查好放頂準備,清干凈工作面余煤,放置警戒,準備放頂。</p><p> 放頂順序應(yīng)由下向上,由密到疏,由采空區(qū)到煤壁,先放密集支柱,后放控頂區(qū)支柱,最后放信號支柱,派專人觀察,頂板來壓情況。</p><p> 整個放頂區(qū)必須一次放完,要放齊、放透、放實,嚴禁放一段不放一段,放頂后一定要檢查工作面放頂效果和工作面頂板來壓情況,如有斷梁折柱,應(yīng)及時維修,否則,不準交下班
104、作業(yè)。</p><p> 5.5.2 支護材料及規(guī)格</p><p> 由于煤層賦存不穩(wěn)定,傾向變化較大,難以采用金屬支架,現(xiàn)使用直徑12-14厘米的園木或三角木,梁使用2.0m×0.12m×0.1m的方木或半園木。</p><p> 5.5.3 工作面支架布置方式</p><p> 由于頂板比較穩(wěn)定,煤層
105、傾角比較大,屬傾斜煤層,因此采用平行煤壁的傾斜棚子,棚梁與煤壁平行,同一排的棚梁以對接方式連接,一梁三柱。(后附:采煤方法圖)</p><p> 5.5.4 柱排距</p><p> 因每班推進度為0.8米,排距采用0.8米,棚梁為2米,一梁三柱,柱距為0.8米。</p><p> 5.5.5 回采順序及要求</p><p>
106、?。?)從工作面下端運輸順槽向上部回風順槽依次進行;</p><p> ?。?)工作面必須采齊采直,后排未采齊前排不得開采。</p><p> ?。?)工作面不得留煤皮,采空區(qū)不得留余煤。</p><p> ?。?)若工作面局部垮塌,先靠冒落區(qū)周圍加固支護,而后另開巷。沿空掘巷過程中,必須支護牢固,冒落區(qū)一側(cè)必須用尖板拼實剎緊,新開切眼要與采高一致,嚴禁一高一低。&
107、lt;/p><p> 6 主要技術(shù)經(jīng)濟指標</p><p><b> 6.1 主要結(jié)論</b></p><p><b> 1)主要結(jié)論</b></p><p> 本設(shè)計基于張集煤礦地質(zhì)條件,采用理論分析、計算、方案比較等方法和手段,對煤礦帶區(qū)進行了認真設(shè)計,確定了新的準備方式和采煤工藝,分析了帶
108、區(qū)、盤區(qū)運輸方式、通風系統(tǒng)及設(shè)備選型,初步形成了帶區(qū)開采的一套完整設(shè)計資料,并得到如下主要結(jié)論:</p><p><b> ?。?)準備方式,</b></p><p><b> 帶區(qū)準備式開采</b></p><p><b> ?。?)開采技術(shù),</b></p><p>&l
109、t;b> 走向長壁大采高采煤</b></p><p><b> ?。?)運煤系統(tǒng),</b></p><p> 運到工作面下端的煤,經(jīng)分帶運輸回風斜巷運至帶區(qū)煤倉,再沿運輸回風大巷運向車場。</p><p><b> ?。?)輔運系統(tǒng),</b></p><p> 材料與設(shè)備從車
110、場進入進風大巷,經(jīng)由分帶進風行人斜巷,上行運至工作面。</p><p><b> (5)通風系統(tǒng),</b></p><p> 新鮮風流由進風大巷進入,經(jīng)由分帶進風行人斜巷,上行運至工作面。污風從分帶運輸回風斜巷進入回風大巷排出礦井。</p><p> 6.2 主要技術(shù)經(jīng)濟指標</p><p> 表10-1 各項
111、技術(shù)經(jīng)濟指標</p><p><b> 參 考 文 獻</b></p><p> [1] 杜計平. 開采方法.徐州:中國礦業(yè)大學出版社,2006.</p><p> [2] 錢鳴高, 劉聽成. 礦山壓力及其控制. 北京:煤炭工業(yè)出版社, 2004.</p><p> [3] 宋宏偉, 井巷工程. 北京:煤炭工業(yè)出
112、版社. 2008.</p><p> [4] 劉過兵. 采礦新技術(shù). 北京:煤炭工業(yè)出版社. 2002.</p><p> [5] 楊孟達. 煤礦地質(zhì)學. 北京:煤炭工業(yè)出版社.2000.</p><p> [6] 《綜采技術(shù)手冊》編委會. 綜采技術(shù)手冊.北京:煤炭工業(yè)出版社.1997.</p><p> [7] 王德明. 礦井通風與
113、安全.徐州:中國礦業(yè)大學出版社. 2007.</p><p> [8] 張榮立, 何國緯, 李鐸. 采礦工程設(shè)計手冊(上、中、下).北京:煤炭工業(yè)出版社. 2003.</p><p> [9] 程居山. 礦井運輸提升. 徐州:中國礦業(yè)大學出版社. 1997.</p><p> [10] 《采礦手冊》編輯委員會. 采礦手冊. 冶金工業(yè)出版社. 1992.<
114、/p><p> [1] 杜計平. 開采方法.徐州:中國礦業(yè)大學出版社,2006.</p><p> [2] 錢鳴高, 劉聽成. 礦山壓力及其控制. 北京:煤炭工業(yè)出版社, 2004.</p><p> [3] 宋宏偉, 井巷工程. 北京:煤炭工業(yè)出版社. 2008.</p><p> [4] 劉過兵. 采礦新技術(shù). 北京:煤炭工業(yè)出版社.
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