【正文】 耐用、智能化的采煤設備和生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)，改進和完善采煤工藝。在發(fā)展現(xiàn)代采煤工藝的同時，繼續(xù)發(fā)展多層次、多樣化的采煤工藝，建立具有中國特色的采煤工藝理論。 本設計主要由七大部分組成：礦井概況和地質特征、礦井開拓開采設計、礦井通風設計、礦井提升和運輸、安全生產(chǎn)措施、經(jīng)濟技術指標及專題設計（傾斜長壁采煤采場礦山壓力的新特點）。 通過 此次 畢業(yè)設計 ， 進一步 鞏固和擴展我們所學的知識 ， 培養(yǎng)我們獨立思考 、分析 、 解決 問題的能力 ， 促使我們運用所學 的 知識去觀測 、 調查 、 分析礦井 生產(chǎn)工藝和 安全管理技術，為 我們 進一步學習專業(yè)知識打下基礎，也為將來工作做準備。 由于本人所學有限，實踐經(jīng)驗很少，加之時間倉促，本設計必然存在眾多不足之處，敬請各位老師、同學給予批評、指正。 金家?guī)X井田 240萬噸 /年新井設計 2 1 礦區(qū)概述及井田特征 礦區(qū)概述 交通位置 金家?guī)X井田位于鐵法礦區(qū)東南部，行政區(qū)隸屬于遼寧省調兵山市，位于調兵山市的金家?guī)X井田鎮(zhèn)及鐵嶺縣的大青鄉(xiāng)及菜牛鄉(xiāng)境內。其地理坐標為： 東經(jīng) 4239。2442~1939。2042 ?? 北緯 2139。391 2 3~5739。341 2 3 ?? 金家?guī)X井田位于鐵嶺市東南， 與外界交通方便 。 礦區(qū)鐵路直達礦井并在大青站與國鐵接軌，可通往全國各地。礦區(qū)公路網(wǎng)已經(jīng)形成， 縱橫交錯、四通八達，康鐵線、四梅線公路由本區(qū)東西向穿過，金家?guī)X井田 可以通過兩條 公路 直達鐵嶺市 ， 與哈大公路相接， 四通八達。鐵路及公路網(wǎng)能有利于金家?guī)X的煤炭資源持續(xù)不斷的向外運輸 。 礦區(qū)地形地貌 本礦區(qū)地勢平坦，屬于平原地區(qū)，其西部為調兵山復背斜，是由一套古老巖系隆起 而成的山區(qū)。在金家?guī)X井田范圍內，總體上地勢較為開闊平坦，區(qū)內無大河流發(fā)育，僅有一條季節(jié)性河流，由于井田西南部地勢稍高，所以在前往戶屯匯集以后，向南流入遼河。金家?guī)X井田海拔標高在 75~50 ?? 米之間，區(qū)內表土層厚度在m35~6 之間。 礦區(qū)的氣象及地震 該區(qū)為大陸性寒溫帶干旱半干旱氣候， 風多雨少，春冬兩季多為西北風，夏秋兩季多為西南風， 風力一般 4~3 級， 大者高達 8~7 級， 無風季節(jié)少見。年 平均 降雨量 500左右， 最大達到 (1954 年 )， 降雨一般集中在七、八、九三個月 。 年平均氣溫 7℃ 左右， 歷史 最高 氣溫 (2021 年 7 月 8 日 )，最低達到 － (2021 年 1月 13 日 )。凍結期為 4~3 個月，凍結 深 度 左右 ， 地震烈度為 ?6 。 遼寧石油化工大學順華能源學院畢業(yè)設計 (論文 ) 3 井田及其附近的地質特征 區(qū)域地層 鐵法煤田為一內陸山間盆地。從構造成因上看，又屬于特定大地構造環(huán)境下的斷陷盆地。近年來，它已被越來越多的資料證明是一個同沉積盆地。這種特定的古構造及古地理環(huán)境，控制了盆地內的建造與改造。 金家?guī)X 井田作為鐵法沉積盆地的一個次級構造單元，除了具有鐵法盆地的沉積特點以外，在沉積建造與構造演化上，還有其自身的若干特征。鐵法煤田區(qū)域 地層 為一套中生代侏羅紀晚期及白堊紀早期的陸相 沉積地層，其上被第四系沉積物覆蓋，為全隱伏式煤田。整個煤田位于松遼盆地的東南側，地勢較為低平，以前震旦系花崗片麻巖結晶片巖構成煤田之基底，其上依次沉積了侏羅系、白堊系及第四系。 地質構造 鐵法盆地在大地構造中的位置：一級構造單位為天山陰山巨型緯向構造帶與新華夏系第二沉降帶交接復合部位；二級構造單位為彰武鐵嶺隆褶帶與閭山隆起帶北部交接復合部位；三級構造單位為老河土－珠爾山和通江口－開原斷隆帶與調兵山復背斜交接復合部位；總體為一近似菱形的盆地。從成因上看，屬于北東向的新華夏系構造切割東西向構造帶而形 成的斷陷構造盆地，且盆地的展布方向為北北東向，盆地的形成和發(fā)展，始終受到新華夏系構造的控制，盆地內的構造形式以斷裂構造為主，褶曲構造次之，并伴有廣泛的巖漿活動。 井田含礦層成因及地質特征 金家?guī)X 井田位于鐵法斷陷盆地的東南角，其地層層序和煤層生成年代與區(qū)域地層一致，以前震旦系構成基底，其上發(fā)育了中生界之 下 白堊 統(tǒng) 及新生界之第四系 。 礦層的總數(shù)及可采層數(shù) 在 侏羅紀 上部 ， 鐵法煤田 發(fā)育上下兩個 含煤 段， 共發(fā)育 20 個煤層 。金家?guī)X 井田僅發(fā)育 4 個煤層 ， 1個可采煤層，可采煤層總厚 。 區(qū)域地址褶曲特征 鐵法盆地的褶曲構造不甚明顯，靠近盆地的西側，自北而南依次發(fā)育了北西西到近北東向的大明背斜、樸屯向斜、曉明背斜和北東向的大興向斜、曉青向斜和 金 金家?guī)X井田 240萬噸 /年新井設計 4 家?guī)X 井田背斜。它們均屬于短軸、寬緩的褶曲，從控煤、聚煤角度來講，煤田北部的大明向斜、樸屯向斜及曉明背斜在聚煤區(qū)也呈北東方向展布（現(xiàn)今形態(tài)屬于近東西向，是由構造復合造成的）。它們基本上反映了各井田的聚煤環(huán)境特征，從對含煤建造厚度的控制關系來看，這些短軸褶曲都是聚煤古構造。在這些褶曲的翼部，層 間滑痕及刺穿構造非常發(fā)育。 井田的水文情況 1）井田范圍內的河流、流量及洪水位 鐵法煤田的水文地質條件較為簡單， 煤系地層上覆蓋有它巨厚的白堊系地層，白堊系地層滲透很差，滲透性系數(shù)較低，所以第四系含水層和白堊系上部風化帶含水層中的水不易滲入井下。另外本區(qū)內的斷裂帶大部分不含水，只有個別斷層含水，從而說明第四紀含水層和白堊紀上部風化帶含水層中的水對礦井影響甚微。此外在井田范圍內僅有數(shù)條季節(jié)性河流，在暴雨期間對井口附近進行堵水截流即可，因此可知大氣降雨對井下影響不大。 2） 含水層及隔水層 特征 砂及砂礫 潛水層：由黃色或灰白色松散粗砂組成，厚度 m9~3 ，其中夾有粘土層，底部有礫石，成分以石英巖，花崗片麻巖為主，最大粒徑 mm3~2 ，滾圓度一般。根據(jù) 165? 孔抽水資料： ?K ， ?q ； 265? 孔抽水資料： ?K ，?q ?？梢姖B透性自西向東逐漸增強，厚度也逐漸增厚。該層補給主要靠大氣降水，季節(jié)變化大，下部礫石層徑流條件比上部粗砂層好。隔水層：賦存于該系含水層之上，由黃色亞粘土組成，塑性較強，因長期淋濾作用結果，形成鐵質結核，自西向東逐漸變粗加厚。井田內普遍發(fā)育，起到了一定的隔水作用。 礦層質量及礦層特征 金家?guī)X 井田 普遍 發(fā)育的煤層 4個，其中 一 個煤層發(fā)育 范圍較大 ，為 金家?guī)X井田主要可采層； 其余 為 不 可采煤層。 煤層厚度、結構及其變化 可采 煤層的厚度 不等，平均 。 以厚煤層為主， 中厚煤 層次之，無 薄 煤層。煤層變化的總規(guī)律：井田的西部、南部厚，東部、北部及東南部較薄。 該 井田所見遼寧石油化工大學順華能源學院畢業(yè)設計 (論文 ) 5 的各可采煤層，其夾石以泥巖和粉砂巖為主 炭 質泥巖次之。煤層結構總的變化規(guī)律是北部、東部煤層結構較簡單，西部、南部煤層結構較復雜 。 煤層產(chǎn)狀 金家?guī)X 井田屬緩傾斜煤層，煤層傾角一般在之間，總體趨勢是向西傾斜?？傮w規(guī)律為東部煤層傾角較疏緩，向西傾角逐漸增大。在 金家?guī)X 井田背斜處，號斷層以西部分，褶曲軸西翼地層傾角為度，向西傾。褶曲軸東翼地層傾角，向東北傾斜。 煤層頂?shù)装? 金家?guī)X井田的煤層頂板分為三種巖相，即：中、粗砂巖或砂質礫巖組成的河床相，砂質泥巖到中砂巖組成的淺水湖泊相，薄層泥巖、粉砂巖及砂質泥巖組成的復合層頂板，屬于沼澤相及深水湖泊相。研究煤層頂?shù)装鍘r性的變化規(guī)律，離不開對古河流的研究。在構造部分曾提到金家?guī)X井田馬鞍形構造在聚煤期長 期發(fā)育并具有同沉積的特點，這種聚煤古構造的格局控制了聚煤古地理環(huán)境的變遷，而古地理環(huán)境的變遷必然導致古河道的遷移。 煤層瓦斯賦存狀況 井田內各煤層賦存狀況的差異性，決定了瓦斯賦存狀況在縱向上的不均衡由于煤質、煤厚、構造、頂?shù)装鍘r性、火成巖等地質條件組合的不同，控制了煤層瓦斯賦存狀況在橫向上的不均衡。 4號煤層瓦斯賦存狀況 井田勘探時在 4號 煤層中 實測鉆孔 瓦斯含量樣個，測得煤層瓦斯含量 。 瓦斯含量由井田中部及東側向 金家?guī)X 井田背斜鞍部逐漸增大；由中部向西側瓦斯含量也是遞增的。瓦斯含量較大的地段煤層厚度、煤 層埋藏深度有較好的正相關關系。 煤的物理性質 顏色為黑色， 條痕為深棕色， 瀝清光澤。下含煤段局部有似玻璃光澤，具有不平坦狀、貝殼狀、眼球狀斷口。結構為 線 理狀，條帶狀及透鏡狀， 原 生裂隙不發(fā)育， 次生裂隙內有方解石及粘土礦物充填 。 煤的構造為層狀構造。 煤巖特征 金家?guī)X井田 240萬噸 /年新井設計 6 金家?guī)X 井田各煤層均為腐植煤 。 煤巖組分以亮煤，暗煤為主，鏡煤及絲炭次之。絲炭主要分布在水平層理的表面上，形成薄膜，反映出沼澤盆地小幅度頻繁升降。宏觀煤巖類型 主要是半亮型煤，光亮型煤和暗淡型煤少見 。 化學性質、工藝性能、可選 性及煤類。 1） 水分（ adM ） 本區(qū)原煤分析基水分（ adM ）為 %~ ，平均 % ，上含煤段略高于下含煤段，如 4煤 層 為 % 。 浮煤水分綜合平均值為 %~ ，表明該區(qū)煤經(jīng) 45 ℃空氣干燥后，水分可降低 2~1 個百分點。本區(qū)煤的全水分（ tM ）為%~ ，屬中高全水分煤。 2） 灰分（ dA ） 各煤層灰分平均值 %~ ，平均為 % 。各煤層灰分相差不大，但在井田南部由于煤層結構復雜，煤層灰分也相應增高，一般 %20 以上。根據(jù)資料統(tǒng)計，煤層灰分每增加 %1 ，發(fā)熱量減少 kgMJ/ 左右。 3） 揮發(fā)份（ dafV ） 各煤層原煤可燃基揮發(fā)份平均值為 %~ 之間，平均為 % 。 浮煤可燃基揮發(fā)份平均值為 %~ 之間，平均為 % 。 屬于中高揮發(fā)份煤。 4）煤 類 金家?guī)X 井田內煤質牌號以 無煙煤（包括弱粘結煤） 為主，氣煤次之，各 煤 層灰分在 %20~15 之間，低硫、低磷 。從垂直方向看， 4 煤層為無煙煤，煤的粘結指數(shù)低 ? ?4~2 ， 無粘結性，不粘結煤，而且 煤的內在灰分又太高，故 目前 本井田 出產(chǎn)的煤只能做動力用煤。 5）煤的工業(yè)用途 根據(jù)煤的物理及化學性質，金家?guī)X井田內的煤的工業(yè)用途為電廠發(fā)電，鍋爐取暖及其它民用。 煤的風化和氧化 鐵法煤田為 隱伏煤田，金家?guī)X井田所發(fā)育的各煤層無風化帶和氧化帶。但在火成巖侵入部位有局部的煤質變化現(xiàn)象。 遼寧石油化工大學順華能源學院畢業(yè)設計 (論文 ) 7 2 井田境界及儲量 井田境界 井田范圍 金家?guī)X井田為南北走向，金家?guī)X井田所處的地理坐標為： 4 6 9 8 1 6 2~4 6 8 9 5 4 8?X 4 1 5 5 4 0 4 7~4 1 5 4 7 8 6 0?Y 北緯 4539。3142~2039。2842 ?? 東經(jīng) 0639。40123~1539。35123 ?? 北部邊界：金家?guī)X井田北與小青礦、大隆礦相鄰； 東部邊界：以人為邊界劃分； 南部邊界：南以煤層最低可采邊界線為界，上煤組局部以人為技術邊界與長 鐵煤礦相鄰； 西部邊界：與大興煤礦相鄰，以 22?F ， 32?F 斷層為界。 開采界限 鐵法煤田區(qū)域地層為一套中生代侏羅紀晚期及白堊紀早期的陸相沉積地，其上被第四系沉積物覆蓋，為全隱伏式煤田，鐵法煤田內下 白堊統(tǒng)阜新組共發(fā)育 20 個煤層，其中有一部分煤層發(fā)育薄不可采。金家?guī)X井田有 1個可采煤層，煤層的平均厚度為 米，該地層總的含煤系數(shù)為 。其中，下含煤段含煤系數(shù)為 ，上含煤段含煤系數(shù)為 。本設計是 4 號煤層。 開采上限： 4號煤層以上無可采煤層。 下部邊界： 3號煤層以下 4號煤層為可采煤層。 井田尺寸 井田的走向最大長度為 km5 ，最小長度為 ，平均長 度為 km4 。 井田傾斜方向的水平投影最大長度為 ，最小長度為 ，平均長度為 。 煤層傾角最大為 ?8 ，最小為 ?2 ，平均為 ?4 ，井田平均實際寬度為 井田邊界保護煤柱都留設 m20 。 金家?guī)X井田 240萬噸 /年新井設計 8 井田的水平面積按下式計算： LHS ?? （ 21） 式中 S—— 井田的水平面積， 2m ； H—— 井田的平均水平寬度， m ； L—— 井田的平均走向長度， m ； 則井田的水平面積為 ? ? kmS ??? 井田邊界的合理性 金家?guī)X井田邊界是鐵法礦務局根據(jù)各煤礦的生產(chǎn)能力以及煤田地質情況總體劃分而來。根據(jù)井田劃分的原則進行劃分。 1） 要充分利用自然條件； 2） 要有合理的走向長度： 3） 要處理好相鄰井田的關系； 4） 要為礦井的發(fā)展留有余地； 5） 要有良好的安全經(jīng)濟效果 井田的儲量 工業(yè)儲量計算 本設計的主采煤層為 4號煤層，儲量估算在 1： 5000 底板等高線圖上，采用水平投影地質塊段法進行估算，估算公式為： dhSQ ??? （ 22） 式中 ： Q －－ 儲量塊段 儲量，單位： t ； S －－ 儲量塊段水平投影 面積，單位： 2m ； h －－ 儲量塊段 平均 鉛垂 厚度，單位： m ； d －－視密度，單位： 3/mt ； ? ?萬噸2 0 6 6 5 7 ?????Q 礦井可采儲量