【正文】 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）鐵法局小康礦初步設(shè)計說明書前言該說明書為鐵法局小康礦初步設(shè)計說明書，設(shè)計礦井為一井一面的高效礦井。通過對地質(zhì)資料的深入研究，根據(jù)煤層的賦存條件和我國現(xiàn)在所能達(dá)到的煤炭開采能力，初步確定西一、西三兩個采區(qū)采用走向長壁采煤法；西二、東一、東二采用傾斜長壁采煤法。該礦井地質(zhì)資料詳細(xì)，煤層賦存簡單，但在設(shè)計過程中也遇到了一定的困難，由于煤層傾角很小且傾斜長太長，煤的硬度較高。在該設(shè)計中，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，采用巖層布置大巷的開拓方式，留設(shè)煤柱護(hù)巷。同時在現(xiàn)代先進(jìn)的掘進(jìn)技術(shù)和支護(hù)技術(shù)發(fā)展前提下，在建井工期和初期投資方面都有較大的優(yōu)勢。同時，對于巖層大巷采用了砌碹支護(hù)，解決了巖層大巷服務(wù)年限的問題。針對煤層的自燃傾向，對于區(qū)段斜巷采取了灌漿密閉措施。 在設(shè)計過程中，得到了老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助，在此表示感謝，并請老師對我的設(shè)計多多的批評指教。1礦區(qū)概述及井田特征 交通位置小康煤礦位于沈陽市康平縣境內(nèi)，隸屬于鐵法煤業(yè)（集團(tuán)）有限公司。三臺子煤田處于北東走向的八虎山和調(diào)兵山兩個背斜之間，小康煤礦位于該煤田的西南側(cè)。井田區(qū)域內(nèi)交通便利，交通主要靠公路，203國道貫穿于煤田中部，北距康平縣城12公里，南距法庫縣城17公里，調(diào)兵山31公里，與周邊縣、鄉(xiāng)之間也均有縣級柏油公路相通，另有連接國鐵的礦區(qū)鐵路直通礦山。 地形地貌三臺子煤田處于北東走向的八虎山和調(diào)兵山兩個背斜之間。在中生代晚侏羅紀(jì)中期，該煤田普遍下降形成了湖泊相和泥炭沼澤相沉積——沙海組煤系。在白堊紀(jì)末，該區(qū)一直處于侵蝕基準(zhǔn)面以上。直到第四紀(jì)還仍在接受剝蝕堆積，從而構(gòu)成了現(xiàn)代的剝蝕堆積地貌類型，形成了井田內(nèi)平緩的剝蝕堆積丘陵地形。在西北部三官營子一帶，地形起伏較大，最大標(biāo)高為+118m，最低標(biāo)高為+，一般標(biāo)高+80~+96m，僅在井田西南部出現(xiàn)了局部沖積較低洼平原，一般標(biāo)高在+88m左右。 氣象及地震情況本地區(qū)就地理位置來看，氣候多風(fēng)少雨，春干冬寒，屬大陸性氣候，一般春、秋、冬三季多風(fēng)。春、秋季多西南風(fēng)，冬季多西北風(fēng)，風(fēng)力大至7~9級，瞬時達(dá)10級，小至2~3級。降雨期主要集中在春、秋兩季，年降雨平均日數(shù)78天，（1959年），（1995年），（1959年），℃。本區(qū)地震歷年來未超過二級，烈度為VI度。 電源、水源及建筑材料來源該礦區(qū)的電力由位于調(diào)兵山市區(qū)的鐵煤集團(tuán)發(fā)電廠供給；生產(chǎn)所用的水主要取自井田旁邊的三臺子水庫；建筑材料主要從康平縣和調(diào)兵山市購得。 其他礦區(qū)內(nèi)的企業(yè)和貿(mào)易中心很少，但基本上能夠滿足礦區(qū)居民生活的需要。該區(qū)內(nèi)的居民主要靠在礦里上班或種植農(nóng)作物為生；本礦區(qū)內(nèi)有通向鐵煤集團(tuán)其他煤礦的火車編組站，屬內(nèi)部鐵路，在鐵嶺市與國鐵相通。 井田及其附近的地質(zhì)特征 井田的地層層位關(guān)系三臺子煤田位于松遼盆地南緣的東側(cè)，屬于中生代晚侏羅紀(jì)山間盆地，形態(tài)比較完整，南北寬8公里，面積68平方公里。周圍為老地層而煤田內(nèi)地勢較平緩，除少部分地段有白堊紀(jì)出露外，其他部分為第四系所掩蓋，基本上屬于全隱蔽型煤田。前震旦紀(jì)變質(zhì)巖系構(gòu)成煤田之基底，侏羅系含煤地層直接不整合于老地層之上，侏羅系之上為白堊系，再其上為第四系。 井田內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造及變動小康井田位于三臺子向斜的西南部，占據(jù)向斜的大部分，煤層走向大體呈北西方向，巖層傾斜平緩，一般在7176。~9176。之間。井田內(nèi)構(gòu)造以斷裂為主，由于受斷裂構(gòu)造影響，使得井田內(nèi)褶曲構(gòu)造反映不太明顯，但尚能看出向斜的存在。褶曲：三臺子煤田整體為一向斜構(gòu)造，由于后期構(gòu)造的影響，致使向斜的東西兩翼不對稱，向斜軸由于巖層傾角平緩和斷裂的破壞而不突出，但是看出向斜軸總的規(guī)律是由北向南逐漸加深，其軸向?yàn)镹35176。W，向斜軸傾伏角為6176。，軸部最深可達(dá)到830m。 井田內(nèi)無陷落柱和火成巖侵入。小康井田內(nèi)共有兩個可采煤層，煤層編號從上往下依次為2。附：主要可采煤層特征表煤層號煤層總厚，m可采厚，m可采煤層分布煤層走向煤層傾向煤層傾角小～大一般小～大一般1全井田北部SN。南部NW北部EW。南部NE79度間距20m2全井田北部SN。南部NW北部EW。南部NE79度 水文地質(zhì) 1）地表水系本地區(qū)內(nèi)無較大河流，只在井田中部有一人工水庫，于1942年~1943年建成，壩高7m，壩長4120m，壩頂寬5m，壩底寬40m，壩坡度1：。集水面積143平方公里，歷年平均徑流量1430萬立方米，多年平均降雨量550mm，蒸發(fā)量1700mm。其水庫水除地表徑流外，主要來源之一是一條小河——李家河，它發(fā)源于法庫老靈山和康平西官邊臺子兩地，徑流于井田南部注入水庫，河長19公里，河寬一般10~20m，%，枯季無水，雨季水量偏大，最大洪水流量50~60平方米/秒（1958年8月），屬于季節(jié)性小河。水庫水的另一來源是經(jīng)人工渠間接引遼河入庫及直接引康平縣城西的西泡子水。渠長15公里，渠寬10米，最大排水量20立方米/秒左右。水庫特性列入下表：一般與極值庫 容水位標(biāo)高水 深水庫面積最大5600萬立方米17平方公里最小600萬立方米7平方工里一般2523萬立方米82米 2） 含水層本井田內(nèi)直接充水含水層主要由侏羅系粗砂巖及沙礫巖微弱的裂隙孔隙承壓含水層所組成，雖然粗砂巖疏軟（類似豆腐渣）多裂隙，而且斷層富水性弱，并且煤層頂部有較厚的油頁巖、泥巖。含水層間有良好隔水性能的泥巖、粉砂巖層，導(dǎo)水性差，破碎帶厚度小，并為泥質(zhì)物充填緊密，與地表水以及各含水層間無水力聯(lián)系，可謂閉合斷層，對礦床充水無甚影響，故將該井田劃分為水文地質(zhì)條件簡單的二類一型礦床。井田內(nèi)共劃分為三個含水層：①侏羅系直接充水承壓含水層；②白堊系砂巖及砂礫巖承壓含水層；③第四紀(jì)砂巖及砂礫巖承壓含水層。3） 隔水層本井田內(nèi)有兩個隔水層：①第四紀(jì)粘土及亞粘土隔水層；②侏羅系煤層頂?shù)装迥囗搸r隔水層。第四紀(jì)粘土及亞粘土隔水層主要由黃色或黃褐色粘土及亞粘土所組成，結(jié)構(gòu)密實(shí)，具有可塑性，在水庫底部的南北兩側(cè)厚約6m左右，中部較厚約8m左右。侏羅系煤層頂?shù)装迥囗搸r隔水層主要由黑色泥巖及黑褐色油頁巖組成，結(jié)構(gòu)細(xì)膩，直接賦存于煤層之上，厚約31m左右，為一良好的隔水層。4） 礦井涌水量。5） 鄰近生產(chǎn)礦井充水情況鄰井三臺子煤礦從1978年10月開始正式投產(chǎn)，在建井初期主井斜長77153m時見白堊紀(jì)紫紅色砂巖及砂礫巖，破碎松散，涌水量45立方米/小時，而向深部含水性逐漸減弱，可見該礦井基本不含水，其涌水特點(diǎn)是粗砂巖和砂礫巖的微裂隙孔隙滴水，而泥粉細(xì)砂巖復(fù)合巖層既不含水同時也起到了隔水的作用。綜上，該鄰近煤礦屬于極弱充水含水層礦井。 煤質(zhì)及物理性質(zhì)該礦區(qū)煤質(zhì)工業(yè)牌號為長焰煤，黑色、瀝青光澤、條帶狀結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造、貝殼狀斷口或平坦?fàn)顢嗫?，摩氏硬度約為3，質(zhì)脆，以亮煤為主，暗煤次之，在亮煤條帶中常見兩組垂直層面的內(nèi)生裂隙，一組發(fā)育，一組次之，裂隙面平坦。在裂隙中常常有方解石及黃鐵礦薄膜充填，煤層與頂?shù)装逡话銥檎辖佑|。 煤的物理性質(zhì)：，灰份（Ag）%，水分11%，揮發(fā)份（Vr）%，發(fā)熱量22MJ/Kg,%。煤層直接頂板：主要由黑褐色油頁巖組成，結(jié)構(gòu)致密、細(xì)膩、無裂隙，厚度一般在1030m之間，平均20m左右，按其堅(jiān)固程度屬于軟質(zhì)巖石。煤層直接底板：由灰黑色泥巖和灰白色粉、細(xì)砂巖所組成。結(jié)構(gòu)較細(xì)致、質(zhì)軟，其厚度變化西南厚約56m，東北厚約10m以上，一般510m左右，按其堅(jiān)固程度屬于軟質(zhì)巖石。本礦井瓦斯含量較低，由瓦斯分析結(jié)果可知，本井田屬氮?dú)鈤沼氣帶礦井，僅在井田中部有一部分沼氣帶，可采邊界附近有一部分氮?dú)鈳А?，屬低瓦斯礦井。井田內(nèi)煤的火焰長度在10260mm間，巖粉量為1050%，煤塵爆炸性弱。370號孔煤塵實(shí)驗(yàn)結(jié)果為：火焰長度400mm，巖粉量55%，爆炸性強(qiáng)，故井田內(nèi)有煤塵爆炸的可能，%。一層煤的燃點(diǎn)在273304℃之間，平均值為285℃，氧化性和還原性的燃點(diǎn)差在33~63℃之間，平均47℃。二層煤的燃點(diǎn)在273288℃之間，平均279℃，燃點(diǎn)差為35℃。井田內(nèi)煤的燃點(diǎn)比其他煤田煤的燃點(diǎn)均低，且燃點(diǎn)差值也高，故本區(qū)煤是易燃的，自然發(fā)火期一般為13個月，最短20天，不利于煤炭的長期存放。鄰井康平三臺子煤礦1974年11月建井，78年10月投產(chǎn)，81年、82年實(shí)測瓦斯資料如下：年度鑒定地點(diǎn)絕對量,立方米/分相對量,立方米/噸、日鑒定當(dāng)日產(chǎn)量,噸瓦斯等級CH4CO2CH4CO21981年7月總排風(fēng)低級1982年7月副井總排低級 地質(zhì)勘探程度在勘探初期針對該區(qū)特點(diǎn)，首先，原則上對全井田采用先線后面，全面控制，點(diǎn)線配合，重點(diǎn)解剖，然后循序漸進(jìn)，逐步提高勘探程度，儲量級別等，通過四次勘探，補(bǔ)充并借鑒鄰區(qū)地質(zhì)資料，比擬本井田上述地質(zhì)因素特征，視其地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度為中等，煤層較穩(wěn)定且偏簡單，勘探類型屬于二類二型偏簡單。2 井田境界及儲量 井田境界小康煤礦井田南北長5公里，東西寬5公里，面積25平方公里。礦井南部以可采境界4721000為界，北部以可采境界4726000與交線為界，西部以可采境界41525500為界，東部以可采境界41530500與交線為界。井田走向大體呈北西方向，巖層傾斜平緩，一般在79176。之間。井田區(qū)域內(nèi)有一個小煤礦邊家煤礦，其位于井田南部，1986年開井，礦井無充水情況，與本礦井沒有貫通。該礦隸屬于法庫縣，與本礦有明確的礦井邊界，并且兩井田水文地質(zhì)條件相同。 井田的工業(yè)儲量 已知：井田走向長5000m，傾斜長5000m，共有兩個可采煤層（，）。 則該井田的工業(yè)儲量 ZG=40005000（+） =29260（萬t）即該井田的工業(yè)儲量為29260萬t。 地質(zhì)損失 因本礦小斷層較少，存在大斷層以及邊界確定的條件，不能精確計算出本礦地質(zhì)損失的大小，因此在開拓圖上將各地質(zhì)損失整合在一起，形成一個邊長大約為1000m的正方形，則由煤層的賦存條件及相關(guān)數(shù)據(jù)，可計算地質(zhì)損失約為： ZD=10001000（+） =1463（萬t）即該礦的地質(zhì)損失約為1463萬t，而實(shí)際的地質(zhì)損失要大于這個量。1） 井田邊界預(yù)留30m的邊界煤柱，以避免鄰礦開采對本礦造成影響，有利于本礦的安全生產(chǎn)。 邊界煤柱壓煤量 Z邊=305000（+）+30（50003030）（+） =2194500+2168866 ≈）2） 工業(yè)場地是一個等同于上底長858m，下底長938m，高945m的梯形區(qū)域。工業(yè)廣場坐落著主井、副井、風(fēng)井等重要生產(chǎn)設(shè)施 ，因此，工業(yè)廣場下的煤柱不可以回采，稱為工業(yè)廣場保護(hù)煤柱。 工業(yè)廣場保護(hù)煤柱的壓煤量Z工=（858+938）945247。2（+） =（萬t）3） 第一水平設(shè)三條大巷：軌道大巷、膠帶大巷、回風(fēng)大巷，這三條大巷每兩條巷道之間留30m的保護(hù)煤柱，回風(fēng)大巷和膠帶大巷每邊留35m的保護(hù)煤柱。煤柱尺寸共計（30+30+35+35）=130m，巷道長1500m。三條大巷的煤柱損失量：Z巷1=1303000（+） =（萬t）4） 第二水平有兩條大巷，兩巷之間留30m的護(hù)巷煤柱，兩巷的一側(cè)各留35m的煤柱。煤柱共計（30+35+35）=100m，大巷長1000m。兩條大巷的煤柱損失量： Z巷2=1001000（+） =143（萬t）5） 第二采區(qū)有兩條集中巷，每兩條集中巷之間留30m，邊上的每條集中巷一側(cè)各留35m的煤柱，所留煤柱共計（30+30+30）=90m，大巷長1500m。三條上山的煤柱損失量：Z上山二=901500（+） =（萬t）6） 第三采區(qū)有三條上山，二者之間留20m，每一側(cè)各留30m，則上山煤柱尺寸為20+20+30+30=100m，上山長2000m。兩條上山的煤柱損失量：Z上山三=1002000（+） =286（萬t）7） 第四采區(qū)有兩條集中巷，二者之間留30m，每一側(cè)各留35m，則上山煤柱尺寸為30+35+35=100m，上山長2000m。 兩條上山的煤柱損失量：Z上山四=1002000（+）=286（萬t） 8） 第五采區(qū)有兩條集中巷，二者之間留30m，每一側(cè)各留35m，則上山煤柱尺寸為30+35+35=100m，上山長2000m。 兩條上山的煤柱損失量：Z上山五=1002000（+） =286（萬t）9） 采區(qū)之間留10m的間隔煤柱，傾斜長3994m，共五個間隔煤柱損失：Z間=103994（+）5 =（萬t）10） 兩個階段之間需留60米的煤柱，第一階段的上部需留30m的煤柱，第二階段的下部需留30m的煤柱，一共需留（60+30+30）=120m的煤柱，這個煤柱量長為5000m。階段之間的煤柱損失量：Z階段=1205000（3+7） =798（萬t） 綜上，該礦永久的煤柱損失量： Z永= Z邊+ Z工+ Z巷1+Z巷2+ Z上山二+ Z上山三+ Z上山四+ Z上山五+ Z間+Z階段