【文章內(nèi)容簡介】 ............................. 42 VII 1 緒論 近年來，我們政府十分重視煤炭工業(yè)的發(fā)展，作出了一系列的決定，在強調(diào)安全第一的原則下，調(diào)整結(jié)構(gòu)，改進技術(shù)條件，對舊的采煤方法進行改造，提高煤炭產(chǎn)量和經(jīng)濟效益，經(jīng)過 美國 煤炭科技人員的努力，煤礦開采技術(shù)、采掘機械化水平和生產(chǎn)集中化程度都有了很大的提高。 本設計主要是關(guān)于新礦井的 設計 ，其中包括開拓方式、 巷道布置、 采煤工藝、支護方式、設備選型 、通風安全 以及礦井的各個系統(tǒng)。 本設計 主要是針對小傾角煤層群的開采方法，本方法采用反傾向的巷道布置，不需要布置上下山，因此，可以節(jié)省很多開采費用，也更利于礦井的生產(chǎn)和管理。 希望通過 畢業(yè)設計，進一步鞏固所學的理論知識，使所學的專業(yè)知識能夠穿聯(lián)起來進行綜合運用，培養(yǎng)應用所學知識解決工程設計及相關(guān)實際問題的能力。通過畢業(yè)設計這個過程，能夠?qū)λ鶎W的知識有更深的理解，而且可以發(fā)現(xiàn)自己的不足之處，還可以培養(yǎng)自己查閱相關(guān)資料的能力，對《煤礦安規(guī)程》《設計手冊》等相關(guān)書籍有進一步的了解，同時還可以提高自己的手工繪圖和計算機繪圖能力 ， 為我以后的工作打下良好的基礎。 2 第 1 章 井田概況及地質(zhì)特征 井田概況 交通位置及范圍 大雁 四礦 交通便利， 礦區(qū)東接牙克石市， 西連海拉爾區(qū)，南鄰巴彥嵯崗蘇木，北至海拉爾河與陳巴爾虎旗相望國防公路 301 線在礦區(qū)北部通過，濱洲線鐵路在礦區(qū)中部穿過。大雁礦區(qū)，隸屬于內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾鄂溫克族自治旗管轄。四礦位于大雁礦區(qū)的東部 .井田范圍：東起 F6斷層；西至 F3； 南部以 煤層露頭為界；北至 F4。井田走向 以 東西 為主 ，傾斜方向 以 南北 為主 。 交通位置如圖 11 大慶富拉爾基至北京白城市龍江扎蘭屯塔爾氣伊爾施齊齊哈爾市富裕博克圖免渡河牙克石市護林 牧原 大雁礦區(qū)五牧場呼倫貝爾市阿木古郎鎮(zhèn) 圖 11 交通位置 圖 地形與河流 大雁 四 礦 地勢為四周高中部低，呈盆地狀，海撥標高在 640900m 之間，地表植被以草本植物為主，有部分森林，礦區(qū)北部及南部有水系和沼澤。大雁 四礦井田內(nèi)地形比較簡單，其地勢為東南高而西北低。 海拉爾河為本地區(qū)的主要區(qū)域性河流，由東向西流經(jīng)礦區(qū)北側(cè)，其距離井田較遠，對井田開發(fā)無影響。 氣象 大雁 四 礦 屬 于 亞寒帶大陸性氣候， 年平均氣溫為 176。C, 最低氣溫為176。C ，最高氣溫為 +176。C ，年平均風速為 ，最大風速為 23 m/s，風向多為西南， 春季干燥風大，夏季濕潤短促，秋季氣溫驟降， 冬季漫長而寒冷 ， 年降雨量小，蒸發(fā)量大，年平均降水量為 ，年平均蒸發(fā)量為 ，降雪期為每年 9 月到翌年的 5月中旬，結(jié) 凍期為每年 10月至翌年 4月末，凍結(jié)厚度一般在 3m 左右，并有島狀永久凍土層。 3 地質(zhì)特征 礦區(qū)范圍內(nèi)的地層情況 本礦 區(qū)內(nèi)出露地層主要為古生界泥盆系上統(tǒng)大民山組（ D2d）的蝕變安山巖 ， 本區(qū)域地層時代、厚度、巖性及化石屬種等情況，詳見地層綜合柱狀圖 12 黑褐色 暗淡型 媒質(zhì)較好黑褐色 暗淡型 媒質(zhì)較好黑褐色 暗淡型 媒質(zhì)較好2022較松散硬度較大泥巖泥巖黑褐色 暗淡型 媒質(zhì)較好沙礫巖含砂礫巖 灰褐色 無節(jié)理灰褐色 節(jié)理不發(fā)育泥巖泥巖泥巖泥巖灰褐色 節(jié)理不發(fā)育泥質(zhì)粉沙巖粗角礫巖礫徑由上向下逐漸變大煤層煤層煤層煤層灰褐色 節(jié)理不發(fā)育灰褐色 節(jié)理不發(fā)育灰褐色 節(jié)理不發(fā)育灰褐色 節(jié)理不發(fā)育灰褐色 節(jié)理不發(fā)育泥巖2446地層單位界 系 層柱狀圖 厚度 名稱 巖性描述中生界白堊紀18322527 圖 12 地層綜合柱狀 4 井田范圍內(nèi)和附近的主要地質(zhì)構(gòu)造 礦位于大雁煤田的東部，根據(jù)一 O九地質(zhì)隊精查及礦務局補勘成果，區(qū)內(nèi)經(jīng)鉆探、物探實見證實：共有四條 大、中型斷層，其力學性質(zhì)均屬張扭性正斷層。 主要斷層情況詳見 表 11 表 11 主要斷裂構(gòu)造 順序 名稱 性質(zhì) 斷層面 走向 斷層面 傾向 傾角 (176。 ） 落差 （ m） 水平斷 距 (m) 1 F6 正 NS S 6～ 12 30～ 70 16～ 34 2 F3 正 NS S 24 ～ 46 20～ 30 8～ 26 3 F4 正 EW W 18 ～ 25 15～ 25 12～ 36 4 F5 正 NS N 25 ～ 30 25～ 40 0～ 9 ，地層基本是單斜狀產(chǎn)出。斷裂方向以近東西向的走向 斷裂及南北向斷裂為主。區(qū)內(nèi)無巖漿巖侵入。 煤層賦存狀況及可采煤層特征 本井田開采的煤層主要位于白堊系下統(tǒng)大磨柺河含煤組，本組共有中厚煤層 4組，為了清楚起見，現(xiàn)將各煤層厚度、結(jié)構(gòu)、容重和頂?shù)装迩闆r分層詳見下表 “ 可采煤層特征表 ”1 2 表 12可采煤層特征 序號 煤層名稱 煤層厚度（ m） 層 間 距 （ m） 傾角（ 186。） 圍巖 煤的牌號 硬 度 （ ?） 容重 （ t/m3） 煤層構(gòu)造及穩(wěn)定性 最小～最大 頂板 底板 平均 1 18 1619 9176。 中砂 巖 粉砂巖 褐煤 穩(wěn)定 3 2 25 7176。 中粗砂巖 細砂巖 褐煤 穩(wěn)定 3 1518 3 27 8176。 細砂巖粉砂巖 細砂巖 褐煤 穩(wěn)定 1722 4 32 8176。 中粗砂巖 細砂巖 褐煤 穩(wěn)定 5 巖石性質(zhì) 厚度特征 區(qū)內(nèi)煤層頂?shù)装鍘r石約有 87%以上為泥 巖、砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)砂巖、粉砂巖及細砂巖組成， 13%以下為粗砂巖及含礫砂巖組成。據(jù)肉眼鑒定，這幾種巖性均由泥質(zhì)或凝灰質(zhì)膠結(jié)，松散破碎。 礦區(qū)內(nèi)煤層頂、底板均為泥巖或粉砂巖，膠結(jié)較差，遇水膨脹 ,有底鼓的傾向，易產(chǎn)生冒頂，礦山開采時要留設一定厚度的煤皮假頂及底煤，同時需加強支護，并留有足夠的保安煤柱，切實做好頂、底板管理工作。力學指標見表 13 表 13 巖石主要物理力學性質(zhì)指標 表 井田內(nèi)的水文地質(zhì)情況 本礦區(qū)地下水埋藏較淺，主要以煤層裂隙水為主。大雁煤田內(nèi)沒有主要河流通過，四礦井田位于大雁煤田的東南部，勝利河由東南向西北流經(jīng)一礦井田的西南部后匯入海拉爾河。 本區(qū)含水層以煤系風化裂隙帶含承壓水為主，風化帶以下為煤系風化裂隙含水層為輔。本區(qū)第四系地層基本無水，但卻是大氣降水及火山巖裂隙水滲入補給煤系地層含水層的良好通道。 沼氣 煤塵及煤的自燃性 本設計 礦井 瓦斯涌出量非常小 ， 瓦斯含量及煤塵爆炸指數(shù)較低， 隨著深度增加，瓦斯涌 出量逐漸增加，不同煤層瓦斯含量也有不同。主要可采煤層 CH4平均含量為 ，各主要可采煤層瓦斯自然成分以 N2為主， CO2次之， CH4最少，本礦瓦斯相對涌出量為 ，屬于低瓦斯礦井。 煤塵爆炸指數(shù) 4553%之間， 各層均屬于 不易 自燃性煤，發(fā)火等級為 1。 本區(qū)煤種為褐煤，煤化程度低、燃點比較低，煤層含水分又較高，煤炭采出后堆積在一起，煤堆很容易發(fā)熱，當溫度達到臨界值時，就會發(fā)生煤的自燃。井下煤層裸露點封閉或通風不及時，也會發(fā)生煤層的自燃現(xiàn)象。 名稱 容重 kg/cm3 孔隙度 壓強度 kg/cm3 抗拉強度 kg/cm3 變形模量 kg/cm3 彈性模量 kg/cm3 砂巖 6 24 2 20 8 1 10 礫巖 5 14 1 15 8 2 8 泥炭巖 2 7 5 10 灰?guī)r 5 20 5 20 1 8 5 10 頁巖 1630 1 10 1 2 8 石英長石 15 35 6 20 6 20 6 煤質(zhì) 牌號 及用途 本區(qū)煤種為褐煤 ， 所有煤層其物理性質(zhì)共性明顯，差異不大，具有瀝青光澤，多屬暗淡（或半暗淡）型煤。本區(qū)煤巖組分以凝膠化物質(zhì)為主，其次是絲質(zhì)炭化物質(zhì)，以及含量不高的穩(wěn)定組分和礦物雜質(zhì)。礦物以泥質(zhì)和浸染狀粘土為主，石英顆粒次之。 本區(qū)煤種為褐煤，煤的灰分產(chǎn)率較高，干燥基發(fā)熱量較低，全硫含量為低硫煤適合于火力發(fā)電，大型鍋爐及民用煤。 勘探程度及可靠性 根據(jù)本區(qū)斷裂的一般規(guī)律，往往在大斷裂附近還有很多較小的斷裂，這些都需要在建井和生產(chǎn)過程中予以注意。有的鉆孔 孔斜較大，對構(gòu)造的推定也有一定的影響。 本井田的精查工作量是很大的，基本上搞清本井田的煤層賦存情況和主要的地質(zhì)構(gòu)造情況。但由于地質(zhì)構(gòu)造復雜，相當一部分斷裂仍是推定的，控制程度還有較大擺動。礦井涌水量是用類比法推算的 ，瓦斯等級也是推算的，所以可靠性都不足，待礦井建成后，根據(jù)實際情況重新確定。 7 第 2 章 井田境界 儲量 服務年限 井田境界 井田周邊情況 井田南部以煤層露頭標高線為界，北（深部）以 F4 斷層為界，西以正 F3斷層為界；東以正 F6斷層為界。煤層平均傾角為 8186。， 視密度 。 井田境界確定的依據(jù) ，以利于機械化程度的不斷提高。 以地理地形、地質(zhì)條件作為劃分井田境界的依據(jù)； ，合理安排地面生產(chǎn)系統(tǒng)和各建筑物 ,劃分的井田范圍要為礦井發(fā)展留有空間； 井田未來發(fā)展情況 隨著技術(shù)的進步和勘探水平的全面提高，井田范圍內(nèi)的儲量會越來越精確，可能在更深部發(fā)現(xiàn)可采煤層。 井田儲量 井田儲量的計算 礦井工業(yè)儲量是指平衡表內(nèi) A+B+C 級儲量的總和。礦井設計儲量是礦 井工業(yè)儲量減去設計計算的斷層煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱和已有的地面建筑物、構(gòu)筑物需要留設的保護煤柱等永久煤柱損失量后的儲量。礦井可采儲量是指礦井設計儲量減去工業(yè)場地保護煤柱、礦井井下主要巷道及上下山保護煤柱后乘以帶區(qū)回采率的儲量。 保安煤柱 本設計礦井依據(jù)《煤礦安全規(guī)程》，留設保安煤柱如下： 30m～ 50m 保安煤柱，井田內(nèi)部斷層留設 30m 保安煤柱； 15m 保安煤柱 ， 地面建筑物留設 20m 保安煤柱； 50～ 100m。 按以上方法計算得：工 業(yè)廣場煤柱損失： ； 斷層、邊界、巷道保安煤柱損失： ； 總損失量： ； 儲量計算方法 計算公式如下： 塊段儲量 =塊段面積 平均傾角余割 塊段平均厚度 容重 . 根據(jù)大雁四礦立井初步設計儲量諸圖，通過等高線塊段法計算本井田工業(yè) 8 儲量 為 186Mt， 礦井 儲量計算 如 表 21。 表 21 礦井儲量匯總表 水平 煤層 工業(yè)儲量A+B+C(萬 t) 煤炭損失 可采儲量 （萬t） 工業(yè)場地 井 田境界 斷層 巷道 合計 開采損失 Ⅰ 18 4740 135 45 40 130 300 921 2440 25 4560 155 50 50 120 362 1053 2763 27 4700 166 55 60 143 382 1097 2859 32 4700 175 50 60 459 702 1405 2812 合計 18600 631 190 134 859 1757 4476 13800 儲量計算的評價 本設計礦井的各類儲量 都是 嚴格按照 國家各 有關(guān)規(guī)定 計算的 。 礦井工作制度 生產(chǎn)能力 服務年限 礦井工作制度 根據(jù)《設計規(guī)范》規(guī)定： ，其中三班進行采、掘工作，一班進行檢修； 330 天計算 ， 每日凈提升時間 16h。 礦井生產(chǎn)能力及服務年限 本設計礦井 各可采 煤 層均為 中 厚煤層，按礦井設計規(guī)范要求確定本礦的帶區(qū)采出率為 80%， 礦井已查明的工業(yè)儲量為 186Mt,通過 計算得本井田內(nèi)工業(yè)廣場煤柱，境界煤柱等永久煤柱損失量占工業(yè)儲量的 %， 由此計算確定本井田的可采儲量為 138 Mt。 本設計礦井初 步 決定采用大型礦井設計 ，擬 定三個方案，即礦井生產(chǎn)能力為 ， ， 按照公式 P=Z/AK 式中 P— 為礦井設計服務年限， a； Z— 井田的可采儲量 ,Mt； A— 為礦井生產(chǎn)能力 ,Mt/a； 9 K— 為礦井儲量備用系數(shù)，一般取 ； 計算得： P1=65a ； P2=54a ； P3=41a； 通過 與采礦設計手冊相核對，確定 54a 為比較合理的服 年限，即本礦井的生產(chǎn)