【導(dǎo)讀】××××××采礦工程專業(yè)2020屆畢業(yè)設(shè)計(jì)。是對我們學(xué)業(yè)成績的最終考核。畢業(yè)設(shè)計(jì)使我們在采礦工程上深入認(rèn)識礦井各個(gè)。技術(shù)問題的能力。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是根據(jù)在×××集團(tuán)×××煤礦進(jìn)行的畢業(yè)實(shí)習(xí)中所收集的。礦井地質(zhì)資料和圖紙，并作了一些改動以后，對礦井進(jìn)行的初步設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)時(shí)間為，在這次的設(shè)。用切實(shí)可行高產(chǎn)高效的先進(jìn)技術(shù)與工藝，力爭自己的設(shè)計(jì)成果達(dá)到較高水平。外本設(shè)計(jì)以《實(shí)踐教學(xué)大綱及指導(dǎo)書》為依據(jù)，嚴(yán)格按照《安全規(guī)程》的要求，在設(shè)計(jì)過程中，把所學(xué)的理論知識與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)綜合起來應(yīng)用。本設(shè)計(jì)是針對×××煤礦3號煤層的初步設(shè)計(jì)，本礦井設(shè)計(jì)產(chǎn)量為400萬噸，礦井整體地質(zhì)條件比較簡單。該井田東西走向長約，南北傾斜約17km，面。常涌水量為250m³/h，最大涌水量為550m³/h。發(fā)生自燃的可能。3號煤層煤塵具有爆炸性。本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)主副井一對，采用分區(qū)式通風(fēng)方式，每一盤。中央，大巷沿煤層底板布置在煤層中，井底車場形式為立井梭式車場。本設(shè)計(jì)將井田劃分為7個(gè)盤區(qū)，首采盤區(qū)為E2盤區(qū)，采用3

　　

【正文】 （ 2） 3 號煤層底板隔水層 3 號煤層底板至 K8 砂巖含水層之間普遍發(fā)育有一套深灰色、灰黑色粉砂巖及細(xì)砂巖夾菱鐵礦薄層的地層，厚 ～ ，平均 。該層可有效阻隔 3 號煤層底板直接充水含水層（ K8 砂巖）的水進(jìn)入其開采工作面和巷道。 （ 3） 其它隔水層 井田內(nèi)含 水層與含水層之間，一般被互層狀泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖夾薄層砂巖相 采礦工程專業(yè) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 隔，其厚度不等。這些組合巖層可有效隔斷含水層之間的水力聯(lián)系。 三、 斷層及陷落柱的導(dǎo)水性 本礦井在勘查時(shí)，共發(fā)現(xiàn)大小斷層 10 條，且均未進(jìn)行專門抽水試驗(yàn)。在開采過程先后揭露了 F F3 斷層，均未發(fā)生突水；另外，在開采過程中揭露的小于 5m的 17 條斷層也未發(fā)生突水。說明區(qū)內(nèi)斷層不富水或富水性較弱。但以上揭露的斷層落差均小于30m，而未揭露落差大于 30m 的斷層。北部邊界文王山南斷層，最大落差 400m，造成區(qū)內(nèi) 3 號煤層與外部中奧陶統(tǒng)馬家溝組灰?guī)r含水層對接。 由于該斷層落差大，且錯斷了富水性較強(qiáng)奧陶系灰?guī)r，故推斷其富水性應(yīng)較強(qiáng)；東南邊界安昌斷層，最大落差 70～170m，造成 3 號煤層與太原組 K2～ K5 灰?guī)r含水層相接，該斷層極易成為太原組灰?guī)r水進(jìn)入 3 號煤層的通道；東南部中華斷層，最大落差 150m，與安昌斷層相接，其斷層水可直接補(bǔ)給安昌斷層，而造成其斷層水復(fù)雜化。 原精查報(bào)告沒有查明陷落柱的分布情況，同時(shí)在該井田范圍內(nèi)是否發(fā)育有陷落柱也未加論述。而在實(shí)際生產(chǎn)過程中，先后揭露了大小不等陷落柱 14 個(gè)（截至到 2020 年底）。這些陷落柱主要分布在井田北部的向斜軸附近，一般不富 水或富水性極弱。但陷落柱內(nèi)的巖性比較復(fù)雜，且膠結(jié)程度較差，它往往又能與基巖風(fēng)化帶和奧陶系灰?guī)r溝通。一但富水，則對礦井開采影響較大，如 X6 陷落柱的涌水量達(dá) 120m179。/h，所以對其導(dǎo)水性和富水性絕不可低估。在礦井開采過程中應(yīng)密切關(guān)注這些陷落柱的富水情況。 四、 含水層補(bǔ)給、逕流排泄條件 井田各可采煤層均處于深埋區(qū)，屬于深部井田，煤系內(nèi)及以上鄰近基巖含水層，遠(yuǎn)離露頭區(qū)，與地表水體和第四系含水層無水力聯(lián)系，地下水補(bǔ)給條件差，含水層富水性弱。 五、 水文地質(zhì)類型 本井田主要可采煤層為 3 號煤和 153 號煤。 3 號煤的主 要充水含水層為其上覆的砂巖裂隙含水層， 153 號煤主要充水含水層為上覆太原組石灰?guī)r的巖溶含水層。 根據(jù)上述礦床主要充水含水層的含水空間特征，充水方式及水文地質(zhì)條件的復(fù)雜程度，井田礦床水文地質(zhì)類型可劃分為兩類： 組 3 號煤層開采時(shí)，水文地質(zhì)類型為第二類第一型，即水文地質(zhì)條件簡單的頂板直接充水的裂隙充水礦床；太原組 153 號為第三類第一亞類第一型，即水文地質(zhì)條件簡單的頂板直接充水的以溶蝕裂隙為主的巖溶裂隙充水礦床。 六、 礦井涌水量 采礦工程專業(yè) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 1. 礦井水的組成 目前礦井水主要為 3 號煤層頂板砂巖水，占總涌水量的 %；底板 K2 灰?guī)r水約為 5m179。/h，占總涌水量的 %；陷落柱內(nèi)的水 3m179。/h，占總涌水量的 %；無斷層水。 礦井涌水量的變化具有隨開采量的增加（即開采面積的增大），呈逐年上升的趨勢，且上升量的變化較大（ ～ 19%），但平均約 11%。 2020 年礦井正常涌水量 150～ 160m179。/h，最大 179。/h，約為正常量的 倍。其它年份礦井最大涌水量約為正常量的 ～ 倍。 2. 礦井涌水量預(yù)計(jì) 礦目前正在開采的范圍內(nèi)，礦井正常涌水量為 250m179。/h，最大涌水量為 550m179。/h。本設(shè)計(jì)取 500m179。/h。 瓦斯、煤塵、自燃 一、瓦斯 本區(qū)在精查勘探中 3 號煤層有 4 個(gè)孔用真空罐取瓦斯樣，僅 1044 孔有化驗(yàn)資料。2020 年 煤礦在礦區(qū)范圍內(nèi)進(jìn)行了一次補(bǔ)充勘探，用解析法對 6 個(gè)鉆孔 3 號煤層瓦斯樣進(jìn)行了試驗(yàn)分析。瓦斯成分以 N2為主， CH4次之，結(jié)果見表 12。 表 12 3 號煤層瓦斯成分、含量匯總表 孔號 CH4 含量（ mL/gr） CH4（ %） CO2（ %） N2（ %） C2~C8（ %） 1044 常 49 0 常 53 0 常 44 0 常 46 0 常 51 0 常 48 最小 ~最大 平均 ~ ~ ~ ~ 0 從測試結(jié)果看，區(qū)內(nèi)甲烷含量為 ~ mL/gr，平均為 mL/gr，整體上南部瓦斯含量較北部小，分析影響其變化的主要因素為煤層的賦存深度，根據(jù)瓦斯富集的一般規(guī)律隨著煤層埋深的增大瓦斯含量遞增。 1986 年 10 月 15 日由 煤管局、 煤田地質(zhì)公司、 礦院瓦斯地質(zhì)研究室對 煤礦 3 號煤層瓦斯進(jìn)行了預(yù)測研究，預(yù)測 3 號煤層瓦斯相對涌出量 179。/t，確定為高沼氣礦井。 采礦工程專業(yè) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 1989年 11 月 20 日煤科總院撫順分院瓦斯研究所對 煤礦通過井下打鉆測定參數(shù)，用間接法推算出 +520m 水平， 3 號煤層的沼氣含量 m179。/t，預(yù)測出全礦井瓦斯相 對涌出量 179。/t。 礦 3 號煤層瓦斯含量與其它高瓦斯礦井相比雖不高，但采煤時(shí)落煤強(qiáng)度大，而且煤層厚，部分工作面瓦斯絕對涌出量較大，有的工作面甚至高達(dá) m179。/t，所以 煤礦按高瓦斯礦井進(jìn)行管理。 根據(jù) 省 安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局 “安 監(jiān)煤字 【 2020】 382 號文 ”， 2020 年 煤礦瓦斯鑒定結(jié)果為：礦井瓦斯絕對涌出量 179。/min，相對涌出量 m179。/t； CO2絕對涌出量 179。/min，相對涌出量 m179。/t。 二、 煤塵爆炸 1997 年以來， 煤礦對 3 號煤 層煤塵爆炸性取樣作了試驗(yàn)，在 2020 年又對 3 號煤層取樣委托煤炭科學(xué)研究總院重慶分院作了煤塵爆炸性試驗(yàn)，根據(jù)鑒定報(bào)告 3 號煤層煤塵具有爆炸性。 三、自燃 煤礦在 2020 年委托煤炭科學(xué)研究總院重慶分院以及 2020 年補(bǔ)充勘探中，在常4常 48 孔對 3 號煤層取樣對煤的自燃傾向性進(jìn)行了試驗(yàn)， 3 號煤層在局部地段有發(fā)生自燃的可能，要作好安全防范工作。 煤質(zhì)、用途 一、煤質(zhì) 1. 煤類及其分布規(guī)律 根據(jù)《中國煤炭分類標(biāo)準(zhǔn)》（ GB575186），本井田 3 號煤為貧煤。 2. 煤質(zhì)分析 （ 1） 煤的物理 性質(zhì) 各煤層均為黑色層狀，光亮型煤及暗淡型煤相間，條帶狀構(gòu)造明顯，玻璃光澤，參差狀斷口，節(jié)理裂隙為薄膜狀黃鐵礦或方解石充填。經(jīng)測定，煤的比重 3 號煤層在 ～ 之間。 （ 2） 煤的化學(xué)性質(zhì) ① 水分（ Mad） 煤層原、浮煤水分值變化不大；煤類水分值無規(guī)律性變化，煤層原、浮煤水分~%。 采礦工程專業(yè) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 ② 灰分（ Ad） 主要可采 3 號煤層灰分 Ad 在 14~18%之間，僅個(gè)別點(diǎn)灰分大于 20%。 ③ 揮發(fā)分（ Vdaf） 煤層浮煤揮發(fā)分產(chǎn)率 ~%。 ④ 硫分（ St,d） 煤層原、浮煤全硫含量 分別為 ~%、 ~%。 ⑤ 磷含量 磷含量分析數(shù)據(jù)相對較少。 ⑥ 微量元素 各煤層的微量元素僅有鍺和鎵的分析，含量都很低均未達(dá)到工業(yè)邊界指標(biāo)。 二、用途 3 號煤為中灰、特低硫、低磷、高熱值、較高軟化溫度易選的貧煤，可廣泛用于電力、冶金、高爐噴吹、氣化、化工、建材等行業(yè)。 采礦工程專業(yè) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 2 井田開拓 井田境界及儲量 井田境界 井田范圍： 井田位于 礦區(qū)北區(qū)的西部，井田南北走向長平均約 ，東西傾斜寬平均約 ，面積 ㎡ ，其中 3 號煤層劃撥郭莊煤礦 k ㎡ ， 3號煤層實(shí)際開采面積 k ㎡ 。 根據(jù)國土資源部 2020 年 11 月核定的井田邊界（采礦許可證號： 1000000120200），井田境界由 12 個(gè)拐點(diǎn)坐標(biāo)連線圈定，開采深度由 +～ +200m 標(biāo)高，詳見表 21。 表 21井田境界拐點(diǎn)坐標(biāo)表 本設(shè)計(jì)取井田范圍 拐點(diǎn)號 緯距 (X) 經(jīng)距 (Y) 拐點(diǎn)號 緯距 (X) 經(jīng)距 (Y) 1 6 2 7 3 8 4 9 5 10 標(biāo)高 +～ + 井田的南、北邊界均以斷層為界，東以王莊井田鄰接，西以屯留井田（在建礦井）為界，井田東、南、 北無擴(kuò)界的可能，井田西部與屯留井田屬（在建礦井）為界。同時(shí)，由于本區(qū)煤層埋藏較深，目前井田內(nèi)無其它小煤礦開采。且四周均與生產(chǎn)礦井或在建礦井相鄰 。 礦井儲量 一、礦井工業(yè)儲量 井田地質(zhì)勘查工作程度為勘探程度， 3 號煤層也已開采多年，井田內(nèi)煤層的地質(zhì)特征已查明及開采技術(shù)條件較好，可靠程度為探明。 3 號煤層目前正在開采，煤炭市場較好，產(chǎn)品供不應(yīng)求， 其資源的 經(jīng)濟(jì)意義為經(jīng)濟(jì) 采礦工程專業(yè) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 的。根據(jù)《煤、泥炭地質(zhì)勘查規(guī)范》（ DZ/T02152020)的煤炭資源量估算標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定，其開采范圍均列為探明的（可研）經(jīng)濟(jì) 基礎(chǔ)儲量 (111b)，在跨越斷層圈定探明的（可研）經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)儲量（ 111b），將工業(yè)廣場及主要井巷等保護(hù)煤柱，列為探明的（可研）邊際經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)儲量（ 2M11），將村莊、高速公路、境界以及斷層兩側(cè) 50m 的范圍內(nèi)的煤柱列為探明的（可研）次邊際經(jīng)濟(jì)資源量 (2S11)。 下組煤尚未開采，根據(jù)《 煤礦 2020 年礦產(chǎn)資源儲量核查報(bào)告》， 153 號煤層探明的內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)資源量（ 331）、控制的內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)資源量（ 332）和推斷的內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)資源量（ 333）共約 ，但根據(jù)上述奧灰水對 153 號煤層開采影響的分析，設(shè) 計(jì)認(rèn)為在目前的開采技術(shù)條件下，對 153 號煤層的開采，目前看在技術(shù)上是不可行的，故設(shè)計(jì)暫不將其列為工業(yè)資源 /儲量。 在此需要特別說明的是，隨著煤炭開采技術(shù)的飛速發(fā)展，不排除 153 號煤層今后能被開采利用的可能性。 礦井工業(yè)資源 /儲量 =111b+2M11+2S11 = ++ = 礦井工業(yè)資源 /儲量分析見表 22 表 22礦井工業(yè)資源 /儲量分析 表 單位： Mt 煤層 331+332 333 合計(jì) 111b 2M11 2S11 小計(jì) 3 合計(jì) 二、礦井設(shè)計(jì)儲量 礦井設(shè)計(jì)資源 /儲量是指礦井工業(yè)資源 /儲量減去設(shè)計(jì)計(jì)算的斷層煤柱、河流煤柱、井田境界煤柱和地面建筑物、構(gòu)筑物等永久保護(hù)煤柱損失量后的資源 /儲量。 本礦井的永久煤柱損失量主要為井田境界煤柱、斷層煤柱、 及 工業(yè)廣場 。經(jīng)計(jì)算礦井永久煤柱損失量總計(jì)為 Mt，礦井設(shè)計(jì)資源儲量為 。礦井設(shè)計(jì)資源儲量計(jì)算見表 23。 三、礦井設(shè)計(jì)可采儲量 礦井設(shè)計(jì)資源量減去工業(yè)場地和主要井巷煤柱的煤量后乘以采區(qū)回采率，為礦井設(shè)計(jì)可采儲量。 ： 采礦工程專業(yè) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》，工業(yè)場地按 1 級保護(hù)級別維護(hù)，場地周圍圍護(hù)帶寬度取 20m， 年產(chǎn) 400 萬 t/a 的大型礦井，工業(yè)場地占地面積指標(biāo)為 400 萬 t 公頃/10 萬噸。故可算得工業(yè)場地的總占地面積： S=240000 ㎡。 根據(jù)垂直剖面 可計(jì)算工業(yè)廣場的保護(hù)煤柱的留設(shè) ,計(jì)算如下所示： 工業(yè)廣場占地面積為 600 400 ㎡ ,平面形狀為矩形。煤層地質(zhì)條件為：煤層傾角α＝ 6176。，煤層在受保護(hù)范圍內(nèi)中央的埋深 H0=450m，地面標(biāo)高 +890m，松散層厚 50m，此處煤厚 。查的本井田各參數(shù)如下： 表土移動角 φ＝ 45176。，煤柱上山移動角β＝ 55176。 ,走向方向移動角δ＝ 73176。煤柱下山移動角γ＝ 73176。 用垂直斷面法留設(shè)工業(yè)廣場保護(hù)煤柱如圖 21 所示： 圖 21 工業(yè)廣 場保護(hù)煤柱計(jì)算圖 經(jīng)計(jì)算礦井 工業(yè)廣場保護(hù)煤柱壓煤量為 。 盤區(qū)回采率： 3 號煤層屬厚煤層，盤區(qū)回采率設(shè)計(jì)取 75%。 礦井設(shè)計(jì)可采儲量計(jì)算見表 23。 采礦工程專業(yè) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 表 23 礦井設(shè)計(jì)可采儲量表 單位： Mt 煤層 工業(yè) 資源 儲量 永久煤柱損失 設(shè)計(jì) 資源 儲量 保護(hù)煤柱 開采 損失 設(shè)計(jì) 可采 儲量 井田境界 斷層 小計(jì) 井筒及主 要井巷 小計(jì) 3 礦井設(shè)計(jì)年生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 設(shè)計(jì)礦井年工作日為 330d， 每天凈提升時(shí)間為 16h。 綜采工作面采用四小時(shí)六班工作制。礦井服務(wù)年限計(jì)算式： KAZT K??（式 21） 式中： T：礦井設(shè)計(jì)服務(wù)年限， a； ZK：礦井可采儲量， Mt；