【正文】 ully mechanized top coal caving, high yield and high efficiency 河南理工大學(xué)采礦工程專業(yè) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 前 言 采礦工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)是四年大學(xué)學(xué)習(xí)的 最后一堂課 ，也是 對(duì)畢業(yè)生質(zhì)量的最后一次檢查 。并對(duì)礦井運(yùn)輸和礦井通風(fēng)等各個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)備選型計(jì)算，以及對(duì)礦井安全技術(shù)措施和環(huán)境保護(hù)提出要求，完成整個(gè)礦井的初步設(shè)計(jì)。瓦斯涌出量大，涌水量也大。 河 南 理 工 大 學(xué) 采礦工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 姓 名： 康奮飛 學(xué) 號(hào)： 310902021608 學(xué) 院： 能源科學(xué)與工程學(xué)院 班 級(jí)： 采礦工程 096 班 設(shè)計(jì)題目： 焦作煤業(yè)集團(tuán)中馬村礦 1號(hào)井 90萬(wàn)噸 /a礦井 初步設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師： 宋常勝 職 稱： 副教授 二〇一三年六月河南理工大學(xué)采礦工程專業(yè) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 摘 要 本設(shè)計(jì)的井田面積為 10 平方千米，走向約 5 千米，傾向約 2 千米，年產(chǎn)量 90 萬(wàn)噸。井田內(nèi)煤層賦存比較穩(wěn)定，煤層平均傾角 10 度，平均煤厚 ，整體地 質(zhì)條件比較簡(jiǎn)單。根據(jù)實(shí)際的地質(zhì)資料情況進(jìn)行井田開拓和準(zhǔn)備方式的初步設(shè)計(jì)，該礦井決定采用立井加暗斜井二水平開采，設(shè)計(jì)采用綜采放頂煤回采工藝，走向長(zhǎng)壁采煤法，用全部跨落法處理采空區(qū)。礦井全部實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，采用先進(jìn)技術(shù)和借鑒已實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效現(xiàn)代化礦井的經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)一礦一面高產(chǎn)高效礦井從而達(dá)到良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 它為畢業(yè)生提供了很好的理論結(jié)合實(shí)踐的平臺(tái)。所以設(shè)計(jì)期間，嚴(yán)格執(zhí)行教學(xué)大綱要求，以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度力求使設(shè)計(jì)合理完善。經(jīng)過(guò)三周時(shí)間的礦井實(shí)習(xí)，已經(jīng)收集了詳細(xì)的礦井資料，通過(guò)仔細(xì)的學(xué)習(xí)與研究，基本掌握了礦井的實(shí)際情況，為接下來(lái)的礦井初步設(shè)計(jì)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 礦井自然地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，主采 二 1煤層，平均厚度 ，屬厚煤層。中馬村礦屬煤與瓦斯突出礦井，瓦斯涌出量大，經(jīng)抽放后，瓦斯相對(duì)涌出量為 ，絕對(duì)涌出量為 ~。/h，最大涌水量 m3/h。 設(shè)計(jì)中所采用的礦井開拓方式、準(zhǔn)備方式以及回采工藝經(jīng)過(guò)方案比較和驗(yàn)算符合自然地質(zhì)條件限制，滿足設(shè)計(jì)要求。 本次設(shè)計(jì)主要對(duì)礦井開拓方式、準(zhǔn)備方式和采煤方法進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)，對(duì)礦井運(yùn)輸、提升、通風(fēng)等生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行了描述和設(shè)備選型計(jì)算。 設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件，盡可能采用先進(jìn)的開采技術(shù)和設(shè)備，嚴(yán)格執(zhí)行《煤礦安全規(guī)程》 《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》中 的有關(guān)要求與規(guī)定，以安全高效為原則進(jìn)行生產(chǎn)。設(shè)計(jì)的圖紙通過(guò) CAD 完成，在這個(gè)過(guò)程中我的 CAD 繪圖水平有了明顯的提高。本區(qū)煤礦鐵路專用線與新（鄉(xiāng)）焦（作）鐵路在待王站接軌；礦區(qū)交通便利地理座標(biāo)東經(jīng) 113176。 22? 11?，北緯 35176。 19? 11?。 圖 11 地形、地貌 中馬村礦在地貌上屬于太行山東南麓的山前沖、洪積緩傾斜平原，西北高東南低，地形簡(jiǎn)單。有利于大氣降水的逕流和排泄。區(qū)內(nèi)屬 山前沖、洪積緩傾斜平原 ， 由北向南 河南理工大學(xué)采礦工程專業(yè) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 逐漸下降，地面坡度相對(duì)較大，逕流條件較好，無(wú)常年性地表水體。 氣象特征 據(jù)焦作市氣象資料，本區(qū)屬暖溫帶大陸性半干燥季風(fēng)氣候。多年平均降雨量 ，日最大降雨量為 （ 1963 年 8 月 8 日）；年最大降雨量為 （ 1975 年），年最小降水量 mm（ 1983 年），降雨多集中在 8月份，約占全年降雨 量的 45%。年平均風(fēng)速 一般風(fēng)力 23級(jí)，以西北風(fēng)和東北風(fēng)為主，最大風(fēng)力為 9級(jí)，最大風(fēng)速 24m/s。 地震情況 據(jù)焦作市地震局資料，本區(qū)歷史上未發(fā)生大的破壞性地震。 自然和生態(tài)環(huán)境概況 焦作礦產(chǎn)資源品種較多，儲(chǔ)量較大，質(zhì)量較好，經(jīng)過(guò)普查的礦產(chǎn)資源有 40 余種，占全省已發(fā)現(xiàn)礦種 25%，探明儲(chǔ)量的有煤炭、石灰石、鋁礬土、 耐火粘土、硫鐵礦等 20多種，其中煤田東起修武，西至博愛，南接武陟，東西長(zhǎng) 65 公里，南北寬 20 公里，保有儲(chǔ)量 億噸，為單一的優(yōu)質(zhì)無(wú)煙煤 。有 群英水庫(kù) 、青天河水庫(kù)、白墻水庫(kù)、順澗水庫(kù)等較大水庫(kù)，地表水資源充裕；焦作市還是天然的地下水匯集盆地，已探明地下水儲(chǔ)量 億立方米。豐富的水資源在中西部地區(qū)是不可多得的。全市已開發(fā)利用的土地資源分為耕地、林地、草地、工交建筑用地等四大類，其中 耕地面積 為 萬(wàn)畝，境內(nèi)有約 500 平方公里的山前崗地和礫石傾斜平地，其地質(zhì)堅(jiān)硬穩(wěn)固，地層耐力巨大，工程地質(zhì)和區(qū)域 定性好，且近鄰礦點(diǎn)、水源、交通干線和城鎮(zhèn)，是極為理想的工業(yè)用地。據(jù)礦井和鉆孔工程揭露，發(fā)育地層由老至新有奧陶系中統(tǒng)馬家溝組（ O2m）、石炭系中統(tǒng)本溪組（ C2b）、上統(tǒng)太原組（ C3t）、二疊系下統(tǒng)山西組（ P1sh）、下石盒子組（ P1x）、上石盒子組（ P2s）和第三、四系（ Q+N），現(xiàn)分述如下： （一）奧陶系中統(tǒng)馬家溝組（ O2m） 在區(qū)外北部奧陶系中統(tǒng)馬家溝組（ O2m）有大面積出露，為煤系地層沉積基底，其下部為灰色中厚層狀灰?guī)r，夾少許角礫狀灰?guī)r及黃綠 色泥灰?guī)r；上部為青灰色、深灰色中厚層灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r夾薄層狀灰?guī)r。 （二）石炭系（ C） 中統(tǒng)本溪組（ C2b） 在區(qū)外北部有零星出露，由灰色、深灰色鋁土質(zhì)泥巖、泥巖及灰白色中粗粒砂巖組成。底部常為中粗粒砂巖或砂礫巖。 本溪組與下伏奧陶系中統(tǒng)馬家溝組為平行不整合接觸。共含煤 6層，可采煤層集中于中下部，其中一 2煤層為大部可采煤層，一 5 煤層為局部可采煤層，其它煤層偶見可采點(diǎn)。 （三）二疊系（ P） 本區(qū)二疊系含煤地層平均厚度 ，從下而上為山西組、下石盒子組和上石盒子組。 下統(tǒng)山西組（ P1sh） 自 L9灰?guī)r或硅質(zhì)泥巖頂至砂鍋窯砂巖底，為一套灰 ～ 黑灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖及中細(xì)粒砂巖為主組 成的含煤地層，即二煤組。 下統(tǒng)下石盒子組（ P1x） 河南理工大學(xué)采礦工程專業(yè) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 據(jù)區(qū)內(nèi)鉆孔揭露，由灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖、鋁土質(zhì)泥巖和砂巖組成，與下伏山西組為整合接觸。 ① 三煤段 自砂鍋窯砂巖（ Ssh）底至四煤底板砂巖（ Ss）底。下部為淺灰 ～紫灰色鋁土質(zhì)泥巖（俗 稱小紫泥巖），具鮞狀結(jié)構(gòu)，鮞粒成分為菱鐵質(zhì)，易于辨認(rèn)，為本區(qū)輔助標(biāo)志層。三煤段厚 ～ ，平均 。 ② 四煤段 下部為四煤底板砂巖（ Ss），厚 ～ ，平均 ，巖性為灰 ～ 灰綠色厚層狀細(xì) ～ 中粒長(zhǎng)石石英砂巖，含石英細(xì)礫和泥質(zhì)團(tuán)塊，泥質(zhì)膠結(jié)，具交錯(cuò)層理，為本區(qū)主要標(biāo)志層之一。上部為淺灰白 ~灰綠色泥巖、砂 質(zhì)泥巖及粉細(xì)砂巖，具紫斑，局部含鮞粒和植物化石。四煤段厚度為 ～ ，平均 。 ③ 五煤段 底部為淺灰、灰白色厚層狀中粗粒巖屑砂巖，含肉紅色長(zhǎng)石及泥質(zhì)團(tuán)塊，具板狀交錯(cuò)層理，硅質(zhì)膠結(jié)，為四煤段與五煤段分界砂巖。中部為灰、深灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖及薄層細(xì)粒長(zhǎng)石石英砂巖。五煤段不含煤層。 五煤段上部和下部以分流河道沉積為主，中部主要為三角洲平原相沉積。底部為淺灰、灰色中粗粒砂巖，為五、六煤段分界砂巖。 上統(tǒng)上石盒子組（ P2s） 河南理工大學(xué)采礦工程專業(yè) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 據(jù)區(qū)內(nèi)鉆孔揭露，該段地層僅保留七、八煤段，與下伏下石盒子組為整合接觸，區(qū)內(nèi)保留地層最大厚度 ,現(xiàn)分述如下： ① 七煤段 以灰、灰綠、深灰色泥 巖、砂質(zhì)泥巖為主，夾細(xì)、中粒砂巖及粉砂巖，泥巖具紫斑，含菱鐵質(zhì)鮞粒。頂部夾 1～5層硅質(zhì)泥巖。本段厚 ～ ，平均 。底部為灰、淺灰色厚層狀中 ～ 細(xì)粒砂巖，含石英細(xì)礫，硅質(zhì)膠結(jié)，為八煤段與七煤段的分界砂巖。厚～ 。 該礦所處位置地質(zhì)柱狀圖如下圖 1— 2所示： 圖 1— 2 中馬礦地質(zhì)柱狀圖 河南理工大學(xué)采礦工程專業(yè) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 構(gòu)造 中馬村礦位于焦作煤田中部，西南部及南部處于九里山斷層（ F14）下降盤，西部緊依鳳凰嶺斷層，本井田構(gòu)造格局受上述兩條大斷裂影響和控制。傾向 130～ 190176。區(qū)內(nèi)以斷裂構(gòu)造為主，均為高角度正斷層，且以近東西和北東向斷層為主，局部發(fā)育北西向正斷層。區(qū)內(nèi)西部斷層較多，東部斷層較少，全區(qū)構(gòu)造復(fù)雜程度屬中等。分為近東西向、北東向和北西向三組。 中二斷層 ： 位于礦區(qū)西南部，是九里山主干斷層（ F14）的羽狀斷層。斷層走向 90176。傾角 60176。中 74孔在孔深 ～ 處見破碎帶，缺失山西組中上部巖層約 ；中 67 孔在孔深 ～ 見斷層破碎帶，缺失下石盒子組砂鍋窯砂巖上部巖層約 ；610 孔在孔深 ～ 見斷層破碎帶，缺失下石盒子組中部巖層 ；中 76孔在孔深 ～ 見斷層破碎帶，缺失山西組中上部地層 左右。 中四斷層：位于礦區(qū)中部，屬九里山 主干斷層（ F14）的羽狀斷層。傾向 188～ 197176。左右，落差 0～ 49m。斷層沿走向向東落差逐漸增大，并交于九里山斷層，向西尖滅，已查明。該斷層延伸長(zhǎng)度 ，斷層走 向 102176。傾角 60176。中 37 孔于孔深 ～ 見斷層破碎帶，缺失山西組地層約 32m，二 1 煤層斷失；中 34孔于孔深 ～ 見斷層破碎帶，缺失下石盒子組中部地層約 36m。 中五斷層：位于礦區(qū)中部，是九里山主干斷層（ F14）的羽狀斷層之一。斷層走向 95～ 98176。傾角 70176。25 孔在孔深 ～ 見斷層破碎帶，缺失下石盒子組中部地層 約 。該斷層向西延伸漸尖滅，已查明。斷層走向 95～ 98176。傾角 70176。 （二）北東向斷層 區(qū)內(nèi)落差 10m 以上的北東向斷層有 11 條，均為正斷層。也是焦作礦區(qū)的中馬村煤礦、馮營(yíng)煤礦、方莊煤礦、韓王煤礦、演馬莊煤礦、九里山井田、白莊煤礦、及古漢山井田的主要自然邊界。區(qū)內(nèi)延伸長(zhǎng)度 。傾向 298～ 325176。左右。 6－ 01孔于孔深 ～ ，缺失下石盒子組底部及山西組上部地層約57m； 7－ 01于孔深 ～ 見斷層角礫巖，山西組 二 1 煤層上部地層直接與奧陶系灰?guī)r相接觸，二 1 煤層斷失，缺失山西組中下部、太原組、本溪組及奧陶系上部灰?guī)r共約 185m；馬 35 孔下石盒子組與太原組上部地層接觸，二 1煤層斷失，缺失地層 80m；馬 42孔二 1 煤層底板遇斷層 ,缺失太原組地層 40m；馬 21孔及 53孔二 1 煤層底板遇斷層，缺失太原組及本溪組地層分別約 80m、 70m。 （三）北西向斷層 區(qū)內(nèi)落差 以上的北西向斷層共 10 條，均為正斷層。斷層走向 282～ 288176。傾角 70176。區(qū)內(nèi)中 64孔在孔深 ～ ，下石盒子組下部巖層與奧陶系馬家溝組接觸，二 1煤層斷失，缺失地層約 ；中 13 孔在孔深 ～ 處見斷層破碎帶，缺失下石盒子組中下部地層約 ；中 82孔缺失下石盒子組中下部地層約 ；河南理工大學(xué)采礦工程專業(yè) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 在韓王井田有萬(wàn) 7萬(wàn) 7萬(wàn) 7萬(wàn) 78 孔間接控制。 中一斷層：位于鳳凰嶺斷層北部，與鳳凰嶺斷層大致平行。斷層走向 270～ 296176。傾角 60176。中 70 孔在孔深 ～ 見斷層破碎帶，二 1煤層斷失，缺失山西組中下部及太原組上部地層約 ；中 72 孔在孔深 見斷層破碎帶，缺失下石盒子組下部地層約。該斷層?xùn)|南端交于九里山斷層，西北方向延伸 尖滅，已查明。延伸長(zhǎng)度約 。傾向 190～ 213176。左右，落差～ 。斷層北西端交于李貴作斷層，東南端交于九里山斷層，已查明。 表 1— 1 斷層 名稱 性質(zhì) 走向 傾向 傾角 落差 延展 長(zhǎng)度 控制程度 可靠程度 九里山 正斷層 NE NW 70176。 18 630 8A+2B+2C 可靠 DF1 正斷層 東西 S 75176。 7 90 2A+B 可靠 DF3 正斷層 東西 S 70176。 5 190 3A+2B 可靠 DF5 正斷層 NE SE 65176。 3 110 3B DF7 正斷層 NE SE 75176。 6 200 1A+1B+1C 較可靠 DF9 正斷層 NW NE 65176。 3 100 1A+2C DF11 正斷層 東西 S 65176。 8 250 3A+1B+1C 可靠 DF17 正斷層 NE SE 75176。 3 100 1B+2C DF23 正斷層 NW NE 70176。 4 170 1A+2B+1C DF25 正斷層 NE SE 65176。 3 70 3B 河南理工大學(xué)采礦工程專業(yè) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 煤層 （一）煤系地層 礦區(qū)內(nèi)含煤地層為石炭系上統(tǒng)太原組、二疊系下統(tǒng)山西組，含煤地層總厚 ，太原組為一煤組，山西組為二煤組。其中山西組下部的二 1煤層為全區(qū)可采煤層，太原組下部的一 2煤層為大部可采煤層，一5煤層為局部可采煤層，可采煤層總厚 ，可采含煤系數(shù)為 %。 一 5煤層位于太原組中部，上距二 1煤層 ，距 L8 石灰?guī)r ，下距 L2石灰?guī)r 。 一 2煤層位于太原組底部，上距二 1煤層 ，距 L8石灰?guī)r ，距一 5煤層，煤層厚度為