采矿 毕业设计第一章.docx

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采矿毕业设计第一章

前言

采矿毕业设计是采矿专业全部教学进程中的最后一个环节。

它是我在完成本专业教学计划规定的学习内容之后，通过综合运用各学科的理论知识，根据平顶山十一矿的实际情况,对其进行的系统化设计，这对提高我们理论分析和解决采矿工程技术问题的能力有着现实意义，所以这也是采矿专业的核心内容。

“平顶山十一矿采矿专项初步设计”是在我搜集、整理和运用资料的基础上，通过贯彻执行《矿产资源法》、《煤炭法》、《煤炭工业技术政策》、《煤矿安全规程》、《煤炭工业矿业设计规范》之后，再进行井田开拓、准备方式及采煤方法的选择和矿山运输、提升、排水及通风的设计计算。

所有这些都着重培养我们分析问题、解决问题的综合能力和撰写技术文件、绘制工程图件的基本技能。

衷心感谢院领导和采矿教研室的老师的帮助和辅导，尤其要感谢我的导师——刘少伟老师，在这一个半月里，正是他认真、耐心、详细的辅导，才使我能按时、按质的完成毕业设计。

由于本人知识水平和知识范围的限制，设计中难免有不当和错误之处，恳请批评指正。

摘要

本设计是根据平顶山十一矿井的实际情况进行的初步设计。

设计井田面积为2239km2，矿井设计生产能力120万t/a。

井田内地质结构简单，煤层赋层较深，倾角较小，平均煤层厚度4.01m，瓦斯涌出量相对较大，矿井涌水量大。

设计主要对矿井开拓方式、准备方式、采煤方法进行了初步设计，采用立井两水平上下山开拓方式，盘区式带区式准备方式，单一走向长壁采煤方法，综合机械化采煤工艺。

另外对矿井运输、通风、排水等生产系统进行了设备选型计算，对矿井各个生产系统的生产过程进行了描述，并对矿井生产环节之间的相互联系和制约关系进行了有关说明。

在设计过程中，尽量采用先进的技术和设备，提高矿井的机械化装备水平和生产效率。

关键词：

立井多水平上下山开拓带区盘区式准备单一走向长壁采煤法综采工艺

第一章矿井概况及井田地质特征

第一节矿井概况

一、位置与交通

十一矿位于平顶山市区西北13km处，行政区划属平顶山市湛河区和宝丰县共同管辖。

矿井地理坐标为东经113°8′26″～113°11′15″,北纬33°47′30″～33°51′20″。

依据中华人民共和国国土资源部颁发采矿许可证（证号：

1000000140056）划定区域范围，井田范围由136个拐点坐标圈定（其中扣除67点圈定的富达煤矿、杨官营六矿、连庄三矿、杨官营三矿、杨官营二矿、连庄二矿1、连庄二矿2、薛庄镇三矿、香山阳煤矿西井、薛庄一矿、连庄煤矿、香山阳煤矿、王庄煤矿、周庄镇第三煤矿等小煤矿范围），矿井采矿证范围内最大面积为16.68Km2。

井田范围内各煤层边界拐点坐标详见表1.2-1。

法定开采煤层六（丙）组煤、五（丁）组煤、四（戊）组煤、二（己）组煤。

井田东起50勘探线（其中六（丙）、五（丁）、四（戊）组煤层与平煤五矿为邻，二（己）组煤层在-280m煤层底板等高线以浅与平煤香山公司为邻，以深与平煤五矿为邻），西至59勘探线（59线以西未采动），南起各煤层露头〔其中54至55勘探线之间-100m以浅的二（己）组煤层划归地方小煤矿－岳庄煤矿开采，55～59勘探线之间六（丙）、五（丁）、四（戊）、二（己）煤层分别以-300m、-500m、-550m、-700m为南界，与地方煤矿香山矿相邻〕，北至六2（丙3）、五（丁）、四（戊）、二（己）组煤层-800m底板等高线；东西走向长5.88Km，南北倾向平均宽2.84Km。

井田内国铁有孟（庙）平（顶山）支线与京广铁路干线连接，平（顶山）宝（丰）支线与焦枝铁路相接，平（顶山）舞（阳）支线与地方小铁路漯（河）南（阳）支线连接。

平煤集团公司自营矿区铁路专用线在核查区南部通过，专用线分别在平顶山、宝丰与国铁相接。

311国道通过井田南部。

另外，县县间公路和简易公路纵横交错，与周围各县市均可相通，交通甚为畅达、便利（见图1.2-1）。

地形与河流

一平顶山矿区处于伏牛山东端与华北大平原西南缘的交接部位，地势西高东低，西部为低山丘陵，东部过度为冲积平原。

2、十一矿井田位于平顶山矿区的西南缘，属剥蚀残余丘陵地貌单元。

井田北部为三叠系刘家沟组组成的红石山、蜘蛛山、香山、莲花盆等丘陵山体，山体呈北西~南东向展布，山脊标高+227.3～+320.4m；山体南坡为褶裙状坡洪积层及二叠系平顶山砂岩组成的艾山，弹花锤等剥蚀残丘，标高+245.6～+130.0m；南北向冲沟较为发育，沟深2.0～3.5m。

井田南缘为寒武系灰岩组成呈北西～南东向展布的剥蚀残丘（青石山）和垄岗，标高+110～+176.1m；井田南中部为剥蚀残丘，垄岗与坡洪积层之间由冲洪积层组成的北西～南东向槽形谷地，标高+110.0～+140.0m，地势较平坦，谷地最高处位于55勘探线附近，东西两侧逐渐变低。

3、气候与气象

本区属南暖温带季风区半干旱大陆气候。

据平顶山气象站历年降雨量观测资料，年平均（43年平均）为732.8mm，年最大降雨量1322.6mm（1964年），年最小降雨量373.9mm（1966年）。

雨量多集中6～9月份，约占全年降雨量的38.42％；其中月最大降雨量可达379.2mm（1995年7月），日最大降雨可达234.4mm（1958年6月30日）。

另据平顶山气象站

历年观测资料，年平均（26年平均）气温14.9℃，冬季寒冷多西北风和东北风，西北风风速最大可达24.0m/s，元月份气温最低，平均为1.0℃，极端最低气温为-18.8℃（1955年1月30日），最大冻土深度14.0cm（1977年1月30日），最大积雪深度22.0cm（1954年11月26日）；夏季炎热多东北风和东风，东北风风速最大可达24.0m/s，七月封气温最高，平均为27.7℃，极端最高气温为42.6℃（1966年7月19日），年平均气压100560Pa，极端最高气压103990Pa（1970年1月4日），极端最低气压97890Pa毫巴（1956年8月3日）；年平均蒸发量1880.4mm，年最高蒸发量2825.0mm（1959年），年最低蒸发量1490.5mm（1964年）。

该区河流属淮河水系，较大河流有沙河和汝河，发源于伏牛山东麓。

自西向东分别流经平顶山矿区的南部和北部，其中沙河位于十一矿井田以南5.8km，汝河在井口以北12.5km，沙河与汝河在平顶山矿区东部马湾附近汇合后称沙汝河。

沙河、汝河流经平原处，由于河床坡度减缓，河床变浅，汛期容易泛滥成灾，据历年沙河、汝河水文观测站资料，其流量随季节性变化明显，汛期为6～9月份占全年迳流量的64～71％，枯水期为头年12月至来年2月，占全年迳流量的2.3～4.6％（见表1.3-1）。

除沙河汝河外，本区还有两条主要小河，即湛河和清肠河，但均在十一矿井田范围以外。

湛河（又名乌江河）是沙河主要支流之一，位于沙河以北，其上游在十一矿井口以南约2km，其间有青石山丘陵垄岗作为分水岭与井田相隔，中下游流经平顶山矿区南缘，在矿区东部张庄附近汇入沙河。

在沙河上拦河建库的白龟山水库之北干渠和西干渠未与湛河沟通之前，湛河流量随季节性变化，其流量为0.996～7.3m3/s，洪水期河水可溢出两岸淹没农田，在中游诸葛庙大营一带洪水位标高为+87.57m（1953年）。

表1.3-1历年沙河、汝河水文要素一览表

河流名称

测站

年迳流量

汛期

（6～9月）

枯水期

（12～2月）

流量

（m/s）

最高水位标高

（m）

最大

最小

多年平均

迳流量（亿m3）

占全年（%）

迳流量（亿m3）

占全年（%）

最大

最小

平均

沙

河

昭平台

12.77

（1964）

0.957

（1966）

5.972

4.240

71

0.297

2.3

19.94

白龟山

22.95

（1964）

1.497

（1966）

9.505

6.730

71

0.597

2.6

5290

0.8

30.14

106.21

汝

河

襄县

29.90

（1964）

1.979

（1966）

10.574

6.396

64

1.054

4.6

3040

0.8

33.53

79.73

沙汝河

马湾

65.65

（1964）

3.619

（1966）

22.005

14.340

65

1.656

2.5

69.78

66.66

清肠河位于十一矿井口以北约8km，其间有红石山、香山作为分水岭与井田相隔，是汝河的主要支流之一，流向北东，在士庄街附近汇入汝河，其流量一般不大，但遇雨季洪水暴发，亦可淹没两岸农田。

白龟山水库位于十一矿井口以南5.8km，是区内最大的地表水体之一，拦河大坝标高+109.0m，总库容7.5亿m3，设计千年一遇洪水位+107.0m，其库容6.49亿m3，建库以来实见最高洪水位+103.0m（1975年8月8日），库容5.73亿m3。

拦河大坝设有7孔泄洪闸，最大泄洪能力为6450m3/s，1975年8月8日泄水量为3660m3/s。

在水库北侧人工开挖的北干渠和西干渠与湛河沟通，用于调节水量，当洪水期或灌溉季节开闸放水分洪或农田灌溉，调节库容为3.21亿m3，（兴利水位+103.0m）。

北干渠历年开闸放水最大流量167.0m3/s，年平均流量1.65～6.58m3/s，年迳流量0.521～2.15亿m3；西干渠（珠砂洞附近）历年开闸放水最大流量4.11亿m3，年平均流量0.31～1.05m3/s，年迳流量0.0965～0.344亿m3。

需要指出的是：

十一矿井田范围内无天然河流和水库，仅在井田北部有一些南北向季节性水流冲沟，地表排泄条件良好；在井田南部，沿寒武系露头北侧有一条排水沟，矿井排水及雨季地表水沿排水沟由西向东至井营附近注入湛河。

四、地震

第2节据有关资料统计，平顶山周围历史上发生有感地震共27次，除1924年2月4日张潘地震，震级5

级，震中烈度7度，震情记载为“张潘店（今临颖县城北20Km，平顶山市东北67Km处的张潘街）民舍皆倾覆，被伤者无数，民野宿”，属破坏性地震外，其余26次为1960年至1996年发生的小震，震级1.5～2.8级，无破坏性。

根据国家质量技术监督局发布“中华人民共和国国家标准GB18306—2001《中国地震动参数区划图》”焦作市地震动峰值加速度g为0.1，本区地震峰值加速度为0.05g，对应的地震基本烈度为Ⅵ度，地震设防应为Ⅵ。

如图1.3-2所示，表1.3-2为地震动峰值加速度分区与地震基本烈度对照表。

第3节表1.3-2地震动峰值加速度分区与地震基本烈度对照表

地震动峰值加速度分区g

＜0.05g

0.05g

0.1g

0.15g

0.2g

0.3g

≥0.4g

地震基本烈度值

＜Ⅵ

Ⅵ

Ⅶ

Ⅶ

Ⅷ

Ⅷ

≥Ⅸ

图1.3-2中国地震动峰值加速度区划图

第4节地质特征

一，地层

1在精查阶段及1987年十一矿矿井地质勘探报告，地层均划分到了组，受当时对地层的认识及划分标准所限，组与组之间的地层界限划分与现在不尽相同，且把平顶山砂岩段单独作为二叠系上统的一个组，相当于现在通用的二叠系上统石千峰组。

1997年十一矿补充勘探暨矿井地质报告，将地层划分到组，其分法与现在基本相同。

但上述报告都未将石炭系本溪组单独划出来。

本报告依据河南省石炭、二叠系各组地层通常划分方法，进行了系统划分。

将太原组一1煤层底界面作为本溪组与太原组的界线，砂锅窑砂岩底作为山西组地层与下石盒子组地层界线，将田家沟砂岩底作为下石盒子组与上石盒子组界线。

二，构造

本次报告共查明十一矿井田范围内落差大于、等于20米的断层7条，即锅底山正断层（F1）、凤凰岭逆断层（F2）、张庄逆断层（F3）、边庄逆断层（F4）、岳庄逆断层（F5）、上王庄逆断层（F6），平均每平方公里0.42条，除了锅底山断层为高角度正断层外，其他断层均为逆断层，断层倾角在20°～67°之间，锅底山断层落差大于100m，其他断层落差均小于100m，另外在采区内见到落差小于10m的断417条，小断层多成组出现，排列规律较明显，对矿井正常开采有一定影响。

报告阐述了矿区内地质构造特征，对规模较大的断层进行了描述，通过对钻孔和矿井生产揭露资料分析，认为原来解释的艾山逆断层与张庄逆断层为一条断层，总结了构造对煤层厚度、煤层赋存范围的影响。

3、煤系及煤层，煤质。

按中国煤炭分类国家标准《GB5751-86》：

六2煤层为高灰、中热值、中高硫、特低磷、中强~强粘结性、较高软化温度灰、较高流动温度灰、极难选的气煤；五22、五21、四2煤层为中灰、特低硫、特低磷、中热值、中强粘结性、较高软化温度灰、较高流动温度灰、极难选的1/3焦煤、可作为炼焦配煤；四3煤层为高灰、低硫、特低磷、中热值、中强粘结性、极难选的1/3焦煤，较高软化温度灰、较高流动温度灰、可作为动力用煤；二2、二1煤层为低灰、特低硫、低磷、高热值、中强~强粘结性、较高软化温度灰、较高流动温度灰、中等可选的1/3焦煤、是优质的炼焦用煤；一4煤层为低灰、高硫、高~特高热值、强粘结性、极难选的肥煤，全硫含量高，且主要为有机硫，难以洗选，不能单独作为炼焦配煤，脱硫后可作为动力用煤。

煤质特征表1-2-1

煤层

煤类

原煤分析

浮煤分析

质量分级

水分

Mad

（%）

灰分

Ad

（%）

发热量Qgr,v,d（MJ/kg）

水分

Mad

（%）

灰分

Ad

（%）

发热量

Qgr,v,d（MJ/kg）

灰分分级

发热量分级

六2

QM

0.39~1.91

1.18（18）

17.76~30.11

26.10（18）

23.51~26.46

24.92（6）

0.69~1.70

1.22（18）

10.18~15.59

13.21（18）

29.68~31.29

30.40（7）

高灰煤

中热值煤

五22

1/3JM

0.72~2.63

1.74（12）

16.05~40.95

28.57（12）

19.12~28.88

23.83（7）

0.64~2.46

1.73（12）

6.71~12.22

9.33（12）

31.24~35.48

35.48（7）

中灰煤

中热值煤

五21

1/3JM

0.67~2.48

1.59（41）

15.62~46.88

25.13（41）

16.98~30.99

24.78（25）

0.76~2.42

1.71（41）

6.51~11.98

9.16（41）

30.32~32.74

31.62（27）

中灰煤

中热值煤

四3

1/3JM

1.10~1.59

1.29（4）

25.63~47.62

32.30（4）

24.10

（1）

1.44~1.88

1.63（4）

13.09~27.33

17.19（4）

30.56

（1）

高灰煤

中热值煤

四2

1/3JM

0.30~3.04

1.40（30）

14.08~34.12

23.83（30）

21.04~27.82

25.21（16）

0.42~1.93

1.35（30）

5.63~21.38

10.36（30）

26.72~33.21

31.28（19）

中灰煤

中热值煤

二2

1/3JM

0.52~1.47

1.16（5）

9.12~15.31

11.32（5）

29.86~31.75

30.81

（2）

0.86~1.78

1.39（5）

4.05~7.42

5.75（5）

30.04~36.13

32.72（5）

低灰煤

特高热值煤

二1

1/3JM

0.48~2.36

1.23（62）

6.67~29.24

14.63（62）

23.34~32.49

29.21（41）

0.29~2.43

1.22（61）

3.38~14.13

6.75（61）

30.08~34.41

33.00（44）

低灰煤

高热值煤

一4

FM

0.47~3.45

1.04（11）

10.15~26.22

15.77（18）

30.16

（1）

0.56~1.79

1.01（11）

4.13~9.01

5.64（11）

33.56~34.38

33.83（3）

低灰煤

特高热值煤

表4.2.2-2各煤层硫、磷统计结果表

煤层

煤类

全硫St,d（%）

按标准折算后的平均硫分St,d（%）

质量分级

磷Pd（%）

质量分级

原煤

浮煤

六2

QM

1.74~3.80

2.56（10）

0.89~1.46

1.16（9）

2.11（5）

中高硫煤

0.002~0.008

0.005（4）

特低磷煤

五22

1/3JM

0.24~081

0.54（9）

0.33~0.89

0.46（9）

0.48（7）

特低硫煤

0.005~0.006

0.006

（2）

特低磷煤

五21

1/3JM

0.23~1.14

0.43（30）

0.27~0.65

0.37（30）

0.42（25）

特低硫煤

0.002~0.006

0.004（4）

特低磷煤

四3

1/3JM

0.52

（1）

0.67

（1）

0.68

（1）

低硫煤

0.008

（1）

特低磷煤

四2

1/3JM

0.20~0.78

0.36（18）

0.28~1.04

0.43（18）

0.39（21）

特低硫煤

0.002~0.009

0.006（4）

特低磷煤

二2

1/3JM

0.40~0.55

0.47（3）

0.38~0.44

0.42（6）

0.43（3）

特低硫煤

二1

1/3JM

0.20~1.00

0.36（47）

0.25~0.75

0.37（47）

0.29（41）

特低硫煤

0.003~0.019

0.010（7）

低磷煤

一4

FM

3.49~4.64

4.09（5）

4.03~4.84

4.45（4）

3.31

（2）

高硫煤

表4.2.2-3各个煤层原浮煤挥发分测试结果统计表

煤层

六2

五22

五21

四3

四2

二2

二1

一4

原煤挥发分Vdaf（%）

20.71~48.41

40.12（30）

22.20~42.24

36.23（20）

26.71~43.17

36.73（65）

19.93~56.45

38.06（31）

31.34~42.97

36.58（54）

31.00~41.20

36.72（28）

28.86~39.48

32.96（81）

32.84~39.06

35.70（18）

浮煤挥发分Vdaf（%）

30.55~43.64

39.69（24）

33.26~37.34

34.92（19）

29.36~46.81

35.24（58）

33.44~39.79

36.40（21）

33.50~40.10

36.37（45）

30.04~39.69

36.16（25）

28.96~37.29

32.23（75）

31.78~38.00

35.29（17）

五水文地质

一．概况：

4、水文地质：

分别采用比拟法和大井法预测了矿井涌水量，比拟法是根据浅部水平涌水量推测而来，大井法是根据概化后的数学模型所计算的，本区抽水孔多分布在矿区浅部，参数的代表性差，可能会存在误差。

考虑十一矿涌水量实际情况，推荐比拟法预算矿井正常涌水量562m3/h、最大涌水量1124m3/h作为矿井设计的主要参考依据。

六其他开采技术条件

1、瓦斯：

1）瓦斯：

2006年鉴定结果表明，矿井相对涌出量为9.22m3/t,绝对涌出量为32.17m3/min，为高瓦斯矿井。

1998～2006年矿井瓦斯相对涌出量为5.12～9.22m3/t,绝对涌出量为10.01～32.17m3/min，二氧化碳绝对涌出量7.47~11.74m3/min，相对涌出量2.53~5.44m3/t。

在瓦斯的涌出形式上，以采煤面和掘进面为主。

全井田五21、四2、二1煤自上而下甲烷成分由低变高，甲烷含量由小变大，五21、四2、二1煤层甲烷含量变化都存在着随着埋藏深度的增加而增大。

受煤层厚度、沉积环境、地质构造等因素影响，瓦斯在空间分布上也具有明显的不均匀特点。

2）煤尘爆炸性：

2006年经平煤（集团）公司通风实验室测试鉴定五21（丁6、丁5-6）、四2（戊9-10）、二1（己16-17）煤均属有煤尘爆炸性危险煤层。

3）煤层自燃：

五21（丁6、丁5-6）、五22（丁5）煤发火期一般为2～3个月，煤的自燃等级为Ⅱ级，四2（戊9-10）煤发火期一般为2～3个月，煤的自燃等级为Ⅱ级，二1（己16-17）煤发火期一般为1个月，煤的自燃等级为Ⅱ级，全矿井自燃危险性为容易自燃

2、本次矿井地质报告编制将以往见煤钻孔资料进行了整理，重新对见煤点按现行标准进行了评级，以便在今后工作中使用。

3、对储量的可靠程度和储量利用的技术经济合理性作出了评价，按新的《固体矿产资源/储量分类》标准进行资源/储量估算。

本次对储量级别及块段重新进行了划分计算，块段面积由计算机自动测算，精度较高。

截至2006年12月31日，本次全矿井范围内共获得各煤层（111b）+（121b）+（122b）+（331）+（332）+（333）+（334）?

类资源储量50529×104吨（含St.d＞3％的资源量1464×104吨），其中（111b）类资源储量7589×104吨，（121b）类资源储量154×104吨，（122b）类资源储量20186×104吨，（331）类资源储量717×104吨，（332）类资源储量5995×104吨，（333）类资源储量8433×104吨，（334）？

类资源储量7455×104吨；气煤类资源储量5714×104吨，1/3焦煤类资源储量43384×104吨，肥煤类资源储量1431×104吨。

采矿证边界范围内各煤层估算总资源储量17286×104吨；矿井最大边界（五煤边界）与各煤层采矿证边界之间范围内各煤层估算总资源储量13783×104吨；矿井深部范围内各煤层估算总资源储量19460×104吨。

4、依据地质、水文地质特征，对今后开采技术条件作出了评价。

根据《矿井地质工作手册》矿井地质条件分类标准，对该矿的矿井地质条件类型评定如下：

（1）地质构造的复杂程度为IIa类；

（2）主要可采煤层稳定程度为IId型；（3）煤层顶、底板为IIe；（4）煤层倾角为（IIf）。

综合评定十一矿为II类矿井，即II—IIaIIdIIef。

根据煤炭部《矿井水文地质规程》中有关矿井水文地质类型划分原则，目前十一矿矿井水文地质条件为以底板岩溶含水层进水为主，顶底板间接进水的水文地质条件复杂型矿井。

二，存在的主要

1、本区构造条件较简单，褶曲不甚发育，断裂构造较稀疏。

但根据浅部采掘工程揭露资料看，落差小于5m的断裂构造比较发育。

因此，在向深部延伸开采时，要边探边采，对构造进行验证和控制，指导生产，减少浪费，确保安全。

2、对于锅底山断层、凤凰岭断层深部控制程度较低，要根据生产需要，采用地震等物探手段进行控制。

3、由于目前的矿井范围与早期精查勘探报告及1987年矿井地质报告井田