果园煤矿扩建设计1学士学位论文Word文件下载.docx
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答辩委员会主任签字:
年月日
摘要:
果园煤矿位于云南省凤庆县,瓦斯等级鉴定为低瓦斯矿井,矿井资源储量为41002.9kt,本设计设计矿井生产能力为600kt/a,服务年限为4.8年,矿井开拓方式为平硐开拓,三个井筒,分别为主平硐,轨道上山和回风斜井,矿井划分为一个水平,水平划分为两个采区,主要开采M2、M4煤层。
关键词:
果园煤矿毕业设计井田概况平硐开拓采煤方法通风方式
第一章 井田概述及地质特征
第一节 矿井概述
一、交通位置
矿区位于云南省凤庆县西南方向,行政区划隶属凤庆县营盘镇大乃坝村。
矿区至凤庆县城公路里程为120km,其中县城至习谦为省道,习谦至营盘镇及矿区为县乡道路,矿区与永德县亚练乡和昌宁县勐统镇相连,交通尚属便利。
附图1—1—1煤矿工程项目地理位置图。
煤矿工程项目地理位置图
图1-1-1
二、自然地理
1、地形地貌
凤庆县位于滇西南横断山脉纵谷区及中山宽谷亚区,属横断山脉余脉,境内群山连绵,山川相间,地形起伏多变,地表坡度一般为25°
~35°
,县境内最高点黄竹岭,海拨3098m,勐统河出境处最低,海拨900m。
2、河流澜沧江从境内流过,河流属澜沧江、怒江两大水系,水系流域切割密度为0.19km/km2,年径流深为300~700mm。
矿区西南部冲沟为矿区最低浸蚀基准面,其标高为958m。
矿区内无较大的地表水体。
3、气象及地震
凤庆县总体上属低纬高原(林地)中亚热带季风气候,有“雨热同季、气候温和,日照充足,冬暖夏凉”的特点。
地带性气候垂直分布典型,小区气候突出,通常可分为河谷热区、半山温热区、高山冷凉区三个气候分区。
年平均气温16.5℃,最高年平均气温22.7℃,最低年平均气候12.3℃。
年极端气温高达32.1℃;
最冷为1月平均气温12.9℃,极端最低气温2.1℃。
年平均降水量1287mm,一般5~10月为雨季,降水量1069mm,占年平均降水量的83%。
年平均蒸发量1137mm,年平均相对湿度为68%。
凤庆县域属泥石流滑坡崩塌强度为中度活动区,凤庆县地处腾冲耿马地震带,为地震活动频繁区。
1988年11月耿马~澜沧发生强烈地震波及该县,其震级和烈度分别为4.1级和7度。
根据《中华人民共和国国家标准GB50011—2001建筑抗震设计规范》,该矿区抗震设防烈度为8度,设计地震动峰值加速度为0.2g。
三、凤庆县经济概况
凤庆县地处东经99°
31′~100°
13′,北纬24°
13′~25°
02′之间。
全县总面积3451km2。
2000年末全县总人口42.1万人,其中农业人口39.4万人,境内少数民族主要有彝、傣、苗、回、傈僳、佤、壮、纳西、哈尼、景颇、满、拉祜、布朗族等,少数民族占总人口的30.5%。
农业以种植玉米及水稻为主,经济收入来源于核桃、甘蔗、茶叶、烟叶等作物。
工业以糖、茶、水泥及水电为主。
凤庆是驰名中外的“滇红”茶发源地,全县乡乡种茶,同时也是云南重要的干果基地,“云电外送”重点工程小湾电站也已部分投产运营。
矿山开采所需之电、木材、建材、水泥等,本地区均可供应。
四、矿井目前生产情况
煤矿现为生产矿井,采用平硐开拓。
位于矿区内北东角有井筒两条,一条是主平硐,另一条是回风平硐。
主平硐长240m,回风平硐长145m,支护形式均为木支架支护。
煤矿在+1000m水平沿M2煤层向西掘有一条运输大巷,长约110m,回风大巷(M2)沿+1020m标高开掘,长约180m,也为木支架支护。
在运输大巷布置上山开采M2煤层,沿煤层布置走向长壁回采工作面进行回采。
采煤工艺为:
爆破或手稿落煤,人工装车,平巷采用人力推车运输,开采标高+1000m~+1043m,形成采空区面积约4.32万m2。
矿井原采用中央并列式通风。
五、现有水源、电源情况
1、水源
该矿生产用水取自溪沟流水及当地泉水,可以满足该矿井生产生活需要;
生活用水取自自打井水。
2、电源
矿井为双回路电源线路供电。
一回路供电电源接自营盘变电所,从该所以10kV的LGJ-50型架空线接入矿井地面10kV配电所;
另一回路供电电源接自昌宁更嘎河变电所,从该所以10kV的LGJ-35型架空线接入矿井地面10kV配电所。
第二节地质特征
一、地质构造
1、地层
矿区地层简单,盆地内均为新生界沉积,新生界包括第三系和第四系。
第四系(Q):
该层厚0~15m;
上第三系上新统(N2):
层厚150~300m;
上第三系中新统(N1):
该层厚60~200m;
三叠系(T):
厚度不详;
下古生界(PZ1):
变质岩组合,厚度不详。
2、构造
煤矿开采范围内,无大的断裂、褶皱构造,但由于受区域构造的影响,煤矿开采的煤层起伏性大,煤矿在开采中要引起重视。
总体上看,矿井构造属简单类型。
第三节煤层特征
1、煤层
矿区内的主要可采煤层为:
M2、M4。
M2煤层:
距上覆地层上新统(N2)砂砾岩下界面一般平均相距10m。
煤厚0.10m~1.96m不等,煤层结构复杂,常由两个复煤层组成,含夹石0~6层,夹石为灰色泥岩及炭质泥岩,顶板多为疏松的炭质岩或泥质粉砂岩。
在钻孔和槽探揭露的四个可采见煤点中,平均纯煤厚1.0m。
M4煤层:
距基底三叠系(T)约7~80m,煤厚0~5.51m不等。
煤层厚度变化大,结构复杂,含夹石0~7层,夹石为炭质泥岩,顶板为疏松的砂岩或泥质粉砂岩,间接顶板多为疏松的砂砾岩。
在槽井探和钻孔揭露的8个可采见煤点中,平均煤厚为1.4m。
各可采煤层特征详见表1—2—2:
“可采煤层特征表”。
表1—2—2可采煤层特征表
项目
煤层
编号
煤厚(m)
倾角
(°
)
间距
夹矸
层数
视密度
顶底板岩性
稳定性
两极值
───
平均值
M2
0.1~1.96
1.0
12~16
0~6
1.40
顶板岩性以泥粉砂岩、泥岩和炭质泥岩为主,岩石胶结度较高,以半坚硬岩为主;
底板多为泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩,岩层稍具一定的可塑性。
不稳定
M4
0.0~5.51
1.4
50~60
0~7
顶板岩性以泥岩、泥质粉砂岩为主,以半坚硬岩为主;
底板为泥岩、砂质泥岩及泥质粉砂岩为主。
2、煤质
黄果园煤矿煤质经肉眼观察呈黑色,黑褐色至褐黑色,光泽暗淡。
煤岩组份以暗煤为主夹镜煤条带。
层状构造,常有薄片状泥质夹层,具细条带状和中条带状结构,内生裂隙不发发育,具阶梯状和贝壳状断口,断口粗糙,呈块状,脆度较大,坚硬,比重较大,煤岩宏观类型为暗煤。
原普查勘探报告对M2和M4煤层分别作了分析,煤层挥发份Vr平均值为51%(>
37%),发热量Q
平均值为18MJ/Kg(<
24MJ/Kg),该矿区煤层煤化程度低,在空气中易风化碎裂,发热低,挥发份高,按《中国煤炭分类国家标准GB5751-86》,该矿区煤种为褐煤(HM)。
经过采样化验,M2,M4号煤层主要煤质指标见表1—2—2。
表1—2—2矿井可采煤层煤质特征
分析值
Ag(%)
Vr(%)
S
(%)
Q
(卡/克)
最小值-最大值
8.4-37.62
51.16-54.65
2.63-8.11
3532-5638
平均值(煤样数)
26.24(5)
53.23(5)
5.41(5)
4171(5)
17.61-36.77
51.84-56.66
2.34-8.71
3786-4794
25.17(10)
52.94(10)
4.75(10)
3414(10)
H
(%)
T
AS2O3(PPm)
10.78-20.23
10.6
55.7
15.79(4)
10.6
(1)
55.7
(1)
13.91-23.16
5.58-7.92
114.8-239.8
17.01(9)
6.77(7)
168.6(3)
由此可见,M2,M4煤层属富灰、高硫、含有不同程度的腐植酸,发热量低的褐煤(HM)。
此类煤一般用作燃料使用,也可作为加压气化、低温干馏的原料,并可用来萃取褐煤蜡。
三、瓦斯、煤尘、煤的自燃性及地温等情况
1、瓦斯
2007年月1月1日,云南省煤炭工业局对黄果园煤矿进行了瓦斯等级鉴定(鉴定证书编号YM06-1604),审定结论为:
该矿井最大瓦斯相对涌出量为6.910m3/t,最大绝对瓦斯涌出量为0.2m3/min,最大相对二氧化碳涌出量为13.82m3/t,最大绝对二氧化碳涌出量为0.40m3/min同,根据《煤矿安全规程》第133条,认定该矿井为低瓦斯矿井
2、煤尘爆炸危险性
2005年9月22日煤炭科学研究总院重庆分院受业主委托,对M2煤层回采工作面煤样作了煤尘爆炸性鉴定,其火焰长度>400mm,结论为该煤矿有煤尘爆炸性。
M4煤层未做鉴定。
根据矿井历史开采情况,M4煤层煤尘有爆炸倾向性。
本设计M4煤层按煤尘有爆炸性设计。
3、煤尘自燃发火倾向
2005年10月21日煤炭科学研究总院重庆分院,对M2煤层回采工作面煤样作了煤自燃倾向性等级鉴定,结论为:
煤自燃倾向为一类,容易自燃。
根据矿井历史开采情况,M4煤层有自燃发火倾向性,本设计M4煤层自燃倾向性按一类,容易自燃煤层设计。
4、地温情况
本区属地温正常区。
四、水文地质
1、井田水文地质
(1)、含隔水层水文地质
第四系(Q)含水性,该层以洪积、坡积砾石和浮土为主,且厚度和分布极不均匀,主要受地势影响,表现出浅地表不均匀局部含水特性。
上第三系上新统(N2)地层含水性,属裂隙弱承压含水层。
以砾岩、粉砂岩、泥岩为主,厚度大于150m,砾岩和砂岩中发育少量裂隙。
该岩组多分布于矿区的中部和东部,经大部分钻孔涌水量很微小,钻进时井液消耗量0~0.15m3/h,一般为0~0.013m3/h,为不消耗~微消耗,未见涌水。
上第三系中新统(N1),矿区相对隔水层。
岩性以泥质粉砂岩、泥岩及砂砾岩为主,偶夹透镜状砂砾岩,厚度大于60m。
钻进时井液消耗量0~0.10n3/h,一般为0~0.01m3/h,为不消耗~微消耗,未见涌水。
(2)、矿床充水因素
矿区内无大的地表水体供给,与小溪流水联系也不甚紧密,矿井排水量季节性变化不大。
矿区充水水源主要是大气降水补给,沿含水层径流,蚀源区的地下水通过可能存在的裂隙带与含水层沟通,也部分补给含水层。
这些水源主要从裂隙、无盖层的煤层露头等部位缓慢渗入矿井。
当含水层被切割、剥蚀,其中的地下水以泉的形式补给地表水。
排泄方式主要是靠下泄泉、蒸发、泄流地表等。
对煤层开采影响的主要因素是煤层顶板的疏松砂岩、砾岩中所含的层间孔隙水。
如前所述,矿区主要煤层位于
相对隔水层中,但煤系地层中的疏松砂岩、砂砾岩和极少量透镜状砂砾岩具有一定的含水性,这成为矿坑的主要充水因素。
但总体上含水岩层厚度不很大,煤层顶板以含炭泥岩和炭质泥岩为主,因而具有较好的隔水性而使该层含水性较弱。
(3)、老窑水文地质情况
矿区已有十多年的开采历史,老窑分布多,现多数老窑已垮塌,坑口绝迹,难以调查清楚。
从开采痕迹来看,多在浅部开采,以平硐居多,斜井较少,平硐一般不积水,但斜井贮水、积水量大,在开采过程中应以重视,对老窑、老采区进行调查,遇到可能贮水地段应采取“探水前进”的方法避免穿水伤害事故发生,矿井开采必须根据实际情况留设足够保护煤柱。
加强探放水工作,确保安全生产。
2、水文地质评价
区内岩层总体向北-北东倾斜,含煤地层岩石胶结程度较高,岩层相变迅速,故含水层一般不连通,岩层间水力联系弱。
充水水源主要为大气降水,地表泄水条件好。
矿区内没有大的河流及沟渠流经,也无其它地表水体;
主要煤层位于N1相对隔水层内,为富水性极弱—富水弱层。
开采煤层标高位于侵蚀基准面之上。
开采范围的扩大可能会带来老采空区及废弃井巷积水。
矿井涌水量为4.6~5.2m3/h,即110.4~124.8m3/昼夜。
干季时水量更小。
综上所述,水文地质条件属简单类型。
五、对地质勘探程度的评述
《储量核实报告》评审意见认为:
1、提交的核实报告内容齐全,章节安排恰当,计算取值合理,文、图编制符合有关规范要求。
2、评审通过黄果园煤矿保有煤炭资源储量645.9kt(其中122b类513.8kt,333类132.1kt)。
3、设计认为存在问题及建议
⑴“报告”未对M4煤层做煤层自燃倾向性鉴定及煤尘爆炸性鉴定,建议矿井必须按相关规定对M4煤层进行煤层自燃倾向性鉴定及煤尘爆炸性鉴定,以便安全生产。
⑵矿区构造发育,但“报告”未查明,建议煤矿生产过程中要注意收集整理资料。
⑶“报告”提供的M4煤层底板等高线与地形地质图中的煤层露头线位置不符。
综上所述,该地质报告已达到详勘要求,可作为设计的依据。
第二章井田境界及储量
第一节、井田境界
根据云南省国土资源厅颁发的《凤庆县黄果园煤矿采矿许可证》,该矿矿区平面范围由5个拐点坐标圈定,井田走向长度为2.2km,倾斜宽度为0.574km,面积为1.2117km2。
煤矿井田范围拐点坐标见表2—1—1:
“黄果园煤矿井田范围拐点坐标表”。
表2―1—1黄果园煤矿井田范围拐点坐标表
点号
X坐标
Y坐标
1
2690450
33557580
2
2690850
33557140
3
2692280
33556360
4
2692550
33556720
5
2690700
33558010
开采标高:
由+970~+1043m
矿区面积:
1.2117km2
该矿四周无矿权设置,无矿权纠纷。
第二节、矿井储量
根据临沧市国土资储备字[2007]48号《关于〈云南省凤庆县黄果园煤矿矿区资源储量核实报告〉矿产资源储量评审备案证明》,截止2006年12月30日经评审通过的煤炭保有地质资源/储量为645.9kt(122b+333),其中122b资源储量513.8kt,333类资源储量132.1kt。
消耗量占矿权区累计探明量的7%。
黄果园煤矿煤矿资源/储量汇总表见表2—2—1。
表2—2—1黄果园煤矿煤矿资源/储量汇总表单位:
kt
煤层
分割属性
资源量类别
累计探明量
消耗量
保有量
合计
备注
证内
122b
252.6
47.5
205.1
337.2
原C级+新增
333
132.1
原D级
308.7
308.7
原C级
561.3
513.8
645.9
原C+D+新增
0
矿井设计计算永久保护煤柱包括村庄煤柱、井田境界煤柱,经计算该矿各种永久保护煤柱为41.5kt,其中村庄压覆保护煤柱29.6kt;
井田境界保护煤柱11.9kt。
矿井扣除井田境界、防水煤柱等永久煤柱损失后,矿井的设计资源/储量为578kt。
根据开拓开采布置,扣除工业场地、井筒、大巷保护煤柱、开采损失(采区回采率M2:
85%;
M4:
80%计算)后,矿井设计可采资源/储量为402.5kt。
详见矿井设计资源/储量及设计可采资源/储量汇总表2—3—1。
表2—3—1矿井设计资源/储量及设计可采资源/储量汇总表单位:
储量
级别
保有
可信度系数
工业
资源量
永久煤柱
设计
井筒
煤柱
大巷
采区
回采率
开采
损失
15%
设计可采
村庄压覆
边界
断层
小计
205.1
/
30.5
4.2
85%
25.56
144.8
132.1
0.8
105.7
101.5
15.2
86.3
29.6
7.7
37.3
271.4
40.5
16.7
80%
42.8
171.4
合计
645.9
619.5
11.9
41.5
578
71
20.9
83.56
402.5
第三章矿井工作制度、设计生产能力及服务年限
第一节、矿井工作制度
本矿井设计年工作日为330d,每天3班作业。
采煤工作面为“两采一准”,两班采煤,一班准备;
掘进工作面为三班掘进。
每天净提升时间16h。
第二节、矿井生产能力分析
1.根据该矿划定范围内井田储量、煤层生产能力、地质构造以及开采技术条件、管理水平、市场供需情况,拟通过扩建,完善生产环节,以使该矿有序、安全、稳产、高效、低耗地进行生产。
该矿井的设计可采储量为402.5kt。
本次设计将矿井生产能力由20kt/a扩建成为60kt/a的井型。
矿井M2煤层平均厚1.0m,M4煤层平均厚1.4m,矿井一个采区,一个工作面,工作面长70m,即可满足60kt/生产能力。
2.矿井服务年限
根据公式T=ZK/(A·
K)
式中:
T——矿井服务年限(a)
ZK——矿井可采储量(kt)
A——矿井设计年产量(kt)
K——储量备用系数(取1.4)
T=402.5/(60×
1.4)=4.8(a)。
第四章 井田开拓
煤矿为生产矿井,采用平硐开拓。
位于矿区内北东角有井筒两条,一条主平硐,另一条为回风平硐。
煤矿在+1000m水平沿M2煤层向西掘有一条运输大巷,长约110m,回风大巷(M2)沿+1020m标高开掘,长约180m。
也为木支架支护。
第一节、井田开拓的基本问题
一、影响本井田开拓的主要因素
1、本区大地构造单元属冈底斯—念青唐古拉山褶皱系、保山~孟连沉降带中段,为滇西幔凹区。
区内断裂发育,褶皱一般规模较小,其构造体系主要为经向构造体系和北东向构造体系。
2、现有工业场地、生产系统较为简单,场地过于狭窄,扩展难度极大。
3、M2煤层被煤矿在矿区北部开采,形成采空区面积约4.32万m2。
采空区至6勘探线之间,9勘探线至南部井田边界之间均为薄化带。
4、M4煤层从井田北部至6勘探线以南约200m为无煤区。
在井田南部有少量薄化带。
5、两主采煤层倾角12°
~16°
,为缓倾斜煤层,层间距较大,约60m。
且两层煤在空间(平面和立面)上都是错开的,难以形成集中布置。
故,较适宜分层布置开采。
6、大乃坝村对M4煤层开采有一定影响。
7、煤层赋存最高标高在+1040m,适宜平硐或斜井开拓的条件。
二、工业场地位置选择和开拓方案
根据上述影响开拓的影素,结合矿井生产现状。
若利用现有工业广场,则地面工业场地较为简单,场地过于狭窄,扩展难度极大,井下开拓开采井巷工程量大,且通风,运输困难。
故,本次设计结合矿井生产能力,地形地貌等因素,重新选择了井口及地面工业广场位置。
根据矿井地形地貌及煤层赋存情况,矿井南翼中部为大乃坝村,居民较多,搬迁费用大,大乃坝村南边冲沟附近地面开阔,但位于矿井可采资源以外(薄化),巷道工程量大。
北边煤炭箐位于矿井可采区域中部,地形较缓,适合建立地面工业广场。
且原有乡村土路改造后既可满足矿井生产生活需要。
由于M2煤层距下部M4煤层50~60m,若先开采M4煤层,则对M2煤层无影响。
因此本设计根据影响井田开拓的因素,同时结合煤层的开采顺序提出以下三个开拓方案进行比选。
其中一、二方案主要从先开采M4煤层考虑;
三方案则是从先开采M2煤层考虑。
一方案:
平硐—上下山开拓,先开采M4煤层。
该方案井口和工业场地位置选择在8勘探线附近,西距ZK81钻空110m开掘一平硐为设计主平硐,承担运煤、运矸、运送材料和人员等任务,井口标高为+1005m,方位角255°
,以该平硐对矿井进行上下山开采。
另外在M4、M2煤层各布置轨道上山(出地表),作为开采上山时的辅助提升,下山时的主提升,而上山中部采用甩车场及石门与+1005m主平硐联系,下部布置井底车场及硐室。
煤炭、材料、设备、人员均通过+1005m主平硐运输。
在各煤层布置各自的回风上山井(出地面),作为矿井的回风井。
整个矿井采用分区式通风。
矿井水平划分为一个水平,即+1005m水平,为上下山开采。
每个煤层为一组进行开采,共为两组。
根据水平和煤组的划分,设计划分为两个采区,即一个煤层为一个采区。
二方案:
斜井开拓,先开采M4煤层。
该方案是利用一方案中的M4轨道上山(出地面)作为主斜井井筒开拓。
主斜井在+970m落平后,布置井底车场及硐室,然后开掘石门与M2运输巷、轨道上山相连,形成系统。
矿井划分为一个水平,即+970m水平。
风井位置和数目、煤层分组及采区划分均同一方案。
矿井北翼开采也同一方案。
三方案:
平硐—上下山开拓,先开采M2煤层。
该方案开拓布置同一方案,不同的是从先期开采的M4调整至M2煤层。
风井位置及个数,水平、采区划分,煤层分组和矿井北翼开采均同一方案。
矿井开拓方式图同一方案。
三个方案的优缺点比较表见表4—1—1。
表4—1—1 方案优缺点比较表
点
缺
优
平硐—上下山开拓
先开采M4
斜井开拓
平硐—上下山开拓
先开采M2
1、已