矿井设计毕业设计.docx
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矿井设计毕业设计
第一章矿井概述
第一节矿井概述
一．矿井所属煤田的地理位置，矿井所在地的交通位置，及交通状况。
汶南井田位于新汶煤田的最东部，矿井地面位置在新泰市汶南镇境内，西距新汶矿业集团公司8.5公里。
地理座标为东经117045’－117049’，北纬35049’－35050’。
汶南煤矿专用铁路往西4公里在东都车站与磁莱铁路接轨，西到磁窑车站与纵贯南北的津浦铁路衔接，北经莱芜与辛泰铁路相连，可畅达全国各地。
此外，尚有东至蒙阴、西至泰安、南至临沂、北至莱芜的公路相通，交通十分方便。
二．写明地形、地势、及地震情况。
汶南井田位于蒙山及莲花山山脉两大分水岒之间的凹地内，为半缓阶地型丘陵，呈东西条带分布，地面标高+185m－+309m，区内冲沟比较发育，东周河及岙阴冲沟分别流经本区西部、中部，构成区主要地表水系，均在南部汇入小汶河，属季节性间歇河流，本区属北温带大陆性气候，历年最高气温为摄氏42.5度，最低气温为零下21.6度。
年最大降雨量为1390.6毫米（1964年），年最小降雨量为450.4毫米（1989年），历年平均年蒸发量为1837.5毫米，降雪积雪一般在每年11月至来年1月，结冰期11月至次年3月，结冰深度0.40—0.8米。
本区气候温和，无严寒酷暑，属半湿润的北温带气候，本区地震烈度为7度。
三．工农业生产情况，及其矿山开发产生很大影响的企业
矿井深部与孙村矿相连，现没有开采，中深部与张庄煤矿相连，按要求两矿依法开采；上部与南鲍矿相连；浅部以东与汶南镇矿相连，两矿局部已无隔离；浅部以西与已关闭矿井尚庄矿相连。
井田跨汶南镇及东都镇的10个自然村。
井田内地面建筑物主要为村庄，其余为农田。
该区经济以农业为主，主要种植小麦、玉米、花生、大豆、谷子、高梁。
矿区劳动力资源丰富，建筑材料供应充足。
四.写明矿井与其它矿井的界限；井田的最大走向长度，平均走向长度，最大倾斜宽度，平均倾斜宽度，井田的开采面积。
扩大区北部边界：
在F15断层以东为各煤层以-1050m水平为界，在F15断层以西以A点及3—1号孔连线垂切与孙村井田扩大区为界；南西部边界：
以张庄矿原深部边界F10断层与张庄矿相邻，以汶南矿原-800水平等高线与汶南镇矿相邻；南部边界：
在F10断层以西各煤层自然剥蚀边界，在F10断层以东以原F汶5—1断层位置（即M、N点连线）与蒙阴井田相邻；深部北东部边界:
以莲花山断层为界。
走向长约8.5公里，倾向宽约4公里，面积约34平方公里。
附：
地理交通示意图。
第二节矿井地质概况
一.井田内主要可采煤层、瓦斯含量和矿井瓦斯等级；煤的自燃，煤尘爆炸的可能性，井田内主要地质构造和水文地质条件。
井田煤系地层属华北石炭-二叠纪近海型煤田。
由于剥蚀，井田内二叠系已不存在，只残留石炭系，厚100～257m。
共含煤11层，总厚度7.5m，主要可采煤层为6、9、11、13、15层，可采总厚4.46m。
底面与中奥陶系呈假整合接触，顶面与上覆侏罗系呈不整合接触。
井田内煤种牌号：
煤6为气煤，煤9、煤11、煤13、煤15为气肥煤。
瓦斯：
为低沼气、低二氧化碳矿井，但由于开采深度加大，采空区面积的不断扩大，局部瓦斯含量可能相对富集。
瓦斯相对涌出量为1.89～3.652m3/t，绝对涌出量为4.274～7.256m3/h。
二氧化碳相对涌出量为3.276～4.978m3/t，绝对涌出量为6.494～10.31m3/h。
煤的自燃：
根据测试结果，各煤层主要属Ⅱ自燃煤层。
煤尘爆炸性：
根据煤尘爆炸性试验，各煤层的煤尘均有爆炸性危险。
（1）煤层赋存特征表
各可采煤层特征表
煤层
煤厚
夹矸
煤层
结构
煤层
稳定性
间距
最小～最大
平均
最小～最大
层数
9
0.06～1.52
0.86
0.07～0.29
0～1
复杂
较稳定
19.68～28.04
11
0.70～3.0
1.57
0～0.40
0～3
复杂
较稳定
33.72～46.77
13
1.00～1.91
1.34
0.10～0.46
0～2
复杂
稳定
8.78～13.64
15
0.18～1.02
0.68
0.20～0.68
0～1
较简单
不稳定
（2）煤质特征表
主要开采煤层原煤煤质化验结果表
煤层
Mad
Ad
Vdaf
Qb，ad
Pd
St，d
Ym/m
工业牌号
11层煤
1.65%
10.44%
38.93%
31570J/g
0.004%
1.79%
24.5
QM45
13层煤
1.54%
33.98%
45.26%
34000J/g
0.0031%
4.38%
38.09
气肥煤
15层煤
1.33%
17.33%
42.75%
28.84MJ/Kg
0.013%
6.14%
38.09
气肥煤
第三节井田开拓
一.开采水平数目、位置，水平运输大巷的布置方式、数目和位置；
矿井采用斜井多水平集中运输大巷石门开拓。
现在开采水平为-650水平。
井田共划分4个水平：
第一水平为-50水平，第二水平为-250水平，第三水平为-650水平，第四水平为-1000水平，另有-400m辅助水平。
其中，-50水平和-250水平已结束；-400辅助水平剩余一个采区；-650水平为主要生产水平；第四水平尚未开拓。
二.井筒的位置、数目、形式和用途、井筒直径和井筒装备；井底车场形式和通过能力。
从地面到—250m水平采用4条斜井开拓，为提升运煤、进风斜井。
1.井筒
主皮带斜井：
井口标高为189.197m，方向北东40°46′55″，井筒坡度17°33′，井筒斜长为1598.4m，井筒净断面为11.63m2，采用毛料石砌碹，井底标高为-250m。
采用1.0m宽钢缆皮带提煤，为进风斜井。
1号副斜井：
井口标高189.197m，方向北东40°46′55″，井筒坡度17°50′，总长1440.1m，井筒净断面为5.96m2，采用锚喷支护，井底标高为-250m。
采用3.5m双滚筒绞车提升，为进风斜井。
2号副斜井：
井口标高189.197m，方向北东40°48′45″，井筒坡度18°06′，总长1434.352m，井筒净断面为8.96m2，采用锚喷支护，井底标高为-250m。
采用2.5单滚筒绞车提升，为进风斜井。
管子井：
布置在2号副斜井东20m处，井筒斜长1100.1m，坡度18°，净断面为7.33m2，断面形状为锚喷半圆拱支护，井底标高为-250m。
安装人行索车专为人员上下井，为进风斜井。
从－250m水平至—650m水平采用三条暗斜井提升。
主暗斜井采用1.0m宽钢缆皮带提煤兼上、下人员，倾角150，斜长1497m，净断面10.78m2。
矸石暗斜井采用3.0m双滚筒绞车提升，倾角210，斜长1116m，净断面9.12m2。
人车管子暗斜井采用2.5m单滚筒绞车提升，索车辅助提升人员，敷设管线，倾角210，斜长1116m，净断面9.12m2，三条井筒均采用锚网喷支护。
风井：
为立井，直径6.0m，井口标高+215.5m，井底标高为-649.5m，井深865m，井筒净断面积28.27m2。
为回风立井为扩大区回风。
V＝142/28.27=5.02m/s≤8m/s
2.井底车场
井底车场布置在-650m水平13层煤顶板及底板岩石中，矸石井及人车管子井的井底车场为平车场，主井车场形式为尽头式，空重车线、长度均按不小于一列车长度布置。
车场通过能力：
井底车场主要用以运输矸石和掘进煤，每年运量48万吨，车场每年运输工作时间按年工作日350天，每天16小时计算，工作时间为3.36×105分钟。
三.矿井的通风方式（说明矿井采用的通风方式、风井位置、风井装备、电动机功率、通风压力、全矿总风量）。
我公司矿井通风方式为混合式；矿井通风方法为抽出式。
矿井总进风量为13076m3/min；回风立井两个，分别为东风井和北风井回风，矿井总回风量13597m3/min,其中东风井回4047m3/min,北风井回9550m3/min。
东风井总排风量4149m3/min，北井总排风量为9784m3/min。
矿井主要通风机型号：
东风井安装2台G4-73-11№25D离心式主要通风机，电机型号JSQ1510-10，功率400Kw，一台工作，一台备用；，北风井安装2台BDK618Ⅱ-8-№28型对旋式主要通风机，电机型号YBF630-8，功率2×500Kw，一台工作，一台备用。
矿井负压：
东风井风机最大负压3065Pa，目前负压为2000Pa；北风井风机最大负压4850Pa，目前负压2850Pa。
矿井等积孔：
东风井等积孔为1.81m2，北风井等积孔为3.57m2，全矿井等积孔为5.19m2。
四.矿井主要生产系统包括：
运输、通风、排水、动力供应等系统。
现有采区所采用的主要巷道布置形式，回釆工艺方式，掘进工艺方式。
回采工作面情况：
目前正在开采煤11、煤13、煤15，共4个回采工作面。
其中煤11、煤15工作面采用综采工艺开采；煤13工作面采用高档普采、矸石充填工艺开采。
掘进工作面情况：
目前全公司共有13个掘进工作面：
11层煤巷道采用掘进机或炮掘工艺，13层煤和15层煤巷道采用炮掘工艺。
全岩大断面巷道及上下山施工采用炮掘工艺。
第二章采区地质概况
第一节采区地质概况
本采区为-1000m水平六采区，上至61107东、61106西下巷，东到F14断层，西到F15断层及与孙村矿技术边界，西翼下至-1000m等高线东翼下至-950m等高线。
采区上限标高-695m，下限标高-1000m。
采区走向长2020m～2760m，平均2390m；倾斜宽546m～800m，平均673m。
本采区地表位于沈家庄及张家庄以下，泰汶公路自采区中部、205国道自采区北部、东周河自采区东部穿过，地表建筑有沈家庄、沈家庄新村、张家庄、沈家庄通讯基础铁塔及东周河沈家庄大桥。
地面标高+195.3～+239.3m，采区距地表平均垂深1059.5m，本区开采后将对沈家庄、沈家庄新村、张家庄、沈家庄通讯基础铁塔及东周河沈家庄大桥有轻微影响。
本区内有6个勘探钻孔6-1#、6-2#、7-3#、7-4#、5-3#和514#，均为封闭良好钻孔。
由于钻孔比较稀疏，综合柱状及煤层评价情况结合邻区3个钻孔3-1#、5-2#、7-1#进行综合分析。
第二节采区煤层及其顶底板特征
1、相邻采区地质揭露情况
本采区南邻-650m水平六采下山区、东邻-650m水平四采下山区正在生产，构造情况简述如下。
-650四采下山区已经开采结束了41103东、西工作面，41104东、西工作面，41105东、西工作面、41106西工作面，41106东面正在掘进；-650m水平六采下山区首采面61106东面已开采结束，61105东面、61107东面正在准备，正在开采61106西面。
根据煤11实际揭露情况，四采下山采区及六采下山区地质构造复杂，煤岩层产状变化大，煤岩层走向90°～148°，倾角8°～25°，巷道实际揭露新增落差大于10m的断层9条（见下表），2～10m的断层109条，煤层变薄带12个，地质条件较复杂。
-650m水平四采下山区及六采下山区揭露断层一览表
项目
名称
性质
产状
揭露情况
F10-3
正断层
90°～110°S～SW
H=18～17～0∠65°
-650西大巷、四采轨道上山、回风上山、西翼总回风巷、41103东上平巷、41104东副巷、41105东上巷揭露
F15
正断层
130°SWH=25～130
∠70°～55°
-650西大巷、四采十一层石门、运输石门、41103提升道、41103东、西上平巷、-650西大巷、回风巷、-650六采十一层石门揭露
F15-6
正断层
150°SWH=30∠52°
61106西上巷揭露
F10-7
正断层
90°NH=21～30∠65°
41103西主巷、西副巷、-650西大巷、41103西上平巷、41105东上巷、中间巷揭露
F14
正断层
90～66°S～SE
H=180～0∠60°
41103西下巷及61106东下巷揭露
F19
正断层
15°SWH=14～0∠50°
41104西上平巷、副巷，41105西上、下巷揭露
DF16
正断层
100°NE
H=13～0∠60°
61106西下巷、61106东下巷揭露
DF24
正断层
85～110°NE～NWH=10～0∠65～75°
61106东上下及六采轨道下山揭露
DF25
正断层
155°SWH=13～0
∠65～83°
六采下山1#机轨合一巷及六采轨道下山揭露
根据实际揭露断层分析，-650m水平扩大区已经揭露地质构造有以下几个特点：
发育两组大中型断层，一组北东向，如F10-3、F10-7、F14、F19、DF16、DF24等断层，另一组为北西向，如F15断层，两组断层互相切割，形成棋盘式结构，把煤层分割成方块状。
北西向断层（如F10、F15）为岙阳区主要断层，落差大，且延展距离长，在其附近伴生断层非常发育。
岙阳区滑动构造发育较老区轻微，未出现大面积滑动变薄带，仅断层面附近局部滑动，具有滑动距离短、影响范围小的特点。
第三节采区地质构造情况
（1）构造基本情况
本采区整体构造形态为倾向北东的单斜构造，煤层走向96°～148°，倾向6°～58°，倾角13°～28°，平均15.5°。
采区内无次一级褶曲、无岩浆岩侵入及岩溶陷落柱现象。
根据《生产矿井地质报告》资料及《-650m水平六、八采区三维地震勘探》、《-1000m延深水平二维地震勘探》资料分析，本区地质构造较复杂。
（2）断层发育情况
本区共发育8条断层，其中正断层6条，逆断层2条，各断层产状及控制情况见下表：
-1000m水平六采区构造情况表
构造
名称
性质
产状
控制程度
F15
正断层
127°～163°SWH=25～130∠70°
查明断层
F14
正断层
43～88°SEH=28～180∠65°
查明断层
F15-6
正断层
150°SWH=30∠52°
查明断层
DF15
逆断层
110°NEH=0～5∠55°
初步控制
DF16
正断层
100°NEH=13～0∠60°
查明断层
DF17
逆断层
132°NEH=0～5∠55°
初步控制
DF26
正断层
120°NEH=8～0∠55°
初步控制
DF28
正断层
113～130°NEH=0～60∠65°
初步控制
本区位于F15、F14二条正断层之间，采区西南部存在多条伴生断层，对工作面的布置造成较大影响，其他区域位于-1000m延深水平二维地震勘探范围内，构造相对较简单。
靠近大中型断层，小断层比较发育。
第四节煤质、瓦斯、煤尘
为石炭系太原组煤，根据《生产矿井地质报告》对煤层（煤11）赋存情况简述如下：
煤厚1.38～2.22m，平均1.87m，含粘土岩夹矸一层，厚0.08～0.27m，平均0.17m。
煤层变异系数r=14.9%，煤层的可采性指数Km=1（采用本区、邻区钻孔及实际揭露），属稳定煤层。
煤种为气肥煤，煤岩组分以亮煤为主，属半亮型煤。
原煤化验指标：
水分Mad%21.7，灰分Ad%12.43，挥发分Vdaf%40.98，全硫St，d%2.34，磷Pd%0.012，发热量Qb，ad为30.01MJ/Kg，属低灰高硫低磷中变质程度气肥煤。
13、11层煤间距42.4m，层间距变化不大，煤11煤层特征见下表。
可采煤层特征表
煤层编号
煤种
灰分（％）
硫分
（％）
发热量
（MJ/kg）
倾角（°）
采高
（m）
煤厚
（m）
层间距
（m）
容重
t/m3
煤层结构
稳定分类
直接顶
直接底
煤11
气肥煤
12.43
2．34
30.01
15.5
1.87
1.7
43.03
1.32
复杂
稳定
粉砂岩
粉砂岩
煤13
气肥煤
8.74
3.38
31.83
15.5
1.58
1.32
1.32
复杂
稳定
四灰
粉砂岩
根据《生产矿井地质报告》及钻孔资料十一层煤瓦斯含量平均为0.10m3/t，属低瓦斯煤层。
十一层煤属Ⅱ类自燃煤层。
十一层煤尘均具爆炸性危险。
平均地温梯度2.5℃/百m，为地温正常区。
预计原岩地温35～38℃，-950m以下（＞37℃）进入二级高温区。
第五节采区水文地质条件
1、水文地质特征：
根据《生产矿井地质报告》，F10以北与F10以南各含水层充水条件不同。
F10以北由于埋藏深度加大，动水补给循环条件变差，各含水层富水性均减弱。
根据勘探钻孔资料，本采区的水文情况分述如下：
①侏罗系红色砂岩夹砾岩层
该层与煤系地层呈角度不整合，下距十一层煤平均85.07m。
根据《生产矿井地质报告》资料和风井检查孔揭露资料，侏罗系红砂岩以红褐~灰绿色粉砂岩、粘土岩、细砂岩为主，夹杂色薄层砾岩。
动水补给循环条件差，属富水性弱至中等的非均质裂隙承压含水层。
对十一层煤的开采无水害威胁。
②一灰
本区一灰平均厚5.88m，以灰色为主，富含蜓科化石，含燧石结核，裂隙被方解石脉充填，下距十一层煤61.13m。
根据-650m八采六层反上山揭露资料，结合《生产矿井地质报告》资料分析，一灰深部岩溶裂隙不发育，动水补给循环补给差，属于富水性微弱的含水层，对开采十一层煤无影响。
③石炭系太原组第四层石灰岩
四灰平均厚6.62m，为十三层煤直接顶板，老区和扩大区已大面积揭露。
据《生产矿井地质报告》资料及生产揭露资料分析，本区四灰岩溶、裂隙不发育，属富水性弱的非均质裂隙承压含水层，对开采十一层煤无水害威胁。
④石炭系本溪组徐、草灰。
徐灰均厚11.68m，距草灰16.21m，其间为杂色粘土岩，与上覆十一层煤层间距为90.84m，从对开采煤层影响考虑，可视为一个非均质含水层。
据钻孔简易水文观测资料，扩大区内钻孔均未发现徐、草灰漏水或明显消耗现象。
据-650m北石门揭露、-650m西翼总回风巷及-650m水平六采轨道下山、61106东下巷、61106西下巷电法探测及钻探验证可知，徐（草）灰富水性均较弱。
在F10断层以北，由于埋藏深度加大，动水循环补给条件不良，徐（草）灰属富水性弱的非均质岩溶裂隙承压含水层，根据安全水压P=TS（M-CP）计算：
突水系数TS：
0.06MPa/m底板扰动破坏深度CP=0.303×L0.8=19.3m（L为工作面斜长180m）
安全水压P=0.06×（90.84-19.3）=4.29MPa
由-650m水平六采轨道下山奥灰孔徐灰初见水位-376.26m，61106东奥灰孔徐灰初见水位-444.4m，61106东徐灰孔徐灰初见水位-275.52m，61106西徐灰孔徐灰初见水位-212.48m，取最高水位-212.48m推算，本区徐（草）灰最大水压为7.72MPa，因此，徐（草）灰对开采全区煤11有一定水害威胁，徐灰水富水性有待进一步物探探测及钻探验证。
奥陶系灰岩。
奥灰厚900m左右，青灰、浅灰或乳白色，质较纯。
根据-650m西翼总回风巷、六采轨道下山、61106东下巷电法探测及钻探验证，奥灰初见水位分别为-143.3m、-39.53、-260.72，单孔出水量分别为2.4m3/h、0.1m3/h、0.09m3/h，经过疏放，水位及水量均减小，奥灰为富水性不均的非均质岩溶裂隙承压含水层。
煤11下距奥灰149.66m，根据安全水压P=TS（M-CP）计算：
突水系数TS：
0.06MPa/m底板扰动破坏深度CP=0.303×L0.8=19.3m（L为工作面斜长180m）
安全水压P=0.06×（149.66-19.3）=7.82MPa。
按目前钻孔揭露奥灰最高初见水位-39.53m推算，本区奥灰最大水压9.41MPa，开采-837.49m标高以下煤11有水害威胁，需要采取物探探测及钻探查明奥灰水富水性，采取针对性治理措施。
2、采区涌水量计算（预计）
根据采区水文地质条件及充水因素分析，参加计算的含水层分别为四灰、徐（草）灰和奥灰。
计算方法采用单位降深相关比拟法。
（1）根据泉沟煤矿近年来开采下组煤时，其充水水源为四灰、徐（草）灰和奥灰，与本区相似。
因此采用泉沟煤矿涌水量相比拟计算。
其中泉沟煤矿的水位降深为S0=675m，正常涌水量Q0=4.24m3/min。
六采下山区下段水位降深S1（目前钻孔揭露奥灰最高初见水位-39.53m）960.47m。
根据公式：
得：
-650m水平六采下山区下段正常涌水量为：
Q1=6.03m3/min
最大涌水量取正常涌水量的1.5倍，为9.05m3/min。
（2）原-650m水平六采下山区正常涌水量为5.02m3/min，最大涌水量为7.53m3/min。
-650m水平六采下山区至-1000区域新增正常涌水量为6.03-5.02=1.01m3/min，最大涌水量为9.05-7.53=1.52m3/min。
（3）-650m水平六采下山区至-1000区域正常涌水量为6.03m3/min，最大涌水量为9.05m3/min。
储量计算
1、计算范围
本采区储量计算的范围：
上至61106东、西下巷，下至西翼-1000m等高线、东翼-950m等高线，东到F14断层，西到F15断层及与孙村矿技术边界。
2、计算参数
（1）容重为1.32t/m3，地质及水文地质损失系数8.7%。
（2）断层表外C级量确定如下：
F15、F14、DF28留设20m，DF16留设15m，DF15、DF17、DF26留设5m表外C级量。
第六节采区储量计算
十一层煤储量计算结果见下表：
十一层煤储量汇总表
储量级别
地质储量
（万吨）
永久煤柱
（万吨）
地损
（万吨）
可采储量
（万吨）
A
411.3
35.8
300.4
B
0
A+B
411.3
35.8
300.4
C
0
A+B+C
411.3
35.8
300.4
表外C
23.8
第三章采区生产能力及服务年限
第一节矿井工作制度
本采区十一层煤同时生产的工作面个数为1个。
采用“三八”作业制度，两班半出煤，半班检修。
早班一个循环，中、夜班各两个循环，全天五循环，循环进度0.6m，日进度3m。
第二节采区生产能力
则11层煤日产量为：
Q日=NLMrc＝3×190×1.70×1.32×95%=1215吨
式中：
N----日进度m
L----工作面平均长度m
M----煤层厚度m
r----煤层容重t/m3
c----工作面回采率
掘进煤按回采煤的5％计算，年工作日为330天，则年产量为：
Q年＝330（1＋5％）Q日＝330×1.05×1215=420998吨/年
年设计生产能力按45万吨/年设计，则采区服务年限为：
T=采区十一层煤可采储量/Q年＝300.4/45=6.68年。
-1000水平六采上山煤11开采服务年限为6.68年。
第四章采煤方法及采区参数
第一节采煤方法的选择
本次只设计开采十一层煤。
1、采煤方法的选择
采用走向长壁后退式采煤法，采空区处理为全部冒落法。
回采工作面沿走
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