矿区的特征及作用建筑毕业论文正稿Word文档格式.docx
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7.2大巷、采区运输设备选择…………………………………………………70
8矿井提升…………………………………………………………………73
8.1概述……………………………………………………………………73
8.2主副井提升……………………………………………………………73
9矿井通风与安全……………………………………………………………90
9.1矿井通风方式选择……………………………………………………90
9.2矿井风量计算…………………………………………………………91
9.3矿井通风阻力计算……………………………………………………91
9.4矿井通风设备选择……………………………………………………94
9.5矿井灾害的防治措施…………………………………………………94
10矿井基本技术经济指标…………………………………………………96
1矿区概述及井田地质特征
1.1矿区概述
一、位置与交通
刘店井田位于安徽省涡阳县境内，西南距涡阳县城约15km，行政区划隶属马店镇、龙山镇和新兴乡管辖。
井田的勘查范围由以下11个拐点圈定，面积为110.15km2。
勘查范围拐点坐标见表1-1-1。
勘查范围拐点坐标表
表1-1-1
拐点号
坐标
北纬
东经
X
Y
1
33.4054
116.1545
3728662
39431611
2
33.4148
116.1827
3730297
39435795
3
33.4051
116.2307
3728495
39442996
4
33.3802
116.2052
3723310
39439488
5
33.3857
116.1954
3725014
39438002
6
33.3733
116.1658
3722456
39433449
7
33.3624
116.1652
3720331
39433279
8
33.3540
116.1439
3718999
39429840
9
33.3506
116.1131
3717989
39424984
10
33.3716
116.1130
3721994
39424990
11
33.3854
116.1247
3724999
39426998
濉阜铁路从井田外东侧经过；
井田周围尚有以涡阳县城为中心的公路网直达淮北、永城、亳州、阜阳、蒙城和宿州等地。
交通十分方便。
见图1-1-1。
二、地形与河流
本井田地处淮北平原西南部，地形平坦，地面标高介于+30.16～+31.47m之间，总体趋势为北高南低。
井田内主要河流为涡新河，其支流胜利河、岭孜河、大寨沟、五道沟、白洋沟、洪沟和青龙河等均流入涡新河。
上述沟、河流量均受大气降水的影响而随季节性变化。
三、气候与气象
本井田所在地属大陆与海洋过渡性气候，四季分明，冬冷夏热。
该地区每年夏季多东南风，冬季多西北风，最大风速14.0m/s；
年均气温14.0℃左右，最高气温40.0℃，最低气温-17.2℃；
年均降雨800mm左右，且雨量在每年的7、8月份最高；
全年无霜期在212天左右。
四、地震基本烈度
根据《建筑抗震设计规范（GB50011-2001）》的有关规定，本井田所在地的抗震设防烈度为7度。
1.2井田地质特征
一、地层
本井田为全隐蔽含煤区，钻探所及地层由老到新依次有石炭系、二叠系和新生界。
二、构造
本井田位于淮北煤田涡阳向斜的东翼，总体构造形态为一走向北东、倾向北西、倾角一般为5°
～30°
且发育有一系列次级褶曲和断层的单斜。
井田内共查出李庄向斜、庚庄背斜、武大寨向斜和石塚背斜等次级褶曲4个。
全井田共发现断层109条，其中正断层95条，逆断层14条。
若按断层的最大落差大小来分，则有大于等于100m的8条，小于100m而大于等于50m的4条，小于50m而大于等于20m的27条，小于20m的70条。
断层的展布方向主要为近东西向和北北西向，其它方向较少。
断层主要特征见表1-2-1。
本井田的东部岩浆侵入较为严重，一般呈岩脉状和似层状侵入煤系，其中0线以南主要入侵7煤组及其上下层位，且多集中在东部和西南部；
0线以北则多入侵7至10煤组，岩体西厚东薄。
岩浆所及，往往破坏煤层的结构，使煤的变质程度增高直至质变为天然焦，或使煤层厚度变薄乃至被吞蚀。
本井田尚未发现岩溶陷落柱。
总体来看，本井田的构造复杂程度为中等。
三、煤质
本井田可采煤层以中灰、低硫～低中硫、低磷、低挥发份、高熔灰分、中～高热值的贫煤和瘦煤为主，伴有少量焦煤和无烟煤。
其中焦煤和瘦煤可作炼焦用煤，贫煤可作动力用煤和民用煤，无烟煤可作民用煤。
本井田基岩的风氧化带深度为自新生界底界向下垂深25m。
四、水文地质
（一）主要水文地质特征
1．地表水体
井田内无大的地表水体，流经其中的河流主要有王道沟、白洋沟、涡新河与淝河。
涡新河为人工渠，在井田西部经过，流向自北向南，河床宽20m左右，深4～5m；
淝河流经井田中部，流向自北向南，河床宽20～40m，深3～4m。
上述河流均属淮河水系，为雨源型的间歇性河流，流量受大气降水影响，雨期暴涨，流量猛增，枯水期流量很小，甚至断流。
当地最高洪水位为31.05m。
2．新生界
本井田新生界松散层厚度在290.00～390.00m左右，总体趋势为西厚东薄。
按照沉积物的组合特征和含、隔水情况，可将新生界松散层自上而下大致分为一含、一隔、二含、二隔、三含和三隔计3个孔隙含水层（组）和3个隔水层（组）。
其中三隔主要由粘土和亚粘土组成，局部夹薄层细、中砂和1～2层部分固结成岩的钙质粘土或亚粘土，底部含较多砾石。
该层（组）厚度大，介于10.00～110.00m之间，分布较稳定，隔水性能好，可以阻隔上覆一、二、三含及地表水与下伏基岩含水层（组）间的水力联系，系井田内重要的隔水层之一。
3．二叠系
本井田二叠纪煤系主要由泥岩、粉砂岩、砂岩和煤层组成。
根据地层顺序及其与煤层间的相互关系，自上而下大致可分为上石盒子组砂岩裂隙含水层、下石盒子组7煤顶（底）板砂岩裂隙含水层和山西组10煤顶（底）板砂岩裂隙含水层。
尽管上石盒子组砂岩裂隙含水层含水较丰富，但因其下距7煤层约150m左右，故与矿坑联系不密切，系矿井开采的间接充水水源；
7、10二煤层顶（底）板砂岩裂隙含水层均位于可采煤层与泥岩之间，岩性、厚度变化较大，且砂岩裂隙发育不均，一般富水性较弱，补给条件较差，以消耗储存量为主，是矿井开采的直接充水含水层。
4．石炭系
本井田石炭系太灰岩溶裂隙含水组主要由灰岩与其间的泥岩、粉砂岩和细砂岩组成，其中含灰岩13层，累厚40m左右。
灰岩中充填裂隙较发育，局部具溶蚀现象，钻进过程中多数钻孔在该含水组顶部冲洗液明显消耗，总体富水性弱，是10煤层底板直接充水含水层。
但淮北地区太灰岩溶裂隙发育不均，富水性差异较大，部分矿井其富水性可达中等～强。
鉴于该组上距10煤层在正常地段为16.11～58.98m，受构造影响处仅为6.17～24.50m，如果直接开采10煤层，绝大部分地段很可能因太灰水压过高而引发底板突水事故。
5.另据区域地层资料，本井田的东南部和东北部外围尚有奥陶系（厚度347～377m）和寒武系（厚度大于600m）二富含岩溶裂隙水的含水组存在。
6.断层带
本井田共发现断层109条，其中正断层95条，逆断层14条。
断层落差不等，延展长度不一。
从钻孔揭露的情况来看，断层带多见以泥质胶结为主的角砾岩，且在断层带及其附近，闭合状裂隙较为发育，岩芯较破碎，局部泥化强烈，绝大部分钻孔在穿过断层地段的冲洗液消耗不明显，表明其导水性较差。
但是，若受采动影响，部分断层有可能被活化而成为导水的重要通道。
综上所述，本井田新生界松散层孔隙水对井下开采基本没有影响，但二叠纪煤系砂岩裂隙水和石炭系太灰岩溶裂隙水则系矿井开采的主要充水因素。
因此，本井田的煤矿床属于水文地质条件中等的裂隙充水矿床。
（二）矿井涌水量
《安徽省涡阳县刘店煤矿勘探地质报告》采用比拟法预计的一水平（-650m）矿井正常涌水量和最大涌水量分别为450m3/h和610m3/h；
采用地下水动力学法预计的一水平（-650m）太灰岩溶裂隙含水组的可能突水量为109m3/h。
目前，本矿井的一水平已调整为-641m，但与-650m相差不大。
因此，按照《安徽省涡阳县刘店煤矿勘探地质报告》采用的比拟法和地下水动力学法及其相关参数分别预计的一水平（-641m）矿井涌水量和太灰岩溶裂隙含水组的可能突水量均比原一水平（-650m）的小，但小得不多。
为更趋安全，本次设计仍然采用《安徽省涡阳县刘店煤矿勘探地质报告》提供的一水平（-650m）矿井涌水量和太灰岩溶裂隙含水组的可能突水量。
然而，考虑到在建设和生产过程中可能受井筒淋水、井下洒水和防火灌浆等因素的影响，矿井的正常排水量和最大排水量分别取500m3/h和660m3/h。
五、其它开采技术条件
（一）煤层顶（底）板岩石工程地质特征
本井田可采煤层顶（底）板主要为泥岩、粉砂岩、砂岩和岩浆岩，局部为炭质泥岩。
岩石的单向抗压强度为：
泥岩、粉砂岩介于20.0～56.6Mpa之间，细、中砂岩介于60.3～128.4Mpa之间。
一般情况下，相同岩石的物理力学性质差异不大，但不同岩石的的力学强度则有所不同，其中砂岩较高，粉砂岩次之，泥岩较低。
然而，若受构造或风化作用，各类岩石的力学强度均明显降低。
因此，本井田可采煤层顶（底）板主要为坚硬～半坚硬岩类，软岩类次之。
按照煤炭科学研究院煤层顶（底）板岩性指标分类：
本井田的砂岩属中等稳定型，粉砂岩属中等～不稳定型，泥岩属不稳定型。
本矿井的工程地质类型属以坚硬～半坚硬岩类为主的层状矿床，工程地质条件中等。
但考虑到淮北矿区各生产矿井煤层顶（底）板中泥岩多遇水软化，强度明显降低，故建议在矿井生产过程中，对这一问题引起足够的重视，认真总结邻近矿井的成功经验，加强对顶（底）板的管理工作，确保安全生产。
（二）瓦斯
本井田共采集瓦斯样品31个。
从瓦斯煤样测试成果来看，可采煤层的瓦斯含量虽有随煤层埋深的增加而增高的趋势，但普遍较低。
可采煤层实测瓦斯含量除10煤层的1个点达2.43m3/t以外，其余均小于1.00m3/t；
瓦斯成分则以N2为主。
然而，部分样品中重烃含量相对较高则应引起足够重视。
考虑到南邻涡北井田的瓦斯等级较高，本次设计暂按高瓦斯矿井对待。
（三）煤尘爆炸与煤的自燃
本井田可采煤层均有煤尘爆炸危险。
本井田10煤层为不自燃～不易自燃煤层，7煤层为不易自燃煤层。
（四）地温
本井田所在地的恒温带深度为自地表向下垂深25m，相应的温度
为17.2℃。
本井田地温梯度为2.35℃/hm，属正常地温区。
预计本井田在510m以下开始进入一级高温区。
1.3煤层特征
本井田的含煤岩系为华北型石炭、二叠系，其中二叠系的山西组与下石盒子组为主要含煤层段。
井田内二叠系含煤层段总厚877m，煤层总厚30.30m，含煤系数为3.45%。
其中山西组含煤三组，1～4层，煤层累厚0.24～14.64m，9煤和11煤不发育，不可采，仅10煤层可采，其厚度介于0～7.29m之间，平均2.23m，系主要可采煤层；
下石盒子组含煤五组，1～7层，煤层累厚0.34～15.66m，4煤、5煤和6煤极不稳定，不可采，8煤零星可采，仅7煤层可采，其厚度为0～7.37m，平均1.94m，但受岩浆侵入影响，7煤层多质变为天然焦。
本井田的可采煤层为大部可采的中厚煤层，煤层的结构简单～较简单，煤层的稳定性属较稳定型。
可采煤层主要特征见表2-2-2。
本井田基岩的风氧化带深度为自新生界底界向下垂深25m
2井田境界和储量
2.1井田境界
一、井田境界
刘店井田位于安徽省淮北矿区涡阳区的东北隅，其南、东分别自八里槽断层（DF1）和10煤层隐伏露头，北、西分别至宿北断层（F41）、7煤层-1000m底板等高线和经线39425000。
全井田走向长约18.0km，倾斜宽5.5km左右，面积约99.0km2。
2.2矿井工业储量
（一）资源/储量估算范围、对象、方法及参数
1．估算范围
本井田资源/储量的估算范围为各可采煤层的井田范围，其中浅部自各可采煤层的风氧化带底界，深部至各可采煤层的-1000m底板等高线。
电子版地质报告还估算了大高家断层以西块段-1000～-1200m的深部资源量。
2．估算对象
本井田参加资源/储量估算的煤层有7、10计2层。
3．估算方法
本次资源/储量估算运用地质块段法在各可采煤层底板等高线图上进行。
4．估算参数
（1）煤层最低可采厚度为0.70m，天然焦最低可采厚度为0.80m；
（2）原煤最高可采灰分产率为40%；
（3）原煤最高硫分为3%；
（二）资源/储量估算结果
1.资源/储量
按照《安徽省涡阳县刘店煤矿勘探地质报告（电子版）》中7、10二煤层底板等高线及资源/储量估算图与相应煤层储量估算明细表核算，本井田共有资源/储量（121b+122b+2S22+333）318561kt，扣除148356kt天然焦资源量（2S22）后，共有煤炭资源/储量（121b+122b+333）170205kt。
其中大高家断层以西有煤炭资源/储量（121b+122b+333）和天然焦资源量（2S22）分别为156514kt和45853kt，以东有煤炭资源量（333）和天然焦资源量（2S22）分别为13691kt和80428kt。
煤炭资源/储量见表2-1-1。
此外，大高家断层以西块段尚有-1000～-1200m的深部煤炭资源量（334？
）和天然焦资源量（2S22）分别为24252kt和22075kt。
鉴于大高家断层以东煤炭资源量少，多为天然焦，而目前天然焦市场前景较差，故该块段资源量暂不考虑开采，以作矿井后备之用。
因此，本次设计的对象为井田内大高家断层以西煤炭资源/储量。
2．设计储量
（1）永久性煤柱损失量
a．防砂煤柱量：
按照《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程（2000版）》的有关规定，本井田新生界底部虽无含水层分布，但为防止垮落带波及松散层，必须在可采煤层的浅部留设一定高度的防砂煤柱。
本次留设的防砂煤柱高度一般在50m左右（详见本章第三节）。
经计算，共有防砂煤柱量1667kt。
b．断层煤柱量：
考虑到井田内断层对开采可能造成的危害程度不同，本次参照淮北矿区生产矿井断层煤柱留设的经验，暂按断层的最大落差大于等于100m、小于100m而大于等于50m和小于50m而大于等于20m，分别在其两侧各留100m、50m和30m宽度作为断层煤柱。
经计算，共有断层煤柱量15700kt。
当然，在正式开采之前，各断层煤柱的安全尺寸尚须按照取得的基本参数计算确定。
（2）设计储量
大高家断层以西查明煤炭资源/储量扣除永久性煤柱损失量后，共有设计储量139147kt。
3.经济储量
（1）工业场地煤柱量
按照《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程（2000版）》中淮北矿区地表移动实测参数（φ=45°
，δ=73°
，β=73°
-0.57α，γ=73.3°
）计算，本矿井共有工业场地煤柱量8976kt。
（2）非经济储量
为提高矿井的投资效益，本次将F-4、F32和F34三断层围成的孤立块段内的煤炭资源量作为非经济储量。
经计算，共有非经济储量2209kt。
（3）经济储量
设计储量扣除工业场地煤柱量和非经济储量后，共有经济储量127962kt。
2.3矿井可采储量
（1）开采损失量
因井田内可采煤层均属中厚煤层，故将各煤层的经济储量乘以20%的采区回采损失率后即为开采损失量，共有28333kt。
（2）可采储量
经济储量扣除开采损失量后，共有可采储量99629kt。
3矿井工作制度及设计生产能力、服务年限
3.1矿井工作制度
矿井设计年工作日为330d。
每天3班作业，其中2班生产，1班检修。
每班工作8h，每天净提升时间为14h。
3.2矿井设计能力及服务年限
刘店矿井设计生产能力，淮北矿区总体规划和可行性研究均确定为1.50Mt/a，并分别获得国家发改委和集团公司的审查批准。
本次设计针对影响矿井设计生产能力合理确定的主要因素，进一步分析论证如下：
（一）矿井建设的外部因素
1．交通运输便捷
本井田东南约8km有濉（溪）～阜（阳）铁路，南有涡北矿区铁路专用线；
淮北～涡阳公路从井田东侧通过，涡阳～永城公路贯穿井田西部。
矿井铁路专用线及进场公路较短，交通运输十分方便。
2．供电电源可靠
矿井西南侧约13km处有涡阳城北110kV区域变电所，西南约16km处有涡阳城南220kV区域变电所，东南约40km处有电力系统新建的杨柳220kV区域变电所。
矿井供电电源充足、可靠。
3．供水水源充足
本井田新生界松散含水层分布广，沉积厚度大，蓄水量丰富，水质较好，消毒后能够满足矿井生活用水对水质及水量的要求。
另外，矿井井下正常排水量为500m3/h，经处理后，水质能够达到生产用水标准。
因此，矿井水源充足可靠。
4．市场条件
煤炭是我国的主要能源，长期以来，煤炭在我国一次性能源中占70%左右，虽然近几年国家实行经济结构和能源结构调整，以及技术进步的影响，使煤炭在一次性能源中的比重有所下降，但我国“煤多、油少”的能源资源结构，使煤炭是我国主要能源的地位不会改变。
综合考虑未来我国经济发展、结构调整、高效清洁能源的加快利用、环境保护、节能技术、能源供应经济与安全以及能源结构变化等因素。
“十五”及其以后相当长时期内，我国煤炭供求形势总体上将趋于紧张。
从消费方面看，由于国民经济将继续保持较高的发展速度，对能源的需求也将保持在一定水平上，煤炭作为我国的主要能源，其消费总量总体呈上升趋势；
从供给方面看，随着老矿区老矿井的衰老报废减产，国家环境保护政策对高硫、高灰等劣次煤炭的限制，以及对不符合安全生产条件的小煤矿实行关闭整顿，煤炭生产能力将大为下降，而国有重点煤矿生产准备能力又严重不足。
据有关方面的预测，2005年、2010年和2020年中国煤炭消费需求将达20亿吨、22亿吨和25亿吨左右。
根据现有生产矿井的能力和在建规模，剔除衰老报废矿井因素的影响，2010年和2020年全国现有煤矿和在建煤矿的供应能力分别为19.0亿吨和15亿吨。
因此，2010年和2020年全国需要规划新增产能3亿吨和10亿吨，以实现煤炭的产需平衡。
本井田地处华东腹地，区位优势明显，主要可采煤层以特低～低硫、低磷、中高发热量的贫瘦煤为主，为国家稀缺煤种，市场竞争力强，销售前景看好，在目前的市场背景下，刘店矿井应珍惜难得的市场机会，以提高企业效益为宗旨，在井田资源条件许可的情况下，宜适当地加大矿井的生产能力。
5．矿区接替
淮北矿区后继煤炭资源相对不足，尤其是勘探程度较高、可用于近期矿区接替的井田更为缺乏；
而睢肖老区经过近40年的开采，煤炭资源逐渐枯竭，煤炭产量逐年递减；
因此，从确保矿区正常接替，稳定和扩大集团公司的生产规模考虑，矿井井型宜适当加大。
（二）影响矿井生产能力的资源条件
1．资源/储量条件
本井田含可采煤层2层，平均总厚度4.17m；
全井田共有煤炭资源/储量194.457Mt，扣除大高家断层以东后备区13.691Mt后，井田煤炭资源/储量180.766Mt，可采储量99.629Mt；
分别按0.90、1.20、1.50、1.80Mt/a井型计算，储量备用系数取1.35，矿井服务年限分别为82a、61.5a、49.2a、41.0a。
从本井田资源/储量条件上看，0.90Mt/a井型服务年限偏长，1.80Mt/a井型服务年限偏短。
2．勘探程度
上述勘查工作，查明了井田的地层层序及总体构造形态，查明或基本查明了井田内较大断层的发育情况，基本查明了岩浆岩的分布特点；
查明了7、10可采煤层的厚度、结构、间距和稳定性等主要特征，煤层对比可靠；
查明了可采煤层的煤质特征及其变化情况，并划分了煤类；
基本查明了井田的水文地质特征，确定了井田的煤矿床属水文地质条件中等的裂隙充水矿床，分析了矿井的充水因素，预计了矿井涌水量；
对岩体工程地质、瓦斯、煤尘、煤的自燃、地温和环境地质等其它开采技术条件也作了不同程度的了解和评价；
估算了可采煤层的资源/储量。
总的来看，本井田的地质勘查程度是比较高，为矿井的工作面布置和生产能力的提高提供了可靠保证。
3．煤层赋存条件
本井田含可采煤层2层，其中10煤层两极厚度0～7.29m，平均厚度2.23m。
其顶板为泥岩，粉砂岩或细粒砂岩。
煤层底板多为暗色泥岩或细粉砂岩。
主要分布在-1勘探线以西。
10煤层厚度相对均匀，1线～7线之间煤厚在2～3m，南部一带厚度较薄，西南角部分地段不可采，F32断层以东大部分不可采。
总体上看煤层结构简单，稳定性较好，煤层生产能力较大；
7煤层受岩浆岩的影响，煤层厚度变化较大（平均为1.94m），为较稳定性煤层，煤层生产能力相对较小。
4．煤种条件
本井田可采煤层以中灰、低硫～低中硫、低磷、低挥发份、高熔灰分、中～高热值的贫煤和瘦煤为主，为国家稀缺煤种，市场竞争力强，销售前景看好。
（三）井田构造与初期采场条件
1．井田构造
本井田位于淮北煤田涡阳向斜的东翼，总体构造形态为一走向北东、倾向北西的单斜构造。
井田内断层及褶
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