果园煤矿扩建设计1学士学位论文.docx

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果园煤矿扩建设计1学士学位论文

中国矿业大学

成人教育学院

本科生毕业设计

姓名：

xxx学号：

xxx

函授站：

xxx

学院：

xxx学院

专业：

采矿工程

设计题目：

果园煤矿扩建设计

指导教师：

职称：

年月

中国矿业大学成人教育学院

毕业设计（论文）任务书

函授站（点）专业年级学生姓名

任务下达日期：

年月日

设计（论文）日期：

年月日至年月日

设计（论文）题目：

设计（论文）主要内容和要求：

指导教师签字：

中国矿业大学成人教育学院

毕业设计（论文）指导教师评阅书

指导教师评语（包含①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力；③研究内容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点；⑤工作态度及工作量；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：

建议成绩：

指导教师签字：

年月日

中国矿业大学成人教育学院

毕业设计（论文）答辩及综合成绩

函授站（点）专业年级学生姓名

说明书页图纸张其它材料

答辩情况

提出问题

回答问题

正确

基本

正确

有一般性错误

有原则性错误

没有

回答

答辩委员会评语及建议成绩：

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

12~16

50~60

0~7

1.40

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。

不稳定

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

煤层

分析值

Ag（%）

Vr（%）

S

（%）

Q

（卡/克）

M2

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）

M4

最小值－最大值

17.61-36.77

51.84-56.66

2.34-8.71

3786-4794

平均值（煤样数）

25.17（10）

52.94（10）

4.75（10）

3414（10）

煤层

分析值

H

（%）

T

（%）

AS2O3（PPm）

M2

最小值－最大值

10.78-20.23

10.6

55.7

平均值（煤样数）

15.79（4）

10.6

（1）

55.7

（1）

M4

最小值－最大值

13.91-23.16

5.58-7.92

114.8-239.8

平均值（煤样数）

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。

M4煤层未做鉴定。

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

M2

证内

122b

252.6

47.5

205.1

337.2

原C级＋新增

333

132.1

0

132.1

原D级

M4

证内

122b

308.7

0

308.7

308.7

原C级

合计

证内

122b

561.3

47.5

513.8

645.9

原C+D＋新增

333

132.1

0

132.1

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：

kt

煤层

储量

级别

保有

储量

可信度系数

工业

资源量

永久煤柱

设计

储量

井筒

煤柱

大巷

煤柱

采区

回采率　

开采

损失

15%

设计可采

储量

村庄压覆

边界

断层

小计

M2

122b

205.1

/

205.1

/

/

/

/

205.1

30.5

4.2

85%

25.56

144.8

333

132.1

0.8

105.7

/

4.2

/

4.2

101.5

/

/

85%

15.2

86.3

M4

122b

308.7

/

308.7

29.6

7.7

/

37.3

271.4

40.5

16.7

80%

42.8

171.4

333

/

/

/

/

/

/

/

/

/

/

/

/

/

合计

645.9

619.5

29.6

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。

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。

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

一方案：

平硐—上下山开拓

先开采M4

二方案：

斜井开拓

先开采M4

三方案：

平硐—上下山开拓

先开采M2

优

点

1、已