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采矿工程毕业设计

摘要

谢桥煤矿2.4Mt/a的新井设计。

谢桥煤矿位于淮北平原西南部，交通便利。

井田走向（东西）平均长度为7.29km，井田倾向（南北）平均长度为2.48km。

主采煤层为8号煤层，平均倾角为13.9°，平均厚度为3.42m，井田地质简单。

井田工业储量为271.79Mt，可采储量174.27Mt，矿井服务年限为55.86a。

矿井正常涌水量为105m3/h。

矿井绝对瓦斯涌出量较高，属高瓦斯矿井。

煤层自燃倾向性为不自燃~易自燃，煤尘爆炸性强。

根据井田地质条件，确定采用立井三水平开拓，暗斜井延深至-1025m的开拓方式。

将主采煤层划分为三个水平，水平标高分别为：

-685m、-855m、-1025m。

设计首采区为西二采区，采区划分四个区段。

工作面长度191m，采用综合机械化采煤法，全部跨落法处理采空区。

矿井年工作日为330d，工作制度为“三八”制，两班生产，一班检修。

生产班每班4个循环，日循环数为8。

大巷采用带式输送机运煤，辅助运输采用1.5t固定箱式矿车。

主井装备两对12t双箕斗提煤，副井装备一对1.5t矿车双层四车罐笼担负辅助运输任务。

矿井采用两翼对角式通风方式。

关键词：

谢桥煤矿；立井三水平暗斜井延深；采区准备方式；综合机械化采煤法；两翼对角式通风；

ABSTRACT

Xieqiaomine2.4Mt/aofthenewwelldesign.XieqiaoCoalMineofHuaibeiPlaininthesouthwest,andconvenienttransportation.Idato（something）theaveragelengthof7.29km,Idaorientation（north-south）theaveragelengthof2.48km.MainCoalSeamNo.8coalseamfortheaverageinclinationof13.9°,anaveragethicknessof3.42m,Minefieldeasy.Idaindustrialreservesof271.79Mt,recoverablereservesof174.27Mt,theservicelifeofmineto55.86a.Minethenormaldischargeto105m3/h.Minecertainlyhighergasemission,ahigh-gascoalmine.Spontaneouscombustiontendencyofcoalspontaneouscombustionisnotspontaneous~,coaldustexplosivestrength.

AccordingtoIdageologicalconditions,todeterminethelevelofuseofthree-shaftdevelopment,InclinedShaft-1025mdeeptothepioneeringapproach.Themaincoalseamisdividedintothreelevels,thelevelofelevationwere:

-685m,-855m,-1025m.

Designoftheminingareaforthewestdistrict,dividedintofoursectionsminingarea.Facelengthof191m,usingmechanizedminingmethod,alltheinter-droptreatmentgob.Mineinworkingforthe330d,systemofworkforthe"38"system,twoclassesofproduction,agroupofmaintenance.Productionclasssize4cycles,day8cycles.

Roadwaybyconveyortotransportcoal,auxiliarytransportby1.5tfixedboxtub.Equippedwithtwopairsofmainshaft12tdoubleSkiptomentioncoal,1.5tshaftequippedwithapairoffour-cardouble-decktramcarbearcageauxiliarytransporttask.WithwingsonthecornerofMineVentilation.

Keywords:

Xieqiaomine;shaftandthreelevelsdeepInclinedShaft;MiningAreamanner;mechanizedminingmethod;wingsdiagonalventilation;

1矿井概述及井田地质特征

1.1矿井概述

1.1.1位置与交通

谢桥煤矿位于淮北平原西南部，行政区划属安徽省颖上县管辖。

其中心南距颖上县城20km，东南至风台县城约34km。

如图1-1所示。

地理坐标：

东经116°19′36″~116°28′8″，北纬32°45′53″~32°48′40″。

谢桥煤矿位于淮南煤田潘谢矿区西端，潘谢公路直达井口，淮阜铁路从矿区南部通过，西有颖上~陈桥公路通过，向南与颖上~风台公路相接，交通较为方便。

图1-1井田交通位置图

1.1.2地形、水系

谢桥矿区属淮河冲积平原，矿区内地势平坦，沟渠纵横，地面标高+24~+25m，济河两岸标高+20~+22m，局部+19m，标高低于+20m地段雨季易发生内涝。

矿区主要水系济河，上接颖河的永安闸，自西至东横贯矿区中部，向东汇入西肥河，济河以蓄水抗旱为主，兼排过多降水，在永安闸与谢桥闸之间水位标高保持在+23.50m，蓄水400~500万m3，夏季为洪水期，历史上最高洪水位为1954年7月，实测标高24.422~24.743m。

济河属本矿井地表最大水体，对矿坑开采无充水影响。

1.1.3气象

矿区气候温和，属季风暖温带半湿润气候，春秋温和雨少，夏季炎热多雨，冬季寒冷多风。

年平均气温15.1℃，最高气温（1966年8月8日）41.4℃，最低气温（1969年1月31日）－21.7℃；春秋季多东南、东北风，夏季盛东南风，冬季多东北～西北风，平均风速为3.28m/s，最大风速20m/s；年平均降水量为926.33mm，雨量多集中在七、八两个月。

全年蒸发量1242.9mm，全年无霜期214.7天，冻结期最早为11月10日（1968年），最晚可至次年3月16日（1959年）。

冻土最深可达19cm（1977年1月6日）。

1.1.4电力供应

供电电源来自张集220kV变电所，有二回110kV输电线供至矿井工业场地110kV变电所。

1.2井田地质特征

1.2.1勘探程度

井田在不同时期、不同勘探阶段由不同单位施工单位施工的钻孔共计229个，工程量147367.14m，其中水文孔35个，工程量16664.66m，抽（提）水26次，利用各类样品741个；二维地震补充勘探测线42条，测长185km；三维地震4462个物理点。

在构造简单，煤层稳定~较稳定的地质条件下，已有钻孔形成400~800m线距的基本勘探线，线上孔距一般不大于500m；线间一般都有加密孔。

高分辨率二维地震补充勘探，主测线距300~400m（局部为700~800m），联络线距400m，控制了4号煤层露头至-720m范围内的构造形态。

在井田的东翼和西翼进行的高分辨率三维地震勘探，查明和基本查明了两区域内落差5m以上断层，控制了煤层的赋存形态。

1.2.2井田地层

本矿区为全隐蔽区，根据钻探揭露的地层，自老而新简述如下（如图1-2所示）：

1.地层

（1）古生界

①寒武系（ε）：

据矿区北部八1孔揭露，为浅灰—浅灰绿色，薄层—厚层状结晶灰岩，夹有泥质灰岩、泥灰岩、紫色页岩和少量粉细砂岩。

灰岩中有时含海绿石，局部具带状结构。

揭露厚度24.54m。

②奥陶系中下统马家沟组（O1+2）：

区内有水1、八6、七-八11、补Ⅳ6等孔探至奥灰，最大揭露厚度56.89m。

为浅灰、棕灰、浅肉红色灰岩、白云质灰岩，泥晶~细晶结构，浑浊状~块状层理。

顶部夹有数层薄层状紫红色、灰绿色泥岩。

近年来安徽区测队在马家沟组之上分出老虎山组并定为中统。

此次将原马家沟组统称为中下统。

③石炭系（C）

石炭系中统（C2）：

据区内水1、八6、七-八11孔所见，为浅灰，青灰色铝质泥岩，夹紫红、锈黄色铁质及黄铁矿，局部具淋滤现象。

厚3.05~5.40m，平均4.67m。

与下伏奥陶系马家沟组呈假整合接触，缺失下统。

石炭系上统（C3）：

据水1、八6、水217孔揭露，厚102.84~104.35m，平均103.38m。

由13层灰岩与泥岩、细砂岩相间组成，局部具有燧石、黄铁矿结核，含薄煤或炭质页岩5~6层，均不稳定，不可采。

灰岩中多产海相动物化石：

海百合茎、腕足类、珊瑚及蜒等。

特别是底部厚层灰岩中富产蜓。

④二叠系（P）：

总厚约897m。

分上下两统四个组，即下统山西组、下石盒子组、上统上石盒子组、石千峰组。

以砂岩、粉砂岩和泥岩为主，含煤24层，总厚19.32m，含煤系数为2.2%。

整合于太原组之上。

其中山西组、上、下石盒子组可分为两个含煤段，上部石千峰组，厚约170m，不含煤层。

为一套杂色岩层，以灰色、灰绿色泥岩和粉砂岩为主，含较多紫红色花斑，夹数层灰白色细—中砂岩或石英砂砾岩。

砂岩中常发育交错层理，偶见植物化石碎片。

（2）中生界

三叠系（T）：

据区内构1等5个孔所见，最大揭露厚度396.19m，为一套红色地层。

由棕红、砖红及紫红色的砂岩、粉砂岩和泥岩组成。

分选性及磨园度都较差。

同下伏地层石千峰组整合接触。

（3）新生界

①第三系（N）

第三系（

）“红层”：

红层厚0～52.04m，平均6.64m。

由紫红色、灰白色大小不等岩块及砂、砾岩混杂组成。

主要为坡积物，偶夹固结粘土薄层。

②第四系（Q1~4）上部含水层组：

厚101.35~143.40m,以灰色、灰黄色中粗砂、细粉砂为主，次为粘土质砂间夹砂质粘土。

上部30m受大气降水和地表水补给，水量较富，水质较好，是矿区的主要供水水源。

2.含煤地层

（1）石炭系上统太原组（C3）

由灰岩、砂岩、泥岩和煤层相间组成，厚103.38m，含煤5~6层，薄而不稳定，均不可采，无经济价值。

（2）二叠系山西组、下石盒子组

二叠系山西组、下石盒子组是本区主要含煤地层，总厚约187m，可分二个含煤段，分述如下：

①山西组（

）：

即第一含煤段，厚约71m。

底部为灰黑色富含腕足类化石的泥岩、砂质泥岩，其上为砂泥岩互层，浑浊层理发育，具虫孔构造，夹菱铁结核。

下部含煤层1层。

中上部以粉砂岩、泥岩为主，夹一至二层灰白色石英砂岩、中细砂岩，局部含煤砾及泥质包体。

1号煤层上25m左右有时见一薄煤层。

②下石盒子组（

）：

即第二含煤段，厚约116m，为本区主要含煤段之一，含煤系数达10%。

含煤8~11层，编号为4~9号煤层，其中可采煤层3层，即4号、6号和8号煤层。

底部为含砾中粗砂岩，具冲刷现象。

其上发育一套花斑状泥岩、带状泥岩和铝质泥岩。

中部常见薄层状粉细砂岩、砂泥岩互层，具浑浊层理和底栖动物通道，含舌形贝。

8号煤层与5号煤层顶板常发育石英砂岩、中细砂岩。

上部以灰色、深灰色泥岩为主，夹有细~中砂岩和石英砂岩。

8号煤层、5号煤层顶板多产植物化石。

1.2.3地质构造

1.区域地质构造

淮南煤田位于秦岭纬向构造带南亚带的北缘，东接郯（城）~庐（江）断裂，西连周口凹陷，北毗蚌埠隆起，南岭合肥凹陷由于受到南北向应力的挤压，致使淮南煤田的主体构造形迹呈近东西向展布，并在淮南复向斜之南北两翼发育了一系列走向压扭性逆冲断层，又因受新华夏系构造的复合干扰，从而使得煤田内构造的完整性和煤层的连续性遭到不同程度的破坏。

向斜盆地内部地层平缓，一般为10°~20°。

由一系列宽缓褶皱组成，谢桥古沟向斜，陈桥潘集背斜，为其主要构造成分。

2.矿井地质构造

谢桥矿位于谢桥向斜西段的北翼，为一走向北70°~80°西，倾向南8°~15°的单斜构造。

地层倾角一般在10°~15°，虽局部地段发育有较小的褶曲，造成地层起伏，但波幅较小，地层产状总体上变化不大，单斜构造特征明显。

受区域构造的影响，井田内断层稀少，一般规模较小，对煤层的影响、破坏作用较弱，规模较大断层主要为井田边界断层或发育在井田深部，且以北东、北北东向斜切正断层为主。

矿井主要断层特征见表1-1。

表1-1井田断层特征及控制程度表

序号

断层名称

性质

落差

/m

断层产状

走向长度

/km

控制程度

走向

倾向

倾角

1

F1

正

300~600

N7°~21°E

N69°~83°W

71°

>6.8

查明

2

F2

正

0~25

N30°~40°E

S50°~60°E

70°

3.6

查明

图1-2地质综合柱状图

3

F3

正

0~30

N30°~40°E

S50°~60°E

65°

4.2

查明

4

F4

正

0~20

N0°~30°E

N60°~90°W

60°

2.8

查明

1.2.4水文地质

本井田水文地质边界东临张集煤矿，以F4断层以东约2.3km的人为边界为界；西接刘庄煤矿，以F1断层为界；北起1号煤层露头；南至8号煤层-1000m水平。

由此包围形成封闭的地质小块段，构成独立的水文地质小单元。

井田属裂隙类充水矿床，水文地质条件简单。

1.含隔水层

主要含水层由岩溶裂隙含水层、裂隙含水层、孔隙含水层三部分组成。

各类含水层对矿床开采的影响程度，又可分为直接充水含水层和间接充水含水层，各含水层之间均有有效隔水层和相对隔水层间隔，其特征如下：

（1）新生界松散层含、隔水层（组）

松散层厚度194.10~485.64m，平均厚度363.26m；总体呈南薄北厚的趋势。

南部古地形起伏明显，根据沉积规律和区域对比，以及《谢桥井田煤系上复第三系“红层”隔水性评价补勘验证报告》，可大致分为上部含水层（组）、上部隔水层（组）、中部含水层（组）、中部隔水层（组）及底部“红层”等五部分。

（2）基岩含、隔水层

①二叠系砂岩裂隙含水层（段）

含水分布在煤层和泥岩之间，裂隙局部发育，全矿井漏水钻孔36个，经7次抽水试验资料：

水位标高22.07~27.096m，q=0.0046~0.0872l/s.m，K=0.0121~0.440m/d，水质Cl~Na型，矿化度0.85~1.85g/l，水温21~260℃，富水性弱，以储存量为主，补给水源有限。

②1号煤底板隔水层段：

其厚12.08~21.37m，平均厚度16.44m。

岩性为泥岩，砂岩相间，在自然状态下，对1煤底板太原组灰岩水能起隔水作用。

③太原组石灰岩岩溶裂隙含水层（段）：

平均厚度103.38m，含灰岩13层，平均累厚56.84m，占组厚55%，其中3、4、12三层灰岩最厚，平均厚度为7.52m、11.03m、12.01m，占灰岩总厚的54%，其余均为薄层灰岩。

灰岩之间为泥岩、砂岩及薄煤层，地下水运动以层流为主。

④本溪组隔水层段：

厚3.05~5.40m，平均4.67m，为浅灰色铝质泥岩，分布稳定，起相对隔水作用。

⑤奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层（段）：

全区有6个钻孔揭露，厚度14.54~104.35m，岩性为浅灰~肉红色，致密白云质灰岩，厚层状，漏水孔2个，漏水孔率33%，据七-八11孔抽水试验资料，水位标高23.66m，q=0.000369l/s.m，水质Cl~Na型，矿化度2.3g/1，富水性极弱。

2.矿井涌水量

煤系砂岩裂隙含水层富水性弱，且以储存量为主，在主要煤层露头范围之内，为隔水层覆盖，与松散层孔隙含水层无直接水力联系。

此外，基岩强风化带可视为阻水层。

因此，在开采4~8号煤层时，水文地质条件简单，可按裂隙类充水矿床来考虑，水文地质条件属简单。

而在开采1煤层时，水文地质条件中等偏复杂，应按岩溶裂隙底板进水为主的充水矿床来考虑。

根据地质报告预测，开采前期矿井正常涌水量为105m³/h，最大涌水量为132m³/h；开采后期正常涌水量为498m³/h，最大涌水量为515m³/h。

1.3煤层特征

1.3.1煤层埋藏条件

井田为一走向北偏西70°~80°，倾向南8°~15°的单斜构造，其形状基本呈一矩形，井田内煤层起伏较小，赋存稳定。

根据部分潜部煤层煤质资料，测井曲线及邻矿区资料，确定本区新生界面往下垂深30m为风氧化带。

1.3.2煤层

区内含煤地层为石炭系上统太原组、二叠系下统山西组及下石盒子组。

石炭系太原组含煤5~6层，薄而不稳定，无开采价值，为非勘探对象。

二叠系山西组及下石盒子组，总厚约187m，共含定名煤层24层，总厚19.32m，含煤系数为10%。

计算储量煤层为4层，自下而上依次为1号、4号、6号、8号煤层，总厚11.0m，占煤层总厚的56.9%。

井田内可采煤层共4层，煤层倾角一般10°~15°，平均倾角13.9°。

各可采煤层分述如下：

1.1号煤层：

为区段稳定~较稳定的全区可采煤层，厚度0~9.24m，平均3.02m。

上距4煤层平均为88.82m。

变异系数57%，可采系数95%。

区内煤层厚度大而稳定，七西线以西厚0~7.79m，平均2.18m，变异系数60%，为较稳定区段；以东厚度0~9.24m，平均4.7m，变异系数37%，为稳定区段。

煤层结构较简单，局部含1~2层炭质泥岩或泥岩夹矸。

2.4号煤层：

为区段稳定~较稳定的全区可采煤层，厚度0~4.23m，平均2.22m。

上距5煤层平均7.50m，。

变异系数41%，可采系数94%。

补Ⅱ线以西煤层发育良好，厚度稳定，厚度1.12~4.33m，平均2.46m，变异系数26%，为稳定区段；以东煤层厚度0~2.80m，平均1.49m，变异系数58%，为较稳定区段。

煤层结构简单，局部含1~2层炭质泥岩或泥岩夹矸。

3.6号煤层：

为区段较稳定的大部可采煤层，厚度0~4.75m，平均2.34m。

上距7-1煤层为23.58m。

变异系数62%，可采系数79%。

七西线以西煤层发育良好，厚度大而稳定，两极值为0.47~4.90m，平均2.75m，变异系数41%，为较稳定区段；以东多不可采或尖灭，厚度0~3.27m，平均0.63m，变异系数163%，为不稳定区段。

煤层结构较简单，一般含夹矸1~2层，局部多达3~4层，岩性为炭质泥岩及泥岩。

4.8号煤层：

为主要可采煤层，赋存稳定，厚度1.36~6.04m，平均3.42m。

上距11-2煤层平均为86.70m。

变异系数27%，可采系数99%。

煤层结构简单，局部含炭质泥岩夹矸一层。

各可采煤层特征见表1-2。

表1-2可采煤层特征

煤层

厚度/m

间距/m

结构

倾角

/（°）

容重

/t∙m-3

顶底板岩性

稳定程度

最小~最大

平均

最小~最大

平均

夹矸层数

结构类型

顶板

底板

1

0~9.24

3.02

1~2

较

简单

10~15

1.35

石英砂岩

粉细砂岩

较

稳定

74.89~104.76

88.82

4

0~4.23

2.22

1~2

简单

10~15

1.38

砂质泥岩

泥岩

较

稳定

4.02~30.85

7.50

6

0~4.75

2.34

1~4

较

简单

10~15

1.38

砂质泥岩

泥岩

较

稳定

14.32~87.72

51.38

8

1.36~6.04

3.42

0~1

简单

10~15

1.37

泥岩

砂质泥岩

稳定

1.3.3煤层顶、底板

1.1号煤层：

直接顶以砂质泥岩、泥岩为主，局部为粉细砂岩；基本顶则以中细砂岩及石英砂岩为主，层位稳定；底板为砂岩、泥岩（或砂泥互层）及粉细砂岩为主。

2.4号煤层：

直接顶以砂质泥岩（或互层）、泥岩为主，厚度一般在3~5m，基本顶为粉细砂岩，厚度3m左右。

3.6号煤层：

顶板以泥岩及砂质泥岩为主，局部为粉砂岩，底板为砂质泥岩及泥岩。

4.8号煤层：

直接顶以泥岩、砂质泥岩为主，厚度5m左右；基本顶为细、中砂岩，层位稳定，八线以东多为砂岩及石英砂岩；底板为泥岩及砂质泥岩。

各煤层顶、底板岩石物理性质见表1-3。

1.3.4煤的特征

1.煤的物理性质

1号、4号、6号、8号煤层均以半亮型煤为主，局部属半亮～半暗型煤，褐色～黑色，油脂～弱玻璃光泽，条带状结构，夹镜煤条带及少量丝炭，条痕棕黑色，参差状断口，内生裂隙较发育。

裂隙面常附有黄铁矿薄膜，性脆，易碎成块状和粉粒状，硬度小。

本区主要煤层煤质稳定，煤类较单一，为气煤，仅1号、4号煤层局部块段有少量1/3焦煤。

特低~低硫分、特低~低磷、中灰分煤为主、中等发热量、高熔灰分、富焦油。

各煤层煤

表1-3可采煤层顶底板岩石物理性质

采样

层位

岩石

名称

自然状态下抗压强度/MPa

普氏硬度系数

比重

容重

/t∙m-3

一般

变异范围

1号煤层顶板

石英砂岩

47.85

43.05~52.55

4.9

2.69

2.40

砂岩

127.45

65.45~203.95

13.0

2.68

2.54

粉砂岩

34.85

23.95~46.25

4.0

2.65

2.56

1号煤层底板

砂岩

53.95

37.45~82.75

5.0

2.66

2.47

粉砂岩

68.65

24.15~108.85

7.0

2.66

2.46

砂质泥岩

131.05

122.85~145.45

13.0

2.61

2.58

泥岩

34.35

12.95~52.85

4.0

2.67

2.64

6号煤层顶板

砂岩

78.85

77.45~80.25

8.0

2.76

2.63

8号煤层顶板

石英砂岩

269.65

215.75~316.75

20.0

2.61

2.50

砂岩

45.25

27.05~63.45

-

2.69

2.56

砂质泥岩

29.45

23.85~44.05

3.0

2.66

2.53

泥岩

49.05

36.15~64.01

6.0

2.66

2.56

8号煤层底板

泥岩

34.35

21.75~62.15

4.0

2.62

2.59

质特征见表1-4。

2.煤的工业用途

各可采煤层的工业用途有下列三个方向：

（1）良好的配焦用煤。

1煤层硫分稍高