潞安石圪节煤矿矿井初步设计.docx
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潞安石圪节煤矿矿井初步设计
太原理工大学阳泉学院
毕业设计说明书
毕业生姓名
：
赵海兵
专业
：
采矿工程
学号
：
050421006
指导教师
:
蔡永乐
所属系（部）
：
资源系
二〇〇九年六月
太原理工大学阳泉学院
毕业设计评阅书
题目：
资源系 系 采矿工程专业姓名赵海兵
设计时间：
2009年03月15日~2009年06月10日
评阅意见：
成绩：
指导教师：
（签字）
职 务：
2009年 月 日
太原理工大学阳泉学院
毕业设计答辩记录卡
资源系系 采矿工程专业姓名 赵海兵
答辩内容
问题摘要
评议情况
记录员：
（签名）
成绩评定
指导教师评定成绩
答辩组评定成绩
综合成绩
注：
评定成绩为100分制，指导教师为30%，答辩组为70%。
专业答辩组组长：
（签名）
200年 月 日
前 言
毕业设计是对大学四年所学知识的一次综合考察，是对学生综合能力的一次系统训练。
本次设计的内容是石圪节煤矿9号、10号煤层初步设计。
是在石圪节煤矿井田概况和地质特征的基础上，结合搜集到的其它相关原始资料、运用所学知识、参考《煤矿开采学》、《煤炭工业矿井设计规范》、《煤矿矿井开采设计手册》等参考资料，在辅导老师深入浅出的精心指导下独立完成。
在设计的过程中我受益非浅。
设计包含说明书和图纸两部分。
内容及结构依《采矿工程毕业设计大纲》、《毕业论文补充规定及撰写规范》完成。
本设计结合实际、考虑国情、贯彻国策，力求达到矿井设计的终极目标——经济、合理。
通过这次设计，自己各方面能力都有所提高，获益良多。
但自己水平仍然有限，错误疏漏之处恳请各位老师批评指正。
赵海兵
2009年6月
内容摘要
石圪节煤矿位于沁水煤田东部，南北走向长约5.0公里，东西倾向宽约3.2公里，呈不规则长方形，井田面积约15.6平方公里。
主要开采3、9、10、11号煤层，3号煤层煤尘有爆炸危险。
9#煤层埋藏较浅，瓦斯含量低。
10#煤层瓦斯含量也低。
各层煤自燃性不强，属于不易自燃煤层。
本设计的对象是9号和10矿井服务年号煤层。
矿井地质储量14426.88万吨，可采储量10266.9万吨。
限61年，设计生产能力120万t/a。
两层煤分别为3.6米、3.2米厚，相距18米，倾角3到6度，距地面200米左右。
采用斜井、单水平、集中大巷开拓方式。
沿井田走向布置三条大巷，回风大巷布置在9号煤层，水平标高820m，运输大巷、轨道大巷布置在10号层，水平标高800m。
矿井移交生产至达到设计能力时，共开凿3个井筒，即主、副斜井、回风立井。
主斜井装皮带，副斜井铺轨道。
矿井移交生产时总工期为两年。
工业广场位于井田中部。
本井田9号煤层划分为8个带区，采用带区式准备。
设计采用倾斜长壁采煤方法开采。
回采工艺采用后退式、一次采全高综合机械化采煤法。
作业制度为“四六制”，三班采煤、一班检修。
工作面的设备有双端可调双滚筒采煤机、液压支架、可弯曲刮板运输机、破碎机、转载机等。
采空区采用全部跨落法管理顶板。
矿井运输大巷采用皮带运输作为主运输，轨道大巷采用电机车牵引矿车作为辅助运输，通风方式为中央分列式通风。
矿井总风量为63m3/s，主扇工作方式为机械抽出式，风机型号为：
FBD-14-№26风机，n=430r/min，经计算电机功率为120KW。
关键字：
斜井带区式倾斜长壁采煤方法
ABSTRACT
ShigejieCoalMinelocatedinQinshuicoalfieldeast,approximately5.0kmnorth-southdirection,havingawidthofabout3.2kmeast-westorientation,anirregularshape,wellfieldareaofabout15.6squarekilometres.Majormining3,9,10,11coalbed,thedesigntargetisonthe9thand10thcoalbed.Geologicalreservesof120.29milliontonsofcoal,88.5334milliontonsofrecoverablereserves.Becauseservice70.26,0.9Mt/adesigncapacity.
Two-tiercoalrespectively3.15metres,2.52metresthick,adistanceof20metresandinclination3-6degrees,about200metresawayfromtheground.Usinginclinedshaft,single-level,focusedinlargealley.Becauseoftheproductiontoachievedesigncapacity,atotalofdrillingthreepitshaft,owners,Deputyinclinedshaft,backtothewindLijin.Theinclinedshaftwithbelts,theDeputyinclinedshaftattrack.
Thewellfieldisdividedintosix9thcoalbedminingarea,usingazone-typepreparation.Determinewhethermorelong-wallcoalminingextractionmethods.Stopingtechniquesusedretreatceremony,afull-timecomprehensivehighmechanizedcoalmininglaw.Operatingsystemfor"3、8"twoclassescoalmining,agroupoverhaul.Equipmentlocatedadouble-double-roller-scalesheer,hydraulicstructures,canbecurvedrailtransportplanes,Breakers,reproducedplane.ExtractionregionusedupallacrossFrancemanagementroof.
Becausetransportlargetransportasthemaintransportlaneusebelts,theuseofelectricalvehiclestowedorbitbigalleytubasacomplementarytransportation.Paralleltothecentralventilation-ventilationmanner,thefansworkoutmodalitiesformechanicalstyle.
第一章井田概况和地质特征
第一节矿区概述
一矿区地理位置及交通条件
井田位于山西长治市北32.5公里，地跨长治郊区和潞城县，隶属长治市管辖，是潞安矿区最早的一对生产矿井。
根据潞煤地字（1987）第26号文，山西省政府晋政发（1984）第14号文，结合潞煤生、地字（1988）第198号文，确定石圪节煤矿9号及10号煤层边界。
南北走向长约5.0公里，东西倾向宽约3.2公里，呈不规则长方形，井田面积约15.6平方公里.
石圪节矿交通条件尚为方便。
铁路专用线至长治北站与太焦铁路线接轨，相距15公里，矿区公路与太长公路相连。
矿区对外交通有太（原）焦（作）铁路、邯（郸）长（治）铁路和太（原）洛（阳）公路。
太焦铁路经矿区东部由北向南通过，太焦铁路的夏店站距潞矿集团约7km，距五阳站16km。
以夏店站为起点距太原市约230km，距焦作市约204km，距邯郸市约216km。
交通比较方便。
二矿区的地形与气象
本区属典型大陆性气候，干燥多风，四季分明，年平均气温8.9℃，日最高气温37.4℃，最低气温-29.1℃。
年平均降水量为583.3mm，最大917.0mm，最小414.0mm，雨季集中在7、8、9三个月，日最大降水量109.7mm。
年平均蒸发量为1755.3mm（高于降水量2.01倍）；最高为1996.3mm，最低为1502.1mm。
年主导风向为西北风，夏季风向为东南风，最大风速为17m/s，最大风压为350Pa。
冰冻期为每年10月末到翌年4月，最大冻土深度为0.75m。
第二节井田地质特征
一综述
潞安矿区位于沁水煤田东翼中部，地处我国东部新华夏系第三隆起带中段西缘，即太行山西麓。
东西分别受二级构造带即晋—获褶带和武—阳凹褶带控制。
区内总体为一复式向斜，由一系列次一级的宽缓的向、背斜和断裂带组成。
地层走向呈南北，倾向西，倾角平缓，多在3度—6度间，呈一单斜构造。
二煤系地层
石圪节井田大部分地区为第四系表土层所覆盖，仅在冲沟处岩零星出露，基本为一全掩盖区。
根据钻孔揭露，地层由老至新有：
1）奥陶统峰峰组（O2F）；
2）中石炭统本溪组（C2B）
3）上石炭统太原组（C2T）；
4）下二迭统山西组（P1S）；
5）下二迭统下石河子组（P2X）；
6）上二迭统上石河子组（P2S）；
7）第四系（Q）。
其中上石炭统太原组和下二迭统山西组为主要含煤地层，合称石炭二迭纪含煤岩系。
厚度巨大的中奥陶统地层为煤系沉积之底，上下石河子组及第四系表土层为煤系上覆盖层。
下面仅就煤系地层叙述于后：
石炭系上统太原组（C2T）
此组与下伏的本溪组为连续沉积，为井田内主要含煤地层之一。
厚度为101.02——127.47米，平均113.41米。
底部以一层厚约2.7米的细砂岩——K1砂岩（相当于太原西山晋祠砂岩）作为太原组与本溪组之分界，其间为整合接触关系。
本组地层为典型的海陆交互相含煤沉积，旋迥结构明显，岩性每旋迥多由灰岩、泥岩、砂岩和煤层组成，共有四个沉积旋迥，有标志层石灰岩四层即K2、K3、K4、和K5石灰岩，含煤6——11层，尤以下部煤炭发育较好，含煤系数为6.52%。
本组地层含植物化石。
各标志层特征如下：
K1砂岩——灰、灰白色，岩性为具花岗变晶结构的中细粒石英砂岩，桂质胶结，岩性不稳定，有时相变为砂质泥岩或泥岩，其底板距15-3号煤约9.66米。
K2灰岩——灰深灰色，隐晶质，含星散状黄铁矿颗粒及燧石结核，产蜓类和腕足类化石及其碎片，厚2.2—17.95米，平均厚7.78米。
层位稳定，是太原组中下部可靠对比标志，亦为13号煤层的直接顶板。
下距15-3号煤约11.13米。
K3灰岩——第二层灰岩，深灰色，隐晶质，含动物化石碎片，厚1.36——4.77米，全区普遍发育，为12号煤层的直接顶板，上距11号煤约4.25米。
K4灰岩——第三层石灰岩，深灰色，隐晶质，略含泥质，并含少量黄铁矿及动物化石，厚3.38—5.97米，平均厚4.85米。
层位稳定。
为一不可采的薄煤层直接顶板，上距9号煤、10号煤约16.94米及5.74米，下距11号煤约4.78米。
K5灰岩——第四层石灰岩，灰色、隐晶质，含少量黄铁矿及动物化石碎片。
厚0—4.11米，平均3.20米。
为局部发育的8号煤层的直接顶板。
下距9#、10#煤层分别为13.26及23.94米。
1迭系下统山西组（P1S）
连续沉积于太原组地层之上，为本区主要含煤地层之一，岩性为一套由砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤层组成的河流湖泊、泥岩沼泽等陆相沉积。
颜色由下部为深灰、灰黑色的含煤地层，向上逐渐变为浅灰、灰白色为主，表明古气候逐渐由潮湿变为干燥，不利于成煤。
本厚组26.13—91.01米，平均67.70米，含煤1—3层，总厚度7.08米，含煤系数为10.46%。
3号煤层位于本组中下部，厚度大，层位稳定，本组标志层除煤层外尚有本组底部分界砂岩及煤层老顶砂岩。
三井田水文地质概况
（一）地面水文地质
1、地形、地势、气象
石圪节井田大部分为第四系黄土覆盖，仅在井田中、北部基岩零星出露，出露面积约占10%。
地形较复杂，多为冲沟深谷切割。
地势高差颇大，以井田中部的良才寺村为最高，海拔标高为+1067.6米，四周变低，平均在所不900—1000左右，以西白兔村最低，海拔标高仅898.6米。
井田内最大高差169.0米，一般相对高差50—100米。
本区属典形大陆半干燥性气候。
历年来夏季绝对最高气温可达372度，6—7月份最热；冬季最低气温可降至-19.6℃，元月份最冷。
年平均温度15℃左右。
10月份开始结冰，翌年四月解冻，冰冻最大深度为0.73米。
积雪厚度0.12米（平均值）。
每年7、8、9月份为多雨季节，年平均降雨量594.8mm，年蒸发量平均为1738.6mm。
矿区主要风向为“南东南”向，最大风速14~16米/秒。
2、地表水系及水体
浊漳河是本区最大的一条河流，在井田东部边界以外由南向北蜿蜒流过，水深一般在03~0.5m，上游被漳泽水库所截，水库放水季节水深在1~1.5m，其年径流量为12.7亿m3。
由于漳河流向与3#煤层露头线近似平行，且远离露头线，故对煤层开采无直接影响。
（二）矿井充水水源
矿井水主要来源于：
含水层水、大气降水及老窑水。
1、含水层水
根据钻孔揭露资料，井田内自下而上共发育有11个含水量水层。
（1）、中奥陶统石灰岩岩溶含水层组
该含水层组为煤系地层沉积基底。
含水量裂隙溶洞发育，富水性强，为本区良好的生活饮用水源，水位标高+670米左右。
属层间裂隙岩溶承压水，地下水多作层流运动，动态稳定，动水量也较稳定。
（2）、上石炭统太原组石灰岩岩溶含水层组：
该含水量组共含四层灰岩含水层，即：
II、III、IV、V含水层，裂隙溶洞也较发育，含水层层间距较小，相夹的泥岩、砂质泥岩具有较好的隔水性能。
正常情况下，各含水层间水力联系较弱。
（3）、二迭系砂岩裂隙含水层组
该含水层包括VI、VII、VIII、IX等四个含水层，裂隙较发育，含水性与岩性，区域性裂隙的发育程度有关。
各含水层间经相对不导水的泥岩砂质泥岩相隔，水力联系微弱。
（4）、基岩风化裂隙含水层
本含水层（x号含水层）为风化带岩层，厚度约20m，节理殖裂隙发育，为良好透水层，混合抽水试验结果，Q=0.38公升/秒，k=0.0303m/日。
因其距地表近，直接受降水或第四系含水层补给，补给区与分布区一致。
（5）、第四系松散岩类含水层组
分上下两部分。
上部为黄土层，颗粒细致，微含水，单位涌水量为2.98—556升/秒，是附近农村生活民用水，水量、水位季节性变化明显。
下部为红土层，土质较粘，含土性不佳，相对上部黄土层，有着一定隔水作用。
2、大气降水
井田地形复杂，地势高差颇大，大气降水多呈地表径流流失，不利于对地下水的补给。
再之，年蒸发量大于年降雨量，也不利于大气降水渗透。
但因采后地表裂隙的出现，不同程度上沟通了大气降水与含水层间的水力联系，成为矿井涌水的间接来源。
3、老窑水
井田处于煤层浅部。
据统计，仅开采范围内，8座小煤窑与我矿井下巷道沟通，向我矿新、旧采区常年排水，其排水量约占矿井总涌水量的15—20%，成为矿井充水的又一直接来源。
（三）矿井涌水量变化规律
1、矿井涌水量大小
据多年来井下涌水实际资料分析,矿井主要的直接充水水源为VII、VIII号砂岩裂隙含水层水，它包括顶板直接出水和因老空积水两部分。
前者多在上分层采掘过程中，含水层因未受或仅小部分受到破坏，涌水量小，主要表现为渗水、滴水，仅在2115工作面运巷和一下山配风巷掘进过程中有少部分淋水，水量最大达5立方米/小时，一般小于2立方米/小时。
后者常于中、下分层采掘过程中和已回采完毕的新、旧采空区，含水层已部分或全部遭到破坏，涌水量较大，且持续时间较长，为矿井充水的主要水源。
如出一辙13工作面下分层回风巷掘进时，由于中、上分层老空积水，在掘进初始，窝头涌水量最高达10——15立方米/小时，影响了正常掘进进度。
后经较长时间排水，水量逐渐减小，稳定在2——3立方米/小时。
又比如，在111下分层工作面回采初期，假顶初次垮落之后，中上分层老空积水集中涌向工作面老塘，加之工作面所处位置平缓，老塘水淹及工作面，给生产带来一定困难。
据测定，池时工作面涌水量为6——8立方米/小时，若能持续正常排水，一般不致影响生产。
另外比较突出的还有117下分层工作面，八六年回采初期水量最高达10立方米/小时，大量中上分层老空积水以淋水落石出形式涌入工作面，一度影响回采被迫超前50米另开新切眼。
这是采掘过程中出现的老空积水。
另外在已回采完毕的新旧采空区，老空积水满后则自流出来，象西二及一、二上采区和一下山少部分回采完毕的工作面，涌水量一般为5——10立方米/小时。
另一直接充分水水源为小窑及旧巷来水，如西南大巷变电所附近的一条旧巷，常年向矿井排水，水量较稳定，经测定，多在5——10立方米/小时，据分析，绝大部分水是处在其高处的西沟小窑所排污水。
类似情况，在一、二上山采区也有出现。
根据历年矿井涌水量资料统计，石圪节矿井正常涌水量为600——800立方米/日，最小涌水量为400立方米/日，最大可达1000立方米/日。
属水文地质条件简单型矿井，防治水工程简单。
第三节煤层的埋藏特征
一煤层
井田内共发育有煤层7—14层，平均厚度约14.74米，其中可采煤层约6层，总厚度平均12.15米，从上而下编号分别为3#、9#、10#、13#、15#、煤层，现分析如下：
3号煤层：
位于山系组中下部，为井田内主要可采煤层之一，也是目前石圪节矿生产所采煤层，距石炭二迭分界砂岩顶板平均为9.56米，上距VII含水层约9.31米。
煤层厚度大且层位稳定，自2.89—7.91米，平均厚度为6.68米。
根据煤层结构情况分三个自然层：
脑煤厚2.20—2.40米，含夹石1—3层，岩性为泥岩、页岩，夹石厚度变化较大，一般厚0.10米—0.30米，最厚可达1.0米，变化趋势多表现为北厚南薄；中煤厚2.20米，一般不含夹石，煤质最佳，以其顶面一层约0.05—0.1米的酥煤与脑煤分开，以下部的第一个夹石做其底面的标志；底煤厚2.0—2.10米，含夹石2—3层，岩性为页岩或泥岩，厚0.10—0.50米，此外，夹石层在底煤中常呈分布不匀的串殊状出现。
9号煤层：
俗称“黄煤”。
位于太原组中上部K5灰岩与K4灰岩之间，上距K5灰岩约13米，下距10#煤层约18米。
该煤层厚度变化大，从1到4.9米，平均厚度为4.3米，含夹石两层，厚0.10—0.30米，总体变化趋势为北厚南薄。
中东部及中部绝大部分地区无煤，可采范围不大，且几乎全部集中在井田中南部，北部仅有零星地可采。
该煤层可采系数指数KM为0.92，属稳定可采煤层。
10号煤层：
该煤层位于9号煤层之下，K4灰岩之上，距K4灰岩约5.74米，煤呈黑色，块状或粉末状，偶有分叉现象，厚度从2.0—3.0米，平均厚度2.52米，南薄北厚。
含夹石1—2层，厚0.05—0.20米。
可采性指数KM=0.96，属稳定可采煤层。
11号煤层：
俗称“银煤”。
厚度2.0—4.15米，平均3.85米。
位于K4、与K3灰岩之间，上距K4灰岩4.78米，下距K3灰岩4.25米，层位稳定，局部发育，属稳定煤层。
13号煤层：
俗称“三节煤”。
直接伏于K2灰岩之下，15-1号煤组之上，距15号煤约3.69米。
厚度变化从0—0.92米，平均0.63米。
层位稳定，分布广，零星地段可采，属极不稳定局部可采煤层。
15号煤：
位于太原组底部，现分析如下：
上距K2底板4.32米，距13号煤层底板约3.69米，结构简单，在本区为主要可采煤层之一，井田内除南部、中部三个独立不可采块段外，其余绝大部分达到可采厚度，仅在井田东北角露头线附近，有一小块无煤区。
平均厚度3.18米。
层位较稳定，大部分可采，仅有极个别钻孔厚度低于可采厚度。
复杂结构，含夹石1——2层米。
该煤层可采性指数KM=0.95，变异系数R=55%，属较稳定可采煤层。
见煤层综合特征一览表。
表1可采煤层综合特征一览表
地层
系统
煤层名称
煤层结构
稳定性程度
新编号
旧编号
俗名
两极厚度
平均厚度
结构类型
夹石层数
可采性指数km
变异系数Y
统
组
3
12
香煤
2.8-7.91
6.68
简单或较复杂
1-5
1
8.8%
上距VII号含水层8.41米
下距C3—P1分界砂岩9.56米
下二迭统
山西组
上
石
炭
统
太
原
组
9
8
黄煤
1-3.61
3.4
简单
偶夹具石
0.92
53%
上距K5灰岩13.26米
下距10号煤10.68米
10
7
2.0-3.00
2.7
简单
偶夹具石
0.96
49%
与下K4灰岩约5.74米
11
6
银煤
1-4.15
3.85
简单
无
上距K4灰岩4.78米
下距K3灰岩4.25米
13
4
三节煤
0-0.92
0.63
简单
无
直接伏于K2灰岩之上
15
1
四节煤
0-5.90
3.18
较复杂
1-2
0.95
55%
太原组底部
二煤层对比
这次对比是仍以一九七五年十一月召开的“华北区二迭系专题会议纪要”和我局潞煤革地字（1987）第196号文为依据，主要采用标志层和层间距的对比方法，将石圪节井田74个钻孔资料统一了地质划分及煤层标志层编号。
（1）、各类煤层对比标志
1号煤：
上距K8砂岩14.28米，夹于黑色泥岩中。
层位极不稳定。
2号煤：
上距K8砂岩25.33米，下距3号煤层22.91米，夹于黑色或砂质泥岩中。
层位极不稳定。
3号煤：
位于山西组中下部，煤层厚、稳定，同其他煤层是最好的对比标志层。
5号煤层：
上距燧石层7.96米,下距K5石灰岩17.88米。
厚度很不稳定
7号煤层：
于K5石灰岩顶面。
8号煤层：
直接伏于K5石灰岩之下，厚度极不稳定。
9号煤层：
位于K5与K4石灰岩之间，上距K5石灰岩底面13.26米。
10号煤层：
位于K5与K4石灰岩间，下距K4石灰岩顶面5.74米。
11号煤层：
位于K4与K3石灰岩间，上距K4石灰岩底面4.78米，距K3石灰岩顶面6.95米。
12号煤层：
K3石灰岩下伏，不稳定、不可采。
13号煤层：
K2石灰岩下伏，厚度变化大。
15号煤层：
K石灰岩下4.32米，其上覆岩层为黑色泥岩，局部变为砂质泥岩或粉砂岩，泥岩内含植物化石及少量黄铁矿。
这亦是很好的对比标志
（2）、煤岩对比存在的问
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