采矿学课程设计说明书Word文件下载.docx

1、本组主要由灰绿色砂岩及灰绿、紫红等杂色粘土岩组成。4、下二迭统下盒子组（P21）厚 31.0569.80m，平均 48.69m，主要由黄绿、灰、紫等杂色粘土岩、粉砂岩、灰绿色砂岩组成，属温湿、干热条件下的河流、湖泊相沉积。5、下二迭统下山西组（P11）厚 59.9099.35m，平均 83.67m，主要由浅灰、灰白及灰绿色砂岩，深灰、灰黑色粉砂岩、粘土岩及煤层组成，组内岩性变化较大，但以砂岩为主，砂岩比率高，以过渡相沉积为主。本组共含煤 3层（2、3 上、3号），以 3号煤层为主要可采煤层，厚度大，埋藏浅，储量丰富。6、上石炭统太原组（C3）厚 141.70176.55m，平均厚 162.66

2、m，由深灰、灰黑色粉砂岩、泥岩、灰色砂岩、薄层石灰岩及煤层组成，为一典型的海陆交互相沉积，且具有多次交替的特点。本组共含灰岩 11层，以三灰、十下灰厚度大，质较纯，且全井田稳定，特征明显，是煤层对比的重要标志。本组共含煤 22层，主要煤层三层（1 5上、16上、17），目前不可采。7、中石炭统本溪组（C2）厚 10.0063.00m，平均 30.88m，由北向南地层逐渐变厚。本组属海陆交互相沉积，由杂色粘土岩、粉砂岩、铝铁质泥岩及石灰岩组成。8、奥陶系中下统（O1-2）井田内所施工的钻孔，奥陶系的最大揭露厚度为 123.45m，并分下统和中统。下统厚 72.10m，以白云质灰岩为主；中统厚 6

3、69.90m，主要为灰色及棕灰色厚层状石灰岩、豹皮灰岩，夹泥灰岩及钙质泥岩等，岩溶裂隙发育。1.2.3 井田地质构造及特征井田地质构造及特征 1、井田地质概况 本井田位于腾南煤田北部，为一全隐蔽型煤田。井田构造简单。井田内煤系地层由北向南呈阶梯式下降。主要可采煤层为 3号煤层。综上所述，本井田属于构造简单和主要煤层赋存稳定到较稳定井田。1.2.4 矿井水文地质特征矿井水文地质特征（一）水文地质概况 本井田水文地质单元特征主要有两点：1、井田内间接充水含水层和直接充水含水层属富水中等的含水层，有的含水层通过断层与井田外奥灰对接，使该含水层受到强富水的奥灰水补给，局部区段由于断层的作用，使间接充水

4、含水层变为直接充水含水层。2、奥灰是含水丰富并且具有侧向补给条件的含水层，具有源源不断地各含水层提供水源的能力，17煤层底板与奥灰顶界面组成压盖隔水层，在正常条件下可以阻止奥灰水底鼓，但在间距小、遇断层错动变薄、岩层破碎地段则不具备抵抗奥灰水底鼓，因此开采时将受到奥灰底鼓水的威胁。井田水文地质条件属于中等类型，下组煤含水层富水性中等，补给条件良好。（二）含水层与隔水层 井田内主要含水层有第四系，3号煤层顶底板砂岩、三灰、十下灰及奥灰含水层，第四系除为含水层外，还是良好的隔水层。影响下组煤开采含水层主要十下灰及奥灰。石盒子组及奥灰压盖岩层均是良好的隔水层。图 1-2 综合柱状图 1.2.5 矿井

5、涌水量矿井涌水量 经精查补充勘探资料计算并参照相邻矿井实际涌水量资料，根据补充地质报告审查意见；本矿井正常涌水量为 100m3/h，最大涌水量为 360m3/h。1.3 煤层特征煤层特征 1.3.1 可采煤层特征可采煤层特征 可采煤层煤质特征表：表 1-1 可采煤层煤质特征表 煤层 水份 灰份 挥发份 全硫 磷 3号 原煤 0.68-3.28 2.46（12）原煤 11.58-39.34 原煤 37.92-48.11 原煤 0.61-1.70 原煤 0.002-0.008 0.004（5）下3 煤深灰色，薄层块状，含大量植物根茎化石，遇水易膨胀。暗煤为主，夹少量镜煤条带，内生裂隙发育，充填少量

6、钙质和黄铁矿薄膜。夹较多炭质条带。浅灰色，细粒薄层状，泥质胶结易垮落，参差状断口，分选较好，水平波状层理发育。隙发育，富水性不均一。98765432110.8019.32-5.2914.0025.20-8.100.602.56-0.106.007.90-2.65综合柱状图述描性岩岩石名称号层1:200状柱（m）厚层5.266.22-4.609.5114.50-2.1021.20-46.336.673.10-01.504.508.67-0深灰色，以石英为主，长石次之。含绿色矿物，底部有粉砂岩薄层，粘土胶结，粉砂岩细砂岩砂岩、页岩薄层,常呈透镜状局部发育，含粉砂岩包裹体，高角度裂泥质胶结，较坚硬，

7、分选性一般，具大型层理，层间夹镜煤条带或粉灰白色，厚层状，成分以石英为主，长石次之，含少量暗色矿物，钙中砂岩锈红色，局部相变为泥岩，含砂质较多，岩石较软。较坚硬，层间含泥质结核、黑色炭质结核及大量铁质斑块，铁质斑块呈灰色、略带风化色，岩石的主要成分为石英，含暗色矿物，泥质胶结泥 岩细砂岩细砂岩风 化质结核，岩心完整。高角度裂隙发育，裂隙面含乳白色胶状物，顶部含大量锈红色，铁浅黄色，局部为灰白色，风化程度弱，岩石主要成分为石英、长石，粘土岩黑到黑灰色，沥青油脂光泽，碎块状至条带状结构，煤岩类型为半亮型，以亮煤、含植物化石及黄铁矿薄膜。灰黑色，中厚层粉砂岩与薄层细砂岩互层，中部以粉砂岩为主，具水平

8、及波状层理互 层粉细砂岩黄铁矿结核，中下部裂隙发育。深灰色，致密、块状、断口平坦，含有透镜状和球状菱铁矿结核，并带有葡萄状粉砂岩22.72（12）40.94（11）1.12（12）精煤 1.85-2.92 2.49（12）精煤 11.58-39.34 22.72（12）精煤 38.69-41.86 40.38（12）精煤 0.60-1.20 0.92（10）精煤 0.001-0.003 3号 发热量 粘结指数 Qb,ad 20.50-29.56 67.8-88.4 76.7（8）Qgr,d 20.46-30.15 表 1-2 可采煤层控制情况一览表 煤层名称 穿过钻孔 个数 参与评价的点点数

9、可采 点数 不可采 点数 沉缺 点数 冲刷 点数 断薄断缺点数 可采性 指数 3号 207 190 132 14 44 17 69.47%1.3.2 煤层围岩性质煤层围岩性质 3号煤层：顶部为灰白色细砂岩，中央薄层深灰色泥岩，形成明显的沉积韵律和条带状层理，沿走向及倾向层位稳定，易于辨认，是控制该煤层的良好辅助标志。有个别地段相变为砂质夹薄层泥岩，但其条带状层理仍然显而易见。有的地段厚度变薄多为二煤组沉积发育所致。煤组 煤层 煤层结构 顶底板岩性 稳定性 倾角容重一般厚度（m）夹石层数 夹石厚度 顶板 底板 可采程度（）（t/m3）山西组 三 0.88-6.38 无夹石 泥岩、砂质泥岩有时为砂

10、岩 泥岩和砂质泥岩 稳定 可采 5 左右，近露头处变陡，为12左右 1.42 6.0 表 1-3 可采煤层特征表 1.3.3 煤的特征煤的特征 1.煤的物理性质和煤岩特征（一）煤的物理性质 该矿井各可采煤层均为黑色，黑褐、褐黑条痕色的软中等坚硬煤层。煤的硬度（坚固性系数）平均 1.68，山西组煤层硬于太原组煤层，煤的最大硬度达 1.90（3 上煤层），其物性特征见下表。可采煤层特征表：项 目 煤 层 光 泽 硬度 真密度 视密度 断 口 裂 隙 3号 玻璃、沥青、油脂 1.73 1.46 1.35 参差状、棱角状 较发育 （二）宏观煤岩特征 煤层的宏观煤岩组分多以亮煤为主，暗煤次之，含有镜煤条

11、带及透镜体。山西组煤丝炭含量比太原组煤多，以细条带或线理状分布于煤层中。煤岩类型以半亮型煤为主，半暗型煤次之。线理状宽条带状结构，层状构造。2.煤的化学性质和工艺性能（一）煤的工业分析指标及其变化规律 灰份：煤层原煤灰份平均值均为低灰。用洗选的方法脱除煤中矿物杂质，以降低灰份的效果明显。挥发份：山西组煤层的精煤挥发份产率（Vdaf）为 38.69%，比太原组煤层低5.50%，3 号煤层极个别点较小。发热量：山西组原煤分析基弹筒发热量（Qb，ad）平均为 27.95MJ/kg。变化范围20.5030.63MJ/kg。太原组煤层均大于 29MJ/kg，变化范围 24.5333.40MJ/kg。煤的

12、发热量与灰份关系密切，灰份每增加 1%，发热量约降低 0.42MJ/kg。硫份：3号煤层为低硫，有机硫与黄铁矿硫含量二者相等。主要可采煤层的精煤有机硫均比原煤有机硫有所增高，由于有机硫的增大，给煤的洗选带来较大困难。（三）煤的灰成份及其特征 各煤层的灰成份主要由二氧化硅、三氧化二铝、二氧化钛等酸性矿物组成，酸性矿物占煤灰成份的 66%以上，其中 3号煤层为 80.42%，太原组煤层平均为 54.10%，酸性矿物总量与煤的灰份产率关系密切，山西组煤层属粘土质灰份，太原组煤层属钙铁质灰份。山西组煤层的煤灰熔融性（ST）均大于 1250，为高熔难熔灰份，太原组煤层均为以低熔为主的低高熔灰份。（四）煤

13、的工艺性能 煤的结焦性：山西组煤层的胶质层厚度 8.517.0mm，粘结指数为 43.588.4，自由膨胀序数为 3.56.5，罗加指数为 55.878.5，葛金焦型 CG型，为中等粘结性煤。太原组煤层粘结性指标均比山西组煤层高，随着煤化程度的加深，太原组煤的粘结性逐渐加强，为强粘结性煤。炼油性：山西组煤层焦油产率 8.8612.91%，为以富油为主含少量高油的煤层。太原组煤层均为高油煤。气化性：本区 3号煤层二氧化碳分解率较清楚地表明，3号煤层的试验温度 900950的二氧化碳分解率均小于 60%，3号煤层升温至 1050时可达到 74.5%。可磨性：主要可采煤层的可磨性系数变化在 5464

14、 之间，说明主要可采煤层容易磨碎。3.煤的工业用途评述 根据本区上述煤质特征，对煤的工业用途做如下评述。（一）炼焦用煤 山西组煤层均以气煤（QM45）为主，灰、硫、磷等有害成分低，结焦性能好，成焦率较高，通过洗选可以生产多种级别的冶炼用炼焦精煤，配以其它煤类炼焦效果更好。（二）动力燃料用煤 山西组煤发热量均大于 25MJ/kg，灰熔融性均大于 1250，灰、硫、挥发分均符合主要锅炉用煤的要求，是优质动力燃料用煤。太原组煤由于硫分大于 2.0%，灰熔融性小于 1250，故不完全符合交通运输及一般工业锅炉用煤的要求。但做为其它某些工业燃料用煤还是可用的。若与山西组煤配合使用，可以起到扬长避短的作用

15、，充分发挥资源的经济效益。（三）气化、液化用煤 区内各煤层固定碳均小于 65%，为高挥发分煤，由于粘结性能好，热稳定性能差（粘结），化学活性差（900950时 a60%），故不宜于固定床和沸腾床煤气发生炉用煤。粉煤悬浮床气化炉对煤质要求不严，特别是太原组煤高硫、低熔融性、强粘结气煤、气肥煤，均可适用于 K-T炉气化用煤的要求。1.3.4 煤层瓦斯及煤尘情况煤层瓦斯及煤尘情况 1.瓦斯 3号煤层：CH4成分为 10.0896.48%，CH4 含量 0.14ml/g15.79 ml/g。历年瓦斯相对涌出量 CH4为 1.01m3/t5.06m3/t，CO2 为 0.95m3/t4.30m3/t；瓦

16、斯绝对涌出量 CH4为 0.7221.81m3/min，CO2为 0.7414.91m3/min；相对涌出量和绝对涌出量大致呈随着开采深度的增加而增大的趋势。历年瓦斯鉴定、本矿井均为低沼气矿井。2.煤尘各煤层的火焰长度均大于 200mm，扑灭火焰的岩粉量在 6095%之间，可燃基挥发分一般都大于 37%，灰分小于 15%，根据挥发分（Vdaf）和固定碳（FCd）计算的煤尘爆炸性指数，山西组煤层为 44.06%。故煤层均有煤尘爆炸危险性。3.煤的自燃 本井田煤层的原样着火温度在 325349之间。还原样和氧化样的着火点之差（T）在 241之间，从不易自燃到最容易自燃均有，但以较容易自燃为主。1.

17、3.5 地温和地压地温和地压 1、地温 矿井及附近各煤矿、井田无有恒温带资料，亦无近似稳态测温，则以气象站历年来观测地面平均 16.8代替恒温带深度（O2m）和温度 16.8。矿井平均地温梯度值最高为 4.28/100m（309孔），最低为 2.17/100m（508孔），平均 2.64/100m，平均地温梯度有自北（浅部）向南（深部）逐渐降低的趋势。总之欢城矿井属于地温正常而稍偏低的负异常区。2、地压 （1）各测试孔的最小主应力，最大主应力、临界破碎应力在垂直方向上随着深度增加而增大，这与岩体应力分布的规律相一致，反映岩体结构较为完整。（2）对于同一层位，在走向上越接近向斜轴部应力越集中，沿

18、岩层倾向上应力变化不明显，这也验证了构造的展布规律。（3）对于完整性底板在未扰动前测得最大主应力众数为 7.5MPa，最小主应力众数为 6.2MPa，应力差 1.3MPa；采动后的扰动最大主应力众数为 7.26MPa，最小主应力众数为 5.6MPa，应力差 1.62MPa，说明采动使底板的应力降低，特别对最小主应力影响更大。（4）在条件相同情况下，底板破碎时测得应力比底板完整的应力低。第二章 井田境界和储量 第一节 井田境界 2.1井田的走向长度 2.44.8km，平均 3.8 Km 2.2倾斜长度 2.13.8km，平均 3.3 km 2.3井田的水平面积 12520799.521m 第二节

19、第二节 矿井工业储量矿井工业储量 2.1矿井生产能力选定为 45 万 t/a。2.2矿井的工业储量、设计可采储量（1）1、矿井地质资源储量 Zz=Hm1 cos5 式中：Zz-采区工业储量，万 t；H-井田的水平面积，12520799.521m；-煤的容重，1.42t/m3；m1-K1煤层煤的厚度，为 6.0米；Zz=12520799.521 6.0 1.42 cos5=106.7Mt （2）矿井工业资源/储量 根据钻孔布置，在矿井地质资源量中，60%是探明的，30%是控制的，10%是推断的。根据煤层厚度和煤质，在探明的和控制的资源量中，70%是经济的基础储量，30%是边际经济基础储量，则矿井

20、工业资源储量由下式计算：式中 矿井工业资源/储量；探明的资源量中经济的基础储量；控制的资源量中经济的基础储量；探明的资源量中边际经济的基础储量；推断的资源量；可信度系数，取 0.70.9。地质构造简单、煤层赋存稳定的矿井，值取 0.9；地质构造复杂、煤层赋存较稳定的矿井，取 0.7。该式取 0.8。Z111b=10667.7212 60%70%=4480.4429 万 t Z222b=10667.7212 30%70%=2240.2215 万 t Z2m11=10667.7212 60%30%=1920.1898 万 t Z2m22=10667.7212 30%30%=960.09 万 t Z

21、333k=10667.7212 10%0.8=853.42 万 t Zg=10454.3642 万 t 第三节第三节 矿井可采储量矿井可采储量 矿井设计资源储量 式中：-设计资源储量,万 t；-工业储量，万 t；-断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建筑煤柱等永久煤柱损失量之和。1、井田边界保护煤柱损失 由 CAD量得煤矿井田边界长 12877.841m，在井田边界处留 20m 的保护煤柱，则井田边界保护煤柱损失为：P11=12877.841 20 6.0 1.42=172.534 万 t 2、断层保护煤柱损失 井田中有两个断层，需在断层两边各留 25m 宽的保护煤柱，由 CAD可量得断层长

22、度为 4211.017m，则断层保护煤柱损失为：P12=4211.017 25 2 6 1.42=176.863 万 t =P11+P12=349.397 万 t Zs=10104.9672 万 t 工业广场的煤柱 本矿的设计生产能力取 45万 t，工业广场的面积为 1.5平方公顷/10 万 t，所以取工业广场的尺寸为 360m 370m 的长方形。工业广场所在位置煤层倾角为 5，其中心埋藏深度为-350m，该处表土层厚度为 100m，主副井、地表建筑物均布置在工业广场内。维护带宽度按 20m 计算。本矿井的地质条件及基岩和松散层移动角见下表。由图可知工业场地煤柱量为：Zi=S M R（2-3

23、）式中：Zi-工业场地煤柱量，万 t;S-工业场地压煤面积，547543.75m。则 Zi=1.42 547543.75 6=459.951 万 t 表 2-1 工业场地占地面积指标 井 型（万 t/a）占地面积指标（公顷/10 万 t）240 及以上 1.0 120-180 1.2 45-90 1.5 表 2-3-1 岩层移动角 广场中心深度/m 煤层倾角/煤层厚度/m 松散层厚度/m/-350 5 6.0 100 45 75 75 71 采区设计可采储量 Zk=（Zg-P1P2）C 式中：Zg-工业储量，万 t；Zk=（10454.3462-349.397459.951）0.75=7233

24、.75465 万 t 第三章 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 第一节第一节 矿井工作制度矿井工作制度 按照煤炭工业矿井设计规范中规定，参考关于煤矿设计规范中若干条文修改的说明，确定本矿井设计生产能力按年工作日 330 天计算，净提升时间为 16小时，矿井工作制度，三八制，两班半采煤，半班准备，每日三班出煤。第一节第一节 矿井设计生产能力及服务年限矿井设计生产能力及服务年限 核算矿井服务年限 （公式 1-3）式中：T-采区服务年限，a;A-生产能力，90 万 t；-矿井设计可采储量；K-储量备用系数，取 1.4。由于只有一个开采水平，所以第一水平服务年限符合煤炭工业设计规范的规定。第四章

25、井田开拓 4.1井田开拓的基本问题 4.1.1 确定井筒形式、数目、位置及坐标确定井筒形式、数目、位置及坐标 1.井筒形式的确定 井筒形式有三种：平硐、斜井、立井，由于欢城煤矿出去平原地带，煤层埋深较大，所以井筒形式采用立井。4.1.2 确定工业场地位置 工业场地的位置选择在主、副井井口附近，即井田中部偏上。工业场地的形状和面积：根据工业场地占地面积规定，1.0公顷/10 万 t，确定地面工业场地的占地面积为13.5 公顷，形状为矩形，长边平行于井田倾向，长为 375 m，宽为 365 m。4.1.3 确定开采水平及划分采带区 由于煤层倾角较小，且垂高、埋深较小，故采用单水平上下山开采，水平标

26、高为-400m，将整个井田划分为四个部分：中部采区、东翼带区、北翼带区、西翼采区、南一带区、南二带区。其北翼带区、西翼采区、中部采区部分采用上下山开采。4.1.4 主要开拓巷道 1运输大巷的布置 由于运输大巷要为上下山采区的开采服务，服务年限较长，且煤层的顶底板均为粉砂岩，为便于维护和使用，且不受煤层开采的影响，将水平大巷布置在距煤层底板大约 20 m 处的岩层中，岩层大巷其优点是巷道维护条件好，维护费用低，巷道施工能够按要求保持一定方向和坡度；便于设置煤仓。2井底车场的布置 采用立井开采，井底车场要为整个水平服务，服务时间较长，故要布置在较坚硬的岩层中。本矿井将井底车场布置位置选择在煤层底板

27、中，煤层底板为坚硬的岩层中，维护费用较低。4.2 开拓方案比较 4.2.1 三种开拓方案简述 三种方案均采用立井单水平上下山开拓方式，三种方案存在以下不同：方案一采用岩石大巷布置，中央并列式通风方式。见图 41 方案二采用煤层大巷布置，中央并列式通风方式。见图 42 方案三采用岩石大巷布置，中央对校式通风方式。见图 43 三种方案的部分剖面图见下图：图 41 图 42 图 43 4.2.2 开拓方案详细经济比较 表 4-1 建井工程量 期间 项目 方案一 方案二 方案三 初期 主井井筒/m 508 483 508 副井井筒/m 485 471 485 风井井筒/m 496 496 496 岩石

28、大巷/m 1462+1462 0 1462+1462 煤层大巷/m 0 1462+1462 0 后期 风井井筒/m 0 0 476 表 42 生产经营工程量 项目 方案一 项目 方案二 项目 方案三 维护大巷/万 m a 0 维护大巷/万 m a 1.2 2 6 2 2924 12.38 =104.25 维护大巷/万 m a 0 表 43 基建费 项目 方案一 方案二 方案三 工程量/m 单价/元 费用/万元 工程量/m 单价/元 费用/万元 工程量/m 单价/元 费用/万元 初期主井井筒 508 3000 152.4 483 3000 144.9 508 3000 152.4 副井井筒 48

29、5 3000 145.5 471 3000 141.3 485 3000 145.5 风井井筒 496 3000 148.8 496 3000 148.8 496 3000 148.8 岩石大巷 2924 800 233.92 0 800 0 2924 800 233.92 煤层大巷 0 800 0 2924 700 204.68 0 800 0 小计 686.62 639.68 686.62 后期 风井井筒 0 3000 0 0 3000 0 476 3000 142.8 小计 142.8 合 计 686.62 639.68 829.42 表 44 生产经营费 项目 方案一 方案二 方案三 工程量/万 m a 单价/元m a 费用/万元 工程量/万 m a 单价/元m a 费用/万元 工程量/万 m a 单价/元m a 费用/万元 维护大巷费用 0 35 0 104.25 35 3648.75 表 45 费用汇总 项目 方案一 方案二 方