本科毕业设计沁城煤矿采区设计说明书.docx

1、本科毕业设计沁城煤矿采区设计说明书 沁城煤矿采区设计 采矿工程系煤矿开采技术 专业 前 言一、编制设计的依据和原则1、依据：煤炭工业设计规范、煤矿安全规程、集团批准的十一采区地质报告以及上级有关技术文件的规定。2、原则：（1）认真贯彻安全生产方针，努力改善生产条件，坚持系统完善、安全可靠、科学合理的原则。（2）坚持以径济效益为中心，合理优化生产系统，实现少投入，多产出的原则。（3）采区设计坚持合理集中生产，有利于充分开发利用资源。二、设计的主要特点1.本设计准备巷道原则沿煤层布置，掘进速度快。2.工作面设计均为综采。3.准备巷道服务十一采区，服务年限长，支护采用锚喷支护。三、存在问题和建议1.

2、由于本区勘探程度不高对构造的控制不够高级储量比例不足，故储量计算、采区构造与实际可能有一定出入，需进行补充勘探。2.当采掘至陷落柱、钻孔附近时，希注意观察水情，以防导水。 3.由于该区断层较发育，并且存在带压开采问题，当采掘活动进行至奥灰水位以下时，必须制定安全技术措施以确保安全。 4.现村庄及太旧高速公路煤柱均为规划煤柱，与正式煤柱可能有一定出入，希设计时予以考虑。摘 要二矿坐落于太行山西麓，阳泉市西南6公里处，其地理坐标为东经11325171133307，北纬374644375219。二矿交通条件极为便利。石太线为复线电气化铁路，东西贯穿二矿；307国道由西向东，在阳泉市区与阳左公路和阳盂

3、公路十字相交，构成网络，连通全国各地。井田范围内地形陡峻，东部最高为狮脑山，高程1171米，西部最高为龙门山，高程1246米，最低处为矿界北部桃河，高程700米。相对最大高程差达540余米。二矿井田含煤地层为下二叠统山西组和上石炭统太原组。含煤地层中主要可采煤层在二矿井田范围内大部分或普遍分布，其它煤层部分地段分布。含煤地层总厚度平均178.9米，含煤层1116层，煤层总厚度平均19.59米，含煤系数10.95；其中可采煤层7层，煤层总厚度17.82米，含煤系数9.96。山西组地层总厚度5482米，平均60.23米，含煤层46层，煤层总厚度平均4.42米，含煤系数7.34；可采煤层为3#、6#

4、煤，总厚度平均3.14米，含煤系数5.21。太原组地层总厚度95130米，平均118.67米，含煤层79层，煤层总厚度15.17米，含煤系数12.78；可采煤层为8#、9#、12#、13#、15#煤层，煤层总厚度14.68米，含煤系数12.37。主采煤层为3#、8#、12#、15#，其赋存情况由上而下。在均衡两翼的基础上布置采区准备巷，采区皮带巷、轨道巷、左回风与8#煤12区皮带、轨道巷、回风巷连接。采区右回风与桑掌回风大巷系统巷连接。9#煤11区皮带巷、轨道巷为进风巷，左右回风巷为回风巷。轨道巷、左右回风巷从8#煤开口按10下山掘进见9#煤，皮带巷按8下山掘进见9#煤，然后沿9#煤顶板掘进。

5、工作面顺槽巷道沿9#煤顶板掘进。9#煤为厚煤层，按阳煤集团生字（2012）63号文件规定：采区轨道巷矩形断面时净宽不小于4.8米，净高不低于2.8米；采区皮带巷为矩形断面时净宽不小于4.5米，净高不低于2.5米；采区回风巷为矩形断面时净宽不小于5米，净高不低于2.8米。8#煤与9#煤层间距为2.374.57米，9#煤巷道不能用锚杆、锚索支护。根据现有的支护形式准备用梯形棚或U型棚沿支护，沿9#煤顶板掘进。9#煤11采区准备巷沿8#煤掘进的巷道采用矩形断面，巷道净宽4.44米，毛宽4.7米；净高2.6米，毛高2.7米；净断面11.5，毛断面12.69。根据新颁布的煤炭工业设计规范（GB50215

6、2005），地质储量为详查地质报告提供的查明煤炭资源的全部。通过采用地质块段法计算区内的地质储量，本区9#煤内的地质储量为689.5万吨，可采储量为552.5万吨。关键词：矿井开拓；采区巷道；采区通风；安全防护第一章 矿井概况第一节 矿井基本概况一、井田位置二矿坐落于太行山西麓，阳泉市西南6公里处，其地理坐标为东经11325171133307，北纬374644375219。二矿交通条件极为便利。石太线为复线电气化铁路，东西贯穿二矿；307国道由西向东，在阳泉市区与阳左公路和阳盂公路十字相交，构成网络，连通全国各地。井田范围内地形陡峻，东部最高为狮脑山，高程1171米，西部最高为龙门山，高程12

7、46米，最低处为矿界北部桃河，高程700米。相对最大高程差达540余米。二、矿井煤层赋存、储量二矿井田含煤地层为下二叠统山西组和上石炭统太原组。含煤地层中主要可采煤层在二矿井田范围内大部分或普遍分布，其它煤层部分地段分布。含煤地层总厚度平均178.9米，含煤层1116层，煤层总厚度平均19.59米，含煤系数10.95；其中可采煤层7层，煤层总厚度17.82米，含煤系数9.96。山西组地层总厚度5482米，平均60.23米，含煤层46层，煤层总厚度平均4.42米，含煤系数7.34；可采煤层为3#、6#煤，总厚度平均3.14米，含煤系数5.21。太原组地层总厚度95130米，平均118.67米，含

8、煤层79层，煤层总厚度15.17米，含煤系数12.78；可采煤层为8#、9#、12#、13#、15#煤层，煤层总厚度14.68米，含煤系数12.37。主采煤层为3#、8#、12#、15#，其赋存情况由上而下。储量计算的依据利用地质块段法分别计算各块段储量，资源计算方法及有关参数确定如下：1.资源储量计算方法由于井田内地层产状平缓，地层倾角多为210，因此采用地质块段法计算资源储量，即采用煤层水平投影面积及煤层伪厚计算资源储量。其公式如下：储量（万吨）厚度（m）面积（m2）视密度（m3）10-42.资源储量计算主要参数的确定 计算面积的确定利用计算机，在各煤层底板等高线及储量计算图上，对各个块段

9、的面积进行圈定测量。 煤层厚度的确定采用块段内所利用的勘探工程见煤厚度的算数平均值，当其块段内有最低可采边界时，加入适当的1.00m点参入计算，各见煤点资源储量计算厚度确定如下：据上部3#煤和8#煤实采揭露，本区陷落柱较发育，对煤层赋存情况有一定影响。煤层中夹层厚度等于或大于煤层最低可采厚度时，煤分层应分别视为独立煤层；夹矸厚度小于煤层最低可采厚度，且煤分层厚度等于或大于夹矸厚度时，可将上下煤分层厚度相加，作为采用厚度。结构复杂煤层和无法进行煤分层对比的复煤层，当夹矸的总厚度不大于煤分层总厚的1/2时，以各煤分层的总厚度作为煤层的采用厚度。 视密度的确定采用区内钻孔各煤层视密度测定值的算数平均

10、值。9号煤层视密度为1.48(t/m3)。 几种边界线的确定煤层零点边界线以见煤钻孔与无煤钻孔间的1/2为零点，其连线即为零点边界线。最低可采边界线采用内插法求出最低可采边界。煤层分叉合并线采用内插法求出夹矸为0.07m点，相连即为煤层分叉合并线。储量计算1.采区地质储量根据新颁布的煤炭工业设计规范（GB502152005），地质储量为详查地质报告提供的查明煤炭资源的全部。通过采用地质块段法计算区内的地质储量，本区9#煤内的地质储量为689.5万吨，可采储量为552.5万吨。2.采区工业储量根据新颁发的煤炭工业矿井设计规范(GB502152005)，工业储量为地质资源中探明的资源量331和控制

11、的资源量332，经分类得出的基础储量111b和122b、边际经济的基础储量2M11和2M22，连同地质资源量中推断的资源量333的大部，归类为矿井工业储量。工业储量111b122b2M112M22333k 689.5万吨式中：k可信度系数，取0.70.9。地质构造简单、煤层赋存稳定的矿井，K取0.9；地质构造复杂、煤层赋存不稳定的矿井，K取0.7，本设计取0.9。3.采区设计储量工业储量减去设计计算的断层煤柱、防水煤柱、境界煤柱、地面建(构)筑物等永久煤柱损失量后的储量即为矿井设计储量。按9号储量核实报告提供的资源量，减去区内需要留设的永久保护煤柱,即境界煤柱、断层煤柱和村庄保护煤柱。经计算，

12、本采区设计储量为552.5万吨。4.采区设计可采储量设计储量减去工业场地和主要井巷煤柱的量后乘以回采率的资源储量即为矿井设计可采储量。 保护煤柱的留设方法根据新颁发的煤炭工业矿井设计规范(GB502152005)、建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程规定留设各类保护煤柱。地面建筑、构筑物下伏各煤层按表土层移动角=45，岩层移动角=72计算保护煤柱范围。盘区边界煤柱两侧各留20m，主要大巷煤柱两侧各留50m。井田境界煤柱，根据有关规程规范的要求，在井田范围内留设井田境界安全煤柱，煤柱宽度为20m。 回采率根据新颁发的煤炭工业矿井设计规范(GB502152005)的要求，厚煤层回采率

13、不小于75，中厚煤层回采率不小于80。因此，本采区9号煤层回采率取75。 开采损失开采损失=（矿井设计储量保护煤柱）（1采区回采率）。依据上述确定的原则，经计算，采区设计可采储量552.5万吨，其采区设计可采储量见表采区储量见下表：煤 层 地质储量 （万吨）开采损失（万吨）可采储量 （万吨）备注9#689.5137552.5各块段见下表煤层块段编号面积（m2）倾角平均厚度容重储量(万吨)回采率可采储量(万吨)9#B-1103100043.051.4840075%300合计1031000400300C-116150053.051.48150.175%113C-24300053.051.4836.

14、875%28合计204500186.9141D-168800053.051.4829575%221.5D-24300053.051.4836.475%27D-321900063.051.48185.300D-41880063.051.4815.900合计968800537.6248.5总计22043001124.5689.5 其中：A+B：537.6万吨 A+B+C：689.5万吨 A+B+C+D：1124.5万吨 A/A+B+C+D：0 A+B/A+B+C+D：46.7三、地质构造本区总体形态西高东低，其上发育次一级小褶曲，平面上背向斜相间，煤层倾角一般在212，平均5左右。断裂构造较发育，

15、根据8#煤采掘资料推测，除采区边界处断层带外，在630号钻孔附近发育一条断距在2米左右的逆断层，推断区内隐伏有落差在1.00米左右的断层，性质主要以正断层为主。本区内陷落柱较发育，在采区内揭露D-31、D-33、D-34、D-42陷落柱。四、地层情况（一）、地层阳泉矿区赋存的地层有太古界阜平群和龙华河群，下元古界滹沱群和上元古界震旦亚界长城系，古生界寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系，中生界的三叠系及新生界的第三系、第四系。在地层对比中通过岩相分析和相旋回研究，结合煤系地层标准剖面，根据岩层及组合特征，采用古生物法、标志层法、测井曲线等相互补充、验证、确定。地层对比准确、可靠。从古生界奥陶系开始由

16、下而上依次叙述如下： 1、奥陶系；与下伏地层寒武系为连续沉积，广泛出露于矿区东北部的弧形区域内，即昔阳白羊峪、东寨平定郭家山、石门口阳泉白羊墅、张家井盂县仙人村、长池、峰岭村一带。下统：地层总厚度120200米、主要由含燧石结核的亮晶白云岩及白云质灰岩组成。底部为黄绿色白云质页岩或钙质页岩，下部以含燧石条带或燧石结核的白云岩为主，中、上部为白云岩及少量白云质灰岩，含网格笔石、小栉虫、蛇卷螺等化石。 中统：地层总厚度415810米。 (1)下马家沟组：地层总厚度125225米，岩性横向变化小。第一段：地层总厚度1140米，主要由黄灰色薄层状泥晶白云岩、泥灰质白云岩、泥灰岩和石膏夹层组成。第二段:

17、地层总厚度3580米，主要由灰色及黑灰色中厚层状泥晶灰岩，含白云质灰岩及花斑状灰岩组成。第三段：地层总厚度5075米，主要为灰黑色中厚层泥晶灰岩、白云质灰岩与薄层白云岩互层组成。(2)上马家沟组：地层总厚度180275米，底部岩性稳定，顶部岩性变化较大。第一段：地层总厚度2079米，主要由灰至土黄色薄层泥晶白云岩、灰质白云岩组成。第二段：地层总厚度84108米，主要由灰色及黑灰色中厚层泥晶灰岩，花斑状灰岩、生物碎屑灰岩及薄层白云质灰岩组成。第三段:地层总厚度2062米，主要为灰色及黑灰色中厚层泥晶灰岩与薄至中层状灰质白云岩互层。(3)峰峰组：地层总厚度130270米。第一段：地层总厚度4016

18、0米，上部和下部为土黄色或黄灰色薄层泥晶白云岩，泥灰质白云岩、白云质灰岩、泥质灰岩、泥灰岩。第二段:地层总厚度70150米，主要为灰色及黑灰色中至厚层生物碎屑灰岩，花斑状灰岩及泥晶灰岩。2、石炭系：平行不整合于奥陶系中统灰岩之上，主要由铝铁岩、泥岩、砂质泥岩、砂岩、煤层及石灰岩组成的海陆交互相含煤建造，主要出露于阳盂、阳左公路两侧及盂县土塔、牛村等地。(1)中统本溪组：地层总厚度4060米，下部为灰白色铝土岩、铝土泥岩、杂色泥岩夹结核状或团块状铁矿组成的铁铝岩，上部为砂质泥岩、砂岩、夹13层灰岩及不稳定的煤线。(2)上统太原组：地层总厚度100140米，主要为灰白色砂岩、黑灰色砂质泥岩、泥岩、

19、石灰岩夹炭质泥岩和煤层组成的一套海陆交互相含煤建造，是本区主要含煤地层。 3、 二叠系；与下伏地层石炭系为连续沉积，是一套砂岩、砂质泥岩、泥岩和煤组成的陆相沉积。为矿区范围内地表出露最广泛的地层，主要出露于阳左、阳盂公路以西，南沟掌、晓庄、高垴、北水草一线以东的广大区域内。(1)下统： 山西组：地层总厚度5070米，主要由砂岩、砂质泥岩及煤组成，含煤26层，亦为本区主要含煤地层，含多脉带羊齿、畸楔叶、三角织羊齿等植物化石。下石盒子组：地层总厚度96165米，下部为黄绿色砂质泥岩为主的绿色岩层段，中部为褐黄色砂质泥岩及细砂岩为主的黄色岩层段，上部为黄绿色中、粗粒砂岩为主的砂岩段。(2)上统： 上

20、石盒子组：地层总厚度225395来，由黄绿、杏黄、灰白、紫红色的砂岩、砂质泥岩及泥岩组成，以中间砂岩和狮脑峰砂岩为界分为红黄色岩层下段、红黄色岩层上段、褐色岩层段，含厚脉栉羊齿，中朝楔叶、多形准脉羊齿、肾掌蕨等植物化石。 石千峰组：地层总厚度88136米，为一套砖红色的陆相长石砂岩和泥岩沉积，顶部夹23层较稳定的钙质结核和透镜状淡水灰岩。4、三迭系：与下伏地层二叠系为连续沉积，出露在阳泉矿区西南边缘至和顺、榆社、太谷、榆次交界地区，含芦木、脐根座等植物化石。(1)下统： 刘家沟组：地层总厚度585633米，由灰褐色、红褐色厚至微层状细粒长石砂岩夹薄板状页岩及砂质页岩组成。 和尚沟组：地层总厚度

21、167229米，由棕红色钙质泥岩、页岩夹细粒长石砂岩组成。 (2)中统： 二马营组：地层总厚度480米左右，下部主要为灰绿、黄绿色细粒长石砂岩，夹不稳定棕红色砂质泥岩，上部为灰绿色、黄绿色及浅肉红色厚层中粒长石砂岩与棕红色钙质、砂质泥岩互层。 (3)上统： 延长群：地层总厚度100余米，由灰紫色、灰绿色、肉红色厚层中细粒长石砂岩及灰绿色砂质泥岩和钙质泥岩组成，含山西枝脉蕨、似丹尼蕨等植物化石。 5、上第三系：与下伏地层三叠系呈不整合接触。 上新统：地层总厚度425米，岩性为红色粘土夹砂砾石、钙质结核，主要分布于平定西回及盂县西潘等地。 6、第四系：主要分布于河流两岸、山间洼地及山坡上，与下伏地

22、层第三系呈不整合接触。 (1)下更新统：地层总厚度1080米，由淡红色、酱紫色亚粘土、粘土、灰白色砂砾石组成、在芹泉、寿阳、松塔一带有零星出露。 (2)中更新统：即离石黄土。地层总厚度一般515米，最厚可达40米，为黄土状亚粘土及粘土，富含钙质结核。 (3)上更新统：即马兰黄土。地层总厚度一般310米，最厚可达30米，为浅黄色黄土、黄土状亚粘土、夹砂、砾石层。(4)全新统：地层厚度一般几米，最厚可达43米，与下伏地层呈不整合接触，为现代冲积、洪积、坡积物。（二）、含煤地层 二矿井田含煤地层沉积于晚石炭世和早二叠世。含煤地层从老到新依次为上石炭统太原组，下二叠统山西组，下伏地层为中石炭统本溪组，

23、上覆地层为下二叠统下石盒子组。由下而上依次叙述如下： 1、本溪组：地层总厚度4060米，平均53.7米，主要由灰黑色、灰色砂质泥岩、泥岩、细至中粒砂岩、铝土矿(或铝质泥岩)及23层石灰岩组成，含不稳定小煤24层(厚度一般小于0.20米)。下部石灰岩，俗称香炉石，沉积较稳定，平均4.0米，含纺缍虫、海百合及腕足类化石；底部铝土矿，普遍发育，平均9.4米，具鲕状结构，有滑感，其下常有厚1.5米左右的鸡窝状赤铁矿或黄铁矿层。 2、太原组；地层总厚度90130米，平均118.67米，主要由黑灰色砂质泥岩、泥岩、灰白色砂岩，三层石灰岩及煤组成。与下伏地层本溪组连续沉积，其基底为灰白色细至中粒砂岩(K1)

24、，厚0.815.3米，平均5.0米，虽然厚度及岩性变化较大，但尚较稳定，可作为分界标志层。三层石灰岩沉积广泛，厚度稳定，是本组的良好标志层；下层K2灰岩，夹23层海相泥岩，将灰岩分成34层，故称四节石，厚3.214.3米，平均7.34米，井田西北角较厚，下距K1砂岩平均29.18米，含燧石结核或团块，底面向下10米左右为15#煤；中层K3灰岩，富含动物化石，俗称钱石，厚1.25.0米，平均3.0米，下距K2灰岩平均12.92米，K3灰岩之下发育13#煤层；上层K4灰岩，性脆、坚硬，风化后残留在地表者形状奇特，俗称猴石，厚0.684.9米，平均2.3米，含泥质较高。总的趋势是西部厚，东部薄，下距

25、K3灰岩平均20.77米，含动物化石。K4灰岩与K3灰岩之间含12#煤；K4灰岩之上6.0米左右局部发育K6砂岩，岩性与厚度变化较大，不稳定，但与K4灰岩互为上下佐证，可做为本组标志层之一；K4灰岩，上距山西组底部K7砂岩平均38.16米，中间夹8#、9#煤。8#煤直接顶板砂质泥岩或泥岩，厚4.016.0米，平均11.60米，沉积稳定广泛，含大量黄铁矿和菱铁矿结核等，似应为一海相层，可做为煤层对比中的辅助标志层。本组含煤79层，其中可采煤层5层，即8#、9#、12#、13#、15#煤层。 3、山西组；地层厚5482米，平均60.23米，主要由灰黑色砂质泥岩、泥岩，灰白色砂岩及煤组成，与下伏太原

26、组地层连续沉积含织羊齿、芦木、轮叶、栉羊齿、等植物化石。基底为中至粗粒砂岩K7，厚018米，平均6.0米，成份主要为石英、长石、石英岩岩屑，等，发育交错层理、波状层理及水平层理，属于三角洲平原上的分道河流沉积，层位较稳定，是本组的主要标志层。山西组共含煤46层，其中可采煤层为3#、6#两层。 4、下石盒子组：地层总厚平均145米，依据岩性及其风化特征可分为上、中、下三段。下段绿色岩层段，厚3060米，平均45米，由灰绿色、黄绿色砂质泥岩、泥岩、细至中粒砂岩及12层小煤(厚度一般在0.1米左右)组成。底部为K8砂岩，俗称绿色基底，系下石盒子组与山西组分界标志层，为细至中粒砂岩，厚1质泥岩和泥岩互

27、.013.0米，平均6.0米，厚度变化较大，稳定性较差。中段黄色地层段，厚4070米，平均55米，由黄色、黄绿色砂层，细至中粒砂岩组成，风化后呈黄褐色或铁锈色。底部K9砂岩为细至中粒砂岩，俗称黄色基底，厚3.028.0米，平均10.0米，岩性及厚度变化较大，呈球状风化。上段砂岩带，厚2060米，平均45米，主要由灰色、灰白色、黄绿色中至粗粒砂岩及泥岩组成。顶部为K10标志层，厚118米，平均5米，为含锰铁质、铝质泥岩，具鲕状结构，风化后呈粉红色花斑，故称桃花页岩。野外极易识别，为上、下石盒子组地层分界线。本区9#煤层为上石炭统太原组煤层。太原组煤系地层厚约113米，主要岩性为粉砂质泥岩、细一粗

28、粒砂岩、灰岩、泥岩及各煤层。本区8#、9#、13#煤层（局部可采煤层）为不稳定煤层，12#煤为较稳定煤层，9#煤层为稳定煤层。主要标志层有：1、K1砂岩、K2（四节石）灰岩、K3（钱石）灰岩、K4（猴石）灰岩、K4砂岩。2、15#、13#、12#、11#、9#、8#煤层。五、水文地质本区主要充水因素为上部3#、8#煤开采后的采空区积水，其次为顶板裂隙水及部分断层水。8#煤采空区积水将严重威胁9#煤的采掘，现有积水区资料为21102工作面采空区积水，推测积水高程为563米，水头高度3米，积水量16300m。3#煤采空区积水为71110工作面采空区积水，推测积水高程为588米，水头高度9米，积水量

29、8000m。9#煤与8#煤的层间距仅为3.96米，远远小于9#煤开采的安全煤岩柱高度，因此9#煤掘进期间必须对上部8#煤积水进行探放。 第二节 矿井开拓概况一、矿井开拓方式本采区内采用后退式开采方法。工作面采用走向长壁后退式一次采全高综合机械化采煤方法。现有两个水平生产，一个准备水平。两个生产水平分别为560水平和470水平，准备水平为390水平。二、大巷布置 西四尺井+560开采水平有东丈八、一南翼、二南翼三组轨道运输大巷和回风大巷开拓560水平井田；+470水平开采有西翼、南翼二组运输大巷和回风大巷开拓470水平井田，两水平运输大巷基本均沿走向布置，其中，560水平大巷局部地段穿越了各个煤

30、层，现开采8个采区：有3号煤13区、15区，8号煤12、13区，15号煤5区、6区、7区、8区。8个采区分别有轨道大巷、回风大巷。三、矿井运输、井底车场形式、通过能力确定二矿西四尺井分为560水平和470水平。运输方式为大巷电机车运输与采区胶带输送机运输。1、560水平：现560水平架线巷道总长度为23000m，电机车型号为ZK10/6-550牵引3t底卸式矿车(型号MDC3.3-6)21辆组成列车拉运煤炭。现共有18列列车拉运煤炭，5列人车运送人员，4列小车运送材料矸石。大巷车场均为“折返式”车场，配备两个卸载站。560水平采区集中巷及工作面顺槽均为胶带输送机运输。2、470水平：现470水平架线巷道总长度为14000m，电机车型号为ZK14/6-550牵引4t底卸式矿车（型号为MDD4.2-6）18辆组成列车拉运煤炭。现共有15列列车拉运煤炭，4列人车运送人员，5列小车运送材料矸石。其大巷车场均为“环式”车场，配备一个卸载站。470水平采区集中巷及工作面顺槽均为胶带输送机运输。胶带输送机情况表使用地点型号带速m/s 电机功率kw 能力t/h 长度m560工作面顺槽