本科毕业设计伊东集团扶贫煤矿二采区设计说明书.docx

1、本科毕业设计伊东集团扶贫煤矿二采区设计说明书 学校代码： 10128学 号： 201022901015 本科毕业设计说明书（题 目: 内蒙古伊东煤炭集团有限责任公司准旗窑沟乡扶贫煤矿二采区设计学生姓名：学 院：系 别：专 业： 班 级：指导教师：二 一四 年 六 月摘 要采区是一个具有独立生产系统的块，一个采区可以包括一个或若干个回采工作面。采区设计是对采区巷道布置方案、生产系统与开采设计进行设计与计算,一般包括设计说明书及相关设计图纸。采区设计是采区施工开掘的依据,在采区的施工过程中及生产过程中通常不能随意更改。采区设计应为矿井合理集中生产和持续稳产、高效创造条件;简化巷道系统,减少巷道掘进

2、和维护量;要采用新技术,机械化和自动化;使煤炭损失少,安全条件好,生产矿井提出的对设计采区的生产能力、采煤工艺、采准巷道布置及生产系统等要求,要适应生产技术不断发展的需要。本文主要阐述了采区方案设计和单项施工设计和采区设计的说明书、图样等内容。关键词：沿空掘巷；顶煤采出率；顶板弱化AbstractMining is an independent production system block, a panel may include one or several mining working face. The design of mining area is the design and c

3、alculation of the production system of mining, mining design and mining roadway layout , generally includes the design specification and design drawings. The design of mining area is the mining area construction basis,in the construction process in the mining and production process usually can not a

4、rbitrarily change. Mining area design should be efficient to create the conditions for rational mine production and sustained yield, simplified roadway system, reduce the roadway excavation and maintenance; toadopt new technology, mechanization and automation,in order to reduce the coal loss, provid

5、e good security conditions, design requirements for mining production capacity,coal mining technology, quasi roadway arrangement and productionsystem production of mine is proposed, to meet the need of the development of production technology. This paper mainly describes themining design and monomia

6、l construction design and mining designspecification, drawings etcKeywords: driving along goaf；the top coal recovery rate；roof weakening引 言采区设计是一个涉及煤矿开采，井巷工程，矿山机械，矿井通风等众多学科的系统工程。通过本次设计，我已经基本掌握了采区乃至矿井设计的方法和步骤，培养了搜集、整理、运用技术资料和技术经验的能力，提高了撰写技术文件和解决实际问题的能力。本次设计参照伊东集团扶贫煤矿初设资料，结合自身所学知识和井下生产实习经验，由老师指导对扶贫煤矿二

7、采区进行采区设计。本次设计以内蒙古工业大学本科生毕业设计说明书（论文）撰写规范（修订）为依据，按照煤矿安全规程、采矿设计手册的要求，经过查阅相关资料，在老师精心指导下完成。设计中难免有不妥和错误之处，恳请审阅老师批评指正。第一章 井田概况及地质特征1.1 井田概况1.1.1 位置与交通扶贫煤矿位于内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔旗境内，准格尔煤田东北部小鱼沟勘探区，行政区隶属准格尔旗窑沟乡管辖。是内蒙古伊东煤炭集团有限责任公司下属煤矿。矿井交通以公路为主，北距呼市125km,南距准格尔旗薛家湾镇15km。矿井距矿区4.6km砂石路已改建为油路，经矿区公路至呼（市）大（饭铺）公路长约9km，本矿距大

8、准铁路15km。井田对外交通便利。1.1.2 地形地貌本区属鄂尔多斯黄土高原，地形十分复杂，沟谷纵横交错，沟深壁陡，断面多呈V字形，树枝状分布，沟谷中有基岩外露。本井田地形西高东低，海拔标高在13001088m之间，相对高差212m，一般标高1180m。1.1.3 地形水系黄河是流经井田东部边缘唯一的地表水，年均最大流量9303390m3/s，年均最大含砂量5.7424.30，井田内最低标高839.62m，低于黄河水位140多米。但据钻孔探测，孔内无水位，又无大的断裂与黄河沟通，未见黄河水补给井田。1.1.4 气象本区属大陆性气候，冬季严寒漫长，夏季短暂炎热，寒署变化剧烈，最低气温-24.3，

9、最高气温39.5，年平均气温5.07.8,昼夜温差大。十月至次年四月为结冰期，最大冻土深度1.5m，年总降水量238732mm，主要集中在七、八、九三个月，占全年降水量的6070，年蒸发量为17922155mm，为降水量的四倍多，春旱常年发生。全年多西北风，风速一般为1015m/s，最大风速18m/s。1.1.5 地震根据国家地震区划图，本区按7度设防。1.1.6 区域经济简况本区煤炭资源丰富，但经济相对落后。区内居民稀少且居住分散，多聚居在山谷低凹处。当地居民多从事农业生产，牧副业次之，经济发展滞后。矿井建设用三大主材需外购，其它建材可在区内解决或部分从外地调入。1.1.7 水源矿井水源主要

10、依靠准格尔旗科源水务有限责任公司供水管网供给。矿井水经净化处理后可用于井下消防洒水及地面灌溉，做为补充水源回收利用。1.1.8 电源矿井供电电源引自唐公塔110kV变电站和薛家湾220kV变电站，供电距离均为15km。1.2 地质特征1.2.1 地层与构造（一）井田地层井田内大部被第四系黄土以及风积砂土覆盖，基岩露头很少，仅在井田北部脑包沟、东部脑包沟支沟，井田南部小鱼沟有少量白垩系下统志丹群出露，地层由老至新分述如下：1、石炭系上统太原组（C2t）：是区内主要含煤地层，地表未出露。下部岩性为砂泥岩夹鸡窝状铁矿结核（山西式铁矿）、砂质粘土岩，砂泥岩、泥岩夹粗砂岩。 图1-2-1 柱状图上部为黑

11、色泥岩、砂泥岩、碳质泥岩夹6上及6号煤层，以灰白色粗砂岩（K2）厚1015m与中部分界，（K2）是6煤组与8号煤层主要对比标志。本组厚度61.77133.93m，平均厚度96.86m。中部为灰白色粗砂岩、黑色泥岩夹8、9上、9、10号煤层，一层厚约10m的灰白色粗砂岩夹在8与9上煤层之间，全区分布，是8号和9上煤层标准层之一。在11号煤层底部有一层厚约1020m的灰白色 粗砂岩（K1），是底部煤层标志层。北部、西部薄，东部部分被剥蚀。太原组含煤建造，基本可以划分四个旋回，从奥陶系灰岩不整合面之上铁质砂岩开始至（K1）粗砂岩底，由一个完整的由粗细沉积韵律组成。第二旋回为（K1）粗砂岩9上号煤层结

12、束；第三旋回由9上号煤层顶部粗砂岩开始，到8号煤层结束；第四旋回由粗砂岩（K2）6上号煤层顶部砂质泥岩结束（见图1-2-1）。2、二叠系下统山西组（P1sx）：是区内含煤岩系之一，无可采煤层。由灰白色粗砂岩，砂泥岩、泥岩、含3、5号煤层，地层厚度较稳定，厚53.2672.03m，一 般在60m左右，与太原组整合接触。 3、二叠系下统中统石盒子组（P1-2sh）：主要由砂泥岩、紫红色砂岩、砂质粘土岩、泥岩及粗砂岩构成。最大厚度77m，与山西组呈整合接触。4、白垩系下统志丹群（K1z）：由上而下为紫红色砾岩、砂砾岩、砂泥岩互层，厚度不等，不整合于下伏石盒子组之上。在井田北部及东南部较大的沟谷中有明

13、显出露。5、第四系上更新统（Q3）：黄土、轻亚粘土、细粉砂夹钙质结核。全新统（Qh）：地表为风积砂及风成砂土，地质填图未分，矿区钻孔所见厚度最大118m。（二）井田构造井田总体为北西单倾斜构造，倾角小于10度，沿走向呈缓波状起伏，形成宽缓的背向斜构造。井田北部有脑包沟背斜，中部有贺家山向斜，井田南端有窑沟背斜。1、脑包沟背斜：位于井田北部，长约1.5km，轴向北东45，褶皱两翼平缓，倾角13，波幅小于20m，经钻孔验证为穹隆状构造，已控制并于查明。2、贺家山向斜：位于井田中部11、10勘探线之间，轴向北东50，长约1.5km。东北端紧密，西南端宽缓，南翼陡，北翼缓，南翼倾角为13。3、窑沟背斜

14、（北西翼）：背斜轴向北东45，从井田南端通过，影响了井田南部的煤层产状，倾向北西，倾角1013之间，褶皱已控制查明。 地质构造报告表面，本矿区井田地质构造复杂程度属于简单类型。（五）岩浆活动在井田内施工的所以钻孔中尚未见到火成岩体。1.2.2 煤层（一）含煤性本区属华北石炭二叠纪煤田。上石炭统太原组和下二叠统山西组为主要含煤地层，井田内含煤共8层，编号分别为3、5、6上、6、8、9上、9、10号煤层，煤层平均总厚度约为27m，煤系地层总厚140.70m，含煤系数19.4%。太原组平均厚度78.96m，含煤6层，含煤系数33%，分别为6上、6、8、9上、9、10号煤层，可采煤层4层，为6、8、9

15、上、9号煤层；不可采煤层为6上、10号2层。山西组平均厚61.74m，煤层平均总厚0.69m，含煤系数1%，含煤2层，3号煤层厚度00.70m，平均厚度0.38m属不可采煤层，5号煤层厚度0.100.51m，平均0.35m属不可采煤层。（二）煤层井田内可采煤层4层：即6、8、9上、9号，其中6、9号为主要可采煤层。1、6号煤层：太原组顶部，是井田内主要可采煤层，全区可采，厚度1.7120.80m，平均15.18m，可采厚度1.7116.86m，平均12.78m，属较稳定煤层。煤层结构复杂，含夹矸最多达21层，平均10层，煤层中夹矸总厚04.66m，平均2.23m。夹石岩性为粘土岩、泥岩、砂质粘

16、土岩及炭质泥岩，结构尤以上部最为复杂。顶板多为泥岩、粘土岩，其次为砂岩。底板主要为泥岩，其次为粘土岩、砂岩。2、8号煤层：位于太原组中上部，主要分布井田西部，大部分可采，煤层厚度03.24m，平均1.44m，可采厚度0.802.64m，平均1.52m，厚度变化大，属不稳定煤层。含夹矸1层，平均厚度0.13m。顶底板岩性均为砂岩、泥岩、粘土岩。距6号煤层13.6125.03m，平均16.88m。3、9上煤层：位于太原组中下部，煤层厚度1.665.59m，平均3.61m，可采厚度1.104.25m，平均2.84m，矿区内大部可采，井田内全部可采，由于煤层灰分高且变化大，影响了高类型资源储量的圈定，

17、煤层稳定类型确定为较稳定不稳定煤层。煤层结构简单复杂，平均含4层夹矸，平均总厚0.75m。顶底板均为为砂岩、泥岩、粘砂岩。距8号煤层2.4017.67m，平均10.74m。当8号煤层缺失时，与6号煤间距为31.1740.36m，平均35.38m。4、9号煤层：位于太原组中下部，全区可采，是主要可采煤层，煤层厚度1.436.90m，平均3.54m；可采厚度1.015.40m，平均3.26m。煤层结构为简单复杂型，含夹矸11层，平均3层，单层夹矸最大厚度1.0m左右，平均夹矸厚度0.26m，煤层中夹石平均总厚为0.66m，岩性为粘土岩、泥岩、碳质泥岩。煤层顶底板岩性为粘土岩、砂岩和泥岩。距9上煤层

18、间距0.2419.27m，一般在7m左右，属较稳定煤层。1.2.3 煤质（一）物理特性和煤岩特性1、宏观特性：井田内煤呈黑色，条痕为黑棕色，沥青及弱沥青玻璃光泽，裂隙不发育，呈细条带状。井田内6号煤层上段以暗淡煤和半暗淡煤为主，煤质较差，中段和下段煤质较好，以亮煤为主夹有少量镜煤，镜煤多以条带状，属半亮型煤。8、9上、9号煤层以暗煤为主，局部夹亮煤、丝炭、煤岩类型为半暗型暗淡型。2、煤的显微特征本区煤质特征为丝炭含量高，6号煤层平均值为37.6%，8号煤层平均值29.0%，9上煤层平均值33.4%，9号煤层平均值29.4%。镜煤最大反射率；各煤层在0.55440.5833之间，均属变质阶段，相

19、当于长焰煤。（二）煤的其它物理特性煤的比重和容重（见表1-2-1）表1-2-1 各煤层比重和容重测试结果一览表煤 层编 号平均灰分Ad(%)比 重(t/m3)容 重(t/m3)煤 层编 号平均灰Ad(%)比 重(t/m3)容 重(t/m3)623.251.611.36926.801.661.48829.041.691.509上30.751.721.52根据邻区大样测定，静止角34.337.5度，摩擦角24.330度，散比重834.41057.5L/m3，抗压强度（两米落法）为77.580.1 kg/cm2，可磨性1.1711.314。（三）煤的化学性质及工艺性能1、煤灰成分与灰熔融性：本区煤灰

20、的熔融性很高，各煤层均属难熔灰分煤,利于煤的气化和燃烧。煤的灰成分：SiO2 44.3650.10%，Fe2O3 3.487.63%，Al2O3 40.4343.22%，CaO 0.500.92%，MgO 0.280.58%，TiO2 1.391.99%，SO3 0.160.54%。2、含及其它有害元素含量6号煤含硫0.812.08%，平均1.33%，属低硫煤。8号煤含硫量0.772.81%，平均1.56%，属于中硫煤。9上号煤层为0.342.30%，平均1.37%，属于低硫煤。9号煤层变化较大，为0.302.74%，平均值为1.08%，属于低硫煤。区内硫份主要以硫化物为主，有机硫次之，仅有微

21、量硫酸盐硫。各煤层中磷含量0.0100.037%，属于低磷煤，氯含量0.0080.010%，含量低。砷含量较高，且变化大，6、8、9上及9号煤层平均值分别为22.1PPM，30.7PPM，23.5PPM，41PPM，不能用于酿酒或食品业燃烧用煤。3、煤的工艺性能：洗煤后精煤发热量（Qnet,d）稳定，可达29.27MJ/kg；矿区内主要煤层可磨性系数大于1，属容易磨碎煤。各煤层经低温干馏试验，原煤含油率（Tq）一般低于7%，属于含油煤，主要煤层碳与氢的比值均大于16，表明矿区内煤层不利于液化。煤的气化性能测试表明其粘结性、灰分、灰熔融性，均符合“沸腾层发生炉用煤”的质量要求。热稳定性较好，属于

22、一级。（四）煤的可选性及工业用途1、可选性评价普查勘探阶段，对小鱼沟矿区6、9上及9号煤层经多次简易筛分，浮沉试验及23套大样试验表明：6号煤层上段厚度6.62米，灰分高（38.22%），煤质差、精煤回收率低，当精煤灰分为10%时，回收率仅21.9%，精煤灰分为12%时，回收率可达30.5%，0.1值很低，分别为46.9、48.0，属于极难选煤。6煤下段厚11.4m，原煤灰分24.09%，灰分控制在10%、12%时，精煤回收率分别为65.0%（良等），74%（优等），0.1值分别为32.6（难选）、19.0（易选）。上述表明，6号煤层下段当灰分控制在12%时，属易选，控制在10%时，属于难选。

23、8号、9上、9号煤层属难选至极难选煤。2、煤的工业用途煤种属于长焰煤。6号煤为低硫、低磷、中灰、高砷、中热值煤。煤的可选性差，属难选煤。煤的热稳定性和煤对二氧化碳化学反应性都较好，煤灰溶融性较高。灰分、硫分等都可满足“沸腾层发生炉” 气化用煤指标。煤炭经粗选后可作为火车、船舶等蒸汽机用煤，原煤可用于火力发电，气化和液化用煤。8、9上、9号均属富灰煤，低磷、低硫、砷含量高，经可选性试验属极难选煤，可作为火力发电和民用煤。1.2.4 井田水文地质条件（一）地形地貌及气候条件本区属鄂尔多斯黄土高原，因流水作用的冲蚀，地形变的十分复杂，沟谷纵横交错，沟深壁陡，断面多呈V字型、树枝状分布，沟谷中有基岩外

24、露。本井田地形西高东低，海拔标高在1088m1300m之间，一般标高1180m。本区属大陆性气候，冬季严寒而温长，夏季炎热而短暂，寒署变化剧烈，昼夜温差大，气候干燥，蒸发量大，为降水量的四倍多，而降水多集中在七、八、九月，形成集中补给和集中排汇。由于地下水补给主要来源于大气降水，但地表冲沟切割很深，所以不利于地下水富集。（二）含、隔水层特征1、岩性特征及含（隔）水性：井田位于小鱼沟矿区南部，面积5.4577km2，井田北部为脑包沟背斜，南部小鱼沟背斜，矿井处于贺家山向斜之中，井田地形标高13001088m，相对高差达212m。沿北部脑包沟及其支沟、小鱼沟均有泉水溢出，上部地层地下水多以泉水方式

25、排泄。（1）第四系全新统冲洪积层（Qhal+pl）：分布在脑包沟、小鱼沟及其支沟中，以中粗砂、砾为主，厚度不大，水量不丰富，潜水位变化大。（2）上更新统黄土（Q3）：全区分布，厚度达118m，有少量泉水出露，流量为0.030.1L/s，施工钻探过程中，大多在底部发生严重漏水，为一透水不含水层。（3）志丹群（K1z）：钻孔最大厚度226m，由砾岩、砂砾岩、粉砂岩及砂质泥岩组成；地表有泉水出露，流量一般在0.010.1L/s之间，HCO3Ca型。根据小鱼沟矿区ZK14号抽水孔，该孔水柱高度4.0m，水位埋深162.99m，水位标高1017.43m，因水柱高度不足，未能正式抽水实验。（4）石盒子组（

26、P1-2sh）：出露于小鱼沟中上游，钻孔厚度77m，由砂质泥岩、砂岩、砾岩等组成，在该岩段钻进时严重漏水，未见泉水出露。（5）山西组（P1sx）：地表被覆盖，钻孔中厚度5372m，由砂岩、泥岩、砂质泥岩、粘土岩夹15号煤层组成。井田内37号孔属水位观察孔、136号孔38号孔做了抽水试验，37号孔水柱高度14.31m，水位标高988.10m，136号孔水柱高度2.55m，水位深度245.86m，水位标高993.89m，38号孔水柱高0.25m，两孔因水柱高度不足，未能进行抽水试验。地表未见泉水出露，该含水组为6号煤层充水含水层。（6）太原组（C2t）：厚度62.30134.73m，砂岩、泥岩夹6

27、10煤层，钻孔施工过程中大部分钻孔严重漏水。底部有一层铝土质粘土岩、砂质粘土岩全区发育，是一良好隔水层，该层距9煤层1547m。（7）中下奥陶统（Q1-2）：矿区内有19个钻孔揭露或穿过该层，厚度0.641.55m，岩溶不发育，裂隙多被钙质充填。黄河是迳流矿区东缘唯一地表水体，水位标高989m，井田内126孔孔底标高839.62m，底于黄河149m，孔内无水位，又无大的断裂与黄河沟通。通过钻探分析，未见黄河水补给井田。通过上述含水层分析，矿区和井田均属于孔隙裂隙岩层为主的水文地质条件简单的矿床，即一类二类一型。1.2.5 矿井涌水量预算在井田外ZK14号孔和井田内38、136号孔三抽水孔做抽水

28、试验，均因水柱高不足未能正式完成。原报告对矿井涌水量预算采用邻区（窑沟精查区）157孔抽水资料。该空共计抽了三个试段水；下石盆组、山西组中上部、山西组中下部。下石盆组抽水试验，因抽水时间仅延续2小时45分，其精度较低；山西组中上部的抽水试验仅一次降深，延续时间12小时5分钟，其精度也较低。故上述两个试段，在计算中未采用，以山西组中下部抽水资料为依据。设计综合考虑了小鱼沟矿区25.7km2最大涌水量为202m3/d以及邻近矿井牛连沟曾发生突水事故，确定矿井正常涌水量按小鱼沟矿区最大涌水量202m3/d计算排水设备能力。1.2.6 工程地质井田绝大部被第四系黄土所覆盖，厚度大，固结性差，基岩仅出露

29、在沟谷之中。矿区和井田内有工程地质孔两个，即38号和112号钻孔，经岩石物理力学性质试验表明，大部分岩石属半坚硬坚硬岩石，只有煤层、泥岩等抗压强度低于100kg/cm2。顶底板特征见表1-2-2。表1-2-2 顶底板岩石特征 顶、底板岩石类别岩 厚性 质顶板老 顶黑色炭质岩石平均厚度0.3m加煤线或煤屑直接顶风化粘土平均厚度3.16m上部为棕色,下部为黑褐色,主要矿物成分为粘土矿物含大量黑色有机质,岩石松软。底板炭质泥岩平均厚度0.85m黑色,主要成分为粘土矿物含炭质较高污手阶梯状断口,水平薄层节理发育 井田工地程地质类型属类二型三型，即层状岩类，工程地质条件中等复杂。1.2.7 瓦斯、煤尘、

30、煤的自燃及地温1、瓦斯矿区和井田内瓦斯含量均不高，通过井田北部外围8线共11个瓦斯样化验，6号煤层瓦斯平均含量0.13ml/g，瓦斯成分CH4 0.18，CO2 17.94%，N2 87.51%；9号煤层瓦斯含量0.13毫升/克燃，瓦斯成分CH4 0%，CO2 7.2%，N2 91.74%；为二氧化碳氮气带，通过邻井访问从未发生过瓦斯爆炸事故。井田属瓦斯风化区。2、煤尘通过对矿区6号煤层煤尘爆炸样测定，火焰长度300mm，岩粉填加量30%；9号煤层火焰长度为100mm，岩粉填加量50%，区内煤的挥发分较高，具有煤尘爆炸危险性，应加强通风管理，可以避免事故的发生。3、煤的自燃井田煤种属长焰煤，挥

31、发分含量高，丝炭含量高都是煤的自燃内在因素，经试验表明属“很易自燃煤”，见表1-2-3。表1-2-3 煤的燃点试验表煤层挥发分Vad(%)还原样着火点氧化样着火点To倾向等级638.0633028149很易自燃(1)938.8033028446很易自燃(1) 据相邻煤矿资料表明，自燃发火期为一年。4、地温经钻探施工，300m以内尚未发现高温值，均处于正常地温值中。第二章 采区储量及生产能力2.1 采区尺寸及储量2.1.1 采区范围图2-1-1 采区划分按照井田内采区划分的基本原则，将井田划分为五个采区，如图2-1-1所示。二采区最大走向长度2236.4m，最小长度1841.6m；倾斜方向最大长度1249.2m。煤层最大倾角10，最小倾角0，平均倾角4。S=LHCos式中，S采区水平面积,km2L井田平均走向长度,kmH井田倾斜长度,km因此，S=L