1、密新大磨岭煤矿采矿专项初步设计说明书学位论文新密大磨岭煤矿采矿专项初步设计 摘要：本设计的井田面积约为16.4平方千米，设计开采煤层为二1煤；井田内煤层赋存比较稳定，煤层倾角715，平均倾角为11,煤层平均厚度为厚4.92m，整体地质条件比较简单。该设计矿井为属高瓦斯矿井，涌水量较大，煤层不易自燃，具有爆炸性。矿井设计年产量90万吨，矿井工作采用三八制；根据实际的地质资料情况进行井田开拓和准备方式的初步设计，该矿井决定采用立井一水平暗斜井二水平上山式开采，阶段内采用采区式划分，区段内设计采用综采放顶煤回采工艺，走向长壁采煤法，用全部跨落法处理采空区。矿井采用抽出式通风，通风系统为两翼对角式，副
2、井进风，回风大巷回风；井底车场选用立井刀式环形，井下主要运输选用采用矿车运输，并对矿井运输、矿井提升、矿井排水和矿井通风等各个生产系统的设备选型计算，以及对矿井安全技术措施和环境保护提出要求，完成整个矿井的初步设计。矿井基本实现机械化采煤，采用先进技术和借鉴已实现高产高效现代化矿井的经验，实现一矿一面高产高效矿井从而达到良好的经济效益和社会效益。关键词：立井 、抽出式通风Western mining companies itwith him group is thriving coal mining special preliminary designAbstract:the design f
3、or the field area is about 8.53675 square km, design for 2 1 coal mining coal; Within the occurrence compartmentalized is stable and the coal seam 24 - 26 Angle for 25 , average inclination thick coal seam thickness, average 5.88 m, whole geological condition is simple. The design of low gas mine as
4、 larger, coal mine, section, with explosive not spontaneous combustion.90 million tons in the design of mine, mine production in 38 system; According to the actual situation of geological information compartmentalized exploration and ways to prepare the preliminary design, this mine shaft decided to
5、 adopt a level dark portal 2 level went up into the mountain type mining, stage by mining type partition, within section design using long-wall top coal caving in mining process, toward the longwall mining methods with all cross fell method, handle goaf.By drawer-type ventilated, mine ventilation sy
6、stem for central boundary type, the boundary into wind, pregrouting wind Wells return air; Bottom of vertical annular wheel-dreven choose sword, downhole major transit transport, and choose to adopt harvesters mine transportation, mine ascension, coal mine drainage, and mine ventilation etc. Each pr
7、oduction system, as well as calculation of equipment type selection of mine safety technical measures and environmental protection request, to complete the whole mine the preliminary design. Coal mine basic realize mechanization, the adoption of advanced technology and reference has realized high yi
8、eld and high efficiency, realize the modernization of the experience of a mine mine mine a high yield and high efficiency to achieve good economic and social benefits.Keywords:Actually, mining type preparation, toward the longwall, long-wall top coal caving, all the pieces fell method, drawer-type v
9、entilated1 矿区概况及井田地质特征1.1 矿区概况 1.1.1 交通位置井田位于河南省新密、新郑两市交界处，大部分归新密市苟堂镇，南部属关口镇、东北部归大隗镇，东邻新郑市辛店镇。井田中心西距新密市20km，东距新郑市23km。地理坐标为：东经1132900”至1133200”，北纬342400”至342545”。井田西侧有新（郑）（新）密柏油公路，各乡村间均有简易公路相连。登（封）杞（县）地方窄轨铁路从井田北缘通过，距大隗站不足3km。总之，本区交通较为方便，1.1.2 自然地理1.1.2.1 地形地貌 本区南邻具茨山，地形总体呈西高东低、南高北低之势，地面标高150250m。多为第
10、四系黄土覆盖，仅南部山岗或沟谷中出露有石千峰组地层。北部冲沟较发育，多呈北西方向，下切深度1050m不等。总体属丘陵丘岗地貌。1.1.2.2 地表水本区属淮河流域。井田内有两条河流，一条为源于西部区外老石板山下泽河，全长7km，区内长3km，属双洎河支流。区内河道1960年进行了人工改造，河道两侧均用石块砌成隔墙。该河流量受季节影响明显。另一条为发源于南部区外凤后岭脚下的苟堂河，它流经井田南部边界外的红石峡水库，在葛头窝村北与泽河相汇，全长5km，区内长不足1km，亦为一条季节河。本井田附近有红石峡、张庄、丁庄等三座水库，库容量均小于100万m3，主要用于农业灌溉。其中丁庄水库现已近干涸，另两
11、座水库也改作鱼塘。1.1.2.3 气候 本区属大陆性半干旱气候。据新密市气象局资料，年平均气温14.3，月平均气温元月份最低为-4.3，七月份最高为26.9。无霜期约220天。年平均地面温度16.9，元月份最低为04，七月份最高为32.1。每年11月到翌年3月为冰冻期，最大冻结深度20cm。最大积雪厚度20cm。据19852003年降雨量统计，年平均降雨量658.4mm。降雨多集中在夏季，约占年降雨量的50%。年平均蒸发量1400mm。春、夏、秋三季以东风、东南风为主，冬季多西北风。最大风速18m/s1.1.2.4 地震据河南省地震局资料，本区历史上未发生过大的地震，但其东南部的长葛、许昌、鄢
12、陵、杞县一带及北部的郑州、兰考、巩义一带曾发生过67级破坏性地震，新密市境内也曾发生过3次较大地震，烈度不详（密县志记载）。根据中国地震动参数区划图（GB18306-2001）和建筑抗震设计规范（GB50011-2001），本区处于地震动峰值加速度0.1区，相应的地震基本烈度为度。1.1.3 矿区开发历史本井田是原苟堂井田深部、关口勘查区的一部分。在苟堂井田煤矿地质勘查、第二、三次煤田预测和预查、普查工作中，先后做过大量细致的地质勘查工作。作为地方国有超化煤矿的接替井田，于2005年4月，由河南省煤田地质局一队提交了河南省新密煤田关口井田详查（最终）报告。2007年1月又提交了河南省新密煤田关
13、口井田勘探报告，河南省国土资源厅以豫国土资储备字200735号文对该报告进行了评审认证，可以作为设计依据。本井田尚未进行大规模开发，其外围（浅部）现有三对采二1煤层矿井，分别为永昌二矿、小刘寨煤矿和豫新煤矿。 永昌二矿位于翟家门，立井开采，井深186m。现两翼开采长度130m。坑木支护，滚帮式手镐开采。顶板为细粒砂岩。 小刘寨煤矿位于小刘寨，立井，井深220m，手搞式开采，年开采量0.06Mt，两翼开采长度120m。顶板为泥岩。低瓦斯矿井，煤厚变化大。矿井排水量每天约600m3。上述两座矿井主采七4煤，都因底板突水，现已停闭。 豫新煤矿位于匠沟，竖井，年开采量0.06Mt。两翼开采长度170m
14、。炮采。顶板为细粒砂岩。井下日排水量为60m3，主要为底板水。1.1.4 附近的厂矿企业和农业情况本井田内自然村镇较为稀少，人口密度也不大。传统种植以小麦、玉米、油菜和烟叶为主。近年来建有少数蔬菜大棚和民营小造纸厂。经济来源主要是外出打工或就近在附近造纸厂和小煤矿上班。1.1.5 水源、电源、劳动力及建材来源1.1.5.1 水源条件矿区内可供选择的水源有地表水、地下水及处理后的矿井排水。本区冲积层含水丰富，二是处理后的矿井排水。考虑到地下水比较丰富，水质较好且处理简单，同时做到合理利用水资源，减少矿井水排放，设计拟利用地下水作为生活饮用水，处理后的矿井排水作为矿井生产、井下消防洒水及绿化用水。
15、1.1.5.2 电源条件新密电网位于郑州电网西南部，以220kV鹅湾变电站、250MW的盛润电厂和312MW的昌源电厂为电源点，以35、110kV为网架，运行110kV变电站5座，35kV变电站14座。2005年电网最大负荷200MW，电网运行情况良好。从电力系统现状地理接线图可看出，目前新密市东南部距关口煤矿较近的系统变电站有110kV纸坊变电站、35kV苟堂和大隗变电站。1.1.5.3 建材来源矿井建设所需砖瓦、石料、水泥等建筑材料均可就地供应。钢材、木材等物资可经铁路和公路直接运至工业场地。本矿井建设的外部条件基本落实、可靠。1.2 井田地质特征1.2.1 地层本井田绝大部分被第四系黄土
16、所覆盖，仅在大摩岭、虎坡咀及沟壑中可见石千峰上、下段地层零星露头。现依据井田钻孔及地质填图资料并结合区域资料将各时代地层由老而新叙述如下：1、寒武系上统长山组（3ch）井田内钻孔揭露最大厚度为67.23m（5501孔过断层后遇该地层）。岩性为灰白色厚层状白云质灰岩。2、奥陶系中统马家沟组（O2m）钻孔仅揭露10.13m，为深灰色厚层状石灰岩。区域上该组25.3379.75m，一般厚度50m左右。本组与下伏地层呈平行不整合接触。3、石炭系、中统本溪组（C2b）井田仅有5403、4902、5103等3孔见到本组，厚7.7910.74m。岩性为浅灰色、灰色、杂色铝土质泥岩，具鲕状、豆状结构。区域上该
17、组厚1.8732.78m，一般厚度10m左右。、上统太原组（C3t）下起本溪组铝土质泥岩顶界，上至菱铁质泥岩顶面。据揭穿该组三个钻孔资料，厚75.47103.49m，一般厚度77.3m。岩性通常以九层石灰岩（L1-9）和对应于其下的九层煤（一1-9）和细粒砂岩、薄层泥岩组成。根据岩性组合特征的不同，可将本组划分为上、中、下三段。下段：俗称下部灰岩段，一般厚度26.3m。以L1-4四层灰、深灰色中厚层状含燧石石灰岩为主，夹深灰、灰黑色薄层砂质泥岩、泥岩，与四层灰岩相对应，每一层灰岩之下均发育有一层煤。L1和L2灰岩常连作一层，因此，一2煤稳定性较差。中段：又称中部砂泥岩段，一般厚度36.7m。岩
18、性以灰色、深灰色粉、细砂岩为主，夹薄层石灰岩（L5、L6）、泥岩和煤层。其细粒砂岩中含白云母片和黄铁矿结核与晶粒，特征明显，俗称胡石砂岩，是良好的标志层之一。上段：又称上部灰岩段，一般厚度14.3m。岩性以三层灰、深灰色石灰岩（L7-9）和其下对应的薄煤层（一7-9）为主，夹薄层砂质泥岩、泥岩。L7与L8灰岩较发育，含燧石及黄铁矿结核；L9灰岩薄而不稳定。顶部在整个新密煤田内均发育一层深灰色、灰黑色菱铁质泥岩，厚度一般不超过0.5m，但特征明显、层位稳定，本区即以其作为与二叠系的分界标志层。4、二叠系下统、山西组本组下起菱铁质泥岩顶面，上止于砂锅窑砂岩底面，厚65.1192.02m，一般厚度7
19、7.84m，俗称二煤组。通常将其自下而上分为大占砂岩段、香炭砂岩段、小紫泥岩段。大占砂岩段：一般厚度31.17m，由大占砂岩、二1煤层及其底板砂质泥岩组成。香炭砂岩段：一般厚度33.2 m，由香炭砂岩和二3煤层组成。小紫泥岩段：一般厚度13.47m，岩性以灰色、深灰色泥岩为主，具暗斑或紫红色斑块，含铝土质，具鲕状结构。夹薄层粉、细粒砂岩。、二叠系下统下石盒子组（P1x）下起砂锅窑砂岩底面，上到田家沟砂岩底面，厚255.11346.77m，一般厚度293.53m。1.2.2 煤层顶底板岩性特征及其他开采条件1)煤层顶底板岩性特征该煤层位于山西组下部，井田内埋藏深度350800m。上距砂锅窑砂岩（
20、Ss）30.8770.27m，平均67.47m。下距L7灰岩9.8218.03m，平均14.54m。井田内新老共15个钻孔穿过该煤层位，且2孔遇逆断层见煤层重复。煤层厚度0.3120.4m，平均4.92m。经统计，二1煤厚度小于可采厚度者有3个点，占17.6%，0.801.30m有2个点，占11.8/%，1.33.5m者有2个点，占11.8%，3.5m8m者有7孔，占41.2，3.5m者有3个，占17.6%。通过计算，该煤层不稳定系数为2.95，变异系数为89.4%，可采系数82.4%，标准差3.91。总体衡量二1煤层属较稳定型、中厚特厚可采煤层。综观本井田，中、厚煤层分布在地层产状变化较小的
21、地区，几个不可采煤点出现在逆断层两侧，薄煤点出现在地层产状变化较大即褶曲轴部，因此，可以认为，本井田煤厚变化与区域变化原因基本一致，即主要是受后期褶皱、断裂等构造影响造成的增厚与变薄，沉积环境次之二1煤层的直接顶板是中细粒结构的大占砂岩，厚度两极值9.0337.88m，平均厚度17.8m。岩石强度中等，是较稳定的顶板。局部具炭质泥岩或泥岩伪顶。底板为砂质泥岩和泥岩，局部夹砂岩薄层，厚度0.946.64m，一般厚5.37m。岩石强度较低。局部有厚度不大的炭质泥岩伪底。据可采与不可采17个点资料统计，其中无夹矸的14点，占84.2%；含1层夹矸的1个点，占5.9%；含2层夹矸1点，占5.9%。多层
22、夹矸的1个点，占5.9%。总体看来二1煤层的结构属简单类型。二1煤呈黑色，具有似金刚金刚光泽，多呈粒、粉状产出，组织疏松。煤中含黄铁矿结核，二1煤视密度1.46t/m3。2) 地温新密煤田地温状况总体上由西向东有增高的趋势。西部米村等井田全孔平均地温梯度低于1/100m，二1煤垂深300m地温不超过20，中部裴沟等井田全孔平均地温梯度为2.1/100m，二1煤垂深千米地温35，东部的新郑矿区全孔平均地温梯度多在3/100m以上，二1煤垂深千米地温50。本区无恒温带观测孔，也未取样作岩石密度、比热、热导率、岩石放射性元素含量测定，现引用东部新郑矿区资料。恒温带深度为13.7m，温度16.3。本区
23、二1上温梯度多为1.11.4，仅遇断层而未见二1煤的5501孔较高，达2.0以上。-300m地温多在20.522.1，仅5501孔达33.3。二1煤底板温度多在21.627.3，5501孔东出现热害区。3） 煤尘爆炸危险性和煤的自燃倾向 煤尘爆炸危险性七4、二3、二1煤均有煤尘爆炸危险性。一1煤因缺资料，无法进行评述。详见表1-2-4。煤尘爆炸危险性试验结果表表1-2-4煤层火焰长度(mm)加岩粉量（%）爆炸危险性七43050有二312070有二1201005070有 煤的自燃倾向各煤层的燃点测定结果见表2-3-4。煤层燃点测定结果表表1-2-5煤层煤的燃点 （） To（）氧化程度（%）自燃倾
24、向等级还原样氧化样原煤样七43723633573513663587933.340不易自燃二3404360394354401358473033.3不易自燃二140437538235639436891231.145.5不易自燃七4、二3、二1煤均为不自燃发火煤。一1煤因缺资料，暂不评价。4）、瓦斯地质大致以5205孔北缘为界线，其线以北主要为瓦斯风化带，夹有5002孔一块沼气带。其线以南为沼气带，沼气带面积约占该区2/5。其余均为瓦斯风化带。沼气带瓦斯成分以烷烃为主，达80%以上，次为2、CO含量比前者较高。在取样深度内，瓦斯中烷烃含量2.3433.36m/g.燃。一般均在4ml/g.燃以上。据瓦
25、斯吸附试验资料，瓦斯逸散初速度（p）为17.41及25.824，煤的坚固性系数为0.1及0.2，计算煤的突出危险性综合指数为174.13及129.12，说明本区二1煤层属于有煤与瓦斯突出危险性煤层。本区沼气带应按煤与瓦斯突出矿井管理。另外瓦斯风化带内二1煤层瓦斯中烷烃含量多在5ml/g.燃，接近瓦斯爆炸临界点。二1煤层原煤灰份10.6418.43，平均14.39，属低中灰煤，精煤灰分7.53。 原煤全硫含量除5403孔为0.67外其它均小于0.5，属低硫份煤。原煤磷含量0.027，属低磷煤。原煤干燥基高位发热量30.45MJ/kg。二1煤层水分、灰分统计见表1-2-3。二1煤层煤质汇总表表1-
26、2-3煤层项目指标Ad(%)Std(%)Pd(%)Qnet.ar（MJ/kg）ST(oC)Asd（%）煤类七4数值36.110.400.00622.0914001JM评价中高灰特低硫特低磷中高热值较高软化温度灰一级含砷二3数值11.810.280.00631.0214001SM评价低中灰特低硫特低磷特高热值较高软化温度灰一级含砷数值9.920.340.00431.6814000PS评价低灰特低硫特低磷特高热值较高软化温度灰一级含砷二1数值15.670.310.01830.0013951PS评价低中灰特低硫特低磷特高热值较高软化温度灰一级含砷数值14.390.390.02730.4513900.
27、6PM评价低中灰特低硫特低磷特高热值较高软化温度灰一级含砷一1数值15.956.510.006SM评价低中灰高硫特低磷 1.2.3 水文地质1.2.3.1 井田水文地质边界条件井田内有两条河流，一条为源于西部区外老石板山下的泽河，另一条为发源于南部区外凤后岭脚下的苟堂河。井田内仅东部及东北部第四系砾石层发育相对较厚，含丰富的孔隙潜水，是当地居民生产生活的主要水源。1.2.3.2 地表水文特征井田内地表水和第四系孔隙潜水含水层至二1煤层的间距较大，平均562.1m，其间受新近系砂质粘土、粘土隔水层和上、下石盒子组巨厚的砂质泥岩、泥岩隔水层阻隔，对二1煤层开采无影响。二1煤层顶板砂岩孔隙裂隙水是矿
28、床充水水源之一，但富水性弱5204孔，地下水迳流迟缓，补给条件差，充水通道均系微细的孔隙和裂隙，故一般不会对矿井形成较大的充水。太原组上段灰岩岩溶裂隙承压水是二1煤层底板直接充水水源。据小口径抽水试验资料（q=0.0088L/s.m，K=0. 0775m/d），富水较弱，表现在灰岩岩溶裂隙发育程度及富水性的不均匀性。但据区域资料（q=0.0190.6949L/s.m），该含水层具水量丰富、水头压力大的特点。二1煤层底板砂质泥岩和泥岩隔水层厚度2.4228.22m，平均10.9m，隔水性不佳，特别是断裂带将形成煤层底板突水通道，在矿山压力及高水头压力等因素作用下，还可能成为下部C3tL1-4灰岩
29、甚至O2m灰岩岩溶承压水的间接充水通道。1.2.3.3 主要含水层和隔水层1）含水层对井田内未来矿井充水有重要意义的岩层，根据其岩性、含水特征以及地下水的储存，埋藏条件等划分为六个含水层，自下而上有：1) 奥陶系马家沟组(O2m)灰岩岩溶裂隙承压水含水层为灰色至深灰色厚层状隐晶质灰岩，井田内有3个孔揭露该层，揭露厚度为9.3919.80m。据区域资料，该层普遍发育且层位稳定，由东向西埋藏深度逐渐变深，局部特别是顶面以下10m古风化带内溶洞和裂隙较发育。主要富水地带在断裂带附近。5103孔遇溶洞或裂隙漏水，漏水标高-376.15m，最大漏水量为2t/h。另据邻区资料钻孔单位涌水量0.01431.
30、507L/s.m、渗透系数0.0107338.799m/d、水化学类型为HCO3.SO4Ca.Na.Mg、矿化度0.5050.650g/m。该含水层距距离二1煤层90m左右，距离上覆一1煤层较近，为其底板直接充水岩层。2) 太原组下段（c3tL1-4）灰岩岩溶裂隙承压水含水层该含水层由L1-4四层灰岩组成，间夹薄层泥岩、砂质泥岩及煤层。井田内共有4个钻孔揭穿该层，厚度21.0968.43m，平均厚度35.99m，其中灰岩厚13.8722.05m，平均厚17.63m。另据邻区资料钻孔单位涌水量0.00774.72L/s.m、渗透系数10.236.016m/d、水化学类型为HCO3.SO4Ca.Na.Mg、矿化度0.5020.617g/m。因其层位稳定、厚度大故有较大的水文地质意义。该含水层为一1煤层顶板直接充水岩层，距离二1煤层底板60m，是二1煤层底板间接充水岩层，据邻区资料，其岩溶裂隙发育，富水性较强，正常情况下对一1煤层开采有较大的影响，对二1煤层的开采影响不大。3) 太原组上段（c3L7-8）灰岩岩溶裂隙承压水含水层该含水层由L7、L8两层灰岩组成。井田内共有10个钻孔揭穿或揭露该层。厚度17.5246.86m，平均厚度25.91m。该段L7、L8灰岩厚度3.30(5205孔)21.67(5103孔
