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目录
前言(3)
Abstract(4)
第1章矿区概述及井田特征(5)
第1节矿区概述(5)第2节井田地质特征(6)第3节煤层特征(8)
第2章井田境界和储量(13)
第1节井田境界(13)第2节井田工业储量(13)第3节井田可采储量(14)
第3章矿井生产能力、服务年限及工作制定(17)
第1节生产能力及服务年限(17)第2节矿井工作制度(17)
第4章井田开拓(18)
第1节概述(18)第2节井筒位置的确定(25)第3节开采水平设计(29)第4节井底车场(29)第5节开拓系统的综述(32)
第5章采煤方法和采区巷道布置(34)
第1节煤层的地质特征(34)第2节采煤方法和回采工艺(34)第3节开采巷道和生产系统(47)第4节采区车场设计及硐室(49)
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第5节采区采掘计划(51)
第6章矿井运输与提升(54)
第1节概述(54)第2节采区运输设备的选择(54)第3节主要巷道运输设备的选择(55)第4节主井提升(62)第5节副井提升(72)
第7章矿井通风与安全(76)
第1节矿井通风方式与通风系统的选择(76)第2节采区及全矿所需风量(78)第3节矿井通风阻力计算(82)第4节扇风机选型(84)第5节防止特殊灾害的安全措施(87)
第8章矿井排水(90)
第1节概述(90)第2节排水设备选型(90)第3节水仓及水泵房(98)第4节技术经济指标(100)
第9章技术经济指标(101)
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矿区地形
矿区位于太行山东麓山前地带,呈山前台地地形,并被北西向次一级分水岭分割,最高标高,位于孟石岗附近,最低标高,位于得义东侧河床,全区地势西高东低,起伏较大。
按地貌成因类型划分,本区为冰碛台地地形。
井田内发育有三级台地,自下而上依次为:
漫滩及一级台地、二级台地和三级台地。
漫滩及一级台地全新统冲洪积物覆盖;二级台地上更新统黄土及洪冲积卵石层组成,具二元结构;三级为扇形台地,全区标高在300~320m左右,上部台地中更新统红粘土卵砾石层组成,其下为下更新统间冰期的冰水泥积物及冰碛泥砾。
气象
矿区为温带大陆性气候,四季分明,春季干旱多风沙,、夏季炎热雨水多,秋季干燥日照长,冬季寒冷雨雪少。
根据沙河市赵泗水气象站的资料,年降水量为~,平均,雨季多集中在七、八月份。
年蒸发量~,平均1719mm。
年平均相对湿度%,年平均气温为℃左右,历史最高气温℃,最低气温-℃。
降雪及冻结日期自12月初至次年3月初,约80余天。
平均风速3m/s左右,春季最大风速可达/s,风向以北、东及南风居多。
主要自然灾害有旱灾、水灾、雹灾、风灾、虫灾、地震、霜冻等。
地震
根据历史记载,涉县1314年10月5日发生过6级地震,磁县1830年6月12日发生过级地震,邢台地区隆尧县1966年3月8日发生过级地震,本矿区位于涉县、磁县及邢台之间,因此,有发生地震活动的可能。
邢台矿区处于地震强烈度6~7度区。
水文
井田内地表水系不发育,仅有季节性小溪共三条,雨季有水,旱季断流,均属
北洺河支流,现分述如下:
中关小溪:
源起刘石岗以北,SEE向横穿井田北部地段,河床底部第四系地层厚50m
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以上,冰碛泥砾发育,无渗漏的威胁。
栾卸小溪:
以刘石岗西冲沟与显德汪冲沟为主,并汇集王窑北冲沟及王窑冲沟。
根据观测资料,暴雨后出现水流但无渗漏现象,并且与奥灰水无水力联系,但在栾卸附近通过井田浅部地段,第四系地层厚度较薄,煤层开采后塌陷裂隙将通达地表,因此局部地段需铺衬防漏。
紫牛湾小溪:
显德汪冲沟、温庄南冲沟、李石岗西冲沟汇集而成,河床底部第四系地层厚100m以上,无渗漏的威胁。
第2节井田地质特征
井田地质勘探概况
早在1957年6月峰峰地质办事处地质队就开始在该井田进行勘探工作,并提交《武安邑城地区地质普查报告》,其中包括显高阳矿区,之后相继又有煤田地质、冶金系统地质队在该地区进行地质勘探工作,最终于1975年12月,原煤炭部129煤炭地质队提交了《河北省邢台矿区高阳井田地质勘探精查报告》。
当时高阳井田勘探面积32km2,共施工钻孔162个,平均5个/km,1994年10月西安矿业学院和高阳矿以高阳矿精查报告,以及大量的矿井生产资料提交了《邢台矿务局高阳煤矿生产矿井地质报告》。
此次精查补充勘探范围:
西起9线,东至20线;北起煤层露头,南至-700m水平及褡午铁路保护煤柱。
东西长7km,南北宽,2号煤层有效勘探面积。
区内共先后施工钻孔105个。
其中原精查勘探钻孔51个。
精查补充勘探钻孔54个,在54个补勘探钻孔中,此次补充钻孔33个。
历年施工的钻孔中河北省第勘公司煤田水文队和129队施工的钻孔资料齐全,质量较高,能够利用,其余地质队施工的16个钻孔质量低劣,打丢、打薄煤层情况严重,原始资料保存不全,封孔资料不详,且无测井资料验证补充,可利用程度很差。
129煤田地质勘探队施工的钻孔中,除007号钻孔严重漏水,孔壁坍塌,没有进行封孔外,其余钻孔采用1:
1水泥从孔底至最上一层煤上推50m区段进行了封孔。
经检查除107、703、715、718、803、1118、1203、1207、1209、1226、1405、1603、1707等13孔,于孔内严重漏水或封孔材料不足和封孔质量不合格外,其余钻孔封孔质量
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基本上是合格的。
全部钻孔均进行了简易水文观测,合格率占92%,孔斜36~36°不等,孔斜严重,对钻探质量有一定影响。
水文队和129队施工的钻孔除007号孔未测井外,其余145个钻孔均进行了测井工作,且质量较高。
129队施工的钻孔中,取芯孔40个,占30%,无芯孔和局部取芯测井解释钻孔75个,占70%。
钻探质量综合验收结果为甲乙级钻孔125个,达93%,丙级孔仅占7%。
总的来说,井田内勘探工程在数量上、质量上、以及布置上均能满足精查要求。
自矿井设计以来,井田边界几经变动,目前井田面积为,内有116个钻孔。
平均6个/km2。
这些钻孔、质量,尤其是煤厚资料的质量绝大多数是可靠的。
煤系地层
高阳矿全部被新生界第四系松散沉积层覆盖,第四系与下伏各地层呈不整合接触。
根据钻孔及矿井开采掘进揭露的地层情况,本区发育的地层自下而上依次为奥陶系中统马家沟组、峰峰组,石炭系中统本溪组、石炭系上统太原组,二叠系下统山西组、二叠系下统下石盒子组、二叠系上统上石盒子组、新生界第四系。
矿区内地层老至新描述如下:
一、奥陶系
1、奥陶系中统下马家沟组
角砾状灰岩及峰窝状泥质、白云质灰岩组成,厚度大于144m,按岩性可分为三段。
2、奥陶系中统上马家沟组
浅黄、浅红色白云质角砾状灰岩,蜂窝状灰岩,灰色致密块状灰岩及泥质灰岩组成。
总厚平均246m,按岩性特征可分为三段。
3、奥陶系中统峰峰组
厚层状致密灰岩、结晶灰岩、角砾状灰岩、白云质灰岩组成。
本区钻孔揭露总厚度平均167m。
按其岩性特征全组可分为三段。
与上覆中石炭统本溪组呈平行不整合接触。
二、石炭系
1、中石炭统本溪组
主要深灰色泥岩、粉砂岩及石灰岩组成,夹不稳定薄煤层及薄层中细粒砂岩。
泥
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岩富含铝质,具鲕状结构。
泥岩、粉砂岩富含黄铁矿结核与微晶,并含植物根化石。
石灰岩含蜓科动物化石。
本组厚~,平均厚。
该组以顶部一层本溪灰岩或晋祠砂岩与上石炭统太原组为界。
与下伏奥陶系中统峰峰组呈平行不整合接触。
该组含大量蜓类、小有孔虫及牙形刺化石:
蜓类:
Fusulinakonnoi
Pseudostaffella 牙形石:
Idiognathodusdelicates Ligonodinasp.Hindeodellasp.
2、上石炭统太原组
为一套海陆交互相沉积,井田主要含煤地层之一。
深灰色、灰色粉砂岩,灰至灰白色中细粒砂岩、石灰岩及煤层组成,发育灰岩4~6层,含煤6~9层。
该组以顶部一座灰岩或2#煤层底板砂岩作为与二叠系下统山西组的分界。
总厚~,平均厚。
以整合接触关系沉积于本溪组之上。
富含黄铁矿、菱铁矿及动植物化石。
本组含蜓、小有孔虫、腕足类、牙形刺、珊瑚等动物化石,在泥岩粉砂岩中含植物化石,主要有:
蜓科:
Quasifusulinalongissima Schwagerinanobilis
牙形石:
Streptognathodusfuchengensis Anchignathodus珊瑚:
Lophocarinophyllumacanthiseptum腕足类:
Dityoclostustaiyunfuensis
Eomarginferapusilla
Marginifereorientalis
三、二叠系
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1、下二叠统山西组
为过渡相碎屑岩沉积,是井田又一主要含煤地层。
岩性灰色、深灰色、黑灰色的中细粒砂岩、粉砂岩和煤层组成。
砂岩和粉砂岩中含有鳞木、芦木、苛达松、羊齿类等植物化石。
顶部粉砂岩中普遍具有黑色细鲕粒结构;中下部含煤2~4层。
该组厚~,平均厚。
上界为下石盒子组底部的“骆驼脖”砂岩。
与下伏太原组地层为整合接触。
本组含猫眼鳞木、耳脉羊齿、中国瓣轮叶、星轮叶、芦木、带科达等植物化石,主要分子有:
Emplectopteristriangularis
Annulariamucronata
SphenophyllumthoniiLobatannulariaensifoliaTaeniopterismultinervisCallipteridiumkoraiensePecopteristaiyuanensis2、下二叠统下石盒子组
为陆相沉积。
岩性以灰、灰绿色、紫斑色粉砂岩和含铝土质的砂质泥岩为主,普遍含有菱铁质大鲕粒,集结成瘤状或葡萄状结合体。
中部和下部夹有2~3层中细粒砂岩,最下部一层砂岩通称“骆驼脖”砂岩,呈灰色,含云母片和泥质包体,全区普遍发育,是一辅助对比标志。
该组顶界为一层沉积稳定的富含菱铁质鲕粒及豆状铝土质的泥岩,俗称“桃花”泥岩,是下石盒子组与上石盒子组的分界层。
该组地层厚~,平均。
与下伏山西组为整合接触关系。
本组含植物化石:
Pecopterissp.
Pecopterishemtelioides Lobatannulariasp Calamitessp.
Cf.Sphenopteridiumpseudogermanicum Sphenophyllumsp. Annulariastellata
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椐对现开采1#、2#煤层井下采样化验原煤灰分~%,经比重液洗选后,浮煤灰分同样降至8%以下。
本矿区为高变质无烟煤区。
煤的视密度较大,仅个别点的煤样可选出浮煤。
浮煤的灰分含量比原煤显著降低,均降低到10%以下。
这一特点与邯郸煤田各矿区不同煤种的原煤和精煤的灰含量变化规律相一致。
如适当提高浮选液密度,本矿区各主要煤层洗选后的浮煤,均可降为低灰煤。
各煤层灰成分分析表 表4-4
煤层12SiO2(10)(13)Al2O3(10)(13)Fe2O3(10)(13)CaO(10)(13)MgO(10)(13)SO3(9)(13)
各煤层主要煤质特征一览表 表4-5
煤层1#
煤类无烟煤贫煤
2
贫煤
#
元素分析结果
碳Cdaf~(13)
(1)~(9)~(3)
氢Hdaf~(13)
(1)~(9)~(3)
氮Ndaf~(13)
(1)~(9)~(3)
氧+硫Odaf+St,daf~(13)
(1)~(9)~(3)
无烟煤
各煤层的灰成分以氧化硅、三氧化二铝为主,次为三氧化二铁,氧化钙和氧化镁的含量均较低。
1、2各煤层灰成分的氧化硅含量大于40%。
1号煤最高为%,2煤层的三氧化铝含量30%上下,氧化钙一般在2%至%之间。
各煤层灰成分含量及其变化规律见表4-4。
、全硫
根据煤炭硫分分级标准,若煤层实测原煤干燥基高位发热量不等于基准干燥基高位发热量时,要对硫分含量进行折算,得到折算后的干燥基全硫,然后以折算后的数值按标准进行分级。
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全硫St,d
煤层
##
原煤~(19)~(16)
浮煤~(4)~(5)
按标准折算后的原煤全硫St,d(%)(15)(13)
原煤形态硫
质量分级
硫铁矿硫Sp,d
硫酸盐硫Ss,d
有机硫So,d
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特低硫煤特低硫煤
瓦斯、煤尘和煤的自燃
、瓦斯
高阳矿从建井到投产以来,从未发生过瓦斯突出事故,矿井瓦斯在涌出形式上,均表现为普通涌出。
根据河北省煤矿安全生产监督管理办公室文件《关于邯郸矿业集团公司20XX年度矿井瓦斯等级鉴定的批复》冀煤安办[20XX]18号文,邯郸矿业集团高阳煤矿的瓦斯鉴定结果:
矿井瓦斯绝对涌出量/min,相对涌出量m3/t。
鉴定结果为低瓦斯矿井。
20XX年5月至20XX年5月,山东省煤田地质局第三勘探队和第二勘探队在高阳煤矿深部扩大区进行勘探,分别对2号煤层采取了6孔6个瓦斯样,现场解吸无气。
分析结果(见表6-6)表明:
其瓦斯(CH4)成分和含量最高分别为%和/g,二氧化碳(CO2)成分和含量最高为%和/g,氮气(N2)成分和含量最高为%和/g。
2号煤层属于瓦斯N2带,瓦斯含量低,平均含量分别为/g。
煤层瓦斯成分以氮气为主,次为二氧化碳、甲烷气体;瓦斯含量普遍低,应属瓦斯风化带。
煤层瓦斯成分及含量表 表6-6
项目煤层2瓦斯成分%瓦斯含量ml/g两极值/平均(点数)两极值/平均(点数)CH4CO2N2及其它CH4CO2N2及其它~~~~~~ 本区各煤层瓦斯含量不高,但邻区和本井田生产资料来看,局部利于瓦斯储存的地段瓦斯可达二级,郭二庄煤矿和贺庄煤矿均为一级瓦斯矿,但局部地段可达二级。
另外,本区大部分地段有岩浆侵入,使煤层变质程度普遍增高,煤层有产生气体的条件,某些地段如果赋存条件良好,瓦斯含量可能会相对聚集,因此,在生产过程中应加强瓦斯管理,以防瓦斯聚集发生瓦斯爆炸事故。
郭二庄煤矿、张村煤矿两矿在深部水平的生产过程中均出现瓦斯爆炸事故。
因此应
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为一级瓦斯矿,按二级管理。
、煤尘
根据煤炭科学研究总院重庆分院对1#、2#、9#煤层煤尘爆炸鉴定:
1#煤具有爆炸性,2#煤无爆炸性,见表7-7。
煤层煤尘爆炸鉴定报告
工业分析
煤层
采 样地 点
水分Mad(%)
2712运巷
1
#
煤尘爆炸试验
焦渣特征
火焰长度(mm)05055000
最低加岩粉量(%)
煤尘爆炸性结论
鉴定日期
挥发分(%)
灰分Ad(%)
Vd
Vdaf
9.49
222
0453030000
无爆炸性有爆炸性有爆炸性有爆炸性无爆炸性无爆炸性无爆炸性
1211切眼1618里运巷4号运输上山2722风巷
2
#
1721中间巷1720里运巷
、自燃倾向性
根据煤炭科学研究总院重庆分院对1#、2#煤的自燃倾向性进行鉴定,鉴定结果见表7-8。
1#、2#煤层自燃倾向性为三类,属不易自燃。
随开采深度的增加和延深新水平,1#、2#、9#煤层应取样作煤尘爆炸性和自燃倾向性鉴定。
煤层自燃倾向性鉴定报告
工业分析(%)
煤层
采样地点
水分Mad
灰分Ad
挥发分Vdaf
氧化
着火温度(℃)原样
还原
自燃
ΔT
倾向分类666388
三类三类三类三类三类三类
鉴定日期
)385370387385385375
387372388387388378
391376393388393383
1号1号1号1号2号2号
2712运巷1211切眼1618里运巷4号运输上山2722风巷1721中间巷
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2号1720里运巷 3883903946三类
地温和地压
、地温
本区综合地层平均地温梯度为℃/lOOm,属地温梯度正常区。
含煤地层平均地温梯度为℃/lOOm,煤系下伏地层为℃/lOOm,均小于℃/lOOm。
随沉积环境、构造和水文地质条件的不同以及岩浆岩侵入,地温梯度变化有一定的差异。
本矿地温一般不大于31℃,属于无热害区。
、地压
现井下地压显示较明显,局部构造发育地段出现底鼓现象。
随着开采水平的延伸,巷道底鼓严重,变形量大,对煤矿安全生产有一定影响。
第2章井田境界和储量第1节井田境界
高阳煤矿南边以沙河为界,北边风氧化带,西边以F4断层为界,东边以村庄为界,南北倾向约,东西走向平均长度为。
煤矿面积。
本井田主采1#、2#煤,东边以村庄煤柱为界,有往东扩大的可能。
第2节井田工业储量
井田勘探类型
井田工业储量计算
张村矿各煤层平均视密度表 表2·1煤层视密度t/m31#2#储量计算公式:
Q=S×M×γ
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式中Q------储量;
S------煤层水平投影面积;M-----煤层平均厚度;γ------煤的容重(t/m3)。
经过计算,1#、2#号煤层的平均倾角均为°。
地质资料可知:
S2=18672365/°
M=米γ=(t/m3)
1#煤储量为
Q1=/°=万吨
2#煤储量为
S2=18672365/°
M=米γ=(t/m3)
Q4=/°
=万吨
本井田的工业储量为
Q工=Q2+Q4
=+ =万吨
第3节井田可采储量井田煤柱留设
在本井田范围内,各类煤柱的留设原则为:
1.断层煤柱:
断层按其落差大小及对煤层的破坏程度而留设保安煤柱,落差≥50米者,两侧各留50m,落差≥20m,两侧各留20-50m,落差〈20m者,不留保安煤柱。
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2.井田边界煤柱:
按15m留设。
3.三下保安煤柱设计时,下山基岩移动角β=α 上山基岩移动角γ=73° 走向基岩移动角δ=73° 松散移动角Φ58°
α-----煤层真倾角
4.在井田开采初期,于工业广场范围内布置主、副井和其他相关的建筑,根据下表确定工业广场面积为500×396=198000m2,井田范围内的松散层80米,φ=58°, 经过计算,1#煤工业广场保护煤柱为490000m2,2#煤工业广场保护煤柱为617125m2。
其质量 1#煤为490000××/°=224万吨 2#煤为617121××/°=万吨
矿井工业场地占地指标表 表2·2井 型生产能力占地指标
5.1#煤边界煤柱:
边界的煤柱为:
×15××=万吨F1断层保护煤柱为:
2852×50××=万吨F2断层保护煤柱为:
2326×30××=万吨F3断层保护煤柱为:
3390×50××=万吨6.2#煤边界煤柱:
边界的煤柱为:
×15××=万吨F1断层保护煤柱为:
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大型井120、150、180、240—中型井45、60、90—小型井9、15、21、30—河北工程大学毕业设计
2852×50××=万吨F2断层保护煤柱为:
2326×30××=万吨F3断层保护煤柱为:
3390×50××=万吨保护煤柱:
1#煤+++=万吨2#煤+++=万吨 保护煤柱总量:
+=万吨
可采储量计算
可采储量为:
Q采=×K 式中Q采-----可采储量; Q工-----工业储量;
P-----永久煤柱;
n-----地质及水文损失系数,马家河煤矿取%;K-----设计采区回收率,1#煤取80%。
2#煤取75%。
将各数值带入,得:
1#煤Q采=××80%=万吨 2#煤Q采=××75%=万吨矿井可采储量+=万吨
第3章矿井生产能力、服务年限及工作制度
第1节生产能力及服务年限
高阳煤矿的可采储量为万吨,除去储量备用系数,按设计生产能力180万t/年计算矿井服务年限。
矿井服务年限
Z T可AK27
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式中Z可-----矿井可采储量
A-----矿井设计生产能力T-----矿井服务年限K-----储量备用系数,取
代入数据,得
=年
按《关于煤矿设计规范中若干条文修改的决定》,本矿井设计服务年限为年,符合规定。
我国煤矿目前有向大型矿井发展的趋势,设计180万吨的井型,达产后,当技术条件适宜时,有充裕的能力来提高产量,用以增产。
综合各方面的原因,矿井年产180万吨是符合要求的。
T第2节矿井工作制度
根据有关规定,达到矿井设计生产能力时按年工作日330天,每天三班,每天净提升时间16小时。
采用“四六”制作业,三采一准,即三班采煤,一班检修。
第4章井田开拓第1节概述
影响矿井开拓的主要因素
高阳矿区位于太行山东麓山前地带,呈山前台地地形,并被北西向次一级分水岭分割,最高标高,位于孟石岗附近,最低标高,位于得义东侧河床,全区地势西高东低,起伏较大。
按地貌成因类型划分,本区为冰碛台地地形。
井田内发育有三级台地,自下而上依次为:
漫滩及一级台地、二级台地和三级台地。
井田基本构造形态为一短轴向斜盆地和被断层复杂化了的平缓单斜层,地层产状总的趋势是:
走向WE,倾向NS,倾角一般为°。
井田范围内所揭露的断层均属高角度正断层,断层倾角一般为50-60°。
根据断层的延展方向。
于断层发育,严重地破坏了煤系地层的连续性,致使构造复杂,采区和工作面都难以正常布置,经中煤总公司
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批准,本矿井地质条件类别属于Ⅲ类。
高阳矿区为掩盖式煤田,本区内煤层沉积稳定,结构简单,煤厚变化不大。
矿区西部有大面积的寒武、奥陶系石灰岩出露,岩溶水直接接受大气降水补给后,通过岩溶、裂隙、断裂带等通道,向东、北东方向径流,在百泉、达活泉等地排出地表。
岩溶裂隙水为邢台矿区地下水的主体。
该区边界情况大
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