1、中 国 矿 业 大 学本 科 生 毕 业 论 文全套图纸，加 153893706姓 名： 学 号： 学 院： 矿 业 工 程 学 院 专 业： 采 矿 工 程 论文题目： 济三煤矿 7.0Mt/a 新井设计 专 题： 深 部 巷 道 变 形 机 理 及 支 护 技 术 分 析 指导教师： 职 称： 讲 师 二一一年六月 徐州中国矿业大学毕业论文任务书学院 矿业工程学院 专业年级 采矿工程 2007 级 学生姓名 任 务 下 达 日 期 ： 2011 年 1 月 14 日毕业论文日期：2011 年 3 月 14 日至 2011 年 6 月 9 日毕业论文题目：济宁三号煤矿 7.0Mt/a 新井设
2、计毕业论文专题题目：深部巷道变形机理及支护技术分析毕业论文主要内容和要求：根据采矿工程专业毕业设计大纲，本毕业设计分为一般部分、专题部分和翻译部分，具体包括：1、一般部分：济宁三号煤矿 7.0Mt/a 新井设计。2、专题部分：深部巷道变形机理及支护技术分析。3、翻译一篇 3000 字以上的专业英语文章。院长签字： 指导教师签字：中国矿业大学毕业论文指导教师评阅书指导教师评语（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力；研究内容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度及工作量；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 指导教师签字：年 月 日中国矿业大学毕业设
3、计评阅教师评阅书评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）： 成 绩： 评阅教师签字：年 月 日中国矿业大学毕业论文答辩及综合成绩答 辩 情 况回 答 问 题提 出 问 题 正 确 基 本正 确有 一般 性错 误有 原则 性错 误没 有回 答答辩委员会评语及建议成绩：答辩委员会主任签字： 年 月 日学院领导小组综合评定成绩：学院领导小组负责人： 年 月 日摘 要本设计全篇有三个部分：一般部分、专题部分和翻译部分。一般部分为济三矿 7Mt/a 井型设计
4、。济三煤矿位于山东省西南部，交通便利。井田走向（东西）长约 8km，倾向（南北）长约 7.5km，井田总面积为 55km2。主采煤层为 3 上 、3 下 及 16 上 号煤，平均倾角为 4，煤层平均总厚为 10.21m。井田地质条件较为简单。井田工业储量为 91954 万 t，矿井可采储量 66020 万 t。矿井服务年限为 72.55a。矿井涌水量较小，矿井正常涌水量为 240m3/h。矿井瓦斯涌出量为 0.65 /t，为低瓦斯矿井。煤层3具有自然发火倾向。井田为立井单水平开拓，水平标高-540m。矿井采用盘区式准备方式，主运输大巷采用胶带运输机运煤，辅助运输采用无轨胶轮车设备。矿井通风方式
5、为中央并列式通风方式。矿井采用放顶煤采煤方法，采 3.6m 放 5.66m。矿井年工作日为 330d，工作制度为“四六”制。日循环进九刀，截深 0.865m。专题部分题目是“深部巷道变形机理及支护技术分析” 。主要分析我国深部巷道在高应力的状态下所表现的变形特征，以及如何针对不同的条件选择适当的支护时机采取不同的支护方式。翻译部分主要内容为关于破碎软岩巷道变形特征分析，英文题目为：Deformation characteristics of surrounding rock of broken and soft rock roadway。关键词：济三煤矿设计；软岩巷道；变形特征ABSTRACT
6、This design consists of three parts: the general part, the special part and translated part.The general part is a new design of JiNing NO.3 mine. Jining mine lines in Southwest of Jining in ShanDong province. The traffic of road and railway to the mine is very convenience. The geological structure o
7、f this area is simple. It is about 8 km in the run from the north to the south of the minefield, and It is about 8 km in the run from the east to the west of the minefield. The area is 60km2.The third and the sixteen seam is the main coal seam, and its dip angle is 4 degree. The thickness of the min
8、e is about 10.21m in all. The proved reserves of the minefield are 919.54 million tons. The recoverable reserves are 660.20 million tons. The designed productive capacity is 7 million tons percent year, and the service life of the mine is 72.55 years. The normal water inflow of the mine is 240 m3 pe
9、rcent hour , and the gas outflow is 0.65 ml/g， and the mine is low gaseous mine. The caol seam is self-ignition in nature.The field has been divided two mining levels. The first level should be located at the lever of -540m, which use raise and dip mining method of vertical shaft development. The ma
10、in shaft skip install skip and the auxiliary shaft install cage. The main entry transportation of the coal is using with the belts, and the auxiliary entry is using of track and rubber tyre car.In the earlier stage, the system that wing ventilation is located at the center is used in the mine. In th
11、e later stage, the system that wing ventilation are locted at the boundary is used in the mine. The caol mining is excating seam in 3.6m and releasing seam in 5.66m.In the Jining NO.3 mine, there are three four teams each day, and each work team works six hours. It produced 330d/a.The topic of the s
12、pecial part is stratification mining of thick seam and determining reasonable position. Main analyse the deep roadway in a state of high stress deformation characteristics shown, for different conditions and how to select the appropriate supporting opportunity to take a different support ways.The tr
13、anslation part main introduces the Deformation characteristics of surrounding rock of broken and soft rock roadway Keywords： mine designing; soft rock roadway; deformation characteristics.目 录1 矿区概述及井田地质特征 .31.1 矿区概述 31.1.1 交通位置 31.1.2 地形地貌 31.1.3 河流及水体 31.1.4 气象及地震 31.1.5 矿区居民点分布情况 31.2 井田地质特征 31.2.
14、1 井田地质构造 31.2.2 水文地质 31.3 煤层特征 31.3.1 煤层 31.3.2 煤层顶底板 31.3.3 煤的特征 32 井田境界及储量 .32.1 井田境界 32.1.1 井田境界 32.1.2 开采界限 32.1.3 井田尺寸 32.2 矿井工业储量 32.2.1 储量计算基础 32.2.2 工业储量计算 32.3 矿井可采储量 32.3.1 安全煤柱留设原则 32.3.2 矿井永久保护煤柱损失量 33 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 .33.1 矿井工作制度 33.2 矿井设计生产能力及服务年限 33.2.1 矿井生产能力 33.2.2 矿井服务年限 34 井田开拓
15、 .34.1 井田开拓的基本问题 34.1.1 确定井筒形式、数目、位置及坐标 34.1.2 工业场地的位置 34.1.3 开采水平的确定及盘区划分 34.1.4 主要开拓巷道 34.2 开拓方案比较 34.2.1 提出开拓方案 34.2.2 开拓方案经济比较 34.3 矿井基本巷道 34.3.1 井筒 34.3.2 井底车场 34.3.3 井底车场硐室 34.3.4 井底车场巷道及硐室支护 34.3.5 主要开拓巷道 35 准备方式 带区准备方式 .35.1 煤层的地质特征 35.1.1 首采区位置及煤层特征 35.1.2 首采区煤层顶底板岩石构造情况及物理力学特性 35.1.3 瓦斯与水文
16、地质情况 35.1.4 主要地质构造 35.2 带区巷道布置及生产系统 35.2.1 带区数目及位置 35.2.2 带区巷道布置 35.2.3 煤柱尺寸的确定 35.2.4 带区内工作面的接替情况 35.2.5 带区通风、运输及其他系统 35.2.7 带区内各种巷道的掘进方法 35.2.8 带区生产能力 35.3 带区车场选型设计 36 采煤方法 .36.1 采煤工艺方式 36.1.1 采煤方法的确定 36.1.2 工作面参数的确定 36.1.3 工作面推进方向和推进度 36.1.4 工作面主要设备选型 36.1.5 回采工作面支护 36.1.6 循环图表、劳动组织、工作面经济与技术指标 36
17、.1.7 各工艺过程注意事项 36.2 回采巷道布置 36.2.1 回采巷道布置方式 36.2.2 回采巷道参数 37 井下运输 .37.1 概述 37.1.1 矿井设计生产能力及工作制度 37.1.2 煤层及煤质 37.1.3 运输距离和货载量 37.1.4 矿井运输系统 37.2 盘（带）区运输设备选择 37.2.1 设备选型原则 37.2.2 盘（带）区运输设备选型及能力验算 37.2.3 辅助运输设备的选型 37.3 大巷运输设备选择 37.3.1 主运输大巷设备选择 37.3.2 辅助运输设备选择 37.3.3 运输设备能力验算 38 矿井提升 .38.1 矿井提升概述 38.2 主
18、副井提升 38.2.1 主井提升容器选择 38.2.2 副井提升系统 39 矿井通风及安全 .39.1 矿井概况、开拓方式及开采方法 39.1.1 矿井地质概况 39.1.2 开拓方式 39.1.3 开采方法 39.1.4 变电所、充电硐室、火药库 39.1.5 工作制、人数 39.2 矿井通风系统的确定 39.2.1 矿井通风系统的基本要求 39.2.2 矿井通风方式的选择 39.2.3 矿井通风方法选择 39.2.4 盘区通风系统的要求 39.2.5 工作面通风方式 39.3 矿井风量计算 39.3.1 工作面所需风量的计算 39.3.2 掘进工作面需风量 39.3.3 硐室需风量 39.
19、3.4 其它巷道所需风量 39.3.5 矿井总风量 39.3.6 风量分配 39.4 矿井阻力计算 39.4.1 矿井通风总阻力计算原则 39.4.2 矿井最大阻力路线 39.4.3 矿井通风阻力计算 39.4.4 矿井通风总阻力 39.4.5 两个时期的矿井总风阻和总等积孔 39.5 选择矿井通风设备 39.5.1 主要通风机选型 39.5.2 电动机选型 39.5.3 主要通风机附属装置 39.6 矿井安全技术措施 39.6.1 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施 39.6.2 预防井下火灾的措施 39.6.3 防水措施 310 设计矿井基本技术经济指标 .3参考文献 .3深部巷道变形机理及支护技术
20、分析 .31 引言 .32 国内外研究现状 .32.1 国外研究现状 32.2 国内研究现状 33 深部岩体变形机理 .34 深部岩石的变形性质 .34.1 深部岩体的脆 延转化 34.2 深部岩石的流变特性 34.3 深部岩石的扩容性质 35 深部巷道围岩控制原理 .35.1 提高围岩强度 35.2 减小巷道围岩应力 35.3 采用合理的锚杆支护技术 36 深部回采巷道围岩稳定的关键理论 .36.1 围岩稳定理论 36.2 深部围岩岩爆理论 36.3 深部软岩非线性大变形理论 37 深部回采巷道围岩稳定控制技术 .37.1 释放膨胀变形能 37.2 分步、有控支护 37.3 高水速凝材料注浆
21、加固破碎区 38 工程应用 .38.1 工程应用实例 1 .38.1.1 生产地质条件 38.1.2 巷道支护技术 38.1.3 巷道维护效果 38.2 工程应用实例 2 .38.2.1 前言 38.2.2 地质概况 38.2.3 支护方式 38.2.4 支护参数及质量要求 38.2.5 结语 39 结论 .3参考文献 .3英文原文 3中文译文 3致谢 .3一般部分中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 1 页1 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1 交通位置兖州矿区包括兖州煤田大部和济宁煤田（东区）中部，位于山东省西南部，东经11630117 ，北纬 351035 40，地
22、跨济宁市任城区、邹城市、兖州市、曲阜市和微山县等五市县区。兖州煤田现有六座生产矿井，面积 240.4km2；济宁煤田（东区）中部现有济宁二号和济宁三号两座矿井，面积 200km2。兖州矿区矿井分布如图 2-1 所示。济三煤矿位于济宁煤田（东区）中部，北距济宁市 14km，东距兖州矿业集团公司所在地邹城市 40km。兖（州）新（乡）铁路通过济宁市区，东与京沪线在兖州站相接，西与荷泽站与京九线相接。兖州石臼所铁路支线全长 316km，在矿区中部穿过，矿区内铁路专线已建成通车，铁路运输便利。如图 1-1。兖州、济宁、邹城的公路互为连通，四通八达，济东矿区公路横贯井田北部与高速公路联通。京杭运河流经井
23、田西部，河宽 6080m ，平均水深约 2m，内河航运可由京杭运河直达江、浙；海运由石臼所港可达国内、外港口，水路运输十分便利。1.1.2 地形地貌济三井田地表由湖区及滨湖平原组成，井田总面积为 55km2。东部堤外为湖滨冲积平原，标高+32.53 +37.78m，地势东高西低，自然坡度为 1.4；西部堤内为南阳湖区，标高+31.68+35.99m。湖区东南泗河口冲积扇地形稍高，一般在+33+35 左右。湖区分布于井田西南部，为附近地表水系的汇聚地，其面积约占井田总面积的三分之二，边缘多为芦苇沼泽地，中部常年积水，水深 2m 左右，枯水季节小于 1m。历年最低水位+32.22m 。洪水期水深可
24、达 4m 以上。解放后最高洪水位+36.53m，当时泗河决口，湖水外溢，汇连成片。1.1.3 河流及水体井田内主要河流有京杭运河、泗河、幸福河及光复河。京杭运河汛期最大流量626m3/s；光复河位于井田北部，河床宽约 400m，最大流量 400m3/s；泗河位于井田东部，为季节性河流。上述各河流均流入南阳湖内。1.1.4 气象及地震本区为温带半湿润季风区，属海洋大陆性气候，四季分明。年平均降雨量701.9mm，年最大降雨量 1186mm，最小 441.9mm。降雨多集中在七、八月份。年平均蒸发量 1819.5mm，年最大蒸发量 2228.2mm，最小 1654.7mm。春夏多东及东南风，冬季多
25、西北风。历年最大积雪厚度 0.15m，最大冻土深度 0.31m。1.1.5 矿区居民点分布情况井田内地面村庄密集，全井田受开采影响的自然村共有 15 个，受开采影响人数达 1万人左右。同全国所有矿区一样，济三矿在矿井一投产就面临着严峻的村庄下采煤问题。并随着矿区生产的持续进行，地下开采与地面村庄搬迁之间的矛盾将越来越突出。中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 2 页1.2 井田地质特征1.2.1 井田地质构造本井田含煤地层为二叠系山西组和石炭系太原组，煤系地层平均总厚 250m。地层特征矿井综合柱状如图 1-2 所示。井田位于南北向的济宁地堑构造内，东西两侧分别为南北向的区域性断裂孙氏
26、店断层和济宁断层，井田内断层受其控制以南北向断层为主。井田的构造形态，北部以宽缓褶皱为特点，往南逐渐围成北东走向，向北西倾伏的单斜构造。井田构造中等偏简单。井田东及东南浅部地层倾角平缓，一般小于 5，宽缓褶皱，走向多边。西及西南部，倾角一般 59 。孙氏店支一断层两侧，在 5 至 7 勘探线处可达 18图 1-1 井田交通地理位置图中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 3 页以上。井田内断层具有明显的规律性，南北向断层组，多为东升西降的正断层，因而井田地层自东向西呈台阶下降。另一组北东东至东西向的断层，分布规律性不明显，个别为落差较小的逆断层。井田落差 20m 以上的断层共 3 条，其
27、中落差在 100m 以上的 2 条(包括 1 条边界断层) ，落差 50100m 的 2 条，落差 2050m 的 3 条。主要断层特征表见表1-1。表 1-1 主要断层特征断层产状断层名称 性质 落差走向 倾向 倾角区内走向长度(km)控制程度孙氏店断层 正 450 北北西 西 70 102 个钻孔穿过，7 个钻孔控制，5 线以南已基本查明八里铺东段层 正 060 南北 西 70 7.413 个钻孔穿过，控制严密，已予查明F8 断层 正 0100北北东至南北东 75 69 个钻孔穿过，2 个钻孔控制，已予查明井田内普遍有燕山期的岩浆活动，呈层状侵入上侏罗统红色砂岩内。岩浆岩下距上侏罗统红砂岩
28、底界 99.30259.00m，对煤层无影响。井田内普遍有燕山期的岩浆活动，呈层状侵入上侏罗统红色砂岩内。岩浆岩下距上侏罗统红砂岩底界 99.30259.00m，对煤层无影响。因此本井田内影响采区工作面布置的主要构造是断层，影响结果如下。（1）断层对采区划分的影响由于济宁三号煤矿设计巷道大部分为沿煤层掘进的巷道，落差 10m 以上的断层使开拓巷道长距离在岩层中，影响了工作面布置，因此 10m 以上的断层应作为采区边界。小断层较多但不影响采区的布置。（2）小断层对综采工作面生产的影响由于 3 上、3 下煤层厚度变化较大，工作面中遇到小断层使煤层变薄，当断层带厚度小于 2.00 m 时，工作面必须
29、破顶板或底板推进。因此 3 上煤层中落差 1 m 左右的断层、3 下煤层中落差 2 m 以上的断层均将造成破顶板或底板推进，降低了工作面进度，即产量下降，而且原煤中矸石、灰分增高，使煤的质量变差。另外，断层三角带顶板难于控制，容易造成冒顶事故，危及着安全生产。3 上、3 下煤层顶板砂岩局部有对煤层冲刷地段，使得煤层呈带状变薄，工作面在该段中也需破顶、底板推进，对生产影响严重。（3）断层对水文地质条件的影响程度中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 4 页井田东部边界为孙氏店断层，其使断层东部下盘的奥陶系石灰岩与对盘的煤系地层对接。井田内落差较大的张性断层也可能将基底的奥陶系石灰岩水导至采
30、空区。尤其大面积开采后，地应力集中于煤柱之上，使原岩应力下导水差的断层变为导水断层的可能性更大。因此，在井田内断层将使水文地质条件变得较为复杂。 系系 统组地 层 系 统 统 组厚 度（ m） 标志层 煤层厚度 岩 性柱 状 岩 相柱 状 岩 性 描 述 及 水 文 地 质 生 特 征岩 性 由 粘 土 、 砂 质 粘 土 及 砂 砾 层 等 组 成 ， 东 薄 西 厚 。（ Q ） ： 以 黄 灰 黄 色 粘 土 、 砂 质 粘 土 及 细 、 中 砂 为 主 ， 厚 度 为5.02-94m,q=0.895-62/s.m,水 平 标 高 +32.48-0m;（ +） :由 灰 绿 、 灰 白
31、 砂 砾 、 粘 土 质 砂 砾 、 粘 土 、 砂 质 粘 土 组成 ， 厚 度 76104398l。新生系 第四系 上组（ ）Q上（ ）Q下（）上组中（） 上组 16.7-2590/184.7中生系 侏罗系（ ）J蒙阴组（） 30-684.9/27本溪组（ ）奥 陶系 马 家沟 组上中 下上 下C十 五 灰十 四 灰十 三 灰十 二 灰十 一 灰十 灰九 灰八 灰七 灰五 灰三 灰二 灰 176上2上240.C（ ）石炭系 3（）太原组 0.上下石盒子组 65.08-4/3.95山西组 17.92-50/349P（ ）古生界 12P（ ）（）二迭系 以 深 灰 色 泥 质 岩 、 粉 砂
32、岩 、 灰 色 粘 土 、 灰 绿 色 砂 岩 组 成 。 其 中 夹有 灰 岩 9层 和 薄 煤 层 20层 ， 第 16层 、 7号 煤 层 位 居 下 部 ， 为 全 区 可采 薄 煤 层 。 第 6号 、 5号 和 8号 等 层 为 局 部 可 采 煤 层 。q=0.74-l/s.m 水 平 标 高 +34.16-02。以 灰 白 色 灰 岩 、 杂 色 粘 土 岩 、 铝 铁 质 泥 质 页 、 铝 土 等 组 成 。q=0.139-l/s.m 水 平 标 高 +36.12-40。以 灰 褐 、 灰 白 色 级 密 状 厚 层 灰 岩 为 主 ， 间 夹 虎 皮 状 岩 。上 石 盒
33、 子 组 （ P ） ： 杂 色 铝 质 泽 岩 、 粉 砂 岩 及 灰 绿 色 砂 岩 组 成 ，残 厚 0-185.m；下 石 盒 子 组 （ ） ： 以 灰 绿 色 砂 岩 、 杂 色 铝 质 泥 岩 为 主 ， 夹 灰 至深 灰 色 泥 岩 ， 厚 608-95.m。为 本 井 田 主 要 含 煤 岩 系 、 以 浅 灰 、 灰 白 及 浅 灰 绿 色 砂 岩 为 主 ， 并由 深 灰 、 灰 黑 色 粉 砂 岩 、 泥 岩 及 煤 层 组 成 。 其 含 煤 4层 （ 1、 2、 3 、 3 ） ， 1、 2层 煤 不 稳 定 ， 3 、 煤 层 较 稳 定 ， 为 井 田 内 主
34、采 煤层 。 煤 顶 板 砂 岩 q=0.75l/sm。下自 下 而 上 有 紫 红 色 砾 岩 、 暗 绿 色 组 粉 砂 岩 、 紫 红 色 砂 岩 、 灰 紫 、灰 褐 、 灰 绿 色 细 砂 岩 等 组 成 。第 一 组 ： 厚 0-218.m， q=0764-.1293l/sm；第 二 组 ： 厚 73， 80；第 三 组 ： 厚 6；第 四 组 ： 厚 45；第 五 组 ： 厚 ， 。211下图 1-2 综合柱状图1.2.2 水文地质含水层由上向下：第四系含水段分上、下两段(上段由粘土、砂质粘土及砂层组成；下段由砂砾、粘土质砂砾、粘土及砂质粘土等组成)、上侏罗统含水段(第一段由岩浆
35、岩顶中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 5 页部及邻近砂岩；第二段由岩浆岩底部及其邻近砂岩；第三段是上侏罗统下部砾岩)、山西组 3 层煤顶底板砂岩、太原组第三层灰岩、太原组 10 下 层灰岩及奥陶系石灰岩等。预计首采区 3 层煤顶底板砂岩涌水量为 240 m3/h，三灰涌水量为 46 m3/h，上侏罗统下部砾岩涌水量为 230 m3/h，合计涌水量为 516 m3/h。1.3 煤层特征1.3.1 煤层共含煤 26 层，可采与局部可采 8 层，平均总厚 14.44 m，含煤系数为 4.2%。其中，主要可采煤层为 3 上 、3 下 及 16 上 ，平均总厚为 11.38 m，占可采煤层总
36、厚的 78.8%； 3 上、3 下煤层厚度较大，平均厚度达 10.21 m，占可采总厚的 70.7%。可采煤层特征见表 1-2。各主要可采煤层情况分述如下：3 上煤层位于山西组中部，可采块段内的平均厚度 1.72 m，大部分为中厚煤层，厚度较稳定，按一定的规律变化，东薄西厚。在井田中部有两条冲刷无煤区，其中一条由北向南纵贯井田中部直至第四勘探区，延展长度 10km，宽 12km 。另一条在上述冲刷带中间往东再折转向南直至煤层露头，延展长度 4.5km，宽 0.50.7km 。3 下煤层位于山西组下部，可采范围内的煤层平均厚度 9.26m。大部分为厚煤层，厚度较稳定，呈东厚西薄的变化规律。东部陆
37、地煤层厚度多为 810m ，个别地段则因冲刷影响发生局部变薄现象。西部湖区煤层变薄，15 线以南以及 C10-8 号孔周围煤层受冲刷形成无煤区。6 煤层位于太原组上部，平均厚度 1.17m，下距三灰 11m。北部赋存较稳定，有可采块段，往南逐渐变薄直至沉缺，大部分不可采，为不稳定局部可采薄煤层。10 下 煤层位于太原组中部，下距 12 下 煤层 15m。该煤层东部较稳定，有可采块段，西部及南部大部不可采，为不稳定局部可采薄煤层。12 下 煤层位于太原组下部，下距 15 上 煤层 16m。煤层北薄南厚，南及西南部大部可采，且厚度可达 1 m 以上，为不稳定至较稳定的局部可采薄煤层。15 上 煤层
38、位于太原组中下部，下距 16 上 煤层 38m。煤层在东部陆地较好，有可采块段；西部则差，属不稳定局部可采煤层。16 上 煤层位于太原组下部，平均煤层厚度 1.17m，属薄煤层。本煤层全区可采，厚度变化小，为稳定可采煤层。17 煤层位于太原组下部，下距十三灰 21m，距奥灰 65m，可采范围内煤层平均厚度0.81 m，属较稳定局部可采薄煤层。1.3.2 煤层顶底板矿井当前开采 3 下 煤层，其顶、底板条件如下：顶板以中砂岩、粉砂岩、细砂岩为主，厚 0.6060.00m 。粉砂岩顶板主要分布在首采区的东部、中部和西部，其余较大面积顶板为砂岩。伪顶分布较零散，主要为泥岩和粉砂岩，厚 0.100.4
39、5m，伪顶之上的直接顶板主要为中、细砂岩，厚 0.9029.65m 。抗压强度平均值：粉砂岩为 54MPa，细砂岩为 77.2MPa，中砂岩为 67.6MPa。在 C5-12 号孔至 C6-5 号孔一带主要由抗压强度较低的粉砂岩组成，划为不稳定顶板，其它主要为较稳定 稳定顶板，在 C4-4、 119、C10-11 号孔附近，分布有坚硬顶板。中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 6 页底板在矿井北部多分布中等坚固的泥岩，厚 0.604.20m；首采区中部底板为细砂岩、粉细砂岩互层，其中粉砂岩厚 0.606.45m，粉细砂岩互层厚 4.3512.15m，湖区及南部地区为粉砂岩、砂质泥岩底板
40、。泥岩底板为中等稳定底板，细砂岩、粉细砂岩互层底板为稳定底板，粉砂岩、砂质泥岩底板为不稳定中等稳定底板。表 1-2 各主要可采煤层情况1.3.3 煤的特征本矿井瓦斯含量为 0.65m3/t，属低瓦斯矿井。各煤层均有煤尘爆炸危险性，并有自然发火倾向。在生产过程中要进行实测、化验，以防局部瓦斯富集。1）煤的物理性质井田内八层可采煤层均为黑色、黑褐条痕色的软中等坚硬煤层。煤的硬度(坚固性全井田厚度/m煤层间距/m煤层结构 顶底板岩性煤层名称 最小/最大/平均可采范围平均厚度/m 最小/最大/平均夹石层数结构稳定性顶板 底板3 上 0/5.80/1.21 1.72 03 简单 较稳定 粉砂岩粘土岩，粉
41、砂岩17.92/59.50/34.843 下 0/9.69/5.00 5.26 03 较简单 较稳定 粉砂岩及 砂岩粉，细砂岩23.57/52.29/35.0060/1.39/0.440.69 01 简单 不稳定 粉砂岩及 泥岩 粉砂岩37.21/60.05/49.9210 下0/1.52/0.580.70 01 简单 不稳定 同上 细砂岩9.31/22.48/15.3412 下0/1.96/0.620.95 01 简单 不稳定较稳定 同上粘土岩泥岩9.87/27.06/16.4515 上0/1.30/0.650.73 01 简单 不稳定 石灰岩 粘土岩28.50/54.59/38.1216
42、下0.66/1.94/1.171.17 03 较简单 稳定 同上 粉砂岩及 粘土岩170.26/1.34/0.790.812.32/11.09/5.02 02 较简单 较稳定不稳定 同上 粘土岩中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 7 页系数)平均 1.04，山西组煤层硬于太原组煤层，煤的最大硬度达 1.89(3 上煤)，单轴抗压强度为 5.1912.54MPa(3 下煤)。各煤层的物性特征见表 1-3(据精查报告)。表 1-3 各煤层的物性特征表项目煤层 光泽 硬度 真密度 视密度 断口 裂隙3 上 沥青玻璃 1.35 1.46 1.38 贝壳、参差状 较发育3 下 玻璃 1.04
43、1.44 1.36 参差、阶梯、贝壳状 较发育6 玻璃沥青 1.45 1.3510 下 玻璃、油脂 1.41 1.37 阶梯、贝壳状12 下 玻璃 0.87 1.40 1.37 贝壳、阶梯状15 上 玻璃、沥青、油脂 0.93 1.39 1.34 参差、贝壳状16 上 玻璃油脂 0.99 1.39 1.31 阶梯、贝壳状 发育17 玻璃、沥青、油脂 1.04 1.36 1.30 阶梯、参差、贝壳状 发育2）煤的工业分析及元素分析（1）煤的工业分析灰份井田内各可采煤层的原煤平均灰份产率均为低中灰，原煤灰份的变化范围27.123.28%。1.4 比重级精煤灰份，3 上 、3 下 、6、10 下 和
44、 12 下 煤为低灰，15 上 、16 上 和17 煤为特低灰，变化范围 1.888.82%。精煤回收率 66.64%。挥发份山西组煤层的精煤挥发份产率(V daf)平均 38.60%，比太原组煤层低 5.73%，除 3 上 煤个别点较小外，其余均大于 35%，为高挥发份煤。特别是太原组 10 下 、15 上 、16 上 和 17煤，最低挥发份大于 42%，最高 49.55%，煤化程度较高。发热量山西组原煤分析基弹筒发热量(Q b，ad )28.28MJ/ kg。变化范围 23.8731.90MJ/kg。太原组除 12 下煤层较低外，其余均大于 29MJ/kg，变化范围在 25.1132.94
45、MJ/kg 间。硫份山西组煤层硫份主要为低硫。太原组 6 煤为中高硫，12 下 煤为低中硫，其余煤层均为高硫。（2）煤的元素分析井田内煤层属于同一变质阶段，煤的元素组成差别不大，碳含量平均82.5583.83% ，氢含量平均 5.415.87%，氮含量平均 1.351.68%。各煤层元素组分见表 1-4。中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 8 页表 1-4 各煤层元素组分表元素组份(%)项目煤层 Cdaf Hdaf Ndaf Odaf+Sdaf3 上 83.83 5.47 1.44 9.263 下 83.61 5.41 1.55 9.436 83.74 5.65 1.52 9.071
46、0 下 82.60 5.87 1.60 9.9312 下 83.24 5.67 1.68 9.5815 上 83.36 5.74 1.50 9.4016 上 82.55 5.69 1.35 10.4117 82.70 5.76 1.37 10.173）煤的工业用途（1）炼焦用煤山西组气煤，灰、硫、磷等有害成份低，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，配以其它煤种炼焦效果更好。（2）动力燃料用煤山西组煤发热量大于 27MJ/kg，灰融熔性均大于 1250，灰、硫、挥发份均符合主要锅炉用煤的要求，是优质动力燃料用煤。太原组 12 下煤硫含量低，灰融熔性高，可与山西组煤同
47、样使用。其余五层煤由于硫份大于 2%，灰融熔性低于 1250，交通运输及一般工业锅炉用煤的要求不完全符合。（3）气化、液化用煤井田内各煤层由于粘结性能好，热稳定性能差(粘结)，化学活性差(900950时a9mm)，热稳定性差，故不宜于使用低温干镏法进行炼油，可燃基挥发份均大于 35%，山西组煤碳氢比 15.38，太原组煤碳氢比 14.0714.82，均小于规定指标，符合氢化法炼油的要求。4）瓦斯、煤尘爆炸及煤的自燃（1）瓦斯根据勘探时期和东部已采区的瓦斯实测资料，矿井瓦斯含量较低。瓦斯成份、含量见表 1-5。表 1-5 煤层瓦斯成份和含量数瓦斯含量(cm 3/g，daf)最大( 平均)瓦斯成份
48、(%)最大(平均)煤层 采样深度(m)最浅 -最深CH4 CO2 CH4 CO2 N23 上 468.88-891.44 1.27(0.56) 0.76(0.43) 45.32(19.28) 28.28(16.32) 79.62(64.40)中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 9 页3 下 423.38-797.76 2.01(0.65) 2.12(0.62) 65.20(21.20) 53.22(20.56) 93.41(58.24)16 上 308.90-940.16 1.88(0.78) 3.41(0.78) 62.82(20.37) 50.69(20.00) 91.19(59
49、.63)17 739.07-879.03 1.60(0.86) 0.79(0.69) 31.32(23.77) 34.72(22.96) 66.04(53.25)（2）煤尘爆炸勘探时期测试资料，各煤层的火焰长度均大于 380mm，扑灭火焰的岩粉量3590%(表 1-6)，原煤可燃基挥发份平均值都大于 37%，根据挥发份(V daf)和固定碳计算的煤尘爆炸指数，山西组煤 38.21%，太原组煤 44.26%。各煤层均有煤尘爆炸危险性。表 1-6 煤层煤尘爆炸指标试验成果表煤尘煤层 火焰长度(mm) 岩粉量(%) 结 论3 上 400670(10) 5590/70.5(10) 有爆炸危险3 下 380700(20) 3590/75.3(19) 有爆炸危险6 630670(2) 85(2) 有爆炸危险10 下 500750(5) 7090/81(5)
