1、 毕业设计潞宁孟家窑煤业公司11 采区设计二 0 一二煤矿开采技术煤矿开采技术毕业设计说明书- 1 -前 言本设计是我全面运用潞安职业技术学院所学的煤矿开采技术基础理论、专业知识和基本技能对实际问题进行设计或研究的综合性训练。通过本次设计，能够使我们掌握工程设计的一般程序和方法，加强理论联系实际、独立分析问题、解决实际问题和的能力，培养学生求真务实、勇于创新的科学态度以及科技创新的能力。一、编制依据1、山西省煤炭地质 114 勘查院 2010 年 2 月编制的山西潞安集团潞宁孟家窑煤业有限公司兼并重组整合矿井地质报告 ；2、国家工程建设性条文及有关的技术政策、设计规范、安全规程及技术规定；现场
2、踏勘过程中收集到的资料和建设单位提供的资料。3、现场踏勘过程中收集到的资料和单位提供的资料。4、山西省煤炭工业局文件晋煤规发【2008】1138 号5、煤炭工业现行的有关规程、规范及法规。二、设计指导思想以市场为导向，以经济效益为中心，以科技进步为动力，认真贯彻执行国家有关煤炭建设的方针政策，按照高起点、高技术、高效率、高效益的建设方针，结合本矿资源条件和优势，运用现代先进的设计理念，积极采用先进适用的新技术、新工艺、新设备、新材料；根据系统工程的思想，进行全面策划，综合考虑，实现系统创新。按照系统配套，整体协调的总要求，贯彻生产高度集中化、开拓开采系统简单化、采掘高产高效综机化、煤流胶带输送
3、机化、辅助运输单一化、主要设备集控自动化、监控管理信息化、地面布置合理化和技术经济合理化的技术原则，把孟家窑矿井建设成为高产高效、安全可靠的国内一流现代化矿井。三、主要设计特点1、 结合地面、井下条件，优化井田开拓部署。2、 采煤工作面采用综合机械化采煤工艺，提高矿井机械化程度3、 最大限度减少人员，提高生产效率。4、充分考虑利用整合矿井的井筒进行开拓布置，提高了矿井的安全性。5、通过原有主暗斜井，为井下煤炭运输系统尤其是新井建设增加了缓冲余地，有助于实现井下煤炭运输系统良好运行。煤矿开采技术毕业设计说明书- 2 -6、建立矿井集中排水系统，减少了井下排水系统环节，提高了井下防治水灾的能力。7
4、、回采工作面的巷道布置采用双巷布置方式，可以最大限度的采出井下煤炭资源，提高了地下煤炭资源回采率。煤矿开采技术毕业设计说明书- 1 -目 录第一章 矿井概况 .- 1 -第一节 井田地质特征 .- 1 -第二节 煤层的埋藏特征 .- 7 -第三节 井田境界及储量 .- 19 -第四节 井田开拓 .- 21 -第二章 采区地质特征 .- 25 -第一节 采区范围 .- 25 -第二节 采区地质情况 .- 25 -第三节 采区储量和生产能力 .- 26 -第三章 采煤方法及采区巷道布置 .- 27 -第一节 采煤方法的选择 .- 27 -第二节 矿压观测情况 .- 27 -第三节 采区巷道布置 .
5、- 28 -第四节 回采工艺与劳动组织 .- 30 -第五节 采区准备 .- 34 -第四章 采区运输、防排水与供电 .- 36 -第一节 采取运输 .- 36 -第二节 采区防排水和洒水 .- 38 -第三节 采区供电 .- 39 -第五章 采区通风与安全 .- 42 -第一节 采区通风系统 .- 42 -第二节 风量配备 .- 43 -第三节 安全措施 .- 50 -第六章 采区巷道规格及支护方式 .- 54 -第一节 工程地质概况 .- 54 -第二节 巷道断面和支护方式 .- 55 -第七章 采区设备选型及计算 .- 56 -第一节 采煤机的计算与选型 .- 57 -煤矿开采技术毕业设
6、计说明书- 2 -第二节 工作面辅助运输设备选型 .- 58 -第三节 顺槽可伸缩胶带输送机 .- 58 -第四节 液压支架的计算与选型 .- 59 -第八章 主要技术经济指标 .- 60 -参考文献 .- 69 -致 谢 .- 70 -煤矿开采技术毕业设计说明书- 1 -第一章 矿井概况第一节 井田地质特征1.1.1 井田地理位置和交通孟家窑矿井位于宁武县城西，行政区划隶属宁武县凤凰镇及余庄乡管辖。矿区地理位置：东经 112111211214 34，北纬 38555338 5951，整合后的井田范围由 23 个拐点顺次圈定，井田南北长 7.7km，东西宽 0.72.9km，整合后矿区面积约
7、17.1305km2。矿井地理位置及交通见图 1-1-1。图 1-1-1 潞宁孟家窑煤业有限责任公司交通位置图1.1.2 地质勘探程度各组段地层在区内均有出露，先期开采地段构造形态，并探明了 10m 及 10m 以上断层有 13 条，其中 1 条逆断层和 12 条高角度正断层，走向均为 NE 和 NEE 向。区内未发现陷落柱和岩浆岩侵入体存在，总体评价构造属简单类（类） ；区内煤层的发育情煤矿开采技术毕业设计说明书- 2 -况主要是含煤层段为太原组和山西组，对煤层进行了对比，共查明了 10 层煤层，其中主要可采煤层是太原组 2 号和 5 号煤层，平均厚度分别为 3.60m 和 13.74m，全
8、区稳定可采，其它煤层均为不稳定局部可采；通过煤样化验，确定 2 号煤层为低灰高灰分、低硫中硫分、低热值高热值、高软化温度灰之气煤，可作为动力用煤、气化用煤和民用煤，经浮选后灰分降至 7.27%-15.31%，平均 11.82%，全硫含量平均为 0.89%，也可作为炼焦配煤；5 号煤层为中灰、中高硫高硫、低热值高热值、高软化温度灰之气煤、可作为动力用煤，气化用煤和民用煤；太原组 2 号煤层的直接充水含水层为顶板砂岩裂隙含水层，单位涌水量为 0.0055L/s.m ，水文地质勘探类型属二类； 5 号煤的直接充水含水层为太原组砂岩裂隙含水层，单位涌水量为 0.0026 L/s.m，5 号煤层底板位于
9、奥灰水位以上时，水文地质勘探类型属二类，5 号煤层底板位于奥灰水位以下时，水文地质勘探类型属三类；地温最高井温仅为 8.9，最低井温为 5.0，两者只差 3.9，且分属不同的钻孔；在同一钻孔中，井温差最大是 M4 号钻孔 1.6，最小的是 M10 号钻孔仅 0.1；这种最高井温仅为 8.9，地温梯度近似于零的异常现象，不符合地温区域规律。本区属于地温异常区。本井田地质构造和水文地质条件简单，经过地质勘探基本查明了井田内的地质构造，以及井田内的水文地质条件和煤层赋存特征、井田内地质储量等，基本达到了设计要求的程度，可以作为本设计的基础资料。1.1.3 井田煤系地层概述1.1.3.1 地质构造1.
10、 区域构造本井田位于山西中隆北部吕梁隆起北端宁（武）静（乐）向斜中段之西翼。宁静向斜北东起自雁门关，南西至娄烦县，长约 160km， ，宽约 30km，为自北东向南西掀斜的复向斜，其北西侧以春景洼西马坊枢纽逆冲断裂与属于吕梁山块隆的芦牙山赤坚岭掀斜背斜相接，南东侧以芦家庄娄烦枢纽逆冲断裂与五台块隆相接。宁静向斜中段在宁武轩岗到新堡杜家村之间，表现为简单的向斜。轴部在段家岭迭台寺宁化堡一线，由中侏罗统天池河组构成。两翼地层产状较陡，由三叠系、二叠系、石炭系、奥陶系、寒武系等构成，局部地段出露太古界变质岩系。本井田即在宁静向斜中段的西翼，处于复杂区域构造中的相对简单地段，构造线总体方向为 NNES
11、SW 向。 2. 井田构造本井田构造形态总体为一单斜构造，走向为 NE，倾向 SE，倾角 1843左右；在单斜上伴随有少量的褶曲和断层（见表 1-1） ，平均 0.76 条/km2；井田内未发现陷落柱和岩浆岩侵入（见图 1-1） 。断层一览表(表 1-1)编号 性质 断距 倾角 走向 倾向 长度 位置 备注F1 正断层 15m 70 NEE NNW 210m 杨坡子F2 正断层 25m 75 NE NW 250m 张家沟南F3 正断层 25m 75 NE NW 250m 张家沟南F4 正断层 30m 70 NEE SSE 240m 张家沟煤矿开采技术毕业设计说明书- 3 -F5 正断层 25m
12、 70 NE NW 240m 马连沟南F6 正断层 4045m 70 NE SE 1300m 马连沟南F7 逆断层 15m 30 NE SE 450m 马连沟 M13 孔揭露F8 正断层 15m 70 NEE NNW 130m 李家山东F9 正断层 10m 70 NE SE 390m 孟家窑联办矿东 M4 孔揭露F10 正断层 20m 70 NE SE 320m 孟家窑联办矿东F11 正断层 25m 70 NEE SSE 240m 孟家窑南F12 正断层 4070m 70 NEE SSE 1550m 孟家窑南 M3 孔揭露F13 正断层 35m 70 NEE SSE 500m 李家窑井田内褶曲
13、有三条，分别为 S1、S2 、S3。S1 向斜，北起小庄旺村，南至张家沟北部，长约 1.4km，走向 NW 5-20，两翼产状 20左右；S2 背斜，北起小庄旺村，南至马连沟北部，与 S1 近似平行，长约 1.3km，走向 NW30-35，两翼产状 25左右；S3向斜，位于井田西南部，井田内延伸长约 1.4km，走向 NW 45-60，NE 翼产状 9-12，SW 翼产状 18-22。井田内断层见断层一览表 1.1-2，现将 30m 以上断层介绍如下： F4 正断层：位于张家沟村一带，走向 N80E，倾向 SSE，倾角 70，断距 30m，井田内延伸长约 240m，由二维地震查明。F6 正断层
14、：位于马连沟村南，走向 N45E，倾向 SE，倾角 70，断距 4045m，井田内延伸长约 1300m，由二维地震查明。F12 正断层：位于孟家窑村和胭脂村南，走向 N60EN85E，倾向 SSE，倾角 70，断距 4070m，井田内延伸长约 1550m，向东延伸至马庄村，并延出区外，由二维地震查明和 M3 号孔揭露。F13 正断层：位于李家窑村和原李家窑矿一带，走向 N75E，倾向 SSE，倾角 70，断距 35m，井田内延伸长约 500m，向东延伸至李家窑村，并延出区外，由二维地震查明。井田内东北部和中南部发育有两组断层，构造线方向分别是 NEE 向和 NE 向，这与区域构造线方向一致。F
15、12 和 F6 两条正断层分别为两组断层的主断层，断距最大，延伸最长，其余断层为次生断层。综上所述，本井田总体构造属一类（构造简单） 。1.1.4 水文地质1.1.4.1 矿井水文地质井田位于宁武煤田西部边缘，吕梁山北段管涔山东麓，区内地形总体为西高东低，地面标高一般在 16001980.2m 之间，最低标高位于井田东边界沟谷中。地形高差相对较大，最大相对高差 380.2m，一般为 100200m。地貌形态为剥蚀侵蚀中低山区。区内主要出露二叠系地层，在山梁及沟谷中见第四系松散沉积物。区内无大的地表水体，无常年流水性河流，仅沟谷中有季节性河流，在雨季有短暂的洪流发生，地表迳流快，河水流入桑干河支
16、流恢河。1奥陶系中统（O2）石灰岩含水层煤矿开采技术毕业设计说明书- 4 -为岩溶裂隙含水层，井田西边界有出露，该含水层由下马家沟组、上马家沟组含水层组成，含水空间以岩溶裂隙为主。M4 号钻孔奥陶系顶界埋深 470.47 m，揭露厚度152.13 m。岩性由白云质灰岩、石灰岩、泥质灰岩及角砾状泥灰岩等组成，上部见少量垂直裂隙及不规则裂隙，大多被方解石充填。下部 591.07593.87m 岩溶裂隙发育见蜂窝状小溶孔，其下岩溶裂隙发育，钻进过程中冲洗液消耗量和水位有变化变化。据 M4 号钻孔对上马家沟组上部进行抽水试验，单位涌水量 0.0029L/sm，渗透系数为 0.0439m/d，水位标高
17、1295.04m，水质类型为 HCO3SO4Ca 型。M11 号钻孔奥灰静止水位观测，水位标高为 1285.63m。根据上述资料，结合区域资料，该含水层属弱强富水性含水层。2石炭系上统太原组（C3t）砂岩裂隙含水层该含水层为碎屑岩裂隙含水层，井田西边界有出露。主要含水层由数层砂岩构成，含水空间以构造裂隙为主，为 5 号煤层顶板直接充水含水层。据钻探资料，砂岩裂隙大多以垂直裂隙为主，部分被充填。在该层段钻进时冲液消耗量和水位变化不明显。据M4 号钻孔对太原组（ C3t）5 号煤层顶底板进行混合抽水试验，单位涌水量为 0.0026 L/sm，渗透系数为 0.0073m/d，水位标高 1590.03
18、 m，水质类型为 SO4Ca 型，属弱富水性含水层。3二叠系下统山西组（P1s）该含水层为碎屑岩裂隙含水层，井田内有出露。含水层主要由中-细粒砂岩组成，含水空间以构造裂隙为主。当开采 2 号煤层形成导水裂隙带沟通该含水层后，成为 2 号煤层顶板间接充水含水层，钻进过程中消耗量及水位变化不明显。据 M4 号钻孔对山西组 (P1s)及 2 号煤层顶底板进行混合抽水试验，单位涌水量为0.0055L/s.m，渗透系数 0.0309 m/d，水位标高 1636.38m，水质类型为ClHCOSO4K+NaCa 型，为弱富水性含水层。4上石盒子组(P2s)砂岩裂隙含水层该含水层为碎屑岩裂隙含水层，井田内大部
19、有出露，含水层主要由粗-细粒砂岩组成，含水空间以构造裂隙为主。据钻探资料，钻进至该层段孔内涌水，涌水量为 0.454 L/s，结合区域资料，该含水层属弱中等富水性含水层。5二叠系上统石千峰组(P2sh)砂岩裂隙含水层该含水层为碎屑岩裂隙含水层，井田东部有出露，含水层主要由粗-细粒砂岩组成，含水空间以风化裂隙及构造裂隙为主。结合区域资料，该含水层属弱富水性含水层。6基岩风化带裂隙含水层该含水层为区内不同时代基岩风化裂隙含水层，含水空间以风化裂隙为主，风化深度一般 3060m。钻进至该含水层段时，部分钻孔冲洗液消耗量有漏失现象。该含水层受地形、风化裂隙发育程度及大气降水的影响，不同地段富水性差异较
20、大。7第四系松散岩类孔隙含水层主要为第四系松散沉积物，含水层主要由砾石、细砂或砂土等组成。主要分布于山间河谷地带，富水性因地而异，一般愈靠近河谷富水性愈好。主要接受大气降水及河水的补给，受大气降水影响明显。1.1.4.2 煤层顶底板1、2 号煤层煤矿开采技术毕业设计说明书- 5 - 顶板主采 2 号煤层的直接充水含水层为其顶板砂岩裂隙水含水层，钻孔单位涌水量0.0055L/s.m，属弱富水性含水层。由于开采时形成的导水裂缝，可能沟通上覆其它含水层，使其成为煤层开采的间接充水含水层。其导水裂缝带高度采用建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程中的公式进行计算。井田内煤层顶板主要为泥岩、
21、砂岩，本次采用煤层为缓倾角、中硬岩层导水裂缝带高度计算公式，其公式为：（2.1）6.536.10MHIi（2.2）2Ii式中：HIi 导水裂缝带高度 m；M 煤层累计采厚 m，取 2.10-4.59m；按式一计算，计算时式 2.1 中取 “+”，产生的导水裂缝带高度为 35.7747.54m；按式 2.2 计算，产生的导水裂缝带高度为 38.9852.85m。根据计算结果，2 号煤层开采时产生的导水裂隙带最大高度可沟通山西组砂岩裂隙含水层,西部煤层浅埋区可到达地表。 底板井田内 2 号煤层底板标高在 16401820m 之间。据 M4 号孔奥灰抽水试验资料，奥灰水位标高为 1295.04m，
22、2 号煤层在井田西部部分煤层位于奥灰水压力之下，煤层底板标高本次取 1295m 为带压开采边界线。带压开采是个复杂的问题，影响的因素较多，本次采用突水系数法进行评价。采用煤矿防治水规定附录四中的公式，计算 2 号煤层底板奥灰水突水系数。其公式为：（2.3）MpT式中：T突水系数，MPa/m；p隔水层承受的水压，MPa/m ；M底板隔水层厚度， m。正常地段 2 号煤层底板隔水层厚度按惯例直接利用煤层底板至奥灰顶界的距离。全井田 M4、M11 号钻孔揭露上马家沟组顶界，本次除 M11 号钻孔其余均采用 M4 号孔资料，其厚度取 97.37m。奥灰水位标高采用 M4 号钻孔抽水试验恢复水位标高，本
23、次取 1295m。按（2.3）式计算结果见表 1-2。部分 2 号煤层底板奥陶系中统岩溶裂隙含水层突水系数计算表表 1-2孔号或煤层底板标高底板标高（m）底板水头压力（MPa）隔水层厚度（m）突水系数Ts（Mpa/m）1295（带压开采边界） 1295.00 0.955 97.37 0.010M2 1228.48 1.607 97.37 0.017M5 982.67 4.018 97.37 0.041M8 1034.20 3.512 97.37 0.036M11 1037.12 3.634 112.64 0.032M13 1272.86 1.172 97.37 0.012M14 1084.61 3.018 97.37 0.031
