1、河北工程大学毕业设计1目录第一章 矿井概述及井田特征 .11.1 矿井概述 .11.2 井田地质特征 .21.3 煤系地层及煤层特征 .5第二章 井田境界和储量 .72.1 井田境界 .72.2 井田工业储量 .102.3 井田可采储量 .11第三章 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 .133.1 矿井工作制度 .133.2 矿井设计生产能力及服务年限 .13第四章 井田开拓 .154.1 井田开拓的基本问题 .154.2 确定井田开拓方式 .164.3 井田开拓方式的确定 .234.3 开采水平的设计 .264.4 采区划分 .304.5 井底车场 .304.6 开拓系统的综述 .36第
2、五章 采煤方法和采区巷道布置 .375.1 采区概况 .375.2 采煤方法和回采工艺 .395.3 开采巷道和生产系统 .545.4 采区车场设计及硐室 .585.5 采区采掘计划 .61第六章 矿井运输与提升 .636.1 概述 .636.2 采区运输设备的选择 .646.3 主要巷道运输设备的选择 .646.4 矿井提升 .676.5 副井提升设备的选择 .72第七章 矿井通风与安全 .747.1 矿井通风方式与通风系统 .747.2 采区及全矿所需风量 .767.3 矿井通风阻力计算 .80河北工程大学毕业设计27.4 扇风机选型 .817.5 防止特殊灾害的安全措施 .85第八章 矿
3、井排水系统 .888.1 概述 .888.2 排水设备选型 .888.3 水仓及水泵房 .948.4 排水技术经济指标 .96第九章 技术经济指标 .97参 考 资 料 .99感 谢 .100河北工程大学毕业设计1第一章 矿井概述及井田特征1.1 矿井概述1.1.1 地理位置与交通首山一矿位于邯郸市西约 17 公里，武安市康二城镇东南 1.0Km 处，中心坐标东径 1141819，北纬 363910，行政区属武安市康城镇管辖。井田中部有邯郸长治铁路通过，本矿铁路专用线在康城火车站与之接轨，专用线长度 1.5 Km；井田中部有邯郸武安公路通过，井田北部有 319国道通过，运输条件十分便利。邯 郸
4、 市武 安 市大 淑 村康 二 城焦 窑煤 矿陶二姬 庄煤 矿陶煤矿一煤矿二陶煤矿扩大区陶 二 煤 矿 扩 大 区 交 通 位 置 图峰 峰 矿 务 局 新 坡 马 头107国道11415 114303640363036403630新峰 支 线 郸峰图 11邯环 行 路铁长邯 铁路路铁马公 路武邯路南路武邯公铁路清 化 村 乡工 程 乡从 中 乡野 河 乡 蔺 家 河 乡南 大 社长邯广京1143011415图 1.1 首山一矿交通位置图1.1.2 企业隶属关系及性质首山一矿为冀中能源邯郸矿业集团公司下属二级单位，属国有企业。河北工程大学毕业设计21.1.3 地形与河流井田地表位于紫山与鼓山之
5、间的丘陵地带，区内地势南北两侧高，井田内地表水系不发育，仅在东南侧有季节性的车网口小溪，流向北北东，汇入牛叫河，由矿井排水，天气降水汇合而成，流量很小。1.1.4 气象与地震本区属温带大陆性季风气候，四季分明，据武安气象站多年观测资料，年降水量最高为 1026mm，年蒸发度一般为 2100mm。气温 42.5-19.9，年平均 12.6。冻结期自 12 月初至次年 3 月初，最大冻结深度 410mm。最大积雪厚度 150mm。最大风速 22.7m/s，平均 2.7m/s，风向以东北、北北东、南居多。区内雨季集中在 79 月份，占全年 70%以上。地震基本烈度为 7 度。1.1.5 井田内建筑物
6、井田内从南向北村庄有停泗头村、高河村和陶庄村。工业场地主要建筑物可分为三部：生产系统、辅助生产车间、行政管理及生活福利建筑等。1.2 井田地质特征1.2.1 井田地形与煤系地层概述井田地表位于紫山与鼓山之间的丘陵地带，区内地势南北两侧高，标高+276.6m，中部地势低，牛叫河最低为+120m，相对高差 160m。陶一煤矿井田地层由老到新有奥陶系中统、石炭系中统和上统、二叠纪、三叠纪及第四系。a. 奥陶系中统峰峰组(O2f)以巨厚厚状灰色、深灰色纯灰岩、褐黄色花斑状灰岩和白云质灰岩组成，地层厚度 170m 左右。b. 石炭系(C)石炭系中统本溪组(C2b)：主要白灰色巨厚层状石灰岩及浅灰色铝质泥
7、岩组成。含一层不可采薄煤层，局部含透镜状赤铁矿。地层厚度 1331m，平均20m。石炭系中统太原组(C3t)：为海陆交替相沉积的泥质岩、碳酸岩和碎屑岩。主要由深灰色、灰色粉砂岩、泥岩及灰色中细粒砂岩组成。其中夹有 68 层石灰岩，本组地层含煤 514 层，主要可采及局部可采煤层有 6、8、9 煤层。地层厚度 112153m，平均 120m。河北工程大学毕业设计3下石盒子组(P1x)：由灰绿、深灰和带紫花班状粉砂岩又浅灰色铝质泥岩组成。地层厚度 4187m，平均厚度 68m。c. 二叠系(P) 山西组(P1s)：本区的主要含煤地层。岩性主要由深灰色粉砂岩、泥岩和浅灰色中细粒砂岩组成，含煤 28
8、层，中下部 1、2 煤层为稳定可采煤层。地层厚度 4983m，平均 67m。上石盒子组(P2s)：由灰、深灰、紫灰花斑色粉砂岩和浅灰、灰白色砂岩组成，砂岩成分以石英为主，总厚度 420647m，平均厚度 517m。石干峰组(P2sh)：由绿灰、紫灰色中细粒砂岩与紫色粉砂岩相间交替沉积，以粉砂岩为主。总厚度 165276m，平均厚度 237m。 d. 三叠系(T)岩性以薄厚层状紫色、灰紫色及紫红色细粒砂岩为主，夹粉砂岩薄层或粉砂岩透镜体。地层厚度大于 550m。e. 第四系(Q)由冲洪积的砂质粘土、粘土及砂、砾石组成，地层分布不均，厚度变化大。地层厚度 021.96m。1.2.2 井田地质构造（
9、1）断层：井田范围内落差大于 50m 的断层有 2 条。即 F3、F4，均为高角度正断层。F3 断层：井田东侧深部边界断层，走向 N25E，倾向 SE，倾角 70 度，落差3570m，南部第 13 勘探线处落差最大。F4 断层：井田西侧浅部边界断层，又称半个山断层，走向 N20E，倾向NW，倾角 70，落差 135m310m，由南向北落差变小，地表断层迹象明显。（2）褶曲：规模较大的褶曲有鳌子山东背斜和半个山背斜，均位于井田西侧平行 F4 断层发育，前者在井田北部，走向 N30N20E，轴长 2.5Km；后者在井田南部，走向 N30。E，轴长 3Km。1.2.3 井田水文地质（1）区域水文地质
10、概况首山一矿位于邯邢水文地质单元南单元的康二城亚单元的东部。该单元的北部边界分布在紫山岩体一带，其地表分水岭即为该单元的北部边界；西界以紫山鼓山断层为界；东界以奥陶系石灰岩顶界面标高-1100 m 为界；南部边界分为两段，南部西段以双玉泉断层为界，东段以胡峪断层为界。一是第四河北工程大学毕业设计4系松散砂卵砾石孔隙含水层，二是二叠系砂岩裂隙含水层组，三是石炭系薄层石灰岩及奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层组。（2）井田水文地质条件区内地表冲沟发育，平时主要排泄上游矿坑水，水量在 50300m 3/h 之间，雨季为上游地区大气降水排泄通道。a. 含水层特征奥陶系中统石灰岩含水层(I)该层是由厚层状石
11、灰岩、白云质灰岩等组成。本层总厚度约为 550m，分为峰峰组、磁县组和马家沟组三组八个层段。本区奥灰含水层岩溶发育极差，富水性较弱，奥灰水属深埋藏滞流型。钻孔单位涌水量为 0.041 L/s.m，渗透系数为 0.12m/d，水质类型为 HC03-S04-Ca 型，观测水位标高为 108.6m。大青石灰岩含水层()岩性为中厚层状的隐晶细晶质石灰岩，局部夹燧石条带，层位稳定，平均厚度 6.24m。钻孔单位涌水量介于 0.0150.138L/s，m，渗透系数介于0.0241.82m/d；水质类型以 HC03-S04-Ca-Mg 型三为主，属富水性弱中等的含水层。观测水位标高 108.92m。伏青石灰
12、岩含水层()岩性为灰色隐晶质石灰岩，层位稳定。揭露厚度 1.206.53m，平均厚度4.50m。钻孔单位涌水量介于 0.1650.405L/s.m，渗透系数介于4.3611.77m/d。水质类型以 HC03-S04-Na-Ca 型为主，属富水性中等的含水层。水位标高 124.53161.82m。野青石灰岩含冰层()岩性为隐晶质含泥质石灰岩。局部相变为泥岩及粉砂岩，沉积不稳定。钻孔单位涌水量为 0.011L/s.m，渗透系数为 0.366m/d。水质类型以 HC03-S04-Ca-Mg 型为主，水位标高 141.75142.74m 之间。该层属富水性较弱的含水层。2#煤层顶板砂岩含水层(V)岩性
13、为中细粒结构、泥硅质胶结长石石英砂岩，局部相变为粉沙岩。其平均厚度为 11.96m。钻孔单位涌水量为 0.00550.269 L/s.m，渗透系数为I.958m/d。水位标高为 156.12156.96m。该层属富水性弱的含水层，局部为中等富水性。下石盒子组砂岩含水层()岩性为中细粒结构、泥硅质胶结石英砂岩。层厚为 1.6544.26m，平均厚度 22.30m。钻孔单位涌水量为 0.742 L/s.m，渗透系数为 7.13m/d，水质类型为 HC03-S04-Ca.Na 型，水位标高为 170.1lm，该层具有中等富水性。河北工程大学毕业设计5上石盒子组二段底砂岩含水层组() 岩性为中细粒结构
14、、泥硅质胶结石英砂岩。层厚为 1.6544.26m，平均岩性为一套粗中粒结构、泥硅质胶结石英砂岩，厚度 5.4064.60m，平均厚度 20.25m。钻孔单位涌水量为 0.274 L/s.m，渗透系数为 1.40m/d，水质类型为 HC03-S04-Ca-Mg 型，水位标高为 163.4165.3m。该层具有中等富水性。 b. 隔水层特征井田内各含水层之间均存在有一定厚度并且有良好隔水性能的隔水岩层。奥陶系石灰岩顶至 9 煤层底板间距离为 21.6540.66m。其间岩性由砂质泥岩、铝质泥岩、粉砂岩组成。具 有良好的隔水性能。大青石灰岩()与伏青石灰岩()间距为 28.4241.09m，平均为
15、 33.98m,岩性 60为泥岩、粉砂岩，同时还有厚度不等的岩浆岩侵入，结构致密坚硬，增强了两含水层之间的隔水能力。伏青石灰岩()与野青石灰岩()间距为 34.5360.77m,岩性以粉砂岩、泥岩为主，同时也有厚度不等的岩浆岩侵入，均具有较好的隔水性能。野青石灰岩()与 2 煤层顶板砂岩(V)间距为 21.8847.14m,平均为36.10rn，岩性中粉砂岩和泥砂岩占 60以上，亦具有良好的隔水性能。2#煤层顶板砂岩(V)与下石盒子组底砂岩()平均间距为 50.99m，岩性中粉砂岩占 62，这些厚层粉砂岩亦具有良好的隔水性能。下石盒子组底砂岩()与上石盒子组二段底部砂岩()间距为 121.60
16、184.50m，平均为 149.36m，岩性中粉沙岩、泥岩和铝质泥岩占 50 60，这些厚层的泥岩，铝质泥岩起到了很好的阻隔水作用。c.地表水体与含水层之间的水力联系区内地表水体一般不与其下伏各含水层发生水力联系。各含水层之间均有一定厚度的隔水岩层。含水层水位各不相同，说明其无水力联系。但在遇到断层、陷落柱等特殊情况下，仍会发生水力联系。大青灰岩含水层与奥陶系含水层水位标高比较相近，二者之间可能存在一定的水力联系。d. 充水因素分析综上所述，山西组砂岩含水层，是矿井主要充水来源。矿井正常涌水量一般在 120180m 3/h。最大涌水量 200260m 3/h。1.3 煤系地层及煤层特征1.3.
17、1 煤层埋藏条件及围岩性质井田内含煤地层主要是上石炭统太原组，下二统山西组。在中石炭统本溪组中只有一层不可采的薄煤。含煤地层总厚度约 205220m，含煤 2022 层，河北工程大学毕业设计6总厚约 14.416.7m。可采层计 68 层，总厚度 8.7413.84m。南部有1#、2#、4#、5#、6#、7#、8#、9#八层，北部有 4#、6#、8#、9#六层。目前主要可采煤层为 2#煤，待开发的下组煤为 8#、9#。可采煤层总厚度为 10.75m，详见可采煤层一览表。1#煤（小煤）可采范围都在北翼，南翼极少。北翼赋存稳定，厚度一般1.10m 变化不大。局部因沉积变相冲刷。顶板以粉砂岩为主，局
18、部中粒砂岩。局部也有火成岩顶板。2#煤（大煤） ，为主要可采煤层，较稳定，平均厚度在 3.2m 左右。南翼最南部一个采区变为 1.0m 左右。其它也有局部冲刷变薄。顶板多为粉沙岩，局部有坚硬的中砂岩。煤层内普遍存在 0.10.4m 的夹石层。4#煤（野青） ，厚度变化不大，一般在 0.951.0m，局部尖灭变薄，顶板为 0.23.9m 的石灰岩，一般厚度 1m 左右，据揭露的资料，不易维护。5#煤（山青小煤） ，仅在中部局部可采，平均厚度 0.29m，最大厚度1.07m。6#煤（大青） ，大部可采，变化不大，平均厚度 0.8m 左右。最大 1.3m，局部尖灭。顶板为粉沙岩，个别为灰岩，炭质泥岩
19、及细砂岩。7#煤（小青） ，除火成岩破坏以外，南部全部可采，厚度变化不大，厚度最大可达 2.54m，平均 1.25m。顶板为粉沙岩或泥岩。井田北部一般都不可采。8#煤（大青） ，煤层厚度变化不大，都可采。顶板为 49m 厚的坚硬石灰岩，为主要含水层之一，层厚平均 1.3m 左右，最厚达 3.0m 以上。9#煤（下架） ，全部可采，平均厚度 2.5m 左右。煤层构造较复杂。表 1.1 首山一矿井田可采煤层一览表煤层编号一般真厚m一般间距m稳定性岩浆岩破坏程度可采程度 煤层结构1 0.88 29.0 极不稳定 轻微 大部可采 局部夹矸石一层0.16m 2 3.31 35.5 稳 定 轻微 可采 有
20、夹石一层0.050.74m4 0.79 16.0 极不稳定 严重 局部可采 无夹石5 0.63 12.5 极不稳定 中等 局部可采 有夹石一层0.10.254m6 0.79 29.5 不稳定 轻微 大部可采 无夹石7 0.98 21.0 极不稳定 严重 局部可采 有夹石 12 层0.090.89m河北工程大学毕业设计78 0.88 5.0 极不稳定 轻微 大部可采 局部有夹石一层0.120.39m9 2.5 稳 定 未破坏 可采 有夹石 12 层，0.050.07m目前开采 2#和 4#煤层，煤层顶、底板以粉砂岩为主，局部为中、细砂岩和部分岩浆岩，顶板为岩浆岩时有下垂现象，岩浆岩为底板时，有隆
21、起现象，对正常开采影响较大。煤层倾角一般在 818之间。1.3.2 煤的特征（1）煤的工业分析及用途煤的容重，根据地质报告，南部为 1.601.65，北部为 1.71.75，统一按照 1.7 计算储量。本井田各煤层均为无烟煤。其中 1#、2#煤层属中灰、低硫、低磷无烟煤。4#9#煤层均为中高硫中灰低磷无烟煤。目前开采的 2#煤层，块煤可用作化工原料，末煤供电力及民用。（2）煤层稳定程度井田内 2#煤为稳定煤层，其余（不包括下组煤）均为极不稳定煤层。（3）矿井瓦斯本矿瓦斯涌出量较小，经鉴定为低瓦斯矿井。矿井未发现煤（岩）及瓦斯喷出和突出现象。（4）煤尘与自燃性煤尘爆炸指数10%，无爆炸性。煤层自
22、燃发火倾向为类，不易自燃。第二章 井田境界和储量2.1 井田境界2.1.1 井田划分的依据在煤田划分为井田时，要保证各井田有合理的尺寸和境界，使煤田各部分都能得到合理的开发。井田境界应根据地质构造、储量、水文、煤层赋存情况、开采技术条件、开拓方式及地貌、地物等因素，进行技术分析后确定。一般井田境界划分的原则有如下几条： 一、按自然境界划分1、按地质构造因素划分：利用煤田地质构造作为划分井田的自然境界，即利用大断层、褶曲轴线、岩浆岩侵入带、古河床冲刷带等地质构造划分井田。河北工程大学毕业设计82、按煤层赋存形态划分：为了有利矿井生产管理、巷道布置和减少采煤方法的多样性，常将产状不同的煤层区域划分
23、为不同井田。以相邻矿井井田境界煤柱为界。 3、按煤层组与储量分布情况划分：根据煤层组（煤层）与储量分布情况划分井田，在煤层生产能力高、储量多且集中的区域多划分建设大型、特大型矿井；在煤层生产能力低、储量少且分散的区域，一般多划分建设中小型矿井。以相邻矿井井田境界煤柱为界；4、按煤种、煤质分布规律划分：在煤种、煤质变化比较大的矿区。为了保证煤种、煤质和减少同一矿井煤种的种类，减少因分采分运与加工而造成的生产系统与设施的复杂性，可利用煤种、煤质的分界线作为井田划分的境界。5、按地形地物界线划分：当地面有河流、铁路、城镇等需要留设保安煤柱时，应尽量利用此类保安煤柱线作为井田境界，以降低煤炭损失，减少
24、开采技术困难。二、按人为境界划分1、按水平标高（煤层底板等高线划分）：沿煤层倾角划分井田，常以煤层底板等高线（单煤层）或水平标高（煤层群）划分。2、按地质钻孔连线划分：地质钻孔连线划分，可用在煤层倾斜方向或走向方向上，应用时注意为井田开采创造较好的开采条件。3、按经纬线划分：以经纬线划分井田，可用在煤层走向上和煤层倾向上，是常用的人为境界划分方法。4、按勘探线划分：以煤田地质勘探中某地质勘探线作为井田划分的人为境界。2.1.2 井田范围首山一矿位于邯郸市西约 17 公里，武安市康二城镇东南 1.0km 处，中心坐标东径 1141819，北纬 363910，行政区属武安市康城镇管辖。首山一矿位于邯邢水文地质单元南单元的康二城亚单元的东部。该单元的北部边界分布在紫山岩体一带，其地表分水岭即为该单元的北部边界；西界以紫山鼓山断层为界；东界以奥陶系石灰岩顶界面标高-1100 m 为界；南部边界分为两段，南部西段以双玉泉断层为界，东段以胡峪断层为界。2.1.3 开采界限井田内含煤地层主要是上石炭统太原组，下二统山西组。在中石炭统本溪组中只有一层不可采的薄煤。含煤地层总厚度约 205220m，含煤 2022 层，总厚约 14.416.7m。可采层计 68 层，总厚度 8.7413.84m。南部有
