毕业设计说明书(盘区设计).doc

1、 1目 录第一章 矿井概况 .4第一节 井田地质特征 .41.1.1 交通及地理位置 .41.1.2 地层 .41.1.3 含煤地层 .61.1.4 构造 .71.1.5 水文地质 .8第二节 煤层的埋藏特征 .121.2.1 煤层 .121.2.2 顶底板条件 .141.2.3 煤质、瓦斯、煤尘 .15第三节 井田境界与储量 .151.3.1 井田境界 .151.3.2 矿井地质资源量计算 .16第四节 矿井开拓 .181.4.1 矿井工作制度 .181.4.2 矿井生产能力 .191.4.3 矿井服务年限 .191.4.4 井筒概况 .191.4.5 井田开拓方式与工业场地选择 .191.

2、4.6 盘区划分及开采顺序 .201.4.7 大巷布置 .20第二章 盘区地质特征 .20第一节 盘区范围 .202.1.1 盘区尺寸 .202.1.2 临近盘区开采情况及接续采区位置 .20第二节 盘区地质情况 .212.2.1 盘区地质概况 .212.2.2 盘区地质构造 .212.2.3 盘区煤层特征 .222.2.4 盘 区 内 地 质 构 造 、 老 窑 范 围 、 煤 层 及 水 文 地 质 条 件 对开 采 的 影 响 .222.2.5 煤质、瓦斯、煤尘 .242.2.6 盘区水文地质特征 .25第三节 盘区储量和生产能力 .252.3.1 采区储量计算 .2522.3.2 采区

3、生产能力 .26第三章 采煤方法及盘区巷道布置 .26第一节 采煤方法的选择 .26第二节 矿压监测 .273.2.1 观测内容 .273.2.2 观测方法 .27第三节 盘区巷道布置 .27第四节 回采工艺 .27第五节 盘区准备 .303.5.1 盘区巷道参数设计 .303.5.2 开采顺序 .303.5.3 采区准备及组织 .31第四章 采区运输、防排水与供电 .31第一节 采区运输 .31第二节 采区防排水 .324.2.1 采区排水 .324.2.2 防止水患 .32第三节 采区供电 .33第五章 采区通风与安全 .34第一节 采区通风系统 .34第二节 风量配备 .34第三节 安全

4、措施 .355.3.1 预防瓦斯和煤尘爆炸 .355.3.2 防止火灾 .36第六章 盘区巷道规格及支护方式 .37第一节 盘区巷道规格 .37第二节 支护方式 .37第七章 采区设备选型及计算 .42第一节 采煤机的选型及验算 .427.1.1 采煤机选型原则 .427.1.2 采煤机性能参数的确定 .43第二节 运输机的选型 .44第三节 顺槽设备的选型 .457.3.1 顺槽转载机和破碎机 .457.3.2 顺槽可伸缩带式输送机 .45第四节 支架的计算与选型 .46第五节 其他设备的选型 .47第八章 采区主要技术经济指标 .473参考文献： .49致 谢 .504第一章 矿井概况第一

5、节 井田地质特征1.1.1 交通及地理位置该矿井位于朔州市朔城区小平易乡杨涧村附近，其地理坐标为：东经 11226521122956，北纬 392435392640。距朔州市区 15km，南到太原 235km，北到大同 130km。西南邻安赵煤矿；西邻担水沟煤矿；西北邻芦西煤矿；北邻芦家窑煤矿；东北邻小芦家窑煤矿（详见井田四邻关系示意图） 。井田南北宽 3.135km，东西长 5.918km，面积 9.313km2。1.1.2 地层区内出露的地层有新生界第四、第三系、古生界二叠系、石炭系、奥陶系。现结合井田地层由老至新分别叙述如下：（一）奥陶系（O）1、奥陶系下统亮甲山组（O 11）岩性以灰、

6、灰白色隐晶质细晶质白云岩为主，夹薄层灰岩，沿层理分布有燧石结核。本组出露在本区南部兰花口一带，出露最大厚度 111.40m。图- 交 通 位 置 图下 面 高榆 岭吴 马 营向 阳 堡西 水 界双 碾平 鲁 区下 水 头白 堂范 家 岭施 庄 下 黑 水 沟暖 羊村 民 镇神 头 镇贾 庄东 官 井窑 子 头梵 王 寺 沙 塄 河福 善 庄神 武大 羊 镇寇 庄 朔 城 区陶 村123012303940 394039203920小 平 易下 团 堡黑 驼 山52、奥陶系中统马家沟组（O 2m）底部为一层厚 4m左右的同生砾岩与冶里组分界。向上为泥灰岩与灰岩互层，中夹 34 层、12m 灰绿色铝

7、土泥岩。中、上部为灰、灰黄色细晶质石灰岩，质纯，致密，坚硬，厚层状构造，溶洞发育。全组厚约 264.05m，本区 y-4号孔揭露上部 146.41。本组出露在兰花口、赵家口一带。（二）石炭系（C）1、石炭系中统本溪组（C 2b）平行不整合于奥陶系中统马家沟组之上。底部在 CK2号孔见有0.6m黄铁矿层，向上为 814m 的灰、紫等杂色土泥岩，中部为深灰色岩和砂岩，夹 12 层生物碎屑灰岩，上面的一层全区稳定，厚1.05.99m，一般厚 3.88m，定为 K1标志层。上部为深灰色砂质泥岩，夹不稳定的煤线。全组厚 22.032.61，一般厚 27.78m。本组出露于本区东南部。2、石炭系上统太原组

8、（C 3t）太原组下段（C 3t1）从 K2砂岩顶至 K3砂岩底为主要含煤段。底部为一层灰色中粒砂岩，成份以石英为主，长石次之，含大量绿色矿物，钙质胶结，分选中等，次棱角状，局部层含炭质黄铁矿，厚 1.2411.20m，一般厚 4.97m，定为标志层 K2，与本溪组分界。该层砂岩至 11号煤层之间为 10m左右的深灰色泥岩、粉砂岩，中夹一层厚 1m左右的灰岩。本段含 8、9 -1、9、10、11 号等五层煤，其中 9-1、9、11 号为主要可采煤层，11 号煤层顶板为生物碎屑泥灰岩，厚 0.11.54m，一般厚 0.27m。各煤层之间为深灰色的中细砂岩和粉砂岩。8 号煤层上部为深灰色钙质泥岩，

9、局部相变为灰岩。全段厚 48.0071.16m，一般厚 59.55m，与本溪组为连续沉积。太原组上段（C 3t2）底 部 为 灰 白 色 中 砂 岩 ， 矿 物 成 份 以 石 英 为 主 ， 长 石 次 之 ， 含 少 量绿 色 矿 物 ， 泥 质 胶 结 ， 分 选 中 等 ， 次 棱 角 状 ， 波 状 斜 层 理 发 育 ， 下 部可 见 少 许 泥 质 ， 粉 砂 质 团 块 ， 含 芦 木 化 石 ， 定 为 标 志 层 K3， 与 下 段 分界 。 该 砂 岩 由 南 向 北 渐 薄 ， 厚 1.00 26.30m， 一 般 厚 9.68m。中、上部为深灰色粉砂岩、砂质泥岩及灰白

10、色石英砂岩，含主要可采煤层 4-1及 4号，在 4号煤层下部为不稳定的 5、6 -1和 6号煤层，5 号煤层上部均含透镜状菱铁状菱铁矿层，该层位全区比较稳定。该段厚 24.1252.14，一般厚 44.94m。（三）二叠系（P）61、二叠系下统（P 1）山西组（P 1s）底部为一层灰白、深灰色中粗粒石英砂岩，矿物成份以石英为主，长石次之，含少量暗色矿物，泥质胶结，分选较差，次棱角状，局部含砾，厚 5.5922.40m，一般厚 11.70m，定为 K4标志层与太原组分界。中部为深灰色砂质泥岩和粉砂岩，含不稳定之 3号煤层。上部为灰色中粗粒砂岩偶夹煤线和炭质泥岩，局部为薄层粘土岩。本组厚 38.9

11、159.63m，一般厚 50.19m。下石盒子组（P 1x）底 部 为 一 层 灰 白 色 中 粗 粒 石 英 砂 岩 ， 石 英 为 主 ， 长 石 次 之 ， 含 云母 片 及 暗 色 矿 物 ， 颗 粒 向 上 逐 渐 变 粗 ， 含 砾 ， 厚 2.0 20.8m， 一 般 厚14.89m， 定 为 标 志 层 K5与 山 西 组 分 界 。本级以砂岩为主，砂岩为泥质胶结，疏松，交错层理和斜层理发育，夹黄绿色砂质泥岩，上部为杂色砂质泥岩（相当于桃花泥岩）出露于本区中部。本组厚 70105.42m，一般厚 98.87m。2、二叠系上统（P 2）上石盒子组（P 2s）底部为一层灰绿色厚层状

12、粗粒石项砂岩，有时相变为细砾岩。砾石成分为燧石，泥质胶结，疏松，分选较差，局部相变为含水量砾粗砂岩，厚约 18m，定为 K6标志层，与下石盒子分界。下部多为紫、黄绿色砂质泥岩，向上为杂色砂质泥岩，夹粗砂岩和细砾岩层马关河河谷两侧有广泛出露。钻孔揭露该组最大厚度为 54.31m。（四）上第三系上新统（N 2）下部为砾石层，砾石为石灰岩块，中夹粘土。上部为深红、褐红色粘土层，夹较多的砂砾及铁质结核。本区仅有零星出露，厚015m。（五）第四系（Q）1、中、上更新统（Q 23 ）下部为褐黄色亚粘土，夹肾状钙质结核，上部为粉砂质亚粘土，较疏松，垂直节理发育。多分布在沟谷两侧，厚 6.4245.00mm，

13、一般厚 29.93m。2、全新统（Q 4）由 砂 土 、 亚 砂 土 、 砾 石 组 成 ， 分 布 于 马 关 河 、 马 营 河 河 床 及I、 II级 阶 地 上 ， 厚 7 8m。1.1.3 含煤地层井田内含煤地层为太原组及山西组。1、太原组7本区内主要含煤地层。自上而下有 4-1、4、5、6 -1、6、8、9 -1、9、10、11 号煤层共 10层，其中 4-1、4、9 -1、9、11 号煤层全区发育稳定可采。地层主要由砂岩、泥岩、煤及少量泥灰岩组成，据邻区统计资料其砂岩约占 31，泥岩占 31，煤占 36，石灰岩占 1.2。根据含煤性分为两段。下段含 8、9 -1、9、10、11

14、号煤层，为一套砂岩、泥岩、粉砂岩及煤组成的含煤地层，11 号煤层顶板为泥灰岩，层位稳定，煤以半暗煤为主，硫含量较高；9 号煤沉积厚度大，结构复杂，煤岩类型以半亮煤为主，硫含量较高，在煤层中可见透镜状黄铁矿、菱铁矿结核。上段下部为一厚层砂岩带，中厚砂岩为三角州分流河道砂坝，在其两侧洪泛盆地或支流前缘，局部地方发育了沼泽或泥岩沼泽，形成了 6号煤层。上段下部含 4号煤层，4 号煤层在本区内有分岔合并现象，4 号煤组具厚度大结构复杂，夹多层高岭石夹的特点，为发育在三角洲平原盆地上的淡水泥炭沼泽，由于决口扇的发育，洪水多次侵蚀形成泥炭沼泽，造成夹矸发育，灰份偏高。2、山西组其岩性组合特征为砂岩占 48

15、，泥岩占 51，煤占 0.6，砂岩所占比例明显高于太原统地层，含煤性好。3、含煤地层的划分与控制井田含煤地层划分为平朔矿区传统划法把含煤地层由下向上划为本溪组，太原组、山西组。以奥陶系灰岩侵蚀面为底，上界为 K5砂岩。煤系总厚近 200m。以 K2砂岩、K 4砂岩分别为本溪组和太原组、太原组和山西组分界砂岩。本溪组和山西组无稳定可采煤层，不再分段。根据沉积特征，将太原组分为上、下两段；上段以发育厚煤层，含菱铁矿；上段下部以粗碎屑岩为主，含煤层少；上段上部发育厚煤层，并夹泥灰岩层和含黄铁矿结核为特征。井田内含煤地层沉积特征及主要可采煤层层位稳定，标志层与测井曲线反映的物性特征均明显。所以含煤地层

16、划分与控制可靠。1.1.4 构造1、区域构造杨涧煤矿位于宁武煤田北端，平朔矿区东部。平朔矿区北与大同煤田以洪涛山背斜相隔，其东、北、西出露奥陶系灰岩，构成三面环山的低山丘陵，周边出露或隐伏为层露头线，形成天然的赋煤边界；南部边界为近东西向的担水沟断层所切，其南端下降盘为朔县（平原）矿区，以北北西向的马关河向斜为主体的构造格架，该向斜伴有北东及北东东轴向与其平行或斜交的褶8曲，自北而南依次发育平鲁城向斜、二铺向斜、卢子沟背斜、太西向斜、下窑子向斜。这些褶曲的两翼地层倾角平缓，一般在 10以下。矿区内断层较少，大多为北东走向延展的正断层，如堡子沟断层，羊圈断层；矿区南侧歇马关逆断层呈北北东向。安家

17、岭逆断层断距 3050m，为北东向横贯矿区中南部的主要断层。矿区南界的担水沟断层在西走向 N70E，以东折为 N70W，南侧下降之正断层，断距 200300m，系由 2条平行较大断层及走向相近的较小断层组成的台阶式断层。矿区构造总的以宽缓向背斜褶曲为主，断层较少。南部靠近边缘部分，由于受担水边界正断层影响，次一级近东西向中、小型断裂较为发育，其中又以西部峙峪区断裂构造更为发育。2、井田构造井 田 位 于 宁 武 向 斜 北 端 之 东 翼 。 区 内 构 造 主 要 受 宁 武 向 斜 及 本 区 南部 担 水 沟 断 层 控 制 ， 岩 层 走 向 大 致 为 北 西 向 ， 倾 向 南 西

18、 ， 倾 角 除 东 部煤 层 露 头 线 附 近 较 大 外 ， 一 般 均 在 15以 下 。区内钻孔揭露有三组方向的小断层，走向 NW、NE，数量较多，详见断层统计表（表 1-1-1） 。表 1-1-1 断层统计表序号位 置 性质 走向 倾向 落差 倾角 延伸长度为(m)F2 向南峰梁西 正 NE SE 19 88 450F4 矿区北中部 逆 NE SE 14 65 2000F5 向南峰梁西 正 NW NE 6 60 650F9 矿区西中部 正 NE NW 10 80 1200F11 矿区西部 正 NE NW 6 70 750F12 矿区西部 正 NE NW 10 60 1225F13

19、矿区东部 正 NW NE 5 73 225F18 矿区南部 正 S W 8 65 250F19 矿区南东部 正 NW NE 14.06 65 650F23 矿区北中部 正 NE SE 3 55 320F24 矿区北中部 正 NE SE 5 55 320井田内未发现大的陷落柱。由于采空区面积较大，地表塌陷、裂隙较为严重。虽然揭露断层较多，但对开采影响不大，应加强矿山地质灾害整治措施。综上，本井田的构造复杂程度为一类简单。1.1.5 水文地质1、区域水文地质简况平朔矿区是山西省降水量较少的干旱地区之一。19571984 年多年平均降水量为 433mm，干旱指数达 3.46。本区为黄土丘陵区，地形侵

20、蚀切割强烈，沟谷发育，黄土层的底部多为上新统相红色粘土9沉积，有一定的隔水作用，影响大气降水的渗入。沟谷多切割到石盒子组基岩，有排泄地下水的作用，芦子沟背斜轴部黄土覆盖层较薄，基岩埋藏浅，裂隙发育，接受大气降水补给条件好。本区处于马关向斜（有称宁型向斜或大同向斜）东翼向南倾斜的向斜构造，石炭、二叠系基岩顶板裂隙地下水的补给区位于北部及东部的基岩层浅埋藏区，北部的大沙沟和东部的马营部（源子河）洪水线低于本区煤层露头线，基岩裂隙水汇水面积有限，因此本区基岩裂隙水补给量较少，山西组及上、下石盒子组基岩裂隙水在露头地区接受补给后，向马关向斜部位汇水径流过程中，沿途在沟谷中有部分泉流排泄，在王货郎沟以西

21、、王高登以南、马关向斜以东地区基岩裂隙水逐渐由潜水向承压自流水过渡，最后向朔县平原排泄。上述因素决定了本区石炭、二叠系基岩裂隙水含水层的补给条件差，水文地质条件简单，但应注意北部及东部煤层浅埋藏区的老窑集水对矿井的灌入。本区位于神头岩溶泉域奥陶系、寒武系岩溶地下水的马营强径流带之间，神头泉群出露水位标高为+1058.2+1063.4m，据 1956年以来观察结果，年平均流量 7.648m3/s。马关河东区奥灰岩溶地下水位高为+1055.79+1065.24m。地下水从东北和西北两个方向汇向神头泉，岩溶普遍发育，富水型为中等至极强，水质优良。奥陶系灰岩为本区南部靠近马关向斜轴部地带太原组 9号和

22、 11号煤层开采的底板突出含水层组。2、矿井充水条件1）井田地表水体及河流井田内地表河流不发育，各沟谷平时基本干枯无水，唯雨季时才汇集洪水。本区河流为桑干河支流，属海河水系，主要有马关河、马营河，均为季节性小河，一般干涸无水，雨后有洪水流泄。2）井田含水层（1）第四系冲洪积层含水层分布在河床中，由砂、砾石组成。马营河冲洪积层中的地下水向下伏奥陶系灰岩地层漏失，故平时无水。马关河冲击层中的地下水由两岸基岩渗出水及地表水补给，水量较丰富。（2）上石盒子组（P 2s）含水层组分布较广，含水层组由中粗粒厚层砂岩组成，胶结疏松。该组出露泉水较多，一般为小泉，流量为 0.0140.681/s，探至本组地层

23、时，钻孔经常露水。水化学类型为 HCO3C1MgCa 至 HCO3NaCa 型水，矿化度0.230.36g/1，PH=7.57.7，总硬度为 7.8513 德国度。（3）下石盒子组（P 1x）含水组10地表出露较广，为基岩风化壳的主要组成层位。含水层组由24 层中、粗粒砂岩组成，总厚 2642m。含水较弱，据杨涧矿井下生产实践证明，该含水层向矿井充水不大。地表出露泉水 4个，流量在 0.0140.331/s。（4）山西组（P 1x）含水层组 ：由二层含砾中、粗粒岩组成，总厚度为 530m，上层为局部含水层，下层为 4号煤层直接顶板。在 y4 与 y5 号孔均见涌水，据 y4 号孔简易放水实验测

24、得静止水位标高为 1144.97m，高出地表 9.47m，单位涌水量为 0.23L/m.s，渗透系数 K=29.80m/d。据 y-4号孔取样分析，水质为 SO3-HCO3-Ca-Mg型水，矿化度为1.737g/L，SO 4含量达 927.2mg/L，PH=7.0，硬度为 68.6德国度。下石盒子组和山西组是煤系地层上部的主要含水层，含水层均由砂岩组成，总涌水量为 370m3/h。（5）太原组（C 3t）含水层本组 K3砂岩位于 68 号煤层之间，由中、粗粒砂岩组成，厚度与岩性变化较大，厚度的极值为 026.7m，一般厚 1020m，为较稳定的含水层，该砂岩与 8号煤层顶板的钙质泥岩常构成统一

25、的含水层组。本组地层地表出露不多，降水补给有限，在矿井下表现为含水层的疏干特征。地表见泉水两个，流量 0.10.24L/s，有乳白色沉淀物，为矾水。太原组下段煤层含黄铁矿，黄铁矿（FeS 2）氧化后生成FeSO47H2O故在杨涧矿井下为强酸性水。该水化学类型为 SO4-CaMg型。SO 4含量达 3548.4mg/1，矿化度为 5.27g/1，PH=2.8，总硬度为 248.46德国度。随着硫酸亚铁（FeSO 4）的不断氧化，硫酸亚铁生成硫酸铁（Fe 2(SO4)3） ，硫酸铁水解为氢氧化铁（Fe(OH)3）逐渐失去酸性，故泉水的水质特性与矿井水质特征截然不同，如36号泉水化验结果为：HCO 3SO4-CaNa型水，矿化度为0.455g/1，总硬度为 16.35德国度，PH=7.3。（6）奥陶系中统马家沟组（O 2m）含水层组：分布在本区外围的东、南两侧。区内探至本层上部有 6个钻孔，y-4号钻孔探至 146.61m，y-10 号孔探至 44.33m，其余各孔探至0.3114.5m。据神头泉域泉水出露标高，推测本井田内奥灰水位标高为+1062m。本组上部 20100m 灰岩段为第一含水层组，富水型不均一，大部分钻孔探至此层位时，水位发生突变，但都返水（见表 1-1-2） 。表 1-1-2 部分钻孔水位变化表 孔号 钻孔中的水位（m） 终孔混合水位标高（m）