1、 采 矿 学 课程设计说明书 姓名： 王 伟 学号 ： 201010014122 班级 ： 采矿 B10-1 题目： 开滦吕家坨 4.0Mt a 新井课程设计 评语： 指导教师： 段绪华 职 称： 教授 2013 年 07 月 11 日 开滦吕家坨 4.0Mt a 新井课程设计 设计感受 在两个星期的课程设计过程中，让我不仅从中学到了很多新的知识，更让我对所学的专业知识做了系统的复习和总结，并且能够运用已经学过的知识来解决设计中出现的问题。通 过指导教师的指导，让我掌握了矿井设计的基本步骤，也能够熟练的使用工具书来解决设计中出现的问题，更能使自己对设计进行比较周全的考虑。 本设计矿区的煤层平均
2、倾角在 7左右，煤层厚度大，煤层及地质赋存条件好，于是我采用了带区综合机械化开采，通过具体的技术比较和经济比较，选择了双斜井的开拓方式，并根据煤层赋存特点及经济条件，选择了胶带运煤、无轨胶轮车辅助运输系统。本设计的任务重，需要进行大量的计算和绘制大量的 CAD 工程图，并且对一些内容需要进行反复的修改。在短短的两个星期时间内，可能有很多地方做得不够细致。尽管如此 ，却能使我更加细心的进行设计。 在本设计的制作中，我一直都细心的编写说明书的每一部分，严格按照设计要求来进行设计，对于计算就更加严格计算每一个数据，对于每一部分设计自己都亲手完成。经过两个星期的努力，我顺利完成了城郊井工矿的设计。 最
3、后， 再次 向我尊敬的老师和亲爱的同学们表示深深的谢意，他们给予我的教育、理解、关心和支持使我不断进步。祝愿大家 身体健康，万事如意。 开滦吕家坨 4.0Mt a 新井课程设计 目 录 1.矿区概述及井田地质特征 1 1.1 矿区概述 1 1.1.1 地理位置及交通条件 1 1.1.2 矿区内经济状况 1 1.1.3 矿区气候条件 2 1.1.4 矿区水文及工农业供水 2 1.2 井田地质特征 2 1.2.1 井田地形及勘探程度 2 1.2.2井田煤系地层 3 1.2.3井田地质构造 4 1.3 煤层特征 4 1.3.1 煤层埋藏条件 5 1.3.2煤的特 征 8 2.带区境界及储量 9 2.
4、1 井田境界 9 2.2 矿井储量 10 2.2.1 井田勘探类型 10 2.2.2 矿井地质资源量 10 2.2.3 矿井工业储量 10 2.3 可采储量 10 2.3.1 矿井设计资源储量 10 2.3.2 矿井设计可采储量 11 3.工作制度和设计生产能力及服务年限 11 3.1 矿井工作制度 11 3.2 矿井设计生产能力及服务年限 11 4.矿井开拓方式 12 4.1 确定工业广场位置 12 4.2 确定井田开拓方式 13 4.3 确定开采水平位置，标高及水平垂高 13 4.4 确定运输大巷布置及位置 13 5.准备方式 -带区巷道布置 13 5.1 煤层的地质特征 13 5.1.1
5、 可采煤层的基本概况 13 5.1.2 煤层顶底板地质条件 14 5.2 带区巷道布置及生产系统 14 5.2.1 区段斜长的确定 14 5.2.2 带区上山位置及布置方式 14 5.2.3 带区工作面的阶梯顺序 14 5.2.4 带区内各种巷道的掘金方法 15 5.2.5 带区生产能力及采出率 15 开滦吕家坨 4.0Mt a 新井课程设计 5.3 带区下部车场选型设计 16 5.4 带区主要硐室的布置 16 5.4.1 带区煤仓 16 5.4.2 带区绞车房 17 5.4.3 带区变电所 19 6.采煤方法 20 6.1 采煤工艺方法的确定 20 6.1.1 带区地质条件和煤层赋存条件 2
6、0 6.1.2 采煤工艺的确定 20 6.1.3 回采工作面长度和推进度以及推进方向 22 6.1.4 回采工作面的破装运煤方式 22 6.1.5 劳动组织表 23 6.2 回采巷道布置 23 6.2.1 确定回采巷道布置形式 23 6.2.2 回采巷道支护 24 6.2.3 确定回采巷道断面及其具体施工技术要求 29 7.设计矿井基本的技术经济指标 32 8.参考文献 33 开滦吕家坨 4.0Mt a 新井课程设计 第 1 页 共 34 页 1 矿区概述及井田地质特征 1.1 矿区概况 1.1.1 井田位置、范围、地形特点和交通位置 开滦吕家坨矿业公司位于河北省唐山市古冶区境内，西距唐山 1
7、8 km，北距古冶 9 km。地理坐标为东经 11824，北纬 3940。 矿区交通便利。古吕钱公路南接唐港公路，北通 205 国道，与津唐、唐港、京沈高速公路相接；矿区铁路专线吕古铁路和吕陡铁路与京山线接轨；水路运输东有秦皇岛港，西有天津新港，南有唐山港和正在建设中的曹妃甸港；水、陆交通发达，煤炭外销十分方便。 矿区地表为第四纪冲积平原，地面标高介于 +22 +31m 之间。地形总趋势北高南低，沙河由井田东部自东北流向西南。沙河属季节性河流，旱季有时断流，雨季流量较大，最高洪水位 +30 m。境内有村庄 18 个。主要农作物有小麦、 玉米和水稻。 图 1-1 吕家坨矿交通位置图 1.1.2
8、工农业生产和原料及电力供应 矿区内工业以煤炭为主，农业主要种植小麦、玉米、水稻，间杂有果园、菜园和苗圃等。 本矿井建设期间，所需要建设材料，除钢材、木材和部分水泥、石材需由国家计划供应外，其它砖、砂等土产材料，均由当地供应，满足建设需要。 矿区已建有 110 kV 区域变电所，可向本矿井供电的两回 35 kV 输电线路。 北京市 三河玉田丰润古冶唐山市 吕家坨矿秦皇岛市秦皇岛港乐亭京唐港南堡北塘塘沽 天津新港宝坻天津市0 25 50 km1 234京秦线京沈高速公路京山线津唐高速公路京津高速公路京津线唐港高速公路坨港铁路渤 海1 . 林西矿2. 范各庄矿3. 钱家营矿4. 陡河电厂开滦吕家坨
9、4.0Mt a 新井课程设计 第 2 页 共 34 页 1.1.3 矿区气候条件 本区属温带季风区的海洋 大陆性气候。根据唐山市气象局 19591999年气象资料，历年平均气温 17.9 ，最高 气温 40.3 ，最低气温 -18.3 。历年平均降水量为 708.14 mm，年最大降水量为 1263.8 mm。区内冬季多北风，夏季多南风，最大风速 16 m/s。冰冻期为十一月至次年三月，最大冻土深度 0.27 m。 1.1.4 矿区水文情况 矿区采用自备水源井供水，目前能够使用的供水井共有 9 眼，其中黑鸭子 4 眼，工业广场 3 眼，南小区 2 眼。这些井形成两套供水系统，一是黑鸭子至矿区的
10、集中管路供水系统，包括黑鸭子及工业广场的水井，最大供水能力 1100 m3/h，供矿生产和东工房、小楼生活区及黑鸭子、北安各庄、南安各庄 、大安各庄、吕家坨村生活用水。二是南小区独立供水系统，最大供水能力 100 m3/h，供小区内居民生活用水。 1.2 井田地质特征 1.2.1 煤系地层概述、勘探程度 矿区煤系地层属于典型的华北区石炭二叠纪含煤岩系，其上界为唐家庄组 A层铁铝质粘土岩顶面，下界为唐山组 G 层铁铝质粘土岩底面。根据两个钻孔实际控制，煤系地层厚度分别为 480.35 m和 486.26 m，按分组段厚度累计，煤系地层厚度为 489 m。由此可见，沉积补偿作用明显，煤系地层厚度变
11、化不大。 煤系基底为奥陶系中统马家沟组灰岩，本矿钻孔揭露最大厚 度为 160 m，邻区资料证实，该组厚度 400 m左右，与煤系地层呈假整合接触。矿井浅部奥灰岩溶发育，深部逐渐减弱。其风化形成的 G 层铁铝质粘土岩构成煤系第一个标志层。 煤系地层之上为的古冶组和洼里组，从少数取芯钻孔揭露情况看，古冶组以杂色粉、细砂岩和浅灰灰绿色粗砂岩为主，向上部紫色粉细砂岩逐渐增多。洼里组则以浅紫、暗紫和紫红色泥岩中、粗砂岩为主，偶见浅灰色砂岩层。洼里组以河床相底砾岩底面作为与古冶组的分界面。 矿区地表被第四系冲积层所覆盖，盖层厚度由东北向西南逐渐增厚，与基岩呈角度不整合接触。 1988 1998 年，共施工
12、井上下各类钻孔 78 个，累计进尺 10246.54 m。其中开滦吕家坨 4.0Mt a 新井课程设计 第 3 页 共 34 页 地面勘探工程有 18、 20、 21、 39、 40、 45、 46 和 49 号共 8 个补充勘探钻孔，工程量 7461.23 m。 1.2.2 井田地质构造和地质变动 吕家坨井田位于开平向斜东南翼中段，其主体构造是吕家坨背斜。开平向斜是一赋煤向斜构造，煤系地层为石炭二迭系。向斜轴的总体方向约 NE40，北部受青龙山背斜等北西南东向构造的影响，自古冶至唐家庄逐渐变为东西向，形成一弧形构造。向斜的两翼不对称：西北翼岩层倾角陡，甚至局部倒转，并伴随出现了一组 与向斜轴
13、大致平行的断层和短轴褶皱构造。东南翼岩层倾角相对平缓，向斜边缘出现两组短轴边幕状褶皱，轴向与开平向斜轴直交或斜交，并沿倾伏方向逐渐消失。其中一组由杜军庄背斜、黑鸭子向斜、吕家坨背斜、范各庄向斜、毕各庄向斜及南阳庄岭上背斜组成；另外一组在宋家营以南，规模不如前一组。吕家坨井田以褶皱构造为主。井田内自北而南依次发育有黑鸭子向斜、吕家坨背斜、范各庄向斜、毕各庄向斜、南阳庄岭上背斜、小张各庄向斜等五个主要褶曲构造。黑鸭子向斜轴作为吕、林井田技术边界。吕家坨背斜为矿井的主体构造，约占井田面积的 70%，其中 深部还发育有次一级的褶曲构造。在井田南部，吕家坨背斜、毕各庄向斜、南阳庄岭上背斜、小张各庄向斜等
14、褶曲构造复合，形成了董各庄盆地构造区和王各庄马鞍形构造区。 1.2.3 井田水文地质特征 根据开滦集团公司统一的含水层划分标准，将区内的地层划分为七个含水层（见表 1-1）。其中， 、 、 含水层对矿井涌水量影响较大，为直接充水含水层，其它为间接充水含水层。各含水层抽放水试验资料，其主要特征如下： 表 1-1 含水层划分表 含水层 所处 层位 含水 层厚 含水层 岩性 含水性 水质特征 编号 名称 第四系冲积 层含水层组 第四系 冲积层 34 卵石，粗、 中细沙 弱 中等 上 HCO3-Cl-Ca2+Mg2+ 下 HCO3-Ca2+Mg2+ 古冶组砂岩 含水层组 二迭系上统 古冶组 130 粗
15、、中砂岩 中等 5 煤层顶板 含水层组 二迭系下统 唐家庄组 190 砂岩 中等 HCO3-SO42-Na+Ca2+ 7 煤层顶板 含水层组 二迭系下统大 苗庄组 30 砂岩 弱 HCO3-Ca2+Mg2+ 开滦吕家坨 4.0Mt a 新井课程设计 第 4 页 共 34 页 1214 煤层 砂岩含水层组 石炭系上统 赵各庄组 60 石灰岩、 砂 岩 弱 强 上 HCO3-Na+Ca2+ 下 HCO3-SO42-Ca2+Na+ 唐山灰岩 含水层组 石炭系统 唐山组 19 石灰岩 中等 HCO3-SO42-Ca2+Mg2+ 续表 1-1 含水层 所处 层位 含水 层厚 含水层 岩性 含水性 水质特
16、征 编号 名称 奥陶系灰岩 含水层组 奥陶系统 马家沟组 420 石灰岩 极强 HCO3-Ca2+Mg2+ 1）直接充水含水层组 （ 1）第 含水层组（ 9 煤层砂岩含水层组） 本含水层组位于 9 煤层以下 4 m，层厚约 60 m，岩性以中砂岩为主，岩石裂隙发育，单位涌水量 0.0030.627 L/s.m，渗透系数 0.014.704 m/d，矿化度0.3120.547 g/L，上部水质为重碳酸 钠 钙型，下部为重碳酸 硫酸 钙 钠型。 （ 2）第 含水层组（ 7 煤层顶板含水层组） 本含水层组位于 7 煤层以上 3 m，厚约 30 m，岩性以中细砂岩为主，单位涌水量 0.010.286
17、L/s.m，渗透系数 0.11518.063 m/d，矿化度 0.5050.297 g/L，水质为重碳酸 钙 镁型。 2）矿井间接充水含水层组 （ 1）第 含水层组 (奥陶系灰岩含水层组 ) 本含水层组为奥陶系中统马家沟组，岩性为灰 灰白色厚层状灰岩，含水层平均厚度 420 m，浅部岩溶、裂隙极发育。单位涌水量最大 72 L/s.m，渗透系数最大 167.73 m/d，富水性极强，矿化度 0.1660.347 g/L，水质为重碳酸 钙 镁型。 （ 2）第 含水层组 (唐山灰岩含水层组 ) 本含水层组位于奥陶系灰岩以上 65 m，灰岩厚 1.466.14 m，单位涌水量为0.025 L/s.m，
18、渗透系数 2.59 m/d，富水性中等，水质为重碳酸 硫酸 钙 镁型。 （ 3）第 含水层 组（古冶组砂岩含水层组） 开滦吕家坨 4.0Mt a 新井课程设计 第 5 页 共 34 页 本含水层组位于 A 层以上，厚约 130 m，岩性以砂岩为主，局部含砾，富水性中等。 （ 4）第 含水层组（冲积层含水层组） 本含水层组由卵石、粗砂、中砂、细砂组成，卵石粒径 2050 mm，磨圆度中等。此含水层平均厚度 34 m，单位涌水量 0.1033.68 L/s.m，渗透系数0.7510.66 m/d，富水性中等，上部水质为重碳酸 氯 钙 镁型，下部为重碳酸 钙 镁型。 1.2.4 地温 据详查勘探资料
19、，本区地温梯度为 0.94 /100 m，横温带在 50 100 m左右，地温变化 范围在 11.50 17.00 之间，属地温正常区。 1.3 煤层特征 1.3.1 煤层埋藏条件 井田 平均走向长约 11 km， 倾斜宽平均约 6.4 km，面积 70.9 km2。 煤层倾角一般为 3 15，平均倾角 8.2。 1.3.2 煤层群特征 吕家坨井田主要开采煤层有 4 层，即二迭系下统大苗庄组的 5、 7、 8、 9 煤层，其中 8、 9 煤层为本矿井设计的可采煤层。各煤层的厚度、层间距及其变化规律见表 1-2。 表 1-2 可采煤层特征表 煤 层 厚 度、倾 角、 结 构、间 距 煤层名称 煤
20、厚 (m) 倾角 结构 层间 距 (m) Km r 稳定性 8 平均 最小 -最大 3.96 3.5 4.3 8.2 3 14 简单 结构 1.0 19.4 稳定 11.28 7.51 18.24 9 平均 最小 -最大 1.12 0.9 1.5 8.2 3 14 复杂 结构 1.0 11.8 稳定 表 1-3 煤层肉眼鉴别特征和结构特征一览表 煤 肉眼鉴别特征 煤 层 结 构 变化情况 开滦吕家坨 4.0Mt a 新井课程设计 第 6 页 共 34 页 层 类 型 夹石 层数 夹石 厚度 夹石 岩性 对回采的影响 煤 层 深黑色，具光亮的玻璃光泽；以亮煤为主，次为镜煤和暗煤，条带状构造，硬度
21、中等。 简 单 一 般 无 一般不含夹石，但在二采四中区域常含一层 0.05m 的炭质泥岩 煤 层 黑色，具十分光亮的玻璃光泽，以亮煤和镜煤为主，条带状、透镜状及层状构造，硬度中等 复 杂 0-2 0.1 0.3 炭质泥岩或粉砂岩 随煤一起采出，增加原煤灰份，夹石较厚时，回采难度加大。 一般含一层夹石，而且较为稳定，仅局部为两层，且间距较近 1.3.3 煤层的围岩性质 1） 8 煤层为全区可采煤层，煤厚一般变化在 3.5 4.3 之间，井田北部边界附近煤层较薄， 3.5 3.9 m，其中 28、 63 孔分别为 3.5 m和 3.8 m。在此区域，煤层顶板多为中砂岩或粗砂岩，分析可能受冲刷作用的影响，使煤层厚度变薄。在吕家坨背斜浅部及深部煤层厚度较大，一般在 3.9m以上。 2） 9 煤层基本为全区可采煤层，在井田南部边界区域，煤厚多在 1.0 m以上，个别地点不可采；井田的东北部煤层较厚，大多在 1.3 m 以上，个别地点可达 1.8 m；其余区域煤层厚度一般变化在 1.5 2.5 m之间。 9 煤层的突出特点是底 鼓现象较多，常形成长约 50 m宽不足 20 m的底鼓区。（地质柱状图见图 1-2）
