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1、 中 国 矿 业 大 学本科生毕业设计姓 名： 学 号： 学 院： 应用技术学院 专 业： 采矿工程 设计题目： 岱河煤矿1.2Mt/a新井设计 专 题： 残留煤复采技术 指导教师： 职 称： 讲师 2009 年 6 月 徐州中国矿业大学毕业设计任务书学院 应用技术学院 专业年级采矿05-3 学生姓名 任务下达日期： 2009 年 3月 8 日毕业设计日期： 2009 年 3 月 9日至 2009 年 6月 5 日毕业设计题目：岱河煤矿1.2Mt/a新井设计毕业设计专题题目：残留煤复采技术毕业设计主要内容和要求：主要内容分为一般部分、专题部分和英文翻译：分别为岱河煤矿1.2Mt/a新井设计，残
2、留煤复采技术，综放沿空巷道底板受力变形分析及底鼓力学原理。要求是在规定的时间内保质保量完成大纲要求的内容。全套图纸，加153893706院长签字： 指导教师签字： 摘 要本设计包括三个部分：一般部分、专题部分和翻译部分。一般部分为岱河矿1.2Mt/a新井设计。岱河煤矿位于安徽省淮北市东北面，交通便利。井田走向（东西）长约1.34.0km，倾向（南北）长约5.6km，井田总面积为19.16km2。主采煤层为5号煤，平均倾角为8.5，煤层平均总厚为4.64m。井田地质条件较为简单。井田工业储量为127.39Mt，矿井可采储量89.87Mt。矿井服务年限为53.49a，涌水量不大，矿井正常涌水量为1
3、13.66m3/h，最大涌水量为191.52m3/h。矿井瓦斯涌出量较低,为低瓦斯矿井。井田为双立井两水平开拓。大巷采用胶带运输机运煤，辅助运输采用无极绳连续运输，矿井通风方式为前期中央并列式通风，后期中央分列式通风。矿井年工作日为330d，工作制度为“三八”制。一般部分共包括10章：1.矿区概述及井田地质特征；2.井田境界和储量；3.矿井工作制度及设计生产能力、服务年限；4.井田开拓；5.准备方式-带区巷道布置；6.采煤方法；7.井下运输；8.矿井提升；9.矿井通风与安全技术；10.矿井基本技术经济指标。专题部分题目:残留煤复采技术翻译部分主要内容:综放沿空巷道底板受力变形分析及底鼓力学原理
4、英文题目为:Study of mechanical principle of floor heave of roadway driving along next goaf in fully mechanized sub-1evel caving face关键词：工业储量 ；立井开拓 ；工作制度 ；采煤方法 ；矿井通风ABSTRACTThis design includes of three parts: the general part, special subject part and translated part. The general part is a new design 1.2
5、Mt/a of daihe mine. Daihe mine lies in northeast of Huaibei of Anhui province. The traffic of road and railway is very convenience to the mine. The run of the minefield is 1.3-4.0km ,the width is about 5.6km，well farmland total area is 19.162.The five is the main coal seam, and its dip angle is 8.5
6、degree. The thickness of the mine is about 4.64m in all. The proved reserves of the minefield are 127.39Mts. The recoverable reserves are 89.87Mts.The service life of the mine is 53.49 years. The normal flow of the mine is113.66m3 percent hour and the max flow of the mine is 191.52 m3 percent hour.
7、The mineral well gas gushes the deal lower, for low gas mineral well.The well farmland is two level in shaft well to expand.The working system “three-eight” is used in the daihe mine. It produced 330d/a.This design includes ten chapters: 1.An outline of the mine field geology; 2.Boundary and the res
8、erves of mine; 3.The service life and working system of mine; 4.development engineering of coalfield; 5.The layout of banes; 6.The method used in coal mining; 7.Transportation of the underground; 8.The lifting of the mine; 9.The ventilation and the safety operation of the mine; 10.The basic economic
9、 and technical norms.Special subject parts of topics is the resources of mining technology abandoned coal pillar.Translation part of main contentses is Study of mechanical principle of floor heave of roadway driving along next goaf. English topic is: Study of mechanical principle of floor heave of r
10、oadway driving along next goaf in fully mechanized sub-1evel caving face.Keywords：industry reserve ;vertical shaft development ;labor system ;mining method ;ventilation of coal pits.目 录一般设计部分1 矿区概述及井田地质特征 11 矿区概述 111 交通位置 112 地形、地貌 113 气象及地震 114 地温 115 矿区经济概况 116 矿井电源、水源情况 12 井田地质特征 121 地层 122 地质构造
11、123 水文地质 124 勘探程度 13 煤层特征 131 煤层 132 煤层的围岩性质 133 煤质2 井田境界和储量 21 井田境界 211 井田范围 22 矿井开采储量 221 矿井地质资源储量 222 矿井工业资源储量计算 223 矿井可采储量计算3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 31 矿井工作制度 32 矿井设计生产能力及服务年限 321 确定依据 322 矿井设计生产能力 323 矿井服务年限 324 井型校核4 井田开拓 41 井田开拓的基本问题 411 确定井筒形式、数目、位置及坐标 412 工业场地的位置 413 开采水平的确定及采带区划分 414 主要开拓巷道 41
12、5 方案比较 42 矿井基本巷道 421 井筒 422 井底车场及硐室 423 主要开拓巷道5 准备方式带区巷道布置 51 煤层地质特征 511 带区位置 512 带区煤层特征 513 煤层顶底板岩石构造情况 514 水文地质 515 地质构造 516 地表情况 52 带区巷道布置及生产系统 521 带区准备方式的确定 522 带区巷道布置及生产系统 523 带区生产系统 524 带区内巷道掘进方法 525 带区生产能力及采出率 53 带区车场选型设计 531 带区车场的形式和线路布置 532 带区主要硐室布置6 采煤方法 61 采煤工艺方式 611 带区煤层特征及地质条件 612 确定采煤工
13、艺方式 613 回采工作面参数 614 回采工作面破煤、装煤方式 615 工作面采煤、运煤机械的选型 616 回采工作面支护方式与支架选型 617 各工艺过程注意事项 618 回采工作面吨煤成本 619 工作面劳动组织和作业循环图表 6110 采煤方法和回采工艺的分析和论证 62 回采巷道布置 621 采区巷道布置 622 回采巷道断面选择及其掘进方式7 井下运输 71 概述 711 矿井设计生产能力及工作制度 712 煤层及煤质 713 运输距离和货载量 714 矿井运输系统 72 带区运输设备选择 721 设备选型原则 722 带区运输设备选型及能力验算 73 大巷运输设备选择 731 胶
14、带大巷设备选择 732 辅助运输大巷设备选择 733 运输设备能力验算8 矿井提升 81 矿井提升概述 82 主副井提升 821 主井提升 822 副井提升设备选型9 矿井通风及安全 91 矿井通风系统的确定 911 矿井通风系统的基本要求 912 矿井通风方式的选择 913 矿井主扇工作方式选择 914 带区通风系统的要求 915 工作面通风方式的选择 916 工作面风流方向的选择 92 矿井风量计算 921 工作面所需风量的计算 922 掘进工作面需风量 923 硐室需风量 924 其它巷道所需风量 925 矿井总风量 926 风量分配 93 矿井阻力计算 931 矿井最大阻力路线和通风网
15、络图 932 矿井通风阻力计算 933 矿井通风总阻力 934 两个时期的矿井总风阻和总等积孔 94 选择矿井通风设备 941 选择主扇 942 电动机选型 943 对矿井主要通风设备的要求 95 安全灾害的预防措施 951 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施 952 预防井下火灾的措施 953 防水措施10 设计矿井基本技术经济指标专题部分1 概述 11 边角煤的成因 12 边角煤赋存特征 13 采区边角煤的特点 14 边角煤开采原则 15 边角煤开采方法 16 轻型放顶煤设备选择配套的原则2 旋转开采工作面的关键工艺技术 21 扇形区旋转开采回采工艺 22 液压支架的移架及支护方式 23 工作面循环
16、作业3 旋转开采巷道优化布置4 旋转式开采工作面矿压显现规律 41 矿压观测内容与方法 42 矿压观测数据分析5 旋转开采工作面特殊区域顶板控制 51 东平巷超前压力影响区顶板的支护控制 52 旋转开采工作面端头区顶板的控制6 一通三防 61 通风 62 煤尘防治 63 瓦斯防治 64 防灭火7 结论翻译部分 英文原文 中文译文参考文献致 谢 11112223377910101111 131314141515 181818181819 20202222222228283235 41414141414142424242434345464648 50505051525459616364667070
17、70 737373737374747478797981 83838384 8787878888899091919293949494959698100100100101104105106106106106108 111111111112113113 116121122123 124124 126126 128128130130134 136144151152一般部分第22页中国矿业大学2009届本科毕业设计1 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1 交通位置岱河煤矿所在行政区划，属安徽省淮北市杜集区管辖，其井田范围所占土地为杜集区高岳镇、矿山集镇、朔里镇辖区。岱河煤矿位于安徽省淮北市东
18、北4千米处，在杜集区区域之中，因西部靠近岱河而得名。北距江苏省徐州市50千米，南距安徽省宿州市50千米。岱河煤矿交通十分便利。铁路：向西1千米以矿区专用铁路与国铁符夹线相接，向北约45千米与陇海线相连，向南约23千米与津浦线相连。公路：向北10千米有连霍高速公路，向东15千米有京福高速公路。另外，矿区周围国道、省道等公路四通八达（见图1.1）。1.1.2 地形、地貌矿区均为45.0278.06米厚的第四系冲积层覆盖，构成一个西北部高，东南部低的较为宽阔的山间盆地平原。区内地形较为平坦，海拔高度一般在31.533.5米之间，相对高差一般不超过2米。矿区东西两侧皆为寒武、奥陶系灰岩，构成北东、南西
19、走向的低山丘陵，东部有白顶山、老鸦山等；西部有相山、陈蒋山等，海拔高度一般为100350米之间，这些小山为地下水和地表水的天然分水岭。区内流经的地表水系自西向东为岱河，岱河最高洪水位为+32.60m。随着矿井开采，地表塌陷，在矿井田工业广场南部、西南部形成面积较大的塌陷积水区，曾经积水常年不枯，后因建设用地，利用煤矸石充填进行改造。在井田其他地段也有较大开采塌陷区，多经地方政府改造成鱼塘、农田等。1.1.3 气象及地震（1）气温矿区为海洋大陆过渡性气候。夏季炎热多雨，冬季寒冷多风，年平均气温15左右，1月份最冷，最低气温零下1820，8月份最热，最高气温3542。（2）日照年平均日照时数232
20、5.7小时，年承受的太阳辐射总量为124.5千卡/平方米， 其中68月日照时数最多，12月最少。年平均蒸发量13009000毫米。年平均无霜期202天。（3）降水年平均降水量900毫米左右。降雨多集中在7月份，12月和1月降水量最小。每年68月为雨季，一般6月下旬开始，至8月结束。雨季平均降水量在450毫米左右，占全年的50以上，平均降雨天数37天，占全年降水天数的40。年平均于12月12日出现初雪，3月2日出现终雪，积雪最大厚度0.35米，初终雪日为80天，土壤冻土深0.30米。受雨季影响，降水呈两个特点，一是季节不均，二是年际变化大。夏季易暴雨成灾，冬季又易干旱，偏旱年份有增加的趋势。（4
21、）风向春、夏两季以东南风为主，冬季以北风为主。年平均风速为3.2米/秒，其中34月平均风速达3.7米/秒，9月平均风速最小，为2.4 米/秒。春末夏初常有干热风，最大风速为20米/秒。夏季时有暴风，最大风力9级，冬季可达6级。（5）地震资料 淮北矿区位于苏鲁豫皖交界地区，东有郯庐大断裂，北有秦岭纬构造带，南有宿南断裂。自公元179年以来，在淮北矿区内发生的地震以及邻省波及的中强地震有40余次。1973年9月22日11时53分，在濉溪县临涣发生里氏4.5级地震，震中居民有强烈震感，少部分土房轻度破坏。1983年11月7日5时9分，山东菏泽市与东明县交界处（距淮北市200千米）发生里氏5.9级地震
22、，波及淮北矿区。据全国地震烈度区域报告，淮北矿区大部分地区在6度范围内，东部少数地区在7度范围内。岱河煤矿地震烈度为6度，按7度设防。1.1.4 地温本矿区年平均地温15左右，恒温带深度30m左右，其恒温为15左右。本矿井属地温正常区，地温梯度小于3/100m，随着开采深度的增加，地温将随之升高。1.1.5 矿区经济概况本矿地处华东平原，地区经济发达，工农业基础好，对能源需求大，很有必要建设大中型矿井来满足本地区的需要。1.1.6 矿井电源、水源情况矿供电电源为马庄变电所3565、3567两个回路；供电电压为35千伏和6千伏；电力负荷5900千瓦。供电方式：地面变电所35千伏侧为全桥式结线，6
23、千伏侧为单母线分段式结线。高压电缆由井底中央变电所经大巷、采区上（下）山至采区变电所，经降压后的低电压，由低压电缆引向配电点、用电地点。图1.1 岱河煤矿交通图1.2 井田地质特征1.2.1 地层钻孔接露的本井田地层由老至新为石炭系、二叠系、第四系，其中石炭系、二叠系为本区含煤地层。如图1.2地质综合柱状图所示。(1)中石炭统本溪组（C2b）假整合于中奥陶统老虎山组灰岩之上，厚约22m。上部为厚约4m的灰白色隐晶质灰岩（13灰），中下部为厚约18m的灰绿、紫红色铁铝质泥岩。13灰的顶面为与太原组的分界面。灰岩中含海相化石：Fusulina cylindricaFusulinella bocki
24、(2)上石炭统太原组（C3t）整合于本溪组之上，厚约162m。其岩性主要为灰岩与煤、泥岩互层夹粉砂岩和砂岩，规律性明显。该组含灰岩12层，编号自上而下为112灰。一般厚度为24m。厚度在8m以上的有第3、4、5和12灰，12灰最厚达13.50m。1、2、3和12灰较为稳定。1灰平均厚2m，为本区的主要标志层之一（标志层）。富含海相化石：lophocrinophgllum Sp.Dictyodostus taiyuanensis（Gyabav）及海百合茎等；该组含薄煤层11层（井田内11个孔接露），个别煤层局部厚达0.95m，其余均为不稳定、不可采煤层。1灰（）灰岩层顶面为二叠系的分界面。(3)
25、下二叠统山西组（P11s）与下伏地层整合接触，平均厚107m。灰色砂质泥岩和灰色灰白色砂岩为主，夹泥岩。底部为厚10m左右的黑色砂质泥岩与下伏厚约21m的黑色泥岩连续沉积，其底面为与石炭系分界面。其上为细中粒砂岩，泥钙质胶结，见斜层理；中部以灰深灰色砂质泥岩夹条带砂岩及泥岩，泥岩中常见杂色团块及菱铁质鲕粒，富含植物化石；上部发育一层灰白色中粗粒含硕石英砂岩，钙质胶结。该组下部含6、7煤层。6、7煤层为薄煤层，仅有个别可采点。(4)下二叠统下石盒子组与山西组整合接触，平均241m。泥岩、粉砂岩为主，砂岩次之。底有一层厚约3m的浅灰灰白色铝质泥岩，致密块状，含菱铁鲕粒，层位稳定，为良好标志层之一（
26、标志层）。其底面现定为下伏山西组的分界面。中、上部以灰杂色泥岩为主，局部为灰白色砂岩和少量粉砂岩。该组含煤4层，自上而下依次为2、3、4、5煤层。2煤层局部可采点；3煤层一般具有23个分层，只有3、2煤层为不稳定的局部可采煤层；4煤层局部较稳定，为中厚煤层，浅部多与5煤层合并，深部逐渐分开，该煤层受岩浆侵蚀破坏严重，大部分不可采；5煤层为较稳定的厚煤层，仅有个别不可采点，为主要可采煤层之一。(5)二叠统上石盒子组与下伏地层整合接触，井田内揭露最大厚度为487m，主要为杂色和青灰色块状泥岩、粉砂岩和浅灰灰白色细中粗粒砂岩，局部含有菱铁鲕粒。底部为一层平均厚19m的灰白色中粗粒含砾砂岩，较为稳定，
27、是井田煤系地层标志层之一（标志层），其底面为上下石盒子组的分界面。该组含煤一层，编号为1煤层，为不稳定的局部可采薄煤层。(6)第四系与下伏地层不整合接触，厚19103m，平均厚65m。上部为棕红色、灰色粘土及砂质粘土；中部由粘土和粉砂组成，夹细砂、粉砂37层，厚2135m；下部为棕黄色、橘红色粘土夹砾石，平均厚约30m，分布稳定，为较好的隔水层。图1.2 地质综合柱状图1.2.2 地质构造井田的构造以褶曲为主，断裂构造为辅。区内主要褶曲有官庄向斜、马庄向斜等。主要断裂构造有丰沛断裂、宿北断裂、光武固镇断裂；夏邑固始断裂、丰涡断裂、大刘家断层，南坪断层、固镇长丰断裂，西寺坡断层等。本矿井内次级褶
28、曲较为发育，而断裂却相对较少。(1)褶曲1)官庄向斜位于井田南部，向斜轴在16线附近，枢纽向西南仰起、圈闭，轴向NE35，长约0.8km。向斜东翼倾角15；西翼倾角18。2)马庄向斜位于井田中北部，轴向N1020E，呈S形，为椭圆短轴向斜盆地，轴长约2,000m。盆地地层倾角西翼略陡，为22；东翼稍缓为17。盆底6煤层底板标高约-560m，控制可靠。(2)断层井田内历次勘探所揭露的落差大于10m的断层，已经查明的有3条，详见表1.1。(3)岩浆岩五层煤以层状岩床侵入为主。5煤层岩浆侵蚀区分东西两部分，22线以东为闪斜煌斑岩，最大厚度为18.29m。18线以西辉绿玢岩为主，最大厚度为4.33m。
29、表1.1 主要断层特征表断层名称断层性质走向倾向倾角()落差(m)延展长度(m)IF1正断层N1735E10712546835522IF2逆断层N40E27070802550426IF3正断层N35W130702025600IF4正断层N78W1504060800IF5正断层N75W20040631220IF6正断层N47E21535803625IF7正断层N40E17535757601.2.3 水文地质(1)含水层1）第四系孔隙含水组普遍存在于井田范围内，厚度4080m，一般60m，井田两翼厚，中间薄，含水段为流砂层，其厚度变化较大，一般611m，大部分呈透镜体状分化带发育有孔隙水，赋水性弱
30、，该组底部中粗粒砂岩稳定，赋水性相对较强，是本组含水段，单位涌水量0.04080.6831/s.m，渗透系数0.0131.933m/d，水质类型ClNaCa型。2）下石盒子组5煤裂隙含水组厚5070m，井田内属埋藏型，以裂隙发育的砂质泥岩、砂岩为含水层，含水层厚1.437.1m，平均14.5m，该含水组裂隙不发育，赋水性较弱，单位涌水量0.0008750.0787l/s.m，渗透系数0.01260.326m/d,呈承压转无压状态，其水位逐年下降，水质类型Na型。3）山西组6煤裂隙含水组上部以铝质泥岩为界，下部以K1灰岩为界，厚度102140m，平均120m，岩层裂隙发育不均，赋水性大小受裂隙发
31、育程度控制，总体而言赋水性较弱，单位涌水量0.00070.549l/s.m，渗透系数0.00250.817m/d，水质类型Na型。4）太原组岩溶裂隙含水组本组自灰岩下至本溪组，总厚度171203m，平均180m，以薄层灰岩和泥岩互层为主，包括本溪组在内共1214层灰岩，大部分地段13层，灰岩累厚69m，其中三、四、十一、十二灰厚度较大。可将本组分上、中、下三段，各段相对独立，水力联系不畅，仅在构造或沉积变薄处发生补给关系，中、下段因距可采煤层较远，故影响不大，未作详细水文地质工作，仅观测其水位动态。勘探时期资料后期资料：该组单位涌水量0.973l/s.m，渗透系数49.36m/d，水质类型Mg
32、型。5）奥灰岩溶裂隙含水组该层总厚度500m以上，含水层段以奥陶系中统的马家沟组为主，含水空间为溶蚀裂隙，溶洞次之，赋水性差别较大，单位涌水量0.0017.0l/s.m，水位峰值在11月份，区域水位标高+20m，枯水期56月份，水位标高+15m左右，水质类型-Ca-Mg型。含水层在井田内属埋藏型，东部为裸露型，主要赋水层位为奥陶系中统下部和下统上部灰岩，因距6煤200m以上，正常情况下对矿井无突水威胁，但由于局部构造发育，导致太灰于奥灰含水层沟通，从而使其成为间接充水水源。在煤系以外的隐伏区含水量大，是工矿企业和城市供水的主要水源。（2）隔水层1）第四系隔水层该层位于第四系底部，厚约1525m
33、，平均20m，岩性为土黄色粘土夹砾石层，具良好隔水性能，能有效隔绝地表水，第四系孔隙水与煤系含水层之间的水力联系。2）6煤底板隔水层该层位于6煤底板和灰岩顶板之间，由砂岩、砂页岩和泥岩组成，井田内普遍存在，层位稳定，厚2864m，其隔水性能受厚度、岩性组合、构造破坏程度和水头压力、矿压等因素综合控制，在一定程度上能有效防止太灰水的压裂扩容破坏。3）太灰中、上段之间隔水层太灰中、上段之间有一约40m的泥岩隔水层，该层对隔绝中、上段间水力联系起到很大作用，自然条件下中段水位比上段高1.52.5m，因此中、下段含水层是矿井突水的间接补给来源。4）本溪组隔水层在太灰与奥灰之间，本溪组底部有一厚约22m
34、的铁铝质泥岩，是太灰与奥灰的良好隔水层。(3)矿井涌水量：岱河煤矿为岩溶水矿床底板进水为主的水文地质极复杂类型，其水源主要为：第四系流砂层水，受大地补给影响，水量丰富但对矿井生产影响不大。煤系地层砂岩裂隙水及火成岩凝结水，特别是5煤顶板火成岩水，采掘过程中有淋水，突水出现。太原统灰岩水：太原统灰岩距5煤底板2560m，往往通过断层与奥陶系石灰岩发生联系。威胁矿井安全生产。矿井年平均涌水量为0.11125m/s。1.2.4 勘探程度地质勘探是325勘探队对闸河煤田进行钻探工作，研究整个闸河煤田，地质报告对煤层对比清楚，结果可靠，煤层结构、厚度、煤质牌号已查明，主要构造基本控制。本区勘探工作是在建
35、国初时期完成的，根据地质报告及地质资料的分析：(1)地质勘探线垂直煤层走向布置，勘探线间距及钻孔间距合理。(2)岱河矿田内高级储量比例合理，但深部钻孔稀疏，储量可靠程度较差。(3)水文地质条件复杂，涌水量受季节性气候影响，应长期作好水文地质工作。(4)瓦斯及风化带分布范围等资料的精确高，构造的控制程度好。(5)沿长深部钻孔密度，从整体看未见有大的地质构造变化，煤层较稳定，厚度变化不大。1.3 煤层特征1.3.1 煤层井田内含煤地层为石炭系太原组、二叠系山西组、下石盒子组和上石盒子组。其中下石盒子组含主要可采煤层5煤层。太原组含煤11层，但因不稳定或不可采而无经济价值。煤系地层总厚997m，含煤20层，平均煤厚14.3m,后煤系数为1.45,可采煤层为5煤层。5煤层为厚煤层且赋存稳定，为矿井主采煤层。5层煤厚05.26m，平均4.64m。煤层走向大致东西，