采矿工程毕业设计（论文）-赵庄四矿3.0Mta新井初步设计.doc

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1、中文题目：赵庄四矿 3.0Mt/a 新井初步设计 外文题目：THE NEW SHAFT DESIGN OF ZHAOZHUANG NO.4 MINE(3.0MT/A) 毕业设计（论文）共 126 页（其中：外文文献及译文 19 页） 图纸共 4 张 完成日期 2012 年 6 月 答辩日期 2012 年 6 月 王在龙：赵庄四矿 3.0Mt/a 新井设计 摘要 赵庄四矿拥有四层可采煤层，煤层和煤厚分别是 2#(5)、3#(5)、8#(2.5)、15#(4.5)。煤 层南北走向约为 4100m，东西倾向约为 3700m，井田面积约为 15km2。平均倾角为 6 度。 工业储量为 3.59 亿 t

2、，设计储量为 3.42 亿 t，可采储量为 2.35 亿 t。本设计从矿井的开拓、 开采、运输、通风、提升及工作面的采煤方法等各个环节进行了详细的叙述，设计严格 遵守设计规范和煤矿安全规程 ，整个矿井采用了先进的皮带运输，提高了运输能 力，为矿井的增产打下了良好的运输基础。采煤方法采用走向长壁综合机械化采煤方法。 工作面支护方式为液压支架支护方式，端头支护采用端头支架。本设计采用立井单水平 上下山开拓，主井采用箕斗提升，副井采用罐笼提升，大巷采用集中布置。通风方式为 中央并列式。本次设计是赵庄四矿新井设计，地质资料都是在实习矿上搜集的，在指导 教师的指导下，并合理运用平时及课堂上积累的知识，查

3、找有关资料和文献，力求设计 出一个高产、高效、安全的现代化矿井。 关键词：煤矿开采；开拓布置；运输；开采方式；通风 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） I Abstract Zhaozhuang mine has a four-story coal layer, coal seams and coal thickness, 2 (5), 3 (5), 8 (2.5), 15 # (4.5). Seam north-south is about 4100m, something tendency of about 3700m, Ida area of approximately 15km2. Th

4、e average inclination of 6 degrees. Industrial reserves of 359 million tons, the design reserves of 342 million tons, recoverable reserves of 235 million tons. The design from all aspects of mine development, mining, transport, ventilation, upgrade and face mining methods were described in detail, d

5、esigned in strict compliance with design specifications and the Coal Mine Safety Regulations “, the entire mine employs advanced belt transportation, increasing the transport capacity of the yield of the mines laid a good transport infrastructure. Mining Longwall mechanized mining method. Face suppo

6、rt for hydraulic support to end support to end bracket. This design uses a vertical shaft single-level down to open up the main shaft skip hoisting, auxiliary shaft cage hoisting the roadway centralized layout. Ventilation for the central parallel. This design is zhaozhuang four mine design of new w

7、ells, and geological data are collected in the practice mine, under the guidance of the instructor, and rational use of the knowledge accumulated in the usual class, find the relevant information and documentation, and strive to design a high-yield, efficient, safe, modern mine. Key words: Coal mini

8、ng; Development arrangement; Transport; Mining methods; Ventilation 王在龙：赵庄四矿 3.0Mt/a 新井设计 II 目录 前言.1 1 井田概况及地质特征2 1.1 井田位置、范围和交通条件.2 1.1.1 井田位置和范围.2 1.1.2 交通条件.2 1.2 自然地理.2 1.2.1 地形地貌.2 1.2.2 水系.3 1.2.3 气象.3 1.2.4 地震.3 1.3 井田内及周边煤矿.3 1.4 矿井地质.4 1.5 煤层质量及煤层特征.5 1.5.1 煤层.5 1.5.2 煤质.6 1.6 瓦斯、煤尘和煤的自燃8 1

9、.6.1 瓦斯.8 1.6.2 煤尘爆炸危险性.10 1.6.3 煤的自燃倾向性.10 1.6.4 地温地压.10 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） III 2 井田境界及储量.11 2.1 井田境界.11 2.1.1 井田境界.11 2.1.2 边界煤柱留设.11 2.1.3 论述所定边界的合理性.11 2.2 井田的储量.12 2.1.1 井田储量的计算原则7.12 2.2.2 井田的工业储量.12 2.2.3 矿井的设计储量.13 2.2.4 矿井的设计可采储量13 3 矿井设计生产能力及服务年限及一般工作制度.15 3.1 矿井年产量及服务年限.15 3.1.1 矿井年产量.15 3.

10、1.2 矿井的服务年限.16 3.1.3 矿井的增产期和减产期，产量增加的可能性.16 3.2 矿井的一般工作制度.17 4 井田开拓.18 4.1 井筒形式及井筒位置的确定.18 4.1.1 确定开拓方式的主要依据.18 4.1.2 开拓方式的确定原则18 3 4.1.3 井筒形式的选择.19 4.1.4 井筒数目的确定19 王在龙：赵庄四矿 3.0Mt/a 新井设计 IV 4.1.5 井筒位置的确定.19 4.2 开采水平的设计.23 4.2.1 水平划分的原则23 2 4.2.2 水平划分的依据23 3 4.2.3 水平高度的确定24 4.2.4 设计水平储量及服务年限25 4.2.5

11、大巷位置26 3 4.2.6 大巷的数目.26 4.2.7 大巷运输方式.26 4.2.8 大巷的用途及规格.27 4.3 盘区划分及开采顺序.29 4.3.1 盘区形式及尺寸的确定.29 4.3.2 盘区划分的合理性.30 4.3.3 开采顺序.31 4.4 开采水平、回风水平及井底车场.32 4.4.1 开采水平和回风水平.32 4.4.2 井底车场形式、线路布置及通过能力.32 4.4.3 硐室位置、规格尺寸及支护方式.33 4.4.4 井底车场工程量36 4.5 开拓系统综述.36 4.5.1 系统概况.36 4.5.2 开拓系统中的井巷系统.36 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） V

12、 4.5.3 通风系统.36 4.5.4 运输系统.36 4.6 移交生产时井巷的开拓位置、初期工程量37 5 盘区巷道布置.38 5.1 设计盘区的地质概况及煤层特征38 5.1.1 盘区在矿井中的位置及界限.38 5.1.2 邻区开采情况、煤层的赋存情况.38 5.1.3 盘区范围及工业储量.38 5.1.4 盘区生产能力及服务年限.39 5.2 盘区形式.40 5.2.1 采区形式的确定.40 5.2.2 盘区形式、主要大巷的数目、位置及用途.40 5.3 盘区区段划分、盘区巷道布置.40 5.4 盘区车场及硐室.41 5.4.1 盘区车场.41 5.4.2 采区硐室.41 5.5 采区

13、生产系统.41 5.5.1 采准系统.41 5.5.2 通风系统.42 5.5.3 运输系统.42 5.5.4 排水系统.42 5.6 盘区开采顺序.42 王在龙：赵庄四矿 3.0Mt/a 新井设计 VI 5.7 盘区巷道断面尺寸，支护方式，盘区准备工程量.43 5.8 盘区的巷道掘进率、采区回采率.45 5.8.1 盘区的巷道掘进率45 5.8.2 盘区回采率.46 6 采煤方法.48 6.1 采煤方法的选择.48 6.1.1 选择采煤方法一般应遵循的原则：48 6.1.2 选择采煤方法的影响因素.48 6.1.3 选择的要求.48 6.1.4 采煤方法的确定.49 6.2 主采层的煤层赋存

14、条件、煤层结构及围岩条件.49 6.3 工作面长度的确定49 6.3.1 按通风能力条件校验.49 6.3.2 按采煤机能力校核工作面长度.50 6.3.3 按刮板输送机能力校验工作面长度.51 6.4 采煤机械的选择和回采工艺的确定.51 6.4.1 采煤机械的选择.51 6.4.2 回采工艺的确定.53 6.4.3 工作面布置56 6.5 循环方式的选择及循环图表的编制.56 6.5.1 循环方式的确定56 6.5.2 循环图表的编制.57 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） VII 6.5.3 工人出勤表.57 6.5.4 机电设备.58 6.5.5 技术经济指标59 7 建井工期及开采计

15、划.61 7.1 建井工期及施工组织设计61 7.1.1 施工队伍的人员配备.61 7.1.2 建井工程量.61 17 7.1.3 井巷施工的机械化程度及施工速度.63 7.1.4 工程排队及施工组织排队.64 7.1.5 建井工期及工程排队64 7.2 开采计划.65 7.2.1 开采顺序.65 7.2.2 开采计划.65 8 矿井通风.67 8.1 概述.67 8.2 矿井通风方式与通风系统的选择8.67 8.2.1 通风方式的选择.68 8.2.2 通风方法的选择68 9 8.3 总风量的计算与风量分配.69 8.3.1 矿井总通风量的计算.69 8.3.2 回采工作面所需风量总和Qc计

16、算.69 8.3.3 掘进工作面所需风量总和Qj 计算71 王在龙：赵庄四矿 3.0Mt/a 新井设计 VIII 8.3.4 硐室所需风量总和Qd计算72 8.3.5 其他地点所需风量 Qq计算73 8.3.6 矿井总风量 Q 计算.73 8.3.7 风量的分配73 1 8.4 矿井总风压及等积孔的计算.74 8.4.1 计算的原则.74 8.4.2 计算的方法.74 8.4.3 计算等积孔.75 8.4.4 矿井通风容易、困难时期工作面.75 8.5 通风设备的选择.79 8.5.1 对矿井主要通风设备的要求.79 8.5.2 矿井主要扇风机的选型计算.79 8.5.3 电动机选择.80 8

17、.5.4 总耗电量及吨煤耗电量.81 8.6 矿井灾害防治综述.81 8.6.1 井底火灾及煤层自然发火的防治措施9.81 8.6.2 预防煤尘爆炸措施.82 8.6.3 预防瓦斯爆炸的措施.82 8.6.4 防水.82 8.6.5 避灾路线.83 9 矿井运输与提升.84 9.1 概述.84 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） IX 9.2 盘区运输设备的选择.84 9.2.1 盘区平巷皮带的选择84 9.2.2 轨道辅助运输的选择.85 9.2.3 工作面刮板输送机的选择.85 9.2.4 运输平巷转载机和皮带机选择.86 9.3 主要巷道运输设备的选择.86 9.4 提升.87 9.4.1

18、 选型的一般原则.87 11 9.4.2 主井提升设备的选择.88 9.4.3 副井提升.90 10 矿井排水.93 10.1 矿井涌水.93 10.1.1 概述.93 10.1.2 矿山技术条件93 10.1.3 矿井排水系统.93 10.2 排水设备的选择.94 10.2.1 选择水泵.94 10.2.2 水泵的选择.94 10.2.3 管路铺设.96 10.3 水泵房的设计.96 10.3.1 水泵房的设计要求.96 10.3.2 水泵房规格尺寸的计算.96 王在龙：赵庄四矿 3.0Mt/a 新井设计 X 10.4 水仓设计 .97 10.4.1 概述.97 10.4.2 水仓容量及尺寸

19、.98 10.4.3 水仓清理方式.98 11 技术经济指标.100 11.1 全矿人员编制.100 11.2 劳动生产率.101 11.2.1 采煤工效 n1.101 11.2.2 井下工效 n2.101 11.2.3 生产工人效率 n3.101 11.2.4 全员效率 n4.101 11.3 成本.101 11.3.1 工作面成本.101 11.3.2 盘区工作面成本.103 11.4 全矿技术经济指标.103 结论.105 致谢.106 参考文献.107 附录 A.108 附录 B .117 王在龙：赵庄四矿 3.0Mt/a 新井设计 0 前言 煤炭工业的粮食，它推动了人类工业文明的发展

20、。但煤炭是不可再生的宝贵资 源，我国虽为万亿吨以上储量的第三富煤大国，但人均资源仅为世界人均资源的一半。 因此，要合理开采、综合利用煤炭资源，提高煤炭资源的采出率，提高经济效益。 采煤方法和工艺的进步和完善始终是采矿学科发展的主题。现代采煤工艺的发展方 向是高产、高效、高安全性和高可靠性，基本途径是使采煤技术与现代高新技术相结合， 研究开发强力、高效、安全、可靠、耐用、智能化的采煤设备和生产监控系统，改进和 完善采煤工艺。在发展现代采煤工艺的同时，继续发展多层次、多样化的采煤工艺，建 立具有中国特色的采煤工艺理论。 辽宁工程技术大学的矿物资源工程就是一门针对矿物资源开发、开采、利用以及其 原理

21、、设计等诸多方面开设的一个专业，这门专业所学的知识包括了煤炭生产的各个环 节。而毕业设计是学生锻炼自己动手操作和理论相结合的重要环节，学生通过设计能够 全面系统的运用和巩固所学的知识，掌握矿井设计的方法、步骤及内容，培养自己的实 事求是、理论联系实际的工作作风和严禁的工作态度，培养自己的科学研究能力，提高 了编写技术文件和运算的能力，同时也提高了计算机应用能力及其他方面的能力。 本设计是赵庄四矿 3.0Mt/a 新井设计在所收集地质材料的前提下，由指导教师给予 指导，本设计力求追赶先进的采矿理论，讲究开拓创新，并运用在课堂上所学知识，以 及各参考书中的规定和事例进行的。力求设计出一个高产、高效

22、、安全的现代化矿井。 本设计说明书从矿井的开拓、开采、运输、通风、提升及工作面的采煤方法等各个环节 进行了详细的叙述，并在很多处进行了技术和经济比较，完成了毕业设计要求的全部内 容。同时说明书中要求图文并茂，使设计的内容更容易被理解、接受。 由于个人能力有限及其他原因，本设计中可能存在诸多不妥之处,请老师提出指正。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 1 1 1 井田概况及地质特征井田概况及地质特征 1.11.1 井田位置、范围和交通条件井田位置、范围和交通条件 1.1.11.1.1 井田位置和范围井田位置和范围 赵庄四矿位于高平市西北 17km 处，行政区划隶属高平市寺庄镇管辖。井田地理坐标

23、范围为东经 112 44 54.4 112 50 51.9 ，北纬 35 51 02 .435 55 1.7 。根据中华人民共和国国土资源部 2011 年 3 月核发的第 C1000002009051120015391 号采矿许可证，井田批准开采山西组 2 号、3 号、8 号和 15 号 煤层，批准井田面积 15km2，生产规模为 3.00Mt/a。 井田东西长 4.1km，南北宽 3.7 km，面积 15 km2。 1.1.21.1.2 交通条件交通条件 井田东南距高平市 17km，太（原）焦（作）铁路和 207 国道从井田东侧通过，长 (治)晋(城)二级公路和长(治)晋(城)高速公路从井田

24、东侧约 20 km 处通过。井田北距太 焦铁路赵庄车站 3.3km，南距西阳车站 4.7km，该矿工业广场与附近干线公路和铁路间 均有柏油公路连接，由井田经铁路、公路向北可达长治、太原，向南可通晋城、焦作， 然后通往全国各地，交通运输便利。 1.21.2 自然地理自然地理 1.2.11.2.1 地形地貌地形地貌 本井田位于太行山南段西缘，沁水煤田之东缘，地貌形态属于丹河流域侵蚀中低山 区，井田东部为开阔的丹河河床，中西部为中低山和黄土梁、峁，总的地势为西高东低， 地形最高点位于西南部山顶，标高 1310.66m，最低点为东部丹河河床，标高 878.00m， 最大相对高差 432.66m。 王在

25、龙：赵庄四矿 3.0Mt/a 新井设计 2 1.2.21.2.2 水系水系 丹河为井田及附近主要河流，在井田东部边界处由北向南流过，属黄河流域沁河水 系丹河支流。丹河河水流量受季节性影响较大，旱季水量较小，雨季水量增大。其观测 流量 0.00415m3/s(1998 年 6 月 30 日)1.4088m3/s(1998 年 7 月 22 日)，历史最高洪水位为 890.30m。 另外，井田内还发育有三条较大沟谷，由东向西依次为冯家村沟，釜山村沟和海则 沟。其中，东部冯家沟村由西北向东南穿越井田东部，平时干涸无水，仅雨季有短暂洪 水排泄，向东排入丹河。中部釜山村沟由西北向东南穿越井田中部，属季节

26、性河流，平 时有微小流水，雨季汇集洪水后水量猛增，向东南流出井田汇入丹河。东河道中段釜山 村西建有一处水库釜山水库，水库常年储水，为井田最大地表水体。井田西部海则沟 由东北向西南穿越井田西北部，向西南汇入沁河，属季节性河流，平时有细小流水，雨 季汇集洪水后水量增大。 1.2.31.2.3 气象气象 本区属大陆性气候。据晋城市气象站观测资料：年平均气温为 10.88，最高气温为 38.6，最低气温为-22.8；年降水量为 292.01008.8mm， 69 月份降水量占全年的 70%；年平均蒸发量为 1009.6mm，干旱指数为 1.58,属半湿润区；该区夏季多东南风，冬 季多西北风，最大风速十

27、级。一般为 34 级；全年无霜期 180d 左右，每年 11 月至次年 3 月为结冰期，冻土深度一般为 0.300.43m。 1.2.41.2.4 地震地震 据历史记载，高平市先后曾发生过大小地震 42 次，其中 45 级具有破坏性地震 8 次。据中华人民共和国建筑抗震设计规范 （GB500112010） ， 本区属 6 度区，基本 地震加速度值 0.05g。 1.31.3 井田内及周边煤矿井田内及周边煤矿 据调查，赵庄井田内没有其他小煤矿开采，但在井田周边则分布有五个生产煤矿， 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 3 分别为北部长平煤矿、东部望云煤矿和东南部伯方煤矿、高良煤矿及王报煤矿。 （1

28、） 长平矿：位于本井田北侧，为山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司下属大 型矿井，现开采 3 号煤层，矿井生产能力 300 万 t/a。现开采范围在井田北部，据 2008 年 矿井瓦斯等级鉴定结果，CH4 相对涌出量为 6.59m3/t，CO2 相对涌出量为 1.38 m3/t，属低 瓦斯矿井，该矿现采区相距本井田较远，其开采情况对本矿生产无影响。 （2） 望云煤矿：位于本井田东侧 2km 处，为晋城兰花集团下属企业。该矿于 1960 年投产，采用斜井开拓，开采 2、3 号煤层，矿井生产能力 45 万 t/a，采煤方法为走向长 壁式，该矿西部以 色头大断层为界，与本井田间隔 2km，其开采情况对

29、本矿生产无影响。 （3） 伯方煤矿：位于本井田东南侧，为晋城兰花集团下属企业。 该矿采用斜井开拓，开采 2、3 号煤层。矿井生产能力 45 万 t/a，采煤方法为走向长 壁式，现开采范围在其井田南部，对本矿生产目前无影响。 （4） 王报煤矿：位于本井田东南侧，属村办企业，1999 年投产，开采 3 号煤层， 矿井生产能力 9 万 t/a，该矿边界与本井田相距约 1km，其开采对本矿生产影响不大。 （5） 高良煤矿：位于本井田东南侧，为高平二轻局开办煤矿。1985 年建矿，2006 年投产，开采 3 号煤层，矿井生产能力 60 万 t/a。该矿边界与本井田相距约 300m。一般 情况，其开采不会

30、对本矿生产造成大的影响。 如上所述，本井田周边煤矿大都与本矿有一定间距，而北侧长平矿现采区在井田北 部，目前相邻煤矿尚未对本矿生产造成不利影响。但为了安全起见，该矿今后在边界处 开采时仍需对相邻煤矿开采情况进行认真调查了解，以防发生透水等突发事故。 1.41.4 矿井地质矿井地质 赵庄四矿位于晋获褶断带南部西侧，沁水盆地南缘，井田构造形态与区域构造密切 相关。根据井田地表基岩出露情况和钻孔、巷道揭露及三维地震勘探、地面物探资料， 井田地层总体为走向北北东，倾向北西西的单斜构造，地层倾角 2-9，局部受构造应 力影响，发育有次一级的波状起伏，表现为宽缓的中小型背斜和向斜，并伴生有少量的 小型断层

31、和陷落柱。 王在龙：赵庄四矿 3.0Mt/a 新井设计 4 1.51.5 煤层质量及煤层特征煤层质量及煤层特征 1.5.11.5.1 煤层煤层 1.5.1.1. 可采煤层 本井田内主要可采煤层有山西组 3 号煤层及太原组 15 号煤层。局部可采煤层有山西 组 2 号煤层及太原组 8 号煤层。现分述如下： （1） 2 号煤层 位于山西组中上部，上距 K8 砂岩 10.74-28.32m，平均 17.25m，下距 3 号煤层 9.40- 25.69m，平均 20.68m，煤层厚度 0-3.02m，平均 0.71m，含 0-2 层夹矸，结构简单。为不 稳定的局部可采煤层。可采地段主要为井田东部，另在

32、井田西部 3201 号孔和长补 53 号 孔处分布小片可采区。其顶板主要是泥岩、砂质泥岩、粉砂岩，局部为细中粒砂岩。底 板为泥岩、砂质泥岩，局部为炭质泥岩或粉砂岩，个别点为细、中粒砂岩。 （2） 3 号煤层 位于山西组下部，上距 K8 砂岩 30.30-46.07m，平均 38.86m；下距 K7 砂岩 5.63- 11.81m，平均 8.97m。据以往勘探资料结合井田内井下巷道见煤点资料，煤层厚度 4.56- 6.83m，平均厚 5.00m，属全区稳定的全区可采煤层。该煤层含泥岩、炭质泥岩夹矸 0-3 层，结构简单较简单，以距顶板约 0.50m 左右和距底板约 1.00m 左右的两层较为稳定

33、 (厚度 0.10-0.30m)。顶板主要是泥岩、砂质泥岩、次为粉砂岩，局部为中、细粒砂岩或粉 砂岩。底板为黑色泥岩、砂质泥岩，深灰色粉砂岩。 （3） 8 号煤层 上距 K5 石灰岩 5.15-10.80m，平均 8.51m，煤厚 2.5m。属稳定的可采煤层。可采地 段为井田东部 2202、2702 号孔附近和井田西部 2605、2805、长补 14 号孔附近。煤层结 构简单，夹 0-2 层泥岩夹石，厚 0-0.30m。顶板一般为泥岩、砂质泥岩、偶见石灰岩。底 板多为泥岩、砂质泥岩、次为粉砂岩和细、中粒砂岩。 （4） 15 号煤层 上距 K2 石灰岩平均 0-2.70m，平均 0.60m。煤层

34、厚度 2.20-6.41m，平均 4.18m。煤层 稳定、厚度较大，厚度变异系数 18%，可采系数 1。为全区可采煤层。结构简单-复杂， 含 0-5 层夹矸。顶板一般为泥岩、钙质泥岩、泥质灰岩。老顶为 K2 石灰岩。底板主要为 泥岩。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 5 1.5.1.2. 煤层对比 （1）. 对比方法及依据 本次主要采用的是标志层及层间距法，特殊层段辅以物性特征，结合岩性组合规律， 沉积环境分析、古生物等予以合理解释。 （2） 各煤层对比标志 2 号煤层：位于 K8 砂岩至 3 号煤层之间的两套砂岩之间，上距 1 号煤层 14.53- 19.16m，平均 17.00m；下距

35、3 号煤层 9.40-25.69m，平均 20.68m。顶、底板多为灰黑色粉 砂岩、泥岩。层位稳定、厚度不稳定。 3 号煤层：位于山西组下部，以煤层本身厚度大、结构简单-中等，层位和厚度稳定。 容易区别于其它煤层。 8 号煤层：位于 K5 石灰岩下 5.15-10.80m，平均 8.51m。层位较稳定、厚度不稳定。 上距 3 号煤层 43.14-51.88m，平均 45.37m。 15 号煤层：上距 K2 石灰岩 0.67-2.75m，平均 1.46m。厚度大而稳定。上距 3 号煤层 54.03-80.47m，平均 65.12m。 1.5.21.5.2 煤质煤质 1.5.2.1煤的物理性质和煤

36、岩特征 （1） 煤的物理性质及宏观煤岩类型 2 号煤层为黑色，玻璃金刚光泽，断口参差状贝壳状，内生裂隙不太发育。 以亮煤为主，暗煤次之，少量镜煤。区段状结构，层状构造，属半亮光亮型煤。 3 号煤层为黑色、条痕为黑色，参差状及贝壳状断口，玻璃金刚光泽，内生 裂隙较发育。以亮煤为主、暗煤次之，夹镜煤区段。细中区段状结构，层状构造。属 半亮光亮型煤。 8 号煤层为黑色，条痕亦是黑色，断口参差状贝壳状，玻璃金刚光泽，以亮 煤为主，暗煤次之，夹镜煤区段，区段状结构，层状构造，属半亮光亮型煤。 15 号煤层为黑色、条痕黑色，参差状-及贝壳状断口，玻璃-金刚光泽。以亮煤为 主、暗煤次之，夹镜煤区段，细区段状

37、结构，见黄铁矿结核及散晶。属半亮-光亮型煤。 局部可见半暗煤。 王在龙：赵庄四矿 3.0Mt/a 新井设计 6 （2） 显微煤岩特征 在以往施工的 2803、2806、2605、2202、2203、2802、长补 16长补 21、长补 32 长补 40、长补 42、长补 45、长补 53长补 56、长补 58长补 61 号钻孔中进行采样 对 2、3、15 号煤层进行了显微煤岩鉴定： 2 号煤层：有机组分以镜质组为主，其次为惰质组，未见壳质组。无机组分：以 粘土类为主，其次为硫化铁类，硫酸盐类及氧化硅等。有机组中镜质组含量为 86.5%，惰 质组为 13.5%。无机组分中粘土矿物类为 10.7%

38、，硫化铁类，硫酸盐类和氧化硅均为 0.7%。 3 号煤层：有机组分以镜质组为主，其次为惰质组，壳质组未见。无机组分以粘 土类为主，其次为硫酸盐类，硫化铁类及氧化硅等。 有机组分中镜质组含量变化在 72.3-93.1%之间，惰质组含量 6.9-27.7%。 无机组分粘土矿物含量变化在 1.7-21.8%之间，多为分散状和浸染状粘土，部分充填 状，少见脉状方解石。 8 号煤层：有机组分以镜质组为主，其次为惰质组，壳质组未见。无机组分以粘 土矿物为主，次为硫化铁类及硫酸盐类。 有机组分中镜质组含量为 82.3%。惰质组为 17.7%。 无机组分中粘土矿物含量为 12.1%，硫化铁类为 1.0%。 1

39、5 号煤层：有机组分以镜质组为主，其次为惰质组，未见壳质组。无机组分以 粘土矿物为主，次为硫化铁类。 有机组分中镜质组含量变化为 63.1-87.5%，惰质组含量为 12.5-37.0%。 无机组分粘土矿物含量不高，其含量变化在 10.8-13.0%之间，常见有分散状和区段状 粘土，少量透镜状，有少量的黄铁矿结核。 （3） 变质阶段 井田内 2、3、8、15 号煤层镜质组最大反射率在 2.273-3.21%之间，根据镜质组最大 反射率（Romax）值可知，其变质程度属于贫煤-无烟煤阶段。 1.5.2.2工艺性能 （1） 煤灰成分分析 各煤层煤灰成分以酸性二氧化硅(SiO2)和三氧化二铝(Al2

40、O3)为主，其次为碱性三氧 化二铁(Fe2O3)、氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)等成份。3、8 号煤层煤灰熔融性软化温度 (ST)均大于 1250，属中等软化温度灰，15 号煤层煤灰熔融性软化温度(ST)为 1263 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 7 1500，属中等高软化温度灰。 （2） 煤的热稳定性 2 号煤层 Ts+6 为 66.80-67.20%，平均 67.0%，属较高热稳定性煤。 3 号煤层 Ts+6 为 59.60-85.27%,平均 72.64%,属中等热稳定性高热稳定性煤。 （3） 煤的可磨性 3 号煤层哈氏可磨性指数变化在 69-93 之间，属中等以上可磨性煤；15

41、 号煤层哈氏可 磨性指数为 65.5-66.2 之间，属中等可磨性煤。 （5） 煤的结渣性 经测定经测定，当鼓风强度为 0.3m/s 时，2 号煤层的结渣率为 5.6%，属中等结渣煤。 3 号煤的结渣率为 7.1-13.2%,平均 9.7%，属中等结渣煤。 （6） 煤的发热量 2 号煤层为中低热值特高热值煤，3 号煤层属中热值特高热值煤，8 号煤为中高 热值高热值煤，15 号煤层为中热值高热值煤。 1.5.2.3煤的风化和氧化 区内均为第四系黄土覆盖，地表无煤层露头，3、15 号煤层埋藏较深，从各项煤质化 验指标来年无明显变化，未发现风化和氧化现象。 1.5.2.4 煤类的确定及工业用途 按中

42、国煤炭分类国家标准(GB/T5751-2009)，煤类划分以浮煤挥发分为主要分类 指标，浮煤氢(Hdaf)含量为辅助指标划分煤类。井田内 2、3、15 号煤层主要为无烟煤 (WY03)，另在井田东北角 2202、2203 号孔 2 号煤层和 2203 号孔处 3 号煤层有少量贫煤。 2、3 号煤层灰分、硫分均低，除作动力用煤，还可作气化用煤、化工用煤、高炉喷 吹、电石炉等多种用途。8、15 号煤层硫分偏高，主要作动力用煤。 1.61.6 瓦斯、煤尘和煤的自燃瓦斯、煤尘和煤的自燃 1.6.11.6.1 瓦斯瓦斯 （1）矿井瓦斯 据山西省煤炭工业局晋煤瓦发2011464 号文件批复，赵庄四矿开采

43、3 号煤层，2010 王在龙：赵庄四矿 3.0Mt/a 新井设计 8 年度矿井瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定结果为瓦斯绝对涌出量为 13.73m3/min，相对涌 出量为 6.15 m3/t，二氧化碳绝对涌出量为 6.25 m3/min，相对涌出量为 2.80 m3/t。赵庄矿 井属于低瓦斯矿井。 （2）钻孔瓦斯 以往施工中用解吸法采取 2 号煤层瓦斯样 9 个，3 号煤层瓦斯样 26 个，15 号煤层瓦 斯样 10 个。15 号煤层甲烷平均含量高于 2、3 号煤层。2、3、15 号煤层瓦斯成分以甲烷、 氮气为主，二氧化碳、重烃微量。据现有资料，井田 2 号煤层瓦斯分带均属氮气-甲烷带。 3 号

44、煤层在 2601、2604、2606、2607、2803、2805、2903、3501、长补 19、长补 21、长 补 53、长补 57、长补 58 号孔地段为氮气-甲烷带，其余地段均属甲烷带。15 号煤层除 2601 号孔处为氮气-甲烷带外，其他地段均属甲烷带。 该矿现开采 3 号煤层，在井田东部已开采地段因煤层埋藏浅，瓦斯含量相对较低， 而在井田中西部埋藏深处，则局部地段瓦斯含量高，如井田中南部 2901 号孔处瓦斯含量 为 11.62ml/g，井田西北部 2806 号孔处为 11.86ml/g，长补 36 号孔处为 12.82ml/g，长补 40 号孔处为 12.39ml/g，长补 38

45、 号孔处为 15.64 ml/g。该矿在今后开采中应加强井下瓦斯 监测，防范瓦斯事故发生。 从 3 号煤层瓦斯含量分布情况看，虽然总体上呈现为中西部埋藏较深地形，瓦斯含 量明显高于东部埋藏较浅地形的特点，但通过 3 号煤层瓦斯含量等值线和 3 号煤层埋藏 深度等值线对照分析，除西北部埋藏最深的长补 38、长补 40 号孔，埋深分别为 784.29m 和 807.58m，瓦斯含量分别为 15.64ml/g 和 12.39ml/g,反映出煤层瓦斯含量随埋深增加而增 高的规律外，其他钻孔资料均未完全反映这一规律。如井田中南部 2901 号孔埋深为 484.87m，瓦斯含量却为 11.62 ml/g，

46、瓦斯含量明显高于西部埋藏较深（埋深均大于 500m）的大多钻孔的瓦斯含量（1.62-7.26 ml/g） ，没有完全反映出煤层埋深与瓦斯含量的 正相关关系，就目前资料分析，井田 3 号煤层瓦斯含量尚无明显的分布规律。 该矿目前在井田东部开采，开采地形属低瓦斯区，开采中应加强井下瓦斯监测和通 风工作，将来在西部高瓦斯区开采时，除进行正常的井下瓦斯监测和通风工作外，必要 时可采取向地表抽放瓦斯的安全措施，确保安全生产。 为了查清井田的 3 号煤层瓦斯含量分布规律，该矿于 2010 年 10 月与河南理工大学 联合对井田 3 号煤层瓦斯情况进行了详细研究。通过井田钻孔瓦斯测试资料和井下采掘 工作面实

47、测瓦斯资料的综合分析，采用分源预测法对井田未来回采工作面瓦斯涌出量进 行了预测，并对井田 3 号煤层瓦斯含量变化的影响因素进行了分析。根据本次工作研究 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 9 结论显示，井田 3 号煤层瓦斯含量总体呈现由东向西随煤层埋深增加瓦斯含量逐渐增大 的变化趋势，即东部井下巷道揭露范围瓦斯含量均在 5m3/t 以下；井田中部瓦斯含量渐变 为 5-8m3/t；井田西部则增大到 6.8 m3/t 以上。 对于前文所述钻孔瓦斯含量变化无规律情况，研究资料认为局部瓦斯含量异常变化 主要受小构造影响。在密闭性不好的断层、陷落柱等小构造附近，由于瓦斯易顺构造裂 隙逸散，故该孔瓦斯含量仅

48、为 0.34ml/g。而在局部煤层底板鼓凸或低凹形成短轴向背斜地 区，由于岩层受挤压变的致密，透气性差，宜于瓦斯聚集，从而形成局部高瓦斯区。总 之，本井田 3 号煤层总体呈现为瓦斯含量随埋藏深度增加而增大的变化规律，而局部瓦 斯含量异常变化时受小构造影响所致。 1.6.21.6.2 煤尘爆炸危险性煤尘爆炸危险性 该矿 2008 年在井下回风大巷及 1308 探巷采取 3 号煤层煤层煤样作煤尘爆炸性试验， 根据试验结果其火焰长度为 5mm，扑灭火焰岩粉量为 10-20%，煤尘有爆炸危险性。 2004 年和 2009 年补充勘探施工在深部 2902、2602、2805 号孔和长补 16-长补 20

49、、 长补 36-长补 42、长补 56、长补 58-长补 61 号孔采样对 2、3、15 号煤层采样作煤尘爆炸 性试验，根据试验结果，除其中长补 20 号孔 3 号煤层为：火焰长度 3mm，扑灭火焰岩粉 量为 10%，煤尘有爆炸性外，其余钻孔各煤层火焰长度均为 0mm，所试验 2、3、15 号煤 层均无煤尘爆炸危险性。 1.6.31.6.3 煤的自燃倾向煤的自燃倾向性性 根据本矿 2008 年在井下回风大巷及 1308 探巷采取 3 号煤层煤样进行煤的自燃趋势 试验。其吸氧量为 1.2679-1.3008cm3/g，自燃等级为类，按煤矿安全规程属不易自 燃煤层。 根据 2009 年补勘钻孔采样作煤的自燃趋势试验，2 号煤层吸氧量为 1.16cm3/g，自然 等级为类，属不易自然煤层。3 号煤层吸氧量为 0.73-1.41 cm3/g，自然等级均为类， 属不易自然煤层。 从上可知，井田内 2、3 号煤层均属不易自燃煤层。 王在龙：赵庄四矿 3.0Mt/a 新井设计 10 1