神源煤矿采区方案设计

★神源煤矿采区方案设计★西安科技大学能源学院采矿系☆慕鹏峰☆2010.121神源煤矿采区方案设计西安科技大学能源学院采矿系08级慕鹏峰★神源煤矿采区方案设计★西安科技大学能源学院采矿系☆慕鹏峰☆2010.122毕业设计指导教师评阅意见书★神源煤矿采区方案设计★西安科技大学能源学院采矿系☆慕鹏峰☆2010.123第一章采区地质概况1、采区概述该采区位于神源煤矿一水平的东翼，东以辅运大巷的护巷煤柱线为界，西以井田边界线为界，南以+1095等高线为界，北以西回风大巷煤柱线为界。采区平均走向长450米，倾斜长度为300米。采区面积13500平方米2、采区煤层及顶底板特征（1）可采煤层矿区内含煤地层为侏罗系中统延安组，共含可采煤层5层，从上而下编号依次为：3-1、4-2、4-3、4-4、5-2煤层。①3-1煤层3-1煤层仅残留在矿区西南角，其余大部分大面积火烧，厚度2.86～3.22米，平均3.02米。区内该煤层残留厚度稳定，结构简单，不含夹矸，属火烧残留、局部可采的煤层。煤层的底板标高为1120～1170米，埋深87～0米，距下部4-2煤层间距约39米。②4-2煤层在矿区西南部和南部边界，在矿区内大面积火烧。煤厚2.01～3.70米，平均2.2米：含一层厚度为0.16～0.20米厚的夹矸，属稳定型、局部可采的中厚煤层。底板标高为1070～1135米，埋深130～0米，距下部4-3煤层间距为15.67～21.4米，平均20米。③4-3煤层★神源煤矿采区方案设计★西安科技大学能源学院采矿系☆慕鹏峰☆2010.1244-3煤层基本全区分布，仅在矿区北部边界和中西部沟谷两侧部分因火烧缺失；不含夹矸，煤层厚度1.07～1.43米，平均1.19米，属稳定型大部可采的薄煤层。煤层底板1070～1089米，埋深22～176米，距下部4-4煤层间距13.5～15.59米，平均13米。④4-4煤层4-4煤层可采地段主要分布在中西部，其余地段因冲刷、火烧缺失和不可采。可采厚度0.80～1.02米，平均0.89米，属大部分可采的煤层。煤层底板标高1035～1090米，埋深167～0米，距下部5-2煤层间距33.31～41.11米，平均39米。⑤5-2煤层5-2煤层为矿区内的主要可采煤层，仅矿区东北角很小一部分火烧，基本全区分布。煤层厚度在2.47～5.29米，平均3.87米，不含或局部含一层夹矸，一般小于0.25米，属全区可采的稳定型厚煤层。底板标高995～1055米，埋深212～0米。（2）煤层顶底板的特征根据张家峁煤矿井田勘探资料分析，矿区内各煤层顶底板以粉砂岩为主，泥岩次之，局部为细粒砂岩，岩体较完整，属不稳定-较稳定型，局部为稳定型。总之，矿区地层沉积连续，无大的构造作用破坏，岩体较完整，岩体稳定性较好。★神源煤矿采区方案设计★西安科技大学能源学院采矿系☆慕鹏峰☆2010.1253、煤质、瓦斯、煤尘（1）煤质各煤层的水分的平均变化值在6.15～7.29%之间。原煤灰分除4-2为1.53%外，其他平均值变化在4.98～9.08%之间。原煤热量的评均值变化在33.35～37.28%之间。原煤全硫平均值变化在0.25～0.31%。原煤磷的平均值变化在0.005～0.069%之间（2）煤层的瓦斯、煤尘和自燃倾向性该采区内的煤层属低瓦斯。煤尘具有爆炸性。属易自燃煤层。4、水文地质条件主要含（隔）水层水文地质特征（1）第四系中更新统黄土裂隙、孔隙潜水含水层多分布于梁峁顶部，以离石组黄土占绝对优势，为浅黄色含粉砂质粘土、亚砂土，夹多层古土壤及钙质结核层，垂直节理发育，与下伏新近系红土层不整合接触。该层在黄土梁峁顶部，不含水。（2）新近系上新统保德组红土隔水层新近系上新统保德组红土隔水层于中部大的沟脑两侧可见，其典型的红土层为隔水层，结构致密均一，半固结，可塑性★神源煤矿采区方案设计★西安科技大学能源学院采矿系☆慕鹏峰☆2010.126强，为区内良好的不连续隔水层，其底部常见一层厚3-5米的沙砾石层，含有孔隙裂隙潜水，泉的流量很小。（3）侏罗系中统延安组裂隙含水层延安组为含煤地层，主要由中细粒砂岩、粉砂岩、泥岩及煤层组成，含水层为中细粒砂岩。据张家峁井田勘探抽水资料分析，延安组含水层段富水性很弱，单位涌水量0.000127-0.0056L/s.m,渗透系数0.0014-0.00059m/d,水质为HCO3-Ca.Mg,矿化度0.28-0.73g/l.以上表明矿区主要含水层段均处于侵蚀基准面之上，易于疏排，以裂隙含水层为主、富水性极弱的水文地质条件简单的矿床，即二类一型。（4）烧变岩裂隙孔洞潜水含水层矿区内各煤层在露头处的自燃而形成的烧变岩，在沟谷地段广为出露。煤层自燃过程中使其上部岩石受到烘烤变质，直至熔融并产生大量气孔，跨落后又形成大量的裂隙孔洞，为地表水、大气降水的渗入和地下水的径流创造了条件。烧变岩含水层位于侵蚀基准面之上，多不含水，仅在局部地形低洼、隔水底板凹陷的地段，含有裂隙孔洞潜水。B地下水的补给、径流及排泄条件区内地下水主要接受大气降水补给和侧向渗流补给。据该区气象资料表明，区内三年降水量436.6㎜，而蒸发量是降水量的4倍，且集中在7-9月，约占全年降水量的70%左右。张家峁煤矿处于★神源煤矿采区方案设计★西安科技大学能源学院采矿系☆慕鹏峰☆2010.127黄土丘陵区，降水大部分以地表径流排泄，不利于地下水的补给。潜水受地形地貌的条件制约，其流向具多向性，总的是东西两侧，向低洼处以下降泉的形式排泄，注入考考乌素河。5、矿井涌水量本区主要含水层有第四系中更新统黄土裂隙、孔隙潜水；侏罗系中统延安组裂隙潜水和烧变岩裂隙孔洞潜水及采空区水。上述第四季中更新统黄土裂隙孔隙潜水在黄土梁峁顶部不含水，在梁峁间地中，富水性极弱；侏罗系中统延安组裂隙潜水主要含水层段均处于侵蚀基准面之上，易于疏排，富水性极弱；烧变岩含水层位于侵蚀基准面之上，多不含水，仅在局部低洼、隔水底板凹陷的地段，含有裂隙孔洞潜水。按30万吨/年生产规模，开采5-2煤层时，最大涌水量不会超过35m3/d,开采4-2最大涌水量不会超过20m3/d，涌水量主要来自煤层顶板砂岩裂隙水。煤层开采后，上覆岩层发生移动变形，形成冒落带，导水裂隙带和弯曲下沉带。随着煤层开采，各含水层可能会被疏干。第二章采区储量与生产能力第一节采区储量★神源煤矿采区方案设计★西安科技大学能源学院采矿系☆慕鹏峰☆2010.128附表：储量计算表（万吨）开采煤层保有资源储量（万吨）不可利用资源储量采区工业资源储量永久煤柱损失设计资源储量工业场地和主要井巷煤柱回采率（％）开采损失可采储量井田边界采空区边界村庄自燃边界合计工业场地主要井巷合计4-2100.1100.18020.1803-14-30.540.54850.080.4594-40.400.40850.060.345-21761767544132合计27727764.2212.7★神源煤矿采区方案设计★西安科技大学能源学院采矿系☆慕鹏峰☆2010.129第二节采区生产能力及服务年限1、采区生产能力根据矿井生产能力30万吨/年的前提，采区的生产能力确定为30万吨/年。2、采区服务年限T=Z/KA式中T—采区服务年限，aZ—采区可采储量，万吨。A—采区生产能力，万吨/年。K—储量备用系数，取1.4则采区的服务年限为T=Z/KA=212/30×1.4=5年第三章采区巷道布置一、采煤工作面的长度确定采煤工作面由于采用炮采方式，因此，工作面长度确定为100米，区段长度确定300米。二、采区巷道布置由于采区内有4层可采煤层，由上至下分别为4-2、4-3、4-4、5-2★神源煤矿采区方案设计★西安科技大学能源学院采矿系☆慕鹏峰☆2010.1210按开采顺序先开采4-2煤层。由于矿井开拓时已将运输、回风大巷布置在5-2煤层当中，因此，在5-2煤层当中，布置3条上山穿过4-4、4-3至4-2煤层。具体布置为：如图所示，从5-2煤层的回风大巷中，按28。坡度施工上山至4-2煤层，然后沿4-2煤层掘回风巷至井田边界；在5-2煤层的主运大巷端头沿该煤层施工22米后按22。坡度施工轨道上山至至4-2煤层，然后沿该煤层施工辅运巷；在5-2煤层的西主运大巷中反掘一煤仓，煤仓高度为27.8米，煤仓的上口在4-2煤层的底板中。从煤仓的上口开始按14。坡度掘皮带上山至4-2煤层，在沿此煤层施工皮带运输巷。三、采区通风1、通风方式采用负压抽出式通风。2、通风系统新鲜风经轨道上山和皮带上山经→运输巷和皮带巷进入→★神源煤矿采区方案设计★西安科技大学能源学院采矿系☆慕鹏峰☆2010.1211皮带运输顺槽和材料运输顺槽→工作面切眼巷→回风顺槽→回风大巷→回风下山→5-2煤层回风大巷→风井。3、风量计算（一）按井下最大班人员计算Q＝4×N×K式中：Q－矿井总供风量；（m3/s）N－井下同时工作的最多人员；（m3/s）4－每人每分钟供风标准；（m3/s）K－矿井通风系数；矿井井下最大班同时工作人数为39人，按照每人每分钟供风量不小于4m3配风标准计算，则井下同时工作最多人数时需风量为：Q＝4×39×1.2＝187.2m3/min＝3.12m3/s（二）按采煤、掘进、硐室等处实际需风量计算矿井需要风量按各采煤、掘进工作面、硐室及其他巷道等用风地点分别进行计算，包括按规定配备的备用工作面需要风量，通风系统必须保证各用风地点稳定可靠供风。Q总=（∑Q采＋∑Q掘＋∑Q备＋∑Q硐＋∑Q机车＋∑Q其它）×K式中：Q总－矿井总风量，m3/s；∑Q采－采煤工作面实际需风量的总和，m3/s；∑Q掘－掘进工作面实际需风量的总和，m3/s；∑Q备－备用工作面实际需风量的总和，m3/s；∑Q硐－硐室实际需风量的总和，m3/s；∑Q机车—防爆胶轮车尾气排放稀释需要的风量，m3/s；∑Q其它—矿井除了采、掘、硐室地点以外的其他巷道需风量的总和，m3/s；★神源煤矿采区方案设计★西安科技大学能源学院采矿系☆慕鹏峰☆2010.1212K－矿井通风需风系数。1、采煤工作面需风量计算设计为使工作面创造良好的空气条件，分别从工作面瓦斯涌出量、气象、工作面温度、炸药用量、人数、风速等规定计算后，取大值。①按按冲淡瓦斯涌出量计算Q采＝100×q采×KCH4＝100×0.5×1.6＝80m3/min＝1.3m3/s式中：q采—采煤工作面绝对瓦斯涌出量，m3/min；（由于生产能力扩大，采煤工作面瓦斯绝对涌出量预测取0.5m3/min）；KCH4—采煤工作面因瓦斯涌出不均匀的备用风量系数（1.2～1.6），取1.6；②按冲淡二氧化碳涌出量计算Q采″＝100×q采×KCH4＝100×1.0×1.6＝160m3/min＝2.67m3/s式中：q采—采煤工作面回风巷风流中二氧化碳的绝涌出量，m3/min；（由于生产能力扩大，二氧化碳绝对涌出量预测取1.0m3/min）；KCH4—采煤工作面因瓦斯涌出不均匀的备用风量系数（1.2～1.6），取1.6；③按气象条件计算Q采＝Q基本×K采高×K采面长×K温＝6.4×1.0×1.0×1.1≈7m3/s式中：Q基本—工作面控顶距×工作面采高×70％×适宜风速★神源煤矿采区方案设计★西安科技大学能源学院采矿系☆慕鹏峰☆2010.1213Q基本＝3.45×2.2×70％×1.2＝6.4m3/sK采高—回采工作面采高调整系数；工作面采高取2.2m，调整系数取1.0；K采面长—回采工作面长度调整系数；工作面长度100m，调整系数取1.0；K温—回采工作面温度调整系数；回采工作面温度20℃～23℃，风速取1.2m3/s；相对应的配风调整系数取1.1。④按采煤工作面温度计算Q采＝V采×S采＝1.2×7.6≈10m3/s式中：V采—采煤工作面风速；回采工作面温度20℃～23℃，相对应的风速1.0m3/s～1.5m3/s，取1.2m3/sS采—采煤工作面断面积（m2），取7.6m2S采＝工作面控顶距×采高＝3.45×2.2≈7.6m2⑤按炸药量计算Q采＝25×Ac＝25×7.0＝175（m3/min）＝2.9（m3/s）式中：Ac—采煤