45采矿课程设计说明书

河北工程大学采矿课程设计说明书12011第一章盘区概况某矿位于山西某地，该盘区为北二盘区，盘区走向长度为2.759km，倾向长度为2.125km，以盘区西部贯穿南北的断层为边界。井田内基本无小窑开采，现开采与基建的小井除批准范围较小的毛家沟及白村煤矿在矿井井田的北部边界内，其他都在井田浅部以外。第二章盘区地质概况盘区范围内煤层自然地质条件1．煤层李家沟勘探区精查地质报告提出，区内共含煤18层，自上而下可采及局部可采煤层有3、6、81、84、9及15号煤层，总厚度这9.333m，详见可采煤层特征表。煤层编号煤层厚度（m）煤层间距（m）结构稳定性顶底板岩性可采情况最大可采平均最小最大平均顶板底板31.681.517.6215.7310.06简单极不稳定粉砂岩泥岩及细砂岩全部可采62.201.58简单极不稳定泥岩及砂质泥岩砂质泥岩全部可采10.4021.209.758-13.031.74简不砂质泥砂质泥岩全河北工程大学采矿课程设计说明书220113.3016.609.40单稳定岩或泥岩或粉砂岩、细砂岩部可采8-42.351.05较简单不稳定炭质泥岩或粉砂岩砂质泥岩细砂或砂质泥岩、粉砂岩全部可采各可采煤层顶底板岩性各煤层大同小异，一般为泥岩、砂质泥岩，太原组个别煤层直接顶为石灰岩，山西组有的煤层顶底板为砂岩。主要标志层特征：由下至上分为15号煤以下至K1层段，岩层中多含铝质，并有1~2层铝土泥岩作为煤系终止；K2（四节石）灰岩全区稳定；K3（钱石）灰岩全区分布广泛；K4（猴石）灰岩厚度受S1砂体控制变化较大。三层灰岩均含海百合茎、蜓、层孔虫及腕足类动物化石碎片，并以K3灰岩最多，81号煤层顶板常为深灰色或黑色海相泥岩，含戟贝、海百合、舌形贝动物化石。K7砂岩为山西组含煤地层基底，为浅灰、灰白色中－粗粒砂岩，分选、磨圆较差，泥质胶结，含少量植物碎片化石及泥质包体，含大量菱铁质鲕粒。2．煤质区内各煤层均为单一的无烟煤种。同一煤层自南向北变质程度有所增高，就埋藏深度而言由上而下变质程度也有所增高。煤质有发热量大，洗后灰份低，硫、磷有害物质含量少等特点。3．瓦斯、煤尘、自燃、地温等情况李家沟区在精查地质勘探中，虽对主要可采煤层瓦斯含量进行了测定，但因取样少，所测定的瓦斯含量变化幅度大，难以利用。根据阳泉矿区现有生产矿井历年统计资料，矿井相对瓦斯涌出量一般为30m3/t左右，因此，设计暂确定本矿井相对瓦斯涌出量为30m3/t。建议请有关部门对本井田瓦斯涌出量进行测定，为今后设计提供可靠依据。李家沟精查地质勘探报告中，关于煤尘爆炸性资料测定，除84煤层可能有河北工程大学采矿课程设计说明书32011爆炸危险外，其它主要可采煤层一般无煤尘爆炸危险。地质报告中无煤层发火资料，15号煤层在阳泉三矿、四矿以及邻近的贵石沟矿井开采过程中出现过自燃发火，贵石沟矿井掘进工作面和回采工作面均发过火。发火期一般为2~3个月。建议本矿井增补这方面的工作，以便使设计采取切实可靠的防火措施。井田内地温资料较少，根据李家沟精查勘探资料，煤系地层平均地温梯度值为每百米温升1.6~2.0℃，井田范围内无地温异常区。4．地质储量4.1储量计算原则本井田为煤质单一的无烟煤，参与储量计算的可采及局部可采煤层有：6、81、84、9及15号煤层。储量计算的工业指标为：可采厚度0.8m以上，灰份小于40%。4.2储量计算方法本区地层倾角平缓，一般为5°～10°左右，仅向斜轴部局部地段达15°左右，面积采用用水平投影面积，计算公式为：储量=厚度×面积×容重经计算，全矿地质储量约为1172.11Mt。5．开采条件评述本井田储量丰富、地质构造中等，其特点是断层少，褶曲起伏变化较小，对开采影响不大；陷落柱虽多，但主要分布在井田北部边界毛家沟村一带，其它地区较少，特别是首盘区范围内更少，因此，对矿井开采，尤其是初期开采影响很小。本矿井主采15号煤层，全区稳定可采，平均厚度5.48m，采用放顶煤综采可以实现高产高效。本矿井虽薄煤层较多，且在15号主采煤层之上，但因层间距大，9号煤距15号煤平均间距66m，大于开采15号煤的顶板裂隙带高度，因此，可以实现上行开采。从薄煤层的分布看，主要分布在井田的北部、巴洲河以北。若薄煤层的河北工程大学采矿课程设计说明书42011最低可采厚度按0.8m计，首盘区范围内仅南二盘区局部有84和9号煤层可采。若薄煤层的最低可采厚度按1.2m计（最小经济可采厚度），则矿井初期前15a开采范围内薄煤层储量很少。因此，薄煤层对矿井投产初期15号煤层的开采基本没有影响。各煤层的顶底板岩性多为砂岩、泥岩、砂质泥岩和粉砂岩，顶板易于冒落，属中等条件的顶板管理方法。井田内基本无小窑开采，现开采与基建的小井除批准范围较小的毛家沟及白村煤矿在矿井井田的北部边界内，其他都在井田浅部以外。本矿井属水文地质条件简单的矿井，绝大部分煤层位于奥灰水位以上，仅深部很少部分受奥灰水影响。本矿井开采的不利因素主要是瓦斯涌出量大，需采取抽放措施，对将来开采有一定影响。综合上述分析，本矿井开采技术条件是良好的。6．瓦斯、煤尘、自燃、地温等情况李家沟区在精查地质勘探中，虽对主要可采煤层瓦斯含量进行了测定，但因取样少，所测定的瓦斯含量变化幅度大，难以利用。根据阳泉矿区现有生产矿井历年统计资料，矿井相对瓦斯涌出量一般为30m3/t左右，因此，设计暂确定本矿井相对瓦斯涌出量为30m3/t。建议请有关部门对本井田瓦斯涌出量进行测定，为今后设计提供可靠依据。李家沟精查地质勘探报告中，关于煤尘爆炸性资料测定，除84煤层可能有爆炸危险外，其它主要可采煤层一般无煤尘爆炸危险。地质报告中无煤层发火资料，15号煤层在阳泉三矿、四矿以及邻近的贵石沟矿井开采过程中出现过自燃发火，贵石沟矿井掘进工作面和回采工作面均发过火。发火期一般为2~3个月。建议本矿井增补这方面的工作，以便使设计采取切实可靠的防火措施。井田内地温资料较少，根据李家沟精查勘探资料，煤系地层平均地温梯度值为每百米温升1.6~2.0℃，井田范围内无地温异常区。河北工程大学采矿课程设计说明书520117．水文地质特征从阳泉矿区整体来看水文地质工作较少，对山西组砂岩和太原组石灰岩裂隙承压水，特别是奥灰岩深部裂隙承压水还缺乏确切评价。经山西省水资源委员会批准，沿桃河和南川河进行过地下水资源勘探工作。（1）含水层主要含水层有奥陶系灰岩、太原组灰岩和第四系冲积层。由上而下简述如下：第四系冲积层：主要分布于洪水河、巴洲河和安坪河的河谷中，河谷最宽约300m，一般100~200m，厚度10~20m，砂砾中含较丰富的潜水，且水质良好，单位涌水量1.30~5.00L/s.m。民用井水量每小时可达100m3以上。上二迭统石盒子组：主要含水层属裂隙性的砂岩层（K7、K8、K9、K10），区内砂岩出露广泛，裂隙也较发育，这类砂岩一般胶结致密，故其富水性较差，单位涌水量0.00079L/s.m。下二迭统山西组：属孔隙性砂岩层（K5、K6），胶结性良好，富水性差，单位涌水量在1L/s.m以下，浅部钻孔单位涌水量0.0161L/s.m以下，渗透系数0.212m/d。上石炭统太原组灰岩：主要含水层为海相沉积之三层灰岩（K2、K3、K4），其中K2灰岩含水性较强，为主要含水层，水位标高为+690.57～+695.63m，进入80年代后期由于井田开采使主要含水层破坏，如城关、李家庄、大寨的机井已近干涸，大量的地下水被疏干。奥陶系灰岩：井田东部有广泛基岩出露，L86孔揭露灰岩295.75m，巴洲村48号孔和上郭庄51号孔分别揭露206.39m和514.55m，水量比较丰富，桃河资料提供单位涌水量为0.5～2.5L/s.m，渗透系数为0.9～2.4m/d。根据已有资料分析水位标高在+450～+460m之间，有东南高西北低的趋势，水力坡度18‰，井田西部奥灰水位标高约为+450m。（2）矿床充水条件太原组K2、K3、K4灰岩分别为15、13、12号煤层充水的主要因素。奥灰水河北工程大学采矿课程设计说明书62011位一般对矿井初期充水无影响，对水位以下深部开采影响较大，断层带或陷落柱带一般无水，个别局部充水。本井田属水文地质条件简单的矿井。（3）矿井涌水量根据阳泉矿区现有生产矿井统计资料，参照李家沟精查地质勘探报告矿井涌水量预测，设计确定矿井正常涌水量按吨煤涌水系数0.4m3/t，最大涌水量按吨煤涌水系数0.63m3/t考虑，经计算矿井正常涌水量为340m3/h，最大涌水量为530m3/h。盘区煤炭储量计算本盘区煤层倾角计算：本盘区共七个见煤钻孔，并且盘区中央部分的构造为向斜，对于L32和L94见煤钻孔，其倾向和整个盘区略有不同，不予计算，陷落柱不为见煤钻孔，现取盘区其余的四个见煤钻孔进行计算，然后去平均值作为本盘区平均倾角。现计算方法如下：对于1049、L66、1326、1328四个见煤钻孔，煤层地板等高线标高分别为521.85m、503.09m、520.81m、507.18m。1049和L66钻孔水平距离为1018737mm，垂直落差为521.85-503.09=18.76m。tanα1=18760/1018737=0.0184150，所以α1=1.055。1326和1328钻孔水平距离为本设计中，盘区的投影面积为38299172m2,则盘区的工业储量为：Z3＝S*H*γ/cos7°＝38299171×1.51×1.42÷0.9925＝8.274MtZ6#工＝S*H*γ/cos7°＝38299171×1.58×1.42÷0.9925=8.658MtZ81#工＝S*H*γ/cos7°＝38299171×1.74×1.42÷0.9925=9.535MtZ84#工＝S*H*γ/cos7°＝38299171×1.05×1.42÷0.9925=5.754Mt式中：Z---盘区工业储量，万t；河北工程大学采矿课程设计说明书72011s---盘区可采面积，m2；H----煤层的厚度，m；γ----煤的容重，1.42t/m3；则该盘区总的工业储量为Z=8.274+8.658+9.535+5.754=32.221Mt.盘区上边界为水平大巷，考虑到水平大巷服务年限和维修，大巷和开采条带间保护煤柱留设宽度为30m，其余盘区边界保护煤柱留设15m。上边界长度为2.114km，下边界长度为2.759km，左边界长度为1.774km，右边界长度为1.774km。煤层总平局厚度为1.51+1.58+1.74+1.05=5.88m。则盘区的保护煤柱损失量为：P=2.114*30*5.88+（1.774+1.774+2.759+0.645）*15*5.88=98.6（万t）。所以，该盘区的设计可采储量Q为：Q=32221-98.6=32122.4（万t）。验证盘区采出率：采出率C1=(Z-P)/Z……(公式1-4)式中：C----盘区采出率，%；Z----盘区的工业储量，万t；P----盘区的永久煤柱损失，万t；C=(Z-P)/Z=(32221－98.6)/32221=99.69%80%满足要求第三章盘区生产能力及服务年限确定工作面长度L该煤层组上，右两边界已留永久保护煤柱，上边界煤柱以大巷的护巷煤柱为边界，右边界以地面湖泊保护煤柱为边界煤柱，左，下边界各留15m的边界煤柱，（盘区右下角矩形范围的煤炭将在后文中进行说明）。以此可以确定煤层群走向长度为2114-15*2=2084m，倾向长度为1774-（15+30）=1729m。河北工程大学采矿课程设计说明书82011本井田储量丰富、地质构造中等，其特点是断层少，褶曲起伏变化较小，对开采影响不大；陷落柱虽多，但主要分布在井田北部边界毛家沟村一带，其它地区较少，特别是首盘区范围内更少，因此，对矿井开采，尤其是初期开采影响很小。各煤层的顶底板岩性多为砂岩、泥岩、砂质泥岩和粉砂岩，顶板易于冒落，属中等条件的顶板管理方法。井田内基本无小窑开采，现开采与基建的小井除批准范围较小的毛家沟及白村煤矿在矿井井田的北部边界内，其他都在井田浅部以外。本矿井属水文地质条件简单的矿井，绝大部分煤层位于奥