采区设计说明书

山东煤校煤矿开采技术专业毕业设计1摘要本设计以芦岭矿地质勘探资料为基础，以《煤矿开采方法》，《煤矿安全规程》《采煤概论》，《煤矿地质学》，《通风安全学》，《井巷工程》和《矿山压力与岩层控制》等资料为依据，进行了采区生产系统的设计。本说明书首先介绍了采区概况及地质特征，详细说明了设计采区的范围、煤层煤质、瓦斯地质以及水文地质等基础资料。在地质资料的基础上，进行了采区开采设计。分别论述了采区储量和生产能力、采区方案设计和采区生产系统、开采顺序以及采区的布置和装备、各巷道的布置等。本设计还涉及到了相关辅助单位的设计，主要包括运输系统、排水系统、供电系统、通风防尘系统、管路系统及照明通讯系统等。山东煤校煤矿开采技术专业毕业设计2第一章矿井概况第一节矿井地理及地质地貌等情况综述一、地理位置与交通芦岭煤矿位于宿州市东南20余公里处，北距淮北市82公里。矿井主、副井筒位于井田中央，主井地理坐标为：北纬33°35′59″，东经117°06′30″。矿井西南临近津浦铁路，距芦岭火车站9公里，矿区专用铁路在此与津浦铁路接轨；井田西部20km左右（宿州市）有合（肥）—徐（州）高速公路，矿井北有宿（县）—泗（县）省道、南有宿（县）—蚌（蚌埠市）101省道穿过，各有矿区公路与之相连，交通便捷。淮北宿州芦岭津浦铁路宿泗省道宿蚌101省道合徐高速图1-1二、地形地貌矿井范围内地形平坦，除采矿形成的塌陷湖外，多为农田和村庄，地形呈西高东低的趋势变化，标高在22～25m之间。三、环境地质井田位于淮北平原中部，矿区内地势平坦，是一个人口稠密，物产丰富的农业区。山东煤校煤矿开采技术专业毕业设计3新生界松散层第一、二含水层地下水是矿内的供水水源，也是农村人、畜的饮用水源及农业灌溉水源。但一、二含地下水埋藏浅，易受污染，目前水质尚好。矿内无大型工业污染源，因此，自然环境地质质量比较好。由于矿井开采引起地面沉降和塌陷、煤矸石的堆放以及矿井地下水的排放等对环境造成一定的污染。煤层开采后会使地表塌陷、变形，使位于其上的建筑物和农田造成破坏，矿井地表沉降比为煤层厚度的0.8倍，目前最大塌陷深度在10米左右。据统计矿井已有塌陷区1.6Km2，预测蓄水量9.65万m3。煤矸石中的有害元素会给环境造成一定危害，刮风会引起粉尘飞扬，污染空气和地表水；同时煤矸石长期堆放会占用土地，矿井煤矸石占地面积约40亩。另外，煤矸石堆放过程中，时间久了会引起自燃，产生有害气体污染空气。煤矸石堆放过高还容易引起滑坡，存在不安全因素。矿井地下水被排至地面，其矿化度及硫酸根离子稍高。煤矿开采使用的部分设施产生的噪音对人身有不同程度的危害。四、煤矿电源线路情况芦岭矿共有35kv变电所3座，分别为工人村变电所、工业广场变电所、西部井变电所。其中工人村变电所电源由两个独立发电站供给：宿州供电公司六里变电所送两路35kv（57#，54#）电源至工人村变电所，导线型号LGJ-185，57#线路全长25km，54#线路全长23km。芦岭煤泥电厂送两路电源至工人村变电所（35110#，35220#），导线型号LGJ-185，线路总长3km。工人村变电所35kv出线为：送两路电源至西部井变电所（3530#，3540#），导线型号LGJ-70，线路总长5km;送两路电源至工业广场变电所（3550#，3560#），导线型号LGJ-185，线路总长3km。五、水文与气象井田内的水系主要是塌陷湖及沱河。沱河是一条经人工修整的季节性河流，斜切井田南部，另有孟家沟、卜陈沟与沱河相通，地表水系较为简单整齐，且多为人工修整的沟渠。本区气候温和，属北温带季风区海洋～大陆性气候。气候变化明显，四季分明，冬季寒冷多风，夏季炎热多雨，春秋两季温和。据宿县气象站资料，本区自建井以来，最高气温40.3℃，最低气温－14.l℃，最大月降水量326.1mm，月最低降水量为0；最大年降水量1107.2.mm；年最低降水量594.5mm。年平均降雨量766mm，雨量多集中在7、8月份。最大风速20m/S，年平均风速2.2m/S，主导风向为东～东北风。每年6～8月山东煤校煤矿开采技术专业毕业设计4为炎热天气，当年的12月份至翌年2月为寒冷季节，降雪量主要集中在这期间，最大积雪厚度0.35m，初雪在11月中旬前后，终雪在3月下旬前后，无霜期210～240天，冻结期一般在12月上旬至次年2月中旬。冻结深度0.3～0.5m芦岭煤矿由华东煤炭公司设计院设计，设计年生产能力为150万吨，设计服务年限66.1年。六、现主要生产煤层、采区、工作面情况矿主要生产煤层有三层即8、9、10煤，其中8、9煤层近距离煤层采用联合布置，10煤单独布置。现有5个生产采区，II81采区、II82采区、88采区、II88采区、810采区。一个开拓采区II83采区，一个准备采区II84采区。共有6个工作面生产。II81采区有II816-3工作；II82采区有II825-1、II922工作面；88采区有988工作面；II88采区有II881-1工作面；810采区有8105工作面。山东煤校煤矿开采技术专业毕业设计5第二节采区地质概况1、采区位置、范围、煤层的赋存情况：区位于井田东部，东至F29、F30断层为界；西临Ⅱ81采区；南至一水平85采区下限为界；北以-590的煤层底板等高线及FD18断层为界。本采区含煤层有8、9层，自上而下依次为3、4、5、6、7、8、9、10煤层，分别赋存于二迭系上、下石盒子组和山西组，其中8、9、10煤层为主采煤层，3、4、5、6、7煤层为局部可采煤层。对8、9、10主采煤层的特征叙述如下：8层煤：特厚煤层，全区可采，煤厚7.26～15.14ｍ，平均8.79ｍ，煤层结构复杂；八煤层顶板为泥岩，局部为细砂岩，部分块段发育有炭质泥岩伪顶；底板为砂质泥岩，层理明显，赋存稳定。9层煤：为中厚煤层，极不稳定，东部可采，西部与8煤层合并。煤厚0～5.08ｍ，平均2.34ｍ。煤层结构复杂，九煤顶板即为八煤底板，九煤底板为泥岩，局部发育为炭质泥岩。10层煤：位于山西组中部，为中厚煤层，大部分可采，西北部局部不可采，为较稳定煤层。煤厚0～2.43ｍ，平均1.44ｍ。煤层结构复杂。十煤顶板局部有一层泥岩伪顶和浅灰色直接顶，不稳定；大部分直接顶为灰白色中粒砂岩，全区稳定；直接底为泥岩，灰黑色，薄层条带状，富含植物化石；老底为粉砂岩，深灰色。2、采区走向长度、倾斜长度：采区走向长530～650m，倾斜宽390～410m，面积228641m2。3、煤系产状，煤层厚度：煤层倾角15～40º,平均26º，根据地面钻孔及井下溜煤眼揭露地质资料分析,该采区煤层厚度7.26～15.14ｍ，平均8.79ｍ。二、采区与地表的关系Ⅱ83采区地表情况：南部有85采区、三采区、一采区采后形成的采塌陷积水区，东部有大王家村庄，目前大王家村庄尚未搬迁，西邻沱河涯小史家，北邻沱北沟。地表大部分为农田及植被，地表地势平坦，标高为+23～+24。山东煤校煤矿开采技术专业毕业设计6地层系统组二迭系下二迭统下石盒子组层厚（）柱状图岩石名称岩性描述2.5-8.06.01.6-4.22.90.1-0.30.26.95-11.48.511.7-4.22.981.8-4.72.85灰白色，质硬，含少量菱质。细砂岩泥岩碳质泥岩8煤砂质泥岩9煤灰--深灰色，块状，含植物化石。灰--灰褐色，块状，较松软。黑色，块--粉末状，光亮型。深灰色，薄层状，层理发育。黑色，粉末状，光泽暗淡。Ⅱ83工作面煤岩综合柱状图山东煤校煤矿开采技术专业毕业设计7二、采区地质构造煤层倾角15～40°，局部可能35～65°，煤层起伏较大，平均26°。本区地压构造极为复杂，钻探、物探探明落差20m以上的断层3条，即I5F1、FD3、FD3-1，断层均为逆断层，走向分别为E、E、W。对采区布置、开拓、回采影响很大。区内还探明10m以下断层3条，即SF7、SF5、SF11，均为逆断层，倾向分别为E、W、E。对生产准备、回采有很大影响。根据五采区揭露情况，预计该采区隐伏小断层多。根据钻探和物探及实见点资料该采区已探明断层6条，在采区边界有3条，影响采区内部的有3条，为逆断层，特点是延伸长，影响范围广，对采区工作面回采影响较大，下面对采区内断层分别叙述如下：I5F1：逆断层，在采区东边界，走向NNE，倾向W，倾角61°，落差10～40m。一水平揭露，物探查明。FD3：逆断层，位于Ⅱ83采区中部，走向NNE，倾向W，倾角60°，落差20～120m，物探查明，99-5推测。FD3-1：逆断层，走向近NNE，倾向E，倾角70°，落差40～50m，位于该采区中部，物探查明。SF7：逆断层，走向NNE，倾向W，倾角60°，落差0～5m，位于采区东边界下部，物探查明。SF5：逆断层，走向近NWE，倾向E，倾角70°，落差0～6m，位于采区中、下部，物探查明。SF11：逆断层，走向NNE，倾向W，倾角45～60°，落差0～10m，位于采区西边界下部，物探查明。(断层具体情况由断层示意图表示)采区内陷落柱和火成岩侵入较少，故在本在采区设计中不予考虑。山东煤校煤矿开采技术专业毕业设计8断层示意图编号构造性质产状（褶曲轴面）实见位置及控制情况走向倾向倾角(°)落差（m）I5F1逆NNEW6110～40一水平揭露，物探查明FD3逆NNEW6020～120物探查明，99-5推测FD3-1逆NNEE7040～50物探查明SF7逆NNEW600～5物探查明SF5逆NWEE700～6物探查明SF11逆NNEE45～600～10物探查明三、煤质、瓦斯、煤尘1、煤质：本采区可采煤层为3层，各煤层煤质由下图表示：煤种含硫量（%）灰飞含量（%）挥发分指数（%）含矸量（%）发热量（MJ）用途8层煤气肥煤1.7716.5823.765.728.974炼焦用煤气化用煤9层煤气肥煤1.7316.5523.465.428.648炼焦用煤气化用煤10层煤气肥煤1.6916.4323.655.628.965炼焦用煤气化用煤山东煤校煤矿开采技术专业毕业设计92、瓦斯：芦岭矿为高突矿井，瓦斯主要来源于8煤层，Ⅱ83采区8煤层为瓦斯严重突出危险区，预计Ⅱ83采区瓦斯涌出量梯度为0.0914。预计Ⅱ83采区瓦斯相对涌出量为：标高为-400m时21.16m3/t，-450m时25.73m3/t，-500m时21.16m3/t，-550m时34.87m3/t，-600m时39.44m3/t。严重突出危险区域为：①12线～边界线间的8、9煤合并区。②FD3和FD3-1断层构造带，SF7、SF5、SF11断层构造带。Ⅱ83采区10煤层具有突出危险性。3、煤尘：具有爆炸危险性。4、地温：本井田无钻孔测量地温资料，据临近地区井温测量结果，地温随深度增加而升高，其中500m以上深度地温梯度为平均每百米1.1～1.5℃；500～900m深度每百米增温1.5～2.5℃。四、水文地质1、本采区7、8、9煤层处于第六含水层段，其中砂岩10-25层，细中粒，裂隙不发育，含水性弱，以静水量为主，含水不均，钻孔抽水结果：q=0.00202～0.003541/s.m，k=0.0015～0.0023m/d，水位标高为：21.50～21.44。水化学性质为重碳酸氯化镁型，断层含水性及导水性较弱，但因断层落差较大，存在导水或诱发导水的可能性。本采区十煤层处于第七含水层段，其中砂岩20～25m，裂隙较发育含水性较弱，局部裂隙发育处和构造破碎带有一定富水性，以静水量为主，钻孔抽水实验结果.q=0.0143～0.0109t/s.m；k=0.012～0.016m/d，水位标高19.55～19.76m。水化学性质为重碳酸钠镁型。十煤层采空区老塘水主要水源。十煤层下部距十煤层底板50～70m处为第八含水层，含灰岩八层。3、4层含水性较强，富水性有垂直变化和片状分布规律。该区域地质构造复杂，突水系数0.75～0.98。十煤层回采时有灰岩水透出的可能性。抽水实验结果q=0.01059～2.52t/s.m；k=0.014～13.97m/d；水位标高9.44～20.9