采矿学论文设计6 - 图文

中国矿业大学2016届本科生毕业设计（论文）

目 录

一般部分 前言 .......................................................................... 1 1矿区概述及井田地质特征 ....................................................... 1

1.1矿区概述 ............................................................... 1

1.1.1地理位置 .......................................................... 1 1.1.2 矿区气候与气象 ................................................... 3 1.1.3地形与河流 ........................................................ 3 1.1.4地震 .............................................................. 3 1.2井田地质特征 ........................................................... 3

1.2.1地层 .............................................................. 3 1.2.2构造 .............................................................. 3 1.2.3煤系及煤层 ........................................................ 3 1.2.4煤质 .............................................................. 3 1.2.5水文地质 .......................................................... 4 1.3煤层特征 ............................................................... 5

1.3.1煤层 .............................................................. 5 1.3.2煤层顶底板 ........................................................ 6 1.3.3煤质及工业用途 .................................................... 7 1.3.4瓦斯 .............................................................. 9 1.3.5煤尘和煤的自燃倾向性 .............................................. 9 1.3.6地温 ............................................................. 10

2井田境界与储量 .............................................................. 11

2.1井田境界 .............................................................. 11

2.1.1 井田境界的划分的原则 ............................................ 11 2.1.2开采界限 ......................................................... 11 2.1.3 井田尺寸 ........................................................ 11 2.2 矿井储量计算 .......................................................... 11

2.2.1 构造类型 ........................................................ 11 2.2.2矿井工业储量 ..................................................... 11 2.2.3 矿井可采储量 .................................................... 14 2.2.4工业广场煤柱 ..................................................... 15

3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 ....................................... 17

3.1矿井工作制度 .......................................................... 17 3.2矿井设计生产能力及服务年限 ............................................ 17

3.2.1确定依据 ......................................................... 17 3.2.2矿井设计生产能力 ................................................. 17 3.2.3矿井服务年限 ..................................................... 17

4井田开拓 .................................................................... 19

4.1井田开拓的基本问题 .................................................... 19

4.1.1确定井筒形式、数目、位置及坐标 ................................... 19 4.1.2工业场地的位置 ................................................... 20 4.1.3开采水平的确定及采采区划分 ....................................... 20

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4.1.4主要开拓巷道 ..................................................... 20 4.1.5 矿井开拓延伸方案及阶段划分 ...................................... 20 4.2.1井筒 ............................................................. 24 4.2.2井底车场及硐室 ................................................... 25 4.2.3主要开拓巷道 ..................................................... 26

5 准备方式 ................................................................... 32

5.1煤层地质特征 .......................................................... 32

5.1.1带区位置 ......................................................... 32 5.1.2带区煤层特征 ..................................................... 32 5.1.3煤层顶底板岩石构造情况 ........................................... 32 5.1.4水文地质 ......................................................... 32 5.1.5地质构造 ......................................................... 33 5.1.6地表情况 ......................................................... 33 5.2带区巷道布置及生产系统 ................................................ 33

5.2.1带区准备方式的确定 ............................................... 33 5.2.2带区巷道布置 ..................................................... 33 5.2.3带区生产系统 ..................................................... 34 5.2.4带区生产能力及采出率 ............................................. 34 5.3 带区车场选型设计 ...................................................... 35 6 采煤方法 ................................................................... 37

6.1采煤工艺方式 .......................................................... 37

6.1.1带区煤层特征及地质条件 ........................................... 37 6.1.2确定采煤工艺方式 ................................................. 37 6.1.3确定工作面长度 ................................................... 38 6.1.4回采工作面破煤、装煤方式 ......................................... 39 6.1.5进刀方式 ......................................................... 40 6.1.6移架方式 ......................................................... 40 6.1.7移运输机方式 ..................................................... 40 6.1.8采煤工艺 ......................................................... 41 6.2设备 .................................................................. 41

6..2.1液压支架 ........................................................ 42 6.2.2采煤机 ........................................................... 43 6.2.3工作面主运输设备 ................................................. 44 6.3顶板管理 .............................................................. 46

6.3.1支护设计 ......................................................... 46 6.3.2工作面顶板管理 ................................................... 46 6.3.3两巷端头及出口的顶板管理 ......................................... 48 6.4劳动组织和工作面成本 .................................................. 48

6.4.1劳动组织 ......................................................... 48 6.4.2工作面成本 ....................................................... 48 6.5回采巷道布置 .......................................................... 51

6.5.1回采巷道布置方式 ................................................. 51 6.5.2回采巷道参数 ..................................................... 51

7 井下运输 ................................................................... 54

7.1概述 .................................................................. 54

7.1.1井下运输设计的原始条件和数据 ..................................... 54

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7.1.2运输距离和货载量 ................................................. 54 7.1.3矿井运输系统 ..................................................... 54 7.2带区运输设备选择 ...................................................... 55

7.2.1设备选型原则 ..................................................... 55 7.2.2带区设备的选型 ................................................... 55 7.2.3带区运输能力验算 ................................................. 57 7.3大巷运输设备选择 ...................................................... 58 8 矿井提升 ................................................................... 60

8.1矿井提升概述 .......................................................... 60 8.2主井提升 .............................................................. 60

8.2.1箕斗 ............................................................. 60 8.2.2提升机 ........................................................... 60 8.2.3钢丝绳技术特征 ................................................... 61 8.2.4提升能力验算 ..................................................... 61 8.3副井提升 ........................................................... 62

9 矿井通风及安全 ............................................................. 64

9.1矿井通风系统的选择 .................................................... 64

9.1.1矿井通风系统的基本要求 ........................................... 64 9.1.2矿井通风系统的确定 ............................................... 64 9.1.3带区通风系统的确定 ............................................... 65 9.2矿井风量计算 .......................................................... 66

9.2.1通风容易时期和通风困难时期采煤方案的确定 ......................... 66 9.2.2各用风地点的用风量和矿井总用风量 ................................. 69 9.2.3风量分配及风速验算 ............................................... 72 9.2.4通风构筑物 ....................................................... 73 9.3矿井通风阻力计算 ...................................................... 73

9.3.1计算原则 ......................................................... 73 9.3.2矿井最大阻力路线 ................................................. 74 9.3.3矿井通风阻力计算 ................................................. 74 9.4选择矿井通风设备 ...................................................... 77

9.4.1选择主要通风机的基本原则 ......................................... 77 9.4.2通风机风压的确定 ................................................. 77 9.4.3主要通风机工况点 ................................................. 79 9.4.4 主要通风机的选择及风机性能曲线 .................................. 80 9.4.5电动机选型 ....................................................... 81 9.5安全灾害的预防措施 .................................................... 81

9.5.1预防瓦斯和煤尘爆炸的措施 ......................................... 81 9.5.2预防井下火灾的措施 ............................................... 82 9.5.3防水措施 ......................................................... 82

10 矿井基本技术经济指标 ...................................................... 83 参考文献 ................................................................................................................................................................84 专题部分

常村煤矿煤尘爆炸防治技术 ..................................................... 85

1 煤尘的分类 .............................................................. 85 2 煤尘爆炸 ................................................................ 86 3 煤尘爆炸的机理及特征 .................................................... 87

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3.1煤尘爆炸的机理 ..................................................... 88 3.2煤尘爆炸的特征 ..................................................... 88 4 煤尘爆炸的条件 .......................................................... 89 5 影响煤尘爆炸的因素 ...................................................... 90 6 预防煤尘爆炸的技术措施 .................................................. 90

6.1防止煤尘沉积和飞扬的技术措施 ....................................... 90 6.2防止点火源的出现 ................................................... 96 7结语 .................................................................... 97 参考文献: ................................................................. 98 英文原文 .................................................................... 100 翻译部分 .................................................................... 114 致 谢 ...................................................................... 121

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摘 要

本设计由三个部分组成：一般部分、专题部分和翻译部分。

一般部分为常村矿1.8Mt/a新井设计。常村矿位于长治盆地西部，地势平坦，属于农业区，横跨路村、上村、北岗等乡镇。井田中部有东西向309国道穿过，南北向208道从本区东部通过，另外本矿还修有自营铁路，交通十分便利。

常村煤矿主采煤层为3号煤层，平均倾角6°，煤层平均厚约6.05m。井田工业储量为219.5592Mt，可采储量156.5347Mt，矿井服务年限为62a。井田地质条件简单。本矿井3#煤层抽采前瓦斯绝对涌出量8.71m3/min，抽采后瓦斯绝对涌出量14.68m3/min，属高瓦斯矿井；煤层没有自燃发火倾向，煤尘具有爆炸危险性。

通过对地质资料的深入分析和方案比较，最终确定采用立井开拓。全矿井设置一个开采水平，开拓方式为立井单水平开拓，采煤方法采用倾斜长壁采煤法。根据煤层的赋存情况，采用集中大巷的布置方式，三条大巷布置在煤层的底板岩层中。

设计首采区采用带区准备方式，工作面长度220m，采用综采工作面放顶煤采煤法。矿井采用―三八‖制作业，两班生产，一班检修。生产班每班2刀，日进4刀，循环进尺0.8 m，日产量5455t。

运输大巷采用带式输送机运煤，辅助运输大巷采用蓄电池电机车牵引矿车运输。主井采用箕斗提升，副井采用罐笼提升。矿井前期采用中央并列式通风，后期采用分列式通风。

专题部分题目常村煤矿煤尘爆炸防治技术。

翻译部分是中国现代煤炭的发展，英文题目The development of coal mining methods。 关键词：立井单水平开拓；带区式；综采放顶煤；中央并列式

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Abstract

This design can be divided into three sections: general design， monographic study and translation of an academic paper.

The general design is about a 1.8 Mt/a new underground mine design of Changcun coal mine. Changcun mine located in the Changzhiwestern basin，flat，belonging to agricultural areas，across the village Lu，and village Shang，Beigang and other towns. State Road 309 east-west through the middle of Coal Mine，from north to south direction State Road 208 through the east area，in addition to the mine also has a self-repair railway，transportation is very convenient.

Chang Cun Coal Mine Main Coal Seam of Coal Seam No.3，the average inclination 6 °， the average coal seam thickness of about 6.05m.Coal Mine industrial reserves are 219.5592Mt， the recoverable reserves are 156.5347Mt，the mine service life of 62a.Coal Mine with simply geological conditions. The No.3 coal mine gas drainage before the absolute emission rate 8.71m3 / min，drainage Hou Wasi absolute Emission 14.68m3 / min，is a high-gas coal mine； no Coal Seam spontaneous combustion in tendency，coal dust explosive hazard. Through in-depth analysis of geological data and compare programs， and ultimately determine the use of vertical shaft development. Full exploitation of mine set up a level， open up the way for the single-level vertical shaft development， coal mining method using longwall mining method. According to the case of occurrence of coal seam， centralized roadway arrangement， arranged in three main roadway in coal seam floor strata.

Design of the first mining area using the band ready mode，face length 220m，using fully mechanized mining face coal caving mining method. Mine use of \，two-shift production，maintenance intervals. Production shift class 2 knives，Nissin 4 knives，circulating footage 0.8 m，the daily output of 5455t.

Belt conveyors for coal transportation tunnel，auxiliary transportation roadway using battery electric locomotive traction tramcar transport. Main Shaft using skip hoisting，use auxiliary shaft cage hoisting. Early use a central parallel mine ventilation，the use of post-breakdown ventilation.

Special section title Changcun Coal Dust Explosion Prevention Technology. Translation is part of the Modern Chinese coal，the English title The development of coal mining methods.

Keywords: Mine Shaft single-level；Band region preparation；Mechanized Caving；The central parallel.

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前言

煤炭是工业的粮食，我国一次能量消费结构中，煤炭占70%以上，煤炭工业发展的快慢，将直接关系到国计民生。煤炭不仅是我国的基本燃料，而且是重要的工业原料，我国煤层的赋存多样，煤矿开采条件复杂，开采技术含量较高。因此为使我国实现工业，农业，国防和科学技术的现代化，必须加快煤炭工业的现代化。

矿山是从事煤炭开采的主要单元。矿井设计是矿山建立的重要环节之一，迄今为止，人们在矿井设计方面虽然取得了很大的成就，但仍然有很多地方需要去改进。随着科学技术的快速发展，很多高技术水平在矿井生产中的应用，使得煤炭开采的技术含量越来越高，所以对矿井的设计要求也越来越高。

毕业设计论文是教学计划的有机组成部分，培养了学生综合运用所学知识和技能的能力，还有分析问题、解决问题的能力。整个毕业设计的地质资料是在学生毕业实习中得到的，具有一定的真实性和现实性，并且指导教师又对每个学生的题目做了修改，使每个学生都能独立的完成设计，锻炼了学生独立学习，独立解决问题的能力。同时毕业设计是大学教学的最后一个环节，是为了把大学所学的知识进行巩固。因此在设计中按照基本建设程序，当具备必要的设计条件时，首先应对建设项目进行可行性研究，从井田开拓方式、准备巷道布置、回采工艺、工作面布置、及机械设备选型等进行多方案比较，并优选出合理的方案。

本设计说明书为常村矿1.80Mt/a新井设计说明书。从矿井的开拓，准备，通风，工作面的采煤方法，各个环节进行经济比较和技术比较，以及对矿上人员的分配和管理都进行了详细的介绍，本设计说明书由中国矿业大学采矿工程专业的2016届本科毕业生书写，在说明书中有插图，建议在阅读本说明书时参照本矿井的开拓、准备平剖面图。在设计中得到了采矿工程专业各位指导教师的大力帮助，尤其是我的指导老师李剑老师，在此深表感谢。

向各位不辞辛苦参加我论文答辩的老师表示衷心的感谢。

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1矿区概述及井田地质特征

1.1矿区概述

1.1.1地理位置

常村矿位于长治盆地西部，地势平坦，属于农业区，主要农作物有玉米、小麦、谷子、蔬菜等。常村煤矿位于山西省屯留县东部，横跨路村、上村、北岗等乡镇，地理座标为东经112°54′26″～112°59′29″，北纬36°16′51″～36°26′09″。属于暖温带大陆型气候，夏热冬冷，春秋温暖，年平均降雨量为584毫米，且集中在第三季度。年蒸发1731mm。冻土期为每年十月至次年四月，最大冻土深度0.75m。年平均气温8.9℃，地震基本烈度为6度。井田中部有东西向309国道穿过，南北向208道从本区东部通过，另外本矿还修有自营铁路。北距太原市200km，南距长治市23km，东距长治火车站15km，交通十分便利，见图1-1。

图1-1 常村煤矿交通位置图

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1.1.2 矿区气候与气象

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根据屯留县历年气象资料统计，1966 ~1978年间，年降水量在410~917毫米，平均594.8毫米，年蒸发量在1502~1926.8毫米，平均1738.6毫米，蒸发量为降水量的2~6.3倍，属半干燥大陆性气候；冰冻期为每年10月到次年4月，最大冻土深度为75厘米（1977年2月）；最多风向北西，最大风速14~16米/秒。根据1978年温差变化，最高气温36.6℃（6月30日），最低气温-19.6℃（2月12日），悬差56.2℃。 1.1.3地形与河流

井田流域属海河流域，漳河自南向北流经本区东缘，其支流绛河，由西向东流经本区南部，河床平缓开阔，阶地发育，北部有阉村、常隆两座小型水库，其它地表无大的水体存在。 1.1.4地震

历史记载1497年2月，屯留县城附近曾发生6级地震（中国地震资料表上未记载级别，地震地质大队（1970年10月）编制的山西地区构造体系图上定为5~5.9级。）

根据国家质量技术监督局发布的―中华人民共和国国家标准GB18306—200《中国地震动峰值加速度区划图》（山西省部分）‖，本区地震动峰值加速度为0.05g，相应的基本烈度为VI度，其地震设防应为VI。

1.2井田地质特征

1.2.1地层

常村煤矿广为第四系黄土掩盖，仅于北部阎村、常隆一带有二叠系上石盒子组地层零星出露，根据区内大量钻孔资料，从老到新分别叙述如下：1、奥陶系中统峰峰组（O2f）2、石炭系中统本溪组（C2b）3、石炭系上统太原组（C3t）4、下二叠统山西组（P1s）5、下二叠统下石盒子组（P1x）6、上二叠统上石盒子组（P2s）7、上二叠统石千峰组（P2sh）8、第四系（Q），如图1-2。 1.2.2构造

井田内地质构造以褶曲为主，地层走向近南北向西倾斜，倾角3~6o，东部以单斜为主，伴有近东西向波状起伏，西部为近南北向褶曲，断层不发育，除北部文王山南断层和东南边界安昌、藕泽两断层较大外，区内仅有2条断层。 1.2.3煤系及煤层

常村井田内含煤地层有下二叠统山西组及上石炭统太原组，煤层厚7.2m，含煤系数6.9%。

山西组厚54.10m，含本区最主要可采煤层3#煤层，煤层厚度4.37～7.45m，平均厚度6.05m，含煤系数11.20%。山西组顶部、底部，局部发育不稳定薄煤层1~3层，一般均不达可采厚度。 1.2.4煤质

本区主要可采煤层为3#物理性质：为黑色，块状、细~中条带状结构，层状构造，为

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灰黑色条痕，具玻璃光泽，呈阶梯状或贝壳状断口，裂隙较发育。

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宏观煤岩成分以亮煤为主，暗煤次之，夹镜煤及丝炭条带。煤岩类型以光亮型为主，半暗型次之。 1.2.5水文地质

绛河在井田南部，由西向东流过。屯留县城外，最大流量1.46m3/s（1978年9月16日），最小流量0.78m3/s（1979年5月）；勘探区南部北送渡附近，水位标高约900m。绛河流向与地层走向基本垂直，故不利于地表水的垂直下渗；井田北部有阉村、常隆两座小型水库，除此，井田内无其它大的地表水体。

阉村、常隆两水库下距3#煤层垂直距离均大于430m，远大于计算的91m冒落裂隙带高度，故对3#煤层开采无影响。

常村井田在精查勘探阶段，仅对2012号钻孔基岩风化带进行了抽水试验和1063号钻孔277～287.10m上石盒子组涌水段做了涌水试验，水文地质工作量较少。1985年10月，矿务局地质队在主、副井之间补打1个检查孔，该检查孔采用流量测井技术，通过测量钻孔中垂向水流的变化来划分含水层的位置，基岩风化带以下共探明含水层11个。结合区域水文地质特征和矿井水文地质条件及检查孔资料，常村矿井可划分为15个含水层，即中奥陶统马家沟组灰岩岩溶含水层、太原组K2、K3、K4、K5灰岩岩溶裂隙含水层、山西组K7砂岩裂隙含水层、3#煤层顶板砂岩裂隙含水层、下石盒子组K8砂岩裂隙含水层、上石盒子组基岩风化带裂隙含水层、第四系下更新统孔隙含水层、第四系中更新统孔隙潜水含水层等。现分述如下：

1）奥陶系中统灰岩含水层 该层灰岩为本区含煤地层的基底灰岩，主要由厚层状石灰岩、白云质灰岩和泥质灰岩，平均厚度130m。上距3# 煤层100.70~205.05m，平均136.30m。矿区北中部，岩溶、裂隙较发育，漳-2钻孔所见溶洞直径达0.7m。一般岩溶发育标高在+300~+500m之间，具有成层发育特征，富水性较强，且―上强下弱‖。目前水位标高为+647.69~+659.31m，南高北低。另外，在矿区外文王山南断层以北有出露。主要富水段见区域含水岩组中的奥陶系中统灰岩含水段。据五阳煤矿注（抽）水试验，单位注（涌）水量0.0232~32.7L/s?m，渗透系数0.048~43.68m/d，富水性较强，但极不均一，水质类型为HCO3—Ca型水。长观资料，属富水性强的裂隙溶洞含水层，对矿井威胁较大。

在隔水层的阻隔下，一般不会发生直接突水。但极有可能通过断层破碎带、陷落柱或封闭不良钻孔进入矿井。故该层水患应以防为主。

2）石炭系上统太原组K2石灰岩含水层

层厚2.62~11.60m，平均7.20m。属厚层状石灰岩，上距3#煤层平均距离96.18m。据王庄井田16号和43号两钻孔抽水试验，水位标高714m（16号钻孔），单位涌水量0.0005～0.916L/s?m，渗透系数0.888m/d（16号钻孔）；钻孔循环液消耗量一般为0.6m3/h，最大为15m3/h（常-14）。富水性不均，属富水性中等的岩溶裂隙水。

据水位长期观测资料，该含水层水位已初步形成了依采区为中心的近东西向漏斗状。最低水位标高+602.53m（SC3-5孔）。井下突水点初期水量50~120m3/h，稳定水量5m3/h

3）石炭系上统太原组K3石灰岩含水层

层厚0～4.85m，平均2.51m。局部相变为泥岩，上距3#煤层平均距离78.34m。据王

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庄井田16号钻孔，混合抽水试验（K3+K4），单位涌水量0.0017 L/s?m；钻孔循环液最大漏失量达16m3/h（1037孔）。但从所取岩芯看，裂隙一般不发育，为富水性弱的裂隙含水层。

4）石炭系上统太原组K4石灰岩含水层

层厚0~5.95m，平均3.63m。局部含泥质较多，平均上距3#煤层66.98m左右。位于11号煤层之上，为厚层状石灰岩。据王庄井田16号（K3+K4）和本井田边界附近518号（K4+K5）两孔分别做的混合抽水试验，单位涌水量0.0017~0.055L/s?m，为富水性较弱的裂隙含水层。

5）石炭系上统太原组K5石灰岩含水层

层厚1.30~3.90m，平均2.85m。位于7#煤层之上，平均上距3#煤层31.58m。全区发育，厚度较稳定，裂隙不发育。据518号钻孔混合抽水（K4+K5）试验，单位涌水量0.055L/s?m；另据王庄井田16号钻孔抽水试验，单位涌水量0.00175L/s?m。为富水性弱的裂隙含水层。据矿井生产验证，该含水层对矿井充水无影响。

6）二叠系山西组K7砂岩含水层

一般为细、中粒砂岩，局部相变为粗粒砂岩或粉砂岩。厚0~14.50m，平均3.40m。上距3#煤层2.70~18.85m，平均12.98m。裂隙不发育。钻孔单位涌水量0.0108L/s?m，渗透系数0.097m/d。为富水性弱的砂岩裂隙含水层。是3#煤层底板直接充水含水层。生产实践表明，因其富水性较弱，对矿井生产影响不大。

7）二叠系山西组3#煤层顶板S4砂岩含水层

层厚约7.5m米，裂隙不发育，一般下距3#煤层10m左右。516孔抽水被抽干；钻孔循环液消耗量一般为0.1~0.3m3/h。为富水性弱的砂岩裂隙含水层。是3#煤层顶板直接充水含水层。经生产实践验证，该层富水性确实较弱，一般对3#煤层开采影响不大。

8）二叠系下石盒子组底部K8砂岩含水层

层厚0~19.68m，平均5.16m。一般为中、粗粒砂岩，局部为细粒砂岩，厚度变化较大，平均下距3#煤层31.67m。在516孔进行抽水试验时，被抽干；钻孔循环液消耗量一般为0.1～0.3m3/h。为富水性弱的砂岩裂隙含水层。该层虽位于顶板冒落裂隙带内，生产实践证明，该层富水性较弱，对3#煤层开采亦无较大影响。

9）二叠系上石盒子组底部K10砂岩含水层

层厚1.10~25.50m，平均8.29m。全区普遍发育，一般为中、粗粒砂岩，裂隙较发育。平均下距3#煤层91.83m。钻孔单位涌水量0.58L/s?m，渗透系数2.05m/d。由于该含水层厚度大，面积广，具有良好的多年水调节性能，故水动态比较稳定，为富水性中等的砂岩裂隙含水层。经生产实践验证，该层随有一定的富水性，且能受到顶板冒落裂隙的影响。

10）二叠系上石盒子组中部中粒砂岩含水层

在主、副井检查孔中，该含水层深207.31m，厚10.49m。它与上部的第11层含水层之间可通过其中间的半隔水层可获的补给。钻孔单位涌水量0.253L/s?m，渗透系数3.88m/d，故为富水性中等的砂岩裂隙含水层。对3#煤层开采无影响。

1.3煤层特征

1.3.1煤层

常村井田内含煤地层有下二叠统山西组及上石炭统太原组，含煤地层总厚163.36m，

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含煤10~17层，煤层总厚11.25m，含煤系数6.9%。

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山西组厚54.10m，含本区最主要可采煤层3#煤层，煤层厚度4.37～7.45m，平均厚度6.05m，含煤系数11.20%。山西组顶部、底部，局部发育不稳定薄煤层1~3层，一般均不达可采厚度。

太原组厚109.26m。含稳定的可采煤层15-3#煤层，不稳定的局部可采煤层8-2#、9#、12#、15-1#、15-2#煤层及不稳定薄煤层6#、7#、8-1#、11#、13#、14#等煤层，太原组煤层总厚5.20m，含煤系数4.8%，旋回结构清晰，K2、K3、K4、K5石灰岩与砂岩、泥岩和煤层相间出现，为煤层对比明显的可靠的依据。

3#煤层位于山西组的中下部。是本区主采煤层，以其本身厚度大，层位稳定为重要对比标志层。上距K8砂岩22.42~43.32m，平均31.67m，下距K7砂岩顶面2.70~18.85m，平均12.98m，煤层厚度4.37~7.54m，平均厚度6.05m。结构简单，夹矸0~3层，夹矸厚0.10~0.30m，个别孔（1009号孔）夹矸厚达0.75m。煤层顶板岩性为泥岩、粉砂质泥岩，其上为灰白色厚层中、粗粒砂岩，有时直接覆盖于3号煤层之上为煤层的直接顶板，底板岩性为黑色粉砂岩、细粒砂岩。该煤层控制程度较高，为稳定型全区可采煤层。

本区计算储量的可采煤层7层，即3#、8-2#、9#、12#、15-1#、15-2#、15-3#煤层，发育情况详见表1-1，现叙述如下：

表1-1可采煤层发育情况表 厚度(m) 煤层 最小~最大 平均 3# 15-1# 15-2# 15-3 8-2 9 12 ####间距(m) 最小~最大 平均 46.58~66.65 0.90~2.40 29.69 0.68~6.30 1.49 3.19 3.60~23.21 57.17 8.04~17.97 9.68 27.35~37.54 11.00 结构（夹矸层数） 稳定 程度 可采情况 顶板岩性 底板岩性 4.37~7.54 6.05 0~1.35 0.62 0~0.87 0.57 0~2.65 1.35 0~1.73 0.43 0~2.21 0.99 0~1.02 0.50 0~3 单 稳定 不稳定 全区可采 局部可采 粉砂岩 中砂岩 泥岩 细粉砂岩 泥岩 简单 不稳定 局部可采 除冲刷外全区可采 局部可采 泥岩 泥岩 泥岩及炭质泥岩 粉砂岩 K4灰岩上泥岩 K3灰岩 上泥岩 0~3 简单0~1 局部分叉0~3 简单 较稳定 不稳定 泥岩 中粗砂岩 不稳定 局部可采 粉砂岩 K4灰岩下粉砂岩 不稳定 局部可采 1.3.2煤层顶底板

直接顶板多为灰黑色粉砂岩和泥岩，厚9～10m不等；老顶多为灰白色厚层状中粒粗砂岩，厚数米至十余米，全区稳定。顶板裂隙较发育。

底板多为深灰色粉砂岩，薄水平层理。厚0～5m，其下为灰色细粒砂岩、或中粒砂岩，厚层状。

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细粒砂岩，自然状态下平均抗压强度111.9MPa，单向平均抗拉强度3.1MPa。 1.3.3煤质及工业用途

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顶板粉砂岩，自然状态下平均抗压强度115.5MPa，单向平均抗拉强度1.9 MPa；底板

3#煤为黑色，块状、细～中条带状结构，层状构造，为灰黑色条痕，具玻璃光泽，呈阶梯状或贝壳状断口，裂隙较发育。宏观煤岩成分以亮煤为主，暗煤次之，夹镜煤及丝炭条带。煤岩类型以光亮型为主，半暗型次之。

煤的可选性在补充勘探阶段，常-49钻孔采取了3#煤煤芯样作简易可选性试验，而未作生产煤样筛分浮沉试验，相邻五阳煤矿2001年9月对3#煤层生产煤样进行了筛分浮沉试验，资料可靠，可以借鉴。

1）筛分试验

3#煤层筛分试验结果见表1-2，煤样粒度以<0.5mm为主，占57.26%，其次为0.5～3mm粒级，占20.45%，13～6mm粒级，占14.93%，6～3mm粒级最少，占7.36%。粒度~产率示意图如图1-3所示。

表1-2 3#煤筛分试验成果表 煤样 粒度级(mm) 13~6 6~3 常-49 3~0.5 0.5~0 合计 产率 重量（kg） 0.730 0.360 1.000 2.800 4.890 占全样（%） 14.93 7.36 20.45 57.26 100.00 筛上累计（%） 14.93 22.29 42.74 100.00 质量 Mad (%) 0.76 0.96 1.10 1.01 0.99 Ad (%) 17.65 13.49 14.66 12.18 13.60

图1-3粒度-产率示意图

2）浮沉试验

3#简易可选性的浮沉试验分为＜1.30、1.30～1.40、1.40～1.50、1.50～1.60、1.60～1.80、＞1.80等比重级进行，经试验3#煤13～0.5mm产率主要集中在＜1.30、1.30～1.40两个密度级内。3#煤层简易浮沉试验结果见表1-3、1-4。

中国矿业大学2016届本科生毕业设计（论文） 表1-3 常-49孔3#煤13~0.5 mm简易浮沉试验综合表 密度级 (kg/L) <1.30 1.30~1.40 1.40~1.50 1.50~1.60 1.60~1.80 1.80~2.00 >2.00 小计 煤泥 总计 原煤 产率(%) 30.13 51.18 5.50 3.10 2.24 1.40 6.27 100.00 6.06 100.00 灰分(%) 7.03 9.63 16.41 22.15 30.12 42.61 72.93 15.58 浮物累计(%) 产率 30.13 81.49 86.99 90.09 92.33 93.73 100.00 灰分 7.03 8.66 9.15 9.60 10.10 10.59 14.49 沉物累计(%) 产率 100.00 69.69 18.51 13.01 9.91 7.67 6.27 灰分 14.49 17.74 40.16 50.20 58.97 67.40 72.93 密度(kg/L) 1.30 1.40 1.50 1.60 1.70 1.90 第 8 页

分选密度±0.1产率 产率(％) 81.49 56.68 8.60 5.34 2.24 1.40 表1-4 五阳煤矿3#煤50~0.5 mm粒级浮沉试验成果表 原煤 采样地点 密度级 (kg/L) 产率(%) 1.30~1.40 新井+600 7515 7508 1.40~1.50 1.50~1.60 1.60~1.80 1.30~1.40 >1.80 合计 10.78 53.38 13.12 4.10 4.11 14.51 100.00 Ad(%) 5.35 8.93 16.22 27.02 39.00 79.26 21.67 产率(%) 10.78 64.16 77.28 81.38 85.49 100.00 Ad 5.35 8.33 9.67 10.54 11.89 21.67 产率(%) 100.00 89.22 35.84 22.72 18.62 14.51 Ad 21.67 23.65 45.59 62.54 70.35 79.26 密度 1.30 1.40 1.50 1.60 1.70 浮煤累计(%) 沉浮累计(%) 分选密度±0.1% 产率(%) 64.16 66.50 17.22 8.21 4.11 3)可选性评价

按照国家标准《GB/T16417-1996》，对常-49孔3#煤层煤芯样、五阳煤矿3#煤层生产煤样进行可选性评价，评价结果见表1-5。假设浮煤灰分Ad为9.0%时，3#煤层属较难选~中等可选；假设浮煤灰分Ad为10.0%时 3#煤层属中等可选~易选。

表1-5 3#煤层简易可选性综合评价结果表 孔号 煤层 假设浮煤 灰分（％） 9.0 常-49 3# 10.0 五阳煤矿生产煤样 9.0 3# 10.0 1.52 78 15.7 中等可选 1.76 1.45 91 73 3.8 27.5 易选 较难选 理论分选 密度（kg/L） 1.54 理论浮煤 产率（％） 86 δ±0.1含量（％） 10.9 可选性 等级 中等可选

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1.3.4瓦斯

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矿井瓦斯涌出量和二氧化碳涌出量特点：

1）瓦斯涌出量随开采深度的加深而增高，如S2采区570~580m，瓦斯相对涌出量7.71m3/t，二氧化碳相对涌出量2.57m3/t ；S1采区500~520m，瓦斯相对涌出量11.41 m3/t，二氧化碳相对涌出量1.65m3/t。

2）瓦斯涌出量随煤产量的增加而增高，如S1采区皮带巷月平均日产量2589t，瓦斯相对涌出量7.85m3/t，瓦斯绝对涌出量14.11m3/ min，同一区域月平均日产量3893t，瓦斯相对涌出量10.34m3/t，瓦斯绝对涌出量29.62m3/ min。

3）当煤层顶、底板岩性为泥岩、砂质泥岩等较致密岩石时，阻碍了煤层瓦斯的逸散，使局部煤层瓦斯含量相对较高。 1.3.5煤尘和煤的自燃倾向性

1）煤尘爆炸性

1997年以来，常村煤矿对3#煤层煤尘爆炸性取样作了试验，在2001年又对3#煤层取样委托煤炭科学研究总院重庆分院作了煤尘爆炸性试验，鉴定报告见表1-6。根据鉴定报告3#煤层煤尘具有爆炸性。

2）煤的自燃倾向性

由于矿方没有按照《MT/T 707-1997》标准（煤自燃倾向性色谱吸氧鉴定法）进行煤的自燃倾向性鉴定试验，因此，只能沿用着火温度法进行鉴定。常村煤矿在2001年委托煤炭科学研究总院重庆分院以及2002年补充勘探中，在常-43、常-48孔对3#煤层取样对煤的自燃倾向性进行了试验，鉴定结果见表1-7。

虽然常村煤矿自投产以来，3#煤没有发生过煤层自燃现象，但根据煤炭科学研究总院重庆分院2001年4月20日在S3单轨吊巷标高+530m处3#煤层的采样分析，3#煤层在局部地段有发生自燃的可能，要作好安全防范工作。

表1-6 3#煤层煤尘爆炸性鉴定报告 煤尘爆炸试验 煤层 日期（年.月）. 1997.9. 1999.8. 3# 2000.8. 2001.7. 2002.8. 3#

2001.4 采样地点 S1采区皮带下山 S1采区皮带巷 S1采区皮带巷 S2采区 S2采区 常-42煤芯煤样 S3单轨吊巷标高+530m 火焰长度(mm) 16 200 50 30 30 20 30 加岩粉量(%) 20 75 煤尘爆炸性结论 有爆炸性 有爆炸性 有爆炸性 有爆炸性 有爆炸性 有爆炸性 有爆炸性 中国矿业大学2016届本科生毕业设计（论文）

表1-7 3#煤层自燃倾向性鉴定报告 着火温度 (℃) 煤层 采样地点 氧化 （T1） 常-43 3# 常-48 3# 备注 S3单轨吊巷标高+530m 362 384 386 387 378 410 16 26 358 原样 （T2） 364 还原 （T3） 374 ΔT （T3-T1） 16 第 10 页

自燃倾向性 不易自燃 不易自燃 有可能自燃的 一类：极易自燃的；二类：易自燃的； 三类：有可能自燃的；四类：不易自燃的。 1.3.6地温

该矿在勘探期间和开采过程中均未进行测温工作。但从井下工作环境看，温度小于26℃。属温度正常区，无热害威胁。

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2井田境界与储量

2.1井田境界

2.1.1 井田境界的划分的原则

在煤田划分为井田时，要保证各井田有合理的尺寸和境界，使煤田各部分都能得到合理的开发。煤田范围划分为井田的原则有：

1）井田的储量，煤层赋存情况及开采条件要与矿井生产能力相适应； 2）保证井田有合理尺寸；

3）充分利用自然条件进行划分，如地质构造（断层）等； 4）合理规划矿井开采范围，处理好相邻矿井间的关系。 2.1.2开采界限

常村井田北起4032000经纬网，南止F2断层七勘探线，西自煤层隐伏露头，东至3#煤层+640m底板等高线地面垂直投影线。 2.1.3 井田尺寸

全井田南北走向长平均约5.04km，东西倾斜宽平均4.0km左右，面积约20.08 km2。

2.2 矿井储量计算

2.2.1 构造类型

煤层内倾角为2°~7°，褶曲与断层均较发育，无岩浆活动，为中等构造地区，属于第二类。

2.2.2矿井工业储量

矿井工业储量是指在井田范围内，经地质勘探，煤层厚度和质量均合乎开采要求，地质构造比较清楚。

根据已勘探的煤种以贫煤为主，由表2-1知最低可采厚度为5.54m。

表2-1 可采煤层发育情况表

厚度(m) 煤层 最小~最大 平均 4.37~7.54 3 6.05 #间距(m) 最小~最大 平均 粉砂岩 中砂岩 结构 （夹矸层数） 稳定 程度 可采 情况 顶板 岩性 底板 岩性 46.58~66.65 0~3 稳定 全区可采 细粉砂岩

本矿井设计对3煤层进行开采设计，它的厚度为6.05m，基岩无出露，均为巨厚新生界松散层覆盖。

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本次储量计算是在精查地质报告提供的1：5000煤层底板等高线图上计算的，储量计算可靠。

3煤层采用块段法计算工业储量。

地质块段法就是根据一定的地质勘探或开采特征，将矿体划分为若干块段，在圈定的块段法范围内可用算术平均法求得每个块段的储量。煤层总储量即为各块段储量之和，每个块段内至少应有一个以上的钻孔。块段划分如图2-1所示。

图2-1 矿井块段划分图

根据《煤炭工业设计规范》，求得以下各储量类型的值：

1）矿井地质资源量

矿井地质资源量可由以下等式计算：

Zz?m?F???0.000001（2-1）

式中：Zz——矿井地质资源量，Mt；

m——煤层平均厚度，m； F——煤层底面面积，m3； ?——煤容重，t/m3。

将各参数代入（2-1）式中可得表2-2，所以地质储量为：

Zz=184.5（Mt）

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