采矿林南仓设计90万吨-学位论文.doc

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1、华北科技学院毕业设计（论文）目录一般部分1 矿区概述及井田地质特征11.1 矿区概述11.2 井田地质特征21.2.1井田地质构造21.2.2 煤系地层划分及其特征31.2.3 井田水文地质81.3 煤层特征91.3.1 可采煤层情况91.3.2 煤的物理性质91.3.3 煤的围岩特性101.3.4 煤的特征101.3.5 瓦斯和煤尘122 井田境界及储量132.1 井田境界132.1.1 井田划分依据132.1.2 井田境界确定132.2 井田工业储量的计算132.2.1 井田地质储量132.2.2 工业储量的确定142.3 井田可采储量142.3.1 永久煤柱煤量142.3.2 矿井可采储

2、量计算172.3.3 矿井储量汇总表173 矿井工作制度和设计生产能力183.1 矿井工作制度183.2 矿井设计生产能力及服务年限184 井田开拓214.1 井田开拓的基本问题214.1.1 确定井筒的形式、数目、配置214.1.2 确定工业广场及井口位置224.1.3 确定开采水平和阶段高度234.1.4 开采水平布置及井底车场的选型244.1.5 采区划分及其布置254.2 井田开拓设计方案比较264.2.1 开拓方案技术比较264.2.2 经济比较294.2.3 综合比较314.3 矿井基本巷道314.3.1 井筒314.3.2 井底车场344.3.3 主要开拓巷道365 采区巷道布置

3、415.1 煤层地质特征415.1.1 可采煤层情况415.1.2 煤种及煤质变化415.1.3 各煤层顶底板岩性415.2 采区巷道布置及生产系统425.2.1 确定采区走向长度425.2.2 确定区段斜长和区段数目425.2.3 煤柱尺寸的确定435.2.4 采区上下山的布置435.2.5 区段平巷的布置445.2.6 联络巷道的布置445.2.7 采区运输、通风运料等系统的确定445.3 采区车场设计465.3.1 采区上部车场形式的选择465.3.2 采取中部车场形式的选择475.3.3 采区下部车场的选择及设计475.3.4 采区主要硐室的布置525.4 采区采掘计划555.4.1

4、采区主要巷道参数确定555.4.2 确定采区生产能力615.4.3 计算采区回采率626 采煤方法636.1 采煤方法和回采工艺636.1.1 采煤方法的选择636.1.2 综采工作面回采工艺设计646.2 综采工作面巷道布置方式787 井下运输817.1 系统基本概述817.1.1 基本概况817.1.2 井下运输系统817.2 采区运输设备827.2.1 主运输设备827.2.2 采区辅助运输867.3 大巷运输设备887.3.1 矿车选择887.3.2 矿用电机车的选型898 矿井提升948.1 设计依据948.1.1 主井提升948.1.2 副井提升948.2 主副井提升设备的选型95

5、8.2.1 小时提升量958.2.2 合理的提升速度958.2.3 一次循环时间968.2.4 一次合理提升量的确定978.2.5 计算一次提升循环提升时间Tx和所需的提升速度vm988.3 提升钢丝绳的计算998.4 提升机与天轮的选择计算1018.4.1 滚筒(或摩擦轮)直径的确定1018.4.2 天轮的选择1018.4.3 提升机强度校验1018.5 提升电动机的预选1028.5.1 电动机功率的估算1028.5.2 估算电动机转数1028.6 提升机与井筒的相对位置1038.6.1 井架高度1038.6.2 丝绳对摩擦轮的围包角计算1049 矿井通风与安全1059.1 矿井通风系统的选

6、择1059.1.1 选择矿井通风系统的原则1059.1.2 选择矿井主要通风机的工作方法1069.1.3 选择矿井通风方式1079.2 全矿所需风量的计算及其分配1089.2.1 矿井风量计算原则1089.2.2 矿井风量计算方法1089.2.3 风速验算1139.3 全矿通风阻力计算1159.3.1 矿井通风总阻力计算原则1159.3.2 矿井通风阻力计算1159.4 矿井通风设备的选择1179.4.1 矿井通风设备的要求1179.4.2 选择主要通风机1179.4.3 选择电动机1209.4.4 电费计算1219.5 矿井灾害防治技术1229.5.1 防治瓦斯1229.5.2 防治煤尘12

7、29.5.3 防灭火1229.5.4 防治水12310 矿井基本技术经济指标124参 考 文 献126专题部分1 概述1282 锚注施工工艺1282.1 锚喷施工工艺1282.2 锚注支护原理1292.3 注浆材料1302.4 注浆设备系统1302.5 锚网喷支护1302.6 锚网及锚带网支护1322.7 研究施工方法，提高单进水平1322.7.1 积极使用新设备1322.7.2 积极应用新技术1322.7.3 积极研究应用新的施工工艺1322.7.4小结1333 UDEC模拟确定锚注技术参数1333.1 数值模拟1333.2 根据模拟确定巷道注浆技术参数1354 注浆施工工艺过程1355 注

8、浆后的补强加固技术方案及工程效果136结论136参考文献137致 谢139华北科技学院毕业设计（论文）1 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述开滦林南仓矿业分公司位于蓟玉煤田林南仓井田范围内，地理座标为东经117.37，北纬39.50。东北距玉田县12公里，井田范围内交通四通发达，电力充足，北邻京哈公路，京秦铁路，紧邻唐玉宝公路旁边，京沈高速公路穿境而过，井田内有通往下仓的铁路（矿区专用）。西距北京120公里，南距天津新港120公里，东距秦皇岛港190公里，地理位置优越。林南仓矿业公司交通位置示意图(见图1-1-1)。图1-1-1 地理交通位置图本区北枕燕山余脉，距螺山峰山只有十余公里，南为

9、华北大平原，全区被新生界地层覆盖，区内地形平坦，地势由北向南逐渐低下，地表标高介于+1.00米至+6.00米之间，区内无河流，仅井田北部有一较大积水洼地后湖，盛产芦苇，呈沼泽状态。本区属大陆性风气候，降水多集中在6、7、8月份，最大年降水量898.1毫米，最小年降水量452.4毫米。年最大蒸发量2186.8毫米，年最小蒸发量1670.4毫米。最高气温40.3C，最低气温-22.9C，最大冻土深度780毫米。林南仓井田位于河北省玉田县林南仓镇附近，地处京津唐秦中心地带，林南仓镇位于玉田县西南部，总面积40平方公里，耕地25600亩，镇辖21个行政村，总人口20492，现有私营企业48家，个体企业

10、303家，形成了以建筑、冶金、造纸、机械化工、运输、建材、皮革、酿酒为主的九大骨干行业。林南仓矿业分公司的地面供水可划分为三个部分，即以东六家属区生活应用水为主体的东六供水系统，以生产和生活供水为主的工业广场供水系统以及风井生产用水为主的风井供水系统，它们各自称为独立的系统，互不影响，不相干涉，从而构成了林南仓矿业分公司的三大供水系统。前两个系统供水量大，对水质的要求也较高。东六供水系统服务对象主要是居民的日常生活，日平均耗水量150m/h，供水水源井位于东六生活区内，距离工业广场中心3公里。供电网位于林南仓镇东5公里，供电条件能满足生产和生活的需要。1.2 井田地质特征1.2.1井田地质构造

11、林南仓煤田位于开平煤田东南翼。开平煤田位于燕山南麓，煤系地层为石炭二迭系。开平主向斜是煤田主要构造，呈复式向斜构造。向斜的总体轴向为NE向。自古治以北主向斜轴逐渐转为东西向，向斜两翼不对称，西北翼地层倾角比较平缓，向北往南发育两组轴向与主向斜轴斜角或直交的短轴倾伏褶皱构造，东南翼断层不很发育，规模亦较小。多见于褶皱构造的轴部，正断层较多，逆断层较少。林南仓井田的主体构造为井田北翼的塔坨向斜和南翼毕各庄区域的毕各庄向斜式，由于开平向斜在发育过程中北部受青龙山东南构造带影响。主向斜轴在古治以北发生偏移，呈东南向派生的南北应力场，形成次一级构造。 主要褶曲构造褶皱为本煤田的骨干构造。 主要构造线：各

12、向斜、背斜彼此平行相间排列，其褶皱轴线一般均作北西方向延展。向斜均有煤系地层保护，并闭合成盆地形构造，而背斜部分煤系地层则被剥蚀。 褶皱均显不对称性，轴面向受力强烈的方向倾斜。本煤田之中部即林西背斜至黄土坎背斜为受力较强烈的上升部位，因此，轴面均有内倾之趋势，如煤田东部林南仓、李庄子向斜之西翼地层产装较陡达5060，而煤田西部的下仓向斜西翼地层产状平缓，一般为1020，东翼及东北边缘地带地层倾角则较陡，达4560。 林南仓向斜因地处马兰裕山字型构造弧顶前缘部位，东北端受北部压力，西和西南端受来自于李庄子向斜方向的侧压力之力偶作用，使向斜轴线呈“U”字型。 断层本煤田断层多发育在受力较强烈的中部

13、地带，即下仓向斜之东翼，李庄子向斜及林南仓向斜西部。依据受力关系本区主要断层分以下几种： 压扭性断层：断层构造线一般呈北西方向，与褶皱轴线相平行，多形成与较强烈褶曲部位。断层面倾角一般较小。约4555。走向延长较远。 张扭兼重力性质大断层。本类断层有两组。 断层构造线一般呈北西方向与褶皱轴线相平行，断层面倾角较陡，一般在60左右，断距百米至数百米，如李庄子向斜中A、B、D、E等正断层均属此类，使李庄子向斜形成地堑式构造。 断层构造线一般呈北东方向与褶皱轴斜交，断层面倾角6075断距数十至数百米，并具有继承性，第四纪仍有活动。区内共发现大小断层4条，其中断距大于30米者有3条，以F1断层斜切井田

14、中央粘距15-50米，延伸长度2000米，对井田影响到大，其余断层断距较小，延展长度也较短，对井田开拓也较有影响。主要断层(见附表1-2-1)。表1-2-1 林南仓井田主要断层表带别编号性质断层产状断距（米）延展长度（米）走向倾向倾角1F正断层N10ESE75-8015-11020002F正断层N70-80ESE75-8035-4218003F逆断层N50-60ESE70-753520004F正断层N40-50ESE75201500 岩浆岩蓟玉煤田所属三个含煤向斜均有不同程度的岩浆岩侵入。下仓向斜、李庄子向斜火成岩遍及全区，林南仓向斜之西部有火成岩侵入，东部未曾发现有岩浆岩侵入之现象。所见岩浆

15、岩经磨片鉴定有以下几种：主要有辉绿岩，少量安山岩，煌斑岩和玻基橄榄玄武岩等。呈岩墙、岩枝和岩床侵入。岩墙多呈北西或北东方向，岩床多沿煤层侵入。位于下仓向斜之北部，有一较大的火成岩体侵入玉石炭系二叠系地层中，其岩性为安山岩，可能以岩盘形式产出。岩浆岩的侵入时期属燕山运动晚期。1.2.2 煤系地层划分及其特征林南仓井田煤系地层主要由石炭系、二叠系地层组成，其中包括中石炭统唐山组、上石炭统开平组、赵各庄组、下二叠统的大苗庄组、唐家庄组。基底为经过长期剥蚀夷平的中奥陶统，上覆地层为上二叠统古冶组陆相碎屑岩。含煤建造由一套海相、过度相、陆相地层组成。煤系地层综合柱状图(见图1-2-1) 图1-2-1 煤

16、系地层综合柱状图煤系地层各组厚度变化、岩性特征及所含标志层分述如下： 奥陶系中统马家沟组（02）本区钻孔揭露最多者15.89米，岩性为浅灰灰白色石灰岩，质纯性脆，时夹薄层状灰质粘土岩及白云质石灰岩或豹皮状灰岩。顶部有古风化壳迹象，含黄铁矿结核，裂隙溶洞较发育，有时被铝土质充填。 石炭系（C）上限为煤11顶板细粉砂岩之顶界，与上复二迭系地层呈整合接触。下限为奥陶系石灰岩顶面，两者呈平行不整合接触。地层厚度约200米，分中上两统，下统缺失。 石炭系中统唐山组（C2）本统直接覆盖于奥陶系石灰岩之上，上限至第三海浸线K3石灰岩顶面，地层厚度介于46.0861.77米，平均为52米。岩性特征是：岩层颜色

17、较浅，多为浅灰灰色，并夹有少量紫色（在K2灰岩以下），以粘土岩和粉砂岩类为主。岩石大致百分比为中粗粒砂岩占10.74，细砂岩占3.56，粉砂岩占19.71，粘土岩占56.62，煤层占0.59，石灰岩占8.78。层理不明显，粘土岩一般呈团块状构造，植物化石保存较少，在石灰岩及其顶板细粉砂岩中，富含海相动物化石，菱铁质鲕粒及结核发育，并含有黄铁矿结核和散晶。除部分粘土岩外，在一般岩层中皆含不同程度的钙质。本统岩相组合特征是:下部厚约25米为滨海湖泊大相的碎屑岩沉积，向上逐渐转为浅海薄层灰岩相和过渡相的交替沉积，构成三个完整的小旋回。每个旋回一般由浅海沉积（第I1旋回为滨海湖泊）起，经过渡相，终止于

18、浅海灰岩相。标志性岩层：K3 至K4之间有：深灰色浅海相粉沙岩或粘土岩，细腻质纯性脆，含腕足类珊瑚等动物化石，为石K3灰岩直接顶板。一般厚度9米左右。K4 至K5之间有：浅灰色细中粒沙岩：成分以石英为主，次为少量岩屑等，分选及滚圆度中等，拟质孔隙式胶结，夹碳质层纹，显水平层理和缓波层理状，岩石成分比较单纯，易于煤系地层中的沙岩相区别。位于井筒西北部常相变为粗砂岩，厚度达20米左右（至煤17以上），风井以东见薄，井相变为细砂岩，一般厚度5米左右。灰深灰色粘土岩：有时稍发褐色，质软，含铝土质和凌铁质结核，富含植物根化石，成团块状构造（为煤14直接底板），一般厚度在3米左右。K5 至K6之间有深灰色

19、细粉砂岩：致密而细腻，性脆质地均一。富含黄铁矿石结核，底部见有少量海百合等动物化石，为K5灰岩之直接顶板。一般厚度7.5米左右。深灰色粉砂岩和灰色细砂岩互层带：以前者为主，显条带状，具水平层理及缓波状层理，含植物化石碎片和较完整的假蛋形翅羊齿等植物化石。灰色细砂岩，致密坚硬，泥至孔隙基底式胶结，具水平层理和缓波状层理，时为煤12下直接底板，以坚硬为特征，易与其他砂岩相区别，一般厚度4米左右。 赵各庄组地层厚度74.4179.41米，平均55米。岩性特征是：浅灰深灰色。以粉砂岩为主，但比开平组为少，而厚层状中粒砂岩相对增多。岩石大至百分比为，中粗粒砂岩占12.9，细砂岩占12.4，粉砂岩占44.

20、14粘土岩占9.9，煤层占19.73，其它站0.93。植物化石以翅羊齿类居多，一般赋存在煤11顶板粉砂岩和煤11煤12之间粉砂岩两个化石带内。岩相组合特征是以滨海湖泊相为主，并有泻湖海湾相，湖滨波浪带相、湖泊三角洲相等沉积。本组地层可划分为三个完整的小旋回。海退相序地层厚度为36米，海进相序地层厚度为19.13米说明地壳处于缓慢的波浪式上升。 且升降幅度较小，比下部唐山组和开平组地层更接近于大陆性趁机环境亦相对比较稳定，有利于煤层的形成。所以在每个小旋回的中上部均有泥炭沼泽沉积相，赋存有主要可采煤层（煤11煤12）及不稳定的不可采煤层（煤14）标志性岩石及化石带有：煤12下顶板下粉砂岩：深灰黑

21、灰色，细腻含炭质及黄铁矿散晶，棕褐色条痕，贝壳状断口，富含腕足类，瓣鳃类和海百合等动物化石，一般厚度在一米左右。煤11至煤12之间的粉砂岩：近煤12处为深灰色细粉砂岩频繁交替出现，显条状带外观，其下岩性渐细，底部为细粉砂岩或粘土岩，致密而细腻，质地均一纯净，细水平层理明显，井田西北部为浅灰银灰色，而东南部则渐变为深灰色，岩性标志，易于对比，厚度16米左右。煤12顶板粉砂岩：深灰色，岩性致密，质地均一，具水平层理及缓波层理。采集有假蛋翅羊齿、开平翅羊齿、直脉翅羊齿类、星轮木、纤细轮木、长方楔叶、芦木苛达树等化石，为本组植物化石富集层之一,厚度一般在5米左右。煤11煤12之间粗砂岩：浅灰色，成分以

22、石英、岩屑、燧石为主（以含较多燧砾为特征，易与其他煤层间砂岩相区别）。分选较差，滚圆度为半园状。泥质孔隙基底式胶结，局部含钙质。具水平层理、斜层理、交错层理等。全区沉淀稳定（特别是井田西部），仅局部地段相变为细砂岩。一般厚度约12米。煤11顶板细粉砂岩：呈灰深灰色，致密，显水平层理及缓波状层理，含菱铁质结核，采集有星轮木、楔叶木、细羊齿、苛达树等化石，亦为本组植物化石富集层之一，一般在4米左右。 二叠系（P）板湖泊相细粉砂岩之顶界，与下伏地层呈整合接触。上限为第四系松散沉积物，呈不整合接触。在井田内保留地层最大厚度约560米。 二叠系下统（P1）上限为A层铝土直粘土岩顶界，于上统呈整合接触。本

23、统地层厚度约为278米，分上、下两组。上组称为唐家庄组，下组称为大苗庄组，其中大苗庄组是主要含煤地层之一。标志性岩层及化石带：煤9顶板细粉砂岩：呈灰深灰色，致密，具细水平层理及层庄菱铁质结核。采集有星形轮木、细羊齿、芦木。苛达树，东方尼式苏铁等植物化石，为本组化石富集层之一。一般厚度在3米左右。煤8底板砾状粉砂岩：呈浅灰色，局部含钙质。具有大量灰绿、灰白色粘土岩块。该层随82尖灭而消失。在井筒附近厚度增大，常为煤9直接顶板。但凡为煤9直接顶板时，煤9则变薄或不可采。该层一般厚度4米左右。煤7顶板细粉砂岩粘土岩：为灰黑色，岩性细腻。性脆，呈菱角状及贝壳状断口，富含菱铁质结核及黄铁矿细晶。采集有腹

24、足类、斧足类、腕足类、海百合等动物化石，为本区最上一次海侵。该层可能相当于开平煤田煤6顶板。一般厚度3米左右。煤6顶板粉砂岩：呈深灰色，欠均匀，有堆砾现象，加灰色细砂岩薄层，局部显水平层理及缓波状层理。采集有假蛋形翅羊齿、带羊齿、楔叶木、轮木、苛达树、细羊齿等化石，为本组植物化石富集层之一，一般厚度6米左右。煤5至煤6之间中粒砾岩：呈浅灰绿色，成分为石英、岩屑、长石、燧石等。分选较差。滚圆度中等，泥质孔隙基底式胶结，夹炭层纹 及煤化物质，以颜色易与下部砾岩相区别，一般厚度4米左右。煤5顶板粉砂岩：呈灰绿色，岩性较均一。采集有星轮木、长方楔叶、芦木、带羊齿、苛达树等植物化石，亦为本组植物化石富集

25、层之一。一般厚度3米左右。 二叠系上统（P2）保存有古冶组（P12）地层，最大厚度约300米。本组属陆相沉积，河床相粗碎屑砂质岩居多。岩石大致百分比为，中粗粒砂岩占46.06，细砂岩占0.388，粉砂岩占45.69，粘土岩占7.87。本组地层大致可分为六段（即六个中粗粒砾岩带和六个粉砂岩粘土岩带）。每一岩段皆有河床相中、粗粒砾岩起，至湖泊相或湖沼相细碎屑岩（粉砂岩或粘土岩）止。反映了六次河流活动的巨周期（详见地层综合柱状图）。岩性特征，中粗粒砾岩皆为灰白灰紫色。成分为石英、燧石、岩屑、长石等。分选及滚圆度均不好，夹炭质层纹及紫色条带，显大型直线形斜层理。粉砂岩一般以灰紫色为主，褐铁矿结核发育，

26、显花斑状结构，呈团块状构造。植物化石少，一般多赋存在上部铝土质粘土岩以下30米至A层以上40米之间的粉砂岩中。采集有细羊齿、楔叶木、轮木等植物化石。标志性岩层有：A0层铁质粘土岩：紫红色，岩性致密，性脆质地均一，呈角状断口，含豆状铁质结核及鲕粒，平均厚度5米，该层底板紫灰或灰白色粗砾岩极为标志，易于对比。上部铝土质粘土岩：灰紫色，致密、细腻，有滑感，含铁质结核及鲕粒，显花斑状结构，平均厚度4.53米。本层顶板至上部铁质粘土岩间均为紫灰紫色粗砾岩（或含砾粗砾岩），于A层至A0层之间砂岩相似，但该层颜色较紫。上部铁质粘土岩：岩性与A0层铁质粘土岩颇为相似，但该层更为细腻据仓补17化验结果SiO2为

27、37.28Ae203为24.87。Fe2O3为13.50，烧失量为13.56，平均厚度为5.69米。 第四系松散沉积物主要由粘土曾、砂层、砾石层极少量卵石层所组成。一般70米以浅砂层或砾石层较多，深部则以粘土层为主。冲击层底部之卵石层在北部及东北部较发育，厚达30米以上。在较稳定的两层粘土层之中（埋藏深度70110米和120220米）富含淡水动物介壳，为良好的对比标志及隔水层。第四系厚度变化较大，由井田北部的143.78米至东南部达434米以上。1.2.3 井田水文地质矿区年降水量在350mm-800mm之间，由于冲积层的存在，阻隔了大气降水与矿坑涌水之间的联系，矿井用水量基本不受季节的影响。

28、矿区地表水系主要包括后湖。矿井采动塌陷坑积水量随开采面积的扩大而增加。所有地表水均直接补给潜水层。矿井直接充水含水层包括：第三含水层（煤12底至煤4顶砂岩裂隙含水层）、第四含水层（煤5 至煤12顶砂岩裂隙含水层）、第五含水层（煤5顶板砂岩裂隙含水层）。矿井间接含水层包括第一含水层、第二含水层、第五含水层、第六含水层。其特征见表1-2-2。表1-2-2 含水层划分表含水层编号含水层名称含水层富存情况单位流水量渗透系数水质类型1第一含水层含水丰富2.146升/秒*米182.714米/昼夜重碳酸钙镁型2第二含水层含水性弱0.0455升/秒*米0.261米/昼夜硫酸钙镁型3第三含水层含水性中等，局部较

29、强0.01970.0566升/秒*米0.15010.77米/昼夜重碳酸钠型4第四含水层含水性弱0.0160.0584升/秒*米0.1541.742米/昼夜重碳酸钠型5第五含水层含水性中等，局部较强0.06030.228升/秒*米4.526米/昼夜重碳酸钠型6第六含水层含水性弱0.040.0196升/秒*米0.02480.211米/昼夜重碳酸钠型1.3 煤层特征1.3.1 可采煤层情况井田内可采和局部可采煤层共四层，即煤8、煤9、煤11、煤12、。其中主要可采煤层共有1层。即：煤9，其余绝大部分不可采。1.3.2 煤的物理性质8煤层为复杂结构煤层，含有1-2层泥浆，粉砂岩夹石。煤岩类型以亮型为主

30、，界限明显，内生节理发育，玻璃光泽。平均厚度0.8米，该煤层为不稳定煤层。9煤层为复杂结构煤层，有夹石1-2层，层位稳定，全井田可采，局部相变为炭质泥岩，平均厚度为3.94。采性指数为0.95，煤厚变异指数为0.8，该煤层为稳定煤层。11层为复杂结构煤层，有夹石1-2层，厚度、岩性均变化较大，该煤层只在F1断层西北及北侧和井田东南角可采，其他部位变尖或尖灭，平均厚度为0.9米，可采性指数为0.73，煤厚变异指数为0.812，该煤层为极不稳定煤层。12层为结构简单厚煤层，煤层局部有夹石1-2层，层位较稳定，平均煤厚为2.08采性指数为0.68，煤厚变异系数为0.431，该煤层为不稳定煤层。他们的

31、结构、厚度及特征见表1-3-1。表1-3-1 可采煤层特征表序号煤层名称煤层厚度/m层间距/m倾角/()硬度容重稳定性最小最大平均18煤0.61.20.8252022180.4-0.71.47不稳定29煤3.04.23.9200.3-1.11.4稳定311煤0.71.10.9160.4-0.71.48不稳定412煤2.03.52.21200.4-0.91.4较稳定1.3.3 煤的围岩特性林南仓矿煤层顶底板岩性变化大，围岩岩石力学性质差异明显。 煤9顶板：灰浅灰色泥质粉砂岩，致密、细腻、性脆、易碎，有滑腻感，断口和裂隙面发育，具水平层理，局部含菱铁质结核含芦木、星轮木、苛达树等化石。层厚3.0米

32、，直接顶垮落步距3.6米，老顶来压步距16.8米，顶板数类级。 煤9底板：深灰色粘土岩，细腻、光滑，有贝壳状断口，并含有大量根化石，岩石软、易风化，层厚2.0米。 煤11顶板：条带状灰色粉砂岩，致密，显水平层理及缓波状层理，并含有大量的菱铁质结核，薄层，岩石大部分为碎块状，层面含有方解石膜，该层含有星轮木、楔叶木、细羊齿、芦木、柯达木苛达木等植物化石，层厚04米，通过回采过的工作面观测，直接顶初次垮落步距46米，老顶初次来压步距3米，老顶周期来压步距1012米，顶板属1类1级。 煤12顶板：灰色粉砂岩，厚5.0米，致密、坚硬、呈条带状，灰、灰白、褐色相间，有时附着绿色物质，层理呈水平或缓波状，

33、泥质胶结，含有丰富的植物叶化石，初次垮落步距1416米，老顶初次来压步距为32米，老顶周期来压步距1012米，顶板属类级。 煤12底板：灰深灰色细砂岩，厚度2.0米，层状产出，岩石较硬，为钙质或菱铁质胶结，全井田发育较好。1.3.4 煤的特征 煤的物理特征林南仓井田内各煤层均属腐植煤，煤层颜色一般为深黑色，条痕黑褐色或黑色带有褐色。呈较亮的似玻璃光泽，硬度和韧性较大，脆性较小，煤岩组分以亮煤和暗煤为主，次为镜煤，丝炭少见。各煤层物理特征见表1-3-2。表1-3-2 煤层物理特性特征煤层颜色光泽煤岩组分煤岩类型煤的结构和构造块度黄铁矿结核煤8深黑色玻璃状光泽镜煤亮煤和暗煤半亮型条带状，层状结构粉

34、-碎块状含煤9深黑色较亮的似玻璃状光泽镜煤亮煤和暗煤半亮型条带状，透镜状结构，层状结构粉-碎块状含煤11深黑色较亮的似玻璃状光泽以亮煤和暗煤为主少量镜煤半暗型条带状，层状结构粉-碎块状少量煤12深黑色光亮的似玻璃状光泽镜煤亮煤和暗煤半亮型条带状，透镜状结构，层状结构粉-碎块状含 煤化学分析：原煤工业分析见表1-3-3。表1-3-3 可采煤层原煤工业分析综合表项目煤层灰分Ag(%)硫分S(%)挥发分Vr(%)发热量(卡/克)煤质牌号811.38-35.5215.771.53-3.382.1329.75-33.8332.165200-757271372号肥煤为主，局部肥焦煤924.17-31.70

35、28.801.05-2.441.6330.63-38.7135.104600-763060161、2号肥煤1111.38-35.5215.771.53-3.382.1329.75-33.8332.165200-757271372号肥煤为主，局部气肥煤1226.72-38.2931.090.43-0.580.4727.73-36.8029.865520-765260601-2号肥煤为主，局部肥焦煤和气肥煤1.3.5 瓦斯和煤尘 瓦斯瓦斯的相对涌出量在0.050.56米3/吨天，二氧化碳的相对涌出量3.1812.18米3/吨天，属于低级瓦斯矿井。瓦斯涌出量见表1-3-4。表1-3-4 矿井瓦斯涌出

36、量矿井瓦斯等级绝对涌出量(m3/min)相对涌出量(m3/td)瓦斯(CH4)CO2瓦斯(CH4)CO2低0.7333.730.125.45 煤的自燃发火情况本矿各煤层均有自燃倾向，其中9煤层发火期最短为11个月，最长为25个月，矿井发火等级定为四级。2 井田境界及储量2.1 井田境界2.1.1 井田划分依据在井田划分时，保证各井田合理的尺寸和境界，使煤的各部分得到合理性开发。井田划分的范围，储量，煤层赋存及开采条件应与矿井生产能力相适应。对于现代化大型矿井，要求井田有足够储量和合理服务年限，生产能力小的矿井可小些。同时考虑到矿井发展余地，井田范围应适当的划的大些。本设计生产能力为120万t/

37、a,属于大型矿井。因此在划分井田范围时，应与该生产能力相适应。保证井田有合理的尺寸。通常情况下，为合理安排井下生产，井田走向长度应大于倾斜长度。如井田长度过短，则难以保证矿井各个开采水平有足够的储量和合理的服务年限。造成矿井接替紧张。井田走向长度过长，又会给矿井通风，井下运输带来不便。根据实际地质情况，并参照我国煤矿的实践经验，选择一个合理的尺寸。合理划分矿井开采范围，处理相邻矿井关系。划分矿井边界时，通常把煤层倾角不大，沿倾斜延展很宽的煤田，分成浅部和深部两部分。一般应先浅后深，先易后难，分别开发建井，以节约初期投资。选择好井口与工业广场位置。划分应考虑井筒与工业广场位置的选择，使有利于井田

38、开拓和采区布置，有利于矿井建设施工和工业场地布置。2.1.2 井田境界确定根据埋深及井田构造情况，本矿井井田境界确定如下：根据以上确定的井田境界，林南仓井田均为自然露头。该矿地处平原，地面标高+6米左右，井田走向长7千米，倾向宽3.5千米，面积S为19.25平方千米。2.2 井田工业储量的计算2.2.1 井田地质储量井田储量的计算公式： Z=SM/cos （2-2-1）式中 煤层倾角,（）煤容重, t/m3M煤层的总厚度, mS井田面积,所以 Z=1.9251079.071.4/cos20 =2.23108吨2.2.2 工业储量的确定本井田内考虑到煤8、煤10、煤11绝大部分不可采，目前情况下

39、，暂定煤9、煤12为可采煤层，而这两层煤的厚度分别为3.94m和2.21m。 所以工业储量为 Zc 1.9251073.941.40/cos20 1.13108吨2.3 井田可采储量2.3.1 永久煤柱煤量要计算井田可采储量，首先要确定各种永久煤柱损失。永久煤柱一般是指保护工业广场和井筒的工业广场煤柱，井田境界和大断层两侧的井田境界煤柱和断层煤柱，以及保护地面建筑物、河流、铁路等而留设的保护煤柱等。 工业广场保护煤柱受保护面积边界是由受保护建筑物和主要井筒的边界向外加上一部分备用量即维护带确定的。受保护建筑物边界一般不是直接以被保护建筑物的外边界为准，而是取平行于煤层走向或倾斜方向的与受保护建

40、筑物外缘相连的直线所围成的面积，作为受保护建筑物的边界。地面建筑物和主要井筒的保护煤柱是从受保护的边界起，按基岩移动角、和及表土层移动角所做的保护平面与煤层的交线来确定。煤层群开采时，应采用重复采动条件下的移动角值。基岩移动角和表土层移动角如图2-3-1所示。图2-3-1 岩层移动角示意图安全煤柱的留设与计算一般用垂直断面法求得。煤柱的留设的计算方法与步骤如下：a确定受保护面积如图所示，在开拓平面图上通过建筑物四个角分别做平行与煤层走向和倾斜的四条直线，得矩形abcd。在矩形的外缘加上15m宽的维护带，得受保护面积abcd。图2-3-2 用垂直断面法确定建筑物下安全煤柱b确定受保护煤柱通过受保

41、护面积中心作一沿煤层倾斜剖面1在这个剖面上，由维护带的边缘点m1，n1起在表土层以=45划两条保护线，即m1m2，n121n2。然后在基岩中在下山和上山方向按上山移动角=75和下山移动角=59作保护线，与煤层相交得n和k，则通过n和k的走向线分别为保护煤柱的上部和下部边界。以同样的方法在平行煤层走向的剖面2，按走向移动角=75作保护线，得沿走向的煤柱边界AB和CD，将nk和AB，CD均绘制在平面图上，即得保护煤柱边界ABCD。煤柱是一个梯形。c煤柱煤量计算工业场地煤柱煤量=梯形面积*煤层平均厚度*煤层平均密度工业广场面积的取值，依据设计井型大小按煤矿设计规范中煤矿工业广场占地指标所列数值的规定

42、选取。表2-3-1 工业广场占地指标表井型（万吨/年）指标（公顷/10万吨）4006000.450.62403000.70.81201800.91.045901.21.3注：指标中小井取大值，大井取小值本矿井井型为120万吨/年，工业广场占地面积为：90101.0100001.21.2105 m2设计工业广场形状为正方形，长为400 m, 宽为300m。矿井的表土层厚度为90米，煤层平均倾角20，=75，则=59，=20，冲击层移动角45，围护带宽度为20m。经计算得：梯形高度 h=550m梯形上底 AB=630m梯形下底 CD=720m得 S底=1/2（630+720）550=37.125万

43、m2工业广场保护煤柱煤量= 梯形面积煤层平均厚度煤层平均密度 所以 工业场地煤柱量3.71251053.941.42.05106t 断层保护煤柱根据采矿工程设计手册，为保护矿井的安全生产，本井田无特大的断层，只有一些较小断层，所有断层长度总为2000m，断层两侧各留设30m的保护煤柱。断层保护煤柱煤量断层长度煤柱宽度煤层厚度煤的平均密度：故 断层保护煤柱煤量20003023.941.40=6.62105t 边界保护煤柱根据井田边界的地质情况，井田边界防水安全煤柱为25m，防水煤柱约长为10750m,则留设井田边界防水安全煤柱的储量为：边界保护煤柱煤量10750253.941.40=1.48106t2.3.2 矿井可采储量计算矿井可采储量的计算公式为： Z（ZcP）C （2-3-1）式中 Z矿井可采储量