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保护煤柱绘制软件的开发与应用.rar

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    编号:20180910091953524    类型:共享资源    大小:5.00MB    格式:RAR    上传时间:2018-09-10
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    中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 1 页1 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1 交通位置石台矿位于淮北市东北 15 公里,闸河煤田中部偏东,坐落在萧县境内。ÉÌÇðÊÐÖÁ£ÝÏØÓ³ÄÒÏÕ¾À³¸ðµêÁõÇÅ»´±ÊФÏØ塪´óÍׯËÞÖݺÉÔ¼¯ì¬Æ¸ÛÔæׯÊÐÖÌì½òÅÍí¸Éâϰö²Ö¸·Ñô¶«-º±石 台 镇图 1-1 石台矿交通位置图井田属淮北市杜集区石台镇、朔里镇和萧县永固镇管辖,南邻张庄矿,西接岱河矿和房庄矿,东以张庄向斜轴与永固井田相连。区内铁路运输有矿用铁路经符夹线至符离集,可通往华东各工业城市,公路可直通徐州、宿县、阜阳等地,交通甚为方便。另外井田北有连霍高速公路,交通较方便。南邻张庄矿,西接岱河矿和朔里矿,东以张庄向斜轴与井田相连,北以 16 号勘探线为界,南北长 7.5 公里,东西宽 5 公里,面积约 22 平方公里。1.1.2 矿区气候条件本区属季风湿暖带,为半湿润半干燥的大陆性气候。年最大降雨量中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 2 页1518.6mm,年平均降雨量 861mm,最大月降雨量 792.8mm,最大日降雨量207mm。年平均气温 14.4℃,日最低气温-23.4℃,日最高气温-41.5℃,年蒸发量 1809.9 mm。夏季多东南风,冬季多西北风,平均风速 3.4 m/s,最大风速 20 m/s。降雪期和冰冻期为 11 月至翌年 3 月。冻土深度一般 10cm 左右,最大19cm。井田内地表水系不发育。1.1.3 矿区供电本矿现有两趟 LGJ-70.35kV 电源线,一趟引自马庄区域变电所,供电距离 14km。经验算,正常情况下两趟线路同时供电,当 cosφ=0.85 时,马庄区变――石台矿,14 km 线路压降为 2.28%,马庄变区――朔里矿――-石台矿,14+4.5 km 线路压煤为 4.23%。当一趟线路故障,另一趟负担全矿负荷时;马庄区变――石台线路压降为 4.56%,均在许可范围内。1.2 井田地质特征1.2.1 井田地形及煤系地层概述本区煤系地层为石炭二迭系,全被厚 50m 左右的第四系冲积层所覆盖。(1)矿井涌水量浅水平历年涌水量为 145.8 t/h。深部正常涌水量为 329.2 t/h,最大涌水量为 378.6 t/h。(2)井田水文地质类型矿井充水的主要岩层为 3 和 6 煤层的顶板砂岩裂隙水,浅部较深部发育,且富水性强。矿井涌水量与地表水无水力联系,断层导水性弱。本矿井水文地质条件属于以裂隙岩层充水为主的简单类型。查明矿井充水因素,认为开采 3 煤层主要受其顶板裂隙含水层的 威胁为主,但富水性微弱,影响不大,而与地表水、灰岩水无直接水力联系的规律。根据生产水平矿井涌水量较小,且上与地表水,下与灰岩水无水力联系,断裂导水性弱、顶板裂隙充水微弱等特征,将矿井划为水文地质条件简单类型。中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 3 页石台矿位于闸河盆地复式向斜中部,朔里背斜以东,本区以宽缓褶曲为主,次一级褶曲教发育,石层倾角 8o 至 22o,平均 16o,断裂构造以北此东向正断层为主。二水平断距大于 20m 的有五条。区内岩浆岩分布较广,岩性种类较多。其中以辉绿岩为主,次为花岗斑岩和闪长岭岩,主要以岩床和透镜状由东向西,由北向南侵到 3 煤层中,上部侵入面积约 14 平方公里,占 3 煤层总面积的 64%,对煤层厚度,煤质及矿井生产影响较大。根据地质报告,南以 8 号断层,西以 H 下 3 断层。北至 16 线,东到张庄向斜轴。延伸水平标高从负-250 至-450m,勘探线控制到负 500m。南北长 7.5 公里,东西宽 5 公里,面积 22 平方公里。井田构造以宽缓褶曲为主并伴有稀疏断裂的构造形态。褶曲以北北东向为主,其主体褶曲构造有张庄向斜和朔里背斜,次一级褶曲构造有宗台、丁庄背斜及童台、黄庄向斜等组成。区内断裂构造主要以与曲轴向平行的北北东向正断层为主。其次与褶曲轴向垂直的近东西向断层,上述断裂构造虽条数不多,因断距大,破碎带宽,延伸长,对开拓布局和开采有一定影响。查明岩浆侵入范围及其对煤层的破坏和影响。岩浆以辉绿岩为主,次为花岗斑岩和闪长玢岩,主要以岩床和透镜状侵入到煤层中,对煤层、煤质及开采影响较大(北翼尤为突出)。地质报告初步阐明了岩浆岩侵入的分布规律,及其与褶曲、断裂构造的关系。表 1-1 褶曲构造表名称 位置 走向 盆底深 两翼产状张庄向斜 井田中部 N8-26 度 E 6 煤层-1000m西 10-26 度东 30-80 度宗台背斜 井田中偏北 近 SN 10-15 度董台向斜 井田中偏北 N20 度 W 6 煤层-400m20 度丁庄背斜 井田西部 N20 度 W 15 度黄庄向斜 井田中偏南 近 EW 6 煤层-600m10 度中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 4 页朔里背斜 井田外西北部 N25 度 E 10 度1.3 井田煤层特征1.3.1 煤层埋藏条件及围岩性质区内煤系地层总厚度 136m,含煤 14 层,平均煤层总厚度 11.35m,含煤系数 1%。井田内 3 煤层为主要可采煤层,5,6 煤层为不可采煤层,2 为局部可采的薄煤层。3-6 煤层分布3 煤层,为主要煤层,仅局部因岩浆侵入不可采。5 煤层,主要分布在井田西南、西北及东北北部三块可采区。6 煤层,61 煤层分布在井田南部 1-5 线间,62 煤层分布在北部11-14 线间。该井田主采煤层为 3 号煤层。共 192 个见煤钻孔,182 个点达到可采厚度,应属于较稳定煤层类型。5、6 煤层均局部可采,且可采边界不规则、应属不稳定煤层。查明区内含煤地层的含煤性和各主要可采煤层的赋存特征。根据主可采煤层(3 层)在井田内有 194 个钻孔穿过其层位,其中见煤点 192 个(仅有 2 个钻孔因过断层未见煤),认为该煤层的控制程度较好。本区主要可采煤层的煤层对比基本可靠。查明本区因受区域变质及岩浆岩侵入接触变质影响,使从中变质的肥、焦煤带向高变质的贫煤、无烟煤甚至天然焦发展的煤质变化规律,并提出了岩浆岩对各煤层的影响大小、煤变质程度及其煤种的分布情况。具体煤层特征见下表。表 1-2 煤层特征表煤厚 M最大- 最小煤层名称穿层点数见煤点数可采点数平均可采点平均煤层结构稳定程度顶底板岩性备注1 50 12 4 0.74-1.090.650.97 简单 极不 泥岩 零星可采中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 5 页2 193 100 11 0.13-1.070.511.17 较复杂不稳定粉砂-泥岩零星可采3 194 192 182 0.10-7.7255 较简单较稳定泥岩-粉砂岩主要可采4 194 32 6 0.15-3.270.601.55 简单 不稳定泥岩 零星可采5 186 64 22 0.16-2.430.691.24 复杂 不稳定粉砂-砂岩局部可采61 111 47 16 0.24-2.380.71.17 复杂 不稳定粉砂-砂岩局部可采62 110 42 13 0.21-2.080.641.04 复杂 不稳定泥岩-粉砂岩局部可采7 32 7 0 0.31-0.660.420 复杂 极不 砂岩 不可采煤质,本区煤质的变质作用以接触变质为主,由于岩浆的侵入作用,煤层的变质程度明显增强,煤种较多。二水平内 3 煤层以焦煤为主,占62.3%,焦煤到贫煤次之,占 26.5%,无烟煤占 6.4%,天然焦占 4.8%.3 煤层属低硫、低磷、中灰中等可选煤层,2、5、6 等煤层属低硫中灰煤层。1.3.2 瓦斯、煤尘及自燃本矿属于低瓦斯矿井。瓦斯相对涌出量为 6.042m3/吨、日,瓦斯梯度为 47.3。属于低瓦斯矿井。通过煤尘爆炸性测定及煤层爆炸指数计算,2、5、6 等煤层均属于有爆炸危险的煤层。通过煤层燃点测定,煤层具有自然发火倾向。中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 6 页2 井田境界与储量2.1 井田境界2.1.1 井田境界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 井田境界根据地质报告,南以 8 号断层,西以 H 下 3 断层。北至 16 线,东到张庄向斜轴。延伸水平标高从-250m 至―450m,勘探线控制到-500m。南北长 7.5 公里,东西宽 4 公里,面积 22 平方公里。中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 7 页32.4-198c7.32-49.732.-6784032.-574132-01.7432.-795618032.-9681432.4-78132.4-5097832.-956732.6-104732.4-06.5-792832.8-197432.6-1879.4-05 32.-4057132.7-15632.7-105.6-4283.-15232.5-174932.4-1590.86 32.5-14732.5-70648132.5-908132.-0765841.5-3129832.4-1869.50Ë®34-25.19.8-2376013.7-902432.8-74590..6832.7-41.-659032.7-1958432.4-198¹Ë®.7-0536132.6-4518.-32.15409-2.6-5843.91-32.5-176032.9-06581.96-32.6-5417832.4-1832.5-07146.9 32.4-5716032.8-1904.-3253.98-16743.-451289603.2-085632.5-4132.6-014583-25.0714683.28-19403.5-26793-48.279632.6-8047.-9521 3-19.58243.4-57193.7-453.-65410982-107.23.08-17493.2-146953.-28509463.18-42563.8-5479 3.4-167023.-9863.24-096513.-9564132.91-48532.7-104968.579-3.1032.9-64 13-60.219732.7-4015632.8-10463.15-8029735.9-7842136.4-58279135.6-4178235.6-98213.5-0924136.04-78135.8-40712图 2-1 井田范围示意图2.2 矿井工业储量2.2.1 井田勘探类型精查地质报告查明了本井田的煤层赋存情况、构造形态、煤质及水文地质条件。井田勘探类型为中等。2.2.2 矿井工业储量的计算及储量等级的圈定工业储量是指在井田范围内,经过地质勘探厚度与质量均合乎开采要求,目前可供利用的列入平衡表内的储量,即 A+ B+C 级储量。井田范围内的煤炭储量是矿井设计的基本依据,煤炭工业储量由煤层面积、厚度及容重相乘所得,其计算公式一般为:Q=100S×M×γ/cosα (2-1)式中: Q——为井田工业储量,万 t;S——井田面积, km2;M——煤层平均厚度,6m;中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 8 页γ——煤的容重,t/m 3,1.4t/m 3α——煤层平均倾角;利用计算机绘图并到数据如下: 石 台 煤 矿 开 拓 方 案 平 面 图Ⅰ-1Ⅰ-3Ⅰ-2Ⅰ-4Ⅰ-1Ⅰ-1Ⅰ-2Ⅰ-3Ⅰ-3Ⅰ-4Ⅰ-2图 2-2 井田储量划分示意图表 2-1 储量计算表第一水平 水平面积 平均倾角 平均煤厚 容重 工业储量/万吨Ⅰ-1 2149916.91 12 6 1.4 1766.51 Ⅰ-2 2196519.77 14 6 1.4 1790.33 Ⅰ-3 3104454.81 12 6 1.4 2550.81 Ⅰ-4 2329169.22 8 6 1.4 1937.48 小计 9780060.71 1.4 8045.13 第二水平 Ⅱ-1 2180086.77 17 6 1.4 1753.19 Ⅱ-2 2277212.37 9.6 6 1.4 1886.10 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 9 页Ⅱ-3 2951350.09 11 6 1.4 2433.63 小计 7408649.23 1.4 6072.92 第三水平 Ⅲ-1 1502305.74 9 6 1.4 1246.42 Ⅲ-2 610779.91 18 6 1.4 487.97 Ⅲ-3 768128.75 18 6 1.4 613.68 Ⅲ-4 1395766.39 10 6 1.4 1153.20 小计 4276980.79 3501.27 总计 17619.32 则:井田工业储量 Q =17619.3 万 t。2.3 矿井工业储量2.3.1 计算可采储量时,必须要考虑以下储量损失(1)工业广场保护煤柱;(2)井田边界煤柱损失;(3)采煤方法所产生煤柱损失和断层煤柱损失;(4)建筑物、河流、铁路等压煤损失;(5)其它各种损失。2.3.2 各种煤柱损失计算(1)工业广场保护煤柱本矿井设计年生产能力为 1.5Mt/a,按《煤矿设计工业规范》 ,占地面积指标应在(0.7~0.8 )公顷 /10 万吨之间,取 0.8。占地面积为15×0.8=12×10 4m2。故设计工业广场的尺寸为 300×400m2 的长方形。工业广场位置处的煤层的平均倾角为 17°,工业广场的中心处在井田走向中央,倾向中央偏于煤层中上部,其坐标为:该处表土层厚度为中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 10 页50m。主井、副井、地面建筑物均在工业广场内。工业广场按大型矿井 Ⅱ级保护,留围护带宽度为 15m。本矿的地质条件及冲积层和基岩层移动角见表 2-1:表 2-2 矿井地质条件及冲积层和基岩层移动角项目广场中心煤层深度煤 层 倾 角 α煤层厚度冲积层厚度冲积层移动角Φ走向移动角δ下山移动角γ上山移动角β单位 m (°) m m (°) (°) (°) (°)数值 -330 17 6 50 35 73 55 75由此根据上述已知条件,应用计算机软件绘制出如图 2-2 所示的工业广场保安煤柱的尺寸以及相关数据,并得出保护煤柱的尺寸如表 2-3:工业广场保安煤柱压煤量为:447.51 万吨。工业广场 6 个角点的坐标如下a 点 15 15 15b 点 15 -285 15c 点 415 -285 15d 点 415 15 15e 点 415 15 15f 点 415 15 15工业广场围带 6 个角点的坐标a'点 0 30 15b'点 0 -300 15c'点 430 -300 15d'点 4.30E+02 30 15e'点 430 30 15f'点 4.30E+02 30 15
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