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伯方一矿1.20Mta新矿井设计.rar

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    编号:20180910134746226    类型:共享资源    大小:2.16MB    格式:RAR    上传时间:2018-09-10
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    伯方一矿 1.20 Mta 矿井 设计
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    辽宁工程技术大学毕业设计(论文)1前言中国是世界最大产煤国,煤炭在中国经济社会发展中占有极重要的地位。煤炭是工业的粮食,我国一次能量消费中,煤炭占 75%以上。煤炭发展的快慢,将直接关系到国计民生。作为带矿专业的一名学生,我很荣幸能够为祖国煤炭事业尽一份力。毕业设计是毕业生把大学所学专业理论知识和实践相结合的重要环节,使所学知识一体化,是我们踏入工作岗位的过度环节,设计过程中的所学知识很可能被直接带到马上的工作岗位上,所以显得尤为重要。学生通过设计能够全面系统的运用和巩固所学的知识,掌握矿井设计的方法、步骤及内容,培养实事求是、理论联系实际的工作作风和严谨的工作态度,培养自己的科学研究能力,提高了编写技术文件和运算的能力,同时也提高了计算机应用能力及其他方面的能力。该说明书为伯方一矿 1.20Mt/a 井田初步设计说明书,在所收集地质材料的前提下,由指导教师给予指导,并合理运用平时及课堂上积累的知识,查找有关资料,力求设计出一个高产、高效、安全的现代化矿井。本设计说明书从矿井的开拓、开带、运输、通风、提升及工作面的带煤方法等各个环节进行了详细的叙述,并进行了技术和经济比较。论述了本设计的合理性,完成了毕业设计要求的内容。同时说明书图文并茂,使设计的内容更容易被理解和接受。在设计过程中,得到了指导老师的详细指导和同学的悉心帮助,在此表示感谢。由于设计时间和本人能力有限,难免有错误和疏漏之处,望老师给予批评指正。徐达:伯方一矿 1.20Mt/a 新矿井设计21 矿区概述及井田特征1.1 矿区概述1.1.1 矿区的地理位置及行政隶属关系伯方一矿行政区划隶属高平市寺庄镇管辖。井田地理坐标范围为东 经 112 ° 44 ′ 54.4 ″—112 ° 50 ′ 51.9 ″, 北纬 35 ° 51 ′ 02 .4″—35 ° 55 ′ 1.7 ″。井田东南距高平市 17km,太(原)—焦(作)铁路和 207 国道从井田东侧通过,长(治)—晋(城)二级公路和长(治)—晋(城)高速公路从井田东侧约 20 km 处通过。井田北距太—焦铁路赵庄车站 3.3km,南距西阳车站 4.7km,该矿工业广场与附近干线公路和铁路间均有柏油公路连接,由井田经铁路、公路向北可达长治、太原,向南可通晋城、焦作,然后通往全国各地,交通运输便利 (详见交通位置图)。辽宁工程技术大学毕业设计(论文)3图 1-1 伯方一矿矿交通位置图Fig 1-1 xigou five mine traffic and location矿井走向长 4.169 公里,倾斜长 3.070 公里。伯方一矿设计生产能力为 1.20Mt/a。1.1.2 矿区地形地貌本井田位于太行山南段西缘,沁水煤田之东缘,地貌形态属于丹河流域侵蚀中低山区,井田东部为开阔的丹河河床,中西部为中低山和黄土梁、峁,总的地势为西高东低,地形最高点位于西南部山顶,标高 1310.66m,最低点为东部丹河河床,标高 878.00m,最大相对高差 432.66m。1.1.3 矿区水文、气象、地震1.丹河为井田及附近主要河流,在井田东部边界处由北向南流过,属黄河流域沁河徐达:伯方一矿 1.20Mt/a 新矿井设计4水系丹河支流。丹河河水流量受季节性影响较大,旱季水量较小,雨季水量增大。其观测流量 0.00415m3/s(1998 年 6 月 30 日)~1.4088m 3/s(1998 年 7 月 22 日),历史最高洪水位为 890.30m。另外,井田内还发育有三条较大沟谷,由东向西依次为冯家村沟,釜山村沟和海则沟。其中,东部冯家沟村由西北向东南穿越井田东部,平时干涸无水,仅雨季有短暂洪水排泄,向东排入丹河。中部釜山村沟由西北向东南穿越井田中部,属季节性河流,平时有微小流水,雨季汇集洪水后水量猛增,向东南流出井田汇入丹河。东河道中段釜山村西建有一处水库—釜山水库,水库常年储水,为井田最大地表水体。井田西部海则沟由东北向西南穿越井田西北部,向西南汇入沁河,属季节性河流,平时有细小流水,雨季汇集洪水后水量增大。2. 本区属大陆性气候。据晋城市气象站观测资料:年平均气温为 10.88℃,最高气温为 38.6℃,最低气温为-22.8℃;年降水量为 292.0~1008.8mm, 6~9 月份降水量占全年的 70%;年平均蒸发量为 1009.6mm,干旱指数为 1.58,属半湿润区;该区夏季多东南风,冬季多西北风,最大风速十级。一般为 3~4 级;全年无霜期 180d 左右,每年 11 月至次年 3 月为结冰期,冻土深度一般为 0.30~0.43m。表土层厚度为 140m。3. 据历史记载,高平市先后曾发生过大小地震 42 次,其中 4~5 级具有破坏性地震8 次。据中华人民共和国《建筑抗震设计规范》 (GB50011 —2010) , 本区属 6 度区,基本地震加速度值 0.05g。1.2 井田及其附近的地质特征1.2.1 井田的地层层位关系1. 井田地层本井田位于沁水煤田南部晋城矿区东北部,井田内主要出露地层为二叠系上统上石盒子组,二叠系上统石千峰组及三叠系下统刘家沟组。第四系分布于山梁和沟谷。结合钻孔资料由老至新分述如下:(1) 、奥陶系(O)①.中统上马家沟组(O 2s )本井田所施工的 2 个奥灰水文孔,揭露本组厚度 214.33-264.71m。主要由深灰色巨厚层状石灰岩组成。②.中统峰峰组(O 2f )辽宁工程技术大学毕业设计(论文)5为煤系地层基底,厚 141.68-160.33m,平均 151.00m。与下伏地层上马家沟组为整合接触。上部为灰色-灰白色巨厚层状隐晶质石灰岩、局部裂隙发育,具方解石脉,间夹有白云岩及角砾状灰岩局部为泥质石灰岩。中部为灰色角砾状石灰岩,泥灰岩和石灰岩,灰色白云岩和泥质白云岩,局部溶洞发育,裂隙内充填有方解石脉。下部灰色石灰岩,浅灰色中厚层状白云岩,含泥石灰岩,局部溶洞发育。(2) 、石炭系(C)①. 中统本溪组(C 2b)与下伏峰峰组呈平行不整合接触。厚 2.20-20.18m,平均厚 14.27m。主要由浅灰色含铝泥岩、铝质泥岩、深灰色泥岩组成,中、下部夹石英砂岩,偶见薄煤层及石灰岩。砂岩多呈不等粒结构且含细砾,碎屑以石英为主,次为泥岩屑、硅质岩屑。底部常具一薄层铁质泥岩或铁质粉砂岩,含黄铁矿结核或透镜体,即“山西式”铁矿。该组属泻湖-潮坪沉积。②. 上统太原组(C 3t)K1砂岩底至 K7砂岩底,与下伏地层呈整合接触。为井田内主要含煤地层,厚 81.88-109.41m,平均 97.67m。由深灰-灰黑色砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩、煤层及石灰岩组成。为典型的海陆交互相沉积。(3) 、二叠系(P)①. 下统山西组(P 1s)K7砂岩底至 K8砂岩底,与下伏地层呈整合接触。厚 43.23-65.17m,平均 53.62m。由灰-深灰色中-细粒砂岩、粉砂岩和灰黑色泥岩及煤层组成。②. 下统下石盒子组(P 1x)K8砂岩底至 K10砂岩底,与下伏山西组呈整合接触。厚 44.70-96.38m,平均66.99m。由灰绿色、灰色泥岩、砂质泥岩;间夹黄绿色、浅灰色砂岩组成。顶部为灰白色铝质泥岩,以高岭石为主,含大量菱铁质鲕粒及黄铁矿团块,俗称“桃花泥岩” ,是 K10砂岩良好的辅助标志。底部 K8砂岩以细粒砂岩为主,成份石英为主、长石次之、含云母,菱铁质显示交错层理。本组系上三角洲平原~曲流河~湖泊相沉积。③. 上统上石盒子组(P 2s)K10砂岩底至 K14砂岩底,与下伏地层呈整合接触。一般厚 500m 左右,由黄绿色、灰绿色、灰白色砂岩,黄色、黄绿色、紫红色等杂色泥岩、粉砂岩组成。根据岩性特征徐达:伯方一矿 1.20Mt/a 新矿井设计6可将本组分为三段。区内仅出露上段顶部地层。下段(P 2s1):K 10砂岩底至 K12砂岩底,厚 149.85-219.25m,平均 190.02m。主要由灰绿色、灰色、黄绿色、局部夹紫红色斑块的泥岩与灰绿色、灰白色砂岩互层组成。泥岩成份主要为水云母及高岭石,局部泥岩中含菱铁质鲕粒。中上部夹铁质砂岩及锰铁质结核。砂岩成份主要为石英、长石、钙化岩屑,次为硅质及粘土岩屑等,含少量绿泥石及重矿物。底部 K10砂岩为浅灰色、灰白色中细粒砂岩,局部为粉砂岩,交错层理发育。该地层中扩区中见出露。中段(P 2s2):K 12砂岩底至 K13砂岩底,厚 73.80-151.20m,平均 93.20m。由黄色、灰黄色、局部夹紫红色的泥岩及粉砂岩互层,夹巨厚层状的黄绿色、灰白色砂岩组成。底部 K12砂岩为灰白色、灰绿色含砾中粗粒砂岩、大型交错层理发育。该地层中扩区中见出露。上段(P 2s 3):K 13砂岩底至 K14砂岩底,厚 184.54-235.50m,平均 210.93m。由灰黄色、黄色、紫红色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩,浅灰色、灰黄色砂岩组成。顶部泥岩中夹 2-3 层褐黄色、灰白色、紫红色相间的彩带状燧石薄层。底部 K13砂岩为灰白色含砾中粗粒砂岩,交错层理发育。本组系半干旱湖泊—曲流河沉积。该地层扩区中见出露。④.上统石千峰组(P 2sh)以 K14砂岩与下伏地层呈整合接触,厚约 200 余米,广泛出露于本区西北部。由灰黄色、黄绿色砂岩,紫红色、棕红色泥岩组成。上部泥岩中含大量似层状灰岩或钙质结核。根据岩性特征将本组分为上、下两段。下段(P 2sh1):井田内仅有 2 孔揭露,厚度 103.92-112.73m,平均 108.33m。由黄绿色中粗粒砂岩夹紫红色泥岩组成,泥岩中含钙质结核,井田西部大面积出露。主要由黄色、灰黄色中粗粒砂岩夹紫红色泥岩组成。底部 K14砂岩为灰白、黄绿色含砾中粗粒砂岩,大型板状交错层理发育,含石英、燧石细砾,地貌上常形成陡崖。本段系曲流河体系沉积。上段(P 2sh2):厚度约 100m 左右,分布于本井田西部边缘。由紫红色、棕红色泥岩、砂质泥岩夹黄绿色砂岩组成,泥岩中常含钙质结核及似层状淡水灰岩。底部以一层厚层状色泽鲜艳的红色泥岩与下伏下段地层分界。系干旱湖泊体系沉积。(4) 、三叠系下统刘家沟组(T 1l)井田内出露厚度约 70m,分布于本井田的西北角。主要岩性为砖红色,棕红色细-中粒砂岩、粉砂岩,并夹有薄层紫红色泥岩。底部以一层厚层状长石石英砂岩与下伏石辽宁工程技术大学毕业设计(论文)7千峰组地层分界,与下伏地层呈整合接触。本组系辫状河沉积。(5) 、第四系(Q)①.中更新统(Q 2)厚 0-15m,平均约 5m。与下伏地层呈角度不整合接触。区内广为分布。主要由黄灰色、浅红色砂质粘土、粘土组成。常含钙质结核,有时夹砾石。②.上更新统(Q 3)厚 3-61m,平均约 31m。区内分布广泛。主要岩性为浅黄色、褐黄色砂质粘土,含砂粘土夹钙质结核,孔隙发育。③.全新统(Q 4)厚 0-20m,平均约 8m。主要分布于丹河、苏里河、田良河河谷一带。以细砂、粉砂、砂土及砾石组成,为一套近代河床冲积和山前洪积物。2. 含煤地层井田内主要含煤地层为石炭系上统太原组。山西组(P 1s)地层厚度 43.23-65.17m,平均 53.62m。一般含煤 2-3 层,由上而下编号的煤层为1、2 号。煤层总厚度平均 7.5m,含煤系数 30.16%。其中可采煤层总厚度平均 7.5m,可采含煤系数 100%。3. 可采煤层本井田内主要可采煤层有山西组 1、2 号煤层。现分述如下:(1) .1 号煤层位于山西组中上部,上距 K4砂岩 10.74-28.32m,平均 17.25m,下距 2 号煤层 7.1-15.3m,平均 10m,煤层厚度 2.3-2.7m,平均 2.5m,含 0-2 层夹矸,结构简单。煤层变异系数 43%,可采系数为 1。为稳定的可采煤层,全区可采。其顶板主要是泥岩、砂质泥岩、粉砂岩,局部为细中粒砂岩。底板为泥岩、砂质泥岩,局部为炭质泥岩或粉砂岩,个别点为细、中粒砂岩。(2) .2 号煤层位于山西组中上部,上距 1 号煤层 7.1-15.3m,平均 10m,下距 K7砂岩 5.63-11.81m,平均 8.97m,煤层厚度 3.2-6.3m,平均 5.0m,含 0-2 层夹矸,结构简单。煤层变异系数 40%,可采系数为 1。为稳定的可采煤层,全区可采。其顶板主要是泥岩、砂质泥岩、粉砂岩,局部为细中粒砂岩。底板为泥岩、砂质泥岩,局部为炭质泥岩或粉砂岩,徐达:伯方一矿 1.20Mt/a 新矿井设计8个别点为细、中粒砂岩。1.2.2 地质构造1. 断层西沟村北正断层(F 3)位于井田西部,为地表出露断层,该断层东自西沟村北,向西延伸至井田边界处。延伸长度约 2.9km。走向呈东西向,倾向向南,倾角 75°,落差10m。1.3 煤质及煤层特征1.3.1 煤的物理性质① 1 号煤层为黑色,玻璃—金刚光泽,断口参差状—贝壳状,内生裂隙不太发育。以亮煤为主,暗煤次之,少量镜煤。条带状结构,层状构造,属半亮—光亮型煤。② 2 号煤层为黑色、条痕为黑色,参差状~及贝壳状断口,玻璃~金刚光泽,内生裂隙较发育。以亮煤为主、暗煤次之,夹镜煤条带。细~中条带状结构,层状构造。属半亮~光亮型煤。1.3.2 井田内煤层及埋藏条件煤层走向主体为南北走向,整体呈弧形,倾角在 3°~6° 之间,平均为 4°左右,可采煤层间距见下表,所有煤层均为全区发育。煤层间距见表 1-1,煤层综合柱状图见图 1-2:表 1-1 煤层间距Table 1-1seam pitch table煤层号 平均厚度(米) 煤层间距(米)1层煤 2.5102层煤 5辽宁工程技术大学毕业设计(论文)9图 1-2 煤层综合柱状图Fig.1-2 Coal integrated histogram1.3.3 煤的含瓦斯性、自燃性1)瓦斯及其赋存规律本矿井属于低瓦斯矿井,相对涌出量为 6.15 m3/t,瓦斯含量随埋藏深度增加而增大的变化规律,而局部瓦斯含量异常变化时受小构造影响所致。2)煤的爆炸1、2 号煤层均无煤尘爆炸危险性。3)煤的自燃倾向性从上可知,井田内 1、2 号煤层均属不易自燃煤层。1.4 水文地质1.4.1 水文地质特征井田处于沁水盆地中段东部,属高平—晋城盆地三姑泉域水文地质单元。该泉域北起金泉山、色头一带,以丹河与浊漳河南源地表分水岭为界,与辛安泉域相邻;西北以丹河与沁河地表分水岭为界,西南以晋获断裂带白马寺断层为界,与延河泉域毗邻;南界以近东西向弧形褶断带地堑构造为界,自大箕-三姑泉-南石瓮一线为界;东至太行山麓隔水层隆起地带,从柳树口-夺火-黄金窑-马圈一带,与焦作泉域分界。徐达:伯方一矿 1.20Mt/a 新矿井设计10区域东部地势高竣,出露一套碳酸盐岩地层,呈南北向长条状分布,含岩溶裂隙水。向西地势逐渐降低。区域中部和西部地区属高平-晋城盆地,多被切割成黄土丘陵和低山,海拔 800-1100m。其间堆积厚度不等的松散沉积物,含有若干孔隙含水层。中西部有大量古生界碎屑岩地层出露,含一系列裂隙含水层,一般富水性较弱。盆地范围内奥陶、寒武系石灰岩地层自东向西、自南向北埋藏逐渐加大,富水性相对减弱。丹河为井田及附近主要河流,从井田东部边界处由北向南流过,属沁河支流,黄河水系。丹河河水流量受季节性影响较大,旱季时水量较小,雨季时水量增大。井田及附近还有一些中、小型水库,如釜山水库、赵庄水库、王村水库、米山水库等。1.4.2 含水层(1). 中奥陶统石灰岩岩溶裂隙含水层井田内隐伏于煤系地层之下,未见出露。埋藏深度 390-617m 左右,由石灰岩、泥质灰岩及白云岩等组成,为井田内主要含水层。岩溶裂隙不发育,仅局部发育有少量溶隙、溶孔等。从水文孔和水源井奥灰水位资料分析,井田内奥灰水水位标高为 600-680m。该含水层为一富水性不均匀的弱—强富水性的岩溶裂隙含水层。井田位于辛安泉域与三姑泉域地下分水岭南侧,奥灰含水层富水性相对较弱。(2). 上石炭统太原组岩溶裂隙含水层该含水层由 K2、K 3、K 4、K 5、K 6五层石灰岩组成,单层厚 0.30-9.24m,平均总厚度为17.51m。一般岩溶裂隙不发育。说明各层石灰岩局部发育岩溶裂隙,其中以 K2、K 3为主。该含水层为一富水性弱的岩溶裂隙含水层。(3). 下二叠统山西组及 K8砂岩裂隙含水层为碎屑岩裂隙含水层,井田内无出露,包括 K7、K 8砂岩及 3 号煤层顶板砂岩裂隙含水层,构成主采 3 号煤层的充水水源。岩性以中、细粒砂岩为主,局部砂岩裂隙发育。该含水层属富水性弱的砂岩裂隙含水层。(4) .二叠系上、下石盒子组砂岩裂隙含水层井田内上、下石盒子组厚度 300-400m,含多层中粗砂岩,其中 K10 、K 12 、K 13,厚度大,分布广,具有一定含水性,井田地表可见泉水出露,但涌水量均不大,一般 0.02-0.08L/s 之间变化,厚弱富水含水层。(5). 基岩风化带裂隙含水层该含水层的岩性因地而异,风化裂隙发育因岩性、构造及地形控制而不同,据井田
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