《采矿学》课程设计

华北科技学院《采矿学》课程设计说明书姓名：方成根学号：200810014314学院：华北科技学院安全工程学院专业：采矿工程B083设计题目：《采矿学》课程设计指导教师：石建军职称：2011年7月11日1目录1煤层的地质特征………………………………………………………….………………...…..21.1井田水文地质………………………………………………………….…………….....21.2煤层…………………………………………………………….……….………………81.3煤质……………………………………………………………………..……………..111.4瓦斯、煤层及煤的自燃………………………………………………..………………112采区巷道布置及生产系统……………………………………………….…………………...122.1采区巷道布置…………………………………………….…………………………...122.1.1布置原则…………………………………………...…………………….……122.1.2准备巷道确定…………………………………...……………………….……122.1.3巷道布置方案说明………………...…………………………………….……122.1.4采区范围、区段个数的确定…………………………………………………132.1.5采区硐室…………………………..…………………………………………..132.2采区生产系统……………………………………………………………...…………..153采区车场选型设计……………………………………………………………………………163.1采区上部车场选型........................................................................................................163.1.1采区上部车场方案选择…………………..……………………………..……163.1.2采区上部平车场线路布置及计算…………..………………………………..163.2采区中部车场选型……………………………………………………………………163.3采区下部车场选型…………………………………………………………………....164回采巷道布置………..……………………………………………………………………..…174.1回采巷道布置方式简述................................................................................................174.2回采巷道护巷方法……………………………………………………………………205采煤工艺方式…..……………………………………………………………………………..205.1选择原则………………………………………………………………………………205.2采煤方法的初选………………………………………………………………………215.3采煤工艺选择及其依据……………………………………………………...……….215.4落煤与装煤……………………………………………………………………...…….215.5运煤………………………………………………………………………………..…..235.6支护………………………………………………………………………………...….245.7处理采空区……………………………………………………………………...…….266结束语…………………………………………………………………………………………267参考文献………………………………………………………………………………………2621煤层的地质特征1.1井田水文地质邢台井田位于河北省邢台市西南部。行政区划上井田中部悟思、李村属邢台市管辖，井田东部的西由留及西部的前留等村属邢台县管辖，井田南部洛阳村属沙河县管辖。图1—1邢台矿区交通位置图本井田地处河北平原西缘，西依太行山余脉张果老山、清风岭、卧虎山等。区内及附近地形要素，主要由山地、山前丘陵和山前冲积洪积平原所组成。山地分布在井田以西10公里以远的广大山区；山前丘陵介于山地与平原之间，距井田西部边缘约5-10公里，此区内普遍发育着V形和U形干沟，下切深度15-20米，为降雨下渗的良好通道井田周围东临京广铁路，则为广袤的山前冲积洪积平原，井田内地形平坦，西南稍高东北渐低，地势自然坡度0.7%，标高在+100-+70米之间。井田内北部有七里河，沙河流经井田南部。七里河：发源于西部低山区，上游黄家店至井田以东京广铁路桥附近变为暗流，河床宽约300-500米，河道平均比降约千分之一，3常年干涸逢雨季方有地表水流，历年最大洪水流经量1452公方/秒，遇特大洪峰到来，由于河床浅则向两岸溢流，冲刷耕地形成灾害，不遇大洪峰时一般不泛滥。据1963年河北省南部特大洪水过后的观察，最高洪水位为+79.5米。工业广场及工人村均为受害。沙河：发源于太行山内部，上游分为南北二支流，常年有水，流至井田附近变为暗流，雨季时水量增大，其他时间水量很小，且上游已筑起十一个小型水库，水流很少流至下游。在流经井田沙河的流量未进行测定，只在距井田以东8公里处的端庄测定了沙河的北支流流量变化情况如下：表二年度195719581959196019611962年平均流量（m3/s）1.815.232.621.041.19一日最大（m3/s）流量18823716013144.4134月688878一日最小（m3/s）流量00000月9-121-63-53-5、10-121-6各月平均流量12.7600.50.037601.1222.6200.170.014500.14930.00100000.0014000000500000065.8702.69000710.417.10.853.751.680.2880.1435.622.18.513.610.009904.264.220.004505.641002.840.3702.680.0131101.860.08903.741200.0750.0502.38自井田南部洛阳村以西，受水面积2200平方公里，每逢雨季山洪爆发，河水陡涨，经常酿成水患。井田范围内除上述两条河流外，在井田的北、东、西三面，出自奥陶纪灰岩之泉水颇多，东部百泉泉群有15个泉组成，总流量5.5-7.5公方/秒，北部达活泉泉群由4个泉组成总流量0.3-1.5公方/秒。4根据石家庄、邢台邯郸气象站资料，本区属温带区大陆性气候。四季变换明显，春季干旱多风沙，夏季炎热，秋季湿润多雨，冬季寒冷。年平均气温13℃，最高41.8℃，最低-22.4℃，年降水量达396-1181毫米，最大月降水量487.9毫米，最小月降水量0-6毫米，最大日降水量132.8毫米。最大连续降水量达817.5毫米，雨季集中在7、8、9三个月。年蒸发量1631.5-2017毫米。年最多风向南，风速≥17米/秒。11月至翌年2月为冻结期，冻土最深400毫米，最大积雪深度150毫米。地震次数本区无记录，地震烈度为7级。由于本区为深掩盖层所覆的隐蔽煤田，过去未曾开发过，附近亦没有生产矿井，最近的生产矿井为距本煤田以南约30公里的章村煤矿。井田附近除煤炭以外，尚有铁、铜、石英、石灰岩、铝土、石墨等矿产，其中铁、铜、石英、石墨等相距井田较远，在勘探过程中未作调查。石灰岩在井田的西北部出露的奥陶纪石灰岩分布面积约在30平方公里以上，质地纯净，储量非常巨大。石英岩在井田西北部有大量出露，除可作为建筑石料外，尚可作冶金辅助原料。铝土矿主要层位在本溪组，井田附近无露头，据化验结果表明铝土矿的品质十分优良，唯因埋藏过深，开采条件复杂，不具实际意义。其他稀有元素亦无工业价值。对放射性元素经过勘探过程中的检查并未发现异常。水源：井田内的冲积层及井田周围的冲积层及奥陶纪灰岩中均含有丰富的水量，工业广场及工人村的工业及生产用水皆可打钻由该两层抽取。1)各地层状况太行山东麓煤田峰峰煤产地，处在太行山中段山麓与京广线铁路间南北狭长地带，北起邢台南至漳河，地理座标略为东经114度-114度30分，北纬36度10分-37度15分。邢台煤田处于峰峰煤产地的北部，往北隔邢北勘探区与临城煤产地的东庞煤田相接。峰峰煤产地的大地构造位置----按地质部地质科学院制定的综合图件编制规范中的构造单元划分----位于中国地台上亚一级构造单元的中朝地台（Ⅰ级）山西中台隆（Ⅱ级）东缘的太行山拱断束（Ⅲ级）东翼的峰峰断阶（Ⅳ级）之上，东与地台上另一Ⅱ级构造“华北断拗”相邻。从构造形态和特征看，由于本区处在山西中台隆东缘的上升和华北断拗西侧的下降之间的过度地带，区内构造由于受着地台振荡运动的垂直应力的控制，其特点表现为：1、构造线的方向：区内地层走向，褶皱轴向及断层线，基本上是沿着N10度-25度E的方向。52、构造性质：断裂性质全属高角度（65度-80度）的正断层，地层基本产状为一向东倾伏的单斜层，倾角5-25度，单斜层上次一级褶皱为小型，平缓而对称的褶皱居多。3、构造形态：以块状断裂为主要形态，小型轻微的褶皱次之。断层面的倾向不定，形成一系列的阶梯状和地堑地垒式的块状升降，此起彼落，严重地破坏了地层分布的连续性。褶皱方面以斜列式开阔的短轴褶皱为主，多显示倾伏向斜（喇叭口向斜），倾伏背斜（鼻状背斜）和挠折式的单斜层，并有小型而完整的穹隆构造和盆地构造。4、断层本身特点：断层的滑动多具有明显的不均衡性，错距沿走向呈逐渐变化。断层两盘滑动基本上垂直方向的，平移现象不明显。本区断层方向除了北东一组（N15度-45度E）占绝对优势外，尚有南北至北北东向和北东东至东西两组。此三组断层南北走向断层最先生成一般错距较大，多在山脉边缘和山麓与平原相接处，起着控制煤田分布的东西向范围，并在后期的构造运动中加剧，阻止了其它断层的发展。北东向组断层：生成时间大致与南北向组同时活稍靠后一些，这组断层相当发育，错距和延展性规模大小均有，起着控制区内基岩构造的轮廓，严重地破坏了地层分布的连续性。东西向组断层：断层不甚发育但错距一般较大，多以倾斜断层出现，多切割北东向组断层，而形成“之”状断层网。此组断层起着限制和改变地层沿走向的分布。含煤系地层包括有：自下而上顺序为中石炭统本溪组上石炭统太原组，下二迭统山西组和下石盒子组，上二迭统上石盒子组中下部（上部已被剥蚀）。煤系地层的基底为中奥陶统马家沟组石灰岩。各个时期地层的岩石特征，沉积厚度等请参阅综合状图，不在赘述。煤系地层上部为厚度层新生代松散掩盖层所覆，该层系由第三、四纪山前冲积洪积的松散地层组成，结构较为复杂，分层有25-44层之多，其中砾石层有两层，砂层有11-20层，粘土类有12-22层，分层的砂层和粘土相间排列，形成交互层结构，分层的厚度一般不大，但变化大，有几厘米到几十米，呈透镜体分布，交叉变薄的现象很普遍。该层在井田西部及南部最薄（80米左右），东部较厚（200米左右），中部最厚（290米左右）。最厚地方是接近井田中心的卧庄附近。由于该层对井田的开采有特殊意义，现将掩盖层中各层的岩性及厚度变化分述于下：1、表土层（指上部砾石层至地表一段）：由1-2层粘质砂土或砂层（流砂）组成。总厚度10-20米，一般为15米左右，变化不大，一般是井田北部和南部边缘的河床附近厚度较薄，且主要为砂层组成，其他地段厚度均匀，砂层多为粘质砂土的夹层或上部砾石层的顶板。62、砾石层：共分两层，分别在掩盖层的上部和底部。上部砾石层：砾石成分为石英砂岩或石英岩，呈次棱状或菱角状，其间混杂有流砂。属沙河及七里河冲洪积扇沉积，砾石直径60-2厘米。砾石层分布稳定，厚度有10-20米，一般为5米。有于本层空隙发育，其上又为砂层及含透镜体砂质粘土的砂层所覆盖，其渗透性能亦很强，故与降雨和地表水有密切的水力联系，因而富水性极强。底部砾石层：砾石成分同上，砾石层分布极不稳定，厚度随地形起伏而变化，地形低洼处沉积较厚，地形突起部分则较薄或尖灭，形成透镜体