采 礦 學課程設計說明書姓名：王 偉學號：201010014122 班級： 采礦 B10-1題目： 開灤呂家坨 4.0Mta 新井課程設計 評語： 指導教師： 段緒華 職 稱： 教授 2013 年 07 月 11 日開灤呂 家坨 4.0Mta 新井課程設計設計感受在兩個星期的課程設計過程中，讓我不僅從中學到了很多新的知識，更讓我對所學的專業知識做了系統的復習和總結，并且能夠運用已經學過的知識來解決設計中出現的問題。通過指導教師的指導，讓我掌握了礦井設計的基本步驟，也能夠熟練的使用工具書來解決設計中出現的問題，更能使自己對設計進行比較周全的考慮。本設計礦區的煤層平均傾角在 7左右，煤層厚度大，煤層及地質賦存條件好，于是我采用了帶區綜合機械化開采，通過具體的技術比較和經濟比較，選擇了雙斜井的開拓方式，并根據煤層賦存特點及經濟條件，選擇了膠帶運煤、無軌膠輪車輔助運輸系統。本設計的任務重，需要進行大量的計算和繪制大量的 CAD 工程圖，并且對一些內容需要進行反復的修改。在短短的兩個星期時間內，可能有很多地方做得不夠細致。盡管如此，卻能使我更加細心的進行設計。在本設計的制作中，我一直都細心的編寫說明書的每一部分，嚴格按照設計要求來進行設計，對于計算就更加嚴格計算每一個數據，對于每一部分設計自己都親手完成。經過兩個星期的努力，我順利完成了城郊井工礦的設計。最后，再次向我尊敬的老師和親愛的同學們表示深深的謝意，他們給予我的教育、理解、關心和支持使我不斷進步。祝愿大家身體健康，萬事如意。開灤呂 家坨 4.0Mta 新井課程設計目 錄1.礦區概述及井田地質特征 11.1 礦區概述 11.1.1 地理位置及交通條件 11.1.2 礦區內經濟狀況 11.1.3 礦區氣候條件 21.1.4 礦區水文及工農業供水 21.2 井田地質特征 21.2.1 井田地形及勘探程度 21.2.2 井田煤系地層 31.2.3 井田地質構造 41.3 煤層特征 41.3.1 煤層埋藏條件 51.3.2 煤的特征 82.帶區境界及儲量 92.1 井田境界 92.2 礦井儲量 102.2.1 井田勘探類型 102.2.2 礦井地質資源量 102.2.3 礦井工業儲量 102.3 可采儲量 102.3.1 礦井設計資源儲量 102.3.2 礦井設計可采儲量 113.工作制度和設計生產能力及服務年限 113.1 礦井工作制度 113.2 礦井設計生產能力及服務年限 114.礦井開拓方式 124.1 確定工業廣場位置 124.2 確定井田開拓方式 134.3 確定開采水平位置，標高及水平垂高 134.4 確定運輸大巷布置及位置 135.準備方式-帶區巷道布置 135.1 煤層的地質特征 135.1.1 可采煤層的基本概況 135.1.2 煤層頂底板地質條件 145.2 帶區巷道布置及生產系統 145.2.1 區段斜長的確定 145.2.2 帶區上山位置及布置方式 145.2.3 帶區工作面的階梯順序 145.2.4 帶區內各種巷道的掘金方法 155.2.5 帶區生產能力及采出率 15開灤呂 家坨 4.0Mta 新井課程設計5.3 帶區下部車場選型設計 165.4 帶區主要硐室的布置 165.4.1 帶區煤倉 165.4.2 帶區絞車房 175.4.3 帶區變電所 196.采煤方法 206.1 采煤工藝方法的確定 206.1.1 帶區地質條件和煤層賦存條件 206.1.2 采煤工藝的確定 206.1.3 回采工作面長度和推進度以及推進方向 226.1.4 回采工作面的破裝運煤方式 226.1.5 勞動組織表 236.2 回采巷道布置 236.2.1 確定回采巷道布置形式 236.2.2 回采巷道支護 246.2.3 確定回采巷道斷面及其具體施工技術要求 297.設計礦井基本的技術經濟指標 328.參考文獻 33開灤呂 家坨 4.0Mta 新井課程設計第 1 頁 共 34 頁1 礦區概述及井田地質特征1.1 礦區概況1.1.1 井田位置、范圍、地形特點和交通位置開灤呂家坨礦業公司位于河北省唐山市古冶區境內，西距唐山 18 km，北距古冶 9 km。地理坐標為東經 11824，北緯 3940。礦區交通便利。古呂錢公路南接唐港公路，北通 205 國道，與津唐、唐港、京沈高速公路相接；礦區鐵路專線呂古鐵路和呂陡鐵路與京山線接軌；水路運輸東有秦皇島港，西有天津新港，南有唐山港和正在建設中的曹妃甸港；水、陸交通發達，煤炭外銷十分方便。礦區地表為第四紀沖積平原，地面標高介于+22+31m 之間。地形總趨勢北高南低，沙河由井田東部自東北流向西南。沙河屬季節性河流，旱季有時斷流，雨季流量較大，最高洪水位+30 m。境內有村莊 18 個。主要農作物有小麥、玉米和水稻。圖 1-1 呂家坨礦交通位置圖1.1.2 工農業生產和原料及電力供應礦區內工業以煤炭為主，農業主要種植小麥、玉米、水稻，間雜有果園、菜園和苗圃等。本礦井建設期間，所需要建設材料，除鋼材、木材和部分水泥、石材需由國家計劃供應外，其它磚、砂等土產材料，均由當地供應，滿足建設需要。礦區已建有 110 kV 區域變電所，可向本礦井供電的兩回 35 kV 輸電線路。北 京 市 三 河 玉 田 豐 潤 古 冶唐 山 市 呂 家 坨 礦 秦 皇 島 市秦 皇 島 港樂 亭 京 唐 港南 堡北 塘塘 沽 天 津 新 港寶 坻天 津 市 025km1 34京 秦 線 京 沈 高 速 公 路京 山 線津 唐 高 速 公 路京 津 高 速 公 路京 津 線 唐 港 高 速 公 路坨港鐵路渤 海1.林 西 礦2范 各 莊 礦3錢 家 營 礦4陡 河 電 廠開灤呂家坨 4.0Mta 新井課程設計第 2 頁 共 34 頁1.1.3 礦區氣候條件本區屬溫帶季風區的海洋大陸性氣候。根據唐山市氣象局 19591999年氣象資料，歷年平均氣溫 17.9，最高氣溫 40.3，最低氣溫-18.3 。歷年平均降水量為 708.14 mm，年最大降水量為 1263.8 mm。區內冬季多北風，夏季多南風，最大風速 16 m/s。冰凍期為十一月至次年三月，最大凍土深度 0.27 m。1.1.4 礦區水文情況礦區采用自備水源井供水，目前能夠使用的供水井共有 9 眼，其中黑鴨子 4 眼，工業廣場 3 眼，南小區 2 眼。這些井形成兩套供水系統，一是黑鴨子至礦區的集中管路供水系統，包括黑鴨子及工業廣場的水井，最大供水能力 1100 m3/h，供礦生產和東工房、小樓生活區及黑鴨子、北安各莊、南安各莊、大安各莊、呂家坨村生活用水。二是南小區獨立供水系統，最大供水能力 100 m3/h，供小區內居民生活用水。1.2 井田地質特征1.2.1 煤系地層概述、勘探程度礦區煤系地層屬于典型的華北區石炭二疊紀含煤巖系，其上界為唐家莊組A 層鐵鋁質粘土巖頂面，下界為唐山組 G 層鐵鋁質粘土巖底面。根據兩個鉆孔實際控制，煤系地層厚度分別為 480.35 m 和 486.26 m，按分組段厚度累計，煤系地層厚度為 489 m。由此可見，沉積補償作用明顯，煤系地層厚度變化不大。煤系基底為奧陶系中統馬家溝組灰巖，本礦鉆孔揭露最大厚度為 160 m，鄰區資料證實，該組厚度 400 m 左右，與煤系地層呈假整合接觸。礦井淺部奧灰巖溶發育，深部逐漸減弱。其風化形成的 G 層鐵鋁質粘土巖構成煤系第一個標志層。煤系地層之上為的古冶組和洼里組，從少數取芯鉆孔揭露情況看，古冶組以雜色粉、細砂巖和淺灰灰綠色粗砂巖為主，向上部紫色粉細砂巖逐漸增多。洼里組則以淺紫、暗紫和紫紅色泥巖中、粗砂巖為主，偶見淺灰色砂巖層。洼里組以河床相底礫巖底面作為與古冶組的分界面。礦區地表被第四系沖積層所覆蓋，蓋層厚度由東北向西南逐漸增厚，與基開灤呂家坨 4.0Mta 新井課程設計第 3 頁 共 34 頁巖呈角度不整合接觸。19881998 年，共施工井上下各類鉆孔 78 個，累計進尺 10246.54 m。其中地面勘探工程有 18、20、21、39、40、45、46 和 49 號共 8 個補充勘探鉆孔，工程量 7461.23 m。1.2.2 井田地質構造和地質變動呂家坨井田位于開平向斜東南翼中段，其主體構造是呂家坨背斜。開平向斜是一賦煤向斜構造，煤系地層為石炭二迭系。向斜軸的總體方向約 NE40，北部受青龍山背斜等北西南東向構造的影響，自古冶至唐家莊逐漸變為東西向，形成一弧形構造。向斜的兩翼不對稱：西北翼巖層傾角陡，甚至局部倒轉，并伴隨出現了一組與向斜軸大致平行的斷層和短軸褶皺構造。東南翼巖層傾角相對平緩，向斜邊緣出現兩組短軸邊幕狀褶皺，軸向與開平向斜軸直交或斜交，并沿傾伏方向逐漸消失。其中一組由杜軍莊背斜、黑鴨子向斜、呂家坨背斜、范各莊向斜、畢各莊向斜及南陽莊嶺上背斜組成；另外一組在宋家營以南，規模不如前一組。呂家坨井田以褶皺構造為主。井田內自北而南依次發育有黑鴨子向斜、呂家坨背斜、范各莊向斜、畢各莊向斜、南陽莊嶺上背斜、小張各莊向斜等五個主要褶曲構造。黑鴨子向斜軸作為呂、林井田技術邊界。呂家坨背斜為礦井的主體構造，約占井田面積的 70%，其中深部還發育有次一級的褶曲構造。在井田南部，呂家坨背斜、畢各莊向斜、南陽莊嶺上背斜、小張各莊向斜等褶曲構造復合，形成了董各莊盆地構造區和王各莊馬鞍形構造區。1.2.3 井田水文地質特征根據開灤集團公司統一的含水層劃分標準，將區內的地層劃分為七個含水層（見表 1-1） 。其中，、含水層對礦井涌水量影響較大，為直接充水含水層，其它為間接充水含水層。各含水層抽放水試驗資料，其主要特征如下：表 1-1 含水層劃分表含水層編號 名稱所處層位含水層厚含水層巖性 含水性 水質特征 第四系沖積層含水層組 第四系沖積層 34 卵石，粗、 中細沙 弱中等 上HCO 3-Cl-Ca2+Mg2+下 HCO3-Ca2+Mg2+ 古冶組砂巖 含水層組 二迭系上統 古冶組 130 粗、中砂 巖 中等開灤呂家坨 4.0Mta 新井課程設計第 4 頁 共 34 頁 5 煤層頂板含水層組 二迭系下統 唐家莊組 190 砂巖 中等 HCO3-SO42-Na+Ca2+ 7 煤層頂板含水層組 二迭系下統大 苗莊組 30 砂巖 弱 HCO3-Ca2+Mg2+1214 煤層砂巖含水層組石炭系上統趙各莊組 60石灰巖、砂巖 弱強上HCO 3-Na+Ca2+下 HCO3-SO42-Ca2+Na+ 唐山灰巖含水層組 石炭系統 唐山組 19 石灰巖 中等 HCO3-SO42-Ca2+Mg2+續表 1-1含水層編號 名稱所處層位含水層厚含水層巖性 含水性 水質特征 奧陶系灰巖 含水層組 奧陶系統馬家溝組 420 石灰巖 極強 HCO3-Ca2+Mg2+1）直接充水含水層組（1）第含水層組（9 煤層砂巖含水層組）本含水層組位于 9 煤層以下 4 m，層厚約 60 m，巖性以中砂巖為主，巖石裂隙發育，單位涌水量 0.0030.627 L/s.m，滲透系數 0.014.704 m/d，礦化度0.3120.547 g/L，上部水質為重碳酸鈉鈣型，下部為重碳酸硫酸鈣鈉型。（2）第含水層組（7 煤層頂板含水層組）本含水層組位于 7 煤層以上 3 m，厚約 30 m，巖性以中細砂巖為主，單位涌水量 0.010.286 L/s.m，滲透系數 0.11518.063 m/d，礦化度 0.5050.297 g/L，水質為重碳酸鈣鎂型。2）礦井間接充水含水層組（1）第含水層組(奧陶系灰巖含水層組)本含水層組為奧陶系中統馬家溝組，巖性為灰灰白色厚層狀灰巖，含水層平均厚度 420 m，淺部巖溶、裂隙極發育。單位涌水量最大 72 L/s.m，滲透系數最大 167.73 m/d，富水性極強，礦化度 0.1660.347 g/L，水質為重碳酸鈣鎂型。（2）第含水層組(唐山灰巖含水層組)開灤呂家坨 4.0Mta 新井課程設計第 5 頁 共 34 頁本含水層組位于奧陶系灰巖以上 65 m，灰巖厚 1.466.14 m，單位涌水量為 0.025 L/s.m，滲透系數 2.59 m/d，富水性中等，水質為重碳酸硫酸鈣鎂型。（3）第含水層組（古冶組砂巖含水層組）本含水層組位于 A 層以上，厚約 130 m，巖性以砂巖為主，局部含礫，富水性中等。（4）第含水層組（沖積層含水層組）本含水層組由卵石、粗砂、中砂、細砂組成，卵石粒徑 2050 mm，磨圓度中等。此含水層平均厚度 34 m，單位涌水量 0.1033.68 L/s.m，滲透系數0.7510.66 m/d，富水性中等，上部水質為重碳酸 氯鈣鎂型，下部為重碳酸鈣鎂型。1.2.4 地溫據詳查勘探資料，本區地溫梯度為 0.94 /100 m，橫溫帶在 50100 m 左右，地溫變化范圍在 11.5017.00 之間，屬地溫正常區。1.3 煤層特征1.3.1 煤層埋藏條件井田平均走向長約 11 km，傾斜寬平均約 6.4 km，面積 70.9 km2。煤層傾角一般為 3 15，平均傾角 8.2。1.3.2 煤層群特征呂家坨井田主要開采煤層有 4 層，即二迭系下統大苗莊組的 5、7、8、9 煤層，其中 8、9 煤層為本礦井設計的可采煤層。各煤層的厚度、層間距及其變化規律見表 1-2。表 1-2 可采煤層特征表煤層名稱 煤厚(m) 傾角 結構 層間距(m) Km r 穩定性煤層厚度、傾角、結構、間距8 平均最小-最大3.963.54.38.2314簡單結構11.287.5118.241.0 19.4 穩定開灤呂家坨 4.0Mta 新井課程設計第 6 頁 共 34 頁9 平均最小-