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1、辽宁科技学院成人教育学院毕业设计（论文）1前言毕业设计是对我们所学知识的一次大演练，同时也是对我们各种能力的一次考验。设计过程中通过对发现问题的解决，培养了我们的独立解决问题的能力和一些基本的设计能力，逐渐培养了一定的创新意识。本设计是在阜新矿业集团大兴井田的地质材料的前提下，有孙臣良老师指导的设计，本设计力求追赶先进的采矿理论，讲究开拓创新，并运用在课堂上所学的知识，并使用参考书的条件进行的，设计说明书中难免有不足之处，希望老师批评指正。丁仕金 大兴井田 120 万吨/年矿井设计21 矿区概述及井田特征矿区概述及井田特征1.1 矿区概述矿区概述大兴井田位于阜新煤田西部,阜新市西 37 公里,
2、隶属于阜新市清河门区境内。地理坐标:东经 12126,北纬 4145。本区为缓丘陵地貌,地表标高+120+150M 之间,地形南低北高.井田西北部有新义线铁路通过,北部设有清河门区车站,另有阜锦公路通过及小小线公路通过,交通方便。区内有清河流过,为季节性河流,雨季水量增大,河谷宽达 200 米左右,平时水速缓慢0.150.5 米/秒,在雨季水量增大时达到 0.51 米/秒。气候主要受西伯利亚蒙古气流控制,为大陆性气候,多干旱,年降水量小于蒸发量,风力一般为 56 级,其活动时节主要在春季,冻结期 122 月,冻结深度 1.5 米左右。勘察程度为精查。1.2 井田及其附近地质特征井田及其附近地质
3、特征1.2.1 井田地层井田地层本区煤系地层时代属上侏罗纪,由上而下包括沙海组、阜新组两个含煤组，而沙海含煤系地层，清河门区最发育，下界为吐呼噜组，可在西山附近分开，上界与阜新组可在岭东村西的自然剖面中以 45 米厚的花岗质砾岩（粒径 25 厘米）分开，在钻孔中曾穿过上述界限 E 变为砂岩。沙海组在本区之总厚度约为 1200m，含煤系厚度自最下部煤层底板至最上部煤层顶板约为 15m，本区厚度变化不超过 50m。沙海组从岩性、岩相方面由下而上可分为三段：下部，以白色、灰白色砂岩、砂砾岩为主夹有少量灰色砂质页岩及薄煤层厚度为500m。 本段岩性变化比较明显，横向比纵向较为突出，南部，东南部相粒的砂
4、砾岩或砾岩较发育，向北西逐渐被砂岩或页岩代替没有突变现象。砂岩、砾岩皆以石英为主，颗粒磨圆度稍差，泥质或砂质胶结，多为中一细粒，呈均匀粒状结构，砾岩以花岗岩及少量火山岩砾明显易见，赋存于底部上部逆变频繁，本区东南部岩性粗。南部较粗以粗粒辽宁科技学院成人教育学院毕业设计（论文）3砂岩相为代表，没一个小旋峒间距 0.81.0m 且有正向面貌（下粗上细）反映了震荡沉积的特点。 中部，由青灰色页岩、砂质页岩，白色含砾砂岩组成。砂砾岩、砂岩中有少量分散性油沙，本段含主要五个采煤组，可采煤层可达十七层，可采厚度为 24.33 米，本段地层厚度为 400 米，区内变化不大。煤层赋存浅部薄，向深部逐渐加厚，各
5、煤组均有此特征，构成含煤段落的岩层变化基本遵循了下部的赋存特征；一般由南往北表现由粗粒碎屑岩相向细粒泥砂质沉积过度的有个别反向逆变情况，因此，从部面上看具有以前者为主的交叉相变现象。在每一主要含煤层频律中间距 0.62.5 米频律间距小者含煤层厚度大，间距大者往往为薄煤层或接近可采煤层，从远一概略地沉积旋回中说明了本段之古地理环境具有缓慢沉降微具振荡的特征，一般是稳定的湖泊沼泽相产物，会有大量的淡水软体动物化石及植物化石。上部，以青灰色页岩、砂质页岩夹有部分灰白砂岩并含有软水贝壳化石，向上至顶部为灰白色砂岩、砾岩间有砂页岩，亦含有淡水软体化石为多量。本段下部 100150 米为砂质页岩及岩层岩
6、均一稳定，区内无大差别，愈向上含有数层贝壳化石，基本反映沙海组的后期阶段已无可采煤层赋存的条件，厚度 300 米。综上所述沙海组含煤系地层，从岩性上具有内陆河流湖泊沼泽相的沉积特点，含煤以页岩建造为主。1.2.2 地质构造及岩浆岩地质构造及岩浆岩大兴煤矿，位于阜新煤田西部，处于阜新内陆断陷盆地的西部边缘，井田构造比较简单，在该井田的西南部有一背斜，其轴线在井田南部成南北向，往北转为北东3545，向北东倾伏，倾角为 38，南翼的轴部比较明显，向北和东北方向则逐渐变化为无明显轴部呈宽缓背斜构造，轴部的西北翼煤层倾角较缓 312，而东南翼稍大，为 1016。根据生产实践和勘探资料，受地应力作用，张性
7、力作用较强，井田内产生了两条正断层，主要为 F18、F北 7断层，其中 F18正断层为井田深部境界断层。岩浆岩，该井田内的岩浆岩属于第三纪的辉绿岩，其活动方式呈岩墙方式延裂隙侵入，从高角度（倾角 8389）呈东西方向沿煤层倾向由浅部向深部逐渐变厚或分成多丁仕金 大兴井田 120 万吨/年矿井设计4条带出现，由南向北分为四条（1、2、3、4） 。1.2.3 水文情况水文情况水文情况：该矿水文条件受地形影响，含水层赋存位置覆盖层薄，地表水及大气降水制约，受孔隙、裂隙发育程度控制。该区地下相互要赋存于第四季砂砾岩及煤系地层的砂岩、砾岩层裂隙中，火成岩、裂隙带和构造裂隙带中，渗入或直接补给各含水层（带
8、） ，通过采动裂隙或直接导入矿井。全矿井最大涌水量为 570m3/h，正常涌水量为 500 m3/h。1)地表水刘家井田区内有细河、塔子河、清河三条水系，在本区内仅有清河流过，清河发源于清河门西北 20 公里之瓦盆窑、莲花山一带，向南流入细河再汇入大凌河而归入渤海。清河通过井田部分的地段，河床宽度约有 200 米，平时水速 0.8 米/秒，水深0.150.3 米，河床坡度千分之五，雨季水量骤增可达 2123 立方米/秒，水深 0.51.0米，但河水在雨后一天左右即可下降至平时水位。一般枯期河水则变成细流，由于河床宽、河身浅、河道曲折，历史上曾发生过沉滥（1930 年） ，河水曾漫至河西村，清河
9、门，三道壕等地最高洪水位 136139 米。2)地下水该区地下水主要埋藏第四组砂砾岩层及煤系地层的砂岩、砾岩层中，其含水层由上而下大体可分为五个层，隔水层位于 V-2 层上与煤组间，从而形成基岩水的微承压性，全区含水层与隔水层的分布情况因相变其正极不稳定。分叉变薄合并现象显著，故不易将含水层划分清楚，大体是南部含水层厚，距煤层近；北部含水层薄，距煤层远；隔水层则南薄北厚，其水平方向突水性与含水层的分布情况一致。现将含水层分述如下：a 第含水层 （第四纪冲（洪）积的砂砾石层）：该层沿清河河谷发育，呈长带状厚度不一，一般河谷上游及两侧薄（12 米） ，下游及中间厚（35 米） ，宽约 2000 米
10、左右，岩性以细砂、中砂、粗砂与角砂为主，中间夹有偏豆体砂质粘土及粘土类物质。涌水量为 Q=15 公升/秒*米 渗透系数为 K= 290 米/昼夜主要靠大气降水与河水补给。因此，潜水位动态与季节及河水变化一致，河谷潜水辽宁科技学院成人教育学院毕业设计（论文）5流向的与地段河流的一致，有时则垂直两者，关系极为密切。b 第含水层 （基岩风化带）：分布全区厚度 2025 米。裂隙由风化作用形成，其中，砂岩风化带松散，具有较大裂隙，裂隙发育程度是随深度增加而减弱。Q=0.60 公升/秒*米 K=200 米/昼夜c 第含水层：该含水层位于-2 之上，分布全区厚度为 6300 米。变化巨大，砂岩、砾岩含水。
11、矿物成分以石英为主，由泥质和砂质胶结，结构松散，裂隙较为发育。d 第含水层：该含水层由-2 到-6 层之间，由砂岩、砾岩组成分布全区厚度1194 米。Q=0.0817 公升/秒*米 K=0.184 米/昼夜 水位：5 米e 第含水层：该含水层由-1 到煤组间，以白色及灰色砂岩、砾岩含水，分布全区，厚度 14160 米。胶结致密，渗透性弱。Q=0.00140 公升/秒*米 K=0.00122 米/昼夜3)隔水层含水层到-2 中间，厚度为 5350 米，南薄北厚，浅薄深厚。4)断层的含（透）水情况本区断层含水性甚弱。Q=0.000408 公升/秒*米 K=0.00330 米/昼夜钻孔漏水、断层带有
12、较大裂隙。1.3 矿层质量及矿层特征矿层质量及矿层特征1.3.1 煤系地层煤系地层 本井田的煤层是属于上侏罗纪沙海组中段的陆相沉积岩含煤地段，共赋存有五个煤层组，十五个可采煤层，本设计为第五组三层煤，第五组煤层普遍发育稳定，煤层间距20 米左右，结构单一，其围岩以砂页岩为主，间有砂岩，沙砾岩层，煤层顶部普遍有一沙砾岩层。各分煤层为块状亮煤、半亮煤，质硬性脆，条带状结构，夹有少量丝碳薄层，节理发育，有黄铁矿和方解石相伴生。井田边缘灰分增高，煤质较差，中间变好，接近煤层顶底板处煤质不好，有时变为煤页岩，经过多次勘探取样化验结果，确定本区煤质牌号丁仕金 大兴井田 120 万吨/年矿井设计6为长焰煤，
13、主要用途为动力煤和民用煤。第五组三层煤上界标高-250 米，深部到-850 米和 F18断层，南界-27000 纬线，北界-22000 纬线，厚度一层 6.5 米，二层 3.2 米，三层 3.0 米，层间距分别为 25 米和 15 米，煤层倾角 16左右。1.3.2 瓦斯赋存状况及煤的自燃性瓦斯赋存状况及煤的自燃性本井田为高瓦斯矿井，其瓦斯绝对涌出量为 39.11m3/min，煤尘爆炸指数为 42.7%，煤层自燃发火期为 36 个月，地下水赋存状态为具有承压性的孔隙为主体，而由构造所产生的裂隙主要是起导水作用。1.3.3 地质勘探程度地质勘探程度在勘探初期针对该区特点，首先，原则上对全井田采用
14、先线后面，全面控制，点线配合，重点解剖，然后循序渐进，逐步提高勘探程度，储量级别等，通过四次勘探，补充并借鉴邻区地质资料，比拟本井田上述地质因素特征，视其地质构造复杂程度为中等，煤层较稳定且偏简单，勘探类型属于二类一型偏简单。辽宁科技学院成人教育学院毕业设计（论文）7图 1-1 煤层柱状图Fig.1-1 well field formations integrated velocity2 井田境界及储量井田境界及储量2.1 井田境界井田境界2.1.1 井田范围井田范围大兴井田：上界-250 标高，深部到-850 标高和 F18断层，南界-27000 纬线，北界-22000 纬线，开采煤层为第五
15、组煤中的三个煤层，厚度分别为一层 6.5 米，二层 3.2 米，三层 3.0 米，层间距分别为 25 米和 15 米。丁仕金 大兴井田 120 万吨/年矿井设计82.1.2 边界矿柱留设尺寸边界矿柱留设尺寸1)边界矿柱、井田边界各留 30 米煤柱（依规程） 。2)工业广场保护煤柱留设，应在确定地面保护面积后，用移动角圈定煤柱范围，工业场地地面受保护面积应包括保护对象及围护带，围护带宽度 15 米。3)在工业场地内的立井，圈定保护煤柱时，地面受保护对象应包括绞车房，井口房或通风机房、风道等，围护带宽度 20 米。4)采区边界煤柱：相邻两个采区各留 20 米的采区边界煤柱。5)阶段煤柱：斜长 60
16、 米，若在两阶段留设，则上下阶段各留 30 米。6)区段煤柱：斜长 10 米。7)断层煤柱：两边各留 20 米2.1.3 边界的合理性边界的合理性在本井田的划分中，充分的利用到自然条件，即利用断层划分井田，使断层的保护煤柱成为采区的边界，这样既降低了煤柱的损失，也减少了开采技术上的困难，同时本井田的划分使储量与生产相适应，矿井生产能力与煤层赋存条件、开采技术装备条件相适应，井田有合理的尺寸，阶段垂高满足设计规范的要求，走向长度大于倾斜长度，使矿井的开采有足够的储量和足够的服务年限，避免矿井生产接替紧张。这种划分方法合理地规划矿井开采范围，处理好与相邻矿井之间的关系，浅部和深部划归邻矿开采，避免了浅部和深部形成复杂的接茬关系,给开采造成困难。因此,从以上来看,本井田的划分是合理的,也就是说本井田设计的边界是合理的。2.
