司马矿240万吨新井设计.doc

1、目录1 矿井概况与地质特征11.1矿井概况11.1.1地理位置与交通11.1.2地形地貌21.1.3水系水源条件21.1.4气象及地震31.1.5矿区经济概况31.1.6 主要建筑材料供应条件31.2井田地质特征31.2.1井田地质概况31.2.2地层41.2.3水文地质51.2.4地质勘探程度71.3煤层特征81.3.1煤层81.3.2煤层顶、底板81.3.3煤质91.3.4瓦斯、煤尘爆炸及煤的自燃122 井田境界和储量142.1井田境界142.2矿井工业储量142.2.1储量计算基础142.2.2矿井地质勘探142.2.3矿井工业储量计算142.3矿井可采储量172.3.1 安全煤柱留设原

2、则172.3.2煤柱损失172.3.2设计储量182.4 矿井可采储量182.4.1 工业广场的占地面积182.4.2 主要井巷保护煤柱煤量192.4.3 矿井可采储量193 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限203.1矿井工作制度203.2矿井设计生产能力及服务年限203.2.1确定依据203.2.2矿井设计生产能力203.2.3矿井服务年限203.2.4 井型校核204 井田开拓224.1井田开拓的基本问题224.1.1确定井筒形式、数目、位置及坐标224.1.2工业场地的位置234.1.3开采水平的确定及带区的划分244.1.4主要开拓巷道244.1.5开拓方案比较244.2矿井基本巷

3、道314.2.1井筒314.2.2 开拓巷道334.2.3井底车场及硐室365 准备方式带区准备方式（前期）395.1煤层地质特征395.1.1带区位置395.1.2带区煤层特征395.1.3煤层顶底板岩石构造情况395.1.4水文地质395.1.5地质构造395.1.6地表情况395.2带区巷道布置及生产系统395.2.1带区准备方式的确定395.2.2带区位置及范围405.2.3采煤方法的确定405.2.4带区巷道布置405.2.5带区生产系统415.2.6带区内巷道掘进方法425.2.7带区生产能力及采出率435.3带区车场选型设计446 采煤方法456.1采煤工艺方式456.1.1带区

4、煤层特征及地质条件456.1.2 确定采煤工艺方式456.1.3回采工作面参数466.1.4回采工艺及工作面设备选型466.1.5采煤工作面支护方式506.1.6工作面端头支护及超前支护方式526.1.7各工艺过程注意事项536.1. 8回采工作面正规循环作业556.2回采巷道布置566.2.1回采巷道布置方式576.2.2回采巷道支护参数577 井下运输597.1概述597.1.1矿井设计生产能力及工作制度597.1.2井下运输系统597.1.3运输距离和运载量597.1.4井下运输系统597.2煤炭运输方式和设备的选择607.2.1煤炭运输方式的选择607.2.2带区运输设备的选型及能力验

5、算607.3大巷运输设备选型627.3.1运煤设备627.3.2辅助运输设备选择638 矿井提升658.1矿井提升概述658.2主副井提升658.2.1主井提升658.2.2副井提升679 矿井通风与安全699.1矿井概况、开拓方式及开采方法699.1.1矿井地质概况699.1.2开拓方式699.1.3开采方法699.1.4变电所、充电硐室、火药库699.1.5工作制、人数699.2矿井通风系统的确定699.2.1矿井通风系统的基本要求699.2.2矿井通风方式的选择709.2.3矿井主要通风机工作方式的选择709.2.4 带区通风系统的要求719.2.5工作面通风方式的选择729.3矿井风量

6、计算729.3.1 工作面所需风量的计算739.3.2 掘进工作面需风量749.3.4 硐室需风量759.3.5 其它巷道所需风量759.3.6 矿井总风量计算759.3.7风量分配759.4 矿井通风阻力计算769.4.1 容易和困难时期矿井最大阻力路线确定769.4.2矿井通风阻力计算809.4.3矿井通风总阻力计算819.4.4矿井总风阻和等积孔计算819.5选择矿井通风设备829.5.1选择主要通风机829.5.2电动机选型849.6安全灾害的预防措施859.6.1预防瓦斯和煤尘爆炸的措施859.6.2预防井下火灾的措施859.6.3防水措施8510 设计矿井基本技术经济指标87参考文

7、献88坚硬顶板控制技术的研究911引言912 坚硬顶板初次断裂前的力学模型与极限跨距912.1 力学模型913 坚硬顶板初次断裂前的合理控制放顶方式943.1 循环浅孔拉槽控制放顶943.2 中部拉槽控制放顶963.3 端部拉槽控制放顶963.4 初次断裂前合理控制放顶方式的确定984 坚硬顶板周期断裂力学模型及合理悬顶长度的确定984.1 力学模型984.2 合理悬顶长度的确定995 工程应用1005.1 工程概况1005.2 顶板初次来压前控制放顶方法1005.3 顶板周期断裂的控制放顶方法1016 结论101参考文献(References)：101英文原文113中文译文119致 谢123

8、77 1 矿井概况与地质特征1.1矿井概况1.1.2地形地貌长治地区位于山西省东南部，我国第二级地理台阶的东缘，属黄土高原的一部分。本矿区位于山西高原东南部的长治盆地内，为平坦的盆内平原地貌，区内东部地势高峻，区域中西部属长治盆地，多被切割成黄土丘陵和低山。1.1.3水系水源条件本矿区所处区域包括漳河流域、辛安泉域的广大地区，区域内主要河流是漳河，属海河水系。本矿区内无大的地表水体，仅在矿区中部有一条黑水河，为季节性河流，向北流长12km 后汇入石子河，石子河也为季节性河流，最终汇入浊漳河南源。1.1.4气象及地震本区属半干旱半湿润季风型气候，年平均降水量877.4mm，年最大降水量1518.

9、6mm，年最小降水量为556.2mm，降水多集中于7、8、9三个月。多年平均蒸发量为1811.12mm，蒸发量大于降水量。每年七、八月最热，一、二月最冷，最高气温为+ 41.5，最低气温为-23.4，年平均气温+14.4。夏季多东南风，冬季多北、西北风，多年平均风速3.4m/s，最大风速20m/s。冰冻期为每年11月初至翌年3月底，最大冻土深度为0.21m。永城市属郯城庐江地震带影响范围，地震烈度小于6。据有关记载，公元925年以来，永城市东部安徽省境内肖县、宿县一带曾发生38次强烈地震。1668年山东郯城曾发生8.3级地震，永城市受到地震影响。根据中国地震动参数区划图（GB18306-200

10、1），本区位于地震烈度度区。1.1.5矿区经济概况司马矿井位于长治县。长治市下辖十三个县、区（长治、潞城、屯留，长子、壶关、平顺、黎城、武乡、襄垣、沁县、沁源县、城区、郊区）面积13896 km2，人口307.6万人。1998年，长治市工业总产值达到275亿元，粮食总产量149亿kg，农民人均纯收入2100元，财政收入达到13.0亿元。长治县总面积1029 km2，辖5镇18乡399个行政村，人口35万人，是全市最大的一个城郊县，1998年，全县工业总产值5.16亿元，农业总产值2.98亿元，主要农业产品为粮食（玉米、高粱、谷子，小麦和豆类等）、蔬菜、线麻、油料等，全县工矿企业主要有煤矿、化工

11、（化肥、橡胶）、建材（水泥、砖）、冶金和机械加工业。长治县国土面积483 km2，辖4镇16乡，254个行政村，人口31.7万人，2000年全县工业总产值达到6.77亿元，全县建成了洗衣机厂、经坊煤矿、锅炉厂、起重设备厂、通用机械厂、金晶药业公司等一批骨干企业，形成了煤炭、家电、机械制造、化轻四大主导产业；全县乡镇企业总产值达到22.89亿元，营业收入达到15.86亿元，为农民提供人均收入1600元。1.1.6 主要建筑材料供应条件本区有国内大型煤炭工业基地潞安矿区，长期以来形成了可靠的材料供应来源，为矿井的建设提供了方便条件。1.2井田地质特征1.2.1井田地质概况本区大地构造位置处于我国东

12、部新华夏构造体系第三隆起带的中段，亦即太行山隆起褶带,该带系一西缓东陡的大型复背斜隆起,北段逐渐往NE弯曲，南段往SW及至往西扭转，总体延伸方向为N2030E，它与其它隆起带和沉降带彼此平行,并呈雁行排列，作为分界构造的晋获褶断带位于沁水坳陷和太行山隆起带之间。矿区位于晋(城)-获(鹿)褶断带南段的主要构造形迹长治大断裂的西侧，西临武乡-阳城坳褶带。区内构造受新华夏构造体系的控制，其构造形迹亦呈多字型排列规律，总体呈一走向NNE、倾向NW、倾角4左右的单斜构造，并伴有宽缓褶曲和少量断裂，区内无岩浆岩侵入。区内第四系松散层覆盖较厚，很少基岩出露。现根据以往钻孔揭露和地震剖面控制的主要构造分述如下

13、：1、褶曲（1）信义村背斜位于司马、信义村一线，区内长约5.5km，走向南段N75E，北段N55E，由地震测线所控制，两翼地层倾角4。（2）原家庄向斜位于冯村东、原家庄一线，区内长约3.5km走向N5565E，由地震测线所控制，两翼地层倾角4。（3）苏店背斜位于西申家庄-林移西南一线，区内长约1.5km，走向NE，两翼地层倾角3-4。2、断层矿区内以往勘探中发现有落差不一的中型断层1条，断层为北东走向，具有一定的规律性。安城正断层位于岭上村、安城、寨子村一线，区内长约5.5km，与宋家庄正断层走向一致，走向NE55，倾向SE35，倾角70，落差北段50m，南段30m。有地震测线控制。1.2.2

14、地层本矿区含煤地层为晚古生代石炭-二叠系，区内除西部外缘零星出露P2s地层外，其余全部为第四系所覆盖。现依据钻孔资料将各地层由老到新简述如下：1、奥陶系中统(O2)为煤系地层基底，钻孔揭露厚度261.31m(2102号孔)。（1）上马家沟组(O2s)揭露最大厚度70m左右，为灰色中厚层状的石灰岩，夹泥质灰岩及白云质灰岩。（2）峰峰组(O2f)据长治详查资料，厚161.82-200m,平均176.21m，主要由石灰岩、泥灰岩、白云质灰岩夹石膏层组成。2、石炭系（C）（1）中统本溪组(C2b)与下伏奥陶系地层呈平行不整合接触。厚3.20-29.60m，平均10.44m。主要为一套泻湖潮坪为主的灰-深灰色的泥岩、砂质泥岩沉积，夹石灰岩及薄煤层，底部含铁铝质泥岩，含菱黄铁矿结核和大量动植物化石。（2）上统太原组(C3t)区内主要含煤地层之一，厚92.90-121.31m，平均104.74m，为一套海陆交互相沉积。主要由灰深灰色砂岩、粉砂岩、泥岩、煤层及石灰岩组成，层理构造发育，动植物化石丰富。按岩性组合特征划分太原组可分为三段：下段(C3t1)：从K1砂岩底-K2灰岩底，平均厚度16.31m，以灰-灰黑色泥岩为主，夹钙质泥岩