范各庄矿2.4Mta新井设计【专题大倾角厚煤层综采放顶煤开采技术研究】.doc

1、目 录一般设计部分1 矿区概述及井田地质特征11.1矿区概述11.1.1井田地理位置、范围及交通条件11.1.2地形特点11.1.3气候条件11.1.4水文情况21.1.5工农业生产情况21.1.6原材料及电力供应21.2井田地质特征21.2.1井田煤系地层概述、勘探程度21.2.2井田地质构造31.2.3井田水文地质特征31.3煤层及煤质31.3.1煤层特征31.3.2可采煤层特征41.33煤层围岩性质52井田境界和储量82.1井田境界82.1.1井田边界82.1.2井田尺寸82.2矿井工业储量82.2.1钻孔及勘探线分布82.2.2井田勘探类型及储量等级的圈定82.2.3矿井地质资源量及工

2、业储量92.3矿井可采储量102.31保护煤柱的留设102.32矿井设计资源量112.33矿井设计可采储量113.1矿井工作制度143.1.1矿井工作制度的确定143.1.2矿井每昼夜净提升小时数的确定143.2矿井设计生产能力及服务年限143.2.1确定依据143.2.2矿井生产能力的确定143.2.3矿井及第一水平服务年限的核算144 井田开拓164.1井田开拓的基本问题164.1.1井筒形式及数目的确定164.1.2井筒位置的确定164.1.3工业场地位置、形式和面积164.1.4开采水平的确定174.1.5主要开拓巷道的布置174.1.6方案比较174.2矿井基本巷道234.2.1井筒

3、234.2.2井底车场274.3主要开拓巷道294.3.1主要开拓巷道294.3.2巷道的支护方式305准备方式-采区巷道布置345.1煤层的地质特征345.1.1采区位置345.1.2可采煤层特征及煤质345.1.3顶底板岩石构造情况345.1.4水文地质3451.5地质构造355.1.6地表情况355.2采区巷道布置及生产系统355.2.1采区数目及位置355.2.2工作面长度的确定355.2.3确定采区各种巷道的尺寸、支护方式及通风方式355.2.4煤柱尺寸的确定355.2.5采区巷道的联络方式355.2.6采区内工作面的接替顺序355.2.7采区生产系统365.2.8采区内巷道掘进方法

4、365.2.9采区生产能力375.2.10采区采出率375.3采区车场选型385.3.1采区上部车场选型385.3.2采区中部车场选型385.3.3采区下部车场选型385.3.4采区主要硐室406采煤方法416.1采煤工艺方式416.1.1采区煤层特征及地质条件416.1.2确定采煤工艺方式416.1.3回采工作面参数416.1.4回采工作面的破煤、装煤方式426.1.5 回采工作面支护方式456.1.6 端头支护及超前支护方式466.1.7 各工艺过程注意事项476.1.8 回采工作面正规循环作业486.1.9 主要技术经济指标506.2 回采巷道布置516.2.1 回采巷道布置形式516.

5、2.2 回采巷道参数517井下运输537.1 概述537.1.1 井下运输设计的原始条件和数据537.1.2 井下运输系统537.2 采区运输设备选择537.2.1 设备选型原则537.2.2 采区设备的选型537.3 大巷运输设备选择587.3.1 运输大巷设备选择587.3.2 辅助运输大巷设备选择588矿井提升608.1 概述608.2 主副井提升608.2.1 主井提升608.2.2 副井提升619 矿井通风与安全629.1矿井通风系统选择629.1.1 矿井概况629.1.2 矿井通风系统的基本要求629.1.3 矿井通风方式的确定629.1.4 通风方法的确定639.1.5 采区通

6、风649.1.6 工作面通风系统659.2 采区及全矿所需风量669.2.1 回采面所需风量679.2.2 掘进工作面所需风量689.2.3 硐室所需风量699.2.4 其他巷道所需风量699.2.5 矿井总风量及其分配709.3 矿井通风阻力计算719.3.1 矿井通风总阻力计算原则719.3.2 矿井最大阻力路线729.3.3 矿井通风阻力计算759.3.5 总等积孔779.4 矿井通风设备选型779.4.1 矿井自然风压779.4.2 主要通风机选型789.4.3 电动机选型809.5防止特殊灾害时期的安全措施839.5.1瓦斯管理措施839.5.2煤尘的防治839.5.3预防井下火灾的

7、措施839.5.4预防井下水灾的措施8310 矿井基本技术经济指标85参考文献87专题设计部分大倾角厚煤层综采放顶煤开采技术研究881 引言882大倾角煤层开采的现状与技术难点883大倾角厚煤层综采放顶煤开采关键技术8831工作面矿压显现规律研究883.1.1矿压观测方案893.1.2综放工作面顶板活动规律893.1.2工作面中部支护阻力变化规律903.1.3工作面下部支护阻力变化规律913.1.4顶板来压的特点923.1.5综放工作面倾向顶板压力分布923.1.6支架初撑力与工作阻力的相关分析933.1.7 结论933.2开采裂隙非稳态演化规律943.2.1围岩离层演化与动态破断特征943.

8、2.2岩层竖向运动规律963.2.3岩层横向运动规律963.2.4裂隙的非稳态演化规律973.2.5采动覆岩应力分布规律983.2.6结论9933工作面设备的研究99331设备下滑的原因993.3.2防滑措施1003.3.3经验结论1034大倾角厚煤层综放开采颗粒元分析1034.1工程背景1034.2计算模型及模拟方案分类1034.2.1综放顺序优化模拟方案1034.2.2放煤步距模拟优化方案1044.3计算结果分析1054.3.1综放顺序优化分析1054.3.2放煤步距优化分析1064.4结论1095安全保障技术的研究109参考文献111翻译部分英文原文110中文译文126致 谢139 第1

9、41页1 矿区概述及井田地质特征1.1矿区概述1.1.1井田地理位置、范围及交通条件范各庄井田在河北省唐山市古冶区境内，位于开平向斜东南翼，矿井地理坐标：东经113度28分，北纬39度33分。井田北部西北部及西部与吕家坨矿相接，井田西及西南部与钱家营矿相邻，井田东部及南部以14煤层的基岩露头为界。井田南北走向长6.87km，东西最大倾斜长3.62km，井田总面积为20.79km2.开采深度标高为-100-800m。井田地理位置优越，交通线四通八达。图1.1 范各庄矿交通位置图西北距北京市192.3km；北距古冶205国道10km，京沈高速榛子镇入23km；南距唐港高速青坨营镇入16km，曹妃甸

10、新区41km，曹妃甸港67km；东距滦县新城26.7km，秦皇岛港100km。东南距滦南县成24km，乐亭县城46km，京唐港66km（以范各庄矿为中心，直线距离）。矿井交通位置如图1.1.1.1.2地形特点本区为广阔平原，被第四纪冲积层所掩覆。冲积层在井田北部较薄，约50m左右，南部渐厚，范57孔 达到152m，向南则更厚。地貌简单，地表平坦，地势呈北高南低，地表坡度12，地表标高海拔+25+33m。1.1.3气候条件 本区气候属于暖温带半湿润季风型大陆性气候。具有冬干、夏湿、降水集中、季风显著、四季分明等特点。年平均气温11.2，年平均降雨量605.97mm，集中于78月，冬季盛吹西北风，

11、夏季受海洋暖湿气团影响，盛吹偏南风，春秋两季是冬季风和夏季风的过渡季节，风向多变。1.1.4水文情况井田西有沙河，其流向大致与煤系地层走向平行，为季节性河流。地面沙河洪峰流量为142.8m3/s，流速1.69m/s。历史最高洪水位29.5m。本矿区以裂隙含水层及孔隙含水层为主，岩溶裂隙含水层局部发育。矿井水源除砂岩裂隙水外，奥陶岩溶水也为本矿永久水源，但奥陶水水质有待化验分析。沙河水为本区农业灌溉和居民生活用水的主要来源，可作为矿井临时生活用水水源。1.1.5工农业生产情况本区是历史悠久的重工业区，矿产资源丰实，工业基础坚实，煤炭、耐火粘土、石英砂岩、水泥灰岩、煤矸石等矿藏储量大，开采价值高。

12、区内大中型企业较多，主要产品有煤炭、钢铁、水泥、焦化、耐火材料、陶瓷、医药、纺织、服装为主，经济发达。 农业前景广阔，水浇地、高效益菜地、果园、养殖水面均有分布，开发潜力非常大。1.1.6原材料及电力供应本矿井建设期间，所需要建设材料，除钢材、木材和部分水泥需由国家计划供应外，其它砖、石、砂等土产材料，均由当地供应，满足建设需要。本矿的主供电电源取自华北电网吕家坨变电站35kV输电线和林西发电厂35kV输电线。1.2井田地质特征1.2.1井田煤系地层概述、勘探程度开平煤田位于燕山南麓，煤系地层为石炭二迭系。开平主向斜是煤田的主要构造骨架，呈复式向斜构造。向斜的总体轴向为NE向，自古冶以北主向斜

13、轴逐渐转为东西向。向斜两翼不对称，西北翼地层倾角比较大，局部地层倒转，发育落差及走向长度较大的逆断层或逆掩断层；东南翼地层倾角比较平缓，由北往南发育两组轴向与主向斜轴斜交或直交的短轴倾伏褶皱构造：一组由杜军庄背斜、黑鸭子向斜、吕家坨背斜、塔坨向斜、毕各庄向斜及南阳庄背斜等组成；另一组出现在宋家营以南，由李新庄向斜、刘唐堡背斜组成，其规模不如前者。东南翼断层不很发育，规模亦较小，多见于褶皱构造的轴部，正断层较多，逆断层较少。全区经过普查、详查、精查勘探及使用综合勘探的精查补充勘探后，施工地面地质孔5个，进尺2737.35m，井下地质孔201个，进尺13237.17m；地面水文地质探查孔13个，进

14、尺8055.14m，井下水文孔210个，进尺22496m。1）唐山组属石炭系中统。直接覆于奥陶系灰岩之上，与奥陶系地层呈假整合接触，平均厚度约56m。岩性以粉砂岩、泥岩为主，细砂岩次之，底部为鲕状铝土质泥岩（G层），含K1、K2、K3三层灰岩，以K3灰岩发育较好，层位稳定，厚度一般为2.53.2m，称为唐山灰岩。含13层不稳定的薄煤线。2）开平组属石炭系上统。上部止于赵各庄灰岩（K6）顶板，下起唐山灰岩顶板，本组厚度约52m。岩性以细砂岩和粉砂岩为主，泥岩次之，含K4、K5、K6三层质地不匀的薄层灰岩和一层局部可采的14煤层。本组比唐山组颜色较深，多呈深灰色，泥岩显著减少，含砂量增加，植物化石增多，黄铁矿结晶体和菱铁矿结核均较发育。3）赵各庄组属石炭系上统。上部以11煤层顶板为界，下伏开平组，厚度约86m，为主要含煤地层之一。岩性以粗砂岩、中砂岩和粉砂岩为主，泥岩次之。含一层可采煤层，即12煤。岩性与开