平顶山四矿3.0Mta新井设计.docx

1、摘 要一般部分针对平四矿进行了井型为3.0Mt/a的新井设计。平四矿位于河南省平顶山市境内，井田走向长约5.4km，倾向长约3.62km，面积约17.7km2。主采煤层为戊8煤层，平均倾角810，平均厚度7m。井田工业储量为407.7Mt，可采储量307.79Mt，矿井服务年限为73.8a。矿井正常涌水量为380m3/h，最大涌水量为420m3/h；矿井相对瓦斯涌出量为5.43m3/t，属低瓦斯矿井。根据井田地质条件，设计采用双立井单水平开拓方式，井田采用带区式布置方式，共划分为四个带区，轨道大巷、胶带机大巷和回风大巷皆为岩石大巷，布置在戊10煤层底板岩层中。考虑到本矿井为低瓦斯矿井，矿井通风

2、方式采用中央并列式通风。 大巷采用胶带输送机运煤，辅助运输采用蓄电池式电机车牵引固定箱式矿车。主井采用两套带平衡锤的16t箕斗提煤，副井采用一对1t矿车双层四车窄罐笼和一个带平衡锤的1t矿车双层四车宽罐笼运料和升降人员。专题部分题目为深井软岩巷道的支护技术，给出了深井软岩巷道的变形收敛规律，对矿井生产实践具有显著的指导意义。翻译部分题目为Finite element analysis of three-way roadway junctions in longwall mining，主要分析了长壁采煤法回采巷道三向交叉点的三维有限元。关键词：平四矿；双立井；带区布置；综采放顶煤；中央并列式；软

3、岩巷道； 目 录1 矿区概述及井田地质特征11.1 矿区概述11.2 井田地质特征22 井田境界和储量132.1 井田境界132.2 矿井工业储量132.3 矿井可采储量153 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限183.1矿井工作制度183.2矿井设计生产能力及服务年限184 井田开拓204.1 井田开拓的基本问题204.2 矿井基本巷道285 准备方式带区巷道布置365.1煤层地质特征365.2 带区巷道布置及生产系统385.3带区车场选型设计416 采煤方法436.1采煤工艺方式436.2回采巷道布置577 井下运输607.1概述607.2带区运输方式选择617.3大巷运输设备选648

4、矿井提升678.1概述678.2主副井提升679 矿井通风及安全719.1矿井概况、开拓方式及开采方法719.2矿井通风系统的确定729.3矿井风量计算759.4 矿井通风阻力计算809.5选择矿井通风设备849.6安全灾害的预防措施8810 设计矿井基本技术经济指标90深井软岩巷道的支护技术930 引言931国内外研究研究动态、水平932锚杆支护理论973深井巷道围岩的应力松弛效应1014软岩锚注支护技术1065结论111英文原文115中文译文129致 谢1411 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1 地理位置四矿位于平顶山矿区中部，平顶山市西北约6km，东与一矿、二矿、西与五矿

5、、六矿相邻，南与三矿相接。地理坐标，东经：11314341131712，北纬：334608334828。如图1.1平顶山四矿交通图1.1.2 范围大致范围西起32勘探线，东止于43线，井田最大范围（己组煤层），东西走向宽5.4Km，南北倾斜长3.6Km，面积19.29Km2，丁、戊、己和庚组煤层，其范围不尽一致，确切范围以2001年中华人民共和国发放的采矿许可证所确定的边界坐标为准。1.1.3 交通条件四矿东距平顶山市区约六公里，市内有七路公交车直通矿部，并有1、8路公交车经四矿口通过。平顶山火车站向东有漯宝线与京广线相接，往西经宝丰与焦枝线相连，矿区专用铁路有平韩线、平午线；分别有高速公路、

6、高等级公路通往许昌、郑州、南阳、洛阳，与临近市、县及乡镇均有公路相通，交通极为便利。1.1.4 地形地貌平顶山煤田位于沙河和汝河之间的低山和丘陵地带，四周均为平原，四矿位于煤田中段南部。井田中部高，南北低，擂鼓台、小擂鼓台及407.7m高地一线为近东西向分水岭，分水岭以南坡度较陡，以北坡度较缓，基本呈单面山地形。最高点擂鼓台，标高505.6m；最低点褚庄附近，标高150.4m，相对高差355.2m。1.1.5 矿井水文情况井田内无大的河流，只有季节性小溪和冲沟，分水岭以北的小溪和冲沟在雨季有水北流，属汝河水系，分水岭以南的小溪和冲沟有水流出井田入湛河（人工河）至沙河。沙河流径井田南部边缘，流向

7、由西向东，属淮河水系，最大流量3000m3/s，旱季流量0.8m3/s，河床宽阔，坡降较小。1.1.6 矿井气候条件区内属暖温带大陆性半湿润气候，夏季炎热，冬季寒冷，四季分明，据平顶山气象站历年资料：气 温：最高气温42.6（1966年7月19日），最低气温-18.8（1955年1月30日），历年平均气温为14。降雨量：年最大降雨量1461.6mm（2000年），最小降雨量373.9mm（1966年），年平均降雨量742.6mm，月最大降雨量481.3mm（2000年7月）。最大连续降雨天数9天（1964年4月13日21日）。雨季集中在7、8、9三个月。蒸发量：年最大蒸发量2825mm（195

8、9年），最小蒸发量1490.5mm（1964年）。月最大蒸发量408.9mm（1959年7月），月最小蒸发量40.7mm（1957年1月）。蒸发量大于降雨量。湿度和风速：平均绝对湿度13.5mm，平均相对湿度67%。冰冻期一般是11月到来年3月。最大冻土深度14cm（1977年1月30日）。最大风速24m/s，平均风速2.8m/s。风向北西、北北西和北东，常年主风向为北东。图1.1平顶山四矿交通图1.1.7 区域经济概况区内原以煤炭开发与加工为主导产业，其原煤产量居全国前列，为我省能源和工业用煤需求及缓解南方煤炭馈缺起着不容忽视的作用；并以其为中心形成了铁路、公路网络，交通运输极为便利；此外，

9、有平高电器、神马集团、姚孟电厂等大型骨干企业及机械制造、电子、电器、化工、食品加工、餐饮、旅游等，工业及服务业较为发达。农业生产以小麦、玉米为主，并发展畜牧业养殖多种经营模式，由传统农业正向现代化农业过渡。1.2 井田地质特征1.2.1 井田勘探区内以往地质与勘探工作可归纳为以下三个阶段：1、地质调查平顶山煤田地质工作始于1938年，曹世禄在该区作了初步调查，当时因调查区域范围小，估计储量仅12.5万吨，并认为调查区内煤层埋藏量少，煤质差，无大规模开采价值。1947年，伪平汉铁路局与民生煤矿公司组建宝，叶煤矿公司，特邀河南省地质调查所进行调查，测有鲁山、南召、宝丰、叶县地质略图一幅，估计地质储

10、量1亿吨。1950年河南省地质调查所会同组建的豫西矿产调查队，邀请冯景兰、张伯声两位教授，进行了踏勘性调查，并打钻孔三眼，见煤厚12 m，估计地质储量11.64亿吨,测绘河南宝、叶、襄、郏及平顶山煤田1/5000地形地质图1幅，剖面图3幅，钻孔柱状图3幅。具体工程量不详。1951年中国地质计划指导委员会认定该区有复查的必要，乃有中南地质调查所会同湖南、河南两所技术人员，再次进行勘探，提交“河南省宝、叶、襄、郏煤田”地质报告，完成1/10000地形图22幅，1/50000地质略图1幅，剖面图3幅，获得地质储量13.7亿吨，施工钻孔数目及工程量不详。起初的地质调查，虽然对整个煤田的含煤层数，煤层厚

11、度，煤层变化等诸问题未予查明，但为平顶山煤田大规模的地质勘探工作奠定了一定的基础。2、地质勘探1951年平顶山煤田进行了大规模的地质勘探工作，原中南地质局平顶山煤矿勘探队，自1951年10月起开展了岩芯钻探，槽探、井探、采样坑探及水文地质工作。施工钻孔30个，总进尺10152.31m。在矿区第四系覆盖层下发现了四个新煤组（即庚、己、戊、丁煤组）。该队于1955年6月提交了河南省宝、叶、襄、郏煤田平顶山矿区地质勘探报告及地形地质图、各可采煤层底板等高线及储量计算图、剖面图、综合地层柱状图等图件，并对煤样、岩样、水样等作了化验分析和测试，以及抽水试验和其它相应的地质和水文地质工作，勘探面积约40平

12、方公里，获得A2B+C级储量25.57亿吨，其中A2B级储量18亿吨，远景含煤面积330平方公里，远景储量63亿吨。3、普查勘探1960年由中原煤田地质局101队在矿区开展了煤田地质普查勘探工作，并施工普查钻孔1眼，工程量不详，同年提交了“平龙区普查报告”。鉴于勘探工程质量低，控制程度严重不足，于1963年1月经中南地质局复审不合格，把1/10000地质图降为1/25000地质图，整个报告由详细普查降为初步普查阶段。1.2.2 地质构造 1含煤地层本区主要含煤地层有太原组、山西组和下石盒子组。 太原组（C3）：厚度5368m平均62.5m，由L1L7七层灰岩，48层煤（煤线）及粉砂质泥岩所组成

13、,夹细砂岩、泥岩，其中庚20为可采煤层。 山西组（P11）：厚87114m，平均105.3m，由深灰色砂质泥岩、粉砂岩、泥岩及细中粒石英岩、碎屑砂岩和煤层组成。含煤25层，其中己15、己17为本区主要可采煤层，己17煤层在本区仅局部为合层，大部为分层，富含植物化石。 下石盒子组戊煤下段（P12-1）：由大紫泥岩、砂锅窑砂岩、砂质泥岩、粉砂岩组成，其中砂锅窑砂岩厚16.3728.71m，一般21.43m，为灰灰白色中粒砂岩，常出现板状交错层理，为下石盒子组，山西组分组标志层。本组丁组、戊组煤可采。 2地质构造 本区总体构造为单斜，根据等高线图及己三采区揭露情况，对本区构造描述如下：断层 根据钻孔

14、、丁组、戊组及己三采区揭露资料，影响本区的断层主要有两条，一条正断层，一条逆断层。即F1断层为正断层，落差15.0m，位于3622孔南150m，为钻孔控制，丁组、戊组只揭露其次生断层，还没有真正揭露主断层，由此所形成的NE向构造带对东部的回采将造成较大的影响；第二条为逆断层（张家逆断层），落差2030m，为钻孔控制，位于本区东北角3222孔与3119孔之间，对本区影响不大。但是根据己三揭露情况看，落差小于2.5m的小断层所形成的NE走向构造带发育，己三采区就存在二个这样的构造带，对回采就造成较大影响。 褶曲：根据煤层底板等高线图分析，36线北部有一背斜，轴向330，对本区东部有影响；另外，根据

15、己三实际揭露资料，小型的起伏较发育，对采掘有一定影响。主 要 构 造 特 征编号构造性质产状（褶曲轴面）实见位置及控制情况走向()倾向()倾角()落差(m)1正断层58-325215.0一矿丁6-22160及3622孔控制2逆断层137474020303222孔与3119孔之间，本区东北角，钻孔控制。3背 斜33036线北部1.2.3补充地质勘探矿井开采三十余年间，为适应矿井采、掘生产和改扩建的需要，进一步查明煤层赋存特征和构造发育规律，以及影响采掘生产的其它地质与水文地质问题，确保井巷设计施工、矿井开拓延伸及确保矿井生产正常接替和储量储备，在矿井生产期间，进行了多次补充勘探和延深勘探。1、在矿井生产期间，平顶山矿务局地测处（含局技术设计处和局勘探队），自19581986年间，先后共施工钻孔37眼，总进尺11919.14m。2、19801987年，原煤炭部129煤田地质勘探队在井田北部