1、 前言煤作为工业的动力燃料的化工产业原材料，在中国能源供给结构中处于重要战略地位，在能源消费结构中也处于主导地位，它推动了人类工业文明的发展。但煤炭是不可再生的宝贵资源，我国虽为万亿吨以上储量富煤大国，但人均资源远低于世界人均资源。因此，要合理开采、综合利用煤炭资源，提高煤炭资源的采出率，提高经济效益。采煤方法和工艺的进步和完善始终是采矿学科发展的主题。现代采煤工艺的发展方向是高产、高效、高安全性和高可靠性，基本途径是使采煤技术与现代高新技术相结合，研究开发强力、高效、安全、可靠、耐用、智能化的采煤设备和生产监控系统，改进和完善采煤工艺。在发展现代采煤工艺的同时，继续发展多层次、多样化的采煤工
2、艺，建立具有中国特色的采煤工艺理论。本设计是晓明2矿1.50Mt/a新井设计在所收集地质材料的前提下，由指导教师给予指导，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知识，以及各参考书中的规定和事例进行的。努力设计出一座高产、高效、安全、环保的现代化矿井。本设计说明书从矿井的开拓、开采、运输、通风、提升及工作面的采煤方法等各个环节进行详细叙述，并进行了多处的技术和经济的比较，完成毕业设计要求的全部内容。同时在设计说明书中插入相关的图片，使设计内容更容易理解和接受。1111 矿区概述及井田特征1.1 矿区概述1.1.1 矿区地理位置铁法煤田位于辽宁省调兵山市境内，晓明井田位于铁
3、法煤田的中西部。其地理坐标是东经 1233414.71233819.6北纬 422643.5 422933。晓明井田北部以I号勘探线北300m的一号向斜轴为界与大明一矿相邻; 东部以F14、F76、F319断层为界与小青矿井田相邻;南部及西南部以F406、F311、F308、F403断层、大隆矿风井保护煤柱及F322断层为界与大隆井田相邻；西部以煤层可采边界线（0.80M）为界。1.1.2 矿区地形、地貌及交通运输本井田内地势较为平坦，高差变化不大，西部地势稍高，东部较低，平均标高+81.5m。地表绝大多数为农田，西靠调兵山，其它为平原。铁法矿区交通非常便利，矿区东部有火车编组站大青站。大青东
4、至铁岭20km与京哈线相接。西经调兵山、法库直至康平县东关屯，北至大明，南至王千采石场及晓南矿。公路纵横，四通八达。在矿区中部，铁岭法库康平公路横穿，北有调兵山公路至大明，从晓明井田工业广场往西南有沥青路2.5km和铁岭法库康平公路相通。1.1.3 气候条件及地震情况该区位于松辽平原东侧，属大陆性气候，多风少雨。春、冬两季多西北风，夏、秋两季多西南风，风大时达78级。降雨一般集中在7、8、9月份，年降雨量最大达1009.1mm。降雨量详见附表1-2。年平均气温7C左右，最高达33.3C，最低温度为零下32.1C；本区结冻期56个月即11月至次年4月，冻土层深度1.5m。表土层厚度525m。本区
5、地震烈度，根据辽震烈字（83）4号文，定为六度。1.1.4 电源晓明矿高压变电所引自隆明、隆明双回路供电，一次电压60KV，高压变电所设有10000KVA变压器两台，二次电压为6KV，入井电缆为2#、8#、22#，电缆型号分别为JVV33-185、JVV33-185、JVV40-185；工业广场地面供电设有三个变电所，变压器型号分别为SJ-560、SJ-750、SJ-800。另外，沙井、瓦斯泵站分别设有SJ-180、KSJ-320变压器一台。1.2 井田及其附近的地质特征1.2.1 矿区地层晓明井田位于铁法煤田的中西部，煤系地层基底为前震旦系花岗片麻岩、片岩，其上沉积有晚侏罗系、白垩系、第四系
6、地层。现由老至新分述如下：（一）前震旦系出露于井田西部边缘的调兵山、太平山一带，由花岗片麻岩和片岩类组成，花岗片麻岩为肉红色，具片麻构造，黑云母片麻岩主要成分为石英、长石、黑云母、石英多呈粗粒状出现，并多为眼球状构造。片岩主要为灰绿色，淡黄褐色，由黑云母、绢云母、绿泥石、石英等矿物组成。该变质岩系片理和“X”型节理极为发育，沿节理有火成岩侵入。（二）晚侏罗系前震旦系地层形成之后，本区长期处于剥蚀状态，使整个古生界和部分中生界地层缺失，直到燕山运动中期，即晚侏罗系之前，地壳活动频繁，新华夏系切割纬向构造体系，形成断陷沉积盆地，并伴有岩浆活动，使本区下降接受晚侏罗系后期煤系地层沉积。晚侏罗系地层厚
7、达1000m以上，平均1200m，按岩性分为六段自下而上为：1、底部砾岩段自基底到下部砂泥岩层底板，该段厚350550m，平均厚度450m。底部为紫色，顶部为灰色，灰白色砂砾岩、砾岩、夹薄层砂岩，砾石主要为花岗片麻岩、片岩，园度不佳，呈棱角状和次棱角状，分选较差。砾径51000毫米，一般为3050毫米，胶结物为泥质及钙质，不整合于前震旦系地层之上。2、下部砂泥岩段本段由灰、灰白、深灰色的砂岩、砂质泥岩、泥岩互层组成。夹薄层炭质泥岩、砂质泥岩。泥岩中富含植物化石。本层厚约150m。3、中部砂泥岩段由灰、灰白和深灰色的细砂岩、粉砂岩和泥岩组成，不含煤层。砂岩多为斜层理和波状层理。本段中含页岩标志层
8、，平均厚35m，自十一层煤顶板至十层煤底板为本段区间，本段厚3258m，一般44m。4、含煤段本段的岩石组成基本同于下煤段，不同之处是本段的含煤系数较高，含煤3层，分别为3、6-1、层煤，都不同程度的可采。 5、上部砂泥岩段本段由砂岩、泥岩、砂质泥岩组成，局部夹薄层砂砾岩及薄层煤。本段下部普遍存在泥岩标志层，厚约6.5m，上部粒度变粗并逐渐变为灰绿色。本段自1层煤顶板至白垩系，厚度9124m，一般为62m。(三)白垩系白垩系在本井田较为发育，井田西部沉积较薄，向东变厚。该系按颜色可分两段：1、灰绿色砂砾岩段本段以灰绿色、灰白色砂岩、细砾岩为主。砾石主要成份为花岗岩、花岗片麻岩、石英岩，砾径一般
9、为1530mm，圆度不佳，分选较差，多为泥质胶结。本段厚度15531m，一般106m。平行不整合于侏罗系地层之上。2、紫色砂砾岩层本层以紫色砂砾岩、细砾岩、砾岩为主。砾石成份同上述，砾径一般为530mm，最大300mm，分选不好，磨圆度较差，呈次棱角状。本段厚24253m，一般135m。 (四)、第四系本井田第四系以洪积层为主，其次为冲积层，厚度422m，平均14m。洪积层在井田南部以砂质粘土为主，北部以砂质粘土、砂土、砂及粗砂砾为主。冲积层以粘土、砂质粘土、砂土及砂为主。三、井田内地层层段的主要发育特征，古生物组合及地层对比方法本井田从下至上共沉积有前震旦系、侏罗系、白垩系及第四系地层，其地
10、层层段发育变化不大，全区整体赋存一致。其中白垩系在颜色及分选性上与侏罗系有明显区别，而从岩性上看，白垩系多为砾岩、砂砾岩，而侏罗系多为粗、中、细、粉砂岩及泥页岩和煤层，并含有大量的植物化石，主要化石有长形似金粉蕨、耳羽叶、古银杏等。其中上下含煤段化石基本相同，但位于煤层顶底板处植物化石全区发育，动物化石极少，仅见几处，其中有一化石初步确定为恐龙类化石。1.2.3 地质构造本井田在构造上属于南荒向斜的东南翼，南荒向斜被露天F1号断层斜切；本井田是断层东南侧抬起剥蚀后的保留部分，煤层呈以倾没背斜为主体的背斜构造，轴向北300东，在F38断层附近。煤层的走向呈弧形，从东到西由近南北转为近东西，倾向变
11、化为东-北东-北，倾角60300，倾角的变化规律是浅部陡，中部缓，深部又陡。浅部一般150210，中部局部平缓，仅为4060，深部为100150。本井田主要地质构造是断层，有两条断层经过井田，分别为F49与F37断层。本井田无岩浆岩侵入与冲刷带。断层见下表表1-1 断层一览表 Schedule1-2 fault table断层编号性质产 状延展长度（m）落差（m）见断面钻孔煤层水平位移（m）巷道实见点可行程度走向倾向倾角F49正N120WNE66980060补2703305煤北6条带上部可靠，深部落差不清F37正N130W转为NSE6037000508743917428074298比较可靠1.
12、2.4 水文地质一 、 区域水文地质特征及井田在区域水文地质分区的位置 （一）区域水文地质特征本井田厚及中厚煤层结构复杂，薄煤层结构简单，煤层大多在工业广场附近发育较好，厚度较大。在西部可采边界地带煤层分叉变薄，层间距稳定，如南四采区七煤层在西翼厚度小，东翼厚度大。沉积厚度在井田北部，东部较大，煤层赋存深，主采煤层4-1、7煤层，层间距在这两地带，最大达60m，最小34m。而在南部的南四采区最小达18m，最大达30m。下部含煤段中煤层均为薄煤层，厚度变化小，发育差，仅15-1层煤为大部分发育，其层间距亦较稳定，仅向北部增大。纵观含煤岩段，岩性、岩相变化较大。上含煤段岩性至上而下由粗砂、中砂至细
13、、粉砂岩、泥岩，沉积颗粒是由粗变细。而下含煤段则相反，粒度由细变粗。在平面上看，自西向东岩性变化由粗粒变细粒、岩相由边缘河床相逐渐变为湖泊相。含煤岩系沉积中心位于井田南部偏西侧，呈带状分部，由南向北煤层逐渐变薄，各个煤层的沉积中心略有差异。总的看，自下而上有从东向西迁移的现象。二、井田水文地质特征及水文地质类型（一）井田水文地质特征1、第四系含水层由残积层、坡积层、洪积层和冲积层组成。残积层、坡积层：分布在低山丘陵顶部，分水岭和山坡地段，层厚在0.310m之间，本层含水极弱，对井田无害。洪积层：分布在山前平原地带，由黄色的砂土、砂砾和砂质粘土等构成，该层地下水位深28m，为孔隙潜水层。在79、
14、203孔做抽水试验得知涌水量0.5581.872m3/h，渗透系数0.32.386m/d，影响半径915m。冲积层：冲积层分布在辽河两岸及故道一带，由砂质粘土、粉砂、细砂、中粗砂、砂砾等组成。层厚在16m35m之间。该层地下水位深25m，是孔隙潜水层。根据大明一井和79号钻孔抽水试验得知，涌水量1.334.25m3/h，渗透系数2.629m/d，影响半径23.16250m。2、白垩系砂砾含水层分布在整个铁法煤田，并被第四系地层所覆盖。岩性以紫色、灰绿色的砾岩、砂砾岩为主。地下水沿裂隙和层面流动，属承压裂隙水，其水位深411m。在203、79、217孔做抽水试验得知，涌水量0.04250.71m
15、3/h，渗透系数0.00026850.0127m/d，影响半径39.5105m。3、侏罗系砂砾岩含水层该层伏于白垩系地层之下,以砂岩为主,含水层厚度在148408m之间。在大明、三家子、海丰屯的203、217等孔做抽水试验得知涌水量0.039614.76m3/h,渗透系数0.000810.64m/d,影响半径57108m,透水性微弱。1.3 煤层质量与煤层特征1.3.1 煤质及物理性质本井田煤层以低变质弱粘结的长焰煤为主，气煤次之。13#煤层以上各层均为长焰煤，13#煤层以下有一部分为气煤。各煤层以区域变质因素为主，随煤层赋存深度增加变组垂直层面的内生裂隙，一组发育，一组次之，裂隙面平坦。在裂隙中常常有方解石及黄铁矿薄膜充填，煤层与顶底板一般为整合接触。煤的物理性质：容重1.35克/立方厘米，灰份（Ag）21.31%，水分11%，挥发份（Vr）41.89%，发热量22MJ/Kg,硫含量1.95%。图 1-1 煤层柱状图
