1、中 国 矿 业 大 学本 科 生 毕 业 设 计姓 名： 学 号： 学 院： 矿业工程学院 专 业： 采矿工程 设计题目： 平朔三号井工矿 6.0Mt/a 新井设计 专 题： 坚硬厚煤层综放开采顶煤弱化技术研究 指导教师： 职 称： 讲师 2008 年 6 月 徐州中国矿业大学毕业设计任务书学院 矿业学院 专业年级 采矿工程 04 级 学生姓名 任 务 下 达 日 期 ： 2008 年 1 月 20 日毕业设计日期： 2008 年 3 月 1 日至 2008 年 6 月 20 日毕业设计题目： 平朔三号井工矿 6.0Mt/a 新井设计毕业设计专题题目：坚硬厚煤层综放开采顶煤弱化技术研究毕业设计
2、主要内容和要求：根据采矿工程专业毕业设计大纲，本毕业设计分为一般部分、专题部分和翻译部分，具体包括：1、平朔三号井工矿 6.0Mt/a 新井设计。2、完成专题：坚硬厚煤层综放开采顶煤弱化技术研究。3、翻译一篇 3000 字以上的专业英语文章。全套图纸，加 1538937063院长签字： 指导教师签字：中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书指导教师评语（基础理论及基本技能的掌握； 独立解决实际问题的能力；研究内容的理论依据和技术方法； 取得的主要成果及创新点； 工作态度及工作量；总体评价及建议成绩； 存在问题； 是否同意答辩等）：成 绩： 指导教师签字：年 月 日中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书评
3、阅教师评语（选题的意义； 基础理论及基本技能的掌握； 综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小； 取得的主要成果及创新点；写作的规范程度； 总体评价及建议成绩； 存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 评阅教师签字：年 月 日中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书评阅教师评语（选题的意义； 基础理论及基本技能的掌握； 综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小； 取得的主要成果及创新点；写作的规范程度； 总体评价及建议成绩； 存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 评阅教师签字：年 月 日中国矿业大学毕业论文答辩及综合成绩答 辩 情 况回 答 问 题提 出 问 题 正 确基 本正 确有
4、一般 性错 误有 原则 性错 误没 有回 答答辩委员会评语及建议成绩：答辩委员会主任签字： 年 月 日学院领导小组综合评定成绩：学院领导小组负责人： 年 月 日摘 要本设计包括三个部分：一般部分、专题部分和翻译部分。一般部分为平朔三号井工矿 6.0Mt/a 新井设计。共分 10 章：1.矿区概述及井田地质特征；2.井田境界和储量；3.矿井工作制度及设计生产能力、服务年限；4.井田开拓；5.准备巷道布置；6.采煤方法；7.井下运输；8.矿井提升；9.矿井通风与安全技术；10.矿井基本技术经济指标。平朔三号井工矿（安太堡井工矿）位于平朔矿区的西北部，朔州市西北约28km 处，井坪镇东北约 6km
5、处，行政区划隶属于山西省朔州市平鲁区管辖。井田南北宽 4.76.6km，东西长 7.9km，面积约 28.5km2。主采煤层为 4 号煤、9 号煤和 11 号煤，4 号煤平均厚 11.7m，9 号煤平均厚 12.5m，11 号煤平均厚 3.3m，井田地质条件简单。矿井工业储量为 648.73Mt，可采储量 440.75Mt。矿井正常涌水量为 500m3/h，最大涌水量为 800m3/h。矿井瓦斯涌出量低，为低瓦斯矿井。矿井为斜井单水平开拓，大巷采用胶带输送机运煤，辅助运输采用无轨胶轮车，矿井通风方式为中央并列式通风。一矿一面，矿井采用倾斜长壁综合机械化放顶煤开采法，一次采全高。矿井年工作日为
6、330d，每天净提升时间 16h。矿井工作制度采用“三八” 制，两班生产、一班准备。专题部分题目是坚硬厚煤层综放开采顶煤弱化技术研究。主要是对当前国内煤矿中综放工作面坚硬顶煤的弱化技术进行分析。翻译部分主要内容为对千万吨级矿井综采工作面的开采工艺性评价，英文题目为：Fuzzy evaluation on coal seam geological condition of coal face in ten million ton Mine。ABSTRACTThe three parts are included in this design, i.e., the general part， sp
7、ecial subject part and translated part.The general part is a new design of Pingshuo No.3 mine. This design includes ten chapters. 1. An outline of the mine field geology. 2. Boundary and the reserves of mine. 3. The service life and working system of mine. 4. development engineering of coalfield. 5.
8、 The layout of panels. 6. The method used in coal mining. 7. Transportation of the underground. 8. The lifting system of the mine. 9. The ventilation and the safety operation of the mine. 10. The basic economic and technical norms.Pingshuo No.3 mine lies in Northwest of Pingshuo mine The run of the
9、mine field is 4.76.6 km，the width is about 7.9 km，mine farmland total area is 28.5 km 2. The four nine and eleven is the main coal seam，The thickness of the three main coal is about 11.7m、 12.5m and 3.3m respectively. The coalfield geological condition is simple.The proved reserves of the coalfield
10、are 648.73 million tons. The recoverable reserves are 440.75 million tons. The normal flow of the mine is 500 m3 percent hour and the max flow of the mine is 800 m3 percent hour. The mineral gas gushes the deal lower， for low gas mineral mine.The mine farmland in an inclined mine to expand.The main
11、transportation uses the adhesive tape transportation opporteunity coal.The working system “three-eight” is used in the Pingshuo No.3 mine. It produced 330d/a.Special subject parts of topics is a formulation about the technology for intenerate the firm coal.The main contents of the special subject is
12、 about the technology used in coal mine to intenerate the firm coal.Translation part of main contents is about “Fuzzy evaluation on coal seam geological condition of coal face in ten million ton Mine”.中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计I目 录一般部分第一章 矿区概述及井田地质特征 - 1 -第一节 矿 区 概 述 - 1 -第二节 井 田 地 质 特 征 - 6 -第三节 煤 层 特 征
13、- 13 -第二章 井田境界及储量 - 19 -第一节 井田境界 - 19 -第二节 储 量 - 20 -第三章 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 - 25 -第一节 矿井工作制度 - 25 -第二节 矿井设计生产能力及服务年限 - 25 -第四章 井 田 开 拓 - 27 -第一节 矿井开拓的基本问题 - 27 -第二节 方案比较 - 30 -第三节 矿井基本巷道 - 34 -第五章 准备方式 盘区巷道布置 - 45 -第一节 煤层的地质特征 - 45 -第二节 盘区巷道布置及生产系统 - 46 -第三节 巷 道 掘 进 - 48 -第六章 采煤方法 - 50 -第一节 采煤方法的确定
14、- 50 -第二节 工作面参数的确定 - 52 -第三节 工作面主要设备选型 - 53 -第四节 工作面生产能力及回采工艺 - 58 -第七章 井下运输 - 61 -第一节 概述 - 61 -第二节 运输方式的选择 - 61 -第三节 主运输设备选型 - 63 -第四节 辅助运输设备选型 - 63 -第八章 矿井提升 - 67 -第一节 概述 - 67 -第二节 提升设备 - 67 -第九章 矿井通风及安全技术 - 70 -第一节 概 况 - 70 -第二节 矿 井 通 风 - 71 -第三节 粉尘灾害防治 - 80 -第四节 瓦斯灾害防治 - 81 -中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计
15、II第五节 矿井防灭火 - 82 -第六节 矿井防治水 - 84 -第十章 设计矿井基本技术经济指标 - 86 -专题部分1 顶煤破碎原理、过程及影响因素 - 89 -1.1 顶煤的破碎原理 - 89 -1.2 顶煤的破碎过程 - 90 -1.3 影响顶煤破碎的因素 - 91 -2 顶煤弱化技术研究 - 91 -2.1 顶煤弱化技术现状 - 91 -2.2 顶煤弱化技术分析 - 92 -3 注水弱化顶煤技术研究 - 92 -3.1 煤层预注水机理 - 93 -3.2 预注水对煤体的弱化作用 - 94 -3.3 预注水参数的确定方法 - 95 -3.4 工程应用 - 98 -3.5 结论 - 1
16、01 -4 爆破弱化顶煤技术研究 - 101 -4.1 坚硬煤体爆破弱化的破煤机理 - 101 -4.2 顶煤预先爆破弱化的爆破特点 - 102 -4.3 顶煤爆破弱化的影响作用 - 103 -4.4 工程应用 - 105 -5 主要结论 - 112 -参考文献 - 113 -翻译部分英文原文 - 115 -中文译文 - 123 -致 谢 - 131 -一般部分中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计- 1 -第一章 矿区概述及井田地质特征第一节 矿 区 概 述一、井田位置及交通平朔三号井工矿（安太堡井工矿）位于平朔矿区的西北部，朔州市西北约28km 处，井坪镇东北约 6km 处，行政区划隶属
17、于山西省朔州市平鲁区管辖。井田范围：按国家发改委批复的平朔矿区总体规划 ，规划的安太堡井工矿井田，其范围主要由安太堡露天矿扩界区区北部区域组成。井田东部与张崖沟井田和东露天矿田毗邻，南部与安太堡矿田 、 双 碾 合 作 区 井 田 和 井 东 井 田 相 邻 ，西 部 、 北 部 以 11 煤 层 露 头 线 为 界 。 地 理 坐 标 为 东 经 112183 0 11224 06， 北 纬3932 37 3936 08。木瓜界铁路专用线接轨于安太堡露天矿的铁路专用线，在本井田西南侧设有装车站，全长 11.95km，安太堡露天矿铁路专用线与北同蒲铁路大新站接轨，线路全长约 11km。朔（州）
18、平（鲁）二级公路沿七里河北上从本井田西侧通过到平鲁城区。向南接大（同）运（城）二级公路和大运高速公路。本矿井距朔平二级公路 6km，距大运高速公路 40km，因此本区交通运输条件十分便利。矿区北至大同 123km，南至太原 226km，井田交通位置图见图 1-1-1。井田在矿区中的位置见图 1-1-2。二、地形与地貌本区位于山西省北部，东有洪涛山，北西有西石山脉，南与朔县平原相接。区内地势大致为南部高，北部低，最高处位于 312 号孔东，海拔标高为 1495m，最低处位于北部的大砂沟，海拔标高为 1295m，最大高差为 200m。区内黄土广布，侵蚀切割作用强烈，植被覆盖少，形成典型的梁、垣、峁
19、等黄土高原地貌。沟谷多呈树枝状分布，切割深度 3050m，形态为 “V”字型或“U”字型。三、水文情况本区南部马营背斜一带北东南西向山梁为分水岭，其北部为源子河发源地，南部为马关河源头，两条河均属桑干河水系。区内无地表常年水体，仅在雨季时，有短暂洪流由树枝状沟谷中分别汇入该两条河流，然后汇入桑干河。另有少量泉水出露，但流量很小，东南部南水村东泉水流量相对较大。四、气象及地震情况本区之东为太行山、五台山，海拔皆在 2800m 以上，阻隔海洋季风吹入，而中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计- 2 -其西部与内蒙古相通，使本区一带成为塞外寒流南侵的必经之道。因此，大陆性气候极为典型，干燥寒冷、风
20、沙严重为其特点。1. 气温 气 温 一 般 较 低 ， 以 年 温 差 与 日 温 差 大 为 其 特 点 ， 年 平 均 气 温5.4 13.8，绝 对 最高 温 度 34.5 ， 绝 对 最 低 温 度 27.4 ， 年 最 高 最 底 温 差 达 61.9，一般日温差也在1825以上。图 1-1-1 平朔矿区交通位置图中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计- 3 -图 1-1-2 井田在矿区中的位置图2. 日照期、湿度平朔矿区日照期年最长为 2883.1 小时，年最短为 2445.5 小时，平均为2693.3 小时，湿度年最小为 0，年最大为 80。3. 降水量年降水量分配极不均匀，暴
21、雨强度大，年降水量为 345.3682.2mm，年平均为 426.7mm，多集中在七、八、九三个月，占全年降水量的 75%，有时达 90，中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计- 4 -最大日暴雨量达 44.5mm。霜冻期每年九月下旬始至次年四月，个别年为五月上旬，冻结深度一般在 1110mm 左右，最大为 1310mm，雾期为 107175 天。4. 蒸发量年蒸发量在 1996.002132.70mm 之间，一般为 2066.7mm，从四月至六月，月蒸发量可达 580mm，一般年蒸发量是降水量的 5 倍左右。5. 风本区每年有风时间占全年总时间的 70，平均每年出现 40 天左右的大风，飓
22、风天有 2 天左右，风沙日在 29 天以上，多集中于冬春季节，风向多为西北，最大风速可达 21.7m/s。6. 地震本区抗震设防烈度为 7 度，设计基本地震加速值为 0.15g。五、矿区经济概况朔州市位于山西省北部、大同盆地西南端，南邻忻州，北接大同，西北与内蒙古交界，两区四县（朔城区、平鲁区、山阴县、怀仁县、应县、右玉县） ，共69 个乡镇，1807 个行政村，总面积 1.06 万 km2，总人口 147 万人。农民人均耕地 4.5 亩，居全省第一。水源相对丰富，为全省人均水平的 1.68 倍。主要农作物有玉米、马铃薯、小麦、谷子、葫麻、甜菜、莜麦、豌豆等 30 多种。朔州市是一个以煤炭、电
23、力为主的新兴工业城市，本区煤炭资源丰富，是国家主要能源基地之一。朔州矿藏资源丰富，初步探明的矿藏有煤炭、石灰岩、铁矿石、铝钒土、云母、粘土、石墨等 35 种。全市具有规模的工业企业 118 户，煤、电基础极为雄厚，且有大型现代化露天煤矿安太堡矿和安家岭矿以及华北地区最大的火力发电厂神头一、二电厂。全市煤炭生产能力 60.00Mt（其中地方 30.00 Mt）。电力总装机容量 241.8 万 kW，年发电量达到 140 多亿 kWh，约占全省总量的 20%。乳、瓷等新兴产业颇具实力。乳制品生产能力达到 10 万吨，约占全省总量的 60%以上，是全国农区最大的乳品生产基地。日用瓷生产能力达到 5
24、亿多件，怀仁嘉明陶瓷公司是全国最大的日用瓷生产企业。2004 年，全市国内生产总值达到 145.21 亿元。六、周边小窑概况本矿井位于平朔安太堡露天煤矿扩界区区的北部，井田东部有张崖沟井田和东露天矿田，南部有安太堡矿田、双碾合作区井田和井东井田。在井田内东北部边界有生产小煤矿两座，即下梨园矿和蒋家坪矿，下梨园矿生产能力 0.09Mt/a，原批采 4、9 号煤层，在井田内开采 9 号煤层，现政府已关闭；蒋家坪矿生产能力 0.3Mt/a，在井田内批采 9 号煤层，属蒋家坪乡集体所有。在本矿井南部边界外有生产小煤矿 4 座，即双碾矿、井木矿、木瓜界矿、平鲁联营矿。双碾矿生产能力 0.15Mt/a，在
25、井田外批采 4 号煤层，属双碾乡集体所有；井木矿中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计- 5 -生产能力 0.15Mt/a，在井田外批采 4、9 号煤层，属井坪镇、木瓜界村集体所有；木瓜界矿生产能力 0.15Mt/a，在井田外批采 4、9 号煤层，现开采 9 号煤层，属朔州市平鲁区地方国营所有；平鲁联营矿生产能力 0.09Mt/a，在井田外批采 4 号煤层，属山西经济日报社、李林中学集体所有。在井田南部的四个小煤矿没有越界开采，对本矿井安全生产没有影响。根据中国国际咨询公司关于平朔煤炭工业公司平朔三号井工矿项目核准的咨询报告“目前平朔三号井工矿井田范围内有蒋家坪和下梨园两座地方小型矿井，并且
26、均已取得生产许可证和采矿许可证。从矿区总体布局看，这二座小型矿井的布局极不合理，并且对平朔三号井工矿的开拓和开采产生较大影响。咨询建议，下阶段应根据国家发展和改革委对平朔矿区总体的批复意见对其进行整合”。其基本情况见表 1-1-1。表 1-1-1 相邻小窑基本情况矿 井 名 称 面 积（km 2） 储 量（万吨） 生产能力（万吨年） 备 注下梨园矿 1.34 3050 9蒋家坪矿 1.79 1861.8 30木瓜界矿 6.70 19240 15平鲁联营矿 1.00 1162 9井木矿 0.90 1080 15双碾矿 0.80 790 15七、主要建材供应条件本区主要建筑材料砖、瓦、砂、石等大宗
27、建材当地或邻近地均有生产，钢材、木材、高标号水泥等可由外地购入，满足矿井建设的需要。八、水源与电源目前安太堡露天矿的给水工程和供水管线已形成，其水源取自耿庄水源地。矿井电源取自在建的木瓜界 110kV 变电站。九、外部协作条件平朔矿区是我国最大的露天煤矿生产及动力煤出口基地之一，自 1985 年开工经近 20 年的建设发展，目前矿区建设已形成露天矿、井工矿联合开发的良好局面。区内已建成生产原煤 15.00Mt/a 的安太堡露天煤矿和 10.00Mt/a 的安家岭露中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计- 6 -天煤矿及入洗原煤达 20.00Mt/a 的安太堡洗煤厂和入洗原煤达 24.00Mt/a 的安家岭洗煤厂。安家岭井工矿一、二号井均已进入试生产。矿区同时建成了年装车外运商品煤 70.00Mt 安太堡铁路专用线和安家岭铁路专用线以及矿区机修厂、设备租赁站、物资总库等一系列完善的辅助生产设施和
