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采矿工程毕业设计(论文)-兴隆庄煤矿1.2Mta新井设计【全套图纸】.doc

上传人:QQ153893706 文档编号:1730440 上传时间:2018-08-20 格式:DOC 页数:125 大小:3.49MB
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资源描述

1、摘 要本设计包括三个部分:一般部分、专题部分和翻译部分。一般部分为兴隆庄煤矿1.2Mt/a 新井设计。兴隆庄煤矿位于山东省兖州市,交通便利。井田走向(东西)平均长约 4.3km,倾向(南北)平均长约 3.5km,井田总面积为 13.55Km2。主采煤层为 3 号煤,平均倾角为 4,煤层平均总厚为 8.28m。井田地质条件较为简单。井田工业储量为 138.29Mt,矿井可采储量 85.10Mt。矿井服务年限为 54.5a,矿井正常涌水量为 400m3/h,最大涌水量为 650m3/h。矿井瓦斯涌出量低,为低瓦斯矿井。井田为立井单水平上下山开拓,划分为四个采区,两个采区;大巷布置在-320m 水平

2、,采区采用上、下山开采方式,采区采用集中巷布置;工作面布置为综合机械化放顶煤;大巷采用胶带输送机运煤,辅助运输采用架线式电机车牵引矿车设备,主井采用箕斗提升,副井采用罐笼提升;矿井通风方式为两翼对角式通风;矿井年工作日为 330d,日提时间为 16h;工作制度为“三八”制。专题部分题目是提高煤炭采出率技术探索与实践为提升采出率并保护环境,文章介绍正常煤层赋存区的干净开采和“三下”煤层赋存区特殊开采时可供选择的几种采煤工艺。超长综放面煤层自燃火灾防治技术研究。在确定超长综放面煤层自燃危险区域的基础上,提出了有针对性、高效的综合防灭火技术体系,建立了超长综放面煤层自燃火灾快速应急防灭火系统,成功地

3、对兴隆庄煤矿 4324 超长综放面煤层自燃火灾进行治理,为超长综放面的安全生产提供了重要的技术保障。翻译部分主要内容为高应力软岩下矿井巷道支护,英文题目为:Under high stress soft crag mine pit tunnel supports and protections。关键字:矿井设计;立井单水平;上下山开采;综合机械化采煤全套图纸,加 153893706ABSTRACTThis design includes three parts: the general part,the projects section and translation part.The gene

4、ral part is a new design of Xinglongzhuang coal mine.Xinglongzhuang coal mine is located in YanZhouShi,ShanDong province,the transportation is convenient.The run of the minefield is 4.3 km,the width is about 3.5 km,the total area of mine field is about 13.55km2.The three is the main coal seam, and i

5、ts dip angle is 4 degree. The thickness of the main coal seam is about 8.28m in all.The proved reserves of the minefield are 138.29 million tons. The recoverable reserves are 85.10 million tons.The designed productive capacity is 4.0 million tons percent year,and the service life of the mine is 55.4

6、 years.The normal flow of the mine is 400m3 per hour and the max flow of the mine is 650 m3 per hour.Mine gas emission is low,for low gas mineral well.The mine field isshaft with single level developments,devided into fout mining districts, two strip districts.The main roadway arranges in - 370m lev

7、el.The mining district uses rise and dip Type,the strip district uses main inclined drift.The working face adopts fully-mechanizedcoal mining technology with sublevel caving,The main roadway uses accordion conveyor to transport coal.The auxiliary transportion uses trolley locomotive hauling mine car

8、 equipment.The main shaft uses skip hoisting,the auxiliary uses cage hoisting.The Mine ventilation mode is two-wing diagonal type ventilation.The mine pit year working day is 330d, the work routine is “foursix”.The topic of the projects sectionisresearch on prevention and control of coal seam sponta

9、neous combustion in the overlong fullymechanized longwall coal mining face.Base on the confirmation on the dangerous zone of seam spontaneous combustion in the overlong fullymechanized longwall coal mining face,the paper provided the related and high efficient comprehensive mine fireprevention and e

10、xtinguishing technology system.A rapid emergency mine fire prevention and extinguishing system forseam spontaneous combustion fire disaster of the overlong fully mechanized longwall coal mining face wasestablished.Aseam spontaneous combustion fire disaster occurred in No. 4324 overlong fully mechani

11、zed longwall coal mining face wassuccessfully controlled,which would provide an important technical guarantee for the safety production of the overlongfully mechanized longwall coal mining face.The main content of the translation part is about the mine pit tunnel support and protectionunder high str

12、ess soft crag under.Keywords:The mine pit design; vertical shaftsingle level; updown a mountain mining;synthesis mechanization mining coal.目录一般部分1 矿区概述及井田地质特征 .11.1 矿区概述 .11.1.1 矿区地理位置 11.1.2 矿区气候条件 11.1.3 水文条件 21.1.4 自然地震 21.2 井田地质特征 .21.2.1 井田地质特征 21.2.2 井田地质构造 31.2.3 水文地质 51.3 煤层特征 .51.3.1 煤层埋藏条件

13、 51.3.2 煤层的围岩性质 61.3.3 煤的特征 71.3.4 开采技术条件 92 井田境界和储量 .102.1 井田境界 .102.1.1 井田界限 102.1.2 井田尺寸及概况 102.2 矿井工业储量 .错误!未定义书签。2.2.1 井田勘探类型 错误!未定义书签。2.2.2 矿井工业储量的计算及储量等级 错误!未定义书签。2.3 矿井可采储量 .132.3.1 矿井永久保护煤柱损失量 错误!未定义书签。2.3.2 矿井的可采储量 163 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 .173.1 矿井工作制度 .173.2 矿井设计能力及服务年限 .173.2.1 确定依据 173.2

14、.2 确定矿井设计生产能力 173.2.3 矿井服务年限 183.2.4 井型校核 194 井田开拓 .204.1 井田开拓的基本问题 .204.1.1 确定井筒形式、数目、位置及坐标 204.1.2 工业场地的位置 214.1.3 采采区的划分 224.1.4 开采水平的确定 224.1.5 矿井开拓方案比较 224.2 矿井基本巷道 错误!未定义书签。4.2.1 井筒 264.2.2 开拓巷道 304.2.3 井底车场及硐室 325 准备方式 采区巷道布置 .345.1 煤层地质特征 .345.1.1 采区位置 345.1.2 采区煤层特征 345.1.3 煤层顶底板岩石构造情况 345.

15、1.4 水文地质 错误!未定义书签。5.1.5 地质构造 错误!未定义书签。5.2 采区巷道布置及生产系统 .345.2.1 采区准备方式的确定 345.2.2 采区巷道布置 错误!未定义书签。5.2.3 采区生产系统 365.2.4 采区内巷道掘进方法 错误!未定义书签。5.2.5 采区生产能力及采出率 365.3 采区车场选型设计 .376 采煤方法 .396.1 采煤工艺方式 .396.1.1 采区煤层特征及地质条件 396.1.2 确定采煤工艺方式 396.1.4 回采工作面破煤、装煤方式 406.1.5 回采工作面支护方式 406.1.6 端头支护及超前支护方式 466.1.7 各工

16、艺过程注意事项 466.1.8 回采工作面正规循环作业 486.2 回采巷道布置 .516.2.1 回采巷道布置方式 516.2.2 回采巷道参数 错误!未定义书签。7 井下运输 .557.1 概述 .557.1.1 矿井设计生产能力及工作制度 557.1.2 煤层及煤质 557.1.3 矿井运输系统 557.2 采区运输设备选择 .567.2.1 设备选型原则: 567.2.2 采区运输设备选型及能力验算 567.3 大巷运输设备选择 .607.3.1 胶带运输大巷设备选择 607.3.2 辅助运输大巷设备选择 607.3.3 运输设备能力验算 618 矿井提升 .错误!未定义书签。8.1

17、矿井提升概述 .638.2 主副井提升 .638.2.1 已知数据 638.2.2 主井提升设备选型 638.2.3 副井提升设备选型 638.2.4 井上下人员运送 649 矿井通风及安全 .错误!未定义书签。9.1 矿井概况、开拓方式及开采方法 .错误!未定义书签。9.1.1 矿井地质概况 错误!未定义书签。9.1.2 开拓方式 错误!未定义书签。9.1.3 开采方法 错误!未定义书签。9.1.4 变电所、充电硐室、火药库 错误!未定义书签。9.1.5 工作制、人数 错误!未定义书签。9.2 矿井通风系统的确定 .错误!未定义书签。9.2.1 矿井通风系统的基本要求 错误!未定义书签。9.

18、2.2 矿井通风方式的选择 错误!未定义书签。9.2.3 矿井主要通风机工作方式选择 错误!未定义书签。9.2.4 采区通风系统的要求 错误!未定义书签。9.2.5 采区工作面通风方式的选择 错误!未定义书签。9.3 矿井风量计算 .错误!未定义书签。9.3.1 通风容易时期和通风困难时期采煤方案的确定 错误!未定义书签。9.3.2 各用风地点的用风量和矿井总用风量 错误!未定义书签。9.3.3 风量分配 错误!未定义书签。9.4 矿井通风阻力计算 .错误!未定义书签。9.4.1 计算原则 错误!未定义书签。9.4.2 矿井最大阻力路线 错误!未定义书签。9.4.3 计算矿井摩擦阻力和总阻力

19、789.4.4 两个时期的矿井总风阻和总等积孔 809.5 选择矿井通风设备 .809.5.1 选择主要通风机 809.5.2 电动机选型 849.6 安全灾害的预防措施 .错误!未定义书签。9.6.1 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施 错误!未定义书签。9.6.2 预防井下火灾的措施 859.6.3 防水措施 8610 设计矿井基本技术经济指标 .87参考文献 .88专题部分提高煤炭采出率的技术探索与实践 .94一、 我国煤炭采出率标准研究 .94二、提高煤炭采出率技术 .99三、提高煤炭采出率技术实践 .101四、结束语 .103翻译部分英文部分 .107中文部分 .115致谢 .121一般部分中

20、国矿业大学 2011 届本科生毕业设计(论文) 第 1 页1 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1 矿区地理位置兴隆庄矿井位于山东省兖州市境内,井田横跨兖州、曲阜两市。津浦铁路干线纵贯井田东北部,兖济铁路从井田北侧向西延伸,兖石铁路自井田南侧向东延伸,西接京九线,东至石臼所新港,矿区铁路经大东章集配站与津浦铁路相接。公路四通八达,104 国道沿井田东部通过,兖济公路沿井田西部通过,兖邹公路贯穿井田范围,区内地势平坦,交通十分方便。矿井北距兖州市 8k m,东距程家庄 2.1k m,东南距邹城市 14k m。矿井交通位置图见图 1-1。 南 屯 煤 矿 田 庄 井 田 太 平 煤 矿

21、 鲍 家 店 煤 矿 新 集 井 田 落 陵 煤 矿 东 滩 煤 矿 里 彦 煤 田 唐 村 煤 矿 曲 阜 区 兴 隆 庄 煤 矿 北 宿 煤 矿 杨 村 煤 矿 杨 庄 煤 矿本 矿 井 其 它 生 产 矿 及 曲 阜 区北兖 州 市 邹 城 市 里 程 表到 站 公 里济 南青 岛徐 州上 海石 臼 所 156649162818298徐 州 连 云 港石 臼 所 港兖 州 煤 田 临 沂陶 枣 青 岛新 汶 淄 博肥 城济 南 烟 台渤 海峄 山断层津 浦铁路兖新铁路黄河 黄海滋 阳 断 层图 1-1 矿井交通位置图1.1.2 矿区气候条件本区为温带半湿润季风区,属大陆与海洋间过渡性气候

22、,四季分明。据济宁、兖州、邹城气象站 19592001 年的观测资料,年平均气温 14.1,气温最低月为元月,平均气中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计(论文) 第 2 页温-2 。最高气温为 7 月份,平均气温 29,最高可达 40以上。年平均降雨量 712.7 mm,年最小降雨量 347.90 mm,最大降雨量 1179.3 mm。雨季多集中在 78 月,有时延至 9 月,其降雨量约占全年降雨量的 65 %。年平均蒸发量 1884.8 mm,最大蒸发量多在47 月,约占全年蒸发量的 45 %。风向频率多为南及东南风,年平均风速 2.73 m/s,极端最大风速 24 m/s,最大风速的风

23、向多为偏北风。结冰期由 11 月至翌年 3 月,最大冻土深度 0.45 m,最大积雪厚度 0.19 m。1.1.3 水文条件区内为第四系冲积平原,地形平坦,由东北向西南逐渐降低,坡度极为平缓。地面标高变化于+52 m+44 m 之间,井口附近地势较高,工业广场标高为 +49.20 m。除特大洪水外,一般不受威胁。区内有泗河纵贯全区。泗河全长 142Km,河宽 1001000 m ,流域面积 2590Km2,最大流量 3380 m3/s;流经本区 3 层煤隐伏露头的部分地段,向西南注入南阳湖,属一季节性河流,与第四系潜水有一定的水力联系。1.1.4 自然地震兖州市的地震烈度为 7 度。1.2 井

24、田地质特征兴隆庄井田位于兖州煤田东北隅,属全隐蔽井田。北部以滋阳断层为界,南邻鲍店井田,东接东滩井田,西靠杨村井田,西北以兖州城安全煤柱接上组煤层露头为界。1.2.1 井田地质特征兖州煤田为一轴向北东、向东倾伏的不对称向斜。兴隆庄煤矿位于兖州向斜的北翼,为一走向北东北西,倾向南东北东,倾角 214的单斜构造。主要含煤地层为下二叠统山西组和上石炭统太原组,煤系和煤层沉积稳定,为华北型含煤岩系,无岩浆侵入,平均厚度 310 m,全部为第四系冲积层所覆盖,井田地层综合柱状图见图 1-2。第四系厚度在 132.4235.29 m 之间,平均厚度 184.08 m,分上中下三组,以粘土、砂质粘土,含粘土

25、的砂(砾) ,或砂(砾)等相间组成,不整合于侏罗系之上。侏罗系的上侏罗统,最大残厚 330.46 m,仅保留于本区东南部的边缘地段,由紫红色细砂岩或中细粒砂岩,间夹细砂岩与泥岩互层所组成,底部偶见砾岩,与二叠系成不整合接触。二叠系之石盒子组最大残厚 181.88 m,一般厚度 60 m 左右,以粘土岩为主,间夹细砂岩,其底部全区普遍发育着一层粗砂岩或含砾砂岩,孔隙度大,硅质接触式胶结,岩性稳定,整合于主要含煤地层山西组之上。二叠系山西组厚 84.82152.91 m ,一般厚为 129.62 m,为本煤田的主要含煤地层,含有局部可采的 2 层煤和稳定可采的 3 层煤,其中 3 层煤是井田的主采

26、煤层,煤层底部多为细砂岩、粉砂岩互层,有时相变为中砂岩,整合于石炭系之上。上石炭系的太原群厚 148.53185.13 m,一般厚度 173.42 m,以粉砂岩和泥质岩为主,间加中砂岩、粘土岩、薄层灰岩及煤层组成,共含煤 23 层。其中 16 层、17 层煤是全井田可采的薄煤层,主要标志层为第三层灰岩和第十层灰岩,地层多为粉砂岩和深灰色泥岩为主,间夹以中砂岩、粘土岩和薄层灰岩,整合于本系的本溪群之上。中石炭系本溪群厚 21.4936.00 m,一般厚度 28.75 m,以灰岩为主,假整合于奥陶系之上。奥陶系马家沟统总厚 725.20 m,以石灰岩为主,有裂隙和洞穴,与下伏寒武系呈整合接触。中国

27、矿业大学 2011 届本科生毕业设计(论文) 第 3 页1.2.2 井田地质构造井田位于兖州向斜的北翼。为一倾向南东至北东,倾角 214,一般为 48,走向北东至北北西的单斜构造,并发育着次一级小型的宽缓波状起伏。区内北东向逆断层不发育,而北西向的高角度正断层较发育,并具有断层走向的弯曲、分叉、合并、落差时大时小、呈”入”字型构造形态等特点。中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计(论文) 第 4 页图 1-2 井田地层综合柱状图2煤 0.8480.9512.整 合0.619.805分 界砂 岩 上 段 由 杂 色 泥 岩 、 中 、 细 砂 岩 组 成 。综 合 柱 状1:50煤 层 标 志

28、 层名 称 层 间 距 ( m) 岩 性 特 征整 合不 整 合不 整 合 以 紫 红 色 厚 层 细 砂 岩 或 中 、 细 粒 砂 岩 为 主 , 间夹 细 砂 岩 与 泥 岩 互 层 , 下 部 岩 性 松 散 , 底 部 偶 见薄 层 底 砾 岩 , 本 组 地 层 仅 分 布 在 井 田 的 东 部 边 缘 。 为 灰 色 、 紫 色 等 杂 色 泥 岩 、 砂 质 泥 岩 , 颗 粒 不 均 。本 组 地 层 仅 在 井 田 北 部 的 83号 孔 和 4号 孔 附 近 有 残 留以 杂 色 粘 土 岩 为 主 , 间 夹 灰 灰 绿 色 薄 层 粗 、 中 、 细砂 岩 及 粉

29、砂 岩 。 偶 见 大 羽 羊 齿 、 科 达 木 等 植 物 化 石 。底 部 普 遍 发 育 一 层 灰 灰 白 色 粗 砂 岩 或 含 砾 粗 砂 岩 ,孔 隙 大 , 硅 质 接 触 式 胶 结 , 岩 性 稳 定 , 可 作 为 对 比 标志 。321.07328十 灰5煤 .6八 灰 049.263048.5.1.1七 灰 762.1 煤 3.902.85810七 八九15三 五 灰 046.4粉 砂 岩 为 主 , 含 煤 7层 , 其 中 16上 、 7层 煤 稳 定 可 采 。 十 下 : 浅 灰 灰 色 石 灰 岩 , 岩 溶 裂 隙 较 发 育 。 上 段 以 深 灰 色

30、 粉 砂 岩 、 泥 岩 为 主 , 下 段 以 灰 色细 砂 岩 及 灰 绿 色 中 砂 岩 为 主 , 共 含 薄 煤 12层 , 灰岩 6层 , 其 中 五 灰 层 位 稳 定 , 十 上 灰 岩 较 稳 定 。 三 灰 : 灰 深 灰 色 石 灰 岩 , 岩 溶 裂 隙 较发 育 。654 由 暗 灰 灰 黑 色 粉 砂 岩 、 泥 岩 组 成 , 含 薄 层煤 三 层 , 第 二 层 灰 岩 较 少 见 。整 合 下 段 为 含 煤 段 发 育 有 第 2、 3层 煤 , 其 间 为 灰 灰 白色 厚 层 中 砂 岩 夹 粉 细 砂 岩 , 构 成 煤 顶 板 砂 岩 。 下部 为

31、灰 深 灰 色 细 、 中 砂 岩 或 粉 砂 岩 , 为 3煤 底 板 砂岩 。5.18276三 灰 53216煤 .96.9448.23015煤 4.92.857假 整 合7.248.693 浅 灰 青 灰 色 石 灰 岩 , 上 部 夹 薄 层 铝 质 泥 岩 ,顶 部 岩 溶 裂 隙 较 发 育 。105.2.3.91灰 乳 白 色 石 灰 岩 及 杂 色 铝 质 泥 岩 为 主 , 含 薄 煤 一层 , 底 部 为 铁 质 岩 或 铝 质 岩 。 十 四 灰 岩 溶 裂 隙 较 发 育 。5857整 合十 四 灰 .3十 三 灰 0.十 二 灰五 9十 五十 四十 三十 二187十

32、一6十 .917煤6煤 十 灰2.40.9771厚 度 (m)第 二 段 : 由 浅 灰 色 、 灰 绿 色 、 杂 色 粘 土 及 中细 砂 质 粘 土 等 组 成 , 分 布 稳 定 。32.15.032.9 第 四 段 : 由 土 黄 色 或 褐 黄 色 粘 土 和 粉 砂 质 粘 土等 组 成 , 分 布 较 稳 定 。 第 一 段 : 以 含 粘 土 的 中 、 粗 砂 及 砂 砾 为 主 ,中 夹 粘 土 透 镜 体 。 第 三 段 : 由 深 黄 色 或 深 褐 色 细 砂 以 及 粘 土 、砂 质 粘 土 、 粘 土 质 砂 ( 砂 砾 ) 等 相 间 组 成 。 第 五 段

33、: 由 棕 黄 色 为 主 的 粘 土 、 砂 质 粘 土 、 粘土 质 砂 ( 砂 砾 ) 、 砂 ( 砂 砾 ) 层 等 相 间 组 成 。 其中 粘 土 类 约 占 68%。 砂 土 类 由 长 石 、 石 英 组 成 ,松 散 。40.539872.4.52.17.地 层厚 度( m)地 层 系 统界 系 统 组 235.91.40867新生界 系四第Q中生界 系罗侏J上统 3092.上统P2上石盒子组 1079.二叠系P下统 1下石盒子组 21P08.6山西组 13.97.45太原组本溪组上统 2C系炭石古生界 系陶奥O中下统 21 73.84.20.537.9.0中国矿业大学 20

34、11 届本科生毕业设计(论文) 第 5 页煤层有古河床冲刷切割。地质构造整体比较简单,但有的采区比较复杂,局部不能开采。主要断层特征见表 1-1。表 1-1 主要断层特征1.2.3 水文地质矿井水文地质比较简单。主要含水层为上覆的第四系覆盖层,总厚度平均 184.08 m,分上、中、下三组,除中组粘类的厚度占 73 %左右,透水性弱,含水不丰富外,其上、下两组均为含水丰富的砂及砂砾岩层。上组含水层局部地段与地表径流和降雨进行垂直渗透补给,补给和排泄条件良好。下组含水层间夹有不稳定的粘土层,其上有中组为隔水层,故含水性虽强,但补给和排泄条件较差,其底部含水层为煤系含水层的主要补给水源。基岩主要含

35、水层对矿井充水直接有关的为第 3 层煤顶部砂岩,第三层灰岩和第十层灰岩。当有断层构造时,其它含水层也可成为奥陶系灰岩水的通道,直接影响矿井安全开采。煤系底部的奥陶系灰岩,厚度在 450750 m 之间,虽然含水丰富,但因距主采煤层甚远,故近期内对矿井生产不产生影响。根据地质报告预测,开采前期矿井正常涌水量为 400 m3/h,最大涌水量为 500 m3/h;开采后期正常涌水量为 550 m3/h,最大涌水量为 650 m3/h。而投产 20 年来的实际资料,矿井正常涌水量为 215.64 m3/h,最大涌水量为 312.13 m3/h。断层名称 性质 走向 倾向 倾角 落差( m)滋阳断层 正

36、 N40 60W NE 推定 80 2097500滋阳断层支一 正 N15 65W NE 80 115滋阳断层支二 正 N55W NE 80 1017滋阳断层支三 正 N80 70W NE 80 2200大苑庄断层 正 N50 55W NE 80 1525官庄断层 正 N35 40W NE 80 10小施村断层 正 N30 40W NE 80 8巨王林断层 正 N25 85W SW 80 22110巨王林断层支一 正 N15 25W SW 80 32大岗头断层 正 N20 80W NE 80 40牛王村断层 正 N5 20E SE 80 3538孙家庄断层 正 N10E N25W SE NE

37、80 80铺子断层 正 N3 25W SW 80 860铺子断层支一 正 N10EN20W NWSW 80 200铺子断层支二 正 N40E N40W NWSW 80 828刘家楼断层 逆 N65E NW 50 12三元村断层 逆 N60E NW 50 10中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计(论文) 第 6 页1.3 煤层特征1.3.1 煤层埋藏条件井田含煤地层共含有 26 层煤,总厚度 17.88 m。其中稳定可采的有 3、16 上、17 三层煤,局部可采的 2 煤、6 煤以及暂不可采的 10 下、 15 上层煤,可采煤层总厚度 13.14 m,约占煤层总厚的 73.5 %。而第三层煤

38、全区稳定,平均厚度为 8.29 m,占可采煤层总厚的 63 %,是矿井的主采煤层。表 1-3 可采煤层情况一览表1.3.2 煤层的围岩性质3 煤层厚度大且稳定,厚度为 2.3010.6 m,平均 8.28m,绝大部分区厚度在 8 m 以上,夹石情况厚度( m)最小-最大平均 (点数)煤层间距( m)最小-最大平均 层数 岩性厚度( m)结构 稳定性 可采性2 煤 0-2.200.84(85 ) 1细砂岩泥岩粘土岩45600 及以上 70 35 300500 60 30 120240 50 25 20 154590 40 20 15 15930 各省自定 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计

39、(论文) 第 19 页第一采区采煤工作面年生产能力: t15.201.356.0)783.59(15043 4MQ 故可以满足年产 1.2Mt 的设计要求。2) 、校核各种辅助生产环节的能力本矿井是根据矿井生产能力考虑一定的富裕系数来确定各种辅助环节能力的,矿设计能力为 1.2Mt/a,由于各方面条件都较好日后有望在此基础上扩产,因此在设备选型上都有很大富裕,所以辅助生产能力是满足设计能力的。中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计(论文) 第 20 页4 井田开拓4.1 井田开拓的基本问题井田开拓是指在井田范围内,为了采煤,从地面向地下开拓一系列巷道进入媒体,建立矿井提升、运输、通风、排水和

40、动力供应等生产系统。这些用于开拓的井下巷道的形式、数量、位置及其相互联系和配合称为开拓方式。合理的开拓方式,需要对技术可行的几种开拓方式进行技术经济比较,才能确定。井田开拓主要研究如何布置开拓巷道等问题,具体有下列几个问题需认真研究。1) 、确定井筒的形式、数目和配置,合理选择井筒及工业场地的位置;2) 、合理确定开采水平的数目和位置;3) 、布置大巷及井底车场;4) 、确定矿井开采程序,做好开采水平的接替;5) 、进行矿井开拓延深、深部开拓及技术改造;6) 、合理确定矿井通风、运输及供电系统。确定开拓问题,需根据国家政策,综合考虑地质、开采技术等诸多条件,经全面比较后才能确定合理的方案。在解

41、决开拓问题时,应遵循下列原则:1) 、贯彻执行国家有关煤炭工业的技术政策,为早出煤、出好煤高产高效创造条件。在保证生产可靠和安全的条件下减少开拓工程量;尤其是初期建设工程量,节约基建投资,加快矿井建设。2) 、合理集中开拓部署,简化生产系统,避免生产分散,做到合理集中生产。3) 、合理开发国家资源,减少煤炭损失。4) 、必须贯彻执行煤矿安全生产的有关规定。要建立完善的通风、运输、供电系统,创造良好的生产条件,减少巷道维护量,使主要巷道经常保持良好状态。5) 、要适应当前国家的技术水平和设备供应情况,并为采用新技术、新工艺、发展采煤机械化、综掘机械化、自动化创造条件。6) 、根据用户需要,应照顾

42、到不同煤质、煤种的煤层分别开采,以及其它有益矿物的综合开采。4.1.1 确定井筒形式、数目、位置及坐标1) 、井筒形式的确定井筒形式有三种:平硐、斜井、立井。一般情况下,平硐最简单,斜井次之,立井最复杂。但在解决集体问题时,必须从自然地质条件、技术条件和经济条件等各个方面的因素综合考虑。平硐开拓的优点:井下煤炭运输不需转载即可由平硐直接外运,因而运输环节和设备少、系统简单、费用低;平硐地面工业设施较简单,不需结构复杂的井架、绞车房和硐口车场;无需在平硐内设水泵房、水仓等硐室,减少许多井巷工程,省去排水设备,排水费用大大减少,对预防井下水灾较为有利;平硐施工条件较好,掘进速度快,可加快矿井建设;

43、不留或少留工业场地煤柱,煤柱损失少。平硐开拓的不足之处是受地形及埋藏条件限制,只有在地形条件合适,煤层赋存较中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计(论文) 第 21 页高的山岭,丘陵或沟谷地区,且便于布置工业场地和引进铁路,上山部分的储量大致能满足同类井型水平服务年限要求时,都应采用平硐开拓。立井开拓不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然条件的限制,在采深相同的的条件下,立井井筒短,提升速度快,提升能力大,对辅助提升特别有利,井筒断面大,可满足高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井需风量的要求,且阻力小,对深井开拓极为有利;当表土层为富含水层或流沙层时,立井井筒比斜井容易施工;对地质构造和煤层产状

44、均特别复杂的井田,能兼顾深部和浅部不同产状的煤层。主要缺点是立井井筒施工技术复杂,需用设备多,要求有较高的技术水平,井筒装备复杂,掘进速度慢,基本建设投资大。斜井开拓与立井开拓相比:井筒施工工艺、施工设备与工序比较简单,掘进速度快,井筒施工单价低,初期投资少;地面工业建筑、井筒装备、井底车场及硐室都比立井简单,井筒延伸施工方便,对生产干扰少,不易受底板含水层的威胁;主提升胶带化有相当大的提升能力,可满足特大型矿井主提升的需要;斜井井筒可作为安全出口,井下一旦发生透水事故等,人员可迅速从井筒撤离。缺点是:斜井井筒长辅助提升能力少,提升深度有限;通风路线长、阻力大、管线长度大;斜井井筒通过富含水层

45、、流沙层施工技术复杂。本矿井煤层倾角小,平均 4,为近水平煤层;表土层厚,煤层埋藏深;水文地质情况比较简单;井筒不需要特殊施工,可采用斜井开拓或立井开拓。经后面方案比较确定井筒形式为双立井。2) 、井筒位置的确定井筒位置的确定原则:(1)有利于第一水平的开采,并兼顾其他水平,有利于井底车场和主要运输大巷的布置,石门工程量少;(2)有利于首采区布置在井筒附近的富煤阶段,首采区少迁村或不迁村;(3)井田两翼储量基本平衡;(4)井筒不宜穿过厚表土层、厚含水层、断层破碎带、煤与瓦斯突出煤层或软弱岩层;(5)工业广场应充分利用地形,有良好的工程地质条件,且避开高山、低洼和采空区,不受崖崩滑坡和洪水威胁;

46、(6)工业广场宜少占耕地,少压煤;(7)距水源、电源较近,矿井铁路专用线短,道路布置合理。方案一井筒位置,方案二井筒位置,方案三井筒位置。4.1.2 工业场地的位置由开拓方式知工业场地在井田范围内。中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计(论文) 第 22 页4.1.3 采区的划分4-1 采区划分示意图4.1.4 开采水平的确定本矿井主采煤层为 3 号煤层,其它煤层属薄且不稳定煤层,近期暂不开采可作为后备储量。3 号煤层属近水平煤层,平均倾角为 ,煤层露头线为-150m,煤层埋藏最深处4达-600m ,垂直高度达 450m。根据煤炭工业设计规范规定,缓倾斜、倾斜煤层的阶段垂高为 200350m

47、,针对于本矿井的实际条件,决定煤层的阶段垂高为 300m 左右。由于本矿井瓦斯,涌水及煤层倾角比较小,所以可以考虑上下山的开采方案,考虑到井田范围不大,所以本矿井也可采用两水平的开采方式。采用两个水平划分时,由于煤层是近水平煤层,所以立井开拓第一水平,二水平采用暗斜井延深。4.1.5 矿井开拓方案比较1) 、提出方案根据以上分析,现提出以下三种在技术上可行的开拓方案,如图 4-2,分述如下:方案一:立井单水平上下山(岩石大巷) 主、副井均为立井,布置于井田中央,大巷布置在岩层当中。方案二:立井两水平立井延深(岩层大巷)主、副井均为立井,布置于井田中央,大巷布置在岩层当中,通过立井延深到第二水平

48、。方案三:立井两水平暗斜井延深(岩石大巷)主、副井均为立井,布置于井田中央,暗斜井延深,大巷布置在岩层当中。中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计(论文) 第 23 页2) 、技术比较以上所提三个方案中,井筒位置、数量和轨道大巷、回风大巷长度以及一、二水平采区和采区布置总体一致。区别在于二水平的开拓方式不同而引起部分基建、生产经营费用不同。 一一-2408-360-4-80+49-137526-2408-360-4-80+49-137526 一一-2408-360-458-620+49-1376图 4-2 开拓方案示意图方案二、三中,区别在于方案二中主副井的直接延深,这样会使得施工与生产之间干扰大,施工组织比较复杂;要在一段时间内停止井筒的提升,影响矿井生产;延深后矿井提升能力相对降低;优点是可以充分利用原设备、设施,投资少,提升系统单一,转运环节少,车场工程量相对减少。方案三中利用暗斜井延深,生产与施工的相互干扰少;暗斜井的位置、方向、倾角、提升方式的选择均可不受原有井筒的限制,可按有利于下部水平开采进行布置;原有井筒的提升能力不降低,设备可以继续使用;主要问题是增加了暗斜井的上部车场和硐室的工程量;增加了暗

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