1、 中国矿业大学 2012届本科生毕业设计 第 1 页目 录全套 CAD 图纸,联系 1538937061 矿区概况及井田地质特征 21.1 矿区概述 21.1.1 交通位置 21.1.2 地形、地貌 21.1.3 河流 21.1.4 气象与地震 21.1.5 矿区经济概况 31.1.6 水源及电源 31.1.7 环境状况 31.1.8 矿区总体规划及开发现状 31.1.9 现有煤炭运销和经济效益情况 31.1.10 其它地面建筑情况 .41.2 井田地质特征 41.2.1 井田地质构造 41.2.2 水文地质 41.3 煤层及煤质 51.3.1 煤层 51.3.2 煤层顶、底板 71.3.3
2、煤质 81.3.4 瓦斯、煤尘爆炸及煤的自燃 82 井田境界和储量 .102.1 井田境界及可采储量 .102.1.1 井田境界 .102.1.2 可采储量 .112.1.3 工作制度、设计生产能力及服务年限 .152.2 井田开拓 .172.2.1 井田开拓的基本问题 .172.2.2 矿井基本巷道 .233 采煤方法及带区巷道布置 .33中国矿业大学 2012届本科生毕业设计 第 2 页3.1 煤层的地质特征 .333.1.1 煤层顶、底板特征 .333.1.2 煤层的瓦斯、水文地质特征 .343.2 带区巷道布置及生产系统 .353.2.1 带区巷道布置 .353.2.2 带区生产系统
3、.363.2.3 带区内巷道掘进方法 .383.2.4 带区生产能力和采出率 .383.3 采煤方法 .393.3.1 采煤工艺方式 .393.3.2 采煤工艺方式选择 .403.3.3 工作面参数的确定 .423.3.4 回采工作面破煤、装煤方式 .433.3.5 回采工作面运煤方式、主要采煤机械选型 .443.3.6 工作面支护方式及采空区处理 .463.3.7 端头支护及超前支护方式 .483.3.8 采煤工艺 .483.3.9 劳动组织和循环作业图表 .493.3.10 回采工作面吨煤成本 513.3.11 回采巷道布置 534 矿井通风 .554.1 矿井通风系统选择 .554.2
4、采区通风 .584.2.1 采煤工作面通风类型的确定 .584.2.2 通风构筑物 .604.3 掘进通风 .604.3.1 局部通风方法和布置方式 .604.3.2 掘进工作面需风量 .614.4 矿井所需风量 .624.4.1 矿井所需总风量 .624.4.2 风量分配 .644.5 矿井通风阻力 .654.5.1 矿井最大阻力路线 .674.5.2 总风阻和等积孔计算 .714.6 矿井主要通风机选型 .724.6.1 自然风压 .724.6.2 主要通风机分压、风量 .734.6.3 电动机选型 .764.7 矿井反风措施及装置 .764.7.1 矿井反风措施及装置 .764.7.2
5、矿井反风设施布置、方法及安全可靠性分析 .774.7.3 对反风、风硐的基本要求 .774.8 概算矿井通风费用 .784.9 安全灾害的预防措施 .794.9.1 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施 .794.9.2 预防井下火灾的措施 .82中国矿业大学 2012届本科生毕业设计 第 3 页4.9.3 防水措施 .834.9.4 预防井下水灾的措施 .845 矿井安全技术措施 .865.1 矿井安全技术概况 .865.1.1 矿井瓦斯涌出概况 .865.2 矿井火灾 .865.2.1 煤矿自然发火概括 .865.2.2 矿井自然发火分析 .865.2.3 预防性灌浆防灭火 .895.3 矿井瓦斯 .
6、965.3.1 矿井瓦斯涌出概况 .965.3.2 事故预防及处理计划的编制 .96专 题 部 分 .100专题部分: 1011引言 .1012.煤与瓦斯突出 1013. 我国突出概况 .1024.煤与瓦斯突出事故原因分析 1045.我国现有的防突措施 1076.铁北煤矿“四位一体”综合防突出措施的管理办法 1097.结语 119参考文献 121翻 译 部 分 .122翻译部份 123英文原文 123中文译文 127致 谢 130中国矿业大学 2012届本科生毕业设计 第 4 页中国矿业大学 2012届本科生毕业设计 第 1 页一般部分中国矿业大学 2012届本科生毕业设计 第 2 页1 矿区
7、概况及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1交通位置扎赉诺尔矿务局铁北矿井,位于扎赉诺尔煤田的西北部。地理坐标:东经117。 45, 30: 46, 40: ;北纬 49。 26, 1527 , 30: 。行政区局内蒙古自治区呼伦贝尔盟满洲里市扎赉诺尔区。西距满洲里市 29KM,东距海拉尔市 160KM,至哈尔滨市 908KM。滨洲铁路横贯井田南侧。矿区内设有专用铁路与滨洲线连接。至各旗(县)均有公路相通,交通方便。1.1 交通位置图1.1.2地形、地貌该区位于大兴安岭西坡之内蒙古高原,但区内地形平坦,一般标高在+544.30m544.60m 之间。东西面环山,多为 1530 。 左右的缓坡状
8、丘陵。南北方向为平坦草原。1.1.3河流煤田内水体颇多,木得那亚旧河床在煤层露头以外仅 200500m。井田南、西侧并流经井田之上的人工河(达赉湖浅水渠、即木得那亚河改道工程) ,南通达赉湖,北入海拉尔河,流经中苏边界,最后注入黑龙江。海拉尔河床平坦,汛期河水有时出槽,有时使工人河逆向流动。中国矿业大学 2012届本科生毕业设计 第 3 页1.1.4气象与地震该区属大陆性气候,冬寒夏热,温差变化大,最低气温-42.7 。 C。最高气温37.4。 C。结冰期长达 7个月,冻结深度一般为 2.53m。积雪厚度一般在 512。雨量多集中在六、七、八月份,年最大降雨量 371.4。一般为 250330
9、,年蒸发量12001500,为降雨量的 4.5倍。全年最大频率风向为西南风,一般风速为m/s,最大为m/s,风力一般为级,最大为级。根据中国科学院出版刊物报导,本区为无震区。过去十多年只凭感觉发生过次地震。1979 年 2月 6日地震部门报导,在达赉湖地区发生过 5.3级地震,震中在达赉湖西岸。最近呼盟地区地震局图件表明,本区为 6度震区。1.1.5矿区经济概况该区以煤炭工业为主,无其他重要工业。矿区内除蔬菜种植外,多为草原畜牧业。矿区职工待业子弟较多,劳动力来源比较充裕。矿务局有砖瓦厂一处,年生产能力 1000万块,基本满足矿区发展需要。另外扎赉诺尔矿区有煤矸石砖瓦厂一处,也可以为矿区所用。
10、矿区周围多为火成岩无石场。1.1.6水源及电源矿区无论地表水,地下水均比较丰富,建设水源比较方便。矿区已建成达赉湖水源日产量 13000吨供全矿区工、农业用水。主要电源为灵泉二电厂,发电机组能力为 25000KW,基本满足矿区及呼盟地区用电电量。产品销售,主要为富拉尔基二电厂,灵泉二电厂,少量为地区所用。1.1.7环境状况本矿区位于呼伦贝尔大草原,地表呈丘陵构造,地形简单,地貌单元属冲击平原。境内水资源丰富,湖沼星罗棋布,地表水对污染物的稀释能力较强,环境容量很大。矿区原有自然景观为辽阔草原,植被在中国植被区划分中属于温带草原大兴安岭森林草原地带。由于人类活动及自然灾害的影响,草原植被已遭到破
11、坏,局部出现了沙化迹象。矿区土壤以黑土为主,有机质氮、磷含量均较高,养分条件较好。矿区草甸土存在着不同程度的盐渍化现象。在已消失的湖泡区及蝶形低洼地,盐渍化较重,地表层有明显的灰白色的盐碱斑。1.1.8矿区总体规划及开发现状根据国际、国内经济的发展趋势和我国煤炭行业发展现状,国家制定了稳定东部煤炭生产规模,巩固自给能力;加大中部煤炭开发强度,增加对东部的补给能力;适度加快西部煤炭资源开发,满足本地需要并开始形成对东部的补给能力的煤炭行业开发总体布局。根据这一总体布局,国家选择了 13个煤炭资源条件好的区域,作为国家大型煤炭基地,蒙东地区就是其中之一。根据国家 13个大型煤炭基地规划,扎赉诺尔矿
12、区属蒙东(含东北)大型煤炭基地规划区,规划铁北矿井建设规模 1.53.0Mt/a。井田内无矿井及小煤窑,相邻矿井有:西部为灵泉矿和灵北矿,北部为灵东矿,东部为规划的铁南立井,南部为铁北外围普查找煤区。灵泉矿生产能力为 1.8Mt/a,灵东矿生产能力为 3.0Mt/a,灵北矿生产能力为 0.66Mt/a,灵北矿由于井田内可采煤量减少产量开始萎缩。中国矿业大学 2012届本科生毕业设计 第 4 页1.1.9现有煤炭运销和经济效益情况扎煤公司现有 3座矿井和 1座露天矿,2004 年核定能力为 5.43Mt/a,2005 年签订煤炭销售合同约 7.00Mt,2005 年核定能力为 6.86Mt/a。
13、截至 2004年 12月底,扎煤公司资产已达 16.0亿元,净资产 9.3亿元,销售收入 4.3亿元。公司成立以来累计生产煤炭近300Mt,上缴税费 10多亿元。矿区现有煤炭产量已供不应求,经济运行情况良好,财务状况良好。1.1.10其它地面建筑情况扎赉诺尔矿区是具有百年开发历史的老矿区,矿区行业门类齐全,建筑材料如水泥、预制构件、砖瓦等均能生产,部分建筑材料需就近外购,满足矿井建设的需要。1.2 井田地质特征1.2.1 井田地质构造本井田位于扎赉诺尔含煤盆地中部,为一宽缓不对称向斜构造,其轴向主要呈北20东方向,北端向东偏转轴向 2530,两翼地层倾角均较平缓,西翼略陡,一般35,浅部有时可
14、达 7,东翼略为平缓,一般 23,浅部有时可达 5。本井构造另一特点是含煤地层不同层段沉积中心沿盆地轴向作有规律的侧向迁移。煤层群沉积中心在新开河以东-走向剖面一带;煤层群沉积中心在新开河以西-走向剖面附近。地层倾角由上至下由大变小,煤层群倾角为 37,煤层群倾角为 25。井田内断裂构造不发育,仅在东部边界附近 2728线、30 线上见有一小型缓坡状平卧断层,区内长度约 2km,该断层由 90118、90109、90120、90110 钻孔控制,富水性、导水性较差,断层较可靠。井田内未见岩浆岩活动。1.2.2 水文地质井田位于扎赉诺尔煤田地貌单元的中部低洼平坦地带,地下水流向受盆地地质构造、海
15、拉尔河丰枯水位影响,呈北东南西与煤层走向基本一致,顺层而流,丰水期向呼伦湖方向排泄,枯水期向额尔古纳河方向排泄。井田水文地质特征与一般煤田的水文地质特征不同,主要特点是煤层含水。煤层含水层是主要直接充水含水层和强导水层,煤层含水层是裂隙含水,煤层顶、底板岩层含水层是以裂隙含水层为主的弱含水层,甚至是隔水层,第四系砂砾含水层也是主要含水层和强导水层。第四系中粘土、亚粘土及砂层中的厚层淤泥可视为隔水层:分布于新开河西与原木得那亚河东岸,于第四系地质剖面 3、4、5、剖面,厚 410m,于第四系第 2地质剖面 Q27孔见有 4m厚的淤泥,但呈不连续状。粘土、亚粘土分布面积约占井田面积三分之一,但井田
16、大部分面积仍为粉、细砂裸露区,大气降水可直接渗入补给,砂砾层中地下水仍起着连通作用。(1)含水层井田内含水层按时代划分为第四系、伊敏组和大磨拐河组三个大含水煤岩组,按空间由上而下划分为第四系砂砾含水层和煤层及其顶、底板粗、中砂岩含水层共 5个含水层。中国矿业大学 2012届本科生毕业设计 第 5 页(2)第四系砂砾含水层广泛分布于煤系地层之上,岩性为砂砾、粗砂,以砂砾为主,呈灰灰绿色,分选差,砾石呈浑圆次圆状,砾石直径一般 520mm,最大达 40mm。厚度 2.5013.30m,平均 8.30m,一般在 8.0010.00m 左右,经抽水试验其水文地质参数 q为5.476.14L/sm,K
17、为 59.6470.86m/,T 为 733.42744.18m 2/d,S 为 1.3010-36.5610 -3,a 为 1.1310-55.7210 -5m2/d。其补给源为大气降水和春汛期冰雪融化地面积水之垂直渗透和丰水期新开河侧向补给,枯水期则侧向补给新开河。在砂砾含水层之上全区普遍发育一层灰色、分选均匀的粉、细砂,厚度为1.5011.30m,一般在 4.006.00m,发育比较稳定。水位埋深 1.08m,经邻区抽水实验其水文地质参数 q为 0.91L/sm,K 为 12.06m/d,T 为 159.07m2/d,S 为 0.11,a 为1450.74m2/d。水温 04,水化学类型
18、为 HCO3CLNa Mg 水,地下水类型为承压水。煤层顶板粗砂岩含水层全区普遍发育,粗砂岩为泥质胶结,厚 19.5430.30m,水位埋深 0.60m21.79m,经邻区抽水试验其水文地质参数 q为 0.340.36L/sm,K 为 1.541.88m/d,T 为24.1436.64m 2/d,S 为 3.4810-33.5710 -4,a 为 1.036.9410 4。水化学类型为HCO3CLNaMg 水,地下水类型为承压水。矿井涌水量(1)充水因素经对勘探获得资料及邻近生产矿井水文资料综合分析,区内地形平坦,地表径流差,大气降水及春汛期冰雪融化,易于积聚,区内地表水系发育,新开河纵贯全区
19、,地下水与大气降水、地表水关系密切。第四系地层广泛覆盖于煤系地层之上,大气降水和地表水通过垂直渗透于第四系砂层,煤田西侧地形较高,分布面积广,煤系地层倾角平缓,煤层及各含水层露头接受大气降水和地表水的垂直、顺层补给和顺层排泄。井田内抽水钻孔和长期观测孔未曾封闭,将会导致各含水层的水进入巷道,增大矿井涌水量。从矿井水文地质资料分析和井田区抽水试验资料分析,随降深增加和时间的增长,单位涌水量减小。随开采面积的增加,增大或减小关系不明显。(2)矿井涌水量根据井田水文地质条件、充水因素及邻近生产矿井的水文资料,经扎煤公司采用比拟法预计,一水平矿井正常涌水量为 500m3/h,最大涌水量为 900m3/
20、h;二水平矿井正常涌水量为 230m3/h,最大涌水量为 300m3/h。1.3 煤层及煤质1.3.1 煤层井田内有、共 2个煤层群,属于本井开采的是煤层。根据地质报告批复,煤层群水文地质条件复杂,如果开采 1和 2煤,冒落带高度将波及到第四系含水砂层,存在突水可能;其他煤层属不可采煤层。 1煤:全区发育,是本井主要可采煤层。煤层变化规律是沿走向一般北翼厚、南翼薄,沿倾向西翼厚、东翼薄,两翼由浅至深煤层厚度增大。在 2728线以北煤层结构较中国矿业大学 2012届本科生毕业设计 第 6 页简单、煤层稳定,多为单层或一层夹矸;接近 2728线时个别点夹矸 23 层;以南结构复杂、急剧分岔变薄,分
21、岔最大间距达 32.39m,一般夹矸 35 层,局部 8层,属较稳定不稳定。夹矸岩性为泥岩、粉砂岩、中、粗粒砂岩。 2煤: 2煤全区发育,是本井最主要可采煤层,煤层变化规律是北翼厚、南翼薄,沿倾向西翼厚、东翼薄,两翼向盆地中心由薄逐渐增厚,在向斜轴以西分岔前煤层最厚。在 31线以北沿走向由南至北厚度一般 20.0026.00m,厚度变化较小,仅西北边缘略薄,一般在 18.0019.00m;在 31线以南因分岔厚度变薄,一般 14.00m左右,南部边缘9026孔煤厚仅 10.92m。煤层结构简单,夹矸 01 层,局部 23 层,夹矸多位于煤层顶部或下部,厚度一般小于 0.50m,夹矸为泥岩或炭质
22、泥岩。中国矿业大学 2012届本科生毕业设计 第 7 页铁北矿综合柱状图1.3.2 煤层顶、底板经对井田内可采煤层顶板 30m,底板 30m的岩性进行采样分析,岩性由泥岩、粉砂岩及粗中砂岩组成,以粗、中砂岩为多,泥质胶结,粗、中砂岩松散、抗压强度低。泥岩、粉砂岩、细砂岩有随深度增加,抗压强度增高的规律。而粗、中砂岩的抗压强度没有明地 层 单 位界 系 统 组 段 地层代号新生界 第四系 煤层编号最 小 -最 大平 均 M柱 状 岩 性 描 述Q中生 罗侏上组敏上部煤段砂泥岩段下部含煤段 J3第 四 系 地 层 , 广 泛 分 布 于 全 区 , 以 不 整 合 覆 盖 煤 系 地 层 之上 ,
23、 由 一 些 末 胶 结 松 散 沉 积 物 组 成 。 下 部 由 冲 积 相 砂 、 砂 砾 ,粘 土 及 亚 粘 土 。 上 部 由 风 成 砂 、 亚 粘 土 及 腐 植 土 组 成 。 本 段 含 煤 地 层 主 要 由 浅 湖 相 、 沼 泽 相 、泥 炭 沼 泽 相 及 河 相 所 组 成 , 其 岩 性 以 浅 灰 、灰 绿 色 的 粉 砂 岩 , 灰 白 -淡 灰 绿 色 的 中 细 粒砂 岩 为 主 , 夹 砂 砾 岩 及 泥 岩 薄 层 , 局 部 地 段砂 砾 岩 较 为 发 育 , 含 煤 层 段 煤 层 。 煤 层 大部 可 采 或 局 部 可 采 。 地 层 厚
24、度 一 般 10-5米 。 本 段 地 层 以 河 流 相 与 湖 泊 相 沉 积 物 为主 , 其 岩 性 以 浅 灰 -灰 绿 色 粉 砂 岩 泥 岩 及 时灰 白 色 砂 岩 为 主 , 局 部 为 含 砾 砂 岩 或 砂 砾岩 。 地 层 变 化 规 律 是 两 翼 薄 , 向 斜 中 心 最厚 , 由 两 翼 向 盆 地 中 心 地 层 厚 度 逐 渐 增 大 。本 段 地 层 浅 部 厚 约 130米 , 到 向 斜 中 心 厚 度可 达 185米 , 与 下 伏 含 煤 段 为 整 合 接 触 。 本 段 地 层 由 湖 泊 相 、 沼 泽 相 、 泥 炭 沼泽 相 及 间 夹
25、河 流 相 沉 积 物 所 组 成 。 其 岩 性 以细 、 粉 砂 岩 为 主 夹 泥 岩 , 并 有 中 、 粗 粒 砂岩 多 次 交 替 出 现 , 局 部 有 时 变 粗 为 砂 砾 岩 ,含 炭 质 泥 岩 及 厚 煤 层 , 含 煤 5-6层 。 本 段 是全 区 最 有 经 济 价 值 的 含 煤 段 。 以 煤 层 稳 定 、厚 度 大 、 低 灰 、 低 磷 、 低 硫 为 特 征 。 煤 系地 层 分 布 规 律 是 : 向 斜 中 心 部 位 地 层 最 厚 ,向 两 翼 逐 渐 变 薄 。 而 煤 层 的 分 布 规 律 总 的是 : 煤 层 最 厚 部 位 置 往 往
26、 是 靠 近 向 斜 中 心 西侧 最 厚 , 西 翼 由 西 往 东 煤 层 逐 渐 变 厚 , 至 东翼 煤 层 有 分 叉 变 薄 。 本 段 可 采 煤 层 平 均厚 37.98米 , 地 层 厚 一 般 10-28米 , 平 均 厚约 20米 。 可 采 含 煤 系 数 达 6.5%。 与 下 伏大 磨 拐 河 组 上 部 泥 岩 段 为 假 整 合 接 触 。 2 12-32-1含部中伊可 采 煤 层 地层厚度1.0-3652()1.04-53(7)1.02-458(7)3.6-198450(7)10.92-76(5)y16-2710-5130-8510-28中国矿业大学 2012
27、届本科生毕业设计 第 8 页显变化。一般规律是煤层的抗压强度普遍较高,岩石抗压强度较低,岩石随粒度变粗而抗压强度变低。1.3.3 煤质(1)煤类及其分布规律煤是本井主要可采煤层,以褐煤为主,长焰煤次之。(2)本区煤呈黑褐色,条痕褐色,弱沥青光泽,断口多呈平坦状、贝壳状及参差状,性脆易碎,易风化,可见龟裂现象。见有不发育的内生裂隙。煤的结构常以条带状为主,线理状、透镜状次之。煤的构造多为水平层理;煤的硬度系数为 2.5,长焰煤视密度为1.251.33g/cm 3,平均为 1.29g/cm3。真密度为 1.471.62g/cm 3,平均为 1.53g/cm3。褐煤视密度为 1.281.37g/cm
28、 3,平均为 1.31g/cm3。真密度为 1.541.63g/cm 3,平均为1.58g/cm3。(3)褐煤的化学性质煤的水分(Mad):一般在 6.90%12.29%之间,平均为 10.17%。煤的灰分(Ad):一般在 6.38%24.04%之间,平均为 14.23%。 1煤为中灰煤。挥发分(Vdaf):一般在 39.71%45.01%之间,平均为 42.52%。全硫(St,d):一般在 0.24%0.61%之间,平均为 0.39%。属特低硫煤。磷分(Pd):一般在 0.004%0.026%之间,平均为 0.013%。 1煤属中磷煤。粘结指数(GRI):均为 0。透光率(PM):一般在 2
29、3%45%之间,平均为 33%。发热量(Qb,ad):一般在 19.65MJ/Kg23.96MJ/Kg 之间,平均为 21.72MJ/Kg。恒湿无灰基高位发热量(QGW-A.GN):一般在 21.49MJ/Kg22.60MJ/Kg 之间,平均为 22.12MJ/Kg。(4)长焰煤的化学性质煤的水分(Mad):一般在 5.20%9.06%之间,平均为 7.19%。煤的灰分(Ad):一般在 9.18% 22.40%之间,平均为 14.20%。 31+2、 3煤为低灰煤。挥发分(Vdaf):一般在 40.94%45.71%之间,平均为 41.91%。全硫(St,d):一般在 0.14%0.47%之间
30、,平均为 0.32%。属特低硫煤。磷分(Pd):一般在 0.007%0.065%之间,平均为 0.02%。属低磷煤。粘结指数(GRI):最小为 0,最大为 3,一般多为 0。透光率(PM):一般在 54%68%之间,平均为 62%。发热量(Qb,ad):一般在 23.19MJ/Kg24.96MJ/Kg 之间,平均为 24.32MJ/Kg。恒湿无灰基高位发热量(QGW-A.GN):一般在 23.38MJ/Kg26.15MJ/Kg 之间,平均为 24.63MJ/Kg。1.3.4 瓦斯、煤尘爆炸及煤的自燃(1)瓦斯与本矿井邻近生产井均为低瓦斯矿井。本井勘探阶段采集了 6个孔 13个瓦斯测试结果,根据
31、井筒检查钻瓦斯鉴定资料,L3 孔煤瓦斯含量总计为 0.53ml/g。因此,本井按低瓦斯矿井设计。(2)煤尘中国矿业大学 2012届本科生毕业设计 第 9 页根据褐煤层、长焰煤层的煤尘爆炸测试结果,均有爆炸性。与本井邻近生产矿井爆炸指数为 42.9%,具有爆炸危险性。因此,本井煤尘有爆炸危险性。(3)煤的自燃煤属不容易自燃煤层,根据井田内着火点的测试结果,煤层小于 205C。自然发火期为 1-3个月(4)地温本井无地温危害。中国矿业大学 2012届本科生毕业设计 第 10 页2 井田境界和储量2.1 井田境界及可采储量2.1.1 井田境界1)井田划分的依据在煤田划分为井田时,要保证各井田有合理的
32、尺寸和境界,井田境界应根据地质构造,储量,水文,煤层赋存情况,开采技术条件,开拓方式及地貌,地物等因素,进行技术分析后确定,使煤田各部分都能得到合理的开发。煤田范围划分为井田的原则有:(1) 井田范围内的储量,煤层赋存情况及开采条件要与矿井生产能力相适应;(2) 充分利用自然条件进行划分;(3) 保证井田有合理尺寸;(4) 合理规划矿井开采范围,处理号相邻矿井间的关系。图 211 铁北矿井田境界图中国矿业大学 2012届本科生毕业设计 第 11 页表 2-1-1 井田境界拐点坐标表 国家坐标(3) 国家坐标(6)拐点号经 距(Y)纬 距(X)经 距(Y)纬 距(X)139553802.0005
33、470823.00020553802.000 5470823.000239555145.0005477995.00020555145.000 5477995.000339555556.0005478600.00020555556.000 5478600.000A 39556800.000 5477535.000 20556800.000 5477535.000B 39556918.000 5477621.000 20556918.000 5477621.0004 39558900.000 5475950.000 20558900.000 5475950.0005 39557177.000 54
34、69762.000 20557177.000 5469762.0002.1.2 可采储量本区地质构造简单,厚煤层大部分属于稳定型,局部为较稳定型,因此,基本勘探类型为一类一型是合理的。本井地质勘探基本勘探网度为 10001000m;煤质勘探网度为50010005001000m;水文地质中第四系网度为 15001500m主线加密一倍。根据本区构造和煤层特点,勘探网度比较合理。2.1.2 工业储量计算(1)经济可采储量范围根据国土部国土资储备字200613 号“关于内蒙古自治区满洲里市扎赉诺尔煤田铁北煤矿资源储量核实报告矿产资源储量评审备案证明” ,批准的铁北矿井资源储量为431.59Mt,由 I
35、煤组和煤组组成。其中 331级储量为 333.30Mt,332 级储量为98.29Mt。I煤组埋藏浅,风化裂隙发育,煤层厚度一般 23m,顶底板岩层松软,顶底板难于管理,且 I煤组上部无完整的隔水层。如果开采煤层群,冒落带和裂隙带高度将波及到第四系含水砂层,存在突水可能,鉴于煤层群水文地质条件复杂,地质报告批复提中国矿业大学 2012届本科生毕业设计 第 12 页出煤层群暂不开采,储量划为暂不能利用储量。经分析,设计同意地质报告批复,故将 I煤组划为暂不开采煤层,储量列为非经济可采储量。需说明的是:I、煤组平均距离为 209.93m,I 煤组位于煤开采后的弯曲下沉带,I 煤组破坏程度较小,存在
36、回采可能,因此,建议在水文地质条件等影响因素满足回采要求的情况下,可考虑在回采煤后,再回采 I煤组。综合分析,确定煤层为本井的可采煤层,储量列为经济可采储量。(2)煤炭资源量估算指标煤层最低可采厚度采用:褐煤1.50m,长焰煤0.80m,硫分中建( 构)筑保护等级划分,本井田保护等级属级,故受保护边界的长为 L=550 米, 宽 D=440 米.因此工业广场损失煤柱为:(2-1-3)MSZ式中: 边界煤柱损失量, ;e t工业广场面积,216 ;2km 煤层厚度,5.5 ; 煤的容重,1.40 。3/t经计算工业场地煤柱量为 16.7Mt。(2)主要大巷煤柱根据扎煤公司生产矿井实际情况及开拓部
37、署,主要大巷煤柱留 60m煤柱,煤柱量为45.46Mt。(3)道路等煤柱中国矿业大学 2012届本科生毕业设计 第 15 页河道煤柱国铁滨州线、新开河镇和 301国道均位于井田北部边界,彼此相连,煤柱统一考虑,在计算边境煤柱损失之内(4)带区境界煤柱带区境界线两侧各留 20m煤柱,其煤柱量为 12.77Mt。(5)开采损失号煤层属厚煤层,设计取带区回采率取 0.75,带区回采损失 79.094Mt。矿井可采储量井田的可采储量 Zk 按下式计算:Zk=(Zg-P) C (2-1-4)式中:Zg矿井工业储量,Mt;Zk矿井可采储量,Mt;P各种永久煤柱的储量之和, M t;P=65.981+16.
38、7+12.77+45.46=139.911(M t)C 带区回采率,厚煤层不低于 0.75;中厚煤层不低于 0.80;薄煤层不低于0.85;本矿取 0.75。Zk=(382.36-139.911)0.75=181.604M t由此可得本矿井可采储量为 1.816 亿吨。2.1.3 工作制度、设计生产能力及服务年限1.工作制度根据煤炭工业矿井设计规范相关规定,确定矿井设计年工作日 330d。每天四班作业,其中三班生产,一班准备及检修。1).矿井每昼夜净提升小时数的确定按照煤炭工业矿井设计规范规定:矿井每昼夜净提升时间 16 小时。这样充分考虑了矿井的富裕系数,防止矿井因提升能力不足而影响矿井的增
39、产或改扩建。因此本矿设计每昼夜净提升时间为 16 小时。2).矿井设计生产能力及服务年限确定依据根 据 可 采 储 量 、 煤 层 开 采 技 术 条 件 、 技 术 装 备 标 准 、 经 济 效 益 及 煤 炭 市 场 需 求 等 影 响因素 , 综 合 分 析 , 设 计 提 出 了 1.5Mt/a、 1.8Mt/a和 2.4Mt/a三 个 方 案 , 推 荐 设 计 生 产 能 力 为1.80Mt/a, 理 由 如 下 :(1)储量分析全井可采储量为 181.604Mt,分别按 1.5Mt/a、1.8Mt/a、2.4Mt/a 井型计算,储量备用系数取 1.3计算,服务年限分别为 93.
40、13a、77.6a 及 55.2a,只有 1.8Mt/a规模能够满足煤炭工业矿井设计规范要求。(2)开采技术条件本井煤层厚,赋存稳定,倾角平缓,一般 35,瓦斯含量低,构造简单;煤层富水性强、导水性较差,水文地质条件较简单;虽煤层顶底板为软岩,但煤层厚,一般中国矿业大学 2012届本科生毕业设计 第 16 页3.615.5m,煤层相对于岩层抗压强度较大;根据邻近生产矿井实践经验,将井底车场及硐室、主要巷道布置在煤层里,采用锚喷(加锚索加钢筋梁)支护能够满足要求。因此,本井开采技术条件均符合三种规模的要求。(3)矿井经济效益矿井生产高度集中化、大型化是煤矿生产发展的趋势。2003 年兖州矿区 6
41、个特级高产高效矿井生产原煤 39.12Mt,平均年产达到 6.52Mt。神华集团主力生产矿井单井年产量已超过 10.00Mt,取得了显著的经济效益,充分显示了特大型矿井的规模效益。因此,矿井规模越大,成本越低,经济效益越好。(4)煤炭市场需求扎煤公司 2004年生产煤炭 4.25Mt, 2005年已签订煤炭销售合同约 7.00Mt。 根据规划,矿区将建设大型电厂和煤化工项目,矿区现有煤矿的煤炭产量已无法满足市场需求。因此,急需新建大型矿井,以满足煤炭市场需求。根据规划,电厂最终规模为 3600MW,每年需煤炭 5.00Mt,考虑到扎煤公司现有的煤炭产量和外销煤量,本井设计规模不应小于 1.8M
42、t/a。(5)符 合 蒙 东 大 型 煤 炭 基 地 规 划 及 矿 区 总 体 规 划 要 求根 据 蒙 东 大 型 煤 炭 基 地 规 划 , 扎 赉 诺 尔 矿 区 到 2012年 最 终 规 划 规 模 10.00Mt/a, 其 中 灵东 矿 井 规 划 规 模 为 1.8 3.0Mt/a; 原 国 家 计 委 以 计 交 能 1998302号 文 批 准 的 扎 赉 诺 尔 矿 区 总体 规 划 中 , 拟 建 铁 北 矿 井 规 模 为 1.8Mt/a。 同 时 内 蒙 古 自 治 区 发 展 和 改 革 委 员 会 编 制 的 内 蒙古 煤 炭 工 业 发 展 规 划 , 拟 建
43、 铁 北 矿 井 规 模 为 1.8Mt/a。(6)工 作 面 单 产综 放 工 作 面 单 产 主 要 取 决 于 顶 煤 的 冒 放 率 。 本 井 初 期 开 采 的 2煤 厚 3.63 15.5m, 平 均5.5m, 节 理 裂 隙 发 育 。 根 据 扎 煤 公 司 生 产 实 践 , 煤 节 理 裂 隙 发 育 , 顶 板 松 软 , 采 用 综 放 开采 , 周 期 来 压 步 距 小 , 放 煤 均 匀 , 无 大 块 , 不 需 采 取 特 殊 措 施 。应 当 指 出 , 如 果 本 地 市 场 需 求 有 较 大 增 加 时 , 可 对 矿 井 进 行 适 当 改 扩 建
44、 , 以 满 足 市 场需求 , 提 高 矿 井 经 济 效 益 。2.矿 井 服 务 年 限 及 水 平 服 务 年 限矿 井 服 务 年 限 必 须 与 井 型 相 适 应 。矿 井 可 采 储 量 Zk、 设 计 生 产 能 力 A矿 井 服 务 年 限 T三 者 之 间 的 关 系 为 :(2-1-3)KZTk式中: T矿井服务年限,a;Zk矿井可采储量,Mt;A设计生产能力,Mt;K矿井储量备用系数,取 1.3则,矿井服务年限为:T =181.604/(1.81.3) = 77.6a其中一水平可采储量 83.376Mt,二水平可采储量 98.252Mt,储量备用系数取 1.3。一水平
45、服务年限 35.6a,二水平服务年限 41.98a,符合煤炭工业矿井设计规范要求。中国矿业大学 2012届本科生毕业设计 第 17 页2.2 井田开拓2.2.1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 煤 体 , 建立矿 井 提 升 、 运 输 、 通 风 、 排 水 和 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
46、 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
47、 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 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