靛头煤矿初步.doc

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1、继续教育学院毕业设计(论文)纸 1 目 录 前 言 2 第一章 井田概况及地质特征 3 第二章 井田境界及储量 .14 第三章 矿井工作制度及生产能力 .20 第四章 井田开拓 .22 第五章 矿井基本巷道及建井计划 .30 第六章 采煤方法 .37 第七章 矿井通风与安全 .49 第八章 技术经济 .69 参考文献 77 致 谢 .78 继续教育学院毕业设计(论文)纸 2 前 言 毕业设计是采矿工程专业最后一个教学环节,其目的是使本专业学生 运用大学阶段所学的知识联系矿井生产实际进行矿井开采设计,并就本专 业范围的某一课题进行较深入的研究。以培养和提高学生分析和解决实际 问题的能力,是学生走

2、上工作岗位前进行的一次综合性能力训练,也是对 一个采矿工程技术人员的基本训练。 本次设计的内容是靛头煤矿 2、3 号煤层初步设计。是在靛头煤矿井 田概况和地质特征的基础上,结合搜集到的其它相关原始资料、运用所学 知识、参考煤矿开采学 、 煤炭工业矿井设计规范 、 煤矿矿井开采设 计手册等参考资料,在辅导老师深入浅出的精心指导下独立完成。在设 计的过程中我受益非浅。此次毕业设计是根据国家煤炭建设的有关方针、 政策,结合设计矿井的实际情况,遵照采矿专业毕业设计大纲的要求,在 收集、整理、查阅大量资料的前提下,运用自己所学的专业知识独立完成 设计的。 通过本次设计,我看到了许多以往自己欠缺的地方,提

3、高了综合能力, 知识水平有了很大的提高,由于本人的初次设计,错误难免,恳请各位老 师指正。 本次设计的指导老师在许多方面给予了宝贵意见,为了帮助我们顺利、 正确地完成毕业设计,经常加班加点,牺牲了大量的工作时间和业余时间, 在此表示衷心的感谢和深深的敬意! 由于本人水平有限,设计中难免存在错误和不足,恳请各位老师不吝 指正。 继续教育学院毕业设计(论文)纸 3 第一章 井田概况及地质特征 第一节 矿井概况 一、交通位置 靛头煤矿位于文水县大风城镇靛头村,行政区划属风城镇管辖。矿区 往东北距文水县城 9km,有土石公路与 307 国道和夏(店)-汾(阳)高速公 路相连,交通十分便利。交通位置见图

4、 1-1-1 图 1-1-1 交通位置图 二、地形地貌 本区地处山岳地带,东临文水平川,总观全井田,区内地形复杂,沟 壑纵横,总体趋势西高东低,北高南低,东南、南向发育 5 条相间的冲沟 继续教育学院毕业设计(论文)纸 4 -自北而南依次为旧坡沟、半峪沟、靛沟、小南山峪沟及大南峪沟。其 间山高坡陡,黄土零星披盖于缓坡处;基岩大面积裸露,区内最高点位于 西北山梁处,海拔 1420.0m,最低点位于靛头沟谷,海拔 942.0m,最大相 对高差 478m,属中高山区。 三、气象及地震 本区地处北半球中纬度内陆地带,属暖温带大陆性气候,冬季短而寒 冷,夏季炎热多雨,春季干旱多风,秋季凉爽,四季分明,气

5、候干燥。年 平均气温 9,一月份最冷,平均气温-8,极端最低气温-22;七月 份最热,平均气温 21,极端最高气温 38。年平均降雨量分部不均, 一般春季占 14,夏季占 59,秋季占 24,冬季最少仅占 3。年平 均蒸发量 2000mm 以上,以五月份蒸发量为最大,十二月份最小,年平均 蒸发量为年平均降雨量的 45 倍。霜冻期为每年十月上旬至翌年五月上 旬,年无霜期 140 天左右,一般冻结期可达 4 个月,最大冻土深度 0.700.80m。 依据中华人民共和国国家标准 GB50011-2001建筑抗震设计规范 附录 A,本地区抗震设防烈度为 7 度,设计基本地震加速度为 0.15g。 四、

6、水文简况 区域内河流为汾河水系文峪河流域,井田及扩区内无河流,雨季各大 冲沟汇有洪流,向东南注入文峪河入汾河,最终注入黄河。本区及附近地 下水发育良好,但因煤矿开采,使潜水遭到一定破坏,不能作为矿区可靠 的生活水源。该矿由一眼深井供水,日出水量约 1200 m3d,能满足改扩 建后的生活用水。井下排水处理后可作为井下消防洒水,矿井水源基本有 保障。 继续教育学院毕业设计(论文)纸 5 五、矿区电力供应 本矿现有一回 10kV 专用线引自店坪 35kV 站,该站电源引自铺上 220kV 站,铺上变电站距本矿仅 4km。正在建设的选煤厂拟建 35kV 变电所, 矿井改扩建后的电源可直接取自选煤厂,

7、双回路供电系统建成后,能满足 矿井生产的用电需求。 六、经济概况 本区以农业为主,主要农作物有谷子、攸麦、豆类及油料等,近年工 矿企业发展较快,主要为煤矿、建材、机械加工及制造业,其中煤矿为该 区重要的行业。 第二节 井田地质特征 一、地层 本区地层出露良好,自西向东由老至新依次出露奥陶系中统峰峰组, 石炭系中统本溪组、上统太原纽,二叠系下统山西组、下石盒子组、上统 上石盒子组、石千峰组、二叠系下统刘家沟组、尚沟组、中统二马营系组, 第四系零星分布于沟谷及缓坡处。分述如下: (一)奥陶系中统峰峰组(O2f) 为煤系之基底,以浅灰、灰色石灰岩、角砾状泥灰岩、白云质灰岩为 主,夹脉状纤维石膏及结晶

8、石膏层。厚度 90m 左右。 (二)石炭系(C) 1、中统本溪组(C2b) 与下伏地层平行不整合接触,下部为“山西式铁矿”及 G 层铝土;中 夹 13 层石灰岩及 12 层不稳定煤线;上部为灰黑色泥岩、粉砂岩及浅 灰色粘土岩。本组厚 27m 左右。 继续教育学院毕业设计(论文)纸 6 2、上统太原组(C3t) 连续沉积于下伏本溪组之上,为一套海陆交互相含煤建造,为区内主 要含煤地层之一,由灰黑色泥岩、砂质泥岩、灰色中细粒砂岩和 3 层石灰 岩及 78 层煤组成,底部以层灰白色、硅质胶结的细中粒砂岩(晋祠 砂岩 K1)为基底与本溪组分界。本组厚 92m 左右。 (三)二叠系(P) 1、下统(P1

9、) (1)山西组(Pls) 与下伏太原组连续沉积,为一套陆相碎屑岩沉积含煤建造,是井田主 要含煤地层之一。由灰黑色泥岩、砂质泥岩、灰色中细砂岩及煤组成,底 部以一层灰色厚层状细砂岩(北岔沟砂岩,K3)为底与太原组分界。本组厚 56m。 (2)下石盒子组(P1x) 连续沉积于下伏山西组之上,由黄绿、灰黄色泥岩、砂质泥岩及 3 5 层砂岩组成,厚 110m。本组按岩性及色调的不同以 K5砂岩为界可分为 上下两段。 下段:(P1x1),厚 50m,以灰色厚层状中粗粒砂岩(骆驼脖子砂岩 K4) 为基底与下伏地层连续沉积,K4砂岩以石英、长石为主,分选磨圆中等, 常为钙质胶结,坚硬,局部含砾,斜层理发育

10、,纵横向变化急聚,呈透镜 状。K4之上为一套灰灰绿色砂质泥岩及 23 层砂岩组成,下部夹 23 层不稳定的煤线。 上段(P1x2):厚 60m。底部为黄绿色厚层状中粗粒砂岩(K5),之上 为一套黄绿色、灰绿色砂质泥岩与粉砂岩的互层,夹 12 层厚度、岩性 变化较大的砂岩,其顶部为一厚层状、暗紫,灰绿相间的杂色铝土质泥岩 继续教育学院毕业设计(论文)纸 7 (桃花泥岩),可作为划分上下石盒子组的辅助标志。 2、上统(P2s) (1)上石盒子组(P2s) 全厚 456m,以黄绿色中粗粒砂岩(K6)为底与下伏地层连续沉积,由黄 绿色砂岩间灰、黄绿、紫红色泥岩、砂质泥岩及 34 层砂岩组成。本组 以

11、K7砂岩为界可分为上下两段: 下段(P2s1):为一套黄绿色、紫外线色厚层状泥岩、砂质泥岩与砂岩 的互层,且以泥岩为主,厚 200m。 上段(P2s2):由一套黄绿色砂岩,间夹紫红色泥岩组成,厚 256m。 (2)石千峰组(P2sh) 厚 93m,其底部为紫红色石英砂岩(K8),之上为砖红、紫红色砂质泥 岩与泥岩互层,间夹不稳定砂岩。 (四)三叠系(T) 1、下统 (1)刘家沟组(T1L) 厚 406m,灰紫、浅紫色、紫红色或红色薄板状中细粒长石石英砂岩 为主,偶夹薄层紫红色砂质泥岩、粉砂岩,砂岩具大型交错层理,波痕发 育,底部 K8砂岩为紫色中粗粒含砾石英长石砂岩。 (2)和尚沟组(Tlh)

12、 厚 109m,砖红色、紫红色中细粒、粗粒石英砂岩与深红、土红色砂 质泥岩、泥岩互层,中下部砂岩呈块状。 2、中统二马营组(T1er) 灰色、灰绿色厚层、中厚层状中细粒、粗粒长石石英砂岩夹薄层紫红、 砖红或灰绿色砂质泥岩,下部常为巨厚层状砂岩带。区内最大残积厚度 继续教育学院毕业设计(论文)纸 8 140m 左右。 (五)第四系(Q) 1、上更新统马兰组(Q3m) 厚 030m,浅黄色粉砂土,孔隙较大,垂直节理发育,中下部含 l 一 2 层砂砾层。 2、全新统(Q4) 为近代冲洪积层,主要为砂、砾、卵石,含泥质物,胶结松散。厚 0 一 30m,不整合于下伏不同地层之上。 二、地质构造 (一)区

13、域地质构造 依据 1986 年山西区域地质层 ,本区位于“祁吕贺”山字型构造带 东翼,其整体为一复式向斜,为轴向近南北的“西山向斜组”构造,西陡 东缓,两翼极不对称。如狮子河马兰向斜、石千峰向斜、东社泉寺向斜、 水峪贯向斜等,属于径向构造体系,新华夏系的控制,形成一系列平行带 状分布的、而走向为北北东向的断裂,走向北北西的褶曲呈雁行系列。 本区位于西山煤田的西南隅,即西山向斜西翼。 (二)井田及扩区构造 本区总体呈一向斜构造,即为北武家坡向斜的西北翼,该向斜轴由区 内东南角穿过,该向斜为区域性大向斜,两翼基本对称,局部略有起伏, 井田内地层比较平缓,倾角一般 38。 井田内尚未发现有断层、陷落

14、柱分布。井田构造属简单。 三、水文地质 (一)区域水文地质 继续教育学院毕业设计(论文)纸 9 本区位于吕梁复背斜东翼,晋中断陷盆地西侧,为构造剥蚀成因的中 低山地形,山脉走向多北东向,从北西向南东地势逐渐低下。区域水文地 质单元属晋祠泉域南泉大断裂排泄区。区内地形切割剧烈,冲沟发育,较 大沟谷有大川河、原平河、狮子河、屯兰河、天池川、文峪河等,这些沟 谷均为汾河支流,由分水岭向北西,向南东流入汾河,汾河由西向东,由 北而南婉蜒穿过区域的北部和东部边缘,沟谷水流携带的砂砾在东南边山 地带倾泻堆积成大大小小的洪积扇群,相互连接构成山前倾斜平原,海拔 在 760850m 间。 本区为大陆性干旱气候

15、,河流均为季节性河流,常年干涸,只有雨季 有流水,年降水量小于蒸发量,7、8、9 月降雨大,本区岩层裸露,易于 接受大气降水,与地表水构成水力联系,在裸露区为潜水,埋藏区为承压 水。 (二)矿井冲水条件 1、地表水 本区为山区,属汾河水系文峪河支系,区内支沟由西北向东南流入文 峪河,常年干涸,雨季排泄地表水。 2、含水层 据区域资料,本区可划分为 4 个含水层组。 (1)奥陶系中统碳酸盐岩类含水层组 本含水组全厚 400m 左右,地表和深部裂隙均较发育,石灰岩岩溶较 为发育,含岩溶裂隙水,具承压性,水头高,压力大,含水丰富,据区域 资料,单位涌水量为 1.1420.65m3/d,属 SO4-C

16、a.Mg 型,矿化度为 192mgl。 (2)石炭系上统太原组碎屑岩夹碳酸盐岩类含水层组 继续教育学院毕业设计(论文)纸 10 本含水组主要由 Ll、K2、L4等 3 层石灰岩及砂岩组成,厚度 20m 左右, 含岩溶裂隙水,具承压性,据区域资料,单位涌水量 0.00029 0.0248Ls.m,属 S04-HC03-Na.Ca 型,矿化度 104-153mg/l,总硬度 436.25-834.67mgl。 (3)二叠系碎屑岩类含水层组 该含水组为数层中粗砂岩,含裂隙承压水,据区域资料:单位涌水量 0.0075-0.00067Lsm,为 HC03-SO4-Na.Ca 型,矿化度为 0576g1,

17、 总硬度为 313.27mg1。 (4)三叠系碎屑岩类含水层组 含水层为其数层细-粗粒砂岩,含裂隙水,由于其所处位置高,含水 性应不大,为自由潜水,局部可具承压性,沟谷中有泉水出露,流量不大。 (5)第四系松散岩类含水层组 本含水层主要为大沟谷中的窄条带冲积物,厚度很小,水量不大,矿 化度为 0.244g/1,总硬度为 147.62mg/1,属 HCO3-Ca.Mg 型。 3、隔水层 (1)本溪组及太原组底部隔水层 主要由泥岩、铝质泥岩、砂质泥岩组成,系奥陶系中统岩溶含水层与 太原组石灰岩岩溶裂隙含水层间的良好隔水层。 (2)二叠系砂岩裂隙含水层间的隔水层 该隔水层由泥岩、含铝质泥岩、砂质泥岩

18、组成,分布于各砂岩含水层 间,与各层砂岩含水层构成平行复合关系,起间隔水作用。 4、充水因素 本区充水因素主要有以下几方面: 继续教育学院毕业设计(论文)纸 11 (1)本区煤层裸露,风化裂隙发育,可将地表水体勾通,特别是雨季导 致地表积水渗入工作面。 (2)奥陶系灰岩含水层具富水性、水头高;压力较大,应注意带压开采 的可能性。 (3)石炭二叠系砂岩裂隙水及灰岩岩溶裂隙水均具带压的可能性。 (4)古窑及采空区中的积水。 矿井涌水主要从煤层上部及其顶底裂隙渗入,矿井充水类型应为水文 地质条件中等的裂隙水间接进水型矿井。 (三)矿井涌水量 根据对各个坑口调查,每个坑口正常涌水量为 5m3/h 左右

19、,全矿井正 常涌水量 30m3h,最大涌水量 50m3/h。 总之,该区煤层开采中,对水害的防治需引起足够的重视,设置足够 容量的水仓和足够能力的排水设备,并应有备用设备,制定详细的防治措 施。 第三节 煤层的埋藏特征 一、煤层及煤质 (一)煤层 本区含煤地层为太原组和山西组,不同的岩相形成不同的岩性组合, 含煤性也存在有一定的差异性。 太原组为一套海陆交互相含煤建造,含海相灰岩 3 层,共含煤 7 层, 含煤地层总厚 92m,煤层总厚 10.33m,含煤系数 11.23。 山西组为一套陆相碎屑岩含煤地层,共含煤 4 层,地层总厚 56m,煤 层平均总厚 7.49m,含煤系数 13.38。 继

20、续教育学院毕业设计(论文)纸 12 区内山西组、太原组总厚 148m,煤层平均总厚 17.82m,含煤系数 12.04。 区内可采煤层共 2 层,自上而下为 2、3 号煤,分述如下: 1、2 号煤层 俗称“丈二煤” ,位于山西组中部。上距 K4砂岩 30m 左右,煤厚 2.403.40m,平均 2.81m,不含夹矸,结构简单,全区稳定可采。其顶 板为砂质泥岩、底板为细砂岩。 2、3 号煤层 俗称“五尺煤” ,位于山西组中下部。上距 2 号煤层 2.5m 左右,煤厚 2.202.73m,平均 2.46m,不含夹矸,结构简单,全区稳定可采。其顶 板为泥岩,底板为细砂岩。 3、其它煤层不可采。 各可

21、采煤层特征详见表 1-3-1。 表 1-2-1 煤层特征表 煤 层 号 煤层厚度 最小最大 平均(m) 煤层间距 (m) 夹 矸 (层) 煤层 结构 稳定性顶板岩性底板岩性 2 2.403.40 2.81 0 简单稳定泥岩细砂岩 2.78 3 2.202.73 2.46 0-1 简单稳定泥岩细砂岩 (二)煤质 1、煤岩特征 (1)物理性质 继续教育学院毕业设计(论文)纸 13 宏观煤岩类型以半暗煤为主,半亮煤次之,少量暗淡。玻璃、强玻璃 光泽,具棱角状或阶梯状断口,或均状结构。 (2)显微煤岩特征 各可采煤层煤的显微组成中有机组份以镜质组为主,丝质组次之。半 镜质组、无机组份中主要为粘土类,含

22、少量的硫化物。 2、化学性质 2 号煤层:水分(Mad):原煤 0.87-0.88,平均 0.88;灰分(Ad): 原煤 13.96-22.07,平均 16.03;挥发分(Vdaf):原煤 27.47- 27.90,平均 27.69;全硫(St.d):原煤 0.42-0.40,平均 0.41;焦渣特征(CRC):原煤 7;胶质层厚度(Y 值):23.5-25.5mm;固 定碳(Fc,d):原煤 56.19;磷(Pd):0.0048;发热量(Qgr.d):原煤 27.37-35.70MJkg,平均 31.54MJkg。 低中灰-中灰、特低硫、特低磷、高热值-特高热值之焦煤,可作为炼 焦用煤。 3

23、 号煤层:水分(Mad):原煤 0.80-0.86,平均 0.83;灰分(Ad): 原煤 10.49-14.78,平均 12.64;挥发分(Vdaf):原煤 26.57- 26.61,平均 26.59;全硫(St.d)原煤 0.37-1.25,平均 0.81; 焦渣特征(CRC):原煤 6-7;固定碳(Fc,d):原煤 65.73;磷 (Pd)0.022;发热量(Qgr.d):原煤 32.70MJkg。 为低中灰、特低硫-低中硫、低磷、特高热值之肥煤,可作为炼焦用 煤。 各煤层煤质详见表 1-3-2。 表 1-3-2 煤质特征表 煤 层 原 煤 继续教育学院毕业设计(论文)纸 14 编 号 水

24、分 (Mad) (%) 灰分(Ad) (%) 全硫(St.d) (%) 挥发分(Vdaf) (%) 磷(Pd) (%) 发热量 (Qgr.vd) (MJ/kg) 牌号 2 0.87-0.88 0.88 13.96-22.07 16.03 0.42-0.40 0.41 27.47-27.90 27.69 0.004831.54 焦煤 3 0.80-0.86 0.83 10.49-14.78 12.64 0.37-1.25 0.81 26.57-26.61 26.59 0.02232.70 肥煤 二、瓦斯、煤层爆炸性及煤的自然 1.瓦斯 根据地质资料,本矿瓦斯相对涌出量为 8.21m3/t,二氧化

25、碳相对涌出 量为 6.92m3/t,为低瓦斯矿井。 2.煤尘 根据地质报告,各煤层煤尘均有爆炸性危险。 3.煤的自然 根据地质报告,本矿各煤层均为自燃煤层,发火期为 4-6 个月。 第二章 井田境界及储量 第一节 井田境界 煤田划分未井田时,要保证各井田有合理的尺寸和境界,使煤田各部 分都能得到合理的开发。 一、井田范围、储量、煤层赋存及开采条件要与矿井生产能力相适应 对于生产能力较大的机械化现代化矿井,应要求井田有足够的储量和 合理的服务年限,生产能力较小的矿井,储量可少些。矿井生产能力还要 与煤层赋存条件、开采技术装备条件相适应,并要为矿井发展留有余地。 对于煤层总厚度较大,开采条件好,为

26、加快矿井建设和节约初期投资而建 继续教育学院毕业设计(论文)纸 15 设的中小型矿井,更应如此。 二、保证井田有合理的尺寸 一般情况下,为便于合理安排井下生产,井田走向长度应大于倾斜 长度。如井田走向长度过短,则难以保证矿井各个开采水平有足够的储量 和合理的服务年限,造成矿井生产接替紧张; 三、充分利用自然等条件划分井田 利用大断层作为井田边界,或在河流、国家铁路、城镇等下面进行开 采存在问题较多或不够经济,须留设安全煤柱时,可以此作为井田边界。 这样,既降低了煤柱损失,又减少了开采技术上的困难。在地形复杂的地 区,如地表为沟谷、丘陵、山领的地区,划定的井田范围和边界要便于选 择合理的井筒位置

27、既布置工业场地。 本井田划分充分考虑了上述因素,将主要以自然边界为井田边界将村 庄、断层等自然条件作为井田的边界,并且为合理的布置开采减小开采难 度、降低开采成本达到较好的经济效益创造条件。 靛头煤矿位于文水县大风城镇靛头村东侧。本矿井田境界呈梯形,南 北长 6.000km,东西最长为 3.562km,最短为 3.000km。面积 19.688km2, 周长 18.589km。走向为东北到西南,倾向为西北到东南。具体范围由以 下 4 个拐点坐标连线圈定,井田境界拐点坐标见表 2-1-1。 表 2-1-1 井田境界拐点坐标表 标号纬距(X)经距(Y)备注 1415100019584000 241

28、4500019583438 3414500019587000 4415100019587000 (面积 = 19.688 km2,周长 = 18.588810 km) 继续教育学院毕业设计(论文)纸 16 第二节 地质储量的计算 一、矿井所有资源/储量 根据中华人民共和国地质矿产行业标准 DZ/T0215-2002煤、泥炭地 质勘查规范 、中华人民共和国国家标准 GB/T15224.1-2004煤炭质量分 级第 1 部分:灰分 ;中华人民共和国国家标准 GB/T l5224.2-2004煤 炭质量分级第 2 部分:硫分 ;中华人民共和国国家标准 GB/T15224.3- 2004煤炭质量分级第

29、 3 部分:发热量 。 二、储量计算方法 井田地质构造简单,煤层倾角一般为 4-6。,煤层赋存较稳定,采用水 平地质块段法进行储量计算。公式如下: QSHD/1000 式中: Q储量(kt) S井田计算面积(m2) H煤层平均厚度(m) D煤层平均容重(tm3) 三、储量计算参数的确定 (一)煤层可采边界 矿区内 2、3 号煤层为大部可采煤层,以矿区边界及煤层最低可采边 界线为可采边界。 (二)煤层厚度 煤层厚度根据矿区内外的钻孔中煤层厚度算术平均值求得。 (三)块段面积 在储量计算平面图上按划定的各块段用电子求积仪测取。 继续教育学院毕业设计(论文)纸 17 (四)容重 据矿方提供勘探区资料

30、:2 号煤层的容重为 1.39 t/m3,3 号煤层的容 重为 1.40 t/m3。 四、工业储量 该矿井井田面积为 19.688km2,2 号煤煤层平均厚度为 2.81m,平均容 重为 1.39t/m3,因此,该矿井 2 号煤层的工业储量为: QSHD/1000196880002.811.391000=76899kt 3 号煤层的平均厚度为 2.46m,平均容重为 1.40t/m3,因此,该矿井 3 号煤层的工业储量为: QSHD/1000196880002.461.401000=67805kt 该矿井的工业储量为:Q76899+67805=144704kt 2 号煤层的地质储量为 7689

31、9kt,3 号煤层的地质储量为 67805kt。本 矿地质储量共计 144704kt。 第三节 矿井设计资源/储量 根据煤炭工业矿井设计规范中规定:计算矿井设计资源/储量时, 应从工业储量中减去断层、防水、井田境界、地面建(构)筑物等永久煤 柱煤量及因法律、社会、环境保护等因素影响不得开采的煤柱煤量。 矿井设计储量计算公式如下: 设计储量 = 工业储量 - 永久煤柱损失井田边界煤柱 其中:永久煤柱一般是指井田境界和大断层两侧的井田境界煤柱和断 层煤柱,以及保护地面建筑物、河流、铁路等而留设的保护煤柱等。 该矿井井田范围内没有河流、铁路、断层,所以不作计算。主要计算 矿井井田边界保护煤柱。 继续

32、教育学院毕业设计(论文)纸 18 (一)井田边界煤柱量的计算 该井田边界全长为 18588.810m,留设煤柱宽度为 20m。 因此,2 号煤层的边界煤柱量为: 井田边界全长煤柱宽度煤层平均厚度煤的平均容重 18588.810202.811.391000=1452kt 3 号煤层的边界煤柱量为: 井田边界全长煤柱宽度煤层平均厚度煤的平均容重 18588.810202.461.401000=1280kt 该矿井边界煤柱量为:2732kt (二)矿井设计储量计算 因此,2 号煤层的设计储量为=76899-1452=75447kt 3 号煤层的设计储量为=67805-1280=66525kt 该矿井

33、设计储量为:141972kt 本矿井设计资源储量见下表: 表 2-3-1 井设计资源/储量汇总表 工业储量 kt永久煤柱损失 (kt)设计储量(kt) 2 号 76899145275447 3 号 67805128066525 总计 1447042732141972 第四节 可采储量的计算 根据煤炭工业矿井设计规范中规定:计算设计可采储量时,应从 设计资源/储量中减去工业场地、井筒、井下主要巷道等保护煤柱量;其 煤柱留设要求和计算方法,必须符合现行建筑物、水体、铁路及主要井 巷煤柱留设与压煤开采规程的有关规定。 继续教育学院毕业设计(论文)纸 19 矿井设计可采储量计算公式如下: 矿井设计可采

34、储量(矿井设计储量煤柱损失)采区回采率 其中:煤柱损失包括采空区煤柱、工业场地保护煤柱以及大巷保护煤 柱。 一、矿井工业场地和巷道保护煤柱量的计算 本区地处山岳地带,东临文水平川,总观全井田,区内地形复杂,沟 壑纵横,总体趋势西高东低,北高南低,东南、南向发育 5 条相间的冲沟。 其间山高坡陡,黄土零星披盖于缓坡处;基岩大面积裸露,区内最高点位 于西北山梁处,海拔 1420.0m,最低点位于靛头沟谷,海拔 942.0m,最大 相对高差 478m,属中高山区。经综合考虑,将工业广场布置在井田的西 北部,地表标高为+1100m。工业广场基本为一长 400m,宽 400m 的正方形。 工业广场周围留

35、有 15m 宽的保护带。水平大巷之间留 30m,两侧留 30m 煤 柱,采区边界留 20m,工业场地按二级保护,井筒按一级保护,再根据表 土层和基岩厚度(表土移动角 45,基岩移动角 72)计算保安煤柱。 当矿井报废时,预计护巷煤柱损失可回收 50%左右,采区回采率取 0.80。 2 号煤层工业广场和大巷保护煤柱量煤柱面积煤层平均厚度煤 的平均容重5968.92kt 3 号煤层工业广场和大巷保护煤柱量煤柱面积煤层平均厚度煤 的平均容重5263.05kt 该矿井工业场地和大巷保护煤柱量为:11231.97kt 二、可采储量计算: 2 号煤层可采储量=(75447-5968.92)0.8=5558

36、2.46kt 3 号煤层可采储量=(66525-5263.05)0.8=49009.56kt 继续教育学院毕业设计(论文)纸 20 该矿井可采储量为:104592.02kt 表 2-4-1 煤矿地质储量,设计储量,可采储量一览表 煤层工业储量(kt)设计储量(kt)可采储量(kt) 2 号煤层 768997544755582.46 3 号煤层 678056652549009.56 合计 144704141972104592.02 第三章 矿井工作制度及生产能力 第一节 矿井工作制度 根据煤炭工业煤矿设计规范的有关规定,矿井设计年工作日为 330d,矿井工作制度为“三八”制,每天净提升时间为 1

37、6h。 采煤工作面中的有序循环作业,是指采煤工作面在规定时间内保质、 保量、安全地完成采、装、运、支、处这样一个采煤全过程,对于普采工 作面是以放顶为标志,综采工作面是以移架为标志。循环方式有一日单循 环、多循环两种。 作业形式即一昼夜内工作面中采煤工作与准备工作在时间上的配合 关系。其方式通常有以下四种。 一、两采一准或边采边准 即将一昼夜划为三个班。两采一准,是指两个采煤班一个准备班, 在采煤班内进行“落、装、运、支、移”等工序,准备班进行回柱放顶、 检修设备、推移转载机及伸(缩)运输运输巷胶带输送机等工作,一日完 成一个循环。边采边准,是指三个采煤班,每班设备检修工作约占 2 小时, 采

38、煤、放顶平行作业,一日完成三个循环。 二、 两班半采煤、半班准备 综采生产割煤和移架平行作业,无须单独回柱放顶时间,因此准 继续教育学院毕业设计(论文)纸 21 备班工作量较小,主要是检修设备、更换易损零部件、前移转载机、缩 短输送机胶带、回收运输和回风巷支架、平巷超前支护等工作。在条件 较差的综采面加固煤壁、扶正支架、整理工作面端头等工作也在准备班 进行。但这些工作量可以平行进行。一般用半个班可以完成,另半班可 以进行采煤作业。 三、三班出煤、一班准备 即四六工作制,每班 6 小时工作。 四、四班交叉作业 即每日分为四个班,每班首尾两小时是两班工人共同工作,因此 可以把工作量大的工序集中在人

39、员较多的交叉时间内进行。 该矿井采用“三八”工作制。两采一准,即两个采煤班,一个准 备班。 第二节 矿井生产能力及服务年限 一、矿井生产能力的确定 主要考虑以下几方面因素: 1储量因素:本矿井 2、3 号煤层储量较丰富,其工业储量为 144704kt,设计可采储量为 104592.02kt,但煤层厚度较薄,且赋存较深, 地形地貌较复杂,工业场地的选择和布置较困难。因此,宜选择适宜的井 型。 2开采能力因素:本矿井拟采的两层煤层均为中厚煤层,根据本矿 的生产技术水平和管理水平,工作面拟采用综采工艺。 3生产环节因素:生产环节因素主要指矿井通风,由于矿井南北长 6km 左右,通风路线较长,加之盖山

40、厚度较大,不宜开掘过多井筒。 继续教育学院毕业设计(论文)纸 22 4市场需求因素:本矿井拟开采的煤层,煤质优良,市场需求前景 非常好,因此加大开发力度不仅能产生显著的经济效益,而且能产生较好 的社会效益。 综上所述,矿井设计生产能力确定为 1200kt/a。 二、矿井、水平服务年限 3 . 62 4 . 11200 02.104592 KA Zc T 式中:T矿井设计服务年限,a; Zc矿井设计可采储量,kt; A矿井设计生产能力,kt /a; K储量备用系数,取 1.4。 经计算,矿井服务年限 62.3 年。根据煤炭工业矿井设计规范规 定,设计生产能力为 1200kt/a 的矿井,其设计服

41、务年限不得低于 50a。 所以计算出来的 62.3a 满足要求,确定设计生产能力 A=1200kt/a;设计 服务年限 P=62.3a。我国各类井型的矿井及其服务年限见表 3-2-1 。 表 3-2-1 我国各类井型的矿井及其服务年限 井 型设计生产能力(Mt/a)矿井服务年限 特大3.05.0 60 大1.22.4 50 中0.450.9 40 继续教育学院毕业设计(论文)纸 23 第四章 井田开拓 第一节 井田开拓方式的确定 一、井田开拓方式的确定,应遵循下列原则 .贯彻执行有关煤炭工业的技术政策,为多出煤、早出煤、出好煤、 投资少、成本低、效率高创造重要条件。要使生产系统完善、有效、可靠

42、, 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,为集中生产创 造条件。 3.合理开发国家资源,减少煤炭损失。 4.必须贯彻执行有关煤矿安全生产的有关规定。要建立完善的通风系 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、综合机械化、自动化创造条件。 6.根据用户需要,应照顾到不同煤质、煤种的煤层分别开采,以及其 他有益矿物的综合开采。 二、影响开拓方案选择的因素 井田开拓设计应根

43、据煤层赋存条件、地形、水文地质、冲击层组成和 厚度、井型、设备供应、施工条件等因素,通过技术经济比较并进行全面 分析确定。 (一) 井筒的确定 煤层赋存和地形等具有平硐开拓条件时,应首先考虑采用平硐拓。当 继续教育学院毕业设计(论文)纸 24 平硐以上煤层垂高或斜长过大时,多开地面出口有利时,可采用阶梯平硐 开拓。 对于煤层赋存较浅,表土层不厚,水文地质情况简单的缓倾斜、倾斜 煤层,应尽量采用斜井开拓。斜井角度的大小由斜井内所选择的运输设备 确定。 对于有条件的矿井,在急需煤炭地区,其浅部可先采用片盘斜井开拓, 提前出煤,由小到大,然后集中斜井开拓。片盘斜井可一个片盘生产,一 个片盘准备。 对

44、于煤层赋存较深或冲击层厚时,水文地质复杂,井筒需要特殊施工 时,多水平开拓的急倾斜煤层,其他井筒形式无法开拓时,应采用立井开 拓。 根据井田特点,结合地面布置,采用单一的开拓方式不能满足通风、 安全生产、提升、运输时,或单一开拓不合理时,可采用平硐立井,平 硐斜井,斜井立井等综合开拓方式。 (二) 开采水平和阶段高度的确定 开采水平的确定直接影响矿井的基本建设投资及生产经营费用,是井 田开拓的重要参数,必须多方比较后确定。 开采水平高度根据煤层赋存条件、生产技术水平及水平接替等因素综 合考虑确定。应从以下几方面进行分析研究论证: 、具有合理的阶段斜长,主要考虑煤的运输、辅助运输和行人条件 等。

45、 、具有合理的区段数目。 、要有利于采区的正常接替。 、要保证开采水平有合理的服务年限和足够的储量,服务年限必须 继续教育学院毕业设计(论文)纸 25 符合矿井设计规范的规定。 、要使水平垂高在经济上有利。 为扩大水平的开采范围,对倾角在 16以下的缓倾斜煤层,可以采 用上下山开采。在井田深部受自然条件限制时,且储量不多,深部境界不 一致,设置开采水平有困难或不经济时,可在最终水平以下采用下山开采。 在开采水平以上的上山煤层斜长过大,用一个阶段开采技术上有困难, 安全上又不可靠时,可考虑设置辅助水平。用多水平上、下山开采的矿井, 为了解决下山采区排水、通风和辅助运输等困难,也可以考虑设置辅助水

46、 平。开采近水平煤层分煤层开拓,距开采水平较远的煤层,其储量不大, 设置开采水平不经济时,也可以设置辅助水平。 设置开采水平时,要综合考虑各种因素,择优而定。 (三)井底车场的确定 井底车场的选择应符合下列规定: 1、大巷采用固定式矿车运输时,宜采用环形式车场; 2、当井下煤炭和辅助运输分别采用底卸式及固定式矿车运输时,宜 采用折返与环形相结合形式的车场,并应与采区装车站形式相协调; 3、当大巷采用带式输送机运煤,辅助运输采用无轨系统时,宜采用 折返式或折返与环形相结合形式的车场;若辅助运输采用有轨系统,则宜 采用环形式车场; 4、采用综合开拓方式的新建矿井或改扩建矿井,井下采用多种运输 方式

47、运输时,应结合具体条件,经方案比较后确定; 5、井底车场的位置应选择在稳定坚硬岩层中,并应避开较大断层、 构造应力区、强含水层;不得布置在煤与瓦斯突出危险煤层中和冲击地压 继续教育学院毕业设计(论文)纸 26 煤层中。 (四)大巷布置方式的确定 开拓巷道的布置应符合下列规定: 1、开采近距离多煤层时,宜采用集中或分组运输大巷布置方式;煤 层(组)间距大时,宜采用分层运输大巷的布置方式。 2、开拓巷道不得布置在有煤与瓦斯突出危险煤层中和严重冲击地压 煤层中。 3、当煤层无煤与瓦斯突出危险、无冲击地压,煤层顶底板围岩较稳 定、煤层较坚硬、含水量较小,或自燃发火、高瓦斯煤层采取安全措施在 技术可行、

48、经济合理时,主要运输大巷及总回风巷宜布置在煤层中。 4、近水平多煤层开采,采用分层或分组布置运输大巷时,宜将开采 水平分层(组)运输大巷重迭布置。 5、开拓巷道布置应避开应力集中区和活动断层,且不宜沿断层布置。 (五)开采顺序与采区划分 采区开采顺序必须遵循先近后远,逐步向井田边界扩展的前进式开采。 煤层开采顺序应符合下列规定: 1、近距离多煤层开采顺序,一般应先采上层,后采下层的下行式开 采; 2、开采有煤与瓦斯突出煤层时,经论证需要先开采下部保护层;或 开采煤层间距大,开采下部煤层不影响上部煤层完整性,可采用先采下层, 后采上层的上行式开采; 3、多煤层开采时,应厚、薄煤层合理搭配开采。

49、继续教育学院毕业设计(论文)纸 27 (六)采区划分应符合下列规定 1、当井田内有对采区巷道布置和工作面回采影响较大的断层或褶曲 区造时,应以其断层和褶曲轴部作为采区划分的自然边界; 2、当井田地面有重要建(构)筑物,按其保护等级划分必须留设保 护煤柱时,采区划分应以其保护煤柱为边界; 3、当井田内无影响工作面正常回采的断层或断层构造较少时,应按 开采工艺、通风、运输和巷道维护要求,合理划分采区; 4、开采有煤与瓦斯突出危险和突水威胁的煤层时,应按开采保护层、 抽放瓦斯及单独开采等技术措施要求,合理划采区; 5、井田内小断层较多且对工作面回采有一定影响,当采区划分避不 开时,宜避免工作面回采方向和断层走向呈小角度斜交; 6、开采煤层群时,应按集中和分组布置开采方式的不同,划分集中 煤组采区和分煤组采区; 7

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