安全工程毕业设计（论文）-两度矿120万吨新井设计（含全套CAD图纸）

中 国 矿 业 大 学 本科生毕业设 计 姓 名： 高高鹏飞鹏飞 学 号： ： 21056168 学 院： 应应用技用技术术学院学院 专 业： 安全工程安全工程 设计题目： 两度两度矿矿 120 万吨新井万吨新井设计设计 专 题： 两度两度矿矿防防灭灭火技火技术术研究研究 指导教师： 翟翟 成成 职 称：讲讲 师师 2009 年 6 月 徐州 中国矿业大学毕业设计任务书 学院 应应用技用技术术学院学院 专业年级 安全工程安全工程-05 学生姓名 高高鹏飞鹏飞 任任务务下下达达日日期期：2009 年年 2 月月 10 日日 毕业设计日期：毕业设计日期：2009 年年 3 月月 06 日至日至 2009 年年 6 月月 05 日日 毕业设计题目：两度煤矿毕业设计题目：两度煤矿 120 万吨新井设计万吨新井设计 毕业设计专题题目：两度矿防灭火技术研究毕业设计专题题目：两度矿防灭火技术研究 毕业设计主要内容和要求：毕业设计主要内容和要求： 本毕业设计由一般部分、专题部分、翻译部分三部分组成。 一般部分为两度煤矿 120 万吨通风安全设计。主要内容包括 井田概述及地质特征，井田开拓，采煤方法及采区巷道布置，矿 井通风，矿井安全技术措施。 专题部分为两度矿防灭火技术研究。针对该矿井主采煤层煤 尘有自燃危险性，通过分析预防等措施，提出解决的方案，从而 确保矿井安全高效生产。 翻译部分为降低瓦斯涌出量对后退式高产工作面的限制 毕业设计要符合煤矿安全规程的规定，独立完成，设计 说明书要符合统一格式，做到文字叙述简洁，通顺，端正，层次 分明，计算清楚，准确；插图清晰，明了；绘图符合采矿图纸规 范。 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 中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩 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。 一般部分为两度矿 120 万吨/a 新井通风系统设计。两度矿位于山西省 洪洞县，井田南北长约 7.3km，东西宽约 2 到 4km，井田面积约 34.85km2。 本设计只针对两度的 3#和 4#煤层煤层厚度为 3.0m。煤层工业储量为 16740 万 t，矿井可采储量 12585.78 万 t，矿井服务年限为 74.2a。 矿井总需风量 71.75 m3/s,通风阻力容易时期为 1010.5 Pa，困难时期 为 1394.14Pa。矿井巷道等积孔容易时期为 2.94m2,困难时期为 2.5m2,通风 程度容易。通过计算决定选用 Y2-355M-4 型轴流时通风机，其能满足矿井 对风量的要求，且通风系统简单，合理，稳定，抗灾能力强。 专题题目部分主要介绍两度煤矿防灭火设计。 翻译题目为：Reduces the gas to gush out the quantity to backlash type high production working surface limit. 关键词：通风设计；防灭火设计；综采回采；安全措施 ABSTRACT This paper consists of three parts: general part, dissertation part and translation. The general part focuses on the design of the ventilation and safety in surburb coal field with the area of 1,200,000t/a.The surburb coal field located in Hongdong county, Shanxi province, with the length of 7.3 km between the south and the north, the wide of two to three km between the west and the east, and the exploitation area of 34.85 km2.Its design aims at three and four coalbed, which thickness is 3.0m. The industrial reserve of the coalbed is 16740 Mt, and the exploitable reserve of the coal field is12585.78Mt with the length of service in 74.2a. The total amount of wind required is 71.75 m3/s, and the ventilation resistence 1010.5Pa at easy period while difficult period of 1394.14Pa. The equivalent orifice is 2.94m2 when easily period while difficult period is 2.5 m2. So it chooses the Y2-355M-4with the axial-flow as the main fan which can meet the need of the whole airflow of the requiremet, and the mine ventilation system is simple, reasonable and stable. The title of the dissertation part introduces the fire extinguishing design in Liangdu coal mine. The title of the translation part is Reduces the gas to gush out the quantity to backlash type high production working surface limit. Keywords: ventilation design; Fire extinguishing design; Mechanized mining; safety measures 目目 录录 一一 般般 部部 分分 1 矿区概述及井田地质特征矿区概述及井田地质特征2 1.1 矿区概述2 1.1.1 地形地貌2 1.1.2 气候条件及地震2 1.1.3 矿区经济概况及工业、农业生产情况3 1.1.4 水源、电源条件及煤田开发情况3 1.1.5 综合评价3 1.2 井田地质特征3 1.2.1 地层3 1.3 构造6 1.3.1 褶曲12 1.3.2 断层12 1.3.3 岩浆岩14 1.3.4 矿井水文地质条件14 1.3.5 地温15 1.4 煤层特征15 1.4.1 煤层15 1.4.2 煤层对比17 1.5 煤质17 1.5.1 概述17 1.5.2 煤的物理性质和煤岩特征17 1.5.3 煤的化学特征18 1.5.4 煤的工艺性能22 1.5.5 可选性评价23 1.5.6 煤灰成份23 1.5.7 煤类23 1.5.8 煤层风氧化带23 1.5.9 煤的工业用途23 1.6 煤层顶底板岩石特征23 1.7 瓦斯、煤尘、煤的自燃24 1.7.1 瓦斯含量24 1.7.2 煤尘25 1.7.3 煤的自燃25 2 井田开拓井田开拓26 2.1 井田境界及可采储量26 2.1.1 井田境界26 2.2.2 矿井可采储量：28 2.2.3 矿井服务年限29 2.2.4 矿井工作制度：29 2.2 井田开拓29 2.2.1 井田开拓的基本问题29 2.2.2 矿井基本巷道37 2.2.3 大巷运输设备选择42 2.2.4 矿井提升42 3 采煤方法及采区巷道布置采煤方法及采区巷道布置44 3.1 煤层的地质特征44 3.2 采区巷道布置及生产系统44 3.3 采煤方法45 3.3.1 采煤工艺方式45 3.3.2 采区巷道布置及通风系统生产系统46 3.3.3 采煤工艺方式47 3.3.4 采区巷道布置49 4 矿井通风矿井通风52 4.1 矿井通风系统选择52 4.2 采区通风56 4.2.1 掘进通风58 4.2.2 工作面通风58 4.2.3 采区通风系统评价60 4.3 矿井所需风量60 4.3.1 矿井风量计算原则60 4.3.2 矿井需风量的计算60 4.3.3 矿井风量分配68 4.4 矿井通风阻力70 4.4.1 矿井通风容易、困难时期的确定70 4.4.2 矿井阻力计算及风速效验75 4.5 矿井主要通风机选型78 4.6 电动机的选择85 4.7 矿井反风措施及装置87 4.7.1 矿井反风的目的和意义87 4.7.2 反风方法及反风装置88 4.7.3 区域性反风和局部反风89 4.8 概算矿井通风费用89 4.9 阻止特殊灾害事故的安全措施91 4.9.1 防治瓦斯91 4.9.2 防火92 4.9.3 防水制度92 4.9.4 防尘92 4.9.5 防自燃93 5 矿井安全技术措施矿井安全技术措施94 5.1 矿井安全技术概况94 5.2 矿井火灾94 5.2.1 矿井自然发火概况94 5.2.2 矿井自然发火分析94 5.2.3 防火灌浆系统及参数97 5.2.4 灌浆计算100 5.2.5 灌浆管道系统设计103 5.2.6 泥浆泵选择106 5.2.7 灌浆站主要设施108 5.2.8 灌浆后的排水措施109 5.2.9 事故预防及处理计划的编制109 专专 题题 部部 分分 前言前言114 1、两度煤矿地质概况、两度煤矿地质概况114 2、煤的自燃特性分析、煤的自燃特性分析114 3、矿井的发火情况介绍、矿井的发火情况介绍118 5、治理效果、治理效果123 参考文献参考文献124 翻翻 译译 部部 分分 英文原文英文原文 127 中文译文中文译文 133 致致 谢谢137 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计（论文） 第 1 页 一 般 部 分 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计（论文） 第 2 页 1 矿区概述及井田地质特征 1.1 矿区概述 两度煤矿位于山西省中部，洪洞县北西和汾西南部，隶属于霍州煤电 集团公司，行政区划隶属洪洞县。井田地理位置：北纬 362655-363614 和东经 1112903-1113714。其矿井工业广场位于山西省洪洞县城西北刘 家垣镇回坡底村东 1.0km 处，距洪洞县城 25km ,距赵城发煤站 17km,紧邻赵 （城）克（城）公路，可达南同蒲铁路辛置火车站及赵城火车站，同时 可达大运（大同运城）二级公路和霍侯（霍州侯马）一级公路。南同 蒲铁路自井田以东 1020Km 南北向穿过，公路交通方便。交通位置图见 1-1。 图 1-1 两度矿交通图 1.1.1 地形地貌地形地貌 矿区位于吕梁山南端东麓，沟谷切割形成了以黄土梁、塬、峁为特征 的低山基岩丘陵地貌。主要山梁走向近南北向，沟谷纵横，地形复杂，最 高点位于区西北边界沟北村东北山梁，标高 985.2m,最低点位于区东北边界 沟谷，标高 624.2m，相对高差 361m。属于低山基岩黄土地貌。 1.1.2 气候条件及地震气候条件及地震 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计（论文） 第 3 页 据洪洞县气象站的观察资料，本区年平均气温 15.8，结冰期在 11 月 下旬至次年 3 月上旬，年均冻土深度 530mm，无霜期 180 天左右。年平均 降水量 428mm，冬春少雨雪，雨季主要集中在 7、8、9 三各月，年平均蒸 发量 1587mm。风向以西北风为主，最大风速 18m/s，本区属大陆性气候。 据中国地震动峰值加速度区划图 ，该区地震动峰值加速度为 0.20， 相当于地震烈度 8 度区。 1.1.3 矿区经济概况及工业、农业生产情况矿区经济概况及工业、农业生产情况 本区多为山地，农产品主要有小麦、棉花、玉米、薯类、大豆等。工 业生产以煤炭、电力、建材、化工为主。 1.1.4 水源、电源条件及煤田开发情况水源、电源条件及煤田开发情况 井田内无经济、可靠的地表水可利用。地下奥陶系石灰岩含水层可做 为矿井永久水源之一，但需做进一步的勘探工作。矿井建成后，井下正常 排水量为 500850m3/h,经处理后可作为井下消防洒上及地面生产、防尘洒 水、绿化等用水水源。 矿井采用 35kv 双回路电源，分别引自赵城 110kv 变电站和三交河矿 110kv 变电站 35kv 母线，矿井工业广场地、二号风井场地分别建有 35kv 变 电所。下井电缆分别经主井、二号立井敷设至井下。 井田内小煤窑全部开采 2 号煤层，并且已经全部彻底关闭，根据对小 煤窑开采情况调查，各小煤窑均无越界现象。 1.1.5 综合评价综合评价 矿区内交通方便，运输条件较好，电源充沛，水源可靠，建材基本保 障。并且，两度矿具有丰富的建设、生产、管理经验，本矿井建设的外部 条件十分优越。 1.2 井田地质特征 1.2.1 地层地层 两度煤矿位于临汾煤田闸河向斜的中部，所处大地构造位置为华北板 块东南缘，徐淮坳陷中。区域地层属华北型地层，由老至新为远古界的青 白口系、震旦系，古生界的寒武系、奥陶系、石炭系、二迭系，新生界的 第三系、第四系。 矿井地层：自下而上为奥陶系中统马家沟组灰岩，石炭系中、上统， 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计（论文） 第 4 页 二叠系，第四系。其中缺失奥陶系上统、志留系、泥盆系、石炭系下统、 三叠系等地层。含煤地层为中石炭统本溪组，上石炭统太原组和二叠系下 统山西组、下石盒子组，上统上石盒子组，其中以二叠系下统下石盒子组 为主，山西组次之。自奥陶系剥蚀面向上，矿井内地层总厚度 645 米左右。 含煤地层总厚度 560 米左右。其上部全被第四系冲积层所覆盖。 1、石炭系（C） 中统本溪组（C2b） 假整合于中奥陶系的深灰色、隐晶质石灰岩之上，厚度一般为 22 米左 右，其上部以浅灰-灰白色隐晶质石灰岩为主，夹紫色泥岩，下部为灰白-棕 色、紫色铝质泥岩，底部含铁质结核较多。 上统太原组（C3 t） 整合覆盖在本溪组之上，为薄层细砂岩、粉砂岩、泥岩夹煤层及石灰 岩，有韵律出现。厚度平均为 154.86 米，以石灰岩为主，含灰岩 12 层，从 上至下依次编号为 112 灰。 底部普遍发育一层黑色泥岩（海相泥岩） ，致密，块状，含少量粉砂质 及菱铁质结核，厚度平均为 10.72 米，一般在 425 米间。 石灰岩中以 1 灰、2 灰和 13 灰三层较稳定。1 灰为黄灰色深灰色， 隐晶质。上部含泥质较高，富含蜓和珊瑚等化石。1 灰全区普遍发育，层位 稳定，是重要的标志之一（K1） 。其顶界面作为与山西组分界线。 本组含煤 9 层，厚度为 01.04 米，平均为 0.46 米，偶见可采点。 2、二叠系（P） 下统山西组（P1s） 本组与下伏太原组为连续沉积，呈整合接触。厚度平均为 127.68 米， 一般为 111.48147.80 米，由一套灰深灰色厚层状粉砂细粒砂岩和 灰深灰色的泥岩及薄层煤层组成。共含有 6、7 两个煤组，其中 6 煤为局 部可采煤层。7 煤层为极不稳定的不可采煤层。 7 煤以下至海相泥岩间为深灰灰白色粉砂岩、细砂岩和薄层泥岩互层， 具有明显条带状构造，可见清晰的连续波状层理。 6 煤至 7 煤之间，由灰色深灰色，细砂岩至粉砂岩、薄层泥岩及煤层 组成，呈条带状，具缓波状层理。 从 6 煤到山西组顶界，主要由灰白深灰色中、细粒砂岩和粉砂岩夹 薄层泥岩组成。砂岩多呈不等粒结构， 6 煤层顶底板常见 46 米的深灰色 粉砂岩，是确定 6 煤的良好标志。 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计（论文） 第 5 页 下统下石盒子组（P1x） 本组连续沉积在山西组之上，与其呈整合接触，厚度平均为 190.12 米， 主要有深灰灰色泥岩、灰浅灰色砂岩及煤层组成，为陆相沉积，含煤 69 层煤，其中 3、5 煤为全矿主要可采煤层。底部普遍发育一层浅灰灰 绿色铝质泥岩，厚度一般在 1.5710.77 米，平均为 4.46 米。致密块状，具 有滑腻感，含有紫色斑块和菱铁矿鲕粒。因其层位稳定可靠，是确定下石 盒子组底界和煤层对比的重要标志之一（K2） 。以 2 煤为界分上、下两段： （1）下段 从铝质泥岩（K2）到 2 煤为主要含煤段，厚约为 50 米。含煤 4-7 层， 3、5 煤层位较稳定，为主要可采煤层，4 煤层属不稳定煤层，在矿井南部 局部达到可采，2 煤为极不稳定的不可采煤层。 其岩性为灰深灰色泥岩、铝质泥岩以及浅灰色粉砂、细砂岩，5 煤顶 板常发育一层中细粒砂岩，裂隙发育，厚度由北向南减小。 位于 K2 之上 33 米左右的 3 煤，平均厚度为 1.9 米，一般为 0.383.61 米， 3 煤和 4 煤相互间展现为分叉合并关系，由于岩浆侵入，局部间距增 大。 （2）上段 2 煤以上至上石盒子底界，厚度 151.75129.45 米，平均 140.38 米。 为深灰灰色泥岩、粉砂岩以及灰灰白色，细粗粒砂岩，以中粒砂岩 为主，最厚达 11 米，分选中等，颗粒自上而下变粗。夹有 13 层薄煤层。 上统上石盒子组（P2s） 本组为灰灰白色粉砂中粒砂岩、灰紫色泥岩及薄煤层。本组为 陆相沉积，地层揭露厚度最大为 89.09 米，与下伏地层为连续沉积，和第四 系为不整合接触。 底部为一层厚度 2.7917.6 米，平均为 11.57 米的灰灰白色细中粒 砂岩，成分以石英、长石为主。分选性差，胶结物为泥质、硅质，具微波 状层理，含泥岩包裹体。因其特点突出，即作为二迭系上下统的分界标志 层（K3） 。本组上部偶见有一不稳定的薄煤层沉积。 3、第四系（Q） 厚度为 45.0283.76 米，平均为 61.61 米。主要由土黄、棕红或青黄色 的砂质粘土、粘土质砂、粉砂及砂砾组成。上部以砂质粘土、粘土和粉砂 为主，见有 2-4 层粉砂，厚约 13 米，累计厚度一般为 28 米。最厚达 1021 米，岩性松散，透水性强，全区内较稳定。下部由灰白色、棕色、 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计（论文） 第 6 页 青黄杂色砂质粘土和粘土组成。富含铁锰和钙质结核。分布均匀，在西南 部较厚，东北部较薄。局部夹细粉砂，呈透镜体分布，含水。底部为 0.034.18m 砂砾层，颗粒大小不一，主要分布在矿井西部、北部。其综合 柱状图见图 1-2： 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计（论文） 第 7 页 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计（论文） 第 8 页 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计（论文） 第 9 页 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计（论文） 第 10 页 图 1-2 地质综合柱状图 1.3 构造 临汾煤田位于华北板块东南缘，豫淮坳陷的东部，东以郯庐断裂为界 与杨子板块相接，西以夏邑阜阳断裂为界与河淮沉降带为邻；北以丰 （县）沛（县）断裂为界与丰沛隆起相接，南以太和固镇断裂为界与蚌 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计（论文） 第 11 页 埠隆起相邻。煤田构造的形成、发展与板内构造和板缘构造的演化密切相 关。区内构造受东西向构造、北东向构造、徐宿弧形构造所控制，东西向 和备东向构造为主要格局。主要表现为北北东向构造改造早期的东西向构 造。 由于多期构造运动叠加的结果，区内东西向大断裂和北北东向大断裂 纵横交错，形成了许多近网状的断块构造。区内主要褶曲有宿东向斜、宿 南向斜、童亭背斜、五沟向斜、皇藏峪背斜、闸河复向斜、相山肖县背 斜、肖西向斜等。 主要断裂构造有丰沛断裂、宿北断裂、光武固镇断裂；夏邑固始 断裂、丰涡断裂、大刘家断层，南坪断层、固镇长丰断裂，西寺坡断层 等。本矿井位于闸河复式向斜中段西翼，矿井内次级褶曲较为发育，而断 裂却相对较少。矿井中部的矬楼背斜将整个矿井分成南为黄湾向斜、北为 葛洼向斜两个主要次级构造。轴向 NENW，平面展布呈“S”型。区内地层 倾角平缓，一般均小于 25 度，在矿井南部及东南部断层成组出现，形成构 造局部复杂，并成为与岱河、房庄等矿井的自然边界。矿井北部因岩浆的 侵入，葛洼向斜的煤层遭受破坏，对生产影响较大。如图 1-3。 图 1-3 地质构造图 1.3.1 褶曲褶曲 主要褶曲有黄湾向斜、葛凹向斜等，分述如下： 1、黄湾向斜：位于矿井南盆轴向方向为 30 度，地层倾角东西翼均平 缓，一般为 8-12 度。3 煤层最低标高为-207 米，5 煤层最低标高为-240 米。 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计（论文） 第 12 页 2、葛凹向斜 位于矿井北部（亦称北盆） ，为矿井主要构造之一，规模仅次于黄湾向 斜，长轴方向为南北向，地层倾角一般为 12 度左右，北部较陡，整个向斜 南端较北端宽缓，东西两翼较平缓。向斜大部有岩浆侵入，主采煤层 3 煤 和 5 煤破坏十分严重。轴部煤层最低标高 3 煤为-206 米，5 煤为-241 米。 1.3.2 断层断层 本矿井断裂构造集中在南部柳园背斜南侧及东侧。根据到目前为止的 钻探和巷道揭露资料分析，主要断层有 20 条，其中落差20 米的有 14 条， 10m 而3.3km。主要由 34 线、35 线、37 线、39 线及个别专门构造工程控制。 为基本查明断层。 2、IF10 正断层 位于矿井南部边界附近何凹地堑中段，与 IF6 正断层斜交，并被 IF6 所 截。走向近东西，倾向南，倾角 69，落差 850m（S324 石门实见落差 50m） ，延展长度 375m。向东北方向尖灭于 77-12 至 77-3 孔之间。本断层 由 37 线、79-10 孔及 S322 巷道及 S324 石门控制。为查明断层。 表 1-1 主要断层一览表 断层名称 性质 走向 （） 倾向 倾角 （） 落差 （m） 延展长度 （m） 控制程度 IF6正103南 5082 28603300基本查明 IF10正90南69850375查明 LF2正67南 6071168001000查明 WF1正 7075 南2