五矿己16-17煤层矿井初步设计 毕业设计.doc

河南理工大学本科采矿毕业论文河南理工大学本科采矿毕业论文 0 摘摘 要要 本设计是以河南省平煤集团五矿己 16-17 煤层所做的矿井初步设计。平煤 五矿自然地质条件中等，己组煤层属厚煤层，矿井瓦斯涌出量不大，矿井用水 量一般。设计采用立井单水平上山式开拓，采区式准备，综合机械化开采。主 要对矿井开拓方式、准备方式和采煤方法进行了初步设计，对矿井运输、提升、 通风等生产系统进行了描述和设备选型计算。设计时根据现有经济技术条件， 尽可能采用先进的开采技术和设备，以科技进步推动矿井的现代化发展。矿区 的环境保护对矿井的发展有着重要的影响，因此本矿结合实际情况采取有效措 施来保护环境。 关键词关键词： 煤矿 矿井初步设计 立井开拓 河南理工大学本科采矿毕业论文河南理工大学本科采矿毕业论文 1 目目 录录 前言前言1 1 1 矿井概况及井田地质特征矿井概况及井田地质特征.2 1.1 矿区概况2 1.2 井田地质特征6 1.3 井田勘探程度.12 2 2 矿井储量、年产量及服务年限矿井储量、年产量及服务年限.13 2.1 井田边界.13 2.2 井田储量.14 2.3 矿井年产量及服务年限.17 3 3 井田开拓井田开拓18 3.1 概述.18 3.2 井田开拓.18 3.3 井筒特征.22 3.4 井底车场.28 3.5 开采顺序及采区采煤工作面的配置.29 3.6 井巷工程和见建井工期.31 4 4 采煤方法采煤方法34 4.1 采煤方法的选择.34 河南理工大学本科采矿毕业论文河南理工大学本科采矿毕业论文 2 4.2 采区巷道布置及生产系统.34 4.3 采煤工艺设计.40 5 5 矿井通风与安全技术措施矿井通风与安全技术措施46 5.1 矿井通风系统的选择46 5.2 风量计算及风量分配.49 5.3 全矿通风阻力计算.53 5.4 风扇风机选型.57 5.5 矿井安全技术.61 6 6 矿山环保矿山环保63 6.1 矿山污染源概述.63 6.2 矿山污染的防治.64 致谢致谢. 67 参考文献参考文献68 河南理工大学本科采矿毕业论文河南理工大学本科采矿毕业论文 0 前 言 煤炭是工业的粮食，我国一次能量消费结构中，煤炭占 75%以上。煤炭工 业发展的快慢，将直接影响到国计民生，煤炭不仅是我国的基本燃料，而且是 重要的工业原料，从煤中可以提取 200 多种产品，这些产品都是我国社会主义 经济建设和人民生活所必须的。因此，为使我国实现工业、农业、国防和科学 技术的现代化，必须加快煤炭工业现代化的步伐。 采矿工程毕业设计是采矿工程专业全部教学进程中的最后一个环节，同时 也是对学生成绩的最终考核，其目的是使学生深入认识矿井各个生产系统和各 个生产环节之间的相互联系和制约关系。培养学生综合运用各门学科的理论知 识，分析和解决采矿工程技术问题的能力；培养和锻炼学生独立地进行学习和 工作的能力；培养学生搜集、整理、运用科技资料和生产技术经验的能力；进 一步训练撰写技术文件和绘制工程图件的基本技能。 矿井设计是一个涉及煤矿开采学、井巷工程、矿山机械、矿井通风与安全、 矿山环保等诸多技术科学的系统工程，虽然本次设计题目中存在一些理想化的 条件。但是通过这次设计，我已经基本掌握了矿井设计的方法和步骤，培养了 搜集、整理、运用科技资料和生产技术经验的能力，提高了撰写技术文件和解 决实际问题的能力。这些能力的培养对以后走上工作岗位做了良好的铺垫。 本次设计的参照矿井是平煤集团五矿，设计之前，我在该矿进行了为期一 周的毕业实习，对矿井的情况有了一个比较全面的认识。本次设计就是在五矿 实际地质条件的基础上，根据收集到的矿井生产图纸和数据，按照指导老师的 要求作了一些改动后，对矿井做的初步设计。其主要内容包括：矿区概况及井 田地质特征、矿井储量、年产量及服务年限、井田开拓、准备方式、矿井通风 与安全技术等几个方面。 本设计以毕业设计论文大纲为依据，按照安全规程的要求，经过 查阅相关资料并在勾攀峰院长的精心指导下而完成,在此我要想勾院长表示深 深的感谢，由于本人知识和设计能力有限，设计中难免有不妥和错误之处，恳 请审阅老师批评指正。 河南理工大学本科采矿毕业论文河南理工大学本科采矿毕业论文 1 1 1 矿区概况及井田地质特征矿区概况及井田地质特征 1 11 1 矿区概况矿区概况： 111 地理位置与交通 平顶山天安煤业股份有限责任公司五矿（简称平煤五矿） ，位于河南省平 顶山矿区的西部，平顶山市西北郊约 8km,为平煤集团总公司的住干井之一。 行政区划分属平顶山市郊区和宝丰县管辖。主井地理坐标 x=3743714.89m,y=38428040.72m,副井地理坐标 x=3743597.35m，y=38427790.00m，风井地理坐标 x=3741330.07m，y=38429053.12m，与一矿、四矿为临，西部与十一矿为临， 北和六矿为临。 井田东部和西部分别有京广、焦枝两大铁路干线穿过；东南距孟（庙）宝 （丰）铁路线上的平顶山火车站 9km,该站向东 70km 与京广孟庙火车站相接； 向西与宝丰火车站约 28km 与焦枝线相接。矿区专用铁路通过五矿口与国铁接 轨。公路四通八达，向北经襄城分别至许昌、禹县、新郑、郑州；相北经郏县 至临汝、洛阳；往西经宝丰至鲁山；相南可通过叶县、舞阳、南阳等地，交通 图 1-1-1 交通位置图 河南理工大学本科采矿毕业论文河南理工大学本科采矿毕业论文 2 极为便利。 （见上图） 。 112 井田地形、地势 平顶山煤田地处汝河以南、沙河以北的低山丘陵地带。北部主要由二迭纪 平顶山砂岩组成的低山，自西向东有红石山、龙山、擂鼓台、落凫山、平顶山、 马棚山等，为地表分水岭，最高点擂鼓台标高+505.60m，龙山+464.27m；南部 主要由震旦纪片岩和片麻岩及寒武纪灰岩组成走向西北的丘陵山地，有蝎子山、 芦山和九里山，海拔+150158m。井田位于低山丘陵的槽形谷地之间，为一北 高南低的倾斜平原。标高+90130m。 113 地表水 沙河位于井田外南部，流向东南，属淮河水系，河床宽阔坡度平缓，最大 流量 3300m3/s；旱季流量为 0.80m3s。西南部的白龟山水库为本区最大的地 表蓄水体，库容量为 3.21 亿 m3；南部湛河呈东西向从井田南部煤层露头带经 过。红旗渠自井营经九矿流入井田，为一农田灌溉水渠。平煤五矿所属井田范 围内无天然河流和水库，区内山间冲沟发育，有季节性溪水注入沙河、汝河， 地表排泄条件良好。 114 气象及地震 本地属大陆性半干旱气候，夏季炎热，冬季寒冷，四季分明，据平顶山气 象站 1934-1994 年资料： 气温：最高 40（1966 年 7 月 19 日） ，最低气温-10(1955 年 1 月 3 日)， 历年平均气温 14.9，冰冻期一般为 11 月到次年 3 月。 降雨量：年最大降雨量 1323.6mm (1964)，年最小降雨量 373.9mm(1966)， 年平均降雨量 742.6mm，月最大降雨量 366mm(1971 年 6 月)，雨季多集中在 七、八、九月份，约占年降雨量的 50。 蒸发量：年最大蒸发量 2823.6mm (1959)，年最小蒸发量 1490.5mm(1964)， 月最大蒸发量 408mm(1959 年 7 月)，月最小蒸发量 40.7mm(1957 年 1 月)。 平均绝对湿度 13.5mm，平均相对湿度 67，最大冻土深度 14cm(1977 年 1 月 30 日)。 冬季多北风和西北风，最大风速 24m/s，平均风速 2.8m/s。 河南理工大学本科采矿毕业论文河南理工大学本科采矿毕业论文 3 表 1-1-1 井田内小煤矿基本情况一览表 井口坐标 序 号 矿井名称隶属关系 投产 日期 位置 xyz 开采 煤层 1香山路矿曹镇乡办矿91.6边庄村北 3742006. 9 38425103 .1 112. 3 丁、 戊 2富民矿胡庄村办矿92.3胡庄村 3740229. 6 38426023 .0 103. 6 丙、 丁 3场坊矿筛庄乡办矿88.8场坊村 3740914. 0 38426023 .0 103. 6 戊 4焦店二矿焦店乡办矿88.5 谢庄村东 南 3739047. 5 38429278 .0 132. 0 丁 5焦店三矿焦店乡办矿91.10 一水平丁 六风井 3740590. 7 38426961 .9 107. 1 丁 6兴华一矿 局劳动服务 公司 85.10 一水平丁 二风井 3739912. 3 38427521 .0 103. 2 丁 7兴华二矿 局劳动服务 公司 86.10五矿口 3739111. 3 38427942 .2 105. 8 戊 8兴华三矿新华区办矿92.12五矿西 3739393. 7 38426764 .2 97.5戊 9 北渡胡庄 矿 北渡乡办矿85.1五矿西 3740780. 5 38426958 .7 103. 5 丙、 丁 10北渡矿北渡乡办矿92.3南果店村 3739189. 2 38422644 .7 102. 1 己 11 五矿青年 矿 个体联办矿96.2五矿口西 3739189. 2 38427617 .2 96.7己 12叶王矿叶王村办矿95.6五矿口南37384245 38427951 .6 己 13新生二矿劳改支队95.6焦店村西 3738104. 1 38428124 .9 己 14新华四矿新华区办矿93.12焦店村北 3738376. 0 38429162 .0 115. 6 戊 15谢庄联矿谢庄村96.3谢庄村南 3739080. 0 38428742 .0 120. 0 丁、 戊 16 天马公司 矿 局自营公司在建 新杨庄村 南 己 本地区地震烈度为 6 度。 115 煤田开发历史 五矿于 1956 年 6 月由原汉口煤矿设计院提交中华人民共和国燃料工业 部平顶山五矿初步设计说明书 ，本设计的依据是：部分地质勘探资料，平顶 山中部煤田总体规划和平顶山五矿计划任务书，该设计于 1956 年 10 月批准通 过，设计的井田范围：北以锅底山断层，西以龙门口平移断层为界，南止各煤 河南理工大学本科采矿毕业论文河南理工大学本科采矿毕业论文 4 层露头，东止刘庄逆断层。走向长约 3.5km，倾斜宽 1.4km，面积 4.9km2。丙、 丁、戊、己、庚煤段可采煤层地质总储量 8984.3 万 t，可采储量 7603.19 万 t，设计年生产能力 120 万 t，服务年限 69a(包括递增递减 5.5a)，分三个水平 开采。矿井的最终设计是平顶山五矿技术设计说明书 ，设计的井田范围与 初步设计相差不大，在初步设计的基础上，仅将各煤层的深部边界作了变更， 丙、丁煤段仍至锅底山断层，戊煤段以-300m 底板等高线为界，已和庚煤段煤 层以-400m 等高线为界，参与设计的地质储量 9037 万 t，其中 a2b 级 5711.3 万 t，c1 级 3325.7 万 t，可采储量 7018.94 万 t，表外储量 936.7 万 t，设计矿 井年产量仍为 120 万 t，分三个水平开采，服务年限 64a (包括递增递减 5.5a)。 矿井于 1956 年 12 月 27 日破土动工，1958 年 12 月 31 日投产出煤，丙 3、丁 6、戊 8、己 15、己 16、己 17、庚 20 为主采煤层，开采方式为竖井多水平， 采煤方法为走向长壁全陷落法，分区通风。1972 年矿井延深扩建，由原矿务 局建井二处和五矿共同承担此工程，1980 年底完工。1980 年和 1991 年曾两次核定矿井生产能力，分别为 120 万 t 和 100 万 t，在矿井生 产过程中，19771979 年和 19841991 年均达到了矿井设计能力其中 1987 年原煤产量达 152.7 万 t。 116 农业情况 自然和生态环境受地形地貌控制。丘陵地区荒坡和植被面积大，耕地面 积小。表土为残坡积物，厚度小，土质差，种植玉米、大豆、红薯等。其次有 栗树、果树等。山涧河谷平原全部为耕地，表土厚、土质好，粮食作物以小麦 为主，其次有玉米、大豆、红薯，经济作物以烟叶为主。 117 水源、电源、劳动力及建筑材料的来源 水源：以本矿矿井排水为供水水源，主要来源与寒武纪、石炭季岩裂隙 岩溶水层取水量 8001500m3/h，日净化水量 1.11.5 万 t/d。目前，供水水 仓容 8500 m3 二期改造后可达 15000m3。 电源：工业广场 6kv 电源引自谢庄降压站，用双回路 2gj-2185m导 线连接，每趟导线长 1.7km。矿井装机容量为 20000kv。 建筑材料：在矿区北部。大面积出露平顶山砂岩。这些岩石均为硅质胶结， 河南理工大学本科采矿毕业论文河南理工大学本科采矿毕业论文 5 致密坚硬，是良好的建筑材料。另外，矿区内的煤矸石堆积成山，既污染了环 境，又浪费了土地资源。随着科学技术的发展，煤矸石已经被综合利用，例如： 对矸石进行加工处理后，可以制成矸石砖、矸石水泥等。矸石内的粘土矿物经 加工处理后，可制成填料和涂料等。 1 12 2 井田地质特征井田地质特征 121 井田内的地层情况 地层从老至新依次为：寒武系固山组、上石炭太原组、二叠系山西组、下 石盒子组、上石盒子组、石千峰组、平顶山砂岩、第四系黄土坡沙砾石。井田 内含煤地层为石炭系太原组、二叠系山西组，下石盒子组和上石盒子组。含煤 地层厚 556-1090m，平均为 796m，含煤 2156 层，其中可采和局部可采八层。 根据岩性分为八个煤段，可采煤层赋存于庚煤段，己煤段，戊煤段，丁煤段和 丙煤段内(见图 3-1)。现将含煤地层自老到新叙述如下： 1、石炭系上统太原组：本组为含煤地层的庚煤段顶界位于黑色海相泥 岩顶面与下伏地层呈平行不整合接触。太原组由生物碎屑灰岩、泥岩、砂质 泥岩、砂岩和煤层组成。含灰岩 79 层，常见 7 层，多数构成煤层的直接顶 板。含煤 79 层，其中庚 21 为偶尔可采煤层，庚 20 为大面积可采煤层。地 层中产有丰富的海相动物化石和陆生植物化石，以浅海及潮坪沉积为主。地层 厚 55-102m，平均 70m。根据岩性特征自下而上可分为四段，即底部铝土泥岩 段，下部灰岩段，中部砂岩段和上部灰岩段 石炭系上统太原组：本组为含煤 地层首段与寒武系白云质灰岩平行不整合接触。其中有标志层的岩段有： 底部铝土泥岩段：厚 212m平均 5m。由浅灰乳白色铝土泥岩组成。 具豆状、鲕状结构，下部夹紫褐色斑块，含有黄铁矿集合体及大量黄铁矿结核。 铝土泥岩的矿物成分主要为高岭石和一水硬铝石。铝品位低，工业利用价值不 大，但层位稳定，是确定寒武系与石炭系界线的良好标志层(k1)。 下部灰岩段：厚 1230m，平均 20m。由 l8l5，四层灰岩及砂质泥岩 和煤层组成。灰岩为浅灰深灰色，含有大量生物碎屑。含煤 45 层，其中 庚 21 为偶尔可采煤层，庚 20 煤层沉积较稳定，为大面积可采煤层。煤层的直 河南理工大学本科采矿毕业论文河南理工大学本科采矿毕业论文 6 接顶板 l5 为灰色含燧石结核灰岩，厚度变化不大，是区内的标志层(k2)。 2、二叠系下统：本组为含煤地层的己煤段，顶界位于砂锅窑砂岩的底界 面，与下伏地层呈整合接触。由灰深灰色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、细粒砂 岩和煤层组成。含煤 45 层，其中己 1617 煤层为全区主要可采煤层，己 14、己 15 煤层为偶尔可采和局部可采煤层。底部砂岩有时相变为砂质泥岩， 可作为辅助标志层(k3)；中下部的大占砂岩为细中粒长石石英砂岩。厚 0.828m，平均厚 8m，层面上富集有大小不等的白云母片，具大型板状交错 层理。其岩性和层位均较稳定，是区域性的良好标志层(k4)。顶部泥岩具鲕状 结构，含有褐紫色斑块，俗称小紫泥岩。本组厚 5398m，平均 75m。 3、下石盒子组：本组包括含煤地层的戊煤段丙煤段，顶界位于田家沟 砂岩的底界面，与下伏地层呈整合接触。由灰灰白色泥岩、砂质泥岩、粉砂 岩、紫红色泥岩、细中粒砂岩及煤层组成。含煤 1221 层，其中主要可采 煤层 4 层，大面积可采煤层 1 层。根据丰富的舌形贝化石，本组为三角洲平原 沉积。地层厚 243475m，平均 339m。根据岩性自下而上分为三段，即戊煤 段、丁煤段和丙煤段。现分述如下： 戊煤段： 厚 121240m，平均 171m。本段由灰色泥岩、砂质泥岩、粉 砂岩、细中粒砂岩和煤层组成。含煤 59 层，其中戊 8、戊 910 为全区 主要可采煤层。戊 9、戊 10 煤层在部分地段有分叉合并现象，其它煤层均为 不可采煤层，常相变为炭质泥岩。底部砂锅窑砂岩(k5)中粗粒岩屑石英砂岩。 常含有泥质包体和泥砾。厚 1.239m，平均 9m。碎屑的分选性和磨圆度中等， 具大型斜层理和平行层理。砂锅窑砂岩厚度大，岩性特征明显，是划分山西组 和下石盒子组的良好区域性标志层。其上的紫斑泥岩(大紫泥岩)由紫红色、暗 紫色泥岩、砂质泥岩和粉砂岩构成，富含菱铁质鲕粒。大紫泥岩(k6)厚度大， 颜色鲜艳，易于识别，是确定本煤段的区域性标志层之一。 丁煤段：厚 55105m，平均 75m。本段由灰色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、 细中粒砂岩和煤层组成。含煤 47 层，其中丁煤层厚度大，层位稳定，是 全区主要可采煤层之一。底部为丁煤段底部砂岩(k7)，为浅灰色中粒岩屑石英 砂岩，钙质胶结，碎屑分选性和磨圆度中等。砂岩厚 0.712m，平均 4m。岩 河南理工大学本科采矿毕业论文河南理工大学本科采矿毕业论文 7 性、层位稳定，是划分戊、丁煤段的标志层。 丙煤段：厚 60130m，平均 93m。本段为深灰色泥岩、砂质泥岩、粉砂 岩、灰色中粒长石石英砂岩及煤层，局部含有紫斑泥岩。含煤 35 层，其中 丙 3 煤层为局部可采煤层。 底部为细粒岩屑石英砂岩至长石石英砂岩，钙质胶结，厚 1.228m，平 均厚 7.6m。碎屑的分选性和磨圆度中等。具有大型斜交层理和平行层理。层 位稳定，是丁、丙煤段的分界砂岩(k8)。 4、二叠系上统上石盒子组：本组包括含煤地层的乙煤段和甲煤段，顶界 位于平顶山砂岩的底界面，与下伏地层呈整合接触。地层由灰色灰白色泥岩、 硅质泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、细中粒砂岩和薄煤层组成。含煤 619 层。 舌形贝、海绵骨针和植物化石丰富，为三角洲平原沉积。地层厚 224400m，平均 312m。根据岩性自下而上可分为乙煤段和甲煤段。 乙煤段：厚 132240m，平均 182m。本段为灰灰绿色泥岩、硅质泥岩、 粉砂岩、砂质泥岩、细中粒砂岩和薄煤层，局部含有紫色斑块。含煤 413 层，均不可采。底部为灰白色灰色中细粒岩屑石英砂岩，具大型板状交错 层理和平行层理，岩屑为泥屑和粉砂岩岩屑，碎屑的分选性和磨圆度较好。砂 岩厚 0.6m，层位稳定，岩性特征明显，是区域性的良好标志层之一(k8)， 甲煤段：厚 92160m，平均 130m。本段由绿黄色、浅灰色泥岩、砂质 泥岩、粉砂岩及细中粒砂岩组成，夹有紫斑泥岩和 26 层不稳定的薄煤层。 底部为灰白色中厚层状中粒岩屑石英砂岩(k11)，厚 0.516m，平均 3.6m。是 划分乙、甲煤段的标志之一。 河南理工大学本科采矿毕业论文河南理工大学本科采矿毕业论文 8 122 井田及其附近的主要地质构造 系统组序号 厚度（米） 岩性特 征 1 1.51 (0.30-1.85) 灰色砂 岩 2 10 （4.68-12.9） 灰白色 砂岩 3 2.5 （2.10-3.05） 细砂岩 4 100 （96.42-108.12） 深灰色 砂岩 5 3.8 （1.982.63） 己 16-17 煤层 二 叠 系 下 统 山 西 组 6 17.8 （25.240.6） 砂质泥 岩 河南理工大学本科采矿毕业论文河南理工大学本科采矿毕业论文 9 图 1-2-1 综合柱状图 井田位于李口向斜的西南翼，总体为一缓倾斜的单斜构造，地层走向 85-125 ，其倾向 0-30，倾角一般 10-15， 。井田内无大的地质构 造，地质条件简单。 123 煤层及顶底板岩性特征： 煤层 名称 顶 板 岩 性底 板 岩 性 丙 3 顶板距丙 2 甚近，为泥岩及炭质泥岩， 厚约 0.52.4m。老顶为砂岩及泥岩，厚约 8m，致密，含水性好。 泥岩及细-中粒砂岩 丁 5-6 时有炭质泥岩伪顶，厚约 0.10.3m。直 接顶为泥岩及铝土质泥岩，含铁锰质球状结 核，厚约 1.62.8m。矿井东翼可见中-细粒 砂岩为直接顶。 时有炭质泥岩伪底， 厚 0.20.5m；直接底为泥 岩，厚 1.53m。 戊 8 时有厚约 0.2m 的炭质泥岩伪顶；直接 顶为泥岩，夹菱铁质结核，厚 2.87m。老 顶为细-中粒砂岩，厚约 24.3m。 泥岩及砂质岩互层， 老底为中粒砂岩。 戊 9- 10 伪顶为泥岩，厚 0.20.5m；直接顶为泥 岩，时有砂岩，厚 24.5m；老顶为中粒长 石砂岩，厚约 68m。 时有炭质泥岩伪底； 直接底为泥岩及砂质泥岩， 厚约 10m。 己 15 时有炭质泥岩伪顶；直接顶为泥岩及砂 质泥岩互层，厚约 510m；老顶为中粗粒 砂岩，厚约 1020m。 伪底炭质泥岩，直接 底即为己 16-17 顶板岩石。 己 16-17 伪顶炭质泥岩、泥岩，厚约 0.20.5m。 直接顶为泥岩夹薄层细砂岩，厚约 410m； 老顶为细-中粒砂岩，厚约 38m。 泥岩及薄层砂岩，厚 约 4.810m。 河南理工大学本科采矿毕业论文河南理工大学本科采矿毕业论文 10 表 1-2-1 可采煤层顶、底板岩性 124 水文地质条件 五矿井田主体为一单斜构造，地层倾向北东，南部边缘地层露头带，上部 为第三纪泥灰岩，各含水层之间均可以经本层灰岩沟通，水力联系密切。主要 充水层寒武纪灰岩在南部零星露头，直接手大气降水和地表水体湛河、红 旗渠的补给，水文地质条件简单。 本井田南部由于埋藏浅或出漏地表，但各灰岩岩溶裂隙不发育，导水性连 通性差，故涌水量不大，基本稳定在 80-120 立方米每小时。充水水源为顶板 砂岩水，也有一定的底版灰岩水参与，由于其量甚微，不予考虑，各灰岩含水 层的联系较差，地表水和大气降水对矿坑充水无明显影响因而水文地质相对比 较简单。 表 1-2-2 水文地质条件明细表 最大涌水 300m /h 3 正常涌水 198 m /h 3 地温正常地压正常 瓦斯 相对涌出量为 8.65 m /t 3 煤尘具有爆炸危险性，爆炸指数 17.58% 影 响 回 采 工 作 地 质 资 料 自燃自燃等级为三级，煤的自燃发火期最短为 72 天 125 瓦斯、煤尘和煤的自燃情况 矿井瓦斯相对涌出量为 8.65 立方米每吨，各可采煤层的煤尘均有爆炸危 险性；煤的自然发火期为 10-12 月。 庚 20、 伪顶炭质泥岩、泥岩，厚约 0.150.3m。老顶为石灰岩，含燧石结核， 厚约 25.7m。 泥岩及砂质泥岩，厚 约 28.6m。 河南理工大学本科采矿毕业论文河南理工大学本科采矿毕业论文 11 126 煤质、煤的牌号与用途 1-2-3 煤的工业分析表 煤 层 名 称 煤牌 号 水分 m(%) 灰分 a（% ） 挥发 分 v（% ） 含磷 p（%） 含硫 s（%） 胶质 厚度 （m） 发热 量 (mg/k g) 碳含 量 （cdaf %） 12345678910 丙 3 气煤 1.1125.4338.30.0042.1416.134.985.34 丁 5- 6 1/3 焦煤 1.430.3934.50.0050.3916.132.885.80 戊 8 同上 1.200.3935.10.0050.3922.734.886.63 戊 9- 10 同上 1.270.4134.10.0120.4122.234.886.61 己 15 同上 0.950.4832.50.0080.4828.134.587.31 己 16 - 17 同上 0.990.4130.450.0010.4126.033.988.00 庚 20 同上 0.7013.4029.40.0034.4511.930.886.53 河南理工大学本科采矿毕业论文河南理工大学本科采矿毕业论文 12 1 13 3 井田勘探程度井田勘探程度 平煤五矿矿井精查补充侦探地质报告是在原有精查地质报告的基础上经补 充勘探后提交的，基本上查明了区内构造形态，各个煤层基本构造赋存和发育 情况，煤质牌号和开采技术条件。煤层对比清楚，边界基本构造控制基本可靠。 可以作为矿井初步设计的基本依据，但仍存在一些问题： (1) 各可采煤层厚度变化虽以原生变化为主，成煤期后构造的影响也是明 显的。尤其是丁 56 煤层，应在今后工作中注意收集其层滑构造的发育规律 及影响范围，从而进一步探讨煤厚变化的规律。 (2) 矿井浅部一水平已结束，二水平及深部采掘中的煤质资料影响因素较 多，利用有困难；而钻孔的煤质资料较零星，主要参考利用了部分六矿的资料。 (3) 煤层中中、小型断层具有一定的方向性和规律性，应注意用这种规律 性 的认识，加强地质预测、预报工作，同时加深对矿井构造发育规律的认识。 (4) 引用资源有效利用系数，定量地分析评价矿井资源利用情况；引用矿 井储量的可靠性系数，评价原探明储量的可靠程度，并借以核实储量计算的准 确程度，是有益的尝试，应注意实践中检验和总结。 2 2 矿井储量、年产量及服务年限矿井储量、年产量及服务年限 2 21 1 井田境界井田境界 211 井田边界和毗邻矿井名称 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。一般以下列情况为界： 以大断层、褶曲和煤层露头，老窑采空区为界； 以山谷、河流、铁路、较大的城镇或建筑物的保护煤柱为界； 以相临矿井井田境界煤柱为界； 人为划分井田时：煤层倾角较小，特别是近水平煤层时，用一垂直面来划 河南理工大学本科采矿毕业论文河南理工大学本科采矿毕业论文 13 分井田境界；在倾斜或急情绪煤层中沿煤层倾斜方向，常以主采煤层底板等高 线为准的水平面划分井田。 本井田北部以六矿为界，南部以-500 底板等高线为界。西部以十一矿为 界，东部以四矿为界。 212 井田范围： 井田走向最长 5249.04m，最短 1784.13 m，平均 3516.59 m；倾斜宽度最 宽 3960.17 m ，最短 1366.75m，平均 2663.46m，面积为 634970m2. 表 2-1-1 井田境界控制点一览表 拐点序号经度坐标（x）纬度坐标（y） a3744791.2738426104.55 b3744323.2738426382.91 c3744864.4638435345.13 d3741336.7438435327.27 e3741008.7838429268.77 f3744265.0938425751.10 2.22.2 井田储量井田储量 221 矿井工业储量 矿井储量可以分为矿井工业储量、矿井设计储量和矿井可采储量。矿井工 业储量是勘探地质报告中提供的“能利用储量”中的 a、b、c 级储量之和， 其中高级储量 a、b 级之和所占比例应符合有关规定。对于大型矿井井田内 河南理工大学本科采矿毕业论文河南理工大学本科采矿毕业论文 14 a+b 级储量占总储量的 35；第一水平内 a+b 级储量占本水平储量的比例为 60；第一水平内 a 级储量占本水平储量的比例为 30。 表 2-2-1 矿井工业储量汇总表 工业储量（万 t） 煤层名称 aba+bca+b+c 己 16-17 煤层 2089.331489.333578.662385.775964.43 222 矿井设计储量 矿井工业储量减去设计计算的断层煤柱、防水煤柱、井田边界煤柱和已有 的地面建筑物、构筑物需要留设的保护煤柱等永久煤柱损失量后的储量；计算 公式如下： 矿井设计储量=工业储量永久煤柱损失 永久煤柱为：井田境界、断层、铁路桥、村庄保护煤柱等； 本井田内无河流及其他断层构筑物，因此只需要计算井田边界保护煤柱。 注：本矿井各类煤柱的结构尺寸留设是参照郑煤矿务局几个生产矿井及在 建矿井取舍的。井田边界煤柱在设计井田一侧可按 2030m 留设；采空区边 界煤柱每侧 10m，主要巷道煤柱每侧 3040m，井筒及风井按保护对象的等 级确定其受保护边界范围的。 井田境界处保护煤柱留设 30m，计算井田边界的保护煤柱损失为：永久 煤柱损失与工业场地、井下主要巷道煤柱损失等可暂按工业储量的 57%计 入。 故矿井设计储量=工业储量-永久煤柱损失（7%） =5964.43-417.51 =5546.92（万 t） 河南理工大学本科采矿毕业论文河南理工大学本科采矿毕业论文 15 223 矿井可采储量 矿井设计储量减去工业场地保护煤柱、井下主要巷道及上、下山保护煤柱 后乘以采区回采率的储量。矿井设计可采储量计算公式如下： 矿井设计可采储量=（矿井设计储量保护煤柱损失）采区回采率 保护煤柱为：工业场地、风井场地、主要巷道及上、下山等保护煤柱。 因工业场地、矿井井下主要巷道等煤柱损失与井田开拓方式、采煤方法有 关，其煤柱损失量待井田开拓、采煤方法确定后才能够确定。为了便于利用矿 井可采储量初步确定矿井井型，上述永久煤柱损失与工业场地、井下主要巷道 煤柱损失等可暂按工业储量的 57%计入。 井田及工业场地保护煤柱的计算如下： 按规范规定，年产 90 万 t/a 的中型矿井，工业场地占地面积指标为 1213 公倾/mt。中小型矿井取大值 13 公倾/mt 可算得工业场地的总占地面积： s=130.9=11.7 公顷=117000 表 2-2-2 矿井工业场地占地面积指标表 井型(mt/a)占地面积指标(公倾/mt) 2.40、3.0078 1.20、1.80910 0.45、0.901213 0.09、0.30 15 2-2-3 矿井可采储量汇总表 矿井设计储量（mt）矿井可采储量 开 采 水 平 煤 层 名 称 工业储 量 （mt） 煤柱损失（mt） 设 计 储 设计煤柱损失 可 采 储 河南理工大学本科采矿毕业论文河南理工大学本科采矿毕业论文 16 断 层 境 界 构 筑 物 其 他 量 工 业 场 地 井 下 巷 道 其 他 量 合 计 二 1 5964.430144.97005546.9205269.57 2 23 3 矿井年产量及服务年限矿井年产量及服务年限 231 矿井工作制度 设计矿井年工作日为 330 天，日工作班数 3 班，每日净提升时间 16 小时。 232 矿井设计生产能力 矿井生产能力主要根据矿井地质条件、煤层赋存情况、开采条件、设备供 应以及国家需煤等因素确定。对于储量丰富、地质构造简单、煤层生产能力大、 开采技术条件好的矿区应建设大型矿井。当煤层赋存深、表土层很厚、井筒需 要特殊施工时，为扩大井田开采范围，减少开凿井筒数目，节约建井工程量和 降低吨煤投资，以建设大型矿井为宜。 依据井田资源条件和对资源的分析，具备中型矿井开发条件，同时结合按 期达产、采掘接替应变能力强，稳产和增产有保障可持续发展的条件创造；综 合评价初期投资少，吨煤投资和万吨掘进率低、经济效益高登技术条件。参考 煤矿设计手册 ，各类井型井田的特征，初步确定矿井设计生产能力为 90 万 t/a。 2.3.3 矿井服务年限 矿井服务年限按下式计算： t z /ka k 式中：t矿井服务年限，a z 矿井可采储量，mt k a矿井生产能力，mta 河南理工大学本科采矿毕业论文河南理工大学本科采矿毕业论文 17 k储量备用系数，k=1.31.5，取 1.4； t= z /ka=/90 1.3 k 45a 按设计规范规定，井型为 4590 万 t/a 的矿井的服务年限不得小于 40 年， 经计算后的矿井服务年限为 45 年。满足设计规范规定的服务年限，初步故确 定矿井生产能力为 90 万 t/a。 3 3 井田开拓井田开拓 3 31 1 概述概述 平煤五矿位于河南省平顶山境内，该矿井田地质构造简单，水文地质条件 简单，倾角 12 度，矿井可采煤层为己 16-17，f=1-2,，厚度变化不大，平均 3.8m。容重为 1.4t/m3,顶板为砂质泥岩和细砂岩组成，顶板为细砂岩。 综上述地形、地貌、构造特征给矿井的开拓布置、巷道断面的选择、主要 巷道的支护和维修、通风和排水系统的安全运行以及后期建设顺利开采都造成 了不同程度的影响，通过具体情况具体分析，本设计在开拓部署上、巷道布置 及采煤方法上采取了相应的措施，以保护安全有效地完成矿井的回采工作。 由于在井田边界存在多个废弃的小煤窑，在采掘工作进行的同时，要密切 注意老空区积水，特别强调超前探放水工作，把隐患消灭于未然 3.1.1 井田的划分 井田内划分为阶段和水平。在井田范围内，沿着煤层的倾向，按一定的标 高把煤层划分为若干个平行于走向的长条部分，每个长条部分成为一个阶段； 通常将设有井底车场、阶段运输大巷并且担负全阶段运输任务的水平，成称为 “开采水平” ，简称水平。 312 井筒的选择 1、井筒位置选择在井田中央或最小货载装运点； 2、井筒和井底车场运输平巷尽量不穿过断层破碎带和少穿过松散层。 3 32 2 井田开拓井田开拓 河南理工大学本科采矿毕业论文河南理工大学本科采矿毕业论文 18 井田开拓方式是矿井设计的核心，内容涉及面广，可变因素多，由于本设 计为原由井田的一部分，其境界及局部条件由知道老师根据教学研究的需要做 了适当调整，故本矿井的初步设计与原来的设计在一定程度上不相同。 321 地质条件 由地质部门提供的资料可知：该井田表土厚 100m，煤层倾角平均 12 度。 煤厚 3.8m 且分布均匀。该设计矿井可采煤层为己 16-17，矿井涌水量不大， 瓦斯相对涌出量 8.65 立方米每吨。属于低瓦斯矿井。 322 方案的提出与比较 1、方案的提出 据地质资料以及现有的生产开采条件，经过分析提出以下两种方案： 立井单水平上、下山开采 斜井单水平上下山开拓 主井 副井 风井 图 3-2-1 立井单水平上下山开拓 河南理工大学本科采矿毕业论文河南理工大学本科采矿毕业论文 19 风井 副井 主井 图 3-2-2 斜井单水平上下山开拓 对于方案一：采用立井的方法，其优缺点为：这种开拓方式的生产系统比 较简单，运输环节少，建井速度快，投产早。缺点是上山阶段的分带风巷是下 行风，应采取措施，防止分带回风巷中的瓦斯积聚，保证安全生产。 对于方案二：采用斜井开拓的方法，其优缺点为：具有施工较容易，初期 投资较省、掘进出煤可满足建井期间用煤的需要、且可获得补充地质资料等优 点，但井筒维护比较困难，保护井筒的煤柱损失较大，当煤层有自然发火倾向 时，对防火和处理井下火灾不利，如煤层沿倾向有波状起伏或断层切割，将造 成井筒倾角急剧变化，不利于矿井提升。因此，一般只在开采煤层不厚、地质 构造简单、围岩稳固，服务年限不长的小型矿井时，才采用沿煤层斜井。 河南理工大学本科采矿毕业论文河南理工大学本科采矿毕业论文 20 3-2-1 各方案工程量计算表 方案 1方案 2 方案 项目 工程量 /m工程量 /m 主井井筒 420.42 1721（斜井） 副井井筒 430.02 1730（斜井） 井底车场 198198 运输大巷 175175 运输石门 8484 其他石门 160160 风井井筒 160160 轨道上山 10201020 皮带上山 10201020 合计3667.446268 表 3-2-2 基建费用表 方案 1方案 2方 案 项目 工程量 /m 单价/元 每米 费用/ 万元 工程量/m 单价/元 /米 费用/万 元 主井井筒 420.428294348.70 1721（斜井） 4351.76748.94 副井井筒 430.028294356.66 1730（斜井） 3621.03626.44 井底车场 198239947.51982399235.10 运输大巷 175224939.35175224939.35 运输石门 84224918.8984224918.89 其他石门 160200032.00160200032.00 合计 843.101613.12 河南理工大学本科采矿毕业论文河南理工大学本科采矿毕业论文 21 表 3-2-3 生产经营费用表 表 3-2-4 费用汇总表 方案 1方案 2 方案 项目 费用/万元百分率/%费用/万元百分率/% 基建工程 费 843.10100%1613.12108.3% 生产经营 费 2753.10100%2867.30104.7% 总费用 3596.2100% 4480.42 106.3% 3.2.3 确定方案 经过计算，从表中可知：方案 2 费用与方案 1 费用多用了 784.22 万元， 又考虑到，立井具有灵活的特点，借鉴矿上的实际经验采用立井开拓方式。 3.33.3 井筒特征井筒特征 3.3.1 井筒特征的确定 （1）立井罐道井井筒断面的确定 罐道梁中心线的间距由下式求得（初步选用 1t 矿车双层单车普通罐笼）： l=a+2（h-）+ b /2+b /2 12 方案 1方案 2方 案 项目 工程量 /万 tkm 单价 /元 /（tkm） 费用 /万元 工程量 /万 tkm 单价 /元 /（tkm） 费用 /万元 立井 提升 9001.7791601.1 斜井 提升 1900.80.5461037.4 排水 费 503.72.2871152.01383.141.3231829.9 总计 2753.12867.3 河南理工大学本科采矿毕业论文河南理工大学本科采矿毕业论文 22 l1=a+2（h-）+ b /2+b /2 12 式中：l1，2 号罐道梁中心间距，mm； l11，3 号罐道梁中心间距，mm； a两测罐道中间距离，mm；查表可取 1150mm； h木罐道厚度，mm；为 160mm； 钢罐道梁卡入木罐道的深度，mm；为 4.5mm； b1，b2，b3 为 1，2，3 号罐道梁的宽度，取 180mm； 故：l=l1= a+2（h-）+b /2+b /2 12 =1100+2 （160-4.5）+180/2+180/2 =1591mm 梯子间尺寸的确定： m=600+600+m+b /2 2 式中：m梯子间最长边和 2 号梁中心线的距离，mm； 600两梯子的中心距，mm； 600梯子中心到壁板距离加另一梯子中心到井壁的距离； m梯子间壁板总厚，木梯子间 m=50mm，金属梯子间 m=77mm，玻璃钢梯子间 m=30mm。 m=600+600+m+b2/2=1340mm 梯子孔前后一般不小于 700mm，加上梯子梁的宽度 100m， 则有 s+t=2（700+100）=1600mm，一般取 t=300400mm，则有 s=13001200mm。 计算副井井筒半径为： r2=（l-k*+m）2+t2 式中：k1 号罐道中心与井筒中心线的距离，k*为 k 的近似值， k*=l/3=1591/3=530.3 mm 代入数据得：r=2730.52mm 副井直径不妨取 5.5m，下面进行风速验算： v=q/msvmax 河南理工大学本科采矿毕业论文河南理工大学本科采矿毕业论文 23 式中： v通过井筒的风速，m/s； q通过井筒的风量，m/s，为 98m/s； s井筒的断面积，m ； 2 m井筒有效断面系数，圆形为 0.8； vmax安全规程规定的最大风速，为 8m/s； v=q/ms=98（0.8 23.76）=5.2m/svmax 经风速验算，满足通风要求。 （2）立井井筒断面确定 罐道梁中心线间距由下式可得： l1=a+2h+s0 式中： l11，3 号罐道梁中心线间距，mm； a两测罐道中间的距离，为 1780mm； h钢轨罐道的高度，为 160mm； s0罐道和罐道梁连接垫板凹槽处的宽度，一般取 112mm； l1=a+2h+s0=1780+2160+112=2212mm 罐道中心线与 2 号罐道梁中心线之距： l=b+f2+ b /2 2 式中： b罐道中心线到箕斗一侧之距，为 1350mm； f2箕斗与 2 号罐道梁之间的间隙，一般采用 f2=200mm； l= b+f2+ b /2 2 =1350+200+180/2=1640mm 计算井筒半径如下： r0=m+ f2+b-k0=11363+200+1350-16403=2366mm 式中： m梯子间最长边梁和 2 号梁中心线的距离，为 m=600+600+77+180=1363mm。 经计算可得，主井直径为 4.8m。 本矿井选用两套提升设备如下： 河南理工大学本科采矿毕业论文河南理工大学本科采矿毕业论文 24 表 3-3-1 立井单绳罐笼主要技术特征表 表 3-3-2 刚性罐道立井多绳箕斗表 主要尺寸（mm） 刚性罐 道 断面宽 度 （mm） 型号 名义 载重 （t ） 有效 容积 （m3 ） 最大 提升 高度 （m ） 箕斗 自重 （t ） abcd b1b2 jdg- 9/1104y 910130011.6 230 0 130 0 160 0 83 0 18 0 18 0 注：j 代表提煤箕斗；d 代表立井多绳；g 代表适应刚性罐道；9 代表名义载重为 9t；110 代表每根钢丝绳悬挂装置的破坏荷载为 110t；4 代表提升钢丝绳为 4 根；y 代表 异侧装卸式。 （3）风井井筒断面的确定 s0=q/s，又 s0=s-a 式中：s井筒净断面积，m2； a梯子间面积，一般为 a=2.02.5m2； q井筒所需风量，为 98m/s； v允许最大风速，为 8m/s； 罐道 主要尺寸 （mm） 型号名称 进出 车方 式 装载矿 车数 （辆） 布置 方式 规格 （mm） ab 罐笼自 重 （t） 承载人 数（个） gm1-2 1t 矿 车双层 单车普 通罐笼 双侧 2 双侧 木罐 道 180160255010103.645 两层 24 河南理工大学本科采矿毕业论文河南理工大学本科采矿毕业论文 25 化简可知井筒净直径为：d=4.26m 经计算可得，风井直径取 5m。 表 3-3-3 井筒断面面积计算公式表 3.3.2 井壁的支护材料及井壁厚度 （1） 、主井 主要用于提升煤炭，井筒直径 4.8m，采用 9t 多绳摩擦提升箕斗，型号初 步确定为 jdg-9/1104y，井筒采用混凝土砌碹壁，井筒砌碹壁厚度为 350mm，井筒装备钢