开滦崔家煤矿180万吨矿井的初步设计

I 摘要 本设计是根据河北省开滦集团崔家寨矿的实际情况对其 矿井 进行的初步设计。设计的井田面积为 34平方公里，矿井年产 180万吨，井田内煤层赋层较深，倾角不大，平均厚 斯涌出量相对较小，矿井涌水量一般。 设计采用立井开拓方式，采用倾斜长壁采煤方法，综合机械化 一次采全高的回采工艺，用全部跨落法处理采空区，主要对矿井开拓 、采煤方法， 矿井排水，矿井通风以及安全技术措施 进行了初步设计，对矿井运输、通风、排水等生产系统进行了设备选型计算，对矿井各个生产系统的生产过程进行了描述，并对矿井各个生产系统和各生产环节 之间的相互联系和制约关系进行了有关说明。在设计过程中，尽量采用先进的技术和设备，矿井全部实现机械化，采用先进技术和借鉴已实现高产高效现代化矿井的经验，实现一矿一面高产高效矿井从而达到良好的经济效益和社会效益。 关键词： 开拓方式 采煤方法 矿井排水 矿井通风 河南理工大学本科毕业设计（论文） 目录 is to of to of of 4 in 80 of of on a m, to in of of of as of of of n of by of a 南理工大学本科毕业设计（论文） 目录 录 前 言 . 1 1 井 田 概 况 . 2 通位置 . 2 形地貌及水系 . 2 象与地震 . 2 源 . 3 源 . 3 2 地 质 特 征 . 4 层及地质构造 . 4 层 . 4 质构造 . 5 层及煤质 . 5 层 . 5 质 . 6 层顶底板情况 . 6 斯 . 6 尘爆炸性 . 6 的自燃倾向 . 6 温 . 6 文地质条件 . 7 田内主要含水层 . 7 要隔水层 . 7 下水的补给、径流及排泄条件 . 8 田水文地质类型 . 8 井涌水量 . 9 河南理工大学本科毕业设计（论文） 目录 质勘探程度及存在的问题 . 9 3 井区设计概况 . 10 田境 界 . 10 田储量 . 10 井工业储量 . 10 井设计储量 . 11 井工作制度 . 12 井服务年限 . 12 4 井田开拓 . 14 拓方式选择 . 14 硐形式、数目位置及其配置 . 14 硐形式选择 . 14 筒位置的确定 . 14 筒特征 . 15 井 . 15 井 . 16 井 . 16 筒特征编制 . 17 输大巷断面布置 . 18 1 选择巷道断面形状 . 18 定巷道断面尺寸 . 18 置巷道内水沟和管线 . 21 算巷道掘进工作量和材料消耗量 . 21 制图标 . 22 底车场 . 23 计基本参数 . 24 些基本问题的确定 . 24 河南理工大学本科毕业设计（论文） 目录 V 路联接计算 . 25 道线路平面布置 . 25 过能力计算 . 28 定井底车场主要断面 . 31 底车场硐室 . 31 井系统硐室 . 31 4 副井系统硐室 . 32 他硐室 . 34 5 采煤方法 . 35 煤方法的选择 . 35 采工作面有关参数 . 35 区巷道布置及生产系统 . 35 述 . 35 区巷道布置依据及要求 . 36 区走向长度 的确定 . 36 区生产系统 . 36 采工艺 . 37 采工艺的选择 . 37 采工作面支护及顶板管理 . 37 作面的采煤和运煤 . 37 采面情况 . 37 6 矿井运输 . 38 下运输系统和运输方式的确定 . 38 区运输设备的选型 . 38 巷运输设备 . 39 7 矿井排水 . 40 述 . 40 河南理工大学本科毕业设计（论文） 目录 排水设备 选型计算 . 40 泵形式及台数的确定 . 41 8 矿井通风 . 43 井通风系统的选择 . 43 风设计的基本依据 . 43 井通风系统要符合下列要求 . 43 井通风系统的确定 . 44 量计算及分配 . 44 煤工作面的实际需风量 . 44 金工作面需要的风量 . 46 室实际需风量 . 46 井总风量 . 47 矿通风阻力计算 . 47 算原则 . 47 算方法 . 47 算矿井总风阻及等积孔 . 51 风机和电动机确定 . 51 9 安全技术措施 . 52 防瓦斯燃烧爆炸的主要措施 . 52 井下火灾的主要措施 . 53 下水灾的预防措施 . 53 尘措施 . 54 参考文献 . 55 致谢 . 56 河南理工大学本科毕业设计（论文） 前言 1 前 言 本次设计是根据河北省开滦集团蔚州矿业公司的崔家寨矿进行的 毕业实习中所收集的矿井生产图纸和资料，对其 做 的初步设计。 设计能力与服务年限：矿井设计年生产能力 180 万吨，服务年限为 94 年 . 我们矿建专业学的知识面很广，但是不是很精，我之所以选择 矿井初步 设计，是因为 矿井初步设计对我们来说比较难和复杂，这样我就能更多的学到知识，为将来的工作做好 铺垫。 设计是在我们搜 集、整理和运用资料的基础上，通过贯彻执行矿产资源法、煤炭法、煤炭工业技术政策、煤矿安全规程、煤炭工业矿业设计规范，井巷工程等之后，再进行井田开拓、准备方式及采煤方法的选择和矿山运输、提升、排水及通风的设计计算。所有这些都能培养我们分析问题、解决问题的综合能力和撰写技术文件、绘制工程图件的基本技能。 衷心感谢芮老师的指导，在这三个月里，正是他认真、耐心、详细的辅导，才使我能按时、按质的完成毕业设计。 由于我知识水平和知识范围的限制，设计中难免有不当和错误之处，恳请批评指正。 河南 理工大学本科毕业设计（论文） 第一章 井田概论 2 1 井 田 概 况 通位置 崔家寨矿井位于河北省蔚县矿区的北部，行政区划隶属张家口市蔚县白草村乡及涌泉庄乡管辖。地理坐标为：东经 114 24 40 30 36，北纬39 53 34 58 25。该矿井西南距蔚县南留庄镇约 5 公里，东南距蔚县城 11 公里，有公路相通。从南留庄向西可通往山西省广灵县及大同市，由蔚县城向东可通往首都北京，向北通往张家口，宣化，向南通往涞源、保定及石家庄，交通较为便利。 形地貌及水系 崔家寨矿位置为，东界：以 27 26孔与 25 4孔地面中心坐标的连线及延长线与莲花山区为界；南界：以纵 13 勘探线两端的 21 孔及 22孔地面中心线坐标的连线及其延长线与单候及南留庄井田为界；西界：以 层与西细庄井田为界；北界：以纵 7勘探线两端的 7 7孔 457 孔地面中心坐标的连线及其延长线、径线 38540000、矿区北部勘探边界为界。其井田地形为西北高，东南低的山前冲洪积平原，海拔高程介于 +900 +1100西向冲沟发育，最深可达 20余米，平时沟底干涸无水，暴雨后洪水顺冲沟泄于从蔚县矿区南流经的壶流河中。 象与地震 本区属北方干燥型大陆气候，年平均雨量为 大都集中在 7、 8月份。年平均气温为 6，最高月（ 7 月）平均气温为 最低月（ 1 月）平均气温为 冬季长达 5 个月之久，年蒸发量为 1650季多西北风，最大风力达 9 级，且多发生在 3 月份，并有沙尘暴现象，其他时间多季风，风力不强。冻结期自 11 月至次年 3 月，冻土深度为 根据蔚县地震办公室 1991 年 5 月 31 日提供的蔚县矿区地震基本烈度评定报告，蔚县矿区地震基本烈度为六度。 河南 理工大学本科毕业设计（论文） 第一章 井田概论 3 源 经过水资源的勘探，目前已取得了 s 的水资源，其中 B 级 s，C 级 s，可作为矿区用水的水源地。根据水资源法，河北省水利厅、蔚县水利局批文同意矿区取水 1. 1m3/s，作为生产、生活用水。 源 根据蔚县矿区中心工业区规划，矿区 110电站设在单候矿井工业区内，目前矿区 110电站已经建成使用。 河南理工大学本科毕业设计 第二章 地质特征 4 2 地 质 特 征 层及地质构造 层 根据区域地质资料及钻探揭露，本井田地层有：古生界寒武系上统与奥陶系下统；中生界侏罗系下中统下花园组；中统髫髻山组、后城组；新生界第四系下更新统泥河湾组、上更新统马兰组及全新 统现由上而下分述如下： 1、新生界第四系 主要由粘土、亚粘土组成，夹砂及卵砾石层，厚度 32 454m，平均 224m，西北部较薄，东南部较厚。与下伏中生界侏罗系呈不整合接触。 2、中生界侏罗系 中侏罗统后城组（ 全井田均有分布，为一套类磨拉石建造，与下伏煤系呈角度不整合接触关系。厚度 6 384m，平均 189m。具有西南薄东北厚的特点。按岩性可分为上、下两段。 上段：上部为紫红色砂岩、砂砾岩夹凝灰质砂岩、膨土岩，厚度 0 135m。中部为灰白、浅绿灰、淡紫色凝灰岩、含砾凝灰岩、沉凝灰岩，厚度 0 110m，一般 40m 左右。主要分布于 28 线以东地区。下部为紫红、灰绿、黄灰色凝灰质中粒砂岩、砂砾岩、粉砂岩，夹淡紫、浅红色膨土岩。凝灰质含量向上逐渐增多。厚度 0 120m。 下段：为暗紫、紫红色巨厚层状砾岩，砾石成分以安山岩、凝灰岩为主，少量为石灰岩及硅质灰岩。分选极差，砾径 2 100分大于 110为次棱角次园状，泥砂质充填，上部无胶结，松散，下部钙、硅质胶结，致密块状。岩性较均一，局部夹砂岩薄层。厚度 6 175m。 中侏罗统髫髻山组（ 见于井田西南部的冲 6、蔚 176 和蔚 177 三个钻孔中，厚 度 26 46m。岩性为灰、灰褐色安山岩，不整合覆于下花园组之上。 中下侏罗统下花园组（ 本井田含煤地层，厚 3 229m，平均 105m，按岩性、岩相及含煤性可划分为上、下两段，其地层代号分别为 河南理工大学本科毕业设计 第二章 地质特征 5 上段（ 主要岩性为冲洪积相的紫红、灰绿色泥岩，夹灰绿、浅灰色砂岩、砂砾岩及砾岩，局部夹灰色砂岩、砂质泥岩及不稳定薄煤层数层。其中灰色层段产植物化石。本段厚度 0 173m，平均 连续微角度不整合关系覆于下段地层之上。 下段（ 岩性以湖泊 湖泊三角洲相的灰色砂岩、粉砂岩和泥岩为主，夹炭质泥岩等 10 余层煤层，其中 1,5 ,6,7 煤层为主要可采煤层，厚度 3174m，平均 下伏古生界为不整合接触关系。 3、古生界奥陶系下统（ 赋存于井田南部，最大残存厚度 北部缺失。上部岩性为浅灰、浅黄色中厚层状白云质灰岩，下部为褐黄色隐晶质石灰岩、豹皮状灰岩夹绿色薄层泥灰岩。 4、古生界寒武系上统（ 3） 在井田东及东北部为煤系基底。揭露最大厚度 73m。岩性为暗紫色夹灰绿色薄层泥灰岩、竹叶状、砾状灰岩和紫红色粉砂岩薄层。 质构造 崔家寨井田总体体构造形态为一走向近南北或北东倾向东或南东，倾角5 10的单斜构造。在该井区的北面 350m 处的 10 勘探线附近存在一条方向大致与岩层倾向一致为地下水迳流破碎带。在该井区及附近周边范围内的小井开过程中，均没有发现大断层和大褶曲存在，但小断层和岩溶裂隙较发育，所有的出水点均与岩溶裂隙和构造有关，特别是 组方向的岩溶裂隙和构造，局部地段很发育，它们是区域性的构造发育带，也是区内主要的控水构造。所以总体来说本矿地质条件较好。井田范围内无陷落柱存在。 层及煤质 层 井田内含煤地层为侏罗系中 下统下花园组，可采煤层 10 层，由下至上为1， 14， 5， 56， 6 1、 7,7 号煤层，其中 1， 5， 6， 7 号煤层稳定，河南理工大学本科毕业设计 第二章 地质特征 6 为可采煤层。 质 主要可采煤层 1 煤层为低中灰、特低硫低硫、低磷的长焰煤； 5,6,7 煤层为低中灰、低中硫、低磷长焰煤。其他各层为低中灰、低中硫、低磷长焰煤。 层顶底板情况 1 号煤层初期采区顶、底板岩性主要为粉砂质泥岩、粉砂岩，少量为细砂岩，抗压强度 较稳定至不稳定底板。 5 号煤层初 期采区顶、底板岩性主要为粉砂质泥岩、粉砂岩，细砂岩，抗压强度 较稳定至不稳定底板。 6 号煤层顶底板主要为粉砂岩和细砂岩，抗压强度 较稳定至不稳定底板。 7 号煤层顶底板主要为泥岩、粗砂岩、细砂岩，抗压强度 较稳定至不稳定底板。 斯 经勘探各煤层 对的涌出量为 近各矿井亦为低瓦斯矿井，故本矿井属于低瓦斯矿井。 尘爆炸性 井田内各煤层均无 煤尘爆炸危险。 的自燃倾向 井田内各煤 层为三类自燃发火煤层，发火期一般为 6 12 个月。 温 井田内地温梯度均小于 3 /100m，无地温超过 31的高温地区，故本矿井属正常地温，不会出现热害区。 河南理工大学本科毕业设计 第二章 地质特征 7 文地质条件 田内主要含水层 井田内共有 6 个含水层，自下而上为： 1、寒武系灰岩含水层 该含水层分布在井田东北部，单位涌水量 透系数 d，水位标高 水性弱。 2、下花园组下段砂岩裂隙承压含水层 该含水层几乎分布于全井田，厚 位涌水量 透系数 d，水位标高 水性弱。 3、下花园组上段砂岩裂隙承压含水层 该含水层主要分布于井田西北部，根据临近区揭露情况看，该含水层基本无水，富水性弱。 4、后城组砾岩孔隙裂隙承压含水层 分布于全井田，局部单位涌水量 水性中等。大部单位涌水量 水性弱，渗透系数 d，水位标高 5、第四系泥河湾组砂 砾石孔隙承压含水层 该含水层层数为 3 13 层，平均厚度 田西部单位涌水量 透系数 d，水位标高 田中北部富水性弱，南部富水性中等。 6、第四系马兰组砂砾石孔隙承压含水层 分布在 24 3孔至 34 7孔一线以北，含水层层数 2 4层，平均厚度 位涌水量 透系数 d，水位标高 水性弱。 要隔水层 煤层底 板至基底灰岩顶界赋存一层鲕状泥岩、泥岩隔水层，该隔水层分布面积广，其厚度受基底古地形的控制，厚度一般为 2 10m，局部 1m，岩性河南理工大学本科毕业设计 第二章 地质特征 8 致密、细腻、裂隙不发育。天然状态下，一般能起到隔水作用。使基底灰岩与煤系砂岩含水层间水力联系不密切，但由于基底灰岩水，水头压力较高，在开采状态下，易造成底鼓，形成底板突水。 煤系中各主要可采煤层顶板砂岩含水层间均有稳定的泥岩、粉砂岩隔水层存在，隔水性能较好，使煤系砂岩各含水层间水力联系微弱。 后城组砾岩含水底界至是最上可采煤层间有较稳定的泥岩、粉砂岩隔水层