采矿工程毕业设计（论文）-神南公司张家峁一号井开采设计.doc

全套图纸加扣 3012250582 1 设计题目：神南公司张家峁一号井开采设计设计题目：神南公司张家峁一号井开采设计 专 业：采矿工程 摘摘 要要 本设计以张家峁煤矿 5 号煤层为开采煤层。5#煤层地质条件较为简单，煤层倾角 1- 2 度，平均煤厚 5.66m，矿井设计可采储量 542.66Mt，设计生产能力 6.0Mt/a，服务年 限 71.57a。 本矿井采用平硐开拓，设置主主平垌，副平硐，回风斜井。盘区划分，条带式开采， 采用走向长壁综采一次采全高煤法。本设计是以张家峁煤矿的地质资料为基础，在范公 勤老师的精心指导下，严格按煤矿安全规程 、 煤矿设计规范要求设计。本设计以 理论联系实际，重点针对该矿井的概述及矿井地质、井田境界及储量、井型服务年限、 井田开拓、采煤方法、井下运输、提升方式、通风与安全、排水等方面展开的，对同类 矿山开采具有一定指导意义。 关键词：关键词：采煤方法、斜井开拓、综采大采高、运输、通风、建井工期 全套图纸加扣 3012250582 2 SubjectSubject ： TheThe miningmining designdesign ofof ZhangZhang JiamaoJiamao oneone coalcoal groupgroup inin ZhangZhang JiamaoJiamao coalcoal minemine SPECIALTY : MINING ENGINEER NAME : JIA SHIZHAO （SIGNATURE）_ INSTRUCTOR ：FAN GONGQIN （SIGNATURE）_ AbstractAbstract The design of the Zhang Jia Mao mine No. 5 coal seam of coal mining. 5# coal geology condition is relatively simple, dip angle of coal seam 1-2 degrees, the average thickness of coal mine design capacity of 232.99Mt 5.66m, resources, recoverable reserves of 542.66Mt design, design production capacity of 6.0Mt/a, the service life of 71.57a. The mine shaft used to develop, set the main slope, side slope, the return air shaft. Disc area division, strip mining, adopt longwall mining once mining overall height of coal. The design is based on the geological data of Zhang Jia Mao coal based, in the careful guidance of Lu, in strict accordance with the coal mine safety regulations, coal mine design specification requirements of the design. This design is based on the combination of theory and practice, focusing on the mine of mine geology, Ida realm and reserves, well service life, Ida forge, coal mining method, underground transport, lifting, safety and ventilation, drainage and other aspects, for similar mining has certain guiding significance. KeyKey words:words: vertical shaft development、full-mechanized caving mining、layer mining、transportation、ventilation、environmental protection 全套图纸加扣 3012250582 3 前前 言言 本矿井设计是以张家峁煤矿的地质资料为基础，通过总结为期一个月的井下实习经 历并查阅了煤矿开采学 、 矿山压力与岩层控制 、 通风安全学 、 开采损害学等 教材的相关内容，严格按照煤矿安全规程和设计规范的要求进行编写的。设计 中的一些重要地质数据和图表都是以张家峁煤矿的地质资料、地形地质图、地板等高线 图为依据，按照采矿工程专业毕业设计教学大纲的要求进行修改的。 设计分为矿井地质概况，井田开拓，大巷运输及设备，盘区布置及装备，通风与安 全，矿井提升、运输、排水、压缩空气和设备选型，以及自选内容建井工期等七大章节。 较为全面的介绍了张家峁煤矿 5#煤层的相关设计开拓内容。 设计在内容上遵循少而精、理论联系实际的原则，力求在阐明基础原理的基础上， 密切结合矿井的实际情况，采用先进的开采方法进行开采，从而尽可能的达到经济效益 最大化，安全最优化的目的。 由于本人学识水平有限，因此，本设计中缺点和错误在所难免，在此恳请各位老师 提出宝贵意见，进行批评指正，以便今后能够多加改正。 最后，对为本次设计提出宝贵意见和帮助的老师报以万分感谢。 设计人： 全套图纸加扣 3012250582 4 第一章 矿井概况及地质特征.6 1.1 矿井概况.6 1.1.1 位置及交通.6 1.1.2 地形地貌.9 1.1.3 气象及水文情况.9 1.1.4 矿区概况.11 1.2 矿（井）田地质特征.14 1.2.1 地层.14 1.2.2 地质构造.18 1.3 矿体赋存特征及开采技术条件.21 1.3.1 煤层及煤质.21 1.3.2 水文地质.26 1.3.3 瓦斯赋存状况、煤尘爆炸危险性、煤的自然性和地温情况.30 1.4 矿井勘探类型及勘探程度评价.32 第二章 井田开拓.34 2.1 矿井境界及储量.34 2.1.1 井田境界.34 2.1.2 资源/储量.35 2.2 矿井设计生产能力及服务年限.37 2.2.1 矿井工作制度.37 2.2.2 矿井设计生产能力.38 2.2.3 矿井服务年限.38 2.3 井田开拓.39 2.3.1 工业场地及井口位置的选择.39 2.3.2 井筒形式的确定.39 2.3.3 井筒数目的确定.39 2.3.4 井田划分及开采顺序.40 2.3.5 阶段运输大巷和回风大巷的布置.40 2.4 开拓方案比较.41 第三章 大巷运输及设备.43 3.1 大巷运输方式选择.43 3.1.1 大巷煤炭运输方式选择.43 3.1.2 大巷辅助运输方式选择.43 3.2 运输设备选型.43 3.2.1 带式输送机选型.43 3.2.2 辅助运输设备选型.44 第四章 盘区布置及装备.46 4.1 盘区布置.46 4.1.1 移交生产和达到设计能力时的盘区数目及位置.46 4.1.2 盘区巷道布置.47 4.2 采煤方法.47 4.2.1 采煤方法选择.47 全套图纸加扣 3012250582 5 4.2.2 采煤工艺.48 4.2.3 工作面设备确定.48 4.2.4 采煤工作面劳动组织.53 4.3 巷道掘进.55 4.3.1 巷道断面及支护形式.55 4.3.2 巷道掘进进度指标.57 4.3.3 掘进工作面个数及设备.57 4.4 技术经济指标分析.58 第五章 矿井通风与安全.59 5.1 拟定矿井通风系统.59 5.1.1 通风方式和通风系统.59 5.1.2 风井数目、位置、服务范围及服务时间.60 5.2 矿井通风容易与困难时期的通风阻力计算.60 5.3 计算矿井总风量.65 5.4 矿井通风设备的选型.66 5.5 计算矿井通风等积孔.68 5.6 附属设施.68 5.7 预防瓦斯、火、矿尘、水和顶板事故的安全技术措施.69 5.7.1 预防瓦斯.69 5.7.2 防火.70 5.7.3 防尘.75 5.8 矿井下安全避险“六大系统”.76 5.8.1 监测监控系统.76 5.8.2 井下人员定位系统.77 5.8.3 紧急避险系统.77 5.8.4 压风自救系统.78 5.8.5 供水施救.78 5.8.6 通信联络.78 第六章 矿井提升、运输、排水、压缩空气设备选型.79 6.1 矿井运输设备选型.79 6.2 矿井排水设备选型.83 6.3 压缩空气设备选型.85 第七章 建井工期.88 7.1 移交标准.88 7.2 井巷工程量.89 7.3 建井工期.90 致 谢.91 参考文献.91 全套图纸加扣 3012250582 6 第一章第一章 矿井概况及地质特征矿井概况及地质特征 1.1 矿井概况矿井概况 1.1.11.1.1 位置及交通位置及交通 张家峁井田位于陕西省榆林市神木县北部，井田距神木县约 36km。行政区划隶属 神木县麻家塔乡及店塔乡管辖。井田地理坐标位于东经 1101621110 2332，北纬 385738390137之间。井田东西长约 10.0km，南北宽约 5.7km，面积 52.1532 km2。 井田所在的榆林地区交通便利，先后建成了包(头)神(木)、神(木)朔(山西朔州)、 西(安)包(头)铁路神(木)延(安)段等三条铁路。 神朔铁路是为开发神府、东胜煤田而修建的运煤专线铁路，主要承担神木、东胜矿区煤 炭外运任务。1999 年进行了电气改造，运输能力为 30Mt/a。新规划的神府矿区南区四 井田铁路运煤专线已开始修建，预计各矿井建设完工时即可投入运营。其中红柠铁路 2006 年开工建设，预计 2009 年 9 月投入使用，运输能力为 44Mt/a。 陕西省已形成“两纵两横”的高等级公路骨架，公路总里程 19821km。其中，等级公路 5580km。航空基础设施发展迅速，榆林机场有支线飞机可飞往西安、太原等地。 西安东胜段高速公路已建成通车，是陕西 “米”字型公路网络一部分。府谷县、神 木县至东胜的公路干线（府新公路）经井田北部而过，并在东胜和 210 国道高速路相连； 井田南经榆林、延安可达西安，北可达东胜、包头；东经府谷县可达山西诸县，公路交 通状况良好，煤炭外运有充分保障。 张家峁井田至周边各主要城市及铁路站点距离如下： 张家峁神木县城：36km 张家峁神木北站（店塔）：15km 张家峁府谷：93km 张家峁榆林市：164km 全套图纸加扣 3012250582 7 矿井交通位置见图 1.1-1。 全套图纸加扣 3012250582 8 1.1.21.1.2 地形地貌地形地貌 井田位于陕北黄土高原与毛乌素沙漠的接壤地带。井田地形总的趋势为西南、西北 高，中东部低，海拔高程最高 1319.70m（单家阿包三角点） ，最低海拔高程 1088.00m（常家沟河谷处） 。一般在 11501260m。 井田地貌类型可分为风沙滩地区和黄土丘陵沟壑区。井田西南角为风沙滩地区，地 表被松散沙层覆盖，地势相对比较平坦，矮丘状固定沙丘和垄崗状半固定沙丘呈波状起 伏。近年来植被恢复速度较快，主要有人工种植草地、荒草地、少量沙棘、沙柳等。 除上述风沙滩地地貌外，区内其余地区属黄土丘陵沟壑区，地形支离破碎，沟壑纵横， 坎陡沟深，梁峁相间，沟谷陡峻狭窄，地表侵蚀强烈。第四系中更新统黄土广布，一般 厚度 50100m。现代地貌形态主要以地表迳流侵蚀为主，返耕还林政策实施以后，植 被恢复很快，水土流失得到初步控制。基岩裸露于沟谷两侧，沟坡和山顶固定、半固定 沙丘、沙坡、平沙地屡见不鲜。 1.1.31.1.3 气象及水文情况气象及水文情况 1气象 本区地处我国西部内陆，为典型的中温带半干旱大陆性气候。气候特点为：冬季寒 冷，春季多风，夏季炎热，秋季凉爽，四季冷热多变，昼夜温差悬殊，干旱少雨，蒸发 量大，降雨多集中在七、八、九月份。全年霜冻期较长，初霜冻期为九月中下旬，十月 初冻结，次年四月解冻。 据榆林市神木县气象站多年累积气象资料分析，主要气象参数如下： 极端最高气温 38.9 极端最低气温 -29.7 近年平均气温 8.8 多年平均降雨量 436.6mm 近年最大降雨量 553.1mm 日最大降雨 135.2mm(1977 年 8 月 1 日) 全套图纸加扣 3012250582 9 枯水年降雨量 108.6mm(1965) 多年平均蒸发量 1774.1mm 多年平均绝对湿度 7.6mbar 平均风速 2.2m/s 极端最大风速 25m/s(1970.7.18) 最大冻土深度 146cm(1968) 2矿区水系 窟野河为矿区最大河流，发源于内蒙古自治区伊金霍洛旗，上游为乌兰木伦河，从 井田东部自北向南流过，最后注入黄河。据神木县水文观测站资料：该河流域面积 7298km2，多年平均流量 17.40m3/s，最小流量 0.02m3/s，最大流量 13800m3/s(1976 年 8 月 2 日)。 3井田内水系 （1）考考乌素沟（河流） 发源于神木县中鸡乡一带，位于井田北部，自西流向东南，汇于窟野河，河宽 1020m，为一条较大的常年性流水河。河谷呈“U”字型，属侵蚀型谷地。河床宽缓， 河漫滩及一级阶地发育。一级阶地最宽大于 100m。河谷两旁支沟发育，井田内属于考 考乌素沟水系南部的支沟自西向东有：四门沟、李家梁沟、雷家沟、院家梁沟、张家峁 东沟、贺地山沟、赵苍峁沟；北部的支沟自西向东有：张家沟、前喇嘛寺沟、捣不赖沟、 缸房沟等。 据 194 队 1988 年 10 月至 1989 年 9 月张家沟沟口站观测资料，该沟流量 224.901403.80L/s，一般 801.70L/s。 （2）常家沟(河流) 常家沟河由乌兰不拉沟泉和老来沟溪汇合而成，源于井田南部区内，延伸达 7km， 自西向东流入窟野河。河谷呈“V”字型，属侵蚀型谷地。河床宽 210m，河漫滩及一 级阶地均不发育，一级阶地最宽约 100m。河谷两旁冲沟发育，属于该河流域的大支沟 自西向东依次为：乌兰不拉沟、郭家也沟、乔家圪劳沟、水塔沟、大进沟。 据 131 队 1989 年 4 月1990 年 3 月陈家塔村站观测资料，该沟流量 3.25635L/s，一 般 60120L/s。流量因季节而异，变化幅度较大，夏季流量较小且多洪峰，冬季流量比 全套图纸加扣 3012250582 10 较稳定，一般每年三月底至四月初因冰雪融化而流量稍有增加，七、八月因降雨集中， 往往出现山洪，致使农田被淹，交通受阻。 4水库 常家沟水库位于井田内东南部，建于乌兰不拉河与老来河的交汇处，是神木县目前 最大的蓄水水库。汇水面积 44km2，水库最大容量 1200 万 m3，供下游三万亩农田灌溉 和人畜饮用，同时该水库亦承担华能公司自备电厂供水任务。水坝为土质结构，坝高 46.7m，长 250m，坝面宽 10m，坝底及周围岩石为延安组第三段极弱含水层段。库底被 泥沙淤积，库底标高 1111.74m。洪峰期最高水位 1127.74m，枯水期水位标高 1121.74m，蓄水量 154299 万 m3，一般 225 万 m3。 1.1.41.1.4 矿区概况矿区概况 1 矿区开发情况 陕北侏罗纪煤田神木北部详查勘探区位于陕北侏罗纪煤田之北部，位于陕西省榆林 市神木县北部，属大柳塔、孙家岔、中鸡、麻家塔乡辖区，地理坐标，东经 110 0511026北纬 38523927之间。东以悖牛川、窟野河为界，北达陕蒙边界，西以 60、32、54 号孔连线为界，南以麻家塔沟与 60 号孔连线为界。详查勘探区南北长 64km，东西宽 8.525km，面积 1267km2。神府矿区南区属陕北侏罗纪煤田神木北部详 查区的一部分，位于神木北部详查区之南部，行政区划隶属神木县孙家岔、店塔、麻家 塔管辖。矿区范围：北至朱盖塔井田，南以神木北详查区南界为界，东至窟野河及其上 游乌兰木伦河，西以神木北部详查区西界为界。规划区南北长约 32km，东西宽约 19km，面积约 625.67km2。 矿区设计生产总规模 34.00 Mt/a。共划分 4 个矿井，分别为柠条塔（12.0Mt/a） 、张家峁 （6.0Mt/a） 、孙家岔（4.0Mt/a）和红柳林矿井（12.0Mt/a） 。该总体规划由国家发展和改 革委员会以发改能源20061621 号关于陕西省神府矿区南区总体规划的批复通过审 批。 根据陕西省神府矿区南区总体规划 ，张家峁井田北以 137、134 号钻孔连线与孙 家岔井田相邻，东以乌兰木伦河、5-2 号煤层火烧边界为界，南以坐标点 全套图纸加扣 3012250582 11 （x=4314673，y=37437000）与坐标点 （x=4314870，y=37446030）连线与红柳林井田 相邻，西以 144、198 号钻孔连线与柠条塔井田为界。井田南北长约 17.2km，东西宽约 10.4km，面积 145.6km2。 神府矿区南区有生产煤矿 44 处，大多为乡镇小煤矿，主要分布在考考乌素沟两侧 及乌兰木伦河西侧，大多开采 2-2、3-1 煤层，生产规模一般为 0. 030.15Mt/a 左右。 位于考考乌素沟北侧石窑湾附近的海湾矿井隶属于神府开发区海湾矿业有限责任公司， 设计生产能力初期 0.30Mt/a，后期滚动发展至 1.50 Mt/a。矿井采用平硐开拓，主要开采 4-2 上、5-2 煤，井下布置长壁工作面，爆破落煤；后期拟采用高档普采、综采。 龙华煤矿、大哈拉煤矿位于原孙家岔精查勘探区内，龙华煤矿隶属于神木县煤焦电有限 责任公司，设计生产能力 0.60Mt/a，井田面积 5.86km2，保有储量 11.04Mt；大哈拉煤 矿隶属于陕北矿业管理局，设计生产能力 0.30Mt/a，井田面积 3.32km2，保有储量 9.66Mt。 乡镇及个体小煤矿多采用斜井，开采煤层露头、火烧残留煤、河滩出露煤，多数开采 2- 2 或 3-1 煤。小煤矿开采技术条件简单，生产设备简陋，多为人工打眼放炮，房柱式开 采。 井田内小煤矿情况： 本次设计张家峁矿权范围（52.1532km2）内尚无小煤矿开采，井田北部分布众多地 方个体或联办煤矿，主要开采 5-2、4-2、3-1 和 2-2 煤层。小煤矿开采有如下特点： 多为平硐房柱式开采，预留煤柱支护。顶板稳定(岩性多为粉砂岩)，局部有小规模 垮落，但在垮落之前可沿裂面人工放落。因此，未发生过因大规模顶板冒落灾害事故。 小煤矿多位于侵蚀基准面之上，多呈疏干状态，一般无需排水设备，个别位于侵蚀 基准面之上的煤矿，洞内潮湿，局部低洼处虽有积水但水量较小。 各煤矿均属无瓦斯矿井，已往井内所有小煤矿均未发生瓦斯及煤尘爆炸事故。但是， 近年来，与张家峁井田西部相邻的柠条塔井田，发生了 H2S 中毒事故，井田东部的新 民矿区发生了 CO 中毒事故和顶板冒落致死矿工灾害事故，未来煤矿生产中应引以为戒。 小煤矿主要位于考考乌素沟附近，少量矿井河水通过冲积层渗入矿坑，需水泵抽水 疏排，暴雨季节，洪水易冲决护提，溃入矿坑，甚至使煤矿废弃。 全套图纸加扣 3012250582 12 生产设备简陋，多采用人工打眼放炮，小型拖拉机运输，电灯照明，无通风设备， 或有通风设备而从不启用。 2 矿区经济情况 农作物与畜牧业 张家峁井田地处陕西北端的神木县，区内民风淳朴，热情好客，社会风气良好。土 地贫瘠，农作物有谷子、糜子、大豆等，经济作物有葵花籽、海红果及少量花生等。畜 牧业以羊、牛、猪为主。 矿产 本区主要矿产为煤，具有埋藏较浅、地质构造简单、煤质优良、易开采之特点。是 动力、气化、液化、化工、建材等理想用煤。 其它矿产少量，位于煤系底部的石英砂岩二氧化硅含量在 97%以上，是良好的玻璃工业 原料，由于埋藏较深，目前尚无开采利用价值。 经济发展概况 自改革开放以来，尤其是从八十年代煤炭资源开发以后，矿区经济、社会面貌发生 了较大的变化，经济建设出现了新的局面。随着神府矿区的开发和神朔、神包铁路的建 成通车，特别是神府矿区的开发及神府经济开发区锦界工业园的建设，煤炭已成为当地 国民经济的第一大产业支柱，也成为陕北榆林能源重化工基地建设的核心产业。神木是 中国新型煤都，工业以煤炭为龙头，按照煤电、煤化工和载能三个方向转化，形成了煤 炭、电力、煤化工、载能、建材等五大支柱产业。煤炭产业是神木工业的龙头。县境内 煤炭产量达到 86Mt，其中地方 33Mt，是全国产煤第一大县。 近几年来，全县国民生产总值呈直线增长之势，经济发展速度年均超过 25%，2005 年， 全县国内生产总值 80 亿元，财政收入 19.8 亿元，其中地方财政收入 6.7 亿元，跻身于 西部百强县行列。在 2005 年公布的西部竞争力百强县评比中，神木位居第 15 位，全国 第 188 位 3 矿井建设和生产所需主要材料的来源 井田周围无建筑材料生产基地，矿井建设所需的主要建筑材料如钢筋、水泥、木材 等均需由外地调入。砖、瓦、沙石等大宗建筑材料可以由外地采购调入，也可以在矿区 附近自筹建厂生产，为矿井建设提供部分建筑材料 全套图纸加扣 3012250582 13 4 水源、电源及劳动力来源 供水条件 第四系风沙滩地区的松散含水层，在低洼处可形成富水地段，据 N355 号孔抽水资 料，单位涌水量为 1.637L/sm。C35 号孔对喇嘛寺附近的河谷区冲、洪积层进行了抽 水试验，单位涌水量为 0.405L/s，出露在此层的 q08 号泉，流量 14.5L/s，可在上述第四 系松散层潜水的富水地段凿