采矿工程毕业设计（论文）-平朔井工一矿10.0Mta新井设计.doc

全套图纸加扣3012250582设计总说明本设计包括两个部分：一般部分和专题部分。一般部分为平朔井工一矿10.0Mt/a新井设计，全篇共分为十个部分：矿井概述及井田地质特征、井田境界及储量、矿井工作制度和设计生产能力、井田开拓、带区巷道布置、采煤方法、井下运输、矿井提升、矿井通风与安全和矿井主要经济技术指标。平朔井工一矿位于山西省朔州市境内。矿井东西长约为5500m，南北宽约为4100m，面积为2.147107m2。井田内的可采煤层为4煤、9煤，其中主采为4煤，该煤层赋存稳定，平均厚度13.91m。倾角平均为5，为近水平特厚煤层。井田内工业储量15.69108t，可采储量11.34108t。矿井平均涌水量为198.8m3/h，相对瓦斯涌出量1.135m3/t，煤层有煤尘爆炸危险性和自然发火现象。平朔井工一矿年设计生产能力10.0Mt/a，服务年限81a。采用双斜井回风立井单水平带区式综合开拓，水平标高+1020m，矿井采用倾斜长壁综合机械化采煤法。矿井布置一个综放工作面保证全矿井的产量，长度300m，煤的运输采用胶带运输机运输。矿井的通风方式采用中央并列式通风。专题部分为综掘煤巷层状复合顶板的离层机理及其控制技术。本文介绍了复合顶板的概念和引起离层的各种原因分析以及国内外离层机理与支护技术的研究现状，重点突出煤巷复合顶板的支护方法与意义。分析了复合顶板的离层变形破坏规律，明确了复合顶板巷道不同支护形式的作用机理。关键词：斜井开拓；条带准备；放顶煤工作面Design general descriptionThis design consists of two parts: the general part and the special subject part.The general part of the Pingshuo Mine 10.0 million tons of new wells design, which is divided into into ten parts: overview of mine and mine geology, mine realm and reserves, mine work system and design production capacity of mine development, mining roadway layout, mining method, underground transport, mine hoist, mine ventilation and safety and coal mine main economic and technical indicators.In a well located in Shuozhou city of Shanxi province. The length of the mine is about 5500m, the North South width is about 4100m, the area is 2.147x107m2. Mines recoverable coal seam is 4coal, 9coal, the main coal mining is 4coal, the coal seam is stable, with an average thickness of 13.91 meters. The dip angle is 5 degree, which is the special thick seam of the near horizontal. Mine industrial reserves of Mine is 15.69108 tons, recoverable reserves of 11.34108 tons. The average inflow of 198.8m3/h, relative gas emission quantity 1.135m3/t and belongs to the low gas coal mine coal seam coal dust explosion hazard and natural ignition phenomenon.In a well designed annual production capacity of 10.0Mt, the service life of 81 years. Adopts double inclined shaft, air shaft single level set to develop a comprehensive, level elevation +1020m and mine the inclined longwall fully mechanized mining method.Mine layout of a fully mechanized caving face to ensure the production of the entire mine, length of 300m, coal transport using conveyor belt conveyor. The ventilation mode of the mine adopts central parallel ventilation.Separation mechanism of special parts for fully mechanized coal roadway roof layered composite and its control technology. This paper introduces the concept of composite roof and caused by separation of a variety of reasons analysis and the separation mechanism and supporting technology research status, highlight the coal lane compound roof support method and significance. Deformation and failure law of the composite roof abscission layer analysis, the different mechanism of composite roof roadway supporting form.Keywords: inclined shaft; strip preparation; top coal caving 全套图纸加扣3012250582目录一般部分1 矿区概况及井田地质特征11.1 矿区概况11.1.1 井田位置及交通11.1.2 地形与地貌11.1.3 水系情况11.1.4 气象情况11.1.5 地震情况31.1.6 矿区工业发展现状31.1.7 小窑开采情况31.1.8 建材情况31.1.9 矿区水源、电源与通信情况31.2 井田地质特征41.2.1 区域地质特征41.2.2 地层特征41.2.3地质构造71.2.4 水文地质81.3 煤层特征111.3.1 煤层赋存状况111.3.2 煤质情况121.3.3 基岩风化情况131.3.4 瓦斯、煤尘及自燃情况131.3.5 地温情况132 井田境界及储量152.1 井田境界152.1.1 井田境界的划分原则152.1.2划分井田的方法152.1.3 矿井井田境界152.2 井田工业储量162.3 井田可采储量162.3.1永久煤柱留设162.3.2矿井可采储量计算203矿井工作制度和设计生产能力213.1 矿井工作制度213.2 矿井设计生产能力及服务年限213.2.1确定依据213.2.2 矿井设计生产能力213.2.3 矿井服务年限223.3 井型校核223.3.1煤层开采能力223.3.2辅助生产环节的能力校核223.3.3通风安全条件的校核224 井田开拓254.1 井田开拓的基本问题254.1.1 确定井硐形式、数目及配置254.1.2 开采水平的确定274.1.3 方案比较274.2 矿井基本巷道354.2.1 主斜井354.2.2 副斜井354.2.3 回风立井354.2.4 主要开拓巷道354.2.5 井底车场364.2.6 井下硐室365 带区巷道布置455.1 煤层地质特征455.1.1 带区位置455.1.2 带区煤层特征455.1.3 煤层顶底板岩石构成情况455.1.4 水文地质455.1.5 地质构造465.2 带区巷道布置465.2.1 带区准备方式的确定465.2.2 工作面推进方向的确定465.2.3 带区倾向长度的确定475.2.4 带区走向长度的确定505.2.5 带区煤柱505.2.6 带区开采顺序505.3 带区生产系统505.3.1 带区运煤系统505.3.2 带区辅助运输系统505.3.3 带区通风系统515.3.4 排矸系统515.3.5 供电系统515.3.6 供水系统515.3.7 排水系统515.3.8 带区巷道掘进515.4 带区车场选型设计525.5 带区生产能力及采出率535.5.1 带区生产能力535.5.2 带区采出率546 采煤方法556.1 采煤方法和回采工艺556.1.1 带区煤层特征及地质条件556.1.2 采煤方法的确定556.1.3 确定采煤工艺方式556.1.4 采煤工艺选择合理性验证566.1.5 综放工作面长度的确定576.1.6 综放工作面其它参数的确定626.1.7 综放工作面设备选型配套626.1.8 综放面采煤工序676.1.9 工作面超前支护686.1.10 机头安全出口行人有关规定696.1.11 劳动组织及循环图表696.1.12 主要技术经济指标706.2 回采巷道布置706.2.1 回采巷道布置方式706.2.2 回采巷道断面及支护706.2.3 掘进工作面主要设备707 井下运输707.1 矿井生产及地质条件707.2 矿井运输系统707.2.1 运输方式707.2.2 运输系统707.3 井下主要运输设备选型验算707.3.1 工作面刮板输送机选型验算707.3.2胶带输送机选型验算707.4 井下辅助运输设备选型验算707.4.1 设备选型依据707.4.2 无轨胶轮车运输的优点707.4.3 井下辅助运输设备选型707.4.4 辅助运输设备选型验算708 矿井提升708.1 概述708.2 主井提升708.2.1 提升设备选型708.2.2 主斜井胶带输送机运输能力验算708.3 副井提升708.3.1 提升设备选型708.3.2 副井提升设备选型验算709 矿井通风与安全709.1概述709.2 矿井通风系统709.2.1 矿井通风系统的选择709.2.2 矿井通风系统评价709.2.3 矿井通风方式的选择709.2.4 回风井数目及位置709.3 带区通风系统709.3.1 带区进回风大巷的布置709.3.2工作面通风系统709.3.3 掘进通风及硐室通风709.4矿井风量计算709.4.1采煤工作面需风量计算709.4.2 备用工作面需风量计算709.4.3 掘进工作面需风量计算709.4.4 井下硐室需风量计算709.4.5 其它巷道风量计算709.4.6 矿井总风量计算709.4.7 矿井通风能力计算709.5 矿井通风阻力计算709.5.1矿井通风总阻力计算原则709.5.2通风容易和通风困难时期位置的确定709.5.3矿井通风阻力计算709.5.4矿井总风阻和总等积孔709.6 矿井通风设备选型709.6.1 矿井通风设备的要求709.6.2 主要通风机选型709.6.3 电动机选型709.6.4 电费计算709.7 矿井灾害防治709.7.1 防治瓦斯709.7.2 防治粉尘709.7.3隔爆措施709.7.4 防灭火7010矿井基本技术经济指标70参考文献70专题部分1绪论701.1引言701.2国内外研究现状701.2.1复合顶板离层机理研究现状701.2.2煤巷复合顶板支护技术研究现状702综掘煤巷复合顶板离层变形破坏机理研究702.1煤巷复合顶板的特征及其变形破坏形式702.2巷道顶板离层概念及与巷道稳定性之间的关系702.2.1巷道顶板离层的概念702.2.2顶板离层与巷道稳定性之间的关系702.3回采巷道顶板离层的各影响因素分析研究702.4综掘煤巷复合顶板离层的理论研究702.4.1由于岩层受拉产生离层702.4.2由于挠度产生的离层702.4.3由于水平应力产生的离层702.4.4由于岩层界面的力学特征产生的离层702.4.5由于地下水产生的离层703煤巷复合顶板的支护控制技术的研究703.1锚杆支护理论分析703.1.1 复合顶板巷道支护中的锚杆作用机理分析703.2 复合顶板巷道的锚索作用机理分析703.3 锚杆锚索联合支护作用分析703.4 煤巷复合顶支护技术解决办法与途径703.5煤巷复合顶板支护设计原则704 结论704.1 本文主要进行完成的工作及所得结论704.2 需要进一步解决的问题70参考文献70致谢70 全套图纸加扣3012250582 一般部分 全套图纸加扣30122505821 矿区概况及井田地质特征1.1 矿区概况1.1.1 井田位置及交通平朔井工一矿位于安家岭露天矿的南侧，由安家岭露天矿的西排土场下的上窑采区和七里河西边的太西采区组成。地里座标为东经1123311245，北纬39233937。行政区划隶属于山西省朔州市平鲁区。矿区南边有大（同）运（城）公路和北同蒲铁路通过，朔（州）平（鲁）二级公路南接大运公路沿七里河北上通过井田中部到平鲁城区，矿井工业场地距朔州市城区17km，距平朔生活区12km；安家岭露天矿和安太堡露天矿铁路专用线均接轨于北同蒲铁路的大新车站，专用线长分别为9公里和11公里，矿井的交通运输条件十分便利。矿区北到大同123km，南至太原226km，其交通位置关系图如图1-1所示。1.1.2 地形与地貌本区地貌为典型的黄土高原地貌，黄土广布、沟壑纵横、地形支离破碎，水土流失严重。地表标高11801211m，一般在12501350m。井田内地势以七里河河谷为山间谷地、地表较低，向东西两侧地表增高，多以冲沟、陡坎形成黄土梁峁地形，相对高差在100240m。1.1.3 水系情况区内主要河流有七里河、马关河和马营河，七里河在矿区西侧、马关河在矿区中部、马营河在矿区东边，均从西北流向东南，其中七里河与马关河穿越矿区，在朔州平原注入桑干河。七里河发源于平鲁区井坪西南的窑子沟，全长37km，汇水面积181km2，河床坡度3%，原清水流量80120L/S。由于安太堡露天煤矿建设，1984年在七里河上游细水村坝截流，使河水改道经井坪向东北注入马营河。马关河发源于平鲁区石井沟、张马营一带，全长约31km，汇水面积121km2，清水流量80120L/S，最高洪峰流量80.23m3/s。1.1.4 气象情况本区气候分区属中温带季风气候区域，为典型的大陆性季风气候。其特点是冬季严寒、夏季凉爽、春季风大。年平均气温4.87.5，极端最低气温-32.4，极端最高气温37.9。图1-1 平朔井工一矿交通位置图年平均风速2.34.7m/s，最大风速20m/s，一年中除夏季风速相对较小外，其他月份平均风速都在4m/s以上。年平均八级以上大风日数都在35天以上。风向多为东南风。年平均降水量449mm，最低195.6mm，最高757.4mm，7、8、9三个月降水量占全年的75%。初霜期最早为9月14日，终霜期为次年5月，最晚为6月7日。结冰日期最早为10月18日，解冻日期最晚为来年4月21日，最大冻土深度1.31m，最大积雪厚度26cm。1.1.5 地震情况根据GB50011-2001建筑抗震设计规范附录4划分，矿区抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速值为0.12g。地震分组为第一组。1.1.6 矿区工业发展现状平朔一号井工矿所在的矿区为山西省平朔矿区，该矿区自开发建设以来，已形成生产原煤12mt/a的安太堡露天煤矿和10mt/a安家岭露天煤矿；入洗原煤达20mt/a的安太堡洗煤厂和入洗原煤达24mt/a的安家岭洗煤厂及年装车外运商品煤达70mt的安太堡铁路专用线和安家岭铁路专用线等项目。安太堡露天煤矿与安家岭露天煤矿的外部设施（水、电、路、征地、迁村等）均已完成。两矿分别建成了110kV变电站以及取自刘家口水源地的供水工程和各自的配水厂，其它辅助设施均已齐备。1.1.7 小窑开采情况井田内除上窑采区西北角有一端帮小窑正在开采外，井田内目前尚无其它小窑，但井田周边目前仍有多处生产小窑。1.1.8 建材情况矿井建设中的大宗建筑材料如水泥、砖瓦、沙石、白灰等均可就地解决，钢材、木材需从外地调运。1.1.9 矿区水源、电源与通信情况平朔矿区目前建有两处水源地，即刘家口水源地和耿庄水源地。刘家口水源地已经建成投入供水多年，主要向矿区供水，运行良好，其设计供水量为27000m3/d，扣除目前两矿区设计工业用水量18000m3/d，尚余9000m3/d。朔州境内现有五座火力发电厂，总装机容量为2448MW，朔州电网主要由220kV、110kV、35kV三个电压等级的变电站和电力线路组成，主供电源点为神头一电厂。平朔矿区内现建有二座110/35kV变电站，分别为安太堡110/35KV变电站和安家岭110/35kV变电站。安太堡110kV变电站以35KV电压供1#井用电负荷用电，安家岭110kV变电站以35KV电压供1#井及配套选煤厂用电负荷用电。目前，平朔矿区安家岭露天矿、安太堡露天矿已建成投产，已有500门电话站和700门电话站各一座。平朔矿区生活区也已初步形成，现有8000门电话站一座，基本上能够满足矿区现阶段对外通信联络的需求。矿区至朔州市电信局已架设一条长约26km的长途光缆线路，可为矿区开发提供通信服务。1.2 井田地质特征1.2.1 区域地质特征平朔矿区位于宁武煤田北端。地表大都被新生界覆盖，仅沟谷中有零星石炭二叠系地层出露，煤田基地为一套古老的变质岩系，在煤田东缘及东北缘寒武系和奥陶系地层出露。地层厚度26003500m。煤田形态为南北走向的聚煤盆地，石炭系、二叠系和三叠系地层沿煤盆地周围呈环状出露，局部有侏罗系地层，地表广泛分布第三系和第四系。1.2.2 地层特征根据井田内岩层出露及钻探所得资料，本井田地层由老至新为：A 奥陶系中统马家沟组（O2）顶界至山西式铁矿之底。钻孔揭露最大厚度284m，未见底。主要岩性为暗灰及褐灰色结晶灰岩、泥晶灰岩、白云质灰岩夹薄层状白云岩，上部及下部均夹有浅灰色薄层状泥灰岩。据薄片鉴定，泥晶灰岩为典型的泥晶结构。结晶灰岩呈不明显的角砾状结构，角砾为介形虫、三叶虫等生物碎屑，亮晶方解石胶结。还有硫化物及假象白云石个体。B 石炭系a 中统本溪组（C2b）顶界为K2砂岩之底，底部山西式铁矿与奥陶系上马家沟组呈平行不整合接触。厚度3155m，平均39m，中部厚、东西两侧薄。主要岩性为灰色及深灰色砂质泥岩、粉砂岩及12层铝质泥岩，底部为山西式铁矿，中夹12层深灰色石灰岩及一层浅灰色中细砂岩。上部有时夹有一层不稳定煤线。本组两层石灰岩，下层（K1）全区稳定，厚度也大；上层（L）较薄，有尖灭现象。b 上统太原组（C3t）顶界为K3砂岩之底，底界K2砂岩之底与下伏本溪组呈整合接触。厚度68109m，平均80m。主要岩性为深灰色及灰黑色砂质泥岩、泥岩、石灰岩及浅灰色砂砾岩。含高岭石粘土矿（岩）68层，呈透晶体分布。含煤710层，其中可采23层。为本区主要含煤地段。C 二迭系a 下统山西组（P1S）顶界为K4砂岩，底界K3砂岩之底与下伏太原组连续沉积。厚4189m，平均56m。其太原组顶部4号煤层厚而稳定，可作为K3砂岩对比的辅助标志层。故山西组底界地层对比可靠。顶界标志层不明显，可靠性较差。主要岩性为深灰色砂质泥岩、泥岩及浅灰色砂砾岩。含叠锥灰岩23层，高岭石粘土矿（岩）46层，煤24层，但均不可采。K3砂岩为浅灰色厚层状中、粗粒砂岩，底部常有砂砾岩，含炭屑及煤屑，正粒序，薄片鉴定为长石岩屑石英杂砂岩或岩屑石英杂砂岩。岩屑为酸性石英脉岩、细粒花岗岩，成分成熟度较低，分选性较好，颗粒为次圆一次棱角状。结构成熟度中等。杂基主要是高岭石，偶见水去母。本组中上部还有12层厚层状中、粗砂岩或含砾粗砂岩，薄片鉴定为岩屑杂砂岩或含砾岩屑杂砂岩。岩屑为酸性化的碳质岩屑，还有来源于火山岩的石英碎屑及少量碱性长石，重矿物有石棉石等，杂基为细粒高岭石，胶结物为放射状玉髓。b 下统下石盒子组（P1X）顶界K6砂岩之底，底界K4砂岩之底与下伏山西组连续沉积。厚6595m，平均76m。岩性下部为灰色砂质泥岩、泥岩及具鲕状结构之铝质泥岩夹灰黄色中细砂岩，有时夹煤线，上部为灰黄色有时具灰紫色斑块之砂质泥岩、粉砂岩。c 上统上石盒子组（P2S）底界K6砂岩之底与下伏下石盒子组连续沉积。全区顶界出露不全，厚42m。岩性为灰紫色与黄绿色砂质泥岩、泥岩及粉砂岩互层。中夹灰黄色中砂岩，底部K6砂岩为灰黄色巨厚状粗砂岩、底部夹砂砾岩透晶体，厚10m。D 新生界上第三系上新