采矿工程毕业设计（论文）-卧龙湖煤矿120万吨新井设计（全套图纸）.pdf

中国矿业大学 2016 届本科生毕业设计 目录 一般部分 目录.1 1 矿井概述及井田地质特征.1 1.1矿区概述.1 1.1.1位置与交通.1 1.1.2地形地貌及水系.1 1.1.3气候与气象.2 1.1.4地震强度. 2 1.1.5矿区经济概况.2 1.1.6水源及电源.2 1.2井田地质特征.2 1.2.1地层.2 1.2.2构造.3 1.2.3水文地质特征.3 1.2.4地质勘查程度.4 1.3煤层特征.5 1.3.1煤层特征. 5 1.3.2煤质.5 1.3.3煤层开采技术条件.6 2井田境界及储量.8 2.1井田境界.8 2.1.1井田范围. 8 2.1.2开采界限. 8 2.1.3井田尺寸. 8 2.2矿井储量.8 2.2.1储量计算基础.8 2.2.2矿井储量计算.8 2.2.3矿井工业储量计算.9 2.3矿井可采储量. 10 2.3.1井田边界保护煤柱.10 2.3.2工业广场保护煤柱.10 2.3.3断层保护煤柱.12 2.3.4大巷保护煤柱.12 2.3.5矿井可采储量.12 3矿井工作制度、设计生产能力及服务年限.13 3.1矿井工作制度. 13 3.2矿井设计生产能力及服务年限.13 3.2.1 确定依据.13 中国矿业大学 2016 届本科生毕业设计 3.2.2矿井设计生产能力.13 3.2.3矿井设计服务年限.13 3.2.4井型的校核.14 4井田开拓. 16 4.1井田开拓的基本问题.16 4.1.1井筒形式、数目、位置、坐标的确定.17 4.1.2开拓方案的提出与比较.19 4.2矿井基本巷道. 22 4.2.1井筒.22 4.2.2井底车场及硐室.26 4.2.3主要开拓巷道.28 5准备方式. 31 5.1准备方式选择的依据.31 5.2首采区的位置选择.31 5.2.1首采区的地质构造.31 5.2.2首采区煤层特征.31 5.2.3首采区煤层的顶底板特征.31 5.2.4首采区的地表地貌特征.31 5.3首采区的主要巷道布置及生产系统.31 5.3.1首采区主要巷道布置.31 5.3.2首采区的生产系统.32 5.3.3首采区生产能力以及采出率.32 5.4带区内巷道掘进方法.33 5.5采区车场.34 5.5.1 带区车场的形式.34 5.5.2 带区车场调车的方式.34 5.5.3 带区主要硐室布置. 34 6 采煤方法.36 6.1采煤工艺方式.36 6.1.1 采煤方法的选择.36 6.1.2 回采工作面长度的确定.36 6.1.3 工作面的推进度和推进的方向. 36 6.1.4 综采工作面的设备选型及配套.36 6.1.5各工艺过程注意事项.41 6.1.6工作面的端头支护以及超前支护.42 6.1.7循环图表、劳动组织、主要技术经济指标.44 6.1.8综合机械化采煤过程中应该注意的事项. 45 6.2回采巷道布置. 46 6.2.1 回采巷道的布置方式.46 6.2.2回采巷道的参数.46 中国矿业大学 2016 届本科生毕业设计 7井下运输. 48 7.1卧龙湖矿井的设计生产能力和工作制度.48 7.1.1 煤层及煤质.48 7.1.2 运输的距离和辅助运输的设计. 48 7.1.3 矿井的运输系统.48 7.2带区运输设备的选择.49 7.2.1设备选型的原则.49 7.2.2带区运输的设备选型和能力验算.49 7.3大巷的运输设备的选则.51 7.3.1主运输大巷的设备的选择.51 7.3.2辅助运输大巷的设备的选择.51 7.3.3 运输设备的能力验算.52 8矿井提升. 54 8.1矿井提升概述. 54 8.2主副井提升.54 8.2.1 主井提升. 54 8.2.2副井提升设备的选型.55 9矿井的通风及安全.57 9.1矿井的通风系统的选择.57 9.1.1矿井的地质概况. 57 9.1.2开拓方式.57 9.1.3开采方法.57 9.1.4变电所、充电硐室、火药库. 57 9.2矿井通风系统的确定.58 9.2.1矿井通风系统的基本要求.58 9.2.2矿井通风方式的选择.58 9.2.3矿井通风方法的选择.59 9.2.4带区通风系统的要求.59 9.2.5带区的通风方式的确定.60 9.3矿井风量的计算.60 9.3.1 通风容易时期同困难时期采煤方案的确定. 60 9.3.2各个用风地点的用风量同矿井总用风量. 60 9.3.3风量的分配.65 9.4矿井阻力计算. 66 9.4.1计算的原则.66 9.4.2矿井最大阻力路线.66 9.4.3计算矿井摩擦阻力同总阻力：.66 9.4.4两个时期的矿井的总风阻同总等积孔.70 9.5选择的矿井的通风设备.71 9.5.1选择的主要通风机.71 中国矿业大学 2016 届本科生毕业设计 9.5.2电动机的选型.74 9.6安全灾害的预防措施.74 9.6.1预防瓦斯同煤尘爆炸的措施.74 9.6.2预防井下火灾的措施.74 9.6.3防水的措施.75 10 设计矿井基本技术经济指标.76 参考文献.77 专题部分 1引言.78 2采场矿山压力显现的基本规律.78 2.1矿山压力的概述.78 2.1.1顶板的下沉.78 2.1.2顶板的下沉速度. 78 2.1.3支柱变形与折损.79 2.1.4顶板破碎情况.79 2.1.5局部冒顶.80 2.1.6工作面顶板沿煤壁切落(或称大面积冒顶）.80 2.2老顶的初次来压.80 2.3老顶的周期来压.83 2.3.1回采工作面推进对岩体结构的影响.83 2.3.2 采场的周期来压.84 2.3.3老顶的周期来压步距.85 2.3.4老顶来压期间的顶板控制.85 2.4顶板压力的估算.87 2.4.1估算法. 87 2.4.2实测法. 89 2.5回采工作面前后支撑压力的分布.89 2.6影响采场矿山压力显现的主要因素.91 2.6.1采高与控顶距.92 2.6.2工作面推进速度的影响.93 2.6.3开采深度的影响.94 2.6.4煤层倾角的影响.95 2.6.5 下分层开采时矿山压力显现.97 3 回采速度对超前支护的影响. 98 4 结论.99 参考文献.99 翻译部分 英文原文.99 中文译文. 111 致谢.122 中国矿业大学 2016 届本科生毕业设计第 1 页 1 矿井概述及井田地质特征 1.1矿区概述 1. .1. .1位置与交通位置与交通 卧龙湖煤矿位于安徽省濉溪县铁佛、岳集境内，东距百善煤矿约 15 km，北以省界与 河南省永城县毗邻，南北长约 89 km，东西宽约 3.54 km，面积约 28 km 2 。其地理座 标为（探矿权登记座标见表 1201）： 东经：11626451163000 北纬：334515335230 区内交通方便，宿（州）永（城）公路从煤矿东北缘横穿而过，濉（溪）岳 （集）公路纵横南北。公路与附近的青阜铁路、津沪铁路、陇海铁路相接。 图 1-1卧龙湖矿交通位置图 1. .1. .2地形地貌及水系地形地貌及水系 本矿井地势较为平坦，一般海拔标高 28.5031.61 m，平均 30.40 m。有自西北向东南 倾斜的趋势。 矿井内无较大河流，仅有一些人工开挖的农灌沟渠。浍河从矿井外西南方向流过， 该河属季节性河流。浍河水位随季节而变化，每年 7、8月份雨季，沟、河水位较高，枯 水季节，河、沟水位降低，有时甚至干涸。自 1967年新汴河开挖以后，增强了区域内河 流（尤其是沱河）的泄洪能力。区内未发生过大的水患。 中国矿业大学 2016 届本科生毕业设计第 2 页 1. .1. .3气候与气象气候与气象 本区气候温和，属季风温暖带半湿润气候，年平均气温 14.1，年平均降水量 837 mm，雨量多集中在七、八两个月。年蒸发量 1400 mm，全年无霜期 218 天左右，冰冻期一 般在十二月至次年二月。 1. .1. .4地震强度地震强度 本矿井位于淮北平原中部，地势十分平坦，地面标高+31 m 左右。勘探区内主要障碍 物为数个村庄，但规模都不大，且零散不规则。米沟运河以近南北向穿越测区中西部。 村庄及运河对测线布置和野外施工有一定的影响，地面条件属一般。区内潜水面深 4m 左 右，地表粘土层以下 20m以浅多为粘土质砂、砂质粘土，是良好的激发层位，有利于地 震波的激发。 1. .1. .5矿区经济概况矿区经济概况 卧龙湖矿是省“861”计划重点建设项目矿井坐落在濉溪县铁佛镇境内，可采储量较 丰富，产品为低灰、低硫、低磷、中高发热量的优质无烟煤，是发电、冶金、化工以及 民用燃料的理想产品。配套建设的项目有洗煤厂、瓦斯电厂、污水处理厂，集原煤生产、 煤炭洗选、瓦斯发电为一体，是一座产品结构合理，生产集约发展，废气废渣循环利用 高度环保的的现代化综合性矿井 1. .1. .6水源及电源水源及电源 本矿井虽未进行专门水源勘探，但根据相邻生产矿井供水水源资料以及从含水层岩 性组合、厚度、埋藏条件等分析，新生界第一含水层（组）是最好的供水水源；其次第 二含水层也可作为饮用水源。 卧龙湖矿井东部约 18 km 处有海孜 110 KV 区域变电所；经与供电部洽谈，具有向卧 龙湖矿井供电的条件，且电源可靠。另外本矿井西北约 8 km 处河南省境内有沱滨 110 KV 变电所，经初步调研，也具备向本区提供电源的条件。 1.2井田地质特征 1. .2. .1地层地层 矿井内钻孔揭露的地层有石炭系太原组、二叠系山西组、下石盒子组、上石盒子组 和石千峰组以及上第三系和第四系。从老至新分述如下： （一）石炭系上统太原组（C3t） 本矿井太原组揭露不全。据临涣煤矿资料，本组地层厚 133.21 m，含灰岩 912 层， 中下部各灰岩下发育有薄煤层，含煤 6层，总厚 3.45 m，煤层薄而不可采。 顶部一灰为浅灰色，方解石晶体粗大，富含动物化石，其顶界面为山西组与太原组 的分界。 本组与下伏地层本溪组整合接触 （二）二叠系（P） 矿井内揭露地层有山西组、下石盒子组、上石盒子组及石千峰组。 1、下统山西组（P1s） 中国矿业大学 2016 届本科生毕业设计第 3 页 为本矿井主要含煤地层之一，厚 69120 m，平均 100 m。岩性主要由灰白色细碎屑 岩及分选较差、厚度不大的中细粒砂岩组成。本组底部沉积有一厚度稳定、岩性均一致 密的海相粉砂岩层，其间常见有成岩期生成的菱铁质结核。 本组中部含可采煤层 10 煤层；下部含 11煤层，一般不可采。 本组与下伏地层太原组整合接触。 2、下统下石盒子组（P1xs） 为本矿井主要含煤地层。厚 167245 m，平均 215 m。岩性主要由粉砂岩、泥岩及煤 层组成，以灰色为主，少量绿色及暗斑。上部含较多菱铁质，下部砂岩增多，并具有多 种类型的层理：波状层理、缓波状层理、槽状层理等，反映出较强的水动力条件。 本组含 4、5、6、7、8 等五个煤层（组），6、7、8煤层为可采煤层。 本组以 8 煤层下铝质泥岩底界与山西组分界，其与山西组整合接触。 3、上统上石盒子组（P2ss） 矿井内最大揭露厚度 388.35m（6-7 孔），其上界不详。岩性主要为泥岩、粉砂岩， 浅灰微显绿色，局部含紫斑。3煤层下富含菱铁鲕粒，并具薄层含铝质泥岩。 本组含 1、2、3 等三层煤层（组），一般不可采。 本组与下伏地层下石盒子组整合接触。 4、上统石千峰组（P2sh） 本区 F2 断层上盘有少量揭露（2-7、B2-8孔）。岩性主要为紫红色砖红色砂岩、 粉砂岩及少量泥岩组成。 本组不含煤层，其为干旱、氧化环境下的沉积产物。 本组与下伏地层整合接触。 （三）上第三系、第四系（N+Q） 厚 195.00255.80 m，平均为 233.80 m。由浅黄色、棕黄色、灰绿色粘土、砂质粘土 及各类砂层、粘土质砂层组成，局部有少量小砾石。 与下伏地层不整合接触。 1. .2. .2构造构造 本矿井位于徐宿弧形构造的西缘、丰涡断裂的东侧、赵庄背斜的北翼。4 线以南表现 为向北北东向倾斜的单斜构造，4线以北表现为短轴状的张大庄背斜和孟庄向斜组成的褶 曲构造。地层倾角较缓，多在 520之间，个别地段陡达 40。矿井内岩浆岩普遍发育， 主要以顺层侵入的方式侵入煤层，对煤层的破坏作用较大。 从断层性质、褶曲形态及地层走向看，说明本矿井现在的构造格局为多期构造的作 用叠加的结果，早期近东西向的作用力形成了地层走向近南北的单斜构造，在早期构造 的基础上，受南北向作用力的影响，形成近南北向的张性大断裂及短轴状褶曲构造，同 时对地层的走向进行了改造，后期徐宿弧向构造侧向挤压应力对矿井影响不大。小正断 层则是在褶曲发育过程中张应力及张扭应力作用的结果，而从断层切割关系看，这种应 力作用持续时间长，即构造运动存在延续性。 1. .2. .3水文地质特征水文地质特征 （1）主要水文地质条件 1.三含 中国矿业大学 2016 届本科生毕业设计第 4 页 该工作面范围内“三含”底板埋深 135.4173.8 m，平均 151.2 m。砂层厚 24.354.4 m，平均 39.2 m。以细砂、粉砂和少量中、粗砂为主，夹粘土或砂质粘土 1