采矿工程毕业设计（论文）-山西鑫河矿1.5Mta新井设计（全套图纸）.doc

中 国 矿 业 大 学 本科生毕业设计 姓 名： 学 号： 学 院： 应用技术学院应用技术学院 专 业： 采矿工程采矿工程 设计题目： 山西鑫河矿山西鑫河矿 1.51.5 Mt/aMt/a 新井设计新井设计 专 题： 矿井注浆堵水技术及机理浅析矿井注浆堵水技术及机理浅析 指导教师： 职 称： 教授教授 全套图纸，加 153893706 2013 年年 6 月月 徐州徐州 中国矿业大学毕业设计任务书 学院 应用技术学院应用技术学院 专业年级 采矿采矿 09-5 班班 学生姓名 任务下达日期：任务下达日期：20132013 年年 1 1 月月 2020 日日 毕业设计日期：毕业设计日期：20132013 年年 3 3 月月 1111 日至日至 20132013 年年 0606 月月 5 5 日日 毕业设计题：鑫河矿毕业设计题：鑫河矿 1.5 Mt/a 新井设计新井设计 毕业设计专题题目：矿井注浆堵水技术及机理浅析毕业设计专题题目：矿井注浆堵水技术及机理浅析 毕业设计主要内容和要求：毕业设计主要内容和要求： 根据采矿专业毕业设计大纲要求，毕业设计内容包括一般部分、专题部分和翻译部 分三部分。一般部分包括新建煤矿矿区概述及井田地质特征、井田境界和储量、矿井工 作制度及服务年限、井田开拓、准备方式、采煤方法、井下运输、矿井提升、矿井通风 及安全和矿井基本技术经济指标共计十章。同时，根据该矿现场实际，专题部分是对矿 井注浆堵水技术及机理浅析进行论述。 按照毕业设计大纲的内容，结合矿井生产实际，认真、独立地完成全部设计工作， 说明书和设计图纸按照设计要求进行编排和绘制。按照时间分配，及时完成阶段任务， 保证设计进度。 按采矿工程毕业设计大纲要求，一般部分完成鑫河煤矿 1.5 Mt/a 新井设计；专题为 矿井注浆堵水技术及机理浅析。 院长签字： 指导教师签字： 年 月 日 中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书 指导教师评语（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力；研究 内容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度及工作量；总 体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）： 成 绩： 指导教师签字： 年 月 日 中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书 评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识 解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程 度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）： 成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日 中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩 答 辩 情 况 回 答 问 题 提 出 问 题 正 确 基本 正确 有一 般性 错误 有原 则性 错误 没有 回答 答辩委员会评语及建议成绩： 答辩委员会主任签字： 年 月 日 学院领导小组综合评定成绩： 学院领导小组负责人： 年 月 日 摘 要 本设计包括三个部分：一般部分、专题部分和翻译部分。 一般部分为鑫河矿 1.5Mt/a 新井设计。共分 10 章：1.矿区概述及井田地质特征；2. 井田境界和储量；3.矿井工作制度及设计生产能力、服务年限；4.井田开拓；5.准备巷 道布置；6.采煤方法；7.井下运输；8.矿井提升；9.矿井通风与安全技术；10.矿井基本 技术经济指标。 鑫河矿位于交城矿区的西北部，井田南北宽 2.5km，东西长 4km，面积约 10km2。主 采煤层为 8 号煤和 9 号煤，8 号煤平均厚 5m，9 号煤平均厚 5.4m，井田地质条件简单。 矿井工业储量为 159Mt，可采储量 108Mt。矿井正常涌水量为 149m3/h，最大涌水量 为 270m3/h。矿井瓦斯涌出量低，为低瓦斯矿井。 矿井为主斜井副立井单水平开拓，大巷采用胶带输送机运煤，辅助运输采用电机车 牵引矿车，矿井通风方式为中央并列式通风。一矿一面，矿井采用走向长壁综合机械化 放顶煤开采法，一次采全高。 矿井年工作日为 330d，每天净提升时间 16h。矿井工作制度采用“四六”制，三班 生产、一班准备。 专题部分题目是煤矿注浆堵水技术及机理浅析。主要是对煤矿注浆堵水技术及其机 理进行系统阐述和介绍。 翻译部分主要内容为国际先进采煤方法的介绍，英文题目为：International Coal Mining Technology。 ABSTRACT The three parts are included in this design, i.e., the general part,special subject part and translated part. The general part is a new design of XinHe mine. This design includes ten chapters. 1. An outline of the mine field geology. 2. Boundary and the reserves of mine. 3. The service life and working system of mine. 4. development engineering of coalfield. 5. The layout of panels. 6. The method used in coal mining. 7. Transportation of the underground. 8. The lifting system of the mine. 9. The ventilation and the safety operation of the mine. 10. The basic economic and technical norms. XinHe mine lies in Northwest of Jiaocheng mine, The run of the mine field is 2.5 km，the width is about 4 km，mine farmland total area is 10 km 2. The eight and nine is the main coal seam，The thickness of the two main coal is about 5m and 5.4m respectively. The coalfield geological condition is simple. The proved reserves of the coalfield are 159 million tons. The recoverable reserves are 108 million tons. The normal flow of the mine is 149 m3 percent hour and the max flow of the mine is 270 m3 percent hour. The mineral gas gushes the deal lower，for low gas mineral mine. The main inclined shaft of mine auxiliary shaft single level of development, roadway with coal belt conveyor, auxiliary transport by electric locomotive traction tramcar, mine ventilation for the parallel-type ventilation. Side of a mine, mine longwall fully mechanized top coal caving mining method, full-seam mining. Working for the mine 330d, every time 16h net promotion. The system of mine use four six system, class three, class preparation production. Special subject parts of topics is Analysis of water technology and mechanism of coal mine grouting plugging.The main contents of the mine grouting technology and its mechanism were described and introduced Translation part of main contents is about Introduce international advanced mining method, Topic: “International Coal Mining Technology”. 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计第 I 页 目 录 第一章第一章 井田概况和井田地质特征井田概况和井田地质特征.1 1.1 矿区概况.1 1.1.1 交通位置及交通条件 .1 1.1.2 主要自然灾害 .1 1.1.3 矿井电源及送电线路 .2 1.1.4 工程建设性质 .2 1.2 井田地质特征 .3 1.2.1 井田地层 .3 1.2.2 地质构造 .4 第二章第二章 井田境界与储量井田境界与储量.12 2.1 储量的计算 .12 2.1.1 矿井工业储量 .12 2.1.2 矿井可采储量 .12 第三章第三章 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限矿井工作制度、设计生产能力及服务年限.15 3.1 矿井工作制度 .15 3.2 矿设计生产能力及服务年限 .15 3.2.1 矿井设计生产能力的依据 .15 3.2.2 核算矿井服务年限 .16 3.2.3 井型校核 .16 第四章第四章 井田开拓井田开拓.18 4.1 井田开拓方式的确定.18 4.1.1 确定开拓方式的主要原则 .18 4.1.2 开拓方案的确定 .18 4.1.3 几种方案的比较 .22 4.1.4 达到设计生产能力时工作面的配备 .27 4.2 矿井基本巷道及建井计划.28 4.2.1 井筒用途、布置及装备 .28 4.2.2 井壁结构 .28 4.2.3 井底车场 .32 4.2.4 井底车场形式 .33 4.2.5 井底车场硐室 .33 4.2.6 建井工作计划.34 4.2.7 建井工期 .35 第五章第五章 准备方式准备方式盘区巷道布置盘区巷道布置.37 5.1 煤层地质特征 .37 5.1.1 首采盘区位置 .37 5.1.2 盘区煤层特征 .37 5.1.3 煤层围岩情况 .37 5.1.4 水文地质 .37 5.1.5 地质构造 .37 5.1.6 地表情况 .37 5.2 盘区巷道布置及生产系统 .38 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计第 II 页 5.2.1 盘区准备方式的确定 .38 5.2.2 盘区巷道布置 .39 5.2.3 盘区生产系统 .39 5.2.4 盘区内巷道掘进方法 .40 5.2.5 盘区生产能力及采出率 .40 5.3 盘区车场及主要硐室 .42 5.3.1 盘区车场设计 .42 5.3.2 盘区主要硐室 .42 第六章第六章 采煤方法采煤方法.4343 6.1 采煤工艺方式 .43 6.1.1 采煤方法的选择 .43 6.1.2 达产时回采工作面个数及装备 .44 6.1.3 设备型 .44 6.1.4 掘进工作面个数及装备 .50 6.1.5 回采工艺 .51 6.1.6 劳动组织与技术经济指标 .55 6.2 回采巷道布置 .59 6.2.1 回采巷道布置方式.59 第七章第七章 井下运输井下运输.6161 7.1 概述 .61 7.1.1 井下运输的原始条件和数据 .61 7.1.2 井下运输系统 .61 7.2 煤炭运输方式和设备选择 .61 7.3 辅助运输方式和设备选择 .62 7.3.1 辅助运输方式 .62 7.3.2 最大班作业时间 .63 7.3.3 设备选择 .63 第八章第八章 矿井提升矿井提升.6464 8.1 矿井提升概述 .64 8.2 主副井提升 .64 8.2.1 主井提升 .64 8.2.2 副井提升设备选型 .65 第九章第九章 矿井通风与安全矿井通风与安全.6868 9.1 矿井通风系统的选择 .68 9.1.1 概述 .68 9.1.2 矿井通风系统的基本要求 .68 9.1.3 矿井通风方式的确定 .68 9.1.4 主要通风机工作方式选择 .70 9.1.5 盘区通风系统的要求 .70 9.1.6 工作面通风方式的选择 .71 9.1.7 回采工作面进回风巷道的布置 .71 9.1.8 掘进通风及硐室通风 .72 9.1.9 进、回风井口的安全性 .72 9.2 盘区及全矿所需风量和风量分配 .72 9.3 计算负压及等积孔 .75 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计第 III 页 9.3.1 计算原则 .75 9.3.2 计算方法 .75 9.4 选择矿井通风设备 .79 9.4.1 选择主要通风机 .79 9.4.2 选择电动机 .81 9.4.3 反风措施 .81 9.5 安全生产技术措施 .81 9.5.1 煤尘爆炸的防止措施 .81 9.5.2 煤及瓦斯突出的预防措施 .81 9.5.3 矿井水灾预防措施 .82 9.5.4 火灾预防措施 .82 9.5.5 防止冒顶事故的措施.82 9.5.6 避难硐室和避灾路线.82 9.5.7 矿山救护队的设置 .82 第十章第十章 矿井基本技术经济指标矿井基本技术经济指标.8383 10.1 劳动定员 .83 10.2 全员效率 .84 10.3 汇编设计技术经济指标 .84 参考文献参考文献.8787 外文资料外文资料.8989 INTERNATIONALINTERNATIONAL COALCOAL MININGMINING TECHNOLOGYTECHNOLOGY.8989 1, UNDERGROUND MINING.89 1,outlined.89 2, underground mining development trends.89 3, coal mining equipment.90 4, a comprehensive investigation located.91 5, high-yield and high efficiency is much longer.91 2, THE OPEN PIT.92 中文翻译中文翻译.9393 国际煤矿开采技术国际煤矿开采技术.9393 一、地下开采.93 1.概述.93 2.地下开采发展趋向.93 3.采煤设备.94 4.综采工作面调查.94 5.高产高效工作面和矿井.94 二、露天开采.95 专题部分专题部分.9797 矿井注浆堵水技术及机理浅析矿井注浆堵水技术及机理浅析.9797 1.概述.97 1.1 煤矿注浆堵水技术的重要意义 .97 1.2 煤矿注浆堵水技术机理 .97 2.注浆堵水技术的发展历程.98 3.注浆堵水的适用条件.98 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计第 IV 页 4.注浆堵水的研究现状及研究成果.99 4.1 注浆堵水材料 .99 4.2 注浆堵水设备 .103 4.3 注浆堵水工艺 .103 4.4 注浆参数 .108 4.5 突水点注浆堵水 .109 4.6 井下注浆堵水 .111 4.7 压力注浆法 .111 5.注浆方案的选择及效果判断.117 5.1 方案选择 .117 5.2 效果判断 .118 6.注浆安全技术措施.118 6.1 打钻安全技术措施 .118 6.2 钻机起吊及运输安全技术措施 .121 6.3 封闭钻孔安全技术措施 .121 7.堵水理论研究现状.122 7.1 岩体裂隙网络渗流规律分析 .122 7.2 注浆堵水参数计算理论 .122 8.结论.122 参考文献参考文献.123123 致致 谢谢.124124 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计第 1 页 第一章 井田概况和井田地质特征 1.1 矿区概况矿区概况 1.1.1 交通位置及交通条件交通位置及交通条件 1交通位置 山西交城鑫河煤业有限公司井田位于交城县城东北的岭底乡后火山村附近。地理坐 标为：东经 11209251121139，北纬 373637373756，行政 区划属于岭底乡管辖。本井田位于交城县东北 6km 处，南距 307 国道 6km，其间有简易 公路相通，交通较为方便。 图 1-1 交通位置图 2地形地貌 该区位于山西省中部，吕梁山脉中段东翼，太原西山煤田清交矿区清徐勘探区的西 南部。井田属高山地形，呈西高东低的地形趋势，最高点位于井田西南边缘的山梁上， 标高为 1312.00m，最低点位于井田东南部沟口，标高为 890.00m，最大相对高差为 422.00m。 3水系河流 本井田大面积为基岩裸露，出露地层为二叠系上统上石盒子组，局部为黄土覆盖， 沟谷发育，井田较大沟谷为西北东南方向展布，沟谷无常年性流水，仅在雨季较大沟 谷有雨水汇集向东南流出，并很快排干，属黄河流域汾河水系。 4气象与地震 本区属大陆性气候，四季分明，据 19811990 年气象统计资料，本区 6、7、8 三个 月最热，1、2、12 月份最冷，年平均气温 7，最高气温在 7 月份，温度平均 20.8， 最低气温在 1 月份，温度平均零下 8.5，平均相对温差约 29.3。年降水量在 440.0680.0mm 之间，多集中在 7、8、9 三个月内，年蒸发量在 1482.001814.00mm 之 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计第 2 页 间，年蒸发量大于年降水量，气候为干燥。本区全年无霜期约 136 天，全年冻结期最早 为当年十月中旬，解冻期最晚到次年三月底，最大冻土深度 0.69m。本区全年春夏两季多 为东南风，秋冬两季多为西北风，最大风速可达 28.5m/s。 根据山西地震局资料，太原市发生的最高地震为 5 级地震。清徐、徐沟一带曾发生 6 级地震，据 GB18306-2001“中国地震动参数区划图”本区抗震设防烈度 VII 度，设计 基本加速度值为 0.15g。 1.1.2 主要自然灾害主要自然灾害 本区自然条件比较温和，基本无其他较严重的自然灾害。 1.1.3 矿井电源及送矿井电源及送电电线路线路 1矿井供电电源 本次设计确定该矿采用 35kV 电源供电，在工业场地新建 35kV 变电站。35kV 变电所 双电源进线，两回均引自泽鑫煤业工业场地新建 35kV 开闭所。 由于山西交城鑫河煤业有限公司和山西交城县岭底乡泽鑫煤业有限公司都属于山西 交城五七煤业有限公司，且两个矿相邻，本次设计综合考虑这两个矿的供电电源，根据 当地地方电网情况，确定在泽鑫煤业工业场处新建 35kV 开闭所，同时为这两个矿供电， 且该开闭所建成投入运行时间与本矿建成投入运行时间同步，该开闭所一回电源引自奈 林 110kV 变电站 35kV 母线段，另一回引自前火山 110kV 变电站 35kV 母线段。 奈林 110kV 变电站位于该开闭所东南部约 12km 处，站内设 2 台 40000kVA 变压器， 电压等级 110/35kV，电站一回电源引自夏家营 220kV 变电站 110kV 母线段，另一回引自 广只 220kV 变电站 110kV 母线段。 前火山 110kV 变电站位于该开闭所东部约 7km 处，站内设 2 台 60000kVA 变压器， 该变电站电压等级为 110/35kV，该变电站一回电源引自夏家营 220kV 变电站 110kV 母线 段，另一回引自广只 220kV 变电站 110kV 母线段。 设计本矿井两回 35kV 电源，两回均引自泽鑫煤业工业场地新建 35kV 开闭所。正常 情况下，两回电源，一回工作，一回带电备用，以保证供电的连续性和可靠性。当一回 故障停止供电时，另一回路应能担负矿井全部负荷。矿井的两回路电源线路上都不得分 接其他任何负荷。 2供电线路可靠性及保证措施 根据负荷统计结果及电源情况，矿井 35kV 主电源及备用电源均引自泽鑫煤业工业场 地新建 35kV 开闭所。架空线路导线选用 LGJ120 钢芯铝绞线，全线架设避雷线，避雷 线选用 GJ-35 钢绞线，采用砼杆与铁塔混合架设方式，送电距离约 2.0 公里，线路压降为 0.34%；该开闭所一回电源引自奈林 110kV 变电站 35kV 母线段，导线型号为 LGJ-240， 输电距离约 12km，线路压降为 2.67%；另一回引自前火山 110kV 变电站 35kV 母线段， 导线型号为 LGJ-240，输电距离约 7km，线路压降为 1.55%。两回电源线路均采用铁塔架 空引来,全线架设避雷线，型号为 GJ-50。正常情况下一回工作，另一回带电备用，当任一 回停止运行时，另一回仍能保证矿井全部负荷的供电要求。本 35kV 架空线路地处吕梁市 境内，气象条件为山西省 I 级气象区。 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计第 3 页 针对架空供电线路可能产生的断线、倒杆、外力破坏、雷击、共振、污闪等事故， 线路严格按照架空线路设计规程规范并结合实际地形情况设计，合理选择导线安全系数 和耐张段长度，力求将架空线路发生事故的概率降到最小。 防治措施：选择线路路径时尽量利用井田境界和断层煤柱，避免通过塌陷区、初期 开采区、污秽区和其它地质灾害地段；根据负荷、线路长度及当地环境温度参数合理选 择导线截面；合理选择导线、避雷线安全系数和耐张段长度，利用线路专用程序进行导 线和杆塔的各项力学计算，通过倾覆稳定性验算确定杆塔基础；采用加装导线防震锤或 护线条等措施应对线路共振事故；矿井 35kV 电源线路地处山区，遭雷击可能性较大，故 线路全线架设避雷线，每基杆均设接地极，接地电阻不大于 10 欧姆；在线路绝缘配合设 计中正确确定导线对杆塔、导线对避雷线、导线对地、不同相导线间的距离，根据污秽 条件下绝缘子串的成串污闪电压或污秽条件下绝缘子串的泄漏比距合理选择绝缘子的型 式和片数，本线路所处区域为一般污染区（1、2 级）。 1.1.4 工程建设性质工程建设性质 根据晋煤重组办发2009123 号文精神，山西交城鑫河煤业有限公司矿井由原交城县 瑞鑫煤焦有限公司、山西交城五七煤矿有限公司和山西交城鑫河煤矿有限公司重组而成。 兼并重组整合后矿井名称为“山西交城鑫河煤业有限公司”。重组后矿井生产能力为 900kt/a，矿井建设性质为扩建矿井(兼并重组整合矿井)。 1.2 井田地质特征井田地质特征 1.2.1 井田地层井田地层 本井田位于清徐勘探区西南部，井田内大面积出露二叠系上统上石盒子组，局部被 第四系覆盖。据勘探资料井田发育地层由老至新有：奥陶系中统峰峰组；石炭系中统本 溪组、上统太原组；二叠系下统山西组、下石盒子组；二叠系上统上石盒子组；第四系 中上更新统。现将各地层分述如下： 1. 奥陶系中统峰峰组（O2f） 为厚层状深灰色石灰岩，偶为白云质灰岩，裂隙发育，为方解石脉充填，本组厚度 大于 100m。 2.石炭系中统本溪组（C2b） 本溪组上部以灰色、深灰色的泥岩、砂质泥岩为主，夹 1 层细砂岩、灰岩，下部为 铁铝岩、粘土岩，局部有黄铁矿层和铝土矿层。井田内仅 102 号孔见本溪组底，单孔厚 度 29.8m，与下伏地层呈平行不整合接触。 3.石炭系上统太原组（C3t） 为本区主要含煤地层，由砂岩、泥岩、粘土岩、石灰岩及煤层组成，厚度比较稳定, 该组共发育有 K2、L4、L 5 三层灰岩，为地层对比的主要标志层，发育有 6 上、6、6 下、 7、7 下、8 上、8、9 号共 8 层煤，其中 8、9 号为主要可采煤层，其余为不稳定不可采煤 层。本组厚度为 76.08100.08m，平均 85.76m，底部以 K1 中粗粒砂岩为界与下伏本溪 组呈整合接触。 4.二叠系下统山西组（P1s） 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计第 4 页 该组为本区主要含煤地层之一，主要由砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤层组成，共发育 有 02、03、2、4、5 号等五层煤，其中 2、4、5 号煤层为全区稳定可采煤层，其余为不 稳定不可采煤层。本组地层厚度为 32.1051.91m，平均为 39.01m，底部以 K3 砂岩为界 与下伏太原组呈整合接触关系。 5.二叠系下统下石盒子组（P1x） 岩性为灰绿色、黄绿色砂岩、泥岩、砂质泥岩