采矿工程毕业设计（论文）-忽鸡图煤矿0.9Mta新井设计（全套图纸）.doc

中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计第 I 页 目目 录录 一般部分 1 矿区概述及井田地质特征矿区概述及井田地质特征.1 1.1 矿区概述.1 1.1.1 交通位置.1 1.1.2 地形地貌及水系.2 1.1.3 气象及地震烈度.2 1.1.4 矿井电源、水源情况.2 1.1.5 矿区经济概况.3 1.1.6 矿井生产建设概况及邻近矿井开采情况.3 1.1.7 煤炭运销情况.4 1.2 井田地质特征.6 1.2.1 地层.6 1.2.2 构造.8 1.2.3 水文地质特征.8 1.2.4 矿井涌水量预算.11 1.3 煤层特征.12 1.3.1 煤层.12 1.3.2 煤质.13 1.3.3 瓦斯、煤尘、煤的自燃及地温.16 2 井田境界和储量井田境界和储量.17 2.1 井田境界.17 2.2 矿井工业储量.17 2.2.1 储量计算基础.17 2.2.2 井田地质勘探.17 2.2.3 矿井地质储量.18 2.2.4 矿井的工业储量.19 2.3 矿井可采储量.20 2.3.1 安全煤柱留设原则.20 2.3.2 矿井保护煤柱损失量.20 2.3.3 矿井可采储量.23 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计第 II 页 3 矿井设计生产能力及服务年限矿井设计生产能力及服务年限.24 3.1 矿井工作制度.24 3.2 矿井设计生产能力及服务年限.24 4 井田开拓井田开拓.26 4.1 井田开拓的基本问题.26 4.1.1 确定井筒形式、数目、位置及坐标.27 4.1.2 工业场地的位置.28 4.1.3 开采水平及采盘区划分.29 4.1.4 主要开拓巷道.29 4.1.5 矿井开拓方案比较.29 4.2 矿井基本巷道.37 4.2.1 井筒.37 4.2.2 井底车场及硐室.38 4.2.3 主要开拓巷道.38 5 准备方式准备方式盘区巷道布置盘区巷道布置.42 5.1 煤层地质特征.42 5.1.1 盘区位置.42 5.1.2 盘区煤层特征.42 5.1.3 煤层顶底板特征.42 5.1.4 水文地质.42 5.1.5 地质构造.42 5.1.6 地表情况.42 5.2 盘区巷道布置及生产系统.43 5.2.1 确定盘区巷道布置及生产系统的原则.43 5.2.1 盘区准备方式确定.43 5.2.2 盘区巷道布置.43 5.2.3 通风系统.44 5.2.4 运煤系统.44 5.2.5 运料排矸系统.44 5.2.6 盘区内巷道掘进.44 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计第 III 页 5.2.7 盘区生产能力.45 5.3 盘区车场及主要硐室.46 6 采煤方法采煤方法.47 6.1 采煤工艺方式.47 6.1.1 盘区煤层特征及地质条件.47 6.1.2 确定采煤工艺方式.47 6.1.3 确定回采工作面长度.47 6.1.4 工作面推进长度和推进方向确定.47 6.1.5 回采工作面破煤、装煤方式的确定.48 6.1.6 回采工作面支护方式.49 6.1.7 端头支护及超前支护方式.50 6.1.8 各工艺过程注意事项.51 6.1.9 回采工作面正规循环作业.53 6.2 回采巷道布置.53 6.2.1 回采巷道布置方式.53 6.2.2 工作面回采巷道布置.54 7 井下运输井下运输.56 7.1 概述.56 7.1.1 矿井设计生产能力及工作制度.56 7.1.2 煤层及煤质.56 7.1.3 运输距离和辅助运输设计.56 7.1.4 矿井运输系统.56 7.2 盘区运输设备选型.57 7.2.1 设备选型原则.57 7.2.2 盘区运输设备选型及能力验算.57 7.3 大巷运输设备选择.60 7.3.1 主要运输大巷设备选择.60 7.3.2 辅助运输大巷设备选择.60 7.3.3 运输设备能力验算.60 8 矿井提升矿井提升.62 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计第 IV 页 8.1 矿井提升概述.62 8.2 主副井提升.62 8.2.1 主井提升设备选型.62 8.2.2 副井提升设备选型.63 9 矿井通风与安全矿井通风与安全.66 9.1 矿井通风系统选择.66 9.1.1 矿井概况.66 9.1.2 矿井通风系统的基本要求.66 9.1.3 矿井通风方案的选择.66 9.2 矿井通风系统的确定.67 9.2.1 矿井通风方式的选择.67 9.2.2 盘区通风系统要求.68 9.2.3 确定回采工作面通风.69 9.3 矿井风量计算.70 9.3.1 通风容易时期和通风困难时期采煤方案的确定.70 9.3.2 各用风地点的用风量和矿井总用风量.70 9.3.3 风量分配.74 9.4 全矿通风阻力的计算.76 9.4.1 矿井通风总阻力计算.76 9.4.2 矿井通风系统图及网络图.76 9.4.3 矿井通风总阻力计算.79 9.4.4 两个时期的矿井总风阻和总等积孔.81 9.5 选择矿井通风设备.82 9.5.1 矿井通风设备的要求.82 9.5.2 选择主要通风机.83 9.5.3 电动机选型.85 9.6 矿井灾害防治技术.86 9.6.1 瓦斯管理措施.86 9.6.2 煤尘的防治.87 9.6.3 预防井下火灾的措施.87 9.6.4 防水措施.87 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计第 V 页 10 设计矿井基本技术经济指标设计矿井基本技术经济指标.88 参考文献：参考文献：.90 专题部分 浅析煤炭自燃及其防治浅析煤炭自燃及其防治.92 1 煤的自燃机理.92 1.1 火灾的分类.92 1.2 煤的自燃概述.93 1.3 煤的自燃学说.94 2 煤的自燃过程及影响因素.97 2.1 煤的氧化特性.97 2.2 煤炭自燃条件.97 2.3 煤的自燃发展过程.97 2.4 煤层自燃的内在影响因素.99 2.5 煤层自燃的外在影响因素.100 3 煤的自燃倾向性与自然发火期.102 3.1 煤的自燃倾向性.102 3.2 煤的自燃倾向性鉴定方法与分类.102 3.3 煤的自然发火期.104 4 煤炭自燃早期识别与预报.105 5 自燃火灾的防治技术.108 5.1、开拓开采技术措施.108 5.2 均压防灭火技术.108 5.3 泡沫凝胶防灭火技术.110 5.4 惰化防灭火技术.111 5.5 阻燃物质防灭火技术.112 5.6 堵漏风防火技术.112 5.7 综合防灭火技术.112 6 结束语.112 参考文献:.113 翻译部分 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计第 VI 页 英文原文英文原文.115 中文译文中文译文.122 致 谢.127 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 1 页 1 矿区概述及井田地质特征 1.1 矿区概述 1.1.1 交通位置交通位置 忽鸡图村煤矿位于鄂尔多斯市东胜区东南直距约 36km 处，东胜煤田四 道柳找煤区第 25 勘探线之间，行政区划隶属于鄂尔多斯市准格尔旗四道 柳乡。其地理座标为： 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 东径：11018311102010 北纬：393731394001。 矿区北距主要交通干线 109 国道约 25km，经黄天棉图到包府（包头 府谷）公路约 15km，均有三级柏油公路相连，矿区到东胜区公路距离约为 40km。东胜区是鄂尔多斯市重要的交通枢纽，东西向有 109 国道，南北向 有 210 国道，并有包府公路及包神铁路通过，交通干线四通八达。交通便 利 忽鸡图矿交通位置如图 1-1 所示。 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 2 页 图 1.1 1.1.2 地形地貌及水系地形地貌及水系 矿区地形总体呈北高南低。最高点位于矿区北侧，海拔标高 1420.2m， 最低点位于东南部的南沟，海拔标高 1291m，相对高差为 129.2m 左右。属 高原侵蚀性丘陵地貌，地形切割强烈，基岩裸露，植被稀疏，为半荒漠地 区。最大的沟谷为核实区东侧的忽吉尔图沟，在雨季常形成季节性流水， 暴雨过后可形成短暂的洪流。区内地形切割强烈，沟谷纵横交错。侏罗系 中下统延安组裸露地表，局部被第四系风积砂及松散层覆盖。区内水系较 为发育，多为间歇性河流，旱季一般干涸无水或有溪流，但暴雨过后可形 成洪流，水流总体由北向南汇入勃牛川，而后向南流入陕西省。据古城壕 水文站资料：勃牛川最大洪峰流量为 481m3/s，最小流量 0.003m3/s，平均 流量为 40.3m3/s。 矿区位于忽吉尔图沟的上游，总体地势西高东低，大气降水快速排泄 于忽吉尔图沟中，该沟平时为干沟，沟中第四系冲洪积含水对其下岩层有 补给作用。 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 3 页 1.1.3 气象及地震烈度气象及地震烈度 属半干旱高原大陆性气候，昼夜温差较大，最高气温 38.3，最低气 温-30.9。年降水量 277.7544.1mm，且多集中于 7、8、9 三个月，年蒸 发量 1749.72436.2mm。常年刮风，平均风速 2.3m/s。最大风速 20m/s。 无霜期平均 139170 天，最大冻土深度 1.74m。 根据中国地震动参数区划图 （GB-18306-2001） ，该区地震动峰值加 速度（g）为 0.10，比照中国地震烈度区划图（1990） 对照烈度为 7 度。 1.1.4 矿井电源、水源情况矿井电源、水源情况 （一）电源情况 在矿井工业场地建 10kV 变电所，供电电源为两个：两回电源线路。 当任一回路故障停电时,另一回路能担负矿井全部负荷。 在忽鸡图村煤矿西北方向，鄂尔多斯电业局规划在公沟矿附近新建 35kV 变电所。从这个变电所的不同母线段各引一回路 10kV 线路作为本矿 的两回路电源，线路长约 3km。10kV 电源线路导线：LGJ-240。 （二）水源情况 本矿井为扩建矿井，目前矿井地面生活用水取自矿井工业场地忽吉尔 图沟内水井，供水能力约为 30m3/d，能够满足生活用水。扩建后，随着用 水量增加，生产生活用水水源除现有水源继续使用外，由准格尔旗科源水 务有限公司供给。 本矿井井下排水量正常为 80m3/h，最大为 100m3/h，经地面净化处理 后，可作为井下消防洒水用水源，不足部分由地面给水系统补充。 1.1.5 矿区经济概况矿区经济概况 本区距鄂尔多斯市东胜区较近。鄂尔多斯市是内蒙古自治区新兴的工 业城市之一。近年来工业发展迅速，产业结构日趋合理，构建了以农牧业 为基础，绒纺、煤炭、电力、建材、化工等传统产业与生物制药、纳米材 料等高新技术为主导产业。民营企业经济巡猛发展，已形成多种经济成分 蓬勃兴起、共同发展的良好局面。城市进程不断加快、基础设施建设水平 已整体提高，水、电、路及通讯全面改善，创造了世界瞩目的鄂尔多斯现 象。 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 4 页 1.1.6 矿井生产建设概况及邻近矿井开采情况矿井生产建设概况及邻近矿井开采情况 （一）矿井生产建设概况 内蒙古自治区国土资源厅以“内国土资采划字20060029 号”划定矿 区范围批复，批准内蒙古满世煤炭运销有限责任公司忽鸡图南沟煤矿与内 蒙古满世煤炭运销有限责任公司四道柳忽鸡图村煤矿进行整合并将其外围 无矿权争议的边角地段也一并划入， “划定矿区范围批复”矿权人为内蒙古满 世煤炭运销有限责任公司，矿山名称为内蒙古满世煤炭集团四道柳煤炭有 限责任公司煤矿。 1、内蒙古满世煤炭运销有限责任公司忽吉图南沟煤矿：该矿始建于 1997 年，1998 年正式投产，设计年生产能力 9 万 t。小平硐开拓(=2)开采 5 号煤层，实际生产能力接近设计能力。开采方式为区段前进工作面后退房 柱式采矿法，爆破落煤，井下人工装煤，四轮车运输，边界式通风。经几 年开采，累计采出量约 15 万 t，动用煤炭资源 41 万 t，采矿回采率 36。 开采中煤层出露情况与原报告叙述基本相同，煤层厚度 2.202.40m， 平均厚度 2.30m；煤层顶板岩性为粉砂质泥岩,稳定性较差，易冒落，底板 岩性为泥岩，遇水易软化膨胀。矿井涌水量 0.3m3/h。 南沟煤矿整合后关闭。 2、内蒙古满世煤炭运销有限责任公司四道柳忽鸡图村煤矿：该矿始建 于 1995 年，1997 年正式投产，设计年生产能力 15 万 t。小平硐开拓(=3) 开采 5 号煤层，实际生产能力接近设计能力。开采方式为区段前进式，工 作面后式退房柱式采矿法，爆破落煤，井下人工装煤，四轮车运输，边界 式通风。经几年开采，累计采出量约 44 万 t，动用煤炭资源 107 万 t，采矿 回采率 41。 开采中煤层出露情况与原报告叙述基本相同，煤层厚度 1.001.90m； 煤层顶板岩性为粉砂质泥岩,稳定性较差，易冒落，底板岩性为泥岩，遇水 易软化膨胀。井巷无水或有少量渗水。 （二）邻近矿井开采情况 周边西北已有生产矿井两座，据实际调查资料，各矿井建设及生产情 况如下： 1、准格尔旗神山镇敖家沟煤矿：该矿位于忽鸡图村煤矿北西部，建于 1996 年，企业性质为集体所有。开采 4 号煤层，采煤方式为残柱式，分区 机械通风；煤电钻打眼，爆破落煤，装载机装煤，四轮车运输，生产能力 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 5 页 6 万 t/a。该矿目前已关闭。 2、准格尔旗神山镇魏家塔煤矿：该矿位于忽鸡图村煤矿北西部，距忽 鸡图村煤矿 2.5km，建于 1992 年，企业性质为集体所有。开采 4 号煤层， 采煤方式为残柱式，通风方式为中央分列式机械通风；煤电钻打眼，爆破 落煤，四轮车运输，生产能力 3 万 t/a。 3、伊东集团忽沙图煤矿：该矿位于忽鸡图村煤矿东部，距忽鸡图村煤 矿 7km，目前正在基建。另外距忽鸡图村煤矿西南 7km，还有也来色太煤 矿。 上述煤矿与忽鸡图村煤矿均有一定距离，忽鸡图村井田四周均为无主 自然空白区，上述煤矿与忽鸡图村煤矿各煤层没有越界开采关系。见邻近 矿井与忽鸡图村煤矿的四邻关系图（图 1-1-2） 。 1.1.7 煤炭运销情况煤炭运销情况 （一）运输情况 内蒙古满世煤炭运销有限责任公司忽鸡图村煤矿位于内蒙古鄂尔多斯 市东胜区东南直距约 36km 处。矿区北距主要交通干线 109 国道约 25km， 经黄天棉图到包府（包头府谷）公路约 15km，均有三级柏油公路相连， 矿区到东胜区公路距离约为 40km。东胜区是鄂尔多斯市重要的交通枢纽， 东西向有 109 国道，南北向有 210 国道，并有包府公路及包神铁路通过， 交通干线四通八达。交通便利矿井扩建设计生产能力 900kt/a，产品煤根据 场内外自然地形条件及利用现有路网进行外销。矿井对外辅助运输采用公 路方式，经现场调查和现场踏勘，现有县级公路和 109 国道均可运行大吨 位的载重汽车，现有公路外运条件能满足矿井扩建到 900kt/a 时的煤炭外运 要求，煤炭外运条件较好。 （二）煤炭销售预测 1、煤炭市场状况分析 矿井开采煤层均为低灰煤、低中硫、低磷特低磷、中热值高热 值的不粘煤。煤中有害成分低，是良好的民用及动力用煤，原煤平均售价 150 元/t，随着煤炭资源的日益减少和国内外煤炭市场对此煤种需求量的日 益增大，其价格优势将会进一步体现出，但随着新开矿井和扩建矿井的增 加，煤炭产量的增加，煤炭供需将基本平衡。 2、煤炭产品流向 矿井扩建后，所生产的煤炭产品主要流向为： 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 6 页 鄂尔多斯市鼎泰矿业有限公司：850kt/a。 少量煤炭产品直接本地销售。 矿方与鄂尔多斯市鼎泰矿业有限公司签有煤炭买卖合同，因此本矿井 的煤炭用户是可靠的。 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 7 页 1.2 井田地质特征 1.2.1 地层地层 （一）区域地层 东胜煤田是以三叠系上统延长组为沉积基底的侏罗纪早、中期含煤建 造，主要含煤地层为侏罗系中下统延安组（J1-2y） ，其上覆地层有侏罗系中 统直罗组（J2z） 、安定组（J2a） 、白恶系下统迳川组（K1jc） 、东胜组 （K1ds） 、第三系数上新统（N2） 、第四系马兰组（Q3m）黄土层和第四系 （Q4） 。区域地层特征详见表 1-2-1。 表表 1-2-1 东胜煤田区域地层表东胜煤田区域地层表 系系统统组组 厚度厚度(m) 最小最小-最大最大 岩性描述及接触关系岩性描述及接触关系 全新全新 统统 （Qh）0-25 为湖泊相沉积、冲洪积和风积层。不整为湖泊相沉积、冲洪积和风积层。不整 合于下伏地层之上。合于下伏地层之上。 第四系第四系 上更上更 新统新统 马兰组马兰组(Q3m)0-40 浅黄色含砂黄土，含钙质结核，具柱状浅黄色含砂黄土，含钙质结核，具柱状 节理。不整合于下伏老地层之上。节理。不整合于下伏老地层之上。 第三系第三系 上新上新 统统 （N2）0-100 上部为红色、土黄色粘土及其胶结疏松上部为红色、土黄色粘土及其胶结疏松 的砂质泥岩，下部为灰黄、棕红、绿黄色砂的砂质泥岩，下部为灰黄、棕红、绿黄色砂 岩、砾岩，夹有砂岩透镜体。不整合于下伏岩、砾岩，夹有砂岩透镜体。不整合于下伏 老地层之上。老地层之上。 东胜组东胜组 （K1ds） 40-230 浅灰、灰紫、灰黄、黄、紫红色泥岩、浅灰、灰紫、灰黄、黄、紫红色泥岩、 粉砂岩、细砂岩、砂砾岩、泥岩、砂岩互层，粉砂岩、细砂岩、砂砾岩、泥岩、砂岩互层， 夹薄层泥质灰岩。交错层理较发育。顶部常夹薄层泥质灰岩。交错层理较发育。顶部常 见有一层中粗粒砂岩，含砾，呈厚层状。见有一层中粗粒砂岩，含砾，呈厚层状。 白恶系白恶系 下统下统 迳川组迳川组(Kjc)30-80 浅灰、灰绿、棕红、灰紫色泥岩、粉砂浅灰、灰绿、棕红、灰紫色泥岩、粉砂 岩、砂质泥岩、细砂岩、中砂岩、粉砂岩、岩、砂质泥岩、细砂岩、中砂岩、粉砂岩、 细砾岩，中夹薄层钙质细砂岩。斜层理发育，细砾岩，中夹薄层钙质细砂岩。斜层理发育， 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 8 页 下部常见大型交错层理。与下伏地层呈不整下部常见大型交错层理。与下伏地层呈不整 合接触。合接触。 安定组安定组(J2a)10-80 浅灰、灰绿、黄紫褐色泥岩、砂质泥岩、浅灰、灰绿、黄紫褐色泥岩、砂质泥岩、 中砂岩。含钙质结核。中砂岩。含钙质结核。 中统中统 直罗组直罗组(J2z)1-278 灰白、灰黄、灰绿、紫红色泥岩、砂质灰白、灰黄、灰绿、紫红色泥岩、砂质 泥岩、细砂岩、中砂岩、粗砂岩。下部夹薄泥岩、细砂岩、中砂岩、粗砂岩。下部夹薄 煤层及油页岩，含煤层及油页岩，含 I 煤组。与下伏地层呈平行煤组。与下伏地层呈平行 不整合。不整合。 中下中下 统统 延安组延安组(J1-2y)78-247 灰灰白色砂岩，深灰色、灰黑色砂质灰灰白色砂岩，深灰色、灰黑色砂质 泥岩，泥岩和煤层。含泥岩，泥岩和煤层。含 2、3、4、5、6、7 煤煤 组。与下伏地层呈整合接触。组。与下伏地层呈整合接触。 侏罗系侏罗系 下统下统 富县组富县组(J1f)110 上部为浅黄、灰绿、紫红色泥岩，夹砂上部为浅黄、灰绿、紫红色泥岩，夹砂 岩。下部以砂岩为主，局部为砂岩与泥岩互岩。下部以砂岩为主，局部为砂岩与泥岩互 层；底部为浅黄色砾岩。与下伏地层呈平行层；底部为浅黄色砾岩。与下伏地层呈平行 不整合。不整合。 上统上统 延长组延长组(T3y)35-312 黄、灰绿、紫、灰黑色块状中粗砂岩，黄、灰绿、紫、灰黑色块状中粗砂岩， 夹灰绿泥岩和煤线。与下伏地层呈平行不整夹灰绿泥岩和煤线。与下伏地层呈平行不整 合接触。合接触。 三叠系三叠系 下统下统 二马营组二马营组 (T2er) 87-367 以灰绿色含砂砾岩、砾岩，紫色泥岩、以灰绿色含砂砾岩、砾岩，紫色泥岩、 粉砂岩为主。粉砂岩为主。 （二）井田地层 勘探区位于东胜煤田四道