采矿工程毕业设计（论文）-朔里矿1.5Mt新井设计.docx

第 131 页中国矿业大学2014届本科生毕业设计目录一6般6部6分61 矿区概述及井田地质特征61.1 矿区概述61.1.1 交通位置61.1.2 地形地貌及气候71.1.3 矿区的水文地质81.2 井田地质特征81.2.1 井田的地层81.2.2 井田的地质构造及地质变动101.2.3井田的水文地质特征111.3 煤层特征121.3.1 煤层121.3.2 煤层的围岩性质131.3.3 煤的特征141.3.4 其他有益矿产171.3.5 其他开采技术条件182 井田境界和储量182.1 井田境界182.1.1 井田境界确定182.2 井田工业储量192.2.1 储量计算基础192.2.2 井田勘探程度202.3 矿井工业储量计算202.3.1 永久煤柱损失量212.3.2 矿井设计储量232.4 矿井可采储量232.4.1 工业广场保护煤柱煤量232.4.2 主要井巷保护煤柱煤量232.4.3 矿井可采储量233 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限243.1 矿井工作制度243.2 矿井设计生产能力及服务年限243.2.1 确定依据243.2.2 矿井设计生产能力及服务年限243.2.3 井型校核254 井田开拓264.1井田开拓的基本问题264.1.1确定井筒形式、数目、位置264.1.2 开拓方案比较284.2 矿井基本巷道334.2.1井筒334.2.2开拓巷道384.2.3井底车场及硐室425 准备方式435.1 煤层地质特征435.1.1 采区位置435.1.2 采区煤层特征435.1.3 煤层顶底板岩石构造情况445.1.4 水文地质445.1.5地质构造445.2采区巷道布置及生产系统445.2.1采区准备方式的确定445.2.2采区巷道布置445.2.3采区生产系统475.2.4采区内巷道掘进方法485.2.5采区生产能力及采出率496 采煤方法506.1 采煤工艺方式506.1.1 采区煤层特征及地质条件506.1.2 确定采煤工艺方式506.1.3 回采工作面参数516.1.4采煤工作面回采工艺516.1.5 采煤工作面支护方式556.1.6 端头支护及超前支护方式586.1.7 各工艺过程注意事项586.1.8 回采工作面正规循环作业596.2 回采巷道布置626.2.1 回采巷道的布置方式626.2.2 回采巷道参数627 井下运输647.1 概述647.1.1 地质条件与工作制度647.12 运输距离及载货量647.13 矿井运输系统647.2 盘区运输设备选型657.2.1 盘区运输设备选型原则657.2.2 盘区主要运输设备选择667.2.3 采区辅助运输设备选型687.2.4 采区运输能力验算687.3 大巷运输设备选择687.3.1 大巷运输运输设备选型原则687.3.2 胶带大巷运输设备选择687.3.4 运输设备能力验算708 主井提升708.1 矿井提升概述708.2 主井提升708.2.1 主井提升718.2.2 主斜井检修设备的运送719 矿井通风与安全729.1矿井地质、开拓、开采概况729.1.1 矿井地质概况729.1.3 开采方法729.1.4 变电所、充电硐室、火药库739.1.5 工作制、人数739.2 矿井通风系统的确定739.2.1 矿井通风系统的基本要求739.2.2 矿井通风方式的选择739.2.3 矿井通风方法的选择749.2.4 采区通风系统的要求759.2.5 采区通风方式的确定759.2.6 工作面通风方式的选择759.3 矿井风量计算769.3.1 通风容易时期和困难时期确定769.3.2 各用风地点用风量和矿井总用风量789.3.3 风量分配829.4 矿井阻力计算839.4.1 计算原则839.4.2 矿井最大阻力路线849.4.3 计算矿井摩擦阻力和总阻力：849.5 选择矿井通风设备869.5.1 选择主要通风机869.5.2 主要通风机的电动机选择899.6 安全灾害的防治措施909.6.1 瓦斯和煤尘爆炸防治909.6.2 井下灭火防治919.6.3 粉尘灾害防治919.6.4 矿井水防治9110 设计矿井基本技术经济指标92参考文献93专96题96部96分96引言971 问题提出972 国内外研究现状982.1 三软煤层的概念982.2 顶底板岩石硬度分类992.3 国外研究现状992.4国内研究现状1003 三软煤层综采设备选型原则分析1003. 1 设备选型原则1003. 2 “三机”配套主要尺寸的确定原则1013. 3 “三机”配套主要尺寸的确定原则1014. 三软煤层综采工作面支架合理工作阻力的确定1014.1 初次来压前顶板结构的受力分析1024.2 工作面推进过程中顶板和煤壁动态受力分析1044.2 支架支护强度计算1074.3 综放工作面支架合理工作阻力确定1084.3结论1095 三软煤层综采工作面设备选型实例1105.1 工作面概述1105.2 液压支架选型1105.3 采煤机选型1115.4 刮板输送机、转载机、破碎机选型1135.5 工作面布置1146 结论1156.1 三软煤层综采工作面设备选型原则1156.2 三软煤层综采工作面“三机”配套主要尺寸的确定原则1156. 3 “三机”配套主要尺寸的确定原则116参考文献116一般部分2 井田境界和储量2.1 井田境界2.1.1 井田境界确定在煤田划分为井田时，需要保证各个井田具有合理的尺寸和境界，使煤田各部分都能得到合理的开发。煤田范围划分为井田的原则有：根据上述的井田划分原则，同时考虑到矿区煤田内强大的地质构造等因素，本井田在能满足生产开发强度的前提条件下，主要考虑了自然条件原因，将井田四周境界定为：井田范围由以下 41个坐标点依次连线圈定，详见表 2-1。表 2-1 井田范围拐点坐标对照表序号XY序号XY137681843949019522377378039490172237680003948926223377374039490239337678703948923824377393639490345437678543958891425377403339490472537674233948875126377408539490610637677623948725027377410239490795737680593948616128377409239490970837692643948674229377360939491400937595273948686530377294739491573103769778394870313137725103949147511376981739486953323770894394914921237699523948700733377062239491483133769940394870853437703423949136614377029139487136353770035394911051537707933948730236376964139490808163771047394880413737691223949028217377094539489471383768706394901271837720723948984039376866539490117193773047394900624037685553949038520377343739489898413768655394903282137735453948006242376858439490110井田边界形态为不规则的多边形，南北走向最长大约为6.7 km，东西倾向最宽约 6.07 km，面积22.50 km2。2.2 井田工业储量 2.2.1 储量计算基础工业储量是指在井田范围内，经过地质勘探厚度与质量均合乎开采要求，目前可供开采利用的列入平衡表内的储量。2.2.2 井田勘探程度矿区所处井田内的煤层地质条件已基本查明。其中包括断层，褶皱等地质因素。同时井田水文地质条件也已查清，所提供的地质、水文资料基本满足设计要求。2.3 矿井工业储量计算由地质勘探知，本矿井可采煤层有四层，分别为 3#、4#、 5#和6#煤层。主采煤层为3、5层，4、6层部分可采。煤层倾角一般812,局部区域最大不到15，因此本矿井为缓倾斜煤层。本设计主要是对 3#煤层进行设计。由于煤层产状、厚度、煤质比较稳定，采用地质块段法来对井田的工业储量进行估算计算。具体方法为：以所划分的块段面积乘以煤层的平均容重，再乘以块段平均煤厚，最后除以块段煤层平均倾角的余弦值，所得值便是该块段的煤层的工业储量。根据地质勘探结果，结合煤层走向趋势和倾角，将矿区煤井田划分为 A、B、C 三个块段，如图 2-1 所示。在各块段范围内，用上述方法求得每个块段的工业储量，最后将各个矿段的工业处理相加，便得矿区井田的工业储量。图 2-1 朔里煤矿储量计算块段划分图A 块段水平面积为5.43m2，平均倾角为6；B 块段水平面积为11.24 km2，平均倾角为8；C 块段水平面积为 5.83 km2，平均倾角为12.根据地质勘探报告可得，3煤的平均容重为1.3 t/m3，平均厚度为5.5 m。矿井地质储量利用下式计算： (2-1) 式中:Zz 矿井地质储量，Mt；m 各块段煤层平均厚度，m；r 煤层容重，t/m3；S 各块段水平面积，km2； 各块段煤层的倾角, ；把各块段的数值带入式 2-1 得：ZA=5.51.35.43/cos6=40.43 MtZB=5.51.311.24/cos8=81.16 MtZC=5.51.35.83/cos12=49.40 Mt则矿井地质储量：Zz= ZA+ ZB +ZC=170.99 Mt矿井工业储量是指在井田范围内，经过地质勘探，煤层厚度与质量均合乎开采要求，地质构造比较清楚，目前可供利用的可列入平衡表内的储量。矿井工业储量是进行矿井设计的资源依据，一般也就是列入平衡表内的储量。图2-2 矿井可行性研究和初步设计资源/储量间的关系储量的分配探明储量、控制储量、推断储量按6：3：1 分配，经济基础储量、边际经济基础储量按90%、10% 分配，次边际经济基础储量不计。 (2-2) 其中：k为可信度系数，一般取值在0.70.9之间。对于煤层地质条件相对简单，煤层赋存较为稳定的取大值；相应的，对于煤层地质条件复杂、煤层赋存稳定性差的取小值。根据勘探结果可知，本矿井煤层地质条件一般，属于中等水平，煤层赋存相对稳定，故k取0.8。则：Z333k=170.9910%0.8=13.68 Mt将以上所得数据代公式2-2可得本矿井工业储量为：Zg =167.57 Mt2.3.1 永久煤柱损失量（1）井田境界煤柱可按下列公式计算： (2-2) 式中：p 边界煤柱损失量，t；L 边界长度，m；b 边界宽度，断层边界 50 m，人为边界 20 m。r 煤的容重，取平均容重 1.3 t/m3；M 煤层平均厚度，m；p=1.55501.35.5+21.31201.35.5=3.10 Mt（2）断层煤柱可按下列公式计算 P=LbMr (2-3)式中：p 断层煤柱损失量，t；L 断层长度，m；b 保护煤柱宽度，m； r 煤的容重，取平均容重 1.3 t/m3；M 煤层平均厚度，m则：p=12.12205.51.37=1.74 Mt（3）防水煤柱的留设 由于煤层顶底板状态较好，致密性较好，井田范围内又无较大水系，区内地表水体一般不与其下各含水层发生水力联系，并且各含水层之间均有一定厚度的隔水岩层。含水层水位各不相同，说明其无水力联系。因此，无需留设防水煤柱。（4）中央风井煤柱的留设图 2-2 中央风井保护煤柱留设测量可知，风井压煤面积为0.44 km2，压煤量可按下列公式计算：P= rMs/cos (2-4)P 断层煤柱损失量，t；r 煤的密度，取平均容重 1.3 t/m3；s 压煤面积，km2；M 煤层平均厚度，m； 煤层平均倾角，取8。P=1.35.50.44/cos=0.32 Mt综合以上计算，井田保护煤柱损失量：p1=2.16 Mt。2.3.2 矿井设计储量从矿井的工业储量中，刨去因断层、边界、防水等因素而留设的保护煤柱所损失的储量，最后所得的储量即为矿井的设计储量。矿井的设计储量可按下式计算: ZS=Zgp1 (2-5) 式中：ZS 矿井设计储量，Mt；Zg 矿井工业储量，MtP1煤柱损失量（包括断层煤柱，边界煤柱，工业广场保护煤柱等），Mt；则矿井设计储量为：ZS=Zgp1= 167.575.16 =162.41 Mt。2.4 矿井可采储量矿井设可采储量为矿井设计储量减去工业场地和主要井巷煤柱煤量后乘以采区回采率后得到的储量。2.4.1 工业广场保护煤柱煤量矿井工业广场的占地面积大小，可根据煤矿设计规范中若干条文件修改决定的说明来进行确定，具体指标见表 2-2 表2-2 工业场地占地面积指标井型/Mta1占地面积/公顷0.1Mt12.4及以上1.01.21.81.20.450.91.50.090.31.8本矿井设计井型为1.5 Mt/a，因此，查表2-2 可以确定本设计矿井的工业广场面积为18 ha。但经过第四章经济对比后所确定方案为斜井单水平开拓，且工业广场设置在煤层煤层露头线以外，故此设计中工业广场无压煤损失，可不计算工业广场压煤损失量。 2.4.2 主要井巷保护煤柱煤量本矿井设计中，在矿井开采后期，要对各个大巷保护煤柱进行回收，所以可不必计算大巷保护煤柱损失。2.4.3 矿井可采储量矿井的可采储量Zk按下式计算: Zk=(ZsP2)C (2-6) 式中：Zk矿井可采储量，Mt；Zs 矿井设计储量，Mt；P2 工业广场及主要井巷煤柱煤量，Mt；C 采区回采率，由相关规定可知，厚煤层回采率不低于 0.75；中厚煤层回采率不低于 0.80；薄煤层回采率不低于0.85。本设计所主采的3号煤层平均厚度为5.5 m，属厚煤层，采区回采率取为 0.75。 P2=P广场=0 Mt Zk=(162.410)0.75=121.80 Mt3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 3.1 矿井工作制度根据煤炭工业矿井设计规范相关规定，确定矿井设计年工作日为 330 d，工作制度采用“三八制”，每天三班作业，两班生产，一班准备，每班工作8 h。矿井每昼夜净提升时间为 16 h。 3.2 矿井设计生产能力及服务年限 3.2.1 确定依据 3.2.2 矿井设计生产能力及服务年限本矿井井田范围内煤层赋存简单，地质条件较好，煤层平均厚度 5.5 m，煤层倾角 612，平均倾角为8，属于缓倾斜煤层。矿井服务年限可按下式计算： T=Zk/(AK） (3-1) 式中：T 矿井服务年限，a；Zk 矿井可采储量，122.04 Mt；A 设计生产能力，1.5 Mt/a；K 矿井储量备用系数，取1.3矿井投产后，产量迅速提高，矿井各生产环节需要有一定的储备能力。例如局部地质条件变化，使储量减少；或者矿井由于技术原因，使采出率降低，从而减少了储量。因此，需要考虑储量备用系数。煤炭工业矿井设计规范第 2.2.6 条规定：计算矿井及第一开采水平设计服务年限时，储量备用系数宜采用 1.31.5。结合本设计矿井的具体情况，矿井储量备用系数选定为 1.3。把数据代入公式 得矿井服务年限 T=121.80/(1.51.3）=62.5 a根据本矿井上述特点，对矿井生产规模提出了 1.2 Mt/a、1.5 Mt/a、1.8 Mt/a 三个方案，本矿井经计算，可采储量为 125.8 Mt，井型为 1.2 Mt/a、1.5 Mt/a、1.8 Mt/a 时的服务年限分别为 78.2 a、61.5 a、52.5 a。可以看出，井型为1.8 Mt/a 时的矿井服务年限偏短，不能满足规范要求；1.2 Mt/a 时的矿井服务年限偏长；1.5 Mt/a 时的矿井服务年限比较合适。经分析比较，设计认为生产能力确定为 1.5 Mt/a 比较合适。根据本矿井上述特点，对矿井生产规模提出了 1.2 Mt/a、1.5 Mt/a、1.8 Mt/a 三个方案，本矿井经计算，可采储量为 125.8 Mt，井型为 1.2 Mt/a、1.5 Mt/a、1.8 Mt/a 时的服务年限分别为 78.2 a、61.5 a、52.5 a。可以看出，井型为1.8 Mt/a 时的矿井服务年限偏短，不能满足规范要求；1.2 Mt/a 时的矿井服务年限偏长；1.5 Mt/a 时的矿井服务年限比较合适。经分析比较，设计认为生产能力确定为 1.5 Mt/a 比较合适。表3-1 我国各类井型的矿井和第一水平设计服务年限矿井设计生产能力（万 t/a）矿井设计服务年限（a）第一开采水平服务年限（a）煤层倾角 ，故设计水仓容量满足要求。5 准备方式5.1 煤层地质特征为了能使矿井尽早投产，以缓解前期建设资金的紧张状况，首采区应尽量选择