采矿工程毕业设计（论文）-新阳煤矿1.5Mta新井设计【全套图纸】.doc

中国矿业大学采矿工程本科 20071 班 毕业设计 学号：21070031 第 1 页 共 41 页 目 录 全套图纸，加全套图纸，加 153893706153893706 一般设计部分一般设计部分: 1 1 矿区概述及井田地质特征矿区概述及井田地质特征 .7 7 1.1 矿区概述 .7 1.1.1 地理位置 .7 1.1.2 地形特点 .7 1.1.3 交通条件 .7 1.1.4 矿区内的工业和农业的生产情况 .7 1.1.5 矿区的供电和供水 .8 1.1.6 矿区气候条件 .8 1.1.7 矿区水文情况 .9 1.2 井田地质特征 .9 1.2.1 井田的地形 .9 1.2.2 井田的勘探程度 .9 1.2.3 井田煤系地层的概述 .10 1.2.4 井田的地质构造 .11 1.2.5 井田的水文地质特征 .12 1.3 煤层特征 .16 1.3.1 煤层的埋藏条件 .16 1.3.2 煤层 .16 1.3.3 煤层及围岩性质 .17 1.3.4 煤质 .17 1.3.5 瓦斯、煤尘和煤的自燃 .18 1.3.6 煤层综合柱状图 .19 2 2 井田境界和储量井田境界和储量 .2020 2.1 井田境界 .20 2.1.1 井田范围 .20 2.1.2 开采界限 .20 2.1.3 井田面积 .20 2.2 矿井工业储量 .21 中国矿业大学采矿工程本科 20071 班 毕业设计 学号：21070031 第 2 页 共 41 页 2.2.1 储量计算基础 .21 2.2.2 井田地质勘探 .21 2.2.3 工业储量计算 .21 2.3 可采储量计算 .23 2.3.1 安全煤柱留设原则 .23 2.3.2 矿井永久保护煤柱损失量 .23 2.3.3 矿井可采储量 .25 3 3 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 .2626 3.1 矿井工作制度 .26 3.1.1 矿井每昼夜净提升小时数的确定 .26 3.2 矿井设计生产能力及服务年限 .26 3.2.1 确定依据 .26 3.2.2 矿井设计生产能力 .26 3.2.3 矿井服务年限 .26 3.2.4 井型校核 .27 4 4 井田开拓井田开拓 .2828 4.1 井田开拓的基本问题 .28 4.1.1 确定井筒形式、数目、位置及坐标 .28 4.1.2 工业广场的位置 .29 4.1.3 开采水平的确定及采带区划分 .29 4.1.4 主要开拓巷道 .29 4.1.5 方案比较 .30 4.2 矿井的基本巷道 .34 4.2.1 井筒 .34 4.2.2 井底车场及硐室 .38 4.3 主要开拓巷道 .40 5 5 准备方式准备方式带区巷道布置带区巷道布置 .4343 5.1 煤层的地质特征 .43 5.1.1 带区煤层特征 .43 5.1.2 煤层顶底板岩石构造情况 .43 5.1.3 水文地质 .43 5.1.4 地表情况 .43 5.2 带区巷道布置及生产系统 .43 5.2.1 带区准备方式的确定 .43 5.2.2 带区位置 .43 5.2.3 采煤方法及工作面长度的确定 .43 5.2.4 带区巷道的联络方式 .44 5.2.5 分带煤柱的留设 .44 5.2.6 煤层的开采顺序和工作面的接替顺序 .44 5.2.7 带区主要生产系统 .44 中国矿业大学采矿工程本科 20071 班 毕业设计 学号：21070031 第 3 页 共 41 页 5.2.8 确定带区各种巷道的尺寸、支护方式 .44 5.2.8.1 尺寸.44 5.2.8.2 支护方式.44 5.2.8.3 掘进通风.46 5.2.9 确定带区生产能力和采出率 .46 5.3 带区车场选型设计 .47 6 6 采煤方法采煤方法 .4848 6.1 采煤工艺方式 .48 6.1.1 带区煤层特征及地质条件 .48 6.1.2 确定采煤工艺方式 .48 6.1.3 回采工作面参数 .48 6.1.4 回采工作面破煤、装煤和运煤方式的确定 .48 6.1.4.1 工作面落煤方式.48 6.1.4.2 工作面落煤机械.48 6.1.4.3 采煤机的工作方式.49 6.1.4.4 确定回采工作面运煤方式.50 6.1.5 回采工作面支护方式 .53 6.1.6 端头支护及超前支护方式 .55 6.1.7 各工艺过程注意事项 .56 6.1.8 回采工作面正规循环作业 .57 6.1.8.1 劳动组织.57 6.1.8.2 工作面单产吨煤成本的计算.59 6.2 回采巷道布置 .61 6.2.1 回采巷道布置方式 .61 6.2.2 回采巷道参数 .61 7 7 井下运输井下运输 .6464 7.1 概述 .64 7.1.1 井下运输设计的原始条件和数据 .64 7.1.2 矿井设计生产能力及工作制度 .64 7.1.3 矿井运输系统 .64 7.2 带区运输设备选择 .65 7.2.1 设备选型原则： .65 7.2.2 带区运输设备选型及能力验算 .65 7.2.3 运输设备的运输能力验算 .66 7.3 运输大巷设备选择 .67 7.3.1 运输大巷设备选择 .67 7.3.2 辅助运输设备选择 .68 7.3.3 运输设备能力验算 .69 8 8 矿井提升矿井提升 .7070 8.1 矿井提升概述 .70 中国矿业大学采矿工程本科 20071 班 毕业设计 学号：21070031 第 4 页 共 41 页 8.2 主副井提升 .70 8.2.1 主井提升 .70 8.2.2 副井提升设备选型 .71 9 9 矿井通风及安全矿井通风及安全 .7373 9.1 矿井概况 .73 9.1.1 矿井地质概况 .73 9.1.2 开拓方式 .73 9.1.3 开采方法 .73 9.1.4 变电所、充电硐室、火药库 .73 9.1.5 工作制、人数 .73 9.2 矿井通风系统的确定 .73 9.2.1 矿井通风系统的基本要求 .73 9.2.2 矿井通风方式的选择 .73 9.2.3 矿井主扇工作方式选择 .76 9.2.4 带区通风系统的要求 .77 9.2.5 工作面通风方式的选择 .77 9.2.6 通风构筑物 .79 9.3 矿井风量计算 .79 9.3.1 采煤工作面所需风量的计算 .79 9.3.2 掘进工作面需风量的计算 .81 9.3.3 硐室需风量 .82 9.3.4 其它巷道所需风量 .82 9.3.5 矿井总风量 .82 9.3.6 风量分配 .83 9.4 矿井通风阻力计算 .84 9.4.1 矿井最大阻力路线 .84 9.5 矿井通风机的选择 .90 9.5.1 矿井的自然风压 .91 9.5.2 主要通风机的工况点 .92 9.5.3 初选通风机 .92 9.6 电动机选型 .92 9.7 防止特殊灾害的安全措施 .94 9.7.1 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施 .94 9.7.2 预防火灾事故 .95 9.7.3 矿井防治水措施 .95 1010 设计矿井基本技术经济指标设计矿井基本技术经济指标 .9797 专题设计部分专题设计部分: 中国矿业大学采矿工程本科 20071 班 毕业设计 学号：21070031 第 5 页 共 41 页 1 1 矿井给排水设计的基本任务矿井给排水设计的基本任务 .9999 1.1 矿井给水排水设计的基本任务： .99 2 2 矿井给水工程的设计矿井给水工程的设计 .100100 2.1 传统的水源选择 .100 2.1.1 存在问题.100 2.1.2 解决问题的方法.100 2.1.3 采用净化水的优势.100 2.2 井下供水的优化设计问题的探讨 .101 2.2.1 水源的选择.101 2.2.2 井下防尘洒水问题.102 2.2.3 解决问题的方法.102 2.3 矿井给水系统的分类 .102 2.4 井下给、排水系统的自动化实例 .103 2.5 井下用给、排水管材的国内外发展趋势 .104 2.6 井下给、排水管道的防腐问题 .106 2.7 井下给、排水管道的选材 .106 3 3 工业广场循环冷却水系统设计工业广场循环冷却水系统设计 .107107 3.1 循环水系统重复设置问题 .108 3.2 冷却设备的合理配置问题 .108 4 4 矿井排水工程的设计矿井排水工程的设计 .109109 4.1 煤矿生活污水处理设施重复建设现象比较普遍 .109 4.2 污水处理设计参数选择不合理 .109 4.3 排水工程的设计 .110 4.3.1 排水系统 .110 4.3.2 排水泵的选型：.111 4.3.3 生产生活污水处理工艺 .112 4.3.4 矿井水处理工艺 .113 4.3.5 矿井水处理的自动化和智能化.114 4.4 井下排水自动化系统的综合分析 .115 4.5 井下抽水变频无线远程监控自动化及智能化的优化设计改造方案 .119 4.5.1 概况.119 4.5.2 系统的设计和分析说明 .119 4.5.3 无线智能化远程监控维护系统功能介绍.121 4.6 矿山排水自动化监控系统的综合分析 .122 4.6.1 传统排水方式的弊端.122 4.6.2 解决上述问题的方法.122 4.7 中央水泵房自动化排水系统的设计 .123 5 5 矿井水灾和火灾的防治措施矿井水灾和火灾的防治措施 .126126 5.1 矿井水灾防治 .126 5.2 地面建筑和井下灭火设备的合理配置 .127 中国矿业大学采矿工程本科 20071 班 毕业设计 学号：21070031 第 6 页 共 41 页 6 6 结语结语 .128128 参考文献参考文献 .129129 翻译部分翻译部分: : 英文原文 .132 中文译文 .138 致致 谢谢 .142142 一一 般般 部部 中国矿业大学采矿工程本科 20071 班 毕业设计 学号：21070031 第 7 页 共 41 页 分分 1 矿区概述及井田地质特征 1.1 矿区概述 1.1.1 地理位置地理位置 新阳煤矿是汾西矿业集团有限责任公司技术改造提升生产能力中的一个井田，位于 孝义市城西 14km 的新阳镇，属吕梁市孝义市行政管辖区。本井田地理范围为北纬 37 0541371128，东经 11135471114218，中央子午线 1110000。井田西南 与水峪井田毗邻；井田西部与羊寨勘探区为邻，即以南马庄正断层为界；东与白壁关井 田(目前已规划为新阳煤矿白壁关区)相邻，即以偏店逆断层为界；北至丈八煤层露头；南 到兑镇介西铁路北。 1.1.2 地形特点地形特点 本井田处于黄土高原中部的山西省吕梁山东麓，区内地表大部被黄土覆盖，黄土冲 沟发育， 基岩仅在井田南部的兑镇河谷地带及矿区中部的新阳河床两岸有零星煤系地层 出露，新阳河谷地面标高+800m+880m，丘陵地标高+900m+1100m，相对高差在 300m 左右。 1.1.3 交通条件交通条件 新阳煤矿交通极为便利，南同蒲铁路介(休)西(泉)线沿井田东南边界通过，介西线 白壁关站有到矿区的铁路专用线，专用线长 5km，介休站到太原站 169km。太(原)离 (石)高速公路即 307 国道从矿区北边通过，340 省道从矿区中心通过，至汾阳城 18km ， 汾阳至太原 106km，矿区交通位置见图 1-1，附矿区距邻近主要城市距离见表 1-1-1。 表 11 矿区距邻近主要城市距离表 城市距离(公里)城市距离(公里)城市距离(公里) 孝义15北京691孟塬426 汾阳18石家庄407西安549 中国矿业大学采矿工程本科 20071 班 毕业设计 学号：21070031 第 8 页 共 41 页 介休42大同531郑州814 太原88包头980武汉1348 1.1.4 矿区内的工业和农业的生产情况矿区内的工业和农业的生产情况 新阳煤矿高阳区西部及南部数十公里区域内，因煤层埋藏较浅，煤质优良，很久以 前当地居民就有小煤窑开采的历史。根据杨家庄村元朝延佑四年（1314 年）的碑文记载， 当时古窑已经很多，推测在唐宋年间已有小窑进行生产，主要开采 2#煤层，个别煤窑如 胡家窑煤矿开采 9-10-11 号煤层。截止 2005 年年底，新阳煤矿范围内保留采矿权的小煤 矿有 16 座，其中孝义市境内有 15 座，新阳煤矿周边皆为农村，原生环境良好，仅有农 耕活动，农民牲畜圈养，少量放牧。河流、地表水体无污染，除夏季洪水造成水土流失 外，其余几乎没有什么环境地质灾害。当地农民以种植业为主，主要农作物有小麦、玉 米、高梁、谷子等。区内煤炭资源丰富，工业主要以开办煤矿为主，开采运输业较发达。 中国矿业大学采矿工程本科 20071 班 毕业设计 学号：21070031 第 9 页 共 41 页 图1-1 矿区交通位置图 1.1.5 矿区的供电和供水矿区的供电和供水 矿井用电采用双回路供电系统，一回引自矿务局自备电厂后庄变电站的内部电网， 电压 110KV，输电距离 4Km；一回引自华北电网兑镇变电站，电压 110KV，输电距离 2Km，对矿井的建设较为有利。 新阳煤矿现供水水源为矿工业广场附近的 GSJ-C1-6 号水源井，即矿区永久水源。取 水层位为奥陶系中统马家沟组，能满足矿井工业用水和生活用水之需求，从山西煤田地 质研究所提供的水质分析报告来看，其水质符合国家饮用水水质标准。 1.1.6 矿区气候条件矿区气候条件 中国矿业大学采矿工程本科 20071 班 毕业设计 学号：21070031 第 10 页 共 41 页 本井田气候受季风环流、地理纬度和海拔高度的影响，一年四季分明，是典型的暖 温带气候。本区属大陆性气候，冬季受蒙古冷高压的控制，多偏北和西北的气流影响， 气候寒冷少雪；夏季受太平洋副热带高压影响，多偏南和东南气流，气候炎热，雨量集 中；春季受冬夏季风气团的交替控制，气候多风干旱，变化明显；秋季则因蒙古高压气 团的迅速南侵，天高气爽多为晴朗天气。年气温 68 月份最高一般为 26-28，最高可 达 39，每年 12 月份最冷，一般为-7-15，最低为-23，冻土深度一般为 0.42m0.69m，年降水量 5mm 左右，雨季集中于 78 月份，年蒸发量一般为 1800mm1900mm，远大于年降水量，故该区比较干旱。 1.1.7 矿区水文情况矿区水文情况 新阳区内河流均属黄河流域汾河水系，流向由西往东，平时少水或无水，均属季节 性河流。新阳河发源于西部吕梁山，流经井田中部，至善吉村与兑镇河汇合后流入孝河， 长 34km，出山后河谷宽度为 200m5m。二十世纪六十年代该河仍有小股长流水，二十 世纪七十到八十年代，由于地方工业及煤炭工业的发展，截流或渗水严重，矿区地段已 成为干枯河床。兑镇河发源于西部吕梁山柳子沟，经柳湾矿区，水峪矿区及井田东南部 至善吉村流入孝河，该河长 33km，河谷宽 200m 左右。上述河谷均为季节性河流，平均 流量很小，主要靠间歇性泉及矿坑排水补给，雨季山洪暴发水势凶猛。1958 年1960 年 在下游张家庄附近修建了“八一”水库，库容量约 3336.5M 立方米。贾家庄村东面河谷 有一座小型水库，库容量约 89M 立方米，均为农业灌溉及养鱼业之用。 1.21.2 井田地质特征井田地质特征 1.2.1 井田的地形井田的地形 本井田处于黄土高原中部的山西省吕梁山东麓，区内地表大部被黄土覆盖，黄土冲 沟发育， 基岩仅在井田南部的兑镇河谷地带及矿区中部的新阳河床两岸有零星煤系地层 出露， 1.2.2 井田的勘探程度井田的勘探程度 新阳井田于 1956 年1958 年由山西省地质厅燃料地质队进行勘探，1958 年 8 月提 交山西省孝义、汾阳县新阳井田煤田地质勘探报告 ，同年 8 月经省储委以第 25 号决 议书批准。后经 1962 年、1964 年省储委先后两次复审结果为不合格报告，撤销原批准储 量，进行重新勘探。 1964 年山西煤炭工业管理局 119 队从矿井设计、生产需要出发，结合本区的地质条 件，进行了地质勘探改革试验。在勘探过程中，依据以往及新了解的地质情况，对钻孔 的布置作了几次调整变更。于 1965 年 6 月初结束施工，同时提交了山西省霍西煤田汾 孝矿区新阳井田地质勘探最终报告 ，山西省储委 1965 年 7 月以第 18 号决议书批准。 1991 年 7 月 22 日中国统配煤矿总公司关于印发统配煤矿矿井地质条件分类结果 的通知（中煤总生字1991第 338 号）把新阳煤矿地质条件类别评定为二类矿井，代号为 “adeg”。1992 年 2 月 11 日中国统配煤矿总公司关于印发统配煤矿矿井水文 地质条件分类的通知（中煤总生字1992第 57 号）把新阳煤矿水文地质条件类型评定 为简单型。 从 1991 年至今，新阳煤矿利用山西组 2 号煤层生产巷道系统的有利条件，对原勘探 中国矿业大学采矿工程本科 20071 班 毕业设计 学号：21070031 第 11 页 共 41 页 阶段钻孔密度不足不能足以控制山西组 3 号煤层底板等高线变化而进行了补充勘探，共 施工 33 个钻孔。其中 30 个孔按规定探清了 3 号煤，有 3 个孔未见煤。 2003 年 10 月 11 日至 2003 年 11 月 30 日，汾西矿业集团有限责任公司新阳煤矿通过 招标方式委托山西省第六地质工程勘查院对新阳煤矿九采区进行了三维地震勘探，勘探 面积 0.5km2。 1.2.3 井田煤系井田煤系地层的概述地层的概述 新阳井田地表绝大多数被第三系沉积物所掩盖，基岩仅在西部、南部河谷中有所出 露，地层由老至新简述如下： 1、奥陶系中统峰峰组（O2f） 本统为煤系地层之基底，岩性为浅灰色及深灰色，致密厚层状海相石灰岩，质较纯， 性较脆，顶部具溶蚀现象，常见有黄铁矿晶体及不规则之方解石细脉，侵蚀面 50m 之下 夹石膏 12 层。 2、石炭系中统本溪组（C2b） 平行不整合与峰峰组灰岩侵蚀面之上，厚度由 12m35.5m 不等，平均 24.3m，为海 陆交互相沉积，岩性为灰浅灰色，由灰白色黏土质泥岩、砂岩、石灰岩组成，偶夹薄 煤层，底部为铝土岩，常含较多结核状、圆块状黄铁矿。 3、石炭系上统太原组（C3t） 本组地层由灰、灰黑色泥岩，砂岩，粉砂岩，石灰岩及煤层组成，含煤 57 层。主 要可采煤层为 9-10-11 号，与下伏地层为整合接触。本组地层厚度 87.6m108.6m，平均 98m。 4、二叠系（P） 按其岩性特征，含植物化石情况分为山西组，上、下石盒子组，分述如下： （1）下统山西组（P1s） 出露于井田西南部胡家窑，西沟村及西北部安家岭村一带。与石炭系上统太原组为 整合接触，以底砂岩 K7 至下石盒子组 K8 砂岩底为界，厚 29.4m64.6m，平均 46m。为 本区主要含煤地层之一。岩性由灰色、黑色砂质泥岩，灰黑、黑色泥岩、深灰、灰白色 细、中砂岩及煤层组成。煤层编号由上而下有 1 号、2 号、3 号煤层，其中 2 号煤层为全 区稳定可采煤层，1 号煤层为大部可采煤层，3 号煤层局部可采。 （2）下统下石盒子组（P1x） 出露于井田西部胡家窑、西沟村、西北部安家岭、中部南头村、中南部贤者村一带。 与下伏山西组为整合接触，以底砂岩 K8 至上石盒子组 K10 为界，厚 63m98m，平均 80.5m。 a. 下石盒子组二段（P1x2） 以灰绿、黄绿色中粗砂岩为主。夹砂质泥岩及泥岩顶部有一层桃花色铝质泥岩(俗称 “桃花泥岩”)厚 3.78m 左右。距 1 号煤层一般 90m110m，是很好的标志层，本段厚 32m45m，平均 37.2m。 b. 下石盒子组一段（P1x1） 以深灰色、灰色细砂岩及黑灰色泥岩，粉砂岩为主。含菱铁矿结核及不稳定之薄煤 层 23 层，最多达 7 层，底部砂岩（K8）为灰白色、中厚层状，致密块状，成分以石英 为主，层位稳定，厚 0.5m21.4m，平均 5.10m。本段厚 38m52.5m，平均 43.5m。 中国矿业大学采矿工程本科 20071 班 毕业设计 学号：21070031 第 12 页 共 41 页 （3）上统上石盒子组（P2s） 出露于井田西南部贤者村、神福村及东南部韩家滩、桑湾一带，与下石盒子组为整 合接触。下部主要以黄绿、杏黄色砂岩，灰绿色中粗长石石英砂岩为主，偶夹粘土泥岩。 上部主要以黄、绿、灰白及紫色细中粒长石石英砂岩及灰紫、暗紫、黄绿色泥岩为主， 并夹灰黄色及灰色铝土泥岩、岩性变化较大，大都受侵蚀，厚度不一，不易对比。 5、第三系上新统（N2） 分布于低山丘陵半坡及冲沟两壁，其厚度不一。最厚在桑湾村南达 51.65m。主要为 半胶结之砂砾层，棕黄、浅棕红色亚粘土、土黄色亚粘土、钙质土等组成。有三层钙质 胶结砾岩，以下部一层较稳定，胶结良好，其它两层变化较大，一般厚 30m70m，平均 厚 50m。砾石成分以石灰岩为主，砂岩及泥岩次之，分选差，滚圆度中等，砂石大小不 一，本统沉积于各不同时代的基岩上，呈明显之角度不整合接触。 6、第四系（Q） 本井田范围内分布较广，角度不整合于不同岩层之上。 （1）下更新统（Q） 浅红色粘土，夹砂砾石层。厚 0m25m，平均 12m。 （2）中更新统（Q2） 以深红、浅红色亚粘土为主，深红色砂土及粉砂土次之。广布整个井田，与下伏地 层为不整合接触，厚