采矿工程毕业设计（论文）-大雁矿业集团二矿0.9Mta新井设计【全套图纸】.doc

I 摘 要 本设计为内蒙古大雁二矿 0.9Mt/a 的新井设计，共有 3 层设计可采煤层， 平均总厚度为 7.5m。设计井田的可采储量为 66.78Mt。服务年限为 53a。划分 两个水平开采。井田平均走向长 2500m，平均倾斜长 4000m，煤层平均倾角 11，属于缓倾斜煤层。 本设计矿井采用双立井的开拓方式，集中大巷布置方式。共划分 12 个带 区，其中首带区为 2 个，达产工作面 1 个。本设计带区为东四带区，大巷装 车式下部车场，综合机械化采煤。年工作日为 330d，日提升时间为 16h,采用 “四、六”式工作制，工作面长为 170m，每刀进度为 0.6m，每日割九刀。 提升设备为主井采用箕斗提升，副井采用罐笼提升。 由于井田倾斜长度较大，且为缓倾斜煤层，以及煤层地质条件等因素影响， 决定本井田内全部采用倾斜长壁采煤法开采。 由于本人知识有限，缺乏一定的现场经验。因此，本设计中难免会出现一 些问题，请各位专家老师不吝指正。 关键词关键词 可采储量 采煤工艺 倾斜开采 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 II Abstract The task of this design is to construct a 0.9million tons new shaft for Dayan Ming Administration.This mine has three minable Coal Seam,and its average thickness is 7.5 meters.Designed field of minable capacity is 66.78 million tons. It can adapt for 53years, and is divided into two levels. Average alignment in farmland in well lengthways 2500 ms, average slant lengthways 4000ms, average rake angle in coal seam 11, belong to the the slant the coal seam. This mine shaft is applied to double indined shaft development method; Layout of gathing gallergand mining district eross heading; The well farmland turns to is divided into totally 12 adopt the zone mines and 1 worked faces. This worked fece is west six worked face, words 330 days every year. Adapt “thee-eight” work situation, work face is 170 meters length of circle is 0.6meters, and times is 4 one day. Because the well farmland slant length is bigger, and incline the coal seam for the , and coal seam geology condition etc. factor effects, deciding this well farmland inside the complete adoption slant. Because my limit working ability and time. There must be lots of faults in this design. I plead with dirextors point them out and redify it, and I will accept it sincerely and humblely. K Ke ey y w wo or rd ds s Recoverable reserves The technology of coal mining Adoption slant III 目录 摘 要.I Abstract.II 绪论.VII 第 1 章 井田概况及矿井地质特征 .1 1.1 井田概况 .1 1.1.1 井田位置及范围 .1 1.1.2 交通位置 .1 1.1.3 地形与河流 .2 1.1.4 气象与地震 .2 1.2 地质特征 .2 1.2.1 矿区范围内的地层情况 .2 1.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造 .4 1.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征 .5 1.2.4 岩石性质、厚度特征 .5 1.2.5 井田内的水文地质情况 .6 1.2.6 沼气、煤尘及煤的自燃性 .6 1.2.7 煤质、牌号及用途 .7 第 2 章 井田境界、储量及服务年限 .8 2.1 井田境界 .8 2.1.1 井田周边情况 .8 2.1.2 井田未来发展情况 .8 2.2 井田储量 .8 2.2.1 井田储量的计算 .8 2.2.2 保安煤柱 .8 2.2.3 储量计算方法 .9 2.2.4 储量计算的评价 .10 2.3 矿井工作制度、生产能力及服务年限 .10 2.3.1 矿井工作制度 .10 2.3.2 矿井生产能力及服务年限 .11 第 3 章 井田开拓 .12 3.1 概述 .12 IV 3.1.1 井田内外及附近生产矿井开拓方式概述 .12 3.1.2 影响本设计矿井开拓方式的原因及其具体情况 .12 3.2 矿井开拓方案的选择 .12 3.2.1 井硐形式和井口位置 .12 3.2.2 开采水平数目和标高 .13 3.2.3 开拓巷道的布置 .14 3.3 选定开拓方案的系统描述 .18 3.3.1 井硐形式和数目 .18 3.3.2 井硐位置及坐标 .18 3.3.3 水平数目及高度 .19 3.3.4 石门、大巷(运输大巷、回风大巷)数目及布置.19 3.3.5 井底车场形式的选择 .20 3.3.6 煤层群的联系 .21 3.3.7 带区划分 .22 3.4 井筒布置及施工 .23 3.4.1 井硐穿过的岩层性质及井硐维护 .23 3.4.2 井硐布置及装备 .23 3.4.3 井筒延伸的初步意见 .25 3.5 井底车场及硐室 .26 3.5.1 井底车场形式的确定及论证 .26 3.5.2 井底车场的布置、存储线路、行车线路布置长度 .26 3.5.2 通过能力计算 .28 3.5.4 井底车场主要硐室 .31 3.6 开采顺序 .31 3.6.1 沿煤层走向的开采顺序 .31 3.6.2 沿煤层倾斜方向的开采顺序 .31 3.6.3 带采区接续计划 .32 3.6.4 “三量”的控制 .32 第 4 章 带区巷道布置与带区生产系统 .34 4.1 带区概况 .34 4.1.1 设计带区的位置、边界、范围、采区煤柱 .34 4.1.2 带区地质和煤质情况 .34 4.1.3 带区生产能力、储量及服务年限 .34 V 4.2 带区巷道布置 .34 4.2.1 区段划分 .34 4.2.2 带区斜巷布置 .35 4.2.3 带区车场布置 .36 4.2.4 带区煤仓形式、容量及支护 .38 4.2.5 带区硐室简介 .39 4.2.6 带区工作面的接续 .40 4.3 带区准备 .40 4.3.1 带区巷道的准备顺序 .40 4.3.2 带区主要巷道的断面及支护方式 .41 第 5 章 采煤方法 .43 5.1 采煤方法的选择 .43 5.2 回采工艺 .43 5.2.1 选择和决定回采工作面的工艺过程及使用的机械设备 .43 5.2.2 设备选型 .43 5.2.3 工作面循环方式和劳动组织形式 .45 第 6 章 井下运输和矿井提升 .48 6.1 矿井井下运输 .48 6.1.1 运输方式和运输系统的确定 .48 6.1.2 矿车的选型及数量 .48 6.1.3 带区运输设备的选择 .50 6.2 矿井提升系统 .51 第 7 章 矿井通风安全 .52 7.1 矿井通风系统的确定 .52 7.1.1 概述 .52 7.1.2 矿井通风系统的确定 .52 7.1.3 主扇工作方式的确定 .52 7.2 风量计算与风量分配 .53 7.2.1 风量计算 .53 7.2.2 风量分配 .55 7.2.3 风速的验算 .56 7.2.5 风量的调节方法与措施 .56 7.3 矿井通风阻力计算 .57 VI 7.3.1 确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力 .57 7.3.2 矿井等积孔计算 .58 7.4 通风设备的选择 .59 7.4.1 主扇的选择计算 .60 7.4.2、电动机的选择 .60 7.4.3 反风措施 .61 7.5 矿井安全生产措施 .61 7.5.1 预防瓦斯及煤尘爆炸 .61 7.5.2 火灾与水患的预防 .61 7.5.3 其他事故的预防 .62 7.5.4 避灾路线及自救 .62 第 8 章 矿井排水 .64 8.1 概述 .64 8.1.1 矿井水来源及涌水量 .64 8.1.2 对排水设备的要求 .64 8.2 矿井主要排水设备 .65 8.2.1 排水方式与排水系统简介 .65 8.2.2 主排水设备及管路的选择计算 .66 第 9 章 技术经济指标 .68 总结 .70 致谢辞 .71 参考文献 .72 附录 1 .73 附录 2 .77 附录 3 .80 VII 绪论 经过大学四年的学习生活，我掌握了很多专业知识，为了能更好的巩固和 运用这些知识，我做大雁二矿的新井设计，而且我在毕业实习中也收集到了很 多大雁二矿的资料。本设计主要是关于新矿井的建设，其中包括开拓方式、采 煤工艺、支护方式、设备选型以及矿井的各个系统。本设计包括、采煤工艺方 面、通风安全方面、岩石力学方面的知识。采矿方面的知识更新很慢，本设计 采用了一种创新模式，这是一个新的方案，主要是针对小煤层群的开采方法， 本方法采用反倾向的巷道布置，不需要布置上下山，因此，可以节省很多开采 费用，也更利于矿井的生产和管理。本设计主要是通过绘制矿井的各种图纸来， 来进行矿井的优化设计，这其中文字部分包括大量的方案比较，以便是设计更 加合理。在设计时，需要对矿井的地质情况、煤层的受力等情况进行分析，这 样才能使建成的矿井更加与实际相符。 我希望通过做本次毕业设计，我能够学到更多的采矿专业知识，巩固我所 学过的各种知识，并且能够很好的运用他们，从而也为我以后的工作打下良好 的基础。 1 第 1 章 井田概况及矿井地质特征 1.1 井田概况 1.1.1 井田位置及范围 大雁矿区位于大兴安岭西麓的海拉尔河中游，隶属于内蒙古自治区呼伦贝 尔鄂温克族自治旗管辖。矿区东接牙克石市，西连海拉尔区，南邻巴彦嵯岗苏 木，北至海拉尔河与陈巴尔虎旗相望。大雁二矿则位于大雁矿区的东北部，地 理坐标为:东经：12030121203427，北纬：49 1357491543。矿区走向长 2.5km，倾向宽 4km。 1.1.2 交通位置 矿区东接牙克石市，西连海拉尔区，南邻巴彦嵯岗苏木，北至海拉尔河与 陈巴尔虎旗相望。矿区交通便利，国防公路 301 线在矿区北部通过，滨洲线铁 路在矿区中部穿过。大雁火车站东距牙克石市 18km，向西至海拉尔区 64 km。 向东经牙克石市可达加格达奇、齐齐哈尔、哈尔滨、沈阳、北京以及全国各地。 向西经海拉尔市可到我国边陲重镇满洲里市。 图 1-1 大雁煤矿交通位置图 2 1.1.3 地形与河流 本区地表水系以河流为主，矿区北部有海拉尔河由东向西流过，矿区内有 胜利沟小溪及布洛莫也沟小溪由东向西流过。海拉尔河总体流向为由北东流向 南西，河床宽为 58-130m，属老年期河流，弯曲率较大，沿河两岸牛轭湖及河 漫滩广泛分布。其最大洪峰流量为 1057m3/s， ，多年平均流量为 66m3/s。该河 流距离矿区最近点在 1KM 以外，又为丘陵所隔，对矿井开发影响不大。胜利沟 小溪发源于区外东南部的低山间，上游呈树枝状，源头有群泉出露，总体流向 为由南东流向北西，最终于扎罗木得西北端注入海拉尔河。该小溪汇集有大气 降水及火山岩风化裂隙水，全长 35km，流域面积 97km2，冬季干涸，夏季畅流， 汛期水量骤增，最大流量为 3.38m3/s，最小流量为 0.067m3/s，沿河遍布沼泽。 1.1.4 气象与地震 本区属亚寒带大陆性气候，冬季漫长而寒冷，春季干燥风大，夏季湿润短 促，秋季气温骤降，年降雨量小，蒸发量大，年平均降水量为 345.2mm，年平 均蒸发量为 1314.7mm，年平均气温为-3.1C,最低气温为-46.7C ，最高气 温为+36.5C ，年平均风速为 2.9m/s，最大风速为 23 m/s，风向多为西南， 降雪期为每年 9 月到翌年的 5 月中旬，结冻期为每年 10 月至翌年 4 月末，冻 结厚度一般在 3m 左右，并有岛状永久冻土层。本地区地震动峰值加速度（g） 为 0.05，对照地震裂度为 6-7 度。 1.2 地质特征 1.2.1 矿区范围内的地层情况 二矿井田附近出露的地层有中生界白垩系下龙江组、梅勒图组、大磨拐 河组、甘河组、伊敏组以及新生界的第四系地层。 1.中生界白垩系下统(K1)： （1）龙江组(K1lj)： 本组地层呈大面积的出露在大雁煤田的南北两侧，按其岩性及岩性组合 可分为上下两个岩段。 下部中酸性熔岩段： 由灰-灰紫-灰绿色的流纹岩、松脂岩、流纹岩凝灰、熔凝灰角砾岩、含 角砾凝灰熔岩、晶屑岩屑凝灰岩、酸性凝灰岩等组成。地层总厚度约 500m， 与下伏大民山组地层呈不整合接触。 上部凝灰碎屑岩段： 3 本段地层下部为晶屑岩屑凝灰岩，之上为凝灰砾岩及凝灰角砾岩。上部 为凝灰粉砂岩，并夹有凝灰粗、细砂岩和晶屑凝灰岩等，地层总厚度约 430m，与下伏地层呈整合接触。 表 1-1 区域地层一览表 （2）梅勒图组(K1m)： 本段地层出露在大雁煤田第三勘探区南部红旗沟包含吐砂拉挥迪一带。 该组地层划分为上、中、下三个岩段。 下部泥岩段： 本段地层由灰-黑色泥岩夹薄层粗、中、细砂岩和薄煤层(0.41m 厚)组成。 地层总厚度约 65m，与下伏地层呈平行不整合接触。 中部基性熔岩段： 本段地层由黑色致密的块状玄武岩组成，裂隙发育，地层总厚度约 50m，与下伏地层呈整合接触。 界系统组符号 厚 度 （m） 岩 性 变 化 情 况化石种类 伊 敏 组 K1ym 233-850 主要为泥岩和粉砂岩， 夹细、中、粗砂岩、煤层 及碳质泥岩。与下部地层 整合接触。 含蕨 类、银 杏等植 物化石。 大 磨 拐 河 组 K1d200-620 为主要含煤组，含3 个煤层，编号为： 15、 16、 34 煤层。 主要 含干蚌， 蕨类、 银杏及 铁杉。 梅 勒 图 组 K1m150-370 上为泥岩、砂岩和薄煤层， 中为中基性熔岩，下为泥 岩夹玄武岩和薄煤层。 中 生 界 白 垩 系 下 统 龙 江 组 K1lj 500-1200 上部为凝灰碎屑岩，下 部为中酸性熔岩。 4 上部泥岩段： 本段地层由灰黑色的泥岩夹薄层玄武岩和薄煤层。地层总厚度约 15m， 其与下伏地层呈整合接触。 （3）大磨拐河组(K1d)和伊敏组(K1ym)： 该组地层全区发育，由砾岩、砂岩、粉砂岩、泥岩和煤层组成。是一套 陆相含煤地层，是本区的主要含煤地层。本地层全部被第四系地层掩盖，与下 伏地层呈不整合接触。 （4）第四系海拉尔组(Qh)： 本组地层分布广泛，以不整合形式覆盖于各个不同时代地层之上，由未 胶结的松散沉积物组成。其上部是黑色腐殖土和浅黄色风成砂，下部是粘土、 亚粘土和砂砾等。地层厚度 6-57m，平均 30m 左右。 2.泥盆系上统大民山组(D3d)： 本组地层呈零星状分布在井田的北部。距本区最近地点在海拉尔河的北 岸。该组地层主要有蚀变安山岩、酸性熔岩、薄层凝灰岩、凝灰质砂砾岩等 组成，普遍变质，厚度不详。 1.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造 大雁煤田位于新华夏系第三隆起带（大兴安岭隆起带）的西坡，第三沉降 带的东缘，在海拉尔盆地的五九-南屯凹陷中段，大雁煤田为一向斜构造， 即大雁扎尼河向斜，大雁二矿位于大雁煤田的北部。 大雁煤田出露地层由下往上主要有：中生界白垩系下统龙江组（K1l）的 陆相中酸性火山沉积岩组合，白垩系下统梅勒图组（K1m）的中基性火山岩 夹中酸性火山碎屑岩及火山碎屑沉积岩， （主要岩性为气孔状、杏仁状、致密 块状玄武岩、安山玄武岩及少量碎屑岩） 、白垩系下统大磨拐河组（K1d）的含 煤碎屑岩层，白垩系下统伊敏组（K1ym）含煤地层及第四系海拉尔组（Qh）的 松散沉积物。本区域地层时代、厚度、岩性及化石属种等情况，详见“区域地 层一览表” 。 构造： 1大雁煤田内断层大部分是向南倾斜，与煤系地层倾向相反，造成含煤 地层在平面上重复出现，沿倾斜方向呈阶梯状抬起，二矿井田属大雁煤田被 F1断层抬起的北翼部分。从总体上看，二矿井田内断层较发育，构造条件属中 等，断层性质均为张扭性正断层，有逢断必正的规律。经钻探与井巷揭露，本 区内发育有 7 条大、中型断层，即 F17、F19、F20，其中 F17断层是二矿井田的 北部边界断层；F19断层是井田南部边界断层；F20断层是二矿带区边界断层。 5 2从总体上看，二矿井田煤层在第 8 勘探线以西+400m 标高以下，呈一宽缓向斜构 造，枢纽方向近似东西、倾伏方向向西，该褶曲导致煤层走向变化 另外，由于是分层开拓，最易助长短期行为，引发掏肥丢瘦、浪费资源的 现象。 一般在井田走向短，煤层数目少，煤层间距大，采用集中布置有困难且经 济上不合理时，才采用此种布置方案。 方案一的优点如下： 1.由于方案一用总石门贯穿所有煤层，总石门、分煤层大巷和带区车场中 可以选用同一种运输设备。 2.煤层间的开采顺序是阶梯式，总工程量又少，所以采掘干扰轻微，回采 面接续从容，增产潜力大。 方案二与方案一相比优点如下： 1.大巷工程量及与大巷有关的联络巷道相对于方案二大大减少，无总石门， 也无回风石门，总工程量最少，大大降低了费用和成本； 2.由于总工程量较其它方案大为减少，所以巷道维护量大为减少，巷道维 护费大大降低； 3.带区斜巷与煤层的夹角较大，而且随着煤层的阶梯开采逐段报废，越来 越短，所以压煤量为零；集中大巷处在煤层群的最下部煤层，无石门，护巷煤 柱比其它方案大为减少；由于带区斜巷的空间特性，层组内煤层的开采顺序必 须是自上而下的顺序式，煤层间接续工程量少，薄煤层可在低准备量低成本状 态下被采出，因此最大限度地遏制了采肥丟瘦的现象的发生；所以煤炭采出率 较其它方案大为提高； 4.由于层组内煤层间的开采顺序是阶梯式，带区斜巷又不压煤，所以给层 6 组内煤层的搭配开采创造了条件，有利于矿井生产期内综合指标的稳定； 5.以斜巷代替石门做为煤层间的联络巷道，使得每层煤仰、俯斜工作面可 推进长度失衡的状况较其它方案大为改善，最大限度地缓解了工作面接续的紧 张状况，降低了分带巷道的运输费用； 6.当遇到走向断层时，集中大巷不必频繁转弯，带区斜巷向下延伸或向上 调整带区斜巷的长度即可保证带区斜巷与所有煤层的联络，所以该方案对地质 构造的适应能力较强； 7.排水费和通风费比其它方案低； 8.护巷煤柱少，在有自然发火危险的煤层中，安全状况比其它方案好； 9.由于带区斜巷是逆倾向穿层布置，所以巷道受力状态好，容易维护； 10.由于总工程量少，出矸量少；煤炭采出率高，延长了矿井的经济寿命， 会减少单位历史阶段内的建井数量；效益高；成本低；安全状况好；从而使得 该方案具有了环保型的特性，推广后，将有利于煤炭行业的可持续发展。 方案二与方案一比缺点如下： 1由于一水平井筒较深，加之移交前要施工带区斜巷，所以初期工程量 略大，工期略长； 2井筒提升费略高； 详见技术比较表 表 3-2 开拓方案技术比较表 序号对比项目 评优 准则 方案 一 方案 二 1移交工程量及投资少中差 2一水平总工程量及总投资少差优 3工期短中差 4巷道维护费少差优 5矿井出矸量少差优 6煤炭采出率高差优 7分带巷道长距离掘进通风易差中 8仰、俯斜工作面推进长度差值少差优 7 9煤层间的搭配开采易差优 10对构造的适应能力强差优 11运输段数少优中 12分带巷道运输费少差优 13带区斜巷运输费和井筒提升费少中差 14排水费少优优 15通风费少差优 经济比较： 方案一、方案二在技术均较合理，两者之间的区别在于井筒掘进费用以及 他们的维护费用、提升费用，主石门掘进长度等等。两个方案的井底车场工程 量基本相等。因此，只需要比较它们的不同之处，即建井工程量、水平运输大 巷以及各种采区石门和采区上山（斜巷）的生产经营费用、基建费用和维护费 用等（具体参照表 3-3） 。 表 3-3 开拓方案经济比较表 方案 项目 模式一模式二 井筒(m)3885井筒 600 石门(m) 1575 石门 0 主要大巷(m) 20000 主要大巷 10000 带区车场(m) 3120 带区车场 1560 带区煤仓(m) 780 带区煤仓 390 带区斜巷(m) 234 带区斜巷 695 基建 小计（万元） 3212.8 小计 1691.9 立井提升(万元) 1881.4 立井提升33306 运输费用31221运输费用15448 立井排水6875立井排水4673 生产 小计（万元）56910小计53427 总计费用/万元89038费用/万元70346 从经济比较表可知方案二投资少，所以该设计矿井选择方案二。 8 3.3 选定开拓方案的系统描述 3.3.1 井硐形式和数目 根据井田的地形地势，煤层赋存，地质构造等因素，经过第二节中井筒 形式确定方案的技术分析和经济比较，该矿井采用双立井开拓，即主井、副井。 主井用以提