采矿工程毕业设计（论文）-永煤集团城郊煤矿2.4Mta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 21070028 学 院 应应用技用技术术学院学院 专 业 采采矿矿工程工程 设计题目 城郊煤城郊煤矿矿 2 4 Mt a 新井新井设计设计 专 题 浅析冲浅析冲击矿压击矿压及其防治及其防治 指导教师 职 称 教教 授授 2011 年 6 月 徐州 全套图纸 完整版设计加全套图纸 完整版设计加 153893706 中国矿业大学毕业设计任务书 学院应应用技用技术术学院学院专业年级采采矿矿工程工程 07 级级学生姓名 任任务务下达日期下达日期 2011 年年 2 月月 28 日日 毕业论毕业论文日期文日期 2011 年年 3 月月 7 日至日至 2011 年年 6 月月 10 日日 毕业论毕业论文文题题目目 城郊煤城郊煤矿矿 2 4 Mt a 新井新井设计设计 毕业论毕业论文文专题题专题题目目 浅析冲浅析冲击矿压击矿压及其防治及其防治 毕业论毕业论文主要内容和要求文主要内容和要求 按照采矿工程专业毕业设计大纲要求 本毕业设计分为三部分 1 一般部分 城郊煤矿 2 4Mt a 新井设计 2 专题部分 浅析冲击矿压及其防治 3 翻译部分 翻译一篇 3000 字以上的专业英语文章 院长签字 指导教师签字 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 一般部分为永煤集团城郊煤矿 2 4Mt a 新井设计 全篇共分为十个部分 矿井概况及 井田地质特征 井田境界及储量 矿井工作制度 设计生产能力 井田开拓 矿井基本 巷道 采煤方法 采区巷道布置 井下运输 矿井提升 矿井通风与安全和矿井主要经 济技术指标 城郊矿位于河南省永城市境内 井田南北走向平均长 6 5km 东西平均宽 9km 面积 约 58 5km2 井田内可采煤层为三 2 煤 其赋存稳定 厚度平均为 5 2m 倾角平均 6 为缓倾斜煤层 井田内工业储量为 2 8236 亿 t 可采储量为 2 2589 亿 t 矿井正常涌水量 为 180 250 m3 d 井田中各煤层沼气含量一般小于 0 5cm3 g 属低沼气矿井 各煤层均 无煤尘爆炸危险 各煤层均属不自燃发火煤层 地温 29 30 城郊煤矿年设计生产能力为 2 4Mt a 服务年限为 67 23 年 采用立井开拓 暗斜井延 深的开拓方式 工作制度为 四六 制 第一水平标高为 600m 第二水平标高为 750m 矿井采用倾斜长壁综合机械化采煤法 一次采全高 矿井布置一个综采工作面 面长 160m 煤炭通过胶带输送机运输 矿井初期通风方 式为中央并列式 专题部分的题目为浅析冲击矿压预防与防治 主要针对冲击矿压 提出了部分防治措 施 翻译部分主要内容冲击矿压的防治措施 ABSTRACT This design contains three parts the general the special subject and the translation The general part is a new design of Chengjiao Mine in Yongcheng coal 否则应缩小规模 3 国家需求 对国家煤炭需求量 包括煤中煤质 产量等 的预测是确定矿区规模的 一个重要依据 4 投资效果 投资少 工期短 生产成本低 效率高 投资回收期短的应加大矿区规 模 反之则缩小规模 3 2 2 矿设计生产能力矿设计生产能力 本矿井井田储量丰富 煤层赋存稳定 顶底板条件好 煤层属中厚煤层 厚度变化 不大 煤层倾角小 平均倾角 6 为近水平煤层 开采条件较简单 技术装备先进 经 济效益好 媒质为优质无烟煤 交通运输便利 市场需求量大 宜建大型矿井 初步确定本矿井的设计生产能力为 2 4Mt a 3 2 3 矿井服务年限矿井服务年限 矿井服务年限必须与井型相适应 矿井可采储量 Zk 设计生产能力 A 矿井服务年限 T 三者之间的关系为 T Zk A k 式 3 1 式中 T 矿井服务年限 a Zk 矿井可采储量 万 t 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 25 页 A 设计生产能力 万 t k 矿井储量备用系数 取 1 40 则 矿井服务年限为 Z Zk A k 2 2589 104 240 1 40 67 23a 60a 符合 煤炭工业矿井设计规范 要求 3 2 4 井型校核井型校核 按矿井的实际煤层开采能力 辅助生产能力 储量条件及安全条件因素对井型进行 校核 1 矿井生产能力校核 井田内煤厚 5 2m 均为中厚煤层 赋存稳定 厚度变化不大 都为近水平煤层 开 采条件简单 布置一个高产高效工作面 即可达产 2 辅助生产环节的能力校核 本矿井设计为大型矿井 开拓方式为立井开拓 主井提升容器采用两对 16 吨箕斗 副井提升容器为一对 1 5t 固定车厢式矿车双层四车罐笼 一个带平衡锤得加宽双层四车 罐笼 运煤能力和大型设备的下放可以达到设计井型的要求 工作面生产的原煤经顺槽 胶带输送机到大巷胶带输送机通过主要运输石门运到井底煤仓 再经主井箕斗提升至地 面 运输能力能满足设计井型的需求 副井采用加宽容器提升 下放物料 能满足大型 设备的下放与提升 大巷辅助运输采用电机车牵引矿车运输 运输能力大 调度方便灵 活 所以辅助生产环节完全能够满足设计生产能力的要求 3 通风安全条件的校核 本矿井煤尘不具有爆炸性瓦斯含量低 属于低瓦斯矿井 水文地质条件较简单矿井通 风采用中内边界式通风 有专门的风井回风 可以满足通风的要求 4 储量条件校核 本矿井的设计生产能力与整个矿井的工业储量相适应 保证有足够的服务年限 满足 煤炭工业矿井设计规范 要求 见表 3 1 表 3 1 我国各类井型的矿井和第一水平设计服务年限 第一开采水平服务年限 a 矿井设计生 产能力 万 t a 矿井设计服 务年限 a 煤层倾角 45 600 及以上8040 300 5007035 120 24060302520 45 9050252015 9 30各省自定 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 26 页 4 井田开拓 4 1 井田开拓的基本问题 井田开拓是指在井田范围内 为了采煤 从地面向地下开拓一系列巷道进入煤体 建立矿井提升 运输 通风 排水和动力供应等生产系统 这些用于开拓的井下巷道的 形式 数量 位置及其相互联系和配合称为开拓方式 合理的开拓方式 需要对技术可 行的几种开拓方式进行技术经济比较 才能确定 井田开拓主要研究如何布置开拓巷道等问题 具体有下列几个问题需认真研究 1 确定井筒的形式 数目和配置 合理选择井筒及工业场地的位置 2 合理确定开采水平的数目和位置 3 布置大巷及井底车场 4 确定矿井开采程序 做好开采水平的接替 5 进行矿井开拓延深 深部开拓及技术改造 6 合理确定矿井通风 运输及供电系统 确定开拓问题 需根据国家政策 综合考虑地质 开采技术等诸多条件 经全面比 较后才能确定合理的方案 在解决开拓问题时 应遵循下列原则 1 贯彻执行国家有关煤炭工业的技术政策 为早出煤 出好煤高产高效创造条件 在 保证生产可靠和安全的条件下减少开拓工程量 尤其是初期建设工程量 节约基建投资 加快矿井建设 2 合理集中开拓部署 简化生产系统 避免生产分散 做到合理集中生产 3 合理开发国家资源 减少煤炭损失 4 必须贯彻执行煤矿安全生产的有关规定 要建立完善的通风 运输 供电系统 创 造良好的生产条件 减少巷道维护量 使主要巷道经常保持良好状态 5 要适应当前国家的技术水平和设备供应情况 并为采用新技术 新工艺 发展采煤 机械化 综掘机械化 自动化创造条件 6 根据用户需要 应照顾到不同媒质 煤种的煤层分别开采 以及其它有益矿物的综 合开采 4 1 1 井筒形式 数目 位置及坐标井筒形式 数目 位置及坐标的确定的确定 1 井筒形式的确定 井筒形式有三种 平硐 斜井 立井 一般情况下 平硐最简单 斜井次之 立井 最复杂 平硐开拓受地形以及埋藏条件限制 只有在地形条件合适 煤层赋存较高的山地 丘陵或沟谷地区 且便于布置工业场地和引进铁路 上山部分储量大致能满足同类井型 水平服务年限要求 斜井开拓与立井开拓相比 井筒施工工艺 施工设备与工序比较简单 掘进速度快 井筒施工单价低 初期投资少 地面工业建筑 井筒装备 井底车场及硐室都比立井简 单 井筒延伸施工方便 对生产干扰少 不易受底板含水层的威胁 主提升胶带化有相 当大的提升能力 可满足大型矿井主提的需要 斜井井筒可作为安全出口 井下一旦发 生透水事故等 人员可迅速从井筒撤离 缺点是 斜井井筒长辅助提升能力小 提升深 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 27 页 度有限 通风路线长 阻力大 管线长度大 斜井井筒通过富含水层 流沙层施工技术 复杂 对于平原地区的许厂煤矿的来说 由于煤层倾角较小 埋藏深度较大 不宜建斜 井 立井开拓不受煤层倾角 厚度 深度 瓦斯及水文等自然条件的限制 在采深相同 的的条件下 立井井筒短 提升速度快 提升能力大 对辅助提升特别有利 井筒断面 大 可满足高瓦斯矿井 煤与瓦斯突出矿井需风量的要求 且阻力小 对深井开拓极为 有利 当表土层为富含水层或流沙层时 立井井筒比斜井容易施工 对地质构造和煤层 产状均特别复杂的井田 能兼顾深部和浅部不同产状的煤层 主要缺点是立井井筒施工 技术复杂 需用设备多 要求有较高的技术水平 井筒装备复杂 掘进速度慢 基本建 设投资大 本矿井煤层倾角小 平均 6 为近水平煤层 表土层厚 有流沙层 水文地质情况 中等 井筒需要特殊施工 根据自然地理条件 技术经济条件等因素 综合考虑城郊矿 的实际情况 1 表层土较厚 淮河冲积形成 风化严重 2 地面标高平均 30m 左右 煤层埋藏较深 距地面垂深在 400 900m 之间 3 矿井年设计生产能力为 2 4Mt a 为大型矿井 综上所述 矿井只能采用立井开拓 根据矿井提升的需要与本矿的地质条件及 煤矿安全规程 的规定 在本井田的中 上部设立主副井筒各一个 主井用来提升煤炭 副井用来运送人员 材料 矸石及通风 等 本矿井的瓦斯含量不大 属于低瓦斯矿井 矿井通风容易 同时考虑到井田走向较 长 确定前期采用中央风井回风 后期采用带区风井回风 以保证矿井的正常通风 2 井筒位置的确定 1 井筒位置的确定原则 有利于第一水平的开采 并兼顾其他水平 有利于井底车场和主要运输大巷的布置 石门工程量少 有利于首采区布置在井筒附近的富煤阶段 首采区少迁村或不迁村 井田两翼储量基本平衡 井筒不宜穿过厚表土层 厚含水层 断层破碎带 煤与瓦斯突出煤层或软弱岩层 工业广场应充分利用地形 有良好的工程地质条件 且避开高山 低洼和采空区 不受崖崩滑坡和洪水威胁 工业广场宜少占耕地 少压煤 距水源 电源较近 矿井铁路专用线短 道路布置合理 2 井筒位置的确定 由于受到 F5 断层的影响 为了有利于第一水平的开采 并兼顾其它水平 因此将井 筒位置定在井田走向的中央 倾斜方向在靠近 F5 断层的位置 这样布置还可以利用 F5 断层的部分保护煤柱减少工业广场压煤量 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 28 页 4 1 2 工业场地的工业场地的确定确定 工业场地的选择主要考虑以下因素 1 尽量位于储量中心 使井下有合理的布局 2 占地要少 尽量做到不搬迁村庄 3 尽量布置在地质条件较好的区域 同时工业场地的标高要高于最高洪水位 4 尽量减少工业广场的压煤损失 根据以上原则和本矿井的实际情况 工业场地的位置选择在主 副井井口附近 即 井田走向中部 倾斜方向上靠近 F5 断层的位置 工业场地的形状和面积 根据表 2 1 工业场地占地面积指标 确定地面工业场地的占 地面积为 24 公顷 形状为矩形 长边平行于井田走向 长为 600m 宽为 400m 4 1 3 开采水平的确定开采水平的确定 我国多年的生产建设实际表明 开采水平垂高过小 将造成严重的采掘失调 合理 的加大开采水平垂高 可以增加水平储量和服务年限 有利于集中生产 提高开采水平 的生产能力 减少开采水平和同时生产的水平数目 故在运输 通风 排水 巷道维护 等技术条件能够达到的情况下 可以适当加大水平垂高 减少水平数目 本矿井煤层埋藏最浅部为 350m 煤层埋藏最深部为 900m 垂直高度达 550m 因此 本矿井需要采用多水平开采 根据 煤炭工业设计规范 规定 缓倾斜 倾斜煤层的阶 段垂高为 150 200m 若采用上下山开采可以适当延长阶段垂高 因此本矿井需要两个 开采水平 上下山开采 或者三个开采水平 但是由于本矿井服务年限较短 年产量大 若采用三个水平开采第一水平的服务年限达不到 煤炭工业设计规范 的规定 划分成 为两个水平比较合适 且第一水平采用上下山开采方式 保证第一水平的服务年限 并 且由于煤层倾角小 所以有较好的利用上下山开采的条件 本矿井设计采用两水平开采 共划分两个水平 第一水平标高 600m 第二水平标高 750m 4 1 4 大巷及井底车场的布置大巷及井底车场的布置 1 运输大巷的布置 由于本井田煤层埋藏比较深 但煤层较厚 平均厚度 5 2m 且煤层顶底板条件良好 故将大巷沿底板布置在岩层中 2 井底车场的布置 由于井底车场一般要为整个矿井服务 服务年限长 故要布置在较坚硬的岩层中 4 1 5 矿井开拓延伸方案矿井开拓延伸方案 本矿井开拓延伸可以考虑以下两种方案 立井延伸 暗斜井延伸 采用立井延伸时 可以充分利用原有的各种设备和设施 提升系统单一 转运环节 少 经营费用底 管理较方便 但采用这种方法延伸时 受奥陶系含水层的限制 致使 井筒同时担任生产和延伸任务 施工与生产相互干扰 立井接井时技术难度较大 矿井 将短期停产 延伸两个井筒施工组织复杂 为延伸井筒需要掘进一些临时工程 延伸后 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 29 页 提升高度增加 能力下降 可能需要更换提升设备 采用暗斜井延伸时 原有井筒的位置 水平的划分 上山或上下山开采的确定都不 受奥陶系承压含水层的影响 系统比较简单且生产能力大 可充分利用原有井筒能力 同时生产和延伸相互干扰较小 其缺点是增加了提升运输环节和设备 通风系统较复杂 4 1 6 矿井开拓方案比较矿井开拓方案比较 1 方案说明 根据前述各项决定 本井田在技术上可行的开拓方案有下列四种 如图 4 1 所示 2 开拓方案比较 方案 1 立井两水平暗立井延伸 第一水平 600m 第二水平 750m 方案 2 立井两水平暗斜井延伸 第一水平 600m 第二水平 750m 方案 3 立井三水平暗立井延伸 第一水平 550m 第二水平 700m 第三水平 850m 方案 4 立井三水平暗斜井延伸 第一水平 550m 第二水平 700m 第三水平 850m 图 4 1 方案比较 35 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 900 850 800 750 700 650 600 550 500 950 1000 1000 950 500 550 600 650 700 750 800 850 900 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 35 35 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 900 850 800 750 700 650 600 550 500 950 1000 1000 950 500 550 600 650 700 750 800 850 900 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 35 35 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 900 850 800 750 700 650 600 550 500 950 1000 1000 950 500 550 600 650 700 750 800 850 900 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 35 35 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 900 850 800 750 700 650 600 550 500 950 1000 1000 950 500 550 600 650 700 750 800 850 900 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 35 1 2 3 4 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 30 页 四种方案在技术上都是可行的 都参加经济比较 所需费用粗略估算如表 4 1 2 所示 表 4 2 各方案粗略估算费用表 方 案 项目 方案一方案二 主井 开凿 150 70019 1 0 4 105 03 主暗 斜井 开凿 143 5 36826 10 4 528 45 副井 开凿 150 78023 1 0 4 117 03 副暗 斜井 开凿 143 5 36826 10 4 528 45 石门 开凿 2479 4 3185 1 10 4 789 71 石门 开凿 107 57 31851 1 0 4 342 62 井底 车场 12000 41874 10 4 418 74 井底 车场 80 41874 10 4334 99 基建 费用 万元 小计1430 52小计1734 52 立井 提升 1 2 10538 0 15 1 6 3034 94 斜井 提升 1 2 10538 1 44 0 42 7648 0 6 石门 运输 1 2 10538 2 48 0 35 10976 3 8 石门 运输 1 2 10538 1 08 0 35 4780 4 4 排水 220 24 365 35 0 28 10 4 1888 66排水 220 24 365 35 0 28 10 4 1888 6 6 生产 费用 万元 小计15899 98小计14316 75 费用 万 元 17330 50 费用 万元 16051 27 合计 百分 率 108 00 百分 率 100 方案 项目 方案三方案四 主井 开凿 150 70019 1 0 4 105 03 主暗 斜井 开凿 143 5 36826 10 4 528 45 副井 开凿 150 78023 1 0 4 117 03 副暗 斜井 开凿 143 5 36826 10 4 528 45 基建 费用 万元 石门 开凿 4040 9 3185 1 10 4 1287 07 石门 开凿 2342 2 31851 1 0 4 746 01 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 31 页 井底 车场 1000 41874 10 4 418 74 井底 车场 80 41874 10 4334 99 小计1927 872137 91 立井 提升 1 2 7025 0 1 5 1 6 2023 20 斜井 提升 1 2 7025 1 44 0 42 5098 4 6 石门 运输 1 2 7025 4 0 4 0 35 11920 0 2 石门 运输 1 2 7025 2 34 0 35 6904 1 7 排水 220 24 365 23 0 28 10 4 1241 12排水 220 24 365 23 0 28 10 4 1241 1 2 生产 费用 万元 小计15184 34小计13243 75 费用 万 元 17112 21 费用 万元 15381 66 合计 百分 率 111 百分 率 100 根据上述比较我们可以看出立井开拓暗立井延伸方案比立井开拓暗斜井延伸方案在投 入资金方面要多 而且在矿井进行暗立井延伸时 会影响矿井的正常生产 并且暗立井 延伸对技术的要求也比较高 故经过粗略比较本设计确定使用立井开拓暗斜井延伸方案 即方案二和方案四 下面再通过经济比较在方案二和方案四中确定出一个最合理的方案 方案二为立井两水平开拓暗斜井延伸 方案四为立井三水平开拓暗斜井延伸 两种方 案技术上均可行 水平服务年限也符合要求 两者相比虽然方案二总投资比方案四高一 些 但是其初期投资稍少 生产经营费也可能略低一些 故对两方案进行经济比较 2 经济比较 对方案二 四有差别的建井工程量 生产经营工程量 基建费 生产经营费和经济 进行比较 结果分别汇总 见下表 4 3 4 4 4 5 4 6 4 7 表 4 3 建井工程量 单位 m 项目方案二方案四 表土层段220220主井 井筒 基岩段380480 表土层段220220副井 井筒 基岩段380480 井底车场10001000 初期 岩层大巷20002000 主暗斜井延伸14351435 副暗斜井延伸14351435 井底车场800800 后期 岩层大巷21527932 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 32 页 煤层大巷00 表 4 4 基建费用表 方案二方案四 项目 工程 量 m 单价 元 m 费用 万元 工程 量 m 单价 元 m 费用 万元 表土 层段 2201949864289 72201949864289 7 主井 井筒基岩 段 380700192660 7480700193360 9 表土 层段 22020727345602202072734560 副井 井筒基岩 段 380780232964 9480780233745 1 井底车场1000418744187 41000418744187 4 初 期 岩层大巷40003185112740 440003185112740 4 小计31403 132883 5 主暗斜井1435368265284 51435368265284 5 副暗斜井1435368265284 51435368265284 5 井底车场800418743349 9800418743349 9 后 期 岩层大巷60003185119110 679323185125264 2 小计33029 639183 2 合计64432 772066 7 表 4 5 生产经营工程量 项目方案二项目方案四 运输 提升 万 t km 工程量 运输 提升 万 t km 工程量 大巷 运输 2 10538 21076 万 t km 大巷 运输 2 7025 14050 立井 提升 0 6 10538 6323 万 t km 立井 提升 0 55 7025 3864 一 水 平 排 水 220 24 365 35 0 6 4047 1200m3km 排水 220 24 365 30 0 55 3 1798800 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 33 页 大巷 运输 4 5 10538 47421 大巷 运输 4 7025 28100 主井 提升 0 6 10538 1 4 10538 21 076 立井 提升 0 7 7025 4918 二 水 平 排 水 220 24 365 32 0 6 1 4 123340800 排 水 220 24 365 25 0 7 33 726000 大巷 运输 5 7025 35125 主井 运输 0 7 1 4 7025 14753 三 水 平 排 水 220 24 365 25 0 7 1 4