韩超奇毕业设计说明书3.pdf

分类号分类号 密级密级 毕业设计毕业设计 题目 盘城岭 15 煤层 1 5Mt a 矿井初步设计 系别 矿业工程系 专业年级 采矿工程 2011 级 姓名 韩超奇 学号 20111803428 指导教师 柳晶硕士 2015 年 05 月 17 日 LULIANGUNIVERSITY I 原 创 性 声 明原 创 性 声 明 本人郑重声明 本人所呈交的毕业设计 是在指导老师的指导下独立进行研究所 取得的成果 毕业设计中凡引用他人已经发表或未发表的成果 数据 观点等 均已 明确注明出处 除文中已经注明引用的内容外 不包含任何其他个人或集体已经发表 或撰写过的科研成果 对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体 均已在文中以 明确方式标明 本声明的法律责任由本人承担 论文作者签名 韩超奇日期 2015 05 II 关于毕业论文使用授权的声明关于毕业论文使用授权的声明 本人在指导老师指导下所完成的设计及相关的资料 包括图纸 试验记录 原始 数据 实物照片 图片 录音带 设计手稿等 知识产权归属吕梁学院 本人完全 了解吕梁学院有关保存 使用毕业设计的规定 同意学校保存或向国家有关部门或机 构送交设计的纸质版和电子版 允许设计被查阅和借阅 本人授权吕梁学院可以将本 毕业设计的全部或部分内容编入有关数据库进行检索 可以采用任何复制手段保存和 汇编本毕业设计 如果发表相关成果 一定征得指导教师同意 且第一署名单位为吕 梁学院 本人离校后使用毕业设计或与该设计直接相关的学术论文或成果时 第一署 名单位仍然为吕梁学院 论文作者签名 韩超奇日期 2015 05 指导老师签名 日期 III 摘要 本次设计是左权盘城岭煤矿 15 号煤层初步设计 设计图纸共五张 说明书 共十章 根据采矿工程的需要和特点 重点设计为第四 六 九章 其他如井底 车场 井下运输及提升设备仅做一般的选型计算 山西煤炭运销集团左权盘城岭煤业有限公司位于山西省左权县辽阳镇裴家 沟村至庙沟村一带 交通较为方便 本井田内有多层煤 但此次设计只设计 15 号煤层 平均厚度分别为 5 38m 煤层为自燃煤层 自然期为 12 个月 瓦斯绝对涌出量为 6 2m min 相对涌出量 7 6m t 二氧化碳绝对涌出量 2 47m min 相对涌出量 6 71m t 矿井瓦斯等级 鉴定为低瓦斯矿井 本井田划分为 4 个采区 采用主副立井开拓方式 回采工艺采用综合机械化 放顶煤采煤法 采用 四六制 作业制度 工作面的设备有双滚筒采煤机 液压支 架 可弯曲刮板运输机 破碎机 转载机等 采空区采用全部垮落法处理顶板 本矿井设计年产量为 1 5Mt 采用一套综采来满足产量的要求 矿井运输大巷采用皮带运输作为主运输 采用电机车车作为辅助运输 矿井 通风采用轴流式扇风机分区 中央式通风方式 关键词关键词 瓦斯 放顶煤采煤法 综采 IV Abstract This design is a city ZuoQuanPan ling no 15 coal seam coal preliminary design design drawings a total of five of ten chapters of the manual According to the needs of mining engineering and characteristics of the key design for the fourth six nine chapters such as bottom underground transport and other lifting equipment can only do the general type selection calculation ZuoQuanPan ridge coal city in shanxi coal transportation group co LTD Is located in the town of zuoquan county in Shanxi Province liaoyang pei donglu village to the village of MiaoGou traffic is convenient Of this field has layers of coal but the design only 15 coal seam average thickness of 5 38 m respectively for coal seam spontaneous combustion of coal seam the natural period of 12 months The absolute gas emission quantity is 6 2 m after min the relative volume of 7 6 m after t Carbon dioxide is absolutely pouring amount after 2 47 m min the relative volume of after 6 71 m t The mine gas level identification for the low gas mines Of this field is divided into four mining area the use of main shaft and explore the way of extraction process using comprehensive mechanized caving mining method the system of allocation operations Working face equipment has a double drum shearer hydraulic support flexible scraper conveyor crusher reprint machine etc Mined out area all caving method is used to deal with roof The mine design annual production capacity of 1 5 Mt adopts a set of fully mechanized to meet the requirements of production Mine transportation alleys USES belt transportation as the main transportation using electric locomotive car as auxiliary transport mine ventilation using axial flow fan partition the central ventilation mode Key words gas The caving mining method Fully mechanized V 目 录 第一章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 地形地势 1 1 1 3 河流 2 1 1 4 气象及地震 2 1 2 井田地质特征 2 1 2 1 地层 2 1 2 2 地质构造 4 1 2 3 矿井瓦斯 煤尘 及水文等条件 5 1 3 煤层及煤质 6 1 3 1 煤层 6 1 3 2 煤层顶底板条件 7 1 3 3 煤质 8 2 1 井田境界 10 2 2 矿井设计资源 储量 10 2 3 矿井设计可采储量 10 第三章 矿井工作制度 设计生产能力及服务年限 11 3 1 矿井工作制度 11 3 2 矿井设计生产能力及服务年限 11 第四章 井田开拓 12 4 1 确定开拓方式的主要原则 12 4 2 开拓方案的确定 12 4 2 1 井筒形式的确定 12 4 2 2 开拓方案比较 13 4 3 矿井基本巷道 16 4 4 大巷的位置 数目 用途和规格 17 4 4 1 井底车场及硐室 18 4 5 采区划分 20 第五章 准备方式 采区巷道布置 21 5 1 首采区基本情况 21 5 1 1 首采区位置 21 VI 5 1 2 首采区煤层特征 21 5 2 采区巷道布置及生产系统 21 5 2 1 采区工作面长度 21 5 2 2 采区巷道布置 21 5 2 3 采区开采顺序及工作面的接替顺序 23 5 2 4 采区生产系统 23 5 2 5 采区生产能力及采出率 23 5 3 采区车场及硐室 24 5 3 1 采区车场 24 5 3 2 采区主要硐室 24 第六章采煤方法 26 6 1 采煤方法 26 6 2 工作面长度的确定 26 6 3 采煤机械的选择和回采工艺的确定 27 6 5 循环方式的选择及循环图表的编制 33 6 5 1 循环方式的选择 33 6 5 2 循环图表的编制 33 第七章 井下运输 35 7 1 概述 35 7 2 采区运输设备选择 35 7 3 大巷运输设备选择 36 7 3 1 矿车 材料和人车 36 7 3 2 大巷内运输设备的选型和计算 37 第八章 矿井通风及安全技术 38 8 1拟定矿井通风系统 38 8 1 1 矿井通风系统的基本要求 38 8 1 2 矿井通风方法的确定 38 8 1 3 矿井通风方式的确定 39 8 2 计算和分配矿井总风量 39 8 2 1 回采工作面风量计算 39 8 2 2 掘进工作面风量计算 41 8 2 3 硐室所需风量 42 8 2 4 其他巷道需风量 42 8 2 5 矿井总风量计算 42 VII 8 2 6 矿井风量分配 42 8 3 矿井通风阻力计算 43 8 3 1 计算原则 43 8 3 2 矿井通风总阻力计算 44 8 3 3 矿井总风阻与等积孔计算 47 8 4 矿井通风设备选型 47 8 4 1 计算主要通风机的风量 风压 47 8 4 2 选择主要通风机 48 8 4 3 选择电动机的类型 50 8 5 防止特殊灾害的安全措施 51 8 5 1 井底火灾及煤层自然发火的防治措施 51 8 5 2 预防煤尘爆炸措施 51 8 5 3 预防瓦斯爆炸的措施 52 8 5 4 预防井下水灾的措施 52 第九章 矿井提升 53 9 1 概述 53 9 2 采区运输设备的选择 53 9 2 1 采区运输顺槽皮带的选择 53 9 2 2 采区轨道顺槽运输设备的选择 54 9 2 3 运输顺槽转载机和皮带机选择 54 9 2 4 回风顺槽中运输设备的选择 54 9 2 5 工作面刮板输送机的选择 54 9 3 主要巷道运输设备的选择 55 9 4 提升 56 9 4 1 提升系统的合理确定 56 9 4 2 主井提升设备的选择 56 9 4 3 副井提升设备的选择 57 第十章 设计矿井基本技术经济指标 58 参考文献 59 致 谢 60 吕梁学院本科毕业设计 1 第一章矿区概述及井田地质特征 1 1 矿区概述 山西煤炭运销集团左权盘城岭煤业有限公司位于山西省左权县辽阳镇裴家 沟村至庙沟村一带 距县城约 1 5km 行政区划属辽阳镇管辖 1 1 1 交通位置 井田地处左权县城北西约 1 5km 处 其间有公路相通 距井田南界约 2km 有阳 泉 黎 城 公路 在井田南界 1km 外有太 谷 邢 台 公路 新建的阳 泉 涉 县 铁路在井田东南侧通过 即将建设的阳左高速公路 在矿区附近通过 交通较为方便 其交通位置图见下图 1 1 图 1 1 左权县交通位置图 1 1 2 地形地势 井田位于太行山西侧 沁水煤田东部边缘 属于中山区 井田内地形地势总 吕梁学院本科毕业设计 2 体上为北部高 南部低 最高点位于井田北中部的山梁上 海拔 1405 5m 最低 点位于井田南部的沟谷中 海拔 1170m 最大相对高差 235 5m 1 1 3 河流 本区属海河流域漳河水系清漳河西源支流 距井田南界约 1km 处为清漳河 西源 由北西向南东流经左权县城南 在左权县南东约 40km 处与从北往南流的 清漳河东源交汇流入清漳河 平均流量为 1970m3 s 清漳河向南径流入漳河主流 井田内无常年性河流 但沟谷纵横 沟中平时干涸 雨季有短暂洪流 井田西部 有七里河 王家河 均属季节性河流 由北向南流出井田外 流入清漳河西源 1 1 4 气象及地震 本区位于太行山区 属寒温带大陆性气候 一年四季分明 昼夜温差大 冬 春干旱多西北风 夏季温和多雨多东南风 秋季云高气爽 据地区气象局历年观 测资料 年降水量最多达到 550 600mm 平均降水量 484 4mm 降水量多集中 在 7 8 9 三 个月 年蒸发量为 1480 9 2428 3mm 平均 1764 9mm 蒸发量 为降水量的 2 3 倍 年平均气温为 7 5 一般 7 8 月份气温最高 日最高气温 为 35 6 1981 年 12 月至次年 1 月间气温最低 日最低气温为 25 1984 年 冻期一般从 11 月下旬到次 3 月上旬 最大冻土深度为 104cm 积雪厚度 8cm 本区历史上未发生过 5 级以上地震 建国后 据记载曾发生过 35 次地震 其中大于 4 级的 4 次 大于 3 级的 7 次 小于 3 级的 24 次 根据 GB50011 2001 中国抗震设防地区划分 本区地震设防烈度为 度 设计基本地震加速度值 为 0 05g 1 2 井田地质特征 井田位于武乡 阳城凹褶带东翼沁水煤田的东缘 和顺矿区的南部 和顺 左权规划区东南部 地层总体为走向北东 倾向北西的单斜构造 1 2 1 地层 本井田位于沁水盆地东部边缘 属基岩半裸露区 地表部分被第四系地层覆 盖 分布于井田各处 出露地层有 二叠系下统下石盒子组 上统上石盒子组 根据钻孔资料赋存地层由老到新依次有 奥陶系中上马家沟组 O2s 统峰峰 组 O2f 石炭系中统本溪组 C2b 上统太原组 C3t 二叠系下统山西 组 P1s 下石盒子组 P1x 上统上石盒子组 P2s 第四系中更新统 Q2 第四系全新统 Q4 分述如下 1 奥陶系中统上马家沟组 O2s 吕梁学院本科毕业设计 3 本组地层在井田内没有出露 据 1 号钻孔资料 岩性为灰色 深灰色厚层状 石灰岩夹薄层泥灰岩 质纯 性脆 裂隙中充填有方解石脉 本组钻孔揭露厚度 67 7m 2 奥陶系中统峰峰组 O2f 本组地层在井田内没有出露 据 1 号钻孔资料 岩性为灰色 深灰色层状白 云岩 白云质灰岩 顶部呈肉红色或豹皮状 质纯 性脆 裂隙中充填有方解石 脉 底部见有石膏层 本组厚度 124 80m 3 石炭系中统本溪组 C2b 该组地层在井田内没有出露 根据钻孔揭露 地层厚度变化较大 与下伏峰 峰组侵蚀面呈平行不整合接触 其岩性 下部为铁铝岩 为褐色 赤色 灰白色 铝土泥岩及有山西式铁矿 铁矿不规则呈扁豆状 窝子状 以黄铁矿为主 上部 由灰色 灰黑色泥岩 砂岩 石灰岩组成 本组地层厚度 9 90 22 99m 平均 15 74m 4 石炭系上统太原组 C3t K1砂岩底至 K7砂岩底 连续沉积于下伏本溪组之上 为本区主要含煤地层 之一 其岩性主要为黑色 深灰色泥岩 砂质泥岩为主 含菱铁矿结核 中间夹 有灰岩三层 含 8 11 13 14 15 号煤层 其中 15 号煤全井田稳定可采煤层 本组地层厚度 104 4 136 0m 平均 124 28m 下段 K1砂岩底至 K2灰岩底 其岩性主要为黑色 深灰色泥岩 砂质泥岩 中细粒砂岩 含有 14 15 号煤层 14 号煤层不可采 全区可采的 15 号煤层位 于本段中部 平均厚 5 38m 本段厚为 30 31 40 95m 平均厚 35 72m 中段 K2灰岩底至 K4灰岩顶 其岩性主要为深灰色灰岩 深灰色砂质泥岩 薄层粉砂岩 含有 11 12 13 号煤层 均不可采 本段厚为 29 20 41 20m 平 均厚 36 88m 上段 K4灰岩顶至 K7砂岩底 其岩性主要为黑色 深灰色泥岩 砂质泥岩 互层 夹薄层中砂岩 中部含 8 9 号煤层 为不可采煤层 本段厚为 36 95 60 70m 平均厚 51 68m 5 二叠系下统山西组 P1s K7砂岩底至 K8砂岩底 连续沉积于太原组地层之上 为一套陆相碎屑沉积 井田主要含煤地层之一 岩性灰色 灰黑色砂岩 砂质泥岩及煤层 2 4 5 号 煤层 组成 其中 4 号煤层稳定可采 底部为灰白色中 粗粒砂岩 K7 本组 地层厚度 57 00 74 40m 平均 63 79m 6 二叠系下统下石盒子组 P1x 在井田内东部可见出露 连续沉积于下伏山西组地层之上 为陆相沉积 以 吕梁学院本科毕业设计 4 湖泊 河流沉积环境为主 本组厚度 29 30 112 80m 平均厚 74 28m 以 K8砂 岩整合于山西组地层之上 岩性为灰黄色 灰绿色中 细粒石英砂岩 夹灰 深 灰色砂质泥岩及泥岩 底界 K8 砂岩以中粒砂岩为主 局部过渡为细粒砂岩 成 分以石英为主 长石含也不少 含云母碎片 分选中等 磨圆度差 均一结构 小型斜层理发育 泥质基底式胶结 7 二叠系上统上石盒子组 P2s 连续沉积于下伏地层之上 井田内大面积出露 出露最大厚度约 394 04m 岩性为灰绿色 黄绿色 紫色 紫红色砂质泥岩 泥岩和砂岩组成 底部以 K10 砂岩整合于下石盒子组地层之上 厚度一般较大 8 第四系 Q 中更新统 Q2 区内广泛堆积 大面积出露 地层厚度 0 15 00m 平均 7 50m 大范围分 布于井田内山坡 山梁上 岩性主要为黄色砂土 粘土等下部夹钙质结核 底部 可见砾石透镜体 与下伏地层呈角度不整合接触关系 上更新统 Q3 主要分布在井田西南角的河沟两侧 为淡灰色 浅黄色及灰黄色亚砂土或细 粉砂土等黄土 垂直节理发育 厚 0 45 00m 平均 22 50m 第四系全新统 Q4 该地层厚度一般 0 25 00m 零星分布于井田内河漫滩 河床阶地 岩性为 坡积 冲洪积物及地表滑坡堆积物等 其碎石成分为灰岩 砂岩 泥岩及砂卵 砾石等 与下伏地层呈角度不整合接触关系 1 2 2 地质构造 井田位于和顺矿区南端 地处晋 城 获 鹿 断褶带北端西侧 武 乡 阳 城 凹褶带的东部 位于大佛头向斜东侧与后窑背斜西侧之间 总体走 向为北北东向 倾向北西的单斜构造 地层倾角一般 8 10 地面基岩露头地 段局部倾角可达 15 以上 现将主要构造叙述如下 1 大佛头 李家垴向斜 位于井田西部边界处 延伸区外至七里 李家垴 向北延伸 区内延伸长度 约 3km 向斜轴大致为 N10 E 两翼地层倾角 8 13 局部达 22 2 后窑背斜 位于井田东部边界外 轴向与大佛头 李家垴向斜基本平行 为北 29 东 因第四系掩盖 区内大部分地段属推测 轴部宽缓 两翼对称 其地层倾 10 左右 吕梁学院本科毕业设计 5 1 2 3 矿井瓦斯 煤尘 及水文等条件 1 矿井瓦斯 据 2008 年 3 月 21 日左权县煤炭工业局文件 左煤发 2008 23 号关于转发省 煤炭局 关于 2007 年度年产 30 万吨及以上煤矿矿井瓦斯等级和二氧化碳涌出量 鉴定结果的批复 的通知 文件 山西左权盘城岭煤业有限责任公司 15 号煤层瓦 斯相对涌出量为 7 2m3 t 绝对涌出量6 2m3 min 二氧化碳相对涌出量为6 04m3 t 绝对涌出量为 2 90m3 min 属低瓦斯矿井 2 煤尘爆炸性 根据 2005 年山西省晋中市煤田地质勘探队 山西省左权县盘城岭矿井补充 勘探地质报告 中的钻孔取样成果资料和 2010 年补充勘探中取样 2010 年 8 月 由山西省煤炭工业局综合测试中心为该矿提交的15号煤层检验报告可知15号煤 层煤尘有爆炸性 3 煤的自燃倾向性 根据 2010 年补充勘探中的钻孔取样成果 由山西省煤炭工业局综合测试中 心于 2010 年 8 月提供的 15 号煤层自燃倾向性测试结果可知 15 号煤层为不易 自燃 自燃煤层 应按容易自燃煤层管理 井田内及周边各矿井 以往井下虽 未发生过煤层自燃事故或火区 生产中仍须加强浮煤清理工作 采空区或盲巷应 及时密闭 确保安全生产 4 矿井涌水 山西左权盘城岭煤业有限责任公司现采 15 号煤层正常涌水量 31 2m3 小时 最大涌水量为 38 8m3 小时 采用富水系数法预测 15 号煤层矿井涌水量 采用富 水系数比拟法进行预算 公式为 Q F Q0 式中 F P Po P0 为现矿井生产能力 万 t Q0 为现矿井涌水量 m3 小时 P 为扩大后的生产能力 万 t Q 为扩大后的涌水量 m3 小时 矿井生产能力达 150 万 t a 时 按盘城岭煤业有限责任公司计算其正常矿井 涌水量为 222 86m3 小时 最大矿井涌水量 277 14m3 小时 5 矿井突水 本井田推测奥灰水位标高在 873 877m 地下水径流方向由西南向东北径 吕梁学院本科毕业设计 6 流 15 号煤层底板标高为 580 1000m 井田 15 号煤层西部均存在带压开采问 题 下面对奥灰水的突水危险性进行计算 计算公式如下 15 号煤层突水系数计算 上式中 Ts 突水系数 MPa m P 水头压力 MPa 井田西部推测奥灰水最高水位标高比 15 号煤 层最低底板标高高出 297 0m 计算水头压力时 再加上 15 号煤层以下至奥灰顶 界面隔水层厚度 33 39m M 15 号煤层以下至奥灰顶界面隔水层厚度为 33 39m 经计算 井田西部 15 号煤层奥灰水最大突水系数为 0 097MPa m 即大于底 板受构造破坏块段突水系数值 0 06MPa m 小于正常块段突水系数值 0 10MPa m 井田西部 15 号煤层底板标高 580 700m 突水系数大于受构造破坏块段临 界突水系数值 0 06MPa m 当底板受构造破坏里有突水可能 底板标高 700m 以 上为安全区 综述 井田西部 15 号煤层奥灰水 最大突水系数为 0 097MPa m 大于底板受 构造破坏块段突水系数值 0 06MPa m 对井田西部 15 号煤层的开采有一定的影 响 在隔水层有断裂构造破坏地段有突水可能 应加强防治水工作 防止突水事 故发生 1 3 煤层及煤质 1 3 1 煤层 含煤地层井田内含煤地层为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组 根据历 次施工的钻孔资料叙述如下 1 太原组 C3t 为本井田的主要含煤地层之一 本组地层厚度 104 4 136 0m 平 124 28m 含煤 5 7 层 编号为 8 9 11 12 13 14 15 号煤层 煤层总厚 7 16m 含 煤系数为 5 54 其中 9 0 0 65m 平均 0 16m 12 号均为不稳定不可采煤 层 8 号煤层厚度为 0 0 45m 平均 0 23m 属不可采的煤层 11 号煤层厚度为 0 30 0 70m 平均 0 45m 属不可采的不稳定煤层 13 号煤层厚度为 0 1 20m 平均为 0 34m 属零星可采的不稳定煤层 14 号煤层厚度为 0 0 60m 平均为 M P TS mMPaTs 097 0 39 33 108 9 39 33 0 297 3 吕梁学院本科毕业设计 7 0 23m 属不可采的不稳定煤层 15 号煤层厚度为 2 25 6 92m 平均 5 38m 属 可采的稳定煤层 含 0 2 层夹矸 煤层结构较简单 可采煤层总厚 6 30m 可 采系数 4 33 2 山西组 P1s 为本井田含煤地层 本组地层厚度 57 00 74 40m 平均 63 79m 含煤 3 4 层 为 2 4 5 6 号煤层 煤层总厚 2 02m 其中 2 煤层厚度 0 0 45m 平均 0 21m 属全井田不可采的不稳定煤层 4 煤层厚度 0 50 2 25m 平均 1 65m 属全井田 大部分可采的稳定煤层 5 煤层厚度 0 0 50m 平均 0 35m 6 号煤层厚度 0 0 75m 平均 0 12m 均属全井田不可采的不稳定煤层 可采煤层总厚 1 68m 含 煤系数 2 32 井田内 15 号煤层均为全区可采稳定煤层 15 号煤层位于太原组底部 上 距 4 号煤层约 142 57m 煤层厚度 2 25 6 92m 平均 5 38m 属全区稳定可采煤 层 含 0 2 层夹矸 夹矸厚度 0 35 1 00m 煤层结构较简单 直接顶板为粉砂 岩或中 细砂岩 底板为黑色泥岩或铝土质泥岩 15 号煤层厚度由北西向南东 逐渐增厚的趋势 1 3 2 煤层顶底板条件 含 煤 地 层 煤 层 号 厚度 最大 最小 平均 m 间距 最大 最小 平均 m 结构 夹矸数 稳定性 可 采 性 顶板岩 性 地板岩 性 山 西 组 4 2 25 0 50 1 48 94 3 210 10 142 57 简单 0 稳定 大 部 可 采 泥岩 细砂岩 泥岩 砂质泥 岩 太 原 组 15 6 92 2 25 5 38 较简单 0 2 稳定 全 可 采 粉砂岩 细砂岩 泥岩 铝土质 泥岩 15 号煤层 根据补充勘探 2 3 号钻孔对 15 号煤层顶底板取样进行岩石物 理力学性质试验 15 号煤层厚度为 5 38m 顶板多为粉砂岩 经 2 号钻孔 15 号 煤层顶板取样力学试验 抗压强度 9 30 12 0MPa 平均为 10 6MPa 抗拉强度 0 85 2 03MPa 平均为 1 53MPa 抗切强度 3 20 4 33MPa 平均为 3 88MPa 吕梁学院本科毕业设计 8 经 3 号钻孔 15 号煤层顶板取样力学试验 抗压强度 13 7 25 8MPa 平均为 19 6MPa 抗拉强度 0 70 1 03MPa 平均为 0 88MPa 抗切强度 6 63 8 19MPa 平均为 7 10MPa 15 号煤层顶板岩石坚硬程度属软弱 中硬岩 底板为铝土质 泥岩及泥岩 经 2 号钻孔 15 号煤层底板取样力学试验 抗压强度 5 90 13 2MPa 平均为 10 2MPa 抗拉强度 0 88 1 27MPa 平均为 1 88MPa 抗切强度 1 06 1 95 MPa 平均为 1 58MPa 岩石坚硬程度属软弱岩 经 3 号钻孔 15 号煤层底 板取样力学试验 抗压强度 10 3 14 0MPa 平均为 11 6MPa 抗拉强度 0 86 0 99MPa 平均为 0 94MPa 抗切强度 5 75 6 50 MPa 平均为 6 17MPa 据本矿及相邻矿井调查 在开采过程中 煤层顶板为泥岩时 常随采随落 顶板 不易维护 当顶板为砂质泥岩 细砂岩时 顶板较易维护 当顶板为砂岩时 顶 板稳定性好 易于管理 本区煤层多属缓倾斜煤层 一般倾角在 10 左右 在较 大断层附近 因受牵引 倾角变大 顶板裂隙 节理发育 岩石破碎 顶板较难 维护 有塌落冒顶现象 在断层附近 煤层有受挤揉现象 煤层开采时有淋头水 但水量不大 说明顶板岩层富水性弱与多年采矿排水有关 鉴于上述 井田内 15 号煤层顶底板均为泥岩 砂质泥岩及粉砂岩 据井下 揭露有小型陷落柱和规模不大的断裂构造 因此 井田工程地质条件属中等类型 1 3 3 煤质 煤的物理性质和煤岩特征 15 号煤位于太原组底部 上距 4 号煤层约 142 57m 煤层厚度 2 25 6 92m 平均 5 38m 属全区稳定可采煤层 含 0 2 层夹矸 夹矸厚度 0 35 1 00m 煤 层结构较简单 直接顶板为粉砂岩或中 细砂岩 底板为黑色泥岩或铝土质泥岩 15 号煤层厚度由北西向南东逐渐增厚的趋势 根据 2 号钻孔的煤岩鉴定结果 有机组分 镜下可分为镜质组和惰质组 镜 质组 以均质镜质体为主 基质镜质体次之 惰质组 主要为氧化丝质体 半丝 质体 其次为碎屑惰质体 无机组分 以粘土矿物为主 黄铁矿次之 粘土矿 物 团块状 微层状 黄铁矿 细粒状分布 煤的化学性质 水分 Mad 原煤 0 46 2 98 平均 1 39 浮煤 0 32 2 07 平均 1 07 灰分 Ad 原煤 17 59 38 58 平均 26 50 浮煤 6 61 10 25 平均 8 08 挥发分 Vdaf 原煤 14 94 20 83 平均 16 49 浮煤 11 63 13 65 平均 12 77 全硫 St d 原煤 1 25 2 66 平均 1 88 浮煤 0 86 1 49 平均 1 07 发热量 Qgr d 原煤 18 71 27 29 平均 23 87MJ kg 浮煤 32 23 33 51 平均 32 87MJ kg 磷 Pd 原煤 0 016 0 07 平均 0 04 浮煤 0 013 吕梁学院本科毕业设计 9 0 02 平均 0 019 根据井田内以往钻孔煤芯样化验和本次井下采样化验成果 15 号煤层化学 元素分析 Cdaf 浮煤 84 39 91 14 平均 88 12 Hdaf 原煤 4 38 4 51 平均 4 45 浮煤 3 68 4 13 平均 3 87 Odaf 浮煤 1 86 3 38 平均 2 63 Ndaf 浮煤 1 19 1 31 平均 1 24 吕梁学院本科毕业设计 10 第二章井田境界与储量 2 1 井田境界 井田形态呈不规则长方形 东西最长约 3 07km 南北最宽约 3 2km 井田面 积 8 78km2 批准开采 15 号煤层 15 号煤层厚度为 2 25 6 92m 平均 5 38m 山西煤炭运销集团左权盘城岭煤业有限公司只有井田北东部与山西煤炭进出口 集团左权鑫顺煤业有限公司相邻 其它周围无相邻煤矿 2 2 矿井设计资源 储量 煤层工业储量CHSZC 其中 C 为煤的密度 15 号煤层为 1 44m3 t H 为平均煤厚 S 为井田面积 经计算得 15 号煤层工业储量为 7802 万 t 2 3 矿井设计可采储量 井田境界按 20m 留设隔离煤柱损失煤量 136 万 t 工业场地占地面积由 设计 规范 规定 120 180 万吨 年的矿井占地面积 0 9 1 0 公顷 10 万 t 本矿井设计 年产 150万吨 所以工业广场面积为S 0 95 15 14公顷 选择边长为400m 350m 的长方形 工业场地按 20m 留保护煤柱 损失煤量 11 93 万 t 矿井设计可采储量按下式计算 CPZZ CK 式中 Zc 矿井设计资源 储量 7802 万 t P 矿井永久煤柱损失煤量 包括工业场地和主要井巷煤柱的煤量万 t C 采区回采率 15 号煤层取 80 经计算 矿井设计可采储量 15 号煤 6323 万 t 矿井可采储量计算表单位 万 t 煤层 编号 工业资源 储量 111b 122b 333 80 永久煤柱损失 小计 采区 回采 可采 储量 井田境界 工业广场风井和村庄大巷93200746080 6323 吕梁学院本科毕业设计 11 第三章 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 根据煤炭设计规范规定 本矿井开采年工作日为 330 天 昼夜净提升时间为 16 小时 关于工作制度 按每班完成的循环次数应为整数 即每一个循环不要 跨班完成 否则不利于工序之间的衔接 施工管理也比较困难 不利于实现正规 循环作业 设计采用 四六 工作制度 三班出煤一班检修 3 2 矿井设计生产能力及服务年限 矿井服务年限按下式计算 式中 T 矿井设计服务年限 a ZK 可采储量 万 t A 矿井设计生产能力 150 万 t a K 储量备用系数 取 1 4 经计算得矿井的服务年限为 T 33 a AK Z T k 吕梁学院本科毕业设计 12 第四章 井田开拓 4 1 确定开拓方式的主要原则 1 确定井筒的形式 数目及其配置 合理选择井筒及工业场地的位置 2 合理地确定开采水平数目和位置 3 布置大巷及井底车场 4 确定矿井开采程序 作好开采水平的接替 5 进行矿井开拓延深 深部开拓及技术改造 6 力求简化生产系统 尽量减少井巷工程量 7 尽可能提高机械化程度 提高生产效率 实现安全高效 8 投资少 工期短 见效快 4 2 开拓方案的确定 4 2 1 井筒形式的确定 井筒是联系地面与井下的咽喉 是全矿的枢纽 井筒选择应综合考虑建井期 限 基建投资 矿井劳动生产率及煤的生产成本 并结合开拓的具体条件选择井 筒 矿井开拓 就其井筒形式来说 一般有以下几种形式 平硐 斜井 立井 和混合式 下面就几种形式进行技术分析 然后进行确定采用哪种开拓方式 平硐 一般就是适合于煤层埋藏较浅 而且要有适合于开掘平硐的高地势 例如 山地或丘陵 也就是要有高于工业广场以上具有一定煤炭储量 本井田煤层埋藏 较深 很显然 利用平硐开拓对于本井田来说是没有可行性的 根据本设计矿井的地质条件和本井田特点 对井筒形式提出三种方案 方案一 双立井主井箕斗副井罐笼 方案二 双斜井回风立井主井皮带副井串车 方案三 主斜井副立井主井皮带 副井罐笼 吕梁学院本科毕业设计 13 4 2 2 开拓方案比较 表4 1三种方案技术分析表 方案一 I 方案二 II 方案三 方案 特征 主井箕斗运煤副井 罐笼提矸运料运人 兼入风 主井皮带运煤 副井串车人车提矸运料兼入风 主井皮带运煤副井 罐笼提矸运料运人 兼入风 主 要 优 缺 点 1 施工复杂 建设 慢 投资高 需专 业施工队伍 2 井筒装备及地面 建筑多 需大型立 井提升设备 3 井筒延伸复杂 4 提升 维护 排 水费用小 管路 电缆铺设短 5 人员升降快 6 工业广场压煤 7 地面运输环节 少 管理集中 8 井筒有效断面 大 通风条件好 9 施工不受地质条 件限制 1 施工简便建井快 投资少 不需专 业施工队伍 2 井筒装备及地面建筑少 3 井筒提升方便 并能减少井下石门 长度 4 提升 维护 排水费用大 管路电 缆铺设长 5 人员升降慢 6 工业广场不压煤 7 地面运输环节少 管理集中 8 井筒有效断面小 通风条件差 9 施工受地质条件限制 1 主井同I 副井II 2 主井同I副井II 3 主井同I付井II 4 主井提升维护费 用大 排水费用高 管路电缆铺设长 5 人员升降快 6 工业广场压煤 7 地面运输环节多 管理不集中 8 井筒有效断面大 通风条件好 通风线 路短 9 施工受地质条件 限制 从以上分析 方案三的缺点是 4 6 7 三条显著 而优点是 5 条 其他优缺 吕梁学院本科毕业设计 14 点在一 二方案中都分别出现 故此设计将三方案舍去 对一 二方案 优缺点 各有不同 还需进行经济比较来决定优劣 由于垂深 涌水量 通风方式采区巷道布置均相同 故对通风排水费用没做 比较 对相同费用不做比较 表4 2 建井工程量表 时期工程项目单位方案一方案二 初期 主井米4082200 副井米4201920 石门米11040 井底车场米910750 表4 3 建井费用表 时期 工程 项目 方 案一方 案二 工程量 米 单价 元 米 费用 万元 工程量 米 单价 元 米 费用 万元 初期 主井4085440391 722004000880 副井4205400367 219204000768 石门110115012 64011504 6 井底 车场 9101150140 6750115082 3 小计1548 91734 9 吕梁学院本科毕业设计 15 表 4 4 生产经营工作量 工 程 项 目单位方案一方案二 运输 提升 主井 万吨 km 0 6 240 1441 55 240 372 副井 万吨 km 0 52 240 124 81 14 240 273 6 石门井底车场万吨km1 02 240 244 80 79 240 189 6 巷道 维护 主井年米4082200 副井年米4201920 石门井底车场年米1020790 表4 5 生产经营费用表 工程项目 方案一方案二 工程量 单价 万元 费用 万元 工程量 单价万 元 费用万 元 运 输 提 升 主井1440 76109 43720 30111 6 副井124 81 20149 8273 61 51413 1 石门及车场244 80 2663 6189 60 2649 3 小计322 4574 巷 道 维 护 主井7200 428822000 61320 副井6800 534019200 61152 石门及车场10200 44087900 4316 小计10362788 合计1358 43362 表4 6 两方案比较总表 工程项目 方案一方案二 费用万元 费用万元 初期建井费用1548 91001734 9153 生产经营费用1358 41003362178 其他费用123 5100102 282 合计3030 81005199 1137 吕梁学院本科毕业设计 16 从经济分析看出 两种费用相差 10 以上 技术上方案一更为优越 同时 二方案存在长度太大影响提升能力 技术困难等缺点 由以上分析看出 一方案 为最优方案 即采用双立井开拓 4 3 矿井基本巷道 井筒数目及用途 a 根据本矿区煤层的埋藏的具体条件 各井筒均采用立井 b 主 副井各一个 风井一个 主井提升煤炭 副井进风 进人 运料排矸 风井回风兼作 安全出口 1 井筒 大巷的布置及装备 选择井筒位置的原则 a 有利于第一开采水平的开采 并兼顾其它水平 有利于井底车场的布置和 主要运输大巷位置的选择 石门工程量小 b 有利于首采采区不只在井筒附近的富煤块段 首采采区少迁村或不迁村 井田两翼储量基本平衡 c 井筒不易穿过厚表土层 厚含水层 断层破碎带 煤与瓦斯突出煤层或较 弱岩层 d 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 低洼地 和采空区 不受滑坡和洪水威胁 e 工业广场宜少占农田少压煤 f 水源 电源较近 矿井设在铁路专用线路短 道路布置合理点 2 便于布置工业场地的位置 主要是根据以下一些原则 a 有足够的场地 便于布置矿井地面生产系统及其工业建筑物和构筑物 b 有较好的工程 水文地质条件 尽可能避开滑坡 崩岩 溶洞 流沙层等 不良地段 这样既便于施工 又可以防止自然灾害的侵袭 c 便于矿井供电 给水 运输 并使附近有便于建设居住区 排矸设施的地 点 d 避免井筒和工业场地遭受水患 井筒位置要高于当地最高洪水位 e 充分利用地形 使地面生产系统 工业场地总平面布置及其地面运输合理 并尽可能是平整场地的工程量少对井田开采有利的井筒位置 确定依据 吕梁学院本科毕业设计 17 倾斜方向的位置 从保护井筒和工业场地繁荣煤柱损失看 愈靠近浅部 煤柱的尺寸愈小 愈 靠近深部 煤柱的损失愈大 因此 井筒沿倾斜方向位于井田中上 走向的位置 a 井筒沿井田走向的位置应在井田中央 当井田储量不均匀分布时 应在 储量分布的中央 以次形成两翼储量比较均衡的双翼井田 应该避免井筒偏于一 侧造成单翼开采的不利局面 b 井筒设在井田中央时 可以使沿井田走向运输工作量小 而井田偏于一 侧的相应井下运输工作量比前者要大 c 井筒设在井田中央时 两翼分配产量比较均衡 两翼开采结束的时间比 较接近 d 井筒设在井田中央时 两翼风量分配比较均衡 通风线路短 通风阻力 小 综合考虑 主副井筒位置选在井田走向中央位置 位于倾向中上部 3 风井井口位置的选择 风井井口位置的选择 应在满足通风要求的前提下 与提升井筒的贯通距离 较短 并应利用各种煤柱 有条件时风井的井口也可以布置在煤层露头以后 综合考虑 本矿井的风井沿倾向布置在井田的中上部 主井净直径 5 5 米 提升容器为 JDSY 16 150 4 型 16t 箕斗一对 采用 Jkm4 4 型多绳磨擦轮提升机 配 JRZ170 49 16 型绕线式异步电动机两 台 每台 1000KW 最大提升速度为 7 38m s 该提升设备担负本矿全部煤炭提 升 副井净直径 7 0 米 提升容器为一吨双层四车多绳罐笼一对 一宽一窄 采用 Jk 3 m 25 4 型多磨擦轮提升机 配 JRZ500 12 型绕线异步电动机两 台 每台 500KW 最大提升速度 8 02m s 副井每次提升或下放四辆重车时 另一侧必须配四辆空车 下放液压支架时 其重量限制在 10 5t 以内 包括平板车重 另一侧必须配两辆重车 风井位于井田上部边界中部 净直径 6 0 米用于排风 同时做为安全出口 4 4 大巷的位置 数目 用途和规格 1 大巷的位置 选择大巷位置的原则 掘进量少 费用少 维护条件好 煤柱损失少 有利 于通风和防火 运输方便 运输大巷和轨道大巷布置在 15 号煤层里 吕梁学院本科毕业设计 18 2 大巷的数目和用途 根据运输和通风条件 本矿井共布置三条大巷 运输大巷 皮带大巷 轨 道大巷 回风大巷 a 皮带大巷 将采区采出的煤运至井底煤仓 完成运输任务 b 轨道大巷 承担整个水平进风 运料 排水 排矸 行人等任务 c 回风大巷 承担整个矿井的回风 3 大巷的规格 运输大巷运输方式采用皮带运输 铁轨为18公斤 米 轨道大巷轨距600 mm 对大巷运输方式选择的依据是 1 由于设计生产能力较大 采用此种运输方式能满足要求 2 较矿车运输费用低 井底车场布置简单 设备投资少 3 对大巷坡度没大限制 可沿着与煤层底板 30 米距离掘运输大巷 要求将 大巷取直 4 采用两条大巷能解决煤 矸 物 人同时运输问题 与副井运输设备配 套 5 大巷有效断面大 行人通风非常有利 4 4 1 井底车场及硐室 一 井底车场形式 井底车场是连接井筒和井下主要运输巷道的一组巷道和硐室的总称 是连接 井下运输和提升的枢纽 是矿井生产的咽喉 因此 井底车场设计是否合理 直 接影响着矿井的安全和生产 根据 矿井设计规范 规定 井底车场布置形式应根据大巷运输方式 通过 井底车场的货载运量 井筒提升方式 井筒与主要运输大巷的相互位置 地面生 产系统布置和井底车场巷道及主要硐室处围岩条件等因素 经技术经济比较确 定 结合本设计中主井提升方式为箕斗提升 大巷采用皮带运输 副井井底车场 采用立井卧式环形车场 采用顶推调车 车场巷道采用矩形断面 锚喷 锚索支 护 此种井底车场的特点是 空 重车线基本位于直线上 有专用的回车线 调 车作业方便 可两翼进车 弯道顶车 工程量较小 吕梁学院本科毕业设计 19 井底车场硐室 根据 矿井设计规范 规定 井下硐室应根据设备安装尺寸进行布置 并应 便于操作 检修和设备更换 符合防水 防火等安全要求 井下主要硐室位置的 选择 应符合下列规定 a 应选择在稳定坚硬岩层中 应避开断层 破碎带 含水岩层 b 井下硐室不布置在煤与瓦斯突出危险煤层中和冲击地压煤层中 井底车场的主要硐室包括煤仓 箕斗装载硐室 中央变电所 中央水泵房及 火药库 1 井底煤仓及装载硐室 井底煤仓位置应根据大巷运输方式 装载硐室位置 围岩条件及装载胶带机 巷与装载硐室相互联系等因素比较确定 井底煤仓宜选用圆形直仓 井底煤仓的有效容量按下式计算 mcmc AQ 25 0 15 0 式中 Qmc 井底煤仓有效容量 t Amc 矿井日产量 t 0 15 0 25 系数 大型矿井取大值 小型矿井取小值 本设计取 0 25 则井底煤仓容量为 Qmc 0 25 1500000 330 1137t 箕斗装载硐室的位置 应根据主井提升方式 装载设备布置