采区巷道布置及生产系统毕业设计.doc

河北理工大学 毕业设计目录 1 采区巷道布置及生产系统毕业设计采区巷道布置及生产系统毕业设计 目录目录 第一章 矿区概述及井田地质特征 1 第一节 矿区概述 1 第二节 井田地质特征 2 第三节 煤层特征 5 第二章 井田境界和储量 10 第一节 井田境界 10 第二节 矿井工业储量 10 第三节 矿井可采储量 12 第三章 矿井工作制度 设计生产能力及服务年限 13 第一节 矿井工作制度 13 第二节 矿井设计生产能力及服务年限 13 第四章 井田开拓 14 第一节 井田开拓的基本问题 14 第二节 矿井基本巷道 19 第五章 准备方式 采区巷道布置 29 第一节 煤层的地质特征 29 第二节 采区巷道布置及生产系统 30 第三节 采区车场选型设计 32 第六章 采煤方法 36 第一节 采煤工艺方式 36 第二节 回采巷道布置 42 第七章 井下运输 46 第一节 概述 46 第二节 采区运输设备选择 46 第三节 大巷运输设备选择 48 第八章 矿井提升 51 河北理工大学 毕业设计目录 2 第一节 概述 51 第二节 主副井提升 51 第九章 矿井通风及安全技术 57 第一节 矿井通风系统选择 57 第二节 采区及全矿所需风量 61 第三节 全矿通风阻力的计算 67 第四节 通风机选型 74 第五节 防止特殊灾害的安全措施 77 第十章 设计矿井基本技术经济指标 80 参考文献 82 谢 辞 83 河北理工大学 毕业设计说明书 1 第一章第一章 矿区概述及井田地质特征矿区概述及井田地质特征 第一节第一节 矿区概述矿区概述 1 矿区地理位置矿区地理位置 焦作煤矿位于焦作市东部马村区境内 距市中心约 9km 地理位置 东经 113 17 31 3 113 20 41 2 北纬 35 15 35 4 35 16 38 6 井田东西长 4 8km 南北宽 1 9km 总面积 4 8589km2 2 交通条件交通条件 矿区南部有焦 作 柳 州 铁路 焦太 原 铁路 矿区内有铁路专用线在 韩王车站与国铁接轨 公路主要有 焦辉公路 焦新公路 焦洛公路 焦济公路 焦郑公路 以及焦郑高速 焦晋高速 焦济高速 焦温高速分别与京珠 晋太 连 霍高速连通 基本实现了以焦作市为中心通往周边市县及国道的高速公路网络 交 通十分便利 见图 1 1 图 吉利区 济源市 孟州市 沁阳市 博爱县 焦作市 修武 县 获嘉县 新乡市 温县 荥阳市 郑州市 辉县市 偃师市 黄 河 沁 河 大 沙 河 巩义市 加一支水库 上街区 马村区 洛 河 中站区 陇 海 山西 省 线 京 广 线 洛 开 高 速 公 路 焦 柳 线 焦 新 线 焦 晋 高 速 焦 郑 高 速 107 国 道 107 310国道 310国道 310国道 207国道 207 国 道 韩王矿 河 沁 焦 温 高 速 国 道 焦 济 高 速 图 例 省界市县界 地方小铁路 高速公路国道公路河流 1 1 焦作煤矿交通位置图 区内已实现了有线 移动及计算机等多种通信网络系统 加快了同外界的联系 河北理工大学 毕业设计说明书 2 3 自然地理概况 自然地理概况 矿井位于太行山东南麓山前缓倾平原地带 地势北高南低 地面标高 100 130m 相对高差近 30m 矿区内地表全被第四系黄土层覆盖 无大的水体 存在 山门河自北向南从井田中部流过 平时无水 雨季因地表水集中形成短暂洪 流 区内属暖温带大陆性季风气候 严冬酷冷 盛夏炎热 四季分明 年平均气温 14 9 最高月均气温 27 8 最低月均气温 0 3 极端日高温 43 3 极端日低 温 16 9 年平均降水量 607 9mm 年最大降水量 908 7mm 月降水量最大 158 7mm 最小 5 8mm 年平均蒸发总量 2048 8mm 月蒸发量最大 341 4mm 最小 80 5mm 冬春季多西北风 夏秋季多东北风 平均风速 2 6m s 瞬时极大风速 30m s 每年 11 月至次年 3 月为霜冻期 最大冻结深度 190mm 降雪也多在此期间 最大积雪厚度 290mm 第二节第二节 井田地质特征井田地质特征 1 井田地形及地层概述井田地形及地层概述 井田位于山前冲洪积缓倾斜平原 地表全由第三 四系覆盖 据勘探钻孔揭露 井田内地层由老至新依次有 中奥陶统马家沟组 中石炭统本溪组 上石炭统太原 组 下二叠统山西组 第三系 N 和第四系 Q 其中 含煤地层为太原组和山 西组 见图 2 2 1 1 奥陶系中统上马家沟组 奥陶系中统上马家沟组 O2m 为本区煤系地层的沉积基底 主要为灰 深灰色厚层状隐晶质石灰岩 夹角砾 状泥灰岩及灰白色白云质灰岩 钻孔揭露厚度 49 63m 区域厚度达 400m 以上 1 2 石炭系 石炭系 C 1 2 1 中统本溪组 中统本溪组 C2b 本组下自奥陶系中统上马家沟组灰岩顶界面 上止上石炭统太原组一2煤层底 板 厚 6 88 40 28m 平均 24 82m 底部为紫红色 暗紫色泥岩 中夹 1 3 层似 层状或串珠状褐铁矿或黄铁矿层 中部为浅灰 灰色鲕状铝土质泥岩及铝土岩 夹 1 2 层灰白色薄层状细粒石英砂岩 上部为深褐色泥岩 产植物化石 该组因受奥 陶系古风化壳的影响 岩性和厚度横向变化较大 与下伏马家沟组呈平行不整合接 河北理工大学 毕业设计说明书 3 触 1 2 2 上统太原组 上统太原组 C3t 该组下自上石炭统太原组一2煤底界的灰 灰黑色泥岩 上止 L9灰岩顶面 厚 61 79 90 63m 平均 76 12m 主要由灰黑色泥岩 粉砂岩 灰色砂岩 深灰色石 灰岩 煤层及煤线互层组成 见图 1 2 该组为一套海陆交互相沉积建造 含灰岩 8 9 层 自下而上为 L1 L9 其中 L1与 L9灰岩极不稳定 常相变为砂岩或砂质泥岩 L2与 L8灰岩 厚度大且稳定 灰岩中富含蜓和腕足类动物化石 其中 L2 L5 L8灰岩中含燧石条带或燧石结核 每层灰岩下均含煤层或煤线 一煤组 依据岩性组合由下至上分为三段 O2m C2b C3t P1S m 2 48 0 34 4 09 1 25 3 60 13 55 10 91 14 57 0 25 1 81 0 76 0 00 8 57 3 91 23 76 香炭砂岩 一2煤层 一5煤层 L2灰岩 L5灰岩 L8灰岩 大占砂岩 二1煤层 55 10 1 98 13 64 7 28 11 20 8 80 2 16 9 42 6 01 0 40 11 67 2 63 4 08 31 06 16 06 11 48 1 50 29 20 6 49 114 67 58 55 下 部 灰 岩 段 砂 岩 与 砂 质 岩 岩 段 上 部 灰 岩 段 下 段 中 段 上 段 P1X Q N2 山 西 组 下 石 盒 子 组 下 统 太 原 组 上 统 本 溪 组 中 统 马家 沟组 中 统 奥 陶 系 石 炭 系 二 叠 系 灰 深灰色厚层状隐晶质灰岩 夹角砾状泥灰岩及灰白色白 云质灰岩 主要为深褐色泥岩 浅灰 灰色鲕状铝土质泥岩与铝土岩 中 夹1 2层灰白色薄层细粒石英砂岩 底部为紫红色泥岩 夹透镜状 褐铁矿 灰黑色泥岩 含黄铁矿结核及植物化石 块煤 较稳定 局部含一层夹矸 灰黑色结晶质含燧石灰岩 富含海百合及腕足类等海相类动物 化石 深灰色薄层石灰岩 L3 L4 与砂质泥岩互层 夹极不稳定的 薄煤两层 黑色 块状 局部可采 深灰色细晶灰岩 含黑色燧石条带或团块 局部相变为泥岩或 砂质泥岩 灰 黑色细砂岩 砂质泥岩及泥岩互层 含1 2层极不稳定的 薄煤层和不稳定的L6 L7两层石灰岩 区内长相变为细砂岩或粉砂 岩 灰黑色厚层状生物碎屑灰岩 中夹黑色燧石条带或透镜状燧石 结核 灰黑色砂质泥岩夹薄层砂岩 含黄铁矿结核及白云母片 岩石 坚硬 顶部有薄层灰岩及不稳定薄煤层 灰岩中含动物化石 灰黑色砂质泥岩 夹薄层石英砂岩 含植物化石 二1煤 黑色 块状 亚金属光泽 性脆 具垂直节理 顶底为 薄层粉煤 黑色薄层状砂质泥岩或泥岩底部为不稳定的炭质泥岩 产生植 物化石 灰色厚层状 中细粒石英砂岩 硅泥质胶结 斜层理发育 含 炭屑及白云母 为本组主要标志层之一 主要为深灰色 灰色砂质泥岩 泥岩与浅灰色细 中粒砂岩 互层 上部偶见煤线 主要为灰白色 浅灰色 厚层状中粗粒石英砂岩 硅泥质胶结 为本组与下伏山西组的主要标志层 主要为浅灰色泥岩 砂质泥岩和薄层状细砂岩及粉砂岩 青灰 色细粒长石石英砂岩夹青灰色铝质泥岩 浅灰 灰色紫斑泥岩 铝 土质泥岩及铝土岩 局部含鲕粒 主要为黄色 灰色亚砂土 亚粘土 砂砾石及红色粘土岩 钙 泥质胶结 含砾石钙质结核 底部为砾岩 砾石成分主要为石灰岩 岩屑 第 三 四 系 岩 性 描 述 标志层 名 称 综 合 柱 状 段组统系 层 厚 地代 层号 地 层 单 位 8 90 157 69 47 38 图 1 2 地层综合柱状 河北理工大学 毕业设计说明书 4 下部灰岩段 以石灰岩为主 夹砂质泥岩 泥岩及煤层 偶夹薄层细砂岩 厚 18 48m 下部主要由一2煤层 L1和 L2灰岩组成 其中 一2煤层 厚 0 34 4 09m 平均 1 25m 含一层夹矸 煤层较稳定 局部可采 L2灰岩为煤层直接 顶板 呈灰黑色 细晶结构 含燧石条带和结核 富含海百合茎及腕足类动物化石 厚 3 60 13 55m 平均 10 91m 层位稳定 全区发育 为确定一2煤层的直接标志层 L1灰岩极不稳定 常相变为砂岩或砂质泥岩 中部由 L3 L5灰岩与砂质泥岩沉积旋 回组成 夹极不稳定的薄煤两层 平均厚14 57m 上部由砂质泥岩 一5煤层和 L5 灰岩组成 平均厚4 67m 其中 一5煤层厚 0 25 1 81m 平均 0 76m 局部可采 L5灰岩厚 0 00 8 57m 平均厚 3 91m 全区不稳定 常相变为砂岩或砂质泥岩 为 确定一5煤层的直接标志层 中部砂岩及砂质泥岩段 为灰 黑色细砂岩 砂质泥岩 灰岩 泥岩和簿煤 层组成 厚23 76m 其中 L6与 L7灰岩及薄煤层不稳定 区内常相变为细砂岩或粉 砂岩 上部灰岩段 主要由灰 深灰与石灰岩 粉砂岩及砂质泥岩组成 夹薄层状 细砂岩及泥岩 厚33 88m 下部 L8灰岩 呈灰黑色 厚层状 中夹黑色燧石条带或 燧石结核 致密坚硬 垂直裂隙发育 厚1 98 13 64m 平均 7 28m 全区发育 且 稳定 为石炭系上统太原组与二叠系下统山西组分界的重要标志层 上部为粉砂岩 或砂质泥岩夹细砂岩 泥岩薄层 泥岩中含黄铁矿结核 顶部为L9灰岩和薄煤层或 煤线 区内极不稳定 相变为泥岩或砂质泥岩 1 3 二叠系 二叠系 P 1 3 1 下统山西组 下统山西组 P1s 本组下起 L9灰岩顶界面 上至砂锅窑砂岩底界面 为区内主要含煤地层 由 砂岩 砂质泥岩及煤层组成 厚 66 53 112 60m 平均 88 60m 与下伏太原组呈 整合接触 按岩性可分为三段 下段 底部为灰黑色砂质泥岩 夹薄层石英砂岩 平均厚 8 80m 中部由下 向上依次为炭质泥岩 二1煤层和黑色泥岩 平均厚 8 64m 其中二1煤厚 2 10 9 42m 平均 6 01m 全区发育 且稳定 为本区主要可采煤层 中段 为灰色厚层状中细粒石英砂岩 该砂岩厚 4 08 31 06m 平均为 16 06m 硅泥质胶结 岩石坚硬 斜层理发育 层面富含炭屑及白云母片 俗称 大 河北理工大学 毕业设计说明书 5 占砂岩 为本组地层主要标志层之一 上段 为深灰色砂质泥岩与浅灰色细粒砂岩互层 上部偶夹煤线 厚 4 08 31 06m 1 3 2 下统下石盒子组 下统下石盒子组 P1x 主要由黄绿色 灰色砂岩 砂质泥岩 泥岩组成 偶夹紫红色团块状泥岩 厚 7 99 143 87m 平均 70 03m 本组以底部砂锅窑砂岩 S12 与山西组分界 底部 砂锅窑砂岩 为灰白 浅灰色厚层状含砾粗中粒石英砂岩 厚 1 50 29 20m 平均 11 48m 是本组与山西组分界的主要标志层 下部为浅灰 灰色泥岩 铝土质泥岩 及铝土岩 具紫斑 局部含鲕粒 中部为青灰色细粒长石石英砂岩 含海绿石 其 间夹青灰色铝质泥岩及黑色泥岩 上部由浅灰色泥岩 砂质泥岩和薄层状细砂岩及 粉砂岩组成 与下伏山西组呈整合接触 1 4 第三系 第三系 N 以红色粘土岩为主 含钙质结核和砾石 厚 4 22 109 87m 平均 29 04m 1 5 第四系 第四系 Q 由黄色 灰色亚砂土 亚粘土 砾石组成 厚 4 68 47 82m 平均 18 34m 厚 度由北向南逐渐增大 2 井田涌水量井田涌水量 矿井年均涌水量为 17 2 21 2m3 min 最大涌水量为 26 16m3 min 最小涌水量为 13 9m3 min 第三节第三节 煤层特征煤层特征 1 煤层埋藏条件煤层埋藏条件 地层走向自西而东由近东西渐变为北东东向 为一总体向南倾斜 中部略向南凸 出的弧形单斜构造 地层倾角一般为 5 15 2 煤层群的相应特征及对比煤层群的相应特征及对比 含煤地层为二叠系下统山西组和石炭系上统太原组 煤系地层总厚 164 72m 共 含煤 10 11 层 煤层总厚 9 34m 含煤系数 5 67 按煤层层位分为两个煤组 山 西组为二煤组 平均厚 88 60m 含煤系数为 6 78 其中 二1煤为区内主要可采 煤层 太原组为一煤组 平均厚 76 12m 含煤系数 2 64 其中 一2 一5煤层 河北理工大学 毕业设计说明书 6 局部达到可采厚度 2 1 二二1煤煤 位于山西组底部 距底界约 8 80m 为目前井田内主要可采煤层 煤厚 2 10m 9 42m 平均 6 01m 煤厚变异系数 23 41 可采性指数为 1 煤层结构简 单 仅 701 707 713 钻孔见一层夹矸 厚 0 1 0 15m 岩性为炭质泥岩 煤层产 状与区内地层一致 倾向南西 倾角 5 15 靠近凤凰岭断层附近局部达 20 以上 煤层底板标高 80 280m 埋深 50 400m 煤层伪顶为炭质泥岩 厚 0 0 3m 直接顶板为灰黑色砂质泥岩 厚 0 3 8m 老顶为灰色厚层状细中粒长石石英砂岩 大占砂岩 厚 4 08 31 06m 煤层伪底为不稳定的炭质泥岩 底板为灰黑色砂质 泥岩 平均厚 8 80m 属稳定性普遍可采煤层 见表 1 1 图 1 3 表 1 1 煤层发育情况一览表 煤 层 结 构煤 层名 称 厚 度 m 两极值 平均值 层 数 复 杂程 度 顶 板 岩 性 底 板 岩 性 可采 性指 数 稳 定性 可 采 程 度 二1 煤 2 16 9 42 6 01 0 1 简 单 炭质泥 岩 炭 质 泥 岩 1 稳 定 普 遍 可 采 一5 煤 0 25 1 81 0 76 0 1 复 杂 燧石灰 岩 L5 砂 质 泥 岩 0 43 不 稳定 局 部 可 采 一2 煤 0 34 4 09 1 25 0 1 复 杂 燧石灰 岩 L2 泥 岩0 83 不 稳定 大 部 可 采 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 7 13 19 25 31 37 43 49 55 61 67 73 79 85 91 97 103 109 煤厚点 煤厚 图 1 3 二1煤层厚度变化频率图 2 2 一一5煤煤 位于太原组中下部 上距二1煤 46 76 60 22m 平均 54 95m 煤层厚 0 25 河北理工大学 毕业设计说明书 7 1 81m 平均 0 76m 在 30 个穿过其层位的正常钻孔中 其中 有 26 个钻孔见到该 煤层 13 个钻孔达到可采厚度 可采性指数为 0 43 煤层结构复杂 局部夹矸厚 0 48 1 20m 煤层顶板为 L5生物碎屑灰岩 厚 0 8 57m 平均 3 91m 底板为黑 色砂质泥岩 属不稳定性局部可采煤层 见图 1 4 0 0 2 0 4 0 6 0 8 1 1 2 1 4 1 6 1 8 2 12345678910111213141516171819202122 煤厚点 煤厚 图 1 4 一5煤层厚度变化频率图 2 3 一一2煤煤 位于太原组底部 上距二1煤 73 09 90 63m 平均 81 19m 煤层厚 0 34 4 09m 平均 1 25m 在 30 个穿过其层位的正常钻孔中 全部见到了该煤层 其中 25 个钻孔达到可采厚度 可采性指数为 0 83 煤层结构复杂 局部夹矸厚 0 25 0 70m 顶板为 L2生物碎屑灰岩 厚 3 60 13 55m 平均 10 91m 属不稳定性大部可采煤层 见图 1 5 2 4 煤岩层对比煤岩层对比 依据区内岩相 岩性组合及煤层 煤质特征 主要从以下四个方面进行对比 0 1 2 3 4 5 6 7 8 123456789 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 煤厚点 煤厚 图 1 5 一2煤层厚度变化频率图 2 4 1 岩相岩性特征对比岩相岩性特征对比 河北理工大学 毕业设计说明书 8 二叠系山西组与石炭系太原组为区内主要含煤地层 其主要区别为 山西组为 陆相沉积 主要由砂岩 砂质泥岩 泥岩及煤层组成 泥岩中含有大量的植物根系 和叶片化石 但不含石灰岩和海相动物化石 太原组为海陆交互相沉积 主要为数 层石灰岩 砂岩 砂质泥岩和煤层互成 灰岩中富含蜓和腕足类等大量海相动物化 石 泥岩中含有大量黄铁矿结核 可作为区分二煤组和一煤组各层煤的主要标志 2 4 2 标志层对比标志层对比 主要标志层有下石盒子组底部砂锅窑砂岩 二1煤老顶大占砂岩 太原组上部 L8石灰岩 一5煤顶板 L5石灰岩 一2煤顶板 L2石灰岩等 该标志层厚度大 层位 与岩性稳定 可作为确定煤层 地层层位的主要标志 此外 L8灰岩与 L5灰岩之间 的厚层石英砂岩 太原组顶部 L9石灰岩或硅质砂岩 山西组顶部鲕状结构泥岩等可 作为辅助标志 2 4 3 层间距对比层间距对比 煤层 砂岩 灰岩和泥岩等标志层 其空间位置及间距相对较稳定 可作为对 比煤 岩 层和寻找断失煤层的依据 见表 1 2 2 4 4 煤层特征对比煤层特征对比 二1煤厚度大 且稳定 结构单一 煤层伪顶 底为炭质泥岩 直接顶 底板 为砂质泥岩 老顶为砂岩 大占砂岩 而一2煤和一5煤厚度小 不稳定 结构复 杂 顶板均为生物碎屑灰岩 表 1 2 主要标志层间距一览表 地层 单位 项 目 砂锅 窑砂 岩 m 大占 砂岩 m 二1 煤 m L8灰 岩 m L5灰 岩 m 一5 煤 m L2 灰 岩 m 一2 煤 m O2灰 岩 m P12 砂锅窑 砂岩 55 173 899 8131135 150 1 161 0190 大占砂 岩 55 12 628 659 763 678 989 8118 P11 二1煤73 82 620 051 055 070 381 2110 L9灰岩88 617 48 811 242 246 261 572 4101 L8灰岩99 828 620 023 827 743 053 983 L5灰岩130 859 751 023 80 015 326 254 8 一5煤134 863 655 027 70 0014 625 554 1 C3 L2灰岩150 178 970 343 015 314 60 028 6 河北理工大学 毕业设计说明书 9 一2煤161 089 881 253 926 325 50 027 3 O2O2灰岩189 6118 4109 882 554 854 128 627 3 2 4 5 煤质对比煤质对比 由于区内二煤组和一煤组 沉积环境存在较大差异 表现在煤质特征上有较大 的区别 尤其硫分含量 二1煤 硫分 St d 含量 0 31 0 59 平均 0 40 属 特低硫煤 而一2煤和一5硫分 St d 含量高达 5 左右 属高硫煤 由于含煤地层太原组和山西组均属近海陆相与海陆交互相含煤建造 普遍具有 岩相 岩性稳定 旋徊结构清晰 标志层明显以及地层厚度 煤层厚度和层间距稳 定等特点 煤岩层相对易于对比 再加上全面考虑上述各项标志进行综合对比 应 当说对比结果是可靠的 但需要指出的是 由于部分钻孔大煤顶板以上未取芯或只 分段取芯 标志层砂锅窑砂岩未揭漏出来 给划分山西组与下石盒子组界线带来一 定困难 部分地段所划界线的准确性可能存在一定的误差 3 煤的特征煤的特征 1 绝对瓦斯涌出量为 0 52m min 相对瓦斯涌出量为 0 41m min CO2绝对涌出量为 0 34 m min CO2相对涌出量为 1 10m min 该矿为低瓦斯矿井 2 矿井煤尘具有爆炸性 煤尘爆炸指数为 42 6 50 8 3 煤层自燃发火为第三类 不易自燃 4 二 1 煤层 黑色 块状 亚金属光泽 性脆 具有垂直节理 一 5 煤层 黑色 块状 局部可采 一 2 煤层 块煤 较稳定 局部含一层夹矸 河北理工大学 毕业设计说明书 10 第二章第二章 井田境界和储量井田境界和储量 第一节第一节 井田境界井田境界 1 井田边界及相应长度井田边界及相应长度 井田北部以九里山断层为界与中马村矿为邻 南部止于凤凰岭断层 西部以九里 山断层和凤凰岭断层交汇处为界 东部与演马庄矿接壤 矿区确切范围由 18 个拐点 坐标圈定 见表 2 1 表 2 1 井田边界坐标一览表 点号X 坐标Y 坐标点号X 坐标Y 坐标 13903820384355732390372038436644 33903726384374984390380038438844 53903817384402096390434538440069 73904302384398978390440038439839 939043693843971210390563438439614 1139048403844018512390512938440102 1352553844038814563038440155 1552203843847016519038438125 1748753843749018452038436810 在井田开采时 开采上限有扩大的可能 因为上方有一定的储量 开采下限无扩 大的可能性 因为下部断层较多且无煤可采 井田的走向长度为 14000m 倾斜长度为 3000m 根据上表中的坐标可算得水平 中的最大宽度为 4815m 水平最大长度为 3899300m 第二节第二节 矿井工业储量矿井工业储量 1 资源储量估算范围及相应工业指标资源储量估算范围及相应工业指标 1 1 资源储量估算范围资源储量估算范围 北部与南部分别以九里山断层 凤凰岭断层为界 西部以九里山断层和凤凰岭断 层交汇处为界 东部演马庄矿接壤 矿区确切范围由 18 个拐点坐标圈定的范围为准 见表 2 1 井田边界坐标一览表 估算的煤层为二1煤 煤层底板标高为 80 河北理工大学 毕业设计说明书 11 280m 1 2 资源储量估算工业指标资源储量估算工业指标 焦作煤矿二1煤层采用井下开采 煤层倾角小于 15 为缓倾斜煤层 煤的工 业牌号为无烟煤 属非炼焦用煤 按一般含煤地区 以及依据中华人民共和国国土 资源部 2002 年 12 月颁布的 煤 泥炭地质勘查规范 DZ T0215 2002 附录 E 表 E 2 推荐的煤炭资源量估算指标 本次估算采用煤层最低可采厚度为 0 8m 最高灰分 Ad 40 最高硫分 St d 3 最低发热量为 Qnet d 22 1MJ kg 的工业指标 作为资源储量估算的依据 经各阶段的勘探 补勘以及矿井生产期间取样化验 二 1煤层储量估算各项指标均达到规范要求 一5 一2煤因硫分超出规范指标 本次 不再估算储量 2 资源储量估算方法的选择和确定依据资源储量估算方法的选择和确定依据 二 1 煤层属沉积矿床 煤层厚度稳定 结构单一 产状平缓 5 15 顶 底板界线清晰 标志层明显 对比清楚 工程控制严密 因此 资源储量估算方法 采用地质块段法 其公式为 Q S H D 式中 Q 资源储量 S 煤层水平投影面积 m2 H 煤层伪厚度 m D 煤的视密度 t m3 2 1 煤层厚度的确定煤层厚度的确定 1 单工程煤厚为该工程见煤伪厚度 块段煤厚为该块段内各工程煤层伪厚的算 术平均值 2 煤层中夹矸的单层厚度小于 0 05m 时 不扣除夹矸与煤合并计算 作为煤层 的采用厚度 3 煤层中夹矸的单层厚度等于或大于煤层最低可采厚度时 被夹矸所分开的煤 分层作为独立煤层 4 煤层中夹矸的单层厚度小于所规定的煤层最低可采厚度时 煤分层不作为独 立煤层 上 下煤分层加在一起 作为煤层的采用厚度 2 2 块段面积的确定块段面积的确定 河北理工大学 毕业设计说明书 12 储量估算块段是以 1 5000 底板等高线图为底图 利用数字化图件圈定 并运用 计算机测定各块段的面积 由于井田内煤层倾角均小于 15 按照储量估算规范 直接利用水平投影作为资源储量估算面积 2 3 视密度的确定视密度的确定 勘探精查阶段对钻孔 采用 5 个孔 煤岩芯煤样进行了视密度测定 其结果为 1 49 1 58t m3 平均 1 52t m3 矿井生产期间 1975 年 测定结果为 1 60 t m3 综合焦作地区其它井田测试资料 本次设计采用 1 52 t m3 参与储量估算 综上所述 t 66 1 52 6 01 0 33 53 31 10160 708 10Q 第三节第三节 矿井可采储量矿井可采储量 1 资源储量类型和块段划分资源储量类型和块段划分 1 1 资源储量类型划分资源储量类型划分 根据 固体矿产资源储量分类标准 及 煤 泥炭勘查规范 DZ T0215 2002 附录 D 表 D 1 和表 D 2 确定的工程基本线距要求 以及开采技术条件和经济可行性 将井田资源储量划分为以下类型 1 探明的经济基础储量 111b 已开采动用的块段 以及保有的二一轨道 二五轨道 主井东大巷保护煤柱 工业广场保护煤柱和井田东南部 工程密度大 地质可靠程度高 经可行性研究 技术上可行 经济上合理 可以进行回采 划分为探明的经济基础储量 111b 其 中 可采储量为 111 2 推断的内蕴经济资源量 333 1 2 块段的划分块段的划分 根据构造影响和矿井开采情况 将区内划分为 22 个块段 其中 开采动用储量 区 4 个块段 保有资源储量区 18 个块段 保有资源储量块段中 划分探明的经济基 础储量 111b 7 个块段 推断的内蕴经济资源量 333 11 个块段 2 资源储量估算结果资源储量估算结果 根据焦作煤矿划定的范围 井田内二 1 煤层共查明资源储量 111b 12270 4 万 吨 推断的资源储量 333 为 3800 4 万吨 其中 可采储量为 8400 万吨 表 2 2 二 1 煤层资源储量估算汇总表 河北理工大学 毕业设计说明书 13 储量类型111b 万吨 333 万吨 合计 万吨 工业储量12270 43800 416070 8 可采储量84008400 第三章第三章 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 第一节第一节 矿井工作制度矿井工作制度 1 矿井工作制度及提升时间矿井工作制度及提升时间 矿井设计年工作日为 330 天 采用 四六 工作制度 即四班作业 其中三班生 产 一班准备 每班工作六个小时 2 矿井提升时间矿井提升时间 由于该矿设计生产能力为 120 万 t 根据设计手册规定 矿井每昼夜净提升 16 个 小时 第二节第二节 矿井设计生产能力及服务年限矿井设计生产能力及服务年限 1 矿井设计生产能力矿井设计生产能力 根据设计要求本矿井设计生产能力为 120 万 t 矿井可采储量为 8400 万 t 煤层顶底板不是很稳定 服务年限不能过长 地质 条件较复杂 初期建设矿井投入较大 设计生产能力大些 快速获的足够的经济 便于维护巷道等各项设施 也有一定的资金来进行下一期的准备工作 2 矿井服务年限矿井服务年限 矿井服务年限可用下式计算 T Z A K 式中 T 矿井服务年限 a Z 矿井可采储量 万 t K 储量备用系数 取 1 4 A 矿井设计生产能力 万 t a 则 8400 50 1 4 120 Ta 根据矿井可采储量 计算矿井服务年限为 50a 符合矿井设计手册的服务年限 的要求 河北理工大学 毕业设计说明书 14 第四章第四章 井田开拓井田开拓 第一节第一节 井田开拓的基本问题井田开拓的基本问题 1 井田开拓基本问题和应遵循的原则井田开拓基本问题和应遵循的原则 1 1 井田开拓中的基本问题井田开拓中的基本问题 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媒 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 位置及其相互关联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 合理选择井筒及工业场地的位置 1 确定井筒的形式 数目和配置 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 1 2 开拓遵循的原则开拓遵循的原则 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 在解决考托问题是 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 綜掘机械化 自动化创造条件 河北理工大学 毕业设计说明书 15 6 根据用户需要 应照顾到不同煤质 煤种的煤层分别开采 以及其他有益矿 物的综合开采 2 井筒形式 数目 位置的确定井筒形式 数目 位置的确定 2 1 井筒形式的确定井筒形式的确定 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 立井最简单 平硐开拓受地形及埋藏条件限制 要求地形条件合适 即在煤层赋存较高的山 岭 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 度慢 井筒施工单价低 初期投资少 地面工业建筑 井底车场及峒室都比立井井 筒简单 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 带带有相当大的提升能力 可满足特大型矿井主要提升的需要 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 提升深度优先 通风线路长 阻力大 管线长度达 斜井井筒通 过富含水层 流砂层 施工技术复杂 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砂层时 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 需要设备多 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 平均倾角都小于 15 为近水平煤层 表土层薄 无流沙层 水文地质情况较复杂 涌水量小 井筒不需要特殊施工 因此选用立井开拓 2 2 井筒位置的确定井筒位置的确定 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 布置 石门工程量少 河北理工大学 毕业设计说明书 16 有利于首采区布置在井筒附近的富煤阶段 首采区少迁村 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 没与瓦斯突出煤层或软弱 岩层 工业场地应充分利用地形 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 工业场地宜少占耕地 少压煤 距水源 电源较近 矿井铁路专业线短 道路布置合理 经方案比较主 副井位置在井田中央 2 3 井筒数目的确定井筒数目的确定 该矿前期共有井筒 3 个 一个主井 一个副井以及一个风井 3 确定工业场地的位置确定工业场地的位置 工业场地的位置选择在主 副井井口的附近 即井田中央位置 4 开采水平的确定开采水平的确定 井田主采煤层为二1煤层 二1煤层为倾角为 5 15 平均为 12 为缓倾斜 煤层 故设计为一个水平开采 采区式开采 二1煤层的生产能力为 可采储量 8400 万 t 矿井服务年限为 50a 5 主要开拓巷道及开拓方案的比较主要开拓巷道及开拓方案的比较 5 1 主要开拓巷道主要开拓巷道 本矿井有运输大巷 轨道上山 皮带上山 回风上山 轨道石门 区段平巷等多 条巷道保证运输和通风的顺利进行 5 2 开拓方案的比较开拓方案的比较 由于本井田地质构造复杂 煤层单一 井田斜长较大 根据井田地质条件和设计 规范有关规定 本井田可划分为两个水平或一个水平 根据前述各项决定 本井田在技术上可行的方案有下列四种 方案一 两水平 主副井筒都设于井田中央 初期通过石门与第一水平大巷联络 第二水平由立 井延伸 河北理工大学 毕业设计说明书 17 方案二 一水平 主副井筒都设于井田边界 通过石门与水平大巷联络 在沿矿体倾向设计上山 一次采出全水平矿体 在上山最后处设计一个通风井 方案三 一水平 主副井筒都设于井田边界 通过石门与水平大巷联络 在沿矿体倾向设计下山 一次采出全水平矿体 方案四 一水平 主副井筒都设于井田中央 初期通过石门与水平大巷联络 然后 上山下山分别开采矿体 100 50 0 50 100 150 200 250 300 350 400 100 50 0 50 100 150 200 250 350 300 400 二1 煤 二1 煤 二1 煤 二1 煤 二1 煤 二1 煤 二1 煤 二1 煤 二1 煤 X 3905500 X 3905000X 3904500X 3904000 开拓方案一剖面图 100 50 0 50 100 150 200 250 300 350 400 100 50 0 50 100 150 200 250 350 300 400 1 二1 煤 二1 煤 二1 煤 二1 煤 二1 煤 二1 煤 二1 煤 二1 煤 X 3905500 X 3905000X 3904500X 3904000 开拓方案2剖面图 100 50 0 50 100 150 200 250 300 350 400 100 50 0 50 100 150 200 250 350 300 400 二1 煤 二1 煤 二1 煤 二1 煤 二1 煤 二1 煤 二1 煤 二1 煤 二1 煤 X 3905500 X 3905000X 3904500X 3904000 21011采空区 开拓方案三剖面图 开拓方案四坡面图 100 50 0 50 100 150 200 250 300 350 400 100 50 0 50 100 150 200 250 350 300 400 二1 煤 二1 煤 二1 煤 二1 煤 二1 煤 二1 煤 二1 煤 二1 煤 二1 煤 二1 煤 X 3905500 X 3905000X 3904500X 3904000 45 52 45 52 河北理工大学 毕业设计说明书 18 图 4 1 开拓方案剖面图 表 4 1 开拓方案技术比较表 方案优点缺点 方案一 1 提升能力大 机械化程度高 1 井筒长 初期工程量大 基 建投资大 2 石门长 费用高 第一水平 石门穿断层施工难度大 3 要有保护煤柱压煤多 方案二 1 相对石门总长度较小 掘进及 运输费用小 2 避免了工业广场及井筒保护煤 柱占用采区储量 1 上 山距离大 运输难度大 2 初期工程量相对较大 建井 期较长 3 需要专门的通风井 方案三 井筒工程量相对较小 基建投资减 小 1 石门相对总长度较小 掘进及 辅助运输费用小 1 提升相对复杂 运输相对 复杂 2 产系统分散 不便管理 3 下行通风 通风困难 方案四 1 初期工程量较小 投产快 见效 早 2 提升能力大 机械化程度高 1 上山 下山距离适中但下山 开采难度大 2 要有保护煤柱压煤多 提升运输相对较复杂 2 技术经济比较 以上四个方案中方案一 方案三 不可取 将方案二和方案四进行经济比较 表 4 2 初期基建费及工程量比较表 深 度 m 掘进断 面 单 价 元 10m 费 用 元 表土段5030 1885143425715 主 井 基岩段20030 1835010700200 表土段10040 6994636946360 副井 风井 基岩段20040 6939690793800 方案二 石门上山下山1800 长 16364606562800 总计9428875 表土段5030 1885143425715 主 井 基岩段6030 1835010210060 方案四表土段5040 6994636473180 副 井 基岩段 6040 6939690238140 石门上山下山长度165616364606037776 总计7384871 河北理工大学 毕业设计说明书 19 表 4 3 维护费用比较表 方案二方案四 项目 服务年 限 年 工程量 m 单价 元 m 总费用 万 元 服务年 限 年 工程量 m 单价 元 m 总费用 万元 主井502501518 7550110158 25 副井502501518 7550110158 25 石门5018001816250165618149 04 总计 199 5 165 54 表 4 4 大巷运输费用比较表 煤量 运距 m 方式单价 元 km t 费用 万元 方案二120 万吨1500皮带机1 4252 方案四120 万吨1650皮带机1 4277 2 表 4 5 方案经济比较表 掘进费用 万元 维护费用 万元 运输费用 万元 总计 万元 方案二942 8875199 52521394 3875 方案四738 4871165 54277 21181 2271 由以上比较可看出 1394 3875 1181 2271 1394 3875 15 3 综合考虑 选 择方案四为最优方案 第二节第二节 矿井基本巷道矿井基本巷道 1 井筒井筒 主井和副井井筒选圆形 因为圆形断面受力条件好 通风阻力小 适用于井筒 服务年限大于 15 年的矿山 该矿服务年限较长 故选用圆形井筒 穿过中等稳定性 岩层 选用整体浇注混凝土支护 1 1 主井井筒主井井筒 1 选择罐道形式及材料 根据所选用的箕斗类型 JDS 9 110 4 初选 38kg m 的钢轨罐道 罐道梁选工 字钢 I25a 型 梯子梁选用工字钢 I14 型 2 风速验算 按下面公式计算 河北理工大学 毕业设计说明书 20 V Q S1 V允 式中 Q 50m s S1 0 85S 0 85 23 75 20 18m 故 V 50 20 18 2 47m s 8m s 经验算 满足要求 3 选择支护方式和支护参数 选用喷射混凝土支护 根据井筒所穿过的岩石的坚固性系数 按经验取井筒混 凝土厚度为 250mm 故井筒掘进直径为 D掘 6000mm 4 井筒断面布置 主井井筒内只敷设两条排水管 布置在梯子间右侧 5 材料消耗量计算 I25a 埋入井壁的长度取 a 2 3 300 200mm 测得每个有罐道梁的截面需用 I25a 的长度为 22 2m I25a 的理论重量为 38kg m 断面消耗 I25a 为 18 85 38 843 6kg 每米竖井消耗钢材量为 38 288 326kg 消耗混凝土量为 3 14 R 0 3 R 3 14 2 75 0 25 2 75 4 5m 6 按 1 50 绘制断面图 如图 4 2 所示 图 4 2 主井断面图 表 4 6 主井特征表 工程名称净断面积 m2掘进断面积 m2罐道梁混凝土用量 m3 主井井筒断面23 7530 18I28a4 5 1 2 副井井筒副井井筒 河北理工大学 毕业设计说明书 21 1 选择罐道形式及材料 根据所采用的矿车型号 MG1 7 9C 初选罐笼的型号为双层罐笼 GDG1 5 9 2 4 竖井井筒装备主要由罐道和罐道梁组成 罐道梁有金属的 钢筋混凝土和木材三种 金属罐道梁使用比较广泛 主要是 因为其强度大 占井筒断面小 使用期限长 施工安装方便 容易制造 所以在此 矿山中选择金属罐道梁 初选 28a 型钢作主罐道梁 罐道主要有刚性罐道和柔性 罐道两种 刚性罐道有可分为木罐道 钢轨罐道 空心矩形金属罐道 而柔性罐道 主要是钢丝绳罐道 由于钢轨罐道具有强度大 使用年限长的优点 故选用钢轨罐 道 初选 38kg m 的钢轨罐道 梯子梁选 14a 2 风量验算 按下面公式计算 V Q S1 V允 式中 Q 50m S1 S1 0 85S 0 85 33 17 28 19m 故 V 50 28 19 1 77m s 8m s 经验算 满足要求 3 支护厚度的选择 井筒所穿过的岩石的坚固性系数 f 6 8 参照资料取井筒混凝土厚度为 350mm 故井筒掘进直径为 D掘 7200mm 4 管缆布置 将一条供水管 两条供风管 三条照明和通讯电缆布置在梯子间左侧格间 两条动力电缆布置在右侧较小的格间 详见副井井筒断面图 5 工程量及材料消耗 井筒净断面积 S净 D掘 2 3 14 6 5 4 33 17m 井筒掘进断面积 S掘 D掘 4 3 14 7 2 4 40 69m 每米井壁混凝土量 V壁 S掘 S净 1 40 69 33 17 7 52m 6 绘制井筒断面图 如图 4 3 所示 河北理工大学 毕业设计说明书 22 图 4 3 副井断面图 表 4 7 副井特征表 工程名称净断面积 m2掘进断面积 m2罐道梁混凝土用量 副井井筒断面33 1740 69I28a7 52m3 1 3 风井断面设计风井断面设计 井筒内布置梯子间 其梯子间的布置和副井相同 井筒净直径为 4 5m 绘制井筒断面图 如图 4 4 所示 图 4 4 风井断面图 河北理工大学 毕业设计说明书 23 2 井底车场井底车场 2 1 车场位置及形式的选择车场位置及形式的选择 井底车场分为环形和折返式 其选择依据为 1 保证矿井生产能力 有足够的富裕系数 有增产的可能性 2 调车简单 管理方便 弯道及交岔点少 3 操作安全 符合有关规程和规范 4 井巷工程量小 建设投资省 便于维护 生产成本低 5 施工方便 各井筒间 井底车场巷道与主要巷道间能迅速贯通 缩短建井工 期 6 采车装车站与井底车场的形式尽量保持一致 折返梭式车场的结构特点 优点和适用条件 结构特点 利用主要运输大巷作为主井空 重车线 调车线和回车线 优点 工程量小 交岔点少 弯道少 可两