[工学]矿井通风专业毕业设计模板.doc

编号 字 号 本科生毕业设计 论文 题目 姓名 学号 01060377 班级 二 一 年六月 朱仙庄煤矿朱仙庄煤矿 3mt a3mt a 新井通风安全设计新井通风安全设计 杜杜 中中 明明 安全安全 20062006 级级 1 1 班班 中 国 矿 业 大 学 本科生毕业设 计 姓 名 杜杜 中中 明明 学 号 0106037701060377 学 院 安安 全全 工工 程程 学学 院院 专 业 安安 全全 工工 程程 设计题目 朱仙庄煤矿朱仙庄煤矿 3mt a3mt a 新井通风安全设计新井通风安全设计 专 题 朱仙庄煤矿朱仙庄煤矿 1071510715 掘进工作面防突设计及安全措施掘进工作面防突设计及安全措施 指导教师 刘刘 贞贞 堂堂 职 称 教教 授授 2010 年 6 月 徐州 中国矿业大学毕业设计任务书 学院 安全工程学院安全工程学院 专业年级 安全安全 0606 1 1 班班 学生姓名 杜中明杜中明 任任务务下下达达日日期期 2010 年年 2 月月 28 日日 毕业设计日期 毕业设计日期 2010 年年 3 月月 9 日至日至 2010 年年 6 月月 19 日日 毕业设计题目 朱仙庄煤矿毕业设计题目 朱仙庄煤矿 3 0mt a 新井通风安全设计新井通风安全设计 毕业设计专题题目 朱仙庄煤矿毕业设计专题题目 朱仙庄煤矿 10715 掘进工作面防突设计及安全措施掘进工作面防突设计及安全措施 毕业设计内容由一般设计 专题和外文翻译三部分组成 毕业设计内容由一般设计 专题和外文翻译三部分组成 一般设计部分 朱仙庄矿 3 0mt a 新井通风安全设计 设计的内容包括 矿区概况及 井田地质特征 井田开拓 采区巷道布置 采煤方法及工艺选择 矿井通风与安全技术 措施设计 专题部分 对朱仙庄矿突出掘进工作面资料进行整理 分析掘进过程中存在的问题 提出解决突出掘进工作面的具体措施 设计要求 独立完成上述设计内容 方案论证 计算 分析要正确 专题要有自己 的见解 结论要合理 说明书条理要清楚 论述充分 叙述要简明扼要 文字通顺 符 合专业技术用语要求 图纸完备 正确 论文摘要 400 字左右 并译成英文 摘要内容 要准确 表述清楚 翻译要求 译文字数不少于 3000 字 语句通顺 完整 语义准确 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 摘摘 要要 本毕业设计包括三部分 一般部分 专题部分和翻译部分 一般部分为朱仙庄煤矿 3mt a 新井通风安全设计 朱仙庄煤矿位于宿东矿区北部 南 邻芦岭煤矿 西北均以 10 煤层露头为界 深部至 1000m 水平 走向长 9 公里 倾斜宽 1 5 5 8 公里 矿井可采煤层为 8 10 煤层 井田工业储量为 331 4mt 可采储量为 281 1mt 矿井服务年限 72 1 年 根据朱仙庄煤矿的实际条件 经技术和经济比较 确定矿井开拓方式为立井两水平开 采 采煤方法为综采放顶煤开采 根据瓦斯的实际涌出量的大小和井型 通过各种通风方式的比较 矿井通风方式决 定采用两翼对角式通风 抽出式通风 经过矿井风量和风压计算 北翼风井决定选用 2k60 no 28 型矿用通风机 南翼风井采用 2k60 no 24 型矿用通风机 矿井属高瓦斯突出矿井 8 和 10 煤层煤尘都有爆炸危险 并有自燃发火倾向 安全 监测监控对保证矿井安全具有重要作用 本部分重点对瓦斯 温度 风速等对象进行监 测 专题部分是根据朱仙庄煤矿 10715 掘进工作面的实际条件 把防突方法实际应用到 朱仙庄煤矿 10715 掘进工作面 并针对此提出安全措施 翻译部分是一篇外国学者撰写的一种用于露天煤矿安全分析智能混合系统 关键词 关键词 朱仙庄煤矿 矿井通风安全设计 防突设计 abstract this design consists of three parts the general part the special part and the translation part the general part is ventilation system design of zhuxianzhuang coal mine whose capability is 3 mt a zhuxianzhuang coal mining area located in north of sudong mine area and south of luling coal mine the boundary in northwest for the outcrops of 10 coal seam the deep seated level of 1000m coal seam strike for 9 kilometers and inclined length of 1 5 5 8 kilometers the exploitable coal is 8 10 coal seam with industrial reserves of 331 4mt and recoverable reserves of 281 1 mt and the service life of coal mine is 72 1 years according to the actual conditions of zhuxianzhuang coal mine based on the comparative analysis in technical and economic aspect the mine exploitation is determined as vertical shaft with two levels and coal mining method is full mechanized top coal caving mining according to the actual gas emission and mine type by comparing various ventilation patterns two opposite angle type well ventilated and extract ventilation were adopted after calculating mine air volume and air pressure 2k60no 28 type main fan is decided to be used in the north return shaft 2k60no 24 type main fan was used in the south return shaft the mine is a high gas and outburst mine there were explosion hazard of coal dust and a tendency to spontaneous combustion in the 8 and 10 coal seam safety monitoring and control play an important role in ensuring mine safety this section focuses on monitoring analogs such as gas temperature and wind speed and switch signal according to the actual situation of 10715 tunneling faces in zhu xianzhuang mine the outburst prevention method was used to 10715 tunneling faces of zhu xianzhuang mine in the special section and proposed corresponding security measures translation section was an intelligent hybrid for surface coal mine safety analysis which was wrote by a foreign scholars keywords zhuxianzhuangcoal mine mine ventilation safety design the design for gas outburst 目目 录录 一般部一般部分分 1 1 1 1 矿区概况及井田地质特征矿区概况及井田地质特征 2 2 1 1 矿区概述 2 1 1 1 位置 范围和交通 2 1 1 2 自然地理 2 1 1 3 矿井附近的工农业情况 3 1 1 4 水源 电源 劳动力及建材来源 3 1 2 井田地质特征 3 1 2 1 地层 3 1 2 2 井田的勘探程度 4 1 2 3 构造 5 1 2 4 水文地质特征 5 1 2 5 地温特性 6 1 3 煤层特征 6 1 3 1 煤层特征及围岩性质 6 1 3 2 煤的特征 10 2 2 井田开拓井田开拓 1111 2 1 井田境界及可采储量 11 2 1 1 井田境界 11 2 1 2 井田储量 11 2 1 3 矿井设计生产能力及服务年限 14 2 2 井田开拓 15 2 2 1 井田开拓的基本问题 15 2 2 2 矿井基本巷道 20 2 2 3 大巷运输设备选择和矿井提升 27 2 2 4 矿井提升 28 3 3 采煤方法及采区巷道布置采煤方法及采区巷道布置 3030 3 1 煤层的地质特征 30 3 2 采区巷道布置及生产系统 30 3 2 1 采区划分 30 3 2 2 采区巷道布置 31 3 2 3 采区生产能力及回采率 34 3 2 4 采区采掘接替计划 35 3 3 采煤方法 35 3 3 1 采煤方法的选择 35 3 3 2 回采工作面长度及采高 36 3 3 3 综采设备选型 36 3 3 4 采煤工艺及顶板管理 39 3 3 5 回采巷道布置 41 4 4 矿井通风矿井通风 4343 4 1 矿井通风系统的选择 43 4 1 1 矿井通风系统的基本要求 43 4 1 2 矿井通风方案 43 4 1 3 矿井通风方案技术和经济比较 45 4 1 4 通风机工作方法 47 4 2 采区通风 48 4 2 1 采区上山通风系统 48 4 2 2 回采工作面通风方式 49 4 3 掘进通风 51 4 3 1 掘进方法的确定 51 4 3 2 掘进工作面通风方式 51 4 3 3 煤巷掘进工作面需风量 53 4 3 4 掘进通风设备选型 54 4 3 5 掘进通风技术管理和安全措施 56 4 4 矿井所需风量 56 4 4 1 矿井总风量的计算 56 4 4 2 矿井风量分配 59 4 4 3 风速验算 60 4 5 全矿通风阻力的计算 61 4 5 1 通风阻力的计算原则 61 4 5 2 通风容易时期和困难时期的确定 62 4 5 3 通风阻力计算 67 4 5 4 矿井通风总阻力 69 4 6 矿井主要通风机选型 71 4 6 1 矿井自然风压的基本原则 71 4 6 2 矿井自然风压 71 4 6 3 通风机选择 72 4 6 4 电动机选择 76 4 6 5 矿井主要通风设备要求 77 4 7 反风装置 77 4 8 矿井通风费用概算 78 4 9 矿井通风系统评价 80 5 5 矿井安全技术措施矿井安全技术措施 8181 5 1 矿井安全技术概况 81 5 2 矿井安全监测监控 81 5 2 1 监测对象和监测范围 81 5 2 2 监控系统选择 82 5 2 3kj101 型矿井监控系统功能和原理 82 5 2 4 传感器布置 84 5 2 5 信息传输系统 94 5 2 6 矿井安全监测监控系统运行可靠性分析 95 参考文献 9696 专题部分专题部分 9797 朱仙庄煤矿 10715 掘进工作面防突设计及安全措施 9898 翻译部分翻译部分 107107 外文资料原文 108108 中文译文 121121 致致 谢谢 127127 中国矿业大学 2010 届本科毕业生毕业设计 第 1 页 一一 般般 部部 分分 中国矿业大学 2010 届本科毕业生毕业设计 第 2 页 1 矿区概况及井田地质特征 1 1 矿区概述 1 1 11 1 1 位置 范围和交通位置 范围和交通 朱仙庄煤矿位于宿州市东南 13km 处 属宿州市埇桥区管辖 西北距淮北市 64km 其范围由采矿许可证 61 个拐点坐标圈定 其边界 南以补 13 勘探线和 勘探线为 界与芦岭煤矿相邻 北 东 西均以 10 煤层露头为界 深部至各煤层 1000m 水平线 南 北走向长 9km 东西倾向宽 1 5 5 8km 面积 21 555km2 其地理坐标 东径 117 05 37 6 117 09 23 北纬 33 33 31 4 33 39 37 6 本区交通方便 矿区专用线在芦岭 原龙王庙 车站与京沪线接轨 可通往全国各 地 宿州市是皖北地区公路交通枢纽 301 省道在矿井中部穿过 横跨豫 皖 苏三省的 新汴河从矿井北侧自西向东流入洪泽湖 可通航中小型轮船 图 1 1 图图 1 11 1 交通位置图交通位置图 1 1 21 1 2 自然地理自然地理 1 地形 地貌特征 本矿位于淮北平原中部 区内地势平坦 地面标高 23 27m 整体北高南低 矿井 以北 15km 的符离镇附近为丘陵地带 2 水文 宿州市境内主要河流有濉河 沱河 浍河 新汴河等 属淮河水系 为中型季节性 河流 水位一般较浅 夏季水位上涨 矿井北部有小黄河 塌陷区水深 8 10m 沱河由西北向东南流经矿井南部 年平均水位 23 1m 最高洪水位 27 49m 最大流 量 313m3 s 最低枯水位 22 44m 最小流量为零 后因在中游与新汴河贯通 中上游水量 大部分流入新汴河 中国矿业大学 2010 届本科毕业生毕业设计 第 3 页 3 气候 淮北地区气候温和 属季风暖温带半湿润气候 春秋季温和少雨 夏季炎热多雨 冬季寒冷多风 平均风速 3m s 最大风速为 18m s 年平均降雨量 940 55mm 七月份多 暴雨 一月份最低气温 23 2 七月份最高气温 41 年平均气温为 14 3 年蒸发量 在 1553 1920 7mm 以 6 8 月份蒸发量最大 冻结期一般为 12 月上旬 次年 2 月中旬 冻结深度在 8cm 左右 1 1 31 1 3 矿井附近的工农业情况矿井附近的工农业情况 朱仙庄矿附近地主要厂矿企业有 东部有安徽省淮北矿务局芦岭矿 其它方向为农 村用地及居住用地 矿井所在地为淮北平原 地势平坦 农业比较发达 主要农作物为 小麦 玉米 大豆 棉花 1 1 41 1 4 水源 电源 劳动力及建材来源水源 电源 劳动力及建材来源 矿井用水主要分为地面用水和井下用水 地面用水主要是由二眼水源井及一座水厂 来供应 井下降尘用水采用井下排水经处理后再返回井下 矿井供电来自 于宿州发电 厂 矿区位于淮北平原的中部 人口稠密区 劳动力资源比较丰富 土产建筑材料砖 瓦 石子和料石均可就地供应 钢材 木材和水泥等物资可经公路及铁路直接运至矿井 工业广场 1 2 井田地质特征 1 2 11 2 1 地层地层 矿井均为新生界松散层所覆盖 经钻孔揭露地层有奥陶系 石炭系 二迭系 侏罗 系 第三系和第四系 由老至新简述如下 1 奥陶系中下统 o1 2 区域内厚约 500m 本矿仅零星揭露 为灰色 深灰色 由厚层状隐晶质 细晶质石 灰岩组成 2 石炭系 c 中石炭统本溪组 c2b 仅个别钻孔穿过 厚度 2 16m 由灰 青灰色夹紫红色铝土质泥岩 粉砂岩组成 与下伏奥陶系地层呈假整合接触 上石炭统太原组 c3t 为海陆交替相沉积 厚度为 150 170m 下部以灰黑色 灰色 灰绿色粉砂岩 砂 岩为主 上部以灰色 深灰色砂岩 粉砂岩为主 夹乳灰色质不纯的石灰岩和不可采煤 层 顶部第一层灰岩 层位稳定 厚度 2 3m 以乳灰白色 富含海百合茎 珊瑚等动 物化石及残骸 质不纯 含泥质为特征 是二迭系和石炭系的分界标志 k1 与下伏本溪组呈整合接触 3 二迭系 p 下二迭统山西组 p1s 中国矿业大学 2010 届本科毕业生毕业设计 第 4 页 下界为太原组一灰之顶 上界为 9 煤层下铝质泥岩之底 厚度 96 126m 一般厚 110m 地层较稳定 下二迭统下石盒子组 p1xs 底部以铝质泥岩之底为界 顶部以 3 煤层下 k3砂岩之底为界 地层厚度约 256m 比较稳定 层理面倾向东北 倾角 10 20 中上部厚度 106m 左右 4 侏罗系 j 为一套紫红色陆相沉积物 分布于矿井东北角 面积约 2 8km2 揭露最大厚度 240m 下部为砾岩段 厚度 0 100m 一般厚度 50 60m 为矿井第五含水层 5 第三系 r 下第三系始新统 渐新统 e2 下部为紫红色石灰质砾岩 分选不均 砾径以 3 5cm 占多 分布于矿区北端东翼 厚 30 110m 以上 顶部有薄层石英质砾岩 中部为紫红色砂 岩及砂质泥岩 上部为灰绿色及灰黄色粘土岩和砂岩互层 层理清晰 含云母碎片 以 10 20 倾向东北 厚 100m 以上 上第三系中新统 上新统 n1 n2 中新统 上新统的底部为黄色含泥砾石或砂砾层 其上为集块岩 已微微斑脱岩化 厚 0 30m 左右 下部为黄色粘土夹砾 厚 0 5m 中部为半胶结中 细 厚 0 12m 6 第四系 q 下更新统 q1 底部为灰绿色 褐黄色粘土 钙质粘土组成 夹数层半胶结中 细砂及砂岩 总厚 0 10m 分布不稳定 及砂质粘土 中更新统 q2 与下更新统成假整合接触底部为灰白色中细砂夹有石英砾石 顶部含有哺乳类动物 化石 常见肢骨碎块 一般厚 30 50m 北部最薄 10m 左右 中部为褐黄色及肉红色砂砾 层与黄褐色及灰绿色砂质粘土 上更新统 q3 与中更新统成假整合接触 下部为黄色中细砂层最底部有石英砾石 上部砂土中具微层理 共厚 15 30m 上部 为褐黄色砂质粘土 粘土互层 厚 20 35m 总厚 35 65m 全新统 q4 下部为黄灰色细粉砂或砂土与薄层粘土互层 上部为黄灰色及黄褐色砂质粘土 1 2 21 2 2 井田的勘探程度井田的勘探程度 1 钻探工作 本矿地质勘查工作始于 1958 年 经历了普查 详查 勘探及矿井生产补充勘探等阶 段 共施工钻孔 406 个 完成钻探工程量 179486 53m 普 详查阶段 1958 1960 年 安徽省煤田地质局第三勘探队 和省地矿局 325 地质队在宿东向斜 中国矿业大学 2010 届本科毕业生毕业设计 第 5 页 进行找煤勘查 1959 年 11 月和 1960 年 2 月先后提交了 孔庄井田精查报告 朱仙庄 井田精查报告 本矿井内施工钻孔 83 个 工程量 32166 48m 另外 未见煤或落在 10 煤露头外不利用钻孔 24 个 工程量 8189 08m 勘探阶段 1963 1964 年 原 178 队在本区进行精查勘探 1964 年元月原煤炭部 64 煤勘 金中字第 7 号文指示 由华东煤田地质勘探公司集中 178 138 169 120 四个勘探队的 34 台钻机进行会战 对朱仙庄 孔庄两井田进行勘查 1964 年 11 月 20 日提交精查地质 报告 其中储委复审后会战前施工钻孔 34 个 工程量 15019 09m 会战期间施工 168 个 工程量 77567 82m 合计勘探阶段施工钻孔 202 个 工程量 92586 91m 矿井生产补勘阶段 1983 1994 年 矿井投产后因生产需要由淮北矿务局勘探队进行补充勘探 先后施 工钻孔 88 个 其中地质孔 43 个 工程量 19516 88m 水文孔 45 个 工程量 14339 60m 1995 2005 年 根据生产需要 由淮北矿务局勘探队进行生产补勘 先后施工钻孔 33 个 工程量 20876 66m 其中地质孔 26 个 工程量 18291 82m 水文孔 7 个 工程量 2584 84m 截止 2005 年底 全矿井内共施工可利用钻孔 406 个 工程量 179486 53m 见表 1 1 表表 1 11 1 各阶段完工钻孔情况表各阶段完工钻孔情况表 合 计地 质 孔水 文 孔 阶 段施工时间 孔数工程量孔数工程量孔数工程量抽水次数 普 详查 1958 1960 复审前 8332166 487630244 3171922 1711 1963 1964 1 复审后 会战前 3415019 092812449 6362569 4610 精 查 1964 2 1964 11 会战期间 16877567 8214770045 09217522 7324 1983 19948833856 484319516 884514339 60 补 勘 1995 20053320876 662618291 8272584 84 合计406179486 53320150547 738628938 8045 1 2 31 2 3 构造构造 井田位于徐宿弧形构造东南的宿东向斜盆地的北段 其南北有板桥固镇和宿北两条 近东西向的大断层 东西有固镇长丰和南坪集两条北北东向大断层 在井田范围内有断 层 10 条 其中小断层有 6 条 中国矿业大学 2010 届本科毕业生毕业设计 第 6 页 1 2 41 2 4 水文地质特征水文地质特征 朱仙庄矿为一隐伏型井田 矿井水文地质条件复杂 基岩面上为新生界松散沉积物 厚 240 260m 松散层内含水层和隔水层交互沉积 自上而下可分为四个含水层和三个隔 水层 其中三隔厚度 58 107m 平均 80m 全区分布稳定 隔水性能良好 有效隔绝了 四个含水层与上面水体的水力联系 基岩面以下至一灰顶板为二迭系煤系砂岩裂隙含水层 按沉积年代和岩性结构分为 二个含水层 富水性极弱 一灰及其以下有石炭系灰岩岩溶含水层和奥陶系灰岩岩溶含 水层 石炭系灰岩岩溶含水层一般浅部露头区岩溶发育 富水性强 300 以下岩溶发育 较低 富水性极弱 奥陶系灰岩岩溶含水层探明厚度大于 600m 分布于井田两翼 由于 该含水层远离煤层 对矿井开采无直接影响 地表水系有小黄河及矿塌陷区积水 1 2 5 地温特性地温特性 矿井地温随深度增加而升高 其中在 500m 以上 平均每 100m 增加 1 1 1 5 c 500 900m 平均每 100m 增加 1 5 2 5 c 1 3 煤层特征 1 3 11 3 1 煤层特征及围岩性质煤层特征及围岩性质 1 煤层特征 本矿含煤地层为石炭 二迭系 其中二迭系为勘查对象 含 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 等 10 个煤层 组 含煤 18 25 层 最多可达 34 层 可采煤层有 8 10 煤等 2 层 8 煤层为主采煤层 厚 9 71m 占可采煤层总厚的 65 10 煤为大部可采煤层 厚 5 82m 矿井主要可采煤层 2 层 自上而下分别为 8 10 倾角 15 25 平均 20 原煤工 业牌号以气煤为主 属于低硫 低磷 低 中灰份煤 发热量高 仅局部地段个别分层 是 1 3 焦煤 可采煤层特征表见表 1 3 8 煤层 井田内主采煤层 位于下石盒子组下部 下距铝质泥岩 k2 16 20m 煤 厚一般为 7 13m 平均 9 71m 属稳定煤层 其变化规律是 补 10 线至井田南界 一般 厚度在 6 50 11 50m 补 7 补 9 线间煤层因受构造的破坏和挤压 局部有增厚和变薄 现象 井田北部的西翼煤层比较稳定 一般厚度在 7 12 50m 但在 i 线的向斜轴部 附近和四采区下部 岩浆侵蚀严重 煤厚明显变薄 在岩浆侵入区外围 10 30m 的范围 内 煤层有增厚现象 井田的东翼 煤层不稳定 局部出现特厚 15 90 28 07m 和特 薄 1 7 4 10m 煤层 8 煤层厚度变化的因素 主要因素是原生沉积环境的差异和构造切割挤压的影响 局 部为岩浆侵蚀 煤层变薄 煤层结构复杂 含有 1 3 层稳定夹矸 偶有大于可采厚度 煤层硬度 f 值一般在 0 15 0 75 之间 呈现北部大 南部小的状态 灰份以中 低灰为主 在剖面上煤层中 部偏低 上 下部偏高 硫份一般小于 0 5 在剖面上煤层上部偏高 中部低 下部高 中国矿业大学 2010 届本科毕业生毕业设计 第 7 页 10 煤层 位于山西组中部 下距太原群第一层灰岩 k1 60m 左右 煤厚一般为 0 75 7 50m 个别点大于 7 5m 平均厚度 5 82m 属较稳定煤层 两极厚度 0 4 9m 局部尖灭 西翼在 f7 断层以南沿走向变化不大 一般为 1 50 7 50m 之间 但在补 10 补 11 线间局部变薄甚至尖灭 f10断层以北四采区煤层遭受岩浆侵蚀严重 层状岩体占据 煤层空间 煤层变薄 出现天然焦 六采区中下部浑圆状 树枝状的岩体穿插在煤层中 岩体之间存在可采煤层 补 1 线至补 4 线间的东翼有较大面积的无煤带 沿倾向煤层变 化较大 一般南翼煤层稳定 东翼煤层不稳定 煤层结构简单 偶有 1 2 层夹矸 个别夹矸较厚形成二个分层 煤层硬度中等 f 值在 0 8 1 2 之间 灰份以低灰为主 中灰次之 硫份为 0 25 3 53 平均 0 63 可采煤层 组 间距有一定的变化 但有相对稳定性 可作为邻近钻孔煤层对比的 重要依据 表 1 2 综合柱状表见表 1 4 表表 1 21 2 煤层间距统计表煤层间距统计表 煤 层123245678910c3t 最小 最大 m 60 80110 125100 11060 7516 2522 2718 241 5 365 7055 65 平均间距 m 72116104682025222 419 360 2 围岩性质 8 煤层为主采厚煤层 含 2 3 层不稳定泥岩透镜体 局部岩浆侵入对煤层破坏严重 直接顶板为泥岩 薄层状 易冒落 厚度 3 5m 老顶为 3 10m 中细粒砂岩 硬度中等 局部裂隙发育 2 5 分层均为黄泥浆固结后形成的再生顶板 采后易垮落 底板为灰色 泥岩和砂质泥岩 10 煤层及顶底板特征 10 煤层为中厚煤层 二 四采区遭受岩浆侵入的破坏 煤层失 去开采价值 直接顶板为 1 3m 灰色泥岩或砂质泥岩 含植物叶片化石 老顶为浅灰色 厚层状中粗粒砂岩 中细粒砂岩 其粒度粗细变化频繁 厚度变化大 硬度中等 底板 为浅灰 深灰色的砂泥岩互层 水平波状层理发育 具底栖动物通道 中国矿业大学 2010 届本科毕业生毕业设计 第 8 页 表表 1 31 3 可采煤层特征表可采煤层特征表 夹 矸 点厚度 煤 层 穿 过 点 见 煤 点 可 采 点 不可 采点 沉 缺 点 断 缺 点 岩浆 吞蚀点 不 利 用 12 2结构 最小 最大 平均 可采 指数 变异 系数 稳定性 323131922简单 0 1 89 0 63 0 2959极不稳定 6916944252116简单 0 1 90 0 65 0 4870极不稳定 71751331042914101850175较复杂 0 9 75 0 84 0 7147 不稳定 区段较稳定 820117017014215471915较复杂 0 31 34 9 71 0 9927稳定 9107613简单 0 4 20 1 31 0 60106极不稳定 10220173150231966165075较简单 0 10 63 5 82 0 7642 不稳定 区段较稳定 中国矿业大学 2010 届本科毕业生毕业设计 第 9 页 表表 1 41 4 地层综合柱状表地层综合柱状表 界系统地层名称代 号厚 度 m 主 要 岩 性 上 段 q43 0 6 7 中 段 q42 10 18 全 新 统 下 段 q41 18 20 上部为砂土 亚砂土与粉质轻粘土 粉质重亚粘土互 层 砾石中部为亚粘土夹小砂姜 砂姜粘土与粉砂 细砂互层底部为粘土 亚粘土与亚砂土 粉砂互层 顶面为古土壤层 上更新统 q3 30 130 杂色粘土 亚粘土 中 上 更新统 中更新统 q2100 粘土 亚粘土 砂层 含铁质结核 第四 系 上第 三系 上新统下更新 上新统 q1 n2383 2 400 3 石灰质角砾岩 胶结物为粘土 胶磷质 大汶口组 e2 3d353 6 泥岩 砂质页岩夹薄层石膏 新 生 界 下第 三系 始 渐新统 官庄组 e2 3g 349 3 砖红 浅灰色砾岩 砂砾岩 砂岩 砂质页岩夹少量 泥岩 上 统王氏组 k2w 392 5 灰 红褐色中粗粒砂岩 细砂岩 粉砂岩与泥岩 上段 k1q2 316 4 376 4 安山质凝灰岩 安山岩夹凝灰质粉砂岩 粗砂岩 白 垩 系 下 统 下段 k1q1 141 4 232 5 砂岩 砾岩夹凝灰质砂 砾岩 上 统泗县组 j3s 608 粉砂质泥岩夹泥质粉砂岩 细砂岩及石灰岩 中 生 界 侏罗 系 中 下统义井组 j1 2y 461 6 砂泥岩互层 细砂岩 中粗粒砂岩 含煤层 上段 p2sh3 312 8 灰紫色长石石英砂岩 粉砂岩及钙质泥岩 中段 p2sh2358 2 肝紫色泥质砂岩 细粒长石石英砂岩 粉砂岩 石 千 峰 群 下段 p2sh1215 1 棕红色泥质粉砂岩 含砾粗砂岩互层 上 统 上石盒子组 p2ss567 3 636 5 砂岩 泥岩 砂质页岩 页岩互层 含煤 4 10 层 下石盒组 p1xs140 2 304 8 粉砂岩至细砂岩与泥岩互层 含煤 3 6 层 底为长石 石英砂岩 粘土岩 二 叠 系 下 统 山 西 组 p1s31 5 140 2 砂岩 砂质页岩 泥岩 含煤 2 4 层 上 统太 原 组 c3t108 5 195 5 灰岩 砂质页岩 泥岩与薄煤互层 石炭 系中 统本 溪 组 c2b8 57 4 铝质粘土岩 灰岩与泥岩互层 中 统老虎山组 o234 4 41 2 白云岩夹灰岩 上段 o1m268 2 140 1 豹皮状白云质灰岩夹灰岩 马 家 下段 o1m173 2 87 灰岩 豹皮状白云质灰岩与硅质结核灰岩互层 上段 o1x265 2 153 9 灰质白云岩 白云质灰岩 灰岩与泥灰岩互层 肖 县 组 下段 o1x167 5 108 6 白云质灰岩 含燧石结核灰岩 底为角砾状灰岩 贾 汪 组 o1j3 7 14 4 钙质页岩 白云质灰岩 含细角砾白云质 泥质灰岩 奥 陶 系 下 统 韩 家 组 o1h20 5 硅质条带白云岩 灰紫色白云岩 上段 2f213 5 66 1 含灰质白云岩与泥质白云岩互层 下段 3f176 9 130 2 含泥质 白云质灰岩 大涡卷灰岩 长 山 组 3c21 6 66 灰岩 白云质灰岩 鲕状含海绿石白云质灰岩 底为 竹叶状灰岩 上 统 崮 山 组 3g44 4 60 7 鲕状白云质灰岩 薄层灰岩 毛庄组 1mz59 3 120 9 灰岩 钙质页岩 长石石英粉砂岩互层 馒头组 1m215 250 2 紫红色页岩 豹皮状灰岩 瘤状灰岩 古 生 界 寒 武 系 下统 猴家山组 1h36 2 50 1 豹皮状灰岩 泥质粉砂岩 含石盐假晶 中国矿业大学 2010 届本科毕业生毕业设计 第 10 页 1 3 21 3 2 煤的特征煤的特征 1 煤质 井田内各煤层的煤类以气煤为主 煤质稳定 但 8 煤层具弱粘结煤夹层 夹层的层 位和厚度均不稳定 井田北部 8 10 两层煤局部遭受岩浆侵蚀影响 接触变质带为贫煤 无烟煤和天然焦 井田北部 8 煤层和 10 煤层的接触变质带范围内 煤质变劣 只能作为 民用煤 其余仍可作炼焦配煤 煤质特征表见表 1 5 表表 1 51 5 煤质特征表煤质特征表 指标 煤层 原煤 ad浮煤 ad全硫磷 浮煤 挥发分 粘结 指数 高位 发热量 含油性 10 中低低特低中高强中热值富油 8 低低特低低中高中等中热值富油 2 煤的含瓦斯性及相对瓦斯涌出量 2002 年朱仙庄矿升级为煤与瓦斯突出矿井 目前全矿的绝对瓦斯涌出量为 31 15m3 min 相对瓦斯涌出量为 10 03m3 t 其中掘进工作面的瓦斯涌出量为 5 5m3 min 回采工作面的瓦斯涌出量为 11 3m3 min 瓦斯赋存表现为北低南高的特点 矿井北翼受瓦斯的影响小 南翼受瓦斯的影响大 3 煤尘爆炸和煤的自燃倾向 本矿内各主要煤层均属于有煤尘爆炸危险性的煤层 煤尘爆炸性指数的计算详见附 表 又据重庆煤科院 1999 年 10 月 22 日 测试资料 煤尘爆炸指数 v daf 8 煤为 31 40 10 煤为 50 81 煤尘爆炸性计算结果表见表 1 6 表表 1 61 6 煤尘爆炸性计算结果表煤尘爆炸性计算结果表 9 补 14 1补 10 1 4 补 9 2 名称 煤层 评价项目 10 煤9 煤8 煤7 煤3 煤 爆炸性指数 cvc vc 3434333939 有无爆炸危险有有有有有 从煤的氧化程度分析 7 10 煤层为 17 和 20 属于有可能自燃发火的煤层 8 煤层 均属于很容易自燃发火的煤层 煤层自燃期一般是 3 6 个月 中国矿业大学 2010 届本科毕业生毕业设计 第 11 页 2 井田开拓 2 1 井田境界及可采储量 2 1 12 1 1 井田境界井田境界 朱仙庄煤矿位于宿东矿区北部 南邻芦岭煤矿 西北均以 10 煤层露头为界 深部至 1000m 水平 走向长 9km 倾斜宽 1 5 5 8km 勘探面积 26 3km2 采矿登记面积为 21 555km2 矿区范围由 61 个拐点坐标圈定 x 3714825 3725680 y 39508950 39514508 井田南与芦岭矿相邻 芦岭矿留有 40m 朱仙庄矿留 20m 的矿界保护煤柱 井田赋存状况示意图见图 2 1 图图 2 12 1 井田赋存状况示意图井田赋存状况示意图 2 1 2 井田储量井田储量 矿井储量是指矿井井田边界范围内 通过地质手段查明的符合国家煤炭储量计算标 准的全部储量 又称矿井总储量 它不仅反映了煤炭资源的埋藏量 还表示了煤炭的质 量 本井田采用块段法计算的各级储量 块段法是我国目前广泛使用的储量计算方法之 一 块段法是根据井田内钻孔勘探情况 由几个煤厚相近钻孔连成块段 根据此块段的 面积 煤的容重 平均煤厚计算此块段的煤的储量 再把各个经过计算的块段储量取和 即为全矿井的井田储量 1 矿井工业储量 zg 矿井工业储量是勘探 精查 地质报告提供的 能利用储量 中的 a b c 三级储 量之和 其中高级储量 a b 级之和所占比例应符合表 2 1 的规定 由煤层底板等高线及 储量计算图上提供的资料可计算出来设计矿井工业储量汇总表见 2 2 估算公式 q s m d 2 1 中国矿业大学 2010 届本科毕业生毕业设计 第 12 页 公式中 s 块段展开面积 m2 m 块段平均煤厚 m d 煤层视密度 t m3 q 块段资源 储量 t 矿井工业储量 zg 包括列入平衡表内的 a b c 级的储量 不包括作为远景的 d 储量 表表 2 12 1 矿井高级储量比例矿井高级储量比例 简单中等复杂地质开采条件 储量级 别比例 大 型 中 型 小 型 大 型 中 型 小型中型小型 井田内 a b 级储量占总储 量的比例 4035253540202515 第一水平内 a b 级储量占 本水平储量的比例 70604060503040 不作具体 规定 第一水平内 a 级储量占本水 平内储量的比例 4030153020 不作具体规 定 不要求 表表 2 22 2 朱仙庄煤矿工业储量朱仙庄煤矿工业储量 煤层名称视密度平均煤厚工业储量 mt 合计 mt 备注 8 煤层1 39 71202 303 符合 10 煤层1 4 5 82129 129 331 432 符合 2 矿井可采储量 zk 矿井可采储量 zk 是矿井设计的可以采出的储量 即 zk zg p c 2 2 式中 p 保护工业广场 井筒 井田边界 河流 湖泊 建筑物等留置的永久煤 柱损失量 mt c 采区采出率 1 工业广场保护煤柱 查 煤矿矿井设计手册 工业广场占地指标 见表2 3所示 表表 2 32 3 工业场地占地面积指标工业场地占地面积指标 井型 mt a 占地面积指标 hm2 mt 中国矿业大学 2010 届本科毕业生毕业设计 第 13 页 2 40 3 007 8 1 20 1 809 10 0 45 0 9012 13 0 09 0 3015 本设计矿井为3 0mt的大型矿井 取7hm2 mt 则其总占地面积为 s 3 0 7hm2 mt 21hm2 210000m2 取设计工业广场的长宽分别为 500m 和 420m 并按一级保护留设围护带 15m 工业 广场保护煤柱设计参数表见表 2 4 工业广场保护煤柱计算图见图 2 2 矿井设计可采储 量见表 2 5 表表 2 42 4 工业广场保护煤柱设计参数表工业广场保护煤柱设计参数表 煤层倾角 煤厚 m 走向 m 倾向 m 埋深 m 209 7150042045756375550 k2q2 k3 q3 k1 q1 kq m2 n2 n1m1 l s s q 图图 2 22 2 工业广场保护煤柱计算图工业广场保护煤柱计算图 8 煤工业广场保护煤柱损失为 z1 s梯形 9 71 1 3 893 09 1081 5 967 29 2cos20 1 3 9 71 1282 9 10 2mt 10 煤工业广场保护煤柱损失为 z2 s梯形 5 82 1 4 903 39 1095 02 983 02 2cos20 1 4 5 82 851 7 10 2mt 2 矿井边界煤柱 中国矿业大学 2010 届本科毕业生毕业设计 第 14 页 本设计井田均留设20m边界煤柱 经测算可知井田边界总长度为21km 计算边界煤柱 储量损失 8煤的边界煤柱损失为 z1 20103 3 20 9 71 1 3 cos20 540 1 10 2mt 10煤的边界损失为 z2 20101 67 20 5 82 1 4 cos10 348 6 10 2mt 3 断层保护煤柱 本设计断层在两侧各留设15米保护煤柱 8煤的断层保护煤柱损失为 z1 6426 17 30 9 71 1 3 cos20 258 9 10 2mt 10煤的断层保护煤柱损失为 z2 6537 6 30 5 82 1 4 cos20 170 1 10 2mt 4 其他永久煤柱损失 包括水平煤柱 采区煤柱 隔离煤柱 地质构造带煤柱等煤柱 损失 按约占工业储量的5 计算如下 z4 31643 2 5 1582 16 10 2mt 矿井可采储量汇总表见表 2 5 表表 2 52 5 矿井可采储量汇总表矿井可采储量汇总表 矿井设计储量 mt 矿井可采储量 mt 永久性 煤柱损失 设计煤柱损失 煤 层 名 称 工业 储量 a b c mt 断层境界 设计 储量 工业广场其他 可采储量 8202 3032 5895 401194 31312 829 10129 1291 7013 486123 9428 517 总计331 4324 2908 887318 25521 346 15 8216281 0874 2 1 32 1 3 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 矿井工作制度 按照 矿井设计规范 规定 矿井年工作日 330d 每日三班作业 其中 两班采煤 一班准备 检修 日主井净提升时间为 16h 2 矿井设计生产能力 矿井生产能力主要根据矿井地质条件 煤层赋存情况 处理 开采条件 设备供应 以及国家需煤等因素确定 对于储量丰富 地质构造简单 煤层生产能力大 开采技术条件好的矿区应建设大 型矿井 当煤层赋存深 表土层很厚 井筒需要特殊施工时 为扩大井田开采范围 减 少开凿井筒数目 节约建井工程量和降低吨煤投资 以建设大型矿井为宜 依据井田资源条件和对资源的分析 具备大型矿井开发条件 同时结合按期达产 中国矿业大学 2010 届本科毕业生毕业设计 第 15 页 采掘接替应变能力强 稳产和增产有保障可持续发展的条件创造 综合评价初期投资少 吨煤投资和万吨掘进率低 经济效益高等技术条件 参考 煤矿设计手册 各类井型井 田的特征 初步确定矿井设计生产能力为 3 0mt a 3 服务年限 初步设定该矿井设计年产量为 3 0mt a 根据公式 2 3 得 2 3 ka z t k 式中 t 矿井服务年限 年 zk 矿井可采储量 万吨 a 矿井生产能力 万吨 年 k 储量备用系数 k 1 3 1 5 此处取 1 3 由此验算服务年限如下 t 28108 74 300 1 3 72 1 70a 矿井服务年限符合表 2 6 要求 表表 2 62 6 我国各类井型的矿井和第一水平设计服务年限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 mt a 矿井设计服 务年限 a 煤层倾角 25 煤层倾角 25 45 煤层倾角 45 600 及以上8040 300 5007035 120 24060302520 45 9050252015 9 30各省自定 2 2 井田开拓 2 2 12 2 1 井田开拓的基本问题井田开拓的基本问题 1 井田地质特点 朱仙庄煤矿井田表土层厚 可达 130m 在井田内有缓倾斜煤层两层 两煤层都属于 高瓦斯及突出矿井 煤层间距较近 流沙层较多 煤层赋存较深 2 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 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 平硐开拓受地形迹埋藏条件限制 只有在地形条件合适 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 掘进速度快 井筒施工单价低 初期投资少 地面工业建筑 井