龙煤集团鹤岗分公司兴山矿1.5Mta新井设计

I摘 要本设计新矿井为鹤岗矿业集团兴山煤矿 1.5Mt/a 的新井设计，共有 7 层可采煤层，总厚度为 14.7m。设计井田的可采储量为 114.7Mt。服务年限为70a。划分两个水平开采。井田平均走向长 5000m，平均倾斜长 2000m，煤层平均倾角 20，属于缓倾斜煤层。本设计矿井采用双立井的开拓方式，分组集中大巷布置方式。共划分 12个采区，其中首采区为 1 个，达产工作面 2 个。本设计采区为西六采区，采用语大巷装车式下部车场，综合机械化采煤。矿井年工作日为 330d，采用“三、八”式工作制，设计工作面长为 190m，每刀进度为 0.8m，每日割四刀。提升设备为主井采用箕斗提升，副井采用罐笼提升。由于井田走向长度较大，且为缓倾斜煤层，以及煤层地质条件等因素影响，因此本井田内全部采用走向长壁采煤法开采。关键词 可采储量 走向长壁开采 立井 综合机械化 IIAbstractThe task of this design is to construct a 1.5million tons new shaft for Hegang Ming Administration.This mine has three minable Coal Seam,and its average thickness is14.7 meters.Designed field of minable capacity is 114.7Mt. It can adapt for 70years, and is divided into two levels. Average alignment in farmland in well lengthways 5000 ms, average slant lengthways 2000ms, average rake angle in coal seam 20, 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 9 adopt the zone mines and 2 worked faces. This worked fece is west six worked face, words 330 days every year. Adapt “thee-eight” work situation, work face is 190meters length of circle is 0.8meters, and times is 4 one day.Because the well farmland lengthways length is bigger, and incline the coal seam for the , and coal seam geology condition etc. factor effects, so this well farmland inside the complete adoption lengthways.Key words Recoverable reserves Adoption lengthways Vertical shaft comprehensive mechanization III目录摘 要 .IAbstract.II绪论 .1第 1 章 井田概况及矿井地质特征 .21.1 井田概况 .21.1.1 井田位置及范围 .21.1.2 交通位置 .21.1.3 地形与河流 .31.1.4 气象 .31.2 地质特征 .31.2.1 矿区范围内的地层情况 .31.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造 .41.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征 .41.2.4 岩石性质、厚度特征 .61.2.5 井田内的水文地质情况 .61.2.6 沼气、煤尘及煤的自燃性 .71.2.7 煤质、牌号及用途 .713 勘探程度及可靠性 .7第 2 章 井田境界、储量、服务年限 .92.1 井田境界 .92.1.1 井田周边状况 .92.1.2 井田境界确定的依据 .92.1.3 井田未来发展情况 .92.2 井田储量 .92.2.1 井田储量的计算 .92.2.2 保安煤柱 .102.2.3 储量计算方法 .102.2.4 储量计算评价 .102.3 矿井工作制度、生产能力及服务年限 .11IV2.3.1 矿井工作制度 .112.3.2 矿井生产能力、服务年限 .112.3.3 矿井设计服务年限 .12第 3 章 井田开拓 .133.1 概述 .133.1.1、井田内外及附近生产矿井开拓方式概述 .133.1.2、影响本设计矿井开拓方式的原因及其具体情况 .133.2 矿井开拓方案的选择 .133.2.1、井筒形式和井口位置 .133.2.2 方案经济比较 .143.2.3 开采水平数目和标高 .173.2.3 开拓巷道的布置 .183.3 选定开拓方案的系统描述 .213.3.1 井筒形式和数目 .213.3.2 井筒位置及坐标 .213.3.3 水平数目及高度 .223.3.4 石门、大巷(运输大巷、回风大巷)数目及布置 .223.3.5 井底车场的形式选择 .233.3.6 煤层群的联系 .243.3.7 采区划分 .243.4 井筒布置及施工 .253.4.1 井筒穿过的岩层性质及井硐维护 .253.4.2 井筒布置及装备 .253.4.3 井筒延伸的初步意见 .273.5 井底车场及硐室 .273.5.1 井底车场形式的确定及论证 .273.5.2 井底车场的布置、存储线路、行车线路布置长度 .283.5.2 井底车场通过能力计算 .293.5.4 井底车场主要硐室 .313.6 开采顺序 .333.6.1 沿井田走向的开采顺序 .333.6.2 沿井田倾斜方向的开采顺序. .333.6.3 采区接续计划 .33V3.6.4 三量控制情况 .34第 4 章 采区巷道布置 .364.1 采区概述 .364.1.1 设计采区的位置、边界、范围、采区煤柱 .364.1.2 采区地质和煤层情况 .364.1.3 采区生产能力、储量、服务年限 .364.2 采区巷道布置 .374.2.1 区段划分 .374.2.2 采区上山布置 .384.2.3 采区车场布置 .394.2.4 采区煤仓形式、容量及支护 .414.2.5 采区硐室简介 .414.2.6 采区工作面的接续 .424.3 采区准备 .424.3.1 采区巷道的准备顺序 .424.3.2 采区主要巷道的断面示意图及支护方式 .43第 5 章 采煤工艺 .445.1 采煤方法的选择 .445.2 回采工艺 .445.2.1 选择和决定回采工作面的工艺过程及使用的机械设备 .445.2.2 选择采面循环方式和劳动组织形式 .46第 6 章 井下运输和矿井提升 .496.1 矿井井下运输 .496.1.1 运输方式和运输系统的确定 .496.1.2 矿车的选型及数量 .496.1.3 采区运输设备的选择 .536.2 矿井提升系统 .546.2.1 矿井主提升设备的选择及计算 .54第 7 章 矿井通风与安全 .567.1 矿井通风系统的确定 .567.1.1 概述 .567.2 风量计算与风量分配 .567.2.1 风量计算 .56VI7.2.2 风量分配 .587.2.3 风量的调节方法与措施 .587.2.4、风速的验算 .597.3 矿井通风阻力计算 .597.3.1 确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力 .597.3.2 矿井等积孔计算 .627.4 通风设备的选择 .637.4.1 主扇的选择计算 .637.4.2 电动机的选择 .657.4.3 反风措施 .657.5 矿井安全技术措施 .657.5.1、预防瓦斯及煤尘爆炸 .657.5.2 防尘措施 .667.5.3 预防井下火灾的措施 .667.5.4 为防止井下水灾的措施 .677.5.6 其他事故的预防 .677.5.7 避灾路线及自救 .68第 8 章 矿井排水 .698.1 概述 .698.1.1 矿井水来源及涌水量 .698.1.2 对排水设备的要求 .698.2 矿井主要排水设备 .698.2.1 排水方式与排水系统简介 .708.2.2 主排水设备及管路的选择计算 .70第 9 章 矿井主要技术经济指标 .73总结 .75致 谢 .77参考 文献： .78附录 1 .79附录 2 .89第 4 章 采区巷道布置 .974.1 采区概述 .974.1.1 设计采区的位置、边界、范围、采区煤柱 .97VII4.1.2 采区地质和煤层情况 .974.1.3 采区生产能力、储量、服务年限 .973.6 开采顺序 .983.6.1 沿井田走向的开采顺序 .983.6.2 沿井田倾斜方向的开采顺序. .983.6.3 采区接续计划 .987.2.2 风量分配 .997.2.3 风量的调节方法与措施 .993.5.2 井底车场的布置、存储线路、行车线路布置长度 .1002.3.3 矿井设计服务年限 .101Abstract .1021绪论大学四年的学习终于结束了，我掌握了很多专业知识，现在可以用自己的知识来分析一些实际问题了。为了能更好的巩固和运用这些知识，我做兴山矿的新井设计，而且我在毕业实习中也收集到了很多兴山矿的资料。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。本设计包括通风安全方面、采煤工艺方面、岩石力学方面以及 CAD 制图方面的知识。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，以便使设计更加合理。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。通过做本次毕业设计，希望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。2第 1 章 井田概况及矿井地质特征1.1 井田概况1.1.1 井田位置及范围兴山煤矿位于黑龙江省鹤岗市。为鹤岗煤田最南部的一个井田。其地理坐标为：东经 1301440北纬 471150。井田的北部边界与兴安煤矿相邻。其界限为：纬线 104150 为界。纬线两端分别与 F1断层和第十三层勘探线相交。由它们的连线的垂直截面组成北部的人文边界。南止煤系地层与上复第三系地层的-500 标高不整合接触线。西起煤系地层基盘。东止 3 号煤层的-500 标高铅直截面。全区走向长 5.6KM，宽 3.6 KM,面积 20.16 平方 KM。 区内东有兴山火车站，北距鹤岗火车站 15KM.西部有鹤大公路通过，交通方便。1.1.2 交通位置区内东有兴山火车站，北距鹤岗火车站 15km.西部有鹤大公路通过，交通方便。图 1-1 兴山矿业集团交通示意图31.1.3 地形与河流兴山井田褶皱简单，煤系地层走向呈北北东，向东倾斜的单斜构造。倾角2535，一般 30沿局部有波状起伏。然而断裂则相当复杂，反映本区构造形迹是以断裂为主。由于鹤岗煤田所处位置，整个煤田从中生代末期开始，受北西西、南东东向合力而形成断裂，受新华夏系的控制和改造。兴山煤矿是鹤岗最南部的一个矿，它的构造类型也是受到这个体系的控制和改造。1.1.4 气象本区属大陆性气候，温差较大，最低温度达-39，一般-2030，每年 11 月至 4 月为结冻期，冻土带深度达 20m 左右，夏季最高温度零上 38，雨季集中在 7、8、9 月份，平均降雨量约 452737mm。1.2 地质特征1.2.1 矿区范围内的地层情况煤层总厚度 14.7m，含煤率 5.4%。煤层厚度总趋势为由北向南增厚，煤层层间距由北向南变薄，同时出现合并和尖灭。如 21 与 28 到 20 勘探线以南合并为一个煤层。22-1 南部变薄以至于尖灭。3 号煤层到 15 线以南变为不可采，逐渐尖灭。由浅到深，煤层层间距增大，煤层中的夹矸变薄。表 1-1 主要断裂构造表顺序 名称 性质 断层面 走向 断层面 倾向 倾角 落差（m） 水平断 距(m)1 F5 逆 NE SW 13o 60120 1202302 F7 逆 NS WE 6o 150350 2504503 F8 逆 NS WE 10o 3045 2103424地 层 煤 层 号 柱 状 图 厚 度 (m)层 间 距 岩 石 名 称 岩 性 描 述172-832.12.1石 英 砂 岩煤碳 质 粉 砂 岩粉 砂 岩碳 质 细 砂 岩煤细 砂 岩粉 砂 岩页 岩中 砂 岩细 砂 岩煤粉 砂 岩细 砂 岩中 细 砂 岩中 砂 岩粗 砂 岩煤煤煤煤30 细 砂 岩05840煤层柱状图 1-2-11.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造F5 断层：位于东北部，走向近 115125，倾向 SW，倾角 75，落差50-70m，正断层。 控制程度可靠。F7 断层：位于中央， 断层走向 132150, 倾向 NE，倾角 75，落差在 030m，正断层。8 号煤层采区巷道实见，控制程度可靠。F8 断层：位于西部， 断层走向 130140,倾向 SW，倾角 75，落差015m，正断层。 控制程度较可靠。1.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征本井田开采的煤层主要位于侏罗系城子河含煤组，本组共有中厚煤层 7 组，为了清楚起见，现将各煤层厚度、结构、容重和顶底板情况分层以文字叙述如下(附煤层特征表 1-2-1)：5表 1-2-1 煤层特征表煤层号煤层厚度最小最大平均(m)煤层间距最小最大平均(m)夹矸(层)变异系数稳定可采情况顶板岩性底板岩性3 18222100.1 稳定可采泥岩砂质泥岩砂质泥岩泥岩23027610017 19232200.20 稳定可采粉砂岩、细砂岩等泥岩砂质泥岩14.0-161521 16222100.3 稳定可采 泥岩、粉砂岩细砂岩砂质泥岩10131222-1175232200.24 稳定可采 砂质岩细砂岩泥岩砂质泥岩1701758028 1 9-232100.2 稳定可采 砂质泥 岩砂质泥岩泥岩12-141430 172.302000.1 较稳定 可采砂质泥岩泥岩等泥岩砂质泥岩33 19242310-141000.04 稳定可采 砂质泥 岩砂质泥岩泥岩等(1)3#煤层：煤厚 1.82.2m，一般厚度为 2.1m，为单煤层，顶板岩性以中砂岩为主，其次为粉砂岩。(2)17#号煤层：煤厚 1.72.3m，一般厚度 2.2m，为单煤层，顶板为中粗粒砂岩，伪顶为粉砂岩。(3)21#号煤层：煤层厚度 1.92.2m，一般厚度 2.1m，顶板为粉砂岩，伪6顶是含炭粉砂岩。(4)22-1#号煤层：煤厚 1.72.3m，一般厚度 2.2m，为单煤层，顶板为中粗粒砂岩，伪顶为粉砂岩。(5)28#号煤层：煤厚 1.92.1m，一般厚度 2m，为单煤层，顶板为中粗粒砂岩，伪顶为粉砂岩。(6)30#号煤层：煤厚 1.72.2m，一般厚度 2.1m，为单煤层，顶板为中粗粒砂岩，伪顶为粉砂岩。(7)33#号煤层：煤厚 1.92.3m，一般厚度 2.1m，为单煤层，顶板为中粗粒砂岩，伪顶为粉砂岩。1.2.4 岩石性质、厚度特征详见岩石物理力学性质指标表 1-3：名称 容重kg/cm3孔隙度 抗压强度102 kg/cm3抗拉强度102 kg/cm3变形模量102 kg/cm3弹性模量kg/cm3砂岩 2.0- 2.65- 25 2- 20 0.5-0.4 0.5- 8 1- 10砾岩 2.3- 2.65- 15 1- 15 0.2-1.5 0.8- 8 2- 8泥炭岩 2.7- 2.851.6-5.2 12.83 0.6-2.0 2- 7 5- 10灰岩 2.2-2.75- 20 5- 20 0.5-2.0 1- 8 5- 10页岩 2.0-2.416-30 1- 10 0.2-1.0 1- 3.5 2- 8石英长石 2.65-2.70.12-0.5 15- 35 1.0-3.0 6- 20 6- 201.2.5 井田内的水文地质情况兴山矿属于水文地质条件较简单矿井,离大江大流较远,受自然水源影响小。主要表现是： q 值为 0.770.98,矿井涌水量较小。71.2.6 沼气、煤尘及煤的自燃性17 号煤层经历 a 来瓦斯鉴定，该井为低沼气矿井，瓦斯含量 1998a 测定为 0.03 m3/t 煤2.56 m 3/t 煤。我矿对以开采的 3、9、17 煤层分别做了煤尘爆炸性鉴定，结论是三个煤层均存在爆炸性。爆炸试验中其火焰长为：3 号层 300400、9 号层320530、17 号层 20500。煤层自然发火期，各煤层均为 18 个月。1.2.7 煤质、牌号及用途兴山井田煤的结构复杂。有条带状及线理状结构，煤质一般较脆，内生裂隙较发育。煤层的挥发分为 30.67%43.39%，角质层厚度为 017mm.粘结性指数为 099。显微组分以凝胶化基质体为主，其次为镜煤、木炭、木质结构镜煤占 8090%，丝炭化物质也较为常见。各煤层的宏观煤岩类型以半亮型为主，暗淡型其次。有较明显的丝炭薄层。尤以上部层为多，占 318%，角质化物质一般不超过 1%。本次报告是按新煤种分类划分的。本区粘结性指数指标化验资料较少，根据生产大样化验资料和少数钻孔的化验资料，与先期化验资料进行对比综合确定。由于温度增加 50 度，有粘结性指标化验资料的挥发分比先期化验的挥发分数值提高 1.52。根据这些数据对全区 7 个煤层煤种进行了划分。本区煤种比较简单。除 28 号层为 1/2ZN，17 和 21 深部及 35-1、35-2 为 1/3JM，其余为 QM。13 勘探程度及可靠性本矿井的勘探分普查、精查、补堪和深部补堪四类。A 级储量1、煤层对比可靠，煤层的厚度、结构、已经查明，可采煤层的连续性已经确定。煤类、煤质特征及煤的工艺性能已查明。2、岩浆岩对煤层及煤质影响已查明。3、各项勘查工程已达到勘查阶段的控制要求。B 级资源储量1、煤层对比可靠，煤层厚度，结构已经查明，煤类、煤质特征及煤的工艺性已基本查明。可采煤层的连续性已经确定。82、岩浆岩对煤层及煤质的影响查明。3、各项勘查工程达到勘查阶段的控制要求。C 级储量1、煤层对比基本可靠，煤层厚度、结构、煤质等基本初步查明。2、构造已初步查明。3、各项勘查工程达到勘查阶段的控制要求。9第 2 章 井田境界、储量、服务年限2.1 井田境界2.1.1 井田周边状况兴山煤矿位于鹤岗矿区最南端，北与兴安矿为邻，其境界北以纬线 4150和 13 剖面线为界南到煤系地层的边缘，即上复第三系地层不整合接触面；