采矿工程毕业设计范文毕节学院.doc

河南理工大学 2010 届本科生毕业设计 论文 1 目 录 引 言 1 1 矿区概况及井田地质特征 2 1 1 井田概况 2 1 1 1 交通位置 2 1 1 2 自然地理 2 1 1 3 煤田开发历史 2 1 1 4 附近的厂矿企业和农业情况 4 1 1 5 水源 电源 劳动力及建材来源 4 1 2 井田地质特征 4 1 2 1 地层 4 1 2 2 地质构造 5 1 2 3 煤层及其顶地板岩性特征 5 1 2 4 水文地质特征 7 1 2 5 瓦斯 煤尘与自然 8 1 2 6 煤质 煤的牌号与用途 11 1 3 井田勘探程度 12 2 矿井储量 年产量及服务年限 14 2 1 井田境界 14 河南理工大学 2010 届本科生毕业设计 论文 2 2 2 井田储量 14 2 2 1 矿井工业储量 14 2 2 2 矿井设计储量 15 2 2 3 矿井设计可采储量 16 2 3 矿井年产量及服务年限 16 2 3 1 矿井工作制度 16 2 3 2 矿井服务年限 17 3 井田开拓 19 3 1 概述 19 3 1 1 生产矿井的开拓方式概述及评价 19 3 1 2 影响立井开拓的主要因素分析 19 3 2 井田开拓 19 3 2 1 对井田开拓中若干问题分析 19 3 2 2 方案的提出及技术比较 20 3 2 3 方案经济比较 22 3 2 4 确定方案 24 3 3 井筒特征 24 3 3 1 主井 25 3 3 2 副井 25 3 3 3 风井 27 河南理工大学 2010 届本科生毕业设计 论文 3 3 4 井底车场 27 3 4 1 概述 27 3 4 2 线路总平面布置设计 28 3 4 3 井底车场各存车线长度的确定 31 3 4 4 井底车场线路总平面布置如下图 36 3 4 5 井底车场通过能力计算 37 3 4 6 确定井底车场主要巷道断面 41 3 4 7 确定各井底车场硐室位置 41 3 5 开采顺序及带区 采煤工作面的配置 44 3 5 1 开采顺序 44 3 5 2 保证年产量的同采采区数和工作面数 44 3 6 井巷工程量和建井周期 46 3 6 1 概述 46 3 6 2 井巷工程量和建井周期的各计算图表 47 4 采煤方法 50 4 1 采煤方法的选择 50 4 2 采区巷道布置及生产系统 50 4 2 1 带区走向长度的计算的确定 以第一水平第一阶段内带区为 例 50 4 2 2 确定分带走向长度及分带数目 50 河南理工大学 2010 届本科生毕业设计 论文 4 4 2 3 回采巷道的布置 分带斜巷的布置 50 4 2 4 联络巷的布置 50 4 2 5 带区硐室 51 4 2 6 带区千吨掘进率 带区掘进出煤率及带区回采率 52 4 2 7 确定带区巷道掘进方法 设备数量及掘进工作面数 53 4 2 8 带区生产系统 54 4 3 回采工艺设计 55 4 3 1 综采工作面的主要设备 见表 4 3 55 4 3 2 工作面循环方式和循环作业图表的编制 57 5 矿井运输 提升及排水 60 5 1 矿井运输 60 5 1 1 井下运输系统和运输方式的确定 60 5 1 2 带区运输设备的选型 60 5 1 3 大巷运输设备 61 5 1 4 列车组成的计算 61 5 1 5 电机车台数的计算 65 5 2 矿井提升 67 5 2 1 设计依据 67 5 2 2 提升设备的选型计算 68 5 3 矿井排水 79 河南理工大学 2010 届本科生毕业设计 论文 5 5 3 1 概述 79 5 3 2 排水设备选型计算 80 6 矿井通风与安全技术措施 89 6 1 矿井通风系统的选择 89 6 1 1 通风设计的基本依据 89 6 1 2 矿井通风系统要符合下列要求 89 6 1 3 矿井通风系统的确定 90 6 2 风量机算及风量分配 90 6 2 1 采煤工作面实际需风量 90 6 2 2 掘进工作面所需风量 92 6 2 3 峒室实际需风量 92 6 2 4 风速验算 93 6 3 全矿通风阻力计算 94 6 3 1 计算原则 94 6 3 2 计算方法 95 6 3 3 计算矿井的总风阻及总等积孔 98 6 4 扇风机选型 99 6 4 1 选择主扇 99 6 4 2 选择电动机 101 6 5 矿井安全技术措施 102 河南理工大学 2010 届本科生毕业设计 论文 6 6 5 1 预防瓦斯爆炸的措施 102 6 5 2 防尘措施 103 6 5 3 预防井下火灾的措施 103 6 5 4 为防止井下水灾的措施 104 7 矿山环保 105 7 1 矿山污染源概述 105 7 1 1 大气污染 105 7 1 2 废水排放 105 7 1 3 固体废弃物排放 105 7 1 4 噪声污染 105 7 2 矿山污染源的防治 106 7 2 1 大气污染防治 106 7 2 2 矿山水污染的防治 106 7 2 3 矿渣利用 107 7 2 4 噪声的控制 107 结 论 109109 致 谢 110110 参考文献 111111 附 录 A 112112 附 录 B 117117 河南理工大学 2010 届本科生毕业设计 论文 7 引引 言言 采矿毕业设计是采矿专业全部教学进程中的最后一个环节 它是在 我们完成本专业教学计划规定的学习内容之后 通过综合运用各学科的 理论知识 根据某一矿井的实际情况 对其进行的系统化设计 这对提高 我们理论分析和解决采矿工程技术问题的能力有着现实的实践意义 所 以这也是采矿专业的核心 本次毕业设计是根据在河南煤化焦煤集团演马庄煤矿进行的毕业实 习中所收集的矿井生产图纸和资料 并作了一些改动以后 对矿井进行 的初步设计 设计是在我们搜集 整理和运用资料的基础上 通过贯彻执行 矿 产资源法 煤炭法 煤炭工业技术政策 煤矿安全规程 煤炭 工业矿业设计规范 之后 再进行井田开拓 准备方式及采煤方法的选 择和矿山运输 提升 排水及通风的设计计算 所有这些都能培养我们 分析问题 解决问题的综合能力和撰写技术文件 绘制工程图件的基本 技能 衷心感谢院领导和采矿教研室的老师的帮助和辅导 尤其要感谢我 的导师 韩颖老师 在这三个月里 正是他认真 耐心 详细的辅导 才使我能按时 按质的完成毕业设计 由于本人知识水平和知识范围的限制 设计中难免有不当和错误之处 恳请批评指正 1 1 矿区概况及井田地质特征矿区概况及井田地质特征 1 11 1 井田概况井田概况 1 1 11 1 1 交通位置交通位置 演马庄矿位于焦作市东北部约 20 公里 隶属焦作市管辖 地理座 标 东经 113 21 113 24 北纬 35 15 35 17 河南理工大学 2010 届本科生毕业设计 论文 8 区内新 乡 焦 作 铁路待王车站 4 公里 东连京广线 西 接焦枝线 二级公路及乡村油路相互连通 交通极为方便 见演马庄 矿交通位置示意图 图 1 1 1 1 21 1 2 自然地理自然地理 一 地形地貌一 地形地貌 本区属太行山山前平原和冲积 洪积扇的边缘地带 地势平坦 海拔 83 123m 一般在 100m 左右 全区地势北西高 南东低 最大 坡度 2 25 由于浅部煤层开采后地面塌陷 而局部形成低洼带 二 水系二 水系 该区属海河流域卫河水系 东部有石门河 西部有山门河 均发 源于太行山 且为间歇性河流 据近年资料表明 除雨季外 平时河 床干枯 河流上游建了不少中 小型水库 已无洪泛危害 三 气象三 气象 本区属大陆性半干燥气候 夏季炎热 冬季寒冷 四季分明 最 低气温 19 9 1971 年 最高气温 43 3 1966 年 降雨多集中在 7 9 月份 年降雨量 333 3 908 7mm 平均 624 9mm 日最大降雨量达 151 8mm 63 年 8 月 8 日 年蒸发量为 1393 6 2313mm 平均 2022 3mm 蒸发量大于降雨量 常年以北和东北风较多 一般风速 2 3 级 最大 11 级 78 年 6 月 30 日晚 最大冻土厚为 190mm 77 年元月 四 地震四 地震 据焦作市地震办公室汇集的资料 自 1038 年 1978 年 6 月 发生 的较大地震且对焦作有影响的共有 35 次 本区地震基本烈度为 7 度 1 1 31 1 3 煤田开发历史煤田开发历史 一 演马庄矿生产建设概况一 演马庄矿生产建设概况 演马庄矿是由武汉煤矿设计院于 1958 年 8 月提交的水力采煤设计 年产 60 万吨 1959 年 8 月改为旱采 1961 年正式投产 年产 45 万吨 1958 年 9 月开工建斜井 因出水报废 同年 12 月 1 日建竖井 1961 年 4 月移交生产 另外 该矿依据省煤炭厅 73 豫煤革第 2 号文批 复 生产能力扩大到 90 万吨 年 并于同年进行了扩建工程 1979 年 河南理工大学 2010 届本科生毕业设计 论文 9 和 1985 年两次突水淹井 本矿现开采二1煤层 截止 2005 年末累计产原煤 18771 万吨 累 计损失量 13178 万吨 原设计生产能力 45 万吨 2005 年核定生产能力 为 100 万吨 现实际生产能力 90 万吨 演马庄矿主 付井均为竖井 建在该井田西部 4 3 孔附近 井筒 直径均为 6m 主井深 218m 坐落在 C3L9灰岩之下的砂质泥岩中 付 井深 189m 座落在二1煤顶板大占砂岩中 主井坐标 X 3904710 35 Y 38441369 87 付井坐标 X 3904667 01 Y 38441312 13 开拓方式为竖井开拓 采区前进 采面后退 倾斜分层 走向长 臂式分层采煤 全部陷落法管理顶板 分层开采厚度一般为 2 00m 通风方式为中央 边界混合式通风 局部为局扇压入式通风 排水泵房现有 4 座 排水能力 241m3 min 供电由马村和九里山区 域变电站供电全矿总设备容量 42112KW 工作容量 25006KW 全矿井自北向南东划分三个水平 一水平范围 浅部由煤层露头 25 44m 防水煤柱线 深止于东一轨道下山下延 F143断层 F137断层 1107 工作面北缘 F39断层 F102断层 1901 工作面北缘 井田东边 界一线 标高在 40 180m 之间 二水平范围 浅部起于一水平底界 深部到西边界 F218断层 F212断层 F204断层 东边界一线 标高在 80 280m 之间 二水平底界以下为二水平下山范围 标高在 160 480m 之间 目前 一水平已基本采完 一水平面积约 3 69 km2 探明储量 3833 7 万 t 平均煤厚 6 60m 煤层稳定 水平现主要在 22 采区 25 采区和 27 采区等开采 本矿是多灾多难的矿井 曾发生瓦斯倾出一次 中型突出一次 特大型突出爆炸一次 发生 1m3 min 以上突水事故 47 次 淹地区 2 次 淹井 2 次 该矿既是大矿井 又是煤与瓦斯突出矿井 这两灾害是直 接影响煤矿安全生产 经济效益不佳 生产进度缓慢 水平接替紧张 的重要因素 1 1 41 1 4 附近的厂矿企业和农业情况附近的厂矿企业和农业情况 1 东韩王煤矿 河南理工大学 2010 届本科生毕业设计 论文 10 东韩王煤矿位于本矿区内北西部边缘 属本矿一水平地段 其范 围由前面表 1 1 需扣除的 5 个拐点坐标圈定 该矿 1994 年建井 2003 年停产 开采二 1 煤层 现已采空 因本矿一水平基本采空 故其对 本矿井以后生产无甚影响 2 九里山煤矿 位于本矿东边 与本接壤 隶属于焦作煤业公司主管 1972 年 7 月建井 1983 年投产 设计能力为 90 万 t 年 现实际生产能力为 90 万 t 年 开采二1煤层 分水平开拓 现已开拓 12 11 13 等三个采区 1988 年矿井涌水量 89m3 min 含水系数 73 40m3 T 1982 年以来突水 24 以上次 涌水量 0 25 53 76 m3 min 大于 3 5 m3 min 的突水有 次 采区排水后水力坡度较大 漏斗扩展 慢 在突水点附近 40 300 范围石炭系八灰含水层水位保持 21 60 米 露头保持在 50 60 米与本井田有水力联系 现有排水能力达到 337 5 m3 min 另外 瓦斯突出也是该矿生产不安全的因素 1980 1987 年间瓦斯 突出达 21 次之多 最大突出量 94t 瓦斯涌出量最大 2792 8m3 该矿与本矿之间留设了约 80 米宽的煤柱 一般不会对本矿生产造 成不利影响 3 韩王矿 位于本矿东邻 面积约 3 km 2 1958 年 10 月 1 日建成投产 原 设计生产能力为 30 万吨 1997 年核定生产能力为 21 万吨 2004 年核定 生产能力为 16 万吨 开采二1煤层 采煤方法为走向长壁下行垮落采 煤方法 分两个水平十个采区 目前 一水平已经采完 二水平也即 将采完 全矿资源近于枯竭 河南理工大学 2010 届本科生毕业设计 论文 11 图图 1 1 演马庄矿交通位置图演马庄矿交通位置图 河南理工大学 2010 届本科生毕业设计 论文 12 该矿水文地质条件复杂 矿井涌水量为 40 50 m3 min 自建井以 来 共发生几十次突水 一水平综合排水能力为 36 m3 min 二水平综 合排水能力为 36 m3 min 能满足生产排水的需要 该矿与本矿水力联 系密切 如果本矿发生突出水水位上升 则该矿涌水量将有明显增加 该矿属煤与瓦斯突出矿井 1975 年 1 月 7 日 1982 年 10 月 23 日 间 共发生瓦斯突出 17 次 矿井瓦斯绝对涌出量为 3 64 4 53m3 min 瓦斯相对涌出量为 7 39 9 15m3 t 该矿与本矿之间留设了约 80 米宽的煤柱 一般不会对本矿生产造 成不利影响 但对本矿水文地质条件有一定的影响 应当重视 1 21 2 井田地质特征井田地质特征 1 2 11 2 1 地层地层 1 2 21 2 2 构造构造 一 区域构造一 区域构造 焦作煤田位于太行山隆起带南端 地层走向 NE NNE 倾向 SE 倾角 4 14 为单斜构造 区域构造以断裂为主 褶曲不甚 发育 该区主要发育有东西 北东 北西向 三组断裂 其中 东西 向的凤凰岭断层规模大 把焦作煤田分割为焦南 焦北两大部分 北 东向断层最发育 破坏了各井田的连续性 分别切割为大小不等的井 田断块 北西向断层不发育 常以中小断层出现 区域断层一览表区域断层一览表 表 3 1 断层名称性质走向倾向延伸长度 一般落差 m 备注 朱村断层正NWWSW 24 公里 2000 董村断层正80 100 N30 公里 1000 马坊泉断层正60 NW25 公里200 南张门断层正70 90 NW 30 公里400 700 平陵断层正90 120 NW20 公里500 1000 河南理工大学 2010 届本科生毕业设计 论文 13 百泉断层正36 40 NW 20 公里300 500 峪河断层正100 SW30 公里200 500 凤凰岭断层正EWS 50 公里100 400 九里山断层正45 60 SW 50 公里300 600 方庄断层正N30 WSW 10 公里120 两条平行 断层地堑 二 井田构造二 井田构造 一 基本概况 一 基本概况 本井田位于焦作煤田中部 具体构造位置处于九里山 凤凰岭 方庄三条断层所形成的 韩王 演马 九里山等三井田 三角状断块中 部 地层走向 N50 70 E 倾向 SE 倾角 4 14 一般 9 左右 为单斜构造 区内构造以断裂为主 褶曲仅有宽缓褶曲或波状起伏现 象出现 井田内无岩浆岩发育 井田内断裂全为正断层 走向多为 NE NEE 倾向 SE SEE 倾 角一般为 60 70 规模以小型断层为主 多分布于井田东部 据钻 孔及矿井开采资料 全区共发现断层 156 条 其中 落差大于 100m 的断层 3 条 均在井田南部边界附近 且西部落差大 往东逐渐变小 50 100m 的断层 2 条 20 50m 的断层 5 条 5 20m 的断层 22 条 小于 5m 的断层 117 条 见表 3 2 而小于 1 5m 的断层多不切穿煤层 深部经钻探 地震和二水平下山巷道揭露 其断层规模和频率有增大 的趋势 据统计 全区落差 10m 以上的 20 条断层延伸长度为 36300m 平均密度为 1 33 条 km2 平均长度为 2420m km2 本区断裂处在断块的不同部位 表现了明显的规律性 并严格受 到区域构造的控制 纵观全区 共发育三组不同方向的断裂 即 北 东 东西和北西向 浅部构造简单 深部和东部相对较复杂 西部由 于受九里山断层和凤凰岭断层不同方向的构造作用 其构造 水文地 质 瓦斯等地质条件的复杂程度表现的更为突出 并给矿井生产带来 较大困难 该区断裂主要受凤凰断层的控制 1 2 31 2 3 煤层及其顶底板岩性特征煤层及其顶底板岩性特征 河南理工大学 2010 届本科生毕业设计 论文 14 二1煤层为本区主要可采煤层 现正开采 赋存于山西组底部 上距砂锅窑砂岩 78m 左右 下距山西组底界 L9 顶 10m 左右 距 L8 灰岩 18m 左右 煤层厚 1 70 10 60m 平均 6 58m 属厚煤层 煤 厚变化不大 薄煤带 1 70m 仅在 7 2 孔及 11 9 孔附近小范围分布 其它煤厚均在 6 00m 左右变化 煤层赋存良好 无分叉尖灭现象 仅 局部含有 1 层泥岩或砂岩夹矸 夹矸厚度 0 10 0 70m 煤层直接顶板 大部为砂质泥岩和泥岩 厚度一般 3m 左右 少数钻孔为细 中粒砂 岩 大占砂岩 厚度一般 18m 左右 仅局部有小面积炭质泥岩伪顶 直接底板为泥岩 砂质泥岩和粉砂岩 一 顶板 二1煤层直接顶板多为层状 灰黑色砂质泥岩 层理 明显 致密性脆 硬度 2 5 4 级 厚 1 03 1 05m 易维护 其次为 层状或板状泥岩与锈结能力差的砂岩 泥岩与砂质泥岩为相变关系 厚 0 7 6 37m 硬度 2 3 级 易碎 易冒落 锈结力强 局部存在 有炭质泥岩伪顶 老顶为灰色大占砂岩 厚 15 24 5m 泥硅质胶结 较坚硬 厚 层状 硬度 6 级左右 以中 细为主 局部直接覆于二1煤层上 不 易放顶冒落 该矿在煤层露头附近曾发生过较大冒顶 如老西总回风 巷 12011 工作面等发生的冒顶事故 总的来讲 二1煤层上各类顶板均较完整 见图 6 1 易于管理 属一类顶板 二 底板二1煤层底板多为厚 7m 左右的砂质泥岩或泥岩 次为 厚 0 3 1 5m 含炭质较高的泥岩 局部有厚 0 1 0 7m 炭质泥岩伪底 炭质泥岩质软易碎 强度极低 支撑力差 底鼓现象较严重 对 巷道维护不利 总体应属 I 类底板 河南理工大学 2010 届本科生毕业设计 论文 15 井井 田田 断断 层层 情情 况况 统统 计计 表表 表 3 2 落差落差 米 条条 数数 代代 号号 1003F212 F216 F218 50 1002F217 捉1 30 503F204 F209 F210 20 303F3 F219 F07 10 209F1 F3 1 F3 2 F39 F75 F102 F137 F213 西三1 5 1013F2 F4 F35 F57 F97 F126 F148 F204 1 F207 F208 F214 F215 F220 3 59F11 F66 F99 F100 F139 F140 F143 F150 F153 1 5 339 F3 3 F3 5 F4 2 F4 4 F6 F7 F15 F16 F17 F19 F26 F33 F36 F47 F48 F49 F51 F52 F53 F64 F65 F67 F70 F77 F80 F85 F94 F95 F96 F101 F102 5 F106 F110 F111 F119 F122 F128 F146 F147 1 575 F1 1 F1 2 F3 4 F4 1 F4 3 F4 5 F5 F8 F9 F10 F11 1 F11 2 F12 F13 F14 F18 F20 F21 F22 F23 F24 F25 F27 F28 F29 F30 F31 F32 F34 F37 F40 F42 F43 F44 F45 F45 1 F50 F55 F58 F59 F62 F63 F68 F69 F71 F74 F76 F81 F82 F84 F89 F91 F92 F93 F10 2 1 F102 2 F102 3 F102 4 F107 F108 F109 F112 F114 F115 F116 F118 F120 F123 F127 F128 说明 说明 1 本表对演马庄矿全区进行统计 并按落差大小分了 9 档 总计断层 156 条 2 本次断层编号 以矿方提供的采掘工程平面图为主 以矿方提供的二1煤层底板等高线图为辅 而后 再进行 补缺或改号 3 为了资料的衔接和利用 本次编号的原则是 尽量保 留图上原有编号 原编号有重的 去重改号 原无编号 的 补上 因此 本次总的编号无重复 但不完全连续 4 地震解释的可靠断层均予以利用 可靠性较差的断点 仅供参考 5 对地震可靠性较差的断点 在断层表中也给予说明 以便今后勘探中验证 6 一水平断层均为巷道揭露 本次不再详细说明 以简 表进行统计 断层描述及素描可详见原始断层台帐 7 本表将详述断层优先排列 简述断层排列在后 河南理工大学 2010 届本科生毕业设计 论文 21 1 F141 F142 F144 西三3 西三4 合计156 河南理工大学 2010 届本科生毕业设计 论文 21 1 2 41 2 4 水文地质特征水文地质特征 焦作煤田地处太行山复背斜隆起带南段东翼 山前倾斜平原地带 地层走向 N60 E 倾向 SE 倾角 8 12 呈地堑 地垒 掀斜断 块等组合形式 以断裂构造为主 区内寒武系 奥陶系灰岩中岩溶裂 隙发育 为地下水提供了良好的储水空间和迳流通道 地下水总体流 主要含煤地层含煤性统计表主要含煤地层含煤性统计表 表 4 1 河南理工大学 2010 届本科生毕业设计 论文 1 向受构造控制 如峪河断裂以北为 SE SW 方向 以南为 SE 向 局部 受断层阻水影响流向稍有变化 另外 在断裂带附近岩溶裂隙相对发育 常常形成强富水 导水带 如 凤凰岭断层强径流带 朱村断层强径流带 方庄断层强径流带 马坊泉断层 强径流带和百泉断层强径流带等 成为焦作煤田内诸矿区 勘查区的补给边 界 1 2 51 2 5 瓦斯 煤尘与自瓦斯 煤尘与自燃燃 一 矿区瓦斯地质概况一 矿区瓦斯地质概况 本矿区位于九里山 韩王矿中部 为一倾向 SE 倾角 4 15 的单斜构 造 其浅部的煤层露头和深部的凤凰岭断层和王毋泉断层构成了本区的瓦斯 逸散边界 而其东西边界虽亦有小断裂破坏了煤层的连续性 但不利于瓦斯 逸散 上述边界条件决定了该区瓦斯成分 含量及其运移和分布规律 2002 2005 年的瓦斯鉴定结果 矿井绝对瓦斯涌出量 26 05 46 93m3 min 相对瓦斯涌出量 20 40 28 18m3 t 其中 2005 年瓦斯最 大 矿井绝对瓦斯涌出量 46 93m3 min 相对瓦斯涌出量 28 18m3 t 二氧化 碳绝对涌出量 13 91m3 min 二氧化碳相对涌出量 8 26m3 t 二 矿井瓦斯等级 据 2002 2005 年度瓦斯鉴定结果见表 6 3 瓦斯相对涌出量多大于 20m3 t d 按煤矿安全规程第 133 条属高瓦斯矿井 该矿多次发生过煤与瓦 斯突出 其中 1975 年 8 月 4 日发生过特大型煤与瓦斯突出事故 2004 年河 南省煤炭工业厅瓦斯防治小组定为该矿煤与瓦斯突出矿井 2002 2005 年瓦 斯等级鉴定表 6 4 瓦瓦 斯斯 鉴鉴 定定 结结 果果 表表 表表 6 4 瓦斯二氧化碳 时间 年 瓦斯绝对 涌出量 m3 min 瓦斯相对 涌出量 m3 t d 采区最大相 对量 m3 t d 鉴定 等级 绝对涌出量 m3 min 相对涌出 量 m3 t d 采区最大相 对量 m3 t d 鉴定等级 200235 1623 1333 42 瓦斯突 出矿井 17 1911 317 48高CO2矿井 200326 0520 40116 88 瓦斯突 出矿井 13 7610 0788 47高CO2矿井 200438 5122 47154 28 瓦斯突 出矿井 15 348 95100 95高CO2矿井 200546 9328 1851 1 瓦斯突 出矿井 13 918 2614 5低CO2矿井 河南理工大学 2010 届本科生毕业设计 论文 2 一 煤尘爆炸一 煤尘爆炸 二1煤层以块煤为主 煤尘量较小 在钻探过程中对 9 13 孔取样进行煤 尘爆炸性测试 2002 2003 2005 年该矿对二1煤层取样进行了煤尘爆炸性 鉴定 该矿二1煤层无煤尘爆炸危险性 结果见表 6 5 煤尘爆炸性及自燃倾向性鉴定表煤尘爆炸性及自燃倾向性鉴定表 表表 6 5 煤尘爆炸性燃点 采样地点 时 间 样品 编号 煤尘爆炸 性指数 结论原样氧化还原自燃倾向性 9 13 分1无爆炸危险性387383402不易自燃 9 13 分9无爆炸危险性不易自燃1989 年 9 月 9 13 分10无爆炸危险性392389400不易自燃 2002 年 8 月二1煤层7 54无爆炸危险性不易自燃 2003 年 8 月二1煤层7 54无爆炸危险性不易自燃 2004 年 12 月二1煤层无爆炸危险性不易自燃 二 煤的自燃倾向性二 煤的自燃倾向性 在钻探过程中对 9 13 孔取样进行煤的自燃倾向性测试 该矿二1煤层取 样进行了自燃倾向性鉴定 结果见表 6 5 自投产以来 从未发生煤的自燃 因此 该矿二1煤层属不易自燃发火煤层 1 2 61 2 6 煤质 煤的牌号与用途煤质 煤的牌号与用途 1 1 煤质 煤质 二1煤层为灰黑色 条带状结构 层状构造 上部以块状为主 具贝壳 状断口 似金属光泽 局部为粒状 下部则多为粉状 鳞片状 真密度 TRD 1 60 视密度 ARD 1 47 孔隙率 8 12 一2煤层为灰黑色 以块状为主 内生裂隙发育 贝壳状断口 似金属 光泽 下部含较多的黄铁矿 真密度 1 68 视密度 1 49 孔裂隙 11 31 二1煤层以亮煤为主 次为暗煤和镜煤 煤层中部可见一薄层具纤维状 结构 疏松多孔 光泽较弱丝炭 厚度 0 10m 属光亮 半亮型煤 一2煤层煤岩组分和二1煤层相似 属半亮 光亮型煤 煤层水分 灰分测试结果表煤层水分 灰分测试结果表 表 4 3 原 煤 浮 煤 煤层 水分 Mad灰分 Ad 挥发分 Vdaf 水分 Mad灰分 Ad 挥发分 Vdaf 质量分级 二1 0 84 2 42 1 88 3 13 73 15 84 14 73 3 8 10 8 51 8 25 3 0 74 2 73 1 69 3 5 96 7 07 6 58 3 6 04 6 27 6 16 3 低灰煤 河南理工大学 2010 届本科生毕业设计 论文 3 一2 0 57 1 99 1 48 3 16 42 22 95 19 14 3 7 16 10 37 8 41 3 0 53 2 19 1 57 3 4 03 6 45 5 09 3 4 97 6 00 5 36 3 中灰煤 煤煤 层层 发发 热热 量量 测测 试试 结结 果果 表表 表 4 5 原 煤 浮 煤 煤层 发热量Qgr v d MJ kg 质量分级发热量Qgr v d MJ kg 二1 29 16 29 80 29 58 3 高热值煤 32 43 33 10 32 86 3 一2 25 87 29 10 27 64 3 高热值煤 32 93 33 89 33 39 3 煤煤 层层 元元 素素 分分 析析 结结 果果 表表 表 4 6 原煤分析 浮煤分析 煤 层 碳 Cdaf氢 Hdaf氮 Ndaf 氧 硫 Odaf St daf 碳 Cdaf氢 Hdaf氮 Ndaf 氧 硫 Odaf St daf 二 1 92 30 1 3 02 1 1 35 1 3 33 1 92 99 93 41 93 24 3 2 95 3 11 3 01 3 1 10 1 14 1 12 3 2 42 2 93 2 62 3 一 2 89 30 91 24 90 27 2 2 90 2 91 2 91 2 0 59 0 71 0 65 2 5 27 7 08 6 18 2 92 95 93 26 93 07 3 2 80 3 06 2 90 3 0 69 0 98 0 79 3 3 02 3 49 3 25 3 煤煤 中中 有有 害害 元元 素素 分分 析析 结结 果果 表表 表 4 7 砷 As 10 6 氯 Cl 磷 Pd 煤层 结果分级结果分级结果分级 二1 1 1 2 9 2 0 2 一级含砷煤 0 040 0 042 0 041 2 特低氯 0 0321 0 041 0 0366 2 低磷分煤 一2 0 8 5 0 3 1 3 一级含砷煤 0 005 0 041 0 0207 3 特低氯 0 0078 0 018 0 0113 3 低磷分煤 煤类确定结果表煤类确定结果表表 4 14 浮 煤原 煤 煤层挥发分 Vdaf 氢 Hdaf 焦渣特征R0max 代码 二1 6 04 6 27 6 16 3 2 95 3 11 3 01 3 2 2 2 3 3 63 3 95 3 77 3 WY3 一2 4 97 6 00 5 36 3 2 80 3 06 2 90 3 2 2 2 3 3 95 4 08 4 02 3 WY2 2 煤的牌号与用途 煤的牌号与用途 二 1 煤为无烟煤三号 以低灰 特低硫 低磷 特低氯 一级含砷 高 发热量及较高软化温度灰 较难磨为主要特征 是良好的动力用煤 水煤浆 材料和民用燃料 一 2 煤为无烟煤二号 以中灰 高硫 低磷 特低氯 一 级含砷 高发热量及中等软化温度灰 较难磨为主要特征 经脱硫后 可作 为动力用煤和民用燃料 1 31 3 井田勘探程度井田勘探程度 该区的勘探工作始于 1955 年 4 月 到 1958 年 9 月由中南煤田地质局 125 队施工 并提交了 焦作煤田演马庄第一 二及后夏庄 九里山第一井 河南理工大学 2010 届本科生毕业设计 论文 4 田区精查地质报告 经河南省煤炭工业局以 58 豫煤总二字第 4 号文批 准 1962 年元月经河南省矿产储量委员会对该报告复审核实 其结论 原 报告划分三个井田 按现行矿产储量分类规范 暂行 本区勘探和研究程 度 均达不到精查报告程度要求 只能做为一般中间性报告 其中 演马 矿井田只能以可供矿山企业建设设计中间性报告核实储量 后夏庄井田降为 详查报告 九里山一井田勘探网度过稀 作为建井考虑只能达到普查程度 同时深部断层位置控制不够 据上所述 本区应进行补充勘探或重新勘探 目前演马庄矿所属井田范围已包括上述三井田 本区的生产补钻和二水平的延深勘探工作 是在 三边 工作的条件下 分期分批进行的 二水平及其以下勘探主要始于 1978 年春 继而在 1981 1983 年 1985 年 1988 年与 2005 年等陆续进行 1988 年 煤炭科学院西安地勘分院物探所在本区进行了地震勘探 因资 料欠佳 又无文字说明 1989 年 3 月 1 日 煤炭工业部物探测量队在该区东部进行了高分辨地震 勘探施工 完成地震测线 3 条 9 801 802 线 实测地震时间剖面长度 7 67 公里 获得物理点 325 个 其中一类剖面为 4625m 约占全剖面的 60 二类剖面为 2790m 约占 36 三类剖面为 255m 约占 4 一 二 类剖面占 96 同年 4 月提交了 河南省焦作矿务局演马庄矿高分辨地震勘 探报告 1991年河南煤田地质公司三队在本区二水平范围内补钻 3 个孔 计 1170 65m 同年 河南煤田地质公司三队和焦作矿务局地测处及演马庄矿共同编制了 河南省焦作矿务局演马庄矿生产地质和二水平补充勘探地质报告 该报告 经原煤炭工业部河南煤炭工业管理局以 91 豫煤生字第 395 号 文予以批 复 该报告为本次修编报告的主要参考资料 2001 年 8 12 月 河南省煤田地质局物测队在演马庄矿西南部二二采区 进行了高分辨三维地震勘探 共完成物理点 2396 个 面积 1 512 1km2 2002 年 6 月 提交了 河南省焦作煤业 集团 公司演马庄矿二二采区三维高分辨 地震勘探报告 2002 年 10 月 11 日 河南省煤炭工业局以豫煤行 2002 474 号 文对该报告予以批准 2003 年 1 4 月 河南省煤田地质局物测队在演马庄矿二水平下山采区第 8 11 勘查线之间 进行了高分辨三维地震勘探 共完成物理点 2010 个 面积 为 2 1km2 2003 年七月 提交了 焦作煤业 集团 公司演马庄矿二水平下 山采区三维地震勘探报告 2003 年 11 月 20 日 河南省煤炭工业局以豫煤行 2003 622 号文对该报告予以批准 据以往资料所述 1955 年 2005 年 12 月 本区共施工钻孔 339 个 工作 河南理工大学 2010 届本科生毕业设计 论文 5 量 68674 38 m 另外 目前正在进行生产补勘施工的钻孔有 4 个 本区总体构造形态为地层走向 N50 75 E 倾向 SE 倾角 4 14 的 单斜构造 褶曲不发育 可见宽缓波状起伏 构造以断裂为主 EW NE 及 NW 等三组断层分布全区 相互交叉和切割 小型断层比较发育 尤其是二水 平及以深地段 断层长度 落差等均有增大 故其构造类型应属中等类 二 1 煤层为本区主要开采对象 厚度 1 70 10 60m 平均 6 58m 可采性 指数为 100 变异系数在 20 8 以下 属稳定性煤层 因此 确定本区勘探类型为构造中等类煤层稳定型 2 2 矿井储量 年产量及服务年限矿井储量 年产量及服务年限 2 12 1 井田境界井田境界 井田境界应根据地质构造 储量 水文 煤层赋存情况 开采技术条件 开拓方式及地貌 地物等因素进行技术分析后确定 一般以下列情况为界 1 以大断层 褶曲和煤层露头 老窑采空区为界 2 以山谷 河流 铁路 较大的城镇或建筑物的保护煤柱为界 3 以相邻的矿井井田境界为界 4 人为划分井田境界 以上原则为指导 根据演马庄矿井田地质勘探资料 结合构造等因素 现 确定演马庄矿 1 号矿井井田境界如下 西部以韩王矿和本矿间的保护煤柱为界 南部以凤凰岭断层为界 东南部大致以二 1 煤 250m 底板等高线为界 东北部以自断层 F07 和 F142 的相交点所做的煤层顶板等高线的垂线为边 界 井田东西走向长约 3 1km 倾斜长度约 1 3km 井田面积约 3 5km2 2 22 2 井田储量井田储量 2 2 12 2 1 矿井工业储量矿井工业储量 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 还表达了煤炭的质量 本井田采用的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 由几个厚度相近的钻孔连成块段 根 河南理工大学 2010 届本科生毕业设计 论文 6 据此段的面积 煤的容重 平均厚度计算此块段的煤的储量 再把各个计算的 块段储量取和即为全矿井的井田储量 矿井工业储量是勘探 精查 地质报告的 能利用储量 中的 A B C 三 级储量之和 其中高级储量 A B 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 见表 2 2 矿井工业储量汇总表 表 2 1 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 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 2 2 矿井工业储量汇总表 工业储量 万吨 煤层名称 ABA BCA B C 备注 二1煤层3430034306104040符合 总计3430034306104040符合 2 2 22 2 2 矿井设计储量矿井设计储量 矿井设计储量为矿井工业储量减去设计计算的断层煤柱 防水煤柱 井田 境界煤柱和已有的地面建筑物 构造物需要留设的保护煤柱等永久煤柱损失量 故设计储量 Zs Zg P 4040 819 3221 万吨 式中 Zs 矿井设计储量 Zg 矿井工业储量 河南理工大学 2010 届本科生毕业设计 论文 7 P 永久煤柱损失量 其中水泥厂保护煤柱 209 万吨 断层和防水煤 柱 410 万吨 井田境界煤柱 200 万吨 所以 P 209 410 200 819 万吨 图 2 1 矿西南水泥厂保护煤柱计算图 注 表土层厚约 30 米 由上图可算得水泥厂保护煤柱量约为 209 万吨 2 2 32 2 3 矿井设计可采储量矿井设计可采储量 矿井设计可采储量为矿井设计储量减去工业场地保护煤柱 矿井井下矿井设计可采储量为矿井设计储量减去工业场地保护煤柱 矿井井下 主要巷道及上下山保护煤柱后乘以采区回采率所得到的储量 由于工业广场主要巷道及上下山保护煤柱后乘以采区回采率所得到的储量 由于工业广场 和各种主要巷道与井田开拓方式 采煤方法有关 其煤柱损失量要待第三章和各种主要巷道与井田开拓方式 采煤方法有关 其煤柱损失量要待第三章 井田开拓 第四章采煤方法确定后才能确定 为便于利用矿井可采储量初步井田开拓 第四章采煤方法确定后才能确定 为便于利用矿井可采储量初步 确定矿井井型 可暂按工业储量的确定矿井井型 可暂按工业储量的 5 7 计入 本设计取 计入 本设计取 5 各种主要 各种主要 巷道的保护煤柱及可采储量见表巷道的保护煤柱及可采储量见表 2 3 井可采储量汇总表 工业广场保护煤井可采储量汇总表 工业广场保护煤 柱计算参数见表柱计算参数见表 2 4 业广场保护煤柱设计参数表业广场保护煤柱设计参数表 设计采出率为设计采出率为 80 河南理工大学 2010 届本科生毕业设计 论文 8 表 2 3 矿井可采储量汇总表 矿井设计储量 万吨 矿井可采储量 万吨 永久性煤柱损失设计煤柱损失 煤层 名称 工业储 量 A B C 万吨 断层境界建筑物 设计 储量工业广场 井下 巷道 其 他 可采储 量 二1404041020020932214040 5 2022415 表 2 4 工业广场保护煤柱设计参数表 煤层倾角 煤厚 m 埋深 m 106 545706070262 河南理工大学 2010 届本科生毕业设计 论文 9 2 32 3 矿井年产量及服务年限矿井年产量及服务年限 2 3 12 3 1 矿井工作制度矿井工作制度 根据设计大纲规定以及结合矿井实际情况 规定该设计矿井年工作日为 330d 每天净提升 16h 每天三班工作 2 3 22 3 2 矿井服务年限矿井服务年限 初步设计该矿井设计年产量为 0 45Mt a 根据公式 式中 T 矿井服务年限 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 符合要求 3 3 井田开拓井田开拓 3 13 1 概述概述 3 1 13 1 1 生产矿井的开拓方式概述及评价生产矿井的开拓方式概述及评价 矿区内生产矿井采用的是立井开拓方式 暗斜井延伸 由于本矿区内生产矿井采用的是立井开拓方式 暗斜井延伸 由于本 矿井表土冲积层厚 含水丰富 并有流沙层 矿井走向短等特点 矿井表土冲积层厚 含水丰富 并有流沙层 矿井走向短等特点 所以井筒施工方式采用立井开拓 立井开拓的适应性很强 一般不所以井筒施工方式采用立井开拓 立井开拓的适应性很强 一般不 KA Z T k 年年40341 3145 2415 KA Z T k 河南理工大学 2010 届本科生毕业设计 论文 10 受煤层倾角 厚度 瓦斯 水文等自然条件的限制 立井的井筒短 受煤层倾角 厚度 瓦斯 水文等自然条件的限制 立井的井筒短 提升能力大 对辅助提升特别有利 对于表土层厚 水文情况比较提升能力大 对辅助提升特别有利 对于表土层厚 水文情况比较 复杂 井筒需要特殊法施工的矿井 一般都应该采用立井开拓 复杂 井筒需要特殊法施工的矿井 一般都应该采用立井开拓 3 1 23 1 2 影响立井开拓的主要因素分析影响立井开拓的主要因素分析 影响设计矿井开拓方式的主要因素包括精查地质报告 所确定影响设计矿井开拓方式的主要因素包括精查地质报告 所确定 的煤层自然产状 构造要素 顶底板条件 冲积层结构 地形以及的煤层自然产状 构造要素 顶底板条件 冲积层结构 地形以及 水文地质条件等 其中以冲积层的水文地质条件对开拓方式的影响水文地质条件等 其中以冲积层的水文地质条件对开拓方式的影响 最大 备注 虽然演马庄矿煤层赋存较浅 但水文地质条件非常复最大 备注 虽然演马庄矿煤层赋存较浅 但水文地质条件非常复 杂 在杂 在 1958 年设计时曾尝试采用斜井 后因出水报废 所以放弃斜年设计时曾尝试采用斜井 后因出水报废 所以放弃斜 井开拓方案 井开拓方案 3 23 2 井田开拓井田开拓 3 2 13 2 1 对井田开拓中若干问题分析对井田开拓中若干问题分析 井田开拓方式 由于本井田地势平坦 表土层厚且有流沙层 所以确定采用立井 开拓方式 并按照工业广场少压煤 至少不压好煤和井下生产费用较 低的原则确定了主 副井筒位于井田偏西南部的井田走向中央 通风方式为中央 边界混合式通风 局部为局扇压入式通风 四 个风井位于北部井田边界附近 这样由于有井田边界煤柱的保护 风 井就不需要单独留设保护煤柱 减少了煤柱的损失 根据演马庄矿一号矿井二1煤层赋存条件和设计规范的有关规定 本井田可以划分为 1 2 个水平 即 2 3 个阶段 阶段内采用带区 式或采区式准备 水平划分及位置在后面的方案中进行详细说明 井硐形式 数目及其配置 井硐形式选择 由于演马庄矿区地势平坦 表土层较厚 流沙层较多井筒需要特 殊凿岩法施工 从而确定采用立井开拓方式 立井开拓井筒短 提升 速度快 提升能力大 通风有效断面大 能够满足矿井通风的需要 井筒数目 因为演马庄一号矿井井田走向和倾向长度都不大 为煤与瓦斯突 出矿井 前面已经确定采用立井开拓方式 故初步规划开凿一对提升 河南理工大学 2010 届本科生毕业设计 论文 11 井筒和一个风井 井筒位置选择 根据井田地形和地质条件 从首先满足第一水平的开采 缩短贯 通距离 减少井巷工程量考虑 将主 副井筒设置在井田走向的中央 处 风井设在走向中央偏北部边界 运输大巷和总回风巷的布置 为了避免巷道突水 决定将运输大巷布置在距离二1煤层 10m 左 右的煤层顶板大占砂岩或砂质泥岩中 布置岩石大巷时 应避免在松 软 吸水膨胀 易风化的岩石中布置 考虑到二1煤层煤质松软 将巷道布置在煤层中维护困难 所以 将