河南省平顶山市境内平煤八矿勘察设计毕业论文.doc

河南省平顶山市境内平煤河南省平顶山市境内平煤 八矿勘察设计毕业论文八矿勘察设计毕业论文 目目 录录 摘 要 1 前 言 1 1 矿区概况及井田地质特征 2 1 1 矿区概况 2 1 1 1 地理位置与交通 2 1 1 2 地形 地势 2 1 1 3 河流 3 1 1 4 气象 3 1 2 井田地质特征 3 1 2 1 井田内的地层情况 3 1 2 2 主要地质构造 5 1 2 3 煤层及其顶底板岩石特性 5 1 2 4 水文地质特征 6 1 2 5 瓦斯 煤尘及自燃 7 1 2 6 地温 7 1 2 7 煤质 煤的牌号与用途 7 1 3 井田勘探程度 8 1 3 1 勘探程度 8 1 3 2 地质勘探程度及精查勘探地质报告的评价 8 2 矿井储量年产量及服务年限 10 2 1 井田境界 10 2 2 井田储量 11 2 2 1 矿井工业储量 11 2 2 2 矿井设计储量 12 2 2 3 矿井设计可采储量 12 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 矿井设计生产能力 16 2 3 3 矿井服务年限 16 3 井田开拓 18 3 1 概述 18 3 2 井田开拓 18 3 2 1 井田的划分 18 3 2 2 立井方案比较 19 3 2 3 方案比较 20 3 2 4 确定方案 24 3 3 井筒特征 24 3 3 1 井筒数目 24 3 3 2 井筒特征的确定 25 3 3 3 井底车场 28 3 4 开采顺序及采区工作面的布置 29 3 4 1 开采顺序 29 3 4 2 同采区数目和回采工作面 30 3 5 井巷工程和建井工程 32 3 5 1 井巷工程计算 32 3 5 2 巷道断面及支护形式 32 4 采煤方法 35 4 1 采煤方法的选择 35 4 1 1 概述 35 4 1 2 采煤方法的确定 35 4 2 采区巷道布置及生产系统 36 4 2 1 采区走向长度的确定 36 4 2 2 确定区段斜长及区段数目 37 4 2 3 煤柱尺寸 38 4 2 4 采区上山布置 38 4 2 5 区段平巷的布置 38 4 2 6 联络巷的布置 39 4 2 7 采区内同采工作面的个数及位置 39 4 2 8 采区车场形式选择 39 4 2 9 采区硐室 41 4 2 10 采区生产系统 43 4 3 采煤工艺设计 43 4 3 1 首采工作面概况 44 4 3 2 综采工作面采煤工艺设计 44 4 3 3 确定工作支护方式和采空区处理 45 4 3 4 工作面循环方式及循环作业图表 45 5 矿井通风与安全技术 51 5 1 矿井通风系统的选择 51 5 1 1 选择原则及要求 51 5 1 2 选择矿井主扇的工作方法 53 5 1 3 选择矿井通风方式 53 5 2 风量计算及风量分配 55 5 2 1 风量计算 55 5 3 全矿井通风阻力计算 60 5 4 风机选型 63 5 5 矿井安全技术措施 67 5 5 1 概述 67 5 5 2 预防井下火灾的措施 68 5 5 3 粉尘的综合防治 68 5 5 4 预防井下水灾的措施 69 结 论 72 致 谢 74 参 考 文 献 75 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 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 1 矿区概况矿区概况 1 1 1 地理位置与交通地理位置与交通 平顶山矿区位于河南省西部 平煤天安八矿位于平顶山矿区东 南部 西距平顶山市 15km 其地理坐标为东径 113 22 9 113 30 14 北纬 33 45 13 33 47 26 属平顶山卫东区管辖 东距京广铁路线孟庙车站 58km 孟平支线 孟 庙 平顶山站 斜穿井田 往西与焦枝铁路宝丰站相接 许南 许昌 南阳 公路南北纵贯井田中部 至市区的程平路 在井田中部与 许南公路相接 交通十分便利 矿区面积 41 42 km2 优越的地理 位置为煤炭市场的开发创造了得天独厚的条件 图 1 1 1交通位置 1 1 2 地形 地势地形 地势 本井田东部和南部为开阔的冲积 洪积平原 冲积层厚度 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 2 300 400m 地面标高 75 80m 北部为丘陵及山地 由紫红色 石千峰和灰白色平顶山砂岩组成 呈北西 南东走向 标高 200 399 5m 相对高差 130 305m 最大坡度 40 度 山区沟 谷发育 地形复杂 呈西北高东南低的地势 1 1 3 河流河流 本区河流属淮河支流沙河水系 湛河流经井田东南部 最大 宽度 50m 流量 0 08 7 8m3 s 沙河流经南及东部 河宽 50 250m 流量 0 8 5210m3 s 井田地势大部平坦 易形成小面 积暂时性内涝洼地 1 1 4 气象气象 本地区属大陆性半干燥湿度不足带 年降雨量平均 94 6mm 最 大降雨量 1323 6mm 年最小降雨量 373 9mm 最大蒸发量 2825mm 最小蒸发量 1490 5mm 平均绝对湿度 13 5mm 平均相对湿度 67 冰冻期一般为 11 月至次年 3 月 平均 气温 15 最高 42 2 最低 15 3 1 2 井田地质特征井田地质特征 1 2 1 井田内的地层情况井田内的地层情况 1 寒武系崮山组 为灰至深灰色厚层状白云质灰岩 厚度大于 68 米 2 石炭系上统太原组 厚度 62 92m 一般 80m 左右 该段为 一套以海相沉积为主的含煤岩系可分四段 第一段巩县段 灰至深 灰色铝土质泥岩 间夹砂质泥岩 局部相变为砂岩 顶部含煤一层 庚 23 厚度 0 05 2 33m 偶见可采点 本段厚 2 14m 平均 8m 第二段下部灰岩段 厚 14 26m 一般为 19m 以灰至深灰 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 3 色中厚层状石灰岩 L6 L7 为主 间夹砂质泥岩及煤线 第三 段中部泥砂岩段 厚 23 29m 一般为 25m 以深灰色泥岩 粉砂 质泥岩及细砂岩为主 间夹石灰岩 L4 L5 及薄煤七层 第四 段上部灰岩段 厚 24 31m 一般为 27m 以灰及深灰色厚层细晶 质石灰岩及薄层泥灰岩 L1 L3 为主 夹泥质粉砂岩 泥岩 薄层细砂岩及薄煤四层 L1 灰岩厚 0 5 9 13m 一般 2m 左右 该 层灰岩距己 16 17 煤层 0 9 29 51m 一般为 5 8m L2 灰岩厚 0 4 14 9m 一般为 9m 其与 L1 灰岩之间距为 0 6 14 6m 一般 3 5m 该层灰岩有时有分叉合并现象 一般为不分层变薄至尖灭 L3 灰岩较稳定 一般 4m 左右 3 二叠系下统山西组 P 1S 该组厚度 29 43 米 平均 38 米 分三段 第一段己煤段 灰至深灰色粉砂泥岩 己 15 己 16 17 为 主采煤层 第二段砂岩段 第三段香炭段 4 二叠系下统下石盒子组 P 1sh 该组厚约 120m 左右 分五 段 第一段香炭砂岩段 第二段小紫斑泥岩段 第三段砂锅窑段 第四段大紫斑泥岩段 第五段戊煤下段 含薄煤三层 5 二叠系上统上石盒子组 P 2sh 该组厚约 550m 分七段 第一段戊煤段含戊 11 戊9 10 戊 8 三至四层煤 戊9 10为主采煤 层 煤厚 4 5m 第二段戊煤上段 第三段丁煤段 夹丁 3 丁 7 五 层煤 丁 5 6 为主采煤层 厚度 2 0m 第四段丙煤段 第五段乙煤 上段 第六段乙煤下段 第七段甲煤段 6 二叠系上统平顶山组 P 2P 厚度 90 120m 灰白色中粗 粒长石石英砂岩 7 二叠系上统石千峰组 P 2sh 厚度 300m 灰绿至绿色粉砂 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 4 岩与细砂岩互层 局部紫红色 8 新生界第三系 N 灰白色泥质灰岩沉积不稳定 厚 4 4 13 7 米 9 第四系 Q 厚度 0 450m 第四系沉积最厚部位在矿井东 部 主要为棕黄色 砂质 粉砂质粘土 此外 近代沉积包括坡积 残积 堆积的岩块 粘土质砂 冲 积砂卵石等 1 2 2 主要地质构造主要地质构造 井田地质构造简单 井田内无褶曲和断层 其本上是一个走向 北西 倾北东 倾角平缓的单斜构造 地层倾角 1 33 16 号 勘探线以西 浅部较陡 11 15 深部渐趋平缓约 6 8 1 2 3 煤层及其顶底板岩石特性煤层及其顶底板岩石特性 煤系地层内所含煤层为戊 8 煤 戊9 10煤和戊 11 煤 可采煤层 为戊9 10煤一层 所采煤层顶板为一 二级老顶 直接顶底版为中 粗砂岩 无伪顶 无三软煤层 无冲击地压 煤层风化带深度为 128m 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 5 煤岩层综合柱状图 1 2 4 水文地质特征水文地质特征 根据地质报告 本井田属矿区内水文条件较简单地区 其特点 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 6 是表土后达 10 450m 其中厚的沾土隔水层 煤系地层的地下水位均 高于本水层露头 为承压水 有水力联系 故涌水量较大 正常涌 水 表 1 2 4 1 涌水量 涌水 方式 水质 PH 正常 涌水量 m3 h 最大 涌水量 m3 h 1 涌水 顶板滴淋水中性30 5086 2老空水无 3钻空水 裂隙水 裂隙较发育 赋存有承压裂隙水 富水程度中等 1 2 5 瓦斯 煤尘及自燃瓦斯 煤尘及自燃 矿区内各矿历年瓦斯鉴定结果 瓦斯绝对涌出量为 16 3m3 min 相对涌出量为 6 4m3 t 暂按三级瓦斯矿管理 通风按二级考虑 煤层煤尘爆炸指度为 23 4 26 有煤尘爆炸危险性 煤层自 燃发火期为 6 个月 有自燃发火的倾向 1 2 6 地温地温 在地表以下 700m 处地温为 31 平均每 100m 增高 2 3 井下地温高 为一级矿井 1 2 7 煤质 煤的牌号与用途煤质 煤的牌号与用途 全区的煤层的变质程度 按层位排列 由上而下变低 同一煤层由 浅而深增高 符合煤的变质规律 煤质牌号中灰低硫贫瘦煤 煤质松软 遇水易泥化 适用于作动力煤 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 7 表 1 2 1 煤层特性 煤层厚度 m 围岩性质 煤 层 名 称 最 小 最 大 平 均 倾 角顶板底板 容 重 戊 9 10 3 13 73 515 中粗砂岩砂岩1 4 表 1 2 2 煤的工业分析 煤层 名称 水份 M 灰分 A 挥发分 V 含磷量 P 含硫量 S 胶质层 厚 m Y 发热量 j g Q 戊9 1024 1910 50 60 50 56315 1 3 井田勘探程度井田勘探程度 1 3 1 勘探程度勘探程度 地质勘探是省勘探队对煤田进行钻探工作 研究整个煤田 地 质报告对煤层对比清楚 结果可靠 煤层厚度 结构 媒质牌号均 已查明 主要结构基本控制 1 3 2 地质勘探程度及精查勘探地质报告的评价地质勘探程度及精查勘探地质报告的评价 本区勘探工作是在文革时期完成的 根据地质报告及地质资料 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 8 分析 1 地质勘探线垂直煤层走向的布置 勘探线间距及钻孔间距 合理 2 八矿井田内高级储量比例合理 但深部钻孔较稀疏 可靠 程度较差 3 水文地质条件复杂 涌水量受季节性气候影响 应长期作 好水文地质工作 4 瓦斯及风化带分布范围等资料精确程度高 地质构造的控 制程度好 5 深部钻孔密度 从整体看有大的地质构造变化 煤层较稳 定 厚度变化不大 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 9 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 1 井田境界井田境界 井田境界的确定主要是根据矿井的勘探线和煤层底板等高线 煤层露头划分 并无扩大的可能性 井田范围 该矿井东部以 14 号勘探线为界 与襄县城相邻 西以距 20 号勘探线以西 225m 为界 与十矿相邻 西南边界处与 十二矿相邻 南以煤层露头为界 与叶县称相邻 北以戊 9 10 煤 400m 等高线以北 500m 为界 井田走向长 5 5km 倾向长 3 4km 最小 3 00km 平均为 3 2km 井田面积 17 6km2 如图 2 1 1 20 18 19 17 50 100 150 200 250 400 400 250 200 150 100 50 比 例 图 号 共 计 张 数 第 张 图 例 河南省平煤集团天安八矿矿井初步设计 姓 名 日期 设 计 制 图 指 导 审 阅 院 长 1 5000 师小永A0 师小永 李东印 勺攀峰 300 350 300 350 图 2 1 1 井田范围 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 10 2 2 井田储量井田储量 根据八矿地质精查报告组织的资料 对矿区进行 A B C 三 级储精查报告组织的资料量的计算 2 2 1 矿井工业储量矿井工业储量 矿井工业储量是勘探 精查 报告组织的 能利用储量 中的 A B C 三级储量之和 储量计算的方法采用地质块段法和煤层底板等高线综合方法计 算 储量计算公式为 Z 工业 s d cos 式中 Z 工业 矿井工业储量 s 块段水平面积 d 块段采用煤层的平均厚度 煤的容重 取 1 4t m3 每一块段的平均倾角 Z 工业 7244 16 万 t 如表 2 2 1 矿井工业储量汇总表 简单中等复杂地质开采条件 储量级 别比例 井型 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 水平储量比例 70604060503040不作 具体 规定 第一水平内 A 级储量占本水 平储量的比例 4030153020不作具 体规定 不要 求 表 2 2 1 矿井高级储量比例 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 11 2 2 2 矿井工业储量汇总表 工业储量 万吨 备注煤层 名称ABA BCA B C 戊9 103769 922735 046504 96739 27244 16符合 总计3769 922735 046504 96739 27244 16符合 2 2 2 矿井设计储量矿井设计储量 矿井设计储量既为工业储量减去设计计算的断层煤柱 防水煤 柱 井田境界煤柱和地面建筑物 构筑物的保护煤柱 所占煤柱损 失后的储量 因矿区内村庄全部搬迁 无须保护煤柱 故储量为 Z 设计 Z 工业 Z 断层 Z 防水 境界保护煤柱一般为 20 30m 取 20m Z 境界 93 24 万 t 防水煤柱 由于南部露头处风化带深 128m 故风化带可兼作 安全防水煤柱 另留 2m 煤柱隔离风化带 煤层与可采煤层 Z 防水 308 49 万 t 2 2 3 矿井设计可采储量矿井设计可采储量 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即是矿井设计可采储量 矿井中设计可采储量 Z 可采 Z 工业 P C 式中 Z 可采 矿井设计可采储量 万 t Z 工业 矿井工业储量 万 t P 永久煤柱 工业场地 主要巷道保护煤柱之和 万 t C 采区采出率 取 0 95 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 12 工业广场保护煤柱计算 根据 采矿工程专业实际教学大纲及指导书 表 2 2 矿井工业广 场占地面积指标 年产 90 万 t 的矿井 工业广场占地面积指标为 1 2 公顷 则工业广场长 310m 宽 350m 根据 测量学 采矿学 开采损害学 有关知识及查 采矿设计手册 利用垂直剖面法 计算煤柱 保护煤柱计算公式 P工业 A 平 m cos 式中 P 工业 工业广场保护煤柱石 万 t A 平 煤柱平面面积 m2 m 煤层厚度 m 煤的容重 1 4t m3 煤层倾角 50 查得平煤集团八矿有关移动角分别为 下山移动角 550 上山移动角 730 走向移动角 730 松散层移动角 450 松散层厚度为 15m 如下表 表 2 2 3 1 工业广场保护煤柱设计参数表 煤层 倾角 煤厚 m 埋深 m 51545735573210 长方形 abcd 的面积为工业广场总占地面积 为 310 350 108500m2 煤层在保护范围中央处的埋藏深度 450 m 地面标高为零 松散 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 13 层厚 h 15m 煤层厚度 3 0m 查表确定护围带厚度为 15m 作图如下 确定梯形 ABCD 的面积为保护煤柱压煤面积 确定 AD 720m BC 640m MN 920m 计算得保护煤柱计算压煤储量为 P 工业 720 60 920 1 2 3 1 4 1 cos 263 75 万吨 工业广场保护煤柱计算图 2 2 3 2 因工业场地 矿井井下主要巷道等煤柱损失与井田开拓方式 采煤方法有关 起煤柱损失量待第三章井田开拓 第四章采煤方法 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 14 缺点后才能确定 为了方便利用矿井可采储量初步确定矿井井型 上述永久煤柱损失与工业场地 井下蜘蛛眼巷道煤柱损失等可暂按 工业储量的 5 7 计算 本次设计取 6 所以井下主要巷道保护煤柱压煤储量为 P 巷道 Z工业 6 P工业 式中 P 巷道 巷道压煤储量 万 t Z工业 矿井工业储量 万 t P工业 工业广场压煤储量 万 t 代入数据得 P巷道 7244 16 6 263 75 170 90 万 t 矿井设计可采储量 Z可采 Z工业 P C Z可采 7244 16 434 65 0 93 6332 84 万 t 如图 2 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 开 采 水 平 煤层 名称 工业储量 A B C 万吨 断层 境界 设计 储量 工业 广场 井下 巷道 其 他 可 采 储 量 1 戊 9 107244 16无93 249681 15263 75 170 9 无924 6 7 表 2 2 3 矿井可采储量汇总表 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 15 2 3 矿井年产量及服务年限矿井年产量及服务年限 2 3 1 矿井工作制度矿井工作制度 根据 技术政策 第 14 条规定上 矿井工作日 330 天 每天 净提升时间为 14 小时 其中两班生产一班准备 每班工作 8 个小 时 2 3 2 矿井设计生产能力矿井设计生产能力 矿井生产能力主要依据矿井地质条件 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 开采条件好 的矿井应建设大型矿井 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 减少开凿井筒数具节约建井工程 和降低吨煤设资 以建设大型矿井为宜 而对于条件稍差的情况应 考虑设计中型矿井 依据井田资源条件和对资源的分析 具备中型矿井开发条件 同时结合按期生产 采掘接替应变能力 稳产和增产 为保障可持 续发展的创造条件 综合评价初期投资少 吨煤投资和万吨掘进率 低 经济效率好等技术条件 参考 煤矿设计手册 各类矿井型特 征 初步确定矿井设计生产能力为 90 万 t a 2 3 3 矿井服务年限矿井服务年限 矿井服务年限按下式计算 T Z可采 KA 式中 T 矿井服务年限 a Z可采 矿井可采储量 万 t A 矿井生产能力 万 t 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 16 K 储量备用系数 取 K 1 4 代入数据得 T 6332 84 1 4 90 46 91a 按设计规范规定 井型 90 万 a t 的矿井的服务年限至少 40a T 46 91 40a 故满足设计规范规定 初步确定该矿井生产能 力为 90 万 t a 符合要求 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 17 3 井田开拓井田开拓 3 1 概述概述 八矿位于河南省平顶山市境内 该矿井位于李口向斜的西南部 郭庄背斜的东北翼 煤层赋存的特点 基本上是一个走向北西 倾向 北东 倾角较平缓的单斜构造 15 号勘探线以西 浅部较陡 约 11 15 深部渐趋平缓 约 6 8 大部分煤都赋存于地面以下 400m 因此 本井田用立井开拓方式 3 2 井田开拓井田开拓 井田开拓方式是矿井设计的核心 内容涉及面宽 可变因素多 由 于本设计为原矿井范围的一部分 其境界做了合理的调整 局部条件 由指导老师根据教学研究的需要做了适当的改变 与原矿井有一定 的不同 故本矿井初步设计与原矿井在一定程度上略有不同 为使 矿井两翼生产均衡 应将井筒布置在井田的中央 位于 16 号和 17 号 勘探线之间 3 2 1 井田的划分井田的划分 根据目前开采水平 一般小型矿井走向长度不小于 1500m 中型 矿井走向长度不小于 4000m 大型矿井走向长度不小于 7000m 井 田划分阶段时 阶段斜长要利于运输 通风 巷道维护等 在井田范围 内 沿着煤层倾向 按一定标高将煤层划分为若干平行于走向的长条 部分 每个长条部分成为一个阶段 通常将设有井底车场 阶段运输 大巷并且担负全阶段运输任务的水平称 开采水平 简称水平 根据矿区的地质长期条件 煤层赋存状态等因素 由于本矿煤 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 18 层倾角南部较大为 11 15 而背部较为平缓 为 6 左右 故 将矿区初步划分为二个水平 第一水平垂高 200m 含二个阶段 采用采区上下山开采 上山倾斜长 910m10 80m 下山斜长 750m 每个采区布置若干区段 第二水平垂高 400m 包含一个阶段 采 用条带式倾斜长壁采煤法倾斜开采 条带斜长上山部分一般 1180m 1470m 在阶段内沿煤层走向划分若干个具有独立的生产 系的带区 带区内划分若干个倾向分带 每个分带布置一个工作面 一个带区由两个分带组成 初步设定第一水平服务年限的计算如下 根据公式 T1 水平 ZK1 A K 式中 T 第一水平服务年限 a 第一水平可采储量 万 t k Z A 矿井生产能力 Mt a K 储量备用系数 K 1 3 1 5 取 1 4 由此 验算服务年限如下 T1 水平 ZK1 A K ZK1 3776 85 0 95 3588 01 万 t T1 水平 ZK1 A K 3588 01 90 1 4 28 47 20a 第一水平服务年限符合要求 3 2 2 立井方案比较立井方案比较 根据以上地质资料的分析 以及现有的生产开采技术 综合本矿 的实际情况 提出以下两种的技术上可行的开拓方案 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 19 主井副井 风井 如图 3 1 立井两水平 立井延深 主井副井 风井 如图 3 2 立井两水平 暗斜井延深 3 2 3 方案比较方案比较 1 分析 方案一 两水平延深开拓 优点 1 以充分利用原有设备和设施 2 提升系统单一 转运环节少 管理方便 3 经营费用低 缺点 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 20 1 原有井筒同时担负生产和延深任务 施工与生产相互干扰 2 主井接井时技术难度大 矿井将短期停产 3 延深两个井筒 施工组织复杂 4 为延深井筒需凿一些临时工程 5 延深提升长度增加 能力下降 可能需更换提升设备 方案二 立井两水平暗斜井延伸开拓 优点 1 生产与延伸相互不影响 2 暗斜井的位置 方向 倾角及提升方式均可不受原井筒限 制 缺点 1 增加了提升 运输环节和设备 2 通风系统复杂 3 不便管理 4 运转环节多 一般适用于 1 受地质及水文条件限制 向下延伸井筒不符合 2 原有提升设备不能满足要求 又没条件更换提升设备 3 延伸原井筒在技术上经济上不合理 综合各方面情况 确定第二种方案比第一种方案在技术上难度 上太大 不予考虑 重点对第一种方案和第二种方案进行经济比较 2 方案的经济比较 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 21 经济合理是指所选的方案 吨煤生产能力的基建投资少 特别 是初期投资少 特别是初期投资少 劳动生产率高 吨煤生产费用 低 矿井建设时间短 投资效益好 投资回收期短 利润高 计算 各方案不同项目包括 基本建设费用 生产经营费用建井工程量和 生产经营工程量 在经济比较时 作以下说明 1 两种方案第一水平开拓几乎相同 故只对第二水平开拓 立井延伸和暗斜井延伸 不同项目进行比较 2 两种方案的各斜井巷布置基本相同 且这些斜井的掘进单 价近似相同 即两方案条带斜长下山的巷道掘进费用相同 因此不 作比较 3 立井 大巷 石门以及斜巷下山的辅助运输费用均按运输 费的 20 进行估算 各方案工程量计算表 方案 1方案 2方案 项目工程量 m工程量 m 主井井筒445445 副井井筒415415 井底车场350350 运输大巷13301330 初 期 主要石门6060 主井井筒230820 暗斜井 副井井筒200820 暗斜井 后 期石 门850 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 22 井底车场1000 运输大巷10001000 基建费用表 方案 1方案 2 方案 项目 工程量 m 单价 元 每米 费用 万 元 工程量 m 单价 元 米 费用 万 元 主井 井筒 4508294379 84508294379 83 副井 井筒 4158294344 24158294344 2 井底 车场 360239986 36360239986 36 运输 大巷 9302249209 19302249209 1 初 期 主要 石门 6020001260200012 主井 井筒 23010000230 820 暗斜井 4560373 9 副井 井筒 23010000230 820 暗斜井 4560373 9 井底 车场 8503500297 5 3500 石 门1602500250 2500 后 期 运输 大巷 26002983328 111002983328 1 生产经营工程量表 3 2 3 方案 2方案 项目工程量工程量 立井二水平提升 万 t km1 20 253000 1 20 823000 暗斜井 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 23 3 2 4 确定方案确定方案 经过计算 从表中可知 方案 1 费用与方案 2 费用多用了 322 万元 又考虑到 该矿井田下部有有含水层 暗斜井生产与延伸相 互干扰少 系统简单且能力较大 可充分利用原有井筒的能力 因 此 本设计最终确定选用方案 2 的开拓系统 即立井加暗斜井采区 式开拓 3 3 井筒特征井筒特征 井筒断面尺寸 主要是根据提升容器的种类 数量及外形尺寸 井筒装备的类型 规格 最小允许间隙 井筒的用途 管路 电缆 梯子间的平面尺寸来确定 毕业设计井筒断面 一般是根据本章第 二节初步确定的提升机的类型及数量 结合井筒的其它用途 从标 准设计断面图中或有关资料中选取 井筒直径确定后 即可计算井 筒的净断面及根据砌壁厚度计算井筒掘进断面 掘进断面应考虑 50 100mm 壁后充填值 3 3 1 井筒数目井筒数目 根据井田地质的特征 及开拓概况 由于井田大部分位于平 坦地带 且在北西山岭地区的煤层埋藏更深 不可能采用平硐开拓 在井田范围内地面标高 70 390m 表土层厚 16m 煤层埋深在中 部 450m 处 故本矿不宜采用斜井开拓 因此确定对主副井都采用 立井开拓 风井的个数应根据安全通风要求和经济效益的原则合理确定 石门运输 万 t km1 20 853000 排水 万 m31000 24 365 25 4 10 1000 24 365 25 4 10 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 24 考虑到本设计矿井的地质瓦斯含量较大 地温较高的实际情况 且 南部边界较浅在设计初期 采用中央区对角通风方式 副井主进风 主井进少量风 第一水平回采期间使用 可先建一个采区风井 在 准备另一个采区时再建一个风井 后期可考虑共用主井兼回风 该设计矿井在服务年限内有四个井筒 主井 副井和两个回风 井 井筒名称主井 副井 X m 37385223738520 Y m 3844344738443470井口坐标 Z m 105 105 用途提 煤运料 下人 运矸 通风 提升设备 JDG4 55 YB74 316 33 GDG1 5 6 2 2 井筒倾角 9090 断面形状圆形圆形 支护方式料石料石 井筒壁厚 mm 350400 提升方位角 3737 井筒深度 m 445415 净 m2 19 633 16 断面积 掘 m2 22 4637 37 3 3 2 井筒特征的确定井筒特征的确定 1 主井 主井主要用于提煤 井筒直径 5 0m 采用 9t 多绳摩擦式提 升煤箕斗进行煤炭提升 其技术规格 其型号图号 JDG9 110 4B74 316 24 同侧装卸式 名义载煤量 9 吨 有效容积 10m3 最大终载荷 440KN 最大提升高度 1300m 箕斗自重 11 6 吨 长 2400mm 宽 1300mm 设梯子间 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 25 支护材料 基岩段采用单层砼结构 冻结段采用双层砼结构 井壁厚度 基岩段 350m 冻结段 700mm 井筒装备有钢丝绳罐道 1 梯子间 2 罐梁 3 钢性罐道 4 箕斗 断面示意图 3 3 2 1 2 副井 主要用于升降人员 设备 材料及提升矸石等 并兼作通风 排水 为防止断绳事故设有防坠器 井筒直径 6 5m 设梯子间 配罐笼型号 GDG1 6 2 2K 矿车型号 MG1 6 6B 一层面积 2 52m2 总面积 5 04m2 乘人数 28 人 乘车辆 2 辆 罐笼总载重 4 37t 罐体自重 4 911t 最大终载荷 275KN 罐笼长和宽 2550 1504mm 钢罐道 2300mm 支护材料 基岩段采用单层砼结构 冻结段采用双层砼结构 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 26 井壁厚度 基岩段 400mm 冻结段 800mm 井筒内装备有钢丝绳 罐道 梯子间 电缆线和水管管道 断面示意图 1 罐笼 2 梯子间 3 罐梁 4 管路电线间 5 钢性罐道 断面示意图图 3 3 2 2 3 风井 主要用于矿井回风 兼作安全出口 装备有梯子间和管道电缆 等 井筒直径 5 0m 采用砼砌硐壁 砌硐壁厚度为 350mm 断面 示意图 3 3 2 3 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 27 5000 740 740 断面示意图图 3 3 2 3 确定出的净断面 还需进行风速校核 使井筒的最大风速不超 过 安全规程 第 101 条的规定 校核公式如下 max 式中 通过井筒的风速 m s 通过井筒的风量 m s 井筒的净断面积 m2 井筒的有效断面系数 圆形井为 0 8 max 安全规程 规定的允许最大风速 副井 118 69 0 8 33 1 4 48m s max 8 m s 风井 118 69 0 8 19 62 7 5m s max 8 m s 3 3 3 井底车场井底车场 井底车场上连接矿井主要提升井筒和井下主要运输巷道的一组 巷道和硐室的总称 它是联系着井筒提升和井下运输的两大生产环 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 28 节 完成提煤 提矸石 下物料 通风 排水 供电和升降人员等 各项工作任务 它是井下运输的枢纽 井底车场 首先保证矿井生产所需要的运输能力 并应满足矿 井不断持续增产的需要 其设计要通过能力应大于全矿井生产能力 的 30 50 其次应满足增产的能性 并且尽量减少掘砌工程量 本矿井属中型矿井 考虑井筒距大巷较远 且与下一水平暗斜 井的联系 采用立井刀式环行车场设计 如图 3 3 3 1 1 主井 2 副井 3 煤仓 4 水泵房 5 中央变电所 3 4 开采顺序及采区工作面的布置开采顺序及采区工作面的布置 3 4 1 开采顺序开采顺序 在井田的范围内 采区的开采顺序采用前进式开采 从井田中 央开始向井田两翼推进 采用上 下 山开采时 先开采上山部分 煤层 后开采下山部分煤层 对于煤层先开采浅部煤层 后开采深 部煤层 先开采优质煤 再开采次品煤 根据以上所述原则 结合本矿井情况 确定先开采第一水平西 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 29 翼上山部分的浅部煤层 然后开采东翼上山部分煤层 再开采西翼 下山部分煤层 最后开采东翼下山部分煤层 第一水平煤层快开采 完闭后 提前准备第二水平煤层 以保证工作面的接替的矿井的稳 产 第二水平采用条带式开采 采用后退式开采即从边界向中央推 进 3 4 2 同采区数目和回采工作面同采区数目和回采工作面 1 采区的生产能力应根据矿井的地质条件 煤层厚度 机械 化程度和采区内工作面接通替关系等因素确定 本设计采用综合机 械化采煤生产能力可达到 95 万 t a 查表 矿生产能力 mt a 采区个数 个 2 4 3 02 3 1 5 1 82 3 1 2 以下1 2 根据表得出 本矿井同时生产采区一个即可保证年产量 2 确定达到设计产量时工作面总线长 B A x m r L K3 式中 B 采区工作面长 m A 矿井设计年产量 t a X 回采出率 可取 0 9 m 同采出煤数厚度 m r 煤层容重 K 工作面采出率 取 0 95 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 30 L 年推进度 L 330 式中 L 330 n I 330 矿井年工作日 天 n 晶循环数 个 I 循环进度 M 由此 L 330n I 1222 65 所以 B A X m r L K3 169 6m 确定同采工作面个数 N B n L 式中 N 同采工作面个数 B 工作面总长 n 同采煤层数 L 回采工作面长度 m N Bn L 169 6 1 170 1 因此 可确定同采区工作面为 1 个 3 工作面配置 采区内同采工作面数目应根据煤层赋存条件特征 所确定回采 工艺等确定 同时还应符合合理的开采顺序 保证安全生产提高工 作面单产为原则 采区内同时生产的综采工作面宜为一个 普采工 作面为两个 不应该超过三个 因此 本矿设计同时生产采区一个 同时生产工作面为一个 采用综合机械化采煤方式进行回采 4 矿井产量的验算 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 31 式中 An 矿井同采工作面产量总和 万 t mi 第 i 号工作面采高 m Li 第 i 号工作面年推进度 m Ii 第 i 号工作面长 m i 第 i 号工作面煤的容重 t m3 n 同采工作面数 个 Ki 回采工作面采出率 所以 An 3 170 1222 65 1 4 0 95 87 81 万 t 掘进煤量 An 10 8 78 则实际产量为 96 59 万 t 大于 A 小于 1 15A 符合要求 确定同采工作面为一个 工作面总长为 177m 3 5 井巷工程和建井工程井巷工程和建井工程 3 5 1 井巷工程计算井巷工程计算 设计中的井筒 主井井筒直径 5 0m 井筒断面 19 63m2 副井井 筒直径 6 5m 井筒断面 33 16m2 两个风井井筒直径 5 0m 井筒断面 19 63m2 凿井采用普通方法施工 月进度 50 m 3 5 2 巷道断面及支护形式巷道断面及支护形式 矿井主要巷道有 井底车场 运输大巷 轨道上山 运输上山 开切眼 井底车场 运输大巷 轨道上山 运输上山及工作面巷道 断面均按通过设备最大尺寸和通风行人的安全尺寸设计 表 3 5 1 巷道掘进进度指标表 井巷道工程名围岩类掘进进度指标 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 32 称别 m 月 立井井筒岩石50 运输大巷 岩石120 硐室工程岩石600 m2 回风大巷岩石120 井底车场 岩石120 斜巷及横贯煤巷400 开 切 眼煤巷400 区段平巷煤巷400 表 3 5 2 矿井巷道类别表 序 号 工程名称 断 面 形 状 煤岩类别掘进机械化程度 1主井圆形岩巷普通法施工 2副井圆形岩巷普通法施工 3风井圆形岩巷普通法施工 4井底车场半圆形岩巷 液压凿岩机机械化 施工 6运输大巷半圆形岩巷 液压凿岩机机械化 施工 7回风大巷半圆形岩巷 液压凿岩机机械化 施工 8硐室半圆形岩巷 液压凿岩机机械化 施工 9 斜巷及 横贯 半圆形煤巷 液压凿岩机机械化 施工 10开 切 眼梯形煤巷 液压凿岩机机械化 施工 11区段平巷梯形岩巷 液压凿岩机机械化 施工 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 33 由施工进度表可知 两个施工队同时施工 施工过程中如无重 大地质问题影响施工的正常进行 按期可完成任务 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 34 4 采煤方法采煤方法 4 1 采煤方法的选择采煤方法的选择 4 1 1 概述概述 为了对各煤层选择合理的采煤方法 必须详细研究煤层的赋存 条件和地质特征 并参考实习矿井或矿区实际使用经验 在此基础 上 可参照下列各点选择采煤方法 1 对缓斜 倾斜及中厚煤层 一般采用单一走向长壁采煤法 倾角小于 12 时 可考虑采用倾斜长壁采煤法 采用走向长 壁采煤法 一般采用倾斜长壁采煤法 2 对煤层赋存稳定顶底板条件较好的中厚煤层 大中型矿井 一般采用综合机械化采煤工艺方式 根据以上原则 结合本设计矿井的具体情况 本设计采用单一 走向长壁采煤法 综合机械化的采煤工艺 以及采用自然跨落法处 理采空区 4 1 2 采煤方法的确定采煤方法的确定 本矿单一煤层厚 3 5m 在南部倾角较大 11 15 北部倾角 较小 6 8 f 1 4 q 6 4m3 t 煤尘爆炸性指数为 23 4 26 自 然发火期 6 个月 直接顶为 2 类 老顶为 5 级 底板比压 17 52Mpa 涌水量不大 最大涌水量 51m3 h 根据本矿地质情况 结合上述可参照的采煤方法 确定在第一水平采用采区式单一走向 长壁采煤法 在第二水平采用条带式采煤法 两个水平都采用一次 采全部综合机械化开采 采空区用全部垮落法处理 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 35 4 2 采区巷道布置及生产系统采区巷道布置及生产系统 布置采区巷道是为了把回采工作面 矿井主要开拓巷道联系起 来 构成运输 通风 动力供应 材料供应等系统 保证工作面连 续不断的生产 4 2 1 采区走向长度的确定采区走向长度的确定 在本节仅对矿井首采区的位置 边界范围 地质特征 煤层埋 藏条件 储量 采区生产能力进行叙述 本矿首采区位于第一水平西翼上山部分 走向基本上在 16 号 勘探线和 20 号之间 东部以 16 号勘探线往西 500 米为界 西到井 田边界 南以煤层露头线为界 北以一水平西翼大巷为界 采区走 向长 2810m 倾斜长 962m 采区内可采煤层为戊9 10煤层 煤层赋 存较稳定 平均厚度 3 5m 倾角为 11 15 平均 12 采区 煤层埋藏较浅 最深在采区北部边界处为 250m 采区内无大的地 质断层 水文地质简单 采区储量 1233 31 万吨 基本上均为 A 级 储量 1 采区生产能力 按下列公式计算 A采区 K1 K2 Ai 式中 A采区 采区生产能力 万 t a K1 采区掘进出煤系数 取 K1 1 1 K2 工作面之间影响系数 取 K2 1 Ai 各采区的生产能力 万 t a Ai L Vd m k3 式中 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 36 L 采煤工作面长度 L 170m Vd 工作面推进度 m d m 采煤高度 m 3 5m 煤的容重 1 4t m3 k3 工作面采出率 本矿井设计一个采区一个工作面 所以 Ai 170 0 65 6 3 5 1 4 0 95 2925 907t d 96 81 万 t a A 采区 1 1Ai 106 4 万 t a 2 采区服务年限 T采区 Z采区 A采区 式中 T采区 采区服务年数 a Z采区 采区储量 万 t A采区 采区生产能力 万 t a 所以 T采区 1233 31 106 4 11 59a 4 2 2 确定区段斜长及区段数目确定区段斜长及区段数目 戊9 10煤层属中厚煤层 煤层节理较发育 直接顶 底板岩性 较好 老顶 底均为砂岩 煤层平均 3 50m 可考虑采用无煤柱护 巷技术 不留设区段护巷煤柱 区段运输平巷和回风平巷取 3 5m 工作面为 170m 故区段斜长设为 177m 采区斜长 962m 则 区段数目为 962 170 5 6 个 再减去运输大巷保护煤柱 调整各区段长度 取区段数目为 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 37 5 2 10 个 沿采区上山两边对称布置 4 2 3 煤柱尺寸煤柱尺寸 为了保护采区内各种煤层巷道处于良好状态 常设一定尺寸的 保护煤柱 所留煤柱尺寸 主要根据实际经验确定 本采区煤层为缓倾斜煤层 参考 设计大纲 的 采区煤层巷 道护巷煤柱尺寸表 确定各巷道留设保护煤柱尺寸如下 回风大巷 取 20m 水平巷取 30m 采区上 下 山巷道取 30m 区段平巷不 留煤柱或反留 1m 小煤柱 采区东部边界取 5m 4 2 4 采区上山布置采区上山布置 采区上山数目可根据采区生产能力和矿井地质条件确定 一般 情况下两条 当采区生产能力较大 瓦斯涌出量较大的情况下 也 可设置三条或四条 本矿井为低瓦斯矿井 该采区生产能力较大 故设计二条上山 轨道上山 运输上山 本采区只有一组开采煤 层 开采深度小 顶底板岩石比较稳定 硬质属中硬 用水量小 可考虑将回风上山布置在煤层中 煤层底板属中粗砂岩 将轨道上 山和运输上山布置在煤层底板中 以保证巷道的搭接 便于物料和 煤炭的运输 两条巷道都布置在采区中央 上山布置的倾角与煤层 倾角基本一致 为 12 巷道断面形状为半圆拱形 采用锚喷支 护 净断面积为 16 17m2 4 2 5 区段平巷的布置区段平巷的布置 设计采区拟采用综采一次采全高 只需在区段煤层底板布置两 条区段平巷 一条布置胶带运输机 负责运输工作面落煤 兼作进 风巷 一条布置 900mm 标准轨道 负责辅助运输 行人兼作回风 巷 区段平巷断面面积为梯形 采用锚网支护 净断面积为 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 38 10 4m2 4 2 6 联络巷的布置联络巷的布置 采区联络巷主要用于采区上山与区段平巷之间的联络巷道 1 采区轨道上山与区段回风平巷之间用采区车场和石门联络 2 运输上山与区段运输平巷之间用溜煤眼联络 3 采区轨道上山与区段运输平巷之间用采区车场和石门联络 但在石门中必须装设相互连锁的两道双向风门 4 联络巷道断面形状为半圆拱形 采用锚喷支护方式 净断 面积为 6 17m2 4 2 7 采区内同采工作面的个数及位置采区内同采工作面的个数及位置 在首采区内 设计一个采煤工作面即可满足整个矿井的产量 首采工作面位于首采区的左翼最上部 西 南面均为井田边界 所 采煤层为全矿井最浅部分 首采工作面投产的同时 开始准备右翼 的工作面 一般应按对角跳采的顺序安排 工作面的总长度为 177m 4 2 8 采区车场形式选择采区车场形式选择 1 采区上部车场形式选择 采区上部车场的选择 主要是根据绞车房的布置和维护条件 当阶段回风巷以上为采空区和松软风化带时 采用平车场 设计采 区紧邻松软风化带 可采用平车场作为采区上部车场 如图 4 2 8 1 所示 河