开滦集团林南仓三矿8Mt新井设计毕业设计说明书.doc

2011 届本科毕业设计 论文 任务书届本科毕业设计 论文 任务书 姓名 文磊 专业 采矿工程 班级 采矿 B074 班 任务下达时间 3 月 21 日 任务完成时间 6 月 23 日 毕业设计 论文 题目 毕业设计 论文 题目 开滦集团林南仓三矿 1 8Mt 新井设计 专题题目专题题目 薄煤层开采技术研究 题目主要内容 题目主要内容 第一章 矿区概述及井田地质特征 第二章 井田境界和储量 第三章 矿井工作制度 设计生产能力和服务年限 第四章 井田开拓 第五章 准备方式 采区或带区巷道布置 第六章 采煤方法 第七章 井下运输 第八章 矿井提升 第九章 矿井通风及安全 第十章 矿井基本技术经济指标 目的要求 主要技术指标 目的要求 主要技术指标 1 根据林南仓三矿提供的相关资料 本着降低成本 提高效益 贯彻安全生产 的原则 设计完成年产 1 8 Mt 新矿井设计 2 对所学基础理论知识进行一次系统总结 并结合实际条件加以综合运用 培 养和提高分析问题解决问题的能力及素质 3 提高科技论文写作能力和科研能力 应完成的主要任务 应完成的主要任务 设计说明书 一般部分 设计说明书 专题部分 井田开拓平面图 1 张 井田开拓剖面图 1 张 采区或带区巷道布置平面图 1 张 采区或带区巷道布置剖面图 1 张 采煤方法图 1 张 主要参考文献 主要参考文献 徐永圻 煤矿开采学 中国矿业大学出版社 2000 中国煤炭建设协会 煤炭工业矿井设计规范 中国计划出版社 2005 孙宝铮 矿井开采设计 中国矿业大学出版社 1992 徐永圻 采煤方法图集 中国矿业大学出版社 1990 张国框 通风安全学 中国矿业大学出版社 2000 于学谦 矿山运输机械 中国矿业大学出版社 1989 煤矿工业部设计管理局 煤矿生产经营费指标 1982 指导教师 教研室主任 毕业设计 论文 指导教师评阅书毕业设计 论文 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 职称 年 月 日 注 毕业设计 论文 成绩等级实行五级记分制 即优秀 良好 中等 及格 不及格 毕业设计 论文 评阅教师评阅书毕业设计 论文 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 职称 年 月 日 注 毕业设计 论文 成绩等级实行五级记分制 即优秀 良好 中等 及格 不及格 毕业设计 论文 答辩委员会记录毕业设计 论文 答辩委员会记录 专业学生 于 年 月 日进行了毕业设计 论文 答辩 学生答辩提交的材料有 设计 论文 说明书 份 共 页 设计图纸 张 其他材料有 答辩小组评语及其建议成绩 答辩组组长 建议成绩 成员 根据学生所提交的材料 评阅人评语 指导教师评语和学生答辩情况 毕业设计 论 文 答辩委员会研究评定 给予该生毕业设计 论文 成绩为 答辩委员会主席 系 部 院 公章 年 月 日 毕业设计总说明 毕业设计总说明 I 设计总说明设计总说明 本设计包括两个部分 一般部分和专题部分 一般部分为荆各庄林南仓三煤矿 180 万 t 井设计 全篇共分为十个部分 矿井概括及井 田地质特征 井田境界及储量 矿井工作制度和设计生产能力 井田开拓 带区巷道布置 采煤方法 井下运输 矿井提升 矿井通风与安全和矿井基本经济技术指标 荆各庄林南仓三煤矿位于安徽省宿州市埇桥区境内 公路交通便利 矿井走向长度约为 6771 10513 m 平均倾斜长度约为 5605m 面积 48 31k 本井田内的主要可采煤层有五 层 分别为 32煤 61煤 71煤 82煤 9 煤及 10 煤 可采煤层为低 10 层煤厚度为 3 2m 煤 层平均倾角为 9 5 为缓倾斜中厚煤层 井田内工业储量 2009 7 万 t 可采储量 19218 万 t 矿井正常涌水量为 200 m3 h 最大涌水量为 314 m3 h 属于水文地质条件比较简单的矿井 矿井的平均绝对瓦斯涌出量为 20 99 m3 min 平均相对瓦斯涌出量为 3 281 m3 t 属于高瓦斯 矿井 本矿主要可采煤层 10 煤层都具有爆炸危险性 无烟煤和天然焦一般不具爆炸危险性 2000 年经煤科院抚顺分院鉴定 确定本矿各煤层属于三类不易自燃煤层 本矿设计生产能力按年工作日 330 天计算 矿井工作制度设计采用 四 六 工作制 每天 四班作业 三班生产 一班检修 每天净工作时间为 18 个小时 以缩短井下工人的辅助劳 动时间 减轻煤矿工人的劳动强度 林南仓三煤矿设计生产能力 180 万 t a 服务年限 62 2 年 采用立井两水平上下山集中 大巷开拓 第一水平标高为 610m 矿井采用倾斜长壁综合机械化采煤法 工业广场位置的 选择 有利于井田开拓和准备 有利于矿井建设施工和工业场地布置 本矿采用连续运输能力较强的胶带输送机运煤 辅助运输一般采用轨道运输 并选用 1 5t 标准矿车 牵引设备一般采用电机车 由于本矿为低瓦斯矿井 所以采用电机车 由已知条件可从 井筒断面图册 中选取各井筒的布置方式 主井井筒断面直径为 6 5m 井筒装备为一对 12t 箕斗 副井井筒断面直径为 7 5m 井筒内装备双层四车宽窄罐笼 风井井筒断面直径为 5 5m 井筒内布置有梯子间和管路间 首采工作面平均长度为 180m 由于 10 煤赋存稳定 煤层倾角平缓 采煤机采用中部斜 切进刀方式割煤 往返一次割一刀的割煤方式 前滚筒割顶煤 后滚筒割底煤 工作面日进 刀数 12 刀 即每班进 4 刀 采煤工作面的劳动组织采用追机作业形式 为了顺利进行带区之间的接替 本矿采用沿空留巷方式进行带区接替准备 本矿设计采用中央并列式通风 工作面采用 U 型通风 以期达到防止矿井瓦斯积聚 毕业设计总说明 II 实现矿井安全生产的目的 关键词 立井 两水平 倾斜长壁 综合机械化 毕业设计总说明 III Abstract This design includes two parts Common part and special part The common part is for linnancang coal mine Wanbei coal electricity group the designed capacity 1 8million ton new mine design which contains altogether ten parts Mine summary and mine field geological feature Mine field boundary and reserves Mine work routine and design productivity Mine field development Strip area tunnel arrangement Coal mining method Underground mine transportation Mine hoisting Mine ventilation and safety and the basic economical technical index Linanncang coal mine Wanbei coal electricity group is located in the Yongqiao district Suzhou Anhui Province with convenient communications The mine field spreads with the average lateral length approximately of 6771m to 10513m the average inclined length of approximately 5605m the area 48 31km2 There are 5 main workable coal seam in this mine field the 32 seam the 61 the 71 seam the 82 seam the 9 seam and 10 seam with the total thickness of 10 49m the inclination angle of 9 5 which are all the medium thickness coal seam The commercial reserve is 200 97 million tons and the recoverable reserve is 192 18 million tons in this mine field The average mine waterinflow is equally 200m3 h with the peak of 340m3 h belonged to the simple hydrogeological conditions mine The mine is a gassy mine with the average absolute gas emission rate of 62 99m3 min the relative gas emission rate of 15 34m3 t The mian workable coal seam 32 71 82 9 are all the coal seam liable to dust explosion while the anthracite and the natural cokeare are out of the danger of dust explsion Identificated by the Fushun branch of the Academy of coal science in 2000 the seams of this mine are all the no easy spontaneous combustion seams This mine design annual output is figured according to the yearly working day of 330 days The mine work routine is designed as the four six working system with four class of works three classes to produce one class to examine and repair every day The net operating time is 18 hours every day to reduce the mine shaft worker s auxiliary labor time to shorten the auxiliary time and lighten the labour intensity of the colliers The designed capacity of Qidong mine is 1 8 Mt a with a service life of 62 2a It is developed with vertical shaft double mining level rise dip gathering mian roadway and the first mining level of 630m The coal mining method is longwall mining to the dip or the rise fully mechanized coal mining technology For the choice of the industry square position it must be advantageous to the mine development and preparation to the construction and the industry location arrangement Belt conveyor has the advantage of strong continuous transportation so it is the best choice for the coal transportion The auxiliary transportion is undertaked by railway with the normal 1 5t mine car The transportion hauling equipment is always the mine locomotive but this mine is a gassy 毕业设计总说明 IV mine so the locomotive must be the storage battery locomotive According the known conditions referring to the atlas of shaft section the shaft sections are determined The main shaft s radius is 6 5m equipped with double 12t skip the auxiliary shaft 7 5m with double floor four car wide narrow cage and the ventilating shaft 5 5m with ladder roadway and pipeline roadway The length of the first working face is 180m As the 32 coal seam s occurrence and stability is very well with angle of coal seam flat Shearer with the central oblique way into the coal wall cut the coal with the former roller cutting the top coal while the latter cutting the drum coal 6 knifes is complished every day that is to say 2 knifes every class For the labor organization in coal face machine following is adopted To ensure the timely relay of the strip gob side entry retaining is adopted That is to say the inclined rail roadway or haulage way of the existing strip will be retained for the following one For this mine the ventilation is radial ventilation of double wing to achieve the purpose of controlling the gas accumulation and safety Key words Vertical shaft double level Longwall mining to the dip or the rise Fully mechanized coal mining technology Radial ventilation of double wing 目录 I 目录目录 1 矿区概述及井田地质特征 1 1 1 矿区概况 1 1 1 1 矿区地理位置及地形特点 1 1 1 2 矿区气候条件 1 1 1 3 矿区的水文情况 1 1 2 井田地质特征 3 1 3 煤层特征 3 1 4 瓦斯 煤尘及自燃 4 2 井田的境界和储量 7 2 1 井田的境界 7 2 1 1 井田划分的依据 7 2 1 2 井田的范围 7 2 1 3 开采界限 7 2 1 4 井田尺寸 8 2 2 井田的工业储量 8 2 2 1 储量计算基础 8 2 2 2 保护煤柱储量及可采储量的计算 9 3 矿井工作制度和设计生产能力 13 3 1 矿井工作制度 13 3 1 1 循环作业方式 13 3 1 2 综采工作面循环作业 13 3 1 3 矿井工作制度的确定 14 3 2 矿井设计生产能力及服务年限 14 3 2 1 矿井设计生产能力的影响因素 14 3 2 2 确定依据 15 3 2 3 矿井设计生产能力 15 3 2 4 服务年限 16 3 3 井型校核 17 4 井田开拓 19 4 1 井田开拓的基本问题 19 4 1 1 井田开拓方式的分类 20 4 1 2 确定井筒的形式 数目及配置 20 目录 II 4 1 3 工业场地位置的选择 23 4 1 4 确定开采水平和阶段高度 23 4 1 5 主要开拓巷道及井底车场选型 24 4 2 方案比较 24 4 2 1 方案的提出 24 4 2 2 技术比较 26 4 2 3 经济比较 27 4 3 矿井基本巷道 28 4 3 1 主井与副井 28 4 3 2 井底车场 33 4 4 主要开拓巷道 40 4 4 1 开拓巷道布置方式 40 4 4 2 轨道大巷 41 4 4 3 运输大巷 44 5 带区巷道布置 45 5 1 煤层地质特征 45 5 1 1 煤层赋存特征 45 5 1 2 煤层物理特征 45 5 1 3 煤层工业特征 46 5 1 4 煤层瓦斯及煤尘特征 47 5 2 带区巷道布置及生产系统 48 5 2 1 仰斜开采和俯斜开采 48 5 2 2 工作面布置方式的确定 48 5 2 3 倾斜条带长度的确定 49 5 2 4 确定工作面长度 49 5 2 5 带区之间的接替方式 49 5 2 6 带区巷道布置 50 5 2 7 带区主要硐室布置 52 5 2 8 带区运输 通风生产系统的确定 54 5 3 带区车场设计 55 5 4 带区采掘计划 55 5 4 1 带区主要巷道参数的确定 55 5 4 2 确定带区生产能力 55 5 4 3 计算带区回采率 56 6 采煤方法 57 目录 III 6 1 采煤方法和回采工艺 57 6 1 1 采煤方法的选择 57 6 1 2 工作面回采工艺和设备选型 57 6 1 3 工作面装 运煤方式 61 6 1 4 支护工艺方式的选择 61 6 1 5 采煤机工作和进刀方式 62 6 1 6 工作面顶板管理 63 6 1 7 采煤机滚筒螺旋选择 66 6 1 8 回采工艺 66 6 1 9 工作面劳动组织 67 6 1 10 工作面生产成本 67 6 2 综采工作面巷道布置 69 6 2 1 巷道掘进方式 70 6 2 2 巷道掘进施工方法 70 6 2 3 掘进施工注意事项 71 7 井下运输 73 7 1 概述 73 7 2 带区运输设备选择 73 7 2 1 带区运输设备 73 7 2 2 分带斜巷带式输送机的选型验算 77 7 3 大巷运输设备选择 82 7 3 1 大巷运煤设备的选择 82 7 3 2 大巷辅助运输设备 82 7 3 4 列车组成计算 83 8 矿井提升 85 8 1 概述 85 8 2 主副井提升 85 8 2 1 设计依据 85 8 2 2 主副井提升 85 8 3 提升钢丝绳的选择计算 87 8 3 1 提升钢丝绳的选择 87 8 3 2 钢丝绳的验算 89 8 4 提升机的选择 90 8 4 1 摩擦轮的直径确定 90 8 4 2 提升机强度校验 90 目录 IV 8 5 提升电动机选择 90 8 6 提升机与井筒的相对位置 91 8 6 1 塔式摩擦提升机的井塔高度 91 8 6 2 有导向轮式钢丝绳对摩擦轮的围包角 91 8 6 3 尾绳环高度 92 9 矿井通风与安全 93 9 1 矿井通风系统选择 93 9 1 1 矿井概况 93 9 1 2 矿井通风系统的基本要求 93 9 1 3 矿井通风类型的确定 94 9 1 4 设计服务范围的确定 95 9 1 5 主要通风机的工作方法 95 9 1 6 回采工作面通风类型的确定 96 9 2 全矿所需风量的计算及其分配 97 9 2 1 采煤工作面所需风量的计算 98 9 2 2 掘进工作面所需风量 100 9 2 3 硐室所需风量 102 9 2 4 其它巷道硐室所需风量 102 9 2 5 矿井总风量计算 102 9 2 6 风量分配 103 9 3 矿井通风阻力计算 104 9 3 1 矿井通风的两种路线阻力路线 104 9 3 2 矿井通风摩擦阻力计算 106 9 3 3 两个时期的矿井总风阻和总等积孔 108 9 4 矿井通风设备的选择 109 9 4 1 选择主要通风机 109 9 4 2 电动机选型 112 9 5 矿井灾害防治 112 9 5 1 井下防尘 112 9 5 2 瓦斯的预防 113 9 5 3 火灾的预防 113 9 5 4 水灾的预防 114 10 矿井基本经济技术指标 115 参考文献 116 目录 V 1 国内外薄煤层开采的形势 121 1 1 国内薄煤层的形势 121 1 2 国外薄煤层开采形势 121 2 现行薄煤层开采技术 123 2 1 现行的开采技术 123 2 1 1 刨煤机 123 2 1 2 滚筒采煤机配液压支架综合机械化开采方法 125 2 1 3 螺旋钻采煤法 129 3 结论 131 3 1 薄煤层开采出现的问题 131 3 2 薄煤层开采的发展趋势 131 3 2 1 薄煤层滚筒采煤机的发展趋势 131 3 2 2 刨煤机的发展趋势 132 3 2 3 螺旋钻采煤机的发展趋势 132 参考文献 133 一一 般般 部部 分分 华北科技学院毕业设计 论文 第 1 页 共 163 页 1 矿区概述及井田地质特征矿区概述及井田地质特征 1 1 矿区概况矿区概况 1 1 1 矿区地理位置及地形特点矿区地理位置及地形特点 林南仓三矿位于安徽省淮北市濉溪县境内 井筒位于祁集镇 北距淮北市约 40km 东 距宿县 35 km 交通极为方便如图 1 1 所示 图 1 1 林南仓三矿交通位置图 新修矿区公路与淮北 涡阳 淮南 宿州等地的公路相接 濉阜铁路从本矿的西北通过 临涣车站 林南仓三车站均距井口 6 7km 矿区铁路专用线在青芦线的小湖集配站接轨 1 1 2 矿区气候条件矿区气候条件 本区年最大降雨量 1481 3mm 年平均气温 14 3 度 最低气温 23 2 度 最大积雪深度 22mm 最大冻土 15 深度厘米 最大 20 风速 m s 主要风向为东北风 1 1 3 矿区的水文情况矿区的水文情况 浍河流经井田西南鄣 为中型河流无堤 历年最高洪水位标高为 28 20 米 洪峰流量 865 立方米 秒 雨季时沿河沟渠两岸几洼地形成内涝积水 水深 0 5 1 2 米 区内沟渠密集 多为灌溉渠 浍河为本区主要河流 属淮河水系 属季节性河流 水位 一般较浅 夏季水位上涨 洪水期间溢出河床 冬青两季干枯状态 浍河发源于河南商丘 上游由东沙河与包河在临涣集附近合并而成 自 1967 年开挖了新汴河后 增强了泄洪能力 目前地表水对矿床开采基本无危害 供水 本矿新生界第一含水层水质为上 Hco3 K1Na Mg Ca 型 pH 值 7 8 8 0 矿化 度 0 328 0 44g l 全硬度 11 8b 15 74 德国度 含氟量 1 1 4mg l 水样细菌化验细 濉溪县 淮北市 永城 海孜煤矿宿州市 符离集 徐州市 邳县 徐州市 邳县 永城 宿州市 淮 北 市 砀山 灵璧 泗县 固镇 怀远 蒙城 蚌埠市 嘉山 浍 河 1 1000000 海孜煤矿交通位置图 林南仓三矿 1 8Mt a 新井设计 第 2 页 共 163 页 菌数 10 38 个 ml 大肠杆菌 1 14 个 ml 水质较好 符合饮水标准 其它地段水质较 差 不符合饮用水标准 新生界 二含 水质变化大 有些地段不符合标准 太灰水矿化度 火较高 水质为混合型水 不符合标准 经处理可以利用 本矿井工业广场附近 最高洪水位约为 112m 东处香山降压站附近的最高洪水位约为 103m 1971 年 6 月 29 日 其地质综合柱状图如下 岩性描述 以黄色粉沙岩 亚粘土为主 黄色粘土和少量砂 底部有砾岩 棕红色含砂加亚粘土 棕红色泥质胶合砂 多以砾石为主 红色 棕色为主 灰色中粒砂岩 上部为灰色 紫色砂页岩 中 部为回绿色砂岩 上部为砂页岩 中部为细粒砂岩 柱状 组 岩石 名称 冲积层 砂粘土 泥砂岩 砂砾岩 3煤 粗砂岩 页岩 砂页岩 4煤 7煤 8煤 细砂岩 砂页岩 砂岩 上 石 盒 子 组 厚度 20 21 79 79 198 234 34 0 8 4 5 0 7 7 5 0 5 18 8 1 1 岩性以灰色为主 灰色细粒砂岩与深灰色粉沙质泥岩构成薄层互层 由泥岩 粉沙岩 深灰色泥岩组成 主要由细砂岩 中砂岩组成 由泥岩 粉沙岩 砂岩组成 属奥陶系含水层 含水量极大 山 西 组 9煤 泥岩 砂岩 砂泥岩 10煤 中砂岩 石灰岩 砂泥岩 老 虎 上 组 马 家 沟 10 7 62 4 58 8 9 39 2 35 8 0 7 161 2 下石 盒子 组 统系 第 四 系 第 三 系 全新 统 更 新 统 界 新 生 界 上 古 生 界 二 叠 系 上 统 下 古 生 界 奥 陶 系 中 下 统 下 统 地层系统 上 新 统 图 1 2 地质综合柱状图 1 含水层 华北科技学院毕业设计 论文 第 3 页 共 163 页 由下至上各含含水层如下 1 太原群组 厚117 8 135 09米 平均127 29米 夹石灰岩十二层63米厚 石灰岩 裂隙溶洞发育 含水丰富 钻孔漏失量为3 0 38 84立方米 小时 太原群组上距10煤层55米 左右 与煤层无直接水力联系 但在大断层地带石灰岩直接与煤系接触可构成水力联系 2 煤系地层 由泥岩 粉砂岩 砂岩组成 以泥岩粉砂岩为主 含水的强弱取决于 裂隙发育程度 不取决于砂岩厚度 分述如下 1 1 3煤层组砂岩含水层 由9 16层中细砂岩组成 厚51 18 77 31米 厚度与层数变 化大 砂岩裂隙不发育 与第四纪底部含水层组有水力联系 2 4 8煤层组含水层 由10 13层中细砂岩组成 厚10 25米 3 10煤层上 下砂岩含水层 由2 4层中细砂岩组成 厚度11 12 34 77米 局部为10 煤层顶板 砂岩裂隙不发育 与第四纪无直接水力联系 3 断层导水性 断层带中多为泥质充填 井田内钻孔穿过断层内未漏水 钻孔地吴 坊断层抽水证明断层无水 导水性能差 一般不会引起突水 若断层落差大于60米 石灰岩 与煤系接触 开采中石灰岩有突水危险需留防水煤柱 4 第四纪含水层组 在井田范围内普通分布 表土厚度187 219米 直接覆盖于煤系 地层上 按垂直部面自上而下分四个含水层组 三个隔水层组 2 矿井涌水量 本矿井最大涌水量为 314m3 时 正常涌水量为 200 m3 时 1 2 井田地质特征井田地质特征 矿井范围西以大刘家断层为界 东南以大马家断层为界与临涣煤矿毗邻 北至 10 煤层 950 m 水平投影线 呈类似梯形 走向长约 6 77 10 51km 南北宽 5 6km 面积 48 31km2 勘探区位于淮北平原的中部 区内地势平坦 地面标高 26 5m 28 6m 一般 27m 左右 北高南低 区内沟渠纵横 1 3 煤层特征煤层特征 煤系地层全为第四系 第三系松散层覆盖 松散层平均厚度约 199m 与煤系地层呈不 整合接触 第四 三系松散层属黄淮平原的冲积层 自上而下分为 4 个含水层 组 和 3 个 隔水层 组 其中 第 4 含水层直接位于煤系地层之上 煤系地层为石炭二迭系下统山西组 下石盒子组 含煤 9 组 主要煤层有 3 4 7 8 9 10 等 6 层 其中 10 煤层为本矿井设计的主采煤层 煤层平均厚度为 林南仓三矿 1 8Mt a 新井设计 第 4 页 共 163 页 3 2m 10 煤层为稳定煤层 其余煤层在 20 勘探线以西和 15 勘探线以东为不稳定 20 勘探 线 15 勘探线间为极不稳定 各 1 1 可采煤层特征见表 由于中组煤 7 8 9 厚度分布 不稳定 为了保证矿井产量和正常效益 矿井以 10 煤层为主采煤层 因此本矿井设计主要 为 10 煤层的开采设计 各煤层特征如表 1 1 所示 表 1 1 林南仓三煤矿可采煤层特征表 层间距厚度 m 煤层最大 最小 平均 m 最大 最小 平均 m 变异 系数 1 稳定 类型 顶 底板 主要岩性 3 0 2 45 0 87 42 极不稳定 顶板泥岩为主 粉砂岩次之 底板泥岩为主 1 0 10 0 4 4 1 0 29 1 35 0 76 36 较稳定 顶板泥岩为主 次为粉砂岩 底板以泥岩为主 238 276 7 243 4 0 3 17 0 52 51 94 不稳定 极 不稳定 顶板泥岩为主 少量粉砂岩 底板泥岩为主 7 0 36 0 8 22 0 0 5 89 1 12 89 极不稳定 顶板泥岩为主 次为泥岩 底板以泥岩为主 0 10 6 9 3 1 0 4 88 0 73 60 89 不稳定 极不稳定 顶板以泥岩为主 粉砂岩次 之 底板以泥岩为主 10 63 0 115 2 9 3 5 8 52 稳定 顶板泥岩 粉砂岩为主 底 板砂岩为主 林南仓三矿总体上为一走向近东西 向北倾斜的单斜构造 井田仅有一吴坊断层 其余 在中部有较小的波状起伏 吴坊断层倾角为 40 60 落差为 0 25m 地层倾角 7 2 11 7 平均倾角为 9 5 在平面上西部缓 东部陡 在剖面上具有中部陡 浅 部和深部缓之特点 林南仓三矿岩浆活动较为强烈 1 10 煤层均有不同程度的岩浆侵入 其中矿井中 西部侵入 5 煤层位的火成岩 俗称赵庙岩体 沿走向绵延 6 5km 钻井揭露最 大厚度 169m 地质综合柱状图如图 1 2 所示 1 4 瓦斯 煤尘及自燃瓦斯 煤尘及自燃 1 瓦斯 根据以前矿井瓦斯等级鉴定 本矿井为低瓦斯矿井 瓦斯涌出量较小 约为 3 281m3 t 所以本矿井通风工作比较简单 2 煤尘和煤的自燃 华北科技学院毕业设计 论文 第 5 页 共 163 页 10 煤具有煤尘爆炸危险和不易自燃发火危险 煤尘爆炸指数为 38 林南仓三矿 1 8Mt a 新井设计 第 6 页 共 163 页 华北科技学院毕业设计 论文 第 7 页 共 163 页 2 井田的境界和储量井田的境界和储量 2 1 井田的境界井田的境界 2 1 1 井田划分的依据井田划分的依据 在煤田划分为井田时 要保证各井田有合理的尺寸和境界 使煤田各部分都能得到合理 的开发 煤田范围划分为井田的原则有 1 井田范围内的储量 煤层赋存情况及开采条件要与矿井生产能力相适应 2 保证井田有合理尺寸 3 充分利用自然条件进行划分 如地质构造 断层 等 4 合理规划矿井开采范围 处理号相邻矿井间的关系 5 国家对矿山基本建设时间和年产量的要求 6 煤层的勘探程度和埋藏特征 7 考虑最好的经济效果 2 1 2 井田的范围井田的范围 东 以相邻边界为其他矿区开采井田 西 以断层为界 南 以煤层地层为界 北 是煤层露头线以自然地质条件为界 如下图 矿井开拓平面图 完成日期 评阅日期 评阅日期评阅教师 指导教师 设计人 1 5000 比例 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 5002000150035003000 250045004000 550050001000 0500 1500200030003500400045005000550060006500700010002500 2 1 3 开采界限开采界限 井田内含煤地层为下古生界奥陶系中下统老虎上组 总共有煤 5 层 可采煤层仅有一层 其厚度 3 2 m 为 10 号煤层 本设计只针对 10 号煤层 林南仓三矿 1 8Mt a 新井设计 第 8 页 共 163 页 开采上限 顶板为沙泥岩 厚度约为 39 2m 厚 开采下限 底板为中砂岩 厚度为 58 8m 厚 2 1 4 井田尺寸井田尺寸 井田的走向长度最短为 6771m 最长为 10513m 倾向长度为 5605m 其形状类似一梯形 最大倾角为 11 2 最小倾角为 7 2 平均倾角为 9 5 井田 的面积计算公式近似的用梯形的计算公式 如下 S a b h 2 式中 a 为走向的最短距离 b 为走向的最长距离 h 为倾向长度 则井田的水平面积 S 48 31k 2 2 井田的工业储量井田的工业储量 2 2 1 储量计算基础储量计算基础 矿井工业储量是指在井田范围内 经过地质勘探 煤层厚度与质量均合乎开采要求 地 质构造比较清楚 目前可供利用的可列入平衡表内的储量 矿井工业储量一般即 A B C 级储 量 井田范围内全区可采煤层为第 10 煤 1 计算数据的依据及方法 计算数据的求取 1 投影面积 以 1 10000 煤层底板等高线图为基础 划分储量计算块段 块段形状规则的以几何图 形求面积的方法计算 不规则的 则用求积仪在图上求得 2 煤层厚度及倾角 计算块段储量使用的煤厚及倾角是按 储量规程 要求计算的控制该块段的工程揭露的 各见煤点的煤厚及倾角平均值 3 容重 计算块段储量使用的容重是 1975 年测定的数据 容重为 1 3 t m 3 4 设计回采率 我矿采用 储量规程 规定的煤层的回采率为 83 华北科技学院毕业设计 论文 第 9 页 共 163 页 2 储量计算公式 按 生产矿井储量管理规程 规定储量计算采用公式为 本井田面积约为 48 31k 可采煤层 10 煤层平均厚度共为 3 2 米 煤的容重为 1 3 t m 则井田工业储量为 Zc 3 Zc M S n 2 1 3 2 48310000 1 3 1 200 97Mt 式中 Zc 矿井工业储量 t M 煤层煤层平均厚度 m S 井田面积 煤的容重 取平均值为 1 30 t m 3 n 煤层层数 2 2 2 保护煤柱储量及可采储量的计算保护煤柱储量及可采储量的计算 1 保护煤柱留设的原则 1 工业场地 井筒留设保护煤柱 对较大的村庄留设保护煤柱 对零星分布的村庄不 留设保护煤柱 2 各类保护煤柱按垂直面法或垂线法确定 用岩层移动角群定工业场地 村庄煤柱 3 维护带宽度 风井场地 20 m 村庄 10 m 其他 15 m 4 断层煤柱宽度 30 m 井田境界煤柱宽度为 20 m 工业场地占地面积 根据 煤矿设计规范中若干条文件修改决定的说明 中第十五条 矿井工业场地围墙内用地面积指标 2 计算井田内的工业储量时应考虑的储量损失为 1 工业广场保护煤柱 2 井田内村庄保护煤柱 村庄已搬迁 3 井田境界及地质构造保护煤柱 4 采煤方法所产生的巷道煤柱 5 采煤运输时的损失煤柱 3 工业广场保护煤柱 工业场地的选择主要考虑以下因素 1 尽量位于井田储量中心 使井下有合理的布局 林南仓三矿 1 8Mt a 新井设计 第 10 页 共 163 页 2 应考虑地下和地表运输联系方便 运输功率最小 开拓工程量小 3 占地要少 尽量做到不搬迁村庄 4 工业广场的位置及其有关的建筑物不受山坡滑石 山崩 雪崩等危害 5 工业广场位置尽量位于岩层移动带以外 距离地面移动界限的最小距离应大于 20m 否则应留保安矿柱 6 尽量布置在地质条件较好的区域 同时工业场地的标高要高于最高洪水位 7 尽量减少工业广场的压煤损失 根据以上原则并结合本矿井的实际情况 并依据 关于煤矿设计规范中若干条文修改的 决定 试行 之规定 设工业广场面积的取值 依据设计井型的大小按 煤矿工程设计暂行规定 选取 见表 2 1 计矿井生产能力 1 8Mt 吨 每 10 万吨煤所占的工业广场面积为 1 公顷 故设计矿井的 工广面积为 1 8 10 18 公顷 工业广场定为长方形 长为 600m 宽为 300m 在工业广场矩形外缘加上 20m 宽的围护带 其工业广场压煤损失量由下图得出 地表层 厚度为 0 30m 地表层移动角及岩层移动角见表 2 2 表 2 1 矿井工业广场用地面积指标 井型 万吨 年 指标 公顷 10 万吨 400 以上0 45 0 6 180 3000 7 0 8 120 1800 9 1 0 45 901 2 1 3 表 2 2 地表层移动角及岩层移动角 地表层厚度 m 3045757570 梯形下底为 1039m 上底为 758m 高为 1369 5m 最终求的工业广场压煤量为 P 1 2 a b h n 1 2 758 1039 1369 5 1 3 3 2 5 12Mt 由垂直剖面法得出如下图 华北科技学院毕业设计 论文 第 11 页 共 163 页 4 边界煤柱 根据有关规定 边界煤柱留 30m 本井田边界长度为 29404 m 则边界保护煤柱储量为 29404 30 1 3 3 2 3 67Mt 6 保护煤柱损失总和 P 5 12 3 67 8 79Mt 7 设计储量由公式 2 2 计算 2 CPZZ gk 2 式中 Zg 矿井工业储量 Mt P 保护煤柱损失储量 Mt C 带区回采率 厚煤层不小于 0 75 中厚煤层不小于 0 80 薄煤层不小于 0 85 此煤层取 83 则 Zk 200 97 8 79 192 18Mt 8 可采储量的计算 矿井下个巷道的保护煤柱可以估算为总量的 3 100 来计算 则矿井下个巷道的煤柱量 为 P 192 18 0 03 5 7654Mt 即可采储量 Z 192 18 5 7654 0 83 154 72Mt 林南仓三矿 1 8Mt a 新井设计 第 12 页 共 163 页 华北科技学院毕业设计 论文 第 13 页 共 163 页 3 矿井工作制度和设计生产能力矿井工作制度和设计生产能力 3 1 矿井工作制度矿井工作制度 3 1 1 循环作业方式循环作业方式 1 采煤工作面循环方式 采煤工作面周而复始地完成破煤 装煤 运煤 支护和处理采空区等工序的过程称为采 煤循环 一般炮采和普采工作面完成一个采煤循环的标志是回柱放顶 综采工作面完成一个 采煤循环的标志是移架 完成一个循环后采煤工作面推进的距离称为循环进度 采煤工作面一昼夜完成的循环个 数称为循环方式 按循环方式不同 采煤工作而 昼夜内可以有一个循环或多个循环 采煤工作面推进过程中 要求各作业班都要完成正规循环 正规循环就是在规定的时间 内保质保量地完成了循环作业图中规定任务的循环 2 采煤工作面作业方式 采煤工作面必须定时专门检修设备 有些普采和炮采工作面需要专门安排人员处理采空 区 完成回柱放顶工序 此外 在两巷中还要不断地超前工作面加强支护 缩短运输平巷中 的输送机 这些工作称为工作面准备工作 3 1 2 综采工作面循环作业综采工作面循环作业 综采工作面的循环一般以移架为循环完成的标志 沿工作面每割一刀煤 工作面向前推 进一个截深的距离 随即完成移架 清理浮煤 修整工作面和推移输送机等全部工序后 就 算完成一个循环 另一种概念是以设备检修为循环标志 强调设备检修的重要性 在生产管 理制度中明确规定出检修时间 在专门的时间内完成工作面 平巷 上山 装车站全部设备 的检修作业 才算一个完整的循环 在采用 三八 制的综采工作面 其作业方式分两采一准或两班半采煤 半班准备 在 采用 四六 制的综采工作面 其作业方式就是三采一准 从日前大多数综采工作面来看 四六 制 三班采煤 一班准备的形式是较合适的 考 虑到煤矿井下工作条件的特点 为减轻工人体力劳动 提高效率 今后应向每次纯工作时间 为 6 小时的 四六 制过渡 1 综采工作面工序安排 在工序安排上 应注意以采煤机割煤为中心统一安排各工序 做到三机配合 即采煤机 林南仓三矿 1 8Mt a 新井设计 第 14 页 共 163 页 割煤 推移输送机和推移液压支架三项工序的合理配合 根据工作面顶板岩性及瓦斯涌出量不同选用及时支护或滞后支护的液压支架 及时支护 方式的采煤工艺过程为采煤机割煤 推移液压支架 推移输送机 根据顶板情况 一般割煤 后滞后采煤机 2 3 架支架移架 有时跟机移架至采煤机的后滚筒 这种方式要求支架前柱 上输送机的电缆托架间要富裕一个截深 宜在顶板破碎及易冒落 瓦斯涌出量大的煤层中使 用 在采高和采深均较大 煤壁片帮比较严重的煤层中 有时要采取超前支护方式 即当煤 壁刚发发生片帮 不等采煤机割煤 支架就利用前柱与输送机间的富裕量向前挪移 其采煤 工艺过程为推移液压支架 采煤机割煤 推移输送机 此时 要特别注意保持采煤机滚筒与 支架顶梁或前探梁间的距离 滞后支护方式的采煤工艺过程为采煤机割煤 推移输送机 推 移液压支架 这种方式宜在顶板较坚硬及不易冒落 瓦斯涌出量小的煤层中使用 为防止出 现冒顶 滞后距离也不应过大 一般移输送机滞后采煤机不大于 15m 移架滞后不大于 20 m 2 采煤工作面正规循环作业图 采煤工作面的循环方式 作业方式 工序安排最终出正规循环作业图来体现 该图规定 各个作业班的任务和完成任务的时间 它以工作面长度为纵坐标 以一昼夜的时间为横坐标 以不同的线条表示工作面各工序在时间和空间上的关系 即为采煤工作面正规循环图表 3 1 3 矿井工作制度的确定矿井工作制度的确定 随着社会进步和劳动制度改革 目前综采多采用 四六 工作制 每班工作 6 小时 三班 出煤 一班检修准备 以缩短煤矿工人的辅助劳动时间 减轻煤矿工人的劳动强度 因此 根据 煤炭工业矿井设计规范 相关规定 确定本矿井工作制度设计设计时采用 四六 工作 制 即三班采煤 一班准备检修 每班净工作时间为 6 小时 矿井每昼夜净提升时间为 18h 3 2 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 3 2 1 矿井设计生产能力的影响因素矿井设计生产能力的影响因素 矿井设计生产能力的影响因素 在确定矿井设计生产能力时 主要考虑的因素有 储量条件 地质条件 采煤工艺与矿 井技术装备水平和矿山经济及社会因素等 煤炭工业矿井设计规范 第 2 2 1 条规定 矿井设计生产能力 应根据资源条件 外部 建设条件 国家对煤炭资源配置及市场需求 开采条件 技术装备 煤层及采煤工作面生产 能力 经济效益等因素 经多方案比较后确定 华北科技学院毕业设计 论文 第 15 页 共 163 页 煤炭工业矿井设计规范 第 2