平煤十矿矿井毕业设计资料资料

1、第1章 概况1.1矿井基本概况1.1.1交通位置平煤十矿位于河南省平顶山市东部，距平顶山市区中心约5km，东与十二矿为邻，西与一矿相邻。十矿工业广场有矿区专用铁路与国铁京广线、焦支线相连接，东距京广线孟庙火车站70km，西距焦支线宝丰火车站28km。矿区专用铁路线与孟宝线平顶山东站相接。公路以平顶山市为枢纽，有柏油公路通向附近各县市，东与许南公路相连，交通便利。1.1.2地形地势井田的东南部为开阔的冲积洪积平原，西北部为砂岩组成的高山，山脊平缓，山坡陡峭，约为30°，向南逐步过渡到平原。地势是西北高，东南低。西北部有平顶山，北部为马棚山，山的相对标高为+360m+460m，平原+80

2、+100m。1.1.3 气象、地震本区属大陆性半干燥湿度不足带，年平均降雨量794.6mm，年最大降雨量为1323.6mm，雨季一般集中在79月份。历年平均蒸发量为2269.2mm，年最大蒸发量2825mm，蒸发量大于降雨量。年平均气温为15，最高气温42.3，最低气温-15。常年风向多为北西和北东，以北西风的风速最大，为24m/s;最大积雪厚度为16cm，冻土最深22cm。平顶山位于许昌淮南震带的南缘。据国家地震烈度区域划分的意见，本区为VI级地震列度区。1.1.4 矿区水、电源矿区地下水有寒武系灰岩含水层，太原组下段灰岩含水层，己17煤底板灰岩含水层，己15煤顶板砂岩含水层，戊9-10煤顶

3、板砂岩含水层，均可为矿井供水水源。矿区电源主要来自平顶山市电业局所辖的贾庄、肖营和孙岭变电站的110Kv和35Kv系统以及平煤集团公司所辖的谢庄110Kv变电站。十矿现有变电所(地面)两座，其中一座位于南院工业场地内，称院内6Kv变电所，另一座位于北翼风井工业场地内，称北翼风井6Kv变电所。矿井电源取自于北翼风井工业场地内的月台35Kv变电站之6Kv母线。月台变电所现有两台主变，容量为2×1250KVA，电压等级为35/6Kv，正常情况下两台主变同时分列运行。月台站35Kv主送电源取自贾庄220kv站，备用电源取自焦庄(平八矿西风井)35kv站，当主送线路故障时，备用电源可通过装置自

4、动投入。月台变电站属矿务局供电公司管辖，其6kv系统为单母线分段接线，两段母线分别向北风井工业场地内的提升绞车、空压机、7#扇风机、北风井变电所、院内变电所和井下第一、第二水平中央变电所及化工厂等场地外的用户供电。1.1.5 地层、地质构造平顶山煤田属华北地层区豫西分区渑池确山小区。依据地表出露与钻探揭露，井田内地层层序自上而下为：寒武纪张夏组、固山组;石炭系太原组;二叠系山西组;第三、四系。明显的从海相沉积通过海陆交互相沉积，逐渐变为陆向沉积。其中石炭系太原组、二叠系山西组、石盒子组为含煤地层，含煤地层总厚度近800m。十矿矿区的主体构造为一宽缓的复式向斜，即李口向斜，并伴生着一些一级的背斜

5、和向斜。十矿位于李口向斜南翼，处于、二级构造郭庄背斜和牛庄向斜上。十矿三水平位于李口向斜南翼、郭庄背斜北翼。根据矿区实际开采情况和地质报告，本井田无陷落柱、剥蚀带及火成岩侵入情况。井田地质构造简单，褶曲、断层不发育。1.1.6 煤层、煤质(一)煤层井田内有3个煤系地层：上部为二叠系上石盒子组，含丁、戊两组可采煤层;中部为下二叠系山西组，含己组煤;下部为石炭系太原群，含庚组煤。十矿三水平主要可采煤层为丁5、丁6、戊9、戊10、戊11、己15-16、己17 层。各主要可采煤层、煤组分述如下：1、丁煤组：该组煤层属二叠系下石盒子组丁煤层，可采煤层为丁5，丁6煤层。煤层底板标高为-520-750m，丁

6、5、丁6煤层结构稳定，被十矿称为“四煤三矸”结构。丁5煤层正常厚度1.15m,丁6煤层正常厚度1.4m，三水平范围内,丁5、丁6煤层赋存不稳定, 仅局部可采。中西部丁5煤层小于0.8m,为丁5不可采区; 西北部及中东部丁6煤层小于0.8m, 为丁6不可采区。丁5煤层、丁6煤层可采区位于丁组煤层中部，丁5、丁6煤层其中间为泥岩，其上、下岩性具有对称特点，煤层直接顶底板均为砂质泥岩，老顶、老底均为砂岩。2、戊煤组：属二叠系下石盒子组，上距丁组煤6080m，下距己煤组160180m。包括戊8、戊9、戊10、戊11、戊12、戊13，可采煤层为戊9、戊10、戊11。可采戊组煤层上距丁6煤层90m左右，在

7、三水平内戊8，戊12，戊13不可采。戊9煤层由东南向西北逐渐变薄，绝大多数厚度在1.35m左右，仅在西北隅煤厚小于0.8m，为戊9煤层不可采区。戊10煤层是主要的开采煤层，煤厚在1.82.9m之间，一般煤厚为2.5m左右，与戊9煤相似，由东南向西北逐渐变薄。戊11煤层仅西南角局部可采，煤厚1.31.7m，因本煤层富含夹矸，煤质欠佳，沉积不稳定，为非主采煤层。戊8与戊9之间有两层夹矸，夹矸间有一煤线(0.10.2m)，戊9与戊10间泥岩为49m，由东向西逐渐变厚，戊10煤层中间含一层夹矸，夹矸厚度多在0.3m左右，仅个别地方达0.7m，将戊10煤层分为上戊10和下戊10。戊10与戊11间泥岩沉积

8、不稳定在17m之间，戊8直接顶为致密泥岩，水平层理发育，厚0.81.0m，向上为0.81.0m的砂质泥岩，再向上为夹硅质岩的砂质泥岩，厚约68m，戊11底板为砂质泥岩偶夹透镜状砂岩，含菱铁矿薄层及结核。3、己煤组：该煤组属二叠系山西组，下距石炭系太原组顶部灰岩820m，上距己组顶板砂岩1020m，与戊组煤间距180m左右。本煤组包括己14，己15，己16，己17四个煤层，己14不可采，己15，己16，己17为主要可采煤层。在三水平范围内，己15，己16煤层在25勘探线以东合层，煤厚在3.5m左右，局部可达4.5m，在25勘探线以西，己15煤厚1.862.55m，多数为2.0m左右，由东南向西北

9、逐渐变薄，己16煤厚0.951.15m，己17煤层厚度1.82.7m，多数2.2m左右，己15与己16夹矸厚度0.32.3m，遇水易膨胀，由东向西逐渐增厚，己16与己17夹矸0.30.7m，己15直接顶为砂质泥岩含砂质条带，向上有时沉积有条带状砂岩，6m左右夹碣色油质光泽泥岩，810m为0.4m左右的己14煤。其上为己组顶板砂岩，此顶板砂岩为砂岩群，厚度巨大，岩石层面夹炭质薄膜及白云母，己17底板一般情况下为含白云母砂质泥岩，厚10m左右。1.1.7 储量1、井田境界十矿三水平位于十矿井田北部，深部(北部)边界为李口向斜轴，东部戊组煤层边界为21勘探线东500m，东部己组煤层边界为23勘探线东

10、500m，西部戊组、己组边界为26勘探线，浅部(南部)丁组、戊组、己组分别接二水平下部边界。2、储量据平煤集团公司关于对十矿三水平地质说明书的批复，十矿三水平地质储量为10045.1万t，其中丁组：1110万t，戊组：3964.5万t，己组:4970.6万t。工业储量9821.43万t，可采储量7921.5万t。1.2 矿井生产概况1.2.1 十矿现生产状况十矿二水平现有生产采区四个：己二采区，北翼中区，北翼东区，己四采区。每个采区各成系统。戊组煤均通过井下采区皮带转载到三条主运输皮带从二水平运至老主底，然后通过主井箕斗提至地面;己组煤均通过采区皮带转载到二水平大皮带斜井到达地面。矿井主提升系

11、统二个：(1)老主井核定能力210万t/a;(2)大皮带斜井核定能力120万t/a矿井辅助提升系统三个：(1)老副井：核定能力210万t/a(2)北翼进风井：核定能力180万t/a(3)大皮带斜井主要担负井下工作人员上下。目前矿井二水平辅助运输和人员上下主要通过北翼进风井，大皮带斜井完成。1.2.2矿井通风现状矿井采用分区通风系统，其中4号风井(己二风井)主要为己二采区服务，6号风井(戊三风井)主要为北翼东区戊组服务，7号风井(丁三风井)主要为戊七采区服务(已报废)，8号风井(北翼风井)主要为北翼中区服务，己四风井主要为己四采区服务。目前矿井总进风量20310m3/min，矿井总回风量2083

12、6m3/min。按通风能力核定生产能力210万t/a，但实际风量分配不均，主要为8号风井负压严重超限(3800Pa)，严重制约了现有生产采区生产和未来三水平建设。1.2.3地面生产系统(一)原煤生产系统丁、戊组原煤采用8t扇型闸门底卸式箕斗装载，通过绞车提升至井口卸载标高卸入箕斗受煤仓，通过仓下K-4型给煤机入胶带输送机到跨线方型煤仓上筛分楼，对原煤进行筛分，+50mm级检矸破碎后由胶带输送机将混煤卸入15m容量300t的跨线圆型煤仓计量外运。+50mm级煤块入方型煤仓。储煤场堆储量为30000t(堆储丁、戊组煤)，采用推土机疏散，胶带输送机返煤。己组煤通过-320m标高的大倾角皮带斜井(B=

13、1000mm)通道地面。(二)、井下运输运输该矿井交通方便，有矿区铁路，公路与外界相通。十矿三水平井下皮带运输涉及三条皮带：a、大皮带斜井皮带输送机运输能力校核。b、三水平戊组皮带下山钢绳芯胶带运输机选型计算。c、三水平己组皮带下山钢绳芯胶带运输机选型计算。通过计算现有的大皮带斜井运输能力满足120万t/a;三水平戊组皮带下山选用钢绳芯胶带运输机带宽为1000mm，电动机YB355M2-4, N=250KW, 共3台,减速机 DCY400-31.5, 共3台;三水平己组皮带下山选用钢绳牵引胶带运输机带宽为1000mm，选用两台500kw直流防爆电动机。第八章 矿井排水系统8.1 概述8.1.1

14、 概况矿井排水是保证矿井正常生产的必要条件，是关系矿工生命安全的主要环节。矿井各水平总的正常涌水量11.513.5m3/min,正常涌水量为690m3/h,最大涌水量为810m3/h。井下水的PH植为7.38.5，矿水溶重=1050kg/m3，矿井年正常涌水天数Zn=300d，最大涌水天数Zm=65d。矿井年产量为240万t。井口标高为+100m。8.1.2 排水系统概述本矿采用集中排水系统，其系统简单，基本费用低。中央水泵房布置在井底车场，靠近副井井筒，和中央变电所联合布置，中间由防水闸门隔开，管子道布置在副井井筒中。水仓位于井底车场水平以下，布置在井底车场稳定底板岩石中。由两个独立的巷道组

15、成，即主水仓和副水仓,当一个清理时另一个正常使用。其作用是将矿井涌水暂时储存起来并予澄清,后由水泵排至地面。水仓采用机械清理，射流泵清仓，沉淀浆排泥。设计水仓采用双轨巷道，有效断面(S)为10m2，水可以从水仓自行流出。水仓的总长度为360m，内敷设轨道。 本矿井一水平立井开拓,二水平采用立井延伸,因此采用直接排水。中央水泵房设在井底车场副井附近的空车线侧，并与中央变电所组成联合硐室，中央水泵房由泵房主体硐室、配水井、吸水井、配水巷、管子道及通道组成。中央水泵房和水仓组成排水系统。水泵房形式采用卧式水泵吸入式。中央水泵房中部用一斜巷与副井联络,即管子道，倾角25°，管子道与副井井筒连

16、接处高于主体硐室底板水平7m以上，连接处设一段3m左右的平台，供安设临时提升绞车，以便发生水患时装卸设备和上下人员。管子道内铺设轨道，敷设排水管及电缆。主体硐室与井底车场空车线侧巷道直接相连的通道内铺设运输轨道，安装向外开的密闭门（既能防水又能防火），门上装有便于关严的通风孔，以便必要时隔绝通风。主体硐室底板高出通道与车场连接处车场底板0.5米。 8.2 排水设备选型8.2.1 初选水泵（1）水泵房最小排水能力的确定按照煤矿安全规程规定，每组水泵的排水能力必须保证在20h内将24h的正常涌水排干（包括充填水及其它用水）。因此，正常涌水时水泵所需最小排水能力计算为：=1.2×450=5

17、40 m3/h式中 Qr矿井正常涌水量，m3/h。最大涌水量时水泵所需最小排水能力为：=1.2×520=624 m3/h式中 Qrm矿井最大涌水量，m3/h。（2）水泵扬程的计算水泵的扬程应为： （8.1）式中 Hp排水高度，Hp =425m；Hx吸水高度，初选Hx =55.5m；管道效率，与排水管敷设倾角有关，当倾角为90°时=0.890.90。代入以上数值，得出水泵的扬程HB=478.3m。（3）水泵型号及台数的确定根据计算的QB及HB，在水泵样本中选择250D60×9型单吸式水泵，该水泵的额定流量QH=485 m3/h,单级额定扬程HH =60m，最高效率=

18、74。正常涌水时所需水泵的工作台数：=540/485=1.11，取偏大整数2台。水泵级数：=478.3/60=7.9，取偏大整数8级。式中 QH所选水泵额定流量，m3/h；HH所选水泵单级额定扬程，m；n1正常涌水时，工作水泵台数；i1初选水泵级数。备用水泵的台数：=0.78，取偏大整数1台。 最大涌水时，工作水泵台数：=1.29，取偏大整数2台。 ，满足要求。检修水泵的台数：=0.28，取偏大整数1台。所以，水泵的总台数为4台，2台工作，1台备用，1台检修。8.2.2 管路布置（1）管路趟数及泵房内管路布置的确定根据煤矿安全规程规定，布置三趟管路，两趟工作管路，一趟备用管路，其中工作水管的能

19、力配合工作水泵在20h内排出矿井24h的正常涌水量。工作和备用水管的总能力，应能配合工作和备用水泵在20h内排出矿井24h的最大涌水量。泵房内的管路布置见水泵房布置图。（2）管径的计算排水管直径dp按下式计算： （8.2）式中 vp排水管内经济流速，本矿井设计取vp =2.0m/s。经计算，排水管直径dp=0.293m。查表选择外径为325.0mm、壁厚为10.0mm、内径为305.0mm无缝钢管。对于吸水管，为减小吸水阻力，提高吸水性能，防止气蚀发生，其管径比排水管径大25mm，即吸水管径为dx=0.293+0.025=0.318m。查表选择外径为351.0mm、壁厚为10.0mm、内径为3

20、31.0mm无缝钢管。(3）管壁厚度验算当排水高度大于400m时，应对壁厚进行验算，对于垂直敷设的排水管，其壁厚应按下式验算： （8.3）式中 p管内压力，MPa，p=0.011Hp；dp标准管内径，mm；管材许用应力，MPa，一般无缝钢管=80100MPa；c附加厚度，取c=0.5mm。代入各数值，得出=8.34mm，小于所选钢管壁厚，所以所选钢管壁厚合格。8.2.3 管道特性曲线及工况的确定(1)允许吸水高度的计算吸水管内水流速vx： （8.4）=1.57 m/s式中 dx所选标准吸水管内径，m吸水管阻力损失hwx： （8.5）式中 吸水管沿程阻力系数，查表得=0.0263；吸水管长，一般

21、取=810m；吸水管上各局部装置的局部阻力系数之和，查表得，所以=3.92m。代入数值，算出吸水管阻力系数=0.593m。允许吸水高度=3.781 m式中 水泵工业利用区内最大流量时对应的允许吸上真空度，查水泵性能表得=4.5m。(2)排水管阻力损失hwp的计算 （8.6）式中 排水管沿程阻力系数，=0.0263；从泵房内最远一台水泵算起的排水管总长度，m=+泵房内排水管长，=25m；斜管道中排水管长，=15m；井筒内管长，=425m；地面上排水管长，=20m；vp排水管中水的流速， （8.7）=1.84 m/sdp所选标准排水管内径，m；排水管上各局部装置的局部阻力系数之和，查表得，=0.0

22、7，=3.5，=0.42，=0.23，所以=+3+2=5.29代入数值，算出=8.14m。(3)水泵所需总扬程及管道阻力系数的确定根据设计规范规定，确定水泵扬程时，应考虑排水管淤积而增加的阻力，将计算的管路损失乘以1.7系数，则水泵所需总扬程H应为： （8.8）=445.64m管道阻力系数R为：=0.65×104 （8.9）(4)确定管道特性方程及绘制管道特性曲线，确定工况管道特性方程为： （8.10）即取不同的Q值，求得相应的H值列在下表中表8-1 管道特性参数Q，m3/h090180270360450540H，m430.5431.0432.6435.2438.9443.7449.

23、5验算水泵级数=445.64/60=7.4，取i=8级在8级250D60×9水泵性能曲线坐标上，绘出管道曲线，如下图所示：图8-1 250D60×9型水泵性能特性曲线图两条曲线的交点M为所求工况点，其工况扬程HM=447m，流量QM=478 m3/h，轴功率N=800kW，效率M=73%。8.2.4 检验计算(1)校验经济性、稳定性经济性 =0.73 ， =0.74 ，0.9=0.9×0.73=0.657故0.9，满足经济性要求。稳定性 Hg=430.5m ， 0.9iHo=0.9×8×60=432m 故满足稳定性要求。(2)校验排水时间及排水

24、管中流速正常涌水时一昼夜排水时间=11.3h最大涌水时一昼夜排水时间=13.1h排水管内实际流速=1.82m/s (3)验算电动机功率=853.3kW查250D60×9性能规格表，所配电动机功率为1050kW，故满足要求。8.3 水仓及水泵房8.3.1 水仓水仓位于井底车场水平以下，布置在井底车场稳定底板岩石中。由两个独立的巷道组成，即主水仓和副水仓,当一个清理时另一个正常使用。其作用是将矿井涌水暂时储存起来并予澄清,后由水泵排至地面。水仓采用机械清理，射流泵清仓，沉淀浆排泥。本矿正常涌水量(Q)为450m3/h,小于1000m3/h,故水仓的有效容量应能容纳8小时的正常用水量，应为

25、3600m3。设计水仓采用双轨巷道，有效断面(S)为10m2，水可以从水仓自行流出。水仓的总长度为: L=V/S=360m 式中 V主要水仓的有效容积， m3； S水仓净断面，m2。水仓断面形状采用拱形，锚喷支护。8.3.2 水泵房中央水泵房设在井底车场副井附近的空车线侧，并与中央变电所组成联合硐室，中央水泵房由泵房主体硐室、配水井、吸水井、配水巷、管子道及通道组成。中央水泵房和水仓组成排水系统。水泵房形式采用卧式水泵吸入式。中央水泵房与中央变电所相通,其间用防火门隔开.在泵房中部用一斜巷与副井联络,即管子道，倾角25°，管子道与副井井筒连接处高于主体硐室底板水平7m以上，连接处设一

26、段3m左右的平台，供安设临时提升绞车，以便发生水患时装卸设备和上下人员。管子道内铺设轨道，敷设排水管及电缆。主体硐室与井底车场空车线侧巷道直接相连的通道内铺设运输轨道，安装向外开的密闭门（既能防水又能防火），门上装有便于关严的通风孔，以便必要时隔绝通风。主体硐室底板高出通道与车场连接处车场底板0.5m。1、水泵房尺寸：a.水泵房长度确定 (8.11)式中 L主体硐室的长度，m；N水泵台数，4台；A1每台水泵和电动机的总长度，4m；A相邻两台水泵和电机基础之间的净空间距，取2.0m；A2、A3硐室端头两侧的基础距硐室端墙或门之间的距离，一般取2.5m3.0m。代入数值，得出水泵房长度为27m。b.水泵房宽度确定B=b0+b1+b2 (8.12)式中 b0-水泵机组宽度，2.0m；b1-水泵基础到墙壁的距离，2.0m；b2-水泵基础到吸水井一侧的距离，1m。B=b0+b1+ b2=5.0mc.水泵房高度水泵房高度应满足检修时起重要求。可根据水泵叶轮直径确定。所以本次设计取H=4.5