采矿工程毕业设计（论文）-范各庄矿2.4Mta新井设计

1、华北科技学院 13 届毕业设计设计总说明本设计包括两个部分：一般部分和专题部分。一般部分为范各庄矿新井设计，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、采区区巷道布置、采煤方法、井下运输、矿井提升、矿井通风与安全和矿井主要经济技术指标。范各庄井田位于河北省唐山市古冶区境内。井田南北走向长 12.25 公里，东西最大倾斜长 3.92 公里，井田总面积为 32.33 平方公里,为开平煤田的一部分。井田内的可采煤层为 5 煤、7 煤，9 煤，煤层赋存稳定，厚度分别为 3 米、3 米和 3.6 米。倾角平均为 13，为缓斜中厚煤层。井田内工业储量

2、2.086108 吨，可采储量1.80108 吨。矿井平均涌水量为 19米 /分钟，矿井瓦斯相对涌出量为 0.649 米 3/吨，瓦斯绝对涌出量为 5.89 米 3/分钟,为低瓦斯矿井，范矿各煤层均有自燃倾向性。范各庄矿年设计生产能力 2.4Mt/a，服务年限 53 年。采用立井两水平采区联合布置。矿井采用单一走向长壁综合机械化采煤法。矿井布置一个综采工作面保证全矿井的产量，长度 240m，煤在运输大巷的运输采用电机车运输。矿井的通风方式采用采区式通风。关键词：走向长壁；综采；立井；采区式通风全套图纸加扣 3346389411或30122505821范各庄矿 2.4Mt/a 新井设计Gener

3、al description of the designThis design consists of two parts: a general part and special part. General part for a new well in fangezhuang mine design, full is divided intoten parts: mine geological features of General and mine, geological realms and reserves, the mine design of work systems and pro

4、ductive capacities, mine exploration, mining, mining methods, underground transport roadway layout, mine hoist, mine ventilation and safety technology of mine main economic indicators.Zhuang coal field is located in Guzhi District, Tangshan City, Hebei province. Mine 12.25 km long North-South, and m

5、aximum tilt 3.92-kilometer-long, mine field of 32.33 km of the total area, as part of the Kaiping coal fields.Ida Uchi coal seam of 5 coal, 7 coal,9coal,coal seam thickness stability, respectively 3 meters, 3 meters and 3.6 meters. The average angle is 13o, for gently inclined thick coal seam. Ida i

6、ndustrial reserves of 2.086 108tons, recoverable reserves of 1.80 108tons. The average yield of 19 meters3/minutes, the relative gas emission rate of 0.649 meters3/tons, the absolute gas emission quantity is 5.89 meters3/minutes, low gas mine, fan coal mine has the spontaneous combustion tendency.Fa

7、ngezhuang mine annual production capacity 2.4Mt/a, age 53 years of service. Two combined level mining area in shaft layout. A single long-wall fully mechanized mining method in coal mine. Fully mechanized mine features a guaranteed full mine production, length 240m, in main haulage roadway of coal t

8、ransport motor vehicle transport. Mine ventilation in mining area of ventilation.Key words: long-wall; mechanized; vertical shaft; mining area of ventilation2华北科技学院 13 届毕业设计目录设计总说明 .11 矿区概述及井田地质条件 .11.1矿区概述 .11.1.1地理位置及交通条件 .11.2井田地质 .21.2.1井田地质构造 .21.2.2范各庄矿井田的构造特征 .31.2.3岩浆岩 .71.2.4矿井涌水情况 .81.3煤层特

9、征 .101.3.1井田地层的划分 .101.3.2煤层结构、厚度及其变化规律 .121.3.3煤岩、煤质特征 .132 井田境界和储量 .152.1井田境界 .152.1.1井田划分的依据 .152.1.2井田范围 .152.1.3井田尺寸 .152.2矿井工业储量 .162.2.1勘探类型及储量等级的圈定 .162.2.2储量等级的圈定 .162.2.3矿井工业储量的计算 .172.3保护煤柱储量及可采储量的计算 .182.3.1保护煤柱损失 .182.3.2矿井可采储量 .213 矿井工作制度及生产能力 .233.1矿井工作制度 .233.2矿井生产能力及服务年限 .233范各庄矿 2.

10、4Mt/a 新井设计3.2.1矿井生产能力的确定 .233.2.2矿井服务年限的确定 .233.2.3井型校核 .244 井田开拓 .254.1 井田开拓的基本问题 .254.1.1井筒形式及数目的确定 .254.1.2确定工业广场的位置 .274.1.3开采水平的确定及带区划分 .274.1.4主要开拓巷道及井底车场选型 .274.2 方案比较 .284.2.1提出方案 .284.2.2技术比较 .304.2.3经济比较 .314.3 矿井基本巷道 .334.3.1井筒 .334.2.2井底车场 .364.2.3主要开拓巷道 .395.采区巷道布置 .475.1 煤层的地质特征 .475.1

11、.1煤层埋藏条件 .475.1.2煤质 .475 1.3其他开采技术条件 .475.2 采区巷道布置 .475.2.1确定采区走向长度 .485.2.2确定区段斜长和区段数目 .485.2.3煤柱尺寸的确定 .485.2.4采区上下山的布置 .495.2.5顺槽的布置 .495.2.6联络巷道的布置 .495.2.7采区运输、通风运料等系统的确定 .504华北科技学院 13 届毕业设计5.3采区车场设计 .505.3.1采区上部车场形式的选择 .505.3.2采区中部车场的选择 .515.3.3采区下部车场 .525.3.4采区主要硐室布置 .545.4采区采掘计划 .565.4.1采区主要巷

12、道参数确定 .565.4.2采区生产能力 .635.4.3采区回采率 .646 采煤方法 .656.1采煤方法和回采工艺 .656.1.1地质概况及煤层赋存 .656.1.2采煤方法的确定 .656.1.3回采工作面参数确定 .656.1.4综采工作面的设备选型及配套 .666.2回采工艺 .706.2.1回采工艺方式 .706.2.2顶板管理 .716.2.3采煤工艺 .736.2.4采空区处理 .736.3生产组织方式 .736.3.1作业形式 .736.4回采巷道布置 .756.4.1回采巷道布置方式 .756.4.2回采巷道断面选择及其掘进方式 .777 井下运输 .817.1系统概述

13、 .817.1.1基本概况 .817.1.2井下运输系统 .817.2采区运输设备 .815范各庄矿 2.4Mt/a 新井设计7.2.1工作面刮板输送机的选择 .817.2.2带式输送机 .887.3轨道大巷运输设备 .947.3.1矿车选择 .947.3.2矿用电机车运输设备选型设计 .947.3.3列车中矿车数量的确定 .957.3.4电机车台数的计算 .967.4运输大巷运输设备 .968 矿井提升 .978.1设计依据 .978.1.1主井提升 .978.1.2副井提升 .978.2主副井提升设备的选型 .978.2.1小时提升量 .978.2.2合理的提升速度 .978.2.3一次提

14、升循环时间 .988.2.4一次合理提升量的确定 .998.2.5计算一次提升循环提升时间 Tx 和所需的提升速度 vm .998.3提升钢丝绳的选择计算 .1018.4提升机与天轮的选择计算 .1038.4.1滚筒（或摩擦轮）直径的确定 .1038.4.2天轮的选择 .1038.4.3提升机强度校验 .1048.4.4摩擦衬垫比压 .1048.5提升电动机的预选 .1058.5.1电动机功率的估算 .1058.5.2估算电动机转数 .1058.6提升机与井筒的相对位置 .1068.6.1井架高度 .1068.6.2尾绳环高度 .1066华北科技学院 13 届毕业设计9 通风与安全1079.1

15、 矿井通风系统的选择1079.1.1 选择矿井通风系统的原则1079.1.2 选择矿井主要通风机的工作方法1089.1.3 选择矿井通风方式1089.2 全矿所需风量的计算及其分配1089.2.1 矿井风量计算原则1089.2.2 矿井风量计算1089.3 通风阻力的计算1129.3.1 矿井通风阻力的计算原则1129.3.2 矿井通风阻力的计算1139.3.3 井总风阻及总等积孔计算1169.4 通风设备的选择1169.4.1 矿井通风设备的要求1169.4.2 选择主要通风机1179.4.3 选择电动机1189.4.4 电费计算1199.5 矿井灾害防治1199.5.1 防治瓦斯1199.

16、5.2 防治煤尘1209.5.3 防灭火1209.5.4 防治水12010 矿井基本经济技术指标123参考文献125关于含水陷落柱矿井开采初探1297范各庄矿 2.4Mt/a 新井设计8华北科技学院 13 届毕业设计一般部分范各庄矿 2.4Mt/a 新井设计9范各庄矿 2.4Mt/a 新井设计10华北科技学院 13 届毕业设计1 矿区概述及井田地质条件1.1 矿区概述1.1.1 地理位置及交通条件范各庄井田位于河北省唐山市古冶区境内。井田南北走向长 12.25 公里，东西最大倾斜长 3.92 公里，井田总面积为 32.33 平方公里,为开平煤田的一部分。矿内铁路与林西矿和京山线古冶站接轨，北距

17、古冶火车站 10.2 公里。有公路干线（迁唐线）通过井田。有季节性河流沙河流过 (图 1-1)。图 1-1 开滦矿区矿井分布及交通位置平面图矿井地理坐标：东经 113 度 28 分，北纬 39 度 33 分，井田北部、西北部及西部与吕家坨矿相接，井田西及西南部与钱家营矿相邻，井田东部及南部以 14 煤层的基岩露头为界。井田地理位置优越，交通线四通八达。西距唐山市区 23 公里，丰南区 31 公里。西南距天津市 121.5 公里，西北距北京市 192.3 公里；北距古冶 205 国道 10 公里，京沈高速榛子镇入口 23 公里；南距唐港高速青坨营镇入口 16 公里，曹妃甸新区 41 公里，曹妃甸

18、港 67 公里；东距滦县新城 26.7 公里，秦皇岛港 100 公里。东南距滦南县城 24 公里，乐亭县城 46 公里，京唐港 66 公里（以范各庄矿为中心，直线距离）。本区为广阔平原，被第四纪冲积层所掩覆。冲积层在井田北部较薄，约在 50 米左右，南部渐厚，范 57 孔达到 152 米，向南则更厚。冲积层多由粘土质层、沙层、卵石层所组成。井田西有沙河，其流向大致与煤系地层走向平行，为季节性河流。地面标高北部约1范各庄矿 2.4Mt/a 新井设计34 米，南部约 22 米，平均坡度 12，地势平坦，间有几个小土丘，比高不大，所占面积也很小，靠近沙河则多有沙崮。1.2 井田地质1.2.1 井田地

19、质构造开滦矿区位于燕山南麓，区内包括开平煤田的开平主向斜和车轴山向斜 2 个含煤构造，为华北断块的一部分，因此区域构造特征及地应力分布都受到华北断块构造的控制。由于受加里东运动的影响，中朝地台自中奥陶世以后一直处于上升状态，至早石炭世仍未接受沉积，因此开平煤田也缺失了从中奥陶统至下石炭统的各地层。矿区主体构造形态为开平复式向斜构造，向斜东北端抬升封闭，西南端开口呈半封闭性的构造盆地，面积约 800 平方公里。向斜的总体轴向为北东向，自古冶以北主向斜轴逐渐转为东西向(图 1-2)。开 平 煤 田 地 质 构 造 略 图比 例 尺1: 40万北C荆各庄向斜车轴山荆各庄CO-O1冶窑Z1Z1磨青榛子

20、镇Ar龙白石Z1山Z1Z1Z2Z2板Z2Ar背云Z2山Z1断斜断Z2层岭Z3层斜Z1层Z3Z2断层Z2Z2Z2Z2断Z3 EZ2Z3 Z3Z3Z3屯EZ3EOCEOZ3背赵各庄EEZ2 Z3O后OCOOCEPOG E里P徐PEOC斜家古冶P冶里PC楼C O林西 O向杜军 庄背斜车向新军屯山PCD轴斜斜背韩城 E院ZEO子I碑胥各庄 PCO斜背E岭子O缸CPF OOC唐山市平PPP开FV 稻地开平斜向洼里黑鸭子 向斜吕家坨背斜吕家坨各庄向斜范范各庄PC O毕各庄钱家营PC OC O背斜背斜p二迭系p 震旦系上统向斜向斜c石炭系z2中统压性断裂压扭性断裂o奥陶系z1下统轮近断裂张性断裂E寒武系Ar

21、前震旦系花岗片麻岩图 1-2 开平煤田构造纲要图开平复式向斜构造两翼不对称，西北翼地层倾角比较大，局部地层倒转，发育落差及走向长度较大的逆断层或逆掩断层；东南翼地层倾角比较平缓，由北往南发育两组轴向与主向斜轴斜交或直交的短轴倾伏褶皱构造：一组由杜军庄背斜、黑鸭子向斜、吕家坨背斜、塔坨向斜、毕各庄向斜及南阳庄背斜等组成；另一组出现在宋家营以南，由李新庄向斜、刘唐堡背斜组成，其规模不如前者。东南翼较缓，地质条件较为简单，断层发育程度较西北翼明显要低，且以张性、张扭性的高角度斜交正断层为主。2华北科技学院 13 届毕业设计区域地质演化史比较复杂，在古生代至中三叠世接受地台型沉积；基底由太古界的单塔子

22、群和迁西群组成。岩石主要是各类片岩、角闪岩、片麻岩、石英岩等。出露厚度达万余米，加上隐伏部分可达两万余米，但在开滦矿区范围内出露较少，主要分布在东北部山区。盖层由震旦系、古生界、中生界的石英岩、白云岩、石灰岩、砂岩、页岩、安山岩、泥灰岩和煤系地层组成，总厚度一万多米。盖层多数埋藏于松散地层之下，只少数出露于北部山区。由于受加里东运动的影响，华北地区自中奥陶世以后一直处于上升状态，至早石炭世仍未接受沉积，中石炭纪后地壳缓慢下沉，接受了一套海陆交互相含煤沉积。含煤岩系主要为中石炭统唐山组，上石炭统开平组和赵各庄组，下二叠统的大苗庄组、唐家庄组。三叠纪晚期，构造环境发生变化，断裂作用使得中国整个东北

23、部分形成裂谷型（断陷）盆地。在侏罗纪晚期，由于受燕山运动的影响，在北西一南东向挤压应力场作用下形成北东南西向的褶皱并使得古生代地层产生逆冲作用，并形成今日区内的含煤岩系构造基底以及较大范围内分布的剥蚀面。始新世（5 千万年）以后，构造环境再次发生较大变化，主要表现为华北盆地由于板内裂谷作用发生张开。开滦矿区位于华北断块的北缘及燕山的山前地带，在第四纪（2百万年）后才开始快速沉降，并接受第四系沉积，厚度由北向南增厚，最大可达 1000 米，这些沉积物以不整合的形式直接覆盖于古生界含煤岩系之上。以上事实说明，该区在含煤岩系沉积后地壳经历了沉积抬升到新生代又快速沉降的过程。1.2.2 范各庄矿井田的

24、构造特征本区褶皱和断裂构造发育，北部的塔坨向斜区，以褶皱和陷落柱发育为主要特征，小型断裂构造发育；中部单斜构造区，地层走向变化不大，倾向 NWW 向，地层倾角 824，由北往南倾角逐渐减小，一般在 15以下，以小型断裂为主，F0 断层贯穿该区域；南部的毕各庄向斜区，主体以毕各庄向斜和 F5 大断层为特征。统计表明，本区断裂构造以 NEE、NE、NW、NNW 和近 EW 向断层为主，尤其以 NEE 和 NE 向最为发育。下面按构造单元对构造分布规律叙述如下：（1）塔坨向斜区由南一石门往北到井田边界为塔坨向斜区。该区域内以褶皱和陷落柱构造发育为主要特征。褶皱由北往南依次为塔坨向斜、北二背斜、井口向

25、斜。已发现的陷落柱大部分发育在此区域，且集中于井口向斜轴部附近。断裂构造发育以小型正断层为主。塔坨向斜：塔坨向斜为本区域的主体构造，对该区内其它褶皱、断裂构造及煤层的后生变化起着决定性的控制作用。塔坨向斜的枢纽呈弧形、向北弯曲。向斜的轴线在-400米以上为 N65W，往深部转为 N45E，向斜轴面略向北倾斜。两翼地层不对称，北翼陡，地层倾角可达 45，南翼缓，倾角在 20以下。向斜在浅部较为开阔，而在-3003范各庄矿 2.4Mt/a 新井设计米至-600 米之间褶皱比较紧密，并略呈复式褶皱构造，向斜深部有向董各庄盆地发展的趋势。北二背斜：属塔坨向斜的次一级褶皱构造，背斜的轴线位于北二石门 2

26、270 下山附近。基本与塔坨向斜轴平行，也呈弧形弯曲，发育于-300 米水平以下。井口向斜：位于二水平井底车场，也同属于塔坨向斜的次一级构造，由两个小型向斜呈“Y”型组合而成。主轴也基本与塔坨向斜轴平行，呈弧形。它仅发育在-300 米 -700 米之间，在-400 米-500 米之间褶皱比较明显，井田内揭露的岩溶陷落柱多集中在此区域，且集中于井口向斜轴部附近，包括 3#、4#、5#、8#、10#、11#、13#、14#等 8 个岩溶陷落柱。塔坨向斜区域内的断裂构造多数与塔坨向斜的形成有关，集中发育在向背斜的轴部。揭露的断裂构造基本上分为四组，即 NW 向和 NEE 向、NNE 向和 NWW 向

27、，其中以 NW 向和 NEE 向两组断层较发育，断层落差相对较大，延伸较远，多数为正断层。在垂向上，同一断层在下部煤岩层中的落差要比在上部煤岩层中落差大、特别是逆断层，当发育到上部 7、8 煤层时，就往往表现为煤层的褶皱变形而消失。另外，由于煤层的厚度及顶底板岩石力学性质的差异，不同煤层中断层的发育差异也很大，9 煤和 11 煤中断层比较发育，7 煤、8 煤和 12 煤层中次之。另外，在该区域内还揭露了三种特殊类型的断层。一种是在浅部的 7，8 煤层中发育的走向断层，走向上有一定的延展长度，但垂向上只发育到 9 煤层顶板之上，属于层滑构造。第二种是揭露于 2170 下山及 2176 等工作面中

28、的大型平推断层。断层的落差虽然不大，但断层的延展长度却很大。第三种是同一断层在上部煤层中表现为正断层，在下部煤层中却表现为逆断层，断层面在垂向上呈弧形弯曲，拐点多位于 9 煤层及其顶底板附近。（2）中部单斜构造区南一石门至南四石门为中部单斜构造区。地层走向变化不大，倾向 NWW 向，地层倾角 824，由北往南倾角逐渐减小；一般在 15以下。该区域以小型断裂为主，F0断层贯穿该区域，在南二石门以北及南四石门以南发育局部小型褶曲。根据采掘工程实际揭露的资料，单斜构造区断裂构造的发育特征主要表现为：在成因上，主要分为两类：一类是与区域构造应力场相关的断层，如 NE 至 NEE 向、 NWW 向的断层

29、，表现为断层发育的规律性很强，在走向上延展的距离较远。有的断层落差虽然不大，也往往错断整个煤层组。另一类是由于地层不均衡沉积或是沉积不均衡压实而形成的局部应力场产生的断裂构造，表现为断层落差较小，规律性不强，沿走向延展的距离短，除少数落差较大的断层可以影响到邻近煤层外，往往都仅见于本煤层，尤以 9 煤层中比较常见。多为压性、压扭性小型断层。在展布方向上，基本分为四组，即 NNE 向、NE 至 NEE 向、NNW 和 NWW，其中以走向4华北科技学院 13 届毕业设计NE 至 NEE 断裂构造占多数，其次为 NWW 断层，其它两组仅见少量。在规模上，走向为 NE 至 NEE 走向的断层落差较大，

30、尤其是 NE 向的断层，大部分为正断层。该组断层水平延展距离较远，并错断整个煤层组，对生产影响较大。NWW 层多为平推断层，虽然落差不大，但水平延展距离较远。在断层形式上，南三石门以北主要为正断层。自南三石门以南则逆断层逐渐增多，并有正断层和逆断层交错相伴出观的现象。所出现的逆断层绝大部分走向呈 NEE 向，水平延展距离较远，初步认为是 F5 断层错动产生的附加应力场作用的结果。（3）毕各庄向斜区南翼的南四石门以南的整个区域为毕各庄向斜区。毕各庄向斜及 F5 大断层是该区的主体构造，对区域内其它褶皱和断裂构造起着控制作用。该区域以褶皱构造和大型断层发育为主要特征。F5 断层：为一巨型断裂构造。

31、断层在本井田内的落差在 200 米以上，由开平煤田的东南部边缘一直延伸到唐家庄井田。该断层在井田内的走向已由 O5 孔、毕 44 孔控制，倾向 NWW，倾角 88。断层上盘的煤系地层与下盘的奥陶纪灰岩对接，成为井田东南部的自然边界。有资料证实，F5 断层是喜马拉雅运动中滦县地块相对往北运动而形成的大型剪切构造。F5 断层形成过程中派生的构造应力场对该区域的构造起着重要的控制和改造作用。毕各庄向斜：轴向呈 N2030E。枢纽呈波状起伏，鞍部位于 843 孔和毕 10 孔之间，两侧沿轴向形成两个不同形态的小型盆地。两翼地层不对称，东北翼较缓，倾角小于 10，西南翼较陡，倾角可达 33，轴面略向西南倾斜。由于受 F5 断层的影响，向斜轴自毕 36 孔以南略有向北偏转。小西庄背斜：位于毕各庄风井处，是受 F5 断层影响形成的小型牵引倾伏短轴背斜，背斜的核部比较紧密，顶部较为舒缓。轴向 NE 向，SW 向倾斜，与毕各庄向斜交汇于 84 3 孔至毕 10 孔之间，从而造成了毕各庄向斜枢纽起伏呈马鞍状。受 F5 断层影响，距其 11001400 米处发育一组断裂构造，位于毕 36、847 钻孔附近，由 F4、F11、F12 断层组成，落差 2530 米。由于均为单个钻孔控制，未能确定其走向和延展长度。若为