采矿毕业设计.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流采矿毕业设计.精品文档.目 录引 言11 矿区概况及井田地质特征21.1井田概况21.1.1交通位置21.1.2自然地理21.1.3煤田开发历史21.1.4附近的厂矿企业和农业情况41.1.5水源、电源、劳动力及建材来源41.2井田地质特征41.2.1地层41.2.2地质构造51.2.3煤层及其顶地板岩性特征51.2.4水文地质特征71.2.5瓦斯、煤尘与自然81.2.6煤质、煤的牌号与用途111.3井田勘探程度122 矿井储量、年产量及服务年限142.1井田境界142.2井田储量142.2.1矿井工业储量142.2.2矿井设计储量152.2
2、.3矿井设计可采储量162.3矿井年产量及服务年限162.3.1矿井工作制度162.3.2矿井服务年限173 井田开拓193.1概述193.1.1生产矿井的开拓方式概述及评价193.1.2影响立井开拓的主要因素分析193.2井田开拓193.2.1对井田开拓中若干问题分析193.2.2方案的提出及技术比较203.2.3方案经济比较223.2.4确定方案243.3井筒特征243.3.1主井253.3.2副井253.3.3风井273.4井底车场273.4.1概述273.4.2线路总平面布置设计283.4.3井底车场各存车线长度的确定313.4.4井底车场线路总平面布置如下图363.4.5井底车场通过
3、能力计算373.4.6确定井底车场主要巷道断面413.4.7确定各井底车场硐室位置413.5开采顺序及带区、采煤工作面的配置443.5.1开采顺序443.5.2保证年产量的同采采区数和工作面数443.6井巷工程量和建井周期463.6.1概述463.6.2井巷工程量和建井周期的各计算图表474 采煤方法504.1采煤方法的选择504.2采区巷道布置及生产系统504.2.1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)504.2.2确定分带走向长度及分带数目504.2.3回采巷道的布置(分带斜巷的布置)504.2.4联络巷的布置504.2.5带区硐室514.2.6带区千吨掘进率、带区掘进
4、出煤率及带区回采率524.2.7确定带区巷道掘进方法、设备数量及掘进工作面数534.2.8带区生产系统544.3回采工艺设计554.3.1综采工作面的主要设备(见表4-3)554.3.2工作面循环方式和循环作业图表的编制575 矿井运输、提升及排水605.1矿井运输605.1.1井下运输系统和运输方式的确定605.1.2带区运输设备的选型605.1.3大巷运输设备615.1.4列车组成的计算615.1.5电机车台数的计算655.2矿井提升675.2.1设计依据675.2.2提升设备的选型计算685.3矿井排水795.3.1概述795.3.2排水设备选型计算806 矿井通风与安全技术措施896.
5、1矿井通风系统的选择896.1.1通风设计的基本依据896.1.2矿井通风系统要符合下列要求:896.1.3矿井通风系统的确定906.2风量机算及风量分配906.2.1采煤工作面实际需风量906.2.2掘进工作面所需风量926.2.3峒室实际需风量926.2.4风速验算:936.3全矿通风阻力计算946.3.1计算原则946.3.2计算方法956.3.3计算矿井的总风阻及总等积孔986.4扇风机选型996.4.1选择主扇996.4.2选择电动机1016.5矿井安全技术措施1026.5.1预防瓦斯爆炸的措施1026.5.2防尘措施1036.5.3预防井下火灾的措施1036.5.4为防止井下水灾的
6、措施1047 矿山环保1057.1矿山污染源概述1057.1.1大气污染1057.1.2废水排放1057.1.3固体废弃物排放1057.1.4噪声污染1057.2矿山污染源的防治1067.2.1大气污染防治1067.2.2矿山水污染的防治1067.2.3矿渣利用1077.2.4噪声的控制107结 论109致 谢110参考文献111附 录A112附 录B117引 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
7、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、
8、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 矿区概况及井田地质特征1.1井田概况1.1.1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1132111324,北纬35153517。区内有煤矿专用铁路,南距新(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)。1.1.2自然地理一、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83123m,一般在100m左右。全区地势北西高,南东低,最大坡度225。由于浅部
9、煤层开采后地面塌陷,而局部形成低洼带。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79月份,年降雨量333.3908.7mm,平均624.9mm,日最大降雨量达151.8mm(63年8月8日),年蒸发量为1393.62313mm,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23级,最大11级(78年6
10、月30日晚)。最大冻土厚为190mm(77年元月)。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。1.1.3煤田开发历史一、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年和1985年两次突水淹井。本矿现开采二1
11、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
12、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2544m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
13、约3.69 km2,探明储量3833.7万t。平均煤厚6.60m,煤层稳定;二水平现主要在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。该矿既是大水矿井,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。1.1.4附近的厂矿企业和农业情况1东韩王煤矿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
14、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,与本矿接壤,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0.2553.76 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40300米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33
15、7.5 m3/min。另外,瓦斯突出也是该矿生产不安全的因素,19801987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。图11 演马庄矿交通位置图该矿水文地质条件复杂,矿井涌水量为4050 m3/ mi
16、n,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3.644.53m3/min, 瓦斯相对涌出量为7.399.15m3/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。1.2井田地质特征1.2.1地层本区为第三、四系全掩盖区,据区内钻孔揭露,地层由老
17、至新为:奥陶系中统马家沟组,石炭系中统本溪组,上统太原组,二迭系下统山西组、下石盒子组、上统上石盒子组下段、中段及第三、四系。1.2.2 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NENNE,倾向SE,倾角414,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 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NWWSW24公里2000董
18、村断层正80-100N30公里1000马坊泉断层正60NW25公里200南张门断层正7090NW30公里400700平陵断层正90120NW20公里5001000百泉断层正3640NW20公里300500峪河断层正100SW30公里200500凤凰岭断层正EWS50公里100400九里山断层正4560SW50公里300600方庄断层正N30WSW10公里120两条平行断层地堑二、井田构造(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N5070E,倾向SE,倾角4-14,一般9左右,为单斜构造。区内构
19、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NENEE,倾向SESEE,倾角一般为6070。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;50100m的断层2条;2050m的断层5条;520m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.
20、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。1.2.3煤层及其顶底板岩性特征二1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1.7010.60m,平均6.58m,
21、属厚煤层。煤厚变化不大,薄煤带(1.70m)仅在72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0.100.70m。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2.54级,厚1.031.05m,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0.76.37m,硬度23级,易碎、易冒落,
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