采矿工程本科毕业论文设计.doc
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1、目 录1 矿区概述及井田地质特征51.1 矿区概述.51.1.1 地理位置及交通条件.51.1.2 地形、河流、气象与自然地震.61.2 井田地质特征71.2.1 地质特征71.2.2 构造特征71.2.3 煤层特征71.2.4 煤质特征81.2.5 开采技术条件82 井田境界和储量2.1井田境界92.2矿井工业储量92.2.1全矿井工业储量的具体计算92.3矿井可采储量92.3.1永久煤柱损失量P92.3.2 矿井可采储量 .113 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限123.1矿井工作制度123.2矿井设计生产能力及服务年限124 井田开拓134.1井田开拓的基本问题134.1.1井田开拓
2、的基本问题分析134.1.2工业广场及井筒位置确定的原则.134.1.3井筒形式、数目和位置的确定144.1.4开采水平的确定14 4.1.5 大巷和井底车场的布置.14 4.1.6技术上可行的开拓方案.144.2矿井的基本巷道174.2.1井筒.174.2.2井底车场.225 准备方式采区巷道布置245.1煤层的地质特征245.1.1盘区位置及范围245.1.2 盘区煤层特征24 5.1.3地址构造.24 5.1.4地表情况.245.2 采区巷道布置及生产系统255.2.1盘区倾向长度的确定255.2.2确定盘区斜长和盘区数目255.2.3煤柱尺寸的确定255.2.4盘区内各种巷道的布置26
3、5.2.5盘区内工作面的接替情况265.2.6盘区通风、运输及其他系统26 5.2.7盘区内各种巷道的掘进方法 .27 5.2.8盘区生产能力.27 5.2.9盘区采出率.286 采煤方法336.1采煤工艺方式336.1.1采煤方法的选择336.1.2回采工作面长度确定346.1.3工作面的推进方向和推进度346.1.4工作面设备选型原则356.1.5工作面的设备选型366.1.6工作面支护396.1.7循环图表、劳动组织表、主要技术经济指标406.1.8综采工艺436.1.9各工艺过程安全注意事项456.2回采巷道布置476.2.1 断面476.2.2 支护487 井下运输497.1概述49
4、7.1.1井下运输的原始条件和数据497.1.2井下运输系统497.2盘区运输设备的选择497.2.1工作面及顺槽运输设备选型497.3大巷运输设备选型50 7.3.1确定大巷的运输方式.50 7.3.2盘区辅助运输方式 54 7.3.3矿井辅助运输系统568 矿井提升588.1矿井提升概述58 8.1.1矿井提升的原始条件和数据 588.2主副井提升589 矿井通风及安全609.1矿井通风系统的确定609.1.1矿井通风系统的基本要求609.1.2矿井通风类型的确定619.1.3主扇工作方法的确定619.1.4盘区通风系统的要求62 9.1.5回采工作面进回风道的布置.639.2盘区及全矿所
5、需风量649.2.1采煤工作面实际需要风量649.2.2掘进工作面所需风量659.2.3硐室所需风量67 9.2.4其它巷道所需风量.67 9.2.5全矿总风量的计算.67 9.2.6风量分配.679.3全矿井巷通风阻力689.3.1计算原则68 9.3.2确定矿井通风容易时期和困难时期 68 9.3.3矿井最大阻力路线68 9.3.4各段通风阻力69 9.3.5全矿总风阻和等积孔.709.4选取扇风机719.4.1通风机风压的确定719.4.2计算电动机功率739.4.3对矿井主要通风设备的要求739.5矿井灾害的预防措施.74 9.5.1瓦斯管理措施.74 9.5.2煤尘的防治.75 9.
6、5.3防火.75 9.5.4防水.7510 环境保护.7711设计矿井基本技术经济指标.81参考文献82致 谢 83第1章 矿区概况与井田地质特征1.1 矿井概况1.1.1 地理位置与交通 杜儿坪煤矿位于西山煤田东部边缘,太原市西部,北与西铭矿相邻,南部以杜儿坪断层为界,与官地矿接壤,南东部以鸦崖底断层为界与白家庄矿相邻,西部与东曲矿相邻,东部以9#煤层露头为界。杜儿坪矿隶属于山西焦煤集团公司西山煤电集团公司,始建于1956年,为国有重点煤矿,属高瓦斯矿井,2008年度瓦斯等级鉴定,矿井绝对瓦斯涌出量为216.94m3/min,相对瓦斯涌出量为23.47m3/t,并呈逐年上升趋势。杜儿坪矿先后
7、进行了5次技术改造,目前矿井核定生产能力达到年产500万吨,矿井通风能力年核定为508万吨,通风、机电、运输、采掘装备均达到国内同类矿井先进水平。 矿井井田面积为69.7Km2,可采煤层有7层,分别为1、2、3、6、7、8、9,现主采2、3、8煤层,煤层厚度为1.34.5m。矿区(以下简称井田)内多为沟谷山梁,地形切割剧烈,且大部分地区被森林覆盖。位于太原市区西部边山,地处大虎峪、小虎峪的山涧,纵贯整个杜儿坪街道办事处和杜儿坪矿区,是一条长达12华里,沿山涧而由东向西深入山里的重要街巷。它是整个杜儿坪矿区的交通大动脉,交通便利。近年来,杜儿坪矿实施科技兴矿和“以人为本,文化先行”战略,确定“集
8、团一流,省内领先”和全面建设和谐小康矿区目标,大兴学习、调查研究、求真务实之风,整体工作再上新台阶。矿区对外交通十分便利,井田内交通除太宁公路从矿区北部通过,太古战备公路从矿区南部穿过,矿区距太原五一广场19.8km。铁路、公路均可经太原市通往全国各地,自太原市北站建筑有铁路线伸入矿区,至玉门设有集中编组站,煤炭可直接由支线装车外运。交通位置图如下:图1-1 杜儿坪矿交通位置图1.1.2 地形、河流、气象与自然地震1) 地势西山矿区位于吕梁山区,井田区域内一般标高高出汾河平原580M以上,矿区东南为汾河平原,在太原市汾河迎泽大桥附近标高为781M,向西地势逐渐升高,至杜儿坪坑口处标高为1115
9、M,坑口高出迎泽桥附近334M。2) 水文井田内沟谷纵横,在本井田西面的最高峰为石千峰之苗尖山,是本区之分水岭,许多山岭沟谷均以此为中心,呈放射状。井田内最大沟谷有南峪沟和虎峪沟两条,其中后者常年有水,夏季沟水较大,每当雨后,山洪汇集,水流激增,该沟全长12公里,源出于石千峰东坡。1995年在虎峪桥测得最大流量为20.43立方米/秒,最小流量为0.06立方米/秒。3) 气象该矿区年降雨量400.4528.4厘米,9月份降雨量最大达2136厘米。冬季最大积雪厚度为13.2厘米,最大年蒸发量208厘米;最小年蒸发量177厘米。年最大绝对湿度26.1厘米;最小绝对湿度0.1厘米。最低气温-29.5(
10、在1月份);最高气温41.4(7月份),全年平均气温10.1,每年十月起结冰至次年4月解冻,冻结深度最大达1.0米。本区主要风向为北西,峪山沟方向平均风速2.7米/秒,最大风速为14.7米/秒。4) 地震本区无地震记录。根据中国科学院提供之太原地区震烈度鉴定意见,确定为7级震区。1.2 井田地质特征1.2.1 地质特征 杜儿坪矿井田位于太原西山煤田东部边缘,井田内山顶广为第四系黄土覆盖,基岩则主要出露于沟谷地段。所揭露的地层有古生界奥陶系中统上马家沟组、下马家沟组、峰峰组,石炭系中统本溪组,上统太原组,二叠系下统山西组、下石盒子组,上统上石盒子组及新生界第三系、第四系。其中石炭系上统太原组,二
11、叠系下统山西组为本区的含煤地层。1.2.2 构造特征根据山西省区域地质志,按断块构造说的划分方案,本区位于吕梁太行断块五台山块隆古交向斜的南部,俗称太原西山向斜。其西部为吕梁山复式背斜,东部为山西断陷盆地系中部的太原晋中盆地。本井田位于太原西山向斜的北部边缘,构造上主要受NE、NEE向的断裂影响。井田构造杜儿坪井田位于太原西山煤田北缘,地层走向NW,倾向SW,倾角315,一般为5左右。就全区范围而言,基本上为一向南偏西方向倾斜的单斜构造,井田内的主要构造为断层和陷落柱,其次为宽缓的褶皱。井田内的断层主要为走向NE的高角度正断层,并呈平行排列,断层往往组合成长条形的地堑或地垒。落差小于5m的小断
12、层多达150条,大断层见井田开拓图。1.2.3 煤层特征1) 含煤性本区主要含煤地层为山西组和太原组,总厚159.79m,含煤14层,煤层总厚15.38m,含煤系数为9.63%。山西组厚42.66m,含煤8层,编号依次为01、02、03、1、2、3、4、4中、4下,煤层总厚8.03 m,含煤系数为18.82 %。其中01号、02号、1号煤层不可采,03号、4中、4下号煤层局部可采,4号煤层局部不可采,只有2、3号煤层为较稳定可采煤层。本组可采煤层平均厚6.88 m,可采含煤系数16.13%。太原组厚117.13m,含煤6层,编号依次为:6、7、8、9、10、11,煤层总厚7.35m,含煤系数为
13、6.28%。其中7号、8号、9号煤层稳定可采;其余为极不稳定、不可采的煤线或薄煤层。可采煤层总厚6.82m,可采含煤系数为5.82 %。2) 可采煤层 设计可采煤层为8#煤。8#煤层位于太原组中部,庙沟灰岩(L1)之下,上距K2灰岩约10m,距7号煤层14m左右。煤层厚度3.464.5m,平均3.8m。煤层结构复杂,含1层泥岩或炭质泥岩夹矸,厚度变异系数为23%,可采性指数为100%,属稳定的厚煤层。 顶板为L1灰岩,有时有炭质泥岩伪顶。抗压强度为1048.36kg/cm2,软化系数为1.42,普氏硬度系数10.56,抗拉强度137.92 kg/cm2。底板主要为泥岩。抗压强度为570.34k
14、g/cm2,软化系数为0.6,普氏硬度系数5.72,抗拉强度111.40 kg/cm2。1.2.4 煤质特征按“中国煤炭分类国家标准”(GB575186)划分煤种,杜儿坪矿井田内各可采煤层以焦煤为主,其次为肥煤和瘦煤。经统计,各煤层不同煤种分布情况如下: 8#煤层主要为焦煤,东南部有少量瘦煤,焦煤占70.99%。1.2.5 开采技术条件1) 地温地温较稳定,年平均温度约为16.40。2) 瓦斯、煤尘及自然发火(1)瓦斯本井田煤层埋藏浅,瓦斯含量小,瓦斯压力小,瓦斯突出危险亦小。(2)煤尘杜儿坪矿所采8煤层的煤尘具爆炸性,经鉴定,爆炸性指数为14.7%。(3)煤的自燃经过煤炭科学研究总院重庆分院
15、鉴定8煤层自燃倾向性属类。 第2章 井田境界与储量2.1 井田境界杜儿坪井田位于西山煤田东部边缘,北与西铭矿相邻,南部以杜儿坪断层为界,与官地矿接壤,南东部以鸦崖底断层为界与白家庄矿相邻,西部与东曲矿相邻,东部以9#煤层露头为界,中华人民共和国国土资源部2004年11月4日批准,采矿许可证号1000000420043,井田大致为南北长约7Km,东西宽约2.5 Km,面积为17.5Km2,2.2 矿井工业储量2.2.1 全矿井工业储量的具体计算1) 井田的水平投影面积为:S=2.57 (2-1) =17.5 km2 由于煤层的平均倾角为60,所以井田中8#煤层的实际面积为: S=17.5/cos
16、6 (2-2) =17.6 km2 2) 工业储量为:Zg=Sh (2-3) =176000003.81.40/10000 =9363(万吨)其中:S表示8#煤层的面积,;h表示煤层厚度,; 表示煤的容重,取1.40 t/m.符合煤炭工业设计规范的要求。2.3 矿井可采储量2.3.1 永久煤柱损失量P包括工业广场煤柱损失量Pg、断层煤柱损失量Pd、井田边界煤柱损失量Pj。1)工业广场煤柱损失量Pg的计算。工业广场保护煤柱见图2-1所示。(1) 工业广场占地面积选取长为600m, 宽为 360m.另外根据规定留设15m的围护带宽度。所以,工业广场面积为:S = 630390 =245700 (2
17、) 根据垂直剖面法设计保护煤柱的尺寸为: pq= (2-4) = =186m保护煤柱为一断面为梯形的四棱体梯形短边长:q1k1=2(340-186)tan15 + 2186tan45 +630 =1084.53m梯形长边长:q2k2=2(360-180) tan15 + 2186tan45 +630 =1095.25m 煤柱体积为: V=(1084.53+1095.25)860.423.8所以,煤柱损失量为:Pg=V (2-5) =(1084.53+1095.25)860.423.81.40/10000=499 (万吨)2) 断层煤柱损失量Pd的计算。断层煤柱损失量Pd为:Pd=BLh (2-
18、6) =3546003.81.40/10000 =86 (万吨)其中,B表示断层边界煤柱宽度,m; L表示断层边界长度,m.3) 井田边界煤柱损失量Pb的计算。井田边界煤柱损失量Pb为: Pb= BLh (2-7) =20170003.81.40 =181 (万吨)其中,B表示井田边界煤柱宽度,m; L表示井田边界长度,m.所以,永久煤柱损失量: P = Pg + Pd + Pb (2-8) =499+181+86=766 (万吨)图2-1 工业广场保护煤柱2.3.2 矿井可采储量: Zk=(Zg-P)C (2-9) =(9363-766 )0.80 =6878 (万吨)其中,C表示带区采出率
19、,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。第3章 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限3.1 矿井工作制度矿井的年工作天数为330天,采煤实行“四六制”,三班出煤一班检修。每昼夜净提升小时数为16小时。3.2 矿井设计生产能力及服务年限矿井设计生产能力为120万吨,根据可采储量、井型与服务年限之间的相适应关系得:矿井服务年限T=Zk/(A*K) (3-1) =6.58 107 /(1.2101.3) = 40.9 (年)其中,K表示矿井储量备用系数,一般取 1.31.5。这里取1.3。经核算,矿井及第一水平的服务年限符合煤炭工业设计规范的规定。第4章 井田开拓4.1
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