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铁法晓明1矿150万吨年新井设计.rar

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    编号:20180910091951139    类型:共享资源    大小:1.33MB    格式:RAR    上传时间:2018-09-10
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    铁法 150 万吨年新井 设计
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    辽宁工程技术大学毕业设计(论文)1前言煤炭工业是国民经济的重要组成部分。当前世界 3 大问题能源,人口,环境。其中能源是其中之一。而煤炭又是其重要组成部分。在以后相当长的时间里,煤炭占能源消费的 70﹪左右。为适应国民经济发展的需要,煤炭工业的产量是保证,因此,老矿要改建、扩建,新矿区要开发,建设新型矿井设计任务将十分繁重。进一步提高煤炭的利用率。设计应该结合我国具体情况,吸取和运用国内外的先进经验,使设计做到切合实际,技术先进,经济合理,安全实用,符合新时期总任务的要求。矿井设计方案及重要的技术决定,应该符合《煤炭工业技术政策》和《煤炭工业设计规范》的要求,严格执行《煤矿安全规程》的各项规定。注意经济效益。此外,设计中还要注意环境保护,合理使用土地,不占或少占良田,尽量不造成村庄迁移。要积极慎重的采用国内外的新技术、新工艺、新结构、新材料。设计中还要特别重视矿工的身心健康等方面的问题。近年来国家陆续颁布了《环境保护法》 《水源保护法》 《森林法》等新的法令,在设计中要遵照执行,总之,设计中要牢固树立政策观念、安全思想、经济观点和法制观念。一部完好的矿井设计,必须达到如下要求;1)计中的全部决定必须符合符合实际情况,依照各种采矿书籍的要求;2)矿井投产后,应该发挥现代的科学技术,保障人身安全为主,再次要提高煤炭的利用效率;3)理利用国家资源,使煤炭损失量达到最低限度;4)力争建设时间短,出煤快。5)安全第一。一定要保障工人的人身安全安卓:晓明一矿 1.50Mt/a 新矿井设计21 矿区概况及井田地质特征1.1 矿区概况1.1.1 矿区地理位置铁法煤田位于辽宁省调兵山市境内,晓明井田位于铁法煤田的中西部。东经 123°34′14.7″~123°38′19.6″北纬 42°26′43.5″~ 42°29′33″。晓明井田北部以I 号勘探线北 300m 的一号向斜轴为界与大明二矿相邻 ; 东部以 F14′、F76、F319 断层为界与小青一矿井田相邻;南部及西南部以 F406、F311 、F308 、F403 断层、大隆矿风井保护煤柱及 F322 断层为界与大隆井田相邻;西部以煤层可采边界线为界。1.1.2 矿区地形、地貌及交通运输晓明 1 矿地势较为平坦,高差变化不大,西部地势稍高,东部较低,平均标高+120m,表土层较薄,平均厚度 50m 左右。地表绝大多数为荒地,西靠调兵山,其它为平原。井田内无河流和大的沟谷,在井田的西部和北部有俩条大的断层。该矿区平均走向长 3.6km,平均倾向长约 4.8km。面积 16.99k㎡ 。铁法矿区交通非常便利,矿区东部有火车编组站—大青站。大青东至铁岭 20km 与京哈线相接。西经调兵山、法库直至康平县东关屯,北至大明,南至王千采石场及晓南矿。公路纵横,四通八达。在矿区中部,铁岭—法库—康平公路横穿,北有调兵山公路至大明,从晓明井田工业广场往西南有沥青路 2.5km 和铁岭—法库—康平公路相通。1.1.3 气候条件及地震情况晓明 2 矿位于松辽平原东侧,属大陆性气候,多风少雨。春、冬两季多西北风,夏、秋两季多西南风,风大时达 7~8 级。降雨一般集中在 7、8、9 月份,年降雨量最大达1009.1mm。降雨量详见附表 1-2。年平均气温 7°C 左右,最高达 33.3°C,最低温度为零下 32.1°C;本区结冻期 5~6 个月即 11 月至次年 4 月,冻土层深度 1.5m。表土层厚度5~50m。本区地震烈度,根据辽震烈字(83)4 号文,定为六度。1.1.4 电源、水源及建筑材料来源晓明矿高压变电所引自隆明Ⅰ、隆明Ⅱ双回路供电,一次电压 60KV,高压变电所设辽宁工程技术大学毕业设计(论文)3有 10000KVA 变压器两台,二次电压为 6KV,入井电缆为 2#、8#、22#,电缆型号分别为 JVV33-185、JVV33-185、JVV40-185;工业广场地面供电设有三个变电所,变压器型号分别为 SJ-560、SJ-750、SJ-800 。另外,沙井、瓦斯泵站分别设有 SJ-180、KSJ-320 变压器一台。由本矿北部五眼水源井,通过 2 趟 Ф218mm 管路至本矿水仓,供井下施工和地面生活用水。建筑材料主要周边的小镇或者铁法市购得。1.2 井田及其附近的地质特征1.2.1 井田地质构造井田北部以 I 号勘探线北 300m 的一号向斜轴为界与大明二矿相邻 ; 东部以F14′、F76、F319 断层为界与小青一矿井田相邻; 南部及西南部以F406、F311、F308、F403 断层、大隆矿风井保护煤柱及 F322 断层为界与大隆井田相邻;西部以煤层可采边界线为界。1.2.2 井田水文地质特征铁法煤田的地形、地貌特征是煤田东西边缘由火成岩及变质岩构成的低山,其地势较高。南北两面相邻辽河流域,中间地区是第四系的洪积和冲积平原。1、第四系含水层由残积层、坡积层、洪积层和冲积层组成。残积层、坡积层:分布在低山丘陵顶部,分水岭和山坡地段,层厚在 0.3~10m 之间,本层含水极弱,对井田无害。洪积层:分布在山前平原地带,由黄色的砂土、砂砾和砂质粘土等构成,该层地下水位深 2~8m,为孔隙潜水层。在 79、203 孔做抽水试验得知涌水量 0.558~1.872m 3/h,渗透系数 0.3~2.386m/d,影响半径 9~15m。冲积层:冲积层分布在辽河两岸及故道一带,由砂质粘土、粉砂、细砂、中粗砂、砂砾等组成。层厚在 16m~35m 之间。该层地下水位深 2~5m,是孔隙潜水层。根据大明一井和 79 号钻孔抽水试验得知,涌水量 1.33~4.25m 3/h,渗透系数 2.6~29m/d,影响半径 23.16~250m。2、白垩系砂砾含水层分布在整个铁法煤田,并被第四系地层所覆盖。岩性以紫色、灰绿色的砾岩、砂砾安卓:晓明一矿 1.50Mt/a 新矿井设计4岩为主。地下水沿裂隙和层面流动,属承压裂隙水,其水位深 4~11m 。在 203、79、217孔做抽水试验得知,涌水量 0.0425~0.71m 3/h,渗透系数 0.0002685~0.0127m/d,影响半径 39.5~105m。3、侏罗系砂砾岩含水层该层伏于白垩系地层之下,以砂岩为主,含水层厚度在 148~408m 之间。在大明、三家子、海丰屯的 203、217 等孔做抽水试验得知涌水量 0.0396~14.76m 3/h,渗透系数0.00081~0.64m/d,影响半径 57~108m,透水性微弱。白垩系、侏罗系与第四系含水层有水力联系,但联系程度较差。大气降水,地面水和潜水是主要的补给来源。由抽水试验可知单位涌水量均小于 0.121m3/h,年平均最大涌水量 50.25m 3/h,小于 180m3/h,因此本矿的水文地质类型为第一类,即水文地质简单矿井。1.3 煤层质量及煤层特征1.3.1 煤质及物理性质本井田煤层以低变质弱粘结的长焰煤为主,气煤次之。各煤层以区域变质因素为主,随煤层赋存深度增加变质程度相对增高。宏观特征:深黑色、沥青光泽、平坦及贝壳状断口,内生节理发育。微观特征:一般挥发份 35%~45%,平均 40%。灰分一般 17.95%~35.01%,平均24.33%。粘结性一般在 2~3 之间,属弱粘结或不粘结煤。灰熔点 1300°C~1500°C ,属高灰熔点煤。含硫量 0.42%~0.61%之间,平均 0.43%,含磷量一般在 0.01%以下,属低硫磷煤。发热量 Qn,平均为 23.25MJ/kg,O r 平均 31.35 MJ/kg。1.3.2 井田内煤层及埋藏条件煤层走向主体为西至东走向,整体四边形,井田中央倾向为北方向,以走向断层 F1为界,南面煤层平均倾角为 10°,北部煤层平均倾角 12°不等。可采煤层间距见表 1-1。表 1-1 煤层间距见表 Table 1-1 seam pitch table 辽宁工程技术大学毕业设计(论文)5煤层 厚度(m)煤层间距(m)发育情况4 煤层 4.2 全区发育6-1 煤层 4.025全区发育1.3.3 煤层综合柱状图 煤 岩 名 称 柱 状 图 厚 度 ()细 砂 岩粗 砂 岩砂 质 泥 岩6-1煤页 岩 56 2.540砾 岩 4.3泥 岩4煤粗 砂 岩粗 砂 岩 187粗 砂 岩图 1-1 综合柱状图Fig.1-1 synthesis histogram1.3.4 顶底板岩性4 煤层顶底板:主要岩性有粗砂岩、细砂岩、泥岩、砾岩等所组成,结构致密、细腻、无裂隙,厚度一般在 10~20m 之间,平均 18m 左右,其属于稳定煤层。6-1 煤层顶底板:伪顶为砂质泥岩、泥岩、炭质泥岩,厚度 0.1~3.0m ,一般为2.5m。直接顶为细砂岩、粗砂岩,厚度 0.3~9.2m,一般为 4.50m。老顶为细砂岩、粗砂岩及砂砾岩,厚度 1.32~34.00m,一般为 18.0m。底板为页岩,粗砂岩。直接顶板为Ⅱ类安卓:晓明一矿 1.50Mt/a 新矿井设计6偏高,老顶为Ⅱ类。1.3.5 瓦斯赋存状况及煤的自燃性1994 年至 2003 年瓦斯相对涌出量平均为 9.72m3/t,绝对涌出量为 10.5m3/min,属低瓦斯矿井。瓦斯以游离和吸附形态存在于煤层及围岩的孔隙中。我矿煤层透气性系数较好,在开采时瓦斯涌出量小。首采层瓦斯主要来源于邻近层,而非首采层瓦斯主要来源于本煤层和采空区。根据生产实践观察,首采层中采场瓦斯的 60%~75%来源于邻近层,而非首采层中本层瓦斯约占 60%~70%。井田内煤的火焰长度在 10~260mm 间,岩粉量为 10~50%,煤尘爆炸性弱。4 和 6-1层煤尘实验结果为:火焰长度 400mm,岩粉量 55%,爆炸性强,故井田内有煤尘爆炸的可能,煤尘爆炸指数为 48.98%。4 层煤的燃点在 453~616℃之间,平均值为 554℃,氧化性和还原性的燃点差在33~63℃之间,平均 47℃。6-1 层煤的燃点在 462~642℃之间,平均 579℃,燃点差为 15℃。井田内煤的燃点比其他煤田煤的燃点均高,且燃点差值也不高,故本区煤是较易燃的,自然发火期一般为 6~11 个月,最短 180 天。1.3.6 地质勘探程度本井田精查阶段勘探类型定为二类二型。在以后的生产补勘中一方面在原有勘探线上加密钻孔,一方面在线距较大勘探线之间加密一条勘探线,现共有 22 条勘探线,井田内钻孔密度平均达 7.95 孔/平方公里。由于本井田构造类别为二类,煤层型别为二型较稳定,因此,仍将勘探类型定为二类二型。各级别孔线距为:A 级 375~500(m)B 级 750~1000(m)C 级 1500~2000(m)本次报告钻孔质量评级是按 1983 年 3 月原煤炭部编制的质量标准的《煤田地质勘探质量评级标准》进行的。辽宁工程技术大学毕业设计(论文)72 井田境界及储量2.1 井田境界2.1.1 井田的边界北部以井田边界转点座标为界的人为边界,东部、南部分别以井田边界断层为界,西部为技术可采边界,深部以-504m 为界。其平均走向长 3.6 公里,平均倾斜长 4.8 公里,面积 16.99km2。2.1.2 边界煤柱的留设按《煤矿安全规程》规定,边界矿柱的留法及尺寸:1) 井田边界煤柱留 30 米;2) 阶段煤柱斜长 60 米,若在两阶段留设,则上下阶段各留 30 米;3) 断层煤柱每侧各为 30 米;4) 采区边界煤柱留 20 米。根据参考《矿井设计规范》和《矿井安全规程》的相关数据要求和规定,本井田所留的各种保护煤柱均合理,符合规定。在井田范围内,储量、煤层赋存及开采条件均与矿井生产能力相适应。田内有足够的储量和合理的服务年限。井田走向长度小于倾斜长度,有二层煤,可保证矿井各个开采水平有足够的服务年限。阶段高度及阶段斜长适当,矿井通风、井下运输较容易。2.2 井田的储量2.2.1 井田储量的计算原则1) 按照地下实际埋藏的煤炭储量计算,不考虑开采、选矿及加工时的损失;2) 储量计算的最大垂深与勘探深度一致。对于大、中型矿井,一般不超过 1000 米;3) 精查阶段的煤炭储量计算范围,应与所划定的井田边界范围相一致;4) 凡是分水平开采的井田,在计算储量时,也应该分水平计算储量;5) 由于某种技术条件的限制不能采出的煤炭,如在铁路、大河流、重要建筑物等两侧的保安煤柱,要分别计算储量;6) 煤层倾角不大于 15 度时,可用煤层的伪厚度和水平投影面积计算储量;安卓:晓明一矿 1.50Mt/a 新矿井设计87) 煤层中所夹的大于 0.05 米厚的高灰煤(夹矸)不参与储量的计算;8) 参与储量计算的各煤层原煤干燥时的灰分不大于 40%。2.2.2 矿井工业储量工业储量:是查明矿产资源的一部分。它能满足现行采矿和生产所需的指标要求(包括品位、质量、厚度、开采技术条件等) ,是经详查、勘探所获控制的、探明的并通过可行性研究认为属于经济的、边际经济的部分,用未扣除设计、采矿损失的数量表述。由于煤层的倾角变化不大,所以计算该煤层的工业储量:其计算公式:Z=S*M*r/cos(α) (2-1)式中:Z——煤层储量,tS——井田面积, m2M——可采煤层总厚度,mr——煤的容重,1.35t/m 3α——煤块倾角4 煤储量:Z4=16.99 ×4.2×1.35/cos(11)=98.3MT6-1 煤储量:Z6=16.99×4.0×1.35/cos(11)=93.6MT所以,矿井的工业储量 Zg=Z4+Z6=191.9MT 2.2.3 矿井设计可采储量Zk=(Zg -P 1-P 2)×C (2-2)式中:Zg——矿井工业储量Zk——矿井可采储量P1——永久煤柱损失P2——临时煤柱损失C——采区平均回采率由《设计规范》第 2.1.3 条,矿井采区回采率,应该符合下列规定:厚煤层不应小于 75%;中厚煤层不应小于 80%;薄煤层不应小于 85%。全矿采区回采率按照下式计算:K= (2-辽宁工程技术大学毕业设计(论文)93)本井田 2 层煤均为厚煤层,因此全矿采区回采率取 0.75。井田永久煤柱损失 P1 包括井田境界煤柱、断层防护煤柱、浅部防水煤柱等。P1=5196122.4+2936938.8t=8133061.2t临时煤柱损失 P2 主要包括工业广场压煤、 阶段间煤柱等。P2=5647959.2+4518367.3=10166326.5tZk=(Zg-P 1-P 2)×C=(191900000-8133061.2- 10166326.5)×0.75=130200459.2t即该井田的可采储量为 130.2Mt2.2.4 工业广场面积的确定由《设计规范》规定:工业场地占地面积:45-90 万吨/ 年,1.2~1.3 公顷/10 万t;120-180 万吨/年,0.9~1.0 公顷/10 万 t;240-300 万吨/ 年,0.7~0.8 公顷/10 万 t,400-600 万吨/年,0.45-0.6 公顷/10 万 t。本矿井设计年产 150 万吨,所以工业广场面积为S=1.0×15=15 公顷,选择边长为 500m×300m 的长方形。安卓:晓明一矿 1.50Mt/a 新矿井设计103 矿井的年产量、服务年限及一般工作制度3.1 矿井的年产量及服务年限3.1.1 矿井的年产量合理性矿井年产量是煤矿生产建设的重要指标,在一定程度上综合反映了矿井生产技术面貌,是矿井开拓的一个主要参数,也是选择井田开拓方式的重要依据之一。矿井的年产量确定的合理与否,对保证矿井能否迅速投产、达产和产生效益至关重要。而矿井生产能力与井田地质构造、水文地质条件、煤炭储量及质量、煤层赋存条件、建井条件、采掘机械化装备水平及市场销售量等许多因素有关。经分析比较,设计认为矿井的生产能力确定为 1.5Mt/a 是合理和可行的,理由如下:1) 储量丰富煤炭储量是决定矿井生产能力的主要因素之一。本井田内可采的煤层达到 2 层,保有可采储量为 130.2Mt,按照 1.5Mt/a 的生产能力,能够满足矿井服务年限的要求,而且投入少、效率高、成本低、效益好。2) 开采技术条件好本井田煤层赋存较稳定,煤层埋藏较浅,由于井田面积大,水文地质条件及地质构造简单,煤层结构单一,适宜综合机械化开采,可采煤层均为中厚煤层,适合高产高效工作面开采。3) 建井及外运条件本井田内有良好的煤层赋存条件,为提高建井速度、缩短建井工期提供了良好的地
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