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煤矿设计说明书规范化系统的研制.rar

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    编号:20180910134555130    类型:共享资源    大小:1.24MB    格式:RAR    上传时间:2018-09-10
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    煤矿 设计 说明书 规范化 系统 研制
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    中国矿业大学 2007 届采矿毕业设计论文 第 1 页 第 1 页 共 117 页1 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1 交通位置石台矿位于淮北市东北 15 公里,闸河煤田中部偏东,坐落在萧县境内。ÉÌÇðÊÐÖÁ£ÝÏØÓ³ÄÒÕ¾À³Ï¸ðµêõÅ»´±ÊФ塪ÏØ´óÍׯËÞÖݺÉÔ¼ìÁ¬Æ¸ÛÔæׯÊÖÌì½òÍí¸Ïâ°ö²·Ñô¶«-º±图 1-1 石台矿交通位置图井田属淮北市杜集区石台镇、朔里镇和萧县永固镇管辖,南邻张庄矿,西接岱河矿和房庄矿,东以张庄向斜轴与永固井田相连。区内铁路运输有矿用铁路经符夹线至符离集,可通往华东各工业城市,公路可直通徐州、宿县、阜阳等地,交通甚为方便。另外井田北有连霍高速公路,交通较方便。南邻张庄矿,西接岱河矿和朔里矿,东以张庄向斜轴与井田相连,北以 16 号勘探线为界,南北长 7.5 公里,东西宽 5 公里,面积约 22 平方公里。1.1.2 矿区气候条件本区属季风湿暖带,为半湿润半干燥的大陆性气候。年最大降雨量1518.6mm,年平均降雨量 861mm,最大月降雨量 792.8mm,最大日降雨量中国矿业大学 2007 届采矿毕业设计论文 第 2 页 第 2 页 共 117 页207mm。年平均气温 14.4℃,日最低气温-23.4℃,日最高气温-41.5℃,年蒸发量 1809.9mm。夏季多东南风,冬季多西北风,平均风速 3.4m/s,最大风速 20 m/s。降雪期和冰冻期为 11 月至翌年 3 月。冻土深度一般 10cm 左右,最大19cm。井田内地表水系不发育1.1.3 矿区供电本矿现有两趟 LGJ-70.35KV 电源线,一趟引自马庄区域变电所,供电距离 14KM。经验算,正常情况下两趟线路同时供电,当 cosφ=0.85 时,马庄区变――石台矿,14KM 线路压降为 2.28%,马庄变区――朔里矿――-石台矿,14+4.5KM 线路压煤为 4.23%。当一趟线路故障,另一趟负担全矿负荷时;马庄区变――石台线路压降为 4.56%,均在许可范围内。1.2 井田地质特征1.2.1 井田地形及煤系地层概述(1)矿井涌水量浅水平历年涌水量为 145.8 吨/时。深部正常涌水量为 329.2 吨/时,最大涌水量为 378.6 吨/时。(2)井田水文地质类型矿井充水的主要岩层为 3 和 6 煤层的顶板砂岩裂隙水,浅部较深部发育,且富水性强。矿井涌水量与地表水无水力联系,断层导水性弱。本矿井水文地质条件属于以裂隙岩层充水为主的简单类型。查明矿井充水因素,认为开采 3 煤层主要受其顶板裂隙含水层的 威胁为主,但富水性微弱,影响不大,而与地表水、灰岩水无直接水力联系的规律。根据生产水平矿井涌水量较小,且上与地表水,下与灰岩水无水力联系,断裂导水性弱、顶板裂隙充水微弱等特征,将矿井划为水文地质条件简单类型。本区煤系地层为石炭二迭系,全被厚 50 米左右的第四系冲积层所覆盖。石台矿位于闸河盆地复式向斜中部,朔里背斜以东,本区以宽缓褶曲为主,次一级褶曲教发育,石层倾角 8 度至 22 度,平均 16 度,断裂构造以北此东向正断层为主。二水平断距大于 20 米的有五条。区内岩浆岩分布较广,岩性种类较多。其中以辉绿岩为主,次为花岗斑岩和闪长岭岩,主要以岩床和透镜状由东向西,由北向南侵到 3 煤层中,中国矿业大学 2007 届采矿毕业设计论文 第 3 页 第 3 页 共 117 页上部侵入面积约 14 平方公里,占 3 煤层总面积的 64%,对煤层厚度,煤质及矿井生产影响较大。根据地质报告,南以 8 号断层,西以 H 下 3 断层。北至 16 线,东到张庄向斜轴。延伸水平标高从负 250――负 450 米,勘探线控制到负 500 米。南北长 7.5 公里,东西宽 5 公里,面积 22 平方公里。井田构造以宽缓褶曲为主并伴有稀疏断裂的构造形态。褶曲以北北东向为主,其主体褶曲构造有张庄向斜和朔里背斜,次一级褶曲构造有宗台、丁庄背斜及童台、黄庄向斜等组成。区内断裂构造主要以与曲轴向平行的北北东向正断层为主。其次与褶曲轴向垂直的近东西向断层,上述断裂构造虽条数不多,因断距大,破碎带宽,延伸长,对开拓布局和开采有一定影响。查明岩浆侵入范围及其对煤层的破坏和影响。岩浆以辉绿岩为主,次为花岗斑岩和闪长玢岩,主要以岩床和透镜状侵入到煤层中,对煤层、煤质及开采影响较大(北翼尤为突出)。地质报告初步阐明了岩浆岩侵入的分布规律,及其与褶曲、断裂构造的关系。(3)煤层埋藏条件及围岩性质区内煤系地层总厚度 136 米,含煤 14 层,平均煤层总厚度 11.35 米,含煤系数 1%。井田内 3 煤层为主要可采煤层,5,6 煤层 2 为局部可采的 薄煤层。3-6 煤层分布3 煤层,为主要煤层,仅局部因岩浆侵入不可采。5 煤层,主要分布在井田西南、西北及东北北部三块可采区。6 煤层, 61 煤层分布在井田南部 1-5 线间,62 煤层分布在北部11-14 线间。煤质,本区煤质的变质作用以接触变质为主,由于岩浆的侵入作用,煤层的变质程度明显增强,煤种较多。二水平内 3 煤层以焦煤为主,占 62.3%,焦煤到贫煤次之,占 26.5%,无烟煤占 6.4%,天然焦占 4.8%.3 煤层属低硫、低磷、中灰中等可选煤层,2、5、6 等煤层属低硫中灰煤层。(4)瓦斯、煤尘及自燃一水平属于低瓦斯矿井。一水平瓦斯相对涌出量为 6.042m3/吨、日,瓦斯梯度为 47.3.二水平瓦斯相对涌出量为 10.25m3/吨、日,属于高级瓦斯矿井。通过煤尘爆炸性测定及煤层爆炸指数计算,2、5、6 等煤层均属于有爆炸危险的煤层。通过煤层燃点测定,煤层具有自然发火倾向。该井田主采煤层为 3 号煤层。共 192 个见煤钻孔,182 个点达到可采厚度,应属于较稳定煤层类型。5、6 煤层均局部可采,且可采边界不规则、中国矿业大学 2007 届采矿毕业设计论文 第 4 页 第 4 页 共 117 页应属不稳定煤层。查明区内含煤地层的含煤性和各主要可采煤层的赋存特征。根据主可采煤层(3 层)在井田内有 194 个钻孔穿过其层位,其中见煤点 192 个(仅有 2 个钻孔因过断层未见煤),认为该煤层的控制程度较好。本区主要可采煤层的煤层对比基本可靠。查明本区因受区域变质及岩浆岩侵入接触变质影响,使从中变质的肥、焦煤带向高变质的贫煤、无烟煤甚至天然焦发展的煤质变化规律,并提出了岩浆岩对各煤层的影响大小、煤变质程度及其煤种的分布情况。2 井田境界与储量2.1 井田境界2.1.1 井田境界划分的原则在煤田划分为井田时,要保证各井田有合理的尺寸和境界,使煤田各部分都能得到合理的开发。煤田范围划分为井田的原则有:(1)井田的储量,煤层赋存情况及开采条件要与矿井生产能力相适应;(2)保证井田有合理尺寸;(3)充分利用自然条件进行划分,如地质构造(断层)等;(4)合理规划矿井开采范围,处理好相邻矿井间的关系。2.1.2 井田境界根据地质报告,南以 8 号断层,西以 H 下 3 断层。北至 16 线,东到张庄向斜轴。延伸水平标高从负 250――负 450 米,勘探线控制到负 500 米。南北长 7.5 公里,东西宽 5 公里,面积 22 平方公里。2.2 矿井工业储量2.2.1 井田勘探类型精查地质报告查明了本井田的煤层赋存情况、构造形态、煤质及水文地质条件。井田勘探类型为中等。2.2.2 矿井工业储量的计算及储量等级的圈定工业储量是指在井田范围内,经过地质勘探厚度与质量均合乎开采要中国矿业大学 2007 届采矿毕业设计论文 第 5 页 第 5 页 共 117 页求,目前可供利用的列入平衡表内的储量,即 A+ B+C 级储量。井田范围内的煤炭储量是矿井设计的基本依据,煤炭工业储量由煤层面积、厚度及容重相乘所得,其计算公式一般为:Q=100S×M×γ/cosα (2-1)式中: Q——为井田工业储量,万 t;S——井田面积, km2;M——煤层平均厚度,10m;γ——煤的容重,t/m 3,1.4t/m 3α——煤层平均倾角,17°;则:Zc=100× 22×10×1.4/cos17°=32207.5 万 t。2.3 矿井可采储量2.3.1 计算可采储量时,必须要考虑以下储量损失(1)工业广场保护煤柱;(2)井田边界煤柱损失;(3)采煤方法所产生煤柱损失和断层煤柱损失;(4)建筑物、河流、铁路等压煤损失;(5)其它各种损失。2.3.2 各种煤柱损失计算(1)工业广场保护煤柱本矿井设计年生产能力为 2.4Mt/a,按《煤矿设计工业规范》 ,占地面积指标应在(0.7~0.8 )公顷 /10 万吨之间大井取小值,故取 0.8。占地面积为 24×0.8=19.2×10 4m2。故设计工业广场的尺寸为 400×500m2 的长方形,面积为:20×10 4m2,尺寸为 400×500m2 的长方形。工业广场位置处的煤层的平均倾角为 17°,工业广场的中心处在井田走向中央,倾向中央偏于煤层中上部,其坐标为:该处表土层厚度为50m。主井、副井、地面建筑物均在工业广场内。工业广场按大型矿井 Ⅱ级保护,留围护带宽度为 15m。本矿的地质条件及冲积层和基岩层移动角见表 2-1:表 2-1 矿井地质条件及冲积层和基岩层移动角广场中心煤层深度煤 层 倾 煤层厚度冲积层厚度冲积层移动角走向移动角下山移动角上山移动角中国矿业大学 2007 届采矿毕业设计论文 第 6 页 第 6 页 共 117 页角 α Φ δ γ βm ° M m ° ° ° °-190 17 10 50 35 73 55 75由此根据上述已知条件,画出如图 2-1 所示的工业广场保安煤柱的尺寸,并由图得出保护煤柱的尺寸为:工业广场保护煤柱示意图S=梯形面积=1/2×(上宽×下宽) ×高=1/2×(625+825) ×920=667000 m2(则工业广场压煤为:Q 1=S×M ×r/cosα (2-1)=667000×10×1.4/ cos17°=976.47 万 t(2)井田边界煤柱损失边界煤柱根据实际情况留设 40 米,共(65+75.5+88+27+36+30)×50×40×10×1.4/ cos17o=941.34 万 t(3)断层煤柱中国矿业大学 2007 届采矿毕业设计论文 第 7 页 第 7 页 共 117 页由于断层落差 40-90 米,落差较大,两侧各留煤柱 50 米,共(23+9+23+11) ×50×50×2×10×1.4/ cos17o =483.11 万 t2.3.3 井田的可采储量井田的可采储量 Z 按下式计算:Z=(Q- P) ×C (2-5)式中:Q——矿井工业储量,P——各种永久煤柱的储量之和, P=976.47+941.34+483.11=2400.92 万 tC——采区回采率,厚煤层不低于 0.75;中厚煤层不低于 0.80。薄煤层不低于 0.85;设计开采的 3 煤层属厚煤层,采区回采率取为 0.75。则计算可采储量为:Z=(Q- P) ×C=(32207.5 -2400.92)×0.75=22354.94 万 t由此可得本矿井的可采储量为 22354.94 万 t。在备用储量中,估计约为 50%为回采率过底和受未知地质破坏影响所损失的储量。井田实际采出储量用下式计算:Z 实际 =Z-Z×(K -1)×50%/K (2-6) 式中:Z 实际 ——井田实际采出煤量,万 t;Zk——矿井的可采储量,22354.94 万 t;K——矿井储量备用系数,取 1.3;由 2—3 式,得:Z 实际 =22354.94-22354.94 ×(1.3-1)×50%/1.3=19775.52 万 t即本设计矿井实际采出煤量为 19775.52 万 t。永久煤柱损失/万吨煤层名称水平号工业储量万吨工广煤柱断层煤柱边界煤柱总计损失 可采储量一 18365.96 875.02 102.46 360.12 1337.6 12771.27二 8338.4 101.45 380.65 329.42 811.52 5645.163号煤 三 5503.14 0 0 251.8 251.8 3938.51中国矿业大学 2007 届采矿毕业设计论文 第 8 页 第 8 页 共 117 页合计 32207.5 976.47 483.11 941.34 2400.92 22354.943 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限3.1 矿井工作制度按照《煤炭工业矿井设计规范》的规定,参考《关于煤矿设计规范中若干条文修改决定的说明》 ,确定本矿井设计生产能力按年工作日 330d 计算。 “四六制” 作业,每天三班出煤,净提升时间为 16h。3.2 矿井设计生产能力服务年限3.2.1 矿井设计生产能力本井田储量丰富,设计开采煤层赋存稳定,煤层厚度大部分比较稳定,属厚煤层(10m) ,为缓倾斜煤层(倾角 17°) 。矿井总的工业储量为 32207.5万 t,可采储量为 22354.94 万 t。因地质构造相对简单,同时煤田范围较大,开采技术好的矿井应建设大型矿井,故本设计初步确定矿井的设计生产能力为 2.4Mt。3.2.2 井型校核下面按矿井的实际煤层开采能力,各辅助生产环节的能力,储量条件及安全条件因素对井型进行校核:(1)煤层开采能力矿井的开采能力取决于回采工作面和采区的生产能力,根据本设计第四章(矿井开拓)与第六章(采煤方法)的设计可知,该矿由于煤层倾角17 度,工作面不宜太长,暂定长度 170m,布置一个综放工作面完全可以达到本设计的产量。(2)辅助生产环节的能力校核本矿井为大型矿井,开拓方式为立井开拓,主井提升容器为两对 12t 底中国矿业大学 2007 届采矿毕业设计论文 第 9 页 第 9 页 共 117 页卸式提升箕斗,运煤能力和大型设备的下放可以达到设计井型的要求。工作面生产的原煤一律用强力胶带输送机运到带区煤仓,运输能力也很大,自动化程度较高。辅助运输采用双层罐笼,大巷辅助运输采用 600mm 轨距的 1.5t 固定车厢式矿车,同时本矿井井底车场调车方便,通过能力大,满足矸石,材料和人员的调动要求。所以各辅助生产环节完全可以达到设计生产能力的要求。(3)通风安全条件的校核本矿井无煤尘爆炸性,浅部瓦斯含量低,属于低瓦斯矿井。水文地质条件中等,在副井中铺设两趟水管路可以满足排水要求。矿井采用对角式通风,有专门的风井,可以满足要求。井田中部有大断层,对于开拓有一定的影响,留设有保护煤柱。(4)储量条件校核矿井的设计生产能力应与矿井的工业储量相适应,以保证有足够的服务年限。矿井服务年限的计算:T = (3-1)KAZ式中:T——矿井设计服务年限,年;Z——矿井可采储量,22354.94 万 t;A——矿井设计生产能力,240 万 t /a;K——储量备用系数,取 1.3;由 3—1 式得:T=22354.94/(240×1.3)=71.65a;因此,本矿井的开采年限符合规范的要求。本设计中第一水平倾斜范围为-17m~-280m,第一水平服务年限的计算公式为:T = =40.93aKAZ式中: T——第一水平服务年限,a本矿井的服务年限以及第一水平的服务年限的设计服务年限符合规定。中国矿业大学 2007 届采矿毕业设计论文 第 10 页 第 10 页 共 117 页4 井田开拓井田开拓是在总体设计已经划定的井田范围内,根据精查地质报告和其它补充资料,具体体现在总体设计合理原则,将主要巷道由地表进入煤层,为开采水平服务所进行的井巷布置和开掘工程。其中包括确定主、副井和风井的井筒形式、深度、数量、位置、阶段高度、大巷位置、采(带)区划分以及开采顺序与通风运输系统。4.1 井田开拓的基本问题4.1.1 井筒形式、数目的确定(1)井硐形式的确定斜井与立井开拓的优缺点比较斜井开拓与立井开拓相比,井筒施工工艺、施工设备与工序比较简单,掘进速度快,井筒施工单价低,初期投资少;地面工业建筑、井筒装备、井筒装备、井底车场及垌室都比立井简单,井筒延深施工方便,对生产干扰少,不易受底板含水层的威胁;主提升胶带化有相当大的提升能力,可满足特大型矿井主提升的需要;斜井井筒可作为安全出口,井下一旦发生透水事故等,人员可迅速从井筒撤离。与立井开拓相比,斜井开拓的缺点是:斜井井筒长,辅助提升能力小,提升深度有限;通风路线长、阻力大,管线长度长;斜井井筒通过富含水层、流砂层施工技术复杂。对井田内煤层埋藏不深,表土层不厚,水文地质情况简单,井筒不需特殊法施工的缓斜和倾斜煤层,一般可采用斜井开拓。
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