矿井开拓系统地下开采设计 毕业论文.doc
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1、1 目录目录 摘 要 5 ABSTRACT 1 前 言 1 1 矿区概述及井田地质特 征 2 1.1 矿区概 述 2 1.2 地质特 2 征 4 1.3 煤层特 征 5 2 井田境界和储 量 7 2.1 井田境 界 7 2.2 储 量 7 4 井田开 拓 3 10 4.1 井田开拓的基本问 题 10 4.2 矿井基本巷 道 12 6 采煤方 法 21 6.1 采煤工艺方 式 22 6.2 连续采煤机巷道掘进工艺以及回采 率26 7 井下运 4 输 29 7.1 概 述 29 7.2 井下运 输 29 8 矿井提 升 31 8.1 概 述 31 8.2 主副井提 升 5 31 9 矿井通 风 3
2、2 9.1 通风方式和通风系 统 32 9.2 矿井总风量、负压和等积孔的计 算33 10 矿井基本技术经济指 标 41 谢 辞 45 参考文 献 6 44 7 矿井开拓系统地下开采设计矿井开拓系统地下开采设计 摘 要 煤炭工业几乎是所有经济的基础,煤炭工业发展的状况直接影响着其它工业乃至整 个世界的发展速度。如何更好地开采和利用煤炭是人们急待解决和思考的问题。目前, 各国都在积极研究新的采煤理论,开发新的采煤技术,制造更先进的采煤机械,争取更 高效、更安全地把煤炭开采出来,并加以综合利用。 本设计源于现场。在矿上搜集、整理设计资料,听取了矿上有关领导做的介绍。在 认真分析矿山原始资料地基础上
3、,查阅了相关手册和国家的政策法规,对矿井开拓系统 进行了地下开采设计,这是本次设计的重点和难点。经过方案比较,最终确立了本矿的 开拓方式为立井开拓,并对矿井运输、排水、提升等系统进行了设计。 关键字:赵庄煤矿;开拓方式;采煤方法选择 1 AbstractAbstract As the basics of the whole industry, The development of coal mining has a direct affection on other industries, even on the development of the whole world. It is ne
4、ssesary to resolve and study how to mine and utilize coal better. Now most countries in the world have taken an active part in research and development of new theory, new technology of coal mining and advanced mining machines manufacture, which can get the results of more safe and mor efficient coal
5、 mining and utilize it comprehensivly. The design bases on the condition of the mine called Jinggezhuang Coal Mining. All the desing resources are collected from the pit and the leaders introduction. After analyse the the original data, the author refers to many design manuals related and rules of l
6、aw on mine. Furtheremore, the mining development system is designed which is the keystone and the difficulty. Comparing with some accessible projections, a shaft drinking system is found more suitable for the mine. Moreover, the transport system, the drainage system and the haulage system, etc, are
7、all concerned in the design. Keywords: Zhaozhuang Coal Mine;Development system;Selection of coal mining methods 2 0 0 前言前言 采矿工业是我国的基础工业,它在整个国民经济发展中占有极其重要的地位。煤炭 是我国一次能源的主体。我国煤炭产生以井工开采为主,起主要产量占煤炭总产量的 97。而地下作业首先面临的是通风问题,在矿井生产过程中,必须源源不断地将地面 新鲜空气输送到井下各个作业地点,以供人员呼吸并解释和排除井下各种有毒有害气体 及矿尘,创造良好的矿内工作环境,保障井下各种作业
8、人员的身体健康和劳动安全。煤 矿的地下开采有面临最为严重的安全问题,瓦斯、火、矿产、水、冒顶、是煤矿普遍存 在的五大自然灾害。 矿井通风与安全是人们在与矿井自然灾害作斗争的过程中,不断 积累经验,吸取教训、总结规律、建立理论、完善措施而逐渐形成的一门科学,它是采 矿工程和安全工程(矿业安全工程方向)等专业必不可少的一门专业课程。 3 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 赵庄井田位于山西省长子县以南 16km 处,行政区划为长治县、长子县、高平市所辖。 其地理座标为: 东经 11248101125800 北纬 355410360300 区内交通方便,太(原)一焦(
9、作)铁路和长(治)晋(城)省级公路纵贯全区, 铁路北有东田良车站,中有赵庄车站,南邻西阳车站,北经长治、南经高平可通往全国 各地。另外乡镇与国道之间有简易公路,村间大道都可通行汽车。铁路公路交通情况见 表 l1。 表 l1 铁路、公路交通情况表 起止站铁路里程(km)公路里程(km) 赵庄高平2319 高平长治5564 高平晋城3934 高平太原335318 高平焦作99125 4 1.1.2 地形地貌 本区地貌区划,北部属长治断陷堆积盆地,中部和南部属沁河、丹河流域侵蚀中山 区。区内地形东、西两边高,中部低、最高点位于西部边界举棒村西北,海拔 1276.40m;最低点位于南部管寨村东丹河河谷
10、中,海拔 880.70m。最大相对高差为 395.70m。南、北部基岩多被覆盖,中部和西部出露较好。 1.1.3 河流及水体 本区位于分水岭带。北东部属海河水系,主要河流有浊漳河南源及其支流北丹河和 苏里河,自丹珠岭、仙公山经本区向北流出注入漳泽水库,南部属黄河水系,丹河及其 支流自丹珠岭向南流出井田,于河南省沁阳附近注入沁河后汇入黄河。 1.1.4 气象及地震 本区属于大陆性气候,四季分明却南北稍有差异,丹珠岭以北据长子县气象局近二 十多年气象资料统计,年平均气温 9.82,最高气温 37.0(1981.5.8) ,最低气温- 29.9(1984.12.18) ,无霜期 160d。夏季温暖多
11、雨,春秋季风多而少雨,冬季寒冷干 燥;年降水量最大为 697.2mm(1996 年) ,最小为 392.8mm(1997 年) ,平均为 524.6mm。 且多集中在六、七、八、九月,占全年总降雨量的 75%以上;年平均蒸发量 1499.0mm, 最大蒸发量 1702.6mm(1981 年) ,最小蒸发量为 1313.8mm(1996 年) ,冻土深度 5075cm。 丹珠岭以南地区据高平市气象局近二十多年资料统计,年平均气温 10.27,最高气 温 37.7,最低气温-22.5(1984.12.18) ,无霜期 180d 左右。夏季多雨、多南风,冬季 寒冷干燥多西北风,最大风力达 10 级。
12、年降雨量最大为 771.6mm(1996 年) ,最小为 305.9mm(1997 年) ,69 月降雨量占全年的 70%左右。年平均蒸发量为 1820.4mm,最 大蒸发量为 2091.lmm,最小为 1618.9mm(1993 年) ,干旱指数为 1.58,属半湿润区。 5 1.1.5 区内工农业生产概况 井田地跨长治市和晋城市,该区自然资源十分丰富,除煤炭外,铁、锰、铅、硫、 大理石、石灰石矿储量也很丰富;丘陵山地林木密布,果树甚多,黄梨、苹果、柿子品 质优良,山楂更是久享盛名;主要农作物有玉米、谷子、小麦和高粱;工业主要有冶炼、 化肥、水泥、发电、农机、副食加工及手工业等。 (二)电源
13、 矿井 110kV 主电源引自长子 110kV 变电所,线路长度 16.5km,备用电源引自宋村 110kV 变电所,线路长度 20km。 1.2 地质特征 1.2.1 地质构造 矿区位于华北板块中部,介于秦岭构造带和阴山构造带两个巨型纬向构造带之间, 处于太行山复式背斜隆起、霍山南北向背斜隆起之间的沁水复式向斜坳陷南端。本区大 地构造处于阳城西哄哄晋城石盘东西向断裂带以北、沁水复式向斜盆地南缘南西北 东向断裂带及晋(城)获(鹿)褶断带之间;总体构造形态为一走向北北东,倾向北 西,倾角 510的单斜构造,伴有宽缓褶曲和小型断裂,致使局部地层倾角达 10以上。 受区域构造控制,井田总的为一走向北
14、北东,倾向北西,倾角 510伴有少量的正 断层和陷落柱的单斜构造,在此基础上发育了一系列北北东向的宽缓褶曲,形成了井田 内岩层的波状起伏。区内主要断层和褶曲的走向多为北北东向。伴生的次一级断层为北 东和北东东向。当两者交叉时,后者切割前者,如兴旺庄南、北正断层切割东坡向斜和 郭村背斜。南部褶曲和断裂因受后期构造运动的影响偏转成北东,如掘山北背斜,黑山 断层等。 1.2.2 地层 本区地层由老至新有:奥陶系中统上马家沟组(O2s) ,奥陶系中统峰峰组(O2f) ,石 6 炭系中统本溪组(C2b) ,石炭系上统太原组(C3t) ,二叠系下统山西组(P1s) ,二叠系下 统下石盒子组(P1x) ,二
15、叠系上统上石盒子组(P2s) ,二叠系上统石千峰组(P2sh) ,三叠 系下统刘家沟组(T1l) ,第三系上新统(N2)和第四系(Q) 。 1.2.3 断层 本区共有断层 16 条,均为正断层,其中有 6 条断层落差及规模稍大,分述如下: 1.庄头正断层(F1) 2. 兴旺庄正断层(F2) 3.后沟正断层(F6) 4.李家河正断层(F10) 5.五龙沟西正断层(F15) 6.五龙沟东正断层(F16) 1.3 煤层特征 1.3.1 煤层 井田内含煤地层主要为石炭系上统太原组(C3t)和二叠系下统山西组(P1s) , 下石 盒子组和本溪组中偶尔有煤线发育。山西组和太原组共含煤 14 层,自上而下山
16、西组含 1、2、3 号共 3 层煤层;太原组含 5、6、7、8-1、8-2、9、11、12、13、14、15、16 号共 12 层煤。山西组和太原组二者累计总厚度为 118.19206.86m,一般 153.57m。含煤 15 层,煤层总厚 3.3818.21m,平均 1280m,含煤系数 8.33%。 本井田共含 6 层全区可采或局部可采煤层,自上而下为山西组的 2、3 号煤层和太原 组的 8-1、14、15、16 号煤层。 1.3.2 煤质 本区各煤层属贫煤(PM)与无烟煤(WY) 。3 号煤以贫煤为主,15 号煤则以无烟煤 7 为主。从全区看,主要煤层精煤挥发分值具有东高西低的特点,同一
17、煤层呈现随煤层埋 藏深度增大,挥发分降低,煤变质程度相应加深的规律。垂向上 3 号煤层精煤挥发份高 于太原组 15 号煤层,表明煤的变质程度增高。本区各煤层的变质以深成变质作用为主。 1.3.3 瓦斯 井田精查勘探中共采集 3 号煤层钻孔瓦斯样 37 个,15 号煤层瓦斯样 1 个;详查阶段 采取 3、15 号煤层瓦斯样各 23 个。其瓦斯成分与甲烷含量测定结果统计见表 1-2。由表 可知,太原组 15 号煤层甲烷含量高于上部山西组 3 号煤层,说明 15 号煤层的围岩条件 要优于 3 号煤层。从瓦斯成分测定结果看,3、15 号煤层均以甲烷为主,其次为氮气和二 氧化碳。根据所测煤层瓦斯成分,本
18、区瓦斯分带可划为沼气带和氮气沼气带。沿 0704080410041504 一线以东主要为氮气沼气带,以西主要为沼气带;只在井田南 部 2203、2204 孔附近为二氧化碳氮气带。 表 1-2 主要煤层瓦斯含量成分表 瓦斯成分煤层 编号 甲烷含量 (ml/gr)CH4(%)CO2(%)N2(%)C2C8(% ) 3 0.3720.12 6.78(60) 4.5698.64 70.76(60) 0.0094.16 3.49(60) 0.0080.86 25.55(60) 0.001.60 15 0.0126.10 6.88(24) 0.2498.55 66.92(24) 0.7528.04 5.9
19、7(23) 0.0081.36 27.38(14) 0.000.47 0.09(17) 8 备注()内数据为参加统计的样品个数 综上所述,本区 3、15 号煤层均为高瓦斯,煤层埋藏深度是控制本区煤层瓦斯含量 的一个主要因素。这是由于随煤层埋深增大,煤层本身及围岩的透气性降低,使得煤中 瓦斯难以往外运移、排放,从而有利于瓦斯的富集和保存。 1.3.4 煤尘爆炸与煤的自燃 1.煤尘爆炸 根据测试成果,3 号煤层火焰长度为 540mm,平均 13.5mm,加岩粉量 1535%,平 均 20.3%,具有爆炸性。所以本区 3 号煤层为有爆炸危险性的煤层。 2.煤的自燃性 根据 3 号煤层燃点测试成果,还
20、原温度(T1)为 372393,平均 384;原样(T2)为 370390,平均 380;氧化(T3)为 362386,平均 374;T 为 522,平 均 10;为不自燃煤。据邻近矿山调查资料,邻区各矿山开采的 3 号煤层均未发生过自 燃现象 2 井田境界和储量 2.1 井田境界 井田境界北以长治矿区相连,南邻王报井田,东起庄头正断层,西以 12、13 号点连 线为界。井田境界由 26 个拐点坐标连线而成。 根据以上坐标点圈定的井田范围来看,井田的东部边界以经纬线为界,很不规则。 庄头正断层以东为地方煤矿开采区,以西为赵庄井田,该断层区井田内长 21km2.7km, 往东北向长治矿区延伸,与
21、长治正断层斜交,全长 26km。该断层在东田良以北走向为北 80东,倾向北北西,倾角 70,落差 280m,;东田良以南,断层走向为北 20东左右,倾 斜倾向南南西西,倾角 707075,落差 5029030180m,自北往南逐渐减少。井田南 北长约 16.65km,东西宽约 14.8km,面积 144.01km2。因此,赵庄井田东部以庄头正断层为 9 界。 2.2 储量 2.2.1 地质储量 圈矿井煤层地质储量 A+B+C+D 级为 1838.81Mt;其中 3 号煤层地质储量 A+B+C+D 级为 903.01Mt,工业储量 A+B+C+0.7D 级为 859.32Mt,其中 A+B 级为
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