1、煤矿开采专业毕业设计论文DOC 80页第一章 矿井概述 -第2页第二章 采区地质概况 -第23页第三章 采区储量与生产能力 -第26页第四章 采区巷道布置方案的选取 -第26页第五章 采煤工艺设计 -第51页第六章 采煤工作面生产技术管理 -第67页第七章 安全技术措施 -第57页第一章矿井概况第一节矿井位置1.1.1 矿区地理位置与交通条件峰峰集团薛村矿位于河北省邯郸市西南部，峰峰矿区大社镇。薛村矿地处鼓山东麓，区内有公路与主干道相通，向北22.5km到邯郸市与107国道和京沈公路接壤，并向北15km与309国道相连，向南10km到峰峰集团公司。有运煤专用铁路自本矿储煤厂经牛儿庄矿、羊渠河矿
2、到新坡编组后，到马头站与新线接轨。交通四通八达，十分便利。附矿井交通位置图1-1。图1-1 矿井交通位置图1.1.2 矿区地形特点 峰峰矿区位于河北省南部，太行山余脉鼓山之东翼为平缓丘陵，地带为黄土台地。地势西北高东南低，惊天最高海拔314.0m最低178.9m，比高139.1m。地形由西向东倾斜坡度约16.7%东西高差48m，为第四系黄土覆盖。南北长40km,东西宽25km。为NNE向较狭长隆起地带，区内地层除鼓山西侧及局部地区叫陡，倾角高达60度左右，大部分地区地层倾斜较缓，一般在715度之间。1.1.3 矿分布及建材矿区内煤、水、电峰峰矿区位于邯郸市南部，面积为353.0km2，东西窄，
3、南北宽呈长条形。建材：矿区内盛产料石、水泥及钢铁等建筑材料，运输距离均不超过25km。电源：本矿井采用电源，一是由牛二庄输送的电荷，二是本矿矸石发电厂输送的电荷。水源：本井田内的冲积层及井田周围的冲积层及奥陶纪灰岩中均含丰富的水源。 1.1.4 矿区气候条件薛村矿井田属温带大陆性气候，每年11月至次年3月为冬季，寒冷干旱，多刮西北风，二月至九月为雨季，多刮南风与东南风。年最高气温43，最低-15.7，平均气温13对矿井建设影响较小。1.1.5 矿区水文情况本井田没有较大的河流，在井田边界的香山村北有水泉两个，常有水涌出，形成小河，水量234.6公升/分，下流注入滏阳河。 第二节 井田地质特征1
4、.2.1 井田地形（边界尺寸及井田面积）薛村井田地表地貌为简单平缓丘陵与黄土台地。地形由西向东倾斜，坡度约16.7，为第四系黄土覆盖，有垂直节理直立不倒之特性。井田西部以F4断层为界，南部以技术边界与牛儿庄矿为界，东部以F2断层与小屯矿为界，北部以大煤-250米等高线垂直下切与大淑村矿为界。井田走向长平均约3850m，倾向长平均约5670m，面积约19.3km2，开采标高100-350m。煤层最大倾角15，最小倾角4，多数煤层为412，平均7.4。西部较窄东部宽，形状不规则。1.2.2 井田的勘探程度1地质勘探（1）建井前的地质勘探计划用1-2年的时间在井田内进行普查、详查和精查勘探。（2）补
5、充勘探精查报告提交后至建井期间，为满足建井与生产的要求及矿井延深设计要求，需要不断补充钻孔。并仔细收集、处理、保存钻孔资料，以备生产使用。1.2.3煤系地层概况薛村井田为一掩盖区，仅在冲沟内有基岩露头，通过钻探、地质调查及井巷工程揭露。 井田内地层包括（自下而上）有：奥陶系中统峰峰组、石炭系中统及上统、二迭系上统及下统、第四系。见图12附煤层综合柱状图1-2。1.2.4 地质构造薛村井田位于峰峰煤田的东北部，鼓山复背斜之东翼。地质构造单元属亚洲东部新华夏构造体系的一部分。总的构造轮廓为单斜，煤岩层大致以西南高，东北低呈扇形展开。在井田浅部形成以西部F4断层、东部F3断层为边界的地堑构造，构成西
6、部构造区。井田东深部（原为扩大区）以褶曲构造为特征，形成东部构造区，其中有代表性的为南旺向斜构造。1.2.5 水文地质特征1区域概况峰峰煤田位于太行山中段东麓山前丘陵与黄土台地地带。南北向鼓山将煤田分为东西两个部分，多年平均降雨量560 mm，雨季为7、8、9三个月。薛村井田处于鼓山东麓奥灰水强径流带之东缘，西部奥灰水强径流带对井田水文地质条件影响较大。鼓山东麓强径流带地下水通过F4断层补给井田内煤系薄层灰岩含水层，并向深部迳流、排泄。2矿井充水条件及充水因素（1）地表水系井田内主要有东西向冲沟四条。在井田内香山村西北有泉两个，经常有水涌出，形成一条小河，水量234.6 L/min。此外有观音
7、沟、南岗沟、二十四合沟及断头沟四条。平时干枯无水，每逢雨季水流倾沟而下，但几小时即降落无水，故称一时河。（2）主要含水层上石盒子砂岩含水层：下石盒子组、山西组砂岩含水层：矿井正常涌水量为120m3/h，最大涌水量为200m3/h。第三节 煤层特征1.3.1 煤层埋藏条件 井田西翼左侧煤（岩）层产状由穹窿顶部向ES、EN、NW、SW方向倾斜。西翼右侧上部为乐意庄向斜，煤层平均倾角5，下部为香山背斜，轴向近SN，向南轴向转为NENNE向。向斜西翼倾角58，东翼倾角735，受断层影响局部达40。东翼煤层走向近SN，多数煤层倾角为412。1.3.2 可采煤层及其顶底板结构2号煤（大煤）为可采煤层中最上
8、部也是最厚一层，上距骆驼钵砂岩45 m，下距4号煤3238 m，平均34 m，最大厚度7.8 m，最小厚度2.3 m，平均厚度6.5 m。煤层稳定，结构复杂，含夹矸24层，由上而下，第一层夹矸距顶板0.5 m，厚度0.05 m，粉砂岩，稳定普遍存在。第二层夹矸距底板1.82.5 m，厚0.040.6 m。不稳定。第三层夹矸距底板0.81.8 m，平均1.3 m，厚0.150.2 m，含炭质砂岩，较稳定，井田普遍存在。第四层夹矸，距底板0.5 m，厚0.040.2 m。泥炭质粉砂岩，常呈软泥状出现，不稳定。1.3.3 煤层的围岩性质可采煤层特征表表11 煤层编号煤层名称煤层厚度煤层间距稳定性煤层
9、结构夹矸数可采性顶板岩性底板岩性最小-最大平均2大煤2.37.86.5323734稳定复杂2-4可采粉砂岩粉砂岩煤层顶底板岩石物理性质表12层位岩石名称物理特征力学特性比重（A）容重（湿）（t/m）含水量（M%）抗压强度（kg/cm2）抗拉强度（kg/ cm2）干燥状态饱和状态2号煤层顶板粉砂岩2.752.691.584512987995 2号煤层底板粉砂岩2.752.621.045880901.3.4 煤的特征大煤（2号煤）：物理性质：颜色为深黑色，条痕色为黑色带褐色，具玻璃状光泽，脆度较大，内生裂隙及外生裂隙发育，肉眼鉴定为半亮型，一般由镜煤、亮煤、和暗煤组成，有丝炭夹层，具有参差状或贝壳
10、状断口。煤的比重为1.341.57。煤质的基本特征是水份一般在0.672.08，平均1.22，灰份较高，一般在10.5123.69，平均17.27。挥发份含量10.6417.13，平均14.29。硫份0.130.59，平均0.31，属于低硫煤。固定炭含量66.2-79.9%平均70.57%,发热量在26.6836.11MJ。1.3.5 煤层的瓦斯、自燃发火及煤尘经鉴定该矿井为底瓦斯矿井，其中相对瓦斯涌出量12m/t、绝对瓦斯涌出量为27m/min。经煤科院抚顺分院鉴定该矿井2号煤自燃发火为三类自燃发火煤层，发火期312个月。发火原因是采后密闭不及时或密闭质量不好漏风而造成自燃发火。采用筑密闭墙
11、、井下直接注浆，或地表向火区钻孔注浆灭火。杜绝煤层自燃发火事故的发生。煤尘薛村矿井田煤尘经多次鉴定，具有爆炸性。第四节、井田境界和储量1.4.1 井田境界 井田划分的原则：1.要充分利用自然条件划分；2.要有合理走向长度；3.要处理好相邻矿井关系；4.要为矿井发展留有余地；5要有良好的安全经济效果。井田境界：东以F1断层为界；北部以K2及第三勘探线为界，西以煤层露头线为界；南部东边以2108和1902好钻孔连线为界，界外为邯郸矿务局郭二庄煤矿，向西以F4、F6断层为边界外，其间以1603、1630、1608、1730号钻孔连线为界。井田的东西走向约4.3公里，南北倾向4.7公里，面积约为15.
12、4平方公里。1.4.2井田工业储量本井田地层产状平缓，褶皱宽缓，但大、中型断层较为发育，又有火成岩的侵入影响，故地质构造属中等类型。1.4.3储量计算原则(1)最低可采厚度0.7m，灰分最高小于40(2)断层及井田边界要有保护煤柱，井田内断层落差大于50m，落差大于30m，两侧各留保护煤柱30m，井田边界断层保护煤柱50m，井田边界留保护煤柱30m。1.4.4 井田勘探类型井田共布置9条勘探线，1.4.5工业储量计算1.储量计算参数的确定(1) 面积（S）：当煤层倾角15时,采用煤层真面积.真面积水平投影面积1/cos,为煤层真倾角.各煤层的倾角 表13煤层编号平均倾角()倾角范围()煤层编号
13、平均倾角()倾角范围()2#7.44128#16430各煤层储量计算总面积 表14煤层号面积（m2）煤层号面积（m2）2#136531268#142033392.计算方法本次储量计算直接在1：5000煤层底板等高线图上，采用地质块段法计算储量，为了满足有关规程规定的要求和便于使用，地质块段的划分原则如下：(1) 首先以各级储量边界为自然边界，然后在做进一步划分；(2)分四个水平（即50米、50米、200米、200米）分别计算储量，也就是将这些标高的等高线做为块段边界；2、参数的确定(1)厚度(m),在采用媒厚成果时,对部分质量低劣钻孔及构造等原因造成的煤厚异常点未考虑.对9#煤层的开采厚度按复
14、杂煤层夹矸取舍方法合并计算；其余煤层均按规程规定的夹矸取舍方法计算开采厚度.然后,采用块段内及周围附和质量要求钻孔的煤层开采厚度以及巷道见煤厚度算数平均值作为该块段储量计算厚度. 表15煤层编号平均厚度(m)厚度范围(m)煤层编号平均厚度(m)厚度范围(m)2#6.52.37.298#0.8502.8(2)容重(t/m3),因薛村矿自投产以来,未进行煤的容重测定工组,所以本次储量计算仍沿用原精查勘探时的容重值. 煤层容重采用值 表16煤层编号容重(t/m3)煤层编号容重(t/m3)2#1.508#1.45 (3)各煤层的工业储量ZC的公式各煤层的工业储量(万吨)=煤层面积()平均厚度(m)容重
15、(t/m3)煤层的工业储量表 表17煤层编号工业储量（万吨）煤层编号工业储量（万吨）2#13311.308#1750.56其中4#、6#、7#煤层为远景储量543.17万吨（万吨）高级储量（万吨）高级储量（万吨）低级储量D（万吨）低级储量（万吨）工业储量（万吨）矿井地质储量13311.301750.5602543.1715061.8617605.03第五节井田可采储量1.5.1 煤柱留设（1） 井田境界煤柱：井田东部以F1断层为界，留设50m防水煤柱。南部与郭二庄井田分界处留设40m煤柱，煤矿技术边界处，留设50m井田边界煤柱，其他井田边界留设30m保护煤柱（2）工业广广场煤柱：工业广场按一级
16、保护级别留设维护带15m,（3）村庄煤柱：（4）井田内断层煤柱：（5）矿用铁路下不留设煤柱，随采随填。1.5.2井田可采储量（1）计算公式：=(Z-P)*k式中：Zk矿井可采储量，万吨Z 矿井工业储量，万吨P 矿井煤柱损失量，万吨K 矿井回采率7080，本矿采用75根据煤炭工业部对采区回采率不得小于以下数值： 薄煤层为： 85 中厚煤层为：80 厚煤层为： 75 地方小矿为：70本矿2#煤为可采煤层，均为中厚煤层，故回采率取85是合理的。（2）矿井留设煤柱损失量 煤层编号永久煤柱损失量煤层编号永久煤柱损失量2#935万吨8#114万吨第六节矿井年产量、服务年限及工作制度1.6.1矿井年产量本矿
17、井适合设大型矿井，其理由如下：（1）储量一般，工业储量15061.86万吨，可采储量14012.86万吨；（2）煤层赋存较稳定，倾角变化不太大，适宜用综采设备采掘；（3）根据我国目前技术发展水平，提升，运输排水，通风等生产环节，均能保证正常运行；（4）本井田距京广铁路褡裢车站25KM，距矿山铁路权村站6KM，地理位置较优越，交通便利。综合考虑以上因素，结合规范规定，确定井型为150万吨/年。1.6.2核算矿井服务年限 根据矿井实际的地层和煤层特征，主要可采煤层为2#煤层，均厚为6.5m,平均倾角为7.4 赋存状况稳定。根据公式：T=Z/(A*k)式中: T=矿井设计服务年限，年Z=矿井可采储量
18、，万吨A=矿井设计生产能力，万吨/年K=储备系数，因本矿地质条件复杂，本设计采用k=1.3，所以：T=Z/(A*k)=14012.86（1501.3）=71.9年根据规范规定对生产120-240万吨/年的矿井，服务年限不少于60年，本矿符合规程规定。本设计是150万吨/年，达产后与技术条件相适应时，可以提高年产量，因此，服务年限为70年是合理的。1.6.3矿井工作制度矿井年工作日为300天。采煤每昼夜“四六制”，三班出煤，一班准备；掘进工序简单，也可以四班连续工作，设备随时修理，边掘进边准备；地面采用“三八制”，每昼夜提升时间为18小时。第七节 井田开拓井田开拓的在井田范围内，从地面向地下开掘
19、一系列巷道进入煤层，建立矿井提升、运输、通风、排水和动力供应等生产系统。矿井开拓设计已经是地总体设计划定好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设计的合理原则。认真研究主要井巷工程如何深入地下，以便接近或深入煤层预定位置，为采区开采打通道路。其主要内容包括确是主副井的井筒形式、深度、数量、位置、阶段高度、大巷位置、采区划分、开采顺序通风运输方式等。1.7.1确定井田开拓方式的原则井田开拓所要解决的问题是，在一定的矿山地质和开采技术条件下，根据矿区总体设计的原则规定，正确解决下列问题：（1）确定井筒的形式、数目及其布置，合理选择井筒及工业广场的位置；（2）合理地确定开采水平数目和位置
20、；（3）布置大巷及井底车场；（4）确定矿井开采程序，做好开采水平的接替；（5）进行矿井开拓延伸、深部开拓及技术改造。1.7.2 开拓方式的确定薛村矿地形复杂井田中央地势低洼,有一定厚度的冲积层,采用立井开拓相比较好,井筒位置尽量靠近储量中心.具体方案及分析见下节.1.7.3 井筒位置、数目的确定井筒的位置的选择涉及地面、井下一系列因素，原则性强，关系重大，影响因素很多。选择井筒形式对井下开采有利，又要便于井筒 开掘和维护。1影响井筒位置的因素（1）地面条件：1）工业场地占地面积 井口附近要有一定范围，用以布置工业场地，其中包括主、副井生产系统建筑物与结构物。2）地形与工程地质条件 选择井筒位置
21、应当充分利用地形，井口附近不能过分低洼，不仅要避免洪水灾害。而且尽可能避开滑坡岩崩流砂和泥石流危险区，以及其他不利于施工的工程地质条件。（2）井下条件：1）按最小运输功确定井筒位置通常把运量与运距的乘积叫做运输功，以吨公里表示。在同一井田内大巷运输费高低与所所消耗的运输功近似成正比。井田储量一定时，沿井田走向大巷运输功的变化因井筒位置不同而成倍增加。2）根据地质条件井筒位置应该选择以丘陵坡地为主的宽缓地带。该处冲击层薄，地下水补给范围有限、工程地质条件较好，土地亩产较低。即:主副井井筒开拓至第一水平在煤层底板中布置井底车场,然后直接延深至第二水平,用石门与-200水平运输大巷联系.综上考虑采用
22、双立井开拓，风井设在井田的浅部边界，也用立井开拓方式。2井筒数目的确定本矿井瓦斯含量比较大，经有关部门鉴定为高瓦斯矿井。故矿井通风问题是整个矿井重要内容。同时考虑到矿井倾向较长平均长度为5670m.确定该矿才有中央边界式通风，在井田浅部开拓风井。井筒特征表井筒名称主立井副立井东立风井西立风井横坐标21959.108021994.542018254.00纵坐标182030.7055182079.4475183531.000井口标高239.75239317.5井底标高-50-50150.0井筒直径m5.06.05.55.5井筒净断面19.628.623.723.7提升容器两套12t双箕斗一对1.5
23、t双层箕斗井筒支护混凝土砌碹混凝土砌碹混凝土砌碹混凝土砌碹主井断面图 风硐平行于安全出口布置图第八节 开采水平设计1.8.1 水平高度的确定 本井田2 #主采煤层，倾角在412之间，大部分在7.4左右，采用下山比上山开采具有技术简单、生产条件优越等优点，因此采用上山开采。根据本矿实际条件,结合实际矿井的现场经验,第一水平标高订为-60,这样既保证第一水平服务年限60年符合规范要求,又能减少初期工程量,尽早出煤,第一水平可采储量为12358.3万吨,服务年限60年. 第二水平标高为-200各水平开采方式:本井田大部分采用上山开采,因为上山开采技术简单,通风系统好,排水容易 ,巷道掘进维护容易等优
24、点1.8.2巷道布置本矿主采2煤层,主要运输大巷及开采运输上山布置即在2#煤层的底板岩石中,先开采第一水平,然后开采第二水平.本矿井主采2#煤层，煤质较硬，顶底板也较稳定，故将运输大巷布置在2#煤层底板岩石中。其优点是后期维护相对简单，维护费用低，受采动影响小。缺点是掘进速度慢，掘进费用高，前期投资高。第九节井底车场1.9.1 概述井底车场是井筒附近连接井筒和主要运输大巷的一组巷道和硐室的总称，是连接矿井提升和井下运输的枢纽，井下的煤炭和矸石通过井底车场运到地面，地面的材料和设备通过井底车场运到井下用料场所、排水、动力供应及人员上下必须通过井底车场。因此，井底车场设计是否合理，直接影响着矿井的
25、安全的生产。由于井底车场要为整个矿井服务，服务年限长，以此将井底车场布置在2#煤层底板岩石中。1.9.2 确定井底车场的形式及布置方式1 井底车场的平面布置(1) 存车线长度的确定： 底卸式矿车运煤的井底车场主井空、重车线长度：掘进煤集中在井底车场用翻车机处理时，由掘进煤列车空、重车线长度确定底卸式矿车空、重车线长度。 副井进、出线长度：大型矿井应各容纳0.51.0列车。 副井材料线设在出车侧，即在副井出车线旁增设一股道，其长度：中型矿井应容纳510个以上材料车。(2) 存车线长度的计算： 主、副井空、重车线：主井空、重车线长度：L=mnl1+Nl2+l3=米取整数为123米。副井空、重车线长
26、度：L=mnl1+Nl2+l3=米取整数为64米。式中 m-列车数，主井取1.5列，副井取1列； n-每列车的矿车数，按车组成计算确定，15辆； l1-一个矿车带缓冲器的长度，1.5吨固定式矿车2.4米，3.0吨底卸式矿车3.45米； N-电机车数，台； l2-每台电机车的长度，米； l3-列车制动距离，1.5吨固定式矿车取7米，3.0吨底卸式矿车取40米。 材料车线：L=nl1=米式中 L-材料存车线长度，米； n-容纳的材料车，10辆； l1-一个材料车带缓冲器的长度，2.4米。 人车线： 一般为一列车加1520米。 调车线长度：L=mnl1+Nl2+l3=米取整数为72米。 线路布置：（
27、见图3-5）(3) 车场通过能力： 区段划分：首先将井底车场线路绘制在1：500的平面图上，并在图中标出主要线路长度、道岔位置及其编号等，然后按下列原则把整个线路划分为若干区段。凡一台电机车（或列车）未驶出之前，另一台电机车（或列车）不能驶入的线路，应划分为一个区段。区段划分时，必须考虑设置信号的合理性和可能性。对通过线和有跟踪列车（或电机车）形式的线路，区段划分不宜太多、太密。综上所述，车场巷道及硐室除煤仓、装卸硐室都采用混凝土支护其他采用锚喷支护，遇到围岩破碎的地方加金属网锚喷。本矿井井底车场和大巷辅助运输用矿用防爆特殊性蓄电式电机车和1.5t矿车运输，轨距为600mm。采用立井环形卧式车
28、场，运输大巷运煤采用sgz-1000/1200型胶带输送机，回风大巷的 材料、运矸等用MG-1.1-6A型固定式矿车，采用蓄电式电机车。第二章 采区地质概况第一节 采区概况：2.1.1、采区的位置及范围 八采区位于薛村矿井田南部边界。东西长10001600米，南北长400750米。工业储量576.4万吨,可采储量307.6万吨.(包括F3断层防水煤柱)就我矿目前的开采技术水平来说,做为一个采区开采是比较合理的。2.1.2、四邻边界 八采区位于我矿南部边界：其西南部和南部与牛儿庄矿相邻，东部以F3断层与小屯矿为界，西北部和北部为我矿东二采区（已采）。采区内以F20断层为界。2.1.3、邻区对本区的影响因素 （1）、水的影响 本采区东部以F3大断层为界,此段含水层沿断层裂隙突出的危险。施工时必须探清断层要素,编制防水措施,核定防水煤柱。（2）、其它采区西翼还受到东二采区以探明的陷落柱的影响。在此处作业时，应有防止受其危害的措施。第二节 采区内煤层赋存的条件开采煤层特征：煤层煤厚倾角倾向走向稳定性硬度牌号大煤平均6(m)12400-780（m）1000-1600（m）稳定0.91.2PM最大最小7.8-3.5（m）4-16
