精品西欢坨新井设计煤矿毕业论文设计说明书.docx
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精品西欢坨新井设计煤矿毕业论文设计说明书
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摘要
本次毕业设计,我所做的是西欢坨新井设计。
在毕业设计之前,我们设计组在高永格老师和郝彬彬老师的带领下到云驾领矿进行为期两天的毕业实习,在此期间我们搜集了所有毕业设计所需的资料,同时在生产一线积累了实际生产的经验。
在实习过程中我们更加深刻地了解到我们以后的工作,并且学到了重要的设计思想及设计中所涉及的现场工作经验,为毕业设计打下了良好的基础,为以后的工作也积累了宝贵的经验。
本次毕业设计是经过共同讨论及经过指导老师多次指导的结晶,经过反复比较后最终确定的,是我们大学四年学习采矿工程专业的一个全面的总结。
西欢坨矿井初步设计包括以下几个部分:
1.矿井内水文、地质、村庄、交通等基本情况概述;
2.矿井井田范围内煤的地质储量、工业储量及可采储量;
3.矿井生产能力及服务年限;
4.矿井井田的总体开拓设计,井筒位置及形式选择、水平划分、延伸方案确定、带区划分、井底车场的确定及线路计算、硐室布置等内容;
5.矿井带区的布置、工作面布置、生产运输机械选型、生产程序安排、带区车场的设计及生产工作面回采工艺的确定。
6.矿井生产系统。
包括提升、运输、通风、排水等系统的确定和设备选型及相关硐室的布置。
本设计时间为2012-3-12到2012-6-01共12周时间,时间较为仓促,同时由于本人水平有限,缺少现场生产经验,在设计中难免有不足之处,恳请各位老师和同学给予批评指正,本人不胜感激。
关键词:
开采水平;开拓方式;采煤方法;井底车场。
Abstract
Inthisgraduationdesign,whatIdoisafirststepdesignofmineralmineinxitushangcoalmine.
Undertheleadershipofchenzhibinandlixinwang,ourgrouparrivedattheTaoerMineraltocarryonagraduationfieldworkinamonthbeforegraduatedesign.Wecollectedthedatathatallgraduationsneedwhendesigninthisperiod,atthesametimeweobtainedaglimmerofbacklogtheexperienceoftheactualproduction.Inthisprocess,weunderstoodwelaterofworkmoredeeply,learnedtheimportantdesignthoughtandthespotworkexperienceinvolvedinthedesign,andmadeagoodfoundationofthedesigntobeatforthegraduation.Wealsoobtainedbacklogpreciousexperienceoflaterwork.
Thisgraduationisthecrystallizeofourcommondiscussionandtheguideoftheteachers.Accordingtoourcomparisonsagainandagain,wedecidedthisdesignintheend.Thisdesignisanoverallsummaryofourfouryearsuniversitystudyofminingengineering.
ThedesignofmineralwellinxitushangⅠMineralincludesthefollowingsteps:
1.Theintroduceofthebasiccircumstanceoftheinternalmineralwellsuchasthebackgroundofwater,geology,village,transportation,etc.
2.Thegeologystoragequantityofthecoal,industrystoragequantityofthecoalandthestoragequantityofthecoalallowedtomineinthetidyfarmlandandscopeofthemine.
3.Theabilityofproductioninthemineralwellandthetimelimitsforservice.
4.Tidyfarmlandofmineraloftotalexpandthedesign,thewelltubepositionandtheformchoice,levelsdividetheline,extendtheprojectassuranceandadopttheareademarcation,thesettlingtheparkingfieldinthewellbottomandcircuitcalculation,thesiloarrangesetc.
5.Thedesignoftheminingareaarrangementinmineralwell,thearrangementoftheworksurface,choosingtheproducestypeoftransportmachine,thearrangementoftheprocedure,theparkingfieldintheminingareaandtheassuranceofthebacktoadoptintheworksurfacesofproduction.
6.Theproducingsystemofthemineralwell.Includethedecidingofpromoting,transporting,wellventilating,drainingetc.,thechoosingoftheequipmentstypeandthearrangementofthesilorelated.
Thetimeofthedesignsis2012-3-12--2012-6-1andis12weeksintotal.Timeislimitedtodesign.Becausethelevelofoneselfislimited,andtheexperienceofspotproducesisshortage,therearemanyshortagesinmydesign,pleasegivemesomeanimadversionstocorrect,Iwillbeextremelygrateful.
Keyword:
thelevelofmining;expandtheway;adoptthecoalmethod;wellbottomcarfield.
第一章矿井概述及井田特征10
1.1井田概况10
1.1.1位置交通(行政隶属关系)10
1.1.2地形地貌11
1.1.3地表水系11
1.1.4气象11
1.1.5地震情况12
1.1.6矿区内工农业生产概况12
1.1.7煤炭运销和经济效益12
1.1.8地面建筑情况13
1.1.9水源情况13
1.2地质构造13
1.2.1地层13
1.2.2主要地质构造17
1.3煤层19
1.3.1含煤地层及含煤性19
1.3.2可采煤层特征表20
1.3.3各可采煤层特征分述如下20
1.4煤质21
1.4.1煤的工业分析21
1.4.2煤的元素分析22
1.4.3煤的工艺性能23
1.5瓦斯、煤尘、自燃、地温等情况23
1.6水文地质24
1.6.1矿井主要含水层24
1.6.2矿井主要隔水层25
1.6.3断层及破碎带对矿井充水的影响25
1.6.4矿井水文地质类型28
1.6.5矿井涌水量29
1.7对勘探程度及精查勘探地质报告的评价29
第二章井田境界和储量30
2.1井田境界30
2.2.1工业储量30
2.2.2井田可采储量30
第三章矿井生产能力、服务年限及工作制度32
3.1矿井工作制度32
3.2矿井生产能力及服务年限33
第四章井田开拓34
4.1概述34
4.1.1地质构造34
4.1.2煤层赋存状况34
4.1.3水文地质情况34
4.1.4地形因素35
4.1.5综述35
4.2确定井田开拓方式35
4.2.1确定井筒形式、位置、数目35
4.3开采水平的设计36
4.3.1水平高度的确定36
4.3.2设计水平的巷道布置37
4.4带区划分…………………………………………………………………………….42
4.5井底车场43
4.5.1设计要求…………………………………………………………………44
4.5.2确定井底车场的形式44
4.5.3线路总平面布置45
4.5.4井底车场通过能力计算49
4.5.5大巷断面及支护54
4.5.6井底车场各硐室布置54
4.6开拓系统方案比较56
4.6.1开拓方案的类型56
4.6.2开拓方案的技术比较58
4.6.3开拓方案经济比较59
4.6.4综合比较62
4.6.5开拓系统的综述62
第五章采煤方法和带区巷道布置63
5.1煤层的地质特征63
5.1.1煤层特征及围岩特征63
5.1.2地质构造63
5.1.3水文地质条件64
5.1.4可采煤层的煤质指标特征64
5.1.5开采煤层的瓦斯及煤尘情况64
5.2采煤方法和回采工艺64
5.2.1采煤方法的选择65
5.2.2回采工艺65
5.3带区巷道和生产系统66
5.3.1带区概况66
5.3.2带区生产能力67
5.3.3带区巷道布置69
5.3.4带区生产系统70
5.4带区车场设计及硐室71
5.5带区采掘计划72
5.5.1带区巷道的掘进方法和作业方式72
5.5.2带区巷道的断面和支护形式73
5.5.3带区工作面配备74
5.5.4工作面推进度、年产量74
第六章矿井运输与提升75
6.1概述75
6.2盘区运输设备的选择75
6.3主要巷道运输设备的选择76
6.3.1大巷运输方式的选择76
6.3.2大巷皮带运输机的选型76
6.4主井提升设备选型计算79
6.4.1主井提升原始数据79
6.4.2提升容器的确定80
6.4.3钢丝绳的选择82
6.4.4提升机的选择83
6.4.5提升电动机的选择83
6.4.6提升机相对井筒的位置84
6.4.7提升系统的总变位质量85
6.4.8动力学计算86
6.4.9对防滑性能的分析87
6.4.10提升机提升能力的验算88
6.5副井提升设备的选择88
6.5.1罐笼的选择88
6.5.2钢丝绳的选择88
6.5.3提升机的选择89
第七章矿井通风与安全90
7.1矿井通风方式与通风系统的选择90
7.1.1选择通风系统的原则90
7.1.2矿井通风方式的选择90
7.1.3主要通风机工作方法的选择90
7.2矿井所需风量的计算92
7.2.1风量的计算原则92
7.2.2矿井所需风量的计算92
7.3矿井通风阻力计算95
7.3.1矿井通风总阻力计算原则95
7.3.2矿井通风总阻力计算96
7.3.3矿井通风等积孔的计算97
7.4扇风机选型98
7.4.1选择风机的基本原则98
7.4.2通风机的选择设计步骤98
7.5防止特殊灾害的安全措施101
7.5.1综合防尘101
7.5.2水灾预防101
7.5.3顶板管理102
第八章矿井排水103
8.1概述103
8.2排水设备选型103
8.2.1水泵的初选103
8.2.2管路布置105
8.2.3管道特性曲线及工况的确定106
8.2.4校验计算107
8.3水仓及水泵房109
8.3.1水泵房109
8.3.2水仓110
第九章技术经济指标112
第十章经济技术综述115
10.1矿井设计采用的新技术和新方法115
10.1.1倾斜长臂采煤法115
10.1.2沿空掘巷技术116
谢辞118
参考文献119
第一章矿井概述及井田特征
1.1井田概况
11.1.位置交通(行政隶属关系)
西欢坨煤矿位于河北省武安市北部,以高村为中心,南距武安市约5km。
邯郸-长治公路横跨矿区南端,邢台-都党公路纵贯矿区东缘。
煤矿运煤专用线在上泉车站与褡午环形铁路接轨,交通十分便利(见图1-1)。
井田范围:
北以第1地质剖面与郭二庄矿为界;南以第13地质剖面与上泉勘探区为界;西部以井田F4断层与地方煤矿为界;东部以F22断层及-550m水平切割各煤层为边界,地理坐标:
北纬36°40′10″~36°43′47″,东径113°47′09″~113°48′32″。
井田南北长约6km,东西约1.6km,呈南北近似长条状,井田面积9.5171km2。
图1-1交通位置图
西欢坨煤矿位于武安市境内,武安市位于邯郸市西北,太行山东麓,西北与山西省交界。
面积1806平方公里,城区面积16.5平方公里。
现辖22个乡镇、502个行政村,人口69.1万。
1988年设武安市,撤销武安县,以原武安县行政区域为武安市行政区域。
为省属县级市,由邯郸市代管,素有“太行明珠”之称。
1.1.2地形地貌
矿区位于太行山东麓山前丘陵地带,武安盆地的西部,属山间平原地貌,地形微向东倾斜。
北洺河东西向横穿矿区中部,地势北高南低,河北岸往北呈阶地式增高,最高标高达355.77m,河床及其以南地势低缓,最低标高为246.86m,最大高差108.91m。
1.1.3地表水系
矿区内主要地表水来自北洺河和马会河,北洺河发源于西部山区京娘湖一带,流经本区南端,河床宽约200余米,最高洪水水位标高270.59~256.26m,汇水面积390km2,旱季干涸无水,汛期流量10~20m3s,1963年洪峰流量2180m3s,雨季河水暴涨水位急剧变化,旱季无水。
近年有铁矿、煤矿、选矿厂排水流入河内,故常年有少量浑浊流水。
目前淤泥较多,河床很浅。
马会河在本区中部经过,自西向东流经本区汇入北洺河。
发源于邢台沙河县峡沟、温家园一带,上游支流较多,汇水面积较大。
河床宽约20-80m,河床平缓开阔,雨季洪水急剧而下,旱季无水。
近年因上游有铁矿、煤矿排水流入河内,故常年有浑浊流水,但水量不大。
2000年7月雨季因急降雨河水暴涨,最高洪水位标高达+178.34m(地点:
东马项村南),但数小时之后便成了干河。
如果有长时期稳定的补给水源,可能会对矿山开采产生一定影响,一般情况下,由于矿山开采水平日益延深,回灌的可能性较小。
1.1.4气象
本区为温带大陆性气候,四季分明,春旱、夏热、秋雨、冬寒,根据武安市气象站资料统计,年降雨量介于1472mm(1963年)~135mm(1966年),平均降雨量600mm,最大月降雨量1026mm(1963年8月),,降雨多集中在7、8、9三个月。
年蒸发量2000mm左右。
平均气温12.6℃,最高温度41.3℃(1968年6月11日),最低温度-19.9℃(1967年1月15日)。
降雪及冻结日期自11月中旬至次年3月初,约90余天,最大冻结厚度41cm。
平均风速2.7ms左右,最大风速22.7ms,风向北东,北北东居多。
邯郸矿区地处中纬度地带,属半干旱暖温带大陆性季风气候,四季分明,冬季寒冷少雪,春季干燥,风沙盛行,夏季炎热多雨,秋季晴朗,寒暖适中。
据武安气象站资料,多年平均气温12.6℃,月平均气温最低为-3.4℃(1月份),最高为26.4℃(7月份),极端最低气温为-19.9℃(1967年1月5日);极端最高气温为42.5℃。
多年平均日照时数为2297,年日照百分率平均为52%,平均无霜期192天,霜冻期一般为每年11月中旬左右至次年3月份,约120余天。
积雪最大厚度14.00~16.00cm,冻土最大深度42.00cm。
风向多为南风和西北风,年平均风速2.7ms,极端最大风速29ms。
本区降水主要受太平洋东南季风气候影响,因距海洋较远,故而偏少,多年平均降水量为560mm,历年最大降水量为1472.7mm(1963年),最小降水量为135.0mm(1966年),月最大降雨量1026.3mm(1963年8月),最大日降雨量286.3mm(1963年8月4日),降水主要集中在夏季,汛期一般在6~9月份,降水量占全年总量的76%。
年最大蒸发量2792.9mm(1960年),最小1257.1(1964年),年平均1977.2mm,月最大蒸发量495mm(1972年6月)。
1.1.5地震情况
本区位于环太平洋地震构造带,因而地震极为频繁,且震级较高。
邯邢矿区属国家地震重点监测区,按照《中国地震裂度区划图(1990)》划分,本区地震裂度为7度区。
根据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001)划分,本区所属地震动峰值加速度分区为0.10~0.15g。
1.1.6矿区内工农业生产情况
武安市位于邯郸市西北,太行山东麓,西北与山西省交界。
面积1806平方公里,城区面积16.5平方公里。
现辖22个乡镇、502个行政村,人口69.1万。
1988年设武安市,撤销武安县,以原武安县行政区域为武安市行政区域。
为省属县级市,由邯郸市代管,素有“太行明珠”之称。
2005年,武安市完成生产总值235亿元,财政总收入达到30.24亿元,其中县级财政收入达到9.58亿元。
综合经济实力在2003年再进全省“十强”,2004年晋位全省“三强”、并跨入全国“百强”。
武安市矿藏丰富,以煤、铁为主,还有铝矾土、硫磺、云母、石棉、石膏、石英、钨等共20余种。
矿区内农业耕地多为旱地,耕地较少,地方采矿、洗选、冶炼工业是当地农民的重要经济来源。
主要农作物有小麦、玉米等,经济作物有棉花、大豆、花生等,矿藏以煤、铁、石材为主。
主要工业有煤炭、钢铁、冶炼、化工、水泥和电力。
1.1.7煤炭运销和经济效益
西欢坨矿煤类以焦煤(JM)和肥煤(FM)为主。
西欢坨矿生产的焦精煤、肥精煤是优质的炼焦用煤,具有低灰、低硫、低磷、挥发份适中、粘结性强的特点,在市场上具有很强的竞争力。
精煤产品可以供给武钢、湘钢、包钢、首钢、邯钢、天津铁厂、本地焦化厂等大型冶金、焦化企业。
近几年,煤炭市场良好,煤炭价格节节攀升,在走高的市场前提下,九龙东一矿抓紧时机,煤炭销售可以取得了良好的经济效益。
参考有关权威部门对我国未来十年的煤炭供需预测资料,2010年前每年的煤炭供需缺口将在5000万t以上,优质煤炭更为短缺。
因此,西欢坨矿煤炭有着广阔的市场前景。
1.1.8地面建筑情况
西欢坨矿井田范围内地面无文物古迹及旅游区等需重点保护的区域,仅有几个村庄零散分布于井田范围内的地表。
1.1.9水源情况
矿区内的水源的主要来源是西欢坨矿现有四口供水井对生活区和工业广场生产进行供水,分别为饮2、饮3、饮4孔及井下四采车场的奥灰水文孔,其供水量可达200m3,相对涌出量1.34m³t。
鉴定结果为低瓦斯矿井。
2004年5月至2007年5月,山东省煤田地质局第三勘探队和第二勘探队在西欢坨煤矿深部扩大区进行勘探,分别对2号煤层采取了6孔6个瓦斯样,现场解吸无气。
分析结果表明:
其瓦斯(CH4)成分和含量最高分别为67.60%和2.493cm3g,二氧化碳(CO2)成分和含量最高为0.03%和0.206cm3g,氮气(N2)成分和含量最高为99.94%和3.703cm3g。
2号煤层属于瓦斯N2带,瓦斯含量低,平均含量分别为0.693mlg。
煤层瓦斯成分以氮气为主,次为二氧化碳、甲烷气体;瓦斯含量普遍低,应属瓦斯风化带。
(二)煤尘
依据煤炭科学研究总院抚顺分院对西欢坨矿2#煤煤尘爆炸性鉴定报告,煤样水份Wf4.70%,灰份Af7.08%,挥发份Vf4.70﹪,Vr5.35﹪,无火焰长度,鉴定结果为煤尘无爆炸性。
根据河北煤田地质研究所对矿井2号煤层煤尘爆炸性煤样鉴定报告,矿井2号煤煤样水分0.83%,干基灰分17.87%,干基无灰基挥发分5.90%,无火焰长度,鉴定结果为煤尘无爆炸性。
自然倾向性
依据煤炭科学研究总院抚顺分院对西欢坨煤矿2#煤自燃倾向煤样鉴定报告,自燃倾向等级为三类,不易自燃。
根据河北煤田地质研究所对矿井2#煤层煤样自燃倾向性鉴定报告,干煤吸氧量1.32,自燃倾向等级为三类,不易自燃。
地温
本区综合地层平均地温梯度为1.75℃100m,属地温梯度正常区。
含煤地层平均地温梯度为1.9℃100m,煤系下伏地层为1.26℃100m,均小于3.O℃100m。
随沉积环境、构造和水文地质条件的不同以及岩浆岩侵入,地温梯度变化有一定的差异。
本矿地温一般不大于31℃,属于无热害区。
1.6水文地质
1.6.1矿井主要含水层
武安矿区内含水层可分为三种不同类型,①第四系松散孔隙水含水组,②二叠系砂岩裂隙水含水组,③石炭系及奥陶系石灰岩(以下简称“奥灰”)裂隙岩溶水含水组。
第四系松散孔隙水含水组分布范围广泛。
厚度0~200m,主要由一套冰碛物及冰水沉积物组成,岩相变化大,分选性不好,含水层中充填泥质,致使富水性很弱。
二叠系石盒子组及山西组砂岩虽含一定数量的裂隙水,但富水性较弱,对矿井开采威胁不大。
石炭系野青、伏青、大青等薄层灰岩,虽属太原组煤层开采时的主要含水层,但因断层将含水层切割成支离破碎的块段,使各含水层在横向上只能通过断层保持微弱的水力联系,因而地下水以静储量为主,煤矿开采时容易疏干与排放。
而奥灰则为区域性的主要含水层,严重地影响下三层煤的开采。
奥灰为煤系基盘,岩性主要为厚层状灰岩、角砾状灰岩、白云质灰岩及泥质灰岩所组成,厚度约为600m左右,可分为三组八段。
O27、O25、O24为主要含水层。
1.6.2矿井主要隔水层
在各含水层之间,普遍赋存有良好的相对隔水层(以下称隔水层)。
矿区东部覆盖层下段普遍分布15~70m厚的土类(粘土、砂质粘土、砂土)隔水层,层位较稳定,连续性较好,可阻挡地表水及潜水
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