冶金行业七台河新兴煤矿矿井毕业设计文档格式.docx
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井筒延伸的初步意见.30
3.5井底车场及硐室.30
3.5.1
井底车场形式的确定及论证.30
3.5.2
井底车场的布置、存储线路、行车线路布置长度.31
3.5.3
通过能力计算.33
3.5.4
井底车场主要硐室.33
3.6开采顺序.36
3.6.1
沿煤层走向的开采顺序.36
3.6.2
沿煤层倾向的开采顺序.36
3.6.3
采区接续计划.37
第4章采区巷道布置与采区生产系统.38
4.1采区概述.38
4.1.1
设计采区的位置、边界、范围、采区煤柱.38
4.1.2
采区地质和煤质情况.38
4.1.3
采区生产能力、储量及服务年限.38
4.2采区巷道布置.39
4.2.2采区上山布置.39
4.2.3采区车场布置.41
4.2.4采区煤仓形式、容量及支护.49
4.2.5采区硐室简介.50
4.2.6采区工作面的接续.52
4.3采区准备.53
4.3.1采区巷道的准备顺序.53
4.3.2采区主要巷道的断面及支护方式.54
第5章采煤方法.55
5.1采煤方法的选择.55
5.2回采工艺.56
5.2.1
.56
选择和决定回采工作面的工艺过程及使用的机械设备
5.2.2工作面循环方式和劳动组织形式.57
第6章井下运输和矿井提升.60
6.1矿井井下运输.60
6.1.1运输方式和运输系统的确定.60
6.1.2矿车的选型及数量.60
6.2矿井提升系统.63
6.2.1矿井提升设备的选择.63
第7章矿井通风安全.65
7.1矿井通风系统的确定.65
7.1.1概述.65
7.1.2矿井通风系统的确定.65
7.1.3主扇工作方式的确定.66
7.2风量计算与风量分配.66
7.2.1风量计算.66
7.2.2风量分配.69
7.2.3风量的调节方法与措施.69
7.2.4风速的验算.69
7.3矿井通风阻力的计算.70
7.3.1确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力.70
7.3.2矿井等积孔的计算.72
7.4通风设备的选择.72
7.4.1主扇的选择计算.72
7.4.2电动机的选择.73
7.4.3反风措施.73
7.5矿井安全生产措施.74
7.5.1预防瓦斯及煤尘爆炸.74
7.5.2火灾与水患的预防.75
第8章矿井排水.76
8.1概述.76
8.2矿井主要排水设备.76
8.2.1排水方式与排水系统简介.76
8.2.2主排水设备及管路的选择计算.77
第9章采区供电.79
9.1矿井供电系统概述.79
9.1.1地面变电所.79
9.2采区电器设备的型号及数目.79
9.3变压器容量选择.80
9.4电缆选择计算.80
绪论
煤矿生产系统是否能够达到预期目的,都决定于矿井开采设计是否合理。
采矿工程专业毕业设计是采矿专业学生对矿井系统整体设计的全过程,通过毕业设计可以进一步熟悉矿井生产系统。
本设计说明书中所编写各章节是相互联系相互影响的,根据客观实际,结合资料等因素,全面地培养解决矿井设计中各种实际问题的能力,通过技术经济比较,做到设计内容的准确无误。
设计矿井必须从国家的国情和煤矿实际情况出发,依据设计矿井自身条件,按照《煤矿安全规程》的规定积极贯彻集中化,机械化、正规化以及技术经济等方面合理化的原则,努力做到投资省、工期短、出煤快、效率高、安全性好、综合经济效益高。
通过本次设计将理论与实际充分结合,综合阐述井田开拓方式、准备方式、采煤方法、矿井通风与安全、矿井排水、采区供电及其与矿井有关的设计问题。
该设计矿井全部采用走向长壁后退式采煤方法开采,并采用综合机械化开采,采用全部垮落法处理采空区。
第1章井田概况及矿井地质特征
1.1井田概况
1.1.1井田位置及范围
新兴煤矿位于七台河矿区西部,距七煤公司约十二公里,行政区划属黑龙江省七台河市新兴
区管辖。
地理坐标为北纬45°
46'
〜45°
47'
130东经30'
〜130°
31'
。
井田范围74北界
层煤层露头,与新立矿、新建矿相邻;
南界到桃七三区44号煤层-800标高;
东界为F11
号断层,与桃山矿相连;
西部以F14号断层为界,与东风矿相邻。
东西走向长约7.5公里,
南北倾斜宽约6.5公里,面积约48.75平方公里。
1.1.2交通位置区内有矿用铁路专用线与勃七线,牡佳线接轨。
铁路交通方便。
公路可通往桦南、佳木斯、双鸭山、宝清、密山、鸡西、勃利、依
兰和哈尔滨等市县。
公路交通十分方便。
交通位置图详见1—1:
1.1.3地形地势
井田北部有倭肯河由东向西流,地形大部属丘陵区,地面标高在+70米〜+140米。
1.1.4气候
区内由11月至翌年4月为冻结期,冻结深度为1.5m〜2m,最高气温在零上27C〜31C,
最低气温在-29C〜34C,全年平均气温在零上0.5C,年降水量为370mm〜631mm。
1.1.5河流
区内只有鹤立河在井田上方流过后经人工改造从西部边界通过,最高洪水位238m,最大流
最为180立方米每秒,地下水原始流向与地表河流流向一致,水力坡度2%。
左右。
图1—1交通位置图
1.2地质特征
1.2.1矿区范围内的地层情况
本矿区煤系地层属上侏罗统鸡西群含煤地层,主要由城子河组上部和穆棱组下部组成。
下部界限从74号煤层底板开始,上至44号煤层,地层厚度1265米,共含煤56层,总厚度28.51米,含煤系数为2.33%,其中可采和局部可采20层。
穆棱组平行不整合于城子河组之上,以42号煤层底板含砾粗砂岩为城子河组和穆棱组分界。
根据岩性特征和含煤性,本矿区的地层主要在城子河组第五段和第九段之间,煤系地层综合柱状图详见图1—2:
1.2.2井田范围内和附近的主要地质构造
新兴四矿位于弧形构造西翼,区内地层总体向南倾斜,煤层走向由N60°
W渐变为EW方向,煤层倾角由北向南逐渐变大,井田北部煤层倾角一般在7〜11°
,井田中部煤层倾角15〜
20°
,井田南部煤层倾角20〜30°
,整个井田为一向南倾斜呈弧形展布的单斜构造。
26条。
井田内的断层构造可分为四组,现分述如下:
第一组与煤层走向斜交,走向一般在N30〜50°
W属张性断层,断层面比较平直,倾角一
般在55〜70。
左右,为正断层。
属于这组断层的有:
F11、F3、F7、F8、F4、FB、F47、
F26、F14、F48、F52、F10等。
其中落差较大的F4号断层作为划分井区的界线,F11,F14
是划分井田矿界的主要构造。
第二组与煤层走向斜交,局部近于平行,走向N45〜80°
E,属压扭性断层,常被第一组切割,这组断层在井田内不太发育,属于这组断层的有:
F27、F43、F02、F1等,其中F27
号断层构成了矿井南部与桃七三区的界线。
第三组与煤层走向近于直交,走向SN〜S10°
E,属于张性断层,在走向上延伸不远即尖灭
消失,落差一般不大,这组断层有FE、F42、F29、F13、F40、F30、F01等。
第四组与煤层走向斜交,走向N30°
W属于压扭性断层,与第二组断层走向近于平行,断
面疏缓,倾角一般在50。
左右,是逆断层。
这组断层在井田内很少发育,只有FD,F03属
于这种性质的断层。
桃七三区经过多年勘探,现已查明,区内断层共计29条,其中
界
系
群
组
段
厚度
分布
范围
岩性特征
接触
关系
第6
第
线东
本系由浅绿,绿色泥质粉砂岩及浅灰色、
三
0〜280
侧普
分选甚差,磨圆度不好的细砂岩组成。
遍发
胶结不良成半胶结,粒度由上而下变粗。
育
中
下
鸡
穆
棱
5线
南侧
发育
本组主要由粉砂岩、泥岩组成,次为细砂岩夹少量中砂岩,全组岩石颜色较其下部的城子和组偏浅,上中部基本不含煤,本组被早白垩纪辉绿岩侵入。
白
上
0〜270
本组由灰白色砂岩,灰浅灰色砂岩和粉
生
西
城
220〜374
砂岩与细砂岩互层组成夹有薄层凝灰
垩
子
全区
岩,粒度由上而下由细变粗。
为便于对
和
0〜230
比,划分为上中下二段,主要煤层集中
统
于中段,本组被早白垩纪岩浆分二期侵
入。
本区
元
麻
外围
主要由黑云母片花岗麻岩,石英片岩,
古
山
构造
石英岩,绿泥石片岩,片岩等组成。
被
盆地
前古生界粗粒、斑状黑云母花岗岩侵入。
基地
图1—2煤系地层综合图
正断层8条,逆断层21条,特别是F4、F27、F18、F7T、F5、F8六条断层横贯全区,煤
层特征详见表1—1:
表1—1断层一览表
序
号
断层
编号
性质
产状
.>
r»
.、_八洛差
m
可靠
性
走向
倾向
倾角
1
F14
正
NW
WS
70o
100-250
较可靠
2
F26
NE
60-700
20-120
1.2.3煤层赋存状况及可采煤层特征
煤层赋存状况见可采煤层特征详见表1—2:
表1—2可采煤层特征表
煤层号
煤厚
层间距
(m)
可靠性
47
2.4
全局可靠
24
48
2.6
23
49
3
80
51
1.3
20
58
1.2
25
60
0.8
210
63
65
0.9
50
67
0.7
68
1.2.4岩石性质、厚度特征
七台河发源于本区南部山区,为倭肯河支流,河宽
20米左右,水深0.30米左右,平常期
岩石主要物理力学性质指标详见表1—3
表1—3岩石主要物理力学性质指标
名称
容重
kg/cm3
孔隙度
抗压
强度
102kg/m3
抗拉强度102
变形模量
102
弹性
模量
细砂岩
2.0〜2.6
5〜25
2〜20
0.5〜0.4
0.5〜8
1〜10
中砂岩
2.3〜2.6
5〜15
1〜15
0.2〜1.5
0.8〜8
2〜8
泥质岩
2.7〜2.8
1.6〜5.2
12.83
0.6〜2.0
2〜7
5〜10
粉砂岩
2.2〜2.7
5〜20
0.5〜2.0
1〜8
1.2.5井田内水文地质情况
流量为0.5〜1.5立方米/秒,洪水期流量为10〜200立方米/秒,属季节性河流,该河位于本区西部,泾流方向由南向北,垂直煤系地层走向,基本切割本矿区全部煤系地层,对矿区的开发有一定的影响。
第四纪疏松含水层主要分布在本区北部和西部七台河两侧,呈条带状分布。
七台河冲积
层宽约1500米,厚度约10米,其中含水层厚约6米,岩性主要为灰-灰绿色砂岩和碎石,分选不良,微含粘土胶结,粒径一般为10〜40毫米,大者可达100毫米,成份主要是安山岩、石英岩和砂岩,多呈棱角状或半圆状。
单位涌水量为0.2〜1.12公升/秒米,渗透系
数为5〜40米/日。
地下水化学类型为HCO3-NaCa水。
冲积层与煤系地层为不整合接触,其间无隔水层,所以冲积层地下水与煤系岩层地下水联系是比较密切的。
本煤田是属于裂隙冲水为主的矿床,岩层富水性主要取决于岩层裂隙发育程度和补给条件,岩层富水性是有层的规律,同时也存在垂直分带规律。
生产实际中随着开采面积的增大,涌水量增加,随着开采深度的增加,涌水量减小,浅部风化裂隙带是矿床主要充水地段。
1.2.6沼气、煤尘及煤的自燃性
1.瓦斯:
新兴四矿属于低瓦斯矿井。
2.煤尘:
煤尘爆炸指数为36.4,属于有爆炸危险的煤层。
3.煤的自燃:
本矿目前无自然发火测定资料,历史上各煤层均无自然发火现象。
1.2.7煤质、牌号及用途
1.煤的物理性质
本矿区内的煤层是由高等植物所形成的腐植煤,其肉眼煤岩成分主要是亮煤、暗煤,夹镜煤丝带,丝炭较少,黑色光亮,内生裂隙发育,质脆,黑色,条带状,层状结构,其煤岩类型多为光亮型、半亮型和半暗型。
镜下鉴定为:
煤岩组成多是凝胶物基质体,色鲜红,以镜煤化物质为主,树脂胶体占次要地位,矿物杂质多见,主要是石英、长石、高岭石、方解石和云母,尤其以长石和粘土质泥岩多见。
2.煤的化学性质
原煤灰分变化较大,一般在20〜30%。
净煤灰分一般在10%左右,胶质层厚度一般在9〜15mm,挥发分一般在30〜39%,硫含量一般在0.2%左右,磷含量一般在0.01〜0.02%,属低硫、低磷煤,发热量一般在7000大卡/公斤左右。
根据化验资料,按照中国煤炭分类国家标准,本矿区的各煤层挥发分差距不大,胶质层厚度也基本相近,主要以煤的粘结指数
GRI为依据。
GRI〈65的定为气煤,GRI〉65的定为1/3焦煤,本矿区参与储量计算的14
个煤层,除51层和65层为气煤外,其他煤层均为1/3焦煤。
煤的变质作用以区域变质作用为主。
主要工业用途以冶金用煤为主,火电厂作动力用煤次之。
第2章井田境界、储量、服务年限
2.1井田境界
2.1.1井田周边状况
东西走向长约7.5公里,南北倾斜宽约6.5公里,面积约48.75平方公里。
2.1.2井田境界确定的依据
由于本矿区内的断层落差较大,如西部的F14断层,北部74层露头线为界,南部至桃七三区,北部与新立矿相邻,44号煤层-800标高,东界为F11断层,属于水平划分。
2.1.3井田未来发展情况
新兴四矿远景储量开发区为桃七三区,位于本矿区南部2.5公里处,桃七三区的勘探区范围
为:
东起F7断层,与桃山矿生产区相邻;
西部以F14号断层为界;
北以F27号断层为界,与新兴矿生产区相邻;
南以F8号断层为界。
东西走向长6.5公里,南北倾斜宽2.5公里,面积约6.25平方公里。
2.2井田储量
2.2.1井田储量的计算
设计井田范围内的煤层有47#、48#、49#、51#、58#、60#、63#、65#、67#、68#十层,各煤层储量计算边界与井田境界基本一致。
矿井储量是指矿井内所埋藏的具有工业价值的煤炭数量。
它不仅包含着煤在地下埋藏的数量,而且还表示煤炭的质量,反映井田的勘探程度及开采技术条件。
矿井储量可分为矿井地质储量、矿井工业储量和矿井可采储量。
矿井工业储量是指平衡表内A+B+C级储量的总和。
矿井设计储量是矿井工业储量减去设计计算的断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱和已有的地面建筑物、构筑物需要留设的保护煤柱等永久煤柱损失量后的储量。
矿井可采储量是指矿井设计储量减去工业场地保护煤柱、矿井井下主要巷道及上下山保护煤柱后乘以带区回采率的储量。
2.2.2保安煤柱
保护煤柱的设计原则如下:
(1)在一般情况下,保护煤柱应根据受护面积边界和移动角值进行圈定;
(2)地面受护面积包括受护对象及周围的保护带;
(3)当受护边界与煤层走向斜交时,应该根据基岩移动角求得垂直于受护边界方向的上山方向移动角和下山方向移动角,然后再确定保护煤柱;
(4)立井保护煤柱应按其深度,用途,煤层赋存条件和地形特点留设,立井深度大于或等于
400米的以边界角圈定,小于400米的以移动角圈定。
为了安全生产,本设计矿井依据《煤矿安全规程》,留设保安煤柱如下:
1.边界断层留设30m〜50m保安煤柱;
2.井田内部断层留设30m保安煤柱;
3.河流两侧各留设15m保安煤柱;
4.地面建筑物留设20m保安煤柱;
5.煤层大巷两侧煤柱各宽50〜100m;
按以上方法计算得:
工业广场煤柱损失:
11.6Mt;
断层、边界、巷道保安煤柱损失:
20Mt;
总损失量:
31.6Mt。
2.2.3储量计算方法
1.工业储量计算
计算公式如下:
块段储量=块段面积/cos(平均倾角)X平均厚度X容重。
2.可采储量计算
ZK=(ZC-P)XC
式中
ZK—可采储量;
ZC—工业储量;
P—永久煤柱损失;
C—采区回采率。
回采要求:
中厚煤层不应小于80%,薄煤层不应小于85%。
经各煤层可采储量计算,汇总
计算出本设计井田可采储量为119.215Mt。
2.2.4储量计算的评价
本设计井田的各类储量计算严格按照有关规定执行,由人工完成,计算依据严格的科学计算
方法以及合理的参数计算而得计算过程比较细致,计算结果比较精确。
矿井可采储量汇总详
见表2—1:
表2—1矿井可采储量汇总
煤厚/m
工业储量
/Mt
永久损失
开采损失/Mt
可采储量/Mt
水
平
17.8
2.86
1.49
12.8
19.3
3.11
1.61
13.89
22.27
3.51
1.87
16.03
9.7
1.55
1.17
6.98
8.9
1.42
1.08
6.4
5.9
0.94
0.76
4.2
6.9
1.1
0.83
4.97
5.2
0.63
3.74
17.4
2.784
2.116
12.5
18.8
3.008
2.256
13.536
21.7
3.472
2.604
15.624
9.4
1.504
1.128
6.768
8.7
1.392
0.684
6.264
5.8
0.928
0.696
4.176
6.5
1.04
0.78
4.68
5.1
0.816
0.612
3.672
总计
14.5
212.77
34
25.788
152.982
2.3矿井工作制度、生产能力及服务年限
2.3.1矿井工作制度
根据《设计规范》规定:
(1)矿井年工作日按330天计算;
(2)矿井每昼夜四班工作,其中三班进行采、掘工作,一班进行检修;
(3)每日净提升时间16h。
2.3.2矿井生产能力的确定
一.根据《煤炭工业矿井设计规范》,矿井的设计生产能力应为:
大型矿井:
1.20、1.50、1.80、2.40、3.0
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