固体矿床地下开采课程设计.docx
- 文档编号:10092091
- 上传时间:2023-02-08
- 格式:DOCX
- 页数:33
- 大小:60.68KB
固体矿床地下开采课程设计.docx
《固体矿床地下开采课程设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《固体矿床地下开采课程设计.docx(33页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
固体矿床地下开采课程设计
固体矿床地下开采课程设计
《固体矿床地下开采》课程设计题目
1、设计采区:
铁山南煤矿112采区;
2、112采区设计能力:
150万吨;
3、112采区标高:
-100~+40,对应地面标高+300~+440m;
4、112采区尺寸:
走向长1000m左右;
5、煤层名称、厚度、层间距:
;
;
21、22层煤间距均为5.0m;
6、煤层倾角:
21、22煤层倾角均为2°~5°,平均为4°,容重1.4t/m3;
7、顶底板岩性:
见地质资料;
8、瓦斯、煤尘、自燃性、涌水量:
见相关资料。
(低瓦斯,煤尘无爆炸危险,不易自燃)
9、运输大巷:
布置在煤层底板25m的稳定岩层中。
10、工作面设计煤层:
21煤层
11、设计人:
20087262江君
注:
具体地质资料见群共享文件。
第一章带区地质特征、储量及服务年限
第一节带区的地质特征
1矿井基本情况
(1)井筒位置、功能
铁山南井田开拓方式为主平峒~暗斜井联合布置,主平硐井筒贯穿铁山背斜东西翼煤层群。
延深水平是通过主、副暗斜井和回风斜井井筒形成行人、通风、运输等系统。
矿井分东翼、西翼。
东翼井筒包括+300主平峒和桐子湾平硐、+100主副暗斜井、-100主副暗斜井、广山河回风井等;西翼井筒包括主平峒、+300水平主副暗斜井、±0水平主暗斜井、与大兴厂风机房相连的回风井(名称不详)等。
(2)生产水平运输大巷、回风大巷设置情况
每个水平有独立的进风大巷和回风大巷,其大巷均布置在煤层底板25m的稳定岩层中。
矿井东翼:
运输大巷包括-100水平南大巷和-100水平北大巷,回风大巷包括+300水平南回风大巷和+300水平北回风大巷。
矿井西翼:
运输大巷包括±0水平大巷,回风大巷包括+300水平回风大巷。
(3)矿井主要生产系统
提升系统:
矿井提升系统分东翼、西翼提升系统。
东翼提升系统现为两级绞车提升系统和胶带输送机运煤系统。
一级绞车提升系统为东翼+100m水平至东翼+300m水平。
二级绞车提升系统为东翼-100m水平至东翼+100m水平。
东翼胶带输送机运煤系统为东翼-100m水平至东翼+300m水平。
西翼提升系统现为一级绞车提升系统。
+300m水平延伸主暗斜井采用2JK—2/30型绞车、22kg/m钢轨、600mm轨距、1t“U”型矿车,双钩串车提升,承担西翼+300m水平以下的原煤、矸石及材料提升任务。
排水系统:
矿井的排水系统分东翼、西翼排水系统。
东翼排水系统分两级排水。
一级排水为东翼-100m水平至+100m水平。
东翼-100m水平正常涌水量2235m3/d,最大涌水量3924m3/d,配备三台150D30×9型水泵(160KW电机),两趟245mm管径的管路排水。
二级排水为东翼+100m水平至+300m水平。
东翼+100m水平矿井正常涌水量为3900m3/d,最大涌水量为6885m3/d。
配备三台200D43×6型水泵(300KW电机),两趟219mm管径的管路排水。
西翼排水系统分一级排水,西翼±0m水平矿井正常涌水量为682m3/d,最大涌水量为1996m3/d。
配备三台200D43×9型水泵(440KW电机),两趟219mm管径的管路排水。
东翼+100m水平水泵房安装有三台200D43×6型水泵(配用电机为:
JR138-4型300KW电机),从100水平至+300水平为敷设有两趟219mm管径的管路排水,东翼+100m水平有主、副两个水仓,每个水仓容积为1500米3。
东翼-100m水平水泵房安装有三台150D30×8型水泵(配用电机为:
Y315L1-4型160KW),从东翼-100m水平至东翼+100m水平为敷设有两趟245mm管径的管路排水,东翼-100m水平有主、副两个水仓,每个水仓容积2415米3。
西翼排水系统分一级排水,西翼±0m水平泵房安装有三台200D43×9型水泵(配用电机为:
JR148-4型440KW电机),从西翼±0m水平至西翼+300m水平敷设有两趟219mm管径的管路排水,西翼±0水平有主、副两个水仓,每个水仓容积1400米3。
西翼+300m水平采取水沟自然排水。
供电系统:
矿井供电为双回路供电。
矿井电源来自达竹煤电(集团)公司渡市选煤发电厂。
电压等级10kV,供电线路长0.48km,其供电线路采用电力电缆,型号为YJLV22-3*120mm2,引至地面变电所。
矿井主变采用两台S9-2500/10/6kV变压器2台,1台工作1台备用,工作变压器供井下生产用电。
矿井主扇通风机以10KV架空线路供电。
矿井井下以6kV电压等级线路分别向东翼、西翼井下中央变电所供电。
分别有两回供电线路。
东翼采用YJV22-ZR-95交联电缆双回路供至该翼各水平井下中央变电所,井下中央变电所分别以6kV电压等级线路供采区变电所,采区变电所以660V电压等级向各采掘工作面供电。
西翼采用YJV22-ZR-50交联电缆双回路供至该翼各水平井下中央变电所。
井下中央变电所分别以6kV电压等级线路供采区变电所,采区变电所以660V。
电压等级向各采掘工作面供电。
井下局部通风机采用“三专”电源。
40kW以上电动机采用真空开关控制;采区变电所采用高压真空隔爆开关,保护齐全。
地面供电系统采用10KV电压等级线路供电。
矿井主要变压器容量为2500KVA;矿井设备装机容量为:
8212kw;矿井运行设备总容量为4106kw;矿井实际用电容量为3500kw,矿井有功功率3500kw;功率因素cosФ=0.9;东翼最大用电负荷为2390kw,西翼最大用电负荷为1640kw。
2008年矿井综合电耗为36.03kwh/吨,2008年原煤电耗29.23kW/t。
地面生产系统:
东翼井下原煤经胶带输送机运输至东翼+300m水平煤仓后,由ZK10-6/550型架线式直流电机车牵引列车运输进入地面工业广场翻车机翻车,2010年年底,新作的专用胶带运输巷投入使用后,井下所有煤炭将经过胶带运输机运至TD62-650型胶带输送机401#、402#进入达竹煤电(集团)渡市选煤发电厂贮煤仓。
西翼井下原煤经西翼+300m主暗斜井提升至+300m水平后,由ZK10-6/550型架线式直流电机车牵引列车运输进入地面工业广场翻车机翻车,2010年年底,新作的专用胶带运输巷投入使用后,井下所有煤炭将经过胶带运输机运至TD62-650型胶带输送机401#、402#进入达竹煤电(集团)渡市选煤发电厂贮煤仓。
通风系统:
矿井通风方式为混合式,通风方法为抽出式。
矿井区域内无酷署严寒,雨量充沛,气候温和,属亚热带型气候。
矿区地震为6度区,为不设防区。
东翼主要通风机反转反风,西翼主要通风机反风道反风,东、西翼风机供电
均为双电源、双回路供电。
主平硐、桐子湾风井进风,广山河、大兴厂风井回风。
矿井东翼主要通风机是重庆天巨承公司生产的BDKⅡ-6-№18隔爆对旋轴流式主通风机,主通风机额定功率2*90KW,叶片角度34°,东翼总进风量3360m3/min,总回风风量3620m3/min,负压为1500Pa,等级孔1.86m2,风机效率73.2%。
矿井西翼主要通风机是重庆兴达通风机厂生产的4-68-№12.5C隔爆离心式主通风机,主通风机机额定功率75KW,西翼总进风量1570m3/min,总回风风量1685m3/min,负压为1220Pa,等级孔0.96m2,风机效率68%。
矿井有效风量率为95.12%。
矿井东翼通风系统:
+300主平峒和桐子湾平硐新风经过+300上部车场,和-100水平北大巷,对-211采区、-212采区、-111采区供风,回风风流经过采区回风上山进入采区回风巷,采区回风进入+300水平南大巷和+300水平北大巷,再经过+300水平集中车场,由广山河回风井抽出地面。
矿井西翼通风系统:
主平峒进新风通过+300水平主、副暗斜井和±0水平主暗斜井到±0水平,对401采区供风,其中+200水平的部分风量通过401轨道上山进入401采区,回风风流经过采区回风上山进入采区回风巷,采区回风经+200回风上山,进入+300水平回风大巷,由大兴厂风机房抽出地面。
2设计带区的位置,范围
(1)带区位置
-112带区位于井田东翼F3断层下盘,采区上与112采区毗邻,南以112采区水闸门隔水煤柱向下延深为界,北界位于1号勘探线以南约100米,全长2000米。
运输水平为-100水平,回风水平为+100水平,垂高200米。
采区走向长度:
2000m。
(2)带区范围
带区走向长度:
L=1000m
带区倾斜长度:
H=2000m,H=煤层标高/sin煤层倾角=140/sin4°=2000m
3设计带区周边煤炭资源情况以及开采情况
相邻采区有111采区、-111采区、-121采区、-112采区、-122采区。
相邻采区留设隔离煤柱40米或以大断层隔离,现生产采区为-111采区,上部112采区、南部-111采区开采揭露,带区内地质构造、煤层变化基本查清,储量可靠。
4带区地质构造
-112带区内一带为单斜构造。
煤岩层走向18°~32°,倾向108°~122°,倾角42°~51°,平均45°,走向上成一宽松弧形,较稳定,变化不大。
带区中未发现中型以上的断裂构造。
水文地质情况:
带区开采煤层位于地下潜水面以下,总的看来,含水空间不发育,涌水量弱,除主要含水层水性强外,基本上无构造涌水。
煤层上覆各含水层无水力联系,地表无积水,下伏含水层在煤层以下对开采无影响。
地表降水渗透对带区有一定的影响。
水文地质条件较为简单。
5开采煤层厚度、煤层倾角、层间距
煤层名称、厚度、层间距:
;
;
21、22层煤间距均为5.0m。
煤层倾角:
21、22煤层倾角均为2°~5°,平均为4°,容重1.4t/m3。
表1-1煤层及顶底岩性特征
序
号
煤层
名称
倾
角
煤层平均厚度
(m)
层间
距
(m)
容重
(t/m3)
围岩性质
备
注
顶板
底板
1
21
4°
3.0
5
1.4
砂质泥岩
泥岩
2
22
4°
1.2
1.4
中粒石英砂岩
砂质泥岩
6煤层顶底板特征
21煤层顶底板岩性:
21煤层顶板为砂质泥岩2-3米,局部过渡粉砂岩至细粒砂岩。
其上1-2米为细粒砂岩或中粒砂岩。
再上即为2米左右的砂质泥岩。
21煤层顶板比较稳定。
属Ⅲ-Ⅳ类型顶板。
21煤层底为1.5-3米的砂质泥岩,泥岩底部0.4-0.7米夹大量煤屑,煤条带和煤线。
故21煤层底板松弛,粘结性不好,开采时难于管理。
22煤层顶底板岩性:
22煤层顶板属厚层状中粒石英砂岩,含大量黑色矿物,质地坚硬,f值大于8。
整个顶板与煤层呈冲刷接触,局部凹凸不平,致使煤层局部变薄,煤层上面局部地段有一层0.20-0.80的砂质泥岩,大多呈薄壳状出现,易于剥落,给煤层开采带来一定困难。
22煤层直接底板为砂质泥岩。
表1-2煤层柱状图
7设计煤层的基本情况
煤层结构:
21煤层为复杂结构煤层,含一层夹矸,矸石为泥岩、砂质泥岩。
22煤层为简单结构煤层,含夹矸1-2层,夹矸岩性为砂质泥岩,有时夹矸过渡至炭质泥岩或高炭质泥岩,大部地段,没有夹矸,为单一煤层,煤层煤质较好,呈团块状结构。
煤的硬度:
21,22煤层为1/3焦煤,硬度较高。
煤层含瓦斯性:
为低瓦斯煤层
自然发火倾向性:
不易自然
煤尘爆炸性:
煤尘无爆炸危险
煤质分析结果及其工业用途:
21,22煤层均属低硫、低磷、低灰-中灰的1/3JM,粘结性能良好。
属易选-中等可选。
精煤回收率高(54%),为优质的炼焦配煤。
第二节带区的储量及服务年限
1带区边界煤柱
该煤层组左右两边界各留10m的边界煤柱,上部留30m防水煤柱,下部留30m护巷煤柱。
21煤层边界煤柱损失:
P1=1000×30×2×3.0×1.4+(2000-30×2)×10×2×3.0×1.4=41.5万t
22煤层边界煤柱损失:
P2=1000×30×2×1.2×1.4+(2000-30×2)×10×2×1.2×1.4=16.6万t
2带区的地质储量、工业储量、可采储量的计算
(1)工业储量
Zg=H×L×(m1+m2)×γ(公式1-1)
式中,Zg----采区工业储量,万t;
H----带区倾斜长度,2000m
L----带区走向长度,1000m;
γ---煤的容重,1.40t/m3
m1----21煤层煤的厚度,为3.0m
m2----22煤层煤的厚度,为1.2m
21煤层工业储量:
Zg1=1000×2000×3.0×1.4=840.0万t
22煤层工业储量:
Zg2=1000×2000×1.2×1.4=336.0万t
Zg=1000×2000×(3.0+1.2)×1.4=1176.0万t
(2)可采储量
ZK=Zg×C(公式1-2)
式中,ZK-----煤层可采储量
Zg-----煤层工业储量
C----煤层采出率。
厚煤层取75%,中厚煤层取80%,薄煤层取85%。
21煤层开采储量:
ZK1=Zg1×C1=840.0×0.80=672.0万t
22煤层可采储量:
ZK2=Zg2×C2=336.0×0.85=285.6万t
ZK=ZK1+ZK2=957.6万t
3带区服务年限的计算
T=ZK/(A×K)(公式1-3)
式中,K----储量备用系数,取1.3
A----带区生产能力,150万t
21煤层服务年限:
T1=ZK1/(A×K)=672.0/(150×1.3)=3.45a
22煤层服务年限:
T2=ZK2/(A×K)=285.6/(150×1.3)=1.46a
T=T1+T2=3.45+1.46=4.91a
4带区采出率的验算
21煤层采区采出率:
C1=(Zg1-P1)/Zg1(公式1-4)
式中:
C----带区采出率,%;
Zg1----21煤层的工业储量,万t;
P1----21煤层的永久煤柱损失,万t,P1=30×2×1000×3.0×1.4+(2000-60)×(10×2+8×3)×3.0×1.4=64.3万t
C1=(Zg1-P1)/Zg1=(840.0-64.3)/840.0=92.3%>80%
故满足要求。
22煤层采区采出率:
C2=(Zg2-P2)/Zg2(公式1-5)
式中:
C2----带区采出率,%;
Zg2----22煤层的工业储量,万t;
P2----22煤层的永久煤柱损失,万t
P2=30×2×1000×1.2×1.4+(2000-60)×(10×2+8×3)×1.2×1.4=25.7万t
C2=(Zg2-P2)/Zg2=(336.0-25.7)/336.0=92.4%>85%
故满足要求。
5带区的工作制度
全矿年工作日数:
330天。
日工作班数:
三班,采用三八制工作循环方式,两班半采煤,半班准备。
每日净提升时数:
8小时/班。
第二章采矿方法的选择
1壁式体系采煤法和柱式体系采煤法的选择
(1)壁式体系采煤法的主要特点
1)通常具有较长的采煤工作面长度,一般为120-180,先进采煤工作面长度多在200m以上;
2)在采煤工作面两端至少各有一条巷道,用于通风和运输;
3)随采煤工作面推进,应有计划的处理采空区;
4)采下的煤沿平行于采煤工作面的方向运出采场。
(2)柱式体系采煤法的主要特点
1)一般工作面长度不大但数目较多,采房和回收煤柱设备合一;
2)矿上压力显现较弱,在生产过程中支架和处理采空区工作比较简单,有时还可以不处理采空区;
3)采场内煤的运输方向是垂直于工作面的,采煤配套设备均能自行行走,灵活性强;
4)工作面通风条件较壁式采煤法差,采出率也较低。
(3)壁式采煤法与柱式采煤法的选择
考虑到帯区设计生产能力较大,为150万t,为提高工作面生产效率,可使用综合机械化采煤加长工作面的方法,故采用壁式采煤法较优越,且壁式采煤法采出率较柱式采煤法采出率高。
再者,为保障采场生产安全,选择壁式体系采煤法通风效果较好。
2走向长壁采煤法和倾向长壁采煤法的选择
(1)走向长壁采煤法的适用条件
走向长壁采煤法是我国采煤方法中应用最多的一种,主要是用于顶板易于垮落的缓斜、倾斜薄及中厚煤层。
(2)倾向长壁采煤法的适用条件
倾向长壁采煤法主要适用于倾角在12°以下的煤层,应作为推广应用的重点;对于倾斜和斜交断层较多的区域,能大致划分成较为规则的分带的情况下,可采用倾斜长壁采煤法。
(3)走向长壁采煤法和倾向长壁采煤法的选择
由于煤层平均倾角为4°,为近水平煤层,选择采用倾向长壁采煤法。
采用倾向长壁采煤法开采时具有以下优点:
1)巷道布置简单,巷道掘进和维护费用低、投产快;
2)运输系统简单,占用设备少,运输费用低;
3)通风线路段,风流方向转折变化少;对某些地质条件适应性较强;
4)技术经济效果比较显著。
3仰斜、俯斜开采的选择
(1)仰斜开采的特点:
1)采空区顶板冒落的矸石基本涌向采空区;
2)支架的主要作用是支撑顶板;
3)支架稳定性好;
4)煤壁易片帮,稳定性差;
5)采空区积水直接流入采空区,工作面排水容易;
6)工作面通风较困难,易于瓦斯积聚。
(2)俯斜开采的特点:
1)采空区顶板冒落的矸石基本涌向工作面;
2)支架的作用除支撑顶板还要防止破碎矸石涌入;
3)支架稳定性差,易前倾;
4)煤壁稳定性较好不易片帮;
5)采空区积水流向工作面,要加强排水;
6)工作面通风较容易,瓦斯不易积聚。
(3)仰斜、俯斜开采的选择
第三章带区巷道布置
第一节带区的布置方案
1开拓巷道的布置
将运输大巷和回风大巷均布置在21煤层底板下方25m的稳定岩层中。
2确定巷道布置系统
(1)确定回采巷道布置方式
由于地质构造简单,无断层,煤层赋存条件好,涌水量较小,且为低瓦斯煤层,无自然发火倾向,直接顶易跨落。
同时为减少煤柱损失,提高采出率,降低巷道维护费用,采用沿空掘巷的方式。
巷道之前留设8m的煤壁。
因此采用工作面布置图所示工作面接替顺序就能弥补沿空掘巷时工作面接替复杂的缺点。
(2)帯区硐室
帯区煤仓:
由于上下煤仓口不在同一垂直面上,故采用倾斜煤仓。
为保证使煤仓顺利滑落,倾斜煤仓角度宜在60°-70°,取倾斜煤仓角度为70°。
并且采用圆形断面,因其利用率高,不易形成死角,便于维护,施工方便,施工速度快。
圆形断面直径一般取2-5m,以4-5m为最佳,故取圆形煤仓直径为4m。
煤仓容量与帯区生产能力的关系一般有100万t以上的煤仓容量宜为250-500t。
带区变电所:
带区变电所应设在带区用电负荷集中的地方,故放在两条大巷之间。
(3)带区布置方案比较
带区内有两个层煤,每一层都布置4个工作面,根据相关情况初步制定以下两个方案进行比较:
方案一:
分带单独布置
每一个分带分别由运输大巷开掘进风行人斜巷进入煤层,每一个分带都布置一个煤仓直通运输大巷。
回风时,每一个分带都开掘回风运料斜巷与回风大巷相通。
通风系统为:
新风从运输大巷→进风行人斜巷→煤层运输平巷→分带运输斜巷→采煤工作面→分带回风斜巷→回风运料斜巷→回风大巷。
该方案的特点是,每个分带都布置了煤仓,所以管理较复杂,且煤仓和联络斜巷工程量大,但有利于通风和工作面的接替。
方案二:
带区联合布置
由运输大巷通过进风行人斜巷和回风运料斜巷进入煤层,在煤层中布置两条煤层集中平巷,包括一条煤层运输集中平巷,一条煤层轨道集中平巷。
整个带区布置一个煤仓直通运输大巷。
通风系统为:
新风从运输大巷→进风行人斜巷→煤层运输集中平巷→分带运输斜巷→采煤工作面→分带回风斜巷→煤层轨道集中平巷→回风石门→回风运料斜巷→回风大巷。
该方案简化了运输系统,仅布置了一个煤仓和一对联络巷,减少了煤仓和联络斜巷的施工量,使运煤、运料集中处理,符合集中化生产理念,但出现了因带区内通风线路长短不同而造成通风协调困难的问题,同时还增加煤巷的维护量,增大了煤柱损失。
经济技术比较:
见表3-1、表3—2、表3—3、表3--4
表3-1巷道硐室掘进费用
方案
工程
名称
单价
(元)
方案一
方案二
工程量(m)
费用
(万元)
工程量(m)
费用
(万元)
回风运料
斜巷(m)
1578
108×4=432
68.17
108×1=108
17.04
进风行人
斜巷(m)
1578
80×4=320
50.50
80×1=80
12.62
煤仓
(元/m3)
144
3.14×42×25×4=5024
72.35
3.14×42×25×1=1256
18.09
集中平巷
(元/m)
831
2×(1000-10×2)=1960
162.88
合计
191.02
210.63
表3-2巷道及硐室维护费
方案
工程
名称
方案一
方案二
单价(元)
工程量
费用
(万元)
工程量
费用
(万元)
回风运料
斜巷(m)
40元/a.m
108×4×4.91
=2121.12
8.48
108×4.91×1=530.28
2.06
进风行人
斜巷(m)
40元/a.m
80×4×4.91
=1571.2
6.28
80×5.48×1=392.8
1.57
小计
13.76
3.63
煤仓
(元/m3)
30元/a.m
25×4.91×4
=491
1.47
25×4.91×1=122.75
0.37
集中平巷
(元/m)
160元/a.m
1980×4.91×2=1.94
311.10
合计
29.99
318.73
表3-3生产经营
方案
工程名称
方案一
方案二
单价
(元)
工程量
费用
(万元)
工程量
费用
(万元)
斜巷(m)
1164元/m
80×8=640
74.50
80×2=160
18.62
煤仓(m)
951元/m
4×25=100
9.51
25×1=25
2.38
合计
84.01
21.00
表3-4费用汇总表
方案
总费用
方案一
方案二
掘进(万元)
191.02
210.63
维护(万元)
29.99
318.73
生产经营(万元)
84.01
21.00
合计(万元)
305.02
550.36
方案一:
分带单独布置
优点:
系统简单,通风容易。
缺点:
1.煤仓与联络巷太多,掘进与维护量大。
2.煤仓太多,维护困难。
3.装煤点多,生产调度管理复杂。
方案二:
带区联合布置
优点:
采用集中化生产,从根本上克服了方案一的缺点。
缺点:
费用高。
虽然方案二费用高,但从技术和管理等方面的综合分析,选择方案二更优越一些。
综上所述,选择带区联合布置方式,巷道布置情况见带区平面图、带区剖面图。
第二节带区内的划分
1确定工作面长度
(1)煤柱的留设
边界煤柱:
该煤层组左右两边界各留10m的边界煤柱,上部留30m防水煤柱,下部留30m护巷煤柱。
从而其煤层倾向长度共有:
2000-60=1940m,走向长度为1000-20=980m。
带区煤柱:
一般而言,考虑到设备选型及技术方面的因素,综采工作面长度为180~250m,巷道宽度为3.5m~5m,本带区开掘巷道宽度为4.5m。
将煤层沿走向方向划分为的4个倾斜分带,采用沿空掘巷方式,巷道间留取8m煤墙。
(2)
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 固体 矿床 地下开采 课程设计
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)