毕业论文(设计)岱庄煤矿1.2mt-a新井设计.docx
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第7页
目录
1矿区概述及井田地质特征 1
1.1矿区概述 1
1.1.1交通位置 1
1.1.2地形、地貌 1
1.1.3河流及水体 1
1.1.4气象地震 2
1.1.5矿井四邻关系 2
1.2井田地质特征 3
1.2.1井田地质构造 3
1.2.2水文地质 3
1.3煤层特征 4
1.3.1煤层 4
1.3.2煤层顶底板 4
1.3.3煤的特征 7
2井田境界及储量 8
2.1井田境界 8
2.1.1井田境界 8
2.1.2开采界限 8
2.2矿井工业储量 8
2.3矿井可采储量 9
2.3.1安全煤柱留设原则 9
2.3.2矿井永久保护煤柱损失量 10
2.3.2矿井可采储量:
11
3矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 12
3.1矿井工作制度 12
3.2矿井设计生产能力及服务年限 12
3.2.1矿井生产能力 12
3.2.2矿井服务年限 12
4井田开拓 14
4.1井田开拓的基本问题 14
4.1.1确定井筒形式、数目、位置及坐标 14
4.1.2工业场地的位置 15
4.1.3主要开拓巷道 15
4.2开拓方案比较 15
4.2.1提出开拓方案 15
4.2.2进行经济比较 17
4.3矿井基本巷道 20
4.3.1井筒 20
4.3.2井底车场及硐室 24
4.3.3大巷 26
4.3.4巷道支护 31
5准备方式—带区巷道布置 32
5.1煤层地质特征 32
5.1.1采区位置 32
5.1.2采区煤层特征 32
5.1.3煤层顶底板岩石构造情况 32
5.1.4水文地质 32
5.1.5地质构造 32
5.1.6地表情况 32
5.2带区巷道布置及生产系统 32
5.2.1带区准备方式的确定 32
5.2.2带区巷道布置 32
5.2.3带区生产系统 33
5.2.4带区生产能力及采出率 33
6采煤方法 35
6.1采煤工艺方式 35
6.1.1带区煤层特征及地质条件 35
6.1.2确定采煤方法 35
6.1.3回采工作面参数 36
6.1.4回采工作面采煤机、刮板输送机选型 37
6.1.5采煤工作面支护方式 39
6.1.6端头支护及超前支护方式 41
6.1.7各工艺过程注意事项 42
6.1.8采煤工作面正规循环作业 43
6.2首采工作面回采巷道布置 45
6.2.1回采巷道布置方式 45
6.2.2回采巷道参数 45
7井下运输 51
7.1概述 51
7.1.1井下运输设计的原始条件和数据 51
7.1.2运输距离和货载量 51
7.1.3矿井运输系统 52
7.2带区运输设备选择 52
7.2.1设备选型原则 52
7.2.2带区设备的选型 52
7.2.3带区运输能力验算 54
7.3大巷运输设备选择 55
8矿井提升 57
8.1矿井提升概述 57
8.2主井提升 57
8.2.1箕斗 57
8.2.2提升机 57
8.2.3钢丝绳技术特征 58
8.2.4提升能力验算 58
8.3副井提升 60
9矿井通风及安全 62
9.1矿井通风系统的选择 62
9.1.1矿井通风系统的基本要求 62
9.1.2矿井通风系统的确定 62
9.1.3采区通风系统的确定 63
9.2矿井风量计算 64
9.2.1通风容易时期和通风困难时期采煤方案的确定 64
9.2.2各用风地点的用风量和矿井总用风量 68
9.2.3风量分配及风速验算 71
9.2.4通风构筑物 72
9.3矿井通风阻力计算 72
9.3.1计算原则 73
9.3.2矿井最大阻力路线 73
9.3.3矿井通风阻力计算 73
9.4选择矿井通风设备 77
9.4.1选择主要通风机的基本原则 77
9.4.2通风机风压的确定 77
9.4.3主要通风机工况点 79
9.4.4主要通风机的选择及风机性能曲线 80
9.4.5电动机选型 82
9.6安全灾害的预防措施 82
9.6.1预防瓦斯和煤尘爆炸的措施 82
9.6.2预防井下火灾的措施 83
9.6.3防水措施 83
10矿井基本技术经济指标 84
参考文献 85
专题部分 86
厚煤层分层开采及巷道合理位置确定模拟分析 86
概述 86
1我国厚煤层分层开采的主要方法 86
2厚煤层分层开采与其它采煤方法的比较 87
3厚煤层分层开采所面临的问题 88
3.1厚煤层分层开采顶板管理问题 88
3.1.1厚煤层分层开采推垮型冒顶事故的原因 88
3.1.2厚煤层分层开采推垮型冒顶事故的特征 89
3.1.3防治措施 89
3.2厚煤层分层开采通风问题及其解决方案 89
3.2.1存在问题 89
3.2.2解决方法 90
3.3厚煤层分层开采采空区自燃问题及解决方案 90
3.3.1分层自燃发火类别分析 90
3.3.2采取的主要防灭火对策 91
3.4厚煤层分层开采的卸压防突 92
3.4.1上下分层应力变化特征 92
3.4.2防突措施 92
4厚煤层分层开采巷道布置及煤柱留设 93
4.1巷道布置 93
4.1.1内错式布置 93
4.1.2外错式布置 93
4.1.3平移式布置 93
4.1.4垂直式布置 94
4.1.5完全无煤柱化巷道布置 94
5巷道布置模拟分析 95
5.1UDEC数值模拟软件简介及适用性简析 95
5.2数值模拟研究 96
5.2.1数值模拟实例 96
5.2.2结论 102
翻译部分英文原文 103
ABSTRACT:
103
1.CHANGINGECONOMICSCENARIOININDIA-COMPETITIVEMARKETCOMPANY 103
2.COALININDIA 104
2.1CoalReserve 104
3.GROWTHOFCOALPRODUCTION 105
4.MININGTHCHNOLGYOPTION 106
5.SURFACEMININGTECHNOLOGY 107
6.GLOBALSCENARIO 107
6.1ComputerApplication 108
6.2IndianScenario 109
7.UNDERGROUNDMININGTECHNOLOGY 110
8.LONGWALLMININGTECHNOLOGY 110
9.CONTINUOUSMINERTECHNOLOGY 111
10.TECHNOLOGYFORTOMORROW 111
中文译文 113
摘要:
113
1.印度经济变化概况—市场竞争公司 113
2.印度煤炭 113
2.1煤炭资源 114
3.煤炭产量的增长 114
4.采矿技术的选择 115
5.露天开采技术 116
6.世界煤炭概述 116
6.1计算机的应用 117
6.2印度煤炭概述 117
7.地下开采技术 118
8.长壁开采技术 118
9.连续开采技术 119
10.未来技术展望 119
致谢 120
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
岱庄煤矿位于济宁煤田的北部,济宁市北郊,行政区划属山东省济宁市任城区管辖。
地理坐标为东经116°30¢~116°40¢。
北纬35°23¢~35°30¢。
岱庄煤矿中心距济宁市4km,交通方便,铁路、公路及水路运输均很发达。
连接京沪、京九两大南北铁路干线的新(乡)~菏(泽)~兖(州)~石(臼港)铁路,从本矿井南部通过,设有济宁、孙氏店及兖州西站。
由济宁市东行30km至兖州,与京沪铁路相接,向西109km至菏泽站与京九铁路相接,菏泽至新乡190km与京广铁路相连。
正在建设的济北矿区铁路专用线从本矿井中部通过,从兖州西站接轨,煤炭铁路外运十分方便。
327国道(一级公路)从矿区南部横贯东西,兖州、济宁、邹城的公路已成环形,并与104国道相连,公路运输极为便利(见图1-1)。
著名的京杭大运河由北向南流经济宁市构成重要的水上运输要道,河宽60~80m,平均水深2m,全年除一、二月份因水浅不能通航外,其余时间均可通航。
根据水利交通部门规划,京杭运河将建成为南北水上运输的主要航道。
经疏通后年通过能力为2500万t。
图1-1交通位置图
1.1.2地形、地貌
本矿井内为冲积、湖积平原,地形平坦,地势呈东北高,而西南低,地面标高为36.24~42.94m,平均高程为39.25m,自然地形坡度为0.05%。
1.1.3河流及水体
矿井内河流稀少,水系不甚发育,仅有农灌排涝的跃进沟。
矿井以东有氵光氵府河,矿井以西有京杭大运河,均由北向南流入南阳湖。
矿井以北有一条人工分洪渠连接京杭大运河和氵光氵府河。
汛期氵光氵府河的最高洪水位标高为39.30m,最大流量为400m3/s(1964年9月1日),汛期京杭大运河的最高洪水位标高为36.67m,最大流量为626m3/s(1964年9月6日),枯水季节河水减少甚至断流。
矿井中心南距南阳湖20km,最高湖水位标高为36.86m(1957年7月15日)。
1.1.4气象地震
本矿区气候温和,属温带季风区海洋~大陆性气候。
据济宁气象站1959年1月到1998年11月的观测资料:
气温:
历年平均气温13.5℃,月平均最高气温34.3℃(1957年7月),日最高气温41.6℃(1960年6月21日),月平均最低气温-9.8℃(1963年1月),日最低气温-19.4℃(1964年2月18日),多年来最低平均气温月为1月,平均最高气温月为7月。
雨量:
年平均降雨量688.86mm,年最大降雨量为1186mm(1964年),年最小降雨量为441.9mm(1966年),日最大降雨量177.1mm(1965年7月9日),降雨多集中于每年的7、8月份。
一般春季雨量少,时有春旱。
年平均蒸发量1814.1mm,年最大蒸发量2228.2mm(1960年),年最低蒸发量1493.0mm(1984年)。
风向、积雪厚度及冻土深度:
春夏两季多东及东南风,冬季多西北风,最大风力>8级,平均风速为2.3m/s。
历年最大积雪厚度0.15m,最大冻土深度0.31m。
自然地震:
根据国家地震局、建设部震发办[1992]160号文“关于发布《中国地震烈度区图(1990)》和《中国地震烈度区图(1990)》使用规定的通知”,济宁市任城区地震烈度为7度。
1.1.5矿井四邻关系
距矿井东约30km为兖州煤田,兖州矿业(集团)公司所属有七对生产矿井,设计规模1285万t/a,均已建成投产,98年实际产煤1700万t/a。
本矿南邻为济宁市区,兖新铁路之南为兖州矿业(集团)公司所属的济宁二号煤矿;本矿西及西北为淄博矿务局在建的唐口煤矿和葛亭煤矿,两矿中间为济宁市所属运河煤矿;本矿东邻淄博矿务局许厂煤矿,东北为何岗井田,具体位置见图1-2。
图1-2邻区矿井图
1.2井田地质特征
1.2.1井田地质构造
大地构造位置:
济宁煤田位于华北地台鲁西台背斜的西南缘,在鲁西南断块凹陷济宁地堑的东部。
从东西向构造带来说,它位于昆仑~秦岭纬向构造带的东延北支部分,并处于新华夏系第二沉积带的复合端。
区域构造位置:
济宁煤田的北部和南部分别为二个近东西向的地堑构造,北部为汶泗断层与郓城断层所控制的汶上~宁阳地堑构造;南部为菏泽断层、凫山断层与单县断层所控制的成武~鱼台地堑构造。
它们呈东西向延展,横贯于济宁煤田的北部和南部。
煤田的东部为滋阳背斜、兖州向斜、滕县背斜构成的北东向褶曲;西部为北北东向的巨野向斜。
1.2.2水文地质
区域内地表水系发育,南四湖大部分在区内,泗河、白马河自东北向西南流入南阳湖。
第四系属冲积、洪积地层,全区第四系厚度变化较大,从0~338.76m,大范围内东北薄、西南厚。
第四系按其富水性、沉积物特征的不同可分为上、中、下三组。
第四系特征:
一是厚度大,含水层和隔水层大多相间沉积;二是第四系沉积所处的冲积、洪积扇部位不同而富水性有差异。
济宁煤田处于泗河冲积、洪积扇前沿,第四系总厚度加厚,但砂层粒度较细,含水层变少而隔水层增多,第四系下组砂砾层富水性中等,砂砾层下有较稳定的厚层粘土及石膏粘土,隔离了砂砾层与基岩接触,使之与基岩含水层水力联系不密切。
兖州煤田处于泗河冲积扇轴部,粒度较粗,含水层相对增多,第四系下组砂砾层为强富水层并与基岩大面积接触,有条件补给基岩地下水,使第四系下组水与基岩水有较好的水力联系。
1.3煤层特征
1.3.1煤层
本矿井下二迭统山西组共含煤4层,即2、3上1、3上、3下煤层,其中3上1、3下煤层为局部可采煤层,3上煤层为主要可采煤层,本次设计主要针对该煤层。
上石炭统太原组共含煤23层,即4~18下煤层,其中16、17煤层为可采煤层,6、15上煤层为局部可采煤层。
7层可采及局部可采煤层,按其在含煤地层中所处的位置可以明显的划分成上、下两个可采煤层组。
1.上可采煤层组:
包括2、3上1、3上、3下和6煤层,它们分别位于山西组的中上部及下部和太原组上部,3上煤层与3下层煤间距为0.20~42.13m,平均21.37m。
由于3下煤层顶板砂岩厚度变化较大,致使3上煤层与3下煤层的间距变化亦大。
3上煤层上距上石盒子组底界54.05~104.70m,平均76.74m;下距山西组底界约52.52m。
2.下可采煤层组:
包括15上、16和17煤层,位于太原组的下部,16与17煤层相距0.71~12.92m,平均5.88m,16煤层的直接顶板为十下层石灰岩,17煤层下距本溪组第十
二层灰岩7.85~21.65m,平均13.65m。
各煤层的厚度、结构及稳定性见可采煤层一览表(表1-1)及各煤层控制情况一览表(表1-2)。
1.3.2煤层顶底板
3上1煤层:
直接顶板以泥岩和粉砂岩为主,次为砂岩;底板以泥岩和粉砂岩为主,有少量细砂岩。
3上煤层:
直接顶、底板岩性均以粉砂岩为主,次为砂岩;砂岩顶板主要分布在可采区的东部边缘,系与冲刷原因有关。
3下煤层:
煤层顶板由于受冲刷影响,砂岩直接覆盖者占55.5%;顶板厚度从0.61~35.25m,变化较大,有伪顶者占5%,伪顶岩性主要为泥岩。
底板以粉砂岩为主,泥岩次之。
6煤层:
该煤层结构简单。
煤层顶、底板均以细砂岩为主,局部有伪顶、伪底。
15上煤层:
直接顶板主要为石灰岩(九),局部相变为泥岩、粉砂岩,泥岩伪顶较普遍;底板以砂岩为主,一般厚5m左右,岩性较松软,带灰绿色。
常含一层钙质砂岩,厚1m左右。
16煤层:
十下灰为其直接顶板,底板以泥岩或粘土岩为主,次为粉砂岩或细砂岩。
前者厚度较小(1m左右),后者往往直接压十一灰或17煤,厚度较大。
17煤层:
直接顶板主要为薄层石灰岩(十一),占58%,厚度变化大,大多厚度<1m;局部有泥岩或粉砂岩伪顶;底板主要是粘土岩,占77%;含鲕粒。
其底板也常常是18上煤层的顶板,厚5m左右。
图1-3综合柱状图
可采煤层一览表
表1-1
煤层
名称
煤层
夹石
煤层厚度(m)
煤厚变异系数
可采性
指 数
稳定性
结构
层数
夹矸最
大厚度
(m)
主要岩性
3上1
108.37%
15.53%
不稳定
简单
0~1
0.52
泥岩
3上
全矿井
69.59%
62.15%
较稳定
较简单
0~4
0.60
泥岩
粉砂岩
首采区
40.21%
98.33%
较稳定
较简单
0~4
0.60
泥岩
粉砂岩
3下
153.01%
22.39%
不稳定
较简单
0~3
0.59
泥岩
6
19.95%
28.64%
不稳定
简单
0
15上
36.87%
22.45%
不稳定
简单
0~1
0.40
泥岩
16
27.12%
99.30%
稳定
复杂
0~4
0.43
炭质砂岩
泥岩
17
17.74%
95.80%
稳定
简单
0~2
0.36
泥岩
可采煤层控制情况一览表
表1-2
煤层
名称
穿过钻
孔个数
参与评价的点数
可采
点数
不可采
点数
沉缺
点数
冲刷
点数
断薄断
缺点数
风化合并及其它
可采性
指 数
3上1
103
74
16
29
8
21
29
15.53%
3上
215
164
157
7
20
23
7
1
62.15%
3下
219
96
73
23
15
100
8
22.39%
6
213
204
59
145
1
8
28.64%
15上
148
131
33
98
4
3
8
2
22.45%
16
147
142
141
0
5
1
99.30%
17
149
143
137
6
6
95.80%
1.3.3煤的特征
(一)煤的物理性质
本矿井各可采煤层均为黑色、深黑色,黑褐、褐黑条痕色的软~中等坚硬煤层。
煤的硬度(坚固性系数)平均1.40,山西组煤层硬度大于太原组煤层,煤的最大硬度达1.90(3上煤层),各煤层的物性特征见表1-3。
(二)宏观煤岩特征
各煤层的宏观煤岩组分多以亮煤为主,暗煤次之,含有镜煤条带及透镜体。
山西组煤丝炭含量比太原组煤高,以细条带或线理状分布于煤层中。
煤岩类型山西组煤层多以半暗型煤为主,半亮型煤次之;太原组煤层则多以半亮型为主,光亮型次之。
线理状~宽条带状结构,层状构造。
各煤层的物性特征表
表1-3
项目
煤层
光泽
平均硬度
真密度
视密度
断口
裂隙
3上1
弱玻璃、沥青
1.42
1.38
平坦状、参差状
较发育
3上
弱玻璃、沥青
1.42
1.43
1.37
平坦状、参差状
较发育
3下
弱玻璃、沥青
0.93
1.39
1.35
平坦状、参差状
发育
6
玻璃、沥青
1.73
1.39
1.34
参差状
发育
15上
玻璃、沥青
1.34
阶梯状
发育
16
玻璃
1.35
1.31
阶梯状、贝壳状
发育
17
玻璃
1.50
1.30
贝壳状、阶梯状
发育
2井田境界及储量
2.1井田境界
2.1.1井田境界
东起峄山断层,西至嘉祥断层,南起凫山断层,北至长沟断层。
井田为不规则形状,东西宽3.4~7.1km,南北长7~8.2km,面积约44.3km2。
2.1.2开采界限
本矿井含煤地层为下二迭统山西组、石炭系上统太原组和中统本溪组。
其中本溪组仅局部赋存薄煤2层,无经济可采价值,故不详述。
山西组和太原组为主要含煤地层,平均总厚240.56m,共含煤27层(2~18下煤层),煤层平均总厚为15.10m,含煤系数为6.28%;其中可采及局部可采者共7层(3上1、3上、3下、6、15上、16、17),平均总厚8.40m,可采煤层的含煤系数为3.49%;其中主要可采煤层为3上、16和17煤层,平均总厚4.99m,占可采煤层总厚的59.4%;主要可采煤层中又以3上煤层厚度较大且稳定,在可采范围内平均厚度达2.64m,且埋藏较浅,储量丰富,开采条件相对较简单,是本矿井的首采、主采煤层。
2.2矿井工业储量
矿井主采煤层为3上号煤层,采用地质块段法。
3上号煤层工业储量计算
根据地质勘探情况,将矿体划分为1、2、3、4、5五个块段,在各块段范围内,用算
术平均法求得每个块段的储量,煤层总储量即为各块段储量之和。
块段划分如图2-1。
由图计算各块段面积分别为:
S1=15011125m2;
S2=9199440m2;
S3=6852821m2;
S4=7788561m2;
S5=4814217m2;
按下式计算:
Zi=Si×Mi×ri (2.1)
式中:
Zi——各块段储量,万t。
Si——各块段的面积,m2。
Mi——各块段内煤层的厚度,m。
Ri——各块段内煤的容重,均为1.37t/m3。
1块段储量:
Z1=15011125×2.8×1.37=57582676(t)
2块段储量:
Z2=9199440×2.7×1.37=34028729(t)
3块段储量:
Z3=6852821×2.5×1.37=23470912(t)
4块段储量:
Z4=7788561×2.5×1.37=26675821(t)
5块段储量:
Z5=4814217×2.8×1.37=18467336(t)
则3上号煤层工业储量:
Zg3上=Z1+Z2+Z3+Z4+Z5=57582676+34028729+23470912+26675821+18467336=16022.55(万t)
故工业储量为16022.55万t。
图2-1井田分块
2.3矿井可采储量
2.3.1安全煤柱留设原则
1.工业场地、井筒留设保护煤柱,对较大的村庄留设保护煤柱,对零星分布的村庄不留设保护煤柱;
2.各类保护煤柱按垂直断面法或垂线法确定。
用岩层移动角确定工业场地、村庄煤柱。
岩层移动角为75°,表土层移动角为45°;
3.维护带宽度:
风井场地20m,村庄10m,其他15m;
4.断层煤柱宽度50m,井田境界煤柱宽度为20m;
5.工业场地占地面积,根据《煤矿设计规范中若干条文件修改决定的说明》中第十五条,工业场地占地面积指标见表2.1。
表2.1工业场地占地面积指标
井 型(万t/a)
占地面积指标(公顷/10万t)
240及以上
1.0
120-180
1.2
45-90
1.5
9-30
1.8
2.3.2矿井永久保护煤柱损失量
永久煤柱损失量P包括工业广场煤柱损失量Pg、断层煤柱损失量Pd、井田边界煤柱损失量Pj。
工业广场煤柱损失量Pg的计算。
工业广场保护煤柱见图2-2所示。
图2-2工业广场保护煤柱
工业广场煤柱梯形面积:
S=640595m2
煤柱体积为:
V=Sh=640595×2.03m3
所以,煤柱损失量为:
Pg=V
=640595×2.03×1.37
=178.2(万t)
(2)断层煤柱损失量Pd的计算。
断层煤柱损失量Pd为:
Pd=BLh
=100×4418×2.03×1.37t
=122.9(万t)
其中,B——表示断层边界煤柱宽度,m;
L——表示断层边界长度,m.
(3)井田边界煤柱损失量Pb的计算。
井田边界煤柱损失量Pb为:
Pb=BLh
=20×27752×2.03×1.37t
=154.4(万t)
其中,B——表示井田边界煤柱宽
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