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毕业设计定
毕业设计(论文)
说明书
设计题目:
胜利煤矿开拓设计
专业
函授站:
大联公司函授站班级:
采矿工程
设计人:
梁通
山东科技大学继续教育学院
二○一三年七月二十日
指导教师对毕业设计的评语
指导教师:
年月日
答辩(考试)委员会鉴定意见
答辩(考试)成绩:
鉴定意见:
主任:
副主任:
年月日
第一章井田概况及井田地质特征……………………1
第一节井田概况…………………………………1
第二节井田地质特征……………………………19
第二章井田开拓…………………………………44
第一节井田境界及储量…………………………44
第二节矿井设计生产能力及服务年限…………48
第三节井田开拓…………………………………49
第四节井筒………………………………………56
第五节井底车场及硐室…………………………58
第三章大巷运输………………………61
第一节运输方式的选择…………………………61
第四章采区布置及装备………………………70
第一节采煤方法…………………………………70
第二节采区布置…………………………………98
第三节巷道掘进…………………………………100
第五章通风与安全………………………………104
第一节概况………………………………104
第二节矿井通风………………………………108
第六章提升、通风、排水和压缩空气设备……156
第一节提升设备………………………………156
第二节通风设备………………………………175
第三节排水设备………………………………179
第四节压缩空气设备…………………………186
第一章井田概况及井田地质特征
第一节井田概况
一、交通位置
临县胜利煤焦有限责任公司(以下简称胜利煤矿)位于山西省吕梁市临县招贤镇招贤村北东部,其地理坐标为东经110°56′36″~110°58′21″,北纬37°39′57″~37°41′36″,行政区划隶属于临县招贤镇管辖。
该矿距临县县城直距近33km,运距不足50km,东南距离石市城区直距约24km,向西北约7km与离临柳石扶贫攻坚路相接,可达碛口镇和临县城。
井田东部外围有209国道主干公路经过,井田至209国道直距20余km,在离石城区附近与汾阳至军渡高速公路接轨,公路可称四通八达。
井田南侧直距23km处有孝柳铁路运煤专用线通过,井田至交口站近30km,交通便利。
二、地形地貌
本井田属吕梁山系,为典型的黄土高原地貌。
按其形态类型分为侵蚀地形及堆积地形,前者占绝对优势。
侵蚀地形表现为强烈切割的梁、塬、峁状黄土丘陵,分布于井田内大部分地区,冲沟密集而狭窄,形态多呈“V”形,与黄土梁、塬、峁相间分布,常见陡崖、黄土残柱及陷穴等微地貌景观。
沟谷两侧及谷底有基岩零星出露,井田内由于植被稀少,致使水土流失严重。
堆积地形主要发育在湫水河谷,为冲积、洪积堆积。
湫水河谷宽阔、平坦,一般宽200m左右,两岸断续分布着Ⅰ—Ⅱ级阶地。
综观井田地形,大致东高西低,井田内地形最高点位于井田东部贺家湾村附近的山梁上,海拔1078.9m,最低点位于井田西北部的沟谷中,海拔863.2m,最大相对高差215.7m。
三、河流
井田属临县南部,区内河流属黄河流域湫水河水系。
湫水河发源于兴县黑茶山南麓,经阳坡水库入临县境内,在碛口镇注入黄河。
全长107km,林家坪水文站为湫水河下游一站,多年平均流量3.22m3/s,最大月平均流量54.5m3/s,最小月平均流量0.01m3/s。
1967年8月22日最大流量为3670m3/s。
湫水河属枯水期较短的季节性河流。
以它为主河道水系呈羽毛状,雨季流量增大,遇大雨则洪流暴发,携带大量泥沙向下游直泻,雨后流量锐减,7~9月份流量占全年总流量的50~70%。
枯水的冬、春季节,流量甚小,主要靠小泉水汇成细流。
本井田内无大的常年性地表河流,仅较大的干河沟有季节性细小溪流,旱季有时干涸,雨季则汇集洪水沿沟排泄,向西北汇入湫水河,然后向西于碛口镇注入黄河。
黄河在井田以西10km处流过,河底高程610~700m,流向由北向南,据吴堡水文站1952~1977年资料,年平均流量924.4m3/s,最大流量19500m3/s。
四、气象及地震情况
井田地处晋西北黄土高原,为大陆性季风气候,属暖温带半干旱地区。
气温变化昼夜悬殊,四季分明。
降水量有限,多呈干旱状态。
冬春两季多西北风少雪雨,而夏季雨量集中,有时出现洪水灾害。
各项气象要素特征
如下:
1、气压
11月最高,平均为891.1mb,7月份最低,为877.6mb,全年平均值885.3mb。
2、气温
年平均气温8.8℃,1月份最低,平均为-7.6℃,极值为-24.8℃;7月份最高,平均为22.6℃,极值为37℃,平均温差30.2℃。
一般降至0℃时间在10月中旬,回升至0℃的时间在翌年4月中旬。
3、降水量及蒸发量
截至1993年,平均年降水量为513.9mm,最大降水量在7月份,为744.8mm,最小在1月份,为4.5mm。
日最大降水量在1970年8月9日,为162.5mm。
雨量集中于7、8、9月份,占全年的59%。
蒸发量年平均值为2141.9mm,蒸发量大于降水量。
4、风向及风速
风向多为西北风,风速历年平均2.5m/s,最大月(3-5月)平均3.1m/s,最小月(8月)平均2.2m/s。
5、霜期、雪期及冻土期
初霜期在10月上旬,终霜期在翌年3月底,平均无霜期194天。
初雪期平均为11月下旬,终雪期为翌年3月底,一次最大积雪厚度为30cm。
最早冻结在11月26日,最晚解冻为翌年4月1日,井田内最大冻土深度111cm。
据中国地震动参数区划图GB18306-2001,本井田地震烈度为Ⅵ度。
对
应的地震动峰值加速度为0.10g,历史记载井田内未发生过大地震,只在1829年4月(清道光九年三月)离石发生过5.25级地震,震中位置为北纬37°30′,东经111°12′。
五、经济概况
临县人口较多,全县人口达58.35万人左右,耕地面积主要以坡地为主,本区以煤炭工业为主,其次还有县、乡办及民营的铁厂、铝厂、铸造厂、瓷厂等,在该县工业生产中起着举足轻重的作用。
农业比较发达,主要农作物有玉米、高梁、谷子、豆类、土豆等,经济作物有葵花、胡麻、红枣等。
临县的自然、人文景观等旅游资源丰富,境内有远近闻名的碛口旅游风景区,有宝珠山、紫金山、柏榆庙山、汉高山等自然景观。
古建筑及附属文物有正觉寺、善庆寺、义居寺、黑龙庙、东岳、文塔、县城文庙等。
近年来全县经济社会取得持续健康快速发展,城镇居民人均收入3415元,农民人均纯收入达到984元。
六、矿井建设外部条件
1、水源
矿井现有水源井一眼,井径450mm,井深320m,总取水能力为500m3/d,能够满足矿井工业场地日用水量的需要。
奥陶系石灰岩地层一般水质良好,为H-C·M型。
据山西省疾病预防控制中心检验报告,该深井水中总硬度、铁及氯化物、溶解性总固体含量超标,故需对该深井水进行处理以达到饮用水标准。
井下消防及洒水由净化处理后的井下排水提供。
2、电源
在矿井西约6km处有林家坪110kV变电站一座,电压等级110/35/10kV,主变压器安装容量1×40MVA,可为用户提供35kV出线间隔。
在矿井北约17km处有三交110kV变电站一座,电压等级110/35/10kV,主变压器安装容量1×31.5MVA,可为用户提供35kV出线间隔。
临县胜利煤焦有限责任公司矿井兼并重组整合后,与供电部门协商,设计在矿井工业场地建35/10kV变电所,两回35kV供电电源一回取自林家坪110kV变电站35kV母线段,另一回取自三交110kV变电站35kV母线段,一回运行一回带电备用。
供电电源可靠。
3、征购地情况
在本井田范围内大都为山坡地或荒地,矿井建设用地大部分为已征用土地。
根据规程留设了村庄及公路保护煤柱,不存在迁村情况。
七、综合评价
综上所述,本矿井煤炭储量可靠,地质构造简单,外部协作条件配套,井田开采条件良好,开采成本较低,煤质优良,有可靠的用户,具有很强的竞争力,因此有条件建设成为现代化矿井。
此外,该项目有较好的经济效益、社会效益和环境效益,对促进区域经济发展,对当地人民脱贫致富都将起到积极地促进作用。
第二节井田地质特征
一、地层及地质构造
(一)地层
井田内地表大部分为第四系中上更新统(Q2+3)覆盖,仅在大的冲沟中见有二叠系下统山西组(P1s)、下石盒子组(P1x)和上统上石盒子组(P2s)出露。
ZK02孔揭露了奥陶系中统(O2f),石炭系中统本溪组(C2b),上统太原组(C3t)地层。
现根据地表及钻孔资料将井田地层特征由老至新分述如下:
1、奥陶系中统峰峰组(O2f)
井田未出露,与下伏地层呈整合接触,ZK02钻孔探至本层位,揭露厚度15.97m,以灰白色厚层状石灰岩、泥灰岩为主,有少量白云质灰岩,岩溶裂隙不发育。
本组厚度100-150m,平均120m。
2、石炭系
(1)中统本溪组(C2b),上部以灰色、灰黑色泥岩、灰岩为主,夹有中粒砂岩薄层;下部以灰色泥岩、铁铝质粘土岩为主,底部为花斑状铁铝岩,与下伏地层呈平行不整合接触。
本组厚度16.00-39.00m,平均30.00m。
(2)上统太原组(C3t),厚度为65.13~85.93m,平均80.00m,岩性由灰白色石英砂岩、灰黑色砂质泥岩、泥岩、石灰岩及煤层组成。
底部为灰白色厚层状中粗粒砂岩(K1),与下伏地层呈整合接触,按其沉积特征可分为三段:
①、下段:
由K1砂岩底至9号煤底,厚度12.10-25.88m,平均24.00m,以灰色、灰黑色泥质岩类为主,夹有粉砂岩薄层,顶部发育有一层不稳定的薄煤层。
②、中段:
从9号煤底至L3灰岩顶,厚26.47~28.56m,平均27.50m,是主要含煤段,以灰岩、煤层、泥岩为主,夹有薄层细砂岩。
本段中8、9号煤层为全区稳定可采的中厚煤层,L3、L2灰岩之间还夹有一层不稳定的薄煤层。
③、上段:
由L3灰岩顶至山西组底,厚度26.56m~31.49m,平均28.50m,岩性以灰岩、泥岩为主,底部夹有细砂岩、粉砂岩薄层,其中L5、L4间分别夹有6、7号两层全区稳定的薄煤层,其厚度均小于0.70m,为不可采煤层。
3、二叠系
(1)下统山西组(P1s):
井田南端有零星出露,厚度为57.34~83.71m,平均厚度67.3m,底部K3砂岩在井田内相变为泥岩,与下覆地层呈整合接触。
顶至K4砂岩底,主要由砂岩、砂质泥岩、泥岩、煤层组成,含02、1、2、3、4、5、5下号煤层,其中5号煤层是全区稳定可采煤层,4号煤层与5号煤层的层间距变化很大,在井田东南部出现合并现象。
02、1、2、3、5下号煤层,为不稳定,不可采煤层。
(2)下统下石盒子组(P1x),井田中部干河沟、南部均有出露。
底部为灰白色厚层状中粗砂岩(K4),与下伏地层呈整合接触。
厚度为83.29~110.28m,岩性以砂岩、泥岩、砂质泥岩为主,中部和上部为紫红、浅灰色的泥岩、砂岩。
(3)上统上石盒子组(P2s),井田中部干河沟及西部有出露,钻孔揭露最大厚度为141.00m,底部为黄绿色厚层状中粗粒砂岩(K5),与下伏地层呈整合接触。
岩性以黄绿色砂岩夹紫红色、紫色砂质泥岩和灰黑色砂质泥岩为主。
4、上第三系上新统(N2)
主要分布在沟谷两侧,岩性为红色、黄红色粘土岩,底部为砾石层,厚0~25.00m,不整合于下伏地层之上。
5、第四系中上更新统(Q2+3)
井田内大部分地层被第四系中、上更新统松散层覆盖,厚度0—93m,主要为淡黄色亚砂土,黄红色砂质粘土、亚粘土等,中下部夹多层钙质结核。
(二)构造
井田为一平缓的单斜构造,地层走向NE,倾向NW,倾角为4°~6°,根据煤矿井下揭露资料,井田东部发育有次一级波状起伏。
井田内未发现断层和陷落柱等其它构造。
井田构造类型为简单类型。
(三)岩浆岩
本井田内未见有岩浆岩侵入与分布。
二、煤层及煤质
(一)煤层
1、含煤性
井田含煤地层为二叠系下统山西组和石炭系上统太原组。
其中山西组含有01、03、1、2、3、4、5、5下号煤层,煤层总厚度为8.53m,山西组地层厚67.30m,含煤系数为12.67%;太原组共有5层煤,即6、7、7下、8、9号煤层,煤层总厚度为7.13m,太原组地层厚80.00m,含煤系数为8.91%。
含煤地层共厚147.30m,煤层总厚15.66m,含煤系数为10.63%。
2、可采煤层
可采煤层特征表
表1-3-1
煤层号
煤层厚度(m)
最小-最大
平均
煤层间距
(m)
煤层结构
煤层稳定性
可采性
煤层顶底板岩性
夹矸
层数
型别
范围
系数(%)
顶板
底板
4
0.44-2.44
1.31
0-3.50
1.50
0-2
简单
稳定
大部
80
砂质泥岩
粉砂岩
炭质泥岩
泥岩
砂质泥岩
5
2.71-7.60
5.53
0-5
简单-复杂
稳定
全区
100
泥岩
细砂岩
炭质泥岩
砂质泥岩
泥岩
粉砂岩
细砂岩
炭质泥岩
40.23-52.50
48.92
8
2.72-3.10
2.85
0-3
较简单
稳定
全区
100
灰岩
泥岩
砂质泥岩
粉砂岩
泥岩、细砂岩
8.95-12.24
11.50
9
3.24-3.97
3.45
1-4
简单-复杂
稳定
全区
100
炭质泥岩
泥岩
砂质泥岩
粉砂岩
泥岩
粘土岩
井田内共含可采和大部可采煤层4层,均为批采煤层,分述如下:
(1)4号煤层:
位于山西组中下部,上距K4砂岩47m左右,煤层厚度为0.44~2.44m,平均1.31m,含有0-2层夹矸,结构简单,煤层直接顶板为砂质泥岩或粉砂岩,底板为泥岩、炭质泥岩或砂质泥岩,为厚度变化不大的大部可采煤层。
本井田南部与5号煤层合并。
(2)5号煤层:
位于山西组下部,上距4号煤层平均1.50m,煤层厚度为2.71~7.60m,平均5.53m,含有0~5层夹矸,大部2~4层,局部0~1层,结构简单~复杂。
为全区稳定可采的厚煤层。
煤层直接顶板为泥岩、炭质泥岩、细砂岩,有时为砂质泥岩,底板为泥岩、粉砂岩或细砂岩、炭质泥岩。
井田东部和南部5号煤层与上部4号煤层间距变小,出现合并现象。
(3)8号煤层:
位于太原组中部,上距5号煤层平均48.92m,煤层厚度为2.72~3.10m,平均2.85m,L1灰岩为其直接顶板,有时为泥岩,底板为砂质泥岩,粉砂岩,局部为泥岩、细砂岩。
该煤层含有0~3层夹矸,大部0~2层夹矸,局部3层夹矸,结构较简单,为全区稳定可采的中厚煤层。
(4)9号煤层:
位于太原组下部,上距8号煤层平均11.50m,下距K1砂岩24m左右,煤层厚度为3.24~3.97m,平均3.45m,含有1~4层夹矸,结构简单~复杂,直接顶板为炭质泥岩、泥岩,局部为粉砂岩、砂质泥岩,底板为泥岩、粘土岩。
为全区厚度变化较小的稳定可采的中厚煤层。
4、5号煤层为一煤组,二者间距很小,前者结构简单,为中厚煤层,后者结构较复杂,一般为厚煤层,二者在本井田东南部出现合并现象。
8号煤层为较简单的中厚煤层,9号煤层为复杂结构的中~厚煤层,8、9号煤层相距8.95~12.24m,间距变化不大,二者组成一个煤组。
(二)煤质
1、煤的物理性质和煤岩类型
(1)煤的物理性质及宏观煤岩类型
各煤层的物理性质基本相同,玻璃光泽为主,少数为强玻璃光泽;条痕色多为黑色或黑褐色;条带状结构,层状构造;断口为阶梯状和贝壳状;性脆易碎,多呈细碎块或粉煤状。
宏观煤岩类型多为半亮型煤,光亮型和半暗型煤次之,局部亦有暗淡型煤。
(2)显微煤岩特征
各可采煤层的有机显微组分均以镜质组为主,其次为丝质组,半镜质组、稳定组极少。
镜质组以均质镜质体和基质镜质体为主,其次为胶质镜质体;丝质组以氧化丝质体为主,呈碎屑状、透镜状分布,火焚丝质体偶见;稳定组由小孢子体和角质体组成。
无机显微组分以粘土类为主,硫化物次之,少量的碳酸盐类。
粘土类主要以充填细胞腔的形式存在,有时较集中呈透镜状;硫化物以草莓状、星点状分布;碳酸盐类呈块状分布或裂隙充填方式存在。
4、5号煤层显微煤岩类型以混合亮暗煤亚型为主,8、9号煤层以丝质暗煤亚型丝质亮暗煤亚型为主。
(3)煤的变质作用
各煤层的变质指标见表1-3-2。
煤层主要变质指标统计表
表1-3-2
煤层号
Vdaf
Cdf(%)
Hdaf(%)
Romax
煤分类
备注
4
32.15
87.89
4.95
1.09
FM、JM
5
29.90
88.92
5.05
1.06
FM
8
24.40
88.66
4.86
1.21
JM
9
25.49
87.91
4.86
1.29
JM
由表可知:
在垂向上由上到下镜质组油浸最大反射率(Romax)变化由小到大,挥发分(Vdaf)由大变小,煤种由肥煤到焦煤,反映变质程度逐渐增高,符合希尔特定律,说明本区煤变质作用受区域变质作用控制。
2、煤的化学性质和工艺性能
根据三交详查区和胜利煤矿精查区部分钻孔煤质资料,结合煤矿提供的煤质化验报告,将该矿批采煤层的化学性质和工艺性能简述如下:
(1)化学性质
各煤层煤质分析见表1-3-3。
(2)工艺性能
各可采煤层的工艺性能见表1-3-4。
①、粘结性和结焦性
各可采煤层粘结指数均大于85,胶质层厚度大于15mm。
精煤焦渣特征6-7之间,属强粘结性煤。
另据三交详查资料,4号煤层结焦性最好,9号煤次之,5、8号煤层结焦性稍差。
②、发热量
各煤层恒容低位空气干燥基发热量在22.29~30.40MJ/kg之间。
③、灰熔融性
各可采煤层的转化温度(ST)均大于1460℃,为较高软化温度灰。
(3)煤类的确定
采用2009年发布的国家标准《中国煤炭分类》(GB/5751-2009)以浮煤挥发分(Vdaf)和粘结指数(GR.I)及胶质层厚度为划分指标,确定井田内4号煤层、5号煤层为肥煤和1/3焦煤及焦煤,8、9号煤为焦煤。
其中4、5号煤层因大多钻孔均未测定胶质层Y值,根据浮煤挥发分(Vdaf)和粘结指数推断,4、5号煤层煤类应属肥煤或1/3焦煤及焦煤,但各自分布范围难以划分。
3、煤的可选性
据三交详查勘探时在胜利煤矿采取9号煤层大样和井田北侧裕民煤矿采取5号煤层大样进行可选性试验,煤的可选性评定结果如下:
煤层煤质分析成果表
表1-3-3
煤
层
号
工业分析(%)
发热量
(MJ/kg)
(Qnet.ad
粘结指数
GR.I
胶质层厚度
Y(mm)
煤类
原浮煤
水分
Mad
灰分
Ad
挥发分
Vdaf
全硫
St.d
磷
Pg
4
原煤
0.48-1.54
1.04(4)
13.84-21.08
18.51(4)
31.61-32.68
32.15
(2)
0.44-0.93
0.70(4)
0.006-0.021
0.013(4)
26.82-29.79
28.10(3)
JM
FM
浮煤
0.64-0.84
0.71(4)
5.45-11.54
9.16(4)
27.19-31.67
29.46(4)
0.57-0.71
0.63(4)
0.003-0.016
0.008(4)
31.5
31.5
83.0-99.0
94.23(4)
28
5
原煤
0.21-1.15
0.97(5)
18.25-33.34
24.40(5)
27.70-29.94
29.16(3)
0.32-0.87
0.62(5)
0.006-0.051
0.032(4)
25.25-27.59
26.18(3)
1/3JM
JM
FM
浮煤
0.44-0.70
0.62(4)
8.29-13.01
11.18(4)
26.97-29.15
28.23(4)
0.56-0.74
0.65(4)
0.007-0.034
0.018(3)
34.72
84.0-94.2
89.8(4)
17-20
18.5
(2)
FM
8
原煤
0.49-1.36
0.89(6)
12.57-21.27
15.71(6)
18.96-25.59
24.40(6)
1.21-3.66
1.91(6)
0.003-0.031
0.016(4)
26.81-30.40
28.67(3)
JM
浮煤
0.28-0.68
0.47(7)
3.58-12.07
8.69(7)
22.66-25.77
24.88(7)
0.46-1.94
1.45(7)
0.002-0.021
0.01(3)
35.12-35.89
35.57(4)
80.0-97.9
92.6(7)
18.0-25.0
21.2(3)
9
原煤
0.54-5.09
1.48(7)
19.98-32.30
24.30(7)
24.42-26.45
25.49(5)
0.74-1.19
0.86(7)
0.033-0.079
0.061(5)
22.29-27.27
25.14(3)
JM
浮煤
0.33-1.91
0.74(7)
6.21-14.09
9.77(7)
21.57-25.89
23.93(7)
0.63-0.81
0.74(7)
0.025-0.053
0.041(4)
34.13-35.36
34.81(4)
79.00-96.18
85.95(7)
16.50-20.98
18.33(4)
可采煤层工艺性能一览表
表1-3-4
煤层号
发热量Qnet.v.d
胶质层厚度Y(mm)
粘结指数
GR.I
焦渣特征
灰熔融性
ST(℃)
4
26.82-29.79
28.10
28.0
83.0-99.0
94.23(4)
5-7(原)
7(精)
>1460
5
25.25-27.59
26.18
20.0
84.0-94.2
89.8(4)
4-7(原)
6-7(精)
>1460
8
26.81-30.40
28.67
18.0-25.0
21.2(3)
80.0-97.9
92.6(7)
4-7(原)
7-8(精)
>1460
9
22.29-27.27
25.14(3)
16.50-20.98
18.33(3)
79.00-96.18
85.95(7)
4-7(原)
7(精)
>1460
(1)大样筛分试验
①裕民煤矿5号煤大样筛分试验结果:
特大块和大块煤(50~150mm)产率占20.12%,为中高灰、低硫煤。
中块(25~50mm)占13.12%,小块煤(13~25mm)占19.00%,均为中高灰、低硫煤,粒煤占21.99%。
粉煤(0.5~6mm)占23.15%,加权灰分25.05%,为中灰、低硫煤。
小于0.5mm级,占全样2.62%,为中灰、低中硫煤。
全样加权灰分29.
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