采矿采区生产系统毕业设计.docx
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采矿采区生产系统毕业设计
摘要
本设计以川南煤业石屏一矿地质勘探资料为基础,结合所学专业知识,依照《煤矿平安规程》进行了采区生产系统的设计。
本说明书第一介绍了矿井及采区概况的地质特点,详细说明了设计采区的范围、煤层煤质、瓦斯地质和水文地质等基础资料。
在地质资料的基础上,进行了采区开采设计方案的对照分析。
别离论述了采区储量和生产能力、采区方案设计和采区生产系统、开采顺序和采区的布置和装备、各巷道的布置等。
本设计还涉及到了相关辅助单位的设计,要紧包括运输系统、排水系统、供电系统、通风防尘系统、管路系统及照明通信系统等。
Summary
ThisdesignisthebasisofacoalmineinShiPinggeologicalexplorationmaterialasthefoundation,unifiesstudiestheprofessionalknowledge,accordingtothecoalminesafetyrulesoftheminingproductionsystemdesign.
Thismanualfirstintroducedthegeneralsituationofmineandmininggeologicalcharacteristics,detaileddescriptionoftheoptimaldesignofthescope,coalseamcoal,gasgeologyandhydrogeologyandotherbasicmaterial.
Onthebasisofgeologicaldata,theoptimaldesignoftheminingcomparativeanalysis.Thispaperdiscussespanelreservesandproductionability,theoptimaldesignandminingproductionsystem,andthelayoutoftheminingsequenceminingandequipment,thearrangementoftheroadway.
Thisdesignalsorefertoarelatedauxiliaryunitsofdesign,includingthetransportsystemanddrainagesystem,powersupplysystem,ventilationdustpreventionsystem,pipelinesystemandlightingcommunicationsystem,etc.
第一章矿井概况及地质特点5
第一节井田概况5
第二节地质特点9
第三节井田开拓16
第二章采区地质情形28
第一节采取位置28
第二节地质构造29
第三节煤层顶底板性质31
第四节采区瓦斯、煤层情形33
第三章采区贮存与生产能力35
第一节采区储量35
第二节采区生产能力36
第三节采区效劳年限37
第四章采区方案设计38
第一节采煤方式38
第二节采区巷道布置40
第三节巷道掘进46
第五章采煤工艺47
第一节采煤工艺方式选择47
第三节工作面顶板治理方式及支架设备选型53
第六章采区生产系统55
第一节采区运输系统55
第二节采区通风系统59
第三节采区供电系统68
第四节采区给、排水系统71
第五节采区压风、液压系统72
第七章采区施工设74
第一节采区下部车场74
第二节采区中部车场75
第三节采区上部车场76
第八章平安技术方法77
第一节防水方法77
第二节防火、防尘方法78
第三节瓦斯防治方法80
第九章采区技术经济指标82
参考文献84
第一章井田概况及地特点
第一节井田概况
一、交通位置
石屏井田位于古叙矿区古蔺背斜北西翼的古蔺矿段中部,地处古蔺县城东,直距21km,行政隶属古蔺县石屏乡和太平镇。
矿井北东起于29号勘探线与高笠井田相连,南西止于47号勘探线与象顶井田毗邻。
浅部止于煤层露头或乡镇煤矿开采区边界,深部止于±2。
区内交通目前以公路为主,水路次之,隆叙铁路隆纳段已通车运营,纳叙段已完成施工,叙大铁路估量2021年初完工;开发古叙矿区的叙(永)-大(村)线,四川省发改委以川发改交[2006]527号文批准了项目建议书,目前,铁二院也完成可行性研究设计,并开始施工。
因此,区内交通较为方便。
矿井主平硐及工业场地位于井田西北部的唐家寨。
叙(永)-古(蔺)-太(平渡)公路从工业场地北面约6km通过,古(蔺)-石(屏)公路在叙-古-太公路的两汊河分岔后沿石亮河从工业场地唐家寨边通过。
唐家寨至古蔺38km,至太平镇13km接赤水河航运。
古蔺至震东47km接大(方)纳(溪)公路、59km至火炬桥接川云东路(321国道),至泸州175km接长江航运和隆(昌)泸(州)铁路、隆(昌)纳(溪)高速公路。
除矿井工业场地到两汊河段为乡村公路外,其余均为三级以上公路。
唐家寨工业场地至各地里程见表1—1—1。
表1—1—1唐家寨工业场地至各地里程表
公路
(km)
太平镇
古蔺
叙永
泸州
成都
重庆
毕节
威信
13
38
104
213
523
411
249
179
位于矿井北东部的赤水河,从太平镇经土城、赤水到合江接长江航运,航道长180km。
该河枯水期可行载重50t的木船,丰水期可行载重200t的机动船。
太平镇至各地水路里程见表1—1—2。
表1—1—2太平镇至各地水路里程表
水路
(km)
土城
赤水
合江
泸州
重庆
22
120
180
246
363
矿井交通位置详见图1—1—1。
二、地形地貌
矿井位于四川盆地与云贵高原的过渡地带,整体地形呈南高北低,河谷切割强烈,最低点为石亮河,标高+420m,最高点为岩垭口,标高+1160.92m,相对高差740m,一样高差500~700m,属构造剥蚀成因的中山区地形。
三、河流
33/s;最大流速0.5377m/s,最小流速0.1499m/s,由南向北于麻柳滩流出区外,汇于古蔺河。
古蔺河由西向东迳流,于太平镇汇入赤水河,属长江支流赤水河水系。
石亮河流经矿井工业广场唐家寨,在唐家寨一带的历史最高洪水位标高为+429.387~+420.030m。
中坝沟是区内仅次于石亮河的较大溪沟,发源于勘探区南面,要紧补给源为大气降水,聚集地表水于沟内,流量动态转变大,雨后沟水骤涨,消失极快;晴天涓涓细流。
第二节井田地质特点
一、地质构造
(一)地层
区内出露最新地层为第四系全新统和三叠系上统须家河组,最老地层为志留系中统韩家店组,其间缺失志留系上统、泥盆系及石炭系地层。
地层划分见表1—2—1。
表1—2—1地层划分表
系
统
组
段
亚段
代号
厚度(m)
第四系
全新统
三
叠
系
上统
须家河组
T3xj
中统
雷口坡组
第二段
T2
2
120
第一段
T2
1
110
下
统
嘉陵江组
第四段
T1j4
75
第三段
上亚段
T1j3-2
114
下亚段
T1j3-1
55
第二段
T1j2
10
第一段
上亚段
T1j1-2
177
下亚段
T1j1-1
41
飞仙关组
第四段
T1f4
86
第三段
T1f3
62
第二段
上亚段
T1f2-2
57
下亚段
T1f2-1
83
第一段
上亚段
T1f1-2
76
下亚段
T1f1-1
50
二
叠
系
上统
长兴组
P2c
50
龙潭组
P2
下统
茅口组
P1m
228
栖霞组
P1g
122
梁山组
P1
6
志留系
中统
韩家店组
S2h
(二)断层
表1—2—2地表断层统计表
断层
断层
性质
走向长度(m)
断距
(m)
落差
(m)
断层产状(°)
切割地层
断层特征描述
走向
倾向
倾角
F80
逆
250
10
10
NW
75
T1f2-2
切割地层界线,破碎带宽约1m,具压性特征。
F88
正
140
10
4
SE
80
P1m~P1q+L
错断地层界线,破碎带宽约1~2m,角砾呈棱角状,具压性特征。
F81
逆
150
10
348
SW
70
切割T1f3顶、底界线,断层挤压、破碎。
F83
逆
560
10
56
SE
78
T1j1-1~T1f4
破碎带内挤压现象明显。
F89
逆
450
15
57
SE
67
T1j1-1~T1f1
切割地层界线,破碎带宽约1m,角砾呈透镜状分布,方解石发育。
F93
逆
1700
±70
80
NW
39-48
T1j3-1~T1j3-2
切割地层界线,破碎带宽窄不等,方解石脉发育。
F95
正
600
25
40
SE
58-60
T1j2~T1f4
切断地层界线,上盘牵引明显,破碎带宽1~3m,方解石发育。
F96
正
300
5
53
NW
80
T1j1-1~T1f4
切割地层界线,上盘牵引明显,破碎带宽1.5m,角砾定向排列,方解石脉发育。
F97
正
310
15
40
NW
70
T1f4~T1f2-1
切断地层界线,沿断层线形成冲沟,方解石脉发育。
F99
正
250
15
50
SE
75
T1f4~T1f2-2
破坏了地质界线的连续性,破碎带宽约3m。
F100
逆
330
7-10
350
NE
79
T1f4~T1f3
切割地层界线,破碎带宽2m。
F102
逆
430
15
180
W
75
T1f1~T1f3
切割地层界线,破碎带宽2~3m,劈理发育。
F9
平逆
3500
44
46
42~68
NW
13~24
P2L
地表表现为地层缺失,变薄,并且有揉皱现象。
钻孔揭露证实,地层缺失数米~43m。
F20
逆
9200
180
80~315
60
NW
55
P2L~T1f2-1
断层破碎带宽3m~20m,断层面舒缓波状,挤压强烈,东段发育于P1m地层中,往西切割P2L、P2c、T1f1,消失于T1f2地层中,经25-19、29-26控制,破坏煤层的最大落差约120m。
F123
正
1200
30
34
50
140
44
T1j1+2~T1f2
破碎带宽1~6m,一般2m,挤压揉皱强烈,方解石脉发育。
F129
正
270
4
355
NE
80
T1f4~T1f2
错断地层界线。
F111
正
6050
20
55
NW
72
P1
+q~T1f2
破碎带宽12m,可见灰岩角砾、方解石等。
F134
正
70
15
20
350
NE
20
T1j1+2
错断地层界线,岩石挤压,揉皱。
据ZK23钻孔揭露,岩芯破碎,嘉陵江一段地层缺失约15m。
F105
逆
1400
17
20
75
345
16
T1f1~P2
错断地质界线P2c/P2
,破碎带宽约1m,挤压强烈。
F106
正
300
7
11
NE
320
65
P2c~P2
断层上盘见明显的牵引褶皱,地层界线P2c/P2
被错断。
F107
逆
70
6
8
135
45
80
T1f1~P2c
切割地层界线T1f1-1/P2c。
F110
逆
100
7
11
128
38
80
P2c
断层上盘发育牵引小褶曲,具压性特征。
F135
逆
290
5
8
345
65
34
T1f1~P2
错断地层界线,上盘P2c灰岩形成牵引小背斜。
(三)其它构造
一、滑坡
区内岩石袒露,风化剥蚀作用强烈,地形坡度大,易发生危岩、崩塌和滑坡等不良工程地质现象。
据地质报告,区内有必然规模并对矿井开发有阻碍的滑坡共有9处,其中煤系地层4处。
煤系地层内的滑坡一起特点是:
滑体为长兴组灰岩及其上覆飞仙关组地层;滑床均为软弱的煤系地层;滑体长(H20滑坡除外)160~550m,厚约10~50m;属于崩塌堆积型的浅层滑坡。
在滑体的前缘一样有泉水出露。
滑坡及其周边一样都有居民居住。
据地质报告,目前未发生滑动迹象。
二、岩溶塌陷
324号漩坑洞位于43号勘探线,洞口长100m,宽80m,深约50m,为茅口石灰岩顶部“古岩溶塌陷”。
对煤层破坏程度尚待查明。
二、煤层及煤质
(一)煤层
可采煤层特点表见表1—2—4。
(二)煤质
一、煤层物理性质
3,其中C19、C25煤层<1.60t/m3,其余煤层>1.60t/m3。
断口大多数呈阶梯状,部份为贝壳状和棱角状,少量眼球状;结构普遍为条带状,部份呈均一状和粒状;构造均为层状和块状;内生裂隙不够发育,外生裂隙较发育~发育,少数不发育。
二、煤岩特点
各煤层宏观煤岩类型以半亮型煤为主,次为半暗型和光亮型煤,少数暗淡型煤。
其中:
C13、煤层为半亮型、半暗型煤,以半亮型煤为主;C19煤层为半亮型、光亮型煤;C25煤层为半亮型、半暗型、光亮型煤。
表1—2—4可采煤层特点表
煤层
编号
煤层间距(m)
煤层厚度(m)
可采区煤层厚度(m)
煤层结构
顶底板岩性
稳定性
倾角(º)
体重(t/m3)
最小~最大
平均
最小~最大
平均
最小~最大
平均
C13
简单,局部含夹矸1-2层
顶板泥岩、砂质泥岩,底板粘土岩
全区不稳定
可采区较稳定
13~31
C19
简单,局部含夹矸0-2层
顶板泥岩、砂质泥岩,底板粘土岩
全区较稳定
可采区较稳定
13~31
C25
简单,偶含夹矸0-2层
顶板泥岩、砂质泥岩,底板高岭石粘土岩含硫铁矿
全区稳定
可采区稳定
13~31
按国际显微煤岩类型分类,区内各煤层均为微镜惰煤;按中国显微煤岩类型分类,各煤层均为微暗亮煤。
3、变质时期
各煤层平均浮煤挥发份为7.90~9.09%,平均8.47%;氢含量为3.67~3.85%,平均3.78%;镜质组最大反射率(Rmax°kg/mm22。
依照上述指标,按现行中国煤炭分类国家标准(GB5751-86),区内各煤层均属三号无烟煤。
4、要紧工业指标
(1)水分
各煤层原煤水分平均为1.09~1.88%,浮煤水分为1.22~2.01%,属低水分煤。
C19煤层原煤和浮煤水分略高于其它煤层。
(2)灰分
各煤层原煤灰分平均为15.18~27.47%,以中灰煤为主,次为低中灰煤,局部中高灰煤。
其中C19煤层为低中灰煤,其余煤层为中灰煤。
浮煤灰分平均为7.48~11.63%,其中C19、C25煤层小于10%。
(3)挥发份和固定碳
各煤层原煤挥发分平均为8.92~11.31%,浮煤平均为7.92~9.00%,均不同不大。
固定碳含量原煤平均为64.39~76.85%,浮煤为80.45~83.89%。
C13、煤层属中等固定碳煤,C19煤层属高固定碳煤。
(4)发烧量
各煤层的低位发烧量平均为23.25~28.76MJ/kg,以中高和高热值煤为主。
其中C13、C25煤层属高热值煤,C19煤层属特高热值煤。
(5)硫分
区内各煤层硫分原煤平均为0.23~4.14%,属特低~特高硫煤,其中:
C19煤层为特低硫~低硫分煤,C13、煤层为低中硫分~中硫分煤,C25煤层为特高硫煤。
浮煤平均为0.22~2.70%,属特低~中高硫煤,其中:
C13煤层为低硫分煤,C25煤层为中高硫煤。
密度级浮选,C13、C19
密度级浮选,C13、C19煤层属极易选煤,C25煤层为易选煤;
密度级浮选,C13、C19、C25煤层为极易选煤。
五、煤质用途评判
区内煤层均属三号无烟煤,依照各煤层的化学性质和工艺性能,各煤层均具有普遍用途,不仅是优质电煤,同时也是优质的重要的化工原料。
(四)地温
依照地质报告,地温26℃温度线在标高+100m左右,矿井建设属地温正常区,无异样地温灾害阻碍。
表1—2—6煤尘爆炸及煤的自然发火偏向实验功效表
煤层
工程编号
自然发火倾向(℃)
煤尘爆炸
原样T2、C°
氧化样T3、C°
还原样T1、C°
△T
(℃)
结论
火焰长度(mm)
岩粉用量(%)
结论
C19
高笠煤矿
375
354
388
34
不易自燃
ZK181
396
355
403
48
易自燃
0
0
无
MD103-1
395
350
402
52
易自燃
0
0
无
ZK161
0
0
无
ZK181
392
379
389
10
不自燃
0
0
无
MD104
392
362
408
46
易自燃
5
10
有
四、水文地质
(一)含水层及隔水层
区内二、三叠系含、隔水层相间出露,下面就对煤层开采有直接或间接阻碍的含、隔水层特点详述如下:
暗河统计详见表1—2—7。
表1—2—7暗河统计表
暗河
名称
入口
出口
径流
方向
坡度
(%)
长度(m)
岩溶
标高
(m)
流量
(l/s)
动态
系数
岩溶
标高
(m)
流量
(l/s)
动态
系数
滥田坝
257
1023
0~100
217
S700w
5300
杉木岩
294
697.80
1:
6
217
S700w
2900
梯云寺
368
895
220
486
N420w
2230
天生桥
364
1:
5
313
N200w
1500
穆家洞
782
716
313
N350E
10600
风岩
239
1:
32
101
1:
112
NS700w
5780
地质报告依照以往勘查揭露茅口组灰岩的资料分析,井田内岩溶发育深,在本地侵蚀基准面周围发育仍较强烈,且规模较大。
如ZK33号孔在茅口组灰岩上部(标高+464.70~+426.13m)见串珠状溶洞,总高度达14.19m,其发育深度比本地侵蚀基准面仅高6.13m。
该组地层浅部地下水以管道流的形式运动,暗河出口(岩溶泉)的流量达216.573~1344.44l/s,动态转变大。
深部富水不均,当溶洞、裂隙发育时,储积了较为丰硕的地下水,而发育较差时,富水性弱。
钻孔揭露茅口组灰岩45.47~87.07m进行抽水实验,其单位涌水量差异极大。
前述的ZK33号孔揭露茅口组灰岩87.07m,见串珠状溶洞总高度达14.19m,抽水实验单位涌水量0.6120l/s.m,渗透系数(K)2.266m/d;ZK21号孔遇溶洞、裂隙,单位涌水量0.151l/s.m,渗透系数(K)0.30063m/d;ZK83号孔岩溶、裂隙不发育,抽水实验单位涌水量仅9.11×10-7l/s.m。
综上所述,该组地层为煤系地层底板岩溶富水性强的直接充水含水层,水质为SO4·HCO3-Ca·K+Na钙型水,矿化度0.633g/l,水温17°C。
(二)矿井水文地质类型及涌水量预算
一、矿井水文地质类型
井田煤系地层顶板长兴组(P2c)以裂隙发育为主,同意大气降水的补给条件差,富水性弱,为煤系地层的直接充水含水层;茅口组(P1m)以岩溶发育为主,受大气降水和地表水的补给能力较强,富水性强,为煤系地层底板直接充水含水层。
井田初期开采煤层位于本地侵蚀基准面(标高+420m)以上,地形有利于自然排水,破坏煤系地层的断层破碎带富水性弱。
综上所述,煤系地层顶板长兴组(P2c)属二类一型;煤系地层底板茅口组(P1m)属三类二型。
另据202地质队作的石屏矿区东段煤、硫综合勘探地质报告,矿井开采+400m以上时,矿井水文地质条件复杂,且矿井涌水量大,开采时必需采取防治方法。
二、矿井涌水量
地质报告推荐首采+435m水平采纳《水均衡法》计算的涌水量:
矿井正常涌水量11764m3/d,最大涌水量15287m3/d。
五、其它有利矿产
区内有利矿产有:
硫铁矿、粘土岩、稀散元素、石灰岩、菱铁矿等,其中硫铁矿为最有工业价值并已局部开采的矿种;石灰岩散布普遍,储量丰硕,具有工业价值,其余矿种工业价值不高。
第三节井田开拓
一、井田境遇
t/a)开采29~69勘探线间的煤层,深部至±0mt/a)开采29~47勘探线间煤层;象顶区(能力600kt/a)开采47~69勘探线间煤层。
按上述划定的开采范围,石屏一矿井田内有取得采矿许可证的地址、乡镇煤矿11个,业主已与10个煤矿签有邻矿协议。
依照小煤矿矿界,石屏一矿井田上界标高自西向东为:
47~43勘探线间至煤层露头、43~39勘探线间为+650m、39~35勘探线东200m范围为+700m、35勘探线东200m~34勘探线东300m范围为+830m、34勘探线东300m至29勘探线间为浅部小煤矿深部边界或煤层露头;深部至±0m水平。
井田走向长约,km,井田面积1km2。
国家发改委在对石屏一矿可行性研究的审查时已确认了上述井田境遇。
二、储量
(一)地质储量
一、储量计算范围
本次设计计算的储量在经发改委确认了的石屏一矿井田范围内进行。
二、工业指标
参照《标准》中表非炼焦用煤标准,见表1—3—1。
表1—3—1非炼焦用煤储量计算工业指标
煤层倾角(0)
<25
25~45
>45
最低可采厚度(m)
0.70
最高可采灰分(%)
40
4、储量计算结果
按上述储量计算范围及参数,精查地质报告共提供本井田地质储量(A+B+C+D)175390kt,工业储量[地质储量扣除暂不能利用储量(C25煤层储量)和其它各煤层D级储量后所剩余的储量](A+B+C)为122570kt,其中平硐以上水平有工业储量68410kt,占全井田工业储量的5%。
全矿分煤层、分水平、分级别的地质储量计算结果见表1—
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