煤矿毕业设计说明书.docx

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煤矿毕业设计说明书

摘要

本设计的井田面积为20.1平方千米，年产量180万吨。

井田内煤层赋存比较稳定，煤层倾角8－22°，平均煤厚3.48m，整体地质条件比较简单，在井田范围南部和中央均有断层发育。

瓦斯和二氧化碳含量相对不高，涌水量也不大。

根据实际的地质资料情况进行井田开拓和准备方式的初步设计，该矿井决定采用三立井上山开采，煤层分采区上山联合布置的开拓方式，设计采用综合机械化一次采全高回采工艺，走向长壁采煤法，用全部跨落法处理采空区。

并对矿井运输、矿井提升、矿井排水和矿井通风等各个生产系统的设备选型计算，以及对矿井安全技术措施和环境保护提出要求，完成整个矿井的初步设计。

矿井全部实现机械化，采用先进技术和借鉴已实现高产高效现代化矿井的经验，实现一矿一面高产高效矿井从而达到良好的经济效益和社会效益。

关键词：

立井；走向长壁；一次采全高；综合机械化；高产高效

Abstract

Thesedesignedallotmentareafor20.1squarekilometers，YearlyOutput120trillion.Allotmentintrinsicallyocurrenceofcoalseamcomparestabilize，coalseampitch8－22acid，averagecoalthick3.48m，integrallynatureconditioncomparesimplicity，atallotmentscopeeastnormalizingfunctionofthestomachandpleencenterequalhavegotdislocationupgrowth.Bothmethaneandcarbondioxidecontentrelativelydonothigh,andneitherdoinflowofwaternolargeeither.OnthebasisofPreliminaryDesign，saidshaftoptinadoptthreeverticalshaftfluctuatemountainexploitation，coalseamgroupingbandregionfluctuatemountainco-disposal'modeofopening，designadoptcomprehensivemechanizationfull-seamminingstopperart，Alignmentlongwallmethod，treatgoafwithwholestraddlealightlawfromactualgeologicinformationinstanceproceedallotmentexploitandstand-bymode.ThePreliminaryDesignofthebothcombineversusminehaul,shaftexaltation,shaftdrainandventilationofminesisopuantsystemicequipmentlectotypecount，aswellasversusshafttechnicalsafetymeasuresandenvironmentalprotectionclaim，completewhollyshaft.Bothshaftwholerealizemechanization，adoptadvancedtechniquesanduseforreferenceafterwardsrealizehighyieldhighlyactivemodernizationshaft'experience，realizeoneminenotbothhighyieldhighlyactiveshafttherebyrunuptofavorableeconomicbenefitandsocialbenefit.

Keywords：

Verticalshaft,Alignmentlongwall,full-seammining,comprehensivemechanization,highyieldhighlyactive.

前言

本次毕业设计是据在邯郸矿务局古城进行的毕业实习中所收集的矿井生产图纸和资料，并作了一些改动以后，对矿井进行的初步设计。

采矿工程毕业设计是采矿工程专业全部教学进程中的最后一个环节。

作为对大学生在学校的最后一次综合性的知识技能考查，它主要是考查学生这四年来对基础知识及其专业知识的掌握情况，使学生学会自我思考、自行设计。

在设计过程中，把所学的理论知识与实践经验综合起来应用。

这样达到了对理论知识“温故而知新“的作用，同时也学到了一些实际生产过程中的经验。

设计的过程就是一个不断认识和学习的过程。

在本次设计过程中，认真贯彻《矿产资源法》、《煤炭法煤炭工业技术政策》、《煤炭安全规程》、《煤炭工业矿井设计规范》以及国家其它发展煤炭工业的方针政策，积极采用切实可行高产高效的先进技术与工艺，力争自己的设计成果达到较高水平。

本设计以《实践教学大纲及指导书》为依据，严格按照《安全规程》的要求，采用工程技术语言，对矿井的开拓、准备、运输、提升、排水、通风等各个生产系统进行了初步设计。

由于时间关系和设计者水平有限，设计中失误之处在所难免，敬请审阅老师给予批评指正！

第1章矿区概述及井田特征

第1.1节矿区概述

1.1.1井田地理位置与交通条件

古城煤矿位于河北省武安市境内，南距武安市约5㎞，介于西湖与高村之间。

地理坐标：

北纬36°44′10″，东经114°08′04″。

西午铁路从井田西部通过，矿专用铁路线在上泉站与西午线接轨；矿井南部约2.0公里有“邯长”公路，东临“邢都”公路，交通比较方便。

1.1.2自然地理

矿井北部以第一剖面线与郭二庄为界；南部以第13地质剖面线与上泉勘探区为界；西部以井田F4断层为界；东部以F22断层及-550m标高水平切各煤层为界。

井田以东为土山—云驾岭深部含煤预测区。

井田南北长6㎞，东西宽1.6㎞。

呈南北向近似长方形，有效面积9.6㎞2。

第1.2节井田地质特征

1.2.1地质特征

本区基本为一单斜构造，以断裂为主，伴随有宽缓的波曲和火成岩的侵入，地层在第17勘探线以北近南北走向，向东倾斜。

17勘探线以南走向转为北东，向南东倾斜。

地层倾角15°～20°左右。

对2#煤回采影响最大的是断层。

该区断层大部分为高角度的正断层，断层倾角一般为65°～70°。

以断层走向论，大体上可分为两组，14勘探线以北除F12断层为北北西之外，其余均为北北东；南部多为北东向。

井田内大断层发育，落差大于30m的23条，大于20m小于30m的4条。

大断层密度2.8条/平方公里。

火成岩主要入侵煤层是7#、8#、9#，对2#煤基本没有影响。

该井田位于太行山脉与华北平原间的低山丘陵地带，武安盆地的西部，呈现山前过渡平原的地形特征，北洺河由西向东横穿井田中部。

河床两岸地形各异。

最高标高355.77m，最低标高246.87m，高差108.90m。

该区井田为全掩盖区，经钻孔地面调查及井巷工程的揭露，地层自老至新有：

奥陶系、石炭系、二迭系及新生界。

现由老至新分述如下：

奥陶系中统灰、深灰色石灰岩及角砾状石灰岩、致密、质较纯裂隙发育。

2）中石炭统本溪组

本组主要为黑灰色、深灰色粉砂岩，夹5-6层薄层石灰岩，其中以伏青、大青、本溪三层较稳定、粉砂岩中含植物化石。

石灰岩中含海百合茎礁科等动物化石。

含煤10-14层可采及部分可采者有4、6、7、8、9等6层，局部夹落层细粒砂岩。

底部为一层含鲕粒铝土泥岩。

3）上石炭统太原组和山西组

主要为灰、浅灰、灰黑色中细粒砂岩及粉砂岩、粉砂岩含鲕状结构。

含煤2-3层。

1号煤及2号煤为可采和部分可采煤层。

1号煤和2号煤层位有火成岩侵入。

4）下石河子组

底部为深灰色中粒砂岩含云母碎片俗称骆驼脖砂岩厚度变化大，向上为灰、灰绿色粉砂岩及铝土质泥岩富含铁质鲕粒尤以上部更为发育具标志作用。

4）上石河子组一段

以灰，灰绿及紫花斑色含植物化石粉砂岩为主。

局部铝土质间夹数层灰，灰绿色中细粒砂岩，中上部有中性火成岩侵入。

5）上石河子组二段

以灰白色浅灰色中厚层状含砾砂岩2-3组，间夹暗紫色花斑色粉砂岩及灰色细粒砂岩底部砂岩一般较厚约40米，具磨圆度差，分选不良等特点，上部与中部火成岩侵入。

6）上石河子组三段

紫花斑色及绿灰色粉砂岩为主。

局部夹不稳定绿灰色中粒细砂岩，底部为一层中粗粒砂岩，在下部有中性火成岩侵入。

7）上石河子组四段

上部以紫红色粉砂岩为主颜色较深俗称"猪肝色"中部含2-3层绿灰色中厚层状含粒砂岩，多含肉红色及石底部常为一层粗粒砂岩，底部局部地段也有中性火成岩侵入。

石千峰组

以紫红色含钙质结核的粉砂岩为主。

局部为灰绿色夹紫色细粒砂岩薄层，底部常为一层含砂岩，本段上部剥蚀仅见泥灰岩以下一段。

新生界

主要为灰色，肉红色石英质，石灰质卵石及粘土，亚粘土组成。

厚度变化大，50米以上以卵石为主。

以下以粘土和亚砂土为主。

1.2.2地质构造

井田为单斜构造，以断裂构造为主，伴有宽缓的褶曲及火成岩侵入。

矿井地质构造复杂，井田地质类型为三类三型。

地层走向近南北，倾向向东或向东南倾斜，倾角10—30º。

断层基本为高角度正断层，断层面倾角一般60—70º，以NNE及NE为主，断层面一般不宽，井田南部断层较多且落差大，北部构造相对简单，大中型断层一般相互交叉或切割，落差大的切割落差小的。

小构造比较发育，走向与其邻近的大中型断层基本一致，但延伸不远即消失。

1.2.3水文地质

井田内含水层自下而上有奥灰强含水层，厚度大，富水性较强；大青灰岩含水层厚度5—6m，为较强含水层；伏青灰岩含水层厚度3.5m左右，为较强含水层：

野青灰岩含水层含水性差，一般不含水；山西组砂岩含水层厚7.0m左右，含水性弱到中等；上石盒子组细砂岩以上含水层厚度大于100m，虽含水性不强，但静储量比较大；第四系砂砾石层最厚94m，一般50—60m，富水性较强。

矿井正常涌水量340m³/h，且主要集中在井底车场附近P2S地层。

开采2号煤层主要受山西组2号煤层顶板砂岩水影响，因水量较小，影响不大。

矿井水文地质类型为中等。

第1.3节煤层特征

1.3.1煤层

本区石炭、二迭系煤系地层总厚度210m。

含煤11—16层。

煤层总厚度约15m，可采或部分可采煤层有1、2、4、6、7、8、9等七层。

其中以2、4号煤层为矿井主采煤层。

7、8、9号煤层为下组煤，因受奥灰水威胁，故暂不可采。

各煤层变质程度较高，煤种牌号为无烟煤。

1.3.2含煤性概述

本井田含煤地层主要为石炭系太原组和二迭系本溪组为主要含煤地层，总厚度为250米左右。

两组含煤14－16层。

厚度可达15米。

太原组

主要为灰、浅灰、灰黑色中细粒砂岩及粉砂岩、粉砂岩含鲕状结构。

含煤2-3层。

1号煤及2号煤为可采和部分可采煤层。

1号煤和2号煤层位有火成岩侵入。

本溪组

本组主要为黑灰色、深灰色粉砂岩，夹5-6层薄层石灰岩，其中以伏青、大青、本溪三层较稳定、粉砂岩中含植物化石。

石灰岩中含海百合茎礁科等动物化石。

含煤10-14层可采及部分可采者有4、6、7、8、9等6层，局部夹落层细粒砂岩。

底部为一层含鲕粒铝土泥岩。

1.3.3煤层分述

1）1号煤层

钻孔及巷道揭露煤厚0—1.18m，平均0.64m，在30个见煤钻孔中仅有6个可采，且分布分散。

煤层结构简单，属不稳定煤层，仅局部可采，且零星分，1号煤储量为253.4万吨。

在1993年编制的《建井地质报告》中已将其储量列入表外储量。

因其零星分布，不具备开采条件，这次核实中将其253.4万吨表外储量予以注销。

2）2号煤层

2#煤层赋存稳定,井田内全部可采。

巷道及钻孔揭露煤厚为2.19—5.34m，平均煤层厚度4.5m左右，属厚煤层，煤层结构复杂，中下部夹0.09—0.48m的黑灰色粉砂岩，煤层倾角10～30º。

上距1号煤15—20m，下距4号煤层60m左右。

3）4号煤层

4＃位于野青灰岩之下，上距2号煤层36m，煤层厚度0—3.97m，平均厚度3m。

煤层稳定，结构简单，仅局部不可采。

4）6号煤层

6#煤为矿井可采煤层，煤层厚度0.80～1.77m属较稳定薄煤层。

2002年末矿井保有6号煤层地质储量A+B+C+D=1207.7万吨；工业储量A+B+C=1131.0万吨；远景储量76.7万吨；可采储量717.2万吨。

1.3.4井田煤质特征

该井田含煤11—16层,煤层总厚度约15m，可采或部分可采煤层有1、2、4、6、7、8、9等七层。

其中以2、4号煤层为矿井主采煤层。

1号煤和2号煤层位有火成岩侵入。

各煤层变质程度较高。

其中2#煤层，黑色，以镜煤为主，亮煤次之。

煤层厚度1.8～5.96m，平均3.94m。

煤层结构复杂，中下部有一层夹矸，厚度0.08～0.82m，平均0.26m，夹矸岩性为粉砂岩，局部变相为炭质泥岩。

煤层普氏硬度1.8。

伪顶：

煤层上部有一层0.35m厚的粉砂岩伪顶，灰黑色，含炭质，泥质胶结，局部变相为炭质泥岩。

直接顶：

粉砂岩，厚度5.8m，灰黑色，含黄铁矿及云母碎片，局部变相为细粒砂岩。

老顶：

细粒砂岩，厚度4.8m，灰色，石英为主，长石次之，个别地段变相为中粒砂岩。

底板：

粉砂岩，厚度3.3m，灰黑色，泥质胶结，含植物根部化石，具缓波状层理。

从各煤层煤质资料整理的结果，按照煤矿储量规范方案来看，挥发分个别低于10％，一般在10％－14％左右，其粘结性多为粉状和粘着，胶质煤层厚度为零，测定曲线类型皆为平滑下降，皆为贫煤。

煤的分带现象不甚明显，亦无一定规律。

1.3.5可采煤层的煤质指标特征

大煤层（2号煤）煤质的基本特征是水分较低，一般平均为0.86；灰分较高，一般在10.2－25.2；挥发分的含量稍低为0.4左右，在井田西部较高为0.5，因而大煤层属于低硫煤。

与此相反，含磷量较高为0.09，固定含炭量较低，发热量在8400－8500之间。

从煤的胶结性来看，收缩度XMM平均为11，而胶质层厚度为零，曲线类型为光滑下降，粘结性为粉状至粘着。

因此大煤的物理特性一般，呈金刚光泽或半金刚光泽，断口为半贝壳状。

煤岩条纹不甚明显，煤的比重为1.3－1.6。

野青煤胶结性来看，收缩度XMM平均为13，而胶质层厚度为零，曲线类型为光滑下降，粘结性为粉状至粘着。

因此野青煤也为贫煤。

煤的物理特性呈金刚半金刚光泽，断口为半贝壳状。

煤岩条纹不甚明显，煤的比重为1.4。

山青水分平均为0.94，灰分为21.3挥发分为13.7，固定炭为67.4，硫分2.55，磷分0.79，发热量平均为8324，煤的胶结性指数，收缩度XMM为8－17，胶结层厚度YMM为0，粘结性亦为粉状至粘着，煤的物理特性于野青相似，煤的比重为1.45，按主要指标挥发分在10－14之间皆为贫煤。

第2章井田境界及储量

第2.1节井田境界

矿井北部以第一剖面线与郭二庄为界；南部以第13地质剖面线与上泉勘探区为界；西部以井田F4断层为界；东部以F22断层及—550m标高水平切各煤层为界。

井田以东为土山—云驾岭深部含煤预测区。

井田南北长6㎞，东西宽1.6㎞。

呈南北向近似长方形，有效面积9.6㎞2。

第2.2节井田工业储量

本井田的储量是按块段结合等高线法计算的，其中的块段是以等高线，境界线，级别线，地质剖面线划分的。

平衡表内最小的可采厚度为0.7米，灰分小于40%。

对于厚度在0.5-0.6米及灰分在40-50%的煤层列在平衡表外，0.5以下的煤层不计入工业储量。

7、8、9号煤层为下组煤，因受奥灰水威胁，在目前的技术条件下暂不可采，故也不计入工业储量。

其储量计算方法如下：

井田的全部实际面积为：

S=173998.5823㎡

井田的地质储量为：

Q=S*7.5*1.6=208.798299Mt

因井田的可采煤层为2#、4#煤，故其工业储量为208.7Mt

第2.3节井田可采储量

井田的可采储量为：

Zk＝（Z-P）*C（Z为工业储量，P为煤柱损失量，C取0.8）

在本设计中P的损失考虑以下几方面的因素：

断层煤柱损失。

在本井田中由于煤层上部为野青灰岩，含水性较差，一般不含水，对于该井田的断层F16,落差不是很大，故两边各取10米保护煤柱；断层F12两边各取12米的保护煤柱。

井田边界煤柱损失。

该井田东部以F22大断层为边界留保护煤柱30米，其他边界留20米保护煤柱。

工业广场。

在本设计中，综合考虑各种因素，将工业广场设计在井田东部边界与F32断层交界处，压煤为1840万吨。

第3章矿井的年产量、服务年限及工作制度

第3.1节年产量及服务年限

3.1.1、计算方法

T=Zk/AK（3-1-1）

式中：

T：

矿井设计服务年限；

Zk：

矿井可采储量；

A：

矿井设计生产能力；

K：

储量备用系数。

3.1.2储量计算参数的确定

Zk=（Z-P）*C。

（3-1-2）

在本矿井中，Z取208.7Mt，P取78.7Mt，C取0.8。

3.1.3矿井工作日数

矿井的年工作日为300天。

每日净提升14小时。

第3.2节矿井设计生产能力及服务年限

3.2.1设计的年生产能力

由公式T=Zk/AK得，

Zk取104mt，A取90万吨，K取1.4；求的T=81年。

Zk取104mt，A取120万吨，K取1.4；求的T=61年。

3.2.2矿井服务年限

由《规范》规定，对年产量45、60、90Mt的矿井服务年限不少于50年，又考虑到煤炭市场供求量的需求，故设计矿井的适宜年产量为120万吨。

3.2.3矿井工作制度

采煤为昼夜工作制，分三班工作，每班工作8小时。

两班出煤，一班准备，但在准备期间可在部分采区出煤。

第4章井田开拓

第4.1节概述

4.1.1、地质构造

井田为单斜构造，以断裂构造为主，伴有宽缓的褶曲及火成岩侵入。

矿井地质构造复杂，井田地质类型为三类三型。

地层走向近南北，倾向向东或向东南倾斜，倾角8—30º。

断层基本为高角度正断层，断层面倾角一般60—70º，以NNE及NE为主，断层面一般不宽，井田南部断层较多且落差大，北部构造相对简单，大中型断层一般相互交叉或切割，落差大的切割落差小的。

小构造比较发育，走向与其邻近的大中型断层基本一致，但延伸不远即消失。

4.1.2煤层赋存状况

该井田含煤11—16层,煤层总厚度约15m，可采或部分可采煤层有1、2、4、6、7、8、9等七层。

其中以2、4号煤层为矿井主采煤层。

1号煤及2号煤为可采和部分可采煤层。

1号煤和2号煤层位有火成岩侵入。

7、8、9号煤层为下组煤，因受奥灰水威胁，故暂不可采。

各煤层变质程度较高，煤种牌号为无烟煤。

4.1.3水文地质情况

井田内含水层自下而上有奥灰强含水层，厚度大，富水性较强；大青灰岩含水层厚度5—6m，为较强含水层；伏青灰岩含水层厚度3.5m左右，为较强含水层；野青灰岩含水层含水性差，一般不含水；山西组砂岩含水层厚7.0m左右，含水性弱到中等；上石盒子组细砂岩以上含水层厚度大于100m，虽含水性不强，但静储量比较大；第四系砂砾石层最厚94m，一般50—60m，富水性较强。

矿井正常涌水量340m³/h，且主要集中在井底车场附近P2S地层。

开采2号煤层主要受山西组2号煤层顶板砂岩水影响，因水量较小，影响不大。

矿井水文地质类型为中等。

第4.2节开拓方式的确定

4.2.1定井筒形式、位置、数目（包括主井、副井和风井方案的提出）

㈠确定井筒位置，数目。

选择井筒的位置应考虑如下原则：

初期开采条件有利，储量可靠，井巷工程量省，建井工期短。

井田两翼储量大致平衡，井下运输、通风、开采比较有利。

要充分利用地形，少占地，少压煤。

井口标高要高于历年最高洪水位。

井筒应尽量避免穿过流沙层、含水层、较厚的冲击层，有煤和瓦斯突出危险的煤层。

井底距奥陶灰岩要保持一定的安全距离。

井底车场及主要硐室尽量布置在较稳定的岩层中，便于硐室的开掘和维护。

㈡对井下合理开采的井筒位置

1.井筒沿井田走向的位置

井筒沿井田走向的的有利位置以后应在井田中央。

当井田储量呈不均匀分布时，应在储量分布的中央，以此形成两翼储量比较均匀的双翼井田，应尽量避免井筒偏于一侧。

井筒设在井田中央（储量分布的中央），可使沿井田走向的井下运输工作量小，而井田偏于一翼边界的相应井下工作量要较前者大；

井筒设在井田中央时，两翼产量分配，风量分配比较均匀，通风网络较短，通风阻力较小。

井田偏于一侧时，一翼通风距离较长，风压较大。

当产量集中于一翼时，风量成倍增加，风压按二次方关系增加。

如要降低风压，就要增加巷道断面，增加掘进工程量。

井筒设在井田中央时，两翼分担比较均匀，各水平两翼开采结束的时间比较接近。

如井筒偏于一侧，一翼过早采完，然后产量集中于另一侧，将使运输，通风过于集中，采煤掘进互相干扰，甚至影响全矿生产。

实际工作中，由于井田地质条件和其他因素的影响，只要尽可能使两翼均衡，同时可将井筒布置在靠近高级储量地段，使初期投产的采区地质构造简单，储量可靠。

从而使矿井建设投产后有可能的储量和较好的开采条件，以便迅速达到设计能力。

2.井筒沿煤层倾向的位置

立井开拓时井筒沿煤层倾向位置的几个原则。

井筒设在井田中部，可使石门总长度最短、沿石门的运输工作量小；井筒设在浅部时，总的石门工程量虽然稍大，但初期（第一水平）工程量较及投资较少，建井期较短；井筒设在深处的初期工程量最大，石门总长度和沿石门的运输工作量也较大，但如煤系基底有含水特大的岩层，不允许井筒穿过时，它可以延伸井筒到深部，对开采井田深部及向下扩展有利；而在浅、中位置，井筒只能打到一、二水平，深部需用暗井或暗斜井开采，生产系统较复杂，环节较多。

从保护井筒和工业场地煤柱损失看，愈靠近浅部，煤柱的尺寸愈小，愈近深部，则煤柱损失愈大。

㈢对掘进与维护有利的井筒位置

为使井筒的开掘和使用安全可靠，减少其掘进的困难及便于维护，应使井筒通过的岩层及表土具有较好大的水文、围岩和地质条件。

虽然用特殊凿井法可以在水文地质情况复杂的条件下掘砌井筒，但所需的施工设备较多，掘进速度慢，掘进费用高。

因此，井筒应可能不通过或少通过流沙层、较厚的冲积层及较大的含水层。

为便于井筒的掘进和维护，井筒不应设在受地质破坏比较剧烈的地带及采动影响的地区。

井筒位置还应使井底车场有较好的围岩条件，便于大容积硐室的掘进和维护。

综合考虑矿井的地质条件，煤炭储量情况，瓦斯含量情况，在本矿井中可提出3个技术可行性方案。

方案1：

用立井两水平进行开拓。

将主、副井井筒打在井田中央（井田储量的中央），即将井筒布置在断层F12与F16之间。

工业广场布置在断层之上，减少煤柱损失。

在开采第二水平时直接将主、副井井筒延伸到二水平。

方案2：

用立井两水平进行开拓。

将主、副井井筒布置在井田的东部边界与断层F32的交界处。

工业广场布置在井田东部边界与断层之上。

在开采第二水平时直接将主、副井井筒延伸到第二水平。

方案3：

用立井单水平加暗斜井进行开拓。

将主、副井井筒打在井田的西部边界处。

工业广场布置在井田西部边界与断层之上。

用暗斜井延伸第二水平。

各方案剖面图如下图所示：

图4-1

图4-2

图4-3

4.2.2、开拓方案