采煤工艺课程设计.docx
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采煤工艺课程设计
前言
此次设计主要根据已知灵东煤矿某采区资料以及所学习的采矿学知识,为某采区进行采取设计。
此次设计的主要方面是根据已知资料设计回采工艺,设备的选型,以及实现各工序方案的机械化、连续化与自动化。
指导思想就是基于采矿学知识和我们经过实习对矿井的认识。
设计的内容为一个采取的巷道布置形式,回采工艺的选择,以及在采煤工作面的设备选择。
这次设计的特点是煤层厚,赋存条件稳定,采用中分层放定煤采煤法,机械化程度高,矿井的整体作业条件良好。
此次设计重点要说明的问题是回采工艺方面,包括进刀方式,支护形式,以及顶底板管理和劳动组织形式。
并且绘制基本设计图,如采区明面图和循环图标等。
第一章采取概况
1.1地理位置、境界、尺寸和面积
采区地理位置位于一水平的Ⅱ2-1煤层,井田东西倾斜宽3.80km,南北走向长7.30km,井田面积27.80km2。
井田北部边界地面分布有村庄、国道和铁路等建(构)筑物。
居民分布集中,范围较大,动迁可能性较小,设计按留设煤柱考虑,如果该区域采取不动迁村庄情况下回采,可采用保护性房柱式采煤法或充填采煤法,但必须在局部试验成功后再推广使用。
村庄煤柱以外区域,地面无保护设施,适合长壁垮落采煤法或放顶煤采煤法。
1.2瓦斯含量及矿井瓦斯等级,煤的自燃性。
煤尘爆炸的可能性,是否煤和瓦斯的突出,
(一)瓦斯
Ⅱ2-1煤瓦斯含量为0.30ml/g,Ⅱ3煤瓦斯含量为0.30ml/g。
根据井筒检查钻瓦斯鉴定资料,L3孔Ⅱ2-1煤瓦斯含量总计为0.53ml/g,Ⅱ3煤瓦斯含量总计为0.52ml/g。
因此,本井按低瓦斯矿井设计。
(二)煤尘
根据6个褐煤层、3个长焰煤层的煤尘爆炸测试结果,均有爆炸性。
与本井邻近生产矿井爆炸指数为42.9%,具有爆炸危险性。
因此,本井煤尘有爆炸危险性。
(三)煤的自燃
与本井邻近生产矿井Ⅱ2-1煤和Ⅱ3煤属容易自燃煤层。
根据井田内着火点的测试结果,Ⅱ31+2煤还原样燃点为315°C,其余煤层均小于305°C。
故本井Ⅱ2-1、Ⅱ2-2、Ⅱ31+2、Ⅱ3煤属容易自燃,自燃发火期为1~6个月。
1.3采区地质储量、可采储量、设计生产能力、服务年限
其中Ⅱ2-1煤资源储量563.91Mt;设计可采储量295.99Mt;设计生产能力3Mt/a;服务年限为100.6年。
1.4矿井工作制度
矿井设计年工作日330d。
每天四班作业,其中三班生产,一班准备及检修。
每天净提升时间按16h。
1.5井筒形式、出口及主要用途
采用立斜井开拓形式,副井用于提升人员和设备,主井用于提升煤炭。
采用中央并列抽出是通风方式,用一个风井。
1.6设计采区的形式、巷道布置、现有采购生产能力和同时生产工作面个数。
矿井采用一井一面生产形式,根据井田构造形态、煤层赋存情况、井口位置选择、主运输方式、辅助运输方式和工作面回采方向等因素综合考虑,如果大巷沿煤层走向布置,采煤工作面需俯斜开采,工作面涌水将紧随工作面,工作环境差,工作面设备始终位于水中,影响设备性能和产量,综合分析,设计推荐大巷沿煤层倾斜布置,其优点是工作面推进长度长;搬家次数少;走向长壁开采,便于井下排水、通风、运输和行人。
因此,一、二水平运输、轨道和回风大巷均沿煤层倾斜布置,为避免联络巷道交叉,平面上回风大巷、带式输送机和轨道运输大巷间距为60m;立面上轨道巷和带式输送机巷沿煤层底板(留1m煤皮)布置,回风巷沿煤层顶板(留1m煤皮)布置。
1.7采煤方法、回采工艺的主要类型、开采顺序、上下煤层间在开采上相互影响的程度。
采煤方法采用分层综放采煤法,本着“先浅后深、先易后难、优劣配产”的原则。
在同一煤层内中,矿井初期先投产距工业场地最近、勘探程度最高、煤层最厚、赋存条件最好的西采区,由近及远逐渐接续工作面;层间原则上采用下行、扒皮、分层开采顺序。
回采工艺主要类型为综放。
第二章采区地质概况
2.1采区内可采煤层数、厚度、间距、倾角、走向、倾斜及其变化情况,煤层自然发火期、煤层顶底板的岩性、厚度、稳定性及对采掘的影响
本井田位于扎赉诺尔含煤盆地中部,为一宽缓不对称向斜构造,其轴向主要呈北20°东方向,北端向东偏转轴向25~30°,两翼地层倾角均较平缓,西翼略陡,一般3~5°,浅部有时可达7°,东翼略为平缓,一般2~3°,浅部有时可达5°。
矿井Ⅱ2-1煤和Ⅱ3煤属容易自燃煤层。
根据井田内着火点的测试结果,Ⅱ31+2煤还原样燃点为315°C,其余煤层均小于305°C。
故本井Ⅱ2-1、Ⅱ2-2、Ⅱ31+2、Ⅱ3煤属容易自燃,自燃发火期为1~6个月。
表2-1-1可采煤层特征表
煤层
编号
煤层厚度
最小-最大
平均
(m)
煤层可采厚度
最小-最大
平均
(m)
煤层
结构
夹矸层数
夹矸
岩性
煤层层间距
最小-最大
平均
(m)
顶板
底板
稳定性
Ⅰ1
0.35~3.65
1.87
1.00~3.65
2.06
简单
0~1
泥岩、粉砂岩
13.35~37.05
21.91
泥岩、粉细粒砂岩、含砾砂岩,局部中粗粒砂岩
泥岩、粉砂岩
稳定
Ⅰ2
0.8~4.55
3.23
1.04~4.55
3.43
简单
0~2
泥岩、粉砂岩
中、细粒砂岩
泥岩、粉砂岩,局部中粒砂岩
泥岩、粉砂岩
稳定
17.67~39.52
27.26
Ⅰ3
0.3~4.58
2.28
1.02~4.58
2.50
较简单
0~3
泥岩、粉砂岩
含砾粗砂岩、砂砾岩
泥岩、粉砂岩、细砂岩
稳定
155.4~247.29
209.93
Ⅱ2-1
0.63~19.38
14.43
3.63~19.38
14.43
简单~复杂
0~8
泥岩、粉砂岩
中、细粒砂岩
泥岩、粉砂岩,局部细、中粗粒砂岩和砂砾岩
泥岩、细粒砂岩
稳定、较稳定
3.01~55.46
Ⅱ2-2
0.16~4.76
2.16
1.13~4.67
3.01
简单~复杂
0~5
泥岩、粉砂岩
炭质泥岩
泥岩、粉砂岩,细、粗粒砂岩、含砾砂岩
泥岩、粉、细粒砂岩
稳定
90.70~159.35
123.27
Ⅱ31+2
9.25~16.64
14.18
9.25~16.86
14.67
简单
0~3
泥岩、炭质泥岩
泥岩、粉砂岩
细粒砂岩
稳定、较稳定
0~50.60
Ⅱ3
10.92~27.10
20.69
10.92~27.10
20.69
简单
0~3
泥岩、炭质泥岩
泥岩、粉砂岩
细粒砂岩
稳定、较稳定
2.2地质构造情况,煤质情况。
1、煤类及其分布规律
Ⅱ2-1、Ⅱ31+2和Ⅱ3煤是本井主要可采煤层,以褐煤为主,长焰煤次之。
2、煤质分析
本区煤呈黑褐色,条痕褐色,弱沥青光泽,断口多呈平坦状、贝壳状及参差状,性脆易碎,易风化,可见龟裂现象。
见有不发育的内生裂隙。
煤的结构常以条带状为主,线理状、透镜状次之。
煤的构造多为水平层理;煤的硬度系数为2.5,长焰煤视密度为1.25~1.33g/cm3,平均为1.29g/cm3。
真密度为1.47~1.62g/cm3,平均为1.53g/cm3。
褐煤视密度为1.28~1.37g/cm3,平均为1.31g/cm3。
真密度为1.54~1.63g/cm3,平均为1.58g/cm3。
(1)褐煤的化学性质
①煤的水分(Mad):
一般在6.90%~12.29%之间,平均为10.17%。
②煤的灰分(Ad):
一般在6.38%~24.04%之间,平均为14.23%。
Ⅱ2-1煤为中灰煤。
③挥发分(Vdaf):
一般在39.71%~45.01%之间,平均为42.52%。
④全硫(St,d):
一般在0.24%~0.61%之间,平均为0.39%。
属特低硫煤。
⑤磷分(Pd):
一般在0.004%~0.026%之间,平均为0.013%。
Ⅱ2-1煤属中磷煤。
⑥粘结指数(GRI):
均为0。
⑦透光率(PM):
一般在23%~45%之间,平均为33%。
⑧发热量(Qb,ad):
一般在19.65MJ/Kg~23.96MJ/Kg之间,平均为21.72MJ/Kg。
⑨恒湿无灰基高位发热量(QGW-A.GN):
一般在21.49MJ/Kg~22.60MJ/Kg之间,平均为22.12MJ/Kg。
(2)长焰煤的化学性质
①煤的水分(Mad):
一般在5.20%~9.06%之间,平均为7.19%。
②煤的灰分(Ad):
一般在9.18%~22.40%之间,平均为14.20%。
Ⅱ31+2、Ⅱ3煤为低灰煤。
③挥发分(Vdaf):
一般在40.94%~45.71%之间,平均为41.91%。
④全硫(St,d):
一般在0.14%~0.47%之间,平均为0.32%。
属特低硫煤。
⑤磷分(Pd):
一般在0.007%~0.065%之间,平均为0.02%。
属低磷煤。
⑥粘结指数(GRI):
最小为0,最大为3,一般多为0。
⑦透光率(PM):
一般在54%~68%之间,平均为62%。
⑧发热量(Qb,ad):
一般在23.19MJ/Kg~24.96MJ/Kg之间,平均为24.32MJ/Kg。
⑨恒湿无灰基高位发热量(QGW-A.GN):
一般在23.38MJ/Kg~26.15MJ/Kg之间,平均为24.63MJ/Kg。
井田位于扎赉诺尔煤田地貌单元的中部低洼平坦地带,地下水流向受盆地地质构造、海拉尔河丰枯水位影响,呈北东—南西与煤层走向基本一致,顺层而流,丰水期向呼伦湖方向排泄,枯水期向额尔古纳河方向排泄。
井田水文地质特征与一般煤田的水文地质特征不同,主要特点是煤层含水。
煤层含水层是主要直接充水含水层和强导水层,煤层含水层是裂隙含水,煤层顶、底板岩层含水层是以裂隙含水层为主的弱含水层,甚至是隔水层,第四系砂砾含水层也是主要含水层和强导水层。
1、含水层
井田内含水层按时代划分为第四系、伊敏组和大磨拐河组三个大含水煤岩组,按空间由上而下划分为第四系砂砾含水层和煤层及其顶、底板粗、中砂岩含水层共5个含水层。
(1)第四系砂砾含水层
广泛分布于煤系地层之上,岩性为砂砾、粗砂,以砂砾为主,呈灰~灰绿色,分选差,砾石呈浑圆~次圆状,砾石直径一般5~20mm,最大达40mm。
厚度2.50~13.30m,平均8.30m,一般在8.00~10.00m左右,厚度变化东薄、西厚、南薄、北厚,井田中部普遍较厚,水位埋深在0.96~1.15m,经抽水试验其水文地质参数q为5.47~6.14L/s·m,K为59.64~70.86m/d,T为733.42~744.18m2/d,S为1.30×10-3~6.56×10-3,a为1.13×10-5~5.72×10-5m2/d。
其补给源为大气降水和春汛期冰雪融化地面积水之垂直渗透和丰水期新开河侧向补给,枯水期则侧向补给新开河。
在砂砾含水层之上全区普遍发育一层灰色、分选均匀的粉、细砂,厚度为1.50~11.30m,一般在4.00~6.00m,发育比较稳定。
水位埋深1.08m,经邻区抽水实验其水文地质参数q为0.91L/sm,K为12.06m/d,T为159.07m2/d,S为0.11,a为1450.74m2/d。
水温0~4℃,水化学类型为HCO3~CL~Na~Mg水,地下水类型为承压水。
(2)Ⅰ1煤顶板粗砂岩含水层
泥质胶结,风化裂隙发育,厚9.80~11.45m,全区发育,厚度变化较小,呈孔隙承压水类型,水位埋深5.65~8.85m,经抽水试验其水文地质参数q为0.14~0.18L/s·m,K为1.59~1.66m/d,T为3.84~6.10m2/d,S为1.60×14-4~2.23×10-4,a为2.34~2.70×10-4m2/d。
水温0~4℃,水化学类型为HCO3~CL~Na~Mg,地下水类型为承压水。
(3)
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