毕业设计1.docx
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毕业设计1
泓翔煤业采区设计
第一章矿井概况
§1—1井田地质特征
一、交通位置
新建煤矿工业场地位于长治县南宋村南500m,地理坐标为东经113°02′00″~113°03′55″,北纬35°54′33″~35°55′47″。
矿井北距长治县约15km,距长治市约30km,西距长治—晋城二级公路4km,距太焦铁路东田良火车站约20km,东距长岭公路、荫林公路约5km,交通方便。
二、自然地理
井田地处太行山南段西侧,地貌区划属低中山区,地势总体南、北、西三面高,中间及东部低,最高高程1241.4m(西部),最低高程1042m(东部)最大相对高差约199.4m。
三、河流水系
本区河流属海河流域漳河水系,主要河流为内王河及其上游的南宋,赵村等支流,往北流入陶清河,为季节性河流。
区内有一小水库,旱季时无水,只有在雨季时才有水。
四、气象及地震烈度
本区属大陆性温暖气候区,冬寒夏暖,春季多风,秋季凉爽,四季分明。
据长治县气象局30年的统计资料,年平均降水量535.54mm,多集中在7、8、9三个月,年平均蒸发量1610.13mm,蒸发量约为降水量的3倍。
主导风向为西北风,平均风速2.1m/s,一般风力3-4级。
霜冻期一般始于10月下旬,终于次年3月中旬。
五、水源和电源
1.水源
(1)地面供水水源:
根据现场调研,目前矿井生活用水由邻村东掌村的深水井供给,深水井水源取自奥陶系中统上马家沟含水层,水质良好,水量丰富,可作为地面生产,生活用水可靠的供水水源。
(2)井下供水水源:
矿井正常涌水量为50m3/h,最大为100m3/h,涌水排至地面后,经净化处理,可作为矿井井下消防、洒水及井下涌水设施用水水源。
2.电源
矿井双回路供电系统,八义110kv变电站距矿井5km,南宋35kv变电站距矿井1km。
本矿地面工业场地符合中心已建10kv变电所1座,电源分别引自上述两个变电站,供电电源可靠。
六、四邻矿井情况
本井田内无小煤矿生产,但周边小煤矿较多,有长征、赵村、红兴、长掌等小型煤矿。
本矿及邻近矿均未发现越界开采的情况。
矿井瓦斯相对涌出量2.43—3.91m3/t,皆属低瓦斯矿井,矿井涌水量
30-50m3/h,采空区有积水现象,批准开采的3号煤层直接顶板多为泥岩,有冒顶现象发生,其中巷道转弯、交岔处冒顶事故占总数的42%。
§1—2煤层的埋藏特征
一、煤层赋存状况
新建煤矿井田内含煤层为太原组合山西组。
太原组地层总厚110.28m,共含煤10—12层,总厚6.17米,含煤系数5.59%。
其中15号煤属稳定可采煤层,平均厚度4.04m,可采煤层含煤系数3.52%。
其余煤层均不可采。
二、煤层围岩性质
15号煤,位于太原组下部K2灰岩之下0—1.26m,下距K1砂岩顶约13.22m。
煤层厚度3.64—4.45m,平均4.04m。
煤层内一般夹矸,单层夹矸最大厚度0.42m,最小厚度0.27m。
15号煤属稳定型结构较简单煤层。
顶板为黑色泥岩,或K2灰岩,底板为泥岩或含黄铁矿砂质泥岩。
山西组地层总厚55.81m,夹煤层3—4层,总厚5.32m,含煤系数9.53%。
其中3号煤为主要稳定可采的厚煤层,平均厚5.00m,可采煤层含煤系数为8.82%。
其余煤层均不可采。
3号煤位于山西组下部,上距最近一层砂岩2.2m,下距太原组K6燧石层15.69m。
根据采空区统计资料,3号煤厚度稳定,煤层厚度4.52—5.65m,平均厚度5.00m,厚度变化系数为11.07%,属稳定煤层。
煤层顶板一般为泥岩,少数为砂质泥岩,煤层结构简单,在下部多有1—2层夹矸,夹矸厚度0.04——0.3m。
井田内可采煤层特征见表。
可采煤层特征表
含
煤
地
层
煤
层
号
煤层厚度(m)
最小—最大
平均
层间距
煤层
结构
稳定
程度
可采性
煤层顶底板
顶板
底板
山西组
3
4.52—5.65
5.00
107.87
简单
稳定
可采
泥岩
砂质泥岩
细粒砂岩
太原组
15
3.64—4.45
4.04
简单
稳定
可采
黑色泥岩或K2灰岩
泥岩或含黄铁矿砂质泥岩
本矿现开采3号煤层,开采区煤层变化与勘探控制差别不大。
三、煤层瓦斯等级情况
根据山西省煤炭工业局文件晋煤安发(2006)39号文“关于长治市所属煤矿290对矿井2005年瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定结果的批复”,新建煤矿,矿井绝对CH4涌出量为0.8m3/min,矿井相对CH4涌出量为2.58m3/t,矿井绝对CO2涌出量为0.59m3/min,矿井相对CO2涌出量为1.9m3/t,鉴定时,矿井日产量446t,为低瓦斯矿井高瓦斯管理。
当矿井生产能力达到0.6Mt/a时,计算矿井绝对CH4涌出量为3.26m3/min,矿井绝对CO2涌出量为2.39m3/min,为低瓦斯矿井(高瓦斯管理)。
四、煤的自燃情况及煤的爆炸性和爆炸性指数
根据山西煤炭工业局综合测试中心,2004年3月9日对本矿3号原煤每样测试结果,3号煤层煤尘有爆炸危险性;3号原煤自然倾向分析:
吸氧量1.007cm3/g,自燃倾向Ⅲ类,属不易自燃煤层。
另据当地调查访问,本矿及邻矿没有发生过煤尘爆炸及煤层自燃现象。
五、煤的工业分析、牌号及其用途
该井田主要含煤地层为太原组和山西组,其中太原组15号和山西组3号煤属稳定可采煤层,本次设计开采3号煤层,牌号为贫煤。
1、均为黑色、灰黑色,金刚光泽,似金属光泽。
阶梯状、贝壳状断口。
中宽条带结构,层状结构。
煤岩类型为半亮型煤,成分以亮煤为主,部分暗煤,夹镜煤条带。
镜煤为强玻璃—金刚光泽,结构均一,性脆易碎,多呈小碎块状。
亮煤为玻璃光泽,主要呈不规则的条状分布。
暗煤光泽较暗淡,硬度大,呈不规则厚薄不等条带分布。
2、化学性质及工艺性能
3号煤:
原煤灰分(Ad)12.47%~14.33%;原煤水分(Mad)0.75%~1.28%;原煤全硫(St.d)0.29%~0.48%;磷(P)原煤0.003%,浮煤0.28%;原煤发热量(Qgr.d)28.20~29.50MJ/kg;浮煤挥发分(Vdaf)12.18%~13.44%;焦渣特征2;固定碳(FCad)74.27%~75.19%。
3、煤的用途
根据《中国煤炭分类国家标准(GB5751—86)》划分,3号煤属低灰、特低硫、低磷、高热值的贫煤,可作为优良的动力、化工用煤。
§1—3井田境界与储量
一、井田境界及确定依据、井田的尺寸
山西省国土资源厅以证号1400000623141颁发的本矿“采矿许可证”,井田境界由以下10拐点坐标连线圈定:
(1)X=3978500Y=19683540
(2)X=3978500Y=19684700
(3)X=3977500Y=19684700
(4)X=3977500Y=19686400
(5)X=3979800Y=19686400
(6)X=3979800Y=19685700
(7)X=3979500Y=19685500
(8)X=3979500Y=19684600
(9)X=3974100Y=19684600
(10)X=3979100Y=19683540
井田面积4.376km2,批准开采3、15号煤层。
二、井田地质储量和开采储量
根据《煤、泥炭地质勘查规范》,储量计算的工业指标确定如下:
能利用储量最低可采厚度为0.7m,最高可采灰分为40%,最高硫分为3%。
3号煤容重1.45t/m3,,15号煤容重1.40t/m3。
新建煤矿井田内工业资源/储量为47040kt。
其中3号煤工业资源/储量为21320kt,15号煤工业资源/储量为25810kt。
详见矿井地质资源/储量汇总表。
序号
煤层
资源量(kt)
备注
1
3
331
332
333
小计
334
合计
2
15
21230
21230
21230
25810
25810
25810
合计
47040
47040
47040
经计算,新建煤矿井田内保有资源/储量为47040kt。
其中3号煤层保有资源/储量为21320kt,15号煤层保有资源/储量为25810kt。
3号煤均为控制的经济基础储量(122b),15号煤均为控制的次边际经济基础储量(2S22)。
详见矿井资源/储量分析表。
序号
煤层
地质资源量(kt)
合计
331
332
333
111b
2M11
2S11
小计
122b
2M22
2S22
小计
1
3
21230
21230
21230
2
15
25810
25810
25810
47040
47040
从表中分析,本矿目前地质勘探的资源/储量满足本初步设计。
矿井工业资源/储量111b+222b+2M11+2M22+333k,该井田属地质构造简单、煤层赋存稳定矿井,可信度系数k取0.9,则该矿的工业储量为47040kt。
三、设计开采储量
根据地质报告提供煤层底板等高线及资源/储量估算图,按照推荐的开拓方案,扣除工业场地及井筒、井田边界、大巷等保安煤柱,再按《煤炭工业矿井设计规范》规定的采取回采率,计算设计可采储量。
矿井设计可采储量=(矿井工业资源/储量—各类煤柱)×采区回采率。
采区回采率厚煤层取75%。
根据以上计算,3号煤设计可采储量6873kt,15号煤设计可采储量12412kt。
详见设计可采储量表。
水
平
煤
层
矿井
工业
资源/
储量
永久煤柱损失
矿井设计资源/储量
工业场地和
主要巷道煤柱
推断的
资源量
333
的折减量
开采
损失
设计可采储量
断
层
防水
井田境界
地面
建
(构)
筑物
其他
合计
工业
场地
主要
巷道
合计
合计
其中
111
122
1
3
21230
270
149
2095
2514
18716
547
9005
12607
2291
6873
6873
2
15
25810
1346
150
1499
2995
22815
513
5753
6266
4137
12412
12412
合计
47040
1616
299
3594
5509
41531
1060
14758
15818
6428
19285
19285
§1—4井田开拓
一、井筒的位置、形式及数目
据开拓布置,达产时布置有2个井筒,即主斜井和回风立井。
1、主斜井斜长542m,倾角21°,提升方位角141°,净断面11.80㎡,掘进断面12.59㎡,锚喷支护。
井筒内装备1000mm胶带和单钩串车并设行人台阶作进风井及安全出口。
2、回风立井净直径3.0m,净断面7.07㎡,掘进断面10.17㎡,混凝土砌碹,垂深131m,设全封闭金属梯子间,兼作回风井和安全出口。
二、采区的划分及划分依据、采区开采顺序
矿井移交生产及达到生产能力时,井下3号煤层布置一个综采放顶煤工作面,工作面长度为150m,掘进工作面为2各,采掘比为1:
2。
根据开拓推荐方案,在3号煤层内设一水平,井底车场标高为+910m,在15号煤层设二水平,水平标高为+820m。
设计根据开拓布置3号煤层划分2个采区。
三、开拓巷道的布置
矿井设计开拓方案主要考虑一下原则:
①有完善的的采、掘、运输、提升、通风、排水等生产环节及系统;
②生产系统尽可能简单、实用,生产工艺先进、合理;
③投产采区布置在井底附近,以缩短建井工期,节省初期基建投资;
④井下巷道沿煤层布置,掘进速度快,费用低,并能进一步探明煤层的赋存情况;
⑤近期与长远相结合,既要考虑当前效益,又要有利长远规划。
为节省投资,加快施工速度,本着多做煤巷,少做岩巷的原则,本次设计将一水平大巷均布置在3号煤层内,运输巷沿煤层底板布置,回风巷沿顶板布置。
四、矿井通风方式、通风机型号、矿井主要通风机工作方法
矿井通风方式为机械抽出式,通风机型号为FBCDZ№19B型轴流风机2台。
主通风机为双回路供电,风机房设配电室,电源引自矿井10kv变电所0.4kv不同母线段,1回路工作,1回路带电备用,选用GGD型自耦降压启动柜降压启动。
五、矿井的提升方式及设备、主要运输大巷的方式及设备
主斜井采用带式输送机和单钩串车混合提升,主提升为带式输送机完成全矿提煤任务,辅助提升为单钩串车完成全矿下放材料及升降人员等辅助提升任务。
主斜井提升设备为DTL100/30/355S带式输送机,输送机斜长L=640.00m,倾角β=21°,带宽B=1000mm,带速V=2.5m/s。
胶带为St2000钢丝绳芯阻燃带,配用电动机YB450M2-4型,N=355KW,U=10KV,减速器FLENDER,H35H14A(包括冷却风扇、逆止器),液力偶合器YOTCS650,制动器BEd201/6。
采用单滚简单电机驱动,尾部重载车式拉紧装置。
根据井田开拓布置,大巷主运输采用胶带输送机,辅助运输采用调度绞车牵引矿车运输。
井下采用MGC1.1—6A型1tU型固定车厢式矿车运输矸石,利用PBC—15型15t重型平板车下放液压支架,采用MPC3—6型3t平板车放置综采工作面设备,采用MP1—6A型1t平板车和MC1—6A型1t材料车运送其他设备和部分材料,选用XRB15—6/6S和XRB15—6/6W型人车运送人员。
六、矿井开采情况
我矿采矿许可证核发井田面积4.376平方公里,许可证证号:
C140000************9661,有效期为2009年11月—2011年11月,开采矿种3#、15#,现开采3#煤层,设计生产能力90万吨/年,证照齐全。
2011年计划开采区域:
30205工作面。
通过上图对照,为山体下开采,地表内无建筑物、道路和涉及村庄存在,采煤工作面不留设保安煤柱。
第二章采区地质特征
§2—1采区范围
相邻采区:
30204、30205和30203北为大巷边界,西为30205边界,东为30202采空区,南为矿区边界。
30205采面坐标:
1、X=3978899Y=683730
2、X=3978899Y=683800
3、X=3978474Y=683658
4、X=3978474Y=683491
§2—2采区地质情况
矿井现开采3号煤层,煤层赋存及开采技术条件如下:
①井田内批准开采煤层为3、15号煤层,位于山西组下部,倾角小于15°煤层厚度4.52-5.65m,平均5.00m,结构简单。
煤层顶板多为泥岩,少数为砂质泥岩。
②煤层倾角小于15°,属缓倾斜煤层。
③为低瓦斯矿井高瓦斯管理,自燃倾向为Ⅲ类,属不易自燃煤层,煤尘具有爆炸危险性。
④地质构造简单,水文地质条件简单。
3号煤层的伪顶多为黑色炭质泥岩,厚度0.20~0.80m,多随开采而冒落。
直接顶板为黑色泥岩,厚4.00~23.25m,变化较大。
老顶为砂岩,厚度在0.42-1.63m之间。
据王庄详查资料及邻区取顶板和底板样进行物理力学性质实验,抗压强度为:
顶板泥岩23-30MPa,属中等坚固岩石,顶板细粒砂岩53MPa,属尚坚固岩石,顶板粉砂岩44MPa,属尚坚固岩石。
3号煤底板灰色泥岩29-116MPa,属中等坚固岩石。
本区属辛安泉域的南部补给区,区域水位约600m,为奥陶系水位,奥陶系以上的煤系水位不稳定,且用水量一般较小,随地域的不同变化较大。
井田内无常年性地表水体,仅中部、东部在雨季出现一些季节短暂性洪流,最高洪水位线标高地域1050m,对本矿开采不会造成影响。
井田内主要含水层大致可分为:
太原组砂岩、灰岩裂隙岩溶含水层,山西组砂岩裂隙含水层及第四系松散沉积孔隙含水层等几种主要类型。
§2—3采区储量和生产能力
一、煤柱尺寸、计算采区地质储量、可采储量
井田边界煤柱留20m,大巷之间留30m,两侧留30m煤柱,工业场地按二级保护,村庄及井筒按一级保护,再根据表土层和基岩厚度(表土移动角45°,基岩移动角72°)计算保安煤柱。
依据《煤炭工业矿井设计规范》规定的矿井设计资源/储量:
矿井工业储量减去设计计算的断层煤柱、放水煤柱、井田境界煤柱、地面建(构)筑物等永久损失量的资源/储量为矿井设计资源/储量。
经计算,本矿设计资源/储量为41531kt。
其中3号煤层设计资源/储量为18716kt,15号煤层设计资源/储量为22815kt。
根据地质报告提供煤层底板等高线及资源/储量估算图,按照推荐的开拓方案,扣除工业场地及井筒、井田边界、大巷等保安煤柱,再按《煤炭工业矿井设计规范》规定的采区回采率,计算设计可采储量。
矿井设计可采储量=(矿井工业资源/储量-各类煤柱)×采区回采率。
采区回采率厚煤层取75%。
根据以上计算,3号煤设计可采储量6873kt,15号煤设计可采储量12412kt。
二、采区生产能力
根据本井田煤层赋存特征、地质构造、开采技术条件、市场供需状况及业主要求,确定该矿矿井设计生产能力为0.6Mt/a。
主要理由如下:
(1)建设中型矿井,以利于降低矿井建设吨煤投资和生产成本。
(2)井田内煤层倾角平缓、赋存稳定,开采技术条件好,适宜建设中型矿井。
(3)矿井供电、交通运输条件可满足中型矿井要求。
采区日生产水平和服务年限
设计年工作日330d,每天三班作业,日净提升时间16h。
矿井服务年限按下式计算:
Zk19285
T===23.0a
AK600×1.4
式中:
T—服务年限,a;
Zk—设计可采储量,kt;
A—矿井设计生产能力,kt/a;
K—储量备用系数,取1.4。
经计算,矿井服务年限23.0a。
第三章采煤方法及采区巷道布置
§3—1采煤方法的选择
根据矿井开拓部署,分析地质钻孔资料,结合矿井采掘设备情况和生产管理水平,设计推荐3号煤层采用综采放顶煤采煤方法,顶板管理采用全部垮落法。
本矿3号煤层采用倾斜长壁综采放顶煤采煤方法,顶板管理采用全部垮落法。
工作面回采方向采用后退式。
§3—2采煤方法的选择
矿压观测情况
岩体在未受采动前,岩体内的应力处于平衡状态,岩体上所受的原始应力为rH(即单位面积所受岩体的重量。
R为岩层的平均密度,F为开采深度)。
开掘巷道或受采动后,平衡的原岩应力被破坏,引起应力重新分布,并达到新的平衡。
一般支承压力为原始应力的2.5-5.0倍。
采煤工作从切眼开始后,随着工作面的推进,在工作面前方煤体和后方采空区,同样产生支承压力带,工作面前方支承压力影响的范围由工作面前方1-3m起直到30-40m,甚至可深入煤体达100m以上。
工作面前后方支承压力带是随工作面的推进而移动的,因此工作面后方的支承压力又称为移动支承压力。
通常由于采掘而引起的巷道及采煤工作面周围岩体内的力及其作用过程,称为矿山压力,简称矿压。
在矿山压力的作用下,造成围岩变形、移动、破坏等一系列力学现象,称为矿山压力显现,简称矿压显现。
§3—3采区巷道布置
根据开拓布置,在井田北部边界沿3号煤层平行布置运输、回风大巷,巷道间距为30m,巷道保护煤柱每侧30m,工作面运输顺槽和回风顺槽直接与运输大巷和回风大巷相连。
大巷采用矩形断面锚喷支护,顺槽采用矩形断面锚喷支护。
§3—4回采工艺与劳动组织
根据本井田煤层赋存条件,结合煤矿开采技术装备水平及工作面产量要求,设计确定3号煤层回采工作面长度为150m,采高2.00m,放顶煤高度3.00m,采放比为1:
1.50,符合《煤矿安全规程》要求。
据目前综采的发展趋势,设计高产高效的综采面要求加大工作面的长度,加大截深,选用能切割硬煤的特大功率采煤机,提高采煤的切割速度,相应要求提高移架速度,与大运量的重型可弯曲刮板输送机相匹配,加强端头支护,采用长距离顺槽胶带输送机。
针对上述要求,对于综采系统设计考虑了以下原则:
(1)机械设备的选择首先满足技术先进,生产可靠,提高综采设备的开机率,达到高产高效。
同时各设备间要相互配套,保证运输畅通,并增加运输环节的缓冲能力,以期达到采运平衡,最大限度地发挥综采优势。
(2)为综采工作面创造快速连续开采的条件,加大工作面推进长度,减少搬家次数,并保证快速搬家,同时做到采准工作快,增大巷道断面特别是顺槽断面,利用顶板完整,煤层坚硬的条件,采用树脂锚杆支护,以提高掘进速度,保证工作面的接替要求。
(3)对辅助运输系统,要求系统简单、环节少,把工作人员快速方便地运送至工作地点,作为提高工作面生产能力的一个重要因数考虑,并在巷道布置上加以保证。
工作面支护选用现有的ZF3000/16/25型液压支架,支架中心距为1.50m,工作面端头支架选用ZFJ3400/17/27型液压支架,每个端头2架。
最大控顶距4543mm,最小控顶距3313mm。
该矿设计生产能力0.6Mt/a,年工作日330d,每天三班作业,劳动定员配备及劳动生产率,执行《煤炭工业矿井设计规范》及山西省人民政府晋政发[2005]6号文规定,根据矿井设计生产能力、开拓开采条件、采区和工作面布置、机械化装备水平、井上下各系统和环节、管理方式及机构设置、矿井工作制度等因素确定。
原煤生产人员工效为6.61t/工,全矿定员为416人。
矿井主要技术经济指标表
顺序
名称
单位
指标
备注
1
矿井设计生产能力
(1)年产量
Mt
0.60
(2)日产量
T
1818.2
2
矿井服务年限
A
23
3
矿井设计工作制度
(1)年工作天数
D
330
(2)日工作班数
班
3
4
煤质3号煤
(1)牌号
贫煤
(2)灰分Ad
%
12.47-14.33
3号煤
(3)挥发分Vdaf
%
12.18-13.44
3号煤
(4)硫分St·Q
%
0.29-0.48
3号煤
(5)水分Wad
%
0.75-1.28
3号煤
(6)发热量Qb·daf
MJ/kg
28.2-29.5
3号煤
5
储量
(1)工业储量
kt
47040
(2)可采储量
kt
18285
(3)平衡表外储量
kt
6
煤层情况
(1)可采煤层
层
2
(2)可采煤层厚度
M
5.0+4.02
(3)煤层倾角
度
4-10
(4)煤的容重
t/m3
1.45、1.40
7
井田范围
(1)走向长度
Km
(2)倾斜宽度
Km
(3)井田面积
km2
4.376
8
开拓方式
斜井、立井
9
水平数目
个
1
第一水平标高
m
+910
10
井筒类型及长度
(1)主斜井(倾角、净断面及净宽)
m
21°;11.8;4.2
(2)回风立井(倾角、净断面及净径)
M
90°;7.07;3.0
11
采区个数
个
2
12
回采工作面个数及长度
个/m
1
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