灵新煤矿设计煤矿毕业设计说明书.doc
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1、 目 录前 言1 矿区概况及井田地质特征11.1 矿区概况11.2 井田地质特征21.3 井田勘探程度52矿井储量、年产量及服务年限62.1 井田境界62.2 井田储量62.3 矿井年产量及服务年限83井田开拓103.1 概述103.2 井田开拓103.3 井筒特征163.4 井底车场193.5 开采顺序及采区、采煤工作面的配置273.6 井巷工程量和建井工期294采煤方法324.1 采煤方法的选择324.2 采区巷道布置及生产系统324.3 采煤工艺设计385矿井运输、提升及排水425.1 井下运输系统和运输方式的确定425.2 矿井提升445.3 矿井排水506矿井通风与安全技术措施596
2、.1 矿井通风系统的选择596.2 风量机算及风量分配616.3 全矿通风阻力计算656.4 扇风机选型696.5 矿井安全技术措施717矿山环保767.1 矿山污染源概述767.2 矿山污染的防治79结论82致谢84参考文献851 矿区概况及井田地质特征1.1 矿区概况1.1.1地理位置及交通情况灵新煤矿位于宁夏回族自治区灵武市磁窑堡镇境内,井田至省府银川市50km,西距灵武市39km。灵(武)盐(池)公路从井田北缘穿过,井田北端距银(川)古(窑子)磁(窑堡)公路终点古窑子6km,矿区铁路专用支线(大坝古窑子)全长70km,在大坝与包(头)兰(州)铁路接轨。公路、铁路交通极为方便。(见交通位
3、置图1-1-1) 1-1-1 交通位置图1.1.2地形地貌井田范围内地形起伏不大,略呈南高北低,周围高中间低之势,标高一般在海拔+1290m+1350m之间,相对高差达百米左右。最高点为井田西南五疙瘩山,标高为+1409.6m,最低点在第四勘探线西天河两侧,标高为+1282m,井田内沙丘广布,常见新月沙丘,四周多由各厚层沙体组成的高低残丘环绕,因此本地区属低缓丘陵地带。1.1.3气象与地震本地区属典型的大陆性半湿润半干旱气候,雨季多集中在69月,具有冬寒长,夏暑短,雨雪稀少,气候干燥,风大沙多,南寒北暖等特点。由于本地区平均海拔在1000米以上,所以夏季基本没有酷暑;1月平均气温在零下8oC以
4、下,极端低温在零下22oC以下。本地区气候的最显著特征是:气温日差大,日照时间长,太阳辐射强,昼夜温差一般可达1215oC。本区地震烈度最大达到8度。1.1.4电源、水源、劳动力本矿预从上一级古110kv变电所(灵武矿区水电分公司管辖)6kv母线段采用两回路架空线引至灵新煤矿。矿井用水主要分为地面用水和井下用水。地面用水主要是由西天河和一座水厂来供应。井下用水采用井下排水经处理后再返回井下。矿区靠近人口密集的灵武市和银川市,劳动力资源比较丰富。1.2 井田地质特征1.2.1地层与地质构造、地层本井田地表为第四系风积沙覆盖,基岩只在局部有裸露,地层由老至新为奥陶系(O)、石炭系(C)、二叠系(P
5、)、三叠系(T)、侏罗系(J)、白垩系(K)、第三系(R)、第四系(Q)。、地质构造矿区内地质条件简单,整体为一简单的向斜构造。磁窑堡向斜为本井田的主要构造,走向近南北,北窄南宽,两翼不对称。向斜轴展布于井田中部偏东,纵向为东翼陡,西翼缓,形似烟斗形,南宽北窄,在北边收敛。煤层沿走向有起伏,平均倾向104,倾角1117,平均倾角14。井田内未发现大断层。1.2.2煤层及煤质煤层a、煤系含煤地层主要含煤地层为侏罗系中下统延安组(J1-2y),岩性以砂岩为主,粉砂岩和泥岩次之,该组平均厚度355.6m,,共含煤37层,编号煤层共17层,主要可采煤层为6层(二、六、十三、 十四、十五、十六号煤),平
6、均总厚度27.65m,含煤系数7.75%。 b、主要可采煤层主采煤层上组煤二号煤、六号煤,下组煤十三号煤、十四号煤、十五号煤、十六号煤。本次设计的主要可采煤层为十五号煤层。 1、二煤:上距一煤层1015m,厚度变化较大,8线以南煤层厚度为 8.5m11m,一般含一层夹矸,夹矸厚度0.30.4m,矸石以下煤厚1m左右,8线以北煤厚3.5-8.5m,结构较复杂,一般含有23层含炭质粉砂质泥岩或泥岩夹矸。在45线附近,二煤受古河床冲刷变薄,含35层夹矸,矸石厚度达0.6m,煤质低劣,顶板疏松。5线以顶板北因古河床冲刷直接顶以砂岩为主,在西北、东南以细砂岩、粉砂岩为主,近中部以泥岩为主。二煤老顶细砂岩
7、,直接顶板为粉砂岩、细砂岩, 10勘探线南有泥岩,属中等稳定顶板。底板大部分为粉砂岩、细砂岩,夹薄层泥岩,属不稳定底板。2、六煤:上距二煤一般5060m,全井田稳定可采,结构简单,煤厚0.947.69m,平均2.4m,7线以北为2m以下,局部在1.6米以下,以南稍变厚,由北向南,由浅而深煤层增厚。顶板以粉砂岩为主,56线西缘多为中、粗砂岩;底板为中、细砂岩或粉砂岩。六号煤顶板大部分为粉砂岩,轴部附近为细砂岩,属不稳定顶板。底板大部分为粉砂岩、细砂岩,裂隙发育,属不稳定底板。3、十三煤:上距六煤一般140m米左右,煤层厚度在7线以北厚1米,以南稍厚近1.5米,煤层结构简单,局部含一层薄夹矸。顶板
8、在5线以北以细砂岩为主,底版为粉砂岩。4、十四煤:上距十三煤15m左右,煤层厚度稳定,全井田可采。顶板岩性5线以北以细砂岩为主, 底板为细砂岩、粉砂岩。煤层厚度2.22.9m靠近下部有一层夹矸,矸石以上煤厚为1.61.9m,轩石以下煤厚0.40.8m,矸石厚度为0.20.6m左右,煤层顶板有一层0.20.4m的含炭质泥岩伪顶,伪顶具较多滑面,易脱落。9线以南煤层厚度2.7m左右,不含夹矸。十四号煤顶板多为粉砂岩,属中等稳定顶板。底板一般为细砂岩、粉砂岩,泥钙质胶结,属不稳定底板。5、十五煤:上距十四煤一般20m左右,煤层厚度稳定,全井田可采。4线以北层间距变小为68m。煤层在07线以北厚一般9
9、10m,向南略变薄,平均厚度为8.74m,结构简单,局部含12 层0.3m左右的泥岩夹矸。顶板多以中、细砂岩为主,底板以粉砂岩为主。十五号煤层老顶多为中、粗砂岩,在局部不连续沉积一层硅质胶结中细粒砂岩,硬度f=7,厚0.12.0米,直接顶为泥岩,属不稳定顶板。底板一般为细砂岩、粉砂岩,属中等稳定底板。6、十六煤:上距十五煤在5线以北07线以南一般1520m, 507线之间为10m左右。顶板以粉砂岩、细砂岩为主;底板为中、细砂岩。煤厚4m左右,东北端2线附近薄0.140.98m,南部西翼厚45m,最大达7m,,东翼13m。该煤层结构复杂,一般具有24层夹矸,多为泥岩及粉砂质泥岩,变化较大,可比性
10、差,但在610线范围内夹矸只有12层,煤厚变化不大。内含夹矸一层,夹矸以上煤厚2.6m左右,矸石以下煤厚2.2m 左右。矸石厚度一般0.10.4m,岩性为粉砂岩。十六号煤顶板多为细砂岩、中砂岩,属坚硬顶板。底板多为粉砂岩,属中等稳定底板。设计可采煤层特征表 表1-2-1煤层名称煤层厚度(m)倾角()围岩性质容重(t/m3)最小-最大平均可采厚度顶板底板十五煤6.88-10.018.7414泥岩细砂岩、粉砂岩1.40煤质、煤种:本井田十五号煤层属于低变质的烟煤,煤种为不粘煤 (BN),精煤挥发分在30%37%之间,Y值为零,粘结性为2。煤层烟煤灰份平均在6.5%10.59%之间,硫分含量在0.3
11、1%-1.17%之间。原煤发热量(Q)在62006950卡/克之间,属于特低灰、特低硫、特低磷、较高水分的不粘结煤。但煤尘爆炸指数为33. 12%34.3%,有煤尘爆炸危险。十五号煤层属易自燃发火煤层,发火等级为一类,最短自燃发火期23天。1.2.3水文地质情况地表水特征西天河是区内唯一常年地表水流,发源于五疙瘩山之东麓,全长30余公里,自南向北蜿蜒纵贯井田,只旧磁窑折向西流,经西北流入黄河,河水补给水源为潜水和各生产矿井排水,以及降水形成片状渗流补给,仅在雨季山洪爆发时,才有地表水汇集补给,洪流4.43-66.8L/s。含水层的水文地质本井田共有含水层三层,分别为第四系潜水含水层, 侏罗系中
12、统直罗组砂岩含水层, 侏罗系中下统延安组含水层(分为一煤至八煤砂岩含水层组,八煤至十七煤砂岩含水层组,都属弱含水层,以及煤系底部分界线的宝塔山砂岩强含水层组)。矿井水文地质类型中等,主要水害类型有地表西天河洪水、基岩含水层水、老窑积水及采空区积水四种。矿井正常涌水量220 m3/h,最大涌水量250 m3/h。1.3 井田勘探程度根据灵新煤矿井田勘探精查地质报告,基本查清了地层、构造、煤层的对比情况,获得较为可靠的储量,满足设计的要求。井田内钻孔密度合理。本井田地质条件简单,15号煤层赋存稳定,结构简单,顶板易垮落,底板稳定,开采条件较好。同时煤层易自燃发火,煤尘有爆炸危险。矿井相对瓦斯量为4
13、 m3/t,本矿井属于低瓦斯矿井。但是在勘探过程中,存在着一些误差,如井田范围内未发现断层,但对于落差小于5m的断层是否存在尚难结论,建议在下一步的工作中采用三维地震勘探,对小断层构造进行预测。2 矿井储量、年产量及服务年限2.1 井田境界井田境界应根据地质构造、储量、水文、煤层赋存情况、开采技术条件、地貌等因素,进行技术分析后确定。一般以下列情况为界:、以大断层、褶曲、和煤层露头、老窖采空区为界;、以山谷、河流、铁路、较大的城镇建筑物的保护煤柱为界;、以相邻矿井井田境界煤柱为界;、人为划分井田。本矿井的井田范围是西部以煤层风化带为界,南部以12勘探线为界,北部以第五勘探线为界,深部以向斜轴为
14、界。井田的走向长度从4.83km到5.35km,平均走向长度为5.09km;倾向长度从1.77km到3.74km,平均倾向长度为2.45km。井田面积为12.09km2。2.2 井田储量2.2.1矿井工业储量矿井工业储量是勘探(精查)地质报告提供的“能利用储量”中的A、B、C三级储量之和,本井田15号煤层赋存稳定,结构简单,煤层最小厚度为6.88m,最大厚度为10.01m,平均厚度为8.74m。经计算得出全井田的地质储量为152.46Mt,其中A级储量为47.73Mt,B级储量为46.8Mt,C级储量为57.93Mt。其中A、B级之和所占比例符合表2-2-1的规定。井田地质储量汇总见表2-2-
15、2。 矿井高级储量比例 表2-2-1地质开采条件简单中等复杂储量级别比例(%)大型中型小型大型中型小型中型小型井田A+B级储量占总储量的比例4035253540202515第一水平内A+B级储量占本水平储量的比例70604060503040不做具体规定第一水平内A级储量占本水平储量的比例4030153020不做具体规定不要求 井田地质储量汇总表 表2-2-2煤层工业储量(Mt)(A+B)/(A+B+C)ABA+BCA+B+C十五煤47.7346.894.5357.93152.46符合2.2.2矿井设计储量矿井设计储量是矿井工业储量减去设计计算的断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱和已有的地面建筑物
16、、构筑物、需要留设的保护煤柱等永久性煤柱损失量后的储量。因本井田内没有较大的建筑物,另外目前没有发现断层,且涌水量较小,所以本井田的矿井设计储量就是用矿井工业储量减去井田境界保护煤柱。井田境界一侧留设20m宽的保护煤柱,经计算,该井田境界保护煤柱所需的储量是3.77Mt,故矿井设计储量为148.66Mt。2.2.3矿井设计可采储量 矿井设计可采储量是用矿井设计储量减去工业场地保护煤柱、矿井井下主要巷道及上、下山保护煤柱量后乘以采区采出率的储量。各种保护煤柱损失量及可采储量见表2-2-3。矿井工业广场保护煤柱设计计算参数见表2-2-4;矿井工业广场保护煤柱留设见图2-2-1。 矿井可采储量计算表
17、 表2-2-3煤层名称工业储量(A+B+C)(万t)矿井设计储量(万t)矿井可采储量(万t)永久煤柱损失设计储量设计煤柱损失可采储量断层煤柱境界煤柱其他煤柱工业场地煤柱井下巷道煤柱1515243037701486643018310689 工业广场保护煤柱设计参数表 表2-2-4煤层() 煤厚(m)埋深(m)()()()()148.749045636963图2-2-1 矿井工业广场保护煤柱计算图由矿井工业场地占地面积指标计算出该矿井的工业广场面积为142500m2,又由矿井工业广场保护煤柱计算图计算出工业广场保护煤柱及井筒保护煤柱损失量为430万吨。2.3 矿井年产量及服务年限2.3.1矿井工作
18、制度矿井设计生产能力按年工作日330d,每天净提升时间16h,采用每日三班作业,每班工作八小时。2.3.2矿井年产量及服务年限矿井服务年限按下式计算: 式中:T矿井设计服务年限,a; Zk矿井设计可采储量,Mt; A矿井设计生产能力,Mt/a; K储量备用系数,K=1.31.4。 经计算确定,本矿井的矿井设计生产能力为1.50Mt/a,全矿井的服务年限为52.78a。3 井田开拓3.1 概述由于原灵新煤矿水文地质条件简单,表土层仅厚20m左右,煤层埋藏浅,所以采用斜井开拓。斜井开拓在施工技术、设备器材、地面设施、井筒装备和井底车场方面比较简单、工程量少。因而建设速度快,出煤早,投资少,并宜于开
19、拓延深、改扩建和多水平生产。原矿井井下全部采用带式输送机运煤,从工作面到地面连续运输,有力的保证了高产高效。影响设计矿井开拓的主要因素:井田地质和水文地质条件(特别是表土层情况);煤层赋存和开采技术条件;地形地貌和地面外部条件;技术装备和工艺系统条件;施工技术和设备条件;总体设计和矿井生产能力要求等。3.2 井田开拓3.2.1对井田开拓中若干问题分析、井田内划分及开采水平数目及位置由于本井田的倾井田南翼倾向长度较大,北翼较小,所以根据阶段要有合理的斜长和阶段垂高,将井田南翼划分为三个阶段,井田北翼划分为两个阶段,井田南翼设置两个水平,水平标高分别为+1070m、+850m;井田北翼设置一个水平
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