朱集井田 毕业设计.doc
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1、目 录一般部分1 矿区概述及井田地质特征11.1 矿区概述11.1.1 位置与交通11.1.2 地形地貌及水系11.1.3 气候与气象21.1.4 地震烈度21.1.5 矿区经济概况21.1.6 水源及电源21.2 井田地质特征31.2.1 地层31.2.2 构造41.2.3 水文地质特征41.2.4 地质勘查程度61.3 煤层特征61.3.1 煤层特征61.3.2 煤质71.3.3 煤层开采技术条件82 井田境界和储量112.1 井田境界112.1.1 井田范围112.1.2 开采界限112.1.3 井田尺寸112.2 矿井工业储量122.2.1 储量计算基础122.2.2 勘探程度122.
2、2.3 矿井地质储量计算132.2.4 矿井工业储量计算142.3 矿井可采储量152.3.1 井田边界保护煤柱152.3.2 工业广场保护煤柱152.3.3 断层保护煤柱172.3.4 风井保护煤柱172.3.5 矿井可采储量173 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限193.1 矿井工作制度193.2 矿井设计生产能力及服务年限193.2.1 确定依据193.2.2 矿井设计生产能力193.2.3 矿井服务年限203.2.4 井型校核204 井田开拓224.1 井田开拓的基本问题224.1.1 确定井筒形式、数目、位置224.1.2 工业场地的形状和面积254.1.3 阶段划分和开采水平的
3、确定254.1.4 主要开拓巷道264.1.5 开拓方案比较264.2 矿井基本巷道404.2.1 井筒404.2.2 井底车场及硐室444.2.3 大巷464.2.4 巷道支护505 准备方式带区巷道布置515.1 煤层地质特征515.1.1 带区位置515.1.2 带区煤层特征515.1.3 煤层顶底板岩石构造情况515.1.4 水文地质515.1.5 地质构造515.1.6 地表情况515.2 带区巷道布置及生产系统525.2.1 带区准备方式的确定525.2.2 带区巷道布置525.2.3 带区生产系统525.2.4 带区生产能力及采出率535.2.5 煤柱尺寸的确定545.2.6 带
4、区内巷道掘进方法545.3 带区车场选型计算545.3.1 带区车场的形式545.3.2 带区车场的调车方式555.3.3 带区主要硐室布置556 采煤方法576.1 采煤工艺方式576.1.1 带区煤层特征及地质条件576.1.2 确定采煤方法及采煤工艺方式576.1.3 回采工作面参数596.1.4 回采工作面采煤机、刮板输送机选型596.1.5 采煤工作面支护方式626.1.6 端头支护及超前支护方式676.1.7 各工艺过程注意事项686.1.8 采煤工作面正规循环作业706.1.9 综合机械化采煤过程中应注意事项726.2 11101首采工作面回采巷道布置726.2.1 回采巷道布置
5、方式726.2.2 回采巷道参数727 井下运输787.1 概述787.1.1 井下运输设计的原始条件和数据787.1.2 运输距离和货载量787.1.3 矿井运输系统787.2 带区运输设备选择797.2.1 设备选型原则797.2.2 带区设备的选型797.2.3 带区运输能力验算817.3 大巷运输设备选择828 矿井提升838.1 矿井提升概述838.2 主井提升838.2.1 箕斗838.2.2 提升机838.2.3 钢丝绳技术特征848.2.4 提升能力验算848.3 副井提升859 矿井通风及安全879.1 矿井地质、开拓、开采概况879.1.1 矿井地质概况879.1.2 开拓
6、方式879.1.3 开采方法879.1.4 变电所、充电硐室、火药库889.1.5 工作制、人数889.2 矿井通风系统的选择889.2.1 矿井通风系统的基本要求889.2.2 矿井通风系统的确定889.2.3 带区通风系统的确定909.3 矿井风量计算919.3.1 通风容易时期和通风困难时期采煤方案的确定919.3.2 各用风地点的用风量和矿井总用风量949.3.3 风量分配及风速验算979.3.4 通风构筑物989.4 矿井通风阻力计算989.4.1 计算原则999.4.2 矿井最大阻力路线999.4.3 矿井通风阻力计算999.5 选择矿井通风设备1029.5.1 选择主要通风机的基
7、本原则1029.5.2 通风机风压的确定1039.5.3 主要通风机工况点1049.5.4 主要通风机的选择及风机性能曲线1059.5.5 电动机选型1079.6 安全灾害的预防措施1079.6.1 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施1079.6.2 预防井下火灾的措施1089.6.3 防水措施10810 矿井基本技术经济指标109参考文献110专题部分深井冲击地压的预测与防治现状综述1111.1 问题的提出1111.1.1 国内外冲击矿压现状1111.2 冲击矿压现象、特征及其分类1131.2.1 现象及特征1131.2.2 分类1141.2.3 我国冲击地压的类型1151.3 问题的研究1151.3
8、.1 冲击矿压机理1151.3.2 目前研究现状1181.3.3 冲击矿压影响因素1201.3.4 冲击矿压危险性的分级1251.4 冲击矿压的预测1261.4.1冲击地压预测的研究现状1281.4.2矿井冲击地压信息识别与预报方法存在的问题1291.4.3冲击地压信息识别与预报方法的研究展望1291.5 冲击矿压的防治1301.5.1 防治的方法总结1301.5.2南非防治方法现状1321.6 结论135参考文献:136翻译部分英文原文137中文翻译152一般部分1 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1 位置与交通朱集东井田属朱集井田27勘探线以东部分,位于安徽省淮南市潘集区与怀
9、远县交界处的武前庄与骑龙庄一带,行政区划隶属淮南市潘集区和怀远县,井田东南距淮南市洞山约38 km。地理坐标:东经11645001165345,北纬325015325430。井田东西长约7.0 km,南北宽约3.0 km,面积21.00 km2。本井田内陆路交通较为便利。南邻潘集矿区,有淮阜铁路穿过,西至阜阳与京九线连接;公路经潘集镇,可达蚌埠、阜阳、徐州、合肥等地;北部有茨怀新河可以通航,可连接淮河航运,如图1-1所示。图1-1 朱集矿交通位置图1.1.2 地形地貌及水系本井田地处淮河冲积平原,地形平坦,地面标高一般在+22.4+23.4 m,东北部有明龙山低矮山丘,最高点标高126 m,总
10、体趋势为北东高、南西低。淮河为邻近本井的主要河流,历史最高洪水位标高为+25.63 m(1954年7月29日),两岸地势低洼,雨季淮河水位上涨易成内涝;北部茨怀新河为人工开挖水利工程,宽约200 m,向东连接淮河。井田内尚有部分人工沟渠,属农灌季节性水渠。1.1.3 气候与气象本井田所在地属季风暖温带半湿润气候,四季分明,冬冷夏热。该地区年均气温15.1 ,两极气温分别为41.4 和-21.7 ;一般春季多东南风,夏季多东南及东风,秋季多东风及东北风,冬季多东北风及西北风,平均风速3.3 m/s,最大风速22 m/s;年均降雨量893.74 mm,最大达1723.5 mm,降雨一般集中在6、7
11、、8三个月;雪期一般在每年11月上旬至次年3月中旬,最大降雪厚度16 cm;土壤的最大冻结深度为30 cm。1.1.4 地震烈度根据已掌握的地震历史资料,淮南市属于许昌淮南地震带,从地震活动性、断裂构造、地形变化及第四纪地质、地貌等方面的情况来看,许昌淮南地震带在新构造时期,活动是比较明显的。国家地震局1979年10月,在淮南地区进行地应力普查,在7 km的深度截面地应力相对大小等值线图和断裂构造分析,明显地存在北西西向的地应力高值区,存在一条东西向、一条北东向的深大断层。根据中华人民共和国国家标准GB50011-2001建筑抗震设计规范的附录A,本地区建筑工程抗震设计时所采用的抗震设防烈度为
12、7度,设计基本地震加速度为0.10 g。1.1.5 矿区经济概况井田所在地淮南市潘集区总面积600平方公里,辖五镇五乡一个街道办事处,人口43万,其中农业人口35万。气候温和,四季宜人,物阜民丰,人杰地灵。潘集区致力于工业化、产业化、城镇化建设,取得了显著成绩。潘集区煤电资源十分丰富。已探明煤炭总储量37亿吨,建有潘一矿、潘东、潘三3座现代化特大型煤矿。年设计总产1000万吨。区内有平圩发电有限公司,装机容量达120万千瓦。2004年正在开工建设的潘北煤矿,年生产能力400万吨;田集电厂460万KW和平圩第二电厂260万KW超临界燃煤机组也已开工建设;装机容量460万KW的潘集电厂建设工程前期
13、准备工作正在进行。预计到2010年,区境内煤炭年产量达2300万吨,发电装机容量达720万KW,将成为华东地区一个重要的能源基地。1.1.6 水源及电源本矿井供水水源分为两部分,即地下水和处理后的矿井水。由于矿井所在地区地表水系不发达,且受季节性影响较大,因此设计选择地下水作为本矿井供水水源。为充分利用和开发水资源,对井下排水经过净化处理达标后,作为工业场地生产用水水源。本矿井位于淮南市潘集区,邻近有淮南、洛河、平圩发电厂,芦集、丁集和古沟220 kV区域变电所。本矿井两回路110 kV电源一回路取自于丁集220 kV区域变电所,导线采用LGJ-185,长度约为22.6 km,另一回路取自新建
14、的古沟220 kV区域变电所,导线采用LGJ-185,长度约为26 km。1.2 井田地质特征1.2.1 地层本井田为全隐蔽含煤区,钻探所及地层由老到新依次有奥陶系、石炭系、二叠系、三叠系、第三系和第四系。(1)奥陶系中下统(O1+2)为石炭、二叠系含煤地层的基底,区内无钻孔穿过,南邻潘四井田十西线水四5孔穿过厚度96.78 m。岩性主要为灰色、致密、厚层状、硅质灰岩及白云质灰岩、质纯、坚硬、性脆为其特征。顶部为白云岩;下部为灰岩、泥质灰岩。(2)石炭系上统太原组(C3t)假整合于奥陶系之上,区内仅有23-1孔揭露到五灰。南邻潘四井田水四11、九10两孔揭示该组厚度分别为114.24 m和11
15、2.05 m。底部为46 m厚的铝质泥岩,为浅灰色微带青灰色,具紫红及锈黄色花斑,局部具鲕状结构。鲕粒分布不均,其余岩层由灰色、深灰色灰岩、粘土岩、砂质粘土岩和中细砂岩组成。局部有岩浆岩侵入,灰岩1013层,总厚49.5 m。其中12灰分布稳定且较厚,一般9.5119.34 m。含不可采薄煤层79层。为本区含煤地层之一。其岩相以浅海相沉积为主,亦具过渡相及泥炭沼泽相。(3)二叠系(P)二叠系平均总厚964.44 m,底部以灰岩与太原组分界,二叠系整合于太原组之上。分为下统山西组、下石盒子组,上统上石盒子组、石千峰组,其中山西组、上、下石盒子组为含煤地层,石千峰组为非含煤地层,不是本次研究对象。
16、山西组和上、下石盒子组为主要勘探对象,揭露厚度649.95799.1 m,平均厚730.83 m,含煤28层,总厚28.58 m,含煤系数为3.91%,自下而上划分为七个含煤段。山西组和下石盒子组各为一个含煤段,上石盒子组有五个含煤段。其中下部四个含煤段为矿井主要开采对象。(4)三叠系(T)是一套棕红色碎屑岩,由棕红、紫红色、灰白色砂岩、粉砂岩、泥岩组成,砂岩成份以石英、长石为主,见暗色矿物、白云母片及小砾石,钙质胶结,水平层理。厚度不详,5-1孔揭露厚度87.54 m。与下伏石千峰组呈整合接触。(5)下第三系(E)揭露厚度0548.78 m,主要分布在北部边界F201断层附近,由一套棕红色为
17、主的杂色砂、砾岩、砂质泥岩、泥岩组成,砾石成分以石英砾岩、石英砂岩、灰岩为主,砾径360 mm,多呈次棱角状次圆状,胶结物为泥质和粉砂质,固结程度较好。砾岩一般层厚几米到二十几米,最大厚度可达70 m。与下伏地层呈不整合接触。(6)上第三系(N)a.上第三系中新统下段(N 1 1)厚037.20 m,平均10.28 m,由棕红色、褐黄色砂砾、粘土砾石和砾石组成,局部夹有薄层粘土,属残坡积相沉积,与下伏地层呈不整合接触。b.上第三系中新统上段(N 2 1)厚0113.90 m,平均厚74.94 m,以灰绿色粘土和砂质粘土为主,间夹粉、细砂13层,局部砂层较厚,但其砂层含泥质较高。属河湖相沉积全区
18、分布稳定,只在北部井田边界4个钻孔缺蚀。c.上第三系上新统(N2)厚54.00186.24 m,平均厚110.50 m,由灰绿、土黄色及灰白色中砂、细砂、粉砂及粘土质砂组成,夹砂质粘土或粘土35层,局部粘土层较厚。属河湖相沉积全区分布稳定。(7)第四系(Q)厚87.40108.94 m,平均100.20 m,以灰黄色、土黄色中砂、细、粉砂、砂质粘土为主,次为粘土间夹粘土质砂,富含砂礓和铁猛结核与蚌壳碎片,属河流相及河漫滩相沉积。1.2.2 构造本井田位于淮南煤田东北部,淮南复向斜的次级褶皱朱集唐集背斜及尚塘耿村集向斜的东段,总体构造形态为一连续的背、向斜,北部为朱集唐集背斜,南翼与潘集背斜北翼
19、构成宽缓向斜,背、向斜轴向为北西西向,沿轴向有所起伏,其中发育有部分次级褶曲。按其构造特点来划分,本井田可分为三大块段:七线以东为一走向为北东,倾向北西的单斜构造,地层倾角一般在5左右;七二十一线为一宽缓背斜,系朱集唐集背斜延伸部分,背斜轴部与两翼高差一般为3050 m,地层倾角一般27;二十一线以西由北部隆起和南部凹陷两部分组成,其中北部隆起为轴向北西的背斜构造,地层倾角一般在2030,局部达40,南部凹陷为尚塘耿村集向斜,向斜北翼地层较缓,地层倾角一般在35,南翼地层较陡,地层倾角一般在2530,局部达50。全井田共发现30条断层,其中17条为正断层,13条逆断层。按断层落差分:最大落差大
20、于等于100 m的6条,小于100 m而大于等于50 m的1条,小于50 m大于等于30 m的11条,小于30 m的断层12条。断层的延展方向以北西西和北西向为主,次为北东向。本井田先期开采地段(六二十一线)经高分辨率三维地震共发现155条断层,孤立断点24个,其中原钻探期间发现断层7条,新发现断层155条;按断层性质分,正断层135条,逆断层20条;按落差大小分,大于等于50米的断层4条,大于等于30而小于50米的断层2条,大于等于落差10而小于30米的断层20条,小于10m断层129条。本井田在钻探期间有42个孔揭露有岩浆岩,3个孔见天然焦未见岩浆岩,区内岩浆岩可能以岩床和岩脉形式产出。岩
21、浆顺煤层侵入,侵入范围主要集中在中、东部617勘查线之间的中、北部地段,在18勘查线及以西地段有零星分布,主要的侵入形式为拱开煤层,使煤层缺失、变薄或质变为天然焦。本井田构造复杂程度属简单类型。1.2.3 水文地质特征(1)主要水文地质条件新生界松散层含、隔水层(组)本井田新生界松散层厚度两极值为150.40394.30 m,平均厚为323.00 m,其厚度变化规律是由北向南、由东向西逐渐增厚。按照沉积物的组合特征及其含、隔水情况,可将其自上而下大致分为一含、一隔、二含、二隔、三含、三隔和四含计4个含水层(组)和3个隔水层(组)。本井田三隔厚度大,一般074.85 m,平均44.18 m,分布
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