采矿工程本科毕业设计 刘桥二矿 (NXPowerLite).doc
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1、核准通过,归档资料。 未经允许,请勿外传! 目目 录录 一般设计部分一般设计部分 1 矿区概述及井田地质特征矿区概述及井田地质特征 .1 1.1 矿区概述1 1.2 井田地质特征 .1 1.3 煤层特征 .7 2 井田境界与储量井田境界与储量 .16 2.1 井田境界16 2.2 矿井储量计算 .16 3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 .21 3.1 矿井工作制度21 3.2 矿井设计生产能力及服务年限21 4 井田开拓井田开拓 .23 4.1 井田开拓的基本问题23 4.2 矿井基本巷道 .32 5 准备方式准备方式带区巷道布置带区巷道布置 .40
2、 5.1 煤层地质特征40 5.2 带区巷道布置及生产系统 .41 9JWKffwvG#tYM*JgS 水仓长度,1045.61 m。L 则:=101045.61=10450.61(m3)Q 由上面计算得知: ,故设计水仓容量满足要求。Q 0 Q 1:50 图图 4-2 主井主井 表表 4-8 主井井筒特征表主井井筒特征表 井 型1.5 Mt/a 井 筒 直 径6.5 m 井 深615 m 提升容器两套 16 t 箕斗带平衡锤 井 断 面 积33.18 m2 基岩段毛段面积44.18 m2 表土段毛段面积44.18 m2 井筒支护 混凝土井壁厚 450 mm 充填混凝土 50 mm 270 6
3、500 158 2900158 50 : 1 主井井筒断面布置图 680680 155021501550 2400 1800 15501550 1850 300 1850 50450 1:50 图图 4-3 副井副井 表表 4-9 副井井筒特征表副井井筒特征表 井 型1.5 Mt/a 井 筒 直 径7.2 m 井 深625 m 提升容器 一对 1 t 矿车双层四车窄罐笼 一个 1 t 矿车双层四车宽罐笼 带平衡锤 井 断 面 积40.17 m2 基岩段毛断面积66.47 m2 表土段毛断面积78.54 m2 井筒支护 混凝土井壁厚 500 mm 表土段井壁厚 10001400 mm 270 1
4、704 副井井筒断面布置图 1:50 62814031396 60700700 190 50072001200 2240 68010241024 4750 5190 1300 1150 108 710 380 1100 120 100 300 21001400 3770 1203500150 4440 4200 50 : 1 输送机大巷断面布置图 1:50 图图 4-5 胶带运输大巷胶带运输大巷 表表 4-11 巷道特征表巷道特征表 断 面/m2 设计掘进 尺寸 喷 射 锚 杆 净 设 计 掘 进 宽度 /mm 高度 /mm 厚 度/ mm 形式 外露长 度/mm 排 列 方 式 排间 距 /
5、mm 长度 /mm 直 径 /mm 净 周 长 /m 12.814.644403770120树脂100三花80022002013.6 1:50 图图 4-6 轨道运输大巷轨道运输大巷 表表 4-12 巷道特征表巷道特征表 断 面/m2 设计掘进 尺寸 喷 射 锚 杆 净 设 计 掘 进 宽度 /mm 高度 /mm 厚 度 /mm 形式 外露长 度 /mm 排 列 方 式 排间 距 /mm 长度 /mm 直 径 /mm 净 周 长 /m 12.814.644403620120树脂100三花70022002013.6 1800340 900 1300240 轨道运输大巷断面布置图 1:50 120
6、 200 200 4440 4200 2100 3620 3500 1400 图图 4-7 井底车场图井底车场图 5 准备方式带区巷道布置 根据西二带区煤层地质情况,本设计采用带区准备方式。具体如下: 5.1 煤层地质特征 为了有利于矿井早投产,资金早回笼,缓解前期建设资金的紧张状况,本 设计选用西二带区 4205 分带为首采区,设计如下: 5.1.1 带区位置带区位置 西二带区走向长平均 2357.8 m,倾向长平均 1940.5 m。带区内划分为 11 个倾斜分带,分带平均长 1757.6 m。设计首采区(西二带区)位于井田南部, 接近井底车场,孟口断层西侧;由井底车场至大巷 120 m
7、处。 5.1.2 带区煤层特征带区煤层特征 带区内含煤地层自下而上为二迭系下统山西组,下石盒子组及二迭系上统 上石盒子组。共含煤 5 层。煤层总厚 8 m 左右。其中有经济价值的为下二迭 统的山西组及下石盒子组。该两含煤地层总厚度平均 335.6 m,煤层总厚 6.5 m,其中下石盒子组的 4 煤层和二迭系下统山西组的 6 煤为主要可采煤层。 4 煤层为较稳定、结构简单,局部含一层泥岩夹矸,偶见两层夹矸的中厚 煤层。全区稳定可采。该煤层倾角在 415,平均 7.13 ;烟煤及无烟煤, 容重为 1.5 t/ m3,硬度 2.5 左右;井田内瓦斯含量普遍较低,一般相对瓦斯涌 出量小于 1.732
8、m3/t;煤尘的爆炸性和自然发火危险性都较低。 5.1.3 煤层顶底板岩石构造情况煤层顶底板岩石构造情况 4 煤层顶板以砂岩为主,完整性和稳定性较好,顶板较易管理,底板一般 不会发生“底鼓”。具体见表 5-1。 5.1.4 水文地质水文地质 区内有王引河、丁沟、任李沟、曹沟等小型沟渠自西北向东南经矿区后, 再经沱河注入淮河。矿区内农用灌沟纵横。 。 矿井预计正常涌水量 525.44m3/h;最大涌水量 683.40m3/h。 5.1.5 地质构造地质构造 带区内地质构造简单,在此基础上发育了一系列宽缓褶曲,造成煤层底板 有小的波动,局部变化较大,煤层倾角平均 38,总体呈近水平。经初步勘 探无
9、断层,具体有待开采过程中确认,煤层赋存情况较好。 表表 5-1 煤层顶底板岩石构造煤层顶底板岩石构造 顶底板名称岩石名称厚 度(m)岩石特征 老 顶中粒砂岩 4.454.56 4.5 浅灰色,主要成分为石英,斜层 理发育,泥质胶结,层面含碳质。 直接顶砂质泥岩 0.925.1 3.01 深灰色,含植物化石碎片,局部 夹薄层中粒砂岩。 顶 板 伪 顶泥 岩 0.30.6 0.4 灰色,含植物化石碎片及菱铁矿 结核。 直接底砂质泥岩 0.42.0 1.2 灰色,薄层状,层理发育,面含 碳质。底 板老 底中细砂岩 7.5717.6 9.03 浅灰色,碎屑成分以石英主, 次为长石,泥质胶结,条带状 结
10、构,斜层里发育。 5.1.6 地表情况地表情况 本矿地处淮北平原中部。矿区内地势平坦,地表自然标高+30m+32m 左 右,有自西北向东南倾斜趋势。基岩无出露,均为巨厚新生界松散层覆盖。 本区属淮河流域。区内有王引河、丁沟、任李沟、曹沟等小型沟渠自西北 向东南经矿区后,再经沱河注入淮河。矿区内农用灌沟纵横。 带区对应地面有 零星坐落的几个村庄,村庄都不大,人口、户数少,搬迁费用相对较少,采取 全部搬迁措施,特殊地带运用条带开采的特殊采煤方法。 地表下潜水丰富,一般居民生活用水及部分工业用水皆取于此。 5.2 带区巷道布置及生产系统 5.2.1 带区准备方式的确定带区准备方式的确定 带区准备方式
11、优点: 1)巷道布置简单,巷道掘进和维护费用低、投产快; 2)运输系统简单,占用设备少,运输费用少; 3)由于工作面的回采巷道既可以沿煤层掘进,又可以保持固定方向,故 使采煤工作面长度保持等长,从而减少了因工作面长度的变化给生产带来的不 利影响,对综合机械化采煤非常有利。 4)通风线路短,风流方向转折变化少,同时使巷道交叉点和风桥等通风 构筑物也相应减少。 5)对某些地质条件的适应性较强。 6)技术经济效果显著。 国内实践表明,带区准备方式工作面单产高、巷道掘进率低、采出率高、 劳动生产率高和吨煤成本低。 本设计矿井胶带运输大巷布置在煤层中,辅助轨道大巷布置在煤层底板稳 定岩层中,辅助运输采用
12、 1 t 固定式矿车。 带区准备方式存在的问题: 1)长距离的倾斜巷道,使掘进及辅助运输、行人比较困难; 2)现有设备都是按走向长壁工作面的回采条件设计和制造的,不能完全 适应倾斜长壁工作面生产的要求; 3)大巷装车点多,特别是当工作面单产低,同采工作面个数较多时,这 一问题更加突出; 4)有时存在着污风下行的问题。 上述问题采取措施后可以逐步得到克服。 5.2.2 带区巷道布置带区巷道布置 针对首采带区,其参数设计如下: (1)带区煤柱 由后面第 9 章通风设计确定工作面采用一进一回的布置方式,每个工作面 共布置两条斜巷,一侧布置一条:一条进风兼辅助运输,一条回风兼运煤。为 提高掘进速度,节
13、省掘进费用,并结合煤层赋存情况,设计采用沿空掘巷施工, 采空区一侧留设 3 m 保护煤柱。由于首采区两侧均无采空区,故不留设保护 煤柱。 (2)区段要素 首采带区位于西二带区南侧;倾向长 1757.6 m,平均厚 3.2 m,赋存稳定; 根据理论计算和实践统计得知,综采工作面长度在 150250 m 之间,吨煤生 产成本最低,故工作面长度取为 180 m;两斜巷设计均为矩形断面,其中运煤 斜巷宽为 4.5 m,高为 3.2 m;回风斜巷宽 4 m,高 3 m;分带宽 B 为: B =190+4.5+4 =198.5(m) 。 (3)开采顺序 首采带区为西二带区,然后依次开采一采区、二采区、三带
14、区;二水平三 采区、四采区。由于一带区沿空掘巷,各分带之间跳采,首采工作面为 4205 工作面,然后依次开采下一个不相邻分带,具体如下: 4205420142044202420642034208421042074209处理 边角煤4211 其中培训和组建专责的边角煤采煤队,积极开展技术创新,提高边角煤采 出率。 (4)带区通风 带区内各工作面采用一进一回 U 型通风系统。 (5)带区运输 带区内分带运输斜巷铺设 B=1000 mm 的胶带输送机,运输煤炭到大巷胶 带运输机,集中到井底煤仓,由主井箕斗提升至地面;带区内辅助运输采用连 续牵引车运输,材料车从井底车场出来,经辅助运输大巷到回采工作面
15、的辅助 运输斜巷,再到工作面。 井田巷道布置图见图 5-1。 图图 5-1 井田巷道布置图井田巷道布置图 5.2.3 带区生产系统带区生产系统 带区生产系统包括运煤系统、辅助运输系统、通风系统、排矸系统、供电 系统、排水系统等,具体设计如下: (1) 运煤系统 煤由工作面刮板运输机斜巷转载机、破碎机斜巷胶带输送机大巷胶 25 30 H=0 35m 70 H=0 180m -250 -250 -300 -550 -500 -650 -500 -450 -400 -450 -400 -350 -500 -550 -600 -450 -400 -350 -300 -650 -600 -550 -70
16、0 -750 -600 -700 N -350 -300 -650 -700 采矿工程系 人人 1 5000 人人人 人人人人 人人人人 人人人人人人 人人人人 人人人人 39465500 39465500 39466000 39466000 39466500 39466500 39467000 39467000 39467500 39467500 39468000 39468000 39468500 39468500 39469000 39469000 39469500 39469500 39470000 39470000 39470500 39470500 3754500 3755000
17、3755000 3755500 3755500 3756000 3756000 3756500 3756500 3757000 3757000 3757500 3757500 3758000 3758000 3758500 3758500 3759000 3759000 3759500 3759500 3760000 3760000 3760500 3760500 3754500 3754000 2-1 H= 0 10 m 75 H=0180m 70 带输送机 (2)辅助运输系统 工作面设备材料经副井罐笼至井底车场,由矿车经大巷,转由连续牵引车 运至工作面。运输路线如下: 辅助运输大巷工作面轨
18、道斜巷工作面 (3)通风系统 带区 4205 工作面风流路线为: 副井轨道大巷42052 巷4205 工作面42051 巷胶带运输大 巷主井 图图 5-2 通风系统风流路线图通风系统风流路线图 通风系统风流路线如图 5-2。 (4)排矸系统 胶带运输大巷巷道沿煤层底板掘进,矿井投产后,基本不产生矸石;轨道 大巷在煤层底板岩层中掘进,产生大量矸石,前期用于地面铺填,后期一方面 用于采空区充填,一方面用连续牵引车排弃在井下废旧巷道中,矸石不出井, 但在地面仍需设一定的排矸系统。 (5)供电系统 供电:地面变电站副井中央变电所轨道运输大巷辅助运输斜巷 工作面 (6)排水系统 在工作面 42052 巷
19、敷设一趟 6 寸管路,在 42052 巷低洼处建一水窝,水由 工作面排到水窝,再由水窝通过排水管排出。在水窝处备两台 55 KW 水泵, 一台使用,一台备用。 水流方向:工作面42052 巷辅助运输大巷副井井底水仓地面 5.2.4 带区内巷道掘进方法带区内巷道掘进方法 带区内所有工作面斜巷均沿底板掘进,主要采用部分断面掘进机掘进,锚 杆及时支护相配合;部分巷道采用炮掘巷道快速掘进技术,主要通过实现炮掘 工艺中掘、支、运三大工序的爆破深孔化、支护合理化、装运机械化及其之间 的优化配置,从而最大限度提高单进水平和劳动效率,改善安全环境和工程质 量,降低巷道成本的实用技术。主要包括:中深孔爆破、锚杆
20、成套支护等。 铲车完成材料、设备的运送、搬移以及巷道浮煤的清理工作。 锚杆钻机配合锚杆机完成巷道顶锚杆和锚索的打眼、安装工作;选用手持 风动钻机来完成帮锚杆的打眼和安装工作。 掘进通风:采用局扇为掘进面供风。每个掘进工作面配备两台 FD-型 255 KW 局扇,通风方式为压入式。掘进面通风系统如图 5.2。 5.2.5 带区生产能力及采出率带区生产能力及采出率 (1) 带区生产能力 由于 3.2 m 综采工作面产量大,只布置一个工作面即可满足矿井产量要求。 1)工作面的采煤机生产能力,按下式计算: (5-1) 6 010 33010AHLan C 式中:工作面采煤机生产能力,Mt/a; 0 A
21、 采煤机割煤高度,m; 1 H 煤层容重,tm3; 工作面长度,m;L 采煤机截深,m;a 工作面昼夜进刀次数,取 9;n 工作面割煤回采率,取 0.95。 0 C 已知=3.2 m,=1.5 tm3,=190 m,=0.6 m,=9,=0.95,将 1 HLan 0 C 各值代入公式(5-1) ,可得: =3303.21.51900.690.9510-6 0 A =1.544(Mt/a) 工作面年产量=1.544(Mt/a) 0 A 2)准备掘进和端头生产能力 工作面共布置两条斜巷:运煤斜巷宽为 4.5 m,高为 3.2 m;回风斜巷宽 4 m, 高 3.2 m。计算方法如下: (5-3)
22、6 1121 ()10ABBm TC 式中:准备掘进和端头生产能力,Mt/a; 1 A 运煤斜巷宽度,m; 1 B 回风斜巷宽,m; 2 B 煤层厚度,m;m 巷道长度,m;T 煤层容重,tm3; 综合考虑掘进和回采率,取 0.70。 1 C 已知=4.5 m,=4 m,=3.2 m, =1850 m,=1.5 1 B 2 BmT tm3,=0.70,将各值代入公式(5-3) ,可得: 1 C =(4.5+4)3.218501.50.7010-6=0.053(Mt/a) 1 A 总上,矿井设计井型为 1.5 Mt/a,带区生产能力 1.597 Mt/a,能满足矿井 的产量要求。 (2)带区采出
23、率 带区内的煤炭损失主要包括初采、末采丢煤,工艺损失,端头损失,保护 煤柱损失等,因此带区内实际采出的煤量低于实际埋藏量。 带区内实际采出煤量与带区内工业储量的百分比称为带区采出率。按下式 计算: 带区采出率 = 带区实际采出煤量/带区工业储量100% 带区内工业储量为:21.19 Mt 带区内实际采出煤量为:18.32 Mt 则:带区采出率 = 18.32/21.19100% = 86.5% 根据煤炭工业设计规范规定:采(带)区采出率:厚煤层不低于 0.75,中厚煤层不低于 0.8,薄煤层不低于 0.85。设计首采带区采出率为 85%,符合煤炭工业设计规范规定。 5.3 带区车场选型设计 带
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