矿井通风与安全专业毕业论文02116.doc
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1、 矿井通风与安全专业毕业设计 第 0 页 毕业设计(论文)说明书 题目:矿井通风课程设计 专业班级:矿井通风与安全专业 矿井通风与安全专业毕业设计 第 1 页 目 录 第一部分第一部分 矿井概况矿井概况 第一章第一章 井田概况及地质特征井田概况及地质特征 4 第一节 井田概况.4 一、交通位置4 二、地形地貌及河流4 三、气象4 四、地震4 五、矿井周边煤矿情况5 六、区域经济概况5 第二节 地质特征.6 一、地层地质构造6 二、煤层及煤质9 三、水文地质15 四、其它开采技术条件16 第二章第二章 矿井生产概况矿井生产概况18 第一节 井田境界及储量 .18 第二节 矿井设计生产能力及服务年
2、限19 一、矿井工作制度19 二、矿井设计生产能力的确定19 三、矿井及水平服务年限的计算19 第三节 井田开拓.20 矿井工业场地位置选择20 井田开拓的基本问题20 1、影响井田开拓的主要因素20 2、井筒形式、数目的确定20 3、工业广场的位置、形状和面积的确定 22 4、开采水平的确定23 5、井底车场和运输大巷的布置 23 6、矿井开拓延伸及深部开拓方案 23 7、开采顺序24 8、方案比较24 矿井基本巷道30 1、井筒30 2、井底车场33 3、主要开拓巷道35 4、巷道支护35 矿井通风与安全专业毕业设计 第 2 页 第三章第三章 矿井提升运输、通风、排水、压气设备矿井提升运输
3、、通风、排水、压气设备 40 第一节 主、副井提升设备 .40 第二节 运输设备.41 第三节 通风设备.42 第四节 排水设备.44 第五节 压风设备.45 第四章第四章 给水设备及水处理、供热、防冻给水设备及水处理、供热、防冻47 第一节 给水排水系统.47 第二节 排水.50 第三节 地面消防.50 第四节 井下消防洒水.51 第五节 采暖与通风、及供热 .51 第六节 井筒防冻.52 第七节 锅炉房设备.53 第八节 室外热力管网.53 第四章第四章 采区生产概况采区生产概况54 第一节 采煤方法.54 一、采煤方法的选择54 二、主要采煤设备选型54 三、采煤工作面参数56 第二节
4、采区布置.56 一、达到设计生产能力时的采区数目、位置及工作面生产能力 56 二、采区运输、通风系统及排水57 1、 煤炭运输57 2、 辅助运输57 3、通风57 4、排水58 第三节 巷道掘进.58 一、掘进设备58 二、巷道断面和支护形式58 第二节 运输方式的选择 .60 一、煤炭运输方式60 二、辅助运输方式60 第二部分第二部分 矿井通风设计矿井通风设计62 第一章 概况.62 一、瓦斯、煤层、煤的自燃性及地温62 第二章 矿井通风.62 一、通风方式和通风系统62 二、矿井主扇工作方式的选择64 矿井通风与安全专业毕业设计 第 3 页 第三章 采区通风65 一、采区通风系统的要求
5、65 二、采区通风系统的选择66 三、工作面通风67 四、回采工作面进回风巷道的布置67 五、通风构筑物68 六、风量计算及分配 、配风的原则和方法68 七、总风量的计算68 八、工作面风量计算69 九、工作面有良好的气候条件69 第四章 掘进通风71 一、按岩巷掘进进行掘进通风计算(按炸药量计算)71 二、按煤巷掘进设计风量71 三、掘进通风方法72 四、硐室通风72 五、通风容易时期74 六、通风困难时期74 第五章 阻力计算的原则 .79 一、总阻力81 二、通风机选型82 三、矿井自然风压82 四、风机的实际工况点85 五、电动机的选择86 第六章 风量、风压及等积孔 .89 第七章
6、概算矿井通风费用 .91 一、吨煤通风电费91 二、其它吨煤通风费用91 矿井通风与安全专业毕业设计 第 4 页 矿井通风与安全专业毕业设计 第 5 页 第一章 井田概况及地质特征 第一节第一节 井田概况井田概况 一、交通位置一、交通位置 龙山煤矿位于山西省龙曲市北山县境内,距潞矿集团约 9km,地理坐标东经 11300,北纬 3620。 公路交通十分便利。井田中部有东西向 309 国道穿过,南北向 208 国道从井 田东部通过,另外矿井还建有铁路专用线。北距太原市 200km,南距龙曲市 23km,东距龙曲北火车站 15km,交通十分便利,见图。 二、地形地貌及河流二、地形地貌及河流 龙山煤
7、矿位于龙曲盆地西部,全区广为第四系黄土沉积掩盖,地形平缓,局 部黄土冲沟发育,为高原盆地内的河谷平原区。总的地貌形态是西北高,东南低, 北部为缓和低山丘陵区,黄土冲沟密布,地形切割破碎,中南部地形平坦,海拔 标高+930m 左右。 本区河流属海河水系,浊漳河自南向北流经本井田东缘,其支流绛河由西向 东流经本区南部,于中华村附近注入漳泽水库与浊漳河合流。区内河床平缓开阔, 阶地发育,北部有阉村、常隆两座小型水库,其它地表无大的水体存在。 三、气象三、气象 本区属暖温带半湿润半干燥大陆性季风气候。 根据北山县历年气象资料统计,年降水量在 410917mm,平均 594.8mm,年蒸 发量在 150
8、21926.8 mm,平均 1738.6 mm,蒸发量为降水量的 26.3 倍,冰冻期为每 年 10 月到次年 4 月,最大冻土深度为 75cm(1977 年 2 月);最多风向北西,最大 风速 1416 米/秒。根据 1978 年温差变化,最高气温 36.6(6 月 30 日),最低气 温-19.6(2 月 12 日),悬差 56.2。 四、地震四、地震 历史记载 1497 年 2 月,北山县城附近曾发生 6 级地震(中国地震资料表上未 记载级别,地震地质大队(1970 年 10 月)编制的山西地区构造体系图上定为 55.9 级。) 矿井通风与安全专业毕业设计 第 6 页 山西省抗震工作办公
9、室等三家单位,于 1979 年以(79)晋抗字第 1 号文“关于 颁发山西省地震裂度区划图及说明的通知”将北山划分为 6 度区,龙曲市划分为 7 度区。 根据国家地震局颁布的中国地震动参数区划图(GB18306-2001),本区地 震动峰值加速度小于 0.05 g,相当于地震基本烈度 6 度。 五、矿井周边煤矿情况五、矿井周边煤矿情况 龙山煤矿周围主要有漳村煤矿、河曲煤矿、北山煤矿和郭庄煤矿等,龙山煤 矿与周围井田的位置关系如下。 1. 漳村煤矿 漳村煤矿原为小煤窑, 1970 年改建成 0.60Mt/a 的矿井。1985 年第二次扩建 为 1.50Mt/a 的生产能力,核定能力 2.40Mt
10、/a,2003 年实际生产原煤 3.18 Mt。2004 年 实际生产原煤 3.50 Mt。现开采井田 3 号煤层,矿井为斜井开拓方式,矿井水平标 高760m 和600m。井下布置 1 个综采放顶煤回采工作面和 2 个综掘工作面。 2. 河曲煤矿 河曲煤矿 1966 年建成投产。设计能力 0.90Mt/a,先后经过二次扩建,设计能 力达 3.60Mt/a,核定能力 4.90Mt/a,现开采井田 3 号煤层,矿井采用斜、立混合开 拓方式,矿井水平标高740m 和630m。井下布置 3 个综采放顶煤回采工作面和 2 个综掘工作面。 3. 北山煤矿 北山煤矿为在建矿井,设计能力为 6.00Mt/a,
11、目前正在建设, 2006 年投产。 井田内含可采煤层 5 层,分别为 3、9、12、15-2和 15-3号煤层 矿井采用立井开拓方式,矿井工业场地布置有主井、副井和风井 3 个立井井 筒,另在阎庄风井场地布置阎庄进、回风立井。 4. 郭庄煤矿 由于龙山矿可采煤层埋藏深度较大,在采矿许可证允许范围内仅在井田西南 角建有一座县营煤矿,原设计生产能力为 0.60 Mt/a,现设计生产能力为 0.90 Mt/a, 开采井田 3 号煤层,矿井采用立井开拓方式,采煤方法为综采一次采全高。 六、区域经济概况六、区域经济概况 龙曲集团为我国煤炭工业的重要企业,地处山西省龙曲市。龙曲市位于山西 省东南部,是晋、
12、冀、豫三省的重要通道。全市总面积 13896km2,其中市区面积 334km2。平均海拔+1000m,最高处+2453m。 矿井通风与安全专业毕业设计 第 7 页 第二节第二节 地质特征地质特征 一、地层地质构造一、地层地质构造 龙山井田均为第四系黄土所覆 盖,仅于北部阎村、常隆一带有二 迭系上石盒子组地层零星出露。根 据钻孔揭露情况,将地层发育情况 由老到新叙述如下: (一)地层 1. 奥陶系中统马家沟组 O2m 岩性为灰色深灰色厚层状石 灰岩,局部裂缝溶洞发育,并为灰 白色铝质泥岩、黄铁矿、菱铁矿等 充填。 2.石炭系中统本溪组 C2b 该组厚度 1.3513.43m,平均 9.11m。岩
13、性以灰色块状铝土泥岩为 主,局部发育灰白色中厚层状中粒 砂岩、砂质泥岩以及底部山西式铁 矿层。与下伏地层假整合接触。 3. 石灰系上统太原组 C3t 本组厚度 99.35119.16m,平均 厚度 108.38m 左右。底部以 K1 砂岩 与本溪组分界,顶部以 K7 砂岩与山西组分界,是本区的主要含煤地层之一。主要 由 45 层石灰岩及灰色砂岩、灰黑色泥岩和 710 层煤层组成。其中 153号煤层 为可采煤层,厚度 02.73m,平均厚度 1.66m,但冲刷面积较大。属典型的海陆交 互相沉积,旋回结构明显,但岩性岩相较为复杂。本组发育四层较稳定的石灰岩 及一层局部发育的石灰岩。 4.二叠系下统
14、山西组1S 本组厚度 40.9797.55m,平均厚度约 55.69m。是本区主要含煤地层。岩性主 要为灰白色、灰色中、细粒石英砂岩,灰色、灰黑色粉砂岩、砂质泥岩,夹 14 层煤。其中下部的 3 号煤层为主要可采煤层,厚度 4.847.32m,平均厚度 6.09m,3 号煤上部多有一层灰色细、中粒砂岩,厚度数米至十余米,为 3 号煤老 顶,与下伏地层太原组呈整合接触。 5.二叠系下统下石盒子组1x 图图 1-1 综合柱状简图综合柱状简图 矿井通风与安全专业毕业设计 第 8 页 本组厚度 44.278m,平均厚度约 59.55m。连续沉积于山西组地层之上,顶部 为一层紫红、紫灰等杂色含鲕粒的厚层
15、状铝质泥岩或砂质泥岩(俗称桃花泥岩), 中下部为灰色泥岩,砂质泥岩,灰色、灰白色石英砂岩。底部以一层灰白色厚层 状中、粗、细粒石英砂岩8 与山西组分界。 6.二叠系上统上石盒子组1sh 本组厚度 309.8408.31m,平均厚度约 353.87m。岩性为紫红色、紫灰等杂色 泥岩或砂质泥岩,灰色、灰白色、黄绿色细、中、粗粒石英砂岩。底部以10 砂 岩与下石盒子组分界。与下伏地层呈整合接触。 7.第四系 厚度 3164.9m,平均约 43.13m。是本区的主要覆盖层,岩性为棕黄色、浅黄 色亚粘土,含砂质粘土,夹姜石、砂砾层,顶部为耕植土,与下伏地层呈角度不 整合接触。 (二)地质构造 龙山井田位
16、于潞安矿区中部,构造以褶曲为主,地层走向近南北,向西倾 斜,倾角 36。东部以单斜为主,伴有近东西向波状起伏;西部为近南北向褶曲。 1. 褶曲 本区姬村以东,基本为一向西倾斜的单斜。姬村以西,则为近南北向的相互 平行的背、向斜。 由东向西,依次为姬村向斜、路村背斜、老军庄向斜。轴向近南北向,在南 北两端稍有偏转,北端偏西,南端偏东,局部因受东西向波状起伏影响,走向略 有变化。 背、向斜的两翼接近对称,倾角不大,多在 5 左右,轴部比较宽缓,幅度最 大 110m,一般 50m 上下,局部有一些东西向的小的起伏,北部 504 号孔附近有一 对小的背向斜。南部南辛庄附近有一对近南北向的背向斜。 现将
17、主要褶曲叙述如下: 姬村向斜 轴向近南北,北起阎村附近,向南经 1012 号孔和 2002 号孔之间,过姬村西经 2026 号钻孔至 2034 孔附近,全长 11.5km,两翼几乎对称,倾角 46。 路村背斜 轴向南北,北部偏东,北起 1008 号钻孔东侧,西向南经路村西,至 1029 号孔 附近,全长约 10.0km,两翼几乎对称,倾角 46,轴部较为平缓。 老军庄向斜 北自 1039 钻孔附近,过 2026 号孔,轴向变为南北向至区块 3 号拐点,全长约 6km。 2. 断层 矿井通风与安全专业毕业设计 第 9 页 井田断层不发育,除北部文王山南断层和东南边界安昌、中华两断层及西南 边界藕
18、泽断层较大构成龙山井田自然边界外,井田范围内尚发育有四条落差 2030m 和两条落差 510m 的小中型断层。现分述如下: 文王山南断层:走向 75东,倾向南东,为上盘下降的正断层,自东伸入 本区,常1 号孔 3 号煤层底板高 806.82m,513 号孔 3 号煤层底板标高 459.92m, 两者高差 346.90m。常隆附近落差 400m。常隆西南断层上盘为石千峰组底部地层, 下盘为奥陶系及石炭系零星出露。 安昌断层:走向北 60东,倾向南东,倾角 70,为上盘下降的正断层。自 东伸入本区,在区外 536 号钻孔所见,于孔深 530m 见破碎带,K2石灰岩和马家沟 组石灰岩相接。据地震资料
19、,断层方向与地质推断基本符合。推断落差 170m,该 断层向西落差变小,至 1068 号钻孔附近,落差 70m。 藕泽正断层:位于藕泽至沙庄一带,为井田西南角的边界断层。地表为第 四系覆盖,据钻孔资料揭露。如 1083 孔,于 519.10m 见断层破碎带,以山西组上 部岩层与太原组 K2石灰岩接触,断失 3 号煤及太原组上、中部岩层,断距为 94m。西南段的 2201 孔在 580.70m 见破碎带,断距约 10m。东北段的 1901 孔于 423.32m,见山西组上部岩层与 3 号煤接触,断距达 30m。此断层走向为北 52东, 倾向东南,倾角 70,全长为 4.5km。 石室断层:该断层
20、原判定是故县断层的延伸,河曲矿经生产探明并非故县 断层延伸,现命名为石室断层,由王 82 号钻孔控制,根据河曲矿井下实际揭露情 况,该断层走向由南西方向延伸至北二采区,性质为正断层,最大落差 18m,倾 角 70,倾向东北,延伸北二采区不远处尖灭。 F1断层:为 1011 号钻孔所见,推断走向北 20西,倾向南西,倾角 60,为 上盘上升的逆断层。1011 号钻孔 545m 见破碎带,2 石灰岩重复,15-3 号煤层重 复,显属三个逆断裂所致,总落差 30m,延长 1500m。 F2断层:走向北 80东,倾向北西,倾角 70,为常 22、2012、2013、517 号钻孔控制。常 22 号钻孔
21、缺失 3 号煤层以下至 K5 石灰岩以上的一段地层,据测 井曲线解释,461m 有破碎带,落差 30m。2012 号钻孔深 421m 见破碎带,K10 至 3 号煤层的间距和邻近钻孔相比缩短 15m,向西延至 2013 号钻孔附近尖灭,向东延 至 517 号钻孔附近尖灭,全长 3.5km,为正断层。 F3断层:走向南北,向东倾斜,倾角 60,为上盘上升的逆断层,由 1040、523 号钻孔所控制。1040 号钻孔 474m 为破碎带,K2 石灰岩重复,落差 20 m,523 号钻孔 473m 见破碎带,K2 石灰岩重复,落差 10m,南北延长 1520m。 F64断层:位于龙山以北,走向北 5
22、0东,倾向南西,落差 10m,为上石盒 子组地层露头所显示,推断延长 500 余米,为正断层。 F65断层:位于 F64断层以南,走向北 75东,倾向南西,落差 5m,为上石 盒子组地层露头所显示,推断延长 500 余米,为正断层。 矿井通风与安全专业毕业设计 第 10 页 3. 陷落柱 本区范围内较为发育,形状多为椭圆形。 4. 岩浆岩 龙山井田范围内没有岩浆岩侵入。 二、煤层及煤质二、煤层及煤质 (一)煤层 1、 含煤地层 井田含煤地层为下二迭系山西组及上石炭系太原组,含煤地层总厚 163.36m, 含煤 1017 层,煤层总厚 11.25m,含煤系数为 6.9%。 1. 山西组厚 54.
23、10m,含主要可采煤层 3 号煤层,煤层平均厚度 6.09m,含煤系 数 11.20%,山西组顶底部、局部发育不稳定薄煤层 13 层,一般均不可采。 2. 太原组厚 109.26m,含稳定的可采煤层 15-3 号煤层,不稳定的局部可采煤 层 8-2、9、12、15-1、15-2号煤层及不稳定薄煤层 6、7、8-1、11、13、14 号等煤层, 太原组煤层总厚 5.20m,含煤系数 4.8%。 2、可采煤层特征 (1)3 号煤层:位于山西组的中下部,以其本身厚度大、层位稳定为重要对 比标志,上距8 砂岩 22.4243.30m。平均 31.67m,下距7 砂岩顶面 2.7018.85m,平均 1
24、2.98m,煤层对比非常可靠。煤层厚度 4.847.32m,平均厚度 6.09m,结构简单,夹石 13 层,夹石厚 0.10.3m,仅个别孔(1009 号孔)夹石 变厚达 0.75m。该煤层控制研究程度较高,符合规范要求,为稳定型全井田范围内 可采煤层。 (2)8-2号煤层 位于太原组中上部。上距 3 号煤层 46.5866.66m,平均 57.17m。下距 9 号煤 层 3.6023.21m,平均 9.68m,厚度 01.73m,平均 0.43m。属不稳定局部可采煤层。 煤层顶板多为黑灰色厚层中粒砂岩。底板多为黑灰色粉砂岩。 (3)9 号煤层 位于太原组中部,下距 K4灰岩 0.799.60
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