采矿工程毕业设计(论文)-不连沟煤矿5.0Mta新井设计【全套图纸】 .doc
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1、中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 目目 录录 1 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 1.1 矿区概述 1 1.2 井田地质特征 .4 1.3 煤层特征 .8 2 2 井田境界和储量井田境界和储量1212 2.1 井田境界 13 2.2 矿井工业储量 13 3 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1717 3.1 矿井工作制度 17 3.2 矿井设计生产能力及服务年限 17 4 4 井田开拓井田开拓2020 4.1 井田开拓的基本问题 20 4.2 矿井基本巷道 29 5 5 准备方式准备方式带区巷道布置带区巷道布置3434
2、5.1 煤层地质特征 34 5.2 带区巷道布置及生产系统 35 5.3 带区车场选型设计 .37 6 6 采煤方法采煤方法3939 6.1 采煤工艺方式 39 6.2 回采巷道布置 50 7 7 井下运输井下运输5252 7.1 概述 52 7.2 带区运输设备选择 53 8 8 矿井提升矿井提升5656 8.1 矿井提升概述 56 8.2 主副井提升 56 9 9 矿井通风及安全矿井通风及安全5858 9.1 矿井地质、开拓、开采概况 58 9.2 矿井通风系统的确定 60 9.3 矿井风量计算 63 9.4 矿井阻力计算 67 9.5 选择矿井通风设备 73 中国矿业大学 2013 届本
3、科生毕业设计 9.6 安全灾害的预防措施 75 1010 设计矿井基本技术经济指标设计矿井基本技术经济指标8080 参考文献参考文献8181 浅析煤炭绿色开采浅析煤炭绿色开采8282 0 0 引言引言8282 1 1 国内外研究现状国内外研究现状8383 1.1 绿色开采技术现状 83 2 2 减沉开采减沉开采 8383 2.1 减沉开采 84 3 3 保水开采保水开采 8989 3.1 保水开采 89 4 4 煤与瓦斯共采煤与瓦斯共采 9595 4.1 煤与瓦斯共采 95 5 5 矸石减排矸石减排9797 5.1 矸石减排 97 英文原文101 中文译文中文译文106106 致致 谢谢110
4、110 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 3 页 1 1 矿区概述及井田地质特征矿区概述及井田地质特征 1.11.1 矿区概述矿区概述 1.1.11.1.1 矿区地理位置矿区地理位置 准格尔煤田位于内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔旗东部,不连沟井田位于准格尔煤 田最北部,行政隶属准格尔旗东孔兑乡,隔黄河北与托可托县为邻,东与清水河县相 望。地理坐标:东经11116001112000,北纬 39554540 0000。 全套图纸,加全套图纸,加 153893706 井田位于鄂尔多斯黄土高原,呈典型的黄土高原地貌。地表被广厚的黄土和风积沙 大面积覆盖,只在较大的冲沟中才有基岩出露。地形复杂
5、,沟壑纵横,树枝状冲沟十分 发育。地形总趋势是西南高,东北低。海拔约 1127m1346m,高差 219m。 大(同)准(格尔)电气化铁路全长 264km,向东与大(同)秦(皇岛)线接轨, 西至矿区薛家湾镇;准(格尔)东(胜)铁路东起大准铁路薛家湾站,西接包(头)神 (木)铁路巴图塔站,全长 145km。正在建设的呼(和浩特)准(格尔)铁路专用线(全长 116km) ,可将准格尔煤炭就近运送到托克托电厂及呼和浩特市。 井田的西部、北部有 S103 道在井田内通过,北距呼和浩特约 95km,南至薛家湾镇 约 23 km。薛家湾镇现有数条高等级公路分别到达鄂尔多斯市政府所在地东胜区和自治区 政府所
6、在地呼和浩特市。 矿区内公路、铁路交通已形成网络,交通十分方便,矿区交通位置如图 1-1。 1.1.21.1.2 矿区气候条件矿区气候条件 本区属大陆性干旱气候。冬季严寒,夏季温热而短暂,寒暑变化剧烈,昼夜温差大, 年平均气温 5.37.6,最低气温36.3,一般结冰期为每年 10 月至翌年 4 月,最 大冻土深度 1.50 m。降雨多集中在 7、8、9 三个月,年平均降水量 408mm。年总蒸发量 为 1824.7mm2204.6mm,是降水量的 58 倍。本地区无霜期约 150 天。区内受季风影 响,冬春季多风,风速一般为 16m/s20m/s,最大风速 40m/s。区内主导风向为西北风。
7、 进入上世纪 90 年代,本地气候有所变化。气温有逐年增高的趋势,且季节性温差也逐年 减小,地区性扬沙天气和沙尘暴次数增多。 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 4 页 图 1-1 交通位置图 1.1.31.1.3 矿区的水文情况矿区的水文情况 井田内发育有大不连沟、小不连沟、不连沟、房塔沟、水涧沟等,其支沟特别发育, 沟源及两侧多有泉水涌出。雨季多爆发山洪,流量大,旱季时有干涸。 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 5 页 黄河从井田东缘流过,为井田最大的地表水体。据黄河水利委员会头道拐水文站观 测资料,水位高程最低 984.52m(1978 年 7 月 20 日) ,最
8、高 990.33m (1981 年 9 月 26 日) ;河水流量最小 55.2m3/s(1980 年 6 月 27 日) ,最大 5150 m3/s(1981 年 9 月 26 日) 。 1.1.41.1.4 气象及地震气象及地震 本区属大陆性干旱气候。冬季严寒,夏季温热而短暂,寒暑变化剧烈,昼夜温差大, 年平均气温 5.37.6,最低气温36.3,一般结冰期为每年 10 月至翌年 4 月,最 大冻土深度 1.50 m。降雨多集中在 7、8、9 三个月,年平均降水量 408mm。年总蒸发量 为 1824.7mm2204.6mm,是降水量的 58 倍。本地区无霜期约 150 天。区内受季风影
9、响,冬春季多风,风速一般为 16m/s20m/s,最大风速 40m/s。区内主导风向为西北风。 进入上世纪 90 年代,本地气候有所变化。气温有逐年增高的趋势,且季节性温差也逐年 减小,地区性扬沙天气和沙尘暴次数增多。 据“中国地震动参数区划图”划分,本区地震动峰值加速度(g)为 0.10,地震烈度 为 7 度。 1.1.51.1.5 人文与经济环境人文与经济环境 井田内人口少,居住分散,以农业为主,区内土地贫瘠,雨量稀少,粮食常不能自 给自足。其次为牧业,手工业、工业甚少。农民生活贫穷,经济相对滞后。近年来国民 经济的蓬勃发展带动了地区经济的繁荣,鄂尔多斯市以煤炭、天然气、耐火粘土、羊绒 四
10、大支柱产业为优势,创得了很好的经济效益,地区丰厚的资源受到国内外的重视,赢 得了很好的投资环境,对鄂尔多斯地区的经济发展起到了积极的推动作用,同时也为煤 炭资源开发提供了更广阔的前景。 1.1.61.1.6 煤田开发简史煤田开发简史 准格尔矿区位于内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔旗东部,矿区东部和南部靠近黄河。 根据二四年九月二十七日国土资源部、国家发展和改革委员会联合发布的关于设 立首批煤炭国家规划矿区的公告 ,准格尔矿区范围由 19 个拐点圈成,矿区总面积 2890km2。地理位置坐标东经 1104611125,北纬 39214003。 本矿区煤层赋存东部浅、西部深,东部有煤层露头。本矿区的地
11、质勘探工作开始于 上世纪五十年代,历经普查、详查和精查。由于煤层东部埋藏浅,勘探工作主要集中于 东部区域。根据勘探程度和范围的不同,以 6 号煤层 600m 底板等高线为界,本矿区自然 地分为东西两部分,东部为勘探程度较高的普查详查及精查区,西部为找煤区。 准格尔矿区东部区行政区划隶属东孔兑、窑沟、黑岱沟、海子塔、魏家峁、长滩、 马栅乡(镇)管辖,准格尔旗所在地薛家湾镇位于矿区的中北部。东区范围北东南三面 以煤层露头为界,西部以 6 号煤层 600m 底板等高线为界,南北长 65km,东西宽 21km, 面积 1365km2,含煤面积 1022km2。 准格尔矿区地处经济发达的华北经济圈内,煤
12、炭需求量较大,开发条件优越。2004 年 9 月 27 日,准格尔矿区被国土资源部和国家发展和改革委员会划定为首批十九个煤炭 国家规划区之一。 根据煤炭工业西安设计研究院编制的鄂尔多斯市准格尔矿区总体规划 ,全矿区共 划分为 4 个露天矿田、13 个井田和中小煤矿开采区。 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 6 页 准格尔矿区面积大,煤炭资源丰富,开采技术简单。矿区经过十多年建设,尤其是 进入二十一世纪,依靠科技进步、开拓创新,实现了跨越式发展。神华集团准能公司准 格尔项目一期工程已经先后完成 32 个单项工程,其中主体工程有:年设计能力 12.0Mt 的黑岱沟露天矿及相应的选煤厂;
13、装机容量 2100MW 的坑口电厂;正线长 264km、年 运输能力 15.0Mt 的大准电气化铁路。还建成了与主体工程相应的生产、生活配套设施。 准格尔矿区煤炭主要是发电用煤,根据神华集团的市场预测和地方(股份)及乡镇 煤矿的既有用户情况,预测准格尔矿区市场用户需求量 2010 年为 100.00Mt/a、2020 可达 160.00Mt/a。 1.21.2 井田地质特征井田地质特征 井田构造特点与煤田区域构造格局大致相同,为一走向 NNW 向 SWW 倾斜的单斜构 造,在单斜背景上,局部有非常宽缓的波状起伏,波幅小于 20m,起伏角一般小于 5。 井田内地层产状平缓,倾角一般 35,断裂不
14、发育,有基性玄武岩喷出。 玄武岩一般产出于白垩统红色砂砾层中,为致密块状玄武岩或杏仁状玄武岩,对井 田内煤层及煤质尚未发现影响。 1.2.11.2.1 煤系地层煤系地层 准格尔煤田地层区划属于华北地层区鄂尔多斯分区。属晚古生代石炭二叠纪煤田, 含煤 10 层,其地层沉积序列与华北石炭二叠纪各煤田基本相似。地层由老至新有:太古 界(Ar) 、寒武系() 、奥陶系(O) 、石炭系(C) 、二叠系(P) 、三叠系(T) 、白垩系 (K) 、第三系(N) 、第四系(Q) 。 井田地层层序自下而上为:下奥陶统亮甲山组、马家沟组,中石炭统本溪组、上石 炭统太原组,下二叠统山西组、下石盒子组,上二叠统上石盒
15、子组,下白垩统志丹群, 第三系上新统,第四系上更新统及全新统的近代沉积。其中石炭系和二叠系为含煤地层。 下面由老到新分别加以叙述: (1)奥陶系(O) a、亮甲山组(O1L):为浅海相沉积。岩性为浅灰、灰黄色中厚层白云岩。致密性脆, 风化后呈黄褐色,化石少见。喀斯特溶洞发育,井田南部 526 号孔见到此层,厚度 18.95m,井田内无出露。 b、马家沟组(O1m):为浅海相沉积,是煤系地层的直接基底。岩性为浅灰黄色、 棕灰色薄层泥质灰岩,厚层状石灰岩,间夹薄层结晶灰岩,局部为豹皮状灰岩,下部为 黄绿色薄层泥质灰岩,厚层灰岩,钻孔仅揭露其顶部,揭露最大厚度 24.55m,平均 8.25m。井田内
16、无出露。 2)石炭系(C) a、本溪组(C2b):为一套浅海过渡相细碎屑岩沉积。岩性由灰色、深灰色粘土岩、 泥岩、砂岩组成,上部夹有不稳定的煤线。底部为较稳定的灰色、灰白色厚层状铝土质 泥岩,相当于 G 层铝土矿层位和一层鸡窝状褐铁矿层,即“山西式铁矿”层。 本组地层厚度 1.50m25.38m,平均 11.62m,全井田分布。与下伏地层下奥陶统平 行不整合接触。井田内无出露。 b、太原组(C3t):为过渡相陆相沉积,是本井田主要含煤地层。由灰黑色泥岩、 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 7 页 砂质泥岩、灰白色粗粒砂岩、细粒砂岩、粉砂岩,薄层深灰色粘土岩、6 上、6、6 下、9
17、上、 9、10 号煤层组成。 根据岩性组合特征,本组可划分为上下两个岩段: 下段(C3t1):顶部为黑色泥岩,致密,坚硬。上部为灰白色粗砂岩,一般厚为 10m 左右,分布全井田。中部主要由深灰色、黑色泥岩及煤层组成,夹透镜状中细砂岩及粗 砂岩,含 9 上、9、10 号煤层,9上号煤层为 9 号煤层分叉而成,近全井田可采,9 号煤层 近全井田可采,10 号煤层极不稳定,不可采。底部有一层灰白色中、粗粒石英砂岩(K1) , 富含铁质,坚硬,致密,层位稳定,具大型斜层理,交错层理,是太原组与本溪组分界 标志层,砂岩最大厚度 23.83m,一般为 6.63m 左右。北部厚,南部薄,最大厚度在 4 勘
18、探线一带。 上段(C23t):顶部岩性为黑色泥岩、砂泥岩、深灰色粘土岩、炭质泥岩及 6 上煤层, 6 上煤层局部可采;上部为 6 号煤层,较稳定,厚度大,全井田可采。6上与 6 号煤层间夹 透镜状砂岩,砂岩一般厚在 10m 左右,系 6 号煤层发育期的河流沉积物。下部为灰白色 粗砂岩(K2) ,局部夹薄层泥岩及煤线,粗砂岩为中粒粗粒结构,分选一般,磨圆度差, 最大厚度 24.79m,一般厚度 6.69m,较稳定,为对比标志层,北部厚,南部薄,厚砂带 在 8 线以北呈 NWSE 向展布。 本组地层厚度变化在 34.95m89.45m,平均厚度为 66.79m,厚度变化大,不稳定, 最大厚度在 4
19、 勘探线一带。区内南部薄,北部厚。与下伏地层本溪组(C2b)整合接触。 (3)二叠系(P) a、山西组(P1s):为内陆碎屑岩沉积。是本井田的含煤地层,主要由灰白色粗砂岩、 浅灰及灰黑色砂质泥岩、泥岩、深灰色粘土岩及 1、3、5 号煤层组成。划分上、中、下 三段。 下段(P1s1):顶部多以砂质粘土岩出现,局部较纯,部分地区被砂质泥岩取代,中 厚层状,井田内大部分布。上部为灰黑色泥岩、砂质泥岩、深灰色砂质粘土岩、灰白色 粉砂岩互层。中夹 5 号煤层,5 号煤层不稳定,局部可采,主要分布于井田南部。下部为 灰白色粗砂岩(K3) ,局部含砾,厚度变化在 6.60m14.30m,平均 10.87m,
20、不稳定,厚 砂带在中北部,沿 NWSE 向展布。对下伏地层有冲蚀现象,为山西组与太原组的分界标 志层。 中段(P 1S2)顶部为深灰色粘土岩,大部分为砂质粘土岩,个别地段较纯,中厚层状, 井田内大部分布。中上部为灰、灰黑色砂质泥岩、泥岩、深灰色砂质粘土岩、薄层砂岩 互层,中夹极不稳定的 3 号煤层,不可采,分布于井田的中部。下部为灰白色粗砂岩, 局部含砾,不稳定。 上段(P 1S3):顶部为深灰色粘土岩,大部分为砂质粘土岩,局部变为砂质泥岩、泥 岩,上部为浅灰色、灰色砂质泥岩、泥岩、砂质粘土岩互层,局部夹薄层砂岩。下部为 灰白色粗砂岩,局部含砾,不稳定。 本组地层厚度 6.32m82.79m,
21、一般 48.58m,全井田分布,与下伏地层太原组 (C3t)整合接触。井田内无出露。 b、下石盒子组(P1x):为内陆盆地砂泥质沉积。由紫红色、绛紫色砂岩、砂泥岩、 泥岩,灰、灰绿色砂质粘土岩,灰白黄色粗砂岩组成。划分上、下两段。 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 8 页 下段(P1x1):上部为紫色粗砂岩、细砂岩、砂泥岩、泥岩互层,中下部为厚层状紫 色砂岩、杂色砂质泥岩,底部为灰白、黄色粗砂岩(K4) ,局部含砾,成 为与山西组的分界标志。 上段(P1x2):主要为灰绿色粗砂岩、砂质泥岩、砂质粘土岩、砂岩,局部含砾。 本组地层厚度 10.76m95.50m,一般厚度 58.63m
22、,分布于中南部 6 勘探线以南。与 下伏山西组(P1S)整合接触,井田内无出露。 c、上石盒子组(P2S):为内陆盆地砂泥质沉积。其岩性主要有紫红色砂质泥岩,灰 绿色细、粉砂岩,间夹灰绿色、浅白色中粗粒砂岩。底部为灰绿色砂砾岩,砾石以分选 不好,胶结疏松为特征。 本组地层厚度 12.70m130.37m,平均厚度 60.59m,分布在 10 勘探线以南,与下石 盒子组(P1X)整合接触。井田内无出露。 (4)白垩系(K) 志丹群(K1 zh):为内陆开阔盆地河湖砂泥质沉积。根据岩性特征划分三段。 下段:由浅紫、紫红色砾岩、砂砾岩、砂质泥岩互层。砾石成分复杂:花岗岩、花 岗片麻岩、偶见沉积碎屑、
23、角砾,砾径 0.02m0.15m。充填物为砂质。距底部 15m 处, 有一层黑色、灰绿色玄武岩,致密,坚硬。 中段:朱红色砂岩、泥岩、砂质泥岩为主,偶见砂砾岩或砾石层。 上段:灰白色粗砾岩为主,夹有灰绿色、灰紫色泥岩,厚度不大。 以上三段地层,从井田北界煤层露头开始,向南超覆于各时代地层之上。越往南, 超覆层位越高。 本组地层厚度 40.10m256.65m,一般厚度 143.35m。不整合于古生界之上。 (5)第三系上新统(N2) 主要为红色,砖红色粘土,局部为粉砂质粘土。下部夹钙质结核层。底部为厚度约 2m3m 的底砾岩层。 本统地层厚度 11.81m14.53m,一般厚度在 12.99m
24、 左右。与下伏地层不整合接触, 零星出露于各沟谷中。 (6)第四系(Q) a、上更新统马兰组(Q3m):广布全井田。为浅黄色黄土层。柱状节理发育,含钙 质结核。 本组地层厚度变化大为 084.55m,一般在 42.47m 左右。不整合于下伏地层之上。 b、全新统(Q4):为近代风积沙,冲洪积砂砾层,淤泥、残坡积物等。 厚度 05.00m,主要分布在井田西北部。 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 9 页 综 合 柱 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 10 页 图 1-2 综合柱状图 1.2.21.2.2 水文地质特征水文地质特征 黄河流经井田东缘(距井田东界约 8km)
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