采矿工程毕业设计论文马莲台煤矿120万ta矿井初步设计.docx

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1、目录全套图纸加扣3012250582 第一章 矿区概述及井田地质特征111矿区概述11.1.1矿区地理位置与交通11.1.2 矿区地形地貌11.1.3气象与地震21.1.4地表水系21.1.5区内人口及工、农业生产21.2井田地质特征51.2.1井田地质构造51.2.2地层51.2.3井田内主要构造91.2.4井田工程地质及井巷施工条件101.3煤层特征111.3.1 煤层特征111.3.2煤质与用途131.3.3矿井其他开采条件14第二章 矿井储量、生产能力及服务年限162.1 井田境界162.2 井田储量162.2.1矿井工业储量162.2.2矿井设计储量182.2.3矿井设计可采储量18

2、2.3 矿井年储量及服务年限212.3.1矿井工业制度212.3.2矿井服务年限22第三章 井田开拓233.1 概述233.2 井田开拓233.2.1井筒243.2.2工业场地的位置263.2.3开采水平及阶段的划分263.2.4 主要开拓巷道273.2.5方案比较283.3井筒特征333.4井底车场及硐室373.4.1主要开拓巷道403.4.2巷道支护41第四章 采煤方法444.1采区巷道布置及生产系统444.1.1 采区位置444.1.2采区煤层特征444.1.3采区巷道布置的依据和要求444.1.4确定采区的运输系统464.1.5采区生产能力及采出率474.1.6采区车场选型设计484.

3、1.7 采区主要硐室494.2采煤工艺方式514.3.1确定采煤方法514.3.2 回采工作面参数534.3.3 回采工作面破煤、装煤方式544.3.4 回采工作面支护方式594.3.5 各工艺过程注意事项634.3.6 回采工作面正规循环作业654.3.7回采巷道布置68第五章 矿井通风及安全技术725.1 矿井通风系统的选择725.1.1 矿井地质情况725.1.2矿井通风系统的基本要求725.1.3 矿井通风方式的确定735.1.4主要通风机工作方式选择745.1.5采区通风系统的要求755.1.6工作面通风方式选择765.1.7回采工作面进回风巷道的布置775.2 采区及全矿所需风量7

4、85.2.1 采煤工作面实际需要风量785.2.2备用面需风量795.2.3掘进工作面需风量805.2.4 硐室所需风量815.2.5其他巷道所需风量815.2.6 矿井总风量计算815.2.7风量分配825.2.8通风构筑物835.2.9两个时期的矿井总风阻和总等积孔905.4 选择矿井通风设备915.4.1选择主要通风机915.4.2电动机选型945.4.3 矿井主要通风设备及装备要求945.5 防治特殊灾害的安全措施955.5.1 瓦斯管理措施955.5.2煤尘的防治965.5.3预防井下火灾的措施965.5.4防水措施96第六章 矿井运输、提升及排水986.1矿井运输986.1.1井下

5、运输设计的原始条件和数据986.1.2运输距离和货载量996.1.3 矿井运输系统996.1.2 采区运输设备选择1006.1.3 大巷运输设备选择1026.2矿井提升1046.2.1矿井提升概述1046.2.2主井提升1056.2.3副井提升109第7章 环境保护1117.1 矿山污染源概述1117.2 矿山污染的防治112第8章 设计矿井基本技术经济指标116参考文献119第一章 矿区概述及井田地质特征11矿区概述1.1.1矿区地理位置与交通矿井所处位置为宁夏横城矿区，属宁夏灵武市横山堡乡管辖。地理座标为东经10632201063820，北纬381100381820。矿井距银川市约35km

6、灵武市约20km。井田的西侧（紧靠井田）银（川）青（岛）高速公路和与其平行的三级公路由北向南通过。307国道由井田的南部约8km处通过，并与三级公路相通。交通位置图见图1-1-1。距井田西40km处的包（头）兰（州）国铁干线通过。由包兰线上的大坝车站接轨的大坝古窑子的矿区铁路专用线已建成投入运营，而且宁东能源重化工基地内的支线（专用线）也在陆续筹建。因此区内的公路、铁路交通十分便利，有利于矿井的建设和将来运输。1.1.2 矿区地形地貌 矿井所在地区为鄂尔多斯台地的西部边缘，区内属半沙漠的荒原丘陵地带。矿井工业场地所处地带地势较为平缓，但整个区域内地势东南高，西北低，海拔一般在12281250

7、m之间，最高为1300m（东南部低山）。区内大、小冲沟较为发育，大沟最宽约45m左右，最深达12m。井田的北侧有古长城存在，但因长期风化，基本全部坦塌，墙体惨缺不全，但属于国家文物保护的建筑。区内植被很少，只有少量的耐旱植物存在。1.1.3气象与地震本区属于半干旱半沙漠大陆性季风气候，风沙大，降雨量少，昼夜温差大。风季长达7个月左右，风力最大为8级，风速最高为20m/s。年平均气温为8.8，最高气温可达41.4，最低气温为-28。降雨多集中在七、八、九三个月，年最大降雨量为352.4mm，最小降雨量为80.1mm。年最大蒸发量高达2304.1mm，最小蒸发量为1508.8mm，蒸发量远大于降雨

8、量。冻土深度一般为0.70.9m，阴坡冻土深度最深为1.2m。本区属于我国划分的8度地震设防带，设计基本地震加速度值为0.2g。1.1.4地表水系区内冲沟较发育，但基本无常年性泾流，夏天雨季有间断性流水，但时间很短。长城边沟中有少量泉水补给，是区内唯一的一条长年流水河，年平均流量约250m3/d，该河下游汇入黄河。根据矿井工业场地位置选择，地表水系不会对场地造成洪水威胁1.1.5区内人口及工、农业生产矿井所在地区人口稀少，周围只有几个小的村庄存在，有回、汉两个民族，主要从事农、牧业生产。人口比较密集的地方是区内以古窑子为中心的煤矿企业。本矿井的南部有灵新矿井、羊场湾煤矿、枣泉煤矿、磁窑堡煤矿，

9、西部有任家庄煤矿（在建）和马莲台电厂（在建）。目前除了煤矿生产以外，暂无其他大的企业存在。区内绝大部分为旱地，农业生产主要以生产小麦、胡麻、玉米为主，畜牧业以牛、马、驴、羊为主。尤其是矿井周围地表干旱，农、牧业生产不甚发达，产量不高。本区为宁夏能源重化工企业的发展区，将来会成为宁夏回族自治区的主要工业基地，城市人口会不断增加。矿井建设的外部条件（一）交通运输 1、公路运输马莲台煤矿生产的煤炭主要供宝丰集团一体化工程中的发电、煤化工和炼焦用煤，胶带运输直接到厂，因此向外运输主要是少量地销块煤，依靠汽车运输就可满足要求。矿井主要的运输任务是进矿的材料，设备和流动的人员，因此短途依靠公路，长途依靠铁

10、路运输。 图1-1-1 交通位置图马莲台煤矿所处的区域公路、铁路运输条件均已具备。银（川）青（岛）高速和一条平行的三级公路就从井田西侧的边缘通过，井田的南部307国道距井田只有8km。另外矿区内各厂、矿企业正在修建厂区公路，将会形成较密集的公路网，公路运输不存在任何问题。2、铁路运输从包（头）兰（州）铁路线上的大坝车站接轨的矿区专用线已通车运营多年（大坝古窑子），而矿区古窑子车站距矿井只有8km左右，今后根据需要修建铁路专用线条件很有利，因此今后的铁路运输条件也基本具备。3、矿井电力供应条件为了横城矿区的开发宁夏电力部门正在筹建任家庄110/35/10kv变电所，有望在矿井建设期间供电，并可作

11、为矿井将来生产用电源。另外，宝丰集团在矿区也要筹建火电厂，初期装机容量为230万kw，可作为矿井今后的永久电源。因此，本地区内将来的供电条件也是十分有利的。4、矿井供水条件由于矿井周围地表水比较少，长城边沟虽然有水但水量不大，不能作为矿井的永久水源，但可解决矿井施工期间的用水。宁东开发区已规划区内的鸭子荡水库作为开发区内的永久水源地，并在水库附近建设集中供水的水厂，而且利用黄河水补充水库水量不足。因此矿井将来的生活用水可依靠水厂供水，生产用水可依靠净化的井下排水，不足部分由水厂补充。矿区供水条件可满足矿井需要。5、通信及其他条件宁夏通信网已与本地联接（中心区），因此矿井的对外通信联络可通过中继

12、线与本地的通信网联接使用。另外，中国联通和中国移动无线通讯已覆盖全区，国内、外通信已成现实。矿井工业场地内和井田内需要搬迁的只有马莲台村（约8户人家）还有十几座坟需要迁移。区内只有少量的干旱地，大部分荒地，无大片的树林和果园，因此征地比较容易。区内基本无甚地方材料，因此材料供应只能靠外购，但矿井距银川市和吴忠市较近，而且交通运输条件十分方便，因此材料供应也不存在问题。矿井工业场区内无农田水利排灌系统。1.2井田地质特征1.2.1井田地质构造从区域构造分析，横城勘探区处于鄂尔多斯台地西缘，贺兰山褶皱带中心刘家庄褶曲段的北端，属祁吕、贺兰山山字形构造。1.2.2地层地层从古生界至新生界均有沉积（缺

13、失上奥陶至下石炭统地层）。包含的主要地层有第四系（Q）、第三系（R）、二叠系（P）和石炭系（C）。第四系地层全区广布，厚度在049m，主要由黄土、沙土、砂砾土组成；第三系地层出露于山坡与沟谷两侧，厚度在0.798m，由胶质红色土层、亚粘土、砂层组成；二叠系地层分为四组，自上而下为上统石千峰组、上统石盒子组，下统石盒子和下统山西组；石炭系地层分为上统太原组、中统羊虎组；奥陶系地层只有中、下统，厚度在97230m之间，与上、下地层为不整合接触。据井田内零星露头及其钻孔资料，井田内地层由老至新依次有：奥陶系中、下统(O1-2)、石炭系上统羊虎沟群(C2y)、上统太原组(C2t)、二叠系下统山西组(P

14、1s)、下石盒子组(P1x)、上统上石盒子组(P2s)、石千峰组(P2sh)、新近系(N)及第四系(Q)。由老至新分述如下(图2-2-1)：1奥陶系中、下统(01-2)本统地层厚度不详，共有5个钻孔见到，以2807号孔最厚为230.47m。岩性：顶部为灰微带绿色之泥岩、细砂岩互层，上部、中上部为灰、浅灰色细砂岩、粉砂岩互层，间夹泥岩，含少量笔石，均受轻微变质，2807号孔厚97.88m。中部于2807号孔见一层灰黑色泥岩厚25.03m，含大量笔石化石。中下部、下部以灰色石灰岩为主夹灰黑色薄层泥岩，含宝石虫化石，2807号孔厚107.56m。石油指挥部任一井资料为：桌子山组(O1)厚698.50

15、m。三道坎组(O1)厚61.50m，克里木里组(O2)厚69m。与上覆地层不整合接触。2石炭系（C）(1)上统羊虎沟群(C2y)：全区有四个钻孔见全，地层西北厚向东南逐渐变薄，厚度52.32174.14m，平均厚98.40m。岩性：顶部一般为深灰、灰黑色泥岩、粉砂岩夹不稳定灰色泥灰岩薄层，富含铁质结核和薄层状、瘤状黄铁矿、少量植物化石，泥灰岩中含大量海百合茎化石；上部、中部以砂质泥岩、粉砂岩为主，夹薄层状石英细砂岩，上部夹薄层石灰岩或泥灰岩，中下部夹粘土岩，含腕足类化石碎屑和少量植物化石。中下部、下部以灰黑、黑色泥岩为主，夹薄层泥灰岩12层，不稳定薄煤层18层，含腕足类化石碎屑和较多植物化石。

16、中下部、下部以灰黑、黑色泥岩为主，夹薄层泥灰岩12层，不稳定薄煤层18层，含腕足类动物化石和较多植物化石。底部为一层铝灰色微带绿色粘土岩，含棱角状灰岩砾岩，直接覆于奥陶系不整合面之上。本群含主要化石有：顿式海扇、前壳莱蛤、石炭载贝、唱贝、假似无饰虫、脉羊齿形纲羊齿、巨大脉羊齿、开平脉羊齿、猫眼鳞木、宁夏鳞木等。与上覆地层整合接触。(2)上统太原组(C2t)：属近海型含煤建造，为碎屑岩、碳酸盐岩的海陆交互相岩系。岩性组合上，由灰白色砂岩，灰、灰黑色泥岩、深灰色石灰岩，煤及少量粘土岩、沥青质泥岩组成。地层上部以细碎屑岩占比例大，下部以粗碎屑为主，可划分为四个中小型旋回。每一旋回各含煤13层。共含煤

17、57层，编号者为七、八、九，十、十一、十二煤层，也是本区主要含煤地层之一。地层厚度69.09107.82m，平均厚85.94m。顶部以石灰岩或海相泥岩顶面与山西组分界，底部以具厚层中粗粒砂岩与羊虎沟组分界。本组地层中的砂岩，位于七层煤之下，八层煤之上下和十层煤、十二层煤之下，而以八层之上和十二层煤以下的砂岩发育较好。八煤上下之砂岩均属沙洲沙坝相，以25勘探线发育较好，2504号孔，八煤上之砂岩为中粒厚层状，厚10.68m，八煤下之砂岩为中细粒，厚6.60m，该两层砂岩在横向上粒度、厚度均有变化。十二煤以下之砂岩为中厚层、厚层状中、粗粒，一般分上下两层，上层变化较大，下层较稳定，属浅海波浪带相。

18、本组的粉砂岩，位于地层中、上部，属湖泊、沼泽相，一般含粘土质、砂粒或与细砂岩呈互层状，显水平、缓波、带状层理，层面保存有完整植物化石。泥岩多位于煤层顶底，较细腻 ，含粘土质，具水平、隐水平层理，属静水湖泊或滨海相。位于灰岩上的泥岩，一般为钙质，有动物化石碎屑，属海相。粘土岩，位于八层煤之间和十层煤以下层位，浅灰、深灰色，质较纯，属湖泊相。沥青质泥岩，位于十层煤上下层位，灰黑色，致密、细腻、质软，条痕褐色，显油渍，在测井曲线上有似煤反映，多见于28勘探线以南，稳定性较差。本组细碎屑岩和石灰岩中含大量动、植物化石，主要有：唱贝、马丁贝、长似纺垂虫、平常希瓦格蜓、普通希瓦格蜓、三瓣四列蕨、枝脉蕨、贝

19、褶脉羊齿和假卵形脉羊齿等。与上覆地层整合接触。3二叠系(P)(1)下统山西组(P1s)：沉积建造属华北型陆相碎屑岩系，沉积稳定，岩性组合由灰白、深灰色细、中粗砂岩，灰、灰黑色粉砂岩、泥岩及煤层组成，而以粗碎屑岩占比例大，可划分为三个中小型旋回，每一旋回有煤13层，含煤37层。编号者为一、三、五煤层，是本区主要含煤地层之一，地层厚度44.5572.52m，平均厚56.44m。本组地层中的砂岩，以中部三煤之上发育较好，一般厚度较大，粗度较粗，在横向上稳定性较差，有变薄尖灭现象，属河床相，上部和下部之砂岩粒度较细，局部为中粗粒，在横向上常变为粉砂或泥岩，属河浸湖泊、滨海湖泊相。本组之泥、粉砂岩，多为

20、湖泊、沼泽相，一般含粘土质，常为煤层顶、底板，本组含丰富之植物叶茎化石，主要的有：假卵形脉羊齿、多脉带羊齿、中国瓣轮叶等。与上覆地层整合接触。(2)下统下石盒子组(P1x)：上部紫、灰紫色、少量灰绿色条带，以粉砂岩为主，次有泥岩、砂质泥岩；中、下部为灰白色细砂岩与灰绿色粉砂岩互层；中下部以粉砂岩为主，自上而下颜色由灰绿色向深灰色过渡，并夹12层薄煤层，距底部19.8141.26m处有一层灰色或浅灰绿色粘土层，厚0.404.81m，全区较发育，为具有对比意义的标志层(K0)，是见第一层煤的先导标志，含植物化石有：中国辨轮叶、古树山西孢囊蕨、多脉带羊齿、孤曲皱囊蕨、细尖轮叶等；底部为灰白色薄层状细

21、粗粒砂岩，泥质、高岭土质胶结，局部富集白云母。本组地层厚124.48277.64m，平均厚158. 83m。与上覆地层整合接触。(3)上统上石盒子组(P2s)：上部紫、暗紫色，以粉砂岩、细砂岩为主，夹薄层泥岩、中粗砂岩，含少量砾石，中、下部以紫、灰绿色泥岩为主，夹薄层中细砂岩及花斑状泥岩包体。含植物化石有：云南大羽羊齿、细尖轮叶等，底部为厚层状粗巨粒砂岩，以浅灰绿色为主，少量紫色，成分以石英为主，长石次之，局部含大量砾石。本组厚179.30231.52m，平均厚190.53m。与上覆地层假整合接触。(4)上统石千峰组(P2sh)：紫红、褐红色细、中、粗粒砂岩，粉砂岩，泥岩互层，下部夹12层浅灰

22、绿色粘土层、底部为中、粗砂岩，局部含较多石英小砾石。本组未见全，于104号孔所见最大厚度为156.35m。石油指挥部之刘庆5井厚度为395.10m。与上覆地层不整合接触。4新近系(N)分布于山坡及沟谷两侧，上、中部为紫红、桔黄、棕红色半胶结红土层、亚砂土、亚粘土层，夹砂及少量砾石，下部为棕红色亚砂土、亚粘土含石膏，底部为半胶结砂砾石层，厚0.7098.09m。本系厚20306.20m。与上覆地层不整合接触。5第四系(Q)全区分布，上部为黄土、冲积沙土、风成沙，下部为亚沙土，底部一般有一层砂砾层，厚014.40m，局部呈半胶结状，砾石成分不一，厚049m。主要含煤地层上部为二叠系下统山西组，共含

23、37层煤，但主要可采层只有四层，编号为煤1、煤3上、煤3和煤5。下部为石炭系上统太原组，共含57层煤，其中有二层为主要可采层编号为煤8和煤9。煤8层为大部可采，煤9层为全区可采，但煤9层为高硫煤（3%），暂不开采利用。1.2.3井田内主要构造井田从西向东主要褶皱为丁家梁背斜、马莲台向斜。1、褶曲构造：区内主要有丁家梁背斜（井田西侧）、马莲台向斜（井田中间）。这些构造控制了井田内煤层赋存状态。2、断层构造：矿区断层较少，落差较小，对矿区采煤无影响本设计取消对断层的考虑。2矿井水文地质由于原地质勘查工作中对岩层的含水性未作全面评价，设计只能根据本次资料对第三系砂砾岩含水层进行分析。第三系含水补给主

24、要来自大气降水，通过第四系地层渗入，又通过第四系地表冲沟溢出形成河流，汇入黄河。但由于干旱少雨，区内只有一条四季常流的河（长城边沟），其它均为季节性河。第三系上部岩石层含水性差，透水性弱，水量很少，为良好的隔水层。第三系下部岩层为含砾粘土岩，较疏松、孔隙发育，透水性好，为本区富含水层，补给为大气降水。水质较好，可饮用，但地下蓄水量不大，动储量随大气降水量的不同而变化。下二迭系、石炭系含水一般很小，裂隙不发育，含水性弱，蓄水量不会太大。由于第三系的隔水作用，将来井下水补给条件不会太好，井下水主要来自煤系地层的承压水，但水量不会太大。根据钻孔抽水实验，随着时间的延长，水量急聚下降，说明动储量不大。

25、根据本次勘探报告涌水量计算（366m3/h）参考临近矿井，并虑今后井下煤层注水与井下消防及除尘洒水的余水量，本次设计中计算矿井涌水量暂定为366m3410m3/h。建议在补勘过程中进一步探清井田内的地下水情况，并验算井下预计涌水量。1.2.4井田工程地质及井巷施工条件井田内含有第四系（Q）、新近系（第三系）（N）、二叠系、石炭系和奥陶系等地层，其中含煤地层为二叠系和石炭系地层，奥陶系为含煤地层的基底，第四系与新近系地层为老地层的覆盖地层。（一）第四系松散层第四系地层为上覆地层，遍布全区，主要由黄沙土、粉砂土、细砂土、砂砾土组成。结构较松散，属于松散砂砾土和黄土工程地质岩组。上部黄沙土层一般厚4

26、4318.53m，最厚达23.5m，下部砂砾土发育不均，厚度一般为0.75.5m，富水性弱，但透水性好，在局部低洼处有少量含水，一般水位埋深2.4622.69m。该地层在井筒施工时易坍塌，因此在浅部施工时应采用明槽开挖，开挖中每隔3m垂高应留设安全平台。明槽的边坡角45。明槽开挖垂高达到12m左右，（视土层稳定而定）就可进行巷道掘进。巷道掘进时应采取短掘短砌，加强临时支护。巷道掘进前，应将明槽段及时支护（钢筋砼浇筑）直至掘进面，可作为掘进时的安全躲避硐。（二）新近系（第三系）粘土层该地层为第四系的下掩地层，分布方泛，在深沟的两侧均有出露。地层的上部主要为棕红色含砂粘土岩和粘土岩，较致密，具有可塑性，为良好的隔水层。下部为含砾粘土岩和砾岩层，半胶结，较疏松，孔隙发育，透水性好，富水性强，属半胶结软弱粘土岩工程地质岩组。该岩层属软弱层、强度低，遇水膨胀，抗风化能力差、易变型，为不良工程体。因此在井巷掘进中应实行短掘短砌，爆露面不易过大，时间不易过长，而且在支护中采用钢筋砼，底部采用砼片石砌筑反拱，防止底鼓发生（无水时可不砌底拱，但