采矿毕业设计论文.docx
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采矿毕业设计论文
前言-----------------------------------------------------------------------------（4）
第1章采区地质概况--------------------------------------（6）
1.2采区境界及储量-----------------------------------------------（9）
1.2.1采区境界
1.2.2储量
1.2.3安全煤柱
1.3采区地层及地质构造-------------------------------------------（12）
1.4采区赋存特征及开采技术条件-----------------------------------（15）
1.4.1煤层及煤质
1.4.2瓦斯赋存状况及其涌出数，煤尘爆炸危险性，煤的自然性，地温情况
1.4.3水文地质
1.5采区勘探类型及勘探程度评价----------------------------------（18）
第2章采区开拓---------------------------------------------------（19）
2.2开采水平的划分及布置-----------------------------------------------（23）
2.2.1采区内划分及开采顺序
2.2.2开采水平的划分及水平标高确定
2.2.3阶段运输大巷和回风大巷的布置
2.3采区车场-----------------------------------------------------------（25）
2.3.1采区车场形式选择
2.3.2采区车场通过能力计算
2.3.3采区车场硐室和断面选择及工程计算
2.4方案比较，确定开拓系统----------------------------------------------（27）
2.4.1开拓方案技术比较
2.4.2开拓方案经济比较
第3章采矿方法----------------------------------------------------（33）
3.1采区地质概况--------------------------------------------------------（33）
3.2采（盘）区的划分----------------------------------------------------（34）
3.3采区巷道布置--------------------------------------------------------（36）
3.4采矿（煤）方法------------------------------------------------------（41）
3.5工作面设备确定------------------------------------------------------（43）
3.6劳动组织------------------------------------------------------------（44）
3.7技术经济指标分析----------------------------------------------------（45）
第4章采区通分与安全--------------------------------------------（47）
4.1影响采区通分安全的因素分析------------------------------------------（47）
4.2拟定采区通分系统----------------------------------------------------（47）
4.3采区通分容易与困难时期的风阻力计算----------------------------------（47）
4.4采区通风设备的选型--------------------------------------------------（52）
4.5反风措施-----------------------------------------------------------（54）
4.6预防瓦斯，火，矿尘，水和顶板等事故的安全技术措施--------------------（54）
第5章采区技术经济-----------------------------------------------（72）
5.1劳动定员及劳动生产率------------------------------------------------（72）
5.1.1劳动定员
5.1.2劳动生产率
5.2采区主要技术经济指标------------------------------------------------（73）
参考文献------------------------------------------------------------（74）
专题部分-----------------------------------------------------------（76）
前言
经过三个多月的努力，在各位老师，同学的关心和帮助下，我圆满地完成了毕业设计，毕业设计是采矿工程专业培养计划中的最后一个，也是最关键、最重要的一个教学环节，是教学时间最长，占用教师最多，学生独立学习量最大，教育任务最重的一个教学环节，在专业教育中有着十分重要的地位。
本设计的地质资料来源于韩城矿务局下峪口煤矿，通过在下峪口煤矿的毕业实习，使我对现场的实际情况及工作方法有了初步的了解，并作出了本设计。
本次设计是在毕业实习收集的资料,图纸基础上,根据《煤炭工业设计规范》及《采矿工程设计大纲》的要求完成的，基本上符合了有关煤炭工业设计规范的规定，通过做本次设计，使我们全面复习巩固和加深所学的专业基础知识，最终达到以下目标：
1.熟悉采区建设、生产及安全的各个环节和系统，掌握有关知识，为从事采区建设，生产及安全技术工作、技术管理工作做好准备。
2.培养并掌握采区开采规划和设计的基本知识及能力。
3.培养采区开采、采区安全等知识的全面、系统应用能力。
4.培养综合分析和解决生产实际问题的能力。
5.培养采区规划与设计的基本技能包括绘图能力、文字表达能力与计算机处理能力。
6.了解采区开采中有关的技术政策和法规，熟悉并能正确应用有关规定。
培养科学研究和科技论文写作的基本技能。
在设计过程中，参考了大量手册和文献，从中吸收了不少有价值的结果和知识，！
毕业设计的过程中受到张恩强老师的精心指导，结合我三年来所学的知识，立足于实际，对下峪口煤矿一号井田进行了开拓方案的比较，采区巷道布置，采煤方法的选择等工作，最终完成了对下峪口煤矿一号井田的开采设计。
在设计中，我系各位老师及领导给予了我大力的支持，特别是指导老师张恩强老师，更是给了我精心的指导与关怀，并提出了许多宝贵的建议。
在此一并向各位表示衷心的感谢。
由于时间紧迫内容多，本人水平有限设计中存在的不足之处恳请各位老师及同学批评指正。
设计人：
张琦
摘要：
本文根据在下峪口煤矿收集的各种资料结合专业知识，对本矿的开拓提出两个方案进行比较，最后得出采用平硐-暗斜井加石门联合开拓最为合理，采用倾斜长壁条带式工作面一次采全高综合机械化采煤方法，辅助运输用矿车，实现从地面到井下的连续运输，从而实现系统简单化。
第一章采区地质概况
1.2采区境界及储量
1.2.1采区境界
根据原中国统配煤矿总公司审查批准的采区方案设计和扩建地质报告，本扩建设计的采区范围为：
东北部与桑树坪矿井毗邻；西南部以象山煤矿和马沟渠煤矿为界；前部以11号煤层露头构成自然边界；深部以坐标点连线为界，与卓立井田相邻。
井田走向长5.676km，倾斜宽4.5km,面积约25.54km2.
1.2.2储量
1.2.2.1地质储量
1989年批准的<<陕西韩城矿务局下峪口煤矿扩建地质报告>>共获得地质储量15216.35万t，其中能利用储量9627.51万t，暂不利用储量5687.36万t。
根据下峪口矿提供的资料，截止1996年底矿井保有地质储量14813.15万t，其中能利用储量12058.37万t，暂不利用储量2754.78万t。
1.2.2.2设计范围内工业储量
各级储量用底版等高线块段法公式：
Q（储量）=S（平面积）×Secα×H（平均纯煤真厚）×R（容重）求得储量
A级：
3682.69万t
B级：
3780.81万t
C级：
4594.87万t
计A+B+C级12058.37万t
采区工业储量汇总表详见（表1-1）
表1-1采区工业储量汇总表
煤
层
号
能利用储量
A
——
A+B+C
（%）
A+B
——
A+B+C（%）
A
B
A+B
C
A+B+C
3
1935.57
2388.49
4324.06
3852.12
8176.18
23.67
52.89
11
1747.12
1392.32
3139.44
742.75
3882.19
45.00
80.87
合计
3682.69
3780.81
7463.5
4594.87
12058.37
30.7
61.9
单位：
Mt
1.2.2.3采区设计储量及矿井设计可采储量
采区的工业储量减去设计计算的断层煤柱，防水煤柱，井田境界煤柱和已有的地面建筑物，构筑物需要留设的保护煤柱损失量的储量即为矿井设计储量。
采区设计储量减去工业场地保护煤柱，矿井井下主要巷道及下山保护煤柱后乘以采取回采率的储量即是矿井设计可采储量。
确定3#煤层回采率为75%。
（根据采区煤层厚度）
采区工业储量，设计储量，设计可采储量详细计算见表1-2
煤
层
号
工业储量
永久煤柱损失煤量（万吨）
开
采
损
失
可采
储量
（万吨）
断层煤柱
防水煤柱
井田境界煤柱
地面建筑煤柱
小计
3
8176.18
1.1922
1.2511
2.4433
826.43
7347.31
11
3882.19
0.2000
0.2000
374.79
3507.2
合计
12058.37
1.3922
1.2511
2.6433
1201.22
10854.51
1.2.3安全煤柱
1.2.3.1村庄
采区内村庄较多，但多系住户较少，且分散居于沟崖畔，若留煤柱压煤较多，给生产增加料很大的困难，暂不留安全煤柱。
在生产过程中根据需要搬迁。
1.2.3.2河流于地面水体
采区内沟壑纵横，但多系季节性冲沟，平时干旱无水，仅雨季才有流水，盘龙河，白矾河与毛子沟随常年有水，但流量甚小，且与煤层间有200米以上的岩柱。
故本设计不留河沟煤柱，井田西北边界处的盘龙水库因其库容小，且系井田后期开采时涉及，亦暂不留煤柱，待开采后期再作处理。
1.2.3.3排矸井筒及排矸井广场
本矿井排矸利用副平硐，装备一对矿车利用电机车运出，井筒长度1200米，根据《建筑物，水体，铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》第67，68条规定，其保护煤柱以边界角圈定。
风井与工业场地保护煤柱以移动角圈定。
地质报告中未提及岩层移动角的资料，下峪口矿井也无岩层塌陷实测资料，本设计按中硬岩层暂取以下数据：
松散层移动角：
45°
岩层移动角：
70°
岩层边界角：
55°
1.2.3.4大巷煤柱
矿井皮带运输大巷和轨道运输大巷均布置在3#煤层底板中，大巷两侧共留设30m的保护煤柱，一、二水平总回风巷布置在3#煤层顶板岩层中。
根据下峪口矿现生产采区在3#煤层上下山两侧各留50米煤柱的情况，设计在总回风巷两侧不留设煤柱，+310水平石门在3#煤层底板岩层中，故不留设煤柱，车场及二水平轨道暗斜井和输送机暗斜井煤柱，按巷道两侧各留30米保护范围，以移动角（70°）向下留设保护煤柱。
1.2.3.5井田境界煤柱
浅部为煤层露头，以风化带为界，不留煤柱，东北，西南及深部在井田边界两侧各留20米煤柱。
1.3采区地层及地质构造
1.3.1地质年代及地层
本采区出露完好。
煤系属石炭二叠系。
其基底为奥陶系石灰岩，出露于井田东南边缘并构成井田东南缘山岭。
含煤系地层出露于沟谷。
新生代地层多分布于深部山区，第四系多分布于山顶。
各地层由老至新层序如下：
1．寒武系上上寒武统（e3）:
灰色竹叶状石灰岩，厚约120m。
2．奥陶系下，中奥陶统（o1-2）:
下奥陶统（o1）为浅灰色中厚层状硅质灰岩，含白色燧石结核，厚约0-57m，整合于寒武系地层之上。
中奥陶统（o2）由灰色及深灰色中厚层状石灰岩夹薄层状泥灰岩、白云质灰岩组成，平均厚约365m。
3．石炭系
（1）本溪群（c26）:
与下伏岩层成假整和接触。
岩性主要为灰色团状，扁状结构之粘土岩，砂质泥岩及灰色石英砂岩组成，厚越0-9m。
大部分地区无沉积，主要分布于井田东北部。
（2）太原群（C3t）：
为海陆交相沉积，共含煤八层，其中以11号煤为主要可采煤层，5号煤为局部可采煤层，其余各层均不可采。
该地层厚约35-103m，与二叠系整合接触，岩性为石英砂岩，粉砂岩、石灰岩及粘土岩。
4．二叠系下二叠统（p1）
（1）山西组（p1）：
出纯陆相沉积，与下伏岩层整合接触，该层内以碎屑岩和砂质泥岩为主，石英砂岩及泥岩次之。
本组含煤共5层，其中2、3号煤层为主要可采煤层和局部可采煤层，其余均不可。
该地层厚约34-97m。
（2）下石河子组（p2’）:
本组厚度为28-70m。
以各级粒度碎屑岩为主，砂质泥岩，泥岩，粘土岩次之。
5．上二叠统
（1）上石河子组（p2’）:
岩层主要由砂岩及砂质泥岩三层组成。
底部为一层厚约15m的厚层状中粒结构、灰白色、含砾石和泥岩、气体之砂岩，其上为一层含铁质粉砂岩，可与下伏岩层相区别。
本组厚为275-366m。
（2）石千峰组（p26s）:
岩层主要为灰白色或灰绿色；中一厚层状，中一粗粒砂岩与紫红色或红色泥岩；粉砂岩，砂质泥岩至层组成。
厚为170-240m。
6．三叠系（T）
与下伏岩层整合接触，在本井田内仅有部分地区出露，其岩性主要为紫红色或红色砂岩，粉砂岩，砂质泥岩及泥岩至层组成。
厚为150-220m。
8．第四系（Q）
不整合于一切古老岩系之上，广泛发育于低凹地带和山梁以及冲沟等地，厚度0-56m不等。
1.3.2地质构造
下峪口井田大、中型构造较少，多分布在边浅部。
受大中型构造的控制和影响，使边浅部地层倾角变大，直至发生微倒转现象。
自煤层露头向深部倾角由大变小，整个矿井形成为一宽缓的单斜构造。
采区内地层呈走向北东东——南西西，倾向北西的宽缓单斜构造形态。
由于受后期祁吕贺山字形构造及而出现F1韩城大断层和F2上裕口逆断层及F2'龙王寺逆断层，井田浅部煤层倾角变陡，甚至直立倒转，中深部很快变缓。
煤层倾角在井田南部位10°—15°；在井田北部为3°—6°。
1.3.2.1断层
韩城大断层（F1）：
为一区域性深大断裂，在韩城矿区走向北东—南西，倾向南东。
倾角60°—70°，断层在600m以上。
在本井田外东南侧通过。
由于受韩城大断层的影响，井田浅部急倾斜带内还有一些伴生的中小断层。
上峪口逆断层（F2）：
位于本井田浅部上峪口——扬山庄以南一带，长约10km，断层走向与地层走向基本一致，在东岭村以北为北东东—南西西，东岭村以南为北北东—南南西，断层面倾向为南东，呈波状起伏，倾角35°—70°，断层各处不一。
龙王寺逆断层（F2'）：
位于本井田边部东岭村至龙王寺沟一带，断层走向北东东——南西西，延展至龙王寺沟129号小窑附近与上裕口逆断层相交，长约2km，断层面倾向南东，呈波状起伏，倾角60°
上述三条断层均发育寒武、奥陶系地层之中，位于本井田边缘，对含煤地层的影响甚小，对矿井开采无影响。
本采区在扩建勘探中未发现断层，在一水平的生产实践中也未发现大的断层，但断距小于10m的小断层还是常有所见，迄今已揭露小断层共92条。
以正断层为主，逆断层甚少，其走向与大致构造相一致，断距在2m左右占绝大多数，对矿井生产有一定影响应引起重视。
1.3.2.2褶曲
扬山庄扇形背斜位于本井田东南部上裕口至扬山庄一带斜轴延展方向与地层走向基本一致，浅部边缘岩层倾角甚陡，近于直立甚至倒转，但沿2号煤层倾斜方向约100m左右。
地层倾角迅速变缓（<15°）
北山子向斜：
位于上峪口之泗洲庙一带，轴向为北东——南西，倾角5°左右。
南岔沟背斜：
位于南岔沟，轴向为北西——南东，丁家坡附近消失，两翼岩层倾角为5°—15°。
上述褶曲均为宽缓褶皱，对煤层开采工作影响不大。
1.4煤层赋存特征及开采技术条件
1.4.1煤层及煤质
1.4.1.1煤层
本采区含煤层数共13层，其中3、11号煤层为全区可采，2、5号煤层为不稳定的局部可采煤层，其余均为不可采煤层，各主要煤层分述如下；
3号煤：
系矿井主采煤层。
上距2号煤层4-28m；一般10米左右。
煤层0.36-9.24m，井田北部煤厚在4m以上，井田南部一般在1.0m以上，靠近桑树坪井田的p20号钻孔煤厚达9m以上。
煤层结构简单，含夹矸0-3层。
煤层顶板多为湖泊相的粉砂岩，砂质泥岩老顶为河床相富含白云母的细粒砂岩。
底板为湖滨相的细粒砂岩或沼泽相的粉砂岩、砂质泥岩。
11号煤：
系矿井主采煤层。
在下峪口区，上距3号煤层25-115m，在燎原区上距5号煤27-66m。
煤厚0-17.42，井田北部一般为2m左右，南部约为4.5m，含夹矸0-3层，煤层结构简单，赋存稳定。
下距奥陶系石灰岩顶面8-43m。
可采煤层特征表
煤层编号
煤层厚度（m）
煤层结构
顶底板岩性
煤层稳定性
倾角
容重
（t/m³）
煤层间距
（最小～最大）/平均（m）
层
数
厚
度
（m）
顶板
底板
（最小～最大）/平均（m）
3
（0.36~9.24）/
4.0
0—3
0—1.32
湖泊相的粉砂岩，砂质泥岩
湖滨相的细粒砂岩或沼泽相的粉砂岩，砂质泥岩
全区可采
3°—15°
1.38
11
（0~17.92）/
2.0
0—3
局部0.2—0.93
粉砂岩、砂质泥岩
粘土泥岩
全区可采
3°—15°
1.38
（25—115）/55
1.4.1.2煤质
采区内的炭化程度由浅而深逐渐增高，媒质牌号分别为主焦煤、瘦焦煤、瘦煤2号、瘦煤1号和贫煤。
现主要可采煤层煤质特征分述如下：
3号煤：
灰份一般为20%左右，属中灰煤；硫份为0.16-5.23%，含硫较高；磷份为0.0013-0.123%，属特低磷--中磷煤。
媒质牌号为瘦焦煤、瘦煤2号和瘦煤1号。
11号煤：
原煤灰分一般为25%左右，属中--高灰煤；硫份一般为4.36%左右，含硫较高；磷份一般在0.01%以上，属中低磷煤，煤质牌号以贫煤为主。
1.4.2煤层自燃发火、瓦斯煤尘及地热等
1.4.2.1煤层自燃发火
根据《扩建地质报告》，井田内3号煤属不自燃煤层，11号煤有自发火的可能性。
1.4.2.2瓦斯
下峪口煤矿自投产以来，历年瓦斯不断升高,矿井瓦斯相对涌出量为18.69~55.09m³/t,并且在1982年11井下巷道揭露3#煤时发生一次较大的煤与瓦斯突出，突出煤量149.7t，突出沼气量13306m³。
根据抚顺煤研所鉴定确认该矿为高瓦斯且有煤和瓦斯突出危险的矿井，又根据《扩建地质报告》中的煤样为随着矿井开采深度的增加，煤与瓦斯突出的可能性就越大。
必须采取开采解放层和实施瓦斯抽放，确保安全生产。
1.4.2.3煤尘爆炸性
根据重庆煤研所鉴定，本井田各煤层均具有煤尘爆炸危险性。
1.4.2.4地温
井田深部当埋藏深度在800m左右时，有出现一级地热之可能
1.4.2.5煤层定地板条件
3#煤层
直接顶为粉砂岩和砂质泥岩，薄中厚层状，受力后易破碎，层埋发育，厚度2~4m，单向抗压强度4.11*10~4.57*10N/m²，直接顶初次垮落步距为4~9m，属2类顶板，老顶为灰白色中细粒砂岩，层厚3~8m，工作面老顶初次来压步距15~20m，来压较明显，属2级老顶。
底板为细粒砂岩，粉砂岩和砂质泥岩。
11#煤层
直接顶板为粉砂岩和砂质泥岩，层厚0~3m。
老顶为细砂石英岩和石灰岩，厚度5~10不等。
工作面直接顶初次垮落步距为22~25m。
老顶来压较明显，为2类2级顶板。
1.4.3水文地质
1.4.3.1含水层承压水
煤系地层内碎屑岩—裂隙砂岩含水层，主要出露在在井田边浅部，直接受大气降水渗透补给。
由于与粉砂岩，泥岩等组成的隔水层，相互重叠，构成符合含水层，因此含水层富水性较弱，但为涌水量小于0.10L/s.m，实践证明煤系含水层水对回采和掘进不影响。
煤系底部奥陶系石灰岩含水层，为岩溶裂隙水，岩层出露面积达10.14km²。
直接受大气降水和河流渗透补给。
奥灰岩其上部为含有泥质白云岩和角砾状灰岩组成，厚约60m，较致密，渗透性较弱。
其下部为强含水层，并且因受韩城大断层的切割与黄河水有水力联系，形成地下暗流，其区域性静水位标高与黄河在禹门处水位标高一致（+380m）,韩城矿区的桑树坪煤矿和马沟渠矿曾先后发生了奥陶系灰岩透水事故，造成巨大经济损失。
因此在+380m标高以下开采，尤其是开采11#煤层时萎谢甚大，应引起重视。
1.4.3.2地表水
采区内地表水系主要有白矾河，盘龙河由西北流向东南横贯井田，补给来源主要为大气降水，次为上游泉水，均属涓涓细流，流量一般为0.31~0.65m³/s。
因两条河流均位于井田深部的上方，垂深为400余米，故对井下开采影响甚小。
1.4.3.3采区涌水量
根据注浆勘探公司《下裕口煤矿改扩建地质报告》中提供的，采区正常涌水量为270或320m³/h，西安煤炭设计研究院1990年6月提出的《下裕口煤矿改扩建初步设计》中，采区涌水量采用300m³/h，在排水能力上留有一定的富裕量，现+300m水平泵房已按此设计建成投运。
本设计也按此涌水量进行校核。
1.5采区勘探类型及勘探程度评价
1.5.1中等构造
下峪口井田大、中型构造较少，多分布在边浅部。
受大中型构造的控制和影响，使边浅部地层倾角变大，直至发生微倒转现象。
自煤层露头向深部倾角由大变小，整个矿井形成为一宽缓的单斜构造。
1.5.2地质勘探程度
为配合矿井扩建的要求，注浆勘探公司在原精查报告的基础上，对该井田中深部进行了补充勘探，于1989年提交料《下裕口煤矿改建地质报告》。
经过补充勘探本井田已基本达到精查勘探之程度，可基本满足矿井扩建设计的需要。
1.5.3地质勘探程度存在的问题
1.井田内奥陶系灰岩含水层的水文地质工作深度不够，报告中仅描述了矿区内奥灰水的富水性及水力联系，但区内几个矿井的实践表明，奥灰水的富水性是不均一的，因此应针对下峪口井田内奥灰水的强弱，径流排泄带以及对开采的影响程度等要有明确交代。
2.三水平的高级储量比例太少
第二章采区开拓
2.2开采水平的划分及布置
2.2.1采区内划分及开采顺序
采区内划分为两个水平，四个阶段，共有五个采区，首采区布置在第二阶段，除首采区以为，其它全部用下行式开采。
2.2.2开采水平的划分及水平标高确定
本矿煤层为近水平，开采时
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