潘北矿课程设计大Word文档格式.docx

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矿井剖面图；

东一采区平、剖面图；

通风系统立体示意图前后期；

通风网络图前后期。

潘北矿毕业设计说明书一份。

4.设计任务下达日期：

3月25日。

5.设计完成日期：

6月1日。

6.设计各章节答疑人：

部分部分

7.指导教师何启林教授

8.教研室负责人

9.系负责人

摘要

矿井是一个复杂的动态系统，具有与其他工业不同的特点，局部地区而言，除了某些地区因为煤层埋藏较浅或埋藏于山中采用露天开采或平硐开拓外，其主要特点是地底作业，工作环境恶劣，因此通风和安全措施显得尤为重要。

全局而言，各煤田所处的经济地理位置不同，煤层地质条件多种多样，开采方法也就多种多样。

随着煤矿资源的深度开采以及开采规模的扩大，煤矿开拓开采水平与安全生产技术措施水平都有了很大的提高。

本次设计按照《煤矿设计规范》、《矿井设计指南》、《煤矿安全规程》等规范的要求，对淮南矿业集团潘北煤矿进行开拓开与采通风设计。

设计针对潘北矿具体的条件，内容包含：

井田概况及地质特征、矿井开拓开采设计、通风设计、安全生产措施,以及专题部分等。

井田概况主要包括矿区的地理、地形和交通；

矿井的地理位置、井田范围；

矿区的气象条件、地震烈度、电源和水源的概况；

井田地质特征、煤层及煤质概况以及水文地质条件概况等。

矿井开拓分别论述了主井、副井、混合井的位置选择、采区的划分、水平的划分以及开采顺序、采区的布置及各巷道的布置等。

通风设计主要包括矿井通风系统的选择、矿井所需风量的计算及分配、矿井容易时期、困难时期的通风阻力计算以及对通风设备的选择等。

安全技术措施包括井下瓦斯预测和抽采、开采突出危险煤层的安全措施、粉尘防治、防火措施、防水措施以及矿井降温措施等。

关键词：

矿井设计，开拓开采，通风安全

ABSTRACT

Themineisacomplicateddynamicsystem,havingremarkabledifferentcharacteristicsfromotherindustry,speakingofthepartialregion,apartfromsomeregionsadoptingopen-airminingorevenwayopeningupbecausethecoalseamburiesshalloworinthemountain,itsmaincharacteristicisworkingunderground,badworkingenvironment,sotheventilatingandthesafetymeasureisofparticularimportance.Onthewhole,wehavevariousminingmethodsbasedonthedifferenceofeconomicgeographicalposition,thevariousgeologicalconditionofthecoalseam.

Alongwithcoalmineresourcesdepthminingaswellastheminingscaleexpansion,thecoalminedevelopmentmininglevelandthesafetyinproductiontechnologymeasurelevelallhadtheverybigenhancement

Thisdesignaccordingtothedesignspecification,thecoalminedesignguidelines,thecoalminesafetyproceduresofspecification,huainanmininggroupintegratingcoalminingonpioneeringandventilationdesign.Thedesignaimsatthecoalmineofpanbei,thecontentincludesthegeneralsituationoftheminefieldanditsgeologicalcharacteristics,theopeningupofthemine,theventilatingdesignandthetechnologicalmeasureofthecoalminesafety.

Thegeneralsituationoftheminefieldmainlyincludesthegeography,thetopographyandthetrafficoftheminearea;

Thegeographicalpositionofthemine,therangeoftheminefield;

Themeteorologicalconditionoftheminingarea,thegeneralsituationofearthquakeintensity,thepowerandthesourceofwater;

andthegeologicalfeatureoftheminefield、thecoalseam、theoutlineofthecoalqualityandthegeneralsituationofthehydrogeologicalcondition,etc.

Theopeningupsectionofthecoalminediscussedseparatelyonthechoiceofpositionofthemainmine、theauxiliarymine、themixedmine、thedivisionofthelevelandtheexploitingareaandtheexploitingorder、thedisposalofminingareaandthetunnel,etc.

Thecoalmineventilationdesignmainlyincludesthechoiceoftheventilatingsystemofthemine、thecalculationandthedistributionofthenecessarywindquantityofthemine、thecalculatingoftheventilationobstructionofthewholemineandchoiceoftheventilationfacilitiesofeasyperiod,difficultperiod,etc.

Thesafetytechniquemeasuresincludethesafetymonitoringcontrolsystem;

thesafetymeasuresofpreventingthegasandtheexploitingofthedangerousburstingcoalseam;

thepreventionandcureofthedustofthecoal;

thefirepreventionmeasures;

waterproofmeasures;

thedecreasingtemperaturemeasures;

pitshaftfrost-proofmeasures;

theroofmanagement;

upgrade,transportationandelectricityusagesafety;

industrialandcivilconstructioncontradictingearthquakeetc.

KEYWORDS：

minedesign,exploitation,ventilaitionsafety

绪论……………………………………………………………………………………………1

5工作面上隅角瓦斯治理措施专题研究........................................70

5.1前言……………………………………………………………………………70

5.2上隅角高瓦斯产生机理………………………………………………………70

5.3上隅角瓦斯治理方法…………………………………………………………70

5.3.1埋管抽放瓦斯………………………………………………………………70

5.3.2均压调压……………………………………………………………………73

5.4结论……………………………………………………………………………81总结…………………………………………………………………………………82

绪论

毕业设计是对学生大学四年所学知识的综合检验和总结，是对以前知识的提升，也是参加工作前的一次实战演习。

同时通过毕业设计将自己所学知识再一次的复习巩固，可将大学四年所学的知识融会贯通，提高自身分析和解决实际问题的能力，为以后的工作和学习打下坚实的基础。

本次设计是针对潘北矿13-1煤层、8煤层进行开拓开采设计的，设计前在潘北矿进行了为期一个月的毕业实习，通过收集与整理资料，对该矿的地理位置、矿井地形及水文地质有了较为全面而系统的认识，并且对该矿可采煤层和采煤通风、安全措施等方面有了更详细明确的了解。

在本次毕业设计中，根据潘北矿的自然地理条件，综合在课堂上所学的理论知识，在原始数据条件下对该矿作矿井初步设计。

设计内容包括：

矿井开拓开采，具体采区设计，矿井通风系统设计，对矿井进行风量计算、配风并计算通风阻力，主要通风设备和电动机的选择及费用计算，编写该矿主要灾害的防治措施，同时专题部分对工作面注氮防灭火技术进行了一些研究等。

设计的主要依据：

在新型、高效的基础上选择回采方法，选用最经济的设备，在符合《矿井设计指南》、《煤矿安全规程》、《采矿设计手册》、《煤炭工业设计规范》的情况下设计最优的通风方案，在有可能的情况下提出多个方案并对其进行经济、技术上的比较，选择优者。

本次设计共分两部分：

第一部分：

潘北矿初步设计

其分为四个章节：

1、矿井概况及井田地质特征；

2、矿井开拓开采设计；

3、矿井通风设计；

4、安全生产措施；

第二部分：

工作面上隅角瓦斯治理措施专题研究

本次设计受到了安全教研室各位老师特别是何启林老师的精心指导和同学们的帮助，在此对他们表示衷心的感谢！

由于本人所学有限，实践经验也比较少，本次设计必然存在众多不足之处。

敬请各位领导、老师给予批评、指正。

1井田概况及地质特征

1.1井田概况

1.1.1位置与交通

潘北井田位于安徽省淮南市西北约30km处，行政区划隶属淮南市潘集区管辖。

淮（南）～阜（阳）铁路从井田南部经过，潘谢矿区铁路专用线直达其东邻潘一矿；

井田南缘的潘集镇公路四通八达，可至淮南、凤台、阜阳和合肥等地；

此外，井田外南侧约20km处尚可转接淮河水运。

交通十分方便.

图1-1井田交通图

1.1.2地形与河流

本井田地处淮河冲积平原，地形平坦，地面标高一般在+21.00～+23.00m左右，总体趋势为西北高、东南低。

淮河为邻近本井田的主要河流，流经淮南时水位标高一般在+15.00m左右，历史最高洪水位标高为+25.63m（1954年7月29日）。

本井田南缘的泥河，自西北向东南经青年闸入淮，其两岸地势低洼，雨季易成内涝；

而井田北缘的黑河，流向也与泥河一致，系一条用于农田灌溉的人工沟渠。

1.1.3气候与气象

本井田所在地区属过渡带气候，四季分明，冬冷夏热。

该地区每年春、夏季多东南风及东风，秋季多东南风及东北风，冬季多东北风及西北风，平均风速3.3m/s，最大风速22m/s；

年均气温15.1℃，极端最高气温41.4℃，极端最低气温-21.7℃；

年均降雨893.74mm，最大1723.50mm，雨量多集中在6、7、8月份；

雪期一般在每年11月上旬至次年3月中旬，最大降雪量16cm；

土壤的最大冻结深度为30cm。

1.1.4地震烈度

根据《建筑抗震设度。

计规范（GB50011-2001）》的有关规定，本井田所在地区抗震设防烈度为7。

1.2地质特征

（一）地层

井田为全隐蔽含煤区，钻探所及地层由老到新依次有：

奥陶系、石炭系、二叠系、三叠系、第三系、第四系。

本井田新生界松散层厚277.40m～486.60m。

（二）构造

井田处于潘集背斜和尚塘耿村集向斜共翼部位，总体为一单斜构造，主要发育3条大断层，分别为F1、F66和F72，贯穿整个矿井，受褶曲和大断层影响，矿井中、小断层特别发育，大致可以分为两组：

一组与F66、F72断层一致的走向逆断层，一组与F1断层一致的斜切正断层。

地层倾角沿走向、倾向分区明显。

沿走向：

从东到西逐渐增大。

井田东边界至工广东保护煤柱线：

10～30°

；

工广保护煤柱线内：

30～35°

西一采区：

35～40°

西二采区：

40～75°

。

沿倾向划分：

F66断层以南：

10～75°

F66、F72断层之间：

5～10°

，F72断层以北：

0～5°

即表现为浅缓、中陡、深缓的反“S”形特征。

结合《精查地质报告》、《西翼补充勘探报告》《首采区三维地震勘探报告》，全井田发育尚塘耿村向斜，共发现断层82条。

按落差大小分类，＞50m断层7条，20m～50m断层16条，≤20m断层59条.

综合分析本区段构造属中等偏复杂。

1.2.1地层

潘北井田为全隐蔽含煤区，钻探所及地层由老到新依次有奥陶系、石炭系、二叠系、三叠系、第三系和第四系。

1.2.2构造

本井田位于淮南煤田潘集背斜北翼的中东部，总体构造形态为一走向北西、倾向北东、倾角多为10°

～25°

（仅西端近70°

）的单斜。

井田内除南缘中东部的潘集背斜和北缘的尚塘～耿村集向斜为区域性褶曲以外，尚未发现明显的次一级褶曲。

在《安徽省淮南煤田潘北井田精查地质报告（1985.12.）》中，本井田范围内有落差大于等于20m的断层25条，其中正断层5条，逆断层20条。

若按最大落差大小来分，分别有大于等于100m的5条，小于100m而大于等于50m的5条，小于50m而大于等于20m的15条。

断层的走向以北西向和北西西向为主，近东西向次之，北东向极少。

2004年，本井田又对首采区进行三维地震勘探工作，共发现断层121条，其中新发现断层116条。

通过三维地震勘探，修改了F66断层的走向，确定了F72断层的倾向与平面位置，重新解释了F1断层，并查明了区内小构造的分布状况，对今后矿井生产具有较强的指导

意义。

井田内未见岩浆岩和岩溶陷落柱。

总体来看，本井田的构造复杂程度为中等。

1.2.3煤系与煤层

本井田的含煤地层为石炭系和二叠系，其中二叠系的山西组与上、下石盒子组为主要含煤层段。

井田内的二叠纪煤系总厚约713m，共含煤32层，煤层平均总厚38.80m，含煤系数5.4%。

在32层煤层中，共有可采煤层15层，平均总厚35.97m，约占煤层平均总厚的92.7%；

其中13-1、5-2、3和1为稳定煤层，平均总厚16.75m，约占可采煤层总厚的46.6%；

16-3、11-2、8、7-1、5-1、4-2、和4-1为较稳定煤层，平均总厚14.31m，约占可采煤层总厚的39.8%；

16-2、11-1、6-1和4-2上为不稳定煤层，平均总厚4.91m，约占可采煤层总厚的13.6%。

本井田可采煤层以简单结构为主，多为大部可采～全区可采，煤层的稳定性属稳定～较稳定型。

1.2.4煤质

本井田可采煤层主要属低～富灰、特低～中硫、特低～低磷、高挥发份、富～高油、中等～高发热量和具中～强粘结性的气煤与1/3焦煤，尚有部分1/2中粘煤，绝大部分极难洗选。

工业上主要可作动力用煤和配焦用煤。

1.2.5水文地质

1、水文地质条件及主要充水因素

（1）.第四系松散层含、隔水组

本井田基岩被厚度243.57～396.80m的西北厚东南薄的第四系所覆盖。

按照松散沉积物的组合特征及其含、隔水性能的不同，可将第四系自上而下大致分为全新统弱含水组（QⅣ）、上更新统上部隔水组（QⅢ2）及下部含水组（QⅢ1）、中更新统上部含水组（QⅡ3）、中部弱含水组（QⅡ2）及下部隔水组（QⅡ1）和下更新统含水组（QⅠ）计5个孔隙含水组和2个隔水组。

其中中更新统下部隔水组（QⅡ1）厚0～64.90m，平均32.13m，主要由固结粘土和砂质粘土组成，间夹中细砂和砂砾薄层；

粘土类累厚0～58.06m，平均27.95m，除在十线北端的古隆起处变薄或缺失外，一般分布稳定，质韧而粘，具膨胀性，系良好的隔水层。

下更新统含水组（QⅠ）厚0～91.70m，平均58.25m。

一般上部的砂砾层累厚0～66.10m，平均28.96m，富水性不均一，侧向径流补给微弱，以静储量为主，且东部多呈片状分布，向西则渐厚并直覆于基岩之上。

下部的半岩化中、细砂层中含粗砂和砾，泥、钙质胶结，间夹砂质粘土和泥灰岩，富水性弱，与其上部的砂砾层组成统一的含水体。

该含水组是矿井开采的间接充水

水源。

（2）.二叠纪煤系砂岩裂隙含水组

本组以中、细砂岩为主，局部为粗砂岩，位于主要可采煤层和泥质岩之间，砂岩累厚43.10～137.00m，平均112.00m，厚度不稳定，富水性较弱，以储存量为主。

该含水组是矿井开采的直接充水

（3）.石炭系太灰岩溶裂隙含水组

本组总厚112.05～114.24m，平均113.15m，主要由自上而下编号的13层灰岩与其间的泥岩、粉砂岩和薄煤层组成。

其中灰岩平均累厚49.50m，且以3、4和12灰较厚。

灰岩岩溶裂隙发育不均，富水性弱～较强。

该组上距1煤层较近，介于11.51～35.97m之间，平均17.74m，尽管其地下水以静储量为主，但在区域范围内富水性较强，且水压较高，如果直接开采1、3煤层，有可能引发大的突水事故。

该含水组是开采1、3煤层的直接充水水源。

（4）.奥陶系灰岩岩溶裂隙含水组

本组揭露厚度3.81～96.78m，为厚层状灰岩，局部裂隙发育，具水蚀现象，富水性中等，且以静储量为主，补给水源不足，其与石炭系太灰岩溶裂隙含水组和新生界下更新统含水组（QⅠ）水力联系均不密切。

（5）.断层带

井田内断层带多由粘土岩和粉、细砂岩组成，钻探中未见漏水现象，抽水基本无水，说明煤系中断层带富水性较弱，导水性较差。

但是，若不同层位的含水层受断层切割而对口，且断层带又未被岩屑或泥质物充填，或受采动影响，导致断层活化，破坏了地下水的水力均衡，断层带很可能成为地下水突溃的主要途径。

综上所述，本井田第四系下更新统孔隙含水组（QⅠ）、二叠纪煤系砂岩裂隙含水组和石炭系太灰岩溶裂隙含水组对井下开采影响较大。

但是，只要在可采煤层的浅部留设适当高度的防水煤柱，第四系下更新统孔隙水一般不致溃入矿坑而对井下开采构成大的威胁。

这样，二叠纪煤系砂岩裂隙水和石炭系太灰岩溶裂隙水便成为矿井开采的主要充水因素。

本井田16～4煤层属裂隙充水矿床，水文地质条件简单；

1煤层属以底板进水为主的岩溶充水矿床，水文地质条件中等。

2、矿井涌水量

根据《安徽省淮南煤田潘北井田精查地质报告（1985.12.）》提供的资料，本矿井一水平（-600m）开采16～4煤层（面积为5km2）时的正常涌水量为540m3/h，最大涌水量为690m3/h；

1煤层开采时，太灰的正常底鼓水量为180m3/h，最大底鼓水量为310m3/h。

尽管本矿井的一水平已经调整为-650m，但-650m以浅的实际开采范围比地质报告中的5km2小，因此，按照潘北井田精查地质报告中使用的方法和参数预计的矿井涌水量小于地质报告的计算值。

为此，本设计仍然采用《安徽省淮南煤田潘北井田精查地质报告（1985.12.）》中提供的正常涌水量和最大涌水量。

考虑到在建设和生产过程中可能受井筒淋水、井下洒水和防火灌浆等因素的影响，矿井的正常涌水量和最大涌水量分别取603m3/h和753m3/h。

1.2.6其它开采技术条件

1．主要可采煤层顶、底板岩石工程地质特征

本井田主要可采煤层顶板多为粘土岩和砂质粘土岩，局部为砂岩，粉砂岩和砂页岩互层少量；

底板以粘土岩为主，砂质粘土岩次之。

一般情况下，砂岩比较坚硬，局部裂隙比较发育，受构造影响部位易碎；

粘土岩和砂质粘土岩一般致密、性脆、易碎；

粉砂岩和砂页岩互层的坚硬程度及破碎情况均介于砂岩与粘土岩之间。

根据13-1、8和1煤层顶板岩石物理力学试样的测定结果，按照煤炭科学研究总院的煤层顶板分类标准划分，三层主要可采煤层顶板类别均介于不稳定～坚硬之间。

2．瓦斯

根据13-1、11-2、8和1煤层的实测甲烷含量与其埋深之间建立的回归方程计算结果分析得知：

本井田的瓦斯风化带底界位于基岩顶界面下垂深平均约150m处；

煤层的甲烷含量在一定深度范围内有随深度增加而增高的趋势。

主要可采煤层实测甲烷含量最大值见表1-2。

表1-1部分主要可采煤层实测最大甲烷含量一览表

煤层

13-1

11-2

8

1

甲烷含量（m3/t）

16.70

8.61

7.06

9.57

底板标高（m）

-879.65

-820.15

-694.20

-781.12

距基岩界面深度（m）

580.33

452.86

395.35

471.67

注：

本表资料源于《安徽省淮南煤田潘北井田精查地质报告（1985.12.）》。

本矿井为高瓦斯矿井，考虑到邻近生产矿井（潘一、潘三等）的实际资料，矿井主要设备等暂按煤与瓦斯突出矿井考虑。

3.煤尘与煤的自燃

本井田可采煤层的爆炸指数均大于33%，表明均有煤尘爆炸

危险。

本井田可采煤层的自然发火倾向介于不自燃～很容易自