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毕业论文1

前言

毕业设计是采矿工程专业最后一个教学环节，其目的是使本专业学生运用大学阶段所学的知识联系矿井生产实际进行矿井开采设计，并就本专业范围的某一课题进行较深入的研究。

以培养和提高学生分析和解决实际问题的能力，是学生走上工作岗位前进行的一次综合性能力训练，也是对一个采矿工程技术人员的基本训练。

本次设计的内容是乡宁县台头前湾子煤矿11号煤层初步设计。

是在台头前湾子煤矿井田概况和地质特征的基础上，结合搜集到的其它相关原始资料、运用所学知识、参考《煤矿开采学》、《煤炭工业矿井设计规范》、《煤矿矿井开采设计手册》等参考资料，在辅导老师深入浅出的精心指导下独立完成。

在设计的过程中我受益非浅。

此次毕业设计是根据国家煤炭建设的有关方针、政策，结合设计矿井的实际情况，遵照采矿专业毕业设计大纲的要求，在收集、整理、查阅大量资料的前提下，运用自己所学的专业知识独立完成设计的。

通过本次设计，我看到了许多以往自己欠缺的地方，提高了综合能力，知识水平有了很大的提高，由于本人的初次设计，错误难免，恳请各位老师指正。

本次设计的指导老师为徐素国老师，同时还得到了xxx、xxx等老师的悉心指导，他们在许多方面给予了宝贵意见，为了帮助我们顺利、正确地完成毕业设计，经常加班加点，牺牲了大量的工作时间和业余时间，在此表示衷心的感谢和深深的敬意！

！

由于本人水平有限，设计中难免存在错误和不足，恳请各位老师不吝指正。

学生：

贺志

日期：

2010年10月15日

摘要

本次设计的内容是乡宁县台头煤矿前湾子煤矿180万t/a新井设计。

在设计的过程中我受益非浅。

摘要·································································2

第一章井田概况及地质情况···········································5

第一节井田概况··············································5

第二节地质特征··············································7

第二章井田开拓····················································15

第一节井田境界及储量··········································15

第二节矿井设计生产能力及服务年限·······························20

第三节井田开拓·················································22

第四节井筒及装备···············································33

第五节井底车场及硐室···········································37

第三章大巷运输及设备················································39

第一节运输方式的选择···········································39

第二节矿车·····················································40

第三节运输设备选型·············································41

第四章采区布置及装备················································43

第一节采煤方法·················································43

第二节采区布置··················································51

第三节巷道掘进··················································54

第五章通风和安全····················································56

第一节概况·····················································56

第二节矿井通风·················································56

第三节安全·····················································72

第六章矿井主要设备··················································78

第一节主副井提升设备············································78

第二节通风设备··················································87

第三节排水设备·····················································91

第四节压风设备················································93

第七章建井工期······················································95

第一节建井工期················································95

第二节产量递增计划·············································99

第八章技术经济······················································100

第一节劳动定员················································100

第二节技术经济指标············································101

参考文献······························································104

致谢······························································105

第一章井田概况及地质情况

第一节井田概况

一、交通位置

台头前湾子煤矿位于乡宁县城东北台头村南，距乡宁县城30㎞，行政区划属乡宁县台头镇管辖，其地理位置为：

东经：

111°01′28″——111°04′40″

北纬：

36°03′30″——36°05′24″

临汾——乡宁干线公路从井田中部北东—南西通过。

沿该公路往东60㎞可达南同蒲铁路临汾火车站，同时可达大同——运城高速公路及霍州——侯马一级公路；往西南30㎞可达乡宁县城，井田交通较为便利。

矿区交通位置如图1－1。

二、地形地貌及河流

井田位于山西省吕梁山山脉南端，属中低山侵蚀地貌。

井田内主要山脉走向呈北东向，井田中部展布——北北西向地表天然分水岭，即断山岭。

分水岭两侧，大小沟谷呈树枝状展布，沟间梁峁连绵，地形十分复杂。

总的地势为中部高而东西两侧低，最高点位于井田中北部山梁，标高1531.0m，最低点位于井田北东部前湾子河沟谷，标高为1125.0m，相对高差406.0m。

井田属黄河流域，地表水大多为季节性溪流或雨季洪水，由分水岭向东西两侧汇流，一部分向西流入鄂河，经乡宁县城至万宝山汇入黄河；另一部分则向东汇入台头河，经光华至襄汾注入汾河，然后向南至河津禹门口汇入黄河。

分水岭两侧山坡发育的沟谷基本常年无水，遇雨一泻而过，雨停则瞬时干枯，地表沟谷均为季节性河流，井田内无主要河流流过。

三、气象

该井田山高谷深，昼夜温差较大，为四季分明的温带季风型大陆性气候。

据山西省乡宁县气象站1980——1990年气象资料统计表明，年平均气温9.5℃。

结冰期为10月下旬至翌年3月中旬；年平均降水量508.5㎜，降水主要集中于7、8、9三个月。

年平均最大蒸发量1927.1㎜，年平均蒸发量1723.7㎜。

蒸发量为降水量的3.39倍。

主导风向，最大风速15m/s，平均风速2.4m/s。

四、气象

该井田抗震设防烈度为7度，基本地震加速度值为0.10g。

图1－1矿区交通位置

五、水源、电源情况

1、供水：

本井田位于吕梁山南端，属底中山区。

目前在矿区内新掘的水井已投入使用，地面建有300m³高山水池，分别用于生活和生产用水，矿井用水有保证。

2、供电：

矿区电源引自工业场地已建成的35/6kv变电所，该变电所设计有两台12500kvA变压器，其两回35kv电源一回引自台头35kv变电所，一回引自光华35kv变电所。

第二节地质特征

一、地层地质构造

（一）、地层

根据地表出露情况和钻孔结露资料，将井田沉积地层由下而上分述如下：

（1）、奥陶系中统上马家沟组（O2S），岩性为深灰色泥晶质灰岩及白云质灰岩；白云岩及纹层状石膏等。

（2）、奥陶系中统峰峰组（O2f），为煤系地层之基底，游深灰色角砾状石灰岩、白云质灰岩组成，含大量石膏。

（3）、中石炭统本溪组（O2b），厚15～32.6m，平均14.53m，由山西式铁矿（硫铁矿）、铝质泥岩、砂质泥岩、及砂岩组成，与下伏地层呈假整合接触。

夹1～2层薄煤线和12号煤。

煤层不可采。

（4）、上石炭统太原组（O3t），为一海陆交互相含煤地层，主要由深灰色至黑色砂岩、泥岩、砂质泥岩、硅质泥岩、灰岩及煤层组成，地层厚51～57.2m，平均55.4m。

含煤6层，除9号煤层全区稳定大部分可采外，其余均不可采。

（5）、下二迭统山西组（P1S），主要含煤地层之一，厚22.00～46.20m，平均34.75m。

底部已K7砂岩与下伏太原组呈整合接触，主要由灰白色砂岩、灰色砂质泥岩、泥岩及煤层组成。

含煤5层，主要可采煤层为1上号、2号、3号煤层，其余2上号、2下号煤层均为不可采煤层。

（6）、下二迭下石盒子组（P1X）,厚92.00～126.40m，平均112.38m。

主要由黄绿色、灰白色砂岩、砂质泥岩及泥岩组成。

（7）、上二迭统上石盒子组（P2S），本组地层在井田内多有出露，与下伏地层呈整合接触，岩性由黄绿、灰绿及白色石英砂岩和黄绿色、紫红色砂质泥岩、泥岩组成，厚334.13m左右。

（8）、第三系（N），分布于井田内大沟谷中，于下伏基岩呈不整合接触，属上新统，其下部岩性为半胶结的砾岩、砂砾岩与棕红色粘土互层，上部位深红色粘土，厚度20m。

（9）、第四系（Q），包括中更新统，上更新统合全新统，与下伏基岩呈不整合接触，其岩性主要为浅棕色、灰黄色亚粘土及砂砾与现代河床沉积，厚度0～100m。

（二）、地质构造

本矿井位于华北地区鄂尔多斯拗、河东煤田的南隅。

井田总的地层走向为EW——NE向，倾向一般为10°～15°，最大可达20°。

井田总体为单斜构造，发育有一系列的褶曲构造和断裂构造。

二、煤层及煤质

（一）、煤层

本井田主要含煤地层为上石炭统太原组与下二迭统山西组，共含煤19层，煤层总厚度20.22米，含煤系数9.53％，可采煤层13层，煤层总厚度17.84米，含煤系数8.4％。

煤层倾角一般为2°——10°，一般为5°，煤质较坚硬。

计算储量的煤层有5层，自上而下为：

3号、7号、11-2号、14-2号、14-3号煤层，煤层总厚11.9m，其中11-2号煤层厚度为3.6m。

各可采煤层特征详见表1－2。

（二）、煤质

井田煤层为低——特低灰、特低——中硫，优质动力煤。

根据国家标准（GB5751——86）煤层为不粘煤（BN）。

各煤层煤质特征见表1－3。

三、水文地质

（一）、区域水文地质概况

井田位于临汾盆地西缘吕梁山南端，属中低山区，地形切割强烈，沟谷纵横，地形复杂，沟谷多呈“V”字型。

区内和谷中为全新统和上更心统得冲、洪积物，山坡和山梁生长着茂密的灌木丛和森林，植被发育，为大气降水渗入补给地下水创造了天然条件。

地表水属黄河流域的两个水系，均为季节性河流。

表1－2可采煤层特征表

煤层

编号

煤层厚度

最小-最大

平均（m）

煤层

间距（m）

夹矸

顶板

岩性

底板

岩性

可采性

稳定性

0.10-4.57

2.73

19.93-34.00

27.80

粉砂岩

局部可采中厚煤层

不稳定

0.48-2.33

1.62

14.74-38.20

25.96

1-4

细砂岩

中粒砂岩

局部可采中厚煤层

不稳定

11-2

2.94-4.23

3.60

0-16.67

4.99

1-2

细砂岩

粉砂岩

可采中厚煤层

稳定

14-2

2.4-4.20

3.30

0-13.45

6.72

细粉砂岩

互层

粉砂岩

可采中厚煤层

稳定

14-3

0.20-4.13

2.40

0-13.25

6.72

0-2

细砂岩

细粉砂岩

可采中厚煤层

较稳定

表1－3各煤层煤质特征见表

原煤工业分析％

发热量（Qgr.v.d）MJ/Kg

容

重

结焦性能

水

分

灰

分

挥

发

分

全

硫

磷

Xmm

Ymm

5.41

6.95

31.13

0.36

0.004

32.21

1.315

3.53

10.40

31.10

0.55

0.027

33.03

1.310

2.2

2.5

11-2

2.68

8.60

30.61

0.37

0.022

33.06

1.320

3.36

2.67

14-2

2.39

13.52

29.04

0.75

0.036

34.50

1.370

14-3

2.48

15.95

28.41

0.67

0.420

35.80

1.380

2.5

20.5

（二）、矿井充水条件

（1）地表水、大气降水对煤矿充水影响

本区的煤层在北东部埋藏较浅，煤层的顶板处在风化带地段，地表水对煤矿冲水具有一定影响，但区内河流均为季节性河流，平时多干枯或为小溪，雨季洪水猛涨。

由于洪水期间留时间短，在无断裂导水的情况下，不会对煤矿产生较大的充水影响，但在河谷煤系出路地带，煤系开采塌陷或通过风化裂隙带与K8砂岩、K8石灰岩含水性发生水力联系，对煤矿将会产生一定的影响。

大气降水作为充水水源，在本井田对煤矿充水影响一般不大。

由于大部分地段煤层距地表远且有隔水层存在，且地表径流条件较好，不利于降水入渗，因而不会造成煤矿充水大的影响。

但煤层的顶板处在风化带，岩层裂隙发育，含水性增强，这样充水含水层直接接受大气降水补给，煤矿充水随降水量增多而增大。

因此，浅埋藏地带及沟谷地带大气降水则通过不同的介质空隙和途径渗入煤矿内，称为煤矿充水的主要因素。

（2）地质构造对矿井开采的影响

区内地质构造主要为褶曲构造，北东部埋藏浅，含水层出露，直接接受大气降水补给，成为矿井主要充水水源。

在此地带岩石风化裂隙发育，在地形条件适合接受大气降水和地表水汇集时，可以造成排水量增大。

（3）含水层对矿井开采的充水影响

K8石灰岩含水层

为下组煤的直接充水含水层，深埋藏地带含水性弱，对矿井开采一般不会造成威胁，但在浅部河谷地带，岩层风化裂隙发育且河谷的潜流发生水力联系时，使得含水层富水性增强，对矿井开采将造成一定的影响。

O2石灰岩含水层

浅部地带岩溶发育，成为良好的透水层，深部地带岩溶不发育。

井田内煤层均在奥灰岩岩溶水位（+480m）以上，因此，奥灰岩岩溶水不会对矿井开采产生威胁。

（4）周边矿井及采空区对矿井开采的充水影响

根据《安全专篇》及矿方介绍，矿井周边矿井无越界开采现象，均按规定留设有防水保安煤柱。

矿井开采多年，2号煤层在井田内形成4.1038㎞2的采空区，尽管矿方介绍采空区内积水较少，但是或多或少存在采空积水。

在不明情况下一旦打透采空积水区时可能造成矿井透水事故，对本矿井的安全构成威胁。

（三）、矿井涌水量预算

预计根据矿井实际排水资料，该矿井正常涌水量为200m3/h,最大涌量为270m3/h。

（四）、矿井主要含水层

根据《地质报告》，区内含水层自下而上有：

（1）中奥陶统石灰岩岩溶裂隙含水层

该含水层是煤系地层下伏的主要含水层，出露于井田东南部，岩溶发育。

井田钻孔揭露厚度91.-309.62m，揭露岩溶层位埋藏标高723.06-756.16m，区域水力坡度推算O2水位标高480m左右。

（2）上马家沟组厚层石灰岩岩溶含水层（02S）

井田钻孔揭露厚度145.28m，岩性以灰色，厚层状石灰岩为主，裂隙溶洞发育，为含水性强的透水层。

（3）峰峰组下段泥质灰岩夹石膏层相对隔水层（O2f1）

厚94.88—105.34m，岩性以泥灰岩，白云岩角砾状灰岩为主，致密较硬，纤维状石膏一般以薄层状、脉状、网络状与泥灰岩交织在一起，局部为薄层状纯硬石膏。

为良好的相对隔水层。

（4）峰峰组上段块状石灰岩岩溶含水层（O2f2）

厚50.16—69.64m。

岩性以块状石灰岩为主，局部含泥质灰岩，东南部发育数层熔隙岩，为透水性良好的含水层，深埋藏地带（908号孔）熔岩裂隙不甚发育，只有薄的裂隙发育层，为含水性弱的含水层。

（5）太原组（K2、K3、K4）石灰岩溶裂隙含水层

K2石灰岩溶裂隙含水层为下组煤（10号）顶板直接充水含水层，岩性为深灰色、致密坚硬，厚度4.91—8.92m，平均厚度7.14m，浅埋藏地带即埋藏深度在200m以内，裂隙发育，部分钻孔出现了12—15m3/h的全漏，该层含水性强或为透水层，而在深埋地带，裂隙不发育。

井田相邻606号钻孔水位标高1304.081m，单位涌水量为0.00022L/s.m,含水性极弱。

因此该层除浅埋藏地带外属含水性较弱的含水层。

K3石灰岩为8号煤层直接充水含水层，厚0—7.55m，平均厚6.38m，岩性以深灰色、块状、质纯、裂隙发育为特征，多被方解石脉充填，属含水性较弱含水层。

（6）山西组砂岩裂隙含水层

该组平均厚31m，含有2-4层不稳定的砂岩层，对上组煤开采有影响的主要是K7砂岩，为底板直接充水含水层，厚0.7—3.37m，平均厚1.8m，岩性主要为细粒砂岩，裂隙不发育，属含水性较弱含水层。

（7）下石盒子组砂岩裂隙含水层

主要为K8砂岩裂隙含水层，均位于2号煤层以上，K8厚0.39—15.25m，平均厚4.85m，为灰白色石英砂岩，钙质胶结，泉流量随季节变化明显，补给途径较近。

（8）上石盒子组K10—K11砂岩裂隙含水层

岩性为细—中粒砂岩，层厚一般10m左右，均有不同程度的含水性，泉水出露较多，流量在0.45—0.51L/s，在一定构造条件下成为相对富水地段，属砂岩裂隙弱—中等含水层。

（9）基岩风化带裂隙含水层

区内地形复杂，基岩裸露面积较大，造成基岩风化带裂隙发育，大部分钻孔在100m以内出现消耗量较大或全漏。

由岩芯鉴定风化带深度可达百米左右，可形成含水层或透水层。

（10）第四系砂岩孔隙含水层

分布在山涧河谷地带，岩性为亚粘土、砂砾层及砾石层，厚度小于30m，厚度变化大，渗水性含水性均好，埋藏厚度大时，称为含水较为丰富的空隙潜水含水层。

四、其他开采技术条件

（1）煤层顶底板条件

2#煤层；一般无伪顶，与煤层直接顶接触的是砾岩或含砾砂岩，层厚0.3-0.4米，砾岩上部为灰白色粗砂岩，厚度为22-54米，含石英砾岩；

3#煤层；伪顶为深灰色粉砂岩，层厚03.-0.5米，直接顶未深灰色粉细砾岩与中砂岩互层，厚层4.0米，老顶为灰白色中细砾岩，厚层7-15米，底板一般为粉砂岩，层厚1米；

4-5号煤层：

一般无伪顶，直接顶板为细砂岩粉砂岩互层，致密坚硬，层厚4-8米，老顶为粉砂岩、细砂岩互层，层厚10米，底板为粉砂岩，层厚14米；

7-3-7-4号煤层：

老顶为中粒砂岩，层厚6米，直接顶板为中、细粒砂岩，局部为粉砂岩，层厚1.9-3米，无伪顶，底板为粉砂岩，层厚9米，8号煤层老顶为中粒砂岩，层厚8.8米，直接顶板为粉砂岩，细粒砂岩互层，层厚2.8米，伪顶0.2m厚粉砂岩，极易冒落，底板为粉砂岩，层厚12米；

9号煤层：

老顶为粉砂岩，层厚8.8米，直接顶板为薄层状细粒砂岩，节理发育易冒落，层厚3米，伪顶为0.15m后深灰色页岩，易冒落，底板为粉砂岩和细砂岩，层厚2-5米；

10号煤层：

老顶为细粒砂岩粉砂岩互层，层厚8米，直接顶板为细粒砂岩，层厚3.5米，伪顶为0.10m厚深灰色页岩，极易冒落，底板为粉砂岩、细砂岩，层厚3米；

11-1-11-2号煤层：

无伪顶，直接顶板为粉砂岩、细砂岩互层，层厚13-30米，底板为粉砂岩，层厚1.5-5.0米；

12-2号煤层老顶：

为粉、细粒砂岩，层厚11米，伪顶为0.1-0.30m厚灰色页岩，易冒落，直接顶板为粉砂岩、细砂岩互层，层厚3米，底板为鲕状泥质细砂岩，层厚5米；

14-2号煤层：

老顶为中砂岩，局部为粉、细砂岩互层，层厚25米，一般无伪顶，直接顶板为粉、细砂岩互层，层厚2-3米，底板为细砂岩，层厚4-5米；

14-3号煤层：

直接顶板为细砂岩，层厚4-12米，直接地板为褐色泥岩，层厚3米，老底为粗砂岩，层厚2.5米，一般无伪顶，局部有0.1-0.20m厚薄层粉砂岩；

15号煤层：

老顶为灰白色砂岩，层厚8-10米，直接顶板为粉砂岩，层厚2-8米，一般无伪顶，局部有0.05-0.10m厚粉砂岩、砂质泥岩，极易冒落，底板为粉砂岩、中粗粒含砾砂岩，层厚2-3米。

（2）瓦斯

根据精查勘探地质报告，勘探工作中共采集17个煤样进行瓦斯分析，用分源法，预测矿井瓦斯相对涌量为0.5774—1.3601m3/t，以井田内其他钻孔瓦斯含量进行计算，矿井最大瓦斯涌出量均小于10m3/t。

本矿井为低瓦斯矿井，局部存在高瓦斯区，单产生中应按高瓦斯矿井进行管理。

（3）煤尘爆炸性及煤的自燃发火性

根据精查勘探地质报告，井田主要可采煤层的煤尘均有爆炸危险，爆炸指数为35％。

各煤层存在自燃因素，煤的自燃发火期为6—12个月。

（4）地温

区内地温的变化，大致呈随深度增加而增加的规律，属地温正常区。

地温梯度一般小于3℃/百米。

第二章井田开拓

第一节井田境界及储量

一、井田境界

1、井田范围

本井田煤层为缓倾斜煤层,井田境界采用垂直划分法，本井田划分的原则有；

1）井田范围储量、煤层赋存及开采条件与矿井生产能力相适应；

2）保证井田有合理的尺寸；

3）充分利用现在的自然条件划分井田；

4）合理规划矿井的开采范围，处理好相邻矿井之间的关系。

根据以上条件规则和矿区总设计任务书的要求，结合煤层的赋层情况，地质

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