毕业设计定.docx
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毕业设计定
毕业设计（论文）
说明书
设计题目：
胜利煤矿开拓设计
专业
函授站：
大联公司函授站班级：
采矿工程
设计人：
梁通
山东科技大学继续教育学院
二○一三年七月二十日
指导教师对毕业设计的评语
指导教师：
年月日
答辩（考试）委员会鉴定意见
答辩（考试）成绩：
鉴定意见：
主任：
副主任：
年月日
第一章井田概况及井田地质特征……………………1
第一节井田概况…………………………………1
第二节井田地质特征……………………………19
第二章井田开拓…………………………………44
第一节井田境界及储量…………………………44
第二节矿井设计生产能力及服务年限…………48
第三节井田开拓…………………………………49
第四节井筒………………………………………56
第五节井底车场及硐室…………………………58
第三章大巷运输………………………61
第一节运输方式的选择…………………………61
第四章采区布置及装备………………………70
第一节采煤方法…………………………………70
第二节采区布置…………………………………98
第三节巷道掘进…………………………………100
第五章通风与安全………………………………104
第一节概况………………………………104
第二节矿井通风………………………………108
第六章提升、通风、排水和压缩空气设备……156
第一节提升设备………………………………156
第二节通风设备………………………………175
第三节排水设备………………………………179
第四节压缩空气设备…………………………186
第一章井田概况及井田地质特征
第一节井田概况
一、交通位置
临县胜利煤焦有限责任公司（以下简称胜利煤矿）位于山西省吕梁市临县招贤镇招贤村北东部，其地理坐标为东经110°56′36″～110°58′21″，北纬37°39′57″～37°41′36″，行政区划隶属于临县招贤镇管辖。
该矿距临县县城直距近33km，运距不足50km，东南距离石市城区直距约24km，向西北约7km与离临柳石扶贫攻坚路相接，可达碛口镇和临县城。
井田东部外围有209国道主干公路经过，井田至209国道直距20余km，在离石城区附近与汾阳至军渡高速公路接轨，公路可称四通八达。
井田南侧直距23km处有孝柳铁路运煤专用线通过，井田至交口站近30km，交通便利。
二、地形地貌
本井田属吕梁山系，为典型的黄土高原地貌。
按其形态类型分为侵蚀地形及堆积地形，前者占绝对优势。
侵蚀地形表现为强烈切割的梁、塬、峁状黄土丘陵，分布于井田内大部分地区，冲沟密集而狭窄，形态多呈“V”形，与黄土梁、塬、峁相间分布，常见陡崖、黄土残柱及陷穴等微地貌景观。
沟谷两侧及谷底有基岩零星出露，井田内由于植被稀少，致使水土流失严重。
堆积地形主要发育在湫水河谷，为冲积、洪积堆积。
湫水河谷宽阔、平坦，一般宽200m左右，两岸断续分布着Ⅰ—Ⅱ级阶地。
综观井田地形，大致东高西低，井田内地形最高点位于井田东部贺家湾村附近的山梁上，海拔1078.9m，最低点位于井田西北部的沟谷中，海拔863.2m，最大相对高差215.7m。
三、河流
井田属临县南部，区内河流属黄河流域湫水河水系。
湫水河发源于兴县黑茶山南麓，经阳坡水库入临县境内，在碛口镇注入黄河。
全长107km，林家坪水文站为湫水河下游一站，多年平均流量3.22m3/s，最大月平均流量54.5m3/s，最小月平均流量0.01m3/s。
1967年8月22日最大流量为3670m3/s。
湫水河属枯水期较短的季节性河流。
以它为主河道水系呈羽毛状，雨季流量增大，遇大雨则洪流暴发，携带大量泥沙向下游直泻，雨后流量锐减，7～9月份流量占全年总流量的50～70%。
枯水的冬、春季节，流量甚小，主要靠小泉水汇成细流。
本井田内无大的常年性地表河流，仅较大的干河沟有季节性细小溪流，旱季有时干涸，雨季则汇集洪水沿沟排泄，向西北汇入湫水河，然后向西于碛口镇注入黄河。
黄河在井田以西10km处流过，河底高程610～700m，流向由北向南，据吴堡水文站1952～1977年资料，年平均流量924.4m3/s，最大流量19500m3/s。
四、气象及地震情况
井田地处晋西北黄土高原，为大陆性季风气候，属暖温带半干旱地区。
气温变化昼夜悬殊，四季分明。
降水量有限，多呈干旱状态。
冬春两季多西北风少雪雨，而夏季雨量集中，有时出现洪水灾害。
各项气象要素特征
如下：
1、气压
11月最高，平均为891.1mb，7月份最低，为877.6mb，全年平均值885.3mb。
2、气温
年平均气温8.8℃，1月份最低，平均为-7.6℃，极值为-24.8℃；7月份最高，平均为22.6℃，极值为37℃，平均温差30.2℃。
一般降至0℃时间在10月中旬，回升至0℃的时间在翌年4月中旬。
3、降水量及蒸发量
截至1993年，平均年降水量为513.9mm，最大降水量在7月份，为744.8mm，最小在1月份，为4.5mm。
日最大降水量在1970年8月9日，为162.5mm。
雨量集中于7、8、9月份，占全年的59%。
蒸发量年平均值为2141.9mm，蒸发量大于降水量。
4、风向及风速
风向多为西北风，风速历年平均2.5m/s，最大月（3-5月）平均3.1m/s，最小月（8月）平均2.2m/s。
5、霜期、雪期及冻土期
初霜期在10月上旬，终霜期在翌年3月底，平均无霜期194天。
初雪期平均为11月下旬，终雪期为翌年3月底，一次最大积雪厚度为30cm。
最早冻结在11月26日，最晚解冻为翌年4月1日，井田内最大冻土深度111cm。
据中国地震动参数区划图GB18306-2001，本井田地震烈度为Ⅵ度。
对
应的地震动峰值加速度为0.10g,历史记载井田内未发生过大地震，只在1829年4月（清道光九年三月）离石发生过5.25级地震，震中位置为北纬37°30′，东经111°12′。
五、经济概况
临县人口较多，全县人口达58.35万人左右，耕地面积主要以坡地为主，本区以煤炭工业为主，其次还有县、乡办及民营的铁厂、铝厂、铸造厂、瓷厂等，在该县工业生产中起着举足轻重的作用。
农业比较发达，主要农作物有玉米、高梁、谷子、豆类、土豆等，经济作物有葵花、胡麻、红枣等。
临县的自然、人文景观等旅游资源丰富，境内有远近闻名的碛口旅游风景区，有宝珠山、紫金山、柏榆庙山、汉高山等自然景观。
古建筑及附属文物有正觉寺、善庆寺、义居寺、黑龙庙、东岳、文塔、县城文庙等。
近年来全县经济社会取得持续健康快速发展，城镇居民人均收入3415元，农民人均纯收入达到984元。
六、矿井建设外部条件
1、水源
矿井现有水源井一眼，井径450mm，井深320m，总取水能力为500m3/d，能够满足矿井工业场地日用水量的需要。
奥陶系石灰岩地层一般水质良好，为H－C·M型。
据山西省疾病预防控制中心检验报告，该深井水中总硬度、铁及氯化物、溶解性总固体含量超标，故需对该深井水进行处理以达到饮用水标准。
井下消防及洒水由净化处理后的井下排水提供。
2、电源
在矿井西约6km处有林家坪110kV变电站一座，电压等级110/35/10kV，主变压器安装容量1×40MVA，可为用户提供35kV出线间隔。
在矿井北约17km处有三交110kV变电站一座，电压等级110/35/10kV，主变压器安装容量1×31.5MVA，可为用户提供35kV出线间隔。
临县胜利煤焦有限责任公司矿井兼并重组整合后，与供电部门协商，设计在矿井工业场地建35/10kV变电所，两回35kV供电电源一回取自林家坪110kV变电站35kV母线段，另一回取自三交110kV变电站35kV母线段，一回运行一回带电备用。
供电电源可靠。
3、征购地情况
在本井田范围内大都为山坡地或荒地，矿井建设用地大部分为已征用土地。
根据规程留设了村庄及公路保护煤柱，不存在迁村情况。
七、综合评价
综上所述，本矿井煤炭储量可靠，地质构造简单，外部协作条件配套，井田开采条件良好，开采成本较低，煤质优良，有可靠的用户，具有很强的竞争力，因此有条件建设成为现代化矿井。
此外，该项目有较好的经济效益、社会效益和环境效益，对促进区域经济发展，对当地人民脱贫致富都将起到积极地促进作用。
第二节井田地质特征
一、地层及地质构造
（一）地层
井田内地表大部分为第四系中上更新统（Q2+3）覆盖，仅在大的冲沟中见有二叠系下统山西组（P1s）、下石盒子组（P1x）和上统上石盒子组（P2s）出露。
ZK02孔揭露了奥陶系中统（O2f），石炭系中统本溪组（C2b），上统太原组（C3t）地层。
现根据地表及钻孔资料将井田地层特征由老至新分述如下：
1、奥陶系中统峰峰组（O2f）
井田未出露，与下伏地层呈整合接触，ZK02钻孔探至本层位，揭露厚度15.97m，以灰白色厚层状石灰岩、泥灰岩为主，有少量白云质灰岩，岩溶裂隙不发育。
本组厚度100-150m，平均120m。
2、石炭系
（1）中统本溪组（C2b），上部以灰色、灰黑色泥岩、灰岩为主，夹有中粒砂岩薄层；下部以灰色泥岩、铁铝质粘土岩为主，底部为花斑状铁铝岩，与下伏地层呈平行不整合接触。
本组厚度16.00-39.00m，平均30.00m。
（2）上统太原组（C3t），厚度为65.13～85.93m，平均80.00m，岩性由灰白色石英砂岩、灰黑色砂质泥岩、泥岩、石灰岩及煤层组成。
底部为灰白色厚层状中粗粒砂岩（K1），与下伏地层呈整合接触，按其沉积特征可分为三段：
①、下段：
由K1砂岩底至9号煤底，厚度12.10-25.88m，平均24.00m，以灰色、灰黑色泥质岩类为主，夹有粉砂岩薄层，顶部发育有一层不稳定的薄煤层。
②、中段：
从9号煤底至L3灰岩顶，厚26.47～28.56m，平均27.50m，是主要含煤段，以灰岩、煤层、泥岩为主，夹有薄层细砂岩。
本段中8、9号煤层为全区稳定可采的中厚煤层，L3、L2灰岩之间还夹有一层不稳定的薄煤层。
③、上段：
由L3灰岩顶至山西组底，厚度26.56m～31.49m，平均28.50m，岩性以灰岩、泥岩为主，底部夹有细砂岩、粉砂岩薄层，其中L5、L4间分别夹有6、7号两层全区稳定的薄煤层，其厚度均小于0.70m，为不可采煤层。
3、二叠系
（1）下统山西组（P1s）：
井田南端有零星出露，厚度为57.34～83.71m，平均厚度67.3m，底部K3砂岩在井田内相变为泥岩，与下覆地层呈整合接触。
顶至K4砂岩底，主要由砂岩、砂质泥岩、泥岩、煤层组成，含02、1、2、3、4、5、5下号煤层，其中5号煤层是全区稳定可采煤层，4号煤层与5号煤层的层间距变化很大，在井田东南部出现合并现象。
02、1、2、3、5下号煤层，为不稳定，不可采煤层。
（2）下统下石盒子组（P1x），井田中部干河沟、南部均有出露。
底部为灰白色厚层状中粗砂岩（K4），与下伏地层呈整合接触。
厚度为83.29～110.28m，岩性以砂岩、泥岩、砂质泥岩为主，中部和上部为紫红、浅灰色的泥岩、砂岩。
（3）上统上石盒子组（P2s），井田中部干河沟及西部有出露，钻孔揭露最大厚度为141.00m，底部为黄绿色厚层状中粗粒砂岩（K5），与下伏地层呈整合接触。
岩性以黄绿色砂岩夹紫红色、紫色砂质泥岩和灰黑色砂质泥岩为主。
4、上第三系上新统（N2）
主要分布在沟谷两侧，岩性为红色、黄红色粘土岩，底部为砾石层，厚0～25.00m，不整合于下伏地层之上。
5、第四系中上更新统（Q2+3）
井田内大部分地层被第四系中、上更新统松散层覆盖，厚度0—93m，主要为淡黄色亚砂土，黄红色砂质粘土、亚粘土等，中下部夹多层钙质结核。
（二）构造
井田为一平缓的单斜构造，地层走向NE，倾向NW，倾角为4°～6°，根据煤矿井下揭露资料，井田东部发育有次一级波状起伏。
井田内未发现断层和陷落柱等其它构造。
井田构造类型为简单类型。
（三）岩浆岩
本井田内未见有岩浆岩侵入与分布。
二、煤层及煤质
（一）煤层
1、含煤性
井田含煤地层为二叠系下统山西组和石炭系上统太原组。
其中山西组含有01、03、1、2、3、4、5、5下号煤层，煤层总厚度为8.53m，山西组地层厚67.30m，含煤系数为12.67%；太原组共有5层煤，即6、7、7下、8、9号煤层，煤层总厚度为7.13m，太原组地层厚80.00m，含煤系数为8.91%。
含煤地层共厚147.30m，煤层总厚15.66m，含煤系数为10.63%。
2、可采煤层
可采煤层特征表
表1－3－1
煤层号
煤层厚度（m）
最小－最大
平均
煤层间距
（m）
煤层结构
煤层稳定性
可采性
煤层顶底板岩性
夹矸
层数
型别
范围
系数（%）
顶板
底板
4
0.44-2.44
1.31
0-3.50
1.50
0-2
简单
稳定
大部
80
砂质泥岩
粉砂岩
炭质泥岩
泥岩
砂质泥岩
5
2.71-7.60
5.53
0-5
简单-复杂
稳定
全区
100
泥岩
细砂岩
炭质泥岩
砂质泥岩
泥岩
粉砂岩
细砂岩
炭质泥岩
40.23-52.50
48.92
8
2.72-3.10
2.85
0-3
较简单
稳定
全区
100
灰岩
泥岩
砂质泥岩
粉砂岩
泥岩、细砂岩
8.95-12.24
11.50
9
3.24-3.97
3.45
1-4
简单－复杂
稳定
全区
100
炭质泥岩
泥岩
砂质泥岩
粉砂岩
泥岩
粘土岩
井田内共含可采和大部可采煤层4层，均为批采煤层，分述如下：
（1）4号煤层：
位于山西组中下部，上距K4砂岩47m左右，煤层厚度为0.44～2.44m，平均1.31m，含有0-2层夹矸，结构简单，煤层直接顶板为砂质泥岩或粉砂岩，底板为泥岩、炭质泥岩或砂质泥岩，为厚度变化不大的大部可采煤层。
本井田南部与5号煤层合并。
（2）5号煤层：
位于山西组下部，上距4号煤层平均1.50m，煤层厚度为2.71～7.60m，平均5.53m，含有0～5层夹矸，大部2～4层，局部0～1层，结构简单～复杂。
为全区稳定可采的厚煤层。
煤层直接顶板为泥岩、炭质泥岩、细砂岩，有时为砂质泥岩，底板为泥岩、粉砂岩或细砂岩、炭质泥岩。
井田东部和南部5号煤层与上部4号煤层间距变小，出现合并现象。
（3）8号煤层：
位于太原组中部，上距5号煤层平均48.92m，煤层厚度为2.72～3.10m，平均2.85m，L1灰岩为其直接顶板，有时为泥岩，底板为砂质泥岩，粉砂岩，局部为泥岩、细砂岩。
该煤层含有0～3层夹矸，大部0～2层夹矸，局部3层夹矸，结构较简单，为全区稳定可采的中厚煤层。
（4）9号煤层：
位于太原组下部，上距8号煤层平均11.50m，下距K1砂岩24m左右，煤层厚度为3.24～3.97m，平均3.45m，含有1～4层夹矸，结构简单～复杂，直接顶板为炭质泥岩、泥岩，局部为粉砂岩、砂质泥岩，底板为泥岩、粘土岩。
为全区厚度变化较小的稳定可采的中厚煤层。
4、5号煤层为一煤组，二者间距很小，前者结构简单，为中厚煤层，后者结构较复杂，一般为厚煤层，二者在本井田东南部出现合并现象。
8号煤层为较简单的中厚煤层，9号煤层为复杂结构的中～厚煤层，8、9号煤层相距8.95～12.24m，间距变化不大，二者组成一个煤组。
（二）煤质
1、煤的物理性质和煤岩类型
（1）煤的物理性质及宏观煤岩类型
各煤层的物理性质基本相同，玻璃光泽为主，少数为强玻璃光泽；条痕色多为黑色或黑褐色；条带状结构，层状构造；断口为阶梯状和贝壳状；性脆易碎，多呈细碎块或粉煤状。
宏观煤岩类型多为半亮型煤，光亮型和半暗型煤次之，局部亦有暗淡型煤。
（2）显微煤岩特征
各可采煤层的有机显微组分均以镜质组为主，其次为丝质组，半镜质组、稳定组极少。
镜质组以均质镜质体和基质镜质体为主，其次为胶质镜质体；丝质组以氧化丝质体为主，呈碎屑状、透镜状分布，火焚丝质体偶见；稳定组由小孢子体和角质体组成。
无机显微组分以粘土类为主，硫化物次之，少量的碳酸盐类。
粘土类主要以充填细胞腔的形式存在，有时较集中呈透镜状；硫化物以草莓状、星点状分布；碳酸盐类呈块状分布或裂隙充填方式存在。
4、5号煤层显微煤岩类型以混合亮暗煤亚型为主，8、9号煤层以丝质暗煤亚型丝质亮暗煤亚型为主。
（3）煤的变质作用
各煤层的变质指标见表1－3－2。
煤层主要变质指标统计表
表1－3－2
煤层号
Vdaf
Cdf（%）
Hdaf（%）
Romax
煤分类
备注
4
32.15
87.89
4.95
1.09
FM、JM
5
29.90
88.92
5.05
1.06
FM
8
24.40
88.66
4.86
1.21
JM
9
25.49
87.91
4.86
1.29
JM
由表可知：
在垂向上由上到下镜质组油浸最大反射率（Romax）变化由小到大，挥发分（Vdaf）由大变小，煤种由肥煤到焦煤，反映变质程度逐渐增高，符合希尔特定律，说明本区煤变质作用受区域变质作用控制。
2、煤的化学性质和工艺性能
根据三交详查区和胜利煤矿精查区部分钻孔煤质资料，结合煤矿提供的煤质化验报告，将该矿批采煤层的化学性质和工艺性能简述如下：
（1）化学性质
各煤层煤质分析见表1－3－3。
（2）工艺性能
各可采煤层的工艺性能见表1－3－4。
①、粘结性和结焦性
各可采煤层粘结指数均大于85，胶质层厚度大于15mm。
精煤焦渣特征6-7之间，属强粘结性煤。
另据三交详查资料，4号煤层结焦性最好，9号煤次之，5、8号煤层结焦性稍差。
②、发热量
各煤层恒容低位空气干燥基发热量在22.29～30.40MJ/kg之间。
③、灰熔融性
各可采煤层的转化温度（ST）均大于1460℃，为较高软化温度灰。
（3）煤类的确定
采用2009年发布的国家标准《中国煤炭分类》（GB/5751-2009）以浮煤挥发分（Vdaf）和粘结指数（GR.I）及胶质层厚度为划分指标，确定井田内4号煤层、5号煤层为肥煤和1/3焦煤及焦煤，8、9号煤为焦煤。
其中4、5号煤层因大多钻孔均未测定胶质层Y值，根据浮煤挥发分（Vdaf）和粘结指数推断，4、5号煤层煤类应属肥煤或1/3焦煤及焦煤，但各自分布范围难以划分。
3、煤的可选性
据三交详查勘探时在胜利煤矿采取9号煤层大样和井田北侧裕民煤矿采取5号煤层大样进行可选性试验，煤的可选性评定结果如下：
煤层煤质分析成果表
表1－3－3
煤
层
号
工业分析（%）
发热量
（MJ/kg）
（Qnet.ad
粘结指数
GR.I
胶质层厚度
Y（mm）
煤类
原浮煤
水分
Mad
灰分
Ad
挥发分
Vdaf
全硫
St.d
磷
Pg
4
原煤
0.48-1.54
1.04（4）
13.84-21.08
18.51（4）
31.61-32.68
32.15
（2）
0.44-0.93
0.70（4）
0.006-0.021
0.013（4）
26.82-29.79
28.10（3）
JM
FM
浮煤
0.64-0.84
0.71（4）
5.45-11.54
9.16（4）
27.19-31.67
29.46（4）
0.57-0.71
0.63（4）
0.003-0.016
0.008（4）
31.5
31.5
83.0-99.0
94.23（4）
28
5
原煤
0.21-1.15
0.97（5）
18.25-33.34
24.40（5）
27.70-29.94
29.16（3）
0.32-0.87
0.62（5）
0.006-0.051
0.032（4）
25.25-27.59
26.18（3）
1/3JM
JM
FM
浮煤
0.44-0.70
0.62（4）
8.29-13.01
11.18（4）
26.97-29.15
28.23（4）
0.56-0.74
0.65（4）
0.007-0.034
0.018（3）
34.72
84.0-94.2
89.8（4）
17-20
18.5
（2）
FM
8
原煤
0.49-1.36
0.89（6）
12.57-21.27
15.71（6）
18.96-25.59
24.40（6）
1.21-3.66
1.91（6）
0.003-0.031
0.016（4）
26.81-30.40
28.67（3）
JM
浮煤
0.28-0.68
0.47（7）
3.58-12.07
8.69（7）
22.66-25.77
24.88（7）
0.46-1.94
1.45（7）
0.002-0.021
0.01（3）
35.12-35.89
35.57（4）
80.0-97.9
92.6（7）
18.0-25.0
21.2（3）
9
原煤
0.54-5.09
1.48（7）
19.98-32.30
24.30（7）
24.42-26.45
25.49（5）
0.74-1.19
0.86（7）
0.033-0.079
0.061（5）
22.29-27.27
25.14（3）
JM
浮煤
0.33-1.91
0.74（7）
6.21-14.09
9.77（7）
21.57-25.89
23.93（7）
0.63-0.81
0.74（7）
0.025-0.053
0.041（4）
34.13-35.36
34.81（4）
79.00-96.18
85.95（7）
16.50-20.98
18.33（4）
可采煤层工艺性能一览表
表1－3－4
煤层号
发热量Qnet.v.d
胶质层厚度Y（mm）
粘结指数
GR.I
焦渣特征
灰熔融性
ST（℃）
4
26.82-29.79
28.10
28.0
83.0-99.0
94.23（4）
5-7（原）
7（精）
>1460
5
25.25-27.59
26.18
20.0
84.0-94.2
89.8（4）
4-7（原）
6-7（精）
>1460
8
26.81-30.40
28.67
18.0-25.0
21.2（3）
80.0-97.9
92.6（7）
4-7（原）
7-8（精）
>1460
9
22.29-27.27
25.14（3）
16.50-20.98
18.33（3）
79.00-96.18
85.95（7）
4-7（原）
7（精）
>1460
（1）大样筛分试验
①裕民煤矿5号煤大样筛分试验结果：
特大块和大块煤（50～150mm）产率占20.12%，为中高灰、低硫煤。
中块（25～50mm）占13.12%，小块煤（13～25mm）占19.00%，均为中高灰、低硫煤，粒煤占21.99%。
粉煤（0.5～6mm）占23.15%，加权灰分25.05%，为中灰、低硫煤。
小于0.5mm级，占全样2.62%，为中灰、低中硫煤。
全样加权灰分29.
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