阳泉一矿3号层设计说明书最终版.docx

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阳泉一矿3号层设计说明书最终版

毕业设计（论文）任务书

毕业设计（论文）题目：

阳泉一矿3号煤开拓与通风设计说明书

毕业设计（论文）要求：

1.完成20篇以上资料的收集与阅读，且有读书笔记，并经指导教师审查核实。

2.在实习进行中，学生必须每日写好实习日记，定时交指导教师检查，在实习日记中，记录每天主要观察及研究结果，画必要的草图，记下必要的资料。

3．初步拟题，大致确定自己写哪些方面的内容，可以是与自己实习单位有关的问题也可以是自己感兴趣的问题。

4．对所收集资料进行分类，将初始内容归为一类；对问题有进一步深入研究内容归为一类；将问题和对策文章归为一类。

5．对分类文章全面泛读，尽快了解该课题的总体情况、主要观点并选出最具代表性的文章进行“精读”，读后及时做好摘要与笔记。

6．将资料再次按照理论、观点、设计方法、设计思路进行分类。

7．通过收集和阅读资料，对设计轮廓逐步清晰，其设计对象的现状、问题、以及问题产生原因，前人有何对策，自己又有什么不同见解等都已如数家珍，在此基础上进一步确定确切的题目。

8．撰写说明书时一定要结合井田设计状况。

原始数据（资料）：

地理位置：

阳泉矿务局一矿位于阳泉矿区的西北部，山西沁水煤田的东北边缘，太行山平缘大背斜西翼，距市中心8公里处。

交通条件：

阳泉矿务局矿区地理位置约为东经113°25′，北纬37°50′，阳泉矿区的桃河南岸，有石太铁路横贯矿区，东达石家庄与京汉铁路接轨，为矿区重要运输干线，东西方向有与铁路平行的公路线，矿区有讨论支线6-11公里，公路网通到各个厂房地点。

本矿区距太行山中部西侧是山西高原东部之山岳丘陵地带，区内山势急缓不一，河谷纵横，矿区标高在东部阳泉车站附近+600米处，最高为北头嘴西部的庙梁，标高为+1364米。

本区内的桃河为主要河流，其最大流为蒙村河，义井河等。

桃河为间歇性河流，河床宽度达300-500米，平时流量甚小，雨季则水量大增，水位上升，浸没河岸。

夏季流量为2-4m3/s，最大为1995年8月，达到2200m3/s。

本矿区气候干燥，属大陆性气候区域，矿区内最大降雨量为844.2毫米，最小降雨量为240毫米，最高气温为40.2℃，最低气温为-19.2℃，春、冬季多西北风，夏季南风，秋季多西风，矿区土壤冻结深度为0.5-0.7米，冻结期为十一月至次年三月。

矿区电源有太原经榆次至阳泉，和娘子关至阳泉的110KV输电线及阳泉发电厂组成的网络供给电源。

矿区水源主要由桃河冲击层中开凿的水井供水，另有一个钻孔取地下岩层水，补充供水不足，沽水期供水较困难，娘子关东水西调解决了一部分问题。

毕业设计（论文）主要内容：

本设计主要是对阳泉一矿3号煤层进行开拓开采和通风安全设计。

根据3号煤层实际情况，本设计主要对矿井井田开拓方式、采区巷道布置、大巷运输方式、矿井通风及安全、工作面顶板来压进行了设计，其中以井田开拓和矿井通风为重点，对通风系统进行了细致精确的计算、分析和论述，从而确定了合理的通风机。

学生应交出的设计文件（论文）：

1.毕业设计说明书1册

2.设计图纸1套

3.答辩汇报稿1份

4.毕业（设计）论文全部电子文档（最后一稿）

主要参考文献（资料）：

[1]煤矿通风与安全编写组.煤矿通风安全.煤炭工业出版社1979.6

[2]吴志薏.煤矿矿井采矿设计手册（上、下）.煤炭工业出版社.1984

[3]张文生.开采方法.煤炭工业出版社.1986

[4]赵永生.毕业设计指导书.山西矿业学院.1989

[5]煤矿总工程师工作指南编委会编著.煤矿总工程师工作指南.煤炭工业出版社.1990.7

[6]许永析.中国采煤方法图集.中国矿业大学出版社.1990

[7]毕华照.煤矿顶板事故的防治.煤炭工业出版社1991.2

[8]高儒.煤矿地质学.山西科技出版社.1992

[9]黄元平.矿井通风阻力及测量.煤炭工业出版社.1999.7

[10]钱鸣高.矿山压力及其控制.煤炭工业出版社.2002.7

[11]张国枢.通风安全学.中国矿业大学出版社.2004

[12]煤矿安全规程.煤炭工业出版社.2011

专业班级:

安全工程0802班

学生姓名：

李晨光

要求设计（论文）工作起止日期：

2012.03.15～2012.06.14

指导教师签字：

日期：

教研室主任审查签字：

日期：

系主任批准签字：

日期：

阳泉一矿3号煤开拓与通风设计说明书

摘要

设计的主要内容是阳泉煤矿3#煤层的开拓开采及通风。

设计的依据为成庄煤矿3#煤层的实际情况结合收集到的资料及《安全工程专业毕业设计》大纲的要求,根据国家煤炭建设有关方针政策和我国数十年来通风的先进经验而进行的设计。

设计的内容包括矿井设计概况、井田开拓方式、采区巷道布置、矿山基本巷道、矿井通风设计、煤矿安全设计共六章内容，其中以井田开拓开采及矿井通风为重点，进行了细致精确的计算、比较、分析和论述，对其余部分也作了充分的描述，对全矿的开拓及通风系统都做了详尽的阐述和计算，并附有图纸。

关键词：

矿井设计井田开拓方式矿井通风设计

TheManualofVentilationDesigninYangquanNo.3mine

Abstract

Thisdesignisthedesignationthatgoesonaccordingtotheventilationsystemofcoalminemainly.Thisdesign,withtheactualconditionofthecoalseam3#inyangquancoalmine,combinestheinformationthatcollected,conformtotheoutline“safelyprojectprofessionalgraduationisdesigned“requirement,accordingtonationalcoalconstructionwiththepropermethodneedlepolicyandtheadvancedexperienceofourcountrythattensofyearscometoventilate,andthedesignthatgoeson.

Thisdesignismajortodesigngeneralsituationandwellfielddevelopingwayforpit,pickdistricttunnelarrange,the6ssuchasminingbasictunnel,pitventilationdesignandthesafetydesignofcoalminepartwithdesign,inwhich,putpitventilationfirst,havecarriedoutcarefulaccuratecalculation,analysisandexposition,forothershavealsomadeampledescribe,forventilationandthedevelopingofwholeminesystemmakedetailedelaborateandcalculate,andispreparedwithblueprint.

Keywords:

Minedesign;Miningmethods;Ventilationsystemofcoalmine

前言

本设计是以成庄煤矿3#煤层的实际情况为基础进行的设计。

南北走向长3.64km，东西宽约2.64km，井田面积约9.796km2。

整个井田煤层赋存稳定，倾角一般不超过2-7°。

3#煤层平均煤厚3019m，井田可采储量5058.3万t年产量，年产量90万吨。

本设计采用立井单水平条带式开采，划分为共4个带区。

带区内采用长壁采煤法。

全井田共计开凿三个井筒。

主立井：

主要用于运煤；副立井：

主要用于进风和运料；回风立井：

用于回风兼作安全出口。

其中，为了防止煤尘飞扬，以副立井为主要进风井。

本设计的设计依据为，根据本矿的特点以及其他诸多因素的影响，设计出符合本矿井条件的开拓开采及通风方式、并将瓦斯的危害降到最低，保证矿井能够安全高效的生产，并且尽量减少对周边环境的危害。

第一章矿井设计概况

第一节井田地质的特征及煤层特性

一、矿井的地理位置

地理位置：

阳泉矿务局一矿位于阳泉矿区的西北部，山西沁水煤田的东北边缘，太行山平缘大背斜西翼，距市中心8公里处。

交通条件：

阳泉矿务局矿区地理位置约为东经113°25′，北纬37°50′，阳泉矿区的桃河南岸，有石太铁路横贯矿区，东达石家庄与京汉铁路接轨，为矿区重要运输干线，东西方向有与铁路平行的公路线，矿区有讨论支线6-11公里，公路网通到各个厂房地点。

本矿区距太行山中部西侧是山西高原东部之山岳丘陵地带，区内山势急缓不一，河谷纵横，矿区标高在东部阳泉车站附近+600米处，最高为北头嘴西部的庙梁，标高为+1364米。

本区内的桃河为主要河流，其最大流为蒙村河，义井河等。

桃河为间歇性河流，河床宽度达300-500米，平时流量甚小，雨季则水量大增，水位上升，浸没河岸。

夏季流量为2-4m3/s，最大为1995年8月，达到2200m3/s。

本矿区气候干燥，属大陆性气候区域，矿区内最大降雨量为844.2毫米，最小降雨量为240毫米，最高气温为40.2℃，最低气温为-19.2℃，春、冬季多西北风，夏季南风，秋季多西风，矿区土壤冻结深度为0.5-0.7米，冻结期为十一月至次年三月。

矿区电源有太原经榆次至阳泉，和娘子关至阳泉的110KV输电线及阳泉发电厂组成的网络供给电源。

矿区水源主要由桃河冲击层中开凿的水井供水，另有一个钻孔取地下岩层水，补充供水不足，沽水期供水较困难，娘子关东水西调解决了一部分问题

二、井田地质特征

煤田地质特征

1）煤层

含煤地层为上石炭统太原群及下二迭统山西组，总厚度116.97～185.15m，平均厚141.73m。

含煤11层，煤层总厚度14.23m，含煤系数10%，其中可采及局部可采煤层4层，煤层编号自上而下为3号、5号、9号、15号。

可采煤层厚度12.15m。

3号煤层为全井田主要可采煤层，平均厚度为6.44m。

其顶板一般为粉砂岩或泥岩，常有薄层炭质泥岩或页岩。

伪顶厚0.1m，层理发育，质软，随采随落；直接顶为1～2m厚的深灰色粉砂岩，质较坚硬；老顶为灰色中粒砂岩，一般厚18m。

底板为深灰色粉砂岩或泥岩。

图1－2－1煤层综合柱状图

各煤层均为中等变质的无烟煤，层理或节理裂隙发育，可采煤层特征见表1－2－1，煤层综合柱状见图1－2－1。

2）煤质

井田内均为中等变质的无烟煤。

各煤层的物理性质相似，多以亮煤、镜煤及暗煤为主，坚硬致密，层理或节理裂隙发育，常被方解石或黄铁矿脉充填，燃点与耐热强度（热稳定性）均很高。

3号煤层为低～中灰，低硫煤，易选。

洗煤硫的含量为0.36%～0.54%，平均为0.42%，灰分在10%以下，煤的发热量在33.49MJ/kg以上，灰熔点T2大于1250℃。

煤质工业分析结果见表1－2－3。

3）其它

煤尘无爆炸危险，煤层无自然发火现象。

煤田特征

阳泉矿务局一矿位于阳泉矿区的西北部，山西沁水煤田的东北边缘，太行山平缘大背斜西翼，本矿区距太行山中部西侧是山西高原东部之山岳丘陵地带，区内山势急缓不一，河谷纵横，煤层平均埋深200m。

1）地层

地层从老到新有：

奥陶系中奥陶统马家沟组，石炭系中石炭统本溪群、上石炭统太原群，二迭系下二迭统山西组及下石盒子组、上二迭统上石盒子组，第四系中更新统、上更新统及全新统。

地层特征见表1－2－2。

2）地质构造

井田构造形态主要为一走向北北东（北部）逐渐转折为北东向（南部），倾向北西的单斜构造。

地层倾角为3°～15°，一般均不超过10°。

井田内褶曲发育，共有六组背、向斜，但背、向斜幅度不大，两翼平缓、开阔。

井田内共有断层20余条，均为正断层，断层最大落差未超过30m。

另外，建井及生产期间发现了一些小断层，这些小断层落差一般在2～6m之间。

井田内主要河流为长河，属沁河支流。

除此，尚有史村河、河底河等，这些河流补给面积小，在枯水期常有断流现象。

表1－2－2地层特征表

地质时代

符号

地层厚度（m）

最小—最大

平均

系

统

组

奥陶系

中奥陶统

马家沟组

O2

400～450

石炭系

中石炭统

本溪群

C2

上石炭统

太原群

C3

二迭系

下二迭统

山西组

Ｐ１１

下石盒子组

Ｐ１２

上二迭统

上石盒子组一层

Ｐ１－２１

上石盒子组二层

Ｐ１－２２

上石盒子组三层

Ｐ１－２３

60

第四系

中更新统

Ｑ2

上更新统

Ｑ3

全新统

Ｑ4

0～14

时间

孔

号

煤

层

采样深度（m）

可燃基瓦斯含量（m3/t.f）

原煤瓦斯含量（m3/t）

甲烷成分

（%）

地

勘

期

间

长2

3

103.34

1.31

1.07

34.96

长3

9

223.19

0.68

0.52

56.19

513

15

502.99

11.17

8.31

41.47

516

15

208.56

0.4

0.30

42.2

519

3

248.76

1.02

0.83

66.21

表1－3－1地质勘查钻孔参数表

根据勘查时期及其他相关资料显示，矿井3#煤层煤原始瓦斯含量为：

生产区域6.7m3/t，平均6.99m3/t；掘进工作面平均2m3/t。

含煤地层

煤层编号

厚度（m）

最小～最大

平均

煤层间距

（m）

夹石

层数

稳定

情况

可采

情况

顶底板岩性

顶板

底板

山西组

3

4.75～7.15

6.44

13

0～4

稳定

全区

可采

粉砂岩

泥岩

泥岩

粉砂岩

太原群

5

0～1.48

0.82

0～2

不稳定

局部

可采

泥岩

粉砂岩

泥岩

粉砂岩

32

9

0.15～1.74

1.09

0～2

较稳定

局部

可采

粉砂岩

粉砂岩

泥岩

35

15

2.45～5.52

3.80

0～7

稳定

局部

可采

石灰岩

（k2）

泥岩

表1－2－1可采煤层特征表

表1－2－3煤质工业分析结果表

煤

层

牌

号

水分

Wf（%）

灰分

Ag（%）

挥发分Vr

（%）

硫分

SQg（%）

磷分

P（%）

发热量

QrDT（MJ/kg）

3

无烟

煤

1.15~2.87

13.65~22.90

6.54~9.64

0.33~0.69

0.014~0.42

32.08~35.17

1.80

16.83

7.99

0.54

0.119

34.64

8

无烟煤

0.91~2.74

14.54~24.45

6.20~9.23

2.31~4.39

0.001~0.004

34.67~35.45

1.37

19.61

7.70

3.09

0.002

35.19

12

无烟煤

0.90~4.8

11.39~36.78

5.78~9.46

2.11~12.69

0.002~1.002

33.88~35.66

1.99

21.04

8.30

4.97

35.15

15

无烟煤

0.72~3.45

12.19~38.85

6.78~15.02

2.16~3.76

0.0002~0.002

35.15~35.19

1.76

23.90

9.30

2.92

0.0011

34.11

注：

上表中除磷份为洗煤数据外，其余均为原煤数据。

1.2井田境界及储量

1.2.1境界的确定

根据山西省国土资源厅晋矿采划字［2003］121号“关于划定矿区范围批复”以及对扩界范围的调整意见。

井田范围共由13个拐点圈定，井田境界拐点坐标见表1.3-1。

2储量的计算

根据山西省国土资源厅晋矿采划字［2003］121号“关于划定矿区范围批复”，以及对扩界范围的调整意见。

井田走向长5.5km，倾斜长约3.3km，井田面积约17.62km2。

井田中3号煤层总资源量78.690920Mt；矿井设计可采储量为67.444628Mt。

可采储量50.583471Mt。

煤尘无爆炸危险，煤层无自然发火现象

表1-3设计井田境界拐点坐标一览表

点号

3度带（m）

6度带（m）

X

Y

X

Y

1

3973593.145

39245.625

3976450

19668360

2

3971966.761

394904.613

3912900

19666850

3

3973695.878

395957.935

3974660

19666850

4

3975345.516

395658.509

3976300

19666500

5

3977344.158

395719.918

3978300

19666500

6

3977021.253

394509.672

3977940

19665300

7

3974682.823

394437.831

3975600

19665300

8

3975155.851

393692.152

3976050

19664540

9

3975182.189

391662.384

3976014

19662510

10

3977278.051

391686.766

3978110

19662470

11

3977416.868

387169.647

3978110

19657950

12

3970011.777

386932.256

3970700

19657940

13

3969737.701

389344.604

3970500

19660360

；

第二节井田境界及储量

一、确定井田境界

井田境界应根据地质构造，储量，水文，煤层，赋存情况，开采技术，开拓方式并结合地貌，地物等因素进行经济比较后确定。

井田境界一般以下列情况为界：

1.地表大断层，褶曲和煤层头为界。

2.山谷、河流、铁路、较大的城镇或建筑的保安煤柱为界。

3.人为境界。

4.单一煤层——以煤层的底版等高线和倾斜线分界。

5.煤层群——按煤组划分及按自然条件形状划分；对近水平煤层可采用垂直划分；对倾斜和急倾斜煤层可采用水平划分；10°～15°的煤层可采用垂直划分和水平划分。

因3#煤层为近水平煤层，所以设计的煤田可确定井田境界如下：

走向方向上由东经104000到东经109500，倾斜方向上由北纬92500到96500。

其井田范围如下：

井田走向长5.5km，倾斜长约3.3km，井田面积约17.62km2。

二、井田储量

煤炭储量按勘探程度分为A、B、C、D四级，A和B级为高级储量。

A、B、C级为设计储量，D级为远景规划储量。

（一）地质储量计算

地质储量计算方法有块段（段）法和等高线法。

所谓块段法是取钻孔间距小于1000m的块段为A级储量。

钻孔间距在1000-1500m之间为B级，钻孔间距大于1500m为C级储量，断层两侧根据破碎带发育情况，水文地质条件的复杂程度及断层倾角的大小各留30m。

划分为C级储量，对于高级储量区里陷落柱周围则留50m划分为C级储量。

本矿井无D级储量。

该方法适用于计算不稳定煤层。

即地质构造比较复杂、倾角多变的煤层，因此本设计不采用。

等高线法适用与煤层厚度稳定的情况，本设计依该方法计算储量。

计算方法如下：

煤层储量的计算：

S——井田面积,㎡；M——煤层的平均厚度,m；D——煤的视密度,t/m3

由式（1.1）得

从而该矿井的工业储量为7869.092万吨。

（二）可采储量的计算

由于资料不全所以只能粗略计算，在这里我粗略认为矿井地质储量和矿井工业储量相等，由此可得：

矿井地质储量=矿井工业储量=7869.092wt

同时矿井设计储量是矿井工业储量刨去开采时留有的保护煤柱等，根据经验应该留有矿井工业储量的10%的永久保护煤柱，所以：

矿井设计储量=矿井工业储量-矿井工业储量×10%

=矿井工业储量×90%

=7869.092wt×90%

=7082.1828wt

并且矿井可采储量和回采率有一定的关系：

矿井可采储量=矿井设计储量×回采率

而本矿以开采3#煤为主，3#煤平均厚度为3.19m属于厚煤层，厚煤层回采率为0.75，所以：

矿井可采储量=矿井设计储量×75%

=7082.1828wt×75%

=5311.6371wt

所以该矿的可采储量为5311.6371wt。

第三节矿井生产能力与服务年限

根据煤炭工业技术政策规定：

矿井井型应根据煤田资源条件。

经过可行性研究，按照投资少，出煤快，经济效益好的原则来确定。

由于本矿井储量大，地质条件好，即煤层赋存稳定，倾角小，硬度适中，结构简单，厚度变化不大，瓦斯涌出量也较低。

总之，开发条件好,适于建立大型骨干矿井。

根据设计规范第2-6条规定：

矿井的井型和服务年限之间，应满足下表

表1-4矿井的井型和服务年限关系表

矿井设计

生产能力（Mt/a）

矿井设计

服务年限（a）

第一开采水平设计服务年限（a）

煤层倾角

≤25°

煤层倾角

25°--45°

煤层倾角

≥45°

6.0及以上

70

35

-

-

3.0-5.0

60

30

-

-

1.2-2.4

50

25

20

15

0.45-0.9

40

20

15

15

经计算矿井生产能力为90万吨/年，矿井的服务年限可用下式来计算：

T=Z/（A×K）

式中：

T-设计矿井的服务年限

Z--矿井的可采储量，万吨

A--矿井的设计生产能力，万吨/年

K--储量备用系数，取1.4

由式（1.4）得

T=53.11/（1.4×0.9）=42.15年。

符合表1-4要求。

第四节矿井工作制度

矿井正常工作的制度对其管理及生产的正常、高效运转都是非常重要的。

依据《规范》矿井年工作日为330天。

关于工作制度，按每班完成的循环次数应为整数，即每一个循环不要跨班完成，否则不便于工序之间的衔接，施工管理也比较困难，不利于实现正规循环作业。

本设计采用四六制，每天四班作业，每班工作六小时，三班生产，一班准备（检修）,每天净提升16h。

第二章矿井开拓方式

矿井开拓设计，是在已经划定的井田范围内，根据精查地质报告和其他补充资料，认真研究主