采矿工程毕业设计红旗煤矿设计说明书.docx
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采矿工程毕业设计红旗煤矿设计说明书
太原理工大学
毕业设计（论文）任务书
毕业设计（论文）题目：
长治县荫城镇红旗煤矿120kt/a9、11号煤层初步设计
毕业设计（论文）要求及原始数据（资料）：
1、毕业设计的要求
采矿工程专业学生毕业设计的选择，是针对某一矿井的原始条件，由指导教师根
据不同的煤层数目和井田范围，确定若干个题目，每个学生一个题目，独立完成整个矿井
设计。
一般情况下，每个教师指导7~8名学生，每个指导教师选定一个实际生产的矿井作
为选题的依据。
矿井初步设计包括文字说明和7张图纸。
设计采用kcsjcad软件完成。
图纸全部由计
算机绘制。
2、原始数据
①9号煤层储量等高线
②11号煤层储量等高线
③地形地质
④交通位置
⑤综合柱状图
⑥其他
毕业设计（论文）主要内容：
①毕业设计说明书：
毕业设计（论文）封面、毕业设计任务书、毕业设计中、英文摘要、毕业设计说明书、结论、参考文献、致谢、附录、外文资料、译文
②7张图纸
井田开拓方案平面图（方案二）1:
5000C2009-109-02
井田开拓方案剖面图（方案二）1:
5000C2009-109-03
采区巷道布置及机械配备平面图（方案二）1:
2000C2009-163-02
采区巷道布置剖面图（方案二）1:
2000C2009-163-03
井巷断面图1:
50C2009-122-01
通风系统图（容易时期）C2009-171-01
回采工作面详图1:
100C2009-157-01
主要参考文献：
[1]徐永圻.煤矿开采学.徐州：
中国矿业大学出版社，1998
[2]张荣立等.采矿工程设计手册.北京：
煤炭工业出版社，2003
[3]国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程.北京：
煤炭工业出版社，2001
[4]中国煤炭建设协会.煤炭工业矿井设计规范GB50215-2005.北京：
中国计划出版社，2005
[5]刘过兵.采矿设计指导.北京：
煤炭工业出版社，2003
[6]张国枢.通风安全学.徐州：
中国矿业大学出版社，2007
[7]矿图.北京：
中国建筑工业出版社，1994
[8]中国矿业大学.井巷工程.北京：
煤炭工业出版社，2004
[9]毛君.煤矿固定机械及运输设备.北京：
煤炭工业出版社，2006
[10]杨孟达.煤矿地质学.北京：
煤炭工业出版社，2000
[11]曹允伟.煤矿开采方法.北京：
煤炭工业出版社，2005
[12]宁恩渐.采掘机械.北京：
冶金工业出版社，1990
学生须提交的文件：
毕业设计说明书包括：
毕业设计（论文）封面、毕业设计（论文）任务书、毕业设计（论文）中、英文摘要、毕业设计说明书、结论、参考文献、致谢、附录、外文资料、译文
矿井初步设计7张图纸。
设计采用kcsjcad软件完成。
图纸全部由计算机绘制。
进度安排：
第一周到十七周初步设计，其中包括毕业实习两周时间，第十八周答辩。
专业班级学生
设计（论文）工作起止日期
指导教师签字日期
专业（系）主任签字日期
摘要
设计矿井为红旗煤矿1.2Mt/a新井设计，共有2层可采煤层，平均总厚度为5.3m。
设计井田的可采储量为8701.5万t，服务年限为51.7a。
划分一个水平开采。
井田走向长5.037km，倾斜长3.165km，煤层平均倾角3°，属于缓倾斜煤层。
本设计矿井采用双斜井的开拓，大巷条带布置方式。
共划分54个带区，其中首采区为9101采区，只布置一个工作面生产。
开采工艺为综合机械化采煤，大巷采用胶带输送机运煤。
年工作日为330d，采用“三八”工作制，工作面长为290m，截深0.6m。
提升设备为主井采用皮带提升，副井采用串车提升。
由于井田为缓倾斜煤层，以及煤层地质条件等因素影响，决定本井田采用倾斜长壁采煤法开采。
关键词:
红旗煤矿，采煤工艺，倾斜长壁
Abstract
Thetaskofthisdesignistoconstructa1.2milliontonsnewshaftforRedflagAdministration.Thisminehas2minableCoalSeam.anditsaveragethicknessis5.3meters.Designedfieldofminablecapacityis8.0715milliontons.Itcanadaptfor51.7years,andisdividedintoonelevelsmining.Averagealignmentinfarmlandinwelllengthways5.037km,averageslantlengthways3.165kmaverage,rakeangleincoalseam3°,belongtotheassuasiveslantcoalseam.
Thismineshaftisappliedtodoubleinclinedshaft;Layoutofconcentratedtunneldevelopmentmethod;Thecoalfieldturnstoisdividedintototally54mingpit,thereintothefirstmingpitis9101,thereareonlyoneworkingfaceinthispit.Technicsofthisdesiginisgeologicalconditionofcoal.Thismineworks330dayseveryyear.Adapt“three-eight”worksystem,thelengthofworkfaceis290metersandthedepthofcoalminingmachineis0.6meters.
Becausethecoalfieldlengthwaysisbigger,andinclineofthecoalseamisassuasive,andcoalseamgeologyconditionetc.factoreffects,decidingthiswellfarmlandinsidethecompleteadoptionlengthwaysdevelopment.
Keywords:
RedflagCoalMine,Thetechnologyofcoalmining,Lengthwaysdevelopment
图纸目录
序号
图纸名称
比例
图号
备注
1
井田开拓方案平面图（方案二）
1:
5000
C2009-109-02
2
井田开拓方案剖面图（方案二）
1:
5000
C2009-109-03
3
采区巷道布置及机械配备平面图（方案二）
1:
2000
C2009-163-02
4
采区巷道布置剖面图（方案二）
1:
2000
C2009-163-03
5
井巷断面图
1:
50
C2009-122-01
6
通风系统图（容易时期）
C2009-171-01
7
回采工作面详图
1:
100
C2009-157-01
前言
一、概述
红旗煤矿位于山西省长治县的荫城镇北掌沟村东南侧，距离长治县15km，处行政区划隶属长治县荫城镇管辖。
井田处于沁水煤田长治矿区的东南部边缘,南北走向长约5.037km,倾斜宽约3.165km,面积13.942km2,批准开采的9、l1号煤层为本次毕业设计题目,9号煤层保有储量为64.689Mt,11号煤层保有储量为42.452Mt。
9、11号煤层为高硫、高发热量的贫煤,均可作为动力及化工用煤。
二、设计依据
1、设计委托书；
2、生产许可证；
3、采矿许可证；
4、山西省地质矿产勘查开发局二一二地质队2003年1月编制的《长治县荫城镇红旗煤矿地质报告》；
5、红旗煤矿提供的电源、水源等情况；
6、红旗煤矿提供的地面工业广场地形图；
7、国家有关煤炭工业的技术政策、《煤炭工业小型矿井设计规范》、《煤矿安全规程》。
三、设计的指导思想
从煤炭企业的实际出发，坚持实事求是，通过科学设计和科学管理，建设一个质量高、工期短、投资省、见效快、效益高的现代化地方煤矿。
四、设计的主要特点
1、矿区位于沁水煤田长治矿区东南部边缘，煤层埋藏浅，地质构造简单，水文地质条件简单，无瓦斯、地热危害，总体开采技术条件简单，区内煤质优良，煤的用途广泛，煤层稳定性好，煤层结构简单，易于洗选，资源条件良好。
优先采用斜井开拓方式，装备带式输送机。
2、垂直大巷布置回采工作面，长壁全部垮落采煤方法开采。
3、运输大巷和运输顺槽采用胶带输送机运输。
4、装备一个综采工作面，两个煤巷掘进面，保证矿井1200kt/a生产能力。
5、矿井采用中央边界式通风方式,前、后期两个回风井，主扇的工作方式为抽出式,并配备安全仪器、仪表，保证矿井安全、正常生产。
6、采用10kV下井供电方式，供电可靠。
7、地面有高山水池，消防水泵，地面生产、生活用水采用静压供水，消防采用临时高压制，既能满足生产、生活用水，又能满足消防水量及水压。
8、本次设计对大气污染、水污染、噪声防治、环境绿化等采取了相应的措施，使之符合环保的有关规定。
第一章井田概况及地质特征
第一节：
井田概况
一、井田位置:
红旗煤矿位于山西省长治县荫城镇境内,其地理位置为东经113°03′48″—113°04′42″，北纬35°57′13″—35°58′18″。
矿井工业场地位于荫城镇北掌沟村南侧,北距长治市30km,距长治县城15km，行政区划属长治县荫城镇管辖,隶属长治县荫城镇政府。
二、交通:
井田东侧3km处有长（治）一陵（川）公路通过,西侧6km处有长（治）一晋（城）二级公路通过,井田内有乡村公路通往东西两侧的公路,交通十分方便。
矿井交通位置详见图1-1-1。
三、地形地势:
井田位于太行山西侧山前地带、长治盆地的东南部边缘,属低山丘陵区,区内第四系发育,形成众多的黄土陡坡。
沟谷纵横,切割剧烈，沟谷两侧基岩裸露,区内无大的河流,雨后沟谷有暂时流水。
井田内地势呈马蹄形,东、北、西三个方面高,南部低,最高点位于井田东北山梁处,海拔+1175m；最低点处于井田南部沟谷,海拔+1040m,最大相对高差135m。
四、气象及地震情况
本区属大陆气候,四季分明,冬季夜长而寒冷,春季干旱多风,夏季炎热,秋季凉爽多雨。
一月份最冷,最低气温-21°C；七月份最热,最高气温37°C；年平均气温9°C,年平均降水量257.19mm,且多集中在7、8、9三个月,年平均蒸发量1462mm,年平均蒸发量为降水量的5～6倍。
霜冻期为每年10月下旬至翌年3月份,最大冻土深度60cm。
区域内有史载的最早一次地震为公元167年6月18日的高平地震,至1936年的170多年间共发生地震42次。
其中破坏性的有8次,强度4～5级。
据国家地震局对该地区地震鉴定,本区处于临汾和邢台两大地震之间,为相对稳定区。
属太行山亚弱地震带,基本烈度为6度。
五、工农业生产概况
本区以农业为主，主要农作物有谷子、小麦、豆类及油料等，近年工矿企业发展较快，主要为煤矿、化肥、建材、机械加工及制造业，其中煤矿为该区重要的支柱行业。
六、电源、水源情况
荫城35kv变电站已与国家电力网联网,矿井供电电源可靠。
矿区生活用水及工业用水均取自奥灰水。
目前水量、水质均能满足要求。
第二节：
地质特征
一、区域地质简述
井田位于沁水煤田长治矿区东南部边缘,井田呈一向斜构造（北掌沟向斜）,晋获褶断带压扭应力作用,轴向北东-南西向,两翼基本对称,倾角3-6°,起伏不大。
该向斜在井田西南沟谷基岩露头处可见,两侧岩层产状明显相反。
二、地层特征：
该井田位于沁水煤田长治矿区东南部边缘。
井田内基岩广泛出露,仅井田中部为第四系黄土覆盖。
井田地层由老至新分述如下:
（1）奥陶系中统峰峰组（O2f）
井田内未出露。
为一套浅海相深灰色厚层状石灰岩,顶部含泥岩、石灰岩角砾,局部可见轻微的白云岩。
为煤系地层之基底。
（2）石炭系中统本溪组（C2b）
井田内未出露。
厚7.00-9.40m,平均8.20m。
岩性为浅灰色泥岩,具贝壳状断口,见有黄铁矿结核,顶部含铝土质泥岩,致密细腻、具滑感,底部可见有“山西式铁矿”。
与下伏峰峰组呈平行不整合接触。
（3）石炭系上统太原组（C3t）
井田内未出露。
厚101.50-113.10m。
为主要含煤层之—,为一套海陆交互相含煤建造。
主要由灰黑色泥岩、砂质泥岩、石灰岩、中-细粒砂岩及煤组成,含K2、K3、K5、K6等5-6层较稳定的石灰岩,沉积有7、8、9、11号等煤层,其中9、11号煤层赋存于本组中部。
发育稳定,厚度大,为井田内主要可采煤层,其余为不可采煤层。
本组地层以K1细砂岩为底界与下伏本溪组呈整合接触。
（4）二叠系下统山西组（P1l）
井田内未出露。
厚43.00-73.90m,平均57.90m。
为主要含煤地层之一,为一套陆相含煤建造。
岩性主要有泥岩、砂质泥岩、中-细粒砂岩组成,含1、2、3号等煤层,均不可采。
本组地层以K7细砂岩为底界与下伏太原组呈整合接触。
（5）二叠系下统下石盒子组（P1x）
井田内未露出。
厚50.40-59.40m,平均记54.8Om。
岩性由泥岩、砂质泥岩、中—细粒砂岩组成。
本组以K8细砂岩为底界与下伏山西组呈整合接触。
（6）二叠系上统上石盒子组（P2s）
井田内广泛出露,最大出露厚度89m。
岩性主要为一套浅黄色-黄色、浅 灰色-灰色泥岩、砂质泥岩、细砂岩、中粒砂岩,本组以K1O粗砂岩为底界与下伏下石盒子组呈整合接触。
（7）第四系（Q）
主要分布于井田中南部。
厚0-25.00m,平均5.00m左右。
岩性主要由黄色亚砂土、亚粘土、粉砂土组成。
角度不整合于下伏不同地层之上。
三、主要地质构造：
井田呈一向斜构造（北掌沟向斜）,晋获褶断带压扭应力作用,轴向北东-南西向,两翼基本对称,倾角7-12°,起伏不大。
井田内无断裂构造,但有陷落柱3个,现分述如下:
（1）Xl陷落柱
分布于井田西北部,长85m,宽50m,呈椭圆形,陷落角80°,充填物为角砾状砂岩、砂质泥岩。
（2）X2陷落柱
分布于井田西部,长60m,宽60m,呈近圆形,陷落角80°,充填物为角砾状砂岩、砂质泥岩。
总之,井田地质构造简单。
四、水文地质概括：
（一）含水层
1．奥陶系灰岩岩溶含水层
井田内没有奥陶系灰岩出露。
厚度不详，据区域内资料,岩性为深灰-青灰色石灰岩,厚层状,裂隙发育,见有溶洞,水位埋深350-40Om,水位标高+660-+700m,富水性强,其水位标高低于11号煤层底板标高，一般情况下不存在煤层底板岩石突水问题。
2．石炭系太原组层间灰岩、砂岩岩溶裂隙含水层
井田内无出露,厚101.5-113.10m,平均106.30m左右,岩性为砂岩、灰岩、泥岩和煤层,其K2、K3、K4
（2）、K5、K6,单层厚0.80～9.10m,累计厚28.20m。
砂岩1-5层,单层厚0—7.4m,累计厚6.7m,据邻区王庄矿井水文地质资料,该含水层混合水位标高为+986.26-+1112.90m,单位涌水量为0.021-0.0027L/s.m，渗透系数为0.049-0.072m/d,为弱富水性含水层。
3．山西组砂岩裂隙含水层
井田内未出露,厚43-73.90m,平均57.90m,岩性为泥岩、砂岩及煤层组成,山西组含水层混合水位标高为+1018.87-+1110.68m,单位涌水量为0.028-0.034L/s.m,渗透系数为0.21-0.24m/d,属弱富水性含水层。
4．下石盒子砂岩裂隙孔隙含水层
井田四周有出露,厚50.40-59.40m,平均54.80m,砂岩1-3层,厚10.00m,节理裂隙发育,透水性强,泉水流量0-0.744L/S。
5.上石盒子组砂岩裂隙孔隙含水层
井田出露广泛,最大出露厚度89m,砂岩含水性及透水性强,泉水流量为0.18-0.56L/s。
6.第四系孔隙含水层
主要分布于井田中南部,厚0-25m，平均4.1Om,主要由黄色亚砂土、亚粘土、粉砂土组成,节理发育,富水性弱,水位埋深为4.17-12.55m,直接受降水补给,山侧排泄,随着矿山不断开采,现水量明显减弱,甚至无水。
（二）隔水层
1．本溪组泥岩、铝土质泥岩
厚7-9.50m,平均8.20m,为区域性隔水层。
2．石炭-二迭系泥岩
厚达十几米到20余米,为良好的隔水层。
（三）地下水的补给、径流及排泄
区内第四系分布广泛。
第四系孔隙含水层直接受大气降水的补给,随地形由高处向地处径流,向沟谷排泄,局部也可能沿裂隙补给下部基岩裂隙水。
上、下石盒子组砂岩裂隙一孔隙含水层,出露广泛,以大气降水和侧向补给为主,其径流、排泄仍沿岩层产状向深部径流排泄。
山西组砂岩裂隙含水层,区内未出露,以侧向补给为主,也可接受大气降水补给及其上部含水层沿裂隙的补给,沿岩层产状向深部径流排泄。
石炭系太原组层间灰岩、砂岩岩溶裂隙含水层及奥陶系灰岩岩溶含水层,区内未见出露,侧向补给为主,沿岩层产状向深部径流排泄,其奥陶系灰岩岩溶含水层上部本溪组泥岩、铝土质泥岩隔水层隔水性良好,若无大的断裂沟通,一般与上部含水层无水力联系。
（四）矿井充水因素分析
井田内无河流,无断裂构造。
故矿井充水的主要因素为地下水、大气降水。
9号煤层直接充水因素为顶板K2石灰岩淋水,为岩溶裂隙充水矿床,富水性不大,单位涌水量小于0.lL/s.m。
由于本井田中部为北掌沟向斜轴部,在该向斜轴部位置矿井涌水量会有所增大。
下伏奥陶系灰岩岩溶含水层富水性强,但其水位标高低于9号煤层底板标高,其间隔水层良好,—般情况下不会对9号煤层的开采构成威胁。
综上所述,井田内各含水层富水性弱,补给条件差,且相互间的水力联系不大,水文地质条件简单。
（五）矿井涌水量
矿井水平延深开采下组煤9、11号煤层时,矿井设计生产能力为1200kt/a,预计矿井正常涌水量为30m3／h,最大涌水量为60m3／h。
第三节煤层的埋藏特征
一、煤层层次、厚度、结构及稳定性
本矿主要含煤地层为太原组：
太原组为一套海陆交互相含煤地层,含海相灰岩5-6层,含煤6-10层,主要赋存于本组中、下部,其中9、11号煤层为全区稳定可采煤层,其余煤层均不稳定、不可采。
地层平均总厚106.30m,9号煤层平均厚度3.20m,11号煤层平均厚2.10m。
各可采煤层的厚度，煤层间距及其变化情况见表1-2-1。
表1-2-1煤层厚度及煤层间距统计表
地层
单位
煤层编号
厚度（m）
平均层间距（m）
结构
稳定性
备注
最小
最大
平均
太原组
9
3.00
3.90
3.20
简单
稳定
6
11
1.8
2.40
2.10
简单
稳定
二、煤层顶、底板条件
煤层顶板为K2灰岩，平均厚度7.8m,岩石厚度大，抗压强度高，属坚固型岩石,易于支护,局部存在炭质泥岩伪顶,开采时随煤层崩落。
煤层底板多为黑色泥岩及炭质泥岩,抗压强度低,属软弱岩石,易发生底鼓。
三、煤的性质及品种
（1）煤的物理性质及宏观煤岩特征
9号、11号煤的物理性质均为黑色,条痕灰黑色,金刚-似金属光泽，阶梯状、贝壳状断口,中宽条带结构、层状构造,内生裂隙发育，宏观煤岩成份以亮煤为主,部分暗煤.夹镜煤条带,镜煤为强玻璃-金刚光泽,结构均一，性脆易碎,多呈小碎块状,亮煤为玻璃光泽,主要呈不规别的条带状分，暗煤光泽较暗淡,硬度大,呈不规则厚薄不等的条带状分布。
宏观煤岩类型有半亮型煤,少量半暗型及光亮型煤。
（2）显微煤岩特征
镜质组:
9号、11号煤均以无结构镜质体为主、其次为结构镜质体、显微组份定量分析镜质体含量为40-75%,一般在60%以上；半镜质体含量为0-l0%。
前者呈均镜质体分布,并构成镜亮煤条带,后者呈团块状、透镜状分布。
稳定组:
仅9号煤偶见小孢子体、角质体。
丝质体:
9号、11号煤均为10-45%。
以半丝质体为主,多呈团块状,与半镜质体一起构成不规则的似透镜状、线理状,其次为丝质体,多呈结构状,少量呈碎屑状,透镜状,偶见微粒状。
矿物质:
以粘土矿物为主,含量一般小于10%,呈星点状、团块状集合体,或呈断续的条带状、线理状。
少量充填脆腔内。
碳酸盐矿物含量一般小于5%，多数为后期裂隙充填。
9号煤黄铁矿含量可达2%,呈星点状分布,偶见石墨化组份。
9号、11号煤为以混合亮暗煤亚型为主,其次为混合暗亮煤亚型、混合亮煤亚型和丝质暗亮煤亚型。
镜质组油浸最大反射率平均值（R·max）:
9号煤为1.91-2.25%。
9号、11号煤变质阶段均为高变质阶段，相当干贫煤。
据上述分述,9号、11号煤层为贫煤,可作为动力、化工用煤。
四、瓦斯、煤尘爆炸性及煤的自燃性
1、瓦斯
井田中各煤层瓦斯绝对涌出量为1.33m3/min，相对涌出量为5.18m3/t，属低瓦斯矿井。
2、煤尘
根据山西省煤炭工业局综合测试中心检验报告，本矿9号煤层有煤尘有爆炸危险性。
3、煤的自燃发火性
根据山西省煤炭工业局综合测试中心检验报告，本矿9号煤层自燃等级为Ⅲ级，属不易自燃煤层。
第二章井田境界与储量
一、井田境界
本次储量计算的范围，是根据地质设计提出的范围，在指导老师的指导下予以确定的。
红旗煤矿井田范围由以下7点坐标（6°带）连线圈定：
点号XY
1398740019686825
2398740019689950
3398240019689950
4398238719688825
5398326219688800
6398321219687200
7398340019686825
井田面积为：
557662.5*25=13941562.5m2=13.942km2，准采9、11号煤层，开采深度为140～285m。
二、地质储量计算
矿井地质储量指勘探地质报告提供的查明煤炭资源的全部。
根据煤层底板等高线图采用地质块段法进行估算。
估算储量的基本公式为
Q=S*M*D
式中M-煤层真厚度,m；
S-真面积,m2；
D-煤的视密度，t/m3。
井田内参加储量计算的有9、11号煤层，计算的最小厚度为0.8m，最高灰分为40％。
容重：
9号煤层1.45t/m3，11号煤层1.45t/m3。
Q=13941562.5*1.45*（3.2+2.1）=107140.904kt
三、矿井工业储量
矿井工业储量＝122b＋2M22＋333k
式中：
122b－经济的基础储量；
2M22－边界经济的基础储量；
333－推断的资源量；
K－可信度系数。
这里矿井工业储量等于矿井地质储量。
即107140.904kt。
四、矿井设计储量
矿井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、地面建（构）筑物煤柱等永久煤柱损失量后的储量，即为矿井设计储量。
各种永久煤柱留设如下：
井田边
升级会员 