安全工程本科毕业设计.docx
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安全工程本科毕业设计
太原理工大学
毕业设计说明书
毕业生姓名
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专业
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学号
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指导教师
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所属系（部）
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二〇一五年十月
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。
本次设计的内容是麦地掌煤矿通风系统设计。
是在麦地掌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老师，同时还得到了田取珍、曲民强、丰建荣、王开等老师的悉心指导，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：
摘要
本次设计是开采麦地掌煤矿02、6、8#煤层，煤层厚度分别为3.3m、1.86m、2.14m，煤层间距分别为60m、40m。
据井田外围资料调查该井田为高瓦斯矿井，上组煤瓦斯涌出量平均为14.24m3/t，下组煤为35.22m3/t。
煤层均有爆炸危险性。
煤的自然倾向等级为不易自燃。
根据矿井涌水量预测，该矿井正常涌水量为1255m3/d，涌水量最大时为1600m3/d。
本井田位于清徐县城北约10km处，其间有清徐～古交公路相通。
清徐县城距太原市约40km,其间有307国道相通。
井田内地形虽较复杂，但村与村之间均有简易公路相联，可通行卡车。
所以工业广场的位置位于陈家坪附近，采用立井开拓，主、副立井及风井的断面分别为33.2m2、19.625m2、19.625m2。
开拓方案一为从陈家平附近向北开掘东运输、轨道、回风大巷至北部井田边界，然后再从陈家坪向西开拓南运输、轨道大巷，再向北掘进西运输、轨道、回风大巷。
方案二是在陈家坪的南侧掘进运输、轨道和回风大巷，然后在井田西侧掘进西运输、轨道、回风大巷至北部边界。
方案一、二的工业广场都位于陈家坪附近。
根据比较开拓工程量可视为相同，但在技术上方案二出现反向运输，且工作面推进方向太长，设备要求高，所以选择开拓方案一。
开拓方案一划分为四个盘区，整个井田划分为38个条带，首采区定为中央一盘区，盘区储量为20.4Mt。
矿井达产时的首采工作面位于一号盘区，该盘区划分为11个条带，工作面长度为180m，推进长度为1950m，回采工艺采用后退式、综采一次性采全高机械化采煤法，采用“三八制”作业制度。
采空区采用全部跨落法管理顶板。
矿井通风采用抽出式通风，矿井总风量为102m3/s困难时期和容易时期的风阻分别为1277Pa、2413Pa。
通风机的型号为FBCDZ-10-NO30D，其风量范围为54-184m3/s,风压范围为1200-3690Pa。
Abstract
ThedesignistheexploitationofMaiDiZhang02,6,8#coalmine,coalseamthicknesswas3.3m,1.86m,2.14m,seampitchwas60m,40m.Accordingtodataminetheexternalinvestigationoftheminefieldforthehigh-gascoalmine,thecoalgasemissioninanaverageof14.24m3/t,thenextgroupofcoalto35.22m3/t.Seamofboththeriskofexplosion.Gradecoaltonaturaltendencynotspontaneouscombustion.Accordingtominedischargeforecast,thenormaldischargeofminefor1255m3/d,Chung'slargestwaterat1600m3/d
TheCoalMineinQingxucounty,10kmNATO,whichhasGujiaoQingxutothesamehighway.QingxucountyfromtheTaiyuancityabout40km,whichhasthesame307NationalRoad.Althoughthemineinmorecomplexterrain,butbetweenthevillageandvillageroadsarelinkedtosimple,canusetrucks.Therefore,thelocationofIndustrySquareinthevicinityofChenJiaPing,ashaftdevelopment,Lord,viceshaftventilationshaftandthesectionwere33.2m2,19.625m2,19.625m2.DevelopaprogrammefortheChen-pingfromthevicinityofthenortheastisnecessarytodevelopthetransport,rail,airreturnroadwaytothenorthminetheborderandthenwestfromChenJiaPingpioneeringSouthtransport,railtunnel,andthennorthtunnelingWesttransport,track,Tothewindtunnel.Option2isinthesouthofChenJiaPingtunnelingtransport,railandairreturnroadway,andtheninmineexcavationwestoftheWesttransport,rail,airreturnroadwaytothenorthernborder.Option1,twoarelocatedintheindustrialplazanearChenJiaPing.Accordingtocomparisoncanberegardedaspioneeringworksofthesame,butthetechnicalprogrammeinthereversetransport,andfacethedirectionofadvancingtoolong,equipmentrequirements,soIchosetodevelopaprogramme.Developaprogrammewasdividedintofourzones,theentireminefieldisdividedinto38bands,thefirstminingareaasacentralone,panelreservesof20.4Mt.
Mineproductionofthecoalfaceinthefirstsetonthe1stDistrict,whichwasdividedinto11bands,facealengthof180m,promotethelengthof1950m,usingback-miningprocess,Fully-highone-timefull-mechanizedcoalminingLaw,the"March8"operatingsystem.Gob-of-useofallmanagementroof.
Outofaventilationshaftventilation,thetotalairvolumeofminefor102m3/seasyanddifficultperiodduringtheDragwere1277Pa,2413Pa.FansofthemodelFBCDZ-10-NO30D,itsairvolumerangeof54-184m3/s,windpressurerangeof1200-3690Pa.
Keywords:
minedevelopment,miningmethods,fullymechanizedcoalmining.
第十一章瓦斯抽放专项计………………………………………………………………59
第一节抽放瓦斯的目的...59
第二节抽放瓦斯的条件60
第三节煤层瓦斯抽放难易程度的指标………………………………………………60第四节瓦斯抽放效果评价指……………………………………………………...…61
第七节卸压钻孔抽放瓦斯…………………………………………………...64
第八节：
地面瓦斯抽采方案设计……………………………………………….65
第一章井田概况及建设
第一节井田概况
一、交通位置、形地及地貌、水系、气象、地震烈度
山西麦怡源煤业有限公司井田位于山西省清徐县马峪乡程家坪、麦地掌村及古交市邢家社乡陈家社村一带，南距清徐县城约10km，属清徐详查勘探区和邢家社普查区的一部分。
行政区划大部分属清徐县马峪乡管辖,北部局部属古交市邢家社乡管辖。
地理坐标为：
东经112°14′00″～112°18′12″
北纬37°42′30″～37°45′45″
本井田位于清徐县城北约10km处，其间有清徐～古交公路相通。
清徐县城距太原市约40km,其间有307国道相通。
井田内地形虽较复杂，但村与村之间均有简易公路相联，可通行卡车、拖拉机等。
矿井交通位置详见图1-1-1。
本井田位于吕梁山脉中段东翼西山含煤盆地东南角，地势总体西北高、东南低，属低－中山地形，大部基岩裸露，黄土零星分布于缓坡及低山地区，土层薄、植被少，风化作用强烈，沟谷多呈“V”字形。
井田内最高点在北部公鸡冒，海拔标高1718.2m，最低点在井田东南部白石沟内，海拔标高1100m，最大相对高差618m。
井田内无大河流，只有较大的沟谷白石沟常年有流水，遇有大雨，山洪爆发、水量急增，向南经清徐县城流入汾河。
图1-1-1矿井交通位置图
井田属暖温带大陆性季风气候，一年四季分明，光照充足，冬季寒冷少雪，春季干旱多风，夏季雨量集中，常出现洪水、冰雹灾害，秋季多为晴朗凉爽天气。
年平均气温10.2℃，一般一月份气温最低，平均－6℃，七月份气温最高，平均气温24.1℃。
初霜期为十月中旬，终霜期为翌年的四月中旬,平均无霜期为184天。
最大冻土深度61cm。
年平均降雨量465.1mm，日最大降雨量152.5mm。
年平均蒸发量1798.3mm。
风向多为西北风，年平均风速2.4m／s，每年8级以上大风平均天数为18天。
据山西省地震局资料，太原市区内地震基本烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.20g。
据记载,该区曾发生过多次地震灾害。
最烈者为1037年。
据宋史记载:
宋仁宗、景佑4年12月，忻、代、并三州地震，忻州死亡19742人，伤5655人，牲畜5万余头。
代州死亡759人，并州1890人。
本井田靠近太原市区，近期所发生地震最高为5级。
清徐、徐沟一带发生过6级地震。
二、工农业生产及煤炭建设规划概况
本区以农业为主，主要农作物有谷子、攸麦、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。
第二节矿井建设的外部条件
一、运输条件
本井田位于清徐县城北约10km处，其间有清徐～古交公路相通，本矿井生产原煤直接运往位于清徐县城的集团公司焦化厂，运输条件优越。
二、电源条件
本矿拟从平泉变电站引两回供电线路，实现双回路供电，平泉变电站电压等级为35kV。
距本矿井工业场地17km。
三、水源条件
井田及其邻近白石沟、峪道川尚有少量地表水，当地居民用水多取自第四系砂砾石层孔隙潜水或基岩裂隙水，但水量有限。
矿井用水可取二叠系砂岩裂隙水作为供水水源。
四、通信条件
清徐县电信局在麦地掌村留有接口，距本矿距离较近，能满足矿井通信要求。
五、井田邻近矿井
本井田东邻官地煤矿、武家崖煤矿、西圪台头煤矿，多开采2号煤层。
南为鑫泰矿,未开采。
井田内尚无生产及停废小窑。
六、主要建筑材料供应条件
该矿主要建筑材料如钢材、木材等需外购解决，料石、砖、水泥、白灰等可就地解决，建筑材料的供应能够满足矿井建设和生产的需要。
七、综合评述
本矿煤层资源丰富，赋存条件好，地质条件简单，水文地质条件中等，交通运输条件优越，水源电源可靠，煤炭市场好，本矿井的建设将对带动地方经济发展、扩大山西省的焦炭出口发挥积极的作用，适宜建大中型矿井。
第三节矿井建设的资源条件
一、井田地层
井田内地表出露的地层有上石盒子组、石千峰组、刘家沟组及第四系，其余地层均为钻孔揭露，现由老至新分述如下:
1、奥陶系中统峰峰组（O2f）
据井田外钻孔揭露。
下段以浅灰、灰色角砾状泥灰岩、白云质灰岩为主，夹脉状及结晶状石膏层，厚80～97m。
上段为深灰、浅灰色厚层状石灰岩夹白云质灰岩，厚37～44m。
全组厚117～142m。
2、石炭系中统本溪组（C2b）
底部以铁铝岩层与下伏峰峰组平行不整合接触。
岩性由深灰、浅灰及灰色细—中粒砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩、铝质泥岩、石灰岩及煤组成。
全组厚20.00～55.00m，平均32.84m。
3、石炭系上统太原组（C3t）
底部以K1砂岩连续沉积于本溪组之上。
岩性为深灰、灰黑色砂质泥岩、泥岩、石灰岩及浅灰色砂岩组成，含煤7层，为井田主要含煤地层之一。
全组厚58.26～93.00m，平均74.68m。
4、二叠系下统山西组（P1s）
底部以K3砂岩连续沉积于太原组之上,岩性为浅灰、灰白色含砾细—粗粒砂岩其上由深灰—灰色砂质泥岩、泥岩及6层煤组成，为井田另一主要含煤地层。
全组厚42.00～85.00m，平均61.00m。
5、二叠系下统下石盒子组（P1x）
底部以K4砂岩连续沉积于山西组之上，下部岩性为灰、深灰色砂质泥岩、粉砂岩及细砂岩互层，夹1～2层薄煤线，中上部为黄绿、灰绿色粉砂岩、细砂岩及砂质泥岩互层。
全组厚72.00～136.00m，平均97.33m。
6、二叠系上统上石盒子组（P2s）
井田内大范围出露，依据岩性特征分为上下两段:
下段（P2s1）:
底部以K6砂岩连续沉积于下石盒子组之上,岩性以黄绿、灰绿色泥岩及细砂岩、粉砂岩为主,夹紫色、暗紫色砂质泥岩,中、下部含锰铁质结核。
本段厚157.50～223.83m,平均192.04m。
上段（P2s2）:
K7砂岩底至K8砂岩底，厚224-247m，平均233m，岩性为暗紫、黄灰、灰绿色砂质泥岩和中、粗粒砂岩互层。
本段以兰灰色砂质泥岩及砂岩中含肉红色长石为其特征。
砂岩中长石含量自下而上增多。
K7砂岩以上含有1-2层铁锰质结核，呈透镜状分布，厚0.5m。
7、二叠系上统石千峰组（P2sh）
K8砂岩底至K9砂岩底。
厚124.4～145.0m，平均122.4m。
与P2s地层连续沉积。
岩性为紫红色泥岩与黄绿色中、粗粒砂岩互层。
紫红色泥岩中含2-3层泥灰质或钙质结核。
砂岩成分肉红色长石含量更多。
K8为紫色含砾粗砂岩。
成分为长石石英杂砂岩，长石为肉红色，杂基为灰绿色泥质和粉砂质。
厚5～10m，厚层状，分选及磨圆度较差，全区普遍发育。
8、三叠系下统刘家沟组（T1l）
底界为K9砂岩，该组地层出露不完整，出露厚226m。
与P2sh地层连续沉积。
岩性以紫红色薄板状中细粒砂岩为主，间夹少量灰绿、紫红、暗紫色砂质泥岩。
砂岩具交错层理。
K9为暗紫色含砾粗砂岩，具灰绿色条带。
成分含有少量肉红色长石及硅质岩屑较多。
厚层状，磨圆度较好。
9、第四系中上更新统（Q2＋3）
不整合覆盖于下伏岩层之上，中更新统（Q2）为红色土，含钙质结核，上更新统（Q3）为黄土，垂直节理发育。
厚1.21～45.00m，平均8.65m。
10、第四系全新统（Q4）
主要分布于井田北部峪道川及其他沟谷内，为近代河床冲积形成的砾石、卵石、及泥沙等，厚0～25m，平均10m左右。
地层综合柱状图详见1-3-1
二、地质构造
西山煤田位于祁吕贺山字型构造东翼及新华夏系的复合部位。
清交矿区处于西山煤田东南边缘，矿区总体为一走向北东、向北西倾斜的单斜构造，在此背景上发育着一系列褶曲和断裂构造。
本井田处于清交矿区东北角，井田构造总体表现为走向近南北，向西倾斜的单斜构造，局部受武家崖背斜、张家山向斜和峪道川向斜的影响，使地层走向发生了较大的转折，地层倾角一般2～5°，局部可达7～17°。
井田内断层稀少，有陷落柱及滑波等构造，井田内未见岩浆岩，总之，井田构造属简单类。
1、褶曲
（1）武家崖背斜
位于井田东南部武家崖村一带，走向北东55～60°,北翼倾角10°，南翼6～8°，幅度约40m，走向长约1400m，与其南部张家山向斜为一组。
（2）张家山向斜
位于武家崖背斜以南张家山村一带，与武家崖背斜平行展布，北翼倾角10°左右，走向长约2000m。
（3）峪道川向斜
位于井田北部边界附近，与杜儿坪断层交叉，平行延伸，北翼较陡，6～23°，南翼较缓10～18°，轴部为刘家沟组地层。
（4）童子川向斜
位于井田西部，走向近南北，向东凸出，呈弧形展布，延伸度约2000m左右，东翼地层倾角较大10～15°左右，西翼地层较缓,5～9°,属两翼宽缓的不对称向斜。
（5）岳家湾背斜
位于井田西部边界附近，轴线走向N25°W，延伸长度约1500m左右，西翼地层倾角8～10°，属两翼对称的宽缓背斜。
2、断层
（1）杜儿坪正断层（F1）
走向北东53-55°，倾向北西，倾角75-79°，落差25-50m，最大落差150m，构成官地矿和杜儿坪矿的井田边界。
（2）F2正断层
位于杜儿坪正断层以南100～270m，与其平行延伸构成地垒，走向北东55°，倾向南东，倾角85°，落差10～20m，延伸长度8km左右。
3、陷落柱
本井田在勘探过程中，地表发现两个陷落柱，钻探过程中有两个钻孔又遇陷落柱，说明本井田陷落柱较发育。
本井田东邻官地煤矿，在开采过程中证明本地区陷落柱较发育，且多数未塌陷到地表，单个陷落柱在平面上呈圆形或椭圆型，在剖面上呈倒锥形，对煤层的破坏直径一般50～100m。
据官地矿采掘资料平均16个/km2陷落柱，陷落柱面积占开采面积的4.5％。
本井田与官地井田地质条件类似。
预计井田内共有陷落柱250个左右。
三、煤层
1、含煤性
井田含煤地层为山西组及太原组,含煤地层总厚135.68m,含煤13层，依次为02、03、1、2、3、4、6、7、8上、8、9、10、11号，煤层总厚为10.71m，含煤系数7.89％，其中02、6、8号煤层全井田稳定可采煤层，2号煤层属局部可采的不稳定煤层，其余煤层均不可采，可采煤层总厚为8.40m，可采含煤系数6.19％。
太原组是井田内主要的含煤地层之一，总厚74.68m，含煤7层，依次为6、7、8上、8、9、10、11号，煤层总厚5.94m，含煤系数为7.95％。
其中6、8号煤层全井田稳定可采,可采煤层总厚4.00m，可采含煤系数6.70％。
其余煤层均不可采。
山西组是井田内另一主要含煤地层,总厚61.00m,含煤6层，依次为02、03、1、2、3、4号，煤层总厚4.77m，含煤系数为7.82％。
02号煤层属稳定可采煤层，其余煤层均不可采，可采煤层总厚3.30m，含煤系数5.56%。
2、可采煤层
井田内可采煤层有山西组的02号煤层及太原组的6、8号煤层，现将其分述如下:
（1）02号煤层
位于山西组上部，煤层厚2.41～3.95m，平均3.30m，本层属可采的稳定煤层，结构简单，不含或含一层夹石。
可采区占井田全部，可采面积约占井田面积的98%左右。
顶板多为泥岩、砂质泥岩或粉砂岩，底板多为泥岩或砂质泥岩。
（2）6号煤层
位于太原组上部,七里沟砂岩之上,L5灰岩之下,厚1.55-2.25m，平均1.86m，井田东部较厚,西部较薄。
结构中等，含1～2层夹石，属全井田可采的稳定煤层，顶板为炭质泥岩、泥灰岩或砂质泥岩；底板为泥岩、砂质泥岩或中粒砂岩。
（3）8号煤层
位于太原组下部，厚1.81～2.65m，平均2.14m，煤层厚度变化不大，煤层结构简单，一般含1层夹石，局部不含或含2～3层夹石。
属全井田可采的稳定煤层。
顶板岩性多为炭质泥岩，局部为细粒砂岩，底板多为砂质泥岩，局部为细—中粒砂岩。
四、煤质
煤质特征：
02号煤层
为低中—高灰、特低硫—中硫、特低磷的贫瘦煤和瘦煤。
6号煤层
为低中－高灰、低－高硫、特低磷的贫瘦煤和贫煤。
8号煤层
为低中—中灰、低－高硫、特低磷的贫煤。
工业用途：
井田煤层为瘦煤、贫瘦煤、贫煤，其工业用途主要可作动力用煤和民用煤，亦可作气化用煤和炼焦用配煤。
作气化用煤时，应加催化剂，提高煤对二氧化碳的反应活性。
各可采煤层特征详见表1-3-1。
各煤层煤质详见表1-3-2
表1-3-1煤层特征表
地层
煤层号
平均层间距（m）
厚度（m）
结构
稳定性
可采性
夹矸层数
顶、底板岩性
顶板
底板
最小-最大
平均
山山西组
02
2.14-3.95
3.30
简单
稳定
可采
0～1
泥岩、砂质泥岩、粉砂岩
泥岩、砂质泥岩
17
2
0.41-0.75
0.54
简单
稳定
全区不可采
0～1
砂质泥岩、泥岩、粉砂岩
细粒砂岩、砂质泥岩
43
太太原组
6
1.55-2.25
1.86
中等
稳定
全区可采
1～2
炭质泥岩、泥灰岩、砂质泥岩
泥岩、砂质泥岩、中粒砂岩
40
8
1.81-2.65
2.14
简单
稳定
全区可采
0～1
炭质泥岩、细粒砂岩
泥岩、砂质泥岩、中-细粒砂岩
13
9
0.20-0.85
0.44
简单
稳定
全区不可采
1～2
炭质泥岩、砂质泥岩
砂质泥岩、细粒砂岩
表1-3-2煤层煤质特征表
煤号
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