煤矿150万吨矿井初步设计毕业设计说明书.docx

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煤矿150万吨矿井初步设计--毕业设计说明书

煤矿150万吨矿井初步设计--毕业设计说明书摘要本设计是开采贾家沟煤矿04、10#煤层，本矿位于吕梁市离石区城北街道办事处沙麻沟村，行政区划属离石区管辖。

该矿西部外有209国道通过，南距王家沟约3km，距离石区约7km，交通十分便利。

煤层厚度分别为1.98m、5.96m，煤层间距为28m。

据井田外围资料调查该井田为低瓦斯矿井，4#煤层瓦斯涌出量平均为3.14m3/t。

煤层均有爆炸危险性。

煤的自燃倾向等级为Ⅲ级，不易自燃。

根据矿井涌水量预测，该矿矿井4#煤层涌水量一般为80-160m3/h，矿井开拓延深开采10号煤时，涌水量会增大。

开拓方案一：

在东西走向，沿井田边界线布置大巷，采用主、副斜井开拓方式，大巷布置采用集中布置。

采用分区式回风。

开拓方案二：

在东西走向及南北走向沿井田边界线布置大巷，采用主斜井、副立井开拓方式，大巷布置采用集中布置。

采用分区式回凤。

方案一、二的工业广场都位于武家村附近。

方案二巷道掘进工作量较方案一巷道掘进工作量大，工业场地也较大，所以选择方案一。

开拓方案一中将整个井田划分为三个盘区，28个条带。

矿井达产时的首采工作面位于一号盘区，该盘区划分为7个条带，工作面长度为200m，推进长度为2100m，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65m3/s。

困难时期和容易时期的风阻分别为1572、1960。

通风机的型号为FBCDZ-8-NO22B，其风量范围为55-123m3/s,风压范围为756-2860。

关键词：

矿井开拓、采煤方法、综合机械AbstractThisdesignistheexploitationofcoalmine04,jiajiagou10#coal,themineislocatedinLishiDistrictNorthStreetofficesShaMaGouCun,LvliangCity,administrativedivisionisLishiDistrictjurisdiction.ThemineofWestRoad209,SouthfromWangjiagouabout3km,distancestoneareaofabout7km,thetrafficisveryconvenient.Coalseamthicknessarerespectively1.98M,5.96m,seamspacingof28m.AccordingtoIdaIdaforexternaldatatoinvestigatethelowgasmine,4#gasemissionwithanaverageof3.14m3/t.Dangerofexplosionofcoalseamare.CoalnaturaltendencyofgradeⅢ,noteasytospontaneouscombustion.Accordingtothepredictionofwateryieldofmine,themine4#coalseamwaterinflowingeneralfor80-160m3/h,theexploitationofcoalminedeepminingofNo.10coal,waterquantitywillincrease.Developmentplan:

intheeast-west,alongtheboundarylinelayoutofroadway,theprincipal,deputyinclinedshaftdevelopmentmode,roadwaylayoutadoptscentralizedlayout.Thezonereturnair.Schemetwo:

todevelopalongthemineroadwayboundaryarrangementineast-westandnorth-south,themaininclinedshaft,verticalshaftdevelopmentmode,roadwaylayoutadoptscentralizedlayout.Thepartitiontypebacktophoenix.SchemeoneortwoindustrialPlazaarelocatednearthevillagewu.Schemetworoadwaydrivageworkloadisschemeoftunnelexcavationwork,industrialsiteislarge,sotheselectionscheme.Oneoftheminedevelopmentplanwillbedividedintothreezones,28bands.Thefirstlongwallmineproductionwhenlocatedinadialarea,theareaoftheplateisdividedinto7bands,thelengthoftheworkingfaceis200m,promotethelengthof2100m,retreating,fullymechanizedminingallhighdisposablemechanizedminingmethodminingtechnology,usingthe“threeeightsystem“operatingsystem.Goafwithfullycavingmethodofroofmanagement.Mineventilationexhaustventilationmethod,minetotalwindquantityis65m3/s.Thetimesofdifficultyandperiodofeasywindresistanceisrespectively1572,1960.FantypeFBCDZ-8-NO22B,theairvolumerangeis55-123m3/s,thepressurerangeof756-2860.Keywords:

minedevelopment,miningmethod,comprehensivemechanizedcoalmining目录第一章井田概述和井田地质特征1第一节矿区概述1第二节井田地质特征5第三节煤层的埋藏特征7第二章井田境界与储量12第一节井田境界12第二节地质储量的计算12第三节可采储量的计算13第三章矿井工作制度与生产能力15第一节矿井工作制度15第二节矿井生产能力及服务年限15第四章井田开拓17第一节井田开拓方式的确定17第二节盘区的划分及开采顺序21第五章矿井基本巷道及建井计划22第一节井筒、石门与大巷22第二节井底车场24第三节建井工作计划25第六章采煤方法27第一节采煤方法的选择27第二节确定盘区巷道布置与要素28第三节回采工艺及劳动组织29第四节盘区的准备与工作面接替31第七章井下运输37第一节运输系统和运输方式的确定37第二节运输设备的选择和计算37第八章矿井提升40第一节主提升40第二节副井提升方式及设备44第三节矿井排水45第九章矿井通风与安全47第一节风量的计算47第二节矿井通风系统和风量分配50第三节计算负压及等积孔51第四节选择矿井通风设备55第五节安全生产技术措施58第十章经济部分60第一节矿井设计概算60第二节劳动定员和劳动生产率62外文资料68参考文献77致谢78ii太原理工大学继续教育学院毕业设计说明书第一章井田概述和井田地质特征第一节矿区概述一、矿区地理位置及交通条件贾家沟煤矿位于吕梁市离石区城北街道办事处沙麻沟村，行政区划属离石区管辖。

井田地理坐标为：

东经111°08′49″～111°09′59″北纬37°33′52″～37°34′46″该矿西部外有209国道通过，南距王家沟约3km，距离石区约7km，与太（原）—军（渡）干线公路相连，距吕梁火车站2km,又与孝柳铁路邻近，经离石区向西可通陕西，向东可通汾阳、孝义，直至全国各大中城市，交通十分便利。

二、矿区的工农业生产建设状况该区属中、低山区，区内地形复杂，侵蚀冲刷强烈，沟谷发育，井田总体地势北高南低，最高点位于井田东北部，海拔为1179.16m，最低点位于井田西部沙麻沟村西，海拔为950.0m，最大相对高差为229.16m。

北川河流经本井田西部外围，井田内无河流，但沟谷较发育，雨季时有短暂洪水泄流均汇入北川河，北川河在离石区西与东川河、南川河汇集，向西流入黄河。

该区位于晋西黄土高原，属温带大陆性气候，其特点为四季分明，昼夜温差大，冬季少雪干旱，春季多风，夏季雨量集中，秋季阴雨天较多。

据1982～1990年离石县城关镇气象资料，年最大降水量为744.8mm（1985年），最小降水量为327.3mm（1986年），年平均降水量507.0mm，降水量多集中在7、8、9三个月；最高气温32.5℃，最低气温-21.7℃，年平均气温8.9℃。

年蒸发量为1482～1941mm，蒸发量大于降水量。

每年11月份结冰。

次年3月份解冻。

最大冻土深度0.85m，全年无霜期平均为186d。

冬季多西北风，夏季多东南风，最大风速日平均值为3.1m／s。

据山西省地震局发布的地震烈度表，本区属六级烈度区。

据史料记载，1829年（清道光九年三月）离石地区曾发生过5级以上地震。

震中在离石区东部。

本区以农业为主，主要农作物有谷子、莜麦、豆类及油料等，近年工矿企业发展较快，其中煤矿为该区重要的支柱行业。

三、矿区的电力供应基本情况该煤矿目前生活用水取自于井筒中的浅层潜水。

开拓中，在井筒壁做一水仓将第三、四系中的浅层潜水积贮起来，用水泵抽出地面直接供生活之用。

而生产用水为处理后的井下排水。

扩建后，现有水源不能满足生产要求，需打深井。

矿井供电采用双回路供电方式，两回路10kV电源分别引自下安变电站及沙会则变电站。

四、矿区的水文简况

（一）地表河流本地区常年性河流有属于黄河水系的三川河及主要支流北川河（流量1.98m3／s），东川河（流量0.70m3／s）和南川河（流量0.50m3／s）。

本井田位于北川河东部。

（二）含水层1、变质岩类风化裂隙含水层组分布于区域西部的王家会背斜轴部及东部广大地区，岩性为前寒武系的混合岩化花岗岩、片麻岩等。

一般泉流量小于0.5L／s，水质优良，为HC03-Ca2+型，矿化度0.2—0.5g／L。

2、碳酸盐岩岩溶裂隙含水层组奥陶系由灰岩、豹皮灰岩、泥炭岩和白云质灰岩组成。

厚度大、水位标高一般在810—829m之间，单井出水量一般大于1000t／d，水质良好，为HC03-Ca.Mg型，矿化度0.2-0.5g／L。

其中马家沟组岩溶发育，多见溶洞，富水性较好。

而峰峰组较差。

3、碎屑岩类裂隙含水层组本含水层组包括了石炭系和二叠系所有的含水层。

①石炭系太原组碎屑岩类及碳酸岩类裂隙含水层：

岩性为石灰岩（L5、K2、L1）组成，彼此之间隔以泥岩及少量砂岩。

单位出水量10～500t／d，渗透系数0.00275～8.53m／d，水位标高874～1044m。

②二叠系山西组砂岩裂隙含水层：

岩性为砂岩、泥岩、砂质泥岩，富水性弱，单位出水量一般小于10t／d，渗透系数0.00413～0.012m／d，水位标高881～1053m。

③二叠系上、下石盒子组砂岩裂隙含水层：

岩性主要由砂岩组成，易风化，裂隙发育，富水性好，在沟谷中泉水出露较多，流量一般为0.01～0.5L／s，单位出水量为10～500t／d，渗透系数0.0018～0.22m／d。

水位标高882～1078m。

4、松散岩类孔隙含水层组主要是指分布于三川河及其主要支流河谷中的第四系冲洪积砂砾岩层，一般厚度3～5m，局部稍厚，泉流量达18.7L／s，富水地段单井出水量500～1500t／d。

第三系上新统底砾岩，呈半胶结状态，主要分布于沟谷中，富水性较差，泉流量一般为0.2～0.4L／s，民井水量一般小于10t／d。

（三）隔水层各个含水层之间的泥岩及砂质泥岩及奥陶系泥灰岩等均是良好的隔水层。

（四）地下水的补给、迳流及排泄1、奥陶系岩溶水井田奥陶系岩溶水属柳林泉域，大气降水和地表水的入渗是主要的补给来源。

岩溶水的迳流条件主要受地质构造的控制。

从向斜两翼汇集于向斜轴部，进而沿主迳流带从北、南两个方向汇流于金罗一带，流向柳林泉集中排泄区。

柳林泉出露标高801m左右，泉群总流量4.07m3／s。

2、石炭系、二叠系裂隙水该含水层组的补给主要是来自大气降水和河流及河谷松散层的有限下渗补给。

地下水一般顺地层沿倾向方向运移，在沟谷切割深处以泉的形式排出地表。

另外，煤矿的人工开采是又一排泄途径。

3、第四系及第三系孔隙水主要是大气降水和地表水的入渗补给，河谷松散层孔隙水与地表水联系密切。

第三系含水层经短距离的迳流后，一般以泉的形式排泄于沟谷中，另外则是人工开采排泄。

本井田位于中阳—离石向斜中段东翼、东川河南侧，奥陶系岩溶水的迳流区。

（五）矿井充水因素分析根据井田水文地质特征，及生产矿井资料证实矿井充水与和古窑水与下部含水层的水均会通过裂隙涌入矿井。

（六）构造对井田水文地质条件的影响本井田为一单斜构造，煤矿在开采中也未发现岩层的大规模破碎及矿坑水的异常增大等现象，预计构造对矿井的充水影响不大。

（七）水文地质类型综上所述，该矿煤层为（顶板）孔裂隙充水矿床，同时结合多年来煤矿开采排水情况和本井田周围矿井的排水情况分析，本井田水文地质类型属简单。

（八）采空区及古窑破坏区积水对本井田的影响本井田开采历史悠久，井田内存在有采空区及古窑破坏区，局部积水。

另外，周围其它煤矿也在开采，水来源主要是顶板淋水和采空区渗水，但必须注意古窑积水，因采空范围不明，破坏程度不清，风化裂隙发育，受潜水补给蕴藏了一定量的采空积水，对未来开发有潜伏性危险，应引起足够重视。

（九）矿井涌水量该矿现开采4号煤层，实际生产能力150万t/a，矿井涌水量一般为80-160m3/h，矿井开拓延深开采10号煤时，矿井充水主要是顶板淋水（太原组灰岩岩溶水）和采空区塌陷裂隙带导水，涌水量会增大。

随着开采范围的扩大，致使塌陷裂隙的增多，上覆基岩风化带含水层水及大气降水等的影响，矿井涌水量也将发生变化，因此，必须在生产过程中，加强水文地质工作，及时指导矿井安全生产。

第二节井田地质特征一、地层本井田内第四系、第三系地层广泛发育，地表未见基岩出露，井田内无钻孔资料，依据邻区钻孔资料将本井田内地层由老至新分述如下：

（一）奥陶系中统峰峰组（O2f）为含煤地层之基底，为灰色、黑灰色，厚层状石灰岩夹浅灰或灰黄色泥灰岩，厚度约70～110m，平均90m。

（二）石炭系中统本溪组（C2b）本组地层岩性为灰色粉砂岩、灰黑色泥岩、灰色粘土岩、浅灰色石灰岩及灰白色、深灰色碎屑状铝土矿。

其底部铝土矿及粘土岩中含黄铁矿结核，含植物化石。

厚度24.05～48.71m，平均35.33m，与下伏地层呈平行不整合接触。

（三）石炭系上统太原组（C3t）本组地层由灰白色各粒级砂岩、灰色、灰黑色砂质泥岩、泥岩、黑色炭质泥岩、浅灰色石灰岩及煤层组成，含植物化石。

为主要含煤地层之一，厚度76.86～98.52m，平均89.75m。

与下伏本溪组地层为整合接触。

（四）二叠系下统山西组（P1s）本组地层岩性由灰白色各粒级砂岩，灰色—灰黑色砂质泥岩、泥岩及煤层组成。

井田东部该组地层大部被剥蚀，仅存于中—西南部，最大残留厚度约55m左右，与下伏地层呈连续沉积。

（五）第三、四系（N+Q）上部淡黄色黄土、砂土、亚砂土、质软、疏松、垂直节理发育，局部含砾石层。

厚度一般为0～10m，平均8.50m左右。

中部为棕黄色砂土、粘土、棕红色粘土，含条带状钙质结核层，厚度一般为0～40m，平均25m左右。

下部为棕红色砂质粘土，砾石层夹有钙质结核，底部见半胶结砾石层，砾石为石灰岩及少量片麻岩。

与下伏地层呈角度不整合接触。

厚度一般为0～170m，平均140m左右。

二、含煤地层井田内含煤地层为石炭系上统太原组（C3t）及二叠系下统山西组（P1s），现分述如下：

（一）石炭系上统太原组（C3t）该组地层为K1砂岩之底至L5灰岩之顶，为一套海陆交互相含煤沉积，岩性由灰白色各粒级砂岩、灰色、灰黑色砂质泥岩、泥岩、黑色炭质泥岩、浅灰色石灰岩及煤层组成，共含煤5层，自上而下编号为6、7、10、11、12号，其中，10号煤层为全井田可采煤层，其余煤层不稳定，不可采，本组地层底部发育一层较稳定的中粒砂岩（K1），与下伏本溪组地层呈整合接触。

（二）二叠系下统山西组（P1s）该组为一套陆相碎屑含煤地层，岩性由灰白色各粒级砂岩，灰色～灰黑色砂质泥岩、泥岩及煤层组成，本组厚度55m，共含煤5层，自上而下为2、3、4、5、5下号，其中，4号煤层为井田可采煤层，其它为不可采的薄煤层，本组地层底部发育一层稳定的中粒砂岩（K2），与下伏太原组呈整合接触。

三、地质构造

（一）区域构造本井田处于华北地台之山西隆起之西缘，鄂尔多斯台坳的河东断凹部位，发育有近南北向褶皱及高角度的正断层。

区域构造主要有离石大断裂和中阳—离石向斜。

本井田位于中阳—离石向斜西翼北东部。

（二）矿区构造本井田为一单斜构造，走向北西—南东，倾向南西，倾角3°左右，断层、陷落柱不发育，无岩浆岩侵入。

总之，井田构造属简单类型（Ia）。

第三节煤层的埋藏特征一、煤层的赋存特征

（一）含煤性井田内赋存含煤地层为山西组、太原组，总厚度144.75m，含煤10层，煤层总厚约9.14m，含煤系数为6.31％，其中山西组地层厚度55m，煤层厚度2.89m，含煤系数5.25％，太原组地层厚度89.75m，煤层厚度6.25m，含煤系数6.96％。

（二）可采煤层井田内可采煤层共2层，分别为4、10号煤层，现分述如下：

4号煤层：

位于山西组中下部，下距K2砂岩约24m左右，厚度1.94～2.02m，平均1.98m，结构简单，含一层夹矸，顶板为砂质泥岩，底板为细砂岩，该煤层在井田东部已大面积剥蚀且风氧化严重，可利用资源仅赋存于井田西南部，为稳定可采煤层，属本矿批采煤层之一。

10号煤层：

位于太原组中部，L1灰岩之下，上距4号煤层约28m左右。

煤层厚度5.92～6.00m，平均5.96m，结构复杂，含夹矸0～4层，顶板为石灰岩，厚度10m左右，底板为砂质泥岩，井田东部被剥蚀且风氧化，煤层经风氧化后压实变薄，该煤层为稳定可采煤层，亦属本矿批采煤层之一。

地层综合柱状图1-3-1煤层特征见表1-3-1。

表1-3-1可采煤层特征表地层单位煤层编号厚度（m）层间距（m）可采程度顶底板岩性最小最大平均顶板底板山西组41.942.021.9828稳定可采砂质泥岩细砂岩太原组105.926.005.96稳定可采石灰岩砂质泥岩二、煤质及工业用途

（一）煤的物理性质及煤岩特征各煤层主要为黑色、褐黑色，条带状结构，玻璃和强玻璃光泽，硬度一般为2～3，有一定韧性，不规则状，阶梯状断口，比重稍大；内生裂隙发育。

1、宏观煤岩特征各煤层的宏观煤岩特征基本相近，宏观煤岩组分以亮煤为主，次为暗煤，镜煤、少量丝炭、宏观煤岩类型主要为半亮型和半暗型，光亮型次之，少量暗淡型。

条带状结构，线理状结构，层状构造，次为均一状结构，块状构造。

2、微观煤岩特征4、10号煤的显微煤岩组分以有机组分为主，无机组分次之；其中有机组分中又以镜质组为主，丝质组次之，无机组分主要为粘土岩，少量石英及硫化物类。

镜质组油浸最大反射率（R°Max）：

4号煤为1.36％，10号煤为1.31—1.59％，平均1.49％

（二）煤的化学性质、煤的用途1、煤的化学性质根据2006年6月23日山西煤矿安全装备技术测试中心检验报告及原报告对4号煤层煤质化验资料，结果如下：

水分（Mad）：

原煤0.48％—3.99％，浮煤0.55％;灰分（Ad）：

原煤6.47—11.00％，平均9.57％；浮煤6.63—8.00％，平均7.32％;挥发分（Vdaf）：

原煤20.00—23.22％，平均21.67％；浮煤20.37—22.41％，平均21.60％;全硫（St．d）：

原煤0.39—0.64％，平均0.5％；浮煤0.51—0.66％，平均0.59％;发热量（Qgr.d）：

27.99MJ／kg;粘结指数（GR.I）：

87;胶质层厚度（Y）：

20.5mm;固定碳（Fc.d）：

原煤67.62％;焦渣特征（CRC）：

原煤7;真密度（TRD）：

原煤1.30t／m3;磷（Pd）：

原煤0.0038％;根据《山西省离石区高崖湾煤矿扩建勘探（精查）报告》对10号煤层煤质化验资料，结果如下：

水分（Mad）：

原煤：

1.50％；浮煤：

0.69％;灰分（Ad）：

原煤15.84—21.73％，平均18.34％；浮煤6.20—11.51％，平均9.07％;挥发分（Vdaf）：

原煤18.74—24.59％，平均22.63％；浮煤16.24—20.25％，平均17.23％;全硫（St.d）：

原煤1.02—2.11％，平均1.52％：

浮煤0.86—1.96％，平均1.47％;发热量（Qgr.d）：

26.55MJ／kg;粘结指数（GR.1）：

73;焦渣特征（CRC）：

原煤5—6;磷（Pd）：

0.019％;2、煤的用途4号煤为低灰、低硫、特低磷、高热值之焦煤。

10号煤为低灰～中灰、中高硫～高硫、特低磷、高热值之焦煤。

4号煤可用作炼焦用煤；10号煤可作炼焦配煤和动力用煤。

（三）煤的工艺性能据地质报告资料，4、10号煤具有良好的结焦性，焦炭的抗碎性及耐磨性能良好。

（四）煤的可选性据《山西省离石区高崖湾煤矿扩建勘探（精查）报告》资料，当选用理论灰分为8％时，4号煤为极易选煤，10号煤为中等可选煤。

当选用理论灰分为6％时，4、10号煤均为极难选煤。

三、瓦斯、煤尘爆炸性及煤的自燃性

（一）瓦斯该矿4号