煤矿开采学毕业设计.docx
《煤矿开采学毕业设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《煤矿开采学毕业设计.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
煤矿开采学毕业设计
煤矿开采学毕业设计
煤矿开采学毕业设计第一章矿井概况§1—1井田地质特征一矿位于阳泉市东，其地理地理坐标为东经。
井田东部为荫营煤矿，西部为七元矿，南部与三矿井田相邻，北部程庄煤矿。
井田走向长大约为八千米，倾长约七千八百米，面积为62.4168平方千米,由九十四个坐标点圈定。
其地理坐标为东经113°25′17″～113°33′07″，北纬37°46′44″～37°52′19″。
井田走向长为约8km，倾向长约7.8km，面积为62.4186km2，由94个坐标点圈定。
§1—2煤层的埋藏特征本矿15#煤层总厚6.18-6.78米，平均为6.48米，层平均间距为47.61米。
煤层结构复杂，主要含三层夹石：
距顶板1.05米左右的夹石，层位稳定，厚度平均0.13米；煤层中部发育一层稳定性较差的夹石，厚约0.10米；距煤层底板0.70米的连岩石，层位较稳定，厚约0.15米，另外，本矿中部2—79钻孔附近距底板约0.3米处发育薄层煤与夹石互层现象（俗称驴石），属原生冲积所致。
煤层老顶为细粒砂岩，厚度3.48米，，主岩性特征为深灰色，具条带状层理。
含水性一般。
直接顶为泥岩、砂质泥岩，厚度为6.75米，主要岩性特征为黑灰色，岩性致密，含黄铁矿结核。
煤层直接底为泥岩、砂质泥岩，厚度为6.95米，主要岩性特征为黑色，含砂粒不等，富含植物化石。
老底为细粒砂岩，厚度为4.00米，主要岩性特征为灰色，成分以石英、长石为主，胶结致密，分选性中等。
煤层顶底板煤层类别岩石名称厚度主要岩性特征（含水性）15#顶板老顶细粒砂岩3.48深灰色，具条带状层理。
含水性一般。
直接顶泥岩砂质泥岩6.75黑色，岩性致密，含黄铁矿结核。
伪顶————底板伪底————直接底泥岩砂质泥岩6.95灰黑色，含砂粒不等，富含植物化石。
老底细粒砂岩4.00灰色，成分以石英、长石为主，胶结致密，分选性中等。
其内变化是15#煤直接顶为黑色泥岩及砂质泥岩，厚6.33—7.13m，平均6.75m，采区北部较薄（2-10钻孔最薄为0.74m）、中部和南部较厚（2-43钻孔最厚为13.8m）。
老顶为细粒砂岩，厚2.95—4.12m，平均3.48m，较稳定发育，南部较厚，东部较薄。
直接底为泥岩、砂质泥岩，厚5.61—8.15m，平均6.95m。
老底为细粒砂岩，厚2.2—8.5m，平均4.00m。
煤质:
15#呈黑色，有似金属光泽，硬度为3-5，容重1.41，呈光亮、半光亮型。
其主要工业指标为：
煤层Mt（%）Ad（%）Vdug（%）FCStd（%）PQgrd（MJ/kg）Y工业牌号15#1.6713.187.45—1.31—35.3—WY3§1—3井田境界与储量一、井田计算范围东部为荫营煤矿划煤柱，西部为七元矿井田边界，南部与三矿井田相邻，北部程庄煤矿，其走向最长2189米，倾斜最长1007米，采区面积为2204300平方米，储量计算采用地质块段法，煤厚采用块段内各见煤点煤厚的平均值，容重选用1.41，块段界线为勘探工程连线，煤层视密度值：
15煤为1.41t/m3。
二储量计算的依据利用地质块段法分别计算各块段储量，资源计算方法及有关参数确定如下：
1.资源储量计算方法由于井田内地层产状平缓，地层倾角多为2～10°，因此采用地质块段法计算资源储量，即采用煤层水平投影面积及煤层伪厚计算资源储量。
其公式如下：
储量（万吨）＝厚度（m）×面积（m2）×视密度（m3）×10-42.资源储量计算主要参数的确定⑴计算面积的确定利用计算机，在各煤层底板等高线及储量计算图上，对各个块段的面积进行圈定测量。
⑵煤层厚度的确定采用块段内所利用的勘探工程见煤厚度的算数平均值，当其块段内有最低可采边界时，加入适当的1.00m点参入计算，各见煤点资源储量计算厚度确定如下：
①煤层中单层厚度小于0.05m的夹矸，与煤分层合并计算采用厚度，并入夹矸以后全层的灰分、硫分符合计算指标的规定。
②煤层中夹层厚度等于或大于煤层最低可采厚度时，煤分层应分别视为独立煤层；夹矸厚度小于煤层最低可采厚度，且煤分层厚度等于或大于夹矸厚度时，可将上下煤分层厚度相加，作为采用厚度。
③结构复杂煤层和无法进行煤分层对比的复煤层，当夹矸的总厚度不大于煤分层总厚的1/2时，以各煤分层的总厚度作为煤层的采用厚度。
⑶视密度的确定采用区内钻孔各煤层视密度测定值的算数平均值。
15号煤层视密度为1.41（t/m3）。
⑷几种边界线的确定①煤层零点边界线以见煤钻孔与无煤钻孔间的1/2为零点，其连线即为零点边界线。
②最低可采边界线采用内插法求出最低可采边界。
③煤层分叉合并线采用内插法求出夹矸为0.07m点，相连即为煤层分叉合并线。
④风、氧化煤边界线区内局部地段4号煤层风、氧化严重，根据钻孔煤芯煤样化验资料，确定钻孔内见煤点煤层风化或氧化。
以见煤钻孔与风化、氧化煤钻孔间的1/2连线为风、氧化煤边界线。
三、储量计算1.煤矿地质储量根据新颁布的《煤炭工业设计规范》（GB50215－2005），地质储量为详查地质报告提供的查明煤炭资源的全部。
通过采用地质块段法计算的地质储量，本矿15#煤内的地质储量为64946.3万吨，其中A级储量：
0万吨，B级储量：
30339.7万吨，C级储量：
6354.4万吨，D级储量28252.2万吨。
2.煤矿工业储量根据新颁发的《煤炭工业矿井设计规范》（GB50215—2005），工业储量为地质资源矿井工业储量为37624.7万吨。
3.井区设计储量工业储量减去设计计算的断层煤柱、防水煤柱、境界煤柱、地面建（构）筑物等永久煤柱损失量后的储量即为矿井设计储量。
按15号储量核实报告提供的资源量，减去区内需要留设的永久保护煤柱,即境界煤柱、断层煤柱和村庄保护煤柱。
经计算，本采区设计储量为3620.1万吨。
4.采区设计可采储量设计储量减去工业场地和主要井巷煤柱的量后乘以回采率的资源储量即为矿井设计可采储量。
⑴保护煤柱的留设方法①根据新颁发的《煤炭工业矿井设计规范》（GB50215—2005）、《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》规定留设各类保护煤柱。
②地面建筑、构筑物下伏各煤层按表土层移动角φ=45°，岩层移动角δ=γ=72°计算保护煤柱范围。
③盘区边界煤柱两侧各留20m，主要大巷煤柱两侧各留50m。
④井田境界煤柱，根据有关规程规范的要求，在井田范围内留设井田境界安全煤柱，煤柱宽度为20m。
⑵回采率①根据新颁发的《煤炭工业矿井设计规范》（GB50215—2005）的要求，厚煤层回采率不小于75％，中厚煤层回采率不小于80％。
因此，本采区15号煤层回采率取78.4％。
⑶开采损失开采损失=（矿井设计储量－保护煤柱）×（1－采区回采率）。
依据上述确定的原则，经计算，采区设计可采储量3444.2万吨，§1—4矿井开拓一矿现有井筒23个：
主斜井3个：
1#主斜井、2#主斜井、北头嘴皮带斜井；副立井1个；行人斜井1个；材料暗斜井3个：
130材料暗斜井、560水平材料暗斜井、560水平猴车暗斜井；排矸井2个：
排矸斜井，排矸通道；其它专用风井13个：
北翼回风井、南翼回风井、S2进风井、吴家掌进回风井、阳坡堰进回风井、四尺张华沟进回风井、七尺张华沟进回风井、高家沟进回风井。
生产井筒17个，进风井12个：
1#主斜井、2#主斜井、北头嘴皮带斜井、副立井、行人斜井、材料暗斜井、S2进风井、吴家掌进风井、阳坡堰进风井、四尺张华沟进风井、七尺张华沟进风井、高家沟进风井；回风井5个：
北翼回风井，吴家掌回风井，阳坡堰回风井，四尺张华沟回风井，高家沟回风井。
第二章采区地质特征§2—1采区范围一、地表：
本采区位于脑盖梁以东，狼窝沟以南，石家山村以西，常家山村以北的山梁沟谷地带。
二、井下：
位于北丈八井南条带七采区以东，北翼十三采区以南，南条带三采区以西，+560水平大巷以北。
三、盖山厚度：
本采区地面标高在1135.8~1369.3米之间，井下煤层上限标高660米，下限标高514米，埋藏深度在589.9~756.3米之间。
四、采掘情况：
本采区东部为南条带三采区S8301工作面（正在掘进），南部为+560水平大巷，西部为南条带七采区（未掘进）,北部为十三采区1302工作面（正在掘进）。
上方为北头嘴井3#煤八下山1903工作面、北丈八井七尺一采区7105工作面采空区。
§2—2采区地质情况一、地质及水文地质简述：
本采区上方3#煤层呈一鞍状构造，共揭露陷落柱2个。
水文地质情况主要为临近地表河流、含水层水及上方3#煤层北丈八井七尺一采区7105工作面有约1000m³的采空区积水。
上方3#煤层北头嘴井八下山1903工作面、北丈八井七尺一采区7105工作面已采多年，在局部低凹处可能有零星积水。
二、煤层及顶底板情况：
1、煤层：
本采区煤层赋存稳定，煤层厚度变化较大，采区西部较厚，东部较薄，总厚度最大8.74米，最小厚度6.40米，平均厚度7.19米，有益厚度平均值为6.95米。
煤层最小倾角3°，最大倾角10°，平均5°。
煤层中含夹石0~2层，赋存于煤层中下部，分布极不稳定，且厚度变化大，仅个别钻孔揭露。
2、顶板：
15#煤层直接顶为黑色泥岩，平均厚度1.11米，层状构造，致密坚硬。
老顶为深灰色石灰岩，平均厚度16.64米，块状构造，坚硬，含动物化石，夹有两层泥岩。
3、底板：
直接底为黑色泥岩，厚度6.02米，水平层理，块状构造，含大量植物化石和黄铁矿结核。
老底为灰色细砂岩，厚度6.80米，以石英为主，斜层理发育，钙质胶结，含大量植物化石和黄铁矿结核。
三、水文情况：
本采区水文地质条件比较复杂，地表有狼窝沟河，芦湖沟河，六六沟河，大王庙沟河，保安沟河等季节性河流。
此外还有15#煤层上方的四节石灰岩、怪砂岩、钱石灰岩、猴石灰岩等局部裂隙含水层水及3#煤层采空区低洼处零星积水。
四、其它地质因素：
1、瓦斯：
预计采区掘进期间绝对瓦斯涌出量1.6m³/min；相对瓦斯涌出量16m³/t。
2、煤尘：
无煤尘爆炸危险性。
3、煤层自燃：
具有自燃倾向性。
4、地温：
地温为15℃~21℃，属正常状态。
§2—3采区储量和生产能力一、地质储量：
本采区范围内储量计算采用地质块段法，即平面积乘块段平均煤厚再乘以煤层容重，平面积用求积仪在图上直接圈定，容重1.4吨/m3，地质储量为4620.1万吨。
二、采区走向、倾斜长度、面积及工作面推进度确定：
1、采区走向、倾斜长度、面积：
走向长度3459.3——4067.5米倾斜长度1302.6米采区面积4815503.8平方米2、工作面推进度确定：
工作面长度220米时，采用高产高效设备，月推进度按120米，年推进1440米左右。
三、采区储量：
1、地质储量：
4620.1万吨2、各类损失：
顺槽煤柱损失：
312.3万吨大巷保护煤柱损失：
441.4万吨停采线和准备巷煤柱损失：
121.9万吨（按50%回收）放煤损失：
514.6万吨（工作面按87%回收）3、可采储量：
工作面可采储量3444.2万吨，掘进煤250.4万吨，煤柱回收121.9万吨，采区预计可采储量3816.5万吨。
四、年设计生产能力：
本区安排一个综放队，两个综掘队，回采每班截两刀半煤，截深按0.8米计算，工作面采长按220米计算，回采日产量为7706.5吨，综掘队每天按10米进度计算，日出煤量为336吨，其详细计算如下：
1、回采工作面生产能力：
（以S8501工作面为例）日产量：
A日=L·m·h·r·c=220×4×7.19×1.4×0.87≈7706.5吨年产量：
A年=A日·t=7706.5×300≈231万吨2、掘进工作面生产能力：
日出煤量：
A日=n·m·q=2×10×16.8=336吨年出煤量：
A年=A日·t=336×300=10万吨3、采区设计能力：
A采=综A年+掘A年=231+10=241万吨取A采=250万吨式中：
L=工作面采长220米；M=工作面日推进度4米；r=煤层容量1.4吨/立方米；c=工作面回收率取87%；t=回采面年工作日数300天；n=掘进头数2个；m=掘进单头日进度10米；q=掘进每米进尺平均出煤量16.8吨/米；t=掘进年工作日数300天。
五、采区回采率：
采区回采率=×100%=82.6%六、采区服务年限：
T==≈15.2年第三章采煤方法及采区巷道布置§3—1采煤方法的选择一、本采区选用采煤方法的依据：
因本采区工作面地质构造较为简单，煤层赋存稳定，走向及工作面长度都较大，有利于实现高产高效，故本采区按照综采低位放顶煤而进行设计。
1、方案叙述：
考虑到该采区走向较长，储量丰富，地质构造比较复杂，陷落柱密集且发育较多，为使采区的生产准备灵活多变，并兼顾采区的通风、瓦斯问题处理，以及防止煤层自燃发火，因而在采区的巷道布置上必须具备生产系统灵活可靠，对开采设备适应，在技术上可行，经济上合理的条件，为此我们在采区巷道布置上考虑了两种方案：
方案一：
采区巷道沿采区倾向布置，工作面采用走向长壁开采，准备巷垂直于大巷布置，分别布置采区东副巷、轨道巷、皮带巷、西副巷，该方案的优缺点如下：
优点：
1、采区准备巷位置合理，系统灵活可靠。
2、采区运输距离较小。
3、工作面走向较长，适应高产高效的要求。
缺点：
大巷保护煤柱的影响较大，受陷落柱影响，工作面布置受限，煤炭损失严重，采区采出煤量要减少。
方案二：
采区巷道沿采区走向布置，工作面采用倾向布置，准备巷道平行大巷布置，分别布置采区皮带巷、轨道巷、回风巷，该方案的优缺点如下：
优点：
采区系统简单，工作面布置比较灵活。
缺点：
1、工作面推进长度较短，不利于高产高效；2、工作面布置个数多，安装、拆除工作量大。
2、方案工程量比较：
项目方案一方案二比较采区采出煤量（万吨）3816.5379036.5岩巷（米）386450-64准备巷煤巷（米）56085880-272准备巷总进尺（米）59946330-336万吨掘进率（米/万吨）22.730-7.33、方案确定：
通过比较，方案二明显不适应实现高产高效的要求。
方案一工作面走向较长，有利于实现高产高效，且采区准备巷掘进岩巷工程量小，准备周期短，经矿领导研究决定后，确定方案一为该采区的布置方案。
§3—2矿压观测情况1、工作面矿压观测站布置：
沿工作面自上而下布置三个测区，共安设YHY-60型矿压观测表9块：
2#、20#、40#、60#、80#、100#、120#、140#、147#架。
2、队组技术员用FCH64/0.5型手持采集器每7天采集一次数据，每采集一次分析一次，发现异常应及时采取措施。
3、顶板动态监测由支架中心组长负责设备的安装及维护。
4、过构造期间，构造区域每4架支架必须配备一组矿压观测表。
5、对顶板动态监测每月进行一次书面分析总结，由技术员负责填写。
6、由矿压组定期提供顶板来压预报资料，预测工作面下次来压步距。
两巷顺槽顶板来压监测（观测锚索、锚杆测力仪、顶板离层仪及回、进风超前支护中单体柱上的压力观测仪）。
每隔3-4天观测锚索、锚杆测力仪、顶板离层仪及回、进风超前支护中单体柱上的压力观测仪数据变化并记录，每15天报送矿压组，矿压组对技术员报回的矿压数据进行分析，准确分析顶板来压情况。
§3—3采区巷道布置一、采区准备巷详细布置：
1、采区轨道巷：
以+560水平轨道大巷G24测点东31.3m为开口中，与+560水平轨道大巷成30°夹角，并以4‰的坡度掘进128.5m，再走曲线10.47米与大巷平行，再平走30m，然后以13°上坡找15#煤顶板，预计掘进78.4m，然后做上部车场60m，再走曲线31.4m，与大巷成90°夹角，然后沿煤层顶板掘进至采区北部边界。
2、采区皮带巷：
轨道巷掘进至S8511进风口向西开横贯30m，掘进至皮带巷，然后平行轨道巷反掘至煤仓，形成系统后，再平行于轨道巷沿煤层顶板掘进至采区北部边界。
3、采区回风巷：
采区东回风以+560水北回风大巷偏q29号测点西38.47m，与+560水平北回风大巷成45°开口，沿15#煤层顶板平走159.48m后，平行于采区轨道巷（间隔30m）沿15#煤顶板掘进至采区北部边界。
采区西回风以+560水北回风大巷偏q33号测点西81.22m开口，沿15#煤顶板掘进至采区北部边界。
二、工作面设备选型：
根据综采低位放顶煤工艺的成功经验，本区工作面综放设备选型为序号设备名称设备型号设备功率数量1采煤机MGTY400-930/3.3D930KW1台2前刮板输送机SGZ1000/14002×700KW1部3后刮板输送机SGZ1000/14002×700KW1部4桥式转载机SZZ-1000/400400KW1部5破碎机PLM—3000型锤式200KW1部6皮带运输机DSJ—1200/2×2502×250KW2部7液压支架ZF6200—1.7/3.2H151架8过渡支架ZFG6600—1.7/3.2H5架9乳化液泵GRB—315/31.5200KW3台10清水泵KMPB—320/10110KW2台§3—4回采工艺与劳动组织一、循环作业方式及劳动组织：
1、循环作业方式：
工作面采用二采一准的“二九·一六”制作业方式，每班割两刀半煤，放两刀半顶煤，日循环五个，循环进度0.8米，日进4.0米；综掘队采用“二九·一六”制作业方式，日进10米。
2、采煤队劳动组织表：
序号工种一班二班三班检修班小记1工长111142副工长111143机组司机3332114拉架移溜222285放煤22266泵站111147运输机司机4444168端头维护3333129清理工222610下料工3311备件库工1111412送饭工1111413记录工1111414电器维护工1113615材料员1116成本员1117合计2323232594§3—5采区准备一、采区轨道巷：
以+560水平轨道大巷G24测点东31.3m为开口中，与+560水平轨道大巷成30°夹角，并以4‰的坡度掘进128.5m，再走曲线10.47米与大巷平行，再平走30m，然后以13°上坡找15#煤顶板，预计掘进78.4m，然后做上部车场60m，再走曲线31.4m，与大巷成90°夹角，然后沿煤层顶板掘进至采区北部边界。
二、采区皮带巷：
轨道巷掘进至S8511进风口向西开横贯30m，掘进至皮带巷，然后平行轨道巷反掘至煤仓，形成系统后，再平行于轨道巷沿煤层顶板掘进至采区北部边界。
三、采区回风巷：
采区东回风以+560水北回风大巷偏q29号测点西38.47m，与+560水平北回风大巷成45°开口，沿15#煤层顶板平走159.48m后，平行于采区轨道巷（间隔30m）沿15#煤顶板掘进至采区北部边界。
采区西回风以+560水北回风大巷偏q33号测点西81.22m开口，沿15#煤顶板掘进至采区北部边界。
四、回采工作面布置：
本采区为双翼采区，整个采区共布置11个工作面，均为长壁式综放工作面，工作面均采用一进、一回、内错尾巷加走向高抽巷的布置方式。
本采区陷落柱发育比较密集，工作面之间净留20m煤柱，工作面进回风顺槽开口20米沿煤层顶板布置，然后以10°栽坡见煤层底板后，其余全部沿煤层底板布置，内错尾巷沿煤层顶板布置，走向高抽巷沿11#煤层掘进布置考虑。
第四章采区运输、防排水与供电§4—1采区运输本采区运输设备选型：
采区轨道巷平均坡度2.2°，长度1450米，最大载重24吨（为安全考虑，支架与支架车总重量按24吨计算）则：
拟选SQ-90D型绞车无极绳绞车一部，牵引力为9183.7Kgf，功率为132KW，选直径为26mm钢丝绳，破断力总和为43981.4Kgf，每百米钢丝绳重量为244Kg。
S最大=24000×sin2.2°＋244×1350/100×sin2.2°+24000×cos2.2°×0.012＋244×1350/100×cos2.2°×0.2=1982.9Kg＜9183.7Kgf故，选SQ-90D型绞车一部，选直径26mm钢丝绳，破断力总和为43981.4Kg。
验算：
1982.9×6.5=12888.85＜43981.4Kg；安全。
同理，回风顺槽经计算选JWD-55型无极绳绞车一部，进风顺槽、采区皮带巷选JD—11.4绞车6部。
⑵轨道巷下部车场，最大坡度13°，全长按78.4米，YBK2280M—8型回柱绞车一部，牵引力为36734.7Kgf，功率为45KW，选直径为31mm钢丝绳，破断力总和为70147.5Kgf，每百米钢丝绳重量为396.3Kg。
S最大=24000×sin13°＋396.3×78.4/100×sin13°＋24000×cos13°×0.012＋396.3×78.4/100×cos13°×0.2=5810.9Kgf＜36734.7Kgf选YBK2280M—8型回柱绞车，功率45KW，牵引力为36734.7＞5810.9Kgf；选直径31mm钢丝绳，其破断力总和为70147.5Kgf。
验算：
5810.9×6.5=37770.85＜70147.5Kgf，安全。
故在运输支架、过渡支架等大型设备时，选用YBK2280M—8型回柱绞车一部；平时可长期安装JD—40型调度绞车一部，用于日常材料的运输，经计算每钩重量不得超过12000Kg。
§4—2采区防排水和洒水一、采区排供水、供液选型：
采区供水采用静压供水系统。
本采区最大涌水量为40立方米/小时，正常涌水量为10立方米/小时，通过计算选型如下：
回进风顺槽选BQW40-52/5-11N水泵三台，流量为40立方米/小时，扬程52米，功率11KW，其中一台备用。
乳化液泵选GRB315/31.5乳化液泵三台，功率200KW。
喷雾泵选KPB315/16A泵两台功率110KW。
§4—3采区供电一、采区负荷统计表（附后）：
二、采区配电室负荷计算：
1、按需用系数法计算需用系数：
Kx1=0.4＋0.6×=0.4＋0.6×=0.45cosφ=0.7Kx2=0.286＋0.714×=0.286＋0.714×=0.35cosφ=0.6有功功率∑P=Kx×∑P×0.9=0.45×7845.5×0.9=3202.4KW无功功率Q=∑P×sinφ/cosφ×0.9=3
升级会员 