采矿工程毕业设计（论文）-河南省郑煤集团超化矿2#井初步设计.doc

全套图纸加扣 3012250582 1 目录目录 1 矿区概况及井田地质特征.1 1.1 位置、范围和交通.1 1.1.1 位置.1 1.1.2 范围.1 1.1.3 交通.1 1.2 自然环境.2 1.3 地层.3 1.4 构造.3 1.5 煤层.5 1.6 煤质.5 1.6.1 煤的物理性质及煤岩特征.5 1.6.2 煤类.6 1.6.3 工业用途评价.6 1.7 水文地质.6 1.7.1 主要含水层.6 1.7.2 主要隔水层特征.7 1.7.3 断层破碎带水文地质特征.7 1.7.4 邻近生产矿井和老窑对本矿井充水的影响.8 1.7.5 矿井充水因素分析.8 1.8 地质条件.9 1.8.1 瓦斯.9 1.8.2 煤尘爆炸性.9 1.8.3 煤的自燃倾向.10 1.8.4 地温.10 2 矿井储量年产量及服务年限.11 2.1 井田境界.11 2.1.1 煤田范围划分的原则.11 2.1.2 井田特征.11 2.2 矿井工业储量.11 2.3 矿井可采储量.12 2.3.1 边界煤柱.12 2.3.2 断层保护煤柱.12 2.3.3 工业广场煤柱.13 2.3.4 保护煤柱总量.13 2.4 矿井工作制度.13 2.5 矿井设计生产能力及服务年限.14 2.5.1 矿井设计生产能力的确定.14 全套图纸加扣 3012250582 2 2.5.2 井型校核.14 3 井田开拓.17 3.1 井田开拓的基本问题.17 3.1.1 开拓方式比较.17 3.1.2 井筒位置的确定.18 3.1.3 工业广场的位置、形状和面积的确定.18 3.2.1 开采水平的确定.19 3.2.2 井田开拓的方案比较.19 3.3 井筒.22 3.4 井底车场.25 3.4.1 道岔的选型.25 3.5 基本巷道断面.25 4 准备方式采区巷道布置.28 4.1 采区巷道布置及生产系统的原则.28 4.2 采区走向长度的确定.28 4.3 工作面长度的确定.29 4.4 采区上下山布置及采区巷道的联络方式.29 4.5 采区内同采工作面数的确定.29 4.6 煤层和工作面的开采顺序和接替顺序.29 4.7 确定采区各种巷道的尺寸、支护方式及通风方式.30 4.8 采区生产系统.30 4.9 采区硐室.31 5.采煤方法.32 5.1 采煤方法原则.32 5.2 采煤方法.32 5.3 确定采区生产能力.32 5.4 回采工艺.33 5.5 综采工作面的主要设备(见表 5-5).35 5.6 工作面劳动组织和循环作业图表的编制.37 6 矿井运输.39 6.1 井下运输系统和运输方式的确定.39 6.2 采区运输设备的选型.39 6.3 大巷运输设备.40 6.3.1 电机车的选择.40 6.3.2 运输方案的选择.42 6.3.3 列车组成的计算.42 6.3.4 电机车台数的计算.45 6.3.5 带式输送机的计算.47 7 矿井提升.48 7.1 矿井提升设计的主要依据和原始资料.48 7.2 提升设备的选型计算.49 全套图纸加扣 3012250582 3 7.2.1 主立井提升容器确定.49 7.2.2 副立井提升容器的确定.51 7.3 提升钢丝绳的选择计算.54 7.4 多绳摩擦式提升机的选择.58 7.5 电动机容量选择.59 8 矿井排水.60 8.1 概述.60 8.2 水泵型号及台数.60 8.3 管路的确定.62 8.4 管道特性曲线，确定工况点.63 8.5 校验计算.67 9 矿井通风与安全技术措施.69 9.1 矿井通风系统的选择.69 9.1.1 通风设计的基本依据.69 9.1.3 矿井通风系统的确定.70 9.2 风量机算及风量分配.70 9.2.1 采煤工作面实际需风量.70 9.2.2 掘进工作面所需风量.72 9.2.3 峒室实际需风量.72 9.2.4 风速验算：.74 9.3 全矿通风阻力计算.74 9.3.1 计算原则.75 9.3.2 计算方法.75 9.3.3 计算矿井的总风阻及总等积孔.78 9.4 扇风机选型.79 9.4.1 选择主扇.79 9.4.2 选择电动机.81 9.5 矿井安全技术措施.82 9.5.1 预防瓦斯爆炸的措施.82 9.5.2 防尘措施.83 9.5.3 预防井下火灾的措施.83 9.5.4 为防止井下水灾的措施.84 10 矿山环保.85 10.1 矿山污染源概述.85 10.1.1 大气污染.85 10.1.2 废水排放.85 10.1.3 固体废弃物排放.86 10.1.4 噪声污染.86 10.2 矿山污染源的防治.86 10.2.1 大气污染防治.86 10.2.2 矿山水污染的防治.87 全套图纸加扣 3012250582 4 10.2.3 矿渣利用.87 10.2.4 噪声的控制.87 结论.89 致谢.91 1 1 矿区概况及井田地质特征矿区概况及井田地质特征 1.11.1 位置、范围和交通位置、范围和交通 1.1.11.1.1 位置位置 超化煤矿位于河南省新密煤田西南部、平陌-超化矿区东部，行政区划主体位于 河南省新密市超化镇申沟村。其地理坐标为：东经 1132247113 2735，北纬 342509342658。主立井地理坐标为：东经 113 2507，北纬 342608；副立井地理坐标为：东经 1132508，北纬 342606。 1.1.21.1.2 范围范围 该矿平面范围大致为：西起 32 勘查线，东到 46 勘查线的超化断层和崔庄断层 全套图纸加扣 3012250582 5 交汇处，北起于樊寨断层，向南大致到龟山断层；开采矿种为煤炭；二 1 煤层限采 标高+100-600m，二 1 煤层矿区范围现由 2001 年河南省国土资源厅核发的 32 个拐 点圈定（采矿许可证号 4100000140155） ，南北宽约 0.13.3km，东西长约 0.37.3km，面积 9.7KM2。 1.1.31.1.3 交通交通 超化煤矿行政区划主体位于河南省新密市超化镇申沟村，向北直距矿务局和新 密市约 12km 和 15km，向东北直距郑州市约 40km。区内有公路直达新密、登封、新 郑和郑州等地市，还有本矿专用铁路宋（寨）大（冶）铁路经新密铁路与京广铁 路相连，矿区北邻 3km 处还有窄轨铁路向东通达开封。矿区北部 15km 处的豫 04 公 路以及东部 4045km 处的 107 国道、京广铁路、京珠高速公路通达全国各地。总之， 本区交通方便。 图 1.1.3 超化煤矿交通位置图 全套图纸加扣 3012250582 6 1.21.2 自然自然环境环境 区内地形起伏不平，地势西高东低、南高北低，总体西南高、东北低。地面高 程最高在南部归心寨处 300.4m，最低在东边陈家窝处 155.5m，相对高差 144.9m。 本区地貌成因类型属构造剥蚀地貌，地貌单元为丘陵。区内基岩裸露平面积约 占勘查区总平面面积的 10%，其它大部为第四系松散堆（沉）积物所掩盖，因此本 区也可称为松散层半掩盖区或基岩半裸露区。 本区水系属淮河流域。区内无水库和常年性河流，仅有一条的季节性河流麻 河在雨季从矿区西南向东北穿过矿区中部流入矿区东北部的淮河二级支流双洎河， 在正常年份或干旱季节往往断流而在矿区中部滞留并形成龟山寨泉池洼地，水量较 小，其水源来自西南上游 3km 外的老姜窝小型水库。该水库水多来自元古界变质岩 裂隙水和大气降水，补给有限。 本区气候属暖温带半干旱大陆性季风气候区。年平均气温 9.114.6，最高 达 44.6，最低为18.2；年降雨量 381.31059.6mm，平均 606.2mm，降雨多 集中在 7、8、9 三个月，并常伴有雷电；年蒸发量 9081976.2mm；年平均相对湿 度 60-70%；风向主要为东南向、西北向和西南向，风力在冬春季最大，达 40m/s； 最大积雪深度 23cm（1964.12.31） ；最大冻土深 20cm（1966.12.30） ；霜冻期 11、12、1、2 四个月。此地区历史上没有发生过较大的地震，没有地震威协。 勘查区内主要有申沟、黄固寺、圣地庙等几个行政村，总人口约 1 万人。工业 以建材（耐火粘土） 、采矿、运输等为主，农业以小麦、玉米等为主。水电状况良好， 区内经济相对发达。 1.31.3 地层地层 超化煤矿的地层情况如下： 下元古界嵩山群:主要为紫红色、灰白色绢云母石英片岩和灰白色石英岩，厚 278287m，平均厚 283m。 上元古界震旦系:主要为紫红色浅变质石英砂岩，平均厚 92m。 下古生界寒武系:又分下、中、上三统。下统多为豹皮灰岩和紫红色、黄绿色泥 灰岩，底部为含磷砂砾岩，厚约 160m；中统多为暗紫红色粉砂岩、页岩和鲕状、竹 叶状灰岩等，厚约 340m；上统多为灰色、灰白色鲕状白云岩，厚约 260m。 下古生界奥陶系:多为兰灰色、深灰色石灰岩，厚 25.3379.95m,平均厚 55m。 全套图纸加扣 3012250582 7 上古生界的石炭系:又分中统本溪组和上统太原组。本溪组多为灰色铝土质泥岩， 厚 2.7933m,平均 10.47m。 上古生界的二叠系:又分下统的山西组和下石盒子组，上统的上石盒子组和石千 峰组。山西组岩性主要为深灰色砂泥岩，含本煤田中主要可采煤层即二 1 煤层。 中生界三叠系:主要保存三叠系。该系又分下、中、上统。下统主要为紫红色泥 岩和中细粒砂岩，厚约 615m；中统主要为黄绿色细砂岩和砂质泥岩互层，厚约 190500m，平均 200m；上统主要为土黄色、紫红色、黄绿色、青灰色砂质泥岩， 厚约 330600m，平均 370m。 1.41.4 构造构造 新密煤田处于新华夏系第二沉降带与第三隆起带之交接部位，又位于华北古板 块板内嵩箕构造区嵩山（东段称荥密）大背斜和箕山（东段称风后岭）大背斜之间 的新密复向斜内，其基本构造形态为向东倾伏的复向斜。 褶皱常为线状褶皱。一般背斜较为紧密，向斜较为宽缓。二者常相间排列，构 成隔挡式褶皱组合，并控制着煤炭赋存的基本特征。 断裂线性特征明显。近东西向断裂一般线性明显，延伸较远，切割较深，为本 区主要断裂，常为走向断裂；北西向断裂线性明显，延伸较远，常为走滑平移断裂； 北东和北北东向断裂发育较少。这些断裂多为正断层，只有少量逆断层分布于煤田 西南部的平超矿区、关口勘查区等。它们往往成组出现，正断层在剖面上常呈阶梯 状、地堑状、地垒状，逆断层在剖面上常组成迭瓦状。这些断层及其组合不但调整、 分割着褶皱构造，也直接控制着煤系的赋存状态。 另外还发育有少量滑动构造，如中部的罗湾滑动构造等。 （1）褶皱 超化背斜：矿区西北部位于其东部倾伏端，受其影响，矿区西北部地层和二 1 煤层走向皆发生东偏北的偏转，倾角变缓成 421。它在影响着矿区开拓方式、特 别是 1 采区和 2 采区采煤工作面的布置等生产系统的选择 （2）断裂 龟山断层：区域上位于风后岭背斜北翼和新密复向斜南翼转化带一线，本区位 于井田南部张沟向斜核部，近东西走向。它影响该矿区的划分，同时因富水、断距 大等原因，将对断层两边特别是南部煤层的开采带来十分不利的影响，同时又成为 矿区南部边缘富水、导水的边界和通道，也是矿区地下水的南部补给边界。 全套图纸加扣 3012250582 8 超化断层：位于井田北部，地表在葛庄纪窝一线。它影响矿区划分，对开采 北部煤层不利，但却是矿区北部接受西部岩溶水和超化泉群地下、地表水的富水断 层和导水通道，对矿井水的赋存和疏排起重要作用。 崔拐断层：位于矿区东南部。该断层降低了断层两边煤炭资源储量控制程度， 影响采区采煤工作面布置。 崔庄断层：位于矿区东南部边缘。断层降低了其两边煤炭资源储量控制程度， 成为井田地下水的东南补给边界。 （3）滑动构造 名字叫新庄滑动构造，在 20042006 年的超化井田外围煤详查时发现该滑动构 造。滑体地层主要由二叠系上统地层组成，滑面主要沿上、下石盒子组、山西组地 层软性岩层附近滑动并形成一定厚度的断层破碎带，滑面倾向北，倾角 530不 等，上陡下缓。 （4）岩浆岩及岩溶陷落柱 地质填图、钻探、地震和矿井生产中未发现岩浆岩及岩溶陷落柱。 1.51.5 煤层煤层 二 1 煤层赋存于二叠系下统山西组下部大占砂岩之下，距上部大占砂岩 6.39m、砂锅窑砂岩约 60m，距下部 L7-8 石灰岩平均 12.07m。因张沟向斜的存在， 煤层沿走向和倾向均存在一定变化，总体近东西走向，龟山正断层以北的主体区总 体倾向南，倾角 445，龟山断层以南倾向北，倾角 1419。矿区内 93 个钻孔 中未到二 1 煤钻孔 2 个，断失二 1 煤钻孔 4 个，见二 1 煤钻孔 87 个。87 个见煤点 中，不可采煤层占 4 点，薄煤层 1 点，中厚煤层 15 点，厚煤层 9 点，总体应属 kh 中厚煤层。二 1 煤层平均厚 3.5m，全区可采。该煤层大部分不含夹矸，偶含一层夹 矸，局部结构复杂（24 层夹矸） ，总体应为简单结构煤层；含结构的见煤孔点有 17 个，主要分布于井田东南部；夹矸岩性主要为炭质泥岩，其次为泥岩、砂质泥岩， 42 付补 24 孔和 44 付补 21 孔夹矸岩性主要为细粒砂岩甚至中粒砂岩。顶板岩性多 为砂质泥岩和细粒砂岩等；夹矸分布不稳定，常具有短距离内尖灭的现象，反映了 该区二 1 煤原始泥炭层堆积时沉积基底的不稳和沉积物补给之间关系的不平衡。二 1 煤顶板岩性只有矿区中部的 38-补 5、西风井 1、5、3902、东风 4、18-5、