采矿工程毕业设计（论文）-城郊煤矿2.4Mta新井设计【全套图纸】.doc

中 国 矿 业 大 学 本科生毕业设 计 姓 名： 学 号： ： 21080028 学 院： 应应用技用技术术学院学院 专 业： 采采矿矿工程工程专业专业 设计题目： 城郊煤城郊煤矿矿 2.4 Mt/a 新井新井设计设计 专 题： 矿矿井火灾井火灾预预防与治理防与治理 指导教师： 职 称： 副教授副教授 2012 年 6 月 4 日 江苏徐州 中国矿业大学毕业设计任务书 学院 应应用技用技术术学院学院 专业年级 采采矿矿 08-1 学生姓名 任任务务下下达达日日期期：2012年年2月月20日日 毕业设计日期：毕业设计日期：2012年年3月月5日日 至至 2012年年6月月4日日 毕业设计题目：城郊煤矿毕业设计题目：城郊煤矿 2.4Mt/a 新井设计新井设计 毕业设计专题题目：矿井火灾预防与治理毕业设计专题题目：矿井火灾预防与治理 毕业设计主要内容和要求：按采矿工程毕业设计大纲要求，完毕业设计主要内容和要求：按采矿工程毕业设计大纲要求，完 成城郊煤矿成城郊煤矿 2.4Mt/a 新井设计。专题为矿井火灾预防与治理，新井设计。专题为矿井火灾预防与治理， 翻译为翻译为 3000 字左右的英译汉文章。字左右的英译汉文章。 院长签字： 指导教师签字： 中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书 指导教师评语（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题 的能力；研究内容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新 点；工作态度及工作量；总体评价及建议成绩；存在问题；是 否同意答辩等）： 成 绩： 指导教师签字： 年 月 日 中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书 评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综 合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要 成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问 题；是否同意答辩等）： 成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日 中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩 答 辩 情 况 回 答 问 题 提 出 问 题 正 确 基本 正确 有一 般性 错误 有原 则性 错误 没有 回答 答辩委员会评语及建议成绩： 答辩委员会主任签字： 年 月 日 学院领导小组综合评定成绩： 学院领导小组负责人： 年 月 日 摘 要 本设计包括三个部分：一般部分、专题部分和翻译部分。 一般部分为城郊 2.4Mt/a 新井设计。城郊井田大部位于河北省丰南市 境内，北部边缘属唐山市。矿井走向长（东西）10 公里，倾斜长（南北） 4.2 公里，面积为 42.6 平方公里。主采煤层为 7 号煤，平均倾角为 12， 煤层平均总厚为 4.85m。井田地质条件较为简单。 井田工业储量为 313.0Mt，矿井可采储量 173.8Mt。矿井服务年限为 51a，涌水量不大，矿井正常涌水量为 134.85m3/h，最大涌水量为 290m3/h。矿井瓦斯相对涌出量 1.78 m3/t，为低瓦斯矿井。 井田为立井暗主斜副立两水平开拓。大巷采用胶带输送机运煤，辅助 运输采用 1.5t 固定箱式矿车设备。矿井通风方式为两翼对角式通风。 矿井年工作日为 330d/a，工作制度为“三八”制。 一般部分共包括 10 章：1.矿区概述及井田地质特征；2.井田境界和储 量；3.矿井工作制度及设计生产能力、服务年限；4.井田开拓；5.准备方式 -采区巷道布置；6.采煤方法；7.井下运输；8.矿井提升；9.矿井通风与安全 技术；10.矿井基本技术经济指标。 专题部分题目是矿井深部热害防治技术研究。 翻译部分主要内容为关于综放开采工作面支架与围岩的相互作用特征。 关键词：矿井设计；热害防治；地压 ABSTRACT This design includes of three parts: the general part, special subject part and translated part. The general part is a new design of ChengJiao mine.The mine lies in fengnan city in He Bei province. The length of the minefield is 10 km ,the width is about 4.2 km，The total area is 42.6km2.The main coal seam is the seventh,and its average dip angle is 12.The thickness of the mine is about 4.85m in all.The geologic status is simple. The proved reserves of the minefield are 313 million tons. The recoverable reserves are 173.8 million tons.The service life of the mine is 51 a. The normal flow of the mine is 134.85m3/h and the max flow of the mine is 290m3/h. The mineral well gas gushes the deal low is 1.78 m3/t, as low gas mineral well. The vertical shaft development with two mining level is used in this mine field. The big lanel adopts belt conveyore to transport coal and storage battery electrical engineering cars lead 1.5t type mineral car conveyance spoil with material etc.The ventilated way under shaft is for drawing out the well ventilated way, the breeze well arranges way as two side opposite angles type. The working system “three-eight” is used in the coal mine. It produced 330d/a. This design includes ten chapters: 1.An outline of the mine field geology; 2.Boundary and the reserves of mine; 3.The service life and working system of mine; 4.development engineering of coalfield; 5.The layout of panels; 6. The method used in coal mining; 7. Transportation of the underground; 8.The lifting of the mine; 9. The ventilation and the safety operation of the mine; 10.The basic economic and technical norms. The special subject part of topic is isresearch in Mine deep thermal damage control techniques. The content of the translation part is the major comprehensive caving on the stent and the rock face interaction features. Keywords：mine shaft design; geothermic dispensary; geostatic 目目 录录 1 1 矿区概述及井田地质特征矿区概述及井田地质特征 .1 1 1.1 矿区概述.1 1.1.1 交通位置.1 1.1.2 地形地貌.1 1.1.3 气象及地震.1 1.1.4 地表水文情况.1 1.1.5 水源及电源.2 1.2 井田地质特征.2 1.2.1 井田地质构造.2 1.2.2 煤系地层及其层组划分.5 1.2.3 水文地质.9 1.2.4 其它有益矿物.10 1.2.5 地质勘探程度.10 1.3 煤层特征.10 1.3.1 煤层的结构、厚度和一般特征.10 1.3.2 可采煤层及局部可采煤层稳定性.11 1.3.3 煤层对比.12 1.3.4 煤质.13 1.3.5 瓦斯.15 1.3.6 煤尘及煤的自然发火.15 2 2 井田境界和储量井田境界和储量 .1 17 7 2.1 井田境界.17 2.1.1 井田范围.17 2.1.2 井田面积.17 2.2 矿井工业储量.18 2.2.1 储量计算的步骤.18 2.2.2 井田地质勘探.18 2.2.3 工业储量计算.18 2.3 矿井可采储量.19 2.3.1 安全煤柱.19 2.3.2 矿井永久保护煤柱损失量.20 2.3.3 矿井可采储量.21 3 3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 .2222 3.1 矿井工作制度.22 3.2 矿井设计生产能力及服务年限.22 3.2.1 矿井设计生产能力的确定.22 3.2.2 矿井服务年限的确定.22 3.2.3 第一水平的服务年限.23 4 4 井田开拓井田开拓 .2424 4.1 井田开拓的基本问题.24 4.1.1 开采水平的确定及采区划分.26 4.1.2 开拓方案的提出.27 4.2 开拓方案比较.29 4.2.1 技术比较.29 4.2.2 经济比较.30 4.2.3 方案二、三的详细经济比较.34 4.3 矿井的基本巷道.36 4.3.1 井筒.36 4.3.2 井底车场.37 4.3.3 主要开拓巷道.38 5 5 准备方式准备方式采区巷道布置采区巷道布置 .4545 5.1 煤层的地质特征.45 5.1.1 煤层埋藏条件.45 5.1.2 煤层的围岩特征.45 5.1.3 煤的特征.45 5.2 采区巷道布置及生产系统.45 5.2.1 采区走向长度.45 5.2.2 采区煤柱尺寸.45 5.2.3 区段斜长及数目.46 5.2.4 采区上（下）山、区段平巷和区段集中巷的形式、位置和布 置方式.46 5.2.5 煤层开采顺序和工作面接替顺序.46 5.2.6 工作面接替顺序.46 5.2.7 通风系统.46 5.2.8 运输系统.46 5.2.9 巷道掘进.47 5.2.10 采区生产能力.47 5.3 采区车场选型设计.48 5.3.1 采区车场的形式、线路布置和调车方式.48 5.3.2 采区主要硐室的布置.50 6 6 采煤方法采煤方法 .5151 6.1 采煤工艺方式.51 6.1.1 采煤方法的选择.51 6.1.2 回采工作面长度.52 6.1.3 工作面推进长度和推进方向.53 6.1.4 回采工作面破煤、装煤方式.54 6.1.5 采煤机工作方式.55 6.1.6 回采工艺.56 6.1.7 回采工作面运煤方式.56 6.1.8 回采工作面支护方式.58 6.1.9 劳动组织和循环作业图表.60 6.1.10 主要技术经济指标.61 6.2 回采巷道布置.62 6.2.1 确定回采巷道布置形式.62 6.2.2 回采巷道支护.63 7 7 井下运输井下运输 .6464 7.1 概述.64 7.1.1 井下运输设计的原始条件和数据.64 7.1.2 矿井运输系统.64 7.1.3 运输距离和货载量.65 7.2 采区运输设备选型.65 7.2.1 设备选型原则.65 7.2.2 采区运输设备选型及能力验算.65 7.2.3 运输设备的运输能力验算.67 7.2.4 采区绞车的运输能力验算.69 7.3 大巷运输设备选型.73 7.3.1 轨道大巷设备.73 7.3.2 胶带大巷设备.73 8 8 矿井提升矿井提升 .7575 8.1 概述.75 8.2 主副井提升.75 8.2.1 主井提升设备选型.75 8.2.2 副井设备选型.76 9 9 矿井通风及安全技术矿井通风及安全技术 .8181 9.1 矿井通风系统选择.81 9.1.1 矿井通风系统的基本要求.81 9.1.2 矿井通风方案的技术比较.81 9.1.3 通风方式的确定.82 9.1.4 采区上（下）山通风系统.83 9.1.5 采煤工作面通风.83 9.1.6 矿井通风容易和困难时期通风立体示意图及通风网路图.84 9.2 采区及全矿所需风量.85 9.2.1 矿井风量.85 9.2.2 风量计算的依据.85 9.2.3 矿井风量计算.85 9.2.4 矿井风量分配.93 9.2.5 风速验算.94 9.3 通风阻力的计算.96 9.3.1 矿井通风总阻力计算原则.96 9.3.2 矿井通风阻力计算的方法.96 9.3.3 矿井总风阻和总等积孔.99 9.4 选择矿井通风设备.100 9.4.1 选择主扇.100 9.4.2 电动机选型.105 9.5 防止特殊灾害的安全措施.106 9.5.1 瓦斯管理措施.106 9.5.2 煤尘的防治.106 9.5.3 预防井下火灾的措施.106 9.5.4 预防井下水灾的措施.107 1010 设设计计矿矿井井基基本本技技术术经经济济指指标标.108108 矿井火灾预防与治理矿井火灾预防与治理 .110110 参考文献参考文献 .122122 英文全文英文全文 .123123 中文部分中文部分 .130130 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计（论文）第 1 页 1 矿区概述及井田地质特征 1.1 矿区概述 1.1.1 交通位置交通位置 城郊矿业分公司位于河北省唐山市丰南区城郊镇，地理坐标为北纬 3933、东经 11828。矿区内有铁路与京山线古冶车站和林西矿业有限公 司接轨，铁路交通方便有公路干线通过井田，公路交通十分方便，属京、 津、唐三角区，距北京、天津均为 100km。见图 1-1。 1.1.2 地形地貌地形地貌 本地区地势平坦，井田范围内全被第四系冲积层所覆盖，地势低平， 东北高，而西南低，标高介于 726m 之间，地形坡度 1/1000。东部于新 古河道两侧有高度 13m 呈北东南西向排列的小型沙丘。 1.1.3 气象及地震气象及地震 矿区为大陆性季风气候，春季东风和西风交替出现，气候干燥少雨； 夏、秋两季东南和南风常由海面带来潮湿空气，使矿区多雨；冬季因受西 伯利亚蒙古一带冷气压影响多西北风，气候寒冷干燥。矿区内由 11 月至 翌年 3 月为冻结期，冻结深度为 1.0 至 1.5m，最高气温在零上 27至 37， 最低气温在-29至-34，全年气温平均为零上 2.0，年降水量为 370mm 至 631mm，全年主导风向多为西北、东南，风力 3 至 4 级。根据开滦矿务局 地震办公室 1991 年 5 月 31 日提供的城郊矿区地震基本烈度评定报告 ， 城郊矿区地震基本烈度为七度。 1.1.4 地表水文情况地表水文情况 井田内有沙河、老牛河。沙河发源于迁安城西好树屯，汇集清凉山东 麓一带山地之水向南流去，过巍峰山凤凰山间的山谷，进入开平煤田。 蜿蜒于唐家庄矿业有限公司，流经吕家坨矿业公司与范各庄矿业之间，回 折而向西南，穿过城郊、宋家营、小集镇，而泄入苇泊洼地内。 井田范围内有沙河自井田北部流向西南，流向与地层走向大致一致， 河面开阔，水力坡度较小，仅为 1%2%。冬春河水近于干涸，只排泄矿 井水。夏秋流量显著增大，汛期有时泛滥，流量随上游北部山区降雨量而 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计（论文）第 2 页 变化。最高水位为 1.9m。 滦县 汉沽区 宁河县 蓟县 卢龙县 迁安县 迁西县 玉田县 京 塘 路公 速 高 津 路 公速 高 津 唐 唐海县 滦南县 乐亭县 昌黎县 抚宁县 丰润区 古冶区 开平区 城郊煤矿 唐山市 图图 1.1 交通位置图交通位置图 1.1.5 水源及电源水源及电源 工业用水和生活用水主要取自第四系冲积层水和矿井井下分流的清水， 基本上形成了一套集中供水系统，矿区水资源比较丰富，可满足工业用水 和生活用水的需要。 进入本矿区中央变电站的电源线共计四趟，其中 2 趟电网是吕家坨变 电站 35KV 输电线，接矿中央变电站馈送至一水平，另外 2 趟是开滦林西 电厂 35KV 输电线，经过中央变电站馈送至一水平。 1.2 井田井田地质特征 1.2.1 井田地质构造井田地质构造 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计（论文）第 3 页 1.2.1.1 井田大中型构造特征井田大中型构造特征 1）区域构造概况 城郊井田位于开平煤田之开平向斜的东南翼，开平煤田位于燕山南麓， 受新华夏系构造的控制，是一个北东向的大型复式含煤向斜构造。它包括 了开平向斜、车轴山向斜、荆各庄向斜和西缸窑向斜四个含煤构造。开平 向斜为一大型不对称向斜构造，轴向在南部为北东 40，到北部古冶以东 逐渐转成近东西向，其西北翼地层陡立至倒转，东南翼地层平缓而多褶曲， 自北而南有杜军庄背斜、吕家坨背斜、范各庄向斜、毕各庄向斜、南阳庄 背斜、高各庄向斜、李辛庄向斜、刘唐保背斜和深港向斜等褶曲，它们的 轴向都与主向斜斜交，构成了“边幕式”褶曲。 2）井田大中型构造特征 (1)城郊井田东端为毕各庄向斜西翼和小张各庄向斜西翼，向西依次为 南阳庄背斜、高各庄向斜，再向西逐渐过渡到井田中部的单斜区，此单斜 构造向西南延展约 12 公里，又开始出现褶曲，自东向西依次为李辛庄向 斜、刘唐保背斜。井田西端为深港向斜东翼。 (2)井田内褶曲线性排列明显，如南阳庄背斜，延展长度达 7 公里，长 宽比为 3:1。各褶曲轴向都与主向斜轴（开平向斜）斜交。褶曲多呈不对 称状：背斜东南翼倾角较大，一般 20左右；西北翼倾角平缓，一般 10左 右；向斜则相反，东南翼倾角缓，西北翼倾角大。 (3)井田构造以褶曲为主，断裂为辅，断层以倾向或斜交为主，且大中 型断层多伴生在褶曲轴部和褶曲区与单斜区过渡带。 1.2.1.2 井田主要构造描述井田主要构造描述 1)南阳庄背斜 (1)特征：长轴状背斜，轴向在南阳庄附近呈近南北向，到岭上庄附近 急剧转成近东西向，呈向东北方向凸出的弧形，两翼不对称，西翼倾角 10左右，东翼倾角 20左右。往深部褶曲幅度变小，于煤 12 的-1100 米底 板等高线附近趋于消失。褶曲浅部发现有 F4、DF4、DF4三条大型逆断 层。 (2)控制程度：延展长度达 7 公里，褶曲浅部煤 12 的-700 底板等高线 以浅有 16 个地面钻孔，井下钻探、巷探和二维地震、瞬变电磁等物探方 法进行综合探测控制，背斜形态得到了较好的控制，而深部仅有钱46、钱 101、钱85三个地面孔控制，背斜形态控制不严密，有大中型断层伴生的可 能，影响工作面的布置甚至影响采区的合理划分，有待进一步探测控制。 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计（论文）第 4 页 2)高各庄向斜 (1)特征：井田中深部构造，轴向北 80西，南翼倾角 10左右，北翼 13左右，轴部伴生有 F11 逆断层和 F17 正断层。 (2)控制程度：延展长度约 3.5 公里。钱 77、钱 81、钱 45、钱 9、钱 40 和钱水 19 共 6 个地面钻孔控制，向斜深部控制较差。 3)李辛庄向斜 轴向北 40西，两翼不对称，东北翼倾角 12左右，西南翼 20左右。 延展长度超过 4 公里，钱 78、钱 86、钱 88 共 3 个钻孔控制，向斜形态控 制不严密，其中钱 78 孔揭露向斜轴部有3 断层（落差 31 米） ，当然还有 其它大中型断层伴生的可能，严重影响着采区的正常划分，采区设计前必 须进一步及时勘探查明。 4)刘唐保背斜 轴向北 75西，东北翼倾角 20左右，西南翼倾角 13左右，此背斜褶 幅比两侧向斜大，在煤层底板等高线图上，可见呈“舌状”向主向斜内拱出。 与李辛庄向斜相似，东南部较紧闭，而向深部较宽缓。其西部为深港向斜。 延展长度超过 15 公里，仅褶曲深部有钱 93、钱 94、钱 95 和钱 96 共 4 个 孔控制，背斜控制极不严密，且有大中型断层伴生的可能，采区设计前必 须进一步勘探控制。 5)主要断层 到 1998 年年底井田内共有 187 个地面钻孔，查出断层 26 条，其中落 差 5030 米的断层 4 条，3010 米的断层 10 条，10 米以下的断层 11