晓南矿180万吨年矿井通风及矿井排水设计毕业设计.doc
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1、辽宁工程技术大学毕业设计(论文)目录前言41 矿井概况51.1 矿区概述51.2 井田及其附近的地质特征51.3 煤炭性质及矿层特征52 矿井生产能力和服务年限62.1 井田境界62.2 井田的储量62.3 矿井服务年限72.4 矿井的一般工作制度83 矿井开拓方式及开拓系统83.1 井筒的设计及用途83.2 开采水平的设计93.2.1 水平高度的确定93.2.2 井底车场的设计及作用93.2.3 采区划分及开采顺序103.3 采煤工艺113.3.1 回采工艺113.3.2 进刀方式113.3.3 工作面支护113.3.4 端头支护113.3.5 超前支护113.3.6 工作面劳动组织表113
2、.3.7 技术经济指标表124 采区巷道布置及采区生产系统124.1巷道布置124.2 开采顺序144.2.1 沿井田走向的开采顺序144.2.2 沿井田倾向的开采顺序144.3 采区布置及主要参数144.3.1 首采采煤工作面长度的确定及推进方向长度144.3.2 工作面推进度与生产能力144.3.3 盘区及工作面回采率154.3.4 盘区巷道及硐室布置154.4矿井提升与运输系统154.4.1 矿井提升系统154.4.2 矿井运输系统184.5矿井供电、排水与压气系统184.5.1 矿井供电系统184.5.2 矿井排水系统194.5.3 矿井压气系统195 矿井通风设计215.1 确定矿井
3、通风系统215.2 风量计算215.2.1 采煤实际需风量215.2.2 掘进需风量235.2.3 硐室需风量245.2.4 分配矿井总风量245.3 计算井巷通风阻力245.3.1 确定矿井通风的达产时期245.3.2 确定通风容易时期和困难时期255.3.3 矿井通风阻力计算及风量调节255.3.4 局部阻力的计算325.3.5 自然风压325.4 矿井通风总阻力和等积孔计算325.4.1 通风总阻力325.4.2 等积孔325.5 主要通风机选型335.5.1 选择原则及步骤335.5.2 主要通风机的选择335.5.3 主要通风机工况点335.5.4 选择电动机345.6 概算矿井通风
4、费用355.6.1 计算主扇运转耗电量355.6.2 吨煤通风电费计算356通风构筑物366.1 通风构筑物366.2 主要通风机附属设备367 矿井排水系统设计377.1 矿井概况377.2 矿井井下排水系统377.3 井底水仓的设计387.3.1 一般规定和要求387.3.2 水仓容量397.3.3 水仓的规格尺寸407.3.4 水仓的位置及清理407.3.5 排水方式及方法407.4 设备的选择407.5 水泵房的布置487.5.1 水泵房的布置要求487.5.2 水泵房内设备布置要求498 结论51致谢52参考文献53附录A54附录B60前言矿井通风就是依靠通风动力,将定量的新鲜风流,
5、通过设定的通道不断的通入井下,以满足回采工作面、掘进工作面、井下各种硐室的通风需要;同时将井下的污浊空气不断排出地面。矿井通风的基本任务就是供给矿井新鲜风量,以冲淡井下有害气体和粉尘,保证井下风流的质量和数量符合国家安全卫生标准,造就良好的井下工作环境,防止各种伤害和爆炸事故的发生,保证矿井的正常生产。矿井通风是煤矿生产的必要环节,并且在矿井建设和生产期间始终占据十分重要的地位。矿井排水就是通过各种水泵,水沟将矿井生产过程中产生的积水排水矿井的过程,和通风一样,矿井排水在煤矿生产中也是不可或缺的,矿井的水害造成的危害并不比其他危害造成的损失小,甚至比其他危害还要严重,因此矿井排水设计也是煤矿设
6、计中不可缺少的部分。1 矿井概况1.1 矿区概述晓南矿属于铁法煤业集团有限责任公司下属的9对生产矿井之一,现在为中国煤炭工业一级企业,全国特级高产高效矿井,其地理位置位于辽宁省调兵山市晓南镇,地处铁法煤田的东南边缘。晓南矿南北走向长为5公里,东西宽为4.2公里,面积为21平方公里。矿井东距铁岭市35公里,南距沈阳市100公里,矿井内公路与沈环公路相通,并由铁路进行煤炭的运输,交通十分便利。1.2 井田及其附近的地质特征 晓南矿井田地质构造简单,主要以断裂带为主,褶曲次之,并有少量火成岩形成,共发育大断裂带4条。该井田共发育4个煤层,均在上朱罗纪的上部含煤层中,从上往下依次是1#,2#,3#,4
7、#煤层,煤层的厚度分别为3.5m,2.5m,4m,3.5m,均是可采煤层,煤层中的夹石以泥岩和砂岩为主,炭质泥岩次之,煤层结构的总的变化规律是东北部和东南部的地质条件较复杂,断层主要集中在这两个区域,东北部和东南部都是以一条横贯煤田的断层为井田边界。 地表水系不发育,其中发育有两条季节性河流,由于井口标高高于最大洪水高度,含煤地层距地表水系较远并且岩层渗透性较差,地表水对井田开拓并没有太大的影响。井田内含水层主要有第四季流沙层,白垩纪沙砾岩层,朱罗纪砂岩层和砾岩含水层,各个含水层之间的水力联系多以垂直渗透为主,矿井的正常涌水量在4060m3/h之间,最大涌水量为90m3/h。主要的水害情况为采
8、空区积水,一般形成采空区后的积水量多在5003000m3之间,生产中要进行探放水工作,矿井的水文地质类型为简单型。1996年4月测的两条河流的流量分别为319.69m3/h和268m3/h。1.3 煤炭性质及矿层特征该设计矿井的整个煤层以长焰煤为主,深部水平有少量气煤发育。相对瓦斯涌出量为11.95m3/t,属于高瓦斯矿井,类自然发火煤层,自然发火期为13个月,煤尘具有爆炸倾向性,煤尘爆炸指数为27.97%56.02%。煤层的平均倾角为58之间,平均倾角为5.7,在该井田的边界部分由于受到断层影响煤层倾角有一些变化。2 矿井生产能力和服务年限2.1 井田境界该井田的最小倾向长度位于井田的中轴线
9、上,长度为2958m,最长走向长度4318m,井田的总面积为13612291.9423 m2,边界总长度为15390.5464m,该井田的煤层底板标高从-350到+50m左右,在井田的四周预留了30m的边界保护煤柱,其中井田东北部和东南部是利用大的断层作为边界保护煤住。2.2 井田的储量井田的储量分为工业储量,可采储量,设计可采储量工业储量就是井田内部赋存的煤炭的总量,该设计矿井的全部工业储量为2.413亿吨。可采储量工业储量井田边界煤柱断层煤柱防水煤柱由于设计井田范围内只有两条季节性河流,没有永久性的湖泊,所以没有预留防水煤柱,在井田的东北部和东南部一共有4条大的断层,设计时利用断层作为边界
10、保护煤柱,同时地面除了工业广场建筑之外没有任何居民建筑,故地面建筑压煤也不存在,只有边界预留的30米保护煤柱的压煤总量8184972万吨所以可采储量2.413-0.081849722.33115028亿吨设计可采储量(可采储量工业广场保护煤柱井下主要巷道和上下山保护煤住)回采率厚煤层回采率0.75;薄煤层回采率0.85;中厚煤层回采率0.8。工业广场位置布置及保护煤柱计算:本次设计的矿井的工业广场位于整个井田的中央部分,根据表1-1来确定工业广场建筑压煤面积表1-1 工业广场建筑压煤面积Table 1-1 The square of industry construction presses
11、the coal area井型 大型 中型 小型万m2/10万吨0.81.1 1.31.8 2.02.6本次设计的矿井的生产能力为180万吨/年,所以工业广场建筑的占地面积为15万m2,工业广场的长为500m,宽为300m,工业广场四周根据规定要求留15m的保护带。本矿井表土层移位角取45,煤田位移角取70。几何作图法确定工业广场压煤示意图1-1图1-1工业广场压煤示意图Fig.1-1 Pressure coal of the industry square表1-2为工业广场压煤量表1-2工业广场压煤量Table1-2 Amount of industry square presses the
12、 coal煤层1#2#3#4#总计工业广场的压煤量/t1929330.914265082539573.14231626.138211674.33井下主要巷道和非永久性上下山保护煤柱损失煤柱损失1763100+1720100+101520+107720+133520+125120)13.5/0.996025363.63吨设计可采储量(2331150288211674.336025363.63)0.8175102392.032吨2.3 矿井服务年限矿井服务年限可按下式计算: (1-1) 175102392.032/(18000001.5)64.8,年 式中:矿井设计服务年限,年;矿井可采储量,Mt
13、;矿井设计年产量,Mt/a;储量备用系数,K=1.31.5。2.4 矿井的一般工作制度该设计矿井的年工作天数为300天,工作制度为“四、六制”,每天3个班采煤,一个班进行检修。每天净提煤时间为14个小时。3 矿井开拓方式及开拓系统3.1 井筒的设计及用途 本矿井的煤层底板的等高线位于-350m水平,最上煤层的煤层等高线位于+45m水平,地面的水平高度为+150m,如果采用斜井开拓的话井筒的开拓费用将会很高,而且由于斜井的斜长比较长,所以铺设管线以及电缆之类的成本将会大大提高。所以本矿井采用立井开拓,共设置有3座立井,分别为主井、副井和风井。主井担负矿井全部的提煤任务,副井担负矿井的人员运输,物
14、料运输以及排矸。由于煤层的相对瓦斯涌出量为11.95 m3/t10 m3/t,属于高瓦斯矿井,所以为了便于通风,专门设置风井回风。该井田地质构造简单,煤层分布均匀、规则。确定井筒位置时,必须考虑矿井合理的开拓布置,为了便于井下运输,通风及巷道维护,一般应将井筒布置在井田的中央。副井与主井的安全距离应大于30米。本矿井采用中央并列抽出式通风,由于风井距离副井大约190m,所以风井对主井以及副井的通风没有影响。下面专门对各个井筒进行简单介绍该设计矿井的主井、副井和风井的井筒直径分别为6.5m、6.5m和8m,3个井筒距离地面的距离分别为240m、220m和213m,井筒具体设计用途见表3-1。表3
15、-1 井筒设计及用途Table3-1 Design and the use of the pit shaft井筒名称主井 副井风井用途提煤升降人员、下料、提矸回风 提升设备一对20吨多绳箕斗一对1.5吨底卸式矿车双层单车罐笼断面形状圆形圆形圆形井筒支护方式混凝土井壁厚400毫米,充填混凝土50毫米混凝土井壁厚450毫米,充填混凝土50毫米混凝土井壁厚300毫米,充填混凝土50毫米井筒深度/m240220213井筒直径/m56.95.2断面积/m219.6237.3721.223.2 开采水平的设计3.2.1 水平高度的确定矿井阶段水平垂高的划分依据见表3-2表3-2 矿井阶段水平垂高Table
16、3-2 The level height of the coal mine 井型开采缓倾斜煤层的矿井开采倾斜煤层的矿井开采急倾斜煤层的矿井大、中型矿井100m250m100m250m100m150m小型矿井60m100m80m120m80m120m本矿井属于大型的缓倾斜煤层的矿井。采取单水平开拓,倾斜长壁开采,水平标高为370m,在海拔标高-220m设置副井,并以此将整个煤层划分成两阶段,上阶段长1352m,下阶段长1615m。3.2.2 井底车场的设计及作用井底车场一共拥有3条大巷,分别是回风大巷,轨道运输大巷和皮带运输大巷。回风大巷专门用于回风;轨道运输大巷负责运料,排矸和行人;皮带运输大
17、巷负责用来运输煤炭。井底车场形式:立式车场。由于本矿井采用皮带运输煤炭,所以可以大大降低运输成本和运输时间,便于实现高产。井底车场布置见图3-13-1 井底车场平面图Fig.3-1 Horizontal plan of the mine shaft station3.2.3 采区划分及开采顺序a 采区形式及尺寸的确定该井田分为两个阶段,划分为3个盘区,分别为N1 ,S1,S2盘区。每个采区划分为若干条带,具体数据见表3-3表3-3条带划分Table2-3 The division of banding采区S1盘区S2盘区N1采区储量(t)466816594926560839243125条带 (
18、条)788倾斜长度/m150516191289走向长度/m176417201725b开采顺序开采顺序是最先开采S1盘区,其次开采S2盘区,接下来是N1盘区。c.开采水平以及采区的巷道布置由于最先开采的是S1盘区,所以就以S1盘区为例进行设计。根据矿井的开拓布置、水平划分和井下主辅运输方式,本着初期工程量省、系统简单、生产过程中运输费用少、能耗低的原则,本矿井布置三条大巷,分别是回风大巷,轨道运输大巷和皮带运输大巷。3.3 采煤工艺3.3.1 回采工艺盘区内沿走向方向划分成七个区段,一个回采工作面就能够满足生产能力要求,采用倾斜长壁综合机械化采煤法,并且采用全部跨落管理顶板,后退式回采.工作面的
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