太原理工大学采矿工程专业自考本科毕业设计.docx
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1、 摘要本设计所选的题目为店上煤矿3、9、15号煤90万t/a矿井初步设计,根据山西省高平市店上煤矿提供的店上煤矿的井田概况和地质特征资料。井田概况包括井田境界;地表的交通位置以及自然地理和水源、电源的供应情况。地质特征资料包括地层;地质构造;煤层及煤质;煤层顶、底板情况及煤层的瓦斯、煤尘、煤的自燃性;以及矿井的文水地质情况。此次设计的目的是运用大学阶段所学的知识联系矿井生产实际进行矿井开采设计,并就本专业范围的某一课题进行较深入的研究,以培养和提高学生学习分析和解决实际问题的能力,是学生走上工作岗位前进行的一次综合性能力训练,也是对一个未来采矿工程高级工程技术人才的基本训练。设计时应以当前煤矿
2、开采发展的趋势和方向,结合本煤矿的特征以 。并合理的布置开拓巷道和工作面,以简化采煤生产系统提高煤炭的利用率。此次设计需要解决的专题是 ,要求我们需要在采区巷道的布置上(尤其是通风的问题)及以后的生产管理上采取特殊的措施,以实现矿井的安全生产。该矿井的设计生产能力为90万t/a, 设计过程中我们对矿井的各个系统又有了一次比较全面的认识和了解,同时在老师的辅导和帮助下也解决了一些接近的实际的问题。使我们在掌握专业知识的同时也提高了自己以后在现实工作岗位上的能力。关键词:顶板管理;地质灾害;综采 采矿班学生:赵晓飞 目 录目 录摘 要第一章 井田概述和井田地质特征第一节 矿区概述第二节 井田地质特
3、征第三节 煤层的埋藏特征第四节 水文地质第二章 井田边界与储量第一节 井田境界第二节 地质储量的计算第三章 矿井工作制度及生产能力第一节 矿井工作制度第二节 矿井生产能力及服务年限第四章 井田开拓第一节 井田开拓方式的确定第二节 达到设计生产能力时工作面的配备第五章 矿井基本巷道及建井计划第一节 井筒、石门与大巷第二节 井底车场第三节 建井工作计划第六章 采煤方法第一节 采煤方法的选择第二节 确定采(盘)区巷道布置和要素第三节 回采工艺及劳动组织第四节 采(盘)区的准备及工作面的接替第七章 井下运输第一节 运输系统和运输方式的确定第二节 运输设备的选择和计算第八章 矿井提升 第一节 主斜井的提
4、升第二节 副斜井的提升第三节 矿井的排水第九章 矿井通风与安全 第一节 瓦斯的抽放第二节 矿井的通风第三节 矿井通风系统和风量分配第四节 计算负压及等积孔第五节 选取扇风机第六节 安全生产技术措施第十章 经济部分第一节 劳动定员及劳动生产率第二节 技术经济指标表致 谢参考文献第一章 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山西煤炭运销集团店上煤业有限公司位于高平市北东的店上村村北,距高平市区北约2km处,行政区划属高平市东城办事处管辖。其地理坐标为:北纬:354843354945东经:11255581125707。根据2009年11月27日山西省国土资源厅为该矿颁发的采
5、矿许可证,证号:C1400002009111220045369,矿井批准开采315号煤层,井田面积2.1511km2。井田范围由以下6个拐点圈定(54坐标系,6带):点号 X坐标 Y坐标 1 X=3968351.08 Y=19676331.442 X=3967551.07 Y=19676331.443 X=3967551.06 Y=19675331.434 X=3966440.05 Y=19675331.435 X=3966440.05 Y=19674624.426 X=3968351.08 Y=19674624.42本矿位于店上村北,距高平市市区北约2km,西距太(原)焦(作)铁路米山集运站
6、7.5km,东距长晋二级公路(207国道)约0.5km,距太原晋城高速公路高平出口8km,高平至团池公路从矿区的东南部穿过,交通十分方便。二、矿区的工农业生产建设状况由于其地形结构特征,矿区内基本没有大面积的农田,有小面积贫瘠的土地用于农作物的耕种,且种植作物单一。矿区四周有一些正在生产的小型矿井和部分报废的老窖。矿区内没有工厂等其他占用土地的建筑物和法律规定的用于保护建设的用地。三、矿区电力供应基本情况矿井周边电网的情况:有北庄、永录(拟建)变电站2座,北庄110kV变电站的主变压器容量为(231.5MVA),永录35kV变电站(拟建)的主变压器容量为(28MVA)。变电所容量可以满足本矿用
7、电量要求。四、矿区文水简况根据井田内施工的SZK2水文孔资料,本井田奥灰水埋藏深度230.08m左右,水位标高622.463m,经采集水样化验,溶解性固体364mg/L,总硬度(以CaCO3计)300.24mg/L,PH值7.33,水质为HCO-3SO42-Ca2+Mg2+型,较为良好,可做为理想的生活及生产用水水源。五、矿区的地形与气象本区位于太行山脉西麓,泽州盆地北端,地貌类型为低山丘陵区。井田总体地势为西北高东南低,最高点位于井田中南部黄土塬上,标高为885.2m;最低点位于井田南部,标高为844.0m,最大相对高差41.2m。该区属暖温带半湿润大陆性季风气候,四季分明,夏秋湿润雨量充沛
8、,冬季干燥寒冷,春季风多雨少。据高平市气象站观测资料统计,年平均降水量为567.1mm,年最大降水量870.7(2003年),年最小降水量305.9mm(1997年),年平均蒸发量1827.8mm。年平均气温10.2,年极端最高气温38.5(1978.6.30),极端最低气温-23.1(1972.1.2),最大冻土深度54cm,年无霜期191天。夏季最大风速17.0m/s,冬季最大风速18.4m/s。根据建筑抗震设计规范GB500ll2001、中国地震动参数区划图GB183062001,该地区地震动峰值加速度和地震动反应谱周期分别为 0.05g和 0.45s。根据国家地震局 1:400万中国地
9、震综合等震线图,本区地震烈度为VI度区。第二节 井田地质特征一、井田所属的位置、地质层位概述1、 井田所属的位置本区位于沁水煤田东南部,晋获褶断带上,区域地层总体走向呈北向东,向北西缓倾,倾角36的单斜构造。由南至北依次出露有寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系等地层,第三系和第四系松散沉积物广泛分布。其中石炭系上统太原组、二叠系下统山西组为本区域含煤地层。2、井田地质层位的概述井田地面大部分为黄土所覆盖,仅在井田的东南部主井附近有部分下石盒子组地层零星出露,在井田西部边界处有峰峰组零星出露。井田内赋存地层由老到新依次有:奥陶系中统峰峰组(02f);石炭系中统本溪组(C2b);石炭系上统太原组(C3
10、t);二叠系下统山西组(P1s);二叠系下统下石盒子组(P1x);第四系中上更新统(Q2+3)。现根据钻孔资料并结合区域地层情况,依次叙述如下:(一)奥陶系中统峰峰组(O2f)本组为含煤地层之基底,厚层状灰色致密石灰岩组成,质纯、性脆、夹泥质灰岩,节理发育,多为方解石充填,厚度约140m左右。(二)石炭系中统本溪组(C2b)厚1.009.40m,平均7.14m。岩性以深灰色铝土质泥岩为主,底部为极不稳定的紫红色、褐红色赤铁矿层。上部铝土质泥岩中赋存星散状、鲕状及结核状黄铁矿,呈似层状。与下伏峰峰组呈平行不整合接触。(三)石炭系上统太原组(C3t)K1砂岩底至K7砂岩底,为区内主要含煤地层,厚8
11、0.5109.50m,平均厚93.64m。主要由石灰岩、煤层、泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、砂岩组成。灰岩一般有34层,灰岩中常夹有燧石结核或团块,富含海相生物化石,层位稳定,是煤层对比的重要标志层。含煤7层,中部的9号煤层及下部的15号煤层,全区稳定可采,其余煤层均不稳定,不可采。(四)二叠系下统山西组(P1s)K7砂岩底至K8砂岩底,厚26.563.95m,平均50.35m。含全区稳定可采的3号煤层,厚4.205.30m,平均厚4.86m,一般含1层夹矸。底部以K7砂岩与下伏太原组整合接触,主要由砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩组成。(五)二叠系下统下石盒子组(P1x)本组最大残留厚约40.55m
12、,底部以K8砂岩整合于山西组之上,主要有砂岩、粉砂岩、泥岩、石英岩等组成。(六)第四系中上更新统(Q2+3)井田内大面积覆盖,不整合于基岩之上,岩性主要为中上更新统黄土层,厚度025.0m,平均11.14m。上部为上更新统浅黄色亚粘土,垂直节理发育、常形成黄土陡坎,下部为中更新统浅红色亚粘土,局部含有钙质结核和砾石。二、井田构造本井田总体为一地堑,地堑内为一倾向南南东-南东的单斜构造,地层倾角23左右,地堑的西北部高庙山正断层,东南部为高平正断层。高庙山正断层:走向北-北东,倾向东-南东,落差135m,倾角75,受此断层影响,本井田的西北部煤系地层被剥蚀,在井田3201工作面掘进过程中,煤层倾
13、角变化较大,本次施工的ZK7号孔,打到了此断层上。ZK5号钻孔施工在该断层的上盘,煤系地层均未见到。高平正断层:走向北东,倾向北西,落差180m,倾角75,受此断层影响,本井田的东南部煤系地层被剥蚀。在井田内无工程控制。井田内未发现陷落柱,本井田构造属中等类型。第三节 煤层埋藏特征一、 煤层的赋存特征煤层赋存特征见煤系地层柱状图。 图1-3-1 煤系地层柱状图1、含煤地层井田内含煤地层为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组。石炭系上统太原组连续沉积于下伏本溪组地层之上,属海陆交互相沉积。本组厚80.5109.50m,平均厚93.64m。主要岩性为深灰、灰黑色砂质泥岩、泥岩、石灰岩及灰色、浅灰色砂
14、岩组成,含煤7层,其中稳定可采煤层2层:9、15号煤层;其余煤层均属不稳定不可采煤层。二叠系下统山西组连续沉积于下伏太原组地层之上,属陆相沉积。本组厚26.5063.95m,平均50.35m。岩性主要由深灰色、灰黑色泥岩、砂质泥岩、灰白色粗、中、细粒砂岩和煤层组成,含煤3层:1、2、3号煤层,其中3号煤层属稳定全部可采煤层,其余煤层均属不稳定不可采煤层。下面就石炭系上统太原组(C3t)和二叠系下统山西组(P1S)岩性由下而上分述如下:2、含煤性井田内含煤地层为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组,不同的聚煤环境,形成了不同的岩性组合、岩相特征,含煤性也存在有较大的差异性。山西组厚度26.5063
15、.95m,平均50.35m,共含煤3层,自上而下分别为1、2、3号煤层,含煤平均总厚5.91m,含煤系数11.7%。其中3号为可采煤层,1、2号煤层为不可采煤层。太原组厚度80.5109.50m,平均厚93.64m。共含煤7层,自上而下分别为5、8、9、11、12、13、15号煤层,含煤平均总厚6.44m,含煤系数7.2%,其中9号、15号为全井田稳定可采煤层,其余均属不可采煤层。含煤地层总厚139.92m,煤层总厚12.35m,含煤系数8.8%。井田内稳定可采煤层为3号、9号、15号煤层,其余煤层均为不稳定的不可采煤层。二、 可采煤层井田批采煤层为315号煤层,其中3号、9号、15号煤层为井
16、田稳定可采煤层,其余煤层全区均未达到可采厚度。3号煤层位于山西组下部,下距9号煤层53.8m左右。煤层厚度4.205.30m,平均4.86m,为井田稳定全部可采煤层,含01层夹矸,结构简单。顶板多为泥岩、砂质泥岩;底板为泥岩、砂质泥岩,局部为细砂岩。9号煤层位于太原组中段,上距3号煤层53.80m左右,下距15号煤层36.20m左右。煤层厚度1.202.10m,平均1.53m,为井田稳定全部可采煤层,一般不含夹矸,结构简单。顶板为泥岩、砂质泥岩,局部为灰岩顶板;底板为砂质泥岩,局部为泥岩。15号煤层位于太原组下段顶部,上距9号煤层36.20m左右。煤层厚度1.803.40m,平均2.96m,为
17、井田稳定全部可采煤层,一般含01层夹矸,结构简单。顶板为灰岩,有时为泥岩伪顶;底板为铝质泥岩、泥岩。可采煤层的特征见表1-3-1表1-3-1 可采煤层特征表含煤地层煤层号厚度最大最小平均(m)平均(m)煤层结构(夹矸数)稳定性可采性顶板岩性底板岩性山西组34.205.304.86简单(01)稳定全部可采泥岩砂质泥岩砂质泥岩泥岩49.860.453.8太原组91.202.101.53简单稳定全部可采泥岩砂质泥岩灰岩砂质泥岩泥岩33.440.336.2151.803.402.96简单(01)稳定全部可采灰岩泥岩铝质泥岩泥岩三、 煤层围岩性质3号煤层:顶板多为泥岩、砂质泥岩。直接顶厚度2.406.3
18、0m,平均4.72 m,经钻孔取样力学试验抗压强度平均为25.1 MPa,抗拉强度平均为1.06MPa,岩石坚硬程度属软弱。底板砂质泥岩为主、泥岩次之,厚度2.407.70m,平均5.26m,节理、裂隙较不发育,经钻孔取样力学试验抗压强度平均为33.4 MPa,抗拉强度平均为1.23MPa,岩石坚硬程度属软弱半坚硬。岩石坚硬程度属软弱岩半坚硬岩。9号煤层:直接顶板多为泥岩、砂质泥岩,局部为灰岩。直接顶厚度1.106.30 m,平均3.17 m,经钻孔取样力学试验抗压强度平均为28.0 MPa,抗拉强度平均为1.13MPa,岩石坚硬程度属软弱。底板为砂质泥岩居多,泥岩次之,厚度1.56.0m,平
19、均2.96m,节理、裂隙较不发育,经钻孔取样力学试验抗压强度平均为42.3MPa,抗拉强度平均为1.50MPa,岩石坚硬程度属软弱半坚硬。15号煤层:顶板多为灰岩,局部有泥岩伪顶。直接顶厚度1.98.8 m,平均6.74 m,经钻孔取样力学试验抗压强度平均为85.1 MPa,抗拉强度平均为4.87MPa,岩石坚硬程度属坚硬。底板多为铝质泥岩,局部为砂质泥岩,厚度2.2014.80m,平均7.08m,节理、裂隙较不发育,经钻孔取样力学试验抗压强度平均为17.5 MPa,抗拉强度平均为0.63MPa,岩石坚硬程度属软弱。四、 煤的性质及品种1、 煤的物理性质1)宏观煤岩特征3号煤层黑色灰黑色,宏观
20、煤岩类型以半光亮型煤为主,光亮型煤较少,多具线理状结构,少量带状结构,层状至块状构造。精煤条带在2mm左右,呈强金属光泽。条痕为灰黑色,丝炭呈薄状或透镜状,矿物夹层甚少,常见贝壳状与眼球状断口。比重中等,视密度1.52t/m3,致密坚硬,裂隙少。15号煤层以半光亮型煤及光亮型煤为主,半暗型煤次之,裂隙较3号煤发育,并充填有黄铁矿。条痕为灰黑色、贝壳状断口,具似金属光泽,条带状结构,层状构造,视密度1.46 t/m3。2)显微煤岩特征3号煤由区域资料鉴定结果看,均质镜质体和基质镜质体占主要地位,有部分结构镜质体。镜质体各向异性十分明显。基质镜质体中常散布有粘土颗粒、丝质碎屑等。半丝质组组分多于丝
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