精品葛泉煤矿年产90万吨新井设计毕业论文设计.docx
- 文档编号:7547386
- 上传时间:2023-01-24
- 格式:DOCX
- 页数:48
- 大小:229.90KB
精品葛泉煤矿年产90万吨新井设计毕业论文设计.docx
《精品葛泉煤矿年产90万吨新井设计毕业论文设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《精品葛泉煤矿年产90万吨新井设计毕业论文设计.docx(48页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
精品葛泉煤矿年产90万吨新井设计毕业论文设计
(此文档为word格式,下载后您可任意编辑修改!
)
摘要
这次毕业设计我们所做的是张庄二矿新井的设计设计。
在这次毕业设计之前,我在即中能源下属的郭二庄矿进行了毕业实习。
在这次生产实习中,我们收集了大量的设计资料并结合生产中现场工作的经验,完成了对张庄矿井的初步设计。
并且在这次生产实习中,更加深了我们对今后所从事的工作的了解;同时,我们也获得了先进的设计思想及设计中所涉及到的在学校里所学不到的现场工作经验,为毕业设计的顺利进行打下了坚实的基础。
张庄矿矿井设计共包括以下几部分:
1.矿井的水文、地质等基本情况的概述。
2.矿井井田内的可采储量,矿井生产能力及服务年限的确定。
3.矿井井田的总体开拓的设计,包括水平的划分,井筒位置的确定,经济比较部分,矿井延深方案的确定,采区的划分,井底车场线路计算,硐室布置及井底车场的通过能力计算等部分。
4.工作面生产机械的参数,工作面生产程序的确定以及采区车场的设计计算等部分。
5.矿井生产中的提升、运输、通风、排水方式的确定及其所用设备额选型计算与相关的硐室布置等。
由于本人水平有限,又没有长时间的生产和工作经验,所以在设计中必定有很多不理想的地方,希望各位老师与同学多多指教,本人感激不尽。
关键词:
地质、井田、储量、矿井年产量、开拓、采煤方法、通风、提升、瓦斯、排水。
毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺:
所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名:
日 期:
指导教师签名:
日 期:
使用授权说明
本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:
按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名:
日 期:
学位论文原创性声明
本人郑重声明:
所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名:
日期:
年月日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。
本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名:
日期:
年月日
导师签名:
日期:
年月日
第1章矿区概述及井田地质特征
1.1矿区概述
1.1.1地理位置
邯郸矿业集团郭二庄矿业有限公司原为邯郸矿务局郭二庄煤矿,2002年6月完成企业重组。
矿井始建于1946年,是在民办小煤窑的基础上经过多次技术改造而逐步发展起来的大中型矿井,已有近60年的开采历史。
邯郸矿业集团郭二庄矿业有限公司位于河北省武安市西北约13公里处,矿机关地理坐标:
东经114°11′31″北纬36°48′25″,除西北部归沙河市显德旺乡外,其它均属武安市矿山镇和土山乡管辖。
井田南与云驾岭井田相邻,北与显德旺、章村井田相邻。
该矿东距京广铁路线31km,有午汲~褡裢镇铁路从井田中部穿过,并与邯郸~峰峰环行铁路在午汲接轨。
邢台~都党公路从井田西边通过,距矿2km,交通比较方便。
交通位置如图1-1-1所示。
图1-1-1交通位置图
1.1.2交通条件
矿井东距京广铁路塔裢车站直距10km,矿有专用铁路经新城站与京广铁路接轨。
井田西邻刑都公路,交通十分便利。
1.1.3自然地理
综观矿区地势,总体而言较为平缓,南高北低,地面标高界于92-190m之间。
南部为冰脊垄岗地形。
区内制高点位于葛40号钻孔附近,标高为191.07m。
中部为沙河阶地,为农田和居民点所占。
北部为沙河河床,河床宽2500-5000m,约占井田面积的一半。
因为上游修建朱撞水库,沙河现变为一季节性河流,河床中布满松散的砂砾,支叉分合无常,水流漂移不定。
1.1.4矿区气象
根据邢台气象站资料,本区历年最高气温为42℃,一般出现在7月份,历年最低气温为-21℃,出现在12月份或1月份。
历年平均气温18℃左右。
年降水量在300-600mm之间,每年7月至9月为雨季,占全年降水量的80%左右。
1963年降水量达到1269mm,8月2日至9日连续降雨量达770mm,造成近百年来特大洪水灾害。
年蒸发量一般在1600-2200mm,5、6月份蒸发量较大,一般为300-500mm。
冰冻期为11月份只至次年2月,最大冰冻深度0.44m
1.1.5矿区的地震震级及烈度
据历史记载,涉县1314年10月5日发生过6级地震,磁县1830年6月12日发生过7.5级地震,隆尧县1966年3月8日发生过7.2级地震,本区位于上述县之间,因此存在地震活动的可能。
本区地震烈度,中国科学院地球物理研究所确定为六至七度。
1.1.6矿井中小煤矿开采情况
截止1998年底,在葛泉矿开采范围内尚无地方小煤矿开采。
历史上也未发现有老窑存在。
自1978年以来,在葛泉矿井田边界之外,先后由河北剩煤炭工业厅批准兴建了平乡十里亭煤矿、邢台市平东联办煤矿、伍仲煤矿、大油村煤矿和西葛泉矿共五个地方小煤矿。
这些小煤矿的开采能力除伍仲矿达到21万t外,其他均为5万t左右。
主采煤层多为2号煤,仅平乡十里亭煤矿批准采9号煤。
大油村煤矿和西葛泉历史上曾因通风条件不佳,管理不善发生过瓦斯爆炸事故,造成9人严重烧伤,生产也被迫停止。
以上煤矿的矿井充水的矿井充水水源主要是第四纪底部砾石层孔隙潜水。
平乡十里亭煤矿在40.58m深处测得单位涌水量为0.989LS·m。
伍仲煤矿在副井筒掘进9号煤时,发生了300m3,最大3.24m3min,属低瓦斯矿井。
2#煤层上距下石盒子组铝土岩95m,下距野青灰岩70m,顶板为浅灰中细砂岩,裂隙不发育,底版全为粉沙岩,顶底板较好管理。
2#煤层剖面图如4-1所示。
图4-12#煤层剖面图
2#煤已查明的工业储量为75.51Mt,估算本井田内工业广场煤柱、井田境界煤柱及断层保护煤柱等永久煤柱损失约为6%。
2#煤层为中厚煤层,按照设计规范的要求矿井的采出率为80%,由此计算本井田的可采储量为56.68Mt。
根据煤层的赋存条件和矿井可采储量,按照矿井设计规范的要求,将矿井生产能力定为0.9Mta,储量备用系数按1.2计算,可得矿井的服务年限为52.5a。
4.1.2开拓方案技术比较
根据本井田的地质条件以及2#煤的赋存情况,避免斜井开拓穿过第四系全新统极强含水层以及井田受沙河的影响,确定采用立井开拓。
考虑到井田的面积不大,因此在井田的东部边界煤层浅部设一个风井。
在此前提下提出以下三种方案:
方案一,考虑2#煤赋存比较稳定,煤层倾角不大,井田范围较小,生产系统简单,可采用单水平上、下山开采的方案。
方案二,考虑排建井后尽快出煤减小矿井的经济压力,一水平先开采,二水平有足够的时间接替准备,可采用两水平上山开采。
方案三,考虑运煤方便以及加大运输能力,可采用和方案二一水平相同的开拓方式,暗斜井延伸到二水平的方案。
表4-1-1各方案优缺点比较
方案
优点
缺点
方案一
开采系统结构简单可靠,后期工程量小。
提升环节少,便于以后扩大产量。
1.下山开采技术难度多。
2.井田南部下山开采需设下山水仓。
方案二
初期工程量小,投产快,见煤快。
人员物料运输容易
后期工程量大,后期工程对生产有影响。
提升环节多
方案三
初期工程量小,投产快,见煤快。
二水平提升高度小,提升费用小。
后期工程量大,后期工程对生产有影响。
维护费用高排水费用大
综上所述,对三个方案进行技术比较,本着生产系统实用、可靠,技术上简单易行的原则,方案一、二生产系统较方案三更简单可靠,而且方案三二水平采用暗斜井延伸,维护维护难度大费用高,因此确定方案一、二优于方案三。
方案一、二均属技术上可行,总体上看方案二比方案一总投资高,但是方案二初期工程量小,矿井投产早见效快,生产经营费用也可能要略低一些。
因此,两方案进行经济比较来确定其优劣。
4.1.3开拓方案经济比较
方案一和方案二井筒位置相同,方案二采用两个水平开拓直接延伸一水平主副井,方案一采用的是单水平上下山开采,两个方案的大巷运输距离基本相同,因此不对运输费用及维护费用进行比较,以下对两方案的基建费用、排水和提升费用进行经济比较,见4-1-3a,4-1-3b,4-1-3c。
表4-1-2a基建费用比较表
方案
项目
方案一
方案二
工程量
m
单价
元.m-1
费用
万元
工程量
m
单价
元.m-1
费用
万元
初期
主井井筒
235
3000
70.5
195
3000
58.8
副井井筒
215
2500
53.75
175
2500
43.75
井底车场
1000
900
90.0
600
800
48.0
轨道大巷
1980
800
158.4
1980
800
158.4
运输大巷
1980
850
168.3
1980
850
168.3
小计
540.95
477.25
后期
主井井筒
150
3000
45.0
副井井筒
150
2500
37.5
井底车场
600
800
48.0
轨道大巷
850
800
68.0
850
800
68.0
运输大巷
850
850
72.25
850
850
72.25
小计
140.25
270.75
总计
681.20
748.00
表4-1-2b排水费用比较表
项目
方案
涌水量
m3h
单价
万.t.km-1
费用
万元
合计
万元
方案一
上山开采
168
0.0732
269.32
964.81
下山开采
211
0.1526
659.49
方案二
一水平
168
0.0658
242.09
685.56
二水平
180
0.1125
443.47
表4-1-2c提升费用比较表
项目
方案
提升煤量
万t
单价
万.t.km-1
距离
m
费用
万元
合计
万元
方案一
一水平
5780
1.35
190
1779.08
1779.08
二水平
方案二
一水平
3090
1.33
150
739.75
2337.61
二水平
2690
1.85
300
1597.86
表4-1-2d费用汇总表
方案
项目
方案一
方案二
费用万元
百分率%
费用万元
百分率%
初期建井费
681.20
100
748.00
109.84
排水费
964.81
137.38
685.56
100
提升费
1779.08
100
2337.61
131.39
总费用
3425.09
100
3771.17
110.10
经过以上比较可以看出方案二费用高出方案一10%,从总体上来看方案一的生产更为简单,后期工程量较小。
因此,确定方案一为最优方案,本次设计选择方案一,即单一水平上下山开拓方案。
4.2井筒位置的确定
4.2.1井筒位置
依据井田范围,矿井生产能力,煤层赋存状态,瓦斯等条件,井筒位置根据使井田两翼储量平衡的原则选择,利于井下运输和通风以及开采系统的布置,减少生产经营费用,将井筒设在在井田的储量中心,主、副井各一个,风井一个设在井田边界的北部煤层浅部。
4.2.2井筒的用途及规格
副井用于运输人员、物料及进风,主井用于煤炭的提升和回风。
井筒详情见图4-3、4-4和4-5。
4.3开采水平的设计
4.3.1水平高度的确定
依据早投产、早出煤的原则,应该先开采井田北部煤层,在该范围内,煤层埋藏浅,赋存稳定,地质条件简单,易于开采。
井田内煤的埋藏深度较浅,涌水量较小,根据井田内自然地质条件以及《设计规范》的有关规定,结合该区域的条件。
将水平位置确定在-190,根据地质条件及煤层的倾斜方向,F201断层北部采用上山开采,该断层南部均采用下山开采。
4.3.2设计水平巷道布置
1.主要运输大巷位置的确定
本矿采用单一水平上下山开采,-190水平轨道大巷布置在岩性较稳好的砂岩中,总体上看井筒南侧在煤层顶板中,井筒北侧在煤层底板中,运输大巷与-190平行布置高于轨道大巷4m,为了使井田北翼运输大巷与煤层垂直距离太大,运输大巷在F201断层北部处开始抬高,抬高角度为2.5°。
2.总回风巷的布置
为了减少保护煤柱损失,总回风巷沿井田边界布置在煤层中,为了避免总回风巷太长在通风上的困难,总回风巷随着开采范围的扩大逐步掘进。
4.4采区划分
根据本矿的地质条件,结合矿井设计的开拓系统,以主要运输大巷及井田内的两个大断层为界,将该井田划分为七个采区,其中一、三、五和二、四、六采区接近对称分布在主要运输大巷东西两侧,第七采区位于井田的最北部狭窄区域,采区划分的主要依据是井田内的主要地质构造和井田的开拓系统,同时考虑每个采区都能有合理的走向长度,三、四采区为双翼采区,其余均为单翼采区。
4.5井底车场
4.5.1概述
井底车场是连接井筒和井下主要运输巷道的一组巷道和硐室的总称,是连接井下运输和提升两个环节的枢纽,是矿井生产的咽喉。
井底车场设计合理与否,要看其运输通过能力是否满足矿井生产需要,列车运行是否安全,施工是否方便和车场绕道工程是否节省等。
井底车场线路平面布置要满足以以下要求:
1.井底车场应有利于提高运输通过能力。
2.井底车场线路布置应尽量减少弯道,增加直线巷道,在直线轨道上顶送重车,满足列车安全要求。
3.井底车场线路应尽量简化,方便施工和节省工程量。
4.5.2井底车场的选择原则
1.依照井田地形地质条件、运输量大小、大巷运输方式、井筒提升方式、主、副井筒与主要运输大巷的位置、以及地面生产系统布置等因素选择;
2.所选车场调车方便、操作安全、施工容易、工程量省,能满足矿井生产的需要,并考虑增产的可能性;
3.井底车场应有30%的通过能力富裕系数。
4.5.3井底车场形式的确定依据
1.立井开拓方式,年生产能力90万吨,年工作日300天,三班生产,一班准备,每天净提升时间14小时,矸石系数20%。
2.主副井筒距离51.5米,大巷在底板岩层中。
3.主井提升采用一对6t箕斗,副井采用一个单车普通罐笼,一侧进,一侧出。
4.井下运煤采用皮带运煤,辅助运输采用1吨固定式矿车,每列车15辆。
5.矿井为低瓦斯矿井。
综合以上情况,决定采用立井梭式井底车场。
4.5.4井底车场线路设计
1.井筒相互位置及距离
主副井筒在平行于存车线方向上距离45米
主副井筒在垂直于存车线方向上距离35米
2.根据《煤炭工业设计规范》确定存车线长度如下:
主井空、重车线长为1.5~2.0列车长;
副井空、重车线长为1.0~1.5列车长;
材料车线长10~15个材料车长;
调车线长度通常为1.0列车和电机车长度之和。
3.主、副井空、重车线长度的确定
(1)主井空、重车线长度
Lsh=Nt×n×lm+lt+lbw+ls
=1.5×15×2.4+4.5+6.56+8
=73.06米
取80米
(2)副井空、重车线长度的确定
Lsh=Nt×n×lm+lt+lbw+ls
=1.0×15×2.4+4.5+6.56+8
=55.06米
取60米
Lsh----存车线长度,一般取整数;
Nt----列车数,列;
n----每列车的矿车数;
lm----每节矿车的长度,m;
lt----电机车长度,m;
lbw----倒茬基本轨点至警冲标的距离,m;
ls----电机车停车距离(制动距离),一般去8~15米。
(3)材料车线的长度
Lma=Nm×lm
=15×2.1=31.5 米
取32米
Lma----材料车线的长度,一般取整数,m
Nm----材料车节数
lm-----材料车长度,m
(4)人车线有效长度
一般为一列人车长加15~20米,人车用XRC—15—616W,取20米,所以人车线有效长度取35米。
4.6开拓系统的综述
1.运煤系统:
工作面-----运输上(下)山-----采区煤仓------运输大巷(皮带)------井底车场-----井底煤仓
2.运料系统:
井底车场-----运输大巷----采区上(下)部车场-----轨道上(下)山-----上(下)部车场-----区段回风巷-----工作面
3.通风系统:
主副井----井底车场-----轨道大巷----轨道上(下)山------区段运输巷-----工作面-----区段回风巷-----总回风巷
第5章采区巷道布置
5.1煤层的地质特征
5.1.1采区位置及范围
本采区位于井田内紧靠F201断层北部,井田的东部边界。
主采煤层2#煤平均厚度为3.95m,煤层赋存稳定。
该采区为两翼上山开采,采区走向长度1.7公里,走向平均0.6公里,采区面积约1.0平方公里。
采区靠近井田边界,需要留设保护煤柱。
5.1.2地质构造
本采区煤层埋藏较浅,最深-160m,浅部-40m。
没有大的地质构造,几乎没有断层和陷落柱。
煤层倾角在15°左右,地质构造简单。
5.1.3水文地质条件
2#煤顶板砂岩为灰白、浅灰中细砂岩,常含铁质鲕状颗粒,裂隙不发育。
石盒子组底部砂岩为浅灰色细中砂岩。
裂隙不甚发育,并被方解石充填。
总厚度约为5.58—39.39m,一般10—20m。
本层段钻孔未发现有漏水现象。
在本层段共做抽水试验二次,测得单位涌水量为0.000383—0.065Ls·m,渗透系数为0.0043—0.0170md,属于HCO-—Na+型水,矿化度为0.486—0.742gL,为含水性弱—极弱的裂隙含水层。
5.1.4可采煤层的煤质指标特征
2#煤层位于山西组中部,为本井田主要可采煤层之一,亦为山西组中唯一中厚煤层。
本煤层上距下石盒子组铝土岩约95米,距1#煤层平均15.62米,下距野青灰岩约70米。
该煤层层位稳定,本身也可视为标志层,故易于对比。
根据勘探时煤芯煤样的化验结果,表明区内煤种有无烟煤、贫煤、瘦煤及焦煤。
5.1.5开采煤层的瓦斯及煤尘情况
根据矿井瓦斯鉴定结果2#煤层瓦斯绝对涌出量最小植1.84m3min,最大值3.24m3min,瓦斯相对涌出量最小值1.45m3min,最大值4.46m3min,属于低沼气矿井。
由于煤质为贫瘦煤及焦煤,经鉴定存在一定的煤尘爆炸性危险。
5.2采区巷道和生产系统
5.2.1采区概况
该采区位于F201断层以北,-190运输大巷以东延伸到井田边界,北以下一采区上山为界。
本采区主采煤层为2#煤,位于山西组中部,煤层最薄1.01米,最厚7.15,平均3.95米,全区可采,属稳定中厚煤层。
煤质主要为无烟煤、贫煤、瘦煤及焦煤。
煤层倾角15°左右,变化不大。
采区范围内没有断层,地面无村镇,但位于井田边界,需要留设保护煤柱。
该采区煤层倾角10~17°变化不大,瓦斯的绝对涌出量不大,最小1.20m3min,最大3.24m3min,属低瓦斯矿井。
煤层无自燃倾向,但是煤质为贫瘦煤、瘦煤及焦煤,所以存在一定的煤尘爆炸危险,应加强防尘、将尘措施。
主要涉及的含水层为2#煤顶板砂岩含水层,下石盒子底部含水层,均为弱含水层。
表5-1-1三采区2#煤层特征表
煤层
煤厚(米)
倾角(度)
容重(tm3)
可采
牌号
结构
2#
平均3.95
10~17°
1.40
全部可采
瘦煤、焦煤
单一
经计算,本采区的面积为987033m2,煤层的工业储量为:
545.83万吨。
其中可采储量为436.66万吨,采区服务年限按
Ts=ZkAK
式中Ts----采区服务年限,年;
Zk----采区内的可采储量,万吨;
A-----矿井年生产能力,万吨;
K-----矿井备用系数,取1.2。
按生产能力90万吨计算,得
Ts=436.66(90×1.2)=4.04年
5.2.2采区布置
本采区采用双翼开采,布置两条上山,一条为轨道上山,一条为运输上山。
1、运煤系统
工作面溜子——转载机——下顺槽运输机——皮带上山——运输大巷——井底车场——井底煤仓
2、运料系统
副井——井底车场——轨道大巷——采区下部车场——轨道上山——区段平巷——工作面
3、排矸系统
工作面——区段平巷——轨道上山——采区下部车场——轨道大巷—井底车场——副井
4、通风系统
新鲜风流——副井——井底车场——轨道大巷——采区下部车场——轨道上山——上顺槽——工作面——下顺槽——总回风巷——风井
5、供电系统
高压电缆由井底中央变电所——轨道大巷——采区下部车场——轨道上山——采区变电所——回采工作面、掘进工作面、上山和区段平巷的输送机、移动变电所等处。
6、压气和供水系统
掘进岩巷的凿岩机和锚杆打眼机所用的空气,采掘工作面、平巷以及运输上山皮带机转载机点所需的防尘喷雾用水,分别由地面(或井下)压气机房和地面贮水池(或井下小水泵)以专用管路送至采区各个需要的地点。
5.3采区车场设计及硐室
5.3.1采区车场
1.采区上部车场
采区上部车场按轨道上山与上部区段回风平巷的连接方式不同,上部车场分为平车场、甩车场和转盘车场三类。
设计采区轨道上山与区段回风平巷均布置在煤层中,上部煤层接近水平,采用上部顺向双轨平车场。
停车线长度Lp为:
Lp=n×Lm+Lhm+Ld
=15×1.5+2+8
=32.5m
式中n——一列车的矿车数;
Lm——矿车的长度,m;
Lhm——富裕长度,一般取2m。
Ld——对称道岔线路连接长度。
2.采区中部车场
采区中部车场采用单钩甩车场,该采区为两翼采区,为避免车场与运输上山交叉开掘绕道,采用甩入绕道的双向甩车场。
车场形式见图5-1
3.采区下部车场
大巷装车式下部车场的辅助提升车场多为绕道式,该采区下部车场采用顶板绕道形式。
轨道上山在接近下部车场时变坡,使轨道上山的起坡角为25°,线路设计见图5—2
5.3.2采区变电所
采区变电所是采区供电的枢纽。
由于低压输电的电压降较大,故合理地确定采区变电所的位置及尺寸是保证采区正常生产,减少工程费用的重要措施。
在该采区,采区变电所布置在两条上山之间,从上到下的区段之间的位置
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 精品 煤矿 年产 90 万吨新井 设计 毕业论文