山西省盂县跃进煤矿的初步设计毕业论文.doc

1、山西大同大学毕 业 设 计 说 明 书毕业生姓名 ：专业 ： 采矿工程学号 ：指导教师 ：所属系（部） ： 采矿工程系二一五年十月摘 要本设计所选的题目为山西省盂县跃进煤矿的初步设计，根据山西省盂县跃进煤矿提供的跃进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；以及矿井的水文地质情况。此次设计的目的是其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

2、，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开采发展的趋势和方向，结合本煤矿的特征以综合机械化大采高开采为首选采煤方法。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高瓦斯易自燃煤层的开采，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 120 万 t/a，采用两个水平分组开采，采用条带式布置后退式开采一次采全高综采放顶煤，采用完全垮落法管理顶板。采用综合机械化开采。设计过程中我们对矿井的各个系

3、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AbstractThe selected design entitled “ Preliminary design Yuejin Coal Mine in Shanxi Yuxian ,“ according to Ida profile Yuejin Coal Mine in Shanxi Yuxian provided leap mines and geological characteristics o

4、f the data . Ida Ida profile includes realm ; supply surface traffic location and natural geography and water , power . Information includes the formation geological features ; and hydrogeological conditions of the mine ; geological structure ; seams and coal quality ; roof and floor conditions and

5、coal seam gas and coal dust , coal spontaneous combustion .The purpose of this design is that its purpose is to use the knowledge learned in college stage production of actual contact of mine underground mining design and conduct more in-depth study of a subject of the special areas of expertise to

6、develop and improve students learn to analyze and solve practical capacity issues , is a comprehensive sexuality training conducted before students go to work , as well as basic training for a future mining engineering senior engineering and technical personnel .Should be designed to current trends

7、and directions of development of coal mining , coal mines in the binding characteristics of large mechanized coal mining height is the preferred method . And reasonable arrangement to develop roadway and face to streamline coal production systems to improve the utilization of coal.The design needs t

8、o be addressed is the topic of spontaneous combustion in high gas coal seam mining , we need to take on the requirements of production management and later in the arrangement Roadway (especially ventilation problems ) special measures to achieve safe production of coal mine . The mine is designed to

9、 produce 1.2 million t / a, using two levels of grouping mined using striped arrangement retreat mining mining all height , using fully managed roof caving method . Using mechanized mining.Our design process for each system of the mine , there has been a more comprehensive knowledge and understandin

10、g of both the teachers guidance and help it solve some practical problems close . Enable us to acquire specialized knowledge but also improve the ability of the reality of their future jobs .Keywords : roof management ; geological disasters ; mechanized miningiii目 录第一章 井田概述和井田地质特征 .1第一节 矿区概述 .1第二节 井

11、田地质特征 .2第三节 煤层的埋藏特征 .6第二章 井田境界与储量 .13第一节 井田境界 .13第二节 地质储量的计算 .13第三章 矿井工作制度及生产能力 .15第一节 矿井工作制度 .15第二节 矿井生产能力及服务年限 .16第四章 井田开拓 .16第一节 井田开拓方式的确定 .16第二节 达到设计生产能力时工作面的配备 .20第五章 矿井基本巷道及建井计划 .21第一节 井筒、石门与大巷 .21第二节 井底车场 .22第三节 建井工作计划 .25第六章 采煤方法 .27第一节 采煤方法的选择 .27第二节 确定采（盘）区巷道布置和要素 .27第三节 回采工艺及劳动组织 .30第四节 采

12、（盘）区的准备与工作面接替 .32第七章 井下运输 .34第一节 运输系统和运输方式的确定 .34第二节 运输设备的选择和计算 .34第八章 矿井提升 .37第一节 主斜井的提升 .37第二节 副斜井的提升 .39第三节 矿井的排水 .42第九章 矿井通风与安全 .45第一节 瓦斯的抽放 .45第二节 矿井的通风 .47第三节 矿井通风系统和风量分配 .50第四节 计算负压及等积孔 .50第五节 选 取扇风机 .53第六节 安全生产技术措施 .56第十章 经济部分 .60第一节 矿井设计概算 .60第二节 劳动定员和劳动生产率 .61第三节 技术经济指标表 .62参考文献 63iv1第 1 章

13、 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省阳泉市盂县跃进煤矿位于阳泉市盂县县城东南路家村镇（原清城乡）滴水崖村，该矿地理位置为：东经：1132658“ 1132834“北纬： 380034“ 380204“。2003 年 8 月 6 日 山西省国土资源厅为该矿颁发 1400000320941 号采矿许可证，批准跃进煤矿开采 15 号煤层，矿区面积 4.7903km2。周长 11576.207矿区范围拐点地理坐标：点号 X 坐标 Y 坐标15 号煤层：1 4211539.00 19716724.002 4209229.56 19716663.803 4209229.

14、56 19718857.664 4213259.56 19718968.425 4213259.56 19718185.00矿区北距盂县城 11km，南距阳泉市 26km，东距盂(县)阳(泉)公路仅2.0km，且井田内有公路与之相连，距东坪新建铁路集运站 1.5km，交通十分便利。图 1-1-1 交通位置示意图 井田位置 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2的老窑。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区

15、用电一回引自距本矿井工业场地西北 6.8km 处秀水变电所 35kv，另一回引自距本矿井工业场地北 5.1km 处温池变电所 35kv。双回路电源以 35kv 架空线送自本矿井变电所。矿井变电所以双回路架空线送至五号井工业场地，矿井变电所距五号井工业场地约 1km。变电所容量可以满足本矿用电量的要求。四、矿区水文简况该矿目前生产、生活用水主要采用滴水崖村深井奥陶系灰岩水，通过架设管道输送至坑口供该矿生产、生活使用。该水水质好，水量丰富，能满足该矿的生产和生活需要。五、矿区的地形与气象本区属中低山丘地带，井田内基岩大面积裸露，黄土覆盖面少，地形复杂。整体地势呈中部高四周低、冲沟发育，沟向为东向或

16、西向，最高点位于井田中南部的黄峰脑，海拔 1213.7m，最低处位于井田北角的灵芝沟内，海拔 970m，相对高差为243.7m。矿区内向东有小南河、小孩沟、西山沟、灵芝沟，向西有神峪沟、大坝渠沟等沟渠，平时干涸无水，雨季为排洪通道。该区属大陆性气候，四季分明，冬春多风，夏秋多雨，气候比较干燥，降雨量多集中在 7、8 月份，年平均降雨量 500618 毫米，年平均气温 8.7，一月份最低，平均气温为-6.7，七月最高，平均气温为 22.3；霜冻期为 9 月下旬至次年 4 月，无霜期约 150 天，最大冻土深度 0.8m。据中国地震烈度区划图(1990)盂县地震基本烈度为 7 度。因此，本设计地震

17、设防按 7 度考虑。第二节 井田地质特征一、井田所属的位置、勘探程度，地质层位的概述1、 井田所属的位置本区位于沁水煤田的阳泉矿区北部。区域内出露地层由老至新依次有中奥陶统峰峰组、中石炭统本溪组、上石炭统太原组；下二叠统山西组、下石盒子组、上二叠统上石盒子组、石干峰组及不整合于新老地层之上的第三系、第四系松散沉积物，其中太原组、山西组为本区主要含煤地层。2、 井田地质层位的概述井田内地层由老至新有中奥陶统峰峰组、中石炭统本溪组、上石炭统太原组、下二叠统山西组、下石盒子组，上二叠统上石盒子组及第四系。根据矿井巷道揭露和井田内及附近钻孔资料，现将井田内地层自下而上分述如下：（一）奥陶系中统峰峰组（

18、O 2f）本组为煤系地层之基底。岩性主要为海相浅灰色厚层石灰岩，岩性致密、坚硬、质纯性脆。灰岩中常含有泥质及铁质而呈土黄或浅红色的斑点，故称“豹皮灰岩”。本层灰岩是良好的建筑及烧石灰材料。3（二）石炭系中统本溪组（C 2b）本组假整合于上马家沟组灰岩之上，岩相为海陆交互相沉积，底部为褐黄色、赤红色山西式铁矿层，矿体不规则，呈鸡窝状或扁豆状分布。铁矿层之上为浅灰白色 G层铝土页岩，中上部为灰黑色砂质泥岩、细砂岩、石灰岩层，常夹有 23 层薄煤层。本组厚度 5060m，平均 53.5m。（三）石炭系上统太原组（C 3t）本组与本溪组连续沉积，为一套海陆交互相含煤沉积建造。岩性主要为黑色泥岩、砂质泥

19、岩、细砂岩、石灰岩及煤层，其中石灰岩 34 层，与砂岩、泥岩、煤层有规律地相互交替出现，构成明显的海侵与海退岩序。本组为区内主要含煤地层，其中 15号 13 号均为不可采煤层，9 号煤层可采。该组厚度 90125m。平均厚 113.5m。（四）二叠系下统山西组（P 1s）与太原组地层连续沉积，以厚层状中粗粒石英砂岩(K 7)为界，属陆相沉积。主要为砂岩、砂质泥岩、泥岩、煤层交互成层产出。除 3 号煤层可采外，全井田内其余含煤地层全为煤线或薄煤层，极不稳定，均不可采。该组厚度 35.063m。平均厚51.5m。（五）二叠系下统下石盒子组（P 1x）本组为陆相沉积，以黄绿色泥岩、砂质泥岩及砂岩组成

20、，由下而上分为灰绿色地层、浅黄色地层，区内零星出露，厚约 0150m，平均 110m。（六）二叠系上统上石盒子组（P 2s）本组为陆相沉积，以紫色、杂色泥岩、砂质泥岩及黄绿色中粗粒砂岩组成，该组厚约 0100m，平均 65m。（七）第四系（Q 2+3）该地层井田内不发育，主要为黄土、红土、砂砾层。黄土位于红土之上，二者之间常夹有一层砂砾层，黄土呈淡黄褐色，具有一定层理，垂直节理发育，有孔隙并保存有植物痕迹，含有钙质结核。砂砾层常位于红土之上，砾石成分较为复杂，有砂岩、灰岩、泥岩等，直径大小变化于 0.500.80m 之间，该组厚度 025m，一般厚 10m 左右。二、井田内煤质底层的主要地质构

21、造的形式及分布、冲积层厚度及地层的移动角本区位于沁水煤田北端边缘，属沁水块坳缘翘起带(大地构造单元按山西省区域地质志1982 年所划分)，区域构造以东西向褶皱带派生有北东向，近东西向断裂为基本特征。据井下巷道揭露及地表填图，本井田主要由两组宽缓的背斜向斜构造组成，发育3 个陷落柱，此外，在井田北部发育 2 条正断层，现分述如下：1、向斜：位于井田东部。轴向北东一南西向，两翼基本对称，倾角 79，一般 8。2、背斜：位于井田西南部，轴向近东西向，倾角平缓，一般倾角 58。3、F 1正断层：位于井田北部，据井下巷道揭露，落差为 10m，倾角 80，断层走向近东西向，倾向南，为南盘下降，北盘上升的正

22、断层，井田内延深长度约 1320m 左右。F2正断层：位于 15 号煤层井田北界，系该矿北界的天然矿界，走向近东西向，倾向北，为北盘下降，南盘上升的正断层，落差 20m，倾角 80，井田内延伸 750 米，东西两端延伸出井田。44、陷落柱：K9：位于井田北部，呈椭圆形，长轴为 70m，短轴为 40m，陷落倾角 7580。K13：位于 15 号煤层井田北部东界，呈椭圆形，长轴为 70m，短轴为 40m，陷落倾角 7580。K35：位于井田西南角矿界处，呈圆形，轴长约 80m，陷落倾角 7580。综上所述，井田内没有大中型断裂，也无岩浆岩侵入，虽以褶曲构造为主，但煤层稳定，倾角平缓。发育的小断层和

23、陷落柱对采区的合理划分也影响不大。故井田内地质构造复杂程度为一类。三 、 井田的水文地质概况（1）地表水井田内无大的地表积水和河流，发育的冲沟多属雨季排洪通道，平时干涸无水。（2）含水层根据已获得的水文地质资料，奥陶系石灰岩、太原组石灰岩、二叠系砂岩以及松散冲积层为本区含水层，水文地质条件亦较复杂。l、奥陶系石灰岩含水层为煤系地层之基底。岩性主要为厚层状石灰岩，岩性坚硬、质纯，含有方解石脉，普遍有被水侵蚀溶解现象，风化面有小溶洞存在，钻孔揭穿该灰岩时，冲洗液漏失严重，孔内不返水，水位立即下降，甚至漏到底。根据 119 队精查勘探资料，该区奥陶系石灰岩卡斯特溶洞发育，水量丰富，但水位较深，水位标

24、高在 650 米左右。又据滴水崖村深井调查，该奥灰水位标高约 610 米。上覆本溪组地层以泥岩为主，形成很好的隔水层，阻止了上部含水层与奥陶系石灰岩的水力联系。2、太原组灰岩、砂岩含水层本组地层发育三层含水层，即 K2石灰岩、K 3、K 4石灰岩及砂岩含水层，其中 K2灰岩含水性最强。1)、K 2灰岩：井田发育良好，一般分为三层，中间被黑色泥岩所分隔，其顶部为厚达 5m 以上的泥岩及砂质泥岩，底板有时为一层厚度小于 2m 的泥岩与 15 号不可采煤层接触，有时则为 15 号煤层直接顶板，纯厚度一般 412m，溶洞较发育。该灰岩在本区埋藏较浅，钻探过程中，冲洗液漏失严重，经抽水与物探测水试验对比

25、，该层石灰岩单位涌水量 0.0150.192L/s.m，渗透系数 0.132.13m/d。该层补给条件良好，富水性弱到中等。2)、K 3、K 4灰岩：位于太原组中、上部，为 13 号及 11 号煤层之顶板。厚度 28M，岩性坚硬，钻孔中有被水溶蚀，或为方解石脉充填现象，有漏水现象。其厚度及含水性不及 K2灰岩，钻探过程中，冲洗液消耗量为 0.020.52m3/h，但埋藏浅，易接受地表降水之补给，故亦是本区含水层之一。3)砂岩含水层：太原组砂岩以中细粒石英砂岩为主，厚度较大，裂隙发育，含水性较强，埋藏深度不大，易接受地表降水之补给，亦是井田内主要含水层之一。3、二叠系砂岩含水层包括山西组和上下石

26、盒子组，岩性以砂岩、砂质泥岩和泥岩为主。其中砂岩层数多，厚度大，以中细粒为主。为局部含水岩层，与大气降水有密切关系，钻探过程中，冲洗液消耗量为 0.090.35m3/h。井田内该层位较高，构成山峰山坡，处于当地侵蚀基准面以上，仅靠大气降水的补给，含水层厚度虽大，但泄水条件良好，为透水岩层。4、第四系红土，黄土冲积层含水层5仅分布于井田西北部，厚度大，主要接受地表降水补给，含水性强，为当地居民饮用及农田灌溉之主要水源地。根据冠沟村前水井抽水实验结果，涌水量 1.85L/s，渗透系数为 20m3/h。水量较丰富。1. 综上所述，井田内水文地质条件属简单中等类型。（3）含水层补、径、排条件区域内地下

27、水的主要补给来源为大气降水和地表河流。奥陶系灰岩含水层的补给主要靠露头区大气降水以及流经河流的直接补给，沿溶洞、裂隙向深部迳流。其上各含水层的补给则主要靠相互间的裂隙渗透。浅部地层风化裂隙较为发育，渗透能力相对增强，又与第四系潜水联系较密，故含水性较下部略强。第四系松散层含水层主要靠大气降水以及河流的直接补给，受季节性影响明显。（4）周围矿井对井田水文地质条件影响该矿井田内无其他小煤矿开采，9 号煤层井田四周东和南有：庄只上煤矿、固庄煤矿，西有：刘家村煤矿、兴寨煤矿、神益沟煤矿，北有：西沟煤矿；15 号煤层井田四周东和南有：固庄煤矿，西南有：刘家村煤矿，正西有：神益沟和大寨沟煤矿，北有闫家沟和

28、西沟煤矿等，上述煤矿，除固庄煤矿属省劳改局管辖外，其它均属乡镇煤矿，分别开采 8、9、15 号煤层，采煤方法大体相同，爆破落煤，人工装煤，矿车运输，串车提升，木质支护，井筒料石砌碹，抽出式通风，矿灯、防爆灯照明，大部属高瓦斯矿井。据矿方调查了解，上述邻近矿井井下涌水量均不大，无采空区积水或水量很小，目前对本矿开采未有影响。（5）充水因素分析井田内大面积基岩裸露，出露地层以下石盒子组为主，井田内可采煤层中部埋藏较深，东部较浅。现将生产矿井充水因素分析如下：由于井田位于盂县盆地中南部低山丘陵区，距边缘基岩裸露区较远，基岩区接受大气降水及流经河流，沿裂隙溶洞向深部迳流之地下水对矿井影响不大。下伏奥陶

29、系石灰岩裂隙岩溶水水位标高均低于可采煤层底板标高，且有本溪组泥岩隔水层相隔，对矿井无影响。地表水随季节性变化明显，雨季多以洪水形式流出区外，对矿井一般无多大影响。地表水随季节性变化明显，雨季多以洪水形式流出区外，对矿井一般无多大影响。井田内大面积基岩裸露，接受大气降水含水性较强，且潜水条件良好。9 号煤层矿井相邻井田有大面积的采空区，加之发育断层的裂隙带、破碎带存在，均存在水害发生的隐患。富水性较强的 K2灰岩是 15 号煤层的直接顶板。综上所述，水害对可采煤层矿井都存在一定的危害性， 在煤层开采过程中，应引起足够得重视，应随时监测，以防水患发生。（6）矿井涌水量该矿现开采 15 号煤层，井下水量不大，日涌水量约 60100m3，水源主要来自井筒淋水和地表渗透水，工作面一般无水。采用富水系数法预算其涌水量：现实际产量为 120 万吨年，一年按 330 个工作日计算，日产原煤 3636.36 吨，其富水系数为 0.070.1lm3/t，但考虑到随着生产的不断进行。采空面积的加大等综合因素，其富水系数采用 0.130.22m3/t，其涌水量预计为 260440m3/d，其中正常涌水量为 250m3/d，最大涌水量为 500m3/d。（7）供水水源