新龙煤矿矿井技术改造设计-学位论文.doc
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1、前 言新龙煤矿企业性质为国有,2009年随着山西省煤矿企业兼并重组工作的推进,新龙煤矿生产规模由300kt/a提高到1200kt/a,需要对矿井进行技术改造。为此,新龙煤业有限公司委托我院编制该矿设计,规模为1200kt/a。我院受该矿委托,按照质量标准化矿井的要求,编制完成该矿技术设计。三、设计的指导思想认真贯彻执行国家能源开发的方针、政策及煤炭行业“规程”、“规范”, 在保证矿井设计规模和安全生产的前提下,以矿井资源条件及开采技术条件为基础,以完善井上、下生产系统和安全设施为重点进行矿井技术改造,设计方案充分体现市场经济的特点,因地制宜选择生产工艺,系统设计简单实用。最大限度地降低矿井初期
2、投资和缩短矿井建设工期,力争通过精心设计和科学管理,把该矿井建设成规模合理、初期工程量少、建井工期短、见效快、效率高、效益好、符合煤矿发展趋势的地方现代化矿井。四、设计的特点1矿井保有能利用资源/储量41.258Mt,工业资源/储量40.813Mt,设计可采储量22.023Mt,服务年限15a。设计生产能力为1200kt/a。2矿井采用斜井开拓,以主斜井、副斜井、回风立井共三个井筒开发井田内15号煤层未开采区域的储量。主斜井担负矿井的煤炭提升任务及人员下放任务,兼做进风井安全出口,副斜井担负液压支架等大型设备、长材料的下放任务及矸石等提升任务,兼做主要进风井和安全出口;回风立井担负矿井回风任务
3、,兼做矿井安全出口。3在井田开拓巷道布置上,以水平标高为+620m水平。开采本矿15号煤层。设计以一个放顶煤综采工作面来保证矿井设计规模。4依据放顶煤综采工作面的年推进度和工作面顺槽掘进方式,设计以一个综掘工作面、一个普掘工作面保证矿井正常生产接替。5井下大巷主运输采用胶带输送机,井下辅助运输,轨道大巷及主要辅助运输巷原则上均采用无极绳连续牵引车牵引1.0t系列矿车运输。 由于本人水平有限,设计当中存在的缺陷请各位老师和同学批评指证,并提出宝贵意见。第一章 井 田 概 况第一节 矿区概述一、地形与交通位置井田位于太原东山东南缘,西为太原盆地,井田内基岩大面积裸露,沟谷纵横,切割剧烈,属剥蚀、侵
4、蚀低、中山区。地势东高西低,北高南低,最高点位于井田北部,标高为1065m,最低点位于大龙沟村西,标高为870m,最大相对高差195m。井田与主要交通干道有简易公路相接,交通十分便利。二矿井生产建设概况新龙煤矿兼并重组前采用斜井开拓,设主、副、风三个井口,现采15号煤层,12号煤层尚未开采,核定生产能力30万t/a。根据2008年瓦斯鉴定结果,该矿属低瓦斯矿井。该矿井下涌水量不大,一般日涌水量150m3左右,最大200m3,在主、副井底附近均设有水仓,汇集井下各处涌水后由水泵排向地面。井筒特征见表1-2-1。表1-2-1 井 筒 特 征 表 矿井井口坐 标井口标高(m)方位坡度XY新龙煤矿主斜
5、井4187212.59219646554.968897.5574027副斜井4188228.01919646970.133961.1053020风井4188451.02819647141.252978.2012726大龙坑口(关闭)主斜井418867019645986925.04226副斜井418867519646006925.54226二、周边四邻关系情况井田内除新龙煤矿三个井口和北部原大龙坑口(关闭)一对报废井口外无其它生产矿井。井田周边共有太原市东山煤矿、南凹东坑、西温庄煤矿、西沙沟煤矿、施家凹煤矿等五座煤矿,其中:太原市东山煤矿为太原市国有大型煤炭企业,生产能力为150万t/a;南凹东
6、坑,西温庄煤矿已关闭。西沙沟煤矿为晋中市榆次区鸣谦镇办煤矿,生产能力9万t/a,开采15号煤层。施家凹煤矿为晋中市榆次区乡镇煤炭企业,生产能力9万t/a,开采15号煤层。三、电源情况新龙煤矿现有设备生产能力为21万t/a,在工业场地有一座10/6 kV变电所,其双回10 kV电源一回接自农电,一回接自工厂专线。在工业场地北偏西方向约7 km处有东山煤矿35kV变电站,该站设有12.5MVA主变两台, 35kV为单母线分段接线方式,两回35kV电源引自东郊110kV变电站,导线均为LGJ-150,是东山煤矿电厂入网变电站。在工业场地西南方向约5km处有黄陵35kV变电站,该站设有两台16MVA
7、主变, 35kV为单母线分段接线方式,双回35kV电源一回引自晋阳220kV变电站,导线为LGJ-240;一回引自榆次220kV变电站,导线为LGJ-185。第二节 井田地质特征 (一)、地层井田内大面积基岩裸露,出露基岩地层主要为二叠系上统上石盒子组和下统下石盒子组,结合钻孔揭露资料,井田内沉积地层主要有:奥陶系中统上,下马家沟组,奥陶系中统峰峰组,石炭系中统本溪组、石炭系上统太原组,二叠系下统山西组,二叠系下统下石盒子,二叠系上统上石盒子组,第四系中、上更新统等。(二)地质构造井田内落差大于5m的断层共有6条,地表发现及井下揭露的陷落柱共7个,现将与井田有关的断层、陷落柱分述如下:F29:
8、位于井田北部边界附近,走向近东西,断层面倾向北,倾角75,落差15m,为正断层,与F19组成一小型地堑构造,于普2号钻孔东200m附近交于F19地表填图发现,井田仅影响到12号煤层。F34:位于井田东北角,走向近东西,倾向南,倾角70,落差10m,为正断层,延伸长度700m,地表填图发现。X2陷落柱:位于井田东北角边界处,近似圆形,直径60m,地表填图发现。XJ3:位于井田北部,椭圆形,长轴25 m,短轴8 m,原大龙煤矿井下揭露。XJ2:位于井田东部,椭圆形,长轴70m,短轴30m,新龙煤矿井下揭露并完全控制。综上所述,井田内构造为简单的单斜,地层倾角724;陷落柱不甚发育,断裂构造北部边界
9、附近较为发育,但断层落差均较小,对井田内煤层开采影响不大;井田内未发现岩浆岩侵入,井田内地质构造属简单。第 三 节 煤 层 埋 藏 特 征一、煤层井田主要含煤地层为二叠系山西组和石炭系太原组,共含煤13层。,2、3、4、5、6-1、9上、9、11,13属不可采煤层,可采的12、15号煤层属稳定可采煤层,均为本矿批准开采煤层。各可采煤层情况见表2-2-2。表2-2-2 可采煤层情况汇总表煤层号见煤点厚度(m)最大最小平均煤层间距(m)最大最小平均结构夹石层数可采性稳定性顶板底板121.25-1.951.4537.56-52.1943.35简单1全区可采稳定泥岩砂质泥岩细砂岩156.30-8.59
10、7.02较简单1-3全区可采稳定石灰岩泥岩碳质泥岩二、煤质(1)、物理性质煤的光泽以玻璃光泽为主,局部有油脂光泽;颜色为黑色;条痕色为褐黑色;断口为棱角状和参差状,局部为眼球状;内生裂隙较发育,局部充填方解石脉。宏观煤岩类型多为光亮型和半光亮型,少数为半暗型。宏观煤岩成分以镜煤和亮煤为主,夹丝炭和暗煤细条带。中细条带状结构,层状或块状构造。(2)、化学性质及工艺性能井田内主要可采煤层为12、15号,其化学性质及工艺性能如下:、12号煤12号煤层为低灰高灰,中硫高硫,特低磷,中热值特高热值的贫煤,仅井田西北部边缘(D4号孔)小范围内为贫瘦煤。,可用做动力煤和民用燃料。、15号煤,15号煤层为特低
11、灰中灰,低硫高硫,低挥发分,特低磷低磷,高热值特高热值的贫煤。,可用做动力煤和民用燃料。三、瓦斯、煤尘、煤的自燃倾向性鉴定情况1、瓦斯矿井的瓦斯绝对涌出量为2.85m3/min,瓦斯相对涌出量为6.59m3/t,二氧化碳绝对涌出量为2.14m3/min,瓦斯相对涌出量为4.95m3/t,为低瓦斯矿井。2、煤尘及煤的自燃倾向性a、煤尘爆炸性15号煤层和12号煤层煤尘均具有爆炸性。b、煤的自燃倾向性15号煤层自燃等级为级,属自燃煤层。12号煤层井田内未进行过煤层自燃倾向性的测试工作,参照邻矿东山煤矿,自燃等级为级,属不易自燃煤层。四、井田水文地质(一)、矿井水文地质1、地表水体井田处于东山背斜靠近
12、轴部的西翼南端。雨季有洪流向西南进太原盆地汇入汾河,平时有断续细流。2、井田含水层本矿对煤层开采直接充水的太原组及山西组含水层,富水性弱,补给条件不好,属岩溶及裂隙充水矿床。另外本井田内15号煤层存在较大量的采空区积水,总体分析,本矿井水文地质类型总体属中等,局部属复杂。(二)矿井涌水量据该矿开采情况,井下涌水量较小,涌水量与季节有关,正常涌水量为150m3/d,最大为200m3/d。现在年生产能力为30万t,矿井生产能力达到120万t/a时,年工作日按330天计算,日产量为3636t/d,由此预算矿井涌水量为:Q正常=36360.24=872m3/d Q最大=36360.31=1127 m3
13、/d(预算结果仅供参考)五、煤层顶底板岩石工程地质特征1、顶底板条件、可采煤层的顶底板岩石特征可采煤层为15和12号煤。15号煤层顶板为深灰色石灰岩(L1),致密坚硬,节理裂隙为方解石脉充填,不易冒落。厚1.402.40m。据井田北部外围M10号孔物理力学性质试验,含水率为0.64%,视密度2715kg/m3,真密度2737kg/m3,孔隙率0.8%,单向抗拉强度2.75MPa。岩石变形参数:单向抗压强度135.5MPa,割线模量E50为0.7105MPa,切线模量Et为0.66105MPa,泊松比0.31,属坚硬岩石。底板为深灰、黑色泥岩或炭质泥岩,厚1.105.80m。M10号孔物理力学性
14、质试验,含水率为1.06%,视密度2510kg/m3,真密度2831kg/m3,孔隙率11.34%,单向抗压强度27.95MPa,单向抗拉强度1.36MPa,属软弱岩石。12号煤层由于煤层分叉,上分层11号煤顶板为石灰岩,12号煤为下分层,顶板为灰黑色和黑色泥岩,性脆易碎,厚1.001.28m。底板为灰或深灰色细砂岩,较坚硬。第二章 井田境界与储量第一节 井田境界一、井田境界新龙煤矿井田范围由9个拐点坐标连线圈定(6带坐标),见表3-1-1。表3-1-1 井田拐点坐标表拐点编号XY拐点编号XY14189377.00019644736.00064186776.00019646621.000241
15、89415.00019647016.00074187113.00019646210.00034188802.00019646785.00084187473.00019646198.00044188815.00019647564.00094188006.00019645681.00054186793.00019647621.00010井田呈一不规则的菱形,面积4.6845km2,批准开采井田内的12、15号煤层,煤层底板标高+950m+300m。第二节 储 量 计 算一、井田保有能利用资源/储量1资源/储量估算范围井田面积均为4.6845km2不变。对开拓开采影响不大。3资源/储量级别和块段划分
16、因井田构造属简单类,12、15号煤层稳定,故勘查类型划为一类一型,按照煤、泥炭地质勘查规范中有关规定,确定稳定煤层各类别资源/储量的见煤工程点距如下:探明储量:1000m,并外推实际工程点距的1/2。控制储量:2000m,并外推实际工程点距的1/2。推断资源量:探明、控制储量块段外为推断资源量。在具体圈定中,探明的及控制的块段跨越未查明的断层、陷落柱时考虑到其边界为推断性质,故留设30m推断资源量,在井下已揭露控制的(断层、陷落柱)地段不进行此类留设。井田煤层平缓,倾角在15左右,且倾角变化不大,故本次资源/储量估算采用地质块段算术平均法,估算公式如下:Q=S.h.d式中:Q块段资源/储量(k
17、t);S块段面积k(m2),采用水平投影面积,用计算机配合软件在煤层底板等高线图上直接测得;h块段平均厚度(m),为块段内及邻近见煤工程点煤层估算厚度之算术平均值,各工程点煤层估算厚度按有关规范执行计算;d煤层视密度(t/m3 ),采用该矿精查地质报告中数据,12、15号煤层视密度分别为1.41和1.38t/m3。4资源/储量计算结果井田保有能利用资源/储量41292kt。详见表3-1-2。表3-1-2 井田保有能利用资源/储量计算汇总表 单位:kt序号煤层煤类储量/储量类别111b111b+122b111b122b333蹬空小计总量(%)总量(%)112PS435768059173.6%86
18、.5%PM345915326371477(111b)710569.5%91.0%小计389416087171477(111b)769669.8%90.7%215PM231098238224933596 68.8%93.3%3总计PS4357680591 73.6%86.5%PM26568977028861477(111b)4070168.9%92.9%小计27003984629661477(111b)4129269.0%92.8%二、矿设计可采储量计算1矿井工业资源/储量=111b+122b+333k式中:K可信度系数,根据本矿井地质构造简单、煤层赋有稳定的特征,K值取0.85。2设计资源/储
19、量矿井设计资源/储量矿井工业资源/储量永久煤柱损失永久煤柱损失包括井田境界,已有的地面建(构)筑物、村庄、断层煤柱、河流煤柱、铁路煤柱等永久性煤柱损失。3矿井设计可采储量计算矿井设计可采储量按下式计算:ZK=(Zs-P)C式中:ZK矿井设计可采储量,kt;Zs矿井设计资源/储量,kt;P开采煤柱损失,kt;C采区回采率,根据煤炭工业矿井设计规范,12号煤层取80%,15号煤层取75%。矿井永久煤柱损失考虑了井田境界、村庄、陷落柱、采空区等留设保安煤柱的损失。井田境界煤柱按20m宽留设,陷落柱、断层、采空区保安煤柱按30m留设,工业场地、村庄保安煤柱均是在其边线外留出保护等级围护带宽度,然后按照
20、各岩层的移动角计算出各岩层的水平移动长度,所有岩层水平移动长度之和即为围护带外煤柱的宽度。工业场地围护带宽度保护等级为15m,村庄围护带宽度保护等级为5m。工业场地及村庄保护煤柱通过移动角法设计:松散层及基岩厚度参照邻近钻孔的资料确定,松散层的移动角取45,基岩移动角走向取72,上山取72,下山取72-0.6。工业场地及井田内的村庄留均设了150m的安全煤柱,采煤过程中不会受到破坏。经计算,矿井设计可采储量为22052kt,详见表3-1-3。表3-1-3 矿井设计资源/储量计算表 单kt煤层编号矿井工业资源/储量永久煤柱损失矿井设计资源/储量工业场地和主要井巷煤柱损失开采损失设计可采储量井田边
21、界村庄、断层采空区合计工业场地主要井巷合计127588 407 1152 1559 6029545 1007 1552 672 38061533259 1928 2509 4634120028359 2583 4309 68923220 18247 合计40813 2334 3662 4636459 34388 3128 5316 8444 3892 22052 第三章 矿井设计生产能力及服务年限一、矿井工作制度矿井设计年工作日330d,每天四班作业(三班生产、一班准备),每天净提升时间16h。二、矿井设计的年生产能力1储量因素:本矿地质条件中等,水文地质条件简单,煤层厚度较大,且赋存稳定,但
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