山西汾西香源煤业0.45mta矿井设计大学论文.doc
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1、重庆大学网络教育学院毕业设计重庆大学网络教育学院毕 业 设 计 (论 文)题目 山西汾西香源煤业0.45Mta矿井设计学生所在校外学习中心 山西晋中校外学习中心 批次 层次 专业 201501、专科起点本科、采矿工程学 号 W13105191 学 生 指导教师 起止日期 2015.1.312015.4.7 目 录1 井田概况及地质特征41.1井田概况41.1.1交通位置41.1.2地形地貌51.1.3河流51.1.4气象及地震情况51.1.5矿井四邻情况51.2井田地质特征61.2.1地层61.2.2构造81.2.3含煤地层81.2.4煤层对比101.2.5水文地质112矿井生产规模152.1
2、生产规模主要技术经济指标152.2主井生产系统152.3改造后的地面生产系统162.4副井生产系统162.5矸石系统162.6矿井机电设备修理间163井田开拓173.1矿井开拓布置173.1.1工业场地选择173.1.2矿井开拓方案173.1.3井口数目和位置的选择183.1.4水平划分及阶段垂高的确定193.1.5主要运输大巷、轨道大巷及回风大巷的布置方式和位置选择193.1.6矿井各水平、煤层、上下山和采区的开采顺序,第一水平采区划分和配采关系193.1.7受开采影响的建构筑物、铁路、村庄留设煤柱194.采煤方法和采区巷道布置204.1采煤方法204.1.1采煤方法的选择204.1.2工作
3、面采煤、装煤、运煤方式及设备选型204.1.3工作面顶板管理方式及支护设备选型224.1.4工作面回采方向及超前关系224.1.5采煤工作面的循环数、月进度、年进度及工作面长度。224.1.6回采率234.2工作面回采工艺234.3采区巷道布置244.3.1移交生产和达到设计能力时的采区数目、工作面生产能力计算244.3.2煤层分组、分层关系和开采顺序254.3.3采区尺寸、巷道布置254.3.4巷道掘进254.3.5巷道掘进进度指标264.3.6掘进工作面个数、组数、掘进的机械设备264.3.7矿井生产时采掘比例关系,矸石率的预计265.井下运输和矿井提升275.1井下运输方式的选择275.
4、2运输系统275.3矿车275.4矿井提升设备选型285.4.1基本情况说明285.4.2设备选型验算286.矿井通风与安全296.1矿井通风系统296.1.1矿井通风条件296.1.2通风方式和通风系统的选择306.1.3采区通风系统306.1.4掘进工作面通风306.1.5矿井风量计算316.2矿井安全技术356.2.1矿井瓦斯治理356.2.2矿井抽放瓦斯储量及可抽量376.2.3瓦斯涌出量的计算376.2.4防尘措施416.2.5防爆及隔爆措施416.2.6矿井防灭火426.2.7矿井监测监控安全措施426.2.8矿井水灾安全防患措施436.2.9矿井顶板灾害防治436.2.10矿井机
5、电设备管理安全43参考资料及文献451 井田概况及地质特征1.1井田概况1.1.1交通位置香源煤业有限责任公司位于交城县岭底乡申家圪垛村北部,隶属山西汾西矿业集团公司。地理位置为:东经11206181120943,北纬373636373940。 井田位于交城县县城北约10km处的申家圪垛冯家塔一带,距307国道约10km,距太原汾阳高速公路约12km,经307国道和太原汾阳高速公路向北可达省会太原市,向西南可抵吕梁市。井田内外主要由乡村简易公路相连通,交通较为便利。1.1.2地形地貌香源煤业有限责任公司井田地处晋西黄土高原,地形主要以黄土台、塬、梁及黄土冲沟为主,侵蚀切割严重,地形复杂。地势总
6、体北高南低,最高点位于井田北部山梁,海拔1421.40m,最低点位于井田西南部沟中,海拔945.00m,相对高差476.40m,属中低山区。1.1.3河流本井田属黄河流域,汾河水系。磁窑河支流大河由北向南纵贯井田,为间歇河谷。磁窑河为常年性河流,清水流量为0.0010.150m3/s,向南流入晋中盆地,在介休境内汇入汾河。1.1.4气象及地震情况该区属温带大陆性气候,四季分明。年平均气温为8.9,1月份平均气温-6,7月份平均气温24。年降水量为440.00680.00mm。无霜期约150186d,最大冻土深度0.90m。根据中国地震动峰值加速度区划图(GB18306-2001图A1),本区抗
7、震设防烈度为7度。1.1.5矿井四邻情况本井田内及其周围未发现有小窑破坏情况。香源煤业有限公司井田西邻中兴煤矿,东及东南为五七煤矿。(1)中兴煤矿:为山西汾西矿业集团下属煤矿,为中型国有企业,批准开采2号煤层,井田面积19.8625km2。设计生产能力为300kt/a,核定生产能力为0.60Mt/a。矿井开拓方式为斜井开拓,井筒在香源煤业有限责任公司井田中部,采用走向长壁式顶板全部冒落法的采煤方法。本矿井为高瓦斯矿井,煤尘具有爆炸危险性。(2)五七煤矿:为集体企业,由五七煤矿、五七煤矿生产井、五七煤矿二坑三对矿井整合,关闭了五七煤矿生产井、五七煤矿二坑。整合后井田面积4.504 km2,批准开
8、采2、3号煤层,设计生产能力0.45Mt/a。1.2井田地质特征1.2.1地层区域地层清交矿区位于太原西山煤田南部,区域出露地层有奥陶系中统峰峰组与马家沟组,石炭系中统本溪组、上统太原组,二叠系下统山西组、下石盒子组,二叠系上统上石盒子组、石千峰组,下三叠系下统刘家沟组和第四系中上更新统。石炭系上统太原组和二叠系下统山西组为本区含煤岩系。井田地层井田内地表部分被第四系中、上更新统(Q2+3)所覆盖,在较大沟谷两侧及山顶、山坡有二叠系上统上石盒子组(P2S),石千峰组(P2Sh)出露。现根据区域资料,结合井田内钻孔中所见及井田周围出露的地层,由老至新综述如下:1)奥陶系中统峰峰组(02f)为煤系
9、地层沉积基底,井田内未出露。下部为浅灰色、黄褐色团块状、角砾状泥灰岩夹白云质灰岩及12层脉状、纤维状石膏及结晶石膏。上部为深灰色厚层状石灰岩夹薄层白云质灰岩。全组厚度约117.00m。2)石炭系中统本溪组(C2b)底部“山西式铁矿”厚02.60m,呈鸡窝状,地表及浅部氧化为赤铁矿及褐铁矿,深部为黄铁矿。其上为灰白色铝土岩(矿),呈团块状,多具鲕状结构,厚2.008.00m。中上部由灰黑色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩及砂岩组成,间夹石灰岩及13层煤线。全组厚度约34.95m。3)石炭系上统太原组(C3t)为本井田主要含煤地层之一,该组以K1(晋祠砂岩)为基底, Kl砂岩为灰白色厚层状细粒石英砂岩,含铁
10、质,斜层理发育,厚2.50m左右。其上岩性为灰色、灰黑色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩夹四层石灰岩 (L1、K2、L4、L5)和中细粒砂岩。顶部为含菱铁矿结核的海相泥岩。含6上、6、7、8上、8、 9、10号7层煤层。其中,8、9号煤层为全井田稳定可采煤层,6号煤层为较稳定的局部可采煤层,8上、7号煤层为不稳定的局部可采煤层,6上、10号煤层为不可采的薄煤层或煤线。全组厚度约80.80m。4)二叠系下统山西组(P1S)为本井田主要含煤地层之一,该组以K3(北岔沟砂岩)为基底, K3砂岩为灰白色细粒长石石英砂岩,底部含砾,具板状交错层理。其上岩性为灰色、深灰色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩及细砂岩。含02、03
11、、1、2、3、4号6层煤层及煤线。其中,2号、3号、4号煤层为全井田稳定或较稳定可采煤层,02号煤层为不稳定的零星可采煤层,03、1号煤层为不可采的薄煤层或煤线。全组厚度约45.48m。5)二叠系下统下石盒子组(P1X)本组可分为上、下两个岩性段。下段以灰色细粒砂岩(K4)为基底, K4砂岩发育良好,厚度约2.86m,其上为灰色、灰绿色砂质泥岩、泥岩及粉砂岩互层,含12层煤线,中部夹一层灰绿色中粗粒砂岩。上段以厚层状灰绿色中粗粒砂岩K5为基底,砂岩厚约5.40m,发育良好。其上是灰绿色、黄绿色粉砂岩、砂质泥岩为主,间夹黄绿色砂岩及泥岩,全组厚度约97.27m。 6)二叠系上统上石盒子组(P2S
12、)以黄绿色厚层状中粗粒砂岩(K6)为基底,下部岩性为灰绿色、黄绿色、紫色泥岩、砂质泥岩夹灰绿色砂岩,底部为中粗粒砂岩(K6)。上部岩性为黄色、暗紫色泥岩为主,夹黄绿色、紫色细中粒砂岩,中夹一层锰铁矿层,底部为中粗粒砂岩(K7)。全组厚度约430.00m。7)二叠系上统石千峰组(P2Sh)井田内该组保存不全,保存厚度为35.50124.00m,一般80.00m左右。该组以K8砂岩为基底, K8砂岩为紫色含砾粗粒长石石英杂砂岩,具板状交错层理,一般厚约6.20m。其上岩性为紫红色泥岩、砂质泥岩和黄绿色中粗粒砂岩互层。紫红色泥岩中含23层泥灰质或钙质结核或淡水灰岩。8)上第三系上新统(N2)岩性为暗
13、红色或深红色粘土或含砂质粘土、含钙质结核,厚度一般040.00m,一般约25.00m。 9)第四系中上更新统(Q2+3)广泛分布于在井田的梁、垣、峁和山坡上。岩性为红色、浅红色粘土、砂质粘土,中下部含大量钙质结核,底部常夹有12层半胶结的砂砾岩。厚度 030.00m,一般约20.00m。10)第四系全新统(Q4)分布于河床及沟谷中,由各种成分的卵石和岩块杂乱堆积而成,未胶结。厚度05.00m,平均约2.50m。1.2.2构造区域构造井田处于吕梁太行断块()五台山块隆()古交向斜地块西部()西山向斜南部。西山向斜为一个由石千峰向斜、马兰向斜、水峪贯向斜等组成的复向斜,轴向SN,右行斜列。清交矿区
14、位于西山向斜的南部,在大致走向NE,倾向NW的单斜上发育着一系列(西部伴有NW)走向的平缓褶曲,以及NE和NEE向的正断层。井田构造井田内总体构造形态为一向斜,即王山岭向斜。在此基础上,在井田南部发育短轴背向斜及断层。1.2.3含煤地层含煤性井田主要含煤地层为二叠系下统山西组和石炭系上统太原组。其中山西组平均厚45.48m,共含煤6层,自上而下依次为02号、03号、1号、2号、3号及4号煤层,煤层总厚4.86m,含煤系数10.7,其中3号煤层为全井田稳定可采煤层;2号、4号煤层为全井田较稳定的大部分可采煤层;01号、02号、1号煤层均为不可采煤层。太原组平均厚度80.80m,共含煤7层,自上而
15、下依次为6上号、6号、7号、8上号、8号、9号及10号煤层,煤层总厚7.77m,含煤系数9.62,其中8号、9号煤层为全井田稳定可采煤层:6号煤层为较稳定的大部可采煤层;7号及8上号煤层为局部可采煤层;6上号、10号煤层均为不可采煤层。可采煤层井田内可采及大部可采煤层为2号、3号、4号、6号、8号、9号煤层。目前批准开采2号、3号、4号、8号、9号煤层。现分别叙述如下:1)2号煤层位于山西组中部,为本井田的主要可采煤层之一,煤层厚度0.432.26m,平均厚度为1.23m,该煤层为一全井田较稳定大部可采的薄中厚煤层,厚度变化较大,在井田中部、南部局部变薄,不可采。该煤层结构简单,不含夹矸。顶底
16、板岩性一般为泥岩,局部为粉砂岩。 2)3号煤层位于山西组中下部,为本井田的主要可采煤层之一。煤层厚度0.852.06m,平均厚度为1.48m。该煤层为一全井田稳定可采的薄中厚煤层。厚度变化不大,由北向南厚度增大,在井田东南部606孔处最厚达2.06m。结构简单,含02层夹矸。顶底板岩性多为炭质泥岩、砂质泥岩,局部为粉砂岩。 3)4号煤层位于山西组下部,煤层厚度0.401.63m,平均1.06m。该煤层为一较稳定的大部可采薄中厚煤层。厚度变化不大,仅在井田西南部局部不可采。结构简单,含01夹矸。因其灰分高(30%35%),一般不开采。顶底板岩性一般为砂质泥岩、泥岩、细砂岩。4)8号煤层 位于太原
17、组中下部,为本井田的主要可采煤层之一。煤层厚度2.203.94m,平均2.67m。该煤层为一全井田稳定可采的中厚厚煤层。在井田内厚度变化不大,向井田西部厚度有变大的趋势。该煤层结构简单中等,含12层夹矸。顶底板岩性一般为泥岩、炭质泥岩,局部为砂质泥岩。5)9号煤层为于太原组下部,为井田的主要可采煤层。煤层厚度1.862.38m,平均2.24m。该煤层为一全井田稳定可采的中厚煤层,厚度变化不大,向南厚度有增厚的趋势。该煤层结构简单,含02层夹矸。顶底板岩性一般为泥岩、砂质泥岩,局部为粉砂岩。可采煤层特征见表1-2-1。地层煤层号见煤点可采点尖灭点煤层厚度(m)最小最大平均煤层间距(m)最小最大平
18、均煤层结构(夹矸数)可采系数(km)可采性变异系数(%)稳定性山西组2211900.432.261.230.6011.655.1900.905大部可采39.8较稳定3171700.852.061.48021.00全区可采24.2稳定1.005.882.8248700.401.631.06010.875大部可采34.8较稳定45.4559.3355.05太原组88802.203.942.67121.00全区可采23.8稳定3.1410.557.1698801.862.382.24021.00全区可采14.2稳定1.2.4煤层对比井田内含煤地层空间展布稳定,层位亦相对稳定,煤层及层间距变化不大,易
19、于对比。煤层对比以标志层为主,同时考虑到煤层本身的特征。 2号煤层: 位于山西组中部,K3砂岩之上,K4砂岩之下,上距K4砂岩20.00m,下距K3砂岩22.00m,为K3砂岩与K4砂岩间较稳定的大部可采的薄中厚煤层。K3砂岩与K4砂岩层位稳定,易于识别,同时2号煤层与3号煤层间距一般在0.6011.65m,平均5.19m。3号煤层:位于山西组的中下部,上距K4砂岩平均28.00m,下距K3砂岩平均13.00m。为K4砂岩与K3砂岩间全井田稳定可采的薄中厚煤层。K4砂岩与K3砂岩层位稳定,易于识别,为煤层对比的可靠标志层。同时3号煤层本身层位稳定,结构简单,厚度变化不大,全井田稳定可采。4号煤
20、层:位于山西组下部,下距K3砂岩11.00m,K3砂岩层位稳定,易于识别,为该煤层对比的可靠标志层。同时4号煤层本身厚度不大,灰分较高,与3号煤层间距一般在1.005.88m,平均2.82m。8号煤层:位于太原组中下部,上距庙沟灰岩(L1)2.50m左右,庙沟灰岩为全井田稳定的海相生物碎屑灰岩,易于识别,为煤层对比的可靠标志层。同时8号煤层本身层位稳定,结构简单中等,厚度变化不大,全井田稳定可采。9号煤层:位于太原组的下部,上距庙沟灰岩(L1)7.00m左右,庙沟灰岩为全井田稳定的海相生物碎屑灰岩,易于识别,为煤层对比的可靠标志层。同时9号煤层与8号煤层间距一般在3.1410.55m,平均7.
21、16m。1.2.5水文地质区域水文地质清交矿区位于山西省西山煤田南部,地形复杂,切割强烈,区域主要含水层有第四系全新统冲积砾石含水层;二叠系上统上石盒子组、下统下石盒子组砂岩含水层;二叠系下统山西组砂岩含水层;石炭系上统太原组灰岩、砂岩含水层;奥陶系中统石灰岩含水层。 清交矿区属汾河水系,大沟谷中除瓦窑河、磁窑河、白石沟河清水流量稍大,一般为每秒10余升至几十升外,其他沟谷均为季节性河流,各河流均流入晋中盆地后注入汾河。总的看来,矿区地表水系不发育。主要含水层1)山西组与石盒子组砂岩裂隙含水层组本含水层组含厚砂岩多层,最厚达12.05m。由于石盒子组砂岩广泛出露,易于接受补给,所以在沟谷中常有
22、一些泉水涌出,水量一般很小,最大0.60L/s。在钻进该含水层组时,消耗量不大。根据山西组与石盒子组混合抽水试验,水位标高为+1118.94m,钻孔单位涌水量0.0026L/sm,渗透系数0.002875m/d,水质类型为HCO3SO4(K+Na)型,硬度为12.36度,矿化度0.70g/L,为硬的淡水。2)石炭系上统太原组石灰岩裂隙岩溶含水层组本组灰岩有3层:L5、L4、L2。L5灰岩厚度1.45m,L4灰岩厚度2.95m,L2灰岩厚度2.65m。本组水位标高为+815.80m,区域本组水位标高为+789.40m811.60m。在钻进本组地层时,钻孔没有出现涌漏水现象。根据抽水试验资料可以断
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