新集一矿开拓开采与通风设计毕业设计说明书.docx
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新集一矿开拓开采与通风设计毕业设计说明书
本科毕业设计说明书
新集一矿开拓开采与通风设计及综采面瓦斯综合治理技术专题研究
THEDESIGNminepitdevelopmentminingdesignandmineventilationdesignoftheFIRSTmineofXINjiANDTHEGASTECHNOLOGYforFULLYMECHANIZEDWORKingFACE
学院（部）：
能源与安全学院
专业班级：
安全D09-1班
2013年05月26日
安徽理工大学
毕业设计任务书
专业、班级安全D09-1姓名日期2013.05.26
1．设计题目新集一矿开拓开采与通风设计
（专题）综采面火灾防治技术专题研究
2．设计原始资料：
新集一矿初步设计说明书;13-1煤底板等高线。
3．设计文件：
图：
开拓平面图前后期；矿井剖面图；五采区平、剖面图；通风系统立体示意图前后期；通风网络图前后期。
新集一矿毕业设计说明书一份。
4.设计任务下达日期：
3月25日。
5.设计完成日期：
6月5日。
6.设计各章节答疑人：
部分部分
部分部分
部分部分
7.指导教师张树川老师
8.教研室负责人
9.系负责人
新集一矿开拓开采与通风设计及综采面瓦斯综合治理技术专题研究
摘要
矿井是一个复杂的动态系统，具有与其他工业不同的特点，局部地区而言，除了某些地区因为煤层埋藏较浅或埋藏于山中采用露天开采或平硐开拓外，其主要特点是地底作业，工作环境恶劣，因此通风和安全措施显得尤为重要。
全局而言，各煤田所处的经济地理位置不同，煤层地质条件多种多样，开采方法也就多种多样。
随着煤矿资源的深度开采以及开采规模的扩大，煤矿开拓开采水平与安全生产技术措施水平都有了很大的提高。
本次设计按照《煤矿设计规范》、《矿井设计指南》、《煤矿安全规程》等规范的要求，对国投新集集团新集一矿进行开拓开采与通风设计。
设计针对新集一矿具体的条件，内容包含：
井田概况及地质特征、矿井开拓开采设计、通风设计、安全生产措施,以及专题部分等。
井田概况主要包括矿区的地理、地形和交通；矿井的地理位置、井田范围；矿区的气象条件、地震烈度、电源和水源的概况；井田地质特征、煤层及煤质概况以及水文地质条件概况等。
矿井开拓分别论述了主井、副井、混合井的位置选择、采区的划分、水平的划分以及开采顺序、采区的布置及各巷道的布置等。
通风设计主要包括矿井通风系统的选择、矿井所需风量的计算及分配、矿井容易时期、困难时期的通风阻力计算以及对通风设备的选择等。
安全技术措施包括井下瓦斯预测和抽采、开采突出危险煤层的安全措施、粉尘防治、防火措施、防水措施以及矿井降温措施等。
关键词：
矿井设计，开拓开采，通风安全
THEDESIGNminepitdevelopmentminingdesignandmineventilationdesignoftheFIRSTmineofXINjiANDTHEGASTECHNOLOGYforFULLYMECHANIZEDWORKingFACE
ABSTRACT
Themineisacomplicateddynamicsystem,havingremarkabledifferentcharacteristicsfromotherindustry,speakingofthepartialregion,apartfromsomeregionsadoptingopen-airminingorevenwayopeningupbecausethecoalseamburiesshalloworinthemountain,itsmaincharacteristicisworkingunderground,badworkingenvironment,sotheventilatingandthesafetymeasureisofparticularimportance.Onthewhole,wehavevariousminingmethodsbasedonthedifferenceofeconomicgeographicalposition,thevariousgeologicalconditionofthecoalseam.
Alongwithcoalmineresourcesdepthminingaswellastheminingscaleexpansion,thecoalminedevelopmentmininglevelandthesafetyinproductiontechnologymeasurelevelallhadtheverybigenhancement
Thisdesignaccordingtothedesignspecification,thecoalminedesignguidelines,thecoalminesafetyproceduresofspecification,huainanmininggroupintegratingcoalminingonpioneeringandventilationdesign.Thedesignaimsatthefirstcoalmineofxinji,thecontentincludesthegeneralsituationoftheminefieldanditsgeologicalcharacteristics,theopeningupofthemine,theventilatingdesignandthetechnologicalmeasureofthecoalminesafety.
Thegeneralsituationoftheminefieldmainlyincludesthegeography,thetopographyandthetrafficoftheminearea;Thegeographicalpositionofthemine,therangeoftheminefield;Themeteorologicalconditionoftheminingarea,thegeneralsituationofearthquakeintensity,thepowerandthesourceofwater;andthegeologicalfeatureoftheminefield、thecoalseam、theoutlineofthecoalqualityandthegeneralsituationofthehydrogeologicalcondition,etc.
Theopeningupsectionofthecoalminediscussedseparatelyonthechoiceofpositionofthemainmine、theauxiliarymine、themixedmine、thedivisionofthelevelandtheexploitingareaandtheexploitingorder、thedisposalofminingareaandthetunnel,etc.
Thecoalmineventilationdesignmainlyincludesthechoiceoftheventilatingsystemofthemine、thecalculationandthedistributionofthenecessarywindquantityofthemine、thecalculatingoftheventilationobstructionofthewholemineandchoiceoftheventilationfacilitiesofeasyperiod,difficultperiod,etc.
Thesafetytechniquemeasuresincludethesafetymonitoringcontrolsystem;thesafetymeasuresofpreventingthegasandtheexploitingofthedangerousburstingcoalseam;thepreventionandcureofthedustofthecoal;thefirepreventionmeasures;waterproofmeasures;thedecreasingtemperaturemeasures;pitshaftfrost-proofmeasures;theroofmanagement;upgrade,transportationandelectricityusagesafety;industrialandcivilconstructioncontradictingearthquakeetc.
KEYWORDS：
minedesign,exploitation,ventilaitionsafety
绪论
毕业设计是对学生大学四年所学知识的综合检验和总结，是对以前知识的提升，也是参加工作前的一次实战演习。
同时通过毕业设计将自己所学知识再一次的复习巩固，可将大学四年所学的知识融会贯通，提高自身分析和解决实际问题的能力，为以后的工作和学习打下坚实的基础。
本次设计是针对新集一矿13-1煤层进行开拓开采设计的，设计前在新集一矿进行了为期一个月的毕业实习，通过收集与整理资料，对该矿的地理位置、矿井地形及水文地质有了较为全面而系统的认识，并且对该矿可采煤层和采煤通风、安全措施等方面有了更详细明确的了解。
在本次毕业设计中，根据新集一矿的自然地理条件，综合在课堂上所学的理论知识，在原始数据条件下对该矿作矿井初步设计。
设计内容包括：
矿井开拓开采，具体采区设计，矿井通风系统设计，对矿井进行风量计算、配风并计算通风阻力，主要通风设备和电动机的选择及费用计算，编写该矿主要灾害的防治措施，同时专题部分对综采面瓦斯综合治理技术进行了一些研究等。
设计的主要依据：
在新型、高效的基础上选择回采方法，选用最经济的设备，在符合《矿井设计指南》、《煤矿安全规程》、《采矿设计手册》、《煤炭工业设计规范》的情况下设计最优的通风方案，在有可能的情况下提出多个方案并对其进行经济、技术上的比较，选择优者。
本次设计共分两部分：
第一部分：
新集一矿初步设计
其分为四个章节：
1、矿井概况及井田地质特征；
2、矿井开拓开采设计；
3、矿井通风设计；
4、安全生产措施；
第二部分：
综采面瓦斯综合治理技术专题研究
本次设计受到了安全教研室各位老师特别是张树川老师以及吕品、穆朝民老师的精心指导和同学们的帮助，在此对他们表示衷心的感谢！
由于本人所学有限，实践经验也比较少，本次设计必然存在众多不足之处。
敬请各位领导、老师给予批评、指正。
1矿井概况和地质特征
1.1矿井概况
本矿井田位于淮南煤田颖凤勘探区的中部，行政区划属凤台县新集镇，距凤台城西17Km处，井田走向长6.85Km，南北宽3.65Km，面积约25Km2，原始能利用储量65736.3万吨，截止2011年12月31日新集一矿累计查明资源量58482.4万吨，2011年末保有资源储量51019万吨。
矿井采用立井多水平开拓，西风井与新中央风井混合式通风系统，工业广场内布置混合井（直径7.2m）、副井（直径6.5m）、主井（直径5.5m）、新中央风井（直径6.5m）四个井筒。
混合井配有17吨双箕斗主提和双层双车单罐副提，兼做进风。
矿井-250水平为进风水平，-450m、-550m水平为生产水平。
现生产采区为一、三、四、五、六采区，准备和开拓采区为二、八采区。
矿井原设计为0.9Mt/a，93年7月1日正式投产，95年8月1日开工改扩建为3.0Mt/a的大型矿井,2007年经省经贸委核定生产能力为3.9Mt/a。
自投产到2011年12月底共生产原煤6475.3Mt。
矿井的开采方式为前进式开采，中央皮带石门运输。
1.1.1矿井地理位置
新集一矿位于凤台县城西约17公里处。
西接规划中的连塘李井田，东邻新集二矿，北与张集煤矿相接，行政区划属凤台县新集镇及张集乡管辖。
矿井范围：
西起14勘探线，东止1勘探线，南自1煤层与阜凤逆冲断层或下夹片断层交面线之垂直投影，北到勘探登记边界。
东西走向长6.85公里，南北平均宽度3.65公里，面积约25平方公里。
1.1.2交通条件
矿水陆交通方便。
淮南－阜阳铁路从本矿中部通过，矿区中心的张集火车站到蚌埠141公里，西至阜阳69公里，分别与津浦、徐阜、京九铁路相接；潘集－谢桥、凤台－张集公路在矿井中部通过，且与凤台－颖上、凤台－利辛、凤台－蒙城、颖上－利辛等公路相接，可通往周围各县市。
西淝河流经矿井东端，向东南注入淮河，常年有水，可通百吨的机帆船。
凤台是较大的河港，内运外输极为方便。
矿井主、副两个井筒位于井田的南部，主井坐标：
X＝3619545.007，Y＝39456495.005，Z=+27.000
新集一矿由原新集一矿采矿许可范围的全部及新集五号井的西部划入部分组成，矿权人均为国投新集能源股分有限公司；原新集一矿采矿许可证由国土资源部颁发，编号：
1000000120002，开采深度：
由-250米至-1000米，有效期：
2001年1月至2031年1月，矿井拐点座标见表1—1。
表1—1：
新集一矿井范围拐点坐标表
拐点编号
拐点坐标
X
Y
W1
3618805
39457160
W2
3619630
39457160
W3
3620590
39459200
S1
3623035
39459270
S5
3623120
39455730
S4
3624100
39452735
S3
3621295
39452275
新集五号井的划定由国土资源部批复，批准文号：
“国土资矿划字（2006）030号”，有效期至2007年3月底，开采标高：
-250米至-500米。
图1—1新集一矿交通图
1.1.3井田地形
新集一矿地处淮河冲积平原，地势低平，一般海拔22－26米，西高东低。
沿西淝河两岸，地面标高多在19米以下。
地表水系主要有淮河、西淝河及人工沟渠。
淮河河床宽约250－300米，洪水季节最大宽度达800米，最大水深17米，常年水位+17～+18米，常见洪水位标高22～24米左右，历史最高洪水位标高+25.47米，（1954年7月27日破堤），1991年最高洪水位25.99米，（1991年7月3日），最大流量12700米3/秒（1954）。
历史最低水值+12.36米，河床底部标高+10米左右。
西淝河量两岸，有常年积水洼地，河东谓之花家湖，积水面积约22平方公里，丰水季节与西淝河连成一片。
新集一矿位于淮南复向斜之谢桥向斜南翼，颖凤阜凤推覆构造的中段。
构造线方向呈北西西向展布。
矿井内总体构造形态是阜凤逆冲断层将外来系统由南向北推覆在原地系统（含煤地层）之上，由于受由南向北强大的压应力影响，阜凤推覆构造以上迭式分支断层形式发生全面推覆，形成迭瓦扇构造组合。
1.1.4井田水系
本井田外的主要河流为淮河，其河床宽250～300m，汛期达800m；常年水位在+17.00～+18.00m，历史最低水位为+12.36m；常见洪水位标高在+22.00～+24.00m，历史最高洪水位标高为+25.99m（1991年7月3日），最大流量为12700m3/s（1954年）。
井田内东北隅的西淝河两岸有常年积水洼地，河东为花家湖，积水面积达22km2，丰水期与西淝河连成一片。
此外，井田内尚有纵横交错的人工沟渠。
1.1.5井田气候
本区为暖温带半湿润气候，四季分明，夏季炎热，冬季寒冷。
气温：
年平均气温15.1℃，最高气温41.2℃（1966年8月8日），最低气温-22.8℃（1969年1月31日）。
降雨量：
年平均降雨量908.0毫米，最大降雨量1723.5毫米（1954年），最小降雨量389.8毫米（1966年），日最大降雨量173.1毫米（1968年6月31日）降雨多集中在6、7、8三月份，约占全年的40％左右。
1.1.6自然地震
据历史记载自公元294年以来，许昌～淮南地震带发4.75级以上地震14次，其中1831年淮南北部的明龙山发生6.25级地震，震中烈度为8度。
除此之外，淮南周围的较大地震对淮南也产生过不同程度的破坏和震撼，如1868年山东郯城8.5级大地震，波及到淮南，1979年固镇5级地震，1979年7月9日江苏溧阳6级地震，1983年10月7日山东荷泽5.9级地震，1984年5月21黄海6.2级地震，淮南均有不同程度的震感。
建设部以建标[2001]156号颁发了《关于发布国家标准》（建筑抗震设计规范）的通知，按《设计规范》有关规定淮南抗震设防烈度为7度。
根据2001年8月实施的《中国地震动峰参数区划图》（GB18306-2001）。
本矿地震动反映谱特征周期为0.40s（2区），地震动峰值加速度为0.05g（2区）相应地震基本烈度为VI度。
1.1.7地温
根据实测资料，本井田所在地的恒温带深度为自地表向下垂深20m，恒温带温度为17.1℃。
已有测温资料表明：
本井田平均地温梯度为3.236℃/hm，属地温异常区。
一般西部地温梯度多低于3℃/hm，其它地段多高于3℃/hm，近向斜轴部地温梯度较低。
从纵向上看，本井田地温有随深度的增加而增高的趋势，-400米以浅地温一般均小于31℃，-400～-650米间地温多为31～37℃，属一级热害区，-650米以深地温多高于37℃，属二级热害区。
1.2井田地质特征
1.2.1地层
新集一矿井田为全隐蔽含煤区，钻探所及地层由老到新依次有下元古界、寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系、第三系和第四系。
1.2.2构造
井田位于淮南复向斜中谢桥向斜的南翼，受淮南推覆构造——阜凤逆冲断层的影响，基岩包括原地系统（阜凤逆冲断层或阜凤下夹片断层的下盘）、推覆体（阜凤逆冲断层的上盘）和下夹片三部分。
原地系统由二叠系、石炭系及其下伏地层组成。
二叠纪煤系的总体构造形态为一走向近东西～北西西、倾向北、倾角浅缓（5°～10°）深陡（25°～30°，局部50°以上）的单斜，其中中深部有一定数量的断层和宽缓褶曲，且沿走向还有波状起伏。
推覆体呈近东西向分布于井田的中部和南部，主要由南部的下元古界片麻岩和北部的寒武系灰岩组成，二者以与阜凤逆冲断层近于平行的F02分支断层为界。
推覆体地层走向近东西，总体倾向北，倾角变化大，局部直立倒转，并伴有一系列小褶皱和逆冲断层。
因外来系统的下元古界片麻岩局部被剥蚀，故在井田的中南部形成了出露原地系统二叠纪煤系的“构造窗”。
下夹片多位于井田南部，东部中段也有分布，剖面上多呈透镜状或勺状，主要由部分奥陶、石炭和二叠系组成，其地层紊乱，产状多变，岩石破碎，滑面发育，并伴有小褶皱和断裂构造。
地质勘查、地震补充勘探和采掘资料综合表明：
井田共发现谢桥向斜（位于井田北部边界附近）、刘卡背斜（位于井田中部）和前大刘家向斜（位于井田中南部）等褶曲构造3处；查出落差大于等于20m的断层26条，其中正断层17条，逆断层9条。
若按断层的最大落差大小划分，分别有大于等于100m的8条，小于100m而大于等于50m的4条，小于50m而大于等于20m的14条。
若按控制程度划分，则有查明断层16条，基本查明断层2条，初步查明断层4条，查出断层4条。
断层的展布方向多为北东向、北西向和近东西向，其它方向甚少。
此外，井田在生产阶段尚揭露最大波幅达20m的小褶曲若干个，落差小于20m的断层161条，由此表明井田内小构造比较发育，但井田未发现岩浆岩和陷落柱分布。
总体来看，井田原地系统构造中等，但推覆体和下夹片构造复杂。
根据《矿井地质规程》中地质因素复杂程度标准评定，本矿井地质构造复杂程度为Ⅱ类。
1.2.3煤层赋存、煤质、煤层产状及分布情况
1.煤系与煤层
井田含煤地层为华北型石炭、二叠系，其中二叠系的山西组与上、下石盒子组为主要含煤层段。
井田内二叠系含煤层段厚约756m，含煤35层，煤层总厚8.18m，含煤系数平均为5.05%。
共有可采煤层11层，平均总厚23.21m；其中13-1、11-2、9、8和6-1为主要可采煤层，平均总厚14.84m；20、13-1下、7-2、7-1、1上和1为次要可采煤层，平均总厚8.37m。
井田多为大部可采～基本全区可采的中厚～厚煤层，煤层结构单一～较复杂，煤层的稳定性以稳定～较稳定为主。
除次要可采煤层个别点可能有串层现象以外，其余均对比可靠。
根据《矿井地质规程》中地质因素复杂程度标准评定，本矿井煤层稳定程度为Ⅱ类。
2.煤质
井田可采煤层煤质稳定，变化不大，主要属低中灰～中高灰、低硫、特低磷～低磷、高挥发分、中高发热量、富焦油、易选～极难选的气煤和1/3焦煤，工业上可作动力用煤、炼油用煤和气化用煤，部分煤洗选后还是极好的炼焦配煤。
井田煤层的风氧化带深度为自基岩顶界面向下垂深30m。
1.2.4水文地质
1.水文地质条件及主要充水因素
（1）地表水
井田地形比较平坦，地面标高一般在+22.00～+26.50m，总体为西高东低。
东北隅的西淝河两岸地势低洼，地面标高+19.00m左右，雨季大面积积水；另有纵横交错的西淝河小支流和人工沟渠。
河、渠常年有水，水位一般低于地表2～4m，雨季水位较高，但排泄较快，不致溢出两侧2～3m高的河堤。
因此，地表水不会对井下生产构成威胁。
（2）新生界松散含、隔水层（组）
井田新生界松散层两极厚度介于60.20～311.29m之间，平均161.28m，总体变化趋势为中部较薄，南、北两侧较厚。
根据沉积物的组合特征及含、隔水性能的不同，可将新生界自上而下大致分为一含、一隔、二含、二隔、三含、三隔、四含计4个含水组和3个隔水组。
一含顶部为砂质粘土和粘土，下为松散状粉砂和粘土质砂与粘土互层组成的复合潜水含水层，下部具承压性；砂、土厚度极不稳定，一般砂层厚约10m，富水性中等。
一隔由浅黄或浅棕色砂质粘土与粘土组成，局部夹1～2层砂层透镜体，厚度变化较大。
二含由浅黄、灰黄色中、细砂和少量粉、粗砂组成，砂层累厚平均约47m，间夹多层粘土，其中一层厚层粘土将该组分为上、下两部分，总体富水性中等～较强。
二隔主要由杂色粘土组成，局部夹1～2层砂层透镜体；粘土结构致密，塑性较强，局部含钙；该组厚度变化较大，局部缺失处二含直覆于基岩之上。
三含主要由灰黄、灰白色中、细砂或粉、粗砂与杂色厚层含砾粘土或钙质粘土相间组成，局部钙质富集成泥灰岩；该组中上部多为砂类
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