毕业设计论文石圪节矿井120万吨初步设计.docx
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毕业设计论文石圪节矿井120万吨初步设计
太原理工大学阳泉学院
毕业设计说明书
石圪节矿井120万吨初步设计
二〇〇九年五月
太原理工大学阳泉学院
毕业设计评阅书
题目：
石圪节矿井120万吨初步设计
资源 系 采矿工程 专业姓名 燕琼
设计时间：
2009年03月15日~~2009年06月10日
评阅意见：
成绩：
指导教师：
（签字）
职 务：
200年 月 日
太原理工大学阳泉学院
毕业设计答辩记录卡
资源系 采矿工程 专业姓名 燕琼
答辩内容
问题摘要
评议情况
记录员：
（签名）
成绩评定
指导教师评定成绩
答辩组评定成绩
综合成绩
注：
评定成绩为100分制，指导教师为30%，答辩组为70%。
专业答辩组组长：
（签名）
200年 月 日
前言
矿井毕业设计是采矿工程专业最后一个教学环节，是对大学四年所学知识的一次综合性考察，其目的是使我们运用大学阶段所学的理论知识并联系矿井生产实际而进行的矿井开采设计，以培养和提高我们分析和解决实际问题的能力，是对我们走上工作岗位前进行的一次综合性能力演练。
本次设计的题目是石圪节矿井1.20Mt初步设计，是在石圪节矿井田地质特征的基础上，结合搜集到的其它相关原始资料，运用所学知识同时参考《采矿学》、《煤炭工业矿井设计规范》、《煤矿矿井开采设计手册》、《井巷工程》、《通风安全学》等参考资料，在指导老师精心指导下独立完成。
此次毕业设计是根据国家煤炭建设的有关方针政策，结合设计矿井的实际情况，遵循采矿专业毕业设计大纲的要求，在收集、整理、查阅大量资料的前提下完成设计的。
本次设计的指导老师为蔡永乐老师，同时还得到了李学忠、侯千亮、姜有、孟瑞泉、周贵全、王凯等老师的悉心指导，他们在许多方面给予了宝贵意见，为了帮助我们顺利、正确地完成毕业设计，经常加班加点，牺牲了大量的工作时间和业余时间，在此表示衷心的感谢和深深的敬意！
在设计的过程中，我受益非浅，自己感觉在大学期间看的书还是太少，钻研得还是不够深刻，这激励我以后要再接再厉。
由于本人水平有限以及对知识的掌握程度不高，设计中难免存在错误和疏漏，恳请各位老师批评指正。
燕琼
2009年6月
摘要
石圪节煤矿位于沁水煤田东部，南北走向长约5.0公里，东西倾向宽约3.2公里，呈不规则长方形，井田面积约15.6平方公里。
主要开采3、9、10、11号煤层，3号煤层煤尘有爆炸危险。
9#煤层埋藏较浅，瓦斯含量低。
10#煤层瓦斯含量也低。
各层煤自燃性不强，属于不易自燃煤层。
本设计的对象是9号和10号煤层。
矿井地质储量128.78Mt，设计可采储量94.78Mt，矿井服务年限56.4a，设计生产能力为1.20Mt/a。
两层煤厚分别为3.35米、2.72米厚，相距15米，倾角3到6度，距地面200米左右。
采用双斜井、单水平、集中大巷开拓方式。
沿井田走向布置三条大巷，即胶带运输大巷、辅助运输大巷、回风大巷，都沿9号煤层布置，水平标高789m。
矿井移交生产至达到设计能力时，共开凿3个井筒，即主、副斜井、回风斜井。
主斜井装备钢丝绳芯胶带输送机和600mm检修轨道，副斜井不装备。
矿井移交生产时总工期为21.5月。
工业广场位于井田东部。
本井田划分为8个带区，采用带区式准备。
设计采用倾斜长壁采煤方法开采。
回采工艺采用后退式、一次采全高综合机械化采煤法。
作业制度为“四·六制”，三班采煤、一班检修。
工作面的设备有双端可调双滚筒采煤机、液压支架、可弯曲刮板运输机、破碎机、转载机等。
采空区采用全部跨落法管理顶板。
矿井运输大巷采用皮带运输作为主运输，辅助运输大巷采用无轨胶轮车作为辅助运输，通风方式为中央并列式通风。
矿井总风量为68.52m3/s，主扇工作方式为机械抽出式，风机型号为：
BD
，n=740r/min，电机功率为250KW。
关键字：
倾斜长壁采煤方法斜井带区式
ABSTRACT
ShigejieCoalMinelocatedinQinshuicoalfieldeast,approximately5.0kmnorth-southdirection,havingawidthofabout3.2kmeast-westorientation,anirregularshape,wellfieldareaofabout15.6squarekilometres.Majormining3,9,10,11coalbed,thedesigntargetisonthe9thand10thcoalbed.Geologicalreservesof129.78milliontonsofcoal,94.78milliontonsofrecoverablereserves.Becauseservice56.4a,1.2Mt/adesigncapacity.
Two-tiercoalrespectively3.35metres,2.72metresthick,adistanceof15metresandinclination3-6degrees,about200metresawayfromtheground.Usinginclinedshaft,single-level,focusedinlargealley.Becauseoftheproductiontoachievedesigncapacity,atotalofdrillingthreepitshaft,owners,Deputyinclinedshaft,backtothewindinclinedshaft.Theinclinedshaftwithbelts.
Thewellfieldisdividedinto8bedminingarea,usingazone-typepreparation.Determinewhethermoreinclinedlong-wallcoalminingextractionmethods.Stopingtechniquesusedretreatceremony,afull-timecomprehensivehighmechanizedcoalmininglaw.Operatingsystemfor"4·6"threeclassescoalmining,agroupoverhaul.Equipmentlocatedadouble-double-roller-scalesheer,hydraulicstructures,canbecurvedrailtransportplanes,Breakers,reproducedplane.ExtractionregionusedupallacrossFrancemanagementroof.
Becausetransportlargetransportasthemaintransportlaneusebelts,theuseoftheracklessrubber-tyredlocomotiveasacomplementarytransportation.Paralleltothecentralventilation-ventilationmanner,thefansworkoutmodalitiesformechanicalstyle.ThemodelNo.ofthefansisBD
，andtherotatingspeedn=740r/min，electricalpowerfor250KW.
Keyword:
Inclinedlong-wallcoalminingShaftZone-type
第1章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
井田位于山西长治市北32.5公里，地跨长治郊区和潞城县，隶属长治市管辖，是潞安矿区最早的一对生产矿井。
根据潞煤地字（1987）第26号文，山西省政府晋政发（1984）第14号文，结合潞煤生、地字（1988）第198号文，确定石圪节煤矿9号及10号煤层边界。
南北走向长约5.0公里，东西倾向宽约3.2公里，呈不规则长方形，井田面积约15.6平方公里.
石圪节矿交通条件尚为方便。
铁路专用线至长治北站与太焦铁路线接轨，相距15公里，矿区公路与太长公路相连。
矿区对外交通有太（原）焦（作）铁路、邯（郸）长（治）铁路和太（原）洛（阳）公路。
太焦铁路经矿区东部由北向南通过，太焦铁路的夏店站距潞矿集团约7km，距五阳站16km。
以夏店站为起点距太原市约230km，距焦作市约204km，距邯郸市约216km，交通比较方便。
矿区地理位置及交通条件详见下页图1--1.
二、矿区的水文简况
浊漳河是本区最大的一条河流，在井田东部边界以外由南向北蜿蜒流过，水深一般在03～0.5m，上游被漳泽水库所截，水库放水季节水深在1～1.5m，其年径流量为12.7亿m3。
由于漳河流向与3#煤层露头线近似平行，且远离露头线，故对煤层开采无直接影响。
根据历年矿井涌水量资料统计，石圪节矿井正常涌水量为600～800立方米/日，最小涌水量为400立方米/日，最大可达1000立方米/日。
属水文地质条件简单型矿井，防治水工程简单。
三、矿区的地形与气象
本矿区属典型大陆性气候，干燥多风，四季分明，年平均气温8.9℃，日最高气温37.4℃，最低气温-29.1℃。
本矿区年平均降水量为583.3mm，最大917.0mm，最小414.0mm，雨季集中在7、8、9三个月，日最大降水量109.7mm。
年平均蒸发量为1755.3mm（高于降水量2.01倍）；最高为1996.3mm，最低为1502.1mm。
年主导风向为西北风，夏季风向为东南风，最大风速为17m/s，最大风压为350Pa。
矿区冰冻期为每年10月末到翌年4月，最大冻土深度为0.75m。
图1—1石圪节矿区地理位置及交通条件
第二节井田地质特征
一、井田地质综述
潞安矿区石圪节井田位于沁水煤田东翼中部，地处我国东部新华夏系第三隆起带中段西缘，即太行山西麓。
东西分别受二级构造带即晋—获褶带和武—阳凹褶带控制。
区内总体为一复式向斜，由一系列次一级的宽缓的向、背斜和断裂带组成。
地层走向呈南北，倾向西，倾角平缓，多在3度—6度间，呈一单斜构造。
二、井田煤系地层概述
石圪节井田大部分地区为第四系表土层所覆盖，仅在冲沟处岩零星出露，基本为一全掩盖区。
根据钻孔揭露，地层由老至新有：
1）奥陶统峰峰组（O2F）；
2）中石炭统本溪组（C2B）；
3）上石炭统太原组（C2T）；
4）下二迭统山西组（P1S）；
5）下二迭统下石河子组（P2X）；
6）上二迭统上石河子组（P2S）；
7）第四系（Q）。
其中上石炭统太原组和下二迭统山西组为主要含煤地层，合称石炭二迭纪含煤岩系。
厚度巨大的中奥陶统地层为煤系沉积之底，上下石河子组及第四系表土层为煤系上覆盖层。
下面仅就煤系地层叙述于下：
§1、石炭系上统太原组（C2T）
此组与下伏的本溪组为连续沉积，为井田内主要含煤地层之一。
厚度为101.02～127.47米，平均113.41米。
底部以一层厚约2.7米的细砂岩——K1砂岩（相当于太原西山晋祠砂岩）作为太原组与本溪组之分界，其间为整合接触关系。
本组地层为典型的海陆交互相含煤沉积，旋迥结构明显，岩性每旋迥多由灰岩、泥岩、砂岩和煤层组成，共有四个沉积旋迥，有标志层石灰岩四层即K2、K3、K4、和K5石灰岩，含煤6——11层，尤以下部煤炭发育较好，含煤系数为6.52%。
本组地层含植物化石。
各标志层特征如下：
K1砂岩——灰、灰白色，岩性为具花岗变晶结构的中细粒石英砂岩，桂质胶结，岩性不稳定，有时相变为砂质泥岩或泥岩，其底板距15-3号煤约9.66米。
K2灰岩——灰深灰色，隐晶质，含星散状黄铁矿颗粒及燧石结核，产蜓类和腕足类化石及其碎片，厚2.2～17.95米，平均厚7.78米。
层位稳定，是太原组中下部可靠对比标志，亦为13号煤层的直接顶板。
下距15-3号煤约11.13米。
K3灰岩——第二层灰岩，深灰色，隐晶质，含动物化石碎片，厚1.36～4.77米，全区普遍发育，为12号煤层的直接顶板，上距11号煤约4.25米。
K4灰岩——第三层石灰岩，深灰色，隐晶质，略含泥质，并含少量黄铁矿及动物化石，厚3.38～5.97米，平均厚4.85米。
层位稳定。
为一不可采的薄煤层直接顶板，上距9号煤、10号煤约16.94米及5.74米，下距11号煤约4.78米。
K5灰岩——第四层石灰岩，灰色、隐晶质，含少量黄铁矿及动物化石碎片。
厚0～4.11米，平均3.20米。
为局部发育的8号煤层的直接顶板。
下距9#、10#煤层分别为13.26及23.94米。
§2、二迭系下统山西组（P1S）
连续沉积于太原组地层之上，为本区主要含煤地层之一，岩性为一套由砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤层组成的河流湖泊、泥岩沼泽等陆相沉积。
颜色由下部为深灰、灰黑色的含煤地层，向上逐渐变为浅灰、灰白色为主，表明古气候逐渐由潮湿变为干燥，不利于成煤。
本厚组26.13～91.01米，平均67.70米，含煤1—3层，总厚度7.08米，含煤系数为10.46%。
3号煤层位于本组中下部，厚度大，层位稳定，本组标志层除煤层外尚有本组底部分界砂岩及煤层老顶砂岩。
综合柱状图如下页图1。
三、井田水文地质概况
（一）地面水文地质
1.地形、地势、气象
石圪节井田大部分为第四系黄土覆盖，仅在井田中、北部基岩零星出露，出露面积约占10%。
地形较复杂，多为冲沟深谷切割。
地势高差颇大，以井田中部的良才寺村为最高，海拔标高为+1067.6米，四周变低，平均在所不900—1000左右，以西白兔村最低，海拔标高仅+898.6米。
井田内最大高差169.0米，一般相对高差50—100米。
本区属典形大陆半干燥性气候。
历年来夏季绝对最高气温可达37.2度，6—7月份最热；冬季最低气温可降至-19.6℃，元月份最冷。
年平均温度15℃左右。
10月份开始结冰，翌年四月解冻，冰冻最大深度为0.73米。
积雪厚度0.12米（平均值）。
每年7、8、9月份为多雨季节，年平均降雨量594.8mm，年蒸发量平均为1738.6mm。
矿区主要风向为“南东南”向，最大风速14～16m/s。
2.地表水系及水体
浊漳河是本区最大的一条河流，在井田东部边界以外由南向北蜿蜒流过，水深一般在0.3～0.5m，上游被漳泽水库所截，水库放水季节水深在1～1.5m，其年径流量为12.7亿m3。
由于漳河流向与3#煤层露头线近似平行，且远离露头线，故对煤层开采无直接影响。
图1综合柱状图如下页
（二）矿井充水水源
矿井水主要来源于：
含水层水、大气降水及老窑水。
1.含水层水
根据钻孔揭露资料，井田内自下而上共发育有11个含水量水层。
（1）、中奥陶统石灰岩岩溶含水层组
该含水层组为煤系地层沉积基底。
含水量裂隙溶洞发育，富水性强，为本区良好的生活饮用水源，水位标高+670米左右。
属层间裂隙岩溶承压水，地下水多作层流运动，动态稳定，动水量也较稳定。
（2）、上石炭统太原组石灰岩岩溶含水层组：
该含水量组共含四层灰岩含水层，即II、III、IV、V含水层，裂隙溶洞也较发育，含水层层间距较小，相夹的泥岩、砂质泥岩具有较好的隔水性能。
正常情况下，各含水层间水力联系较弱。
（3）、二迭系砂岩裂隙含水层组
该含水层包括VI、VII、VIII、IX等四个含水层，裂隙较发育，含水性与岩性，区域性裂隙的发育程度有关。
各含水层间经相对不导水的泥岩砂质泥岩相隔，水力联系微弱。
（4）、基岩风化裂隙含水层
本含水层（x号含水层）为风化带岩层，厚度约20m，节理殖裂隙发育，为良好透水层，混合抽水试验结果，Q=0.38公升/秒，k=0.0303m/日。
因其距地表近，直接受降水或第四系含水层补给，补给区与分布区一致。
（5）、第四系松散岩类含水层组
这组分上下两部分：
上部为黄土层，颗粒细致，微含水，单位时间涌水量为2.98～556L/s，是附近农村生活民用水，水量、水位季节性变化明显；下部为红土层，土质较粘，含土性不佳，相对上部黄土层，有着一定隔水作用。
2.大气降水
井田地形复杂，地势高差颇大，大气降水多呈地表径流流失，不利于对地下水的补给。
再之，年蒸发量大于年降雨量，也不利于大气降水渗透。
但因采后地表裂隙的出现，不同程度上沟通了大气降水与含水层间的水力联系，成为矿井涌水的间接来源。
3.老窑水
井田处于煤层浅部。
据统计，仅开采范围内，3座小煤窑与我矿井下巷道沟通，向我矿新、旧采区常年排水，其排水量约占矿井总涌水量的15～20%，成为矿井充水的又一直接来源。
（三）矿井涌水量变化规律
矿井涌水量大小：
据多年来井下涌水实际资料分析,矿井主要的直接充水水源为VII、VIII号砂岩裂隙含水层水，它包括顶板直接出水和因老空积水两部分。
前者多在上分层采掘过程中，含水层因未受或仅小部分受到破坏，涌水量小，主要表现为渗水、滴水，仅在2115工作面运巷和一下山配风巷掘进过程中有少部分淋水，水量最大达5m3/h，一般小于2m3/h。
后者常于中、下分层采掘过程中和已回采完毕的新、旧采空区，含水层已部分或全部遭到破坏，涌水量较大，且持续时间较长，为矿井充水的主要水源。
如出一辙13工作面下分层回风巷掘进时，由于中、上分层老空积水，在掘进初始，窝头涌水量最高达10～15m3/h，影响了正常掘进进度。
后经较长时间排水，水量逐渐减小，稳定在2～3m3/h。
又比如，在111下分层工作面回采初期，假顶初次垮落之后，中上分层老空积水集中涌向工作面老塘，加之工作面所处位置平缓，老塘水淹及工作面，给生产带来一定困难。
据测定，池时工作面涌水量为6～8m3/h，若能持续正常排水，一般不致影响生产。
另外比较突出的还有117下分层工作面，八六年回采初期水量最高达10立方米/小时，大量中上分层老空积水以淋水落石出形式涌入工作面，一度影响回采被迫超前50米另开新切眼。
这是采掘过程中出现的老空积水。
另外在已回采完毕的新旧采空区，老空积水满后则自流出来，象西二及一、二上采区和一下山少部分回采完毕的工作面，涌水量一般为5～10立方米/小时。
另一直接充分水水源为小窑及旧巷来水，如西南大巷变电所附近的一条旧巷，常年向矿井排水，水量较稳定，经测定，多在5～10立方米/小时，据分析，绝大部分水是处在其高处的西沟小窑所排污水。
类似情况，在一、二上山采区也有出现。
根据历年矿井涌水量资料统计，石圪节矿井正常涌水量为600～800立方米/日，最小涌水量为400立方米/日，最大可达1000立方米/日。
属水文地质条件简单型矿井，防治水工程简单。
第三节煤层的埋藏特征
一、煤层概述
井田内共发育有煤层7—14层，平均厚度约14.74米，其中可采煤层约6层，总厚度平均12.15米，从上而下编号分别为3#、9#、10#、13#、15#煤层，现分析如下：
3号煤层：
位于山系组中下部，为井田内主要可采煤层之一，也是目前石圪节矿生产所采煤层，距石炭二迭分界砂岩顶板平均为9.56米，上距VII含水层约9.31米。
煤层厚度大且层位稳定，自2.89—7.91米，平均厚度为6.68米。
根据煤层结构情况分三个自然层：
脑煤厚2.20—2.40米，含夹石1—3层，岩性为泥岩、页岩，夹石厚度变化较大，一般厚0.10—0.30米，最厚可达1.0米，变化趋势多表现为北厚南薄；中煤厚2.20米，一般不含夹石，煤质最佳，以其顶面一层约0.05—0.1米的酥煤与脑煤分开，以下部的第一个夹石做其底面的标志；底煤厚2.0—2.10米，含夹石2—3层，岩性为页岩或泥岩，厚0.10—0.50米，此外，夹石层在底煤中常呈分布不匀的串殊状出现。
9号煤层：
俗称“黄煤”。
位于太原组中上部K5灰岩与K4灰岩之间，上距K5灰岩约13米，下距10#煤层约10.68米。
该煤层厚度变化大，从1到3.61米，平均厚度为3.35米，含夹石两层，厚0.10—0.30米，总体变化趋势为北厚南薄。
中东部及中部绝部分地区无煤，且几乎全部集中在井田中南部，北部仅有零星地可采。
该煤层可采系数指数KM为0.92，属稳定可采煤层。
10号煤层：
该煤层位于9号煤层之下，K4灰岩之上，距K4灰岩约5.74米，煤呈黑色，块状或粉末状，偶有分叉现象，厚度从2.0—3.0米，平均厚度2.72米，南薄北厚。
含夹石1—2层，厚0.05—0.20米。
可采性指数KM=0.96，属稳定可采煤层。
11号煤层：
俗称“银煤”。
厚度2.0—4.15米，平均3.85米。
位于K4、与K3灰岩之间，上距K4灰岩4.78米，下距K3灰岩4.25米，层位稳定，局部发育，属稳定煤层。
13号煤层：
俗称“三节煤”。
直接伏于K2灰岩之下，15-1号煤组之上，距15号煤约3.69米。
厚度变化从0—0.92米，平均0.63米。
层位稳定，分布广，零星地段可采，属极不稳定局部可采煤层。
15号煤：
位于太原组底部，现分析如下：
上距K2底板4.32米，距13号煤层底板约3.69米，结构简单，在本区为主要可采煤层之一，井田内除南部、中部三个独立不可采块段外，其余绝大部分达到可采厚度，仅在井田东北角露头线附近，有一小块无煤区。
平均厚度3.18米。
层位较稳定，大部分可采，仅有极个别钻孔厚度低于可采厚度。
复杂结构，含夹石1——2层米。
该煤层可采性指数KM=0.95，变异系数R=55%，属较稳定可采煤层。
下见煤层综合特征一览表1--2。
地层
系统
煤层名称
煤层结构
稳定性程度
结构特征描述
统
组
新
编号
俗名
两极厚度
平均厚度
结构
类型
夹石层数
可采性指数Km
变异
系数Y
二
迭
统
山西组
3#
香煤
2.8-7.91
6.68
简单或较复杂
1-5
1
8.8%
上距VII号含水层8.41米
下距C3—P1砂岩9.56米
上
石
炭
统
太
原
组
9#
黄煤
1.1-3.71
3.15
简单
偶夹具石
0.92
53%
上距K5灰岩13.26米
下距10号煤10.68米
10#
2.1-3.2
2.52
简单
偶夹具石
0.96
49%
与下K4灰岩约5.74米
11#
银煤
1.0-4.15
3.85
简单
无
上距K4灰岩4.78米
下距K3灰岩4.25米
13#
三节煤
0-0.92
0.63
简单
无
直接伏于K2灰岩之上
15#
四节煤
0-5.90
3.18
较
复杂
1-2
0.95
55%
太原组底
升级会员 