范各庄煤矿180wt初步设计书大学毕业设计论文.docx
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范各庄煤矿180wt初步设计书大学毕业设计论文
太原理工大学阳泉学院
毕业设计说明书
毕业生姓名
：
李珍珍
专业
：
采矿工程
学号
：
0504121043
指导教师
周贵全
所属系（部）
：
资源开发系
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：
范各庄煤矿180万吨初步设计
资源开发 系 采矿工程 专业姓名 李珍珍
设计时间：
200年 月 日~200年 月 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
系 专业姓名
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
摘要
范各庄井田位于开平向斜之东南翼，南北走向长约4.2公里，东西倾向宽约3.0公里，井田面积约14.5平方公里。
主要开采7、9、12号煤层，各层煤自燃性不强，属于不易自燃煤层。
且瓦斯浓度都比较低。
本设计的对象是12号煤层。
矿井地质储量21210.7万吨，可采储量16098万吨。
矿井服务年限63.8年，设计生产能力180万t/a。
三层煤分别为3.25米、2.52米厚，3.54米厚，相距20米左右，倾角13.5度。
采用立井、双水平、集中大巷开拓方式。
矿井移交生产至达到设计能力时，共开凿3个井筒，即主、副立井、回风立井。
工业广场位于井田中部。
本井田12号煤层划分为4个采区，采用采区式准备。
设计采用走向长壁采煤方法开采。
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。
矿井运输大巷采用矿车运输作为主运输，通风方式为中央分列式通风。
关键字：
立井带区式走向长壁采煤方法中央分列式通风
ABSTRACT
FangezhuangminelocatedinKaipingsynclineonthesouth-eastwing,about4.2kilometersnorth-south,3.0kilometerswideeast-westtendency,mineanareaofabout14.5squarekilometers.No.7,9,12majorcoalmining,isnotspontaneouscombustionofcoalatalllevels,andspontaneouscombustionofcoalisnoteasy.Andlowgasconcentration.Thedesignofthetargetcoalseamisonthe12th.Mine212,107,000tonsofgeologicalreserves,recoverablereservesof160.98milliontons.Mine63.8yearsofservice,thedesignproductioncapacityof1.8milliont/a.
Threecoalwere3.25meters,2.52metersthickand3.54metersthick,about20metersawayfromaninclinationof13.5degrees.Theuseofvertical,bi-level,focusedonwaystodeveloproadway.Minethetransferofproductioncapacitytomeetthedesignofdrilledshaft3,thatis,Lord,Vice-shaft,returnairshaft.IndustrySquareislocatedinthecentralmine.
Coalmineonthe12thofthisisdividedintofourminingarea,miningarea-typereadytoadopt.Designapproachtotheexploitationoflongwallmining.Extractionprocessusingback-style,amining-wideintegratedmechanizedminingmethodGao.Operatingsystemas"system46",threecoalmining,agroupofmaintenance.Equipmentfaceadouble-sidedouble-drumsheareradjustable,hydraulicsupport,flexiblescraperplane,brokenmachines,etc.arereproduced.Goafmethodmakeuseofallcross-loadingroofmanagement.
Mineroadwaytransporttramcartransportusedasthemaintransportation,ventilationbreakdownforthecentralventilation.
Keywords:
shaftstylebandstolongwallminingmethodsareacentralventilation
第二节工作面的配备----------------------------------------------------------------------------------------29
第一章矿井概述及井田地质特征
第一节矿井概况
范各庄井田位于开平向斜之东南翼，属河北省唐山市东北滦县境内，为开采煤田的一部分，矿区地理位置为东经118.28，北纬39.38。
本井田有京山铁路通过，北距京山线古冶车站10.2公里，西北距京山线洼里车站11.0公里，京山铁路东与东北、西与京津内地各铁路相衔接。
还有若干公路干线通过。
矿区内电力网，有唐山发电厂，与天津、北京连成三角供电网33000伏、50周波，总容量75000千瓦，供唐山市工业照明及开滦各矿用电，开滦所属林西发电厂33000伏、25周波，总容量39000千瓦，专供各矿之用，启新水泥厂所属电厂33000伏、25周波，总容量3800千瓦，自用。
矿区内主要工业部门除煤矿企业外，尚有启新水泥厂、古冶矾土矿、铁路车辆制造厂、机械制造厂，炼钢厂、纺织厂、造纸厂和橡胶厂与开滦林西中央机械制修厂。
建筑材料有水泥、料石、耐火砖、建筑砖等。
井田内沙河横贯西部，流向大致与煤系地层走向平行，河面开阔，水力坡度较小。
为间歇性河。
洪讯时流量聚增，河床最宽可达一公里，东部洪水位最远可侵入范各庄及张家庄窝西。
1956年9月尖角测得沙河最大流量为142.28m3/秒，水位标高27.31公尺，水面宽度110.0公尺，最大水深1.38公尺，最大流速2.27公尺/秒。
矿区气候属半大路性气候，夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥，年平均温度为10.8℃，最高温度为37.6℃，最低温度为-22.6℃，冻结期为11月中旬到3月下旬，土壤冻结深度为0.5-0.7公尺，雨季为7、8、9三月，雨量占全年雨量76%，最大降雨量为248.3公厘/日，535.84公厘/月，930.24公厘/季，1135.15公厘/年，年平均降水量为645公厘，最多风向为东风，但冬季偏北风最大风速为25公尺/秒，地震烈度为六级。
图1-1地理交通位置图。
第二节井田地质特征
一、地质构造
范各庄煤田位于开平煤田东南翼。
开平煤田位于燕山南麓，煤系地层为石炭二迭系。
开平主向斜是煤田贮运要构造股价，呈复式向斜构造。
向斜的总体轴向为NE向。
自古治以北主向斜轴逐渐转为东西向，向斜两翼不对称，西北翼地层请教比较平缓，向北往南发育两组轴向与主向斜轴斜角或直交的短轴倾伏褶皱构造，东南翼断层不很发育，规模亦较小。
多见于褶皱构造的的轴部，正断层较多，逆断层较小。
范各庄井田的主体构造为井田北翼的塔坨向斜和南翼毕各庄区域的毕各庄向斜，式由于开平向斜在发育过程中北部手青龙山东南构造带影响。
主向斜轴在古治以北发生偏移，呈东南向派生出的南北应力场，形成的次一级构造。
总的来看，范各庄向斜区构造比较复杂，形成的断裂构造多与区域构造应力场有关有明显的规律性。
中部单斜区构造相对比较简单。
同时随着井田开往深部延深，构造发育越来越复杂，断层落差增大。
断层面形式多样化对生产的影响也越来越大。
矿井主要断层见表1－2－1。
表1－2－1矿井主要断层一览表
名称
性质
断层面倾角
倾角/（0）
落差/m
备注
F0
高角度正断层
SWW
700～840
15
贯穿整个单斜构造
F17
逆断层
NW
200
7.0
对7～9煤层采掘生产有较大影响
F
——
NEE
510
7.0
对下部各煤层都有影响
F
——
SW
530
2.5
对12煤层有一定影响
F
——
——
650～700
3.5
——
F
两条平行正断层组成断层组
SW
830～860
9.0
为F0断层伴生构造
F
——
SW
——
5.0
——
二、井田水文地质特征
根据水文地质调查,在井田境界范围内有8个含水层.
含水层均为孔隙、裂缝层状构造:
沙、砾、卵石层、石灰岩层,除第四纪冲积层沙砾,卵石含水层以16%向南倾斜成层处,期于沙岩,石灰岩层向西、西南倾斜,倾角13～15～45度。
。
本地区年平均降雨量为617.45mm，多集中在７、8、9三个月，多年平均、8、9三个月的降雨量为463.79mm，占多年平均降雨量的75.1%，1959年沙河最高洪水位为29.572mm。
表1-2－2矿井地层一览表
矿井地层一览表
地质年代
岩层总厚度/m
岩层组成及特征
含煤层数及厚度/m
备注
代纪世
石炭系中统——唐山组
60
以紫、绿色的粘土岩和浅灰色得分砂岩为主
石炭系上统——开平组
60
以粉砂岩为主，粘土岩较唐山组有所减少
含煤六层，即煤15、煤14-1、煤14-2、煤14-3
即煤13
本组煤层局部可采
石炭系上统——赵各庄组
70
本组地层以粉砂岩和砂岩为主，粘土岩次之
本组含煤四层，即煤121/2、煤12-2、煤12-1和煤11
其中煤12-1和煤11为主要可采煤层
二叠系上统——大苗庄组
70
本组地层为过渡相粘土岩与陆相碎岩的交替沉积
含煤六层，即煤9、煤8、煤7、煤61/2、煤6和煤5
其中煤7和煤9
厚度大，为层位较稳定的主要可采煤层
二叠系上统——唐家庄组
220
岩性以粗碎屑砂质岩类为主
含煤主要为5煤层
水源一粤陶纪石灰岩涌水及冲击层含水为工业及饮水源水量充足，岩层地下水主要由充水量极为丰富的冲击层含水层补给，冲击层含水层地下水由雨水补给。
第三节煤层埋藏特征
范各庄井田煤系地层主要由石灰系、二迭系地层组成，其中包括中石灰统唐山组、上石唐统开平组、赵各庄组、下二迭统的大苗庄组、唐家庄组。
基底为经过长期剥蚀夷平的中奥陶统、上覆地层为二迭系统古冶组陆相碎屑岩。
含煤建造由一套海相、过度相、陆相地层组成。
井田可采煤层共有3层，其结构、厚度及特征见表1-3-1
表1-3-1可采煤层特征表
序号
煤层名称
煤层厚度/m
层间距/m
倾角/（º）
硬度
容量
稳定性
最小
最大
平均
1
7煤
1.85
4.16
3.25
17.3
13.5
0.4-0.9
1.57
稳定
2
9煤
0.13
3.45
2.52
13.5
0.4-0.7
1.51
较稳定
3
12煤
1.05
8.32
3.54
22.7
13.5
0.3-1.1
1.51
不稳定
7煤层为复杂结构厚煤层，煤层中央有2-3层炭质成分含量很高的粉砂岩夹矸，中间一层厚度较大，约0.4米，广泛发育，比较稳定。
煤岩类型以半亮型和半暗淡型为主，中间夹1-2层暗淡型煤，底部为光亮型煤。
9煤层为复杂结构的中厚煤层，含有1-2层泥浆，粉砂岩夹石。
煤岩类型以亮型为主，界限明显，内生节理发育，玻璃光泽。
12煤层为复杂结构厚煤层，距底板约0.3m普遍喊有一层0.1-0.2m厚的松软泥岩夹石。
煤岩类型以光亮型和半光亮型为主，内生节理发育，玻璃光泽，贝壳状断口。
各煤层原煤工业分析见表1-3-2
表1-3-2
项目
煤层
灰分Ag（%）
硫分S（%）
挥发分Vr（%）
发热量（卡/克）
煤质牌号
7煤
26.72～38.29
31.09
0.43～0.58
0.47
27.73～36.80
29.86
5520～7652
6060
1-2号肥煤为主，局部肥焦煤和气肥煤
9煤
24.17～31.70
28.80
1.05～2.44
1.63
30.63～38.71
35.10
4600～7630
6016
1、2号肥煤
12煤
11.38～35.52
15.77
1.53～3.38
2.13
29.75～33.83
32.16
5200～7572
7137
2号肥煤为主，局部气肥煤
瓦斯涌出量见表1-3-3
表1-3-3
矿井瓦斯等级
绝对涌出量（m3/min）
相对涌出量（m3/t×d）
瓦斯（CH4）
CO2
瓦斯（CH4）
CO2
低
0.73
33.73
0.12
5.45
第二章井田境界及储量
第一节井田境界
一、井田划分的依据
（一）在井田划分时，它保证各井田有合理的尺寸和境界，使煤的各部分得到合理性开发。
井田划分的范围，储量，煤层赋存及开采条件与矿井生产能力相适应。
对于现代化大型矿井，要求井田有足够储量和合理服务年限。
同时考虑到矿井发展余地，井田范围应适当的划的大些。
本设计的年设计生产能力为180万t/a,属于大型矿井。
因此在划分井田范围时，应与该生产能力相适应。
（二）保证井田有合理的尺寸。
通常情况下，为合理安排井下生产，井田走向长度应大于倾斜长度。
如井田长度过短，则难以保证矿井各个开采水平有足够的储量和合理的服务年限，造成矿井接替紧张。
井年走向长度过长，又会给矿井通风，井下运输带来不便。
根据实际地质情况，并参照我国煤矿的实践经验，选择一个合理的尺寸。
（三）合理划分矿井开采范围，处理相邻矿井关系。
划分矿井边界时，通常把煤层倾角不大，沿倾斜延展很宽的煤田，分成浅部和深部两部分。
一般应先浅后深，先易后难，分别开发建井，以节约初期投资。
（四）选择好井口与工业广场位置。
划分应考虑井筒与工业广场位置的选择，使有利于井田开拓和采区布置，有利于矿井建设施工和工业场地布置。
二、井田划分的结果
北部及西北与吕家坨矿相接。
经多次调整，最终确定为表2－1－1中的11个角点坐标联线为两矿井技术边界。
见表2－1－1。
表2－1－1范吕井田技术边界点坐标
点号
X坐标
Y坐标
点号
X坐标
Y坐标
1
392470
94805
2
391990
94620
3
392018
94422
4
391924
94422
5
391696
93452
6
391097
941443
7
390537
92605
8
390254
92217
9
389800
92590
10
388912
92384
11
388010
92070
西及西南部与钱家营矿相邻，两矿的技术边界指标未定，暂以毕25孔和毕34孔联线，再经毕34孔与毕15孔联线延至9煤层－800米等高线上，作为范各庄矿与钱家营矿的储量计算边界。
东部及南部以14煤层的基岩露头为界。
井田范围：
井田走向长平均4200m，倾斜长平均为3000m。
井田面积为s=58×500×500=1.45×107㎡
第二节地质储量的计算
矿井工业储量是指在井田范围内经过地质勘探煤层厚度和质量均合乎开采要求，地质构造比较清楚。
目前即可开发利用，可列入平衡表内的储量。
一般为A+B+C级储量。
由于本矿井属沉积稳定的缓倾斜区，构造简单，煤层标志层明显稳定。
煤层的主要质量指标和经济技术指标都符合工业要求，能满足当前生产故可将地质储量作为工业储量。
井田工业储量的计算公式：
Zc=SMγ/cosα
式中：
α——煤层倾角,（º）；
γ——煤容重,t/m3；
M——煤层的厚度,m；
S——井田面积,㎡。
Zc1=3.25×1.57×1.45×107/cos13º=7593.3×104t
Zc2=2.52×1.51×1.45×107/cos13º=5662.6×104t
Zc3=3.54×1.51×1.45×107/cos13º=7954.8×104t
总的工业储量：
Zc=Zc1+Zc2+Zc3=21210.7×104t
第三节可采储量的计算
一、可采储量的计算
矿井可采储量的计算公式为：
Z＝（Zc－P）C
式中Z——矿井可采储量
Zc——矿井工业储量
P——各种永久煤柱煤量损失之和
C——采区回采率，厚煤层不低于0.75，中厚煤层不低于0.80，薄煤层不低于0.85。
Z＝（212.107×106－6.21×106－4.161×106－0.512×106）×80%
＝160.98×106t
所以设计矿井可采储量为160.98×106t。
二、工业场地保护煤柱
（一）永久煤柱煤量
要计算井田可采储量，首先要确定各种永久煤柱损失。
永久煤柱一般指保护地面工业广场和井筒的工业场地煤柱，井田境界和大断层两侧的井田境界煤柱和断层煤柱，以及保护地面建筑物、河流、铁路等而留设的煤柱等。
井筒和工业广场上的建筑物只留设一个总的保安煤柱。
其中工业广场的面积确定如下：
设计矿井生产能力180万吨，根据《煤矿设计规范》规定，每100万吨煤所占的工业广场面积为0.9公顷，故设计矿井的工广面积为：
1.8×0.9=1.62公顷
安全煤柱的留设与计算一般用垂直断面法求得,煤柱的留设的计算方法与步骤如下：
基岩移动角和表土层移动角如下图所示：
图2-1岩层移动角示意图
安全煤柱的留设与计算一般用垂直断面法求得。
图2-2用垂直断面法确定建筑物下安全煤柱
a.确定受保护面积。
如图所示，在开拓平面图上通过建筑物四个角分别做平行与煤层走向和倾斜的四条直线，得矩形abcd。
在矩形的外缘加上15m宽的维护带，得受保护面积aˊbˊcˊdˊ。
b.确定受保护煤柱。
通过受保护面积中心作一沿煤层倾斜剖面1在这个剖面上，由维护带的边缘点m1，n1起在表土层以o=45度划两条保护线，即m1m2，n1n2。
然后在基岩中于下山和上山方向按上山移动角γ=75º和下山移动角β=64.6º作保护线，与煤层相交得nˊ和kˊ，则通过nˊ和kˊ的走向线分别为保护煤柱的上部和下部边界。
以同样的方法在平行煤层走向的剖面2，按其走向移动角δ=75º作保护线，求得沿走向的煤柱边界AˊBˊ和CˊDˊ，将nˊkˊ和AˊBˊ，CˊDˊ均绘制在平面图上，即得保护煤柱边界ABCD。
煤柱是一个梯形。
c.煤柱煤量计算
工业场地煤柱煤量=梯形面积*煤层平均厚度*煤层平均密度
本矿井的表土层厚度为20米，煤层平均倾角13º，δ=γ=73º，则
β=75-0.8ɑ=63º，冲击层移动角Φ＝45º。
见煤标高c=30m,冲击层厚60m,地面标高30m
梯形高度h=z1+z2=368+334=702m
梯形上底AB=2×284=568m
梯形下底CD=2×336=672m
得S底=0.5（568+672）×702=43.52×104m2。
7＃煤工业场地煤柱量＝43.52×104×3.25×1.57＝2.22×106t
9＃煤工业场地煤柱量＝43.52×104×2.52×1.51＝1.66×106t
12＃煤工业场地煤柱量＝43.52×104×3.54×1.51＝2.33×106t
故工业广场总煤柱量为6.21×106t
（二）矿井边界煤柱煤量
设计矿井边界每侧留有20m宽度，由底板等高线看出，本井田边界周长为：
14600m，所以可算出各煤层的煤柱量为：
7#煤层：
14600×20×1.57×3.25=14.89×105t
9#煤层：
14600×20×1.51×2.52=11.11×105t
12#煤层：
14600×20×1.51×3.54=15.61×105t
故总共边界煤柱煤量为：
41.61×105t
（三）断层保护煤柱
本井田无大的断层，只有一些小断层，所有断层长度总为1200m，断层每侧留设保护煤柱30m，
断层保护煤柱煤量＝断层长度×煤柱宽度×煤层厚度×煤的平均密度
对本矿井：
7#煤层：
1200×30×3.25×1.57＝1.83×105t，
9#煤层：
1200×30×2.52×1.51＝1.37×105t，
12#煤层：
1200×30×3.54×1.51＝1.92×105t，
故断层总保护煤柱煤量：
5.12×105t。
第三章矿井工作制度及生产能力
第一节矿井工作制度
矿井工作制度和设计生产能力是其它设计的依据，如采煤、通风、运输、提升设计等。
《设计规范》规定：
矿井设计生产能力按年工作日330d计算，每天3班作业，每天净提升时间为16h。
所以，设计本矿井年工作日330d，每天三班作业一班检修，每班工作6h，即采用四六制工种，每天净提升时间为16h。
第二节矿井设计生产能力及服务年限
确定矿井生产能力的主要因素：
1.资源储量
资源是井田范围内供开采的煤炭及其它矿产资源的数量，它是确定矿井设计生产能力的基础。
计算资源储量应计算下列储量：
矿井地质储量、矿井工业储量、矿井设计储量、矿井可开采储量、矿井采区回采率。
2.地质和开采条件
对于煤田范围广阔，储量丰富，地质构造简单，煤层生产能力大，开采技术条件好的矿区，宜建设大型矿井，对于地质构造比较复杂、储量不很丰富、煤层生产能力不大或储量较丰富，但多为薄煤层，开采条件较差的矿区，宜建设中小型矿井。
3.技术设备与
升级会员 