太原理工大采矿工程毕业设计.doc
《太原理工大采矿工程毕业设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《太原理工大采矿工程毕业设计.doc（86页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
继续教育学院毕业设计（论文）纸
山西太原理工大函授人员
本科毕业设计
题目：
山西乡宁焦煤集团申南凹焦煤有限公司
60万吨/年矿井初步设计
姓名：
学号：
学院：
太原理工大学继续教育学院
专业：
采矿工程班级：
指导教师：
职称：
教授
完成日期：
摘要
本设计阐述了学生在山西乡宁焦煤集团申南凹焦煤有限公司煤矿实习的主要内容，多次体验了煤矿井下的作业环境、矿井开拓、衔接、协调、控制和采煤方法。
根据学院毕业设计大纲要求，本设计内容共分为8部分，即井田概况；井田开拓；大巷运输及设备；采区布置及装备；通风和安全；矿井主要设备；建井工期；技术经济。
设计后附参考文献目录。
关键词
安全；作业环境；井田开拓；采煤方法。
前言
山西乡宁焦煤集团申南凹焦煤有限公司煤矿井田位于山西省乡宁县管头镇铺上沟一带，隶属乡宁县管头镇辖区。
矿井始建于1992年，1995年底投产，2000年12月份颁发了采矿许可证，证号为1400000021308，批准开采2号煤层，开采面积4.9425km2,2005年换发了采矿许可证，证号为14000000531344，批准开采煤层及面积不变。
2006年1月申请扩界，2007年5月山西省国土资源厅颁发了扩界后采矿许可证，证号为1400000722461，批准开采2号煤层，批准开采面积8.1489km2；于2010年资源整合为单保矿井，采矿许可证号为C1400002009111220045112，批准开采2号至10号煤层，批准开采面积8.1203km2。
目前正在申请再次扩界，两次扩界后，井田南北长约8.4km，东西宽约4.6km，井田面积34.66km2。
2010年12月山西省煤炭工业局换发的煤炭生产许可证，证号为201426310292，证载设计生产能力110万吨/年，近两年井下回采至倾角较大区域，实际生产能力60万吨/年。
为合理开发矿井资源，同时遵守国家标准化、规模化、生产经营战略和本设计大纲要求，编制本设计。
目录
摘要 Ⅱ
前言 Ⅲ
第一章井田概况 1
第一节井田地质特征 1
第二节每层埋藏特征 5
第二章井田开拓 9
第一节井田境界及储量 9
第二节矿井设计生产能力及服务年限 16
第三节井田开拓 17
第四节井筒 23
第五节井底车场及硐室 25
第三章大巷运输及设备 27
第一节运输方式的选择 27
第二节矿车 28
第三节运输设备选型 30
第四章采区布置及装备 31
第一节采煤方法 31
第二节采区布置 45
第三节巷道掘进 48
第五章 通风和安全 51
第一节概况 51
第二节 矿井通风 52
第四节灾害预防及安全装备 62
第六章矿井主要设备 63
第一节主斜井提升设备 63
第二节副斜井提升设备 64
第三节通风设备………………………………………………………………………66
第四节排水设备………………………………………………………………………68
第五节压风设备………………………………………………………………………69
第七章建井工期………………………………………………………………………71
第一节建井工期………………………………………………………………………71
第二节产量递增计划…………………………………………………………………73
第八章 技术经济……………………………………………………………………73
第一节 劳动定员及劳动生产率………………………………………………………73
致谢………………………………………………………………………………79
参考文献………………………………………………………………………………80
第V页
第一章矿井概况
第一节井田地质特征
一、井田地理位置及交通条件
1.井田地理位置
山西乡宁焦煤集团申南凹焦煤有限公司煤矿井田地处山西河东煤田东南部，位于乡宁县管头镇铺上沟一带，其地理坐标为：
北纬36°03′27″至36°05′05″，东经110°56′40″至111°00′00″。
2.交通条件
公司煤矿工业场地距乡宁县城约22km。
乡宁—台头—临汾一级公路从矿井工业场地南约2km东西向通过。
距襄汾50km，距临汾80km，向东50km可在临汾市西与霍州—侯马一级公路及与国铁平行的大（同）—运（城）高速公路相接，北上可达太原，南下经侯马、运城、永济，过黄河可进入陕西。
该区尚无铁路通达，矿井工业场地南约2km为临汾—吉县高速公路，矿井距南同蒲铁路侯马站60km。
综上所述，矿井交通运输比较便利。
山西乡宁焦煤集团申南凹焦煤有限公司交通位置见图1-1
二、地质勘探程度
本设计所依据的地质报告是在乡宁矿区详查地质报告、台头井田精查勘测探及煤矿补充勘探成果的基础上编制而成，可为煤矿生产、设计提供一定的依据。
但由于勘查阶段及范围的不统一性，在井田中部及北部约占扩界后井田面积一半以上的区域勘查情况程度较低，应补充勘查。
煤矿扩区东部位于台头精查区西部C级储量区内，2号煤层共获得探明的（111b）、控制的（122b）、推断的（333）资源量151.849Mt。
其中原矿区获得探明的储量（111b）、控制的（122b）34.677Mt、扩区获得控制的（122b）储量28.061Mt，推断的资源量89.111Mt。
三、井田的水文地质情况及主要地质构造的分布情况
1.井田的水文地质情况
1）含水层
矿区及周围地带含水层，根据岩层含水性特征划分的含水层自下而上有：
（1）中奥陶统峰峰组石灰岩溶隙含水层
奥灰岩溶地下水是煤系地层下伏的主要含水层。
出露于矿区东部及东南部，岩溶发育，见有溶洞，向西进入本区而隐伏于石灰、二迭系地层之下，由于埋深增加，背向排泄地点，岩溶裂隙变成为发育弱至不发育，再由于奥灰地下水水位埋藏深，根据周围钻孔推断在本区水位标高在﹢500m至﹢550m左右，因此，一般对开采不会产生影响，但井田中、深部尚未进行地质勘探，且煤层埋藏较深，奥灰承压水静水位高程可能变化，开采前应对此进行详勘，生产时应予以重视。
（2）太原组石灰岩溶隙含水层
含水层包括K3、K2石灰岩，K3石灰岩厚度变化不大，裂隙不发育,为弱含水性，K2石灰岩为主要含水层，成为9号煤层顶板直接充水含水层，厚度7m左右，由于补给条件所限，且随埋深增大，富水性减弱，富水性与埋藏条件有关，一般含水性弱，606号孔附近，用空压机抽干，抽水试验，单位涌水量只有0.00022L/s.m，水位标高+1304.81m，含水性极弱，因此，该层为含水性弱的裂隙含水层。
（3）下石盒子组（K9、K8）砂岩裂隙含水层
砂岩含水层位于1号、2号煤层以上，K8砂岩成为煤层顶板直接充水含水层，厚度6m左右，为灰色以石英为主的中粒砂岩，浅埋藏地带，风化裂隙发育，含水性较强，随埋深增加，风化裂隙减弱，含水性而减弱，606号孔抽水试验，水位标高为+1397.73m，单位涌水量仅为0.000127L/s.m，表明含水性极弱，K9砂岩位于煤层以上50m左右，含水情况与k8砂岩相似，因此，属含水性弱一中等裂隙含水层。
（4）第四系砂砾孔隙含水层
分布在山涧河谷地带，岩性为黄白色砂质粘土、亚粘土，砂砾层及砾石层，厚度变化大，由于大气降水和地表水补给条件较好，同时排泄条件也好，因此，埋藏厚度大时，将成为地下水较丰富的孔隙潜水含水层。
2）隔水层
2号煤层至k2石灰岩之间的隔水层，由致密的粉砂岩、泥岩组成，一般厚65m左右，具有良好的隔水性能，在无裂隙贯通的情况下，2号煤层不与K2含水层发生水力联系。
2号煤层至风化裂隙带含水层之间的隔水层，主要由具可塑性泥岩、粉砂岩组成，各层砂岩层之间均有泥岩分布，一般厚度2米至数米不等，可起到良好的层间隔水作用。
3）水文地质条件类型
矿区为一倾向北西的单斜构造，主要可采2号煤层顶板直接充水含水层为k8砂岩裂隙水，含水性一般较弱，水文地质条件属于简单类型。
4）矿井充水因素分析
（1）主要可采2号煤层以顶板k8砂岩充水为主，其次为开采过程中产生的塌陷裂隙带，使得局部地带与风化裂隙带发生水力联系，补给k8砂岩含水层而进入巷道。
（2）矿区下伏区域主要含水层为奥灰岩溶水，由于该含水层地下水水位绝大部分低于2号煤层，一般条件下不致于对煤层开采有底板突水危险。
（3）地表水对巷道的充水影响，区内地表水为季节性冲沟，雨季尚有水流且很小，不会对矿井产生影响。
4）矿井涌水量预测
本矿井充水来源为顶板砂岩裂隙水，或开采产生的塌陷裂隙与风化裂隙水沟通，大气降水为主要充水水源，因此，雨季排水量将有所增大应引起注意。
根据邻近矿井井下涌水量情况，预计正常涌水量为20m3/h，最大涌水量为30m3/h。
2.主要地质构造（断层、褶曲、陷落柱）的分布情况
本矿区位于河东煤田乡宁矿区北部，构造体系位置处于祁吕贺兰山字型构造前弧东翼内侧，区域地质应力的方向大体为北西—南东向的挤压。
因此，形成了区内北东向的构造走向，本区地层基本上为一倾向北西的单斜构造。
在矿区中部有一组规模不大的背、向斜构造。
在矿区东南部沿北东走向有一急倾向带，宽度400m左右。
在矿区西南部有一落差35m的逆断层，该断层走向北东倾向南东，区内无发现有陷落柱和褶曲，无岩浆岩活动，构造属简单类。
图1-1-1交通位置图
四、井田综合地质柱状图见附图六
第二节煤层埋藏特征
一、煤层赋存状况
本区含煤地层包括石炭系中统本溪组、上统太原组及二叠系下统山西组和下石盒子组。
其中太原组和山西组为主要含煤地层，太原组含主要可采煤层10号煤层和局部可采煤层7号煤层，山西组含主要可采煤层2号煤层和大部分可采煤层3号煤层，本溪组含局部可采煤层12号煤层，下石盒子组含1～2层薄煤层。
山西组共含煤四层（1上、1、2、3号），平均总厚5.70m,平均含煤系数21.4%；平均可采总厚5.22m，平均可采含煤系数19.6%。
本区太原组6号、7号、10号及11号煤层均尖灭，所以共含煤2层（8、9号），平均总厚1.Oom，平均含煤系数1.5%；平均可采总厚O.76，平均可采含煤系数1.1%。
山西组1上、3号煤层和太原组8、9号煤层均变化很大。
山西组l-2号煤层因层间砂体增厚而间距变大，2-3号煤层间距稳定。
详见煤层赋存特征表1-2-1。
本区自上而下的可采煤层（包括局部可采和个别点可采的煤层）为1上、1、2、3、9号等5层煤层。
其中主要可采煤层为2号煤层。
二、煤层围岩性质
以下所述为2号煤层顶底板岩石性质
1．顶板岩石性质
（1）基本顶：
厚度为12.8m左右的粉砂岩，深灰色、灰黑色粉沙岩为主，夹灰色砂岩。
（2）直接顶：
厚度为6.5m左右的砂岩，局部有离层现象。
（3）伪顶：
厚度为0.4m左右的炭质泥岩，深灰色炭质泥岩为主，局部为粉砂岩。
2．底板岩石性质
（1）直接底：
厚度为2.3m左右的炭质泥岩，灰黑色，上部含砂量交小，含植物化石碎片。
（2）基本底：
厚度为10m及以上的中粒粉砂岩，灰白色，以石英为主，长石次之，夹泥质条带。
三、煤层瓦斯等级
据临汾市煤炭安全检测检验中心测定结果，相对瓦斯涌出量为2.11m3/t.d，小于10m3/t.d，经计算绝对瓦斯涌出量为3.76m3/min，小于40m3/min,属低瓦斯矿井。
四、煤的自燃情况
据矿井2号煤层煤样测试结果，吸氧量0.5908（cm3/g）,自燃等级II级，自燃倾向性属自燃。
五、煤的爆炸性及爆炸指数
据矿井2号煤层煤尘爆炸性试验结果，火焰长度为50㎜，最低岩粉用量为60%，2号煤有爆炸性性；爆炸指数为7%。
六、煤的工业分析、牌号及其用途
1．煤的工业分析
（1）水分：
2号煤层原煤空气干燥基水分含量平均为0.69%，精煤空气干燥基水分含量平均为0.67%；
（2）灰分：
2号煤层原煤干燥基灰分16.19—17.45%，平均为16.82%，属中灰煤。
精煤干燥基灰分为6.27—7.13%。
平均为6.70%；
（3）挥发分：
2号煤层精煤干燥无灰基挥发分（Vdaf）15.87-17.13%；
（4）胶质层厚度：
2号煤层原煤干燥基胶质层最大厚度（y）11.9-12.8mm；
（5）粘结指数：
2号煤层原煤干燥基粘结指数（G）40-82；
（6）硫磷含量：
2号煤层原煤干燥基全硫含量0.28-0.39%，平均为0.29%，属特低硫煤，精煤干燥基全硫含量0.24-0.27%，平均为0.26%；2号煤层原煤干燥基磷含量平均为0.034%，属低磷煤。
（7）发热量：
2号煤层干燥无灰基弹筒发热量为35.43-35.79MJ/kg，属高发热量煤。
2．煤的牌号及其用途
（1）煤的牌号：
区内2号煤层煤类有焦煤（优质主焦煤）、瘦煤两种。
（2）用途：
发热量高煤、中等粘结性煤、极易选煤、炼焦冶金。
七、煤层赋存特征表
表1-2-1煤层赋存特征
时
代
煤层
编号
煤层厚度
煤层间距
夹石
顶板岩性
可采性
稳定性
最小-最大
平均
最小-最大
平均
底板岩性
山
西
组
P1s
1上
0.47-1.30
0.79
3.08-9.70
6.39
4.74-9.56
7.15
1.38-2.00
1.70
42.25-43.11
42.68
4.05
0
泥岩
粉砂岩
仅102号
孔可采
不稳定
1
0.65-1.20
0.79
0
粉砂岩
泥岩
局部开采
不稳定
2
3.01-3.78
2.91
1
泥岩
泥岩
全区可采
稳定
3
0.59-1.05
0.79
0
泥岩
细粒砂岩
仅102号
孔可采
不稳定
太
原
组
C3t
8
0-0.40
0.14
0
石灰岩
泥岩
不可采
不稳定
9
0.65-0.75
0.69
0
石灰岩
粉砂岩
局部开采
不稳定
八、的工业分析表
表1-2-2煤的工业分析表
序号
分析成分
代码
煤种
分析结果
备注
1
水分
Mad
原煤
0.69%
-
精煤
0.67%
2
灰分
Aad
原煤
16.82%
中灰煤
精煤
6.70%
-
3
挥发分
Vdaf
精煤
15.87-17.13%
-
4
胶质层
Y
原煤
11.9-12.8mm
-
5
粘结指数
G
原煤
40-82
中等粘结
6
硫磷含量
S\P
原煤
0.29%/0.034%
低硫\低磷
精煤
0.26%/0
-
7
发热量
MJ
原煤
35.43-35.79MJ/kg
高发热量
九、煤层柱状图附图七
第二章井田开拓
第一节井田境界及储量
一、井田境界
根据山西省国土资源厅2009年11月颁发的《采矿许可证》（证号：
C1000002009071110028184），井田范围由以下7个拐点座标连线圈定：
点号
80西安坐标系6°带
54北京坐标系6°带
X
Y
X
Y
1
3994950.67
19494430.53
3995000.00
19494500.00
2
3993950.67
19495930.56
3994000.00
19496000.00
3
3992950.66
19495930.57
3993000.00
19496000.00
4
3991950.64
19495430.57
3992000.00
19495500.00
5
3990950.63
19495430.58
3991000.00
19495500.00
6
3987680.57
19492810.59
3987730.00
19492880.00
7
3989210.56
19490755.55
3989260.00
19490825.00
井田为不规则多边形，北南宽约7270m，东西长约5175m，井田面积18.0846km2，批采标高960-500m。
井田东北与山西乡宁焦煤集团申南凹焦煤有限公司相邻，西南与山西乡宁焦煤集团惠源焦煤有限公司相邻。
东部与山西乡宁焦煤集团元甲煤业有限公司相接。
二、资源储量
㈠资源/储量
1、储量计算范围和工业指标
⑴储量计算范围
根据山西省煤炭地质公司2011年8月提交的《山西省乡宁县台头煤焦有限责任公司兼并重组整合矿井地质报告》，估算范围以井田边界、可采边界划定，井田内批采1-9号煤层，其中1上、1、2、3号煤层为稳定可采煤层，9号煤层为较稳定大部可采煤层，其他均为零星可采或不可采煤层。
本次对井田内的1上、1、2、3、9号煤层进行了资源/储量估算。
1上号煤层估算面积为7.361368km2；1号煤层估算面积为18.211295km2；2号煤层估算面积为18.190534km2；3号煤层估算面积为16.427854km2；9号煤层估算面积为11.915452km2。
煤层最深处为井田西南部，标高约410m，煤层最高处为井田东部，标高约1040m。
⑵工业指标的确定
井田内批采煤层均为炼焦用煤。
地层大部分较平缓，倾角5°-18°。
依据中国国土资源部2002年颁布的DZ/TO215～2002《煤、泥炭地质勘查规范》，其资源/储量估算指标如下表：
资源/储量估算工业指标
煤类
最低厚度（m）
最高灰分（Ad）（%）
最高硫分（St.d）（%）
瘦煤、焦煤、
贫瘦煤
0.70
40
3
本井田1上、1、2、3号煤层为优质炼焦用煤，为了合理利用煤炭资源，本次将1上、1、2、3号煤层最低厚度定为0.60m,9号煤层（高硫煤）最低厚度定为0.70m。
⑶各煤层视密度如下：
1上号煤层：
1.45t/m31号煤层：
1.45t/m3
2号煤层：
1.45t/m3 3号煤层：
1.51t/m39号煤层：
1.42t/m3
㈡地质资源/储量
批采的1上、1、2、3号煤层保有资源/储量（111b+122b+333）12698万t，其中探明的经济基础储量（111b）6948万t，占保有资源/储量的54.72%，控制的经济基础储量（122b）3656万t，探明的经济基础储量+控制的经济基础储量（111b+122b）10604万t，占保有资源/储量的83.51%，推断的内蕴经济资源量（333）2094万t。
详见表2-1-1。
先期开采地段批采的1上、1、2、3号煤层保有资源/储量（111b+122b+333）10997万t，其中探明的经济基础储量（111b）6948万t，占保有资源/储量的63.18%，控制的经济基础储量（122b）2952万t，探明的经济基础储量+控制的经济基础储量（111b+122b）9900万t，占保有资源/储量的90.02%，推断的内蕴经济资源量（333）1097万t。
先期开采地段批采的1上、1、2、3号煤层达到勘探程度。
详见表2-1-2。
9号煤层（高硫煤）保有资源量（2S11+2S22+333）2862万t。
详见表2-1-3。
资源/储量估算结果汇总表表2-1-1
煤层
煤类
资源/储量（万t）
（%）
（%）
111b
122b
333
其中蹬空区
111b+122b+333
111b
122b
333
1上
JM
105
34
67
206
SM
303
237
88
628
小计
408
271
155
834
48.92
81.41
1
JM
1495
703
462
2660
SM
676
321
136
1133
小计
2171
1024
598
3793
57.24
84.23
2
SM
2556
1001
157
3714
PS
687
729
801
2217
小计
3243
1730
958
5931
54.68
83.85
3
JM
89
49
122
260
SM
803
471
234
1508
PS
234
111
27
372
小计
1126
631
383
2140
52.62
82.10
合计
JM
1689
786
651
3126
SM
4338
2030
615
6983
PS
921
840
828
2589
总计
JM+SM+PS
6948
3656
2094
12698
54.72
83.51
先期开采地段资源/储量估算结果汇总表表2-1-2
煤层
煤类
资源/储量（万t）
（%）
（%）
111b
122b
333
其中蹬空区
111b+122b+333
111b
122b
333
1上
JM
105
34
20
159
SM
303
161
20
484
小计
408
195
40
643
63.45
93.78
1
JM
1495
679
289
2463
SM
676
167
38
881
小计
2171
846
327
3344
64.92
90.22
2
SM
2556
849
75
3480
PS
687
542
457
1686
小计
3243
1391
532
5166
62.78
89.70
3
JM
89
26
19
134
SM
803
383
152
1338
PS
234
111
27
升级会员 