采礦工程畢業設計（論文）-楊莊煤礦12mta新井設計-全文預覽

　　

【正文】 鐵路專用線與國家鐵路接軌，要求地面平坦，高差不能太大，專用線短，工程量小及有良好的技術條件，應盡量避免穿過村鎮居民區、文物古跡保護區、陷落區或采空冒落區、洪水侵入區；要盡量少占農田、果園經濟作物區，盡量避免橋涵工程，尤其是大型橋涵隧道工程。不僅要考慮有利于第一水平，還應兼顧其他水平，適當考慮筒延伸的影響。依據《關于煤礦設計規范中若干條文修改的決定（試行） 》之規定：井型在 120～180 萬 t/a，占地面積標準為 公頃/10 萬 t。需考慮以下因素：要有合理的區段數為保證采區正常的生產和接替，就需要有合理的區段數目，它從另一個側面反映了階段斜長的要求。階段斜長大時，采區儲量就大，服務年限就長，噸煤的開拓準備工程量也少。（二）水平及階段的劃分本井田主采煤層為 5 煤層，煤層賦存穩定，平均厚度 4m,結構較簡單；煤層傾角變化大，傾角變化為 6～40176。階段內采用采區式準備。如圖 。如圖 。表 各方案粗略估算費用表方案一 :立井兩水平上下山開拓中國礦業大學 2020 屆本科生畢業設計 第 30 頁 項 目 數量(10m) 基價(元) 費用(萬元) 費用(萬元)表土段 105965 主井開鑿基巖段 68253 表土段 126472 副井開鑿基巖段 83872 井底車場 巖巷 280 35038 基建費用(萬元)小計 　 　 　 　 系數 煤量(萬 t) 提升高度(km) 基價(元/)立井提升 涌水量(m 3) 時間(h) 服務年限(年) 基價(元/)排水190 8760 68 系數 煤量(萬 t) 平均運距(km) 基價(元/)大巷運輸 生產費用(萬元)小計 　 　 　 　 合計 費用(萬元) 　 　 　 　 方案二 :立井兩水平加暗斜井上山開拓項 目 數量(10m) 基價(元) 費用(萬元) 費用(萬元)表土段 105965 主井開鑿基巖段 68253 表土段 126472 副井開鑿基巖段 83872 暗斜井開鑿 基巖段 220 29692 井底車場 巖巷 360 35068 基建費用(萬元)小計 　 　 　 　 系數 煤量(萬 t) 提升高度(km) 基價(元/)立井提升 系數 煤量( 萬 t) 提升高度(km) 基價(元/)暗斜井提升 涌水量(m 3) 時間(h) 服務年限(年) 基價(元/)排水190 8760 68 系數 煤量(萬 t) 平均運距(km) 基價(元/)生產費用(萬元)大巷運輸 中國礦業大學 2020 屆本科生畢業設計 第 31 頁 小計 　 　 　 　 合計 費用(萬元) 　 　 　 　 方案三 :立井單水平加暗斜井上下山開拓項 目 數量(10m) 基價(元) 費用(萬元) 費用(萬元)表土段 105965 主井開鑿基巖段 68253 表土段 126472 副井開鑿基巖段 83872 暗斜井開鑿 基巖段 220 29692 井底車場 巖巷 220 35038 基建費用(萬元)小計 　 　 　 　 系數 煤量(萬 t) 提升高度(km) 基價(元/)立井提升 系數 煤量( 萬 t) 提升高度(km) 基價(元/)暗斜井提升 涌水量(m 3) 時間(h) 服務年限(年) 基價(元/)排水190 8760 68 系數 煤量(萬 t) 平均運距(km) 基價(元/)大巷運輸 生產費用(萬元)小計 　 　 　 　 合計 費用(萬元) 　 　 　 　 方案四 :立井三水平上山開拓項 目 數量(10m) 基價(元) 費用(萬元) 費用(萬元)表土段 105965 主井開鑿基巖段 6825。故方案一和方案三進行費用粗略估算比較，方案二和方案四進行費用粗略估算比較。如圖 。如圖 。為緩傾斜煤層。水平高度在經濟上有利 從技術與經濟統一的觀點來說，技術上合理的水平垂高能獲得較好的經濟效果，可以通過經濟的比較方法選擇有利的水平垂高，經濟比較的項目包括：水平范圍內的開拓工程量及掘進費用、井巷維護費、煤炭提升費、排水費等，如果采區巷道布置類型和參數不同，還應該比較采區的巷道掘進、維護及煤的運輸費用。所以選用一個合理的斜長是很重要的。工業廣場形狀為矩形，其尺寸為：長寬=450m320m=144000m2。（三）井筒數目的確定結合第九章風井的布置情況，本設計中設主副井各一個，風井二個。另外，井口標高應高于歷年的最高洪水位；還要考慮風向的影響，防止污染。（4）井筒位置還應使井底車場有較好的圍巖條件，便于大容積硐室的掘進和維護。為了保證礦井投產后的可靠性，在確定井筒位置時，要使地面工業場地盡量不壓首采區煤層。表 井筒開拓形式的使用條件和優缺點比較井筒形式 立井開拓 斜井開拓 平硐開拓煤層條件 埋藏深表土厚為緩傾斜煤層 傾角小于 25176。要適應當前國家的技術水平和設備供應情況，并為采用新技術、新工藝、發展采煤機械化、綜掘機械化、自動化創造條件。合理集中開拓部署，簡化生產系統，避免生產分散，做到合理集中生產。確定井筒的形式、數目和配置，合理選擇井筒及工業場地的位置；合理確定開采水平的數目和位置；布置大巷及井底車場；確定礦井開采程序，做好開采水平的接替；進行礦井開拓延深、深部開拓及技術改造；合理確定礦井通風、運輸及供電系統。600 及以上 70 35300500 60 30120240 50 25 20 154590 40 20 15 15930 各省自定中國礦業大學 2020 屆本科生畢業設計 第 24 頁 4 井田開拓 井田開拓的基本問題井田開拓是指在井田范圍內，為了采煤，從地面向地下開拓一系列巷道進入煤體，建立礦井提升、運輸、通風、排水和動力供應等生產系統。中國礦業大學 2020 屆本科生畢業設計 第 23 頁 表 我國各類井型的礦井和第一水平相應設計服務的年限第一水平服務年限（a）礦井設計生產能力（萬 t/a）礦井設計服務年限（a） 煤層傾角25176。（三）通風安全條件的校核礦井煤塵有爆炸危險性，瓦斯涌出量不大，屬低瓦斯礦井，為保證大型礦井的安全要求須采取預抽瓦斯措施。（二）輔助生產環節的能力校核礦井設計為大型礦井，開拓方式為雙立井二水平開拓，主立井采用箕斗提煤，副立井采用罐籠提升，運輸能力和大型設備的下放可以達到設計井型的要求。 礦井服務年限礦井服務年限必須與井型相適應。煤田地質條件復雜，儲量有限，則不能將礦區規模定得太大；（二）開發條件：包括礦區所處地理位置（是否靠近老礦區及大城市） ，交通（鐵路、公路、水運） ，用戶，供電，供水，建筑材料及勞動力來源等。這樣充分考慮了礦井的富裕系數，防止礦井因提升能力不足而影響礦井的增產或改擴建。各種保護煤柱損失量見表 。導水裂隙帶的高度由式 22 確定：中國礦業大學 2020 屆本科生畢業設計 第 20 頁 H=100ΣM/（+）177。中國礦業大學 2020 屆本科生畢業設計 第 19 頁 （三）工業廣場保護煤柱工業廣場按Ⅱ級保護煤柱寬度 15m，工業廣場面積有表 確定，取 公頃，工業廣場保護煤柱如圖 ，則工業廣場保護煤柱壓煤量為： 萬 t。（三）井田邊界保護煤柱井田邊界保護煤柱留設 50m 寬，則井田邊界長 11474 米，保護煤柱面積損失量為 573700 平方米。表土層移動角為 45176。用巖層移動角確定工業場地、村莊煤柱。據此，確定工業廣場占地面積為 公頃，工業廣場的形狀為長方形，長 450m,寬 320m。 工業儲量計算礦井主采煤層為 5 煤層，其平均厚度分別為 ，則礦井的工業儲量如式 21。1986 年，原淮北礦務局勘探隊在楊莊井田與朱莊井田、李樓井田等重新調整過的井田邊界范圍基礎上，以滿足三水平延深設計為目的，施工 41個鉆孔，總計 ,的進尺量，于 1990 年提交 《三水平延深補充勘探地質報告》 。井田賦存狀況示意圖如圖 圖 井田賦存狀況示意圖 礦井工業儲量 儲量計算基礎（一）根據楊莊井田地質勘探報告提供的煤層儲量計算圖計算；（二）依據《煤炭資源地質勘探規范》關于化工、動力用煤的標準：計算能利用儲量的煤層最低可采厚度為 ，原煤灰分不大于 40%。=（km 2） 。=（km 2） 。平均為 10176。 井田尺寸井田的走向最大長度為 ，最小長度為 ，平均 km。本礦井設計只針對 5 號煤層設計。（二）煤層自然性：煤層無自然發火傾向。中國礦業大學 2020 屆本科生畢業設計 第 13 頁 瓦斯根據以前礦井瓦斯等級鑒定，本礦井為低瓦斯礦井，瓦斯涌出量較小，具體數據如下：5 煤層在一、二水平的瓦斯涌出量一般在 ～ 3/t，個別達 m3/t。各煤層主要煤質指標穩定，變化幅度不大，原煤屬于中灰、高灰熔點、中等～強粘結性、中等～中高發熱量煤。平均硫分瘦煤為 ％，焦煤為 ％。硫分含量較之其他煤層略高，平均硫分瘦煤、焦煤、貧煤為 ～％；無煙煤為 ％。硫分 =～ ％，平均％。兩煤種的平均硫分均為 ％。不易燃燒，燃燒時崩解，并發出噼啪聲。煤呈黑色到暗黑色，以暗煤為主，塊狀構造，局部為條帶狀。（一） 物理性質本井田煤的物理性質，以受巖漿巖影響程度的不同而分為三類：影響輕微的稍受影響者，以暗煤為主，黑色塊狀或鱗片狀，一般硬度較大，有一定韌性。 煤的特征以閘河煤田煤質資料分析，井田內煤的變質作用類型為區域變質和接觸變質復合型。（2）老頂：深灰色粉砂巖，塊狀、斷口平坦，結構均一；灰色、中、細粒砂巖，塊狀，以石英為主，長石次之，局部可見寬條帶。泥巖抗壓強度為 MPa，普氏硬度 f=，抗拉強度為 MPa，抗剪強度為 MPa。巖石抗壓強度一般為 MPa，普氏硬度 f=，屬Ⅱ級巖石。（2）老頂：灰色塊狀中粒砂巖，以石英、長石為主，厚 0～ 。底板底板為中粒砂巖或粉砂巖。各煤層的基本情況如表 表 可采煤層基本情況一覽表評價指標煤層編號煤層厚度等級全井田厚度最小～最大（m）平均厚度（m）穩定程度 結構31 ～732 ～ 33薄 煤 層～ 不穩定 復雜4 薄 煤 層 ～ 不穩定 復雜5 中厚煤 層 ～ 穩定 簡單中國礦業大學 2020 屆本科生畢業設計 第 10 頁 6 中厚煤 層 ～ 穩定 復雜 煤層圍巖性質可采煤層頂底板巖性 （一） 3 煤層頂板（1）直接頂：一般為深灰色，致密塊狀泥巖，含有大量植物化石，厚度一般 20m 左右。3 個分層中以 32 分層較為穩定，31 分層次之。煤厚 ～，平均厚 ，僅局部可采。下距 K2標志層約 19m，煤厚 ～，平均 ，分布穩定。太原組含煤 11 層，但因不穩定或不可采而無經濟價值。 井田涌水量據礦井地質資料，礦井最大涌水量 310m3/t, 正常涌水量 190m3/t。（二） 隔水層第四系隔水層該層位于第四系底部，厚約 15～25m，平均 20m，巖性為土黃色粘土夾礫石層，具良好隔水性能，能有效隔絕地表水，第四系孔隙水與煤系含水層之間的水力聯系。勘探時期資料后期資料：該組單位涌水量 ，滲透系數 。上石盒子組孔隙～裂隙含水組厚 170～210m，區內為隱付型，分布普遍，以砂巖裂隙水為主，基巖風化帶發育有孔隙水，賦水性弱，該組底部中粗粒砂巖穩定，沖洗液消耗量大，賦水性相對較強，是本組含水段，單位涌水量 ～，滲透系數 ～，水質類型 HCO3—Cl—Na—Ca 型。E～40176。E～29176。表 楊莊煤礦井田斷層一覽表名稱 落差（m）傾角（176。陸莊背斜位于井田西部，背斜軸在 16 線～17 線間，軸向近南北，長約 。井田內延展約 。兩翼不對稱，東翼傾角 15～18176。向斜東翼傾角 15176。 井田地質構造楊莊井田位于閘河復式向斜的南端閉合處，以褶曲構造為主，斷層為輔，斷裂構造相對不發育。2 煤層局部可采點；3 煤層一般具有 2～3 個分層，只有 32 煤層為不穩定的局部可采煤層；4 煤層局部較穩定，為中厚煤層，淺部多與 5 煤層合并，深部逐漸分開，該煤層受巖漿侵蝕破壞嚴重，大部分不可采；5 煤層為較穩定的中厚煤層，僅有個別不可采點，局部地段亦被巖漿侵蝕，為主要可采煤層之一。底部有一層厚約 3m 的淺灰～灰白色鋁質泥巖，致密塊狀，含菱鐵鮞粒，層位穩定，為良好標志層之一（Ｋ2 標志層） 。該組下部含 7 煤層。（三）下二疊統山西組（P11s）與下伏地層整合接觸，平均厚 107m。（二）上石炭統太原組（C3t）整合于本溪組之上，厚約 162m。鉆孔接露的本井田地層由老至新為石炭系、二疊系、第四系，其中石炭系、二疊系為本區含煤地層。1986 年，原淮北礦務局勘探隊在楊莊井田與朱莊井田、李樓井田等重新調整過的井田邊界范圍基礎上，以滿足三水平延深設計為目的，施工 41個鉆孔，總計 ,的進尺量，于 1990 年提交 《三水平延深補充勘探地質報告》 。煤層走向大致東西，西部轉為南北，東部煤層向北傾斜，西部向東傾斜，煤層傾角 4～40176。 礦區經濟概況本礦地處華東平原，地區經濟發達，工農業基礎