新河煤矿立井设计

摘要

　　本次设计是新河煤矿的初步设计，设计图纸共张，说明书共十章。

　　根据采矿工程的需要和特点，重点设计为第四、六、八章，其他如井底车场、井下运输及提升设备仅做一般的选型计算。

　　新河煤矿位于山东济宁市，北距新 327 国道 4km,旧 327 公路国道从井田南部边缘通过，该公路向南 500m处有兖新铁路，东可通兖州、石臼港与京沪铁路线相接，西可至菏泽、新乡与京九、京广铁路线相通。本矿交通比较方便。

　　本井田的煤层埋藏较浅，煤层倾角大于 15°。

　　本井田内有多层煤，设计主要开采 3 煤层，3 煤层平均厚度 7.31m,煤层有爆炸性和自燃倾向性。矿井瓦斯低属于低瓦斯矿井。

　　本井田划分为 2 个采区，采用立井开拓方式，回采工艺采用后退式、综采一次性放顶煤机械化采煤法，采用"三八制"作业制度。工作面的设备有双滚筒采煤机、滑移支架、可弯曲刮板运输机、破碎机、转载机等。

　　顶板管理采用，采空区采用全部垮落法管理顶板。

　　本矿井设计年产量为 45 万吨，采用一套综采来满足产量的要求。

　　矿井运输大巷采用胶带运输作为主运输，采用矿车作为辅助运输，矿井通风采用扇风机中央并列式。

　　关键词：井田，通风，机械化采煤，立井

Abstract

　　This design is the exploitation of coal mines in Shandong xinhe ,a total of drawings, a description of ten. According to the needs and characteristics of the mining project, focusing for the fourth, sixth, chapters, others such as mine shaft bottom, underground transport and lifting equipment just to do a general selection calculation.

　　A coal mine in Shandong Province City Jining, The minefield of coal buried shallow, seam big 15. °

　　The rise of within the mine field ,the design main 3 coal seam, 3, the average thickness of 7.31 m, spontaneous combustion of coal is explosive and sexual orientation. Low-low mine gas are mine.

　　The mine field was pided into seven mining areas, using methods developed by slopes, mining technology with back-style, fully mechanized coal caving mechanized one-time mining method, using "38" system operating system. Face equipment double drum shearer, sliding, flexible scraper conveyor, crusher, loader, etc Management of the sliding roof frame, gob method using all the cross-Management roof.

　　The mine design annual capacity of 0.45 million tons, with a fully mechanized coal mining to meet production requirements.

　　Transport Tunnel Mine used as the main transport belt transport, supplemented by mine car transport, mine ventilation using axial flow fan central points out, exhaust ventiati .

　　Keywords: mine field ventilation fully mechanized coal mining slopes

目录

前言

　　中国是世界最大产煤国。煤炭在中国经济社会发展中占有极重要的地位。煤炭是工业的粮食，我国一次能量消费中，煤炭占 75%以上。煤炭发展的快慢，将直接关系到国计民生。作为采矿专业的一名学生，我很荣幸能够为祖国煤炭事业尽一份力。毕业设计是毕业生把大学所学专业理论知识和实践相结合的重要环节，使所学知识一体化，是我们踏入工作岗位的过渡环节，设计过程中的所学知识很可能被直接带到马上的工作岗位上，所以显得尤为重要。

　　学生通过设计能够全面系统的运用和巩固所学的知识，掌握矿井设计的方法、步骤及内容，培养实事求是、理论联系实际的工作作风和严谨的工作态度，培养自己的科学研究能力，提高了编写技术文件和运算的能力，同时也提高了计算机应用能力及其他方面的能力。

　　该说明书为新河煤矿 0.45Mt/a 井田初步设计说明书， 在所收集地质材料的前提下，由指导老师给予指导，并运用平时及课堂上积累的知识，查找有关资料，力求设计出一个高产、高效、安全的现代化矿井。

　　本设计说明书从矿井的开拓、开采、运输、通风、提升及工作面的采煤方法等各个环节进行了详细的叙述，并进行了技术和经济比较。论述了本设计的合理性，完成了毕业设计要求的内容。同时说明书图文并茂，使设计的内容更容易被理解和接受。在设计过程中，得到了指导老师的详细指导和同学的细心帮助，在此表示感谢。由于设计时间和本人能力有限，难免有错误和疏漏之处，望老师给予批评指正。

　　1 井田概述及井田特征

　　1.1 井田概况

　　1.1.1 矿区的地理位置及行政隶属关系

　　矿区位于济宁煤田唐口勘探区的西南部边缘，井田中心西距嘉祥县城约 7.5 km,东距济宁市约 10 km.井田南北长约 5.5km, 东西平均宽约 1.5km,面积约 6.6km2.行政区划属济宁市任城区和嘉祥县管辖。

　　1.1.2 地形、地貌、交通等情况

　　（1） 地形地貌区内地势平坦，地面标高 +35.38~+36.29m,东北部略高，西南部略低，地形坡度万分之二左右。

　　（2）交通

　　该矿区的交通十分方便，北距新 327 国道 4km,旧 327 公路国道从井田南部边缘通过，该公路向南 500m处有兖新铁路，东可通兖州、石臼港与京沪铁路线相接，西可至菏泽、新乡与京九、京广铁路线相通，形成了比较完整的交通网，四通八达。井田内有 6 个村庄，农、副、渔业生产较发达。

　　详见交通位置图 1-1.

　　（3）水文区

　　内无大的河流，小的沟渠较多，纵横交错，沟渠水量受大气降水控制，雨季水位较高，秋冬旱季水位较低，甚至干涸，一般起排涝和灌溉作用。地表水对煤矿开采无影响。

　　1.1.3 气候地震等情况

　　本区属海洋与大陆间过渡性气候，为温带半湿润季风区，一年四季分明。全年主导风向是东南偏东风。春、夏两季以东及东南风为主，冬季以北及西北风较多。雨季集中在七、八两个月。年平均降水量为 677.17mm.

　　最高气温 41.6℃，最低气温 -19.4 ℃，年平均气温为 13.6 ℃。最大积雪厚度为 0.15m,最大冻土深度 0.31m.地震烈度为 6 度。

　　至金乡孟姑集巨野县至巨野 仲山至金乡洙 新 赵纸坊兖 新327线国 道嘉祥县马集万张梁老僧堂 大张楼梁宝寺黄垓济马村府 赵 河 河 王 道 河国 唐口湖阳南 河 新河井田 老运105安居道济宁市 黄屯颜店南站国康驿日 东 高二十里铺至汶上次丘 105光至兖州速新驿30′35°35°15′ 15′35°30′35°116°00′ 116°15′ 116°30′ 116°45′116°00′ 116°15′ 116°30′ 116°45′.

　　1.2 井田及其附近的地质特征

　　1.2.1 井田的地层层位关系及地质构造

　　新河煤矿位于黄河下游冲积平原，在大地构造上位于华北地台山东台背斜的西南缘，在昆仑~秦岭东西构造带的东延北分支之上，并处于新华夏第二沉降带的复合端。新河煤矿受华夏构造体系的影响，以北北东~近南北走向正断层为主，又因受东西纬向构造带的控制，也发育有北东东~近东西向正断层。

　　煤系地层由二叠系山西组和太原组上段（三灰段） 、中段（八灰段）、下段（十灰段）等组成。山西组岩性以中、细砂岩为主，太原组岩性以粉砂岩、泥岩为主，见井田地质特征表 1-1.

　　东以嘉祥支三断层及 F13断层与唐口井田为界，西至 17 层煤露头；南起兖新铁路北侧保安煤柱，北至 T19-1 与 T19-2 钻孔连线延长线。井田内赋存有 3、16、17 两个可采煤层。

　　井田内断裂构造发育，断层分为近南北向和北东向两组。其中推测存在缓倾角的重力滑动断层组， 井田范围内共发现断层 14条，其中落差≥ 100m的断层有 4 条，落差≥50m的断层 1 条，落差≥30m的断层 3 条，落差≥10m的断层 5 条，≤10m的断层 1 条，其主要断层特征见表 1-2.

　　1.2.2 含煤系及地层特征

　　新河煤矿构造形式断层较发育，确定有正断层 59 条，并推断有重力滑动断层组存在。井田内高角度正断层大致可划分为 3 组，即近北东向、南北向、北西向。本设计的煤系地层平均总厚度 235.00m,共含煤 18 层，煤层平均总厚度 12.65m,含煤系数 5.4%;其中含可采煤层三层 （3、16、17），平均总厚度 8.87m,占煤层总平均厚度的 70%.可采煤层特征见表 1-3.

　　1.2.3 水文地质

　　新河煤矿的水文地质条件属一般型，有六个含水层，分别为：

　　①第四系松散含水层（Ⅰ）②上侏罗统砂岩含水层（Ⅱ）③3 煤层顶底板砂岩含水层（Ⅲ）④三灰岩溶裂隙含水层（Ⅳ）⑤十下灰岩溶裂隙含水层（Ⅴ）⑥奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层（Ⅵ）全矿预测涌水量：

　　最大涌水量 184.16m 3/h正常涌水量 151.40m 3/h

　　1.3 煤质及煤层特征

　　1.3.1 井田内煤层及埋藏条件

　　煤层走向主体为南北走向，整体近似长方形，煤层赋存比较稳定，全区发育，倾角大于 15°，可采煤层间距见表 1-3.

　　其中， 3 煤层为本井田主开采煤层。全区发育。见煤层柱状图，如图1-2.

　　图 1-2 综合柱状图

　　（1）3 煤层本区煤层中夹石在井田中部最薄，往南北两翼逐渐变厚，沿倾向方向变化小，沿走向方向向南北变化稍大，本组地层一般厚度72.60m,以粉砂岩为主，粘土岩含量减少，各种岩石所占的百分比为：粘土岩 10.1%,粉砂岩类占 52.6%,砂岩类占 31.4%,石灰岩占 2.9%.岩相组合上为浅海相薄层泥质碳酸盐岩和泻胡海湾相粉砂岩及砂岩沉积物的交替沉积。

　　本组内赋存三层石灰岩，由下而上命名为 K4、K5、K6,其中 K5石灰岩为深灰色泥质生物碎屑岩，时而接近钙质粘土岩。特点是含灰白色的动物介壳，富集成层，与深灰色泥质灰岩交替成细带状，形成明显的水平层理和水平波状层理，极易区别于其它石灰岩，厚度薄但比较稳定。本组比较突出的特点是出现了含煤沉积，是典型的海陆交互相沉积序列。

　　井田内各煤层的伪顶多为薄层泥岩，直接顶一般为泥岩或粉砂岩，底板多为粉砂岩。区内虽然岩性变化大，但有一定规律，即由东往西，由下向上逐渐由细变粗，北部和中部较稳定，各类砂岩层理不甚发育，破碎易风化，具有较强的膨胀性，遇水后即软化，断裂带附近层间滑动发育，其内的巷道围岩不稳定，易冒落变形，位于煤层间的巷道有不同程度的移动和破坏。

　　1.3.2 瓦斯、煤尘和煤的自燃

　　本井田瓦斯含量均较低，属低沼矿井，据化验资料，瓦斯绝对涌出量为：1.27~5.56m3/min ,平均 4.75m3/min ,相对涌出量为： 0.39~3.38m3/t平均 1.17m3/t. 煤尘爆炸指数为： 38.42%~64.20%;本区由于煤燃点低，易自燃发火，煤尘试验结果为火焰长度 300mm,岩粉量为50.0%,具有爆炸性。

　　自燃发火期为为 39 天。

　　1.3.3 井田的勘探程度及进一步勘探要求

　　目前，勘探程度已达到精查，确定了高级储量为 50%以上，但为了满足以后生产要求应提高一水平的勘探程度，使高级储量达到 70%以上。

　　2 井田境界及储量
　　2.1 井田境界
　　2.2 井田的储量

　　3 矿井的年产量、服务年限及一般工作制度
　　3.1 矿井年产量及服务年限
　　3.2 矿井的工作制度

　　4 井田开拓
　　4.1 井筒形式、位置和数目的确定
　　4.2 开采水平的划分
　　4.3 采区划分及开采顺序
　　4.4 开采水平井底车场形式的选择
　　4.5 开拓系统综述

　　5 采准巷道布置
　　5.1 设计采区的地质概况及煤层特征
　　5.2 采区形式、采区主要参数的确定
　　5.3 采区车场及硐室
　　5.4 采准系统、通风系统、运输系统
　　5.5 采区开采顺序
　　5.6 采区巷道断面

　　6 采煤方法
　　6.1 采煤方法的选择
　　6.2 开采技术条件
　　6.3 工作面长度的确定
　　6.4 采煤机械选择和回采工艺确定
　　6.5 循环方式选择及循环图表的编制

　　7 建井工期及开采计划
　　7.1 建井工期及施工组织
　　7.2 开采计划

　　8 矿井通风
　　8.1 概述
　　8.2 矿井通风系统的选择
　　8.3 矿井风量的计算及风量分配
　　8.4 矿井总风压及等积孔的计算
　　8.5 通风设备的选择
　　8.6 灾害防治综述

　　9 矿井运输与提升
　　9.1 概述
　　9.2 采区运输设备的选择
　　9.3 主要巷道运输设备的选择
　　9.4 提升
　　9.5 矿井排水

　　10 技术经济指标
　　10.1 全矿人员编制
　　10.2 劳动生产率
　　10.3 成本、
　　10.4 全矿主要技术经济指标

结论

　　矿井开采是一个复杂的过程， 在煤炭生产过程中综合的运用各种技术。

　　我国煤矿生产建设正在迅速发展，煤矿开采技术在不断进步，经过努力一定能够高效发展现代化的煤炭工业，从而进一步改变煤矿生产技术面貌。

　　本设计根据煤层的地质状况，结合与本矿井地质条件类似的矿井开采经验，采用走向长壁采煤法。在井田开拓中，运用方案比较法对井筒形式的选择进行了技术经济比较，通过比较最终确定为立井 +暗斜井开拓方式。

　　整个井田采用立井多水平上山开拓，集中上山联合准备方式。整个回采过程均采用机械化采煤工艺，采煤机械、运输提升、通风、排水及动力供应等方面都采用国内先进的设备，使矿井能够在一矿一井一面的条件下达到生产能力，充分体现了现代化矿井的特点。另外，安全生产是矿井开采的首要要求，在设计中，各个环节都应满足《设计规范》的要求，在保证生产的同时实现煤炭生产的高产、高效。

　　本设计还存在不足之处，由于矿井开采是一个复杂的生产过程，其中有本人考虑不到的地方，对专业知识掌握的还不够牢固，一些环节还需优化。通过此次毕业设计，使我对煤矿的设计过程有了基本的掌握，同时巩固了专业知识，锻炼了计算机绘图的操作能力，为以后的设计工作打下了坚实的基础。

致谢辞

　　本设计是在指导老师马全礼和耿献文老师的悉心帮助和指导下完成的，在设计期间，马全礼和耿献文老师为我的学习和设计付出了大量的心血，在整个设计中给予我很大的帮助，并且在不同的设计阶段会为我们做关于本阶段设计任务的详细讲解，对于我形成完整的、系统的专业知识起到了很重要的作用。同时同学们也给了很大的帮助，协助我查找各种有关本专业的资料，许多较难的问题是同学们一起来完成的。在此设计完成之际，我对我的指导老师马全礼和耿献文老师给予的指导和同学们给予的支持和帮助及在设计中帮助我的其他老师表示最衷心的感谢和最诚挚的谢意！同时，感谢各位老师认真评阅我的论文，敬请各位老师批评指正！

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