开滦集团荆个庄矿240万吨新井设计设计说明书.docx
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1、摘 要本设计包括两部分:一般部分和专题部分。一般部分是河北开滦集团荆个庄矿240万吨新井设计。全篇共有十篇,依次是:矿区概述及井田地质特征,井田境界及储量,矿井工作制度和设计生产能力,井田开拓,采区巷道的布置,采煤方式,井下运输,矿井提升,矿井通风与安全,矿井基本技术经济指标。开滦矿务局荆个庄矿位于河北省唐山市境内。井田面积27.51平方公里。井田内可采煤层共2层,分别为9号煤层和11号煤层,9号煤层为主采煤层,煤层赋存稳定平均厚度4.2米,平均倾角8.0度,为近水平煤层。井田内工业储量为30811万吨,可采储量为23910万吨。相对瓦斯涌出量为0.879 m3/t,绝对瓦斯涌出量为3.24m
2、3/min,属于低瓦斯矿井。煤层无自然发火现象。该矿井设计年生产能力为240万吨,服务年限为63年。采用双立单水平开拓盘区条带开采。开采水平标高为-340水平。矿井采用单面倾斜长壁后退式一次采全高全部垮落法综合机械化采煤法。矿井布置一个综采面,工作面长度为230米。煤的运输采用胶带输送机。矿井通风机工作方式为抽出式,矿井通风方式为中央并列式。专题部分为煤矿顶板事故防治技术研究。关键词:井田开拓;采煤方式;运输提升;通风安全;综合机械化Abstract目录摘 要1Abstract2一般部分第1章 井田概况及地质特征101.1 井田概况101.1.1 井田位置及交通101.1.2 自然地理101.
3、1.3 井田区及邻区经济状况111.1.4 煤田开发史及近况111.1.5 原材料及水电供给情况111.1.6 周边小煤矿开采情况111.1.7 本区属大陆性气候111.2 地质特征121.2.1 矿区范围内的地层情况121.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造141.2.3 井田内水文地质情况141.2.4 沼气、煤尘及煤的自燃性141.2.5 煤质(化学分析)15第2章 井田境界与储量172.1 井田境界172.1.1 确定井田境界的依据及划分原则172.1.2 井田周边情况172.1.3 井田未来发展情况172.2 井田储量182.2.1 井田储量的计算182.2.2 保安煤柱182.
4、2.3 矿井工业储量182.2.4 矿井可采储量192.2.5 储量计算的评价22第3章 矿井工作制度、生产能力、服务年限233.1.1 矿井工作制度233.1.2 矿井生产能力确定233.1.3 矿井服务年限的确定23第4章 井田开拓244.1 概述244.1.1 井田内外及附近生产矿井开拓方式概述244.1.2 影响本设计矿井开拓方式的原因及其具体情况244.1.3 确定井田开拓方式的原则254.2 矿井开拓方案的选择264.2.1 井硐形式和井口位置264.2.2 井硐形式技术评价294.2.3 确定开采水平和阶段高度314.2.4 开拓巷道的布置344.3 选定开拓方案的系统描述364
5、.3.1 井筒形式和数目364.3.2 井筒位置及坐标364.3.3 水平数目及高度364.3.4 石门、大巷(运输大巷、回风大巷)数目及布置364.3.5 井底车场形式的选择394.3.6 煤层的联系394.3.7 带区划分394.4 井筒布置和施工414.4.1 井筒穿过岩层性质及井硐支护414.4.2 井筒布置及装备414.5 井底车场形式的确定及论证444.5.1 井底车场形式的确定444.5.2 储车线路、行车线路长度444.5.3 井底车场通过能力验算464.5.4 井底车场主要硐室484.6 开采顺序504.6.1 沿井田走向开采顺序504.6.2 沿井田倾向开采顺序504.6.
6、3 带区接续计划504.6.4 “三量”控制情况51第5章 带区巷道布置535.1 带区概况535.1.1 带区的位置、边界、范围及带区煤柱535.1.2 带区地质和煤层情况535.2 带区巷道布置545.2.1 区段划分545.2.2 带区斜巷布置545.2.3 带区车场布置545.2.4 带区煤仓形式、容量及支护625.2.5 带区硐室简介635.3 带区准备645.3.1 带区巷道的准备顺序645.3.2 带区主要巷道的断面示意图及支护方式64第6章 采煤工艺666.1 采煤方法的选择666.1.1 采煤方法选择的依据666.1.2 回采工作面的推进方向和推进度676.1.3 装运煤67
7、6.1.4 支架与采煤机联动的自动化控制方式676.2 回采工艺686.1.1 回采工作面长度的确定686.2.2 选择和决定回采工作面的工艺过程686.2.3 回采工艺中使用的机械设备。696.2.3 工作面循环方式和劳动组织形式69第7章 井下运输727.1 运输方式和运输系统的确定727.1.1 基本资料727.1.2 运输方式的确定727.1.3 运输系统727.2 矿车的选型与数量737.2.1 架线式电机车型号确定737.2.2 矿车的选择737.2.3 井下电机车的台数估算747.3 带区运输设备的选择757.3.1 工作面输送机选型原则757.3.2 转载机选型原则757.3.
8、3 可伸缩带式输送机选型原则75第8章 矿井提升系统768.1.1 矿井主提升设备的选择及计算768.1.2 设计依据768.1.3 选型计算76第9章 矿井通风与安全809.1 矿井通风系统的确定809.1.1 概述809.1.2 矿井通风系统的基本要求809.1.3 矿井通风系统的确定809.1.4 主扇工作方式的确定829.1.5 带区通风系统的要求829.1.6 工作面通风方式的选择829.1.7 回采工作面进回风巷道的布置829.2 带区及全矿所需风量和分配829.2.1 风量计算829.2.2 风量分配909.2.3 风速的验算909.2.4 风量的调节方法与措施919.2.5 风
9、速的验算919.3 矿井通风阻力的计算939.3.1 确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力939.3.2 矿井阻力路线969.3.2 矿井等积孔计算979.3.4 两个时期的矿井总风阻和总等积孔979.4 通风设备的选择989.4.1 选择主要通风机989.4.2 电动机的选择1029.4.3 反风措施1039.5 矿井安全技术措施1039.5.1 预防瓦斯及煤尘爆炸1039.5.2 煤(岩)与瓦斯突出的防治1049.5.3 火灾与水患的预防1049.5.4 其他事故的预防1059.5.5 避灾路线及自救105第10章 矿井排水10610.1 概述10610.1.1 矿井水来源及涌水量10610
10、.1.2 对排水设备的要求10710.2 矿井主要排水设备10810.2.1 排水方式与排水系统简介10810.2.2 主排水设备及管路的选择计算109第11章 矿井主要技术经济指标111专题部分煤矿顶板事故防治技术研究1151 前言1152 顶板事故的分类1163 巷道顶板事故的防治探讨1164 工作面顶板事故的防治探讨1195 采场局部冒顶1226 采场大型冒顶1237 顶板安全管理的措施123致 谢126 一 般 部 分开滦集团荆个庄矿2.4Mt新井设计第1章 井田概况及地质特征荆各庄矿位于河北省唐山市北偏东约13公里处,南距马家沟矿6公里,东距陡河发电厂4.5公里。行政区域属唐山市开平
11、区管辖。交通十分方便,铁路:一条通往陡河电厂的专用线,并与吕陡线在井田交汇;另一条经马家沟矿业公司与京山线的开平站相联。公路:北10Km与京沈高速公路、102国道相联,南7Km经开平与205国道、津秦高速公路相联,形成了比较完整的交通网。交通图如下:图1-1 井田位置交通图唐山地区气候属半大陆性,夏季炎热多雨,冬季严寒凛烈,气温变化较大。本区为一平坦的冲积平原,东南面沿陡河东岸是由奥陶纪石灰岩构成的东北西南方向起伏伸展的低山丘陵。从东往西有巍山(290m)、凤山(180m)、小梁山(100m)和菀豆山(38m),由菀豆山向西南倾没于平原之下。由巍山向东北低山丘陵接连绵延,地势逐渐增高,直到青龙
12、山标高达493.01m。在井田北约7公里为由震旦纪灰岩构成的低山丘陵,东西方向横伏,这两条低山丘陵在井田东面的青龙山一带相汇合。低山丘陵的伸展方向与地层走向方向一致。井田内地势平坦,但北部稍高,向南低下,北部地面标高为+38.8m(湾35孔),南端标高为23.85m(湾补6孔),倾向陡河。设计矿区内以农业为主,其次种植少量经济作物如蔬菜、黄烟等。该矿井为开滦(集团)有限责任公司下属的一座大型矿井,为国有重点煤矿,隶属关系现为河北省,原为煤炭直属企业。该矿井于1958年兴建, 1979年建成投产,设计能力120万t/a, 1997年核定能力170万t/a。2003年出原煤200万t,2005年核
13、定能力为201万t/a。本设计井田的生产和生活用水主要来自于开采地下水;矿区供电主要有由陡河发电厂双回路供电,矿区内有25/6kv变电所一座。鉴于小煤矿开采对煤炭资源浪费严重,且因越界开采,易造成重大安全生产事故,依据国家及地方政策,小煤矿相继关闭。本次修编地质报告过程中对荆各庄周边小煤矿再次进行摸底排查,确定在荆各庄矿井田范围及周围不存在小煤矿开采情况。1.降水量:年最大降水量1154.5毫米(1967年),年最小降水量345毫米(1968年);月最大降水量668.2(1967年8月)毫米。本区降水量的特点是集中在6、7、8三个月,约占全年的87,而且多暴雨。2.蒸发量:年最大蒸发量是218
14、6毫米(1961年),年最小蒸发量1670.4(1971年)毫米。蒸发量一般大于降水量的2倍。尤其是5、6月份气温转暖,而降水量很小,常显旱象,亦为本区气候之特点。3.气温:月最高平均气温27.2,月最低平均气温-7.9(1969年1月)。气温最高在6、7、8三个月,最低在12月和1月年平均气温在9.8-12.2之间。荆各庄矿井田位于开平向斜西北侧,煤系地层的形成时代属于石炭纪和二叠纪。煤系基底地层为中奥陶统马家沟组石灰岩,井田地层情况见表3-1。开平煤田区域地层表 表1-11.石炭系上统(C3)分上下两组,下组称开平组C31 ,上组称赵各庄组C32 。上组是荆各庄矿井田重要的含煤地层,本统地
15、层一般厚度为135m。见图3-1。 2.赵各庄组C32: 下限为赵各庄灰岩K6顶板,上限为煤11顶板泥岩之顶界面。一般厚度为60m,本组为重要的含煤地层。 本组地层以粉砂岩为主,其次为砂岩,各种岩石所占百分比如下:粉砂岩类38.3,砂岩类29.5,煤层17.4,粘土岩14.8。岩相组合主要是泻湖海湾相和泥岩沼泽相交替沉积,同时在泻湖海湾相之后出现有湖滨三角洲相。自沉积赵各庄灰岩K6之后,海水大规模后退,而每次海进的幅度都比较小。该阶段沉积环境相对稳定,是成煤的最好时期。本组含煤层5层,即:煤12-1/2、煤12-2、煤12-1、煤12-1上煤线、煤11。其中煤12-2、煤12-1、煤11三层可
16、采。见图3-3。 3.二叠系下统1下界为煤11顶板之泥岩顶面,为整合接触。上界为层矾土质粘土岩之顶板,井田内该层大部分被冲蚀掉。本统地层一般厚度为235.76m,分上下两组,上组称唐家庄组,下组称大苗庄组,其中大苗庄组是重要的含煤地层。 a.大苗庄组11 上限为煤5顶板的中粗粒砂岩底界面,此层位受古河流冲刷,冲蚀的下切深度并不相同,在井田西部不仅煤5受剥蚀,煤6、煤7、煤8、均受不同程度的影响。 下限为煤11顶板粘土岩之顶界面。本组一般厚度为90.36m,最小厚度为65m(湾水2)。 本组地层以粉砂岩和砂岩为主,粘土岩也较多,岩石大致百分比为:粉砂岩类占36.2,砂岩类占30.2,粘土岩类占1
17、9.2,煤占14.4。岩相组合主要是泻湖海湾相、三角洲相及泥炭沼泽相沉积。在本组顶部出现了大陆河流冲积相沉积。 本组含煤6层即:煤5、煤6、煤7、煤8、煤9、煤10,其中可采煤层一层即煤9,是荆各庄矿的主采煤层,其它煤8、煤10局部可采。见图3-4 4.风化壳 岩石特点:a.岩层显著变色,粘土岩和砂岩均变成浅黄色、灰白色或其它杂色。b.岩石硬度降低,产生风化裂隙,疏松易碎,裂隙中有黄色充填物。c.岩石矿物发生淋滤分解作用。 在垂直方向上,区内风化壳具有分带性: 上部强风化带 下部弱风化带 5.第四系松散沉积物第四系地层不整合于各时期基岩之上,在井田范围内,厚度由北部100m向南逐渐增厚,至井田
18、南端厚度达到379.67m,等厚线方向大致东西延伸。荆各庄矿井田自身即为一个盆状向斜,向斜轴线偏居西侧,近南北延伸,中部略向西呈弧形弯曲,并向南偏东倾伏,倾伏角约56。向斜轴线西侧地层产状急陡,而东侧则较为舒缓,同时向斜边缘较之中部地层产状陡。这种构造特征直接影响了井田不同区域断裂构造的性质和发育程度。在井田东部有一舒缓横向褶皱,轴线方向N43E,长700m,宽300m,两翼倾角510。 在井田中南部有一小型背斜,轴线方向40,长600m以上,背斜西部一翼产状较陡,倾角2560,东部则地层较舒缓,倾角1525。背斜脊部张性断裂非常发育,同时煤岩层均有拉伸变薄现象,2095、2097、2099、
19、2020s泄水巷等工程对其均有控制。1.断层,本井田内断裂构造较为发育,揭露的大中型断层有F1,荆4、F46等,井田小断层较为发育,对生产影响不大,F1逆断层位于井田南部边缘,自西向东纵贯全区,F46断层位于庞庄矿井东翼边界。如表1-1。2.其它地质构造,在井田中北部中南部各有一断层,揭露地层内发现有岩浆岩,主要沿9煤侵入,使部分煤层蚀成天然焦,破坏范围不大,影响较小。表1-2 主要断裂构造表顺序名称性质断层面走向断层面倾向倾角落差/m水平断距/m1F3正WESN65o0100202F1正WESN75o10152045水文地质条件定为复杂型,目前矿井涌水量15.65m3/min。疏水中心排放的
20、清水通过管路抽到地面供生活用水,其它涌水排到中央井底水仓仓通过排水系统排至地面灌溉农田或经东翼塌陷坑沉淀,环游后经后屯大渠流入陡河。该矿井2005年河北省批复瓦斯鉴定结果:全矿井瓦斯相对涌出量0.879m3/t,绝对涌出量3.24m3/min;二氧化碳相对涌出量2.799m3/t,绝对涌出量为10.32m3/min,矿井为低瓦斯矿井。有煤尘爆炸危险,煤尘爆炸指数为38.4264.2。矿井通风采用中央并列抽出式,由副井进风,主井回风。1.硫份:各煤层全硫平均含量为0.253.66,其中煤9含量低于1,属低硫煤;煤11含硫量最高为3.66,平均为3.07,属富硫煤,其所含硫量分为:黄铁矿硫占59,
21、有机硫占36,硫酸盐硫占2.5。 2.磷份:磷份平均含量最大0.0825,最小0.008,其中煤11为特低磷煤,煤9为中磷煤。3.发热量:各可采煤层发热量变化范围在18.0124.18MJ/kg之间,各煤层发热量由大至小排列为:煤11煤9。一般情况是煤层灰分高的发热量低,而煤层灰分低的其发热量高。矿井中煤11、煤9一分层发热量最高,而煤9二三分层表1-3各煤层煤质情况统计表 井田内各煤层均属气煤类,结焦性能较差,块度小,抗碎性及抗磨性能较差,不适于单独炼焦,可以考虑作配焦用煤;煤的焦油含量较高,属富油煤高油煤,发热量均在18.0124.18MJ/Kg,主要为动力用煤。 1.煤9 伪顶:暗灰色泥
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