【正文】 太原理工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 —— 采礦工程 專業(yè) 1 前 言 本設(shè)計(jì)是依托于山西柳林鑫飛下山峁煤業(yè)有限公司的礦井概括和地質(zhì)等資料，其目的是運(yùn)用大學(xué)階段所學(xué)的知識(shí)聯(lián)系礦井實(shí)際生產(chǎn)展開設(shè)計(jì)，就本專業(yè)范圍展開討論研究，以培養(yǎng)我們學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力。 此次設(shè)計(jì)的礦井生產(chǎn)能力為 90 萬 t/年，采用一個(gè)水平聯(lián)合開采，工作面采煤方式為一次采全高綜合機(jī)械化采煤法，采用全部跨落法管理頂板。專題是 8 號(hào)煤層的礦井開拓方式及采煤工作面的布置和機(jī)械設(shè)備的選型，同時(shí)也對(duì)生產(chǎn)中遇到的災(zāi)害作以詳細(xì)的措施處理。 本設(shè)計(jì)在編寫的過程中，借鑒和參閱了有關(guān)教材 和書籍，在此謹(jǐn)向各位原作者表示忠心的感謝。由于本人水平有限，設(shè)計(jì)中錯(cuò)漏之處在所難免，懇請老師和同僚批評(píng)、指正。 2020年 05 月理工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 —— 采礦工程 專業(yè) 2 第一章 井田概況及地質(zhì)特征 第一節(jié) 井田概況 一、交通地理位置 山西柳林鑫飛下山峁煤業(yè)有限公司位于山西省柳林縣城北偏西直距約 20km 王家溝鄉(xiāng)圪塔上村、延家峁村、任家山村、后備村一帶，屬柳林縣王家溝鄉(xiāng)管轄。井田地理坐標(biāo) :東經(jīng) 110176。 52′ 15″－ 110176。 54′ 11″ ,北緯 37176。 36′ 14″－ 37176。 37′ 31″。 井田位于柳林縣城北 20km處，緊靠柳林 — 磧口公路，距孝柳鐵路穆村站 30km，距柳林 — 結(jié)繩焉公路 3km，交通運(yùn)輸條件便利。 礦井交通位置詳見圖 111。 理工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 —— 采礦工程 專業(yè) 3 二、地形地貌 井田地處晉西黃土高原，屬呂梁山西側(cè)的中低山區(qū)，黃土覆蓋廣泛，沖溝發(fā)育，地形起伏較大，地貌類型以侵蝕性黃土梁、峁為主，其次為黃土溝谷地貌中的沖溝，地勢總體南高北低，地形最高點(diǎn)位于井田中東部山頭，海拔 ，最低點(diǎn)位于井田北部溝谷，海拔 左右，最大相對(duì)高差 。 三、水 系 本區(qū)屬黃河流域黃河水系，井田溝谷發(fā)育，無常年性水流，僅在雨季有洪水流出，并很快排干，季節(jié)性水流向西北匯入黃河。 四、氣象及地震情況 井田地處晉西北黃土高原，為大陸性季風(fēng)氣候，暖溫帶半干旱地區(qū)，氣溫變化晝夜懸殊，四季分明，降水量有限，多呈干旱狀態(tài)，冬春季多西北風(fēng)，少雨雪，夏秋季雨量集中，有時(shí)出現(xiàn)暴雨洪水災(zāi)害。 據(jù)柳林氣象站資料，各氣象要素特征如下： 氣溫 :年平均 ℃， 1 月份最低，平均為 ℃，極端值達(dá) ℃， 7 月份最高，平均為 ℃，極端值達(dá) 37℃，平均溫差 ℃。一般 氣溫降至 0℃的時(shí)間為 10 月中旬，回升到 0℃以上的時(shí)間是翌年 4月中旬。 降水量和蒸發(fā)量 :歷年平均降水量為 , 最大降水量在 7月份 ,為 1299mm , 最小在 12 月份 ,為 . 雨量集中在 9 三個(gè)月，占全年的 63%。蒸發(fā)量平均值為 , 最大在 6月份，平均為 。 風(fēng)向及風(fēng)速 :風(fēng)向多為西北，風(fēng)速年平均 ,最大在 35 月份，風(fēng)速平均，最大風(fēng)速 18 m/s。 霜期、雪期和凍土期：初霜期在 10 月份上旬，終霜期在次年 3 月份，一次最大積 雪厚度為 1430cm。 最早凍土期在 11月 26日，最晚解凍日為翌年 4 月 1 日，最大凍土深度 111cm。 據(jù) GB500112020《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》，柳林縣抗震設(shè)防烈度為Ⅵ度區(qū)，設(shè)計(jì)基本理工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 —— 采礦工程 專業(yè) 4 地震加速度值為 。據(jù)歷年記載，歷史上發(fā)生過數(shù)次地震，其中以 1101 年， 1555年最強(qiáng)烈；其次 1918 年及 1965 年較強(qiáng)烈。 五、礦區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)概況 本區(qū)以煤炭工業(yè)為主，其次還有縣、鄉(xiāng)辦及個(gè)體私營鐵廠、磚廠、鑄造廠等。農(nóng)業(yè)很不發(fā)達(dá)，糧食不能自給，農(nóng)作物主要有玉米、谷子、豆類、土豆等，經(jīng)濟(jì)作物有葵花、胡麻、紅棗等。 六 、井田鄰近礦井的情況 整合后井田北與新民二礦 相鄰 、東與山西柳林大莊煤業(yè)有限公司 相鄰 、西與中鋁磧口煤礦 相鄰 、西南與碾墕煤礦 相鄰 （ 見井田四鄰關(guān)系圖）。 井田四鄰關(guān)系圖 1. 新民二礦 新民二礦始建于 1949 年， 1956 年正式投產(chǎn)，為國有煤礦，現(xiàn)開采 4號(hào)煤層，生產(chǎn)規(guī)模為 21萬 t/a，實(shí)際生產(chǎn)能力為 21萬 t/a，采用立井開拓，分兩個(gè)水平開采，采用長壁式開采，采煤機(jī)落煤，一次性采全高，頂板管理方法為全部跨落法，單體液壓支柱π型梁支護(hù)，中央并列式機(jī)械抽出式通風(fēng)，該礦涌水量 20m340m3/d，屬低瓦斯礦井。煤塵具 有爆炸性，煤的自燃傾向性等級(jí)為Ⅱ級(jí)，屬自燃煤層。 理工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 —— 采礦工程 專業(yè) 5 經(jīng)調(diào)查，新民二礦與本井田相接處不存在越界開采現(xiàn)象。 柳林大莊煤礦有限責(zé)任公司始建于 1947 年， 1996 年改制成立大莊煤礦股份公司。井田內(nèi)有三個(gè)坑口，即大莊煤礦、大莊 4 號(hào)坑口和三賢岔坑口。 大莊煤礦位于井田中東部，建井于 1947 年，投產(chǎn)于 1949 年，主采 9 號(hào)煤層，在1995 年開始開采 8號(hào)煤層， 1998 年停產(chǎn) 9號(hào)煤，后主采 8號(hào)煤。初設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 3 萬t/a，后經(jīng)核定生產(chǎn)能力為 9萬 t/a。采用一對(duì)豎井開拓，井田東部 9號(hào)有部分采空區(qū)。 采煤方法為走向長壁布置工作面，垮落法管理頂板。工作面采用金屬摩擦支柱配合金屬鉸接頂梁支護(hù)，大巷用木棚架支護(hù)，井筒用料石砌碹。通風(fēng)方式為中央并列式，采用機(jī)械抽出式通風(fēng)方法。礦井一般涌水量 12m3/d，井下建有水倉，采用水泵向地面集中抽排。屬低瓦斯礦井。 大莊煤礦 4 號(hào)坑口位于井田中北部，建井于 1991 年，投產(chǎn)于 2020 年，主采 4 號(hào)煤層。設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 9 萬噸 /年，核定生產(chǎn)能力為 9萬噸 /年。采用一豎、一斜井開拓，生產(chǎn)水平為 820 水平，分為五個(gè)采區(qū)，現(xiàn)已采空。礦井生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)井田中部已是古空區(qū)。采煤方法為走向長壁布置工作 面，垮落法管理頂板，工作面配有煤電鉆，采用打眼放炮落煤，人工攉煤，刮板機(jī)運(yùn)煤，大巷用礦車運(yùn)輸，斜井串車提升。工作面采用金屬磨擦支柱配合金屬鉸接頂梁支護(hù)，大巷用木棚架支護(hù)，井筒用料石砌碹。通風(fēng)方式為中央并列式，采用機(jī)械抽出式通風(fēng)方法。礦井一般涌水量 50m3/d，井下建有水倉，采用水泵向地面集中抽排。井下瓦斯相對(duì)涌出量為 ，屬低瓦斯礦井。 三賢岔坑口位于井田北部，建井于 1947 年，投產(chǎn)于 1949 年，后再建于 1971 年，4號(hào)煤層已采空， 2020 年 7 月延深至 8號(hào)、 9 號(hào)煤層。開采 9號(hào)煤層。原設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力3萬噸 /年，核定生產(chǎn)能力為 9萬噸 /年。采用豎井 — 豎井開拓，生產(chǎn)水平為 747 水平，在東部采空 — 少部分。采煤方法為走向長壁煤采落煤，垮落法管理頂板，工作面配有煤電鉆，刮板機(jī)運(yùn)煤，大巷用礦車運(yùn)輸，罐籠提升。工作面采用金屬磨擦支柱配合金屬鉸接頂梁支護(hù)，大巷用砌碹或工字支護(hù)，井筒用料石砌碹。通風(fēng)方式為中央并列式，采用機(jī)械抽出式通風(fēng)方法。礦井一般涌水量 ，井下建有水倉，采用水泵向地理工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 —— 采礦工程 專業(yè) 6 面集中抽排。井下甲烷相對(duì)涌出量為 ，屬低瓦斯礦井。 各可采煤層煤塵具有爆炸性，煤的自燃傾向性等級(jí)均為Ⅱ級(jí)，屬自燃煤 層。 經(jīng)調(diào)查，柳林大莊煤礦有限責(zé)任公司與本井田相接處不存在越界開采現(xiàn)象。 3．碾墕煤礦 該礦為柳林縣碾墕村村辦煤礦，批準(zhǔn)開采 5號(hào)煤層，現(xiàn)開采 4 號(hào)煤層，生產(chǎn)能力為 90kt/a， 1993 年建礦， 1998 年投產(chǎn)，開拓方式為一對(duì)豎井，采煤方法走向長壁式，放炮落煤，單體液壓支柱配絞接頂梁支護(hù)，絞車提升，皮帶刮板運(yùn)輸，機(jī)械抽出式通風(fēng)，礦井涌水量為 — ，瓦斯相對(duì)涌出量 ，屬低瓦斯礦井。各可采煤層煤塵具有爆炸性，煤的自燃傾向性等級(jí)均為Ⅱ級(jí)，屬自燃煤層。 經(jīng)調(diào)查，碾墕煤礦與本井田相 接處不存在越界開采現(xiàn)象。 現(xiàn)仍未進(jìn)行開采。 七、水源和電源情況 水源條件 各整合礦供水水源為太原組灰?guī)r巖溶水，為自備水源井，基本能夠滿足礦上生活用水、井上和地面煤堆的灑水除塵、洗煤廠用水和村民生活用水等。 兼并重組整合后，礦井生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大，用水量會(huì)增大。井田內(nèi)太原組灰?guī)r巖溶水富水性中等，取該層水，可以滿足生產(chǎn)和生活用水需要。另外，當(dāng)太原組水量不足時(shí)，可取奧灰水，奧灰水水量豐富，水質(zhì)較好，可作為改造后的供水水源。 電源條件 礦井 35KV 供電電源采用雙回 35kV 架空線引接。一回引自穆村 110kV 變電站的 35kV 母線，距離 20km；另一回經(jīng)森澤 35kV 開閉所引自林家坪 110kV 變電站的 35kV 母線，距離共。 第二節(jié) 地質(zhì)特征 一、區(qū)域地質(zhì)簡況 理工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 —— 采礦工程 專業(yè) 7 (一 )區(qū)域地層 區(qū)域構(gòu)造 本井田區(qū)域構(gòu)造位置處于鄂爾多斯臺(tái)坳之河?xùn)|斷凹，原三交勘探區(qū)東部。區(qū)域構(gòu)造以褶曲為主，斷裂較少。 區(qū)域地層 本區(qū)位于鄂爾多斯聚煤盆地東緣的河?xùn)|煤田北部。區(qū)域地層由老到新有：太古界界河口群、呂梁山群，元古界野雞山群、黑茶山組、震旦系漢高山組，古生界寒武系中統(tǒng)、上統(tǒng)，奧陶系下統(tǒng)、中統(tǒng)，石炭系中統(tǒng)本溪組、上統(tǒng)太原 組，二疊系下統(tǒng)山西組、下石盒子組，二疊系上統(tǒng)上石盒子組、石千峰組，三疊系下統(tǒng)劉家溝組、和尚溝組，三疊系中統(tǒng)二馬營組、銅川組，新生界上第三系上新統(tǒng)，第四系中上更新統(tǒng)，全新統(tǒng)。（見表 121） 區(qū)域內(nèi)無巖漿出露。主要礦產(chǎn)為煤、山西式鐵礦、鋁土礦、水泥巖和建材石料等。 (二 )區(qū)域含煤特征 區(qū)域上含煤地層主要為石炭系上統(tǒng)太原組和二疊系下統(tǒng)山西組。 太原組 (C3t)：由深灰色、灰黑色泥巖、砂質(zhì)泥巖、中粗粒砂巖、灰?guī)r及煤層組成，為一套海陸交互相含煤沉積。該組旋回結(jié)構(gòu)清楚，厚度很穩(wěn)定，一般含 10 號(hào)煤層， 其中 9 號(hào)煤層穩(wěn)定可采，其余為不可采煤層或煤線。 山西組 (P1s)：山西組是以陸相沉積為主的海陸交互相含煤沉積，地層巖性由深灰 灰黑色泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、灰色砂巖及煤層組成，本組含有 5 號(hào)煤層，其中 5 號(hào)煤層為穩(wěn)定可采煤層，其余為不可采煤層。 區(qū)域地層簡表 表 121 地層單位 厚度 巖性描述 界 系 統(tǒng) 地方性 名稱 代號(hào) 新 生 界 第 四 系 全新統(tǒng) Q4 5— 24 沖積層，由壓砂土，砂層及卵石層組成 上更新統(tǒng) 馬蘭組 Q3m 10— 58 淺黃色黃土狀亞粘土及亞砂土，含大孔隙，局部夾砂礫層及其透鏡體，常組成二級(jí)階地及丘陵，頂部覆蓋黃土地貌 理工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 —— 采礦工程 專業(yè) 8 中更新統(tǒng) 離石組 Q2l 25125 紅黃、淺紅棕色黃土狀亞粘土，夾紅棕色古土壤 層，一般 35 層，其下可見鈣質(zhì)結(jié)核層，底部夾有薄透鏡狀礫石層，礫石成分單一。以灰?guī)r為主，垂直節(jié)理發(fā)育。 上 第 三 系 上 新 統(tǒng) N2 20122 底部為灰白 ，淺紅色礫巖，礫石成分為片麻巖、石英砂巖、石灰?guī)r組成，礫徑 510cm，鈣質(zhì)膠結(jié)，上部為紫紅色及棕紅色粘土及砂質(zhì)粘土、夾薄礫石及鈣質(zhì)結(jié)核。 中 生 界 三 疊 系 中 統(tǒng) 銅川組 T2t 221341 下部以灰綠， 灰黃及灰紅色長石 石英砂巖為主，夾薄層泥巖，砂巖含磁鐵礦條帶，鈣質(zhì)結(jié)核等，上部由灰紅色厚層狀中細(xì)粒長石砂巖為主，夾泥巖及 12 層凝灰?guī)r。 二馬營組 T2er 214274 217329 中上段由紫紅，灰紅色長石 石英砂巖及薄層泥巖，砂質(zhì)泥巖組成，下段為灰綠色厚層中粒長石砂巖夾泥巖及礫巖透鏡體，頂部為紫紅色砂質(zhì)泥巖。 下 統(tǒng) 和尚溝組 T1h 92167 紫紅、磚紅色砂質(zhì)泥巖、泥巖夾淺紅色細(xì)砂巖，局部含層數(shù)鈣質(zhì)結(jié)核或透鏡狀淡水灰?guī)r。 劉家溝組 T1l 383485 淡紅，淺紅細(xì)粒薄板狀長石 石英砂巖夾薄層紫紅色砂質(zhì)泥巖，砂巖中含泥質(zhì)包裹體，具大型交錯(cuò)層理 ，細(xì)砂巖中見有淡水灰?guī)r層。 古 生 界 二 疊 系 上 統(tǒng) 石 千 峰 組 P2sh 130224 以磚紅，鮮紅色砂質(zhì)泥巖、泥巖為主，夾薄層砂巖，下部砂巖發(fā)育，構(gòu)成數(shù)十米厚的砂巖帶，上部以細(xì)碎屑為主，夾透鏡狀淡水灰?guī)r。 上 石 盒子組 P2s3 P2s2 P2s1 100230 150215 174293 下段為 黃綠、灰紫色砂巖，粉砂巖互層、夾遂石層；中段灰綠色薄層狀中粗石英砂巖與黃綠紫紅 色粉砂巖互層；上段杏黃色中粗粒石英砂巖，夾紫色粉砂巖。 古 生 界 二 疊 系 下 統(tǒng) 下石盒 子組 P1X