【文章內(nèi)容簡介】 ............................. 56 排水方式和排水系統(tǒng)簡介 .............................................................. 56 主排水設(shè)備及管路選擇計(jì)算 .......................................................... 56 第九章 礦井主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) .............................................. 60 總結(jié) ...................................................................................... 62 致 謝 辭 ............................................................................... 63 主要參考文獻(xiàn) ......................................................................... 64 附錄一 ................................................................................... 65 附錄二 ................................................................................... 70 7 8 緒論 美國 是煤炭資源豐富，儲量和產(chǎn)量均居世界前列。近年來隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和綜 合國力的提高，石油、天然氣、水力、核電等其他能源有了較大的發(fā)展，但是煤炭仍然是 美國 的主要能源，預(yù)計(jì)在今后相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)這種狀況不會有根本性改變。進(jìn)入新世紀(jì)以后，要求 美國 煤炭工業(yè)深化改革，盡快擺脫粗放經(jīng)營的舊模式，步入低投入、高產(chǎn)出、高效益的良性循環(huán)軌道。國家的發(fā)展靠能源，煤炭是 美國 重要能源，依靠科技進(jìn)步是煤炭行業(yè)發(fā)展的基本方向。其中包括采礦工程技術(shù)。 作為一名采礦專業(yè)的學(xué)生，即將成為煤炭行業(yè)的工程技術(shù)人員。在通過大學(xué)四年的學(xué)習(xí)，我掌握了很多專業(yè)知識，為了能更好的鞏固和運(yùn)用這些知識，借畢業(yè)設(shè)計(jì)這個(gè)機(jī)會我做了黑 龍江省雞西市東山礦的新井設(shè)計(jì)，而且我在畢業(yè)實(shí)習(xí)中也收集到了很多東山礦的資料。本設(shè)計(jì)主要是關(guān)于新礦井的建設(shè)，其中包括開拓方式、采煤工藝、支護(hù)方式、設(shè)備選型以及礦井的各個(gè)系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)包括通風(fēng)安全方面、采煤工藝方面、巖石力學(xué)方面以及 CAD 制圖方面的知識。在設(shè)計(jì)時(shí)，需要對礦井的地質(zhì)情況、煤層的受力等情況進(jìn)行分析等工作。我通過做本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，學(xué)到更多的采礦專業(yè)知識，鞏固我所學(xué)過的各種知識，并且能夠很好的運(yùn)用他們，提高自己的素質(zhì)，也為我以后的工作打下良好的基礎(chǔ)。 由于本人 對煤礦的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)較少，對煤礦的空間概念不太清 晰，望答辯老師給予提出寶貴意見，本人將十分感激。 9 第一章 礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征 井田概況 礦區(qū)的交通 位置 東山礦位于黑龍江省 雞西市 境內(nèi)，東經(jīng) : 130?42′ 20″ ～ 130?51′ 31″ 北緯： 45?18′ 42″ ～ 45?22′ 16″ 東山礦的交通以鐵路、公路為骨干。有礦山鐵路專線與雞西站相連；公路通達(dá)雞西市、密山市等地。交通便利。 （ 見圖 1－ 1） 比例尺 1:600000至林口滴道至牡丹江柳毛礦石墨礦通樺木林場水源地東山礦二道河子礦張新礦雞西礦業(yè)集團(tuán)雞西通密山雞東通密山東海礦杏花礦正陽礦城子河礦 圖 11 交通示意圖 10 地形地貌 東山 礦區(qū)井田地表為丘陵起伏，整個(gè)地勢為東南高，西北低。海拔最低標(biāo)高為 150m，最高標(biāo)高為 341m。 氣候狀況 區(qū)內(nèi)有 11 月至 翌 年 4 月為凍結(jié)期，凍結(jié)深度為 ～ ，最高氣溫在29℃ ～ 34℃ ,全年平均氣溫在 零上 ℃ ，處于亞寒帶屬大陸性季風(fēng)氣候，年降水量在 390mm 到 700mm,年降水量為 545mm。風(fēng)向多為西北和西南，風(fēng)力 3— 4級。 水文情況 東山 礦區(qū)境內(nèi)無湖泊、水庫和溝塘。 東山礦區(qū)水源來自采地下水，能保證生產(chǎn)與生活需要。 煤田開發(fā)史 東山煤田為新近開發(fā)，無開發(fā)歷史。 工農(nóng)業(yè)及原料供應(yīng)狀況 東山井田周邊有農(nóng)田和國有林地分布，可為礦區(qū)提供一部分農(nóng)產(chǎn)品及生產(chǎn)原料。 水源及其電源 東山礦區(qū)水源來自開采地下水，生產(chǎn)與生活用電一個(gè)來自雞西市供電局，一個(gè)來自雞東縣供電局，實(shí)現(xiàn)雙回路供電。 礦區(qū)范圍內(nèi)的地層情況 東山礦區(qū)地層走向?yàn)?EW，傾向?yàn)?S,傾角為 11186。地層厚度為 850900m。表土及風(fēng)化帶厚度約 2063m，表土中無流沙巖。巖層多由細(xì)砂巖及中砂巖構(gòu)成。（ 詳見圖 1－ 2），煤層綜合柱狀圖。 井田范圍內(nèi)和附近的主要地質(zhì)構(gòu)造 東 山 井田范圍內(nèi)的主要地質(zhì)構(gòu)造為斷層，其中斷層共有 3 個(gè)，都為正斷層，鉛直地層斷距在 20－ 30m 之間，都是正斷層。詳見表（ 1－ 1），斷層特征表。 煤層賦存狀況及可采煤層特征 煤層賦存比較深，傾角在 11186。，主要中采煤層發(fā)育在城子河組地層中，主要可采層有： 3下、 6A、 1 34。 可采煤層特征如下（表 12） 。 11 巖　性　描　述地層厚(煤層(煤層號柱　壯地層系統(tǒng)界 系 統(tǒng)中生界侏侏羅羅系統(tǒng)上5677646A 13121114161311121434粉砂巖夾粗砂巖粉砂巖粗砂巖粉砂巖中砂巖夾粗砂巖細(xì)砂巖焦煤灰色細(xì)砂巖中砂巖細(xì)中砂巖中砂巖細(xì)砂巖細(xì)砂巖粉砂巖夾粗砂巖細(xì)砂巖，粉砂巖夾中砂巖粉砂巖焦煤6 粗砂巖焦煤下14181214細(xì)中砂巖粗砂巖中砂巖、細(xì)砂巖粉砂巖細(xì)中砂巖17 焦煤 圖 1— 2 煤層 綜合柱狀圖 12 表 11 斷層特征表 序號 斷層號 與煤層走向關(guān)系 基本特征 延展情況 擺動情況 可靠程度 走向 傾向 傾角 性質(zhì) 落差 1 F1 斜交 N60186。w 30186。NE 50 正 25 全區(qū) 177。 30 可靠 2 F2 斜交 N56186。w 34186。NE 58 正 26 全區(qū) 177。 20 可靠 3 F3 斜交 N58186。W 32186。NE 60 正 24 全區(qū) 177。 8 可靠 區(qū)內(nèi)構(gòu)造形態(tài)以南西向傾斜的單斜和斷裂為主，斷層又以 NW 向 SE 傾斜，并行排列的正斷層為主。 巖石性質(zhì) 厚度特征 煤層頂?shù)装宓暮穸纫话愣即笥?8m,多為砂巖。 各煤層上、下的頁巖中常含有保存較為完整的植物化石，常見有櫛羊齒、楔葉木 、輪木、丁氏蕨等。 井田內(nèi)水文地質(zhì)情況 礦區(qū)內(nèi)地面標(biāo)高為 150～ 341m，歷史最高水位為 +100m，主要含水層為第四系孔隙含水層，二迭系的砂巖裂隙含水層，太原組灰?guī)r溶隙含水層，奧陶系灰?guī)r溶隙含水層。 東山礦 井正常涌水量為 120m3/h。 最大涌水量為 180m3/h。 沼氣 煤塵及煤的自然 瓦斯相對涌出量為 m3/t，絕對涌出量為 ，所以本礦區(qū)屬低瓦斯礦區(qū)。根據(jù)對鄰近礦井的調(diào)查及實(shí)際情況確定本礦井為底瓦斯礦井，但在秋冬季節(jié)也應(yīng)注意防火。 13 表 12 可采煤層特征表 煤層號 煤層厚度 煤層結(jié)構(gòu) 層間距 可采程度 頂板巖性 底版巖性 3下 簡單 30m 全區(qū)可采 粉沙巖 中砂巖 6A 簡單 全區(qū)可采 細(xì)砂巖 砂巖 90m 17 簡單 全區(qū)可采 細(xì)中砂巖 中砂巖 細(xì)砂巖 60m 34 簡單 全區(qū)可采 細(xì)砂巖 粉砂巖 夾粗砂巖 煤質(zhì) 牌號及用途 本礦井煤屬低硫、低磷，中低灰分的焦煤和 1/3 焦煤，其中 1/3 焦煤占%，發(fā)熱量一般在 6500～ 7500 大卡 /千。 1）物理性質(zhì) 多為亮煤、半亮煤及半暗煤，水平層狀構(gòu)造，結(jié)構(gòu)致密、脆質(zhì)，垂直節(jié)理發(fā)育，玻璃光澤，距狀或平面斷口，鏡下多見凝膠化基質(zhì)，木質(zhì)鏡煤、絲炭，角質(zhì)化物質(zhì)較少，樹脂體少，透明基質(zhì)和形態(tài)分子含量略等，且發(fā)鮮紅色，形態(tài)分子結(jié)構(gòu)不歸整，鏡下可見無機(jī)物，有石英碎屑及菱鐵礦物等。比重在 ～，摩氏硬度約 2～ 。 2）化學(xué)性質(zhì)及煤種 14 煤質(zhì)變化規(guī)律符合希爾特定律： A揮發(fā)分隨著深度的增加而降低， B煤的變質(zhì)程度隨著深度的增加而提高。 3）煤的工藝特性 煤層屬中低灰份，灰份多為內(nèi)在灰 份，系二氧化硅、氧化鐵等，氧化鎂、氧化鈣較少，故灰熔點(diǎn)可達(dá) 1250℃以上。 4）用途 :一般作為配煤煉焦使用。 勘探程度及可靠性 東山礦井田范圍內(nèi)勘探程度很高，勘探鉆探甲、乙級孔率為 %，煤層甲、乙級層點(diǎn)率為 %，物探甲、乙級孔率和煤層層點(diǎn)率為 100%，鉆探測井資料齊全準(zhǔn)確，并采用水泥沙漿法封孔。物探質(zhì)量高于鉆探選題，在報(bào)告編制中合理取舍，整個(gè)報(bào)告達(dá)到了地址勘探規(guī)范的要求。經(jīng)綜合平定，本區(qū)構(gòu)造程度簡單。 15 第二章 井田境界 儲量 服務(wù)年限 井 田 境界 井田的周邊狀況 東山礦井田東部以坐標(biāo)人為劃定邊界，西至 F1斷層， +250m 煤層露頭，下至 ，適合建設(shè)大型礦井。 儲量計(jì)算方法 本井田煤層傾角較小，為緩傾斜煤層，采用等高線法，直接在井田開拓平面圖上量取井田大致面積，再根據(jù)煤層傾角折算傾斜面積，乘以容重，從而可計(jì)算出井田工業(yè)儲量。 井田境界 的依據(jù) 1．要適合選擇井筒位置，安排地面生產(chǎn)系統(tǒng)和各建筑物； 2．以地理地形，地質(zhì)條件作為劃分境界的依據(jù)； 3．井田要有合理的走向長度，以利于機(jī)械化的不 斷提高根據(jù)； 4．劃分的井田范圍要為礦井發(fā)展留有空間。 根據(jù)上述原則，結(jié)合東山礦區(qū)實(shí)際的情況，東山礦井田境界確定為東經(jīng)1 3 0 4 2 2 0 1 3 0 5 1 3 1? ?? ? ????。 。，北緯 4 5 1 8 4 2 4 5 2 2 1 6?? ? ????。 。 井田儲量 井田儲量的計(jì)算 （ 1）煤層厚度均采用煤層真實(shí)厚度，按塊段內(nèi)或附近各見煤點(diǎn)，計(jì)算其算術(shù)平均值，作為該塊段的煤層平均厚度，如前所述， 1 煤 ， 2 煤 ， 4煤 ， 8 煤 。 （ 2）煤層容重采用前值，即 1煤 ， 2 煤 ， 4 煤 ，8煤 。 工業(yè)儲量計(jì)算公式 Z=S Mγ 式中： Z — 工業(yè)儲量， t； S — 井田總面積， s2 M — 煤層平均厚度， m γ — 煤層平均容重， t/m3 16 礦井工業(yè)儲量： Z =Z1+ Z2+Z3+Z4= 106 t 根據(jù)《生產(chǎn)礦井儲量管理規(guī)程》要求，計(jì)算可采儲量如下： Zk=(EcP) C 式中： Zk— 礦井可采儲量 t； Z— 礦井工業(yè)儲量 t； P— 保護(hù)工業(yè)場地，井田境界等永久煤柱損失量； C— 采區(qū)采出率，對于中厚煤層取 ；則礦井可采儲量 Zk=( 106 105 ) = 106t 保安煤柱 根據(jù)《煤 礦安全規(guī)程 》中礦井工業(yè)廣場，占地指標(biāo)的規(guī)定，大型礦井工業(yè)廣場占地面積為 ~ 公傾 /10 萬 t，礦井生產(chǎn)能力越大，取值越小，本礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 180 萬 t，為大型礦井，本井田取 1 公頃 /10 萬 t，則工業(yè)廣場占地面積為： 180 1/10=18 公頃 =18 104m2 工業(yè)廣場布置為 300m 400m 的矩形，另外，根據(jù)規(guī)定，長邊與寬邊都加15m 的圍護(hù)帶，煤層傾角α =176。，表土層厚度為 40m，基巖移動角中：沿煤層方向走向移動角δ =70176。，上山移動角γ =70176。，下山移動角β =70176。 =70176。 =62176。，表土層移動角φ =50176。，以上的數(shù)據(jù)均根據(jù) 東山 礦務(wù)局地測處中國礦業(yè)大學(xué)測物系在全國礦山測量學(xué)術(shù)會議上發(fā)表的 東山 礦區(qū)地表移動規(guī)律綜合分析，材料中關(guān)于《地表移動主要參數(shù)的計(jì)算》所載。 工業(yè)廣場保護(hù)煤柱如下圖 2— 1。 17 βγδδψ ψψψ 圖 2— 1 工業(yè)廣 場保護(hù)煤柱計(jì)算示意圖 ψ－表土層移動角 50176。 δ－基巖巖層移動角 70176。 γ－上山移動角 70176。 β－下山移動角β＝γ－ ＝ 176。 礦井工作制度 生產(chǎn)能力 服務(wù)年限 礦井工作制度