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我國(guó)厚煤層綜放開采技術(shù)現(xiàn)狀研究畢業(yè)論文(編輯修改稿)

2024-08-23 11:26 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 煤回收率XY原煤精煤含量(%)等級(jí)8~(14)42~5649(5)6~107(5)1~43(13)4~55(5)低9~(36)29~5644(50)6~138(28)2~54(35)4~65(18)中(3)煤的結(jié)焦性從9煤層鐵箱試驗(yàn)的結(jié)果(圖12),得知9煤焦炭的塊度很小,通過(guò)25轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn),100轉(zhuǎn)后篩分結(jié)果:大于80mm的等于零,80~%,60~%,%,說(shuō)明焦炭抗碎性很差。經(jīng)250轉(zhuǎn)后,焦炭塊度大于80mm的等于零,80~%,60~40mm的占10%,%,說(shuō)明焦炭抗磨度性很差。圖12 9煤焦炭轉(zhuǎn)鼓篩分試驗(yàn)結(jié)果(4)煤的工業(yè)用途評(píng)價(jià)井田內(nèi)各煤層均屬氣煤,小牌號(hào)為氣煤1號(hào)和氣煤2號(hào),根據(jù)9煤鐵箱試驗(yàn)結(jié)果,煤的結(jié)焦性能較差,塊度小,抗碎性及抗磨性能較差,不適于單獨(dú)煉焦之用,但可以考慮作配焦用煤;煤的焦油含量較高,屬富油煤~高油煤,可考慮煤的綜合利用?!?,可作為動(dòng)力用煤。 勘探程度及可靠性本井田的精查工作量是很大的,除以往工作量以外,最后一次精查區(qū)內(nèi)又鉆了260個(gè)孔,基本上搞清本井田的煤層賦存情況和主要的地質(zhì)構(gòu)造情況。但由于地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,相當(dāng)一部分?jǐn)嗔讶允峭贫ǖ?。根?jù)本區(qū)斷裂的一般規(guī)律,往往在大斷裂附近還有很多較小的斷裂,再者由于煤層走向變化大,還可能有新的斷裂沒(méi)有控制,這些都需要在建井和生產(chǎn)過(guò)程中予以注意。礦井瓦斯等級(jí)、涌水量是用是根據(jù)臨礦實(shí)際情況推算出來(lái)的,所以可靠性不足,待礦井建成投產(chǎn)后,根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況重新確定。2井田境界及儲(chǔ)量 井田境界 井田周邊情況井田本身為一盆狀向斜,邊緣急陡,中部平緩,略有起伏,井田向斜本身屬1級(jí)褶皺,次級(jí)褶皺不發(fā)育,但在向斜邊緣局部出現(xiàn)撓曲或臺(tái)階狀起伏。向斜軸部煤層厚度普遍變薄。斷裂構(gòu)造是井田最為重要的構(gòu)造形式,它不但構(gòu)成了井田邊界,而且直接影響采區(qū)的劃分,同時(shí)在井田內(nèi)廣泛存在,是采掘生產(chǎn)和井巷工程所要解決的最主要的地質(zhì)問(wèn)題。井田北部、西部及北部均以煤9沖積層下潛伏露頭為界,東部及東南部以F3斷層為界,深部以煤9盆狀向斜底520標(biāo)高為最終深度, km2,煤層平均傾角8176。本礦無(wú)擴(kuò)展的可能性。 井田境界確定的依據(jù)(1)井田范圍、儲(chǔ)量、煤層賦存、開采條件與礦井開采能力相適應(yīng);(2)保證礦井有合理的尺寸;(3)充分利用各井田邊界劃分井田境界;(4)合理規(guī)劃礦井開采范圍、處理好相鄰礦井之間的關(guān)系;(5)經(jīng)濟(jì)效果較好。 井田范圍荊各莊礦位于開平向斜之東南翼。礦井地理坐標(biāo):東經(jīng)113度28分,北緯39度33分。井田北部及西北部與呂家坨礦相接。西及西南部與錢家營(yíng)礦相鄰,兩礦的技術(shù)邊界未確定,暫以畢25孔與畢34孔聯(lián)線,再經(jīng)畢34孔與畢15孔聯(lián)線延至9煤層520米等高線上,作為荊各莊礦與錢家營(yíng)礦的儲(chǔ)量計(jì)算邊界。 礦井工業(yè)儲(chǔ)量 井田儲(chǔ)量的計(jì)算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,乘以視密度,從而可計(jì)算出井田工業(yè)儲(chǔ)量。 工業(yè)儲(chǔ)量計(jì)算荊各莊井田范圍內(nèi)絕大部分勘探鉆孔密集,煤層層位、厚度、結(jié)構(gòu)及其變化情況和煤質(zhì)及其變化情況已經(jīng)查明。煤層對(duì)比可靠,屬于A級(jí)儲(chǔ)量。全礦只有9號(hào)煤層可采,因此僅對(duì)其作出設(shè)計(jì)。9號(hào)煤層工業(yè)儲(chǔ)量按下式計(jì)算:工業(yè)儲(chǔ)量計(jì)算公式:Zg =SMR (21)式中: Zg——煤層工業(yè)儲(chǔ)量,萬(wàn)t;S——煤層傾斜面積,S = ;M——煤層厚度,7m;R——煤的容重。則,9號(hào)煤層工業(yè)儲(chǔ)量為:Zg=11607=11368萬(wàn)t 礦井可采儲(chǔ)量 礦井永久保護(hù)煤柱損失量1)邊界煤柱可按下列公式計(jì)算 Z=LbMr (22)式中:Z——邊界煤柱損失量,t; L——邊界長(zhǎng)度,m; b——邊界寬度,斷層邊界50m,人為邊界20m。則井田的斷層邊界煤柱為:F1斷層:500/(cos8176。)507= 萬(wàn)t;F2斷層:1050/(cos8176。)507=;井田的人為邊界煤柱為:13975/(cos8176。) 207= 萬(wàn)t。2)工業(yè)廣場(chǎng)煤柱根據(jù)《煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》中礦井工業(yè)廣場(chǎng),占地指標(biāo)的規(guī)定,~(見(jiàn)表21),礦井生產(chǎn)能力越小,取值越大,為中型礦井,則工業(yè)廣場(chǎng)占地面積為:90104m2 本礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為90萬(wàn)t/a,所以取工業(yè)廣場(chǎng)的尺寸為300 m390 m的長(zhǎng)方形。工業(yè)廣場(chǎng)所在位置煤層傾角為8176。,其中心處埋藏深度為400 m,該處表土層厚度為40m,主井、副井,地表建筑物均布置在工業(yè)廣場(chǎng)內(nèi)。工業(yè)廣場(chǎng)按Ⅱ級(jí)保護(hù)留維護(hù)帶,寬度為15m。本礦井的地質(zhì)條件及沖積層和基巖層移動(dòng)角見(jiàn)表22。表21 工業(yè)廣場(chǎng)占地指標(biāo)表井型(萬(wàn)噸/年)指標(biāo)(公頃/10萬(wàn)噸)400~600~240~300~120~180~45~90~備注:(指標(biāo)中中小井取大值,大井取小值)表22 巖層移動(dòng)角廣場(chǎng)中心深度/m煤層傾角/176。煤層厚度/m沖積層厚度/mф/176。δ/176。γ/176。β/176。400874045707064以上的數(shù)據(jù)均根據(jù)開灤礦務(wù)局地測(cè)處中國(guó)礦業(yè)大學(xué)測(cè)物系在全國(guó)礦山測(cè)量學(xué)術(shù)會(huì)議上發(fā)表的開灤礦區(qū)地表移動(dòng)規(guī)律綜合分析材料中關(guān)于《地表移動(dòng)主要參數(shù)的計(jì)算》所載:(1)各煤層在露頭處留設(shè)20m保安煤柱;(2)邊界斷層留設(shè)20m保安煤柱;(3)井田內(nèi)部斷層留設(shè)20m保安煤柱;(4)河流兩側(cè)各留設(shè)20m保安煤柱;(5)地面建筑物留設(shè)50m保安煤柱。由此根據(jù)上述已知條件,畫出如圖21所示的工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱的尺寸:由圖可得出保護(hù)煤柱的尺寸為:S=梯形面積=(上寬+下寬)高/(2cos8176。) =1470855/(2cos8176。)= km2則工業(yè)廣場(chǎng)的煤柱量為:Zi=SMR (23)式中:Zi——工業(yè)廣場(chǎng)煤柱量,萬(wàn)t; S ——工業(yè)廣場(chǎng)壓煤面積, km2。則:Zi=7 = 圖21 工業(yè)廣場(chǎng)煤柱損失圖表23 保護(hù)煤柱損失量煤 柱 類 型儲(chǔ) 量(萬(wàn)t)井田邊界保護(hù)煤柱工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱斷層保護(hù)煤柱合 計(jì) 礦井可采儲(chǔ)量礦井可采儲(chǔ)量是礦井設(shè)計(jì)的可以采出的儲(chǔ)量,可按下式計(jì)算:Zk=(Zg-P)C (24)式中: Zk——礦井可采儲(chǔ)量,萬(wàn)t; Zg——礦井的工業(yè)儲(chǔ)量,11368萬(wàn)t;P——保護(hù)工業(yè)場(chǎng)地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物、大斷層等留設(shè)的永久保護(hù)煤柱損失量,萬(wàn)t;C——采區(qū)采出率,;;;。則,礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量:Zk =()=礦井儲(chǔ)量匯總表見(jiàn)表24:表24 礦井儲(chǔ)量匯總煤層工業(yè)儲(chǔ)量(Mt)(A+B)/(A+B+C)永久煤柱損失(Mt)礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量(Mt)設(shè)計(jì)開采損失(Mt)設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量(Mt)9100%3礦井工作制度、設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 礦井工作制度 礦井年工作日數(shù)的確定按照《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定:礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力按年工作日300天計(jì)算。所以,本礦井設(shè)計(jì)年工作日數(shù)為300天。 礦井工作制度的確定礦井工作制度設(shè)計(jì)采用“四六”工作制,即三班采煤,一班準(zhǔn)備,每班凈工作時(shí)間為6個(gè)小時(shí)。 礦井每晝夜凈提升小時(shí)數(shù)的確定按照《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定:礦井每晝夜凈提升時(shí)間14小時(shí)。這樣充分考慮了礦井的富裕系數(shù),防止礦井因提升能力不足而影響礦井的增產(chǎn)或改擴(kuò)建。因此本礦設(shè)計(jì)每晝夜凈提升時(shí)間為14小時(shí)。 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 確定依據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》:礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力應(yīng)根據(jù)資源條件、開采條件、技術(shù)裝備、經(jīng)濟(jì)效益及國(guó)家對(duì)煤炭的需求等因素,經(jīng)多方案比較或系統(tǒng)優(yōu)化后確定。礦區(qū)規(guī)模可依據(jù)以下條件確定:1)資源情況:煤田地質(zhì)條件簡(jiǎn)單,儲(chǔ)量豐富,應(yīng)加大礦區(qū)規(guī)模,建設(shè)大型礦井。煤田地質(zhì)條件復(fù)雜,儲(chǔ)量有限,則不能將礦區(qū)規(guī)模定得太大;2)開發(fā)條件:包括礦區(qū)所處地理位置(是否靠近老礦區(qū)及大城市),交通(鐵路、公路、水運(yùn)),用戶,供電,供水,建筑材料及勞動(dòng)力來(lái)源等。條件好者,應(yīng)加大開發(fā)強(qiáng)度和礦區(qū)規(guī)模,否則應(yīng)縮小規(guī)模;3)國(guó)家需求:對(duì)國(guó)家煤炭需求量(包括煤中煤質(zhì)、產(chǎn)量等)的預(yù)測(cè)是確定礦區(qū)規(guī)模的一個(gè)重要依據(jù);4)投資效果:投資少、工期短、生產(chǎn)成本低、效率高、投資回收期短的應(yīng)加大礦區(qū)規(guī)模,反之則縮小規(guī)模。 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力本礦井井田范圍內(nèi)煤層賦存簡(jiǎn)單,地質(zhì)條件較好,一層煤可采且厚7m,煤層平均傾角小,屬近水平煤層,適合布置大中型礦井。因此,初步確定本礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為90萬(wàn)t/a。 礦井及第一水平服務(wù)年限的核算礦井服務(wù)年限的計(jì)算公式為: T= (31)式中: T——礦井的服務(wù)年限,a;Zk——礦井的可采儲(chǔ)量,萬(wàn)t;K——礦井儲(chǔ)量備用系數(shù),取K=;A——礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力,萬(wàn)t/a。由第二章計(jì)算結(jié)果可知:,則礦井服務(wù)年限為 T=(90)= >50a以上結(jié)果符合《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定。第一水平服務(wù)年限的計(jì)算公式為: T1= (32)式中: T1——第一水平的服務(wù)年限,a;Zk1——第一水平的可采儲(chǔ)量,萬(wàn)t;K——礦井儲(chǔ)量備用系數(shù),取K=;A——礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力,萬(wàn)t/a。由第二章計(jì)算結(jié)果可知:,則第一水平服務(wù)年限為 T1= (90)= >25a以上結(jié)果符合《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定。經(jīng)過(guò)礦井及第一水平服務(wù)年限的核算,二者均符合《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》之規(guī)定,因此最終確定礦井的生產(chǎn)能力為90萬(wàn)t/a。 井型校核按礦井的實(shí)際煤層開采能力,輔助生產(chǎn)能力,儲(chǔ)量條件及安全條件因素對(duì)井型進(jìn)行校核:1)煤層開采能力井田內(nèi)只有9號(hào)煤層可采,煤厚7 m,為特厚煤層,賦存穩(wěn)定,厚度基本無(wú)變化。煤層傾角平均8176。,地質(zhì)條件簡(jiǎn)單,根據(jù)現(xiàn)代化礦井“一礦一井一面”的發(fā)展模式,可以布置一個(gè)綜采放頂煤工作面。2)輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能力校核礦井設(shè)計(jì)為特大型礦井,開拓方式為雙立井單水平開拓。主立井采用多繩摩擦式提升機(jī)帶兩對(duì)22t箕斗提升煤炭,工作面生產(chǎn)的原煤經(jīng)斜巷膠帶輸送機(jī)到大巷膠帶輸送機(jī)運(yùn)到井底煤倉(cāng),再經(jīng)主立井箕斗提升至地面,運(yùn)輸能力大,自動(dòng)化程度高;副立井采用兩套寬型罐籠運(yùn)輸人員和材料矸石。運(yùn)煤能力和大型設(shè)備的下放可以達(dá)到設(shè)計(jì)井型的要求。大巷輔助運(yùn)輸采用無(wú)軌膠輪車運(yùn)輸,運(yùn)輸能力大,調(diào)度方便靈活。3)通風(fēng)安全條件的校核本礦井為低瓦斯礦井,瓦斯涌出量極低,但煤塵具有強(qiáng)爆炸危險(xiǎn),煤炭有自然發(fā)火傾向,發(fā)火期36個(gè)月。礦井投產(chǎn)前期采用中央并列式通風(fēng),后期采用兩翼對(duì)角式通風(fēng)。輔助運(yùn)輸大巷進(jìn)風(fēng),煤炭運(yùn)輸大巷回風(fēng),工作面采用后退式U型通風(fēng),通過(guò)第九章的通風(fēng)設(shè)計(jì)知可以滿足通風(fēng)需要。4)礦井的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力與服務(wù)年限相適應(yīng),才能獲得好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》給出了井型和服務(wù)年限的對(duì)應(yīng)要求,見(jiàn)表31。表31 我國(guó)各類井型的礦井和第一水平設(shè)計(jì)服務(wù)年限礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力(萬(wàn)t/a)礦井設(shè)計(jì)服務(wù)年限(a)第一開采水平服務(wù)年限(a)煤層傾角25176。煤層傾角25176?!?5176。煤層傾角45176。600及以上8040——300~5007035——120~2406030252045~90502520159~30各省自定4井田開拓 井田開拓的基本問(wèn)題井田開拓是指在井田范圍內(nèi),為了采煤,從地面向地下開拓一系列巷道進(jìn)入煤體,建立礦井提升、運(yùn)輸、通風(fēng)、排水和動(dòng)力供應(yīng)等生產(chǎn)系統(tǒng)。這些用于開拓的井下巷道的形式、數(shù)量、位置及其相互聯(lián)系和配合稱為開拓方式。合理的開拓方式需要對(duì)技術(shù)可行的幾種開拓方式進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,才能確定。本礦井開拓方式的確定,主要考慮到以下因素:1)僅有一個(gè)可采煤層,且為近水平煤層;2)煤層埋深較大,且表土層厚度大,平均40m;3)表土層有三個(gè)含水層,含水量較大;4)礦井涌水量不大,不威脅生產(chǎn);5)本礦井為低瓦斯礦井;6) 本礦地表地勢(shì)平坦,且多為農(nóng)田,無(wú)大的地表水系和水域。確定開拓問(wèn)題,需根據(jù)國(guó)家政策,綜合考慮地質(zhì)、開采技術(shù)等諸多條件,經(jīng)全面比較后才能確定合理的方案。在解決開拓問(wèn)題時(shí),應(yīng)遵循下列原則:1)貫徹執(zhí)行國(guó)家有關(guān)煤炭工業(yè)的技術(shù)政策,為早出煤、出好煤高產(chǎn)高效創(chuàng)造條件。在保證生產(chǎn)可靠和安全的條件下減少開拓工程量;尤其是初期建設(shè)工程量,節(jié)約基建投資,加快礦井建設(shè)。2)合理集中開拓部署,簡(jiǎn)化生產(chǎn)系統(tǒng),避免生產(chǎn)分散,做到合理集中生產(chǎn)。3)合理開發(fā)國(guó)家資源,減少煤炭損失。4)必須貫徹執(zhí)行煤礦安全生產(chǎn)的有關(guān)規(guī)定。要建立完善的通風(fēng)、運(yùn)輸、供電系統(tǒng),創(chuàng)造良好的生產(chǎn)條件,減少巷道維護(hù)量,使主要巷道經(jīng)常保持良好狀態(tài)。5)要適應(yīng)當(dāng)前國(guó)家的技術(shù)水平和設(shè)備供應(yīng)情況,并為采用新技術(shù)、新工藝、發(fā)展采煤機(jī)械化、綜掘機(jī)械化、自動(dòng)化創(chuàng)造條件。6)根據(jù)用戶需要,應(yīng)照顧到不同媒質(zhì)、煤種的煤層分別開采,以及其它有益礦物的綜合開采。 確定井筒形式、數(shù)目、位置及坐
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