安全工程专业毕业设计

华北科技学院毕业设计1设计总说明本设计包括两个部分：一般部分和专题部分。一般部分为吕家坨八矿新井设计，全篇共分为十个部分：矿区概述及地质特征、井田境界及储量、矿井工作制度、设计生产能力及服务年限、井田开拓、准备方式—带区式巷道布置、采煤方法、井下运输、矿井提升、矿井通风与安全和设计矿井主要经济技术指标。江氏煤业有限公司位于河北省唐山市。矿井平均走向长度约为4.48km，平均倾斜长度约为3.4km，面积25.86平方公里。本井田内的可采煤层有7层煤、8层煤，厚度分别为3m、2m，总厚度为5m。倾角平均为8度，为缓倾斜中厚煤层。井田内工业储量1.927×108t，可采储量1.4564×108t。吕家坨八矿年设计生产能力150万t/a，服务年限69年。采用立井单水平上下山的开拓方式：第一水平标高-1230m。矿井采用走向长壁综合机械化采煤法。矿井布置一个综采工作面保证全矿井的产量，长度250m，煤在运输大巷的运输采用皮带运输。矿井的通风方式采用中央并列式通风。专题部分为煤与瓦斯共采技术研究。煤与瓦斯共采是为解决我国煤层瓦斯赋存的低压力、低渗透性和低饱和性等特点导致的开采难题而提出的新技术体系,其目的是实现煤炭与瓦斯双能源的共同开采。文章在介绍煤与瓦斯共采技术体系的基础上,分析了煤与瓦斯共采技术体系的核心问题,指出了实现煤与瓦斯共采需要解决的三大关键理论问题,并简要介绍了国内煤与瓦斯共采研究领域取得的主要成果,最后对煤与瓦斯共采技术体系的前景进行了展望。关键词：开拓方式；立井；两水平；走向长壁；综采；采区式；煤与瓦斯共采；关键理论问题；研究现状吕家坨八矿1.5Mt/a新井设计2heBriefIntroductionoftheDesignThedesignincludestwoparts:thegeneralpartandspecialsubjectpart.Thegeneralpartisanewdesignforlvjiatuomine,thetextisdividedinto10sections:Overviewofmineandgeologicalfeatures,Minerealmandreserves,minesystemdesignandproduction,mineexploration,miningarearoadwaylayout,miningmethod,Undergroundtransport,upgradingmine,andmineventilationandminesafetytechnologymajoreconomicindicators.ThelvjiatuocoalfieldlocatesinthecityoftangshaninhebeiProvince.Theaveragestrikelengthofthecoalfieldis4.48km.Theinclinationlengthofthecoalfieldis3.4kmwithanareaof25.86squarekilometers.Therearetwocoalseamsinthiscoalfield,No.7coalseam,No.8downcoalseam.Theirthicknessare3m、2mandthetotalthicknessis5m.Theaverageangleis8degrees,belongstogentlyinclinedmediumthicknessseam.Theindustrialreserveis192Mt,theworkablereserveis145Mt.Theannualdesignproductioncapacityoflvjiatuomineis1.5Mt/aandtheservicelifeis69years.Usingverticaltwolevelsofextendingthedeepdarkminingexploitation:thefirstlevelelevation,theupper-850monstage;Thesecondlevelelevation,vertical-1500mhighblast-causedstage.Usingtolongwallminecoalcomprehensivemechanized.Itmakeafullymechanizedcoalfacetomeetthewholemineproduction,thecoalfaceis250m,thetransportequipmentinthemainentryisconveyorofbelt.TheMineventilationmodeadoptedtheminingdistricttype.ThespecialpartisResearchofcoalandgasco-mining.Technologysystemofcoalandgasco-miningisproposedinordertosolvetheminingissuescausedbythecharacteristicsofcoalseamgas,suchaslowpressure,lowpermeabilityandlowsaturation,whosepurposeistoachievethecommonminingofcoalandgas1Itskeyissueisanalyzedonthebasedofintroductionofcoalandgasco-miningtechnologysystem,andthethreemajortheoreticalissuesneedtobesolvedisproposedinthispaper1Mainachievementsofcoalandgasco-miningisintroducedinbriefly,Applicationprospectsofcoalandgasco-miningtechnologysystemisforecast.Keywords：Pioneeringway;verticalshaft;Twolevels;Thelongwall;Mechanized;Miningdistricttype;coalandgasco-mining;keytheoreticalissue;researchstatus华北科技学院毕业设计31矿区概述及井田地质特征1.1矿区概况1.1.1井田位置、范围、地形特点和交通位置吕家坨矿位于河北省唐山市古冶区境内，西距唐山18km，北距古冶9km。地理坐标为东经118°24'，北纬39°40'。矿区交通便利。古吕钱公路南接唐港公路，北通205国道，与津唐、唐港、京沈高速公路相接；矿区铁路专线吕古铁路和吕陡铁路与京山线接轨；水路运输东有秦皇岛港，西有天津新港，南有唐山港和正在建设中的曹妃甸港；水、陆交通发达，煤炭外销十分方便。矿区地表为第四纪冲积平原，地面标高介于+22～+31m之间。地形总趋势北高南低，沙河由井田东部自东北流向西南。沙河属季节性河流，旱季有时断流，雨季流量较大，最高洪水位+30m。境内有村庄18个。主要农作物有小麦、玉米和水稻。图1.1吕家坨矿交通位置图1.1.2工农业生产和原料及电力供应矿区内工业以煤炭为主，农业主要种植小麦、玉米、水稻，间杂有果园、菜园和苗圃等。本矿井建设期间，所需要建设材料，除钢材、木材和部分水泥、石材需由国家计划供应外，其它砖、砂等土产材料，均由当地供应，满足建设需要。矿区已建有110kv区域变电所，可向本矿井供电的两回35kv输电线路。1.1.3矿区气候条件本区属温带季风区的海洋——大陆性气候。根据唐山市气象局1959—1999年气象北京市三河玉田丰润古冶唐山市吕家坨矿秦皇岛市秦皇岛港乐亭京唐港南堡北塘塘沽天津新港宝坻天津市02550km1234京秦线京沈高速公路京山线津唐高速公路京津高速公路京津线唐港高速公路坨港铁路渤海1.林西矿2.范各庄矿3.钱家营矿4.陡河电厂吕家坨八矿1.5Mt/a新井设计4资料，历年平均气温17.9℃，最高气温40.3℃，最低气温-18.3℃。历年平均降水量为708.14mm，年最大降水量为1263.8mm。区内冬季多北风，夏季多南风，最大风速16m/s。冰冻期为十一月至次年三月，最大冻土深度0.27m。1.1.4矿区水文情况矿区采用自备水源井供水，目前能够使用的供水井共有9眼，其中黑鸭子4眼，工业广场3眼，南小区2眼。这些井形成两套供水系统，一是黑鸭子至矿区的集中管路供水系统，包括黑鸭子及工业广场的水井，最大供水能力1100m3/h，供矿生产和东工房、小楼生活区及黑鸭子、北安各庄、南安各庄、大安各庄、吕家坨村生活用水。二是南小区独立供水系统，最大供水能力100m3/h，供小区内居民生活用水。1.2井田地质特征1.2.1煤系地层概述、勘探程度矿区煤系地层属于典型的华北区石炭二叠纪含煤岩系，其上界为唐家庄组A层铁铝质粘土岩顶面，下界为唐山组G层铁铝质粘土岩底面。根据两个钻孔实际控制，煤系地层厚度分别为480.35m和486.26m，按分组段厚度累计，煤系地层厚度为489m。由此可见，沉积补偿作用明显，煤系地层厚度变化不大。煤系基底为奥陶系中统马家沟组灰岩，本矿钻孔揭露最大厚度为160m，邻区资料证实，该组厚度400m左右，与煤系地层呈假整合接触。矿井浅部奥灰岩溶发育，深部逐渐减弱。其风化形成的G层铁铝质粘土岩构成煤系第一个标志层。煤系地层之上为的古冶组和洼里组，从少数取芯钻孔揭露情况看，古冶组以杂色粉、细砂岩和浅灰－灰绿色粗砂岩为主，向上部紫色粉－细砂岩逐渐增多。洼里组则以浅紫、暗紫和紫红色泥岩－中、粗砂岩为主，偶见浅灰色砂岩层。洼里组以河床相底砾岩底面作为与古冶组的分界面。矿区地表被第四系冲积层所覆盖，盖层厚度由东北向西南逐渐增厚，与基岩呈角度不整合接触。1988－1998年，共施工井上下各类钻孔78个，累计进尺10246.54m。其中地面勘探工程有18、20、21、39、40、45、46和49号共8个补充勘探钻孔，工程量7461.23m。1.2.2井田地质构造和地质变动吕家坨井田位于开平向斜东南翼中段，其主体构造是吕家坨背斜。开平向斜是一赋煤向斜构造，煤系地层为石炭二迭系。向斜轴的总体方向约NE40°，北部受青龙山背斜等北西－南东向构造的影响，自古冶至唐家庄逐渐变为东西向，形成一弧形构造。向斜的两翼不对称：西北翼岩层倾角陡，甚至局部倒转，并伴随出现了一组与向斜轴大致平行的断层和短轴褶皱构造。东南翼岩层倾角相对平缓，向斜边缘出现两组短轴边幕状褶皱，轴向与开平向斜轴直交或斜交，并沿倾伏方向逐渐消失。其中一组由杜军庄背斜、黑鸭子向斜、吕家坨背斜、范各庄向斜、毕各庄向斜及南阳庄－岭上背斜组成；另外一组在宋家营以南，规模不如前一组。东南翼断层的发育程度相对西北翼较低，且断层常分布在轴部附近，方向常斜交地层走向或平行褶曲的轴向，正断层为主，逆断层较少，落差一般小于30m。华北科技学院毕业设计5吕家坨井田以褶皱构造为主。井田内自北而南依次发育有黑鸭子向斜、吕家坨背斜、范各庄向斜、毕各庄向斜、南阳庄－岭上背斜、小张各庄向斜等五个主要褶曲构造。黑鸭子向斜轴作为吕、林井田技术边界。吕家坨背斜为矿井的主体构造，约占井田面积的70%，其中深部还发育有次一级的褶曲构造。在井田南部，吕家坨背斜、毕各庄向斜、南阳庄－岭上背斜、小张各庄向斜等褶曲构造复合，形成了董各庄盆地构造区和王各庄马鞍形构造区。1.2.3井田水文地质特征根据开滦集团公司统一的含水层划分标准，将区内的地层划分为七个含水层（见表1.1）。其中，Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ含水层对矿井涌水量影响较大，为直接充水含水层，其它为间接充水含水层。各含水层抽放水试验资料，其主要特征如下：含水层划分表表1.1含水层所处层位含水层厚含水层岩性含水性水质特征编号名称Ⅶ第四系冲积层含水层组第四系冲积层34卵石，粗、中细沙弱—中等上HCO3-—Cl-—Ca