王晓鹏--矿井通风与安全设计

第1页共98页河南理工大学高职学院毕业设计说明书_________________________________________________系部__________________专业__________________班级__________________姓名__________________指导老师__________________年月日第2页共98页河南理工大学高职学院毕业设计任务书专业班级学生姓名一、题目二、基本条件（主要任务与要求）该采区位于矿水平，开采煤层。采区北，南，东，西为界。采区走向长，倾斜长m，煤层走向，倾角，煤层平均厚度米，层间距m。容重。采区瓦斯绝对涌出量m³/min（掘）及m³/min（采），正常涌水量m³/h，煤层自然发火期个月，煤尘爆炸性，煤质。地面保护地物，邻近采空区对本采区开采影响，井底车场位于采区之侧，阶段回风大巷位于采区边界距煤层米的岩层中（或煤层中），运输大巷位于采区边界距煤层米的岩层中（或煤层中）。主采煤层顶板：伪顶为m的岩，直接顶为m岩，基本顶为碳酸岩，底板为m的岩。采区设计年产量万吨/年三、起止日期年月日至年月日指导教师签字（盖章）系主任签字（盖章）年月日第3页共98页河南理工大学高职学院毕业设计答辩委员会决议系专业班同学的毕业设计与年月日进行了答辩。题目答辩委员会主任委员委员委员委员第4页共98页答辩前向毕业设计答辩委员会提交了如下资料：1、设计说明书共页2、图纸共页3、评阅人（指导教师）评语共页根据学生所提供的毕业设计材料、评阅人（指导教师）评语以及在答辩过程中学生回答问题的情况，毕业设计答辩委员会做出如下决议。一、毕业设计的总评语二、毕业设计的总评成绩毕业设计答辩委员会主任（签字）委员会签名第5页共98页年月日前言煤炭是工业的粮食，我国一次能量消费中，煤炭占75%以上。煤炭发展的快慢，将直接关系到国计民生。煤炭不仅是我国的基本燃料，而且是重要的工业原料，从煤中可以提取二百多种产品，这些产品都是我国社会主义经济建设和人民生活所必须的。全面系统的运用和巩固所学的知识，掌握矿井设计的方法、步骤及内容，培养自己的实事求是、理论联系实际的工作作风和严禁的工作态度，培养自己的科学研究能力，提高了编写技术文件和运算的能力，同时也提高了计算机应用及其他方面的能力。本设计是白洞矿1.20Mt/a新井设计。地质资料是学生在毕业实习中收集的，从而锻炼了学生收集资料的能力。在所收集地质材料的前提下，由指导教师给予指导，并合理运用平时及课堂上积累的知识，查找有关资料，力求设计出一个高产、高效、安全的现代化矿井。本设计说明书从矿井的开拓、开采、运输、通风、提升及工作面的采煤方法等各个环节进行了详细的叙述，设计严格遵守设计规范，对每个方案都做出合理性的论述，并在很多处进行了技术和经济比较，基本完成了毕业设计要求的全部内容。但由于时间和个人能力有限，书中会有不妥之处，请老师批评指正。中国矿业大学2013届本科毕业设计（论文）第6页共98页1矿区概述及井田地质特征1.1矿区概况1.1.1交通位置本井田位于大同矿务局总体发展规划中的同忻联合井田白洞分区南部。本区位于大同石炭系煤田的东部，口泉河的中游，其地理位置为东经113°0′49″～113°4′3″，北纬39°58′37″～40°0′42″。本区距大同市火车站30.3km，大同市为一交通枢纽，国家铁路干线京包线、北同蒲线、运煤专用线大秦线交汇于此。公路干线有109国道、大运公路、大塘公路均在大同市相交。北京——大同高速公路已于2000年11月开通。本区今后通过大秦铁路、朔黄铁路、大塘公路可直达秦皇岛港、黄骅港、塘沽港，交通十分便利。本区距各大城市距离见表1.1，矿井交通位置详见图1.1。表1.1白洞至各大城市距离起止距离/km起止距离/km白洞矿大同市30白洞矿秦皇岛673白洞矿北京市374白洞矿塘沽港517白洞矿太原市365白洞矿朔州市1591.1.2地形地貌本区位于大同煤田东北部，为丘陵地带。口泉河两侧冲沟内为黄土所覆盖，山脊地区岩层出露，地形东南边缘口泉山脉较高，最高标高为1499m；区内中部口泉河床最低，约1211m，相对高差为288m。1.1.3河流水系本区属海河流域、永定河水系、桑干河支系。本矿区内主要河流为口泉河。口泉河位于大同市西南，发源于左云县水窑乡，该河自西向东横穿过该井田，流域面积600km2，全长50km，河宽20～150m，坡度12.5‰，树枝状水系，径流量甚小，为渗漏性、间歇性河流。河水靠矿井排水（坑水）和大气降水补给，日常迳流量0～0.22中国矿业大学2013届本科毕业设计（论文）第7页共98页m3/s，洪峰流量为60m3/s，最大洪峰流量为691m3/s。云冈石窟煤峪口下窝寨里八庄雁崖鹅毛口39°50'113°00'怀仁线四老沟南信庄白洞北羊路40°00'碾子大斗沟永定庄同家梁口泉沟新村忻州窑荣华皂四台109国道云冈上深涧40°10'113°00'下深涧西村马辛庄蒲113°15'北同毛家皂39°50'大秦线109国道矿务局赵家小村平旺西韩岭马军营晋华宫市同大线40°00'古店113°15'40°10'包京图1.1矿井交通位置图1.1.4气象及地震情况该区属于中温带、大陆性气候。冬季严寒，夏季炎热，气候干燥少雨，风沙严重，特点如下：（1）气温：年气温、日气温变化显著，年温差可达60℃，日温差为11.6℃～16℃。中国矿业大学2013届本科毕业设计（论文）第8页共98页以6、7、8三个月温度最高，月平均温度24℃～30℃，极端最高气温36.6℃；以11、12、1、2月份温度最低，月平均温度-3.2℃～-10.9℃，历年极端最低气温-21℃～-25.9℃，冬季占全年时间近一半。（2）降水量：年降水量为247～499.2mm，降水时节强度极不均匀，以11、12、1、2、3、4六个月降水量较少，为34～61.6mm，占全年降水量的5%～21%；7、8、9三个月降水量较大为248.9～388.6mm，占全年降水量70%以上。（3）蒸发量：年蒸发量1883.5～2367.5mm，以5、6、7三个月蒸发量最大，占全年蒸发量的50%～60%，蒸发量大于降水量4～9.5倍。（4）风力：有风的日数占全年的75%以上，风向以北、北西向最多，年平均风速2.6～3.1m/s，各月最大风速17.0～30.5m/s。雁北之风沙驰名山西省，风力一般为3～5级。（5）结冰和解冻：每年初霜日期9月底或10月初，终霜日期翌年4月底或5月初，历时半年之久。土壤冻结在11月底或12月初，冻结深度为105～186cm。（6）地震：本区地震烈度根据GB18306-2001图A，地震设防烈度为7°，设计地震加速度0.10g。1.1.5主要自然灾害本区域受到的主要自然灾害威胁是地震，偶然也遇风灾和雹灾。1.1.6矿井电源、水源及通讯情况（1）供电电源该矿供电电源引自四老沟110KV变电站，为双电源供电。（2）供水水源白洞煤矿井田生活饮用水由同煤集团统一供水，日供水量1300m3。石炭系矿井井下有一裂隙水源，日涌水量约2600m3，可供井下洒水以及地面浴池等用水，水质基本达到了饮用水标准，上述水量可满足矿井生活、生产所需。（3）通讯矿井通讯自备内部程控交换系统，并通过通讯电缆与同煤集团以及网通公司连接。矿井井下通讯由地面电话室引来一条50对通讯电缆，经过副立井至中央变电所，在中央变电所安装一个50对的分线盒，由此送至各工作面配电点等处。中国矿业大学2013届本科毕业设计（论文）第9页共98页1.2井田地质特征1.2.1井田地质构造1）地层该区域内发育地层由老至新为：太古界集宁群、寒武系、奥陶系马家沟组、石炭系中统本溪组、上统太原组、二叠系下统山西组、下石盒子组、上统上石盒子组、第四系中、上更新统、全新统。本设计涉及的含煤地层为石炭系太原组（C3t）。太原组含煤地层，厚32.13m～220.92m，一般厚175.90m，由灰、灰白、灰黑色砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩、煤层等组成。该组是下煤系主要含煤地层，含煤约七层。该地层在本区普遍赋存，较稳定，呈南厚北薄趋势，最底部有一层灰白色中粗粒砂岩，常含砾石，钙质胶结，坚硬为标志层（K2）。与下伏本溪组地层整合接触。2）地质构造该区位于白洞断层东侧，区内地层基本呈向四倾斜的单斜构造，地层倾角1°～12°，平均4°，内部有一些缓波状的褶曲，东南部因受白洞逆断层影响有一向北东倾伏的宽缓向斜，西北部则有一向北东倾伏的宽缓背斜。（1）断层构造区内石炭纪煤层在白洞矿、四老沟矿的开采中共揭露断层5条。界外断层：为西界外的白洞逆断层（F1）及派生的七峰山东坡逆断层（F2）。白洞逆断层为近南北走向，落差由南向北急剧变小，在珍珠沟与面表1.2主要断层特征表断层名称性质落差m长度kmＦ1断层界外25～804.24Ｆ2断层界外38～1802.06Ｆ3断层界外58～1323.88Ｆ4断层界外21～924.12Ｆ5断层界内1.0～3.21.20窑沟分水岭处落差大于600m。北部为F3断层，南部为F4断层。界内断层：井田内断层为侏罗系煤层所揭露推至太原组地层中的，位于井田北部F5断层。（2）岩浆岩石炭二迭纪煤田中，岩浆活动主要是印支期的煌斑岩，以岩床的形式侵入煤系地层，对煤层破坏性大。在侏罗系白洞井田开采过程发现了辉绿岩，以岩墙的形式侵入。中国矿业大学2013届本科毕业设计（论文）第10页共98页1.2.2水文地质本井田位于大同煤田的东北部，区域内出露的地层主要有寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系、侏罗系、白垩系、及第四系。煤田为一独立的水文地质单元，区域内地下水的补给以降水渗入和地表水渗漏为主，各类型地下水之间存在互补关系，地下水流域与地表水流域基本一致，地下水流域受区域侵蚀基准面及构造的控制，总的径流方向由西向东、由北向南运移。白洞井田为低山丘陵地貌，地表黄土广布，冲沟发育，地形总体为东高西低，最高点东南边缘口泉山+1499m，最低点口泉沟地面标高+1211.0m，相对高差288m，口泉沟为井田最底基准面。本区干旱少雨，属大陆性气候，年蒸发量是降雨量的4~5倍，本区的气候特征对地层的含水性具有一定的控制作用。经过多年的开采及勘探实践表明，除第四系冲积层和基岩风化壳含水量相对较大外，其下伏的中生界、古生界地层，岩石坚固致密，裂隙、岩溶不甚发育岩石一般不含水或含水微弱，由于侏罗纪煤层的开采，第四系冲积层潜水和基岩风化壳裂隙水已处于疏干状态。根据该区自然地理、地质、水文等因素分析，区域内地下水的补给以大气降水渗入和地表水渗漏为主，本区地层含水性弱或不含水，属水文地质条件简单区，水文地质类型为二类一型。1）含水层全井田共有7个含水层，现分述如下：（1）寒武-奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层井田东部边缘呈窄条状出露，构成了口泉山脉之脊1001号揭露灰岩厚度51.23m，为奥陶系灰岩，简易水文变化不明显，据邻区1106号孔抽水试验资料，单位涌水量0.00257L/s.m，渗透系数0.0047m/d，本区灰岩水位标高1050m-1150m，太原组煤层均在灰岩水位之下。（2）太原组砂岩裂隙含水层岩性以粗、中、细砂岩及砂砾岩，系砂岩裂隙承压水，含水层厚度一般在15-30m，最大厚度56m。以8号煤顶板砂岩分布较为稳定，是8号煤层直接充水含水层，本组地层埋藏深，岩石裂隙不发育，补给条件差，全区含水性弱。203号钻孔抽水试验，单位涌水量0.0037-0.0046L/s.m，渗露系数0.005m/d，水质类型为HCO3-[K+Na].Mg型，矿化度0.473g/L，PH值7.99。（3）山西组砂岩裂隙含水层含水层岩性以粗粒砂岩、中粒砂岩及砂砾岩为主，系砂岩裂隙承压水。中国矿业大学2013届本科毕业设计（论文）第11页共98页石上太生石炭原炭系统组界页岩灰岩铝土砂岩粉砂岩煤层及夹矸灰白色细粒-中粒石英砂岩,胶结良好.位于太原组上部,在井田内常尖灭,为极不稳定煤层,其顶底板增为页岩。深灰色石灰岩,产有海相动物化石,在井田西北部相变为黄色细粒砂岩。位于K4石灰岩之下,为不稳定