安全工程毕业设计-葛泉矿井90万吨新井设计

安全工程毕业设计-葛泉矿井90万吨新井设计内容摘要：

B=176。 +176。 +176。 =++ =（ m） 根据葛泉矿现场生产经验，取 b=360m，以保证葛褡铁路的 安全。 则葛褡铁路煤柱总宽度为： B=360179。 2+60=780（ m） s= ②工业广场保护煤柱 根据《关于煤矿设计规范中若干条文修改的决定（试行）》之规定：井型在 90 万 t/a 及以上，占地面积指标为 公顷 /10 万 t。 据此，确定工业广场占地面积为 公顷，工业广场的形状为长方形，长 500m,宽 270m。 又根据《煤炭工业矿井设计规范》之规定，工业广场属二级保护，其围护带宽度为 15m。 因此，加上围护带，工业广场需要保护的尺寸为：长179。 宽 =515179。 285=146775m2。 中国矿业大学 2020 届本科毕业设计说明书 (论文 ) 第 14 页 根据垂直剖面法作图，如图 23所示。 由作图法可得工业广场保护煤柱尺寸为： AD=1089m； BC=1151m； hk=948m。 s= ③西风井保护煤柱 根据垂直剖面法作图，如图 24所示。 由作图法可得保护西风井煤柱尺寸为： AD=； BC=； hk=。 s= ④矿井边界煤柱 矿井边界煤柱人为边界 者 留设如下：西部与伍仲矿井边界，按 [95]邢台矿局生字第 678号文，本矿一侧留设 25m 保护煤柱；西北部与凤凰山矿井边界煤柱，按冀煤生 [1999]第 145 号文，本矿一侧留设 40m 保 护煤柱。 ⅡⅠⅡ75176。 65176。 75176。 45176。 Ⅰ75176。 45176。 65176。 65176。 45176。 45176。 65176。 75176。 75176。 75176。 ABCDa bcdh k3629 煤680 图 23 工业广场保护煤柱 ⅡⅠ Ⅰ75176。 Ⅱ75176。 75176。 75176。 65176。 45176。 45176。 45176。 45176。 65176。 75176。 65176。 75176。 65176。 B LABCDa bcdh k9 煤 图 24 西风井保护煤柱 中国矿业大学 2020 届本科毕业设计说明书 (论文 ) 第 15 页 ⑤断层煤柱 根据葛泉矿井现场生产经验，断层按性质、落差大小及其对煤层破坏程度，断层煤柱留设如下： 一号井东断层两侧各留 50m 煤柱，其他断层按其落差大小不同，落差 50m的断层，两侧各留 50m 的煤柱；落差 20m～≤ 50m 的断层，两侧各留 30m 煤柱；落差 10m～≤ 20m的断层，两侧各留 20m 煤柱；落差 10m 的 断层不留设断层煤柱。 2)各类永久煤柱损失的计算方法 各类永久煤柱损失的计算公式如下： P=S179。 M179。 γ /cosα （公式 ） 式中 P—— 永久煤柱损失煤量，万 t； S—— 煤柱的面积， m2； M—— 煤层平均厚度； γ —— 煤的平均容重， t/m3； α —— 煤层平均倾角，176。 3)各类永久煤柱损失的计算结果 各类煤柱不可避免会有重叠，当各类煤柱相互重叠时，应根据优先级不同，其储量应算入优先级较高的煤柱之中。 例如，京广铁路煤柱与葛褡铁路煤柱相重叠部分，其储量应算入京广铁路煤柱；铁路煤柱与工 业广场煤柱相重叠部分，其储量应算入铁路煤柱；矿井边界煤柱与断层煤柱重叠部分，其储量应算入矿井边界煤柱，其余类推。 计算结果见表 21。 表 21 各类永久煤柱损失煤量计算结果表 (单位：万 t) 铁路 煤柱 工广 煤柱 边界 煤柱 断层 煤柱 风井 煤柱 总 计 葛褡铁路 2969 700 600 1000 280 5549 (2)矿井可采储量的计算 矿井可采储量的计算公式如下： ZK=（ Zg— P） C （公式 ） 式中 ZK—— 矿井可采储量，万 t； Zg—— 矿井工业储量，万 t； P—— 永久煤柱损失煤量，万 t； C—— 采区采出率。 根据《煤炭工业矿井设计规范》的规定， 9 煤采出率取 ， 计算结果 中国矿业大学 2020 届本科毕业设计说明书 (论文 ) 第 16 页 见表 22。 表 22 矿井可采储量汇总表 (单位：万 t) 类别 工业储量 煤柱损失 可采储量 全矿井 15750 5549 7650 矿井设计生产能力及服务年限 (1)矿井工作制度 1)矿井年工作日数的确定 按照《煤炭工业矿井设计规范》规定：矿井设计生产能力按年工作日 300天计算。 所以 ,本矿井设计年工作日数为 300 天。 2)矿井工作制度的确定 矿井工作制度设计采用“四六”工作制，即三班采煤，一班准备，每班净工作时间为 6个小时。 3)矿井每昼夜净提升小时数的确定 按照《煤炭工业矿井设计规范》规定：矿井每昼夜净提升时间 14 小时。 这样充分考虑了矿井的富裕系数，防止矿井因提升能力不足而影响矿井的增产或改扩建。 因此本矿设计每昼夜净提升时间为 14小时。 (2)矿井生产能力的确定 由于葛泉矿井田范围大，煤炭储量丰富，地质构造较简单，煤层生产能力大，开采技术条件好，应建设大型矿井，初步确定矿井生产能力为 90 万t/年。 矿井服务年限的核算 矿井 服务年限的计算公式为： T= K *AZk （公式 ） 式中 T—— 矿井的服务年限， a； Zk—— 矿井的可采储量，万 t； K—— 矿井储量备用系数，取 K=； A—— 矿井设计生产能力，万 t/a。 由第二章计算结果可知：矿井可采储量为 7650 万 t，则矿井服务年限为： T= *907650 =6150a 以上结果符合《煤炭工业矿井设计规范》的规定。 经过矿井服务年限的核算，符合《煤炭工业矿井设计规范》之规定， 因此最终确定矿井的生产能力为 90 万 t/a。 中国矿业大学 2020 届本科毕业设计说明书 (论文 ) 第 17 页 井田开拓 井田开拓的基本问题 (1)井筒形式及数目的确定 一般情况下，井筒的形式有立井、斜井和平峒三种。 斜井适用于井田内煤层埋藏不深，表土层不厚，水文地质情况简单，井筒不需要特殊法施工的缓斜和倾斜煤层。 平峒适用于地形条件合适，煤层赋存较高的山岭、丘陵或沟谷地区，且便于布置工业场地和引进铁路，上山部分的储量大致能满足同类井型水平服务年限要求。 综合葛泉煤矿的实际情况 :1)表土层较厚，平均为，且风化严重； 2)地处平原，地势平坦，地面标高平均 为 +50m 左右，煤层埋藏较深，距地面垂深在 500～ 1100m 之间。 因此，斜井及平峒均不适用于葛泉矿。 由于立井开拓的适应性较强，一般不受煤层倾角、厚度、瓦斯、水文等自然条件的限制；在采深相同的条件下，立井的井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利；井筒的断面大，可满足高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井需风量的的要求，且阻力小，对深井更为有利；当表土层为富含水的冲积层或流沙层时，立井井筒比斜井容易施工；对地质构造和煤层产状均特别复杂的井田，能兼顾井田浅部和深部不同产状的煤层。 因此，综合以上因素并结合葛泉矿 的实际情况，确定井筒的形式为立井。 本矿井采用一对立井开拓：主立井采用箕斗提煤；副立井采用罐笼提升矸石，升降人员、设备、材料，且兼作进风井。 副井安装梯子间，作为一个安全出口。 考虑到葛泉井田范围较大，矿井通风方式经过比较后确定为前期中央分列式、后期逐步转为两翼对角式通风，在井田西翼和东翼各掘一个风井，即西风井和东风井，每个风井均安装梯子间，作为回风井并兼作安全出口。 (2)井筒位置的确定 井筒是井下与地面出入的咽喉，是全矿井的枢纽。 井筒位置的选择对于建井期限、基本建设投资、矿井劳动生产率以及吨煤生产成本都有 重要影响，因此，井筒位置一定要合理选择。 选择井筒位置时要考虑以下主要原则： 1)有利于井下合理开采 ①井筒沿井田走向的有利位置 当井田形状比较规则而储量分布均匀时，井筒沿井田走向的有利位置应在井田的中央；当井田储量分布不均匀时，井筒应布置在井田储量的中央，以形成两翼储量比较均衡的双翼井田，可使沿井田走向的井下运输工作量最小，通风网络较短，通风阻力小。 应尽量避免井筒偏于一侧，造成单翼开采 中国矿业大学 2020 届本科毕业设计说明书 (论文 ) 第 18 页 的不利局面。 ②井筒沿煤层倾向的有利位置 在倾向上井筒宜布置在中偏上的位置，同时考虑到减少煤损，尽量让工业广场保护煤柱圈住 一些影响生产的地质构造和断层。 2)有利于矿井初期开采 选择井筒位置要与选择初期开采区密切结合起来，尽可能使井筒靠近浅部初期开采块段，以减少初期井下开拓巷道工程量，节省投资和缩短建井期。 3)尽量不压煤或少压煤 确定井筒位置，要充分考虑少留井筒和工业广场保护煤柱，做到不压煤或少压煤。 为了保证矿井投产后的可靠性，在确定 井筒位置时，要使地面工业场地尽量不压首采区煤层。 4)有利于掘进与维护 ①为使井筒的开掘和使用安全可靠，减少其掘进的困难及便于维护，应使井筒通过的岩层及表土层具有较好的水文、围岩和地质条件。 ②为加快掘进的速度，减少掘进费用，井筒应尽可能不通过或少通过流沙层、较厚的冲积层及较大的含水层。 ③为便于井筒的掘进和维护，井筒不应设在受地质破坏比较剧烈的地带及受采动影响的地区。 ④井筒位置还应使井底车场有较好的围岩条件，便于大容积硐室的掘进和维护。 5)便于布置地面工业场地 井口附近要布置主、副生产系统的建筑物及引进铁路专用线。 为了便于地面系统之间互相联接，以及修筑铁路专用线与国家铁路接轨，要求地面平坦，高差不能太大，专用线短，工程量小及有良好的技术条件，应尽量避免穿过村镇居民区、文物古迹保护区、陷落区 或采空冒落区、洪水侵入区；要尽量少占农田、果园经济作物区，尽量避免桥涵工程，尤其是大型桥涵隧道工程。 为考虑长期运输的行车安全和管理，要尽量避免与公路或其他农用道路相交，力求使接轨点位于编组站配线一侧。 另外，井口标高应高于历年的最高洪水位；还要考虑风向的影响，防止污染。 总之，选择井筒位置要统筹井田全局，兼顾前期和后期、地下与地面等各方面因素。 不仅要考虑有利于第一水平，还应兼顾其他水平，适当考虑井筒延伸的影响。 通过以上分析，考虑到葛泉矿实际情况：葛褡铁路穿过井田中部，且铁路煤柱压煤较多。 为了减少煤柱损失，缩 短煤炭外运距离，减少运输费用，平 中国矿业大学 2020 届本科毕业设计说明书 (论文 ) 第 19 页 衡井田西（前期）、东（后期）两翼的运输和通风系统，主副井布置在葛褡铁路附近即井田储量的中央，以形成两翼储量比较均衡的双翼井田。 矿井通风方式为两翼对角式，在井田两翼各布置一个风井。 为了使通风路线最短并减少初期建井工程量，西风井布置在井田西翼中部。 东风井布置在井田东翼。 为此，确定主井坐标为（ 20490925， 3925265， +），副井坐标为（ 20491005， 3925230， +），西风井坐标为（ 20488620， 3924575， +），东风井坐标为（ 20492560， 3927450， +）。 具体位置见葛泉煤矿开拓平面图。 (3)工业广场位置、形状和面积的确定 工业场地的选择主要考虑以下因素： 1)尽量位于井田储量中心，使井下有合理的布局； 2)占地要少，尽量做到不搬迁村庄； 3)尽量布置在地质条件较好的区域，同时工业场地的标高要高于最高洪水位； 4)尽量减少工业广场的压煤损失。 根据以上原则并结合本矿井的实际情况，工业广场与主副井筒位置相同，靠近铁路布置。 依据《关于煤矿设计规范中若干条文修改的决定（试行）》之规定：井型在 90 万 t/a 及以上，占地 面积标准为 公顷 /10万 t。 由此确定工业广场占地面积为 公顷。 工业广场形状为矩形，其尺寸为：长179。 宽 =500m179。 270m=135000m2。 (4)开采水平数目、位置和标高的确定 葛泉井田范围内西翼煤层倾角 3186。 ～ 9186。 ，平均 7186。 ，为近水平煤层。 井田范围内可采煤层为 9 煤，经后面的方案比较后，确定为单水平开拓，水平标高为 650m。 (5)开拓方案的确定 根据所核算矿井，全矿井服务年限为 61a ，满足矿井设计要求。 由于本井田地形平坦，表土层较厚，所以采用立井开拓（主井设箕斗），并按井下运输量最小的原则确定 了井筒位于井田储量的中央。 为避免采用箕斗井回风时封闭井塔等困难和减少开凿风井的数目，决定采用两翼对角式通风，风井位置见矿井开拓平面图。 考虑到主采煤层 9煤层为厚度 6m 的厚煤层，布置煤层大巷及煤层上下山，巷道维护困难，维护费用高。 并且煤层褶曲较多，若大巷沿煤层布置，巷道坡度及方向变化较大，辅助运输矿车的运行将受到限制。 因此，布置煤层大巷及煤层上山在技术和经济上均不合理，故不予考虑布置煤层大巷及煤层上 中国矿业大学 2020 届本科毕业设计说明书 (论文 ) 第 20 页 下山。 为减少煤柱损失和保证大巷及上下山的维护条件，运输大巷和上下山均设于 9煤层底板下垂距 15～ 25m 的厚层 砂岩内，轨道大巷亦设于 9煤层底板厚层砂岩中，与 9煤垂距 15～ 100。