某煤矿机械设备选型计算.doc
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1、山东科技大学学士论文 古城煤矿机械设备选型计算指导老师评语意见特邀评阅人评语答辩委员会评语目录1 矿井概况1.1 矿井地理位置及井田布- 5 1.2 矿井发展史及现在年产量- 5 1.3 煤层赋存条件及顶底条件- 8 1.4 水文地质情况- 111.5 矿井开拓系统- 141.6 煤层开采方式- 191.7 掘井方式 - 211.8 矿井自然灾害情况- 251.9 通风要求- 301.10 排水要求- 311.11 主运输系统- 311.12 辅助运输- 321.13 主副井提升系统- 331.14 供电系统- 332 采煤工作面设备选型2.1 采煤工作条件- 352.2 采煤工作面设计- 3
2、52.3 采煤工艺及三机配套要求- 352.4 采煤机选型计算 - 372.5 支护设备的选型选型- 482.6 乳化液泵站参数计算 - 572.7 喷雾泵站选型- 582.8 工作面刮板机选型 - 582.9 配电设备的选型- 592.10 采煤工作面生产管理- 63一 矿井概况1.1 矿井地理位置及井田分布 古城煤矿位于兖州市东郊曲阜市以西,分属兖州、曲阜两市管辖,地理坐标北纬35333536,东经1164911654,西南部以铁路煤柱线分界,浅部自煤层露头及单家村煤矿为界,具体由2003年颁发的采矿许可证核定的23个坐标点确定,开采深度-400-1000m,矿井面积16.66km2。本矿
3、井交通非常方便,京沪铁路从古城煤矿西侧通过,矿井西南方2.5km即是兖州车站,三二七国道横贯本矿井,各村间均有简易公路可通汽车。1.2 矿井发展史及现在年产量1992年8月开始筹建准备,主副井筒检查孔由临沂矿务局地质公司施工,主副井筒予注浆由枣庄中兴综合注浆公司、临沂矿务局地质公司共同施工。主、副井掘砌工作于1995年5月和1996年8月分别由临沂矿务局工程公司和新汶矿务局工程公司施工。截至2000年10月,基本完成-505m水平运输大巷、皮带及回风巷、井底车场的开拓及工作面的准备。古城煤矿于2001年1月移交生产管理,设计年生产能力90万吨,2006年核定生产能力220万吨,根据2006年度
4、资源储量检测报告截至2006年底,共动用煤炭资源储量3526.5万吨,采出煤量1052.7万吨,损失量2473.8万吨。2006年底-1000m以浅矿井保有资源储量11486.8万吨,其中可采储量1126.0万吨,基础储量2613.1万吨,资源量8873.7万吨;-1000m以深表外资源储量8020.0万吨。历年生产情况见表1-4。 矿井历年生产情况表 表1-4年度动用储量(万吨)采出量(万吨)损失量(万吨)19981.10.90.2199912.610.22.42000170.957.8113.12001246.177.6168.52002421.5119.9301.62003541.518
5、6.8354.72004914.9204.5710.42005611.6198.1413.52006606.3196.9409.4合计3526.51052.72473.8 早在2001年,该矿只有一个普通机采工作面和两个炮采工作面,单面月产量只在35万吨徘徊。第二年毅然上马了一个机采面,同时购进了一台现代化综掘机,加快了开拓掘进速度,缓解了采煤接续紧张局面。2003年又上马了一个高档机采面和一个普采面,使三个采面均实现了机械化,且高档采面当年单产超过100万吨,改写了原临沂矿务局无单面年产100万吨的历史。同时又购进了第二台综掘机,创出了单面单进5000米的快速掘进队。2004年下半年上马的一
6、个高档机采面,使全矿形成了两个百万吨高档机采和一个普通机采的现代化采面的采煤格局,大大提升了矿井的科技含量。目前,该矿有两个现代化百万吨综采面、一个普通机采面在正常生产,四台综掘机用于开拓掘进,现代化的装备完全满足了生产的需求。现在年产量接近300万吨,由原先的亏损转为现在的年盈利12亿。1.3 煤层赋存条件及顶底条件古城井田地层属全隐蔽的华北型石炭、二叠系地层。煤系以奥陶系为基底,沉积了中石炭系本溪组、上石炭系太原组、二叠系下统山西组及下石盒子组、二叠系上统上石盒子组,其上被侏罗系及下第三系、第四系所覆盖。含煤地层为山西组和太原组。1)奥陶系中统马家沟组(O2)厚度640660m,上部为灰色
7、、棕色厚层状灰岩,夹白云质灰岩和角砾状灰岩。中部以深灰色灰岩为主,夹黄色白云质灰岩。下部以褐色厚层状灰岩、花斑状灰岩为主,夹泥灰岩薄层。与下伏地层整合接触。2)石炭系中统本溪组(C2)厚度为16.0547.55m,平均厚度为27.21m。为一套滨海相铁铝质泥岩沉积。由深灰色泥岩、浅灰色或灰绿色夹紫红色粘土岩、粉砂岩、铝土岩、23层灰岩及薄煤层组成。本组地层假整合于奥陶系中统马家沟组灰岩之上,底部为一层褐红色含铁很高的铁铝质泥岩。3)石炭系上统太原组( C3)厚度143.3193.5m,平均厚度173.37m。本组地层由灰色、深灰色、灰黑色的细砂岩、粉砂岩、灰质泥岩、泥岩,绿灰色粘土岩,灰白色石
8、灰岩及油页岩组成。其中石灰岩有11层,自上而下依次编号为二灰、三灰、四灰、五灰、六灰、七灰、八灰、九灰、十上灰、十下灰、十一灰。本组含煤19层,其中局部可采5层,即6、10下、15上、16上、17煤层。4)二叠系下统山西组(P11)该组是本区最主要含煤地层,厚度56.797.8m,平均76.12m。岩层主要由灰色至灰黑色细砂岩、中砂岩、粉砂岩夹砂质泥岩、泥岩和含砾砂岩组成。本组含煤24层,可采煤层为2上和3煤两层。5)二叠系石盒子组为一套陆相碎屑岩,厚度东北薄,西南厚,一般厚度为280320m,依其岩性不同,分为三段。(1)下石盒子组为灰绿色,浅灰白色砂岩和灰绿色带紫红色斑块的砂质泥岩、泥岩组
9、成,厚度在725勘探线间变化不大,为5060m,全区一般厚度3040m,平均厚度53m,与下伏地层山西组整合接触。2)上石盒子组一段的岩性主要有杂色泥岩、铝土质泥岩组成。厚度在814勘探线以东变薄,一般小于200m,全区厚度200230m,平均厚度229m。本段与下石盒子组沉积连续。(3)上石盒子组二段的岩性为浅灰略带红色和灰白色砂岩组成,间夹薄层紫红色泥岩、砂质泥岩。14勘探线以东,除少数孔有残留外,大部分被剥蚀。残厚2998.1m,一般厚为4050m,平均厚度47.53m,与上石盒子组一般为连续沉积。6)侏罗系上统蒙阴组(J3)分布于18勘探线以西及西南部,为砖红色、灰绿色的陆相碎屑岩沉积
10、,厚度变化大,最薄25.9m,最厚564.9m,在25勘探线至30勘探线间,厚度为300400m。7)下第三系(E)分布于14勘探线以东,为断陷盆地沉积,与下伏地层呈不整合接触。厚度变化大,为0680.2m,依岩性分为上、下段。上段:以砖红色砂岩夹灰绿色斑块的粉土质泥岩、粉砂岩及砂砾岩组成,胶结不良,厚度110200m。下段:以灰褐色、棕色,砂岩、粉砂岩、砂砾岩和红色粘土岩组成,胶结不良,砾岩成份以石灰岩为主。厚度220480m。8)第四系(Q)主要由亚粘土、亚砂土及砂层组成,厚度107.9254.5m,一般170180m,由东北向西南逐渐变薄,按沉积物组合可分成上、中、下三组:上组:由亚粘土
11、、亚砂土及砂组成,在813m处,有一层厚约25m的灰黑色淤泥层。本组含砂13层,粘土类占80,厚度一般在41.955.6m。中组:由粘土、亚粘土及砂砾层组成,本组砂类占65,厚度40.4298.01m,平均厚度为58.82m。下组:由灰绿色粘土、亚砂土及砂组成,距底界30m处有一层钙质层,层位较稳定,含砂38层,稳定者23层。砂层含粘土质较高,呈半固定状态,厚度为55.4284.33m,平均厚度为70m。1.4 水文地质情况区域范围:东起峄山断层,西至嘉祥断层,北起长沟断层,南至凫山断层,面积约2500km2。兖州、济宁煤田位于该单元的东西两翼,中北部和南部奥灰隐伏区,分别为兖西水源地和邹西水
12、源地。区内地势平坦,地表水系发育,主要有泗河、京杭运河、白马河等,自北向南流入南阳湖。南部凫山有寒武系及奥陶系灰岩零星出露,北部滋阳山有奥陶系灰岩零星出露,其他区域均被第四系覆盖。1.4.1 边界条件峄山断层:落差2500m,东升西降,使区内奥灰与区外前震旦纪变质岩接触,形成阻水边界。嘉祥断层:落差400200m,西升东降,区内奥灰与区外寒武系和前震旦纪变质岩在深部接触,大部地段为阻水边界,但在北部地段为透水边界。长沟断层:落差500m,南升北降,区内奥灰与区外二叠系接触,为阻水边界。凫山断层:落差2000m,北升南降,在孙氏店店断层以东寒武系及震旦系地层出露,在孙氏店断层以西,区内奥灰与区外
13、上二叠统或侏罗系接触,形成阻水边界。1.4.2含水层及隔水层第四系厚0338.76m,可划分为上、中、下三组,上组、下组砂层较发育,为间接充水含水层,而中组粘土发育,具有良好的隔水性能。区域内一般都发育侏罗系三台组,三台组含有遇水膨胀的蒙脱石、伊利石,抽水试验其单位涌水量很小,原来普遍认为它富水性弱,具有隔水性能,但近几年矿井生产表明,当煤层开采冒落裂隙带到达侏罗系内时,其中的孔隙、裂隙水就会直接进入矿井,成为直接充水含水层,它是开采浅部煤层时矿井充水的主要补给水源之一。当煤层距侏罗系底界间距大时,在断层的影响下,其中的孔隙、裂隙水会通过断层垂向或侧向补给煤系地层。开采3煤层的直接充水含水层有
14、3煤层顶底板砂岩和三灰,3煤层顶底板砂岩厚40m左右,单位涌水量最大0.504L/s.m,一般小于0.1 L/s.m,富水性较弱,对煤层开采威胁不大,但在局部地段静储量较丰富,对矿井生产有一定的影响。三灰厚5m左右,单位涌水量最大0.480L/s.m,岩溶裂隙发育不均一,富水性弱中等。煤系隔水层主要有上、下石盒子组泥岩、粉砂岩,山西组底部至三灰顶板之间的泥岩、粉砂岩,17煤至奥灰顶界之间的压盖隔水层。1.4.3断层导水性区域内煤系断层导水情况各有不同,主要与断层两盘接触部位的岩性有关,隔水层与隔水层对接时,断层带不导水。断层是否导水与落差并无直接关系,有的落差仅几米的断层导致矿井突水。不导水的
15、断层在矿井开采排水的影响下有可能导水。1.4.4地下水的补、泾、排条件地下水主要以三种形式得到补给,其一为侧向补给,本水文单元东南的凫山,有约300平方公里的寒武系灰岩露头区,地表溶沟、溶槽及节理较发育,较易得到补给,其所含地下水向北迳流侧渗补给奥灰;其二为降水补给,凫山北缘及滋阳山的灰岩裸露区直接接受大气降水的补给;其三是上覆第四系水的下渗。地下水的迳流方向基本与地表水迳流方向一致,由东北向西南,南部凫山的寒武系灰岩、奥灰裸露区接受的补给水,顺岩层的倾斜方向向北运动,与向南运动的水在露头附近汇合,形成强迳流带而入湖区。地下水的排泄主要以泉的形式泄出地表或泄入湖区,但随着奥灰水开采量及矿井排水
16、量的增加,区域范围内原有的地下水流场已发生较大的改变,人工排泄成为地下水的主要方式。古城煤矿位于兖州煤田的东北部,矿井范围内主要地面水系有泗河、沂河,它们与第四系上组存在补给关系,与基岩含水层没有直接水力联系。含水层(一)第四系砂砾层松散孔隙含水层组第四系主要由粘土、砂质粘土、粘土质砂及砂砾层组成,属冲积、湖积相沉积。厚度157.50218.60m,平均170.92m,其厚度变化从东北向西南逐渐变薄。主要含水层为砂砾层,上部为黄褐色,结构松散,透水性好;下部为灰绿色,结构紧密,透水性较差。第四系底部与基岩接触处大部为一层厚度不等粘土层,对第四系向基岩渗透起一定的阻水作用。仅第2勘探线以南为砂层
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