开题报告-赵庄五矿2.40Mta新井设计

辽宁工程技术大学本科毕业设计（论文）开题报告题 目 赵庄五矿2.40 Mt/a新井设计 指 导 教 师 院（系、部） 矿业学院 专 业 班 级 采矿08-2 学 号 姓 名 日 期 一、选题的目的、意义和研究现状选题的目的、意义在于：系统的综合的运用和巩固所学的知识；结合山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司赵庄一矿实习的内容和收集到的现场资料，进行矿井设计。通过毕业设计可以使我们大致掌握矿井设计的方法、步骤和内容；学习、贯彻党和国家的有关方针、政策；培养实事求是、理论联系实际的工作作风和严谨的科学态度；培养学生有初步科学研究的能力；提高编写技术文件和运算的能力；提高计算机应用能力。即能使我们得到全面的训练，又有利于提高我们独立解决实际问题的能力。为将来走向就业单位能够胜任工作打下良好的基础。 研究现状：赵庄井田位于高平市西北17km处，行政区划隶属高平市寺庄镇管辖。井田地理坐标范围为东经112 44 54.4 112 50 51.9 ，北纬35 51 02 .435 55 1.7 。根据中华人民共和国国土资源部2011年3月核发的第C1000002009051120015391号采矿许可证，井田批准开采山西组3号煤层，批准井田面积43.5099km2，生产规模为1.2Mt/a。井田东南距高平市17km，太（原）焦（作）铁路和207国道从井田东侧通过，长(治)晋(城)二级公路和长(治)晋(城)高速公路从井田东侧约20 km处通过。井田北距太焦铁路赵庄车站3.3km，南距西阳车站4.7km，该矿工业广场与附近干线公路和铁路间均有柏油公路连接，由井田经铁路、公路向北可达长治、太原，向南可通晋城、焦作，然后通往全国各地，交通运输便利。赵庄井田含煤地层主要为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组，分述如下：（1）石炭系上统太原组（C3t）根据岩性组合特征及沉积旋回可将本组分为三段。一段(C3t1)：K1砂岩底至K2石灰岩底，厚10.95-31.55m，平均19.93m。由浅灰-灰白中细粒砂岩、深灰色泥岩、砂质泥岩及煤层(14、15、16号) 及1-3层不稳定石灰岩组成，含少量植物化石碎片，含星散状黄铁矿及其结核。底部K1砂岩为灰白色中细粒石英砂岩，交错层理发育，硅质胶结，坚硬。顶部含主要可采煤层(15号)。K1砂体厚0-12.52m，平均1.59m。岩性为细粒石英砂岩，灰白色，分选好，颗粒呈园状或次圆状，硅质胶结，含大量黄铁矿、菱铁矿结核，为障壁岛环境。16号煤层原井田内仅3个钻孔发育，厚度0-1.91m，为潮道两侧及障壁岛周围浅水沉积。在扩区内本次施工的钻孔中长扩06号孔揭露了该煤层，厚度0.40m。 15号煤层据以往勘探资料，原井田内煤厚2.20-6.41m，平均4.18m。含硫量特高，夹矸一般2-3层，结构简单复杂。该层煤属障壁泻湖充填发育起来的滨岸泥炭沼泽环境。二段(C3t2)：K2石灰岩底至K4石灰岩顶，厚29.38-43.55m，平均34.87m。由深灰色石灰岩(K2、K3、K4)、泥岩、砂质泥岩、砂岩及薄煤层(11、12、13号)组成。石灰岩中含大量动物化石，以K2、K3发育最为稳定，K4灰岩受后期冲刷而缺失。泥炭沼泽仅在海退后期废弃的三角洲前缘及潮坪上短暂发育，未形成足够厚泥炭沼泽即被下一次海侵所淹没。本段系下三角洲平原前缘碳酸盐台地沉积。K2石灰岩厚5.26-9.24m，平均7.25m，全区稳定，含介形类、孔虫、腕足类等动物化石，局部夹燧石结核，黄铁矿结核。K2代表一次大规模的海侵碳酸盐岩沉积。K2顶-K3底厚7.98-18.75m，平均11.72m，由黑色泥岩，砂质泥岩、粉砂岩，细-中粒砂岩及13号煤层组成。为典型的浅水三角洲沉积，逆粒序，从下到上，由前三角洲，三角洲前缘的分流间湾，河口砂坝组成。K3石灰岩厚0-4.13m，平均3.04m。为深灰色石灰岩，含苔藓虫等动物化石，属水动力能量较低的碳酸盐台地沉积。K3顶-K4底厚7.40-19.63m，平均12.04m。由泥岩、粉砂岩、细粗粒砂岩，偶夹0-2层薄层石灰岩及11号煤层组成。K4石灰岩厚0-3.36m，平均1.27m。系潮间带的碳酸盐岩台地沉积。三段(C3t3)：K4石灰岩顶至K7砂岩底，厚38.88-54.06m，平均43.15m。以碎屑岩发育为特征。主要灰色-灰黑色砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩、石灰岩(K5、K6等)及煤层(8、9、10号等) 组成。泥质岩中含菱铁矿及黄铁矿结核，含大量植物化石碎片。砂岩层理构造发育。本段海侵作用减弱，过渡型三角洲平源广泛分布，分流河道决口频繁，未形成可采煤层。K4顶K5底厚19.98-49.47m，平均26.68m。主要由浅灰-灰白色砂岩，灰黑色粉砂岩，泥岩及煤层组成，偶含1-2层薄层石灰岩或泥质灰岩。系三角洲的分流间湾，分流河道、潮坪、泥炭沼泽，河口砂坝、水下天然堤，决口扇等环境。K5石灰岩厚2.70-6.33m，平均3.44m。全区稳定，属浅海低能环境。K5顶-K6底厚3.48-14.78m，平均9.67m。以泥岩、粉砂岩为主，K5顶部泥岩，含丰富的腕足类化石。K6燧石灰岩厚1.05-4.60m，平均2.51m。为深灰色硅质泥晶灰岩或灰黑色燧石灰岩，动物化石较少，极坚硬，系闭流水域的碳酸盐岩地沉积。K6顶K7底厚1.10-8.16m，平均2.51m。由黑色含有机质泥岩，砂质泥岩，深灰黑色粉砂岩组成。具水平纹理，含大量黄铁矿结核，系前三角洲或分流间湾环境。（2）二叠系下统山西组（P1s）本组与太原组K6以上沉积构成由前三角洲-前缘-平原的完整三角洲旋回，3号煤层之上以河流作用环境为主体。其上部系上三角洲平原的分流河道、间湾(含决口扇、天然堤)、沼泽等沉积。K7砂体厚0.60-3.10m，平均1.70m。主要由石英、硅质岩屑和菱铁矿鲕粒组成，具波状、脉状、小型交错层理，孔隙式铁质胶结，偶含植物化石碎片。系三角洲前缘河口砂坝沉积。K7顶3号煤层底厚1.82-11.81m，平均8.97m。主要由泥岩、粉砂岩、砂质泥岩组成，具水平纹理，波状、透镜状等潮汐型层理，含丰富的植物化石。系被充填淤浅的分流间湾沉积。3号煤层据以往勘探资料结合井田内井下巷道见煤点资料，井田内厚度0.30-10.60m，平均5.70m。顶板岩性一般为粉砂岩、砂质泥岩、泥岩，中含大量植物叶部、茎部化石，具水平纹理；系分流间湾沉积。底板为含丰富植物根部化石的泥岩、粉砂质泥岩。系三角洲平原上泥炭沼泽沉积。3号煤层顶K砂岩底一般厚0.00-7.95m，平均2.96m，由泥岩、砂质泥岩组成。系分流间湾环境。K砂岩厚1.27-20.25m，一般7.88m。岩性为细中粒砂岩，浅灰或白灰色，岩屑含量较高，富含菱铁质鲕粒，具小型交错层理。系分流河道沉积。K砂岩顶K8砂岩底一般厚16.68-35.73m，平均28.12m。主要由1-3层中-细粒砂岩、粉砂岩、泥岩及1-4层薄煤层组成。系三角洲平原上的泛滥盆地、天然堤、决口扇、泥炭沼泽等环境构成。2号煤层为岸后泥炭沼泽环境。井田内厚0-3.02m，平均0.71m。1号煤层极不稳定，系泛滥盆地泥炭沼泽环境。此次选题在于结合大学四年所学知识和实习内容，在以上研究现状下设计赵庄五矿2.40 Mt/a新井。二、设计任务、内容及目标（一）、设计的主要任务在毕业设计过程中要完成说明书和图纸两项任务：1、编写毕业设计说明书一份；说明书内容包括：封面，扉页，中英文摘要，目录，正文，外文翻译资料及参考文献。2、图纸部分包括：矿井开拓巷道布置平面图、剖面图和采区巷道布置平面图、剖面图。（二）、设计的内容1、在了解矿区概况和井田及其附近的地质特征的情况下，按照井田的境界和煤层的赋存情况首先计算井田的储量；2、根据所要设计的矿井的年产量和所了解的矿区煤层赋存概况来计算矿井的服务年限及一般工作制度；3、矿井的开拓系统的设计，其中包括井筒形式及井筒位置的确定、开采水平的设计、采区划分及开采顺序、开采水平与回风水平、井底车场形式的选择、开拓系统综述等；4、在划分了的采区基础上进行采准巷道布置，根据设计采区的地质概况及矿层特征，确定采区形式、采区上（下）山的数目、位置及用途，采区区段的划分、区段平巷的布置方式、层间或分层间的联系方式，采区车场及硐室，采准系统、通风系统、运输系统（矿物、料等）、充填排水系统及灌浆系统等，还有采区的开采顺序，采区巷道断面尺寸、支护方式、采区准备工程量，采区的巷道掘进率、采区回采率；5、依据设计层的矿层赋存条件、矿层结构及围岩情况进行采矿方法的选择，工作面长度的确定，落矿机械的选择及回采工艺方式的确定，循环方式的选择及循环图表的编制；再然后是确定建井工期及未来计划；6、矿井通风、运输、排水三大系统的具体设计；7、全矿技术经济指标的确定。（三）、设计的目标完成赵庄五矿2.40 Mt/a新矿井设计的新井设计。三、研究方案及预期结果1、充分了解赵庄矿的地理位置及行政隶属关系。矿区地形地貌；矿区的交通，矿区的气候、气温、风向、风速；雨期及降雨量；冻结期及冻结深度；矿区的勘探程度及开发现状、矿区的地震震级。井田及其附近的地质特征。井田的地层层位关系，地质构造，井田中的地质变动，及它们的分布及位置。水文情况，井田范围内的河流、流量及洪水位等。矿层质量及矿层特征，井田内的矿层及其埋藏条件，走向、倾向、倾角；可采矿层的厚度及层间距；各矿层的性质，各矿层顶底板岩石的性质。矿层含瓦斯性、自燃性及含水性。矿层质量牌号、工业分析及工业用途。井田的勘探程度及对勘探的要求。2、叙述井田走向边界及倾斜方向上的边界，边界的方位及标高，井田走向及倾向尺寸、井田的面积，边界矿柱的留法及尺寸。据此确定井田的工业储量、地质损失、永久矿柱损失量。井田的可采储量及开采损失量。根据所要设计的矿井的年产量和所了解的矿区煤层赋存概况来计算矿井的服务年限及一般工作制度。3、井田开拓系统的设计。确定井筒的形式、数目及位置。列表说明井筒名称、用途、规格（附井筒断面图）、井口坐标位置及标高、井筒倾角及提升方位角、井筒长度等。确定水平高度及开拓方式，阶段数目及布置方式。水平储量及水平服务年限。设计水平的巷道布置，采区划分及开采顺序的确定，开采水平与回风水平井底车场形式的选择，其中包括：（1）井底车场形式、线路布置及通过能力。（2）硐室的位置、规格尺寸、支护方式。（3）井底车场工程量。其他还有：开拓系统、通风系统、运输系统（矿、矸、料、人）及充填、灌浆系统等的设计和移交生产时井巷开凿的位置，初期开掘工程量。4、设计采区的地质概况及矿层特征。采区在矿井中的位置，邻区开采情况，矿层的赋存条件、地质构造、矿物质量、瓦斯、含水性、发火期等，矿层顶底板岩石性质。采区的范围、工业储量。采区生产能力及服务年限。采区形式、采区上（下）山的数目、位置及用途。采区区段的划分、区段平巷的布置方式、层间或分层间的联系方式。采区车场及硐室。采准系统、通风系统、运输系统（矿物、料等）、充填排水系统及灌浆系统等。还有采区开采顺序的确定。采区巷道断面尺寸、支护方式、采区准备工程量的确定和采区的巷道掘进率、采区回采率的确定。5、采矿方法的选择。选择各矿层的采矿方法，对重点设计层的采矿方法说明选择的依据。概述重点设计层的矿层赋存条件、矿层结构及围岩情况。按通风条件，落矿机械能力，运输机能力等确定及校验工作面长度。落矿机械的选择及回采工艺方式的确定。循环方式的选择循环图表、工人出勤表、机电设备表、技术经济指标表的计算与绘制。6、建进工期及施工组织设计。施工队伍的人力配备；井巷施工的机械化程度及施工程序。工程排队及施工组织排队，附建井工程排队接续表。开采顺序及配产的原则；采区及回采工作面接续表、建井工期及矿井增产期。7、矿井通风。矿井通风方式与通风系统的选择；总风量的计算与风量分配；矿井总风压及等积孔的计算；通风设备的选择；矿井主要扇风机的选型计算；电动机的选择；总耗电量及吨煤耗电量。8、矿井运输与提升。采区运输设备的选择；运输平巷中运输设备的类型及数量；回风平巷中运输设备的类型及数量。采区上山中运输设备的类型、规格及能力（运输上山及材料上山）。主要巷道运输设备的选择，轨距、矿车类型及数量，电机车选型，计算车组重量，确定电机车台数，胶带运输时，则计算胶带各点张力，验算垂度、强度、电动机功率等。选择提升设备的类型及规格；选择提升钢丝绳；选择及验算提升机；提升机与井筒相对位置的计算；提升运动学及动力学计算：选择提升电动机；计算电能消耗及提升效率。9、排水。矿井水的来源，正常涌水量、最大涌水量、充填废水量等。排水设备的计算与选择，选择水泵、水管，计算水泵扬程，确定工况点，计算水泵工作台数及总台数；选择电动机功率、台数。计算电耗及吨煤电耗。水泵房设计，水泵房设备布置平、剖面图。水泵房的规格、尺寸、支护方式，吊装设备，与井筒的联接方式。水仓设计，水仓的容量、规格尺寸及支护方式，水仓的清理。10、技术经济指标。全矿人员编制，包括井下工人，井上工人，管理系统及管理人员，全矿人员；劳动生产率，包括采矿工效，井下工效，生产工人效，全员效率；成本，包括工作面直接成本，采区成本，全矿成本；全矿技术经济指标，包括可采矿层数及可采矿层总厚度，井田境界、走向、倾向、面积，埋藏量、工业储量、设计储量、设计可采储量，年产量及服务年限，开拓方式，开采水平，水平数目、水平高度、服务年限，井筒；数目、直径、深度，基本建设工程量，三材数量（木材、水泥、钢材），建井期限，采矿方法，顶板管理方法，机械化程度，工作面长度及同时生产工作面数目，同时生产的采区数目，工作面年推进度，掘进率、掘进出矿率，采区回采率、工作面采出系数，大巷运输、机车类型、数量，矿车类型、数量，提升：立井提升机类型、提升能力、电机容量，副井提升能力、电机容量，排水：水泵类型、水泵台数、扬水能力，通风：沼气等级、通风方式、总风量、负压（最大、最小），扇风机、类型、电机容量，效率（井下工、采矿工、生产工、全员），成本：工作面、采区、全矿。预期结果：赵庄矿开采设计说明书；赵庄矿井开拓巷道布置图；（包括开拓系统平面图、开拓系统剖面图）赵庄矿采区巷道布置图。（采区巷道布置平面图、采区巷道布置剖面图）三、研究进度周 次主要设计内容主要章节第三周毕业设计动员大会，指导教师、设计出题、设计室安排开题报告第四周至第七周1）计算井田的储量；计算矿井的服务年限及一般工作制度；2）矿井的开拓系统的设计前四章第八周采准巷道的布置第五章第九周采煤方法、工作面设计第六章第十周至十一周矿井通风系统的具体设计，确定建井工期及开采计划第七章 至第八章第十二周至十三周运输、排水系统的具体设计和全矿技术经济指标的确定第九章至 第十一章第十四周英文翻译第十五周设计说明书的撰写整理、输出、图纸的输出，提交毕业设计说明书和图纸第十六周指导教师评阅检查、修改第十七周提交毕业设计，审阅设计与答辩四、主要参考文献1 杜计平，孟宪锐.采矿学. 徐州：中国矿业大学出版社，2009.22 国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程. 北京：煤炭出版社，2010年3 林在康，宫良伟，牛贵明.采矿CAD设计软件及应用. 徐州：中国矿业大学出版社，2008年4 郑西贵，郑有山.井筒断面图册. 徐州：中国矿业大学出版社，2008年5 郑西贵，吴秀萍，涂建山. 井底车场图册. 徐州：中国矿业大学出版社，2008年6 王强，崔智勇，屠世浩. 开拓方案主要经济数据及毕业设计制图标准. 徐州：中国矿业大学出版社，2008年7 林在康，郭成豪，信晓东.巷道断面图册. 徐州：中国矿业大学出版社，2008年8 曾勇伟，段振荣，卢国斌.三机配套图册. 徐州：中国矿业大学出版社，2008年9 采矿工作面机械设备手册图册. 辽宁工程技术大学10万志军，赵培荣，张东升. 采矿专业毕业设计文件. 徐州：中国矿业大学出版社，2008年11中华人民共和国建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.煤炭工业矿井设计规范. 北京：中国计划出版社，2005年12汪理全，郑西贵，祝木伟，应鹏展，屠世浩，徐金海. 煤矿矿井设计.中国矿业大学出版社，2008年五、指导教师意见指导教师签字： 年 月 日