XX矿矿井施工组织设计

X X 矿 业 大 学本科生毕业设计姓 名： 学 号： 学 院： 专 业： 设计题目： 专 题： 指导教师： 职 称 2021年 6 月 13 徐州XX矿业大学毕业设计任 务 书学院 专业 学生姓名 任务下达日期： 2008年3月3日毕业设计日期： 2021 年3月3日至 2008年6月13日毕业设计题目： 毕业设计专题题目：温度变化对井筒井壁状态影响分析毕业设计主要内容和要求：毕业设计，一般局部，XX矿，包含两个内容：一、拟建矿井的根本情况；二、矿井施工组织设计。第一个内容在于资料编写，要求先对于所给资料进行熟悉，然后对其的根本情况，简化编写。第二局部为毕业设计的主体，要求深入，以基岩段施工与及井底车场与硐室施工作为重点加深局部，井巷工程排队施工应合理。专题局部，内容为，分析温度变化对井筒井壁状态的影响，要求，搜集文献，结合资料和所学，进行组织，分析。翻译局部，内容为对一与相关的外文文献进行翻译。要求，学生自己寻找外文文献，翻译汉字不少于3000字，语言通顺、合理、专业。院长签字： 指导教师签字：XX矿业大学毕业设计指导教师评阅书指导教师评语：成 绩： 指导教师签字： 年 月 日XX矿业大学毕业设计评阅教师评阅书评阅教师评语 成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日XX矿业大学毕业设计辩论及综合成绩答 辩 情 况提 出 问 题回 答 问 题正 确根本正确有一般性错误有原那么性错误没有答复辩论委员会评语及建议成绩辩论委员会主任签字： 年 月 日学院领导小组综合评定成绩学院领导小组负责人： 年 月 日摘 要一般局部：XX矿位于焦作煤田，为一年产240万吨的大型矿井。设计论文包含两个局部，一、关于XX矿的根本情况，以煤炭工业部郑州设计研究院对XX矿的初步设计为资料进行编写；二、XX矿施工组织设计，重点在于井筒基岩段与及井底车场包含过渡期。设计中，主要通过公式计算与及工程类比法，应用了PROJECT2003，进行工程排队，绘制网络图。主要出图还有井底车场施工进度图与工业广场施工布置图。专题局部：温度变化对井筒井壁状态影响的分析，命题为89年华东井害研究结果产生的子命题。文中得出温度变化的两个来源：季节性温度变化与及井筒施工产生的温度变化，通过热应力学与及厚壁筒理论，计算由此产生的温度应力， 通过与其它应力结合分析，得出温度变化对井筒井壁状态的影响。翻译局部：文献记录捷克一地下储气库的封闭压力塞的检测工作，关于在压力塞施工当中，与及在13MPa的循环水压力作用下，温度与及相关应力值的测量。关键词：XX一矿； 温度变化； 温度应力； 地下储气库； 检测ABSTRACTGeneral: Zhao GU Coal Mine in Jiaozuo, for an annual output of 2.4 million tons of large-scale mine. Design paper consists of two parts, one on the ZHAO GU mineral-the basic situation, to Zhengzhou Coal Industry Design and Research Institute for Solid-mine of information for the preliminary design for the preparation of the second, Zhao-mine construction design, the focus of the shaft Rock bottom and the parking lots include the transition period. Design, mainly through the formula and works with the analog method, applied PROJECT2003, works the queue, mapping network. There are plans to major bottom garage construction plans and progress of the construction of industrial layout of the square. Topic: the shaft wall temperature changes affect the status of Proposition 89 the Mood for Love Dongjing harm to the findings of the proposition. That temperature changes in the text of the two sources: Seasonal temperature changes and the shaft of the temperature changes should be through the heat and thick-walled tube and mechanical theory, calculated the resulting thermal stress, combined with other stress analysis, in the A temperature change on the state of shaft wall.Translation: Czech documentation of an underground gas storage pressure on the Cypriot closed the detection work, which, in the pressure on the Cypriot construction, and 13 MPa and the cycle of water pressure, temperature and stress-related value of the measurement. Keywords： Zhao GU Mine, temperature changes, temperature stress, underground gas storage; Detection目 录一般设计部份1第一局部 矿井设计的根本情况11 矿井与矿体特征11.1矿井的自然条件1地理位置及交通1地形及河流水系1气象及地震11.2矿井地质1井田地质构造1地质构造2水文地质条件31.3煤层及其特征6煤层6煤质61.4 其它开采技术条件7瓦斯7煤尘7煤的自燃性7地温7顶、底板工程地质条件71.5矿区简况9矿区的工业简况9外部建设条件92 矿井的开拓与开采92.1矿井开拓9井田界限及埋藏量9矿井年产量及效劳年限102.1.3 矿井开拓方式10煤层分层及开采112.2矿井开采11水平划分及标高11大巷布置及层位选择11盘区划分及开采顺序113 矿井的生产系统123.1矿井的主要生产系统123.1.1 运输系统12井筒设置与提升系统133.1.3 井底车场及硐室143.2矿井的辅助生产系统16通风系统16压风系统173.4井下供电、照明及信号系统19井下负荷及井筒电缆选择19井下上下压供配电系统及设备选型20井下固定照明及保护接地21防水、防火、防沼气煤尘爆炸的平安措施22地面生产系统274 地面工业广场布置285 矿井主要技术经济指标29第二局部 矿井施工组织设计301 建井施工准备301.1建井施工条件31水电供给31通讯联系31交通运输31工人及建筑材料的来源312 建井的技术的准备工作312.1施工方案312.2工期控制322.3矿井开工前的工程准备323 井筒施工343.1井筒概况34井筒的特征34井筒的地质、水文条件343.2井筒表土施工35井筒施工方法选择35施工方法简述35主井冻结方案363.3 井筒基岩施工36主井井筒施工作业方式36施工作业363.4井筒掘进进度383.5井筒安装工程38井筒安装作业方式38井筒安装的主要设备及工法39井筒安装工期394 井巷过渡期与井底车场的施工组织394.1井巷过渡期施工组织39井筒毗连硐室施工组织39井筒贯穿及改装41改装方案424.2井底车场巷道及硐室的的施工顺序42车场硐室及巷道的施工顺序原那么424.3过渡期及车场施工阶段的辅助生产系统42提升与运输42压气43通风43排水435采区巷道施工436工业广场施工总平面布置457建井总进度方案47专题设计部份50温度变化对井筒井壁状态影响分析501 问题的提出502国内外对温度变化对井筒井壁状态影响的研究503研究的目的和意义514研究的内容与方法525温度变化所引起的井壁应力525.1温度应力概念525.2温度应力的计算54施工引起的温度应力54季节性温度应力565.3温度应力的求解596实例计算607数据分析与结论65参考文献70翻译部份71英文原文:71中文译文87手抄部份91致 谢92一般设计部份第一局部 矿井设计的根本情况1 矿井与矿体特征1.1矿井的自然条件地理位置及交通XX一矿位于焦作煤田东部、太行山南麓，行政区划隶属辉县市管辖。井田中心东南距新乡市39km，西南距焦作市50km，东北至辉县市17km，南距获嘉县20km，其间均有公路相通。井田南距新乡焦作铁路获嘉车站21.5km，西南距焦作矿区专用铁路古汉山车站20 km。新乡至辉县吴村762窄轨铁路在井田内东西向穿过，交通十分便利。地形及河流水系本区属于太行山前冲洪积平原，地面海拔标高75100m ，全区呈北高南低缓慢倾斜地势，地形简单，自然坡度58。本区属海河流域卫河水系，区内主要河流有：清水河、黄水河、石门河。气象及地震本区属暖温带大陆性气候，年平均气温14.114.9，低气温8.1，最高气温38.6。年平均降水量580600mm，降雨集中在七、八月份，约占年降水量的70%以上。夏季多东南和南风，冬季多西北和北风，年平均风速2.37m/s，最大风速18m/s。1.2矿井地质井田地质构造一、地层本区为新近系、第四系全掩盖区，地层由老到新为：奥陶系中统马家沟组、石炭系中统本溪组、石炭系上统太原组、二叠系下统山西组与下石盒子组、新近系、第四系。一、奥陶系中统马家沟组O2m以深灰色巨厚层状隐晶质石灰岩为主，致密坚硬，裂隙发育，多充填方解石。本组实际厚度大于400m，揭露厚度2.25-100.41m，平均21.10m。 二、石炭系中统本溪组C2b底部为铝质泥岩，中部为灰色砂质泥岩，上部为黑色泥岩和砂质泥岩。本组厚3.5719.05m，平均11.73m。与下伏地层呈平行不整合接触。三、石炭系上统太原组C3t由石灰岩、砂岩、砂质泥岩、泥岩和煤层组成，本组下起一2煤层底，上至二1煤层底板砂岩底，厚91.28112.90m，平均105.95m，与下伏地层整合接触。据其岩性组合特征可分为上、中、下三段：1.下段：自一2煤层底至L4灰岩顶，平均厚度41.12m。岩性以石灰岩、煤层为主，夹砂质泥岩、泥岩。含石灰岩3层L2L4，多为煤层顶板，其中L2石灰岩普遍发育，为本区主要标志层，厚9.2618.46m，平均厚度14.86m。底部赋存一2煤层根本全区可采，一2煤层有分岔合并现象。2.中段：自L4灰岩顶至L8灰岩底，平均厚度39.02m。以砂岩、砂质泥岩、泥岩为主，底部常有一层中粗粒石英砂岩。灰岩L5、L6不稳定，有时相变为砂岩和砂质泥岩。3.上段：自L8灰岩底至二1煤层底板砂岩底，平均厚度25.81m。以石灰岩、砂质泥岩、泥岩为主，夹薄煤四层，皆不可采。含灰岩2层L8 、L9，其中L8石灰岩普遍发育，厚0.2511.0m，平均厚7.80m，为本区主要标志层。L9石灰岩亦较稳定。(四)、二叠系下统山西组P1sh下起二1煤层底板砂岩底，上至砂锅窑砂岩底，厚66.0189.64m，平均77.42m，岩性由砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤层组成，为本区主要含煤地层，含煤三层，其中二1煤为主要可采煤层。据其岩性特征自下而上分为二1煤层段、大占砂岩段、香炭砂岩段、小紫泥岩段。其中二1煤层段和大占砂岩段自二1煤层底板砂岩底至香炭砂岩底，厚48.87m，大占砂岩为中粗粒砂岩，厚1.4918.41m，平均9.79m，为主要标志层。大占砂岩距二1煤层4.8310.6m，平均6.27m。本组与下伏太原组地层整合接触。五、二叠系下统下石盒子组P1X据区内钻孔揭示，仅保存本组下部三、四煤段地层，下起砂锅窑砂岩底，上至基岩剥蚀面，保存厚度0.90131.00m，平均42.43m。本组与下伏山西组地层整合接触。六、新近系、第四系覆盖于上述各时代地层之上，由坡积、洪积与冲积形成的粘土、砂质粘土、砾石及砂层等组成。厚366.68m7202孔808.10m6810孔，平均480.02m，且由北而南、由西向东逐渐增厚。地质构造井田总体构造形态为一走向北西、倾向南西、倾角26，局部12的单斜构造。受区域构造控制，本区构造特征以断裂为主，发育的断层有NE向、NW向和近EW向三组，其中以NE向为主。NE向断层延伸长、落差大、频度高，由西北向东南把整个 井田切割为阶梯状长条形断块，且具多期活动性，造成断层两盘新生界地层厚度相差较大；NW向和EW向断层多被NE向断层切割，近EW向断层多在NE向断层之间发育。全井田内共发育断层24条，其中落差100m的4条F15、F16、F17、F20，10050m的3条F23、F25、DF37，50m20m的4条DF46、DF48、F24、F28，落差小于20m的13条。落差小于20m的13条断层中，大于10m的2条，105m的5条，小于5m的6条。断层按走向划分，NE向4条，NW向3条，EW向6条，13条小断层中有9条位于初期采区内。全井田另解释孤立断点14个，A级断点9个，B级断点5个，按落差分，大于20m断点1个，1020m断点8个，小于10m断点5个。井田内没有岩浆岩活动。水文地质条件一、井田水文边界条件及水文地质勘探类型XX勘探区北东向断层发育，自西而东有F14、F15、F16、F17、F18、F19六条断层，呈近平行展布，将区内煤层分割成多个断块，诸断块由西而东呈阶梯状逐级下降，埋深加大，加上勘探区最西部九里山断层为区域性导水大断层，其余北东向断层亦均为导水断层，故本区西北部成为供水边界和主要来水方向；东南部边界应属疏水边界；南部峪河断层(F20)落差300700m，使本区煤层底板灰岩含水层与邻区新生界地层对接，成为本区一条横向阻水边界。北东部为煤层及灰岩隐伏露头区，由于断层切割，使得奥陶系、太原组灰岩含水层在此成为一个复杂的含水系统，天然状态下北东部露头地带不是来水方向，但是人工疏排时有回补矿区的可能，因此应视为一自然边界。太原组上段L8石灰岩为二1煤层主要充水含水层，综合边界条件和矿区构造控水特点分析，本区二1煤层水文地质勘探类型为第三类第二亚类第二型，即以底板进水为主的岩溶充水条件中等型矿床。二、井田主要含水层及隔水层一含水层1.中奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层由中厚层状白云质灰岩、泥质灰岩组成，本区揭露最大厚度100.79m，一般揭露厚度812m，含水层顶板埋深437.26834.61m，上距L2灰岩一般19m，距二1煤层一般118.26142.58m，正常情况下不影响煤层开采，但在断裂构通情况下对矿井威胁大。该含水层在古剥蚀面的岩溶裂隙发育，钻孔漏失量12m3/h，12203孔抽水单位涌水量0.226 l/s.m，渗透系数0.701m/d，稳定水位标高87.01m。2.太原组下段灰岩含水层由L2、L3灰岩组成，其中L2灰岩发育较好，厚度由西向东、由浅而深变厚，一般厚15m，最厚18.98m(7203)。据18个钻孔统计，遇岩溶裂隙涌漏水钻孔3个，占揭露总孔数的16.7%，涌、漏水钻孔主要分布在断层两侧和附近，6809孔涌水量4.0m3/h，区内近似水位标高+86.2m。区外6002孔抽水单位涌水量1.090l/s.m，渗透系数9.87m/d，为富水性较强的含水层。该含水层直接覆盖于一2煤层之上，上距二1煤层89.27104.36m，为二1煤层间接充水含水层。3.太原组上段灰岩含水层主要由L9、L8、L7灰岩组成，其中L8灰岩发育最好，据揭露该层灰岩含水层的34个孔统计，含水层厚度一般811m，平均8.75m，最厚11.50m7603孔，灰岩岩溶裂隙较发育，连通性较好，在倾向上好于走向。统计漏水6孔，占揭露总孔数的17.65%，漏水钻孔主要分布在古剥蚀面、北东面断层及露头附近，漏水量0.1212.0 m3/h。钻孔抽水单位涌水量0.5507L/s.m，渗透系数9.8210.94m/d，水位标高87.9288.85m，比前两年水位升高36m，为中等富水含水层。PH值为7.78.35。该含水层上距二1煤层24.0839.89m，平均31.94m，为二1煤层底板主要充水含水层。4.二1煤顶板砂岩含水层主要由二1煤顶板大占砂岩和香炭砂岩组成，厚度一般2.867.99m113层,揭露34孔未发生涌、漏水现象。井检1孔抽水单位涌水量0.000736l/s.m，渗透系数0.00858m/d，水位标高84.51m，属弱富水含水层。5.风化带含水层由隐伏出露的各类不同岩层组成，厚度1550m，一般2035m，除石灰岩风化带含水层富水性较强外，其它砂岩、砂质泥岩等岩层属弱含水层到隔水层，局部为弱透水层。11901孔抽水，单位涌水量0.0000826L/sm，渗透系数1.12m/d。6.新近系中底部砂砾石含水层新近系中部存在13层中、细砂，含承压水，井检1孔抽水单位涌水量0.393 l/s.m，渗透系数2.082 m/d，水位标高87.61m，属中等富水含水层，PH值为7.82。本井田范围内，新近系底部未见砂砾石层俗称“底含含水层，底部砾石为古河床相，主要分布在勘探区西、东部，由砾石、砂砾石组成，呈半固结状态，其渗透率介于含水与弱透水之间，属弱富水含水层，对矿床影响不大。7.第四系含水层主要由冲积砾石和细至中粗砂组成，级配差异大，多位于中上段。普查区西部山前多为砾卵石层，含水层埋藏较浅，厚度5.016.1m，含水丰富；中、东部多为砂、砾石含水层，多层相间分布，调查含水层厚度11.735.95m，富水性较强。区内民用机井简易抽水试验，单井单位涌水量14.38l/s.m；水位标高75.5783.64m，pH值呈中性。由于含水层埋藏浅易受环境污染，所采三组水样的大肠菌群、细菌总数均严重超标。(二)、隔水层1.本溪组铝质泥岩隔水层系指奥陶系含水层上覆的铝质泥岩层、局部薄层砂岩和砂质泥岩层，全区发育，厚度2.8028.85m，分布连续稳定，具有良好的隔水性能。2.太原组中段砂泥岩隔水层系指L4顶至L7底之间的砂岩、泥岩、薄层灰岩及薄煤等岩层，该层段总厚度28.9453.25m，以泥质岩层为主体，为太原组上下段灰岩含水层之间的主要隔水层。3.二1煤底板砂泥岩隔水层系指二1煤底板至L8灰岩顶之间的砂泥岩互层，以泥质类岩层为主。该段的总厚度为24.0839.89m，平均31.94m，其分布连续稳定，是良好的隔水层段，但遇构造处隔水层变薄，隔水性明显降低。4.新近系泥质隔水层由一套河湖相沉积的粘土、砂质粘土组成，厚度215571m，呈半固结状态，隔水性良好，可阻隔地表水、浅层水对矿床的影响。三、矿床充水因素分析一、地表水和新生界孔隙水距二1煤层间距大，其间有366594m粘土相隔，对矿床无充水意义。表土段底部在本井田未见“底含分布，勘探区西、东部存在的底部砾石层多被粘土胶结，其渗透率介于含水与弱透水之间，属弱富水，对矿床影响不大，但在基岩厚度较薄处应引起重视。二、二1煤层顶板砂岩裂隙含水层富水性弱，易疏排。三、太原组上段灰岩含水层为二1煤层底板直接充水含水层，其水量较丰富，水头压力大，补给强度中等。正常情况下，由于二1煤层底板隔水层2440m的存在，不会造成直接充水，但在构造断裂带和隔水层变薄区，底板灰岩含水层具充水威胁。四、本井田北东向断裂构造较发育，断层均为导水断层，富水性强，对开采威胁大。五、井田北浅部灰岩隐伏露头地带，聚集了丰富的岩溶裂隙水，未来矿井大降深排水时，会形成回流，成为二1煤层充水水源。1.3煤层及其特征1.3.1煤层井田含煤地层为石炭系太原组、二叠系山西组和下石盒子组。含煤地层总厚237.53m，划分5个煤组段，含煤21层，煤层总厚11.41m，含煤系数4.80%。山西组和太原组为主要含煤地层，山西组下部的二1煤层和太原组底部的一2煤层为主要可采煤层，其余煤层偶尔可采或不可采，可采煤层总厚9.51m。一、二1煤层：赋存于山西组下部，全部可采，煤层厚度1.217.10m，平均5.29m，煤厚变异系数0.22，标准差1.18，可采性指数100%，属全区可采的稳定型厚煤层。二1煤层厚度变化小，且变化规律明显，故煤层结构简单。二1煤层赋存标高-330-780m，埋藏深度410860m。二、一2煤层：赋存于太原组底部，全区可采，揭露煤厚1.385.68m，平均3.62m。煤层结构简单较复杂，一2煤局局部叉为一21、一22、一23，分叉后下部两层煤属局部可采或偶尔可采煤层。由于一2煤下距奥陶系灰岩仅有11.73m，其直接顶板又为L2强灰岩含水层，处于两强含水层之间，水文地质条件极复杂，且煤质属中灰、高硫煤，属政策限采煤层，未列为勘探对象，设计暂不考虑开采。1.3.2煤质二1煤以块煤为主，夹有少量粒状煤。块煤强度大，坚硬，钻孔煤芯资料统计，块煤产率平均约为89.7%，平面分布大致有自西向东、从北向南逐渐增高的趋势。视密度1.46。二1煤原煤灰分为10.0315.59%，平均12.77%，属低中灰煤；原煤硫分为0.280.49%，平均0.38%，属特低硫煤形态以有机硫为主，次为硫化铁硫；磷含量为0.027%，为低磷煤。原煤挥发份产率5.7111.18%，平均7.93，水分1.33%，原煤恒容低位枯燥基发热量28.7331.50MJ/kg，平均29.90MJ/kg。二1煤属高强度煤，抗碎强度平均为68.6%65，可磨性指数为3440，属难磨煤。二1煤属弱结渣性，高熔灰分煤。综上所述二1煤层为低中灰、特低硫、低磷、高熔融性、高强度、弱结渣性，不易破碎的高发热量三号无烟煤。其块煤产率较高，块煤可做化工造气，末煤可用作高炉喷吹、动力或民用燃料。二1煤风氧化带推定为基岩面以下垂深10m。1.4 其它开采技术条件1.4.1瓦斯二1煤层全井田范围内共采取了14个瓦斯样，钻孔瓦斯含量普遍较低，有7孔CH4含量小于0.1ml/g，最高有1孔11807含量为9.96ml/g，平均瓦斯含量2.02ml/g，二1煤层处在瓦斯风化带之中。设计根据井田瓦斯含量预测矿井瓦斯涌出量结果判定，未来矿井生产应属低瓦斯矿井。1.4.2煤尘本区二1煤层为不易破碎的高强度无烟煤，地质报告测定结果，8个样品试验点火时均无火焰产生，二1煤层煤尘无爆炸危险性。 1.4.3煤的自燃性地质报告采样试验结果，其复原样与氧化样着火点温度之差为916，均小于25，故二1煤层测定属不易自燃煤层。二1煤为无烟煤类，本地区无烟煤类生产矿井多属不易自燃煤层。1.4.4地温根据地质报告提供，本井田内最大测温深度760m，最高温度20.4，平均地温梯度0.7/100m，二1煤层底板温度15.818.2，全区二1煤层地温正常，无热害。1.4.5顶、底板工程地质条件一、新生界冲积层条件新生界平均厚度480.02m，上部第四系为一山前冲积沉积，第四系底部为冲、洪积卵石层，富水程度较强；下部新近系大局部为粘土、粉砂质粘土，其次为中、细砂，局部受上覆土层自重压力影响，局部呈半固结状态。粘土、粉砂质粘土抗压强度0.1472.373MPa，内聚力0.00390.481 Mpa，塑限10.622.7%，膨胀率1.1535.03%，孔隙比0.310.65，含水量9.421.2%。二、煤层顶板基岩保存层条件煤层顶板基岩主要为山西组和下石盒子组地层，厚度一般大于30m，缺乏30m的范围：在F16断层以北分布于11201孔东侧；F16和F17之间分布有三处，一是1220511901孔一线，宽度8001500m，第二处是7304孔至F17之间，第三处是煤层露头附近，宽度200500m。总体趋势是由东向西逐渐增厚，煤层顶板基岩厚度小于30m范围多为破碎状态，结构疏松，30m以下根本保存原岩特征。三、煤层顶、底板工程地质条件二1煤顶板：直接顶厚度一般36m，岩石完整性与稳定性均较好，顶板易于管理。岩性有砂质泥岩及粉矿岩、泥岩和少局部砂岩。分布情况为：F16F17块段中部含首采区和F15F16块段浅部6004孔以浅，直接顶为砂质泥岩和粉砂岩，11602孔和11902孔周围直接顶为砂岩，其余范围包括F16F17块段浅部和整个井田深部均为泥岩顶板。按面积统计，砂岩顶板占5，粉砂岩和砂质泥岩占35，泥岩占60。砂质泥岩抗压强度8.523.2Mpa，属半坚硬岩类。零星分布的伪顶厚0.30.5m，随采随落。老顶多为812m中粗粒砂岩大占砂岩，局部相变为砂质泥岩，吸水后抗压强度16.479.9Mpa，岩石坚硬、稳定性较好。二1煤底板：底板以泥岩、砂质泥岩为主，二1煤下部到第一层石灰岩之间厚度8.3227.8m，一般1015m，底板岩层总体完整性较好，但局部泥岩底板有泥化现象。与顶板大占砂岩相对应，底板有中细粒砂岩，厚7.8m左右。四、巷道围岩稳定性评价一、岩石RQD指标统计：首采区内4个孔统计结果以中等差为主，其他区域5个孔统计RQD指标中等好为主。分析首采区指标低的原因是这些钻孔多数靠近断层分布。二、泥岩和砂质泥岩吸水后强度明显降低，泥岩枯燥状态下抗压强度2430Mpa，吸水后3.912.8Mpa，砂质泥岩枯燥状态下强度1336Mpa，吸水后624Mpa。但在长达1030天的岩石浸水试验观测中，各类岩块没有泥化、崩解现象，显示了顶底板岩石遇水变化不大的特点。三、断层发育处，岩石原生结构遭到破坏，裂隙发育，强度降低。1.5矿区简况1.5.1矿区的工业简况本区矿产资源丰富。矿区工业以煤炭、电力、冶金、耐火材料为主，矿区农业以种植小麦、玉米、红薯等为主，经济作物主要有烟叶、花生、棉花、药材。另外，太行山区旅游业开展势头迅猛，云台山、八里沟等风景名胜全国知名，带动了地区经济的开展。矿区所在辉县市，现有耕地面积88万亩，人口75万，辖11镇15乡，534个行政村1450个自然村。1.5.2外部建设条件XX一矿周围有李固110kV变电站和冯营250MW自备电厂，相距2227km，作为矿井供电电源，目前，一趟线路已架设，另一趟线路正在施工，故电源落实可靠。矿井拟从古汉山矿接轨，线路长20km，场外新修公路1.7km即可实现与辉吴县乡公路009线相接，故交通条件便利。矿井水源拟利用地下水和井下排水，建井期间利用地下水作为生活、生产水源及地面消防用水，矿井投产后利用处理后的矿井排水作为矿井生产、生活水源，以减少矿井水排放，节约用水，符合节水政策。2 矿井的开拓与开采2.1矿井开拓井田界限及埋藏量XX一矿井田西北起F15断层，东南止F17断层，东北起二1煤层隐伏露头，西南止F20断层和F17断层西段。走向长2.05.5km，倾斜宽9.511.0km，井田面积约43.77km2。在本井田范围内，二1煤层总资源储量为373490kt，其中121b级104150kt，占27.9，122b级107880kt，占28.9%，333级161460kt占43.2%。按二1煤层上覆基岩厚度划分储量，基岩厚度40m储量为251880kt，占67.4；基岩厚度介于2540m储量为66950kt，占17.9；基岩厚度25m储量为54660kt；占14.7。按块段划分，F15与F16断层之间175090kt，占46.9；F16和F17断层之间198400kt，占53.1。根据全井田地质资源储量，扣除浅部平安煤岩柱、断层煤柱、井田境界煤柱等各类永久性煤柱损失量后，矿井设计资源储量274940kt。矿井设计资源储量减去井筒及工业场地保护煤柱、井下主要巷道保护煤柱后乘以采区回采率75，并考虑回收50主要巷道煤柱，矿井可采储量为177467kt，其中水平上112837kt，水平下64630kt.详见设计可采储量汇总表2.1。表2.1设计可采储量汇总表水平地质资源储量永久煤柱损失设计资源储量保护煤柱设计可采储量设计开采损失浅部防水境界断层小计井筒工厂主要巷道小计-525m以上252900724059848822531706471874643542310011283736887-525m以下1205905201577716297104293153618276236376463020214合计373490729252562510755027494034107126304673717746757051注：表中可采储量含利用50主要巷道煤柱。矿井年产量及效劳年限矿井年工作日300天，每天三班作业，其中两班生产、一班准备，每天净提升时间14小时。矿井效劳年限为56.9a。 矿井开拓方式一、开拓方式本井田煤系地层上部被巨厚新生界地层覆盖，新生界地层平均厚480m，煤层埋藏深度平均580m，由于煤层埋藏较深且松散覆盖层较厚，故采用立井开拓方式。二、井口位置及井田标高井口位置在文庄村西南450m，地面自然标高81.9382.19m，主井位置煤层底板标高-541.88m、副井位置煤层底板标高-535.48m，表土层厚度518524m，煤厚6.6m，煤层上覆基岩厚99.582.2m，井底车场位于煤层顶板3.8810.28m，处于22.6m厚的中细粒砂岩内，车场水标高-525m，至井底水平主、副井深607m，车场水平上主井位置基岩厚89.2m，扣除风化带后稳定基岩54.2m，煤仓上口标高按-475.5m考虑，煤仓上口至主井水窝底高度85m，那么主井水窝底标高-560.5m，井底车场水平下主井深35.5m，井筒最低点进入二1煤层底板18.62m，该位置二1煤层中距L8灰岩顶26.45m，井底水窝底距L8灰岩顶7.83m。副井井底水窝深26m，穿过二1煤层底板下15.52m，距L8灰岩顶10.93m。风井底标高-515m，风井井深597.0m。煤层分层及开采本矿田煤层划分5个煤组段，山西组下部的二1煤层和太原组底部的一2煤层为主要可采煤层，其余煤层偶尔可采或不可采。由于一2煤下距奥陶系灰岩仅有11.73m，其直接顶板又为L2强灰岩含水层，处于两强含水层之间，水文地质条件极复杂，且煤质属中灰、高硫煤，属政策限采煤层，未列为勘探对象，设计暂不考虑开采。本井田开采分东西两翼同时开采。2.2矿井开采水平划分及标高本井田煤层开采标高介于-350-750m，阶段垂高300400m，由于煤层倾角很缓，故倾斜长度达10km。为实现整个井田合理开发，保证水平上合理效劳年限，根据井筒位置最新施工的两个井检孔资料，设计确定井底车场水平标高由可研报告阶段的-510m调整为-525m。先期开采块段F16F17通过525m水平作倾斜运输大巷实现上下盘区开采。后期开采块段F15F16与先期开采块段之间煤层错断50150m，假设通过-525m水平作平石门开拓，石门长2.5km，巷道工程量太大，工期太长，故自井底水平向上作斜巷穿过F16断层带到F15F16块段的浅部-410m水平，通过-410m水平作倾斜运输大巷，实现西部块段开发。故矿井不作水平运输大巷，不需设置第二水平，但由于倾斜长度太长，为便于沿倾斜方向分段开拓和运输、排水，设置两个辅助水平，辅助水平标高为-410m和-580m。大巷布置及层位选择全井田设计沿F16断层煤柱两侧作两组倾斜运输大巷，通过每组运输大巷直接开掘工作面上、下顺槽，实现全井田单翼盘区开采。为便于倾斜运输大巷与工作面顺槽之间的联络，有利于工作面排水，设计中贯彻多作煤巷、少作岩巷的指导思想，将三条倾斜大巷均沿煤层布置，其中胶带运输大巷和轨道运输大巷沿煤底，回风大巷沿煤顶，大巷高差3m左右。盘区划分及开采顺序全井田共划分7个盘区，F16断层以东3个盘区，水平上2个，水平下1个，分别为东一盘区、东三盘区、西二盘区。F16断层以西4个盘区，即西四盘区、西六盘区、西八盘区和西十盘区。盘区开采顺序本着先近后远的原那么，先投产工业广场煤柱两侧的上、下盘。3 矿井的生产系统3.1矿井的主要生产系统 运输系统一、主运输系统矿井东、西两翼开采，通过大巷胶带输送机分别送入两个井底煤仓。东翼大巷总运输距离约5240m，其中首采区运输距离约1710m，后期运输距离约3530m。本次设计暂按满足首采区运输距离考虑，同时留出后期胶带输送机的电负荷容量。当首采区开采完毕，可通过新增一台胶带输送机与本次设计的胶带输送机搭接的方式实现运输。初期东翼大巷胶带输送机主要技术参数：B=1200mm，Q=1200t/h，V=2.5m/s，L=1710m，a=-32013，N=3250kW。驱动方式：头部双滚筒驱动，防爆电机。胶带类型：钢丝绳芯阻燃输送带，带强1250N/mm。西翼大巷运输距离约820m，西二盘区下山胶带输送机运输距离约1045m。西翼大巷胶带输送机主要技术参数：B=1200mm，Q=1200t/h，V=2.5m/s，L=820m，a=4130，N=3280kW。驱动方式：头部双滚筒驱动，防爆电机。胶带类型：钢丝绳芯阻燃输送带，带强1600N/mm。西二盘区下山胶带输送机主要技术参数：B=1200mm，Q=1200t/h，V=2.5m/s，L=1045m，a=555250，N=3280kW。驱动方式：头部双滚筒驱动，防爆电机。胶带类型：钢丝绳芯阻燃输送带，带强1600N/mm。胶带输送机驱动装置均采用高压防爆电机、弗兰德减速器、调速型液力偶合器，拉紧装置采用固定带式输送机液压自动拉紧装置，并配备防打滑保护装置、烟雾保护装置、温度保护装置、堆煤保护装置、自动撒水装置、火灾自动灭火报警装置、防跑偏保护装置、可靠的制动减速及逆止装置、断带保护装置、防撕裂保护装置、双向拉绳开关等。二、辅助运输系统辅助运输系统主要承当井下人员、设备、材料及矸石的运输。根据开拓设计，本矿井设东、西两翼轨道运输大巷，东翼轨道运输大巷长1559m，a=0320035。西翼大巷长2148m，a=054250555，巷道倾角缓，辅助运输不适宜采用传统的架线电机车或提升绞车。随着科学技术的不断开展和进步，矿井辅助运输技术及设备也由过去单一的蓄电池架线机车，提升绞车开展到今天的防爆柴油机轻型无轨胶轮车，防爆柴油机胶套轮齿轨卡轨车，无极绳连续牵引系统，架空乘人装置等多样化的辅助运输技术和设备。本矿井井下矸石、材料及设备的运输采用无极绳连续牵引方式，在东翼大巷及采区顺槽共配置2台JW-75B型无极绳绞车，在西翼大巷及采区顺槽共配置3台JW-75B型无极绳绞车，其参数为：滚筒直径： 1200mm最大牵引力： 80KN绳速： 0.67 、1.12m/s电功率： 75kW运送人员、设备、材料及矸石时，采用V=1.12 m/s。整体运送液压支架时，采用V=0.67 m/s。井下人员的运输,在回风巷设置RK型架空乘人装置，东西两翼各一台，主要参数：驱动功率：3090kW牵引力：2050kW运行速度：1.23.0m/s运输能力：360720人/h上述运输设备只考虑两翼采区的初期运力，后期开采时，可酌情增加相应的运输设备。井筒设置与提升系统1、 井筒用途、布置及装备根据矿井提升、通风要求，初期建设三个井筒：、主井：净直径5.0m，装备一对25t多绳箕斗异侧装卸，组合钢罐道，井筒内敷设动力电缆及通讯信号电缆，担负全矿井的煤炭提升任务。、副井：净直径6.5m，装备一宽一窄1.5t双层四车多绳罐笼、组合钢罐道，设梯子间，井筒内敷设排水管、压风管、洒水管、动力电缆和通讯信号电缆。担负全矿井的升降人员、设备升降、提矸下料、进风等任务，并兼作井下一平安出口。、中央风井：净直径5.0m，装备密闭梯子间，主要用于回风，并兼作井下另一平安出口。副井、中央风井梯子间分别采用玻璃钢梯子间。各个井筒装备的罐道梁及梯子梁均采用树脂锚杆固定，所有金属构件均应进行防腐处理。各井筒特征见井筒特征表3.1。后期为满足两翼通风及平安需要，两翼各规划一个回风立井，位置见开拓平面图。井筒特征如下列图所示表3.1井筒特征表序号名称单位主井副井中央风井1井口坐标纬距m3920283.6803920364.8893920377.202径距Ym38466201.15038466294.45138466384.6972井口标高m+83.8+83.8+83.83提升方位角度90243904井筒深度m644.3634.8598.85井筒直径净m5.06.55.0掘进冻结段m7.5/8.15/8.759.4/10.25/11.057.5/8.15/8.75基岩段m6.07.76.06井筒断面净m219.633.219.6掘进冻结段m244.2/52.2/60.163.4/82.5/95.944.2/52.2/60.1基岩段m228.346.628.37砌壁厚度冻结段m1.2/1.5/1.81.4/1.8/2.21.2/1.5/1.8基岩段m0.50.60.5材料冻结段钢筋砼钢筋砼钢筋砼基岩段钢筋砼钢筋砼钢筋砼8表土层厚度m5185225249冻结深度m57557557510井筒装备一对25t多绳箕斗，组合钢罐道一对双层四车1.5t矿车罐笼宽窄各一，组合钢罐道，玻璃钢梯子密闭玻璃钢梯子间 井底车场及硐室一、岩性分析及井底车场层位确定二1煤层埋藏较深，地压较大，井底车场可供选择的层位有煤层顶板大占砂岩和底板灰岩，灰岩与大占砂岩稳定性好，单层厚度大，有利于巷道及硐室稳定与支护，但考虑到井底车场直接布置在灰岩层位内有风险，与煤层之间距离较远，联络不方便，因此确定车场层位放在二1煤层顶板大占砂岩内。XX井田大占砂岩普遍赋存比拟稳定，硬度大，厚度大于11m以上，距二1煤层较近为5m左右，是可供布置井底车场的最正确层位。尤其是设计井筒位置，大占砂岩厚度14.5522.6m，距煤层之间只有0.40.7m，为井底车场主要巷道及硐室的稳定与支护创造了有利条件。二、井底车场型式井下煤炭主运输采用强力胶带输送机运输，井底车场轨道系统仅为辅助运输效劳。根据井筒与井下两翼轨道运输巷的相对位置及进出车要求， 采用立式车场型式。在副井进出车侧分别设重车和空车存车线，重车存车线为双轨布置，长度按一列车计取为60m。与副井存车线相平行，一侧设车场绕道，另一侧为主排水泵房与中央变电所硐室。三、 井底车场主要硐室一、主要硐室井底车场设有主排水泵房、管子道、水仓、主变电所及中央变电所、等候室、爆破材料库、消防材料库、电机车修理间、煤仓及给煤机硐室、箕斗装载硐室等。二、主井装载系统位置主井位置二1煤层上覆基岩厚度为99.5m，其中车场水平上89.2m，车场水平下10.3m。主井装载系统自煤仓上口至井底水窝底高度经计算需85m，煤仓上口沿基岩风化带以下稳定岩层布置，煤仓上口标高-475.5m，装载输送机巷标高-510m，故井底煤仓及箕斗装载硐室位于车场水平上，装载硐室位于煤层顶板砂岩层位内，井底 水窝位于车场水平下35.5m，主井采用水平上装载、半上提方式。水平上装载，能充分利用大巷胶带运输的有利条件，使两翼煤炭直接进入井底煤仓，减少了主井深度，节省了井筒工程量。四、井底煤仓型式、容量及主井底清理撒煤方式在标高-475.5m与-510m之间，主井一侧设1号及2号煤仓，煤仓为圆筒立仓，净直径7m，单仓容量800t，总容量1600t。车场水平下主井深35.5m，副井深26m，为便于集中清理和排水，主井水窝与副井水窝通过联络斜巷贯穿，集中在主井底设清理撒煤斜巷清理。3.2矿井的辅助生产系统通风系统一、通风方式及通风系统矿井通风方式为抽出式，结合井田开拓方式，矿井通风系统初期为中央并列式，副井进风，中央风井回风；后期逐步过渡为对角式通风。二、风井数目、位置及效劳范围考虑到本矿井型较大和矿井需要风量较大，本着技术可行、经济合理的原那么，综合分析确定，本矿初期在工业广场布置一个中央风井，利用副井进风，中央风井回风。后期井田两翼，即井田深部和浅部，通风距离单翼长达7km，为满足通风和平安出口需要，后期在井田浅部和深部各规划一回风立井，回风井位置见井田开拓平面图。浅部回风井井深453m，深部回风井井深667m。三、矿井前后期风量，最小、最大负压和通风设备选型一、设计依据矿井所需风量：180m3/s通风容易时期矿井所需负压：2286.4Pa通风困难时期矿井所需负压：2775.40Pa二、通风设备选型 根据矿井所需的风量、负压及矿井开拓布置，考虑设施漏风和各种阻力损失后，通风机的计算风量和负压分别为： QF=(1.11.15)180=198207m3/s Hmin=2286.4+196+147=2629.4Pa Hmax=2775.4+196+147=3118.4Pa根据通风机应到达的风量和负压，设计对豪顿华矿用轴流风机、GAF矿用轴流风机和BDK矿用双旋轴流风机进行了详细的技术经济比拟，推荐选用ANN2500/1250N型豪顿华轴流通风机2台，其中1台工作，1台备用。三、反风方式、反风系统及设施在风机控制室内安装风机正反转起动柜，并挂返风操作系统图及操作规程。反风时操作风机换向柜使风机反转，能在10min内改变巷道中的风流方向，当风流方向改变后，通风机的供给风量为140m3/s，不小于正常风量(200m3/s)的40%。同时，为确保实现矿井反风，设计在井下设有反风设施，通过迅速调整预设的反风风门开关状态，可实现全矿井反风。每季度至少要检查一次反风设施，每年应进行一次反风演习。矿井通风系统有较大变化时，应进行一次反风演习。压风系统一、设计依据一、地面选煤厂用风量1.选煤厂加压过滤机用风量215m3/min，工作压力0.45MPa2.选煤厂开机搅拌介质桶用风量60m3/min，工作压力0.65MPa二、井下掘进头用风量井下两个岩巷掘井头，使用的风开工具有：凿岩机 25=10台，单台耗风量 2.8m3/min风镐 23=6台，单台耗风量 1.2m3/min砼喷射机 21=2台，单台耗风量 58m3/min三、 输气距离初期两个岩巷掘进头均在西翼采区，井底输气距离约2.3km，最远输气距离(从地面)3.7km。东翼主要使用一台砼喷射机，输气距离1.6km，最远输气距离同西翼采区。二、压缩空气需要量计算因井上下各用气点风动机械的工作压力不一样，需分别进行计算。一、地面需气量计算供选煤厂加压过滤机所需的压风量为：Q上1=1.11.05215=248.3m3/min供选煤厂开机前搅拌介质桶所需的压风量为：Q上2=1.11.0560=69.3m3/min二、井下需气量计算Q下=1.11.2(102.80.85+6.5)=40m3/min三、空压机选型因本矿