鸡西矿业集团新发矿1.8Mta新井设计

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摘 要 本设计为鸡西矿业集团新发煤矿年产量1.8Mt/a的新井设计。此设计矿区内有3层煤全区可采,煤层平均厚度为2.4米,走向长度为7km,倾向长度为2.6km,煤层平均倾角为20度。可采储量为1.83977亿吨,可采年限为60.8年。本设计采用双立井二水平开拓,划分18个采区,一水平可回采九个采区,即西一、中一、东一、西二、中二、东二、西三、中三、东三,采用集中大巷布置,单一走向长壁采煤法采煤,回采工艺采用综采。通风方式为中央边界式通风。关键词 可采储量 中央边界式 单一走向长壁采煤法 综采AbstractThis design is the new well design of the 1.8 Mts/ a tojixi mineral industry group each Chuang of Fangezhuang mineral.This mineral zone inside has 3 lamella coal whole zones can adopt, average thickness in coal seam is 2.4 metre, alignment length is 7 kms, incline to length as2.6 kms, average rake angle in coal seam is 20 degree.Can adopt to keep quantisty as 1.89377 ton, can adopt time limit as 60.8years.This design adopts the mine two levels expand, dividing the line eight adopt the zone, a the level can return to adopt the south a, north a, south two, north two adopt the zone, the adoption concentrates the big lane arranges, one alignment lengthways the wall adopts the method of coal adopts the coal, synthesizing the mechanization return to adopt the craft.Ventilating the way is a central margin type to ventilate.Keywords: recoverable reserves central to the single border-long wall mining method Fully 目录摘要IAbstractII绪论1第1章 井田概况及地质特征21.1井田概况21.1.1交通位置21.1.2地形与地势31.1.3气象及地震情况31.1.4水文地质情况31.1.5煤田开发史31.1.6工矿农业概况及原材料供应情况31.1.7水电的供给情况31.2地质特征41.2.1矿区内的地层情况41.2.2井田范围内和附近的主要地质构造51.2.3煤层赋存状况及可采煤层特征61.2.4岩石性质、厚度及特征71.2.5井田水文地质情况71.2.6煤质 牌号及用途71.3勘探程度及可靠性8第2章 井田境界 储量 服务年限92.1井田境界92.1.1井田周边状况92.1.2井田境界确定的依据92.1.3井田未来发展状况92.2井田储量92.2.1井田储量计算92.2.3储量计算方法102.2.4储量计算评价112.3矿井工作制度 生产能力及服务年限112.3.1工作制度112.3.2生产能力112.3.3矿井设计服务年限12第3章 井田开拓133.1概述133.1.1井田内外及附近生产矿井开拓方式概述133.1.2影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况133.2矿井开拓方案选择143.2.1井筒形式和井口位置143.2.2开采水平数目和标高173.2.3开拓巷道布置183.3选定开拓方案的系统描述183.3.1井筒形式和数目183.3.2井筒位置及坐标193.3.3水平数目及高度203.3.4石门 大巷数目和布置203.3.5井底车场形式选择223.3.6煤层群的联系223.3.7采区划分233.4 井筒布置和施工243.4.1井筒穿过的岩层性质及井筒支护243.4.2井筒布置及装备243.4.3井筒延伸的初步意见273.5井底车场及硐室283.5.1井底车场形式确定及论证283.5.2井底井场的布置、存车线路、行车线路布置长度283.5.3 通过能力计算293.5.3井底车场通过能力验算303.5.4主要硐室313.6开采顺序313.6.1沿井田走向的开采顺序313.6.2沿井田倾向的开采顺序313.6.3采区接续计划31第4章 采区巷道布置及采区生产系统344.1采区概述344.1.1设计采区的位置、边界、范围、采区煤柱344.1.2采区的地质和煤层情况344.1.3采区的生产能力、储量及服务年限344.2采区巷道布置354.2.1区段划分354.2.2采区上山布置364.2.3采区车场布置374.2.4 煤仓形式,容量及支护404.2.6采区工作面接续424.3采区准备434.3.1采区巷道的准备顺序43第5章 采煤方法475.1 采煤方法的选择475.1.1采煤方法选择的制约因素:475.1.2采煤方法选择475.2回采工艺475.2.1选择和决定回采工作面的工艺过程及使用的机械设备47第6章 井下运输和矿井提升516.1 矿井井下运输516.1.1运输方式和运输系统的确定516.1.2矿车的选型与数量516.1.3采区运输设备的选择526.2 矿井提升系统536.2.1主井提升设备选择和计算53第7章 矿井通风与安全567.1 矿井通风系统的确定567.1.1概述567.2 风量计算与风量分配577.2.1矿井风量计算的规定577.2.2矿井风量的计算587.2.3 矿井总供风量617.2.4 风量分配617.2.5矿井风量的调节方法与措施627.2.6矿井风速的验算627.3 矿井通风阻力的计算647.3.1确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力647.3.2 矿井等积孔的计算657.4 通风设备的选择657.4.1主扇的选择计算:657.4.2电动机的选择:667.4.3反风措施667.5 矿井安全技术措施677.5.1预防瓦斯及煤尘爆炸677.5.2火灾与水患的预防677.5.3其他事故的预防687.5.4避灾路线及自救68第8章 矿井排水698.1概述698.1.1矿井水来源及涌水量698.1.2对排水设备的要求698.2矿井主要排水设备708.2.1排水方式与排水系统简介708.2.2主排水设备及管路的选择计算70第9章 技术经济指标73结论75致谢76参考文献77附录一78附录二861 绪论近十年来,我国煤矿生产技术面貌发生了很大变化,取得了很多新的成果及经验,储量和产量均居世界前列。随着国民经济的发展和综合国力的提高,石油、天然气、水力、核电等其他能源有了较大的发展,但是煤炭仍然是我国的主要能源,预计在今后相当长的时间内这种状态不会有根本的改变。进入新世纪以后,要求我国煤炭工业深化改革,尽快摆脱粗放经营的旧模式,步入低投入,高产出,高效益的良性循环轨道。煤炭工业的发展依赖的是先进的煤炭先进技术。其中包括采矿工程技术。本设计包括采煤工艺方面、通风安全方面、岩体力学方面的知识。采矿方面的知识更新很慢,我在这段时间充分利用时间,弥补这四年来的专业知识的不足,努力向老师请教,同时给自己思维留有空间,创造新的开采模式.本设计主要是通过绘制矿井的各种图纸来进行矿井的优化设计,这其中文字部分包括大量的方案比较,以便使设计更加合理。在设计时,需要对矿井的地质情况、煤层的受力等情况进行分析,这样才能使建成的矿井更加与实际相符。我希望通过做本次毕业设计,我能够学到更多的采矿专业知识,巩固我所学过的各种知识,并且能够很好的运用他们,从而也为我以后的工作打下良好的基础。第1章 井田概况及地质特征1.1井田概况1.1.1交通位置新发井田位于黑龙江省鸡西境内,距市区中心约4km2,西与滴道矿为邻,东与城子河煤矿西斜井相邻。地理坐标是东经13048130,北纬45214517。本井田东西走向6.3km,南北倾斜宽2.3km,面积约14km2新发煤矿的交通以铁路、公路为骨干。有矿山铁路专线与鸡西站相连,公路通达鸡西市等地。交通极为便利(详见附图1-1)。图1-1 交通位置图1.1.2地形与地势新发属于缓坡丘陵地形。井田北部及中部皆为山岗地带,岗沟起伏不平,地表平均标高+130m,最高山头+150m;井田南部为穆陵河床地带,地表标高+135m左右。1.1.3气象及地震情况本井田属于大陆性气候,四季温差悬殊。春季多风,夏季温和且时间短暂,夏秋季多雨,冬季严寒漫长。年平均气温在-1.34C之间,最高气温36.4C ,最低气温零下-35C ,年降水量316528mm左右,冻结期由11月至次年4月末。冻结深度一般为2.0m,风向多西风,最大风速为25m/s。1.1.4水文地质情况区内最大河流为穆陵河,由西向东蜿蜒从本区经过,注入下游的乌苏里江,主河道宽30100m,河深14m,正常流量0.632mm3,最大流量4750 m3/s。本区西南还有数条南北向季节河流,雨季时汇入穆陵河。1.1.5煤田开发史设计井田原是城子河煤矿的接续矿,在井田的露头部分还有育新、滴道等数处地方小煤矿。 1.1.6工矿农业概况及原材料供应情况本设计确定供水源由滴道团山水库供水。输水管路接在团山水库至鸡西市子输水管路上,能够满足生产与生活需要;原材料以及生产生活用电均来自鸡西市。1.1.7水电的供给情况新发煤矿的水源来自开采地下水,能够满足生产与生活的需要。生产与生活的用电均来自于鸡西供电局。1.2地质特征1.2.1矿区内的地层情况井田内的地层有桦山群之东山组、鸡西群之穆陵组、城子河组、滴道组。城子河组为主要含煤地层。穆陵组含煤不佳,滴道组不含可采煤层。四者总厚度为1474m。由上到下分述如下:1、东山组(kjd):总厚度为210 m,东厚西薄,岩性为中酸性的火山碎屑岩、粉砂岩、泥岩薄层所组成。 2、穆陵组(J3m):厚度为658 m,岩性为灰色粉砂岩、细砂岩、深灰-黑色泥岩较多。灰绿色凝灰质砂岩、泥岩十余层为标志。还有局部可采煤层23层。煤层的夹层或顶底板含凝灰页岩为特征。3、城子河组(J3ch):厚度470550 m,法院农场较薄粒度变粗,由灰白色中粗砂岩、泥岩夹煤25层组成。其中可采或局部可采3层煤,即本井田之开采煤层。本地层以黑色泥岩及黄褐色含斜长石凝灰砂岩为特征。4、滴道组(J23d):厚度061.4 m ,岩性以砾岩为主夹细粉砂岩薄层泥岩,质坚硬抗风化,不整合于麻山群之上,城子河组之下 详见图1-2 煤综合柱状图。 图1-2 煤系地层综合柱状图1.2.2井田范围内和附近的主要地质构造新发煤矿井田范围内的主要地质构造为断层,有少数的向斜和背斜,其中落差较大的断层有4个,全部为正断层,都是倾向断层,与煤层斜交。在铅直地层断距中,最大断层落差为500米,往东延展落差逐渐减小。这些贯穿了整个井田,给采掘生产造成了很大影响。详见表1-1 断层发育及落差表表1-1 断层特征表序号断层编号断层性质产状落差(m)查明程度走向()倾向()最大最小1F2正NE2575NE500370可靠2F10正NE1575W7545可靠3F22正NW45转弧形SN75SW转W5020可靠4F28正NW4075SW5035可靠1.2.3煤层赋存状况及可采煤层特征井田内共有可采煤层三层,每层赋存不太深,倾角在21度左右,其富存情况及特征如下:1、25煤层25煤层为简单结构中厚煤层,厚度2.1-2.5米,平均2.3米,为全部可采煤层。顶板为粉沙岩,底板为粉细砂岩。煤岩类型以光亮型和半光亮型为主,中间夹有透镜状的半暗淡型煤,煤层内生节理发育。煤的硬度f=0.40.8,容重1.4。2、29煤层29煤层为简单结构煤层。煤层厚度2.3-2.7米,平均2.4米,为全部可采煤层。顶底板均为粉细砂岩。煤岩类型以光亮型为主,内生节理发育,玻璃光泽。煤的硬度f=0.40.7,容重1.353、41煤层41煤层为简单结构中厚煤层,煤层厚度2.2-2.6米,平均2.5米,厚度变化尚有规律,西北薄,东南厚。均属可采煤层,只有极少数不可采区域。顶底版均为粉砂岩。煤岩类型以半亮型和半暗淡型煤为主,中间12层暗淡型煤,底部为光亮型煤。煤层中节理裂隙发育,棱角状断口。煤的硬度f=0.40.9,容重1.35。1.2.4岩石性质、厚度及特征本区内岩性较细,主要由粉砂岩、细砂岩、粉细互层、中砂层及煤层组成,仅有较少的粗砂岩,含烁砂岩。煤层和岩层的物性差异均比较明显,各岩层的密度差别较小,曲线在各种岩层反应平直煤层异常反应明显,岩石硬度多数为中等硬度的砂岩类。1.2.5井田水文地质情况新建煤矿地形大部分属漫岗,标高在150-170米之间,井田北部及中部位河谷水文地质区,西部及南部为丘陵水文地质区。岩层的富水性主要取决于构造裂隙的发育和补给条件,浅部各煤层除大气降水补给地表外,没其他来源,由于岩层裂隙发育程度而减弱,所以岩层的富水性有明显的垂直分带。由于岩性的不同,岩层的含水性极不均匀,不但存在着分带规律而且有分层规律。从涌水量可以看出,只有大气降水通过强风化带渗入井下,补给单一,采掘工程一般不受水害影响,防水工作简单,故水文地质条件属简单型。根据邻近矿井的数据及实际勘探资料,推算出本设计矿井属高瓦斯矿井。煤尘有爆炸危险性,在井田范围内煤具有自燃发火倾向,自燃发火期为6个月左右。瓦斯涌出量为15.3 m3/min。1.2.6煤质 牌号及用途本井田煤层碳的含量由上往下逐渐增高,其平均含量在8491%,有机硫的含量较低,平均在0.310.53%间,一般在0.35%左右。磷的含量很低,平均在0.00320.006%间。煤的挥发分为21.835.18%,胶质层厚度平均值为9.215.9 m 。厚煤发热量一般大于5590千卡/kg,净煤发热量大于8200千卡/kg。根据煤心煤样的分析结果,本区煤种弱粘结煤至瘦煤都有分布,但无肥煤出现,而以气煤及焦煤类为主;本区煤层以焦煤为主,弱粘结煤次之;本区煤有害成分(硫、磷)含量很低,胶质层厚度大于8mm具有粘结性,所有煤层作为炼焦用煤使用。1.3勘探程度及可靠性十年间,计算机和物探技术在范各庄地测工作中的应用进一步得到了加强。建立了水文地质数据库,年终储量计算机化,计算机绘图得到了开发应用并取得了初步成果。物探技术在防治水工作及构造探查中发挥了重要作用,无线电坑透、瑞利波、电法(音频电导、电法测探、透视等)等探测技术在生产中得到了广泛应用,并在此基础上形成了适合我矿特点的水文地质综合立体勘探法。引进了菜区三维地震勘探,解决了采区内部小构造探查的难题。1.本井田的精查工作量是很大的,除以往工作量以外,最后一次精查区内又钻了238个孔,13.6万余米,基本上搞清本井田的煤层赋存情况和主要的地质构造情况。但由于地质构造复杂,相当一部分断裂仍是推定的,控制程度还有较大摆动。根据本区断裂的一般规律,往往在大断裂附近还有很多较小的断裂,再者由于煤层走向变化大,还可能有新的断裂没有控制,这些都需要在建井和生产过程中予以注意。有的钻孔孔斜较大,对构造的推定也有一定的影响。2.矿井涌水量是用类比法推算的,瓦斯等级也是推算的,所以可靠性都不足,待矿井建成后,根据实际情况重新确定。第2章 井田境界 储量 服务年限2.1井田境界2.1.1井田周边状况本井田东部以F28断层为界,西部与F2断层为界,南部以41号煤层-850标高垂直往上为界,北部与煤层自然露头相临。2.1.2井田境界确定的依据1.井田范围,储量,煤层赋存及开采条件要与矿井生产能力相适应。充分利用自然条件划分井田。2.以保证井田的合理尺寸,及与邻近矿区处理好关系。2.1.3井田未来发展状况本矿井产量与服务年限均较高,经济效益比较好,因此本井田的发展是至关重要的,从储量上看,随着矿井开采区域的延深,煤赋存条件趋于复杂,高强度的机械化开采越来越困难,影响本矿发展的不利因素主要有以下几个方面:1、井的水文地质条件比较复杂,采、掘工程水文地质条件的超前探查任务仍十分艰巨,仍需要投入大量的人力和资金。2、受煤赋存条件的限制,煤层压茬关系比较紧张,造成回采工作面的衔接比较困难。3、受地震的影响,水平衔接有写滞后。2.2井田储量2.2.1井田储量计算参加储量计算的煤层有41,29,25三层煤。矿井储量是指矿井内所埋藏的,具有工业价值的煤炭数量。矿井储量可分为矿井地质储量,矿井工业储量和矿井可采储量。矿井工业储量是进行矿井设计的资源依据,指平衡表内A+B+C级储量的总和。矿井设计储量是矿井工业储量减去设计计算的断层煤柱,防水煤柱,井田境界煤柱和已有的地面建筑物,构筑物需要留设的保护煤柱等永久煤柱损失量后的储量。矿井可采储量是指矿井设计储量减去工业场地保护煤柱,矿井井下主要巷道及上下山保护煤柱煤量后乘以采区回采率的储量。2.2.2保安煤柱为居住保地面建筑物及工程设施的安全,本设计对井筒及工业场地后期的风井、规划中的大断层留设安全煤柱。对于必须留设保护煤柱的建筑物和构筑物,当其形状规整,且长轴与煤层走向或倾向平行时,宜采用垂直部面法圈定保护边界。1、立井井筒保护煤柱设计采用垂直剖面法2、工业场地保护煤柱按照数字标高投影法,工业场地压煤近似为梯形3、煤层内煤柱一般来说,井田边界煤柱40M,河流保护煤柱为河床俩侧各40M,大的断层一侧留煤柱15-40M,有时也要根据具体情况而定。建筑物,构筑物保护煤柱的围护带宽度跟建筑物和构筑物的保护等级有关,一级为20M,二级为15M,三级为10M,四级为5M。按以上计算方法得:工业广场煤柱损失:133.26万吨周边、断层保安煤柱损失:658.07万吨损失总量: 4588.64万吨; 损失率为: 24.93 %2.2.3储量计算方法计算标注以储量管理规程为依据,公式如下:块段储量=块段面积cos(平均倾角)平均厚度容重矿井设计储量工业储量永久煤柱块段可采储量=(工业储量永久煤柱)设计回采率回采率要求:厚煤层不小于75%,中厚煤层不小于80%,薄煤层不小于85%根据储量诸图、通过等高线块段法计算本井田工业储量为183.99Mt,可采储量为138.04Mt。2.2.4储量计算评价本矿井的煤层发育良好,厚度稳定,倾角为缓倾,井田内大的构造控制可靠,水文地质条件中等,储量计算较为可靠煤层储量见表(2-1)2.3矿井工作制度 生产能力及服务年限2.3.1工作制度依据煤矿安全规程,煤矿生产许可法和劳动法有关规定并结合新发矿的实际情况,拟定工作制度如下:矿井设计年工作日为330天,每天四班作业,三班生产,一班准备,每天净提升时间为16小时,采用“四.六”作业制度。2.3.2生产能力1、矿井设计生产能力的确定原则应根据地质条件,国民发展需要和国内外市场需求,技术装备和管理水平。充分考虑科学技术进步等因素,依据投资少,生煤快,经济效益好的原则确定。2、确定矿井生产能力的的重要因素a 储量是指基础储量中经济可采部分b 地质和开采条件技术装备和管理水平矿井与水平年限矿井与水平服务年限计算公式矿井生产能力主要根据矿井地质条件,煤层赋存情况,储量,开采条件,设备供应及国家需煤量等因素确定。根据煤炭工业矿井设计规范矿井投产后服务年限不应过长,可由服务年限确定。2.3.3矿井设计服务年限矿井设计服务年限公式: ()式中:矿井设计可采储量,Mt生产能力, Mta K矿井储量备用系数,K.31.5矿井设计一般取K=1.4,地质条件复杂的矿井及矿区总体设计可取K=1.5,地方小煤矿可取K=1.3 。根据本设计矿井实际情况,K值取1.4。方案一:PZ/AK=138.04/(1.51.4)=78.16年方案二:PZ/AK=138.04/(2.41.4)=41.08年方案三:PZ/AK=138.04/(1.81.4)=60.8年从保证矿区均衡生产来看,井型较大的矿井对保证矿区产量起骨干作用,其服务年限也应略长些,因本井田地质储量大,可采储量多,则选择方案三合理。该矿井生产能力为1.8Mt/a,矿井服务年限为60.8年。第3章 井田开拓3.1概述3.1.1井田内外及附近生产矿井开拓方式概述本矿区地面标高在150-170之间,属于丘陵地区,矿区煤层赋存稳定,断层中等,大的断层都作为矿区的边界,矿区附近各个矿井井型不同,开拓方式多样,立井开拓占多数。井田涌水量不大,瓦斯等级为高瓦斯矿井,故可以用上山开采。根据井田条件和设计规范有关规定,本井田划分为两个水平,阶段内采用采区式进行准备。3.1.2影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况地质构造(主要为断层)、顶板条件、地形及水文地质条件,矿井生产能力,煤层赋存情况及储量等对矿井开拓方式有较大影响。煤层倾角19至26之间,地质构造较少,涌水量不大,选用立井开拓,此开拓方式适应能力较强。确定井田开拓方式的原则:1、贯彻执行有关煤炭工业的技术政策,为多出煤、早出煤、出好煤、投资少、成本低、效率高创造条件要使生产系统完善、有效、可靠,在保证生产可靠和安全的条件下减少开拓工程量,尤其是初期建设工程量,节约基建工程量,加快矿井建设2、合理开发国家资源,减少煤炭损失。3、合理集中开拓布置,简化生产系统,避免生产分散,为集中生产创造条件。4、必须惯彻执行有关煤矿安全生产的有关规定。要建立完善的通风系统,创造良好的条件,减少巷道维护量,使主要巷道经常性保持良好状态。5、要适应当前国家的技术水平和设备供应情况,并为采用新技术,新工艺,发展采煤机械化,自动化创造条件。根据用户需要,应将不同煤质,煤种的煤层分别开采。3.2矿井开拓方案选择3.2.1井筒形式和井口位置根据新发矿井田地表及煤层等实际情况,本着合理开发全井田,集中生产运输环节简单、初期井巷工程量少、投资省、出煤早、达产快、安全、高效的原则,设计提出了三种井筒开拓方案:方案一:双斜井开拓方案二:双立井开拓方案三:主斜井副立井开拓以上三种井筒开拓方案比较如下:1、双斜井开拓优点:(1)井筒掘进技术和施工设备比较简单,掘进速度快,地面工业建筑,井筒装备,井底车场及硐室都投资少。(2)井筒装备和地面建筑物少,不用大型提升设备,钢材消耗量小。(3)胶带输送机提升增产潜力大,改扩建比较方便,容易实现多水平生产,并能减少井下石门长度。缺点:(1)在自然条件相同时,斜井要比立井长得多(2)围岩不稳固时,斜井井筒维护费用高,采用绞车提升时,提升速度低,能力小钢丝绳磨损严重,提升费用高,动力消耗大,当井田斜长较大时,采用多段绞车提升,转载环节多,系统复杂,更要多占用设备和人力.(3)由于斜井较长,沿井筒敷设管路,电缆所需的管线长度较大.(4)斜井通风风路较长,对瓦斯涌出量大的大型矿井,斜井井筒断面小,通风阻力过大,可能满足不了通风的要求,不得不另开专用进风或回风的立井并兼做辅助提升.(5)当表土为富含水的冲积层或流砂层时,斜井井筒掘进技术复杂,有时难以通过。适用条件:煤层赋存较浅,垂深在200M以内,煤层赋存深度为0-500M含水砂层厚度小于20-40M,表土层不厚,水文地质情况简单的煤层。井筒不需要特殊的施工的缓倾斜及倾斜煤层。技术评价:本井田一水平设在-300M水平标高,根据煤层的赋存情况不宜采用双斜井开拓。2、双立井开拓:优点:(1)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。(2)机械化程度高,易于自动控制。(3)井筒为圆形断面机结构合理,维护费用低,有效断面大,通风条件好,管线短,人员升降速度快;缺点:与斜井优点相对适用条件 :煤层赋存深度2001000m,含水砂层厚度20400m,立井开拓的适应性很强,一般不受煤层倾角,厚度,瓦斯,水文等自然条件限制技术上也比较可靠当地质条件不利于平硐或斜井开拓时均采用立井开拓方式技术评价:本井田煤层倾角小、倾向长度大、生产能力大、瓦斯涌出量小,斜井开拓井筒过长,井筒断面较小通风较差。兼于对斜井和立井的优缺点及适用条件的综合考虑立井方案技术上可行,从而选用立井开拓。3、主斜井副立井开拓:优点:兼有斜井和立井的优点,主井采用斜井开拓,井筒施工简单,掘进速度快,费用低副井采用立井开拓,井筒容易维护,有效断面大,有利于通风,提升速度快缺点:如果井口相近,则井底相距较远,井底车场布置、井下的联系就不太方便,如井底相近,由井口相距较远,地面工业建筑物就比较分散,生产调度及联系不方便,占地面积大,相应地增加了煤柱损失适用条件:介于双立井与双斜井之间技术评价:根据设计井田的地表状况,煤层赋存及工业广场的布置等实际情况,如用综合开拓不利于地面工业广场的布置,也不利于井底车场的布置,井下的联系和生产调度较为繁琐,故该方案在技术上不合理,不适合本设计矿井所以本井田不利于用综合开拓.表3-1 井筒开拓方案比较表项目双立井开拓双立井加暗斜井井开拓工程量单价费用工程量单价费用表土层主井掘进费1811758.121164670.24220.2296258.04副井掘进费1812573.3226319603230.6193836主井辅助费184096.67373970.22234.4156854.88副井辅助费184744.485399602234.4134064基岩段主井掘进费3207735247520011313756.64248714.6副井掘进费3208448.827036169403475.23266688主井辅助费3205570.3178249611311614.31825773.3副井辅助费3206363.920364489401547.21473595.2主井提升设备费36171.950630.22副井提升设备费5978.35506上述费用合计42150.256136.22提升费用合计9637013.211651960.24立井加暗斜井开拓兼有立井和斜井开拓的优点,矿井建井初期选用立井,延伸选用斜井,但这两种设计一水平为450如用斜井在此水平延伸根据煤层的赋存情况技术上可行,如采用两水平斜井用石门与井底车场相连,石门过长,而且中间需要过断层。故立井一水平加暗斜井技术上已不可行。根据上述井筒开拓方案的技术比较,确定立井与立井两水平开拓方案在技述上可行。根据规定,对技术可行方案应进行经济比较。(如表3-1 井筒开拓方案比较表)经过两方案的经济比较,从而得出立井开拓方案在经济上合理,因此,该矿井为立井开拓。对矿井井筒位置有以下的要求:1、井筒沿走向的有利位置应在井田的中央当井田储量呈不均匀分布时,应在储量分布的中央,在此开成两翼储量比较均衡的双翼井田,应尽量避免井筒偏于一侧,造成单翼开采的不利局面。2、井筒沿煤层倾向的位置,应使总的石门工程量小,初期工程量及投资小,建井期短,且煤柱损失小。3、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有较好的水文,围岩和地质条件。依据本井田的储量分布图,及剖面图考虑水平划分及主要巷道布置,确定井口的位置在整个井田的储量中央,坐标为:主井:(5021976 413939)副井:(5021931 414024)3.2.2开采水平数目和标高开采水平的尺寸以水平垂高表示,水平垂高指该水平开采范围的垂高,合理的水平垂高要求:1、要有合理的阶段斜长;2、有利于采区的正常接替;3、具有和理的区段数目;4、要保证开采水平有合理的服务年限及足够的储量;5、经济上有利的水平垂高。根据以上原因及本井田的实际情况,现确定水平方案如下:方案一:单水平上下山开采水平标高: -350米阶段垂高: 1000米储量: 15321.6万吨服务年限: 60.8方案二: 俩水平开采水平标高: -300 -850阶段垂高: 450米 550米一水平储量: 7610.4万吨二水平储量: 7711.2万吨一水平服务年限: 30.2年二水平服务年限: 30.6年参照上述方案的各项数据评价如下:方案一:该方案的阶段垂高设计不符合规定,初期投资大,见效慢,不可取。方案二:该方案的水平垂高和服务年限符合规定,根据本井田实际情况,本方案可取。3.2.3开拓巷道布置开拓巷道是指为全矿井、一个水平或若干采区服务的巷道,如井筒、井底车场、主要石门、运输大巷和回风大巷(或总回风巷)、主要风井等。本设计井田的可采层有41层、29层、25层。由于煤层倾角为缓倾斜,煤层间距比较大的特点及以上论述选用分组集中大巷,各煤层之间,大巷和井底车场之间用石门联系的方式,生产区域比较集中,利于提高井下运输效率,开采顺序灵活。3.3选定开拓方案的系统描述3.3.1井筒形式和数目立井开拓适应性很强,根据井田的地形地势,煤层赋存,地质构造等因素,和方案的技术经济比较,该矿井采用双立井开拓,即一主一副俩个井筒。(详见图3-1 井筒开拓方案示意图)图3-1 井筒开拓方案示意图3.3.2井筒位置及坐标选择井筒的条件:井下条件 (1) 按运输量确定井筒位置(2) 勘探程度和初期工程量(3) 根据地质条件确定井筒位置 (4) 煤柱量地面条件 (1) 工业场地占地面积(2) 地形与工程地质条件 (3) 生产建设与住宅位置(4) 煤的运输条件根据本井田的实际情况,并考虑到上述条件,该矿井的井筒位置见开拓示意图。3.3.3水平数目及高度本井田煤层倾角小走向长度长,不利于用单水平开采,并且煤层赋存较深,如选用水平数目过少上山长度不满足规定。必须设辅助水平则引起投资费用增加和生产分散,由于运输、提升等技术设备的发展,对缓倾斜煤层矿井规定垂高为:150米至250米,但实际工作中已经比规定中有较大提高,大型矿井水平垂高对于缓倾斜增加到200米至500米,故此矿中选用两水平垂高最大为500米,满足技术要求和生产需要是较合理的水平数目。3.3.4石门 大巷数目和布置采用分组集中大巷布置并且此矿井选用二水平开拓煤层距大,在每一水平大巷数目为一个,没有主石门,大巷布置在各层煤下部的岩石中便于维护,主石门因煤层的特点长度大小有所不同。本设计矿井中,大巷与石门服务年限较长,运输能力要求较大,所以巷道断面设计合理与否,直接影响煤矿生产的经济效果和生产的安全条件,其基本原则是在满足安全与技术要求的条件下,力求提高断面利用率,缩小断面,降低造价并有利于加快施工速度。该设计矿井大巷,石门断面的各项内容详见下图(图3-2 a,b)。图3-2a 大巷断面图b 石门断面图图3-2 大巷和石门断面示意图3.3.5井底车场形式选择与井底车场型式选择有关的因素有:保证矿井生产能力,有足够的富裕系数,有增产的可能性;调车简单,管理方便,弯道及交叉点少;调车简单,符合有关规程,规范。井巷工程量小,建设投资省,便于维护,生产成本低;施工方便,各井筒间,井底车场巷道与主要巷道间能迅速惯通,缩短建设时间;当大巷或石门与井筒距离较大时,能够布置下存车线和调车线,可选择立式井底车场,否则,可选择卧式井底车场。根据本设计矿井井筒形式及分组集中大巷、石门布置,结合上述井底车场型式的选择因素,该设计矿井选用立式折返井底车场,利用大巷作为主井存车线和调车线,副井通过绕道与大巷连接。3.3.6煤层群的联系本井田煤层间距偏大,用分组集中大巷布置,煤层间由主石门联系。3.3.7采区划分划分采区时,应考虑的原则:根据,采区划分要考虑采区接续关系,便其适应各翼储量及产量分配;开采多煤层的井田,应尽量联合布置采区,搞集中生产;采区宜双面布置,当受地质条件限制时或安全上有特殊要求时,可单面布置;对于煤层稳定,开采条件好,生产能力大的采区,走向长度要适当加大;如果井田走向长度不大,两翼均不超过1500m,可以不划分采区,直接从井田边界进行后退式回采。区划分原则: 1、采区宜双面布置。当受地面条件限制或在安全上有特殊要求时,可单面设置。2、如果井田走向长度不大,两翼均不超过1500米,可以不划分采区,直接从井田边界进行后退式开采。3、初步设计一般负责划分第一水平采区,故需沿井田走向全长统一考虑,做到出后期统筹兼顾,不但要合理,更要有利于初期。4、采区走向长度要根据煤层地质条件,开采机械化水平、采区储量、生产能力与巷道维护等因素综合考虑。5、采区划分要考虑:采区接续关系,使其适应各翼储量及产量分配。6、要适应冲填注砂井、回风井的既定位置,使分区冲填、分区通风的联系巷道尽量缩短。7、采区划分,既要有意识的缩短大巷,又要充分注意认为境界外延的可能性。8、对于煤层稳定、开采条件好、生产能力大的采区,走向长度要适当加大。9、开采多煤层的井田,如煤质相同或不分采分运要求,此间距不大,应尽量联合布置采区,搞集中生产。10、为了充分发挥综机效能,减少搬家次数,提高效率和回采率,减少采区煤柱损失,凡是厚度稳定,适合于综机开采的部分,要单独划出采区,后期尺寸可较一般采区增大。11、对于自然发火倾向浓烈的煤层或巷道围岩压力大、难于维护的矿井,采区尺寸要适当缩小。12、初期采区尺寸要适应目前输送机的实际长度及电压降的控制范围,后期尺寸可以逐步增大。(详见图3-3采区的划分示意图)图3-3 采区的划分示意图3.4 井筒布置和施工3.4.1井筒穿过的岩层性质及井筒支护鸡西盆地是在晚侏罗纪开始发展形成的内陆含煤盆地,基底为元古界麻山群。含煤地层是中生界侏罗纪鸡西群,上覆白垩系华山统陆相沉积,新生界第三系陆相含煤沉积和玄武岩沉积,第四系河湖相及山间河床,河谷相沉积。副井支护:混凝土井壁厚550毫米,充填混凝土50毫米;主井支护:混凝土井壁厚450毫米,充填混凝土50毫米。3.4.2井筒布置及装备井筒断面布置应综合考虑井筒围岩性质,运输方式,通风安全等因素具体遵循原则如下:1、符合,对运输、通风、管线等布置的要求,满足施工需要;2、有利于井筒检修、维护、清扫和人员通行安全;3、合理使用断面空间,减少井筒工程量;4、当提升容器发生掉道或跑车事故,对井筒中各种管线或其它设备的破坏应减少到最低程度。根据该设计矿井年产量、提升方式等实际情况,本设计矿井井筒按有关规定布置运输设施及辅助设施。(详见图3-4)主井井筒:井筒直径7.0m,净断面面积38.465m2,掘进断面面积44.157m2井筒深度800m。井筒内装备一对16t刚性罐道立井多绳箕斗(JDG16/1504Y),采用18018010mm方形方型空心型钢罐道,端面布置采用树脂锚杆固定拖架。副井井筒:井筒直径7.0m,净断面面积38.465m2,掘进断面积44.157m2。井筒深度800m,井筒装备一对1.5t固定式矿车600mm轨距,双层四车刚性立井多绳罐笼,担负矿井辅助提升任务,兼作进风井筒。采用18018010mm方型空心型钢罐道,端面采用树脂锚杆固定拖架。罐道和井梁,罐道导向层间距均按6.0m设计。井筒内没有钢-玻璃钢复合材料梯子间,作为矿井安全出口和井筒检修之用,并敷有排水管路三趟(一趟预备),井下消防洒水管路。另外,井筒还敷设有动力电缆、通讯讯号电缆。主井井筒断面图 及图3-5 副井井筒断面图 )图3-4 主井井筒断面图3-5 副井井筒断面3.4.3井筒延伸的初步意见方案一:斜井延伸;方案二:立井延伸;用方案一(斜井延伸)后通风较为困难,而且需要过断层。对生产安全有不利影响,而用方案二(立井延伸)不仅通风较为容易还可充分利用原有的设备和设施,提升系统单一。转运环节少,经营费用低,管理较方便,虽然在延伸时井筒同时担负生产和延伸,施工与生产干扰,但这是必须有的一段环节故不可定为缺点,经过上述我建议选用方案二(立井延伸)。3.5井底车场及硐室3.5.1井底车场形式确定及论证 井底车场形式的确定应该根据井田地质条件、井型大小、井田开拓方式、大巷运输方式、地面布置及生产系统等因素来选择。该矿井井底车场形式的选择依据如下:1)该矿井设计生产能力为1.8Mt/a,年工作日330d,实行四六工作制,每日净提升16小时;2)矿井采用双立井开拓方式,两个开采水平,分组集中大巷布置,两翼来煤量基本相等;3)主要运输大巷采用3t底卸式矿车运输,每列车由30辆矿车组成,由两台10t蓄电池式电机车一前一后牵引。卸载时,机车通过卸载站。辅助运输和掘进煤采用1.5吨固定式矿车,煤矸混合列车由30辆1.5吨矿车组成。一台10t蓄电池电机车牵引。4)本设计矿井属于高瓦斯、低等涌水量矿井;综合以上所述,结合设计要求,经分析比较后,本设计矿井拟选用3.0t底卸式矿车折返立式井底车场3.5.2井底井场的布置、存车线路、行车线路布置长度1井底车场线路布置的要求1)、井底车场的线路主要由主井空、重车线,副井进、出车线和回车线组成,由于通过各个井底车场的煤种数量不同,其各线路的数目和长度亦相应不同。2)、井底车场的线路工程量小;3)、井底车场线路布置时,应充分考虑各硐室布置的合理性;4)、为保证运行安全,应尽量避免在曲线巷道顶车,机械推车需布置在直线段上;5)、线路布置要有利于通风;6)、尽量减少道岔和交岔点;7)、底卸式矿车的井底车场设计要注意调头问题。2存车线长度的确定确定存车线长度是井底车场设计中的重要问题,如果存车线长度不足,将会使井下运输和井筒提升彼此牵制,影响矿井生产能力;反之,如果存车线过长,会使列车在车场内的调车时间增加,反而降低了车场通过能力,并增加车场工程量。根据我国煤矿多年的实践经验,各类存车线可以选用下列长度:1、中小型矿井的主井空、重车线长度各为1.01.5列车长;2、副井空、重车线长度, 中小型矿井按0.51.0列车长;3、材料车线长度,中小型矿井应能容纳510个材料车;4、调车线长度通常为1.0列车和电机车长度之和;3、存车线长度的计算主井空、重车线,副井进、出车线:L=mnLk+NLj+Lf式中:L主井空、重车线,副井进、出车线有效长度,m;m-列车数目,列;n-每列车的矿车数,按列车组成计算确定;Lk-每辆矿车带缓冲器的长度, m;N-机车数,Lj-每台机车的长数,Lf-附加长度,取10 m。经过计算,得 主井L=1304+24.5+10=139m,副井L=0.5303.0+4.5+10=59.5m。材料车线有效长度L=ncLc+nsLs式中: L材料车线有效长度,m;nc-材料车数,辆;Lc-每辆材料车带缓冲器的长度,m;ns-设备车数,辆;Ls-每辆设备车带缓冲器的长度,m;L=ncLc+nsLs=102.4=24 m。根据实际需要,开设水泵硐室和变电所,取材料车线长40m。3.5.3 通过能力计算 1.井底车场线路布置图和调度表见下图:图3-6 井底车场线路布置图2.矿井日产原煤5454吨,每日运日矸石量为545415%=818.1t,日产掘进煤为54546%=327.24t,3t底卸式矿车日运煤量为54540.95=5181.3t。3t底卸式矿车列车数为5181.3/(330)=58列。根据矿井矸石量与掘进煤的比例(20%/6%=5/3),确定1.5t煤矸石混合列车由17辆矸石与13辆煤车组成。每列矸石车与煤车的载重之比为317/1.59=5/2故符合要求,日混合列车数为(818.1+327.24)/(313+1.59)=22(列)每日进入井底车场的3t底卸式矿车数与1.5t混合列车数之比为78/22=4/2每一调度循环时间为21.5分,列车进入井底车场平均间隔时间为21.5/6=3.58分,列车在井底车场平均运行时间为10.7分,3t底卸式矿车在井底车场平均运行时间为7.6分,1.5混合列车在井底车场平均运行进间为18分。3.5.3井底车场通过能力验算按公式计算: N=TaQ/1.15T=25.2Q/1.15T=25.2(4223+291.5)/(1.1521.5)=296Mt/a通过能力富余系数为296/180=1.641.2。满足设计规范要求。3.5.4主要硐室原则:符合煤矿安全规程及煤炭工业矿井设计规范的规定;硐室布置一般随井底车场型式的不同而变化。主井系统硐室:固定矿车推车机及翻车机硐室、底卸式矿车卸载站硐室、井底煤仓及箕斗胶带输送机装载硐室、清理撒煤硐室及水泵房室等。副井系统硐室:副井马头门、主排水泵硐室、水仓及清理水仓硐室、主变电所、副井井底操车设备硐室及等候室等。3.6开采顺序3.6.1沿井田走向的开采顺序根据该设计矿井的煤层分布及采区划分的具体情况,采用由中央向两侧开采,这样有利于矿井的均衡生产和合理配采,确定生产的连续性;依据采区划分的具体情况,采用走向长壁开采。 详见表(3-2)一水平采区接续图表。3.6.2沿井田倾向的开采顺序下行开采 即:从上而下开采煤层。3.6.3采区接续计划编制采区接替计划时应使投产采区或近期接替生产的采区,准备工程量小、时间短、生产条件好,同时生产和同时准备的采区数目不宜太多,几个采区同时生产的矿井,各采区接替的时间宜彼此错开,不宜排在同一年度。(详见采区接续表3-2)表3-2 采区接续表3.6.4“三量”控制情况1.矿井开拓煤量的确定开拓煤量是指开拓巷道均已掘进完毕,形成了主要运输和通风系统,则在此开拓巷道水平以上的设计矿量称为开拓煤量。可按下式计算:K=(ms Pk) c式中:K开拓煤量,Mtm计算范围内的地质储量,Mts地质损失,是因为地质及水文地质条件不利所造成的损失,包括含水大、煤层厚度小、断层多等原因不能采出的储量,MtC采区回采率,2.准备煤量的确定准备煤量(采区走向长度采区斜长煤层平均厚度煤层容量地质损失呆滞煤量)采区回采率3.回采煤量的确定回采煤量是指准备煤量范围内已被采煤巷道所固定的可采储量。可按下式计算:nndcn式中:n回采煤量 nd已为采煤巷道所固定的可采储量cn工作面回采率根据有关规定,开拓煤量、准备煤量、回采煤量都应该有一定的可采期。开拓煤量可采期=期未开拓煤量当年计划或设计生产能力;准备煤量可采期=期未准备煤量当年平均计划产量或平均月计划能力;回采煤量可采期=期未回采煤量当年平均月计划回采煤量;开拓煤量可采期=20年3-5年满足要求;准备煤量可采期=15年1年满足要求;回采煤量可采期=11月4-6月满足要求。在一般情况下,矿井三量符合上述规定即能达到平衡,并有一定的合理储备,但其为概括性指标,三量可能符合要求但不一定满足接续要求,所以三量只可作采掘关系的参考指标。第4章 采区巷道布置及采区生产系统4.1采区概述4.1.1设计采区的位置、边界、范围、采区煤柱 本设计采区为中一采区。位于井田中上部,东以F22断层为边界;西以F10为界;南部与下水平相邻,北部与露头相邻。采区煤柱在各断层的两则各留设20米的保护煤柱。4.1.2采区的地质和煤层情况地质构造特别简单,一条断层正好作为采区的边界,故不受断层影响;区内褶曲不发育,也无岩浆岩侵入体,岩性较细主要由粉砂岩、细砂岩、粉细互层、中砂层及煤层组成仅有较少粗砂岩,含烁砂岩,煤层的顶底板为砂岩层,多数煤层顶板好,部分煤层有伪顶。采区内总共1层可采煤层,厚度2.5m,煤层倾角为21,平均倾角为20。4.1.3采区的生产能力、储量及服务年限一个采煤工作面产量由公式:A=LV0MRC0式中:L采煤工作面长度,m; V0工作面推进度,m/a; M煤层厚度或采高,m; R密度,t/m30;C0采煤工作面采出率,一般取0.930.97,薄煤层取高限,厚煤层取低限。采区生产能力:A = A1
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