鸡西矿业集团滴道煤矿1.5Mta新井设计

摘 要本设计矿井为鸡西矿业集团有限责任公司滴道矿1.5Mt/a新井设计，共有4层可采煤层，平均厚度6.5m。煤层工业牌号为1/3焦煤，设计井田的可采储量108.28Mt，服务年限为52a，本矿井设计采用两水平立井方案开拓，一个工作面达产。采用集中煤层联合开采，大巷采用10t架线式电机车牵引3t底卸式矿车运输，采煤方法为倾斜长壁采煤法，采煤工艺为综合机械化采煤工艺。关键词： 新井设计；可采储量；开拓方式；采煤方法；采煤工艺 Abstract:The design is the JiXi coal trade group limited responsibility companys clear a mine new well of 1.5Mt/a, possess five floors but the layer of coal mining, 6.5 in average total thickness meters. The industrial btsmd of coal seam is52 a for growing 108.28Mt of recoverable reserves of bituminous and design well field and serving time limit, pit design is diveded with one upright well scheme developing for two level, two faces reach to ptoduce. With a pair of concentration, big alley is arranged, big alley adopt the wiring type generator vehicle of 10t pull the base of 3t unload type mine vehicle transportation, with tape transportation oblique alley, connect every coal seam, the method of coal mining slope the wall of coal mining to incline.Key words:The new well designs；Can adopt to keep the deal；Expanging the way；Adopting the coal method；Adopting the coal craftVI目录摘 要IAbstract:II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地形地势21.2 地质特征31.2.1 地层情况31.2.2 地质构造41.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征51.2.4 岩石性质、厚度特征71.2.5 井田水文地质情况91.2.6沼气、煤尘及煤的自燃性91.2.7 煤质、牌号及用途10第2章 井田境界及储量112.1 井田境界112.1.1.井田周边状况112.1.2.井田确定的依据112.1.3.井田未来发展情况112.2 井田储量112.2.1 井田储量的计算112.2.2 保安煤柱122.2.3 井田储量计算方法132.3 矿井工作制度 生产能力 服务年限132.3.1 矿井工作制度132.3.2 矿井生产能力的确定142.3.3 矿井设计服务年限14第3章 井田开拓153.1 概 述153.1.1 井田内外及附近生产矿井开拓方式概述153.1.2 影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况153.1.3 确定井田开拓方式的原则153.2 矿井开拓方案的选择163.2.1 井硐形式和井口位置163.2.2 开采水平数目和标高193.2.3 开拓巷道的布置203.3 选定开拓方案的系统描述213.3.1 井硐形式和数目213.3.2 井硐位置及坐标223.3.3 水平数目及标高223.3.4 石门、大巷（运输大巷、回风大巷）数目及布置223.3.5 井底车场的形式选择253.3.6 煤层群的联系253.3.7 采区划分253.4 井硐布置和施工273.4.1 井硐穿过的岩层性质及井硐支护273.4.2 井筒布置及装备273.4.3 井硐延伸的初步意见313.5 井底车场及硐室313.5.1井底车场形式选择和论证313.5.2井底车场的布置、储车线路、行车线路布置长度323.5.3 通过能力计算353.5.4井底车场主要硐室353.6开采顺序363.6.1 沿井田走向的开采顺序363.6.2 沿煤层垂直方向的开采顺序363.6.3 采区接续计划36第4章 采区巷道布置及采区生采产系统404.1 采区概述404.1.1 设计采区的位置 边界 范围 采区煤柱404.1.2 采区地质及煤层情况404.1.3 采区生产能力 储量及服务年限404.2采区巷道布置424.2.1 区段划分424.2.2 采区上山布置424.2.3 采区车场布置424.2.4 采区煤仓形式 容量及支护494.2.5 采区硐室简介504.2.6 采区工作面接续524.3 采区准备524.3.1 采区巷道准备顺序524.3.2 主要巷道断面示意图及支护方式53第5章 采煤方法575.1 采煤方法的选择575.1.1 采煤方法的选择575.2 回采工艺585.2.1 选择和决定回采工作面的工艺过程及使用的机械设备585.2.2 选择采煤工作面循环方式和劳动组织形式59第6章 井下运输和矿井提升626.1 矿井井下运输626.1.1运输方式和运输系统的确定626.1.2矿车的选型及数量626.1.3采区运输设备的选择636.2 矿井提升系统646.2.1矿井主提升系统的选择与计算64第7章 矿井通风与安全667.1 通风系统的确定667.1.1 概 述667.1.2 矿井通风系统的确定667.1.3 主扇工作方式的确定677.2 风量计算和风量分配677.2.1 矿井风量计算的规定677.2.2 采掘工作面及硐室所需风量的计算687.2.3 矿井总供风量707.2.4风量的调节方法与措施707.2.5风速验算717.3 矿井通风阻力的计算727.3.1 确定全矿井最大通风阻力和最小通风阻力727.3.2 矿井等积孔的计算757.4 通风设备的选择757.4.1 主扇的选择计算757.4.2 电动机的选择767.4.3 反风措施777.5 矿井安全技术措施777.5.1 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施777.5.2 预防井下火灾777.5.3 预防水灾措施787.5.4 其它事故预防787.5.5 避灾路线及自救78第8章 矿井排水808.1 概述808.1.1 矿井水来源及涌水量808.1.2 对排水设备的要求808.2 矿井主要排水设备818.2.1 排水系统和排水方式简介818.2.2 主排水设备及管路选择计算82第9章 技术经济指标85结论87致谢88参考文献89附录190附录295绪论煤炭是工业的粮食，我国一次能量消费结构中，煤炭占75%以上。煤炭工业发展的快慢，将直接关系到国计民生。煤炭不仅是我国的基本燃料，而且是重要的工业原料，从煤中可以提取200多种产品，这些产品都是我国社会主义经济建设和人民生活所必须的，因此，为使我国实现工业、农业、国防和科学技术的现代化，必须加速煤炭工业的步伐。这样必须学好专业知识，安全第一，技术可行，经济合理来管理煤矿。煤矿矿井开采的重点是地下作业，生产环节多，工序复杂。因此，要以开采为中心，建立地面及井下生产系统，搞好掘进、运输、提升、通风、排水、动力供应，搞好生产技术及组织管理。本设计矿井为鸡西矿业集团滴道煤矿1.5Mt/a新井设计。此矿区内有四层煤全区可采，煤层号分别为：23、24、37、54-2。平均厚度1.65m，煤层倾角15左右，地质构造极为简单。煤层工业牌号为1/3焦煤，设计井田的工业储量144.4Mt，可采储量108.28Mt，服务年限为52a，本矿井设计采用立井方案开拓，划分二个开采水平，1个工作面达产。工作面年工作日330d,采用三八式工作制度。 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1.矿区位置滴道矿位于黑龙江省鸡西市，地理坐标为：东经1304220-1305131，北纬451842-452216。2.交通状况国有铁路林口密线，国家级公路可通往鸡西市，此外本集团还有连接洗煤厂，发电厂等铁路专用线，区内公路、乡路四通八达，交通十分便利。(见图1-1）1.1.2地形地势滴道煤矿地处完达山与老爷岭结合部,地表为丘陵地带.西部玄武岩覆盖,地势稍高,往东地势渐平,多为农田.地面最大高差约110m.1.1.3气象及地震情况本区处中温带湿润区,属大陆性多风气候, 最高气温在零上27至31，最低气温在-29至-34，区内由11月至翌年4月为冻结期，冻结深度为1.5至2.0m，虽本区地处地震多发带，地震亦有过记载，但未矿井生产造成影响。1.1.4水文地质情况区内无河流流入1.1.5煤田开发史 滴道矿为新开发的煤田，所以无开发史。1.1.6工农业及原料供应状况滴道矿井田周围有农田和国有林地分布，可为矿区提供一部分生产资料，矿井建设及生产所需设备可由附近省市厂家提供。1.1.7水源及电源滴道矿区水源来自开采地下水，能够满足生产与生活需要。生产与生活用电均来自鸡西市和鸡东县供电局，实现双回路供电。1.2 地质特征1.2.1 地层情况滴道矿区位于鸡西盆地北部条带西端，基底是元古界麻山群，含煤地层为中生界上侏罗统鸡西群，包括东山组，城子河组和穆棱组，勘探区地层层序表和煤层综合柱状图（如表1-1，图1-2）。表1-1 勘探区地层层序表界系统群组接触关系地层厚度m新生界第四系全新统Q4冲积层Q4整和整和假整和整和假整和整和整和1-20第三系上新统N2玄武岩0-40中生界侏罗纪上统J3鸡西群穆棱组J3m6城子河组J3ch660-740东山组J3a0-130元古界麻山群Ptms变质岩系15001.2.2 地质构造滴道矿区位于鸡西煤盆地北部条带的西端，地层走向近东西、倾向南、单斜。地层倾角825之间。矿区所涉及的断层分述如下：F:为勘探区北部边界断层，发育规模较大，延展长度在5Km以上，为较大的枢纽断层，其转动枢纽处在5剖面线附近，西部是是逆掩短断层，东部为正断层，走向NE55105近东西弧形，向南北倾斜，倾角5075，落差由转动枢纽处向东西两侧逐步加大，在0210m之间， 1线11线11条剖面控制，程度可靠。F31A:位于勘探区西部，走向NE20，倾向NW390，倾角80，落差420450m。第10剖面1号和2号孔控制，正断层，属推断断层。F31B:为勘探区西部边界断层，走向NE15,倾向NW285，倾角55，落差100220m，逆断层。由912号孔实见，程度基本可靠。F48:为勘探区东部边界断层，走向NW20NE5，大致为南北弧形，向东倾斜，倾角75，落差约240m，正断层，延展长度3公里以上，由8019号钻孔控制，程度基本可靠。F52:位于勘探区东北部，走向NW15，倾角25，落差在05m之间，逆断层，规模较小，上部尖灭，未在地表出露，由8124号孔控制，程度基本可靠。1.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征 本井田开采之煤层主要位于侏罗系鸡西群滴道含煤组，为了清楚起见，现将各煤层厚度、结构、容重和顶底板情况分层以文字叙述如下(附煤层特征表1-2)：(1)23号煤层：平均煤层厚度1.8 m，平均倾角15，全区发育，属于稳定的中厚煤层，结构单一，容重1.4T/ m3，顶板为细砂岩或泥岩，底板为粉砂岩。(2)24号煤层：平均1.5 m，属于稳定的煤层，全区发育，属于稳定的中厚煤层，结构单一，容重1.4T/ m3，顶板中部为粉砂岩，南北部为中粗砂岩，底板为细砂岩。(3)37号煤层：平均煤层厚度1.6 m，煤层结构简单，赋存稳定，无夹石，全区发育，容重1.40T/ m3，顶板为中细砂岩，伪顶为0.1 m的煤泥岩或含炭泥岩，底板为粉砂岩。(4)54-2号煤层：平均煤层厚度1.7m，平均倾角16，全区发育，属于稳定的中厚煤层，结构单一，容重1.40 T/ m3，顶板为粉砂岩或泥岩，底板为粉砂岩，灰分在12%左右。煤层特征表1-2层次煤厚（m）层平均间距（m）稳定性发育范围顶板底板231.8 较稳定全区发育中细砂岩粉砂岩23241.5稳定全区发育泥岩粉砂岩129371.6较稳定全区发育泥岩粉砂岩4554-21.7较稳定全区发育细砂岩泥岩1.2.4 岩石性质、厚度特征(见表1-3) 岩石主要物理力学性质指标表1-3名称容重kg/cm3孔隙度抗压强度102 kg/cm3抗拉强度102 kg/cm3变形模量102 kg/cm3弹性模量kg/cm3砂岩2.0- 2.65- 252- 200.5-0.40.5- 81- 10砾岩2.3- 2.65- 15 1- 150.2-1.50.8- 82- 8泥灰岩2.7- 2.851.6-5.2 12.830.6-2.02- 75- 10灰岩2.2-2.75- 20 5- 200.5-2.01- 85- 10页岩2.0-2.416-30 1- 100.2-1.01- 3.52- 8石英长石2.65-2.70.12-0.5 15- 351.0-3.06- 206- 201.2.5 井田水文地质情况冲积孔含水层：分布在河流两面岸，成狭长条带状相等距离的由东往西分布排列，宽为50120m。含水层厚度一般东薄西厚，其厚度主要决定于河流的大小而异。西部：哈达河冲积层一般814m，富水性强，渗透系数为35.88m/day，单位涌量为6.34m3/h。部分地段由于表土复盖较薄，仅0.51m，且含水层直接受地面水的补给，因次地下水呈自由水出现。东部：自长山沟以东厚1.54.5m，含水性弱，渗透系数为0.0091.802m/day，单位涌量为0.10.122m3/h，由于表土复盖较厚，25.5m，对降水的补给与渗透起到到控制作用，使地下水呈承压水出现。历年洪水位最大标高小于180m地下水补给来源主要是大气降水和冲积孔含水层水，水力性质呈潜水状态，对浅部矿井充水造成良好条件。构造裂隙含水带：埋藏于风化裂隙含水量水带之下，两者为渐变过渡关系，呈承压水，据简易水文，抽水及矿井调查证实，此带含水性弱，岩芯较为完整，在60m以上冲洗液消耗不大于0.35m3/h，以下则不大于0.15m3/h，随着深度的增加涌水量则显著减少。矿井涌水量一般为88.88 m3/h，最大涌水量为160m3/h。1.2.6沼气、煤尘及煤的自燃性（1） 瓦斯赋存情况及涌出量根据现有资料和临近生产矿井的调查，滴道矿区内煤层含有少量瓦斯，瓦斯相对涌出量约为2.3-5.8m3/t低瓦斯矿井；（2） 煤尘爆炸性各煤层的煤尘爆炸指数为小于3，煤尘无爆炸危险性；（3） 煤的自燃情况根据邻近生产矿井的调查该井田范围内的煤均属低硫不易自然煤层，但是在秋冬季也应注意防火；（4） 矿井涌水量根据邻近矿井在投产后的涌水量推算，滴道矿井涌水量约为88.88m/h。属于低等涌水量矿井。 1.2.7 煤质、牌号及用途本矿井煤属低硫、低磷，中低灰分的焦煤和1/3焦煤，其中1/3焦煤占25.76%，发热量一般在65007500大卡/kg。1.物理性质多为亮煤、半亮煤及半暗煤，水平层状构造，结构致密、脆质，垂直节理发育，玻璃光泽，距状或平面断口，镜下多见凝胶化基质，木质镜煤、丝炭，角质化物质较少，树脂体少，透明基质和形态分子含量略等，且发鲜红色，形态分子结构不归整，镜下可见无机物，有石英碎屑及菱铁矿物等。比重在1.351.48g/cm3之间，摩氏硬度约22.5。2.化学性质及煤种煤质变化规律符合希尔特定律。上部的23、24为1/3焦煤，下部的37、54-2两层均为焦煤。3.煤的工艺特性煤层属中低灰份，灰份多为内在灰份，系二氧化硅、氧化铁等，氧化镁、氧化钙较少，故灰熔点可达1250以上。4.用途:一般作为配煤炼焦使用。1.3勘探程度及可靠性 滴道矿井田范围内勘探网度在400500-500500米，勘探已达精查程度。勘探钻探甲，乙级孔率为88.4%，煤层甲，乙级孔率为87.8%，物探甲，乙级孔率和煤层层点率均为100%。经综合评定，本区勘探类型为二类二型中等。第2章 井田境界及储量2.1 井田境界 2.1.1.井田周边状况井田境界：北部以+200标高线为界，南（深部）以-500米标高为界，西以F23断层为界；东以F38断层为界。2.1.2.井田确定的依据1.以地理地形,地质条件作为划分井田境界的依据。2.井田要有合理的走向长度,以利于机械化程度的不断提高。3.要适于选择井筒位置,安排地面生产系统和各建筑物。2.1.3.井田未来发展情况该井田随着科学技术全面的提高，井田范围内探明储量会越来越精确。可能在更深部发现可采煤层。2.2 井田储量2.2.1 井田储量的计算矿井初步设计应计算以下储量：(1)矿井地质储量：勘探（精查）报告提供的储量，包括“能利用储量”和“暂不能利用储量”；(2)矿井工业储量：勘探（精查）地质报告提供的“能利用储量”中的A、B、C三级储量，A、B、C三级储量的计算方法，应符合国家现行标准煤炭资源地质勘探规范的规定；(3)矿井设计储量：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性煤柱损失量后的储量；(4)矿井设计可采储量：矿井设计储量减去工业场地的保护煤柱，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。2.矿井工业储量是指井田精查地质报告提供的平衡表内A+B+C级储量，它是矿井设计的依据。井田工业储量应按储量块段法进行计算。块段储量=块段面积块段平均厚度视密度/cos为煤层平均倾角Zc=144.375 Mt3.矿井可采储量的计算Z=(Zc-P) C 式中：Z可采储量， Zc工业储量，Mt P永久煤柱损失，Mt C采区回采率,厚煤层不低于0.75；中厚煤层不低于0.8；薄煤层不低于0.85；地方小煤矿不低于0.7。Z=(144.375-144.37520%)0.84=108.28125Mt2.2.2 保安煤柱1.保护煤柱的留设方法(1)工业场地及主要井巷保护煤柱留设工业场地保护煤柱留设，应在确定地面受保护面积后，用移动角圈定煤柱范围。移动角数值应采用滴道矿区实测数据;工业场地地面受保护面积应包括受保护对象及围护带，围护带宽度由具体的工业广场面积来确定;不包括在工业场地范围内的立井，圈定其保护煤柱时，地面受保护对象应包括绞车房、井口房或通风机房等; 圈定立井保护煤柱时，应根据井筒深度、岩性、用途、煤层赋存条件及地形特点等因素，按国家现行标准建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程的有关规定执行;斜井受保护对象应包括绞车房、斜井井筒及井底车场;当斜井大巷、上、下山位于煤层中时，其保护煤柱宽度，可按滴道矿区或与滴道矿区条件类似的矿区经验确定；或根据实测资料用分析法确定。 斜井或巷道上方的煤层是否留设保护煤柱，应根据巷道距地表的垂深，巷道所在的围岩性质，巷道与煤层的法线距离等因素确定。斜井或巷道下方煤层，应从巷道保护煤柱边界起，用岩层移动角圈定保护煤柱。(2)断层带几井田径界煤柱的留设断层带及井田境界煤柱可按照实习矿井所留设煤柱尺寸获取2540m的煤柱宽度来计算。并不是所有的地面建筑物、河流等均须留置保护煤柱，设计时应结合实习井的具体情况和“三下”采煤理论进行分析。2.本井田边界煤柱留设及断层、井筒周边煤柱的留设井田边界煤柱留设为45m；断层带煤柱留设为30m；井筒周边以及工业广场煤柱留设为200m左右。2.2.3 井田储量计算方法本设计矿井的各类储量计算严格执照有关规定执行。如下表(2-1)矿井可采储量汇总表2-1水平别煤层别工业储量A+B+C万吨可采储量243281.252460.94233937.52953.12373500262554-23718.752789.06合计14437.510828.1252.3 矿井工作制度 生产能力 服务年限2.3.1 矿井工作制度根据煤炭工业矿井设计规范规定：（1）矿井年工作日按330d计算；（2）矿井每昼夜三班工作，其中两班半进行采、掘工作，半班进行检修；（3）每日净提升时间16h。2.3.2 矿井生产能力的确定矿井生产能力的大小主要根据井田储量，煤层赋存状况，地质条件等情况来确定，还考虑当前及今后市场的需煤量。根据该井田的实际情况，初步拟定了三种矿井年产能力方案，具体如下：方案A：1.8 Mt/a 方案B： 1.5 Mt/a方案C： 1.2 Mt/a上述方案，具体哪种，还应根据矿井服务年限来确定。 2.3.3 矿井设计服务年限矿井服务年限的计算公式如下：T=Z/（AK）式中：T服务年限，a；Z矿井设计可采储量，Mt；K矿井储量备用系数，K=1.31.5；A年生产能力，Mt/a；根据本设计矿井实际情况，K值取1.4。依据以上拟定矿井生产能力，服务年限的确定现提出三种方案，具体如下：方案A：1.8 Mt/a T=Z/（AK）=108.28/(1.81.4)=43a方案B：1.5 Mt/a T=Z/（AK）=108.28/(1.51.4)=52a方案C：1.2 Mt/a T=Z/（AK）=108.28/(1.21.4)=64a 参照煤炭工业矿井设计规范规定，方案B比较合理，即：生产能力：A=1.5 Mt/a，矿井服务年限T=52a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滴道矿周边无生产矿井史3.1.2 影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况1.井田内煤层埋藏深度为200-500，煤层倾角15左右。其中23和24煤层间距约23m。37、54-2层间距为45m，这两层煤的间距小于55m ，而23、54-2之间的距离190多米，所以采用分组集中开采。2.煤层平均倾角约15，且含水层较少，可以采用上下山开采。3.构造简单无大、中型构造，有F11、F12、F52、F66四条断层。4.顶、底板为粉砂岩，粉细砂岩等硬质岩层，稳定性较好。3.1.3 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、投资少、成本低、效率高创造条件要使生产系统完善、安全、可靠，在保证生产可靠和安全的条件下减少开拓工程量，尢其是初期建设工程量，节约基建工程量，加快矿井建设；2.合理集中开拓布置，简化生产系统，避免生产分为集中生产创造条件；3.合理开发国家资源，减少煤炭损失；4.必须惯彻执行有关煤炭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.要适应国家技术和设备供应情况，为开采使用新技术，新工艺发展采煤机械化、自动化创造条件，更应发展高产高效的采煤工艺。3.2 矿井开拓方案的选择3.2.1 井硐形式和井口位置1.井硐形式方案比较开拓方式的选择应全面考虑各种因素，主要因素包括：井田地质条件；煤层赋存和开采技术条件；地形地貌和地面外部条件；技术装备和工艺系统条件；施工技术和设备条件；总体设计和矿井生产能力要求等。根据地形地质不符合平硐开拓。对以上因素要综合研究，通过多方案技术经济比较确定(见图3-1)。(1)双斜井开拓斜井与立井相比有如下优点：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，井底车场及硐室都比立井投资少；井筒装备少，不用大型提升设备，钢材消耗量小；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：在自然条件相同时，斜井要比立井长得多；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，动力消耗大，提升费用高，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；由于斜井较长，沿井筒敷设管路，电缆所需的管线较长；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。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200米以内，煤层赋存深度为0500米，含水砂层厚度小于2040米，表土层不厚，水文地质情况简单的煤层。井筒不需要特殊方法施工的缓倾斜及倾斜煤层。技术评价：在技术上可行 采区储量，生产能力与巷道维护等因素综合考虑。（4）初步设计一般负责划分第一水平全部采区，故需要沿井田走向全长统一考虑，作到初后期统筹兼顾，不但要全井合理，更要有利于初期；（5）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；（6）要适应充填注砂井，回风井的既定位置，使分区充填，分区通风的联系巷道尽量缩短；（7）采区划分既要有意识地缩短大巷，又要充分注意人为境界处延的可能性；（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）为了充分发挥综合机械化效能，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分出采区；（10）开采多煤层的井田，应尽量联合布置采区，搞集中生产；（11）对于自然发火倾向强烈的煤层或围岩压力大，难于难护的矿井，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，后期采区尺寸可逐步加大根据该设计井田的地质构造及煤层赋存等因素。结合上述采区划分原则，本设计矿井第一水平划分为五个采区，见采区划分示意图（图3-5）。图3-5 采区划分示意图3.4 井硐布置和施工3.4.1 井硐穿过的岩层性质及井硐支护参见综合柱状图和井筒开拓剖面图。本设计矿井井筒穿过的岩层性质如下：基岩段：细砂岩 砂砾岩根据主副井围岩性质，并按煤炭工业矿井设计规范规定，确定主副井筒支护方式如下：主井井筒表土段：混凝土砌碹。煤层段：料石砌碹。基岩段：锚喷支护副井井筒表土段：混凝土砌碹。煤层段：料石砌碹。基岩段：锚喷支护井硐穿过岩层主要为细砂岩。井硐支护见表3-6。3.4.2 井筒布置及装备井筒平面设计的依据和要求1.设计依据（1）提升容器的种类、数量、度火的外形尺寸；（2）井筒装备的类型和规格；（3）桶子间的平面尺寸、管路及电缆的规格、数量和布置；（4）提升容器与井筒装备、井壁之间的安全间隙；（5）井筒通过的风量；2.布置要求（1）箕斗提升的井筒不应兼作风井；（2）井筒平面内布置提升容器时，所允许的间隙不应过小；（3）井筒允许最大风速不超过下表（表3-7）的要求：（4）合理利用井筒断面，力求做到紧凑、投资少、施工方便、生产安全可靠。井筒布置见井筒断面图。(图3-6和图3-7)立井井筒装备包括：罐道、罐笼、罐道梁、梯子间、罐路、电缆、井口、井底金属支撑结构、托管梁、电缆支架、过巷装置等。表3-6 立井井筒支护类型类型名称采用材料适用情况优缺点砌筑式砂浆、料石、混凝土、预制块取材方便的普通法造井，井筒使用近年来，冻结法井筒在膨胀粘土层做临时支护1、砌筑后能立即承受压力2、砌体强度较低3、整体受力及防水性差整体式整体灌注混凝土井筒各种施工方法包括基岩井壁/注应用1、整体性好，强度较高2、防水性能好3、便于机械化，施工方便，劳动强度低混凝土锚喷混凝土、（锚杆、金属胀）在岩层较稳定，淋水小且井筒装配少或钢丝绳罐道的井筒中采用1、掘进工程量小，施工快，效率高2、喷射过程中，回强率高，粉末多整体预制式预制装配式大型配筋砌块丘宾筒机地面整体、浇注，预制钢筋混凝土井筒使用钻井法，沉井法施工时，需地面预制的井筒;在地压大的涤井井筒中，常采用丘宾筒、组合钢板等住户结构。1、丘宾筒、地面预制混凝土构件强度高2、丘宾筒、混凝土右切块在深砂层中，必须与防水材料配套使用表3-7 井筒允许最大风速井筒名称允许最大风速（m/s）无提升设备的风井15专为升降物料的风井12升降人员和物料的风井8设梯子间的风井8修理井筒时8图3-6 主井井筒断面图图3-7 副井井筒断面图3.4.3 井硐延伸的初步意见为了保证采区正常接续和均衡生产，本矿井将延伸原主副井，从-100水平延伸至-300水平。井筒延伸方案主要有以下两种：方案一：直接延伸原有主副井；优点：可以充分利用原有设备和设施，提升系统简单，转运环节少，经营费用低，管理方便；缺点：原有井筒同时担负生产和延伸任务，施工和生产相互干扰，接井技术难度大，矿井将短期停产；延伸两个井筒的施工组织复杂，延伸后提升长度增加，提升能力下降；方案二：暗斜井延伸（即利用暗斜井开拓下一水平，原有主副井不延伸）优点：生产与延伸相互干扰小，暗斜井做主井，系统简单，提升能力大，可充分利用原有井筒提力；缺点：增加了提升、运输环节和设备；通风系统复杂。通过上述两种方案比较，并参照井筒延伸原则及本井田煤层赋存特征，初步决定采用立井延伸方案3.5 井底车场及硐室3.5.1井底车场形式选择和论证1.设计井底车场的几个原则 ：(1)保证矿井生产能力，有足够的富裕指数，有增产的可能性。(2)调车方便，管理简单，弯道及交岔点少。(3)操作安全，符合有关规程，规范。(4)井巷工程量少，建设投资少，便于维护，生产成本低。(5)施工方便，各井筒间，井底车场巷道与主要巷道能迅速贯通，缩短建工井工期。井底车场是连接井下运输的枢纽，井下的煤通过井底车场经井筒运至地面，地面的材料和设备通过井筒、井底车场运到各个工作面。排水、通风、动力供应及人员上下等，也必须通过井底车场。而井底车场的形式必须适应井下运输和井筒提升的要求，井筒形式、提升方式、大巷运输方式的不同，井底车场的形式也各异。井底车场形式的确定，应根据井田地质条件、井型大小和大巷布置、提升方式及生产系统等因素确定。滴道矿井井底车场形式的选择依据如下：(1)矿井设计能力为1.5Mt/a，年工作日330d，实行三八工作制，每日净提升为16h。矸石量占煤产量的20%；掘进煤占煤产量的6。(2)矿井采用双立井、两个水平、分组集中运输大巷的开拓方式，两翼大巷的煤量基本相等；(3)矸石量占煤产量的20%，由副井提升。掘进煤占煤产量的6，由翻车机翻入井底煤仓。(4)主井净直径米，装备一对箕斗，副井净直径米，装备一对罐笼。(5)井下主要运输大巷采用3t底卸式矿车运煤，由10吨架线式电机车 ZK110吨架线式电机车 ZK106/55006/550，每列车由18辆矿车组成。辅助运输采用1.5t固定式矿车，掘进煤列车由25辆矿车组成，煤矸混合列车由6辆煤车和14辆矸石列车组成。井底车场设1吨翻车机处理掘进煤。综上所述，结合设计要求，本设计矿井采用立式刀耙车场，车线与主要运输大巷垂直。3.5.2井底车场的布置、储车线路、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）井底车场线路布置时，应充分考虑各硐室布置的合理性；（3）井底车场的线路工程量小；（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）尽量减少道岔和交岔点；（6）线路布置要有利于通风；（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（1）主副井空、重车线计算公式如下：L=mnL1+NL2+ L3式中：L空重车线长度，mn每列车的矿车数，辆m列车数，列L1 一个列车带缓冲器的长度，mL2每台电机车长度，mL3 列车制动距离，mN电机车数量，台a、主井：m=1列，n18辆，L13.45m，N=1台，L24.5m，L340m则：L1183.45+14.5+4074.6，取L80mb、副井；m=1列，n20辆，L12m，N=1台，L24.5m，L315m则：L1202+14.5+1559.5，取L80mc、调车线长度：L3.4520+4.573.5m,取取L80m（2）材料车线长度LnL1式中：n容纳材料的车数，取10台L1材料车长度，为2.4mL102.424m根据实际需要，需设水泵硐室和变电所，取材料车线长30m(附井底车场线路图3-7)。 3.5.3 通过能力计算本设计生产能力为1.5Mt/a，井底车场线路布置采用3t底卸矿车运煤，10吨架线式电机车 ZK106/550牵引，每列车内由18辆矿车组成。辅助运输采用1.5t固定式矿车，掘进出煤由主井运至井外，每列车由20辆车组成。列车在车场平均运行时间s5分钟，日产煤5000 t,矸石5000 201000 t，掘进煤5000 6%300 t。3t底卸式矿车运煤量500094%4700t，每日需3t底卸式矿车列数4700/（320）78.3。煤矸混合车数：（1000300）（1.713+16）46.4则煤和矸石列车数比例为78.3：46.44：2 每一调度循环内有4列3t底卸式矿车和2列1.5t固定式矿车组成，每一调度循环时间24.2分，进车间隔5分。表3-7 井底车场运行图表车场通过年能力计算： 车场通过能力富裕系数：井底车场通过能力满足煤炭工业矿井设计规范要求。3.5.4井底车场主要硐室1.主井系统硐室主井设有3t底卸式矿车1.5t固定矿车卸载站硐室、井底煤仓装载硐室、清理散煤硐室。2.副井系统硐室副井与井底车场连接处设有中央水泵房，中央变电所，水仓及清理水仓硐室。中央水泵房与中央变电所联合布置，使供电距离缩短，水仓用人工清理，采用1.5t矿车，用罐笼提升外运。3.其它硐室其它硐室设有调车室、医疗室、机车维修房、消防材料室、等候室、工具室等。3.6 开采顺序开采顺序是指矿井采掘工作应有计划、有步骤地按一定顺序进行，做到采掘并举，掘进先行，因此，要研究采煤和掘进安排特点，了解有关政策与规程、规范规定、合理的开采顺序应满足下列要求：1.保证开采水平、采区、采煤工作面的生产正常接替，以保证矿井持续稳产、高产；2.符合煤层采动影响关系，最大限度地开采煤炭资源；3.合理集中生产，充分发挥机械设备的能力，提高矿井的劳动生产率，简化巷道布置；4.降低掘进率，减少井巷工程量和基建投资。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，井田一翼开采，另一翼掘进，在工业广场煤柱两边的一翼布置首采工作面，另一翼布置掘进工作面，向双翼由近及远开采，这样有利于矿井的均衡生产和合理配采，有利于生产的连续性，有利于矿井通风，运输等主要生产系统的管理，依据本设计矿井的采区划分具体情况，采用走向长壁开采。3.6.2 沿煤层垂直方向的开采顺序本矿井设计总体采用上行式开采。且采用分组集中开采，由于23#煤层为主采层，所以先开采顺序为23，24，37，54-2煤层。3.6.3 采区接续计划根据井田的地质条件，以自然断层为界，将该井田第一水平划分为5个采区(见前面采区划分表3-10)。 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井田范围内已掘进的开拓巷道所圈定尚未采出的可采储量。开拓巷道包括:主井,副井,风井,井底车场,主要石门,运输大巷,采区石门,主要上山,主要溜井和总回风巷道井矿井。采用集中大巷和采区石门开拓.集中大巷应掘过采区石门50m,采区石门应掘至上部煤层,才可将石门划入计算范围之内。煤炭工业矿井设计规范规定,开拓煤量可采期一般为35年以上。可按下式计算：Zd=(ZogZg Pdd)C式中：Zd开拓煤量，Mt；Zog已开拓范围内的地质储量，Mt；Zg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，Mt；C采区回采率，；Pdd开拓煤量可采期内不能开采的煤量，指留设的临时和过采区石门50m，采区石门应掘至上部煤层那部分可采储量，本设计矿井的开拓煤量计算：ZK8.1Mt2.准备煤量的确定准备煤量是指只开拓煤量范围内已完成开采所必须的采区运输巷道,采区回风巷道,采区上山,区段石门及采区车场等掘进。掘进工程所圈定的可采储量,也就是矿井已生产和准备的采区包有的可采储量。煤炭工业矿井设计规范规定,准备煤量可采期一般为1年以上。可按公式计算：式中：Zp（Zpg-Zg-Zd）CZp准备煤量，Mt；Zpg各采区所圈定的工业储量，Mt；Zg采区内的地质损失，Mt；Zd呆滞煤量，即在准备煤量可采期内不能开采的煤量，Mt；本设计矿井准备煤量：Zc=1.75Mt3.回采煤量的确定回采煤量是准备煤量范围内已为采煤巷道所圈定的可采储量。也就是已生产和准备接替的各采煤工作面尚保有的可采储量。当采煤工作面受开采程序限制,暂时不能开采时,不能计入采煤煤量。煤炭工业矿井设计规范规定,回采煤量可采期一般应在6个月以上。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。Z=1Mt设计矿井可采期的计算：（1）开拓煤量可采期=期未开拓煤量/当年计划或设计生产能力=8.11.5=5.4年5年，满足要求；（2）准备煤量可采期=期未准备煤量当年平均月计划产量或平均月计划能力=1.70.125=14月1年，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。经过以上计算可“三量”及可采期满足设计规范要求，可以移交生产。29第4章 采区巷道布置及采区生采产系统4.1 采区概述4.1.1 设计采区的位置 边界 范围 采区煤柱初期采区位置选择要求：1.煤层埋藏浅，赋存稳定，地质构造简单，上面的薄煤层尽量少压煤或不压煤的中厚煤层。2.初期采区的高级储量比例高于第一水平的高级储量比例，并有足够的储量满足生产能力和服务年限的需要。3.尽量布置在井筒附近，井巷的距离短，工程量少。4.尽量躲开铁路、桥梁，重要的建筑物，水体等。本设计采区为北二采区，位于井田北部，北部以+200标高为界，南部以F12断层为界，西部人为划定边界，东部以F66断层为界。走向长2760m，南北倾向长1700m。采区内留设的煤柱宽度为：井田边界40m，采区断层30m，岩石大巷20m。4.1.2 采区地质及煤层情况北二采区煤层发育稳定，地质构造简单，倾角在13左右。煤层顶底板以细砂岩为主，顶底板条件稳定，采区内水文地质条件简单，地下水涌出量157.9m3/s,瓦斯绝对涌出量为13m3/min。4.1.3 采区生产能力 储量及服务年限1.采区煤层全部可采，根据几何法求得可采储量为19.34Mt,采区设计生产能力为150万t/a。采用走向长壁采煤法采煤。2.采区生产能力是采区内同时生产的回采工作面和掘进工作面的产量的总和。影响采区生产能力的因素有煤层赋存状况和地质构造，采区类型，矿井生产能力，采区正常接替和准备时间、掘、运、通风的装备水平及设备能力等。采区生产能力的基础是采煤工作面生产能力，而采煤工作面的产量取决于煤层厚度，工作面长度和推进度。一个采煤工作面产量A0（Mt/a)可由下式计算：A0 = L V0 M r C0式中：L采煤工作面的长度，m；V0工作面推进度，m/a；M煤层厚度或采高，m；r煤的密度 ，t/m3；C0采煤工作面采出率，中厚煤层取95%,厚煤层取93%,薄煤层取97%。设计回采工作工艺为综采，日进尺数为8m。所以V0=8330=2640m，即工作面年推进度为2640 m。因此，一个采煤工作面产量为A0=24026401.81.450.95=157.1万吨 。采区生产能力与采区内同采工作面的个数有关，为保证采区的正常衔接，在一个采区中同时生产的采煤工作面为12个，少数可达3个，所以，采区生产能力为 式中 n同时生产的采煤工作面数；K1采区掘进出煤系数，取为1.1左右；K2工作面之间出煤影响系数，n=1时取1，n=3时取0.9。 本采区采用1个面，AB172.81Mt/a。3.采区储量及服务年限本采区储量丰富，可采储量为 19.34 Mt Tn=Z/（AC）Tn采区服务年限，a;Z采区可采储量，Mt；A采区生产能力，Mt；C采区回采率，%; 取1.4；P=19.34/（1.51.4）=9a4.2采区巷道布置4.2.1 区段划分由于本采区采用走向长壁采煤法，区段划分则以工作面长度为标志。本设计采用混合式通风，一水平设在-100m标高处，上山长1200m，区段垂高300m,确定合理工作面长后，将本采区划分为6个区段。4.2.2 采区上山布置 根据地质条件的不同，上山可以开在煤层的底板岩石中，也可以开在煤层中。根据设计采区的条件，由于23与24较近，37与54-2较近，而两组距离较远，所以采用联合布置。轨道上山、回风上山和运输上山布置在岩层中。4.2.3 采区车场布置1. 煤炭工业矿井设计规范的规定：（1）采区车场和硐室的设计，应根据采区巷道布置、采区生产能力和服务年限、运输方式和矿车类型、地质构造和围岩性质、煤尘、瓦斯及水文情况等因素进行全面考虑确定；（2）采区车场和硐室应根据围岩情况尽量布置在稳定岩层或煤层中；（3）采区车场巷道断面应根据围岩情况确定，可为半圆拱形，跨度大时视围岩情况也可采用三心拱形，应优化选择锚喷支护，当锚喷支护有困难时，也可采用其他支护方式。采区下部车场多由采区装车站和辅助提升车场组合而成。根据煤炭装车地点的不同，可分为大巷装车式、石门装车式和绕道装车式。采用顶板绕道石门装车式车场。采区范围内煤层倾角为15，运输上山和轨道上山均开掘在岩层内；运输中心线轨道上山线路中心线间距为25m； 运输大巷位于煤层地板岩石内，大巷中心线处轨面水平至煤层底版垂直距离20m，上山与大巷交角90；采区不在井田边界。 大巷、轨道上山均采用600mm，（非经注明，以下长度单位均为mm）轨距、一吨矿车。大巷用10t架线式电机车牵引，列车20个矿车组成。上山辅助运输由绞车完成。车场与大巷铺设18kg/m钢轨。设计步骤为：1.装煤车场设计 根据给定