鸡西矿业集团张新煤矿0.9Mta新井设计专业论文

I 摘 要 本设计矿井为鸡西矿业集团张新煤矿 0 9Mt a 新矿井设计 一共有 3 层可 采煤层 分别为 8 6 B 2 煤层总厚度为 4 2 米 煤层工业牌号为 1 3 焦煤 全区走向长 5900M 宽 2150M 面积为 12 685 平方 KM 设计井田的可采储量 68 644Mt 设计服务年限为 51 年 本矿井设计采用双立井开拓 划分为两个水平 六个采区 每个采区为单 翼开采 两个工作面达产 两个工作面准备 达产时采区个数为两个 煤层全 部单独开采 大巷运输采用 10 吨架线式电机车牵引 3 吨底卸式矿车运输 区段运输平巷采用带式输送机运输 工作面采用刮板运输机运输 采煤方法为 走向长壁采煤法 采煤工艺为普通机械化采煤工艺 工作面采用单体液压支柱 和铰接顶梁支护 顶板处理方法为全部跨落法 年工作日 330 天 每日净提升 16 小时 关键词 矿井设计 立井开拓 走向长壁采煤法 II Abstract The design is about a 0 9MT a new mine design to zhangxin mine in the JiXi Mining Group there are three layers coal seam in total 8 6B 2 respectively the total thickness of the seam is 4 2 meters the industry of the coal is 1 3 coke the long of region toward is 5900M the wide is 2150 M the area is 12 685 square KM Mine design recoverable reserves of 68 644 Mt design service life of 51 years This mine design used the double shaft development divided into two levels six mining area Used the single wing exploitation every mining area the two face up to the middle two face ready there are two Mining Areas when production all seams are individual mining roadway transport used 10 tons of F Line traction motor vehicles three tons dump cars transport Section transport belt conveyors used in horizontal transport Face scraper transport planes Mining method for long wall mining the mining technology to ordinary mechanized mining technique Working face hydraulic prop and hinged beam supporting the roof all the way to handle cross loading method Working days 330 days the daily net up grade 16 hours Key words mine design shaft pioneering long wall mining merhod 目 录 摘 要 I ABSTRACT II 绪 论 1 第 1 章 井田概况及地质特征 2 1 1 井田概况 2 1 1 1 井田位置及范围 2 1 1 2 交通位置 2 1 1 3 地形 地势 3 1 1 4 气象 地震 3 1 1 5 河流 3 1 1 6 原材料及水电供给情况 3 1 2 地质特征 3 1 2 1 矿区范围内的地层情况 3 1 2 2 井田范围内和附近的主要地质构造 7 1 2 3 煤层赋存状况及可采煤层特征 10 1 2 4 岩石性质 厚度特征 12 1 2 5 井田内水文地质情况 12 1 2 6 沼气 煤尘及煤的自燃性 12 1 2 7 煤质 牌号及用途 13 第 2 章 井田境界 储量及服务年限 14 2 1 井田境界 14 2 1 1 井田周边情况 14 2 1 2 井田境界确定的依据 14 2 1 3 井田未来发展情况 14 2 2 井田储量 14 2 2 1 井田储量的计算 14 2 2 2 保安煤柱 15 2 2 3 储量计算方法 15 2 2 3 储量计算的评价 15 2 3 矿井工作制度 生产能力及服务年限 16 2 3 1 矿井工作制度 16 2 3 2 矿井生产能力及服务年限 16 第 3 章 井田开拓 18 3 1 概述 18 3 1 1 井田内外及附近生产矿井开拓方式概述 18 3 1 2 影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况 18 3 2 矿井开拓方案的选择 18 3 2 1 井硐形式和井口位置 18 3 2 2 开采水平数目和标高 20 3 2 3 开拓巷道的布置 21 3 3 选定开拓方案的系统描述 22 3 3 1 井硐形式和数目 22 3 3 2 井硐位置及坐标 24 3 3 3 水平数目及标高 25 3 3 4 石门 大巷数目及布置 25 3 3 5 井底车场的形式选择 27 3 3 6 煤层群的联系 29 3 3 7 采区划分 29 3 4 井硐布置和施工 31 3 4 1 井硐穿过的岩层性质及井硐支护 31 3 4 2 井筒布置及装备 32 3 4 3 井硐延伸的初步意见 35 3 5 井底车场及硐室 36 3 5 1 井底车场形式的确定及论证 36 3 5 2 井底车场的布置 储车线路及行车线路的布置长度 36 3 5 3 井底车场通过能力计算 37 3 5 4 井底车场主要硐室 39 3 6 开采顺序 39 3 6 1 沿井田走向的开采顺序 40 3 6 2 沿煤层垂直方向的开采顺序 40 3 6 3 采区接续计划 40 3 6 4 三量 控制情况 41 第 4 章 采区巷道布置 43 4 1 采区概述 43 4 1 1 设计采区的位置 边界 范围 采区煤柱 43 4 1 2 采区地质及煤层情况 43 4 1 3 采区生产能力 储量及服务年限 43 4 2 采区巷道布置 45 4 2 1 区段划分 45 4 2 2 采区上山布置 45 4 2 3 采区车场布置 45 4 2 4 采区煤仓形式 容量及支护 48 4 2 5 采区硐室简介 50 4 2 6 采区工作面接续 51 4 3 采区准备 52 4 3 1 采区巷道准备顺序 52 4 3 2 主要巷道断面示意图及支护方式 53 第 5 章 采煤方法 56 5 1 采煤方法的选择 56 5 1 1 采煤方法的选择 56 5 2 回采工艺 57 5 1 1 选择和决定回采工作面的工艺过程及使用的机械设备 57 5 2 2 选择采煤工作面循环方式和劳动组织形式 58 第 6 章 井下运输和矿井提升 61 6 1 矿井井下运输 61 6 1 1 运输方式和运输系统的确定 61 6 1 2 矿车的选型及数量 61 6 1 3 采区运输设备的选择 62 6 2 矿井提升系统 64 6 2 1 矿井主提升设备的选择 64 第 7 章 矿井通风系统的确定 65 7 1 矿井通风系统的确定 65 7 1 1 概述 65 7 1 2 通风系统确定的因素 65 7 2 风量计算与风量分配 66 7 2 1 风量计算 66 7 2 2 风量分配 72 7 2 3 风量的调节方法与措施 73 7 2 4 风速的验算 73 7 3 矿井通风阻力的计算 75 7 3 1 确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力 75 7 3 2 矿井等积孔的计算 77 7 4 通风设备的选择 78 7 4 1 主扇的选择计算 78 7 4 2 电动机的选择 79 7 4 3 反风措施 79 7 5 矿井安全技术措施 79 第 8 章 矿井排水 82 8 1 概述 82 8 1 1 矿井水来源及涌水量 82 8 1 2 对排水设备的要求 82 8 2 矿井主要排水设备 83 8 2 1 排水系统和排水方式简介 83 8 2 2 主排水设备及管路选择计算 83 第 9 章 矿井主要技术经济指标 87 结论 89 致 谢 辞 90 参考文献 91 附录 1 92 附录 2 97 1 绪 论 四年的大学生活转瞬即逝 我们已经快告别校园生活走向工作岗位 经过 四年的学习 我掌握了很多专业知识 为了能更好的巩固和运用这些知识 借 毕业设计这个机会我做了黑龙江省鸡西市张新煤矿的新井设计 本设计主要是 关于新矿井的建设 其中包括开拓方式 采煤工艺 支护方式 设备选型以及 矿井的各个系统 本设计包括通风安全方面 采煤工艺方面 岩石力学方面以 及 CAD 制图方面的知识 这是一个新的设计方案 主要是针对小倾角煤层群的 开采方法 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 矿井的地质情况等进行分析 这样才能使建成的矿井更加与实际相符 经过本次毕业设计的完成 更加巩固了我四年中学到的采矿专业方面的各 种知识 通过对实际矿井的设计更使我学到的理论知识应用与实践 为以后的 工作打下了良好的基础 2 第 1 章 井田概况及地质特征 1 1 井田概况 1 1 1 井田位置及范围 张新煤矿位于鸡西市东南方约 12 公里 行政区划属鸡西市恒山区 距恒 山区以东 11 6 公里 地里坐标东经 131 01 北纬 45 12 井田东西走向 长 8 公里 南北倾斜长 4 公里 面积 32 平方公里 井田东部与鸡东矿相邻 以 F44 F49 断层为界 西部与二道河子矿相接 以 F30 F12 断层为界 鸡煤地字 1989 第 497 号文 北以平麻断层为界 南以 7 号层 700 标高为界 1 1 2 交通位置 矿内有铁路专用线在恒山车站与国铁相接 有直达矿区的公路 交通方便 具体地理交通情况见图 1 1滴 道 矿 城 子 河 矿 正 阳 矿 杏 花 矿 东 海 矿 通 密 山鸡 东 通 密 山鸡 西鸡 西 矿 务 局 张 新 矿二 道 河 子 矿小 恒 山 矿恒 山 矿 水源地 通 桦 木 林 场石 墨 矿柳 毛 矿至 牡 丹 江 滴 道至 林 口 交 通 位 置 图比 例 尺 1 60图 1 1 张新煤矿交通位置示意图 3 1 1 3 地形 地势 井田北部由东山组火山碎屑所组成近东西向的低山 是鸡西煤盆地南北条 带的分界线 构成本区北部屏障 南部为第三纪玄武岩覆盖而形成平顶山 中 部为黄泥河呈东西贯穿全区 而形成低凹平缓的丘陵地貌 井田内最高点是东 碗山 标高 483 5 米 最低点是黄泥河谷 标高难度 185 米 1 1 4 气象 地震 本区最高气温 34 度 最低气温 30 度 冻结期为 6 个月 自当年 10 月中 旬至明年 5 月中旬 7 8 9 月为雨季 年降雨量 559 毫米 年蒸发量 1236 7 毫米 平均风级 2 至 4 级 1 1 5 河流 井田主要河流是黄泥河 由西向东 横贯本区 水流终年不断 东至保 安屯附近汇入石头河 其次在井田西部有二道河 呈南北向 在薛家葳子附近 汇入黄泥河 水流较小 为季节性河流 1 1 6 原材料及水电供给情况 水源来自开采地下水 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 2 地质特征 1 2 1 矿区范围内的地层情况 张新井田位于鸡西含煤盆地南部条带之中部 在井田范围内的地层如 下表 4 表 1 1 地层层序表 界 系 统 群 组 地质厚度 米 第四系 Q 全新统 Q4 冲积层 Q4 2 10新生界 kz 第三系 R 上第三 系 N 玄武岩 BN4 0 100 猴石沟 组 K1h 500自系 K 下 统 K1 松山群 K1hs 东山组 Kid 130 300 穆棱组 J3m 760 860 中生界 MZ 侏罗系 J 上 统 J3 鸡西群 J3j 城子河 组 J3ch 537 710 元古界 Pt 中 下 元古界 麻山群 Ptlms 不详 地层分述 一 麻山群 在井田北部 8 至 10 线浅部背斜部有该群底层露头出现 长 1500 米 宽 350 米 长轴呈北北东向 深部有七个钻孔打到麻山群 根据本区岩矿鉴定资 料 属黑云母花岗片麻岩 其主要矿物成份 微斜长面 60 左右 石英 10 25 左右 黑云母 10 15 左右 副矿物有钾长石 少许石榴子石 锆石 磷灰石斑状结构 斑晶在 1 3 间 构成含煤盆地基底 二 上侏罗统鸡西群 不整合于麻山群之上 地层二分 即穆棱组 城子河组 本区缺失滴道 组 关于城子河组与穆棱组分界 意见尚未统一 本报告采用传统划分来叙 述 1 城子河组 J 3ch 麻山群以上到 10 号层上部 60 米 全组厚度 530 710 米 根据岩性 含煤情况及沉积环境划分为四个层段 5 段 海陆交互相含煤段 一号煤层以下至基底 在南部条带均有分布 但受成煤前古地理影响 各区厚度不一 总的趋势是由西向东逐渐增厚 有 78 13 78 24 号孔打到基底 控制本段地层 78 24 号孔进行了系统采样及描 述 可作本区该段地层的代表 78 24 号孔该段地层总厚 118 96 米 按岩性 组合 中粒砂岩 20 23 米 占 17 细砂岩和粉砂岩为 45 19 米 占 38 泥 岩 53 54 米 占 45 泥岩所占比例大 是区别其它各段地层的特点 泥岩多 为深黑色 风化后呈碎片 水平层理发育 岩石成份以石英为主 含有少量铁 质及有机质碎片 中粒砂岩石英含量达 40 60 斜长石含量达 20 30 胶 结物多为碳酸盐 少量泥质胶结 硐砂岩 粉砂岩石英含量达 30 50 斜长 厂 20 30 泥质胶结 全部娟云母化 东部荣华区 本段地层发育最好 最后的达 500 米 并在泥岩之下有两层 可采煤层 编号 01 02 这两层煤本区没有沉积 在厚层泥岩中含有较丰富的海相动物化石 根据南京地质在生物研究所 鉴定有以下种属 78 24 号孔 Fevganoconcha SP 费尔干蚌 未定种 Mesomiltha SP 中未萨蛤 未定种 Teleostei 原始真骨鱼 段 主要含煤段 八号煤层顶板至一号煤层底部 厚度 220 至 220 至 240 米 是鸡西煤田主要含煤层段 该井田内可采煤层十一层 可采层总煤厚 10 2 米 本段地层主要由中砂岩 细砂岩 粉砂岩构成 泥岩及薄层凝灰岩 次之 从岩性上看比较突出 特点是中砂岩发育 据十五个钻孔统计 中砂岩 厚度占本段地层 32 中砂岩具有发育广泛 分选较好 变化有一定规律 与 下部岩石突变接触等特征 岩石韵律结构明显 以中砂岩作为起点 依次为细 砂岩 粉砂岩 泥岩 煤层 煤层厚度较稳定 无分叉现象 主要变化是沿一 定方向逐渐变薄 各煤层层间距有一定变化 但其变化是受中砂岩的增减所控 制 该段地层所含植物化石与其它各区相似 并在 3 号层顶板含有较丰富动物 化石 费尔干蚌 据解放此资料 含有以下主要植物化石 Elatocladus manchurica Cladophlebis of delicatula Acanthopteris gothani Coniopteris saportana Pitgophyllum lindstroemi 6 段 不含可采煤层段 从 10 号煤层下部 60 米至 8 号煤层顶部 厚度 80 200 米 本段地层从岩性上来看与 段基本相似 所不同的是煤层发育不 如 段 一是煤层层位少 二是没有可采煤层 岩石韵律完整性不如 说明 了成煤环境改变不利于煤层生成 IV 段 上部含煤层段 段上界到穆棱组底界 厚 130 米 含薄煤层十 层左右 在邻区有 1 2 个可采层 本区煤层度只达 0 4 0 5 米左右 无可采 价值 本段地层的特点是岩性以粉砂岩 细砂岩 泥岩组成 无中粒砂岩 在 粉砂岩中含有大量菱铁矿结核 岩石韵律结构不明显 水平层理发育 属静水 湖泊相产物 2 穆棱含煤组 J 3m 与城子河组整合接触 分组界线不易划分 本组地层在南部条带发育较好 地层厚度稳定 标志明显 易对比 地层由西向东逐渐增厚 在区内该组地层 分布在井田的南部 根据张新穆棱煤系普查资料 穆棱组地层划分为三段 段 上自 6 号煤层底部 下至城子河组分界线 地层厚 300 350 米左 右 岩性为灰 灰黑色泥岩 粉砂岩 细砂岩所组成夹数层薄层凝灰质岩石 无中粒砂岩 段 自 1 号煤层顶级到 6 下煤层底板 厚度 110 米 为穆棱组之主要含 煤段 在鸡西煤田南部条带均发育 厚度较稳定 变化较小 含煤十余层 达 可采厚度者仅 2 5 层 岩性以细砂岩 粉砂岩互层为主 煤层结构复杂 夹 层多为凝灰质泥岩 中夹黄豆状结核 全区普遍发育 是区域对比标志 段 上自与东山组分界 下到 1 号层顶板 厚 350 400 米 岩性以 灰 灰黑色细砂岩为主 含少量泥岩及中砂岩 在本段中上部有五层厚度在 5 10 米的凝灰岩 靠下部有一层厚度在 10 15 米的黑色泥岩 在煤田中普 遍发育 是区域对比重要标志 另一个重要特征是本段地层在南部条带不含煤 层 三 下白垩统桦山群 KUS 1 东山组 K 12d 与穆棱组平行不整合接触 地层厚度 130 至 300 米 分布在井田北部 平麻断层以北 地貌上呈东西向之陡峻的山 以灰绿色厚 7 层安山质火山为主 角砾状 在局部地区为熔岩 夹灰绿色凝灰质粉砂岩细砂 岩 细砂岩 从整个鸡西盆地来看 东厚西薄 个别地区缺失本段地层 2 猴石沟组 K 12h 与东山组平行不整合接触 厚度大于 500 米 分布 在平麻断层北 鸡西煤盆地向斜轴部 从岩性上大致可分为三段 下段以细砾 岩 砾质砂岩为主 中段由浅黄色至黄褐色厚层中砂岩组成 上段以细砂岩 粉砂岩为主夹中砂岩 胶结不好 四 新生界上第三系玄武岩 BN 4 玄武岩主要分布在井田南部 厚度 0 100 米 形成平顶山 五 新生界第四纪冲积层 Q 4 该层为中积物或洪积物 分布在沟谷及河床两侧 厚度 1 10 米 在河 床 沟谷部位多由砂 砾石组成 在山坡地带多由原地风化物堆积而成 本区含煤底层有城子河组和穆棱组 前者是本报告主要研究对象 城河 组含煤地层在本区的变化情况简述如下 该组地层厚度 530 至 710 米 岩性主要由中砂岩 细砂岩 粉砂岩 泥 岩和煤组成 地层厚度在走向上变化不大 自上往下逐渐增大的趋势 煤层间 距也逐渐增大 地层的岩性 岩相在走向上和倾向上变化不大 对比标志明显 含煤情况自西往东煤层逐渐减少 煤层厚度自西往东逐渐变薄 该地层古生物 沉积特征见前面层段叙述 1 2 2 井田范围内和附近的主要地质构造 鸡西煤田在侏罗纪煤系沉积之前 已初步形成了古构造格架 尊在这两个 近东西向的凹陷盆地 在两凹陷之间有个东西走向的麻山 平阳古背斜 这个 古背斜对盆地早期沉积其一定控制作用 使煤田早期地层有南北差异 从整个 晚侏罗纪到白垩是以接受沉积为主 中间虽有沉积简短 但无不整合 鸡西煤 田构造的形成是早白垩世桦山群地层沉积之后 受到来自乃北方向的主应力作 用而形成褶曲 在古构成的基础上进一步加强 形成两个主向斜及一个主背斜 随着应力的不均衡 来自南北应力的强大 大主背斜轴部产生以压性为主的平 麻逆冲断裂 把煤田进一步分割为南 北两个条带 完成了今日鸡西含煤盆地 构造轮廓 张新井田位于鸡西煤盆地南部条带之中部 主背斜的南翼 图 2 断层是本井田内的主要构造 断层情况详见表 3 井田内除平 麻道冲断裂 外 共有大 中型断层 75 条 性质均为正断层 其中最大断层 F49 落差 500 8 多米 落差 100 米之 50 米的断层 14 条 50 米之 30 米的断层 20 条 30 之 10 米的断层 41 条 该井田的地层走向近东西 倾向南 缓倾斜的单斜构造 北有平阳 麻山 逆冲断裂 东有落差 500 多米的北东向大正断层 F49 井田由主要发育有北西 北东向的高角度正断层 逆断层较少 在倾斜方向上已控制到三公里 还未出 现次一级褶曲 断层在走向剖面上的组合形成 常以地堑 地垒相间排到组合 出现 北西向断层多于北东向 北东向断层的落差大于北西向的 均属于张性 和张扭性的 断层面倾角在 60 80 度的高角度正断层 由于断层的互相切割 把井田切割城许多碎块 严重影响采区的合理划分 和巷道布置 生产实见 在大 中型断层之间 落差 10 米以下的小断层特别 发育 是大 中型断层的次生或伴生构造 对煤层破坏严重 直接影响煤层正 常开采影响采区生产能力和矿井回采率 井田内断层分布 自上往下大断层减少 中型断层增加 一水平落差大于 30 米断层 25 条 落差 30 米至 10 米的 15 条 二水平落差大于 30 米的断层 14 条 落差 30 至 10 米的 35 条 三水平落差大于 30 米的断层 8 条 一水平地质构造有自西往东逐渐复杂的规律 西一采区比西二采区复杂 东一采区比西一采区复杂 东二采 原新三采 比东一采区更复杂 所以一水 平东二采区划给了矿服务公司开采 二水平西二采右部 西一采区 东一采左部和东三采右部的地质构造相对 复杂 二水平的大断层较一水平减少 中型断层增多 其原因一是由一水平至 二水平 断层自上往下变小 二是二水平巷道新建 断层自上往下从小变大 三水平勘探网度控制不住中 小断层 仅有二水平的大断层下延到三水平 根据一 二水平实见 预计三水平构造仍复杂 表 1 2 断层特征表 序 号 断层 号 走向 倾 向 倾角 断距 确定依据 控 制 程 度 延展长度 米 变化 规律 1 F11B W 75 10 8 0 可 靠 2050 两头 小中 间大 9 2 F12 162 18 0 W 70 20 可 靠 1500 3 F25 170 E 75 0 16 0 较 可 靠 1900 上大 下小 4 F12A 164 17 4 E 70 10 5 0 可 靠 2550 上大 下小 5 F22 154 E 60 60 可 靠 1350 6 F27 192 21 3 E 80 50 可 靠 2800 7 F30 130 E 65 30 4 0 较 可 靠 1400 1 2 3 煤层赋存状况及可采煤层特征 张新矿开采的是中生界上侏罗统 鸡西群城子河的煤层 该组地层总厚 530 710 米 本区内共含煤三十余层 经过生产和勘探正式 全区可采煤层 有 3 层 煤层号自上而下依次为 8 6B 2 可采部的总煤厚 4 2 米 含煤系 数 1 3 1 7 这三层煤都集中分布在 240 米的间距内 本区煤层都属薄煤层 煤厚在 1 2 1 5 米之间 从煤层机构来看 三层煤均为简单结构且全区发育 煤层编号利用一九八零 108 队提交的 张新深部详查地质报告 确定的煤 层编号 8 号煤层 是二道河子矿开采的东延煤层 煤厚比较稳定绝大部分均在 1 5 1 7 米之间 构成储量计算区 本煤层结构简单 顶板为粉砂岩夹缝线 0 2 米泥岩伪顶 底板为粉砂岩 6B 煤层 是张新深部详查勘探后 新增加的煤层 结构简单 无夹层 煤层厚度变化是由东向西 由厚变薄 14 线以西只有泥岩层位 向东煤质逐 10 渐变好 厚度逐渐增大 本层重要特征是直接顶板为厚层中粒砂岩 分布面积 广 平均厚度 1 5 米 2 号煤层 井田内主要可采煤层 全区可采 煤厚在 0 7 1 6 米 一般 均在 1 2 米左右 煤层结构比较简单 上部有 102 米左右煤分层 灰分高达 30 以上 中夹 0 1 0 2 没炭页岩 下部主煤层为 0 7 1 20 米 煤质较好 灰分在 20 以下 在测井定性曲线上 密度 天然珈玛和视电阻率曲线的异常 幅度均大于全区所有煤层 是对比重要标志 顶底板均为细砂岩 岩 性 柱 状 煤 岩 层名 称 厚 度 m 最 大 最 小平 均 岩 性 描 述比 例1 20地 层 单 位系 统 组 第四系 上侏 罗 统 穆棱组 粉 砂 岩 0 5 6 04 缟 状 层 里 明 显8号 1 3 1 75以 1 3焦 煤 为 主 老 顶 粉 砂 岩 老 底 0 2 0 白 色 块 状细 砂 岩 老 顶 0 2 50 黑 灰 色 层 状细 砂 岩 老 底 3 0 局 部 夹 亮 煤细 砂 岩 老 顶 4 0 灰 色 层 状1 2 1 8 5砂 页 岩 0 3 025 灰 黑 色 层 状 老 底 以 1 3焦 煤 为 主6B细 砂 岩细 砂 岩 老 底 老 顶 2号 以 1 3焦 煤 为 主黑 灰 色 层 状黑 灰 色 层 状4 04 01 0 1 42 图 1 2 综合柱状图 11 1 2 4 岩石性质 厚度特征 表 1 3 岩石的主要物理力学性质指标表 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 6 5 25 2 20 0 5 0 4 0 5 8 1 10 凝灰岩 2 7 2 85 1 6 5 2 12 83 0 6 2 0 2 7 5 10 灰岩 2 2 2 7 5 20 5 20 0 5 2 0 1 8 5 10 页岩 2 0 2 4 16 30 1 10 0 2 1 0 1 3 5 2 8 1 2 5 井田内水文地质情况 本井田大部分处于黄泥河河谷区 地下水的静储量 动储量都较大 煤系 地层上方无完整的隔水层 直接与上覆第四系含水砂层接触 21 线以南煤 系地层上方有第三系地层 煤系地层距地表 80 100M 范围内风化裂隙发育 此外层间裂隙和构造裂隙也比较发育 上述各种裂隙和断裂为矿井充水的重要 通道 上部砂层水经充水通道渗入井下 而砂层水又得到大气降水和河流侧渗 补给 补给源充沛 这些特征决定了矿井涌水量大 水文地质条件复杂 q 值 为 0 77 3 94 矿井涌水量 98 3 288 4 m3 h 水质基本符合国家饮水标准 水 质类型为重碳酸钙钠型 12 1 2 6 沼气 煤尘及煤的自燃性 本矿属于高瓦斯突出矿井 瓦斯含量测定为 0 03 M3 吨煤 2 56 M 3 吨煤 瓦斯赋存条件好涌出量大给矿井的安全生产带来一定的困难 对三个可采煤层 分别做了煤尘爆炸性鉴定 结论是三个煤层均存在爆炸性 爆炸试验中其火焰 长为 8 号层 300 400 6B 号层 320 530 2 号层 20 500 煤层自燃发火期 8 号层为 18 个月 6B 号层为 9 个月 2 号层为 9 个月 煤层自燃倾向性分类均为为 类 1 2 7 煤质 牌号及用途 本矿区内的煤层是由高等植物所形成的腐植煤 其肉眼煤岩成份主要是亮 煤 暗煤 夹镜煤丝带 丝炭较少 黑色光亮内生裂隙发育 质脆 黑色条带 状 层状结构 其煤岩类型多为光亮型 半亮型和半暗型 镜下鉴定为煤岩组 成多是凝胶物质体 色鲜红以镜煤煤化物质为主树脂胶体占次要地位 矿物杂 质多见 原煤灰分变化较大 一般在 20 15 至 31 净煤灰分一般在 10 左 右 胶质层厚度在 13 0 至 18 5mm 粘结指数 G 在 75 85 之间 原煤分析基 高位发热量为 5800 6400 千卡规律 精煤挥发分一般在 32 左右 硫含量在 0 22 0 37 之间 磷含量一般在 0 003 0 014 之间 是低硫 低磷的 1 3 焦煤 主要工业用途以冶金用煤为主 火电厂作动力用煤次之 13 第 2 章 井田境界 储量及服务年限 2 1 井田境界 2 1 1 井田周边情况 井田东部与鸡东相邻 以 F44 F49 断层为界 西部与二道河子矿相接以 F30 F12 断层为界 北界以各煤层露头为界 南界到 2 层 600 标高 煤层平 均倾角为 20 平均容重 1 4t m3 全区走向长 6800M 宽 2680M 面积为 18 224 平方 KM 2 1 2 井田境界确定的依据 1 根据本矿地理位置 地形 地质等划分井田境界 2 是否符合井筒位置的选择 地面生产系统和各建筑物的安排 3 划分的井田范围要为矿井发展留有空间 4 井田要有合理的走向长度 以利于机械化程度的不断提高 全区走向长 6800M 宽 2680M 2 1 3 井田未来发展情况 随着技术的进步和勘探水平的全面提高 井田范围内的储量会越来越精确 可在更深部发现可采煤层 随着开采深度的增加 煤层赋存条件将会越来越复 杂 开采也会越来越困难 2 2 井田储量 2 2 1 井田储量的计算 在规定的井田范围内 计算矿井开采煤层的储量 是进行矿井设计和生产 建设的依据 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 本设计井田内可采煤层有 8 6B 2 三层 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后乘以采区回采率的储量 14 2 2 2 保安煤柱 为了安全生产 本设计矿井依据 煤矿安全规程 留设保安煤柱如下 1 各煤层在露头处留设 50m 保安煤柱 2 边界断层留设 30 m 保安煤柱 3 井田内部断层留设 30 m 保安煤柱 按以上方法计算得 工业广场煤柱损失 208 26 万吨 断层 边界保安煤柱损失 274 49 万吨 露头煤柱损失 174 59 万吨 总损失量 657 34 万吨 2 2 3 储量计算方法 1 工业储量计算 计算标准经 储量管理规程 为依据 计算公式如下 块段储量 块段面积 平均倾角正割 块段平均厚度 容重 矿井设计储量 工业储量 永久煤柱 所以本设计矿井根据原张新立井初步设计储量诸图 通过等高线块段法计 算本井田工业储量为 8733 064 万吨 2 可采储量计算 计算公式如下 Z K ZC P C 式中 ZK 可采储量 ZC 工业储量 P 永久煤柱损失 C 采区回采率 回采要求 厚煤层不应小于 75 中厚煤层不应小于 80 薄煤层不应小 于 85 通过计算公式计算各煤层可采储量 经过汇总计算出本设计井田可采储量 为万 6864 37 万吨 2 2 3 储量计算的评价 本设计井田的各类储量计算严格按照有关规定执行 矿井工业储量是指井 田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 15 表 2 2 1 井田可采煤层储量计算总表 单位 万吨 损失 万 t 水 平 煤 层 工业储量 A B C 工业 场地 井田境 界 断层 开采 合计 可采储量 8 1649 9 63 75 6 21 9 229 98 490 48 1159 42 6B 2161 6 75 4 93 4 40 6 372 32 641 72 1519 88 2 1582 4 69 9 73 2 32 3 296 48 491 88 1090 52 合计 5393 9 208 3 242 2 94 8 878 8 1624 1 3769 82 8 735 8 13 9 12 6 147 16 173 66 762 14 6B 1334 7 14 29 8 266 94 310 74 1023 96 2 1268 6 16 1 25 5 253 72 295 32 973 28 合计 3339 1 44 67 9 667 82 779 72 3094 55 总计 8733 208 3 286 2 162 7 1211 43 1868 63 6864 37 2 3 矿井工作制度 生产能力及服务年限 2 3 1 矿井工作制度 根据 设计规范 规定 本矿井年工作日按 330 天计算 本矿井每昼夜三 班作业 两班半生产 半班准备 每日净提升时间 16 小时 2 3 2 矿井生产能力及服务年限 本矿井已查明的工业储量为 8733 064 万吨 计算本井田内工业广场煤柱 境界煤柱等永久煤柱损失量占工业储量的 7 5 各可采煤层均为中厚煤层 按矿井设计规范要求确定本矿的采区回采率为 80 由此计算确定本井田的 可采储量为 6864 37 万吨 根据地质报告的资料描述 煤炭储量适中 地质构造比较简单 煤层赋存 平缓 平均倾角在 20 左右 煤质优良 提出以下三个方案 方案一 建 1 2Mt a 的矿井 方案二 建 0 9Mt a 的矿井 方案三 建 0 6Mt a 的矿井 16 根据 煤矿工业矿井设计规范 矿井投产后服务年限不应过长 可由服务 年限确定 矿井及第一开采水平设计服务年限 见表 2 3 1 表 2 3 1 矿井及第一开采水平设计服务年限 第一开采水平设计服务年限 a矿井设计生 产能力 Mt a 矿井设计服 务年限 a 煤层倾角 45 3 0 及以上 70 30 35 1 2 2 4 60 30 25 20 0 45 0 9 50 25 20 15 矿井设计服务年限公式 P Z AK 式中 P 矿井设计服务年限 a 矿井设计可采储量 万 t 生产能力 万 t a K 矿井储量备用系数 K 3 1 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 根据本设计矿井实际情况 K 值取 1 4 计算得 方案一 P Z AK 68 6437 1 2 1 4 P 40 9 年 方案二 P Z AK 68 6437 0 9 1 4 P 54 4 年 方案三 P Z AK 68 6437 0 6 1 4 P 81 7 年 从保证矿区均衡生产来看 则选择方案二合理 该矿井生产能力为 0 9Mt a 矿井服务年限为 54 4 年 17 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 本井田西部与二道河子矿相接 二道河子矿采用双立井加暗斜井开拓 两 矿之间共留设 60m 保安工业煤柱互不影响 东部与鸡东矿相邻 两矿互不影响 3 1 2 影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况 确定开拓方式的主要依据 1 根据已批准的设计文件 2 根据煤层赋存条件 3 根据技术装备 4 根据投资多少和井型大小 5 根据经济效果 对以上各种因素要综合研究 通过系统优化和多方案技术经济比较后确定 影响本设计井田开拓方式的具体因素如下 1 地表因素 本井田属于丘陵地形 地表平均标高在 200m 2 煤层赋存情况 整个井田的煤层上部标高在 200 m 下部标高在 600m 西部与二道河子 相邻以断层 F30 F 12 为界 东部与鸡东矿相邻以 F49 断层为界 整个矿区共有 三层可采煤层 即 8 6 B 2 全区发育 煤层走向长度为 8 公里 倾 2 5 公 里 本井田煤层系倾斜中厚煤层 平均倾角在 20 左右 3 2 矿井开拓方案的选择 3 2 1 井硐形式和井口位置 1 井筒形式 由于立井井筒的适应性很强 生产系统比较简单 运输环节少 建井速度 快 投产早 具有通过复杂地质地段的能力强 提升能力大 机械化程度高 18 易于自动控制 维护费用低 有效断面大 通风条件好 管线短 物料和人员 升降速度快等优点 井筒形式选择立井井筒开拓 2 井筒位置 选择井筒位置就是确定井筒煤层走向和倾斜方向上的具体尺寸 并用直角 坐标和方位角予以表示 井筒到各开采水平的深度 用井口与水平标高及井筒 倾角 斜长等表示 选择井筒位置的主要条件 1 井下条件 按最小运输功确定井筒位置 根据地质条件 煤柱量 勘探程度和初期工程量 2 地面条件 工业场地占地面积 地形于工程地质条件 煤的运向 工业场地不占或少占用良田 生产建设条件与住宅位置 在本设计井田中 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 3 井筒位置比较 井筒位于井田浅部 煤柱尺寸最小 压煤最少 但石门最长 井筒位于井田中部时 煤柱尺寸稍大 但石门长度较短 且沿石门的运 输工程量也小 井筒位于井田深部 煤柱尺寸最大 压煤量最大 且初期工程量大 石 门也较长 但对于开采井田深部煤层及井通延伸有利 本井田煤层均为缓倾斜煤层 倾斜长度较大 从有利井下运输和保证初水 平合理的服务年限出发 应该将井筒布置在井田中部或稍靠上方的位置 由此 可初步确定本设计井田的井筒位置在井田的中部稍靠上方 3 2 2 开采水平数目和标高 本设计根据煤层的赋存条件和倾斜长度 可以选择多水平开采 每个开采 水平设井底车场和运输大巷 供该水平各采区煤的外运 辅助运输和通风用 19 在高度机械化的基础上实现高度集中化是主要的发展方向 高产高效矿井 要求集中在一个水平 1 2 个工作面生产 这就要求加大工作面 采区和水 平的走向及倾斜尺寸 要求有丰富的储量和合理的服务年限 本设计井田水平标高的确定主要考虑了以下几个因素 1 井巷的工程量 2 合理的水平储量及服务年限 3 煤层赋存条件及地质构造 4 生产成本及建设工期 5 水平接替 根据上述因素 本设计井田设计提出水平划分方案如下 方案一 井田划分两个开采水平 一水平在 200m 标高处 二水平在 600 标高处 各水平均实行上山开采 方案二 井田划分三个开采水平 一水平在 100m 标高处 二水平在 350 标高处 三水平在 600m 标高处 各水平均实行上山开采 表 3 2 1 水平储量及服务年限 可采储量 万吨 服务年限 年 一水平 3769 82 30 方案一 二水平 2559 38 23 一水平 2373 45 20 二水平 1997 88 16方案二 三水平 2004 62 17 从该表中可知 方案二的一水平服务年限过短 不能满足第一水平服务年 限的合理要求 而方案一的水平服务年限能够满足一水平服务年限不小于 30 年的基本要求 储量充足 且有利于采区的接续 巷道利用率高 吨煤成本相 对较低 故而采用方案一的水平划分方法 即划分两个开采水平 一水平在 200m 标高处 二水平在 600 m 标高处 3 2 3 开拓巷道的布置 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 主要风井等 1 开拓巷道布置方式的选择 20 根据煤层的数目和间距 大巷的布置方式分为集中布置 分组布置与分层 布置三种 各种方式的适用条件如下 1 集中布置适用条件 适于煤层层数多 层间距不大的矿井 井田走向长度大 服务年限长 下部煤层底板有坚硬岩层 容易维护 煤质牌号相同 要求分采分运 自然发火严重 便于分区 分段处理事故 采区尺寸大 石门长度短 2 分层布置适用条件 煤层数不多 层间距大 石门长 井田走向长度短 服务年限不长 井底车场或平硐在煤层顶板 煤质牌号不同 要求分采 分运 产量 风量均大 需要疏解 各煤层底板 均有坚硬岩层 3 分组集中布置适用条件 煤层数多 层间距大小悬殊 按煤层的特点根据运输 通风要求组合 经济上有利 多水平生产 容易解决运输 通风的干扰 本井田共有可采煤层 3 层 即 8 6 B 2 3 层煤平均间距 56m 间距大 针对上述情况 由上述适用条件可知 本井田适合于集中布置 2 大巷位置选择 为了保证生产使用 便于维护 减少煤柱损失 一般将主要运输大巷布置 在煤层底版不受采动影响的坚硬岩层或煤组下部煤质坚硬 围岩稳定 无自燃 发火的薄及中厚煤层中 3 3 选定开拓方案的系统描述 3 3 1 井硐形式和数目 根据地形地貌 煤层赋存条件及确定的工业场地位置 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 设计提出了三个开拓方案 21 方案一 双立井开拓 方案二 双斜井开拓 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 斜 井 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 投 资 少 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 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 长 度 较 大 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 立 井 优 点 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 机 械 化 程 度 高 易 于 自 动 控 制 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 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 大 斜井 开 拓 井 筒 过 长 井 筒 断 面 较 小 通 风 较 差 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 根 据 上 述 井 筒 开 拓 方 案 的 技 术 比 较 确 定 立 井 开 拓 与 主 斜 副 立 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 详 见 井 筒 开 拓 方 案 比 较 表3 3 1 表 3 3 1 井 筒 开 拓 方 案 比 较 表 方 案 一 方 案 二 方 案 项 目 工 程 量 米 单 价 元 米 费 用 万 元 工 程 量 米 单 价 元 米 费 用 万 元 主 井 井 筒 400 3000 120 1170 1600 187 2 副 井 井 筒 400 3000 120 400 3000 120初 井 底 车 场 1200 900 108 1200 900 108 22 主 石 门 800 800 64 626 800 50期 运 输 大 巷 4210 800 336 8 4210 800 336 8 小 计 万 元 748 8 802 主 井 井 筒 400 3000 120 1170 1600 187 2 副 井 井 筒 400 3000 120 400 3000 120 井 底 车 场 1200 900 108 1200 900 108 主 石 门 2140 800 171 2 1140 800 91 2 后 期 运 输 大 巷 4210 800 336 8 5610 800 448 8 小 计 万 元 856 955 2 共 计 1604 8 1757 2 方 案 一 方 案 二方 案 三 图 3 1 开拓方案剖面示意图经 过 两 方 案 的 经 济 比 较 从 而 得 出 双 立 井 开 拓 方 案 在 经 济 上 合 理 因 此 该矿 井为 立 井 两 水 平 开 拓 一主井一副井 主井用于提升煤炭 副井用于提矸 升降人员 下放材料和设备及兼作进风井 3 3 2 井硐位置及坐标井筒位置就是确定井筒沿煤层走向和倾斜方向上的具体尺寸 并用直角坐标和方位角予以表示 选择井筒位置的条件 1 地处井田储量中央 2 有较好的地形条件 3 交通条件好 根据本井田的实际情况 并考虑到上述的条件 该设矿井井筒位置详见开 拓示意图 两立井位于井田中央 坐标分别为 23 主 井 5008974 425435 副井 5008894 425369 主井井口标高为 224m 副井井口标高为 226m 拟定二水平为井筒最终 水平 主井井深 702m 副井井深 704m 两井筒中心线间距为 75m 主井井 筒直径 6 5m 副井井筒直径 6 5m 均采用整体式混凝土井壁 井壁厚度 450mm 3 3 3 水平数目及标高 本设计矿井采用多水平开拓 一水平标高为 200 二水平标高为 600 两 个水平都采用上山开采 3 3 4 石门 大巷数目及布置 1 大巷数目 一条运输大巷 一条回风大巷 2 大巷布置 大巷布置形式主要有煤层大巷 岩石大巷两种 对于各种大 巷布置方式分述如下 1 煤层大巷 当煤层顶底板较稳定 煤层较坚硬 易维护 煤层起伏和 断层 褶皱小时 可保证巷道较为平直 保证运输设备运行 没有瓦斯与煤的 突出 无严重自燃发火等情况下 应优先考虑采用煤层大巷 对于新建矿井 在煤层中布置巷道 在建设期间 还有早出煤 早投产 节省投资以及探明地 质情况的优点 下列情况宜布置煤层大巷 煤层群 组 下部的薄及中厚煤层中开集中大巷的 煤层群中相距较远的单个薄煤层或中厚煤层 走向不大 资源储量有 限 服务年限短 单独开拓的薄煤层或中厚煤层 煤系底部有强含水层或富含水的岩溶时 不宜布置底板大巷的 煤层坚硬而顶板松软或膨胀 难以维护的 煤质坚硬 围岩稳定 维护简单 费用不高的煤层 2 岩石大巷 岩石大巷维护条件好 费用低 大巷方向 坡度可根据运输等功能要求选 定 而较少受地质构造的影响 安全条件好 受瓦斯突出及煤的自燃发火影响 较小 缺点主要为岩石工程量大 掘进速度慢 投资费用高 建设工期长 在 具体条件下是采用岩石大巷还是煤层大巷需要做全面细致的方案比较才能合理 24 的确定 本设计井田对大巷布置提出两种方案 方案一 煤层大巷布置 方案二 岩石大巷布置 煤层大巷与岩石大巷相比较有下列缺点 煤层大巷的巷道维护困难 维护费用高 当煤层起伏褶曲较多时 巷道弯曲转折多 机车运行速度受到限制 运 输能力降低 为了便于巷道维护 巷道维护留设的保安煤柱增多 煤柱回收困难 资 源损失大 煤层有自燃发火危险时 一旦发火就要封闭大巷 导致矿井停产 而且 因煤柱受影响破坏 封闭效果不好 处理火灾困难 综上所述 煤层大巷与岩石大巷相比缺点大于优点 在本设计井田中 由 于 8 6 B 2 煤层间距大 所以采用方案二 岩石大巷布置 该设计矿井中 大巷和石门服务年限较长 运输能力要求大 所以大巷和 石门的断面和支护设计在本设计中相同 其内部设施也相同 该设计矿井大巷 石门断面的各项内容见图 3 2 图 3 2 大巷 石门断面图 3 3 5 井底车场的形式选择 井底车场是连接井筒和井下主要运输巷道的一组巷道和硐室的总称 是连 接井下运输和提升两个环节的枢纽 是矿井生产的咽喉 因此井底车场设计是 否合理直接影响矿井的安全和生产 1 设计依据 1 矿井设计生产能力及工作制度 2 矿井开拓方式 3 井筒及数目 4 矿井主要运输巷道的运输方式 5 矿井瓦斯等级及通风方式 6 矿井地面及井下生产系统的布置方式 25 7 各种硐室有关的资料 2 设计要求 1 井底车场富裕通过能力 应大于矿井设计生产能力的 30 2 井底车场设计时 应该考虑到增产的