鸡西矿业集团张新煤矿1.8Mta新井设计

I 摘 要 本设计矿井为鸡西矿业集团张新煤矿 1 80Mt a 新矿井设计 一共有 4 层 可采煤层 分别为 7 6 C 6 B 3 煤层总厚度为 10 2 米 全区走向长 5900m 倾向 2150m 面积为 12 685km2 煤层工业牌号为 1 3 焦煤 设计井田 的可采储量 180 3394Mt 设计服务年限为 71 5a 本矿井设计采用以双立井开拓 划分为两个水平 共十八个采区 双翼开 采 两个工作面达产 7 3 单层开采 6 C 6 B 联合开采 集中大巷采用 10 吨架线式电机车牵引 3 吨底卸式矿车运输 采煤方法为走向长壁采煤法 采 煤工艺为综合机械化采煤工艺 顶板处理方法为全部跨落法 关键词 矿井设计 立井开拓 走向长壁采煤法 II Abstract This design mine is opened by the Zhangxin coal mine 1 80Mt a new mine design for Jixi Mining industry group This mine altogether has 4 level that can adopt coal seam which is 7 6C 6B 3 The total thickness of coal seam is 10 2 M The whole area strike long 5900 M dip long 2150M the area is 12 685 square KM The coal seam industry quality is 1 3 of coking coal design well field recover resources 180 3394Mt the design length of service is 71 5 years This design mine uses the double vertical shaft development divided as two mining levels altogether 18 districts biplane wing mining two working face reach to produce 7 3 single layer mining 6C 6B consociation mining The gathering main roadway uses 10 ton wire laying type electric locomotive hauling 3 ton drop bottom mine car transportation the mining coal method is longwall coal mining method the mining coal craft is the full mechanized mining coal The roof processing method is all cross falls the law Key word mine design vertical shaft development Longwall coal mining method I 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 9 1 2 4 岩石性质 厚度特征 11 1 2 5 井田内水文地质情况 11 1 2 6 沼气 煤尘及煤的自燃性 11 1 2 7 煤质 牌号及用途 12 第 2 章 井田境界 储量及服务年限 13 2 1 井田境界 13 2 1 1 井田周边情况 13 2 1 2 井田境界确定的依据 13 2 1 3 井田未来发展情况 13 2 2 井田储量 13 2 2 1 井田储量的计算 13 2 2 2 保安煤柱 14 2 2 3 储量计算方法 14 2 2 3 储量计算的评价 15 II 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 19 3 2 2 开采水平数目和标高 22 3 2 3 开拓巷道的布置 23 3 3 选定开拓方案的系统描述 24 3 3 1 井硐形式和数目 24 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 26 3 3 6 煤层群的联系 28 3 3 7 采区划分 28 3 4 井硐布置和施工 29 3 4 1 井硐穿过的岩层性质及井硐支护 29 3 4 2 井筒布置及装备 30 3 4 3 井硐延伸的初步意见 32 3 5 井底车场及硐室 32 3 5 1 井底车场形式的确定及论证 32 3 5 2 井底车场的布置 储车线路及行车线路的布置长度 33 3 5 3 井底车场通过能力计算 34 3 5 4 井底车场主要硐室 36 3 6 开采顺序 36 3 6 1 沿井田走向的开采顺序 36 3 6 2 沿煤层垂直方向的开采顺序 36 3 6 3 采区接续计划 37 III 3 6 4 三量 控制情况 37 第 4 章 采区巷道布置 40 4 1 采区概述 40 4 1 1 设计采区的位置 边界 范围 采区煤柱 40 4 1 2 采区地质及煤层情况 40 4 1 3 采区生产能力 储量及服务年限 40 4 2 采区巷道布置 41 4 2 1 区段划分 41 4 2 2 采区上山布置 42 4 2 3 采区车场布置 42 4 2 4 采区煤仓形式 容量及支护 44 4 2 5 采区硐室简介 46 4 2 6 采区工作面接续 46 4 3 采区准备 47 4 3 1 采区巷道准备顺序 47 4 3 2 主要巷道断面示意图及支护方式 48 第 5 章 采煤方法 51 5 1 采煤方法的选择 51 5 1 1 采煤方法的选择 51 5 2 回采工艺 52 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 52 5 2 2 选择采煤工作面循环方式和劳动组织形式 53 第 6 章 井下运输和矿井提升 56 6 1 矿井井下运输 56 6 1 1 运输方式和运输系统的确定 56 6 1 2 矿车的选型及数量 56 6 1 3 采区运输设备的选择 57 6 2 矿井提升系统 58 6 2 1 矿井主提升设备的选择 58 第 7 章 矿井通风系统的确定 60 IV 7 1 矿井通风系统的确定 60 7 1 1 概述 60 7 1 2 通风系统确定的因素 60 7 2 风量计算与风量分配 61 7 2 1 风量计算 61 7 2 2 风量分配 66 7 2 3 风量的调节方法与措施 67 7 2 4 风速的验算 67 7 3 矿井通风阻力的计算 69 7 3 1 确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力 69 7 3 2 矿井等积孔的计算 71 7 4 通风设备的选择 72 7 4 1 主扇的选择计算 72 7 4 2 电动机的选择 73 7 4 3 反风措施 73 7 5 矿井安全技术措施 73 第 8 章 矿井排水 76 8 1 概述 76 8 1 1 矿井水来源及涌水量 76 8 1 2 对排水设备的要求 76 8 2 矿井主要排水设备 76 8 2 1 排水系统和排水方式简介 77 8 2 2 主排水设备及管路选择计算 77 第 9 章 矿井主要技术经济指标 80 结论 82 致 谢 83 参考文献 84 附录 1 85 附录 2 94 1 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 从煤中可以提取二百多种产品 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 必须加速煤炭工业现代化的步伐 我国利用煤炭已有几千年的历史 是世界上发现的利用煤炭最早的国家之 一 但是煤炭开采技术和机械化水平一直不高 直到 1996 年全国综合机械化 采煤的产量比重只占 47 18 随着国民经济的发展 在上个世纪末 国有重 点煤矿机械化程度接近 80 安全条件进一步得到了改善 我国煤矿生产建设正迅速发展 煤矿开采技术在不断进步 经过广大煤矿 职工和我们这些未来技术人员的努力奋斗 一定能够高效发展现代化的煤炭工 业 从而进一步改变煤矿生产技术面貌 使我国煤矿开采科学技术加速赶上国 际先进水平 我希望通过做本次毕业设计 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 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 12km 行政区划属鸡西市恒山区 距恒山区 以东 11 6km 地里坐标东经 131 北纬 45 井田东西走向长 5 9km 南北倾斜 长 2 1km 面积 12 685km2 井田东部与鸡东矿相邻 以 F49 断层为界 西部与二道河子矿相接 以 F30 F 12 断层为界 北以平麻断层为界 南以 7 号层 600 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 210m 最低点是黄泥河谷 标高难度 162m 1 1 4 气象 地震 本区最高气温 34 最低气温 30 冻结期为 6 个月 自当年 10 月中旬 至明年 5 月中旬 最大冻土深度 2 28 米 一般 2 0m 7 8 9 月为雨季 年 降雨量 559mm 年蒸发量 1236 7mm 6 至 9 月平均绝对温度 12 至 20 毫巴 平均风级 2 至 4 级 平均风速 2 8m s 风向一般是 WNW WSW 向 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 表 1 1 地层层序表 4 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 二 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 1500m 宽 350m 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 60m 全组厚度 530 710m 根据岩性 含煤情况及沉积环境划分为四个层段 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 96m 按岩性组 5 合 中粒砂岩 20 23m 占 17 细砂岩和粉砂岩为 45 19m 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 段 主要含煤段 八号煤层顶板至一号煤层底部 厚度 220 至 240m 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 2m 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 段 不含可采煤层段 从 10 号煤层下部 60m 至 8 号煤层顶部 厚度 80 200m 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 130m 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 350m 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 110m 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 6 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 400m 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 10m 的凝灰岩 靠下部有一层厚度在 10 15m 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 300m 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 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 500m 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 100m 形成平顶山 三 含煤地层 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 710m 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 7 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 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 多 m 落差 100m 之 50m 的断层 14 条 50m 之 30m 的断层 20 条 30 之 10m 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 m 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 10m 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 30m 断层 25 条 落差 30m 至 10m 的 15 条 二水平落差大于 30m 的断层 14 条 落差 30 至 10m 的 35 条 三水平落差大于 30m 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 控制程 度 延展长 度 米 变化规律 8 1 F11B 150 16 0 W 75 10 8 0 可靠 2050 两头小中 间大 2 F12 162 18 0 W 70 20 可靠 1500 两头小中 间大 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 上小下大 6 F27 192 21 3 E 80 50 可靠 2800 两头小中 间大 7 F30 130 E 65 30 4 0 较可靠 1400 上大下 小 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 710m 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 其 煤层号自上而下依次为 7 6 C 6 B 3 可采部的总煤厚 10 2m 含煤系数 1 3 1 7 这四层煤都集中分布在 240m 的间距内 本区煤层都属中厚煤层 煤厚在 2 0 3 0m 之间 从煤层机构来看 四层煤均为简单结构且全区发育 计量煤层情况见可采煤层特征表和综合柱状图 各层分述如下 表 1 3 可采煤层特征表 煤层厚度 m 围岩 最小 最大 序 号 煤 层 名 称 平均 层 间 距 m 倾 角 顶 板 底 板 煤的牌号 硬度 容重 t m3 煤层 构造 及稳 定性 2 6 3 0 1 7 2 7 65 18 粉 砂 岩 粉 砂 岩 1 3 焦煤 1 0 1 4 较稳 定 9 1 8 2 8 2 6C 2 4 18 粉 砂 岩 细 砂 岩 1 3 焦煤 1 0 1 4 较稳 定 1 7 2 4 15 3 6B 2 1 18 细 砂 岩 细 砂 岩 1 3 焦煤 1 0 1 4 较稳 定 2 6 3 3 4 3 3 0 75 18 细 砂 岩 细 砂 岩 1 3 焦煤 1 0 1 4 较稳 定 7 号煤层 本煤层为全区可采煤层 煤厚比较稳定绝大部分均在 3 0 2 6m 之间 本煤层结构简单 顶板为粉砂岩夹缝线 0 2m 泥岩伪顶 底板为粉砂 岩 6C 煤层 煤层结构简单且全区可采 煤厚在 1 8 2 8 之间且较稳定 本层 开采不利因素是往深部 6C 与 6B 下间距较小 该层有伪顶 1 20 0 35m 煤 页岩互层 给顶板管理带来困难 顶板为粉砂岩 底板为细砂岩 10 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 5 604缟 状 层 里 明 显7号 3 2 8以 1 3焦 煤 为 主 老 顶 粉 砂 岩 老 底 0 52白 色 块 状细 砂 岩 老 顶 0黑 灰 色 层 状6C18 2 4细 砂 岩 老 底 30局 部 夹 亮 煤细 砂 岩 老 顶 4 灰 色 层 状17 2 0砂 页 岩 325灰 黑 色 层 状 老 底 以 1 3焦 煤 为 主以 1 3焦 煤 为 主6B细 砂 岩 细 砂 岩 老 底 老 顶 3号 以 1 3焦 煤 为 主黑 灰 色 层 状黑 灰 色 层 状4 04 03 26 图 1 2 综合柱状图 6B 煤层 是张新深部详查勘探后 新增加的煤层 在井田东南角有 4 8km2 达到可采厚度 结构简单 无夹层 煤层厚度大部在 1 7 2 4m 之间 本层重要特征是直接顶板为厚层中粒砂岩 分布面积广 仅在井田面积就达 25 5km2 厚度比较大 平均厚度达 11m 在测井定性曲线上反应极明显 是 煤层对比重要标志 3 号煤层 井田内主要可采煤层 全区可采 煤厚在 3 3 2 6m 一般均 在 2 5m 以上 煤层结构比较简单 上部有 102m 左右煤分层 灰分高达 30 11 以上 中夹 0 1 0 2 没炭页岩 下部主煤层为 0 7 1 20m 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 1 2 4 岩石性质 厚度特征 表 1 4 岩石的主要物理力学性质指标表 岩石 类型 颗粒密度 g cm 3 块体密度 g cm3 空隙率 n 吸水率 软化系数 KR 细砂岩 2 56 2 78 2 29 2 50 1 5 7 5 0 5 7 5 0 52 0 86 炭页岩 2 60 2 75 2 20 2 71 1 6 28 0 0 2 9 0 0 65 0 97 砂页岩 2 70 2 80 2 10 2 70 1 0 10 0 0 5 3 0 0 44 0 54 1 2 5 井田内水文地质情况 本井田位于鸡西煤田南部条带 地形起伏 地面水径流条件良好 本区 只有黄泥河与二道河 季节性河流 平水期流量均小于 0 5 升 秒 坡降为千 分之七 本区隔水层为第四纪亚粘土及辉长玢岩 前者局部发育 后者全区发 育 隔水性能均良好 辉长玢岩以岩床形式赋存于主要含煤地层上部 倾向与 煤层一致 最小厚度为 80 米 对本井田煤层开采有较大影响的是第四纪冲积含水层和风化裂隙含 水层 这两个含水层主要受大气降水直接补给 是我矿充水的主要因素 其次是构造 裂隙含水带 经过建矿以来开采积累的水文地质资料确认我矿水文地质条件比 较简单 矿井最大涌水量为 415m3 小时 矿井正常涌水量在 290m3 h 1 2 6 沼气 煤尘及煤的自燃性 1 瓦斯 张新矿瓦斯相对涌出量为 10m3 min 属于高瓦斯矿井 瓦斯涌出 量较大的煤层为 7 号层 张新矿东西区瓦斯涌出量变化大 是与辉长玢岩侵入 体影响和地表冲击的覆盖条件有关 由于现有开采层自西部往东层数减少 而 且由西往东煤层厚度逐渐变薄 也是构成西部瓦斯涌出量大的原因 2 煤尘 根据煤尘爆炸性试验指标 煤尘爆炸指数 33 47 之间 该矿开 12 采的煤层属于易发生爆炸危险的煤层 3 煤的自燃 井田范围内煤无自燃倾向 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 肉眼观察 呈黑色 油脂 光泽 玻璃光泽 断口为眼球状及贝壳状 断口常参差不齐 条带状结构 肉 眼煤岩类型为半亮煤 半暗煤型 煤 X 光片显微特征 凝胶化组分占优势 以镜煤基质体居多 其次为丝 炭组中有丝炭 镜煤丝炭 丝炭化基质体 半丝炭化其质体 矿物杂质有滚圆 度较好的石英颗粒及粘土 碳酸盐 偶尔见到黄铁矿 煤中碳的含量自 7 煤层向下逐渐降低 平均含量由 90 12 降到 85 84 有机硫的平均含量在 0 3 0 5 之间 原煤发热量在 5648 6615 大卡之间 原煤灰分除 3 号煤层低于 20 外 其余各层在 20 30 之间 稀有分散元素 锗的平均含量在 1 1 2 61g 吨 无经济价值 本矿井的原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 井田东部与鸡东矿相邻 以 F49 断层为界 西部与二道河子矿相接以 F30 F12 断层为界 7 8 6 C 层及 6B 号层组 100 标高以下以 F6 断层为界 北界以各煤层露头为界 南界到 3 层 600 标高 煤层平均倾角为 18 平均容 重 1 40t m3 全区走向长 5900m 宽 2150m 面积为 12 685 km2 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相适应 2 保证井田有合理的尺寸 3 充分利用自然等条件划分井田 4 合理规划矿井开采范围 处理好相邻矿井之间的关系 2 1 3 井田未来发展情况 该设计井田西部与二道河子矿相接 东与鸡东矿相邻 均断层为采掘范围 随 着 开 采 深 度 的 提 高 矿 井 出 现 突 水 等 事 故 发 生 的 概 率 提 升 可 能 发 生较 大 的 水 害 隐 患 采 掘 工 程 水 文 地 质 条 件 的 超 前 探 查 任 务 仍 十 分 艰 巨 需 要 投 入更 大 的 资 金 和 人 力 2 2 井田储量 2 2 1 井田储量的计算 本设计井田范围内计算煤层有 7 6 C 6 B 3 四层 均为全区可采 井 田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 依据保护煤柱的设计原则如下 1 当受护边界与煤层走向斜交时 根据基岩移动角求得垂直于维护边界 方向的上山方向移动角和下山方向移动角 然后再确定保护煤柱 2 立井保护煤柱应按其深度 用途 煤层赋存条件和地形特点留设 立井深度大于或等于 400 米的以边界角圈定 小于 400 米的以移动角圈定 3 在一般情况下 保护煤柱应根据受护面积边界和移动角值进行圈定 4 地面受护面积包括受护对象及周围的维护带 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 40 m 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 553 43 万吨 断层 边界保安煤柱损失 721 69 万吨 露头煤柱损失 374 16 万吨 总损失量 1629 28 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 24191 00 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 15 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 18033 94 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 表 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 7 3515 120 8 133 43 55 48 703 1012 71 2502 29 6C 3000 122 40 123 63 42 50 600 888 53 2111 47 6B 2493 105 00 93 58 32 12 498 6 729 3 1763 7 3 3733 145 67 137 31 40 08 746 6 1069 66 2663 34 合计 12741 493 87 487 95 170 18 2548 2 3700 2 9040 8 7 3152 57 45 67 74 64 630 5 750 81 2501 76 6C 2693 37 39 44 62 25 538 7 640 39 2052 98 6B 2248 14 33 75 52 81 449 6 536 16 1711 94 3 3356 6 47 48 54 53 82 45 671 3 808 28 2548 32 合计 11450 68 47 48 173 39 272 15 2290 1 2735 64 8715 00 总计 24191 68 541 35 661 34 442 33 4838 3 3805 3 17755 8 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 根据 设计规范 矿井的设计生产能力应为 大型矿井 120 150 180 240 300 400 及以上 万吨 a 中型矿井 45 60 90 万 16 吨 a 小型矿井 9 15 21 30 万吨 a 本矿井已查明的工业储量为 241 91Mt 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 6 7 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 180 3394Mt 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 18 左右 煤质优良 具有建设大型矿井的条件 方案一 建 3 0Mt a 的矿井 方案二 建 1 8Mt a 的矿井 方案三 建 1 2Mt a 的矿井 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 2 表 2 2 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 Z 矿井设计可采储量 万 t A 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 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 计算得 方案一 P Z AK 180 3394 3 0 1 4 P 43 年 方案二 P Z AK 180 3394 1 8 1 4 P 71 5 年 方案三 P Z AK 180 3394 1 2 1 4 P 107 3 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 17 1 8Mt a 矿井服务年限为 71 5 年 18 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 以 F30 F12 断层为界 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 以 F49 断层为界 两矿互不 影响 井田内浅部开采城子河组煤层的小井共 20 个 大部分自然灭失或关闭 对大井深部开采无影响 3 1 2 影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况 通过本设计井田的实际地质条件对各种因素综合研究可知 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 170m 2 煤层赋存情况 整个井田的煤层上部标高东段和中段 150 m 西段 100m 最下部标高在 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 整个矿区共有四层可采煤层 即 7 6 C 6 B 3 全区发育 煤层 走向长度为 5900m 倾向 2150m 本井田煤层系倾斜中厚煤层 平均倾角在 18 左右 3 2 矿井开拓方案的选择 在一定的井田地质条件 开采技术条件下 矿井开拓巷道有多种布置方式 合理的开拓方式 一般应在技术可行的多种开拓方式中进行技术经济比较后 在其中选择最经济一个 开拓方式按照井筒形式的不同 可分为平硐开拓 斜井开拓 立井开拓和 综合开拓方式等四种方式 平硐开拓 在侵蚀基准面以上的山岭或丘陵地区的煤层 由地面开凿通 向煤层的平硐 可利用平硐开拓煤田的全部或一部分 斜井开拓 对于表土层较薄 煤层赋存较浅 水文地质条件简单的煤田 一般都可以采用斜井开拓 斜井开拓在各种倾角煤层开拓中都得到了广泛的应 19 用 立井开拓 适应性很强 可用于各种地质条件 同时在技术上也成熟可 靠 一般在表土层厚 煤层赋存深时 应采用立井开拓 开拓方式按开采水平数目的不同可分为 单一水平开拓 多水平开拓两种 开拓方式按开采准备方式的不同可分为 上山式 上下山式和混合式 1 上山式开采 开采水平只开采上阶段 阶段内一般采用采区式准备 2 上下山式开采 开采水平分别开采上山阶段及下山阶段 阶段内采 用采区式准备或带区式准备 3 上山及上下山混合式开采 上述方式的结合应用 开拓方式按水平大巷的不同可分为 分煤层大巷 即在每个煤层设大巷 集中大巷 在煤层群中设置大巷 通过采区石门与各煤层联系 分组集中大巷 即对煤层群分组 分组中设集中大巷 在一定的矿山地质和开采技术条件下 根据矿区总体设计的原则规定 正 确解决下列问题 1 确定井筒的形式数目及其配置 合理选择井筒及工业场地的位置 2 合理地确定开采水平数目和位置 3 布置大巷及井底车场 4 确定矿井开采程序 做好开采水平的接替 5 进行矿井开拓延深 深部开拓及技术改造 3 2 1 井硐形式和井口位置 1 井筒形式 根据本设计井田的实际地形地貌 煤层赋存条件及确定的工业场地位置 通过多种开拓方式比较 为了初期井巷工程量少 投资省 出煤早 达产快 初步拟定了两个开拓方案见图 3 1 方案一 双立井两个水平开拓 方案二 双斜井两个水平开拓 20 250 60 a 250 60 b 图 3 1 a 为方案一 b 为方案二 以上两种井筒开拓方案的优缺点及适用条件如下 斜井 优点 井筒掘进技术和施工设备比较简单 掘进速度快 井筒装备和地面 建筑物少 不用大型提升设备 材料消耗量小 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 斜井要比立井的井筒长得多 斜井井筒维护费用高 采用绞车提升 时 提升速度低 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 铺设管路 电缆 线路度较长 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 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 适用条件 斜井 煤层赋存较浅 垂深在 200 米以内 煤层赋存深度为 0 500 米 含水砂层厚度小于 20 40 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 21 立井 煤层赋存深度 200 1000m 含水砂层厚度 20 400m 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 本井田煤层倾角为 18 生产能力 1 8Mt a 瓦斯涌出量小 采用斜井开拓井筒过长 井筒断面较小通风较差 且煤层赋存较深 权衡立井 和斜井的优缺点及适用条件可知本井田采用立井开拓优于斜井开拓 根据上述井筒开拓方案的技术比较后 对技术可行方案进行经济比较 详见井筒开拓方案比较表 3 1 表 3 1 井筒开拓方案比较表 方案一 方案二 工程量 m 单价 元 m 费用 万元 工程量 m 单价 元 m 费用 万元 主井井筒 450 3000 108 1315 1050 138 副井井筒 450 3000 108 1315 1050 138 井底车场 1200 900 108 1200 900 108 主石门 0 0 0 0 0 0 初 期 运输大巷 3525 800 282 3525 800 282 小计 万元 724 5 784 5 主井井筒 300 3000 90 878 1050 92 2 副井井筒 300 3000 90 878 1050 92 2 井底车场 1200 900 108 1200 900 108 主石门 1485 800 118 8 2970 800 237 6 后 期 运输大巷 5726 800 458 08 5726 800 458 08 小计 万元 864 88 988 08 共计 1589 38 1772 58 由上表我们开以看出 立井双水平开拓明显优于斜井开拓 因此 该矿 井设计为立井两水平开拓 2 井口位置 井筒的位置是与井筒的形式 用途密切联系的 井筒形式确定后 需要正 确选择井筒位置 井口位置的选择是井田开拓的重要问题 井口位置的选择应使井巷工程量 井下运输工作量 井巷维护工作量较少 通风安全条件好 煤柱损失少 有利 方 案项 目 22 于井下的开采部署 所以应分别分析井田走向及倾向的有利井筒位置 1 井筒沿井田走向的位置 井筒在沿井田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 以此形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 造成单翼开采不利的局面 本设计井田的储量是西多东少 所以井筒位置在走向上应选择在中间偏西 地一些 2 井筒沿煤层倾向的位置 井筒在倾向位置的选择总体上有三种不同方式 浅部 中部和深部 由于井田的地质条件不同 分析的各因素重要性也不一样 因为本设计矿 井采用立井双水平开拓 煤层可采厚度较大 为了减少保护井筒和工业场地煤 柱损失及适当减少初期工程量 考虑使井筒设在沿倾向中部靠上方的适当位置 3 2 2 开采水平数目和标高 1 开采水平 简称 水平 运输大巷及井底车场所在的位置及所服务 的开采范围 开采水平的尺寸以水平垂高表示 水平垂高是指该水平开采范围的垂 高 合理的水平垂高的要求 1 具有合理的阶段斜长 2 具有合理的区段数目 3 要有利于采区的正常接替 4 证开采水平有合理的服务年限及足够的储量 5 经济上有利的垂高 根据以上各方面原因及本井田的实际情况 现确定水平划分方案如下 方案一 井田划分两个开采水平 一水平在 250m 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 50m 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 水平储量及服务年限如下 可采储量 万吨 服务年限 年 23 一水平 9040 8 35 9 方案一 二水平 8715 00 34 6 一水平 7102 32 28 2 二水平 5326 74 21 2方案二 三水平 5326 74 21 2 由于 煤矿安全规程 可知矿井的第一水平服务年限不得小于 30 年 所 以 方案二的一水平服务年限过短 不附和安全规程的规定 而方案二的水平 服务年限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 故本设计矿井采用方案二的 水平划分方法 即划分两个开采水平 一水平在 250m 标高处 二水平在 600 m 标高处 3 2 3 开拓巷道的布置 本设计矿的开拓巷道主要有运输大巷 根据煤层的数目和间距的不同 其 中运输大巷的布置方式可分为分煤层大巷和主要石门 集中大巷和采区石门 分组集中大巷和主要石门 各种方式的适用条件如下 1 分煤层大巷和主要石门的特点 在各煤层中布置大巷 各分煤层大 巷间只开一条主石门 石门工程量不大 初期工程量少 投资也较少 建井速 度快 缺点 每个煤层均布置大巷 总的开拓工程量较大 相应的轨道 管线 的占用量也较多 各煤层布置采区 总的采区数目多 生产采区比较分散 生 产管理不方便 2 集中运输大巷和采区石门的特点 开采水平只布置一条集中大巷 故总的大巷开拓工程量 占用的轨道管线均较少 维护较容易 生产区域较集 中 有利于提高井下运输效率 缺点 在矿井投产前主要掘主石门 集中大巷 采区石门 所以初期工程量较大 建井期较长 3 分组集中大巷和主要石门的此种方工是上述两种方式的综合 它兼 有前两种方式的部分特点 当井田内各煤层间距有大有小时 可以根据各煤层 的远近 将所有的煤层分成若干组 每一组布置分组集中运输大巷 综上所述 由于本井田的可采煤层有 7 6 C 6 B 3 其中 7 煤层与 6C 煤层平均间距在 65m 左右 6 C 煤层与 6B 煤层平均距在 15m 左右 6 B 煤层与 3 煤层平均间距在 75m 左右 针对实际地质情况 本井田适合于集中大巷布 24 置各煤层 大巷与井底车场之间用石门联系 3 3 选定开拓方案的系统描述 3 3 1 井硐形式和数目 本设计矿井采用双立井开拓方式 一主井一副井 另外各采区还设有回 风井 其中主井用于提升煤炭 副井用于提矸 升降人员 下放材料和设备及 兼作进风井 回风井专用于回风 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 根据本井田的开拓示意图可知 井筒位置为 走向的中央偏西 倾向的中 央偏上 坐标分别为 主井 425075 5008655 副井 425075 5008715 主井井口标高为 170m 副井井口标高为 170m 拟定二水平为井筒最终 水平 主井井深 770m 副井井深 770m 两井筒中心线间距为 60m 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 250 二水平标高为 600 各水平全部实行上山开采 3 3 4 石门 大巷数目及布置 本设计矿井只设计一条集中运输大巷 其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 煤层大巷优点 大巷设在煤层内 掘进施工容易 掘进速度快 有利 于采用综掘 沿煤层掘进能进一步探明煤层赋存情况 缺点 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 煤柱损失量大 煤层有自然发火的危险 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 25 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 2 岩石大巷优点 维护条件好 费用低 便于保持一定的方向 坡度 对不同地质条件适应性较强 煤的损失量少 可以较好地预防火灾的发生 缺 点 岩石掘进工程量大 掘进速度慢 投资费用高 建设工期长 综上所述 由于本设计矿井服务年限为 71 5a 一水平年限 35 5a 所以要 求大巷和石门都应有较长的服务年限 再者 本矿井可采煤层有四层 其间距 都在 70m 以下 所以本设计矿井采用集中运输大巷布置 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 井底车场由于井筒形式 提升方式 大巷运输方式及大巷井筒的水平距离 等不同 车场的形式也各异 按照矿车在井底车场内的运行特点 井底车场可 26 分为环行式和折返式两