鸡西矿业集团平岗煤矿1.50Mta新井设计

摘 要本设计矿井为鸡西矿业集团平岗煤矿1.50Mt/a新井设计。此矿区内有三层煤全区可采，平均总厚度10.2米。煤层工业牌号为1/3焦煤，井田的可采储量为137.13Mt，服务年限为65.0年。本矿井设计开拓方案为双斜井开拓方案，划分二个水平，一个工作面达产。采用分层布置，大巷采用10吨架线式电机车牵引3吨底卸式矿车运输，单一走向长壁采煤法采煤，综合机械化回采工艺。通风方式为分区对角式通风。关键词 可采储量 分区对角式 单一走向长壁 AbstractThis design of the mine in Pinggang of Jixi Mining Company Mine is a 1.50 Mt/a new mine design. This mini have three recoverable coal region, the average total thickness is 10.2 meters. Coal industry brands for 1/3 coke, the workable reserves of this mine is 137.13Mt, the length of service is 65.0 years.This mine design exploit project is double inclined shaft sinking with two level of division, face up to a production. Stratified settings, the main roadway using 10 tons of overhead line electric traction 3 tons inclined bottom car, single long wall mining method along strike.This coal mining method is totally mechanized coal mining. Ventilation of the design is diagonal ventilation.Keywords： workable reserves diagonal ventilation single long wall mining method along strike68目录摘 要IAbstractIV绪论 1第1章 井田概况及地质特征11.1 井田概况11.1.1 交通位置11.1.2 地形 地势11.1.3 气象 地震11.1.4 水源及电源11.2 地质特征21.2.1 矿区内的地层情况21.2.2 地质构造31.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征41.2.4 岩石性质、厚度特征51.2.5 井田水文地质情况51.2.6 沼气、煤尘及煤的自燃性51.2.7 煤质、牌号及用途61.3 勘探程度及可靠性7第2章 井田境界及储量102.1 井田境界102.1.1 井田周边情况102.1.2 确定井田的依据102.1.3 井田境界102.1.4 井田未来发展情况102.2 井田储量102.2.1 井田储量的计算102.2.2 保安煤柱112.2.3 储量计算方法112.2.4 储量计算的评价122.3 矿井工作制度 生产能力 服务年限122.3.1 矿井工作制度122.3.2 矿井生产能力及服务年限122.3.3 矿井设计服务年限13第3章 井田开拓143.1 概 述143.1.1 井田内外及附近生产矿井开拓方式概述143.1.2 影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况143.1.3 确定井田开拓方式的原则143.2 矿井开拓方案的选择143.2.1 井筒形式及井口位置143.2.2 开采水平数目及标高193.2.3 开拓巷道的布置203.3 选定开拓方案的系统描述223.3.1 井筒形式和数目223.3.2 井筒位置及坐标223.3.3 水平数目及高度223.3.4 石门、大巷数目及布置223.3.5 井底车场形式的选择233.3.6 煤层群的联系253.3.7 采区划分253.4 井筒布置和施工263.4.1 井筒穿过的岩层性质及井筒支护263.4.2 井硐布置及装备263.4.3 井筒延伸的初步意见283.5 井底车场及硐室283.5.1井底车场形式的确定及论证283.5.2 井底车场的布置、储车线路、行车线路布置长度293.5.3 井底车场通过能力验算313.5.4 井底车场主要硐室313.6 开采顺序323.6.1 沿井田走向的开采顺序323.6.2 沿煤层倾斜方向的开采顺序323.6.3 采区接续计划333.6.4 “三量”控制情况33第4章 采区巷道布置及采区生产系统354.1 采区概述354.1.1 设计采区的位置 边界 范围 采区煤柱354.1.2 采区地质及煤层情况354.1.3 采区生产能力 储量及服务年限354.2 采区巷道布置364.2.1 区段划分364.2.2 采区上山布置364.2.3 采区车场布置374.2.4 采区煤仓形式、容量及支护434.2.5 采区硐室简介444.2.6 采区工作面接续454.3 采区准备464.3.1 采区巷道的准备顺序464.3.2 采区巷道的断面图及支护方式46第5章 采煤方法505.1 采煤方法的选择505.2 回采工艺505.2.1回采工作面的工艺过程及使用的机械设备505.2.2 选择采煤工作面循环方式和劳动组织形式52第6章 井下运输和矿井提升536.1 矿井井下运输536.1.1 运输方式和运输系统的确定536.1.2 矿车的选型与数量536.1.3 采区运输设备的选择556.2 矿井提升系统566.2.1 提升方式566.2.2 矿井主提升设备的选择56第7章 矿井通风与安全577.1 通风系统的确定577.1.1 概 述577.1.2 矿井通风系统的确定577.1.3 主扇工作方式的确定587.2 风量计算和风量分配587.2.1 矿井风量计算的规定587.2.2 采掘工作面及硐室所需风量的计算597.2.3 矿井总供风量627.2.4 风量分配627.2.5 风量的调节方法与措施637.2.6 风速验算637.3 矿井通风阻力的计算657.3.1 确定全矿井最大通风阻力和最小通风阻力657.3.2 矿井等积孔的计算667.4 通风设备的选择667.4.1 主扇的选择计算667.4.2 电动机的选择677.4.3 反风措施677.5 矿井安全技术措施687.5.1 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施687.5.2 预防井下火灾687.5.3 预防水灾措施697.5.4 其它事故预防697.5.5 避灾路线及自救70第8章 矿井排水718.1 概 述718.1.1 矿井水的来源及性质718.1.2 涌水量718.1.3 对排水设备的要求718.2 矿井主要排水设备728.2.1 排水系统和排水方式简介728.2.2 主排水设备及管路的选择计算73第9章 矿井主要技术经济指标75结论77致谢辞78参考文献79附录一80附录二89绪 论本次毕业设计将大学四年来从书本上所学的知识运用到实际问题中，不仅可以加深对所学内容的掌握，还可以从实际的设计中发现问题，解决问题，在这个过程中将理论与实际融会贯通，并得到深化，对于我们来说，无论从CAD绘图还是煤矿设计规范都有了更深的了解，更全面的研究。这次毕业设计是大学四年来学习的总结，是今后走上工作岗位的实战演习。在设计的过程中，一定会遇到各种各样的阻碍和困难，但这并不成为阻止我们合格完成毕业设计的障碍。我们会一一克服这些困难，与此同时，这也能让我们更好的了解矿井设计的各个步骤和煤矿的个大系统。并且为以后的工作积累一定的经验。我们要在毕业设计中认真求实，严谨务实，交好大学的最后一次答卷。第1章 井田概况及地质特征1.1 井田概况1.1.1 交通位置本区位于黑龙江省鸡东县的哈达、平岗两镇之间。其地理坐标在北纬4521，东经13110。勘探区内公路四通八达,南部有林口至密山铁路线,国家级公路方虎线。通往平岗矿有铁路专用线，距牡密线的平岗站，哈达河站约10Km，公路可通鸡西，密山，交通较为方便。1.1.2 地形 地势平岗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，地势高,往东地势渐平,多为农田。地面最大高差约170m。1.1.3 气象 地震本区处中温带湿润区,属大陆性多风气候, 区内由11月至翌年4月为冻结期，冻结深度为1.5至2.0米，最高气温在零上27至31，最低气温在-29至-34，有两条季节性小溪由北向南流过,夏季有水，冬季干涸，夏季地表水通过这两条小河排泄向南汇入穆棱河。汛期常发生在每年的七、八月份。年平均降水量533.3mm，季内最大降水量312.5mm。唯哈达河在六五年八月十日，连续几天暴雨后，洪水位置骤然上升，溢出河床。淹没了井田内标高183184m以下的田地，是解放后最大一次洪水泛滥。虽本区地处地震多发带，有感地震亦有过记载，但未矿井生产造成影响。1.1.4 水源及电源平岗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供电局。图1-1 交通位置图1.2 地质特征1.2.1 矿区内的地层情况平岗矿区位于鸡西盆地北部条带东端，基底是元古界麻山群，含煤地层为中生界上侏罗统鸡西群，包括滴道组，城子河组和穆棱组，勘探区地层层序表如表1-1。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滴道组J3a0-130元古界麻山群Ptms变质岩系15001.2.2 地质构造鸡西煤盆地的古构造轮廓受近于南北向压应力的影响，大体上可分为二组：一是位于盆地中央的平阳麻山古背斜，在古背斜轴部发育一条逆冲断裂称平麻断裂，将鸡西煤盆地的基底分成了中间凸起，走向近东西的南北两个凹陷盆地。二是走向近北东或北西方向的剪切断裂。侏罗纪晚期，含煤地层形成。沉积前的古构造以及后来的燕山运动都对汗煤地层起了一定的控制作用。在煤田形成之后，南北向压力进一步加强，使东西向褶皱和北东、北西断裂进一步发展，形成了煤田的今日构造形态。平岗矿区位于鸡西煤盆地北部条带的东端，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：F31: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。见断层发育及落差表。表1-2 断层发育及落差表位置编号产状性质落差（m）控制程度备注倾向倾角北部勘探区边界F31NW325-NE1550-70枢纽0-2101121剖面，控制可靠来源于81年报告及生产实见东部勘探区边界F48NE70-9575正断层240基本可靠，8019号孔控制孔实见资料来源于以往地质报告勘探区东北部F49NE1575正断层68基本可靠，8011孔实见，61110、8015孔控制资料来源于以往地质报告1.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征本区煤层都赋存在穆棱、城子河两个含煤组中，地层总厚度1250m，主要可采煤层发育在城子河组地层中，本次报告以城子河含煤组为主，根据煤层群发育特点，可将本组20余层煤层分为上、中、下三个层群。上部层群：20、21上、21中、21下、21、21下、22上、22、23、25。中部层群：32上、32、33、34上、34、35、36、37、38、39。下部层群：48、49、542、55等。主要可采层：21下、22上、23、25、33、34上、34、35、37、38九层。其它煤层因可采点少 ，连不成块而未参与储量计算。本区城子河组地层，含煤性好，主要可采层总厚10.2m，煤层最大总厚度16.8m，地层总厚度550m，含煤系数4.56%。本区煤层发育较稳定，标志层清楚，物性特征明显，煤岩层对比可靠。可采煤层特征如下：23号煤层：全区发育且稳定，为本区主要可采层，煤层结构简单，厚度较大，煤质较稳定，肉眼鉴定为半亮半暗型、块状。本煤层有多层夹矸，岩性为煤页岩或页岩，厚度在0.030.29之间。煤层厚度3.403.82m，平均厚度3.6m，顶板粉砂岩，平均厚度3.07m，底板粉砂岩，平均厚度3.59米，下距25号煤层约89m。25号煤层：全区发育稳定，本区主要可采层，浅部较复杂，含多层夹矸，岩性为煤页岩，厚度0.10.32m，深部煤层结构较简单，肉眼宏观煤岩型为半亮型、粉、块状。煤层顶板为粉砂岩或细砂岩，平均厚度为3.4m，底板是粉砂岩或中砂岩，平均厚度3.67m，煤层厚度3.053.47，平均厚度3.2m，下距37号煤层约为63m。33号煤层：全区发育，较稳定，宏观煤岩为半亮型、粉状。煤层厚度3.303.69m，平均厚度3.40m。煤层顶底板为粉细砂岩，顶板平均厚度3.22m，底板平均厚度3.43m。1.2.4 岩石性质、厚度特征本区内岩性较细，主要由粉砂岩、细砂岩、中砂层及煤层组成，有较少的粗砂岩，含烁砂岩。煤层和岩层的物性差异均较明显，各岩层的密度差别不大，曲线在各种岩层反应平直煤层异常反应一般，岩石硬度为中等硬度的砂岩类。1.2.5 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。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236.65 m3/h，最大涌水量为278.88m3/h。1.2.6 沼气、煤尘及煤的自燃性本矿属于低瓦斯矿井，相对涌出量9.4，绝对涌出量为2.3 。随着开采深度的延伸，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。煤尘爆炸指数为24.86 ，属于有爆炸危险的煤层。开采煤层均属低沼气煤层，矿井属低沼气等级矿井，属有煤尘爆炸危险煤层，属易自燃煤层。随着今后矿井开采深度的不断增加，瓦斯涌出量也逐步加大，这给矿井生产会带来些不利影响，因此，未来矿井通风、瓦斯防治技术措施将需进一步增强。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。 图1-2 煤岩层综合柱状图1.3 勘探程度及可靠性1.钻探工程量统计：本次钻探从1990年9月13日开工，到1993年10月结束，历时三年整。施工钻孔是7个，竣工16个，总工程量17，557.58米，超千米孔14个。2.工程质量：本次勘探所使用的钻机有TXB-1000型（1台），TK-1型（2台），TK-3型绳索取芯（1台），这三种钻机设备良好，符合技术要求。本次勘探竣工钻孔16个，全部按煤炭部落1987年12月颁发的确煤田勘探钻孔工程质量标准进行验收。91年前竣工钻孔参加了东煤公司的复查，92年后施工的钻孔本队验收。验收成果：特级孔2个，甲级孔6个，乙级孔5个，丙级孔3个，特、甲、乙级孔层12层，不合格层20层，优质合格层率为72.6%。测井验收66层，均为优质层，优质层率100%。表1-3 钻探工程量统计表 线号孔号终孔深度钻机层位钻孔型号钻孔质量备注1091-111735532下TK-1 乙1091-21049.0723 下TXB-1000乙1192-31027721下废运输巷漏水未计工程总量1291-410528935下TXB1000丙1291-511468035下TK-1乙1391-611437239下TK-1甲1391-79759435下TK-1甲2091-810212438下TXB-1000乙1891-911930135下TK-1乙2091-1011411639下TK-1甲1491-1110065035下TXB-1000丙1491-1212205639下TK-1特2091-1311211435下TK-1甲1791-1410249336下TXB-1000丙1791-1511633037下TK-1特1891-169674434下TXB-1000甲1891-1711563339下TK-1甲总计17，55758钻孔质量及煤层见煤点级别见表1-4、1-5。表1-4 钻孔质量评级表 级 别数量项目特级甲级乙级丙级特甲乙级孔率合计钻探265381316测井9610015表1-5 煤层见煤点评级表级别数目项目优质合格不合格优质合格层率合计钻探孔41122072673电测孔6610066第2章 井田境界及储量2.1 井田境界2.1.1 井田周边情况井田北部以+150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。煤层平均倾角为23，平均容重1.40t/m3。2.1.2 确定井田的依据矿井的建设要根据不同的地形和地理条件划分井田的界限，井筒的位置也要安放合理，不仅要方便生产，还要能合理的安排地面的建筑物和生产系统的设置；井田的安排更要以矿井的发展为大前提，留有发展空间，井田的走向更要有利于机械化程度的不断提高。2.1.3 井田境界井田境界：北部以+150标高线为界，南（深部）以-700米标高为界，西以F23断层为界；东以F38断层为界。井田走向长度：5500m 倾向长度： 2900m 勘探面积：15.8km22.1.4 井田未来发展情况该井田南部与杏花矿相邻，随着技术的进步和勘探水平全面的提高，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 井田储量的计算设计井田范围内计算的煤层有23#、25#、33#三层。矿井储量是指矿井内所埋藏的数量，具有工业价值的煤炭数量。它不仅包含着煤矿在地下埋藏的数量，而且还表示煤炭的质量，反映井田的勘探程度及开采技术条件。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后乘以采区回采率的储量。2.2.2 保安煤柱（一） 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（1）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。移动角数值应采用本矿区实测数据或与本矿区条件类似的矿区的实测数据选取。（2）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轿车房，井口房或通风机房风道等，围护宽度为20m。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。（3）斜井受保护对象应包括绞车房、景田、斜井井筒及井底车场。井口围护宽度应为10m。（4）当斜井大巷、上、下山位于煤层中时，其保护煤柱宽度，可按本矿区或与本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. 断层带及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3050m的煤柱宽度来计算。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。本井田边界煤柱留设为30m；断层带煤柱留设为30m；井筒周边煤柱留设为15m2.2.3 储量计算方法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*容重/cos为煤层平均倾角=23经地质图上查方格网得出块段面积，地质资料上得出平均厚度，计算得Zc=（47*3.6+41.5*3.2+55.48*3.6）*250000*1.4/cos23=175.565 Mt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。 计算得：Z=(175.565-4.2606)*0.80=137.04349Mt详见表2-1可采煤层储量总表。2.2.4 储量计算的评价本设计井田的各类储量计算严格执照有关规定执行。由于技术水平所限，储量计算设计所得到的各种储量与实际可能有一定的误差。表2-1 矿井可采储量汇总表水平别煤层别工业储量A+B+C万吨煤炭损失量可采储量工业场地井田境界断层开采损失其他损失合计损失232964.578088.9095.448444.6831.5660.5372304.04252184.494068.7575.331328.1227.6499.8531684.69333103.37742.8489.3195.443465.5132.9725.9992377.38合计8255.44942.84246.96266.221238.3192.01886.3376369.11233337.590111.5884.93550.6430.1777.252610.34252579.23089.6667.29536.8826.2620.042009.19333999.5531.0110.9986.23624.9430.7883.852715.71合计9416.3631.0312.23238.451612.4687.02381.137335.24总计17556.5073.84599.19504.672850.77179.04267.4813704.35 2.3 矿井工作制度 生产能力 服务年限2.3.1 矿井工作制度根据设计规范规定：1矿井年工作日按330天计算；2矿井每昼夜四班工作，其中三班进行采、掘工作，一班进行设备检修；3每日净提升时间16h小时。2.3.2 矿井生产能力及服务年限1. 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（Mt/a）；中型矿井：45、60、90（Mt/a）；小型矿井：9、15、21、30（Mt/a）；除以上井型以外，不能出现介于两种设计生产能力的中间井型。2. 矿井设计生产能力方案比较 本矿井已查明的工业储量为175.565Mt,，估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12%，各可采层均为厚煤层，按矿井设计规范要求确定本矿的采区采出率为80%，由此计算确定本井田的可采储量为137.043Mt。根据地质报告的资料描述，煤层储量丰富，地质构造比较简单，煤层生产能力大以及煤层赋存深等因素，初步决定采用大型矿井设计。并初步确定三个方案，即矿井生产能力为1.20Mt/a， 1.50Mt/a和1.8Mt/a三个方案，分析论证如下：按照公式P=Z/AK式中，P-为矿井设计服务年限，a；Z-井田的可采储量,Mt； A- 为矿井生产能力,Mt/a； K-为矿井储量备用系数，一般取1.4；计算得：P1=81a ； P2= 65a； P3=54a；经与规程和采矿设计手册相核对，确定65a为比较合理的服务年限，即本矿井的生产能力为1.50Mt/a。2.3.3 矿井设计服务年限矿井设计服务年限 P=Z/AK式中，P-为矿井设计服务年限，a；Z-井田的可采储量,Mt；A-为矿井生产能力,Mt/a；K-为矿井储量备用系数，一般取1.4；计算得：p= Z/AK=137.045/（1501.4）=65a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平岗煤矿邻近煤矿为杏花煤矿，杏花煤矿以立井开拓为主。3.1.2 影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况此井田南北侧较高，而中间地带则较低洼，工业广场应选择在平坦开阔的地带，标高应高于+150m。井田内煤层埋藏深度为+150-500，煤层倾角23左右。其中23#和25#煤层间距约90m。25#和33#煤层间距为67m，三间距都大于60m，不适合采用联合开采方式，所以全部采用独立开采。煤层平均倾角约23，含水层较少，适于采用上山开采。构造简单无大、中型构造，有F31、F23、F48、F31四条断层。顶、底板为粉砂岩，粉细砂岩等硬质岩层，稳定性好。3.1.3 确定井田开拓方式的原则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、效率高创造有利条件。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，尢其是初期建设工程量，节约基建工程量，加快矿井建设，使矿井早日投产。合理开发国家资源，减少煤炭损失。合理开拓布置，简化生产系统，避免生产分期分为集中生产创造条件。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。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。根据用户需要，应将不同煤质，煤种的煤层分别开采。3.2 矿井开拓方案的选择3.2.1 井筒形式及井口位置 一井筒形式 1方案提出 因考虑到本矿区属丘陵地带，地表标高在200m，而煤层上部在150m，无平硐开拓条件。根据井田开拓和开采技术、地形地貌和地面条件、技术装备和工艺系统、煤层赋存和开采技术、施工技术和设备条件、总体设计和矿井生产能力要求等因素，可拟定三个合理方案： A:双立井开拓 B:双斜井开拓 C:斜立井开拓 2技术经济比较如表3-1表3-1 技术比较表 双立井开拓双斜井开拓斜立井混合开拓优点立井的井筒短，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。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，井度车场及硐室都比立井投资少。井筒装备和地面建筑物少，不用大型提升高备，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。兼有斜井和立井的优点，副井采用斜井开拓，井筒施工简单，掘进速度快，费用低。主井采用立井开拓，井筒容易维护，有效断面大，有利于通风，提升速度快。缺点与斜井优点相对应。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，由于斜井较长，沿井筒敷设管路，电缆所需的管线长度大。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，生产调度及联系不太方便，占地比较多，相应地增加煤柱损失。（续表）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。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。介于双立井与双斜井之间。技术评价根据井田的地表情况，地质构造，煤层赋存等因素，采用双立井开拓方案可行。东海矿井田的地表，地质构造，煤层赋存等因素，适合采用双立井开拓，故此方案在技术上可行。本井田一水平设在200水平标高，根据煤层的赋存情况可以采用双立井开拓。平岗矿井田赋存深度为150m500m。在技术上是可行的。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，故该方案在技术不合理，不适合本设计矿井。所以本井田不利于用综合开拓。各方案比较图如下： 图3-1双立井开拓 图3-2 双斜井开拓 图3-3 斜立井开拓 根据上述井硐开拓方案的技术比较，确定双立井开拓与双斜井开拓方案在技术上可行详见本节末的示意图；根据规定，对技术可行的方案还应进行经济比较。井硐开拓方案经济比较如表3-2表3-2 井硐开拓方案经济比较方 案双 立 井 开 拓双 斜 井 开 拓内容工程 量单价（元）费 用（元）工程量单 价（元）费 用（元） 单位 名称数量单位数量数量数量单位数量数量基岩段主井掘进3510m52210182735012010m217532610360基岩段副井掘进3510m57336200781011010m217532392830基岩段主井辅助费3510m42781149733510010m147741477400基岩段副井辅助费3510m4521415824909010m147741329660表土层副井辅助费210m1201842403685.810m23106134014.8主井提升费用7510m171012825012010m475.857096副井提升费用7510m6715032511010m189.620856箕斗2个166000332000 罐笼2个141000282000钢丝绳输送机12010m3270392400串车11010m1360149600主井提升机1个270100027010001个14300001430000副井提升机1个9651009651001个683000683000总 计 11614028 10677216.8经过两方案的经济比较，从而得出双斜井开拓方案在经济上合理，因此，该矿井为双斜井开拓。二井筒的位置对矿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。 对地面条件的要求如下：1.井筒位置应选在比较平坦的地方，并且满足防洪设计标准；2.井口要避开地面滑坡、岩崩、雪崩、泥石流、流砂等危险地区；3.井口及工业场地位置必须符合环境保护的要求；4.工业场地不占或少占用良田；5.井口位置要与矿区总体规划的交通运输、供电、水源、居住区、辅助企业等的布局相协调，使之有利生产、方便生活。3.2.2 开采水平数目及标高 1.平岗矿为缓倾斜煤层开采，将井田沿煤层倾斜划分为若干阶段，并在阶段下部设置开采水平，根据我国目前的开采技术条件，不同类型矿井的水平高度如下表 表3-3 矿井阶段垂高划分表 井型开采缓倾斜煤层的矿井开采倾斜煤层的矿井开采急倾斜煤层的矿井大中型100300100250100150小型601008012080120本矿井为1.50Mt/a的大型矿井，所采煤层为倾斜煤层，倾角在23度左右，于是选阶段高度在350米。2.当阶段高度一定时，煤层倾角愈小，阶段斜长就越大，其阶段斜长在应在具体实际中进行验算，由于上山采用胶带运输机运煤时，阶段斜长不受胶带输送机的限制，但就根据辅助提升的要求和所选用的绞车进行验算。3.对于所确定阶段，还应根据水平服务年限要求，水平服务年限的计算方法与矿井服务年限的计算方法相同。煤炭工业设计规范规定，对于大型矿井，开采缓倾斜煤层的大型矿第一开采水平服务年限为30年左右。4.对于确定的水平，还需具备合理的区段数目，在我国目前的技术条件下，缓倾斜煤层可取35个，倾斜和急倾斜不少于23个，区段增多将导致斜长过长，又会遇到提升方面的困难。本矿井为倾斜煤层，取9个区段，其斜长为9001100m。5.经济技术上比较有利的垂高根据井田条件和设计规范有关规定，本井田可划分2个水平3个阶段。阶段内采用采区式进行准备，每个阶段沿走向划分成3个走向为2000m的采区，在井田每翼布置三个生产采区，并采用采区后退式回采。水平划分方法比较：表3-4 水平划分方案比较表方案方案一方案二方案三水平数目232水平标高-200，-500-150，-350，-100，-300，-500方案分析比较合理一水平服务年限短，二水平下山开采困难阶段斜长短，水平接续困难，水平多，投资大，设备及人员多。比较结果选择方案一比较合理综合以上：本设计矿井为2个水平，一水平标高为-200，二水平标高为-500。矿井开拓为双斜井开拓。总储量为Zc=137.043Mt，设计生产能力为1.50Mt/a；服务年限为T=Z/AK=137.043/(1501.4)=65a。3.2.3 开拓巷道的布置大巷的主要任务是担负煤矸、物料和人员的运输，以及通风、排水、敷设管线。对大巷的基本要求是便于运输，便于掘进和维护，能满足矿井通风安全的需要。根据矿井生产能力 的矿井地质条件的不同，大巷可选用不同的运输方式和设备，而不同的运输设备又对大巷提出了不同的要求。 表3-5 大型矿井大巷设备表矿井生产能力(万t/a)运煤辅助运输大巷轨距/mm1503t底卸式矿车1.0t固定车箱式矿车600胶带输送机1.0t固定车箱式矿车600大巷运输可拟定两个方案，并进行比较：方案A: 大巷运煤采用矿车运煤。可同时解决煤、矸、物料和人员的运输问题，能适应矿井两翼生产的不均衡性，且能满足井下不同煤层分采分运的要求，对巷道弯曲没多大限制，运煤过程中产生的煤尘少，对通风安全有利，长距离运输也没什么困难。 方案B: 大巷运煤采用胶带输送机。运煤连续，运量大，效率高，易于实现自动化，对巷道坡度没什么严格要求，但要求巷道直，设备利用不够充分，为解决辅助运输问题，还需另开一条轨道辅助运输大巷。 经比较，本矿井采用方案A,用矿车运煤，故采用双轨巷道断面。 本矿井设计生产能力为1.50Mt/a，要求大巷服务年限长，故大巷布置在岩层中，采用锚喷支护，减少维护费用，安全可靠。允许风速不得超过8m/s，线路应有30的富裕通过能力。大巷方向应与煤层走向大体一致，其坡度要有利于运输和流水，使大巷向井底车场方向有0.3的下坡。运输大布置方式有三种：方案：单煤层布置（分煤层运输大巷）方案：分煤组布置（分组集中运输大巷）方案：全煤组集中布置（集中运输大巷）三种方案的技术经济比较表如下：表3-6水平大巷布置的类型及其对比表分层布置分组布置集中布置优点岩巷工程量很少，初期工程量较少，采区准备工程量少，准备时间短煤层大巷容易施工，初期投资较少，建井速度较快。总的巷道工程量较少，生产比较集中，采区巷道分组联合布置大巷维护容易，运输条件好。大巷工程量少，生产区域比较集中，运输条件好采区巷道集中联合布置，开采程序比较灵活，开采强度大大巷维护容易。缺点总的开拓巷道工程量大，总管线长，总的采区数目多，总的巷道维护工程量大，煤柱损失多。石门长度较大总的石门长度大，初期工程量大，建井时间较长，有反向运输。适用条件开采单一薄及中厚煤层或间距较大的煤层群近水平煤层群的分层开拓井田走向及服务年限短的小型矿井煤层牌号不同，要求分采分运。可采煤层数目多，间距大小不同采区巷道分组联合布置，煤层分组间距大井底车场在煤层群上部或中间时，初期工程少，工期短。煤层间距小井田走向长度大，服务年限长，下部煤层底板有坚硬岩层采区尺寸大，石门长度短。因矿区共3层煤，间距差不大，从上至下分别为90、60，通过比较，选方案C较优。3.3 选定开拓方案的系统描述3.3.1 井筒形式和数目本矿井采用双斜井开拓方式，主井运煤通风兼作行人，副井下料提矸。3.3.2 井筒位置及坐标经经济比较确定井筒位置及坐标、方位角等参数如下表表3-7 太井各井筒参数表井筒名称井口坐标井口标高/m方位角（。）井筒倾角（。）井筒长度/m用途主斜井613305023200+170120241200主提升运输副斜井612205023200+170120241150辅助提升，进风进人运料3.3.3 水平数目及高度矿井一共分二水平，第一、二水平均为上山水平，标高分别在-200和-500。 3.3.4 石门、大巷数目及布置主副立井通过石门与主井底车场相连，回风井通过回风石门与回风大巷相连。设计矿井采用的开拓巷道布置方式为集中运输大巷及采区石门 。本设计矿井中，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。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了。该设计矿井大巷，石门断面如图3-4 图3-4 大巷石门断面图3.3.5 井底车场形式的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)根据矿井的的综合生产能力(2)严格遵守矿井的工作制度(3)结合地面建筑结构安排和地下矿井系统的设置(4)根据矿井的通风环境和通风质量(5)根据矿井中井筒的数量2.设计要求井底车厂设计应该考虑到车厂的设计要以车厂的发展为前提，尽可能的调整的作业水平，使车厂机械化水平提高，并且车厂的富裕通过能力应该大于设计生产能力的30%；考虑主、副井之间施工时便于贯通，井底车场线路不止应该结构简单，运行及操作系统安全可靠，管理使用方便，布局合理，注意节省工程量，便于施工和维护；并且为了保护井底车场的巷道和硐室，在其所在范围内应该留设相应的保安煤柱。井底车场有环形式和折返式，其各自优缺点如下表。类型结构特点优缺点适用条件环形式立式.存车线和回车线与主要运输大巷垂直.主、副井距主要运输大巷较远，有足够的长度布置存车线1.空、重车线基本位于直线上2.有专用的回车线3.调车作业方便4.可两翼进车5.弯道顶车6.工程量大1.150万矿井2.刀型车场适用于60万的矿井，增加回车线能力，可提高到90120万斜式.存车线与主要运输大巷斜交.主要运输大巷可局部作回车线1.可两翼进车2.工程量小3.存车线长度调整方便4.弯道顶车5.一翼调车方便，别一翼在大巷调车1.适用于6090万的矿井2.地面出车方向受限制卧式1.存车线与主要运输大巷平行.主、副井距主要运输大巷较近1.空、重车线位于直线上2.工程量小3.调车方便4.可两翼进车5.弯