鸡西矿业集团城子河矿0.9Mta新井设计第八份

摘 要本设计新井为鸡西矿业集团城子河煤矿0.9Mt/a的新井设计，共有5层设计可采煤层，总厚度为8.5m。设计井田的可采储量为72.94Mt。服务年限为57a。划分两个水平开采。井田平均走向长2600m，平均倾斜长5000m，煤层平均倾角6，属于缓倾斜煤层。本设计矿井采用双立井开拓方式，集中布置。共划分6个带区，其中首带区为1个，达产工作面1个。本设计带区为中带上，采用综合机械化采煤。采空区处理方法为全部垮落法。年工作日为330天，采用“三八”式工作制，工作面长为200m，每刀进度为1m，每日割六刀。由于井田倾斜长度较大，且为缓倾斜煤层，以及煤层地质条件等因素影响，决定本井田内全部采用倾斜长壁采煤法开采。提升设备为主井采用箕斗提升，副井采用罐笼提升。矿井的通风方式为中央并列抽出式。关键词：开拓；带区；倾向长壁。 AbstractThis design mineral well as the Shuangyashan mineral industry group limited liability company almond flower coal mine a new well designs, having totally four layers can adopt the coal seam, average and total thickness is 8.5 metre.The coal seam industry card number is a fatty spirit coal, designing the well farmland can adopt to keep the 72.94 Mts of deal, the service time limit is 57 years.This mineral well design adoption a upright well expands the way, dividing the line two mine the level.Adoption cent the set concentrates the big lane arranges, the big lane adopts a lectrical engineering car leads a bottom unload type mineral car transports, adopting coal method as the alignment long the wall adopts the coal method, adopting coal craft as to synthesize the mechanization adopt the coal craft, adopting empty the area handles method as all falls the method.The main well adoption many rope rub the box promotes, the vice- well adopts the rigid combination a cage promotes.Well ventilated way that mineral well as the central being juxtaposed the draw out type.key words expands;the cent the set concentrates; alignment long wall绪论本设计主要是关于新矿井的建设，希望通过本次设计对大学四年里所学的知识进行实实践。为了能更好的巩固和运用这些知识，我充分利用了毕业实习的机会，在黑龙江省鸡西市城子河矿的现场收集了大量真实可靠的数据与资料，为我的设计做好了准备。本设计包括通风安全方面、采煤工艺方面以及CAD制图方面的知识。本设计主要是以缓倾斜煤层群的开采为研究对象。用实地收集到的资料结合自己所学的知识争取把此次设计做到理论与实际都符合要求。毕业设计使我对以前所学的知识进行了一次全面的总结，通过这次设计我能够学到更多的采矿专业知识，并且能够很好的运用它们，从而为我以后的工作做了一个很好的铺垫。 目 录摘 要IAbstractII绪论III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 气象和地震21.1.4水电的供给情况21.2 地质特征21.2.1 矿区范围内的地层情况21.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造21.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征21.2.4 岩石性质厚度特征41.2.5 水文地质情况41.2.6 沼气煤尘及煤的自燃性51.2.7 煤质、牌号及用途51.3 勘探程度及可靠性6第2章 井田境界储量服务年限72.1 井田境界72.1.1 井田周边情况72.1.2 井田境界确定的依据72.1.3 井田未来发展情况72.2 井田储量72.2.1 井田储量的计算72.2.2 保安煤柱72.2.3 储量计算方法82.2.4 储量计算的评价82.3 矿井工作制度、生产能力、服务年限82.3.1 矿井工作制度82.3.2 矿井生产能力的确定82.3.3 矿井服务年限9第3章 井田开拓103.1 概述103.1.1 井田内外及附近生产矿井开拓方式概述103.1.2 影响本矿井开拓方式的因素及其具体情况103.2 矿井开拓方案的选择103.2.1 井硐形式和井口位置103.2.2 开采水平数目和标高113.2.3 开拓巷道的布置123.3 选定开拓方案的系统描述143.3.1井硐形式和数目143.3.2 井硐位置及坐标143.3.3 水平数目及高度153.3.4石门、大巷数目及布置153.3.5 井底车场形式的选择153.3.6 煤层群的联系183.3.7 带区划分183.4 井筒布置及施工193.4.1 井硐穿过的岩层性质及井硐支护193.4.2 井硐布置及装备193.4.3 井筒延伸的初步意见203.5 井底车场及硐室213.5.1 井底车场形式的确定及论证213.5.2 井底车场的布置、储车线路、行车线路布置长度213.5.3 井底车场通过能力验算243.5.4 井底车场主要硐室243.6 开采顺序253.6.1 沿井田走向的开采顺序253.6.2 沿井田倾向的开采顺序273.6.3 带区接续计划273.6.4“三量”控制情况27第4章 带区巷道布置304.1 带区概述304.1.1 设计带区的位置 边界 范围 带区煤柱304.1.2 带区的地质和煤层情况304.1.3 带区生产能力 储量及服务年限304.2 带区巷道布置304.2.1 区段划分304.2.2带区巷道布置314.2.3 带区车场布置324.2.4 带区煤仓形式 容量及支护324.2.5 带区硐室简介334.2.6 带区工作面接续344.3 带区准备354.3.1 带区巷道的准备顺序354.3.2 带区主要巷道的断面示意图及支护方式36第5章 采煤工艺385.1 采煤方法的选择385.2 回采工艺385.2.1选择和决定回采工作面的工艺过程及使用的机械设备385.2.2选择采煤循环方式和劳动组织形式39第6章 井下运输和矿井提升416.1 矿井井下运输416.1.1运输方式和运输系统的确定416.1.2 矿车的选型及数量416.1.3 带区运输设备的选择436.2 矿井提升系统446.2.1 矿井主提升设备的选择447.1 通风系统的确定467.1.1 概 述467.2 风量计算和风量分配467.2.1风量计算467.2.2采掘工作面及硐室所需风量的计算467.2.3矿井总供风量497.2.4风量分配507.2.5风量的调节方法与措施507.2.6风速验算507.3 矿井通风阻力的计算527.3.1确定全矿井最大通风阻力和最小通风阻力527.3.2矿井等积孔的计算537.4 通风设备的选择547.4.1 主扇的选择计算547.4.2 电动机的选择557.4.3 反风措施557.5 矿井安全技术措施557.5.1 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施557.5.2 预防井下火灾557.5.3 预防水灾措施567.5.4 其它事故预防567.5.5 避灾路线及自救56第8章 矿井排水578.1 概 述578.2 矿井主要排水设备578.2.1 排水方式与排水系统简介578.2.2 主排水设备及管路的选择计算57第9章技术经济指标60致 谢 辞62参 考 文 献63附 录 一64附 录 二65附 录 三7067第1章 井田概况及地质特征1.1 井田概况1.1.1 交通位置城子河矿位于黑龙江省鸡西市东北方，距鸡西火车站约5公里。其地理坐标为东经130-33-40，北纬45-20-40。矿内有运煤专用铁路与国铁林密线西鸡西车站相接，距离为7.5公里，往东至正阳煤矿6.5公里。此外尚有公路通往鸡西、勃利、哈达、四海店等地，交通便利。 图1-1交通位置图1.1.2地形地势 城子河矿地形呈丘陵状。井田范围内河流共四条，即穆棱河、城子河、正阳河、白石河。其中穆棱河最大，流量最大2300 m3/秒，最小0.70 m3/秒，但该河在本井田深部流过，对本井影响不大，此外城子、正阳河、白石河均在井田内流过，是季节性小河，冬季干涸。这几条小河是本矿区良好的天然排浅渠道，雨季集水缓慢，排浅迅速，很少酿成灾害。对本井田开拓影响不大。1.1.3 气象和地震城子河矿地区属寒温带大陆性气候，最高气温为38，最低气温可达-35。年降水量325.7692.3mm，年蒸发量1095.51430.6mm，年平均风速4.14.7m/s，风向多偏西风，每年十一月初至次年四月末为冻结期。根据国家地震局资料，过去无强烈地震记载。1.1.4水电的供给情况 矿区电源来源于鸡西发电厂，电压35千伏。变电所设有35/3.15千伏，5600千伏安三相变压器及4000千伏安变压器各两台。本区内第四系地层广泛分布，地下含水量极其丰富，水源充足。 1.2 地质特征1.2.1 矿区范围内的地层情况本井田的可采煤层均赋存在上侏罗系鸡西群城子河组，鸡西群穆棱组，在穆棱组上覆有巨厚的第三、第四地层晚侏罗系煤系地层，不整合于元古界古生界基底之上，基底由元生界麻山群泥盆系青龙山组及侵入的花岗岩组成第四系地层在井田内广泛分布，主要由砾砂和粗砂组成，中间夹有不连续的亚粘土，在砂层上，伏有粘土及层厚810m的黑腐殖土，区内四纪层厚度规律为东西薄，中间厚，南部厚，北部厚。第三系地层处均广泛分布，该地区由粉沙岩，泥岩组成，岩石胶结松散，以灰绿色为主，厚度变化不大。地质构造比较简单。1.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造 本井田的区域构造主要受新华夏系和北西向构造应力场的控制，又前者派生的次级构造占明显优势，本区主要断层为F1、F2、F3三个主要断层，F1断层为一南北走向的正断层，影响整个井田，断层落差2030m。F2、F3为井田境界断层。1.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征本井田开采煤层主要位于侏罗系鸡西群城子河含煤组，本井田具有经济价值的可采煤层均集中在鸡西群城子河组，可采的煤层有45#、43#、25#、24上#、24#五个煤层，平均厚度1.7m，各煤层倾角在57，本井田储量较大，煤层均是全井田发育的可采煤层，可采厚度从1.681.72m，主要煤层稳定，为单一煤层，底部多为炭质泥岩，煤层顶板为粉沙岩，细砂岩，底板为粉沙岩及含炭质粉沙岩。图1-2 煤层综合柱状图表1-1 可采煤层特征表序号煤层名称煤层厚度（m）层间距（m）倾角（度）围岩煤的牌号硬度（f）容重（t/煤层构造及稳定性最大最小顶板底板平均1451.68-1.721.705石英砂岩石英砂岩-气煤F31.325单一煤层较稳定243 1.68-1.701.69376粉砂岩粉砂岩及细砂岩-气煤F31.325单一煤层较稳定325上1.66-1.701.68386粉砂岩粉砂岩及细砂岩-气煤F31.325单一煤层稳定424上1.69-1.721.71376细砂岩粉砂岩-气煤F31.325单一煤层稳定5241.70-1.741.72387细砂岩粉砂岩-气煤F1.3井底车场通过能力满足煤矿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3.0 t底卸式矿车卸载站硐室、翻车机硐室、井底煤仓及井底煤仓装载硐室、清理井底散煤硐室及水窝泵房等。主井井底散煤采用矿车处理，用绞车提升至车场水平。2.副井系统硐室副井系统硐室有副井井筒与井底车场连接处（马头门）、主排水泵房（中央水泵房）、水仓及清理水仓硐室、主变电所（中央变电所）及等候室等。主排水泵房和主变电所应联合布置，以便使主变电所向主排水泵房的供电距离最短。为防止井下突然涌水淹没矿井，变电所与水泵房的底板标高应高出井筒与井底车场联结处巷道轨面标高0.5m，水泵房及变电所通往井底车场的通道应设置阀门。3.其它硐室其它硐室有调度室、医疗室、电机车车库及修理间、以及充电硐室、防火门硐室、防水门硐室、井下火药库、消防材料库、人车站等。其位置应根据线路布置和各自要求确定。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、带区、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本矿井的煤层分布及带区划分的具体情况，本井田由靠近井筒的中上图3-11 井底车场线路布置图带区向西上带区开采，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；有利于矿井通风运输等主要生产系统的管理，依据新建本矿井的带区划分的具体情况，采用倾向长壁开采，这样以减少初期工程量和基建投资，并且投产快。详见采区接续表。3.6.2 沿井田倾向的开采顺序本矿属于缓倾斜煤层，本设计井田内共有五个可采煤层，即45#、43#、25#、24上#、24#煤层。其中45#煤层位于最上部，24#煤层位于最下部，分层设置运输巷道，各个煤层单独开采，本井田由浅部向深部开采。3.6.3 带区接续计划根据井田的地质条件，以自然断层为界，将该井田划分为6个带区，详见带区分布示意图3-8。合理的带区接续应有如下要求：1.开采水平、带区的生产正常接续，从而保证矿井持续稳产、高产；2.符合煤层采动影响关系，最大限度采出煤炭资源；3.合理集中生产，充分发挥机械设备的能力，减少巷道维护费；4.便于灾害防治，有利于巷道维护。图表3-8采区接续表3.6.4“三量”控制情况 三量包括：开拓煤量、准备煤量、回采煤量，其中回采煤量的可采期限一般为四至六个月以上。1.开拓煤量：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。采用分组集中大巷和主石门开拓.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：Q开 =（LhmD-Q地损-Q呆滞）K式中：Q开开拓煤量；L煤层两翼已开拓的走向长度，m； m开拓区煤层平均厚度； h带区平均倾斜长，m； D煤的湿密度，t/ m3 ； Q地损地质损失量，t； Q呆滞永久不可采煤量； K带区采出率0.95。Q地=1728万吨，Q地损=357万吨，Q吊滞=0万吨 Q开26001.725001.43 0.95=14.644万吨。2.准备煤量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： Q准=（LhmD-Q地损-Q吊滞）K式中 L带区走向长度，m； H带区倾斜长度，m；D煤的湿密度，t/ m3 ； m设计采高，m； K带区的回采率0.95。L=1200，H=2500,m=1.7 ,D=1.3, Q地损=107万吨，Q吊滞=0万吨Q准(120025001.71.3)0.95=4.994万吨。3.回采煤量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。Q回=LhmDK式中Q回回采煤量，t； L工作面长度，m； h工作面倾斜长度，m； m设计采高，m；K带区的回采率0.95。L=200，h=2500,m=1.7,D=1.3Q回=30018001.71.30.75=89.5万吨。4.三量可采期的计算：（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=14.644（1.40.9）=11.6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=4.994（1.40.912）=93.22月1年，满足要求；（3）回采煤量可采期=期末回采煤量当年平均月计划产量或平均月计划能力=89.590=0.99年0.5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。第4章 带区巷道布置4.1 带区概述4.1.1 设计带区的位置 边界 范围 带区煤柱 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。本设计首采区为中一上采区，位于井田北部，北部以+150m标高为界，南部以-300m为界，西部以距井田内部断层F1 400M处人为边界为界，东部以F1断层为界。走向长400m，南北倾向长2500m。带区内留设的煤柱宽度为：井田边界20m，带区断层20m，岩石大巷30m。4.1.2 带区的地质和煤层情况本区地层倾角平缓，走向变化不大，带区内无断层，开采煤层位于侏罗系鸡西群城子河含煤组，即45#、43#、25#、24上#、24#各煤层特征详见井田可采煤层特征表1-2。4.1.3 带区生产能力 储量及服务年限带区煤层全部可采，根据几何法求得工业储量为41.35Mt,可采储量为39.28Mt，本带区设计生产能力为0.9Mt/a，则本带区服务年限TnZ/(Ak)，经计算得服务年限为32.8a。4.2 带区巷道布置4.2.1 区段划分本带区采用倾斜长壁采煤法，采用综采工作面。工作面长度各为200m，带区倾向长度为2500m左右。初期投产采用中央并列抽出式通风，设立专门的回风井回风。1.工作面长度的确定该带区设计产量为0.9Mt/a，一个工作面达产，扣除掘进煤的产量，即工作面产量为0.9Mt/a。确定工作面长度的公式如下：A0=LlMrc （4-1） 式中 A0 工作面年生产能力，t；l 工作面年推进度，m；L 工作面长度，m；M 煤层厚度，m；r 煤的容重，t/ m3；c 回采率，取0.930.97；AoL19801.71.30.95 ，则 L197m 即L=200m。上式计算得到的L值，还应通过下述公式确定的工作面L来校核，若LL则L合理。L=（60VBCM）（QbSnP）式中：V工作面内允许的最大风速，取4m/sB工作面最小控顶距，mC风速收缩系数0.9-0.95M工作面采高，mQb昼夜产煤一吨所需风量，m3/tSn循环进度P煤层生产率昼夜循环数L211.4 m，可见L200mL211.4 m，工作面长度合理。本设计带区采用三八工作制，两班半采煤半班准备，日进6刀。截深取1m，年工作330d，带区达产需要1个工作面。 4.2.2带区巷道布置本设计带区斜巷按逆倾向（反倾斜）布置，由于带区斜巷要与带区下部车场相连，所以带区下部车场要向集中运输大巷的下帮开掘，带区下部车场方位与集中运输大巷垂直，然后施工一个回头，与带区斜巷相连。带区运输入风斜巷和带区运料回风斜巷倾角相同、层位相同、各自的下部车场工程量相同，从而保证了每层煤仰、俯斜工作面采止线能顺畅地贴近，避免了在采止线附近维护采空区巷道和Z形通风现象的发生。带区斜巷倾角均取最佳角度24。带区运输入风斜巷中的设备选用柱式刮板运输机，投资少，运营费低。带区运料回风斜巷中的运输设备可选用绞车硐室在斜巷上部的单钩串车运输方式，也可采用绞车硐室在斜巷下部的单轨吊车运输方式，还可以采用内燃机车牵引的单轨吊车，实现从带区运料回风斜巷的辅助运输的连续化。带区运输入风斜巷和带区运料回风斜巷一般是平行交替布置，它们之间的间距是一个工作面的长度。带区运料回风斜巷与煤层群最下部煤层有一交点，自交点沿最下部煤层施工一回风联络巷与处在最下部煤层中的集中回风大巷相连，构成回风回路，这条回风联络巷始终担负回风的任务。同理带区运输入风斜巷在类似位置也有一回风联络巷，其功能是在带区运输入风斜巷仅担负掘进任务时为掘进工作面回风；当带区运输入风斜巷担负运输、入风和掘进任务时，回风联络巷中的风门关闭，分带运输巷的掘进工作面的回风与两个回采工作面串联。 4.2.3 带区车场布置带区下部车场基本形式：带区下部车场由装煤车场和辅助提升车场组成。根据煤炭装车地点，设计带区下部车场为大巷装车式。运输大巷位于煤层底板岩石内，大巷中心处轨道面水平至煤层底版垂直距离810m,上山与大巷交角90。大巷、轨道上山均采用600mm(非注明，以下长度单位均为（mm）轨距。大巷用10t架线式电机车牵引，运煤列车由14个3吨底卸式矿车组成，矸石列车由34个一吨固定式矿车组成。4.2.4 带区煤仓形式 容量及支护1.带区煤仓的形式按照煤仓仓体倾角的不同，煤仓可分为垂直式，倾斜式和垂直倾斜混合式三种形式。在煤仓容量和断面一定的情况下，当煤仓高度不受限制时，宜采用垂直式；当煤仓高度受到限制时，倾斜式和混合式可增加仓体的长度，由于本采区采用溜煤眼溜煤，煤仓高度不会受到限制，所以煤仓形式采用垂直式。由于圆形断面利用率高，不易形成死角，便于维护，施工方便，施工速度快。因此，垂直煤仓为圆形断面，自由降落式。2.煤仓容量带区煤仓的容量取决于带区的生产能力、装车站的通过能力及大巷运输能力等因素。按煤炭工业矿井设计规范规定，带区煤仓容量一般应为带区上山输送机0.5小时左右的运量。煤仓容量与采区生产能力的关系可参考下表4-1 。表4-1 煤仓容量与采区生产能力的关系表带区生产能力Mt/a煤仓容量（t）0.3以下501000.30.451002000.450.60200300合理的确定煤仓的容量，其方法是把带区高峰时生产持续时间做业计算带区煤仓，即：Q（AG-A）TGKb （4-16）式中 AG 带区高峰时的生产能力T/h，一般为平时产量的1.52.0倍；AT 带区装车站通过能力，一般按下式计算： ATHg60/tjKb(1+kG) （4-17）式中 n 列车个数； G 矿车载重；tj 列车进入车场的平均时间间隔(min)，一般取56min；kb 运输不均衡系数，机采为1.151.2，炮采为1.5；Kg 矸石系数取0.10.25，根据煤赋存情况、采煤方法及巷道布置等条件选取；tG 带区高峰时持续时间，机采取1.01.5h,炮采取1.52.0h。根据计算，带区煤仓容量为300吨。 3.煤仓的支护煤仓的结构包括煤仓上部接口、仓身、下口漏斗及溜门基础、溜口和闸门装置，为了保护煤仓和改善煤仓上口的受力情况需要用混凝土收口注成圆台体，煤仓上口应高出仓道底板，防止水进入煤仓，一般采用锚喷支护，煤仓下口要用混凝土砌注圆台体收口，四周铺设钢梁灌入混凝土并与大仓支护连为一体。预防及处理煤仓、防止人员和物料坠入的常用有效措施如下：(1)在煤仓上口设300mm300mm孔眼的铁箅子；(2)在煤仓下口收口侧壁设压风喷嘴，预留钎孔；(3)在煤仓内设压气破拱装置，空气炮等；(4)在垂直煤仓中可