七台河精煤集团公司新建七矿0.90Mta新井设计

I 摘 要 本设计矿井为七台河精煤集团有限责任公司新建七矿 0 90Mt a新井设计 共有 5层可采煤层 煤层平均总厚度为 5m 煤层工业牌号为 1 3焦煤为主 设计井田的可采储量 82 72 Mt 矿井服务年限为 65 6a 本设计矿井采用双立井开拓方式 划分两个开采水平 采用分组集中大巷 布置 大巷采用 10t蓄电池式电机车牵引 3 0t底卸式矿车运输 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 采空区处理方法为全部垮 落法 主井采用多绳摩擦箕斗提升 副井采用刚性组合罐道罐笼提升 关键词 开拓 开采水平 分组集中 走向长壁 II Abstract This design mine pits for the Qitaihe refined coal group limited liability company newly built seven ores 0 90Mt a new well design altogether has 5 to be possible to pick the coal bed coal bed average total thickness is 5m the coal bed industry trademark is 1 3 coking coal primarily This design mine pits selects the double vertical shaft development method divides two mining levels Useing the grouping to concentrate the big lane arrangement the big lane uses 10 ton accumulator cell type electric locomotive to tow the 3 0t bottom dump mine car transportation the mining coal method for moves towards the long wall mining coal law the mining coal craft for the ordinary mechanized mining coal craft picks the depletion region processing method for to break down completely falls the law The main well uses the multiropes to rub the ore basket promotion the vice well uses the rigid combination pot cage promotion Key word Development Mining level Grouping centralism Moves towards the long wall III 目录 摘 要 I ABSTRACT II 绪论 VIII 第 1 章 井田概况及地质特征 1 1 1 井田概况 1 1 1 1 交通位置 1 1 1 2 地形 地势 2 1 1 3 气象 地震 2 1 1 4 水源及电源 2 1 2 地质特征 2 1 2 1 矿区内的地层情况 2 1 2 2 地质构造 3 1 2 3 煤层赋存状况及可采煤层特征 4 1 2 4 岩石性质 厚度特征 6 1 2 5 井田水文地质情况 6 1 2 6 沼气 煤尘及煤的自燃性 7 1 2 7 煤质 牌号及用途 7 1 3 勘探程度及可靠性 8 第 2 章 井田境界及储量 10 2 1 井田境界 10 2 1 1 井田周边情况 10 2 1 2 确定井田的依据 10 2 1 3 井田境界 10 2 1 4 井田未来发展情况 11 2 2 井田储量 11 2 2 1 井田储量的计算 11 2 2 2 保安煤柱 11 2 2 3 储量计算的评价 12 IV 2 3 矿井工作制度 生产能力 服务年限 13 2 3 1 矿井工作制度 13 2 3 2 矿井生产能力及服务年限 13 2 3 3 矿井设计服务年限 14 第 3 章 井田开拓 15 3 1 概 述 15 3 1 1 井田内外及附近生产矿井开拓方式概述 15 3 1 2 影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况 15 3 1 3 确定井田开拓方式的原则 15 3 2 矿井开拓方案的选择 16 3 2 1 井硐形式和井口位置 16 3 2 2 开采水平数目和标高 19 3 2 3 开拓巷道的布置 20 3 3 选定开拓方案的系统描述 21 3 3 1 井硐形式和数目 21 3 3 2 井硐位置及坐标 21 3 3 3 水平数目及标高 22 3 3 4 石门 大巷数目及布置 22 3 3 5 井底车场的形式选择 24 3 3 6 煤层群的联系 24 3 3 7 采区划分 25 3 4 井硐布置和施工 26 3 4 1 井硐穿过的岩层性质及井硐支护 26 3 4 2 井筒布置及装备 27 3 4 3 井筒延深的初步意见 28 3 5 井底车场及硐室 30 3 5 1 井底车场形式的确定及论证 30 3 5 2 井底车场的布置 储车线路 行车线路的布置长度 31 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 34 3 6 开采顺序 36 3 6 1 沿井田走向的开采顺序 36 V 3 6 2 沿煤层垂直方向的开采顺序 37 3 6 3 采区接续计划 37 3 6 4 三量 控制情况 37 第 4 章 采区巷道布置及采区生产系统 39 4 1 采区概述 39 4 1 1 设计采区的位置 边界 范围 采区煤柱 39 4 1 2 采区地质及煤层情况 39 4 1 3 采区生产能力 储量及服务年限 39 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 41 4 2 3 采区车场布置 41 4 2 4 采区煤仓形式 容量及支护 49 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 57 5 1 采煤方法的选择 57 5 1 1 采煤方法的选择 57 5 2 回采工艺 58 5 2 1 回采工作面的工艺过程及使用的机械设备 58 5 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 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 矿车的选型与数量 62 6 1 3 采区运输设备的选择 63 6 2 矿井提升系统 64 VI 6 2 1 提升方式 64 6 2 2 矿井主提升设备的选择及计算 65 第 7 章 矿井通风与安全 68 7 1 通风系统的确定 68 7 1 1 概 述 68 7 1 2 矿井通风系统的确定 68 7 1 3 主扇工作方式的确定 69 7 2 风量计算和风量分配 69 7 2 1 矿井风量计算的规定 69 7 2 2 采掘工作面及硐室所需风量的计算 70 7 2 3 矿井总供风量 73 7 2 4 风量分配 73 7 2 5 风量的调节方法与措施 74 7 2 6 风速验算 74 7 3 矿井通风阻力的计算 76 7 3 1 确定全矿井最大通风阻力和最小通风阻力 76 7 3 2 矿井等积孔的计算 76 7 4 通风设备的选择 77 7 4 1 主扇的选择计算 77 7 4 2 电动机的选择 78 7 4 3 反风措施 78 7 5 矿井安全技术措施 78 7 5 1 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施 78 7 5 2 预防井下火灾 79 7 5 3 预防水灾措施 79 7 5 4 其它事故预防 79 7 5 5 避灾路线及自救 80 7 5 6 通风网络图 80 第 8 章 矿井排水 82 8 1 概 述 82 8 1 1 矿井水的来源及性质 82 VII 8 1 2 涌水量 82 8 1 3 对排水设备的要求 82 8 2 矿井主要排水设备 83 8 2 1 排水方式与排水系统简介 83 8 2 2 主排水设备及管路的选择计算 83 8 2 3 井底水窝排水设备的选择 85 第 9 章 技术经济指标 86 结论 88 致 谢 辞 89 参 考 文 献 90 附 录 1 91 附 录 2 94 VIII 绪论 转瞬即逝 四年大学生活即将结束 我为我选择采矿专业而骄傲 因为除 了专业知识 我比别人学的更多更好 但是为了能更好的巩固和运用这些知识 这次毕业设计就给我提供一个机会 让我全身心的投入 把以前的知识归拢到 一起 使我的所学更加扎实 此次我的毕业设计题目是新建七矿 0 90Mt a新 井设计 所以在毕业实习中我搜集了许多关于新建七矿的资料来帮助我完成毕 业设计 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 本设计包括采煤工艺方面 通风安全方面 以及矿图 CAD方面的知识 本设计根据新建七矿的具体情况具体分析开拓方案 采用走向长壁采煤法 巷道采用分组集中大巷布置 使管理更加集中更加合理 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 以便是设计更加合理 在设计时 需要对矿井的地质情况 煤层的受力等 情况进行分析 这样才能使建成的矿井更加与实际相符 我确信通过做本次毕业设计 我能够学到更多的采矿专业知识 能够巩固 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 1 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 新建七矿位于黑龙江省七台河矿区西北部 行政区属七台河市新兴区 矿 址距七台河火车站约 2 5km 东南距七台河矿务局 15km 地理坐标 东经 130 53 北纬 45 45 新兴区内有矿区专用线经七台河站与牡佳线接轨 公路可通经依兰 佳木 斯 鸡西 宝清 密山 哈尔滨等市级县及对苏口岸 铁路 公路 交通运输 都很方便 见图 1 1 倭 河肯 图 1 1 交通位置示意图 2 1 1 2 地形 地势 新建矿区地形属漫岗及丘陵区 地势特点是西高东低 标高在 160 210m 之间 井田内有七台河 为季节性河流 七台河河床宽约 20m 平水期流量 0 5 1 5m 3 s 洪水期流量为 10 25m 3 s 井田北部有倭肯河 属常年河流 河宽 30m 水深 1 2m 平水期流量 10 30m 3 s 洪水期流量达 1000m3 s以 上 河道蜿延曲折 属老年期河流 井田西部有条较大的季节性水沟 西 大沟 是汛期主要的防泛地点 1 1 3 气象 地震 新建矿区属于亚寒带 年最高气温 30 4 36 1 年最低气温 30 36 2 年平均气温 1 1 5 1 年降水量为 500mm 年蒸发量 968 8 1635 3mm 冻结期为 11月至翌年 4月 最大冻结深度为 1 29 1 96m 年间多西北风 年平均风速为 2 3 4 4m s 最大风速 16 33m s 1 1 4 水源及电源 1 水源 矿井用水取自桃山水库 2 电源 矿井电源引自七台河西部变电所 1 2 地质特征 1 2 1 矿区内的地层情况 1 新建七矿地层为中生上侏罗统鸡西城子河组下部 地层厚度约 800m 含煤 17层 总厚 11 93m 含煤系数 1 9 地层情况见表 1 1 3 表 1 1 地层情况表 中生界 上侏罗系 鸡西群 城子河组 第三段 以中细砂岩为主下部粗上部细 含煤七层全不可采 约 160m 第二段 以细砂岩为主以上渐粗 含煤 5层 91 主采煤层 92 主采煤层 93 主采煤层 96 主采煤层 98 主采煤层 约 300m 第一段 以细砂岩为主以上渐粗以底砾 煤岩化石层 99层顶板泥灰岩 为标志层 含煤 5层 约 340m 2 现将各段地层自下而上分述如下 第一段 上自 97 顶板 20m处含动物化石 层位往下城子河组 底砾岩 厚约 250m 以粉砂岩细砂岩为主 以底砾岩化石层位 99 顶板浅灰绿色凝灰 岩 厚 0 4 0 6m 为主要标志 含煤五层 都全层可采 据桃山部分钻孔揭 露底砾岩约厚 20 30m 再往下是火山碎屑岩 系滴道组 第二段 上限至 91 顶板 40m处粗砂岩含水层上 厚约 300m 以细 中 砂岩为主 岩性往上渐粗 92 层直接顶为含云母砂岩 93 直接顶为含粗砂岩 此段含煤 5层 其中 91 92 93 96 98 五层煤是我矿主要开采层 本段含煤系数高达 4 是七台河矿区主要含煤地层段之一 第三段 上限 74 底板到 91 顶板 40m止 厚约 160m 岩性以中粗细砂 岩为主 从下往上渐细 沉积完整 含煤 7层 81 80 79 78 77 76 75 等这些煤层全不可采 1 2 2 地质构造 1 新建七矿位于勃利煤田弧型构造前弧西翼内侧 区内构造形态以南西向 倾斜的单斜构造和断裂为主 断层又以 NW向 NE倾斜 并行排列的张扭性正 4 断层为主 只有 19线南端有一条宽缓隐伏背斜 无岩浆岩侵入体 2 井田内控制有大中型断层 3条 都是与岩层走向斜交的正断层 本区主 要断层特征可归纳为 以张扭性正断层为主 阶梯状并行排列 北西走向 东 北倾向 3 新建七矿的所有大断层均为正断层 本矿的大断层的特征 见表 1 2 表 1 2 断层特征表 产状序号 编 号 倾向 倾角 性质 落差 m 控制程度 备注 1 F3 NE 30 正断层 20 70 58 118 63 235 可靠 61 13 资料来 源于以 往地质 报告 2 F4 N40 50 W 14 正断层 50 200 61 77 61 127 可靠 资料来 源于以 往地质 报告 3 F7 N40 50 W 45 正断层 10 50 58 57 59 20 62 87 可靠 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 1 煤层对比的方法和依据 煤层对比的主要标志层 91 顶板含砾粗砂岩 石 93 顶板云母粉砂岩 96 顶含动物化石层位 98 顶板浅灰绿色凝灰岩层 92 顶板云母粉砂岩 全区较发育 2 煤层组合特征 91 与 92 92 与 93 96 与 98 为典型的伴生煤层 层位稳定 层间距微变 易于识别和对比 本井田内有煤 5层 91 92 93 96 98 层都是的主力煤层 其赋存状况 各煤特征及变化规律 见表 1 3 图 1 2 5 地 质 系 统界 系 统 地 方 单 位群 组 段 地层代号 煤层号 柱状 煤层厚度 m段厚 岩 性 描 述新 生 界 第 四 系中 生界 侏罗系 上侏罗统 鸡西群 城子河组 第二段 0 2黄 土 腐 植 土 不 整 合 接 触250厚 约 340米 91层 顶 板 为粗 砂 岩 及 2 3层 伴 生煤 层 为 主 要 标 识 层 易于 识 别 全 区 发 育 可采 煤 层 有91 2 93 6 98都是 主 要 开 采 煤 层 98963 9210 90 812 1 20顶 板 为 细 砂 岩 底 版 也是 细 砂 岩 煤 层 全 区 发 育 媒 质 好第一段 5 图 1 2 煤岩层综合柱状图 6 表 1 3 可采煤层特征表 层号 厚度 与下层间距 小 大 小 大 一般 一般 煤层 结构 顶板 岩性 底版 岩性 可采 程度 稳定 程度 0 58 1 0491 0 70 单 细砂岩 细砂岩 全层可采 较稳定 0 49 1 04 26 3392 0 70 30 单 复 细砂岩 细砂岩 全层可采 稳定 0 50 2 20 45 5393 1 00 1 70 49 单 复 粉砂岩 细砂岩 全层可采 较稳定 0 70 1 40 25 3496 1 10 30 单 粉砂岩 细砂岩 全层可采 较稳定 0 58 0 90 95 10398 0 60 100 单 细砂岩 细砂岩 全层可采 稳定 1 2 4 岩石性质 厚度特征 新建七矿矿区内岩性较细 主要由粉砂岩 细砂岩及煤层组成 仅有较 少的粗砂岩 煤层和岩层的物性差异均比较明显 各岩层的密度差别较小 其物理性质 见表 1 4 表 1 4 岩石的物理性质指标表 岩石类型 颗粒密度 g cm 3 块体密度 g cm 3 空隙率 n 吸水率 软化系数 凝灰岩 2 56 2 78 2 29 2 50 1 50 7 50 0 50 7 50 0 52 0 86 砂 岩 2 60 2 75 2 20 2 71 1 60 2 60 0 20 8 00 0 65 0 97 泥灰岩 2 80 2 90 2 10 2 70 1 00 10 0 0 50 3 00 0 44 0 54 1 2 5 井田水文地质情况 新建七矿地形大部分属漫岗 标高一般在 160 200m 井田北部及中部为 7 河谷水文地质区 西部及南部为丘陵水文地质区 岩层的富水性主要决定于构 造裂隙的发育和补给条件 我矿深部煤层露头正处在倭肯河河床下 故补给来 源丰富 1 2 6 沼气 煤尘及煤的自燃性 新建七矿瓦斯梯度为 91 10 20m m3 92 9 65m m3 93 18 12m m3 96 21 23m m3 98 8 35m m3 瓦斯绝对涌出量为 210 36m3 min 相对涌出量为 78 1m3 min 本矿为高瓦斯 矿井 各煤层煤尘爆炸指数在 34 42 之间 属有爆炸危险的矿井 顶底板 岩石强度为 4 5 对矿井支护无影响 地温地压测试工作没有进行 1 2 7 煤质 牌号及用途 历年来新建七矿所采各煤层多属低硫 低磷 中低灰分的 1 3焦煤 发热 量一般在 6500 7500 大卡 千克 1 煤层的物理性质 新建七矿煤层多为亮煤及半亮煤 水平层状构造 结构致密 质脆 垂直 节理发育 玻璃光泽 踞状或平面断口 镜下多见凝胶化基质 木质镜煤 丝 炭 角质化物质较少 并以角质层为主 树脂体则少 透明基质和形态分子 含量少等 且发鲜红色 形态分子结构不规整 镜下可见无机物 有石英碎屑 及菱铁矿物等 2 化学性质及煤种 从生产实际和深部钻孔看 本矿煤质变化规律符合希尔特定律 挥发份随深度增加而降低 煤的变质程度随深度增加而提高 如 91 92 93 96 98 煤层均为 1 3焦煤 现将主要开采煤层煤样 分析 见表 1 5 3 煤的工艺特性 现开采煤层多属中低灰份 灰分多为内在灰分 系二氧化硅 氧化铝 氧 化铁等 氧化镁 氧化钙较少 故灰熔点达 1250 以上 8 表 1 5 煤样分析表 煤层号 牌号 水分 灰分 挥发分 胶质层 硫 磷 发热量 0 51 1 34 11 35 31 59 21 12 31 06 6 5 18 5 0 18 0 27 0 01 0 13 6843 7562 91 JM 0 94 18 14 25 67 12 77 0 24 0 079 7267 0 61 1 37 15 67 35 69 21 74 28 62 8 5 18 5 0 13 0 22 0 011 0 081 6732 7369 92 JM 1 02 24 51 25 72 15 0 0 17 0 059 7158 0 50 1 22 13 19 33 22 25 98 32 26 11 20 0 11 0 21 0 026 0 14 6509 7480 93 1 3JM 0 88 18 35 28 89 13 9 0 16 0 087 7032 0 70 1 80 12 05 40 46 20 17 30 37 7 5 28 5 0 13 0 28 0 007 0 017 6895 7948 96 JM 1 25 23 33 27 04 14 0 18 0 014 7396 0 66 1 52 17 95 30 96 24 05 29 91 11 14 0 12 0 25 0 008 0 037 6795 7873 98 JM 1 15 24 43 26 12 12 5 0 17 0 018 7352 1 3 勘探程度及可靠性 历次地质工作及质量评述 1958年 204勘探队在概查报告基础 进行了七台河区的普查勘探 当年 提出了中间资料 继而越过详查阶段 进行了精查 1958 年 1964 年 204勘探 队在本区共施工了 216个孔 工程量 67282 82m 1978 年 1986 年矿物局地测 处勘探队对本区深部 400m 700m 进行补充勘探 共施工了 28个孔 进 尺 21375 79m 其中五个孔在 400m 以上 其可采煤层点 24个 综合评级结果 为甲级 12个 乙级 7个 丙级 5个 甲乙级层点率为 78 其中测井甲乙级 层点率为 100 本井田内共布有 3条勘探线 共施工了 10个钻孔 总工程 量 8652 61m 平均每平方公里为 0 2个钻孔 本次报告井田利用钻孔 6个 外围利用 3个 可采煤层点 634个 其中甲级 352个 乙级 180个 丙级 102个 甲乙级层点率为 84 7 质层率 100 煤层点质量统计见表 1 6 9 表 1 6 煤层点质量统计表 煤 层 号 钻 探 测 探 采 用 甲 乙 丙 计 甲 乙 丙 计 甲 乙 丙 计 91 45 25 24 94 63 24 6 93 80 23 17 120 92 29 17 13 59 35 21 1 57 39 23 5 67 93 45 18 29 92 63 17 2 82 82 16 15 113 96 28 17 27 72 34 20 1 55 54 15 16 85 98 13 5 7 25 5 3 8 14 6 6 26 合 计 160 82 100 342 200 85 10 295 269 83 59 708 10 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 新建七矿与新立 新兴相连 及上下层关系 与新立矿开采同一组煤层 以七台河河床中心和 80 250 400m 标高为界分割 与新兴矿以 74 底板为 界 故本矿的安全生产和邻矿安全生产互为影响 并留设永久煤柱 2 1 2 确定井田的依据 1 井田要有合理的走向长度 以利于机械化程度的不断提高 2 划分的井田范围要为矿井发展留有空间 3 要适于选择井筒位置 安排地面生产系统和各建筑物 4 以地理地形 地质条件作为划分井田境界的依据 2 1 3 井田境界 井田境界 东 以右边界为界 西 以青龙山为界 南 以下边界为界 北 以 98 煤层露头为界 井田走向长度 9500m 倾向长度 4000m 勘探面积 19 02km 2 2 1 4 井田未来发展情况 新建七矿煤层赋存稳定 地质条件简单 煤炭资源储量丰富 有很好的发 11 展前景 有改扩建的潜力 2 2 井田储量 2 2 1 井田储量的计算 1 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 容重 cos 为煤层平均倾角 计算得 Zc 50 7 250000 1 4 5 104 cos15 91 915Mt 3 矿井可采储量的计算 Z Z c 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 计算得 Z 91 915 7 5 0 98 82 723Mt 详见表 2 1 2 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 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 井口或通风机房风道等 围护宽度为 20m 2 断层带及井田境界煤柱的留设 断层带及井田境界煤柱可按照实际矿井所留设煤柱尺寸获取 20 50m 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 12 应结合实习井的具体情况和 三下 采煤理论进行分析 2 新建七矿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 20m 断层带煤柱留设为 20m 井筒周边煤柱留设为 15m 地面留设 50m煤柱 2 2 3 储量计算的评价 本设计矿井的各类储量计算严格执照有关规定执行 见表 2 1 表 2 1 矿井可采储量汇总表 煤炭损失量水 平 别 煤 层 别 工业储 量 A B C 万 t 工业 场地 井田 境界 断 层 开采 损失 其他 损失 合计 损失 可采 储量 91 1908 1 41 8 47 7 38 16 24 24 28 62 190 8 1717 3 92 1668 5 36 7 41 7 33 36 30 02 25 02 166 8 1501 7 93 858 9 18 9 21 48 17 18 15 46 12 88 85 9 773 96 859 18 9 21 48 17 18 15 46 12 88 85 9 773 1 98 788 1 17 3 19 7 15 76 14 18 11 82 78 8 709 3 合计 6082 6 133 152 121 0 99 36 91 22 608 2 5474 4 91 975 3 21 4 24 4 19 52 17 57 14 64 97 6 877 7 92 852 8 18 7 21 32 17 06 15 35 12 80 85 3 767 5 93 439 9 65 10 97 8 78 7 902 6 585 43 9 395 1 96 439 9 65 10 97 8 78 7 902 6 585 43 9 395 1 98 402 8 8 84 10 05 8 04 7 236 6 03 40 2 362 5 合计 3108 9 68 4 77 72 62 18 55 96 46 64 310 9 2797 9 总计 9191 5 202 229 7 183 2 155 2 137 8 919 1 8272 3 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 煤炭工业设计规范 规定 13 1 矿井年工作日按 330天计算 2 矿井每昼夜四班工作 其中三班半进行采 掘工作 半班进行检修 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 煤炭工业设计规范 矿井的设计生产能力应为 大型矿井 1 2 1 5 1 8 2 4 3 0 4 0 Mt a 及以上 中型矿井 0 45 0 6 0 9 Mt a 小型矿井 0 09 0 15 0 21 0 3 Mt a 除上述井型以外 不应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 新建七矿矿井已查明的工业储量为 91 91Mt 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 10 各可采层均为薄煤层 按 矿井设计规范要求确定本矿的采区采出率为 98 由此计算确定本井田的可采 储量为 82 723Mt 根据地质报告的资料描述 煤层储量丰富 煤层生产能力大以及煤层赋存 深等因素 初步决定采用中型矿井设计 并初步确定三个方案 即矿井生产能 力为 0 60Mt a 0 90Mt a 和 1 20Mt 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 98 5a P 2 65 6a P 3 49 2a 经与 煤矿安全规程 和采矿设计手册相核对 确定 65 6a为比较合理的 服务年限 所以本矿井的生产能力为 0 90Mt a 14 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 82 723 0 90 1 4 65 6a 第 3 章 井田开拓 15 3 1 概 述 3 1 1 井田内外及附近生产矿井开拓方式概述 新建七矿与新立煤矿为邻 新立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 1 井田内煤层埋藏深度为 200m 700m 煤层倾角 15 左右 其中 92 93 和 96 层间距分别约为 34 2m和 31 7m 可联合开采 91 92 层间距为 71 6m 91 采用单独开采 96 98 之间的距离接近 60 1m 不宜采用联合开 采 98 须单独开采 2 煤层平均倾角约 15 且含水层较少 可以采用上山开采 3 构造简单 井田内只有 F3 F 4 F 7三条大断层 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 合理开发国家资源 减少煤炭损失 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 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 4 必须贯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 使主要巷道经常保持良好状态 5 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 尤其是初期建设工程量 节约基建工程 量 加快矿井建设 16 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 根据该井田的地质及煤层等实际情况 平硐开拓方式在技术上不合理 应 直接否定 现根据该井田的地形 地质构造 煤层赋存等因素 提出两种井筒 开拓方案 具体情况如下 方案 1 双立井开拓 方案 2 双斜井开拓 以上两种井筒开拓方案技术比较如下 1 双立井开拓 立井与斜井相比有如下优点 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 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 井筒掘进技术和施工设备相对复杂 掘进速度慢 地面工业建筑 井筒装 备 井底车场及硐室等初期投资较多 适用条件 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 根据本井田的地表 地质构造 煤层赋存状况等因素 满足采 用双立井开拓 故此方案在技术上可行 2 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 17 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 适用条件 煤层赋存较浅 垂深在 200m以内 煤层赋存深度为 0 500m 含水砂层厚度小于 20 40m 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 新建七矿井田属近水平煤层 根据煤层的赋存情况 采用斜井 开拓在技术上不可行 因此 开拓方案经济比较见表 3 1 表 3 1 开拓方案经济比较表 项目名称 方案一 万元 方案二 万元 主井 300 3000 10 4 90 1475 1050 10 4 154 9 副井 300 3000 10 4 90 1475 1050 10 4 154 9井筒 风井 250 1050 10 4 15 6 700 3000 10 4 210 井底车场 1000 900 10 4 90 800 900 10 4 72 石门开凿 2050 800 10 4 164 350 800 10 4 28 二水平延深 1500 1150 10 4 172 5 3000 1150 10 4 345 总计 620 9 964 8 2 井口位置 井口位置的选择是井田开拓的重要组成部分 在选择开拓方式的同时 就 要考虑各种可能的井口位置 对矿井井筒位置有以下的要求 1 井下条件 在井田走向方向的储量中央或靠近中央位置使井田两翼可采储量基本平 衡 这样可使运输大巷的运输费用最低 同时在生产中能保持两翼均衡生产和 采区的正常接续 而且巷道维护 通风等费用也相应降低 若因地面 井下某 18 种因素影响靠近中央位置 需要偏离时 在可能条件下要少偏离 尽量避免井 筒偏于一侧 形成单翼生产的不利局面 特别是第一水平量亦可采储量的平衡 问题 开拓方式和井口位置选择时 一定要与初期移交达产采区的位置及其接 续统一考虑 初期采区要选择在地质 特别是构造 煤层厚度及稳定性 顶底 板 和水文条件好 煤层储量丰富 勘探程度高 地面无建筑物或少量移迁建 筑物 便于迅速达产和增产的地段 同时尽量靠近井田中部 井筒应靠近初期 移交 达产采区 是井筒到底巷道掘出井筒场地保护煤柱后即可掘进准备采区 和工作面 使基建工程量少和贯通连锁工程短 达到投资少 建井工期短的效 果 尽量减少井筒及工业场地煤柱数量 特别是少压或不压前期开采条件好 的煤层 有条件时可放在无煤带和煤层无开采价值的地带 井筒应尽量避开或少穿地质及水文复杂的地层或地段 同时将井底车场 置于地质和水文条件好的稳定岩层中 并注意不受底部强含水层承压水威胁 2 地面条件 井筒应建在比较平坦的地方 在山区 丘陵地带要结合地面生产系统充 分利用地形尽量减少土石方工程量 井口及工业场地位置必须符合环境保护的要求 井口应满足防洪设计标准 井口要避开地面滑坡 岩崩 泥石流 流砂等危险地区 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 业等布局相协调 使之有利于生产 方便生活 根据新建七矿井田的地质情况井筒可位于井田中央位置 将井筒放在井田中央位置时 压煤量为 201 1万 t 此时水平标高定在了 100m且井筒位于 F4断层下盘 穿过断层 确定井口的位置 坐标为 主井 87113 5074971 副井 87214 5075034 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 19 开采水平的尺寸以水平垂高表示 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 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 见表 3 2 表 3 2 矿井的阶段高度 m 井型 开采缓斜煤层的 矿井 开采倾斜煤层的矿 井 开采急倾斜煤层的 矿井 大 中型矿井 100 250 100 250 100 150 小型矿井 60 100 80 120 80 120 2 水平划分方案比较 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 1 二水平上下山开采 方案 2 三水平上山开采 第一水平的标高取 100m 第一水平的标高取 100m 第二水平的标高取 400m 第二水平的标高取 400m 第三水平的标高取 700m 阶段垂高为 300m 阶段垂高为 300m 则第一水平储量为 5474 4 万 t 则第一水平储量为 5474 4 万 t 第二水平储量为 2797 9 万 t 第二水平储量为 1797 9 万 t 第三水平储量为 1000 万 t 第一水平服务年限 43 第一水平服务年限 43 第二水平服务年限 22 第二水平服务年限 14 第三水平服务年限 8 根据这两种方案所计算的各项数据 对各方案评价如下 方案 1 该方案的阶段垂高 服务年限符合 煤矿安全规程 的规定 煤层为缓倾斜煤层 宜采用上下山开采 故选用此方案 方案 2 该方案的阶段垂高及服务年限符合 煤矿安全规程 的规定 但不满足服务年限要求 故此方案不可行 总储量为 Zc 82 723Mt 设计生产能力为 0 9Mt a 20 服务年限为 T Zc AK 82 723 0 9 1 4 65 6a F7 104 图 3 1 水平划分示意图 3 2 3 开拓巷道的布置 水平巷道的主要任务是担负煤矸 物料和人员的运输 通风排水 架设管 线 对大巷的基本要求是便于运输 利于掘进和维护 能满足通风安全的需要 1 开拓巷道布置方式的选择 根据煤层的数目和间距 大巷的布置方式分为单煤层布置 分煤组布置和 全煤组集中布置 采用集中运输大巷时 各煤层间用采区石门联系 当煤层倾 角太大时 层间联系也可用溜井或斜巷 各种方式的适用条件如下 1 分组集中大巷适用条件 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 2 集中运输大巷适用条件 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 2 阶段或水平是沟通采区与井底车场的交通运输干线 并进行通风 排水 及敷设管线 当上一阶段采完后 又可作为下一阶段或水平的总回风道 其工 作年限较长 如果采用单一水平开拓 其工作年限与矿井服务年限相同 21 3 3 选定开拓方案的系统描述 3 3 1 井硐形式和数目 根据新建七矿井田的地形地势 煤层赋存 地质构造等因素 经过第二节 中井筒形式确定方案的技术和经济比较 该矿井采用双立井开拓 见图 3 2 F7 104 F7 104 图 3 2 开拓方案剖面示意图 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 地面条件 2 井下条件 1 工业场地占地面积 1 按运输量确定井筒置 2 地形与工程地质条件 2 根据地质条件确定井筒位置 3 煤的运输方向 3 煤柱量 22 4 生产建设与住宅位置 4 勘探程度和初期工程量 根据新建七矿井田的实际情况 并考虑到上述的条件 该设矿井井筒位置 详见图 3 2 两立井位于井田中央 坐标分别为 主井 87113 5074971 副井 87214 5075034 3 3 3 水平数目及标高 根据新建七矿井田的煤层赋存条件 地质构造等因素 合理的水平划分方 案的技术分析和经济评价 该设计矿井在 100m 水平标高处划分一个水平 在 400m水平标高处划分另一个水平 阶段垂高 300m 在 100m 水平标高上布置 水平开拓巷道 井底车场及各硐室 井田范围内各煤层以 100m 开采水平为界 再用上山开采 3 3 4 石门 大巷数目及布置 根据新建七矿开拓巷道布置方案的技术分析和经济评价 确定新建七矿矿 井采用的开拓巷道布置方式为分组集中运输大巷及主石门布置 新建七矿矿井中 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 新建七矿大巷 石门断面的各项内容见图和表 3 3 3 4 23 图 3 3 大巷石门断面图 表 3 3 大巷石门断面特征表 断面积 m 2 设计尺寸 m 巷道 形状 支护 方式 净 掘 顶高 底宽 净周长 m 喷厚 mm 半圆形 锚喷 12 99 14 80 1950 4100 13 63 150 24 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 直接影响着矿井的安全和生产 井底车场形式选择的因素如下 1 矿井生产能力 有足够的富裕系数增产的可能性 2 调车简单 符合有关规定 规范 3 调节简单 管理方便 弯道及交叉点少 4 井巷工程量小 建设投资省 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间能迅速贯通 缩短建 设时间 3 3 6 煤层群的联系 新建七矿井田范围内共有五层可采煤层 即 91 92 93 96 98 煤层 参见可采煤层特征表及巷道开拓方案示意图 92 93 96 煤层层间距小 故 这三层煤联合开采 91 和 92 层间距大 这一层单独开采 98 和 96 层间距 大 这一层单独开采 表 3 5 立井井底车场的基本类型 类型 结构特点 适用条件 立 式 1 存车线和回车线与主要大巷垂直 2 主 副井距主要运输大巷较远 有 足够长度的布置存车线 适用于 0 90 1 50Mt a 的 矿井环形 式 梭 式 1 存车线和回车线与主要大巷平行 2 主 副井距主要运输大巷较近 适用于 0 60 0 90Mt a 的 矿井 梭 式 利用主要运输大巷作主 副井空 重 车线 调车线 回车线 利用于大型底纵卸式 底 侧卸式矿车 可用于大型 矿井折返 式 尽头 式 利用石门作主井空 重车线 利用于大型底纵卸式 底 侧卸式矿车 可用于大型 矿井 25 3 3 7 采区划分 新建七矿井田走向长度大 欲从井田边界沿整个阶段用后退回采 无论从 时间上 投资上和实际开采条件上都要受到限制 势必按技术要求沿走向将井 田划分成采区并按采区前进方向回采 每个采区有一套生产设施 包括上下山 提升 运输设备 以便独立地进行生产与准备 将井田划分成若干采区时 应考虑如下所述原则 1 根据 煤炭工业设计规范 采区宜双面布置 当受地质条件限制时或 安全上有特殊要求时 可单面布置 2 采区走向长度根据煤层地质条件 开采机械化水平 采区储量 生产能 力与巷道维护等因素综合考虑 3 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 4 采区划分既要有意识地缩短大巷 又要充分注意人为境界外延的可能性 5 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 6 对于自然发火倾向强烈的煤层或围岩压力大 难于维护的矿井 采区尺 寸要适当缩小 7 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 新建七矿第一水平划分为四个采区 分别为西一 采区 西二采区 东一采区和东二采区 采区划分 见图 3 5 10 10 150 20 250 250 250 30 350 40 450 50 50 450 150 10 10 10 10 150 50 50 450 40 350 30 250 20 150 10 10 10 50 150 10 10 10 150 20 20 250 250 30 30 350 350 40 40 450 450 50 50 50 50 50 0 50 10 150 2 250 20 150 1 30 350 40 40 450 450 50 50 50 50 50 6 650 707 450 403 30 22 1 10 50 50 10 150 50 50 5 6 60 50 4 350 30 250 20 70 70 650 60 650 60 50 50 50 2 10 50 10 20 150 150 20 20 0 0 0 0 00 150 50西 一 采 区西 二 采 区 东 一 采 区 东 二 采 区 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 26 基岩段 细砂岩 粉砂岩 根据主副井围岩性质 并按 矿井安全规程 规定 确定主副井筒支护方 式如下 主井井筒 副井井筒 表土段 混凝土砌碹 表土段 混凝土砌碹 煤层段 料石砌碹 煤层段 料石砌碹 基岩段 锚喷支护 煤层段 料石砌碹 井硐穿过岩层主要为细砂岩 井硐支护见表 3 6 表 3 6 立井井筒支护类型 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 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 类 型 名 称 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 灌注 混凝土 井筒各种施工方法包 括基岩井壁灌注应用 1 整体性好 强度较高 2 便于机械化 施工方便 劳动 强度低整 体 式 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 27 2 布置要求 1 合理利用井筒断面 力求做到投资少 施工方便 生产安全可靠 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的要求 4 箕斗提升的井筒不应兼作风井 表 3 7 井筒允许最大风速表 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 3 井筒装备 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 3 4 3 井筒延深的初步意见 新建七矿根据地质条件 井筒位置 提升能力等诸多因素 对本矿井的井 筒延深的初步意见为 沿原井筒继续延深到二水平 400m 标高 井筒的延深方 式有下列几种 见表 3 8 表 3 8 设计延深方式如下 延深方 式 适用条件 优点 缺点 延深原 有井筒 1 矿井产量小 井筒断 面大 能隔出提升空间 2 井筒已经开凿 只进 行清理 安装罐道梁 1 工程量小 2 一段提升占用 人员少 1 施工与生产易 发生干扰 2 安全条件差 28 图 3 6 主井井筒断面图 延深与 暗井结 合 1 主井或副井能力大 允许继续延深 2 能力不足的井筒有暗 井延深 1 工程量较小 2 不需要大型绞 车 1 施工与生产仍 会发生干扰 2 某一新允多段 提升人员较多 3 工程量较大 29 D705303840520451016164124018 图 3 7 副井井筒断面图 3 5 井底车场及硐室 3 5 1 井底车场形式的确定及论证 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 井底车场形式必须满足下列要求 1 操作安全 符合有关规程规范 2 调车简单 管理方便 弯道及分岔点少 3 保证矿井生产能