鸡西矿业集团张新煤矿1.2Mta新井设计

I 摘 要 本设计矿井为鸡西矿业集团张新煤矿 1 20Mt a 新矿井设计 一共有 3 层 可采煤层 分别为 7 6 B 1 煤层总厚度为 5 4m 全区走向长 5500m 倾 向 2170m 面积为 11 985km2 煤层工业牌号为 1 3 焦煤 设计井田的可采储量 94 00Mt 设计服务年限为 56a 本矿井设计采用以双立井开拓 划分为两个水平 共六个采区 双翼开采 两个工作面达产 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 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 pit opens the Zhangxin coal mine 1 20Mt a new mine pit design for Jixi Mining industry group The mine seam altogether has some 3 may mine coal respectively is 7 6B 1 The coal seam total thickness is 5 4 m The entire area moves towards long 5500m favors 2170m the area is 11 985 square Km The coal seam industry trademark is 1 3 coking coal design well field recoverable resources 94 00Mt the design service life is in 56a This mine pit design the double vertical shaft development the division has two levels altogether 6 pick the area biplane wing mining two working surfaces reach produce The big lane transportation uses 10 ton wire laying type electric locomotive hauling 3 ton bottom dump mine car transportation the mining coal method for moves towards the long wall mining coal law The mining coal craft the synthesis mechanization mining coal craft The roof processing method all cross falls the law Key word The mine pit design vertical shaft development moves towards the long wall to pick 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 8 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 4 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 II 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其具体情况 18 3 1 3 确定井田开拓方式的原则 18 3 2 矿井开拓方案的选择 19 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 24 3 2 3 开拓巷道的布置 25 3 3 选定开拓方案的系统描述 27 3 3 1 井硐形式和数目 27 3 3 2 井硐位置及坐标 28 3 3 3 水平数目及高度 28 3 3 4 大巷数目及布置 28 3 3 5 井底车场形式的选择 31 3 3 6 煤层群的联系 33 3 3 7 采区划分 33 3 4 井筒布置及施工 34 3 4 1 井硐穿过的岩层性质及井硐维护 34 3 4 2 井硐布置及装备 34 3 4 3 井筒延伸的初步意见 36 3 5 井底车场及硐室 37 3 5 1 井底车场形式的确定及论证 37 3 5 2 井底车场的布置 存储线路 行车线路布置长度 37 3 5 3 井底车场通过能力验算 39 3 5 4 井底车场主要硐室 41 3 6 开采顺序 41 3 6 1 沿煤层走向的开采顺序 41 3 6 2 沿煤层垂直方向的开采顺序 42 3 6 3 采区接续计划 42 III 3 6 4 三量 控制情况 42 第 4 章 采区巷道布置 45 4 1 采区概述 45 4 1 1 设计采区的位置 边界 范围 采区煤柱 45 4 1 2 采区地质及煤层情况 45 4 1 3 采区生产能力 储量及服务年限 45 4 2 采区巷道布置 46 4 2 1 区段划分 46 4 2 2 采区上山布置 47 4 2 3 采区车场布置 47 4 2 4 采区煤仓形式 容量及支护 49 4 2 5 采区硐室简介 51 4 2 6 采区工作面接续 52 4 3 采区准备 53 4 3 1 采区巷道准备顺序 53 4 3 2 主要巷道断面示意图及支护方式 54 第 5 章 采煤方法 55 5 1 采煤方法的选择 55 5 1 1 采煤方法的选择 55 5 2 回采工艺 56 5 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 56 5 2 2 选择采煤工作面循环方式和劳动组织形式 57 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 61 6 1 3 采区运输设备的选择 63 6 2 矿井提升系统 65 6 2 1 提升方式 65 6 2 2 矿井主提升设备的选择 65 第 7 章 矿井通风与安全 68 IV 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 74 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 78 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 80 7 5 1 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施 80 7 5 2 预防井下火灾 80 7 5 3 预防水灾措施 80 7 5 4 其它事故预防 81 7 5 5 避灾路线及自救 81 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 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 84 V 8 2 3 井底水窝排水设备的选择 86 第 9 章 矿井主要技术经济指标 87 结论 89 致 谢 90 参考文献 91 附录 1 92 附录 2 96 1 绪 论 大学四年的学习 我学习到了一定的专业知识 通过对鸡西市张新矿的新 井设计 验证了我大学四年所学的知识能否综合运用 融会贯通 及时发现自 己对所学专业知识掌握不足之处 纠正某些错误的观点和认识 增强理论与实 践的结合能力 我在毕业实习中收集到许多张新矿的资料 正确的进行分析与 应用 本设计主要是新矿井的建设 其中包括井田开拓方式 采煤方法 巷道支 护 设备选型以及矿井生产的各个系统 本设计运用 CAD 制图方面的知识 采煤工艺方面的知识 井底车场的选 择 路线的布置 车场的通过能力是本设计的重点 参照 煤炭工业矿井设计 规范 进行的同时 在不违反原则的同时给自己留下想象的空间 大胆的应用 新技术 新理念 我希望通过本设计 能够更全面的掌握采矿专业的知识 同时增强所学知 识综合运用的能力和培养严谨的工作作风 为以后更好的为煤炭生产行业贡献 力量 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 6 km 地里坐标东经 131 北纬 45 井田东西走向长 8 km 南北倾 斜长 4 km 面积 32 km2 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 北以平麻断层为界 南以 7 号层 600m 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 3 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 5m 最低点是黄泥河谷 标高难度 185m 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 1 月中旬至明年 5 月中旬 最大冻土深度 2 28m 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 界 系 统 群 组 地质厚度 m 新生界 kz 第四系 Q 全新统 Q4 冲积层 Q4 2 10 4 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 1 地层分述 1 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 3mm 间 构成含煤盆地基底 2 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 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 合 中粒砂岩 20 23m 占 17 细砂岩和粉砂岩为 45 19m 占 38 泥岩 53 54m 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 5 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 5m 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 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 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 6 3 下白垩统桦山群 KUS 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 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 4 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 3 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 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 7 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 多米 落差 100m 50m 的断层 14 条 50m 30m 的断层 20 条 30m 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 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 30 m 10m 的 15 条 二水平落差大于 30m 的断层 14 条 落差 30 m 10m 的 35 条 三水平落差大于 30m 的断层 8 条 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 m 控制程 度 延展长 度 m 变化规律 1 F11B 150 160 W 75 10 80 可靠 2050 两头小中 间大 2 F12 162 180 W 70 20 可靠 1500 两头小中 间大 3 F25 170 E 75 0 160 较可靠 1900 上大下小 4 F12A 164 174 E 70 10 50 可靠 2550 上大下小 5 F22 154 E 60 60 可靠 1350 上小下大 8 6 F27 192 213 E 80 50 可靠 2800 两头小中 间大 7 F30 130 E 65 30 40 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 530m 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 B 1 可采部的总煤厚 5 4m 含煤系数 1 3 1 7 这三层煤都集中分布在 150m 的间距内 本区煤层都属中厚煤层 煤厚在 1 6m 2 2m 之间 从煤层机构来看 三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 1 6 2 2 1 7 1 9 20 粉 砂 岩 粉 砂 岩 1 3 焦煤 1 0 1 4 较稳定 1 7 1 9 65 3 6B 1 8 20 细 砂 岩 细 砂 岩 1 3 焦煤 1 0 1 4 较稳定 1 6 1 8 4 1 1 7 75 20 细 砂 岩 细 砂 岩 1 3 焦煤 1 0 1 4 较稳定 9 肥 气 煤 肥 气 煤 71 9上统系 罗罗 侏侏界生中 统系界 地 层 系 统 柱 状 6B1 812 0369459206煤层号 煤层 m 地层厚 粉 砂 岩 泥 岩 夹 煤细 粗 砂 岩细 砂 岩 灰 灰 白 色粉 细 砂 岩粉 砂 质 泥 岩岩 性 描 述肥 气 煤 图 1 2 综合柱状图 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 1 6m 2 2m 之间 本煤层结构简单 顶板为粉砂岩夹缝线 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 7m 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 1 号煤层 井田内主要可采煤层 全区可采 煤厚在 1 6m 2 2m 一般 均在 1 8m 左右 煤层结构比较简单 上部有 102m 左右煤分层 灰分高达 30 以 上 中夹 0 1m 0 2m 炭页岩 下部主煤层为 0 7m 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 10 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 5l s 坡降为 0 7 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 80m 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 400m3 h 矿井正常涌水量在 300 m3 h 1 2 6 沼气 煤尘及煤的自燃性 1 瓦斯 张新矿瓦斯绝对涌出量为 1 2m3 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 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 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 11 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 大卡 6615 大卡 之间 原煤灰分除 1 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 1g t 2 61g t 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 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 F44 F49 断层为界 西部与二道河子矿相接以 F30 F12 断层为界 7 8 号层及 6 号层组 150 标高以下以 F6 断层为界 北界以 各煤层露头为界 南界到 1 层 600 标高 煤层平均倾角为 20 平均容重 1 40t m3 全区走向长 5500m 宽 2170m 面积为 11 935 km2 12 2 1 2 井田境界确定的依据 1 以地理地形 地质条件作为划分井田境界的依据 2 要适于选择井筒位置 合理安排地面生产系统和各建筑物 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 5500m 宽 2170m 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 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 本设计井田范围内计算煤层有 7 6 B 1 三层 各煤层储量计算边界与 井田境界基本一致 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 依据保护煤柱的设计原则如下 1 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 2 地面受护面积包括受护对象及周围的维护带 3 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 13 4 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 400m 的以边界角圈定 小于 400m 的以移动角圈定 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 3 5242Mt 断层 边界保安煤柱损失 4 7167Mt 露头煤柱损失 2 1718Mt 总损失量 10 4127Mt 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 125 42Mt 2 可采储量计算 计算公式如下 Z K ZC P C 式中 Z K 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 94 00Mt 2 2 4 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 14 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 万 t 7 2526 75 38 83 26 34 62 438 67 631 93 1894 4 6B 1889 65 52 58 39 20 04 311 13 455 08 1433 5 1 2662 90 90 85 68 25 00 465 8 667 38 1994 7 合计 7078 231 80 227 33 79 66 1215 60 1754 39 5323 6 7 1967 28 50 45 67 393 43 468 5 1498 7 6B 1403 21 06 32 95 280 55 334 56 1068 2 1 2094 29 60 33 90 51 45 481 92 533 85 1506 7 合计 5464 29 60 84 46 130 97 1155 90 1336 9 4073 6 总计 12542 261 40 311 79 210 63 2371 50 3091 29 9400 2 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 煤炭工业矿井设计规范 规定 本矿井年工作日按 330d 计算 本 矿井每昼夜四班作业 三班生产 一班准备 每日净提升时间 16h 2 3 2 矿井生产能力及服务年限 根据 煤炭工业矿井设计规范 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 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 125 42Mt 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 各可采煤层均为薄煤层 按矿井 设计规范要求确定本矿的采区回采率为 75 由此计算确定本井田的可采储 量为 94 00Mt 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 具有建设大型矿井的条件 方案一 建 1 5Mt a 的矿井 方案二 建 1 2Mt a 的矿井 15 方案三 建 0 9Mt 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 1 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 44 7 年 方案二 P Z AK 56 年 方案三 P Z AK 74 6 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 1 2Mt a 矿井服务年限为 56 年 16 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 张新煤矿附近有鸡西矿业集团下属的两个矿 即二道河子矿和小恒山矿 这两个矿都采用双立井开拓 二道河子矿生产能力 0 9Mt a 小恒山矿的生产能 力为 1 8Mt a 3 1 2 影响本设计矿井开拓方式的因素及其具体情况 井田开拓方式的选择应全面考虑各种因素 主要因素包括 1 井田地质和水文地质条件 特别是表土层情况 2 煤层赋存和开采技术条件 3 地形地貌和地面外部条件 4 技术装备和工艺系统条件 5 施工技术和设备条件 6 总体设计和矿井生产能力要求等 影响本设计井田开拓方式的具体因素如下 1 地表因素 本井田属于缓坡丘陵地形 井田北部及中部皆为平原 地表平均标高 127m 2 煤层赋存情况 整个井田的煤层上部标高在 150m 下部标高在 600m 整个矿区共有 3 层可采煤层 即 7 6 B 1 全区发育 煤层走向长度为 5 5km 倾向 17 2 17km 本井田煤层系缓倾斜中厚煤层 平均倾角在 20 左右 3 1 3 确定井田开拓方式的原则 1 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 尢其是初期建设工程量 节约基建工程量 加快矿井建设 2 合理集中开拓布置 简化生产系统 避免生产分散 为集中生产创造条 件 3 合理开发国家资源 减少煤炭损失 4 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 5 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 6 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 井硐形式和井口位置 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 开拓巷道的布置方式通称为开拓方式 开拓方式按照井筒的形式可分为 斜井开拓 立井开拓 平硐开拓 1 斜井开拓 斜井开拓在我国应用很广泛 有多种不同的形式 按斜井与 井田内的划分方式的配合不同 可分为集中斜井和片盘斜井 2 立井开拓 是我国广泛应用的方式 主要应用于缓斜煤层 开采两个煤 层 煤层赋存较深 3 平硐开拓 平硐开拓是最简单最有利的开拓方式 我国一些地形为山岭 丘陵的矿区比较广泛地采用平硐开拓 1 井筒形式 本设计井田的地形地质及煤层赋存特征可知 平硐开拓方式的条件不具备 立井开和斜井开拓方式在技术上均可行 综合开拓虽然对工业广场布置和井底 车场要求很高 但针对本井田的地质状况 综合开拓方式也可行 应该予以考 虑 依据本井田的地质状况 煤层赋存情况及井型 服务年限等要求 对本井 18 田开拓方式选择提出二种方案 方案一 双立井开拓方式 方案二 双斜井开拓方式 1 技术比较 详见技术比较表 3 1 表 3 1 技术比较表 方 案 名 称 优 点 缺 点 双 立 井 开 拓 1 适应性强 技术成熟可靠 2 井筒短 提升速度快 提升能力大 3 通风断面大 风阻小 满足大风量 要求 4 便于井筒延伸 5 对于开采深部赋存煤层有长处 1 初期投资大 建井期限稍长 2 需要大型的提升设备 3 多水平开拓 立井石门长度大 掘进工程量大 掘进费用高 双 斜 井 开 拓 1 掘进速度快初期投资较双立井开拓 省 2 井筒设备较简单 3 建井期稍短些 1 井筒过长 煤柱损失严重 2 通风线路长 通风阻力大 费用 增加 3 井筒过长 地质条件复杂时 不 易维护 安全性降低 4 辅助运输时间长 依据开拓方案技术比较 可初步选定两种较合理开拓方案 方案一 双立井开拓方式 如图 3 1 方案二 双斜井开拓方式 主井采用皮带提升 副井采用串车提升 如图 3 2 所示 方 案 一 双 立 井 开 拓 图 3 1 方案一 19 方 案 二 双 斜 井 井 开 拓图 3 2 方案二 2 经济比较 方案一 方案二在技术均较合理 两者之间的区别在于井筒掘进费用以及 他们的维护费用 提升费用 主石门掘进长度等等 两个方案的井底车场 水 平运输大巷以及各种带区石门和带区上山 斜巷 的工程量基本相等 因此 只需要比较它们的不同之处 即建井工程量 生产经营费用 基建费用和维护 费用等 详见开拓方案经济比较表 3 2 所示 表 3 2 经济比较表 20 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 35 0 10m 31958 1118530 160 23 10m 8503 1321806 基 岩 段 副 井 掘 进 37 6 10m 39910 1500166 150 70 10m 9215 1388700 基 岩 段 主 井 辅 助 费 34 5 10m 42781 1454554 155 97 10m 14774 2304300 基 岩 段 副 井 辅 助 费 35 6 10m 45214 1609618 150 10m 14774 2216100 表 土 层 副 井 辅 助 费 4 10m 23435 93740 15 6 10m 11822 114423 主 井 提 升 费 用 75 9 10m 0 858 65 12 80 10m 0 398 31 84 副 井 提 升 费 用 72 8 10m 2 71 420486 25 51 10m 0 681 157343 箕 斗 2 个 243750 487500 罐 笼 2 个 218750 437500 钢 丝 绳 输 送 机 170 10m 4955 842350 串 车 10 10m 5250 52500 主 井 提 升 机 1 个 101750 101750 1 个 92000 92000 副 井 提 升 机 1 个 876250 876250 1 个 923750 923750 总 计 11545865 21285750 吨 煤 成 本 15 94 24 13 从经济比较表可知 立井开拓比斜井开拓投资少 所以该设计矿井选择方 案一 采用双立井开拓方式 2 井口位置 井口位置的选择是井田开拓的重要组成部分 井口位置与开拓方式要相互 协调 经综合比选后择优确定 特别是提 运煤炭的主井位置还要与地面生产 系统 工业广场布置相匹配 需要综合考虑的主要因素和原则如下 1 井下条件 21 井田走向储量中央或靠近中央位置 使井田两翼可采储量基本平衡 井筒应尽量避开或少穿地质及水文复杂的地层或地段 勘探程度及初期工程量 2 地面条件 井筒位置应选在比较平坦的地方 并且满足防洪设计标准 井口要避开地面滑坡 岩崩 雪崩 泥石流 流砂等危险地区 井口及工业场地位置必须符合环境保护的要求 工业场地不占或少占用良田 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 在本设计井田中 提出三种井筒位置方案 方案一 井筒位于井田浅部 方案二 井筒位于井田中部 方案三 井筒位于井田深部 图 3 3 方案 1 图 3 4 方案 2 22 图 3 5 方案 3 现将三种方案作简单的技术经济比较 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 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 本井田煤层均为缓倾斜中厚煤层 井田走向长度不大 但倾斜长度较 大 从有利井下运输和保证初水平合理的服务年限出发 也应该将井筒布置在 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 根据矿井井田斜长的大小 开采煤层的多少和煤层倾角的陡缓 井田可设 一个或几个开采水平 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 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 较长的服务年限 水平上 下山开采方式是优越的 可 保证生产合理集中化 稳定生产 节省总井巷工程量 经济效益好 因此使用 上下山开采的意义很大 在条件适宜时 应该优先考虑使用上下山开采 本设计井田水平标高的确定主要考虑了以下几个因素 1 水平接替 2 生产成本 3 煤层赋存条件及地质构造 4 合理的水平服务年限 5 井底车场及其主要硐室的位置应尽量处于较好的岩层内 23 根据上述因素 本设计井田设计提出如下两个水平标高划分方案 方案一 井田划分三个阶段 布置两个开采水平 一水平标高 250 m 水 平垂高 400 m 二水平标高为 600 m 一水平实行上山开采 二水平上下山开 采 方案二 井田划分三个开采水平 一水平标高 150 m 二水平标高 350 m 三水平标高 600 m 各水平均实行上山开采 各方案水平储量及服务年限详见表 3 3 表 3 3 水平储量及服务年限表 水平个数 储量 万吨 服务年限 年 一水平 5323 6 31 7 方案一 二水平 4073 6 24 3 一水平 3460 5 20 6 二水平 2830 0 17 0 方案二 三水平 3109 7 18 4 从该表中可知 方案二的一水平服务年限达不到规范要求的服务年限 水 平储量严重不足 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 30a 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 水平标高 分别为 250 m 和 600 m 一 二水平均采用上山开采 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 或总回风道 主要风井等 1 运输大巷的布置 运输大巷服务于整个开采水平的煤炭和辅助运输 人员 矸石 材料 设 备等 以及通风 排水和管线敷设 服务年限很长 根据煤层的数目和间距 大巷的布置方式分为单煤层布置 称分煤层运输 大巷 分煤组布置 称分组集中运输大巷 和全煤组集中布置 称集中运输 大巷 采用集中运输大巷时 各煤层 组 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 1 分煤层大巷适用条件 煤层数不多 层间距大 石门长 24 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 2 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 3 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 采区尺寸大 石门长度短 现依据矿井设计生产能力及技术可行角度 特提出以下两种大巷布置方式 1 方案一 分组集中大巷布置 2 方案二 集中大巷布置 两种技术方案的优缺点详见表 3 4 所示 表 3 4 大巷布置方案比较表 特 点 分组集中大巷布置 集中大巷布置 适 应 条 件 1 可采煤层数目多 间距大小不同 2 采区巷道为分组联合布置 煤层 分组间距大 3 井底车场在煤层群上部或中间时 初期工程少 工期大 1 煤层间距小 2 井田走向长度大 服务年限长 3 下部煤层底版有坚硬有岩层 采区尺 寸大 石门长度短 25 优 点 1 总的巷道工程量较少 2 生产比较集中 3 采区巷道分组联合布置 4 大巷容易维护 运输条件好 1 大巷工程量少 2 生产区域比较集中 运输条件好 3 采区巷道集中联合布置 开采程序比 较灵活 开采强度大 4 大巷维护容易 缺 点 1 石门长度较长 2 掘进工程量大 1 总的石门长度大 2 初期工程量大 建井时间长 3 存在反向运输 依据本井田的地质条件及煤层赋存状况 本井田共有可采煤层 3 层 即 7 6 B 1 其中 7 与 6B 平均间距 42 5m 6B 与 1 煤层平均间距 36 m 针对上述情况 方案一分组集中大巷布置 经济上不合理 方案二采区 大巷长度短 工程量小 费用低 经济上合理 故而采用方案二 3 3 选定开拓方案的系统描述 3 3 1 井硐形式和数目 本设计井田采用一对立井开拓 即主井 副井 另外还设有回风井 主井用以提升煤炭 副井用以提矸 升降人员 下放材料和设备及兼作进 风井 回风井专门用于回风 3 3 2 井硐位置及坐标 井筒处于井田中央附近 理由是 1 地处井田储量中央 2 有较好的地形条件 井口处标高 127 m 地面坡度不足 2 平正土方量 小 3 交通条件好 确定井筒坐标 主井井口坐标 XA 5023700 5 YA 429833 8 副井井口坐标 XB 5023800 6 YB 429750 8 主井井口标高为 127 m 副井井口标高为 127 m 拟定二水平为井筒最 终水平 主井井深 377 m 副井井深 377 m 两井筒中心线间距为 60 m 主井 井筒直径 6 5 m 副井井筒直径 6 5 m 均采用整体式混凝土井壁 井壁厚度 450 mm 26 3 3 3 水平数目及高度 本井田采用多水平开拓 拟定第一标高为 250 m 实行上山开采 第二水平拟 定标高为 600 m 实行上下山开采 3 3 4 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 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 单独开拓的薄煤层或中厚煤层 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 服务年限短的 煤层群 组 下部的薄及中厚煤层中开集中大巷的 煤质坚硬 围岩稳定 维护简单 费用不高的煤层 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 2 岩石大巷 优点很多 如维护条件好 费用低 大巷方向 坡度可根据运输等功能要 求选定 而