资源描述
摘要 该设计矿井为鸡西市成子河矿的矿井设计，设计生产能力为0.9Mt/a，服务年限56a。井田共划分为2个水平开采，井田内有4层可采煤层。井田平均走向长3750m，平均倾斜长3300m，煤层平均倾角11，属缓倾斜煤层。城子河矿位于鸡西市鸡西火车站东北约5公里。其地理坐标为东经北纬。矿内有运煤专用铁路与国铁林密线西鸡西车站相连，距离为7.5公里，往东至正阳煤矿6.5公里。此外上有公路通往鸡西、勃利、哈达、四海店等地，交通十分方便。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。工作面全部为综合机械化采煤。Abstract Change to design mineral well as the mineral well that chicken west City almond spend the mineral design, designing production ability as 2.4 Mts/ a, service time limit 70 as.The well farmland turns to is divided into totally 2 adopt the zone mines, the well farmland inside has 5 lamellas can adopt the coal seam.Average alignment in farmland in well lengthways 4500 ms, average slant lengthways4300 ms, average rake angle in coal seam 11 , belong to the the slant the coal seam.Well farm land chicken east County reaches the town is inshore with chicken west City almond flower town.There is horizontal in highway in national defense in city this well farmland, horizontal interleave in inshore big driveway, all can autocar.Well farmland south side contain the strand of to state-owned railroad in eastern and red and male line, north side in farmland in well contain city son river carries to the positive positive mineral well coal appropriation line.This well farmland is apart from the chicken west station 11.5 kilometer, reach the river station to the 12 kilometer, the transportation is more convenient.Because the well farmland slant length is bigger, and incline the coal seam for the , and coal seam geology condition etc. factor effects, deciding this well farmland inside the complete adoption slant 。绪论通过大学四年的学习，我掌握了很多专业知识，为了能更好的巩固和运用这些知识，借毕业设计这个机会我做了黑龙江省双鸭山市新安矿的新井设计，而且我在毕业实习中也收集到了很多新安矿的资料。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。本设计包括通风安全方面、采煤工艺方面、岩石力学方面以及CAD制图方面的知识。采矿方面的知识更新很慢，本设计采用了一种创新模式，这是一个新的方案，主要是针对小倾角煤层群的开采方法，本方法采用反倾向的巷道布置，不需要布置上下山，因此，可以节省很多开采费用，也更利于矿井的生产和管理。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，以便使设计更加合理。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。我希望通过做本次毕业设计，我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。目 录摘要IAbstractII绪论III第1章 井田概况及矿井地质特征11.1 井田概况11.1.1、井田位置及范围11.1.2、交通位置11.1.3、地形与河流11.1.4、气象11.2 地质特征31.2.1、矿区范围内的地层情况31.2.2、井田范围内和附近的主要地质构造51.2.4、岩石性质、厚度特征(附岩石物理力学性质指标表1-2-4)51.2.5、井田内的水文地质情况61.2.6、沼气、煤尘及煤的自燃性61.2.7、煤质、牌号及用途7第2章 井田境界 储量 服务年限82.1井田境界82.1.1、井田境界确定的依据82.1.2、井田周边情况82.2 井田储量82.2.1、井田储量的计算82.2.2、保安煤柱92.2.3、储量计算方法92.2.4、储量计算的评价102.3矿井工作制度、生产能力、服务年限102.3.1、矿井工作制度102.3.2、矿井生产能力的确定102.3.3、矿井服务年限10第3章 井田开拓113.1 概述113.1.1、井田内外及附近生产矿井开拓方式概述113.1.2、影响本设计矿井开拓方式的原因及其具体情况113.2 矿井开拓方案的选择123.2.2、开采水平数目和标高133.2.3、开拓巷道的布置143.3 选定开拓方案的系统描述223.3.1、井硐形式和数目223.3.2、井硐位置及坐标223.3.3、水平数目及高度233.3.4、石门、大巷(运输大巷、回风大巷)数目及布置233.3.5、井底车场形式的选择253.3.6、煤层群的联系263.3.7、带区划分283.4 井筒布置及施工293.4.1、井硐穿过的岩层性质及井硐维护293.4.2、井硐布置及装备293.4.3、井筒延伸的初步意见3235 井底车场及硐室323.5.1、井底车场形式的确定及论证323.5.2、井底车场的布置、存储线路、行车线路布置长度333.5.3、通过能力计算353.5.4、井底车场主要硐室383.6 开采顺序383.6.1、沿煤层走向的开采顺序要说出从井田中央向井田两翼由近及远开采393.6.2、沿煤层倾斜方向的开采顺序393.6.3、带区接续计划39第4章 带区巷道布置与带区生产系统404.1带区概况404.1.1、设计带区的位置、边界、范围、带区煤柱404.1.2、带区地质和煤质情况404.1.3、带区生产能力、储量及服务年限414.2 带区巷道布置414.2.1、区段划分414.2.2、带区斜巷布置424.2.3、带区煤仓形式，容量及支护434.2.4、带区硐室简介444.2.5、带区工作面的接续454.3.1 、带区巷道的准备顺序494.3.2 、带区主要巷道的断面及支护方式50第5章采煤方法525.1 采煤方法的选择525.2 回采工艺525.2.1、选择和决定回采工作面的工艺过程及使用的机械设备525.2.2、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556.1 矿井井下运输556.1.1、运输方式和运输系统的确定566.1.2、矿车的选型及数量576.2 矿井提升系统586.2.1、矿井主提升设备的选择及计算58第7章 矿井通风安全597.1 矿井通风系统的确定597.1.1、概述：597.1.2、矿井通风系统的确定597.1.3、主扇工作方式的确定607.2 风量计算与风量分配617.2.1、矿井风量计算的规定617.2.2、风量计算617.2.3、风量分配637.2.4、风速的验算637.2.5、风量的调节方法与措施657.3 矿井通风阻力计算667.3.1、确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力667.3.2、矿井等积孔计算667.3.3、主扇的选择计算677.4 矿井安全生产措施687.4.1、预防瓦斯爆炸的措施697.4.2、预防煤尘爆炸的技术措施697.4.3、水患的预防措施707.4.4、火灾的预防措施717.4.5、其他事故的预防71第8章 矿井排水728.1 概述728.1.1、矿井水来源及涌水量728.1.2、对排水设备的要求738.2 矿井主要排水设备748.2.1、排水方式与排水系统简介748.2.2、主排水设备及管路的选择计算74第9章 采区供电769.1 矿井供电系统概述769.1.1、电力用户的分级和电压等级769.1.2、地面变电所779.1.3、井下供电系统779.1.4、采区供电779.2 采区电器设备的型号及数目779.3 变压器容量选择799.4 电缆选择计算79第10章 技术经济指标81参考文献：83致 谢85附录91附件1：中文资料论文92附件2：外文翻译9953第1章 井田概况及矿井地质特征1.1 井田概况1.1.1、井田位置及范围城子河矿位于鸡西市鸡西火车站东北约5公里。其地理坐标为东经北纬。行政区划隶属于黑龙江省双鸭山市宝山区。井田范围从东、西、北皆为煤层露头，南抵南部断裂。1.1.2、交通位置矿内有运煤专用铁路与国铁林密线西鸡西车站相连，距离为7.5公里，往东至正阳煤矿6.5公里。此外上有公路通往鸡西、勃利、哈达、四海店等地，交通十分方便。1.1.3、地形与河流井田地形呈丘陵起伏。矿山地形属老年期地貌，北部是基底古；古老变质岩露出的山脊，一般标高+200米，中部为含煤地带的缓坡丘陵，一般标高+50+100区内有四条河流，穆陵河、城子河、正阳河、白石河。其中穆陵河最大，流量最大最小，但是该河在本井田深部流过，对本井田影响不大，此外城子河、正阳河，白石河均在井田内流过，是季节性小河，冬季干涸。对深部开采影响也不大1.1.4、气象和地震情况该地区属于大陆性气候，最高气温最低气温。年降水量在325.7692.3mm,年蒸发量在1095.51430.6mm，年平均风速4.14.7m/s风向多为西北风，最大结冻期由11月初至次年4月结冻深度一般在2.0米，一举国家地震局资料无最大在3.43.6级。1.2 地质特征1.2.1、矿区范围内的地层情况从老至新有元古界麻山群，中生界下白垩统，以及新生界第三、第四系。分别表述如下：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全矿地层为向南倾斜的单斜构造，一般倾角在之间，矿山内断层很少，城子河矿水文地质条件简单第四纪含水层叫发育矿井涌水随季节变化。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8 10m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。城子河煤矿开采鸡西群城子河组内煤层，含煤地层厚度0-850米，全区可采煤层共4层，均为中厚煤层。1.2.2、井田范围内和附近的主要地质构造该井田的基本构造形态为南倾的单斜构造，地层倾角在，区内共有编号断层一条，为正断层断距1220米，特征见下表（11）序号断层号与煤层走向关系基本特征摆动可靠程度影响范围走向倾向倾角性质落差/米1F1斜交东西南北正12205可靠整个井田1.2.3煤层赋存状况及可采煤层特征全区共有可采煤层4层，全部可采，见表（12）煤层号厚度/米层间距顶板岩性底板岩性可采程度稳定程度最大最小 平均最大最小 平均36A#2.52.72.635 - 2530砂页岩砂岩砂岩全层可采全层稳定29#3.02.6 2.840 3035砂岩凝页岩砂岩凝灰岩全层可采全层稳定23#2.52.72.6352530砂岩页岩砂岩灰岩全层可采全层稳定8#2.82.02.4352530砂页岩砾岩砂岩泥岩全层可采全层稳定 城子河煤矿煤层及顶底版板岩性特征表（12）1.2.4、岩石性质、厚度特征(附岩石物理力学性质指标表1-2-4)城子河组发育在现在产区，为鸡西的的主要含煤层之一，下部砂岩开始到上部的砂岩止，由灰色砂岩和页岩泞灰岩组成，见表（13）厚度南北不一，由-600米到-810。名称容重kg/cm3孔隙度%抗压强度102kg/cm3抗拉强度102 kg/cm3变形模量102kg/c3弹性模量kg/cm3砂岩2.02.65252200.50.40.58110砾岩2.32.65151150.21.50.8828泥岩2.7 2.851.65.212.830.62.027510灰岩2.22.75205200.52.018510页岩2.02.416301100.21.013.528石英2.652.70.120.515351.03.06 20620（1-2-4）岩石主要物理力学性质指标表 1.2.5、井田内的水文地质情况 城子河矿因矿区地势北高南低，为此，矿区内几条沟谷河水皆直接流入 。地下水成因的类型为第四纪冲击层孔隙水几基岩风化的裂隙水，目前矿井正常涌水量240 /h最大时650/h含水层分布于煤层底板中岩石裂隙和构造裂隙中，随着矿井的深度增加有含水程度减弱的趋势。矿井涌水量随大气降水而变化，水文地质条件简单，矿井涌水量较小。穆棱河离本矿的上方较远，向东逐渐流向立井井田的深部，除穆棱河外，还有南北向南流向的小河城子河、白石河等。本井的地层为陆相沉积地层，组成的岩性多为细粒物质，岩石的胶结良好，坚硬致密，地下水主要赋存与裂隙中1.2.6、沼气、煤尘及煤的自燃性城子河全矿为瓦斯突出煤矿，立井属于高沼气矿井，个瓦斯的相对涌出量是立井:19.24/h未来个煤层瓦斯的涌出量随着开采深度的不延伸，涌出量有逐渐的增大的趋势。 城子河矿在开采范围内各煤层煤尘爆炸指数在33%67%之间，属于有煤尘爆炸危险的煤矿1.2.7、煤质、牌号及用途煤层肉眼坚定类型，多属半亮几半暗煤，颜色深黑，条痕黑褐色，断口参差壮，或平坦壮，硬度23，煤中夹石主是煤页岩、砂页岩、页岩和少量的细粒岩等。全区可采煤层4层，均属中厚煤层，媒质程度中等，灰分6.038。0%挥发分2639.6%，胶质层厚度9.024.0mm煤种皆为1/3JM，没的发热量多在5000大卡/千克以上，原煤灰分6.058.37%原煤挥发分：26.3740.90%胶质煤层厚度：823mm没中含硫量：0.250.55%属于低硫煤。含磷量：0.00200.027%属于低磷煤。发热量：56488130卡/克一般作为炼焦煤使用。煤经洗选加工后可做为优良的配焦和化工精练，副产品可供动力或民用。第2章 井田境界 储量 服务年限 2.1井田境界2.1.1、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。5、以井田的勘探边界为矿界；2.1.2、井田周边情况本矿井西部西部斜井为界，浅部以现生产井实见的断层为界，深部以 -700标高为技术境界，东部以断层边界为界。走向3.7公里，倾斜3.3公里，井田面积12.21平方公里。关于井田境界除东部外其余均和勘探境界相同。东部在勘探时为了增加本井深部储量，经勘探结果分析以井田境界为界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29#、23#、8#、7#、五层，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、保安煤柱参照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受护带(3)当受护边界与煤层走向斜交时，应该根据基岩移动角求得垂直与受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。(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400米的以边界角圈定，小于400米的以移动角圈定。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.边界断层留设30m50m保安煤柱；2.井田内部断层留设30m保安煤柱；3.河流两侧各留设15m保安煤柱；4.地面建筑物留设20m保安煤柱；5.煤层大巷两侧煤柱各宽50100m 按以上方法计算得：工业广场煤柱损失：4.05M吨； 断层、地面、边界、巷道保安煤柱损失：1.6M吨； 总损失量：5.65M吨；2.2.3、储量计算方法水平煤层工业储量A+B+C(万t)可采储量（万t）工业场地井田境界断层巷道合计开采损失36A165092306058182140146829#166896316265189198147923#1850111.829585119810516518#1656104.62754691851221466合计6624404.4117234243755534586836A8090250481152435529#8000230511222732423#680021047112262548#55002004211537284合计283908901885771141217总计9463404.4 20623443113322367085.6回采要求：中厚煤层不应小于80%，薄煤层不应小于85%。经各煤层可采储量计算，汇总计算出本设计井田可采储量为 7085.6万吨。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。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 该设计矿井年工作日确定为330天，矿井每日净提升16小时，采用三八工作制制度。2.3.2、矿井生产能力的确定矿井生产能力的大小主要根据井田储量、煤层赋存状况、地质条件等情况来确定，还应该考虑到当前及今后市场的需煤量。根据该井田的实际情况，初步拟定了三种矿井年生产能力方案，具体如下： 方案A：1.2Mt/a方案B：0.9Mt/a方案C：0.6Mt/a上述三种方案，具体选择哪一种，还应该根据矿井服务年限来确定。2.3.3、矿井服务年限 矿井服务年限计算公式如下：T=Z /（Ak） 式中： Z矿井设计可采储量，Mt；A矿井生产能力，Mt/a；k矿井储量备用系数，k=1.31.5。 根据本矿井实际情况，取k=1.4。依据以上拟定的矿井生产能力，服务年限的确定现提出三种方案，具体如下：方案A：1.2Mt/a T=Z /（Ak）=708.56/（1.81.4）=42a；方案B：0.9Mt/a T=Z /（Ak）=708.56/（2.41.4）=56a方案C：0.6Mt/a T=Z /（Ak）=708.56 /（3.01.4）=84 a；参照煤矿工业设计规范规定，方案B较为合理，即：矿井生产能力为0.9Mt/a；矿井服务年限为T=56a。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井田位于三江盆地的西部，三江盆地是中生代以来的一个断层凹陷地，区域构造属新华夏系第二隆起带，北段由一些北东向展布的次一级隆起带和凹陷带组成，本井田属盆地内的绥深-集贤凹陷带。煤层赋存不太深，均为中厚煤层。3.1.2、影响本设计矿井开拓方式的原因及其具体情况 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。对以上各种因素要综合研究，通过系统优化和多方案技术经济比较后确定。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平原地形，地表平均标高+0m。（2）煤层赋存情况整个井田的煤层上部标高在 m，下部标高在-850m。整个矿区共有四层可采煤层，即36A#、29#、23#、8#，全区发育。煤层走向长度为3750m，倾向3300m。本井田煤层系缓倾斜中厚煤层，平均倾角在11左右。3.2 矿井开拓方案的选择3.2.1、井硐形式和井口位置井筒形式：1.井筒形式选择立井井筒开拓。由于立井井筒的适应性很强，具有通过复杂地质地段的能力强，提升能力大，机械化程度高，易于自动控制，维护费用低，有效断面大，通风条件好，管线短，物料和人员升降速度快等优点。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：在井田走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；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，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。已确定井口位于井田走向方向的中部，但倾斜方向还不能确定，于是提出三种沿井田倾斜方向的井筒位置方案：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（3）经过简单的技术比较后认为：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；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；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煤层赋存为倾斜状态时，一般由浅部向深部开采，以达到工程量少、建设速度快、投资省、成本低的效果。根据煤层的赋存条件和倾斜长度，一个井田可以单水平开采，亦可以多水平开采（从上往下逐水平开采）。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。煤矿科技迅猛发展，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，12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。本设计井田水平标高的确定主要考虑了以下几个因素：1) 合理的水平服务年限；2) 煤层赋存条件及地质构造；3) 生产成本；4) 水平接替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。根据上述因素，本设计井田设计提出水平划分方案如下：方案一：井田划分两个开采水平；一水平运输标高-370 m，二水平标高为-770 m。一水平实行上下山开采，二水平下山开采。方案二：井田划分三个开采水平，一水平标高-200 m，二水平标高-500 m，三水平标高-700 m。各水平均实行上山开采。水平储量及服务年限如下：可采储量（M吨）服务年限（年）方案一一水平58.740二水平12.216方案二一水平42.722二水平1417三水平1417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25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。故而采用方案一的水平划分方法，即划分两个开采水平，一、二水平标高分别为-370 m和-770 m，一水平采用上下山开采，二水平采用单下山开采。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。（一）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。煤层群开拓时，主要巷道布置方式一般可分为三类：（1）单层布置：自井底车场开掘主要石门后，分煤层设置水平运输大巷。（2）分组集中布置：在煤层群中，相近的煤层为一组设分组集中大巷，由分组集中运输大巷开采区石门与各采区联系。自井底车场开掘主要石门与个分组集中大巷贯通。（3）集中布置：在开采近距离煤层群时，只开掘一条水平集中运输大巷，用采区石门联系各采区。现依据矿井设计生产能力及技术可行角度，特提出以下二种大巷布置方式：如图所示：方案一：分组集中大巷方案二：集中运输大巷详见比较表：特点分组集中大巷布置集中大巷布置优点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. 有反向运输适应条件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4层，即36A#、29#、23#、8#，其中36A#与29#平均间距30m,29#与23#煤层平均间距35m，23#与8#平均间距30m。针对上述情况，有对比表可知，本井田适合于集中大巷布置，所以采用方案二。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。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分析比较后，才能确定。开拓方式按照井筒的倾角不同（水平、倾斜、垂直）分为平硐开拓、斜井开拓、立井开拓和综合开拓方式（平、斜、立井中的任何二或三种形式相结合进行开拓）等四种方式。开拓方式依据井筒 （或平硐）与煤层位置的不同又有若干分类。模式一：总石门分煤层大巷带区材料车场及带区入风石门分带运输巷及运料巷倾斜长壁回采工作面；3、模式二：集中大巷带区下部车场反斜带区斜巷及煤仓分带运输巷及运料巷倾斜长壁回采工作面。模式一的优点如下：由于模式一用总石门贯穿所有煤层，总石门、分煤层大巷和带区车场中可以选用同一种运输设备，分煤层大巷与分带巷道之间再没有斜巷联系，所以，模式一的运输段数最少。模式一的缺点如下：1、每层煤都要掘进多条分煤层大巷，分煤层大巷总条数过多，井田开拓掘进总工程量大，给费用和成本带来了过重的负担；2、由于煤层倾角小，造成各水平总石门长度大，工程量大；3、由于巷道多，总工程量大，所以巷道维护量大，维护费用高；4、由于工程量大，又是单层开拓、扒皮式回采，所以采掘干扰严重；5、由于带区材料车场和带区入风石门（也担负掘进运矸的任务）是从煤层底板穿向煤层，煤层倾角缓，要留大量的护巷煤柱；总石门和两翼回风石门较长，压煤量较多；所以煤炭采出率低。6、各煤层的分煤层运输大巷和回风大巷处在下层煤下山阶段的上方，回风立井处在井田边界附近，煤层之间几乎不能实现同采，一般为扒皮式回采，给各煤层间的搭配开采造成极大的困难，矿井生产期内的产量、煤质、煤种等综合指标不稳定；7、由于井田境界是铅垂划分，一、二水平是水平划分，造成上部煤层俯斜工作面可推进长度过长，下部煤层俯斜工作面可推进长度过短，使得每层煤的仰、俯斜回采工作面可推进长度不均匀，分带接续不均衡，增加了分带巷道运输费用；8、当井田内存在倾向断层时，分煤层回风大巷要频繁找煤，大巷的弯道数量增加，影响运输设备的运行速度且增加投资，所以，该模式对构造适应能力差；9、通风网路较长，通风费用较高；10、每层煤的护巷煤柱较大，在有自然发火危险的煤层中，护巷煤柱压裂透风容易引起自然发火；另外，由于是分层开拓，最易助长短期行为，引发掏肥丢瘦、浪费资源的现象。一般在井田走向短，煤层数目少，煤层间距大，采用集中布置有困难且经济上不合理时，才采用此种布置模式。模式二与其它模式相比优点如下：1、大巷工程量及与大巷有关的联络巷道相对于其一种模式大大减少，无总石门，也无回风石门，总工程量最少，大大降低了费用和成本；2、由于总工程量较其它模式大为减少，所以巷道维护量大为减少，巷道维护费大大降低；3、由于煤层间的开采顺序是阶梯式，总工程量又少，所以采掘干扰轻微，回采面接续从容。井田每翼可安排13个带区阶梯式同采，增产潜力大，排产灵活，矿井服务年限内的均衡生产容易保证；4、带区斜巷与煤层的夹角较大，而且随着煤层的阶梯开采逐段报废，越来越短，所以压煤量为零；集中大巷处在煤层群的最下部煤层，无石门，护巷煤柱比其它模式大为减少；由于带区斜巷的空间特性，层组内煤层的开采顺序必须是自上而下的顺序式，煤层间接续工程量少，薄煤层可在低准备量低成本状态下被采出，因此最大限度地遏制了采肥丟瘦的现象的发生；所以煤炭采出率较其它模式大为提高；5、由于层组内煤层间的开采顺序是阶梯式，带区斜巷又不压煤，所以给层组内煤层的搭配开采创造了条件，有利于矿井生产期内综合指标的稳定；6、以斜巷代替石门做为煤层间的联络巷道，使得每层煤仰、俯斜工作面可推进长度失衡的状况较其它模式大为改善，最大限度地缓解了工作面接续的紧张状况，降低了分带巷道的运输费用；7、当遇到走向断层时，集中大巷不必频繁转弯，带区斜巷向下延伸或向上调整带区斜巷的长度即可保证带区斜巷与所有煤层的联络，所以创新模式对地质构造的适应能力较强；8、排水费和通风费比其它模式低；9、护巷煤柱少，在有自然发火危险的煤层中，安全状况比其它模式好；10、由于带区斜巷是逆倾向穿层布置，所以巷道受力状态好，容易维护；11、由于总工程量少，出矸量少；煤炭采出率高，延长了矿井的经济寿命，会减少单位历史阶段内的建井数量；效益高；成本低；安全状况好；从而使得该模式具有了环保型的特性，推广后，将有利于煤炭行业的可持续发展。创新模式与其它模式比缺点如下：1、由于一水平井筒较深，加之移交前要施工带区斜巷，所以初期工程量略大，工期略长；2、井筒提升费略高；详见技术比较表3-2-1表3-2-1 技术比较表序号对比项目评优准则模式一模式二1移交工程量及投资少中差2一水平总工程量及总投资少差优3工期短中差4巷道维护费少差优5矿井出矸量少差优6煤炭采出率高差优7分带巷道长距离掘进通风易差中8仰、俯斜工作面推进长度差值少差优9煤层间的搭配开采易差优10对构造的适应能力强差优11运输段数少优中12分带巷道运输费少差优13带区斜巷运输费和井筒提升费少中差14排水费少优优15通风费少差优依据开拓方案技术比较，可初步选定两种较合理开拓方案：模式一： 模式二：方案一水平平面图方案二水平平面图（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采区石门和采区上山（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3-2-2方案项目模式一模式二基建费（万元）井筒1956井筒2172石门1435石门0集中斜巷0集中斜巷0主要大巷29291主要大巷5858带区车场9768带区车场1519带区煤仓950带区煤仓190带区斜巷0带区斜巷2930小计43400小计12669生产费（万元）立井提升23338立井提升22989运输费用15368运输费用15872立井排水13569立井排水14896小计52275小计53757总计费用/万元48627.5费用/万元18044.7从经济比较表可知方案二投资少，所以该设计矿井选择方案二。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。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。3.3.2、井硐位置及坐标井筒确定在井田中央附近，理由是：（1）地处井田储量中央：井筒距北部边界1.5公里，南部边界2.2公里，西部边界1.3公里，东部边界1.9公里；（2）有较好的地形条件：井口处标高+0m，地面坡度不足1，平正土方量小；（3）有较好的居民点条件：工人村距井口 400 m左右。确定井筒坐标为：主井井口坐标为： XA=421315 YA=5023694副井井口坐标为： XB=421377YB=5023668主井井口标高为+0 m，副井井口标高为+0m，拟定二水平为井筒最终水平。主井井深770 m，副井井深770 m，两井筒中心线间距为50m，提升方位角为25，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。3.3.3、水平数目及高度本井田采用多水平开拓,拟定第一水平为-370m,本井大部分采区的煤层浅部标高在+50,实行上、下山开采.第二水平拟定标高为 -770 m，实行下山开采。3.3.4、石门、大巷(运输大巷、回风大巷)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，对于各种大巷布置方式分述如下： （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，而较少受地质构造的影响。可不留或少留护巷煤柱，煤的损失少，安全条件好，受煤和瓦斯突出以及自燃发火影响较小。缺点主要为岩石工程量大，掘进速度慢，投资费用高，建设工期长。在具体条件下是采用岩石大巷还是煤层大巷需要做全面细致的方案比较才能合理的确定。本设计井田对大巷布置提出两种方案：方案一：煤层大巷布置方案二：岩石大巷布置煤层大巷与岩石大巷相比较有下列缺点：煤层大巷的巷道维护困难，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；为了便于巷道维护，巷道维护留设保安煤柱增多，煤柱回收困难，资源损失大；煤层有自燃发火危险时，一旦发火就要封闭大巷，导致矿井停产，而且因煤柱受影响破坏，封闭效果不好，处理火灾困难。综上所述，煤层大巷与岩石大巷相比缺点大于优点，岩层大巷的优越性是主要的。在本设计井田中，由于36A#、29#、23#、8#、煤层间距小，可布置岩石集中大巷。因此，运输大巷与回风大巷采用岩石大巷布置。大巷与石门服务年限较长，运输能力要求大，所以大巷和石门的断面和支护设计基本相同，断面尺寸详见断面图：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）矿井设计生产能力及工作制度：（2）矿井开拓方式；（3）井筒及数目：（4）矿井主要运输巷道的运输方式；（5）矿井瓦斯等级及通风方式；（6）矿井地面及井下生产系统的布置方式；（7）各种硐室有关的资料；2.设计要求：（1）井底车场富裕通过能力，应大于矿井设计生产能力的30%；（2）井底车场设计时，应该考虑到增产的可能性；（3）尽可能提高井底车场的机械化水平，简化调车作业，提高井底车场通过能力；（4）应该考虑主、副井之间施工时便于贯通；（5）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；（6）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。3.立井井底车场的基本类型：（1）环形式：立式、斜式、卧式；（2）折返式：梭式、尽头式；4.井底车场形式选择：（1）保证矿井生产能力，有足够的富裕系数，有增产的可能性；（2）调车简单，管理方便，弯道及交岔点少；（3）操作安全，符合有关规程、规范；（4）井巷工程量少，建设投资省，便于维护，生产成本低；（5）施工方便，各井筒间、井底车场与主要运输巷道间能迅速贯通，缩短建井工期；（6）当大巷或石门与井筒的距离较大时，能够布置下存车线和调车线，可选择立式井底车场；（7）井底车场形式也取决于矿车的类型，当采用定向卸载的底纵卸式、底侧卸式矿车时，其卸载站（即主井车线）可布置折返式，亦可布置环形式。但其装车站的线路布置必须与其相对应。 综上所述，结合本设计矿井的有关设计参数，通过对各种形式井底车场的适用条件及优缺点做简单比较后，初步拟定本设计井田井底车场形式为环形立式车场，采用两翼来车的形式。3.3.6、煤层群的联系 本设计井田煤层群开采时的联系方式是联合准备，即36A#、29#、23#、8#煤层组成一个统一的采准系统，准备巷道为四个煤层共用，大巷采用集中布置方式。煤层倾角一般在11左右。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，所以注定了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。上述带区下部车场、带区煤仓和带区运输斜巷的布置方式，是一种最佳组合，以最少的工程量实现了集中运输大巷与各煤层的联系并保障了各项功能的完善。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。带区斜巷的层位按穿过一水平煤层群剖面图几何中心点考虑。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铸石刮板运输机，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，即 “半掘串一采”。3.3.7、带区划分本设计井田走向长度较大，地质构造复杂，欲从井田边界沿整个阶段前进开采，无论从时间、投资和实际开采技术条件上都要受到限制，势必按技术要求将井田沿走向划分为采区，并按一定的顺序回采，每个采区有一套生产设施，包括上下山提升、运输设备，以便独立进行生产与准备。本设计矿井采用倾斜长壁采煤法。由于各煤层的倾角都小于12，且煤层赋存稳定，构造简单，厚度为2.6米左右，顶底板良好。采用倾斜长壁采煤法比走向采煤法多很多优点，可以节省大量开采费用。采用倾斜长壁采煤法的矿井内的划分一般是条带式、带区式和盘区式。由于条带式和盘区式巷道布置方式其工程量大，所以采用带区巷道布置。带区是指能共用一个带区煤仓的所有煤层的所有工作面所组成的区域。见图35。图35 带区划分详图3.4 井筒布置及施工3.4.1、井硐穿过的岩层性质及井硐维护 本设计井田采用双立井开拓方式，布置两个井筒，井筒穿过的岩石大部分为粉砂岩，有少部分的细砂岩和中砂岩，依据井筒特征及装备情况，参考地质及水文地质资料，对本设计矿井井硐支护形式提出两种可行方案： 方案一：砌筑式（砂浆砌体）方案二：整体灌注式经比较，方案二较方案一相比，有如下优点：（1）整体性好，强度较高；（2）防水性能好；（3）便于机械化，施工方便，劳动强度低。所以本设计井筒支护形式为：混凝土整体灌注式，主副井井壁厚度均为450毫米。3.4.2、井硐布置及装备井筒断面布置应综合考虑井筒围岩性质、运输方式、通风安全等因素，具体遵循原则如下：（1）符合煤矿安全规程煤炭工业设计规范，对通风、运输、管线布置的要求，满足施工需要；（2）有利于井筒检修、维护、清扫和人员通行安全；（3）当提升容器发生掉道或跑
展开阅读全文