鸡西矿业集团滴道煤矿1.2Mta新井设计

I 摘 要 本设计矿井为鸡西矿业集团滴道煤矿 1 2Mt a 新井设计 此 矿 区 内 有 三 层 煤 全 区 可 采 分为 18 34 2 37 总厚度 6 27m 倾角 18 构造简单 煤层工业牌号为 1 3 焦煤 设计井田的工业储量为 122 2 Mt 可采储量 87 36Mt 服务年限为 52 a 滴道矿井设计采用双立井开拓 划分两 个水平 一水平六个采区 一个工作面达产 采用采区式准备 采用分组集中 布置 大巷采用 14t 架线式电机车牵引 3t 底卸式矿车 辅助 1 5t 固定式矿车 运输 工作面采用刮板输送机 带式输送机运输 走 向 长 壁 后 退 式 采 煤 法 采 煤 综 合 机 械 化 回 采 工 艺 采 用 全 部 跨 落 法 年 工 作 日 330d 净 提 升 时 间 16h 采 用 三 八 工 作 制 工 作 面 长 280m 日 进 9刀 通 风 方 式 为 中 央 抽 出 式 通 风 关 键 词 可 采 储 量 矿井设计 中 央 抽 出 式 走 向 长 壁 II Abstract The design is the JiXi coal didao group limited responsibility company s shenghe mine new well of 1 2Mt a possess new well of 1 2Mt a possess three floors but the layer of coal mining 6 27 in average total thickness meters The industrial btsmd of coal seam is 52a for growing 87 36Mt of recoverable reserves of bituminous and design well field and serving time limit pit design is diveded with 3 upright well scheme developing for a level 1 faces reach to ptoduce With a pair of concentration big alley is arranged big alley adopt the wiring type generator vehicle of 14t pull the base of 3t unload type mine vehicle transportation with tape transportation oblique alley connect every coal seam the method of coal mining slope the wall of coal mining to incline one alignment lengthways the wall adopts the method of coal adopts the coal synthesizing the mechanization return to adopt the craft Ventilating the way is a central margin type to ventilate Key words Can adopt to keep the quantisty The mine pit design Central margin type The one alignment is lengthways the wall 目 录 III 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 交通位置 2 1 2 地质特征 3 1 2 1 地层情况 3 1 2 2 地质构造 4 1 2 3 煤层赋存状况及可采煤层特征 4 1 2 4 岩石性质及厚度特征 4 1 2 5 水文地质情况 4 1 2 6 沼气 煤尘及煤的自燃性 4 1 2 7 煤质牌号及用途 6 第 2 章 井田境界及储量 8 2 1 井田境 界 8 2 1 1 确定井田的依据 8 2 1 2 井田境界 8 2 1 3 井田未来发展情况 8 2 2 井田储量 8 2 2 1 井田储量的计算 8 2 2 2 保安煤柱 9 2 2 3 井田储量计算 10 2 3 矿井工作制度 生产能力 服务年限 11 2 3 1 矿井工作制度 11 2 3 2 矿井生产能力的确定 11 2 3 3 矿井设计服务年限 12 第 3 章 井田开拓 13 3 1 概 述 13 3 1 1 井田内外及附近生产矿井开拓方式概述 13 IV 3 1 2 影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况 13 3 2 矿井开拓方案的选择 13 3 2 1 井硐形式和井口位置 13 3 2 2 开采水平数目和标高 16 3 2 3 开拓巷道的布置 17 3 3 选定开拓方案的系统描述 18 3 3 1 井硐形式和数目 18 3 3 2 井硐位置及坐标 18 3 3 3 水平数目及标高 19 3 3 4 石门 大巷 运输大巷 回风大巷 数目及布置 20 3 3 5 井底车场的形式选择 20 3 3 6 煤层群的联系 20 3 3 7 采区划分 22 3 4 井硐布置和施工 23 3 4 1 井硐穿过的岩层性质及井硐支护 24 3 4 2 井筒布置及装备 24 3 4 3 井硐延伸的初步意见 25 3 5 井底车场及硐室 27 3 5 1 井底车场形式的确定及论证 27 3 5 2 井底车场的布置 储车线路 行车线路的布置长度 28 3 5 3 井底车场通过能力计算 29 3 5 4 井底车场主要硐室 30 3 6 开采顺序 33 3 6 1 沿井田走向的开采顺序 33 3 6 2 沿煤层垂直方向的开采顺序 33 3 6 3 沿煤层倾向的开采顺序 33 3 6 4 采区接续计划 33 第 4 章 采区巷道布置 36 4 1 采区概述 36 4 1 1 设计采区的位置 边界 范围 采区煤柱 36 4 1 2 采区地质及煤层情况 36 4 1 3 采区生产能力 储量及服务年限 36 V 4 2 采区巷道布置 38 4 2 1 采区上山布置 38 4 2 2 区段划分 38 4 2 3 采区车场布置 39 4 2 4 采区煤仓形式 容量及支护 42 4 2 5 采区硐室简介 43 4 2 6 采区工作面接续 44 4 3 采区准备 44 4 3 1 采区巷道准备顺序 44 4 3 2 主要巷道断面示意图及支护方式 45 第 5 章 采煤方法 48 5 1 采煤方法的选择 48 5 1 1 采煤方法的选择制约因素 48 5 1 2 采煤方法的选择 48 5 2 回采工艺 49 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 49 5 2 2 选择采煤工作面循环方式和劳动组织形式 50 第 6 章 井下运输和矿井提升 53 6 1 矿井井下运输 53 6 1 1 运输方式和运输系统的确定 53 6 1 2 矿车的选型及数量 53 6 1 3 采区运输设备的选择 54 6 2 矿井提升系统 55 6 2 1 矿井提升设备的选择与计算 55 第 7 章 矿井通风安全 57 7 1 矿井通风系统的确定 57 7 1 1 概述 57 7 1 2 通风系统确定的因素 57 7 2 风量计算与风量分配 58 7 2 1 风量计算 58 VI 7 2 2 风量分配 61 7 2 3 风量调节方法与措施 61 7 2 4 风速的验算 61 7 3 矿井通风阻力的计算 63 7 3 1 确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力 63 7 3 2 矿井等积孔的计算 66 7 4 通风设备的选择 66 7 4 1 主扇的选择 66 7 4 2 电动机的选择 67 7 4 3 反风措施 68 7 5 矿井安全技术措施 68 第 8 章 矿井排水 71 8 1 概述 71 8 1 1 矿井水来源及涌水量 71 8 1 2 对排水设备的要求 71 8 2 矿井主要排水设备 72 8 2 1 排水系统和排水方式简介 72 8 2 2 主排水设备及管路选择计算 72 第 9 章 矿井主要技术经济指标 75 结 论 77 致 谢 78 参考文献 79 附录 1 80 附录 2 86 1 绪 论 大学四年的学习 在掌握了些许专业知识后 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鸡西矿业集团滴道矿的新井设计 而且我在毕业实习中也收集到了很多滴道矿的资料 本设计主要是关于新矿井 的建设 其中包括矿井的开拓方式 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 采煤工艺方面以及 CAD 制图方面的知 识 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 本人希望通过做此次毕业设计 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它们 从而也为我以后的工作打下良好 的基础 由于本人专业知识的不足 本设计可能有些地方不足之处 望各位老师多 予批评指导 2 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 1 矿区位置 滴道矿位于黑龙江省鸡西境内 地理坐标在北纬 45 18 42 45 22 16 东经 130 42 20 130 51 31 2 交通状况 矿区内公路四通八达 交通十分便利 矿区内有国家级公路 公路可通鸡 西 密山 交通较为方便 此外滴道矿还有连接洗煤厂 发电厂等铁路专用线 见图 1 1 交通位置图 1 气象及地震情况 矿区内有 11 月至翌年 4 月为结冻期 冻结深度为 1 5 2 0mm 最高气温 在零上 31 37 最低气温在 34 29 全年平均气温在零上 0 5 年降水量在 390mm 700mm 平均年降水量为 545mm 属大陆性季 风气候 处于亚寒带 风向多为西北和西南 风力 3 4 级 滴道矿无地震史 2 地形 地势 滴道矿区属于盆地在侏罗纪沉积之前的多次构造运动中形成 地面最大 高差在 240m 左右 一般在 200 220m 3 煤田开发史 滴道矿为新开发的煤田 所以无开发史 4 水文地质情况 区内无河流流入 最大涌水量 279 m3 h 最小涌水量 237 m3 h 5 工农业及原料供应状况 滴道矿井田周围有农田和国有林地分布 可为矿区提供一部分生产资料 矿井建设及生产所需设备由附近其它地市厂家提供 6 水源及电源 滴道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和鸡东供电局 可形成双回路 3 比 例 尺 1 6000 至 林 口滴 道 至 牡 丹 江 柳 毛 矿石 墨 矿 通 桦 木 林 场水源地 东 山 矿 小 恒 山 矿 二 道 河 子 矿张 新 矿 鸡 西 矿 业 集 团鸡 西 通 密 山鸡 东 通 密 山 东 海 矿杏 花 矿正 阳 矿城 子 河 矿 图 1 1 交通位置图 1 2 地质特征 1 2 1 地层情况 滴道矿区位于鸡西盆地北部 基底是元古界麻山群 含煤地层为中生界 上侏罗统鸡西群 包括东山组 城子河组和穆棱组 单斜构造 滴道矿区地层 层序表 见表 1 1 地层层序表 及煤系地层综合柱状图 见图 1 2 滴道矿区来自近于南北方向 井田西北部煤层倾角 17 21 井田中 部煤层倾角在 16 21 井田南部煤层倾角在 16 20 局部有断层 4 18 34 2 37 煤层位于东山中部岩性为砂岩 页岩 砂页岩 凝灰岩 底部砂岩煤层总厚 5 5 6 5m 1 2 2地质构造 滴道井田范围内的主要地质构造为断层 其中断层有 4 个 铅直断距在 25m 左右 见表 1 2 断层特征表 1 2 3 煤层赋存状况及可采煤层特征 滴道矿区煤系地层属侏罗系上统组地层 共有煤层 3 层 全部为可采煤 层 可采总厚度约为 6 27m 见表 1 3 煤层及顶板岩性特征表 1 2 4 岩石性质及厚度特征 井田内岩石性质多为砂岩 页岩 砂页岩 底部砂岩煤层总厚 6 27m 见 图 1 2 煤系地层综合柱状图 1 2 5 水文地质情况 滴道矿受大气降水直接补给 岩石风化裂隙不发育 地下水呈裂隙水形 式不丰富 已探明含煤地层风化裂隙带总深度在 40 60m 而强风化裂隙 带在 50 60m 以内 目前新井在 450 150m 标高之间 垂深近于 600m 风化裂隙水对其直接影响很小 井口标高大大高于洪水水位线 洪水 位 50 左右 对矿影响不大 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 矿井最小涌水量 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 1 瓦斯赋存情况及涌出量 根据现有资料和临近生产矿井的调查 滴道矿区内煤层含有瓦斯 瓦斯 相对涌出量为 4 36 m3 t 绝对涌出量为 5 02 m3 min 属低瓦斯矿井 2 煤尘爆炸性 各煤层的煤尘爆炸指数为 4 7 8 9 没有煤尘爆炸危险性 5 18上 统系 罗罗 侏侏界生中 统系界 地 层 系 统 柱 状 2 7 2012 8 6 87 4 164016 5 2023 5202 煤层号 煤层 m 地层厚 粗 砂 岩细 砂 岩 夹 中 砂 岩中 砂 岩 细 砂 岩 灰 黑 色粗 砂 岩 粉 砂 岩细 砂 岩粉 砂 岩 夹 粗 砂 岩 深 灰 色 粉 砂 岩 夹 粗 砂 岩细 中 砂 岩 水 平 层 理黑 灰 色 粉 砂 质 砂 岩中 砂 岩 深 灰 色灰 色 细 砂 岩 岩 性 描 述 3716 4 粉 砂 岩 夹 粗 砂 岩 34 2 4 5 4 1 3焦 煤 r 1 301 3焦 煤 r 1 30 1 3焦 煤 r 1 30 222 图 1 2 煤系地层综合柱状图 表 1 1 地层层序表 6 界 系 统 群 组 接触关系 地层厚 度 m 第四系 全新统Q 4 冲积层 Q4 1 20新 生 界 第三系 上新统N 2 玄武岩 0 40 穆棱组 J3m 6 城子河组 J3ch 660 740 中 生 界 侏罗纪 上统 J3 鸡西群 东山组 J3a 0 130 元 古 界 麻山群 Ptms 变质岩系 整和 整和 假整和 整和 假整和 整和 整和 1500 3 煤的自燃情况 根据邻近生产矿井的调查该井田范围内的煤均属低硫不易自然煤层 但 在秋冬季应注意防火 4 矿井涌水量 根据邻近矿井在投产后的涌水量推算 滴道矿井涌水量约为 237 279 m3 h 属于低等涌水量矿井 1 2 7 煤质牌号及用途 煤质好 工业牌号为 1 3 焦煤 主要用于冶炼行业 1 3 勘探程度及可靠性 滴道矿勘探已达精查程度 煤层甲 乙级孔率为 87 8 勘探钻探甲 乙 级孔率为 88 4 煤层甲 乙级孔率为 87 8 物探甲 乙级孔率和煤层层点 率均为 100 经综合评定 滴道矿区勘探类型为二类二型中等 表 1 2 断层特征表 顺 断 层 断 层 产状 落差 m 存在依据及 控制情况 备 注 7 序 号 编 号 性 质 走向 倾向 倾角 最大 最小 1 F11 逆 断 层 N S E S 11 68 30 可靠 2 F12 逆 断 层 E S S N 10 60 28 可靠 3 F52 正 断 层 EN WS ES WN 9 50 40 可靠 4 F66 逆 断 层 N S E S 12 40 20 可靠 来 源 于 报 告 及 勘 探 资 料 表 1 3 煤层及顶板岩性特征表 煤层 号 煤层 厚度 m 煤层 结构 层间距 m 可采程度 顶板岩性 底板岩性 18 2 27 简单 全层可采 良好 良好144 34 2 2 0 简单 全层可采 良好 良好 37 2 0 简单 36 全层可采 良好 良好 第 2 章 井田境界及储量 2 1 井田境界 2 1 1 确定井田的依据 1 井田的划分范围要为矿井发展留有空间 8 2 井田要有合理的走向长度 以便于机械化程度的不断提高 3 把地理地形 地质条件作为划分井田境界的依据 4 要合理选择井筒位置 安排各建筑物和地面生产系统 2 1 2 井田境界 井田境界 东西部都以煤层边界为界 北部以 200 标高线为界 南 深 部 以 650 500m 等人为标高为界 2 1 3 井田未来发展情况 在不久的将来技术和勘探水平都大部分提高 井田范围内探明储量会越 来越精确 可能会开采到井田更深部的可采煤层 远景储量丰富 2 2 井田储量 2 2 1 井田储量的计算 一 矿井初步设计应计算以下储量 1 矿井设计储量 矿井工业储量减去设计计算的各种保护煤柱如断层煤柱 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 其它永久性煤柱损失量后的储量 2 矿井设计可采储量 矿井工业储量减去工业场地的保护煤柱 井下巷道 及上 下山保护煤柱煤量后乘以采区回采率 3 矿井地质储量 勘探报告提供的储量 包括 能利用储量 与 暂不能 利用储量 4 矿井工业储量 勘探地质报告提供的 能利用储量 中的 A B C 三级 储量 以上三级储量的计算方法 应符合国家现行标准 煤炭资源地质勘探规 范 的规定 二 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 它是矿井设计的重要依据 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 视密度 cos 为煤层平均倾角 计算得 Zc 122 19 Mt 三 矿井可采储量的计算 9 Z Zc P C 式中 Z 可采储量 Mt 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 87 36Mt 见表 2 1 可采煤层储量总表 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 工业场地的地面受保护面积应包括受保护对象及围护带 围护带宽 度一般为 15m 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 保护对象应包括井口房 井底车场和通风机房风道等 围护宽度为 20m 左右 2 斜井的保护对象应包括井田 绞车房 斜井井筒及井底车场 井口 围护宽度应为 10m 20m 3 当斜井大巷 上 下山位于煤层中时 其保护煤柱宽度 可按滴道 矿区或与滴道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 具体按国家现行标准 建筑物 水体 铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规 程 的有关规定办理 2 断层及井田境界保护煤柱的留设 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 10 30m 的煤 柱宽度来运算 二 滴道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 20m 按以下计算方法得 工业广场煤柱损失 1072 51 万 t 断层 露头煤 边界保安煤柱损失 493 3 万 t 总损失量 1565 81 万 t 损失率 12 8 10 2 2 3 井田储量计算 1 工业储量计算 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 煤的视密度 根据 储量诸图 通过等高线块段法计算本井田工业储量为 12219 47 万 t 可采煤 层储量表 见下表 2 1 2 可采储量计算 计算公式如下 Z Zc P C 式中 Z 可采储量 Mt Zc 工业储量 Mt P 永久煤柱损失 Mt C 采区回采率 Z 12219 47 1565 81 82 8736 万 t 即 Z 87 36 Mt 表 2 1 可采煤层储量总表 序号 煤层号 A B C 万 t 工业储量 万 t 损失量 万 t 设计采 出率 可采储量 万 t 1 18 3857 1 4423 95 566 85 82 3162 79 2 34 2 3398 29 3897 76 499 47 82 2786 6 3 37 3398 29 3897 76 499 47 82 2786 6 11 总计 10653 68 12219 47 1565 79 8736 回采要求 中厚煤层不应小于 80 薄煤层不应小于 85 经过煤层储量计算总表 汇总计算出滴道井田可采储量为 87 36 Mt 2 2 4 储量计算的评价 滴道矿井的各级储量运算严格按照有关规定执行 煤层对比可靠 煤层赋 存较稳定 倾角较缓 构造控制基本可靠 水文地质条件简单 储量计算可靠 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 煤炭工业矿井设计规范 规定 1 每日净提升时间 16h 2 矿井年工作日按 330d 计算 3 矿井采用 三 八 制工作 其中两班半进行采 掘工作 半班进行 检修 2 3 2 矿井生产能力的确定 矿井生产能力的大小主要依据井田储量 煤层赋存情况 地质条件等情 况来确定 还考虑当前及今后市场的需求量 根据该井田的实际情况 初步拟 定了三种矿井年产能力方案 具体如下 方案 A 0 9 Mt a 方案 B 1 2 Mt a 方案 C 1 5 Mt a 上述方案 具体哪种 还应根据矿井服务年限来确定 2 3 3 矿井设计服务年限 矿井服务年限的计算公式如下 T Z A K 式中 T 矿井设计可采储量 Mt Z 生产能力 Mt a K 矿井储量备用系数 K 1 3 1 5 12 根据滴道矿井实际情况 K 值取 1 4 依据以上拟定矿井生产能力 服务年限的确定现提出三种方案 具体如下 方案 A 0 9Mt a T Z A K 87 36 0 9 1 4 69a 方案 B 1 2Mt a T Z A K 87 36 1 2 1 4 52a 方案 C 1 5 Mt a T Z A K 87 36 1 5 1 4 41a 参照 煤炭工业矿井设计规范 规定 方案 B 比较合理 即 生产能力 A 1 2 Mt a 矿井服务年限 T 52a 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 滴道煤矿周边无小井 情况均以查明 3 1 2 影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况 滴道矿井开拓方式必须充分考虑采煤工艺系统的机械化装备水平 矿井机 械化程度的高低将直接影响其经济效果及井型 所以滴道矿建设必须严格按照 基本建设程序及有关规章制度办事 13 3 2 矿井开拓方案的选择 3 2 1 井硐形式和井口位置 一 井硐形式方案比较 开拓方式的选择应全面考虑各种因素 主要因素包括 井田的煤层赋存及所采用的开采技术条件 井田地质及水文地质条件 地形地貌及地面外部条件 施工技术及设备条件 技术装备及工艺系统条件 总体设计及矿井生产能力要求等 综合以上因素 通过系统优化设计和多方案技术经济比较确定 依照煤 矿设计手册确定以下三种方案 1 双立井开拓 优点 1 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 2 机械化程度高 易于自动控制 3 立井的井筒短 提升速度快 提升能力大 对辅助提升有 利 条件好 线路短 人员升降速度快 适用条件 煤层赋存深度 200 900m 含水砂层厚度 20 40m 立井开拓 的适应性很强 一般不受其自然条件限制 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 根据本井田的地表情况 地质构造 煤层赋存等因素 本井 田煤层赋存最深在 650m 标高 平均煤层倾角 18 满足采用双立井开拓 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 1 带式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 2 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较少 3 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 缺点 1 在自然条件相同时 斜井要比立井长得多 2 由于斜井较长 沿井筒敷设管路 电缆所需的管线长度较大 14 3 围岩不稳固时 斜井井筒维护费用高 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 需要多占用设备和人力 4 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 适用条件 煤层赋存较浅 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 滴道井田一水平设在 200 水平标高 在技术上可行 但根据 经济情况采用双斜井开拓欠妥 3 综合开拓 除与上面相同的特点以外 兼其缺点 见表 3 1 开拓方案经济比较表 二 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 1 井下条件 1 尽量减少井筒及工业场地的保护煤柱数量 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 2 在井田倾斜方面 采用单水平开采时考虑上 下山合理的长度 井 筒与上山下部运输大巷靠近 与井底车场形成一体 尽可能少开石门 采用多 水平开拓时 在考虑各水平石门工程量总和小的同时 应首先考虑第一水平的 开采 然后兼顾其他水平 井筒与井底车场及主要运输大巷位置的选择都要统 一考虑 3 在井田走向方向的储量中央或靠进中央位置使井田两翼可采储量基 本均衡 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 产和采区的正常续接 而且巷道的维护 通风等费用也相应降低 若因地面 井下某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 特别是第一水平可采储量的平 衡问题 4 开拓方式和井口位置选择时 一定要与初期移交达产的采区的位置 及其续接统一考虑 初采区要选择在地质和水文条件好 煤层赋存丰富 勘探 程度高 地面无建筑物或少量易迁建筑物 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 掘出井筒留出工业场地 15 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 建井工期短的好效果 2 地面条件 1 井筒应建在比较平坦的地方 利用地形产系尽量减少土石方工程量 2 井口要避开地面滑坡 岩崩 泥石流 流砂等危险地区 满足防洪 设计标准 3 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 4 根据储量图与勘探钻孔图得井口位置 井口位置的选择深部 浅部 选择深部对于生产与经济均不利 表 3 1 开拓方案经济比较表 方案一 万元 方案二 万元 方案三 万元 基建费 万元 主斜井开凿 1700 1050 10 4 178 5 副斜井开凿 1725 1150 10 4 198 375 风井 150 3000 10 4 45 井底车场 1000 900 10 4 90 主立井 600 3000 10 4 180 副立井 600 3000 10 4 180 二水平石门 700 800 10 4 56 风井 150 3000 10 4 45 井底车场 1000 900 10 4 90 主立井 350 3000 10 4 105 副立井 350 3000 10 4 105 暗主斜 700 1050 10 4 73 5 暗 副 斜 675 1150 10 4 77 6 风井 150 3000 10 4 45 16 井底车场 1000 900 10 4 90 小计 511 875 551 496 1 结论 有上表可得出方案三立井加暗斜井开拓在经济上更优 则滴道井田 的建设应依据此方案进行 3 2 2 开采水平数目和标高 1 开采水平的高度以水平垂高表示 水平垂高是指该水平开采范围的垂高 合理的水平垂高的要求 1 具有合理的阶段斜长 合理的区段数目 2 要有利于采区的正常接替 3 保证开采水平具有合理的服务年限及足够的储量 经济上也有利的垂 高 根据以上各方面原因 滴道矿的实际情况及 煤炭工业矿井设计规范 一水平应在 25a 以上 算得一水平应在 200 综上有以下三方案 现确定水平 划分方案 如表 3 2 表 3 2 技术方案比较表 方案 方案一 方案二 方案三 水平数 目 1 2 2 水平标 高 350 200 450 200 650 方案分 析 煤层倾角较大 第一水平到地面 长度过长 提升 困难 比较合理 为保护地面工业广场 煤炭 损失量大 井底车场位于碎 裂带 难于维护 比较结 果 选择方案二比较合理 综合以上 滴道设计矿井为 2 个水平 一水平标高为 200 二水平标高 17 为 450 矿井开拓方式为双立井为主兼送斜井至二水平开拓 总储量为 Zc 122 2Mt 设计生产能力为 1 2Mt a 服务年限为 T Z AK 52a 3 2 3 开拓巷道的布置 1 开拓巷道布置方式的选择 依据 煤炭工业矿井设计规范 依据煤层的数目及间距的大小 大巷的 布置方式分为分煤层运输大巷 分组集中运输大巷和集中运输大巷 各种方式 的适用条件如下 1 分煤层大巷 煤层数不多 层间距大 石门长 井田走向长度短 服务年限不长 1 煤质牌号不同 要求分采 分运 各煤层顶底板 均有坚硬岩层 2 2 分组集中大巷 煤层数多 层间距大小悬殊 1 按煤层的特点根据运输 通风要求组合 经济上有利 2 多水平生产 容易解决运输 通风的干扰 3 3 集中运输大巷 适于煤层层数多 层间距不大的矿井 1 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 2 采区尺寸大 石门长度短 3 根据井田的性质及煤层分布情况 滴道矿采用分组集中大巷布置 2 水平是沟通采区和井底车场的交通运输干线 并进行通风 排水及布 设管线 其服务年限较长 见图 3 1 分组集中水平巷道布置示意图 18 图 3 1 分组集中水平巷道布置示意图 3 3 选定开拓方案的系统描述 3 3 1 井硐形式和数目 滴道矿井采用双立井开拓方式 一主井一副井双立井 两暗斜井至二水平 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位置 并用直角坐 标和方位角予以表示 选择井筒位置的条件 1 井下条件 1 按运输量确定井筒位置 勘探程度和初期工程量 2 根据地质条件确定井筒位置 保护煤柱量 2 地面条件 1 工业场地占地面积 煤的运输方向 2 地形与工程地质条件 生产建设与住宅位置 依据滴道井田的实际情况 并考虑到上述的条件 该设矿井井筒位置 见 图 3 2 开拓示意图 依据滴道矿实际情况本设计选用第三方案即双立井兼送暗斜井至二水平开 拓 双立井位于井田中央 坐标分别为 主井 4400 3900 副井 19 4480 3950 方 案 一 方 案 二方 案 三 图 3 2 开拓示意图方案 经综合比较后滴道矿选用第三方案 3 3 3 水平数目及标高 滴道矿井为 2 个水平 一水平标高为 200 二水平标高为 450 3 3 4 石门 大巷 运输大巷 回风大巷 数目及布置 滴道矿井中 大巷和石门服务年限较长 运输能力要求大 所以巷道断面 设计合理与否 将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 力求在满足矿井通风要求的同时要提高 断面利用率 缩小断面 降低造价并有利于加快施工速度 在考虑以上因素后 大巷与石门断面相同 见图 3 3 矿井石门 大巷断面图 3 3 5 井底车场的形式选择 井底车场是连接井筒和井下运输主要巷道的一组巷道和硐室的总称 是连 20 接井下运输和提升两个重要环节的枢纽 是矿井生产的咽喉 因此 井底车场 设计的合理与否 将直接影响着矿井的安全和生产 由于井筒形式 提升方式 大巷运输方式及大巷距井筒的水平距离等不同 井底车场的形式也各异 按照矿车在井底车场内运行特点 井底车场可分为 环式和折返式两大类型 见表 3 3 立井井底车场的基本类型 3 3 6 煤层群的联系 滴道矿井井田范围内共有三层可采煤层 即 18 34 2 37 煤层 煤层 倾角 18 固选用石门联络煤层 见可采煤层特征表及巷道开拓方案示意图 34 2 37 各煤层间距小 故两层煤联合开采 18 离这两层较远 固这一层单 独开采 表 3 3 立井井底车场的基本类型 类型 结构特点 适用条件 环 形 式 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 1 0 9 1 5Mt a 的矿井 2 刀形车场适用于 0 6Mt a 增加回车线可 提高到 0 9 1 2 Mt a 21 斜式 1 存车线和回车线与主要大巷分段 2 主要运输大巷可局部作回车线 1 试于 0 6 0 9Mt a 的 矿井 2 地面出车受限制时使用 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 6 0 9Mt 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 22 图 3 3 石门 运输大巷断面示意图 3 3 7 采区划分 滴道矿井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 依据 煤炭工业矿井设计规范 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的地质条件 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 如果井田走向长度不大 两翼均不超过 1500m 可以不划分采区 直接从井田边界进行后退式回采 采区划分要考虑 采区续接关系 使其适应各翼储量及产量分配 采区划分既要有意识地缩短大 巷 又要充分注意人为境界处延的可能性 23 3 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 4 为了充分发挥综合机械化效能 减少搬家次数 提高效率和回采率 减少采区煤柱损失 凡是厚度稳定 适合于综合开采的部分要单独划分出采区 5 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 6 要适应回风井的位置 使分区充填 分区通风的联系的巷道尽量缩 短 7 初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综合考虑 8 开采多煤层的井田 应尽量联合布置采区 搞集中生产 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 采区尺寸应适当缩小 结合上述采区划分原则 本设计矿井第一水平划分为六个采区 见图 3 4 采区划分示意图 图 3 4 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 滴道矿井井筒穿过的岩层性质如下 24 基岩段 细砂岩 砂砾岩 根据主副井围岩性质 并按 煤矿安全规程 规定 确定主副井筒支护 方式如下 主井井筒 表土段 混凝土砌碹 煤层段 料石砌碹 基岩段 锚喷支护 副井井筒 表土段 混凝土砌碹 煤层段 料石砌碹 基岩段 锚喷支护 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 及外形尺寸 井筒装备的类型和规格 2 提升容器与井筒装备 井壁之间的安全间隙 井筒通过的风量 3 桶子间的平面尺寸 管路及电缆的规格 数量和布置 2 布置要求 1 箕斗提升的井筒不应兼作风井 2 作为安全出口的立井井筒 当井深超过 300 米时 易每隔 200 米左 右设置一个休息点 3 合理利用井筒断面 力求做到紧凑 投资少 施工方便 生产安全 可靠 4 井筒允许最大风速不超过要求 井筒布置提升容器时 所允许的间 隙不应过小 见图 3 5 图 3 6 井筒布置见井筒断面图 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 井硐延伸的初步意见 因为井筒的延深断面很小 吊桶与箕斗或罐笼平行提升不安全 对井底施 工威胁很大 所以 通常采用岩柱或保护盘与原有井筒隔开 一般沿原有井筒 直接下沿很难实现 25 对于开采水平数较多的大中型矿井 如主井能力已达极限 不适合下延 建议用带式输送机送暗斜井延深 见表 3 4 延深方式 图 3 5 主井井筒断面图 26 表 3 4 设计延深方式 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 新开 暗井 1 原井筒提升能力 不足 不能下延或 不经济 2 深部水平生产能 力小于 60 万 年 1 灵活性较大 2 不需要大型绞 车设备 1 提升能力受限制 2 多段提升占用人员多 3 工程量大 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 有暗井捣段 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 3 某一新允多段提升 人员较多 3 工程量较大 新建 与延 深结 合 1 深度较大的副井 需要增加风量地面 场地允许 2 主井提升能力 地质条件允许 1 可以改造提升 系统 3 又可以发挥原 有设备能力 3 增加通风能力 1 地面要占用场地 2 工程量较大 3 需要大型设备 27 D7053038405204511616412408 图 3 6 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 各异 井底车场形式要求如下 1 操作安全 符合有关规程规范 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 弯道及分岔点少 3 井巷工程量小 建设投资省 便于维护 生产成本低 施工方便 各井 筒间 井底车场巷道间距能迅速贯通 缩短建设时间 4 大巷和石门与井筒的距离较大时 能够布置长存车线和调车线 可选择 立式井底车场 5 串车提升的斜井井底车场 井筒底部延深的一般采用平车场 28 依据以上原则滴道矿井采用立井刀式井底车场 3 5 2 井底车场的布置 储车线路 行车线路的布置长度 1 井底车场线路布置的要求 1 井底车场的线路主要由主井空 重车线 副井进 出车线和回车线 组成 由于通过各个井底车场的矿车种类及数量的不同 其各线路的数目和长 度也各不相同 2 井底车场线路布置时 应充分考虑各硐室布置的合理性 井底车场 的线路工程量小 3 为保证运行安全 应尽量避免在曲线巷道顶车 机械推车需布置在 直线段上 4 线路布置要有利于通风 尽量减少道岔和交叉点 2 存车线长度的确定 确定存车线长度是井底车场设计中的主要问题 存车线长度的过与不足都 将影响矿井的生产能力 依据我国煤矿多年的实践经验 各类存车线可以选用 下列长度 1 中小型矿井的主井空 重车线长度各为 1 5 2 0 列车长 2 副井空 重车线长度 中小型矿井按 1 0 1 5 列车长 3 调车线长度通常为 1 0 列车和电机车长度之和 4 材料车线长度 中小型矿井应能容纳 5 10 个材料车 3 存车线长度的计算 1 主井空 重车线 副井进 出车线 L mnLk NLj Lf 式中 m 列车数目 列 N 每列车的矿车数 辆 Lk 每辆矿车带缓冲器的长度 m N 机车数 台 Lj 每台机车的长度 m Lf 列车制动距离 取 40m 经过计算 a 主井 m 1 列 n 22 辆 L1 4m N 1 台 L 2 4 5m L3 40m 得 L 1 22 4 1 4 5 40 132 5 135m b 副井 m 1 列 n 26 辆 L1 2m N 1 台 L 2 4 5m L3 15m 29 得 L 1 26 2 1 4 5 15 71 5 75m 2 人车线有效长度 L mnRLR Lj Lf 式中 M 列车数目 nR 每列车的人车数 LR 每辆车带缓冲器的长度 Lj 每台机车的长度 Lf 附加长度 取 10m 经过计算 得 L 1 22 2 1 4 9 10 61 1 62m 3 材料车线有效长度 L ncLc nsLs 式中 nc 材料车数 辆 Lc 每辆材料车带缓冲器的长度 m ns 设备车数 台 Ls 每辆设备车带缓冲器的长度 m L 15 2 4 2 2 5 41m 根据实际需要 开设水泵硐室和变电所 取材料车线长 45m 3 5 3 井底车场通过能力计算 矿井日产原煤 3636 4t 每日运矸量为 3636 4 0 15 545 5t 日产掘进 煤为 3636 4 0 06 218 184t 3t 底卸式矿车日运煤量为 3636 4 0 94 3418 216t 3t 底卸式矿车列车数为 3418 3 22 52 列 依据矿井矸石量与掘进煤的比例 15 6 5 2 确定 1 5 吨煤矸石混合 列车由 15 辆矸石与 11 辆煤车组成 每列矸石车与煤车载重之比为 1 5 15 1 5 11 15 11 故符合要求 每日混合列车数应为 545 5 218 184 1 5 15 1 5 11 19 5 20 列 每日进入井底车场的 3t 底卸式矿车数与 1 5 吨混合列车数之比为 52 20 2 6 每一调度循环时间约为 24min 列车进入井底车场平均间隔时间为 24 6 4min 每一调度循环内有 4 列 3t 底卸式矿车和 2 列 1 5t 混合列车组成 每一调度循环时间约 24min 进车间隔约 4min 30 通过能力计算 按公式计算 N TaQ 1 15T 式中 N 井底车场年通过能力 t Ta 每年运输工作时间等于矿井设计年工作日数 与日生产时间的乘积 min Q 每一调度循环进入井底车场的所有列车的净载煤重 t T 每一调度循环时间 min 1 15 运输不均衡系数 计算得 N 20240 通过能力富余系数为 20240 3636 4 5 6 1 3 满足 煤炭工业矿井设 计规范 要求 按大于 30 设计能力计算 附井底车场线路布置图及调度图 图 3 7 图 3 8 3 5 4 井底车场主要硐室 1 主井系统硐室 主井设有 3t 底卸式矿车卸载站硐室 井底煤仓装载硐室 清理散煤硐室 2 副井系统硐室 副井与井底车场连接处设有中央变电所 中央水泵房 水仓及清理水仓硐 室 中央变电所与中央水泵房联合布置 使供电距离缩短 水仓用人工清理 采用 1 5t 矿车 用罐笼提升外运 3 其它硐室 其它硐室设有调车室 医疗室 机车维修房 消防材料室等 井底车场线路图 图 3 7 井底车场线路图 31 总计区 段时 间 min 煤列车 煤矸混合列车 3 8 井底车场运行图表 32 3 6 开采顺序 开采顺序应满足下列要求 1 符合煤层采动影响关系 最大限度地开采煤炭资源 2 保证开采水平 采区 采煤工作面的生产正常接替 以保证矿井持续高 产 高效 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 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 根据滴道矿井的煤层分布及采区划分的具体情况 采用单翼开采 这样有 利于矿井通风 有利于矿井的均衡生产和合理配采 运输等主要生产系统的管 理 依据滴道矿井的采区划分的具体情况 采用走向长壁开采 这样以减少初 期工程量和基建投资 并且投产快 见效快 见图表 3 8 采区接续图表 3 6 2 沿煤层垂直方向的开采顺序 滴道矿井设计总体采用下行式开采 由于 18 煤层距离其余两层煤较远 将其独立划分为一个采区 在开采的时候 为尽早达产 将首先开采 18 煤层 34 2 37 两层煤采用联合布置 3 6 3 沿煤层倾向的开采顺序 沿倾斜煤层的开采顺序 可分为上行式和下行式开采 除近水平煤层外 对于缓倾斜 倾斜和急倾斜煤层 根据其采动影响关系 一般只采用下行式开 采顺序 滴道矿属于缓倾斜煤层 考虑到本设计共有三个可采煤层 即 18 34 2 37 煤层 其中 18 煤层位于最上部 37 煤层位于最下部 根据 其采动影响关系 固采用下行式开采顺序 3 6 4 采区接续计划 依据井田的地质条件 以自然断层及煤层边界为界 将该井田第一水平划 分为 6 个采区 见前面采区划分示意图 表 3 8 采区接续图表 33 由于采区的储量及服务年限的考虑 以投产快 见效快为原则依照 煤 炭工业矿井设计规范 井田首采应为中二采区 尽管为上行式 但 18 与 34 2 煤层间距较远不受采动影响 3 6 5 三量 控制情况 1 矿井开拓煤量的确定 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 采用集中大巷和采区石门开拓 集中大巷应掘过 采区石门 20m 采区石门应掘至上部煤层 才可将石门划入计算范围之内 煤 炭工业矿井设计规范 规定 开拓煤量可采期一般为 3 5 年以上 可按下式计 算 Zd Zog Zg Pdd C 式中 Zd 开拓煤量 M t Zog 已开拓范围内的地质储量 M t Zg 地质损失 是因为地质及水文地质条件不利所造成的损失 包括含水大 煤层厚度小 断层多等原因不能采出的储量 M t C 采区回采率 Pdd 开拓煤量可采期内不能开采的煤量 指留设的临时和永久煤 柱 M t 滴道井田采用集中大巷和采区石门开拓 开拓煤量指集中大巷掘进过采 区石门 20m 采区石门应掘至上部煤层那部分可采储量 滴道矿井的开拓煤量 计算 Z K 18 20 2 14 4 2 0 85 10 08 M t 2 准备煤量的确定 34 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 式中 Zp Zpg Zg Zd C Zp 准备煤量 M t Zpg 各采区所圈定的工业储量 M t Zg 采区内的地质损失 M t Zd 呆滞煤量 即在准备煤量可采期内不能开采的煤量 M t 滴道矿井的准备煤量 Z c 8 82 0 3 0 6 0 85 6 73 M t 3 回采煤量的确定 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 不能计入回采煤量 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 根据有关规定 开拓煤量 准备煤量 回采煤量都应该有一定的可采期 设计矿井可采期的计算 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 1008 1 4 120 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 673 1 4 120 48 月 1 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 煤炭工业矿井设计规范 要求 可以移交生产 第 4 章 采区巷道布置 4 1 采区概述 35 4 1