内蒙古大雁矿业集团二矿1.5Mta新井设计

摘要该设计矿井为内蒙古大雁矿的新井设计，设计生产能力为1.5Mt/a，服务年限61a。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2900m，平均倾斜长3300m，煤层平均倾角11，属缓倾斜煤层。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。本设计矿井采用双立井和集中大巷布置方式,大巷采用8吨蓄电池电机车牵引3吨底卸式矿车运输。关键词: 矿井设计；联合开采；倾斜开采AbstractThis design mine pit for the NeiMenggu city DaYan ore new well design, design productivity is 1.5Mt/a, service life 61a. Well field altogether division is 2 level mining, in the well field has 4 to be possible to mine coal the level. The well field moves towards long 2900m equally, medium bank long 3300m, the coal bed average inclination angle 11, is the easy gradient coal bed. In this well field uses completely inclines long wall mining coal law mining,Working surface completely for synthesis mechanization mining coal. This design mine pit uses the double vertical shaft and concentrates the big lane arrangement way, the big lane adopts 8 ton storage battery electrical engineering cars lead 3 ton bottom unload type mineral cars transport. Key words: The mineral well design；The consociation mines； Inclined mining82目 录摘要IAbstractII绪论1第一章 井田概况及矿井地质特征21.1 井田概况21.1.1 井田位置及范围21.1.2 交通位置21.1.3 地形与河流31.1.4 气象31.2 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51.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征61.2.4 岩石性质特征71.2.5 井田内的水文地质情况71.2.6 沼气、煤尘及煤的自燃性8第2章 井田境界、储量及服务年限92.1 井田境界92.1.1 井田境界确定的依据92.1.2 井田周边情况92.2 井田储量92.2.1 井田储量的计算92.2.2 保安煤柱92.2.3 储量计算的评价102.3 矿井工作制度、生产能力及服务年限112.3.1 矿井工作制度112.3.2 矿井生产能力及服务年限12第3章 井田开拓133.1 概述133.1.1 井田内外及附近生产矿井开拓方式概述133.1.2 影响本设计矿井开拓方式的原因及其具体情况133.2 矿井开拓方案的选择143.2.1 井硐形式和井口位置143.2.2 开采水平数目和标高153.2.3 开拓巷道的布置163.3 选定开拓方案的系统描述183.3.1 井硐形式和数目183.3.2 井硐位置及坐标183.3.3 水平数目及高度193.3.4 石门、大巷数目及布置193.3.5 井底车场形式的选择203.3.6 煤层群的联系213.3.7 带区划分223.4 井筒布置及施工223.4.1 井硐穿过的岩层性质及井硐维护223.4.2 井硐布置及装备233.4.3 井筒延伸的初步意见243.5 井底车场及硐室253.5.1 井底车场形式的确定及论证253.5.2 井底车场的布置、存储线路、行车线路布置长度253.5.3 通过能力计算293.5.4 井底车场主要硐室293.6 开采顺序303.6.1 沿煤层走向的开采顺序303.6.2 沿煤层倾斜方向的开采顺序303.6.3 带区接续计划303.6.4“三量”控制情况31第4章 带区巷道布置与带区生产系统334.1 带区概况334.1.1 设计带区的位置、边界、范围、带区煤柱334.1.2 带区地质和煤层情况334.1.3 带区生产能力、储量及服务年限334.2 带区巷道布置334.2.1 区段划分334.2.2 带区斜巷布置344.2.3 带区下部车场布置354.2.4 带区煤仓形式、容量及支护384.2.5 带区硐室简介394.2.6 带区工作面的接续394.3 带区准备404.3.1 带区巷道的准备顺序404.3.2 带区主要巷道的断面及支护方式41第5章 采煤方法435.1 采煤方法的选择435.2 回采工艺435.2.1 回采工作面的工艺过程及使用的机械设备435.2.2 工作面循环方式和劳动组织形式43第6章 井下运输和矿井提升466.1 矿井井下运输466.1.1 运输方式和运输系统的确定466.1.2 矿车的选型及数量466.2矿井提升系统48第7章 矿井通风与安全517.1 矿井通风系统的确定517.1.1 概述517.1.2 矿井通风系统的确定517.1.3 主扇工作方式的确定517.2 风量计算与风量分配527.2.1 矿井风量计算的规定527.2.2 风量计算527.2.3 风量分配547.2.4、风速的验算557.2.5 风量的调节方法与措施567.3 矿井通风阻力计算577.3.1 确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力577.3.2 矿井等积孔计算597.4 通风设备的选择607.4.1 主扇的选择计算607.4.2 电动机的选择计算617.4.3 反风措施617.5 矿井安全生产措施617.5.1 预防瓦斯爆炸的措施617.5.2 预防煤尘爆炸的技术措施627.5.3 水患的预防措施627.5.4 火灾的预防措施637.5.5 其他事故的预防637.5.6 避灾路线及自救煤矿安全规程规定63第8章 矿井排水658.1 概述658.1.1 矿井水来源及涌水量658.1.2 对排水设备的要求658.2 矿井主要排水设备668.2.1 排水方式与排水系统简介668.2.2 主排水设备及管路的选择计算66第9章 技术经济指标69总 结71致 谢 辞72参考文献73附录一74附录二79 绪论转瞬间我们已经走到了大学四年的尽头，在这四年当中我掌握了很多专业知识，为了在以后的工作中能更好运用这些知识，借毕业设计这个机会我做了内蒙古大雁矿业集团二矿的新井设计，而且我在毕业实习中还收集到了很多其他矿的资料。本设计采用了一种比较新型的设计方案，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。我们马上就要离开学校走到工作岗位上了，我希望在以后的学习机会里，能够学到更多的采矿专业知识，巩固我以前所学过的各种知识，并且能够很好的运用他们。希望以后能为煤炭行业做出一点贡献。第一章 井田概况及矿井地质特征1.1 井田概况1.1.1 井田位置及范围本井田位于大雁矿区的东北部，地理坐标为:东经：12030121203427，北纬：491357491543（附矿区位置图）。矿区东西走向长6.0KM，南北倾向宽1.0-4.5KM，全区面积17.0769KM2。东起第4勘探线，西至第21勘探线、F19断层及各煤层+50等高线；南起各煤层+470等高线。1.1.2 交通位置本矿区附近交通便利，大雁火车站东距牙克石市18公里，向西至海拉尔区64公里。国防公路301线在矿区北部通过，滨洲线铁路在矿区中部穿过。向东经牙克石市可达加格达奇、齐齐哈尔、哈尔滨、沈阳、北京以及全国各地。向西经海拉尔市可到我国边陲重镇满洲里市。详见图1-1。 图1-1 大雁矿业集团地形示意图1.1.3 地形与河流大雁矿区位于大兴安岭西北坡，矿区北部及南部有水系和沼泽。二矿井田内地形比较简单，其地势为东南高、西北低，海拨标高在625-690m之间。本区地表水系以河流为主，北部有海拉尔河、矿区内有胜利沟小溪及布洛莫也沟小溪由东向西流过。1.1.4 气象本区属亚寒带大陆性气候，年平均降水量为345.2m，年平均蒸发量为1314.7mm，年平均风速为2.9m/s，最大风速为23 m/s，风向多为西南，年平均气温为-3.1C,最低气温为-46.7C ，最高气温为+36.5C ，降雪期为每年9月到翌年的5月中旬，结冻期为每年10月至翌年4月末，冻结厚度一般在3m左右，并有岛状永久冻土层。1.2 地质特征1.2.1 矿区范围内的地层情况大雁煤田位于新华夏系第三隆起带的西坡，大雁煤田为一向斜构造，大雁二矿位于大雁煤田的北部。大雁煤田出露地层由下往上主要有：中生界白垩系下统龙江组的陆相中酸性火山沉积岩组合，白垩系下统梅勒图组的中基性火山岩夹中酸性火山碎屑岩及火山碎屑沉积岩，白垩系下统大磨拐河组的含煤碎屑岩层，白垩系下统伊敏组含煤地层及第四系海拉尔组的松散沉积物。本区域地层时代、厚度、岩性及化石属种等情况，详见表1-1。表1-1 区域地层一览表界系统组符号厚 度（m）岩 性 变 化 情 况化石种类新生界第四系海拉尔组Qh6-57 上部为黑色腐植土和黄色风成砂，下部为粘土，亚粘和砂砾。中生界白垩系下 统伊敏组K1ym 233-850 主要为泥岩和粉砂岩，夹细、中、粗砂岩、煤层及碳质泥岩。与下部地层整合接触。 含蕨类、银杏、铁杉等植物化石。大磨拐河组K1d200-620 为主要含煤组，含20个煤层，编号为：16、17、18、19、20、21、22、25、271、272、281、282、291、292、293.4、30、33、34、35、36煤层。 主要含费尔干蚌，叶肢介费尔干蚌视近种，蕨类、银杏及铁杉。梅勒图组K1m150-370 上为泥岩、砂岩和薄煤层，中为中基性熔岩，下为泥岩夹玄武岩和薄煤层。龙江组K1lj 500-1200 上部为凝灰碎屑岩，下部为中酸性熔岩。古生界泥盆系上泥盆统大民山组D3d不详主要为蚀变安山岩、酸性熔岩、薄层凝灰岩、凝灰质砂岩。1.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造序号断层编号性质产状落差（m)可靠性走向倾向倾角1F17正EWNS45-60 30-300可靠2F19正EWNS40-6090-400可靠2F20正EWNS19-2530-50可靠构造：二矿井田内断层较发育，构造条件属中等，断层性质均为张扭性正断层，有逢断必正的规律。其中断层共有3个，都为正断层。表1-2 主要断裂构造表岩浆岩：该区分布着不同时代及不同类型的侵入岩类和喷出岩类，据现有资料，侵入岩可分为元古界侵入岩类，燕山期侵入岩类，喷出岩类有燕山期喷出岩及喜山期喷发岩以及新构造期喷发岩。1.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征 图1-2 煤层柱状图 表1-3 可采煤层特征表序号煤层名称煤层厚（m）倾角（度）围岩煤的牌号容重（t/ m3）煤层构造及稳定性最小最大顶板底板平均1153.33.990110粉砂岩泥岩褐煤1.4较稳定36217354.380100粉砂岩中砂岩褐煤 1.4较稳定3.93223.13.790110泥岩泥岩褐煤1.4较稳定3.4434364.080100泥岩泥岩褐煤1.4较稳定3.81.2.4 岩石性质特征 表1-4 岩石的物理性质指标表岩石 类型颗粒密度(g/cm3)块体密度(g/cm3)空隙率n(%)吸水率（%）软化系数KR砂岩2.60-2.752.20-2.711.6-28.00.2-9.00.65-0.97泥灰岩2.70-2.802.10-2.701.0-10.00.5-3.00.44-0.541.2.5 井田内的水文地质情况本区地形西部高,东部平缓,七星河阶地绝对标高为42m60m,河漫滩绝对标高为48m56m,下白垩统煤系被很厚的第四系冲击层所复盖.七星河从区外东南部流过,河床蛇曲,据杨家围子河流观测站资料,最大流量达569m3/s,冬季流量很小,几乎断流.七星河最高洪水位淹没范围为七星河以东，洪水位标高为47m55m。1.2.6 沼气、煤尘及煤的自燃性1、瓦斯：根据二矿通风队对全矿井的瓦斯含量实际测定，平均日产一吨煤的沼气涌出量最大为1.04m3 ，属于低级沼气矿井。2、煤尘：根据二矿通风队的测定结果，煤层的煤尘指数为45.28g/m3。3、煤的自燃：本矿区煤的燃点比较低。煤种为褐煤，煤化程度低、燃点比较低，当温度达到临界值时，就会发生煤的自燃。本区煤层自燃发火期为3-6个月。4、地温地压特征：在地温地压方面也未做过专门测试，故本次报告不予叙述。1.2.7 煤质、牌号及用途本区所有煤层均呈黑或黑褐色，棕褐色条痕，具有弱沥青光泽，多属暗淡型煤。结构均一或呈似条带状，有时可见条带状结构或木质结构。具块状或层状构造。其断口平坦或呈参差状。硬度1-3之间，但韧性较强，煤的容重为1.111.42/1.4。本区煤种为褐煤，煤的灰分产率较高，发热量较低，全硫含量为低硫或特低硫煤，所以本区煤主要用于发电、锅炉用煤及民用生活燃料。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.井田要有合理的走向长度，以利于机械化程度的不断提高；3.划分的井田范围要为矿井发展留有空间；4.要适于选择井筒位置，合理安排地面生产系统和各建筑物。2.1.2 井田周边情况本矿区东接牙克石市，西连海拉尔区，南邻巴彦嵯岗苏木，北至海拉尔河与陈巴尔虎旗相望。本矿区附近交通便利，国防公路301线在矿区北部通过，滨洲线铁路在矿区中部穿过。大雁火车站东距牙克石市18公里，向西至海拉尔区64公里。2.2 井田储量2.2.1 井田储量的计算设计井田范围内的煤层有15#、17#、22#、34#四层，各煤层储量计算边界与井田境界基本相同。矿井工业储量：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。2.2.2 保安煤柱保护煤柱的设计原则如下：(1)地面受护面积包括受护对象及周围的保护带。(2)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。(3)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。 (4)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于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。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. 河流两侧各留设15m保安煤柱；3. 地面建筑物留设20m保安煤柱；4. 煤层大巷两侧煤柱各宽50100m； 5. 井田内部断层留设30m保安煤柱。 按以上方法计算得：工业广场煤柱损失：9.85Mt； 断层、边界、巷道保安煤柱损失：14.32Mt； 总损失量：24.18Mt。2.2.3 储量计算的评价本设计矿井的各类储量计算严格按照有关规定执行。表2-1 矿井工业储量汇兑表煤层别工业储量（Mt）ABABCABC157.7510.8418.5923.9242.51177.1110.3717.4826.4843.96227.6710.9418.6129.6248.23347.9110.8618.7732.5451.31总计30.4443.0173.45112.56186.01表2-2 矿井可采储量汇总表水平煤层工业储量 （Mt）工业场地井田境界断层巷道合计可采储量（Mt）1526.792.360.400.221.593.1124.401728.162.410.410.241.623.6227.632232.852.520.450.281.673.8228.593435.472.560.470.301.707.0228.12合计123.279.851.731.046.5817.5785.811513.2600.5000.560.868.941714.7900.5500.631.039.862216.7300.6200.721.0711.963417.9600.6500.751.0212.89合计62.7402.3202.663.9843.65总计186.019.854.051.049.2424.18129.462.3 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：（1） 矿井年工作日按330天计算；（2）每日净提升时间16h。（3）矿井每昼夜四班工作，其中三班进行采、掘工作，一班进行检修；2.3.2 矿井生产能力及服务年限一. 根据煤炭工业矿井设计规范，矿井的设计生产能力应为：小型矿井：0.09、0.15、0.21、0.30（Mt/a）；中型矿井: 0.45、0.60、0.90（Mt/a）；大型矿井：1.20、1.50、1.80、2.40、3.00、4.00及以上（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。二. 矿井设计生产能力方案比较本矿井已查明的工业储量为186.01Mt,，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13%，各可采层均为厚煤层，按矿井设计规范要求确定本矿的带区采出率为93%，由此计算确定本井田的可采储量为129.46Mt。根据地质报告的资料描述，初步决定采用大型矿井设计。并初步确定三个方案，即矿井生产能力为1.2Mt/a，1.5Mt/a和1.8Mt/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=77a ； P2=61a ； P3=50a；经与煤矿安全规程和采矿设计手册相核对，确定61a为比较合理的服务年限，即本矿井的生产能力为1.5Mt/a，矿井服务年限为61年。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大雁二矿则位于大雁矿区的东北部，位于大兴安岭西麓的海拉尔河中游，隶属于内蒙古自治区呼伦贝尔鄂温克族自治旗管辖。东起第4勘探线，西至第21勘探线、F19断层及各煤层+50等高线；南起F19断层及采矿许可边界线，北至F17断层。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）施工技术和设备条件；（2）技术装备和工艺系统条件；（3）煤层赋存和开采技术条件；（4）井田地质和水文地质条件；（5）地形地貌和地面外部条件；（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：本矿区地形比较简单，其地势为东南高而西北低，海拨标高在625-690m之间。 （2）煤层赋存情况整个矿区共有四层可采煤层，即15#、17#、22#、34#全区发育。煤层走向长度为3.3公里，倾向2.9公里。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1.井筒形式：本矿区初步选择立井井筒开拓。由于立井井筒的机械化程度高，易于自动控制，维护费用低，有效断面大，通风条件好，适应性很强，具有通过复杂地质地段的能力强，提升能力大，管线短，物料和人员升降速度快等优点。2.井口位置：井口位置与开拓方式要相互协调，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：勘探程度及初期工程量；井筒应尽量避开或少穿地质及水文复杂的地层或地段；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。（2）地面条件：工业场地不占或少占用良田； 井口及工业场地位置必须符合环境保护的要求；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倾斜方向的中部，于是提出三种沿井田倾斜方向的井筒位置方案：方案一：井筒位于井田北部方案二：井筒位于井田中部方案三：井筒位于井田南部（3）经过简单的技术比较后认为：井筒位于井田北部，煤柱尺寸最小，压煤最少，但石门最长；井筒位于井田中部，煤柱尺寸适中，但石门长度较短，且沿石门的运输工程量也小；井筒位于井田南部，煤柱尺寸稍大，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筒延伸有利；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，从有利于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。3.2.2 开采水平数目和标高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。每个开采水平设井底车场和运输大巷。本设计井田水平标高的确定主要考虑了以下几个因素：（1）生产成本；（2）水平接替；（3）合理的水平服务年限；（4）煤层赋存条件及地质构造；（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；一水平标高+300m，二水平标高为+100m。一水平实行仰俯斜开采，二水平俯斜开采。方案二：井田划分三个开采水平，一水平标高+350m，二水平标高+150m，三水平标高0m。一、二水平实行仰斜开采，三水平俯斜开采。对以上两个方案经过简单比较可知，方案二的一水平服务年限达不到规范要求的服务年限，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30年的基本要求。故而采用方案一的水平划分方法，即划分两个开采水平，两水平标高分别为+300m和+100m，一水平采用仰俯斜开采，二水平采用俯斜开采。3.2.3 开拓巷道的布置开拓巷道是指为全矿井、一个水平或若干带区服务的巷道，如井筒、井底车场、主要石门、运输大巷和回风大巷、主要风井等。（一）运输大巷的布置：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）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，用带区石门联系各带区。 （3）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带区石门与各带区联系。自井底车场开掘主要石门与分组集中大巷贯通。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：方案一：分组集中运输大巷方案二：集中运输大巷详见图 3-2。图3-1 分组集中运输大巷 图 3-2 集中运输大巷 比较方案详见表 3-1。 表3-1 方案比较特点分组集中大巷布置集中大巷布置优点1. 生产比较集中2. 总的巷道工程量较少3. 带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. 大巷维护容易3. 生产区域比较集中，运输条件好4. 带区巷道集中联合布置，开采程序比较灵活，开采强度大缺点1掘进工程量大2石门长度较长 1. 有反向运输2. 总的石门长度大3. 初期工程量大，建井时间长综上可知，本井田的可采煤层为15#、17#、22#、34#四层，各煤层间距都不大，各煤层的煤质相同，不需要分采分运所以根据本井田的实际情况，采用集中运输大巷布置方式。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双立井开拓，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86-6钻孔附近，理由是：（1）地处井田储量中央：井筒距北部边界1.6公里，南部边界1.3公里，西部边界2.1公里，东部边界1.2公里；（2）确定井筒坐标为：主井井口坐标为： XA=5456875YA=538274ZA=680副井井口坐标为： XB=5456907YB=538261ZB=682主井井口标高为+680m，副井井口标高为+682m，拟定二水平为井筒最终水平。主井井深645m，副井井深615m，两井筒中心线间距为40m，主井井筒直径6.5m，副井井筒直径6.5m，均采用整体式混凝土井壁，井壁厚度450mm。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+350m,本井田大部分带区的煤层浅部标高在+680m,水平垂高为380m,实行俯斜开采。第二水平拟定标高为+100m，水平垂高为580m，实行仰俯斜开采。3.3.4 石门、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：可保证巷道较为平直，保证运输设备运行。煤层顶底板较稳定，煤层较坚硬，易维护。对于新建矿井，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。（2）岩石大巷：维护条件好，费用低。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。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。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。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；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； 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；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，岩层大巷的优越性是主要的。因此，根据本矿地质条件，运输大巷采用岩石大巷布置，回风大巷采用煤层大巷布置。大巷和石门的断面和支护设计基本相同，断面尺寸详见大巷断面图 3-3。 图3-3 大巷断面图3.3.5 井底车场形式的选择1.设计依据（1）井筒及数目； （2）矿井开拓方式；（3）矿井瓦斯等级及通风方式；（4）矿井主要运输巷道的运输方式；（5）矿井设计生产能力及工作制度；（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）应该考虑主、副井之间施工时便于贯通； （2）井底车场设计时，应该考虑到增产的可能性；（3）井底车场富裕通过能力，应大于矿井设计生产能力的30%；（4）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；（5）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；（6）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。3.立井井底车场的基本类型：（1）折返式：梭式、尽头式； （2）环形式：立式、斜式、卧式。4.井底车场形式选择：（1）操作安全，符合有关规程、规范； （2）调车简单，管理方便，弯道及交岔点少；（3）井巷工程量少，建设投资省，便于维护，生产成本低；（4）保证矿井生产能力，有足够的富裕系数，有增产的可能性；（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，考虑各种井底车场的形式特点，本设计选择环形卧式车场，该车场担负煤炭的运输，分配，贮存，装载及井下矸石和人员的提升，材料，设备的调运，运输调度量大，要求车场通过能力大且线路布置简单便于施工。3.3.6 煤层群的联系该井田可采煤层为四层，煤层群开采的联系方式属于联合准备，即四层煤形成一个统一采准系统，准备巷道为四层煤共用，采用集中大巷布置方式，煤层群间采用反斜分带运输斜巷和运料斜巷联系。3.3.7 带区划分本设计采用带区式巷道布置，所以采用带区划分，即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。据此将整个井田的一水平划分为12个带区，详见带区划分示意图3-4。图3-4 带区划分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泥岩，有少部分的砂岩。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）防水性能好； （2）整体性好，强度较高；（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450mm。3.4.2 井硐布置及装备主井井筒直径为6.5m，采用球扁组合管道，布置一对16T箕斗， 罐道布置在箕斗两侧，两箕斗相距500mm，箕斗与罐道梁相距50mm，箕斗与井梁相距200mm。图3-5主井井筒断面副井井筒直径为6.5m，采用38KSDKDF 钢轨，布置一对1T矿车双层四车罐笼，罐道布置笼两侧，罐笼与井壁相距100mm，罐笼与罐道相距120mm，罐笼与井梁相距120mm。图3-6 副井井筒断面3.4.3 井筒延伸的初步意见本矿井将延伸原主副井，从+300水平延伸至+100。井筒延伸方案主要有以下两种：方案一：暗斜井延伸优点：生产与延伸相互干扰小，暗斜井做主井，系统简单，提升能力大，可充分利用原有井筒提升能力。缺点：增加了提升、运输环节和设备，通风系统复杂。方案二：直接延伸原有主副井优点：可以充分利用原有设备和设施，提升系统简单，转运环节少，经营费用低，管理方便。缺点：原有井筒同时担负生产和延伸任务，施工和生产相互干扰，接井技术难度大，矿井将短期停产；延伸两个井筒的施工组织复杂，延伸后提升长度增加，提升能力下降。通过上述两种方案比较，并参照井筒延伸原则及本井田煤层赋存特征，初步决定采用立井延伸方案。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。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，该矿井井底车场形式的选择依据如下：（1）该矿井设计生产能力为1.5Mt/a，年工作日330d，实行四六工作制，每日净提升16小时；（2）矿井采用双立井开拓方式，两个开采水平，集中大巷布置，两翼来煤量基本相等；（3）井下主要运输大巷采用3t底卸式矿车运煤，由两台8吨蓄电池电机车一前一后牵引，每列车由20辆矿车组成。辅助运输采用1t固定式矿车，掘进煤列车由25辆矿车组成，煤矸混合列车由6辆煤车和13辆矸石列车组成。井底车场设1吨翻车机处理掘进煤。综上所述，结合设计要求，本设计矿井采用环形卧式车场，车线与主要运输大巷平行，主副井距主要运输大巷较近，工程度量小，调车方便，可两翼进车。3.5.2 井底车场的布置、存储线路、行车线路布置长度1井底车场线路布置的要求（1）尽量减少道岔和交岔点； （2）线路布置要有利于通风； （3）井底车场的线路工程量小；（4）底卸式矿车的井底车场设计要注意调头问题。（5）井底车场线路布置时，应充分考虑各硐室布置的合理性；（6）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；（7）井底车场的线路主要由主井空、重车线，副井空、重车线和回车线组成，由于通过各个井底车场的煤种数量不同，其各线路的数目和长度亦相应不同。2存车线长度的确定根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）调车线长度通常为1.0列车和电机车长度之和。（2）材料车线长度，中小型矿井应能容纳510个材料车； （3）副井空、重车线长度，中小型矿井按0.51.0列车长；（4）中小型矿井的主井空、重车线长度各为1.01.5列车长；3.存车线长度的计算主井空、重车线，副井进、出车线：L=mnLk+NLj+Lf式中 L 主井空、重车线，副井进、出车线有效长度，m；m 列车数目，列；n 每列车的矿车数，按列车组成计算确定；Lk 每辆矿车带缓冲器的长度，m;N 机车数；Lj 每台机车的长数；Lf 附加长度，取10m；经过计算，得主井L=1203.45+14.5+881.5，取L80m副井L=1252+14.5+1569.5， 取L70m材料车线有效长度L=ncLc+nsLs式中 L 材料车线有效长度，m；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，辆；Ls 每辆设备车带缓冲器的长度，m；L=ncLc+nsLs=3.4520+4.573.5m,取L80m根据实际需要，开设水泵硐室和变电所，取材料车线长30m。附井底车场线路图：图3-7 井底车场运行图表图3-8 井底车场线路图3.5.3 通过能力计算1本设计生产能力为1.5Mt/a，井底车场线路布置采用3t底卸矿车运煤，8t蓄电池电机车双机牵引，每列车内由20辆矿车组成。辅助运输采用1t固定式矿车，掘进出煤由主井运至井外，每列车由25辆车组成。列车在车场平均运行时间s4分钟，日产煤4650 t,矸石465020930t，掘进煤46506%279t。3t底卸式矿车运煤量465094%4371t，每日需3t底卸式矿车列数4371/（320）72.85。煤矸混合车数：（1000300）（1.713+16）46.4则列车数为72.85：46.44：2 每一调度循环内有4列3t底卸式矿车和2列1t固定式矿车组成，每一调度循环时间24.2分，进车间隔4.1分。2通过能力计算按公式计算：N =TaQ/1.15T=25.2（3204+162）/(1.1524.2)=2.28Mt通过能力富余系数为2.28/1.5=1.521.3，所以满足设计规范要求。3.5.4 井底车场主要硐室1.主井系统硐室主井设有3t底卸式矿车卸载站硐室、井底煤仓及井底煤仓装载硐室、清理井底撒煤硐室及水窝泵房等。主井井底撒煤采用矿车处理，用绞车提升至车场水平。2.副井系统硐室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0.5米，水泵房及变电所通往井底车场的通道应设风门。3.其它硐室其它硐室有调度室、医疗室、架线电机车库及修理间、蓄电池电机车库及充电硐室、防火门硐室、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. 降低掘进率，减少井巷工程量和基建投资；2. 符合煤层采动影响关系，最大限度地开采煤炭资源；3. 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；4. 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。 3.6.1 沿煤层走向的开采顺序本井田决定双翼同时开采，在工业广场煤柱两边布置首采工作面，向双翼由近及远开采，这样有利于矿井的均衡生产和合理配采，有利于生产的连续性；有利于矿井通风、运输等主要生产系统的管理，依据本设计矿井的带区划分的具体情况，采用倾斜长壁开采，这样可以减少初期工程量和基建投资，并且投产快。3.6.2 沿煤层倾斜方向的开采顺序本矿属于缓倾斜煤层，考虑到本设计井田内共有4个可采煤层，即15#、17#、22#、34#煤层。其中15#煤层位于最上部，34#煤层位于最下部，4层煤分为一组，布置集中运输巷道，根据其采动影响关系，采用下行开采顺序。一水平实行仰俯斜开采，同一层煤先上行开采，上行开采采用俯斜开采，再下行开采，实行仰斜开采。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12个带区，详见图3-9。图3-9 带区接续表3.6.4“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掘进的开拓巷道所圈定的尚未开采的可采煤量，可按下式计算：K=(msPk) c式中 K 开拓煤量，Mtm 计算范围内的地质储量，Mts 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，Mt Pk 永久煤柱损失，MtC 采区回采率，本设计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50m，采区石门应掘至上部煤层那部分可采储量，本设计矿井的开拓煤量计算：K7.96Mt2.准备煤量的确定所圈定的可采储量，可按公式计算：准备煤量（采区走向长度采区斜长煤层平均厚度煤层容量地质损失呆滞煤量）采区回采率本设计矿井的准备煤量：c3.894Mt3.回采煤量的确定回采煤量是指准备煤量范围内已被采煤巷道所固定的可采储量。可按下式计算：nndcn式中 n 回采煤量 nd 已为采煤巷道所固定的可采储量cn 工作面回采率本设计矿井回采煤量：0.471Mt，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。开拓煤量可采期TK=4.8a3.5a满足要求；准备煤量可采期TZ=2.1a1a满足要求；回采煤量可采期Tn=7.66满足要求。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 带区巷道布置与带区生产系统4.1 带区概况4.1.1 设计带区的位置、边界、范围、带区煤柱初期带区位置选择要求：1. 尽量躲开铁路、桥梁，重要的建筑物，水体等；2. 尽量布置在井筒附近，井巷的距离短，工程量少； 3. 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；4. 初期带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。本设计带区为东三带区，西边界为人为井田边界，东部以断层为边界。浅部以+650标高为界，深部以-100标高为界。走向长425m，倾斜长1540m。本带区采用倾斜长壁联合开采，带区煤柱留设如下：各煤层在带区边界留设5m煤柱，井田境界处留设30m保护煤柱；4.1.2 带区地质和煤层情况本带区地层倾角平缓，走向变化不大，开采煤层主要位于大墨拐河含煤组，即15#、17#、22#、34#四层。各煤层特征详见井田可采煤层特征表1-3。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19.7Mt,可采储量为17.2Mt，本带区设计生产能力为1.5Mt/a，则本带区服务年限为4.8a。4.2 带区巷道布置4.2.1 区段划分由于采用倾斜长壁开采故不存在区段划分和上下山布置，将本带区划分为16个分带，4层煤联合开采。采用中央并列式通风。工作面长度的确定：该带区设计产量为1.5Mt/a，一个工作面达产，即工作面日产量为5000t/d。确定工作面长度的公式如下：A0=LlMrc 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0.930.97/0.93； 可以得出工作面取L=210m;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/s；B 工作面最小控顶距，m；C 风速收缩系数0.9-0.95；M 工作面采高，m；Qb 昼夜产煤一吨煤所需风量，m3/t；Sn 循环进度；P 煤层生产率； 昼夜循环数；L227m，可见L210mL,故工作面长度合理。 4.2.2 带区斜巷布置本设计带区斜巷按逆倾向布置，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。本设计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齿轨车，实现从带区运料回风斜巷的辅助运输的连续化。4.2.3 带区下部车场布置1.煤矿矿井井底车场和硐室设计规范的规定：（1）带区车场和硐室应根据围岩情况尽量布置在稳定岩层或煤层中； （2）带区车场和硐室的设计，应根据带区巷道布置、带区生产能力和服务年限、运输方式和矿车类型、地质构造和围岩性质、煤尘、瓦斯及水文情况等因素进行全面考虑确定；（3）带区车场巷道断面应根据围岩情况确定，可为半圆拱形，跨度大时视围岩情况也可采用三心拱形，应优化选择锚喷支护，当锚喷支护有困难时，也可采用其他支护方式。带区下部车场多由带区装车站和辅助提升车场组合而成。由于运输能力的限制不可采用石门装车式，所以采用底板绕道大巷装车式车场。2. 装车站线路设计根据装车站所在的