鸡西矿业集团张新矿1.5Mta新井设计

I 摘 要 本设计矿井为鸡西矿业集团张新煤矿新井设计 设计生产能力为 1 5Mt a 服务年限 61a 井田内共划分为 2个水平开采 共有 7 下 6A 2 共 3层可采煤层 井田平均走向长度为 6 3km 平均斜长度为 2 9km 煤层平均 倾角 20 左右 属倾缓斜煤层 采用双立井开拓 由于该井田煤层属缓倾斜煤层 三层煤间距 25m 整个矿井划分为 6个采 区 经过多方面经济技术比较 决定本井田内采用走向长壁后退式采煤法进行 开采 工作面采用综合机械化开采 本设计矿井采用双立井开拓方式式 中央 边界式通风 关键词 走向长壁后退式开采 矿井设计 综合机械化开采 技术比较 煤层间距 II Abstract This mine is designed for the zhangxin of jixi Coal Mining Group The design production ability is 1 5 Mt a service time limits 61a The mine is divided to two levels totally there are 7 下 6A 2 three layers in the mine that can be mined The alignment of the mine grows 6 3km the tilt length is ahout 2 9km and the average of the coal seam is 21 or so It is belongs to inclined coal seam Because of ti is blongs to incline coal seam and there are only 25 metres the whole mine is divided into six mining ares through the econgic and technical comparing the mine is decided to take the longwall working of alignment growing the working place take the mining technology of the fully mechanized This mine take the double wells to expand It takes the central border to Ventilate Keywords The longwall working of alignment growing The mine of desigin The mining technology of the fully mechanized The technical comparison The distance of seam I 目 录 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 范围 交通位置 2 1 1 2 地形 地势 2 1 1 3 气象 3 1 1 4 河流 3 1 1 5 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 4 1 2 3 煤层赋存状况及可采煤层特征 5 1 2 4 岩石性质 厚度特征 7 1 2 5 井田内水文地质情况 8 1 2 6 沼气 煤尘及煤的自燃性 9 1 2 7 煤质 9 第 2 章 井田境界 储量及服务年限 10 2 1 井田境界 10 2 1 1 井田周边情况 10 2 1 2 井田境界确定的注意事项 10 2 2 井田储量 10 2 2 1 井田储量的计算 10 2 2 2 保安煤柱 10 2 2 3 储量计算方法 11 2 3 矿井工作制度 生产能力及服务年限 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 第 3 章 井田开拓 15 3 1 概述 15 II 3 1 1 井田开拓方式概述 15 3 1 2 影响本设计矿井开拓方式的因素 15 3 2 矿井开拓方案的选择 15 3 2 1 井筒形 式和井口位置 15 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 19 3 3 1 井筒形式和数目 19 3 3 2 井筒位置及坐标 19 3 3 3 水平数目及标高 20 3 3 4 石门 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 22 3 3 7 采区划分 22 3 4 井筒布置和施工 23 3 4 1 井筒穿过的岩层性质及井筒支护 23 3 4 2 井筒布置及装备 26 3 4 3 井筒延伸的初步意见 26 3 5 井底车场及硐室 26 3 5 1 井底车场形式的确定及论证 26 3 5 2 井底车场的布置 储车线路及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 31 3 6 1 沿井田走向的开采顺序 31 3 6 2 沿煤层垂直方向的开采顺序 32 3 6 3 采区接续计划 32 第 4 章 采区巷道布置及采区生采产系统 33 4 1 采区概述 33 4 1 1 设计采区的位置 边界 范围 采区煤柱 33 4 1 2 采区地质及煤层情况 33 4 1 3 采区生产能力 储量及服务年限 33 4 2 采区巷道布置 34 III 4 2 1 区段划分 34 4 2 2 采区上山布置 附方案示意图及经济比较表 34 4 2 3 采区车场布置 35 4 2 4 采区煤仓形式 容量及支护 37 4 2 5 采区硐室简介 39 4 2 6 采区工作面接续 39 4 3 采区准备 40 4 3 1 采区巷道准备顺序 40 4 3 2 主要巷道断面示意图及支护方式 41 第 5 章 采煤方法 42 5 1 采煤方法的选择 42 5 1 1 采煤方法的选择 42 5 2 回采工艺 42 5 1 1 选择和决定回采工作面的工艺过程及使用的机械设备 42 5 2 2 选择采煤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 45 6 1 矿井井下运输 45 6 1 1 运输方式和运输系统的确定 45 6 1 2 矿车的选型及数量 45 6 1 3 采区运输设备的选择 46 6 2 矿井提升系统 47 6 2 1 矿井主提升设备的选择 47 第 7 章 矿井通风系统的确定 48 7 1 矿井通风系统的确定 48 7 1 1 概述 48 7 1 2 通风系统确定的因素 48 7 2 风量计算与风量分配 49 7 2 1 风量计算 49 7 2 2 风量分配 54 7 2 3 风量的调节方法与措施 55 7 2 4 风速的验算 55 7 3 矿井通风阻力的计算 57 IV 7 3 1 确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力 57 7 3 2 矿井等积孔的计算 58 7 4 通风设备的选择 59 7 4 1 主扇的选择计算 60 7 4 2 电动机的选择 60 7 4 3 反风措施 60 7 5 矿井安全技术措施 61 第 8 章 矿井排水 63 8 1 概述 63 8 1 1 矿井水来源及涌水量 63 8 1 2 对排水设备的要求 63 8 2 矿井主要排水设备 64 8 2 1 排水系统和排水方式简介 64 8 2 2 主排水设备及管路选择计算 64 第 9 章 矿井主要技术经济指标 67 结论 69 致 谢 辞 70 参考文献 71 附录 1 72 附录 2 79 1 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鸡西市张新矿的新井设计 张 新矿地质条件较好 煤层倾角为缓倾斜煤层 地势平坦 只有较大的几条打断 层 在设计时作为了开采边界 因此 采区的回采较为顺利 本设计主要是针对缓倾斜煤层群的开采方法 本方法采用集中岩石大巷布 置 联合上山 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 通过这次的是设计 我真正的学到了很多的知识 同时还在现场人员那学 到了很多的现场经验 可谓是收获甚多啊 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 范围 交通位置 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 6km 地里坐标东经 131 01 北纬 45 12 井田东西走向长 公里 南北倾斜长公里 面积 32km 井田东部与鸡东矿相邻 以 F1断层为界 西部与二道河子矿相接 以 F5 断层为界 鸡煤地字 1989 第 497号文 北以平麻断层为界 南以 8号层 700标高为界 矿内有铁路专用线在恒山车站与国铁相接 有直达公路相通 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 张新矿交通线路图 1 1 2 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 3 气象 本区最高气温 34 最低气温 30 冻结期为 6个月 自当年 10月中 旬至明年 5月中旬 最大冻土深度 2 28m 一般 2 0m 9 月为雨季 年降雨量 559mm 发量 1236 7mm至 9月平均绝对温度 12 20t 均风级 2至 4级 平均风 速 2 8m s风向一般是 WNW WSW 向 1 1 4 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 5 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 用电均来鸡西市 1 2 地质特征 1 2 1 矿区范围内的地层情况 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 3 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 1 城子河组 J 3ch 麻山群以上到 10号层上部 60m 厚度 530 710m 4 据岩性 含煤情况及沉积环境划分为四个层段 2 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 3 下白垩统桦山群 KUS 1 东山组 K 12d 与穆棱组平行不整合接触 地层厚度 130至 300m 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 2 猴石沟组 K 12h 与东山组平行不整合接触 厚度大于 500m 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 成平顶山 5 新生界第四纪冲积层 Q 4 该层为中积物或洪积物 分布在沟谷及河床两侧 厚度 1 10m 河床 沟 谷部位多由砂 砾石组成 在山坡地带多由原地风化物堆积而成 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 1 2 1 5 表 1 1 主要断裂构造 序 号 断层 编号 断层 性质 走向 倾向 落差 m 断距 m 查明 程度 1 F1 正 S60 70W 55 70NW 30 20 可靠 2 F2 正 S45 70W 35 60NW 36 27 可靠 3 F3 正 S10 20E 80NE SE 28 23 可靠 4 F4 正 S55 32E 55 60NW 23 29 可靠 5 F5 正 S88 70E 47 66NW 34 22 可靠 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罗统 鸡西群城子河组的煤层 该组地层总厚度 530 710m 区内共含煤十几层 经过生产和勘探确定 具有一定可采范围参与 计算的煤层有三层 自上而下依次为 7 下 6A 2 厚度 7 2m 2 层 17 线以西可采 距 6A层 20 1 32 3m 厚 1 9 2 3m 构复杂 夹二 至三层炭页岩 顶板为灰页岩 底板为灰页岩 6 6A层 2 15 线可采 400 标高往下不可采 距 7 下层 23 5 29 3m 厚 1 7 2 5结构简单 顶板为粉砂岩夹粗岩 顶板为中沙岩 细沙岩 7 下号层 张新深部详查勘探后新增补的层次 8 11 线和 15 19线进行了 算量 煤厚 3 7 2 3m结构简单 顶板为粉砂泥质岩 底板为灰色细沙砂岩 具 体情况见图 1 2 7 下 3 0 岩 性 描 述粉 砂 泥 质 岩1 3焦 煤 r 1 40灰 色 细 砂 岩 中 砂 岩 深 灰 色黑 灰 色 粉 砂 泥 质 砂 岩细 中 砂 岩 水 平 层 理粉 砂 岩 夹 粗 砂 岩 粉 砂 岩 夹 粗 砂 岩 深 灰 色中 砂 岩 细 砂 岩细 砂 岩细 砂 岩 粉 砂 岩 夹 中 砂 岩灰 页 岩灰 页 岩 粉 砂 岩 焦 煤 r 1 40 1 3焦 煤 r 1 40 地层厚 m 煤层煤层号 5 73 0 5 6 45 4 34 7 2 14 14 2 6 322 07 6 3 3 92 12 1 6A 柱 壮地 层 系 统界 系 统 中生 界 侏 侏罗 罗 系 统 上 图 1 2 煤层柱状图 7 可采煤层以厚煤层为主 全区可采煤层总厚度为 7 2m 详见可采煤层特 征表 1 2 表 1 2 可采煤层特征表 煤层厚 m 围岩 最小 最 大煤层名称 平均 层 间 距 m 倾 角 顶板 底板 煤的 牌号 硬 度 f 容重 t m3 煤层 构造 及稳 定性 2 6 3 4 7 下 3 0 20 粉 砂 泥 质 岩 灰 色 细 沙 岩 气煤 弱粘结煤 长焰煤 2 5 1 40 不稳 定 1 7 2 5 26 4 6A 2 1 20 粉 砂 岩 粗 砂 岩 中 砂 岩 细 沙 岩 气煤 弱粘 结煤 无烟 煤 贫煤 长焰 煤 2 5 1 40 稳定 1 9 2 3 2 2 1 26 2 20 灰 页 岩 粉 砂 岩 气煤 弱粘 结煤 长焰 煤 2 5 1 40 稳定 1 2 4 井田内水文地质情况 1 区域水文地质 8 本区位于鸡西煤田南部条带 地形起伏 地面水经流条件良好 区内只 有黄泥河与二道河 季节性河流 区内含水层可分为煤系风化裂隙含水层 构造裂隙含水带和第四纪冲积 含水层 1 煤系风化裂隙含水层 全区发育 发育深度最大达 110m 性以中砂岩 细砂岩为主 裂隙性充水 水力性质为潜水 钻孔单位涌水量 0 1ml s 透系数小于 0 225m s 含水层非均 质性特别明显 不同地段富水程差别较大 在垂直分带上可视为渐变趋势 由 浅至深富水程度逐渐减弱 2 构造裂隙含水带 局部发育 条带状分布在断层上下盘低序次小错 动裂隙中 导水性能差 多以静储量释放为主 裂隙性充水 一般无承压性 3 第四纪冲积合水层 只在本区黄泥河与二道河子两岸地带发育 面 积较小仅 0 3平方公里 最大厚度达 5m 中粗砂及粗砂组成 分选较差 为孔 隙性充水 水力性质一般为潜水 2 矿井涌水量 对我矿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 1 2 5 沼气 煤尘及煤的自燃性 我矿自 1964年投产以来 在已开采的三个煤层中 瓦斯涌出量较大的煤 层为 7 下层和 6A上层 北二采瓦斯涌出量为 182 4m t 一般在 20m t属高 沼气矿井 煤尘爆炸指数在 30 47 之间 具有爆炸性 1 2 6 煤质 1 煤的物理性质 肉眼观察 呈黑色 油脂光泽 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 2 煤的化学性质 9 煤中碳的含量自上 8 号 而下 1 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 6615 大 卡之间 原煤灰分除 3号煤层低于 20 7 下大于 30 外 其余各层在 20 30 之间 稀有分散元素 锗的平均含量在 1 1 2 61g 无经济价值 10 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 F1断层为界 西部与二道河子矿相接以 F5断 层为界 7 下 6A 及 2 层组 150标高为界 北界以各煤层露头为界 南界到 6A 层 600 标高 煤层平均倾角为 20 平均容重 1 40t m3 全区走向长 8126m 宽 2193m 面积为 17 82km 2 1 2 井田境界确定的注意事项 1 应充分的利用自然等条件划分井田 如可利用河流 湖泊 折曲 断 层等为界限 2 在地面地形复杂的地区 如沟谷 丘陵 山岭的地区划分井田界限时 应考虑井筒的位置和工业广场布置的和理性 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 一般是走向长度大于倾向长度 但又不能 过长 过长会给通风 运输带来困难 长度过度 又会降低矿井的经济效益 2 2 井田储量 2 2 1 井田储量的计算 矿井储量是指矿井井田边界范围内 通过地质手段查明的符合国家煤炭 储量计算标准的全部储量 按形式可分为 地质储量 工业储量 可采储量 井田范围内的煤炭储量是矿井设计的基本依据 因此 井田的储量必须核实并 计算清楚和准确 本设计井田范围内的煤层有 7 下 6A 2 三层 各煤层储量 计算边界与井田境界基本一致 2 2 2 保安煤柱 在计算井田可采储量时 首先确定各种永久煤柱损失 永久煤柱是指保护 地面工业广场和井筒的工业地煤柱 井田境界和大断层两侧的井田境界煤柱和 断层煤柱 以及保护地面建筑 河流 铁路等而留设的保护煤柱等 为了安全 11 生产 本设计矿井依据 煤矿安全规程 留设保安煤柱如下 见表 2 1 表 2 1 煤柱留设表 单位 m 煤柱名称 长度 煤层露头保护煤柱 40 边界 内部断层保护煤柱 30 工业广场保护煤柱 15 按以上方法计算得各煤柱的损失情况如下表 表 2 2 煤柱损失计算表 单位 万 t 煤柱名称 结果 工业广场煤柱损失 512 96 断层 地面 边界保安煤柱损失 702 30 总损失量 1215 30 损失率 7 2 2 3 储量计算方法 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 容重 工业储量定义 能利用储量中的 A B C 级储量之和 可作为矿井设计和 投资的依据 储量级别是统一区分和衡量矿产储量精度或可靠程度的等级标准 工业储量分类 A 级储量 B 级储量 C 级储量 A 级是编制生产计划及煤矿建 设和投资的依据 B 级是配合 A级作为煤矿建设和投资的依据 C 级配合 A B 级作为设计大 中型矿井的依据 D 级作为煤矿远景规划或地质勘探设计的依 据 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 17432 4万 t 各煤层工业储量见表 2 1矿井工业储量汇兑表 12 表 2 3 矿井工业储量汇兑表 单位 万 t 表 2 4 井田可采煤层储量计算总表 单位 万 t 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 其他 合计 开采损 失 可采 储量 7 下 449109 151 8 148 2 56 1 0 356 1 898 4 3237 4 6A 2593 1 169 9 124 4 47 0 0 341 3 518 6 1733 2 2 2868 7 191 2 100 7 37 8 0 329 7 573 7 1965 3 合计 9953 7 512 9 373 3 140 9 0 1027 1 1990 7 6935 9 7 下 2990 7 0 65 9 114 8 0 180 7 598 1 2211 9 6A 2294 2 0 43 1 73 8 0 116 9 458 8 1718 5 2 2194 0 0 20 3 94 3 0 114 6 438 8 1640 6 合计 7478 9 0 129 3 282 9 0 412 2 1495 7 5571 总计 17432 6 512 9 502 6 423 8 0 1439 3 3486 4 12506 9 2 可采储量计算 计算公式如下 Z K Z C P C 式中 Z K 可采储量 ZC 工业储量 P 永久煤柱损失 工业储量 万 t 煤层号 A B A B C A B C 7 下 2985 5 3996 7 6982 2 499 9 7482 1 6A 1895 2 2876 3 4771 5 115 8 4887 3 2 1914 6 2561 4 4476 586 5062 0 总计 6795 3 9434 4 16229 7 1201 7 17432 4 13 C 采区回采率 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万 t 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 矿井设计规范 规定 矿井设计生产能力按年工作日 330d 计算 每天三班作业 每天净提升时 间为 16h 时 因此 此设计按矿井每年工作日 330d 每天 3 班作业 每天净 提升时间为 16h 2 3 2 矿井生产能力及服务年限 1 根据 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 t a 中型矿井 45 60 90 万 t a 小型矿井 9 15 21 30 万 t 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 矿井井型选择的条件 对煤层储量丰富 地质构造简单 煤层生产能力大 开采技术条件的矿 区宜建大型矿井 对煤层赋存深 表土层厚 冲积层含水丰富 井筒需要特殊 施工时 为扩大开采范围 降低顿煤投资 建设大型矿井较为合适 对煤层生 产能力大 地形地貌复杂的矿区 工业广场不易选择和布置 为避免过多的地 面工程 井型应当大些 储量不丰富 煤层生产能力不大 或为薄煤层 或地 质构造复杂 或有煤层与瓦斯突出危险 宜建中 小型矿井 3 矿井设计生产能力方案比较 本矿井已查明的工业储量为 17432 4 万 t 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 各可采煤层均为中厚煤层 按 矿井设计规范要求确定本矿的采区回采率为 85 由此计算确定本井田的可 采储量为 12973 7 万 t 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 0 9Mt a 的矿井 14 方案二 建 1 50Mt a 的矿井 方案三 建 3 00Mt a 的矿井 根据 煤碳工业矿井设计规范 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 3 表 2 5 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 矿井设计可采储量 万 t 生产能力 万 t a K 矿井储量备用系数 K 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 102 9a 方案二 P 61a 方案三 P 30 8a 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 5Mt a 矿井服务年限为 61a 15 第 3 章 井田开拓 3 1 概述 3 1 1 井田开拓方式概述 井田东部与鸡东矿相邻 以 F1断层为界 西部与二道河子矿相接以 F5断层 为界 北界以各煤层露头为界 南界到 6A层 600 标高 我矿西邻二道河子矿 两矿之间根据鸡煤地字 1989 第 497号文及鸡 煤地字 91 第 774号文及鸡煤地字 98 第 199号文件精神 共留设 30m保 安工业煤柱互不影响 东邻鸡东矿以 F1号大断层相隔 两矿互不影响 3 1 2 影响本设计矿井开拓方式的因素 井田开拓是整矿井的关键 它直接关系到矿井的布局 关系到矿井长远 的技术经济效益 关系到安全生产 因此 我们必须予以重视 井田开拓应考虑煤层赋存条件 地形 水文地质 冲积层组成和厚度 井 型 设备供应 施工条件等因素 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 本井田 属于丘陵地形 地表平均标高在 150m 整个井田的煤层上部标高在 150m 下部标高在 600m 北部以各煤层断层露头为界 南部以 2 的 600 等高线为界 整个矿区共有三层可采煤层 即 7 下 6A 2 全区发育 煤层走向长度为 7342km 倾向 3042km 本井田煤层系倾斜中厚煤层 平均倾角在 20 左右 3 2 矿井开拓方案的选择 3 2 1 井筒形式和井口位置 1 井筒形式的选择的条件 当煤层赋存和地形等具有平硐开拓条件时 应首先考虑采用平硐开拓 当平硐以上煤层垂高或斜长过大时 多开地面出口有利时 开采用阶梯平硐开 拓 对于有条件的矿井 在急需煤炭地区 其浅部可采用片盘斜井开拓 提前 出煤 有小到大 然后集中斜井开拓 当煤层赋存较深或冲积层厚时 水文地 质条件较复杂 井筒需特殊施工时 多水平开拓的急倾斜煤层 其他井筒形式 16 无法开拓的条件时 应采用立井加暗斜井开拓较为合适 2 井筒形式 综合以上因素本矿井的地质条件 选用立井加暗斜井开拓 3 井口位置 井口位置确定原则 1 对初期开采有利 即储量必须可靠 井巷工程量省 建井工期较短 2 应是井田两翼储量大致平衡 即井筒应位于储量中心 利于惊吓运 输 通风和开拓系统布置 减少生产经营费用 3 尽量不占良田 少占农田 充分利用地形地貌布置工业广场 以便 使地面生产系统合理 便于与外界沟通 使运输方便 4 井筒应尽量避免穿过流沙层 较厚的冲积层 较大面积的采空区和 打断层 以减少施工困难 尽量少压煤 本井田煤层均为倾斜中厚煤层 井田走向长度较大 从有利井下运输和 保证各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靠上方 3 2 2 开采水平数目和标高 开采水平的确定是开拓的关键 它直接影响矿井的基本建设投资及生产 经营费用 是矿井开拓的重要参数 开采水平高度根据煤层赋存条件 生产技 术水平及水平接替等因素综合考虑确定 应考虑以下几方面 1 是否有合理的阶段斜长 2 阶段内是否有合理的区段数目 3 要保证开采水平有合理的服务年限和足够的储量 4 要是水平高度在经济上合理 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 一水平在 250m 标高处 二水平在 600 标高处 各水平均实行上山开采 方案二 井田划分三个开采水平 一水平在 150m 标高处 二水平在 350 标高处 三水平在 600m 标高处 各水平均实行上山开采 见表 3 1 从该表中可知 方案二的一水平服务年限过短 不能满足第一水平服务年 限的合理要求 而方案二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 储量充足 且有利于采区的接续 巷道利用率高 吨煤成本相 17 对较低 故而采用方案二的水平划分方法 即划分两个开采水平 一水平在 250m 标高处 二水平在 600 m 标高处 表 3 1 方案水平储量及服务年限表 方案号 水平号 可采储量 万 t 服务年限 a 一水平 6935 9 33 方案一 二水平 5571 27 一水平 4646 2 22 二水平 4086 4 19 5方案二 三水平 3774 3 18 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 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 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 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 下 6A 2 3 层煤平均间距 25m 间距大 针对上述情况 由上述适用条件 可知 本井田适合于岩层大巷布置 集中上山联合开拓 2 开拓方案的确立 在一定的井田地质 开采技术条件下 矿井开拓巷道可有多种布置方式 开拓巷道的布置方式统称为开拓方式 合理的开拓方式 一般要在技术可行的 多种开拓方式中进行技术经济分析后 才能确定 根据地形地貌 煤层赋存条 件及确定的工业场地位置 本着合理开发全井田 集中生产运输环节简单 初 期井巷工程量少 投资省 出煤早 达产快 安全 高效的原则 设计提出了 以下几个开拓方案 方案 A 平硐开拓 方案 B 立井开拓 方案 C 斜井平开拓 方案 D 立井加暗斜井开拓 1 平硐开拓是最简单的最有利的开拓方式 我国一些地形为山岭 丘 18 陵的矿区比较广泛地采用平硐开拓 其适用条件是煤层赋存与山岭地区 地形 18 复 杂 井 田 范 围 内 开 采 一 层 煤 煤 层 倾 角 近 于 水 平 有 波 状 起 伏 由 此 可 见 本 井 田 不 适 合 平 硐 开 拓 2 立 井 开 拓 是 我 国 广 泛 应 用 的 方 式 立 井 适 用 性 很 强 一 般 不 受 煤 层 倾 角 厚 度 瓦 斯 水 文 等 自 然 条 件 的 限 制 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 机 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 提 升 能 力 大 3 斜 井 开 拓 在 我 国 应 用 也 很 广 泛 斜 井 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 投 资 少 井 筒 装 备 和 地 面 建 筑 物 少 但 由 于 本 矿 井 煤 层 倾 角 较 大 不 宜 采 用 斜 井 开 拓 4 立 井 加 暗 斜 井 开 拓 他 兼 有 立 井 开 拓 和 斜 井 开 拓 的 优 点 通 过 经 济 技 术 方 案 比 较 见 表 3 2 本 矿 井 采 用 立 井 加 暗 斜 井 开 拓 比 较 合 理 经 过 两 方 案 的 经 济 比 较 从 而 得 出 立 井 两 水 平加 暗 斜 井 开 拓 方 案 在 经 济 上 合 理 因 此 该 矿 井 为 立 井 两 水 平 加 暗 斜 井 开 拓 依 据 本 井 田 的 储 量 分 布 图 及 剖 面 图 考 虑 水 平 划 分 及 主 要 巷 道 布 置 确 定 井 口 的 位 置 在 整 个 井 田 的 储 量 中 央 坐 标 为 主 井 1010 03 1809 4 副井 1022 41 814 51 方 案 一 方 案 二 图 3 1 开拓方案剖面示意图 19 表 3 2 开 拓 方 案 经 济 比 较 表 3 3 选定开拓方案的系统描述 3 3 1 井筒形式和数目 本设计矿井采用双立井开拓方式 一主井一副井 主井用于提升煤炭 副井用于提矸 升降人员 下放材料和设备及兼作进风井 3 3 2 井筒位置及坐标 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 选择井筒位置应参考以下条件 工业场地占地面积 地形与工程地质条件 煤的运输方向 生产建设与 住宅位置 按运输量确定井筒位置 根据地质条件确定井筒位置 煤柱量 勘 探程度和初期工程量等 根据本井田的实际情况 并考虑到上述的条件 该设矿井井筒位置详见 方 案 一 方 案 二 方 案 项 目 工 程 量 m 单 价 元 m 费 用 万 元 工 程 量 m 单 价 元 m 费 用 万 元 主 井 井 筒 400 2072 6 82 9 400 2072 6 82 9 副 井 井 筒 400 2072 6 82 9 400 2072 6 82 9 井 底 车 场 1200 900 108 1200 900 108 主 石 门 0 800 0 0 800 0 初 期 运 输 大 巷 5000 800 400 500 800 400 小 计 万 元 673 8 673 8 主 井 井 筒 950 666 4 63 3 350 2072 6 72 5 副 井 井 筒 950 666 4 63 3 350 2072 6 72 5 井 底 车 场 1200 900 108 1200 900 108 主 石 门 0 800 0 1050 800 84 后 期 运 输 大 巷 5000 800 400 5000 800 400 小 计 万 元 634 6 737 共 计 1308 4 1410 8 20 开拓示意图 3 1 两立井位于井田中央 坐标分别为 主 井 1010 03 1809 44 副井 1022 41 1814 51 主井井口标高为 156m 副井井口标高为 153m 拟定二水平为井筒最终 水平 主井井深 702m 副井井深 704m 两井筒中心线间距为 85m 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 水平数目及标高 本设计矿井采用两水平开拓 一水平标高为 250 二水平标高为 600 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 煤层大巷与岩石大巷相比较有下列缺点 1 煤层大巷不易维护 维护费相对较高 2 当煤层高低起伏不平时 巷道弯曲多 机车运行速度受到限制 运 输能力降低 3 为了便于巷道维护 留设的保安煤柱较多 煤炭资源损失大 不易 回收 4 煤层大巷是开在煤层中 容易引煤的自然 用过以上几点可知 煤层大巷与岩石大巷相比较 其岩层大巷的优越性 是主要的 在本设计井田中 由于 7 下 6A 2 煤层间较小 该设计矿井中 大巷和石门服务年限较长 运输能力要求大 所以采用岩石大巷布置 其内部 设施也相同 该设计矿井大巷 石门断面的各项内容见图 3 2 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 是否合理直接影响矿井的安全和生产 1 设计要求 井底车场形式可根据矿井地质条件 井型大小 井筒和运输大巷的位置 21 关系 提升和运输方式及地面生产系统等因素 井底车场形式应满足调车方便 操作和行人安全 具有不小于 30 的富裕系数 便于施工并节约工程量等项 要求 1 井底车场的形式应与矿井井型相适应 2 选择井底车场的形式还应考虑地面出车的方向的限制 图 3 2 大巷断面图 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 井底车场线路应该结构简单 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 应该留设相应的保安煤柱 2 立井井底车场的基本类型 22 1 环形式 立式 斜式 卧式 2 折返式 梭式 尽头式 3 井底车场形式选择 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 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 底车场形式为环形与尽头结合式车场 采用两翼来车的形式 3 3 6 煤层群的联系 本设计矿井井田范围内共有三层可采煤层 即 7 下 6A 2 见可采煤层特 征表及巷道开拓方案示意图 7 下 6A 2 层进行联合开采 3 3 7 采区划分 采区划分应遵循的原则 1 采区宜双面布置 当受地质构造限制时 或在安全上有特殊要求时 可单面布置 2 开采每层群时 宜集中或分组布置采区 3 综合比较 对各方案的技术缺点及经济计算结果 综合分析对比 择优确定采区的开拓系统 4 要适应充填注砂井 回风井的既定位置 使分区充填 分区通风的 联系巷道尽量缩短 5 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 6 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 7 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 适合于综机开采的部分要单独划分出采区 本设计矿井井田走向长度大 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 势必按照技术要求沿走 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 23 结合上述采区划分原则 本设计矿井第一水平划分为三个采区 分别为 北一采区 北二采区 北三采区 南一采区 南二采区 南三 采 区 250 250 60 50 250 60 北 一 采 区 北 二 采 区南 一 采 区 南 二 采 区 北 三 采 区南 三 采 区 图 3 3 采区划分示意图 3 4 井筒布置和施工 3 4 1 井筒穿过的岩层性质及井筒支护 参见图 1 2 煤层综合柱状图和图 3 1 开拓方案剖面示意图 本设计矿井井 筒穿过的岩层性质如下 基岩段 细砂岩 砂砾岩 根据主副井围岩性质 并按 煤矿设计规程 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 24 井硐穿过岩层主要为细砂岩 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 表 3 3 主井井筒特征表 井型 150 万 t 井筒直径 6 5m 井深 提升容器 两套 16t 单箕斗带平衡锤 井筒支护 混凝土井壁厚 450mm 充填混凝土 50mm 罐道规格 球扁钢组合罐道 罐道梁规格 槽钢 2 22b 组合罐道量 罐道梁层间距 4000mm 图 3 4 主井筒断面 表 3 4 副井井筒特征表 井型 150 万 t 井筒直径 6 5m 井深 提升容器 一对 1 吨矿车双车四层罐笼 井筒支护 混凝土井壁厚 450mm 充填混泥土 50mm 罐道规格 球扁钢组合罐道 罐道梁规格 槽钢 2 28b 组合罐道量 罐道梁层间距 4000mm 图 3 5 副井井筒断面图 3 4 2 井筒布置及装备 井筒平面设计的依据和要求 1 布置要求 1 合理利用井筒断面 2 当井筒平面内布置提升容器时 其间隙不应过小 3 作为安全出口的立井井筒 当井深超过 300m 时 易每隔 200m 左右 25 设置一个休息点 4 井筒允许最大风速不超过下表 3 4 井筒允许最大风速表的要求 5 箕斗提升的井筒不应兼作风井 表 3 5 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 4 3 井硐延伸的初步意见 综合经济技术等多方面考虑 为了保证采区正常接续和均衡生产 本矿 井将从 250 水平开暗斜井到 600 水平 采用岩柱或保护盘与原有井筒隔开 并参照井筒延伸原则及本井田煤层赋存特征 用胶带输送机暗斜井延深 分段 接井 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 表 3 6 立井井筒支护类型 26 1 施工方便 各井筒间 井底车场巷道间距迅速贯通 缩短建设时间 2 操作安全 符合有关规程规范 3 井巷工程量小 建设投资省 便于维护 生产成本低 4 车简单 管理方便 弯道及分岔点少 调车简单 5 大巷和石门与井筒的距离较大时 能够布置大巷存车线和调车线 可 选择立式井底车场 大巷或石门与井筒的距离较近时 可选择卧式或斜式井底 车场 类型名 称 采用材料 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 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 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 整体预 制式 预制装 配式 大型配筋砌块丘 宾筒机地面整体 浇注 预制钢筋 混凝土井筒 使用钻井法 沉井法施工时 需地面预制的井筒 在地压大 的涤井井筒中 常采用丘宾 筒 组合钢板等住户结构 1 丘宾筒 地面 预制混凝土构件 强度高 2 丘宾筒 混凝 土右切块在深砂 层中 必须与防 水材料配套使用 27 6 井底车场的形势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 可布置为折返式 亦可布置为环形 式 但其装车站的线路必须与其对应 即卸载站为折返式 采区装车站也为折 返式 根据以上原则本矿井采用环形卧式和折返结合式井底车场 3 5 2 井底车场的布置 储车线路及行车线路的布置长度 1 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 中小型矿井的主井空 重车线长度各为 1 0 1 5 列车长 2 副井空 重车线长度 中小型矿井按 0 5 1 0 列车长 3 材料车线长度 中小型矿井应能容纳 5 10 个材料车 4 调车线长度通常为 1 0 列车和电机车长度之和 2 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 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 辆 Lk 每辆矿车带缓冲器的长度 m N 机车数 台 Lj 每台机车的长数 m Lf 附加长度 取 10m 经过计算 得 L 1 2 22 3 6 2 4 5 10 114 取 L 120m 2 材料车线有效长度 L ncLc nsLs 式中 L 材料车线有效长度 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 10 2 7 2 4 5 36m 根据实际需要 开设水泵硐室和变电所 取材料车线长 40m 28 3 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 0 22 3 6 4 9 10 94 1m 94m 3 5 3 井底车场通过能力计算 1 井底车场线路布置 见图 3 6 列车运行图表见表 3 7 2 车辆数量 矿井日产原煤 5000t 每日运矸石量为 5000 0 15 750t 日产掘进煤为 5000 0 06 300t 3t 底卸式矿车日运煤量为 5000 0 94 4700t 3t 底卸式矿车 列车数为 4700 3 22 72 列 根据矿井矸石量与掘进煤的比例 15 6 5 2 确定 1 5t 煤矸石混合列 车由 10 辆矸石与 8 辆煤车组成 每列矸石车与煤车载重之比为 2 7 10 1 5 8 5 2 故符合要求 每日混合列车数为 750 300 2 7 10 1 5 9 26 列 每日进入井底车场的 3t 底卸式矿车数与 1 5t 混合列车数之比为 72 26 4 2 每一调度循环时间为 22 5min 列车进入井底车场平均间隔时间为 22 5 6 3 75min 列车在井底车场平均运行时间为 11 2min 3t 底卸式矿车在井 底车场平均运行时间为 7 6min 1 5 混合列车在井底车场平均运行进间为 18min 3 通过能力计算 按公式计算 N TaQ 1 15T 22 5Q 1 15T 22 5 4 22 3 2 8 1