鸡西矿业集团滴道煤矿1.8Mta新井设计

I 摘 要 本设计矿井为鸡西矿业集团滴道矿 1 8Mt a 新井设计 共有 5 层可采煤层 分别为 23 27 33 34 2 54 煤层 平均厚度 2m 煤层工业牌号为 1 3 焦煤 煤层倾角为 18 地质构造为简单 设计井田的工业储量为 197Mt 可 采储量 141 12Mt 服务年限为 56 年 本矿井采用双立井开拓方 案 划分两个开采水平 1 个工作面达产 工作面年工作日为 330d 16h d 采用 三 八 式工作制 本滴道矿采用集中大巷布置 大巷采用 14t 架线电机车牵引 3t 底卸式矿 车运输 采煤方法为走向长壁后退式采煤法 采煤工艺为综合机械化采煤工艺 通 风 方 式 为 分 区 式 通 风 关键词 集中大巷 水平开拓 可采储量 走向长壁采煤法 II Abstract The design is the jixi didao coal trade group limited responsibility company s clear a mine new well of 1 8Mt a possess five floors is 23 27 33 34 2 54 but the layer of coal mining 2 0 in average total thickness meters Types of coal seam is 1 3 coking coal The industrial keep the deal of coal seam is 56a for growing 141 12Mt of recoverable reserves of bituminous and design well field and serving time limit Pit design is divided with two upright well scheme developing for a level 1 faces reach to produce Ords 330 days every year Adapt three eight work situation 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 alignment the wall adopts the coal method Key word Concentrate big lane Expand Can adopt to keep the deal Alignment the long wall adopts the coal meth III 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 交通位置 2 1 1 2 地形地势 2 1 1 3 气象及地震情况 2 1 1 4 水文地质情况 2 1 1 5 煤田开发史 2 1 1 6 工农业及原料供应状况 3 1 1 7 水源及电源 3 1 2 地质特征 4 1 2 1 地层情况 4 1 2 2 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 岩石性质及厚度 7 1 2 5 水文地质情况 7 1 2 6 沼气 煤尘 矿井涌水及煤的自然性 7 1 2 7 媒质牌号及用途 8 1 3 勘探程度及可靠性 8 第 2章 井田境界 储量 服务年限 9 2 1 井田境界 9 2 1 1 井田周边状况 9 2 1 2 井田境界 9 2 1 3 确定井田境界的依据 9 2 1 4 井田未来的发展情况 9 2 2 井田储量 9 IV 2 2 1 井田储量的计算 9 2 2 2 保安煤柱 10 2 2 3 储量计算方法 10 2 2 4 储量计算的评价 11 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 矿井生产能力确定 12 2 3 3 矿井服务年限的确定 12 第 3章 井田开拓 14 3 1 概述 14 3 1 1 井田内外及附近生产矿井开拓方式概述 14 3 1 2 影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况 14 3 1 3 确定井田开拓方式的原则 15 3 2 矿井开拓方案的选择 15 3 2 1 井硐形式和井口位置 15 3 2 2 开采水平数目和标高 21 3 2 3 开拓巷道的布置 23 3 3 选定开拓方案的系统描述 24 3 3 1 井硐形式和数目 24 3 3 2 井硐位置及坐标 24 3 3 3 水平数目及标高 25 3 3 4 石门 大巷 运输大巷 回风大巷 数目及布置 25 3 3 5 井底车场的形式选择 26 3 3 6 煤层群的联系 27 3 3 7 采区划分 28 3 4 井硐布置和施工 30 3 4 1 井硐穿过的岩层性质及井硐支护 30 3 4 2 井筒布置及装备 31 3 4 3 井硐延伸的初步意见 35 3 5 井底车场及硐室 36 3 5 1 井底车场形式的确定及论证 36 3 5 2 井底车场的布置 储车线路 行车线路的布置长度 37 V 3 5 3 井底车场通过能力计算 39 3 5 4 井底车场主要硐室 42 3 6 开采顺序 43 3 6 1 沿井田走向的开采顺序 43 3 6 2 沿煤层垂直方向的开采顺序 44 3 6 3 采区接续计划 44 3 6 4 三量 控制情况 44 第 4章 采区巷道布置 47 4 1 采区概述 47 4 1 1 设计采区的位置 边界 范围 采区煤柱 47 4 1 2 采区地质及煤层情况 47 4 1 3 采区生产能力 储量及服务年限 47 4 2 采区巷道布置 49 4 2 1 区段划分 49 4 2 2 采区上山布置 49 4 2 3 采区车场布置 50 4 2 4 采区煤仓形式 容量及支护 54 4 2 5 采区硐室简介 55 4 2 6 采区工作面接续 56 4 3 采区准备 57 4 3 1 采区巷道准备顺序 57 4 3 2 主要巷道断面示意图及支护方式 58 第 5章 采煤方法 59 5 1 采煤方法的选择 59 5 1 1 采煤方法的选择 59 5 2 回采工艺 60 5 2 1 选择和决定回采工作面工艺过程及使用的机械设备 60 5 2 2 选择采煤工作面循环方式和劳动组织形式 62 第 6章 井下运输和矿井提升 64 6 1 矿井井下运输 64 VI 6 1 1 运输方式和运输系统的确定 64 6 1 2 矿车的选型与数量 64 6 1 3 采区运输设备的选择 65 6 2 矿井提升系统 66 6 2 1 主井提升设备选择及计算 66 6 2 2 副井提升 68 第 7章 矿井通与安全 69 7 1 矿井通风系统的确定 69 7 1 1 概述 69 7 1 2 通风系统确定的因素 69 7 2 风量计算与风量分配 71 7 2 1 矿井风量计算的规定 71 7 2 2 矿井风量的计算 71 7 2 3 风量分配 74 7 2 4 风量调节方法与措施 75 7 2 5 风速的验算 75 7 3 矿井通风阻力的计算 77 7 3 1 确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力 77 7 3 2 矿井等积孔的计算 79 7 4 通风设备的选择 80 7 4 1 主扇的选择 80 7 4 2 电动机的选择 81 7 4 3 反风措施 82 7 5 矿井安全技术措施 82 第 8章 矿井排水 85 8 1 概述 85 8 1 1 矿井水来源及涌水量 85 8 1 2 对排水设备的要求 85 8 2 矿井主要排水设备 86 8 2 1 排水系统和排水方式简介 86 8 2 2 主排水设备及管路选择计算 87 VII 第 9章 矿井主要技术经济指标 90 总结 92 致 谢 93 参考文献 94 附录 95 附录 99 1 绪论 我国是煤炭资源大国 产量和储量均居世界前列 虽然改革开放以来随着 综合国力的提高和国民经济的发展 天然气 石油 水力 风力 核电等其他 能源有了很大的发展 但是煤炭仍然是我国主要的一次性能源 预计在今后相 当长的时间内这种状况不会有根本性改变 所以煤炭工业发展的好与坏直接影 响着国计民生 作为一名采矿专业的学生 即将步入煤炭行业成为一名工程技术人员 为 煤炭事业做出自己的贡献 通过在校四年的学习 我掌握了很多的专业知识 为了能更好的巩固和以后运用这些知识 借毕业设计这个机会我做了黑龙江省 鸡西市滴道矿的新井设计 而且我在毕业实习中也收集到了很多关于滴道矿的 实际资料 从而更深一步的了解了矿上的实际情况 本设计主要是关于新矿井 的建设 其中包括采煤工艺 开拓方式 支护方式 通风方式 设备选型以及 矿井的各个生产系统 包括煤 料 矸石的运输 还包括采煤工艺方面 岩石 力学方面以及 CAD 制图方面的知识 通过本次毕业设计 我学到更多关于矿上实际的专业知识 进而巩固我所 学过的各种知识 并且能够很好的运用他们 这样也为我以后的工作打下坚实 的基础 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 滴道矿区位于黑龙江省鸡西市境内 地理坐标 东经 130 42 20 130 51 31 北纬 45 18 42 45 22 16 2 交通状况 区内公路四通八达 交通十分便利 南部有林口至密山铁路线 国家级公 路方虎线 通往东海矿有铁路专用线 公路可通鸡西 密山 交通较为方便详 见 图 1 1 1 1 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 本地区来自 近于东西方向 地面最大高差在 240m 左右 一般在 200 220m 1 1 3气象及地震情况 本区处中温带湿润区 属大陆性多风气候 区内由 11 月至翌年 4 月为冻结 期 冻结深度为 1 5 2 0m 最高气温在零上 27 至 31 最低气温在 29 至 34 全年平均气温在零上 0 5 处于亚寒带属大陆性季风气候 年降 水量在 390mm 到 700mm 平均年降水量为 545mm 风向多为西北和西南 风力 3 4 级 滴道矿无地震史 1 1 4水文地质情况 区内有穆棱河 城子河 河北沟 但都离本设计矿井较远 无大影响不于 考虑 1 1 5煤田开发史 本矿为新井设计 无开发史 3 1 1 6工农业及原料供应状况 滴道矿周围资源丰富 可为本矿区提供农产品及生产资料 矿井建设及生 产设备可由附近省市厂家提供 1 1 7水源及电源 滴道矿区水源来自地下水库 能够满足生产与生活需要 生产与生活用 电来自鸡西市和鸡东县供电局 实现双回路供电 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 4 1 2地质特征 1 2 1地层情况 滴道矿区属于盆地在侏罗纪沉积之前的多次构造运动中 本地区来自近于 东西方向 井田西北部煤层倾角在 16 18 井田中部煤层倾角在 14 16 井田南部煤层倾角在 18 20 都为单斜构造 局部有断层 本煤田形成之后 来自南北方向的主压应力的进一步加强 在古构造的基 础上形成了南北俩个条带的褶皱 中部古背斜 麻断裂得到近一步的发展 形成了今日的煤田构造形态 23 27 33 34 2 54 煤层总厚 10m 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 垂直断距在 25m 左右 详见 表 1 1 断层特征表 表 1 1 断层特征 5 产状 落差 m 存在依据及 控制情况 备注顺 序 号 断 层 编 号 断 层 性 质 走向 倾向 倾角 最大 最小 1 F11 逆 断 层 N S E S 10 6 68 30 可靠 2 F12 逆 断 层 E S S N 9 86 60 28 可靠 3 F52 正 断 层 EN WS ES WN 8 75 50 40 可靠 4 F66 逆 断 层 N S E S 11 8 40 20 可靠 来 源 于 报 告 及 勘 探 资 料 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 5 层 全部为可采煤层 可采煤层总厚度为 10m 详见 图 1 2 煤系地层综合柱状图 表 1 2 赋存 特征表 1 3焦 煤 r 1 40 2 0723上统系 罗罗 侏侏界生中 统系界地 层 系 统 柱 状 2 12282 14 674 0 812169 4103 2 1080煤层号 煤层 m 地层厚 1 3焦 煤 r 1 40 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 岩中 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1 3焦 煤 岩 性 描 述 3 1 3焦 煤 r 1 401 3焦 煤 r 1 4026 434 2 4 54 粗 砂 岩图 1 2 煤系地层综合柱状图表 1 2 赋存特征表 6 煤层 号 煤层 厚度 煤层 结构 层间距 m 可采程度 顶板岩性 底板岩性 23 2 2 简单 全层可采 粗砂岩 砂细岩56 27 2 0 简单 全层可采 中细砂岩 中细砂岩 35 33 1 8 简单 全层可采 页岩 凝灰岩 28 34 2 2 4 简单 全层可采 粉砂岩 砂页岩 54 1 6 简单 61 全层可采 中砂岩 粗砂岩 1 2 4岩石性质及厚度 煤层位于滴道中部 岩性多为砂岩 页岩 砂页岩 凝灰岩 底部砂岩 顶板岩石厚度为 8m 左右 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 500 150m 标高之间 垂深近于 700m 风化裂隙水 对其直接影响很小 例年来洪水水位最高为 200m 井口标高大大高于洪水位 线 洪水对本矿影响不大 1 2 6沼气 煤尘 矿井涌水及煤的自然性 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 滴道矿区内瓦斯相对涌出量为 4 36m3 t 绝对涌出量为 4 09m3 min 属于低瓦斯矿井 2 煤尘爆炸情况 7 煤尘爆炸指数在 4 7 8 9 煤尘没有爆炸危险性 3 煤的自然情况 根据对其临近矿井的调查报告和实际情况的调查 该井田范围内的煤没有 自燃倾向 但在秋冬季也应注意防火 4 矿井涌水量 70 121m 3 h 属于低等涌水量矿井 1 2 7媒质牌号及用途 滴道煤层媒质为 1 3 焦煤 其用途是配煤炼焦使用 它能获得块度大 裂 纹少 抗碎强度高 耐性强度高的焦碳 1 3勘探程度及可靠性 滴道井田范围内 勘探钻探甲 乙级孔率为 88 4 煤层甲 乙级层点率 为 87 8 物探甲 乙级孔率和煤层点率均为 100 钻探测井资料齐全准确 并采用水泥沙浆法封孔 物探质量高于钻探选题 在报告编制中有了合理的取 舍 整个报告达到了地质勘探规范的要求 经综合平定 本区构造复杂层度属 简单 第 2章 井田境界 储量 服务年限 8 2 1井田境界 2 1 1井田周边状况 滴道井田东西两侧无相临煤矿 北侧为诚子河矿 南至煤层露头 经矿上 实际情况和技术经济分析后 确定本设计井田境界为 北以城子河矿界线为界 东西人为界限为界 南部为井田边界 井田走向为 6 0km 倾向为 4 0km 井 田面积为 24km2 2 1 2井田境界 根据上诉原则 结合滴道矿区实际的情况 滴道矿井田境界确定为 东 经 130 42 20 130 51 31 北纬 45 18 42 45 22 16 2 1 3确定井田境界的依据 1 划分的井田范围要为矿井的发展留有空间 2 要适合选择井筒位置 安排地面生产系统和各建筑物的安排 3 以地理地形 地质条件作为划分境界的依据 4 井田要有合理的走向长度 以利于机械化的不断提高 2 1 4井田未来的发展情况 该井田随着技术的进步和勘探水平全面的提高 井田范围内的探明储量会 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 滴道矿区范围内可采的煤层有 23 27 33 34 2 54 五层 各煤层储 量边界与井田境界基本一致 矿井储量是指矿井内所埋藏具有工业价值的煤炭 数量 它不仅包含着煤炭在地下埋藏的数量 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 9 矿井可采储量 矿井工业储量是指平衡表内 A B C 三级储量的总和 矿井设计储量是矿井 工业储量减去设计计算的井田境界煤柱 断层煤柱 防水煤柱和已有的地面建 筑物 建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 柱煤量后乘以采区回采率的储量 2 2 2保安煤柱 为了安全生产 本设计矿井依据 煤矿安全规程 规定 留设保护煤柱如 下 1 各煤层在露头处留设 30m 煤柱 2 边界留设 20m 煤柱 3 井田内部断层留设 20m 煤柱 按以下计算方法得 工业广场煤柱损失量 15 39Mt 断层 露头煤 边界保安煤柱损失量 9 51Mt 总损失量 24 91Mt 损失率 12 6 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 平均倾角的余切值 块段平均厚度 视密度 根据储量图 等高线块段法计算本井田工业储量为 197Mt 可采煤层储量如下 见 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 10 Zc 工业储量 Mt P 永久煤柱损失 Mt C 采区回采率 得 Z 19700 2490 54 0 82 141 12Mt 表 2 1 可采煤层储量总表 序号 煤层号 A B C Mt 工业储 量 Mt 损失量 Mt 设计采 出率 可采储 量 Mt 1 23 37 86 43 34 5 48 82 310 46 2 27 34 42 39 40 4 98 82 280 04 3 33 30 98 35 46 4 48 82 254 02 4 34 2 41 30 47 28 5 98 82 225 79 5 54 27 54 31 52 3 97 82 338 69 总计 172 10 197 24 91 141 12 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 汇总计算出本井田可采储量为 141 12Mt 2 2 4储量计算的评价 滴道设计矿井的储量计算必须严格按照有关规定执行 由于技术水平所限 储量的计算所得到的各种储量与实际可能有一定误差 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 滴道设计矿井年工作日确定为 330d 矿井每日净提升时间为 16h 采用 三 八 小时工作制制度 二班半采煤 半班检修 2 3 2矿井生产能力确定 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 还考虑当前及今后市场的需煤量 根据该井田的实际情况 我初步拟 11 定了三种矿井年产能力方案 具体如下 方案 a 1 5Mt a 方案 b 1 8 Mt a 方案 c 2 4 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矿井服务年限的确定 矿井服务年限的计算公式如下 T Z A k 式中 T 服务年限 a Z 可采储量 Mt A 生产能力 Mt K 矿井储量备用系数 K 1 3 1 4 根据本矿矿井的实际情况 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 A 1 5 Mt T Z A k 14112 150 1 4 67 2a 方案 b A 1 8 Mt T Z A k 14112 180 1 4 56a 方案 c A 2 4 Mt T Z A k 14112 240 1 4 42a 参照 煤炭工业矿井设计规范 规定见 表 2 2 根据本矿矿井的实际 情况 得出矿井生产能力为 1 8Mt a 服务年限为 56 年 表 2 2 井型设计服务年限 井型 矿井设计 生产能力 万 t a 矿井设计 服务年限 a 12 特大 600 300 500 70 80 60 70 大 120 150 180 240 50 60 中 45 60 90 40 50 小 9 15 21 30 各省自定 第 3章 井田开拓 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 滴道煤田北部与城子河相邻 城子河是以立井为主的综合开拓 两个开 采水平 一水平标高 100 米 上下山开采 二水平标高 500 米上山开采 南 部为井田边界为界 井田东西两侧无相临矿井 3 1 2影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况 井田开拓方式的选择应全面考虑各种因素 主要因素包括如下 1 煤层赋存和开采技术条件 2 井田地质和水文地质条件 3 施工技术和设备条件 4 地形地貌和地面外部条件 5 技术装备和工艺系统条件 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 滴道井田属于丘陵地形 地面平均标高在 200m 2 煤层赋存情况 整个井田的煤层上部标高在 150 m 下部标高在 500m 整个矿区共有五 层可采煤层即 23 27 33 34 2 54 全区发育 煤层走向长度为 6 公 里 倾向 4 0 公里 滴道井田煤层为倾斜中厚煤层 平均倾角在 18 左右 1 滴道井田所在位置属于丘陵地形 南北两侧较高 工业场地宜选择在相 对比较开阔地面上 2 煤层平均倾角约 18 含水层较少 可以采用上下山开采 3 构造无大 中型构造较为简单 局部有 F11 F 12 F 52 F 66四条断层 4 顶 底板为粉砂岩 细砂岩等硬质岩层 稳定性较好 3 1 3确定井田开拓方式的原则 1 技术上要贯彻执行有关煤炭工业的技术政策 为多出煤 早出煤 出好 14 煤 投资少 成本低 高效率创造条件 要使生产系统完善 有效 可靠 适 应 在保证生产可靠和安全的条件下减少开拓工程量 尤其是初期建设工程量 节约基建工程量 加快矿井的建设 2 合理有效的开发国家资源 减少煤炭的损失 3 合理集中开拓布置 简化生产系统 为集中生产创造条件 4 必须惯彻执行国家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 减少巷道的维护量 使主要巷道经常保持良好的状态 5 要适应国家技术水平和设备供应情况 为开采使用新技术 新工艺 发 展采煤机械化 自动化创造条件 更应发展高产高效的采煤工艺 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 井田地质构造和水文地质条件 煤层赋存深度和开采技术条件 地形地貌 和地面外部条件 施工技术和设备条件 技术装备和工艺系统条件 总体设计 和矿井生产能力要求等 根据滴道矿井井田地表及煤层等实际情况不具备平硐开拓方式的条件 所 以应直接否定 所以对滴道矿井提出三种开拓方案 方案一 双斜井开拓 方案二 双立井开拓 方案三 双立加暗斜井开拓 对以上因素要综合研究 其各方案优缺点比较如下 1 双斜井开拓 斜井与立井相比有如下优点 1 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 井底车场及硐室投资少 2 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 3 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 15 并能减少井下石门长度 缺点 1 在自然条件相同下 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长 3 斜井通风路线较长 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 当表土层为富含水的冲积层或流砂层时 斜井井筒掘进技术复 杂 有时难以通过 4 围岩不稳固时 斜井井筒维护费用高 采用绞车提升时 提升速度低 能力小 钢丝绳磨损严重 动力消耗大 提升费用高 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 更要多占用设备和人力 适用条件 煤层赋存较浅 垂深在 200m 以内 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 50m 水平标高 根据煤层的赋存情况可 以采用双斜井开拓 2 双立井开拓 优点 1 立井的井筒短 提升速度快 提升能力大 维护费用低 对辅助提升 有利 2 机械化程度高 易于自动控制 3 井筒为圆形断面结构合理 有效断面大通风条件好 管线短 人员升 降速度快 缺点 与斜井相反 适用条件 煤层赋存深度 200 1000m 含水砂层厚度 20 400m 立井开拓 的适应性很强 一般不受煤层厚度 倾角 瓦斯 水文等自然条件的限制 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 500m 标高 平均煤层倾角 18 满足采用双立井开拓 故此方 案在技术上也可行 3 双立井加暗斜井开拓 优点 具有双立井开拓的优点 不同点就是主副井的井筒长度有所减少 其三种方案经济比较见 表 3 1 16 表 3 1 开拓方案经济比较表 项目名称 方案一 万元 方案二 万元 方案三 万元 主井 1500 1050 10 4 157 5 700 3000 10 4 210 450 3000 10 4 135 副井 1500 1150 10 4 172 5 700 3000 10 4 210 450 3000 1 0 4 135井筒 风井 800 3000 10 4 240 200 3000 10 4 60 200 3000 10 4 60 井底车场 800 900 10 4 72 1000 900 10 4 90 1000 900 10 4 90 石门开凿 400 800 10 4 32 1200 800 10 4 96 800 800 10 4 64 暗斜井开 凿 1000 1150 10 4 115 总计 674 666 599 经过上述方案经济比较从而得出双立井加暗斜井开拓方案在经济上是最合 理的 因此滴道矿井的井筒为 双立井加暗斜井开拓 各方案示意图见 图 3 1 图 3 1 开拓方案示意图 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 要考虑各种有可能的井口位置 主要因素如下 一 井下条件 1 在井田走向方向的储量中央这样可使井田两翼可采储量基本平衡 走向 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接 续 而且巷道维护 通风等费用也相应降低 若因地面 井下地质构造等因素 影响 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 2 在井田倾斜方面 采用单水平开采时要考虑上 下山合理的长度 井筒 17 与上山下部运输大巷靠近 与井底车场形成一体 尽可能不开石门 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要统一考 虑 3 开拓方式和井口位置选择时 一定要与初期移交达产采区的位置及其接 续统一考虑 井筒应靠近初期移交 达产采区 使井筒到井底巷道掘出井筒场 地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 4 井筒应尽量避开或少穿地质及水文复杂的地层或地段 同时将井底车场 置于地质和水文条件好的稳定岩层中 并要注意不受底部强含水层承压水威胁 5 尽量减少井筒及工业场地保护煤柱的数量 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 二 地面条件 1 井筒应建在比较平坦的地方 在山区 丘陵地带要结合地面生产系统充 分利用地形尽量减少土石方工程量 2 工业场地要少占或不占良田 3 井口要避开地面滑坡 泥石流 岩崩 流砂等危险的地区 4 井口及工业场地位置必须符合环境保护的要求 5 井口应满足防洪设计标准 6 井口位置要与矿区总体规划的交通运输 水源 供电 居住区 辅助企 业等布局相协调 使之便于于生产 方便生活 现根据滴道矿的实际情况 就井口位置的选择提出了三种方案 方案一 井口在煤层的深部 方案二 井口在煤层的中部 方案三 井口在煤层的浅部 见 图 3 2 方案一 18 方案二 方案三 图 3 2 方案一 优点是石门长度短 这样能有效的降低其运输和维护费用 缺点 是井筒的压煤量较多 损失较多 而且在滴道矿的实际情况下 井口在深部且 离断层较近 所以本方案不合理 方案二 井口在中部 压煤量少 且离本煤田的断层较远 石门长度也不 是太长 所以本方案在技术上可行 方案三 井口建在浅部 石门太长 其运输复杂 维护较难费用较高 所 以在本设计矿中不可行 还依据滴道井田的储量分布图以及断层的位置 还有水平划分及主要巷道 井筒工业广场的压煤量 确定井口的位置选择方案二井口建在煤层的中部 其 坐标为 主井 4250 3700 副井 4200 3750 19 3 2 2 开采水平数目和标高 开采水平的尺寸以水平垂高表示 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如下 1 具有合理的阶段斜长 2 具有合理的区段数目 3 要有利于采区的正常接替 4 保证开采水平有合理的服务年限及足够的储量 5 经济上有利的垂高 煤矿安全规程 规定阶段垂高如 表 3 2 表 3 2 矿井的阶段高度 m 井型 开采缓斜煤层的矿 井 m 开采倾斜煤层的矿 井 m 开采急倾斜煤层的矿 井 m 大 中型矿 井 200 350 200 350 100 250 小型矿井 60 100 80 120 80 120 服务年限的规定 该滴道矿井的设计生产能力为 1 8Mt a 煤层为缓倾斜煤层 其 煤矿安全规程 规定大中型矿井的服务年限一水平在 25a 到 30a 之间 根 据本矿的实际情况现提出三种方案 方案一 单水平上下山开采 水平标高 200m 阶段垂高 450m 储量 141 12Mt 服务年限 56a 方案二 两水平上下山开采 水平标高 50m 300m 阶段垂高 250m 200m 一水平储量 68 04Mt 二水平储量 73 08Mt 一水平服务年限 27a 二水平服务年限 29a 方案三 二水平上山开采 20 水平标高 100m 300m 阶段垂高 300m 150m 一水平储量 85 176Mt 二水平储量 55 944Mt 一水平服务年限 34a 二水平服务年限 22a 依据上述三种方案的各项数据 各方案评价如下 方案一与方案三均不符合 煤矿安全规程 规定的阶段垂高和服务年限 所以 该两方案不可行 方案二 该方案的一水平和服务年限均符合 煤矿安全规程 规定 所以根据 滴道矿井的实际情况 本方案可行 综上所述分析选取方案二为最优见 图 3 3 图 3 3 水平划分示意 3 2 3开拓巷道的布置 开拓巷道的布置是指为全矿井 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 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 间用采用石门联系 当煤层倾 21 角太大时 层间联系也可用溜井或斜巷 各种方式的适用条件如下 1 分煤层大巷适用条件 煤层数不多 层间距大 石门长 井田走向长度短 服务年限不大 煤质牌号不同 要求分采 产量 风量均大 需要疏解 井底车场或平硐在煤层顶板 各煤层底板 均有坚硬岩层 2 分组集中大巷适用条件 多水平生产 容易解决运输 通风的干扰 按煤层的特点根据运输 通风要求组合 经济上有利 煤层数多 层间距大小悬殊 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 采区尺寸大 石门长度短 煤质牌号相同 不要求分采分运 自然发火严重 便于分区 分段处理事故 下部煤层底板有坚硬岩层 容易维护 本滴道矿设计井田的可采煤层有 23 27 33 34 2 54 54 与 34 2 间距较远为 61m 但分组集中开巷的经济费用要比集中开巷石门找煤的要高 还由于各煤层的媒质相同 不需要分采分运 所以滴道矿采用集中运输大巷布 置 石门找煤联系见 图 3 4 12 54煤 层34 2煤 层煤 层27煤 层23煤 层 图 3 4 水平切面图 22 3 3选定开拓方案的系统描述 3 3 1井硐形式和数目 根据井田的地形地势 煤层赋存条件等因素 经过第二节中井筒形式确 定的技术分析和经济比较 滴道矿采用双立井为主的综合开拓方式 一主井一 副井 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尺寸 并用直角坐 标和方位角予以表示 选择井筒位置的条件 1 地面条件 1 工业场地占地面积 2 地形与工程地质条件 3 煤的运输方向 4 生产建设与住宅位置 2 井下条件 1 根据地质条件和水文条件确定井筒位置 2 按运输量确定井筒位置 3 按保护煤柱量确定井筒位置 4 按初期工程量和勘探程度确定井筒位置 根据滴道井田的实际情况 并考虑到上述的条件 该设矿井井筒位置详见 开拓示意图 两立井位于井田中央 其坐标分别为 主井 4250 3700 副井 4200 3750 3 3 3水平数目及标高 本设计矿井为 2 个水平 一水平标高为 50m 二水平标高为 300m 23 3 3 4石门 大巷 运输大巷 回风大巷 数目及布置 根据滴道设计矿井开拓巷道布置方案的技术分析和经济比较 确定该矿井 采用的开拓巷道布置方式为集中运输大巷布置及石门布置 在滴道设计矿井中 因大巷和石门服务年限较长 运输能力要求大 所以 大巷和石门的断面支护在本设计中相同 其内部设施也相同 巷道断面设计是 否合理 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 该设计矿井大巷 石门断面的各项内容见 图 3 5 图 3 5 大巷 石门断面图 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的运行特点 井底车场可分为 环行式和折返式两大类型 固定式矿车运煤时 两类车场均可选用 底卸式矿 车运煤时 则一般用折返式车场 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 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 24 5 井筒及数目 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 选择井底车场形式的原则 1 车场的通过能力 应比矿井生产能力有 30 以上的富裕系数 有增产 的可能性 2 调车简单 管理方便 弯道及交叉点少 3 操作安全 符合有关规程 规范要求 4 井巷工程量小 建设投资省 便于维护 生产成本低 5 施工方便 各井筒间 井底车场与主要巷道间能迅速贯通 缩短建设 时间 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 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 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与 尽头结合式车场 采用双翼来车形式 3 3 6煤层群的联系 当煤层倾角比较大 各煤层平巷为水平布置时 常采用石门联系 即区段 轨道集中巷与各煤层回风平巷以石门联系 区段运输集中巷通过溜煤眼和石门 与各煤层运输巷联系 这种施工方式施工方便 可以利用区段石门布置采区中 部车场 辅助运输环节少 人员行走方便 但是当煤层倾角较小时 石门很长 掘进工程量大 石门不容易维护 且石门辅助输送机运煤 共用设备较多 所 以它一般适用于煤层倾角大于 15 20 的煤层 滴道矿井井田范围内共有五层可采煤层 即 23 27 33 34 2 54 煤层 参见可采煤层特征表及巷道开拓方案示意图 23 27 33 34 2 各 煤层间距小 故各煤层联合开采 54 离另四层较远 但由于开采储量和经济 比较不利于单独开采 还由于其媒质相同 所以在本设计中在设备的允许下也 25 可联合即五层煤集中联合 开一个运输大巷 由于煤层倾角为 18 所以煤 层之间用石门联系 3 3 7采区划分 在开采水平范围内井田走向长度大 欲从井田边界沿整个阶段用后退式回 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 每个采区各有一套生产设备 包括提升 运输 以便独立地进行生产和准备 将井田划分成若干个采区时 应考虑如下所述原则 1 根据 规定 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地质条件 开采机械化水平条件 采区储量 生产能力与巷道维护费用等因素综合考虑 3 如果井田走向长度不大 两翼均不超过 1600m 可以不划分采区 直 接从井田边界进行后退式回采 4 初步设计时一般划分第一水平全部采区 故需要沿井田走向全长统一 考虑 做到初后期统筹兼顾 不但要全井合理 更要有利于初期 5 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 6 采区划分要考虑采区接续的关系 使其适应各翼储量及产量的分配 7 采区划分既要有意识地缩短大巷的长度 又要充分注意人为境界外延 的可能性 8 要适应充填注砂井 使分区充填 分区通风的联系巷道尽量缩短 9 为了充分发挥综合机械化效果 减少搬家次数 提高效率和回采率 减少采区煤柱损失量 凡是厚度稳定 适合于综合机械化开采的部分要单独划 分出采区 10 开采多煤层的井田 应尽量联合布置采区 搞集中生产 11 对于自然发火倾向强的煤层或围岩压力大 难于维护的矿井 采区尺 寸要适当缩小 12 初期采区尺寸要适应目前输送机的实际长度及电压的控制范围 后期 采区尺寸可逐步加大 26 根据该设计井田的地质构造及煤层赋存等因素 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 分别为一采区二采区和三采区 二水平 两个采 分别为四采区和五采区 见 图 3 6 一 采 区 二 采 区四 采 区 五 采 区 三 采 区 图 3 6 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 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 煤矿安全规程 规定 确定主副井筒支护方式如 下 主井井筒 27 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 井硐穿过岩层主要为细砂岩 井硐支护见 表 3 3 表 3 3 立井井筒支护类型 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 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 28 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 外形尺寸 2 井筒通过的风量 3 筒子间的平面尺寸 管路及电缆的规格 数量和布置 4 提升容器与井筒装备 井壁之间的安全间隙 5 井筒装备的类型和规格 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 300m 时 易每隔 200m 左右 整 体 灌 注 混凝土 基岩井壁主要应用 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 粉末多 整体预 制式 预制装 配式 大型配筋 砌块丘宾 筒 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 大的淋水井筒中 常采用丘宾筒 组 合钢板等 1 丘宾筒 地面预制混凝土构 件强度高 2 丘宾筒 混凝土在深砂层中 必须与防水材料配套使用 29 设置一个休息点 3 井筒平面内布置提升容器时 所允许的间隙不应过小 4 井筒允许最大风速不超过下表 表 3 4 的要求 表 3 4 井筒允许最大风速 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 5 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 主井为提升煤兼入风所用 其直径为 6 5m 副井为提升矸石 运料和人 员所用 其直径为 6 5m 主副井都采用料石砌碹支护和混凝土锚喷 其中主 井壁厚为 450mm 副井壁厚为 450mm 主 副井壁充填混凝土厚度为 50mm 详见 主副井井筒断面图 图 3 7 图 3 8 主井井筒 井筒直径 6 5m 净断面面积 33 2m2 掘进断面面积 43m2 井 筒深度 450m 井筒内装备两对 14t 刚性罐道立井多绳箕斗 JDG16 150 4Y 采用 180mm 180mm 10mm 方形空心型钢罐道 端面布置采用树脂锚杆固定拖 架 副井井筒 井筒直径 6 5m 净断面面积 33 2m2 掘进断面积 43m2 井筒 深度 450m 采用双层四车刚性立井多绳罐笼 担负矿井辅助提升任务 采用 180mm 180mm 10mm 方型空心型钢罐道 端面采用树脂锚杆固定拖架 罐道 和井粱 罐道导向层间距均按 6 0m 设计 30 图 3 7 主井筒断面 31 图 3 8 副井井筒断面 32 3 4 3井硐延伸的初步意见 立井延深复杂 一般沿原有井筒直接下沿很难实现 因为原有井筒的延深 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 分段接井 对于水平数目较多的大型矿井 如主井能力已达极限 不适合下延 可推 荐用带式输送机暗斜井延深详见 表 3 5 表 3 5 设计延深方式如下 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 安全系数差 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 t a 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 2 多段提升占用人员 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 2 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 33 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 1 保证矿井生产能力 车场的通过能力应比矿井的生产能力有 30 以上的 富裕系数 有增产的可能性 2 调车简单 管理方便 弯道及交叉点少 3 操作安全 符合有关规程规范 4 井巷工程量小 建设投资省 便于维护 生产成本低 5 施工方便 各井筒间 井底车场巷道间能迅速贯通 缩短建设时间 6 大巷和石门与井筒的距离较大时 能够布置存车线和调车线 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 7 串车提升的斜井井底车场时 井筒延深的一般采用电车场 根据以上原则滴道矿井的井底车场形式的选择依据 如下 1 矿井设计能力为 1 8Mt a 年工作日为 330d 实行三 八工作制 2 矿井采用双立井 两个水平 集中运输石门的开拓方式 主井采用箕斗 和罐笼机提升 3 水平大巷运输采用 14t 架线电机车牵引 3t 底卸式矿车 辅助运输采用 1 5t 固定矿车 4 滴道矿井属于低瓦斯 低涌水矿井 5 滴道矿井井田地质条件好 构造为简单 综上所述 结合设计要求 滴道矿井选用底卸式矿车 环形立式井底车场 34 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重 空车线 副井进 出车线和回车线组 成 由于通过各个井底车场的煤种数量不同 其各线路的数目和长度亦相应不 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 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 井底车场的线路工程量小 5 尽量减少道岔和交岔点 6 线路布置要有利于通风 7 底卸式矿车的井底车场设计要注意调头问题 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重要问题之 如果存车线长度不足 将会使井下运输和井筒提升彼此牵制 影响矿井生产能力 但存车线过长 会 使列车在车场内的调车时间增加 反而降低了车场通过能力 并增加车场工程 量 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 大型矿井的主井空重车线长度各为 1 5 2 0 列车长 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 大型矿井按 1 0 2 0 列车长 中小型矿井按 0 5 1 0 列车长 3 材料车线长度 大型矿井应能容纳 10 个以上材料车 一般为 15 20 个材料车 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 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 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 35 N 机车数 台 Lj 每台机车的长数 m Lf 附加