鸡西矿业集团新发煤矿0.9Mta新井设计

摘 要 本设计矿井为鸡西新发煤矿 0 9Mt a 新矿井设计 一共有 3 层可采煤 层 分别为 36A 25 4 煤层总厚度为 3 8 米 煤层工业牌号为 1 3 焦煤 设计井田的可采储量 80 82Mt 设计服务年限为 65 年 本矿井设计 采用双立井开拓方式 划分为两个水平 六个采区 二个工作面达产 采 用集中大巷布置 大巷采用 10 吨蓄电池式电机车牵引 3 吨底卸式装车 采用倾斜长壁采煤法开采 工作面采用高档普采 由于本人知识有限 时间紧迫 本设计中难免会出现一些问题 请各 位专家老师不吝指正 关键词 设计 水平 走向长壁 II Abstract This is a new design for 0 9Mt a of jixi coal trade group limited responsibility company s xinfa mine It has 3 layers tobe adopted they are 36A 25 4 Total thickness of coal seam is 3 8m in all Industry card number of Coal seam is 1 3 coal The mine can be adopted is 80 82 Mt service time designed is 65 years this desigh mineral well adoptions double signs well to expand divides the line to 2 levels and six area two works is enoughful to reaches to produce The designs adoption concentrated lane decoration the big lane conveyance be adopted 10 ton a line type electrical engineering cars lead 3 ton bottom dump mine cars to transport It uses long wall minning on strke to mine the works adopts common mechanization to craft Because the level of myself is limited and the time is urgent The mistake turned out in my design please be corrected by my teachers and each expert Key world Design Level Concentrate Alignment long wall 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 III 运用这些知识 借毕业设计这个机会我做了黑龙江省鸡西新发矿的新井设 计 而且我在毕业实习中也收集到了很多新发矿的资料 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 我在这段时间充分利用时间 弥 补这四年来的专业知识的不足 努力向老师请教 同时给自己思维留有空间 创造新的开采模式 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 IV 目录 摘要 I ABSTRACT II 绪论 III 第 1 章 井田概况及地质特征 1 1 1 井田概况 1 1 1 1 交通位置 1 1 1 2 地势和河流 2 1 1 3 气象和地震 2 1 1 4 本矿区及邻近区煤炭生产建设及规划情况 2 1 1 5 矿区经济概况 2 1 2 地质特征 2 1 2 1 地层 2 1 2 2 构造 3 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 6 1 2 5 水文地质情况 6 1 2 6 沼气 煤尘及煤的自燃性 7 1 2 7 煤质 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 井田境界确定的依据 9 2 1 3 井田的为了发展情况 9 2 2 井田储量 9 2 2 1 井田储量的计算 9 2 2 3 储量计算方法 11 2 2 4 储量计算的评价 12 2 3 矿井工作制度 生产能力 服务年限 13 V 2 3 1 矿井工作制度 13 2 3 2 矿井设计生产能力及服务年限 13 2 3 3 矿井服务年限 13 第 3 章 井田开拓 15 3 1 概述 15 3 1 1 井田内外及附近生产矿井开拓方式概述 15 3 1 2 影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况 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 开采数目及水平标高 19 3 2 3 开拓巷道的布置 22 3 3 选定开拓方案的系统描述 23 3 3 1 井硐形式和数目 23 3 3 2 井硐位置及坐标 24 3 3 3 水平数目及标高 24 3 3 4 石门 大巷数目及布置 24 3 3 5 井底车场形式的选择 26 3 3 6 煤层群的关系 28 3 3 7 采区划分 28 3 4 井硐布置及施工 29 3 4 1 井硐穿过的岩石性质及井硐支护 29 3 4 2 井硐布置及装备 29 3 4 3 井硐延伸的初步意见 32 3 5 井底车场及硐室 32 3 5 1 井底车场形式的确定及论证 32 3 5 2 井底车场的布置 存储线路 行车线路布置长度 33 3 6 开采顺序 37 3 6 1 沿井田走向的开采顺序 37 3 6 2 沿井田倾向的开采顺序 37 3 6 3 采区接续计划 38 第 4 章 采区巷道布置及生产系统 40 VI 4 1 采区概述 40 4 1 1 采区的位置 边界 范围 采区煤柱 40 4 1 2 采区内的地质和煤层情况 40 4 1 3 采区的生产能力 储量及服务年限 40 4 2 采区巷道布置 41 4 2 1 区段划分 41 4 2 2 采区上山布置 41 4 2 3 采区车场布置 43 4 2 4 采区煤仓形式 容量及支护 50 4 2 5 采区硐室简介 51 4 2 6 采区工作面接续 52 4 3 采区准备 53 4 3 1 采区巷道的准备顺序 53 4 3 2 采区巷道的断面图及支护方式 54 第 5 章 采煤方法 57 5 1 采煤方法的选择 57 5 1 1 采煤方法的选择原则 57 5 2 回采工艺 58 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 58 5 2 2 选择采煤工作面循环方式和劳动组织形式 59 第 6 章 井下运输和矿井提升 61 6 1 矿井井下运输 61 6 1 1 运输方式和运输系统的确定 61 6 1 2 矿车的选型和数量 61 6 1 3 采区运输设备的选择 66 6 2 矿井提升系统 67 6 2 1 矿井主提升设备的选择 67 第 7 章 矿井通风与安全 70 7 1 矿井通风系统的确定 70 7 2 风量计算与风量分配 71 VII 7 2 1 风量计算 71 7 3 矿井通风阻力的计算 79 7 4 通风设备的选择 80 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 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 第 9 章 矿井主要技术经济指标 91 结论 93 致谢词 94 参考文献 95 附录一 96 附录二 101 1 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 新发矿位于黑龙江省城子河区境内 距鸡西市 4 0km km 其地理坐标 为 东经 130 48 55 北纬 45 21 15 新发矿的交通以铁路 公路为骨干 有矿山铁路专线与鸡西站相连 公 路通达鸡西市 密山市等地 交通较为便利 详见图 1 1 交通位置图 比 例 尺 1 60 至 林 口 滴 道至 牡 丹 江 柳 毛 矿 石 墨 矿恒 山 矿 小 恒 山 矿 二 道 河 子 矿 张 新 矿鸡 西 矿 务 局 鸡 西 通 密 山鸡 东 通 密 山东 海 矿杏 花 矿正 阳 矿城 子 河 矿滴 道 矿 新 发 矿 图 1 1 交通示意图 2 1 1 2 地势和河流 新发属于缓坡丘陵地形 井田北部及中部皆为山岗地带 岗沟起伏不 平 地表平均标高 130m 最高山头 150m 井田南部为穆陵河床地带 地 表标高 135m左右 1 1 3 气象和地震 新发矿区属于中温带大陆性气候 年平均降水量为 540mm 最高气温 为 36 C 最低气温为 36 C 春季秋季多风 春夏之际以西南风为主冬季 以西北风为主 最大风速为 25m s 新发矿在史料中无地震发生过 1 1 4 本矿区及邻近区煤炭生产建设及规划情况 井田东西走向平均 5 8 公里 南北走 2 6 公里 面积约 15 22 km2 1 1 5 矿区经济概况 鸡西井田周边有农田和国有林地分布 可为矿区提供一部分农产品及 生产原料 矿井建设及生产所需设备可由附近厂家提供 鸡西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 活用电均来自鸡西供电局 1 2 地质特征 1 2 1 地层 本区位于鸡西煤田北条带中部 根据钻孔揭露的地层情况 自下而上 划分为 远古麻山群 侏罗系上统鸡西群城子河组和穆棱组 白垩系桦山 群 第四系冲积层 分别表述如下 3 1 元古界麻山群 主要分布在煤田外围 由拓榴石片岩 石英黑云母片岩及花岗片麻岩 等 组成的变质岩系 厚度不清 2 侏罗系上统鸡西群城子河组 城子河组为主要含煤地层 总厚度 350 470m 3 穆棱组 该组地层与城子河组地层整和接触 地层在区内发育较好 由西向东 捎有增厚 平均厚度为 625m 岩性以灰及灰绿色细粒碎屑为主 并夹有较 多层的凝灰岩 含煤 10 余层 4 白垩统桦山群 平行不整和与穆棱组之上 由上而下可划分为东山组和猴石沟组 厚 度约 70 100m 平均厚度为 80m 岩性主要由灰绿色安山质火山碎屑岩 凝灰岩 粉沙岩等组成 5 第四系冲积层 区内广泛分布 第四系冲积层主要发育在穆棱河河谷的两岸 由河体 形成之冲积层 一般厚度约 5 10m 有腐植土 砂 砾和卵石组成 1 2 2 构造 本井田位于鸡西煤田北部条带的中部 穆棱河向斜的北部边缘上 地 层走向近东向西 向南倾斜 呈一单斜构造 地层倾角 20 30 4 1 3焦 煤 r 1 401 3焦 煤 r 1 40细 砂 岩 灰 灰 白 色50 4粉 砂 泥 质 岩38 4粉 砂 岩 泥 岩粗 中 砂 岩20 582571 14 粉 砂 岩泥 岩27646粉 砂 岩细 中 砂 岩 灰 色31 52 焦 煤 r 1 40026A 煤 泥 质 岩 含 碳 泥 岩8岩 性 描 述地层厚 m 煤层煤层号柱 状地 层 系 统界 系 统中生界 侏 侏罗 罗系 统上M3J2 图 1 2 煤系地层综合柱状图 5 表 1 1 主要断裂构造表 产状 落差序 号 断层 编号 断层 性质 走向 倾向 最大 最小 查明 程度 1 F2 正 NE25 75 NE 500 370 可靠 2 F10 正 NE15 75 W 75 45 可靠 3 F23 正 NW45 转弧形SN 75 SW转W 90 50 可靠 4 F28 正 NW40 75 SW 50 35 可靠 1 2 3 煤层赋存状况及可采煤层特征 本井田开采之煤层主要位于侏罗系鸡西群城子河含煤组 本组共有厚 薄煤层3组 为了清楚起见 现将各煤层厚度 结构 容重和顶底板情况分 层以文字叙述如下 1 36A 煤层 煤层厚度1 18 1 3 m 平均煤层厚度1 2 m 煤层结构 简单 赋存稳定 无夹石 全区发育 容重1 40 T m3 顶板为泥岩 伪顶 为0 1m的煤泥岩或含炭泥岩 底板为粉砂岩 灰分在14 左右 2 25 煤层 煤层厚度1 3 1 42m 平均煤层厚度1 4m 平均倾角25 全区发育 属于稳定的中厚煤层 结构单一 容重1 40 T m3 顶板为粉砂 岩或泥岩 底板为粉砂岩 灰分在12 左右 3 4 煤层 煤厚1 16 1 25 m 平均1 2 m 属于不稳定的煤层 浅部 煤层结构复杂 深部煤层结构单一 容重为1 40 T m 3 顶板中部为粉砂岩 南北部为中粗砂岩 底板为细砂岩 一般有0 20 0 30 m的煤泥岩或泥岩 伪底 灰分一般在25 左右 6 表1 2 煤层特征表 煤厚 m 层 次 最小 最大 平均 平均 间距 稳定性 发育范围 顶板 底板 36 A 1 18 1 3 1 2 稳定 全区 发育 泥岩 粉砂岩128 25 1 3 1 42 1 4 稳定 全区发育 泥岩粉砂岩 粉砂岩 4 1 16 125 1 2 108 稳定 全区发育 粗 中沙 岩 细砂岩 1 2 4 岩石性质 厚度特征 有关岩石性质及厚度特征详见表1 3所示 表1 3 岩石主要物理力学性质指标表 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 0 2 6 5 25 2 20 0 5 0 4 0 5 8 1 10 砾岩 2 3 2 6 5 15 1 15 0 2 1 5 0 8 8 2 8 泥岩 2 7 2 85 1 6 5 2 12 83 0 6 2 0 2 7 5 10 灰岩 2 2 2 7 5 20 5 20 0 5 2 0 1 8 5 10 页岩 2 0 2 4 16 30 1 10 0 2 1 0 1 3 5 2 8 石英 2 65 2 7 0 12 0 5 15 35 1 0 3 0 6 20 6 20 1 2 5 水文地质情况 1 井田内各地段的水文地质特征各有不同 现分述如下 煤系裂隙含水带 本含水带是直接充水含水层 它与第三系有水力联 系 但很微弱 7 基底岩层裂隙水 分布与低山和丘陵地带 由花岗岩安山岩 及变质 岩组成 对煤系裂隙水带补给量甚微 而且对矿床水无影响 第三系孔隙含水层在井田内广泛分布 其厚度发育规律为由东南向西 北逐渐增厚 向东便薄 涌水量为 0 001 0 83 m 3 h 第四系孔隙含水层 全井田广泛发育 除山坡地区较薄外 其余均很 厚 由南向北逐渐增厚 水的主要补给来源是大气降水和山区地下水 涌 水量 0 705 7 m 3 h 2 井田内的主要隔水层有第四系顶部黏土 亚黏土 中部黏土 亚黏 土层和第三系泥岩 砂岩层 3 地面水及各含水层之间的关系 本井田煤系裂隙水补给条件不好 富水性较小 矿井在开采过程中 排水将以疏干煤系风化裂隙带的储水量为主 开采初期 矿井涌水量增大 随着开采的不断进行 水的静储量逐渐消耗 矿井的涌水量会逐渐减小 并趋于相对稳定状态 本井田最大涌水量 270 80 m3 h 正常涌水量 80 80 m3 h 1 2 6 沼气 煤尘及煤的自燃性 本井田瓦斯取样的控制浓度在 340 933 2m 在 737 5m 以上 甲烷成 分为 0 85 36 75 在 800 4 933 2m 深为 28 18 45 26 平均为 34 31 37 05 二氧化硫一般为 6 44 8 95 瓦斯成分及含量均很低 由于地质报告没有明确提出矿井的瓦斯等级所以 本设计只能根据上述数 据进行分析 同时参考集贤矿井的煤尘瓦斯情况 初步确定本矿井瓦斯等 级为低沼气矿井 并有煤尘爆炸危险和自然发火倾向 本矿井的恒温带温度 5 6 C 深度 20m 500m 水平的平均地温为 19 5 C 600m 水平为 25 3 C 800m 水平为 30 9 C 煤层顶底板岩石主要为粉沙岩和细砂岩 抗压强度一般在 500 1100kg cm2 左右 根据资料 预计本矿井各煤层顶板类型均在一级 类以上 1 2 7 煤质 牌号及用途 1 煤种及其变化 本矿井煤的挥发分一般大于 40 属低变质煤 个煤层 Y 值平均为 8 5 9m 粘结性较低 煤种主要为气候 长焰煤次之 煤种在垂向上无明 显变化 2 煤的有害成分 灰分 本井田煤的灰分含量 Ag 为 10 86 23 85 多属中低灰煤 层 其中几个主要可采煤层均为低灰煤层 硫 各煤层硫的含量很低 原煤全硫 SgQ 为 0 1 0 41 属特低硫煤 磷 各煤层原煤磷的平均含量为 0 003 0 061 属特低 低磷煤 3 发热量 各煤层煤的平均发热量 QfD 为 3053 6149 大卡 kg 4 元素分析 各煤层碳 Cr 的平均含量为 80 84 82 66 Hr 的平均含量为 5 32 5 86 Or 的平均含量为 10 61 12 62 说明咩的元素组成稳 定 属低变质煤 5 工业用途评述 本井田原煤按现行煤炭应用分类法属于 气煤 由于本区气煤低 灰低磷 低硫 具有一定的胶质层厚度 所以 本矿井原煤经洗选加工后 可做为优良的配焦和化工精练 副产品可供动力或民用 1 3 勘探程度及可靠性 本矿井所在地区先后经过普查 祥查 精查阶段 采用了钻探 测井 和地震 相互结合的综合勘探手段 精查地质报告提供的资料比较齐全 精查阶段查明了主要断层和构造及煤层厚度 结构和分布范围 比较可靠 地提供了煤层层位的对比资料和测井成果 9 第 2 章 井田境界 储量 服务年限 2 1 井田境界 2 1 1 井田周边状况 新发煤矿西部与滴道矿相邻 东与城子河煤矿西斜井相连 北以各煤 层的 850 标高为界 南以煤层露头为界 井田东西平均走向 2 2 公里 南 北走向 10 公里 面积约 15 22 km2 2 1 2 井田境界确定的依据 1 划分的井田范围要为矿井的发展留有一定的空间 2 要适于井筒位置的选择 合理布局地面生产系统和各建筑物 3 以地理地形 地质条件作为划分井田境界的主要依据 2 1 3 井田的为了发展情况 本井田煤层发育完整 煤质较好 可采性极高 储量丰富 一水平开采 完后 接续也容易 发展极其稳定 随着技术的进步和勘探水平的全面提 高 井田范围内的储量会越来越精确 可能在深部发现可采煤层 开采前 景十分良好 2 2 井田储量 2 2 1 井田储量的计算 矿井储量是指矿井内所埋藏煤的数量 是具有工业价值的煤炭数量 它不仅包含煤矿在地下埋藏的数量 而且还可以表示煤炭的质量 反映井 田的勘探程度以及开采技术条件 矿井储量可分为矿井工业储量 矿井地 质储量和矿井可采储量 10 本井田共有三个可采煤层 36A 25 和 4 煤层的平均厚度分别为 1 2m 1 4m 和 1 2m 煤层总厚度 3 8m 各煤层倾角均在 25 度左右 容重 为 1 4t m3 因此根据井田面积可得出本井田的工业储量为 10756 48Mt 2 2 2 保安煤柱 保护煤柱的设计原则如下 地面受护面积包括受护对象及周围的受护带 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 当受护边界与煤层走向斜交 时 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 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 为了安全生产 本设计矿井依据 煤矿安全规程 有关规定 留设保 安煤柱如下 1 边界煤住和断层煤柱 露头防水煤柱留设50m 井田边界煤柱留设30m 对落差小于50m断层 设煤柱20m 对落差大于50m断层 设煤柱30m 对落差大于100m断层 设煤柱50m 2 工业广场保护煤柱 工业场地保护煤柱留设 应在确定地面受保护面积后 用移动角圈定 煤柱范围 移动角数值应采用本矿区实测数据或与本矿区条件类似的矿区 的实测数据选取如表 2 1 工业场地地面受保护面积应包括受保护对象及围 护带 围护带宽度为 15m 表 2 1 地质条件及冲击层和基岩移动角值 井筒垂 深 m 煤层厚 度 m 煤层倾 角 r s 冲击层厚度 m 450 3 8 25 45 77 59 77 20 4 开采损失和其它损失 11 开采损失可按煤层厚度选取 本煤矿属于中厚煤层矿井取20 计算 一般指地面铁路 河流的保护煤柱或由于地质构造复杂 目前技术条件开 采不了 或开采经济不合理地区的含煤量 2 2 3 储量计算方法 1 工业储量计算 采用分水平及投影块段法 用煤层真厚度和斜面积计算储量 块段平 均厚度采用钻孔见煤厚度 以算术平均法求出 计算公式 MSQcos1578930156801572340 42 4 12coscos6 z 万 吨 表 2 2 容重采用 序号 煤层号 容重 g cm 3 1 36A 1 4 2 25 1 4 3 4 1 4 块段面积在 1 5000 的煤层储量计算图上用电子求积仪求得 块段倾 角采用余切尺量得 2 可采储量计算 计算公式如下 ZK Z C P C 2 1 式中 Z K 可采储量 ZC 工业储量 P 永久煤柱损失 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 12 采储量计算 汇总计算出本设计井田可采储量为8082 79Mt 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 表 2 3 分煤层分水平储量计算表 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 330d 矿井每日净提升 16h 采用四六工 作制制度 2 3 2 矿井设计生产能力及服务年限 1 矿井设计生产能力的确定原则 水 平 别 煤 层 别 工业储 量 A B C 工业场 地 井田 境界 断层 开采损 失 其他损 失 合计 可采储 量 36A 183 1 63 76 12 11 16 8 340 38 1 470 77 1360 43 25 2156 56 88 14 14 19 6 404 2 44 45 539 27 1616 73 4 1824 48 22 13 12 11 16 8 347 38 1 436 14 1388 34 合计 5811 68 142 77 38 36 53 2 1091 2 120 65 1446 18 4356 5 36A 1579 2 0 10 9 15 12 304 7 29 52 360 24 1218 96 25 1803 2 37 31 12 72 17 64 340 2 34 44 442 31 1360 89 4 1562 4 73 72 10 9 15 12 286 7 29 52 415 96 1146 44 合计 4944 8 111 03 34 52 47 88 931 6 94 38 1218 51 3726 29 总计 10756 4 8 253 80 72 88 101 08 2022 8 214 13 2664 69 8082 79 13 根据地质条件 国民发展需要和国内外市场需求 技术装备和管理水 平 充分考虑科学技术进步等因素 依据投资少 出煤快 经济效益好的 原则合理的确定 2 确定矿井生产能力的重要因素 一方面是储量 指基础储量中经济可采部分 另一方面是地质和开采 条件技术装备和管理水平 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 0 6Mt a 方案B 0 9Mt a 方案C 1 2Mt 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 A k 2 2 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 3 1 5 本设计取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 0 6Mt a T Z A k 8082 79 60 1 4 97a 方案B 0 9Mt a T Z A k 8082 79 90 1 4 65a 方案C 1 2Mt a T Z A k 8082 79 120 1 4 49a 根据1994年我国煤矿设计规范各类井型和开采水平设计服务年限 表2 4确定方案B较为合理 即 矿井生产能力为0 9 Mt a 矿井服务年限为 T 65a 表2 4 各类井型和开采水平设计服务年限表 14 开采水平设计服务年限 a 井型 矿井生产 能力 万 t 矿井设 计服务 年限 开采 0 25 煤层矿 井 开采 25 45 煤层矿 井 开采 45 90 煤层矿 井 特大 600300 500 8070 40 35 大 60 30 30 25 20 中 50 25 25 20 15 小 9 15 21 30 各省自 定 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 新发井田的东南方有正在生产的城子河西斜井 设计能力 30Mt 西侧 是滴道矿的九井 其生产能力 30 Mt 15 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 施工技术 和设备条件 井田地质和水文地质条件 特别是表土层情况 煤层赋存和 开采技术条件 地形地貌和地面外部条件 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 对以上各种因素要进行综合的研究 通过系统优化和多方案技术经济 比较后在确定 影响井田开拓方式的具体因素有地表因素和煤层赋存情况 3 2 矿井开拓方案的选择 3 2 1 井硐形式和井口位置 在一定的井田地质和开采技术条件下 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分为平硐开拓 斜井开拓 立井开拓和 综合开拓方式等四种方式 开拓方式依据井筒 或平硐 与煤层位置 的不同又分为立井开拓 斜井开拓和平硐开拓 1 井筒形式 平硐开拓是最简单的开拓方式 有很多突出优点 首先我们应该考虑 平硐开拓方式是否可行 参照平硐开拓方式适用条件 结合本设计井田的 地形地质及煤层赋存特征 可知平硐开拓方式的条件不具备 立井开和斜 井开拓方式在技术上均可行 综合开拓对工业广场布置和井底车场要求很 高 主立井副斜井开拓方式井口相距较远 不利于工业广场的布置 地面 工业建构筑分散 占地多 增加了煤柱损失且生产调度不方便 地面工业 建筑分散 生产调度及联系不方便且工业建筑占地多 本设计不采用主立 井副斜井开拓方式 依据本井田的地质状况 煤层赋存情况及井型 服务年限等要求 对 本井田开拓方式选择提出二种方案 方案一 双立井开拓方式 方案二 双斜井开拓方式 16 3502 015 0 510地 表4 506 507 80方 案 一 双 立 井 开 拓 方 式 3502 015 0 510地 表4 506 507 80方 案 二 双 斜 井 开 拓 方 式 图 3 1 井田开拓方式图 1 技术比较 方案一 双立井开拓方式 有以下优点 适应性强 技术成熟可靠 井筒短 提升速度快 提升 能力大 通风断面大 风阻小 满足大风量要求 对于开采深部赋存煤层 有优势 便于井筒延伸 有以下缺点 初期投资大 建井期限长 需要大型提升设备提升 多 水平开拓 立井石门长度大 掘进工程量大 掘进费用高 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 一般不受煤层倾角 厚度 瓦斯 水文等自然条件限制 技术上也比较可靠 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 800m 标高 平均煤层倾角在 25 左右 满足采用双立井开 拓 故此方案在技术上也可行 方案二 双斜井开拓方式 17 有以下优点 建井期稍短些 井筒设备较简单 掘进速度快 初期投 资比双立井开拓省 井筒装备 井度车场及硐室都比较少 有以下缺点 辅助运输时间长 井筒过长 煤柱损失严重 通风线路 长 通风阻力大 费用大 井筒过长 如果地质条件复杂 不易维护 安 全性降低 适用条件 煤层赋存较浅 赋存深度为 0 500 米 垂深在 200 米以 内 含水砂层厚度小于 20 40 米 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 本井田一水平设在 350 水平标高 根据煤层的赋存情况也 可采用双斜井开拓 依据开拓方案技术比较 可初步选定两种较合理开拓方案 方案一 双立井开拓方式 方案二 双斜井开拓方式 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 因此只需将他们的 费用进行比较 表3 1 开拓方案经济比较表 方 案 双 立 井 开 拓 双 斜 井 开 拓 内容 工程 量 单价 元 费 用 元 工程量 单 价 元 费 用 元 单位 名称 数 量 单 位 数 量 数 量 数 量 单 位 数 量 数 量 基岩段主井 掘进 445 20 10m 38670 179 38 980 4 0 10m 21693 231 50 基岩段副井 掘进 40 50 10m 43257 206 70 110 0 0 10m 24907 272 19 基岩段主井辅 助费 42 00 10m 427 81 192 50 103 5 0 10m 168 75 179 50 18 基岩段副井辅 助费 46 70 10m 45214 211 10 110 5 0 10m 15964 176 40 表土层副井 辅助费 2 70 10m 23435 6 3 6 3 10m 11822 7 40 主井 提升费用 95 80 10m 0 73 0 07 210 6 0 10m 3 5 35 副井 提升费用 96 40 10m 2 876 0 03 230 1 0 10m 6 8 68 箕斗 2 个 138500 28 70 罐笼 2 个 69400 15 30 钢丝绳 输送机 110 2 0 10m 3 2 32 串车 15 9m 1 2 18 主井 提升机 1 个 825000 82 50 1 个 732400 75 20 副井 提升机 1 个 834000 83 40 1 个 648000 66 70 总 计 10544862 8 17268445 5 在经过经济比较后 该设计矿井应该采用双立井开拓方式 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 需要综合考虑的具体因素和原则如 下 1 井下条件 井田走向储量的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过地质 水文复杂的地层 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 并且满足防洪设的计准则 19 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 井筒如果选择在深部 则煤柱尺寸大 压煤量大 且初期工程量大 石门也较长 故本设计提出二种井筒位置方案 方案一 筒位于井田浅部 方案二 井筒位于井田中部 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 本井田煤层均为倾斜中厚煤层 井田倾斜长度不大 所以总石门长 度不长 从有利井下运输和保证一水平的合理服务年限出发 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 开采数目及水平标高 开采水平的划分受很多因素的影响 不仅受地址条件的约束 同时也 受现有的机械水平和开采技术水平的影响 要综合考虑对矿井水平的划分 煤层赋存为倾斜状态时 一般又浅部向深部开采 以达到工程量少 建设速度快 早达产 投资省 成本低的效果 根据煤层的赋存条件和倾 斜长度 井田可以单水平开采 和多水平开采 从上往下逐水平开采 每 个开采水平都要设井底车场和运输大巷 为该水平各采区煤的外运 辅助 运输和通风所用 在煤矿科技迅发展 和高度机械化的今天 实现高度集 中化是主要的发展方向 高产 高效矿井一般要集中在一个水平 1 2 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 要有 丰富的资源 储量和较长的服务年限 水平上下山开采方式是优越的 可 保证生产合理集中化 稳定生产 节省井巷工程量 经济效益好 因此使 20 用上下山开采的意义很大 在条件适宜时 应该优先考虑使用上下山开采 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 根据上述因素 本设计井田设计提出如下两个水平标高划分方案 方案一 两水平上山开采 水平标高 350m 800m 水平垂高 450m 一水平储量 4356 5万吨 二水平储量 3726 29万吨 一水平服务年限 35年 二水平服务年限 30年 方案二 三水平上山开采 水平标高 200m 500m 800m 水平垂高 300m 一水平储量 2140万吨 二水平储量 2630万吨 三水平储量 3312 79万吨 一水平服务年限 17年 二水平服务年限 21年 三水平服务年限 27年 一方案 优点 建井工期较短 建井速度快 达产早 通过立井延伸 对二水平进行开采 节省工程量 投资少 缺点 对二水平的开采需要较 大的准备工程量 需要对二水平的接续提早准备 以免影响接续 该方案 一水平服务年限及垂高均符合 规程 规定 根据本井田实际情况 本方 案在技术是可行的 二方案 优点 一水平的开采同一方案没有大的差别 三个水平的开 采 对每个水平的准备工程量较平均 接续简单 缺点 二水平和三水平 的开采虽然准备时期工程量较平均 但总的工程量较大 投资大 巷道等 的掘进量远超于一方案 该方案一水平服务年限过短 不符合 规程 规 21 定 本方案不可取 10 350 80 图 3 2 二水平上山开采 10 20 50 80 图 3 3 三水平上山开采 3 2 3 开拓巷道的布置 开拓巷道是为全矿井 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 运输大巷的布置 运输大巷服务于整个开采水平 煤炭和辅助运输以及通风 排水和管 线的铺设 服务年限较长 根据煤层的数目和间距 大巷的布置方式分为 单煤层布置 分煤组布置和全煤组集中布置 采用集中运输大巷时 各煤 层间用采区石门联系 当煤层倾角太大时 层间联系也可用溜井或斜巷 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 服务年限不长 井底车场或平硐在煤层顶板 22 煤质牌号不同 要求分采 分运 各煤层底板 均有坚硬岩层 产量 风量均大 需要疏解 2 分组集中大巷适用条件 煤层数多 层间距大小悬殊 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 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 下部煤层底板有坚硬岩层 容易维护 煤质牌号相同 要求分采分运 采区尺寸大 石门长度短 现依据矿井设计生产能力及技术可行角度 特提出以下两种大巷布置 方式 方案一 分组集中大巷布置 方案二 集中运输大巷布置两种技术方案的优缺点详见表 3 2 所示 表3 2 大巷布置方案比较表 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 采区巷道分组联合布置 3 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 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 存在反向运输 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 23 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 36A 25 4 其中36A 与25 平均间距128m 25 与4 煤层平均间距 108m 针对上述情况 在方案一分组集中大巷布置中 将36A 25 4 煤 层为一组 各布置一条运输大巷 但由于36A 25 4 煤层间距不是很远 完全可用石门连接采区下部车场 开运输大巷的费用远大于石门的费用 所以 方案一经济上不合理 而方案二 不但减少巷道工程量 节省费用 还缩短井田建设时工期 由于本井田各煤层煤质相同不需分采分运 所以 根据本矿的实际情况 采用方案二集中运输大巷布置较为合理 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 井筒位置的在 70 18 钻孔附近 1 地处井田储量中央 2 有较好的地形条件 井口处标高在 130m 左右 地面坡度不足 2 3 交通条件好 靠近公路 确定井筒坐标为 主井井口坐标为 XA 5021585 YA 411911 副井井口坐标为 XB 5021513 YB 411950 主井井口标高为 130 m 副井井口标高为 130 m 主井井深 506 m 副井井深 506 m 两井筒中心线间距为 73 8 m 主井井筒直径 5 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 水平数目及标高 24 本井田采用多水平开拓 拟定第一标高为 350 m 实行上山开采 第二 水平拟定标高为 800 m 3 3 4 石门 大巷数目及布置 1 大巷数目 一条运输大巷 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比较如下 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 25 4 层间距不大 可布置岩 石集中大巷 因此 运输大巷和回风大巷均采用岩巷 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 表 3 3 石门断面特征表 断面积 m 2 设计尺寸 m 巷道 形状 支护 方式 净 掘 顶高 底宽 净周长 m 喷厚 mm 半圆形 锚喷 12 99 14 80 1850 4100 10 29 100 25 图 3 4 石门断面特征 表 3 4 大巷断面特征表 断面积 m 2 设计尺寸 m 巷道 形状 支护 方式 净 掘 顶高 底宽 净周长 m 喷厚 mm 半圆形 锚喷 12 99 14 80 1850 4100 10 29 100 26 图 3 5 大巷断面特征 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 设计的依据如下 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 27 2 设计要求如下 1 井底车场设计时 应该考虑到增产的可能性 2 井底车场富裕通过能力 应大于矿井设计生产能力的 30 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 3 立井井底车场的主要类型 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 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 保证矿井生产能力 有足够的富裕系数 有增产的可能性 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 根据井底车场所处的地质构造 井筒与大巷的相对位置及 地面生产系统的布置 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比较后 初步拟定本设计井田井底车场形 式为环形卧式车场 3 3 6 煤层群的关系 本设计井田煤层群开采时的联系方式是分层单一布置 即 36A 25 4 煤层组成一个统一的采准系统 大巷采用集中巷道布置方式 煤层倾角在25 左右 煤层群间用石门联系 28 3 3 7 采区划分 本设计井田走向长度较大 地质构造复杂 要将井田边界沿整个阶段 前进开采 从时间 投资和实际开采技术条件上都会受到限制 势必会将 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 将井田划分为采区时应该考虑以下原则 1 根据 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 采区走向长度不大 两翼均不超过 1500m 可以不划分采区 直接 从井田边界实行后退式开采 3 采区划分要有意识地缩短大巷 又要充分注意人为境界外延的可能 性 4 煤层稳定 开采条件好 生产能力大的采区 走向长度要适当增大 5 采区走向长度根据煤层地质条件 开采机械化水平 采区量 生产 能力及巷道维护等因素综合考虑 6 采区划分要考虑采区接续关系 使其适应各翼储量及产量分配 7 初步设计一般负责划分一水平采区 需要沿走向全长统一考虑 作到初后期统筹兼顾 全井合理 更有利于初期生产 8 开采多煤层井田 应尽量联合布置采区 搞集中生产 9 初期采区尺寸要适应目前输送机长度及电压降的控制范围 后期采 区尺寸可适当加大 结合上述原则 本设计井田以井田境界内的断层为界 将整个井田划分为 18 个采区 详见采区划分示意图 西 一西 三 西 四西 六 东 一东 三 图 3 5 采区划分示意图 3 4 井硐布置及施工 3 4 1 井硐穿过的岩石性 质及井硐支护 29 本设计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 详见综合柱状图 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 以下两种技术可行性方案 方案一 砌筑式 砂浆砌体 方案二 整体灌注式 方案二较方案一相比 有如下优点 1 整体性好 强度较高 防水性能好 2 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 通风安全 运输方式等因素 具体原则如下 1 符合 煤炭工业矿井设计规范 对通风 运输 管线布置的要求 满足施工需要 30 2 有利于井筒检修 维护 清扫和人员通行安全 3 当提升发生掉道或跑车事故时 对井筒中各种管线或其他设备的破 坏能减小到最低程度 4 合理使用断面空间 减少井筒工程量 根据设计矿井生产能力 服务年限 提升方式等实际情况 本设计矿 井井筒按有关规定布置运输设施及辅助设施 采用断面尺寸如下图 3 6 所示 31 图 3 6 主副井断面图 主井 井筒直径 5 5m 附有一对 16t 箕斗 钢丝绳罐道 副井 井筒直径 6 5m 净断面面积 33 2m2 掘进断面积 43m2 井筒深 度 506m 井筒装备一对 1 5t 固定式矿车 600mm 轨距 双层四车刚性 立井多绳罐笼 担负矿井辅助提升任务 兼作进风井筒 采用 180 180 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 井筒内设有钢 玻璃钢复 合材料梯子间 作为矿井安全出口和井筒检修之用 并敷有排水管路 三趟 一趟预备 井下消防洒水管路 另外 井筒还敷设有动力电缆 通讯讯号电缆 32 3 4 3 井硐延伸的初步意见 为了保证采区的正常接续和均衡生产 本矿井会延伸原主副井 从 350m 水平延伸到 800m 水平 井筒延伸方案主要有以下两种 1 方案一 暗斜井延伸 即利用暗斜井或暗立井开拓下一水平 原有 主副井不延伸 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力 缺点 增加了提升 运输环节和设备 通风系统复杂 2 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 衔 接技术难度大 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 井底车场形式的确定应该根据井田地质条件 井型大小 井田开拓方 式 大巷运输方式 地面布置及生产系统等因素来选择 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0 9Mt 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 主要运输大巷采用10t蓄电池电机车牵引3 0t底卸式矿车 辅助运 输采用1 0t固定式矿车 掘进煤列车由37辆矿车组成 煤矸混合列车由28 辆矿车组成 其中煤车9辆 矸石车 33 19辆 井底车场设有卸载坑 1 0t翻车机处理掘进煤 4 本设计矿井属于高瓦斯 低等涌水量矿井 综合以上所述 结合设计要求 经分析比较后 本设计矿井选用3 0t 底卸式矿车环形卧式井底车场 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 井底车场的线路工程量小 2 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 3 线路布置要有利于通风 4 尽量减少道岔和交岔点 5 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