鸡西矿业集团平岗煤矿1.2Mta新井设计论文

I 摘 要 此次设计的是鸡西矿业集团公司平岗煤矿 1 2Mt a新矿井设计 总共有 3 层可采煤层 它们分别为 33 35 38 煤层总厚度为 6 6 m 煤层工业牌 号为 1 3焦煤 井田走向长度平均为 5839 m 倾向长度平均为 2876 m 煤层 平均倾角为 19 设计井田的可采储量为 102 09Mt 设计服务年限为 60 8a 本设计矿井采用双立井的开拓方式 划分为 2个水平 18 个采区 两个工 作面达产 达产时采区个数为两个 33 层单独开采 35 38 层集中开采 大巷运输采用 10t架线式电机车牵引 3t底卸式矿车运输 采用的采煤方法为 走向长壁采煤法 采煤工艺为高档普采采煤工艺 顶板处理方法为全部垮落法 年工作日为 330天 采用 四 六 式工作制 工作面长为 190m 每刀进度 为 0 8m 每日割 6刀 提升设备为主井采用箕斗提升 副井采用罐笼提升 关键词 矿井设计 集中大巷 走向长壁采煤法 II Abstract This design is 1 2 Mt a new mine design of the Jixi Mining Group Pinggang mine There are three layers that can adopt the coal seam They are the 33 35 38 Total coal thickness is 6 6 m Coal industry brands is 1 3 coke The average strike length of the mine is 5 839 m The average tendency length of the mine is 5 839 m The average inclination of the mine is 19 Recoverable reserves of the mine design is 102 09 Mt Design service life is 60 8a The design of mine pioneering ways is double shaft It is divided into two levels and 18 mining area Two work faces reaches to the produce and mining area of reaching to the produce is two 33 layer is adopted alone 35 layer and 38 layer are adopted together The big lane conveyance adopts 10 t a line type electrical engineering cars that leads 3 t bottom unload type mineral cars Mining method is longwall mining method Mining technology is high grade general mining coal technology Roof approach is the entire cross loading method Working days is 330 days every year Work system us four six work system The length of working face is 190 m Each knife progress is 0 8 m and there are 6 times one day The main well adopts Ji Dou promote and vice well adopts bottle of the cage promote Key words Mine design Concentrate big lane Longwall mining method 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 3 1 1 3 气象及地震情况 3 1 1 4 水源及电源 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 6 1 2 3 煤层赋存状况及可采煤层特征 7 1 2 4 岩石性质 厚度特征 8 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 牌号及用途 9 1 3 勘探程度及可靠性 9 第 2 章 井田境界 储量 服务年限 11 2 1 井田境界 11 2 1 1 井田周边情况 11 2 1 2 井田境界确定的依据 11 2 1 3 井田未来发展情况 11 2 2 井田储量 11 2 2 1 井田储量的计算 11 2 2 2 保安煤柱 12 2 2 3 储量计算方法 13 2 2 4 储量计算的评价 14 IV 2 3 矿井工作制度 生产能力 服务年限 14 2 3 1 矿井工作制度 14 2 3 2 矿井生产能力及服务年限 15 2 3 3 矿井设计服务年限 15 第 3 章 井田开拓 16 3 1 概述 16 3 1 1 井田内外及附近生产矿井开拓方式概述 16 3 1 2 影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况 16 3 2 矿井开拓方案的选择 16 3 2 1 井硐形式和井口位置 16 3 2 2 开采水平数目和标高 22 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 24 3 3 4 石门 大巷数目及布置 25 3 3 5 井底车场的形式选择 25 3 3 6 煤层群的联系 26 3 3 7 采区划分 26 3 4 井硐布置和施工 28 3 4 1 井硐穿过的岩层性质及井硐支护 28 3 4 2 井筒布置及装备 28 3 4 3 井硐延伸的初步意见 32 3 5 井底车场及硐室 33 3 5 1 井底车场形式的确定及论证 33 3 5 2 井底车场的布置 储车线路 行车线路的布置长度 33 3 5 3 井底车场通过能力计算 34 3 5 4 井底车场主要硐室 35 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 V 3 6 3 采区接续计划 37 3 6 4 三量 控制情况 38 第 4 章 采区巷道布置及采区生产系统 41 4 1 采区概述 41 4 1 1 设计采区的位置 边界 范围 采区煤柱 41 4 1 2 采区的地质及煤层情况 41 4 1 3 采区的生产能力 储量及服务年限 41 4 2 采区巷道布置 42 4 2 1 区段划分 42 4 2 2 采区上山布置 43 4 2 3 采区车场布置 43 4 2 4 采区煤仓形式 容量及支护 46 4 2 5 采区硐室简介 48 4 2 6 采区工作面接续 49 4 3 采区准备 49 4 3 1 采区巷道的准备顺序 49 4 3 2 采区主要巷道断面示意图及支护方式 51 第 5 章 采煤工艺 54 5 1 采煤方法的选择 54 5 2 回采工艺 55 5 2 1 回采工作面的工艺过程及使用的机械设备 55 5 2 2 选择采煤工作面循环方式和劳动组织形式 56 第 6 章 井下运输和矿井提升 58 6 1 矿井井下运输 58 6 1 1 运输方式和运输系统的确定 58 6 1 2 矿车的选型及数量 58 6 1 3 采区运输设备的选择 62 6 2 矿井提升系统 64 第 7 章 矿井通风与安全 66 7 1 矿井通风系统的确定 66 VI 7 1 1 概述 66 7 1 2 通风系统确定的因素 66 7 2 风量计算与风量分配 67 7 2 1 风量计算 67 7 2 2 风量分配 72 7 2 3 风速计算 73 7 2 4 风量的调节方法和措施 74 7 3 矿井通风阻力的计算 75 7 3 1 确定全矿井最大通风阻力和最小通风阻力 75 7 3 2 矿井等积孔的计算 77 7 4 通风设备的选择 78 7 4 1 主扇的选择计算 78 7 4 2 电动机的选择 79 7 4 3 反风措施 79 7 5 矿井安全技术措施 79 7 5 1 预防瓦斯爆炸的措施 79 7 5 2 预防煤尘爆炸的技术措施 80 7 5 3 水患的预防措施 80 7 5 4 火灾的预防措施 81 7 5 5 其他事故的预防 81 第 8 章 矿井排水 83 8 1 概述 83 8 1 1 矿井水来源及涌水量 83 8 1 2 对排水设备的要求 83 8 2 矿井主要排水设备 84 8 2 1 排水系统和排水方式简介 84 8 2 2 主排水设备及管路选择计算 84 第 9 章 技术经济指标 88 结论 90 致 谢 91 VII 参考文献 92 附录一 93 附录二 103 1 绪论 根据国际能源机构预测 全球煤炭消费量年均增长 2 2 在世界煤炭需求 增长中 亚洲呈较强增长势头 大部分国家年均增长 3 8 左右 北美年均增 长 2 1 世界煤炭需求量继续增长也会带动我国煤炭需求的增加 世界煤炭 进口量最大的是亚洲 其次是欧洲 由于亚洲新建燃煤电厂用煤量增加和欧洲 煤炭生产规模萎缩 两地区的煤炭进口量将有所增加 另一方面 煤炭科技在 可持续发展中的作用越来越强 煤炭开采及转化速度在加快 与过去相比 我 国国有重点煤矿全员效率由每工 1 8t提高到 2 5t 采煤机械化程度由 72 提 高到 75 高新技术的应用改变了煤炭工业的面貌 发达国家在实现煤炭生产工艺综 合机械化的基础上 正向遥控和自动化方向发展 我国煤炭工业也正在由劳动 密集型向资本及技术密集型转化 技术引进为煤炭工业的发展提供了技术保障 煤炭工业犹如正午的太阳正处于快速发展的阶段 它的未来是充满憧憬的 作为一名采矿专业的学生 即将成为煤炭行业的工程技术人员 煤炭行业 的未来需要我们去创造 作为接班人我们必须有渊博的知识和灵活运用它的能 力 大学四年的学习 我们已经掌握了很多专业知识 为了验证我们能否当一 个合格的接班人 我借毕业设计这个机会做了黑龙江省鸡西市平岗矿的新井设 计 此次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 通过做这次毕业设计 我从中学到了更 多的采矿专业知识 从而巩固了我所学过的知识 并且锻炼了我灵活运用它们 的能力 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 平岗矿位于黑龙江省鸡东县的哈达 平岗两镇之间 其地理坐标为北纬 45 21 东经 131 10 勘探区内公路四通八达 南部有林口至密山铁路线 国家级公路方虎线 通往平岗矿有铁路专用线 距牡密线的平岗站 哈达河站约 10Km 公路可通鸡西 密山 交通较为方便 如图 1 1所示 图 1 1 平岗矿交通位置图 3 1 1 2 地形地势 平岗煤矿地处完达山与老爷岭结合部 地表为丘陵地带 西部玄武岩覆盖 地势稍高 往东地势渐平 多为农田 地面最大高差约 110m 1 1 3 气象及地震情况 平岗煤矿处于中温带湿润区 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至 2 0m 最高气温在零上 27 至 31 最低气温 在 29 至 34 有两条季节性小溪由北向南流过 夏季有水 冬季干涸 夏 季地表水通过这两条小河排泄向南汇入穆棱河 汛期常发生在每年的七 八月 份 年平均降水量 533 3mm 季内最大降水量 312 5mm 唯哈达河在六五年八 月十日 连续几天暴雨后 洪水位置骤然上升 溢出河床 淹没了井田内标高 163 164m 以下的田地 是解放后最大一次洪水泛滥 虽然平岗矿地处地震多发带 有感地震亦有过记载 但未给矿井生产造成 影响 1 1 4 水源及电源 平岗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 1 2 地质特征 1 2 1 矿区范围内的地层情况 平岗矿区位于鸡西盆地北部条带东端 基底是元古界麻山群 含煤地层为 中生界上侏罗统鸡西群 包括滴道组 城子河组和穆棱组 勘探区地层层序表 如表 1 1 4 表 1 1 勘探区地层层序表 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 658 城子河组 J3ch 660 740 中 生 界 侏罗纪 上统 J3 鸡西 群 滴道组 J3a 0 130 元 古 界 麻山群 Ptms 变质岩系 整合 整合 假整合 整合 假整合 整合 整合 1500 井田内鸡西群中的城子河组为主要含煤地层 穆陵组含煤不佳 滴道组不 含可采煤层 由上到下分述如下 穆陵组 J 3m 厚度为 658 m 岩性为灰色粉砂岩 细砂岩 深灰 黑色 泥岩较多 灰绿色凝灰质砂岩 泥岩十余层为标志 还有局部可采煤层 2 3 层 煤层的夹层或顶底板含凝灰页岩为特征 城子河组 J 3ch 厚度 660 740 m 由灰白色中粗砂岩 粉砂岩 细砂 岩及煤层等组成 其中含可采煤层 3层 即本井田之开采煤层 本地层以黑 色泥岩及黄褐色含斜长石凝灰砂岩为特征 滴道组 J 3a 厚度 0 130m 岩性以砾岩为主夹细粉砂岩薄层泥岩 坚硬抗风化 整合于麻山群之上 整合 假整合于城子河组之下 详见煤系地层综合柱状图 1 2 5 1 64 71 煤 3上统系 罗罗 侏侏界生中 统系界 地 层 系 统 柱 状 35 3822 14976892 64 5 0925煤层号 煤层 m 地层厚 煤细 砂 岩中 砂 岩粉 砂 岩中 砂 岩煤 岩 性 描 述 深 灰 色 以 石 英 为 主 坚 硬 层 理 不 明 显灰 白 色 以 石 英 颗 粒 为 主 坚 硬 水 平 层 理灰 色 石 英 砂 岩 坚 硬灰 色 石 英 砂 岩 硅 质 胶 结 坚 硬黑 灰 色 坚 硬 水 平 层 理灰 色 石 英 沙 砾 硅 质 胶 结 坚 硬灰 白 色 石 英 粒 粉 坚 硬 层 理 不 明 显 黑 灰 色 石 英 为 主 胶 结 致 密 坚 硬 层 理 发 育 较 好灰 色 水 平 层 理 夹 煤 线浅 灰 色 水 平 层 理 硅 质 胶 结 致 密 坚 硬灰 白 色 快 状 粒 度 分 选 不 均 匀 灰 白 色 粒 度 不 均 匀灰 色 水 平 层 理 致 密 坚 硬 浅 灰 色 石 英 颗 粒 曾 状 构 造 泥 质 胶 结粉 砂 岩粉 细 互 层粉 砂 岩 粉 砂 岩中 砂 岩粉 细 互 层粉 细 互 层粗 砂 岩 粗 砂 岩7岩 石名 称 半 亮 半 暗 型 块 状 含 多 层 夹 矸 r 1 45粉 砂 岩 半 亮 型 粉 块 状 r 1 4 半 亮 半 暗 型 块 状 r 1 41 图 1 2 煤系地层综合柱状图 6 1 2 2 井田范围内和附近的主要地质构造 鸡西煤盆地的古构造轮廓受近于南北向压应力的影响 大体上可分为二组 一是位于盆地中央的平阳 麻山古背斜 在古背斜轴部发育一条逆冲断裂称平 麻断裂 将鸡西煤盆地的基底分成了中间凸起 走向近东西的南北两个凹陷 盆地 二是走向近北东或北西方向的剪切断裂 侏罗纪晚期 含煤地层形成 沉积前的古构造以及后来的燕山运动都对汗 煤地层起了一定的控制作用 在煤田形成之后 南北向压力进一步加强 使东 西向褶皱和北东 北西断裂进一步发展 形成了煤田的今日构造形态 平岗矿区位于鸡西煤盆地北部条带的东端 地层走向近东西 倾向南 单 斜 地层倾角 17 22 之间 平均为 19 左右 矿区所涉及的断层分述如 下 F11 为勘探区西北部边界断层 延展长度在 1 7km以上 走向 NW7 NE2 大致呈南北弧形 倾向 NE83 92 倾角 29 38 落 差 16 37m 属正断层 F18 为勘探区西部边界断层 延展长度在 0 7km以上 走向 NE37 倾向 NE127 倾角 64 落差 8m 属正断层 F21 为勘探区西南部边界断层 延展长度在 0 9km以上 走向 NW19 倾向 NW109 倾角 76 落差 27m 属正断层 F22 为勘探区西部断层 延展长度在 3 6km以上 走向 NE17 29 大致呈南北弧形 倾向 NE107 119 倾角 53 57 落差 13 41m 属正断层 F29 为勘探区西部断层 延展长度在 4 5km以上 走向 NE10 39 大致呈南北弧形 倾向 NE100 129 倾角 47 51 落差 27 34m 属正断层 F33 为勘探区东部断层 延展长度在 2 6km以上 走向 NW3 23 大 致呈南北弧形 倾向 NW93 113 倾角 69 72 落差 23 24m 属正 断层 该断层在南部尖灭 F42 为勘探区东部断层 延展长度在 1 6km以上 走向 NW2 26 大 致呈南北弧形 倾向 NW92 116 倾角 57 61 落差 15 18m 属正 断层 该断层在北部尖灭 F45 为勘探区东部边界断层 延展长度在 2 3km以上 走向 NW5 倾向 NE85 倾角 62 落差 48m 属正断层 7 详见断层发育及落差表 表 1 2 断层发育及落差表 产状 位置 编号 倾向 倾角 性质 落差 备注 勘探区西 北部边 界 F11 NE83 9 2 29 38 正 断 层 16 37m 勘探区西 部边界 F18 NE127 64 正 断 层 8m 勘探区西 南部边界 F21 NW109 76 正 断 层 27m 勘探区 西部 F22 NE107 119 53 57 正 断 层 13 41m 勘探区 西部 F29 NE100 129 47 51 正 断 层 27 34m 勘探区 东部 F33 NW93 1 13 69 72 正 断 层 23 24m 勘探区 东部 F42 NW92 1 16 57 61 正 断 层 15 18m 勘探区东 部边界 F45 NE85 62 正 断 层 48m 资 料 来 源 于 以 往 地 质 报 告 及 生 产 实 见 1 2 3 煤层赋存状况及可采煤层特征 平岗矿井田煤层都赋存在穆棱 城子河两个含煤组中 主要可采煤层发育 在城子河组地层中 根据煤层发育特点 主要可采煤层为 33 35 和 38 共三层煤 其它煤层因可采点少 连不成块而未参与储量计算 平岗矿井田城子河组地层 含煤性好 主要可采层总厚 6 6m 煤层最大 总厚度 12 65m 本区煤层发育较稳定 标志层清楚 物性特征明显 煤岩层 对比可靠 可采煤层特征如下 8 33号煤层 全区发育且稳定 为本区主要可采层 煤层结构复杂 厚度 较大 煤质较稳定 肉眼鉴定为半亮 半暗型 块状 本煤层有多层夹矸 多 数见煤点为 1 3 层夹矸 岩性为煤页岩或页岩 厚度在 0 03 0 29m 之间 煤层厚度 1 37 1 83m 平均厚度 1 6m 顶板粉砂岩 平均厚度 3 77m 底板 粉砂岩 平均厚度 3 09m 下距 35号煤层约 97m 35号煤层 全区发育稳定 本区主要可采层 浅部较复杂 含多层夹矸 岩性为煤页岩 厚度 0 04 0 19m 深部煤层结构较简单 肉眼宏观煤岩型为 半亮型 粉 块状 煤层顶板为粉砂岩或细砂岩 平均厚度为 3 7m 底板是 粉砂岩或中砂岩 平均厚度 4 81m 煤层厚度 1 95 2 65m 平均厚度 2 3m 下距 38号煤层约为 39m 38号煤层 全区发育较稳定 西部结构较复杂 含有多层夹矸 岩性为 煤页岩 厚度 0 05 0 09m 东部煤层结构单一 肉眼鉴定宏观类型为半亮半 暗型 块状 煤层厚度 2 36 3 44m 平均厚度 2 7m 煤层顶板为粉砂岩或页 岩 平均厚度 1 22m 底板是粉砂岩或细砂岩 厚约 1 94m 1 2 4 岩石性质 厚度特征 本区内岩性较细 主要由粉砂岩 细砂岩 粉细互层 中砂层及煤层组成 仅有较少的粗砂岩 含烁砂岩 煤层和岩层的物性差异均比较明显 各岩层的密度差别较小 岩石硬度多 数为中等硬度的砂岩类 1 2 5 井田内水文地质情况 冲积孔含水层 分布在河流两面岸 成狭长条带状相等距离的由东往西分 布排列 宽为 50 120m 含水层厚度一般东薄西厚 其厚度主要决定于河流 的大小而异 西部 哈达河冲积层一般 8 14m 富水性强 渗透系数为 35 88m d 单位涌量为 6 34m3 h 部分地段由于表土覆盖较薄 仅 0 5 1m 且含水层直接受地面水的补给 因次地下水呈自由水出现 东部 自长山沟以 东厚 1 5 4 5m 含水性弱 渗透系数为 0 009 1 802m d 单位涌量为 0 1 0 122m 3 h 由于表土覆盖较厚 2 5 5m 对降水的补给与渗透起到到 控制作用 使地下水呈承压水出现 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 对浅部矿井充水造成良好条件 构造裂隙含水带 埋藏于风化裂隙含水量水带 之下 两者为渐变过渡关系 呈承压水 据简易水文 抽水及矿井调查证实 9 此带含水性弱 岩芯较为完整 在 60m以上冲洗液消耗不大于 0 35m3 h 以 下则不大于 0 15m3 h 随着深度的增加涌水量则显著减少 矿井涌水量一般 为 88 88m3 h 最大涌水量为 278 88m3 h 1 2 6 沼气 煤尘及煤的自燃性 平岗矿属于瓦斯高突矿井 相对涌出量 20 4 m3 t 绝对涌出量为 21 125 m3 min 随着开采深度的延伸 瓦斯赋存条件好涌出量大给矿井的安全生产 带来一定的困难 煤尘爆炸指数为 34 86 属于有爆炸危险的煤层 开采煤层均属高沼气煤层 矿井属高沼气等级矿井 属有煤尘爆炸危险煤 层 属低硫特低磷不易自燃煤层 随着今后矿井开采深度的不断增加 瓦斯涌 出量也逐步加大 这给矿井生产会带来不利影响 因此 未来矿井通风 瓦斯 防治技术措施将需进一步增强 1 2 7 煤质 牌号及用途 本矿区内的煤层是由高等植物所形成的腐植煤 其肉眼煤岩成份主要是亮 煤 暗煤 夹镜煤丝带 丝炭较少 黑色光亮内生裂隙发育 质脆 黑色条带 状 层状结构 其煤岩类型多为光亮型 半亮型和半暗型 镜下鉴定为煤岩组 成多是凝胶物质体 色鲜红以镜煤煤化物质为主树脂胶体占次要地位 矿物杂 质多见 原煤灰分变化较大 一般在 20 15 至 31 净煤灰分一般在 10 左右 胶质层厚度在 13 0至 18 5mm 粘结指数 G在 75 85 之间 原煤分析基高位发 热量为 5800 6400千卡规律 精煤挥发分一般在 32 左右 硫含量在 0 22 0 37 之间 磷含量一般在 0 003 0 014 之间 是低硫 低磷的 1 3焦煤 主要工业用途以冶金用煤为主 火电厂作动力用煤次之 1 3 勘探程度及可靠性 1 钻探工程量统计 本次钻探从 1990年 9月 13日开工 到 1993年 10月 结束 历时三年整 施工钻孔是 7个 竣工 16个 总工程量 17 557 58 米 超千米孔 14个 2 工程质量 本次勘探所使用的钻机有 TXB 1000型 1 台 TK 1 型 2 台 TK 3 型绳索取芯 1 台 这三种钻机设备良好 符合技术要求 10 本次勘探竣工钻孔 16个 全部按煤炭部 1987年 12月颁发的 煤田勘探 钻孔工程质量标准 进行验收 91 年前竣工钻孔参加了平岗煤矿公司的复查 92年后施工的钻孔本队验收 验收成果 特级孔 2个 甲级孔 6个 乙级孔 5个 丙级孔 3个 特 甲 乙级孔层 12层 不合格层 20层 优质合格层率 为 72 6 测井验收 66层 均为优质层 优质层率 100 钻 孔 质 量 及 煤 层 见 煤 点 级 别 见 表 1 3 1 4 表 1 3 钻 孔 质 量 评 级 表级别数量项 目 特级 甲级 乙级 丙级 特 甲乙 级孔 率 合计钻 探测 井 8 905 表 1 4 煤 层 见 煤 点 评 级 表级别数量项 目 优质 合格 不合格 优 质合 格层 率 合计钻 探 孔电 测 孔 276 11 第 2 章 井田境界 储量 服务年限 2 1 井田境界 2 1 1 井田周边情况 本次设计的平岗煤矿南部与杏花矿相邻 西部与正阳煤矿相邻 该设计矿井的井田境界为 北部以煤层天然露头为界 南 深部 以 700m标高为界 西以 F11 F 18 F 21断层为界 东以 F45断层为界 井田东西 走向长平均 5839m 南北倾斜长平均 2876m 煤层的倾角为 17 22 平均 倾角为 19 煤的容重取 1 4t m3计算 勘探面积约为 13 86km2 2 1 2 井田境界确定的依据 根据 采矿工程设计手册 以下简称 设计手册 中的有关规定 在确定井田境界时以下面 4 点作为设计依据 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 要适于选择井筒位置 安排地面生产系统和各建筑物 4 划分的井田范围要为矿井发展留有空间 2 1 3 井田未来发展情况 伴随着科学技术的不断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 在了解了设计矿井的一般情况后 我们下面要做的就是计算它的煤炭储 量 为今后的设计做好设计依据 一 矿井工业储量是工程技术人员做矿井设计的依据 我在此次设计矿 井工业储量计算中采用储量块段法进行计算 其公式如下 12 块段储量 块段面积 块段平均厚度 容重 cos 式中 煤层平均倾角 计算得 Zc 55 71 250000 1 45 1 6 1 40 2 3 1 40 2 7 cos19 137 28Mt 二 矿井可采储量的计算公式为 Z Zc P C 式中 Z 矿井可采储量 Mt Zc 矿井工业储量 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 在此次设计里 为 相应国家珍惜不可再生资源的有关政策取 0 85进行计算 计算得 Z 137 28 17 17 0 85 102 09Mt 详见表 2 1矿井可采储量汇总表 2 2 2 保安煤柱 为保证煤矿能够安全生产 以及保证井田范围内地表居民的生命及财产安 全 煤矿安全规程 以下简称 规程 中规定必须在特定地点留设保安 煤柱 保安煤柱的留设方法细述如下 1 工业场地及主要井巷保护煤柱留设 1 工业场地保护煤柱留设 应在确定地面受保护面积后 用岩石移动 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 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 2 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 对象应包括绞车房 井口房或通风机房风道等 围护宽度为 20m 圈定立井保 护煤柱时 应根据井筒深度 岩性 用途 煤层赋存条件及地形特点等因素 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 的有关规定执行 13 表 2 1 矿井可采储量汇总表 万吨 煤炭损失量水 平 煤 层 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 损失 可采 储量 33 1494 28 35 82 47 30 29 69 141 58 45 87 300 26 1194 02 35 2124 68 27 53 68 95 42 66 209 71 65 90 414 75 1709 93 38 2501 56 36 81 81 04 50 13 246 48 77 45 491 91 2009 65 合计 6120 52 100 16 197 29 122 48 597 77 189 22 1206 92 4913 60 33 1086 97 7 11 13 48 33 52 162 14 59 10 275 35 811 62 35 1452 13 45 75 18 01 44 76 216 59 78 94 404 05 1048 08 上 38 1516 77 148 91 18 80 46 78 226 27 82 47 523 23 993 54 合计 4055 87 201 77 50 29 125 06 605 00 220 51 1202 63 2853 24 33 951 84 0 56 65 31 93 160 50 48 15 297 23 654 61 35 1271 48 0 75 68 42 65 214 40 64 32 397 05 874 43 下 38 1328 31 0 79 06 44 55 223 99 67 20 414 80 913 51 合计 3551 63 0 211 39 119 13 598 89 179 67 1109 08 2442 55 总计 13728 02 301 93 458 97 366 67 1801 66 589 40 3518 63 10209 39 2 断层带及井田境界煤柱的留设 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 30 50m 的煤 柱宽度来计算 本井田边界煤柱留设及断层 井筒周边煤柱的留设为 井田边界煤柱留设 为 30m 因为北部为煤层露头为防止渗水留设 50m防水煤柱 断层带煤柱留设 为 30m 工业广场及井筒周边留设 15m的围护带 2 2 3 储量计算方法 此次设计储量计算采用块段法 简单说来就是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 cosSQM 式中 块段储量 Mt 14 块段平面积 m 3 S 煤层平均倾角 块段平均厚度 m M 煤的容重 t m 3 各煤层容重详见表 2 2 表 2 2 容重采用 序号 煤层号 容重 g cm 3 1 33 1 45 2 35 1 40 3 38 1 40 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 其计算结果详见矿井可采储量汇总表 即表 2 1 2 2 4 储量计算的评价 本次设计矿井的各类储量计算严格按照有关规定执行 由于技术水平和人 为因素影响 储量的计算设计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 根据 设计手册 中的有关规定 1 矿井年工作日按 330天计算 2 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 3 每日净提升时间 16小时 15 2 3 2 矿井生产能力及服务年限 一 根据 设计手册 矿井的设计生产能力有以下几种 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 二 矿井设计生产能力方案比较 本设计矿井的工业储量经计算为 137 28Mt 其中永久性煤柱损失量经估算 占工业储量的 12 5 各可采层均为中厚煤层 该设计中本矿的采区采出率设 定为 85 由此计算确定本井田的可采储量为 102 09Mt 根据本设计矿井地质情况 初步拟定三个方案 即矿井生产能力分别设置 为 0 9Mt a 1 2Mt a 和 1 5Mt a三个档次 分析论证过程如下 按照公式 P Z AK 式中 P 矿井设计服务年限 a Z 井田的可采储量 Mt A 矿井生产能力 Mt a K 矿井储量备用系数 一般取 1 4 计算得 P1 81 1a P2 60 8a P3 48 6a 经与 规程 和 设计手册 相核对 确定 60 8a为比较合理的服务年限 即本矿井的生产能力为 1 2Mt a 2 3 3 矿井设计服务年限 在矿井设计生产能力方案比较过程中 是以合理的服务年限作为选定矿 井生产能力的依据 也就是说矿井服务年限在矿井生产能力确定的同时也已确 定了 即本矿井的服务年限为 60 8a 16 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 平岗煤矿南部与杏花煤矿相邻 杏花煤矿以立井开拓为主 平岗矿西部与 正阳煤矿相邻 正阳煤矿以立井开拓为主 3 1 2 影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况 1 该设计井田所在地区属于丘陵地形 南北两侧高 中部受茄子河之侵蚀 较低洼 工业场地宜选择在相对比较开阔的阶地上 标高高于 150m 2 井田内煤层埋藏深度为 0 900m 煤层倾角平均 19 左右 其中 33 和 35 煤层层间距约 97m 35 和 38 煤层层间距为 39m 这两层煤的间距小于 50m 这两层煤可联合开采 33 和 35 煤层之间的距离接近 100m 不宜采用联合 开采 33 煤层须单独开采 3 煤层平均倾角约 19 且含水层较少 可以采用上下山开采 4 构造简单 无大 中型构造 井田中部有 F22 F 29 F 33 F 42四条断层 5 顶 底板为粉砂岩 粉细砂岩等硬质岩层 稳定性较好 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 根据平岗煤矿井田的地表及煤层等实际情况 平硐开拓方式技术上不合理 应直接否定 现依据该井田的地形 地质构造 煤层赋存等因素 提出三种井 筒开拓方案 具体情况如下 方案一 双斜井开拓 如图 3 1 方案二 双立井开拓 如图 3 2 方案三 主斜井副立井开拓 如图 3 3 17 图 3 1 双斜井开拓 图 3 2 双立井开拓 图 3 3 主斜井副立井开拓 以上三种井筒开拓方案技术比较如下 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 井度车场及硐室都比立井投资少 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 胶带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 斜井与立井相比有如下缺点 18 1 在自然条件相同时 斜井要比立井长得多 2 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 3 由于斜井较长 沿井筒敷设管路 电缆所需的管线长度较大 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 当表土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 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 本井田一水平设在 200m 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 立井与斜井比较有如下优点 1 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 2 机械化程度高 易于自动控制 3 井筒为圆形断机结构合理 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 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 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 700m 标高 平均煤层倾角 19 满足采用双立井开拓的条件 故此方案在技术上也可行 3 主斜井副立井开拓 优点 兼有斜井和立井的优点 主井采用斜井开拓 井筒施工简单 掘进 速度快 费用低 副井采用立井开拓 井筒容易维护 有效断面大 有利于通 风 提升速度快 缺点 如果井口相近 则井底相距较远 井底车场布置 井下的联系就不 太方便 如井底相近 由井口相距较远 地面工业建筑物就比较分散 生产调 度及联系不方便 占地面积大 相应地增加了煤柱损失 19 适用条件 介于双立井与双斜井之间 技术评价 根据设计井田的地表状况 煤层赋存及工业广场的布置等实际 情况 如用综合开拓不利于地面工业广场的布置 也不利于井底车场的布置 井下的联系和生产调度较为繁琐 故该方案在技术上不合理 不适合本设计矿 井 所以本井田不利于用综合开拓 根据上述井硐开拓方案的技术比较 确定双立井开拓与双斜井开拓方案在 技术上可行 根据规定 对技术可行的方案还应进行经济比较 如表 3 1和表 3 2 表 3 1 开拓方案技术分析比较表 方案 优点 缺点 方 案 一 1 井口位置接近井田边界 井下为双翼生产 易于 保证矿井产量 2 第二水平 第三水平石 门工程量小 1 工业场地压煤量较小 2 井筒延伸需要建上下部两个车场 工 程量较大 不利于生产 3 运输费用高 井下需要人员多 方 案 二 1 井口位置接近井田中央 井下为双翼生产 易于 保证矿井产量 2 立井安装速度快 检修 容易 能耗低 3 井筒 延伸方便 4 初期投资省 5 井上运输距离短 营运 费用低 1 工业场地压煤量较大 2 井下存在反向运输 3 第二水平的石门较长 表 3 2 开拓方案经济比较表 20 方案 双立井开拓 双斜井开拓 工程量 工程量 内容 数量 单 位 单价 元 费用 元 数量 单位 单价 元 费用 元 基岩 段主 井掘 进 39 5 10m 39690 1567755 94 0 10m 21753 2044782 基岩 段副 井掘 进 42 1 10m 44457 1871639 7 103 5 10m 24817 4613341 5 基岩 段主 井辅 助费 39 0 10m 42781 1668459 89 7 10m 14774 1325227 8 基岩 段副 井辅 助费 40 1 10m 45214 1813081 4 102 8 10m 17207 1768879 6 表土 层副 井辅 助费 2 0 10m 23435 46870 15 6 10m 11822 184423 2 主井 提升 费用 84 9 10m 0 725 61 55 192 1 10m 0 398 76 46 副井 提升 费用 89 8 10m 2 675 240 215 216 5 10m 0 698 151 12 箕斗 2 个 166000 332000 21 表 3 2 开拓方案经济比较表 续 罐笼 2 个 162200 324400 钢丝 绳输 送机 103 8 10m 2810 291678 串车 15 个 9700 145500 主井 提升 机 1 个 782000 782000 1 个 752400 752400 副井 提升 机 1 个 713000 713000 1 个 667000 667000 总计 9119506 87 11793459 68 吨煤 成本 7 60 9 83 依据上述表中各种方案比较 得知立井开拓最经济 二 井口位置 设计手册 上对矿井井筒位置有以下的要求 1 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 应在储量分布的中央 在此开成两翼储量比较均衡的双翼井田 应尽量避 免井筒偏于一侧 造成单翼开采的不利局面 2 井筒沿煤层倾向的位置 应使总的石门工程量小 初期工程量及投 资小 建井期短 且煤柱损失小 3 井筒的开掘和使用安全可靠 减少其掘进的困难及便于维护 应使 井筒通过的岩层及表土层有较好的水文 围岩和地质条件 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 还有 地质条件等 为减少工业广场煤柱量确定井口的位置在整个井田的储量中心偏 西 靠近 F29断层的地方 坐标为 主井 5024655 61714 副井 5024585 61782 22 3 2 2 开采水平数目和标高 根据井田条件和设计有关规定 本井田可划分 2至 3个水平 根据 设计 手册 的有关规定 水平的划分要满足以下几个要求 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 根据上述因素 我拟定提出水平划分方案如下 方案一 井田划分三个开采水平 一水平标高 100 m 二水平标高为 320 m 三水平标高 500m 方案二 井田划分二个开采水平 一水平标高 200 m 二水平标高 480 m 方案三 井田划分二个开采水平 一水平标高 130m 二水平标高 410 水平划分方案的分析比较如表 3 3所示 表 3 3 水平划分方案比较表 方案 方案一 方案二 方案三 水平数目 3 2 2 水平标高 100 320 500 200 480 130 410 方案分析 阶段斜长短 一水 平服务年限过短 水平多 水平接续 困难 投资大 设 备及人员占用多 比较合理 在 410 700 之间斜长大 开采困难 难于运输 一 水平服务年限短 比较结果 选择方案二比较合理 综合以上 本设计矿井为 2个水平 一水平标高为 200m 实行上山开采 二水平标高为 480m 实行上下山开采 水平划分结果如图 3 4所示 23 2048 图 3 4 水平划分示意图 3 2 3 开拓巷道的布置 开拓巷道布置的核心问题是运输大巷的布置 运输大巷可有单煤层布置 称分煤层运输大巷 分煤组布置 称分组集中运输大巷 或全煤组集中布 置 称集中运输大巷 主要根据煤层的数目和间距来定 我初步拟定三种大巷 布置方案 分述如下 方案一 在 33 和 35 中间布置岩石集中运输巷 如图 3 5a 方案二 在 33 下与 38 层下分别布置岩石集中运输巷 如图 3 5b 方案三 在 38 下的岩石中布置一条岩石集中运输巷道 如图 3 5c 开拓方案分析比较见表 3 4所示 图 3 5 开拓方案剖面示意图 24 表 3 4 开拓方案比较表 方案 方案一 方案二 方案三 开拓 巷道 布置 在 33 和 35 中间布 置岩石集中运输巷 在 33 下与 38 层下分别布 置岩石集中运输巷 在 38 下的岩石 中布置一条岩石 集中运输巷道 方案 分析 巷道压煤量大 当开 采下水平煤层时有采 动影响 巷道维护较 困难 井田东西走向长平均 5839m 如果开掘 2条集中 运输巷工程量很大 而且 其维护费用 设备材料及 人员占用也大 不利于管 理 工程量比方案二 小很多 比方案 一石门掘进量稍 大 但运输集中 设备 材料及人 员占用少且集中 便于管理 分析 结果 本设计矿井采用方案三的开拓方案 在 38 层下布置岩石集中运输巷 由开拓方案比较表得出方案三比较合理 即在 38 层下布置岩石集中运输 巷 3 3 选定开拓方案的系统描述 3 3 1 井硐形式和数目 本矿井采用双立井开拓方式 一主井一副井 3 3 2 井硐位置及坐标 该设计矿井井筒位置详见井田开拓方式剖面图 两立井位于井田中央偏西 坐标分别为 主井 5024655 61714 副井 5024585 61782 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 200 二水平标高为 480 25 3 3 4 石门 大巷数目及布置 本设计矿井中 大巷和石门服务年限较长 运输能力要求大 所以大巷和 石门的断面和支护设计在本设计中相同 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 6 1028363905大 于 15420215 图 3 6 大巷及石门断面图 3 3 5 井底车场的形式选择 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 环行式和折返式两大类型 底卸式矿车运煤时 则一般用折返式车场 立井井 底车场的基本类型如表 3 5所示 26 表 3 5 立井井底车场的基本类型 类型 结构特点 适用条件 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 90 150Mt a的矿井 2 刀形车场适用于 60Mt a 增加回车线可提高到 90 120 Mt a 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 适用于 60 90Mt a的矿井 2 地面出车受限制时使用 环 形 式 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 60 90Mt 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 根据该设计矿井的实际地质情况以及大巷距井筒的距离 设计采用立井刀 式折返井底车场 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 33 35 38 煤层 35 和 38 煤层层间距为 39m 间距较小 故两煤层联合开采 33 离 35 煤层层间 距为 97m 距离较远 所以这一层单独开采 大巷与采区之间全部用石门连接 3 3 7 采区划分 平岗煤矿井田走向长度大 必须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 根据 煤炭工业设计规范 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 如果井田走向长度不大 两翼均不超过 1500m 可以不划分采区 27 直接从井田边界进行后退式回采 3 采区走向长度根据煤层地质条件 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 4 初步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 5 采区划分要考虑采区接续关系 便其适应各翼储量及产量分配 6 采区划分既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 7 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 8 开采多煤层的井田 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 结合上述采区划分原则 本设计矿井第一水平划分为 6个采区 详见采区 划分示意图 图 3 7 西 一 上 采 区西 一 下 采 区 中 一 下 采 区中 一 上 采 区 东 一 下 采 区东 一 上 采 区 图 3 7 采区划分示意图 28 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多为 细砂岩和粉砂岩 根据主副井围岩性质 并按 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 井硐穿过岩层主要为粉砂岩 井硐支护形式见表 3 6 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 井筒装备的类型和规格 3 桶子间的平面尺寸 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 井筒通过的风量 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 井筒平面内布置提升容器时 所允许的间隙不应