双鸭山矿业集团东荣五矿的1.2Mta新井设计

摘 要本矿井设计为双鸭山市东荣五矿的新井设计，设计生产能力1.2Mt/a，服务年限60.7a。井田平均走向长4.5km，平均倾斜长3.2km，煤层平均倾角5，属近水平煤层。共有3层可采煤层，平均总厚度7.8m。设计井田的可采储量为102.1Mt。本设计中矿井开拓方式采用双立井方案，单水平开采，一个工作面达产。由于井田倾斜长度较大，且为近水平煤层，以及煤层地质条件等因素影响，决定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工艺。年工作日为330天，采用“四六”式工作制，工作面长为160m，每刀进度为0.8m，每日割煤九刀。由于本人知识有限，现场经验缺乏。因此，本设计中定会出现很多问题和不足，恳请各位专家老师不吝指正。关键词：矿井开拓、可采储量、采煤工艺、工作制度AbstractThis design is a new mine planning for DongRong the fifth Coal Mine in the city of ShuangYaShan. Mine planning capacity is 1.2Mt/a. Service is 60.7a. Well the average toward length of the field is 4.5km,and average skewed length is 3.2km.The average inclination of the coal bed is 5,that is a nearly level coal bed. This field there are 3 can exploit coal bed, the average thickness of coal bed is 7.8m. Designed field of minable capacity is 102.1million tonsThis mine shaft is applied to double indined shaft development method，one production level, and one located production.As field more toward greater length, and coal bed is nearly level. And geological conditions Etc. causes impact, decision this field use more long wall coal mining, located all use integrated mechanized coal mining. works 330 days every year. Adapt “four-six” work situation, work face is 160meters length of circle is 0.8meters, and times is nine one day.Because my limit working ability and time. There must be lots of faults in this design. I plead with dirextors point them out and redify it, and I will accept it sincerely and humblely.Keyword： Mine development、Recoverable reserves、The technology of coal mining、work situation目录摘要IAbstractII目录III绪论VII第1章 井田概况及地质特征11.1 井田概况11.1.1井田位置及范围11.1.2交通位置11.1.3地形与河流11.1.4气象11.2 地质特征21.2.1矿区范围内的地层情况21.2.2井田范围内和附近的主要地质构造41.2.3煤层赋存状况及可采煤层特征41.2.4岩石性质、厚度特征51.2.5井田内的水文地质情况51.2.6沼气、煤尘及煤的自燃性51.2.7煤质、牌号及用途5第2章 井田境界 储量 服务年限72.1 井田境界72.1.1井田周边状况72.1.2井田境界确定的依据72.1.3井田未来发展状况72.2 井田储量72.2.1井田储量的计算72.2.2保安煤柱72.2.3储量计算方法82.2.4储量计算的评价92.3 矿井工作制度 生产能力及服务年限92.3.1矿井工作制度92.3.2矿井生产能力的确定92.3.3矿井服务年限的确定10第3章 井田开拓113.1 概述113.1.1井田内外及附近生产矿井开拓方式概述113.1.2影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况113.2 矿井开拓方案的选择113.2.1井硐形式和井口位置113.2.2开采水平数目和标高143.2.3开拓巷道的布置153.3 选定开拓方案的系统描述193.3.1井筒形式和数目193.3.2井筒位置及坐标193.3.3水平数目及高度193.3.4石门、大巷数目及布置193.3.5井底车场的形式选择203.3.6煤层群的联系223.4 井筒布置和施工223.4.1井硐穿过的岩层性质及井筒支护223.4.2井筒布置及装备233.4.3井硐延伸的初步意见253.5 井底车场及硐室253.5.1井底车场形式确定及论证253.5.2井底井场的布置、储车线路、行车线路布置长度253.5.3井底车场通过能力验算273.6 开采顺序303.6.1沿井田走向的开采顺序303.6.2沿井田倾向的开采顺序303.6.3带区接续计划31第4章 带区巷道布置344.1 带区概述344.1.1设计带区的位置、边界、范围、带区煤柱344.1.2带区的地质和煤层情况344.1.3带区的生产能力、储量及服务年限344.2 带区巷道布置354.2.1区段划分354.2.2带区巷道布置364.2.3带区车场布置364.2.4带区煤仓形式、容量及支护404.2.5带区硐室简介414.2.6带区工作面接续424.3 带区准备424.3.1带区巷道的准备顺序424.3.2带区主要巷道的断面示意图及支护方式42第5章 采煤方法445.1 采煤方法的选择445.1.1采煤方法选择的制约因素445.1.2采煤方法的选择445.2 回采工艺445.2.1选择和决定回采工作面的工艺过程及使用的机械设备445.2.2选择采面循环方式和劳动组织形式48第6章 井下运输和矿井提升506.1 矿井井下运输506.1.1运输方式和运输系统的确定506.1.2矿车的选型及数量516.1.3带区运输设备的选择536.2 矿井提升系统546.2.1矿井主提升设备的选择与计算54第7章 矿井通风与安全587.1 矿井通风系统的确定587.1.1概述587.2 风量计算与风量分配607.2.1风量计算607.2.2风量分配627.2.3风量调节方法与措施637.2.4风速的验算637.3 矿井通风阻力的计算657.3.1确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力657.3.2矿井等积孔的计算667.4 通风设备的选择677.4.1主扇的选择计算677.4.2电动机的选择687.4.3反风措施697.5 矿井安全技术措施697.5.1、预防瓦斯及煤尘爆炸697.5.2、火灾与水患的预防717.5.3、其他事故的预防727.5.4、避灾路线及自救73第8章 矿井排水748.1 概述748.1.1矿井水来源及涌水量748.1.2对排水设备的要求748.2 矿井主要排水设备758.2.1排水方式与排水系统简介758.2.2主排水设备及管路的选择计算75第9章 技术经济指标80总结82致谢83参考文献84附录185附录289绪论四年的学习，四年的积累让我对专业知识有了一定的掌握。然而，理论终归是理论，必须经过实践才能更深刻的理解和掌握它。因此通过本次对双鸭山东荣五矿的设计，让我对所学知识进行了一次系统的巩固。这次设计主要是关于新井建设的相关问题。其中包括：对所设计矿井地质资料的搜集、井田储量和服务年限、井田开拓、带区巷道布置、采煤工艺、井下运输和矿井提升、矿井通风与安全、矿井排水、矿井主要经济技术指标等相关知识。本设计通过对矿井的技术经济比较，选择了比较合理的矿井巷道开拓方案。同时在设计时，对矿井的地质情况、煤层的构造等情况也进行分析，本设计最终确定采用了一种主要是针对小倾角煤层群的开采方法，本方法采用反倾斜的巷道布置方法，不需要布置上下山。因此可以节约大量资金的投入，在经济上比较合理。在设计的同时，由于运用了计算机制图，对CAD的知识也有了一个全面的巩固，因此认为这次设计完成得比较成功。80第1章 井田概况及地质特征1.1 井田概况1.1.1井田位置及范围东荣五矿位于黑龙江省双鸭山市友谊县（三师十八团八营）境内，行政区划隶属于黑龙江省双鸭山市宝山区。地理坐标北纬462600462700，东经13140001314100。井田范围东以公路为界，西以3勘探线为界，北以其他矿井为界，井田东西长4.5km ，南北宽3.2km，面积：14.4km2。1.1.2交通位置本矿东南部与宝清县交界，在双鸭山煤田东北缘七星河矿区内，交通方便，西距双鸭山市65km，南距双鸭山七星矿15km。，向北9公里有福前铁路，最近车站为兴隆站，铁路经由双鸭山和福利屯至佳木斯可通往全国各地，公路可通往宝清、福利和双鸭山。具体地理交通情况见图1-1。1.1.3地形与河流井田内地形主要为丘陵地区，地面主要由矮山峰、沟谷构成，海拔标高86.76150.27m，有人工河流三条，自北向南流，与该区东侧七星河汇合，流入绕力河注入乌苏里江。1.1.4气象本区属大陆性气候，温差较大，最低温度达-39，一般-2030，每年11月至4月为结冻期，冻土带深度达20米左右，夏季最高温度零上38，最大降水量为884.1mm，年最小降水量为240.4mm，降雨量多集中在7、8、9三个月内。平均降雨量约452737mm。图 1-1 双鸭山矿业集团交通示意图1.2 地质特征1.2.1矿区范围内的地层情况本矿区地层从老至新有元古界麻山群，中生界下白垩统，以及新生界第三、第四系。分别表述如下：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.下白垩统鸡西群城子河组：城子河组为主要含 煤地层，不整合覆于麻山群及古生代花岗岩之上，为陆相沉积，以灰白色砂岩与粉砂岩组成夹泞灰岩层10余层。含煤59余层，其中可采者17层，集中分布于城子河组中段，总厚度878m。3.穆棱组：由深灰色、浅灰绿色及灰色的粉砂岩、泥岩组成，夹灰白色粉砂岩及薄层泞灰质岩石。含煤性差，仅24层薄煤，均不可采。与下覆的城子河组地层为整合接触。总厚度558m。4.下白垩统桦山群：见于向阳南部，由一套陆相碎屑岩类及中性火山碎屑岩类组成。厚度达400m。5.第三系：见于向阳区南部及新安区东南部，以浅绿色细、中、粗粒泥质胶结的砂岩为主，夹黄绿色粉砂岩，呈半胶结状。下部砾岩层与城子河组地层不整合接触，其上被第四系所覆盖。厚度280m。6.第四系：分布近代河床及低洼湿地，主要由腐植土、砂、砾、亚粘土及玄武岩等组成。厚度80米。详见图1-2 图 1-2 煤系地层综合柱状图1.2.2井田范围内和附近的主要地质构造本矿区地处双鸭山煤田东端，由德发向斜，保安背斜及向阳向斜组成一不对称煤盆地，而新安向斜则为双鸭山煤田北部兴隆凸地，东侧由于断裂而保存下来的煤盆地，地层走向受基盘控制，多为NE及NNE向、倾向为S，一般倾角65左右，主要断层见表1-1：表1-1 主要断层表顺序名称性质断层面走向断层面倾向倾角落差（m）水平断距(m)1F1正NESE65o03.50151.2.3煤层赋存状况及可采煤层特征东荣五矿井田开采的煤层主要位于侏罗系含煤组，本组共有中厚煤层3层，分别为6#、7#和10#煤层，为了更详细的描述各个煤层，如下将各煤层厚度、结构、容重和顶底板情况等用列表的形式叙述如下，见表1-2。 表 1-2可采煤层特征表煤层厚度(m)间距(m)结构稳定性可采性顶底板岩性最小最大平均最小最大平均顶板底板62.242.732.4630.1240.6635.6718.7825.6222.55简单稳定全区可采中砂岩细砂岩72.783.513.10简单稳定全区可采中砂岩细砂岩102.102.602.23简单稳定全区可采中砂岩细砂岩6号煤层：位于山西组底部，顶底板岩性为中砂岩，底板岩性一般为细砂岩。该煤层平均厚度为2.46m，上距5号煤层15.95m。 (1)6号煤层：煤层厚度为2.242.73m，一般平均厚度为2.46m，为单煤层，顶底板岩性以中砂岩为主，其次为砂质泥岩。 (2)7号煤层：煤层厚度2.783.51m，一般平均厚度为3.10m，为单煤层，顶板为中砂岩，伪顶为砂质泥岩。(3)10号煤层：煤层厚度2.102.60m，一般厚度2.23m，顶板为中砂岩。1.2.4岩石性质、厚度特征详见岩石物理力学性质指标表：表1-3 辉绿岩岩床统计床号岩性厚度（m）面积（km2）相应层位1辉绿岩2.116.269.46号煤层2辉绿岩1.7511.1921.317号煤层3辉绿岩0.913.078.710号煤层1.2.5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90100m,河漫滩绝对标高为8590m,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4552m。1.2.6沼气、煤尘及煤的自燃性（1）瓦斯：东荣五矿经黑龙江煤炭工业局综合测试中心测定，属于低瓦斯矿井，在地质条件简单，地质构造简单，开采深度浅，+100米水平以上，瓦斯涌出量和涌水量较小。随着深度增加，瓦斯涌出量逐渐增加，不同煤层瓦斯含量也有不同，主要可采煤层CH4平均含量为7m3/t，可燃质、CO2各煤层平均含量为0.15m3/t，可燃质在各主要可采煤层的自然成分以N2为主，CO2次之。本矿瓦斯绝对涌出量为6.06m3/min.掘进面瓦斯绝对涌出量为4.8m3/min，其它巷道的瓦斯绝对涌出量为2.28m3/min属于低瓦斯矿井。（2）煤尘：根据黑龙江煤炭工业局综合测试中心测定，该矿开采的煤层均无爆炸性。（3）煤的自燃：根据邻近矿井资料推算，该矿井自燃发火期为5个月左右。（4）地温特征：本区恒温深度1626米，温度6,从地温测量成果计算分析，本区平均地温梯度为2.7/100m,平均地热增温率为38.2m/1，地温梯度小于3。本区基本属于地温正常区。但随着开采深度的增加，地温将有所升高。给生产安全带来负面影响。（5）地压特征：根据地压观测资料，煤岩层在断层附近比较破碎，随着开采深度的增加，地压增大。1.2.7煤质、牌号及用途根据中国煤炭的分类方案，本区以无烟煤为主，其中6#煤层容重为1.35g/m3,7#、10#煤层容重为1.40g/m3其硬度为3.6。该煤种主要为民用燃料和化工染料及冶金用煤。主要可采煤层的煤质特征见表1-4。 表 1-4 主要可采煤层煤质特征表煤层煤水分灰分挥发分全硫发热量煤种6、7、10原煤0.38-1.800.935.18-40.5013.006.36-16.099.540.52-0.970.6231.36-35.6334.56无烟煤精煤0.81-3.011.994.56-12.676.886.38-10.397.69 第2章 井田境界 储量 服务年限2.1 井田境界2.1.1井田周边状况东荣五矿北侧以西峪村煤矿为其边界，东侧有公路作为该井田的边界，南侧为一东西走向的断层，西侧有数条断层，并且有居民区，以此作为该井田的边界。设计井田南北走向长度约4.5 km，东西走向长度约为3.2 km。西距双鸭山市65km，南距双鸭山七星矿15km。交通方便，向北9公里有福前铁路，最近车站为兴隆站，铁路经由双鸭山和福利至佳木斯可通往全国各地，公路可通往宝清、福利和双鸭山2.1.2井田境界确定的依据（1）以所要设计矿井的地理地形、地质条件作为划分井田边界的依据。（2）划分的井田范围内要有足够的储量，要为以后矿井生产能力的提高留有空间。（3）划定的井田边界要适合于选择井筒的位置。同时也要有利于安排工业广场的生产系统和各建筑物。（4）所划分的井田边界要有合理的走向长度和倾向长度，以利于矿井机械化程度的不断提高。2.1.3井田未来发展状况随着技术的进步和勘探水平全面的提高，井田范围内探明储量会越来越精确,可能在更深部发现可采煤层,远景储量丰富。2.2 井田储量2.2.1井田储量的计算经地质勘探确定：东荣五矿井田范围内有开采价值的煤层有6#、7#、10#三层。各煤层可采边界与井田边界基本一致。2.2.2保安煤柱为保证矿井生产的安全，依据煤矿安全规程规定，本设计矿井留设保安煤柱的原则有：（1）井田边界处留设30m的保安煤柱；（2）井田内部断层留设10m保安煤柱；（3）井田内部冲刷带留设20m的保安煤柱；（4）地面构筑物其下保安煤柱留设范围应根据岩石移动角计算得出。由于本井田内断层均为小断层对生产影响不大，在生产时可直接推过，故井田内不必留设保安煤柱。所以经计算本井田内6#、7#、10#三层煤井田边界保安煤柱和井田内部冲刷带保安煤柱煤损量的总和分别为：197.5万吨、215.4万吨、155.0万吨。良浒村长为261m，宽194m，其面积为5.07万m2；林场长为134m，宽为82m，其面积为1.10万m2；工业广场长为450m，宽为270m，其面积为12.15万m2。东荣五矿表土层厚度为20m，岩石移动角=75=47表土层移动角=45。所以良浒村压煤量为239.5万吨，林场的压煤量为50.6万吨，工业广场的煤压量573.9万吨。2.2.3储量计算方法依据规程规定.储量计算方法如下：工业储蓄的计算：块段储量=块段面积块段平均厚度容重/cos式中 煤层平均倾角经计算：6#煤层工业储量=11292973.2m22.46m1.35t/m2=37503964t7#煤层工业储量13551567.81m23.10m1.4t/m2=58813804.3t10#煤层工业储量13551567.81m22.23m1.4t/m2=42307994.7t可采储量的计算：可采储量（工业储量永久煤柱）采区采出率即Z=(ZcP)C式中 Z可采储量Zc工业储量P永久煤柱损煤量C采区采出率采区采出率要求：厚煤层不应小于0.75；中厚煤层不低于0.8；薄煤层不低于0.85。经计算得：东荣五矿6#煤层的可采储量为2651.0 万吨；7#煤层的可采储量为4520.4万吨；10#煤层的可采储量为3039.1万吨。2.2.4储量计算的评价该矿煤层地质构造简单，对比可靠，煤层厚度比较稳定，倾角较缓，煤层地板起伏不大，构造控制基本可靠，无火成岩，水文地质条件简单，储量计算较可靠。见表2-1表2-1 矿井可采储量汇总表煤层煤层面积（万m2)平均煤厚(M)容重(t/m3)工业储量(万t)煤炭损失量（万t）可采储量(万t)工业广场村庄压煤井田边界断层开采损失合计损失6#1129.32.461.353750.4159.579.6197.5662.81099.42651.07#1179.53.101.405881.4230.7117.2215.4797.71316.04520.410#1179.52.231.404230.8183.793.3155.0759.81191.73039.12.3 矿井工作制度 生产能力及服务年限2.3.1矿井工作制度本矿井设计年工作日为330d，每日净提升时间为16h,采用四六制工作制度每天三班生产，一班准备。2.3.2矿井生产能力的确定矿井的生产能力主要根据矿井地质条件、煤层赋存情况、储量、开采条件、设备供应及当前和今后市场需煤量等因素综合考虑。对于储量丰富、地质构造简单、煤层生产能力大、开采技术条件好的矿区应建大型矿井。对于储量不是很丰富、煤层生产能力不大；或储量较丰富，但多为薄煤层，开采条件较差；或地质构造比较复杂以及煤层有煤和瓦斯突出危险的，宜建设中小型矿井。根据本井田地质报告资料：本矿井煤层储量丰富，地质构造简单，煤层赋存较浅，生产能力大，瓦斯低等因素，初步拟定采用大型矿井设计，并初步拟定三个方案。即矿井生产能力分别为0.9Mt/a、1.2Mt/a和1.5Mt/a上述三种方案中，选择哪一种还应根据矿井服务年限的长短是否合理来确定。2.3.3矿井服务年限的确定根据公式 P=Z/AK式中 P矿井设计的服务年限 Z井田可采储量 A矿井生产能力 K矿井储量备用系数，一般取1.4经计算：方案I： P=81.9a方案II： P=60.7a方案III：P=48.6a根据矿井设计规范规定，方案II能较合理的利用资源。经济、技术指标也较合理。故选择方案II。即：矿井生产能力A=1.2Mt/a,矿井服务年限P=60.7a。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由于本区内煤层均为近水平煤层,倾斜长度适中且距地表较深,因此本区内北侧西峪村煤矿等均采用双立井单水平开拓方式。3.1.2影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况影响井田开拓方式的主要因素包括：(1)所要开拓井田的地质因素和水文地质条件特别是表土层情况；(2)井田地表的地形地貌和地面外部条件；(3)所要开采井田煤层的实际赋存情况和现有的开采技术条件；(4)目前所具有的施工技术水平和设备的先进程度；(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。然而，经过分析，影响本井田开拓方式的因素主要是：本井田煤层赋存于丘陵地带，有三个可采煤层，其中最上层6#煤层距地表220m左右。且井田内地质构造简单，无大断层、大褶曲出现，只6#煤层有一定面积的冲刷带。煤层平均倾角只有5左右，属近水平煤层。3.2 矿井开拓方案的选择3.2.1井硐形式和井口位置1.井硐形式依据东荣五矿井田地表形态、地质构造、煤层赋存情况等因素，提出三种井硐开拓方案：方案一立井开拓；方案二斜井开拓；方案三综合开拓。见图3-1方案一：双立井开拓方案二：双斜井开拓方案三：综合开拓 图3-1 井硐开拓示意图本井田各有适于以上三种井硐开拓方案的因素存在。现对以上三种井硐开拓方案进行技术比较如下：（1）双立井开拓优点：立井开拓适应性强，一般不受煤层倾角、厚度、瓦斯、水文等自然条件限制，能通过复杂的地质条件地段。立井井筒短，人员、材料提升速度快，提升能力大，井筒有效断面大，通风条件好，由于井筒短，通风阻力较小。缺点:施工复杂,掘进费用高,掘进速度慢,较难维护。适用条件：立井开拓适用范围广，各种地质条件均适用。特别是当煤层赋存较深或水文情况比较复杂，井筒需用特殊法施工或多水平开采急倾斜煤层的情况下更应选择立井开拓方式。技术评价：根据东荣五矿的实际地质资料，双立井开拓方案在技术上可行。（2）双斜井开拓优点：井筒掘进技术和施工比较简单，掘进速度快，井筒装备，井底车场及硐室较简单，掘进及维护费用较低，初期投资较少，建井期短，掘进石门的工程量和沿石门的运输工作量较少，有利于井筒延伸和生产接替，提升能力大。缺点：在开采深度相同时，斜井井筒要比立井井筒长的多。沿井筒铺设管路、电缆所需的管线长度较大，沿煤层顶板布置井筒时其下煤层保安煤柱较大，煤损较大。斜井井筒断面小，通风阻力大。特别是当地质条件复杂时斜井井筒掘进技术复杂。适用条件:适用于井田内煤层埋藏不深，表土层不厚，水文地质情况简单，不需特殊施工法施工的缓斜和急倾斜煤层技术条件：本井田煤层埋藏在地表下220m左右，无煤层露头。采用双斜井开拓井筒延伸很长且压煤严重。故双斜井开拓方案在本井田中不合理。（3）综合开拓优点：能弥补用单一井筒形式开拓的一些不足，兼有立、斜井开拓的优点。缺点：若井底相距近则井口相距较远，地面工业建筑比较分散，生产调度及联系不方便，占地多，增加煤柱损失；若井口相近，则井底相距较远，井底车场布置、井下的联系不方便。适用条件：在某些具体条件下，采用单一的井筒形式开拓在技术上有困难、经济上不合理的情况下。技术评价：根据东荣五矿的地质条件，该井筒开拓方案不适合本设计矿井。根据以上对本井田井硐开拓方案的比较，确定双立井开拓方案在技术和经济上可行。2.井口位置井口位置的确定应符合以下原则：对初期开采有利。即储量必须可靠，井巷工程量省，建井工期短。应使井田两翼储量大致平衡。即井筒应位于储量中心，利于井下运输、通风和开拓系统布置，减少生产经营费用尽量不占良田，少占农田，充分利用地形地貌布置工业广场，以使地面生产系统合理，便于与外界沟通，使运输方便。井筒应尽量避免穿过流沙层、较大含水层、较厚冲积层、有煤和瓦斯突出的煤层以及较大面积的采空区和大断层，以减少施工困难并尽量少压煤。工业广场和井筒应有良好的工程地质条件，不受洪水、岩崩、泥石流、滑坡及森林火灾的威胁。根据本设计矿井的地质资料，本矿井井田内地质构造简单，无大断层、流沙层出现，地质条件较好。根据以上确定井口位置原则，以及本着合理开发全井田、集中生产、运输环节简单的原则。同时考虑到本井田煤层为近水平煤层，若将井筒布置于储量中心，则带区东西分带划分不均，出现长短不一的情况，影响生产的正常接替。故将井筒布置于井田走向的中点，但在倾斜方向上则位于井田倾向中点偏上的位置。且主井兼做回风井，副井兼做进风井，其坐标为：主井：（94029，98140）副井：（94000，98207）3.2.2开采水平数目和标高开采倾斜煤层为达到早出煤、建设工期短、投资回收期短、提高经济效益的效果。需将煤层按一定的标高划分为一个或多个开采水平。对煤层进行由浅至深、由近及远的开采。开采水平的划分直接影响矿井的基本建设投资及生产经营费用，是井田开拓的重要参数。开采水平的确定应满足以下几方面的要求：（1）应具有合理的阶段斜长（2）阶段内应有合理的区段数目（3）开采水平要有合理的服务年限（4）应具有在经济上合理的水平高度依据上述要求现拟定两种水平划分的方案，如图3-2。方案一： 单水平仰、俯斜开采 储 量102.1Mt 服务年限60.7a方案二： 两水平仰斜开采 一水平储量48.2 Mt 二水平储量53.9Mt 一水平服务年限28.6a 二水平服务年限32a图3-2 水平划分示意图经过以上对煤层开采水平划分两种方案的比较可知：方案一：该方案的阶段垂高、水平服务年限均符合规程规定。本井田煤层属近水平煤层，且矿井瓦斯量和涌水量均较小，满足俯、仰斜开采条件。并且该开拓方案生产系统集中、巷道掘进工程量小，因此节省了大量基建资金的投入，因此能获得较好的经济效益。方案二：该方案的阶段垂高和水平服务年限也符合规程规定。然而根据本水平划分方案，需在一、二水平均布置阶段运输大巷和回风大巷，且需要开凿石门与二水平运输、回风大巷相连以形成完整的运输、回风系统。因此增加了巷道的掘进工程量，从而增大了资金的投入，提高了成本。因此该方案不合理。通过以上对煤层水平划分两种方案的比较可知这两种方案在理论和技术上均可行，其差异在巷道掘进工程量和煤在井下的运输费用上。可知方案二在成本上要远大于方案一。因此本矿井开采水平的划分选择方案一。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运输大巷的布置：运输大巷服务于整个开采水平的煤炭和辅助运输（人员、矸石、材料、设备等）以及通风、排水和管线敷设，服务年限很长。煤层群开拓时，主要巷道布置方式一般可分为三类：（1）单煤层布置：自井底车场开掘主要斜巷后，分煤层设水平运输大巷。（2）分煤组布置：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斜巷与各带区联系。自井底车场开掘主要斜巷与分组集中大巷贯通。（3）全煤组集中布置：在开采近距离煤层群时，只开掘一条水平集中运输大巷，用带区斜巷联系各带区。根据本井田的地质条件及煤层赋存状况等资料知：本井田共有可采煤层3层，即6#、7#、10#、，其中6#与7#平均间距35.67m,7#与10#煤层平均间距22.55m。各煤层平均倾角在5左右，属近水平煤层。依据以上本井田的实际情况，且结合技术上可行的原则，现提出两种运输大巷布置方案。方案一：单煤层布置方案二：全煤组集中布置上述两种运输大巷布置方案各有适于本井田实际地质资料的因素存在，现对以上两种方案进行技术比较如下：（1）方案一：单煤层布置优点：就每个带区来说，工程量较小，各分煤层大巷之间只开一条主斜巷，斜巷工程量不大，初期工程量较少，沿煤层掘进、施工技术及装备均较简单，初期投资少，建井速度快。缺点：每个煤层均布置大巷，总的开拓工程量较大，相应的轨道、管线的占用量也较多；由于大巷数目多，总的维护工作量大，如大巷沿煤层布置，则大巷维护较困难。适用条件：煤层间距大，集中布置在技术上有困难、经济上不合理时。（2）方案二：全煤组集中布置优点：总的大巷开拓工程量、占用的轨道管线均较少；大巷维护较易，维护的大巷少，总的开拓巷道维护工作量较少；生产区域比较集中，有利于提高井下运输效率；开采顺序较灵活，开采强度可较大。缺点：初期建井工程量较大、建井期较长；每一带区要掘带区斜巷，如煤层间距较大，则带区斜巷就很长，总的斜巷工程量就更大，可能造成经济上的不合理。适用条件：适用于煤层层数较多、层间距不大的矿井。通过以上对运输大巷布置方案的比较可知：两种布置运输大巷的方案在技术上都可行，但方案一由于每层煤均布置大巷，若这些大巷布置在煤层中，则大巷维护困难、维护费用巨大，若这些大巷布置在煤层底板岩层中，则大巷的掘进工程量大，掘进、维护费用增高。而方案二只在最下层煤底板岩层中布置一条运输大巷，进行集中布置，因而大大减少了大巷的掘进和维护费用。即使每个带区都要开掘带区斜巷与大巷相联，但当带区采完后即可报废，因而维护费用较少。因此方案二在经济上较合理，故运输大巷的布置方式选用方案二。2.开拓巷道的布置开拓巷道的布置方式称为开拓方式。在一定的井田地质条件、开采技术条件下，矿井开拓巷道有多种布置方式，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。根据本设计的矿井的实际条件，特列如下两种方案进行比较：（1）开拓方案方案一：集中运输巷带区下部车场带区斜巷分带运输巷及轨道巷倾斜长壁回采工作面。如图3-3 图3-3 开拓巷道布置平剖面图（方案一）1主井 2副井 3运输大巷 4回风大巷 5带区煤仓 6轨道大巷 7分带轨道巷 8带区行人进风斜巷 9回风石门 10分带运输巷 11带区进风绕道 12材料车场 13总运料斜巷 14进风眼 15溜煤眼方案二：总斜巷分煤层大巷带区材料车场分带运输巷及轨道巷倾斜长壁回采工作面。如图3-4 图3-4 开拓巷道布置平剖面图（方案二）1主井 2副井 3带区运输巷 4分带轨道巷 5进风行人、斜巷 6带区煤仓 76#煤层运输大巷 86#煤层回风大巷 9回风石门由分析可知，以上两种开拓巷道布置方案在技术上均可行，其差别在于巷道掘进工程量上和煤的运输费用上，下面对这两种方案进行经济比较，如表3-1。表31 开拓方案经济比较方案项目方案一方案二基建费（万元）井筒645.6井筒645.6带区斜巷423.1带区斜巷0集中斜巷0集中斜巷1037集中大巷526.7煤层大巷948.2带区车场2385.2带区车场2363.8带区煤仓7252带区煤仓7252小计4705.8小计4786.5生产费（万元）立井提升2254.9立井提升2254.9运输费用1403.6运输费用1659.4立井排水13569立井排水14569小计5015.4小计5371.2总计费用/万元9721.2费用/万元10157.7 由以上的经济比较可知，两种方案的资金投入相近，然而方案二通风困难，不利于准备和生产时通风，同时巷道掘进和施工比较困难，且生产的煤炭运输环节多，外运较困难。因此开拓巷道的布置方案选择方案一。3.3 选定开拓方案的系统描述3.3.1井筒形式和数目 通过技术分析和经济比较确定井筒形式为双立井开拓。全矿开掘主井、副井两个井筒，其中主井兼作回风井，副井兼作进风井。3.3.2井筒位置及坐标井筒位置的选择直接影响工业广场的布置位置、以及井下各巷道的布置。同时井筒位置的选择还要受到当地地形、环境、交通条件和地质构造的影响。因此此矿井井筒位置的确定受以下因素的影响：（1）主、副井筒位于井田储量中央。这样使井下巷道掘进工程量和煤的运输费用达到最优化。（2）井筒处于较平坦的地势内。井田内地形为山区，地面主要由山峰、沟谷构成，海拔最高+1150米，最低+703米。井筒附近地势较平坦，适于布置工业场地。（3）区内交通条件便利。矿区距市中心4km，向东0.5km与市南外环公路相通，由此可直接进入哈双公路。正是基于以上这些因素，所以将井筒的位置确定为：主井：（94029，98140）副井：（94000，98207）3.3.3水平数目及高度结合东荣五矿的实际地质条件，再根据水平划分方案的技术、经济比较。本矿井划分为一个水平进行俯、仰斜开采。水平垂高为150m。3.3.4石门、大巷数目及布置根据本设计矿井的设计形式，矿井的大巷数目为一条运输大巷、一条回风大巷。由于大巷的服务年限长，故维护时间长，必须将大巷布置于地质条件相对稳定的底板岩层中，以利于巷道维护，降低维护费用。故将大巷布置于10#煤层底板岩层中，各煤层带区通过带区斜巷与大巷相联。回风大巷置于各煤层当中，采用单煤层布置。考虑到煤矿生产的经济效果和生产的安全，大巷设计在满足安全与技术要求的条件下，要力求提高断面利用率，缩小断面、降低造价并要有利于加快施工速度。本矿井煤层底板为细砂岩，细砂岩属中等稳定岩石，故布置于10#煤层底板大巷的围岩属中等稳定岩层，能维持一个月以上稳定，会产生局部岩块掉落，因此运输大巷采用拱形可缩支架进行支护，锚杆间距644mm。按照上述要求本设计矿井大巷断面如图3-5 图3-5 大巷断面图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。因此井底车场设计的是否合理直接影响着矿井的安全生产。1.立井井底车场的分类由于井筒形式、提升方式、大巷运输方式及大巷距井筒的水平距离不同，井底车场的形式也不相同。井底车场总的类型可分为环形式和折返式两类，但根据井筒形式的不同其中还各有不同。各种形式井底车场的优、缺点及适用条件分析如下：（1）立式优缺点：空、重车线基本位于直线上；有专用的回车线；调车作业方便；可两翼进车；弯道顶车；工程量大。适用条件：90150万吨/年的矿井；刀型车场适于60万吨/年的矿井，增加回车线能力可提高到90120万吨/年（2）斜式优缺点：可两翼进车；工程量较小；存车线长度调整方便；弯道顶车；一翼调车方便，另一翼在大巷调车适用条件：适用于6090万吨/年的矿井；地面出车方向受限制时应用（3）卧式优缺点：空、重车线位于直线上；工程量小；调车方便；可两翼进车；弯道顶车；巷道内坡度较大适用条件：适用于6090万吨/年的矿井（4）梭式优缺点：工程量小，交岔点少，弯道少；可两翼进车适用条件：适用于45万吨/年的矿井，利用大型底卸式矿车可用于大型矿井（5）尽头式优缺点：工程量小；调车方便适用条件：适用于45万吨/年的矿井，利用大型底卸式矿车可用于大型矿井2.井底车场形式选择因素（1）保证矿井生产能力，有足够的富裕系数，有增产可能性。（2）调车简单，管理方便，弯道及交岔点少。（3）操作安全，符合有关规程、规定。（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、井底车场巷道与主要巷道间能迅速贯通，缩短建设时间。（6）当大巷或石门井筒的距离较大时，能够布置存车线和调车线，可选择立式井底车场，大巷或石门与井筒距离较近时，可选择卧式或斜式井底车场。（7）当采用定向卸载式矿车时，其卸载站可布置折返式亦可布置环形式，但其装车站线路布置必须与其对应，即卸载站为折返式。根据本设计矿井的生产能力，并结合本设计矿井大巷、带区斜巷的布置，本矿井选择利用主要运输大巷作主井空、重车线、调车线和回车线的梭式井底车场。3.3.6煤层群的联系 本设计矿井井田内有6#、7#、10#三个可采煤层，矿井开采时这三层煤采用联合开采的方式，在10#煤层底板布置运输大巷。6#、7#、10#煤层采用带区斜巷联系。3.3.7带区划分由于本井田走向长度、倾向长度均较大，故需将井田沿走向划分为若干带区。工作面沿倾斜方向推进，采用倾斜长壁采煤法按一定顺序回采，见图3-6。 图 3-6 带区划分示意图3.4 井筒布置和施工3.4.1井硐穿过的岩层性质及井筒支护 1.井硐穿过的岩层性质 S空重车线摘挂钩点活动段的双轨中心距，m； S1空重车存车线非摘挂钩段双轨中心距，m； 经计算： Y20cot2054950mm L54950264520001500074595mm L174595150001299020001551929086mm LZD20003.14150002908678186mm X76292150001600/238429mm4.2.4带区煤仓形式、容量及支护1带区选用的是垂直式煤仓，主要优缺点是仓体受力性能好，较少发生填塞现象，但受条件限制。2煤仓容量（1）按采煤机连续作业割一刀的容量计算QQoLMbrCoKt式中 Q采区煤仓容量，tQo防空仓漏风留煤量，一般取510吨L工作面长度，mM采高，mb进刀深度，mr煤的容重,t/m3Co工作面的回采率Kt同时生产工作面系数，综采时取1，普采时取（1+0.25n）N采区内同时生产的工作面数目所以 Q10+1602.460.81.350.81350吨（2）按运输大巷列车间隔时间内采区高峰期产量计算。QQoQhtiad式中 Qh带区高峰期生产能力，t/h（一般为平均产量1.52.0倍）ti列车进入带区装车站的间隔时间，一般取高限0.30.5分钟ad不均衡系数，机采区1.151.2，炮采取1.5所以 Q101941.80.41.2177.6吨（3）按采区高峰生产延续时间计算(QhQt时)QQo（QhQt）thcad式中 Qt采区装车站通过能力，t/h（一般为平均产量的11.3倍）thc采区高峰生产延续时间，机采取11.5h炮采取1.52h所以 Q10(1941.81941.2)1.41.2205.6t取最大值Q350吨一般带区煤仓容量可按表4-1取：表4-1 带区煤仓容量带区生产能力Mt/a煤仓容量（t）0.3以下501000.30.451002000.450.602003000.601.003005001.00以上大于500所以本采区煤仓容量取600吨。3.煤仓结构及支护方式煤仓结构包括：煤仓上部收口，仓身，下口漏斗及溜口闸门基础，溜口和闸门装置。上部收口：为保证煤仓上部收口安全与改善煤仓上口的受力状况，需以混凝土收口筑成圆台体。仓身：采用锚喷支护下口漏斗及溜口闸门基础；煤仓下口用混凝土砌筑圆台体收口，收口斗仓可作成曲面圆台体以解决起拱堵仓问题，为了大巷的安全，煤仓与大巷连接处加强支护，一般应在煤仓下口处四周铺设数根钢梁灌入混凝土使其与大巷支护联为一体。4.2.5带区硐室简介带区变电所一般宜设在围岩稳定，地压小，通风条件较好，无淋水的地点，用电负荷中心。硐室与电器设备应有0。5m的通道，相互之间应留0。8m以上通道温度不超过30，必须有足够的照明，机电硐室应设置瓦斯自动检测报警断电仪，并配备便携式个体检测设备。采区变电所形式有一字形、人形和形，一般采用一字形，断面一般为半圆拱形，用混凝土砌筑。带区硐室除以上两个硐室还应设有井下空气压缩硐室、机电硐室；压缩机房一般为半圆拱形用料石或混凝土砌筑，有条件可以锚喷。4.2.6带区工作面接续本矿井采用下行式开采顺序，本设计带区为南二带区，可采储量为2.66Mt，带区服务年限为1.5年。工作面接续情况见工作面接续表，见表4-2表 4-2 工作面接续表4.3 带区准备4.3.1带区巷道的准备顺序采准工作是由集中运输大巷开掘带区下部车场，再分别开掘带区运输入风斜巷及带区运料回风斜巷，穿透所有煤层直至煤层群的最上部煤层，然后在最上部煤层内分别开掘分带运输入风巷及分带运料回风巷，最后沿煤层走向掘进开切眼即可进行回采。4.3.2带区主要巷道的断面示意图及支护方式带区主要巷道的断面及支护方式如图4-3和图4-4所示：图4-3 带区运输入风斜巷图 4-4 分带运输入风巷第5章 采煤方法5.1 采煤方法的选择 采煤方法是采煤系统与采煤工艺的综合及其在时间和空间上的相互配合。它的选择受多种因素的制约，因此应根据设计矿井的实际地质条件和技术条件来选择合理的采煤方法。5.1.1采煤方法选择的制约因素为了保证选择的采煤方法满足安全生产、经济合理的原则，在选择和设计采煤方法时，必须考虑下列因素：地质因素技术发展及装备水平的影响管理水平因素开采水平划分及带区巷道布置井田储量、生产能力和服务年限等5.1.2采煤方法的选择本带区地质构造简单，无大断层、褶曲。煤层瓦斯与涌水量都较小。带区倾向长度为3000m，走向长度为160m。6#、7#、10#三层煤为近水平煤层，不易以自燃。煤厚分别为2.46m、3.10m、2.23m 煤尘经黑龙江省煤炭工业局综合测试中心测定无爆炸性。根据本区的实际情况和目前的技术水平可确定采用倾斜长壁采煤法。这种采煤方法系统布置简单，运输、通风环节少、成本低、便于管理。 综上所述，确定本带区所选用的采煤方法为倾斜长壁综合机械化采煤法。将带区划分为两个分带，上分带采用俯斜开采，下分带采用仰斜开采。5.2 回采工艺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本设计矿井的设计生产能力为1.2Mt/a，采用综合机械化采煤工艺。一个工作面达产，因此带区的生产能力为1.2Mt/a，本矿井掘进出煤占4即145t/d。所以工作面日产煤3491t。带区工作面长160m，采煤机滚筒截深0.8m，因此根据设计能力采煤机每天需进9刀。1.工作面回采工艺采工艺主要包括落煤、装煤、运煤、工作面支护和采空区处理五个方面。根据本带区地质情况，矿井生产系统安排回采作业如下；落煤，采用倾向长壁采煤法，使用双滚筒采煤机割煤，工作面端头割三角煤斜切进刀方式，双向割煤往返一次割两刀，截深0.8米。装煤，采煤机落煤以后直接落入刮板输送机中，浮煤由铲煤板和人工装入刮板输送机中。运煤，由刮板输送机转载机分带运输入风巷的胶带运输机带区回风斜巷的铸石刮板运输机带区煤仓，然后由带区大巷装车站井底车场。工作面支护，工作面内部用液压支架，工