鸡西矿业集团城子河煤矿0.6Mta新井设计

I 摘 要 本设计矿井为鸡西矿业集团城子河煤矿 0 6Mt a 新矿井设计 本矿区共有 4 层可采煤层 分别为 7 8 23 29 煤层总厚度为 5 5m 全区走向长 5900m 宽 2150m 面积为 13 60km2 煤层工业牌号为 1 3 焦煤 设计井田的可 采储量 63 5Mt 设计服务年限为 61a 本矿井设计采用双立井开拓 划分为三个水平 六个采区 东部基本采用 双翼开采 西部多为单翼开采 一个工作面即可达产 达产时采区个数为一个 最上层距其他层较远采用独立上山布置 其余三层距离较近采用集中布置 大 巷运输采用 14t 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 采煤工艺为综合机械化采煤工艺 顶板处理方法为全部跨落法 关键词 矿井设计 立井开拓 走向长壁采煤法 综合机械化采煤 II Abstract This design mine is CHENGZIHE coal mine of the JIXI mineral industry 0 6 Mts a of the group new mine design this mineral area totally has 4 F and can adopt coal seam and distinguish to 7 8 23 29 thicknesses with total coal seams to 5 5 meters The whole area alignment grows 5900 meters the breadth is 2150 meters area is 13 60 the squares be thousand meters The coal seam industrial card number is 1 3 coals design well farmland of can adopt to keep to measure 63 5 megatons design length of service is 61 years This mineral well design adoption double signs well to expand divide the line to three levels and 6 adopt area The eastern basic adoption double wing mine and the west much mines for the single wing and a work noodles can immediately reach to produce and adopt the area piece as 1 while reaching to produce The topmost layer is apart from an other layer the farther adoption independently climbs mountain a decoration and the rest 3 F is apart from a nearer doption concentration a decoration The big lane conveyance adopts 14 line type electrical engineering cars to lead 3 the ton bottom unload type mineral car conveyance adopt of adopt a coal method to full mechanized mining adopt a coal craft for comprehensive the mechanization adopt a coal craft Crest plank treatment for all across to fall a method Keyword mine design vertical shaft development longwall coalminnig method full mechanized mining 目 录 摘 要 I 绪 论 1 第一章 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 井田附近工矿农业概况及建设情况 3 1 1 4 矿区材料水电的供给情况 3 1 1 5 气象和地震情况 3 1 2 地质特征 4 1 2 1 矿区内的地层情况 4 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 6 1 2 4 岩石性质 厚度特征 6 1 2 5 井田内的水文地质情况 7 1 2 6 沼气 煤尘及煤的自然性 7 1 2 7 煤质牌号及用途 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 井田的未来发展情况 9 2 2 井田储量 9 2 2 1 井田储量的计算 9 2 2 2 保安煤柱 10 2 2 3 储量的计算方法 10 2 2 4 储量计算方法的评价 11 2 3 矿井的工作制度 生产能力 服务年限 11 2 3 1 矿井的工作制度 11 2 3 2 井设计生产能力的确定原则 11 2 3 3 矿井服务年限 12 第 3 章 井田开拓 13 3 1 概诉 13 3 1 1 井田内外及附近生产矿井开拓方式的概述 13 3 1 2 影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况 13 3 2 井田开拓方案的选择 14 3 2 1 井硐形式和井口位置 14 3 2 2 开采水平数目和标高 16 3 2 3 开拓巷道的布置 18 3 3 选定开拓方案的系统描述 22 3 3 1 井硐形式和数目 22 3 3 2 井硐位置及坐标 22 3 3 3 水平数目及标高 23 3 3 4 石门 大巷数目及布置 23 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 27 3 4 井硐布置和施工 29 3 4 1 井硐穿过的岩层性质及井硐支护 29 3 4 2 井筒布置及装备 29 3 4 3 井硐延伸的 初步意见 33 3 5 井底车场及硐室 34 3 5 1 井底车场形式的确定及论证 34 3 5 2 井底车场的布置 储车线路及行车线路的布置长度 35 3 5 3 井底车场通过能力计算 37 3 5 4 井底车场主要硐室 38 3 6 开采顺序 40 3 6 1 沿井田走向的开采顺序 40 3 6 2 沿煤层垂直方向的开采顺序 40 3 6 3 采区接续计划 40 第 4 章 采区巷道布置及采区生采产 系统 42 4 1 采区概述 42 4 1 1 设计采区的位置 边界 范围 采区煤柱 42 4 1 2 采区地质及煤层情况 42 4 1 3 采区生产能力 储量及服务年限 42 4 2 采区巷道布置 44 4 2 1 区段划分 44 4 2 2 采区上山布置 44 4 2 3 采区车场布置 44 4 2 4 采区煤仓形式 容量及支护 48 4 2 5 采区硐室简介 49 4 2 6 采区工作面接续 51 4 3 采区准备 52 4 3 1 采区巷道准备顺序 52 4 3 2 主要巷道断面示意图及支护方式 52 5 1 采煤方法的选择 54 5 1 1 采煤方法的选择 54 5 2 回采工艺 55 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 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 63 6 2 1 矿井主提升设备的选择 63 第 7 章 矿井通风系统的确定 65 7 1 矿井通风系统的确定 65 7 1 1 概述 65 7 1 2 通风系统确定的因素 65 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 风量的调节方法与措施 73 7 2 4 风速的验算 74 7 3 矿井通风阻力的计算 75 7 3 1 确定全矿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 77 7 4 1 主扇的选择计算 78 7 4 2 电动机的选择 78 7 4 3 反风措施 78 7 5 矿井安全技术措施 79 第 8 章 矿井排水 82 8 1 概述 82 8 1 1 矿井水来源及涌水量 82 8 1 2 对排水设备的要求 82 8 2 矿井主要排水设备 83 8 2 1 排水系统和排水方式简介 83 8 2 2 主排水设备及管路选择计算 84 第 9 章 矿井主要技术经济指标 87 结论 89 致 谢 辞 90 附录 1 91 附录 2 96 1 绪 论 历经大学四年的学习 我掌握了很多专业知识 这次毕业设计恰恰是对我 大学所学知识的一个总结 我的毕业设计做的是黑龙江省鸡西市城子河矿的新井设计 我在毕业实习 中也收集到了很多城子河矿的资料 本设计是新矿井的建设 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 其中综合运用了我 们所学的知识其中包括 通风安全方面 采煤工艺方面 岩石力学方面以及专 业制图方面的知识 本设计主要是针对小倾角煤层群的开采方法 本方法采用 反倾向的巷道布置 达产时的采区上山巷道基本布置在煤层中 首采区距离车 场不远 大巷长度随之减少 因此 可以节省很多开采费用 初期的建井费用 也很低 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表 来进行矿井的经济 技术优化设计 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透彻的了解并具体分析 这样才能使建成的矿井更加与实际相符 毕业设计作为最终大学所学知识的最终考察 我希望通过做本次毕业设计 把所学到的专业知识系统的应用总结 对所学过的知识查缺补漏 从而也为我 以后的工作打下良好的基础 2 第一章 井田概况及地质特征 1 1 井田概况 1 1 1 交通位置 城子河矿地理坐标为东经 130o33 40 北纬 45o20 40 位于鸡西市鸡西火 车站东北约 5 公里 矿内铁路线路发达 距 7 5 公里处有运煤专用铁路与国铁 林密线西鸡西车站相连 往东至正阳煤矿 6 5 公里 此外尚有公路线路也十分 发达有通往鸡西 勃利 哈达 四海店等地的公路 如图 1 1 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 1 1 2 地形地势 3 井田地形呈丘陵起伏 一般标高 200 米 中部为含煤地带的缓坡丘陵 一般标高 50 100 区内有四条河流 穆陵河 城子河 正阳河 白石河 其中穆陵河最大 流量最大 2200m3 s 最小 0 6m3 s 但是该河在本井田深部 流过 对本井田影响不大 此外城子河 正阳河 白石河均在井田内流过 是 季节性小河 冬季干涸 对深部开采影响也不大 矿山地形属老年期地貌 北 部是基底古 古老变质岩露出的山脊 1 1 3 井田附近工矿农业概况及建设情况 本区为农业区 工业基础较薄弱 本井田没有生产 在建及停闭矿井 也 没有小煤窑 在井田外 6 5km 处有正生产的鸡西矿业集团正阳煤矿 矿井正 常涌水量 100m3 h 最大涌水量 386m3 h 矿井瓦斯不大 属低瓦斯矿井 1 1 4 矿区材料水电的供给情况 鸡西矿务局距本区较近 可借助老区力量建设新区 人力资源及材料供应 条件都是良好的 鸡西地区现有区域变电站两座及正在兴建的大型火力发电厂一座 在矿区 总体设计阶段 供电电源方案已达成协议 所以 供电电源容易解决 1 1 5 气象和地震情况 该地区属于大陆性气候 最高气温 38oC 最低气温零下 33oC 风向多为西 北风 年平均风速 4 1 m s 4 7m s 最大 25m s 结冻期由 11 月初至次年 4 月 结冻深度一般在 2 0m 年降水量在 325 7mm 692 3mm 年蒸发量在 1095 5mm 1430 6mm 依据国家地震局资料 本地区基本无有感地震 最大 地震为 3 4 3 6 级 矿区电源来源于鸡西发电厂 电压 35 千伏 变电所设有 35 3 15 千伏 5600 千伏安三相变压器及 4000 千伏安变压器各两台 本区内第四系地层广泛分布 地下含水量极其丰富 水源充足 矿区东部还有一座规模较大的砖瓦厂 供给市内用 建井用的各种材料 均可就近购买 4 1 2 地质特征 1 2 1 矿区内的地层情况 本井田可采煤层均赋存在上侏罗系鸡西群城子河组 鸡西群穆棱组 在穆 棱组上覆有巨厚的第三 第四地层晚侏罗系煤系地层不整合于元古界 古生界 基底之上 基底由元生界麻山群泥盆系青龙山组及侵入的花岗岩组成 全矿地层为向南倾斜的单斜构造 一般倾角在 19o 23 o 之间 矿山内断 层很少 城子河矿水文地质条件简单 第四纪含水层教发育 矿井涌水随季节 变化 第三系地层处均广泛分布 该地区由粉沙岩 泥岩组成 岩石胶结松散 以灰绿色为主 厚度变化不大 第四系地层在井田内广泛分布 基本由砾砂和粗砂组成 中间夹有不连续 的亚粘土 在砂层上 伏有粘土及层厚 8m 10m 的黑腐殖土 区内四纪层 厚度规律为东西薄 中间厚 南部厚 北部厚 城子河煤矿开采鸡西群城子河组内煤层 含煤地层厚度 470 540 米 全 区可采煤层共 4 层 均为中厚煤层 详见地层综合柱状图 1 2 地 层 层 序 层统系界新界生 新系 全四第 统 冲 积 层 柱 状 西 东 厚 度最 小 最 大 接 触 关 系不 整 合 整 合间 距层 厚 地 层 描 述由 砾 石 粗 砂 中 砂 细 砂 组 成 上 复 有 亚 粘 土和 腐 植 土 分 布 在 穆 棱 河 冲 积 平 原 及 其 几 个 支 流 的 两 侧 多 为 河 床 的 冲 积 物 上 部 是 灰 绿 色 细 砂 岩 为 主 白 色 中 砂 岩 次之 夹 3 5层 黄 绿 凝 灰 质 泥 岩 和 薄 煤 层 数 层可 采 1 3层下 部 以 灰 白 色 粗 砂 岩 和 细 砂 岩 为 主 夹 凝灰 岩 和 煤 层 岩 性 往 下 变 粗 局 部 为 含 砾 砂 岩 复 盖 在 城 子 河 含 煤 组 这 上 西 部 1 9 往 东 浅 部 2 1 MM1 8 2 11 9 1410 18 界 系 群 生 罗 西 含 煤 组 中 侏 鸡 城 穆棱组 层号 平 均 子 河 0 2010 60 780690 KZ Q Q4 J3m J3ch Mz J J3 29 1 1 51 4 1 6 岩 性 主 要 以 各 种 粒 度 的 灰 灰 白 岩 白 色砂 岩 和 沙 砾 岩 下 部 以 灰 白 色 粗 砂 岩 和 细 砂 岩 为 主 并 伴 凝灰 岩 和 煤 层 岩 性 往 下 变 粗 局 部 为 含 砾 砂是 砂 岩 和 沙 页 岩 砾 岩 等 胶 结 好 致 密 坚 硬此 层 发 育 稳 定 凝 灰 岩 厚 度 在 0 05 0 07 煤 层 变 化 较 大 厚 度 在 0 8 1 3米 煤 层 变 化 很 小 厚 度 在 1 4 1 6米 主 要 是 沙 岩8 7 23 煤 层 变 化 不 大 平 均 煤 厚 1米 0 8 1 3 煤 矿 立 井 综 合 柱 状 图地层综合柱状图 1 2 1 2 2 井田范围内和附近的主要地质构造 该井田的基本构造形态为南倾的单斜构造 地层倾角 19 23 区内共有 断层一条 为正断层断距 40 50 米 特征见表 1 1 表 1 1 断层特征 基本特征 序 号 断 层 号 与 煤 层 走 向 关 系 走向 倾向 倾角 性质 落差 米 摆 动 可 靠 程 度 影响范 围 5 1 F1 斜交 东西 南北 22 正 40 50 米 5 可 靠 整个井 田 1 2 3 煤层赋存状况及可采煤层特征 全区共有可采煤层 4 层 全部可采 见表 1 2 表 1 2 城子河煤矿煤层及顶底版板岩性特征 厚度 米煤 层 号 最大 最小 平均 顶板岩性 底板岩性 可采程度 稳定程度 23 变化不大 1 砂页岩 砂岩 砂岩 全层可采 全层稳定 8 0 8 1 3 1 1 砂岩 凝页岩 砂岩 凝灰岩 全层可采 全层稳定 7 1 3 1 7 1 5 砂岩 页岩 砂岩 灰岩 全层可采 全层稳定 29 1 8 2 1 1 9 砂页岩 砾岩 砂岩 泥岩 全层可采 全层稳定 1 2 4 岩石性质 厚度特征 城子河组发育在现在产区 为鸡西的的主要含煤层之一 下部砂岩开始到 上部的砂岩止 由灰色砂岩和页岩泞灰岩组成 厚度南北不一 由 600 米到 810 详细数据见表 1 3 表 1 3 岩石的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 6 石英 2 65 2 7 0 1 0 5 15 35 1 0 3 0 6 20 6 20 1 2 5 井田内的水文地质情况 城子河矿因矿区地势北高南低 为此 矿区内几条沟谷河水皆直接流入 地下水成因的类型为第四纪冲击层孔隙水几基岩风化的裂隙水 目前矿井正 常涌水量 98 3 m3 h 最大时 288 4m3 h 含水层分布于煤层底板中岩石裂隙和构 造裂隙中 随着矿井的深度增加有含水程度减弱的趋势 矿井涌水量随大气降 水而变化 水文地质条件简单 矿井涌水量较小 穆棱河离本矿的上方较远 向东逐渐流向立井井田的深部 除穆棱河外 还有南北向南流向的小河 城子 河 白石河等 本井的地层为陆相沉积地层 组成的岩性多为细粒物质 岩石的胶结良好 坚硬致密 地下水主要赋存与裂隙中 1 2 6 沼气 煤尘及煤的自然性 城子河全矿为低瓦斯煤矿 立井属于低沼气矿井 瓦斯的相对涌出量为 150 24m3 h 未来个煤层瓦斯的涌出量随着开采深度的不延伸 涌出量有逐渐的 增大的趋势 城子河矿区内各煤层煤尘爆炸指数在 35 50 之间 属于高危险的煤矿 1 2 7 煤质牌号及用途 煤层鉴定类型 颜色为黑褐色或颜色深黑 断口参差状或平坦状 硬度 为 2 3 多属半亮 半暗煤 煤中夹石主是砂页岩 煤页岩 页岩和少量的 细粒岩等 全区可采煤层共 4 层 均属中厚煤层 煤质程度中等 灰分 6 0 38 0 挥发分 26 39 6 胶质层厚度 9 0 24 0mm 煤种皆为 1 3JM 发热量多在 5000 大卡 千克以上 原煤灰分 6 0 58 37 挥发分 26 37 40 90 胶质 煤层厚度 8 23mm 煤中含硫量 0 25 0 55 属于低硫煤 含磷量 0 0020 0 027 属于低磷煤 发热量 5648 8130 卡 克 作用 一般作为炼焦煤使用 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 7 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 本矿井西部西部断层边界为界 浅部以现生产井实见的断层为界 深部以 800 标高为技术境界 东部 西部以断层为界 走向 5 5 公里 倾斜 3 5 公里 井田面积 13 60 平方公里 南部在勘探时为了增加本井深部储量 经勘探结果 分析以现有的技术水平划分深部煤层标高 800 为界限 2 1 2 井田境界确定的依据 1 以地理地形 地质条件作为划分井田境界的依据 2 划分的井田范围要为矿井发展留有空间 3 要适于选择井筒位置 合理安排地面生产系统和各建筑物 4 井田要有合理的走向长度 以利于机械化程度的不断提高 5 保证井田的合理尺寸中型矿井走向不小于 4000 米 6 以井田的勘探边界为矿界 2 1 3 井田的未来发展情况 本井田由于赋存条件好 地质构造简单 初期产量就能达到设计生产能力 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 能在更深部发现可采煤层或向下延伸开采现有煤层 产量会超过设计生产能力 2 2 井田储量 2 2 1 井田储量的计算 矿井设计储量是矿井工业储量减去设计计算的断层煤柱 防水煤柱 井田 境界煤柱和已有的地面建筑物 构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 8 主要巷道及上下山保护煤柱后乘以采区回采率的储量 其计算方法有 三角法 等高线法 地质块段法 断面法 最近地区 法 算术平均法 2 2 2 保安煤柱 参照保护煤柱的设计原则如下 1 地面受护面积包括受护对象及周围的受护带 2 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 3 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 4 当受护边界与煤层走向斜交时 洋感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 为了安全生产 本设计矿井依据 煤矿安全规程 留设保安煤柱如下 1 各煤层在露头处留设 30 m 保安煤柱 2 边界断层留设 30m 保安煤柱 3 井田内部断层留设 30m 保安煤柱 4 地面建筑物留设 30m 保安煤柱 5 工业广场的压煤量从剖面图看近似为梯形 按以上方法计算得 工业广场煤柱损失 2 04 Mt 断层保安煤柱损失 1 64 Mt 大巷保安煤柱损失 0 98 Mt 边界保安煤柱损失 2 76 Mt 总损失为 7 42 Mt 2 2 3 储量的计算方法 本矿有可采煤层 4 层 是 23 8 7 29 采用地质块段法 用求积 仪求出面积 进行斜面积换算 再乘以煤厚和容重 计算公式 Q S SecX M r Q 地质储量 S 平面积 SecX 煤层倾角的正割函数 9 M 煤层真厚度 r 煤层容重 2 2 4 储量计算方法的评价 该井田储量按照有关规定执行 进行精密计算 表 2 1 井田可采煤层储量计算总表 带为万吨 煤层别 面积 k 2m工业储量 万吨 永久煤柱 可采储量 占总储量的百分比 备注 23 12 83 1283 0 163 5 895 6 17 41 8 12 42 1366 2 165 0 961 0 16 52 7 13 60 2040 0 192 2 1478 2 16 82 29 13 05 2479 5 221 3 1806 6 17 68 总计 45 35 7168 7 742 5141 4 16 38 永久煤柱 工 业广场 井筒 井田边界 断 层 河流建筑 等 2 3 矿井的工作制度 生产能力 服务年限 2 3 1 矿井的工作制度 矿井设计年工作日为 330 天 每天三班生产 一班准备 每天净提煤时 间为 16 小时 2 3 2 井设计生产能力的确定原则 应根据地质条件 国内外市场需求 技术装备和管理水平 并充分考虑科 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确定 确定矿井生产能力的重要因素 a 储量是指基础储量中经济可采部分 b 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 1 2Mt a 方案 B 0 9Mt a 方案 C 0 6Mt a 10 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 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 根据本矿井实际情况 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 1 2Mt a T Z A k 5141 120 1 4 30 5a 方案 B 0 9Mt a T Z A k 5141 90 1 4 40 8a 方案 C 0 6Mt a T Z A k 5141 60 1 4 61 1a 参照 煤矿工业设计规范 规定 方案 A 服务年限较为合理 即 矿井 生产能力为 60 Mt a 矿井服务年限为 T 61 a 第 3 章 井田开拓 3 1 概诉 3 1 1 井田内外及附近生产矿井开拓方式的概述 井田位于三江盆地的西部 三江盆地是中生代以来的一个断层凹陷地 区 域构造属新华夏系第二隆起带 北段由一些北东向展布的次一级隆起带和凹陷 带组成 本井田属盆地内的绥深 集贤凹陷带 煤层赋存不太深 均为中厚煤 层 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 11 1 井田地质和水文地质条件 特别是表土层情况 2 煤层赋存和开采技术条件 3 地形地貌和地面外部条件 4 施工技术和设备条件 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 本井田属于缓坡丘陵地形 地表起伏不大 井田北部及中部大片地区皆为 平原 2 煤层赋存情况 整个井田共有 4 层可采煤层 即 23 8 上 7 29 全区发育 煤层 上部标高在 150m 下部标高在 800m 整个矿区可采 走向 5 5 公里 倾斜 3 5 公里 平均倾角在 22 左右 本井田煤层系缓倾斜中厚煤层 3 2 井田开拓方案的选择 3 2 1 井硐形式和井口位置 1 井硐形式 在一定的井田地质条件和开采技术条件下 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 分为斜井开拓 平硐开拓 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 有若干分类 斜井开拓 对于表土层较薄 煤层赋存较浅 水文地质条件简单的煤 田 一般都可以采用斜井开拓 斜井开拓在各种倾角煤层开拓中都得到了广泛 的应用 与立井相比较井筒掘进和技术和施工设备简单 掘进速度快 地面建 筑 井筒装备 井底车场及硐室都比立井简单 初期投资少 建井期短等优点 但是与立井相比 自然条件相同时 斜井要比立井长的多 围岩不稳固时斜井 维护费用高 采用绞车提升时速度低能力小 提升费用高 斜长较大时 转载 12 环节多 系统复杂 斜井通风线路长对瓦斯涌出量大的矿井斜井断面小通风 阻力大 有可能满足不了通风要求 还须另开立井做辅助提升 平硐开拓 在侵蚀基准面以上的山岭或丘陵地区的煤层 由地面开凿 通向煤层的平硐 可利用平硐开拓煤田的全部或一部分 平硐开拓不许要提升 和转载 系统简单 费用低 不需要井底车场 不需要设水泵房 水仓等硐室 减少工程量 平硐施工条件好 速度快 无须排水设备 因此只要地形条件适 合 煤层赋存较高的山岭 丘陵等且倾角小 都要采取平硐开拓 立井开拓 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 立井井筒短 提升速度快 提升能力大 井巷断面大 满足大 风量的要求 井筒短通风阻力小 读深井更有利 棕上所述 由于地形为盆地 地表起伏不大 故不能平硐 因煤层瓦斯涌出 量大 埋藏深 井田斜长较大 综合比较采用立井开拓 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 需要综合考虑的主要因素和原则如下 1 地面条件 井筒位置应选在比较平坦的地方 并且满足防洪设计标准 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 2 井下条件 井田走向储量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地质及水文复杂的地层或地段 勘探程度及初期工程量 在本设计井田中 提出三种井筒位置方案 方案一 井筒位于井田浅部 方案二 井筒位于井田中部 方案三 井筒位于井田深部 13 50 123450 67 50 123450 67 方案 1 50 123450 67 50 123450 67 方案 2 50 123504 67 50 123504 67 方案 3 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 井筒位于井田深部 煤柱尺寸最大 压煤量最大 且初期工程量大 石门也较长 但对于开采井田深部煤层及井通延伸有利 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 本井田煤层均为缓倾斜中厚煤层 井田走向长度不大 但倾斜长度较 大 从有利井下运输和保证初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 中部稍靠上方 14 3 2 2 开采水平数目和标高 煤层赋存为倾斜状态时 一般由浅部向深部开采 达到工程量少 投资省 成本低 建设速度快的效果 根据煤层的赋存条件和倾斜长度 一个井田可以 多水平开采 从上往下逐水平开采 每个开采水平设井底车场和运输大巷 供该水平各采区煤的外运 辅助运输和通风用 亦可以单水平开采 煤矿科技迅猛发展 在高度机械化的基础上实现高度集中化是主要的发展 方向 1 2 个工作面生产达到产量要求使机械化高度集中 这就要求加大工 作面 采区和水平的走向及倾斜尺寸 要求有丰富的资源 储量和较长的服务 年限 水平上 下山开采方式比较优越 可保证生产合理集中化 稳定生产 节省总井巷工程量 经济效益好 因此使用上下山开采效果教好 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 合理的水平服务年限 2 煤层赋存条件及地质构造 3 生产成本 4 水平接替 5 井底车场及其主要硐室的位置应尽量处于较好的岩层内 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 井田划分两个开采水平 一水平标高为 400 m 二水平标高为 700 m 一水平实行上山开采 二水平上下山开采 方案二 井田划分三个开采水平 一水平标高为 230 m 二水平标高为 500 m 三水平标高为 800 m 各水平均实行上山开采 各方案水平储量及服务年限详见表 3 2 表 3 1 水平储量及服务年限表 方案 水平 储量 万吨 服务年限 年 一水平 2948 4 35 1 方案一 二水平 3401 6 31 7 一水平 2108 4 25 1 二水平 1705 2 20 3方案二 三水平 1794 1 21 4 15 从该表中可知 方案的一水平服务年限虽然达到规范要求的服务年限 但 是从技术层考虑上山长度超过 1500 米 在现有的技术水平来说 在技术应用 上比较困难 故而采用方案二的水平划分方法 即划分三个开采水平 水平标 高为 230m 500m 800m 一水平垂高为 370m 二水平垂高为 270 m 三水 平垂高 300 三个水平均采用上山开采 从该表中可知 方案一的一水平服务年限虽然达到要求 但是从技术角度 来说 其上山长度过长 在现有的技术水平开采困难 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 20 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 吨煤成本相对较低 故而采用方案二的水平划分方 法 即划分三个开采水平 一水平在 230m 标高处 二水平在 500m 标高处 三水平在 800m 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 当煤层倾角 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 1 煤层数不多 层间距大 石门长 2 井田走向长度短 服务年限不长 3 井底车场或平硐在煤层顶板 4 煤质牌号不同 要求分采 分运 5 产量 风量均大 需要疏解 6 各煤层底板 均有坚硬岩层 2 分组集中大巷适用条件 1 煤层数多 层间距大小悬殊 2 按煤层的特点根据运输 通风要求组合 经济上有利 3 多水平生产 容易解决运输 通风的干扰 3 集中运输大巷适用条件 1 适于煤层层数多 层间距不大的矿井 16 2 井田走向长度大 服务年限长 3 下部煤层底板有坚硬岩层 容易维护 4 煤质牌号相同 要求分采分运 5 自然发火严重 便于分区 分段处理事故 6 采区尺寸大 石门长度短 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 4 层 即 7 23 8 29 4 层 其中 29 距其他层较远 7 8 23 距离较近 故 29 采用独立上山布置 其他 3 层采用集中布置 2 阶段或水平是沟通采区与井底车场的交通运输干线 并进行通风 排 水及布设管线 当上一阶段采完后 又可作为下一阶段或水平的总回风道 其 服务年限较长 如果采用单一水平开拓 其工作年限与矿井服务年限相同本设 计倾斜长度过长并不适合本设计 见开拓方案比较表 3 2 和开拓方案剖面示意 图 3 1 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 设计提出了三个开拓方案 方案一 双立井两个水平开拓 方案二 双立井三个水平开拓 方案三 双立井加暗斜井开拓 以上三种井筒开拓方案比较如下 斜 井 与 立 井 相 比 斜 井 优点 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 不用大型提 升设备 钢材消耗量小 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 缺点 在自然条件相同时 斜井要比立井长得多 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 由于斜井较长 沿井筒敷设管路 电缆所 需的管线长度较大 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 17 立井 优点 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 缺点 与斜井优点相对 适用条件 斜井 煤层赋存较浅 垂深在 200 米以内 煤层赋存深度为 0 500 米 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 立井 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 本井田煤层倾角较小 倾向长度大 生产能力不大 瓦斯涌出 量不多 斜井开拓井筒过长 井筒断面较小通风较差 于对斜井和立井的优缺 点及适用条件的综合考虑立井方案技术上可行 从而选用立井开拓 双立井加暗斜井开拓与双立井开拓的比较 立井加暗斜井开拓兼有立井和斜井开拓的优点 矿井建井初期选用立井 延伸选用斜井 这种设计一水平为 250 如用斜井在此水平延伸根据煤层的 赋存情况 地质构造情况 技术上是不合理的 如采用立井延伸开拓 双立井延伸开拓 多开立井井筒 2 370m 增加了阶段石门 增加了立井井底车场 相应增加了井筒和石门的运输 提升 排水费用 双立井加暗斜井开拓 多了开暗斜井井筒 倾角 22 2 1170m 增加了暗斜井的上下部车场 相应增加了斜井的提升和排水费用 第一水平早期见煤 无主石门 上山布置煤层中投产快 根据上述井筒开拓方案的技术比较 确定立井两水平与立井三水平开拓方 案在技述上可行 根据规定 对技术可行方案应进行经济比较 详见井筒开拓 方案比较表 3 2 经过两方案的经济比较 从而得出立井三水平开拓方案在经济上合理 因 此 该矿井为立井三水平开拓 对矿井井筒位置有以下的要求 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 井筒沿煤层倾向 18 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 为使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 确 定井口的位置在整个井田的储量中央 坐标为 主井 421378 5023706 副井 421360 5023757 表 3 2 井 筒 开 拓 方 案 比 较 表 方 案 一 方 案 二 方 案 项 目 工 程 量 米 单 价 元 米 费 用 万 元 工 程 量 米 单 价 元 米 费 用 万 元 主 井 井 筒 3000 69 300 3000 90 副 井 井 筒 230 3000 69 300 3000 90 井 底 车 场 1200 900 108 1200 900 108 主 石 门 0 800 0 100 800 8 初 期 运 输 大 巷 710 800 56 8 900 800 72 小 计 万 元 302 8 368 主 井 井 筒 570 3000 240 270 3000 81 副 井 井 筒 570 3000 240 270 3000 81 井 底 车 场 1200 900 108 1200 900 108 主 石 门 100 800 8 500 800 40 后 期 运 输 大 巷 2840 800 227 2 3520 800 281 6 小 计 万 元 886 591 6 共 计 1188 8 959 6方 案 一方 案 二方 案 三 图 3 1 开拓方案剖面示意图 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 19 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 生产建设与住宅位置 2 地形与工程地质条件 3 煤的运输方向 4 工业场地占地面积 2 井下条件 1 勘探程度和初期工程量 2 根据地质条件确定井筒位置 3 煤柱量 4 按运输量确定井筒位置 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开 拓示意图 两立井位于井田中央 坐标分别为 主 井 421378 5023706 副井 421360 5023757 主井井口标高为 176m 副井井口标高为 178m 拟定三水平为井筒最终 水平 主井井深 1002m 副井井深 1004m 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 本设计矿井采用多水平开拓 一水平标高为 230 二水平标高为 500 三 水平标高 800 3 3 4 石门 大巷数目及布置 1 大巷数目 一条回风大巷 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 对于各种大 巷布置方式分述如下 1 煤层大巷 当煤层顶底板较稳定 煤层较坚硬 易维护 煤层起伏和 20 断层 褶皱小时 可保证巷道较为平直 保证运输设备运行 没有瓦斯与煤的 突出 无严重自燃发火等情况下 应优先考虑采用煤层大巷 对于新建矿井 在煤层中布置巷道 在建设期间 还有早出煤 早投产 节省投资以及探明地 质情况的优点 下列情况宜布置煤层大巷 煤层坚硬而顶板松软或膨胀 难以维护的 煤层群中相距较远的单个薄煤层或中厚煤层 走向不大 资源储量 有限 服务年限短 煤层群 组 下部的薄及中厚煤层中开集中大巷的 煤质坚硬 围岩稳定 维护简单 费用不高的煤层 煤系底部有强含水层或富含水的岩溶时 不宜布置底板大巷的 单独开拓的薄煤层或中厚煤层 2 岩石大巷 优点很多 如维护条件好 费用低 大巷方向 坡度可根据运输等功能要 求选定 而较少受地质构造的影响 可不留或少留护巷保安煤柱 煤的损失少 安全条件好 受瓦斯突出及煤的自燃发火影响较小 缺点主要为岩石工程量大 掘进速度慢 投资费用高 建设工期长 在具体条件下是采用岩石大巷还是煤 层大巷需要做全面细致的方案比较才能合理的确定 本设计井田对大巷布置提出两种方案 方案一 煤层大巷布置 方案二 岩石大巷布置 煤层大巷与岩石大巷相比较有下列缺点 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 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 巷道维护留设的保安煤柱增多 煤柱回收困难 资源损失大 煤层大巷的巷道维护困难 维护费用高 综上所述 结合本设计的地址条件 岩石大巷与煤层大巷相比较优 岩层 大巷的优越性是主要的 在本设计井田中 由于 7 层采用独立开采 其他层 为联合开采 大巷服务年限较高所以采用方案二 岩石大巷布置 该设计矿井中 大巷服务年限较长 运输能力要求教大 所以大巷和石门 21 的断面和支护设计在本设计中相同 其内部设施也相同 巷道断面设计合理与 否 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 2 图 3 2 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 否合理直接影响矿井的安全和生产 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 井筒及数目 4 矿井主要运输巷道的运输方式 5 矿井瓦斯等级及通风方式 22 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 设计要求 1 井底车场富余通过能力 应大于矿井设计生产能力的 30 2 井底车场设计时 应该考虑到增产的可能性 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 6 为了保护井底车场的巷道和硐室 在其所在范围内应该留设相应的保 安煤柱 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 4 井底车场形式选择 1 保证矿井生产能力 有足够的富裕系数 有增产的可能性 2 调车简单 管理方便 弯道及交岔点少 3 操作安全 符合有关规程 规范 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 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 当煤层群倾角比较大 各煤层平巷为水平布置时 常采用石门联系 即区 23 段 轨道集中巷与各煤层群回风平巷以石门联系 区段运输集中巷通过溜煤眼 和石门与各煤层超前运输巷联系 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 人员行走不便 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 公用设 备较多 所以它一般用于设备倾角大于 15 20 的煤层 本设计矿井井田范围内共有四层可采煤层 即 7 23 8 29 煤层 参见可采煤层特征表及巷道开拓方案示意图 29 距离其他层较远 23 8 7 距较近 故 29 采用独立上山开采 其他三层为集中布置 表 3 3 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 3 3 7 采区划分 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 将井田划分成若干采区时 应考虑如下所述原则 1 根据 采区宜双翼布置 当受地质条件限制 时或安全上有特殊要求时 可单翼布置 2 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 24 3 如果井田走向长度不大 两翼均不超过 1500m 可以不划分采区 直接从井田边界进行后退式回采 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 更要有利于初期设计 5 采区划分要考虑采区接续关系