采矿工程毕业设计（论文）-鸡西矿业集团平岗煤矿2.40Mta新井设计[2]【全套图纸】 .doc

i 摘 要 本设计矿井为鸡西矿业集团公司平岗矿 2.4mt/a 新井设计,一共有 3 层可 采煤层,分别为 22#、23#、38#煤层.煤层总厚度为 14.8 米,全区走向长 3.500km, 宽 2.416km 面积 14.5km2.煤层工业牌号为 1/3 焦煤.设计井田的可采储量为 215.768mt。 本矿井设计采用双立井开拓,划分为两个水平，9 个采区，2 个工作面达产， 达产采区个数为 2 个。大巷运输采用 5 吨底卸式矿车运输,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 单一走向长壁 可采储量 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 ii abstract this is a new design for2.4mt/a pinggang in jixi coal mining group.it has workable coal seams,they are 22#、23#、38#total thicknes of coal seam is14.8 meters.the mine is 3.500km long and 2.416km width.the mine area is 14.5km2.the coal seam industry trademark is 1/3 coking coal.this mine field recoverable resources is215.768mt. this mine pit design uses take the double vertical shalt development the division as two levels,eight pick area.2 working face can achieve 2.4mt/a. the big lane transporation uses 5tons bottom-dump mine cars to transport,uses long wall mining on the strike to mine coal wining technology is full mechanized coal wining technology, use the caving method for all working faces. key phrase:the mine pit design vertical shaft development moves to wards the log wall to pick iii 目录目录 摘要i abstractii 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 地震 2 1.1.4 水源 3 1.2 地质特征3 1.2.1 矿区内的地层情况 3 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 厚度特征 7 1.2.5 井田水文地质情况 7 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 井田境界及储量 .10 2.1 井田境界10 2.1.1 井田周边情况 10 2.1.2 井田境界确定的依据 10 2.1.3 井田未来发展情况 10 2.2 井田储量10 iv 2.2.1 井田储量的计算 10 2.2.2 保安煤柱 11 2.2.3 储量计算的方法及评价 12 2.3 矿井工作制度 生产能力 服务年限13 2.3.1 矿井工作制度 13 2.3.2 矿井生产能力 13 2.3.3 矿井设计服务年限 14 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.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 19 3.2.3 开拓巷道的布置 20 3.3 选定开拓方案的系统描述21 3.3.1 井硐形式和数目 21 3.3.2 井硐位置及坐标 22 3.3.3 水平数目及标高 22 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 23 3.3.6 煤层群的联系 24 3.3.7 采区划分 25 3.4 井硐布置和施工26 3.4.1 井硐穿过的岩层性质及井硐支护 26 3.4.2 井筒布置及装备 27 3.4.3 井硐延伸的初步意见 27 3.5 井底车场及硐室29 3.5.1 井底车场形式的确定及论证 29 3.5.2 井底车场的布置 储车线路 行车线路的布置长度 29 3.5.3 井底车场通过能力计算 31 3.5.4 井底车场主要硐室 32 v 3.6 开采顺序32 3.6.1 沿井田走向的开采顺序 32 3.6.2 沿煤层垂直方向的开采顺序 34 3.6.3 采区接续计划 34 3.6.4 “三量”控制情况.34 第 4 章 采区巷道布置及采区生产系统 .36 4.1 采区概述36 4.1.1 设计采区的位置 边界 范围 采区煤柱 36 4.1.2 采区地质及煤层情况 36 4.1.3 采区生产能力 储量及服务年限 36 4.2 采区巷道布置37 4.2.1 区段划分 37 4.2.2 采区上山布置 38 4.2.3 采区车场布置 38 4.2.4 采区煤仓形式 容量及支护 41 4.2.5 采区硐室简介 43 4.2.6 采区工作面接续 44 4.3 采区准备45 4.3.1 采区巷道准备顺序 45 4.3.2 主要巷道断面示意图及支护方式 45 第 5 章 采煤方法 .46 5.1 采煤方法的选46 5.1.1 采煤方法的选择 46 5.2 回采工艺46 5.2.1 回采工作面的工艺过程及使用的机械设备 46 5.2.2 选择采煤工作面循环方式和劳动组织形式 47 第 6 章 井下运输和矿井提升 .49 6.1 矿井井下运输49 6.1.1 运输方式和运输系统的确定 49 6.1.2 矿车的选型及数量 49 vi 6.1.3 采区运输设备的选择 50 6.2 矿井提升系统51 6.2.1 矿井提升设备的选择与计算 51 第 7 章 矿井通风与安全 .53 7.1 矿井通风系统的确定53 7.1.1 概述 53 7.2 风量计算与风量分配54 7.2.1 风量计算 54 7.2.2 风量分配 58 7.2.3 风量的调节方法和措施 58 7.2.4 风速计算 59 7.3 矿井通风阻力的计算61 7.3.1 确定全矿井最大通风阻力和最小通阻力 61 7.3.2 矿井等积孔的计算 62 7.4 通风设备的选择64 7.4.1 主扇的选择计算 64 7.4.2 电动机的选择 64 7.4.3 反风措施 65 7.5 矿井安全技术措施65 第 8 章 矿井排水 .67 8.1 概述67 8.1.1 矿井水来源及涌水量 67 8.1.2 对矿井排水设备的要求 67 8.2 矿井主要排水设备68 8.2.1 排水方式和排水系统简介 68 8.2.2 主排水设备及管路选择计算 69 第 9 章 技术经济指标 .72 结论 .74 致 谢 辞 .75 参考文献 .76 vii 附录 1 77 附录 2 82 1 绪论 我国是煤炭资源丰富，储量和产量均居世界前列。近年来随着国民经济的 发展和综合国力的提高，石油、天然气、水力、核电等其他能源有了较大的发 展，但是煤炭仍然是我国的主要能源，预计在今后相当长的时间内这种状况不 会有根本性改变。最近几年世界煤炭总产量为 45 亿吨左右。2002 年中国原煤 产量 13 亿吨左右，居世界第一。在新能源完全取代煤炭资源以前，煤炭资源 仍是我国的主要能源。 随着开采技术的提高，煤炭生产对测量精度、地质构造分析的精度，以及 绘图精度的要求进一步提高，所要求的数据资料、图纸及文字说明均用计算机 处理，其精度要达到相当高的水平，对生产应用即方便又可靠，减少了由于人 为因素的影响而造成的误差。尤其是微机绘图一项为世界首创。进入新世纪以 后，要求我国煤炭工业深化改革，尽快摆脱粗放经营的旧模式，步入低投入、 高产出、高效益的良性循环轨道。煤炭工业的发展依赖的是先进的煤炭先进技 术。 通过毕业设计,我们即将成为一名采矿技术人员,更好地运用理论基础结合 实际,使我们在实际工作中得到更大的收获,为采矿工程贡献一份力量,同时,在 今后的工作当中取长补短,使自己在今后的采矿工作中得到很好的锻炼. 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 平岗井田位于黑龙江省鸡西市鸡东县平岗乡境内，其中心地理坐标为北纬 45 21，东经 131 10。 县内公路四通八达,南部有林口至密山铁路线,国家级公路方虎线.通往平 岗有铁路专用线,交通十公便利,矿区距鸡西市区约三十一公里. 1.1.2 地形 地势 矿区地形呈丘陵起伏，煤层倾斜方向与地形倾向一致，平岗煤矿属于鸡西 盆地，鸡西盆地是在晚侏罗纪发展形成的内陆含煤盆地，沉积在太古界地层之 上，由于受古地理及密山敦化大断裂的控制，盆地呈现近似东西的南北两个 条带分布，因为平岗矿处于煤盆地北部条带的东端，正好是大断裂汇集地区， 因此区内构造较为复杂，构造以断层为主，断层性质以高角度断层为主，主断 层主向以北偏东为主，北偏西次之，区内主要断层 4 条，矿区含煤地层属于上 侏罗统鸡西群，城子河煤组，煤层走向近似东西向南倾斜单斜构造。 1.1.3 气象 地震 矿区属大陆性气候，春冬季多风，严寒季节长。本区最高气温 36c，最 低气温-35c，年平均气温 3.5c。十月份开始上冻，翌年四月解冻，冻结期为 半年，最大积雪厚度为 0.6 米冻结深度 1.5-2.2m。雨量中等，集中 7-8 月年 最大降雨量 665.6mm，最小降雨量 343.17 mm，平均降雨量 530.6 mm。主要风 向偏西北风，风力一般为 2-4 级，最大风速 28.7m/s。 3 1.1.4 水源 矿区内有五条河流，哈达河为最大，位于井田西部边缘，由北向南流入穆 棱河，河深 0.8-1.5m 流量 4517-9822m3/h.其余四条小河有长山东、西沟、宝 泉沟及高峰沟，这四条小河为季节性河流，由北向南贯穿井田汇入穆棱河。流 域面积一般 5-10 平方公里，流量 72-1872 公升/秒，冬季干枯，河床不明显， 部分河流两岸常积水成沼泽地。 图 1-1 平岗矿交通位置图 1.2 地质特征 1.2.1 矿区内的地层情况 平岗矿处于煤盆地北部条带的东端，正好是大断裂汇集地区，因此区内构 造较为复杂，构造以断层为主，断层性质以高角度断层为主，主断层主向以北 偏东为主，北偏西次之，区内主要断层 4 条，全部为正断层，矿区含煤地层属 4 于上侏罗统为鸡西群，城子河煤组。 1.2.2 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，大体上可分为两组： 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。 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 q4冲积层 q4 1-20 新 生 界 第三系上新统 n2玄武岩 0-40 穆棱组 j3m 6 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 整和 整和假整和 整和假整和 整和 整和 1500 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 824之间。矿区所涉及的断层分述如下： f31:位于勘探区西部，走向 ne20，倾向 nw390，倾角 80，落差 420450m。第 10 剖面 1 号和 2 号孔控制，正断层，属推断断层。 f32:为勘探区西部，走向 ne15,倾向 nw285，倾角 55，落差 100220m，逆断层。由 912 号孔实见，程度基本可靠。 f33:为勘探区东部，走向 nw20ne5，大致为南北弧形，向东倾斜， 5 倾角 75，落差约 240m，正断层，延展长度 3 公里以上，由 8019 号钻孔控 制，程度基本可靠。 f34:位于勘探区东部，走向 nw15，倾角 25，落差在 05m 之间，逆 断层，规模较小，上部尖灭，未在地表出露，由 8124 号孔控制，程度基本 可靠。 其中；f23和 f38分别是井田的西，东边界断层。见断层发育及落差表。 1.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征 可采煤层特征如下： 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 （m ） 控制程度备注 勘探区西 部 f31w2560 正 断 层 180 1322 剖面，控制可 靠 来源于91 年报告及 生产实见 勘探区西 部 f32wn7575 正 断 层 200 基本可靠，9113 号 孔，控制孔实见 资料来源 于以往地 质报告 勘探区东 部 f33ne1555 正 断 层 95 基本可靠，9111 孔 实见，9116、91 15 孔控制 资料来源 于以往地 质报告 勘探区东 部 f34ne1570 正 断 层 120 基本可靠，9119 号 孔，控制孔实见 资料来源 于以往地 质报告 22 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 13 层夹矸，岩性为煤页岩或页岩，厚度在 0.030.29 之间。煤 层厚度 1.23.2m，平均厚度 2.5m，顶板粉砂岩，平均厚度 3.77m，底板粉砂 岩，平均厚度 3.09 米，下距 23 号煤层约 60m。 23 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， 6 岩性为煤页岩，厚度 0.040.19m，深部煤层结构较简单，肉眼宏观煤岩型为 半亮型、粉、块状。20、21 剖面线深部受玢岩影响成为天然焦，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 4.85.3 m，平均厚度 4.3m，下距 38 号煤层约为 68m。 38 号煤层：全区发育较稳定，原煤灰份在 46%左右，而被列入表外量，16 线以西含夹矸，岩性为煤页岩，厚度 0.050.09 米。16 线以东，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 6.48.2m，平均厚度 8.0m，煤层顶板为粉砂岩或页岩，平均厚度 1.22 米，底板是粉砂岩或细砂岩， 厚约 1.94m。 层号 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 黑色、较硬、半亮型、具有玻璃光泽 深灰色、颗粒分选差、坚硬、层理不明显 灰白色、以石英为主、坚硬、层 理明显 黑灰色、坚硬、水平层理 黑灰色、半亮型煤、玻璃光泽 黑灰色、石英为主、胶结致密、 坚硬、层理发育较好 浅灰色、快状、层理不明显 灰色、水平层理、致密坚硬 黑色、上部夹0.05泥页岩、粉度 松软 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 粗砂岩 煤 粉砂岩 细砂岩 粉砂岩 煤 粉砂岩 中砂岩 粉砂岩 煤 粉砂岩 中砂岩 中砂岩 粉砂岩 中粗砂岩 粉砂岩 粗砂岩 表土层 岩性描述岩石名称 累 计 （） 厚 度 （） 柱状 煤层 号 粉砂岩灰色、水平层理、致密坚硬 细砂岩 浅灰色、水平层理、硅质胶结、 致密坚硬 粉砂岩 黑灰色、坚硬、水平层理 图 1-2 煤岩层综合柱状图 7 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， 曲 线在各种岩层反应平直煤层异常反应明显，岩石硬度多数为中等硬度的砂岩类。 1.2.5 井田水文地质情况 矿井涌水量与所处及补给区条件有关。地形低洼沟谷区，被冲积层复盖， 靠近河的矿井涌水量则大，处在地形凸斜坡区，涌水量则小。矿井现涌水量随 开采时间的增加，而涌水量则逐渐减少。这是一条总的变化趋势，但在局部时 间增大的可能也存在。 涌水量与风化裂开隙带有关，地表以下至 60 米左右，脉状裂隙极为发育， 且首先受地面水的补给，此带水量普遍较丰富，故矿井开采初期水量大，当采 掘超过风化带随深度的增加，涌水量则逐渐减少。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，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 230 m3/h，最大涌水量为 300m3/h。 1.2.6 沼气 煤尘及煤的自燃性 本矿属于瓦斯高突矿井，相对涌出量 26.1m3/t，绝对涌出量为 69.6m3/t。 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 8 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 1991 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。详见表 2-1。 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。 本次勘探竣工钻孔 16 个，全部按煤炭部落 987 年 12 月颁发的确煤田勘探 钻孔工程质量标准进行验收。91 年前竣工钻孔参加了东煤公司的复查，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%。 9 表 1-3 钻探工程量统计表 线 号 孔号终孔深度钻机层 位 钻孔型号钻孔 质量 备注 1091-1 11735532 下 txb-1000 乙 1091-21049.07 23 下 txb-1000 乙 1192-3 1027721 下 tk-1 甲 1291-4 10528935 下 txb1000 丙 1291-5 11468035 下 tk-1 乙 1391-6 11437239 下 tk-1 甲 1391-7 9759435 下 tk-1 甲 2091-8 10212438 下 txb-1000 乙 1891-9 11930135 下 tk-1 乙 2091-10 11411639 下 tk-1 甲 1491-11 10065035 下 txb-1000 丙 1491-12 12205639 下 tk-1 特 2091-13 11211435 下 tk-1 甲 1791-14 10249336 下 tk-1 丙 1791-15 11633037 下 tk-1 特 1891-16 9674434 下 tk-1 甲 1891-17 11563339 下 tk-1 甲 总 计 17，5575 8 10 第 2 章 井田境界及储量 2.1 井田境界 2.1.1 井田周边情况 平岗井田东以 f38断层为界，西侧是杏花煤矿，南北以正负标高为界。经 技术经济分析后，井田走向 3500km,倾向 2416km,井田面积约 14.5 km2。煤层 平均倾角为 24，平均容重 1.45t/m3. 2.1.2 井田境界确定的依据 1.井田范围、储量、煤层赋存及开采条件要与矿井生产能力相适应。 2.保证井田有合理的尺寸。 3.充分利用自然等条件划分井田。 4.合理规划矿井开采范围，处理好相邻矿井之间的关系。 本设计矿井井田境界：北部以150 标高线为界，南部以-650m 标高为界， 西以 f23断层为界；东以 f38断层为界。井田走向长度：3500m，倾向长度： 2416m。 2.1.3 井田未来发展情况 该井田北部与杏花矿相邻，随着开采深度的增加，技术的进步和勘探水平 全面的提高，井田的地质条件等因素。在以后的开采中，采用新的技术查明储 量。在生产技术方面有大幅度的提高。 2.2 井田储量 2.2.1 井田储量的计算 （一）矿井初步设计的储量计算： 1.矿井储量可分为矿井地质储量、矿井工业储量和矿井可采储量。 11 2.矿井地质储量包括平衡表内储量和平衡表外储量。 3.矿井工业储量是指在井田范围内，经过地质勘探煤层厚度和质量均合乎 开采要求，地质构造比较清楚，目前即可供利用的可列入平衡表内的储量。 4.矿井可采储量是指由于受地面和井下自然条件及矿井开采技术条件的限 制，一部分会丢失在开采过程中，可以采出的部分就是可采储量。 （二）矿井工业储量是指井田精查地质报告提供的平衡表内 a+b+c 级储量，它 是矿井设计的依据。 计算公式： m s q cos 式中 q块段储量； s块段平均面积； 煤层平均倾角； m 块段平均厚度； 煤的容重；取 1.45。 计算得 zc=(1.3106)/cos24 4.91.4=300.5 mt （三）矿井可采储量的计算 z=(zc-p) c 式中：z可采储量，mt zc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。 计算得：z=（300.5-12.7）0.85=215.8mt 详见表 2-2 可采煤层储量总表。 2.2.2 保安煤柱 工业场地、断层带、井田境界及主要井巷保护煤柱留设都是井田保护煤柱之 内。工业场地保护煤柱留设，应在确定地面受保护面积后，用岩层移动角确定 煤柱范围。确定矿区工业场地压煤量。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 3050m 的煤柱宽度来计算。井下主要井巷保护煤柱留设 20m。 12 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。 表 2-1 煤柱围护带宽度表 保安煤柱留设围护带宽度（米） 工业场地 15 断层带3050 井田境界 40 井巷保护煤柱 20 井田边界煤柱留设为 40m；断层带煤柱留设为 40m；井筒周边煤柱留设 为 15m。 2.2.3 储量计算的方法及评价 本设计矿井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， 储量的计算设计所得到的各种储量与实际可能有一定误差。 表 2-2 矿井可采储量汇总表 煤炭损失量水 平 别 煤 层 别 工业储量 a+b+c万吨 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 221819.9104.977.734.9230.068.9516.41303.5 233130.2130.0133.860.0406.993.7824.42305.8 386130.0104.9248.9111.8833.1110.41409.14720.9 合计 11080.1339.8460.4206.71470.0273.02749.98330.2 222203.0125.820.254.8288.578.6567.91635.1 233789.1296.134.894.3485.3128.31038.82750.3 386743.0466.964.7175.4875.4200.11762.54980.5 合计 12735.1888.8119.7324.51649.24073369.29365.9 221053.6088.346.6137.80272.7780.9 231812.20152.080.2237.00469.21343.0 383371.50282.7149.2440.901614.71756.8 合计 6237.30523.0276.0815.702356.63880.7 总计 30052.51228.61103.1807.23934.9680.08475.721576.8 13 2.32.3 矿井工作制度矿井工作制度 生产能力生产能力 服务年限服务年限 2.3.1 矿井工作制度 本设计矿井工作制度： （1）矿井年工作日按 330 天计算； （2）矿井每昼夜三班工作，其中两班半进行采、掘工作，半班进行检修； （3）每日净提升时间 16h 小时。 2.3.2 矿井生产能力 一. 根据设计规范 ，矿井的设计生产能力应为 特大型矿井：3.00、4.00 及以上（mt/a） ； 大型矿井： 1.20、1.50、1.80、2.40、 （mt/a） ； 中型矿井: 0.45、0.60、0.90（mt/a） ； 小型矿井： 0.09、0.15、0.21、0.30（mt/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.设计矿井生产能力的确定 现已查明本矿井工业储量为 300.53mt,，估算本井田内工业广场煤柱，境 界煤柱等京永久煤柱损失量占工业储量的 10%，各可采层均为厚煤层，按矿井 设计规范要求确定本矿的采区采出率为 85%，由此计算确定本井田的可采储量 为 215.77mt。 根据地质报告的资料描述，煤层储量丰富，地质构造比较简单，煤层生产 能力大以及煤层赋存深等因素，初步决定采用大型矿井设计。并初步确定三个 方案，即矿井生产能力为 1.80mt/a， 2.40mt/a 和 3.00mt/a 三个方案，分析 论证如下： 按照公式 p=z/ak 式中； p-为矿井设计服务年限，a； z-井田的可采储量,mt； a- 为矿井生产能力,mt/a； 14 k-为矿井储量备用系数，一般取 1.4； 计算得： p1=85.6a ； p2= 64.3a； p3=51.4a； 根据矿井实际情况，确定 64.3a 为比较合理的服务年限，即本矿井的生产 能力为 2.40mt/a。 2.3.3 矿井设计服务年限 矿井设计服务年限 p=z/ak 式中：p-为矿井设计服务年限，a； z-井田的可采储量,mt； a-为矿井生产能力,mt/a； k-为矿井储量备用系数，一般取 1.4； 计算得：p= z/ak=215.8/（2.401.4）=64.3a。 15 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 本矿区地面标高在 200左右，属于丘陵地区，地区起伏较大，矿区煤层赋存稳定 ， 大的断层都作为矿区的边界，矿区附近各个矿井井型不同，开拓方式多样，立井开拓占 多数。 3.1.2 影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况 一.影响矿井开拓方式的因素 1. 该井田内煤层埋藏深度为+150-650 m。煤层倾角 24 左右。其中 22#、23#、38#煤层平均间距约 60m。这三层煤的间距均大于 50 ，这三层煤可 单一开采。 2.井田所在位置属于丘陵地形，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. 3.煤层平均倾角约 24，且含水层较少，可以采用上山开采。 4.煤层顶、板为粉砂岩，粉细砂岩等硬质岩层，稳定性较好。 5.地质构造简单无大、中型构造，井田内有 f31、f32、f33、f34.四条断层。 二.确定井田开拓方式的原则 1.贯彻执行有关煤炭工业的技术政策,为多出煤、早出煤、出好煤、投资 少、成本低、效率高创造条件。要使生产系统完善、有效、可靠，在保证生产 可靠和安全的条件下减少开拓工程量；尢其是初期建设工程量，节约基建投资， 加快矿井建设。 2.合理集中开拓部署，简化生产系统，避免生产分散，为集中生产创造条 件。 3.合理开发国家资源，减少煤炭损失。 4.必须贯彻执行有关煤矿安全生产的有关规定。要建立完善的通风系统， 创造良好的生产条件，减少巷道维护量，使主要巷道经常保持良好状态。 16 5.要适应当前国家的技术水平和设备供应情况，并为采用新技术、新工艺、 发展采煤机械化、综合机械化、自动化创造条件。 6.根据用户需要，应照顾到不同煤质、煤种的煤层分别开采，以及其他有 益矿物的综合开采。 3.2 矿井开拓方案的选择 3.2.1 井硐形式和井口位置 （一） 井硐形式确定 根据平岗矿区地质赋存条件及地表情况，开拓方式的选择应全面考虑各种 因素，主要因素包括： 井田地质和水文地质条件；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；施工技术和设备条件；总体设计和矿井生 产能力要求等。 对以上因素要综合研究，提出三种井筒开拓方式，具体情况如下； 方案 i 双立井暗斜井开拓 方案 ii 双立井开拓 方案 iii 主立井副斜井开拓 以上三种井筒开拓方案技术比较如下表 3-1 一一一 一一一 一一一 17 图 3-1 开拓方案剖面示意图 表 3-1 开拓方案技术分析比较表 方案优点缺点 方 案 一 1. 生产系统比较简单，运输环节少， 建井速度快，投产早，井筒维护费用 低。 2.位置选择接近井田中央，井下为双 翼生产，易于保证矿井产量。 1.井筒延伸时，工程量较大，不利于生 产。 2.采用暗斜井开拓，井巷较长，二水平 开拓，投资较大。 3. 由于斜井较长，沿井筒铺设管路，电 缆所需的管线长度较大。 方 案 二 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，口 位置接近井田中央，易于保证矿井产 量。 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。 1.井筒掘进技术和施工设备复杂，地面 工业场地压煤量大。 2.初期投资多，建井较慢，在多水平开 拓时，石门较长。 方 案 三 1. 井筒施工简单，掘进速度快，费用 低。 2. 主井采用立井开拓，井筒容易维护， 有效断面大，有利于通风，提升速度 快。 1. 主井井口位于井田中央，压煤量小。 副井位于井田边界，工业场地压煤量大。 井巷工程量大不利于施工。 2. 井底车场布置，井下的联系就不太方 便。 方案一技术评价：根据井田的煤层构造，倾向较长，不宜采用暗斜井开拓。 故此方案在技术上不可行。 方案二技术评价：根据井田的地质构造，煤层赋存等因素，采用双立井开 拓方案可行适合采用双立井开拓，故此方案在技术上可行。 方案三技术评价：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，故该方案在技术不合理，不适合本设 计矿井所以本井田不利于用综合开拓。此方案不用经济比较。 根据井田的地表情况，地质构造，煤层赋存等因素，适合采用双立井开拓， 18 故此方案在技术上可行，选择方案二。 （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 要考虑各种可能影响井口位置的因素。 1.选择井口位置应注意的因素 （1）矿区地形、地质构造和矿体埋藏条件； （2）矿井生产能力及井筒服务年限； （3）井田的勘探程度、储量及远景； （4）矿山岩石性质及水文地质条件。井筒应避免开掘在含水层、受断 层破坏和不稳固的岩层中，尤其应避开发育的岩层和流沙层； （5）井筒位置应考虑地表和地下运输联系方便，应使运输功最小，开拓 工程量小； （6）应保证井口及有关建筑物不受山坡滚石、山崩和雪崩等危害； （7）井口的标高应高出历年最高洪水位 3 米以上； （8）井筒位置应尽量避免压矿，尽量位于岩层移动带以外一定距离，否 则应留保安矿柱； （9）井口应有足够的工业场地，以便布置各种建筑物、构筑物、调车场、 废石场等，同时考虑不占农田或少占农田； （10）每个矿井应有两个或两个以上通往地表的独立出口，两个出口之间 距离不得小于 30 米；若出口建筑物用防火材料建筑时，距离不小于 20 米； （11）改建或扩建矿井应考虑原有井筒和有关建筑物、构筑物的利用； 表 3-2 开拓方案经济比较表 项目名称方案一（万元）方案二（万元） 主井 400773010-4=309630773010-4=487 井 筒 副井 3551021710-4=3635531021710-4=565 井底车场 1200188210-4=2261200188210-4=226 主要石门 1350188210-4=2542050188210-4=386 运输大巷 1650188210-4=3111200188210-4=227 总计 14631891 2.矿井沿矿体走向位置的选择； 3.矿井沿垂直于矿体走向位置的选择； 19 3.2.2 开采水平数目和标高 1.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： （1）具有合理的区段数目； （2）具有合理的阶段斜长； （3）要有利于采区的正常接替； （4）经济上有利的水平垂高； （5）证明开采水平有合理的服务年限及足够的储量； （6）根据设计规范规定，缓斜、倾斜煤层阶段垂高 150-250 米，急斜为 100-150 米； 2.水平划分方案比较 表 3-3 水平划分方案比较表 方案方案一方案二 水平数目 32 水平标高-50，-350，-650-150，-450 方案分析 煤炭损失量大，石门过长，开采 困难，难于运输。 开采合理，便于运输，比较合 理。 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-150，二水平标高为- 450。 矿井开拓方式为双立井为主的综合开拓。 总储量为 zc=215.77mt，设计生产能力为 2.40mt/a； 服务年限为 t=z/ak=215.77/(2.401.4)=64.3a。 图 3-2 水平划分示意图 20 3.2.3 开拓巷道的布置 一. 开拓巷道布置方式的选择 开采水平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。采用分煤层或分组 集中大巷时，各煤层（组）大巷之间、各大巷与井底车场之间用主要石门联系； 采用集中运输大巷时，各煤层（组）间用采区石门联系。由于煤层倾角不同， 层间联系也可用溜井或斜巷。 各种方式的适用条件如下： 1.分组集中大巷适用条件 （1）煤层数多，层间距大小不一致； （2）多水平生产，容易解决运输，通风的干扰； （3）按煤层的特点根据运输，通风要求组合，经济上有利； 2.集中大巷适用条件 （1）井田走向长度大，服务年限长； （2）煤质牌号相同，要求分采分运； （3）下部煤层底板有坚硬岩层，容易维护； （4）适于煤层层数多，层间距不大的矿井； （5）采区尺寸大，石门长度不一致。 3.分煤层大巷适用条件 （1）井田走向长度短，服务年限不长； （2）煤层数不多，层间距大，石门长； （3）井底车场或平硐在煤层顶板； （4）各煤层底板均有坚硬岩层 二.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 工作年限较长。如果采用单一水平开拓，其工作年限与矿井服务年限相同。 21 3.3 选定开拓方案的系统描述 3.3.1 井硐形式和数目 一一一 一一一 一一一 图 3-3 大巷布置剖面示意图 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 22#下 23#下 38#下分 别布置运输大巷。 在 22#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 22#23#38#间距较大，分 层开采，运输大巷掘进 量大，巷道压煤量大。 分组集中开采，22#单独开采， 23#、38#集中开采，运煤效果 好，压煤量少，但掘进费用高， 围护费用高。 采用集中大巷布置， 易于围护，大巷掘 进费用低，便于运 输。 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大巷 22 本矿井采用双立井为主的综合开拓方式，一主井一副井，采用两个水平开 拓。 3.3.2 井硐位置及坐标 井筒位置是与井筒的形式、用途密切联系的。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)地形与地质条件 (3)煤在地面运输方向 (4)生产建设与住宅位置 (5)矿井周边的交通情况 2. 井下条件 （1）度和初期工程量 （2）地煤柱量 （3）质条件确定井筒位置 （4）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：（5024815，-60950） ； 副井：（5024760，-60930） ； 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-150 米，二水平标高为-450 米。 水平设置总的原则是尽量加大一个水平的开采范围，资源储量和服务年限，使 之适应高产、高效；集中化生产的要求，同时尽量减少水平的设置，基于以上 原则，同时根据本井田的煤层赋存条件，地质构造等因素，合理的水平划分方 案的技术分析和经济评价，该设计矿井在150m 水平标高处划分一个水平， 阶段斜长为 619m，在150m 水平标高上布置水平开拓巷道，第二水平标高为- 23 450m，阶段斜长为 970m。井底车场及各类硐室井田范围内各煤层以150m 开采水平为界，采用上山开采第二水平采用上、下山开采。 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。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。 3.3.5 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。 一.影响选择井底车场形式的因素 （1）井田开拓方式： （2）大巷运输方式及矿井生产能力； （3）地面布置及生产系统； （4）不同煤种需分运分提的矿井： 二.选择井底车场形式的原则： （1）车场的通过能力，应比矿井设计生产能力有 30%以上的富裕系数， 有增产的可能性； （2）调车简单，管理方便，弯道及交岔点少； （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、井底车场巷道与主要巷道间能迅速贯通，缩 短建设时间； 3.井底车场的基本类型： （1）环形式：立式井底车场、斜式井底车场、卧式井底车场； （2）折返式：梭式井底车场、尽头式井底车场； 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 24 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卧式环 形车场，采用两翼来车的形式。 3.3.6 煤层群的联系 煤层群开采时，由开采水平大巷每隔一定距离（采区走向长）开掘采区石 门，为各煤层服务。主要根据各煤层的间距不同，倾角不同，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。 本设计矿井井田范围内共有三层可采煤层，即 22#，23#，38#煤层，参见 可采煤层特征表及巷道开拓方案示意图。 4200 900900 1250 1200 300 1200 550 2000 1650 800 900 图 3-4 大巷 石门断面图 25 3.3.7 采区划分 将井田划分成若干采区时，应考虑如下所述原则： （1）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； （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。 （3）根据，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； （4）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。 （5）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