采矿工程毕业设计（论文）-双鸭山矿业集团东荣四矿1.2Mta矿井设计【全套图纸】

1 摘摘 要要 本设计新井为双鸭山矿业集团东荣四矿 1.2Mt/a 的新井设计，共有 3 层设 计可采煤层，平均总厚度为 9m。设计井田的工业储量为 177.8Mt。服务年限为 73.2a。划分三个水平开采。井田平均走向长 5500m，平均倾斜长 2800m，煤层 平均倾角 13，属于缓倾斜煤层。 本设计矿井采用双立井多水平开拓方式，水平共划分 6 个采区，其中达产 采区 1 个，达产工作面 1 个。采用分组集中大巷布置方式,大巷采用 10t 架线 电机车牵引 3t 底卸式矿车运输。辅助运输采用 1.5t 固定式矿车.本设计采区 为荣二上，大巷装车式下部车场，综合机械化采煤。年工作日为 330 天，采用 “四、六”式工作制，工作面长为 195m，每刀进度为 0.6m，每日割九刀。采 用走向长壁后退式采煤法。提升设备为主井采用两对 12t 箕斗提升，副井采用 刚性罐笼提升。矿井的通风方式为中央边界抽出式 关键词： 综合机械化 采煤工艺 走向长壁采煤法 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 2 Abstract The task of mine design is to construct a 1.2million tons new shaft for Shuangyashan Mine Administration.This mine has three minable Coal Seam,and its average thickness is 9 meters.Designed field of minable capacity is 177.8million tons. It can adapt for 73.2years, and is divided into three levels. Average alignment in farmland in well lengthways 5500 ms, average slant lengthways 2800ms, average rake angle in coal seam 13, belong to the the slant the coal seam. This mine shaft is applied to double indined shaft development method; The adoption cent set concentrates the big lane arranges, The well farmland turns to is divided into totally 6 distrike and 1 working face. With a pair of concentration, big alley is arranged, big alley adopt the wiring type generator vehicle of 10t pull the transportation of 3t drop-bottom min car, with tape transportation oblique alley, connect every coal seam, the method of coal mining slope the wall of coal mining to incline. This worked fece is Ru 1 Shang worked face, words 330 days every year. Adapt “four-six” work situation, work face is 195 meters length of circle is 0.6 meters, and times is 9 one day.Because the well farmland slant length is bigger, and incline the coal seam for the , and coal seam geology condition etc. factor effects, deciding this well farmland inside the complete adoption slant. The main well adoption many rope rub the box promotes of 12t, the vice- well adopts the rigid combination a cage promotes.Well ventilated way that mineral well as the central being juxtaposed the draw out type. Key words： Full-mechanized Min technology Longwall coal mining method 3 目 录 摘要1 Abstract2 第 1 章 井田概况及地质特征.1 1.1 井田概况 1 1.1.1 井田位置及范围 .1 1.1.2 交通位置 .1 1.1.3 地形地势.1 1.1.4 气候和地震.2 1.1.5 河流2 1.1.6 煤田开发史及近况2 1.1.7 原材料及水电供给情况 .2 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.5 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 井田内的水文地质情况.6 1.2.6 沼气、煤尘及煤的自燃性.6 1.2.7 煤质、牌号及用途.7 1.3 勘探程度及可靠性 7 第 2 章 井田境界储量及服务年限.8 2.1 井田境界 8 2.1.1 井田境界确定的依据.8 2.1.2 井田周边情况.8 2.1.3 井田未来发展情况.8 2.2 井田储量 8 2.2.1 井田储量的计算.8 4 2.2.2 保安煤柱.9 2.2.3 储量计算方法.9 2.2.4 储量计算的评价10 2.3 矿井工作制度、生产能力、服务年限 .11 2.3.1 矿井工作制度11 2.3.2 矿井生产能力的确定11 2.3.3 矿井服务年限11 第 3 章 井田开拓12 3.1 概述12 3.1.1 井田内外及附近生产矿井开拓方式概述12 3.1.2 影响本设计矿井开拓方式的原因及其具体情况12 3.1.3 确定井田开拓方式的原则12 3.2 矿井开拓方案的选择 .13 3.2.1 井硐形式和井口位置13 3.2.2 开采水平数目和标高17 3.2.3 开拓巷道的布置20 3.3 选定开拓方案的系统描述 .20 3.3.1 井硐形式和数目20 3.3.2 井硐位置及坐标20 3.3.3 水平数目及高度20 3.3.4 石门、大巷数目及布置20 3.3.5 井底车场形式的选择22 3.3.6 煤层群的联系22 3.3.7 采区划分23 3.4 井筒布置及施工 24 3.4.1 井硐穿过的岩层性质及井硐维护24 3.4.2 井硐布置及装备24 3.4.3 井筒延伸的初步意见27 3.5 井底车场及硐室27 3.5.1 井底车场形式的确定及论证27 3.5.2 井底车场的布置、存储线路、行车线路布置28 3.5.3 井底车场主要硐室31 3.6 开采顺序 .31 5 3.6.1 沿煤层走向的开采顺序31 3.6.2 沿煤层倾斜方向的开采顺序31 3.6.3 采区接续计划32 3.6.4 “三量控制”情况32 第 4 章 采区巷道布置与采区生产系统34 4.1 采区概况34 4.1.1 设计采区的位置、边界、范围、采区煤柱34 4.1.2 采区地质和煤质情况34 4.1.3 采区生产能力、储量及服务年限34 4.2 采区巷道布置 .34 4.2.1 区段划分34 4.2.2 采区上山布置35 4.2.3 采区车场布置 37 4.2.4 采区煤仓形式，容量及支护41 4.2.5 采区硐室简介42 4.2.6 采区工作面接续 42 4.3 采区准备 .43 4.3.1 采区巷道的准备顺序44 4.3.2 采区主要巷道的断面及支护方式44 第 5 章 采煤方法.46 5.1 采煤方法的选择 .46 5.2 回采工艺 .47 5.2.1 选择和决定回采工作面的工艺过程及机械设备 47 5.2.2 工作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50 6.1 矿井井下运输 50 6.1.1 运输方式和运输系统的确定50 6.1.2 矿车的选型及数量50 6.1.3 采区运输设备的选择52 6.2 矿井提升系统 53 第 7 章 矿井通风安全55 7.1 矿井通风系统的确定 55 7.1.1 概述：55 6 7.1.2 矿井通风系统的确定55 7.1.3 主扇工作方式的确定55 7.2 风量计算与风量分配 55 7.2.1 矿井风量计算的规定55 7.2.2 风量计算56 7.2.3 风量分配57 7.2.4 风速的验算57 7.2.5 风量的调节方法与措施58 7.3 矿井通风阻力计算 .59 7.3.1 确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力59 7.3.2 矿井等积孔计算60 7.4 通风设备的选择 60 7.4.1 主扇的选择计算: :.60 7.4.2 电动机的选择:.61 7.5 矿井安全生产措施 .62 7.5.1 预防瓦斯及煤尘爆炸62 7.5.2 火灾与水患的预防63 7.5.3 其他事故的预防63 7.5.4 避灾路线及自救63 第 8 章 矿井排水64 8.1 概述 .64 8.2 矿井主要排水设备 64 8.2.1 排水方式与排水系统简介64 8.2.2 主排水设备及管路的选择计算65 第 9 章 技术经济指标67 致 谢69 参考文献.70 附录一.71 附录二.75 1 第 1 章 井田概况及地质特征 1.1 井田概况 1.1.1 井田位置及范围井田位置及范围 井田在集贤东荣立井精查勘探区范围内。东荣四矿位于黑龙江省的东北部， 三江平原的西南角，现双鸭山矿业集团的北侧。勘探区没有生产，在建设及停 闭的矿井，也没有小煤窑。井田外的西南方约 15km 处有正在生产的双鸭山矿 业集团集贤煤矿；西南约 18km 处有集贤县升平小煤矿。本井田东西走向 8 11km，南北倾斜宽 23km，面积约 230km2。见交通位置图 1-1： 1.1.2 交通位置交通位置 东荣四矿位于黑龙江省集贤煤田的东南端，西南距福利屯 38km，经福利 屯到双鸭山矿业集团所在地双鸭山市为 46km，经福利至富锦县公路穿过本 井田的中部，富前铁路在东荣矿区南部边缘外约 3km 处通过，交通比较方便， 详见图 1-1。 图 1-1 交通位置图 2 1.1.3 地形地势地形地势 本井田位于三江平原的西南部，属高河漫滩，地势低平，地表标高 +85m+87m。井田东部有双山子，标高+174m；西依索利岗山，标高为 +227.9m；南邻完达山北麓；北面广阔平坦。 1.1.4 气候气候和地震和地震 本区属寒温带大陆性气候，冬季寒冷，夏季气温较高，年平均最高气温为 20.123.7，年平均最低气温为-17.4-23.9，最低气温达-35。年降 水量 325.7392.3mm，年蒸发量 1095.51430.6mm；年平均风速 4.14.7m/s，最大风速可达 24 m/s，风向多偏西风。每年十月至次年五月为 冻结期，最大冻结深度 1.552.08m。 根据国家地震局资料，集贤及其邻区地震烈度在 6以下，过去无强烈地 震记载。 1.1.5 河流河流 井田内没有大的河流，只有二道河子等季节性河流从西、南两个方向流入 本区。雨季，二道河子流量为 5.9m3/s，近年来随着农业生产的发展，在井田 内修筑了一些排水渠道，致使湿地面积有所缩小 1.1.6 煤田开发史及近况煤田开发史及近况 双鸭山矿物局距本区约 46km，双鸭山矿业集团现有生产矿井 8 对，井田 内没有生产、在建及停闭矿井，也没有小煤窑。但在井田外的西南方约 15km 处有正在生产的双鸭山矿业集团集贤煤矿，西南约 18Km 处有集贤县升平小煤 矿。集贤煤矿采用立井开拓，设计生产能力 0.6Mt/a，一水平标高为-150m， 目前正采 9#、15#和 16#三个煤层,共布置四个采区,矿井的正常涌水量 314m3/h，最大涌水量 386 m3/h，矿井瓦斯不大，属低沼气矿井。 1.1.7 原材料及水电供给情况原材料及水电供给情况 本区内第四系地层广泛分布，地下含水量极其丰富，供水水源充足。双 鸭山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。 3 1.2 地质特征 1.2.1 矿区范围内的地层情况矿区范围内的地层情况 本集贤井田的可采煤层均赋存于上侏罗系鸡西群城子河组，其上层为鸡 西群穆棱组，在穆棱组上覆的是第三和第四纪地层。晚侏罗系地层不整和于元 古界古生界基底上，基底由元古界麻山群泥盆系青龙山组及侵入的花岗岩组 成，详见表 1-2 地层系统表。 表 1-2 地层系统表 界系统（群）组厚度（m） 全新统1020 全新统温泉河组2040 上更新统顾乡屯组1040 中更新统4080 第 四 系 下中新统白山土组1550 新 生 界 第三系上新统富锦组 121 穆棱组 7570 城子河组 887 中生界 侏罗系 上统 （鸡西群） 东荣组 250 古生界中统青龙山组不清 元古界麻山群不清 第三系地层，除在井田极少数块段缺失，其余各处广泛存在。该地层由粉 砂岩、粗砂岩、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，主要由砾砂和粗砂组成，中间夹有不连续 的亚粘土，在砂层上，覆有粘土及厚度 712m 的黑腐植土。 上侏罗系上统鸡西群城子河组，为井田的主要含煤地层，该层主要由灰白 色长石、砂岩、灰色粉砂岩及少量的泥岩、凝灰色砂岩和砂质泥岩等组成，含 4 煤地层特征详见图 1-3 含煤地层综合柱状图。 层别 系 煤层厚度 分煤纯厚度 最小 最大 分层间距 分层间距厚 最小最大 岩 性 第 四 系 全新群 上中下 更新群 群组 温河乡组 顾乡屯组 白土山组 柱状图 第 三 系 侏 罗 系 中群 麻山群 鸡 西 群 穆棱组 城 子 河 组 福锦组 上 新 群 东荣组 冲积层 109 18 表土 砾 砂 11 10 15 9 8 10 53 7 120 119 150 2.6 3.0 3.6 2.4 2.7 2.8 3.5 3.2 3.6 390382 420 不清 2624 27 102 100 105 417400 420 不清 砂岩 石灰岩 粗砂岩 砾岩 细砂岩 砂砾岩 砂岩 粉砂岩 砾砂岩 粗砂岩 砂岩 粘土及腐植土 泥土 砂岩 石灰岩 图 1-3 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井田范围内和附近的主要地质构造 本井田的区域构造主要受华夏系和北西向构造应力场的控制。由前者派生 的次级构造占明显优势，在本井田范围内主要有以下几条断层，其特征详见表 1-4 断层发育及落差表。而且井田位于三江盆地的西部，是中生代以来的一个 断陷凹陷地。区域构造属新华夏系第三隆起带，北段有一些一级隆起带和 凹陷带组成。 经过钻探及综合分析，本井田有 4 条断裂，都为逆断层。详见主要断裂 构造表 1-4 所示： 5 表 1-4 主要断裂构造表 产状 序号编号倾向倾角性质落差可靠性 1F9 北东向4060逆40130可靠 2F32 北东向3040逆50100可靠 3F70 北东向2030逆2030可靠 4F84 北东向1020逆2035可靠 1.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征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、视密度和顶底板情况分层以 文字叙述如下(附煤层特征表)： (1)16#煤层：煤层厚度 2.42.7 m，平均煤层厚度 2.6m， 平均倾角 13，全区发育，属于稳定的中厚煤层，结构单一，视密度 1.40 T/ m3，顶 板为粉砂岩或粗砂岩，底板为砾砂岩，灰分在 12%左右。 (2)18#煤层：煤厚 2.83.5 m，平均 3.0 m，属于稳定的中厚煤层，煤 层结构单一，视密度为 1.40 T/ m3，顶板中部为粉砂岩，底板为细砂岩，一 般有 0.200.30 m 的煤泥岩或泥岩伪底，灰分一般在 25%左右。 (3)26#煤层：煤层厚度 3.23.6m，平均煤层厚度 3.4m，煤层结构简单， 赋存稳定，无夹石，全区发育，视密度 1.40T/ m3，顶板为中细砂岩，伪顶 为 0.1 m 的煤泥岩或含炭泥岩，底板为粉砂岩。 具体地质情况详见煤层特征表 1-5 表 1-5 煤层特征表 煤厚（m）层 次最小最大平均 层间距 （m） 稳定性发育范 围 顶 板 地 板 162.42.72.6 稳定全区发 育 中细砂 岩 砾岩 182.83.53.0101 稳定全区发 育 砾岩粗砂岩 263.23.63.426 较稳定全区发 育 粗砂岩石灰岩 6 1.2.4 岩石性质、厚度特征岩石性质、厚度特征 本区内岩性较细，主要由粉砂岩、细纱岩、粉细互层及煤层组成。 煤层和岩层的物理性质差异较明显，各岩层的密度差别较小，用物理射线 探测各种岩性反映明显，岩石硬度多数为中等硬度的砂岩类。本矿井所有岩石 特征情况详见表 1-6 岩石主要物理力学性质指标表 表 1-6 岩石主要物理力学性质指标表 名 称 视密度 kg/cm3 孔隙度抗压强度 102 kg/cm3 抗拉强度 102 kg/cm3 变形模量 102 kg/cm3 弹性模量 kg/cm3 砂岩2.0- 2.65- 252- 200.5-1.40.5- 81- 10 砾岩2.3- 2.65- 151- 150.2-1.50.8- 82- 8 灰岩2.2-2.75- 205- 200.5-2.01- 85-10 页岩2.0-2.416-301- 100.2-1.01- 3.52- 8 石英长岩2.6 5-2.70.12-0.515- 351.0-3.06- 206- 20 1.2.5 井田内的水文地质情况井田内的水文地质情况 第三系孔隙含水层：在井田内广泛存在，其厚度发育规律为由东南向西北 逐渐增厚，向东变变薄。涌水量为 0.001-0.83l/（s*m） 。 第四系孔隙含水层：全矿井广泛发展，除山坡地区较薄外，其余均很厚, 发育的规律为：由南向北逐渐增厚。水的主要补给来源是大气降水及山区地下 水，涌水量为 0.705-7l/（s*m） 。 煤系裂系含水带：本含水层是直接充水含水层。它与第三系有水力联系， 但很微弱。 基底岩岩裂隙水：分布于低山和丘陵地带，由花岗岩，安山岩及变质岩等 组成，对煤系裂隙含水带补给量微弱，而且对矿床充水无影响。 井田内的主要隔水层有第四系顶部粘土，亚粘土，中部粘土，亚粘土和第 三系泥岩，砂岩层。 本井田最大的涌水量为 150m3/h，正常涌水量为 100 m3/h。 开采初期，矿井涌水量最大，随着开采的不断进行，水的静储量逐渐消耗。 矿井的涌水量将会逐渐减少，并趋于相对稳定。 7 1.2.6 沼气、煤尘及煤的自燃性沼气、煤尘及煤的自燃性 由于地质报告没有明确提出矿井的瓦斯等级，故本设计只能根据集贤矿井 的煤尘及瓦斯情况来推算，确定本矿井初期的瓦斯等级为低瓦斯矿井，相对涌 出量为 1.92 m3/t。并且本矿井基本没有煤尘爆炸危险和自燃发火倾向。 1.2.7 煤质、牌号及用途煤质、牌号及用途 本矿井煤的挥发份一般大于 40%，属于低变质煤，粘结性较低，煤种主要 是气煤，长焰煤次之。煤中磷，硫的含量很低，可作优良的配焦和化工精煤， 副产品可供动力和民用。 1.3 勘探程度及可靠性 本矿所在地区，从 1965 年就开始进行地质勘探工作，先后经过普查，详 查一区精查等阶段。采用了钻探，探井和地震相互配合的综合勘探手段。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相对资料和测井成果。 矿井涌水量是用类比法推算的，瓦斯等级也是推算的，所以可靠性都不足， 待矿井建成后，根据实际情况重新确定。 8 第 2 章 井田境界 储量 服务年限 2.1 井田境界井田境界 2.1.1 井田境界确定的依据井田境界确定的依据 1.划分的井田范围要为矿井发展留有空间； 2.以地理地形、地质条件作为划分井田境界的依据； 3.井田要有合理的走向长度，以利于机械化程度的不断提高； 4.要适于选择井筒位置，合理安排地面生产系统和各建筑物。 2.1.2 井田周边情况井田周边情况 井田处于三江平原的西南部。井田东南部有双山子标高+174.7m,西依索利 岗山标高+227.9m，南临完达山北巍。北面广阔平坦.东荣四矿位于黑龙江省集 贤煤田东南端，本矿西临近东荣三矿，立井开拓 1.5Mt/a。东以勘探线为界。 西南距离福利屯 32km。福前前铁路在东荣矿区南部边缘约 3km，交通便利。 2.1.3 井田未来发展情况井田未来发展情况 随着科学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，可能在更深部将发现可采煤层。 2.2 井田储量井田储量 2.2.1 井田储量的计算井田储量的计算 设计井田范围内计算的煤层有 16#、18#、26# 三层，各煤层储量计算边界 与井田境界基本一致。矿井储量是指矿井内所埋藏的数量，具有工业价值的煤 炭数量。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。 矿 井工业储量是指平衡表内 A+B+C 级储量的总和。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、矿井井下主要巷道及上下山保护煤柱后乘以 采区回采率的储量。 9 2.2.2 保安煤柱保安煤柱 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.边界断层留设 30m50m 保安煤柱； 2.井田内部断层留设 30m 保安煤柱； 3.河流两侧各留设 15m 宽围护带； 4.地面建筑物留设 20m 宽围护带； 5煤层大巷两侧煤柱各宽 50100m。 按以上方法计算得：工业广场煤柱损失：6.44Mt； 断层、地面、边界保安煤柱损失：92.86Mt； 开采损失量：40.51Mt； 总损失量：56.24Mt； 损失率：31.62% 表 2-1 可采煤层储量计算总表（ 单位：万 t） 煤柱永久损失 水 平 煤层工业场地井田境界断层可采损失合 计可采储量 1671574227608945019624920135059 188257487570255193872095155816 269360553279655887481731176620 一 水 平 合计247741463421079155831216318467495 165739339048833609950111108299 186622391156334164757813124944 267507443463874721065538141627 二 水 平 合计198821173516903124956173462374870 165715337548613593649887107808 186593383956084145957353124377 267474441563594699665244140985 三 水 平 合计197821168316828124391172684373170 全矿合计6442438082548104051785624641215535 10 2.2.3 储量计算方法储量计算方法 1.工业储量计算： 计算公式如下： 块段储量=块段面积平均倾角余割块段平均厚度视密度. Mt 8 . 17713cos164 . 125000055 c Z 根据原东荣矿区初步设计储量诸图，通过等高线块段法计算本井田工业储 量为 177.8Mt，可采储量 121.55Mt。损失量包括工业场地损失，断层，地面 边界保护煤柱损失，开采损失量总共 56.24Mt。各煤层工业储量见表 2-1 可采 煤层储量计算总表。 2.可采储量计算 计算公式如下： CPZZ c )( 式中： 可采储量，MtZ 工业储量，Mt c Z 永久煤柱损失，MtP 采区回采率,厚煤层不低于 0.75；中厚煤层不低于C 0.80；薄煤层不低于 0.85；地方小煤矿不低于 0.70。 计算得：Mt55.12175 . 0 )24.56 8 . 177(Z 经各煤层可采储量计算，汇总计算出本设计井田可采储量为 121.55Mt。 2.2.4 储量计算的评价储量计算的评价 储量是安排矿井建设计划和确定其规模的主要依据之一。目前在地质勘探 阶段，只按煤厚，灰分，发热量等几项指标划分能利用和暂不能利用储量。采 用几何方法计算煤层面积时，方法简单但精度不高。采用等高线法计算是，结 果较精确。本设计井田的各类储量计算严格执照有关规定执行。由于本人知识 水平和能力所限，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。 根据粗略估算大约在千分之 0.5 左右。 2.3 矿井工作制度、生产能力、服务年限 2.3.1 矿井工作制度矿井工作制度 该设计矿井年工作日确定为 330 天，矿井每日净提升 16 小时，采用“四 六”工作制制度。 11 2.3.2 矿井生产能力的确定矿井生产能力的确定 本矿井已查明的工业储量为 177.8Mt,，估算本井田内工业广场煤柱，境 界煤柱等永久煤柱损失量占工业储量的 31.62%，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 75%，由此计算确定本井田的可采储 量为 121.55Mt。 根据东荣四矿资料描述，煤层储量适中，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。生产能力大小主要 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，拟定确定三个方案，即矿井生产 能力为 0.90Mt/a，1.20Mt/a 和 1.50Mt/a 三个方案，分析论证如下， 各种矿 井年生产能力方案，具体如下： 方案 A：1.5Mt/a 方案 B：1.2Mt/a 方案 C：0.9Mt/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是否合理来确 定。 2.3.3 矿井服务年限矿井服务年限 矿井服务年限计算公式如下： )/(KAZT 式中： 矿井设计可采储量，Mt；Z 矿井生产能力，Mt/a；A 矿井储量备用系数，=1.31.5。KK 根据本矿井实际情况，取=1.4。K 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：1.5Mt/a =12155.35 /（1501.4）=49.8a；)/(KAZT 方案 B：1.2Mt/a =12155.35 /（1201.4）=72.3a)/(KAZT 方案 C：0.9Mt/a =12155.35 /（901.4） =96.4a；)/(KAZT 参照煤矿工业设计规范规定，方案 B 较为合理，即：矿井生产能力为 1.2Mt/a；矿井服务年限为 T=72.3 a。 12 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井田内外及附近生产矿井开拓方式概述 东荣四矿位于黑龙江省集贤煤田懂南端，本矿西领东荣三矿，三矿采用双 立井开拓。西南距离福利屯 32km，经福利屯到矿物局所在地双鸭山市 40km。 福利屯至福锦县穿过本井田中部。福前铁路在东荣矿区南部边缘约 3km 处通过。 交通便利。 3.1.2 影响本设计矿井开拓方式的原因及其具体情况影响本设计矿井开拓方式的原因及其具体情况 井田开拓方式的选择应全面考虑各种因素，主要因素包括：地形地貌和地 面外部条件；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；施工技术和设备条件；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： 本井田属于缓平原地形，地表平均标高+89m。 （2）煤层赋存情况 整个井田的煤层上部标高在-150m，下部标高在-800m，西部和东荣三矿为 界,东部以勘探线为界。整个矿区共有三层可采煤层，即 16#、18#、26#，全区 发育。煤层走向长度为 5.5km，倾向 2.8km。本井田煤层系缓倾斜中厚煤层， 平均倾角在 13左右。 （3）其他因素 本井田没有大的河流，只有二道河子季节性河流从西南两个方向流人本井 田。松花江位于本井田的北部，距离井田较远对本井田开发影响不大。 3.1.3 确定井田开拓方式的原则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，节约基建工 13 程量，加快矿井建设合理开发国家资源，减少煤炭损失。 （2）合理集中开拓布置，简化生产系统，避免生产分散，为集中生产创 造条件。 （3）必须惯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，创造良好的条件，减少巷道维护量，使主要巷道经常性保持良好状态。 （4）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，自动化创造条件。根据用户需要，应将不同煤质，煤 种的煤层分别开采 3.2 矿井开拓方案的选择 3.2.1 井硐形式和井口位置井硐形式和井口位置 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（水平、倾斜、垂直）分为平硐开拓、斜井 开拓、立井开拓和综合开拓方式（平、斜、立井中的任何二或三种形式相结合 进行开拓）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。 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。 立井开拓：适应性很强，可用于各种地质条件，同时在技术上也成熟可 靠。一般在表土层厚、煤层赋存深时，应采用立井开拓。 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。因此，平硐开拓方式对本 设计井田不适用，排除采用平硐开拓方式。 立井开拓和斜井开拓方式在技术上均可行，综合开拓虽然对工业广场布置 和井底车场要求很高，但针对本井田的地质状况，综合开拓方式也可行，应该 予以考虑。 14 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三种方案： 方案一：双立井开拓方式 方案二：双斜井开拓方式 （1）技术比较 方案一：双立井开拓方式 优点：对于开采深部赋存煤层有长处； 通风断面大，风阻小，满足大风量要求； 井筒短，提升速度快，提升能力大； 适应性强，技术成熟可靠； 便于井筒延伸。 缺点：需要大型的提升设备； 初期投资大，建井期限稍长； 多水平开拓，立井石门长度大，掘进工程量大，掘进费用高。 方案二：双斜井开拓方式 优点：井筒设备较简单； 建井期稍短些； 掘进速度快，初期投资较双立井开拓较省； 缺点：通风线路长，通风阻力大，费用增加； 井筒过长，煤柱损失严重； 辅助运输时间长； 井筒过长，如果地质条件复杂，不易维护，安全性降低。 依据东荣四矿地质赋存条件，上覆层大约 220m 左右,煤层倾角 13，故 技术上可行的方案有方案一，方案二。 方案一：双立井开拓方式 如简易图 3-1 所示： 方案二：双斜井开拓方式（主井采用皮带提升（13） ，副井采用串 车提升（15）如简图 3-2 所示： 15 图 3-1 双立井开拓图 图 3-2 双斜井开拓图 （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，主石门掘进长度等等。两个方案的井底车场、水 平运输大巷以及各种采区石门和采区上山（斜巷）的工程量基本相等。因此， 只需要比较它们的不同之处，即建井工程量、生产经营费用、基建费用和维护 费用等。详见开拓方案经济比较表 3-3 16 表 3-3 开拓方案经济比较表（费用：元） 双立井双斜井 工程时单价/ 元 费用工程时单价费用 主井掘进费用 32243607795201641372022500803 副井掘进费用 3026720801600158163702586460 主井辅助费用 32204006528001641087017826460 表 土 段 副井辅助费用 3023435703050158118821877356 主井掘进费用 42831950136780241886850316036658 副井掘进费用 4203991016762200179992151657785 主井辅助费用 428427811831026818861477427863784 基 岩 段 副井辅助费用 420452141899114017991477426282946 主井提升设备费 (经营+提升) 589250487500+1017501782170862170+920000 副井提升设备费 (经营+提升) 131375 0 437500+8762501026750103000+923750 上述费用合计 7258160283146649 主井提升费用 69.435.84 副井提升费用 430486187343 主副井费用合计 430555.4187378.84 从经济比较表可知，立井开拓比斜井开拓投资少，所以该设计矿井选择 方案一：采用双立井多水平开拓方式。 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，需要综合考虑的主要因素和原则如下： 井下条件： 勘探程度及初期工程量； 在井田走向的储量中央或靠近中央位置，使井田两翼可采储量平衡； 井筒应尽量避开或少穿地质及水文复杂的地层或地段。 方 案 项 目 17 地面条件： 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； 井口要避开地面滑坡、岩崩、雪崩、泥石流、流砂等危险地区； 井筒位置应选在比较平坦的地方，并且满足防洪设计标准；工业场地不 占或少占用良田；井口及工业场地位置必须符合环境保护的要求。 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：井筒位于井田深部 方案三：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，井田倾向长度不大，但走向长度较大， 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。 3.2.2 开采水平数目和标高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，以达到工程量少、建设 速度快、投资省、成本低的效果。根据煤层的赋存条件和倾斜长度，一个井田 可以单水平开采，亦可以多水平开采（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。 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，高产高效矿井要求集中在一个水平，12 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，要求有丰富的资源/储量和较长的 服务年限。 本设计井田水平标高的确定主要考虑了以下几个因素： 1) 煤层赋存条件及地质构造； 2) 合理的水平服务年限； 18 3) 水平接替 4) 生产成本； 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水平划分方案如下： 方案一：井田划分两个开采水平；一水平标高-350 m，水平垂高 250 m， 二水平标高为-800 m。一水平实行上下山开采，二水平上山开采。 方案二：井田划分三个开采水平，一水平标高-400 m，二水平标高-600 m，三水平标高-800 m。各水平均实行上山开采 水平储量及服务年限如下表 3-4 表 3-4 服务年限比较表 方案水平储量（万 t）服务年限（年） 一水平 6150.723.9 方案一 二水平 11629.349.3 一水平 4674.927.8 二水平 3748.722.3 方案二 三水平 3731.722.2 从该表中可知，方案一的一水平服务年限达不到规范要求的服务年限，水 平储量严重不足，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 25 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、二、 三水平标高分别为-400 m 和-600 m，三水平-800。均采用上山开采，这样技术 简单经济效果好，便于管理。但随着勘探越精确，将随时调整各方案。 3.2.3 开拓巷道的布置开拓巷道的布置 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。 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。 19 煤层群开拓时，根据本设计地质情况主要巷道布置方式分为两类： （1）集中布置：在开采水平距离比较近的煤层群时，只开掘一条水平 集中运输大巷，用采区石门联络各煤层。 优点：总的巷道工程量较少；生产比较集中采区巷道分组联合布置；大 巷容易维护，运输条件好。不受煤层倾角影响。 缺点：石门长度较长，掘进工程量大，建设时间长。 适用条件：可采煤层数多，间距大小不同；采区巷道为分组联合布置， 煤层分组间距大；井底车场在煤层群上部或中间时，工期大初期工程少。 （2）分组集中布置：在煤层群中，相近的煤层为一组设集中大巷，由 集中运输大巷开采石门与各煤层联系。自井底车场开掘主要石门与个分组集中 大巷贯通。 优点：大巷工程量少；生产区域比较集中，运输条件好；采区巷道集 中联合布置，开采程序比较灵活，开采强度大；大巷维护容易。 缺点：总的石门长度大初期工程量大，建井时间长有反向运输。 适用条件：煤层间距小井田走向长度大，服务年限长；下部煤层底版 有坚硬有岩层，采区尺寸大，石门长度短。 东荣四矿煤层地质条件： 16#煤层：煤层厚度 2.42.7 m，平均煤层厚度 2.6m， 平均倾角 13， 全区发育，属于稳定的中厚煤层，结构单一，视密度 1.40 T/ m3，顶板为粉 砂岩或粗砂岩，底板为砾砂岩，灰分在 12%左右。 18#煤层：煤厚 2.83.5 m，平均 3.0 m，属于稳定的中厚煤层，煤层结 构单一，视密度为 1.40 T/ m3，顶板中部为粉砂岩，底板为细砂岩，一般有 0.200.30 m 的煤泥岩或泥岩伪底，灰分一般在 25%左右。 26#煤层：煤层厚度 3.23.6m，平均煤层厚度 3.4m，煤层结构简单，赋 存稳定，无夹石，全区发育，视密度 1.40T/ m3，顶板为中细砂岩，伪顶为 0.1 m 的煤泥岩或含炭泥岩，底板为粉砂岩。 根据矿井设计地质资料及生产能力和技术可行角度，参考本井田的地质条 件及煤层赋存状如上。本井田共有可采煤层 3 层，即 16#、18# 、26#煤层。而 16#、距离 18#、26#层煤之间的间距 126m 针对上述情况，由技术分析和巷道工 程量比较可知，本井田适合于分组集中大巷布置。 20 3.3 选定开拓方案的系统描述 3.3.1 井硐形式和数目井硐形式和数目 本设计矿井年产 1.2Mt 由地质情况初步确定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。 掘风井用于回风。 3.3.2 井硐位置及坐标井硐位置及坐标 井筒确定在 82-12 钻孔附近，理由是： 交通条件好：靠近公路，井口距公路 1500 m；有较好的地形条件：井口 处标高+129 m，地面坡度不足 5，平正土方量小；地处井田储量中央：井筒 距北部边界 1.5km，南部边界 2.0km，西部边界 2.2km，东部边界 3.3km；有较 好的劳力供应条件：工人村距井口 600m 左右。 确定井筒坐标为：主井井口坐标为： =428228.2 A X =502227.3 A Y 副井井口坐标为： =428842.9 B X =5023010 B Y 主井井口标高为+129m，副井井口标高为+82m，拟定三水平-800m 为井筒 最终水平。主井井深 505m，副井井深 490m，两井筒中心线间距为 75m，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 400mm。 3.3.3 水平数目及高度 本井田采用多水平开拓,拟定第一水平为-400m,本井大部分采区的煤层浅 部标高在-150m,阶段垂高为 250m,实行上山开采.第二水平拟定标高为 - 600m，实行上山开采。第三水平-800m 实行上山开采.若再确定往井田境界外 的深部发展时需经方案比较后确定. 3.3.4 石门、大巷(运输大巷、回风大巷)数目及布置 21 1.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表 3-5： 表 3-5 大巷布置方式 特 点 煤层大巷岩石大巷： 优 点 1.在建设期间，还有早出煤， 早投产，节省投资； 2