采矿工程毕业设计（论文）-鸡西矿业集团城子河矿0.9Mta新井设计[6]【全套图纸】

I 摘摘 要要 本设计矿井为鸡西矿业集团城子河煤矿的新井设计，设计生产能力为 0.9Mt/a，服务年限 61a。井田内有 4 层可采煤层。划分为 2 个水平开采，井 田平均走向长 4500m，平均倾斜长 3300m，煤层平均倾角 10，属缓倾斜煤 层。 本设计矿井采用双立井布置，和集中大巷布置方式。通风方式为两翼对 角式。由于井田倾斜长度较大，且为缓倾斜煤层，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,大巷与带区入、回风巷之 间采用反倾斜巷道进行联系，采煤工艺全部采用综合机械化采煤。采空区处 理方法采用垮落法，工作面长为 200m，年工作日为 330 天，工作制度采用 “三、八”式，每日割六刀，每刀进度为 0.8m。提升设备为主井采用箕斗提 升，副井采用罐笼提升。 关键词关键词: : 采煤工艺 倾斜长壁采煤法 综合机械化采煤 全套图纸，加全套图纸，加153893706153893706 II Abstract The design of the mine in Jixi Mining Group Chengzihe Coal Mine of new wells design, design production capacity of 0.9 Mt / a, a service time of 61a. The Mine has four layers coal seam. Divided into two levels of exploitation, mine to the average length of 4,500 m, 3,300 m long tilt. Seam average angle of 10 is a gently inclined seam. The design of double-shaft mine layout, and concentrated in large roadway layout. Ventilation flanks of roles. Due to the length of a larger mine tilt, and to gently inclined seam coal geological conditions and the impact of factors such as, Mine decision within the oblique longwall mining exploitation, and to bring roadway into the area. Wind back alley between the use of anti-incline droad way contact all mining technology integrated mechanized mining. Goaf approach adopted falling, face 200 m long, with an annual working days to 330 days, the system of “three, eight“ pattern, cutting daily six knives, knife progress for every 0.8 m. Well mainly to upgrade equipment used winder, using cage belonging to upgrade. Keywords : Mining Technology inclined longwall mining method integrated mechanized mining III 绪论绪论 煤炭资源为我国经济的飞速发展提供了 70%的能源原料，所以矿业在国 民经济中有着举足轻重的地位，但是我国的人均能源远远低于世界水平，所 以我们要加速发展我们对煤炭资源的开采和利用水平。 大学的生活是那么的易逝，我们即将毕业走向社会。经过几年学习，检 验我们学习成果的时候到来了毕业设计。 为了做到学以致用的目的，学校组织我们去黑龙江省鸡西市城子河煤矿 进行毕业实习，通过我们收集相关的资料，在现场的调查与实践，我们学到 了在课堂中学不到的东西，回校后进行新井的设计。 设计包括矿井的开拓方式、巷道布置、采煤工艺、矿井运输、排水、通 风和各项经济指标。需要对上述问题进行详细的方案比较分析。从而从中选 择一套最合理的设计方案。 由于鸡西市城子河煤矿煤层倾角在 812，属于缓斜煤层，四个可采煤 层间距较小，且地质条件构造简单，故巷道集中布置，四煤层共用一个回风、 运输大巷。采煤方法选用倾斜长壁采煤法，采煤工艺采用综合机械化采煤工 艺。经比较发现采用本方案，工程量小，维护方便，技术上合理，经济可靠。 IV 摘要.I AbstractII 绪论.III 第一章 井田概况及地质特征.1 1.1 井田概况 1 1.1.1 交通位置.1 1.1.2 地形地势.2 1.1.3 气象和地震情况.2 1.1.4 井田附近工矿农业概况及建设情况.2 1.1.5 矿区材料水电的供给情况.2 1.2 地质特征 3 1.2.1 矿区内的地层情况.3 1.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造.4 1.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征.4 1.2.4 岩石性质、厚度特征.5 1.2.5 井田内的水文地质情况.6 1.2.6 沼气、煤尘及煤的自然性.6 1.2.7 煤质牌号及用途.6 第二章 井田境界、储量、服务年限.7 2.1 井田境界 7 2.1.1 井田周边状况.7 2.1.2 井田境界确定的依据.7 2.1.3 井田的未来发展情况.7 2.2 井田储量 7 V 2.2.1 井田储量的计算.7 2.2.2 保安煤柱.8 2.2.3 储量的计算方法.8 2.2.4 储量计算方法的评价.9 2.3 矿井的工作制度、生产能力、服务年限 .10 2.3.1 矿井的工作制度10 2.3.2 矿井设计生产能力的确定原则10 2.3.3 矿井服务年限11 第三章 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的概述12 3.1.2 影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况12 3.2 矿井开拓方案的选择 .12 3.2.1 井硐形式和井口位置12 3.2.2 开采水平数目和标高15 3.2.3 开拓巷道的布置16 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 水平数目及高度24 3.3.4 石门、大巷数目及布置24 3.3.5 井底车场形式的选择25 3.3.6 煤层群的联系26 3.3.7 带区划分27 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维护28 3.4.2 井硐布置及装备29 3.4.3 井筒延伸的初步意见31 3.5 井底车场及硐室 .31 3.5.1 井底车场形式的确定及论证31 3.5.2 井底车场的布置、存储线路、行车线路布置长度31 3.5.2 井底车场通过能力验算33 3.5.4 井底车场主要硐室36 3.6 开采顺序 .36 VI 3.6.1 沿煤层走向的开采顺序37 3.6.2 沿煤层倾斜方向的开采顺序37 3.6.3 带区接续计划37 3.6.4 三量的控制情况38 第 4 章 带区巷道布置及带区生产系统41 4.1 带区概述 .41 4.1.1 设计带区的位置、边界、范围、带区煤柱41 4.1.2 带区的地质和煤层情况41 4.1.3 带区的生产能力、储量及服务年限41 4.2 带区巷道布置 .42 4.2.1 区段划分42 4.2.2 带区斜巷布置43 4.2.3 带区车场布置43 4.2.4 带区煤仓形式、容量及支护45 4.2.5 带区硐室简介46 4.2.6 带区工作面接续47 4.3 带区准备 .47 4.3.1 带区巷道的准备顺序47 4.3.2 带区主要巷道的断面示意图及支护方式48 第 5 章 采煤方法50 5.1 采煤方法的选择 .50 5.1.1 采煤方法选择的制约因素50 5.1.2 采煤方法的选择50 5.2 回采工艺 .50 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50 5.2.2 选择采面循环方式和劳动组织形式52 第 6 章 井下运输和矿井提升54 6.1 矿井井下运输 .54 6.1.1 运输方式和运输系统的确定54 6.1.2 矿车的选型与数量54 6.1.3 采区运输设备的选择55 62 矿井提升系统 56 6.2.1 矿井主提升设备的选择及计算56 第 7 章 矿井通风与安全58 VII 7.1 矿井通风系统的确定 .58 7.1.1 概述58 7.1.2 主扇工作方式的确定：59 7.2 风量计算与风量分配 .59 7.2.1 风量计算59 7.2.2 风量分配62 7.2.3 风量调节方法与措施63 7.2.4 风速的验算64 7.3 矿井通风阻力的计算 .65 7.3.1 确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力65 7.3.2 矿井等积孔的计算67 7.4 通风设备的选择 .68 7.4.1 主扇的选择计算68 7.4.2 电动机的选择69 7.4.3 反风措施69 7.5 矿井安全技术措施 .69 7.5.1 预防瓦斯及煤尘爆炸69 7.5.2 火灾与水患的预防70 7.5.3 其他事故的预防70 第 8 章 矿井排水72 8.1 概述 .72 8.1.1 矿井水来源及涌水量72 8.1.2 对排水设备的要求72 8.2 矿井主要排水设备 .73 8.2.1 排水方式与排水系统简介73 8.2.2 主排水设备及管路的选择计算73 第 9 章 技术经济指标77 总结79 致谢80 参考文献81 附录一82 附录二85 VIII 1 第一章第一章 井田概况及地质特征井田概况及地质特征 1.1 井田概况井田概况 1.1.1 交通位置 鸡西矿业集团城子河煤矿位于鸡西市的东北部，距离鸡西火车站大约 5 公 里。地理坐标为东经 130-33-40，北纬 45-20-40。矿内交通十分便利，有 运煤专用线通往密山、虎林，往东至正阳煤矿。此外还有公路通往勃利、哈达、 四海店等地。交通位置如图（1-1） 。 比例尺 1:600000 至林口 滴道 至牡丹江 柳毛矿 石墨矿 通桦木林场 水 源 地 恒山矿 小恒山矿 二道河子矿 张新矿 鸡西矿业集团 鸡西 通密山 鸡东 通密山 东海矿 杏花矿 正阳矿 城子河煤矿 滴道矿 图 1-1 交通位置图 2 1.1.2 地形地势 城子河煤矿总体地质状况较好，矿区内地形高低起伏不太大，地面高差相 对较小。地形属于老年期地貌，北部是古老变质岩露出的山脊，标高一般低于 +100 米，中部为含煤地带的缓坡丘陵，一般标高在0+50 米，城子河煤矿内 有四条河流，穆陵河、城子河、正阳河、白石河。四条河流中穆陵河最大，流 量最大时 2200m3，最小时 0.6m3，该河在本井田深部流过，所以对城子河煤矿 的开采影响不大，其他三条虽在矿区内流过，但属季节性小河，冬季干涸。对 深部开采影响很小。 1.1.3 气象和地震情况 城子河煤矿属的寒温带大陆性气候，夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥，夏季 最高气温 38,冬季最低气温-33。风向多为西北风季风，最大 25m/s。年降 水量 325.7692.3mm,蒸发量 1095.51430.6mm，结冻期由 11 月初至次年 4 月，结冻深度在 2.0 米左右 。城子河无地震资料记载，无地震发生。 1.1.4 井田附近工矿农业概况及建设情况 城子河煤矿的涌水量不大，正常涌水量 80m3/h，最大涌水量 316m3/h，鸡 西矿业集团距本区约 6km，鸡西现有生产矿井 8 个，鸡西矿业集团 2006 年生 产能力已达到 1110 万 t/a， 在井田外 6.5km 处有正生产的鸡西矿业集团正阳煤矿。附近耕地多，农业 较发达。 本井田没有生产，在建及停闭矿井，也没有小煤窑。矿井正常涌水量 371m3/h，最大涌水量 450m3/h，矿井瓦斯不大，属低沼气矿井。 1.1.5 矿区材料水电的供给情况 由于城子河属农业区，工业基础相对其他矿薄弱，鸡西市距本区较近，可 借助鸡西市力量建设新新矿区，人力资源及材料供应条件比较富裕。 鸡西现有区域变电站两座，此外兴建的大型火力发电厂一座，在矿区总体 设计阶段，供电已于电厂谈判达成协议，所以供电电源已经解决。 电源来源于鸡西发电厂，电压 35 千伏。变电所设有 35 千伏，5600 千伏 三相变压器及 4000 千伏变压器各两台。 矿内第四系地层分布广泛，地下含水量极其丰富，水源充足。 矿区建井 用的各种材料均在附近购买到。 3 1.2 地质特征地质特征 1.2.1 矿区内的地层情况 矿区的地层为向南倾斜的单斜构造，倾角较小，在 812之间。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，在穆棱组上覆盖有 巨厚的第三，第四地层晚侏罗系煤系。地层间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。 煤 矿立 井 地 层 综 合柱 状 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 大部分砾石粗砂、中砂、细砂，并复有粘土 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。 上部是以细砂岩和页岩为主，灰岩粉砂岩，次 之，夹35层黄绿凝灰质泥岩和薄煤层数层 下部以灰白色粗砂岩、和细砂岩为主，夹凝 灰岩和煤层，岩性往下变粗为含砾砂组成。 西采煤厚1.4 往东厚2.0 西部1.7 ，往东浅部2.2 深部变厚2.5MM M 720800 78.01.7 14-2. 0 1.8-2.6 2.2014 10 -18 界系群 生 罗西 组 中侏鸡 城 穆 棱 组 层 号 平均 0-20 10 600 - 780 690 (K Z ) (Q)(Q 4) (J3m) (J3ch) (Mz) (J)(J3) 36B# 36A# 1.6 1. 2-2. 0 1.1 0.9 . 1.3 岩性主要以各种粒度的灰灰白岩白色 砂岩和沙页岩 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页岩 是砂岩和沙页岩，砾岩等，胶结好，致密坚硬 煤层变化较大，厚度在1.2-2.0米 主要是细砂岩 8# 7# MM 子 河 含 煤 城 子 河图 煤层厚度变化小，厚度在。1.1-1.3m 图 12 城子河煤矿地层综合柱状图 4 城子河煤矿开采鸡西群，城子河组内煤层，含煤地层厚度在 0-700 米， 全区可采煤层共四层，均为中厚煤层。 第三、第四系在井田范围内广泛分布，其中第三系，主要由粉沙岩，泥岩 组成，岩石较松软，厚度变化不大；第四系主要砾砂和粗砂组成，中间有不连 续的亚粘土，在砾砂蹭层上，有粘土和层厚 810m 的黑腐殖土。 1.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造 本地区构造主要受新华夏系和构造应力场的控制，基本构造形态为南倾的 单斜构造，地层倾角在 812，区内共有特征编号断层一条，为正断层断距 2845 米，如下表 表 11 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 1F1斜交东西南北 12 正2845 5 可 靠整个 井 田 1.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征 全区共有可采煤层四层，分别 36B、36A、8、7，全部可采，主要 煤层稳定，底部多为砾岩，煤层顶板为粉沙岩，细砂岩，底板为泥岩 36B煤层：全区发育且稳定，为本区主要可采层，煤质较稳定，肉眼鉴 定为半亮半暗型、块状。煤层厚度 2.12.5m，平均厚度 2.2m，顶板砂页岩， 平均厚度 3.7m，底板砂岩，平均厚度 3.1 米，下距 36A煤层约 14m。 36A煤层：全区发育稳定，本区主要可采层，煤层结构较简单，肉眼 宏观煤岩型为半亮型、粉、块状。底板是砂岩或页岩，平均厚度 4.81m，煤层 厚度 2.01.4，平均厚度 1.7m，下距 8煤层约为 60m。 8煤层：全区发育较稳定，结构单一，宏观煤岩为半亮型、粉状。煤 层厚度 1.22.0m，平均厚度 1.6m。煤层顶底板为粉细砂岩，顶板平均厚度 3.12m，底板平均厚度 3.23m，下距 7煤层约为 12m。 7煤层：全区发育较稳定，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 0.901.3m，平均厚度 1.2m，煤层顶板为凝灰砂岩 或页岩，平均厚度 1.22m，底板是砂岩或灰岩，厚约 1.94m。 具体岩性见表（12） 。 5 表 12 城子河煤矿煤层及顶底版板岩性特征 厚度/米层间距 煤层号最大-最小 平均 最大-最小 平均 顶板岩性底板岩性可采程度稳定程度 36B 2.52.1 2.2 砂页岩 砂岩 砂岩全层可采全层稳定 18.59.5 14 36A 2.01.4 1.7 砂岩 凝页岩 砂岩 凝灰岩 全层可采全层稳定 87.572.5 608 2.01.2 1.6 砂岩 页岩 砂岩 灰岩 全层可采全层稳定 7 1.31.1 1.2 13.510.5 12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 城子河组岩性较粗，主要由砂页岩、砂岩、砾岩、泥岩及煤层组成，仅有 较少的粉砂岩，泥岩。城子河组是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，见表（13） 表 13 岩石主要物理力学性质指标 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2.02.65252200.50.40.58110 砾岩2.32.65151150.21.50.8828 泥岩2.7 2.851.65.21120.62.027510 灰岩2.22.75205200.52.018510 页岩2.02.416301100.21.013.528 石英2.652.70.120.515351.03.06 20620 1.2.5 井田内的水文地质情况 地下水成因的类型，因为城子河矿矿区地势北高南低，所以类型为第四纪 6 冲击层孔隙水及基岩风化的裂隙水，矿井正常涌水量 240 /h，最大时 3 m 650/h，含水层主要分布于煤层底板中岩石裂隙和构造裂隙中，并有随着矿 3 m 井的深度增加有含水程度减弱的趋势。水文地质条件相对简单，矿井涌水量较 小。穆棱河离本矿的可采煤层上方较远，逐渐流向立井井田的深部，此外还有 向南流向的小河：城子河、白石河。 矿区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，地下水主要赋存在裂隙中，矿井涌水量随大气降水而变化。 1.2.6 沼气、煤尘及煤的自然性 城子河全矿属于低瓦斯矿井，瓦斯的相对涌出量 6.24/h未来各煤层瓦 3 m 斯的涌出量随着开采深度的不断延伸，涌出量无逐渐的增大的趋势。 城子河矿在开采范围内各煤层煤尘爆炸指数在 33%67%之间，属于有煤 尘爆炸危险的煤矿。自然发火期为 11 个月左右。 1.2.7 煤质牌号及用途 经肉眼鉴定煤层类型，多属半亮及半暗煤，颜色深黑，条痕黑褐色，断口 参差状，或平坦状，硬度 23，煤中夹石主是煤页岩、砂页岩、页岩和少量 的细粒岩等。 全区可采煤层 4 层，属中厚煤层，煤质程度中等，灰分 6.038.0%挥发分 2639.6%，胶质层厚度 9.024.0mm 煤种皆为 1/3JM，煤的发热量多在 5000 大卡/千克以上。 原煤灰分 6.058.67% 原煤挥发分：25.3740.80% 煤中含硫量：0.260.55%属于低硫煤。 含磷量：0.00220.027%属于低磷煤。 胶质煤层厚度：823mm 发热量：564608170 卡/克 原煤作为炼焦煤使用。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 第二章第二章 井田境界、储量、服务年限井田境界、储量、服务年限 2.1 井田境界井田境界 2.1.1 井田周边状况 本矿井西部以西部井田境界为界，浅部以生产过程中的断层为界，深部以 -700 标高为下部境界，东部以断层边界为界。走向 4.5 公里，倾斜 3.2 公里， 井田面积 14.4 平方公里。关于井田境界除东部外其余均和勘探境界相同。经 勘探结果分析以断层为界。 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充分利用自然条件划分井田，以地理地形、地质条件作为划分井田境 界的依据，例如以井田的勘探边界为矿界。 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。保证井田 的合理尺寸中型矿井走向不小于 4000m。 4合理规划矿井的开采范围，处理好相邻矿井间的关系。 2.1.3 井田的未来发展情况 城子河煤矿是鸡西市的大矿，经济效益前景好，由于本井田的赋存条件很 好，初期产量就可以达到设计生产能力，随着技术的进步和勘探水平的全面提 高，煤矿增产的可能性很大，在更深部也可能发现可采煤层。生产能力和服务 年限会相应的增大，增强。 2.2 井田储量井田储量 2.2.1 井田储量的计算 矿井储量可分为：矿井地质储量、矿井工业储量、矿井可采储量。 矿井地质储量包括平衡表内储量和平衡表外的储量。平衡表内储量是指在 目前技术条件下煤层主要质量指标，和经济技术指标都符合要求的，平衡表外 的指还不满足工业要求的，目前还不能开采的。 8 矿井的工业储量是指在井田范围内经地质勘探厚度和质量均合乎开采要求 的储量。 矿井可采储量是指矿井工业储量减去工业场地、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。 其计算方法有 1.算术平均法 2.三角法 3.断面法 4.地质块段法 5.等高线 法 2.2.2 保安煤柱 依据照保护煤柱的设计原则如下： (1)一般情况，保护煤柱的大小应根据受保护护面积边界进行圈定。地面 受护面积包括受护对象及周围的受护带 (2)当受护边界与煤层走向斜交时，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。 (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。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 20 m 保安煤柱； 2.边界断层留设 20m 保安煤柱； 3.井田内部断层留设 20m 保安煤柱； 4.地面建筑物留设 20m 保安煤柱。 按以上留设方法计算得： 工业广场煤柱损失：3.74 Mt； 断层保安煤柱损失：4.15 Mt； 大巷保安煤柱损失：3.12 Mt 边界保安煤柱损失：5.64 Mt； 总损失为： 16.65 Mt； 2.2.3 储量的计算方法 本区的四个可采煤层为 36B#、36A#、8#、7#。采用地质块段法，首先求出 煤层的伪面积，进行斜面积换算，在乘以煤厚和容重。 其计算公式如（21）： Q=S SecX M （2 9 1） Q工业储量 S平面面积 SecX煤层倾角的正割函数 M煤层真厚度 煤层容重 Zc36B=S SecX M =12853150 Sec1102.2 1.35 =3698.5 万 t Zc36A= S SecX M =13362320 Sec1101.7 1.35 =3067.1 万 t Zc8= S SecX M =11301960 Sec1101.6 1.35 =3067.8 万 t Zc7= S SecX M =13292190 Sec1101.6 1.35 =2033.4 万 t 2.2.4 储量计算方法的评价 具体储量计算情况如下表 表 2-1 可采煤层储量总表 煤层 别 面积/k 2 m 工业储量 /万 t 永久煤 柱/万 t 可采储 量/万 t 占总储量 的百分比 备注 36B#12.853698.5371.92590.433.7% 36A#13.363067.1310.32204.828.7% 8#11.302464.8552.61609.620.9% 7#13.292033.4430.31274.416.6% 总计50.8211273.81665.17679.299.9% 永久煤柱是指，工业 广场、井筒、井田边 界、断层、大巷等 10 表 2-2 分煤层分水平储量计算表 (万 t) 2.3 矿井的工作制度、生产能力、服务年限矿井的工作制度、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 330d，采用“三、八”工作制，每天两班生产，一 班检修，净提升时间 16h 2.3.2 矿井设计生产能力的确定原则 矿井的生产能力是煤矿生产的重要指标，在一定程度上综合反映了矿井的 水 平 煤层别工业储量 工业 场地 井田 境界 断层开采 损失 其他 损失 合计可采储 量 36B1649.8115.182.752.420%56427061150 3 36A1368.390.563.940.520%42120919435 81099.395.960.138.120%37920587027 7#907.067.845.128.620%20215076029 合计5024.4371.3251.8159.620% 167 6 83813340 4 36B2049.40102767520%79620081478 8 36A1699.1079451720%61315441211 7 81368.2074748720%51213969828 7#1126.7056037120%44311048134 合计6243.403128203 5 20%236 4 60364335 7 总计11269.837135646362 1 20%404 0 176427675 2 11 生产技术面貌，是井田开拓的一个重要参数，也是选择井田开拓方式的重要依 据之一。 确定矿井生产能力的重要因素很多，主要根据井田的地质条件，煤层赋存 情况、储量、开采条件、设备供应及国家需煤等因素确定 1. 开采能力即按矿井矿井开采条件所能保证的原煤生产能力。 2. 各环节的生产能力主要是提升、运输和通风能力，大巷和井底车场的 通过能力。 3. 储量条件相适应 4. 安全生产条件主要是瓦斯、通风、水文地质条件等因素影响。 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 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 /（Ak） 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=1.31.5。 根据本矿井实际情况，取 k=1.4。 Z=(Zc-P)C Zc 矿井工业储量 P保护工业场地的等损失 C采出率。 12 依据以上拟定的矿井生产能力，矿井的服务年限准备提出三种方案，具体 方案如下： 方案 A：1.2Mt/a T=Z /（Ak）= 7679.2/（1201.4）= 45.7a； 方案 B：0.9Mt/a T=Z /（Ak）= 7679.7/（901.4）= 61.1a 方案 C：0.6Mt/a T=Z /（Ak）= 7679.7/（601.4） =91.5a； 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 0.9Mt/a；矿井服务年限为 T= 61.1a。 第三章第三章 井田开拓井田开拓 3.1 概概述述 3.1.1 井田内外及附近生产矿井开拓方式的概述 本井田位于三江盆地的西部，区域构造属新华夏系第二隆起带。与正阳矿 相邻，正阳采用双立井开拓方式 。 3.1.2 影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况 井田开拓方式的选择应全面考虑各种因素，主要因素包括： (1)根据批准的设计文件； (2)煤层赋存条件和开采技术条件，技术装备和工艺系统条件； (3)投资多少和所建井型大小，和矿井生产能力要求等； (4)地形地貌和地面外部条件施工，技术和设备条件。 通过对以上各种因素的综合研究，发现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，井田北部及中部皆为平原。 13 2.煤层赋存情况 可采煤层全区发育上部标高均在+80 以下，下部标高在-720 以上，整个矿 区共有四层可采煤层，即 36B#、36A#、8#、7#。煤层走向长度为 4.5km，倾向 3.2km。本井田煤层属缓倾斜中厚煤层，平均倾角在 10左右。 3.2 矿井开拓方案的选择矿井开拓方案的选择 3.2.1 井硐形式和井口位置 1井筒形式： 斜井开拓的优点：井筒掘进和施工技术比较简单，掘进速度快，井筒装备、 井底车场及硐室都比较简单。 缺点：斜井要比立井长的多，采用绞车提升速度慢，能力小、钢丝绳磨损 严重、动力消耗大、提升费用高；且环节多系统复杂要更多的占用设备和人力； 另外对地形要求高。 立井井筒开拓优点：由于立井井筒的适应性很强，一般不受煤层倾角、厚 度、瓦斯、水文等自然条件限制。井筒短，提升速度快、提升能力大，对辅助 提升有利。机械化程度高，易于自动控制，维护费用低，有效断面大，通风条 件好，管线短，物料和人员升降速度快等优点。 其缺点与斜井的优点相对应。 由于地质条件影响，城子河不是赋存在山岭、丘陵或沟谷地区，不能采用 平硐，又由于煤层角度小，煤层斜长大，斜井太长，采用多段绞车提升，转载 环节多，系统复杂，又因为斜井井筒断面小，满足不了通风的要求，综合以上 因素分析采用立井开拓。 2.井口位置： 井口位置的如何选择是井田开拓的重要部分。它与井田的开拓方式要相互 协调、相互适应，特别是提煤、运煤的主井位置还要与地面生产系统、工业广 场布置相适应，因此要综合考虑以下原则： （1）井下条件： 井筒位置一般选择在井田走向的储量靠近中央位置，使井田两翼可采储 量基本平衡； 井筒一般应避开或少穿地质复杂地方； 初期工程量小。 （2）地面条件： 井口及工业场地位置必须符合国家规定的要求；工业场地不占用或少占 14 用良田； 井筒位置应布置在比较平坦的区域，并且达到防洪设计标准； 井口要避开地面流沙、滑坡、岩崩、雪崩、泥石流、等危险地区； 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。 该矿井设计，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。 已确定井口位于井田走向方向的中部，但倾斜方向还不能确定，于是提出 三种沿井田倾斜方向的井筒位置方案： 方案一：井筒位于井田浅部 （图 31） 方案二：井筒位于井田中部 （图 32） 方案三：井筒位于井田深部 （图 33） 图 31 井筒位于井田浅部 图 32 井筒位于井田中部 图 33 井筒位于井田深部 （3）经过上述的技术比较得到如下结论： 15 当井筒位于井田浅部时，井筒保护煤柱损失最小，工业广场压煤量最少， 但石门施工量最大，但是建井工期短； 当井筒位于井田中部时，井筒保护煤柱尺寸较大，但石门工程量短，均 衡矿井的运输且运输工作量小； 当井筒位于井田深部时，井筒保护煤柱损失量最大，工业广场压煤量最 大，且初期工程量大，但开采井田深部煤层有利； 本井田煤层均属缓倾斜中厚煤层，井田走向长度较大，从有利与井下运 输和保证初水平合理的服务年限出发，应该将井筒布置在井田中部，由于煤层 属中厚煤层，为减少煤柱损失，减少初期工程量决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 煤层赋存地质条件为倾斜状态时，一般采用由浅部向深部逐渐开采的方法， 以求初期工程量少、建设速度快、投资省、成本低的目的。根据煤层的赋存条 件和倾斜长度大小，一个井田可以单水平开采，也可以多水平开采。 现在矿井的生产追求高产高效，要求高度机械化的实现高度集中化是将来 矿井建设的发展方向，高产高效矿井要求集中在一个水平，12 个工作面生 产。这就要求煤层的赋存条件要好，地质水文条件简单，煤炭储量丰富，厚度 较大。 本设计井田水平标高的确定主要考虑了以下因素： 1合理的水平服务年限，水平间如何接替； 2. 煤层赋存条件及地质水文构造，工程量； 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；一水平运输标高-370m，上山开采，水 平垂高 380m，二水平运输标高为-700m，上山开采。 方案二：将本井田划分三个开采水平，一水平标高 -250m，二水平标- 500m，三水平标高-700m。各水平均实行上山开采。水平划分图如图（34） 0 -50 -100 -150 -200 -250 -300 -350 -400 -450 -500 -550 -600 -650 -700 0 -50 -100 -150 -200 -250 -300 -350 -400 -450 -500 -550 -600 -650 -700 图 34 开采水平划分 16 表 3-1 开采水平划分比较表 方案水平可采储量（万 t）服务年限（年） 一水平3340.426.5 方案一 二水平4335.734.4 一水平2059.116.7 二水平3553.226.3方案二 三水平2062.516.3 通过表可以看出，方案二的一水平服务年限达不到设计规范要求的服务年 限，一水平水平储量不足，而方案一的水平服务年限满足煤矿设计中一水平服 务年限不小于 20 年的基本要求，巷道利用率高石门较短，运输费用较低。故 而采用方案一的水平划分方法，即划分两个开采水平，一水平垂高为 370m， 二水平垂高为 330m。 17 3.2.3 开拓巷道的布置 1运输大巷的布置： 由于本设计是煤层群开采，将巷道的主要巷道布置方式划分为三类： （1）分层布置：每一煤层设置水平运输大巷。 （2）分组集中布置：煤层群开采中，邻近的煤层划分为一组设分组集中大 巷，由分组集中运输大巷与各带区联系。自运输大巷开掘主要石门与分组集中 大巷贯通。 （3）集中布置：近距离煤层群开采时，只开掘一条水平集中运输大巷，回 风大巷，用带区入回风斜巷联系各带区。 根据矿井设计生产能力，本着经济上可靠，技术上可行要求，特提出以 下二种大巷布置方式。 方案一：分组集中运输大巷 方案二：集中运输大巷 如图（3-5）所示： 7# -350 图 3-5 大巷布置图 详细技术比较见表（3-2）： 表 3-2 大巷布置比较表 评价 分组集中大巷布置集中大巷布置 优点 1. 总的巷道工程量较少 2. 采区巷道分组联合布置 3. 大巷容易维护，运输条 件好 1. 大巷总工程量少，布置简单。 2. 生产区域比较集中，运输条件 好，大巷维护简单，易于管理。 3. 采区巷道集中联合布置，开采 程序比较灵活，开采强度大。 18 缺点 1石门工程量较大 2掘进工程量大 1. 总施工石门工程量大。 2. 初期建井工程量大，时间长。 适应 条件 1. 可采煤层数目多，间距 大小不同 2. 采区巷道为分组联合布 置，煤层分组间距大。 1. 煤层间距小，地质条件简单。 2. 井田走向长度大，服务年限长 3. 煤层底板岩性比较坚硬固定。 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 36B#、36A#、8#、7#，其中 36B#与 36A#平均间距 24m,36A#与 8#煤层平均间距 50m。8#和 7#相距 22m 针对上述情况，根据比表可知，本井田适合于集中大巷 布置，因此采用方案二。 2开拓和巷道布置 开拓巷道方式的确定，要设计多种在技术经济上可行的方案，然后进行 技术经济分析比较后，从中选择最优的。 根据本设计的矿井的条件，设计有以下几种方案。 方案一：总石门分煤层大巷布置带区材料车场与带区入风斜巷 分带运输巷及运料巷倾斜长壁回采工作面。 方案一开拓及巷道布置如图 3-6 所示： 方案一的优点： 方案一采用总石门贯穿所有煤层，所以总石门、分煤层大巷和带区车场运 输设备可以相同，运输过程简单，运输段数少。 方案一的缺点如下： （1）每层煤都要掘进多条分煤层大巷，分煤层大巷总条数过多，井田开 拓掘进总工程量大。由于煤层倾角小，造成各水平总石门长度大，工程量大。 423000 422500 422000421500421000420500420000419500 5022000 5022500 5023000 5023500 5024000 5024500 5025000 419000418500 7# 0 7# -50 7# -100 7# -150 7# -200 7# -250 7# 300 7# -350 7# -400 7# -450 7# -500 7# -550 7# -600 7# -700 7# -750 7# -650 7# 0 7# -50 7# -100 7# -150 7# -200 7# -250 7# -300 7# -350 7# -400 7# -450 7# -500 7# -550 7# -600 7# -650 7# -700 36B# -450 36B# -500 36B#-550 36B#-600 36B#-650 36B#-650 36B#-600 36B#-550 36B#-500 36B#-450 36B# -400 67 36B# -350 36B# -250 36B# -200 36B# -150 36B# -100 36B# -50 36B# -300 36B# 0 36B# -400 36B# -350 36B# -300 36B# -250 36B# -200 36B# -150 36B# -100 36B# -50 36B# 0 回风石门 一水平总石门 分带运料回风巷 分带运输入风大巷分煤层运输大巷 分煤层回风大巷 带区材料车场 带区煤仓 风井 风井 L 图 3-6 方案一开拓及巷道布置图 （2）巷道维护量大，维护费用高；通风网路较长，通风费用较高；由于 工程量大，又是单层开拓、所以采掘干扰严重。 （3）存在倾向断层时，分煤层找煤麻烦困难，大巷的弯道数量增加，运 输设备的运行速度且增加投资，该模式对构造适应能力差。 （4）带区材料车场和带区入风石门，是从煤层底板穿向煤层，煤层倾角 缓，护巷煤柱太大；压煤量较多；采区采出率低。 19 （5）分煤层运输大巷和回风大巷处在下层煤下山阶段的上方，回风立井 处在井田边界附近，煤层之间几乎不能实现同采，给各煤层间的搭配开采造成 极大的困难，矿井生产期内的产量、煤质、煤种等综合指标不稳定。 （6）护巷煤柱大，在有自然发火危险的煤层中，护巷煤柱压裂透风容易 引起自然发火。 采用此中方式的情况一般是井田走向短，煤层数目少，且煤层间距大，采 用集中布置有困难且经济上不合理时，采用此种方案。 方案二：分煤层大巷带区车场及带区石门分带运输巷及运料巷 分带入，回风巷；其于层：集中大巷反斜集中斜巷分煤层大巷 带区材料车场及带区入风石门分带运输巷及运料巷分带入，回风巷。 方案二开拓及巷道布置如图（3-7）所示： 423000 422500 422000421500421000420500420000419500 5022000 5022500 5023000 5023500 5024000 5024500 5025000 419000418500 7# 0 7# -50 7# -100 7# -150 7# -200 7# -250 7# 300 7# -350 7# -400 7# -450 7# -500 7# -550 7# -600 7# -700 7# -750 7# -650 7# 0 7# -50 7# -100 7# -150 7# -200 7# -250 7# -300 7# -350 7# -400 7# -450 7# -500 7# -550 7# -600 7# -650 7# -700 36B# -450 36B# -500 36B#-550 36B#-600 36B#-650 36B#-650 36B#-600 36B#-550 36B#-500 36B#-450 36B# -400 67 36B# -350 36B# -250 36B# -200 36B# -150 36B# -100 36B# -50 36B# -300 36B# 0 36B# -400 36B# -350 36B# -300 36B# -250 36B# -200 36 B# -150 36B# -100 36B# -50 36B# 0 回风石门 一水平总石门 分带运料回风巷 分带运输入风大巷 带区运输入风斜巷 带区煤仓 风井 风井 带区运料回风斜巷 分组集中回风大巷 分组集中运输大巷 回风石门 L 图 3-7 方案二开拓及巷道布置图 方案二的优点如下： （1）主要运输大巷较少，工程量较少，一水平井筒较短，建井工期较短， 初期投资较低；分带接续较均衡，分带巷道运输费较低。 （2）分带运输巷和分带运料巷掘进通风较容易。 20 方案二的缺点如下： （3）巷道多，总工程量大，所以巷道维护量大，维护费用较高。 （4）当井田内存在倾向断层时，分煤层回风大巷够煤困难，分煤层运输 大巷的弯道多，运输设备的运行速度慢且投资大，此方案对构造适应能力差。 （5）分煤层运输大巷和回风大巷均处于下层煤上方，回风立井处于井田 边界附近，煤层之间很难实现同时开采，给各煤层间的搭配开采造成相当大的 困难，因此造成了矿井生产期内煤炭的产量、煤质、煤种等相关一系列综合指 标不稳定。 （6）每层煤的护巷煤柱较大，在有自然发火危险的煤层中，护巷煤柱压 裂透风容易引起自然发火。 与方案一比较相近 在目前设计、制造和使