采矿工程毕业设计（论文）-徐州矿业集团庞庄矿1.2Mta新井设计【全套图纸】

I 摘 要 本矿井设计为江苏省庞庄煤矿的新井设计，设计生产能力 1.2Mt/a，服务 年限 66.2a。井田平均走向长 5.6km，平均倾斜长 2.6km，煤层平均倾角 10， 属近水平煤层。共有 4 层可采煤层，平均厚度 8m。 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，工作面全部为机械化采煤。 本设计中矿井开拓方式采用立井方案，单水平开采，一个工作面达产。 关键词：矿井设计、倾斜长壁采煤法、矿井开拓 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 II Abstract This design is a new mine planning with pangzhuangCoal Mine in jiangsu Province. Mine planning capacity is 1.2Mt/a. Service is 66.2a. Well the average toward length of the field is 5.6km,and average skewed length is 2.6km.The average inclination of the coal bed is 10,that is a nearly level coal bed. This field there are 4can exploit coal bed, the average thickness of coal bed is 8m. As field more toward greater length, and coal bed is nearly incline. And geological conditions Etc. causes impact, decision this field use more long wall coal mining, located all use integrated mechanized coal mining. This development method is vertical shaft , one production level, and one located production. Keyword：Mine planning、inclined longwall coal mining method、Mine development III 目录 摘要.I AbstractII 目录.III 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 矿区的地理位置2 1.1.2 水文情况2 1.1.3 气候状况3 1.1.4 地形地貌3 1.2 地址特征 .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 井田内水文地质情况7 1.2.6 沼气、煤尘及煤的自然8 1.2.7 媒质、牌号及用途8 1.3 勘探程度与可靠性 .9 第 2 章 井田境界、储量、服务年限.10 2.1 井田境界 10 2.1.1 井田周边状况.10 2.1.2 井田确定的依据.10 2.1.3 井田未来发展情况.10 2.2 井田储量 10 2.2.1 井田储量的计算.10 2.2.2 保安煤柱.10 2.2.3 储量计算方法.12 2.2.4 储量计算的评价.12 IV 2.3 矿井工作制度 生产能力 服务年限 12 2.3.1 矿井工作制度.13 2.3.2 生产能力.13 2.3.3 矿井服务年限.13 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 15 3.2.1 井筒形式和井口位置.15 3.2.2 开采水平数目和标高.20 3.2.3 开拓巷道的布置.21 3.3 选定开拓方案的系统描述 22 3.3.1 井筒形式和数目.22 3.3.2 井筒位置及坐标.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 井底车厂形式的选择.24 3.3.6 煤层群的联系.24 3.3.7 带区划分.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 井硐布置及装备.27 3.3.3 井筒延伸的初步意见.29 3.5 井底车厂及硐室 29 3.5.1 井底车场形式的确定及论证.29 3.5.2 井底井场的布置、存车线路、行车线路布置长度.30 3.5.3 井底车场通过能力计算.32 3.5.4 井底车场主要硐室.33 3.6 开采顺序 34 3.6.1 沿井田走向的开采顺序.34 3.6.2 沿井田倾向的开采顺序.34 3.6.3 带区接续计划.35 V 3.6.4 “三量”控制情况.37 第 4 章 带区巷道布置.39 4.1 带区概述 39 4.1.1 设计带区的位置、边界、范围、带区煤住.39 4.1.2 带区的地质和煤层情况.39 4.1.3 带区的生产能力、储量及服务年限.39 4.2 带区巷道布置.40 4.2.1 区段划分.40 4.2.2 带区巷道布置.41 4.2.3 带区车场布置.41 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 工作面接续.46 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.47 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拱动组织形式.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 矿车的选型及数量.54 6.1.3 带区运输设备.55 6.2 矿井提升系统 56 6.2.1 提升方式.56 6.2.2 矿井提升设备的选择及计算.57 第 7 章 矿井通风与安全.60 7.1 矿井通风系统的确定 60 VI 7.1.1 概述.60 7.2 风量计算与风量分配 61 7.1.1 风量计算.61 7.2.2 风量分配.63 7.2.3 风的调节方法和措施.65 7.2.4 风速的验算.65 7.3 矿井通风阻力的计算 67 7.3.1 确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力.67 7.3.2 矿井等积孔的计算、.72 7.4 通风设备的选择 73 7.4.1 主扇的选择计算.73 7.5 矿井安全技术措施 75 第 8 章 矿井排水.77 8.1 概述 77 8.1.1 矿井水来源及涌水量.77 8.1.2 对排水设备的要求.77 8.2 矿井主要排水设备 78 8.2.1 排水方式与排水系统简介.78 8.2.3 主要排水设备及管路的选择计算.78 第 9 章 技术经济指标.82 参考文献：84 总结85 致谢86 1 绪论 通过大学四年的学习，我掌握了很多专业知识，为了能更好的巩固和运用 这些知识，借毕业设计这个机会我做了江苏徐州矿务局的庞庄矿新井设计，本 设计主要是关于新矿井的建设，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。本设计包括通风安全方面、采煤工艺方面、岩石 力学方面以及 CAD 制图方面的知识。采用倾向的巷道布置，不需要布置上下山， 因此，可以节省很多开采费用，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纸来进行矿井的优化设计，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。这样才能使建成的矿井更加与实际相符。达到 在技术上可行，在经济上合理。 2 第 1 章 井田概况及地质特征 1.1 井田概况 1.1.1 矿区的地理位置 徐州矿务局集团公司庞庄矿位于江苏省铜山县境内，徐州市西北郊 13km 处，井田走向长约 5.6km，倾向长约 2.6km，面积约 14.69km，矿区内有专用 铁路，东与京沪铁路茅村站，西与陇海线夹河寨站相连接，徐沛公路从矿门口 通过，可与苏北、皖北、鲁南，豫东各县相接，矿区东北角有京杭大运河穿过， 经徐州煤巷贯能，南北，因此，庞庄矿水陆交通条件极为便利。 图 1-1 交通图 1.1.2 水文情况 庞庄井田地表爱到严重破坏，大面积塌陷，因此，井田内地表水体主要 为塌陷区积水，常年积水面积约 2.51km2，积水量为 200 万 km3，常年水位 34.3m，洪水期间最高水位 36.25m(1982.7.22)，由于第四纪冲击层内含有多 层粘土隔水层，故对井下采煤没有影响，地表还有拾新河，拾屯河，围城河等 3 秀节性河流，拾新河是铜山县在该矿区中部，自西北向东南挖掘的河流，常年 积水深达 56m 之多，河床不连续且与塌陷区积水联成一片，拾屯河从矿区南 部露头自西向东穿过，全长 13km，为季节性河流，除上述地表水体外，尚有 零星的排水沟渠分布，因此，矿区内地表水较为发育。 1.1.3 气候状况 该矿处于徐州矿区西北郊，地势西北高而东南低，矿区受海洋性气候控制， 矿区东距黄河 170km，气候类型属南温带半湿润型，矿区常有寒潮，霜冻，冰 雹等灾害性天气，年平均气温 14.4，高气温为 3639,低气温为- 1319,一月份最低,平均气温-0.6,七月份最高,平均气温 27.4,历史最 高温度达 43.3(1958.7.15),最低气温达-22.6(1969.2.16),本区年降水量 为 1297.0mm(1958),年最小降水量为 500.6mm(1988)。 全年四秀风雨，以偏东南居多，最大风速 24.3m/s(1959.6.4),结冻期从 每年的 10 月上旬开始，至次年 4 月下旬解冻，土壤冻结深度 29cm，积雨最大 厚度为 21cm。 1.1.4 地形地貌 庞庄井田为古黄河泛滥的冲积平原，冲击层平均厚度 69.19m，地面较平 坦，略显西北高，东南低的趋势，地面绝对标高 2930m，坡度约为 1：2000，由于常年的煤炭开采活动，使地表受到严重破坏，大面积塌陷，积 水成塘，塌陷区最深可达 56m，矿区的东南侧有寒武，奥陶纪石灰岩构成为 数不多的低心丘陵，断断续续大致呈北 60东方向延伸，自西向东为大孤山， 小孤山，霸王山，琵琶山，其中以九里山最高，山顶绝对标高为 173.2m。 1.2 地址特征 1.2.1 矿区范围内的地层情况 本井田含煤地层为石炭、二迭系，有三个含煤组：石炭系太原组、二迭系 下统山西组和下石盒子组。煤系地质综合柱状图见图 1-2。 100O 2 2 奥 陶 系 中 统 阁 庄 组 厚层白层质灰岩。 下 古 生 界 中 统 本 溪 组 2C25 150 中厚层灰岩。 石 炭 系 上 统 太 原 组 C3 22煤 21煤 1.9 2.1 黑灰色页岩，主要含煤地层。 上 古 生 界 120 1 1 P 山 西 组 2.2 1.8 9煤 8煤 灰色页岩，主要含煤地层。 下 统 下 石 盒 子 组 P 2 1200 杂色、灰绿色页岩， 浅灰、中细粒砂岩。 上 统 上 石 盒 子 组 2 1 250P 杂色、灰绿色页岩，砂页 岩，下部中粒奎山砂岩。 土黄、粉砂夹棕红色粘土 76Q 第 四 系 新 生 界 (m)(m) 组统系界 地层单位 岩 性 描 述 煤层 厚度 地 层 符 号 地层 厚度 煤 层 名 称 1：10000 地层柱状 二 迭 系 图 1-2 煤系地质综合柱状图 4 1.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造 庞庄井田位于九里山向斜的中段，总体上为一不对称的复式向斜构造；即 由 2 个背斜、3 个向斜组成;大中型断裂亦较为发育，受褶曲构造的影响，地 层产状沿走向和倾向上均有变化，一般为 8l0；东南翼较陡，西北翼相对 较缓；在 12 勘探线以西的浅部或煤层露头产状可达 60以上，局部近乎直立。 由于西北翼被 F1断层切割，其构造的完整性遭到了一定程度的破坏。 表1-1 断层特征表 基本特征 序 号 断 层 号 与煤 层走 向关 系 走向倾角性质落差 延展 情况 控制情 况 摆动 情况 可靠 程度 1 F3 斜交 N35E50 正 40 全区 60-18 30 可靠 2 F48斜交N80E70 正 45 全区 59-35 20 可靠 3 F10斜交N110E45 正 5 全区67-113 8可靠 4 F4 斜交 N88E70 正 135 全区65-108 6可靠 1.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征 该井田煤系地层较为平缓，平均倾角 10，煤系地层总厚度为 48.8m，含 煤比较稳定，其中可采煤层为 4 层（8，9，21，22 煤） ，总厚度 8m，主采煤层 为 8，9，21，22 煤，厚度分别为 7 煤 2。2m，9 煤 1.8m,20 煤 2.1m，21 煤 1.9m。可采煤层特征表如下。 表 1-2 可采煤层特征表 厚度 煤层 最大最小平均 煤层特征顶板低板视密度 82.31.71.8 中厚煤层砂页岩砂页岩 1.34 92.41.42.2 中厚煤层砂页岩砂页岩 1.31 212.51.32.1 中厚煤层第 10 灰层页岩 1.31 222.21.41.9 中厚煤层第 12 灰层砂页岩 1.28 5 1.2.4 岩石性质、厚度特征 井田内无基岩出露，现据区外露头所见及钻孔揭露资料，将井田地层自下 而上简述如下： 1.寒武系 井田钻孔未见，仅在矿区外围群山有出露。主要分布于徐州复背斜的轴部， 与下伏地层震旦系(Z)呈假整合接触。下部以砂页岩为主，夹薄层状灰岩；中、 上部则由中厚层状灰岩组成。 2.奥陶系(O) 仅见于少数钻孔，是徐州复背斜构造的两翼主要地层组成部分。也是煤系 地层的沉积基底。区内只发育有下统和中统，上统缺失。其中： 奥陶系下统(O1)：与下伏地层寒武系呈整合接触关系。 下部由中厚层竹叶状白云岩、泥质白云岩、页片状泥质灰岩、钙质白云岩 及厚层状灰岩组成。 上部的马家沟组则由中厚层巨厚层的豹皮状灰岩组成，顶部夹有紫灰色 薄层钙质白云岩，厚 450530m，平均 484m。 奥陶系中统阁庄组(O2g)：厚 65.270.9m 平均 68m。由青灰色黄灰 灰色薄中厚层钙质白云岩、白云质灰岩、白云岩组成。 3.石炭系(C) 本系地层仅发育有中统和上统，下统缺失。 （1）石炭系中统本溪组(C2b) 本组地层厚 17.842.7m，平均 27m,假整合于奥陶系之上。是在奥陶系中 统之后地壳整体长期上升、剥蚀夷平的基础上广泛海侵的浅海相沉积。其岩性 自下而上为： 下部为紫色、灰绿色页岩(相当于华北山西式铁矿层位)，含铁不均匀， 厚度较小，一般在 6m 左右，系本组与下伏奥陶系之分界标志层。 中部：为浅灰色铝土质页岩，厚度多小于 5m。 上部：浅灰色厚层状石灰岩，含黄铁矿，夹透镜状页岩，厚约 16m。 (2)石炭系上统太原组(C3t) 本组地层厚 124.0208.2m，平均 156.0m。为本区主要含煤地层之一。整 合于本溪组之上，为海陆交互相沉积，主要有灰白灰黑的灰岩、页岩、砂质 页岩组成，夹极不稳定稳定薄煤 56 层，可采者两层。各层石灰岩中常含 有丰富的蜓科、腕足类及海百合化石。 6 4.二迭系(P) 区内二迭系地层沉积有下统-山西组、下石盒子组、上统上石盒子组。现 分述如下： (1)二迭系下统山西组（P11 s） 本组地层厚 96.5145.4m，平均 113.0m。为本区主要含煤地层之一。整 合于太原组地层之上，为近海河湖沼泽相沉积。主要由灰色页岩、砂质页岩、 灰色粉砂岩及石英砂岩组成。中、下部以石英砂岩为主，其次为深灰灰白色 页岩、砂质页岩组成。各煤层上、下的页岩中常含有保存较为完整的植物化石， 常见有栉羊齿、楔叶木、轮木、丁氏蕨等。 (2)二迭系下统下石盒子组(P12 x) 本组厚：170.7299.0m，平均 217.0m，为本区主要含煤地层之一，整合 于山西组地层之上，为内陆湖泊沼泽相沉积。主要由灰绿深灰色砂质页岩组 成，上部以灰色为主，下部以深灰色为主。自上而下夹数层杂色页岩。含煤 710 层，其中 8、9 煤可采。 本组下部的煤层附近地层中常保存有较为完整的植物化石：辨轮木、轮木、 芦木、大羽羊齿、柯特木和丁氏蕨等。 (3)二迭系上统上石盒子组（P21 s） 厚 3.9269.2m，平均 250m，整合于下石盒子组之上。为炎热气候下内陆 河湖相沉积。以杂色、灰绿色，灰色砂页岩、页岩为主夹灰绿色、浅灰色细 中粒砂岩，中下部时夹有煤线及炭页岩，底部为灰灰白色石英长石粗粒含砾 砂岩，间夹灰色，杂色页岩。为本组与下统下石盒子组分界标志层，产烟叶大 羽羊齿、剑形瓣轮木等化石。 5.第四系(Q) 区内厚度 52.7124.0m，平均 76.0m，不整合于各地层之上，主要由砾石、 砂礓、粘土、亚粘土、粉砂土和腐植土组成。井田范围内由东南向西北逐渐增 厚。 1.2.5 井田内水文地质情况 矿区内地面标高为 35141.5m，历史最高水位为+36.25m，主要含水层为 第四系孔隙含水层，二迭系的砂岩裂隙含水层，太原组灰岩溶隙含水层，奥陶 系灰岩溶隙含水层。 现庞庄井正常涌水量为 120m3/h。 7 1.2.6 沼气、煤尘及煤的自然 本矿为低瓦斯矿井，涌出量很低。 可采煤层的自燃倾向均为二类，属有可能自燃发火的矿井。 1.2.7 媒质、牌号及用途 本井田煤层属高等陆生植物生成的腐植煤类，太原组 21、22 煤为气肥煤， 山西组 8、9 煤属气煤。如下表，表 1-3 表 1-4。 表 1-3 煤质工业分析成果 表 1-4 煤质分析成果统计表 煤层 水分 Mad () 灰分 Ad () 硫分 St,ad () 8 1.303.87 2.67(94) 8.8630.16 14.71(94) 0.220.48 0.32(9) 9 1.233.36 2.30(67) 6.2336.86 15.59(67) 0.500.79 0.66(4) 视密度：原“拾挑井田地质勘探最终报告(精查)”中的视密度，均按煤系 平均值确定，不尽精确。1962 年 9 月的“东城-庞庄煤矿地质勘探最终报告补 充资料”中的视密度，均采用分煤层加权平均法确定，较为精确。现在矿上采 用的视密度值，仍是 1962 年 9 月补充资料中确定的数值。 工 业 分 析有害成份发 热 量煤 层 Mad () Ad () Vdaf (90) () 焦渣 特征 固定炭 () St,d () Pd () Qad (KJ/g) Qnet,ad (KJ/g) 82.107.3437.33657.790.340.00332.3131.92 91.9234.5241.6636.773.350.00223.0521.30 8 1.3 勘探程度与可靠性 1956 年原华东煤田地质勘探局 124 队在徐州九里山地区进行普查找矿时， 施工钻孔 34 个，总工程 量 5360.06m。发现了九里山煤田。 19571963 年江苏省煤炭工业局煤田地质勘探 169 队在本区进行勘 探 工作，共施工 97 个钻孔，总工程量 27119.73m，并分别于 1958 年 7 月提 交 了拾屯矿区 精查报告 (包括王庄、东城、庞庄、桃园、拾屯及邓庄六个 井田)，1959 年 10 月提交了拾屯矿区深部补充 勘探 报告 ，1962 年 9 月提 交了东城-庞庄煤矿地质勘探最终报告补充资料 ，1963 年 6 月提交了王 庄煤矿地质勘探最终补充报告 ，1963 年 7 月提交了拾桃井田地质勘探最终 报告(精查) ，同时在拾桃方案设计研究时将拾桃井田的拾屯区划归庞庄煤矿， 桃园区划归夹河煤矿。 19781982 年，徐州矿务局地质勘探队在本井田深部进行勘探，共施工 钻孔 99 个，总工程量 45556.76m，于 1982 年提交了庞庄煤矿补充勘探报告 。 1986 年，徐州矿务局地勘队在第 5 勘探线深部进行生产勘探，共施工钻 孔 2 个，总工程 量 720.02m，严密地控制了 F1断层产状要素，为顶水采煤提 供了可靠的地质依据。 1991 年安徽煤田地质物测队对庞庄井田深部进行了二维地震勘探。其范 围：第 13 勘探线至第 17 勘探线之间，-370m 水平以下至 F1断层，面积 231Km2，完成 地震 测线 17 条，测线总长度 26.44Km。并于同年 10 月提交 了徐州矿务局庞庄煤矿深部水平地震开发勘探报告 。 1999 年 10 月，委托煤炭科学研究总院西安分院对庞庄井田深部的庞4断 层与 F1断层之间区域进行瞬变电磁法勘探工作，查明庞4、庞4-1、F1-1、F1断 层的含水层分布情况，推断、核实上述断层位置及含水破碎带宽度，并查明- 800以浅的太原组四灰、十灰及奥陶系灰岩水的水力联系。完成测线 46 条， 施测了 601 个物理点，于 2000 年 2 月提交了庞庄煤矿庞4、庞4-1、及 F1-1 断层带含水性探测成果报告 。 9 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 庞庄矿井田东到 F46 断层，西以 17 勘探线与夹河矿为界，南部分别与王 庄矿，拾屯矿为界，北以 F3 断层与张小楼井相望，其余为人为边界，井田走 向长 5.6km，倾向 2.6km，面积 14.69km2。本矿无扩展的可能性较小。 2.1.2 井田确定的依据 （1）井田范围、储量、煤层赋存、开采条件与矿井开采能力相适应； （2）保证矿井有合理的尺寸； （3）充分利用各井田边界划分井田境界； （4）合理规划矿井开采范围、处理好相邻矿井之间的关系； （5）经济效果较好。 2.1.3 井田未来发展情况 暂时无。 2.2 井田储量 2.2.1 井田储量的计算 井田内可采煤层为 8，9，21，22 号煤。矿井储量是指矿井内所埋藏的， 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 煤量后乘以带区回采率的储量。 10 2.2.2 保安煤柱 根据煤炭工业设计规范中矿井工业广场，占地指标的规定，大型矿井 工业广场占地面积为 0.91.0 公倾/10 万 t，矿井生产能力越大，取值越小， 本矿井设计生产能力 120 万 t，为大型矿井，本井田取 1 公顷/10 万 t，则工 业广场占地面积为： 1201/10=12 公顷=12104m2 工业广场布置为 300m400m 的矩形，另外，根据规定，长边与宽边都加 15m 的围护带，煤层倾角 =9.46，表土层厚度为 40m，基岩移动角中：沿 煤层方向走向移动角 =70，上山移动角 =70，下山移动角 =70- 0.7=70-0.79.46=62，表土层移动角 =50，以上的数据均根据徐州 矿务局地测处中国矿业大学测物系在全国矿山测量学术会议上发表的徐州矿区 地表移动规律综合分析，材料中关于地表移动主要参数的计算所载。 工业广场保护煤柱如下图 2-1。 11 图 2-1 工业广场保护煤柱计算示意图 表土层移动角 50 基岩岩层移动角 70 上山移动角 70 下山移动角0.764.4 按以上计算方法得： 工业广场煤柱损失：3.46Mt。 2.2.3 储量计算方法 计算标注以储量管理规程为依据，公式如下： 块段储量=块段面积cos(平均倾角)平均厚度容重 矿井设计储量工业储量永久煤柱 块段可采储量=（工业储量永久煤柱）设计回采率 回采率要求：厚煤层不小于 75%，中厚煤层不小于 80%，薄煤层不小于 85% 12 通过等高线块段法计算本井田工业储量为 156.28Mt，可采储量为 111.28Mt。 2.2.4 储量计算的评价 该矿的煤层对比可靠，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，储量计算教可靠。矿 井可采储量汇总表。如表 2-1 表 2-1 矿井可采储量汇总表 煤层损失 煤层 别 工业储量 A+B+C 万 t 工业 广场 及井 筒 断层 井田 境界 开采 损失 合计 可采储 量 （万 t） 8 号3597.8935.17240.17220.87620.351116.56 9 号4298.9773.14250.26176.67759.781259.85 21 号4103.56103.4554.67206.12747.861112.10 22 号3627.72134.5039.27183.11654.171011.05 总计15628.14346.26584.37786.772782.164499.60 11128.54 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 根据煤炭工业设计规范规定，本矿每年设计生产天数为 330d，矿井 设计为“三、八”工作制，二班生产，一班检修，为防止矿井因提升能力不足 而影响矿井的增产或改扩建，充分考虑了矿井的富余系数，设计每天净提升时 间为 16h。 2.3.2 生产能力 井田煤炭储量丰富（地质储量为 156.28Mt，可采储量为 111.28Mt） ，地质 构造及水文地质简单，煤层赋存平缓（平均倾角 10） ，煤质优良，具有建设 大型矿井的条件。 方案一：建 0.9Mt/a 的矿井。 13 方案二：建 1.2Mt/a 的矿井。 方案三：建 1.5Mt/a 的矿井。 根据煤矿工业矿井设计规范矿井投产后服务年限不应过长，可由服务 年限确定。矿井及第一开采水平设计服务年限，如表 2-2。 表 2-2 矿井及第一开采水平设计服务年限 第一开采水平设计服务年限 a矿井设计生 产能力 Mt/a 矿井设计服务 年限 a煤层倾角 45 3.0 及以上60803035- 1.22.45070253020251520 0.450.94050202515201015 2.3.3 矿井服务年限 矿井设计服务年限公式： )/(KAZP 式中 矿井设计可采储量，Mt；Z 生产能力， Mt；A 矿井储量备用系数，K.31.5。K 矿井设计一般取 K=1.4，地质条件复杂的矿井及矿区总体设计可取 =1.5，地方小煤矿可取 K=1.3 。根据本设计矿井实际情况，值取 1.4。KK 计算得： 方案一：P88.3a 方案二：P66.2a 方案三：P52.9a 从保证矿区均衡生产来看，井型较大的矿井对保证矿区产量起骨干作用， 其服务年限也应略长些，因本井田地质储量不是很大，可采储量多，则选择方 案二合理。该矿井生产能力为 1.2Mt/a，矿井服务年限为 66.2a。 14 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2930 之间，地区起伏不大，属平原，矿区煤层 赋存稳定，断层多但落差不大，大的断层都作为矿区的边界，矿区附近各个矿 井井型基本不同，开拓方式以立井开拓，平硐开拓少见。 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)井田地质和水文地质条件； 15 (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)技术装备和工艺系统条件； (5)施工技术和设备条件； (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 本井田属于平原，地势起伏不大。 2煤层赋存情况 整个矿区共有 4 层可采煤层，即 8、9、21、22、号，全区发育。煤层走 向长度为 5.6km，倾向 2.6km。本井田煤层系近水平中厚煤层，平均倾角在 10左右。 3.2 矿井开拓方案的选择 3.2.1 井筒形式和井口位置 井口附近要有一定范围用以布置工业场地，其中包括主辅井生产系统建筑 物与结构物矿井工业场地占地指标。选择井井筒位置应当充分利用地形，以地 面生产条件系统布置要求，平坦地形最适合矿井建设，不仅平场工程量较小， 大型建筑物基础处理也比较简单。 井筒形式 （1）地面条件 工业场地占地面积； 地形与工程地质条件； 煤的运输方向； 生产建设与住宅位置。 （2）井下条件： 按最小运输量确定井筒位置； 根据地质条件确定井筒位置； 煤柱量； 勘探程度和初期工程量。 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 16 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：双立井开拓方式 方案二：双斜井开拓方式 方案三：主立井副斜井开拓方式 （1）技术比较 方案一：双立井开拓方式 优点：适应性强，技术成熟可靠； 井筒短，提升速度快，提升能力大； 通风断面大，风阻小，满足大风量要求； 对于开采深部赋存煤层有长处。 缺点：初期投资大，建井期限稍长； 需要大型的提升设备； 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：掘进速度快，初期投资较双立井开拓较省； 井筒设备较简单； 建井期稍短些。 缺点：井筒过长，煤柱损失严重； 通风线路长，通风阻力大，费用增加； 井筒过长，如果地质条件复杂，不易维护，安全性降低； 辅助运输时间长。 方案三：主立井副斜井开拓方式 优点：掘进速度快； 可满足最大风量的通风要求； 有助于辅助运输。 缺点：井口相距较远，不利于工业广场的布置； 地面工业建筑分散，生产调度及联系不方便； 地面工业建筑占地多，增加了煤柱损失。 详见技术比较表 3-1 表 3-1 技术比较表 方名优 点缺 点 17 案称 双 立 井 开 拓 1.适应性强，技术成熟可靠 2.井筒短，提升速度快，提升 能力大； 3.通风断面大，风阻小，满足 大风量要求 4.对于开采深部赋存煤层有长 处。 1.初期投资大，建井期限稍长； 2.需要大型的提升设备； 3.多水平开拓，立井石门长度大，掘 进工程量大，掘进费用高。 双 斜 井 开 拓 1.掘进速度快初期投资较双立 井开拓省； 2 井筒设备较简单； 3.建井期稍短些； 1.井筒过长，煤柱损失严重； 2.通风线路长，通风阻力大， 费用增加； 3.井筒过长，地质条件复杂时， 不易维护，安全性降低； 主 立 副 斜 井 1.掘进速度快； 2.满足最大风量的通风要求； 3.有助于辅助运输。 1.井口相距较远，不利工业广场的布 置； 2.地面工业建筑分散，生产调度联系 不方便； 3.工业建筑占地多,增加煤柱损失。 依据开拓方案技术比较，可初步选定两种较合理开拓方案： 方案一：双立井开拓方式 方案二：双斜井开拓方式（主井采用皮带提升（17） ，副井采用串车提 升（25）如图所示 3-1 18 图 3-1 （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带区石门和带区上山（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 3-2。 表 3-2 井硐开拓方案经济比较 方案双 立 井 开 拓双 斜 井 开 拓 19 内容工 程 量 单价 （元） 费 用 （元） 工程量 单 价 （元） 费 用 （元） 单位 名称 数 量 单 位 数 量 数 量 数 量 单 位 数 量 数 量 基岩段主井掘 进 42. 5 10m319581358215 115. 97 10m9503 1102062 .91 基岩段副井掘 进 42. 5 10m399101696175 115. 70 10m9915 1147165 .5 基岩段主井辅 助 费 42. 5 10m42781 1818192. 5 115. 97 10m14774 1713340 .78 基岩段副井辅 助 费 42. 5 10m452141921595 115. 70 10m14774 1709351 .8 表土层副井辅 助 费 5.510m23435128892513.710m11822 161961. 4 主井提升费用 42. 5 10m0.85836.465 115. 9 10m0.39846.1282 副井提升费用 42. 6 10m2.71112.736 115. 7 10m0.68178.7917 箕斗 2 个 243750487500 罐笼 2 个 218750437500 钢丝绳输送机 20010m4955792800 串车 1210m525063000 主井提升机 1 个 101750010175001 个 9200092000 副井提升机 1 个 8762508762501 个 923750 0 9237500 总 计 9716816.70116119307.31 经过两方案的经济比较，从而得出双立井开拓方案在经济上合理，因此， 该矿井为双立井开拓。 2.井口位置 （1）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，应尽量避免井 20 筒偏于一侧，造成单翼开采的不利局面。 井筒沿煤层倾向的位置，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。 （2）井口位置坐标 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心，坐标为： 主井坐标：经度 3800922，纬度 20509748 副井坐标：经度 3800989，纬度 20509780 3.2.2 开采水平数目和标高 煤矿科技高速发展，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、带区和水平的走向及倾斜尺寸，要求有丰富的资源储量。 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.水平接替要合理。 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：井田划分为一个开采水平； 方案二：井田划分为两个开采水平。 表 3-3 水平储量及服务年限表 方案水平储量（Mt）服务年限（年） 方案一单水平 111.2866.2 一水平 46.727.7 方案二 二水平 64.5838.4 从该表可知，方案二中的一水平达不到合理的服务年限，且根据本井田地 质条件限制，不利于多水平开采；而方案一有利于带区的接续，且巷道利用率 高，吨煤成本相对较低。故而采用方案一的水平划分方法，即划分一个开采水 21 平。 3.2.3 开拓巷道的布置 大巷的基本要求是便于运输，利于掘进和维护，能满足矿井通风安全的需 要。 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 煤层数不多，层间距大，石门长； 井田走向长度短，服务年限不长； 井底车场或平硐在煤层顶板； 煤质牌号不同，要求分采，分运； 产量，风量均大，需要疏解； 各煤层底板均有坚硬岩层； （2）分组集中大巷适用条件 煤层数多，层间距大小悬殊； 按煤层的特点根据运输，通风要求组合，经济上有利； 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 适于煤层层数多，层间距不大； 井田走向长度大，服务年限长； 下部煤层底板有坚硬岩层，容易维护； 煤质牌号相同，要求分采分运； 自然发火严重，便于分区，分段处理事故； 本设计井田的可采煤层为 8#、9#、21#、22#煤层， 8 号和 9 号相距 20m、9 号和 21 号相距 150m、21 号和 22 号相距 30 m，各煤层的煤质相同，根 据本井田的实际情况，本井田采用分组集中运输大巷布置方式。 3.3 选定开拓方案的系统描述 22 3.3.1 井筒形式和数目 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）工业场地占地面积 （2）地形与工程地质条件 （3）煤的运输方向 （4）生产建设与住宅位置 2井下条件 （1）按运输量确定井筒位置 （2）根据地质条件确定井筒位置 （3）煤柱量 （4）勘探程度和初期工程量 根据本井田的实际情况，并考虑到上述的条件，该矿井井筒位置详见开拓 示意图 3.3.2 井筒位置及坐标 选择井筒的条件： 井下条件 在井田走向的储量中央或近中央使两翼可采储量平衡，减少走 向运输大巷的运输费用。巷道好维护，通风费用低，保持两翼均衡生产和带区 正常接续，井田倾斜方面各水平石门工程量总和小，减少煤柱数量，少压、不 压开采条件好的煤层。 地面条件 井筒位置比较平坦，满足防洪设计标准；符合环境保护要求有 利生产、方便生活。 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，其井筒井口坐标为。 主井坐标：经度 3800922，纬度 20509748 副井坐标：经度 3800989，纬度 20509780 3.3.3 水平数目及标高 本井田煤层倾角小，走向长度长，煤层赋存较浅适合采用单水平开采。如 果采用多水平将导致服务年限太少从而达不到高产高效的目的。集中化生产的 23 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，且通过合理的技术分析和经济评价，该设计矿井采用 单水平开采，水平垂高 300m。 3.3.4 石门大巷数目及布置 1.大巷数目二条运输大巷、二条回风大巷。 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 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。 （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。可不留或少留护巷煤柱，煤的损失少，安 全条件好，受煤和瓦斯突出以及自燃发火影响较小。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 本设计矿井中，大巷服务年限较长，运输能力要求大，基于上述和本矿的 实际情况大巷采用方案二，并采用锚喷支护。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。 该设计矿井大巷断面图 3-2 如下： 5430 R1950 80012004001200300 600600 5230 1800 1800 500 550 320 1600 4515 3.3.5 井底车厂形式的选择 与井底车场型式选择有关的因素有：保证矿井生产能力，有足够的富裕系 数，有增产的可能性；调车简单，管理方便，弯道及交叉点少；调车简单，符 24 合有关规程，规范；车厂通过能力，应比矿井生产能力有 30%以上的富余。 井巷工程量小，建设投资省，便于维护，生产成本低；施工方便，各井筒 间，井底车场巷道与主要巷道间能迅速惯通，缩短建设时间；当大巷或石门与 井筒距离较大时，能够扣置下存车线和调车线。根据本设计矿井井筒形式及集 中大巷的布置，结合上述井底车场型式的选择因素，该设计矿井选用环形立式 (刀式)井底车场。 3.3.6 煤层群的联系 本设计井田煤层群开采时的联系方式是联合准备，即 8、9 号和 21、22 号 煤层组成一个统一的采准系统，准备巷道为两个煤层共用，大巷采用分组集中 布置方式。煤层倾角一般 10左右。 本带区下部车场、带区煤仓和带区运输斜巷的布置方式，是一种最佳组合， 以最少的工程量实现了集中运输大巷与各煤层的联系并保障了各项功能的完善。 带区运输入风斜巷和带区运料回风斜巷倾角相同、层位相同、各自的下部 车场工程量相同，从而保证了每层煤仰、俯斜工作面采止线能顺畅地贴近，避 免了在采止线附近维护采空区巷道。 3.3.7 带区划分 本设计井田走向长度较大，地质构造简单，欲从井田边界沿整个阶段前进 开采，无论从时间、投资和实际开采技术条件上都要受到限制，势必按技术要 求将井田沿倾向划分为带区，并按一定的顺序回采，每个带区有一套生产设施， 包括运输设备，以便独立进行生产与准备。 由于本设计矿井采用倾斜长壁采煤法,各煤层的倾角均在 10左右，且煤 层赋存稳定、构造简单，顶底板良好。采用倾斜长壁采煤法比走向采煤法多很 多优点，可以节省大量开采费用。采用倾斜长壁采煤法的矿井内的划分一般是 条带式、带区式和盘区式。由于条采区和盘区式巷道布置方式其工程量大，所 以采用带区巷道布置。带区是指能共用一个带区煤仓的所有煤层的所有工作面 所组成的区域。因为采用带区式巷道布置，所以采用带区划分，即能共用一个 带区煤仓的所有煤层的所有工作面所组成的区域。据此将整个井田划分为 8 个 带区，详见带区划分示意图。 25 图 3-3 带区划分示意图 3.4 井硐布置和施工 3.4.1 井硐穿过的岩层性质及井硐支护 井筒支护的要求： 1井筒支护应结合具体围岩条件优先考虑锚喷支护。按锚杆喷射混凝 土支护技术规范的规定，当井筒在 1、2 类围岩中，宜采用喷射混凝