伊泰集团酸刺沟煤矿一盘区设计学士学位论文.doc

山东科技大学学士学位论文 摘要 摘要摘要 本设计是伊泰集团酸刺沟煤矿一盘区设计。 酸刺沟煤矿位于内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔旗沙圪堵镇东 27km 处，井田位于准格尔煤田中部，南北长约 7.5km，东西宽约 6.48.2km， 面积约 45km2。主采煤层为 4、5、6 和 6上煤，井田地质条件简单。矿井 工业储量为 1326.67mt。矿井正常涌水量为 276m3/h，最大涌水量为 400m3/h。矿井瓦斯涌出量低，为低瓦斯矿井。 矿井通风方式为中央分列式，通风方法为抽出式，主、副井进风，立 风井回风。矿井只有一个水平，矿井采用综合机械化放顶煤开采法。 采用胶带输送机运煤，辅助运输采用无轨胶轮车运输。矿井年工作日 为 330d，每天净提升时间 16h。矿井工作制度采用“三八”制，两班零四个 小时生产，四个小时检修。 关键词：关键词：采区设计；综采放顶煤。 山东科技大学学士学位论文 摘要 abstract this design is yitai group suan-ci-gou coal mine mining district design. suan-ci-gou coal mine is located in erdos city in the inner mongolia autonomous region zhungeer qi sand ge blocks east27km, mine is located in the middle part of zhungeer coalfield, the length is7.5km, east-west width of 6.4 8.2km, an area of about45km2. the main coal seam of 4,5,6 and6coal mine geological conditions, simple. mine industrial reserves of1326.67mt. normal mine discharge is 276 m/ h,400 m/ h maximum gushing water. mine gas emission low, low gas mine. mine ventilation for the central parade, ventilation method for extraction type, main, auxiliary air inlet, air ventilation shaft. there is only one level of the mine, mine using comprehensive mechanized caving coal mining method. using belt conveyor coal, auxiliary transport using trackless rubber tire vehicle transport. mine year work on330d, time 16h net every day promotion. mine working system with“ three eight“, two zero four hour, four hours maintenance. key words: mining-district design；fully mechanized caving 山东科技大学学士学位论文 目录 目录目录 第一部分 酸刺沟煤矿矿井初步设计 1 井田概况及地质特征井田概况及地质特征 1 1.1 矿区概况1 1.2 地质特征及煤层特征3 2 井田境界及储量井田境界及储量 9 2.1 井田境界9 2.2 资源储量9 3 井田开拓井田开拓 14 3.1 矿井设计生产能力及服务年限14 3.2 井田开拓15 3.3 井筒24 3.4 井底车场及硐室29 4 大巷运输及设备大巷运输及设备 30 4.1 运输方式的选择30 4.2 主运输设备选型30 4.3 辅助运输设备选型31 5 盘区布置及装备盘区布置及装备 35 5.1 采煤方法35 5.2 盘区布置42 5.3 巷道掘进47 6 通风和安全通风和安全 50 6.1 矿井通风50 6.2 灾害预防及安全装备55 6.3 煤层自然发火防治措施58 山东科技大学学士学位论文 目录 7 技术经济指标技术经济指标 62 7.1 劳动定员及劳动生产率62 7.2 原煤生产成本66 7.3 技术经济分析与评价68 7.4 项目主要技术经济指标69 第二部分 综放工作面压架事故分析 1 工作面概况工作面概况 75 1.1 工作面煤层和顶底板条件75 1.2 工作面巷道布置和开采层位75 1.3 工作面支架76 1.4 工作面采放工艺77 2 回采工作面顶板结构特点及来压特征回采工作面顶板结构特点及来压特征 78 2.1 顶板组成及其变化78 2.2 工作面不同推进阶段矿压显现80 2.3 工作面不同推进阶段顶板运动步距82 3 工作面基本支架压架事故及处理工作面基本支架压架事故及处理 84 3.1 开采初期压架事故84 3.2 开采后期压架事故86 4 开采后期开采后期 2 次压架事故分析次压架事故分析 88 4.1 被压支架前后 5 天工作阻力和活柱缩量88 4.2 被压支架附近支架前后 5 天工作阻力和活柱缩量89 4.3 被压支架附近支架前后 5 天工作面宏观矿压显现90 4.4 压架区域附近工作面顶板结构91 4.5 地质构造调查92 4.6 压架主要原因92 5 压架事故原因及建议压架事故原因及建议 96 山东科技大学学士学位论文 目录 参考文献参考文献 98 致谢致谢 100 英译汉英译汉 101 第一部分第一部分 酸刺沟煤矿矿井初步设酸刺沟煤矿矿井初步设 计计 山东科技大学学士学位论文 井田概况及地质特征 1 1 1 井田概况及地质特征井田概况及地质特征 1.1 矿区概况矿区概况 1.1.11.1.1 交通位置交通位置 酸刺沟矿井位于内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔旗沙圪堵镇东 27km 处，井田位于准格尔煤田中部，南部详查区西北角，行政区划隶属鄂尔多 斯市准格尔旗薛家湾镇。地理坐标范围为：东经 11110151111445； 北纬 394045394445，本区交通以公路为主，铁路为辅，矿井交通非 常便利。 井田交通位置详见图 1.1 1.1.21.1.2 地形地貌地形地貌 本区为鄂尔多斯黄土高原的一部分，黄土覆盖广泛，厚度大，部分为 风积砂覆盖，植被稀少，居民点分散，由于受水流风蚀等影响，区内沟谷 纵横交错，沟谷呈树枝状，十分发育。区内地形总体为中北部高，东西部 低，区内有一由北向南延伸的平梁，平梁东西两侧较低。最高点位于勘查 区中北部后樊家湾，海拔标高为+1283.90m，最低点位于勘查区东南部南 坪沟与井田边界交汇处(y05 孔东)，海拔标高+1089.90m，最大海拔标高差 194m；一般海拔标高为+1230+1180m，一般相对标高差 50m 左右。 1.1.31.1.3 气象及地震气象及地震 本区属于大陆性干旱气候。春季干旱多风；夏季昼炎热夜温凉，日温 差较大；秋季凉爽；冬季严寒。寒暑变化剧烈，昼夜温差较大，一般年平 均气温 5.37.6。一般结冰期为每年 11 月至翌年 34 月份，最大冻土 深度 1.50m，降雨最多集中于 79 月，年降水量为 277.7544.1mm，平 均为 401.6mm。本区地震烈度为 7 度，地震动峰值加速度（g）为 0.10。 山东科技大学学士学位论文 井田概况及地质特征 2 1:1000000 图图 1.1 井田交通位置图井田交通位置图 山东科技大学学士学位论文 井田概况及地质特征 3 1.1.41.1.4 现有水源、电源情况现有水源、电源情况 1）水源情况 本矿井供水水源有两个，一是从外部引水（内蒙古准格尔黄河水务有 限公司与伊泰煤炭股份有限公司签订的供水合同和供水承诺函） ；二是将 井下排水处理后做为部分水源。 2）电源情况 距矿井约 20km 的薛家湾 220kv 变电站和距矿井工业场地 8km 的海子 塔 110kv 变电站均隶属于内蒙古电力（集团）有限责任公司薛家湾供电局， 薛家湾供电局已于 2004 年 10 月同意本矿井以 110kv 双回线路接入系统， 两回电源分别取自薛家湾 220kv 变电站和海子塔 110kv 变电站，矿井供 电电源可靠。 1.2 地质特征及煤层特征地质特征及煤层特征 1.2.11.2.1 地质构造地质构造 准格尔煤田为地层走向北北东，倾向北西西、倾角小于 10的单斜构 造，区内大部被第四系覆盖，井田地层由老至新有：奥陶系（o）中统马 家沟组（o2m） 、石炭系（c）上统本溪组（c2b） 、上统太原组（c2t） 、二 迭系（p）下统山西组（p1s） 、下石盒子组（p1x） 、上统上石盒子组（p2s） 、 石千峰组（p2sh） 、第三系红土层（n2） 、第四系（q） 。 井田含煤地层为石炭系太原组和二迭系下统山西组，据钻孔揭露两组 地层总厚度 118.26192.88m，平均 142.74m，井田内含煤地层基本上保存 完整，厚度变化不大，厚度变异系数 13%。总体看，由北向南有增厚之趋 势。 1.2.21.2.2 煤层特征煤层特征 井田内可采煤层共 5 层，即 4、5、6上、6、9 号煤层，主要可采煤层 山东科技大学学士学位论文 井田概况及地质特征 4 为 4、6上、6 号煤层，各主要可采煤层特征见表 1.1，并附煤层柱状图 1.2。 表表 1.11.1 可采煤层特征表可采煤层特征表 煤层自然厚 度 （m） 可采纯煤厚 度 （m） 煤层间距 （m） 夹矸层数 煤 层 编 号 平均 最大最小 平均 最大最小 平均 最大最小 平均 最大最小 稳定 性 对比可 靠程度 可采 情况 4 82 . 3 65 . 5 0 44 . 2 79 . 3 86 . 0 3 90较稳 定 可靠 大部 可采 5 56 . 1 40 . 5 0 64. 1 17 . 4 80 . 0 0 60不稳 定 基本可 靠 局部 可采 6 上 70.12 77.2004 . 7 09.11 82.1673 . 5 5 120较稳 定 可靠 全区 可采 6 34 . 7 46.1170 . 2 88 . 5 80. 870 . 2 4 80 较稳 定 可靠 全区 可采 9 40. 1 61 . 5 0 19. 1 56 . 2 80 . 0 75.10 03.1969 . 1 80.35 06.6609.12 32.11 75.3022 . 0 10.13 67.2391 . 6 1 40 极不 稳定 基本可 靠 零星 可采 1）主要可采煤层 （1）4 号煤层 煤层自然厚度 05.65m，平均 3.82m，可采区储量利用厚度 0.863.79m，平均 2.44m，煤层结构复杂，煤层赋存范围全部可采。煤层 由东向西逐渐增厚。顶板岩性为灰黑色砂质泥岩、泥岩，底板岩性为砂质 泥岩或砂质粘土岩。 （2）6上煤层 煤层自然厚度 7.0420.77m，平均 12.70m；可采区储量利用厚度为 5.7316.82m，平均 11.09m。煤层厚度变化不大，总体由东北向西南变薄， 煤层顶板多为粗粒砂岩、细粒砂岩，局部为泥岩；底板多为泥岩、砂质粘 山东科技大学学士学位论文 井田概况及地质特征 5 土岩，局部为粗粒砂岩，距上覆 5 号煤层间距 12.0966.06m，平均 35.80m。 （3）6 号煤层 煤层自然厚度 2.7011.46m，平均 7.34m；可采区储量利用厚度为 2.708.80m，平均 5.88m。煤层厚度变化不大，由西向东、由北向南有增 厚趋势，煤层顶板以泥岩为主，底板以泥岩、砂质泥岩、砂质粘土岩为主。 距上覆 6上煤层间距为 0.2230.75m，平均 11.32m。 2）次要可采煤层 5 号煤层是井田内次要可采煤层，煤层自然厚度 05.40m，平均 1.56m，可采区储量利用厚度为 0.804.17m，平均 1.64m。可采面积为 21.626km2，煤层结构简单，煤层厚度由东向西变薄，煤层顶板以泥岩、 粗砂岩为主，底板多为泥岩、砂质粘土岩。距上覆 4 号煤层间距 1.6919.03m，平均 10.75m，煤层间距由北东向西南逐渐变小。 1.2.3 煤质及煤的用途煤质及煤的用途 1）物理性质与煤岩特征 井田内煤呈黑色，条痕褐黑黑褐色，弱沥青沥青光泽，层面具丝 绢光泽，内、外生裂隙不发育，脆性差。断口一般为阶梯状、参差状及贝 壳状。条带状，均一状结构，层状，块状构造。宏观煤岩组分以暗煤、亮 煤为主，含镜煤条带及丝炭线理，为半暗型半亮型煤。 2）化学性质及工艺性能 煤质主要特征见表 1.2。 1.2.41.2.4 水文地质条件水文地质条件 1）地下水的补给、径流条件 （1）补给 山东科技大学学士学位论文 井田概况及地质特征 6 直接充水含水层地下水的补给源以大气降水为主，其次接受区外地下 水的侧向径流补给，但补给量非常有限，富水性弱，水文地质条件简单。 （2）径流 地下水接受补给后，总的流向为由北及西北、向南东及东运动，潜水 一般沿沟谷方向径流，承压水一般沿地层走向径流。 总之，井田降水量少，煤层直接充水含水层补给区面积小，沟谷纵横 且切割深、无良好的汇水地形。构造总体为向西倾斜，具波状起伏的单斜， 对地下水储存不利。煤层直接充水含水层的补给量极小，富水性弱。 2）地表水、老窑水对矿床充水的影响 井田内没有水库、湖泊等地表水体，在雨季大雨过后会形成短暂的洪 水，对矿床的影响较大。井田内没有老窑分布，但邻近地区分布有不少生 产矿井及废弃小窑，不能越界开采，以防老窑水对矿井充水。 3）矿井涌水量预计 矿井正常涌水量为 276 m3/h，最大涌水量为 400 m3/h。 1.2.51.2.5 其它开采技术条件其它开采技术条件 1）瓦斯 本区瓦斯成分以 n2、co2为主，无 ch4。自然瓦斯成份中甲烷 （ch4）0.00%，二氧化碳（co2）11.91%77.69%,氮气（n2） 22.31%88.09%，瓦斯带分带属 co2n2带。设计暂按低瓦斯矿井考虑。 但随着开采深度的加深，瓦斯涌出量可能会有所增加。 2）煤尘爆炸 井田内煤层煤尘爆炸指数在 34.92%46.05%之间，据煤尘爆炸性鉴定 结果：当火焰长度为 10400mm 时，抑止煤尘爆炸最低岩粉量为 10%65%， 煤尘有爆炸危险性。 3）煤的自燃 山东科技大学学士学位论文 井田概况及地质特征 7 井田内各可采煤层煤的变质程度低，挥发分高，吸氧性强，且含有黄 铁矿结核或薄膜，煤层易发生自燃,自然发火期一般为 4060 天。 4）地温 恒温带深度 5080m，温度 617，一般为 12，388m 深度时温 度 14.2，本区属于地温正常区域，无地热危害。 表表 1.21.2 煤质主要特征表煤质主要特征表 工 业 分 析 (%)发热量 (mj/kg) 煤 层 洗 选 madadvdaf qb.dqnet,adqnet.d st.d (%) pd (%) 原 )35(28 . 4 92 . 6 43 . 2 )35(71.26 91.3800.13 )35(79.40 05.4629.37 )31(66.22 37.2890.17 )22(06.21 81.2529.17 )26(11.22 40.2703.17 )28(56 . 0 93 . 1 30 . 0 )17(021 . 0 046 . 0 010. 0 4 洗 )35(86 . 4 36 . 7 43 . 2 )35(96 . 8 83.1201 . 6 )35(45.41 30.4589.37 - )12(52 . 0 57 . 0 45 . 0 )3(019 . 0 027 . 0 013. 0 原 )22(11 . 4 96 . 5 54 . 2 )22(45.25 08.3824.16 )21(91.40 36.4592.34 )20(23.23 78.2650.18 )16(47.21 14.2407.17 )17(65.22 82.2578.17 )19(59 . 0 25 . 1 26 . 0 )11(015 . 0 030 . 0 001. 0 5 洗 )21(07 . 5 12 . 7 39 . 2 )21(02 . 8 56.1016 . 6 )21(38.41 34.4511.38 - )5(60 . 0 85. 053 . 0 ) 1 ( 000 . 0 原 )34(53 . 4 89 . 6 52 . 2 )34(61.22 28.3526.13 )34(07.40 78.4296.36 )30(39.24 22.2833.19 )21(18.22 29.2564.17 )24(21.23 20.2755.18 )28(70 . 0 43 . 1 40 . 0 )17(033. 0 067 . 0 013. 0 6 上 洗 )34(92 . 4 49 . 7 30 . 2 )34(93 . 6 74 . 9 83 . 4 )34(10.40 47.4231.37 - )12(55 . 0 60 . 0 50 . 0 )3(039 . 0 055 . 0 024. 0 原 )36(21 . 4 38 . 6 01 . 2 )36(78.23 45.3375.15 )36(15.40 42.4230.36 )32(86.23 21.2792.19 )22(86.21 92.2429.18 )27(80.22 23.2612.19 )32(88 . 0 96 . 2 44 . 0 )19(034 . 0 100 . 0 000 . 0 6 洗 )36(59 . 4 60 . 6 35 . 2 )36(17 . 7 65 . 9 52 . 5 )36(14.40 08.4381.37 - )16(58 . 0 71 . 0 49 . 0 )4(017 . 0 025 . 0 000. 0 山东科技大学学士学位论文 井田概况及地质特征 8 原 )8(88 . 3 77 . 5 30 . 2 )8(26.28 74.3786.15 )8(31.41 60.4422.38 )7(42.22 86.2623.19 )6(82.20 28.2475.17 )6(94.21 91.2521.18 )6(92 . 0 80 . 2 45 . 0 )2(014 . 0 015 . 0 014. 0 9 洗 )7(20 . 4 44 . 5 09 . 2 )7(15 . 8 95.1382 . 5 )7(63.40 52.4465.37 - )4(49 . 0 59 . 0 34 . 0 - 全新统主要为残坡积砂砾石层及沙土和冲洪积砂砾石， 厚度不一，一般米。上更新统马兰组为浅黄色、 黄褐色粉砂质黄土，垂直节理发育，含钙质结核，平 均厚度米。与下伏地层呈不整合接触。 红色棕红色钙质红土层，含砂质及钙质结核层理明 显，与下伏地层呈不整合接触。 上部以砖红色粉砂质泥岩和泥岩为主，夹灰色，灰绿 色砂岩。下部以黄绿、灰绿色中粗砂岩和含砾砂岩为 主，夹棕红色粉砂岩、砂质泥岩。具大型斜层理。 上部以绛紫色泥岩、粘土岩和粉砂岩，与黄绿色砂岩、 砂砾岩互层。下部黄绿色中粗砂岩，夹暗紫色泥岩、 砂质泥岩，含铁质结核。 上部以紫色、黄绿色泥岩、砂质泥岩为主，夹中厚层 状砂岩。下部为黄褐色砂岩与紫色、杂色粘土岩、泥 岩互层。底部含砾粗砂岩，厚层状，斜层理发育，胶 结中等。 岩性为深灰色、灰白色中粗粒砂岩、夹砂质粘土岩、泥 岩、煤线及粉砂岩。砂岩致密坚硬，含砾石及云母碎片。 岩性为灰白、灰黑色细、粗粒砂岩、砂质泥岩、和粘土 岩，含 、 、 号煤层，其中 号不稳定， 号煤较稳定， 全区大部可采， 号煤不稳定，局部可采。 岩性为厚层灰白、黄褐色砂岩，夹灰色砂质泥岩、泥岩 或簿层粘土岩，砂岩常含砾，局部为砂砾岩，对上或 号煤层有冲刷现象。 岩性以煤层、粘土岩、砂质泥岩为主，夹透镜状砂岩。 上、 号主要可采煤层，在北、北东部合并。 岩性以煤层、灰黑色粘土岩、砂质泥岩及砂岩为主，底 部为灰、灰白色中、粗粒砂岩。含煤 层，局部含 层 煤，主要含 、 号，局部含 、 、号 层煤， 号和 号煤不可采， 号煤零星可采。 上段以深灰色、灰黑色泥岩为主，夹透镜状灰岩、泥灰 岩。中段为灰黑色泥岩灰白色细粗粒石英砂岩。下部 为浅灰、暗紫色粘土岩。 岩性为浅灰色石灰岩、白云质灰岩，微晶质结构，见小 溶洞和裂隙 。 地层由东北部 向西南有增厚 的趋势。 50m 50m 150m 本井田仅旧 号钻孔见 此地层。 地层出露于本 区东南部沟谷 两侧，由北、 东向南、西增 厚的趋势。 地层由北东 向西南渐厚。 上、 号煤 层在北、北 东部合并。 19.7265.50 46.50 207.68 9.69374.01 93.07 49.16119.90 119.90 29.32 0.8043.64 15.97 3.8040.85 27.65 23.1054.81 37.09 6.1953.06 31.92 12.6177.39 30.14 5.1250.81 16.50 5 6上 6 8 9 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 260 270 280 290 300 360 370 380 390 400 460 470 480 490 500 510 520 530 540 550 560 570 580 590 600 610 620 630 640 650 660 670 680 地层综合柱状图 界 系 统 组符号柱状 厚 度岩 性 描 述 087.93 31.45 第 四 系 二 叠 系 下 统 10 标尺 煤层号 (比例尺) 备 注 石 炭 系 上 统 太 原 组 本 溪 组 山 西 组 下 石 盒 子 组 新 生 界 第 三 系 古 生 界 4 奥 陶 系 中 统 马 家 沟 组 中 统 上 石 盒 子 组 石 千 峰 组 图图 1.2 地层综合柱状图地层综合柱状图 山东科技大学学士学位论文 井田境界及储量 9 2 2 井田境界及储量井田境界及储量 2.1 井田境界井田境界 酸刺沟矿井位于内蒙古自治区准格尔煤田中部，南部详查区的西北角。 井田南北走向长 7.5km，东西倾斜宽 6.48.2km，面积 44.8781k。井田的 东部及北部与哈尔乌素露天矿为界，南部与规划的黄玉川井田为界，井田 境界由 12 个坐标点组成，批复的采矿证井田境界拐点坐标见表 2.1，井田 境界示意图见图 2.1。 2.2 资源储量资源储量 2.2.12.2.1 资源储量计算范围资源储量计算范围 资源储量估算范围为井田境界拐点坐标圈定的范围，总面积 44.8781 km2 2.2.22.2.2 资源储量估算的工业指标资源储量估算的工业指标 煤层厚度0.80m ，最高灰分（ad）40%，最高硫分（st.d）3%，最 低发热量（qnet.d）17.0mj/kg 表表 2.12.1 采矿证井田境界拐点坐标一览表采矿证井田境界拐点坐标一览表 点号纬 距 x(m)经 距 y(m)点号纬 距 x(m)经 距 y(m) 14401400.1037514642.3074399401.9937519070.77 24401322.4037517140.0084397702.5037520809.50 34400990.3037517479.0094397698.1037521066.20 44400345.0037517300.00104394012.9037521090.00 54399870.0037517520.00114393998.0037514656.40 64399290.0037518350.00124401369.9037512856.60 山东科技大学学士学位论文 井田境界及储量 10 图图 2.1 井田境界示意图井田境界示意图 2 2. .2 2. .3 3 资源储量估算方法及有关参数的确定资源储量估算方法及有关参数的确定 本区地质构造简单，煤层产状平缓，煤种单一，选用地质块段法计算 资源储量，计算时采用煤层伪厚度和水平投影面积计算。各煤层视密度值 详见表 2.2。 表表 2. .2 可采煤层视密度值一览表可采煤层视密度值一览表 煤层编号456上6 容重（tm3）1.501.491.451.47 2.2.42.2.4 资源储量计算原则资源储量计算原则 山东科技大学学士学位论文 井田境界及储量 11 1）煤层中单层厚度0.05m 的夹矸一律剔除，厚度0.05m 的夹矸与 煤合并利用，但全层的灰分、硫分和发热量应符合要求。 2）当煤层中夹矸单层厚度0.80m 时，被夹矸分开的煤层原则上作为 独立分层。 3）煤层顶底部，当煤分层厚度夹矸厚度时，上下煤分层合并计算厚 度；当煤层分层厚度夹矸厚度时，该煤分层不予以利用。 4）同一煤层若仅个别钻孔单层夹矸厚度超过最低可采厚度，而上下 煤分层均达到可采厚度时，上下煤分层仍合并利用。 5）由多个煤分层组成的复杂结构煤层当各煤分层总厚0.80m，夹矸 总厚不超过煤分层总厚的 1/2 时，以各煤分层总厚作为利用厚度，但煤层 顶底部的煤分层仍按第三条的原则取舍。 6）本次参加资源量估算的 6上、6 号煤层，个别钻孔中 6 上与 6 号煤 层的层间距（夹矸）小于最低可采厚度，为了便于资源量计算，强行将它 们分开，分别进行估算资源量。 7）对高灰煤原则上全部剔除。 2.2.52.2.5 矿井资源储量矿井资源储量 经计算，酸刺沟矿井资源储量总共为 1326.67mt，井田各煤层资源储 量汇总表见表 2.3。 表 2.3 酸刺沟井田各煤层资源储量汇总表 煤层456上6合计 储量/mt164.2552.85721.66387.911326.67 2.2.6 各种煤柱留设各种煤柱留设 矿井煤炭资源总储量为 1326.67mt，永久煤柱损失包括井田边界煤柱、 220kv 和 110kv 输电线路保护煤柱、以及矿井工业场地保护煤柱。 山东科技大学学士学位论文 井田境界及储量 12 1）井田边界煤柱 根据有关规程规范的要求，井田边界煤柱两侧各留设 20m。 2）铁路保护煤柱 铁路保护煤柱包括矿井铁路专用线和哈尔乌素露天矿铁路专用线煤柱。 铁路维护带宽度按 10m 留设，煤柱宽度按移动角计算，4 煤及 5 煤煤柱宽 度为 220270m、6上、6 号煤煤柱宽度为 270320m。 3）工业场地及井筒保护煤柱 工业场地保护煤柱表土段移动角按 45计算，基岩段移动角按 70计算。 4）大巷保护煤柱 大巷两侧各留设 50m 保护煤柱。 5）输电线路杆塔保护煤柱 井田内的输电线路包括井田西部的 220kv 输电线路、井田东北角的 110kv 输电线路以及矿井两回 110kv 供电线路，煤柱宽度按移动角计算。 矿井各煤柱留设损失见表 2.4。 表表 2.42.4 矿井煤柱损失表矿井煤柱损失表 煤柱 煤层 井田境界 输电 线路 矿井铁 路专用 线 矿井工业 场地 风井 场地 井筒及 大巷 小计/mt 42.075.565.152.960.134.39 20.26 51.3811.342.30.170.061.98 17.23 6上 9.0823.9528.3212.773.0331.76 108.91 64.8810.2312.104.431.2813.57 46.49 合计 17.4151.0847.8720.334.551.7 192.89 经计算，全矿井煤柱损失为 192.89mt。 山东科技大学学士学位论文 井田境界及储量 13 2.2.72.2.7 矿井设计可采储量矿井设计可采储量 矿井设计可采储量计算公式如下： z=（zc - p）c （2.1） 式中：z 为矿井设计可采储量； zc 为矿井工业储量； p 为保护工业场地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物等留设的 永久煤柱损失量； c 为采区采出率，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。 该矿井采区回采率 4 号、5 号煤取 80%，6上及 6 号煤取 75%。经计算， 各煤层设计可采储量见表 2.5。 表 2.5 各煤层设计可采储量表 煤层456上6合计 可采储量/mt115.1928.5459.56 256.07859.32 经计算，矿井总设计可采储量为 859.32mt。 山东科技大学学士学位论文 井田开拓 14 3 3 井田开拓井田开拓 3.1 矿井设计生产能力及服务年限矿井设计生产能力及服务年限 3.1.13.1.1 矿井工作制度矿井工作制度 设计矿井年工作日为 330d，每日净提升时间为 16h。每天三班作业， 其中两班生产，一班检修，检修班生产四小时，检修四小时。 3.1.23.1.2 矿井设计生产能力矿井设计生产能力 根据本井田煤层赋存状况、地质构造、开采技术条件、采掘工作面配 备以及设计委托要求，设计确定矿井生产能力为 12.0mt/a。原因是： 1）优越的地质条件为工作面高产奠定了基础 本矿井为低瓦斯、近水平煤层，主要可采煤层厚度大，赋存稳定，水 文地质及构造简单，没有断裂构造及岩浆岩侵入，以上条件为综采工作面 高产高效奠定了基础。 2）煤炭科技进步为矿井高产高效创造了条件 中厚煤层长壁综采在我国煤矿生产中普遍使用，技术、装备和生产管 理已经成熟，其中大采高综采近年来更是取得了飞速发展，矿井达产时开 采的 6 上煤为特厚煤层，平均厚度 12.54m，全矿井可以实现 12.0mt/a 的 生产能力。 3）先进的采掘设备为工作面高产提供了保证 目前国内外大采高综采设备均向大型化、重型化以及自动化方向发展， 国外高产高效综采工作面长度已达 435m，最大采高已达 6m，综采工作面 实现了自动化控制。在综采设备方面，采煤机装机功率超过 2000kw，牵 引速度平均为 1521m/min，生产能力达到 75t/min；刮板机长度已超过 450m，装机功率已达 3000kw，大幅度地提高了设备的可靠性。 山东科技大学学士学位论文 井田开拓 15 设计根据矿井煤层赋存条件，综采工作面采用全引进设备，选用大功 率、大运量、高强度的采掘设备，完全可以满足工作面高产高效生产的需 要，确定的 12.0mt/a 生产能力是可行的。 3.1.33.1.3 矿井及水平服务年限矿井及水平服务年限 矿井服务年限按下式计算： ka z t （3.1） 式中：t矿井服务年限，a z矿井可采储量，mt a矿井设计生产能力，mt/a k储量备用系数，由于矿井地质条件简单，取 1.3。 经计算，矿井服务年限为 55.1a，符合煤炭工业矿井设计规范的 有关规定。随着全井田精查勘探工作的进行，设计可采储量有望提高，另 外，井田西部为未规划和未勘探的区域，向西有着较大的发展空间，可做 为矿井的后备开采区。届时矿井的服务年限将得到进一步延长。 3.2 井田开拓井田开拓 3.2.13.2.1 地质构造及老窑对开采的影响地质构造及老窑对开采的影响 本矿井主要可采煤层赋存稳定，水文地质条件简单，瓦斯含量很小， 对开采没有大的影响，但本矿井煤层自然发火期较短，开采时应采取有效 的防灭火措施。井田内的老窑分布仅在井田东北角的伊泰集团公司酸刺沟 小煤矿，该小煤矿采空区范围对回采工作面布置有一定的影响。 3.2.23.2.2 井田开拓方案比选井田开拓方案比选 1）井田开拓方式 山东科技大学学士学位论文 井田开拓 16 煤层埋藏深度在 300m 左右，不能平硐开拓，应以采用斜井开拓为宜。 如果采用立井开拓，不能满足矿井的设计生产能力，而且需要的设备较多， 管理复杂，故要采用斜井开拓方式，根据本矿井具体条件，主、副井筒均 设计为斜井，主斜井装备带式输送机运煤，针对副斜井辅助运输方式的不 同，提出两个开拓方案： （1）方案无轨胶轮车斜井方案 本方案在工业场地的东侧中间位置开凿主、副斜井，主井向东北方向 布置，副井向北然后折而向东布置。主斜井倾角 16，斜长 1029m，井底 到 6 号煤层底板，主斜井安装 1.6m 带宽的带式输送机。副斜井按胶轮车 斜井考虑，倾角 6，向北进入大巷位置后，向东平行于大巷进入 4 号煤。 进入 4 号煤后，副斜井继续向前掘进至 6上煤层，进入 6上煤层总长度为 2290m。风井为立井，布置在工业场地的东北方向，井底落底于 6上煤底 板主斜井井底附近，井筒深度为 352m。本方案井筒到底后，在井底沿倾 斜方向布置大巷开拓首采区域，本方案在井田中部东西向布置一组三条大 巷，井田北部南北向布置一组三条大巷开拓全井田。井田开拓方式平面图、 剖面图分别见图 3.1、图 3.2。 （2）方案绞车轨道斜井方案 本方案主斜井布置与方案相同，副斜井在主斜井的北侧平行于主斜 井布置，倾角 20，井底落在 6上煤层底板。副斜井装备双钩绞车，担负矿 井的辅助提升，为了下放连续采煤机等大型设备，副斜井中还装备了慢速 绞车。由于井下采用无轨胶轮车运输，为了实现材料、设备在有轨系统与 无轨系统之间的转换，在副斜井井底设置换装站，另外，副斜井井底还需 设置无轨胶轮车检修、加油及存放硐室，本方案风井及大巷布置与方案 相同，井田开拓方式见图 3.3。 （3）方案综合开拓（主井采用斜井开拓，副井采用立井开拓） 山东科技大学学士学位论文 井田开拓 17 本方案在工业场地的东侧中间位置开凿主井，主斜井位于东北方向， 倾角 16，井底到 6 号煤层底板，采用皮带运输机进行运输，副井采用立 井，罐笼辅助运输提升，本方案风井及大巷布置与方案相同。 对以上三种方案进行技术比较： 技术比较见表 3.1 表表 3.13.1 方案技术比较表方案技术比较表 方案优点缺点 方案 a、井上下一条龙连续运输，材 料设备不需转载，环节少，效率高； b、地面生产系统简单，生产管 理非常方便； c、增产潜力大，摆脱了长期以 来传统的轨道运输对矿井大幅度提 高生产能力的制约，增产时只需增 加部分车辆即可。 a、井筒工程量大，投资高； b、胶轮车斜井施工工期较 长。 方案 井筒工程量小，投资省，工期 短； a、材料设备在井底需要换装， 不能实现连续运输，环节多，效 率低，占用人员多，较胶轮车斜 井每班多 1315 人左右； b、井底车场需布置大型换 装硐室，生产调度管理较为复杂。 方案井筒维护费用低，运输、通风线路 短 a、 地面需要布置井塔、绞车房 等一系列设备和设施 b、 不利于辅助运输的连续化 c、 难以满足矿井生产率高的要 求 山东科技大学学士学位论文 井田开拓 18 d、 井筒掘进技术及设备管理复 杂 综上所述，方案缺点明显远超其优点，故予以排除，现对方案 、做经济比较。 山东科技大学学士学位论文 井田开拓 19 图图 3.1 井田开拓方式（方案井田开拓方式（方案）平面图）平面图 6 煤一盘区 6 煤二盘区 6 煤二盘区 储煤厂 露天矿选煤厂 960 940 980 980 860 880 900 920 940 960 980 960 02000 00000 94000 44 43 02000 00000 98000 96000 94000 44 43 195 06000 04000 06000 04000 96000 98000 20000 18000 16000 14000195 20000 18000 16000 14000 13000195 195 北 海子塔110kv变电站 上 图3.1 井田开拓方式（方案）平面图 上 860 820 840 800 780 760 740 720 700 680 660 薛 魏 公 路 薛 魏 公 路 薛 魏公 路 哈尔乌素露天矿铁路专用线 矿井铁路专用线 矿井铁路专用线 副斜井 北方电力井田 山东科技大学学士学位论文 井田开拓 20 剖面图(6煤) 制 图 指导教师 审 核 2012年5月编制 共 1 页 第 1 页 质 量比 例 1:2000 井田开拓方式 山东科技大学资环学院采矿08级1班 设 计 图纸 图图 3.2 井田开拓方式（方案井田开拓方式（方案）剖面图）剖面图 山东科技大学学士学位论文 井田开拓 21 3.3 井田开拓方式（方案井田开拓方式（方案）平面图）平面图 以上两个开拓方案井巷工程量及投资比较详见表 3.1 和表 3.2。 02000 00000 94000 44 43 02000 00000 98000 96000 94000 44 43 195 06000 04000 06000 04000 96000 98000 20000 18000 16000 14000195 20000 18000 16000 14000 13000195 195 北 海子塔110kv变电站 薛 魏 公 路 薛 魏 公 路 薛 魏公 路 哈尔乌素露天矿铁路专用线 矿井铁路专用线 矿井铁路专用线 副斜井 北方电力井田 6 煤一盘区 6 煤二盘区 6 煤二盘区 储煤厂 露天矿选煤厂 960 940 980 980 860 880 900 920 940 960 980 960 上 860 820 840 800 780 760 740 720 700 680 660 图3.3井田开拓方式（方案）平面图 上 山东科技大学学士学位论文 井田开拓 22 表表 3. .1 开拓方案井巷工程量（可比部分）比较表开拓方案井巷工程量（可比部分）比较表 序号项 目 方案 胶轮车斜井方案 方案 轨道斜井方案 表土段 掘进面积 27.5m2， 长 367m，倾角 6 掘进面积 26.2m2， 长 130m，倾角 20 基岩段 掘进面积 24.2m2， 长 1923m，倾角 6 掘进面积 22.9m2， 长 519m，倾角 20 1副斜井 小计2290m649m 2井底车场巷道-掘进面积 21.6m2，300m 3换装硐室-掘进面积 52.3m2，70m 4胶轮车检修及加油硐室-掘进面积 39.0m2，50m 5车辆存放硐室-掘进面积 30.2m2，80m 合 计2290m1149m 比 较0-1141m 表表 3. .2 开拓方案投资（可比部分）比较表开拓方案投资（可比部分）比较表 序 号 项 目 方案 （万元） 方案 （万元） 副斜井表土段477.1169.0 副斜井基岩段1730.7415.2 井底车场巷道-219.0 换装硐室-205.0 胶轮车检修及加油硐室-159.2 车辆存放硐室-108.7 1 井巷 工程 小计3259.91276.1 提升绞车及电控 2jk3/30e，185kw -252.1 慢速绞车 jz25/1300，45kw-25.6 换装硐室设备(25t 双钩、5t 双钩)-150.0 斜井人车 xrb15-9/6-9.00 1.5t 矿车，30 辆-18.8 副斜井轨道铺设（30kg/m，双轨）-70.0 2 主要 设备 及安装 小计-525.5 3主要建构筑物（绞车房）-29.5 合 计3259.91831.1 比 较0-1428.8 山东科技大学学士学位论文 井田开拓 23 综合比较以上两种开拓方式，尽管胶轮车斜井投资高，但考虑胶轮车 斜井系统简单，效率高，增产潜力大，有利于矿井高产高效生产，因此， 设计本着利于生产、方便管理的原则，推荐胶轮车斜井开拓方案，即方 案。 2）风井形式比较 风井可采用立风井和斜风井两种形式，对这两种风井形式比较如下： （1）立风井方案 风井布置在工业场地的东北方向，距主斜井直线距离约 1060m，井口 标高为+1265.5m，井底落底于 6上煤，直径 5.5m，井筒深度 352m，混凝 土砌碹支护，井筒净面积为 23.8，掘进断面为 31.2。 （2）斜风井方案 井口位于主斜井的东南侧，平行与主斜井布置，井口标高+1165m，井 底标高+890m，井筒长度 804m，倾角 20，井筒净宽 5.6m，锚喷支护，井 筒净断面为 23.4，掘进断面为 25.4 。 两方案投资比较见表 3.3。 表表 3. .3 风井方案投资（可比部分）比较表风井方案投资（可比部分）比较表 序 号 项目 立风井方案 （万元） 斜风井方案 （万元） 井筒352.0828.0 井底巷道84.0213.11井巷工程 小计570.11041.1 2凿井措施费188.0132.0 3井筒装备96.8 4风井公路及风井场地购地费218.2 5风井输电线路21.0 合计1014.11173.1 比 较087.0 山东科技大学学士学位论文 井田开拓 24 综上所述，立风井较斜风井投资少 87.0 万元。另外，立井较斜井施工 工期要短。综合比较，本着节省投资、缩短建井工期的原则，设计推荐立 风井