范各庄煤矿180WT初步设计书VIP

i 摘 要 范各庄井田 位于 开平向斜之东南翼 ， 南北走向长约 西倾向宽约 田面积约 主要开采 7、 9、 12号煤层， 各层煤自燃性不强，属于不易自燃煤层。且瓦斯浓度都比较低。 本设计的对象是 12号煤层。可采储量 16098万吨。 矿井服务年限 设计生产能力 180万 t/a。 三层煤分别为 距 20米左右，倾角 用立井、双水平、集中大巷开拓方式。 矿井移交生产至达到设计能力时，共开凿 3个井筒，即 主、副立井、回风立井。工业广场位于井田中部。 本井田 12号煤层划分为 4个采区，采用采区式准备。 设计采用走向长壁采煤方法开采。 回采工艺采用后退式、一次采全高综合机械化采煤法。作业制度为 “四六制 ”，三班采煤、一班检修。工作面的设备有双端可调双滚筒采煤机、液压支架、可弯曲刮板运输机、破碎机、转载机等。采空区采用全部跨落法管理顶板。 矿井运输大巷采用矿车运输作为主运输， 通风方式为中央分列式通风。 关键字： 立 井 带区式 走向长壁采煤方法 中央分列式通风 on .2 3.0 an of 4.5 7,9,12 is of at of is of is on 212,107,000 of 3.8 of .8 t / a. 0 an 3.5 of on to of to of , is in on 2th of is to to of a 6, a of a of as to a 一章 矿井概述及井田地质特征 第一节 矿井概况 第二节 井田地质特征 一、地质构造 二、井田水文地质特征 第三节 煤层埋藏特征 第二章 井田境界及储量 第一节 井田境界 一、井田划分的依据 二、井田划分的结果 第二节 地质储量的计算 第三节 可采储量的计算 一、可采储量的计算 二、工业场地保护煤柱 第三章 矿 井工作制度及生产能力 3 第一节 矿井工作制度 3 第二节 矿井设计生产能力及服务年限 3 第三节 各种参数校核 4 一、生产能力进行校核 4 二、校核各种辅助生产环节能力 4 三、校核储量条件 4 四、校核安全生产条件 5 第四章 井田开拓 6 第一节 井田开拓发式的确定 6 一、确定井筒的形式、数目、配置、通风方式 6 二、确定开采水平和阶段高度 7 三、开采水平布置 8 四、采区划分及开采 0 五、矿井开拓设计方案的确定 1 六、矿井开拓设计方案的经济技术比较 4 第二节 工作面的配备 五章 矿井基本巷道及建井计划 0 第一节 井筒、石门与大巷 0 第二节 井底车场和硐室 0 一、选择井底车场形式的经验及原则： 0 二、采区主要硐室的布置 1 二、采区巷道布置及生产系统 5 第六章 采煤方法 2 第一节 采煤方法 2 第二节 工作面巷道布置方式 3 第三节 回采工艺与劳动组织 4 一、综采工作面的设备选型及配套 4 、综采工艺方式的选择 8 三、 采煤机的工作方式和进刀方式 8 四、采煤机滚筒螺旋的选择 0 五、综采工作面巷道布置及端头支架 0 六、综采工作面组织循环作业及循环图表的编制 1 第四节 采区的准备与工作面接替 3 一、采区主要巷道参数确定 3 二、确定采区生产能力 4 三、计算采区回采率 4 第七章 井下运输 5 第一节 运输系统和运输方式的确定 5 第二节 运输设备的选择 5 一 矿车、材料车和人车 5 二 大巷内运输设备的选型和计算 6 第八章 矿井提升 7 第九章 矿井通风与安全 8 第一节 矿井通风设计的内容和要求 8 一、矿井基建时期的通风 8 二、矿井生产时期的通风 8 三、矿井通风设计的内容 8 四、矿井通风设计的要求 9 第二节 矿井通风系统的选择 9 一、选择矿井通风系统 9 二、选择矿井主要通风机的工作方法 1 三、选择矿井通风方式 2 第三节 全矿所需风量的计算及其分配 2 一、矿井风量计算原则 2 二、矿井风量计算方法 3 三、风速验算 8 第四节 通风阻力及等积孔的计算 0 一、矿井通风阻力的计算原则 0 二、矿井通风阻力计算 0 三、等积孔计算 2 第五节 矿井通风设备的选择 2 一、矿井通风设备的要求 2 二、选择主要通风机 3 三、选择电动机 5 四、电费计算 6 第六节 矿井灾害防治 6 一、防治瓦斯 6 二 、防治煤尘 7 三、防灭火 7 第十章 经济技术比较 9 v 第一节 矿井设计概 算 9 一 井巷工程概算的编制依据 9 二 井巷工程概算的编制方法 0 三 矿建工程费用的计算方法 0 第二节 劳动定员和劳动生产率 1 一 定员范围 1 二 定员依据 1 三 定员方法 1 四 计算劳动生产率 2 第三节 原煤生产成本 3 第四节 主要技术经济指标 4 参考文献 8 1 第一章 矿井概述及井田地质特征 第一节 矿井概况 范各庄井田位于开 平向斜之东南翼，属河北省唐山市东北滦县境内，为开采煤田的一部分，矿区地理位置为东经 纬 本井田有京山铁路通过，北距京山线古冶车站 里，西北距京山线洼里车站 里，京山铁路东与东北、西与京津内地各铁路相衔接。还有若干公路干线通过。 矿区内电力网，有唐山发电厂，与天津、北京连成三角供电网 33000 伏、 50 周波，总容量 75000 千瓦，供唐山市工业照明及开滦各矿用电，开滦所属林西发电厂33000伏、 25周波，总容量 39000千瓦，专供各矿之用，启新水泥厂所属电厂 33000伏、 25周波，总容量 3800千瓦，自用。 矿区内主要工业部门除煤矿企业外，尚有启新水泥厂、古冶矾土矿、铁路车辆制造厂、机械制造厂，炼钢厂、纺织厂、造纸厂和橡胶厂与开滦林西中央机械制修厂。建筑材料有水泥、料石、耐火砖、建筑砖等。 井田内沙河横贯西部，流向大致与煤系地层走向平行，河面开阔，水力坡度较小。为间歇性河。洪讯时流量聚增，河床最宽可达一公里，东部洪水位最远可侵入范各庄及张家庄窝西。 1956 年 9 月尖角测得沙河最大流量为 ，水位标高 面宽度 尺，最大水深 尺， 最大流速 秒。 矿区气候属半大路性气候，夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥，年平均温度为 最高温度为 最低温度为 冻结期为 11 月中旬到 3 月下旬，土壤冻结深度为 季为 7、 8、 9三月，雨量占全年雨量 76%，日， 厘 /月， 季， 年，年平均降水量为 645公厘，最多风向为东风，但冬季偏北风最大风速为 25公尺 /秒，地震烈度为六级。 图 1 2 3 第二节 井田地质特征 一、地质构造 范各庄煤田位于开平煤田东南翼。开平煤田位于燕山南麓，煤系地层为石炭二迭系。开平主向斜是煤田贮运要构造股价，呈复式向斜构造。向斜的总体轴向为 古治以北主向斜轴逐渐转为东西向，向斜两翼不对称，西北翼地层请教比较平缓，向北往南发育两组轴向与主向斜轴斜角或直交的短轴倾伏褶皱构造，东南翼断层不很发育，规模亦较小。多见于褶皱构造的的轴部，正断层较多，逆断层较小。 范各庄井田的主体构造为井田北翼的塔坨向斜和南翼毕各庄区域的毕各庄向斜，式由于 开平向斜在发育过程中北部手青龙山东南构造带影响。主向斜轴在古治以北发生偏移，呈东南向派生出的南北应力场，形成的次一级构造。 总的来看，范各庄向斜区构造比较复杂，形成的断裂构造多与区域构造应力场有关有明显的规律性。中部单斜区构造相对比较简单。同时随着井田开往深部延深，构造发育越来越复杂，断层落差增大。断层面形式多样化对生产的影响也越来越大。矿井主要断层见表 1 2 1。 表 1 2 1 矿井主要断层一览表 名称 性质 断层面倾角 倾角 /（ 0） 落差 /m 备注 角度正断层 00 840 15 贯穿整个单斜构造 断层 00 7 9煤层采掘生产有较大影响 F 10 下部各煤层都有影响 F 30 12煤层有一定影响 F 650 700 F 两条平行正断层组成断30 860 4 层组 F 二、井田水文地质特征 根据水文地质调查 ,在井田境界范围内有 8个含水层 . 含水层均为孔隙、裂缝层状 构造 :沙、砾、卵石层、石灰岩层 ,除第四纪冲积层沙砾 ,卵石含水层以 16%向南倾斜成层处 ,期于沙岩 ,石灰岩层向西、西南倾斜 ,倾角 1315 45度 。 。 本地区年平均降雨量为 集中在、 8、 9三个月，多年平均、 8、 9三个月的降雨量为 多年平均降雨量的 1959 年沙河最高洪水位为 表 12矿井地层一览表 矿井地层一览表 地质年代 岩层总厚度 /m 岩层组成及特征 含煤层数及厚度/m 备注 代 纪 世 石炭系中统 唐山组 60 以紫、绿色 的粘土岩和浅灰色得分砂岩为主 石炭系上统 开平组 60 以粉砂岩为主，粘土岩较唐山组有所减少 含煤六层，即煤15、煤 1414 14煤 13 本组煤层局部可采 石炭系上统 赵各庄组 70 本组地层以粉砂岩和砂岩为主，粘土岩次之 本组含煤四层，即煤 121/2、煤 12 121 其中煤 121为主要可采煤层 5 二叠系上统 大苗庄组 70 本组地层为过渡相粘土岩与陆相碎岩的交替沉积 含煤六层，即煤 9、煤 8、煤 7、煤 61/2、煤 6和煤 5 其中煤 7和煤 9 厚度大， 为层位较稳定的主要可采煤层 二叠系上统 唐家庄组 220 岩性以粗碎屑砂质岩类为主 含煤主要为 5煤层 水源一粤陶纪石灰岩涌水及冲击层含水为工业及饮水源水量充足，岩层地下水主要由充水量极为丰富的冲击层含水层补给，冲击层含水层地下水由雨水补给。 第三节 煤层埋藏特征 范各庄井田煤系地层主要由石灰系、二迭系地层组成，其中包括中石灰统唐山组、上石唐统开平组、赵各庄组、下二迭统的大苗庄组、唐家庄组。基底为经过长期剥蚀夷平的中奥陶统、上覆地层为二迭系统古冶组陆相碎屑岩。含煤建造由一套海相、过度相、陆相地层组成。 井田可采煤层共有 3层，其结构、厚度及特征见表 1 1可采煤层特征表 序号 煤层名称 煤层厚度 /m 层间距/m 倾角/() 硬度 容量 稳定性 最小 最大 平均 1 7煤 定 2 9煤 稳定 3 12煤 稳定 7 煤层为复杂结构厚煤层，煤层 中央有 2炭质成分含量很高的粉砂岩夹矸，中间一层厚度较大，约 泛发育，比较稳定。煤岩类型以半亮型和半暗淡型为主，中间夹 1部为光亮型煤。 9 煤层为复杂结构的中厚煤层，含有 1泥浆，粉砂岩夹石。煤岩类型以亮型为主，界限明显，内生节理发育，玻璃光泽。 12煤层为复杂结构厚煤层，距底板约 遍喊有一层 的松软泥岩 6 夹石。煤岩类型以光亮型和半光亮型为主，内生节理发育，玻璃光泽，贝壳状断口。 各煤层原煤工业分析见表 1 1目 煤层 灰分 ) 硫分 S(%) 挥发分 ) 发热量 (卡 /克 ) 煤质牌号 7煤 520 7652 6060 1部肥焦煤和气肥煤 9煤 600 7630 6016 1、 2号肥煤 12煤 200 7572 7137 2号肥煤为主，局部气肥煤 瓦斯涌出量见表 1 1井瓦斯等级 绝对涌出量 (m3/相对涌出量 (m3/t d) 瓦斯 (斯 ( 7 第二章 井田境界及储量 第一节 井田境界 一、井田划分的依据 （一）在井田划分时，它保证各井田有合理的尺寸和境界，使煤的各部分得到合理性开发。井田划分的范围，储量，煤层赋存及开采条件与矿井生产能力相适应。对于现代化大型矿井，要 求井田有足够储量和合理服务年限。同时考虑到矿井发展余地，井田范围应适当的划的大些。本设计的年设计生产能力为 180万 t/a,属于大型矿井。因此在划分井田范围时，应与该生产能力相适应。 （二）保证井田有合理的尺寸。通常情况下，为合理安排井下生产，井田走向长度应大于倾斜长度。如井田长度过短，则难以保证矿井各个开采水平有足够的储量和合理的服务年限，造成矿井接替紧张。井年走向长度过长，又会给矿井通风，井下运输带来不便。根据实际地质情况，并参照我国煤矿的实践经验，选择一个合理的尺寸。 （三）合理划分矿井开采范围，处理相 邻矿井关系。划分矿井边界时，通常把煤层倾角不大，沿倾斜延展很宽的煤田，分成浅部和深部两部分。一般应先浅后深，先易后难，分别开发建井，以节约初期投资。 （四）选择好井口与工业广场位置。划分应考虑井筒与工业广场位置的选择，使有利于井田开拓和采区布置，有利于矿井建设施工和工业场地布置。 二、井田划分的结果 北部及西北与吕家坨矿相接。经多次调整，最终确定为表 2 1 1 中的 11 个角点坐标联线为两矿井技术边界。见表 2 1 1。 表 2 1 1 范吕井田技术边界点坐标 点号 点号 1 392470 94805 2 391990 94620 3 392018 94422 4 391924 94422 5 391696 93452 6 391097 941443 7 390537 92605 8 390254 92217 8 9 389800 92590 10 388912 92384 11 388010 92070 西及西南部与钱家营矿相邻，两矿的技术边界指标未定，暂以毕 25 孔和毕 34孔联线，再经毕 34 孔与毕 15孔联线延至 9 煤层 800米等高线上，作为范各庄矿与钱家营矿的储量计算边界。 东部及南部以 14 煤层的基岩露头为界。 井田范围： 井田走向长平均 4200m，倾斜长平均为 3000m。 井田面积为 s=58 500 500=107 第二节 地质储量的计算 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。目前即可开发利用，可列入平衡表内的储量。一般为 A+B+ 由于本矿井属沉积稳定的缓倾斜区，构造简单，煤层标志层明显稳定。煤层的主要质量指标和经济技术指标都符合工业要求， 能满足当前生产故可将地质储量作为工业储量。 井田工业储量的计算公式： 式中： 煤层倾角 ,（）； 煤容重 , t/ M 煤层的厚度 ,m； S 井田面积 ,。 107/104t 107/104t 107/104t 总的工业储量： 104t 9 第三节 可采储量的计算 一 、可采储量的计算 矿井可采储量的计算公式为： Z（ P） C 式中 Z 矿井可采储量 矿井工业储量 P 各种永久煤柱煤量损失之和 C 采区回采率，厚煤层不低于 厚煤层不低于 煤层不低于 Z（ 106 106 106 106） 80% 106t 所以设计矿井可采储量为 106t。 二、工业场地保护煤柱 （一）永久煤柱煤量 要计算井田可采储量，首先要确定各种永久煤柱损失。永久煤柱一般指保护地面工业广场和井筒的工业场地煤柱，井田境界和大断层两侧的井田境界煤柱和断层煤柱，以及保护地面建筑物、河流、铁路等而留设的煤柱等。井筒和工业广场上的建筑物只留设一个总的保安煤柱。 其中工业广场的面积确定如下： 设计矿井生产能力 180万吨，根据煤矿设计规范规定，每 100 万吨煤所占的工业广场面积为 顷，故设计矿井的工广面积为： 顷 安全煤柱的留设与计算一般用垂直断面法求得 ,煤柱的留设的计算方法与步骤如下：基岩移动角和表土层移动角如下图所示： 10 图 2岩层移动角示意图 安全煤柱的留设与计算一般用垂直断面法求得。 - 断 面 - 断 面建筑物的长轴方向煤层围护带 图 2用垂直断面法确定建筑物下安全煤柱 11 图所示，在开拓平面图上通过建筑物四个角分别做平行与煤层走向和倾斜的四条直线，得矩形 矩形的外缘加上 15m 宽的维护带，得受保护面积 a b c 过受保护面积中心作一沿煤层倾斜剖面 1 在这个剖面上，由维护带的边缘点 o=45 度划两条保护线，即 后在基岩中于下山和上山方向按上山移动角 =75和下山移动角 =煤层相交得 通过 同样的方法在平行煤层走向的剖面 2，按其走向移动角 =75作保护线，求得沿走向的煤柱边界 和 ，将 n 均绘制在平面图上，即得保护煤柱边界 柱是一个梯形。 工业场地煤柱煤量 = 梯形面积 * 煤层平均厚度 * 煤层平均密度 本矿井的表土层厚度为 20米，煤层平均倾角 13， = =73，则 =3，冲击层移动角 45 。 见煤标高 c=30m,冲击层厚 60m,地面标高 30m 梯形高度 h=z1+68+334=702m 梯形上底 284=568m 梯形下底 336=672m 得 S 底 =568+672） 702=104 7煤工业场地煤柱量 104 106t 9煤工业场地煤柱量 104 106t 12煤工业场地煤柱量 104 106t 故工业广场总煤柱量为 106t （二）矿井边界煤柱煤量 设计矿井边界每侧留有 20m 宽度，由底板等高线看出，本井田边界周长为：14600m，所以可算出各煤层的煤柱量为： 7#煤层： 14600 20 105t 9#煤层： 14600 20 105t 12 12#煤层： 14600 20 105t 故总共边界煤柱煤量为： 105t （三）断层保护煤柱 本井田无大的断层，只有一些小断层，所有断层长度总为 1200m，断层每侧留设保护煤柱 30m， 断层保护煤柱煤量断层长度煤柱宽度煤层厚度煤的平均密度 对本矿井： 7#煤层： 1200 30 105t， 9#煤层： 1200 30 105t， 12#煤层： 1200 30 105t ， 故断层总保护煤柱煤量： 105t。 13 第三章 矿井工作制度及生产能力 第一节 矿井工作制度 矿井工作制度和设计生产能力是其它设计的依据，如采煤、通风、运输、提升设计