采矿设计-南屯煤矿小槽煤开拓延深设计

论文题目 设计：南屯煤矿小槽煤开拓延深设计 专题：南屯煤矿转入 冲击地压的预防 第一部分 南屯煤矿小槽煤开拓延深设计 1 矿井概述 2 开采范围与生产能力 3 井田开拓 4 采区设计 5 通风与安全 6 主要生产系统选型计算 7 劳动定员与主要技术经济指标 南屯煤矿小槽煤开拓延深设计 1 矿井概述 矿井概况 南屯煤矿位于兖州煤田东南部，矿区专用铁路直通矿井煤仓并与京沪铁路接轨，矿区公路四通八达，区内交通十分方便。 煤层特征 本井田共含有 23层煤，其中可采和局部可采煤层 7层，分别为 3上、 3下、 6、 15上、 16上、 17、 18上，中主采煤层 3上、 3下、 16上、 17煤全区稳定可采，平均厚度为 井田开拓方式 矿井目前设有 用立井多水平开拓。 矿井延深的必要性 由于矿井对大槽煤开发强度较大，特别是进入九十年代以来，随着开采技术和工作面水平的提高，矿井产量大幅度增加，导致大槽煤储量递减较快，从保证矿井持续稳定发展的角度来看，小槽煤开拓必须提到议事日程上来。 2 开采范围及生产能力 开采范围及储量 根据井田境界确定矿井的开采范围后，采用等高线法，通过划分块段，计算矿井的总工业储量。计算公式为： 矿井可采储量的计算依据公式： 其中回采率 南屯煤矿设计中，煤可层取 终计算得总可采储量为 t 。 / c o si i i M ()Z Q P C 生产能力与服务年限 按照矿井的可采储量，矿井的设计生产能力为 100万 t，服务年限的计算公式为： 其中备用系数 满足设计规范的要求。 3 矿井开拓 根据下组煤煤层地质条件，结合目前的技术水平，设计将小槽煤划分为 550水平之间设计用一组暗斜井即主、副、回风暗斜井联络。 设计只对于 方案 ： 混合井方案 副井附近新打一混合井，小槽煤主、副提升均有混合井担负。混合井主提升装载水平和副提升装载水平均设在 外小槽煤开采计划两个水平， 设一个 风由混合井进风，经 道上山、工作面、回风上山、 翼总回风上山至白马河风井排出地面。 方案 ： 倾向暗斜井方案 本方案设计采用轨道暗斜井、回风暗斜井、皮带暗斜井三条暗斜井，分别担负辅助提升、升降人员和主提升等任务。井底标高 底车场布置在 16上煤底板中，三条暗斜井均采用按煤层倾向布置，倾角约为 12 左右，其中轨道暗斜井长 395m，回风暗斜井长 400m，皮带暗斜井长 390m。另外通过新打的回风斜巷与白马河风井联络，来解决回风问题。 方案 ： 延伸原有主、副井方案 本方案采用延深主井、副井，主井和副井分别担负延深水平的运煤与升降人员、运输材料等任务。 技术比较 方案一 方案二 方案三 优 点 1、延深与生产相互干扰少，可大大提高生产能力； 2、充分利用了已经开拓好的巷道，减少工程量； 3、为矿井小槽煤进一步开采提供工程支持。 1、利用暗斜井延深，生产与延深互相干扰少； 2、暗斜井的位置、方向、倾角以及提升方式均可不受原有井筒的限制； 3、相对费用较低，初期工程量小，投产快。 1、可充分利用原有设备和设施 2、提升系统单一，运转环节少，经营费低，管理较方便。 利于维护。 1、原有井筒同时担负生产和延深任务，施工与生产相互干扰，矿井将短期停产； 2、接井时技术难度大，矿井将短期停产； 3、两个井筒的施工组织复杂； 4、深井筒需要掘凿一些临时工程；延深后提升长度增加能力下降，可能需要更换提升设备。 缺点 经济比较 方案一 方案二 费用名称 费 用 （万元） 费用名称 费 用 （万元） 巷道掘进费用 1478 巷道掘进费用 1506 巷道维护费用 749 巷道维护费用 1460 合计 2227 合计 2966 经过技术、经济比较，综合考虑各种因素， 最终选择方案一（见下图） 4采区设计 采区概况 十一采区位于南屯井田的西翼南部，为 432 432本井田下组煤 本采区所开采的下组煤主要赋存于石炭系太原组，其中 16上煤、 17煤全区稳定可采，属稳定煤层； 15上煤为不可采煤层； 18上煤为局部可采煤层。 采区构造形态为简单的单斜构造，无明显的断层和褶区，煤层赋存较稳定。 16上和 17煤回采时主要充水含水层为第十下层灰岩和第十四层灰岩，正常地段开采，回采期间不会出现威胁安全生产的突水事故。十四灰距奥灰较近，间距在断层发育地段变小，在断层导水条件下奥灰水可能通过断裂通道与十四灰发生水力联系进入矿井，对矿井开采带来威胁。 采区生产能力及服务年限 根据 “ 矿井下组煤开拓延深初步设计 ” 所确定的下组煤生产能力，结合本采区煤层赋存特点及开采技术条件，采区生产能力为 50万 t/a。 采区服务年限：采区年生产能力 50万 t/a，储量备用系数取 采区服务年限为：267 50 采煤方法及采区参数 根据煤层赋存条件及巷道的布置方式和现有的技术设备，本着生产安全、经济合理、代表先进生产技术发展方向、高产高效的原则，小槽煤厚度为 1米，工作面采用采用走向长壁后退式开采方法 , 高档炮采工艺，全部垮落法管理顶板。 下组煤首采区装备为高档炮采对拉工作面。工作面走向长壁布置，后退式回采， 1601对拉工作面上 /下面长 110/100m，回采范围东起电厂及电解铝厂保护煤柱线，西至工作面停采线，推进长度 808m。 1602对拉工作面上 /下面长 110/100m，回采范围西起采区西部边界一采西断层保护煤柱，东至工作面停采线，推进长度 650/670m。 采区方案选择 方案一：走向长壁工作面布置方案 设计于故夏村村庄煤柱内布置一组采区上山，沿煤层走向布置工作面。由于 16上和 17层煤平均距离仅 减少准备巷道工程量，设计采用联合布置，即共用一组采区上山。 方案二：倾斜条带工作面布置方案 即采区内不再布置采区上山，直接利用 作面垂直于大巷布置，俯斜开采；另外，由于 1601工作面位于采区东翼，故夏村庄保护煤柱以南，为减少采区准备工程量，该工作面采用走向长壁布置，设计利用 1602工作面顺槽作为 1601工作面的准备巷道。 方案三：单翼走向长壁布置方案 技术比较 方案一 优点 水量相对较大，故工作面采用走向长壁布置，工作面内基本无积水； 有效的提高资源回收率； 个采区内不留三角煤，资源回收率高； 组煤之间的压茬关系，采区初期生产的工作面对上组煤生产系统无破坏。 缺点 方案增加了一组采区上山，故采区准备巷道工程量大； 输环节多，占用设备和人员较多。 方案二 优点 区准备巷道工程量少； 输环节少，运输费用低。 缺点 斜开采，工人劳动环境差； 该方案投产时间较晚； 带工作面回采将对上组煤生产系统造成影响， 4工作面采用条带布置，将在一采西断层附近形成较多三角煤，采区资源回收率较低； 00m，故部分工作面推进距离较短，工作面接续较紧张。 经济比较 方案一 方案二 费用名称 费 用 （万元） 费用名称 费 用 （万元） 巷道掘进费用 道掘进费用 道维护费用 道维护费用 计 计 合技术和经济的比较，方案一要优于方案二，因此本设计选取方案一作为采区巷道布置方案。 5通风与安全 通风系统： 混合井 十一采区轨道上山 工作面上、下顺槽 工作面 工作面中顺槽 十一采区回风上山 西翼回风上山 白马河风井。 矿井风压 按下列公式： h pLQ2/式中 井巷摩擦系数； L 井巷长度， m； P 井巷净断面周长， m； S 井巷净断面积， Q 通过风量， m3/s 。 6 提升、通风、排水和压缩空气设备 主要 生产系统 设备选型 矿井 提升设备 矿井 排水设备 矿井 供电设备 矿井 通风设备 矿井 压风设备 7劳动与主要经济技术指标 劳动定员 顺 序 人员类别 出勤人员 在籍人数 在籍人数 一班 二班 三班 一 生产工人 675 621 479 2272 其中：井下工人 540 497 383 846 地面工人 135 124 96 26 二 管理人员 130 23 23 176 原煤生产人员 805 644 502 2448 三 服务人员 80 64 50 194 四 其他人员 40 40 五 合计 925 708 552 2682 序号 项目名称 单位 指标 1 设计生产能力 万 t/a 100 2 服务年限 年 井田 尺寸 井田走向长 田倾斜宽 田面积 储量 地质储量 万 t 业储量 万 t 采储量 万 t 开拓方式 立井、大巷 6 开拓 水平 水平数目 个 2 第一水平标高 m 二水平标高 m 工作面 装备 采煤机械 煤电钻 支架 单体液压支柱及金属顶梁 运输机 5 8 巷道工程量 m 35568 9 建设工期 月 0 工 程 投 资 井巷工程 万元 电设备及安装 万元 它 万元 程总投资 万元 1 吨煤投资 元 /吨 2 全员效率 吨 /人 工 要技术经济指标见右表 第二部分 南屯煤矿转入 开采时冲击地压预防 研究内容 1南屯煤矿研究冲击地压的必要性 2冲击地压的影响因素 3煤的冲击倾向性研究 4南屯矿深部开采时冲击地压的预测 5南屯矿深部开采时冲击地压的防治 6存在问题及今后努力方向 1南屯煤矿研究冲击地压的必要性 在南屯煤矿，随着大槽煤（山西组的 3上、 3下层煤）逐渐开采完，小槽煤（太原组的 16上、17层煤）已经投产，其中东翼的开采水平已经达到 击地压的倾向性加大。另外井田内留下了很多不规则的煤柱，一方面使上覆岩层的空间结构变得更加复杂，另一方面煤柱上的应力叠加相当于把采深成倍地加大了，冲击地压已经成为深部开采的主要安全隐患。 冲击地压 的影响因素 开采深度 顶底板结构 地质构造 煤柱影响 2冲击地压的影响因素 3煤的冲击倾向性研究 预测冲击地压的常规方法主要根据煤的冲击倾向性。判别煤层和围岩冲击倾向的强弱，是预测和防治工作的基础。冲击倾向性是煤岩介质产生冲击破坏的固有能力或属性，是冲击地压发生的必要条件。 4南屯矿深部开采时冲击地压的预测 南屯煤矿冲击地压防治体系 5 南屯矿深部开采时冲击地压的防治 超前松动爆破 钻孔卸压 煤层注水 采用合理的开拓布置和开采方式 6存在问题及今后努力方向 冲