毕业设计（论文）-郭屯副井表土段设计.doc

山东科技大学学生毕业设计（论文）第一篇 郭屯煤矿的基本概况1 矿区概况与地质特征1.1 矿区概况1.1.1 井田位置及交通矿井地处郓城县境内，井田中部距郓城县城约10km，京九铁路从井田西部4km处通过。郓城至附近主要县市均有公路相通，滨州至郑州220国道经过郓城，日照至东明高速公路通过本矿井南部，济南至菏泽高速公路经过本区东部。区内现有公路可达菏泽、梁山、巨野、济宁等县市，乡、镇公路也十分发达。本区交通运输十分方便。见交通位置图111。1.1.2 地形地貌矿井地处黄河冲积平原，地势平坦，略呈西高东低之势，地面标高+41.60+45.38m。自然地形坡度2。1.1.3 水系区内河流主要有郓鄄河、郓巨河、郓城新河等，多为人工挖掘，纵横交错。井田西北距黄河约31km。井田内主要河渠有宋金河、华营沟、吕月屯沟等。各河沟均通过其他河流与黄河苏阁引黄闸相通，旱时灌溉，雨季排涝。1.1.4 气象及地震本区属温带半湿润季风区域大陆性气候，年平均气温14.8，最冷月一月份平均气温-1.8，最热月七月份平均气温26.6，日最低温度-12.3，日最高温度35.7。年平均降雨量694.7mm，年平均相对湿度70%。春季多南至东南风，秋冬季多北到东北风。据中国地震动参数区划图(GB18306-2001)，本区地震动峰值加速度为0.10.15g，地震基本烈度为度。1.1.5 区域经济概况及建筑材料井田位于鲁西南平原，土地肥沃，村庄稠密。本区以农业为主，主要农作物有小麦、玉米、大豆、棉花等，粮、油、肉、蛋、蔬菜等主副食品供应充足。区内工业欠发达。1.1.6 巨野煤田开发情况根据矿区总体规划，巨野煤田划分为7对矿井，到目前为止，梁宝寺矿井即将正式投产，龙固矿井、赵楼矿井、郓城矿井、彭庄矿井均已开工建设。1.1.7 迁村和土地征用根据矿井前期准备工作与当地政府的接触情况，地方政府非常支持本项目的建设，为此在土地征用和村庄搬迁方面会积极配合。本井田范围内村庄稠密，共有行政村50个，约20719户。矿井生产过程中，应结合当地政府小城镇建设规划，对村庄搬迁进行合理规划和安排。1.1.8 水源据调查资料和现有供水水井取样化验证实，第四系、上第三系水可作为供水水源，但水质条件较差。区内河流多引自黄河水，经取样化验，可作为供水水源，同时建议进行水源勘探开发，作为矿井供水水源。1.1.9 电源本区现有菏泽、济宁两座发电厂。菏泽电厂装机容量850MW，济宁电厂装机容量300MW，两电厂以220KV网络与山东电网相联。菏泽煤电项目规划的电厂装机容量4600MW，与郭屯矿井相邻而建。矿井附近电源点有110KV郓城中心变电所、220KV巨野三里庙变电所和220KV水浒变电所。1.2 地质特征1.2.1 地质构造本井田位于巨野向斜西翼，为全隐蔽的华北型石炭二迭系煤田，煤系以中、下奥陶统为基底，沉积了石炭系中统本溪组、上统太原组、二迭系下统山西组和下石盒子组及上石盒子组，其上被新生界第三系和第四系所覆盖。井田内新生界厚度一般为530650m，平均590m。主要含煤地层为太原组和山西组，其中山西组所含3煤层是本矿井主要可采煤层。见地层综合柱状图1-2-11、地 层第四系(Q)：厚100.70156.40m，平均133.27m。分为上、下两段，上段主要由黄褐色、棕黄色粘土、砂质粘土夹粉细砂及中砂薄层，松散且透水性好，是第四系的主要含水层。下段主要为灰绿、棕黄、浅紫红色砂质粘土、粘土，夹粘土质砂等，底部为一层粘土层，隔水性良好，属河湖相沉积，不整合于上第三系之上。上第三系(N)：厚227.80542.75m，平均443.74m。按岩性和物性特征可分为上、下两段。上段：厚91.80385.20m，平均285.97m。下段：厚85.80229.50m，平均157.77m。二迭系(P)：上统上石盒子组，最大残厚445.50m，主要由杂色泥岩、粉砂岩及中、细砂岩组成。与下伏地层呈整合接触。下统包括下石盒子组和山西组。两者连续沉积，分界砂岩不稳定，其界面不易划分。石炭系(C)：上统太原组厚158.31185.66m，平均171.09m。由灰至灰黑色泥岩、粉砂岩、薄层灰岩及煤层组成，底部有杂色含鲕粒泥岩，局部地段有岩浆岩侵入。与本溪组连续沉积。中统本溪组厚5.2016.22m，平均10.52m。奥陶系中、下统(O1-2)：井田内共有9个钻孔揭露，揭露厚度2.9754.98m。主要为灰至深灰色厚层状石灰岩，夹多层白云质灰岩、白云岩及薄层泥岩。岩溶裂隙发育，为煤系下伏地层主要充水含水层。2、地质构造巨野煤田位于鲁西南断块坳馅的西北部，鲁西南地区的基本构造特征明显表现为断块型，无论褶曲、断层均与大地构造位置、区域构造单元的相互组合及变化有明显关系，早期以北东、东西向褶曲为主，并伴有东西向正断层，晚期以近南北向断层为主，形成鲁西南地区“棋盘格”式构造形态。本区总体呈走向大致南北，倾向东的单斜构造，发育宽缓褶曲，并伴有一定数量的断层，构造复杂程度中等。1.2.2 煤层及煤质井田内主要含煤地层为下二迭系山西组和上石炭统太原组，平均总厚237.75m。含煤25层，其中山西组含煤3层；太原组含煤22层。煤层平均总厚10.35m，含煤系数4.3，可采及局部可采煤层有5层3(3上、3下)煤、15上煤、16上煤、17煤和18中煤。平均厚8.67m，占煤层总厚的84，其中3（3下）煤层平均厚4.73m，占可采煤层厚度的55，是本矿井主要可采煤层。各煤层主要特征见表121。煤层主要特征表 表121煤层名称煤 层夹石全区厚度(m)可采范围厚度(m)结构稳定性可采性层间距(m)层数岩性名称两极值平均值两极值平均值两极值平均值308.184.915.158.187.02较简单较稳定大部可采02炭质泥岩泥岩3上03.851.200.713.851.63简单较稳定局部可采0.7827.2913.27124.32137.88132.4125.4551.4933.817.6213.559.822.7714.129.7202炭质泥岩泥岩3下0.735.313.470.735.313.47较简单较稳定大部可采04炭质泥岩泥岩15上0.380.800.620.710.800.76简单不稳定零星可采16上00.820.580.720.820.77简单不稳定零星可采炭质泥岩170.271.981.271.061.981.52简单较稳定大部可采炭质泥岩18中00.820.580.720.820.77简单不稳定零星可采炭质泥岩1.2.3 瓦斯、煤尘及煤的自燃1、瓦斯本井田3上3（3下）煤层共采取瓦斯样13件。分析结果表明，瓦斯（CH4）成份和含量最高分别为1.02%和0.017cm3/g燃；CO2成分和含量最高分别为14.80%和0.222cm3/g燃,见表125，应属瓦斯风化带和氮气带。根据钻孔测得的瓦斯含量资料，本井田瓦期含量较低，但由于井田内各煤层埋藏较深，又有岩浆岩侵入，局部煤的变质程度高，会有较高瓦斯带存在，因此，在生产过程中应加强瓦斯管理，以防止瓦斯聚集，发生瓦斯爆炸事故。2、煤尘爆炸性和煤的自燃根据各煤层煤样测试结果，各煤层原样着火温度变化在332391之间，还原样与氧化样着火点之差为428，变化在不自燃易自燃之间，各煤层均属于易自燃发火煤层。3、地温本井田详查及精查阶段未专做恒温点（带）的确定工作，沿用了巨野煤田普查地质报告确定的恒温点的深度50m，温度18.9。本区为地温正常为背景的高温区，全区平均地温梯度2.78/100m，非煤系地层平均地温梯度2.33/100m，煤系地层平均地温梯度3.12/100m。1.2.4 水文地质1、区域水文地质概况区域内煤系中的直接充水含水层有山西组3煤顶、底板砂岩裂隙含水层，太原组三灰和十下灰岩溶裂隙含水层，部分矿井的侏罗系砂岩亦为直接充水含水层（如南屯煤矿等）。3煤层顶、底板砂岩含水层厚度3060m，一般约40m，区域内最大单位涌水量为0.504L/s.m；三灰含水层厚度比较稳定，平均约5m，兖州、济宁煤田三灰最大单位涌水量0.480L/s.m，上述两含水层为开采上组煤的直接充水含水层；十下灰含水层厚度平均约5m，济宁煤田最大单位涌水量0.484L/s.m，是开采16、17煤层时的主要充水含水层。2、主要含水层区内含水层自上而下依次是Q+N砂砾层、二迭系上、下石盒子组砂岩、3煤层顶、底板砂岩、太原组三灰、十下灰及奥陶系灰岩。其中3煤顶、底板砂岩和太原组三灰是对开采上组煤的直接充水含水层；十下灰及奥灰为开采下组煤的直接充水含水层。3、隔水层隔水层有第四系、上第三系粘土类隔水层；上二迭统泥岩、粉砂岩、铝土岩等隔水层；下二迭统杂色泥岩、粉砂岩隔水层，太原组泥岩、粉砂类隔水层；本溪组铁铝质泥岩为奥灰含水层的压盖隔水层。4、断层导水性、富水性断层导水性包括两个方面，其一是断层两盘含水层地下水是否通过断层带发生水平补给；其二是断层同一盘含水层地下水能否通过断层带或附近裂隙发生垂直补给，决定断层是否导水的主要因素是断层的力学性质、断层两盘含水层接触关系及断层带充填物的胶结程度。据部分矿井的实际生产资料表明，隔水层中的断层不导水，断层两侧含水层与含水层对接时才具有导水性。5、地下水的补给、径流及排泄条件根据区域规律，井田未开发前，浅层地下水顺地势迳流，深层地下水随着补给与排泄区的分布变化而变化，地下水循环慢，迳流微弱，受矿区排水影响后，各含水层水位将发生分异。6、水文地质类型综上所述，本井田上组煤的直接充水含水层为3煤层顶、底板砂岩和太原组。3砂裂隙含水层，富水性弱，三灰岩溶裂隙含水层的富水性弱至中等。7、矿井涌水量精查地质报告对矿井开采时的涌水量进行了预计，计算用开采水平为-750m，用大井法计算的3煤顶底板砂岩正常涌水量为211m3/h，用大井法计算的三灰涌水量为91.19m3/h。需要指出的是，地质报告提供的矿井涌水量是按照初期开采水平标高-750m计算的，但根据初步设计井田开拓方案，初期开采水平标高-808m，初期最大采深近-900m。为此，设计通过计算，取3砂正常涌水量230.2m3/h，三灰涌水量正常涌水量105.61m3/h，矿井正常涌水量335.81m3/h。考虑井筒淋水及井下生产涌水，矿井正常排水量取415m3/h。矿井最大涌水量取700m3/h。1382 矿井开拓与开采2.1 井田境界及储量2.1.1 井田境界根据批准的郭屯矿井可行性研究报告和矿井初步设计，本井田境界为：东起田桥断层及田桥支断层，西至煤系地层底界露头，南起3925000纬线，北至25勘探线。井田南北长约16km，东西宽约14km，井田面积222.1km2。其中3煤层赋存面积89.8km2。由于火成岩侵入，3煤在井田南、北部分别有24.0km2，9.7km2变质为天然焦，剩余3煤面积为56.1km2。2.1.2 储量1、地质储量参加储量计算的煤层： 3上、3（3下）、15上、16上、17、和18中共6层煤。其中，3上、3（3下）、17煤层为大部分可采煤层，15上、16上、18中为零星可采煤层。按GB/T177661999国家分类标准本井田煤炭资源储量分类如下：探明的（预可研）经济基础储量（121b）9204.8万t；控制的（预可研）经济基础储量（122b）23227.7万t；控制的边际经济基础储量（2m22）1514.4万t；控制的次边际经济资源量（2S22）2976.9万t；推断的内蕴经济资源量（333）41361.7万t。2、设计利用储量太原组煤层（15上、16上、17、18中），煤层厚度薄，赋存不稳定，高硫且由于距离奥灰距离近，如16上煤层下距奥灰顶界面26.1844.21m，根据16上煤层至奥灰间的岩性组合及强度值，评价奥灰水底鼓的可能性，以奥灰现静水位标高38.38m计算16上煤层开采的突水系数，井田内突水系数为0.220.44MPam，均大于0.15MPam，因此奥灰水对16上、17、18中煤层开采有严重底鼓突水威胁，影响煤层正常开采，故该组煤层储量列入暂不能利用储量，计24753.2万t。3、可采储量防水煤柱，根据暂定的各煤层防水煤柱高度，经计算全矿井防水煤柱2798.8万t。井田边界煤柱，根据有关规程规范的要求，在井田范围内留设井田边界安全煤柱，煤柱宽度为20米，本井田南、北边界为人为边界，须留设井田边界安全煤柱，该煤柱为天然焦或D级储量煤炭。工业场地煤柱，工业场地安全煤柱留设，参考邻近兖州、济宁矿区煤系地层及上覆岩层的移动规律，按下列原则计算：表土移动角：=40；下山移动角：=750.5（为煤层倾角）；上山移动角：=75；走向移动角：=75。工业场地围墙外围护宽度15m。根据上述参数圈定工业场地保护煤柱。4、断层煤柱井田内落差大于100m的断层有八里庄断层、八里河断层、后营断层及田桥支断层造成三灰含水层与奥灰含水层接近或对盘，因此须留设断层防水煤柱，八里庄断层、后营断层、田桥支断层处于D级储量区，放在后期考虑，本设计对八里河断层进行防水煤柱计算。计算得，八里河断层上盘留设煤柱宽度132.73m，取煤柱宽133m。断层下盘煤柱取100m。经计算，断层煤柱1126.8万t。5、可采储量矿井可采储量（设计利用储量各类永久煤柱）采区回采率。采区回采率厚煤层取75，中厚煤层取80。根据以上计算结果，矿井可采储量17602万t。6、D级储量的利用根据规范规定，D级储量作为设计暂不能利用储量，但本井田D级储量采用了钻探、测井、物探等综合勘探手段，对D级储量有一定控制，稍加勘探工程量，D级储量级别即可提高。井田勘探获得的储量中D级储量级别较大，这部分储量作为矿井的远景储量，后期是完全可以利用的。根据邻近生产矿井经验，结合本矿井构造特点及煤层赋存条件，若把D级储量的40作为可采储量，即可获得4515万t可采储量，此时矿井可采储量可达到22117万t。2.2 矿井设计生产能力及服务年限2.2.1矿井工作制度矿井年工作日330d，井下实行“四六制”，每天四班作业，其中三班生产，一班检修，每日净提升时间为16h。地面实行“三八制”，每天三班作业，其中两班生产，一班检修。2.2.2 矿井设计生产能力根据国家发展与改革委员会对郭屯矿井可行性研究报告的审批意见以及初步设计审查意见，确定本矿井设计生产能力为240万t/a。2.2.3 矿井设计服务年限矿井服务年限=可采储量/（设计生产能力储量备用系数）=17602/（2401.4）=52.4(a) 经计算，矿井设计服务年限52.4a。2.3 井田开拓2.3.1 井田开拓方式本井田为全隐蔽型井田，新生界地层厚，故采用立井开拓方式。2.3.2 井口及工业场地位置井口位于井田中部G49孔北约600m处，立井单水平上、下山开拓，水平标高808m，首采区为井田中部一采区（开拓方式详见图231和图232）。 。图231矿井开拓方式平面图图231矿井开拓方剖面图2.3.3 井筒个数根据本井田设计生产能力、瓦斯、地温等特点，矿井初期布置3个井筒，一个主井、一个副井、一个风井，主、副井进风，中央风井回风。2.3.4 水平划分及水平标高1、阶段划分井田煤层赋存深度多在6001000m之间。受岩浆侵入、冲刷及构造影响，煤层倾角及斜长变化较大，中部煤层倾角012以下，斜长34005300m；东北部煤层倾角016，斜长4300m左右。由于断层影响或煤层产状变化，使得采区煤层上、下山可以分段布置成倾斜巷道和水平巷道相交替的形式，可满足绞车、连续运输车等采区辅助运输方式。根据上述特点，确定全矿井为一个阶段，上下山开采。上下山阶段垂高均为200m左右。2、水平标高及井底车场主要硐室层位的确定在矿井可行性研究阶段中，根据井田地质构造形态，煤层赋存特点及井口位置等因素，着重对-800m、-820m水平标高方案进行了分析对比，并暂推荐-820m水平标高。在矿井初步设计阶段，根据井筒检查钻资料，设计对水平标高进行优化，推荐水平标高-808m，2.2.5 通风方式本矿井属低瓦斯、高地温特大型矿井，通风采用抽出式。根据矿井开拓部署，初期设主、副、风3个井筒，满足矿井前期生产要求。通风方式采用中央并列式，主、副井进风，中央风井回风。后期由于通风距离长，单靠中央风井回风已不能满足生产和通风安全要求，为此需增加边界风井，形成中央风井、边界风井同时回风的混合通风方式。2.2.6 大巷布置根据以上特点，大巷布置主要以石门、集中大巷结合上（下）山的布置方式。2.2.7 采区划分井田内A+B+C级储量区共划分6个采区，采区走向长度单翼采区一般在23003300m，双翼采区一般在44004900m，扣除上山煤柱，工作面连续推进长度一般在22002900m。2.2.8 开采顺序煤层开采顺序：井田内有可采煤层2层，上部3上煤层与下部3下煤层间距，0.7827.29m m，平均13.27m。进行各采区接替及配产，接替顺序为：一采区二采区三采区五、六采区四、七采区及D级储量区开采。三采区和五采区面积小，综采工作面跳采接替困难，因此，这两个采区布置一个综采工作面交替开采。2.4 井筒2.4.1 井筒用途及装备主井井筒设计净直径5.0m，装备一对25t提煤箕斗，担负全矿井的提煤任务。副井井筒设计净直径6.5m，装备一对一宽一窄1.5t矿车双层四车罐笼，担负全矿井人员和材料设备的上下及矸石提升，并装备有玻璃钢梯子间，作为矿井的安全出口。同时还装备有两趟排水管、一趟压风管、一趟洒水管和多趟动力及通风信号电缆。风井井筒设计净直径5.5m，装备一个玻璃钢梯子间作为矿井的另一个安全出口；井筒内还装备一趟黄泥灌浆管。2.4.2 井筒施工方法由井筒检查孔工程地质及水文地质资料可看出本矿井井筒施工的两个主要特点：一是表土层特别厚，达到563.61587.40m，是目前我国已建成或在建矿井井筒穿过表土层厚度最大的矿井；二是预计基岩段井筒涌水量大（主、副、风三个井筒预计井筒涌水量如表243所示）。因此井筒特殊凿井和基岩段的治水是整个矿井井筒施工的关键。采用冻结法施工更为可靠。冻结深度定为702.0m，即将上部M1、m2两个较大含水层冻结。主井、风井井筒表土段采用钻井法或冻结法施工都是可行的，郭屯矿井主井、副井、中央风井等三个井筒均采用冻结法施工，冻结深度均为702.0m。基岩段井筒采用地面预注浆配合工作面注浆的综合治水方案。2.4.3 井壁结构根据对国内外深井冻结井壁结构的分析，并结合我国冻结井筒施工现状和技术发展及郭屯矿井井筒地层条件，考虑内、外层井壁的作用机理和施工条件，郭屯矿井主井、副井、中央风井等三个井筒冻结段井壁做了四个方案2.5 井底车场及硐室2.5.1井底车场形式选择1、设计原则车场布置要为缩短井筒贯通距离，井下临时工程充分利用永久工程，尽量减少大临工程创造条件。在调车方便、操作安全，满足通过能力的条件下，尽量减少工程量。井底车场巷道及硐室要尽可能布置在比较坚固的岩层中，以利于巷道及硐室的维护。2、井底车场型式的选择根据以上条件和原则，设计考虑了多种型式的井底车场，经过方案比选后，确定采用刀式环形布置型式，该方案具有布置简洁、系统明确、使用方便、工程量省、有利于快速建井等优点。2.5.2 井底车场硐室布置1、主井装载系统采用“全抬高”方式，井底煤仓上口与井底车场水平标高差为98.0m。本系统包括井底煤仓、装载胶带输送机巷、箕斗装载硐室、配煤胶带输送机巷等。煤仓上口标高为710.0m，装载胶带输送机巷底板标高为746.0m。井底设两个煤仓，型式为直立圆筒仓，净直径8.0m，每个煤仓有效容量约为1200t，井底煤仓总容量约为2400t，具有较大的缓冲能力，超产潜力大。2、主井井底清理撒煤系统主井井底清理撒煤系统设在808m井底车场水平，箕斗撒煤用耙斗装岩机装入矿车运至副井重车线。3、副井井底系统由副井井筒与井底车场连接处、信号硐室等组成，副井井底水窝排水采用潜污泵。4、排水系统由主排水泵房硐室、管子道、水仓等组成，水仓总容量约3300m3，采用水仓清理机清理。5、供电系统由主变电硐室及其通道组成，位于副井西南侧，与主排水泵房联合布置，通道与副井重车线相连。6、井下爆破材料库设在808m水平井底车场绕道北侧，采用壁槽式，容量为1500kg炸药和15000发雷管。7、井下制冷降温硐室制冷机硐室与主井装载胶带输送机检修斜巷、主井尾绳更换硐室联络巷等联合布置。8、其它硐室包括消防材料库、机车修理间、等候室、医疗室、工具室、调度室、乘人车场等，其设计原则为尽量利用已布置的巷道，以减少工程量。2.5.3 井底车场主要巷道及硐室支护根据钻孔资料分析，本车场巷道及硐室所处岩层以细、粉砂岩为主，伴有少量泥岩。鉴于本矿井开采深度较大，地压显现明显，井底车场主要巷道全部采用锚喷挂网支护，对构造复杂区域和岩性较差区域，增加锚索或U型钢支护。3矿井主要生产系统3.1 井下煤矸运输系统3.1.1 运输方式的选择1、煤炭运输方式的选择根据本井田构造形态和开拓部署，考虑到本矿井生产能力较大，大巷及上下山均沿煤层底板布置，井底车场装载系统为全抬高方式，煤炭采用矿车运输则存在系统复杂，多段转载，工程量大等缺点，因此，设计从简化运输系统，减少运输环节，节省巷道工程量，实现煤炭运输连续化、自动化和集中化出发，推荐采用胶带输送机运输方式。2、辅助运输设备选型根据井田煤层赋存条件和矿井开拓特点，设计分析研究了国内外的各种辅助运输形式：单轨吊、卡轨车、卡轨胶套轮车、齿轨车、齿轨胶套轮车、无轨胶轮车、架线电机车等。设计重点对无轨胶轮车运输、齿轨车运输及架线电机车运输方案做详细论证。设计暂推荐大巷采用电机车运输，上山及工作面顺槽采用连续运输车运输方式。3、矿车本矿井矿车只承担辅助运输，采用600mm轨距1.5吨固定车箱式矿车，运送矿井生产能力约15的矸石和材料等。共计：1.5t固定车厢式矿车（MGC1.76）270辆，料车（MLC1.56）80辆，平板车(MPC1.56)80辆，特种平板车（载重量25t）70辆3.1.2 运输设备选型1、大巷原煤运输设备选型根据矿井生产能力（2.40 Mt/a）、开拓方式、采区及工作面布置，井下大巷原煤输送采用强力胶带输送机。一采区各工作面来煤直接卸入上仓胶带输送机，运至1井底煤仓，或经配仓胶带输送机转运至2井底煤仓。2、大巷辅助运输设备选型考虑到本矿为大型矿井，低瓦斯，大型设备较多，确定大巷辅助运输选用ZK10-6/550型矿用架线电机车。电机车台数为3台：1台运矸石，1台运人、运料，1台检修。3.2 提升设备本矿井采用一对立井开拓，井底车场水平标高-808m，矿井设计生产能力为240万t/a，留有300万t/a的能力，年工作日330d，每天四班作业，提升时间为16h/d。主井井筒设计净直径5m,装备一对25t提煤箕斗,担负全矿井的提煤任务。副井井筒设计净直径6.5m, 装备一对一宽一窄1.5t矿车双层四车罐笼，担负全矿井的人员、矸石、材料上下放。3.3 通风设备矿井通风根据开拓方式选择中央并列式通风。在矿井工业场地中央设专用风井，设置通风机抽风。矿井总风量：170 m3/s，矿井负压：达到计生产能力时：2610.8Pa，通风困难时： 2911.0Pa，瓦斯等级：低瓦斯，通风方式：中央并列式3.4 排水设备根据矿井排水量及排水扬程，经多方案技术经济比较，选用 DKM300-8011 型矿用耐磨多级泵5 台，正常涌水时2 台工作，2 台备用，1 台检修，最大涌水时3 台工作。应急排水时5台水泵同时工作，此时一台水泵独立运行，其余四台水泵并联运行（两台泵合用一趟管路），总排水能力为1246 m3/h。另考虑在泵房内预留一台位置。3.5 井下供配电及照明系统四回下井电缆引自地面110/10kV变电所不同的母线段，选用MYJV42-8.7/10kV 3150mm2铜芯交联聚乙烯护套粗钢丝铠装阻燃电缆，引至井下主变电所。下井电缆每根长1360m。当任一回电缆故障时，另三回路可保证井下全部负荷用电。两回MYJV22-8.7/10kV 3185mm2铜芯交联聚乙烯护套粗钢丝铠装阻燃电缆，由中央变电所到采区变电所。当任一回电缆故障时，另一回路可保证采区全部负荷用电。4 工业广场布置与地面建筑4.1 工业广场布置工业场地及井口位置选择在单垓新村以南，厂址地势开阔，地形平坦。主井井筒中心坐标：X=3932670.000m，Y=20404740.000m。工业场地总平面布置的主要原则：在利于安全生产，便于生活前提下，使场区功能分区明确，场地布置紧凑、合理，人流、货流通畅短捷，采用多层厂房或联合建筑，在符合规程、规范要求同时，尽量压缩场内运输线路及管线长度，以利于节约用地，减少工程量。工业广场布置见附图工业广场平面布置图4-1-1图4-1-1 工业广场平面布置图4.2 主要建筑物及构筑物结构形式主副井井架采用钢结构，主井上天轮中心标高53.00m，副井上天轮中心标高29.0m。主、副井绞车房均为钢筋混凝土框架结构；主井井口房为钢筋混凝土框架结构；副井井口房为轻钢结构，维护材料为彩色阻燃保温压型钢板。4.3 行政、生活福利建筑本矿井为高产高效矿井，设计生产能力为240万t/a, 矿井按岗位安排及效率计算，原煤生产在籍人员为1263人，管理在籍人员91人，根据煤炭工业矿井设计规范及国家有关部门规程规定，各项建筑物建筑面积详见表4-3-1。表4-3-1 行政、生活福利建筑面积表顺序建筑名称采用指标建筑面积(m2)设计建筑面积(m2)备注1行政办公楼24 m2/人21842采区办公及任务交代室210 m2/每区队33603矿灯房和自救器室存灯室0.13 m2/每原煤1.5倍510辅助用房180 m2自救器室0.14 m2/每原煤1.5倍4井口浴室淋浴间1.00 m2/大班原煤1.35倍3663更衣室1.1 m2/每原煤辅助用房0.45 m2/每原煤5井口等候室0.6 m2/最大班人数的0.9倍1486井口保健急救站2007食堂2.00 m2/大班原煤1.35倍7408班中餐小卖部4009独立门诊7人次/100 职工5 m2 /人次47010单身宿舍18 m2/ 人1926011文娱阅览室30012接待休息用房30013探亲房1.6 m2/ 单身人数171214职工教育用房05 m2/每原煤人数63215活动中心1500座 1.7 m2/座255016自行车棚0.2 m2/原煤生产人数25317开水房5018门卫110三处19公共厕所60两处20煤样化验室300总建筑面积372021、行政办公楼行政办公楼是全矿生产指挥中心，主要包括党务、行政、工会、生产及技术管理、生产调度、会议等功能及用途，面积指标按30 m2/管理人。另考虑矿井远离矿区指挥中心，设大中小会议室800 m2、通讯300 m2、安全监测监控500 m2、职工培训教室1370 m2、煤样化验室300 m2，汽车库1000 m2等，行政办公楼总面积为7000 m2。行政办公楼为集办公、通讯、职工教育、汽车库为一体的综合办公楼。2、联合建筑联合建筑是集采区办公及任务交待、更浴室、矿灯房、井口等候及门诊井口保健急救站等组成的联合建筑。采区办公及任务交待根据实际需要面积指标按4.5 m2/每原煤，更浴室按4人1个淋浴头考虑、并考虑来宾浴室324 m2，联合建筑面积为10500 m2，联合建筑设计方案平面布置满足人流路线短捷通畅，力求紧凑，立面造型采用现代建筑风格。3、接待中心接待中心(即活动中心3469 m2、文娱阅览室300 m2、食堂1000 m2、小卖部400 m2、职工探亲房1712 m2、接待休息用房1500m2、会议1500m2等)建筑面积为9881m2。接待中心将充分体现以人为本的设计理念。4、单身宿舍此矿无居住区, 矿井只在工业场地建单身宿舍。其建筑为砖混结构。已建成的单身宿舍，其建筑面积为21895 m2。总共居住单身人数为: 2124人。5、其它建筑救护中队: 综合楼1770.6 m2 ，氧气冲填室43.8 m2。室外厕所建筑面积为60 m。，自行车棚建筑面积为253 m2，门卫建筑面积为110 m2。4.4 工业建筑物（构筑物）工程量工业建筑物（构筑物）总建筑面积21787.5 m2；总建筑体积为161833.7m3（不包括钢桁架内部空间）。5 矿井建设主要技术经济指标5.1 技术经济分析及评价本矿井资源可靠，技术合理，在财务上可行，本矿井的开发建设符合国家的产业政策，有利于促进区域经济的发展和实现建设高产高效现代化矿井和一流煤炭生产基地的目标,不仅具有较好的经济效益，而且具有显著的社会效益。主要技术经济指标见表5-1-1表5-1-1 矿井设计主要技术经济指标表顺序项目名称单位数量1生产能力年产量万t240日产量T72732储量地质储量万t78285.5利用地质储量万t27364.7可采储量万t176023矿井服务年限a52.44煤的牌号气煤、气肥煤、1/3焦煤5煤的主要用途动力煤6煤层情况可采煤层数层2可采煤层总厚度m平均4.67煤层倾角5107井田范围走向长度km14倾斜宽度km16井田面积km2222.18开拓方式立井9水平数目及标高一个，808m10达到设计产量时采区及工作面数目顺序项目名称单位数量采区个1工作面个2综11达到设计产量时井巷工程量m20629.712大巷运输方式与设备胶带输送机、电机车13提升方式与设备主井JKMD4.54提升机、25t箕斗副井JKMD44（）提升机、罐笼14通风方式与设备中央并列式风机BDK-8- NO28A15矿井占地总面积hm224.994816供电矿井年电耗万kwh6788吨煤电耗kwh28.217建井工期月4818矿井在籍人数人133719矿井全员效率t/工820矿井投资（静态）万元185261.5821矿井吨煤投资元771.9222流动资金万元400023投资回收期（税后）a10.1724财务内部收益率（税后）%12.5225银行贷款偿还期a8.8526投资利润率%14.9327设计生产成本元/t156.4第二篇 郭屯煤矿副井井筒施工组织设计1 建井施工准备1.1 技术准备1.1.1 井田概况郭屯井田位于巨野煤田中北部，山东省郓城县境内。井田北邻郓城县城，地理坐标为东经1155011600，北纬352700353430。井田西距菏泽市约60km，东距济宁市约75km。矿井地处郓城县境内，井田中部距郓城县城约10km，京九铁路从井田西部4km处通过。矿井地处黄河冲积平原，地势平坦，略呈西高东低之势，地面标高+41.60+45.38m。自然地形坡度2。区内河流主要有郓鄄河、郓巨河、郓城新河等，多为人工挖掘，纵横交错，属温带半湿润季风区域大陆性气候。区内工业欠发达。菏泽市是鲁西南政治、经济、文化中心城市，郓城县城是郓城县政府所在地。本区现有菏泽、济宁两座发电厂。菏泽电厂装机容量850MW，济宁电厂装机容量300MW，两电厂以220KV网络与山东电网相联。本矿井一回电源引自220KV水浒变电站，另一回电源由220KV三里庙变电站5915三郓线T接。1.1.2 设计文件及地质资料1.1.2.1 井筒用途及装备1、主井井筒主井井筒设计净直径5.0m，装备一对25t提煤箕斗，担负全矿井的提煤任务。2、副井井筒副井井筒设计净直径6.5m，装备一对一宽一窄1.5t矿车双层四车罐笼，担负全矿井人员和材料设备的上下及矸石提升，并装备有玻璃钢梯子间，作为矿井的安全出口。同时还装备有两趟排水管、一趟压风管、一趟洒水管和多趟动力及通风信号电缆。3、风井井筒风井井筒设计净直径5.5m，装备一个玻璃钢梯子间作为矿井的另一个安全出口；井筒内还装备一趟黄泥灌浆管。1.1.2.2 井筒施工方法由井筒检查孔工程地质及水文地质资料可看出本矿井井筒施工的两个主要特点：一是表土层特别厚，达到563.61587.40m，是目前我国已建成或在建矿井井筒穿过表土层厚度最大的矿井；二是预计基岩段井筒涌水量大（主、副、风三个井筒预计井筒涌水量如表243所示）。因此井筒特殊凿井和基岩段的治水是整个矿井井筒施工的关键。采用冻结法施工更为可靠。冻结深度定为702.0m，即将上部M1、M2两个较大含水层冻结。主井、风井井筒表土段采用钻井法或冻结法施工都是可行的，郭屯矿井主井、副井、中央风井等三个井筒均采用冻结法施工，冻结深度均为702.0m。基岩段井筒采用地面预注浆配合工作面注浆的综合治水方案。1.1.2.3 井壁结构郭屯矿井主井、副井、中央风井等三个井筒冻结段井壁做了四个方案。冻结段井筒井壁结构：双层钢筋混凝土、HDPE塑料夹层复合井壁。内层井壁：现浇钢筋混凝土井壁结构；外层井壁：现浇钢筋混凝土井壁结构；内外井壁之间设HDPE塑料夹层，外井壁与井帮之间设聚苯乙烯泡沫塑料板。基岩段井筒井壁结构：单层素混凝土井壁。1.1.2.4 地质资料本井田位于巨野向斜西翼，为全隐蔽的华北型石炭二迭系煤田，煤系以中、下奥陶统为基底，沉积了石炭系中统本溪组、上统太原组、二迭系下统山西组和下石盒子组及上石盒子组，其上被新生界第三系和第四系所覆盖。井田内新生界厚度一般为530650m，平均590m。主要含煤地层为太原组和山西组，其中山西组所含3煤层是本矿井主要可采煤层。1.1.3 井田开拓方案确定1.1.3.1 井田开拓方式本井田为全隐蔽型井田，新生界地层厚，故采用立井开拓方式。1.1.3.2 井口及工业场地位置本次优化设计进行前，主井、副井和风井3个井筒均已开工，井位方案比较采用初步设计的成果。根据以上影响因素，结合矿井初步设计阶段提出三个井口及工业场地位置方案，并进行技术经济比较。方案（中部方案）：井口位于井田中部G49孔北约600m处，立井单水平上、下山开拓，水平标高808m，首采区为井田中部一采区。方案（浅部方案）：井口位于C48孔西约500m，3煤露头附近，立井、暗斜井开拓，设650m辅助水平，主水平标高800m，两水平以三条暗斜井联络，首采区为井田中部一采区。方案（南部方案）：井口位于井田南部127孔东南约600m处，立井单水平上、下山开拓，水平标高780m，首采区范围：北部边界3933000纬线，南部边界为天然焦界限，西部边界为780m水平北翼大巷，东部边界为3煤层露头。1.2 工程准备1.2.1五通一平1、场地平整规划，工业场地平整总体上可分成二个阶段，一：施工准备期场地平整，场地平整应先安排井口周围、场内道路路基、提前施工的建筑物周围，然后逐步向其它地区扩大平整范围，以保证先期开工工程的顺利进行。场地平整要根据场地设计永久标高进行挖、填施工，避免重复挖填。二：施工期场地平整，随着主、副井筒排矸的增多，可根据工业场地设计永久标高进行回填，直到满足设计要求。填方要保证质量，特别是道路和专用场地的回填工作。施工时严格按照规范要求进行，分层回填，分层夯实。2、本矿井场外公路包括进场公路、运煤公路及材料公路，三条公路均接自郓城郭屯公路，公路全长分别为0.72km、0.53km及0.21km。3、矿井永久供电电源已经落实，矿井110/10KV变电所正在施工，预计今年底或明年初可投入运行。4、矿井初步设计暂推荐工业场地生活供水水源取自奥陶系灰岩水，井下排水经处理后作为生产用水。5、本矿井通信设计上包括行政管理通信系统、生产调度通信系统、电力调度通信系统、井下漏泄移动通信系统、局部通信及文件传真等。行政管理通信系统采用设置400线行政电话虚拟网点，与郓城电信局之间建立虚拟网，信道设12芯光缆传输。1.2.2 生活福利设施1、各项面积指标的确定本矿井为高产高效矿井，设计生产能力为240万t/a, 矿井按岗位安排及效率计算，原煤生产在籍人员为1263人，管理在籍人员91人，根据煤炭工业矿井设计规范及国家有关部门规程规定，生活福利建筑物总面积51513 m2。2、建筑物行政办公楼是全矿生产指挥中心，主要包括党务、行政、工会、生产及技术管理、生产调度、会议等功能及用途，面积指标按30m2/管理人。另考虑矿井远离矿区指挥中心，设大中小会议室800m2、通讯300m2、安全监测监控500m2、职工培训教室1370m2、煤样化验室300m2，汽车库1000m2等，行政办公楼总面积为7000m2。联合建筑是集采区办公及任务交待、更浴室、矿灯房、井口等候及门诊井口保健急救站等组成的联合建筑。采区办公及任务交待根据实际需要面积指标按4.5m2/每原煤，更浴室按4人1个淋浴头考虑、并考虑来宾浴室324 m2，联合建筑面积为10500 m2。接待中心(即活动中心3469 m2、文娱阅览室300 m2、食堂1000 m2、小卖部400 m2、职工探亲房1712m2、接待休息用房1500m2、会议1500m2等)建筑面积为9881m2。1.2.3 工业设施主副井井架采用钢结构，主井上天轮中心标高53.00m，副井上天轮中心标高29.0m。主、副井绞车房均为钢筋混凝土框架结构；主井井口房为钢筋混凝土框架结构；副井井口房为轻钢结构，维护材料为彩色阻燃保温压型钢板；筛分动筛车间采用钢筋混凝土框架结构；铁路装车仓采用钢筋混凝土结构；锅炉房采用轻钢结构，烟囱采用钢板烟囱，主要是为了后期供热系统调整后可拆迁；矿井修理及综采设备库联合车间为钢筋混凝土排架结构；带式输送机栈桥桥身采用钢桁架，支腿采用钢筋混凝土柱，维护材料为彩色阻燃保温压型钢板；其它小型辅助建筑采用砖混结构。工业建筑物（构筑物）总建筑面积21787.5m2；总建筑体积为161833.7m3（不包括钢桁架内部空间）。1.2.4 井筒开工工程准备1、井筒开工顺序本矿井初期采用主、副井、中央风井三个井筒开拓方案。由于副井利用永久井架凿井，永久井架的设计与加工需要工期，而且副井井筒直径大，施工难度较主、风井大，再加上目前风井正在地面预注浆，所以设计安排主井先开工，风井滞后主井开工，副井滞后风井开工。2、井筒装备主、风井到底后就进行临时改绞。副井井筒到底后立即进行壁后注浆封水，而后利用吊桶提升施工马头门。主副井贯通后，副井即进行永久装备。因此，推荐采用副井一次永久装备，主、风井先改装临时罐笼担任临时提升的交替永久装备方案。3、箕斗装载硐室施工顺序箕斗装载硐室是与主井井筒相联的一组硐室，其设计采用全抬高方式。该硐室施工顺序有二种方案可供选择。方案一为与主井井筒连续施工；方案二为与井架施工时平行施工，井筒施工时，在硐室位置预留硐口，锚喷临时支护。4、井下主排水、供电工程施工顺序副井井筒到底后，除与主、风井贯通外，集中力量抓紧通向井底永久水仓、主排水泵房、主变电所巷道的施工，永久水仓、主变电所、主排水泵房工程作为井底车场施工主要矛盾线对待，实行不间断、连续施工，特别是副井利用永久井架凿井，永久提升系统形成时间短，井下排水、供电系统施工更应引起重视，确保在副井永久装备结束时全部形成投入运行。1.2.5 工业广场布置1、永久建筑物利用和临时工程布置本设计充分考虑利用永久工程和场地设施，如行政办、采区办公楼、食堂、招待所、110KV变电所、主井及副井井架、单身楼、翻车机房等，施工总平面布置应按各工程的永久位置确定。本矿井施工