采矿工程毕业设计（论文）-石嘴山二矿0.9Mta新井设计.doc

1第第1章章矿井地质概况矿井地质概况1.1矿(井)田位置及交通1.1.1交通位置石嘴山矿区位于宁夏回族自治区石嘴山市石嘴山区，西依贺兰山，东濒黄河，矿区南北长11.5公里，东西宽3.5公里，含煤面积40.3平方公里地理坐标为北纬391416，东经1064247。包兰铁路由矿区西缘通过，矿区专用线在石嘴山火车站北侧与包兰线接轨，通到矿区各矿。公路四通八达，交通可称方便。矿区到附近城市距离如下表：（单位km）全套图纸加扣3012250582石嘴山与各大城市之间距离表111石嘴山银川兰州包头呼和浩特北京距离1025703255741241（附交通位置图）21.1.2地形地貌矿区地势西高东低，略向黄河倾伏，由贺兰山麓向黄河成10的坡度，一般高程在11301100米之间，为冲积扇堆积平原。地面平坦有若干条干沟，成为山洪向外排泄的通道。矿区东部有黄河流过，二矿井田北部被黄河水流切割，煤层露头延伸于黄河河床下，黄河成为基岩含水层的补给源。1.1.3气象及水文情况矿区属半干旱大陆性气候，雨量稀少，降雨主要集中于7、8、9月，历年最大降雨量为335.1毫米，最小降雨量为130.2毫米，最大年蒸发量3937.3毫米；近年平均气温8.5，最高气温40.5，最低气温-32，相对湿度一般6072，主要风向春季为北去银川黄河井田边界井田边界波及线向斜轴一矿井田二矿井田朝阳村小电厂603去大武口南街南小区矿务局309109国道101去钢厂、电厂104去钢厂矿区铁路N101国道包兰线石嘴山火车站去火车站惠农县市二中北小区惠农区政府石钢公路3图1-1-1交通位置图及西北风，夏秋季多为东南或南风，最大风力10级，土壤最大冻结深度1.1米，最大积雪厚度17.5毫米。黄河从矿区东部流过，河床宽度一般约600米，黄河大桥以北颈缩为300米，河水深度一般为24米，最深8.6米，最高洪水位1091.32米，最低水位1084.34米秒，最大流量6500米3秒，最小流量110米3秒，正常流量1800米3秒，流速0.342.16米秒，含沙量高达53.1160.10千克米3。另外，本区地震强烈，属级烈度区。1.1.4矿区概况远在明清时矿区既有小窑土法开采，在浅部二、三、五、六等煤层中留下老窑采空区和积水，矿区大规模开发始于1957年10月，至1960年先后建成四对斜井，即石嘴山一、二、三、四号斜井。64年以后，一、四号井和合并为一矿，井型为75万吨年。二、三号井合并改造为二矿，井型为120万吨年；三矿1983年12月开工建设，91年11月投产，93年5月因铁路运量不足，外运受阻而停产。石嘴山二矿位于矿区东北部，煤层储量丰富，开采条件好，经七十年代老矿挖潜改造，80年矿井核定生产能力定为150万吨年。1.2井田境界及储量1.2.1井田境界石嘴山二矿于1958年开工建设，由于开发初期的条件限制和国家的急需，矿井田初设范围过小，走向长和倾斜宽仅1.45公里，面积2.1平方公里，使井型和储量极不适应，为此，1964年经煤炭工业部138号文件批准，三矿停产关闭，所属剩余储量由二矿接收，二、三矿井田合并，至此，二矿井田范围扩大到目前状况：南部以-勘探线以北300米与一矿为界，北部以石嘴山向斜轴为界，浅部以九层煤露头和小电厂正断层为界，深部到+725米等高线，井田走向长为4.6公里，倾斜宽1.6公里，平面积5.24平方公里。三水平位于现井田深部，井田范围在现有基础上向深部和北部扩大，在北部，由现井田以向斜轴为界扩大至向斜轴以西的F1、F2、F4断层，主要是因为向斜轴以西到F4断层段，尚有地质储量841.5万吨，由于地质因素和地理位置所决定，该段划归深部或其他井田开采都将是不可能的。所以只有将其划归三水平开采，从技术和经济上都是合理的。而井田深部边界则扩大到+600米等高线，这是根据原中煤总公司中煤总生开字（92）第100号“关于石嘴山一矿改扩建方案设计的审查意见”文件精神确定的。以+600米为界与一矿现生产水平划齐，以便+600米以下统一规划，整体开发。据此，三水平井田范围界定为：浅部以+725米等高线与二水平为界，深部到+600米等高线，南部仍以-勘探线南300米与一矿为界，北到F1、F2、F4正断层，走向长4.4公里，倾斜宽0.7公里，平面积约3.0平方公里。1.2.2储量三水平井田范围内共有局部可采和可采煤层共九层，根据已报批的宁煤地质队于1989年所提“石嘴山一、二煤矿扩大勘探地质报告”中的数据，并按照生产矿井储量管理规程中有关条款规定的计算方法，确认三水平井田范围内共有煤炭储量为：地质储量：5627.1万吨可采储量：4289.8万吨1.3井田地层及地质构造石嘴山矿区属于桌子贺兰山煤田之一部分，位于鄂尔多斯地台西缘，含煤地层为石炭二迭纪，煤田成因类型属于过渡型构造，以皱褶为主。1.3.1矿区地层矿区出露地层由老而新简述如下：1、石炭系中统羊虎沟组(C2yn)：为海陆交互相沉积，出露于黄河东岸之雀儿沟，5矿区内仅在个别钻孔中见到，岩性为灰黑微绿的泥岩、粉砂岩，夹薄层石英质砂岩，35层灰岩及薄煤，矿区内钻孔揭露最大厚度为348.94。2、石炭系上统太原组(C3t)：为近海型含煤建造。岩相稳定，连续沉积于羊虎沟组之上。本组为主要含煤地层，其岩性为灰灰黑色的页岩，砂质页岩及中细粒砂岩，含34层石灰岩；含煤78层，其中可采及局部可采6层(编号为九层煤四层煤)，不可采2层(编号为未4、未5)；地层平均总厚132.4米，煤层总厚18.1米.3、二迭系下统山西组(pls)：连续沉积于太原组之上，为陆相含煤建造，厚度平均28.8米，亦为矿区内主要含煤地层，岩性为灰，灰白色长石石英砂岩，灰、灰黑色、黑色页岩，砂质页岩；含可采及局部可采煤层3层(编号为13层煤)，煤层总厚12.85米。4、二迭系下统下石盒子组(Plsh)：连续沉积于山西组之上，地层平均厚度86.9米，岩性以灰色砂质页岩、灰白色砂岩为主，夹灰黑色页岩及三层不可采薄煤层(即未1、未2、未3)。5、二迭系上统上石盒子组(P2sh)：连续沉积在下石盒子组之上，地层平均厚度112.8米，岩性以黄绿、紫红色砂岩为主，夹深灰墨绿色砂质页岩及页岩。6、二迭系上统石千峰组(P2sg)：连续沉积在石盒子组之上，岩性上部为杂色页岩及砂质页岩夹薄层砂岩，中部和下部为紫色页岩、肉红色砂岩，底部有石英、长石含砾粗砂岩，地层平均总厚327.6米。7、第四系(Q)：不整和于各时代地层之上，岩性为未胶结的砂土，砂砾、砾石及亚粘土等组成，最大厚度238米，在二矿井田厚017.3米。（附煤层柱状图）1.3.2矿区地质构造1、皱褶：矿区为一较宽缓的向斜构造。轴向自东北向西北蜿蜒伸展，略呈“S”型，在东北端轴向为N73E，后转为N49E，至西南端又变为N82E，向斜轴倾向西南，地层走向与向斜轴大致吻合，东南翼走向N38E，倾角1835西北翼走向N40E，倾角1045。62、断层：矿区有以下几条较大的断层：向斜轴逆断层(F1)：位于向斜西北翼，断距50325米，断层面倾向NW，倾角4365。F2正断层：位于向斜西北翼之东北端，走向N85E，断层面倾向南，倾角70，断距350米。F4正断层：位于矿区之东北端，走向N70E，倾向北西，倾角60，断距95144米。1.4煤层赋存特征及开采技术条件二矿井田位于石嘴山向斜东南翼北段之浅部，为一单斜构造，地层走向N2848E，一般为N38E，倾向NW，煤层倾角1235，平均22，在向斜轴处倾角较大，石嘴山向斜轴处于井田北部，轴向N6672E次级皱褶不发育，仅沿走向及倾向煤层有次一级缓坡起伏。7地层时代界系统新生界第四系中生界三迭系石千峯统Pts柱状1：300层号岩石名称厚度（米）累计最小最大平均岩性描述普氏系数1234567891110表土冲、洪积层页岩粗砂岩砂质页岩粗砂岩砂质页岩页岩砂质页岩粗砂岩页岩一层煤冲积层以松散粗砂为主，夹有多层砾石层。以灰、绿、紫杂色页岩为主，夹有暗绿色砂质页岩、砂岩。浅灰白色，底部有砂砾岩，分选性差，夹砂质页岩。灰绿色，夹有灰黑色页岩及煤线，并夹有砂岩、粘土岩夹层。灰白色，块状，夹砂质页岩，裂隙发育。浅灰色，夹砂岩、页岩及煤线。浅灰色，夹砂质页岩及细砂岩，顶部有煤线。浅灰色，夹有细砂岩及页岩。灰白色，块状，有交错层理，底部有0.30.5米的砾岩层，为K7标志层。浅灰色、灰色，含砂质，层理发育。褐煤层上石盒子统P1s3下石盒子统P1s2山西统P1S1二叠系古生界1213141516细砂岩页岩二层煤页岩二层煤1718192021页岩砂岩砂质页岩页岩三层煤2223页岩砂岩灰色、浅灰色泥质胶结。灰色、含植物化石。顶分层局部向北变为炭质页岩。浅灰色，可变为砂质页岩、砂岩。为二层煤中底分层。灰黑色，中间夹有砂质页岩及煤线。浅灰、灰白色，向北变为白色粗砂岩。浅灰色，薄中厚层状。浅灰色，薄中厚层状，水平层理发育。黑色，上部煤质劣质，较软，上中部有炭质页岩，硬质铝土岩，夹矸34层。浅灰色，上部有一层0.10.3的粘土岩。浅灰色、灰色，中粒厚层，块状。641.741.71.444631.252.50017.352.50204.93202.43202.43230.9315.3333.9426.00305.2551.7186.3374.33320.254.6023.2915.00391.3563.8981.2271.10396.203.006.954.85402.700.9310.506.50420.209.1723.7317.50422.5508.002.36423.310.241.200.75424.51426.51427.21428.71432.21435.21439.71441.21442.21449.41450.41455.410.610.390.190.161.220.200002.380.100.472.083.761.264.145.146.0817.785.703.6111.974.3716.941.202.000.701.503.503.004.501.501.007.201.005.0024页岩463.416.1211.348.00灰黑色，中厚层状，夹有细砂岩及菱铁矿结核层。2526未4层煤砂岩464.01469.010.291.680.9210.170.605.00黑色，上部煤质劣。浅灰色，中粒。45石炭系太原统第四层c3t41-3-1煤层柱状图81.4.1煤层及煤质煤层：井田内石炭系上统太原组煤层九层，编号自下而上为九、八、七、六、五、四层称为下组煤，二迭系下统山西组含可采煤层三层，编号为三、二、一层，称为上组煤，煤层平均总厚度30.98米，本次设计主要对上组煤中的三号煤层进行主体设计。三号煤层最薄处5.40米，最厚处10.18米，平均厚度5.96米，顶板以页岩，中、粗粒砂岩为主，底板以页岩和中砂岩为主（见图141），煤层较稳定，全区可采，煤层结构属于复杂。三号煤层及其他各煤层特征见表1-4-1。煤质：为中等变质程度，以13焦煤为主，各煤层煤质特征，物理性质见煤层、煤质特征表1-4-2。1.4.2煤层瓦斯根据二矿开采30多年瓦斯统计资料，矿井瓦斯涌出量随井田的扩展和采深的增加而增大，86年瓦斯鉴定升为高瓦斯矿井。87年对三层煤进行突出危险性预测为具有突出危险性煤层，三水平开采深度比现在生产水平开采深度更大，预计三水平煤层瓦斯含量增加，三层煤突出危险性加剧，鉴于二矿至今尚未发生煤与瓦斯突出，矿井瓦斯等级仍为高瓦斯矿井，但由于邻近一矿三层煤已发生煤与瓦斯突出，二矿+725水平实测三层煤最大瓦斯压力已达到7.2MPa，煤三层混合瓦斯总含量可达22.59m3t，故三水平在开拓回采过程中，必须对三层煤按突出煤层管理。1.4.3水文地质二矿井田北部被地面水流黄河切割，煤层露头延伸于黄河河床下，黄河成为基岩含水层的补给源；另外，17区北部二、三层煤老空与黄河水有一定的水力联系，因此本区水文地质条件属于中等类型。0.200.050.850.600.160.040.030.130.550.280.800.030.040.402.150.090.80图141三号煤层柱状图-9-煤质特征表煤质特征表表142含煤地层项目煤层厚度（m）最小最大平均层间距（m）最小最大平均顶板岩性底板岩性煤层稳定性及可采程度煤层结构普氏系数一0.290.990.712.044.84页岩粗砂岩页岩不稳定局部可采简单1.72.0二0.925.714.33.062.24-15.33页岩细砂岩页岩中砂岩较稳定全区可采复杂1.42.0山西组Pls三5.40-10.188.117.9536.78-50.72页岩中、粗粒砂岩页岩中砂岩较稳定全区可采复杂0.81.2四0.681.030.8541.7336.14-49.67钙质页岩中砂岩（含水）不稳定大部可采简单1.22.8五1.692.352.0442.771.3712.25页岩页岩稳定全区可采简单1.43.0六7.54-11.9210.874.196.208.42页岩砂岩中砂岩砂质页岩较稳定全区可采复杂1.32.2七1.162.121.587.213.038.36页岩砂质页岩中、粗粒砂岩（含水）较稳定全区可采较简单1.32.4八00.980.666.640.481.71石灰岩石灰岩不稳定大部可采简单1.32.3太原组C3t九0.762.762.130.99石灰岩中砂岩（含水）较稳定全区可采较简单1.42.210鉴于17区二、三层煤露头已砌筑挡水墙，充填老空的二期工程正在实施，黄河对矿井的影响将减弱。三水平位于井田深部，更加远离地表水体黄河，预计水文地质条件比现在生产水平简单。主要含水层：二矿井田第四系不发育，主要为基岩裂隙含水层，其富水性很不均匀，主要受裂隙发育程度的控制，岩性为中粗粒砂岩，现将主要含水层分述如下：上石盒子组底部砂岩含水层：层厚49米，岩性为灰白色粗砂岩，距一层煤约100米，最大涌水量达81m3h，矿化度13.7gL。七层煤底板砂岩含水层：层厚5.6米，岩性厚层状灰白色粗砂岩，初见最大涌水量为200m3h矿化度1.58.8gL。此外，还有四层煤底板砂岩，五层煤老顶砂岩，九层煤底板砂岩，未5煤底板砂岩，未7煤底板砂岩等含水层，其初见涌水量最大值为2053m3h，以上各含水层揭露初始涌水较大，以后大多逐渐减少而趋于稳定，以至疏干，可见补给微弱。二矿各时期涌水量预测值详见附表1-4-3石嘴山矿务局二矿各时期涌水量统计预测表石嘴山矿务局二矿各时期涌水量统计预测表表143分水平涌水量m3h+970以上+970+725+725+600全矿井最小最大54108105196169270正常值76164240至93年末涌水量（m3h）其中生产水86472最小最大4182174325230371正常值58272330二水平结束前涌水量（m3h）其中生产水08484最小最大26534690197330280450正常值3872280390三水平投产后涌水量（m3h）其中生产水00848411第第2章章矿井工作制度、生产能力及服务年限矿井工作制度、生产能力及服务年限2.1矿井工作制度矿井年工作日为300天，采用“四六”制作业，三班作业，一班检修，每天净提升时间14小时。2.2矿井生产能力及服务年限2.2.1矿井生产能力石嘴山二号井井田范围内共有可采煤层九层，为了便于设计，本次设计主要以三层煤为主，相应的储量、服务年限、生产能力都有所降低，其余煤层可视为不可采或者暂时不可采。生产能力计算如下1.采煤工作面单产计算210CCmSLNA式中A0采煤工作面单产量，td；N采煤机日进刀数；L工作面长度，m；S采煤机截深，m；m采高，m；煤的容重，tm3；C1工作面综采回采率；C2工作面放顶回采率。A061200.65.961.5390802836.3(t)122.矿井生产能力AA0300（按300天计算）式中A矿井生产能力，万ta。A2836.330085(万t)本矿井回采工作面年计划生产能力为85万吨，加上巷道每年掘出的煤炭量，结合矿井储量，矿井生产能力暂定为90万吨。2.2.2矿井服务年限KAZTK式中T矿井服务年限，a；Zk矿床可采储量，万t；K矿井备用系数，一般取1.4。T4616.9（901.4）36.6（年）通过计算，可见矿井服务年限基本符合我国设计规范规定，故将矿井生产能力定为90万吨是合理的。第第3章章井田开拓井田开拓3.1井筒形式、数目及位置的确定3.1.1井筒形式的确定根据石嘴山二号矿井的地质特征井筒形式可以选择斜井和立井开拓，工业场地标高13上没有矿体赋存固不考虑平峒开拓。通过对井田地形的分析和研究，井田内可作为工业场地的区域只有两处，A场地位于井田的西南方向井田边界附近；B场地位于井田中部。若考虑斜井开拓选用A场地更为合适。如果将斜井井筒开在B场地位置的话，B场地以南的煤层运输距离相应的增加，巷道掘进量也增加，而且大巷也将布置在井田边界附近，从巷道维护和井下运输考虑都是不太合理的，故斜井只能从A场地掘到井田中部。立井井筒则设在A场地或B区均可以，具体选用斜井还是立井，通过以下简单对比可知。43455004346000434650043470004347500434800043485004349000363945003639500036395500363960003639650036397000黄河石嘴山向斜轴风化带F1F2F4F20700650600550750800850900625675725775825875925950一二矿井田边界线BA图311工业广场可选区域斜井与立井优、缺点对比斜井与立井优、缺点对比表311斜井立井优点井筒掘进技术和施工设备简单；1地面工业建筑、井筒装备、井底车厂及峒2立井井筒长度小，掘成后维护费用小；1绞车提升速度快、提升能力大；214优点室简单；一般无需大型提升设备；3初期投资少，建井期短。4沿井筒敷设管路、电缆所需的管线长度小；3通风风路短，通风阻力小，可满足大风量4要求。缺点井筒较长，围岩稳定性差时，维护费用较1高；采用绞车提升，提升速度较低、能力较小、2钢丝绳磨损严重，提升费用高；沿井筒敷设管路、电缆所需的管线长度都3较立井大；井筒断面小，通风阻力大，通风风路长。4施工较复杂，井筒掘进速度慢；1井筒延伸对生产有一定影响。2立井与斜井建井需求对比立井与斜井建井需求对比表312项目名称特征单位单价（元）数量计算法费用（万元）立井d=5.0mS=19.6m2料石砌碹m41503424150342=1419300141.93井巷工程斜井19.7S17.9m2料石砌碹m3150101031501010=3181500318.15箕斗个2立井提升机套1串车套2设备购置及其安装斜井绞车台1通过上表对比，斜井井巷工程费用明显高于立井井巷工程费用，井筒提升设备也是斜井高于立井。除此之外，如若采用斜井开拓，其中留设的井筒保安煤柱将造成大量煤炭损失，而立井则不需要特别留设保安煤柱，工业场地的保安煤柱就可以满足要求。综合考虑各方面因素，设计认为选用立井井筒较为合理。综合考虑各方面因素，设计认为选用立井井筒较为合理。153.1.2井筒数目的确定1.主井数目确定主井数目确定矿井的主井形式已经确定，选用立井开拓。主立井负责全矿井的提升，矿井生产能力设计为90万吨，一个井筒即可完成矿井提升任务，所以，确定矿井主井井筒数目为一个。2.副井形式和数目的确定副井形式和数目的确定综合考虑煤层埋藏特征和井田范围内地形，结合工业广场的位置，副井井筒形式也可以选择副立井和副斜井两种布置方式。本井田范围内地质构造简单，无流沙层、厚冲积层等特殊地层，施工时无需进行特殊施工，井筒掘进难度较小。如采用斜井井筒，副井井口亦只能设在A场地，井筒掘进长度亦将达到1000米以上，由于大巷位置，副井井筒不能沿煤层布置，只能穿煤层布置，为了减少初期井巷工程量，设计认为副井井筒应尽量布置在煤系地层的中部为宜，因此，选用立井较合理。同时考虑到副井只起到辅助运输和进风井的用途，从井筒施工费用和施工时间方面考虑，采用立井也是较为合适，故副井井筒形式确定为立井故副井井筒形式确定为立井。副井只是作为辅助运输井和进风井，结合矿井生产能力，本井田只需一个副井即可满足生产要求。3风井井筒形式及位置的确定风井井筒形式及位置的确定本矿属于高瓦斯矿井，通过风网计算，主、副井将无法满足通风要求，故需另开风井。从采区划分和有利于通风的角度考虑，风井将设在一二矿井田边界处的风井场地内，采用对角式通风，由于不作运输井使用，风井采用立井形式，施工周期短，井筒掘进量也小。矿井建设初期，一个风井就可以满足通风要求，但当开采到下一采区时，上个风井用作本采区的通风井就会加大通风难度，故需重新掘进风井，所以风井的数目由初期的一个增加到后期的两个。一号风井担负一采区和三采区的回风任务。一号风井设计净直径5m，净断面积19.63m2，井深348m，井筒内装备有玻璃钢16梯子间。（附风井断面图）25004000风井断面图1:50图322风井井筒断面一号风井位置一号风井位置表313项目名称主井井口X（m）4359.280Y（m）3639.420井口坐标Z（m）+10983.1.3井筒位置的确定通过对井田地形分析研究，井田内可用作工业场地的只有两处（见图311），即分别位于井田中央的B场地和位于井田西南部的A场地，这两处场地地形平坦，无村庄等其他大型建筑物，且无河流流经，下部地层稳定，无流沙层、厚冲积层等特殊地质构造，井筒建设时不需要进行特殊施工。井田内有铁路从中部穿过，方向沿煤层走向方向，17直接穿过A场地和B场地，交通可谓方便。因此，A场地和B场地均可以作为工业场地和井筒位置的选择地点。通过以上分析，主、副井井口可设在A场地或B场地内，具体位置见下表。A场地井口位置场地井口位置表314主井井口副井井口X（m）4347.5504346.850Y（m）3639.3853637.585井口坐标Z（m）+1090+1090井筒方位角12830251283005B场地井口位置场地井口位置表315主井井口副井井口X（m）4338.2804328.500Y（m）3639.4353639.418井口坐标Z（m）11061106井筒方位角128302512830053.2开采水平的划分及布置3.2.1井田内划分及开采顺序由于井田内有一条向斜轴，使得煤层不能连续开采，故将向斜轴两翼煤层分开开采，南翼煤炭储量丰富，约占三号煤层煤炭储量的89，从而首先开采向斜轴南翼煤层是合理的。井田南翼为一单斜构造，煤层倾角平均13，煤层赋存条件较好，考虑到本次设计中只布置一条运输大巷位于三号煤层750水平，因此，将井田内划分为两个阶段，公用一条大巷。两个阶段以750水平为界，750水平以下为一阶段，以上为二阶段，首采第一阶段。第一阶段斜长约615米，垂高150米，走向长度与井田一致，阶段内采用下山开采；第二阶段斜长约872米，垂高200米，走向亦与井田一致，阶段内采用上井口名称位置项目井口名称位置项目18山开采如图所示。10501000950900850800750700650600三号煤层第一阶段第二阶段图321阶段划分示意图在阶段内再进行水平划分，每个阶段划分两个采区，两采区边界位于井田中央，垂直于煤层走向，采区编号分别为一采区、二采区、三采区和四采区，向斜轴北翼划为五采区，详见图322。采区回采顺序依次为一采区、三采区、四采区、二采区，最后回采五采区，这样安排有利于减少巷道维护量，也有利与采区接替时的巷道掘进。本次矿井设计的首采区为一采区，现在以一采区为例介绍。一采区斜长与阶段斜长相同，走向长度约为2.2km，采区内又进行了区段划分，总共划分四个区段，由深至浅依次为11区段、12区段、13区段和14区段，区段斜长140米（除去30米井田边界煤柱，25米护巷煤柱），区段走向长度与采区走向长度相同，回采顺序分别是11区段、12区段、13区段和14区段。本矿井将采用双翼开采，采区巷道布置在采区中央，分别回采采区巷道两翼煤层。1943455004346000434650043470004347500434800043485004349000363945003639500036395500363960003639650036397000黄河石嘴山向斜轴风化带F1F2F4F2070065060055075080085090015000神华宁煤集团金能公司二号井开采设计采矿专业毕业设计姓名学号班级指导评阅比例图号日期西安科技大学能源学院采矿工程系井田开拓方式平面图杨肥40306076032班赵兵朝625675725775825875925950一二矿井田边界线一采区二采区三采区四采区五采区图322采区划分示意图3.2.2阶段运输大巷和回风大巷的布置本次设计的轨道大巷、运输大巷、回风大巷布置在井田中央，可以服务一、二、三、四采区。三条大巷布置在750水平，与井底车场保持一致，方向沿煤层倾向，大巷有34的坡度，以便积水自行流动，局部地方可设水池，用小水泵抽放排走的积水。考虑到建井投资，巷道采用砌碹支护。主运输选用胶带，铺设在巷道一侧，轨道大巷铺设600mm轨距15kgm的钢轨，采用XK2.56、48A蓄电池电机车牵引一吨U型矿车进行辅助运输。根据设计方案的内容，一、二、三、四采区可以共用三条大巷，但五采区需要另开风井，满足通风要求。回风大巷坡度34，以使足积水自行流出。主要井口断面如下表所示：20井巷断面特征及参数一览井巷断面特征及参数一览表325断面积（m2）序号井巷名称支护方式断面形状净掘运输方式允许风速（）标准图号1主立井混凝土砌碹圆形19.628.3箕斗2.82副立井混凝土砌碹圆形28.338.5罐笼2.03风井混凝土砌碹圆形12.619.635.84胶带运输大巷锚喷半圆拱15.217.5胶带4.45轨道运输大巷锚喷半圆拱10.4511.99电机车4.96回风大巷锚喷半圆拱15.217.57.5对于辅助提升，主要考虑液压支架下方方式。因此，以考虑液压支架下方方式不同为基础提出以下三个立井提升方案，三方案见下表：提升方案技术经济比较表提升方案技术经济比较表表326项目方案一方案二方案三提升容器一对3t双层双车非标准罐笼一宽一窄1t双层四车多绳罐笼1.5t双层四车罐笼提升设备JKMD-3.54()E型多绳绞车；电机功率1250KMJKMD-3.54()E型多绳绞车；电机功率1250KMJKMD-3.254()E型多绳绞车；电机功率1000KM井筒直径（m）7.27.07.0投资（万元）287468260260256682投资比较（万元）0272。08307。86优点1、液压支架可整体上下井，提高了工作效率1、井上下生产系统布置简单；2、液压支架整体上下井减少分拆、组装环节，提高了效率总投资略少21综合比较以上三个方案，方案二具有井上下生产系统布置简单，人员占用相对较少；井上下工程量较少，投资较少等优点，故设计采用方案二（井筒装备一宽一窄1t双层四车多绳罐笼）作为副提升。主井、副井、风井断面图及工程量如下：缺点1、井筒断面较大，井巷投资较高2、井上下矿车运行线路布置困难；3、罐笼及操作矿车设备均为非标准，实施比较困难需要购置1t固定式矿车，设备投资较高1、液压支架分拆上下井，工序多，生产效率低；2、运输环节多，不安全因素增多；3、井巷工程和土建工程较多，建设工期长。推荐方案2216003501600130065013001950509主井断面图1:505000R3000图323主井断面图井筒特征表井筒特征表表327断面积m2断面形状掘净支护形式主提升设备净周长mm圆形28.319.6砌碹箕斗1570023185012003720133017505202404300325副井断面图1:506000图324副井断面图井筒特征表井筒特征表表328断面形状断面积m2支护形式砌碹厚度mm主提升设备净周长mm24掘净圆形38.528.3砌碹500罐笼1884025004000风井断面图1:50图325风井断面图井筒特征表井筒特征表表329断面形状断面积m2支护形式砌碹厚度mm辅助设施净周长mm25掘净圆形19.612.6砌碹500玻璃钢梯子间12560轨道大巷、胶带大巷布置在岩石中是岩石大巷，标高为725，大巷的坡度为3，轨道大巷布置在725水平坡度为3，是岩石大巷，回风大巷布置在725水平坡度为3。断面形式如图所示：图325运输大巷26图326轨道大巷巷道断面图327回风大巷273.3井底车场3.3.1井底车场形式及硐室布置1、设计任务（1）石嘴山二矿采用刀把式井底车场；（2）标准车场图；（3）有中央水泵房、中央变电所、绞车硐室、控制硐室、调车硐室、井下急救室和等候硐室。井底车场调车采用Bxk8-7机车调车并辅以相应的重力自动滑行.车场内铺设双轨空重车存车线长度均按1.5列车长度设计，长约35米，轨距600毫米，钢轨为630型。2、变电所与主排水泵房，中央变电所与主排水泵房联合布置，使得中央变电所与中央水泵房的供电距离最短，且中央变电所与中央水泵房均布置在副井与井底车场连接处附近，其位置保证了矿井突然发生水灾时仍能继续供电，照常排水。3、水泵房经管子道与井筒相连，管子道与井筒连接处要高出水泵房底板标高7米以上，管子道的倾角为25-31泵房与副井运输巷道之间留有10米以上的岩柱。4、水仓：水仓以两条独立的互不渗露的巷道组成，一个为主水仓，一个为副水仓，间距取10-25米水仓入口处在井底车场最低段，水仓顶板标高不高于水仓入口水沟底版和低于泵房地面1米以上。本矿正常涌水量为125m3h，最大涌水量为198m3h，水仓容积按8小时最大涌水量计算，设计水仓容量为1584m3，水仓清理选用Z817型水仓清理机。（附井底车场图）2855360801939528369663574905485806001500019006200R200045R200045R2000783444R2000783444R2000333444370001200R2000902322092501457263图331井底车场示意图3.3.2井底车场巷道断面选择和工程量计算井底硐室及车场工程量表井底硐室及车场工程量表表331断面积（m2）容积（m3）序号巷道硐室名称断面形状支护方式净掘长度（m）净掘备注1车场1半圆拱锚喷15.717.8113.721785.42024.22车场2半圆拱锚喷15.718.318.72293.9342.63车场3半圆拱锚喷9.111.265.27594.0731.04车场4半圆拱锚喷26.832.374.99921560.02422.5295车场5半圆拱锚喷9.110.7118.441077.81269.36车场6半圆拱锚喷15.717.8651020.511577车场7半圆拱锚喷10.812.64.750.7659.228车场8半圆拱锚喷15.717.847.217741.3840.459车场9半圆拱锚喷10.813.180.771872.31058.110井下调度室矩形砌喧20.024.754809911中央水泵房半圆拱锚喷11.75114.64335.5417.2519.812中央变电所半圆拱锚喷13.32316.31736479.6587.413管子道半圆拱锚喷5.3827.07330161.46212.1914水仓半圆拱锚喷5.7757.861381.842205.13001.715等候硐室通道半圆拱锚喷5.7757.86165375.38510.9616井下急救室半圆拱锚喷5.7757.86130173.25235.83合计12487.9153053.4方案比较、确定开拓方案3.4.1提出方案根据井田地质条件和可选工业场地情况，结合矿井自然条件和技术条件，针对矿井开采设计任务，拟定出以下在技术上可行的开拓方案。方案一：主立副立回风立井开拓方案方案一：主立副立回风立井开拓方案主、副井筒均位于A工业场地，主、副井采用立井井筒，主井井口坐标X4347.550m，Y3639.385m，Z1090m，副井井筒坐标X4346.850m，Y3637.585m，Z1090m。回风立井（一号回风井）位于井田北边界，靠近石嘴山向斜轴，井口坐标X4359.280m，Y3639.420m，Z1098m。由于初期只布置一个回风井，故方案中只对一号回风井进行描述，下同。具体开拓方式见图311。30方案二：主斜副立回风立井开拓方案方案二：主斜副立回风立井开拓方案主井位于B工业场地，采用斜井井筒开拓，井口坐标X6991.661m，Y3849.935m，Z1106m；副井位于A工业场地，采用立井开拓，井口坐标X8149.897m，Y4572.792m，Z1090m；回风立井（一号回风井）位于井田西边界，靠近一、二矿井田边界线，井口坐标X6488.236m，Y3780.125m，Z1104m。具体开拓方式见图312。方案三：主斜副斜回风立井开拓方案方案三：主斜副斜回风立井开拓方案主、副井均位于B工业场地，主井采用斜井开拓，井口坐标X4338.280m，Y3639.435m，Z1106m；副井亦采用斜井开拓，井口坐标X4328.500m，Y3639.41m，Z1106m；回风立井（一号回风井）位于井田西边界，靠近一、二矿井田边界线，井口坐标X6488.236m，Y3780.125m，Z1104m。具体开拓方式见图313。方案四：主立副斜回风立井开拓方案方案四：主立副斜回风立井开拓方案主、副井均位于B工业场地，主井采用立井开拓方式，主井井口坐标X6991.661m，Y3849.935m，Z1106m；副井采用斜井开拓方式，副井井口坐标X6992.432m，Y3750.432m，Z1106m；回风立井（一号回风井）位于井田西边界，靠近一、二矿井田边界线，井口坐标X6488.236m，Y3780.125m，Z1104m。具体开拓方式见图314。3.4.2方案比较在以上提出的四个方案中，只有方案二的主、副井筒位于两个工业场地，这对工业场地建设和矿井地面建筑合理规划都带来不利影响，而且井筒场地建设费用明显高于其他三个方案。所以，考虑到工业场地建设和场地集中化，排除方案二，以下只对其他三个方案进行技术、经济比较。另外，由于各方案中回风井的形式和位置都相同，参与比较没有意义，故方案比较中不参与比较。1技术比较通过综合分析三个方案，各方案都有其优点和缺点，具体分析见表341。31方案方案一方案三方案四优点开拓适应性很强，可用于1各种地质条件；整体井巷工程量较少；2井筒短，维护费用低总体3基建费用较低；有利于矿井延伸开采；4工业广场位于井田中心附5近，井下运营费用低；井上运输距离短，地面运6营费最低。井筒施工简单，施工速度1快；初期投资少，建井周期短；2大型设备运输时，基本不3必拆散，可整体运输；地面工业建筑、井筒装备、4井底车厂及峒室简单；主井整体工程量少，井筒1短维护费用低；副井施工简单，施工速度2快，建井周期短；井下设备运输较简单，不3像罐笼在运送大型设备时需要拆解；缺点施工较复杂，井筒掘进速1度慢，掘进费用高；井筒延伸对生产有一定影2响。井筒较长，维护费用高；1井筒长度大，运输距离较2立井长。第第4章章采煤方法采煤方法4.1采区地质概况本次设计以725水平为界划分了两个阶段，每个阶段又划分成了两个采区，还有一个位于井田的北部，以石嘴山向斜轴为界。目前境界为：南部以IIII勘探线以北300米与一矿为界，浅部以九层煤路头和小电厂正断层为界，深部到600米等高线。整个井田走向为4.6公里，倾斜宽1.6公里，平面积5.2平方公里。采区内共有九层煤，其中三层为可采煤层，三号煤层最薄处5.40米，最厚处10.18米，平均厚度5.96米，顶板以页岩，中、粗粒砂岩为主，底板以页岩和中砂岩为主，煤层较稳定，全区可采，煤层结构属于复杂煤质，为中等变质程度，以13焦煤为主。其中有夹矸层，如图所示，煤层倾角为1235，平均22。324.2采区的划分4.2.1采区划分石嘴山二矿井田范围内有一条向斜轴，故不能进行连续开采，将向斜轴两翼煤层分开开采，南翼煤炭储量丰富，约占三号煤层煤炭储量的89，从而首先开采向斜轴南翼煤层是合理的。井田南翼为一单斜构造，煤层倾角平均13，煤层赋存条件较好。根据地质情况，以725水平为界划分成两个阶段开采，每个阶段分为两个采区，开采顺序依次使一采区，三采区，四采区，二采区，最后开采向斜轴北部的五采区，一二三四采区可共用三条大巷，和风井，五采区需要另开风井。采区划分如图所示：43455004346000434650043470004347500434800043485004349000363945003639500036395500363960003639650036397000黄河石嘴山向斜轴风化带F1F2F4F2070065060055075080085090015000神华宁煤集团金能公司二号井开采设计采矿专业毕业设计姓名学号班级指导评阅比例图号日期西安科技大学能源学院采矿工程系井田开拓方式平面图杨肥40306076032班赵兵朝625675725775825875925950一二矿井田边界线一采区二采区三采区四采区五采区421采区划分示意图334.2.2巷道布置方案比较方案一：胶带运输大巷，轨道大巷，回风大巷布置在井田中部，一二三四采区可共用三条大巷。沿煤层倾向每个采区划分若干个区段，每个区段内布置一个工作面。工作面上下顺槽垂直于大巷布置。不布置上下山，回采直接运输道大巷由立井提升。回采顺序为一采区、三采区、四采区、二采区、五采区，当开采完一二三四采区后，五采区要从新布置巷道，还要另开风井。43455004346000434650043470004347500434800043485004349000363945003639500036395500363960003639650036397000黄河石嘴山向斜轴风化带F1F2F4F2070065060055075080085090015000神华宁煤集团金能公司二号井开采设计采矿专业毕业设计姓名学号班级指导评阅比例图号日期西安科技大学能源学院采矿工程系井田开拓方式平面图40306063032班625675725775825875925950一二矿井田边界线李晓宇马岳谭采空区12011工作面200m12工作面12掘进面主井副井胶带运输大巷回风大巷轨道大巷溜煤眼+600井底车场风门主要运输石门绞车房大巷绞车房风井图421方案一示意图方案二：大巷平行于走向布置，同样为双翼开采，不再划分阶段，大巷两侧划分四个采区，五采区范围不变，前四采区可公用大巷，五采区也可利用大巷，和风井。3443455004346000434650043470004347500434800043485004349000363945003639500036395500363960003639650036397000黄河石嘴山向斜轴风化带F1F2F4F2070065060055075080085090015000神华宁煤集团金能公司二号井开采设计采矿专业毕业设计姓名学号班级指导评阅比例图号日期西安科技大学能源学院采矿工程系井田开拓方式平面图40306063032班625675725775825875925950一二矿井田边界线李晓宇马岳谭采空区12021采区工作面200m31工作面一采区四采区三采区二采区五采区回风大巷胶带运输大巷轨道大巷回风井主井副井图422方案二示意图下面就对两种方案比较方案一方案二优点：大巷维护费用低，利用率高，投产快，通风系统简单，运输费用少。优点：当采到五采区时可以利用原有的风井，搬家次数少，设备利用率高。缺点：五采区要从新掘风井，不能利用原有的风井。缺点：大巷维护费用低，投产比较慢，运输费用高。通过比较，综合考虑还是方案二比较合理。4.2.3采区划分根据石嘴山二矿的地质情况，在井田范围内以725水平为界划分成了两个阶段，每个阶段又划分成了两个采区，采区走向长度与阶段走向长度一致。725水平以上采用上山开采，600水平到725水平采用下山开采，运输大巷、回风大巷、轨道大巷均布置在井田的中央。开采顺序为三、一、二、四、五。大巷布置在井田的中央，因此应采用双翼开采，选用对角式通风方式。354.2.4采区参数的确定本次设计以一采区为主，一采区的斜长与第一阶段长度相同，走向长度约为2.2km采区生产能力确定：1.采煤工作面单产计算210CCmSLNA式中A0采煤工作面单产量，td；N采煤机日进刀数；L工作面长度，m；S采煤机截深，m；m采高，m；煤的容重，tm3；C1工作面综采回采率；C2工作面放顶回采率。A061200.65.961.5390802836.3(t)2.矿井生产能力AA0300（按300天计算）式中A矿井生产能力，万ta。A2836.330085(万t)4.3采区巷道布置4.3.1采区上下山的布置石嘴山二矿井田内的三层煤为中厚煤层，因此设计二条上山，一条运输上山，一条轨道上山，运输上山布置在井筒一侧。364.3.2顺槽布置方式工作面布置有上顺槽和下顺槽，上顺槽回风，下顺槽用与运输，上下顺槽之间设有联络巷，方便行人。上下顺槽、开切眼断面均梯形，支护方式也相同，均用工字梁支架支护，因此他们的掘进施工方式基本一样。回采巷道通过综合考虑通风、运输、设备、顶底板岩性，支护方式及技术等多方面因数来设计巷道断面断面形式如下图所示。37260030002824200291020026038004210名称工作面轨道平巷比例1：50600图432工作面轨道平巷巷道特征表巷道特征表表431断面积m2设计掘进尺寸mm支架规格掘净顶宽底宽高支护形式梁长腿长宽度净周长mm12.629.31320038003500工字钢30003370110120503830002700292416405003875380041632003000200258860名称工作面运输平巷比例1：50图432工作面运输平巷巷道特征表巷道特征表表432断面积m2设计掘进尺寸mm支架规格掘净顶宽底宽高支护形式梁长腿长宽度净周长mm12.389.75320038753500工字钢3000345011012600（2）掘进设备配备：采用S100型综掘机一台，技术参数见表4-3：39综掘机技术参数表综掘机技术参数表表431（3）掘进机作业图433割煤轨迹一