安源实业有限公司五方井矿井初步设计毕业论文.doc

0 安源实业有限公司五方井矿井初步设计毕业安源实业有限公司五方井矿井初步设计毕业 论文论文 目目 录录 第一章第一章 井田概况及地质特征井田概况及地质特征 1 1 1 1 井田概况 1 1 2 地质特征 2 第二章第二章 井田境界及储量井田境界及储量 8 8 2 1 井田境界 8 2 2 储量 9 2 3 各种煤柱的尺寸和计算方法 11 第三章第三章 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 1414 3 1 矿井工作制度 14 3 2 矿井设计生产能力及服务年限 14 3 3 阶段垂高与水平划分的关系 16 第四章第四章 井田开拓方式井田开拓方式 1717 4 1 井田地质 17 4 3 方案的提出 19 4 4 方案的技术经济比较 23 4 5 矿井开采顺序及配采关系 27 第五章第五章 矿井基本巷道矿井基本巷道 2828 5 1 井筒 28 5 2 井底车场 34 5 3 主要开拓巷道 42 第六章第六章 采煤方法和采区巷道布置采煤方法和采区巷道布置 4747 6 1 煤层地质特征 47 6 2 采煤方法和回采工艺 47 6 3 采区巷道布置及生产系统 52 6 4 采区车场 57 6 5 井巷掘进与采掘计划 63 第七章第七章 井下运输井下运输 6666 7 1 运料系统和排矸系统 66 7 2 采区运输设备的选择 66 1 第八章第八章 矿井提升矿井提升 6969 8 1 概述 69 8 2 主井提升 69 8 3 副井提升 74 第九章第九章 矿井通风及安全矿井通风及安全 8080 9 1 矿井通风系统的选择 80 9 2 采区及全矿所需风量 81 9 3 扇风机选型 85 9 4 防止特殊灾害的安全措施 87 第十章第十章 矿井排水矿井排水 8989 10 1 概述 89 10 2 排水设备选型计算 89 第十一章第十一章 动力供应及照明动力供应及照明 9595 11 1 供电 95 11 2 照明 99 11 3 压气供应 100 第十二章第十二章 技术经济分析及主要技术经济指标技术经济分析及主要技术经济指标 102102 12 1 技术经济分析 102 12 2 主要技术经济指标 102 结结 束束 语语 104104 参参 考考 文文 献献 105105 0 第一章 井田概况及地质特征 1 11 1 井田概况井田概况 1 1 1 交通位置交通位置 安源实业股份有限公司五方井矿是江西省国有重点煤矿企业之一 五方井矿位于萍乡市西南 19 公里湘东辖区内 东经 113 45 北纬 27 30 距浙赣铁路峡山口车站 5 公里 专用铁路在峡山口 直达矿区中心 与浙赣铁路接轨 矿区公路以 7 公里之距与 320 国道相连 交通便利 目前 该矿 产煤通过浙赣铁路运销到全国各地 峡山口车站西行至株洲 70 公里 广州 749 公里 车行至新余 137 公里 南昌 297 公里 杭州 877 公里 上海 1066 公里 北行至长沙 121 公里 武昌 479 公里 公路四通八达 水路可由渌水河通至萍乡及湖南醴陵 交通十分便利 如图 1 1 国道 浙赣线 公路 铁路 峡山口 五方井煤矿 安源 湘东区 萍乡市 图 1 1 交通位置图 1 1 2 地形地势地形地势 其自然地理位置是东经 113 42 45 北纬 27 33 38 为袁水河及渌水河分水领地带 矿区 内除西北安源附近为平原外 其他为中低山区 矿区地势东北部平坦 地面标高为 150 西南两端地 势较高 西南部最高标高 800 一般地形在 650 左右 地形坡度在 30 上下 矿区以北至峡山口车 站 地势平坦 基本属于冲积平原 1 1 3 河流湖泊沼泽的分布及范围河流湖泊沼泽的分布及范围 河流有渌水河 流经煤田东北部 河水流量受季节而异 旱季最小 流量为 2 92m 秒 雨季 最大流量为 64m 秒 一般为 6 9m 秒 其他小溪枯水季节自行干涸 对本矿区开采基本上没有影响 1 1 1 4 气象及地震情况气象及地震情况 1 矿区气候性质及气温变化 本区气温变化幅度较大 每年七至八月份最热 月平均温度 36 1 C 最高达 43 C 十二月至一 月最冷 月平均气温 1 2 C 最低达 8 5 C 四季分明 为江南温带潮湿性气候 2 雨季时间年平均及最大降雨量年蒸发量 矿区属亚热带温暖湿润季节气候 每年四至六月为雨季 月降雨量最大 97mm 年平均降雨量在 1600mm 以上 最大达 2251mm 历年平均降雨量大于蒸发量 空气潮湿 3 结冰及解冻时间 最大冻结深度 平均积雪厚度 本区气温最冷在十二月至一月 月平均气温 1 2 C 很少有结冰 降雪也不明显 一般无积雪 4 地震情况和地震烈度煤窑分布及开采情况 本地区地质条件简单 一般不会发生地震 而且外部地震对本区的影响也比较小 不影响本矿区的 开采 1 1 5 矿区经济状况 工业 农业 劳动力 建筑材料情况矿区经济状况 工业 农业 劳动力 建筑材料情况 本区的农产品是以粮食作物为主 其他经济作物为次 随着农业大丰收及工矿企业人口不断增 加 农产品是可以自给自足的 在建筑材料方面 坑木 钢材等重要材料由国家统一分配 水泥可由萍乡矿物局自给自足 砖 瓦 石灰可就地取材 自行解决 矿区附近的劳动力 目前因农业大发展及厂矿的不断兴建而较紧张的局面 随着劳动生产力的 不断提高 所需的劳动力还是够用的 1 1 6 文物古迹及其他地面建筑等情况文物古迹及其他地面建筑等情况 本井田区域内无文物古迹 无大的建筑物 1 1 7 水源和电源水源和电源 矿井供水水源为五陂下双凤河 1 21 2 地质特征地质特征 1 2 1 井田地质构造情况井田地质构造情况 1 地层 本区出露地层有第四系 新第三系 三叠系上统安源组 三叠系大统打冶组 二叠系上统龙潭 组 二叠系下流茅口组 地层层序由新到老分述如下 第四系 Q 厚度 0 18m 一般 5m 岩性 上为红坡碎石层 下为浅黄色至白色砂质粘土层 新第三系 N 厚度 0 155m 一般 75m 2 岩性 红色或棕红色砂砾岩松散胶结 主要成分砾石粗砂 粉砂偶夹长条状非连续粘土条带 白垩系 K 厚度 0 35m 一般 35m 岩性 紫红色厚层状砂砾岩夹钙质长石 石英岩具有机质溶洞和裂隙 三叠系上统安源组 T3a 安源组地层总厚度平均 625m 按其岩性组合及含煤情况 自上而下分三丘田煤组 T3a7 爱 坡里煤组 T3a6 三家冲段 T3a5 老虎冲组 T3a4 天子山组 T3a4 紫家冲段 T3a2 及龙家 冲组 T3a1 三丘田煤组 T3a7 和爱坡里煤组 T3a6 合称上煤组 紫家冲组称下煤组 天子山 组不含煤 具体分述如下 三丘田组 T3a7 厚度 30 60m 一般 60m 岩性 灰色 灰白色石英砂岩 粉砂岩层 其间含高灰份煤三层 最下部是灰色粗砂岩或小砾 岩 爱坡里组 T3a6 厚度 53 60m 一般 50m 岩性 泥岩与细粒碎屑岩相间成层 沉积韵律不鲜明 含两价目可采煤层 从上往下叫 41 42 皆 不稳定 下部由细变粗主砂砾层岩 俗称下煤组底部砾岩 为分先性较好的石英细砾岩 三家冲段 T3a5 厚度 50 180m 一般 140m 岩性 深灰 灰黑色泥岩 岩性单一 球状风化 夹薄层菱铁质泥岩及菱铁质结核 老虎冲组 T3a4 厚度 30 140m 一般 100m 岩性 深灰色炂砂岩 薄 中厚层状 屋理清晰 波状层理 波浪清晰 含淡水瓣鳃化石 偶含 植物化石 天子山组 T3a3 厚度 20 60m 一般 50m 岩性 灰色中粒 粗粒石英砂岩 中主厚层状自西向东粒度逐渐变细 含淡水瓣鳃化石 含菱铁 质结核 紫家冲组 T3a2 上亚段 T3a12 原名紫家冲段 厚度 107 335m 一般 200m 由 T3a21 下界面至砚子槽煤底 厚度 15 84m 一般 40m 下部为深灰色粉砂岩 细砂岩 泥岩及一夹槽 砚子槽煤层 一夹槽由炭页岩 泥岩及少量煤 组成 不可采 砚子槽煤层厚 0 1 9m 平均 1 3m 煤层结构复杂 厚度较稳定 由东往西渐变炭 页岩夹煤 3 砚子槽底至硬子槽底 厚度 19 36m 一般 25m 上部为灰色细至中粒石英砂岩 夹薄层泥岩 粉砂岩 下部为砂岩 砂砾岩 粉砂岩及炭质泥岩 底部为硬子槽煤层 煤厚 0 1 59m 平均 1 2 厚度稳定 直接顶板为粉砂岩 老顶为中粗粒石英砂岩 有时与煤层呈冲刷接触 地板为灰黑 色中粒石英砂岩 富含黄铁矿 硬子槽煤层至硬子槽煤层底板砂岩底 厚度 4 24m 一般 14m 为灰白色中厚层状细至中粒砂 岩 局部夹薄层粉砂岩 硬子槽煤层底板砂岩底至大槽煤层底 厚度 26 69m 一般 42m 为黑色薄层状泥岩 夹薄层粉 砂岩或细粒砂岩 底部为大槽煤层 煤厚 0 12 96m 平均 5 34m 煤层结构复杂 厚度变化大 但层位稳定 全区可采 为矿井主要可采煤层 大槽煤层底至麻姑槽煤层底 厚度 3 12m 一般 6m 以灰白色砂岩为主 夹间深灰色薄层粉砂 岩 砂岩 局部相变为砂砾岩 底部为麻姑槽煤层 煤厚 0 0 58m 井田由东到西逐渐变薄 由煤 渐变为炭页岩 不可采 麻姑槽煤层底至下亚段顶 厚度 30 110m 一般 73m 顶部 深灰色厚层状粉砂岩夹薄层状粗砂岩 中部 厚度 11 50m 一般 35m 下部 灰色泥岩及少量粉砂岩为主 呈块状结构 其间夹有少量炭页岩或煤线 相当于扫边槽 层位 厚 3 25m 一般 15m 富含苏铁 羊齿类植物化石 下亚段 T3a11 原名底部砾岩 厚度 0 110m 一般 20m 上部 为灰色 浅灰色砾岩 下部为灰色 灰绿色砾岩 龙家冲组 T3a1 厚度 0 150m 一般 25m 岩性 粗细砾岩 又称底部砾岩 碎屑成公石英 燧石为主 灰岩 千枚岩 砂岩皆有砾石呈 次因状至棱柱状 分选差砂质充填 泥质及砂质胶结 厚度不稳定 多呈透镜状分布是良好的透水 层 三叠系下统大治组 T1d 厚度 0 400m 一般 100m 地表分布于小坑到紫家冲一带 上部 为灰黄色薄层状泥岩与粉 砂岩互层 下部 为黄色 黄绿色泥岩 局部为泥灰岩 综合柱状图如图 1 2 4 0 400 100 0 150 25 40 250 200 20 60 50 30 140 100 50 180 140 53 60 50 30 60 60 T T1 1d d 上部为黄色泥岩 夹粉砂岩 下部为淡绿色 淡黄色泥 岩 致密片理发育 具丝滑光泽 夹镜 状灰岩 厚度由 浅部普通薄到尖灭 与下部二叠不整合 粗细砾岩 又称底部砾岩 碎屑成公石英 燧石为主 灰岩 千枚岩 砂岩皆有砾石呈次因状至棱柱状 分选 差砂质充填 泥质及砂质胶结 厚度不稳定 多呈透镜 状分布是良好的透水层 安 源 煤 组 T T3 3a 上 统 3 上 三 叠 系 中 生 界 下 三 叠 系 下 统 1 大 冶 群 T T3 3a a1 龙 家 冲 组 安源煤组下煤组 由上往下含 1 2 3 4 5 6六个可采 煤组 3煤层厚煤层其余都为中厚煤层 煤组气肥二 号 煤层顶板完整 标志层较明显 由于煤系基底不 平 深部5 6两煤缺失 煤系与阳新灰岩接触 同时 又骃上部T T3 3a a3至T T3 3a a6受剥蚀煤层直接和白垩系含水层 或第四系含水层接触 形成开采水文地质条件复杂 T T3 3a a2 紫 家 冲 组 灰色中粒 粗粒石英砂岩 中主厚层状自西向东粒 度逐渐变细 含淡水瓣鳃化石 含菱铁质结核 深灰色炂砂岩 薄 中厚层状 屋理清晰 波状层理 波浪清晰 含淡水瓣鳃化石 偶含植物化石 天子 山组 T T3 3a a3 T T3 3a a4 老虎 冲组 深灰 灰黑色泥岩 岩性单一 球状风化 夹薄层 菱铁质泥岩及菱铁质结核 泥岩与细粒碎屑岩相间成层 沉积韵律不鲜明 含两价目可采煤层 从上往下叫41 42 皆不稳定 下部由细变粗主砂砾层岩 俗称下煤组底部砾岩 为分先性较好的石英细砾岩 T T3 3a a5 三家 冲组 T T3 3a a6 爱 坡 里 煤 组 灰色 灰白色石英砂岩 粉砂岩层 其间含高灰 份煤三层 最下部是灰色粗砂岩或小砾岩 T T3 3a a7 7 三 丘 田 煤 组 红色或棕红色砂砾岩松散胶结 主要成分砾石粗砂 粉砂偶夹长条状非连续粘土条带 红色或棕红色砂砾岩松散胶结 主要成分砾石 粗砂 粉砂偶夹长条状非连续粘土条带 0 35 35 0 155 75 0 16 5 上为红坡碎石层 下为浅黄色至白色砂质粘土 K 白 垩 系 N 第 三 系 第 四 系 新 生 界 Q 代 号 地层 柱状 层 厚 地方 性命名 地层单位 岩层描述 界系统组 图 1 2 综合柱状图 2 构造 1 萍乡安源煤系的沉积与展布方向主要受新华构造体系的控制 安源煤系位于萍乡凹陷带 区域一级构造为武功 九岭隆起 由于受三湾运动 安源煤系上 下煤组呈不整合接触 2 本井田为一较开阔的不对称的向斜的北翼 走向 N400 600E D 东起锡坑 西至五陂下 走 向长 4470m 倾斜宽 2960m 井田边界断层褶皱较发育 已查明的断层有 RF2 走向逆断层 但 RF2 逆断层位于井田边界 基本不影响开采 本矿区地质构造比较简单 5 1 2 2 煤层及煤质煤层及煤质 1 主要可采煤层情况 矿井开采上三迭系安源组煤层 井田内煤层分上 下煤组 煤种为 1 3 焦煤 本矿井井田范围 主要是在北翼下煤组 含煤十二层 可采三层 分别为 一号大槽 二号大槽 四页槽煤层 北翼下煤组含煤三层 一号大槽 煤层厚度 2 1 2 9m 平均 2 5m 倾角 17 19 平均为 18 为缓倾斜煤层 煤 层结构较简单 二号大槽 煤层厚度 2 8 3 2m 平均 3 0m 倾角 17 18 平均为 18 为缓倾斜煤层 煤 层结构简单 四页槽煤层厚度 5 8 6 2m 平均 6 0m 17 18 平均为 18 为缓倾斜煤层 煤层结构 较简单 表 1 1 煤质 煤种牌号 Wr Ag Vr S P QW 大卡 公斤 北翼下煤组煤层 1 3Jm7 00 23 5 30 34 70 520 0715300 表 1 2 煤层特征表 煤层厚度 m 煤层 平均最小最大 煤层 间距 m 煤层倾角 煤层结构稳定性 一号大槽 2 52 12 918 较简单较稳定 20 二号大槽 3 02 83 218 较简单较稳定 四页槽 6 05 86 2 20 18 较简单较稳定 1 2 3 瓦斯赋存状况及其涌出量 煤尘爆炸危险性 煤的自然性 地温情况瓦斯赋存状况及其涌出量 煤尘爆炸危险性 煤的自然性 地温情况 煤尘 上煤组煤层 北翼下煤组煤层煤尘具有爆炸性 其中大槽煤层爆炸指数为 34 其他煤层指数 参照大槽煤层为 34 瓦斯 矿井为低瓦斯矿井 下煤组相对涌出量 2 85 m3 t 北翼煤层参照下煤组相对涌出量 2 85 m3 t 自燃 一号大槽 二号大槽和四页槽属容易自燃发火煤层 发火期 3 6 个月 北翼下煤层发火期为 4 6 个月 地温 据地质资料 安源五方井矿平均井温梯度为 1 19 1 71 百米 均小于 3 百米 6 顶底板岩石物理力学性质 顶底板岩石物理力学性质来源于 1989 年 5 月 15 日由焦作矿院采矿系中心实验室测定的 安源 实业有限公司五方井矿岩石力学性质实验报告 1 2 4 水文地质水文地质 矿井水文地质条件为中等 矿井最大用水量 1126 2m3 h 矿井正常用水量 757 2 m3 h 最大水 量的天数为 80 天 正常涌水量的天数为 200 天 井下水的容重为 1t m3 Ph 为 6 8 7 2 经揭露矿井无导水构造 由于各水平各区段未设隔水煤柱 上部老窿积水采空区积水以层间补 给 形成向下区段 下水平渗透 同时矿区范围内有地方小井 10 多对 其中矿井西南上方与五陂煤 矿相邻存在压差关系 但不会威胁到矿井采区工程布置及开采 矿区内其它小窑小井水最低水位在 40m 左右 不会影响和威胁矿井通风系统维修及人员安全 矿井供水水源为五陂下双凤河 7 第二章 井田境界及储量 2 12 1 井田境界井田境界 五方井矿井田位于高安煤田的西北部 东邻高坑矿 东起锡坑 H 勘探线 西至 X 勘探线 南至 天子山麻姑槽露头 北至花冲 RF4铁路专用线 走向长度 4 47km 倾向宽度 2 96 km 面积为 13 2km2 矿区地理坐标为 东经 113 50 44 93 北纬 27 37 42 65 井田的范围内的地表高差 150 800 之间 有一条渌水河流泾井田的东北角 本设计从 450 水 平开始到 400m 水平 主要开采一号大槽煤层 二号大槽煤层和四页槽煤层共三层煤 一号大槽煤 层平均厚度为 2 5m 二号大槽煤层厚度平均为 3 0m 四页槽煤层厚度平均为 6 0m 其中一号大槽 煤层与二号大槽煤层之间的距离为 20m 二号大槽煤层与四页槽煤层这间的距离也为 20m 井田位于 山丘地带 其井田境界 如图 2 1 与煤层产状如下 表 2 1 300 250 200 150 100 50 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 450 350 300 200 150 100 50 0 50 100 150 200 250 300 250 30540003053500384980003054500 38498500 305500030555003056000 38497500305300030525003052000 384985003849800038497500 30520003052500 3053000 38496000 30555003055000 3054500 30540003053500 305700038496500 3056000 305650038497000 38497000 30565003055500 38495500 38495000 38495000 38494500 38494500 38496000 3849650038497000 350 N E C D A F B 图 2 1 井田境界 表 2 1 矿井边界拐点坐标 标桩编号横坐标 X 纵坐标 Y A305209338496379 B305323538494450 C305727038496035 D305597638498746 E305363838497820 F305263838497410 8 总面积 13 2 km2 可采煤层总垂高 850m 表 2 2 煤层产状统计表 走向长度 km 平均倾角 倾向斜长 km 井田面积 km2 备注 4 4718 02 9613 2 2 22 2 储量储量 2 2 1 煤层煤质条件煤层煤质条件 由地质条件知三层煤的数据见表 2 3 表 2 3 三层煤的有关数据如下表 煤层名称 平均厚度 m 倾 角 倾角范围 平均倾长 m 走向长度 m 间距 m 结构 稳定 性 一号大槽 2 518 16 20 27514470 简单稳定 20 二号大槽 3 018 16 20 27514470 简单稳定 四页槽 6 018 16 20 27514470 20 简单稳定 2 2 2 井田内地质储量 工业储量井田内地质储量 工业储量 1 储量计算是划定井田范围 计算矿井开采煤层价值 进行矿井设计和生产建设的依据 矿井初步设计储量可分为矿井地质储量 矿井工业储量 矿井设计设计储量和矿井设计可采储 量 根据 煤炭工业矿井设计规范 划分矿井储量类型及计算矿井储量的具体规定请参阅表 2 4 和 如下规定 矿井地质储量 勘探地质报告提供的查明煤炭资源的全部 包括探明的内蕴经济资源量 331 控制的内蕴经济的资源量 332 推断的内蕴经济的资源量 333 矿井工业储量 地质资源量中探明的资源量 331 和控制的资源量 332 经分类得出的经济的基 础储量 111b 和 122b 边际经济的基础储量 2m11 和 2m22 连同地质资源量中推断的资源量 333 的大 部 归类为矿井工业储量 表 2 4 固体矿产储量分类表 查明矿产资源潜在矿产资源 地质可靠度经济意义 探明的控制的推断的预测的 可采储量 111 基础储量 111b 预可采储量 121 预可采储量 122 经济的 基础储量 121b 基础储量 122b 基础储量 2m11 边际经济的 基础储量 2m21 基础储量 2m22 次边际经济的资源量 2S11 9 资源量 2S21 资源量 2S22 内蕴经济的资源量 331 资源量 332 资源量 333 资源量 334 说明 表中所用编码 111 334 第 1 位数字 表示经济意义 1 经济的 2m 边际经济的 2S 次边际经济的 3 内蕴经济的 经济意义 未定的 第 2 位数字 表示可行性评价阶段 1 可行性研究 2 预可行性研究 3 概略研究 第 3 位数字 表示地质可靠程度 1 探明的 2 控制的 3 推断的 4 预测的 b 未扣除设计 采矿损失的 可采储量 矿井工业储量按下式计算 矿井工业储量 111b 122b 2m11 2m22 333k 式中 k 可信度系数 取 0 7 0 9 地质构造简单 煤层赋存稳定的矿井 k 值取 0 9 地质构 造复杂 煤层赋存不稳定的矿井 k 值取 0 7 矿井设计储量 矿井工业储量减去设计计算的断层煤柱 防水煤柱 井田境界煤柱 地面建筑 物煤柱等永久煤柱损失量后的储量 称为矿井设计储量 矿井设计可采储量 矿井设计储量减去工业场地和主要井巷煤柱后乘以采区回采率 为矿井设 计可采储量 煤炭工业矿井设计规范 以矿井回采率的规定如下 1 厚煤层不应小于 75 2 中厚煤层不应小于 80 3 薄煤层不应小于 85 2 根据一般规定 储量计算的最大垂深一般不超过 1000m 只适于建小型井的地区不超过 600m 老矿区深部不超过 1200m 煤层倾角不大于 600时 在平面投影图上计算储量 当倾角大于 600时 应用立面投影图或立面展开图计算储量 煤层倾角不大于 150时 可用煤层的伪厚度和水平 投影面积计算储量 当倾角大于 150时 必须以煤层的真厚度和斜面积计算储量 2 2 3 井田内地质储量 工业储量井田内地质储量 工业储量 本设计采用煤层底板等高线法计算煤层储量 此法适用于煤层厚度稳定 煤层产状校稳定的的 情况 首先按照煤层底板等高线划分块段 然后求出两条相邻底板等高线所夹条带的水平投影面积 l b 及倾角 再求出真面积 最后累加得到总的煤层面积 S B cos 式中 S 真面积 m2 B 水平投影面积 m2 煤层倾角 Ssum Si 式中 Ssum 总的煤层真面积 m2 Si 各块段的真面积 m2 10 根据煤层厚度及容重 即可求出块段的储量 此法的优点是能够真实反映煤层的自然形态 可 以算出不同水平的储量 地质储量 A B C D Ssum r D 式中 r 煤容重 t m3 D 煤层厚度 m Ssum 总的煤层真面积 m2 算出的各煤层面积和储量见表 2 5 表 2 5 各煤层面积和储量 整个井田内的地质储量总计为 18881 59 万 t 据上所述 本井田煤层地质简单 赋存稳定 所以可信度系数 k 取 0 95 时 矿井工业储量为 17937 52 万吨 估计本井田的永久煤柱占工业储量的 8 可以求得本井田的设计储量为 17040 63 万 t 考虑到本井田内地质条件比较好一号大槽 二号大槽和四页槽的采区回采率均取 86 86 和 85 可以求得本井田的设计可采储量为 14719 77 万 t 见表 2 6 表 2 6 矿井地质储量汇总表 单位 万 t 煤层地质储量工业储量永久煤柱设计储量回采率可采储量 一号大槽 3859 513666 54183 333483 2186 3065 23 二号大槽 4828 304586 89229 344357 5486 3834 64 四页槽 10193 789684 09484 209199 8885 7819 90 合计 18881 5917937 52896 8717040 6314719 77 2 32 3 各种煤柱的尺寸和计算方法各种煤柱的尺寸和计算方法 2 3 1 安全煤柱的计算规则安全煤柱的计算规则 1 地面建筑物和主要井巷安全煤柱的界线由岩层移动面和煤层相交的线决定 沿受护地面建筑 物和主要井巷的边线留出围护带 由围护带起按 及 诸角的值作出岩层移动面 2 如按 角所作的岩层移动面与煤层相交的线低于安全深度时 则安全煤柱的下部境界线为 在安全深度所作的水平面与煤层相交的线 3 为保护主要倾斜巷道 斜井 下山等 如开有主要倾斜巷道的煤层 到下部各层间的垂直 安全距离 N 均小于安全深度 H 时 其下部各层均留安全煤柱 4 立井井筒和工业场地上的建筑物 应按下列规定留安全煤柱 1 如井筒深度及工业场地下煤层的蕴藏深度均小于安全深度 则不论煤层为缓倾斜 倾 煤层名称煤层投影面积 m2 煤层平均厚度 m 煤容重 t m3 储量 万 t 一号大槽 10875252 062 51 353859 51 二号大槽 11337569 343 01 354828 30 四页槽 11968247 346 01 3510193 78 总计 11 5 18881 59 11 斜及急倾斜煤层 立井井筒和工业场地上的建筑物只留一个总的安全煤柱 2 如井筒深度及地面建筑物下煤层的蕴藏深度大于采掘安全深度时 此时则不分缓倾斜 倾斜及急倾斜煤层 均应留设井筒安全煤柱 而对工业场地上井筒附近的建筑物 按其使用意义在 安全深度水平以下可不留安全煤柱 5 在地形比较简单 无滑坡和陡壁的地区 当缓倾斜和倾斜的薄及中厚煤层 单层采深与采 厚的比值大于 40 厚煤层分层采深与采厚的比值大于 60 时 对工业企业铁路线路可不留煤柱 采 用长壁陷落采煤法进行开采 当薄及中厚煤层单层采深与采厚的比值大于 60 厚煤层分层采深与采 厚的比值大于 80 时 对路网 III 级铁路线路可不留煤柱 采用长壁陷落采煤法进行开采 6 当受护建筑物或建筑群与煤层走向相斜交 铁路 河流及其他等 则其边界线也与煤层走 向相斜交 2 3 2 煤柱损失计算煤柱损失计算 采区煤柱包括大巷 上山和区段巷道的保护煤柱 采区边界煤柱及采区内较大断层的煤柱 采 区煤柱尺寸与煤柱上的矿山压力大小和煤体本身的强度有关 煤体本身强度愈大 采区煤柱的尺寸 就愈小 反之 采区煤柱尺寸愈小 目前关于煤柱的规定见表 2 7 表 2 7 采区煤柱尺寸 薄及中厚煤层煤柱宽度 m 厚煤层煤柱宽度 位置名称 巷道一侧两巷之间巷道一侧两巷之间 水平大巷20 3025 50 主要回风巷 20 20 30 采区上山 20 20 2530 4020 25 区段巷道8 2515 20 采区边界 1010 断 层 落差大 含水断层一侧留 30 50m 落差大 断层一侧留 10 15m 采区内落差小的断层 通常不留煤柱 开拓设计常用煤柱参考尺寸见表 2 8 表 2 8 煤柱尺寸表 煤柱种类煤柱宽度备注 勘探境界 0 可采境界 0 断层境界 30 断层不含承压水 两井田之间 40 各留 20m 新建井与被淹矿井不定根据防水要求参照决定 火成岩体边界线参照变质区范围 断层作两矿井境界断层两侧各留 30指不含承压水断层 露头线垂深不大于 20丘陵山地覆盖层不含水 露天寿命矿井寿命0 10 沿煤层大巷上下两侧20 50 12 沿煤层两条大巷之间30 80 沿煤层回风大巷两侧20 30 沿煤层两条回风大巷之间20 40 两条采区上山或下山之间20 25 根据 煤炭工业矿井设计手册 采区的回采率 应符合下列规定 厚煤层回采率不应小于 75 中厚煤层的回采率不应小于 80 又考虑到本井田内地质条件比较好 所以本设计采区回采率一号大槽 二号大槽煤取 86 四 页槽煤取 85 13 第三章 矿井设计生产能力及服务年限 3 13 1 矿井工作制度矿井工作制度 设计年工作日 工作班数 每天净提升小时数见表 3 1 表 3 1 矿井工作制度 年工作日数 天 班 日净提升小时 日 330416 3 23 2 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 根据 煤炭工业矿井设计规范 中矿井设计生产能力主要类型 表 3 2 和新建矿井设计服务 年限 表 3 3 表 3 2 矿井设计生产能力主要类型 分类年 产 量 万吨 年 备 注 大 型120 150 180 240 300 400 及以上 中 型9 15 21 30 小 型6 8 3 5 及以下 这些类型中 除小煤矿以外 不应出现介于两种生产能力的 中间类型 表 3 3 矿井及第一水平设计服务年限 第一开采水平设计服务年限 a 矿井设计生产能力 万吨 年 矿井设计服务 年 a 煤层倾角 25煤层倾角 25 45煤层倾角 45 600 及以上 8040 300 500 7035 120 240 60302520 45 90 50252015 3 2 1 确定矿井的生产能力和服务年限方案确定矿井的生产能力和服务年限方案 当矿井生产能力 A 一定时 根据以下公式可计算出矿井的设计服务年限 T T Z A K 式中 T 计算服务年限 年 Z 矿井可采储量 万吨 A 矿井设计生产能力 万吨 K 矿井储量备用系数 取 K 1 4 下面根据上公式进行服务年限方案试算 其中第二章中计算得 Z 14719 77 万吨 试算结果如下 14 方案 1 A 60 万吨时 T 188 年 方案 2 A 90 万吨时 T 125 年 方案 3 A 120 万吨时 T 89 年 方案 4 A 150 万吨时 T 75 年 方案 5 A 180 万吨时 T 62 年 方案 6 A 240 万吨时 T 47 年 不符合 煤炭工业矿井设计规范 要求 故不宜采用 则预提的方案见表 3 4 表 3 4 井型确定的方案 总可采储量万 t 方 案生产能力 万 t 服务年限 年 设计规范 年 1 6018850 2 9012550 3 1208960 4 1507560 5 1806260 14719 77 万吨 6 2404760 因矿区地质条件好 能发挥出机械的优势 可采煤层均为突出煤层 为了更好的利用能源和矿 井的可持续利用 尽量减少煤炭损失 根据高产高效的原则 暂时确定选用方案 2 3 和方案 4 下面根据 煤炭工业矿井设计规范 中矿井设计生产能力第一水平服务年限规范 表 3 3 进一 步验证 3 2 2 生产能力与服务年限的方案比较生产能力与服务年限的方案比较 矿井生产能力应与其储量相适应 以保证有足够的矿井和水平服务年限 依据文献 煤矿矿井 采矿设计手册 矿井设计生产能力 宜以一个开采水平保证 且矿井及第一水平的设计服务年限 不应小于表 3 5 的规定 表 3 5 矿井及第一水平设计服务年限 第一开采水平设计服务年限 a 矿井设计 生产能力 万 t a 矿井设计 服务年 a 煤层倾角 25煤层倾角 25 45煤层倾角 45 600 及以上 8040 300 500 7035 120 240 60302520 45 90 50252015 依据第上节所选定的方案 生产能力定为 90 万吨 120 万吨 150 万吨 根据以下公式和第一水平保证服务年限以及对应的阶段垂高来验证方案 2 和方案 3 计算结 果统计于表 3 6 Z1 T1 A K 15 式中 Z1 第一水平最小保证储量 T1 第一水平服务年限 A 井型 K 煤矿储量备用系数 取 K 1 4 表 3 6 矿井服务年限方案对比表 方案年产量 万 t 第一水平储量 万 t 第一水平服务年限设计规范 年 方案 2 905299 1174225 方案 3 1205299 1173130 方案 4 1505299 1172530 根据设计规范 矿井服务年限要大于 60 年 第一水平设计服务年限要大于 30 年 再综合经济 和矿井开拓等各方面的因素 则矿井生产能力为 120 万 t a 符合设计要求 所以 矿井设计生产能力为 120 万 t 为选定的合理井型 该矿井的服务年限为 89a 矿井设计生产能力应取 120 万 t 年 所以本矿为大型矿井 按年工作日为 330 天 可知本矿的 日生产能力为 A 300 3636t 所确定的结果符合 煤炭工业设计规范 要求 3 33 3 阶段垂高与水平划分的关系阶段垂高与水平划分的关系 根据 煤矿矿井采矿设计手册 一般阶段垂高见表 3 7 表 3 7 阶段垂高 煤 层缓倾斜 倾斜煤层急 倾 斜 煤 层 阶段高度 m 250 350100 150 但是 根据 急倾斜煤层开采 在解放后 由于生产技术的提高 急倾斜煤层的阶段垂高在很 多矿井设计中也有了很大的提高 有的达到 200 230 以及 250 米的垂高 甚至有矿井的垂高达到了 300 米 而且效果比较好 煤矿矿井采矿设计手册 规定 为使每个开采水平有足够的储量保证服务年限 根据设计服务年限必须满足第一水平要求 此矿可采煤层为三层 总垂高 850 米 倾角平均 18 斜长 2751 米 可将本井田划分为三个水平 具体一水平的阶段垂高和服务年限如表 3 8 所示 表 3 8 一水平的阶段垂高和服务年限 井型水平垂高 m 保有储量服务年限 120 万吨一水平 3005299 11731 所确定的结果符合 煤炭工业设计规范 要求 所以设计是比较合理的 16 第四章 井田开拓方式 4 14 1 井田地质井田地质 4 1 1 井田地形 构造 水文地质对其开拓的影响 井田地形 构造 水文地质对其开拓的影响 该井田南北平均长约 4 47 公里 东西约 2 96 公里 面积约为 13 2 平方公里 井田位于山丘地 带 井田的范围内的地表高差 150 800 之间 井田北部地势平坦 南部为高山区 煤层露头位于标 高 500 以上处 本设计从 450 水平开始到 400 水平 其地质剖面图如下 A A 剖面 338 6 图 4 1 井田地形地貌图 五方井矿井田位于山丘地带 井田的范围内的地表高差 150 800 之间 井田北部地势平坦 南部为高山区 煤层露头位于标高 500 以上 示意图如上 因此适应平峒开拓 同时也可参考立井 暗立井 暗斜井多种方式联合开拓 本井田内无大的水系且位于背斜构造的一翼 为单一背斜 其 煤层平均倾角为 18 度 因此在考虑开拓时 应考虑平硐或联合开拓 17 4 1 2 工业广场的确定工业广场的确定 工业广场的占地面积应不大于表 4 1 表 4 1 矿井工业广场占地指标 井 型大井型中井型小井型 占地指标 公顷 10 万吨 0 8 1 11 3 1 82 0 2 5 注 如附设矿井选煤厂时 增加的数值为同类矿井占地面积的 30 40 根据确定工业广场位置的原则和条件以及本矿区的地质地形特点和占地指标 本矿井西南地区 为高山区不宜布置工业广场 仅东北部平坦地区可以布置工业广场 考虑到本矿区北部地势平坦且 较开阔 主要的开拓方式为平硐开拓 所以综合考虑本矿井工业广场占地 1 0 9 10 8 公顷 108000m2 位于井田北部山脚下的平坦处 工业广场位置预提方案 方案 工业广场设在井田北部中央的平坦处 但有一定的压煤量 方案 工业广场设在井田东北部的井田一侧 同样有一定的压煤量 方案 工业广场设在井田北部偏西的井田一侧 同样也有一定的压煤量 三个预提方案的工业广场在矿区的相对位置见图 4 2 工业广场 B A D C 方案 方案 方案 E F 图 4 2 预提方案工业广场相对位置图 下面对各预提方案从交通 位置 压煤情况以及施工的难易程度等方面进行比较 确定一个最 优方案 比较的内容见表 4 3 18 表 4 3 工业广场位置预提方案比较 方案名称优点缺点评价 方案 工业广场所在处地形平坦且地质条 件好 面积大 交通方便 有合理 的运输流向 位于井田中央 便于 两翼开拓 井筒 石门 距离较短 需要修筑一定距离的专线铁路进行 辅助运输 可行 方案 工业广场所在处地形平坦 面积较 大 工程地质条件好 交通方便 工业广场靠近井田边界 离井 田中心较远 井筒 石门 较长 且 要压部分临近矿井的煤炭 须搬迁 大量居民 占用大量良田 可行 但经 济性 差 不 适用 方案 工业广场所在地地形平坦 面积大 距井田中心较远 位于断层处 井筒维护费用高且井筒石门较长 运输费用稍高 交通困难 不便于 运输 不可 行 通过以上对各方案的综合比较和分析 方案一技术上可行 经济上合理 因此 方案一为最合 理的方案 即将工业广场设在井田北部中央的平坦处 4 34 3 方案的提出方案的提出 4 3 1 井筒形式 位置及通风井筒形式 位置及通风 本矿地处山区 煤层埋藏垂高大 上部煤层可用平硐开拓 考虑到本矿矿井走向长度大 通风线路长 但是矿井瓦斯含量低 初步选用中央分列式通风 本矿井采用平硐与其它开拓方式联合开采 4 3 2 水平划分及阶段垂高的确定水平划分及阶段垂高的确定 此矿可采煤层为三层 总垂高 850 米 倾角平均 18 斜长 2751 米 划分为三个水平如下表 表 4 4 井田开采水平划分 水平水平标高范围 m 垂高 m 斜长 m 一水平 450 150 300971 二水平 150 150 300971 三水平 150 400 250809 总计 450 400 8502751 4 3 3 井田开拓方式的选择井田开拓方式的选择 在一定的井田地质 开采条件下 矿井开拓巷道有多种布置方式 其中最主要的可分为 立井 开拓 斜井开拓 平硐开拓和综合开拓 本井田煤层的赋存条件和地表地形决定本矿井上部煤适合平硐开拓 暗斜井开拓和暗立井 副立井开拓在本井田都能适用 要经过详细的经济比较才能决定 在这里 均作为预提方案 19 4 3 4 方案的提出方案的提出 根据前述各项 本矿在技术上可行的开拓方案有下列五种 方案一 平硐 立井 根据矿区地形特点及煤层赋存情况 150m 以上煤层可采用平硐开拓 下部煤层采用立井的延 伸开拓方式 主平硐标高 150m 全长 1488m 平硐两侧开挖水沟 平硐倾角约为 3 保证井下水自动流出 第一水平运输大巷布置在 150m 水平 延伸水平分别为 150m 400m 开拓方案剖面图见图 4 4 所示 图 4 4 平硐 副立井开拓剖面图 方案二 平硐 暗立井 根据矿区地形特点及煤层赋存情况 150m 以上煤层可采用平硐开拓 下部煤层采用暗立井的 延伸开拓方式 主平硐标高 150m 全长 1488m 铺设轨道 且用皮带运输 负担整个矿井的煤炭运输任务 平 硐两侧开挖水沟 平硐倾角约为 3 保证井下水自动流出 第一水平运输大巷布置在 150m 水平 延伸水平分别为 150m 400m 开拓方案剖面图见图 4 3 所示 20 图 4 3 平硐 暗立井开拓剖面图 方案三 平硐 暗立井 暗斜井开拓 根据矿区地形特点及煤层赋存情况 150m 以上煤层可采用平硐开拓 下部煤层二水平采用暗 立井的延伸开拓方式 三水平采用暗斜井延伸开拓方式 主平硐标高 150m 全长 1488m 平硐两侧开挖水沟 平硐倾角约为 3 保证井下一水平水自 动流出 开拓方案剖面图见图 4 5 所示 图 4 5 平硐 暗立井开拓剖面图 方案四 平硐 暗斜井开拓 根据矿区地形特点及煤层赋存情况 150m 以上煤层可采用平硐开拓 下部煤层采用暗斜 21 井的延伸开拓方式 主平硐标高 150m 全长 1488m 皮带运输 负担整个矿井的煤炭运输任务 平硐两侧开挖水沟 平硐倾角约为 3 保证井下水自动流出 延伸水平采用暗斜井开拓 斜井倾角 18 开拓方案剖面图见图 4 6 所示 图 4 6 平硐 暗斜井开拓剖面图 方案五 平硐 副立井 暗斜井开拓 根据矿区地形特点及煤层赋存情况 150m 以上煤层可采用平硐开拓 它与方案四不同之处是 采用副立井开拓 副立井井口标高为 150m 这种方式通风阻力较小 井下漏风较少 风井开掘工程量不大 风井位于井田上部边界沿走向 的中央 150m 以上为第一水平 延伸水平分别为 150m 400m 开拓方案剖面图见图 4 7 所示 22 图 4 7 平硐 副立井 暗斜井开拓剖面图 4 44 4 方案的技术经济比较方案的技术经济比较 4 4 1 技术比较技术比较 下面对以下五种方案进行优缺点比较 见下表 4 5 表 4 5 开拓方案优缺点比较 方案优点缺 点 方案 一 平硐 立 井 1 开采上部煤层时 出煤时不需提升转载即可由平硐直接外运 运输环节和运输设备少 系统简单 费用低 2 平硐的地面工业建筑较简单 无须结构复杂的井架和绞车房 3 不需设井底车场和水泵房 水仓等硐室 减少了许多井巷工程 量 4 平硐施工条件好 掘进速度快 可加快矿井建设 5 平硐无须排水设备 对预防井下水灾有利 6 立井适应性强 一般不受煤层倾角 厚度 瓦斯等自然条件的限 制 7 立井的井筒短 提升速度快 提升能力大 8 平硐和副立井都可以用来作为矿井的进风口 这样进风充足 通 风条件好 1 立井井筒掘进技术和施工 设备较复杂 掘进速度慢 2 地面设施 井筒装备及井 底车场较复杂 3 矿井延伸费用较高 4 50 水平开采时 石门较长 方案 二 平硐 暗立 井 1 开采上部煤层时 出煤时不需提升转载即可由平硐直接外运 运输环节和运输设备少 系统简单 费用低 2 平硐的地面工业建筑较简单 无须结构复杂的井架和绞车房 3 不需设井底车场和水泵房 水仓等硐室 减少了许多井巷工程 量 4 平硐施工条件好 掘进速度快 可加快矿井建设 5 平硐无须排水设备 对预防井下水灾有利 6 平硐开拓方式对具有平硐开条件的煤层来说 适应巷强 维护 1 平硐开拓受地形条件的 限制 2 提升时 需要进行转运 提升费用增加 3 立井筒掘进技术和施工设 备较复杂 掘进速度慢 4 井下提升设备不防爆 高瓦斯 或突出矿井不宜采用 23 费用低 7 立井提升能力大 提升速度快 井筒较短 掘进量小 方案 三 平硐 暗立 井暗 斜井 开拓 1 开采上部煤层时 出煤时不需提升转载即可由平硐直接外运 运输环节和运输设备少 系统简单 费用低 2 平硐的地面工业建筑较简单 无须结构复杂的井架和绞车房 3 不需设井底车场和水泵房 水仓等硐室 减少了许多井巷工程 量 4 平硐施工条件好 掘进速度快 可加快矿井建设 5 平硐无须排水设备 对预防井下水灾有利 6 平硐开拓方式对具有平硐开条件的煤层来说 适应巷强 维护 费用低 7 立井提升能力大 提升速度快 井筒较短 掘进量小 8 开采第三水平时用暗斜井时 井筒延伸快 施工较立井简单 有 利于新旧水平的接替 1 暗立井井筒掘进技术和施 工设备较复杂 掘进速度慢 2 提升时 需要进行转运 提升费用增加 方案 四 平硐 暗斜 井开 拓 1 斜井井筒施工简单 掘进速度快 费用低 2 多水平开采时 斜井的石门总长度较用立井开拓时短 掘进石 门的工程量和运输工作量较少 3 延伸井筒的施工比较方便 对生产干扰少 4 斜井用胶带提煤时 提升能力大 5 有利于矿井延伸施工和新旧水平接替等 6 井口位置和井底位置的机动性和适应性较大 6 用暗斜井开 拓下部井田时 井筒延伸快 施工较立井简单 有利于新旧水平的接 替 7 平硐的暗伪斜开拓有利于行人和材料的运输 1 平硐开拓受地形条件的 限制 2 提升时 需要进行转运 提升费用增加 3 井下提升设备