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襄垣矿施工组织设计毕业论文 目录目录 第一部分 襄垣矿设计基本情况 第一章 矿井与矿体特征 1 1 1 矿井的自然条件 1 1 1 1 地理位置与交通状况 1 1 1 2 井田的地形地貌 1 1 1 3 当地的气象及地震 1 1 2 矿井的地质情况 2 1 2 1 地质构造及地层 2 1 2 2 地层 2 1 2 3 井田水文地质 3 1 3 煤层及其特性 4 1 3 1 煤层 4 1 3 2 瓦斯 煤尘 5 1 4 井田简况 5 1 4 1 工业简况 5 1 4 2 水电供应情况 5 1 4 3 建材及劳动力来源 5 第二章 矿井的开拓与开采 6 2 1 矿井开拓 6 2 1 1 井田界限与井田储量 6 2 1 2 矿井年产量 服务年限及矿井工作制度 6 2 1 3 开拓方式 6 2 2 矿井开采 6 2 2 1 采区划分及开采次序 6 2 2 2 采区巷道布置方式 7 2 2 3 工作面数目 长度以及矿井移交标准 7 第三章 矿井的生产系统 7 3 1 井下运输系统 7 3 1 1 采煤面煤炭运输系统 7 3 1 2 辅助运输系统 7 3 1 3 主要运输设备 7 3 2 立井提升及装备 8 3 2 1 井筒及用途 8 3 2 2 井筒特征 8 3 3 提升系统 10 3 3 1 提升方式及设备 10 3 3 2 井架特性 10 3 4 井底车场及硐室 10 3 4 1 井底车场形式及调车方式 10 3 4 2 井底车场硐室 11 3 4 3 井底车场工程量表 11 3 5 矿井辅助生产系统 12 3 5 1 通风 12 3 5 2 排水 12 3 5 3 供电 照明 信号系统 13 3 6 安全措施 13 3 6 1 防水的安全措施 13 3 6 2 防火的安全措施 13 3 6 3 防治沼气煤尘爆炸的安全措施 13 第四章 地面工业广场及民用建筑 14 4 1 主井生产系统 14 4 2 副井生产系统 14 4 3 排矸系统 14 4 4 工业广场占地建筑物工程量 15 第五章 矿井主要技术经济指标 16 第二部分 襄垣矿矿井施工组织设计 编制依据 18 第一章 建井施工准备 18 1 1 建井施工条件 18 1 1 1 供水 18 1 1 2 供电 18 1 1 3 运输 18 1 1 4 通讯 19 1 1 5 排水系统 19 1 1 6 工业广场平整及排矸 19 1 2 建井技术准备 19 1 2 1 矿井施工方案 19 1 2 2 主 副井施工顺序 20 1 2 3 主副井与风井的施工顺序 20 1 2 4 贯通点的选择 20 1 3 矿井开工前的工程准备 20 1 3 1 矿井开工前工程准备工作的重点项目 20 1 3 2 施测定位 20 1 3 3 井筒检查孔 20 1 3 4 工业广场的平整 20 1 3 5 永久设施利用情况 21 1 3 6 大临工程 21 1 3 7 缩短准备期的措施 22 第二章 井筒施工 23 2 1 井筒概况 23 2 1 1 井筒特征 23 2 1 2 井筒的水文地质条件 24 2 2 表土段施工及其工期确定 25 2 3 基岩段施工 25 2 3 1 基岩段施工方案 25 2 3 2 施工方案 26 2 3 3 主 副井筒施工工期 28 2 3 4 施工辅助生产系统 28 2 4 井筒安装 34 2 4 1 井筒安装作业方式 34 2 4 2 主要设备和设施 34 2 4 3 井筒安装工期 34 第三章 井筒过渡期与井底车场施工组织 35 3 1 井巷过渡期施工组织 35 3 1 1 井筒连接硐室施工 35 3 1 2 主副井短路贯通 37 3 1 3 主副井改绞方案 38 3 1 4 改绞内容及工期 39 3 2 井底车场巷道及硐室的施工顺序 39 3 2 1 车场硐室及巷道的施工原则 39 3 2 2 井底车场硐室及巷道的施工顺序 39 3 3 过渡期及车场施工阶段的辅助生产系统 39 3 3 1 运输 39 3 3 2 提升 40 3 3 3 压风 40 3 3 4 通风 40 3 3 5 排水 41 3 3 6 井底车场工程表及施工网络图 42 第四章 采区巷道施工 44 4 1 采区巷道的施工顺序 44 4 2 采区巷道施工技术 44 第五章 工业广场建筑物的布置 45 5 1 工业广场建筑物的布置原则 45 5 2 工业广场建筑物布置 45 第六章 建井总进度计划 46 6 1 矿建 土建 机电安装工程安排原则 46 6 2 建井总进度具体安排情况 46 6 3 建井工期 46 第三部分 专题部分 不同支护时机及支护强度下围岩稳定性分析 一 深部地下工程围岩稳定性分析和围岩控制技术 46 1 围岩稳定性分析 46 1 1 围岩松动圈的理论计算 46 2 围岩稳定性影响因素的分析 47 2 1 地应力的影响 47 2 2 岩石性质的影响 48 2 3 应变软化程度的影响 48 2 4 支护强度 刚度的影响 48 2 5 地质构造的影响 48 2 6 地下水的影响 49 3 围岩变形破坏类型 49 4 控制技术分析 49 二 支护时机对围岩稳定性的影响 50 1 支护时机分析 50 2 支护时机与围岩关系分析 52 三 数值模拟建模及预测 52 1 数值模拟模型建立及条件 52 2 摩尔 库伦塑形模型 53 四 数值模拟内容及结果预测 53 1 支护加固厚度的影响 54 2 围岩加固强度的影响 55 3 支护时机的影响 57 4 结论与总结 59 第一部分第一部分 襄垣矿设计基本情况襄垣矿设计基本情况 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 0 页 第一章第一章 矿井与矿体特征矿井与矿体特征 1 1 矿井的自然条件 1 1 1 地理位置与交通状况地理位置与交通状况 襄垣井田位于山西省屯留 襄垣县境内 潞矿集团的西部 矿区对外交通有太焦铁 路 邯长铁路和太洛公路 太焦铁路经矿区东部由北向南通过 太焦铁路的夏店站距潞 矿集团约 7km 距五阳站 16km 以夏店站为起点距太原市约 230km 距焦作市约 204km 距邯郸市约 216km 此襄垣矿井选煤厂装车站距邯长铁路长治北站约 29km 襄垣矿井在潞矿集团西南 23km 处的后庄村北 距长治市约 35km 距常村矿约 11km 襄垣县城在井田东南部 6km 处 有公路通往太原 临汾 长治等市 交通非常 方便 襄垣县地理交通分布图见图 1 1 1 图 1 1 1 襄垣矿井地理交通分布示意图 1 1 2 井田的地形地貌井田的地形地貌 襄垣井田位于太行山中段西侧 长治盆地西部 井田内广为第四系黄土覆盖 北部 西部边缘为高原丘陵地带 冲沟发育 地形复杂 仅沟底有零星基岩出露 中部绛河由 西向东流入漳泽水库 形成河谷阶地 南部及工业场地附近地形较平缓 总体上地势为 西北高 东南低 井田内最高点在北部的老干庄东南的白云山 1113 1m 最低点在 襄垣县南侧 1Km 的绛河河滩处 906 3m 工业场地地面标高为 950m 阎庄风井场 地面标高在 1015 5 1019 5m 之间 矿区主要河流为浊漳河 由南向北 西漳河 由西向东 汇合于五阳村 井田范围内 主要河流为绛河 为海河水系浊漳河的支流 由西向东穿越井田 注入漳泽水库 其流 量为 0 37m3 s 5 06m3 s 井田西北余吾镇北侧有一条交川河 流量为 0 02m3 s 0 17m3 s 属季节性小河 另外 在工业场地东北部有 七一 水库 库容 量为 l 07Mm3 工业场地西北有一贾庄水库 1 1 3 当地的气象及地震当地的气象及地震 襄垣地区属典型大陆性气候 干燥多风 四季分明 年平均气温8 9 日最高气 温 37 4 最低气温 29 1 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 1 页 年平均降水量为 583 3mm 最大 917 0mm 最小 414 0mm 雨季集中在 7 8 9 三个月 日最大降水量 109 7mm 年平均蒸发量为 1755 3mm 高于降水量 2 01 倍 最高为 1996 3mm 最低为 1502 1mm 年主导风向为西北风 夏季风向为东南风 最大风速为17m s 最大风压为 350Pa 冰冻期为每年 10 月末到翌年 4 月 最大冻土深度为 0 75m 根据 2001 年国家地震局颁布的 地震动态数区划图 GB18306 对襄垣 襄垣 县地区抗震设防烈度的划分意见 本区地震基本烈度为6 度 1 2 矿井的地质情况 1 2 1 地质构造及地层地质构造及地层 矿区位于沁水煤田东部中段 处于华北断块区吕梁 太行断块沁水块坳东部次级构 造单元的沾尚 武乡 阳城北北东向褶曲带中段 晋获断裂带西侧 矿区主体部分为新 生代叠加的长治新裂陷 襄垣井田位于新裂陷西北部 矿区主构造线近南北 以褶曲为主 向斜紧密 背斜开阔 断裂较少 地层走向近 南北 倾向西且略有起伏 倾角 3 15o 井田内揭露的断层共 33 条 其中正断层 10 条 逆断层 23 条 落差大于 30m 的断层有 9 条 包括井田南 北边界断层 30 10m 的断层有 20 条 落差小于 10mm 的有 4 条 褶曲以北北东 南北向为主 贯穿全井田的褶曲自西向东依次有坪村向斜 余吾背斜 余吾向斜 苏村背斜及襄垣向 斜 其中以西部的坪村向斜和东部的苏村背斜构成井田内煤层起伏的基本形态 另外 还有东邓向斜和墙则背斜 总的看来 其地质构造比较简单 1 2 2 地层地层 襄垣矿井地层特征可由表 1 2 1 来概括阐述 地层 系统组 地 层 代 号 地层厚度 最小 最大 平均 简 要 特 征 第四 系 Q 0 139 48 44 53 为黄褐色含砂亚粘土夹粉砂 细砂 中砂及粗砂和砾石组成 顶部为耕 植土 三叠 系 下 统 刘家沟组 T1L 53 38 浅棕色细砂岩 粉砂岩夹紫红色泥 岩 石千峰组 P2s h 192 上部为紫红色泥岩 夹灰色结核灰 岩 中 下部为黄绿 砖红色中及 粗粒砂岩 上 统 上石盒子组 P2S 523 50 470 503 17 上部为灰绿 紫红色灰黄 灰白砂 岩与泥岩互层 中部为泥岩 粉砂 岩和细 中粗砂岩 下部为灰色粘 土泥岩与砂岩互层 二叠 系 下 统 下石盒子组 P1X 45 9 60 63 57 顶部为铝质泥岩 含锰 铁质 中 部为中粒砂岩夹细粒砂岩 中 下 部为细砂岩与泥岩互层 偶见薄煤 层 底部为中粒砂岩 含菱铁质结 核 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 2 页 山西组 P1S 43 40 64 10 51 15 为上部主要含煤地层 本组上部及 中部为粉砂岩 中粒砂岩及砂质泥 岩 中下部为 3 号煤层 下部为砂质 泥岩及粉砂岩 上 统 太原组 C3t 91 38 123 4 103 59 为下部含煤地层 岩性为泥岩 粉 砂岩 砂岩 石灰岩及煤层 9 12 15 2 15 3 号煤层位于本 组的下部 石炭 系 中 统 本溪组 C2b 2 50 33 60 12 70 上部为泥岩 粉砂岩互层 中 下 部为粘土泥岩及砖灰色铝质泥岩 底部局部发育有透镜状铁矿层 奥陶 系 中 统 峰峰组 Q2f 一般 20m 局部 195 205 198 80 为含煤地层之基底 上部为灰 深 灰色石灰岩 白云质灰岩 中部为 灰色石灰岩 下部为灰色 深灰色 泥质灰岩 表 1 2 1 地层特征表 1 2 3 井田水文地质井田水文地质 1 2 3 1 含含水水层层及及其其水水文文地地质质 襄垣矿井井田内钻孔揭露的含水层为 10 层 其中中奥陶统峰峰组石灰岩岩溶裂隙 含水层 二叠系下统山西组 3 号煤顶板砂岩裂隙含水层组 基岩风化带裂 隙含水层 对建井和开采 3 号煤层有一定影响 第四系孔隙含水层 对立井施工 有较大影响 其它 5 个含水层属弱含水层 对矿井开采影响甚微 对矿井施工和开采 有影响的 5 个含水层自下而上分叙如下 1 中奥陶统峰峰组 O2f 石灰岩岩溶裂隙含水层 这个含水层埋藏深度为 512 21m 799 29m 含水层厚度平均 198 8m 由灰岩 泥 岩等组成 上部 60m 岩溶裂隙不发育 下部有串珠状小溶孔 但连通性差 结合区域和井田资料分析 井田内奥灰岩溶裂隙含水层富水性弱 水循环交替滞缓 地下水滞流或迳流不畅 但因受构造影响 局部有富水的可能 2 二叠系下统山西组含水层组 本含水层组为碎屑岩裂隙含水层组 厚 4 47 34 31m 平均 22 23m 岩性以中 细粒砂岩为主 根据抽水试验及邻矿排水资料 该含水层富水性弱 3 基岩风化带裂隙含水层 由于基岩风化程度受构造 岩性 埋藏深度及气侯等条件的影响 其富水性差异较 大 裂隙发育程度也不同 厚度一般为 50 70m 沿绛河两岸可达 150m 由于被第四 系覆盖 此含水层局部具承压性 局部地段直接与第四系含水层发生水力联系或出露地 表 受大气降水影响明显 4 第四系孔隙含水层 本含水层除井田北部基岩裸露区外分布广泛 并且从北到南逐渐加厚 平均 44 53m 由粘土 砂质粘土及粗 粉砂及砂砾组成 其水位动态变化受大气降水影响 明显 1 2 3 2 井井内内主主要要隔隔水水层层 1 石炭系上统太原组底部及中统本溪组隔水层 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 3 页 本层由泥岩 铝质泥岩 铁质泥岩及局部夹砂岩透镜体组成 透水性差 平均 20 76m 位于峰峰组灰岩岩溶裂隙含水层之上 阻隔其与上覆含水层的水力联系 2 二叠系砂岩含水层层间隔水层 主要由泥岩 砂质泥岩组成 单层厚度为 0 50 17 22m 透水性差 呈层状分布于 各含水层之间 形成平行复合结构 1 2 3 3 断断层层的的导导水水性性 襄垣井田内主要断层有北边界文王山南正断层 南边界西魏正断层及其附近东贾 F24 F25 正断层 这些断层初期开采无影响 井田北中部有余吾 前苏村逆断层 经抽水试验 显现出其隔水性质 但不排除其 透水的可能性 1 2 3 4 涌涌水水量量 通过总体分析与计算 本矿井涌水量为 533m3 h 最大涌水量按 800m3 h 考虑 1 3 煤层及其特性 1 3 1 煤层煤层 襄垣矿井自上而下的煤层分布及特征为 3 号煤层位于二叠系山西组下部 为上煤组 厚 5 00 7 25m 一般 5 99m 煤层 稳定 顶板一般为泥岩 粉砂质泥岩 底板为黑色泥岩 粉砂岩 老底为中细粒砂岩 夹矸 0 3 层 一般 1 层 厚 0 27m 属结构简单至较简单煤层 3 号煤层主要为中灰 特低硫 低磷 高发热量 高熔点灰份贫煤 仅在矿井西部边界部分为无烟煤 9 号煤层位于石炭二叠系太原组中部 K3 石灰岩之上 下距 12 号煤层 7 62 35 68m 平均 13 38m 煤层厚度 0 2 07mm 平均 0 52m 底板皆为泥岩 为 不稳定型局部可采煤层 9 号煤层为富 高灰 高硫 特低磷 高熔点灰份贫煤 12 号煤层位于石炭系太原组二段中部 K3 石灰岩之上 下距 15 2 号煤层 24 80 45 12m 平均 29 9m 煤层厚度为 0 1 95m 平均 0 71m 仅在井田中部可采 顶板为泥灰岩 属不稳定型局部可采煤层 12 号煤层为富灰 高硫 特低磷 高熔点 灰份无烟煤及部分贫煤 15 2 号煤层位于太原组一段下部 下距 15 3 号煤层 0 80 5 50m 平均 2 62m 煤层仅在井田东北 东南局部可采 顶底板皆为泥岩层 属不稳定型局部可采煤层 15 2 号煤层为富灰 高硫 特低磷 高熔点灰份无烟煤 15 3 号煤层位于太原组一段下部 煤层厚度 0 2 95m 平均 1 18m 井田内分南 北两片可采 顶板为泥岩 粉砂质泥岩 底板为泥岩 炭质泥岩 该煤层属不稳定型局 部可采煤层 15 3 号煤层为富 高灰 高硫 低磷 高熔点灰份无烟煤 9 12 15 2 15 3 号煤层为下组煤 因其硫分较高 俗称臭煤 1 3 2 瓦斯 煤尘瓦斯 煤尘 1 3 2 1 瓦瓦斯斯 襄垣矿井勘察期间对 3 12 15 2 15 3的瓦斯直接测定法结果如下表 1 3 1 煤层编号 可燃基瓦斯含量 m3 t 原煤瓦斯含量 m3 t 备 注 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 4 页 3 2 40 21 05 9 48 2 20 17 04 8 24 12 5 86 11 75 8 00 4 23 10 19 6 47 15 2 8 89 15 03 11 96 5 96 10 23 8 10 15 3 1 28 15 27 7 87 0 86 11 50 5 52 表 1 3 1 瓦斯含量图 经过分析 襄垣矿井为高瓦斯矿井 1 3 2 2 煤煤尘尘 各煤层火焰长度在 3 15mm 之间 扑灭火焰的岩粉量为 5 50 各煤层煤尘均有 爆炸危险性 1 4 井田简况 1 4 1 工业简况工业简况 襄垣井田面积 160 24k m2 矿井地质储量 1528 28Mt 可采储量 679 93Mt 其中 3 号煤层可采储量 636 04Mt 矿井服务年限 80 9 年 其中 3 号煤层服务年限 75 7 年 1 4 2 水电供应情况水电供应情况 矿井初期电源一引自候堡 220kV 变电站 110kV 出线间隔 此电源作为主电源 输 电线路长度为约 14 8km 另一回电源引自襄垣县 110kV 变电站 110kV 出线间隔 导 线型号为 LGJ 240 输电线路长度约 7 4km 矿井后期电源由投产后的襄垣矿井坑口综合利用热电厂供电 本矿井110kV 变电 站选用二台型号为 SFSZ9 40000 110 的主变压器 一用一备 其发电电压为 110 35 10kV 该变电站担负矿井工业场地地面及井下 风井场地 地面 选煤厂等负 荷的用电 矿井水源地在距矿井工业场地东边 2 3 km 的东洼村西南 打 2 眼水源井 井深 1100m 单井出水量 50 m3 h 矿井日最大用水量为 14661 75m3 d 其中生活用水水 量 1761 51m3 d 取用水源地水 工业用水量 12810m3 d 利用处理后的井下水 1 4 3 建材及劳动力来源建材及劳动力来源 建筑材料砖瓦石子和料石均可就地供应 钢材木材和水泥等物资可经方便的公路及 铁路直接运至矿井工业场地 劳动力主要来自矿区各转产工程队 其余也有一部分为民工 第二章第二章 矿井的开拓与开采矿井的开拓与开采 2 1 矿井开拓 2 1 1 井田界限与井田储量井田界限与井田储量 襄垣矿井井田境界为 北以文王山南断层为界 南以西魏正断层西端点与坐标点 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 5 页 X 4015350 Y 38392000 连线为界 西以经线 38392000 为界 东以经线 38402000 为界 井田走向长 16km 倾斜宽 10km 面积 160 24km2 2 1 2 矿井年产量 服务年限及矿井工作制度矿井年产量 服务年限及矿井工作制度 矿井设计生产能力 6 00Mt a 矿井地质储量 1528 28Mt 可采煤炭储量为 679 93Mt 其中 3 号煤层可采煤炭储量 636 04Mt 矿井服务年限 80 9 年 其中 3 号 煤层服务年限 75 7 年 矿井设计年工作日为 300d 每天 3 班作业 其中 2 班生产 1 班准备 每天净提 升时间为 14h 2 1 3 开拓方式开拓方式 鉴于该井田主要采煤层 3 号煤层总趋势东高西低 分布范围广泛 储藏量丰富 且 煤层较为平缓 其大部分范围均在 400m 水平上下 因此采用立井 单水平 划分采 区 上下山开拓方式 水平标高为 400m 工业广场选址在后庄村北 后河村南的平地上 并在此处建主 副井和西回风井 井底车场和大巷布置在 400m 水平 大巷走向为南北方向 方便初期煤层开采 矿井开拓图详见图 2 1 1 图 2 1 1 襄垣矿矿井开拓图 2 2 矿井开采 2 2 1 采区划分及开采次序采区划分及开采次序 井田 3 号煤层划分为 12 个采区 南二采区为首采区 尽量保持矿井南 北两翼采 区开采的平衡 从大巷附近由近而远向井田东 西境界接替 进行开采 见下图 2 1 2 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 6 页 图 2 2 1 采取划分 2 2 2 采区巷道布置方式采区巷道布置方式 鉴于 3 号煤层的赋存特点 煤层顶底板的岩性及煤层硬度 决定除井下大巷建在 3 号煤层底板岩层中外 其他巷道沿 3 号煤层布置 在井底车场内马头门和井底车场 主要巷道也布置在 3 号煤层底板岩石中 2 2 3 工作面数目 长度以及矿井移交标准工作面数目 长度以及矿井移交标准 为达到矿井设计年产量 6 00Mt a 的目标 要求在矿井最终以 2 个放顶煤工作面和 6 个煤巷掘进工作面来保证产量 第三章第三章 矿井的生产系统矿井的生产系统 3 1 井下运输系统 3 1 1 采煤面煤炭运输系统采煤面煤炭运输系统 鉴于襄垣矿井煤层赋存稳定 储量极其丰富 且煤质优良 很适合利用大型综采设 备 所以需配套胶带输送及进行煤炭运输 根据之前井下开拓的设计 井下设南翼大巷胶带输送机 南二采区下山胶带输送机 北翼大巷胶带输送机 北一采区上山胶带输送机 后期采区随着采煤面深入与巷道掘进 铺设相应运输设备 3 1 2 辅助运输系统辅助运输系统 1 矸石运输 矸石由装岩机装入 1 5t 固定箱式矿车 组列后由蓄电池电机车牵引至井底车场 由 副井提至地面 经轨道至矸石山 2 材料运输 井下工作面所需的材料 通过副井下至井底车场 装入1 5t 固定箱式矿车或者 5t 材料车 经轨道运输大巷 采区轨道上 下 山运至各所需工作面 3 1 3 主要运输设备主要运输设备 1 煤炭运输所需带式输送机的具体参数见表 3 1 1 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 7 页 序号名 称 运量 t h 带宽 mm 速度 m s 带强 St N mm 传动滚筒 直径 mm 传动型式 1 南翼大巷带式输送机2500 14004 0016001000 头部双滚筒二 驱动 2 南二采区上山带式输 送机 250014004 0020001000 头部双滚筒三 驱动 3 北翼大巷带式输送机2500 14004 0025001250 头部双滚筒四 驱动 4 北一采区上山带式输 送机 250014004 0020001250 头部双滚筒三 驱动 表 3 1 1 带式输送机参数 2 矿车特性 外形尺寸 mm 名 称 型 号 名义 载重 t 最大 载重 t 长宽高 牵引中 心距 mm 轴距 mm 牵引高 度 mm 自重 Kg 1 5t 固 定矿车 MGC1 7 91 52 72400115011502200750320980 5t 材料 车 MLC5 9552400115011502200750320800 表 3 1 2 矿车特性表 3 2 立井提升及装备 3 2 1 井筒及用途井筒及用途 根据矿井开拓布置 前期先在工业广场设三个井筒 后期在北翼大巷东部建设矿 井阎庄风井场地和阎庄进 回风立井 担负北一采区的进 回风任务 1 主井 净直径 8 2m 井内设 2 对 25t 的箕斗 担负整个矿井的煤炭提升任务 2 副井 净直径 8 2m 井内设 1 个 1 5t 矿车二层四车非标加宽罐笼和 1 个 1 5t 矿车二层四车标准罐笼 一个带平衡锤的可下长材料的交通罐笼 3 西回风井 主要用于矿井前期掘进 开采的回风 另外 结合矿井所在地的地层地质条件 本矿井井筒均采用普通法进行施工 3 2 2 井筒特征井筒特征 结合本井田产量要求 开拓方式以及襄垣矿井所在地地层因素 可将所需建设的井 筒的特性列如下表 3 2 1 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 8 页 表 3 2 1 井筒特征图 工业场地阎庄场地 井筒名称 主立井副立井西回风立井阎庄进风立井阎庄回风立井 井口标高 958 6 958 9 957 0 1019 2 1017 5 井筒垂深 m 558 6 588 9 包括水窝 30m 487577574 井筒净直径 m 8 28 27 57 57 5 净断面 m2 52 8152 8144 1844 244 2 表土段掘进断 面 m2 777762 216565井筒 断面 基岩段掘进断 面 m2 69 469 456 7556 756 7 井筒提升方位角 90o 270o360o180o90 o 井筒装备 2 对 25t 箕斗 一期 装备一对 玻璃钢梯子 间 1 个 1 5t 矿车二层四车非标 加宽罐笼和 1 个 1 5t 矿车二层 四车标准罐笼 一个带平衡锤的 可下长材料的交通罐笼 玻璃钢 梯子间 玻璃钢梯子间玻璃钢梯子间 井筒支护 表土段钢筋砼双层 井壁 外层井壁 350mm 内层井壁 500mm 基岩段 砼 600mm 表土段钢筋砼双层井壁 外 层井壁 350mm 内层井壁 500mm 基岩段砼 600mm 表土段钢筋砼 700mm 基岩段砼 500mm 表土段钢筋砼 800mm 基岩段砼 500mm 表土段钢筋砼 800mm 基岩段砼 500mm 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 9 页 3 3 提升系统 3 3 1 提升方式及设备提升方式及设备 主立井担负原煤提升任务 井筒直径 8 2m 装备二对 25t 多绳提煤箕斗 冷弯 方钢管罐道 单水平提升 提升高度 546 45m 引进德国 SIEMAG SIEMENS 公司 的二台 4 5m 4 绳落地式摩擦轮提升机 配 4000kW 交 交变频低速同步电动机 全 数字交 直 交变频提升机成套电控装置 最大提升速度 12m s 副立井担负全矿矸石的提升和人员 材料 设备 大件等的升降作业任务 井筒直 径 8 2m 装备一对 1 5t 双层四车加宽加长多绳罐笼 1 5t 双层四车多绳罐笼作为 主要提升容器 还装备一对长材交通罐笼带平衡锤的作为辅助提升容器 冷弯方钢管罐 道 单一水平提升 提升高度 558 9m 副井主要提升设备为瑞典 ABB 公司的一台 4m 4 绳落地式摩擦轮提升机 配 1540kW 交 交变频低速同步电动机 全数字交 直 交变频提升机成套电控装置 最大提升速度 8 8m s 辅助提升设备也为瑞典 ABB 公司的一台 2 5m 4 绳落地式多绳摩擦轮提升机 配 641kW 高速直流电动机 全 数字直流提升机成套电控装置 最大提升速度 5 83m s 3 3 2 井架特性井架特性 主井井架为箱型钢结构 高度 68 7m 副井井架为箱型钢结构 高度 48 1m 3 4 井底车场及硐室 3 4 1 井底车场形式及调车方式井底车场形式及调车方式 根据井筒与主要大巷的相对位置 地面生产系统及井下开拓方式的要求 以调车方 便 节省工程量为原则 井底车场设计为环行卧式 根据井底车场各翼运量和进车方向的要求 设计轨道运输车辆采用顶推调车 北翼 来的列车进入调车线后 电机车不摘钩反向顶推列车进入进车线 南翼来的列车进入调 车线后 电机车摘钩通过渡线道岔绕到列车尾部 将列车顶入进车线 蓄电池电机车牵引的矸石列车 由 18 辆 1 5t 固定式矿车组成列车 列车总长度为 48m 井底车场轨道采用 900mm 轨距 30kg m 钢轨 道岔为 3 4 5 号 曲线半径 为 20m 25m 井底车场布置图如图 3 4 1 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 10 页 图 3 4 1 井底车场布置图 3 4 2 井底车场硐室井底车场硐室 1 主井系统 主井装载系统由箕斗装载硐室 井底煤仓及装载机联络巷组成 主立井井底北侧设有一号煤仓 南侧设有二号煤仓 均为直径8 0m 的倾斜煤仓 容量为 2500t 煤仓下口配有定量刮板输送机 煤仓上口设置配煤胶带输送机 使南 北两翼来煤根据需要随时调配卸入不同煤仓 2 副井系统 马头门连接处选用双面斜顶式 全矿井正常涌水量 533m3 h 最大涌水量 800m3 h 井底水仓总长度为 565 7m 有效容积 4921 6m3 水仓用水仓清理机清理 煤泥装矿车由副井提至地面 在副立井井底附近 还设有中央变电所 主排水泵房 等候室 人车场 人车库 爆 炸材料库 在井底车场出车侧的出口附近设一调度室 在主立井井底清理巷道的一侧 布置消防材料库 3 4 3 井底车场工程量表井底车场工程量表 井底车场的工程量表见表 3 4 1 名称长度净体积备注 巷道 197534930 8 硐室 1282 619427 4 总计 3257 654358 2 表 3 4 1 井底车场工程量表 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 11 页 3 5 矿井辅助生产系统 3 5 1 通风通风 1 矿井采用抽出式通风方式 通风系统为 矿井初期采用中央并列式 矿井达 到设计生产能力时采用分区通风方式 除西回风井外 其他风井随开采进行后续建设 在矿井达到设计生产量时时 共有 5 个井筒 主立井 副立井和西回风立井位于工业 场地内 阎庄进 回风立井位于阎庄风井场地内 5 个井筒共同担负全矿井 6 00Mt a 生 产能力时的进 回风任务 西回风立井为南二采区服务 服务年限约 30 年 阎庄进 回 风立井为北一采区服务 服务年限约 48 年 最小负压时最大负压时 风量负压等级孔风量负压等级孔 项目 m3 s mmH2O m2 m3 s mmH2O m2 西回风立井 337186 99 37337184 99 42 阎庄回风立井 273121 29 42273201 47 31 全矿井 610 18 47 16 7 表 3 5 1 矿井风量 负压及等级孔 从矿井等积孔大小可看出 本矿井为通风容易矿井 本矿井综掘巷道至少为双巷掘进 掘进的两条巷道与两条巷道之间的联络巷可以构 成掘进工作面全风压通风 在综掘工作面联络巷的超前部分和岩普掘工作面采用机械通 风 选用 HOWDEN BUFFALO 44 55 型局部扇风机供风 该风机风压 3000Pa 供 风量为 10 25m3 s 另外 掘进工作面还配备了 SCF 7 型湿式除尘器 3 5 2 排水排水 1 水泵及排水管路 矿井正常涌水量为 533 5m3 h 12810m3 d 最大涌水量为 800m3 h 19216m3 d 本矿井采用单水平开采直接排水系统 在副立井附近设有井底水仓 排水管沿副立 井敷设 选用五台 MD450 60 84 10 型矿用多级离心泵 二台工作 二台备用 一台 检修 配 YB710 4 型 10kV 1120kW 1484r min 矿用隔爆电动机 正常涌水时 2 台水泵工作 排水时间为 13 1 h 最大涌水时 3 台水泵同时工作 排水时间为 13 1h 排水管路选用 325 13 分段选择管壁厚度 的无缝钢管三趟 二趟工作 一趟 备用 排水管路在泵房内采用法兰连接 在井筒中采用加设套管焊接连接 由于本排水泵房管径大 压力高 为便于操作 采用Z941H 64 防爆型电动闸阀 2 井底水窝排水设备 副井井底水窝涌水量为 15m3 h 选用 KWQX10 34 2 2 型矿用隔爆污水污物潜水电泵二 台 一台工作 一台备用 配 2 2KW 660V 隔爆电动机 沿副立井井底巷道敷设 76 4 排水管路一趟 将水从水窝排至大巷 管路采用柔性管接头连接 3 水仓 井底设有主副水仓 设计长度 565 7m 设计净体积为 4921 6 m3 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 12 页 3 5 3 供电 照明 信号系统供电 照明 信号系统 1 供电系统 本矿 110kV 变电站一回引自候堡 220kV 变电站 110kV 出线间隔 此电源作为主电 源 导线为双分裂导线 型号为 LGJ 300 输电线路长度为约 14 8km 另一回电源 引自襄垣县 110kV 变电站 110kV 出线间隔 导线型号为 LGJ 240 输电线路长度约 7 4km 2 照明系统 在井下各机电硐室 井底车场 运输大巷 运输顺槽等处设有固定照明装置 照明 灯具选用 DGS20 127YA 型矿用隔爆型节能荧光灯 采煤工作面采用 KBY 62 型自移 支架隔爆型荧光灯照明 为保证井下照明安全 选用保护齐全的KSGZ10型矿用隔爆 型照明变压器综合保护装置供给 127V 照明电源 3 信号系统 对比潞安集团各煤矿现今通讯手段 在本矿井下设置一套KT18 型煤矿无线通信 系统 采用美国 UT 斯达康公司为煤矿环境研制的个人手持电话系统 PHS 设备 作为矿井调度交换机用户的延伸 可以满足井下蓄电池电机车和无轨胶轮车司机 检修 人员和重要生产调度岗位等移动通信的需求 并提供紧急情况下报警及抢险救灾的应急 通信手段 3 6 安全措施 3 6 1 防水的安全措施防水的安全措施 1 加强水文资料的分析 研究和整理工作 对可能突水部位作出及时预报 2 施工中过断层时 应加强探放水工作 做到 有疑必探 先探后掘 3 要井筒穿过砂层含水层时 可采用注浆堵水工艺 3 6 2 防火的安全措施防火的安全措施 1 严格杜绝或控制井下产生或使用明火 2 当井下必须使用电焊 气焊 喷灯等明火作业时 必须制定切实可行的安全 措施 3 施工进入第三期前应建成井下消防器材库 贮备灭火材料与工具 并定期检 查 维护 更换 3 6 3 防治沼气煤尘爆炸的安全措施防治沼气煤尘爆炸的安全措施 1 防止沼气积聚 在建井期间 根据具体的情况选择合理的通风系统 避免循 环通风 2 防止沼气引燃和爆炸 严禁携带烟草及点火工具下井 严禁井下有明火和灼 热的金属丝出现 3 在施工中采用湿式打眼 严禁干打眼 4 放炮后 装载前喷雾洒水 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 13 页 第四章第四章 地面工业广场及民用建筑地面工业广场及民用建筑 4 1 主井生产系统 在井下 原煤由大巷带式输送机上运至井底煤仓 经仓下给煤闸门 定量输送机和 装载溜槽进入箕斗 箕斗将煤提至井口卸载处 井架上的气动卸载小车将箕斗闸门打开 煤即卸入井口受煤仓 井口受煤仓内的原煤经仓下给煤设备及选煤厂带式输送机输送到 选煤厂进行洗选加工 4 2 副井生产系统 从副立井井底提升到井口的矸石车 在副井井口房内小环形车场完成重车翻卸和空 车返回作业 从环形车场返回到井口进车侧的矸石空车 以及来自于副井井口房外的小型材料重 车 均由分车道岔将其分配至待下井线路上 停在井口单式阻车器处 等待下井 当该 线路上罐笼到达井口停稳以后 打开安全门并放下摇台搭罐 井口单式阻车器开启 推 车机推矸石空车进罐笼并将罐内重车顶出来 经出车侧摇台 道岔自溜滑行进环形车场 或是滑行出井口房 当装罐推车机推爪返回原位的同时 井口单式阻车器闭合 摇台抬 起复位 关上安全门 罐笼换层 而井口继续配车 依次重复上述动作 即可完成双层 罐笼二次装车的循环过程 矸石和脏杂煤由副立井提升到地面后 通过井口房中的翻笼卸载到胶带输送机上 通过 1 号和 2 号转载胶带输送机转运到矸石仓和脏杂煤仓 由汽车将矸石排至矸石场 或塌陷区复土造田 将脏杂煤运往储煤场 矿井年排矸量约0 105Mt 4 3 排矸系统 由于山西省环保部门严禁矿区矸石平地起堆 更不准许设永久性矸石山 因此 矸石只能采取填沟的方式 排矸场地在矿井工业场地以北约0 3Km 的洼地 距离较近 因此 根据本矿井地面的具体条件 设计采用汽车排矸的方案 井下的矸石由副井提到地面 经井口房 1 5t 矿车双车摘钩电动链式翻车机漏斗 振动给料机矸石及脏杂煤带式输送运到矸石仓内 再经仓下的液压公路装车闸门装至自 卸汽车 由自卸汽车运到排矸场排弃 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 14 页 4 4 工业广场占地建筑物工程量 序号项 目单位数量备 注 1 矿井工业场地占地 面积 hm2 2 9 18 不包括选煤厂 铁路站线面 积 2 建筑物 构筑物等占地面 积 hm215 19 3 其中 建筑物占地面积 hm24 68 4 露天堆场占地面积 hm21 00 5 道路及场地占地面积 hm26 88 6 管线占地面积 hm22 42 7 构筑物占地面积 hm20 21 8 绿化占地面积 hm28 20 9 建筑系数 16 76 10 利用系数 52 06 11 绿化系数 28 10 12 土方工程量 挖 方 填 方 m3 30819 85909 不包括选煤厂 铁路站线挖方 表 4 4 1 矿井工业场地技术经济指标表 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 15 页 第五章第五章 矿井主要技术经济指标矿井主要技术经济指标 襄垣矿井主要技术经济指标如下表 序 号 名 称单 位指 标 1 矿井设计生产能力 Mt6 00 2 第一水平服务年限 a75 7 3 井田面积 km2160 24 4 煤质贫煤 5 矿井地质储量 Mt1528 28 6 矿井可采储量 Mt679 04 7 沼气等级高沼气 8 通风方式分列式 9 矿井正常涌水量 m3 h533 10 矿井最大涌水量 M3 h800 11 开拓方式立井 单水平 上下山开拓 12 采煤方法放顶煤 13 工作面数目个 2 表 5 1 1 矿井主要经济技术指标 第二部分第二部分 襄垣矿矿井施工组织设计襄垣矿矿井施工组织设计 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 0 页 编制依据编制依据 1 山西潞安矿业 集团 有限责任公司襄垣矿井初步设计 2 山西省潞安矿区襄垣井田 精查 地质报告 3 山西潞安矿业 集团 有限责任公司襄垣矿井可行性研究报告 4 矿井安全手册 5 南二采区首采工作面三维地震勘探成果图 6 中华人民共和国矿山安全法实施条例 7 中华人民共和国矿山安全法 第一章第一章 建井施工准备建井施工准备 1 1 建井施工条件 1 1 1 供水供水 1 供水水源及供水方式 矿井水源地在距矿井工业场地东边 2 3 km 的东洼村西南 在此处打 2 眼水源井 井深 1100m 单井出水量 50m3 h 矿井日最大用水量为 14661 75m3 d 其中生活用水水量 1761 51m3 d 取用水源地 水 工业用水量 12810m3 d 利用处理后的井下水 1 1 2 供电供电 矿井初期电源一回引自候堡 220kV 变电站 110kV 出线间隔 此电源作为主电源 导线为双分裂导线 型号为 LGJ 300 输电线路长度为约 14 8km 另一回电源引自 襄垣县 110kV 变电站 110kV 出线间隔 导线型号为 LGJ 240 输电线路长度约 7 4km 矿井后期电源由投产后的襄垣矿井坑口综合利用热电厂供电 本矿井110kV 变电 站选用二台型号为 SFSZ9 40000 110 的主变压器 一用一备 电压为 110 35 10kV 该变电站担负矿井工业场地地面及井下 风井场地 地面 选煤厂等负荷的用电 1 1 3 运输运输 1 场内运输 本矿井场内运输主要采用汽车和窄轨运输 1 窄轨运输 把窄轨铁路经 110kv 变电所南侧延伸至准轨铁路站场西端材料线北侧的露天卸料中 转场地 方便了露天卸料中转场地到副井井口直至井下的各种材料 设备的运输 2 汽车运输 设计中心大道为厂内主干道 路面宽 15m 其他路面宽分别为 9m 6m 4m 最 大纵坡 1 7 最小转弯半径为 6m 6m 以上的道路两侧设 2m 宽人行道 2 场外运输 襄垣矿井位于潞安矿区西南部 襄垣县城以北约6km 处 太焦铁路经矿区东部由 北向南通过 本矿选煤厂装车站距邯长铁路长治北站约29km 另外在襄垣矿井还建 设相应规模的选煤厂 相应运输能力的铁路专用线 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 1 页 本井田东南方向有长治至临汾的公路通过 向北与太洛公路相接 可通往潞矿集团 公司 向南通往襄垣县城 该公路路面宽 6m 路基宽 8m 沥青表面处治路面 与当 地乡间简易公路相连成网 交通比较方便 本场地设大门三处 东大门为对外联系的主入口 由此通过矿井场外公路直通太洛 公路 北大门为运矸出口及货流主入口 由此向北通排矸场 并与后河村已建公路相通 南大门为地销煤出口 由此向南与场外公路相连 1 1 4 通讯通讯 襄垣矿与常村矿 潞矿集团之间建设两条光传输通道 以形成襄垣 常村 潞矿 集团的通信传输通道 矿井行政通信设置一套功能齐全的行政数字程控交换机设备 容 量为 1300 用户线 150 中继线 调度通信选用 DDK 6 型矿用本质安全型电话交换机 128 用户线 16 条模拟中继线 担负地面 井下生产岗位及主要管理岗位的调度指挥通 信 井下用户为 80 门 另外井下设置一套 3 信道漏泄通信系统 为电机车司机及检修 人员等提供移动通信手段 1 1 5 排水系统排水系统 工业场地 风井场地雨水与生活污水分流排放 生活污水系统 工业场地 矿井 选煤厂生活污水 管网 污水处理站 外排 风井场地 生活污水 管网 化粪池 外排 雨水系统 工业场地雨水由暗管汇集排至场外后河 阎庄风井场地雨水由明沟分散排出场外 1 1 6 工业广场平整及排矸工业广场平整及排矸 建井初期将主 副井及主要建筑物位置一次垫高至永久标高 利用临时排矸场取土 施工期间排矸将其余位置有秩序地逐步垫至设计标高 矿井排矸场选择在矿井工业场地以北约 0 3km 的洼地中 用地面积 13 5ha 平均 填高 21m 计算容量为 250 万 m3 可储存矸石 4 50 Mt 按年矿井出矸量 0 105 Mt 和 选煤厂年排矸量 0 54 Mt 计算 该排矸场的计算服务年限为 7 年 7 年后 矿井出矸 可以回填塌陷区并覆土造地 排矸场不占后河主河道 靠河道一侧设置拦矸坝 以防止 矸石块塌落填塞河道 该场地与矿井工业场地北大门之间新修三级公路0 32 km 另 配备载重量 16t 的 红岩牌 自卸车 3 辆 专用于矿井排矸 1 2 建井技术准备 1 2 1 矿井施工方案矿井施工方案 结合矿井开拓方案 此处决定该矿井采用双向对头掘进方案 由于阎庄进回风井风 井位于阎庄广场 且距主副井较远 为争取北翼采区早日投产 故在北采区方向选用对 头掘进的施工方案 可采用加强管理工作 精心组织 克服对头掘进施工的缺点 南翼巷道采用单向掘进方案 从主副井井底车场开始向南翼采区进行掘进 完成各 巷道的施工 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 2 页 1 2 2 主 副井施工顺序主 副井施工顺序 由于本矿井主 副井深度及地质情况都基本相同 且选用同一种施工方案 为了能 使主副井贯通方便 故选用副井先于主井 1 个月开工的施工方案即副 主井施工顺序 1 2 3 主副井与风井的施工顺序主副井与风井的施工顺序 1 西回风井施工 为了方便西回风井和主副井的贯通 选用西风井比副井晚6 个月施工的方案 2 阎庄进 回风井施工 本矿井采取对头掘进的施工方法 考虑阎庄进回风井深度及施工工程量 决定在主 副井以及西回风井施工完成后立刻进行阎庄进 回风井的开挖 以便利于北采区的贯通 1 2 4 贯通点的选择贯通点的选择 本矿井主井施工工期为 10 个月 副井施工工期为 11 个月 箕斗装载硐室的是施 工工期为 3 个月 马头门施工工期为 4 个月 平衡主副井施工队工作量 选定 4 号交 叉点为主副井贯通点 1 3 矿井开工前的工程准备 1 3 1 矿井开工前工程准备工作的重点项目矿井开工前工程准备工作的重点项目 根据襄垣矿井的情况 矿井开工前准备期的长短 将直接影响到投