采矿工程毕业设计（论文）-河南省永煤集团城郊矿90万吨矿井初步设计.doc

全套图纸加扣全套图纸加扣 30122505823012250582 1 摘摘 要要 本设计是针对河南省永煤集团城郊矿二 2 煤层的矿井初步设计 城 郊矿自然地质条件中等 二 2 煤层属中厚煤层 矿井涌水量一般 设计 采用立井二水平开拓 采用带区和采区式准备 综合机械化开采 主要 对矿井开拓方式 准备方式和采煤方法进行了初步设计 设计时根据现 有经济技术条件 尽可能采用先进的开采技术和设备 并对矿井设计提 出一些自己的看法 关键词 煤矿 立井开拓 矿井初步设计 全套图纸加扣全套图纸加扣 30122505823012250582 1 ABSTRACT The design is the first step design that Henan province CHENGJIAO COAL industry colliery It is mainly according to 二 2 colliery sactual nature term and the geology term now 二 2 colliery belong to the thick coal seam whose average thickness is 2 95m and the colliery water is middle in cacity This design adopts the erected sheft one levels climb and down mountain to mine of expand the way and the adoption adopt the area type to prepare the way and synthesize the mechanization to put a crest the coal adopt a time all and high adopt the coal method and primarily expand the way to colliery preparation way adopted the coal method to proceeds the first step design transport of colliery well ventiated drain etc production system with of the relation proceeds relevant elucidation in the design process as far as possible adopting forerunner with equipments increasing colliery material level with produce the efficiency Keywords mine colliery shaft well fiest step design fully mechannized sublevel caving mining 全套图纸加扣全套图纸加扣 30122505823012250582 1 目目 录录 前言 1 1 井田概况及井田地质特征 2 1 1 井田概况 2 1 2 1 地层 4 1 2 井田情况 6 1 2 1 煤层及煤质特征 6 1 2 2 其他开采条件 11 1 2 3 井田水文地质特征 12 1 3 井田勘探程度 14 1 3 1 勘探程度 14 1 3 2 地质勘探程度及精查勘探地质报告的评价 15 2 矿井储量年产量及服务年限 16 2 1 井田境界 16 2 2 井田储量 17 2 2 1 矿井工业储量 17 2 2 2 矿井设计储量 18 2 2 3 矿井设计可采储量 19 2 3 矿井年产量及服务年限 21 2 3 1 计算依据 21 3 井 田 开 拓 23 3 1 概 述 24 3 1 1 矿区内生产矿井的开拓方式概述及评价 24 3 2 井田开拓 25 3 2 1 对井田开拓中问题分析 25 3 3 2 井壁的支护材料及井壁厚度 40 3 3 3 井筒深度 40 3 4 井底车场 42 3 4 1 概述 42 3 4 2 线路总平面布置设计 42 3 4 3 井底车场各存车线长度的确定 44 3 4 4 井底车场线路总平面布置 50 3 4 5 井底车场通过能力计算 51 3 5 开采顺序及带区 采煤工作面的配置 58 全套图纸加扣全套图纸加扣 30122505823012250582 2 3 5 1 开采顺序 58 3 5 2 保证年产量的同采采区数和工作面数 58 3 6 井巷工程和建井工期 60 4 准备方式 63 4 1 准备方式的选择 63 4 1 1 选择原则 63 4 1 2 准备方式的确定 63 4 2 带区巷道布置及生产系统 64 4 2 1 带区准备参数的确定 64 4 2 2 带区巷道布置 65 4 2 3 带区硐室 65 4 2 4 带区生产系统 67 4 3 回采工艺设计 67 5 矿井运输 提升及排水 71 5 1 矿井运输 71 5 1 1 井下运输系统 71 5 1 2 井下运输方式 71 5 1 3 采区运输设备的选型 71 5 1 4 大巷运输及设备选型计算 72 5 1 5 电机车台数的计算 74 5 2 矿井提升 75 5 2 1 主井提升设备选型计算 75 5 2 2 立井提升设备选型计算 76 5 3 矿井排水 84 5 3 1 概述 84 5 3 2 排水设备选型计算 84 6 通风和安全 92 6 1 矿井瓦斯情况 92 6 1 1 选择原则 92 6 1 2 通风方式和通风系统 94 6 1 3 矿井通风示意图 95 6 2 风量计算及风量分配 96 6 2 1 确定总风量 96 6 2 2 风量分配 98 6 3 矿井通风阻力计算 99 全套图纸加扣全套图纸加扣 30122505823012250582 3 6 3 1 计算原则 100 6 2 2 计算方法 100 6 4 扇风机选型 104 6 4 1 选择主扇 105 6 4 2 电动机选择 107 6 5 防止漏风和降低风阻的措施 108 6 5 1 防止漏风和降低风阻的措施 108 6 6 矿井安全技术措施 109 6 6 1 概述 109 6 6 2 预防井下火灾的措施 109 6 6 3 粉尘的综合防治 110 6 6 4 预防井下水灾的措施 110 7 矿山环保 111 7 1 矿山污染源概述 112 7 2 矿山污染的防治 112 7 2 1 矿井水处理 112 7 2 2 固体废弃物处置 112 7 2 3 噪声治理 113 7 2 4 绿化措施 113 7 3 地表塌陷及生态保护措施 113 7 3 1 地表塌陷的预防措施 113 7 3 2 地表塌陷整治覆土 114 7 3 3 矸石回填塌陷区 114 致 谢 114 参 考 文 献 115 附录 A 文翻译 原文 116 附录 B 英文翻译 译文 121 全套图纸加扣全套图纸加扣 30122505823012250582 1 前前 言言 毕业设计是采矿专业全部教学进程中的最后的一个环节 它是学生 在完成本科教学计划规定的学习内容之后 综合运用各门学科的理论知 识 分析和解决采矿工程中遇到的技术问题 所以它也是本科采矿专业 的核心和学生的综合考察 毕业设计是在学生搜集 整理和运用资料的基础上 按照 矿产资 源法 煤炭法 煤炭工业技术政策 煤矿安全规程 和 煤炭工 业矿业设计规范 完成井田开拓及准备方式 采煤方法的选择 矿山运 输 提升 排水 通风的设计 最后进行毕业答辩 完成本科学业 通 过毕业设计可以进一步培养学生分析问题和解决问题的综合能力 撰写 技术文件和工程制图的基本技能 衷心感谢院领导的支持和帮助 以及采矿教研室老师的辛勤辅导 尤其是李化敏老师的认真 耐心 详细的辅导 使我能按质 按量的完 成毕业设计 由于本人知识水平和知识范围的限制 设计中难免有不当和错误之 处 恳请批评指正 全套图纸加扣全套图纸加扣 30122505823012250582 2 1 井田概况及井田地质特征井田概况及井田地质特征 1 1 井田概况井田概况 1 交通位置 城郊矿井位于河南省永城煤田中部 永城县城位于井田中心部位 西北距陇海 京九铁路商丘车站 95km 东北至京泸铁路徐州站 97km 东南至宿州车站 76km 西南至京九铁路亳州车站 55km 310 国道和商 宿省道从井田内穿过 井田北邻陈四楼井田 地理坐标为 东经 162 17 30 162 25 21 北纬 33 53 52 34 00 35 区内公路四通八达 交通方便 交通位置见图 1 1 2 地形地势 矿区位于淮海冲积平原北部 地势平坦 地形西北高 东南低 略 向东南倾斜 地面标高最高 34 58m 最低 31 03m 一般高程 32 34m 全为第四系全新统亚砂土及粘土覆盖 其厚度为 219 75 441 26m 平均 364 91m 地表水系不发育 地下水位埋藏较浅 其静水位标高为 31 70 28 72m 平均埋深为 2m 3 气象及地震 本区地处中纬度 34 属半干旱 半湿润气候 蒸发量大于降雨 量 干湿差达 四季分明 年平均气温 14 3 月平均气温最高为 26 7 最低为 0 97 降雪期和冻结期为每年 12 月至翌年 3 月 最大 冻土深度为 19cm 一般 10cm 左右 年平均降雨量 862 9mm 降雨量多 集中在 7 8 月份 占全年的 50 以上 影响到本区地震烈度为 6 度 全套图纸加扣全套图纸加扣 30122505823012250582 3 苏 江 省 线 徐州市 沪 海 濉溪 城郊井田 安 淮北市 萧 县 青龙山 山东省 夏邑 虞城 南河 商丘市 陇 省 砀山 永城市 宿州市 青町 蒙城 徽 怀远 蚌埠市 铁路 公路 城市 省界 图例省 鹿邑 阜阳市 涡阳 亳州市 百善 符离 集 县城 集镇 永城 矿区 京 线 4 煤矿发展简史 永城矿区 1958 年开始开发建设 矿区位于河南省永城县境内 矿区 内煤炭资源丰富 煤质较好 为优质无烟煤 矿区内现生产的矿井主要 为 葛店矿 车集矿 陈四楼矿 新庄矿 基建矿井为刘河矿 矿区农 业主要以小麦 玉米为主 矿区水源主要来自地下水 电源来自永城电 全套图纸加扣全套图纸加扣 30122505823012250582 4 厂 劳动力以当地农民为主 建筑材料基本来自当地 5 水源和电源 矿井供水水源取用于地下水和利用矿井排水 取用于地下水为工业 场地生产 生活用水 利用矿井排水净化后作为井下消防洒水 断面防 尘及洗煤厂生产补给用水 矿井地面建有 110kv 变电站 两回 110kv 供电线路来自矿区 110kv 开关站 矿井 110kv 变电站安装有三台 SF7 1000 110 10000KVA 110 6kv 变压器 1 2 井田地质特征井田地质特征 1 2 1 地层地层 本区属华北上古生界聚煤区 井田地层基本和区域地层相一致 区 内仅有奥陶系零星出露 井田含煤层由上至下由太原群 山西组 下石 盒子组 上石盒子组 根据钻孔揭露的地质特征自下而上为中奥陶统 O2 中上石炭统 C2C3 二叠系 P 和新生界 K2 由老至新叙述 如下 1 中奥陶统 O2 中石炭统本溪组 C2b 中奥陶统 O2 最大厚度 490 42m 中石炭统本溪组 C2b 主要有 铝土泥岩和鱼状铝土泥岩组成 厚度 4 54 11 42 平均厚度为 8 21m 2 上石炭统太原驵 C3t 下二叠统山西组 P1S 上石炭统太原驵 C3t 含煤最多达 10 层 单煤层厚度 0 18 0 75m 下二叠统山西组 P1S 厚度 72 4 130 10m 平均厚度为 102 54m 含煤 3 层 3 下二垒组统下石盒子组 P2S 上二叠统上石盒子组 P2S 下二垒组统下石盒子组 P2S 厚度 45 03 405 01m 平均厚度为 全套图纸加扣全套图纸加扣 30122505823012250582 5 69 63m 含煤 5 7 层 其中三1 三 22 三 4煤为可采煤层 上二叠统下石干峰组 P2Sh 第三系 R 1 2 2 构构 造造 本区位于华北台块东南隅 山东台背斜徐蚌凹折带中 秦岭 昆仑 纬向构造带东段北支的南侧 新华夏系第二沉降带的东侧 本井田位于北北东向的永城隐伏背斜西翼中段 井田内地层走向多 变 东南部为北北东向 南部由于两组不同方向的构造符合而成马鞍状 中部 北部受断层影响 呈波状起伏 走向多变 地层倾角 20 30 本 井田总体构造特征以宽缓褶曲为主 影响本井田的断层有 5 条 褶曲 5 个 井田构造复杂程度为中等复杂 褶曲及断层特征详见褶曲特征表 1 1 和断层特征表 1 2 表 1 1 主要褶曲特征表 全套图纸加扣全套图纸加扣 30122505823012250582 6 序号褶曲名称描述 1四里禅堂向斜位于井田中部 走向近南北 长约 9km 2城郊向斜 位于永城县东关及城厢乡之东 马岗背斜 之西 总体走向近南北 东西宽约 1km 南北长约 2km 呈构造盆地状 3陈四楼向斜 位于井田北部 被 F16 切割 走向近南北 长约 6km 4马岗背斜 位于蒋阁向斜西侧 轴向近南北 全长约 3 0km 宽约 0 5km 5蒋阁向斜 位于井田东南角 轴向近南北 延伸长约 5 5km 宽约 1 8km 为短轴向斜 1 2 井田情况井田情况 1 2 1 煤层及煤质特征煤层及煤质特征 1 煤层 上石炭统太原组合下二叠系统山西组为含煤地层 见矿井综合柱状 图 1 2 可采煤层有两层 主要可采煤层为二 2 煤 大部分可采煤层为三 2 煤 详见可采煤层特征表 1 3 煤层顶底板特征见综合柱状图 1 2 全套图纸加扣全套图纸加扣 30122505823012250582 7 表 1 2 断层特征表 产状序 号 名称性 质 倾向走向倾角 度 最大落差 m 交 切 情 况 可靠程度备注 1F48正ESNE708 32可靠 2F53正NSEW7014 42较可靠 3F4正SEEWE5910 15可靠 4F5正SEEW 74 70 8 12可靠 顶底板岩性 序 号 煤层 名称 煤层厚度 m 最小 最 大 平均 平 均 可 采 厚 度 煤层 倾角 间距 m 硬度 f 容 重 t m3 煤层 稳定 程度 顶板底板 1234567891011 2二 2 0 80 7 6 2 95 2 9 5 4 15 中硬1 47稳定 泥岩 粉砂岩 泥岩 粉砂 岩 3三 2 0 85 2 8 1 56 1 5 6 8 15 85 中硬1 40 较稳 定 泥岩 泥岩 砂岩 全套图纸加扣全套图纸加扣 30122505823012250582 8 煤层顶底板特征见综合柱状图 1 2 顶底板岩性 序 号 煤层 名称 煤层厚度 m 最小 最 大 平均 平 均 可 采 厚 度 煤层 倾角 间距 m 硬度 f 容 重 t m3 煤层 稳定 程度 顶板底板 1234567891011 2二 2 0 80 7 6 2 95 2 9 5 4 15 中硬1 47稳定 泥岩 粉砂岩 泥岩 粉砂 岩 3三 2 0 85 2 8 1 56 1 5 6 8 15 85 中硬1 40 较稳 定 泥岩 泥岩 砂岩 全套图纸加扣全套图纸加扣 30122505823012250582 9 2 煤质 二 2 煤层以亮煤 镜煤为主 暗煤次之 丝炭少量 灰分 8 60 35 67 平均 14 14 发热量 29 49MJ kg 为低 中灰 特低硫 特低磷 高发热量 易选的优质无烟煤 三 2 煤灰分 13 68 34 04 平均 20 10 发热量 27 48MJ kg 为 累计 岩石名称 中粒 砂岩 泥岩 柱状 组统 层厚 厚度 岩性描述 灰色石英长石为主 灰色 灰绿色植物化石 地层系统 系 中粒 砂岩 二2煤 直 接 顶 细粒 砂岩 灰岩 上 统 直 接 底 浅灰色石英为主局部 为砂质泥岩或薄泥岩 黑色块状 黑灰色植物化石 深灰色方解石 二 叠 系 石 灰 系 下 统 老 顶 砂质 泥岩 深灰色云母碎片 砂岩条带 全套图纸加扣全套图纸加扣 30122505823012250582 10 中灰 特低硫 特低磷 中发热量 中等可选的无烟煤 各无烟煤均为黑灰 灰黑色 少量呈铅灰色 似金光泽 或金刚光 泽 条痕为灰黑色 黑色 脆度大 内生裂隙中等发育 少数裂隙被次 生碳酸岩矿物所充填 煤质情况详见煤的工业分析表 1 4 表 1 4 煤的工业分析表 序 号 煤 层 名 称 牌 号 水分 W 灰分 A 挥发份 V 含磷量 P 含硫量 S 发热量 MJ kg Q 备 注 1二 2A1 2514 417 70 0040 49829 49 2三 2A1 5620 108 30 0050 6227 48 1 2 2 其他开采条件其他开采条件 1 瓦斯 在勘探过程中共采瓦斯样 15 个 其中合格 3 个可作为参考 分析结 果二2煤 300m 以上为 N2及 N2 CO2带 CH4含量达 0 44cm3 g 300 以 下多为 N2 CH4 CH4含量为 3 1cm3 g 根据煤炭资源地质勘探范围的规 定 城郊煤矿井田中二2煤层中的沼气含量一般小于 3 3cm3 g 根据煤炭 资源地质勘探范围的规定 城郊煤矿属于低沼井 但应注意瓦斯含量由 浅向深部增加的趋势 2 煤尘与自燃 煤尘爆炸性试验结果 煤尘不易自燃 无爆炸性 全套图纸加扣全套图纸加扣 30122505823012250582 11 3 地温 井田内恒温带深度约为 23m 温度为 16 5 井田内地温随深度的 增加而增加 平均地温梯度 2 67 100m 浅部地温梯度较深部高 地 温局部地方偏高 4 煤层顶底板特性 二2煤层直接顶底板多为中粒砂岩 局部为沙质泥岩或薄层状泥岩 抗压强度一般大于 600kg cm2岩石的完整性稳定性较好 顶板易于管理 底板一般不易发生底鼓 1 2 3 井田水文地质特征井田水文地质特征 据含 隔水层岩性组合特征 埋藏条件等自上而下分为四个含水组 即新生界孔隙含水组 二叠系裂隙含水组 石炭系太原组岩溶裂隙含水 组 奥陶系岩溶裂隙含水组 现分述如下 一 新生界孔隙含水组 I 区域为新第三系 第四系冲 湖积松散地层 可细分上 中 下 底四个含水段 上段以粉 细砂为主 中下段以细 中砂为主 夹粗砂 层 与黏土 亚粘土或亚砂土 交替沉积 厚度变化大 底段以粘性土 为主 砂层变薄 层数减少 或为透镜状体 下底段向南逐渐趋于尖灭 如至南部大王庄一带沉积有上 中段 而下底段缺失 区域内各段地下水的赋存条件 富水性 水质水量 水位均具明显 差异性 砂层为 11 21 层 总厚 80 13 159 04 米 平均 119 67 米 上段 潜水型 直接受大气降水补给 循环条件好 交替强烈 与 地表水有互补关系 具典型的强烈蒸发特点 近几年偏干旱 地下水区 域性补给不足 水位处于明显的下降趋势 下降幅度为 0 32 1 0 米 为 径流消耗区 单位涌水量 0 87 6 71 升 秒 米 渗透系数 54 198 米 日 水化学 全套图纸加扣全套图纸加扣 30122505823012250582 12 类型为 HCO3 CaMg 型水 矿化度 0 12 1 2 克 升 水温 14 18 底段粘土层是隔离下部基岩风氧化带的稳定隔水层 厚度由几米到 上百米 虽然局部有砂层透镜体与风氧化带直接接触 具封闭性水 微 渗透 地下水流向大致为北西流向南东 二 二叠系裂隙含水组 II 由上石盒子组 下石盒子组 山西组砂岩含水层段组成 具弱承压 性 顶部为风氧化带 深度在基岩面上 垂深 18 米左右 其上有新生界 底部粘性土隔水层 补给微弱 含水层段之间又有泥岩 砂质泥岩隔水 基本无水力联系 地下水均以本层水平侧向远方运移补给为主 补给源 不足 径流滞缓 以消耗静储量为主 本组岩相变化大 裂隙发育又不均 多被方解石脉充填 富水性强 弱也各段不一 上石盒子组比下石盒子组 山西组相对富水性较强 单位涌水量 0 001 4 5 克 秒 米 渗透系数 0 002 0 80 米 日 水化 学类型为 SO4 Na 型水 矿化度为 2 4 5 克 升 水温 20 270 该含水组是三煤组 二煤组的直接充水岩层 据永城 葛店 煤矿 多年矿山排水量变化情况证实 随着开采排水 充水岩层逐年趋于疏干 状态 地下水位大幅度下降 并影响到矿区之外 说明地下水排泄以转 入矿山排水为主要途径 三 石炭系太原组岩溶裂隙含水组 III 含水岩层主要为灰岩 11 层 局部 13 层 次为砂岩 灰岩总厚度 70 多米 以 L10 L8 L4 L2 四层灰岩沉积稳定 厚度大 据钻孔揭 露 L10 及以下各层灰岩都有不同程度的漏水现象 岩溶裂隙发育不均 又多被泥质 钙质充填 富水性强弱不同 以本层远方水平侧向运动为 主 封闭条件较好 静水压力传递快 补给区 分布区 排泄区不一致 全套图纸加扣全套图纸加扣 30122505823012250582 13 单位涌水量 0 001 2 87 升 秒 米 渗透系数 0 005 7 47 米 日 水 化学类型为 SO4 CaNa 型水 矿化度 2 3 3 克 升 水温 30 350 L11 灰岩 K3 沉积稳定 上距二 2 煤底板为 40 65 米 平均 50 米 上部有隔水性能强的泥岩 砂质泥岩以及抗压强度大的厚层砂岩 正常状态下 灰岩水不会溃入巷道或发生底鼓现象 随着开采水平的延 伸 若遇到落差大于 50 米的断层或破碎带 出现煤层与灰岩对接 则有 可能造成灰岩水溃入巷道 开采中应引起重视 四 奥陶系岩溶裂隙含水组 奥陶系灰岩在安徽闸河煤田东西两侧广泛出露 永城境内在芒山一 带有零星剥蚀残丘 井田东永城隐伏背斜轴部奥陶系灰岩大面积隆起 直接被新生界地层覆盖 走向与背斜轴一致 岩溶裂隙沿垂深减弱 部 分被泥质 钙质充填 加之受构造断裂控制 灰岩富水性很不均一 大 理岩 大理岩化灰岩富水性较强 而结晶灰岩相对比较弱 地下水补给源除露头处受大气降水补给外 广泛隐伏区主要为水平 侧向运移 补给量较大 以潜流形式向远方排泄 单位涌水量 0 002 3 56 升 秒 米 渗透系数 0 009 6022 米 日 水 化学类型为 SO4HCO3 Na 型水 矿化度 1 05 3 7 克 升 水温 10 320 奥陶系灰岩上距二 2 煤底板为 210 米左右 正常情况下对巷道无充 水影响 当有断层沟通 使奥陶系灰岩水与太原组灰岩上段水发生水力 联系时 间接对矿坑充水也是可能的 详见水文地质综合柱状图 1 3 综上所述 本井田是一个与外部水力联系微弱 补给不足的较完整 的水文地质单元 水文地质属于中等类型 预计正常用水量为 390m3 h 最大涌水量为 480m3 h 全套图纸加扣全套图纸加扣 30122505823012250582 14 1 3 井田勘探程度井田勘探程度 1 3 1 勘探程度勘探程度 地质勘探是省勘探队对永夏煤田进行钻探工作 研究整个永夏煤田 地质报告对煤层对比清楚 结果可靠 煤层结构 厚度 煤质牌号已查 明 主要构造基本控制 1 3 2 地质勘探程度及精查勘探地质报告的评价地质勘探程度及精查勘探地质报告的评价 本区勘探工作是在文革时期完成的 根据地质报告及地质资料的分 析 a 地质勘探线垂直煤层走向布置 勘探线间距及钻孔间距合理 b 城郊矿田内高级储量比例合理 但深部钻孔稀疏 储量可靠程度 较差 c 水文地质条件复杂 涌水量受季节性气候影响 应长期作好水文 地质工作 d 瓦斯及风化带分布范围等资料的精确高 构造的控制程度好 e 沿长深部钻孔密度 从整体看未见有大的地质构造变化 煤层较 稳定 厚度变化不大 全套图纸加扣全套图纸加扣 30122505823012250582 15 2 2 矿井储量年产量及服务年限矿井储量年产量及服务年限 2 1 井田境界井田境界 井田境界应根据地质构造 储量 水文 煤层赋存情况 开采技术 条件 开拓方式及地貌 地物等因素 进行技术分析后确定 一般井田 划分的原则有以下几条 1 以大断层 褶曲和煤层露头 老窑采空区为界 2 以山谷 河流 铁路 较大的城镇或建筑物的保护煤柱为界 3 以相邻矿井井田境界煤柱为界 4 人为划分井田式 煤层倾角较小 特别是进水平煤层 用一垂直 全套图纸加扣全套图纸加扣 30122505823012250582 16 面来划分井田边界 在倾斜或急斜煤层中 沿煤层的方向 常以主采煤 层底板等高线为准的水平面划分 根据以上原则及井田的实际情况 确定井田的四周范围 北以沱河 为界 南至煤层隐伏露头为界 东至 F4 断层为界 西至 F5 断层为界 即井田面积为 21 42K 走向长约 5 2 Km 倾向约 4 12 Km 由于本井田地质构造复杂 受断层和褶曲的影响 煤层起伏变化较 大 煤层走向多变 F48 和 F53 将井田切割成三个块段 分别记为 A 块 B 块和 C 块 各块的特征见块段特征表 2 1 表 2 1 块段特征表 块段名称 煤层倾角 最大 最小 平均 走向长度 km 最大 最小 平均 倾斜长度 km 最大 最小 平均 块段面积 km2 16 4 10 4 72 2 12 3 42 3 85 1 83 2 84 5 17 3 10 3 35 1 02 2 18 3 42 1 60 2 51 6 31 13 22 0 94 0 81 0 87 4 72 2 12 3 42 11 井田面积总面积为 A 块段 B 块段和 C 块段三个块段之和 故 全套图纸加扣全套图纸加扣 30122505823012250582 17 S SA SB SC 11 16 8 36 3 23 S 22 75km2 注 计算面积使用的是 AutoCAD2004 的面积计算程序 所计算得 的面积为投影水平面积 除以煤层倾角的余弦值 换算成井田的面积 2 2 井田储量井田储量 2 2 1 矿井工业储量矿井工业储量 矿井工业储量是勘探地质报告中提供的 年利用储量 中的 A B C 三级储量之和 其中高级储量 A B 级之和所占比例应符合 规定 对于中型矿井 井田内 A B 级储量占总储量的比例为 40 第一 水平内 A B 级储量占本水平储量的比例为 50 第一水平内 A 级储量占 本水平储量的比例为 20 利用地质块段法和算术平均法计算本设计矿 井工业储量 计算说明 参与计算的煤层为二 2 煤层 井田内钻探工程基本线距 对 A 级储量 要求线距为 750 1000 m B 级储量要求为 1500 2000 m C 级为 3000 4000 m 在井田主要 是 A 级和 B 级储量 也有少量得 C 级储量 具体划分 把块段 和 所 圈定的储量化为 A 级 块段 所圈定的储量化为 B 级 计算如下表 2 1 所示 表 2 1 地质块段法计算储量表 煤层名 称 工业储量 万吨 备注 储级ABA BCA B C 二 23446 873020 86467 671604 338072 03 2 2 2 矿井设计储量矿井设计储量 全套图纸加扣全套图纸加扣 30122505823012250582 18 矿井工业储量减去设计计算的断层煤柱 防水煤柱 井田边界煤 柱和已有的地面建筑物 构筑物需要留设的保护煤柱等永久煤柱损失量 后的储量 计算公式如下 矿井设计储量 工业储量 永久煤柱损失 永久煤柱为 井田境界 断层 铁路桥 村庄保护煤柱 永久煤柱的留设 根据地质报告 断层带含水性极弱 导水性也差 可视为相对的隔 水层 但是由于有断层的存在 破坏了上 下含水层的天然隔水性能 因此 在计算断层煤柱时 根据断层落差大小分别计算 当断层落差较 大 断层下盘煤层直接和含水层对接和接近时 按 矿井水文地质规程 有关规定计算 正常情况下 当落差大于 50m 时 断层两侧各留 40m 煤柱 小于 50m 时各留 30m 断层煤柱 83 26 万吨 井田境界煤柱 241 976 万吨 井田境界和煤层露头防水煤柱的留设 井田境界和煤层露头防水煤柱均留设 30 m 井田境界煤柱 241 976 万吨 故 矿井设计储量 工业储量 永久煤柱损失 8072 03 83 26 241 976 7746 767 万吨 2 2 3 矿井设计可采储量 矿井设计出了减去工业场地保护煤柱 井下主要巷道及上 下山保 护煤柱储量后后乘以采区回采率的储量 矿井设计可采储量计算公式如 下 全套图纸加扣全套图纸加扣 30122505823012250582 19 矿井设计可采储量 矿井设计储量 保护煤柱损失 采区回采率 保护煤柱为 工业场地 风井场地 主要巷道及上 下山保护煤柱 因工业场地 矿井井下主要巷道等煤柱损失与井田开拓方式 采煤 方法有关 其煤柱损失量待第三章井田开拓 第四章采煤方法确定后才 能够确定 为了便于利用矿井可采储量初步确定矿井井型 上述永久煤 柱损失与工业场地 井下主要巷道煤柱损失等可暂按工业储量的 5 7 计 入 矿井设计可采储量 矿井设计储量 保护煤柱损失 采区回采率 7746 767 8072 03 6 85 61 73Mt 经第三章的设计得出工业广场 风井场地 主要巷道及上下山的保 护煤柱 工业广场保护煤柱 374 67 万吨 主要巷道及上下山煤柱 272 096 万吨 即 设计可采储量 7746 767 374 67 272 0936 80 56 80MT 3 井田及工业场地保护煤柱的计算 按规范规定 年产 90 万 t a 的中型矿井 工业场地占地面积指标约 为 1 2 1 3 公顷 10 万吨 故可算得工业场地的总占地面积 S 1 2 90 108 公顷 1 08 10 5 m2 根据垂直剖面可计算工业广场的保护煤柱的留设 计算如下图所示 全套图纸加扣全套图纸加扣 30122505823012250582 20 根据所收集的地质资料 下山移动角 70 上山移动角 74 走向移动角 74 度 松散层移动角 45 松散层厚度 360m 煤 层倾角为 8 长方形 abcd 的面积为工业场地总占地面面积 为 1 08 105 m2 梯 形 ABCD 的面积为保护煤柱压煤面积 经计算为 S 923 994 913 2 0 875 10 6 m2 保护煤柱压煤量为 Q S M 0 875 2 95 1 47 1 56 1 40 3 74 10 6 t 374 67 万吨 平面图 走向剖面 倾向剖面 全套图纸加扣全套图纸加扣 30122505823012250582 21 式中 S 保护煤柱面积 m2 M 煤层厚度 m M 煤层厚度 m 煤层容重 t m3 立井在工业场地内 井筒保护煤柱以工业场地受护面积圈定其保护 煤柱 矿井储量汇总表如下表 2 3 所示 表 2 3 可采储量汇总表 矿井设计储量 Mt 矿井可采储量 煤柱损失 Mt 设计煤柱损失 开 采 水 平 煤 层 名 称 工业 储量 Mt 断 层 境 界 构 筑 物 其 他 设 计 储 量 工业 场地 井下 巷道 其 他 可 采 储 量 1 二 2 56 50 0 83 26 2 420054 223 742 72049 70 2 二 2 24 2200 890023 2400021 3 合 计 80 720 833 130077 463 742 72071 2 3 矿井年产量及服务年限矿井年产量及服务年限 2 3 1 计算依据计算依据 按矿井的设计能力 年产量 主要有以下三类井型 井型 设计生产能力 MT a 大型 1 2 1 5 1 8 2 4 3 0 4 0 6 0 全套图纸加扣全套图纸加扣 30122505823012250582 22 中型 0 45 0 60 0 90 小型 0 09 0 15 0 21 0 30 附上述类型外 不应出现介于两种生产能力的中间井型 矿井生产能力主要根据矿井地质条件 煤层赋存情况 处理 开采 条件 设备供应以及国家需煤等因素确定 对于储量丰富 地质构造简单 煤层生产能力大 开采技术条件好 的矿区应建设大型矿井 当煤层赋存深 表土层很厚 井筒需要特殊施 工时 为扩大井田开采范围 减少开凿井筒数目 节约建井工程量和降 低吨煤投资 以建设大中型矿井为宜 依据本井田资源条件和对资源的分析 具备中型矿井开发条件 同 时结合按期达产 采掘接替应变能力强 稳产和增产有保障可持续发展 的条件创造 综合评价初期投资少 吨煤投资和万吨掘进率低 经济效 益高登技术条件 参考 煤矿设计手册 各类井型井田的特征 初步确 定矿井设计生产能力为 0 90Mt a 1 矿井工作制度 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 3 2 矿井服务年限 矿井服务年限按下式计算 T Zk AK 式中 T 矿井服务年限 a Z 矿井可采储量 Mt A 矿井生产能力 Mt a K 储量备用系数 取 1 4 T 56 80 1 4 0 9 全套图纸加扣全套图纸加扣 30122505823012250582 23 T 45 07a 按设计规范规定 各井型的服务年限下如表 井型矿井设计生产能力 Mt a 新矿井服务年限 a 改扩建后矿井服 务年限 a 大型3 0 5 0 1 2 2 4 60 50 50 40 中型0 45 0 904030 小型0 30 及以下各省煤炭厅自定同左 经计算后的矿井服务年限为 45 年 满足设计规范规定的服务年限 初步故确定矿井生产能力为 0 90Mt a 3 井井 田田 开开 拓拓 3 1 概概 述述 3 1 1 矿区内生产矿井的开拓方式概述及评价 矿区内生产矿井的开拓方式概述及评价 矿区位于河南省永城县境内 1958 年开始开发建设 到目前为止 一直开采位于最下部的二 2 煤层 矿区地处黄淮冲积平原的东部 地势 低平开阔 井田地表被巨厚的松散层所覆盖 其厚度为 219 75m 441 26m 平均厚度 364 91m 矿区内目前有 4 对生产矿井 各生产矿井的开拓方式均采用立井开拓 满足了煤层赋存较深的地质条 件 实践证明了所采用的开拓方式及准备方式的正确性 我们实习的永城城郊矿井是 2002 年正是投产的新矿井 它的开拓方 式为立井二水平开拓 第一水平标高为 505m 第二水平标高为 800m 有主井 副井各一 风井一对 井底车场为环形立式车场 采区的布置 是根据煤层的赋存条件和开采技术条件以及煤层顶地板岩性和水文条件 综合考虑 设计确定采用单一长壁采煤法 一次采全高 全部冒落法管 理顶板 大部分采用综合机械化 小部分采用炮采的采煤工艺 评价 实践证明了所采用的开拓方式及准备方式的正确性 矿井达 全套图纸加扣全套图纸加扣 30122505823012250582 24 到了高产 高效 并年年产量都有增加 3 1 2 影响设计矿井开拓的主要因素分析及主要考虑的因素 影响设计矿井开拓的主要因素分析及主要考虑的因素 影响矿井设计开拓的主要因素地质因素 技术因素和经济因素 其 中地质因素对开拓方式的选择影响最大 下面主要介绍对开拓有影响的 地质因素 1 本井田内地质属中等复杂类型 井田范围内有 4 条断层 其中有 两条大的断层赋存在井田中央 井田被断层切割成 3 个块断 井田内褶 曲构造比较发育 受其影响 使煤层走向多变 无规律可循 煤层起伏 变化大 多处形成隆起和盆地 2 煤层赋存较深 表土层较厚 煤层地层被巨厚的新生界松散层所 覆盖 开采垂深一般 400m 800m 3 井田水文地质条件中等 由于断层的存在 当落差较大的断层 使底部灰岩高于二 2 煤层或与二 2 煤层对接时 灰岩可能灌入巷道 对 矿井开采会产生一定影响 4 在井田范围内二 2 煤层发育良好 煤层厚度为 0 80 7 6m 平 均可采厚度为 2 95m 煤层赋存稳定给综采工作面高产创造较好的物质 条件 主要考虑的因素包括 1 井田地质和水文地质条件 包括表土情况 2 煤层赋存和开采技术条件 3 地形地貌和地面外部条件 4 技术装备 和工艺系统条件 5 施工技术和设备条件 6 总体设计和矿井生产能力要 求 对于本井田的地质等分析 永城矿区采用立井的成功经验 即该设 计应采用立井开拓 3 2 井田开拓井田开拓 3 2 1 对井田开拓中问题分析对井田开拓中问题分析 全套图纸加扣全套图纸加扣 30122505823012250582 25 1 井田内划分及开采水平数目及位置 根据煤层赋存状况 煤层倾角较小 倾角为 3 16 为近水平煤 层 井田倾向的高差有 400m 而倾斜方向的长度较长 因此可考虑一个 水平或者两个水平进行开拓 如用一个水平开拓 则井筒深度较深 但 后期运输方则井筒深度较深 但后期运输方便 如两个水平开拓 第一 个水平井筒深度较浅 初期投资少 但后期运输不方便 对于本井田的 特殊情况 断层将井田分成 3 部分 需要有特殊的开采方法 首先以断 层为界 又要考虑到水平的服务年限 确定采用两水平开拓 对于准备方式的选择及其灵活 其中有带区式准备 盘区式准备 采区式准备 初步确定井田划分为两个阶段和四个准备区 由于两条断 层的影响 设计时尽量避免工作面过断层的情况 如有巷道过断层还要 采取特殊的方法进行处理 根据井田地质条件 目前开采技术条件和 煤矿设计规范 中有关 规定所规定 采用倾斜长壁时 条带斜长上山部分一般为 1000m 1500m 下山部分一般为 700m 1000m 如果采区石门和溜煤 眼开采时 采区斜长可按具体条件确定 对不同的煤层倾角 采取不同的方式 煤层倾角小于 12 采用倾斜长壁时 条带斜长上山部分一般为 1200m 1500m 下山部分一般为 700m 1000m 煤层倾角在 8 10 以下的进水平煤层 以采用盘区开采 如果 煤层层数不多 间距较近 可以用一个水平开采所有的煤层 盘区上山 的长度一般不超过 1500m 盘区下山的长度一般不超过 1000m 如果煤 层数目多 上下煤层间距较大 此时开采水平的位置决定着盘区的倾斜 尺寸 开采水平的数目 位置 应根据煤层的赋存条件 阶段的划分 生 全套图纸加扣全套图纸加扣 30122505823012250582 26 产技术水平和水平接替等因素综合考虑 第一开采水平设计服务年限 3 1 第一开采水平设计服务年限 a 井型 Mt 缓斜煤层倾斜煤层急斜煤层 3 0 5 030 1 2 2 4252015 0 45 0 90201515 0 315 水平标高的确定 该矿井内煤层走向 倾向变化均较大 煤层地板标高基本在 400 800 之间 地面标高基本在 33 左右 且倾角较缓 第一水平标高 500m 第二水平标高 800m 2 井硐形式 数目及其配置 1 井硐形式的选择 该井田为全隐蔽式煤田 井田内地势平坦 煤层地层被巨厚的新生 界所覆盖 可采煤层埋藏深 开采深度初期在 400 500m 左右 而 中后期开采深度将达到 500 800m 煤层倾角一般比较平缓 为 3 16 且第四系冲积层含税丰富 井筒需要特殊法施工从而否定了 平硐开拓和斜井开拓的可能性 只能采用立井开拓方式 这样井筒短 提升速度快 提升能力大 2 井筒数目 采用立井开拓时 一般只开凿一对提升井筒 主 副井 风井的 个数应根据安全生产 通风需要和一井多用的原则合理确定 本设计矿 井为低瓦斯矿井 井田走向较长 考虑经济问题 矿井初期可设一个风 全套图纸加扣全套图纸加扣 30122505823012250582 27 井为全矿服务 后期可另外建设一个风井 风井的位置可以采用中央并列 式或中央边界式 3 井筒位置的选择 井筒位置的选择应首先满足第一水平的开采 缩短贯通距离 减少 井巷工程量 在一般情况下 井筒位置应选择在井田中央或最小货载运 点上 选择井筒位置既要力求做到对井下开采有利 又要注意使地面合 理布置 还要有利于井筒的开掘和维护 本设计矿井地面平坦 井筒位 置不受地面的限制 因此 确定井筒位置只考虑井下开采有利的位置 因此 设计将井筒位置布置在井田的中央 井筒的坐标为 主井 X 39437247 Y 3754957 Z 33 03m 副井 X 39437292 Y 3754934 Z 33 04m 风井 X 39437141 Y 3755096 Z 33m 3 运输大巷和总回风大巷的布置及与煤层间的联系方式 1 开采水平大巷的布置方式 本设计矿井内有一层煤 运输大巷采用单煤层布置 分煤层大巷和 主要石门 即井筒开掘至开采水平后 掘进井底车场 主要石门直至运 输大巷 然后 按一定的开采顺序在二2煤层掘该煤层的煤层运输大巷 布置采区 顺序回采 2 运输大巷位置的选择 运输大巷可以布置在煤层中 也可以布置在煤层底板或者顶板坚硬 岩层中 煤层大巷和岩石大巷的优缺点比较如下表 3 1 煤层大巷能否推广应用 还与支护有关 通过大巷支护形式和材料 的改进 采用可缩性金属支架 以及预留设断面等措施 煤层大巷布置 是可以用的 采用全煤层巷道 通过经济和技术比较 煤层大巷有其自 全套图纸加扣全套图纸加扣 30122505823012250582 28 身的优点 岩巷也有它特有的煤巷不能代替的长处 设计的永城城郊矿矿井只开采 2 号煤层 煤层倾角较小 为近水平 煤层 倾向长 4000m 垂高 400m 由于井田走向长达 50000m 大巷服 务年限达 40 年 如果将大巷布置在煤层当中 大巷维护比较困难 因此 将运输大巷和轨道大巷布置在煤层地板岩石当中 标高 500 轨道大巷 与煤层联系方式为地板绕道 运输大巷与煤层通过带区煤仓联系 原则上把运输大巷道和轨道大巷布置在煤层中 平行布置 但是由 于煤层受断层褶曲构造的影响 没有一个固定的走向大巷 沿一个固定 的层位布置 显然是困难的 运输巷道为了满足胶带运输机的安装的需 要 不可能沿煤层等高线弯曲布置 轨道大巷如沿等高线弯曲布置 势 必要增加大巷工程量 因此 在条件具备的情况下 大巷尽量沿二 2 煤 层底板布置 距煤层 40m 左右 否则沿二 2 煤层底板布置 有利于减少 巷道工程量和运输距离 2 总回风巷的布置及其与煤层的联系 矿井采用中央并列式通风 主 副井进风 风井回风 在矿井工业 广场北边开凿风井 总回风巷道沿煤层布置 3 大巷运输方式的选择 大巷运输方式及其优缺点对比见表 3 2 根据对比 结合矿井的设计生产能力 运输大巷选择大功率胶带输 送机运煤 辅助运输采用 1 5t 固定式矿车 表 3 1 煤层大巷与岩石大巷对比 水平 大巷 煤层大巷岩层大巷 特征 沿煤层掘进随煤层等高线变化在距煤层一定距离岩层中掘进 基本上保证取直 全套图纸加扣全套图纸加扣 30122505823012250582 29 表 3 3 大巷运输方式及其优缺点对比 优点 大巷掘进容易 施工速度快 便于掘进机械化 掘进中可以探明煤层变化和地质 构造 可保持一定方向 弯曲小 有 利干运输 巷道维护条件好 不留设护巷 煤柱 安全条件好 便于布置 采区煤仓 缺点 生产期间 大巷维护困难 影响 生产 两侧至少留 30m 40m 的护巷煤柱 煤层起伏变化时 大巷随之弯曲 不利于运输 采区发火时 不易 封闭 掘进施工困难 难以机械化 掘进速度慢 费用