邢台煤矿2.4Mta新井设计

第 页 共 120 页1 目录目录 设计总说明设计总说明 5 一般部分一般部分 7 1 矿井矿井概概述及井田地质特征述及井田地质特征 8 1 1 矿井概述矿井概述 8 1 1 1 矿井位置 范围矿井位置 范围 8 1 1 2 交通条件 交通条件 8 1 1 3 地形地貌 地形地貌 9 1 1 4 井田气候 井田气候 9 1 1 5 地震烈度 地震烈度 10 1 2 井田地质特征井田地质特征 10 1 2 1 井田地质构造 井田地质构造 10 1 2 2 井田煤系地层概述 井田煤系地层概述 10 1 2 3 煤层及主要可采煤层特征 煤层及主要可采煤层特征 12 1 2 4 井田的水文地质特征 井田的水文地质特征 12 1 2 5 煤的含瓦斯性煤的含瓦斯性 13 1 2 6 煤层的自然发火性煤层的自然发火性 13 1 2 7 矿井涌水量矿井涌水量 13 2 井田境界及储量井田境界及储量 14 2 1 井田境界井田境界 14 2 1 1 井田划分的依据井田划分的依据 14 2 1 2 井田四周境界井田四周境界 14 2 2 矿井工业储量矿井工业储量 14 2 2 1 勘探类型及储量等级的圈定勘探类型及储量等级的圈定 14 2 2 2 矿井工业储量的计算矿井工业储量的计算 15 2 3 矿井可采储量矿井可采储量 16 2 3 1 保护煤柱储量及可采储量的计算保护煤柱储量及可采储量的计算 16 3 矿井工作制度 设计生产能力及服务年限矿井工作制度 设计生产能力及服务年限 19 3 1 矿井工作制度矿井工作制度 19 3 1 1 矿井年工作日数的确定矿井年工作日数的确定 19 3 1 2 矿井工作制度的确定矿井工作制度的确定 19 3 1 3 矿井每昼夜净提升小时数的确定矿井每昼夜净提升小时数的确定 19 3 2 设计生产能力及服务年限设计生产能力及服务年限 19 3 2 1 矿井设计生产能力确定依据矿井设计生产能力确定依据 19 3 2 2 矿井设计生产能力矿井设计生产能力 20 3 2 3 矿井服务年限矿井服务年限 20 4 井田开拓井田开拓 21 4 1 井田开拓的基本问题井田开拓的基本问题 21 4 1 1 井筒形式及数目井筒形式及数目 21 4 1 2 工业广场及井口位置的确定工业广场及井口位置的确定 22 4 1 3 开采水平的确定及采区划分开采水平的确定及采区划分 23 4 1 4 开采水平布置及井底车场选型开采水平布置及井底车场选型 24 4 1 5 采区划分及其布置采区划分及其布置 25 4 2 开拓方案比较开拓方案比较 26 4 2 1 提出方案提出方案 26 4 2 2 技术比较技术比较 28 4 2 3 开拓方案经济比较表开拓方案经济比较表 29 4 2 4 综合比较综合比较 31 第 页 共 120 页2 4 3 矿井基本巷道矿井基本巷道 31 4 3 1 井筒井筒 32 4 3 2 井底车场井底车场 35 4 3 3 主要开拓巷道主要开拓巷道 36 5 采区巷道布置与采区生产系统采区巷道布置与采区生产系统 39 5 1 采区概况采区概况 39 5 1 1 采区位置 边界及范围采区位置 边界及范围 39 5 1 2 采区地质和煤质情况采区地质和煤质情况 39 5 1 3 采区生产能力 储量及服务年限采区生产能力 储量及服务年限 39 5 2 采区巷道布置采区巷道布置 39 5 2 1 区段划分区段划分 39 5 2 2 采区上山布置采区上山布置 40 5 2 3 采区车场布置采区车场布置 41 5 2 4 采区硐室简介采区硐室简介 44 5 2 5 采区工作面接续采区工作面接续 45 5 3 采区准备采区准备 45 5 3 1 采区巷道的准备顺序采区巷道的准备顺序 45 5 3 2 采区巷道的断面图及支护方式采区巷道的断面图及支护方式 46 6 采煤方法采煤方法 48 6 1 采煤方法和回采工艺采煤方法和回采工艺 48 6 1 1 选择采煤方法选择采煤方法 48 6 1 2 采煤工作面工艺设计采煤工作面工艺设计 48 6 1 3 回采工艺回采工艺 52 6 2 综放工作面巷道布置综放工作面巷道布置 56 7 矿井运输矿井运输 58 7 1 采区运输设备采区运输设备 58 7 1 1 刮板输送机的选择计算刮板输送机的选择计算 58 7 1 2 带式输送机的设计计算带式输送机的设计计算 61 7 2 大巷运输设备大巷运输设备 64 7 2 1 矿车选择矿车选择 65 8 矿井提升矿井提升 67 8 1 设计依据设计依据 67 8 1 1 主井提升主井提升 67 8 1 2 副井提升副井提升 67 8 2 提升容器的选型计算提升容器的选型计算 67 8 2 1 小时提升量小时提升量 67 8 2 2 合理的经济提升速度合理的经济提升速度 67 8 2 3 一次提升循环时间一次提升循环时间 68 8 2 4 一次合理提升量的确定一次合理提升量的确定 69 8 2 5 计算一次提升循环提升时间计算一次提升循环提升时间 Tx 和所需的提升速度和所需的提升速度 vm 69 8 3 提升钢丝绳的选择计算提升钢丝绳的选择计算 70 8 4 提升机与天轮的选择计算提升机与天轮的选择计算 71 8 4 1 滚筒 或摩擦轮 直径的确定滚筒 或摩擦轮 直径的确定 71 8 4 2 天轮的选择天轮的选择 72 8 5 提升机与井筒的相对位置提升机与井筒的相对位置 72 8 5 1 井架高度井架高度 72 8 5 2 尾绳环高度尾绳环高度 73 9 矿井通风及安全矿井通风及安全 74 9 1 通风系统确定因素通风系统确定因素 74 第 页 共 120 页3 9 1 1 选择通风系统的原则选择通风系统的原则 74 9 1 2 通风系统的确定通风系统的确定 74 9 2 采区通风系统选择采区通风系统选择 77 9 2 1 采煤工作面通风类型的确定采煤工作面通风类型的确定 77 9 2 2 掘进通风局部通风机通风系统掘进通风局部通风机通风系统 79 9 2 3 通风容易和通风困难两个时期位置的确定通风容易和通风困难两个时期位置的确定 79 9 3 全矿所需风量的计算及其分配全矿所需风量的计算及其分配 79 9 3 1 井风量计算原则井风量计算原则 79 9 3 2 矿井风量计算矿井风量计算 80 9 3 3 矿井风量的分配矿井风量的分配 84 9 3 4 风速的验算风速的验算 85 9 4 全矿通风阻力的计算全矿通风阻力的计算 86 9 4 1 通风阻力计算原则通风阻力计算原则 86 9 4 2 矿井通风总阻力计算矿井通风总阻力计算 87 9 4 3 矿井总风阻矿井总风阻 87 9 4 4 全矿井巷通风阻力的计算全矿井巷通风阻力的计算 88 9 5 矿井通风设备的选择矿井通风设备的选择 90 9 5 1 矿井通风设备的要求矿井通风设备的要求 90 9 5 2 选择主要通风机选择主要通风机 91 9 5 3 电动机的选择电动机的选择 94 9 6 矿井灾害防治技术矿井灾害防治技术 95 9 6 1 防治瓦斯防治瓦斯 95 9 6 2 防治煤尘防治煤尘 95 9 6 3 防治火灾防治火灾 96 9 6 4 防治水防治水 96 10 矿井基本技术经济指标矿井基本技术经济指标 98 参考文献 参考文献 99 专题部分专题部分 101 软岩巷道支护技术研究软岩巷道支护技术研究 103 1 前言前言 104 1 1 选题背景及意义选题背景及意义 104 1 2 国内外研究发展状况国内外研究发展状况 105 2 软岩巷道的分析软岩巷道的分析 106 2 1 软岩的分类软岩的分类 106 2 2 软岩的赋存特点软岩的赋存特点 107 2 3 软岩的特征软岩的特征 107 2 4 围岩的变形围岩的变形 107 2 5 软岩巷道变形的一些主要特点软岩巷道变形的一些主要特点 109 3 理论研究理论研究 110 3 1 巷道支护理论巷道支护理论 110 3 2 巷道支护原理巷道支护原理 111 4 软岩巷道对支护的要求 对策及技术软岩巷道对支护的要求 对策及技术 112 4 1 软岩巷道对支护的要求软岩巷道对支护的要求 112 4 2 软岩巷道的支护对策软岩巷道的支护对策 112 4 3 软岩巷道支护技术软岩巷道支护技术 113 5 实例应用效果实例应用效果 114 5 1 工程概况工程概况 114 第 页 共 120 页4 5 2 该工程巷道支护设计该工程巷道支护设计 115 5 2 1 新掘巷道支护方案新掘巷道支护方案 115 5 2 2 已变形巷道修复加固方案已变形巷道修复加固方案 116 5 3 井下试验与支护效果分析井下试验与支护效果分析 117 7 总结总结 118 参考文献 参考文献 119 致致 谢谢 120 第 页 共 120 页5 设计总说明设计总说明 摘要摘要 本设计包括两个部分 一般部分和专题部分 一般部分为邢台矿新井设计 全篇共分为十个部分 矿区概述及地质特征 井田境界及 储量 矿井工作制度 设计生产能力及服务年限 井田开拓 准备方式 采区巷道布置 采 煤方法 井下运输 矿井提升 矿井通风与安全和设计矿井主要经济技术指标 邢台矿井平均走向长度约为 4892 m 平均倾斜长度约为 2698 m 面积 13 2 平方公里 本井田内的可采煤层有 2 煤 8 煤 厚度分别为 6m 6 5m 总厚度为 12 5m 倾角平均为 12 度 井田内工业储量 2 5 108吨 可采储量 1 982 108吨 邢台矿年设计生产能力 240 万 t a 服务年限 60 年 采用立井 斜井延伸 三水平 上山开拓矿井采用走向长壁综合机械化采煤法 矿井布置一个综采工作面保证全矿井的产量 长度 200m 煤在运输大巷的运输采用皮 带运输 矿井的通风方式采用采区式通风 关键词 关键词 走向长壁 综合机械化 立井三水平上山开拓 采区式 第 页 共 120 页6 Design General Information Abstract The design includes two parts a general part and special part General part of the new well design for the XingtaiMine all articles is divided into ten parts an overview of mining and geological features Ida realm and reserves mine work system design capacity and service life Ida development preparation methods Roadway layout mining methods underground transport Mine mine ventilation and mine safety and design of the main economic and technical indicators The average strike length of about Xingtai Mine 4892 m average slope length of about 2698 m an area of 13 2 square kilometers The coal layer within Ida 2 coal 8 coal thickness were 6m 6 5m the total thickness of 12 5m the average angle of 12 degrees Ida of industrial reserves 2 5 108 tons of recoverable reserves of 1 982 108 t Xingtai Mining annual production capacity of 2 4 million t a the service life of 60 years With shaft shaft extension and three levels up the mountain to open up mine used mechanized longwall mining method Mine layout of a fully mechanized coal face in the whole mine production the length of 200m coal transportation in the use of Transport Tunnel belt transport Mine ventilation with mining area ventilation Keywords long wall comprehensive mechanization shaft and three levels up the mountain to open up mining area type lley locomotive The ventilation mode of this mine is central unattached mode Keywords The strike longwall comprehensive mechanization shaft single level upward and downward development central unattached mode 第 页 共 120 页7 一一 般般 部部 分分 邢台矿邢台矿 240240 万吨新井设计万吨新井设计 第 页 共 120 页8 1 矿井概述及井田地质特征 1 1 矿井概述 1 1 1 矿井位置 范围 邢台矿位于河北省邢台市西南部 地理坐标为 东经 114 24 15 114 30 34 北纬 36 58 31 37 03 53 矿区范围由以下 29 个坐标拐点圈定 矿区 面积 31 9218km2 拐点坐标详见表 1 1 表表 1 11 1 邢台矿矿区范围坐标拐点表邢台矿矿区范围坐标拐点表 序号XY序号XY 140940103853715016410374038544545 240944803853883317410354038544080 340945403854033518410315538543555 440948903854067019410198038542190 540954003854098520410228038542370 640962753854131021410073038540245 740968203854167022409908038538980 840977303854192023409920538538600 940984153854195024409873038538190 1040989053854227025409799038537815 1140994853854284526409700038537210 1241010603854334027409633038536750 1341018803854388528409568538536535 1441026903854452032409392038536005 5410390538545305 矿区东以 F2 1断层为界 南以 F12断层为界 西及北以九号煤层露头线为界 全矿区划 分为三个勘探区 第 I 勘探区 东以 F2断层为界 南以地面建筑物保护煤柱为界 西 北以 九号煤层露头线为界 面积 4 613km2 第 II 勘探区 东以 F6 F26断层为界 南以 F12断层 为界 北 西以九号煤层露头为界 面积 0 875km2 第 III 勘探区 东以 F2 F2 1断层为界 第 页 共 120 页9 南以 F12断层为界 西以 F6 F26断层为界 与第 II 勘探区相邻 北以建筑物保护煤柱线为 界 与第 I 勘探区相邻 面积 26 434km2 邢台矿现生产区位于第 III 勘探区 其南北长约 9km 东西长约 3km 面积约 27 km2 1 1 2 交通条件 邢台矿行政区除南部及东西两侧分别隶属沙河县管辖外 其余均归邢台市管辖 矿区东 侧有京广铁路通过 东北距邢台火车站 7km 东距小康庄站 4km 并有煤矿专用铁路线与矿 区沟通 此外 矿区内公路四通八达 交通非常方便 见矿区交通位置图 图 1 1 图图 1 11 1 交通位置图交通位置图 1 1 3 地形地貌 邢台矿区位于华北平原西缘 区内地形平坦 地面标高 70 100m 高差仅 30m 该 区属海河流域 区内地表水系不甚发育 主要有七里河 沙河 七里河位于矿区北部 全长约 68km 上游黄店以上流量为 8000 0 15m3 s 在北会以 下变为潜流 计算平均渗漏量为 0 346m3 s 矿区内常年干涸 河床宽 300 500m 雨季偶 有流水 沙河位于矿区南部 上游分南 北两支 南支又名渡口川 发源于沙河县蝉房 全 长 35km 渡口以上常年有水 流量 9786 0 24m3 s 上游在八里庙附近变为潜流 1975 年 8 月 22 日在佐村实测漏失量 2 00m3 s 北支又称朱庄川 起源于邢台县白鹿角 全长 50km 上游朱庄以上常年有水 流量 8360 0 068m3 s 平均 3 96m3 s 至东坚固附近变为 第 页 共 120 页10 潜流 1975 年 8 月 22 日实测漏失量 4 18m3 s 在矿区内属季节性河流 1 1 4 井田气候 本区属温带大陆性气候 四季分明 据邢台气象站 1954 1987 年观测资料 最高气温 41 8 1961 年 6 月 12 日 最低温度 22 4 1958 年 1 月 16 日 年平均气温 13 2 最大年降水量为 1269mm 1963 年 最小年降水量 222 9mm 1986 年 年平均降水量 532 7mm 蒸发量年平均为 1887 0mm 大于降水量 春末夏初多风 南风为主 北风次之 年平均风速为 2 0m s 矿区内雨季集中在 7 9 月份 占全年降水量的 65 75 丰水年与 枯水年降水量相差 3 5 倍 并存在 10 年左右的气象周期 从而形成了地下水 集中补给 的条件 自 1972 年以来 受全球性气候变化的影响 区内年平均气温与蒸发度逐年增高 降水量和相对湿度逐年减少 11 月至翌年 2 月为冻结期 冻土最深 400 毫米 最大积雪 深度 150 毫米 1 1 5 地震烈度 矿区属地震活动区 历史上多次发生过地震 其东边的隆尧县曾于 1966 年 3 月 8 日发 生过 7 2 级地震 1 2 井田地质特征 1 2 1 井田地质构造 邢台矿处于太行山拱断束 块状断层化的复背斜 东翼边缘的断阶上 井田西侧属于上 升的太行背斜的主体 东侧紧靠下降的华北断拗带的边缘 由于处在构造上升与下降间的过 渡地带 区内构造以剪切断裂为主 褶皱表现轻微 1 褶皱 井田内基本构造为一短轴向斜盆地和断层所复杂化了的平缓单斜地层 地层产状总的趋 势是 走向为 N20 50 E 倾向东南 地层倾伏平缓 倾角一般在 5 25 局部达 40 在单斜地层上表现的次一级褶皱为短轴向斜和鼻状背斜 分布在勘探区的西南部和东部 卧庄 洛阳向斜盆地 是井田内的主要褶曲 其盆地部位在卧庄 洛阳之间 该向斜盆 地的南翼 东翼 由于断层的影响 下盘地层上升 煤系地层均被剥蚀 西翼 北翼地层倾 角均比较开阔 西翼断层密集 形成地堑 地垒 2 断层 本次报告共查明矿区内有断层 3 条 均为正断层 1 2 2 井田煤系地层概述 本矿区全部为新生界所覆盖 主要含煤地层为石炭系 二叠系近海型海陆交互相含煤岩 第 页 共 120 页11 系 现分述如下 1 石炭系中统本溪组 C2b 底部为风化残积的紫红色褐铁矿层和滨海静水湖泊沉积的铁质泥岩 铁质鲕状铝土泥岩 往上为 1 2 层薄层石灰岩 本溪灰岩 含海百合 纺纺锤蜓 腕足类 珊瑚等海生动物化 石 为本组明显的标志层 数层灰 深灰色泥岩 砂质泥岩和细粒砂岩 主要层理类型为水 平层理 含海豆芽化石及植物碎屑及根部化石 并含有黄铁矿结核 中上部含一层厚 0 3m 左右的煤层 俗称尽头煤 此煤层有时夹在灰岩中 此煤层极不稳定 无开采价值 本组厚 20m 25m 平行不整合于奥陶系中统峰峰组灰岩之上 沉积在凹凸不平的古剥 蚀面上 2 石炭系上统太原组 C3t 本组由深灰色 黑色泥岩 粉砂岩 灰 灰白色砂岩及四层灰至深灰色石炭岩 8 14 层煤相间交互组成 泥岩 粉砂岩中常含炭质 部分含有钙质 岩石致密 富含腕足类 海豆芽 海百合茎 等动物化石及猫眼鳞木 卵脉羊齿及镰刀羊楔叶及科达等植物化石 并含有黄铁矿薄膜 菱 铁矿质及硅质结核 砂质包裹体等 砂岩以细 中粒砂岩居多 成分以石英为主 风化长石次之 含有白云母片等 多为泥 质胶结 也有钙质胶结 层理类型丰富 以水平层理 波状层理 斜层理和交错层理为主 含镜煤透镜体 树干化石及泥质包裹体 灰岩中含有丰富的海生动物化石 大青灰岩中产有 长似纺吹棰蜓 柔似纺棰蜓 平常 希瓦格蜓 太原网格长身贝和海百合茎等 野青灰岩中产有 长似纺棰蜓 柔似纺锤蜓 大 豆柔似纺棰蜓 高尚希瓦格蜓及太原网格长身贝等 化石保存完整性差 本组为典型的海陆交互相沉积 由浅海相和陆海过渡相组成 标志层多且稳定 其顶界 为北叉沟砂岩底 底界为晋祠砂岩底 全组厚度约 150m 为本井田重要的含煤地层 含有 六层参与储量计算的煤层 占参与储量计算煤层总数的 80 本组与下伏地层本溪组呈整合接触 3 二叠系下统山西组 P2s 由深灰色 灰 黑色粉砂岩 砂质泥岩 灰至灰白色砂岩及 3 5 层煤交互组成 岩层 中常有硅质结核及包裹体 砂质泥岩 粉砂岩 特别是煤层顶板 中富含植物化石 主要有猫眼鳞木 耳脉羊齿 中国瓣轮叶 星轮叶 芦木及带科达等 煤层底板含有根化石 第 页 共 120 页12 砂岩中以中粒砂岩为主 石英 云母为其主要成份 多为泥质 钙质胶结 多为平行层 理 波状层理 斜层理 含炭化或镜煤化的植物树干化石和碎屑化石 并有泥质包裹体 煤层集中发育在本组下部 本矿目前主采煤层 2 煤就在此组 本组顶界为骆驼钵砂岩 底为北叉沟砂岩底 厚约 60m 左右 本组由过渡相与陆相组 成 与下伏太原组呈整合接触 1 2 3 煤层及主要可采煤层特征 井田内的两层可采煤层的结构 厚度及一般特征描述如下 一 2 煤层 2 煤层为厚煤层 煤厚平均 6 米 煤岩类型以半亮型和半暗淡型煤为主 中间夹 1 2 层暗淡型煤 底部为光亮型煤 煤层中节理裂隙发育 棱角状断口 煤的硬度 f 0 4 0 9 容重 1 52 二 8 煤层 8 煤层为厚煤层 煤层厚度平均 6 5 米 中煤岩类型以光亮型和半光亮型为主 内生节 理发育 玻璃光泽 贝壳状断口 煤的硬度 f 0 3 1 1 容重 1 52 表 1 2 煤层赋存情况表 煤层厚度特征 煤层极小值 极大值 平均值 标准 差 变异 系数 结构特征 层间距 极小值 极大值 平均值 可采 类型 稳定 类型 2 5 3 6 5 6 0 170 24 零星见 1 层夹矸厚 度 0 30m 全区 可采 稳定 8 6 16 6 62 6 5 0 130 15 零星见 1 层夹矸 厚度 0 15m 65 2 72 6 70 3全区 可采 稳定 1 2 4 井田的水文地质特征 1 上组煤层 上组煤包括 1 2 4下 5 号煤层 该组 1 2 煤层顶 底板基本为砂岩含水层 4下 5 煤层顶 底板为野青 伏青灰岩 富水程度较弱 钻孔抽水单位涌水量为 0 00135 0 0599l s m 开采揭露的水点水量不大 考虑到断层发育 含水层相互沟通 在有 大青 奥陶系灰岩水情况下 防治水工作较为困难 因此 矿井水文地质条件为中等型 2 下组煤层 下组煤包括 6 7 8 9 号煤层 该组 6 7 号煤层顶板为伏青灰岩含水层 底板为大青 灰岩含水层 在煤层与大青灰岩之间 有 10m 左右的富含菱铁质砂泥岩隔水层 层位稳定 分布连续 对于带压开采有利 顶板伏青灰岩含水层富水程度较弱 大青灰岩含水层富水程 第 页 共 120 页13 度中等 钻孔抽水单位涌水量为 0 00168 1 626L s m 加上断层密度较大 防治水工作较为 困难 因此 6 7 号煤层水文地质条件为复杂型 在 区可按极复杂型对待 该组 8下 9 号煤层顶板为大青灰岩含水层 底板为本溪组和奥陶系灰岩含水层 其顶 底板灰岩含水层均含岩溶裂隙水 顶板大青灰岩含水层富水程度中等 复杂 见大青水文地 质图的分区情况 底板本溪组和奥陶系灰岩含水层富水程度复杂 极复杂 就开采暴露和勘 探期间揭露该层情况看 大青水水量中等 部分点偏弱 本溪组 奥陶系水水量中等到极强 且三者水压较高 矿井防治水工作很困难 综合分析评定 8下 9 号煤层的水文地质类型 区为极复杂型 区为复杂型 1 2 5 煤的含瓦斯性 根据勘探阶段取样器采区主要煤层的瓦斯煤样化验结果 瓦斯都不大 瓦斯等级鉴定为 矿井瓦斯等级 低瓦斯矿井 矿井瓦斯绝对涌出量 0 73m min 矿井相对涌出量 0 12m t d 1 2 6 煤层的自然发火性 残留在采空区的碎煤和煤柱 存放在地面的煤堆 以及接近露头的煤层 由于与空气接 触而氧化生热 在散热条件下不畅的情况下 氧化生成的热量大于向四周逸散的热量 致使 煤的温度逐渐升高 一旦达到煤的燃点时 就会发生煤的自燃 根据检验结果可知该矿煤层为不易自然煤层 1 2 7 矿井涌水量 矿井正常涌水量 150 m3 h 最大涌水量 240 m3 h 第 页 共 120 页14 2 井田境界及储量 2 1 井田境界 2 1 1 井田划分的依据 在煤田划分为井田时 要保证各井田有合理的尺寸和境界 使煤田各部分都能得到合理 的开发 煤田范围划分为井田的原则有 1 井田范围内的储量 煤层赋存情况及开采条件要与矿井生产能力相适应 2 保证井田有合理尺寸 3 充分利用自然条件进行划分 如地质构造 断层 等 4 合理规划矿井开采范围 处理号相邻矿井间的关系 2 1 2 井田四周境界 邢台井田勘探范围东以 F2断层为界 南以 F12为界 北 西以煤层与掩盖层接触线为界 东西长约 3 公里 南北长约 15 公里 勘探面积约 45 平方公里 井田北部为邢台市建筑区京 广铁路由此通过 京广铁路以北煤层主要为 41煤层 这部分煤层除去邢台市建筑物压煤及 京广铁路压煤外所余煤量不多 且这部分煤层距离井筒较远 回采时又要穿过京广铁路煤柱 通风运输都不方便 成本高 又邢台市的建筑有继续向南发展的可能 占用这片土地 据此 京广铁路以北的煤层暂不考虑回采 2 2 矿井工业储量 2 2 1 勘探类型及储量等级的圈定 根据对煤矿床的勘探 研究程度和煤炭工业建设的需要 将煤炭储量划分为 A B C D 四级 其中 A B 级成为高级储量 是在精查和详查阶段 通过较密或系统的 勘探工程控制 含煤性 煤层产状等均已查明或基本查明 勘探程度高或较高的储量 C 级 储量是在普查 详查 精查阶段 通过稀疏的勘探工程控制 含煤性 煤层产状等已初步查 明 有一定勘探储量的煤炭储量 D 级储量是探明储量最低的一级储量 是在找煤 普查 详查阶段 通过地质填图和少量勘探工程控制 对含煤性 煤层产状等有初步了解的煤炭储 第 页 共 120 页15 量 由于地质情况查明的程度不够 有待进一步探明 也称为远景储量 储量级别越高 表 明煤层地质条件查明的越清楚 煤炭数量和质量的可靠性越高 由于本矿井煤质稳定 煤类单一 水文地质条件中等 煤系中无岩浆岩破坏活动 因此储量级别的划分主要依据对地质构造和煤层的控制 研究程度 总的来看 本矿地质构 造复杂程度总体上偏简单 邻近不可采边界的块段均不圈定高级储量 断层煤柱不圈定高级 储量 一律降为 C 级储量 对难以开采的小而孤立的块段 不圈定储量 不进行单独计算 2 2 2 矿井工业储量的计算 矿井工业储量是指在井田范围内 经过地质勘探 煤层厚度与质量均合乎开采要求 地 质构造比较清楚 目前可供利用的可列入平衡表内的储量 矿井工业储量一般即 A B C 级 储量 井田范围内全区可采煤层为 2 煤 8 煤共 2 层煤 1 计算数据的依据及方法 1 投影面积 以 1 5000 煤层底板等高线图为基础 划分储量计算块段 块段形状 规则的以几何图形求面积的方法计算 不规则的 则用求积仪在图上求得 2 煤层厚度及倾角 计算块段储量使用的煤厚及倾角是按 储量规程 要求计算的 控制该块段的工程揭露的各见煤点的煤厚及倾角平均值 3 容重 计算块段储量使用的容重如下 表 2 1 单位 吨 米 3 煤层2 煤8 煤 容重1 521 52 4 设计回采率 我矿采用 储量规程 规定的各类煤层的回采率数据如 表 2 2 煤层2 煤8 煤 回采率85 85 2 储量计算公式 按 生产矿井储量管理规程 规定储量计算采用公式为 第 页 共 120 页16 本井田面积约为 13 2km2 可采煤层 2 8 煤层平均厚度为 12 5 米 煤的容重为 1 52 t m3 则井田工业储量为 Zc Zc M S 13 2 12 5 106 1 52 2 5 108t 式中 Zc 矿井工业储量 t M 煤层煤层平均厚度 m S 井田面积 km2 煤的容重 取平均值为 1 52 t m3 2 3 矿井可采储量 2 3 1 保护煤柱储量及可采储量的计算 1 计算井田内的工业储量时应考虑的储量损失为 1 工业广场保护煤柱 2 井田内村庄保护煤柱 村庄已搬迁 3 井田境界及地质构造保护煤柱 4 采煤方法所产生的巷道煤柱 5 采煤运输时的损失煤柱 2 工业广场保护煤柱 工业场地的选择主要考虑以下因素 尽量位于井田储量中心 使井下有合理的布局 占地要少 尽量做到不搬迁村庄 尽量布置在地质条件较好的区域 同时工业场地的标高要高于最高洪水位 尽量减少工业广场的压煤损失 根据以上原则并结合本矿井的实际情况 并依据 关于煤矿设计规范中若干条文修改的 决定 试行 之规定 设计矿井生产能力 240 万吨 每 10 万吨煤所占的工业广场面积为 1 公顷 故设计矿井的工业广场面积为 S 240 10 1 104 图 2 1 基岩移动角和表土层移动角 第 页 共 120 页17 断面 断面 建筑物的长轴方向 煤层 围护带 图 2 2 用垂直断面法确定建筑物下安全煤柱 设计工业广场形状为长方形 长为 600 m 宽为 400m 矿井的表土层厚度为 30 米 煤 层平均倾角 12 75 75 12 冲击层移动角 50 围护带宽度为 15 m 第 页 共 120 页18 表 2 3 地表层移动角及岩层移动角 地表层厚度 m 3050757575 经计算得 梯形高度 h 675 78m 梯形上底 AB 831 2m 梯形下底 CD 912 3m 得 S 底 0 5 831 2 912 3 675 8 589128m2 工业广场保护煤柱煤量 梯形面积 煤层平均厚度 煤层平均密度 所以 2 煤层工业场地煤柱量 589128 6 1 52 581 8 万 t 8 煤层工业场地煤柱量 589128 6 5 1 52 630 3 万 t 故 总工业场地煤柱量 1212 1 万 t 3 断层保护煤柱 根据有关规定 为保证矿井的安全生产 断层两侧各留 20m 保护煤柱 该矿区的断层 总长为 3500m 则断层保护煤柱损失约为 P2 2 20 3500 10 1 5 2 1 106t 4 边界保护煤柱 根据有关规定 边界煤柱留 20m 本井田平均走向长度为 4892m 平均倾向长度为 2698m 则边界保护煤柱损失为 P3 4892 2698 2 20 10 1 5 2 2 106t 5 村庄保护煤柱 根据 煤炭工业设计规范 补充规定 为保证安全 村庄下必须留设保护煤柱 但是村 庄已迁出 无需留村庄保护煤柱 6 保护煤柱总的储量损失为 P P1 P2 P3 1212 1 210 220 1642 1 万 t 7 可采储量由下式计算 CPZZ gk 式中 Zg 矿井工业储量 万 t P 保护煤柱损失储量 万 t C 采区回采率 取 85 则 Zk 25000 1642 1 85 19854 2 万 t 第 页 共 120 页19 3 矿井工作制度 设计生产能力及服务年限 3 1 矿井工作制度 3 1 1 矿井年工作日数的确定 按照 煤炭工业矿井设计规范 规定 矿井设计生产能力按年工作日 330 天计算 所以 本矿井设计年工作日数为 330 天 3 1 2 矿井工作制度的确定 矿井工作制度设计采用 四 六 工作制 每天四班作业 三班生产 一班检修 每班 净工作时间为 6 个小时 3 1 3 矿井每昼夜净提升小时数的确定 按照 煤炭工业矿井设计规范 规定 矿井每昼夜净提升时间 16 小时 这样充分考虑 了矿井的富裕系数 防止矿井因提升能力不足而影响矿井的增产或改扩建 因此本矿设计每 昼夜净提升时间为 16 时 3 2 设计生产能力及服务年限 3 2 1 矿井设计生产能力确定依据 煤炭工业矿井设计规范 第 2 2 1 条规定 矿井设计生产能力应根据资源条件 外部 建设条件 回采对煤炭资源配置及市场需求 开采条件 技术装备 煤层及采煤工作面生产 能力 经济效益等因素 经多方案比较后确定 矿区规模可依据以下条件确定 1 资源情况 煤田地质条件简单 储量丰富 应加大矿区规模 建设大型矿井 煤 田地质条件复杂 储量有限 则不能将矿区规模定得太大 第 页 共 120 页20 2 开发条件 包括矿区所处地理位置 是否靠近老矿区及大城市 交通 铁路 公 路 水运 用户 供电 供水 建筑材料及劳动力来源等 条件好者 应加大开发强度和 矿区规模 否则应缩小规模 3 国家需求 对国家煤炭需求量 包括煤种 煤质 产量等 的预测是确定矿区规 模的一个依据 4 投资效果 投资少 工期短 生产成本低 效率高 投资回收期短的应加大矿区 规模 反之则缩小规模 适当的井型可以把原煤成本降到最低 5 各生产环节的能力矿井的提升 运输和通风能力 以及大巷和井底车场通过能力 等都制约着井型的大小 6 安全生产条件 矿井瓦斯和水等也影响生产能力 3 2 2 矿井设计生产能力 本矿井田水文地质条件较复杂 顶底板条件 开采技术条件好 适合综合机械化开采 应建设大型高产高效型矿井 初步确定矿井生产能力为 240 万 t 年 3 2 3 矿井服务年限 矿井服务年限必须与井型向适应 矿井可采储量 Z 设计生产能力 A 和矿井服务年限 T 三者之间的关系为 3 1 AK Z T k 式中 T 矿井的服务年限 a Zk 矿井的可采储量 万 t K 矿井储量备用系数 取 K 1 4 A 矿井设计生产能力 万 t a 由第二章计算结果可知 矿井可采储量为 19854 2 万 t 则矿井服务年限为 T 19854 2 240 1 4 59 08 a 60a 以上结果符合 煤炭工业矿井设计规范 的规定 本矿井设计为三个开采水平 因此最 终确定矿井的生产能力为 240 万 t a 表 3 1 我国各类井型的新建矿井和第一水平设计服务年限 第一开采水平服务年限 a 矿井设计生产能力 Mt a 1 矿井设计服务年限 a 煤层倾角45 第 页 共 120 页21 6 0 及以上7035 3 0 5 06030 1 2 2 450252015 0 45 0 9040201515 4 井田开拓 4 1 井田开拓的基本问题 井田开拓是指在井田范围内 为了采煤 从地面向地下开拓一些列巷道进入煤体 建立 矿井提升 运输 通风 排水和动力供应等生产系统 这些用于开拓的井下巷道的形式 数 量 位置及其相互关系和配合称为开拓方式 合理的开拓方式需要对技术可行的几种开拓方 式进行技术经济比较才能确定 井田开拓主要研究如何布置开拓巷道等问题 具体有下列几个问题需认真研究 1 确定井筒的形式 数目和配置 合理选择井筒及工业广场的位置 2 合理确定开采水平的数目和位置 3 布置大巷及井底车场 4 确定矿井开采程序 做好开采水平的接替 5 进行矿井开拓延深 深部开拓及技术改造 6 合理确定矿井通风 运输及供电系统 确定开拓问题 需根据国家政策 综合考虑地质 开采技术等诸多条件 经全面比较后 才能确定合理方案 在解决开拓问题时 应遵循下列原则 1 贯彻执行国家有关煤炭工业的技术政策 为早出煤 出好煤 高产高效创造条件 在保证生产可靠和安全的条件下减少开拓工程量 尤其是初期建设工程量 节约基建投资 加快矿井建设 2 合理集中开拓部署 简化生产系统 避免生产分散 做到合理集中生产 3 合理开发国家资源 减少煤炭损失 第 页 共 120 页22 4 必须贯彻执行煤炭安全生产的有关规定 要建立完善的通风 运输 供电系统 创造良好的生产条件 减少巷道维护量 是主要巷道经常保持良好状态 5 要适应当前国家的技术水平和设备供应情况 并为采用新技术 新工艺 发展采 煤机械化 自动化创造条件 6 根据用户需要 应照顾到不同煤质 煤种的煤层分别开采 以及其他有益矿物的 综合开采 4 1 1 井筒形式及数目 1 井筒形式的确定 井筒形式有三种 平硐 斜井 立井 一般情况下 平硐最简单 斜井次之 立井最复 杂 平硐开拓受地形及埋藏条件限制 要求地形条件合适 即在煤层赋存较高的山岭 丘陵 或沟谷地区 且便于布置工业广场和引进铁路 上山部分储量大致能满足同类井型水平服务 年限要求 斜井开拓与立井开拓相比 井筒施工工艺 施工设备与工序比较简单 井筒施工单价低 初期投资少 地面工业建筑 井筒装备 井底车场及硐室都比立井简单 井筒延伸施工方便 对生产干扰少 不易受底板含水层的威胁 主提升胶带有相当大的提升能力 可满足特大型 矿井主提升的需要 斜井井筒可作为安全出口 井下一旦发生透水事故等 人员可以迅速从 井筒撤离 缺点是 斜井井筒长 辅助提升能力小 提升深度有限 通风线路长 阻力大 管线长度大 斜井井筒通过富含水层 流沙层 施工技术复杂 立井开拓不受煤层倾角 厚度 深度 瓦斯及水文等自然条件的限制 在采深相同的条 件下 立井井筒短 提升速度快 提升能力大 对辅助提升特别有利 井筒断面大 可满足 高瓦斯矿井 煤与瓦斯突出矿井需风量的要求 且阻力小 对深井开拓极为有利 当表土层 为富含水层或流沙层时 立井井筒比斜井井筒容易施工 对地质构造和煤层产状都比较复杂 的井田 能兼顾深部和浅部不同产状的煤层 主要缺点是 立井井筒施工技术复杂 需用设 备多 要求有较高的技术水平 井筒装备复杂 掘进速度慢 基本建设投资大 综合邢台矿的实际情况 确定井筒形式为双立井 2 井筒数目确定 采用斜井或立井开拓时 新建矿井一般要开凿一对井筒 满足提升和辅助运输的需要并 满足矿井通风和施工的需要 风井的个数是根据通风系统要求以及安全生产的需要合理确定 的 若采用主井通风 用箕斗或胶带输送机井筒做风井时 应符合 煤矿安全规程 的规定 第 页 共 120 页23 邢台矿为新建矿井 且瓦斯涌出量低 综合考虑后确定布置 1 个主井 1 个副井 3 个风井 因为见煤深度低 用回风大巷不划算 所以采用采取式通风 4 1 2 工业广场及井口位置的确定 1 工业广场及井口位置的确定 1 对初期开采有利 即储量必须可靠 井巷工程量省 建井工期较短 2 应使井田两翼储量大致平衡 即井筒应位于储量中心 利于井下运输 通风和开 采系统布置 减少生产经营费用 3 尽量不占良田 少占农田 充分利用地形地貌布置工业广场 以便使地面生产系 统合理 便于与外界沟通 使运输方便 4 井筒应尽量避免穿过流沙层 较大含水层 较厚的冲积层 有煤和瓦斯突出的煤 层以及较大面积的采空区和大断层 以减少施工困难 并尽量少压煤 5 工业广场和井筒应有良好的工程地质条件 不受洪水 岩崩 泥石流 滑坡及森 林火灾的威胁 通过以上分析 考虑到邢台矿实际情况 南北方向短 东西方向长及井田断层褶曲的影 响 为了减少煤柱损失 缩短煤炭外运距离 减少运输费用 平衡井田两翼的运输和通风系 统 邢台矿工业广场和主 副井井口布置在井田中央 对于本矿井井田中央也大致是井田储 量中央 2 风井位置的确定 风井位置应根据通风系统合理选择 1 采用中央边界式通风系统时 主 副井筒设在井田中央 风井设在井 田上部边界中央 2 采用中央并列式通风系统时 进 回风井并列在工业广场内 一般可利用其一井 筒进风 另一井筒回风 主副井筒相距 30 50m 大型矿井相距可达 60 100m 并在井田 上部边界附近设安全出口 如果矿井水文地质条件简单 无突水危险时 且主副井筒均能上 下人员 也可以单独设置安全出口 3 采用对角式通风系统时 风井设在井田两翼上部边界 4 采用分区式通风系统时 回风井设在各采区的上部边界 根据邢台矿的生产实际 为保证井下生产时有足够的风量 本矿井开采前期采用采区 式通风 第 页 共 120 页24 4 1 3 开采水平的确定及采区划分 开采水平的确定是矿井设计的关键 它直接关系到矿井的基本建设投资及生产经营费用 是矿井开拓的重要参数 开采水平高度根据煤层赋存条件 生产技术水平及水平接替等因素 综合考虑确定 设计时从以下几个方面进行分析论证 1 是否有合理的阶段斜长 2 阶段内是否有合理的区段数目 3 要保证开采水平有合理的服务年限和足够的储量 4 要使水平高度在经济上合理 其中开采水平有合理的服务年限很重要 必须符合规范规定 水平高度可按表 4 1 选 取 4 1 矿井阶段垂高表 井型缓倾斜 倾斜煤层急倾斜煤层 大 中型矿井200 350100 250 小型矿井80 12060 100 采用上下山开拓时 水平垂高可大于 350 m 为扩大水平的开采范围 对倾角在 16 以下的缓倾斜煤层 可采用上下山开拓 在井 田深部受自然条件限制时 且储量不多 深部境界不一致 设置开采水平有困难或不经济时 可在最终水平以下设下山开采 在开采水平以上的上山煤层斜长过长 用一个阶段开采技术上有困难 安全上又不可靠 时 可考虑设置辅助水平 用多水平上下山开采的矿井 为解决下山采区排水 通风和辅助 运输等困难 也可考虑设置辅助水平 开采近水平煤层分煤层开拓 距开采水平较远的煤层 其储量不大 设置开采水平不经济时 也可以设置辅助水平 结合本矿实际 本井田内各煤层的斜长都较长 且为盆地状 煤层间距较大 本矿适宜 两水平上山开采 开采水平设在 390 m 570m 4 1 4 开采水平布置及井底车场选型 开采水平布置的核心问题是运输大巷的布置 开采水平的布置应满足以下原则 1 开采煤层群时 应根据煤层数目 煤层间距条件 选择采用分煤层运输大巷主要石 门的布置方式 或集中运输大巷采区石门的布置方式 或者采用分组集中大巷主要石门的布 第 页 共 120 页25 置方式 某些矿区的经验表明 煤层间距小于 50 m 时 一般可采用集中运输大巷的的布置 方式 而采用分组集中大巷的布置方式时 分层间距一般应大于 70 m 2 有些煤层的层间距虽然较大 但煤层受断层切割 或者赋