七台河精煤集团公司新兴二矿1.8Mta新井设计

I 摘 要 本设计矿井为七台河精煤集团公司新兴二矿 1 80Mt a 矿井设计 本矿井 共有 5 层可采煤层 分别为 47 48 49 51 58 煤层 煤层总厚度为 10 35 米 煤层工业牌号为 1 3 焦煤 设计井田的可采储量 15460 2Mt 设计 服务年限为 61a 本矿井设计采用双立井开拓方式 划分为两个水平 六个采 区 采区一般为双翼开采 两个工作面达产 达产时采区个数为两个 采用煤 层群分层布置 58 层单独开采 47 48 49 51 层联合开采 大巷采用 10 吨架线式电机车牵引 3 吨底卸式矿车运输 采煤方法为走向长壁后退式采煤法 采煤工艺为综合机械化采煤工艺 顶板处理方法为全部跨落法 关键词 联合开采 采煤工艺 采煤方法 矿井设计 可采储量 II Abstract This design is the qitaihe coal mining Group No 2 coal mine of xinxing new well of 1 8Mt a having totally 5 workable coal seams distinguishing to 47 48 49 51 58 the thickness of the coal seam is 10 35 rice Coal seam industry card number is 1 3 coal design the usable reserves of well farmland is 15460 2Mt design service time limit as 61 0 years this mineral well design the adoption regard the well of as to synthesize to expand the way mainly dividing the line to two levels six adopt the area Each one adopts area as a mines two works reaches to produce Uses the union arrangement 47 48 49 51 coal seam concentrates to mine The big lane conveyance adopts 10 ton a line type electrical engineering cars lead 3 ton bottom unload type mineral cars transport adopting of adopt coal method as the alignment the long bake wall adopt the coal method adopting coal craft as to fully mech anized coal winning technology A plankhandles method as to across to full caving method Key Words Mineral well design combined mining Unites to expand mining development full caving method III 绪论 大学四年的学习生活 我掌握了很多专业知识 为了能更好的巩固和运用 这些知识 借毕业设计这个机会我做了黑龙江省七台河精煤集团公司新兴二矿 新井设计 而且我在毕业实习中也收集到了很多新兴矿的资料 本设计主要是 关于新矿井的建设 其中包括开拓方式 采煤工艺 支护方式 设备选型以及 矿井的各个系统 本设计包括通风安全方面 采煤工艺方面 岩石力学方面以 及 CAD 制图方面的知识 本设计主要是通过绘制矿井的各种图纸来进行矿井的 优化设计 这其中文字部分包括大量的方案比较 以便使设计更加合理 在设 计时 需要对矿井的地质情况 煤层的受力等情况进行分析 这样才能使建成 的矿井更加与实际相符 我希望通过做本次毕业设计 能够学到更多的采矿专业知识 把现场实习 掌握的知识和平时的学习充分结合到一起 并且能够很好的运用他们 从而也 为我以后的工作打下良好的基础 IV 目 录 摘摘 要要 I I 第第 1 1 章章 井田概况及地质特征井田概况及地质特征 1 1 1 1 1 井田位置及范围 1 1 2 地质特征 2 1 2 1 矿区范围内的地层情况 2 1 2 2 井田范围内和附近的主要地质构造 4 1 2 3 煤层赋存状况及可采煤层特征 4 1 2 5 井田内的水文地质情况 6 1 2 6 沼气 煤尘及煤的自燃性 6 1 2 7 煤质 牌号及用途 6 1 3 勘探程度及可靠性 7 1 3 1 对地质勘探程度的评价 7 第第 2 2 章章 井田境界井田境界 储量储量 服务年限服务年限 8 8 2 1 井田境界 8 2 1 1 井田周边情况 8 2 1 2 井田境界确定的依据 8 2 1 3 井田未来发展情况 8 2 2 井田储量 8 2 2 1 井田储量的计算 8 2 2 2 保安煤柱 9 2 2 3 储量计算方法 9 2 2 4 储量计算的评价 10 V 2 3 矿井工作制度 生产能力 服务年限 10 2 3 1 矿井工作制度 10 2 3 2 矿井生产能力的确定 10 2 3 3 矿井服务年限 11 第第 3 3 章章 井田开拓井田开拓 1212 3 1 概述 12 3 1 1 井田内外及附近生产矿井开拓方式概述 12 3 1 2 影响本设计矿井开拓方式的原因及其具体情况 12 3 1 3 确定井田开拓方式的原则 13 3 2 矿井开拓方案的选择 13 3 2 1 井硐形式和井口位置 13 3 2 2 开采水平数目和标高 19 3 2 3 开拓巷道的布置 20 3 3 选定开拓方案的系统描述 22 3 3 1 井硐形式和数目 22 3 3 2 井硐位置及坐标 22 3 3 3 水平数目及高度 23 3 3 4 石门 大巷 运输大巷 回风大巷 数目及布置 23 3 3 5 井底车场形式的选择 26 3 3 6 煤层群的联系 27 3 3 7 采区划分 27 3 4 井筒布置和施工 28 3 4 1 井硐穿过的岩层性质及井硐维护 28 3 4 2 井筒布置及装备 28 3 4 3 井筒延伸的初步意见 29 3 5 井底车场及硐室 30 3 5 1 井底车场形式的确定及论证 30 3 5 2 井底车场的布置 存储线路 行车线路布置长度 31 VI 3 5 3 通过能力计算 32 3 5 4 井底车场主要硐室 34 3 6 开采顺序 34 3 6 1 沿井田走向的开采顺序 34 3 6 2 沿井田倾向的开采顺序 35 3 6 3 采区接续计划 35 3 6 4 三量控制 情况 35 第第 4 4 章章 采区巷道布置及采区生产系统采区巷道布置及采区生产系统 3737 4 1 采区概述 37 4 1 1 设计采区的位置 边界 范围及采区煤柱 37 4 1 2 采区地质和煤质情况 37 4 1 3 采区生产能力 储量及服务年限 37 4 2 采区巷道布置 39 4 2 1 区段划分 39 4 2 2 采区上山布置 40 4 2 3 采区车场布置 42 4 2 4 煤仓形式 容量及支护 48 4 2 5 采区硐室简介 49 4 2 6 采区工作面的接续 50 4 3 采区准备 50 4 3 1 采区巷道的准备顺序 50 4 3 2 采区主要巷道的断面示意图及支护方式 50 第第 5 5 章章 采煤方法采煤方法 5353 5 1 采煤方法的选择 53 5 1 1 采煤方法选择的制约因素 53 5 1 2 采煤方法选择 53 5 2 回采工艺 53 5 2 1 选择和决定回采工作面的工艺过程及使用的机械设备 53 VII 5 2 3 选择采煤工作面循环方式和劳动组织形式 54 第 6 章 井下运输与矿井提升 5656 6 1 矿井井下运输 56 6 1 1 运输方式和运输系统的确定 56 6 1 2 矿车的选型与数量 56 6 1 3 采区运输设备的选择 58 6 2 矿井提升系统 58 6 2 1 主井提升设备选择和计算 59 第第 7 7 章章 矿井通风与安全矿井通风与安全 6161 7 1 矿井通风系统的确定 61 7 1 1 概述 61 7 2 风量计算与风量分配 62 7 2 1 矿井风量计算的规定 62 7 2 2 矿井风量的计算 63 7 2 3 矿井总供风量 66 7 2 4 风量分配 67 7 2 5 矿井风量的调节方法与措施 67 7 2 6 矿井风速的验算 67 7 3 矿井通风阻力的计算 70 7 3 1 确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力 70 7 3 2 矿井等积孔的计算 70 7 4 通风设备的选择 71 7 4 1 主扇的选择计算 71 7 4 2 电动机的选择 72 7 4 3 反风措施 72 7 5 矿井安全技术措施 72 7 5 1 预防瓦斯及煤尘爆炸 72 7 5 2 火灾与水患的预防 73 VIII 7 5 3 其他事故的预防 73 7 5 4 避灾路线及自救 74 第第 8 8 章章 矿井排水矿井排水 7575 8 1 概 述 75 8 2 矿井主要排水设备 76 8 2 1 排水方式与排水系统简介 76 8 2 2 主排水设备及管路的选择计算 77 8 2 3 井底水窝排水设备的选择 79 第第 9 9 章章 采区供电采区供电 8080 9 1 矿井供电系统概述 80 9 2 采区电器设备的型号及数目 81 9 3 变压器选型 82 9 4 电缆选择计算 82 第第 1010 章章 技术经济指标技术经济指标 8585 致谢辞致谢辞 8787 参考文献参考文献 8888 1 第 1 章 井田概况及地质特征 1 1 井田概况 1 1 1 井田位置及范围 新兴二矿位于七台河矿区西部 距七煤公司约十二公里 行政区划属黑龙 江省七台河市新兴区管辖 地理坐标为北纬 45 46 45 47 东经 130 30 130 31 井田范围 北界 74 层煤层露头 与新立矿 新建矿相邻 东西走向长约 6 9 公里 南北倾斜宽约 3 5 公里 面积约 24 15 平方公里 交 通位置见图 1 1 区内有矿用铁路专用线与勃七线 牡佳线接轨 铁路交通方便 公路可通 往桦南 佳木斯 双鸭山 宝清 密山 鸡西 勃利 依兰和哈尔滨等市县 公路交通十分方便 交通位置见图 1 1 矿区地形属于漫岗及丘陵地形 地势特点西高东低 地表平均标高 170m 240 m 七台河发源于本区南部山区 为倭肯河支流 河宽 20 米左右 水深 0 30 米左右 平常期流量为 0 5 1 5 立方米 秒 洪水期流量为 10 200 立方米 秒 属季节性河流 该河位于本区西部 泾流方向由南向北 垂直煤系地层走向 基本切割本矿区全部煤系地层 对矿区的开发有一定的影 响 矿区属于大陆性气候 最高气温 31 C 最低气温 30 C 年降水量 370 631 毫米左右 冻结期由 11 月至次年 4 月末 冻结深度一般为 2 0 m 风向多西风 最大风速为 25m s 矿区内无地震史 水源来自桃山水库 能够满足生产与生活需要 原材 料以及生产生活用电均来自七台河市 2 图 1 1 交通位置 1 2 地质特征 1 2 1 矿区范围内的地层情况 本矿区煤系地层属上侏罗统鸡西群含煤地层 主要由城子河组上部和穆棱 组下部组成 下部界限从 58 号煤层底板开始 上至 47 号煤层 地层厚度 875 米 共含煤 5 层 总厚度 8 8 米 穆棱组平行不整合于城子河组之上 以 42 号煤层底板含砾粗砂岩为城子河组和穆棱组分界 根据岩性特征和含煤性 本 矿区的地层主要在城子河组第五段和第九段之间 新兴二矿地处勃利煤田 勃利煤田位于我国新华夏系第二隆起带 双鸭山 七台河 鸡西中生代坳陷中部 是一个弧形构造 新兴矿位于弧形构造西翼 区内地层总体向南倾斜 煤层走向由 N60 W 渐变为 EW 方向 煤层倾角由北向 南逐渐变大 井田中部煤层倾角 18 23 井田南部煤层倾角 22 30 整 个井田为一向南倾斜呈弧形展布的单斜构造 煤系地层综合柱状见图 1 2 3 焦煤 粗砂岩 焦煤 灰质中砂岩 肥气煤 灰砂岩 水平理层 泥页岩 黑灰色粉砂岩 泥砂夹中砂岩 粗砂夹中砂 细砂夹泥砂岩 粗砂岩 中砂岩 泥页岩 水平理层 粗砂岩 细砂岩 灰色细砂岩 焦煤 粉泥沙质岩 上 侏 罗 统 M3 侏 罗 系 中 生 界 岩 性 描 述 地 层 厚 m 煤 层 m 煤 层 号 柱 状 统系界 地层系统 粗砂岩 粗砂岩 焦煤 图 1 2 煤系地层综合柱状图 1 2 2 井田范围内和附近的主要地质构造 井田内的地质构造以断层为主 根据多年来生产实践和勘探资料 现确定 井田内的断层共有 5 条 井田内的断层构造可分为二组 现分述如下 第一组与煤层走向斜交 局部近于平行 走向 N45 80 E 属压扭性断 层 常被第一组切割 这组断层在井田内不太发育 第二组与煤层走向斜交 走向一般在 N30 50 W 属张性断层 断层面 4 比较平直 倾角一般在 55 70 左右 为正断层 属于这组断层的有 F11 F4 其中落差较大的 F4 号断层作为划分井区的界线 F11 F14 是划分井 田矿界的主要构造 经过钻探及综合分析 本井田有 5 条大断裂 都为正断层 主要断裂构 造见表 1 2 表 1 2主要断裂构造 序 号 断层 编号 断层 性质 走向 倾向 落差 m 断距 m 查明 程度 1F4 正 N80W 60NE800 可靠 2F10 正N30 50W 70NE10080 基本可靠 3F11 正N20 50W 70NE370260 基本可靠 4F14 正N30 10W 70WS250100 较可靠 5F26 正N20 50W60 70NE 12010 较可靠 1 2 3 煤层赋存状况及可采煤层特征 本井田开采之煤层主要位于侏罗系鸡西群城子河含煤组 本组共有厚薄煤 层 5 组 为了清楚起见 现将各煤层厚度 结构 容重和顶底板情况分层以文 字叙述如下 1 47 号煤层 煤层厚度 2 0 2 8m 平均煤层厚度 2 6m 煤层结构简单 赋存稳定 无夹石 全区发育 容重 1 50T m3 顶板为中细砂岩 伪顶为 0 1 m 的煤泥岩或含炭泥岩 底板为粉砂岩 2 48 号煤层 煤层厚度 1 3 2 1 m 平均煤层厚度 1 7m 平均倾角 22 全区发育 属于稳定的中厚煤层 结构单一 容重 1 50 T m3 顶板 为粉砂岩或泥岩 底板为粉砂岩 灰分在 12 左右 3 49 号煤层 煤厚 1 8 2 6 m 平均 2 3 m 属于稳定的煤层 浅部煤 层结构复杂 深部煤层结构单一 容重为 1 50 T m3 顶板中部为粉砂岩 南北部为中粗砂岩 底板为细砂岩 灰分一般在 25 左右 4 51 号煤层 煤厚 1 7 2 2m 平均 1 85m 基本上是全区发育 容重 5 1 50 T m3 顶板为泥岩 底板为细砂岩 直接底板有 0 15 m 厚的泥岩伪底 灰分一般在 22 左右 4 58 号煤层 煤厚 1 4 2 4m 平均 1 9m 基本上是全区发育 容重 1 50 T m3 顶板为泥岩 底板为细砂岩 直接底板有 0 3 m 厚的泥岩伪底 灰分一般在 25 左右 煤层特征见表 1 3 表 1 3 煤层特征表 1 2 4 岩石性质 厚度特征 岩石主要物理力学性质指标见表 1 4 表 1 4 岩石主要物理力学性质指标 名 称 容重 kg cm3 孔隙度抗压强度 102 kg cm3 抗拉强度 102 kg cm3 变形模量 102 kg cm3 弹性模量 kg cm3 砂 岩 2 0 2 6 5 252 200 5 0 40 5 81 10 砾 岩 2 3 2 6 5 151 150 2 1 50 8 82 8 泥 灰 岩 2 7 2 85 1 6 5 212 830 6 2 02 75 10 灰 岩 2 2 2 7 5 205 200 5 2 01 85 10 煤厚 m 层 次 最小最大平均 层平均间 距 m 稳定性发育范围顶板底板 472 02 82 6较稳定全区发育 粉砂 岩 细砂岩 14 481 32 11 7稳定全区发育细砂岩细砂岩 157 491 82 62 3较稳定全区发育泥岩灰砂岩 51 511 72 21 85 20 较稳定泥岩灰砂岩粗砂岩 581 42 4 1 9 较稳定全区发育粗砂岩粗砂岩 6 页 岩 2 0 2 4 16 301 100 2 1 01 3 52 8 1 2 5 井田内的水文地质情况 新兴二矿的水文地质条件为较强坚硬裂隙岩层充水的矿床 单位涌水量 为 3 25 升 秒米 含水层以静储量为主 根据近几年来的实测资料 年平均涌 水量为 247m3 h 最大涌水量为 370m3 h 遇个别断层会发生出水现象 但其 水量有限 且在短期内就会被疏干 区内小井较多 但掌握比较清楚 对矿井 安全生产影响不大 随着开采水平的延伸 涌水量越来越小 1 2 6 沼气 煤尘及煤的自燃性 新兴二矿瓦斯涌出量为 10 7 属于高瓦斯矿井 煤尘爆炸指数为 36 4 属于有煤尘爆炸危险的煤层 本矿目前无自然发火测定资料 历史上各煤层均无自然发火现象 1 2 7 煤质 牌号及用途 1 煤的物理性质 新兴二矿矿区内的煤层是由高等植物所形成的腐植煤 其肉眼煤岩成分 主要是亮煤 暗煤 夹镜煤丝带 丝炭较少 黑色光亮 内生裂隙发育 质脆 黑色 条带状 层状结构 其煤岩类型多为光亮型 半亮型和半暗型 镜下鉴 定为 煤岩组成多是凝胶物基质体 色鲜红 以镜煤化物质为主 树脂胶体占 次要地位 矿物杂质多见 主要是石英 长石 高岭石 方解石和云母 尤其 以长石和粘土质泥岩多见 2 煤的化学性质 原煤灰分变化较大 一般在 20 30 超过 30 的情况也常见 净煤灰分 一般在 10 左右 胶质层厚度一般在 9 15mm 挥发分一般在 30 39 硫含 量一般在 0 2 左右 磷含量一般在 0 01 0 02 属低硫 低磷煤 发热量一 般在 7000 大卡 公斤左右 根据化验资料 按照中国煤炭分类国家标准 本矿 区的各煤层挥发分差距不大 胶质层厚度也基本相近 主要以煤的粘结指数 GRI 为依据 GRI 65 的定为气煤 GRI 65 的定为 1 3 焦煤 本矿区参与储 量计算的 5 个煤层 除 51 层和 58 层为气煤外 其他煤层均为 1 3 焦煤 煤的 变质作用以区域变质作用为主 7 1 3 勘探程度及可靠性 1 3 1 对地质勘探程度的评价 根据本矿区域构造复杂程度和煤层稳定性 将 F4 号断层以西构造类型定 为 II 类 F4 以东定为 III 类 煤层定为 II 类 综合上述结果 本区勘探类 型定为 类 型 岩浆侵入 在本区内没有岩浆岩侵入体 评定为 类 本矿区煤层稳定程度为 II 类 矿区各煤层顶底板多数为粉细砂岩类 少数为中砂岩 多数煤层没有伪顶 个别有伪顶的 其伪顶岩性为粉砂岩 厚度在 0 9m 2 35m 之间 各煤层的顶 底板平整 只局部有凸凹不平 顶板较完整 裂隙不发育 煤层倾角一般 10 25 之间 故将其地质条件评定为 类 8 第 2 章 井田境界 储量 服务年限 2 1 井田境界 2 1 1 井田周边情况 北界与新立矿 新建矿相邻 南界到桃七三区 58 号煤层 600 标高 东界 为 F11 号断层 与桃山矿相连 西部以 F14 号断层为界 与东风矿相邻 2 1 2 井田境界确定的依据 1 以地理地形 地质条件作为划分井田境界的依据 2 要适于选择井筒位置 合理安排地面生产系统和各建筑物 3 划分的井田范围要为矿井发展留有空间 4 井田要有合理的走向长度 以利于机械化程度的不断提高 2 1 3 井田未来发展情况 新兴矿远景储量开发区为桃七三区 位于本矿区南部 2 5 公里处 桃七三 区的勘探区范围为 东与桃山矿生产区相邻 西部以 F14 号断层为界 北与新 兴矿生产区相邻 南以 F8 号断层为界 东西走向长 6 5 公里 南北倾斜宽 2 5 公里 面积约 6 25 平方公里 2 2 井田储量 2 2 1 井田储量的计算 设计井田范围内计算的煤层有 47 48 49 51 58 五层 各煤层储量 计算边界与井田境界基本一致 矿井储量是指矿井内所埋藏的数量 具有工业 价值的煤炭数量 它不仅包含着煤矿在地下埋藏的数量 而且还表示煤炭的质 量 反映井田的勘探程度及开采技术条件 矿井储量可分为矿井地质储量 矿 井工业储量和矿井可采储量 矿井工业储量是指平衡表内 A B C 级储量的总和 矿井设计储量是矿井工 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 矿井可采储量是 指矿井设计储量减去工业场地保护煤柱 矿井井下主要巷道及上下山保护煤柱 9 后乘以采区回采率的储量 2 2 2 保安煤柱 参照保护煤柱的设计原则如下 1 在一般情况下 保护煤柱应根据受护面积边界和移动角值进行圈定 2 地面受护面积包括受护对象及周围的受护带 3 当受护边界与煤层走向斜交时 洋感根据基岩移动角求得垂直与受护 边界方向的上山方向移动角和下山方向移动角 然后再确定保护煤柱 4 立井保护煤柱应按其深度 用途 煤层赋存条件和地形特点留设 立 井深度大于或等于 400 米的以边界角圈定 小于 400 米的以移动角圈定 为了安全生产 本设计矿井依据 煤矿安全规程 留设保安煤柱如下 1 各煤层在露头处留设 50 m 保安煤柱 2 边界断层留设 30 m 保安煤柱 3 井田内部断层留设 30 m 保安煤柱 4 河流两侧各留设 30 m 保安煤柱 5 地面建筑物留设 50 m 保安煤柱 按以上方法计算得 工业广场煤柱损失 3481 3 万吨 断层 地面 边界保安煤柱损失 795 35 万吨 总损失量 4276 65 万吨 损失率 21 89 2 2 3 储量计算方法 1 工业储量计算 计算公式如下 块段储量 块段面积 平均倾角余割 块段平均厚度 容重 根据原新兴立井初步设计储量诸图 通过等高线块段法计算本井田工业 储量为 19620 92 万吨 可采煤层储量计算见表 2 2 2 可采储量计算 计算公式如下 ZK ZC P C 式中 ZK 可采储量 10 ZC 工业储量 P 永久煤柱损失 C 采区回采率 回采要求 中厚煤层不应小于 80 薄煤层不应小于 85 经各煤层可采 储量计算 汇总计算得本设计井田可采储量为 14625 4 万吨 2 2 4 储量计算的评价 本设计井田的各类储量计算严格执照有关规定执行 由于技术水平所限 储量计算设计所得到的各种储量与实际可能有一定的误差 见表 2 2 表 2 2 可采煤层储量 单位 Mt 工业储量 万吨 煤层 名称 A BCA B C 设计损 失量 万吨 可采储量 万吨 回 采 率 473318 63641209 2694527 9054926 96693456 980280 482458 3525843 24523301 5977756 43222520 714280 493238 72431100 36674339 09101042 15753312 939180 512966 9918617 63584 5918836 75512736 776080 582743 72541124 01253867 7379714 33422952 837480 合计 15569 67564051 248219620 92384276 645915460 247980 2 3 矿井工作制度 生产能力 服务年限 2 3 1 矿井工作制度 该设计矿井年工作日确定为 300 天 矿井每日净提升 16 小时 采用四六 工作制制度 2 3 2 矿井生产能力的确定 矿井生产能力的大小主要根据井田储量 煤层赋存状况 地质条件等情况 来确定 还应该考虑到当前及今后市场的需煤量 本矿井的生产能力定为 1 8 Mt a 11 2 3 3 矿井服务年限 矿井服务年限计算公式如下 T Z A k 式中 Z 矿井设计可采储量 Mt A 矿井生产能力 Mt a k 矿井储量备用系数 k 1 3 1 5 根据本矿井实际情况 取 k 1 4 T Z A k 15460 2 180 1 4 61 35a 12 第 3 章 井田开拓 3 1 概述 3 1 1 井田内外及附近生产矿井开拓方式概述 新兴二矿位于七台河矿区西部 距七煤公司约十二公里 北部与新立矿 新建矿相邻 南部到桃七三区 58 号煤层 600 标高 东界为 F11 号断层 与桃 山矿相连 西部以 F14 号断层为界 与东风矿相邻 3 1 2 影响本设计矿井开拓方式的原因及其具体情况 井田开拓方式的选择应全面考虑各种因素 主要因素包括 1 井田地质和水文地质条件 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等 对以上各种因素要综合研究 通过系统优化和多方案技术经济比较后确定 影响本设计井田开拓方式的具体因素如下 1 地表因素 矿区地形属于漫岗及丘陵地形 地势特点西高东低 地表平均标高 170m 240 m 2 煤层赋存情况 整个井田的煤层上部标高在 100 m 下部标高在 600m 东界为 F11 号断 层 与桃山矿相连 西部以 F14 号断层为界 与东风矿相邻 整个矿区共有 5 层可采煤层 即 47 48 49 51 58 全区发育 煤层东西走向长约 6 9 公里 南北倾斜宽约 3 5 公里 本井田煤层系缓倾斜中厚煤层 平均倾角 在 20 左右 3 其他因素 七台河位于本区西部 泾流方向由南向北 垂直煤系地层走向 基本切割 13 本矿区全部煤系地层 对矿区的开发有一定的影响 3 1 3 确定井田开拓方式的原则 1 贯彻执行有关煤炭工业的技术政策 为多出煤 早出煤 出好煤 投 资少 成本低 效率高创造条件 要使生产系统完善 有效 可靠 在保证生 产可靠和安全的条件下减少开拓工程量 尢其是初期建设工程量 节约基建工 程量 加快矿井建设 2 合理集中开拓布置 简化生产系统 避免生产分散 为集中生产创造 条件 3 合理开发国家资源 减少煤炭损失 4 必须惯彻执行有关煤矿安全生产的有关规定 要建立完善的通风系统 创造良好的条件 减少巷道维护量 使主要巷道经常性保持良好状态 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 应将不同煤质 煤种的煤层分别开采 3 2 矿井开拓方案的选择 3 2 1 井硐形式和井口位置 开拓方式按照井筒的倾角不同 水平 倾斜 垂直 分为平硐开拓 斜井 开拓 立井开拓和综合开拓方式 平 斜 立井中的任何二或三种形式相结合 进行开拓 等四种方式 开拓方式依据井筒 或平硐 与煤层位置的不同又 有若干分类 1 平硐开拓 在侵蚀基准面以上的山岭或丘陵地区的煤层 由地面开凿 通向煤层的平硐 可利用平硐开拓煤田的全部或一部分 2 斜井开拓 对于表土层较薄 煤层赋存较浅 水文地质条件简单的煤 田 一般都可以采用斜井开拓 斜井开拓在各种倾角煤层开拓中都得到了广泛 的应用 3 立井开拓 适应性很强 可用于各种地质条件 同时在技术上也成熟 可靠 一般在表土层厚 煤层赋存深时 应采用立井开拓 14 1 井筒形式 平硐开拓是最简单的开拓方式 有很多突出优点 首先我们应该考虑平硐 开拓方式是否可行 参照平硐开拓方式适用条件 结合本设计井田的地形地质 及煤层赋存特征可知 平硐开拓方式的条件不具备 因此 平硐开拓方式对本 设计井田不适用 排除采用平硐开拓方式 立井开拓和斜井开拓方式在技术上 均可行 综合开拓虽然对工业广场布置和井底车场要求很高 但针对本井田的 地质状况 综合开拓方式也可行 应该予以考虑 依据本井田的地质状况 煤 层赋存情况及井型 服务年限等要求 对本井田开拓方式选择提出三种方案 1 方案一 双立井开拓方式 见图 3 2 2 方案二 双斜井开拓方式 见图 3 3 3 方案三 主立井副斜井开拓方式 见图 3 4 1 技术比较 方案一 双立井开拓方式 优点 适应性强 技术成熟可靠 井筒短 提升速度快 提升能力大 通风断面大 风阻小 满足大风量要求 便于井筒延伸 对于开采深部赋存煤层有长处 缺点 初期投资大 建井期限稍长 需要大型的提升设备 多水平开拓 立井石门长度大 掘进工程量大 掘进费用高 方案二 双斜井开拓方式 优点 掘进速度快 初期投资较双立井开拓较省 井筒设备较简单 建井期稍短些 缺点 井筒过长 煤柱损失严重 通风线路长 通风阻力大 费用增加 井筒过长 如果地质条件复杂 不易维护 安全性降低 辅助运输时间长 15 方案三 主立井副斜井开拓方式 优点 掘进速度快 可满足最大风量的通风要求 有助于辅助运输 缺点 井口相距较远 不利于工业广场的布置 地面工业建筑分散 生产调度及联系不方便 地面工业建筑占地多 增加了煤柱损失 技术比较见表 3 2 表 3 2 技术比较 方 案 名 称 优 点缺 点 双 立 井 开 拓 1 适应性强 技术成熟可靠 2 井筒短 提升速度快 提升能 力大 3 通风断面大 风阻小 满足大 风量要求 4 便于井筒延伸 5 对于开采深部赋存煤层有长处 1 初期投资大 建井期限稍长 2 需要大型的提升设备 3 多水平开拓 立井石门长度大 掘 进工程量大 掘进费用高 双 斜 井 开 拓 1 掘进速度快初期投资较双立井 开拓省 2 井筒设备较简单 3 建井期稍短些 1 井筒过长 煤柱损失严重 2 通风线路长 通风阻力大 费用增加 3 井筒过长 地质条件复杂时 不易维护 安全性降低 4 辅助运输时间长 主 立 副 斜 井 1 掘进速度快 2 满足最大风量的通风要求 3 有助于辅助运输 1 井口相距较远 不利工业广场的布 置 2 地面工业建筑分散 生产调度联系 不方便 3 地面工业建筑占地多 增加了煤柱 损失 依据开拓方案技术比较 可初步选定两种较合理开拓方案 方案一 双立井开拓方式 方案二 双斜井开拓方式 主井采用皮带提升 17 副井采用串车 提升 25 16 方案三 主立井副斜井开拓方式 方案一 图 3 2 双立井开拓方式 图 3 2 双斜井开拓方式 图 3 3 主立井副斜井开拓方式 17 2 经济比较 方案一 方案二在技术均较合理 两者之间的区别在于井筒掘进费用以及 他们的维护费用 提升费用 主石门掘进长度等等 两个方案的井底车场 水 平运输大巷以及各种采区石门和采区上山 斜巷 的工程量基本相等 因此 只需要比较它们的不同之处 即建井工程量 生产经营费用 基建费用和维护 费用等 开拓方案经济比较见表 3 5 表 3 5 方案经济比较表 方 案双 立 井 开 拓双 斜 井 开 拓 内容工程 量单价 元 费 用 元 工程量单 价 元 费 用 元 单位 名称 数 量 单 位 数 量 数 量 数 量 单 位 数 量 数 量 基岩段 主井掘进 3010m319589687400102 610m85038724078 基岩段 副井掘进 3010m319589687400102 610m92159454590 基岩段 主井辅助费 3510m4278114973350106 610m1477415429284 基岩段 副井辅助费 3310m4521414920620107 610m1477415896824 表土层 副井辅助费 310m2343570305010 2610m118221212937 2 主井 提升费用 50 9 10m0 858436 727510m0 398298 5 副井 提升费用 15 8 10m2 7143048627 5110m0 681187343 箕斗 2 个 243750487500 罐笼 2 个 218750437500 18 钢丝绳 输送机 12010m4955792800 皮带 11010m525063000 主井 提升机 1 个 101750010175001 个 9200092000 副井 提升机 1 个 8762508762501 个 92375009237500 总 计 12549862 821281575 5 吨煤成本 13 9423 65 从经济比较表可知 立井开拓比斜井开拓投资少 所以该设计矿井选择方 案一 采用双立井开拓方式 2 井口位置 井口位置的选择是井田开拓的重要组成部分 井口位置与开拓方式要相互 协调 经综合比选后择优确定 特别是提 运煤炭的主井位置还要与地面生产 系统 工业广场布置相匹配 需要综合考虑的主要因素和原则如下 1 井下条件 在井田走向的储量中央或靠近中央位置 使井田两翼可采储量基本 平衡 井筒应尽量避开或少穿地质及水文复杂的地层或地段 勘探程度及初期工程量 2 地面条件 井筒位置应选在比较平坦的地方 并且满足防洪设计标准 井口要避开地面滑坡 岩崩 雪崩 泥石流 流砂等危险地区 井口及工业场地位置必须符合环境保护的要求 工业场地不占或少占用良田 井口位置要与矿区总体规划的交通运输 供电 水源 居住区 辅 助企业等的布局相协调 使之有利生产 方便生活 在本设计井田中 提出三种井筒位置方案 19 方案一 井筒位于井田浅部 方案二 井筒位于井田中部 方案三 井筒位于井田深部 经过简单的技术比较后认为 井筒位于井田浅部 煤柱尺寸最小 压煤最少 但石门最长 井筒位于井田中部时 煤柱尺寸稍大 但石门长度较短 且沿石门的运 输工程量也小 井筒位于井田深部 煤柱尺寸最大 压煤量最大 且初期工程量大 石 门也较长 但对于开采井田深部煤层及井通延伸有利 本井田煤层均为倾斜中厚煤层 井田走向长度不大 但倾斜长度较大 从有利井下运输和保证初水平合理的服务年限出发 也应该将井筒布置在井田 中部或稍靠上方的位置 由此可初步确定本设计井田的井筒位置在井田的中部 稍靠上方 3 2 2 开采水平数目和标高 煤层赋存为倾斜状态时 一般又浅部向深部开采 以达到工程量少 建设 速度快 投资省 成本低的效果 根据煤层的赋存条件和倾斜长度 一个井田 可以单水平开采 亦可以多水平开采 从上往下逐水平开采 每个开采水平 设井底车场和运输大巷 供该水平各采区煤的外运 辅助运输和通风用 煤矿科技迅猛发展 在高度机械化的基础上实现高度集中化是主要的发展 方向 高产高效矿井要求集中在一个水平 1 2 个工作面生产 这就要求加 大工作面 采区和水平的走向及倾斜尺寸 要求有丰富的资源 较长的服务年 限 本设计井田水平标高的确定主要考虑了以下几个因素 1 合理的水平服务年限 2 煤层赋存条件及地质构造 3 生产成本 4 水平接替 5 井底车场及其主要硐室的位置应尽量处于较好的岩层内 根据上述因素 本设计井田设计提出水平划分方案如下 20 方案一 井田划分两个开采水平 一水平标高 150m 水平垂高 250 m 二 水平标高为 400 m 一水平实行上山开采 二水平上下山开采 方案二 井田划分三个开采水平 一水平标高 200m 二水平标高 400 三水 平标高 800 m 各水平均实行上山开采 经过技术经济比较后发现 方案二虽然在技术上可行 但是在经济上投资 较大 各水平的间距较小 储量不足 接续较紧张 方案一的水平服务年限 能够满足一水平服务年限不小于 30 年的基本要求 储量充足 且有利于采区 的接续 巷道利用率高 吨煤成本相对较低 故而采用方案一的水平划分方法 即划分两个开采水平 一水平标高分别为 150m 和 400m 一水平垂高为 400m 二水平垂高为 250m 一水平采用上山开采 二水平采用上下山开采 3 2 3 开拓巷道的布置 开拓巷道是指为全矿井 一个水平或若干采区服务的巷道 如井筒 井底 车场 主要石门 运输大巷和回风大巷 或总回风道 主要风井等 1 运输大巷的布置 运输大巷服务于整个开采水平的煤炭和辅助运输 人员 矸石 材料 设 备等 以及通风 排水和管线敷设 服务年限很长 煤层群开拓时 主要巷道布置方式一般可分为三类 1 单层布置 自井底车场开掘主要石门后 分煤层设置水平运输大巷 2 分组集中布置 在煤层群中 相近的煤层为一组设集中大巷 由集中 运输大巷开采石门与各煤层联系 自井底车场开掘主要石门与各分组集中大巷 贯通 3 集中布置 在开采近距离煤层群时 只开掘一条水平集中运输大巷 用采区石门联系各煤层 依据本井田的地质条件及煤层赋存状况 本井田共有可采煤层 5 层 即 47 48 49 51 58 其中 47 与 48 平均间距 11m 48 与 49 煤层平均间 距 15m 49 与 51 平均间距 16m 51 与 58 煤层平均间距 135m 针对上述情况 有对比表可知 本井田适合于分组集中大巷布置 见图 3 1 和 3 2 东一 中一 西一 21 图 3 1 分组集中大巷 东一 中一 西一 图 3 2 集中大巷 表 3 2 大巷布置比较表 特点分组集中大巷布置集中大巷布置 优 点 1 总的巷道工程量较少 2 生产比较集中 3 采区巷道分组联合布置 4 大巷容易维护 运输条件好 1 大巷工程量少 2 生产区域比较集中 运输条件好 3 采区巷道集中联合布置 开采程序 比较灵活 开采强度大 4 大巷维护容易 缺 点 1 石门长度较长 2 掘进工程量大 1 总的石门长度大 2 初期工程量大 建井时间长 3 有反向运输 适应 条件 1 可采煤层数目多 间距大小 不同 2 采区巷道为分组联合布置 煤层分组间距大 3 井底车场在煤层群上部或中 1 煤层间距小 2 井田走向长度大 服务年限长 3 下部煤层底版有坚硬有岩层 采区 尺寸大 石门长度短 22 间时 初期工程少 工期大 3 3 选定开拓方案的系统描述 3 3 1 井硐形式和数目 本设计井田采用一对立井开拓 即主井 副井 主井用以提升煤炭 副井 用以提矸 升降人员 下放材料和设备及兼作进风井 3 3 2 井硐位置及坐标 井筒确定在坐标 X 5071000 Y 85500 附近理由是 1 地处井田储量中央 井筒距北部边界 1 3km 南部边界 1 7km 西部边 界 3 1km 东部边界 4 6km 2 有较好的地形条件 井口处标高 150m 地面坡度不足 2 平正土方 量小 3 交通条件好 靠近城密公路 井口距公路 1 5k m 4 有较好的居名点条件 工人村距井口 400 m 左右 确定井筒坐标为 主井井口坐标为 XB 5070808 YB 85680 副井井口坐标为 XA 5070924 YA 85586 主井井口标高为 185m 副井井口标高为 185m 拟定二水平为井筒最终水 平 主井井深 475m 副井井深 450m 两井筒中心线间距为 60m 提升方位角 为 25 主井井筒直径 6 5m 副井井筒直径 6 5m 均采用整体式混凝土井壁 井壁厚度 450mm 23 3 3 3 水平数目及高度 本井田采用多水平开拓 拟定第一水平为 150m 本井大部分采区的煤层浅 部标高在 100 垂高为 250m 实行上山开采 第二水平拟定标高为 400m 实 行上下山开采 3 3 4 石门 大巷 运输大巷 回风大巷 数目及布置 1 大巷数目 二条运输大巷 一条回风大巷 2 大巷布置 大巷布置形式主要有煤层大巷 岩石大巷两种 对于各种大巷布置方式分 述如下 1 煤层大巷 当煤层顶底板较稳定 煤层较坚硬 易维护 煤层起伏和 断层 褶皱小时 可保证巷道较为平直 保证运输设备运行 没有瓦斯与煤的 突出 无严重自燃发火等情况下 应优先考虑采用煤层大巷 对于新建矿井 在煤层中布置巷道 在建设期间 还有早出煤 早投产 节省投资以及探明地 质情况的优点 下列情况宜布置煤层大巷 单独开拓的薄煤层或中厚煤层 煤层群中相距较远的单个薄煤层或中厚煤层 走向不大 资源 储量有 限 服务年限短的 煤层群组下部的薄及中厚煤层中开集中大巷的 煤质坚硬 围岩稳定 维护简单 费用不高的煤层 煤系底部有强含水层或富含水的岩溶时 不宜布置底板大巷的 煤层坚硬而顶板松软或膨胀 难以维护的 2 岩石大巷 优点很多 如维护条件好 费用低 大巷方向 坡度可根据运输等功能要 求选定 而较少受地质构造的影响 可不留或少留护巷煤柱 煤的损失少 安 全条件好 受煤和瓦斯突出以及自燃发火影响较小 缺点主要为岩石工程量大 掘进速度慢 投资费用高 建设工期长 在具体条件下是采用岩石大巷还是煤 层大巷需要做全面细致的方案比较才能合理的确定 24 本设计井田对大巷布置提出两种方案 方案一 煤层大巷布置 方案二 岩石大巷布置 煤层大巷与岩石大巷相比较有下列缺点 煤层大巷的巷道维护困难 维护费用高 当煤层起伏褶曲较多时 巷道弯曲转折多 机车运行速度受到限制 运 输能力降低 为了便于巷道维护 巷道维护留设保安煤柱增多 煤柱回收困难 资源 损失大 煤层有自燃发火危险时 一旦发火就要封闭大巷 导致矿井停产 而且 因煤柱受影响破坏 封闭效果不好 处理火灾困难 综上所述 煤层大巷与岩石大巷相比缺点大于优点 岩层大巷的优越性 是主要的 在本设计井田中 由于 47 48 49 51 煤层间距小且为主采煤 层 均可布置岩石集中大巷 所以采用方案二 岩石大巷布置 大巷与石门服务年限较长 运输能力要求大 所以大巷和石门的断面和支 护设计基本相同 断面尺寸运输大巷详见图 3 3 和图 3 4 3 3 5 井底车场形式的选择 井底车场是连接井筒和井下主要运输巷道的一组巷道和硐室的总称 是连 接井下运输和提升两个环节的枢纽 是矿井生产的咽喉 因此井底车场设计是 否合理直接影响矿井的安全和生产 1 设计依据 1 矿井设计生产能力及工作制度 2 矿井开拓方式 3 井筒及数目 运输大巷断面图 图 3 3 运输大巷断面图 25 图 3 4 石门断面 4 矿井主要运输巷道的运输方式 5 矿井瓦斯等级及通风方式 6 矿井地面及井下生产系统的布置方式 7 各种硐室有关的资料 2 设计要求 1 井底车场富裕通过能力 应大于矿井设计生产能力的 30 2 井底车场设计时 应该考虑到增产的可能性 3 尽可能提高井底车场的机械化水平 简化调车作业 提高井底车场通过 能力 4 应该考虑主 副井之间施工时便于贯通 5 井底车场线路不止应该结构简单 运行及操作系统安全可靠 管理使 用方便 布局合理 注意节省工程量 便于施工和维护 6 为了保护井底车场的巷道和硐室 在其所在范围内应该留设相应的保 安煤柱 3 立井井底车场的基本类型 26 1 环形式 立式 斜式 卧式 2 折返式 梭式 尽头式 4 井底车场形式选择 1 保证矿井生产能力 有足够的富裕系数 有增产的可能性 2 调车简单 管理方便 弯道及交岔点少 3 操作安全 符合有关规程 规范 4 井巷工程量少 建设投资省 便于维护 生产成本低 5 施工方便 各井筒间 井底车场与主要运输巷道间能迅速贯通 缩短建 井工期 6 当大巷或石门与井筒的距离较大时 能够布置下存车线和调车线 可选 择立式井底车场 7 井底车场形式也取决于矿车的类型 当采用定向卸载的底纵卸式 底侧 卸式矿车时