鸡西矿业集团城子河矿0.9Mta新井设计做的第七份

I 摘 要 本设计矿井为鸡西矿业集团城子河新矿 0 9Mt a 新井设计 共有 3 层可 采煤层 煤层平均厚度为 5 6m 设计井田的可采储量 67 555 Mt 服务年限 为 53 6 年 本矿井采用双立井开拓方式 划分两个开采水平 采用分组集中大巷布 置 大巷采用 10t 蓄电池式电机车牵引 3 0t 底卸式矿车运输 采煤方法为 倾斜长壁采煤法 采煤工艺为综合机械化采煤工艺 采空区处理方法为全部 垮落法 主井采用多绳摩擦箕斗提升 副井采用刚性组合罐道罐笼提升 关关键键词词 开采水平 倾斜长壁 II Abstract This design mineral well as the jixi mineral industry group limited liability company almond flower coal mine a new well designs having totally three layers can adopt the coal seam average and total thickness is 5 6 metre The coal seam industry card number is a zhace spirit coal designing the well farmland can adopt to keep the 67 555 Mts of deal the service time limit is53 6years This mineral well design adoption a upright well expands the way dividing the line two mine the level Adoption cent the set concentrates the big lane arranges the big lane adopts a storage battery type electrical engineering car leads a bottom unload type mineral car transports adopting coal method as the alignment long the wall adopts the coal method adopting coal craft as to synthesize the mechanization adopt the coal craft adopting empty the area handles method as all falls the method The main well adoption many rope rub the box promotes the vice well adopts the rigid combination a cage promotes KeyKey wordswords the level alignment long wall III 摘 要 I ABSTRACT II 绪论 VII 第 1 章 井田概况及地质特征 1 1 1 井田概况 1 1 1 1 交通位置 1 1 1 2 地形地势 1 1 1 3 气象和地震 2 1 1 4 井田区及邻区生产建设及规划情况 2 1 1 5 矿区经济状况 2 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 3 1 2 3 煤层赋存状况及可采煤层特征 3 1 2 4 岩石性质 厚度特征 5 1 2 5 水文地质情况 5 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 第 2 章 井田境界 储量 服务年限 8 2 1 井田境界 8 2 1 1 井田境界确定的依据 8 2 1 2 井田周边情况 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 2 3 矿井工作制度 生产能力 服务年限 10 IV 2 3 1 矿井工作制度 10 2 3 2 矿井生产能力的确定 11 2 3 3 矿井服务年限 11 第 3 章 井田开拓 12 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 3 确定井田开拓方式的原则 12 3 2 矿井开拓方案的选择 13 3 2 1 井筒形式和井口位置 13 3 2 2 开采水平数目和标高 17 3 2 3 开拓巷道的布置 18 3 3 选定开拓方案的系统描述 20 3 3 1 井硐形式 20 3 3 2 井硐位置及坐标 20 3 3 3 水平数目及标高 21 3 3 4 石门 大巷数目及布置 21 3 3 5 井底车场的形式选择 21 3 3 6 煤层群的联系 24 3 3 7 带区划分 24 3 4 井硐布置和施工 26 3 4 1 井硐穿过的岩层性质及井硐支护 26 3 4 2 井筒布置及装备 26 3 4 3 井筒延深的初步意见 28 3 5 井底车场及硐室 32 3 5 1 井底车场形式的确定及论证 32 3 5 2 井底车场的布置 储车线路 行车线路的布置长度 33 3 5 3 井底车场通过能力计算 35 3 5 4 井底车场主要硐室 36 3 6 开采顺序 38 3 6 1 沿井田走向的开采顺序 38 3 6 2 沿煤层垂直方向的开采顺序 39 3 6 3 带区接续计划 39 V 3 6 4 三量 控制情况 39 第 4 章 带区巷道布置及带区生采产系统 41 4 1 带区概述 41 4 1 1 设计带区的位置 边界 范围 带区煤柱 41 4 1 2 带区地质及煤层情况 41 4 1 3 带区生产能力 储量及服务年限 41 4 2 带区巷道布置 43 4 2 1 区段划分 43 4 2 2 带区上山布置 43 4 2 3 带区车场布置 43 4 2 4 带区煤仓形式 容量及支护 48 4 2 5 带区硐室简介 49 4 2 6 带区工作面接续 50 4 3 带区准备 50 4 3 1 带区巷道准备顺序 50 4 3 2主要巷道断面示意图及支护方式 51 第 5 章 采煤方法 53 5 1 采煤方法的选择 53 5 1 1 采煤方法的选择 53 5 2 回采工艺 54 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 54 第 6 章 井下运输和矿井提升 58 6 1 矿井井下运输 58 6 1 1 运输方式和运输系统的确定 58 6 1 2 矿车的选型与数量 59 6 1 3 带区运输设备的选择 60 6 2 矿井提升系统 61 6 2 1 矿井主提升设备的选择及计算 61 第 7 章 矿井通风与安全 65 7 1 通风系统的确定 65 VI 7 1 概 述 65 7 2 风量计算和风量分配 65 7 2 1 风量计算 65 7 2 2 风量分配 65 7 2 3 风量的调节方法与措施 66 7 2 4 风速的验算 66 7 3 矿井通风阻力的计算 68 7 3 1 确定全矿井最大通风阻力和最小通风阻力 68 7 3 2 矿井等积孔的计算 69 7 4通风设备的选择 70 7 4 1 主扇的选择计算 70 7 4 2 电动机的选择 71 7 4 3 反风措施 71 7 5矿井安全技术措施 71 7 5 1 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施 71 7 5 2 预防井下火灾 72 7 5 3 预防水灾措施 72 7 5 4 其它事故预防 72 7 5 5 避灾路线及自救 72 第 8 章 矿井排水 74 8 1概 述 74 8 2 矿井主要排水设备 74 8 2 1 排水方式与排水系统简介 74 8 2 2 主排水设备及管路的选择计算 75 8 2 3 井底水窝排水设备的选择 76 第 9 章 技术经济指标 78 致 谢 辞 80 参 考 文 献 81 附录 1 82 附录 2 86 VII 绪绪论论 我觉得我在我的大学四年生活中学到了许多专业知识 为了巩固和运用这些知 识 在毕业之即做一毕业设计 城子河新井设计 希望借此机会锻炼自己 本设 计主要是关于新矿井的建设设计 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生产系统 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 找出矿井的最优设计 希望此次设计能够设计出高 产出 低投入的新型矿井 为采矿工作尽自己的一份力量 本次设计包括许多文 字叙述 CAD 制图 手工绘图 还包括各种方案的比较 设计高产高效的新型的矿井是本次设计的主要目的 希望通过这次毕业设计 学到更多的专业知识 能为以后的工作做好基础 8 第 1 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 城子河矿地理坐标为东经 130 33 40 北纬 45 20 40 矿内有 运煤专用铁路与国铁密林线鸡西车站相接 距离 7 5 公里 往东至正阳煤矿 6 5 公里 滴道矿 城子河矿 正阳矿 杏花矿 东海矿 通密山 鸡东 通密山 鸡西 鸡西矿务局 张新矿 二道河子矿 小恒山矿 恒山矿 水 源 地 通桦木林场 石墨矿 柳毛矿 至牡丹江 滴道 至林口 交通位置图 比例尺 1 600000 图 1 1 交通位置图 1 1 2地形地势 城子河矿地形呈丘陵起伏 有河流四条 但都在本井田极深部流过 对本 井田影响不大 9 1 1 3 气象和地震 鸡西属寒温带大陆性气候 最高气温为 38 最低气温可达 35 年降水 量 325 7 692 3mm 年蒸发量 1095 5 1430 6mm 年平均风速 4 1 4 7m s 风向多偏西风 每年十一月初至次年四月末为冻结期 最大冻深度 2 08m 1 1 4井田区及邻区生产建设及规划情况 在井田外 6 5km 处有正生产的鸡西矿物局正阳煤矿 矿井正常涌水量 100m3 h 最大涌水量 386m3 h 矿井瓦斯不大 属低沼气矿井 1 1 5矿区经济状况 矿区电源来源于鸡西发电厂 电压 35 千伏 变电所设有 35 3 15 千伏 5600 千伏安三相变压器及 4000 千伏安变压器各两台 本区内第四系地层广泛分布 地下含水量极其丰富 水源充足 矿区东部还有一座规模较大的砖瓦厂 供给市内用 1 1 2 2 地地质质特特征征 1 2 1 矿区范围内的地层情况 本井田的可采煤层均赋存在上侏罗系鸡西群城子河组 鸡西群穆棱组 在穆棱组上覆有巨厚的第三 第四地层晚侏罗系煤系地层不整合于元古界 古生界基底之上 基底由元生界麻山群泥盆系青龙山组及侵入的花岗岩组成 见表 1 1 第四系地层在井田内广泛分布 主要由砾砂和粗砂组成 中间夹有不连续 的亚粘土 在砂层上 伏有粘土及层厚 8 10m 的黑腐殖土 区内四纪层厚 度规律为东西薄 中间厚 南部厚 北部厚 第三系地层处均广泛分布 该地区由粉沙岩 泥岩组成 岩石胶结 松散 以灰绿色为主 厚度变化不大 表 1 2 地层系统表 10 界系统 群 组厚度 米 全新统10 20 全新统温泉河组20 40 上更新统顾乡屯组10 40 中更新统40 80 第四系 下更新统白土山组15 50 新生界 第三系上新统富锦组121 穆棱组 570 城子河组930中生界 上统 鸡西群 东荣组250 古生界中统青龙山组不清 元古界 侏罗系 麻山群不清 1 2 2 井田范围内和附近的主要地质构造 本矿区为一向南倾斜的单倾斜褶皱 岩层倾角变化不大 一般为 10 到 13 度 本井田的区域构造主要受新华夏系和北西向构造应力场的控制 又前者 派生的次级构造占明显优势 本区主要断层为 F1 F2 两个主要断层 断层 特征表见表 1 3 表 1 3 断层特征表 顺 序 名 称 性质 断层面走 向 落差 m 影响范围 1F1 正断 层 北向南10 50整个井田 2F2 正断 层 北向南200 250整个井田 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 本组共有煤层 3 组 本井田具有经济价值的可采煤层均集中在鸡西群城子河组 该组地层厚 11 度 930m 可采的煤层有 4 8 29 三个煤层 平均厚度 1 8m 各煤层倾角 在 10 13 本井田储量较大 煤层均是全井田发育的可采煤层 可采厚度 从 1 6 2 0m 主要煤层稳定 为单一煤层 底部多为炭质泥岩 煤层顶板 为粉沙岩 细砂岩 底板为粉沙岩及含炭质粉沙岩 可采煤层特征见表 1 4 表 1 4 可采煤层特征表 煤层厚度 m 围岩 最大 最小 序 号 煤 层 名 称平均 层间距 m 倾角 度 顶板 底 板 煤的 牌号 硬度 f 容重 t 3 m 煤层构 造及稳 定性 14 1 5 1 7 1 6 11 石英 砂岩 石 英 砂 岩 气 煤 F 31 325 单一煤 层较稳 定 28 2 0 2 0 2 0 21 411 粉砂 岩 粉 砂 岩 及 细 砂 岩 气 煤 F 31 325 单一煤 层较稳 定 329 1 8 1 8 1 8 33 711 粉砂 岩 粉 沙 岩 及 细 砂 岩 气 煤 F 31 325 单一煤 层稳定 12 1 2 4 岩石性质 厚度特征 有关岩石性质及厚度特征详见表 1 5 所示 1 2 5 水文地质情况 1 本区内水文地质条件比较简单 地面河流大者为穆棱河 因离本井田 较远 对本井影响不大 其余几条季节性小河对本井田影响不大 本矿浅部 涌水量为 220m 立方米 时 最大为 340 立方米 时 岩石主要物理力学性质见表 1 5 表 1 5 岩石主要物理力学性质指标表 名 称 容重 kg cm3 孔隙度 抗压强度 102kg cm3 抗拉强度 102 kg cm3 变形模量 102kg c3 弹性模量 kg cm3 砂岩2 0 2 65 252 200 5 0 40 5 81 10 砾岩2 3 2 65 151 150 2 1 50 8 82 8 泥岩2 7 2 851 6 5 212 830 6 2 02 75 10 灰岩2 2 2 75 205 200 5 2 01 85 10 页岩2 0 2 416 301 100 2 1 01 3 52 8 石英2 65 2 7 0 12 0 5 15 351 0 3 06 206 20 2 井田内的主要隔水层有第四系顶部黏土 亚黏土 中部黏土 亚黏土 层和第三系泥岩 砂岩层 3 地面水及各含水层之间的关系 本井田煤系裂隙水补给条件不好 富水性较小 矿井在开采过程中 排水 将以疏干煤系风化裂隙带的储水量为主 开采初期 矿井涌水量增大 随着 开采的不断进行 水的静储量逐渐消耗 矿井的涌水量会逐渐减小 并趋于 相对稳定状态 13 1 2 6 沼气 煤尘及煤的自燃性 本井田瓦斯取样的控制浓度在 340 5 933 2m 在 737 5m 以上 甲烷成 分为 0 85 36 75 在 800 4 933 2m 深为 28 18 45 26 平均为 34 31 37 05 二氧化硫一般为 6 44 8 95 瓦斯成分及含量均很低 由于地质报告没有明确提出矿井的瓦斯等级所以 本设计只能根据上述数据 进行分析 同时参考集贤矿井的煤尘瓦斯情况 初步确定本矿井瓦斯等级为 低沼气矿井 并有煤尘爆炸危险和自然发火倾向 本矿井的恒温带温度 5 6 深度 20m 500m 水平的平均地温为 19 5 700m 水平为 25 3 900m 水平为 30 9 煤层顶底板岩石主要为粉沙岩和细砂岩 抗压强度一般在 500 1100kg cm2 左右 根据资料 预计本矿井各煤层顶板类型均在一级 类以上 1 2 7 煤质 牌号及用途 本矿井煤的挥发分一般大于 40 属低变质煤 粘结性较低 煤种主要 为气候 长焰煤次之 煤种在垂向上无明显变化 1 1 有有害害成成分分 灰分 本井田煤的灰分含量 Ag 为 10 96 24 45 多属中低灰煤层 其中几个主要可采煤层均为低灰煤层 硫 各煤层硫的含量很低 原煤全硫 SgQ 为 0 1 0 41 属特低硫煤 磷 各煤层原煤磷的平均含量为 0 003 0 061 属特低 低磷煤 2 2 发发热热量量 各煤层煤的平均发热量 QfD 为 3063 6849 大卡 kg 3 3 元元素素分分析析 各煤层碳 Cr 的平均含量为 80 84 82 66 Hr 的平均含量为 5 32 5 86 Or 的平均含量为 10 61 12 62 说明煤的元素组成稳 14 定 属低变质煤 4 4 工工业业用用途途评评述述 本井田原煤按现行煤炭应用分类法属于 气煤 由于本区气煤低灰 低磷 低硫 具有一定的胶质层厚度 所以 本矿井原煤经洗选加工后可做 为优良的配焦和化工精练 副产品可供动力或民用 1 1 3 3勘探程度及可靠性勘探程度及可靠性 本矿井所在地区从 1965 年就开始进行地质勘探工作 先后经过普查 详 查 精查阶段 采用了钻探 测井和地震 相互结合的综合勘探手段 精查 地质报告提供的资料比较齐全 精查阶段查明了主要断层和构造及煤层厚度 结构和分布范围 比较可靠地提供了煤层层位的对比资料和测井成果 存在问题 1 瓦斯取样虽然不少 但是 未作矿井瓦斯涌出量的祥述 也未指出矿 井的瓦斯等级 2 对于落差小于 30m 的断层 未作评价 控制不够 给设计带来一定困 难 15 第 2 章 井田境界 储量 服务年限 2 1 井田境界 2 1 1 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 2 井田周边情况 在井田外 6 5km 处生产的鸡西矿物局正阳煤矿 经技术经济分析后 确 定本设计井田境界为 西以以坐标系统 5195150 为技术边界 东以 5189700 为井田境界 深部以 4 煤层 850m 煤层底板等高线边界 浅部为 29 煤层 800m 为界 南部以 850m 煤层底板等高线为井田境界 井田走向 2 5km 倾向 6km 井田面积约 13km2 2 1 3 井田未来发展情况 随着技术的进步和勘探水平的提高 井田范围内的储量会越来越精确 可能在更深部发现可采煤层 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 4 8 29 三层 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 16 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 400m 的以边界角圈定 小于 400m 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 20 m 保安煤柱 2 边界断层留设 20m 保安煤柱 3 井田内部断层留设 20m 保安煤柱 4 河流两侧各留设 20m 保安煤柱 5 地面建筑物留设 50m 保安煤柱 按以上方法计算得 工业广场煤柱损失 2 07Mt 断层保安煤柱损失 3 15Mt 大巷保安煤柱损失 2 24 Mt 边界保安煤柱损失 4 15 Mt 总损失为 11 61 Mt 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 17 根据原城子河矿初步设计储量诸图 通过等高线块段法计算本井田工业 储量为 81 087Mt 各煤层工业储量见表 2 1 表 2 1 可采煤层储量总表 单位 Mt 工业储量 Mt 煤层别 ABCA BA B C 备注 4 751 4960 112361711 52947 5 8 544 5611 8964 61156 32120 9 29 692 71002 41345 21695 13040 3 总计1988 62574 33545 84562 98108 7 2 可采储量计算 计算公式如下 ZK ZC P C 81 087 11 61 85 67 555 式中 ZK 可采储量 Mt ZC 工业储量 Mt 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 汇总计算出本设计井田可采储量为 67 555 Mt 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 2 2 3 3 矿矿井井工工作作制制度度 生生产产能能力力 服服务务年年限限 2 3 1 矿井工作制度 该设计矿井年工作日确定为 330d 矿井每日净提升 16h 采用三八工作 制制度 18 2 3 2 矿井生产能力的确定 1 矿井设计生产能力的确定原则 应根据地质条件 国民发展需要和国内外市场需求 技术装备和管理水 平 充分考虑科学技术进步等因素 依据投资少 出煤快 经济效益好的原 则合理确定 2 确定矿井生产能力的重要因素 1 储量是指基础储量中经济可采部分 2 地质和开采条件技术装备和管理水平 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 根据该井田的实际情况 初 步拟定了三种矿井年生产能力方案 具体如下 方案 A 1 5Mt a 方案 B 1 2Mt a 方案 C 0 9Mt a 上述三种方案 具体选择哪一种 还应该根据矿井服务年限来确定 综合 考虑采用方案 C 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 67 555 90 1 4 53 6Ta 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 53 6a 19 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 鸡西矿务局距本区约 5km 在井田外 6 5km 处生产的鸡西矿物局正阳煤 矿 3 1 2 影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况 1 井田内煤层埋藏深度为 0 850m 煤层倾角 11 左右 其中 4 8 和 29 层间距分别约为 34 2 和 25 5m 可联合开采 2 煤层平均倾角约 11 且含水层较少 可以采用上山开采 3 构造复杂 井田内有 F1 F2条大断层 4 顶 底板为粉砂岩 粉细砂岩等硬质岩层 稳定性较好 3 1 3 确定井田开拓方式的原则 1 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 尤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 必须贯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 20 3 2 矿井开拓方案的选择 3 2 1 井筒形式和井口位置 一 井筒形式方案比较 依据该井田的地形 地质构造 煤层赋存等因素 提出两种井筒开拓方 案 具体情况如下 方案 1 双斜井开拓 方案 2 双立井开拓 以上两种井筒开拓方案技术比较如下 1 双斜井开拓 斜井与立井相比有如下优点 1 井筒掘进技术和施工设备比较简单 掘进速度快 地面工业建筑 井筒装备 井底车场及硐室都比立井投资少 2 井筒装备和地面建筑物少 不用大型提升高备 钢材消耗量小 3 胶带输送机提升增产潜力大 改扩建比较方便 容易实现多水平生 产 并能减少井下石门长度 缺点 1 在自然条件相同时 斜井要比立井长得多 2 围岩不稳固时 斜井井筒维护费用高 采用绞车提升时 提升速度 低 能力小 钢丝绳磨损严重 动力消耗大 提升费用高 当井田斜长较大 时 采用多段绞车提升 转载环节多 系统复杂 更要多占用设备和人力 3 由于斜井较长 沿井筒敷设管路 电缆所需的管线长度较大 4 斜井通风风路较长 对瓦斯涌出量大的大型矿井 斜井井筒断面小 通风阻力过大 可能满足不了通风的要求 不得不另开专用进风或回风的立 井并兼做辅助提升 当表土为富含水的冲积层或流砂层时 斜井井筒掘进技术 复杂 有时难以通过 适用条件 煤层赋存较浅 垂深在 200 米以内 煤层赋存深度为 0 500 米 含水砂层厚度小于 20 40 米 表土层不厚 水文地质情况简单的 21 煤层 井筒不需要特殊方法施工的缓倾斜及倾斜煤层 技术评价 城子河矿井田属近水平煤层 根据煤层的赋存情况 采用斜 井开拓在技术上不可行 2 双立井开拓 立井与斜井相比有如下优点 1 立井的井筒短 提升速度快 提升能力大 对辅助提升特别有利 2 机械化程度高 易于自动控制 3 井筒为圆形断面 结构合理 维护费用低 有效断面大 通风条件 好 管线短 人员升降速度快 缺点 井筒掘进技术和施工设备相对复杂 掘进速度慢 地面工业建筑 井筒 装备 井底车场及硐室等初期投资较多 适用条件 煤层赋存深度 200 1000m 含水砂层厚度 20 400m 立井开 拓的适应性很强 一般不受煤层倾角 厚度 瓦斯 水文等自然条件限制 技术上也比较可靠 当地质条件不利于平硐或斜井开拓时均采用立井开拓方 式 方案一 技术评价 根据本井田的地表 地质构造 煤层赋存状况等因素 满足 采用双立井开拓 故此方案在技术上可行 22 方案二 开拓方案经济比较见表 3 1 表 3 1 开拓方案经济比较表 项目名称方案一 万元 方案二 万元 主井 1475 1050 10 4 154 9300 3000 10 4 90 副井 1475 1050 10 4 154 9300 3000 10 4 90 井 筒 风井 700 3000 10 4 210250 1050 10 4 15 6 井底车场 800 900 10 4 721000 900 10 4 90 石门开凿 350 800 10 4 282050 800 10 4 164 二水平延 深开凿 3000 1150 10 4 3451500 1150 10 4 172 5 总计 964 8620 9 根据开拓方案经济比较得方案二比较合理 二 井口位置 对矿井井筒位置有以下的要求 1 井下条件 1 在井田走向方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 这样可使走向运输大巷的运输费用最低 同时在生产中能保持两翼 均衡生产和采区的正常接续 而且巷道维护 通风等费用也相应降低 若因 地面 井下某种因素影响靠近中央位置 需要偏离时 在可能条件下要少偏 离 尽量避免井筒偏于一侧 形成单翼生产的不利局面 特别是第一水平量 亦可采储量的平衡问题 23 2 在井田倾斜方面 采用单水平开采时考虑上 下山合理的长度 井 筒与上山下部运输大巷靠近 与井底车场形成一体 尽可能不搞石门 采用 多水平开拓时 在考虑各水平石门工程量总和小的同时 应首先考虑第一水 平的开采 然后兼顾其他水平 井筒与井底车场及主要运输大巷位置的选择 统一考虑 3 开拓方式和井口位置选择时 一定要与初期移交达产采区的位置及 其接续统一考虑 初期采区要选择在地质 特别是构造 煤层厚度及稳定性 顶底板 和水文条件好 煤层储量丰富 勘探程度高 地面无建筑物或少量 移迁建筑物 便于迅速达产和增产的地段 同时尽量靠近井田中部 井筒应 靠近初期移交 达产采区 是井筒到底巷道掘出井筒场地保护煤柱后即可掘 进准备采区和工作面 使基建工程量少和贯通连锁工程短 达到投资少 建 井工期短的好效果 4 井筒应尽量避开或少穿地质及水文复杂的地层或地段 同时将井底 车场置于地质和水文条件好的稳定岩层中 并注意不受底部强含水层承压水 威胁 5 尽量减少井筒及工业场地煤柱数量 特别是少压或不压前期开采条 件好的煤层 有条件时可放在无煤带和煤层无开采价值的地带 2 地面条件 1 井筒应建在比较平坦的地方 2 井口应满足防洪设计标准 3 井口要避开地面滑坡 岩崩 泥石流 流砂等危险地区 4 井口及工业场地位置必须符合环境保护的要求 5 工业场地要少占或不占良田 6 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 助企业等布局相协调 使之有利于生产 方便生活 根据城子河井田的地质情况井筒可位于井田中央位置 将井筒放在井田中央位置时 压煤量为 200 万吨 确定井口的位置 坐标为 主井 423963 9 5023778 65 副井 423965 75 5023871 3 24 3 2 2 开采水平数目和标高 1 开采水平 简称 水平 开采水平的尺寸以水平垂高表示 水 平垂高是指该水平开采范围的垂高 合理的水平垂高的要求 1 具有合理的阶段斜长 2 具有合理的区段数目 3 要有利于采区的正常接替 4 证开采水平有合理的服务年限及足够的储量 5 经济上有利的垂高 根据以上各方面原因及本井田的实际情况 现确定水平划分方案 见下表 3 2 表 3 2 矿井的阶段高度 m 井型 开采缓斜煤层的矿 井 开采倾斜煤层的矿 井 开采急倾斜煤层的 矿井 大 中型矿 井 100 250100 250100 150 小型矿井60 10080 12080 120 2 水平划分方案比较 根据以上各方面原因及本井田的实际情况现确定水平划分方案如下 方案一 二水平上下山开采 方案二 三水平上山开采 第一水平的标高取 250m 第一水平的标高取 250m 第二水平的标高取 500m 第二水平的标高取 500m 第三水平的标高取 750m 阶段垂高为 250m 阶段垂高为 250m 则 第一水平储量为 4503 7 万吨 则 第一水平储量为 4503 7 万吨 第二水平储量为 2251 8 万吨 第二水平储量为 1688 9 万吨 第三水平储量为 562 9 万吨 第一水平服务年限 35 6 第一水平服务年限 43 25 第二水平服务年限 18 第二水平服务年限 13 5 第三水平服务年限 5 5 根据这两种方案所计算的各项数据 对各方案评价如下 方案一 该方案的阶段垂高 服务年限符合 煤矿生产安全规程 的规 定 煤层为缓倾斜煤层 宜采用上下山开采 故选用此方案 方案二 该方案的阶段垂高及服务年限符合 煤矿生产安全规程 的规 定 但不满足服务年限要求 故此方案不可行 总储量为 Zc 67 555Mt 设计生产能力为 0 9Mt a 服务年限为 T Z AK 67 555 0 9 1 4 53 6a 水平划分示见图 3 3 图 3 3 水平划分示意图 3 2 3 开拓巷道的布置 水平巷道的主要任务是担负煤矸 物料和人员的运输 通风排水 架设 管线 对大巷的基本要求是便于运输 利于掘进和维护 能满足通风安全的 需要 1 开拓巷道布置方式的选择 各种方式的适用条件如下 1 分煤层大巷适用条件 1 煤层数不多 层间距大 石门长 2 井田走向长度短 服务年限不长 3 井底车场或平硐在煤层顶板 26 4 煤质牌号不同 要求分采 分运 5 产量 风量均大 需要疏解 6 各煤层底板 均有坚硬岩层 2 分组集中大巷适用条件 1 煤层数多 层间距大小悬殊 2 按煤层的特点根据运输 通风要求组合 经济上有利 3 多水平生产 容易解决运输 通风的干扰 3 集中运输大巷适用条件 1 适于煤层层数多 层间距不大的矿井 2 井田走向长度大 服务年限长 3 下部煤层底板有坚硬岩层 容易维护 4 煤质牌号相同 要求分采分运 5 自然发火严重 便于分区 分段处理事故 6 采区尺寸大 石门长度短 2 阶段或水平是沟通采区与井底车场的交通运输干线 并进行通风 排 水及布设管线 当上一阶段采完后 又可作为下一阶段或水平的总回风道 其工作年限较长 如果采用单一水平开拓 其工作年限与矿井服务年限相同 开拓方案剖面见图 3 4 带区下部车厂绕道 联络巷 带区运输巷 带区运料巷 带区集中回风大巷 带区集中运输大巷 带区煤仓 副井 主井 风井 27 图 3 4 开拓方案剖面示意图 3 3 选定开拓方案的系统描述 3 3 1 井硐形式 根据城子河井田的地形地势 煤层赋存 地质构造等因素 经过第二节中 井筒形式确定方案的技术和经济比较 该矿井采用双立井开拓 3 3 2 井硐位置及坐标 井筒位置就是确定井筒沿煤层走向和倾斜方向上的具体尺寸 并用直角 坐标和方位角予以表示 选择井筒位置的条件 1 地面条件 2 井下条件 1 工业场地占地面积 1 按运输量确定井筒置 2 地形与工程地质条件 2 根据地质条件确定井筒位置 3 煤的运输方向 3 煤柱量 4 生产建设与住宅位置 4 勘探程度和初期工程量 根据城子河井田的实际情况 并考虑到上述的条件 该设矿井井筒位置 详见开拓方案剖面示意图 两立井位于井田中央 坐标分别为 主井 423963 9 5023778 65 副井 423965 75 5023871 3 3 3 3 水平数目及标高 根据本矿地质条件及煤层赋存条件 将本矿划分为两个水平 一水平在 250m 二水平在 500m 阶段垂高 250m 3 3 4 石门 大巷数目及布置 根据城子河地质条件及以上技术经济比较 确定城子河矿井采用的开拓巷 道布置方式为分组集中运输大巷及主石门布置 28 城子河矿井大巷 石门断面的各项内容见图 3 5 表 3 6 图 3 7 和表 3 8 3 3 5 井底车场的形式选择 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 直接影响着矿井的安全和生产 由于煤层赋存条件的差异及井型的大小不同 井底车场可分为 环行式和 折返式两大类型 底卸式矿车运煤时 则一般用折返式车场 井底车场形式选择的因素如下 1 矿井生产能力 有足够的富裕系数增产的可能性 2 调节简单 管理方便 弯道及交叉点少 3 调车简单 符合有关规定 规范 4 井巷工程量小 建设投资省 便于维护 生产成本低 5 施工方便 各井筒间 井底车场巷道与主要巷道间能迅速贯通 图 3 5 大巷断面图 表 3 6 大巷断面特征表 断面积 m2 设计尺寸 m 巷道 形状 支护 方式 净掘顶高底宽 净周长 m 喷厚 mm 半圆形锚喷 12 8914 901950410013 63150 图 3 7 石门断面图 表 3 8 石门断面特征表 29 断面积 m2 设计尺寸 m 巷道 形状 支护 方式 净掘顶高底宽 净周长 m 喷厚 mm 半圆形锚喷 12 8914 901950410013 63150 缩短建设时间 6 当大巷或石门与井筒距离较大时 能够布置下存车线和调车线 可选择立式井底车场 否则可选择卧式井底车场 7 矿山提升的斜井井底车场 井筒不延深的一般采用平车场 井筒 延深的一般采用甩车场 根据上述比较本设计采用环行卧式井底车场 3 3 6 煤层群的联系 城子河矿井共有三层可采煤层 即 4 8 29 煤层 参见可采煤层特 征表及巷道开拓方案示意图 煤层层间距小 故这三层煤联合开采 表 3 9 立井井底车场的基本类型 类型结构特点适用条件 立 式 1 存车线和回车线与主要大巷垂直 2 主 副井距主要运输大巷较远 有 足够长度的布置存车线 1 90 150Mt a 的矿井 2 刀形车场适用于 60Mt a 增加回车线可提 高到 90 120 Mt a 斜 式 1 存车线和回车线与主要大巷分段 2 主要运输大巷可局部作回车线 1 适用于 60 90Mt a 的矿 井 2 地面出车受限制时使用 环 形 式 梭 式 1 存车线和回车线与主要大巷平行 2 主 副井距主要运输大巷较近 适用于 60 90Mt a 的矿井 梭 式 利用主要运输大巷作主 副井空 重 车线 调车线 回车线 利用于大型底纵卸式 底 侧卸式矿车 可用于大型 矿井 折 返 式尽利用石门作主井空 重车线利用于大型底纵卸式 底 30 头 式 侧卸式矿车 可用于大型 矿井 3 3 7 带区划分 将井田划分成若干带区时 应考虑如下所述原则 1 根据 采区宜双面布置 当受地质条件限制 时或安全上有特殊要求时 可单面布置 2 如果井田走向长度不大 两翼均不超过 1500m 可以不划分带区 直接从井田边界进行后退式回采 3 带区走向长度根据煤层地质条件 开采机械化水平 带区储量 生产能力与巷道维护等因素综合考虑 4 初步设计一般负责划分第一水平全部带区 故需要沿井田走向全长 统一考虑 作到初后期统筹兼顾 不但要全井合理 更要有利于初期 5 带区划分要考虑采区接续关系 便其适应各翼储量及产量分配 6 要适应充填注砂井 回风井的既定位置 使分区充填 分区通风的 联系巷道尽量缩短 7 带区划分既要有意识地缩短大巷 又要充分注意人为境界处延的可 能性 8 对于煤层稳定 开采条件好 生产能力大的带区 走向长度要适当 加大 9 为了充分发挥综合机械化效能 减少搬家次数 提高效率和回采率 减少采区煤柱损失 凡是厚度稳定 适合于综机开采的部分要单独划分出采 区 10 开采多煤层的井田 应尽量联合布置带区 搞集中生产 11 对于自然发火倾向强烈的煤层或围岩压力大 难于难护的矿井 采区尺寸要适当缩小 12 初期采区尺寸要适应目前输送机的实际长度及电压降的控制范围 后期带区尺寸可逐步加大根据该设计井田的地质构造及煤层赋存等因素 结 31 合上述采区划分原则 城子河矿井第一水平划分为四个带区 分别为西一带 区 西二带区 东一带区和东二带区 3 4 井硐布置和施工 3 4 1 井硐穿过的岩层性质及井硐支护 本设计矿井井筒穿过的岩层性质如下 基岩段 细砂岩 粉砂岩 根据主副井围岩性质 并按 规程 规定 确定主副井筒支护方式如下 主井井筒 副井井筒 表土段 混凝土砌碹 表土段 混凝土砌碹 煤层段 料石砌碹 煤层段 料石砌碹 基岩段 锚喷支护 煤层段 料石砌碹 井硐穿过岩层主要为细砂岩 井硐支护见表 3 10 3 4 2 井筒布置及装备 井筒平面设计的依据和要求 1 设计依据 1 提升容器的种类 数量 度火的外形尺寸 2 井筒装备的类型和规格 3 桶子间的平面尺寸 管路及电缆的规格 数量和布置 4 提升容器与井筒装备 井壁之间的安全间隙 5 井筒通过的风量 2 布置要求 1 箕斗提升的井筒不应兼作风井 2 作为安全出口的立井井筒 当井深超过 300 米时 易每隔 200 米左 右设置一个休息点 3 井筒平面内布置提升容器时 所允许的间隙不应过小 表 3 10 立井井筒支护类型 32 4 井筒允许最大风速不超过下表的要求 井筒允许最大风速见表 3 11 表 3 11 井筒允许最大风速表 井筒名称允许最大风速 m s 类型名 称 采用材料适用情况优缺点 砌筑式 砂浆 料 石 混凝 土 预制 块 取材方便的普通法 造井 井筒使用近 年来 冻结法井筒 在膨胀粘土层做临 时支护 1 砌筑后能立即承受压力 2 砌体强度较低 3 整体受力及防水性差 整 体 灌 注 混凝土井筒各种施工方法 包括基岩井壁灌注 应用 1 整体性好 强度较高 2 防水性能好 3 便于机械化 施工方便 劳 动强度低 整 体 式混 凝 土 锚 喷 混凝土 锚杆 金属胀 在岩层较稳定 淋 水小且井筒装配少 或钢丝绳罐道的井 筒中采用 1 掘进工程量小 施工快 效 率高 2 喷射过程中 回强率高 粉 末多 整体预 制式 预制装 配式 大型配筋 砌块丘宾 筒机地面 整体 浇 注 预制 钢筋混凝 土井筒 使用钻井法 沉井 法施工时 需地面 预制的井筒 在地压 大的涤井井筒中 常采用丘宾筒 组 合钢板等住户结构 1 丘宾筒 地面预制混凝土构 件强度高 2 丘宾筒 混凝土右切块在深 砂层中 必须与防水材料配套 使用 33 无提升设备的风井 15 专为升降物料的风井 12 升降人员和物料的风井 8 设梯子间的风井 8 修理井筒时 8 5 合理利用井筒断面 力求做到紧凑 投资少 施工方便 生产安全 可靠 井筒布置见井筒断面图 见图 3 12 3 13 立井井筒装备包括 罐道 罐笼 罐道梁 梯子间 罐路 电缆 井口 井底金属支撑结构 托管梁 电缆支架 过巷装置等 3 4 3 井筒延深的初步意见 城子河矿井根据地质条件 井筒位置 提升能力等诸多因素 对本矿井的 井筒延深的初步意见为 延原井筒继续延深到二水平 500m 标高 井筒的延深 方式有下列几种 见表 3 12 34 图 3 12 主井井筒断面图 35 D7000 5530 3840 500 2000 400 4500 105010501600 160045014401250 400 1000 800800500 图 3 13 副井井筒断面图 表 3 14 设计延深方式如下 36 3 5 井底车场及硐室 延深 方式 适用条件优点缺点 延深 原有 井筒 1 矿井产量小 井筒 断面大 能隔出提升 空间 2 井筒已经开凿 只 进行清理 安装罐道 梁 1 工程量小 2 一段提升占用人 员少 1 施工与生产易发生 干扰 2 安全条件差 新开 暗井 1 原井筒提升能力不 足 不能下延或不经 济 2 深部水平生产能力 小于 60 万 年 1 灵活性较大 2 不需要大型绞车 设备 1 提升能力受限制 2 多段提升占用人员 多 3 工程量大 延深 与暗 井 1 主井或副井能力大 允许继续延深 2 能力不足的井筒有 暗井捣段 1 工程量较小 2 不需要大型绞车 1 施工与生产仍会发 生干扰 2 某一新允多段提升 人员较多 3 工程量较大 新建 与延 深结 合 1 深度较大的副井 需要增加风量 地面 场地允许 2 主井提升能力 地 质条件允许 1 可以改造提升系 统 2 又可以发挥原有 设备能力 3 增加通风能力 1 地面要占用场地 2 工程量较大 3 需要大型设备 37 3 5 1 井底车场形式的确定及论证 井底车场是连接井下运输的枢纽 井下的煤通过井底车场经井筒运至地面 地面的材料和设备通过井筒 井底车场运到各个工作面 排水 通风 动力 供应及人员上下等 也必须通过井底车场 而井底车场的形式必须适应井下 运输和井筒提升的要求 井筒形式 提升方式