双鸭山矿务局东荣二矿0.9Mta新井设计

I 摘摘 要要 我的设计是 双鸭山矿务局东荣二矿 0 9Mt a新矿井设计 一共有 3层可采煤层 分 别为18 24 25 煤层总厚度为 5 8m 煤层工业牌号为 1 3焦煤 设计井田的可采 储量7179万t 设计服务年限为 57 1a 根据煤层储量对应相应井型的水平服务年限 国家标准 最后确定矿井的一水平标高为 500m 应用技术比较和经济比较确定该矿井 采用立井开拓 井筒位于井田中央 开拓深度390m 井底车场采用卧式环型车场 大巷 布置在 500m标高 因为18 和24 煤层间距为73m 24 和25 煤层间距为14m 根据煤层 间距确定对18 煤层进行单一煤层布置开采 24 和25 煤层联合布置开采 在井田左翼 煤层倾角12 左右采用倾斜长壁采煤开采 井田右翼煤层平均倾角在25 左右采用走向 长壁采煤法开开采 关键词 矿井设计 采煤工艺 矿井开拓 II Abstract I designed the East Wing Shuangyashan Mining Bureau of Mine 0 9 Mt a new mine design the total of three layers coal seam for 18 24 25 the total thickness of the seam is 5 8 meters Coal industry brands are 1 3 coke my coal design recoverable reserves is 71 79 Mt design service life of is 57 1 years according coal reserves corresponding counterparts Well level service life of a national standard finally make sure the level of my elevation is 500m Application Techniques and economic comparisons used to vertical shaft development Mine shaft in central pioneering depth is 390 m amount of mine is due to the two wings of Coal which almost equal so pit garage using horizontal ring repaired roadway layout in 500m elevation Because 18 and 24 seam spacing is 73 m 24 and 25 seam spacing is 14m hence in accordance with the spacing between the seam 18 for a single coal seam mining layout 24 and 25 coal mining in a joint arrangement coal mine left 12 angle oblique about long wall mining exploitation wells Tina rightwing seam dip in the average about 25 to use long wall coal mining method Key words mine design coal winning technology mine develop III 目录 摘要 I Abstract II 绪论 1 第 1 章 井田概况及地质特征 2 1 1 井田概况 2 1 1 1 交通位置 2 1 1 2 地势和河流 3 1 1 3 气象和地震 3 1 1 4 本矿区及邻近区煤炭生产建设及规划情况 3 1 1 5 矿区经济概况 3 1 2 地质特征 4 1 2 1 地层 4 1 2 2 构造 4 1 2 3 煤层 5 1 2 4 井田内的岩石性质 厚度 7 1 2 5 水文地质 7 1 2 6 沼气 煤尘及煤的自燃性 8 1 2 7 煤质 牌号及用途 8 1 3 勘探程度及可靠性 9 第 2 章 井田境界 储量 服务年限 10 2 1 井田境界 10 2 1 1 井田周边状况 10 2 1 2 井田境界确定的依据 10 2 1 3 井田的发展情况 10 2 2 井田储量 11 2 2 1 井田储量的计算 11 2 2 2 保安煤柱 11 2 2 3 储量计算方法 12 2 2 4 储量计算的评价 12 2 3 矿井工作制度 生产能力 服务年限 13 2 3 1 矿井工作制度 13 IV 2 3 2 矿井设计生产能力及服务年限 13 第 3 章 井田开拓 15 3 1 概述 15 3 1 1 井田内外及附近生产矿井开拓方式概述 15 3 1 2 影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况 15 3 2 矿井开拓方案的选择 16 3 2 1 井筒形式和井口位置 16 3 2 2 开采数目及水平标高 22 3 2 3 开拓巷道的布置 22 3 3 选定开拓方案的系统描述 24 3 3 1 井硐形式和数目 24 3 3 2 井硐位置及坐标 24 3 3 3 水平数目及标高 24 3 3 4 石门 大巷数目及布置 24 3 3 5 井底车场形式的选择 27 3 3 6 煤层群的关系 28 3 4 井硐布置及施工 29 3 4 1 井硐穿过的岩石性质及井硐支护 29 3 4 2 井硐布置及装备 29 3 4 3 井硐延伸的初步意见 31 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 存储线路 行车线路布置长度 32 3 5 3 井底车场通过能力验算 35 3 5 4 井底车场主要硐室 36 3 6 开采顺序 37 3 6 1 沿井田走向的开采顺序 37 3 6 2 沿井田倾向的开采顺序 37 3 6 3 带区 采区接续计划 37 3 6 4 三量 控制情况 38 第 4 章 带区巷道布置与带区生产系统 40 4 1 带区概况 40 4 1 1 设计带区的位置 边界 范围 带区煤柱 40 V 4 1 2 带区地质和煤质情况 40 4 1 3 带区生产能力 储量及服务年限 40 4 2 带区巷道布置 41 4 2 1 区段划分 41 4 2 2 带区斜巷布置 42 4 2 3 带区下部车场布置 42 4 2 4 带区煤仓形式 容量及支护 44 4 2 5 带区硐室简介 45 4 2 6 带区工作面的接续 46 4 3 带区准备 47 第 5 章 采煤方法 49 5 1 采煤方法的选择 49 5 2 回采工艺 49 5 2 1 选择和决定回采工作面的工艺及使用的机械设备 49 5 2 2 设备选型 50 5 2 3 工作面循环方式和劳动组织形式 51 第 6 章 井下运输和矿井提升 54 6 1 矿井井下运输 54 6 1 1 运输方式和运输系统的确定 54 6 1 2 矿车的选型及数量 54 6 1 3 带区运输设备的选择 56 6 2 矿井提升系统 57 第 7 章 矿井通风安全 59 7 1 矿井通风系统的确定 59 7 1 1 概述 59 7 1 2 矿井通风系统的确定 59 7 1 3 主扇工作方式的确定 60 7 2 风量计算与风量分配 60 7 2 1 矿井风量计算的规定 60 7 2 2 风量计算 60 7 2 3 风量分配 63 7 2 4 风量的调节方法与措施 64 7 3 矿井通风阻力计算 65 VI 7 3 1 确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力 65 7 3 2 矿井等积孔计算 67 7 4 通风设备的选择 68 7 4 1 主扇的选择计算 68 7 4 2 电动机的选择 69 7 5 矿井安全生产措施 70 7 5 1 预防瓦斯及煤尘爆炸 70 7 5 2 火灾与水患的预防 70 7 5 3 其他事故的预防 70 7 5 4 避灾路线及自救 规定 71 第8章 矿井排水 72 8 1 概述 72 8 1 1 矿井水来源及涌水量 72 8 1 2 对排水设备的要求 72 8 2 矿井主要排水设备 73 8 2 1 排水系统和排水方式简介 73 8 2 2 主排水设备及管路选择计算 74 第 9 章 技术经济指标 77 总结 79 致 谢 辞 80 参考文献 81 附录 1 83 附录 2 87 1 绪论 经过了四年的艰苦学习 使我掌握了采矿工程专业的基本知识和专业技能 为了 给最后的大学生活划上一个圆满的句号 对我们的四年的学习成绩和生活进行一次 全方面的检验 学校给我们安排了在大四的最后阶段进行毕业设计的任务 在指导 老师的帮助下结合 我掌握了专业知识 和毕业实习收集的资料 最终确定我的设计题目是东 荣二矿 18 24 25 0 9Mt a新井设计 该 设计主要是关于新矿井的建设 其中包括 井田地质概 况 井田境界 储量 服务年限 井田开拓 带区巷道布置与带区生产系统 采煤方法 支护方式 设备选型以及矿井的各个系统等全方面的设计 对井田的设计 主要 是通过 进行技术比较和经济比较来完成对矿井的优化选择 最终完成设计任务为我 的大学生活划上一个圆满的句号 在设计中培养了我们的工作 学习 互相协作的能力 这样为即将到来的矿山 工作打下了基础 这样我们能够更快的适应艰苦的工作环境 完善自我胜任一个技 术人员应该担当的责任奠定基础 毕业设计是我知识的升华 意志的锤炼过程 这段时期我觉得我再也不是一个 只读圣贤书的大学生了 而成长为一个负有社会责任的有志青年它让我懂得了人生和 责任 我毕业设计是拟建矿井 从设计开始到结束有着大量的工作 从毕业实习收集 资料 资料整理 再进入到系统的设计之中 最后经过自己的多个月的汗水和 老师的辛 勤指导完成了这极为繁重的工作 在学校的最后阶段能有这样的锻炼的机会是很难 得 在这过程之中我学到的知识在我今后的人生之中都会伴随我走向成功 我期望在这次设计当中锻炼自己 多掌握所学采矿专业的专业知识为以后的工 作打下良好的基础 通过在经济比较的过程中学习数学知识 由于我在一些专业知识上还很匮乏 请老师和相关人士给与批评指正 给以指 导性意见 2 第 1 章 井田概况及地质特征 1 1 井田概况 1 1 1 交通位置 东荣二矿位于黑龙江省集贤煤田东南端 行政区划属集贤县腰屯乡 升昌 乡和二九 一国营场管辖 西南距福利屯 32km 经福利屯到 双鸭山矿业集团公司 所在地 双鸭山市 为40km 福利屯至富锦县公路穿过本井田中部 福前铁路在东荣矿区南部边缘外约3km 处通过 交通比较方便 详见图1 1 江 龙 黑 江 花 松 桦川 同江 绥滨 依兰 汤原 鹤岗 佳木斯 桦南 集贤 东荣矿区 金砂岗 双鸭山 四方台 宝清 富锦 建三江 前进镇 东荣二矿交通位置图 图1 1 交通示意图 3 1 1 2 地势和河流 本井田处于三江平原的西南部 属高河漫滩 地势低平 地面标高 190 180m 井 田东部有双山子 标高 154 7m 西依索利岗山 标高 207 9m 南邻完达山 北面广阔 平坦的平原 本井田内没有大的河流 只有二道诃子等季节性河流 从西 南两个方向流过 本区边缘 雨季二道河子流量为 5 9 m3 s 近年来 随 着农业的发展 在井田内修筑了 一些排水渠道 致使湿地面积有所减小 并且对本井田开采影响甚微可以忽略 1 1 3 气象和地震 本地区属寒温带大陆性气候 冬季寒冷 夏季气温较高 年平均最高气温为20 1 23 7 c年平均最低气温 17 4 23 9 c最低气温可达 35 c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 年十月至次年五月为冻结期 最大冻深度1 55 2 08m 根据国家地震局资料 集贤及其邻区裂度在6 以下 过去无强烈地震记载 1 1 4 本矿区及邻近区煤炭生产建设及规划情况 双鸭山 矿区东西宽8 11km 南北长23km 面积230km2 且规划用四对井进行开 发 总规模为 510万t a 本井田没有生产 在建及停闭矿井 也没有小煤窑 在井田外15km处有正生产的双 鸭山矿 业集团 集贤煤矿 西面约18km处有集贤县升平小煤矿 集贤煤矿采用立井开拓 设计能力60万t a 一水平标高 150m 目前正开采 16 17 18 23 煤层 共布置四 个采区 矿井正常涌水量 88 88m3 h 最大涌水量 278 8m3 h 矿井瓦斯不大 属低沼气 矿井 1 1 5 矿区经济概况 本区为农业区 工业基础较薄弱 但是双鸭山矿 业集团 距本区较近 可 利用老区 的 技术和经济 力量结合新区的资源 建设新区 该区的 资源及材料供应条件都是良好的 双鸭山地区现有区域变电站两座及正在兴建的大型火力发电厂一座 电源十分充足 所以 供电电源容易解决 本区第四系地层广泛分布 地下含水量十分 丰富 水源充足 4 1 2 地质特征 1 2 1 地层 东荣二矿 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 第四系地层 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 见下面地层系统表 1 1 表1 1 地层系统表 界系统 群 组厚度 米 全新统10 20 全新统温全河组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 750 成子河组 930 中 生 界 侏 罗 系 上统 鸡西群 东荣组 250 古生界中统青龙山组不清 元古界麻山群不清 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 第三系地层 在各处均广泛 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 1 2 2 构造 本井田位于三江盆地的西部 三江盆地是中生代以来的一个断层凹陷地 区域 构造属新华夏系第二隆起带 北段由一些北东向展布的次一级隆起带和凹陷带组成 本井田属盆地内的绥 滨 集贤凹陷带 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F9 F10 F24 F28 F51 F69六个主要断层 详见断 5 层特征表1 2 1 2 3 煤层 本井田共有 三层煤 分别为 18 24 25 这几层煤储量较大发育较好 表1 2断层特征表 18号煤层是全井田发育的可采煤层 间距变化比较稳定 可采厚度一般为 1 6 2m 平均1 8m 全层属于 变化复杂的 煤层 顶底板均为粉 砂岩 24号煤层与18号煤层间距73m左右 该层全井田发育 煤层可采厚度在 1 9 2 5m 平均可采厚度 2 1m 较稳定 顶底板为均粉 砂岩 25号煤层与上层 24号煤层间距14m左右 该层也是全井田发育 煤层可采厚度在 1 6 2 4m平均 厚度1 9m 顶底板均为粉砂岩 各煤层特征见表 1 3 地层特征见 煤层图1 3 表1 3煤层特征表 煤层厚 m 围岩序 号 煤层 名称 最大 最小 层 间 距 倾 角 度 顶板底板 硬 度 f 容重 t m3 煤层构 造及稳 定性 顺序名称性质断层面走向影响范围 1F9 逆断层北北东向整个井田 2F10 逆断层北西向整个井田 3F28 正断层北东向整个井田 4F51 正断层北北东向整个井田 5F69 正断层不清 整个井田 6F24 正断层北东向整个井田 6 平均 m 118 1 6 2 1 8 18 粉砂 岩 粉砂 岩 0 31 4 单一稳 定煤层 224 1 9 2 5 2 18 粉砂 岩 粉砂 岩 0 31 4 单一稳 定煤层 325 1 6 2 4 1 9 73 1418 粉砂 岩 粉砂 岩 0 31 4 单一稳 定煤层 图 1 2煤层柱状图 岩 性 描 述 粉砂泥质岩 肥气煤 粉砂质泥岩 细砂岩 灰色 粉细砂岩 细中砂岩 分选好断续斜层理 细砂岩 灰 灰白色 细 粗砂岩 粉砂岩 粉砂岩 泥岩夹煤 细 中砂岩 粗 中砂岩 细 中砂岩 灰 灰白色 泥岩 地 层 厚 煤 层 煤 层 号 60 8 6 7 6 8 40 9 92 8 36 5 98 7 3 4 96 11 41 4 40 13 96 7 96 8 4 4 3 5 8 1 8 2 1 1 925 24 柱 状 地层系统 界系统 中 生 界 侏 侏 罗 罗 系 统 上 18 肥气煤 肥气煤 7 1 2 4 井田内的岩石性质 厚度 有关岩石性质及厚度特征 详见下表1 4 表1 4 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 2 12 83 0 6 2 02 7 5 10 灰岩2 2 2 75 205 200 5 2 01 8 5 10 页岩2 0 2 416 301 100 2 1 01 3 52 8 石英2 65 2 70 12 0 515 351 0 3 06 20 6 20 1 2 5 水文地质 1 井田内各地段的水文地质特征各有不同 现分述如下 第四系孔隙含水层 全井田广泛发育 除山坡地区较薄外 其余均很厚 由南向北 逐渐增厚 水的主要补给来源是大气降水和山区地下水 涌水量0 705 7L sm 第三系孔隙含水层在井田内广泛分布 其厚度发育规律为由东南向西北逐渐增厚 向东便薄 涌水量为 0 001 0 83L sm 煤系裂隙含水带 本含水带是直接充水含水层 它与第三系有水力联系 但很微弱 基底岩层裂隙水 分布与低山和丘陵地带 由花岗岩安山岩 及变质岩组成 对煤 系裂隙水带补给量甚微 而且对矿床水无影响 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较差 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 本井田最大涌水量 285 06m3 h 正常涌水量 86 75m3 h 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 318 5 935 4m 在737 5m以上 甲烷成分为 0 85 35 45 在800 4 933 2m深为28 62 43 98 平均为34 65 37 88 二氧 8 化硫一般为6 36 8 54 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 C 深度20m 500m水平的平均地温为 19 5 C 600m水 平为22 9 C 900m水平为30 7 C 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 1 煤种及其变化 本矿井煤的挥发分一般大 38 5 属低变质煤 各煤层Y值平均为5 9m m 粘 结性较低 煤种主要为 1 3焦煤 长焰煤次之 煤种在垂向上无明显变化 2 煤的有害成分 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 38 属特低硫煤 磷 各煤层原煤磷的平均含量为 0 004 0 057 属特低 低磷煤 3 发热量 各煤层煤的平均发热量 QfD 为3080 6920大卡 kg 4 元素分析 各煤层碳 Cr 的平均含量为 80 72 82 12 Hr 的平均含量为 5 12 5 76 Or 的平均含量为 10 61 12 62 说明元素组成稳定 属低变质煤 5 工业用途评述 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 3 勘探程度及可靠性 本矿井所在地区先后经过普查 祥查 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 9 第 2 章 井田境界 储量 服务年限 2 1 井田境界 2 1 1 井田周边状况 本井田内煤层均可采 在本井田西面有生产中的集贤煤矿 南面是一矿井田 其余无 大的井田 小煤窑等 本区为农业区 工业基础比较薄弱 但距双鸭山矿业集团 较近 可 借助老区 技术和经济 力量建设本区 结合自身丰富的 人力资源及材料 发展建设 井 田周边 的其它情况对本井田的建设均很有利 有利于本区的发展 10 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 5 井田的划分范围内要有足够的煤炭储量 2 1 3 井田的发展情况 本井田煤层发育较好 可采性高 且煤质较好 储量丰富 生产便利等优势 一水 平开采后 接续也 较为容易 发展 比较稳定 随着技术的进步和勘探水平的提高 井田范 围内的储量 级别会越来越精确 可能在更深部发现可采煤层 开采前景十分乐观 并且很 有可能进一步探明储量后可以进一步提高开采能力 2 2 井田储量 2 2 1 井田储量的计算 矿井储量是指矿井内所埋藏资源的多少 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 可采 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 工业场地保 护煤柱 矿井井下主要巷道及上下山保护煤柱等再乘以采区回采率的储量 本井田共有 三个可采煤层18 24 和25 煤层的平均厚度分别为 1 8m 2 1m 和 1 9m 煤层总厚度 5 8m 各煤层倾角均较复杂 容重为1 4t m3 因此根据井田面积可 得出本井田的工业储量为 10157 75万吨 2 2 2 保安煤柱 保护煤柱的设计原则如下 1 在正常情况下 保护煤柱应根据受护面积边界和岩石移动角值进行圈定 2 地面受护面积包括受护对象及周围的受护带 11 3 当受护边界与煤层走向斜交时 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 煤炭工业矿井设计规范 留设保安煤柱如下 1 各煤层在露头处留设 30 m保安煤柱 2 边界断层留设 25m 保安煤柱 3 井田内部断层留设 25m保安煤柱 设计时要根据实际情况进行留设 但是不能低于以上数据 在本设计中根据实际的 地质情况及地质构造 边界断层留设30m 保安煤柱 井田内部断层留设 30m保安煤柱 因 此 经计算得 工业广场煤柱损失 为341万t 断层保安煤柱损失 为438万t 边界保 安 煤柱损失 为382万t 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 弦 块段平均厚度 容重 根据原东荣二矿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 10157 75万t 各煤层工业储量见表 2 1可采煤层储量计算总表 2 可采储量计算 计算公式如下 ZK ZC P C 2 1 式中 ZK 可采储量 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 汇总计算出本设计井田可采储量为7197万t 各水平煤层储量及损失如表 2 2所示 表2 1 可采煤层储量总表 单位 万t 工业储量 煤层别 ABA BCA B C 备注 18 81260514178162233 12 24 102359816219852606 25 607670127710812358 总计 24421873431528827197 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 由于技术水平和资料 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 3 矿井工作制度 生产能力 服务年限 2 3 1 矿井工作制度 设计矿井年工作日确定为 330d 矿井每日净提升 16h 生产一线工人 采用四六工作 制度 2 3 2 矿井设计生产能力及服务年限 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 a 储量是指基础储量中经济可采部分 b 地质和开采条件技术装备和管理水平 表2 2 分煤层分水平储量计算表 损失量 水 平 别 煤 层 别 工业储量 A B C 万 t 工业 场地 井 田 境 界 断 层 开采损 失 其他损 失 合计 可采 储量 万 t 备 注 18 3125 2580116138423135 25892 252233 24 3687 131 5143155467122 510812606 1 25 3345 5130123145443263 1987 52358 13 合计 10157 753413824382816 01931 32960 757197 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 0 6Mt a 方案B 0 9Mt a 方案C 1 2Mt a 本井田的可采储量为 7197万t 矿井的服务年限 可采储量 年生产能力 备用 系数 式中备用系数取 1 4 方案A 矿井的服务年限 7197 0 6 1 4 85 7a 方案B 矿井的服务年限 7197 0 9 1 4 57 1a 方案C 矿井的服务年限 7197 1 2 1 4 42 8a 通过上面的比较 结合矿井设计 煤炭工业矿井设计规范 确定本矿井的年生产能力为 0 9Mt a 服务年限为 57 1a 14 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 本井田内没有生产 在建及停闭矿井 也没有小煤窑 但在井田外的西南方约15km 处有正在生产的双鸭山矿务局集贤煤矿 西面约18km处有集贤县升平小煤矿 集贤煤矿 采用立井开拓 设计生产能力 60万t a 一水平标高为 500m 3 1 2 影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况 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 特征 2 煤层赋存 情况 3 地形地貌 及地面标高 4 技术装备和工艺系统 等技术条件 5 总体设计 思路和矿井生产能力等 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 a 地表 条件 本井田属于缓坡丘陵 和洼地 地形 井田北部及中部皆为平原 地表平均标高 190m b 煤层赋存情况 整个井田的煤层上部标高在 250m 下部标高在 900m 整个矿区共有 3层可采煤层 即18 24 25 煤层 全区发育 煤层走向长度为 5 83km 倾向1 89km 本井田煤层系 缓 倾斜中厚煤层 平均倾角在 17 左右 15 3 2 矿井开拓方案的选择 3 2 1 井筒形式和井口位置 开拓巷道的布置方式通称为开拓方式 在一定的井田地质 开采技术条件下 矿井 开拓巷道有多种布置方式 合理的开 拓方式 一般应在技术可行的多种开拓方式中进行技 术经济分析比较后 才能确定 开拓方式按照井筒的倾角不同分为平硐开拓 斜井开拓 立井开拓和综合开拓方式 平 硐 斜 井 立井中的任何二或三种形式相结合进行开拓 等四种方式 平硐开拓 平硐开拓是最简单最有利的开拓方式 在地形为山岭 丘陵的矿区比较 广泛地采用平硐开拓 可有走向平硐 垂直走向平硐及阶梯走向平硐 斜井开拓 煤层地质条件为 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 立井开拓 适应性很强 生产系统比较简单 运输环节少 建井速度快 投产早 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 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 在考虑最优的矿井的开拓方式时 首先我们应该考虑平硐开拓方式是否可行 参照其 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 平硐开拓方式不适合本矿井的地质情况 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 也是可行 的 应该 给予考虑 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 方案一 双立井开拓方式 方案二 双斜井开拓方式 方案三 主斜井副立井开拓方式 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 方案一 双立井开拓 示意图 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 主井 副井 方案二 双斜井开拓 示意图 16 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 主井 副井 方案三 主斜井副立井联合开拓 示意图 图 3 1 开拓方案示意图 1 技术比较 方案一 双立井开拓方式 优点 对井田地质条件 适应性强 技术成熟可靠 井筒短 提升速度快 提升能力大 对辅助提升特别有利 井筒的断面很大 可满足大风量的要求 由于井筒短 通风阻力小 对深井更为有利 对准备下水平开采时进行井筒延伸简单 缺点 井筒掘进技术和施工设备比较复杂 施工速度慢 初期投资大 建井期限稍长 需要大型提升设备提升 下水平开拓 时 对采煤生产影响大 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 井筒的 掘进 技术简单 速度快 地面的设备简单 初期投资 比双立井开拓较省 建井期稍短些 井筒设备较简单 在准备下水平开采是延伸井筒不会对生产造成 影响 缺点 井筒过长 维护费用多 煤柱损失 大 提升距离大 速度慢运量小 转载环节多 系统复杂 铺设的管线长 费用高 通风线路长 通风阻力大 费用增加 井筒掘进技术复杂 在地质复杂地区支护不便 辅助提升慢有时要加开副井解决提升问题 17 方案三 主立井副斜井开拓方式 优点 掘进速度 较快 可满足最大风量的通风要求 提升速度快连续提升能力强 辅助提升距离短 缺点 两个井口相距较远 不能集中进行 工业广场的布置 浪费人员 地面工业建筑分散占地多 增加了煤柱损失且生产调度及联系不方便 在掘进是要求方位准确施工困难 井底车场布置复杂 技术评价 掘进技术要求较高 难度大 地面工业建筑分散 生产调度及联系不方 便且工业建筑占地多 本设计不采用 主立井副斜井开拓方式 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 主井采用 9吨箕斗 副井采用罐笼辅助提升 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 2 经济比较 方案一 方案二在技术 上可行 两者之间的 实现最优选择 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 基建费用和维护费用等 详见开拓方案经济比较表3 1 经经济比较后 该设计矿井应该采用双立井开拓方式 2 井口位置 井口位置的 确定是井田开拓的重要 设计内容 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 井田走向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 建设工程量 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 18 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 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 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 图3 1 方案1示意图 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 图3 2 方案3示意图 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 图3 3 方案3示意图 19 经过技术比较后认为 井筒位于井田浅部 煤柱 量最小 压煤少 但石门最长 井筒位于井田深部 煤柱 量最大 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筒延伸有利 井筒位于井田中部时 煤柱量较大 但石门长度较短 且沿石门的掘进 工程量 也 小费用省 表3 1 开拓方案经济比较表 方 案双 立 井 开 拓双 斜 井 开 拓 内容工程 量 单价 元 费 用 万元 工程量 单 价 元 费 用 万元 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 35 0 39 39 010m39690138 915 106 8 10m21753232 4 基岩段副井 掘进 38 5 10m44457137 8167 106 8 10m24817265 05 基岩段主井 辅助费 39 0 10m42781149 7335 106 8 10m16875180 3 基岩段副井 辅助费 38 5 10m45214140 1634 106 8 10m15964170 5 表土层副井 辅助费 2 70 10m234356 38 610m1182210 2 主井 提升费用 39 0 10m0 7325 55 110 9 10m0 3943 251 副井 提升费用 38 5 10m2 6782 77 115 6 10m0 7080 92 箕斗2个14380028 70 罐笼2个7640015 30 钢丝绳 输送机 110 20 10m 0 0003 2 0 035 20 串车1510m1 218 主井 提升机 1 个 82500082 501 个 75240075 20 副井 提升机 1 个 83400083 401 个 66700066 70 总 计 891 14861142 556 本着对矿井的设计在技术上可行在经济上节省进行优化设计 从有利井下运输和保 证一水平合理的服务年限出发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 开采数目及水平标高 开采水平的划分 要考虑到 很多因素 既要考虑地质 条件约束 同时也要考虑到现有 的机械水平 矿井的能力 矿井的一水平的储量所能达到的服务年限和开采技术水平 综合考虑对矿井进行水平划分 煤层赋存为倾斜状态时 一般从浅部向深部开采 以达到工程量少 建设速度快 早达产 投资省 成本低的效果 根据煤层的赋存条件和倾斜长度 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 由于 煤矿科技 不断 发展 在高度机械化的基础上实现优化生产 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 样对开采技术和设备的 要求 相当重要 本设计井田 水平标高的确定主要考虑了以下几个因素 1 水平服务年限 要符合国家规定 2 煤层赋存及地质构造 特点 3 准备时的掘进费用 和水平接替 4 煤层 标高 倾角 倾斜长度和设备要求 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 本设计井田设计方案为 井田布置两个开采水平 一水平标高 500 m 采用 倾斜长壁和走向长壁联合开采 二水平标高为 900 m 采用倾斜长壁和走向长壁联合开采 优点 一水平布置在 500m 建井工期较短 建井速度快 达产早 二水平布置在 900m 通过立井延伸对二水平进行开采 节省工程量 投资少 缺点 对二水平的开采需要较大的准备工程量 需要对二水平的接续提早准备 以 免影响接续 21 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 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 排水和管线设 置 服务年限很长 根据煤层的数目和间距 大巷的布置方式分为 单煤层布置 称分煤层运输大巷 分煤组布置 称分组集中运输大巷 和全煤组集中布 置 称集中运输大巷 采用集中运 输大巷时 各煤层 组 间用石门联系 当煤 层倾角 太大时 层间联系也可用溜井或斜巷 1 分煤层大巷适用条件 煤层数不多 层间距大 联合起来不方便 井底车场或平硐在煤层顶板 煤质牌号不同 要求分采 分运 产量 风量均大 需要疏解 2 分组集中大巷适用条件 煤层数 量较 多 层间距大小 不一 按煤层的 赋存情况和地质特征 根据运输 通风要求组合 经济上有利 3 集中运输大巷适用条件 适于煤层层数多 层间距 较小的井田 井田走向长度大 服务年限长 下部煤层底板有坚硬岩层 容易维护 采区尺寸大 石门长度短 现依据矿井设计生产能力及技术可行角度 我采用联合布置即左翼在18 下布置主要 运输巷 在24 25 下布置 辅助 运输巷 在其它地方的煤层布置集中运输大巷 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3层 即 18 24 25 其中18 与24 平均间距73m 24 与25 煤层平均间距 14 m 18 与25 平均 间距87 m 对井硐形式和数目等的选择已在前面叙述中做了比较 对整个矿井的开拓和回采等 工 作是否合理需进一步进行比较 本井田地形平坦 表土较厚 确定采用立井开拓 根 据井 田条件和设计 煤炭工业矿井设计规范 的规定 本井田划分为二个水平 阶段内才用 带区式 和采区式准备 综合考虑煤层情况选用 大巷布置在18 煤层下方 厚岩层内 一水平开 采用 做运输大巷 二水平开采用做为回风大巷 因此提出方案 一水平布置在 500m 采用带区 式和采区 式两种采法 开采 二水平布置在 900m采用 22 带区式和采区 式两种采法 开采 用立井延 伸完成二水平的接续 3 3 选定开拓方案的系统描述 3 3 1 井硐形式和数目 设计 矿井 采用一对立井开拓 即主 立井 副 立井 另外还设有回风 立井 主 立井用 以提升煤炭 并可进风 副立井用以提矸 升降人员 下放材料和设备及兼作进风井 回风 井专门用于回风 用 3 3 2 井硐位置及坐标 井筒确定在13勘探线左右 理由是 1 地处井田储量中央 2 有较好的地形条件 井口处标高 160 m 地面坡度不足 10 平正土方量小 3 交通条件好 靠近公路 和铁路 确定井筒坐标 主井井口坐标 XA 44456002 8295 YA 5193211 403 副井井口坐标 XB 44455974 442 YB 5193161 493 主井井口标高为 160 m 副井井口标高为 165m 拟定二水平为井筒最终水平 主井 井深730 m 副井井深730 m 两井筒中心线间距为 55 m 主井井筒直径 5 5m 副井 井筒 直径6 m 均采用混凝土 砌筑井壁 3 3 3 水平数目及标高 本井田采用 两个 水平开拓 拟定第一标高为 500 m 实行倾斜长壁开采和 走向长壁联 合开采 第二水平拟定标高为 900m 3 3 4 石门 大巷数目及布置 1 大巷数目 左翼布置一 条主要运输大巷 一条辅助运输大巷 一条主要回风 大巷 一个辅助回风大巷 右翼布置一条主要运输大巷 2 大巷布置 大巷布置形式主要有煤层大巷 岩石大巷两种 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 23 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 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