大雁矿业集团三矿0.9Mta新井设计

摘 要该设计为呼伦贝尔市大雁矿业集团公司大雁三矿的新井设计，设计生产能力为0.9Mt/a，服务年限53a。该井田平均走向长4.8km，平均倾斜长2.0km，煤层平均倾角16，属缓倾斜煤层。井田内共有4个可采煤层，分别为19#、26#、31#、36#煤层，煤层总厚度为15.2m。设计井田内煤种为褐煤，可采储量66.783Mt。设计采用双斜井的开拓方式，将该井田划分为一个开采水平，两个采区，实行上、下山开采。每个采区为双翼开采，一个工作面达产，达产时采区个数为一个，采用集中布置方式开采。大巷运输采用10t架线式电机车牵引3t底卸式矿车运输，采用的采煤方法为走向长壁采煤法，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： 斜井开拓 联合开采 走向长壁 AbstractThis design is for Dayan Mining Group CO.,CTD the third mines new mine planning of Inner Mongolia . Its productivity is 0.9Mt/a,and its service time limit is planned to be as long as 53 years.The mine is about 4.8 kilometers long and 2.0 kilometers wide, average rake angle in coal is 16 .There are totally 4 layers can adopt the coal seam,includeing 19#、26#、31#、36#,and the total thickness in the coal seam is 15.2 meters.The cole in the mine is brown cole, design the mine can adopt to keep the 66.783 Mt of deal.The mine is plannedTo take the way of double subshaft mine development,and divided the mine to a whole horizontally, two sections.Each one adopts area as a mines, one works reaches to produce, reaching to produce adopt area piece as one.The fore layers 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 wall adopt the coal method, adopting coal craft as to synthesize the mechanization adopt the coal craft.A plank handles method as to across to fall the method all.Keywords: slope development Unites to development alignment long wall目 录摘要IAbstractII绪论1第1章 井田概况及矿井地质特征21.1 井田概况地质特征21.1.1 井田位置及范围21.1.2 交通位置21.1.3 地形与河流31.1.4 气象31.2 地质特征31.2.1 矿区范围内的地层情况31.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造61.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征71.2.4 岩石性质,厚度特征81.2.5 井田内水文地质情况81.2.6 沼气,煤尘及煤的自燃性91.2.7 煤质,牌号及用途10第2章 井田境界 储量 服务年限112.1 井田境界112.1.1 井田周边情况112.1.2 井田境界确定的依据112.1.3 井田未来发展情况112.2 井田储量112.2.1 井田储量的计算112.2.2 保安煤柱112.2.3 储量计算方法122.2.4 储量计算的评价132.3 矿井工作制度、生产能力、服务年限132.3.1 矿井工作制度132.3.2 矿井生产能力的确定132.3.3 矿井服务年限13第3章 井田开拓143.1 概述143.1.1 井田内外及附近生产矿井开拓方式概述143.1.2 影响本设计矿井开拓方式的原因及其具体情况143.1.3 确定井田开拓方式的原则143.2 矿井开拓方案的选择153.2.1 井硐形式和井口位置153.2.2 井筒的位置193.2.3 开采水平数目和标高203.2.3 开拓巷道的布置213.3 选定开拓方案的系统描述213.3.1 井硐形式和数目213.3.2 井硐位置及坐标223.3.3 水平数目及高度223.3.4 石门、大巷(运输大巷、回风大巷)数目及布置233.3.5 井底车场形式的选择233.3.6 煤层群的联系253.3.7 采区划分253.4 井筒布置和施工263.4.1 井筒穿过的岩层性质及井筒支护263.4.2 井筒布置及装备263.4.3 井筒延伸的初步意见263.5 井底车场及硐室263.5.1 井底车场形式的确定及论证263.5.2 井底车场的布置、储车线路、线路布置长度293.5.3 井底车场通过能力验算303.5.4 井底车场主要硐室313.6 开采顺序313.6.1 沿煤层走向的开采顺序323.6.2 沿煤层倾斜方向的开采顺序323.6.3 采区接续计划323.6.4 “三量控制”情况32第4章 采区巷道布置与采区生产系统344.1 采区概况344.1.1 设计采区的位置、边界、范围、采区煤柱344.1.2 采区地质和煤质情况344.1.3 采区生产能力、储量及服务年限344.2 采区巷道布置354.2.1 区段划分354.2.2 采区上山布置354.2.3 采区车场布置354.2.4 区段溜煤眼形式、容量及支护354.2.5 采区硐室简介364.2.6 采区工作面接续364.3 采区准备364.3.1 采区巷道的准备顺序364.3.2 采区主要巷道的断面示意图及支护方式37第5章 采煤方法385.1 采煤方法的选择385.2 回采工艺38第6章 井下运输和矿井提升416.1 矿井井下运输416.1.1 运输方式和运输系统的确定416.1.2 大巷煤炭运输设备选型416.1.3 采区运输设备的选择416.1.4 工作面运输巷设备的选型426.2 矿井提升系统42矿井提升设备选择及计算42第7章 矿井通风安全447.1 矿井通风系统的确定447.1.1 概述447.1.2 矿井通风系统的确定447.1.3 主扇工作方式的确定447.2 风量计算与风量分配457.2.1 矿井风量计算的规定457.2.2 风量计算457.2.3 风量分配497.2.4 风速的验算497.2.5 风量的调节方法和措施517.3 矿井通风阻力的计算517.3.1 确定全矿井最大通风阻力和最小通阻力517.3.2 矿井等积孔的计算527.4 通风设备的选择537.4.1 主扇的选择计算537.4.2 电动机的选择547.4.3 反风措施547.5 矿井安全技术措施54第8章 矿井排水578.1 概述578.1.1 矿井水来源及涌水量578.1.2 对排水设备的要求578.2 矿井主要排水设备588.2.1 排水方式与排水系统简介588.2.2 主排水设备及管路的选择计算58第9章 技术经济指标61参考文献63总结64致谢65附录66附录7165绪论时光如箭，岁月如梭，转眼间四年的大学学习生活即将结束，四年里在老师的悉心帮助和自己的努力学习下，我较好的掌握了采矿专业及其相关专业知识，为了能更好的巩固和运用这些知识，并将其应用于实践，借毕业设计这个机会我做了内蒙古呼伦贝尔市大雁矿业集团公司大雁三矿0.9Mt/a的新井设计。本设计主要是关于新矿井的建设，其中包括开拓方式、采煤方法、采煤工艺、支护方式、设备选型等等涉及到矿井的各个系统，涉及到采矿及其相关专业各种知识。本设计方案采用双斜井中央采区的布置方式，沿煤层底板布置三条井筒，即主井、副井、风井，并利用井筒作三条上山，并利用集中平巷对煤层群进行联合开采。设计方案即中央采区利用井筒做上山大大减少了工程量，并且煤炭的使运输距离变短，减少了煤炭的运输费用，同时也使得巷道的维护费用大大降低。设计方案的上、下开采，可保证生产合理集中化，稳定生产，节省总井巷工程量，经济效益较好。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。通过做本次毕业设计，我不但学到更多的采矿专业及其相关专业知识，并且能够较好的运用它们，这将为我以后的学习和工作打下坚实的基础。同时由于本人的知识水平和经验有限，在设计中难免会出现缺点和不足，还望各位老师和专家给予批评指正。第1章 井田概况及矿井地质特征1.1 井田概况地质特征1.1.1 井田位置及范围大雁矿区位于大兴安岭西麓海拉尔河中游，隶属于内蒙古自治区呼伦贝尔市管辖，矿区东连牙克石市，西接海拉尔区，南与巴彦嵯岗苏木比邻，北至海拉尔河与陈巴尔虎旗相望。三矿井田范围：东起F2断层及煤层基底；西至井田边界断层F1；南起各煤层露头及F5断层；北至F4断层。井田走向近似东西，倾斜方向近似南北，面积9.6km2。1.1.2 交通位置矿区交通便利，国防公路301线在矿区北部通过，滨洲线铁路在矿区中部穿过。大雁火车站东距牙克石市18km，向西至海拉尔区64km。向东经牙克石市可达加格达奇、齐齐哈尔、哈尔滨、沈阳、北京以及全国各地。向西经海拉尔区可到我国边陲重镇满洲里市。图11 大雁矿区交通位置图1.1.3 地形与河流大雁矿区地处大兴安岭西北坡，地势为四周高中部低，海拨标高在640-900m之间，地表植被以草本植物为主，有部分森林，矿区北部及南部有水系和沼泽。三矿井田内地形比较简单，其地势东南部偏高而西北部偏低，海拨标高在650710m之间，一般在670.00m左右。地貌单元：第15勘探线间属沟谷类型，第58勘探线间属冲积平原型。本地区的主要区域性河流海拉尔河，自东向西流经矿区北侧，该河流距离井田较远，对井田开发并无实际影响。胜利河流经本区南部后汇入海拉尔河，全长约35km，汇流面积约97km2，该河冬季干涸，夏季畅流，汛期水量聚增，最大流量为3.38m3/s,最小流量为0.067m3/s。大雁煤业公司于1991年投入大量资金对胜利河进行了改道，其对井田开采已无影响。1.1.4 气象本区属亚寒带大陆性气候，冬季漫长而寒冷，春季干燥风大，夏季湿润短促，秋季气温骤降，年降雨量小，蒸发量大，年平均降水量为345.2mm，年平均蒸发量为1314.7mm，年平均气温为3.1C,最低气温为46.7C ，最高气温为+36.5C ，年平均风速为2.9m/s，最大风速为23m/s，风向多为西南，降雪期为每年9月到翌年的5月中旬，结冻期为每年10月至翌年4月末，冻结厚度一般在3米左右，并有岛状永久冻土层。本地区地震动峰值加速度（a）为0.05，对照地震裂度为6度。1.2 地质特征大雁煤田位于新华夏系第三隆起带，即大兴安岭隆起带的西坡，第三沉降带的东缘。在海拉尔盆地的五九南屯凹陷中段。大雁煤田为一向斜构造，即大雁扎尼河向斜，向斜轴的方向为N35 70E，倾向北西，倾角20 30。向斜的浅部比较陡，一般倾角在15 20，中部略缓，深部平缓，呈一向北西倾斜而为断裂F1和F2所破坏的单斜构造。1.2.1 矿区范围内的地层情况区内出露地层主要为古生界泥盆系上统大民山组（D2d）的蚀变安山岩、凝灰质砂砾岩；上部凝灰碎屑岩段，大磨拐河组（K1d）的泥岩、砂岩、煤层及伊敏组（K1y）的泥岩、粉砂岩；新生界第四系（Qh）的松散沉积物。本区附近出露的地层有中生界白垩系下统梅勒图组的酸性熔岩和碎屑岩，大磨拐河组的泥岩、砂岩、煤层及伊敏组的泥岩、粉砂岩；新生界第四系的松散沉积物。详见图1-2。图12 煤层综合柱状图现将地层概况由下到上分述如下：（1）白垩系下统海拉尔组 (K1m)：本组地层在煤田内大面积出露，是煤系基底，是指广泛发育于大兴安岭各地的以中基性火山岩为主，并含有酸性熔岩和碎屑岩的一套地层，其岩性主要由紫灰紫色黑色的拉斑玄武岩，气孔杏仁状玄武岩和安山玄武岩所组成，顶部夹薄层凝灰岩或角砾岩，该地层平行不整合于九峰山组之上，与大磨拐河组呈不整合接触，其厚度在200260m之间。（2）白垩系下统大磨拐河组(K1d)：本组地层全区发育，为本区最有经济价值的含煤地层，根据岩性特征，岩石组合及含煤情况，可划分为上、中、下三个岩段。 下部泥岩段：本段地层主要由河流、湖泊相含砾泥岩、砾质砂岩、湖泊相泥岩、沼泽相砂岩、泥炭沼泽相煤层所组成,含煤性高,共含煤层2层，即：31、36煤层，且都为全区可采煤层。 中部含煤岩段：本段地层为三矿现生产揭露最多的含煤段地层，其主要由河流相砂岩、粉砂岩、沼泽相粉砂岩、泥炭沼泽相煤层和薄层河床砾质砂岩、粗砂岩以及湖泊相泥岩所组成，含煤性高，所含煤层为19、26，且两煤层皆为全区可采。 上部泥岩段：本段地层整合接触于中部含煤段之上，是一套深水湖泊相地层，岩性以砂岩为主，夹薄层中、细砂岩。岩性特征为灰-灰白色，泥质和凝灰质胶结，泥岩呈块状。在下部细砂岩中具有因碎屑物质的颜色深浅不同而构成的水平层理，局部含碎屑植物化石，风化后松散易落。因本区构造原因，该地层在走向或倾向上除厚度变化外，其岩性还是相当稳定的，为此可以作为全区地层对比的主要标志。本段地层的厚度为55124m，平均厚度100m。大磨拐河组地层最小厚度239米，最大厚度566m，平均厚度451m。其中共含可采煤层4层，煤层平均总厚度15.2m，含煤系数为9.6%。（3）白垩系下统伊敏组(K1ym)：本组地层平行不整合于大磨拐河组地层之上，主要由湖泊相泥岩、粉砂岩组成，并夹有河流相的粗、中、细砂岩。（4）第四系海拉尔组(Q)：本组地层属未胶结的疏松沉积层，由上部腐植土、风成砂、下部砾石、粘土和亚粘土组成，最小厚度6.0m，最大厚度52.0m，平均厚度26.0m，与下伏伊敏组呈不整合接触。本区域地层见下表1-1：界系统组符号厚 度（m）岩 性 变 化 情 况化石种类新生界第四系海拉尔组Qh6-57上部为黑色腐植土和黄色风成砂，下部为粘土，亚粘和砂砾。中生界白垩系下统伊敏组K1ym233-850主要为泥岩和粉砂岩，夹细、中、粗砂岩、碳质泥岩。与下部地层整合接触。蕨类、银杏、铁杉等植物化石。大磨拐河组K1d200-620为主要含煤组，含4个可采煤层。费尔干蚌，叶肢介费尔干蚌视近种，蕨类、银杏及铁杉。古生界泥盆系上泥盆统大民山组D3d不详主要为蚀变安山岩、酸性熔岩、薄层凝灰岩、凝灰质砂岩。表1-1 地质特征表1.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造大雁三矿位于大雁煤田的东部，根据一二九地质队精查及集团公司补勘成果，区内经钻探、物探实见证实：共有五条大、中型断层，这些断层分别属于近走向北东东组（F2、F4、F5）和斜交走向北西西组（F1、F3），其力学性质均属张扭性正断层。其中F1、F2、F5为井田边界断层； F3、F4为井田内断层，各条断裂的产状、垂直断距及有关特征和确定的依据，详见断层特征表。表1-2 断层特征 序号名称性质断层面走向落差（m）影响范围1F1逆断层西北向东南东30110一采区2F2逆断层北向东40120整个井田3F3正断层西北向东南东16120整个井田4F4正断层北向东1580二采区5F5正断层北向东40120一采区综上所述：本区褶曲构造简单，通过生产实见，从总体上看，断层较为发育，本区构造条件属于中等，断层性质均为张扭性正断层。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白垩系下统大磨拐河含煤组，本组共有厚薄煤层4组，本井田具有经济价值的可采煤层均集中在下统大磨拐河组，该组地层厚度200-620m，可采的煤层有19#、26#、31#、36#四个煤层，平均厚度3.8m，各煤层倾角在917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2.874.57m，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，细砂岩及砾岩，底板为页岩、泥岩及含炭质粉砂岩，详见表1-3。表1-3 可采煤层特征表序号煤层名称煤层厚度（m）层间距（m）倾角（度）围岩煤质牌号硬度（f）容重（t/煤层构造及稳定性最大最小平均119砂岩泥岩褐煤F31.24单一煤层较稳定226粉砂岩及细砂岩褐煤F31.24单一煤层较稳定331粉砂岩及细砂岩褐煤F31.24单一煤层稳定436细砂岩粉砂岩褐煤F31.24单一煤层稳定1.2.4 岩石性质,厚度特征岩石性质及厚度特征详见岩石主要物理性质指标表。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/MPa抗拉强度/MPa弹性模量104MPa 泊松比砂岩1.92.6725501807181100.20.3砾岩2.32.651545135310280.20.3泥岩2.72.91.65.218822.58270.20.4安山岩2.32.72.44.013023012155120.20.3页岩2.02.41630349837.5280.20.41.2.5 井田内水文地质情况1. 区域水文地质大雁煤田位于大兴安山脉西北麓，系海拉尔盆地的一部分，煤田的南侧、北侧由火成岩组成，地表标高一般在637m890m左右，由于是后期侵蚀构造的影响构成了现代低山丘陵地形，大雁煤田内没有主要河流通过，三矿井田位于大雁煤田的东南部，胜利河由东南向西北流经三矿井田的西南部后流入海拉尔河。本区含水层以煤系风化裂隙带含承压水为主，风化带以下以煤系风化裂隙含水层为辅。本区第四系地层基本无水，但却是大气降水及火山岩裂隙水渗入补给煤系地层含水层的良好通道。2. 井田水文地质 地表水与地下水的关系本区含水层以煤系风化裂隙带含水层为主，风化带以下煤系孔隙含水层为辅。本区第四系基本不含水（仅在井田西部砂砾层含水），但却是大气降水渗入煤系地层含水层的良好通道。地下水有较完整的循环系统,即:补给、径流、排泄过程天然状态下，地下水总的径流方向是由南南东向北北西，也就是由南南东补给，排泄于北北西方向，井田内地下水的水质类型为HCO3-Ca水，矿化度为366428mg/L3。 矿区内含水层及隔水层本区的含水层可分为如下四类：第四系孔隙含水层、煤系风化裂隙带含水层、煤系内孔隙含水层及煤层裂隙含水层。 矿区水文、地质特点：本矿区的水文地质条件比较简单，水文地质特点：本矿区地下水埋藏较浅，主要以煤层裂隙水为主；煤层中裂隙发育，导水性强；第四系地层有较厚的粘土分布，对大气降水的补给起到一定隔水作用；本矿区地势较高，第四系地层水量不大，且补给条件较差，易于疏干。 矿井充水因素通过对井上下不同时期、不同地点的矿井涌水量分析发现，矿井地下水补给来源有三个： 降水补给雨季期间，地表降雨除部分蒸发外，剩余部分通过四系层而缓慢渗入煤系地层风化带内，天然条件下，渗入的水量小且缓慢，一般需1.53个月时间才能补给地下水。 含水层的渗入补给由于本区井田地层为单斜构造，煤系内煤层裂隙及孔隙含水层的导水性能较好，煤系中深部含水层可能接受来源于风化裂隙带含水层水的顺层渗入补给。 断层导水本区断层均为张扭性正断层，断层破碎带不宽，而煤系地层岩石松软具可塑性，断层破碎带常被岩石碎屑所充填，并与断盘紧密接触，因此断层的导水与否要视其被切断的两盘岩性而定。在一矿井田范围内，导水与隔水断层共存而局部导水断层较多，但出水量不大，多为导通砂岩层中的孔隙水。综合各项因素评价,一矿水文地质类型为：中等。 井田内矿井涌水量预计根据矿井涌水量的观测，最大涌水量为439.5m3/h，最小涌水量为183.9m3/h，平均涌水量为270.6m3/h。1.2.6 沼气,煤尘及煤的自燃性瓦斯含量：根据三矿通风队2002年对全矿井的瓦斯含量实际测定，其结果为：瓦斯涌出量最大为4.35 m3/t，最小为2.47 m3/t，属于低瓦斯矿井，并且无煤尘爆炸危险和自燃倾向。1.2.7 煤质,牌号及用途 煤的物理性质及特征：本区所有煤层的物理性质共性明显，差异不大，一般多为褐色，条痕浅褐色褐色，具有沥青光泽，多为暗淡型煤。结构单一或呈条带状，常见条带状结构或木质结构，具层状或块状构造，断口平坦，个别呈参差状断口。煤的硬度在2-3之间，具较强韧性，煤的比重1.21.75之间，平均1.441.68；煤的容重在1.061.57g/cm3之间，平均1.24 g/cm3。本区煤岩组分以凝胶化物质为主，其次是丝质炭化物质，以及含量不高的稳定组分及矿物杂质等。矿物以泥质和浸染状粘土为主。本区煤种为褐煤，煤岩鉴定其变质阶段为0阶段。 煤的化学性质和工艺性能本区各煤层的化学性质比较稳定，根据4个计量煤层的煤芯煤样化验结果，其煤质指标如下：水分(Wt)：3.79% 20.08%，平均8.53%；灰分(Ad)：5.13% 37.23%，平均16.25%；挥发分(Vdaf)：40.06% 53.75%，平均46.30%，属高挥发分。粘结性：属弱粘结性。本区煤种牌号单一，区内各煤层的粘结性全部为1，煤化程度较低，均为褐煤，其中19#、26#、31#煤层属低灰分煤，36#煤层属于中灰分煤。从表面上看，本区内煤层的主要煤质指标灰分产率（Ad）值随深度变化不大，挥发分产率（Vdaf）值有随着深度加大而降低的趋势。 煤质及工业用途 本区煤种为褐煤，煤的灰分产率较高，干燥基发热量较低，全硫含量为低硫煤，为此，本区煤可供如下两个方面使用： 发电及锅炉用煤； 民用生活燃料用煤。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 大雁三矿井田东西两侧是大雁一矿和大雁二矿，南侧是大雁四矿，北至海拉尔河与陈巴尔虎旗相望。经技术经济分析后，确定本设计井田境界为：西以F1断层为界，东部以及北部以F2断层为界，南部以F5断层为井田边界。井田走向4.8km,倾向2.0km,井田面积约9.6km2。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井田周边情况。2.1.3 井田未来发展情况该设计井田东部以F2断层为界，西以F1断层为界，随着技术的进步和勘探水平的全面提高，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19#、25#、26#、36#四层，各煤层储量计算边界与井田境界基本一致。矿井储量是指矿井井田范围内，通过地质手段查明的符合国家煤炭储量计算标准的全部储量，又称矿井总储量。它不仅反映了煤炭资源的埋藏量，而且还表示了煤炭的质量，勘探程度及开采经济、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、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1参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，应该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。2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30m保安煤柱；(2) 边界断层留设30m保安煤柱；(3) 井田内部断层留设30m保安煤柱；(4) 巷道两侧留设15m保安煤柱。按以上方法计算得：断层、边界、护巷等保安煤柱损失：6.069Mt；总损失量：6.069 Mt；煤柱损失率：6.8%。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.根据原大雁三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88.645 Mt，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：Z=（ZcP）C式中 Z可采储量；Zc工业储量；P永久煤柱损失；C采区回采率。表2-1 可采煤层储量总表 (单位：Mt)序号煤层号工业储量损失量设计采出率可采储量119#23.7471.62578%17.698226#20.9781.84778%15.305331#23.7801.18378%18.078436#20.1481.41478%15.702总计88.64560.6966.783回采要求：厚煤层不应小于75%,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 66.783Mt。2.2.4 储量计算的评价本设计井田的各类储量计算严格按照有关规定执行。由于技术水准所限，储量计算设计所得到的各种储量与实际将会有一定的误差。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 该设计矿井年工作日确定为330天，矿井每日净提升16小时，采用四六制工作制度。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。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。上述三种方案，应该根据矿井服务年限来选定。2.3.3 矿井服务年限矿井服务年限计算公式如下：T=Z /（Ak）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=1.31.5。矿井设计中，取k=1.4。依据以上拟定的矿井生产能力，服务年限的确定现提出三种方案，具体如下：方案A：0.6Mt/a T=Z /（Ak）=66.783/（0.61.4）= 79.5a；方案B：0.9Mt/a T=Z /（Ak）=66.783/（0.91.4）=53a；方案C：1.2Mt/a T=Z /（Ak）=66.783/（1.21.4）=39.8 a。参照煤矿工业设计规范规定，方案B较为合理，即：矿井生产能力为0.9 Mt/a；矿井服务年限为T=53 a。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设计大雁三矿井田位于位于大兴安岭西麓海拉尔河中游地区，隶属于内蒙古自治区呼伦贝尔市管辖。井田东西两侧是大雁一矿和大雁二煤矿，南侧是大雁四矿。大雁二矿采用斜井开拓方式，大雁一矿采用立井开拓方式，浅部大雁四矿和地方小井采用均采用箕斗斜井开拓方式。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：井田地质和水文地质条件（特别是表土层情况）；煤层赋存和开采技术条件；地形地貌和地面外部条件；技术装备和工艺系统条件；施工技术和设备条件；总体设计和矿井生产能力要求等等。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：大雁矿区位于大兴安岭西北坡，地势为四周高中部低，呈盆地状，海拨标高在640900米之间，地表植被以草本植物为主，有部分森林，矿区北部及南部有水系和沼泽。三矿井田内地形比较简单，其地势为东南高而西北低，海拨标高在650710米之间，一般在670米左右。地貌单元：第15勘探线间属沟谷类型，第58勘探线间属冲积平原型。(2) 煤层赋存情况整个井田的煤层上部标高在670 m，下部标高在150m，东西部分别以F2 和F1断层为界。整个矿区共有四层可采煤层，即19#、26#、31#、36#，煤层全区发育。煤层走向长度为4.8km，倾向2.0km。本井田煤层系缓倾斜厚煤层，平均倾角在16左右。(3) 其它因素海拉尔河为本地区的主要区域性河流，由东向西流经矿区北侧，因其距离井田较远，对井田开发无实际影响。胜利河流经本区南部后注入海拉尔河，全长约35公里，汇流面积约97平方公里，该河冬季干涸，夏季畅流，汛期水量聚增，最大流量为3.38m3/s,最小流量为0.067m3/s。大雁煤业公司于1991年投入大量资金对胜利河进行了改道，其对井田开采已无影响。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合理开发国家资源，减少煤炭损失；3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；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，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准和设备供应情况，并为采用新技术，新工艺和发展采煤机械化、自动化创造有利条件。3.2 矿井开拓方案的选择3.2.1 井硐形式和井口位置井田开拓方式是指在一定的井田地质条件、开采技术条件下，矿井开拓巷道的布置方式。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。1开拓方式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等四种方式。 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一部分或全部。 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。 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。2井筒形式：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，虽然平硐开拓是最简单的开拓方式，有很多突出优点，但在本设计中不予采用，故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，综合开拓方式也在考虑的范围内。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，针对本井田开拓方式的选择拟提出三种开拓方案： 方案一：双斜井开拓方式 方案二：双立井开拓方式 方案三：主立井副斜井开拓方式3技术比较： 方案一：双斜井开拓方式优点：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，井度车场及硐室都比投资少；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；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：在自然条件相同时，斜井要比立井长得多；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；由于斜井较长，沿井筒敷设管路，电缆所需的管线长度较大；斜井通风风路较长，通风阻力大，费用增加；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0500m，含水砂层厚度小于2040m，表土层不厚，水文地质情况简单的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：本设计井田采用单一水平上、下山开采，水平标高为+400m，根据煤层的赋存情况可以采用双斜井开拓。 方案二：双立井开拓方式优点：适应性强，技术成熟可靠，机械化程度高，易于自动控制；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；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；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。适用条件：煤层赋存深度2001000m，含水砂层厚度20400m,立井开拓的适应性很强，一般不受煤层倾角，煤层厚度，瓦斯，水文等自然条件的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技术评价：根据大雁三矿矿井田的地表，地质构造，煤层赋存等因素，可采用双立井开拓方式，方案在技术上可行。 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：如果井口相近，则井底相距较远，井底车场布置，井下的联系就不太方便；如井底相近，则井口相距较远，地面工业建筑物就比较分散，生产调度及联系不太方便；地面工业建筑占地多，相应增加了煤柱损失。适用条件：介于双立井与双斜井之间技术评价：根据设计井田的地表状况，煤层赋存及工业广场的布置等实际情况，如用综合开拓不利于地面工业广场的布置，也不利于井底车场的布置，井下的联系和生产调度较为繁琐，故该方案在技术不合理，不适合本设计矿井所以本井田不利于用综合开拓，详见技术比较表3-1。表3-1 技术比较表方案名称优 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。主立井副斜井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：双斜井开拓方式，主井采用皮带提升，副井采用串车提升，如图所示： 图3-1 斜井开拓方案二：双立井开拓方式，如图3-2所示：图3-2 立井开拓3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，详见表3-2。从经济比较表可知，斜井开拓较立井开拓节约投资37.2万元。除此之外，若采用双斜井开拓方式，斜井井筒在最下层底板岩层中进行开凿，且工业广场布置在井田边界之外，所以井筒和工业广场均不压煤，没有煤柱损失；而若采用双立井开拓方式，井筒与工业广场布置在井田内，各煤层的煤柱损失详见表3-3。综合以上因素，本设计矿井选择方案一，即采用双斜井开拓方式。表3-2 开拓方案经济比较表项目名称双斜井开拓（万元）双立井开拓（万元）井筒主井1850105010-4=194.25268300010-4=80.4副井1850105010-4=194.25268300010-4=80.4风井1850105010-4=194.25268300010-4=80.4最下层井底车场50090010-4=45100090010-4=90上下山开凿0185065010-43=360.75总计627.75691.95投资比较-64.2表3-3 立井开拓煤柱损失表煤层号煤柱面积/m2煤厚/m容重/kg/cm3损失量/万t192016003.61.2490.0262200004.11.24111.8312487753.891.24120.0362954253.581.24131.1合计452.93.2.2 井筒的位置 对矿井井筒位置有以下的要求： 井筒沿走向的有利位置应在井田的中央当井田储量呈不均匀分布时，应在储量分布的中央，在此开成两翼储量比较均衡的双翼井田，应尽量避免井筒偏于一侧，造成单翼开采的不利局面 井筒沿煤层倾向的位置，应使总的石门工程量、初期工程量及投资较小，建井期短。 为使井筒的开掘和使用安全可靠，减少其掘进的困难及便于维护，应使井筒通过的岩层及表土层有较好的水文，围岩和地质条件。 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： 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。 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。本设计井口位置的确定考虑了井田的储量分布图、剖面图、及水平划分及主要巷道布置形式，并且认真参考了有关要求和规范，经分析对比后决定将井口坐标确定为：主井：X=540646，Y=5454450，Z=670。副井：X=540704，Y=5454436，Z=670。风井：X=540610，Y=5454462，Z=670。3.2.3 开采水平数目和标高煤层赋存为倾斜状态时，一般由浅部向深部开采，以达到工程量少、建设速度快、投资省、成本低的良好效果。根据煤层的赋存条件和倾斜