鸡西矿业集团东山煤矿1.8Mta新井设计论文

I 摘 要 本设计新井为鸡西矿业集团东山煤矿 1 8Mt a 的新井设计 共有 4 层设计 可采煤层 平均总厚度为 7 6 m 煤的工业片牌号为 1 3 焦煤 设计井田的可 采储量为 140 7Mt 服务年限为 55a 划分三个水平开采 本设计矿井采用双立井的开拓方式 集中大巷及采区石门的大巷布置方式 共划分 6 个采区 其中首采区为 2 个 投产工作面 2 个 建井工期 41 2 个月 本设计采区为东一 大巷道胶带输送机式下部车场 采用分区式通风 综合机 械化采煤 年工作日为 330 天 采用 三 八 式工作制 工作面长为 200m 每刀进度为 0 63m 每日割 8 刀 提升设备为主井采用箕斗提升 副井 采用罐笼提升 由于本人知识有限 缺乏一定的现场经验 因此 本设计中难免会出现一 些问题 请各位专家老师不吝指正 关键词 生产能力 矿山机械 开采计划 后退式回采 运输系统 II Abstract The task of this design is to construct a 1 8million tons new shaft for Jixi Ming Administration This mine has four minable Coal Seam and its average thickness is 11 meters types of coal seam is 1 3 coking coal Designed field of minable capacity is 140 7 million tons It can adapt for 55years and is divided into three level This mine shaft is applied to double indined shaft development method Layout of gathing gallergand mining district eross heading This level is divided into 6 mining districts and 2 worked faces Time of constructing shaft is 41 2 months This worked fece is middle 1 and right 1 worked face ords 330 days every year Adapt three eight work situation work face is 200 meters length of circle is 0 63meters and times is 8 one day Because my limit working ability and time There must be lots of faults in this design I plead with dirextors point them out and redify it and I will accept it sincerely and humblely Key words Capacity Mining machinery Ming plan Retreating working Haulage system 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 地形地势 2 1 1 3 气象及地震情况 3 1 1 4 水文地质情况 3 1 1 5 煤田开发史 3 1 1 6 工农业及原料供应状况 3 1 1 7 水源及电源 3 1 2 地质特征 3 1 2 1 矿区范围内的地层情况 3 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 4 1 2 4 岩石性质 厚度特征 5 1 2 5 井田内水文地质情况 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 7 1 3 勘探程度及可靠性 7 第 2 章 井田境界 储量 服务年限 9 2 1 井田境界 9 2 1 1 井田周边状况 9 2 1 2 井田境界确定的依据 9 2 1 3 井田未来发展情况 9 2 2 井田储量 9 2 2 1 井田储量计算 9 2 2 2 保安煤柱 10 2 2 3 储量计算方法 10 2 2 4 储量计算评价 11 IV 2 3 矿井工作制度 生产能力 服务年限 12 2 3 1 矿井工作制度 12 2 3 2 设计生产能力和服务年限 12 2 3 3 矿井服务年限的确定 12 第 3 章 井田开拓 14 3 1 概述 14 3 1 1 井田内外及附近生产矿井开拓方式概述 14 3 1 2 影响本设计矿井开拓方式的因素及其具体情况 14 3 2 矿井开拓方案的选择 15 3 2 1 井硐形式和井筒位置 15 3 2 2 开采水平的数目及高 18 3 2 3 开拓巷道的布置 19 3 3 选定开拓方案的系统描述 20 3 3 1 井硐形式和数目 20 3 3 2 井筒位置及坐标 21 3 3 3 水平数目及高度 21 3 3 4 石门 大巷数目及布置 22 3 3 5 井底车场的形式及选择 23 3 3 6 煤层群的联系 25 3 3 7 采区划分 25 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 井硐布置及装备 27 3 4 3 井筒延深意见 28 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 存车线路 行车路线布置长度 30 3 5 3 通过能力计算 31 3 5 4 井底车场主要硐室 33 3 6 开采顺序 34 3 6 1 沿煤层走向的开采顺序 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 V 3 6 4 三量 控制情况 35 第 4 章 采区巷道布置 37 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 采区的地质和煤层情况 37 4 1 3 采区的生产能力 储量 服务年限 37 4 2 采区巷道布置 38 4 2 1 区段划分 38 4 2 2 采区上山布置 38 4 2 3 采区车场布置 39 4 2 4 煤仓形式 容量及支护 41 4 2 5 采区硐室简介 42 4 2 6 采区工作面的接续 42 4 3 采区准备 43 4 3 1 采区巷道的准备顺序 43 4 3 2 主要巷道的断面图 43 第 5 章 采煤方法 47 5 1 采煤方法的选择 47 5 1 1 采煤方法选择的制约因素 47 5 1 2 采煤方法选择 47 5 2 回采工艺 47 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 47 5 2 2 设备选型 48 5 2 3 选择采煤工作面循环方式和劳动组织形式 49 第 6 章 井下运输与矿井提升 51 6 1 矿井井下运输 51 6 1 1 运输方式和运输系统的确定 51 6 1 2 矿车的选型及数量 51 6 1 3 采区运输设备的选择 52 6 2 矿井提升系统 52 第 7 章 矿井通风安全 53 7 1 矿井通风系统的确定 53 7 1 1 概述 53 VI 7 1 2 矿井通风系统的确定 53 7 1 3 主扇工作方式的确定 54 7 2 风量计算与风量分配 54 7 2 1 矿井风量计算的规定 54 7 2 2 风量计算 54 7 2 3 风量分配 56 7 2 4 风速的验算 56 7 2 5 风量的调节方法与措施 57 7 3 矿井通风阻力计算 58 7 3 1 确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力 58 7 3 2 矿井等积孔计算 59 7 4 通风设备的选择 60 7 4 1 主扇的选择计算 60 7 4 2 电动机的选择 61 7 5 矿井安全生产措施 61 7 5 1 预防瓦斯及煤尘爆炸 61 7 5 2 火灾与水患的预防 62 7 5 3 其他事故的预防 62 7 5 4 避灾路线及自救 规定 62 第 8 章 矿井排水 64 8 1 概述 64 8 1 1 矿井水来源及涌水量 64 8 1 2 对排水设备的要求 64 8 2 矿井主要排水设备 65 8 2 1 排水方式与排水系统简介 65 8 2 2 主排水设备及管路的选择计算 66 第 9 章 技术经济指标 70 结 论 72 致 谢 辞 73 参考文献 74 附录 1 75 附录 2 79 1 绪 论 我国是煤炭资源丰富 储量和产量均居世界前列 近年来随着国民经济的 发展和综合国力的提高 石油 天然气 水力 核电等其他能源有了较大的发 展 但是煤炭仍然是我国的主要能源 预计在今后相当长的时间内这种状况不 会有根本性改变 进入新世纪以后 要求我国煤炭工业深化改革 尽快摆脱粗 放经营的旧模式 步入低投入 高产出 高效益的良性循环轨道 煤炭工业的 发展依赖的是先进的煤炭先进技术 其中包括采矿工程技术 作为一名采矿专业的学生 即将成为煤炭行业的工程技术人员 在通过大 学四年的学习 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鸡西市东山矿的新井设计 而且我在毕业 实习中也收集到了很多东山矿的资料 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 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等工作 我通 过做本次毕业设计 学到更多的采矿专业知识 巩固我所学过的各种知识 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 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 东山矿位于黑龙江省鸡西市境内 距鸡西市西南方向 15km 其地理坐标 为 东经 130 42 20 130 51 31 北纬 45 18 42 45 22 16 东山矿的交通以铁路 公路为骨干 有矿山铁路专线与鸡西站相连 公路 通达鸡西市 密山市等地 交通较为便利 见 图 1 1 比例尺 1 600000 图 1 1 交 通 位 置 图 至林口 滴道 至牡丹江 柳毛矿 石墨矿 通桦木林场 水 源 地 恒山矿 二道河子矿 张新矿 鸡西矿业集 团 鸡西 通密山 鸡东 通密山 东海矿 杏花矿 正阳矿 城子河矿 滴道矿 东 山 矿 1 1 2 地形地势 东山矿区井田地表为丘陵起伏 整个地势为东南高 西北低 海拔最低标 高为 m 最高标高为 m 3 1 1 3 气象及地震情况 东山矿区属于中温带大陆性气候 年平均降水量为 mm 最高气温为 C 最低气温为 C 年平均气温 C 春季秋季多风 春夏之际 以西南风为主冬季以西北风为主 最大风速为 24m s 正阳矿在史料中无地震 发生过 1 1 4 水文地质情况 东山矿区境内无湖泊 水库和池塘 最大涌水量为 140m h 最小涌 水量为 46m h 1 1 5 煤田开发史 东山煤田为新近开发 无开发历史 1 1 6 工农业及原料供应状况 东山井田周边有农田和国有林地分布 可为矿区提供一部分农产品及生产 原料 矿井建设及生产所需设备可由附近厂家提供 1 1 7 水源及电源 东山矿区水源来自开采地下水 能够满足生产与生活需要 生产与生活用 电均来自鸡西供电局和鸡东供电局 可实现双回路供电 1 2 地质特征 1 2 1 矿区范围内的地层情况 东山矿区地层走向为 NE 倾向为 SE 倾角为 11 度左右 地层厚度为 570 650m 表土及风化带厚度约 20 63m 表土中无流沙岩 岩层多由细砂岩及中 砂岩构成 见 图 1 2 1 2 2 井田范围内和附近的主要地质构造 东山井田范围内的主要地质构造为断层 断层共有 2 个 都为正断层 铅 直地层断距在 20 30m 之间 见 表 1 1 4 标 1 1 断层特征表 基本特征 序 号 断 层 号 与煤 层走 向关 系 走向倾向倾角 性质 落差 m 延展 情况 摆动 情况 m 可靠 程度 1 F11斜交N65 WS25 W 68 正 24 全区 5 可靠 2 F3斜交N60 WS30 W 75 正 23 全区 6 可靠 3上 2 0 1上 图 1 2 煤 层 综 合 柱 状 图 岩 性 描 述 粉砂泥质岩 1 3焦煤 灰色细砂岩 黑灰色粉砂质砂岩 细中砂岩 水平层理 粉砂岩夹粗砂岩 粉砂岩夹粗砂岩 深灰色 中砂岩 细砂岩 粉砂岩 粗砂岩 粉砂岩 中砂岩 细砂岩 灰黑色 细砂岩夹中砂岩 焦煤 粗砂岩 焦煤 焦煤 地 层 厚 煤 层 煤 层 号 8 7 2 0 8 5 2 0 6 0 9 1 8 9 0 6 0 7 0 8 0 1 8 9 0 5 0 2 0 1 8 1 8 6 3下 柱 壮 地层系统 界系 统 中 生 界 侏 侏 罗 罗 系 统 上 8 7 5 4 1 2 3 煤层赋存状况及可采煤层特征 煤层赋存不太深 倾角在 6 21 见 表 1 2 5 表 1 2 煤层赋存特征表 1 2 4 岩石性质 厚度特征 煤层顶底板的厚度一般都大于 8m 多为砂岩 1 2 5 井田内水文地质情况 东山矿地形大部分属漫岗 标高在 240 270 米之间 岩层的富水性主要取 决于构造裂隙的发育和补给条件 浅部各煤层除大气降水补给地表强风化带外 没有其他来源 由于岩层裂隙发育程度而减弱 所以岩层的富水性有明显的垂 直分带 由于岩性的不同 岩层的含水性极不均匀 不但存在着分带规律且有 分层规律 见 表 1 2 表 1 3 表 1 4 围岩序 号 煤层 名称 层 间 距 m 顶 板 底 板 煤 的 牌 号 硬 度 容重 g cm3 煤 层 稳 定 性 煤厚 m 倾角 o 1 1 上 泥 岩 粉 沙 岩 气 肥 气 煤 中 硬 1 4 较 稳 定 2 011 2 2 3 上 粉 沙 岩 粉 沙 岩 焦 煤 中 硬 1 4 稳 定 2 011 3 3 下 中 细 岩 细 砂 岩 焦 煤 中 硬 1 4 较 稳 定 1 811 3 4 6 A 28 20 30泥 岩 细 砂 岩 焦 煤 中 硬 1 4 稳 定 1 811 1 6 表 1 3 岩石的物理性质指标表 岩石 类型 颗粒密度 g cm3 块体密度 g cm3 空隙率 n 吸水率 软化系数 KR 凝灰 岩 2 56 2 782 29 2 501 5 7 50 5 7 50 52 0 86 砂岩 2 60 2 752 20 2 711 6 28 00 2 9 00 65 0 97 泥灰 岩 2 70 2 802 10 2 701 0 10 00 5 3 00 44 0 54 表 1 4 岩石力学强度指标表 岩石 名 称 抗压强度 c MPa 抗拉强度 t MPa 摩擦角 内聚力 C MPa 砂岩 20 2004 2535 508 40 泥灰岩 10 1002 1015 303 20 从涌水量可以看出 只有大气降水通过强风化带渗入井下 补给单一 采 掘工程一般不受水害影响 防水工作较简单 故水文地质条件属简单型 1 2 6 沼气 煤尘及煤的自燃性 矿井瓦斯绝对涌出量为 6 3m3 分 相对涌出量为 3 4m3 t 属低瓦斯矿井 煤的自燃发火期为 6 8 个月 7 1 2 7 煤质 牌号及用途 东山矿井煤属低硫 低磷 中低灰分的焦煤和 1 3 焦煤 其中 1 3 焦煤占 25 76 发热量一般在 6500 7500 大卡 千克 1 物理性质 多为亮煤 半亮煤及半暗煤 水平层状构造 结构致密 脆质 垂直 节理发育 玻璃光泽 距状或平面断口 镜下多见凝胶化基质 木质镜煤 丝炭 角质化物质较少 树脂体少 透明基质和形态分子含量略等 且发 鲜红色 形态分子结构不归整 镜下可见无机物 有石英碎屑及菱铁矿物 等 比重在 1 35 1 48g cm3之间 摩氏硬度约 2 2 5 2 化学性质及煤种 煤质变化规律符合希尔特定律 A 挥发分随着深度的增加而降低 B 煤的变质程度随着深度的增加而提高 上部的 1 上号层为 1 3 焦煤 下部的 3 上 3 下和 6 A 三层均为焦煤 3 煤的工艺特性 煤层属中低灰份 灰份多为内在灰份 系二氧化硅 氧化铁等 氧化 镁 氧化钙较少 故灰熔点可达 1250 以上 4 用途 一般作为配煤炼焦使用 1 3 勘探程度及可靠性 东山矿井的勘探分普查 精查 补堪和深部补堪四类 勘探程度及煤 层控制程度详见 表 1 5 8 表 1 5 勘探程度表 钻孔利用钻孔 时间施工单位勘探程度 孔 数 米数 孔 数 米数 2000 204 勘探 队 普查 581246521200 2002 204 勘探 队 普查 661246601200 总计 124154504112134400 表 1 6 煤层点质量统计表 钻探测井采用煤层 号甲乙丙计甲乙丙计甲乙丙计 1 上 501723906324592772316116 3 上 521620885231487662717110 3 下 411829886325391782314115 6 A482424966324693802318121 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 东山矿西与小恒山煤矿相邻 东与二道河子煤矿相邻 北以煤层露头线为 矿界 南部与通华木林场相邻 井田东西走向长平均 4 8Km 南北倾向宽 1 3 8km 面积约 17 1Km2 2 1 2 井田境界确定的依据 1 以大的断层和勘探边界为矿界 2 以保证井田的合理尺寸 及与邻近矿区处理好关系 3 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 随着技术的进步和勘探水平全面的提高 井田范围内探明储量会越来越精 确 可能在更深部发现可采煤层 远景储量丰富 2 2 井田储量 2 2 1 井田储量计算 参加储量计算的煤层有 1 上 3 上 3 下和 6 A 共四层煤 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具有工业价值的煤 炭数量 它不仅包含着煤在地下埋藏的数量 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 后乘以采区回采率的储量 10 2 2 2 保安煤柱 按照保护煤柱的设计原则 1 在一般情况下 保护煤柱应根据围护面积边界和移动角值进行圈定 2 地面受保护面积包括受保护对象及周围的保护带 3 当受保护边界与煤层走向斜交时 应该根据基岩移动角求得垂直于围护边 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 边界断层留设 30m 50m 保安煤柱 2 井田内部断层留设 30m 保安煤柱 3 河流两侧各留设 15m 宽围护带 4 地面建筑物留设 20m 宽围护带 5 煤层大巷两侧煤柱各宽 50 100m 按以上方法计算得 工业广场煤柱损失 3 83Mt 断层 地面 边界保安煤柱损失 10 24 1 Mt 2 2 3 储量计算方法 采用分水平及投影块段法 用煤层真厚度和斜面积计算储量 块段平均厚 度采用钻孔见煤厚度 以算术平均法求出 计算公式 M S Q cos 式中Q 块段储量 Mt S 块段平面积 m2 煤层平均倾角 M 块段平均厚度 m 煤的视密度 t m3 见 表 2 4 11 表 2 4 容重采用 序号煤层号视密度 t m3 1 1 上 1 4 2 3 上 1 4 3 3 下 1 4 46 A1 4 块段面积在 1 5000 的煤层储量计算图上用电子求积仪求得 块段倾角采 用余切尺量得 2 2 4 储量计算评价 本矿井的煤层发育良好 厚度较稳定 倾角绶倾 井田范围内大的构造控 制可靠 水文地质条件中等 储量计算较为可靠 煤层储量见 表 2 5 表 2 5 煤矿储量计算表 煤层号面积 m2 工业储量 Mt 永久煤柱 Mt 可采储量 Mt 1 上 16 76 10647 9053 62936 3039 3 上 17 1 10648 8783 70337 044 3 下 17 1 10643 99 03 332733 3397 6 A17 48 10644 9663 406734 0798 总计 18 573914 0714140 7674 12 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 依据 煤矿安全规程 煤矿生产许可法 和 劳动法 有关规定 结合 东山矿的实际情况 拟制定工作制度如下 设计年工作日 330d 提升 16h 采用 三 八 作业制 二产 一班准备 2 3 2 设计生产能力和服务年限 1 矿井设计生产能力是确定原则 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 设计生产能力 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 还应考虑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 2 4 Mt a 方案 1 8 Mt a 方案 1 5 Mt a 上述三种方案 具体选择哪一种 还应根据矿井服务年限来确定 2 3 3 矿井服务年限的确定 矿井服务年限的计算公式如下 式中 矿井设计可采储量 Mt 生产能力 Mt a K 矿井储量备用系数 K 3 1 5 根据本设计矿井实际情况 K 值取 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 2 4 Mt a 13 41 8 a 方案 1 8 Mt a 55 8 a 方案 1 5t Mt a 67 a 表 2 6 各类井型的矿井和开采水平设计服务年限 参照 煤炭工业矿井设计规范 规定 见 表 2 6 方案 B 较合理 即 矿井生产能力 方案 B 1 8 Mt a 矿井服务年限 55 年 第一水平设计服务年限 a 矿井生产能 力 Mt a 矿井服务年 限 a 煤层倾角 小于 25 度 煤层倾角 25 45 度 煤层倾角大于 45 度 3 0 及以上 60 7030 35 1 2 2 450 6025 3020 2515 20 0 45 0 940 5020 2515 2010 15 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 东山矿位于黑龙江省鸡西市境内 距鸡西市西南方向 15km 西与小恒山 煤矿相邻 小恒山煤矿采用双立井开拓 东与二道河子煤矿相邻 河子煤矿采 用双立井开拓 北以煤层露头线为矿界 南部与通华木林场相邻 井田东西走 向长平均 4 8Km 南北倾向宽 1 3 8km 面积约 17 1Km2 3 1 2 影响本设计矿井开拓方式的因素及其具体情况 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 特别是表土层情况 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 本井田属于平原地形 地表平均标高 249m 2 煤层赋存情况 东山矿的煤层上部标高在 250m 下部标高在 650m 东部以 F7断层为界 西部以 3 勘探线为界 整个矿区共有四层可采煤层 即 1 上 3 上 3 下和 6 A 全区发育 煤层东西走向长平均 4 8Km 南北倾向宽 1 3 8km 面积约 17 1Km2 本井田煤层系缓倾斜中厚煤层 平均倾角在 11 左右 15 3 2 矿井开拓方案的选择 3 2 1 井硐形式和井筒位置 1 井硐形式的确定 根据东山井田的地表及煤层等实际情况 不具备平硐开拓的条件 现依据 东山井田的地形 地质构造 煤层赋存等因素 提出三种井筒开拓方案 具体 情况如下 方案 I 双斜井开拓 方案 II 双立井开拓 方案 III 主立井副斜井开拓 以上三种井筒开拓方案技术比较如下 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投资少 2 井筒装备和地面建筑物少 不用大型提升设备 钢材消耗量小 3 带式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 斜井通风路线较长 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 5 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 200m 以内 煤层赋存深度为 0 500m 含水砂层厚度小于 20 40m 表土层不厚 水文地质情况简单的煤 16 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 本井田煤层赋存深度为 250m 650m 根据煤层的赋存情况不 宜采用双斜井开拓 但在技术上是可行的 双立井开拓 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 与斜井优点相反 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 瓦斯和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 技术评价 根据井田的地表情况 地质构造和煤层赋存等因素 采用双立 井开拓方案可行 故此方案在技术上可行 主斜井副井立开拓 优点 兼有斜井和立井的优点 主井采用斜井开拓 井筒施工简单 掘进 速度快 费用低 副井采用立井开拓 井筒容易维护 有效断面大 有利于通 风 提升速度快 缺点 如果井口相距较近 则井底相距较远 井底车场布置 井下的联系 就不太方便 如井底相距较近 由井口相距较远 地面工业建筑物就比较分散 生产调度及联系不方便 占地面积大 相应地增加了煤柱损失 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 虽然该方案在技术不太合理 但可行如果经 济比不是很大的话尽量本井田不采用综合开拓 根据上述井硐开拓方案的技术比较 确定双立井开拓 双斜井开拓方 综 合开拓方案在技术上都可行 根据规定 对技术可行的方案还应进行经济比较 见 表 3 1 17 表 3 1 比较方案费用表 方案 项目 方案一方案二方案三 主斜井开凿主立井开凿主斜井开凿 1100 0 105 115 5175 0 3 52 51100 0 105 115 5 副斜井开凿副立井开凿副立井开凿 1100 0 115 126 5175 0 3 52 5175 0 3 52 5 井底车场井底车场井底车场 基建费用 万元 基建费用 万元 500 0 09 451000 0 09 90500 0 09 45 总计总计 万元 万元 287195213 依据表上述各种方案比较 得知双立井开拓最经济 2 井筒的位置 对矿井井筒位置有以下的要求 井筒沿走向有的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小 初期工程量及投 资小 建井期短 且煤柱损失小 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 依据本井田的储量分布图 及剖面图 考虑水平划分及主要巷道布置 确 定井口的位置在整个井田的储量中央 坐标为 主井 415760 5008620 副井 415240 5008690 18 3 2 2 开采水平的数目及高 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 要保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 现确定水平如下 由 P C 得 C P 式中 水平内的工业储量 万吨 第一水平的最小服务年限 a 生产能力 1 8Mt a K 矿井储量备用系数 取 4 C 采区采出率 取 0 82 P 永久煤柱损失 6 3Mt 所以第一水平工业储量必须大于 83 13Mt 第一水平可采储量必须大于 63Mt 现确定水平划分方案如下 方案一 单水平上下山开采 水平标高 300m 阶段垂高 550m 可采储量 140 7674Mt 服务年限 55 8a 方案二 三水平上山开采 水平标高 75 250m 550m 阶段垂高 175m 一水平可采储量 63 76 Mt 二水平可采储量 46 62 Mt 19 三水平可采储量 30 24 Mt 一水平服务年限 25 3a 二水平服务年限 18 5a 三水平服务年限 12a 参照上述二种方案的各项数据 各方案评价如下 方案一 该方案的阶段垂高 设计不符合 规程 规定 初期投资大 见 效慢 本方案不可取 方案二 该方案的一水平服务年限及垂高均符合 规程 规定 根据本井 田的实际情况 本方案技术上可行 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 以及通风 排水 敷设管线 对大巷的基本要求是便于运输 利于掘进和维护 能满足矿井通风 安全的需要 根据煤层埋藏特征和 煤炭设计规范 的有关规定 并考虑到各煤层的间 距较小 宜采用集中大巷 采区联合布置方式 为减少煤柱损失和 保证大巷 维护条件 运输大巷布置在 6A 煤层的底板下的厚砂岩中 上水平的运输巷用 做下水平的回风巷 这样有利用井下运输效率 生产系统较简单 开拓巷道布置方式的选择 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 间用采区石门联系 当煤层倾角 太大时 层间联系也可用溜井或斜巷 各种方式的适用条件如下 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 煤质牌号不同 要求分采 分运 4 各煤层底板 均有坚硬岩层 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 集中运输大巷适用条件 20 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 采区尺寸大 石门长度短 本设计井田的可采煤层为 1 上 3 上 3 下和 6 A 各煤层间距均较近 可以联合开采 各煤层的煤质基本相同 不需要分采分运 所以根据本井田的 实际情况 本井田采用集中运输大巷和采区石门布置方式 3 3 选定开拓方案的系统描述 3 3 1 井硐形式和数目 根据井田的地形地势 煤层赋存 地质构造等因素 经过第二节中井筒形 式确定方案的技术分析和经济比较 该矿井采用双立井开拓 即一主一副两个 井筒 详见井筒开拓方案示意图 图 3 1 方案一 双立井开拓 图 3 2 方案二 双斜井开拓 21 图 3 3 方案三 主斜副立井开拓 3 3 2 井筒位置及坐标 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 1 工业场地占地面积 2 地形与工程地质条件 3 煤的运输方向 4 生产建设与住宅位置 2 井下条件 按运输量确定井筒位置 2 根据地质条件确定井筒位置 3 煤柱量 4 勘探程度和初期工程量 0 根据本井田的实际情况 并考虑到上述的条件 该设矿井井筒位置详见井 田开拓平面图 其井筒井口坐标为 主井 415760 5008620 副井 415240 5008690 3 3 3 水平数目及高度 水平设置总的原则是尽量加大一个水平的开采范围 资源储量和服务年限 使之适应高产高效 集中化生产的要求 同时尽量减少水平的设置 基于以上 原则 同时根据本井田的煤层赋存条件 地质构造等因素 合理的水平划分方 案的技术分析和经济评价 该设计矿井在 75m 水平标高处划分一个水平 阶 段垂高 350m 阶段斜长为 1960 m 在 75m 水平标高上布置水平开拓巷道 第 二水平标高为 250m 阶段斜长为 1500m 第三水平标高为 550m 阶段斜长为 22 1350m 第一水平井田范围内各煤层以 250 100m 开采水平为界 采用上 下山开采 第二水平井田范围内各煤层以 100 400m 开采水平为界 采 用上 下山开采 第二水平井田范围内各煤层以 400 700m 开采水平为 界 采用上 下山开采 3 3 4 石门 大巷数目及布置 根据东山矿井开拓巷道布置方案的技术分析和经济评价 确定东山矿井采 用的开拓巷道布置方式为集中运输大巷及采区石门布置 东山矿井中 大巷和石门服务年限较长 运输能力要求大 所以大巷和石 门的断面和支护设计在本设计中基本相同 其内部设施也基本相同 巷道断面 设计合理与否 直接影响煤矿生产的经济效果和生产的安全条件 其基本原则 是在满足安全与技术要求的条件下 力求提高断面利用率 缩小断面 降低造 价并有利于加快施工速度 该设计矿井大巷 石门断面的各项内容见图 600600 80012001200 950 图 3 4 运输大巷断面 1200 4900 5126 1300 500 2600 2200 4200 600600 1300 8001200 320 1200 950 500 图3 5 石门断面 2000 1550 23 3 3 5 井底车场的形式及选择 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 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 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 24 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 其卸载站 即主井车线 可布置折返式 亦可布置环形式 但其装车站的线路布置必须与其相对应 综上所述 结合东山矿的有关设计参数 通过对各种形式井底车场的适用 条件及优缺点做简单比较后 初步拟定本设计井田井底车场形式为卧式环形车 场 采用两翼来车的形式 3 3 6 煤层群的联系 东山矿井共有四层煤 即 1 上 3 上 3 下和 6 A 参见可采煤层特征 表及巷道开拓方案示意图 大巷布置在 6A 煤层的底板岩石中 开采时采用下 行式开采 3 3 7 采区划分 将井田划分成若干采区时 应考虑如下所述原则 1 根据 煤炭工业矿井设计规范 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 可以不划分采区 直 接从井田边界进行后退式回采 3 采区走向长度根据煤层地质条件 开采机械化水平 采区储量 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采区 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 采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 采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 生产能力大的采区 走向长度要适当加 大 25 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 结合上述采区划分原则 以井田内的断层为边界 从而划分的具体情况见 图 3 6 图 3 6 采区划分示意图 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 鸡西盆地是在晚侏罗纪开始发展形成的内陆含煤盆地 基底为元古界麻山 群 含煤地层是中生界侏罗统鸡西群 上覆白垩系华山统陆相沉积 新生界第 三系陆相含煤沉积和玄武岩沉积 第四系河湖相及山间河床 河谷相沉积层 地层层序见 第一章 图 1 2 煤层综合柱状图 26 根据主副井围岩性质 并按 煤矿安全规程 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 基岩段 锚喷支护 3 4 2 井硐布置及装备 井硐布置应综合考虑井硐围岩性质 运输方式 通风安全等因素 具体遵 循原则如下 1 符合 煤矿安全规程 煤炭工业矿井设计规范 对运输 通风 管 线等布置的要求 满足施工需要 2 有利于井筒检修 维护 清扫和人员通行安全 3 当提升容器发生掉道或跑车事故 对井筒中各种管线或其它设备的破 坏应减少到最低程度 4 合理使用断面空间 减少井筒工程量 根据该设计矿井年产量 提升方式等实际情况 本设计矿井井筒按有关规 定布置运输 设施及辅助设施 本矿井建成投产时共开凿 2 个井筒 即主立井和副立井 见主副井井筒断面图 图 3 7 和 图 3 8 27 图 3 7 主井井筒断面图 图 3 8 副井井筒断面图 主井井筒 井筒直径 6 5m 净断面面积 33 2m2 掘进断面面积 43m2井筒 深度 200m 井筒内装备一对 16t 刚性罐道立井多绳箕斗 JDG16 110 4Y 采用 180 180 10mm 方形方型空心型钢罐道 端面布置采用树脂锚杆固定拖 架 副井井筒 井筒直径 6 5m 净断面面积 33 2m2 掘进断面积 43m2 井筒 深度 200m 井筒装备采用 2 个 1t 双层 4 车罐笼 担负矿井辅助提升任务 兼 作进风井筒 3 4 3 井筒延深意见 开拓延伸的方案的原则 1 保持或扩大矿井生产能力 28 2 充分利用现有井巷 设施及设备 减少临时辅助工程时不时降低投资 3 积极采用新技术 新工艺和设备 4 加强生产管理 延深的组织管理与技术管理施工与和紧密配合 协调 一致 尽量减少延深对生产的影响 5 尽可能缩短新 旧水平的同时生产时期 根据本设计矿井水平划分方案 该设计矿井主副井筒从地面布置到一水平 后需要延伸 开拓延伸方案费用比较表 方案 项目 一 延伸原有主副井 二 暗斜井延伸 立井开凿主暗斜井开凿副暗斜井开凿 325 2 0 3 1951600 0 105 1681600 0 115 184 石门开凿石门开凿 1900 0 08 152300 0 08 24 井底车场上 下斜井车场 基建费用 万元 1000 0 09 90 300 500 0 09 72 总计 万元 437448 百分率 100 102 5 依据表上述各种方案比较 得知两方案费用相差不大 考虑方案一的提升 排水工作环节少 人员上下较方便如采用暗斜井 100 以上煤已采出上部岩石 已经破坏不宜支护所以选用方案 一 延伸原由主副井较好 第二水平向第三水平延伸时采用暗斜井延伸 比立井延伸石门长度短很多 29 3 5 井底车场及硐室 3 5 1 井底车场形式的确定及论证 井底车场形式的确定应该根据井田地质条件 井型大小 井田开拓方式 大巷运输方式 地面布置及生产系统等因素来选择 该矿井井底车场形式的选 择依据如下 1 该矿井设计生产能力为 1 8Mt a 年工作日 330d 实行三八工作制 每日净提升 16h 2 矿井采用双立井开拓方式 三个开采水平 集中大巷布置 两翼来煤 量基本相等 3 主要运输大巷采用胶带输送机运输 辅助运输和掘进煤采用 1 吨固定 式矿车 矸石列车由 26 辆 1 吨矿车组成 一台 8t 架线式电机车牵引 4 本设计矿井属于底瓦斯 低等涌水量矿井 综合以上所述 结合设计要求 经分析比较后 本设计矿井拟选用大巷采 用胶带输送机运输环形卧式井底车场 3 5 2 井底车场的布置 存车线路 行车路线布置长度 1 井底车场线路布置的要求 1 井底车场的线路主要由主井空 重车线 副井进 出车线和回车线组成 由于通过各个井底车场的煤种数量不同 其各线路的数目和长度亦相应不 同 2 井底车场线路布置时 应充分考虑各硐室布置的合理性 3 井底车场的线路工程量小 4 为保证运行安全 应尽量避免在曲线巷道顶车 机械推车需布置在直线 段上 5 尽量减少道岔和交岔点 6 线路布置要有利于通风 7 底卸式矿车的井底车场设计要注意调头问题 2 存车线长度的确定 确定存车线长度是井底车场设计中的重要问题 如果存车线长度不足 将 会使井下运输和井筒提升彼此牵制 影响