七台河精煤集团公司新铁一矿1.5Mta新井设计

I 摘 要 本设计矿井为七台河精煤集团公司新铁一矿新井设计 本矿井设计采用双立井开拓 划分为两个水平 2 个采区 每个采区为双翼 开采 二个工作面达产 达产时采区个数为二个 采用分组联合布置 大巷运 输采用 3 吨底卸式矿车运输 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垮落法 新铁煤矿 1 5Mt a 新矿井设计 一共有 10 层可采煤层 分别为 49 50 57 59 60 62 65 88 98 99 煤层总厚度为 21 米 全 区走向长 6750m 宽 2170m 面积为 14 648 平方公里 煤层工业牌号为 1 3 焦 煤 设计井田的可采储量为 82 50Mt 关键词 立井开拓 综合机械化采煤 Abstract This new design is 1 50Mt a of Xintie No 1 in Qitaihe mining bureau towering Germany coal mine 1 50Mt a new mine pit design respectively is 49 50 57 59 60 62 65 88 98 99 coal This mine shaft is applied to double indined shaft development method The well farmland turns to is divided into totally 4 adopt the zone mines and 2 worked faces This worked fece is west six II worked face words 330 days every year Adapt four six work situation work face is150 meters length of circle is 0 8meters and times is 9 one day Key word moves towards the long wall to pick Full mechanized coal winning technolo I 目 录 摘 要 I ABSTRACT II 第第 1 1 章章 井田概况及地质特征井田概况及地质特征 2 1 11 1 井田概况井田概况 2 1 1 11 1 1 井田位置及范围井田位置及范围 2 1 1 2 交通位置 2 1 1 3 地形 地势 3 1 1 4 气象 地震 3 1 1 5 河流 3 1 1 6 原材料及水电供给情况 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 5 1 2 4 岩石性质 厚度特征 7 1 2 5 井田内水文地质情况 8 1 2 6 瓦斯 煤尘及煤的自燃性 8 2 1 1 煤质 牌号及用途 8 第 2 章井田境界 储量及服务年限 10 2 1 井田境界 10 2 1 1 井田周边情况 10 2 1 2 井田境界确定的依据 10 2 1 3 井田未来发展情况 10 2 2 井田储量 10 2 2 1 井田储量的计算 10 2 2 2 保安煤柱 10 2 2 3 储量计算方法 11 2 2 4 储量计算的评价 11 2 3 矿井工作制度 生产能力及服务年限 12 2 3 1 矿井工作制度 12 2 3 2 矿井生产能力及服务年限 12 II 第 3 章 井田开拓 13 3 1 概述 13 3 1 1 井田内外及附近生产矿井开拓方式概述 13 3 1 2 影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况 13 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 14 3 2 1 井硐形式和井口位置 14 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 井硐形式和数目 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 23 3 3 6 煤层群的联系 24 3 3 7 采区划分 24 3 4 井硐布置和施工 25 3 4 1 井硐穿过的岩层性质及井硐支护 25 3 4 2 井筒布置及装备 26 3 4 3 井硐延伸的初步意见 27 3 5 井底车场及硐室 27 3 5 1 井底车场形式的确定及论证 27 3 5 2 井底车场的布置 储车线路及行车线路布置长度 28 3 5 3 井底车场通过能力计算 29 3 5 4 井底车场主要硐室 32 3 6 开采顺序 32 3 6 1 沿井田走向的开采顺序 32 3 6 2 沿煤层垂直方向的开采顺序 32 3 6 3 采区接续计划采区接续计划 32 第 4 章 采区巷道布置及采区生采产系统 35 4 1 采区概述 35 4 1 1 设计采区的位置 边界 范围 采区煤柱 35 4 1 2 采区地质及煤层情况 35 III 4 1 3 采区生产能力 储量及服务年限 35 4 2 采区巷道布置 35 4 2 1 区段划分 35 4 2 2 采区上山布置 36 4 2 3 采区车场布置 36 4 2 4 采区煤仓形式 容量及支护 37 4 2 5 采区硐室简介 39 4 2 6 采区工作面接续 39 4 3 采区准备 39 4 3 1 采区巷道准备顺序 39 4 3 2 主要巷道断面示意图及支护方式 40 第 5 章 采煤方法 41 5 1 采煤方法的选择 41 5 1 1 采煤方法的选择 41 5 2 回采工艺 42 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 42 第 6 章 井下运输和矿井提升 45 6 1 矿井井下运输 45 6 1 1 运输方式和运输系统的确定 45 6 1 2 矿车的选型及数量 45 6 1 3 采区运输设备的选择 46 6 2 矿井提升系统 48 6 2 1 矿井主提升设备的选择 48 7 1 矿井通风系统的确定 51 7 1 1 概述 51 7 1 2 通风系统确定的因素 51 7 2 风量计算与风量分配 53 7 2 1 风量计算 53 7 2 2 风量分配 54 7 2 3 风速的验算 55 7 2 4 风量的调节方法与措施 57 7 3 矿井通风阻力的计算 57 7 3 1 确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力 57 7 3 2 矿井等积孔的计算 61 IV 7 4 通风设备的选择 61 7 4 1 主扇的选择计算 62 7 4 2 电动机的选择 62 7 4 3 反风措施 63 7 5 矿井安全技术措施 63 第 8 章 矿井排水 65 8 1 概述 65 8 1 1 矿井水来源及涌水量 65 8 1 2 对排水设备的要求 65 8 2 矿井主要排水设备 65 8 2 1 排水方式和排水系统简介 65 第 9 章 矿井主要技术经济指标表 69 结 论 71 致 谢 72 1 绪 论 本设计做了七台河精煤集团公司新铁一矿的新井设计 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 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 设计方案主要是针对倾 斜煤层群的开采方法 本方法采用分组集中大巷布置 利于矿井的生产和管理 本设计矿井采用双立井多水平开拓方式 共划分为 2 个采区 本设计的采 区为东上采区 两个工作面达产 综合机械化采煤方法 年工作日为 330 天 工作制度为 四 六 制 工作面长 150m 每刀进度为 0 8m 每日进 9 刀 希望通过本次毕业设计 能够学到更多的采矿专业知识 巩固以往所学 并且能够得到运用 为以后的工作打基础 2 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 11 1 井田概况井田概况 1 1 11 1 1 井田位置及范围井田位置及范围 新铁一矿位于七台河市茄子河区 铁山乡管辖区内 地理坐标 东经 131 05 29 130 10 42 北纬45 42 09 45 44 53 该区距七台河市约 25 公里 距富强矿约 3 公里 有通往七台河市 密山市的公路 有通往七台 河市矿区的铁路 交通十分方便 新铁一矿范围 东起 24 勘探线 西至 17 勘探线 北以 99 号煤层露头为 界 南以 49 号煤层底界 500 米标高垂直投影为界 走向长 6 75 公里 倾向宽 2 17 公里 面积 14 648 平方公里 1 1 2 交通位置 图 1 1 交通位置图 3 1 1 3 地形 地势 本区属于丘陵地形 大体上西高东低 1 1 4 气象 地震 区内由 11 月至来年 4 月为冻结期 冻结深度为 2m 最高气温是零上 29 31 最低气温是 30 32 年平均降雨量为 340 630 左右 雨 季集中在六 七 八等月份 1 1 5 河流 井田中部有一季节性河流 立新河流过 对本矿的生产有一点点影响 最 高洪水位为 215m 米标高 所有井口均高于最高洪水位 1 1 6 原材料及水电供给情况 水源来自开采地下水 能够满足生产与生活需要 原材料以及生产生活用 电均来自七台河市区 1 2 地质特征 1 2 1 矿区范围内的地层情况 中下远古办黑龙江群 片麻岩为本区沉淀底层的基底 中生界侏罗系中上地层不整合于中上统万龙组之上 岩性为集块岩 砂岩 煤 侏罗系上统地层平行不整合于滴道组之上 滴道组 城子河组为本区主要 含煤地层 1 2 2 井田范围内和附近的主要地质构造 勃利煤田的大地构造位置 处于新华夏系第二隆起带双鸭山至鸡西中生代 坳陷带的中部 总的看来 大致为东西走向的构造 新铁一矿地层产状受褶曲的影响 由于本区南北受力不均 西部受力大 东部受力小 因而表现出产状沿走向上的变化是 由东向西倾角变陡 断层对 倾角影响较小 但局部倾角可达 80 度甚至 90 度 地层总的走向为近东西向 该区由于受南北压力作用 褶皱比较多 本区褶皱特点 向斜和背斜相伴生 4 浅部紧密 中深部宽缓 而且向斜北翼陡立 南翼较缓 向斜和背斜基本保持 平行 并且有一定倾角 由于新铁一矿南北受力 除了褶皱多 区内断层也较多 本区断层特点 断层主要是近东西向延伸的走向逆断层 表 1 1 主要断裂构造表 序 号 断层 编号 断层 性质 走向 倾向 落差 m 断距 m 查明 程度 1F19逆S55EN5010可靠 表 1 2 煤系地层综合柱状表 5 界系群组段厚度分布范围岩性特征 接 触 关 系 第 一 系 0 320中部发育 本系由砂岩及细砂岩组成 半胶结 粒度由上而下变粗 不 整 合 穆 棱 组 全区发育本组主要由粉砂岩 泥岩组成 不 整 合 上0 240 中180 355 中 生 界 下 白 垩 统 鸡 西 群 城 子 和 组 下1 220 全区发育 本组由砂岩和粉砂岩与细砂岩互层组 成夹有薄层凝灰岩 粒度由细变 粗 整 合 元 古 界 麻 山 群 分布本区 外围构造 主要由花岗麻岩 石英片岩 片岩等 组成 不 整 合 1 2 3 煤层赋存状况及可采煤层特征 本区煤层顶底板岩性多为粉砂岩 仅局部地段为中粗砂岩 岩石胶结良好 表 1 3 可采煤层特征表 6 煤层厚 m 围岩 最小 最 大 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 m3 煤 层 构 造 及 稳 定 性 2 62 9 49 2 8 22 粉沙 岩 细 沙 岩 1 3 焦煤2 51 40 稳 定 2 22 4 50 2 3 12 222 中砂 岩 细 砂 岩 1 3 焦煤2 51 40 稳 定 1 41 6 57 1 5 75 222 灰页 岩 粗 砂 岩 焦煤2 51 40 较 稳 定 1 3 5 1 5 59 1 4 11 523 灰页 岩 灰 页 岩 1 3 焦煤2 51 40 稳 定 1 81 9 60 1 0 10 520 泥质 砂岩 粉 砂 岩 焦煤2 51 40 稳 定 621 92 611 921 中砂 岩 细 沙 1 3 焦煤2 51 40 稳 定 7 2 3岩 2 22 0 65 2 1 13 422 粉沙 岩 细 砂 岩 焦煤2 51 40 稳 定 1 82 1 88 1 9 115 323 灰页 岩 粗 砂 岩 焦煤2 51 40 稳 定 1 72 0 98 1 8 15 121 灰页 岩 灰 页 岩 1 3 焦煤2 51 40 稳 定 2 21 9 99 2 1 14 321 中砂 岩 粉 砂 岩 焦煤2 51 40 稳 定 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 岩石的主要物理力学性质指标表 名称 容重 kg cm3 孔隙度抗压强 度 抗拉强度 102 kg cm3 变形模量 102 弹性模量 kg cm3 8 102 kg cm3kg cm3 砂岩1 5 2 25 212 200 6 0 20 6 91 10 凝灰岩1 2 2 351 2 5 610 150 8 2 53 75 10 灰岩2 2 2 66 185 200 6 2 21 85 10 页岩2 0 2 318 321 100 1 1 21 2 52 8 1 2 5 井田内水文地质情况 新铁一矿大部分矿井位于丘陵顶部区及斜坡区 局部位于河谷区 区内第 四系地层总厚度约 4 12 米 其上分层为 0 6 0 8 米腐植土 中部为 4 2 5 3 米 厚的粘土 发育稳定连续 隔水性好 下分层为 2 5 米厚的砂砾含水层 发 育不稳定 区内南部为茄子河支流立新河 为区内主要河流 该河床标高为 215 5 米 最大流量为 2800 m3 h 属于季节性河流该区最高洪水位标高在 206 210 米 区内地势北高南低 由于立新河对第四系地层的冲刷搬运 使河 谷内沉淀了大量泥沙 对河谷区矿井不构成直接威胁 1 2 6 瓦斯 煤尘及煤的自燃性 从瓦斯剖面图分析可知 瓦斯风化带东深西浅 瓦斯富集区多在 200 400 米 煤层自燃发火期 本区目前尚无煤层自燃发火的测定资料 2 1 1 煤质 牌号及用途 新铁一矿煤层由上部 1 3 焦煤到下部无烟煤的物理性质是渐变的 全区煤 层显微组合中镜质组占绝对优势 在 60 99 丝质组为次之 一般为 10 半 镜质组为 1 2 2 2 稳定组分不存在 经质组分含量达到 20 的占少数 连 不成面 对煤的变质影响不大 精煤挥发分一般在 22 07 左右 硫含量在 0 17 0 48 之间 磷含量一般在 0 004 0 136 之间 是低硫 低磷的 1 3 焦 煤 主要工业用途以冶金用煤为主 火电厂作动力用煤次之 9 第 2 章井田境界 储量及服务年限 2 1 井田境界 2 1 1 井田周边情况 新铁一矿距七台河市约 25 公里 距茄子河区约 10 公里 距富强矿约 3 公 里 有通往七台河市 密山市的公路 有通往七台河市的矿区铁路 交通十分 方便 2 1 2 井田境界确定的依据 1 要适于选择井筒位置 合理安排地面生产系统和各建筑物 2 以地理地形 地质条件作为划分井田境界的依据 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 该设计井田周遍与其他矿井相邻 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 49 50 57 59 60 62 65 88 98 99 十层 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 2 2 2 保安煤柱 依据保护煤柱的设计原则如下 1 地面受护面积包括受护对象及周围的维护带 2 当受护边界与煤层走向斜交时 根据基岩移动角求得垂直于维护边界方 10 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 3 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 为了安全生产 留设保安煤柱如下 1 井田内部断层留设 30 m 保安煤柱 2 各煤层在露头处留设 40 m 保安煤柱 3 地面建筑物留设 50 m 保安煤柱 4 边界断层留设 30 m 保安煤柱 5 河流两侧各留设 30 m 保安煤柱 按以上方法计算得 工业广场煤柱损失 368 25 万吨 断层 地面 边界保安煤柱损失 423 65 万吨 总损失量 791 9 万吨 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 平均倾角正割 块段平均厚度 容重 2 可采储量计算 计算公式如下 ZK ZC P C 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 82 5Mt 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 2 3 矿井工作制度 生产能力及服务年限 2 3 1 矿井工作制度 1 矿井年工作日按 330 天计算 2 矿井每昼夜四班作业 三班生产 一班准备 11 3 每日净提升时间 16 小时 2 3 2 矿井生产能力及服务年限 根据 煤炭工业矿井设计规范 矿井的设计生产能力应为 大型矿井 1 2 1 5 1 8 2 4 3 4 及以上 Mt a 中型矿井 0 45 0 6 0 9 Mt a 小型矿井 0 09 0 15 0 21 0 3 Mt a 除上述井型外 不应出现介于两种设计生产能力的中间井型 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 新铁一矿辖区内地方煤矿大多采用双立井开拓方式 个别采用斜井开拓 12 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条件 2 技术装备和工艺系统条件 3 地形地貌和地面外部条件 4 煤层赋存和开采技术条件 影响本设计井田开拓方式的具体因素如下 1 经济效果的影响 开拓方式应使矿井逐步增加盈利不断扩大经济效果 2 该井田所在位置属于丘陵地形 地势有起伏 因此工业广场宜选择在相 对比较开阔的河流阶地上 3 该井田中煤层自然铲状 构造要素 顶底板条件 冲积层结构 地形及 水文地质条件等 3 1 3 确定井田开拓方式的原则 1 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 2 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 3 合理开发国家资源 减少煤炭损失 4 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 2 矿井开拓方案的选择 3 2 1 井硐形式和井口位置 在一定的井田地质条件 开采技术条件下 矿井开拓巷道有多种布置方式 开拓巷道的布置方式通称为开拓方式 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 开拓方式等四种方式 开拓方式依据井筒与煤层位置的不同又有若干分类 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 13 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 立井开拓 适应性很强 可用于各种地质条件 同时在技术上也可靠 一般在表土层厚 煤层赋寸深时 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 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 所以不予以 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二种方案 方案一 双立井开拓方式 方案二 双斜井开拓方式 1 技术比较 方案一 双立井开拓方式 优点 便于井筒延伸 适应性强 技术成熟可靠 通风断面大 风阻小 满足大风量要求 井筒短 提升速度快 提升能力大 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 多水平开拓 立井石门长度大 掘进工程量大 掘进费用高 需要大型的提升设备 方案二 双斜井开拓方式 优点 建井期稍短些 井筒设备较简单 掘进速度快 初期投资较双立井开拓较省 缺点 通风线路长 通风阻力大 费用增加 井筒过长 煤柱损失严重 辅助运输时间长 井筒过长 如果地质条件复杂 不易维护 安全性降低 表 3 1 技术比较 14 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 需要大型的提升设备 2 初期投资大 建井期限稍长 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 建井期稍短些 2 井筒设备较简单 3 掘进速度快初期投资较 双立井开拓省 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 15 图 3 1 开拓方式比较示意图 表 3 2 开拓方案经济比较 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 井筒应尽量避开或少穿地质及水文复杂的地层或地段 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 勘探程度及初期工程量 2 地面条件 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 井口要避开滑坡 岩崩 雪崩 泥石流 流砂等危险地区 3 2 2 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 成本低的效果 本设计井田水平标高的确定主要考虑了以下几个因素 方案 项目名称方案一方案二 立井开凿 310158 2 石门运输 8050 8 基建费用 万元 井底车场 90196 立井提升 180 6582 2 生产费用 万元 石门运输 485 2192 7 总计 万元 1145 81569 4 16 1 生产成本 2 煤层赋存条件及地质构造 3 合理的水平服务年限 4 水平接替 根据上述因素 本设计井田设计提出水平划分方案如下 方案 井田划分两个开采水平 一水平在 150m 标高处 二水平在 350 标高处 方案 井田划分三个开采水平 一水平在 100m 标高处 二水平在 300 标高处 三水平在 500m 标高处 表 3 3 水平储量及服务年限如下 储量 Mt 服务年限 a 一水平 37 525 方案一 二水平 4530 一水平 3516 7 二水平 23 511 2 方案二 三水平 2411 4 从该表中可知 方案二的一水平服务年限过短 不能满足第一水平服务年 限的合理要求 而方案一的水平服务年限能够满足一水平服务年限 25 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 一水平在 150m 标高处 二水平在 350 m 标高处 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 17 车场 主要石门 运输大巷和回风大巷等 1 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 分煤组布置和 全煤组集中布置 采用集中运输大巷时 各煤层间用采区石门联系 各种方式 的适用条件如下 1 分煤层大巷适用条件 井田走向长度短 服务年限不长 煤质牌号不同 要求分采 分运 井底车场或平硐在煤层顶板 煤层数不多 层间距大 石门长 2 分组集中大巷适用条件 多水平生产 容易解决运输 通风的干扰 按煤层的特点根据运输 通风要求组合 经济上有利 煤层数多 层间距大小悬殊 3 集中运输大巷适用条件 下部煤层底板有坚硬岩层 容易维护 井田走向长度大 服务年限长 适于煤层层数多 层间距不大的矿井 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主要风井等 一 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 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 3 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 图3 2 开拓巷道布置示意图 方案 分组集中大巷布置 方案 集中大巷布置 图3 2开拓巷道布置示意图 现根据矿井设计生产能力及技术可行角度 提出以下两种大巷布置方式 方案 I 分组集中大巷布置 18 方案 集中运输大巷布置 依据本井田地址条件及煤层赋存状况 本井田共有可采煤层 10 层 即 49 50 57 59 60 62 65 88 98 99 层煤平均间距 70m 间距 较大 针对上述情况 有对比表 3 2 可知 本井田适合于分组集中大巷布置 所以采用方案 I 3 3 选定开拓方案的系统描述 3 3 1 井硐形式和数目 本设计矿井采用双立井开拓方式 主立井用于提升煤炭 副立井用于提矸 升降人员 下放材料和设备 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位置 并用直角坐 标和方位角予以表示 选择井筒位置的原则 1 地面条件 1 工业场地占地面积 煤的运输方向 2 地形与工程地质条件 生产建设与住宅位置 2 井下条件 1 勘探程度和初期工程量 根据地质条件确定井筒位置 2 煤柱量 按运输量确定井筒位置 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开 拓示意图 两立井位于井田中央 坐标分别为 主井 431650 5065650 副井 431720 5065735 主井井口标高为 220m 副井井口标高为 215m 拟定二水平为井筒最终 水平 主井井深 570m 副井井深 565m 两井筒中心线间距为 85m 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 3 3 3 水平数目及标高 本设计矿井采用多水平开拓 一水平标高为 150 二水平标高为 350 19 3 3 4 石门 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 本设计井田 对大巷布置提出两种方案 方案一 一煤一岩大巷布置 方案二 双岩石大巷布置 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 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 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 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 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 煤层大巷与岩石大巷相比较有下列缺点 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 煤层大巷的巷道维护困难 维护费用高 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 所以采用方案二 双岩石大巷布置 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 断面尺寸详见断面图 20 图 3 3 石门断面特征 21 图 3 4 大巷断面特征 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 否合理直接影响矿井的安全和生产 1 设计依据 1 矿井开拓方式 矿井主要运输巷道的运输方式 2 井筒及数目 矿井瓦斯等级及通风方式 3 矿井地面及井下生产系统的布置方式 矿井设计生产能力及工作制度 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 应该考虑 主 副井之间施工时便于贯通 2 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 22 用方便 布局合理 注意节省工程量 便于施工和维护 井底车场设计时 应 该考虑到增产的可能性 3 立井井底车场的基本类型 1 环形式 卧式 立式 斜式 2 折返式 梭式 尽头式 4 井底车场形式选择 1 调车简单 管理方便 弯道及交岔点少 操作安全 符合有关规程 规范 2 保证矿井生产能力 有足够的富裕系数 有增产的可能性 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 综上所述 初步拟定本设计井田井底车场形式为立式车场 采用双翼来车 的形式 3 3 6 煤层群的联系 本设计井田煤层群开采时的分组准备 49 50 为一组 57 59 60 62 和 65 为一组 88 98 和 99 为一组 煤层倾角一般在 22 左右 3 3 7 采区划分 本设计矿井井田走向长度大 势必按照技术要求沿走向将井田划分成采区 并按采区前进方向回采 每个采区有一套生产设施 包括上下山提升 运输设 备 以便独立地进行生产与准备 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 采区宜双翼布置 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 2 采区划分要考虑采区接续关系 以便其适应各翼的储量及产量分配 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 更要有利于初期设计 3 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 本矿井含煤 10 层 49 50 57 59 60 62 65 88 98 99 23 该矿井第一水平划分为四个采区 49 50 联合开采 57 59 60 62 65 联合开采 88 98 99 联合开采 采区划分详见图 3 5 西上采区 东上采区 西下采区 东下采区 西上采区 东上采区 西下采区 东下采区 图 3 5 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 本设计有两个立井井筒 一主一副 根据主副井围岩性质 确定主副井筒支护方式如下 主井井筒 表土段用混凝土砌碹 煤层段用料石砌碹 基岩段用锚喷支护 副井井筒 表土段用混凝土砌碹 煤层段用料石砌碹 基岩段用锚喷支护 井硐穿过岩层主要为砂岩 所以本设计井筒支护形式为 混凝土整体灌注 式 主副井井壁厚度均为 450mm 24 3 4 2 井筒布置及装备 井筒断面布置应综合考虑井筒围岩性质 运输方式 通风安全等因素 俱 体遵循原则如下 1 合理使用断面空间 减少井筒工程量 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 主井直径为 6 5 米 副井直径为 6 5 米 主副井都采用料石砌碹支护和混 凝土锚喷 其中主井壁厚为 450mm 副井壁厚为 450mm 主 副井壁充填混凝 土厚度为 50mm 详见图 3 6 3 7 主井井筒 井筒直径 6 5m 净断面面积 33 2m2 掘进断面面积 45m2 井 筒深度 700m 副井井筒 井筒直径 6 5m 掘进断面积 45m2 井筒深度 700m 井筒装 备两对 1 5t 固定式矿车 600mm 轨距 双层四车刚性立井多绳罐笼 担负矿 井辅助提升任务 兼作进风井筒 立井井筒装备包括 罐笼 罐道梁 梯子间 电缆 井口 井底金属支撑 结构 托管梁等 副井井筒断面 图 3 6 副井井筒断面 25 图 3 7 主井井筒断面 3 4 3 井硐延伸的初步意见 为了保证采区正常接续和均衡生产 本矿井将延伸原主副井 从 150 水 平延伸至 350 水平 井筒延伸方案主要有以下两种 方案一 直接延伸原有主副井 优点 转运环节少 提升系统简单 经营费用低 管理方便 缺点 延伸两个井筒的施工组织复杂 延伸后提升长度增加 方案二 暗斜井延伸 优点 生产与延伸相互干扰小 暗斜井做主井 系统简单 缺点 增加了提升 运输环节和设备 通风系统复杂 通过上述两种方案比较 初步决定采用直接延伸方案 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 井田开拓方式 井型大小 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 5Mt a 年工作日 330d 实行 四六 工作 制 每日净提升 16 小时 2 矿井采用双立井开拓方式 两个开采水平 分组大巷布置 双翼开采 3 主要运输大巷采用 3t 底卸式矿车运输 每列车由 22 辆矿车组成 由 两台 14t 架架线式电机车一前一后牵引 卸载时 机车通过卸载站 辅助运输 和掘进煤采用 1 5 吨固定式矿车 煤矸混合列车由 22 辆 1 5 吨矿车组成 一台 14t 架线式电机车牵引 4 本设计矿井属于低瓦斯 低等涌水量矿井 综上所述 本设计矿井拟选用 3 0t 底卸式矿车立式井底车场 3 5 2 井底车场的布置 储车线路及行车线路布置长度 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 26 成 井底车场的线路工程量小 2 井底车场线路布置时 应充分考虑各硐室布置的合理性 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 2 存车线长度的确定 根据我国煤矿多年的实践经验 各类存车线可以选用下列长度 1 中小型矿井的主井空 重车线长度各为 1 0 1 5 列车长 副井空 重 车线长度 中小型矿井按 0 5 1 0 列车长 2 调车线长度通常为 1 0 列车和电机车长度之和 材料车线长度 中小 型矿井应能容纳 5 10 个材料车 3 存车线长度的计算 主井空 重车线 副井进 出车线 L m n Lk NLj Lf 式中 L 主井空 重车线 副井进 出车线有效长度 m m 列车数目 列 n 每列车的矿车数 按列车组成计算确定 Lk 每辆矿车带缓冲器的长度 m N 机车数 辆 Lj 每台机车的长数 m Lf 附加长度 取 10 m 经过计算 得 主井 L 1 5 22 4 2 4 5 10 153m 副井 L 1 30 3 0 4 5 10 72 5m 材料车线有效长度 L nc Lc ns Ls 式中 L 材料车线有效长度 m nc 材料车数 辆 Lc 每辆材料车带缓冲器的长度 m ns 设备车数 辆 Ls 每辆设备车带缓冲器的长度 m L nc Lc ns Ls 10 2 4 24 m 根据实际需要 开设水泵硐室和变电所 取材料车线长 65m 3 5 3 井底车场通过能力计算 27 1 井底车场线路布置图和调度表见图 3 8 表 3 7 10554 30606 20226 R20000 R20000 R20000 60000 50000 28600 20000 4 80000 7400 140000 14436 14436 R20000 81 36633 12162 R20000 34 45 图 3 8 井底车场线路布置图 表 3 7 调度表 吨固定矿车吨底卸式矿车 图示 区段 2 通过能力计算 本设计生产能力为 1 5Mt a 井底车场线路布置采用 3t 底卸矿车运煤 10t 架线式电机车牵引 每列车内由 17 辆矿车组成 辅助运输采用 1t 固定式矿车 掘进出煤由副井运至井外 每列车由 28 辆车组成 列车在车场平均运行时间 s 9 04 分钟 日产煤 2270 t 矸石 2270 20 454 t 掘进煤 2270 28 6 136 2 t 3t 底卸式矿车运煤量 2270 94 2133 8t 每日需 3t 底卸式矿 车列数 2133 8 3 17 41 8 煤矸混合车数 454 136 2 1 7 19 9 1 14 3 则列车数为 41 8 14 3 3 1 每一调度循环内有 3 列 3t 底卸式矿车和 1 列 1t 固定式矿车组成 每一调 度循环时间 20 分 进车间隔 5 18 分 按公式计算 N 2 52 17 3 3 1 9 1 15 20 74 151 2MT a 车场通过能力富裕系数 K 171 2 120 1 45 1 3 井底车场通过能力满足要求 3 5 4 井底车场主要硐室 1 主井系统硐室 主井设有 3 0 t 底卸式矿车卸载站硐室 翻车机硐室 井底煤仓及井底煤 仓装载硐室 清理井底散煤硐室及水窝泵房等 2 副井系统硐室 副井系统硐室有副井井筒与井底车场连接处 主排水泵房 水仓及清理水 仓硐室 主变电所及等候室等 3 其它硐室 其它硐室有调度室 医疗室 电机车车库及修理间 以及充电硐室 防火 门硐室 防水门硐室 井下火药库 消防材料库 人车站等 其位置应根据线 路布置和各自要求确定 3 6 开采顺序 合理的开采顺序应满足下列要求 1 符合煤层采动影响关系 最大限度地开采煤炭资源 2 保证开采水平 采区 采煤工作面的生产正常接替 以保证矿井持续稳 产 高产 3 合理集中生产 充分发挥机械设备的能力 提高矿井的劳动生产率 简 化巷道布置 3 6 1 沿井田走向的开采顺序 依据本设计矿井的采区划分的具体情况 采用走向长壁开采 这样以减少 初期工程量和基建投资 并且投产快 29 3 6 2 沿煤层垂直方向的开采顺序 本矿将首先开采 49 煤层 由于 49 50 二层煤采用联合布置 57 59 60 62 65 五层煤采用联合布置 88 98 99 三层煤采用联合 布置 3 6 3 采区接续计划采区接续计划 根据井田的地质条件 以自然断层为界 将该井田第一水平划分为 2 个采 区 详见图 3 9 合理的采区接续应有如下要求 1 开采水平 采区的生产正常接续 从而保证矿井持续稳产 高产 2 符合煤层采动影响关系 最大限度采出煤炭资源 采区号 东上采区 西上采区 采区储量 Mt 采区生产能力 Mt a 一水平采区接续采区服务年限 a 图 3 9 采区接续计划 3 6 43 6 4 三量控制三量控制 情况情况 1 矿井开拓煤量的确定 开拓煤量可按下式计算 K m s P Pk c c 式中 K 开拓煤量 Mt m 计算范围内的地质储量 Mt C C 采区回采率 s 地质损失 是因为地质及水文地质条件不利所造成的损失 包括含水大 煤层厚度小 断层多等原因不能采出的储量 Mt 2 准备煤量的确定 准备煤量 采区走向长度 采区斜长 煤层平均厚度 煤层容量 地质 损失 呆滞煤量 采区回采率 30 3 回采煤量的确定 回采煤量可按下式计算 n nd c cn 式中 n 回采煤量 nd 已为采煤巷道所固定的可采储量 c cn 工作面回采率 根据有关规定 开拓煤量 准备煤量 回采煤量都应该有一定的可采期 在一般情况下 矿井三量符合上述规定即能达到平衡 并有一定的合理储 备 但其为概括性指标 三量可能符合要求但不一定满足接续要求 所以三量 只可作采掘关系的参考指标 31 第 4 章 采区巷道布置及采区生采产系统 4 1 采区概述 4 1 1 设计采区的位置 边界 范围 采区煤柱 设计采区为东上采区 位于井田东部 西部以 F19断层为界 东部井田边 界为采区边界 浅部以 200m 标高为界 走向长 2400m 南北倾斜长 1500m 采区面积为 3 60km2 本采区采用集中上山联合开采 采区煤柱留设如下 各煤层在采区边界留 设 15m 煤柱 井田境界处留设 50m 保护煤柱 4 1 2 采区地质及煤层情况 东上采区煤层发育稳定 地质构造简单 倾角在 22 左右 煤层顶底板 以砂岩为主 顶底板条件稳定 煤层厚度为 2 1m 左右 4 1 3 采区生产能力 储量及服务年限 采区煤层全部可采 根据几何法求得工业储量为 37 5Mt 可采储量为 19 5Mt 本采区设计生产能力为 1 5Mt a 则本采区服务年限 Tn Z A k 经计算得服务年限为 13a 4 2 采区巷道布置 4 2 1 区段划分 由于本采区采用走向长壁采煤法 划分则以工作面长度为标志 本设计采 用对角式通风 运输大巷设在 150m 标高处 49 50 层联合开采 达产需要 2 个工作面同时开采 工作面长度的确定 该采区设计产量为 1 5Mt a 分两个工作面 即工作面日产量为 2270t d 确定工作面长度的公式如下 Q L r m n L C 32 式中 Q 工作面日产量 t L 工作面斜长 m r 煤的容重 t m3 m 采高 m n 昼夜循环数 C 采区回采率 本采区取 0 85 即 L 300m 根据综采工作面经济长度和有关规定 L L 大约为 150 米 采用走向长壁采 煤 上式计算得到的 L 值 还应通过下述公式确定的工作面 L 来校核 若 L L 则 L 合理 L 60 V B C M Qb Sn P 式中 V 工作面内允许的最大风速 取 4m s B 工作面最小控顶距 m C C 风速收缩系数 0 9 0 95 M 工作面采高 m Qb 昼夜产煤一吨所需风量 m3 t S Sn 循环进度 P 煤层生产率 昼夜循环数 由此可知 工作面长度为 150 米 截深为 0 8 米 年生产时间为 330 天 即可达产 4 2 2 采区上山布置 考虑该矿井为高瓦斯矿井 为安全起见 拟布置三条上山 分别为轨道上 山 运输上山和回风上山 为了实现两翼开采结合生产均衡的要求 三条上山 大致位于采区走向中央 其也位于同一层面 间距大致为 20 米 大致平行于 煤层 其中三条上山倾角大约 22 4 2 3 采区车场布置 1 采区车场设计依据与要求 1 煤矿安全规程 规定 在双轨运输巷道中 2 列列车车场的最突出部分之间的距离采区装车点不 33 得小于 0 7m 矿车摘挂钩地点不得小于 1m 串车提升的各车场必须设有信号硐室及躲避硐 使用绞车提升的倾斜井巷上端 必须有足够的过卷距离 7 2 4 风量的调节方法与措施 调节方法主要有局部风量调节和矿井总风量调节 措施主要有采用改变主扇的工作特性或改变矿井网络路总风阻值和改变主 扇转速或改