双鸭山矿业集团岭东煤矿0.9Mta新井毕业设计

I 摘 要 本设计矿井为双鸭山矿业集团有限责任公司岭东 0 9Mt a 新井设计 共有 3 层可采煤层 平均厚度 2 1 米 煤层工业牌号为 1 3 焦煤 设计井田的可采 储量 83 6Mt 服务年限为 67 年 本矿井设计采用双立井方案开拓 划分两个 水平 1 个工作面达产 采用集中大巷布置 大巷采用 10 吨电机车牵引 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 提升设备为主井采用箕斗提升 副井采用罐笼提升 本设计矿井一水平可划分为两个采区 二水平可划归一个水平 年工作天 数为 330 天 每日净提升为 16 小时 工作面长度为 180 米 日进 7 刀 采用 三八工作制 关键字关键字 集中大巷 开拓 可采储量 走向长壁采煤法 II Abstract The design is the lingdong coal trade group limited responsibility company s clear a mine new well of 0 9Mt a possess four floors but the layer of coal mining 2 1 in average total thickness meters The industrial keep the deal of coal seam is 67a for growing 83 6Mt of recoverable reserves of bituminous and design well field and serving time limit pit design is divided with one upright well scheme developing for a leve0 9 faces reach to produce big alley is arranged big alley adopt the wiring type generator vehicle of 10t pull the base of 3t unload type mine vehicle transportation with tape transportation oblique alley connect every coal seam the method of coal mining alignment the wall adopts the coal method The first level is divided into 2 mining districts The second level is divided into 1 mining districts This worked district is east 1 worked face Ords 330 days every year Adapt three eight work situation work face is 180 meters length of circle is 0 6 meters and times is 7 one day Key word big lane Expand Can adopt to keep the deal Alignment the long wall adopts the coal method III 目录 摘 要 I ABSTRACT II 第 1 章 井田概况及地质特征 1 1 1 井田概况 1 1 1 1 井田位置及范围 1 1 1 2 交通位置 1 1 1 3 地形地势 2 1 1 4 气候 2 1 1 5 河流 2 1 1 6 井田区及邻区经济状况 2 1 1 7 煤田开发史及近况 2 1 1 8 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 5 1 2 3 煤层赋存状况及可采煤层特征 6 1 2 4 岩石性质 厚度特征 7 1 2 5 井田内的水文地质情况 7 1 2 6 沼气 煤尘及煤的自燃性 7 1 2 7 煤质 牌号及用途 8 1 3 勘探程度及可靠性 8 第 2 章 井田境界 储量 服务年限 9 2 1 井田境界 9 2 1 1 井田境界确定的依据 9 2 1 2 井田周边情况 9 2 1 3 井田未来发展情况 9 2 2 井田储量 9 2 2 1 井田储量的计算 9 2 2 2 保安煤柱 10 2 2 3 储量计算方法 10 2 3 矿井工作制度 生产能力 服务年限 11 IV 2 3 1 矿井工作制度 11 2 3 2 矿井生产能力的确定 11 2 3 3 矿井服务年限 12 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原因及其具体情况 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 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 21 3 3 1 井硐形式和数目 21 3 3 2 井硐位置及坐标 21 3 3 3 水平数目及高度 22 3 3 4 石门 大巷的数目及布置 22 3 3 5 井底车场形式的选择 24 3 3 6 煤层群的联系 25 3 3 7 采区划分 26 3 4 1 井硐穿过的岩层性质及井硐维护 27 3 4 2 井筒布置及装备 27 3 4 3 井筒延伸的初步意见 29 3 5 井底车场及硐室 29 3 5 1 井底车场形式的确定及论证 29 3 5 2 井底车场的布置 存储线路 行车线路布置长度 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 33 3 6 1 沿井田走向的开采顺序 33 3 6 2 沿井田倾向的开采顺序 34 3 6 3 采区接续计划 34 3 6 4 三量控制 情况 34 V 第 4 章 采区巷道布置及采区生产系统 36 4 1 采区概述 36 4 1 1 采区位置 边界 范围 36 4 1 2 采区地质和煤质情况 36 4 1 3 采区生产能力 储量及服务年限 36 4 2 采区巷道布置 37 4 2 1 区段划分 37 4 2 2 采区上下山布置 38 4 2 3 采区车场布置 38 4 2 4 煤仓形式 容量及支护 43 4 2 5 采区硐室简介 44 4 2 6 采区工作面的接续 45 4 3 采区准备 47 4 3 1 采区巷道的准备顺序 47 4 3 2 采区主要巷道的断面示意图及支护方式 47 第 5 章 采煤方法 49 5 1 采煤方法的选择 49 5 1 1 采煤方法选择的制约因素 49 5 1 2 采煤方法选择 49 5 2 回采工艺 49 5 2 1 选择回采工作面的工艺过程及使用的机械设备 49 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 53 6 1 矿井井下运输 53 6 1 1 运输方式和运输系统的确定 53 6 1 2 矿车的选型与数量 53 6 1 3 采区运输设备的选择 54 6 2 矿井提升系统 55 6 2 1 主井提升设备选择和计算 55 6 2 2 副井提升 57 第 7 章 矿井通风与安全 58 7 1 矿井通风系统的确定 58 7 1 1 概述 58 VI 7 2 风量计算与风量分配 59 7 2 1 矿井风量计算的规定 59 7 2 2 矿井风量的计算 59 7 2 3 矿井风量分配 62 7 2 4 矿井风量的调节方法与措施 62 7 3 矿井通风阻力的计算 64 7 3 1 确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力 64 7 3 2 矿井等积孔的计算 66 7 4 通风设备的选择 67 7 4 1 主扇的选择计算 67 7 4 2 电动机的选择 68 7 5 矿井安全技术措施 68 7 5 1 预防瓦斯及煤尘爆炸 68 7 5 2 火灾与水患的预防 69 7 5 3 其他事故的预防 69 7 5 4 避灾路线及自救 69 第 8 章 矿井排水 71 8 1 概述 71 8 1 1 矿井水来源及涌水量 71 8 2 矿井主要排水设备 71 8 2 1 排水方式与排水系统简介 71 第 9 章 技术经济指标 74 致 谢 辞 76 参考文献 78 附录 79 附录 83 1 第 1 章 井田概况及地质特征 1 1 井田概况 1 1 1 井田位置及范围 勘探区边界系人为界定 北以 勘探线为界 南以 及 11 煤层露头线为界 西以 8 8 勘探线为界 东以 16 16 勘探线为界 走向 长约 5100m 倾向宽约 3500m 面积约 4KM2 1 1 2 交通位置 有城密国防公路横贯本井田 境内大车道纵横交错 均可通汽车 井田南 侧有哈尔滨至东方红的牡密国有铁路线 井田北侧有城子河至正阳的矿井运煤 专用线 本井田距双鸭山车站 11 5 公里 至哈达河车站 12 公里 交通较为方 便 详见交通位置图 1 1 图 1 1 岭东煤矿交通位置图 2 1 1 3 地形地势 属于缓坡丘陵地形 井田北部及中部皆为山岗地带 岗沟起伏不平 地表 平均标高 100 m 最高山头 200 m 井田南部为穆陵河床地带 地表标高 110 m 左右 1 1 4 气候 本区气候属北温带大陆性季风气候 冬季寒冷漫长 夏季凉爽短促 受林 区小气候影响 空气较湿润 昼夜温差大 年平均气温为 2 8 最低气温为 43 3 最高气温为 39 最大风速为 22 7m s 年平均降水量 373mm 年平均蒸发量 1267 10mm 雨季多集中在 7 8 两个月 无霜期 90 天 最多风 向为 SW 向 据调查 本区距地表 3 5 米以下有永久冻土层存在 最大冻土深 度可达 20m 厚度达 6 16m 只在高岗干燥之处形成了永冻层 天窗 永冻层 为地表水与地下水的良好隔水层 所以 勘探区内每到雨季道路泥泞 施工现 场沼泽化 为施工增加了难度 1 1 5 河流 区内最大河流为穆陵河 由西向东呈蛇曲型流经本区深部 其他尚有哈达 河 杏花河 分布于井田的东部及中部 皆由北向南注入穆陵河 穆陵河夏秋 季水量较大 流量 78 1 m3 3 s 最大流量 3120 m3 3 s 在井田深部流过 对本 井田影响不大 哈达河在井田东部境界附近流过 影响也不大 其余则是季节 性水沟 对本井田开采影响较小 1 1 6 井田区及邻区经济状况 区内镇 队以农业为主 其次种植少量经济作物如蔬菜 黄烟等 井田邻 近穆陵河的河砂 砾岩及杏花大队后山的火山碎屑岩 可供建筑之用 井田北 侧有青山萤石矿正在开采 可供炼钢催化剂之用 1 1 7 煤田开发史及近况 设计井田在井田的露头部分还有东东 小力等数处地方小煤矿以及隶属于 双鸭山矿务局的国营煤矿 东荣三矿正在生产中 3 1 1 8 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 电均来自双鸭山市 1 2 地质特征 1 2 1 矿区范围内的地层情况 煤系基底为泥盆系浅变质岩系 华力西晚期花岗岩 上侏罗统兴安岭组火 山碎屑岩 其上不整合沉积了白垩系下统大磨拐河组 K1d 含煤地层 据地 震勘探解释成果 该含煤地层的厚度约 620 1200m 鑫鑫煤田为全掩盖区 除第四系全新统 Q4 外 仅揭露至白垩系下统大磨拐河组 K1d 含煤地层 据区域地层及收集到的资料 地层由老到新叙述如下 泥盆系 D 由灰绿色轻微变质粉砂岩 细粒砂岩 灰黑色砂泥质板岩 和灰绿色细粒砂岩组成 局部夹泥质透镜体 主要分布在矿区东北方山地 残 存在花岗岩体中 上侏罗统兴安岭群 J3X 主要由各种中酸性熔岩 碎屑岩 凝灰岩组 成 底部为猪肝色砾岩 砾岩成分主要为中 酸性熔岩及中酸性火山碎屑岩 砾径一般在 50mm 左右 磨园度好 凝灰 质胶结 上侏罗统兴安岭组火山岩与泥盆系浅变质岩系一起构成了含煤盆地的 基底 表 1 1 区域地层表 地层分布及其岩性特征厚度 第四系 Q 广布全区 出露齐全 全新统有亚粘土 砂砾石 或卵石 等冲积物 更新统有三 个冰期 两个间冰期堆积物 由上而下为 诺敏河组或顾乡屯组 大黑沟玄武岩 冲 积层 绰纳河组冲积层 四道沟组和罗家 窝棚组 第三系 N 零星分布在嫩江县的泥鳅河 莫力达 瓦达斡尔族自治旗的杨木山 达来滨等地 上部为五叉沟玄武岩 厚数十米 下部为 100 米 4 盒山组砂砾层 厚度可达 100 米 白垩系 K 上部嫩江组 分布于莫力达瓦达斡尔族自 治旗的达来滨 萨马街和诺敏河的小人沟 以北及西南一带 岩性为泥岩 泥质粉砂 岩和细砂岩 底部可见砂砾岩 下部扎赉 诺尔群包括大磨拐河组和伊敏组 为一套 陆相含煤地层 50 100m 扎赉诺 尔群 1000 1800 m 上统大面积出露于根河 海拉尔河 甘河等流域 下部为兴安岭群 包括龙江 组 九峰山组 甘河组的火山岩 火山碎 屑夹煤系组成 兴安岭群 3800 m 侏罗系 J 下统缺失 中统南平组 出露扎敦河 一带 威特河一带 为砾岩夹砂岩 泥岩 200 740m 二叠系 P 仅出露于嫩江县的八站至嫩漠公路 198 公里一带 缺失下统 上统称八站组 由一套含瓣腮类化石的杂色红层与正常沉 积的互层组成 1897m 石炭 二 叠系 C P 分布于爱辉县的罕达气 嫩江县关乌 河和三矿沟等地 称小河里群 未测完整 剖面 岩性主要为陆相或海陆交互相碎屑 岩与火山岩互层 1322 m 石炭系 C 仅有下统 下为安清泰河组 分布于 布特哈旗的柴河林场 陈巴尔虎旗的谢尔 塔拉日当山和莫勒格河 为一套杂砂岩或 石英细砂岩 粉砂岩 板岩 上为莫尔根 河 分布于喜桂图旗的巴林 陈巴尔虎旗 的日当山和陈巴尔虎旗的莫勒格尔河 为 一套灰岩 中性火山岩夹陆源细碎屑岩 安清泰河组 250 m 莫尔根河 组 720 m 5 泥盆系 D 上统见于西部扎敦河林场 雅鲁河等 地 其下部为由火山岩类和碎屑岩 化学 沉积岩互层组成的下大民山组 上部为上 大民山组 由细屑岩 生物化学沉积和化 学沉积及火山岩组成 底部有火山质砾岩 中统分布于根河 腰桑南 金水一带 以及乌奴耳 扎敦河 根图河等地 其下 部乌奴耳组 由灰岩 生物碎屑结晶灰岩 及砂岩 泥板岩组成 上部根图河组为粉 砂岩与泥质岩互层 局部见凝灰岩 下部见于爱辉县的罕达气 窝都河嫩 江县的关乌河 三矿沟等地 分布较广 自下而上为泥鳅河组 罕达气组 金水组 和霍龙门组 除罕达气组有火山岩外 其 余均为海相陆源碎屑岩 271 m 907 m 2692 m 志留系 S 分布于小兴安岭西北部和大兴安岭西 南坡 下部为由砂板岩 砾岩组成的下统 黄花沟组 其上为一套灰紫 灰绿色的火 山及沉积碎屑岩 中统为八十里小河组 上统为卧都河组 1500m 奥陶系 O 分布于小兴安岭西北部和大兴安岭西 南坡 下部为中统关乌河组 主要由灰岩 大理岩及砂板岩类组成 上部为上统多室 室山组和根河组 岩性以中酸性火山岩为 主 夹灰岩和板岩 2289 7m 寒武系 E 分布于本区西部 缺失中上统 下寒 武统鄂依那河组系一套碳酸盐和硅质岩 5220 1510m 1 2 2 井田范围内和附近的主要地质构造 本井田位于双鸭山煤田北部条带东端 地层走向总趋势为北 70 30 东 5 15 向南倾斜 局部地块走向为北偏西或南北向 向西 6 倾斜 本区地层倾角平缓 走向变化大 断裂少 所以整个井田属于构造简单 区 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下白垩统大磨拐河组 本组共有厚薄煤层 4 组 为了清楚起见 现将各煤层厚度 结构 容重和顶底板情况分层以文字叙述如 下 附煤层特征表 1 3 号煤层 煤层厚度 1 90 2 35 m 平均煤层厚度 2 1m 煤层结构简 单 赋存稳定 无夹石 全区发育 容重 1 40t m3 顶板为中细砂岩 伪顶为 0 1 m 的煤泥岩或含炭泥岩 底板为粉砂岩 2 4 号煤层 煤层厚度 2 80 3 23 m 平均厚度 2 93m 平均倾角 12 全区发育 属于稳定的中厚煤层 结构单一 容重 1 40 t m3 顶板 为粉砂岩或泥岩 底板为粉砂岩 灰分在 12 左右 3 5 号煤层 煤厚 1 30 1 63 m 平均 1 45 m 属于稳定的煤层 浅部 煤层结构复杂 深部煤层结构单一 容重为 1 40t m3 顶板中部为粉 砂岩 南北部为中粗砂岩 底板为细砂岩 一般有 0 20 0 30 m 的煤 泥岩或泥岩伪底 灰分一般在 25 左右 详见煤层特征表 1 2 表 1 2 煤层特征表 煤厚 m 层 次 最小最大平均 层平均 间距 m 稳定性发育范围顶板底板 31 902 352 1 稳定全区发育细沙岩粉砂岩 21 42 803 232 93 稳定全区发育泥岩粉砂岩 51 301 631 45 28稳定全区发育泥岩粉砂岩 7 1 2 4 岩石性质 厚度特征 表 1 3 岩石主要物理力学性质指标 名称容重 kg cm3 孔隙度抗压强度 102kg cm 3 抗拉强度 102kg cm3 变形模量 102 kg cm3 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 泥灰 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 30 1 100 2 1 01 3 52 8 石英 长石 2 65 2 70 12 0 515 351 0 3 06 206 20 1 2 5 井田内的水文地质情况 根据精查地质报告水文部分的论述 本井田开采的煤层位于较深部或深 部 水文地质条件简单 矿井涌水量主要受下列因素的影响 1 地质构造对本矿井涌水量的影响 本井田构造复杂 有向斜和较多的 断层相互切割 2 垂深 400m 以内 包括风化裂隙带 裂隙发育 裂隙水对矿井涌水量有 影响 地质部门应用类比法推算 本井田开采期间正常涌水量约 100 m3 h 最 大涌水量为 150 m3 3 h 井筒检查孔测算的井筒施工期间涌水量为 99 3m3 h 1 2 6 沼气 煤尘及煤的自燃性 8 本次勘探未对瓦斯进行采样测试 从生产矿井收集到的资料显示 本区为 低瓦斯矿井 临近各生产矿井均未发生瓦斯爆炸事故 根据一井田内 87 6 87 9 号钻孔所做的煤尘爆炸试验结果 井田内各可采煤层其煤尘都有爆炸 的危险性 火焰长度一般为 400mm 因此煤矿在采掘时要注意通风 降尘 防 止煤尘爆炸事故发生 本区各煤层挥发分产率较高 参照一井田资料 各煤层 燃点 282 310 燃点较低 为易自燃型 因此 煤矿产出的煤 应注意 堆放方式 缩短存放时间 避免煤的自燃 1 2 7 煤质 牌号及用途 宏观煤岩特征 3 煤主要由亮煤 暗煤 镜煤组份组成 煤岩类型以半 亮型为主 半暗型次之 4 5 煤煤岩组份以暗煤为主 亮煤次之 煤岩类 型为半暗型居多 半亮型较少 各煤层丝炭组份很少 显微煤岩特征 各煤层的显微煤岩特征相差不大 有机显微组分以镜质组 为主 在94 98 7 之间 半镜质组0 1 1 丝质组0 2 3 2 稳定组0 2 0 无机 显微组分中 粘土组含量较高 26 3 53 4 平均39 5 1 3 勘探程度及可靠性 对地质勘探程度的评价 1 本井田的精查工作量是很大的 除以往工作量以外 最后一次精查区内 又钻了 238 个孔 13 6 万余米 基本上搞清本井田的煤层赋存情况和 主要的地质构造情况 但由于地质构造复杂 相当一部分断裂仍是推定 的 控制程度还有较大摆动 根据本区断裂的一般规律 往往在大断裂 附近还有很多较小的断裂 再者由于煤层走向变化大 还可能有新的断 裂没有控制 这些都需要在建井和生产过程中予以注意 有的钻孔孔斜 较大 对构造的推定也有一定的影响 2 矿井涌水量是用类比法推算的 瓦斯等级也是推算的 所以可靠性都不 足 待矿井建成后 根据实际情况重新确定 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 井田要有合理的走向长度 以利于机械化程度的不断提高 3 划分的井田范围要为矿井发展留有空间 4 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 1 2 井田周边情况 岭东井田东西两侧是东海煤矿和城子河煤矿 北侧是正阳煤矿 南隔穆陵 河与鸡东镇相望 经技术经济分析后 确定本设计井田境界为 西以城子河矿 界线为界 东以 F6断层为界 北部以正阳煤矿和地方小井矿界线为界 南部 为井田边界 井田走向 5 1km 倾向 4 3km 井田面积约 24km2 2 1 3 井田未来发展情况 该设计井田井田境界以人为设定为主 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 3 4 5 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 10 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 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 3 地面受护面积包括受护对象及周围的受护带 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 20 m 保安煤柱 3 河流两侧各留设 20 m 保安煤柱 4 井田内部断层留设 20 m 保安煤柱 5 地面建筑物留设 50 m 保安煤柱 按以上方法计算得 工业广场煤柱损失 3167 0517 万吨 断层 地面 边界保安煤柱损失 3296 3729 万吨 总损失量 6463 2249 万吨 损失率 20 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 根据原杏花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 11604 9357 万吨 各煤层工业储量见表 2 1 2 可采储量计算 11 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 表 2 1 可采煤层储量总表 工业储量 万吨 煤层 名称A B CA B C 设计损 失量 万吨 可采储 量 万吨 回 采 率 3413 52566 943787 134767 59953 523814 07 80 4593 24952 812744 784290 83858 173432 66 80 51025 71823 25396 788244 351048 87196 33 80 合计 2032 73421 411928 3317404 982859 0114542 5 3 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 159 430978Mt 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 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 330d 采用三八工作制制度 矿井每日净提 升 16h 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 12 方案 B 0 9Mt a 方案 C 1 2Mt 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 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 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 3 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 A k 8355 6 60 1 4 81a 方案 B 0 9Mt a T Z A k 8355 6 90 1 4 67 a 方案 C 1 2Mt a T Z A k 8355 6 120 1 4 48 a 参照 煤矿工业矿井设计规范 规定 方案 B 较为合理 即 矿井生产能 力为 0 9Mt a 矿井服务年限为 T 67a 13 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 本设计岭东井田位于黑龙江省双鸭山市境内 井田东西两侧是东海煤矿 和城子河煤矿 北侧是正阳煤矿 东海煤矿采用斜井开拓方式 城子河煤矿采 用立井开拓方式 浅部正阳煤矿和地方小井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 1煤层赋存和开采技术条件 2地形地貌和地面外部条件 3井田地质和水文地质条件 特别是表土层情况 4施工技术和设备条件 5技术装备和工艺系统条件 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 本井田属于缓坡丘陵地形 井田北部及中部皆为山岗地带 岗沟起伏不平 地表平均标高 110m 井田南部为穆陵组河床地带 地表平均标高 90m 2 煤层赋存情况 整个井田的煤层上部标高在 30m 下部标高在 670m 东西部分别以城 F6 断层为界 整个矿区共有三层可采煤层 即 23 25 36 全区发育 煤层 平均走向长度为 5 1km 倾向 3 5km 本井田煤层系缓倾斜中厚煤层 平均倾 14 角在 12 左右 3 1 3 确定井田开拓方式的原则 1 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 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 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 3 合理开发国家资源 减少煤炭损失 4 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 5 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 6 根据用户需要 应将不同煤质 煤种的煤层分别开采 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 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 水平 倾斜 垂直 分为平硐开拓 斜井 开拓 立井开拓和综合开拓方式 平 斜 立井中的任何二或三种形式相结合 进行开拓 等四种方式 开拓方式依据井筒 或平硐 与煤层位置的不同又 有若干分类 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 同时在技术上也可 靠 一般在表土层厚 煤层赋存深时 应采用立井开拓 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 15 向煤层的平硐 可利用平硐开拓煤田的全部或一部分 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 首先我们应该考虑平硐 开拓方式是否可行 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 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 但针对本井田的 地质状况 综合开拓方式也可行 应该予以考虑 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 主立井副斜井开拓方式 1 技术比较 方案一 双立井开拓方式 优点 适应性强 技术成熟可靠 便于井筒延伸 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 通风断面大 风阻小 满足大风量要求 缺点 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 初期投资大 建井期限稍长 方案二 双斜井开拓方式 优点 掘进速度快 初期投资较双立井开拓较省 井筒设备较简单 建井期稍短些 缺点 井筒过长 如果地质条件复杂 不易维护 安全性降低 井筒过长 煤柱损失严重 通风线路长 通风阻力大 费用增加 辅助运输时间长 方案三 主立井副斜井开拓方式 优点 有助于辅助运输 掘进速度快 16 可满足最大风量的通风要求 缺点 地面工业建筑分散 生产调度及联系不方便 地面工业建筑占地多 增加了煤柱损失 井口相距较远 不利于工业广场的布置 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 通风断面大 风阻小 满 足大风量要求 2 井筒短 提升速度快 提 升能力大 便于井筒延伸 3 适应性强 技术成熟可靠 4 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 井筒设备较简单 2 建井期稍短些 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 辅助运输时间长 3 通风线路长 通风阻力大 4 井筒过长 地质条件复杂时 不 易维护 安全性降低 主 立 副 斜 井 1 满足最大风量的通风要求 2 有助于辅助运输 3 掘进速度快 1 地面工业建筑分散 生产调度联 系不方便 2 地面工业建筑占地多 增加了煤 柱损失 3 井口相距较远 不利工业广场的 布置 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 17 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 如图 3 1 3 2 方案一 图 3 1 双立井开拓方式图 方案二 图 3 2 双斜井开拓方式图 2 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 详见开拓方案经济比较表 3 2 表 3 2 开拓方案经济比较 18 从经济比较表可知 立井开拓比斜井开拓投资少 所以该设计矿井选择方 案一 采用双立井开拓方式 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 井口及工业场地位置必须符合环境保护的要求 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 工业场地不占或少占用良田 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 方案 项目 名称方案一方案二方案三 立井开凿 312144 94192 94 石门运输 77 635 247 84 基建费用 万元 井底车场 90190200 立井提升 188 7584 1584 1 生产费用 万元 石门运输 488 3184 9351 3 总计 万元 1156 61277 451420 18 19 经过简单的技术比较后认为 井筒位于井田深部 煤柱尺寸最大 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通延伸有利 井筒位于井田浅部 煤柱尺寸最小 压煤最少 但石门最长 井筒位于井田中部时 煤柱尺寸稍大 但石门长度较短 且沿石门的运 输工程量也小 本井田煤层均为缓倾斜中厚煤层 井田走向长度不大 但倾斜长度较大 从有利井下运输和保证初水平合理的服务年限出发 也应该将井筒布置 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 开采水平数目和标高 煤层赋存为倾斜状态时 一般又浅部向深部开采 以达到工程量少 建设 速度快 投资省 成本低的效果 根据煤层的赋存条件和倾斜长度 一个井田 可以单水平开采 亦可以多水平开采 从上往下逐水平开采 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 煤矿科技迅猛发展 在高度机械化的基础上实现高度集中化是主要的发展 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 这就要求加 大工作面 采区和水平的走向及倾斜尺寸 要求有丰富的资源 储量和较长的 服务年限 本设计井田水平标高的确定主要考虑了以下几个因素 1 生产成本 2 合理的水平服务年限 3 煤层赋存条件及地质构造 4 水平接替 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 本设计井田设计提出水平划分方案如下 方案一 井田划分两个开采水平 一水平标高 420m 二水平标高为 650m 一水平实行上下山开采 二水平上山开采 方案二 井田划分三个开采水平 一水平标高 220m 二水平标高 450m 三水平标高 650m 各水平均实行上山开采 水平储量及服务年限如表 3 3 表 3 3 水平储量及服务年限表 20 储量 万吨 服务年限 年 一水平 7988 129945 方案一 二水平 6720 967922 一水平 5587 698525 二水平 4680 880221 方案二 三水平 4680 880221 从该表中可知 方案二的一水平服务年限达不到规范要求的服务年限 水平储量严重不足 而方案一的水平服务年限能够满足一水平服务年限不小于 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 标高分别为 420m 和 650 m 一水平垂高为 520m 二水平垂高为 750m 一水 平采用上下山开采 二水平采用单上山开采 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 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 3 5 4 井底车场主要硐室 1 主井系统硐室 主井设有 3 0t 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 主井井底散煤采用矿车处理 21 用绞车提升至车场水平 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 马头门 主排水泵房 中 央水泵房 水仓及清理水仓硐室 主变电所 中央变电所 及等候室等 主排水泵房和主变电所应联合布置 以便使主变电所向主排水泵房的供电 距离最短 为防止进下突然涌水淹没矿井 变电所与水泵房的底板标高应高出 井筒与井底车场联结处巷道轨面标高 0 5m 水泵房及变电所通往井底车场的 通道应设置闭门 3 其它硐室 其它硐室有调度室 医疗室 架线电机车库及修理间 蓄电池电机车库及 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 开采顺序是指矿井采掘工作应有计划 有步骤地按一定顺序进行 做到采 掘并举 掘进先行 因此 要研究采煤和掘进安排特点 了解有关政策与规程 规范规定 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 降低掘进率 减少井巷工程量和基建投资 4 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 根据该设计矿井的煤层分布及采区划分的具体情况 采用井田双翼同时开 采 这样有利于矿井的均衡生产和合理配采 确定生产的连续性 有利于矿井 通风 运输等主要生产系统的管理 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 3 6 2 沿井田倾向的开采顺序 在同一煤层内 沿倾斜煤层的开采顺序 可分为上行式和下行式开采 除 近水平煤层外 对于缓倾斜 倾斜和急倾斜煤层 根据其采动影响关系 一般 22 只采用下行式开采顺序 本矿属于缓倾斜煤层 考虑到本设计井田内共有三个 可采煤层 即 3 4 5 煤层 其中 3 煤层位于最上部 5 煤层位于最下部 根据其采动影响关系 采用下行开采顺序 3 6 3 采区接续计划 根据井田的地质条件 经人为划分将该井田划分为 3 个采区 详见采区 分布示意图 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 3 合理集中生产 充分发挥机械设备的能力 减少巷道维护费 4 便于灾害防治 有利于巷道维护 3 6 4 三量控制 情况 1 矿井开拓煤量的确定 开拓煤量是指井田范围内掘进的开拓巷道所圈定的尚未开采的可采煤量 可按下式计算 K m s Pk c 式中 K 开拓煤量 Mt m 计算范围内的地质储量 Mt 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 3 回采煤量的确定 回采煤量是指准备煤量范围内已被采煤巷道所固定的可采储量 可按下式 计算 n nd Cn 式中 n 回采煤量 nd 已为采煤巷道所固定的可采储量 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 23 开拓煤量可采期 期未开拓煤量 当年计划或设计生产能力 准备煤量可采期 期未准备煤量 当年平均计划产量或平均月计划能力 回采煤量可采期 期未回采煤量 当年平均月计划回采煤量 开拓煤量可采期 12 年 3 5 年年满足要求 准备煤量可采期 2 5 年 1 年年满足要求 回采煤量可采期 12 6 月 4 6 月满足要求 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 第 4 章 采区巷道布置及采区生产系统 4 1 采区概述 4 1 1 采区位置 边界 范围 24 本设计采区为南一采区 位于井田西南部 西部以勘探采止线为界 东部 以井田边界为界 浅部以 30 标高为界 走向长 2200 米 南北倾向长 1800 米 4 1 2 采区地质和煤质情况 采区内无断层 采区顶板为泥岩 煤泥岩 底板为细砂 采区内煤层发育 较好 厚度 6 48m 容重 1 40t m3 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 t 可采储量为 33 42Mt 本采区设计 生产能力为 0 9Mt a 则本采区服务年限 Tn C Z A 经计算得服务年限为 24a 结合有关要求 技术条件和采区煤层赋存情况 确定同采工作面为 2 个综采工 作面 采区生产能力为 0 9Mt a 各采区的服务年限详见采区接续表 4 1 表 4 1 采区接续表 5 21 22 24 0 9 0 9 0 9 16 76 18 21 19 84 17 88 19 76 20 96 服务 年限a 生产能 力 Mt a 可采 储量 Mt 工业 储量 Mt 南二 北 南一 采区 名称 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4 2 采区巷道布置 4 2 1 区段划分 25 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 270m 标高处 3 4 5 层联合开采 达产需 要 1 个工作面同时开采 工作面长度的确定 该采区设计产量为 0 9Mt a 分两个工作面 即工作面日产量为 3000t d 确定工作面长度的公式如下 Q L r m n L C 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 93 即 L 180m 根据综采工作面经济长度和有关规定 L L 大约为 180 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 180m 截深为 0 8m 年生产时间为 330d 即 可达产 4 2 2 采区上下山布置 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 26 大致位