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毕业设计论文
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毕业设计7采煤毕业设计,毕业设计论文
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- I 摘要 本设计矿井为双鸭山矿务局东荣三矿 0.6Mt/a 新矿井设计，一共有 3 层可采煤层，分别为 24#、 25#、 26#， 煤层总厚度为 6 米。煤层工业牌号为气煤，设计井田的可采储量 65.54Mt，设计服务年限为 78 年，本矿井设计采用以立井为主的综合开拓方式，划分为三个水平，六个采区。一个工作面达产，采用分层布置， 24#、 25#、 26#层集中开采。大巷运输采用 10 吨架线式电机车牵引 3 吨底卸式矿车运输，采用普通机械化开采。顶板处理方法为全部跨落法。 关键词 ：矿井设计 联合开采 联合开拓 nts- II Abstract The design is the shuangyashang coal trade group limited responsibility companys dongrong mine new well of 0.6Mt/a, possess new well of 0.6Mt/a, having totally 3 layers can adopt the coal seam, distinguishing to 24#、 25#、 26#, total thickness in coal seam is 6 rice.Coal seam industry card number is 1/3 coal, design the well farmland can adopt to keep the 65.54 Mt of deal, design service time limit as78years, this mineral well design the adoption regard the well of as to synthesize to expand the way mainly, dividing the line to two levels, six adopt the area. One works reaches to produce.The adoption 24#、 25#、 26#layering 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 coal craft as to synthesize the mechanization adopt the coal craft.A plank handles method as to across to fall the method all. Key Phrase:Mineral well design Unites to mine Unites to expand nts- III 目录 错误 !未找到引用源。 nts- 1 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公社、升昌公社和二九一国营场管辖。西南距福利屯 32km。经福利屯到矿物局所在地 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。 前进镇建三江富锦宝清四方台双鸭山金砂岗东荣矿区集贤桦南佳木斯鹤岗汤原依兰绥滨同江桦川松花江黑龙江东荣三矿交通位置图图 1-1 交通示意图 nts- 2 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 -170 -150m，井田东部有双山子，标高 +154.7m，西依索利岗山，标高 +207.9m，南邻完达山北髡，北面广阔平坦。 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 5.9m3/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。 松花江位于本矿区北部，距井田较远，距离为 38km。 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。最低气温可达 -35。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 本矿区东西宽 4 5km，南北长 4km，面积 20km2，且规划用二对井进行开发，总规模为 60 万 t/a， 双鸭山矿物局距本区约 42km，双鸭山现有生产矿井 8 对， 1984年生产能力已达到 611 万 t/a，全局共有职工 68171 人。 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物局集贤煤矿，两面约 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 号煤层，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 nts- 3 本区 为农业区，工业基础较薄弱，但是双鸭山矿物局距本区较近，可借助老区力量建设新区，人力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，在矿区总体设计阶段，供电电源方案已达成协议，所以，供电电源容易解决。 本区内第四系地层广泛分布，地下含水量极其丰富，水源充足。 1.2 地质特征 1.2.1 地层 本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） 新 生 界 第 四 系 全新统 1020 全新统 温全河组 2040 上更新统 顾乡屯组 1040 中更新统 4080 下更新统 白土山组 1550 第三系 上新统 富锦组 121 中 生 界 侏 罗 系 上统 （鸡西群） 穆棱组 750 成子河组 930 东荣组 250 古生界 中统 青龙山组 不清 元古界 麻山群 不清 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的 凹陷地。区域构造属新华夏系第二隆起带，北段由一些北展布的次一级隆起带和凹陷带组成。本井田构造属盆地内的绥化 集贤凹陷带。 nts- 4 由于本井田处于区域性三种构造应力场的复合部位，应力集中较为复杂，特别是北部背向斜处，构造对煤层的破坏较大，煤的变质程度也有所增高，断层多为压扭曲性断层，导水性差。 井田内主要构造分述如下： 1 断层 井田内共有断层六条，其中东西向三条，北东向两条，南北向一条。其特征见下表： 表 1-2 序号 名称 性质 产状 落差 m 断层可靠程度 1 F10 逆 南北 3445 不详 2 F29 正 东西 5090 可靠 3 F27 正 东西 6080 不详 4 F9 逆 北东 40130 可靠 5 F65 逆 东西 6585 可靠 6 F84 逆 北东 3050 可靠 2 岩浆活动 本井田内的岩浆以侵入为主，大多数呈岩脉及岩床侵入于晚侏罗纪煤系地层中，为燕山期产物，以中性石英闪长岩、基性辉绿岩玄武岩为主。岩浆岩主要分布在 F9 断层与精查 17 线之间，成岩床侵入煤层中，使煤层局部变质。 1.2.3 煤层 本井 田具有经济价值的可采煤层均集中在鸡西城子河组，该组地层总厚度为 930m，含煤 30 余层，煤层平均厚度 26.29 m。其中大部分为不可采的薄煤层；可采及局部可采的煤层自上而下有： 24 、 25 、26 号共三个煤层，平均总厚度 6 m。各煤层的倾角一般为 15 30。 表 1-3 各煤层特征见表： 煤层 层间距（ m） 最大 最小 平均 可采厚度（ m） 最大 最小 平均 结构 稳定性 可采类型 nts- 5 24 10 40 1.8 2.4 2.1 单一煤层 稳定 全部可采 25 25 6 20 1.6 2.2 1.9 单一煤层 稳定 全部可采 26 15 1.6 2.4 2 单一煤层 稳定 全部可采 1 主要可采煤层 24 号煤层，基本全井田发育，可采范围内厚度稳定。结构简单。煤层厚度一般为 1.82.4 m。顶板为粉砂岩、细砂岩、中砂岩；底板为为粉砂岩和细砂岩。 25 号和 26 号煤层间距为 25 m， 24 号与 25 号煤层间距为 15 m，25 号和 26 号层地质情况与 24 号相同。 图 1-2 煤层柱状图 nts- 6 岩性描述肥气煤，粉 砂 质 泥 岩细 砂 岩 ， 灰 色粉细砂岩细 中 砂 岩细 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 岩地层厚(煤层(煤层号1 3 . 9 91 6 . 0 79 . 4 01 0 . 9 27 . 9 87 . 6 55 . 9 83 4 . 4 44 . 9 61 5 . 1 871 1 . 2 16 . 3 91 2 . 0 32 . 12 . 026柱状地层系统界 系 统中生界侏侏罗罗系统上1 . 92425肥 气 煤 ， 肥气煤，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 2.6 5 25 2 20 0.5 0.4 0.5 8 1 10 nts- 7 砾岩 2.3 2.6 5 15 1 15 0.2 1.5 0.8 8 2 8 泥岩 2.7 2.85 1.6 5.2 12.83 0.6 2.0 2 7 5 10 灰岩 2.2 2.7 5 20 5 20 0.5 2.0 1 8 5 10 页岩 2.0 2.4 16 30 1 10 0.2 1.0 1 3.5 2 8 石英 2.65 2.7 0.12 0.5 15 35 1.0 3.0 6 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不好，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450m3/h，正常涌水量 88.88m3/h。 nts- 8 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 340.5 933.2m，在 737.5m 以上，甲 烷 成 分 为 0.85 36.75 ，在 800.4 933.2m 深为 28.1845.26 ，平均为 34.31 37.05 ，二氧化硫一般为 6.44 8.95 ，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， -700m 水平为 25.3。 C， -900m 水平为 30.9。 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 5001100kg/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 媒质、牌号及用途 1、煤种及其变化 本矿井煤的挥发分一般大于 40 ，属低变质煤，个煤层 Y 值平均为 5 9m/m，粘结性较低，煤种主要为气候，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 0.41属特低硫煤。 磷：各煤层原煤磷的平均含量为 0.003 0.061 属特低 -低磷煤。 3、发热量 各煤层煤的平均发热量（ QfD）为 6306 6849 大卡 /kg。 4、元素分析 各煤层碳（ Cr）的平均含量为 80.84 82.66 （ Hr）的nts- 9 平 均 含 量 为 5.32-5.86 。（ Or ） 的 平 均 含 量 为10.61-12.62 ，说明咩的元素组成稳定，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。 东煤公司 1984 年 6 月对本区精查地质报告批复认为：黑龙江省集贤煤田东荣勘探一区精查地质报告基本达到煤炭资源地质勘探规范的标准。 nts- 10 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，但距双鸭山矿物局较近，可借助老区力量建设本区，人力资源及材料比较充足，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。 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。 根据矿区总体设计，本井田境界南起 F71 断层，北至各煤层露头，西以 F23 断层为界，动以各煤层露头为界。 本井田煤层发育较好，可采性极高，且媒质较好，储量丰富，一水平开采后，接续也极为容易，发展极为稳定，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。开采前景十分可佳。 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nts- 11 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。 本井田共有三个可采煤层 24#、 25#、 26#，煤层的平均厚度分别为 2.1m、 1.9m、 2.0m，煤层总厚度 6m，各煤层倾角均在 15 30 度左右，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 8738.5 万吨。 2.2.2 保安煤柱 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，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 20m 保安煤柱； 3.井田内部断层留设 20m 保安煤柱； 4.河流两侧各留设 20m 保安煤柱； 5.地面建筑物留 设 50m 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 50m 保安煤柱；井田内部断层留设 20m 保安煤柱；因此，经计算得 ： 工业广场煤柱损失： 592 万吨；保安煤柱损失： 1453.8 万吨。 2.2.3 储量计算方法 nts- 12 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 . 根据原东荣三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 8738.5 万吨，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 6553.9万吨。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：万吨 煤层别 工业储量（万 t） 备注 A B A+B C A+B+C 24# 948.72 856.23 1804.95 488.91 2293.86 24# 822.34 790.85 1613.19 461.85 2075.40 26# 924.95 846.74 1771.69 412.94 2184.63 总计 2696.01 2493.82 5189.83 1363.5 6553.9 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 nts- 13 2.3.1 矿井工作制度 该设计矿井年工作日确定为 300d，矿井每日净提升 14h， 采用四六工作制制度。 2.3.2 矿井设计生产能力及服务年限 （一）、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。 （二）、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。 根据本井田的地质资料条 件，煤层储量和赋存状况等因素，确定本矿井设计生产能力 60 万 t/a。 （三）服务年限 矿井服务年限 =矿井可采储量 /设计生产能力备用系数（ 1.4） =4681.35 1.4 万 t/60 万 t/a 1.4 =78.02 a 一水平服务年限 =3616.2 万 t（ 0.6Mt/a 1.4） =43.05a； nts- 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 150m，目前正开采 9 号，15 号和 16 三个煤层，共布置四个采区。 本区为农业区，工业基础较薄弱。但是双鸭山矿务局距本区较近，可以借助老区力量建设新区，人力来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，在矿区总体设计阶段，供电电源方案已达成协议。所以供电电源容易解决。本区内第四系地层广泛分布，地下含水量极其丰富，供水水源充足。 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（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： a.煤层赋存情况 整个井田的煤层上部标高在 -150m，下部标高在 -900m，整个矿区共有 3 层可采煤层 ，即 24#、 25#、 26#全区发育。煤层走向长度为 5km，倾向 4km。本井田煤层系缓倾斜中厚煤层，平均倾角在23 左右。 nts- 15 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。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（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。 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。 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。 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。 表 3-1 斜井与立井的经济比较： 立井 斜井 主井（ 5m） 副井（ 6.5 m） 主 井 R=2 H=1.8 =15 副井R=1.5H=1.2 =22 断面积 m2 19.625 33.166 10.34 8.03 长度（ m） 370 320 1080 1080 掘进费元 11419 10269（中深 11396 12518 nts- 16 /100m3 孔） 维护费元/100m3 36095 36095（ 700mm） 44931 46545 小计（元） 3450110.325 4920666.975 6290148.7 5122179.6 合计（万元） 837.7 1141.22 由以上粗略比较可得出斜井建井费用较大，故舍弃，采用立井开拓方式。根据本井田的剖面图，对井口位置提出以下三个方案： 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 - 9 0 0- 8 5 0- 8 0 0- 7 5 0- 7 0 0- 6 5 0- 6 0 0- 5 5 0- 5 0 0- 4 5 0- 4 0 0- 3 5 0- 3 0 0- 2 5 0- 2 0 0图 3-1 方案 1 nts- 17 -200-250-300-350-400-450-500-550-600-650-700-750-800-850-900图 3-1 方案 2 -200-250-300-350-400-450-500-550-600-650-700-750-800-850-900图 3-2 方案 3 经过简单的技术比较后认为： nts- 18 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； 本井田煤层均为中厚煤层，井田走向长度不大，但受断层的影响以及井筒布置的条件限制，且倾斜长度较大，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 开采数目及水平标高 开采水平的划分受很多因素的影响，不仅受地址条件的约束，同时也要考虑到现有的机械水平和开采技术水平，综合考虑对矿井进行水平划分。 煤层赋存为倾斜状态时，一般由 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，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， 12 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。水平上、下山开采方式是优越的，可保证生产合理集中化，稳定生 产，节省总井巷工程量，经济效益好。因此使用上下山开采的意义很大。在条件适宜时，应该优先考虑使用上下山开采。本设计井田水平标高的确定主要考虑了以下几个因素： (1)合理的水平服务年限； (2)煤层赋存条件及地质构造； (3)生产成本； (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。 nts- 19 根据上述因素，本设计井田设计提出如下两个水平标高划分方案： 方案一：井田划分四个阶段，布置三个个开采水平；一水平标高-500 m，垂高 330 m，采用上山开采；二水平标高为 -700 m，采用上山开采，三 水平标高在 -900 m，其标高以下有煤可一并开采。 方案二：井田划分三个开采水平，一水平标高 -400 m，二水平标高 -600 m，三水平标高 -900 m。各水平均采用上山开采。如果将来探明 -900 m 以下还有可采储量，可一并考虑开采。两个方案的优缺点如下： 一方案 优点：各阶段斜长和垂高比较合适，除个别采区偏长或偏短外，大部分都比较合理。缺点：对二水平的开采需要较大的准备工程量。且比方案二上山斜长增加 270 320 m， 需要对二水 平的接续提早准备，以免影响接续。井筒多延伸 100 m，增大了前期建井投资和工期。 二方案 优点：一水平的开采同一方案没有大的差别，三个水平的开采，对每个水平的准备工程量较平均，接续简单。建井周期短，基建费用少。缺点：二水平和三水平的开采虽然准备时期工程量较平均，但总的工程量较大，投资大。大部分采区上山的斜长偏小，不能充分发挥上山设备的作用。 两方案对比表： 序号 采区名称 可采煤层 采区斜长（ m） 采区可采储量（万t） 一方案（ -500 m） 二方案（ -400 m） 一方案 二方案 1 北一 24、 25、26 846 370 1171 524.3 2 东一 24、 25、26 870 550 1063.9 776.2 3 南一 24、 25、26 1144 830 2934 1807.3 表 3-2 综上所述，本设计推荐第一方案。 nts- 20 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。 1.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。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。 (1)分煤层大巷适用条件 煤层数不多，层间距大，石门长； 井田走向长度短，服务年限不长； 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； 各煤层底板均有坚硬岩层 (2)分组集中大巷适用条件 煤层数多，层间距大小悬殊； 按煤层的特点根据运输，通风要求组合，经济上有利； 多水平生产，容易解决运输，通风的干扰； (3)集中运输大巷适用条件 适于煤层层数多，层间距不大的矿井； 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； 煤质牌号相同，要求分采分运； 自然发火严重，便于分区，分段处理事故； 采区尺寸大，石门长度短 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， 24#、 25#、 26#，其中 24#与 25#平均间距 25m,25#与 26#煤nts- 21 层平均间距 15m。 针对上述情况，采用集中大巷布置，将三层分为一组， 经济上较为合理。 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规范的规定，本井田划分为二个水平，阶段内才用采区式准备，综合考虑煤层情况选用集中大巷布置在 26#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。因此提出以下三个方案： 一方案：井硐布置在（ 519300， 44459000）附近，储量中心，各方采区运输距离较合理，虽有少量煤柱损失，但相对于整矿来说较经济。 二方案：将井筒布置在（ 519400， 44457500）附近，没有煤柱损失，施工条件好，地质条件稳定；但其距离南一采区较远，运输费用大，不是储量中心，不利于后续的发展。 经以上论述可知一方案较合理。 3.3 选定开拓方案的系统描述 3.3.1 井硐形式和数目 本设计井田采用一对立井开拓，即主井、副井。另外还设有风井。 主井用以提升煤炭，副井用以提矸、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。 3.3.1 井硐位置及坐标 井筒位置确定的理由是： (1)地处井田 储量中央 (2)有较好的地形条件：井口处标高 -170 m，地面坡度不足 2，平正土方量小； (3)交通条件好：靠近哈同公路。 确 定 井 筒 坐 标 ： 主 井 井 口 坐 标 ： XA=4445913.74 ， YA=5192964.8； 副 井 井 口 坐 标 ： XB=44459829.36 ， YB=5192968.48； nts- 22 主井井口标高为 -170 m，副井井口标高为 -170 m，拟定二水平为井筒最终水平。主井井深 530 m，副井井深 530 m，两井筒中心线间距为 55m，主井井筒直径 5 m，副井井筒直径 6.5 m，均采用整体式混凝土 井壁，井壁厚度 450 mm。 3.3.3 水平数目及标高 本井田采用多水平开拓 ,拟定第一标高为 -500m,实行上山开采 .第二水平拟定标高为 -700 m，实行上山开采。第三水平拟定标高为 -900 m。 3.3.4 石门、大巷数目及布置 1.大巷数目：一条运输大巷、二条回风大巷。 2.大巷布置：大巷布置形式是岩石大巷。 (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，nts- 23 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。 本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 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，煤层大巷与岩石大巷相比缺点大于优点，岩层大巷的优越性还是主要的。在本设计井田中，由于 24#、 25#、 26 煤层间距较小，应布置岩石集中大巷。 有关大巷及石门断面特征详 见图 3-4， 3-5 所示。 表 3-3 石门断面特征表 巷道 形状 支护 方式 断面积（ m2） 设计尺寸（ m） 净 周长(m) 喷厚 (mm) 净 掘 顶高 底宽 半圆形 锚喷 12.99 14.80 1950 4100 13.63 150 表 3-4 大巷断面特征表 巷道 形状 支护 方式 断面积（ m2） 设计尺寸（ m） 净周长 (m) 喷厚 (mm) 净 掘 顶高 底宽 半圆形 锚喷 12.99 14.80 1950 4100 13.63 150 nts- 24 图 3-4 石门断面特征 图 3-5 大巷断面特征 nts- 25 3.3.5 井底车场形式的选择 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； 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nts- 26 通，缩短建井工期； (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，根据井底车场所处的地质构造，井筒与大巷的相对位置及地面生产系统的布置，结合本设计矿井的有关设计参数，通过对各种形式井底车场的适 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环行卧式车 。 3.3.6 煤层群的关系 本设计井田煤层群开采时的联系方式是联合准备，打三条上山，用石门联系。 3.3.7 采区划分 本设计井田地质构造复杂，势必按技术要求将井田沿走向划分为采区，并按一定的顺序回采，每个采区有一套生产设施，包括上下山提升、运输设备，以便独立进行生产与准备。 将井田划分 为若干采区时应该考虑如下原则： (1)根据煤炭工业设计规范，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)采区走向长度不大，两翼均不超过 1500m，可以不划分采区，直接从井田境界后退式回采； (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、生产能力及巷道维护等因素综合考虑； (4)初步设计一般负责划分一水平采区，需要沿走向全长统一考虑，作到初后期统筹兼顾，全井合理，更有利于初期生产； (5)采区划分要考虑采区接续关系，使其适应各翼储量及产量分配； (6)采区划 分要有意识地缩短大巷，又要充分注意人为境界外延的可能性； (7)煤层稳定、开采条件好、生产能力大的采区，走向长度要适nts- 27 当增大； (8)开采多煤层井田，应尽量联合布置采区，搞集中生产； (9)初期采区尺寸要适应目前输送机长度及电压降的控制范围，后期采区尺寸可适当加大。 结合上述原则，本设计井田以井田境界内的断层为界，将整个井田划分为 3 个采区，详见采区划分示意图。 北一采区东一采区南一采区图 3-6 采区划分示意图 3.4 井硐布置及施工 3.4.1 井硐穿过的岩石性质及井 硐支护 本设计井田采用双立井开拓方式，布置两个井筒，井筒穿过的岩石大部分为粉砂岩，有少部分的细砂岩和中砂岩，详见综合柱状nts- 28 图。依据井筒特征及装备情况，参考地质及水文地质资料，对本设计矿井井硐支护形式提出以下两种技术可行方案： 方案一：砌筑式（砂浆砌体） 方案二：整体灌注式 经比较，方案二较方案一相比，有如下优点： (1)整体性好，强度较高； (2)防水性能好； (3)便于机械化，施工方便，劳动强度低。 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 450 毫米。 3.4.2 井硐布置及装备 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，具体遵循原则如下： (1)符合煤矿安全规程煤炭工业设计规范，对通风、运输、管线布置的要求，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他设备的破坏减小到最低程度； (4)合理使用断面空间，减少井筒工程量。 根据设计矿井生产能力、服务年限、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，采用断面尺寸如下图 3-7 所示。 nts- 29 副 井 井 筒 断 面 1 ： 5 0主 井 断 面 图 1 : 5 0 图 3-7 主副井断面图 主井：井筒直径 5m，附有一对 6t 底卸式箕斗， 钢丝绳罐道。 副井：井筒直径 6.5m，净断面面积 33.2m2，掘进断面积 43m2。井筒深度 380m，井筒装备一对 1t 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。采用 180 180 10mm 方型空心型钢罐道，端面采用树脂锚杆固定拖架。罐道和井粱，罐道导向层间距均按 6.0m 设计。井筒内设有钢 -玻璃钢复合材料梯子间，作
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