【《某井田开拓方案设计案例》4800字】

某井田开拓方案设计案例第一章矿区概况1.1矿区介绍1.1.1矿区的地理位置本次设计的华锦煤矿归属于陕西省府谷县的新民镇，它的位置在县城西北面大约40公里处，地理位置优越，距离居民区较近。1.1.2交通条件神朔铁路和府店公路贯穿于井田北部，神府公路贯穿于井田南部，并且和鄂尔多斯市相接壤，东有大秦、神黄两条铁路，形成了联通四周和全国的运输线路。图1.1华锦矿交通位置图1.1.3地形地貌煤矿整合区位于陕北高原处，表面覆盖第四纪松散沉积物，基岩暴露在大型沟谷之中。此地区以黄土丘陵为主，北低南高，地形复杂。山谷纵横交错，支离破碎。综合区南部最高海拔1324.2m，东北部孤山河道最低海拔1116m。高差大约为208.3米。1.1.4水文情况井田中的水流较强，水资源较为丰富，在井田北部裂隙水纵横，它是季节性的水文，主要在于大气降水。1.1.5气候条件煤矿所在地的气候情况为温带大陆性气候。气温变化大，春季沙尘大，夏天气温高，秋天雨水大，冬天温度低，较寒冷。1.1.6地震根据记录，自明朝后，该地区没有产生过大的地震，它为无震区，采矿权属于新民镇华锦矿所有，属于民办企业。1.2井田地质特征1.2.1区域地质特征华锦矿位于鄂尔多斯盆地的东南处，拥有简单直接的地质构造，井田中没有出现大范围的岩浆活动，总的形态向北西方向缓斜，倾角为近水平煤层。1.2.2地层特征松散沉积物覆盖于井田地表大部分，表土层较厚。在山谷中显现出延安组第二段和第三段。1.2.3井田水文地质特征井田位于黄土梁处，地形条件比较复杂，沟川纵横。根据资料显示，每天井田的平均涌水量为30立方米，它的最大涌水量是40立方米。井田内的水资源大量为大气降水，还有部分岩层中的水。1.3煤层特征1.3.1煤层埋藏条件煤层位于延安组的上部，有着较稳定的特性，全区可采。5-2煤层是设计中主要的可采煤层和本次开采的煤层。可采厚度在2.9-3.83m左右，平均3.6m。煤层西南部位较薄，向东北部厚度慢慢增大。1、煤的物理性质及煤岩特征5-2煤的物理性质简单明了，都为黑色，黑褐色的条痕。属于层状构造。煤层的视密度为1.27～1.36，容重为1.33t／m3。5-2煤主要为半光亮型煤，有很少的半黑煤。华锦矿可采煤层特征表见表1-3-1。表1-3-1可采煤层特征表煤层编号5-2含煤情况≥0.1m最小－最大9.90平均3.60米见煤点10见煤率(%)100极差(m)0.62米标准差0.15变异系数(%)12.2可采情况≥0.80m最小－最大3.45平均3.60米可采点9.0可采范围全区可采10.23/100极差(m)0.62米标准差0.15变异系数(%)12.2直接顶板厚度(m)0.96岩性夹矸层数0厚度(m)0.16岩性直接底板厚度(m)1.09岩性埋深(m)最小－最大49.25一般86～130米底板高程(m)1083.13煤层结构属于简单煤层稳定程度比较稳定降幅深度(m/Km)16.6米倾向（°）290度倾角（°）<4o煤类以粘煤为主煤的化学性质水分（Mad）原煤中的水成分为2.47～5.58%，平均4.62%，属于低水分的煤层，浮煤中水成分含量为3.41～4.63%，平均4.12%。各煤层水分都体现出上部煤层比下部煤层较高的特征。②灰分（Ad）5-2煤中的灰分率为3.55～31.78%，平均10.86%，低灰分，浮煤的灰分率为2.59～8.09%，平均4.43%。1.3.2围岩性质设计华锦矿的煤层埋藏深约为49.25到202.12m，大部分在85到130米左右，底板高程为1083.15-1121.11m，煤层向北倾斜二百九十度，它的平均倾角0.9度。52煤层与53的间距为9.49-23.82m，间距平均为16.15m，煤层中含有夹矸，围岩性质简单，顶板的岩性以泥岩为主，然后为粉砂岩，底板以泥岩和粉砂岩为主。煤层和顶底板有着显著的接触，煤层特征稳定，厚度变化小，煤质种类简单明了，变化小，结构简易，总体上本次设计的矿井围岩赋存稳定，开采煤层为稳定型中厚煤层。第二章井田开拓2.1井田储量和能力的计算2.1.1井田范围由地质资料可知其境界如表2-1所示：表2-1井田境界表华锦所在井田东西走向长3.4千米井田南北倾向4.4千米井田总面积14.96平方公里2.1.2矿井工业储量本次设计的华锦矿矿井的储量仅计算5-2煤，煤层的可采厚度处于2.9到3.83米左右，厚度达到了3.6米，按照规定，井田内的工业储量符合开采规定。2.1.3矿井工业储量计算计算数据的依据和方法：首先参考煤厚以及煤层的倾角，然后根据地质资料得出煤的容重为1.33t/m3。可采煤层的厚度是3.6m，通过计算，得出面积约为14.96km2，接下来可以计算得出工业储量：算式中，代入公式计算得出：=71.7Mt2.1.4矿井设计可采储量华锦矿的保护煤柱可以得到有铁路、公路以及工业场地。保护煤柱尺寸目前主要参考历年设计及实地测量距离确定；《煤矿设计规范说明》要工业场地占地面积在井型0.45-0.9（Mt/a）的占地面积指标取1.2。工业广场保护煤柱设计华锦矿0.9Mt/a，按照要求，华锦矿的工业场地占地面积指标根据设计的井型我选取的是1.2，因此接下来就可以按照步骤得出华锦矿工业场地占地面积的值：（2-2）算式中：根据带入，计算出了工业场地安全煤柱的损失为574560t。（2）井田边缘的安全煤柱（2-3）算式中：。从地质资料中得出了井田的断层保护煤柱损失为0。（3）根据地质资料然后得出保护煤柱的损失达到了1.6Mt。（4）可采储量的确认根据地质资料我们可以得出华锦矿井为中厚煤层的矿井，根据规范要求其采出率为81%。（2-4）得。2.2.矿井设计生产能力与服务年限2.2.1矿井设计生产能力华锦煤矿储量丰富，开采条件好，机械强度低，耐磨性高，着火点低，煤质好，主要是无烟煤。根据以上分析，无论是矿产资源条件或外部开发条件状态下，都适合本次设计建造一个0.9Mt/a的中型矿井。2.2.2矿井设计服务年限（2-5）算式中：T−矿井设计服务年限，a；通过上述计算得出华锦矿的开采年限为41.5a，设计开采42a。符合《煤炭工业矿井设计规范》的设计要求。2.3开拓方案的确定2.3.1井筒布置方式通过借鉴以往的和同类型矿井的经验，本次设计的井筒有立井、斜井和平硐三种形式。根据资料我们也可以发现华锦矿的可采煤层倾角均在1°左右，是近水平煤层。矿井建立好以后有三个井筒，主井、副井、回风井。2.3.2盘区划分根据地质记录，煤层的平均倾角约为1°，地质条件简单，因此采用盘区布置，在此设计中，分为三个大的盘区，结合了优缺点和适合实际生产的条件。2.3.3矿井工业场地位置选择（一）园中圆场地方案拟建的工业区位于井田制北界40米内，距离二级公路260米，距离神朔铁路330米，竖井底部无煤压。在矿山生产期间，基地的天然地貌相对开阔，南北长大约为385米，东西宽大概为265米，天然高度约1146米。煤层稳定，开采深度在105到150m左右，建设周期的时间少，投资小。（二）平中坪场地方案该计划的工业区位于井田东部边界580米范围内。初期建设费用大，场地在一个平坦的地方，海拔在+1131米左右。在这个发展项目内，进行防洪工程的地点。距二级公路1240米，距神朔铁路1190米。该场地距离井田制中心约1000米，两翼的保护区不均衡。根据对两个方案的对比，设计最后采用园中圆场地方案，2.3.4选取矿井开拓类型方案一：通过设计和使用开发斜井。在工业现场布置主斜井，副斜井和通风斜井。详细见表2-3-1。表2-3-1方案一开拓布置表主斜井副斜井回风井地面上标高（米）1146米1145米1165米底部的标高（米）1092.7米1092米1093米井筒的倾角（米）16度6度25度井筒坡长（米）182米502米174米图2-3-1方案一井田开拓剖面图主井在运输方面设计选用的是带式输送机。副斜井我设计采用的是无轨胶轮车负责辅助任务。方案二详细情况见下表2-3-2.表2-3-2方案二开拓布置表主斜井副斜井回风井地面上标高（米）1146米1165米1165米底部的标高（米）1092米1093米1093米井筒的倾角（米）16度90度25度井筒坡长（米）182米502米174米该设计用无轨橡胶轮胎车辆，可以负责华锦矿的辅助运输石料，人员，设备和材料。其他与方案一相同。图2-3-2方案二井田开拓剖面图方案一与方案二在副井这方面差异设计的比较大，采用方案二，这样的话华锦矿副立井井筒短，不符合常理，然后它的井底硐室还非常的复杂。所以只对方案一中的副斜井和方案二中副立井比较，比较的数据见下表2-3-3：表2-3-3井筒对比表副斜井副立井长度（米）502米53米掘进面(平方米)18.45平方米53.6平方米工程量地表面长度（米）81.5米12.6米工程量（立方米）1549.82立方米521.65立方米岩石长度（米）416.92米42.15米工程量（立方米）7710.65立方米2156.94立方米井底硐室（m3）6030.0立方米15300.0立方米设备费用（万元）320.6万元总花费（万元）520万元1523.6万元对比以后高出789万元从表中可以看出，两种开发方式的初始投资差额超过700万元，斜井运输不需要下放材料和设备这个复杂的过程。它具有连续性和高效率的优点，可以直接到达地面上的各个目的地，方便快捷。因此，副井选用斜井的开拓方式。2.3.5井田的开采顺序在具有稳定储量的煤层中开采，水平标高（高度为1093.15m）。分为三个盘区，府店二级公路的北部分为三盘区，而神朔铁路的南部是分为第一盘区和二盘区，从北向南开采第一和第二盘区要求的是顺序开采，而使用其他特殊的开采方法来开采剩余的角煤。这三个盘区被公路所包围，形状非常不规则，地质储量最小，为6.5Mt，因此最终采用了一种特殊的开采方法。2.3.6开拓主要巷道的布置大巷呈南北向依次顺序设计。有带式输送机大巷、无轨胶轮车运输大巷、回风大巷，它们之间要留设30m煤柱，煤巷它的形成是比较快的，而且还有成本低的优点，因此三条大巷均沿煤层布置。由于设计选用的大巷开采时间长远，为了它的稳定性，以及可靠性，断面的形式我设计采用的是半圆拱。参数如下表2-3-4：表2-3-4大巷布置表宽度（m）高度（m）断面积大小(m2)华锦运输大巷3.8米3.5米11.50平方米辅助运输大巷5.3米4.0米20.60平方米华锦回风大巷4.0米3.6米12.40平方米2.4井筒的选型2.4.1井筒断面设计1、主斜井主井它是负责煤的运出功能。设计的高程为1146m，地面高程为193m，倾斜角为16°，倾斜长为180米。在巷中安装1000mm皮带输送机。竖井部分采用半圆拱形部分，表土和风化岩石部分由混凝土砖支撑，岩石部分由螺栓和喷浆混凝土支撑。净截面积为11.80m2，3.8m的宽，3.5m的高。在井中布置并安装洒水管。2、副斜井副斜井负责的是煤矿的辅助运输。设计的井口高程为1145米，底部高程为+193米，坡度为5°，坡长为501米。无轨橡胶轮胎机车在巷道中行驶，并将250毫米厚的混凝土融入保护层中去。采用半圆拱形截面。表土和风化的基岩段根据需要用混凝土支撑，基岩段用螺栓固定和喷射混凝土。确定宽度为5.3m，确定高度为4.0m，确定横截面积为18.4m2。并且还要在华锦矿安装排水和地下消防喷洒设备。3、斜风井它主要负责井下的通风，供人员呼吸。设计的华锦矿斜井高度为+1166m，地平面为+193m，倾斜角为23°，斜长为173m。从图中我们也可以看到支撑的轴上面是半圆形拱形截面，净宽度为4米，净高度为3.6米，净截面积为11.8平方米。剖视图见下。2.4.2井筒参数的确定主斜井的表面部分由混凝土支撑，支撑层的厚度选用为350mm，华锦矿井下的基岩部分由喷射混凝土支撑，喷射混凝土的厚度为120mm，铺好的混凝土是100mm。设计的华锦矿岩石部分由喷浆支撑，喷浆厚度为150mm，地面混凝土厚度为300mm。通风井的顶土部分由450mm厚的混凝土砌体支撑，基岩部分由锚网和喷浆混凝土支撑，喷浆厚度为150mm。参数设计见下表2-4-1：表2-4-1井筒设计表名称井筒名字坐标标高（米）倾角（o）井筒长（m）作用井口井底1主斜井X:4327391.25Y:3747232.24Z:+1146.5+1146.5米+1091.71米16.1度182米负责煤炭外运2副斜井X:4327613.53Y:3747189.25Z:+1146.1+1146.1米+1093.25米6.2度502米运输材料和其他3回风井X:4327337.04Y:3747258.03Z:+1166.7+