采矿工程毕业设计（论文）-七煤集团龙湖五矿1.2Mta新井设计【全套图纸】 .doc

iii 摘摘 要要 本设计为七台河精煤集团有限责任公司龙湖五矿 1.2mt/a 新井设计，共有 7 层可采煤层，井田平均走向长 2000m，平均倾斜长 3500m，煤层平均倾角 17， 属缓倾斜煤层。平均厚度 2.2m。煤层工业牌号以 1、2 号肥煤为主，局部气肥。 设计井田的可采储量 145.282 mt，服务年限为 65 年，本矿井设计采用双立井 方案开拓，划分两个水平，一个工作面达产。采用集中大巷布置，大巷采用 8 吨蓄电池电机车牵引 3 吨底卸式矿车运输，采煤方法为倾斜长壁采煤法，采煤 工艺为综合机械化采煤工艺。 关键词：水平 开拓 带区 集中大巷 全套图纸，加全套图纸，加 153893706153893706 iv abstract this design is the qi tai he jing mei industry group limiteliability company of a new well design, having totally 7 layers can adopt the coal seam, the well field moves towards long 4200m equally, medium bank long 3500m, the coal bed average inclination angle 17, is the easy gradient coal bed. average thickness 2.2 metre.coal seam industry card number is 1 and 2 fatty coals in numbers are lords, the partial spirit is fatty.designing the well farmland can adopt to keep the 145.282 mts of deal, the service time limit is 65 years, this mineral well design adoption a well project expands, dividing the line two levels, a work reaches to produce.the big lane in concentration in adoption arranges, the big lane adopts 8 ton storage battery electrical engineering cars lead 3 ton bottom unload type mineral cars transport, adopting coal method as to tilt to one side the long wall adopt the coal method, adopting coal craft as to synthesize the mechanization adopt the coal craft. key words:level expand adopt the area concentrate big lane v 目录 摘摘 要要 iiiiii abstractabstract iviv 绪论绪论 1 1 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 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 气候 温度 雨量 风向 风速 .3 1.1.4 水系 .3 1.1.5 地震史 .3 1.1.6 现有生产 在建矿井及小窑生产情况 .3 1.1.7 水源和电源 .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 .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 .8 1.2.6 瓦斯、煤尘爆炸性及煤的自然性 8 1.2.7 煤质、牌号及用途 .8 1.3 地质勘探程度及可靠性 .9 第第 2 2 章章 井田境界井田境界 储量储量 服务年限服务年限 1010 2.1 井田境界 .10 2.1.1 井田周边状况 10 2.1.2 井田境界确定的依据 10 vi 2.1.3 井田境界未来发展情况 10 2.2 井田储量 .10 2.2.1 储量计算范围 10 2.2.2 保安煤柱 10 2.2.3 储量计算方法 10 2.2.4 储量计算的评价 11 23 矿井工作制度 生产能力 服务年限.11 第第 3 3 章章 井田开拓井田开拓 1313 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 3.2 矿井开拓方案的选择 .13 3.2.1 井硐形式和井筒的位置 13 3.2.2 开采水平数目和标高 13 3.2.3 开拓巷道的布置 14 3.3 选定开拓方案的系统描述.14 3.3.1 井硐的形式和数目 14 3.3.2 井筒位置及坐标 17 3.3.3 水平数目及高度 18 3.3.4 石门大巷（运输大巷，回风大巷）数目及布置 18 3.3.5 井底车场的形式选择 .20 3.3.6 带区划分 20 3.4 井筒布置及施工.21 3.4.1 井筒穿过的岩石性质及井筒支护 21 3.4.2 井硐布置及装备 22 3.4.3 井筒延伸的初步意见 .23 3.5 井底车场及硐室.25 3.5.1 井底车场形式选择和论证 25 3.5.2 井底车场的布置 储车线路 行车线路布置长度 26 3.5.3 通过能力计算 29 3.5.4 井底车场主要硐室 30 3.6 开采顺序 .30 3.6.1 沿井田走向的开采顺序 31 3.6.2 沿井田倾向的开采顺序 31 3.6.3 带区接续计划 31 vii 3.6.4“三量”控制情况 .31 第第 4 4 章章 带区巷道布置与带区生产系统带区巷道布置与带区生产系统 3434 4.1 带区概述.34 4.1.1 设计带区的位置 边界 范围 带区煤柱 34 4.1.2 带区的地质和煤层情况 34 4.1.2 带区的生产能力、储量及服务年限 34 4.2 带区巷道布置.35 4.2.1 区段划分 35 4.2.2 带区上山布置或带区巷道布置 36 4.2.3 带区车场布置 36 4.2.4 带区煤仓形式、容量及支护 39 4.2.5 带区硐室简介 40 4.2.6 带区工作面接续 40 4.3 带区准备.40 4.3.1 带区巷道的准备顺序 40 4.3.2 带区主要巷道的断面示意图及支护方式 41 第第 5 5 章采煤工艺章采煤工艺 4242 5.1 采煤方法的选择.42 5.2 回采工艺.42 5.2.1 选择和决定回采工作面工艺过程及使用的机械设备 42 5.2.2 支架选型 42 5.2.3 工作面循环方式和劳动组织形式 43 第第 6 6 章章 井下运输和矿井提升井下运输和矿井提升 4747 6.1 矿井井下运输 .47 6.1.1 运输方式和运输系统的确定 47 6.1.2 矿车的选型及数量 47 6.1.3 巷运输及辅助运输矿车型号确定 48 6.1.4 带区运输设备的选择 48 6.2 矿井提升系统 .49 6.2.1 矿井主提升系统的选择与计算 49 第第 7 7 章章 矿井通风与安全矿井通风与安全 5252 7.1 矿井通风系统的确定.52 7.1.1 概述 52 7.1.2 矿井通风系统的确定 52 7.1.3 主扇工作方式的确定 52 viii 7.2 风量计算与风量的分配.53 7.2.1 风量计算 53 7.2.2 风量分配 55 7.2.3 风量调节方法与实施 57 7.3 矿井通风阻力的计算.57 7.3.1 通风容易时期和通风困难时期的阻力计算 57 7.3.2 矿井等积孔的计算 .58 7.4 通风设备的选择.58 7.4.1 主扇选择计算 58 7.4.2 电动机的选择 59 7.4.3 反风措施 59 7.5 矿井安全技术措施 .59 7.5.1 预防瓦斯及煤尘爆炸 60 7.5.2 火灾与水患的预防 60 7.5.3 其它事故预防 60 7.5.4 避灾路线及自救 61 第第 8 8 章章 矿井排水矿井排水 6262 8.1 概述.62 8.1.1 矿井水来源及涌水量 .62 8.2 矿井主要排水设备.62 8.2.1 排水方式和排水系统简介 62 8.2.2 主排水设备及管路选择计算 63 第第 9 9 章章 技术经济指标技术经济指标 6565 总结总结 6767 参考文献参考文献 6868 致致 谢谢 辞辞 6969 附录一附录一 7070 附录二附录二 7676 1 绪论绪论 通过在象牙塔里四年的学习，我掌握了很多采矿专业知识，为了能更好的 巩固和运用这些知识，应用与实际当中。借毕业设计这个机会我做了黑龙江省 七台河山市龙湖矿的矿井设计，而且我在毕业实习中也收集到了很多龙湖矿的 资料。采矿方面的知识更新很慢，本设计采用了一种创新模式，这是一个新的 设计方案，主要是针对小倾角煤层群的开采方法，本方法采用倾斜长壁采煤法 集中巷道布置，不需要布置上下山，因此，可以节省很多开采费用，也更利于 采区的生产和管理。本设计主要是通过绘制采区的各种图纸来进行矿井的优化 设计，在设计时，需要对采区的地质情况、煤层的受力等情况进行分析，这样 才能使设计的采区更加与实际相符。 我希望通过做本次毕业设计，能够学到更多的采矿专业知识，巩固我所学 过的各种知识，并且能够很好的将这些知识与实际联系起来。希望能成为我们 以后参加工作的纽带。 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 龙湖五矿位于黑龙江省七台河市勃利县北兴农场境内，距七台河市中心 25km.。地理坐标东经 1311213115,北纬 45504553。勃 利至宝清公路从井田中部通过。七台河市距佳木斯市 172km，距牡丹江市 232km，距哈尔滨市 587km。七台河市到以上各市均有铁路和公路相通，交通 方便。详见图 1.1.1。 倭 交 通 位 置 示 意 图 河 肯 1.1.2 地形地势 本区地貌为丘陵地形，地面被第四系残积，坡积及洪积层所覆盖，仅东南 火山熔岩地形局部裸露。地势总的趋势市东南高，西北低，地面最低标高为 180.00m。最高标高为 390.92m，一般标高为 240.00m。 本区地貌可分为三种形态： 3 堆积地形：西部龙湖河床两岸及沟谷为冲积地层，地势平缓沼泽湿地遍 布。 堆积侵蚀地形：煤系地层受长期侵蚀，流水冲刷及堆积作用结果，形成 缓波状丘陵地形。 火山熔岩地形：为中性火山熔岩组成，经剥蚀和刻切后形成陡坡峭壁。 呈穹窿及脊状低山。 1.1.3 气候 温度 雨量 风向 风速 本区属于寒温带大陆性气候。年最高气温 30.538.2，年最低气温- 3137.2，年平均气温 1.15.1.年降水量为 323.9747.6mm.年蒸 发量 968.81635.3mm。冻结期为 11 月至翌年 4 月，最大冻结深度为 1.291.96m。年间多西北风，年平均风速为 2.34.4m/s，最大风速 1633m/s。 1.1.4 水系 本区内只有龙湖河位于井田西部，发源于龙湖东沟，全长约 19km，流向西 北注入倭肯河。该河无固定河道，河谷与沼泽相连。每年的 12 月至翌年 3 月 结冻。最大结冻深度为 1.52.0m。该河属于季节性河流，常年流量为 8.769m/s。 1.1.5 地震史 根据辽宁省地震大队 1964 年地震资料本区地震强烈度为度。 1.1.6 现有生产 在建矿井及小窑生产情况 龙湖五矿煤田为新近开发，无开发历史。 1.1.7 水源和电源 1水源 根据已批准的七台河矿区总体发展规划，矿井用水取自桃山水库。 2 2电源电源 根据 1986 年 1 月 3 日七台河矿物局与佳木斯电业局会谈纪要及达成协议， 本井电源引自七台河东部变电所。 1.2 地质特征 1.2.1 矿区范围内的地层情况 本区赋存的地层为中侏罗统万隆组（jw） ，上侏罗统鸡西群滴道组（j3d） 城子河组（j3ch） ，白垩系桦山群东山组（k、d）及第四系（q） 。 自下而上分述如下： 4 万隆组（jw） 本区仅分布在 f1 断层以北，本区所见为万隆组地层的一部分，其岩性为 正常沉积岩，以粗粒碎屑岩为主，夹粉砂岩，细砂岩及凝灰岩等。本区实控厚 度为 500m。 滴道组（j3d） 本组仅赋存于本区南部，控制厚度为 180m，本组含煤层 16 层，总厚度 12.65m。复结构煤层较多，稳定性差。可采煤层有 109、110 两层，岩性为粗 砂岩,含粒粗砂岩,时夹砾岩曾,岩性在横向上变化较大，不稳定。本组与下伏 万隆组呈不整合接触。 城子河组（j3ch） 本组是本区主要含煤地层，地层厚度 1880m,含煤 89 层，其中可采及局部 可采煤层 39 层，可采煤层总厚度 37.64m。本组岩性为粉砂岩，细砂岩，粉细 砂岩互层，中砂岩，粗砂岩，含砾粗砂岩。煤层及少量薄层凝灰岩，云母质粉 砂岩等。与滴道组呈整合接触。 东山组（k、d） 本组地层出露于南部。本区控制厚度为 400m。岩性主要为灰灰绿色 安山质角砾岩，砾径 213cm，偶夹含凝灰质的沉积岩。与城子河组呈不整合 接触。 第四系（q） 为残积、坡积、冲洪积层，由粘土、砂砾石及粉、细、中砂等组成，厚 0.510m。冲洪积层本区仅在沟谷地带有所分布。与东山组呈不整合接触。 5 图 1-2 煤系地层综合柱状图 55 岩 性 描 述 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 结构简单，稳定 细砂岩，粉砂岩夹中砂岩 粉砂岩 粗砂岩 中砂岩，细砂岩，灰黑色 细砂岩夹中砂岩 焦煤，r=1.42 粗砂岩 焦煤， 地 层 厚 (m) 煤 层 (m) 煤 层 号 8.5 11.4 8.5 7.3 8.2 2.5 6.1 8.2 8.2 2.5 9.4 6.5 11.3 8.2 2.7 9.7 9.3 6.0 2.7 2.5 58 57a 柱 壮 地层系统 界系统 中 生 界 侏 侏 罗 罗 系 统 上 3.52 1/3焦煤， r=1.42 56 58a 59 1.7 焦煤，r=1.42 煤层硬质，稳定 焦煤，r=1.42 7.2 1.8 1.6 1.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造 勃利煤田大地构造处于新华夏系第二隆起带之上的三江穆棱河中生代 聚煤坳陷带的中部。煤田内主要由一系列褶皱及逆冲断裂所组成，呈现向南突 出的弧形构造。本区位于弧形构造东翼，区内褶皱、断层较发育，并伴随岩浆 活动。 1.褶皱 本区总的构造形态为一复式背斜，中部为一向斜,北部为一向斜,f17 断层 以东,x1 向斜与 b1 背斜平行发育。 b1 背斜走向 ne45左右，向东倾伏,轴面大体为直立状背斜,局部地块因 断块上冲推移作用,南翼地层倾斜缓而北翼陡峭,背斜轴面向北倾。 x1 向斜轴部走向为 ne45，自西向东逐渐远离 b1 背斜，轴面大体为直立 状向斜。 本区褶皱具有三个特征： (1)大部分轴面为直立状，即两翼地层倾斜相差不大，但局部地段不对称， 6 即一翼地层倾斜较陡，而另一翼较缓。普通具有向东倾伏趋势，即西部出现露 地层较老，而东部出现露地层较新，局部也有出现反向倾伏的现象。 (2)所有褶皱由浅部向深部均有波幅较大变为波幅较小，亦即由复杂变为 简单趋势。 2.断层 本区断层比较发育，其中大断层有 4 个： 表 1-1 断层一览表 产 状落 差分布可靠 序 号 断层号 性 质 走向倾向倾角最大最小一般 破碎带 范围程度 1f1 逆 ne45 nw60 40 60 40 50 9-21 线 可靠 2f17 正 ns e75 53 500 120 310 12-18 线 可靠 3f31 逆 ne60 s65 25 140 20 80 14 线西可靠 4f69 正 ne30 w70 35 200 70 135 35 10-12 线 可靠 3.岩浆活动 本区岩浆活动可分为两期，第一期为大规模侵入活动时期，岩浆侵入煤系地 层之中呈岩床产出，镜下鉴定为闪长粉岩。第二期岩体以岩盖形态产出，覆盖 于含煤地层之上，分布高山顶部。镜下鉴定岩性为安山岩。 1.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征 1.煤层 本区含煤地层为城子河组。含煤 10 层，其中可采煤层为 7 层，可采煤层总 厚度为 14.8m。可采煤层中均为中厚煤层。 本区城子河组参与储量计算的煤层有 10 层，其中参与能利用储量计算的煤 层有 7 层。自上而下分别为 54a、55、56、57 上、58、58 上、59、煤层.各煤 层特征见表 1-2 可采煤层具有以下特征: (1)可采煤层层数多，但煤层的赋存范围、赋存部位、赋存标高差别很大。 (2)煤层厚度变化具有明显规律性。主要煤层的富煤带分叉变薄带一般都是 nee 向条带状分布，有时富煤带与变薄带在纵向上具有一定交叉，但也有一定 继承性。 7 表 1-2 煤层厚度煤层 煤层号 最大 最小 一般 间距 结构 发育、可采范围及变化 54a4.2 2.84 3.52 单复 9-19 线中北部发育，大部可采局部 变薄。 552.23 1.17 1.730 单 9-15 线发育，9-12 线可采，向东南 部变薄。 561.91.31,610 单 全区发育 9-16 线大部可采，17-19 线局部可采。 57 上28 24 2.68 单复 9-19 线中部可采，向南北变薄，合 并成 57 58 上 3.1 2.72 2.919 复9-21 线中北部可采，向南变薄。 582.41.82.110 单复 全区发育，除 15-17 线中部变薄外， 其余可采。 592.31.31.812 单 全区发育，除 11-19 线北部不可采外， 其余可采。 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表 名称 容重 kg/cm3 孔隙 度 抗压 强度 kg/cm3 抗拉 强度 kg/cm3 变形 模量 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 8 页岩 2.0-2.416-301-100.2-1.01-3.52-8 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 本区地下水补给来源以大气降水为主。岩层富水性与区内地形地貌、岩石 性质、地质构造等因素有关。七、八月为降水量集中期，地下水位高，二、三 月份地下水位最低。本区水文地质类型为类型。 1含水层 根据煤层分布情况，自上而下分为两个含水层: 地含水层：位于煤系地层上部的第四系底层中，局部发育，主要分在勘 探区北部、西部、中部的地势低洼处，含水层厚 2.0m ，为孔隙承压水，含水 性较弱。 第含水层:位于煤系地层浅部的风华裂隙中，深 70-80m，呈面状分布， 含水厚度 57.73m.地下水存在类型多位潜水。地势低洼处富水，丘陵顶部贫水。 岩性较粗，富水性好。岩性较细，富水性差。 2临近矿井及小窑涌水及积水情况 根据地质报告提供的临近矿井及小窑水资料，矿井涌水量是与雨季和开采 深度有直接关系。本区煤层浅部生产与废弃小窑较多，采空区积水将给矿井涌 水带来一定补给。 3矿井用水量 根据地质部门对矿井涌水预计，正常涌水量为 200mh，最大用水量为 281.9mh. 1.2.6瓦斯、煤尘爆炸性及煤的自然性 1 瓦斯 全区瓦斯可分三带，浅部为 co 带,中部为 n 带,深部为 ch 带。由于地质报 告没有提供瓦斯等级，则按高瓦斯矿井设计。 2 煤尘爆炸性 在本区 7 个煤层全部做了煤的爆炸实验，实验结果全有爆炸性。火焰长度 为 5mm400mm，加岩粉量 10%80%才能制止。 3 煤的自然性 本区所有煤层均不自燃。 9 1.2.7 煤质、牌号及用途 本区煤层以光亮-半光亮型为主。煤硬度小，裂隙发育，质脆易碎。 煤的比重为 1.331.66，平均为 1.58，煤的容重为 1.271.58 平均为 1.39。 煤的变质阶段为：焦煤、肥煤、1/3 焦煤为 iii-阶段、无烟煤、贫煤为 -阶段。 原煤煤质主要指标： 灰分：全区煤灰分为 8.04%39.85%,平均为 23.69%，属中灰-富灰煤，以 中灰煤为主。 水分：肥煤为 0.15%1.54%，平均为 0.75%;1/3 焦煤为 0.44%1.55%， 平均为 0.83%；焦煤为 0.31%1.18%，平均为 0.76%；瘦煤为 0.73%0.83%， 平均为 0.64%；贫煤为 0.52%1.06%，平均为 0.67%；无烟煤为 1.40%1.69, 平均为 1.55%。 挥发分:肥煤为 23.59%34.52%，平均为 27.97%；1/3 焦煤为 28.15%35.94%，平均为 30.68%；焦煤为 19.98%27.88%，平均为 24.46%； 瘦煤为 17.45%19.89%,平均为 18.59%;贫煤为 12.30%18.78%,平均为 15.70%； 无烟煤为 7.66%7.80%，平均为 7.73%。 发热量：肥煤为 21.5132.68mj/kg，平均为 27.97%mj/kg；1/3 焦煤为 21.5931.26mj/kg，平均为 27.69mj/kg；焦煤为 21.2632.25mj/kg，平均 为 27.19mj/kg；瘦煤为 22.6130.68mj/kg,平均为 27.17mj/kg;贫煤为 25.3727.70mj/kg,平均为 26.30mj/kg；无烟煤为 24.9827.06，平均为 26.02mj/kg. 粘结指数：肥煤为 90103，平均为 97；1/3 焦煤为 87102，平均为 95；焦煤为 5398 ，平均为 89。 胶质层厚度：肥煤为 25.539.5mm，平均为 28mm；1/3 焦煤为 9.025.0mm，平均为 21.0mm；焦煤为 7.725.0mm，平均为 19.2mm。 全区为高熔灰煤。 全区煤层硫的含量为 0.29%，属于低硫煤。 全区煤层磷的含量基本属于低磷-中磷煤。 本区煤的主要用做炼焦用煤，亦可作为动力和民用煤。 1.3 地质勘探程度及可靠性 在龙湖井田范围内进行过大量的精查工作。除以往工作量外最后一次在精 查区内又探了 100 个钻孔，基本上搞清了本井田的煤层赋存情况和主要地质构 10 造情况。但由于地质构造复杂和勘探的水平所限，有一部分地质构造是推定的， 控制程度还是有较大摆动。根据本地区断裂的一般规律，在大断层附近还有较 多的小的断裂没有控制，这些都需要在生产过程中予以注意，有的孔斜较大， 对构造的推定有一定的影响。 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 本井田位于黑龙江省七台河市勃利县北兴农场境内，距七台河市中心 25km.勃利至宝清公路从井田中部通过。 2.1.2井田境界确定的依据 根据地质报告圈定的井田境界为南以 f18 断层为界，东以 f4 断层为 界，西以 f17 为界，深部以-600m 标高为界。东西走向长 4 公里，南北 5 公里， 面积 20 平方公里。 2.1.3井田境界未来发展情况 井田中央有一 x1 向斜，两翼深入-600m 标高以下，矿井未来发展可开发 此处深部煤田。 2.2 井田储量 2.2.1储量计算范围 北以 f1 断层为界，南以露头煤为界，东以 f17 断层为界，西以第 9 勘探 线为界，浅部至煤层风氧化带露头，氧化带垂深为 25m，储量计算深部为- 600m 标高。 工业指标的确定 根据煤炭部规定和我国能源政策，资源状况及目前煤矿开采技术条件，本 区绝大部分为炼焦用煤。按全国储量颁布的煤炭资源地质勘探第十条规定的储 量计算工业指标进行储量计算，分能利用储量和暂不能利用两类。 2.2.2保安煤柱 留设的煤柱主要有工业广场煤柱、带区井巷煤柱及断层边境煤柱。煤柱留 设的依据是根据国家煤炭工业局制定的建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱 留设与压煤开采规程计算的： 11 1 井田边界留设煤柱 20m; 2 断层两边各留设 20m 煤柱； 3 工业广场留设 15m 的煤柱维护带。 2.2.3储量计算方法 1.工业储量计算 采用煤层斜面积和煤层真厚度计算煤层储量。计算方法为等高线法，煤层 斜面积乘煤层平均真厚度乘煤层容重得出煤层储量。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 根据储量诸图，通过等高线块段法计算本井田工业储量为 18386.6 万吨。 各煤层工业储量见采煤层储量计算总表。 2.可采储量计算 计算公式如下：k=(c-p)c 式中：k可采储量，t c工业储量，t p永久煤柱损失，t c带区回采率 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，汇总计算出本井田可采储量为 14528.2 万吨，详见可采煤层储量总 表 2-1。 2-1 储量计算表 煤炭损失量 水 平 别 煤 层 别 工业储 量 a+b+c万 吨 工 业 场 地 井 田 境 界 断 层 开采 损失 其 他损 失 合计 损失 可采 储量 54a29197050102.0542037674.052092.55 551208.9584789.637035599.62393 561857.1473685367345692305.5 57a1033.7503792.844336658.82185.2 58a2384.3714585.941040651.92283.1 582877.8634276370325832294.8ii 592569.9653373.342035626.32243.6 总计 18386.67395001002.554749.44323422.9514528.2 2.2.4储量计算的评价 本设计矿井的各类储量计算严格执照有关规定执行的。由于技术水平所限， 12 储量的计算设计所得各种储量与实际可能有一定的误差。 23 矿井工作制度 生产能力 服务年限 本矿井年工作日 330d，三班生产一班准备，每日净提升时间 16h。 本矿井已查明的工业储量为 18386.6 万 t，估算本井田内工业广场煤柱、 境界煤柱等永久煤柱损失量占工业储量的 6.25%，各可采煤层均为中厚煤层， 按矿井设计规范要求确定本矿的带区采出率为 80%，由此计算确定本井田的可 采储量为 14528.2 万 t。 根据地质报告的资料描述、煤层储量、地质构造、煤层赋存条件等因素， 初步确定三个方案，即矿井生产能力为 1.5mt/a,1.2mt/a，和 1.8mt/a 三个方 案，分析论证如下： 矿井与水平服务年限计算公式 t=zn/(a*k) 式中 t设计计算服务年限 zn可采储量，万 t； a年产量，万 t/年 k储量备用系数，宜采用 1.31.5 该矿井可采储量 1.45282mt，设计生产能力为 120 万 t/年。服务年限为 65t， 计算过程中储量备用系数取 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：1.5mt/a zn（）75 a 方案：.2mt/a zn（）=65 a 方案：1.8mt/a zn（）=50 a 参照煤炭工业矿井设计规范规定，方案较合理，即：矿井生产能力： 1.2mt/a，矿井服务年限65a。 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 龙湖矿分别与向阳矿、铁东矿、富强矿接壤其各自矿井开拓方式为： 铁东矿：立井多水平上山开采。 向阳矿：立井单水平上下山开采。 富强矿：立井多水平上下山开采。 3.1.2影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况 1.该井田所在位置属于丘陵地形，南北两侧高，中部受茄子河之侵蚀，较 低洼。工业场地宜选择在相对比较开阔的阶地上，标高高于+50m. 2.井田内煤层埋藏深度为+150m-600m，煤层倾角 14 左右。 3.构造简单无大、中型构造，有 f1、f17、f31、f69 四条断层。 4.顶、底板为粉砂岩，粉细砂岩等硬质岩层，稳定性较好 3.2 矿井开拓方案的选择 3.2.1井硐形式和井筒的位置 由于煤层埋藏埋藏深度大，一般为 150m600m（80的储量位于 200m- 600m） ，故适合用立井开拓。煤层倾角平缓，井田跨度较大，为了减少井下的 运输费用，实现两翼可采，必须将主副井布置近似储量的中央，风井布置在井 田两翼。方案特征: 立井开拓（井筒位于井田中心） 主副井井筒位于 54a 煤层地板等高线100m，向斜轴以北，具体坐标位置 见井田开拓平面图。 本井田走向 6000 多米，通风网路较长，往往不采用中央式，且本模式一 个水平的所有煤层仅打一组集中大巷，所以分区式通风成为不可能，因此只能 采用对角式通风。 3.2.2开采水平数目和标高 根据该井田内煤层间距变化不大，储量相对集中，煤层倾角平缓，各层储 存状况大致相同，结合水平划分的要求，划分为两个水平，第一水平设在 100m，水平垂高 200m，其中100m 以上的可采储量为 5232 万 t，服务年限 可达 32.7a。第二水平设在600m。 14 3.2.3开拓巷道的布置 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）间用带区石门联系。当煤层间距 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： 1.分煤层大巷适用条件 (1)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； (2)井底车场或平硐在煤层顶板；煤质牌号不同，要求分采，分运； (3)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 (4)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 (5)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 (6)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； (7)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； (8)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； 本井田为中厚煤层，不能采用分煤层大巷。 综上可知，本井田的可采煤层为 54a 煤层、55 煤层,56,57 上，58，58 上 和 59 煤层，各煤层间距都不大，各煤层的煤质相同，需要分采分运所以根 据本井田的实际情况，采用分组大巷布置方式。 3.3 选定开拓方案的系统描述 3.3.1井硐的形式和数目 1.开拓分类： 开拓方式分类是指井筒的形式。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。 (1）平硐开拓 在侵蚀基准面以上的山岭或丘陵地区赋存的情况，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，平硐开拓运输环节少，系统简单， 因而成本低。 15 (2）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，一般来说可 以采用斜井开拓。斜井井筒的倾角： 当串车提升时：不大于 25 当箕斗提升时：2535 当普通带式运输机提升时：不大于 17 (3)立井开拓 立井开拓适应性很强，可用于多种地质条件，同时在技术上也较成熟可靠。 因此，现在此种方法应用较广。 (4)综合开拓 上述的平硐开拓、斜井开拓、立井开拓等都是单一类型的开拓方式，各有 其适用条件和优缺点，在一定的条件下采用两种或两种以上的方式联合开拓， 发挥其各自的优点，这时就需要综合开拓。 2.开拓方式的选择： 方案一：双立井开拓 1 2 1主井2副井1 主井 2 副井 图 3-3 双立井开拓图 方案二：双斜井开拓 1主井2副井 1 图 3-4 双斜井开拓 经济比较： 两个方案的区别在于井筒掘进费用及他们的维护费和提升费，主石门。 表 3-2 经济比较表 方案 双立井 双斜井 16 内容工程量单价费用工程量单价费用 单位 名 称 数量单位数量单 位 数量单 位 数量单位数量单位数量单 位 主井掘进 63.510 米 32000 元 139.20 万 元 223 10米 12120 元 235.86 万 元 副井 6210 米 41000 元 172.20 万 元 218 10米 14500 元 280 万 元 主井辅助费 63.510 米 43780 元 190.44 万 元 223 10米 15760 元 306.69 万 元 副井 6210 米 45800 元 192.36 万 元 218 10米 15760 元 304.42 万 元 表土层副井 810 米 23400 元 18.72 万 元 36.9 10米 12000 元 44.28 万 元 主井提升费 63.510 米 8580 元 37.72 万 元 223 10米 3980 元 77.45 万 元 副井 6210 米 27100 元 113.82 万 元 218 10米 6810 元 131.50 万 元 基斗 2 个 2437500 元 487.50 万 元 罐笼 2 个 2187500 元 437.50 万 元 钢丝绳输 送 机 200 10米 21750 元 435 万 元 串车 12 10米 177000 元 212.4 万 元 主井提升机 1 个 1017500 元 1017.5 万 元 1 个 1016500 元 1016.5 万 元 副井 1 个 1014500 元 1014.5 万 元 1 个 1012500 元 1012.5 万 元 合计 3821 06万 元 4056.5 万 元 3.3.2井筒位置及坐标 考虑到工业广场压煤以及两翼运输均衡等问题，将主、副井布置在近似井 田储量中央，矿井跨度又比较大而两翼煤层倾向延伸多在100m 左右。各井 17 筒具体地理坐标如下： 主井：主井井筒坐标：（385500，95489） 副井井筒坐标：（385544，954105） 西风井井筒坐标：（387418，95232） 东风井井筒坐标：（382547，95232） 各坐标为（东经，北纬）标识。 井筒坐标的表示方法： y p 赤道 x 中央子午线 3.3.3水平数目及高度 可采煤层大部分赋存 150m-600m 之间，由于煤层倾角较小，煤层沿倾向 延伸比较大，又由于 54a 煤层和 59 煤层相对储量较大，考虑主、副井地面标 高基本上都在 200m 左右，立井提升能力和第一水平服务年限以及煤田中部的 f69 断层，现将开采煤层划分为两个水平，其中一水平为-100m。第二水平为- 600m。 3.3.4石门大巷（运输大巷，回风大巷）数目及布置 1.大巷数目：一条运输大巷、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，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，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； 18 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； (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，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； 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 是主要的。在本设计井田中，由于煤层间距小，可布置岩石集中大巷。所以采 用方案二：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 3-4 大巷断面图 19 图 3-4 大巷断面图 3-5 石门断面图 3.3.5 井底车场的形式选择 考虑井底车场需要两翼来车以及各种井底车场的形式特点，故选择刀式车 场，该车场担负煤炭的运输，分配，贮存，装载及井下矸石和人员的提升，材 料，设备的调运，运输调度量大，要求车场通过能力大且线路布置简单便于施 工。 3.3.6带区划分 带区划分原则： 1 带区宜双面布置。当受地面条件限制或在安全上有特殊要求时，可单面 设置。 2 带区走向长度要根据煤层地质条件，开采机械化水平、带区储量、生产 20 能力与巷道维护等因素综合考虑。 3 初步设计一般负责划分第一水平带区，故需沿井田走向全长统一考虑， 做到出后期统筹兼顾，不但要合理，更要有利于初期。 4 带区划分要考虑:带区接续关系，使其适应各翼储量及产量分配。 5 要适应冲填注砂井、回风井的既定位置，使分区冲填、分区通风的联系 巷道尽量缩短。 6 带区划分，既要有意识的缩短大巷，又要充分注意认为境界外延的可能 性。 7 对于煤层稳定、开采条件好、生产能力大的带区，走向长度要适当加大。 8 为了充分发挥综机效能，减少搬家次数，提高效率和回采率，减少带区 煤柱损失，凡是厚度稳定，适合于综机开采的部分，要单独划出带区，后期尺 寸可较一般带区增大。 3.4 井筒布置及施工 3.4.1井筒穿过的岩石性质及井筒支护 1.井筒穿过的岩石性质 龙湖井田煤系地层主要由石炭系，二迭系地层组成，含煤建造由一套海相、 过度相、陆相地层组成。根据岩性可以分以下几层： (2)粉砂岩泥岩层 该层厚度为 80150m，平均厚度 120m，主要为深灰色粉砂岩，泥岩夹灰 白色砂岩，硕砂岩，横向分布于井田大部分范围。 (2)中部粉砂岩，细砂岩层 该层全区发育，厚度 120-120m，平均厚度 150m，主要以灰色，灰白色粉 砂岩，细砂岩石为主，灰色，白色砂岩，砂硕岩及少量深灰色泥岩，该层层理 清晰，多呈波状。 2.井筒布置及装备 井筒平面布置设计的依据和要求： (1)设计依据 a 提升容器的种类、数量、外形尺寸。 b 井筒装备的类型和规格 c 桶子间的平面尺寸，管路及电缆的规格、数量和布置 (2)布置要求 a 箕斗提升的井筒不应兼作风井； 21 b 作为安全出口的立井井筒，当井筒超过 300m 时，宜每隔 200m 左右设置 一个休息点； c 井筒平面内布置提升容器时，所允许的间隙不应过小； d 井筒允许最大风速不超过下表 3-4： 表 3-4 允许最大风速表 井 筒 名 称允许最大风速（米/秒） 无提升设备的风井 专为升降物料的风井 升降人员和物料的风井 设梯子间的风井 修理井筒时 15 12 8 8 8 根据井筒特征，装备情况和地质及水文地质资料，选用井硐支护类型为整 体式锚喷混凝土，主副井混凝土井壁厚 400mm，外加充填混凝土 50mm，利用金 属倒楔式锚杆，设计锚图为大于 50kn,排间距为 0.9m,1.1m。 3.井筒支护类型 表 3-5 井筒支护类型表 类型名称采用材料使用情况优缺点 砌筑式 砂浆、料石、 混凝土、预制 块 取材方便的普通法造 井，井筒使用近年来， 冻结法井筒在膨胀粘 土层做临时支护 1、砌筑后能立即承受 压力 2、砌体强度较低 3、整体受力及防水性 差 整体 灌注 混凝土 井筒各种施工方法包 括基岩井壁 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 整 体 式 混凝 土、 锚喷 混凝土、 （锚 杆、金属胀） 在岩层较稳定，淋水 小且井筒装配少或钢 丝绳罐道的井筒中采 用 1、掘进工程量小， 施工快，效率高 2、喷射过程中，回强 率高，粉末多 本矿井主副井筒均采用整体式。 22 3.4.2井硐布置及装备 主井井筒直径为 6.5 米，采用球扁组合管道，布置一对 16t 箕斗，罐道布 置在箕斗两侧，两箕斗相距 500 毫米，箕斗与罐道梁相距 50 毫米，箕斗与井 梁相距 200 毫米。 副井井筒直径为 7 米 ，采用 38ksdkdf 钢轨，布置一对 1t 矿车双层四车 罐笼，罐道布置笼两侧，罐笼与井壁相距 100 毫米，罐笼与罐道相距 120 毫米， 罐笼与井梁相距 120 毫米。 后附井筒断面图 3-6，3-7（1：50） 3.4.3 井筒延伸的初步意见 由于煤层埋藏深，倾角小，为保持带区正常接续和均衡生产，本矿井将原 主副井从-100 水平延伸至-600 水平。井筒延伸方案主要有以下两种： 方案一：直接延伸原来的主副井； 方案二：暗斜井延伸 表 3-6 方案比较表 名 称优点缺点 方 案 一 可充分利用原有设备和设 施，提升系统简单，转换 环节少，经营费用低，管 理较方便。 原有井筒同时担负生产和 延伸任务，施工生产相互 干扰，接井技术大。 方 案 二 生产与延伸相互干扰小， 暗斜井作主井，系统简单， 提升能力大。 增加了提升，运输环节和 设备，通风系统较复杂。 25 图 3-6 主井断面图 26 d7000 5530 3840 500 2000 400 4500 105010501600 160045014401250 400 1000 800800500 图 3-7 副井井筒断面图 3.5 井底车场及硐室 3.5.1井底车场形式选择和论证 1.设计井底车场的几个原则 ： (1)保证矿井生产能力，有足够的富裕指数，有增产的可能性。调车方便， 管理简单，弯道及交岔点少。 (2)施工方便，各井筒间，井底车场巷道与主要巷道能迅速贯通，缩短建 工井工期。操作安全，符合有关规程，规范。 井底车场是连接井下运输的枢纽，井下的煤通过井底车场经井筒运至地面， 地面的材料和设备通过井筒、井底车场运到各个工作面。排水、通风、动力供 应及人