采矿工程毕业设计(论文)-双鸭山矿务局东荣二矿0.9Mta新井设计[3]【全套图纸】 .doc_第1页
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摘 要本设计矿井为双鸭山矿业集团有限责任公司东荣二矿0.9mt/a新井设计,共有3层可采煤层,可采煤层平均厚度为2.16m,煤层工业牌号为肥气煤。设计井田的可采储量95.64mt,服务年限为75.9a。本设计矿井采用双立井开拓方式,划分两个开采水平,9个采(带)带区。一个工作面达产,采用分层布置,24#、26#、29-3#层单独开采。大巷采用10吨架线式电机车牵引3.0t底卸式矿车运输,主井采用多绳摩擦箕斗提升,副井采用刚性组合罐道罐笼提升。由于井田倾斜长度较大,且为缓倾斜煤层,以及受煤层地质条件等因素影响,决定本井田采用倾斜长壁和走向长壁相结合的采煤法开采,采煤工艺为综合机械化开采,采空区处理方法为全部垮落法。关键词 开拓 水平 倾斜开采 走向长壁全套图纸,bstractthis design mineral well is the shuangyashan mineral industry group limited liability company almond flower coal mine a new well designs of 0.9mt/a, having totally 3 layers can adopt the coal seam, the average and total thickness is2.16metre.the coal seam industry card number is a fatty spirit coal, designing the well farmland can adopt to keep the 95.64 mt of deal, the service time is75.9 years.this mineral well design adoption a upright well expands the way, dividing the line to two levels, nine adopt the area. one workface reaches to produce.the adoption layering arranges,24#,26#,29-3#layer mines alone, the big lane conveyance adopts 10 ton a line type electrical engineering cars lead 3 ton bottom unload type mineral cars transport, the main well adoption many rope rub the box promotes, the vice- well adopts the rigid combination a cage promotes.because the well farmland slant length is bigger, and incline the coal seam for the , and coal seam geology condition etc. factor effects, deciding this well farmland inside adoption slant and adopting coal method as the alignment long the wall adopts the coal method. adopting coal craft as to synthesize the mechanization adopt the coal craft, adopting empty the area handles method as all falls the method.key words expands the level inclined mining alignment long wall目 录摘 要iabstractii绪 论vii第1章 井田概况及地质特征11.1 井田概况11.1.1 交通位置11.1.2 地形地势21.1.3 气象和地震21.1.4 井田区及邻区生产建设及规划情况21.1.5 矿区经济状况21.2 地质特征31.2.1 地层31.2.2 地质构造31.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征41.2.4 岩石性质、厚度特征61.2.5 水文地质情况71.2.6 沼气、煤尘及煤的自燃性71.2.7 煤质、牌号及用途81.3 勘探程度及可靠性81.3.1 对地质勘探程度的评价8第2章 井田境界、储量、服务年限92.1 井田境界92.1.1 井田周边情况92.1.2 井田境界确定的依据92.1.3 井田未来发展情况92.2 井田储量92.2.1 井田储量的计算92.2.2 煤柱损失102.2.3 储量计算方法102.2.4 储量计算的评价122.3 矿井工作制度、生产能力、服务年限132.3.1 矿井工作制度132.3.2 矿井生产能力和服务年限13第3章 井田开拓143.1 概述143.1.1 井田内外及附近生产矿井开拓方式概述143.1.2 具体影响本矿井开拓方式的因素143.2 矿井开拓方案的选择143.2.1 确定井田开拓方式的原则143.2.2 井硐形式和井口位置153.2.2 开采水平数目和标高193.2.3 开拓巷道的布置213.3 选定开拓方案的系统描述223.3.1 井硐形式和数目223.3.2 井硐位置及坐标223.3.3 水平数目及高度223.3.4 石门 大巷数目及布置223.3.5 井底车场形式的选择253.3.6 煤层群的联系253.3.7 采(带)带区划分253.4 井筒布置及施工273.4.1 井硐穿过的岩层性质及井硐维护273.4.2 井硐布置及装备273.4.3 井筒延伸的初步意见293.5 井底车场及硐室303.5.1 井底车场形式的确定及论证303.5.2 井底车场的布置、存储线路、行车线路布置长度313.5.3井底车场通过能力计算323.5.4 井底车场主要硐室353.6 开采顺序353.6.1 沿煤层走向的开采顺序353.6.2 沿煤层倾斜方向的开采顺序363.6.3 带区接续计划363.6.4 “三量”控制情况36第4章 带区巷道布置及带区生产系统394.1 带区概况394.1.1 采区位置 边界及范围394.1.2 带区地质和煤质情况394.1.3 带区生产能力 储量及服务年限394.2 带区巷道布置394.2.1 区段划分394.2.2 带区斜巷布置404.2.3 带区车场布置414.2.4 带区煤仓形式、容量及支护434.2.5 带区硐室简介444.2.6 带区工作面接续444.3 带区准备454.3.1 带区巷道的准备顺序454.3.2带区主要巷道的断面及支护方式46第5章 采煤方法485.1 采煤方法的选择485.2 回采工艺485.2.1 选择和决定回采工作面的工艺过程及使用的机械设备485.2.2 工作面循环方式和劳动组织形式50第6章 井下运输和矿井提升536.1 矿井井下运输536.1.1 运输方式和运输系统的确定536.1.2 矿车的选型及数量546.1.3 带区运输设备的选择556.2 矿井提升系统556.2.1 矿井主提升设备的选择及计算55第7章 矿井通风与安全587.1 矿井通风系统的确定587.1.1 概 述587.1.2 矿井通风系统的确定587.1.3 主扇工作方式的确定587.2 风量计算与风量分配587.2.1 矿井风量计算的规定587.2.2 风量计算597.2.3 风量分配617.2.4 风速的验算617.2.5 风量的调节方法与措施627.3 矿井通风阻力计算627.3.1 确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力627.3.2 矿井等积孔计算657.4 通风设备的选择657.4.1主扇的选择计算657.4.2 电动机的选择667.4.3 反风措施667.5 矿井安全生产措施677.5.1预防瓦斯及煤尘爆炸677.5.2火灾与水患的预防687.5.3 其他事故的预防687.5.4 避灾路线及自救规定68第8章 矿井排水698.1 概述698.1.1 矿井水来源及涌水量698.1.2 对排水设备的要求698.2 矿井主要排水设备698.2.1 排水方式与排水系统简介708.2.2 主排水设备及管路的选择计算70第9章 技术经济指标72结 论75致 谢 辞76参 考 文 献77附 录178附 录280绪 论通过大学四年的学习,我掌握了很多专业知识,为了能更好的巩固和运用这些知识,借毕业设计这个机会我做了东荣二矿的新井设计。本设计主要是关于新矿井的建设,其中包括开拓方式、采煤工艺、支护方式以及设备选型等矿井的多个系统。本设计包括采煤工艺、通风安全、煤矿地质等多个方面的知识,主要是通过绘制矿井的各种图纸来进行矿井的优化设计,为了能使设计更加合理可行,我在说明书的文字部分进行了大量的方案比较;在设计时,还对矿井的地质、煤层的受力等情况进行了综合分析,以便使建成的矿井更加与实际相符。本设计矿井的煤层地质状况良好,井田储量较大,煤层均为全国井田发育的可采煤层,可采的煤层有24#、26#、29-3#三个煤层,各煤层倾角在10。 25。,平均厚度2.16m,主要煤层稳定,矿井瓦斯等级为低沼气矿井。由于煤层埋藏相对较深,所以采用双立井的开拓方式,并且把井田划分为两个开采水平,一水平标高-500m,二水平标高为-750m。一水平实行上山开采,二水平实行上下山开采。井筒布置在井田中央的储量中心,初期井巷工程量小,建井工期短,而且井筒位置距离首采区较近,有利于尽快达产。根据井底车场所处的地质构造,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用条件及优缺点做简单比较后,确定本设计井田的井底车场形式为折返式车场。本设计井田以井田境界内的断层和背斜轴部为界,将矿井一水平24#、26#和29-3#三个煤层划分为9个采(带)带区,即:西一带区、西二带区、西三带区、北一采区、北二采区、北三采区、东一采区、东二采区、东三采区。由于井田倾角变化较大,倾斜长度较长,且为缓倾斜煤层,决定本井田采用倾斜长壁和走向长壁相结合的采煤法开采,采煤工艺为综合机械化开采,采空区处理方法为全部垮落法。大巷采用10吨架线式电机车牵引3.0t底卸式矿车运输,主井采用多绳摩擦箕斗提升,副井采用刚性组合罐道罐笼提升。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,巩固所学过的各种东西,并且能够很好的运用它们,从而为今后的工作打下良好的基础。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乡、升昌乡和二九一国营场管辖。西南距福利屯约32km。经福利屯到双鸭山矿业集团所在地双鸭山市约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。图1-1 交通位置图1.1.2 地形地势本井田内没有大的河流,只有二道诃子等季节性河流,从西,南两个方向流过矿区边缘,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,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。本井田位于三江平原的西南部,属高河漫滩,地势平坦,地面标高-123 -83m,井田东部有双山子,标高+20.6m,西依索利岗山,标高+123.4m,南邻完达山北髡,北面广阔平坦。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19.1 22.7,年平均最低气温-18.4 -22.9,最低气温可达-35。年降水量334.7 673.3mm,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 井田区及邻区生产建设及规划情况本矿区东西宽811km,南北长23km,面积230km2,正在规划用一对井进行开发,规模为0.9mt/a。 双鸭山矿业集团距本区约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0.6mt/a,一水平标高-150m,目前正开采9、15、16号煤层,共布置四个采区,矿井瓦斯不大,属低沼气矿井。1.1.5 矿区经济状况 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 地层系统表地层系统表 表1-1界系统(群)组厚度(米)新生界第四系全新统10-20全新统温泉河组20-40上更新统顾乡屯组10-40中更新统40-80下更新统白土山组15-50第三系上新统富锦组121中生界侏罗系上统(鸡西群)穆棱组570城子河组930东荣组250古生界中统青龙山组不清元古界麻山群不清第三系地层处均广泛分布,该地区由粉沙岩,泥岩组成,岩石胶结松散,以灰绿色为主,厚度变化不大。 第四系地层在井田内广泛分布,主要由砾砂和粗砂组成,中间夹有不连续的亚粘土,在砂层上,伏有粘土及层厚712m的黑腐殖土,区内四纪层厚度规律为东西薄,中间厚,南部厚,北部厚。1.2.2 地质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凹陷地,区域构造属新华夏系第二隆起带,北段由一些北东向展布的次一级隆起带和凹陷带组成,本井田属盆地内的绥深-集贤凹陷带。 本井田的区域构造主要受新华夏系和北西向构造应力场的控制,又前者派生的次级构造占明显优势,本区主要断层为f9,f26,f51,f72, f77五个主要断层,详见断层特征表。 表1-2断层特征表顺序名称性质断层面走向落差(m)可靠程度影响范围1f9逆断层北向东40130可靠整个井田2f26逆断层北向东40110可靠一采区3f51正断层东西向2080可靠一采区4f72正断层北向东60170可靠井田边界5f77正断层北向东50120可靠井田边界1.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征本井田具有经济价值的可采煤层主要集中于侏罗系鸡西群城子河含煤组,该组地层厚度930m,含煤50余层,煤层平均厚36.29m,可采的煤层有24#、26#、29-3#三个煤层,平均厚度6.5m,各煤层倾角在10。25。本井田储量较大,煤层均是全井田发育的可采煤层,可采厚度从2.02.4m。平均厚度2.16m,主要煤层稳定,为单一煤层,底部多为炭质泥岩,煤层顶板为粉沙岩,细砂岩,底板为粉沙岩及粗沙岩。可采煤层特征见表1-3,煤层综合柱状图1-2。1.2.4 岩石性质、厚度特征有关岩石性质及厚度特征详见表1-4所示。1.2.5 水文地质情况1、井田内各地段的水文地质特征各有不同,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0.677l/h,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,涌水量为表1-3可采煤层特征表序号煤层名称层间距(m)煤层厚度(m)围岩煤的牌号硬度(f)容重(t/)煤层构造及稳定性最大最小最大最小顶板底板一般平均124#2.02.25石英砂岩石英砂岩-气煤f31.325单一煤层较稳定40802.1226501.882.35粉砂岩粉砂岩及细砂岩-气煤f31.325单一煤层较稳定601002.0329-3802.352.50粉砂岩粉沙岩及细砂岩-气煤f31.325单一煤层稳定2.40.0010.83l/h,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,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371m3/h。图1-2 煤层综合柱状图表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/cm3弹性模量kg/cm3石英2.652.70.120.515351.03.06 20620砾岩2.32.65151150.21.50.8828灰岩2.22.75205200.52.018510砂岩2.02.65252200.50.40.58110页岩2.02.416301100.21.013.5281.2.6 沼气、煤尘及煤的自燃性 本井田瓦斯取样的控制浓度在737.5m以上,甲烷成分为0.8536.75,在800.4933.2m深为28.1845.26,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。煤层顶底板岩石主要为粉沙岩和细砂岩,抗压强度一般在7001200kg/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 煤质、牌号及用途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,煤种主要为气煤,长焰煤次之,煤种在垂向上无明显变化。1、有害成分灰分:本井田煤的灰分含量(ag)为11.23 23.54,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0.2 0.38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。2、发热量各煤层煤的平均发热量(qfd)为3025 6432大卡/kg。3、元素分析各煤层碳(cr)的平均含量为80.84 82.66(hr)的平均含量为5.32-5.86。(or)的平均含量为10.61-12.62 ,说明煤的元素组成稳定,属低变质煤。4、工业用途评述本井田原煤低灰低磷,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1.3.1 对地质勘探程度的评价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,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。第2章 井田境界 储量 服务年限2.1 井田境界2.1.1 井田周边情况本井田没有生产,在建及停闭矿井,也没有小煤窑,在井田外的西南方约15km处有正生产的双鸭山矿业集团集贤煤矿,西面约18km处有集贤县升平小煤矿, 南面是东荣一矿井田。本区为农业区,工业基础比较薄弱,但距双鸭山矿业集团较近,可借助老区力量建设本区,人力及材料资源比较充足,井田周边的其它情况对本井田的建设均很有利,有利于矿区的发展。2.1.2 井田境界确定的依据井田范围要有合理的走向长度,以便于采煤机械化程度的提高;以地理地形、地质条件作为划分井田境界的依据,特别是断层、背斜、向斜位界;划分的井田范围要为矿井发展留有空间;要适于选择井筒位置,以便合理安排地面生产系统和各建筑物。2.1.3 井田未来发展情况本井田煤层发育较好,可采性很高,且煤质较好,储量丰富,一水平开采后,接续也极为容易,发展稳定。由于井田-900米以下储量尚未探明,不能确定是否有煤,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,所以井田有增产的可能。开采前景十分可观。2.2 井田储量2.2.1 井田储量的计算矿井储量分为矿井地质储量、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(带)带区回采率的储量。本井田共有三个可采煤层24#、26#和29-3#,煤层的平均厚度分别为2.1m、2.0m和2.4m,煤层总厚度6.5m,各煤层倾角均在14度左右,容重为1.325t/m3 ,因此根据井田面积可得出本井田的工业储量为112.692mt。2.2.2 煤柱损失保护煤柱的设计原则: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;地面受护面积包括受护对象及周围的受护带;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;本设计矿井依据煤矿安全规程,留设保安煤柱如下:1. 河流两侧各留设20m保安煤柱; 2. 井田内部断层留设20m保安煤柱;3. 各煤层在露头处留设20 m保安煤柱;4. 边界断层留设20m 保安煤柱;5.地面建筑物留设50m保安煤柱。按照煤层在露头处留设煤柱20m,井田边界留设煤柱20m,断层两边各留设煤柱20m的标准,经对本井田内得三层煤进行计算得:24号煤层的煤柱损失为1.910mt;26号煤层的煤柱损失为:1.819 mt;29-3号煤层的煤柱损失为2.216 mt。东荣二矿的工业广场面积为0.135km2,东西长375m,南北长360m。以此为据留设保安煤柱,共压煤8.388mt,其中24号煤层压煤2.424mt,26号煤层压煤2.643mt,29-3号煤层压煤3.321mt。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东荣二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112.692mt,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=(zcp)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,其中中厚煤层不应小于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95.64mt。表2-1 可采煤层储量总表工业储量(mt)煤层别24#26#29-3#总计a+b+c36.01734.30242.373112.6922.2.4 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,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 本设计矿井年工作日确定为330d;矿井每昼夜三班工作,其中两班进行采、掘工作,一班进行检修;每日净提升时间16h。2.3.2 矿井生产能力和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、3.0、4.0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);除上述井型以外,不应出现介于两种设计生产能力的中间井型。矿井生产能力的大小既要根据井田储量、煤层赋存状况、地质条件等情况来分析,还应考虑国民发展需要和国内外市场需求,技术装备和管理水平,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。根据本井田的实际情况,初步拟定了三种矿井年生产能力方案,具体如下:表2-2 分煤层分水平储量计算表水平别煤层别工业储量a+b+c(万t)煤柱损失可采储量(万t)井田境界工业场地断层其他损失合计241841.734.880.850.130.28195.981645.72261754.034.366.149.244.53194.131559.8729-32104.838.4053.551.46143.361961.44合计5700.5107.5146.9152.8126.27533.475167.03241760.034.9161.671.249.51317.211442.79261676.232.1198.266.333.45330.051346.1529-3#2132.541.2332.188.562.53524.331608.17合计5568.7108.2691.9226.0145.491171.594397.11总计11269.2215.7838.8378.8271.761705.069564.14方案a:1.2mt/a方案b:0.9mt/a方案c:0.6mt/a矿井服务年限计算公式如下:t=z /(ak) (2-2) 式中 p 矿井设计服务年限,a;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=1.31.5,取k=1.4。依据以上拟定的矿井生产能力,计算相应服务年限如下:方案a:1.2mt/a t=z /(ak)=9564.14/(1201.4)=56.93 a;方案b:0.9mt/a t=z /(ak)=9564.14 /(901.4)=75.91a方案c:0.6mt/a t=z /(ak)=9564.14 /(601.4) =113.85a;参照煤矿工业矿井设计规范规定,方案a较为合理,即:矿井生产能力为0.9mt/a;矿井服务年限为t=75.9 a。一水平服务年限=5167.03/(901.4)=41.0a;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在本井田内没有生产、在建及停闭矿井,在井田外的西面约18km处有集贤县升平小煤矿,西南方约15km处有正在生产的双鸭山矿务局集贤煤矿。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。3.1.2 具体影响本矿井开拓方式的因素井田开拓方式的选择应全面考虑各种因素,主要因素包括:煤层赋存和开采技术条件;井田地质和水文地质条件(特别是表土层情况);技术装备和工艺系统条件;施工技术和设备条件;总体设计和矿井生产能力要求等;地形地貌和地面外部条件。对以上各种因素要综合研究比较后确定。影响本井田开拓方式的具体因素如下:本井田地势平坦,属于平原地形,无主要河流。地表平均标高-123m,煤层埋藏较深,从煤层露头至深部精查勘探境界垂高700m左右,整个井田的煤层上部标高在-250m,下部标高在-900m,整个矿区共有3层可采煤层,即24#、26#、29-3#,全井田发育。煤层走向长度为3.56km,倾向长度2.17km。本井田煤层系缓倾斜中厚煤层,煤层倾角一般为1025,平均倾角在14左右。根据精查报告确定的煤层自然产状,构造因素,地形及水文条件等,其中煤层赋存深度对开拓方式的影响最大。3.2 矿井开拓方案的选择3.2.1 确定井田开拓方式的原则(1) 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。(2) 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。(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。(5) 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(6)根据用户需要,应将不同煤质,煤种的煤层分别开采3.2.2 井硐形式和井口位置在一定的井田地质条件和开采技术条件下,矿井开拓巷道有多种布置方式,开拓巷道的布置方式统称为开拓方式。合理的开拓方式,一般应在技术可行的多个开拓方案中进行技术经济比较后,才能确定。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。立井开和斜井开拓方式在技术上均可行。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两种方案:(如图3-1和图3-2所示)方案一:双立井开拓方式方案二:双斜井开拓方式图 3-1 方案1示意图图3-2 方案2示意图首先,对两个方案进行技术对比:立井的适用条件及优点:能通过复杂的地质条件,提升能力大,机械化程度高,易于自动控制。井筒为圆形断面结构合理,维护费用低,有效断面大,通风条件好,管线短,升降速度快。斜井的适用条件及优点:井筒施工简单,速度快,投资少。井筒装备和地面建筑少,不用大型提升设备,钢材消耗量小。胶带输送机提升增产潜力大,改扩建比较方便,容易实现多水平生产,并能减少井下石门长度。综合考虑本井田的实际情况:煤层赋存较深,地质构造复杂,所以根据技术比较,本设计认为方案一(双立井开拓)技术上可行。对两方案进行经济比较,如表3-1:从表3-1可以看出,方案1的运输费用低于方案3。另外,从开采水平来看,方案1仅需延伸一次立井,对生产影响少于方案3(因方案3需延伸2次)。因此,确定方案1为最优方案。 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,经综合选择后择优确定,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)井下条件勘探程度及初期工程量; 井筒应尽量避开或少穿地质及水文复杂的地层或地段;井田走向储量中央或靠近中央位置,使井田两翼可采储量基本平衡。(2)地面条件表3-1 方案比较表方案项目方案一方案二基建费/万元主立井开凿103.2主斜井开凿188.1副立井开凿141.5副斜井开凿150.7小计244.7小计338.8维护费/万元立井井维护523.1主斜井维护1148.0副立井维护736.6副斜井维护853.5小计1259.7小计2001.5提升费万元立井井提升36.2主斜井提升45.7副立井提升23.5副斜井提升42.8小计59.7小计88.5总计1564.12428.8 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;井口要避开地面滑坡、岩崩、雪崩、泥石流、流砂等危险地区; 本设计关于井筒位置的选择提出两个方案:(如图3-3和图3-4所示)方案一:井筒位于井田北部26号煤层露头之外。方案二:井筒位于f51断层与f9断层之间的井田中部。图3-3 方案一图3-4 方案二表3-2井口及工业场地位置方案技术比较表方案项目方案一方案二位置条件井筒位于北部26号煤层露头之外,偏离储量中心,工业场地压煤48.53万吨。井筒位于f51断层与f9断层之间的井田中部,处在井田的储量中心,工业场地压煤838.69万吨。生产条件一水平生产时距离首采区较远,运输费用较大。井筒靠近首采区,生产运营费用低。建设条件井筒位于地质构造简单地带有利于井筒及车场硐室的施工;石门开凿量大,导致初期建井工程量大,投资多,建井工期长。井筒位于地质构造复杂地带,有可能给井筒及车场硐室的施工带来困难;初期建井工程量小,投资少,建井工期短。通过表3-2简单的技术比较后认为:方案二虽然压煤较多,但井口位于井田的中央位置,也是井田的储量中心,初期井巷工程量小,建井工期短,井下运营费用低,而且井筒位置距离首采区较近,有利于尽快达产。所以本设计选择方案二:主井井口位于f51断层与f9断层之间的井田中部。3.2.2 开采水平数目和标高煤矿科技迅猛发展,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。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。本设计井田水平标高的确定主要考虑了以下几个因素:合理的水平服务年限;煤层赋存条件及地质构造;生产成本;水平接替;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如下两个水平标高划分方案:方案一:井田划分两个开采水平;一水平标高-500 m,水平垂高250 m,二水平标高为-750 m。一水平实行上山开采,二水平上下山开采。方案二:井田划分三个开采水平,一水平标高-450 m,二水平标高-700m,三水平标高-900 m。各水平均采用上山开采。两方案示意图如下:图3-4 方案1图3-5 方案2各方案水平储量及服务年限详见表3-3。表3-3 水平储量及服务年限表水平储量(万吨)服务年限(年)方案一一水平5700.541二水平5568.735方案二一水平3874.026二水平4600.332三水平2542.318从该表中可知,方案二的一水平储量严重不足,服务年限达不到规范要求的服务年限,而方案一的水平服务年限能够达到规范要求,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-500 m,水平垂高250 m,二水平标高为-750 m。一水平实行上山开采,二水平上下山开采。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,如运输大巷、井筒、井底车场、主要石门、风井和回风大巷等。1.运输大巷的布置运输大巷服务于整个开采水平的煤炭运输和辅助运输以及通风、排水和管线敷设,服务年限较长。根据煤层的数目和间距,大巷的布置方式分为单煤层布置,分煤组布置和全煤组集中布置。现依据矿井设计生产能力及技术可行角度,特提出以下两种大巷布置方式:方案一:采用分煤层运输大巷方案二:采用集中运输大巷两种技术方案的优缺点详见表3-4所示。表3-4 大巷布置方案比较表特 点分煤层大巷布置集中大巷布置优点1. 石门长度较短2.生产比较集中,运输条件好3.采区巷道分层布置,开采程序比较灵活1.大巷工程量少2.生产区域比较集中,运输条件好3. 大巷维护容易缺点1初期工程量大,建井时间长2大巷掘进工程量大3. 大巷维护不容易1.总的石门长度大2.初期工程量大,建井时间长3.存在反向运输适应条件1. 煤层数不多,层间距大,石门长2. 产量,风量均大,需要疏解3. 各煤层底板均有坚硬岩层1.煤层间距小2.井田走向长度大,服务年限长3.下部煤层底版有坚硬有岩层,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三层,即24#、26#和29-3#,其中24#与26#平均间距40m,26#与29-3#煤层平均间距170 m。井田采用倾斜长壁与走向长壁相结合的采煤方法,首采区采用倾斜长壁,要求每个煤层都要布置一条运输大巷。针对上述情况,本设计决定采用方案一:分煤层运输大巷布置。 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立井开拓,即主井、副井,另外还设有回风立井。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。3.3.2 井硐位置及坐标井筒确定于f51与f9断层之间的井田中心位置,理由是:地处井田储量中央并且有较好的地形条件:井口处标高-123 m,地面坡度小,平正土方量小,并且井筒靠近首采区,生产运营费用低。具体坐标如表3-5;表3-5 井筒参数表名称主井副井风井井口标高-123-123-123井 深(一水平)377米377米127米井口坐标经距x444578654445786544457335纬距y5200177520017752012873.3.3 水平数目及高度本设计将井田划分为两个水平,一水平标高-500 m,水平垂高250 m,二水平标高为-750 m。一水平实行上山开采,二水平上下山开采。3.3.4 石门、大巷数目及布置根据本设计矿井开拓巷道布置方案的方案比较,确定本设计矿井采用分煤层运输大巷及主要石门布置。在本设计矿井中大巷服务年限较长,运输能力要求大,所以综合考虑,本设计采用服务年限较长并且易于维护的岩石大巷。由于煤层间距较大,大巷之间要布置石门联系,由于石门的服务年限较长,运输能力要求大,所以石门和大巷的断面和支护设计在本设计中相同。大巷与石门服务年限长,运输能力要求大,巷道断面设计合理与否,直接影响煤矿生产的经济效果和生产的安全条件,其基本原则是在满足安全与技术要求的条件下,力求提高巷道断面利用率,降低造价并有利于加快施工速度。有关大巷及石门断面技术特征详见图3-7,3-8所示。图3-7 大巷断面特征图图3-8 石门断面特征图表3-6 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12.9914.801950390013.62100表3-7 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12.9914.801950390013.621003.3.5 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,因此井底车场设计是否合理直接影响矿井的安全和生产。井底车场形式应使调车简单,管理方便,弯道及分岔点少;操作安全,符合有关规程规范;保证矿井生产能力,应比矿井生产能力有30%以上的富裕系数,有增产的可能性;井巷工程量小,建设投资省,便于维护,生产

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