紅旗煤礦1.2Mta新井設計畢業(yè)論文.doc

紅旗煤礦1.2Mt/a新井設計畢業(yè)論文目 錄畢業(yè)設計（論文）任務書I摘 要IIIAbstractIV圖紙目錄V前 言1第一章 井田概況及地質(zhì)特征3第一節(jié)： 井田概況3一、井田位置:3二、交通:3三、地形地勢:3四、氣象及地震情況3五、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)概況3六、電源、水源情況4第二節(jié)： 地質(zhì)特征4一、區(qū)域地質(zhì)簡述4二、地層特征：4三、主要地質(zhì)構(gòu)造：5四、水文地質(zhì)概括：5第三節(jié) 煤層的埋藏特征7一、煤層層次、厚度、結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性7二、煤層頂、底板條件8三、煤的性質(zhì)及品種8四、瓦斯、煤塵爆炸性及煤的自燃性9第二章 井田境界與儲量11一、井田境界11二、地質(zhì)儲量計算11三、礦井工業(yè)儲量11四、礦井設計儲量12五、礦井設計可采儲量12第三章 礦井工作制度及生產(chǎn)能力13一、礦井工作制度13二、礦井設計生產(chǎn)能力及服務年限13第四章 井田開拓14一、井田內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造、煤層及水文等自然條件：14二、工業(yè)廣場確定原則14三、礦井開拓方案的確定14第五章 礦井基本巷道及建井計劃17一、井筒數(shù)目及用途17二、井筒布置及裝備17三、巷道斷面和支護形式18四、風速驗算18五、井底車場18六、建井工作計劃19第六章 采煤方法20一、采煤方法的選擇20二、確定采區(qū)巷道布置和要素24三、回采工藝與勞動組織26四、采區(qū)的準備與工作面接替29第七章 井下運輸31一、運輸系統(tǒng)和運輸方式的確定31二、運輸設備的選擇和計算31第八章 礦井提升34一、主斜井提升34二、副斜井提升設備39第九章 礦井通風與安全44第一節(jié) 風量的計算44一、采煤工作面實際需要風量的計算46二、掘進工作面實際需要風量的計算47三、硐室實際需要風量49四、其它用風地點風量49第二節(jié) 礦井通風系統(tǒng)和風量分配49一、通風方式49二、風井數(shù)目、位置、服務范圍及服務年限49三、掘進通風及硐室通風50四、通風系統(tǒng)和風量分配50第三節(jié) 計算負壓和等積孔51一、計算原則51二、計算方法52第四節(jié) 選擇礦井通風設備55一、選擇主扇56二、 選擇電動機57第五節(jié) 安全生產(chǎn)技術(shù)措施58一、煤塵爆炸的防止措施58二、煤及瓦斯突出的預防措施58三、礦井水災預防措施58四、火災預防措施58五、 防止冒頂事故的措施59六、 避難硐室和避災路線59七、礦山救護大隊的設置59第十章 經(jīng)濟部分60第一節(jié) 礦井設計概算60一、井巷工程概算的編制依據(jù)60二、井巷工程概算的編制方法61三、礦建工程費用的計算方法61第二節(jié) 勞動定員和勞動生產(chǎn)率62一、 定員范圍62二、 定員依據(jù)62三、 定員方法62四、計算勞動生產(chǎn)率64第三節(jié) 匯編設計技術(shù)經(jīng)濟指標64表10-2-2 礦井主要技術(shù)經(jīng)濟指標表64參考文獻67謝 辭68外文資料69中文翻譯7176 前 言一、概述紅旗煤礦位于山西省長治縣的蔭城鎮(zhèn)北掌溝村東南側(cè)，距離長治縣15km，處行政區(qū)劃隸屬長治縣蔭城鎮(zhèn)管轄。井田處于沁水煤田長治礦區(qū)的東南部邊緣,南北走向長約5.037km,傾斜寬約3.165km,面積13.942km2,批準開采的9、l1號煤層為本次畢業(yè)設計題目,9號煤層保有儲量為64.689Mt,11號煤層保有儲量為42.452Mt。9、11號煤層為高硫、高發(fā)熱量的貧煤,均可作為動力及化工用煤。二、設計依據(jù)1、設計委托書；2、生產(chǎn)許可證；3、采礦許可證；4、山西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局二一二地質(zhì)隊2003年1月編制的長治縣蔭城鎮(zhèn)紅旗煤礦地質(zhì)報告；5、紅旗煤礦提供的電源、水源等情況；6、紅旗煤礦提供的地面工業(yè)廣場地形圖；7、國家有關(guān)煤炭工業(yè)的技術(shù)政策、煤炭工業(yè)小型礦井設計規(guī)范、煤礦安全規(guī)程。三、設計的指導思想 從煤炭企業(yè)的實際出發(fā)，堅持實事求是，通過科學設計和科學管理，建設一個質(zhì)量高、工期短、投資省、見效快、效益高的現(xiàn)代化地方煤礦。四、設計的主要特點1、礦區(qū)位于沁水煤田長治礦區(qū)東南部邊緣，煤層埋藏淺，地質(zhì)構(gòu)造簡單，水文地質(zhì)條件簡單，無瓦斯、地熱危害，總體開采技術(shù)條件簡單，區(qū)內(nèi)煤質(zhì)優(yōu)良，煤的用途廣泛，煤層穩(wěn)定性好，煤層結(jié)構(gòu)簡單，易于洗選，資源條件良好。優(yōu)先采用斜井開拓方式，裝備帶式輸送機。2、垂直大巷布置回采工作面，長壁全部垮落采煤方法開采。3、運輸大巷和運輸順槽采用膠帶輸送機運輸。4、裝備一個綜采工作面，兩個煤巷掘進面，保證礦井1200kt/a生產(chǎn)能力。5、礦井采用中央邊界式通風方式,前、后期兩個回風井，主扇的工作方式為抽出式,并配備安全儀器、儀表，保證礦井安全、正常生產(chǎn)。6、采用10kV下井供電方式，供電可靠。7、地面有高山水池，消防水泵，地面生產(chǎn)、生活用水采用靜壓供水，消防采用臨時高壓制，既能滿足生產(chǎn)、生活用水，又能滿足消防水量及水壓。8、本次設計對大氣污染、水污染、噪聲防治、環(huán)境綠化等采取了相應的措施，使之符合環(huán)保的有關(guān)規(guī)定。第一章 井田概況及地質(zhì)特征第一節(jié)： 井田概況一、井田位置:紅旗煤礦位于山西省長治縣蔭城鎮(zhèn)境內(nèi),其地理位置為東經(jīng)11303481130442，北緯355713355818。礦井工業(yè)場地位于蔭城鎮(zhèn)北掌溝村南側(cè),北距長治市30km,距長治縣城15km，行政區(qū)劃屬長治縣蔭城鎮(zhèn)管轄,隸屬長治縣蔭城鎮(zhèn)政府。二、交通:井田東側(cè)3km處有長(治)一陵(川)公路通過,西側(cè)6km處有長(治)一晉(城)二級公路通過,井田內(nèi)有鄉(xiāng)村公路通往東西兩側(cè)的公路,交通十分方便。礦井交通位置詳見圖1-1-1。三、地形地勢:井田位于太行山西側(cè)山前地帶、長治盆地的東南部邊緣,屬低山丘陵區(qū),區(qū)內(nèi)第四系發(fā)育,形成眾多的黃土陡坡。溝谷縱橫,切割劇烈，溝谷兩側(cè)基巖裸露,區(qū)內(nèi)無大的河流,雨后溝谷有暫時流水。井田內(nèi)地勢呈馬蹄形,東、北、西三個方面高,南部低,最高點位于井田東北山梁處,海拔+1175m；最低點處于井田南部溝谷,海拔+1040m,最大相對高差135m。四、氣象及地震情況本區(qū)屬大陸氣候,四季分明,冬季夜長而寒冷,春季干旱多風,夏季炎熱,秋季涼爽多雨。一月份最冷,最低氣溫-21C；七月份最熱,最高氣溫37C；年平均氣溫9C,年平均降水量257.19mm,且多集中在7、8、9三個月,年平均蒸發(fā)量1462mm,年平均蒸發(fā)量為降水量的56倍。霜凍期為每年10月下旬至翌年3月份,最大凍土深度60cm。區(qū)域內(nèi)有史載的最早一次地震為公元167年6月18日的高平地震,至1936年的 170多年間共發(fā)生地震42次。其中破壞性的有8次,強度45級。據(jù)國家地震局對該地區(qū)地震鑒定,本區(qū)處于臨汾和邢臺兩大地震之間,為相對穩(wěn)定區(qū)。屬太行山亞弱地震帶,基本烈度為6度。五、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)概況 本區(qū)以農(nóng)業(yè)為主，主要農(nóng)作物有谷子、小麥、豆類及油料等，近年工礦企業(yè)發(fā)展較快，主要為煤礦、化肥、建材、機械加工及制造業(yè)，其中煤礦為該區(qū)重要的支柱行業(yè)。六、電源、水源情況 蔭城35kv變電站已與國家電力網(wǎng)聯(lián)網(wǎng),礦井供電電源可靠。礦區(qū)生活用水及工業(yè)用水均取自奧灰水。目前水量、水質(zhì)均能滿足要求。 第二節(jié)： 地質(zhì)特征一、區(qū)域地質(zhì)簡述井田位于沁水煤田長治礦區(qū)東南部邊緣,井田呈一向斜構(gòu)造（北掌溝向斜）,晉獲褶斷帶壓扭應力作用,軸向北東-南西向,兩翼基本對稱,傾角3-6,起伏不大。該向斜在井田西南溝谷基巖露頭處可見,兩側(cè)巖層產(chǎn)狀明顯相反。二、地層特征：該井田位于沁水煤田長治礦區(qū)東南部邊緣。井田內(nèi)基巖廣泛出露,僅井田中部為第四系黃土覆蓋。井田地層由老至新分述如下:（1）奧陶系中統(tǒng)峰峰組（O2f）井田內(nèi)未出露。為一套淺海相深灰色厚層狀石灰?guī)r,頂部含泥巖、石灰?guī)r角礫,局部可見輕微的白云巖。為煤系地層之基底。（2）石炭系中統(tǒng)本溪組（C2b）井田內(nèi)未出露。厚7.00-9.40m,平均8.20m。巖性為淺灰色泥巖,具貝殼狀斷口,見有黃鐵礦結(jié)核,頂部含鋁土質(zhì)泥巖,致密細膩、具滑感,底部可見有“山西式鐵礦”。與下伏峰峰組呈平行不整合接觸。（3）石炭系上統(tǒng)太原組（C3t）井田內(nèi)未出露。厚101.50-113.10m。為主要含煤層之,為一套海陸交互相含煤建造。主要由灰黑色泥巖、砂質(zhì)泥巖、石灰?guī)r、中-細粒砂巖及煤組成,含K2、K3、K5、K6等5-6層較穩(wěn)定的石灰?guī)r,沉積有7、8、9、11號等煤層,其中9、11號煤層賦存于本組中部。發(fā)育穩(wěn)定,厚度大,為井田內(nèi)主要可采煤層,其余為不可采煤層。本組地層以K1細砂巖為底界與下伏本溪組呈整合接觸。（4）二疊系下統(tǒng)山西組（P1l）井田內(nèi)未出露。厚43.00-73.90m,平均57.90m。為主要含煤地層之一,為一套陸相含煤建造。巖性主要有泥巖、砂質(zhì)泥巖、中-細粒砂巖組成,含1、2、3號等煤層,均不可采。本組地層以K7細砂巖為底界與下伏太原組呈整合接觸。（5）二疊系下統(tǒng)下石盒子組（P1x）井田內(nèi)未露出。厚50.40-59.40m,平均記54.8Om。巖性由泥巖、砂質(zhì)泥巖、中細粒砂巖組成。本組以K8細砂巖為底界與下伏山西組呈整合接觸。（6）二疊系上統(tǒng)上石盒子組（P2s）井田內(nèi)廣泛出露,最大出露厚度89m。巖性主要為一套淺黃色-黃色、淺灰色-灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖、細砂巖、中粒砂巖,本組以K1O粗砂巖為底界與下伏下石盒子組呈整合接觸。（7）第四系（Q）主要分布于井田中南部。厚0-25.00m,平均5.00m左右。巖性主要由黃色亞砂土、亞粘土、粉砂土組成。角度不整合于下伏不同地層之上。三、主要地質(zhì)構(gòu)造：井田呈一向斜構(gòu)造（北掌溝向斜）,晉獲褶斷帶壓扭應力作用,軸向北東-南西向,兩翼基本對稱,傾角7-12,起伏不大。井田內(nèi)無斷裂構(gòu)造,但有陷落柱3個,現(xiàn)分述如下:(1)Xl陷落柱分布于井田西北部,長85m,寬50m,呈橢圓形,陷落角80,充填物為角礫狀砂巖、砂質(zhì)泥巖。(2)X2陷落柱分布于井田西部,長60m,寬60m,呈近圓形,陷落角80,充填物為角礫狀砂巖、砂質(zhì)泥巖?？傊?井田地質(zhì)構(gòu)造簡單。四、水文地質(zhì)概括： (一) 含水層1奧陶系灰?guī)r巖溶含水層井田內(nèi)沒有奧陶系灰?guī)r出露。厚度不詳，據(jù)區(qū)域內(nèi)資料,巖性為深灰-青灰色石灰?guī)r,厚層狀,裂隙發(fā)育,見有溶洞,水位埋深350-40Om,水位標高+660- +700m,富水性強,其水位標高低于11號煤層底板標高，一般情況下不存在煤層底板巖石突水問題。2石炭系太原組層間灰?guī)r、砂巖巖溶裂隙含水層井田內(nèi)無出露,厚101.5-113.10m,平均106.30m左右,巖性為砂巖、灰?guī)r、泥巖和煤層,其K2、K3、K4（2）、K5、K6,單層厚0.809.10m,累計厚28.20m。砂巖1-5層,單層厚07.4m,累計厚6.7m,據(jù)鄰區(qū)王莊礦井水文地質(zhì)資料,該含水層混合水位標高為+986.26-+1112.90m,單位涌水量為0.021-0.0027L/s.m，滲透系數(shù)為0.049-0.072m/d,為弱富水性含水層。3山西組砂巖裂隙含水層井田內(nèi)未出露,厚43-73.90m,平均57.90m,巖性為泥巖、砂巖及煤層組成,山西組含水層混合水位標高為+1018.87-+1110.68m,單位涌水量為0.028-0.034L/s.m,滲透系數(shù)為0.21-0.24 m/d,屬弱富水性含水層。4下石盒子砂巖裂隙孔隙含水層井田四周有出露,厚50.40-59.40m,平均54.80m,砂巖1-3層,厚10.00m,節(jié)理裂隙發(fā)育,透水性強,泉水流量0-0.744L/S。5. 上石盒子組砂巖裂隙孔隙含水層井田出露廣泛,最大出露厚度89m,砂巖含水性及透水性強,泉水流量為0.18-0.56L/s。6. 第四系孔隙含水層主要分布于井田中南部,厚0-25m，平均4.1Om,主要由黃色亞砂土、亞粘土、粉砂土組成,節(jié)理發(fā)育,富水性弱,水位埋深為4.17-12.55m,直接受降水補給,山側(cè)排泄,隨著礦山不斷開采,現(xiàn)水量明顯減弱,甚至無水。 (二)隔水層1本溪組泥巖、鋁土質(zhì)泥巖厚7-9.50m,平均8.20m,為區(qū)域性隔水層。2石炭-二迭系泥巖厚達十幾米到20余米,為良好的隔水層。（三）地下水的補給、徑流及排泄區(qū)內(nèi)第四系分布廣泛。第四系孔隙含水層直接受大氣降水的補給,隨地形由高處向地處徑流,向溝谷排泄,局部也可能沿裂隙補給下部基巖裂隙水。上、下石盒子組砂巖裂隙一孔隙含水層,出露廣泛,以大氣降水和側(cè)向補給為主,其徑流、排泄仍沿巖層產(chǎn)狀向深部徑流排泄。山西組砂巖裂隙含水層,區(qū)內(nèi)未出露,以側(cè)向補給為主,也可接受大氣降水補給及其上部含水層沿裂隙的補給,沿巖層產(chǎn)狀向深部徑流排泄。石炭系太原組層間灰?guī)r、砂巖巖溶裂隙含水層及奧陶系灰?guī)r巖溶含水層,區(qū)內(nèi)未見出露,側(cè)向補給為主,沿巖層產(chǎn)狀向深部徑流排泄,其奧陶系灰?guī)r巖溶含水層上部本溪組泥巖、鋁土質(zhì)泥巖隔水層隔水性良好,若無大的斷裂溝通,一般與上部含水層無水力聯(lián)系。 (四) 礦井充水因素分析井田內(nèi)無河流,無斷裂構(gòu)造。故礦井充水的主要因素為地下水、大氣降水。9號煤層直接充水因素為頂板K2石灰?guī)r淋水,為巖溶裂隙充水礦床,富水性不大,單位涌水量小于0.lL/s.m。由于本井田中部為北掌溝向斜軸部,在該向斜軸部位置礦井涌水量會有所增大。下伏奧陶系灰?guī)r巖溶含水層富水性強,但其水位標高低于9號煤層底板標高,其間隔水層良好,般情況下不會對9號煤層的開采構(gòu)成威脅。綜上所述,井田內(nèi)各含水層富水性弱,補給條件差,且相互間的水力聯(lián)系不大,水文地質(zhì)條件簡單。 (五) 礦井涌水量礦井水平延深開采下組煤9、11號煤層時,礦井設計生產(chǎn)能力為1200kt/a,預計礦井正常涌水量為30m3h ,最大涌水量為60m3h。 第三節(jié) 煤層的埋藏特征一、煤層層次、厚度、結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性 本礦主要含煤地層為太原組：太原組為一套海陸交互相含煤地層,含海相灰?guī)r5-6層,含煤6-10層,主要賦存于本組中、下部,其中9、11號煤層為全區(qū)穩(wěn)定可采煤層,其余煤層均不穩(wěn)定、不可采。地層平均總厚106.30m,9號煤層平均厚度3.20m,11號煤層平均厚2.10m。各可采煤層的厚度，煤層間距及其變化情況見表1-2-1。表1-2-1 煤層厚度及煤層間距統(tǒng)計表地層單位煤層編號厚度（m）平均層間距（m）結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性備注最小最大平均太原組93.003.903.20簡單穩(wěn)定6111.82.402.10簡單穩(wěn)定二、煤層頂、底板條件煤層頂板為K2灰?guī)r，平均厚度7.8m,巖石厚度大，抗壓強度高，屬堅固型巖石,易于支護,局部存在炭質(zhì)泥巖偽頂,開采時隨煤層崩落。煤層底板多為黑色泥巖及炭質(zhì)泥巖,抗壓強度低,屬軟弱巖石,易發(fā)生底鼓。三、煤的性質(zhì)及品種（1）煤的物理性質(zhì)及宏觀煤巖特征9號、11號煤的物理性質(zhì)均為黑色,條痕灰黑色,金剛-似金屬光澤，階梯狀、貝殼狀斷口,中寬條帶結(jié)構(gòu)、層狀構(gòu)造,內(nèi)生裂隙發(fā)育，宏觀煤巖成份以亮煤為主,部分暗煤.夾鏡煤條帶,鏡煤為強玻璃-金剛光澤,結(jié)構(gòu)均一，性脆易碎,多呈小碎塊狀,亮煤為玻璃光澤,主要呈不規(guī)別的條帶狀分，暗煤光澤較暗淡,硬度大,呈不規(guī)則厚薄不等的條帶狀分布。宏觀煤巖類型有半亮型煤,少量半暗型及光亮型煤。（2）顯微煤巖特征鏡質(zhì)組:9號、11號煤均以無結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體為主、其次為結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體、顯微組份定量分析鏡質(zhì)體含量為40-75%,一般在60%以上；半鏡質(zhì)體含量為0-l0%。前者呈均鏡質(zhì)體分布,并構(gòu)成鏡亮煤條帶,后者呈團塊狀、透鏡狀分布。穩(wěn)定組:僅9號煤偶見小孢子體、角質(zhì)體。絲質(zhì)體:9號、11號煤均為10-45%。以半絲質(zhì)體為主,多呈團塊狀,與半鏡質(zhì)體一起構(gòu)成不規(guī)則的似透鏡狀、線理狀,其次為絲質(zhì)體,多呈結(jié)構(gòu)狀,少量呈碎屑狀,透鏡狀,偶見微粒狀。礦物質(zhì):以粘土礦物為主,含量一般小于10%,呈星點狀、團塊狀集合體,或呈斷續(xù)的條帶狀、線理狀。少量充填脆腔內(nèi)。碳酸鹽礦物含量一般小于5%，多數(shù)為后期裂隙充填。9號煤黃鐵礦含量可達2%,呈星點狀分布,偶見石墨化組份。9號、11號煤為以混合亮暗煤亞型為主,其次為混合暗亮煤亞型、混合亮煤亞型和絲質(zhì)暗亮煤亞型。鏡質(zhì)組油浸最大反射率平均值(Rmax ) :9號煤為1.91-2.25%。9號、11號煤變質(zhì)階段均為高變質(zhì)階段，相當干貧煤。據(jù)上述分述,9號、11號煤層為貧煤,可作為動力、化工用煤。四、瓦斯、煤塵爆炸性及煤的自燃性1、瓦斯井田中各煤層瓦斯絕對涌出量為1.33 m3/min，相對涌出量為5.18 m3/t，屬低瓦斯礦井。2、 煤塵根據(jù)山西省煤炭工業(yè)局綜合測試中心檢驗報告，本礦9號煤層有煤塵有爆炸危險性。3、 煤的自燃發(fā)火性 根據(jù)山西省煤炭工業(yè)局綜合測試中心檢驗報告，本礦9號煤層自燃等級為級，屬不易自燃煤層。 第二章 井田境界與儲量一、井田境界 本次儲量計算的范圍，是根據(jù)地質(zhì)設計提出的范圍，在指導老師的指導下予以確定的。 紅旗煤礦井田范圍由以下7點坐標(6帶)連線圈定：點號 X Y 1 3987400 19686825 2 3987400 19689950 3 3982400 19689950 4 3982387 19688825 5 3983262 19688800 6 3983212 19687200 7 3983400 19686825井田面積為：557662.5*25=13941562.5m2 =13.942km2，準采9、11號煤層，開采深度為140285m。二、地質(zhì)儲量計算礦井地質(zhì)儲量指勘探地質(zhì)報告提供的查明煤炭資源的全部。根據(jù)煤層底板等高線圖采用地質(zhì)塊段法進行估算。估算儲量的基本公式為 Q=S*M*D式中 M-煤層真厚度,m； S-真面積 ,m2； D-煤的視密度，t/m3。井田內(nèi)參加儲量計算的有9、11號煤層，計算的最小厚度為0.8m，最高灰分為40。容重：9號煤層1.45 t/m3，11號煤層1.45 t/m3。 Q=13941562.5*1.45*(3.2+2.1)=107140.904kt三、礦井工業(yè)儲量礦井工業(yè)儲量122b2M22333k式中：122b經(jīng)濟的基礎(chǔ)儲量； 2M22邊界經(jīng)濟的基礎(chǔ)儲量； 333推斷的資源量； K可信度系數(shù)。 這里礦井工業(yè)儲量等于礦井地質(zhì)儲量。即107140.904kt。四、礦井設計儲量 礦井工業(yè)儲量減去設計計算的斷層煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建(構(gòu)) 筑物煤柱等永久煤柱損失量后的儲量，即為礦井設計儲量。 各種永久煤柱留設如下：井田邊界煤柱為20m；井筒及工業(yè)廣場煤柱按巖層和表土層移動角計算確定；大巷煤柱為30m。五、礦井設計可采儲量礦井設計儲量減去工業(yè)場地、井筒和井下主要巷道等保護煤柱損失量后的儲量 乘以帶區(qū)回采率，即為礦井設計可采儲量。 綜合上述說明，礦井可采儲量可用下式計算： 式中：可采儲量，kt； Z工業(yè)儲量，kt； P永久煤柱、井筒及工業(yè)廣場保護煤柱、大巷煤柱等，kt； C帶區(qū)回采率，厚煤層取75，中厚煤層取80。 計算結(jié)果見表2-1-1。表2-1-1 礦井可采儲量匯總表 單位kt煤層編號工業(yè)儲量永久煤柱損失設計儲量巷道煤柱開采損失設計可采儲量工廣及井筒邊界陷落柱9646894590149620758396284337035185011424523012982136383221866129135165合計10714176022478343967184709499487015 第三章 礦井工作制度及生產(chǎn)能力一、礦井工作制度設計礦井年工作日為 330d，每天三班作業(yè)，每班工作8小時，兩班生產(chǎn)一班準備。每天凈提升時間為16h。二、礦井設計生產(chǎn)能力及服務年限礦井生產(chǎn)能力主要根據(jù)礦井地質(zhì)條件、煤層賦存情況、儲量、開采條件、設備供應及國家需煤等因素確定。對于具體的礦井，應根據(jù)國家需要，結(jié)合該礦地質(zhì)和技術(shù)條件、開拓、準備和通風方式，以及機械化水平等因素，在保證生產(chǎn)安全，技術(shù)經(jīng)濟合理的條件下，綜合計算開采能力和各生產(chǎn)環(huán)節(jié)所能保證的能力，并根據(jù)礦井儲量，驗算礦井和水平服務年限是否能夠達到規(guī)定的要求。根據(jù)本礦井的可采儲量及地質(zhì)條件，可滿足建設一對大型礦井，設計生產(chǎn)能力為120萬t， 服務年限按下式計算： (4-1)式中：T礦井設計服務年限，a； Zk可采儲量，kt； A礦井設計生產(chǎn)能力，kt/a； K儲量備用系數(shù)，取1.4。 代入數(shù)值得本礦井 T= 51.79 a。 礦井設計服務年限符合設計規(guī)范規(guī)定。 第四章 井田開拓一、井田內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造、煤層及水文等自然條件：礦區(qū)位于沁水煤田長治礦區(qū)東南部邊緣，煤層埋藏淺，地質(zhì)構(gòu)造簡單，水文地質(zhì)條件簡單，無瓦斯、地熱危害，總體開采技術(shù)條件簡單，區(qū)內(nèi)煤質(zhì)優(yōu)良，煤的用途廣泛，煤層穩(wěn)定性好，煤層結(jié)構(gòu)簡單，易于洗選，資源條件良好。二、工業(yè)廣場確定原則 工業(yè)場地是指礦井地面工業(yè)生產(chǎn)的場所，包括生產(chǎn)指揮機構(gòu)在內(nèi)。例如，主、副井，礦井變電所和壓風機站，煤炭加工生產(chǎn)系統(tǒng)（篩煤或洗煤廠、鐵路裝車站，儲煤場和煤倉，矸石排放或處理設施），供水、供熱，機電維修場以及行政福利設施等。地理位置實際上反映著主、副井的位置。而且應該盡量不壓煤或盡量少壓煤，盡量縮小占地面積、減少煤柱損失，盡量利用荒山、坡地、不占良田。本礦井為新建礦井，工業(yè)場地位置的選擇，要有利于場地布置和對井田開采有利的井筒位置。三、礦井開拓方案的確定 1.方案確定原則（1）有利于礦井的簡化，做到環(huán)節(jié)簡單，系統(tǒng)可靠；（2）有利于環(huán)境保護，滿足地方環(huán)保規(guī)劃總體要求；（3）盡量縮短準備時間，做到早投入、早受益；（4）滿足相關(guān)的安全規(guī)定、煤礦安全規(guī)程以及設計規(guī)范的要求。（5）盡可能優(yōu)化布置，減少工程量，減少工程投資。2.方案的提出 （一）I方案 工業(yè)場地選擇時優(yōu)先考慮井田中央，方案一中將工業(yè)場地放于井田中央，地面標高在+1055+1100m之間，有利于工業(yè)場地的布置。井田呈一向斜構(gòu)造，傾角3-6,起伏極小，9號煤層埋深140-290m，11號煤層埋深160-310m，兩煤層平均間距20米，井田煤層賦存較淺，表土層不厚，不需特殊施工法施工，易優(yōu)先采用方式，而采用立井作副井有提升方便、通風容易等優(yōu)點，故本方案采用主斜副立的開拓方式。由于井田面積較大設置前期和后期回風立井。工業(yè)場地內(nèi)布置主、副井及前期回風井。開采近距離多煤層時，宜采用集中運輸大巷布置方式，本礦井無煤與瓦斯突出危險、無沖擊地壓，煤層頂?shù)装遢^穩(wěn)定，因此采用集中大巷布置方式，煤層傾角3 6，因此大巷均沿煤層布置。運輸大巷和軌道大巷布置于11號煤層中，回風大巷布置于9號煤層中。主斜井裝備膠帶輸送機，擔負礦井的原煤運輸任務，兼作進風井；副井采用罐籠提升，擔負礦井的運料和排矸等輔助運輸任務，并擔負礦井的運送人員任務，兼作進風井；回風井擔任回風任務。由煤倉附近向南北平行布置皮帶（沿11號煤層）、軌道（沿11號煤層）、回風（沿9號煤層）三條大巷至井田邊界；在井田下部邊界向東在布置三條大巷用于開采東南部資源。運輸大巷和軌道大巷水平標高為+780 米，回風大巷水平標高+ 800米。大巷旁布置帶區(qū)。 （二）II方案 本方案中工業(yè)場地設于井田東南部，充分考慮井田形狀及煤層埋藏深度，對比一方案可減少大巷開拓量和減少工作面搬家。地面標高在+1045+1070m之間，此處煤層為全礦煤層埋藏最淺處，有利于工業(yè)場地的布置。主井仍采用斜井，副井也改為斜井以減少煤柱損失。也是前后期風井。 主斜井還是裝備膠帶輸送機，擔負礦井的原煤運輸任務，兼作進風井；副斜井采用串車提升，擔負礦井的運料和排矸等輔助運輸任務，并裝備有人車，擔負礦井的運送人員任務，兼作進風井；回風立井，擔負礦井的回風任務。在井田中部南北打三條集中大巷，運輸大巷和軌道大巷布置于11號煤層中，回風大巷布置于9號煤層中。運輸大巷和軌道大巷水平標高為+840米，回風大巷水平標高+ 870米。大巷兩旁布置帶區(qū)。3.方案比較上述兩方案從技術(shù)上分析比較，有如下共同優(yōu)點：(1)煤層埋藏較淺，井巷工程量少，投資省，建設工期短，生產(chǎn)運行成本低。(2)距離公路近，交通方便。與規(guī)劃的鐵路接軌方便且距離短。(3)能夠?qū)崿F(xiàn)輔助運輸從地面到井下的一條龍運輸，效率高。(4)地形較平坦。但兩方案又有不同之處，方案I和方案優(yōu)缺點如下：(1)方案一向井田中央運輸，折返運輸量小。(2)方案二集中大巷布置少，數(shù)少了工作面搬家次數(shù)。(3)方案二南北一條大巷，最大程度地簡化了井下開拓系統(tǒng)，轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)少。(4)方案二需開一石門為巖石巷道，方案一則全部為煤層大巷。(5)方案二中地面標高低而煤層埋藏淺，減少了井筒的工程量和建井工期。(6)方案二工業(yè)場地壓煤較方案一多，但最后可回收。兩方案經(jīng)濟比較見表4-1-1。表4-1-1 開拓方案經(jīng)濟比較表序號項 目單位方案一方案二方案一比方案二1皮帶、軌道、回風巷（煤巷）m33962465掘進費萬元13589862主斜井m921785掘進費萬元644.75503副井m285.5655掘進費萬元258.54584巖石巷道m(xù)無234萬元1175合計萬元2261.22111+7%說明 兩方案經(jīng)濟上相差在10%以內(nèi)，技術(shù)上方案二較優(yōu)，故采用方案二。 第五章 礦井基本巷道及建井計劃一、井筒數(shù)目及用途本礦井共布置4個井筒，即主斜井、副斜井和2個回風立井。各井筒用途分述如下：1、主斜井：擔負全礦井煤炭提升，兼作進風井。2、副斜井：擔負全礦井材料、設備、矸石及人員提升任務，兼作進風井。3、前期回風立井：專用回風井，設梯子間，作為礦井一個安全出口。4、后期回風立井：專用回風井，設梯子間，作為礦井一個安全出口。二、井筒布置及裝備1、主斜井：井筒長度785m，傾角18，斷面采用半圓拱，凈寬4.4m，凈面積12.83。裝備鋼繩芯帶式輸送機。2、副斜井：井筒長度655m，傾角18，斷面采用半圓拱，凈寬3.4m，凈面積8.588。裝備串車。3、前期回風立井：井筒直徑5.0m，凈面積19.625，垂深173.5m。裝備普通梯子間。4、后期回風立井：井筒直徑5.0m，凈面積19.625，垂深280m。裝備普通梯子間。井筒特征見表2-4-1。表2-4-1 井 筒 特 征 表井 筒 名 稱主斜井副斜井前期回風立井后期回風立井 井口坐標 (m) 緯距X398292439829513982766.003982825.00經(jīng)距Y196897571968958819687421.0019687498.00 標 高(m) 井口10581058+1058+1075 井底+813.5+843.5+883+790井筒傾角18189090井筒深度(m)224.5214.5175285井筒斷面形狀半圓拱半圓拱圓形圓形井筒凈斷面(m2)12.838.58819.62519.625井筒凈直徑（寬）(m)4.43.45.05.0井筒裝備膠帶輸送機串車設梯子間設梯子間井筒用途煤炭提升、兼進風材料、設備、人員等提升，兼進風專用回風井，兼作安全出口專用回風井，兼作安全出口備注新開井筒新開井筒新開井筒新開井筒三、巷道斷面和支護形式巷道斷面尺寸根據(jù)運輸、通風、行人、管線敷設等要求而定，各類巷道視圍巖條件、服務年限、用途等不同，采用不同的斷面及支護形式。主斜井井筒、副斜井井筒采用混凝土砌碹；回風立井采用鋼筋混凝土支護；運輸、軌道、回風大巷矩形斷面，錨噴加網(wǎng)支護；工作面運輸、回風順槽采用矩形斷面，錨桿支護。具體尺寸見巷道斷面圖。四、風速驗算煤礦安全規(guī)程第一百一十條規(guī)定，裝有帶式輸送機的井筒兼作進風井時，風速不得超過6m/s。第一百零一條規(guī)定，設有梯子間的井筒或修理中的井筒，風速不得超過8m/s。主要進回風巷最高風速為8m/s，采區(qū)進回風巷最高風速為6m/s。120萬噸按120m3/s初步驗算符合要求。五、井底車場主斜井采用膠帶輸送機，副斜井采用單鉤串車提升，井底車場形式較為簡單，只需在副斜井處留一調(diào)車線，調(diào)度絞車調(diào)車。存車線長為40m，車場巷道采用半圓拱斷面、混凝土砌碹。 在副斜井井底車場布置有水泵房、水倉、中央變電所等主要硐室。主要硐室均采用半圓拱斷面，混凝土砌碹。 六、建井工作計劃根據(jù)井田開拓部署和采區(qū)巷道布置，礦井移交生產(chǎn)時布置一個綜采工作面，施工進度指標的確定以煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范為依據(jù)，井巷工程施工進度具體指標確定如下：巖巷：70-100m月；半煤巖巷150m月；煤巷：230m月；硐室：250-300m3月。礦井建設的首要任務是將主斜井、副斜井建成，井底煤倉建好；構(gòu)筑井底車場，建設水泵房、變電所等，安裝設備，形成礦井的各生產(chǎn)系統(tǒng)，安全設施到位，掘進一段巖石巷道（石門），開首采工作面進行回采。礦井建設的關(guān)鍵是井巷工程，依據(jù)井巷成巷進度指標及施工隊伍安排，經(jīng)井巷工程施工進度圖表排列，確定礦井施工工期為21個月，設備安裝及聯(lián)合試運轉(zhuǎn)3個月，礦井建設總工期為24個月。 第六章 采煤方法 一、采煤方法的選擇 1、采煤方法的選擇原則采煤方法必須符合安全，經(jīng)濟，煤炭采出率高的基本原則。2、影響采煤方法選擇的主要因素（1）煤層傾角；（2）煤層厚度；（3）煤層的地質(zhì)構(gòu)造情況；（4）煤層及圍巖特征；（5）煤層的含水性，瓦斯涌出量及煤的自燃情況。3、采煤方法的選擇 本區(qū)可采煤層為9、11號煤層，9號煤層平均厚度3.20m,11號煤層平均厚2.10m，煤層埋藏淺，傾角3-6,起伏不大，地質(zhì)構(gòu)造簡單，水文地質(zhì)條件簡單，無瓦斯、地熱危害，總體開采技術(shù)條件簡單。采用大巷條帶式布置。根據(jù)開拓方案大巷的布置采用傾斜長臂采煤法。兩層煤間距20米，采用下行式開采方法?；夭晒ぷ髅娌捎煤笸耸交夭?。工作面采用順序接替。4、工作面采煤、裝煤、運煤方式及設備選型（1）主要機械設備選型采煤工作面主要設備配備有采煤機、可彎曲刮板輸送機、刮板轉(zhuǎn)載機、乳化液泵站、噴霧泵站、順槽膠帶機等組成。A、采煤機采煤機的選擇應與工作面的生產(chǎn)能力相適應，確定綜采工作面選用MG2300W型采煤機，其生產(chǎn)能力計算如下：Q60VMBr604.03.20.631.450.50350t/h式中：Q采煤機小時割煤能力，t/h；V采煤機牽引速度，取4.0m/min； M割煤厚度，平均3.2m；B截深，取0.63m；r煤的容重，1.45t/m3； 采煤機總時間利用系數(shù)，取0.50。按上式計算出9號煤層小時割煤量350t/h，選用MG2300W可滿足礦井9號煤層開采割煤需要，采煤機技術(shù)特征見表6-1-1。表611 采煤機技術(shù)特征表型號采高(m)電機功率(kW)滾筒直（mm/2）截深（mm）牽引速度（m/min）機面高度（mm）重量(t)6MG-200W2.0-3.5230018000.630-8148845B、工作面可彎曲刮板輸送機工作面刮板輸送機選型要滿足三個方面要求：一是運輸能力與采煤機生產(chǎn)能力相適應。二是外形尺寸和牽引方式與采煤機相匹配。三是運輸機長度與工作面長度相一致。考慮上述因素，查閱采礦工程設計手冊選用山西煤機廠生產(chǎn)的SGB-764/264型可彎曲刮板輸送機，其主要技術(shù)參數(shù)如表6-1-2。表6-1-2 可彎曲刮板輸送機主要技術(shù)特征表型號鋪設長度(m)輸送能力(t/h)刮板鏈速（m/s）SGB-764/2642006001.12中部槽(長寬高)電機功率（kW）電壓等級（V）質(zhì)量(t)150076422213221140160C、順槽轉(zhuǎn)載機順槽轉(zhuǎn)載機的轉(zhuǎn)載能力要與工作面能力相適應，并要求與工作面刮板輸送機和順槽可伸帶式輸送機相匹配，為此選用張家口煤機廠生產(chǎn)的SZZ-730/132型轉(zhuǎn)載機，其主要技術(shù)參數(shù)見表6-1-3。表6-1-3 轉(zhuǎn)載機主要技術(shù)特征表型號出廠長度(m)輸送能力(t/h)鏈速(m/s)SZZ-730/132436301.28中部槽(長寬高)電機功率（kW）電壓等級（V）備注15007642221321140中雙鏈 順槽破碎機的破碎能力亦因不小于工作面的生產(chǎn)能力，并與刮板轉(zhuǎn)載機相匹配，為此選用石家莊煤礦機械廠生產(chǎn)的PEM980815型破碎機，其主要技術(shù)參數(shù)見表6-1-4。表6-1-4破碎機技術(shù)特征表型號破碎能力(t/h)最大給料尺寸(mm)最大排料尺寸(mm)PEM98081565098081590370電機功率（kW）電壓等級（V）配套轉(zhuǎn)載機型號質(zhì)量(t)551140SZZ-730/13214D、順槽可伸縮帶式輸送機順槽膠帶機要與工作面推進長度相適應，小時運量應與工作面生產(chǎn)能力相匹配。為此選擇西北煤機廠生產(chǎn)的SJJ1000/160型可伸縮帶式輸送機，其主要技術(shù)參數(shù)見表6-1-5。表6-1-5可伸縮帶式輸送機技術(shù)特征表型號輸送能力(t/h)輸送長度 (m)帶速(m/s)SJJ1000/16080010002.0電機功率（kW）電壓等級（V）帶寬(mm)質(zhì)量(t)160660/1140100093E、液壓支架根據(jù)地質(zhì)報告，9號煤層頂為K2灰?guī)r，平均厚度3.2m,巖石厚度大，抗壓強度高，屬堅固型巖石,易于支護，設計選用ZZX35.0型支架。、工作面頂板壓力估算：P=8倍采高巖石容重工作面采高3.2m，頂板巖石平均容重取2.0t/m3。則工作面頂板壓力為：P=83.22.0=51.2（t/m2）=0.51MPa、每架支架所需工作阻力 q=PS式中 P工作面頂板壓力，t/m2 S每架支架支護面積，m2q=51.21.454.3=319.2t=3192kN、ZZX35.0型支架每架工作阻力4000kN，支護強度0.80.85Mpa，故能夠滿足支護要求，支架選型合理。液壓支架主要參數(shù)見表6-1-6。表6-1-6 支撐掩護式液壓支架技術(shù)特征表型號支架型式支撐高度(m)適用傾角()ZZX35.0支撐掩護式1.73.530工作阻力(kN)初撐力(kN)支架中心距(mm)支護強度（MPa）4000351015000.80.85支架重量（t）最大不可拆卸件外形尺寸(mm)生產(chǎn)廠14.64張家口千斤頂廠主要采、掘機械及配套設備詳見表6-1-7、6-1-8。 表6-1-7 回采工作面主要采煤機械配備表序號設備名稱型 號單位數(shù)量1采煤機MXB-930臺12液壓支架ZZX 35.0架1943端頭液壓支架ZT1P28000/17/35架64可彎曲刮板輸送機SGB-764/264臺15轉(zhuǎn)載機SZZ-730/132臺16破碎機PEM980815臺17可伸縮膠帶輸送機SJJ1000/160臺1 表6-1-8 掘進工作面主要掘進機械配備表序號設備名稱型號單位數(shù)量1掘進機EBJ-132A臺22錨桿機RB2-88A臺2二、確定采區(qū)巷道布置和要素 本礦井用大巷條帶式布置，首采區(qū)應布置于工業(yè)場地保護煤柱線附近。采區(qū)巷道布置有兩種方案：方案一：上下煤層距離20米，采用一般辦法上層煤開采時用一部絞車將設備拉上來。方案二：集中軌道巷上在開一條上層軌道巷，省去絞車布置。對比方案一、二，方案一由于每個采區(qū)都需要安設絞車且打一段巖巷，而方案二中煤巷開設方便優(yōu)于方案一，故采用方案二。方案二布置參數(shù)如下：首采區(qū)煤賦存穩(wěn)定，帶區(qū)內(nèi)煤層全區(qū)可采，帶區(qū)南北寬300m，東西長為1460m，面積438000m2，9號煤層可采儲量1686.8kt，11號煤層可采儲量1106.9kt。礦井設計生產(chǎn)能力為1.20Mt/a，采用傾斜長壁采煤法采煤。9號煤層平均厚度3.20m，11號煤層平均厚度2.10m，采用一次采全高，聯(lián)合準備兩層煤同采。全礦布置一個回采工作面,長度300m，采用“三八”作業(yè)制度，日進度3.6m，年工作日按330d計算，正規(guī)循環(huán)系數(shù)取0.8。首先采9號煤層，工作面年產(chǎn)量為： Lhatc式中：L 回采工作面長度，m； h設計采高，m； a日進度，m；t年工作日，d；原煤容重，t； c工作面回采率，中厚煤層取95； 正規(guī)循環(huán)系數(shù)。代入已知參數(shù)得： 2903.23.43301.450.950.8 =1147420t/a所以工作面的產(chǎn)量為1147420t。掘進出煤按回采工作面產(chǎn)量10%考慮，則為： =10%=114742010%=114742t/a=1147420+114742=1262162t/a。礦井投產(chǎn)時采區(qū)工作面特征見表5-2-1。表5-2-1 投產(chǎn)時采區(qū)工作面特征表采區(qū)名稱采煤工作面?zhèn)€數(shù)裝備煤層平均厚度（m）平均采高（m）長度（m）年推進度（m）年生產(chǎn)能力（kt）一采區(qū)1采煤機3.23.229011221262 以集中大巷為界布置工作面。工作面運輸順槽與集中運輸大巷和集中軌道大巷相連，工作面回風順槽與集中軌道大巷和集中回風大巷相連，形成帶區(qū)運輸、通風、運料等系統(tǒng)。工作面長度為290m，條帶煤柱寬度為10m。工作面推進長度為1460m，工作面運輸順槽和回風順槽垂直于大巷雙巷布置、雙巷掘進。系統(tǒng)如下：（1）采區(qū)運輸運煤系統(tǒng)： 回采工作面運輸順槽集中運輸大巷石門井底煤倉主斜井地面。運料系統(tǒng)： 地面副斜井井底車場石門集中軌道大巷回風順槽回采工作面。2、采區(qū)通風 通風系統(tǒng)：主斜井（副斜井）石門集中運輸大巷（集中軌道大巷）工作面運輸順槽回采工作面工作面回風順槽集中回風大巷回風立井地面。3、采區(qū)排水 回采工作面的涌水可通過運輸及回風順槽自流到集中大巷經(jīng)由石門到井底水倉，經(jīng)主排水泵通過副斜井排至地面。三、回采工藝與勞動組織1、回采工藝 該煤礦井田地質(zhì)條件較簡單，煤層為