神華寧煤集團百靈煤礦年產(chǎn)量為180萬噸礦井設計說明書_第1頁
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文檔簡介

1、摘 要本設計是根據(jù)神華寧煤集團百靈煤礦的實際情況對其礦井進行的初步設計。設計礦井的井田面積為7938.42,井田內共有可采煤層有四層,本設計的第六組煤共四個分層,分為61 ,62 ,63 ,64分層,總的工業(yè)儲量20455萬t,設計儲量為18963萬t,可采儲量為14434萬t,礦井服務年限為57.3年,作為本次設計的主要資料依據(jù)。設計年產(chǎn)量為180萬噸礦井,井田內煤層賦存較淺,傾角平均為13.5,瓦斯涌出量相對較小,礦井涌水量一般。六煤組共分61、62、63、64分層,61全區(qū)發(fā)育,最大可采厚度5.1m,平均4.0m,62最大可采厚度10.05m,平均7.3m,以上兩分層從走向看中部厚,往南

2、北逐漸變薄,63最大可采厚度12.5m,平均9m,64最大可采厚度為11.4m,平均8.0m。南部厚,往北變薄,但從鉆孔看變化不大。本設計采用雙斜井單水平開拓,礦井采用一次采全高綜合機械化采煤方法,用全部跨落法來處理采空區(qū),主要對礦井開拓、采煤方法,礦井排水,礦井通風以及安全技術措施進行了初步設計,對礦井運輸、通風、排水等生產(chǎn)系統(tǒng)進行了設備選型計算,對礦井各個生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)過程進行了描述,并對礦井各個生產(chǎn)系統(tǒng)和各生產(chǎn)環(huán)節(jié)之間的相互聯(lián)系和制約關系進行了有關說明。在設計過程中,盡量采用先進的技術和設備,礦井全部實現(xiàn)機械化,采用先進技術和借鑒已實現(xiàn)高產(chǎn)高效現(xiàn)代化礦井的經(jīng)驗,實現(xiàn)一礦一區(qū)一面高產(chǎn)高效礦

3、井從而達到良好的經(jīng)濟效益和社會效益。關鍵詞:開拓方式;一次采全高;采煤方法;礦井排水;礦井通風。 目錄前 言1第一篇 礦井通風設計部分2第一章 礦區(qū)概況及井田地質特征21.1 礦區(qū)概況2222241.2 井田地質特征44566661.3 煤質及煤層特征7788999第二章 井田開拓102.1 井田境界及儲量1010112.2 礦井生產(chǎn)能力及服務年限131314142.3 井田開拓1414162.4 井筒特征222224252.5 井底車場及硐室272729292.6 開采順序及采區(qū)、采煤工作面的配置30303131第三章 礦井、大巷運輸及排水34概述343.1 礦井提升3434副井提升設備的選

4、擇343.2 大巷運輸3535363.3 礦井排水38概述38排水設備選型選擇38檢驗計算:40第四章 采區(qū)布置及裝備414.1 采煤方法的選擇4141424243434.2 采區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)434345采區(qū)的生產(chǎn)能力及服務年限464646474850505152524.3 回采工藝設計52525455586061第五章 采區(qū)通風設計625.1 采區(qū)通風設計6262655.2 掘進工作面通風設計68686869第六章 礦井通風系統(tǒng)設計71概述716.1 礦井通風系統(tǒng)的選擇71726.2 風量計算及風量分配7373776.3 全礦通風阻力計算787882826.4 通風設備的選擇83838

5、485第二篇 專題部分87前 言87第一章 礦井概況881.1 交通位置881.2 自然地理8888881.3 地質特征與煤層賦存898989891.4 礦井開拓與開采9090901.4.3 礦井通風90第二章 礦井瓦斯涌出量預測902.1 煤層瓦斯基礎參數(shù)912.2 礦井瓦斯涌出量預測912.2.1 回采工作面瓦斯涌出量預測91939595第三章 瓦斯抽放必要性與可行性963.1 礦井瓦斯來源分析963.2 瓦斯抽放的必要性9797973.3 抽放瓦斯的可行性98第四章 瓦斯抽放方法的選擇984.1 瓦斯抽放方法概述98989999994.2 抽放瓦斯效果預計1004.3 建立抽放系統(tǒng)的類型

6、1004.4 抽放施工設計、檢測儀表及施工量101第五章 瓦斯抽放管路布置及選型1015.1 抽放管路布置及選型1011011011021021021035.2 抽放設備布置及選型105105105105)1051061075.3 抽放管路、設備的安裝要求108第六章 瓦斯抽放泵站1086.1 瓦斯抽放硐室設備布置1086.2 抽放系統(tǒng)及抽放泵站安全措施108108109第七章 管理與規(guī)章制度1107.1 管理制度1107.2 規(guī)章制度1107.3 設計的主要依據(jù)111致 謝112參考文獻113前 言中國是世界最大產(chǎn)煤國,煤炭在中國經(jīng)濟社會發(fā)展中占有極重要的地位。煤炭是工業(yè)的糧食,我國一次能量

7、消費中,煤炭占75%以上。煤炭發(fā)展的快慢,將直接關系到國計民生。作為安全專業(yè)的一名學生,我很榮幸能夠為祖國煤炭事業(yè)盡一份力。畢業(yè)設計是畢業(yè)生把大學所學專業(yè)理論知識和實踐相結合的重要環(huán)節(jié),使所學知識一體化,是我們踏入工作崗位的過度環(huán)節(jié),設計過程中的所學知識很可能被直接帶到馬上的工作崗位上,所以顯得尤為重要。學生通過設計能夠全面系統(tǒng)的運用和鞏固所學的知識,掌握礦井設計的方法、步驟及內容,培養(yǎng)實事求是、理論聯(lián)系實際的工作作風和嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度,培養(yǎng)自己的科學研究能力,提高了編寫技術文件和運算的能力,同時也提高了計算機應用能力及其他方面的能力。該說明書為神化寧煤集團百靈煤礦1.8Mt/a新井設計,在所收

8、集地質材料的前提下,由指導教師給予指導,并合理運用平時及課堂上積累的知識,查找有關資料,力求設計出一個高產(chǎn)、高效、安全的現(xiàn)代化礦井。本設計說明書從礦井的開拓、開采、運輸、通風、提升及工作面的采煤方法等各個環(huán)節(jié)進行了詳細的敘述,并進行了技術和經(jīng)濟比較。論述了本設計的合理性,完成了畢業(yè)設計要求的內容。同時說明書圖文并茂,使設計的內容更容易被理解和接受。在設計過程中,得到了指導老師的詳細指導和同學的悉心幫助,在此表示感謝。由于設計時間和本人能力有限,難免有錯誤和疏漏之處,望老師給予批評指正。第一篇 礦井通風設計部分第一章 礦區(qū)概況及井田地質特征1.1 礦區(qū)概況百靈礦位于內蒙古自治區(qū)阿拉善盟阿拉善左旗

9、的呼魯斯太礦區(qū)的北段,距石炭井礦區(qū)西約20km。井田南北走向長約5km(含備用區(qū)),東西傾斜寬約3km,面積約為15km2。礦井工業(yè)場地位于呼魯斯太鎮(zhèn)北約2km處。東距石嘴山市(大武口)64km,至烏達市77km,西至阿拉善左旗(巴彥浩特)86km。詳見圖11.交通地理圖。礦區(qū)地形地貌百靈礦井田內為低矮丘陵地形,丘陵多呈北西南東走向。北西高程最高+1600m左右,南東高程最低+1510m左右。礦區(qū)四周環(huán)山,山勢險峻,為礦區(qū)的天然屏障。井田內無大的河流,僅在西南邊界處有一條呼魯斯太溝,該溝平時干枯無水,但雨季到來時流量會很大,故井下開采時應予以設防。此外,在井田西部的邊界附近,有一座中田水庫,現(xiàn)

10、已干涸廢棄不用。本區(qū)屬大陸性氣候,常年干旱,雨量稀少,年降雨量在150200mm左右,雨季約在七、八、九月份之間。年平均蒸發(fā)量2371mm,相當于年降雨量的十二倍。年平均溫度為7,月平均氣溫一月份最低為-10,七月份最高為22。日溫差最高達27。極限最低溫度為-27,極限最高溫度為33。霜期、降雪期、結冰期從十月份起至翌年四月份止,凍結深度一般為1.0m左右。年平均風速為4m/s,最高風速為40m/s,夏季多東南風,其它季節(jié)多西北風。根據(jù)國家地震局和建設部1990年發(fā)布的中國地震烈度區(qū)劃圖,本地區(qū)的地震烈度值為度區(qū)。圖11交通地理圖百靈礦礦區(qū)歷經(jīng)三次及局部補勘、井檢,總計工程量為7938.42

11、,本設計主要依據(jù)是一九八五年四月由內蒙古勘探公司一九七七年以前提出的三個精查報告基礎上重新編制的“百靈礦礦區(qū)140水平地質報告”,本設計的第六組煤共四個分層,分為61 ,62 ,63 ,64分層,總的工業(yè)儲量20455萬t作為本次設計的主要資料依據(jù)。1.2 井田地質特征由鉆口控制,所見地層自下而上有中生界侏羅系上統(tǒng)杏園組,元寶山組(為主要含煤層地),白堊系下統(tǒng)孫家灣組,新生界第四系全新統(tǒng)。其地層特征詳見綜合柱狀圖及井田地質特征表。表11,圖12。表11井田地質特征表地 層 時 代地 層 特 征界系統(tǒng)組新生代第四系全新統(tǒng)全區(qū)普遍發(fā)育,上部為風積沙(局部賦存)中部為黃褐色亞沙土,下部為褐色亞沙土(

12、含鈣質結核)厚度為2.1531.5m,一般10m中生界白堊系下統(tǒng)孫家灣組本組地層普遍發(fā)育,巖性以紫紅色、灰綠色礫巖為主,夾薄層細砂巖及砂礫質泥巖,最大控制厚度為500m侏羅系上統(tǒng)元寶山組以粉砂巖泥巖及煤層為主,夾薄層中粗礫巖,局部有砂礫巖,為本區(qū)主要含煤地層,從上至下有51,52 ,53煤層,層間夾有黑色泥巖,灰色粉砂巖及薄層粗砂巖,全組總厚度約231363m,一般為300m,其下與杏園組正合接觸。杏園組全區(qū)發(fā)育,厚400余m,巖性以砂巖、礫巖、粉砂巖、泥巖為主,上部夾有薄煤層,不可采。圖12 綜合柱狀圖呼魯斯太煤田位于賀蘭山脈東北部位,區(qū)域構造極為復雜。其構造形成原屬向斜,后被F1 、 F2

13、兩斷層切割成一扇形盆地,含煤地層由東南走向(N 1540W)向北東走向(N 2045E),呈弧形展布,煤系地層呈緩單斜構造,傾角615,最大為18,經(jīng)鉆口和電測曲線對比推斷,本區(qū)內斷層共有2條,以F44 、F46兩大斷層為區(qū)內主干斷層,斷層的產(chǎn)狀規(guī)分布于煤田的南側,區(qū)內未發(fā)現(xiàn)區(qū)域變質或侵入變質現(xiàn)象。地質條件簡單。表12 斷層特征表斷層編號性質產(chǎn)狀落差走向長度備注走向傾向傾角MmF44走向正斷層N25ENW50045900基本可靠F46走向正斷層N10WSW55030300基本可靠本設計的六組煤中上五組不可采,六組可采。從61 ,62 兩分層看,從走向中部厚,往南北逐步變薄,63,64分層南部厚

14、,往北略微變薄,但從鉆孔看,變化不大,整個四層煤厚度均勻。區(qū)內的表土層較薄,由第四紀亞粘土及風化砂所構成,其中第四紀亞粘土在整個井田均有分布,厚度015m,東南厚,北部薄,顏色黃紅,風積砂均勻分布于井田淺部,以風積細粉砂巖為主,顆粒細而均勻,厚度在03.39m,井田表土層平均厚度10m。風化帶分布于煤層露頭一帶,其深度在原風化剝蝕帶的底界基礎上,再向下延伸15m,因而確定風化帶為20m,不計儲量。本區(qū)煤層巖性變化大,煤層結構復雜,含煤地層最大深度452 m,一般300m,共含六個煤組,其中一、二、三、四、五煤組均不可采,本設計的第六組煤全區(qū)發(fā)育,六煤組分為61、62、63、64分層,均為可采煤

15、層。本區(qū)為低山丘陵地勢,全區(qū)被第四系風積砂掩蓋,煤層露頭一帶為緩丘,礦區(qū)地勢較高,河流遠離井田,周圍有大面積透水性微弱的第四系亞粘土覆蓋,各含水層透水性微弱,斷層導水性差,年降水量較小,補給能力有限,故水文地質條件簡單,主要含水情況如下:a、第四系空隙含水層(1)風積砂孔隙含水層:分布于井田淺部,以風積細砂為主,顆粒細而均勻,厚度在02.313.39m,滲透系數(shù)為3.610-48.0610-2m/d。(2)第四系亞粘土孔隙含水層:在井田淺部均有分布,厚度015m,東南厚北部薄,顏色黃紅,潛水位517m,第四系中部和底部夾有砂、砂礫含水層透鏡體,僅局部發(fā)育,厚度03.92m,涌水量0.130.0

16、15公升/秒m ,滲透系數(shù)0.2561.525m/d,地下水類型為重碳酸鈣鎂水。b、基巖孔隙裂隙含水層(1)白堊系礫巖孔隙裂隙含水層:超復煤系之上,厚度0500m,礫石成分主要為變質巖礫,泥質膠結,涌水量0.00066公升/s.m,滲透系數(shù)為0.0028m/d。(2)煤系地層砂巖孔隙裂隙含水層:主要由細砂巖、粉砂巖組成,變化規(guī)律為中、北部顆粒粗,東南部變細,全區(qū)含水層平均厚度129m,滲透系數(shù)為0.073m/d。(3)五煤組裂隙含水層:由砂巖、泥巖交替組成,東北厚,西南薄,區(qū)內厚度3150m,涌水量0.01150.035公升/s.m,滲透系數(shù)為0.974m/d。c、第四系潛水層:本區(qū)粘土層厚度

17、變化較大,由015m,這樣,第四系亞粘土潛水層直接覆蓋于基巖之上補給基巖,而基巖含水層承壓水頭有些地方超過頂板1214m,因此,兩類不同性質的含水層有水力聯(lián)系,地下水的主要補給來源于大氣降水及含水層間的相互補給,另外,沙丘的地區(qū)晝夜溫差而產(chǎn)生的凝結水也有補給。該區(qū)斷層落差較少,破碎帶為砂質泥充填根據(jù)簡易水文,其沖洗液消耗量甚小,礦井見斷層時水量不會有顯著變化,斷層透水性微弱。1.3 煤質及煤層特征煤層走向主體為南北走向,由南北走向分別逐漸偏為南西和北西方向,整體呈弧形,井田中央傾向基巖本為正西,呈扇形狀態(tài),傾角在615之間,平均為13.5左右,可采煤層間距見圖13。圖13可采煤層及間距六煤組共

18、分61、62、63、64分層,61全區(qū)發(fā)育,最大可采厚度5.1m,平均4.0m,62最大可采厚度10.05m,平均7.3m,以上兩分層從走向看中部厚,往南北逐漸變薄,63最大可采厚度12.5m,平均9m,64最大可采厚度為11.4m,平均8.0m。南部厚,往北變薄,但從鉆孔看變化不大。井田內各煤層的偽頂多為薄層泥巖,直接頂一般為砂泥巖或粉砂巖,底板多為細砂巖,粉砂巖次之。區(qū)內雖然巖性變化大,但有一定規(guī)律,即由南往北,由下向上巖性逐漸由細變粗,北部和中部較穩(wěn)定,各類砂巖層理不甚發(fā)育,破碎易風化,具有較強的膨脹性,遇水后即軟化,斷裂帶附近層間滑動發(fā)育,其內的巷道圍巖不穩(wěn)定,易冒落變形,位于煤層間的

19、巷道有不同程度的移動和破壞。 百靈礦礦區(qū)大部分巖石為軟巖,風化巖硬為松軟,含水率一般在14%左右,孔隙率一般在31%左右,抗壓強度在39/cm2 ,含煤系內巖石多數(shù)遇水軟化,泥巖中含有大量蒙脫石,其膨脹性強,水穩(wěn)性差,詳見巖石物力力學性質指標統(tǒng)計表13表13 巖石物理力學性質指標統(tǒng)計類別巖性數(shù) 值比重g/Cm3開然容重g/Cm3含水率 %孔隙率 %抗壓強度Mpa普氏系數(shù) f備 注風化帶砂巖最大2.712.1418.4038.052.731.05風化帶位于第四系與基巖界面以下2040m最小2.531.859.3124.030.3810.40算術平均2.612.0213.4831.541.3140

20、.70泥巖最大2.662.2237.7034.751.5400.77最小1.901.7411.4723.650.4430.40算術平均2.472.0219.6130.690.9040.60一般砂巖最大2.792.5514.8532.609.9802.16本欄為風化帶以下的抗壓強度小于100kg/cm2的巖石最小2.491.941.207.200.300.33算術平均2.622.199.022.404.2471.33泥巖最大2.692.3017.5836.754.2701.34最小2.521.985.3020.500.920.58算術平均2.632.199.1524.062.3680.97硬巖砂

21、巖最大3.343.318.902.9076.407.59指抗壓強度大于100kg/cm2的巖石最小2.541.960.552.0010.202.18算術平均2.772.513.5312.5024.03.63本井田煤層瓦斯含量較小,據(jù)化驗資料, CH4為8.34% CO 2為4.19% N2為87.47%,生產(chǎn)礦井測定為低沼氣礦井,本區(qū)由于煤燃點低,易自燃發(fā)火,煤塵試驗結果為火焰長度40mm,巖粉量55%,具有爆炸性。1、煤的牌號為褐煤。2、主要用途為火力發(fā)電及動力用煤。3、煤的工業(yè)分析見表14。表 14煤的物理化學性質目項值數(shù)原 煤 工 業(yè) 分 析水分灰分揮發(fā)分粘結性發(fā)熱量發(fā)熱量Wg %Ag

22、%Rr %Qf D WQ r D W最小8.396.5036.77135206600最大24.1532.5346.19159767452平均15.7015.1642.86149556902值數(shù)目項原 煤 元 素 分 析硫碳氫氮Sg%Cr%Hr%Nr%最小0.5847.293.180.70最大4.2475.395.801.01平均2.2472.424.820.89煤的容重:本井田的第六煤組煤質基本一致,都為褐煤。這里取1.3t/m 3。目前,勘探程度已達到精查,確定了高級儲量為50%以上,但為了滿足以后生產(chǎn)要求,應提高一水平的勘探程度,使高級儲量達到70%以上。第二章 井田開拓2.1 井田境界及

23、儲量1、走向、傾向邊界及尺寸井田以南北為走向,東西為傾向。井田境界:東部(淺部)以煤層露頭為界;西部(深部)以F44,F(xiàn)46及無煤帶為界;南部及北部人為定界。井田走向長4.2km,傾向寬0.91.67 km,井田面積約5.6 km2。本設計邊界礦柱的留法及尺寸:a) 井田邊界礦柱留30m。b) 井田淺部防水煤柱斜長50m。c) 斷層煤柱每側各為20m。d) 階段保護煤柱留設60m。2、論述所定邊界的合理性本井田以斷層和向斜為邊界,充分利用自然條件。在井田范圍內,儲量、煤層賦存及開采條件均與礦井生產(chǎn)能力相適應。井田內有足夠的儲量和合理的服務年限。井田走向長度大于傾斜長度,有四層煤,可保證礦井各個

24、開采水平有足夠的服務年限。階段高度及階段斜長適當,礦井通風、井下運輸較容易。根據(jù)礦井設計規(guī)范的規(guī)定,采區(qū)開采順序必須遵守先近后遠,逐步向邊界擴展的原則并應符合下列規(guī)定:1) 首采采區(qū)應布置在構造簡單,儲量可靠,開采條件好的塊段,并宜靠近工業(yè)廣場保護煤柱邊界線。2) 開采煤層群時,采區(qū)宜集中或分組布置,有煤和瓦斯突出的危險煤層,突然涌水威脅的煤層或煤層間距大的煤層,單獨布置采區(qū)。3) 開采多種煤類的煤層,應合理搭配開采,一般不得分采分運。綜上所述,我把百靈礦的一階段左右兩側劃分為兩個采區(qū),其煤層賦存條件好,儲量較大,開采條件也好。1、儲量計算原則1)、按照地下實際埋藏的煤炭儲量計算,不考慮開采、

25、選礦及加工的損失。2)、儲量計算的最大垂深與勘探深度一致,對于大、中型礦井,一般不超過100m。3)、精查階段的煤炭儲量計算范圍,應與所劃定的井田邊界相一致。4)、凡是分水平開采的井田,在計算儲量時,也應該分水平計算儲量。5)、由于某種技術條件的限制不能采出的煤炭,如在鐵路、大河流、重要建筑物等兩側的保安煤柱,要分別計算。6)、煤層傾角大于15時,可用煤層的偽厚度和水平投影面積來計算儲量。7)、煤層中所夾的大于0.05m厚的高灰煤(夾矸)不參與儲量的計算。8)、參與儲量計算的各煤層原煤干燥時的灰分不大于40% 。2、井田的工業(yè)儲量礦井的工業(yè)儲量:勘探地質報告中提供的能利用儲量中的A、B、C三級

26、儲量。工業(yè)儲量的計算根據(jù)儲量計算公式3: (2-1)式中: 礦井的工業(yè)儲量,t可采煤層總厚度,mS井田面積,r煤的容重,取1.3 t/所以,Zg=5559929(4.0+7.3+8.0+9.0)1.3=20455 萬t其中 :6-1煤儲量:55599294.01.3=2891.2 萬t6-2煤儲量:55599297.31.3= 5276.4 萬t6-3煤儲量:55599299.01.3 = 6505.1 萬t 6-4煤儲量:55599298.01.3= 5782.3 萬t3、礦井的設計儲量井田東部以煤層露頭為界,需留設50m淺部防水煤柱,Z1=447628.3501.3=823 萬t井田南部以

27、人為定界,需留設30m保護煤柱,Z2=90228.3301.3=100 萬t井田西部以F44,F(xiàn)46及經(jīng)線-69000為界,需留設30m保護煤柱,Z3=422928.3301.3=467萬t井田北部以人為定界,需留設30m保護煤柱,Z4=92728.3301.3=102 萬t總計永久煤柱損失:Zy = Z1+ Z2 +Z3+ Z4 =823+100+467+102=1492萬t礦井的設計儲量:Zs= ZgZy=20455-1492=18963 萬t4、礦井的設計可采儲量礦井的設計可采儲量2礦井的設計可采儲量是指礦井的設計儲量減去工業(yè)廣場,礦井井下主要巷道及上下山保護煤柱量后乘以采區(qū)回采率的儲量

28、。本設計采用斜井開拓不留設井筒保護煤柱。井田分為兩階段開采,需留設階段保護煤柱60mZ5=25019428.31.3=920.5 萬t井田的可采儲量的計算: (2-2)式中: 礦井的設計儲量; P永久礦柱損失量; C采區(qū)采出率,厚煤層不低于0.75,中厚煤層不低于0.8,薄煤層不低于0.85。 其中P= Z5所以,井田的可采儲量: =(18963920.5)0.8 =14434 萬t2.2 礦井生產(chǎn)能力及服務年限1、礦井的年產(chǎn)量礦井的設計生產(chǎn)能力宜按工作日330天計算,每天凈提升時間為16小時。根據(jù)設計,工作面長200m,滾筒采用600mm,一個工作面生產(chǎn),一天進9刀,煤的比重為1.3t/m3

29、,工作面的采出率為95%。所以礦井的生產(chǎn)能力為:2000.694.01.395%(1+6%)330=1.86Mt滿足礦井的設計生產(chǎn)能力每年1.80M t。2、礦井的服務年限根據(jù)煤炭設計規(guī)范的規(guī)定2,在計算礦井服務年限時,儲量備用系數(shù)宜采用1.31.5,本礦井采用1.4。由礦井的服務年限計算公式: (2-3)式中:礦井的可采儲量; A礦井的年產(chǎn)量; K礦井儲量備用系數(shù),一般取1.4;所以,T=144341801.4 =57.3年因為服務年限大于50年,所以符合設計規(guī)范的要求。建井后產(chǎn)量出現(xiàn)增大,其可能性為:1) 投產(chǎn)后,由于技術管理水平的提高,綜采設備開采能力大,故產(chǎn)量會增大。2) 礦井的各個生

30、產(chǎn)環(huán)節(jié)有一定的儲備能力,礦井投產(chǎn)后,可以迅速突破設計能力,提高年產(chǎn)量。3) 工作面的回采率提高,導致在相同的條件下,產(chǎn)量也會增加。4) 采取地質構造簡單,儲量可靠,因此投產(chǎn)后有可靠的儲量及較好的開采條件。本礦井的工作日按每年330天計算。礦井每晝夜分為四班,三班出煤一班檢修,每班工作六小時,即“四六制”工作制。每晝夜提升時間為16小時。2.3 井田開拓本井田采用斜井單水平開拓,對于井田內的煤層采取集中聯(lián)合的布置,由于本井田最底層煤為厚煤層所以只能在各采區(qū)最底層煤的底板下14m的巖石中布上山(軌道上山和運輸上山),然后用運輸石門和軌道石門連接煤層。本礦井采用單水平開拓,第一階段+515+330水

31、平采用上山開采,+330以下采用下山開采。以下對開拓系統(tǒng)各生產(chǎn)系統(tǒng)分別加以描述:1)開拓系統(tǒng)中的井巷系統(tǒng)(針對第一階段):由兩井(主、副井)下到+330水平,通過井底車場進入集中運輸大巷,通過采區(qū)下部車場到采區(qū)上山,再通過區(qū)段運輸石門、區(qū)段軌道石門進入?yún)^(qū)段運輸平巷和回風平巷,到工作面開切眼。采區(qū)上山通過回風石門連接到回風大巷,到達風井,形成礦井的回風線路,這便是礦井初期的井巷系統(tǒng)。2)運輸系統(tǒng):工作面采出煤工作面溜槽區(qū)段運輸平巷區(qū)段運輸石門溜煤眼采區(qū)運輸上山采區(qū)煤倉運輸大巷井底煤倉主斜井地面。3)運料、行人系統(tǒng):材料由地面副井井底車場軌道運輸大巷采區(qū)下部車場采區(qū)軌道上山區(qū)段回風石門區(qū)段回風平巷

32、工作面。4)運矸系統(tǒng):掘進工作面區(qū)段回風石門采區(qū)軌道上山采區(qū)下部車場軌道運輸大巷井底車場副井地面矸石山。5)通風系統(tǒng):副井井底車場軌道運輸大巷采區(qū)下部車場采區(qū)軌道上山下區(qū)段回風石門下區(qū)段回風平巷區(qū)段聯(lián)絡斜巷區(qū)段運輸平巷工作面區(qū)段回風平巷區(qū)段回風石門回風大巷風井。由于本礦井煤層發(fā)火期為23個月比較短所以需要消火灌漿。6)灌漿系統(tǒng):風井區(qū)段回風石門區(qū)段回風平巷采空區(qū)。采用黃泥灌漿的辦法對礦井進行防滅火。黃泥灌漿的目的:A、它能把采空區(qū)周圍的隔離煤柱的裂隙填滿塞嚴,減少漏風供氧,阻止碎煤氧化自然。B、它能把廢棄在采空區(qū)的易燃碎煤、浮煤包裹起來,隔絕外部空氣,延緩氧化自然的速度。C、灌漿回水在采空區(qū)過

33、濾時,能帶走大量的熱量,沉積下來的泥漿還能夠繼續(xù)起冷卻的作用。D、泥漿灌入采空區(qū)沉淀,對浮矸、碎石起膠結作用,易形成再生頂板,有利于對本礦煤層的頂板管理。對井下的采空區(qū)灌漿,由于使用綜采設備,只能沿回風順槽向采空區(qū)噴漿,即當工作面推進的時候,就在回風順槽內鋪設灌漿管。等工作面推進一定距離后,就對采空區(qū)進行灌漿。泥漿水土比的確定要看具體情況而定。在煤層傾角較小的地帶,為了使泥漿能充分進入采空區(qū),就得使泥漿的水土比較小,在煤層傾角較大的地方,泥漿水土比可適當?shù)募哟?。灌漿系統(tǒng)的灌漿管干線管直徑為56寸,支線管為4寸,井下的排泥管路為4寸無縫鋼管,整個灌漿系統(tǒng)的管路敷設如下:由臨時灌漿站制成的泥漿沿自

34、然坡度順流到風井接干線管道,沿風井下設的管路到回風石門、回風大巷到運輸上山,至工作面回風順槽,進行采空區(qū)灌漿的工作。1、井筒形式的確定井筒是聯(lián)系地面與井下的咽喉,是全礦的樞紐。井筒選擇應綜合考慮建井期限,基建投資,礦井勞動生產(chǎn)率及煤的生產(chǎn)成本,并結合開拓的具體條件選擇井筒。井筒一般有以下幾種形式:平硐、斜井、豎井和混合式。下面就幾種形式進行技術分析,然后進行確定采用哪種開拓方式方式。平硐:一般就是適合于煤層埋藏較淺,而且要有適合于開掘平硐的高地勢,也是要有高于工業(yè)廣場以上的一定煤炭儲量,這是主要的方面,可就是這一點,本井田不能滿足要求,本井田井筒的標高最高為+530m,沒有高于工業(yè)廠地的煤。很

35、顯然,利用平硐開拓對于本井田來說是不可行的。斜井:利用斜井開拓首先要求煤層埋藏較淺、且當?shù)氐乇頉_積層不厚,井筒不需要特殊施工的緩傾斜和傾斜煤層,一般可以利用斜井開拓,根據(jù)本井田的地質條件,埋藏淺煤層有露頭,煤層的傾角一般在6o 15o比較適合斜井開拓。豎井:適用于開采煤層埋藏較深且地表附近沖積層厚的情況,一般不受煤層傾角、厚度、瓦斯、水文等條件限制。而且越是這種情況就越顯示出豎井的優(yōu)越性。混合式:如主井為斜井和副井為立井開拓,對于本礦井來說,工業(yè)廣場不易布置 ,主副井距離遠管理不集中。并且工業(yè)廣場壓煤量大。所以本井田不適合混合式開拓。下面就列出三種開拓方案進行經(jīng)濟比較來確定開拓方案。根據(jù)本井田

36、地質情況,煤層賦存較淺,在+145+530m,沖積層較薄,在2.1531.5m,水文地質條件簡單,無流砂層,除斷層外無其它地質構造。煤層露頭一帶地勢平緩。鑒于以上條件,可以斜井開拓,也可以立井開拓。2、技術經(jīng)濟比較根據(jù)本井田特點,對井筒形式提出三種方案:I方案: 雙立井 主井箕斗 副井罐籠 圖31II方案: 雙斜井 主井皮帶 副井串車 圖32III方案:主斜副立 主井箕斗 副井罐籠 圖33圖31雙立井開拓方案 圖32雙斜井開拓方案圖33主斜副立井開拓方案表31三種方案技術分析表I方案II方案III方案方案特征主井皮帶運煤副井串車人車提矸運料入風通風方式為分區(qū)式主井箕斗運煤副井罐籠提矸運料運人兼

37、入風通風方式為分區(qū)式主井皮帶運煤副井罐籠提矸運料運人兼入風通風方式為分區(qū)式優(yōu)缺點1、 施工簡便建井快,投資少,不需專業(yè)施工隊伍2、 井筒裝備及地面建筑少,不需大型提升設備3、 井筒提升方便,并能減少井下石門長度4、 提升、維護、排水費用大,管路電纜鋪設長5、 人員升降慢6、 工業(yè)廣場不壓煤7、 地面運輸環(huán)節(jié)少,管理集中8、 運煤距國鐵近9、 井筒有效斷面小,通風條件差10、 施工受地質條件限制1、 施工復雜,建設慢,投資高,需專業(yè)施工隊伍2、 井筒裝備及地面建筑多,需大型立井提升設備3、 井筒延伸復雜,二水平井下石門較長4、 提升、維護、排水費用小,管路、電纜鋪設短5、 人員升降快6、 工業(yè)廣

38、場壓煤7、 地面運輸環(huán)節(jié)少,管理集中8、 運煤距國鐵近9、 井筒有效斷面大,通風條件好10、 施工不受地質條件限制1、 主井同I副井II2、 主井同I副井II3、 主井同I副井II4、 主井提升維護費用大排水費用低,管路電纜鋪設短。5、 人員升降快。6、 工業(yè)廣場壓煤。7、 地面運輸環(huán)節(jié)多,管理不集中。8、 運煤距國鐵近,但運料距國鐵遠。9、 主井同I副井II10、施工受地質條件限制。 從以上分析,方案的缺點是6、7、10三條顯著,而優(yōu)點是5條,其他優(yōu)缺點在、方案中都分別出現(xiàn),對、方案,優(yōu)缺點各有不同,先對、方案進行經(jīng)濟比較來決定優(yōu)劣。見表32,33,34,由于垂深、涌水量、通風方式采區(qū)巷道布

39、置均相同,故對通風排水費用沒做比較,對相同費用不做比較。另對立井增一項井筒裝備費,對斜井增加一項井筒鋪軌費用,列入其他費用,單價為立井主井4000元,副井3785元,斜井主井918.9元,副井1023.5元。表32井筒形式比較內容項目比較內容第一方案第二方案第一方案比第二方案增減主井形式及設施井筒位置主副井筒位于井田中央傾斜偏上部主斜井和副斜井均位于井田邊界煤層露頭附近井筒形式與斷面主副井筒均為立井,主井斷面直徑6.5m,副井斷面直徑6.5m主斜井斷面面積6.5,副斜井斷面15.5m2+44至第一水平長度主井井筒長度350m,需要140萬元副井井筒長度310m,需要117.4萬主斜井至開采水平

40、長度為814m,需要74.8萬,副斜井長度800m需要81.88萬+100.72萬主提升設備及容器主井采用一對16噸多繩箕斗 主斜井采用1.2m寬膠帶輸送機運輸煤炭. 電動機ZD-315/49與膠帶配套電機速度4 m/s2.5 m/s能力1000 t/h1200 t/h-200 t/h輔助提升副井采用一對1噸礦車雙層四車道多繩罐籠,一個材料罐籠帶平衡錘副斜井安設絞車,串車提升井底車場形式及工程量主副井比較接近,車場采用環(huán)形立式車場??傞L度約800m主副井處于同層位。距煤層底板較近,采用臥式井底車場,工程量約350m-450m運輸大巷及石門工程量運輸大巷920m軌道大巷835m運輸石門150m軌

41、道石門200m鋪軌1135m運輸大巷920m軌道大巷835m-200m軌道石門100m鋪軌935m煤柱量工業(yè)場地1.738Mt+1.738Mt生產(chǎn)經(jīng)營費用比較:表33井筒形式兩種方案生產(chǎn)經(jīng)營費用比較表生產(chǎn)經(jīng)營費用井下至底面運煤平均運距年運費2480m1765萬元2880m1700萬元-400m+65萬元運矸平均運距年運費2480m90萬元2880m107萬元-400m-17萬元井巷年圍護費用28萬元35.2萬元-7.2萬元合計1757萬元1920.2萬元+40.8萬元井巷工程量比較:表34百靈礦井筒形式兩種方案井巷工程量比較表序號項目第一方案第二方案第一方案比第二方案增減1主井井筒350m81

42、4m-464m2副井井筒300m800m-500m3風井15m15m04井底車場巷道800m200m+600m5運輸大巷及石門1785m1755m+30m6合計3250m3584m-334m方案比較結論:a、井筒位置:第一方案井筒位于井田中央接近儲量中心位置。第二方案的井筒位于井田邊界的煤層露頭附近,第一方案需要掘石門長度大,而第二方案井筒距離煤層近不需要掘石門而直接有大巷連接到井底煤倉。b、工程量:第一方案比第二方案初期節(jié)省工程量為334m。c、井巷貫通工期:兩方案主井與風井的貫通工程量基本相等,不易比較,但副井與大巷的貫通距離有明顯差別,明顯第一方案節(jié)省工期。d、基建費用:由于一方案在井巷

43、工程量上較二方案有明顯優(yōu)勢,但是基建費用較二方案多,二方案為優(yōu)。e、生產(chǎn)經(jīng)營費用:經(jīng)過經(jīng)濟比較,二方案比一方案每年節(jié)省生產(chǎn)經(jīng)營費用40.8萬元。二方案優(yōu)。f、 煤柱損失:第一方案工業(yè)廣場煤柱損失量1.738Mt,第二方案不壓煤。顯然斜井開拓工業(yè)廣場煤柱損失小得多。而工業(yè)廣場壓煤不利于井下采區(qū)巷道的布置。g、安全出口:第一方案缺乏斜井行人出口,而第二方案的兩斜井為理想的安全出口。h、主井提升能力:第一方案雖然滿足提升要求,而二方案斜井提升,潛力大且運費低。小結:雖然立井提升速度上有一定的優(yōu)勢,但是在運費上處于劣勢。綜上分析,斜井更為有優(yōu)勢,尤其是在運輸環(huán)節(jié),可實現(xiàn)連續(xù)運輸、并且行人出口多,還是雙

44、斜井井開拓較為合理。所以本設計礦井采用立井開拓。對于、方案,運營費基本上持平,但是副立井基建費用多于副斜井,并且有很大的壓煤量。總結:經(jīng)上分析,綜合考慮還是雙斜井開拓比較合理3、井筒位置的確定1、沿井田走向方向的位置:有兩種方案,方案為布置在儲量中央,方案為布置在幾何中央。方案的優(yōu)點是:處于儲量中央,兩翼產(chǎn)量分配均衡,使井田走向方向噸煤運輸費用低。缺點是:兩翼采區(qū)走向長度不等,對工作面區(qū)段運輸平巷設備選型不利,井口靠近鐵路,不利于布置工業(yè)廣場。方案優(yōu)點是:同方案缺點。缺點是:同方案優(yōu)點。通過以上分析,又因為實際儲量中央與幾何中央相差不太多,所以決定采用方案,沿井田走向方向處于井田幾何中央位置。

45、2、沿井田傾斜方向的位置:由于紅廟礦區(qū)多數(shù)為軟巖,為便于維護巷道的原則,將井筒布置在64煤層底板較堅硬的巖石中,和64煤層底板法向距離為30m以上,取最近處為30m。這樣在煤層底板較堅硬巖石中便于維護井筒。同時,可減少永久煤柱損失,可不留設井筒保護煤柱。井筒傾角:主井采用皮帶提升,大致與煤層角度相當,取主井的角度為14.5,副井與其角度相同。3、井口為之確定:依井筒傾向及煤層傾向,故將井筒布置在井田東翼,有以下好處:處于無煤區(qū),工業(yè)廣場不壓煤,不占農田和村莊。距國鐵近,有利于煤炭外運和各種材料的運輸。由于井田內無河流通過,沒有洪水的威脅,所以對井口的位置選擇沒有考慮是否處于最大洪水水位之上,(

46、當?shù)貨]有最大洪水水位記載),井口標高只需高出當?shù)厮幍乇順烁呒纯伞?.4 井筒特征本設計中井筒數(shù)目定為三條,主井采用皮帶提煤,副井采用串車、人車提升,提矸運料,運人兼入風,由于采用分區(qū)方式通風,雖礦井生產(chǎn)能力大,但是屬于低瓦斯礦井,所需風量也不大,并且若做中央風井要掘回風大巷工程量大,掘進費用大不經(jīng)濟,故沒設有中央風井。圖34主井斷面圖圖35副井斷面圖圖36風井斷面圖詳見表37。表37井筒特征表主 井副 井風井用 途提 煤提矸 運料 運人 入風回風 灌漿凈斷面6.6 m215.5 m215.89 m2掘進斷面13.0 m225.3 m222.05 m2井筒傾角14.514.590方 向N 90

47、WN 90WN 61WX468080246807624682048Y-67205.5-67205.5-67654Z+530530+530井田煤層底板標高在+145530m,垂高為385m,傾角平均為13.5斜長為1711m,依設計規(guī)范階段垂高在200350m,采區(qū)傾斜長度為6001000,可將井田劃分為兩個階段一個開采水平,330水平,+330以上水平為上山開采,+330水平以下為下山開采,階段垂高分別為200m、185m,這樣基本符合新設計規(guī)范要求。詳見井田開拓系統(tǒng)剖面圖。一階段斜長為911m,二階段斜長為800m,依設計規(guī)范緩傾斜綜采工作面長度150240m,劃分區(qū)段數(shù)為35個,符合規(guī)范要

48、求,本設計采用單水平開采水平的依據(jù)是:水平儲量滿足規(guī)范要求,1.8Mt/a礦井一水平服務年限不小于25年,階段斜長符合機械化采煤要求,可布置綜采工作面,水平巷道利用率高,能緩解采區(qū)接續(xù)緊張和井筒延伸頻繁不足,并且二階段為下山開采,可不做井筒延伸,由運煤運料直接與運輸大巷相連接,直接省了井筒的延伸費用。盡管在下山開采時存在通風排水的困難,但由于二階段儲量低,采區(qū)服務年限短,故影響不大,所以采用兩個階段一個開采水平而不采用兩個階段兩個開采水平。由于本井田煤層屬緩傾斜煤層故采用區(qū)段式劃分工作面長度。詳見表35。表35水平內劃分情況階段階段斜長階段煤柱區(qū)段煤柱巷道寬工作面長區(qū)段斜長區(qū)段數(shù)一上山911m

49、30m10m4m200m218m4二下山800m30m10m4m190m208m4h由于本井田煤層間距較近,見圖13 ,層間距50m,故采用集中大巷布置,由于紅廟礦區(qū)屬軟巖,為便于維護,將大巷布置到64煤層底板巖層中,又由于設計中通風方式為分區(qū)式,所以只采用單大巷布置,大巷距煤層底板間距一般1030m下式計算:h=( H/10 )K1 K 2式中H=250m K1 軟巖取1.0 K 2 13.5取1.0 所以h=(250/10)1.01.0=25m巷支護方式采用錨噴支護,巷道斷面特征見圖47。圖37 運輸大巷斷面圖圖38軌道大巷斷面圖表36運輸大巷端面技術指標掘進斷面16.6m2錨桿間距800

50、mm每m錨桿數(shù)15.0根凈斷面14.3m2錨深1600mm噴層厚度100mm水溝掘進斷面0.36m2錨桿排距1600mm水溝凈斷面0.20m2大巷運輸方式采用集中大巷采區(qū)石門布置,皮帶輸送機運煤,大巷斷面大,運矸運料用一噸固定式礦車及七噸架線式電機車,鐵軌為18/m,軌距600 mm,對大巷運輸方式選擇的依據(jù)是:1、由于設計生產(chǎn)能力不大,采用此種運輸方式能滿足要求。2、皮帶運輸井底車場布置簡單,巷道掘進量小。3、大巷設在距底板巖石25m中,受采動影響小。4、能解決煤、矸、物、人同時運輸問題,與副井運輸設備配套。5、大巷有效斷面大,行人通風有利。2.5 井底車場及硐室決定井底車場形式選擇的因素:1) 保證礦井的生產(chǎn)

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