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1、i 目錄 一般部分 1 礦井概況及井田地質(zhì)特征 .1 1.1 礦井概況 .1 1.1.1 地理位置與交通 .1 1.1.2 地形地貌 .1 1.1.3 主要河流 .1 1.2 井田地質(zhì)特征 .2 1.2.1 井田地形及勘探程度 .2 1.2.2 井田煤系地層概述及地質(zhì)綜合柱狀 .2 1.2.3 褶皺構(gòu)造及斷裂構(gòu)造 .2 1.2.4 巖漿入侵及其對(duì)煤層的影響 .2 1.2.5 井田的水文地質(zhì)特征 .3 1.3 煤層特征 .3 1.3.1 煤層埋藏條件 .3 1.3.2 煤的特征 .3 1.3.3 其它開(kāi)采技術(shù)條件 .4 1.4 本章小結(jié).6 2 井田境界及儲(chǔ)量 .8 2.1 井田境界.8 2.1
2、.1 井田邊界 .8 2.1.2 井田邊界的特征 .8 2.2 礦井工業(yè)儲(chǔ)量 .8 2.2.1 井田勘探類(lèi)型、鉆孔及勘探分布 .8 2.2.2 工業(yè)儲(chǔ)量計(jì)算 .8 2.3 礦井可采儲(chǔ)量 .8 2.3.1 井田內(nèi)各保護(hù)煤柱 .9 2.3.2 礦井可采儲(chǔ)量 .10 2.4 本章小結(jié).12 3 礦井工作制度和設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 .13 3.1 礦井工作制度.13 3.2 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 .13 3.2.1 確定礦井的年生產(chǎn)能力的依據(jù) .13 3.2.2 礦井設(shè)計(jì)年生產(chǎn)能力 .13 3.2.3 礦井服務(wù)年限 .13 3.2.4 井型校核 .14 3.3 本章小結(jié).15 4 井田開(kāi)拓 .16 4.
3、1 井田開(kāi)拓的基本問(wèn)題 .16 4.1.1 確定井硐形式、數(shù)目、位置及坐標(biāo) .16 ii 4.1.2 確定工業(yè)廣場(chǎng)位置 .18 4.1.3 開(kāi)采水平和階段高度的確定 .18 4.2 階段運(yùn)輸大巷位置的選擇 .19 4.3 井田開(kāi)拓方案的確定 .19 4.3 礦井基本巷道.25 4.3.1 井筒.25 4.3.2 井底車(chē)場(chǎng) .30 4.4 主要開(kāi)拓巷道.36 4.4.1 開(kāi)拓巷道布置方式.37 4.4.2 軌道大巷.38 4.4.3 運(yùn)輸大巷.41 4.4.4 回風(fēng)大巷.41 4.5 本章小結(jié).42 5 帶區(qū)巷道布置 .44 5.1 煤層地質(zhì)特征.44 5.1.1 煤層賦存特征.44 5.1.2
4、 煤層物理特征.44 5.1.3 煤層工業(yè)特征.45 5.1.4 煤層瓦斯及煤塵特征.46 5.2 帶區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng).47 5.2.1 仰斜開(kāi)采和俯斜開(kāi)采.47 5.2.2 工作面布置方式的確定.47 5.2.3 傾斜條帶長(zhǎng)度的確定.47 5.2.4 確定工作面長(zhǎng)度.48 5.2.5 帶區(qū)之間的接替方式.48 5.2.6 帶區(qū)巷道布置.48 5.2.7 帶區(qū)主要硐室布置.50 5.2.8 帶區(qū)運(yùn)輸、通風(fēng)生產(chǎn)系統(tǒng)的確定.53 5.3 帶區(qū)車(chē)場(chǎng)設(shè)計(jì).54 5.4 帶區(qū)采掘計(jì)劃.54 5.4.1 帶區(qū)主要巷道參數(shù)的確定.54 5.4.2 確定帶區(qū)生產(chǎn)能力.55 5.4.3 計(jì)算帶區(qū)回采率.56
5、 5.5 本章小結(jié).56 6 采煤方法 .57 6.1 采煤方法和回采工藝.57 6.1.1 采煤方法的選擇.57 6.1.2 工作面回采工藝及設(shè)備選型.59 6.1.3 端頭支護(hù)及超前支護(hù)方式 .63 6.1.4 回采工藝.64 6.1.5 各工藝過(guò)程注意事項(xiàng).65 6.1.6 采煤工作面正規(guī)循環(huán)作業(yè).67 6.2 回采巷道布置.70 iii 6.2.1 回采巷道布置方式.70 6.2.2 回采巷道斷面選擇及其掘進(jìn)方式.71 6.2.3 掘進(jìn)工作面主要設(shè)備.73 6.3 本章小結(jié).74 7 井下運(yùn)輸.75 7.1 礦井生產(chǎn)及地質(zhì)條件.75 7.2 礦井運(yùn)輸系統(tǒng).75 7.2.1 運(yùn)輸方式.7
6、5 7.2.2 運(yùn)輸系統(tǒng).75 7.3 井下主要運(yùn)輸設(shè)備選型驗(yàn)算.76 7.3.1 膠帶輸送機(jī)選型驗(yàn)算 .76 7.4 主要運(yùn)輸大巷運(yùn)輸設(shè)備選型與驗(yàn)算 .80 7.5 輔助運(yùn)輸大巷設(shè)備.81 7.5.1 設(shè)備選型依據(jù).81 7.5.2 井下輔助運(yùn)輸設(shè)備選型.81 7.5.3 列車(chē)組成計(jì)算.81 7.6 本章小結(jié).82 8 礦井提升 .83 8.1 概述.83 8.2 主副井提升.83 8.2.1 設(shè)計(jì)依據(jù).83 8.2.2 主副井提升.83 8.3 提升鋼絲繩的選擇計(jì)算.85 8.3.1 提升鋼絲繩的選擇.85 8.3.2 鋼絲繩的驗(yàn)算.87 8.4 提升機(jī)的選擇.88 8.4.1 摩擦輪的直
7、徑確定.88 8.4.2 提升機(jī)強(qiáng)度校驗(yàn).88 8.5 提升電動(dòng)機(jī)選擇.88 8.6 提升機(jī)與井筒的相對(duì)位置.89 8.6.1 塔式摩擦提升機(jī)的井塔高度.89 8.6.2 有導(dǎo)向輪式鋼絲繩對(duì)摩擦輪的圍包角.89 8.6.3 尾繩環(huán)高度.90 8.7 本章小結(jié).90 9 礦井通風(fēng)與安全 .92 9.1 礦井通風(fēng)系統(tǒng)選擇.92 9.1.1 礦井概況.92 9.1.2 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的基本要求.92 9.1.3 礦井通風(fēng)類(lèi)型的確定.93 9.1.4 設(shè)計(jì)服務(wù)范圍的確定.94 9.1.5 主要通風(fēng)機(jī)的工作方法.94 9.1.6 回采工作面通風(fēng)類(lèi)型的確定 .95 iv 9.2 全礦所需風(fēng)量的計(jì)算及其分配.
8、96 9.2.1 采煤工作面所需風(fēng)量的計(jì)算.96 9.2.2 掘進(jìn)工作面所需風(fēng)量.98 9.2.3 硐室所需風(fēng)量.99 9.2.4 其它巷道硐室所需風(fēng)量.100 9.2.5 礦井總風(fēng)量計(jì)算.100 9.2.6 風(fēng)量分配.100 9.3 礦井通風(fēng)阻力計(jì)算 .101 9.3.1 礦井通風(fēng)的兩種路線阻力路線.102 9.3.2 礦井通風(fēng)摩擦阻力計(jì)算.103 9.3.3 兩個(gè)時(shí)期的礦井總風(fēng)阻和總等積孔.104 9.4 礦井通風(fēng)設(shè)備的選擇 .106 9.4.1 選擇主要通風(fēng)機(jī).106 9.4.2 電動(dòng)機(jī)選型.108 9.5 礦井災(zāi)害防治 .109 9.5.1 井下防塵.109 9.5.2 瓦斯的預(yù)防必.
9、109 9.5.3 火災(zāi)的預(yù)防.110 9.5.4 水災(zāi)的預(yù)防.110 9.6 本章小結(jié).110 10 設(shè)計(jì)礦井基本技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) .111 10.1 本章小結(jié).111 參考文獻(xiàn) .112 專(zhuān)題部分 錨桿支護(hù)理論現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)探討 .113 1.國(guó)外錨桿支護(hù)理論 .114 1.1.懸吊理論1 .114 1.2.組合梁理論2 .114 1.3.組合拱理論 .115 1.4.最大水平應(yīng)力理論3 .116 2.國(guó)內(nèi)錨桿支護(hù)理論研究發(fā)展概況 .116 2.1.全長(zhǎng)錨固中性點(diǎn)理論4 .116 2.2.松動(dòng)圈理論5 .117 2.2.1.小松動(dòng)圈圍巖狀態(tài).117 2.2.2.中松動(dòng)圈圍巖狀態(tài).117 2.2
10、.3.大松動(dòng)圈圍巖狀態(tài).118 2.3.圍巖強(qiáng)度強(qiáng)化理論6 .118 2.4.錨固力與圍巖變形量關(guān)系理論7 .119 2.5.錨固平衡拱理論8 .119 3 我國(guó)錨桿支護(hù)技術(shù)發(fā)展中出現(xiàn)的問(wèn)題 .119 v 3.1 對(duì)錨桿支護(hù)機(jī)理的認(rèn)識(shí)亟待提高.119 3.2 錨桿與錨固劑的產(chǎn)品質(zhì)量不過(guò)關(guān),錨桿機(jī)具不配套.119 3.3 錨桿機(jī)具不配套.120 3.4 錨桿監(jiān)測(cè)儀器與監(jiān)測(cè)技術(shù)需要提高.120 3.5 錨桿檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)需要修改和完善 .120 3.6.錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)的片面性 .120 4.錨桿支護(hù)理論發(fā)展趨勢(shì) .121 5 對(duì)我國(guó)錨桿支護(hù)技術(shù)發(fā)展的展望 .121 5.1 進(jìn)一步完善錨桿支護(hù)理論和技術(shù) .
11、121 5.2 發(fā)展掘錨新機(jī)具.121 5.3 錨桿支護(hù)監(jiān)測(cè)技術(shù)及設(shè)計(jì)方法的研究.122 6 結(jié)束語(yǔ) .122 參考文獻(xiàn) .122 致 謝 .124 第 1 頁(yè) 共124頁(yè) 1 礦井概況及井田地質(zhì)特征 1.1 礦井概況 1.1.1 地理位置與交通 林南倉(cāng)井田位于河南省永城市境內(nèi),覆蓋城關(guān)鄉(xiāng)、城廂鄉(xiāng)的全部及侯嶺、雙橋、 十八里、將口鄉(xiāng)的一部分。南北長(zhǎng)約 5.4km,東西寬約 3.5km,勘探面積約 17km2, 生產(chǎn)能力為 1.5mt/a。 林南倉(cāng)五礦 宿縣 淮北市 茴村 薛湖 徐州市 商丘市 碭山 芒山 夏邑 永城市 順和 20 40 11700 11600 20 40 省 南 河 江 蘇 省
12、 省 徽 安 山 東 省 圖 1-1 林南倉(cāng)五礦交通位置 礦井北臨陳四樓井田,南接新橋井田,地理坐標(biāo)為:東經(jīng) 11617301162521,北緯 335352340035,交通位置如圖 1-1。 1.1.2 地形地貌 林南倉(cāng)井田位于淮河沖積平原的東部 ,地勢(shì)平坦,海拔標(biāo)高在+31+35m 之間, 相對(duì)高差 23m,微向東南傾斜。區(qū)內(nèi)新生界松散沉積物廣泛分布,厚度一般為 30m 左右。工業(yè)廣場(chǎng)標(biāo)高+35m。 1.1.3 主要河流 林南倉(cāng)井田內(nèi)地表水系不發(fā)育,僅有淮河支流的沱河從本區(qū)最北部自西向東流 過(guò),沱河源于商丘北側(cè)響河,雨季流量劇增,旱季干涸無(wú)水,屬季節(jié)性河流。實(shí)測(cè) 最高洪水位標(biāo)高+34.7
13、9m, (1963 年 8 月 9 日) ,年平均水位標(biāo)高+30.39m,最大流量 384m3/s(1963 年 8 月 9 日) ,年平均流量一般為 12m3/s。其上游永城市段常年關(guān) 第2頁(yè) 共124頁(yè) 閘蓄水,致使下游斷流無(wú)水。 本區(qū)地處中緯 34 附近,屬半干旱、半濕潤(rùn)季風(fēng)型氣候,蒸發(fā)量大于降雨量, 干濕差大,四季分明。年平均氣溫 14.3 ,日最高氣溫 41.5,日最低氣溫為- 23.4。年平均降水量 962.9,年最大降水量 1518.6,年最小降水量 556.2mm。大氣降水量多集中在 78 月份,可占全年降水量的 50%以上,年蒸發(fā)量 1808.9mm。永城地區(qū)受地震影響不大,
14、地震烈度小于 6 度。 1.2 井田地質(zhì)特征 1.2.1 井田地形及勘探程度 伏背斜的一部分,總體為一向西偏南的單斜構(gòu)造,傾角平緩,一般為 4.3 9.7。井田內(nèi)大部分區(qū)段發(fā)育有寬緩褶曲,局部地層走向和傾向有波狀起伏現(xiàn)象。 本井田累計(jì)完成鉆孔 335 個(gè),進(jìn)尺 191546.11 米,其中本隊(duì)施工鉆孔 305 個(gè),外單 位施工鉆孔 30 個(gè),精查鉆孔 119 個(gè),綜合驗(yàn)收評(píng)級(jí)結(jié)果甲級(jí) 87 個(gè),占 73.1%,乙 級(jí) 28 個(gè),占 23.5%,丙級(jí) 4 個(gè),占 3.4% 。全井田共穿煤層 729 層次,見(jiàn)煤點(diǎn)質(zhì)量 評(píng)級(jí)結(jié)果,甲級(jí) 249 個(gè),占 34.2%,乙級(jí) 479 個(gè),占 65.7%,丙
15、級(jí) 1 個(gè),占 0.1% 。 打薄打丟的煤層均經(jīng)測(cè)井補(bǔ)救合格。本井田的勘探類(lèi)型為二類(lèi)(偏簡(jiǎn)單)二型。依 據(jù)規(guī)范規(guī)定的工業(yè)指標(biāo)及同設(shè)計(jì)部門(mén)的水平劃分方案,選擇塊段法計(jì)算儲(chǔ)量。 1.2.2 井田煤系地層概述及地質(zhì)綜合柱狀 本井田含煤地層自下而上依次為上石炭統(tǒng)太原組,下二疊統(tǒng)山西組,下石盒子 組及上二疊統(tǒng)上石盒子組,如圖 1-2。 1.2.3 褶皺構(gòu)造及斷裂構(gòu)造 井田內(nèi)褶皺構(gòu)造均屬褶幅不大的隆起和凹陷。主要有:蔣閣向斜(短軸向斜) 、 馬崗背斜(短軸背斜) 、城郊向斜,其位于永城縣城東關(guān)及城廂鄉(xiāng)之東,馬崗背斜 之西總體走向近南北,兩翼傾角 10左右,呈構(gòu)造盆地狀。此外還有 f14、f5 兩個(gè) 斷層,
16、f14 斷層位于井田邊界,控制長(zhǎng)度約 4.3km,走向北東 80左右,傾向北傾 角 70,為一北盤(pán)下降的正斷層,中斷落差較大約 65m。f5 斷層位于井田東部,控 制長(zhǎng)度約 5km,北端延出井田外趨于消失,走向北北東 15左右,傾向南東東,傾 角 80,為一東盤(pán)下降的正斷層??傊?,北北東向斷層構(gòu)造居主導(dǎo)地位,其次是近 東西向構(gòu)造,局部發(fā)育有北西向構(gòu)造??傮w構(gòu)造特征是以寬緩褶皺為主,伴隨一定 數(shù)量的斷裂構(gòu)造,且多集中在表現(xiàn)明顯的背、向斜兩側(cè)。北部由于受小褶曲的影響, 呈波狀起伏,走向變化較大。地層產(chǎn)狀總趨勢(shì)向南西西方向傾斜,地層傾角一般在 4.39.7,個(gè)別地段(東南部蔣閣向斜一帶)達(dá) 2030
17、。褶皺和斷裂構(gòu)造呈北北 東向和近東西展布。 1.2.4 巖漿入侵及其對(duì)煤層的影響 本井田的巖漿巖與鄰區(qū)相比,雖然種類(lèi)不多,平均分布范圍不大,但在巖體所 第 3 頁(yè) 共124頁(yè) 及范圍內(nèi)的煤層煤質(zhì)都有一定影響。當(dāng)巖漿巖進(jìn)入煤系地層時(shí),常會(huì)沿著較松軟的 煤層侵入,使煤層遭受不同程度的影響,對(duì)于本井田的主要可采煤層二2煤層影響 不大,煤層基本上都可采。晚古生代中基性巖漿巖活動(dòng)比較強(qiáng)烈,并對(duì)煤層有一定 的破壞作用。 1.2.5 井田的水文地質(zhì)特征 新生界松散層劃分為四個(gè)含水層組及四個(gè)隔水層組,由于新生界底部砂層少, 富水性又弱,與基巖之間有平均厚 44.29m 的粘土隔水層,對(duì)礦床一般無(wú)充水影響。 煤
18、層頂板砂巖裂隙水是礦床主要直接充水的水源,但由于井田內(nèi)砂巖富水性很弱, 滲透性差,徑流滯緩,補(bǔ)給源不足,故對(duì)將來(lái)的礦床開(kāi)采一般不會(huì)造成太大的威脅。 太原組上段灰?guī)r是開(kāi)采二2煤層的間接充水含水層,二2煤底板下距 k3(l11灰 巖,平均厚 1.64m)平均距離 50m,距 l8灰?guī)r(平均厚 10.49m)平均距離 80m,l8 上距 l11一般平均在 30m 左右,其間又有泥巖,砂質(zhì)泥巖相隔,基本無(wú)水力聯(lián)系, 因此,如不受斷裂構(gòu)造影響,正常情況下不會(huì)造成突水。井田斷層富水性微弱,具 有一定的隔水性能,一般情況下不會(huì)發(fā)生大導(dǎo)水威脅。 綜上所述,本井田是一個(gè)與外部水力聯(lián)系微弱,補(bǔ)給不足的較完整的獨(dú)立
19、水文 地質(zhì)單元,開(kāi)采煤層遠(yuǎn)離地表水體,無(wú)流水影響,間接充水巖層“灰?guī)r”雖然單位 涌水量較大,局部在斷層處有與煤層對(duì)接的可能性,如留好煤柱,遠(yuǎn)離斷層,一般 是不會(huì)突水的,本礦井水文地質(zhì),工程地質(zhì)條件屬中等類(lèi)型。 礦井正常涌水量 180m3/h,考慮上段灰?guī)r突水,最大涌水量為 200m3/h,目前礦 井涌水量為 100m3/h。 1.3 煤層特征 1.3.1 煤層埋藏條件 本井田的主要含煤地層有下二疊統(tǒng)山西組(p1s) ,煤層總厚度平均 10.21m,總 的含煤系數(shù)為 5.93%。下二疊統(tǒng)山西組(p1s)含二煤組,由 13 個(gè)分層組成,分 層編號(hào)從下至上分別為二1、二2、二3,煤層平均總厚度為 8
20、.84m,含煤系數(shù)為 3.8%。 下石盒子組(p1x)含三煤組,由 47 個(gè)分層組成,分層編號(hào)從下至上分別為三 1、三21、三 22、三 3、三4、三5、 、三6及三7。煤層總厚度為 6.27m,含煤系數(shù)為 9.0%。井田內(nèi)二2、三1、三 22、 、三 4煤層為可采煤層,詳見(jiàn)煤層情況一覽表 。 煤層埋深大于 235m 時(shí),煤層基本正常,但局部較深的部位有風(fēng)化現(xiàn)象,參考鄰區(qū) 陳四樓井田所確定的風(fēng)化帶深度為 21m,故認(rèn)為本井田風(fēng)化帶的深度為 20m 合適。 1.3.2 煤的特征 三 1 煤層: 勘探厚度 2.83.2m,平均 3m,除局部煤層變薄、局部受沖刷缺 失外,實(shí)見(jiàn)煤厚、結(jié)構(gòu)與勘探階段相符
21、合,為全區(qū)可采煤層。 第4頁(yè) 共124頁(yè) 二 2 煤層: 勘探厚度 3.54.8m,平均 4m,為全區(qū)可采煤層。 二 2三 1 煤層層間距最大 90.14m,最小 75.10m,平均 80m。間距變異系數(shù) 77.78。井田東、西部間距較小,向中部逐漸增大。在中部間距較大區(qū)中間又有一 個(gè)形狀不規(guī)則的間距縮小區(qū)。 首采煤層二2煤層屬低灰分,特低硫,特低磷,高發(fā)熱量,易選的優(yōu)質(zhì)無(wú)煙煤。 首先可作為化工用煤,包括氣化用煤及發(fā)生爐煤氣用煤和化肥用煤,其次作為動(dòng)力 用煤及民用燃料等。 1.3.3 其它開(kāi)采技術(shù)條件 表 1-1 煤層情況一覽 煤 組 號(hào) 煤 層 編 號(hào) 煤 分 層 數(shù) 煤厚 最小最大 平 均
22、 (m) 間距 最小 最大 平 均 (m) 夾 矸 層 數(shù) 可 采 情 況 含 煤 系 數(shù) 煤層穩(wěn)定性 二31 0.20.40 0.30 0不可采不穩(wěn)定 1.405.10 2.91 二2 1 2 3.54.8 4 0 1 全區(qū)可 采 穩(wěn)定 二 煤 組 二1 1 2 0.20.55 0.40 23.040.08 30.470 1 不可采不穩(wěn)定 三 煤 三11 2.83.2 3 35.0267.1 49.53 0 全區(qū)可 采 3.8% 穩(wěn)定 第 5 頁(yè) 共124頁(yè) 二2 3.54.8 4 0.250.55 山 西 組 迭 系 生 二古 界系統(tǒng) 地 層 系 統(tǒng) 地層及標(biāo) 志層名稱(chēng) 柱 狀 煤層及標(biāo)志
23、層 厚度m間距m 地層厚度 m 太 石 炭 原 組系界 城郊煤礦綜合柱狀圖 1:1000 700.74 615.60- 315.20-615.30 515.04 220.40 50.82- 0.20.40 二1 二3 1.405.10 23.0140.08 三1 2.83.2 3 35.0267.1 圖 1-2 地質(zhì)綜合柱狀 第6頁(yè) 共124頁(yè) 表 1-2 可采煤層煤質(zhì)特征 注: 最小值最大值/算術(shù)平均值(樣品個(gè)數(shù)) (1)煤層頂?shù)装?三煤組煤層直接頂板,底板主要為薄層狀泥巖,砂質(zhì)泥巖,局部為粉砂巖,抗 壓強(qiáng)度一般小于 600kg/cm2(局部大于 600kg/cm2) ,穩(wěn)定性差,管理有一定
24、困難。 二2煤層直接頂,底板多為細(xì)中粒砂巖,厚層狀泥巖(厚度一般大于 5m) ,局 部為砂質(zhì)泥巖或落層狀泥巖,抗壓強(qiáng)度一般大于 600kg/cm2 ,巖石的完整性,穩(wěn)定 性較好,頂板易于管理,底板一般不易發(fā)生底鼓。 (2)瓦斯、煤塵等 井田中各煤層沼氣含量一般小于 0.5/t,屬低沼氣礦井。各煤層均無(wú)煤塵爆 3 m 炸危險(xiǎn)。各煤層均屬不自燃發(fā)火煤層。煤的硬度系數(shù)為 f = 1.2-2.4 。 (3)地溫 井田內(nèi)地溫僅隨深度的增加而增加。井田的平均地濁梯度為 2.670c/100m,從 地溫梯度看,淺部地溫梯度較高,深部地溫梯度較低。 從煤層地溫等值線圖上看出,等溫線與煤層底板等高線基本平行,煤
25、層 2 二 2 二 -500m 以淺的地溫一般低于 26。 1.4 本章小結(jié) 本章首先敘述礦區(qū)的地理位置、交通情況、地形地貌特征、地質(zhì)災(zāi)害、工農(nóng)業(yè) 發(fā)展情況,并且要簡(jiǎn)要說(shuō)明礦區(qū)氣候條件,包括年平均氣溫、最高溫度、最低溫度、 結(jié)凍期、凍土深度、降雨量、風(fēng)向、風(fēng)速等;同時(shí)具體交代了礦區(qū)地面河流、湖泊、 溝渠的分布、洪水位記錄、居民用水水源、水質(zhì)情況等。 其次敘述了本區(qū)井田地質(zhì)特征,主要包括井田地質(zhì)特征、井田范圍內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造、 礦區(qū)水文地質(zhì)情況。這些井田的基本地質(zhì)情況,是本礦設(shè)計(jì)的最基礎(chǔ)資料,也是整 個(gè)礦井規(guī)劃總的基礎(chǔ)。 原 煤精 煤煤 層 編 號(hào) 煤質(zhì) 牌號(hào) ad(% ) st.d(%) qnet.
26、ad (mj/kg) ag(%)vr(%)cc(%)hr(%) wy 8.64 35. 67 14.41 (178) 0.141 .05 0.498 (8) 20.732. 4 28.5 (155) 2.50 11.53 6.23 (147) 5.629. 86 7.80 (145) 91.039 5.29 92.76 (98) 3.244. 20 3.78 (101) 二2 tr 13.32 15. 01 14.35 (4) 0.101 .00 0.49 (8) 29.630. 4 29.9 (4) 3.97 8.96 6.58 (4) 10.031 0.72 10.41 (5) 90.52
27、9 1.70 91.23 (3) 3.944. 19 4.05 (3) 第 7 頁(yè) 共124頁(yè) 最后敘述了礦區(qū)煤系地層情況、煤層的埋藏條件,包括煤層走向、傾向和傾角 變化,煤層露頭深度及分化帶深度;煤層層數(shù)、煤的最大、最小和平均厚度,煤層 的最大、最小和平均間距,煤層的穩(wěn)定性、煤層特點(diǎn)、煤層編號(hào)和用途,煤層結(jié)構(gòu), 全礦井以及各煤層瓦斯涌出量,煤塵爆炸危險(xiǎn)性及爆炸指數(shù),煤的自燃傾向性。 第8頁(yè) 共124頁(yè) 2 井田境界及儲(chǔ)量 2.1 井田境界 2.1.1 井田邊界 在煤田劃分為井田時(shí),要保證各井田有合理的尺寸和境界,使煤田各部分都能 得到合理的開(kāi)發(fā)。煤田范圍劃分為井田的原則有: 1)井田的儲(chǔ)量,
28、煤層賦存情況及開(kāi)采條件要與礦井生產(chǎn)能力相適應(yīng); 2)保證井田有合理尺寸; 3)充分利用自然條件進(jìn)行劃分,如地質(zhì)構(gòu)造(斷層)等; 4)合理規(guī)劃礦井開(kāi)采范圍,處理好相鄰礦井間的關(guān)系。 2.1.2 井田邊界的特征 本井田的走向長(zhǎng)度最小約 4.9km,最大長(zhǎng)度約 5.4km,平均長(zhǎng)度約 5.15km。井 田的傾向長(zhǎng)度最大約 3.5km,最小長(zhǎng)度約 2.88km,平均長(zhǎng)度約 3.22km。井田的水平 寬度約 3.5km。經(jīng)過(guò)測(cè)量井田的水平面積為約 14.57k。 2.2 礦井工業(yè)儲(chǔ)量 2.2.1 井田勘探類(lèi)型、鉆孔及勘探分布 精查地質(zhì)報(bào)告查明了本井田的煤層賦存情況、構(gòu)造形態(tài)、煤質(zhì)及水文地質(zhì)條件。 井田勘
29、探類(lèi)型為中等。 2.2.2 工業(yè)儲(chǔ)量計(jì)算 經(jīng)圖紙實(shí)際測(cè)量和加和計(jì)算得井田面積為 14570850m2。煤容重為 1.4 t/m3,煤 層傾角平均 7,煤層總厚平均為 7m。 井田范圍內(nèi)的煤炭?jī)?chǔ)量是礦井設(shè)計(jì)的基本依據(jù),煤炭工業(yè)儲(chǔ)量由煤層面積、厚 度及容重相乘所得,其計(jì)算公式一般為: q=sm/cos (2-1) 式中: q為井田工業(yè)儲(chǔ)量,kt; s井田面積,km2; m煤層平均厚度,7m; 煤的容重,t/m3,1.4t/m3 煤層平均傾角,7; 則:zc=1457085071.4/cos7=143661910.7t。 本井田根據(jù)傾角相近共劃分 22 塊計(jì)算井田面積和工業(yè)儲(chǔ)量,過(guò)程如下表 2-1
30、2.3 礦井可采儲(chǔ)量 計(jì)算可采儲(chǔ)量時(shí),必須要考慮以下儲(chǔ)量損失; 1)工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱; 2)井田邊界煤柱損失; 第 9 頁(yè) 共124頁(yè) 3)采煤方法所產(chǎn)生煤柱損失和斷層煤柱損失; 4)建筑物、河流、鐵路等壓煤損失; 5)其它各種損失。 表 2-1 工業(yè)儲(chǔ)量分塊計(jì)算 /s/q/t 16.733500003453796.66 26.43250003204973.66 34.7102375010066600.08 46.05496005415748.03 54.5678412.56669000.8 66.16300006209156.60 76.09071008938546.29 84.313556
31、2513322626.41 99.0251812.52498523.47 108.0423000418639.22 115.42493752454769.35 1210116187.51156202.82 139.1277312.52752303.52 1410.32088002079755.18 155.6880962.58674834.01 165.74893754819705.70 173.92303502262669.71 184.61919337.518870291 196.8137025013523581.52 204.6199347519599186.36 214.3488125
32、4797128.28 227.61995001972426.70 =14.57085 =146927965.4t 總 s 2 km 總 q 2.3.1 井田內(nèi)各保護(hù)煤柱 (1)井田邊界保護(hù)煤柱 井田的人為邊界煤柱為: (5420+6265) 2071.4=2290.26 kt。 (2)礦井工業(yè)場(chǎng)地煤柱 根據(jù)煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范第 5-22 條:礦井工業(yè)場(chǎng)地的占地面積指標(biāo),應(yīng)不 小于下表的規(guī)定。 表 2-2 礦井工業(yè)場(chǎng)地的占地面積指標(biāo) 井型占地指標(biāo)(公頃/100kt) 大型井0.81.1 中型井1.31.8 小型井2.02.5 本礦的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為 1500kt/a,因此,參考表 2-2 取本礦井工
33、業(yè)場(chǎng)地的占地 第10頁(yè) 共124頁(yè) 面積為 1.0(公頃/100kt) ,那么本礦井的工業(yè)廣場(chǎng)的面積為 150000,一般認(rèn)為 工業(yè)廣場(chǎng)的形狀為矩形,則取工業(yè)廣場(chǎng)長(zhǎng)為 500m,寬為 300m。 參考城郊煤礦的井田地質(zhì)報(bào)告知本礦的基巖移動(dòng)角和松散移動(dòng)角如下表: 表 2-3 地質(zhì)開(kāi)采條件和巖層移動(dòng)角 地質(zhì)開(kāi)采條件 基巖移動(dòng)角/()松散移動(dòng)角 /() 井筒垂 深 煤層傾 角 煤層厚 度 松散層厚 度 430m6.37m30m7066.670 45 參考煤礦特殊開(kāi)采方法確定工業(yè)廣場(chǎng)的保護(hù)等級(jí)為級(jí),因其保護(hù)帶的寬 度為 20m,應(yīng)用垂直剖面法計(jì)算工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱的留設(shè)寬度,其具體作法如圖 2- 1。經(jīng)
34、過(guò)作圖可知工業(yè)廣場(chǎng)留設(shè)煤柱的形狀為梯形,計(jì)算并測(cè)得該梯形的上邊長(zhǎng)度 為 654.8m,下邊長(zhǎng)度為 729.4m,高為 927m。則梯形的面積為: s =(a+b)h/2 =(654.8+729.4)927/2 =6.415767105 工業(yè)廣場(chǎng)的保護(hù)煤柱量為: q=sh (2-1) 式中 q保護(hù)煤柱量,kt s保護(hù)煤柱的面積, 煤的容重,t/m,取 1.4 h煤層的厚度,m,為 7 將數(shù)據(jù)帶入式(2-1)得: q=6.4157671051.47 =6287451.66t 3)斷層煤柱 按斷層落差大小兩側(cè)各留一定水平寬度的安全煤柱。具體留設(shè)方法見(jiàn)表 2-4。 則井田邊界斷層煤柱: q=(3175
35、+3075)71.450=3062.5kt 井田內(nèi)部斷層煤柱:q1=770(30+30+15)71.4=565.95kt q2=480(30+30+20)71.4=376.32kt 總保護(hù)煤柱量為 p=2290.26+6287.45166+3062.5+565.95+376.32=12582.48166kt 2.3.2 礦井可采儲(chǔ)量 井田的可采儲(chǔ)量 z 按下式計(jì)算: z=(qp) c (2-5) 式中:q礦井工業(yè)儲(chǔ)量, 第 11 頁(yè) 共124頁(yè) p各種永久煤柱的儲(chǔ)量之和, p=12582.48166kt c采區(qū)回采率,厚煤層不低于 0.75;中厚煤層不低于 0.80。薄 煤層不低于 0.85;
36、設(shè)計(jì)開(kāi)采的二2煤層屬厚煤層,采區(qū)回采率取為 0.75。 則計(jì)算可采儲(chǔ)量為: z=(qp) c=(146927965.412582481.66)0.75=100759112.8t 表 2-4 斷層保護(hù)煤柱留設(shè)方法 斷層落差 h留設(shè)尺寸 h50m50m 30mh50m30m h30m不留設(shè)煤柱 圖 2-1 垂直剖面法計(jì)算工廣保護(hù)煤柱 第12頁(yè) 共124頁(yè) 2.4 本章小結(jié) 井田境界的劃分應(yīng)充分利用自然條件,如利用大斷層作為井田的邊界,或利用 河流、湖泊、鐵路等劃分井田邊界;在煤層傾角變化很大處,也可以作為井田邊界。 同時(shí),考慮到與臨近礦井的地理和生產(chǎn)關(guān)系,應(yīng)當(dāng)人為地劃分井田境界。 礦井資源/儲(chǔ)量是
37、煤的視密度、煤田面積、煤層厚度的乘積。 礦井工業(yè)儲(chǔ)量是指井田范圍內(nèi)煤層厚度、煤質(zhì)、以及地質(zhì)條件了解的比較清楚、 勘探程度較高的 a 級(jí)、b 級(jí)、c 級(jí)儲(chǔ)量之和,它是礦井設(shè)計(jì)和投資的依據(jù)。a 級(jí)、b 級(jí)儲(chǔ)量又稱(chēng)為高級(jí)儲(chǔ)量。同時(shí),隨著國(guó)土資源部新的礦產(chǎn)資源/儲(chǔ)量分類(lèi)方法的頒 布,應(yīng)適時(shí)地對(duì)已生產(chǎn)礦井資源/儲(chǔ)量進(jìn)行套改計(jì)算,本礦為新建礦井,在按原分 類(lèi)方法分類(lèi)的基礎(chǔ)上,又對(duì)礦井的資源/儲(chǔ)量進(jìn)行套改。 礦井可采儲(chǔ)量指的是礦井工業(yè)儲(chǔ)量中,去除永久保安煤柱損失煤量,并考慮一 定礦井生產(chǎn)損失煤量系數(shù)(即回采率)后,實(shí)際能夠產(chǎn)出的煤炭量,即就是能轉(zhuǎn)化 為實(shí)際經(jīng)濟(jì)效果的資源/儲(chǔ)量。礦井保安煤柱損失量主要包括,礦
38、井工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù) 煤柱、井田地質(zhì)構(gòu)造保護(hù)煤柱、礦井主要巷道保護(hù)煤柱等所占用的煤炭損失量;礦 井生產(chǎn)時(shí)的損失煤量主要包括,采煤時(shí)由于井下條件變化,引起的煤炭回采率降低 和煤炭在運(yùn)輸過(guò)程中存在的運(yùn)輸損失量。 第 13 頁(yè) 共124頁(yè) 3 礦井工作制度和設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 3.1 礦井工作制度 根據(jù)煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范第 2-4 條:礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力按年工作日 330 天計(jì) 算,每天 4 班作業(yè),每天凈提升時(shí)間為 16 小時(shí)。因此規(guī)定本礦井年工作日數(shù)為 330 天,每日出煤 3 班,一班檢修,每班工作 6 小時(shí),礦井每晝夜凈提升 16 小時(shí)。 3.2 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 3.2.1 確定礦井的年生產(chǎn)能力
39、的依據(jù) 煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范第 2.2.1 條規(guī)定:礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力應(yīng)根據(jù)資源條 件、開(kāi)采條件、技術(shù)裝備、經(jīng)濟(jì)效益及國(guó)家對(duì)煤炭的需求等因素,經(jīng)多方案比較或 系統(tǒng)優(yōu)化后確定。 礦區(qū)規(guī)模可依據(jù)以下條件確定: 1)資源情況:煤田地質(zhì)條件簡(jiǎn)單,儲(chǔ)量豐富,應(yīng)加大礦區(qū)規(guī)模,建設(shè)大型礦 井。煤田地質(zhì)條件復(fù)雜,儲(chǔ)量有限,則不能將礦區(qū)規(guī)模定得太大; 2)開(kāi)發(fā)條件:包括礦區(qū)所處地理位置(是否靠近老礦區(qū)及大城市) ,交通(鐵 路、公路、水運(yùn)) ,用戶(hù),供電,供水,建筑材料及勞動(dòng)力來(lái)源等。條件好者,應(yīng) 加大開(kāi)發(fā)強(qiáng)度和礦區(qū)規(guī)模,否則應(yīng)縮小規(guī)模; 3)國(guó)家需求:對(duì)國(guó)家煤炭需求量(包括煤中煤質(zhì)、產(chǎn)量等)的預(yù)測(cè)是確定礦 區(qū)規(guī)
40、模的一個(gè)重要依據(jù); 4)投資效果:投資少、工期短、生產(chǎn)成本低、效率高、投資回收期短的應(yīng)加 大礦區(qū)規(guī)模,反之則縮小規(guī)模。 3.2.2 礦井設(shè)計(jì)年生產(chǎn)能力 參考煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范可知,礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力主要類(lèi)型有: 大型礦井:1.2、1.5、1.8、2.4、3.0(mt/a)及以上 中型礦井:0.45、0.6、0.9(mt/a) 小型礦井:9、15、21、30(萬(wàn)噸/年) 本井田儲(chǔ)量豐富,設(shè)計(jì)開(kāi)采煤層賦存穩(wěn)定,煤層厚度大部分比較穩(wěn)定,首采煤 層屬厚煤層(4m);煤層平均傾角小,屬近水平煤層。因地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單,同時(shí)煤田范 圍較大,開(kāi)采技術(shù)好的礦井適合布置大型礦井。因此,初步確定礦井的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能 力為 1.
41、5mt/a。 3.2.3 礦井服務(wù)年限 礦井服務(wù)年限必須與井型相適應(yīng)。 礦井可采儲(chǔ)量zk、設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力a礦井服務(wù)年限t三者之間的關(guān)系為: tzk /(ak) (3-1) 式中: t礦井服務(wù)年限,a; 第14頁(yè) 共124頁(yè) zk礦井可采儲(chǔ)量,t; a設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力,t; k礦井儲(chǔ)量備用系數(shù),取 1.3。 確定井型時(shí)需要考慮備用系數(shù)的原因是,礦井各生產(chǎn)環(huán)節(jié)有一定的儲(chǔ)備能力, 礦井投產(chǎn)后,產(chǎn)量迅速提高;局部地質(zhì)條件變化,使儲(chǔ)量減少;有的礦井由于技術(shù) 原因,使采出率降低,從而減少了儲(chǔ)量。 則,礦井服務(wù)年限為: t =100759112.8/15000001.3 =52 a 服務(wù)年限符合要求。 3.2.4
42、 井型校核 下面按礦井的實(shí)際煤層開(kāi)采能力,各輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能力,儲(chǔ)量條件及安全條 件因素對(duì)井型進(jìn)行校核: 1)煤層開(kāi)采能力 礦井的開(kāi)采能力取決于回采工作面和采區(qū)的生產(chǎn)能力,根據(jù)本設(shè)計(jì)第四章(礦 井開(kāi)拓)與第六章(采煤方法)的設(shè)計(jì)可知,該礦由于煤層地質(zhì)條件較好,二2煤 厚度較厚,布置一個(gè)綜合機(jī)械化采煤工作面完全可以達(dá)到本設(shè)計(jì)的產(chǎn)量。 2)輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能力校核 本礦井為大型礦井,開(kāi)拓方式為立井開(kāi)拓,主井提升容器為兩對(duì) 12t 提升箕斗, 運(yùn)煤能力和大型設(shè)備的下放可以達(dá)到設(shè)計(jì)井型的要求。工作面生產(chǎn)的原煤一律用強(qiáng) 力膠帶輸送機(jī)運(yùn)到帶盤(pán)區(qū)(采區(qū))煤倉(cāng),運(yùn)輸能力也很大,自動(dòng)化程度較高。輔助 運(yùn)輸采用雙層
43、罐籠,大巷輔助運(yùn)輸采用 600mm 軌距的 1.5t 固定車(chē)廂式礦車(chē),同時(shí) 本礦井井底車(chē)場(chǎng)調(diào)車(chē)方便,通過(guò)能力大,滿(mǎn)足矸石,材料和人員的調(diào)動(dòng)要求。所以 各輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)完全可以達(dá)到設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力的要求。 3)通風(fēng)安全條件的校核 本礦井無(wú)煤塵爆炸性,瓦斯含量低,屬于低瓦斯礦井。水文地質(zhì)條件中等,在 副井中鋪設(shè)兩趟水管路可以滿(mǎn)足排水要求。礦井早期采用中央并列式通風(fēng),有專(zhuān)門(mén) 的風(fēng)井,可以滿(mǎn)足要求。副井進(jìn)風(fēng),回風(fēng)大巷回風(fēng),工作面采用后退式 u 型通風(fēng), 通過(guò)第九章的通風(fēng)設(shè)計(jì)知可以滿(mǎn)足通風(fēng)需要。 4)礦井的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力與服務(wù)年限相適應(yīng),才能獲得好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。本 設(shè)計(jì)采用立井單水平開(kāi)拓 煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范
44、給出了井型和服務(wù)年限的對(duì)應(yīng)要求,見(jiàn)表 3-1。本 礦井的設(shè)計(jì)服務(wù)年限符合規(guī)定。 第 15 頁(yè) 共124頁(yè) 表 3-1 我國(guó)各類(lèi)井型的礦井和第一水平設(shè)計(jì)服務(wù)年限 第一開(kāi)采水平服務(wù)年限(a)礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn) 能力(萬(wàn) t/a) 礦井設(shè)計(jì)服務(wù) 年限(a) 煤層傾角 45 600 及以上7035 3005006030 12024050252015 459040201515 930各省自定 3.3 本章小結(jié) 采煤工作面周而復(fù)始地完成破煤、裝煤、運(yùn)煤、支護(hù)和處理采空區(qū)等工序的過(guò) 程稱(chēng)為采煤循環(huán)。一般炮采和普采工作面完成一個(gè)采煤循環(huán)的標(biāo)志是回柱放頂,綜 采工作面完成一個(gè)采煤循環(huán)的標(biāo)志是移架。 確定礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能
45、力需要考慮的主要因素有儲(chǔ)量條件、儲(chǔ)量條件、采煤工藝 與礦井技術(shù)裝備水平、礦山經(jīng)濟(jì)及社會(huì)因素等。參考采礦工程設(shè)計(jì)手冊(cè) ,本礦 資源儲(chǔ)量較為豐富、地質(zhì)條件簡(jiǎn)單、礦井生產(chǎn)能力大、開(kāi)采技術(shù)條件好,故宜建大 型礦井。 隨著社會(huì)進(jìn)步和勞動(dòng)制度改革,目前綜采多采用“四六”工作制,每班工作 6 小時(shí),三班出煤,一般檢修準(zhǔn)備,以縮短煤礦工人的輔助勞動(dòng)時(shí)間,減輕煤礦工人 的勞動(dòng)強(qiáng)度。因此,本礦井工作制度設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)時(shí)采用“四六”工作制,即三班采煤, 一班準(zhǔn)備檢修,每班凈工作時(shí)間為 6 個(gè)小時(shí)。 大型礦井年工作日為 330 天, “四六”制作業(yè),服務(wù)年限不小于 50a,第一水平 服務(wù)年限不小于 25a。按照煤炭工業(yè)礦井
46、設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定“礦井每晝夜凈提升時(shí) 間 16 小時(shí)。這樣充分考慮了礦井的富裕系數(shù),防止礦井因提升能力不足而影響礦 井的增產(chǎn)或改擴(kuò)建。因此,本礦設(shè)計(jì)每晝夜凈提升時(shí)間為 16 小時(shí)。 第16頁(yè) 共124頁(yè) 4 井田開(kāi)拓 井田開(kāi)拓是在總體設(shè)計(jì)已經(jīng)劃定的井田范圍內(nèi),根據(jù)精查地質(zhì)報(bào)告和其它補(bǔ)充 資料,具體體現(xiàn)在總體設(shè)計(jì)合理原則,將主要巷道由地表進(jìn)入煤層,為開(kāi)采水平服 務(wù)所進(jìn)行的井巷布置和開(kāi)掘工程。其中包括確定主、副井和風(fēng)井的井筒形式、深度、 數(shù)量、位置、階段高度、大巷位置、采(帶)區(qū)劃分以及開(kāi)采順序與通風(fēng)運(yùn)輸系統(tǒng)。 4.14.1 井田開(kāi)拓的基本問(wèn)題井田開(kāi)拓的基本問(wèn)題 井田開(kāi)拓是指在井田范圍內(nèi),為了采煤,從
47、地面向地下開(kāi)拓一系列巷道進(jìn)入煤 體,建立礦井提升、運(yùn)輸、通風(fēng)、排水和動(dòng)力供應(yīng)等生產(chǎn)系統(tǒng)。這些用于開(kāi)拓的井 下巷道的形式、數(shù)量、位置及其相互聯(lián)系和配合稱(chēng)為開(kāi)拓方式。合理的開(kāi)拓方式需 要對(duì)技術(shù)可行的幾種開(kāi)拓方式進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,才能確定。 本礦井開(kāi)拓方式的確定,主要考慮到以下因素: 1) 地形平坦,地勢(shì)高差小,有內(nèi)澇威脅; 2) 煤層埋深較大,且表土層厚度大,平均 30 m; 3) 第四系覆蓋層較厚,井筒需要特殊鑿井方法施工;為防止第四系水潰入井 下,需留設(shè)合理的防水煤柱; 4) 太原組灰?guī)r水壓較大,水量相對(duì)豐富,巖溶裂隙比較發(fā)育,選擇井筒位置 時(shí)需留有足夠的隔水巖柱; 5) 本礦井為低瓦斯礦井。
48、 確定開(kāi)拓問(wèn)題,需根據(jù)國(guó)家政策,綜合考慮地質(zhì)、開(kāi)采技術(shù)等諸多條件,經(jīng)全 面比較后才能確定合理的方案。在解決開(kāi)拓問(wèn)題時(shí),應(yīng)遵循下列原則: 1) 貫徹執(zhí)行國(guó)家有關(guān)煤炭工業(yè)的技術(shù)政策,為早出煤、出好煤高產(chǎn)高效創(chuàng)造 條件。在保證生產(chǎn)可靠和安全的條件下減少開(kāi)拓工程量;尤其是初期建設(shè)工程量, 節(jié)約基建投資,加快礦井建設(shè)。 2) 合理集中開(kāi)拓部署,簡(jiǎn)化生產(chǎn)系統(tǒng),避免生產(chǎn)分散,做到合理集中生產(chǎn)。 3) 合理開(kāi)發(fā)國(guó)家資源,減少煤炭損失。 4) 必須貫徹執(zhí)行煤礦安全生產(chǎn)的有關(guān)規(guī)定。要建立完善的通風(fēng)、運(yùn)輸、供電 系統(tǒng),創(chuàng)造良好的生產(chǎn)條件,減少巷道維護(hù)量,使主要巷道經(jīng)常保持良好狀態(tài)。 5) 要適應(yīng)當(dāng)前國(guó)家的技術(shù)水平和
49、設(shè)備供應(yīng)情況,并為采用新技術(shù)、新工藝、 發(fā)展采煤機(jī)械化、綜掘機(jī)械化、自動(dòng)化創(chuàng)造條件。 6) 根據(jù)用戶(hù)需要,應(yīng)照顧到不同煤質(zhì)、煤種的煤層分別開(kāi)采,以及其它有益 礦物的綜合開(kāi)采。 4.1.1 確定井硐形式、數(shù)目、位置及坐標(biāo) 1)井筒形式的確定 第 17 頁(yè) 共124頁(yè) 井筒形式有三種:平硐、斜井、立井。一般情況下,平硐最簡(jiǎn)單,斜井次之, 立井最復(fù)雜。 (1)平硐開(kāi)拓受地形跡埋藏條件限制,只有在地形條件合適,煤層賦存較高 的山嶺、丘陵或溝谷地區(qū),且便于布置工業(yè)場(chǎng)地和引進(jìn)鐵路,上山部分儲(chǔ)量大致能 滿(mǎn)足同類(lèi)井型水平服務(wù)年限要求。 (2)斜井開(kāi)拓與立井開(kāi)拓相比:井筒施工工藝、施工設(shè)備與工序比較簡(jiǎn)單, 掘進(jìn)
50、速度快,井筒施工單價(jià)低,初期投資少;地面工業(yè)建筑、井筒裝備、井底車(chē)場(chǎng) 及硐室都比立井簡(jiǎn)單,井筒延深施工方便,對(duì)生產(chǎn)干擾少,不易受底板含水層的威 脅;主提升膠帶化有相當(dāng)大的提升能力,可滿(mǎn)足特大型礦井主提升的需要;斜井井 筒可作為安全出口,井下一旦發(fā)生透水事故等,人員可迅速?gòu)木渤冯x。缺點(diǎn)是: 斜井井筒長(zhǎng),提升深度有限,輔助提升能力小;通風(fēng)路線長(zhǎng)、阻力大、管線長(zhǎng)度大; 斜井井筒通過(guò)富含水層、流沙層施工技術(shù)復(fù)雜。 (3)立井開(kāi)拓不受煤層傾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然條件的限制, 在采深相同的的條件下,立井井筒短,提升速度快,提升能力大,對(duì)輔助提升特別 有利,井筒斷面大,可滿(mǎn)足高瓦斯礦井、煤與瓦斯
51、突出礦井需風(fēng)量的要求,且阻力 小,對(duì)深井開(kāi)拓極為有利;當(dāng)表土層為富含水層或流沙層時(shí),立井井筒比斜井容易 施工;對(duì)地質(zhì)構(gòu)造和煤層產(chǎn)狀均特別復(fù)雜的井田,能兼顧深部和淺部不同產(chǎn)狀的煤 層。主要缺點(diǎn)是立井井筒施工技術(shù)復(fù)雜,需用設(shè)備多,要求有較高的技術(shù)水平,井 筒裝備復(fù)雜,掘進(jìn)速度慢,基本建設(shè)投資大。 由于地表是平原,煤層埋深較大,本礦井只能用立井開(kāi)拓。根據(jù)礦井提升的需 要與本礦的地質(zhì)條件,及煤礦安全規(guī)程的規(guī)定,設(shè)立主副井筒各一個(gè),風(fēng)井一 個(gè),主井用來(lái)提升煤炭,副井用來(lái)運(yùn)送人員、材料、矸石,風(fēng)井用來(lái)通風(fēng)等。本礦 井瓦斯涌出量小,且礦井采用帶區(qū)式開(kāi)采,井田面積不大,通過(guò)第九章的比較,采 用中央并列式。 2
52、)井筒位置的確定 井筒位置的確定原則: (1)有利于第一水平的開(kāi)采,并兼顧其他水平,有利于井底車(chē)場(chǎng)和主要運(yùn)輸 大巷的布置,石門(mén)工程量少; (2)有利于首采區(qū)布置在井筒附近的富煤階段,首采區(qū)少遷村或不遷村; (3)井田兩翼儲(chǔ)量基本平衡; (4)井筒不宜穿過(guò)厚表土層、厚含水層、斷層破碎帶、煤與瓦斯突出煤層或 軟弱巖層; 本礦井在二2煤層底板下部 230m 處有一太原組灰?guī)r承壓含水層,壓力大,水量 也較大,設(shè)計(jì)時(shí)須使井筒、井底車(chē)場(chǎng)與該承壓水之間有一定厚度的保護(hù)層,本礦井 第18頁(yè) 共124頁(yè) 采用單水平開(kāi)采。因此,無(wú)需避開(kāi)太原組承壓含水層的影響,依據(jù)本礦實(shí)際條件, 主副井筒選址考慮布置在儲(chǔ)量中心和盡
53、量減少工廣壓煤。經(jīng)后面方案比較確定主、 副井筒位置大致位于井田中央,井田傾向的中上部。由于本礦井采用中央并列式回 風(fēng),副井進(jìn)風(fēng),風(fēng)井回風(fēng)。 風(fēng)井位置的選擇 為了盡可能的少壓煤和減小通風(fēng)阻力,縮短通風(fēng)路線,因此將風(fēng)井布置在工業(yè) 廣場(chǎng)內(nèi)。 4.1.2 確定工業(yè)廣場(chǎng)位置 礦井工業(yè)廣場(chǎng)屬于一級(jí)保護(hù)建筑,工業(yè)場(chǎng)地的選擇主要考慮以下因素。 (1)盡量位于儲(chǔ)量中心,使井下有合理的布局。 (2)處于當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向的上風(fēng)向,避免空氣污染。 (3)占地面積盡量小,盡量做到不搬遷村莊。 (4)盡量布置在地勢(shì)比較平坦、地質(zhì)條件較好的區(qū)域,同時(shí)工業(yè)場(chǎng)地的標(biāo)高要 高于歷年最高洪水位。 (5)盡量減少工業(yè)廣場(chǎng)壓煤量。 綜合以
54、上五條原則,結(jié)合本礦的具體情況,井田中部的地面標(biāo)高為最高并且遠(yuǎn) 離村莊,因此把工業(yè)廣場(chǎng)選在井田的中部偏上。 1)布置要求 (1)工業(yè)廣場(chǎng)地應(yīng)具有穩(wěn)定的工程地質(zhì)條件,避開(kāi)法定保護(hù)的文物古跡,風(fēng) 景區(qū)、內(nèi)澇低洼區(qū)和采空區(qū),不受巖崩、滑坡、泥石流和洪水等災(zāi)害威脅; (2)工業(yè)場(chǎng)地應(yīng)少占耕地,少壓煤; (3)距水源,電源較近,礦井鐵路專(zhuān)用線短,道路布置合理。 2)工業(yè)場(chǎng)地位置 結(jié)合以上要求,根據(jù)井筒位置,工業(yè)場(chǎng)地的布置: (1)井田走向的中央和傾向的中上部; (2)工業(yè)廣場(chǎng)的保護(hù)煤柱的短邊與 f4 斷層重合。 3)工業(yè)場(chǎng)地形狀、面積 工業(yè)場(chǎng)地的形狀和面積:根據(jù)工業(yè)場(chǎng)地占地面積指標(biāo),確定地面工業(yè)場(chǎng)地的占
55、 地面積為 15 公頃,形狀為矩形,長(zhǎng) 500 m,寬 300 m,為矩形斷面。 4.1.3 開(kāi)采水平和階段高度的確定 本礦井煤層露頭標(biāo)高為-280m,煤層埋藏最深處達(dá)-580m,垂直高度達(dá) 300m,根 據(jù)煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定,緩傾斜、傾斜煤層的階段垂高為 200350m, 根據(jù)本礦井的實(shí)際條件,結(jié)合階段斜長(zhǎng)考慮,決定本礦井首采煤層采用俯斜加仰斜 開(kāi)采。 第 19 頁(yè) 共124頁(yè) 本礦井為大型礦井,井田可采儲(chǔ)量有限,故借鑒現(xiàn)有礦井的經(jīng)驗(yàn)確定開(kāi)采水平 的數(shù)目為兩個(gè)。 合理的開(kāi)采水平垂高應(yīng)以合理的階段垂高(斜長(zhǎng))為前提,并使開(kāi)采水平有合 理的服務(wù)年限,有利于礦井水平和采區(qū)的接替,還要有較好的
56、技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。設(shè)計(jì) 時(shí)主要考慮以下因素: (1)階段斜長(zhǎng) 目前,煤炭運(yùn)輸、輔助提升、行人條件和合理的區(qū)段數(shù)目是制約階段斜長(zhǎng)的主 要因素,階段斜長(zhǎng)在隨著先進(jìn)設(shè)備的不斷出現(xiàn)有加大的趨勢(shì),目前帶區(qū)式準(zhǔn)備上山 部分分帶斜長(zhǎng)一般為 1000-1500m,有的達(dá)到 2000-6000m;下山部分分帶斜長(zhǎng)為 700-1200m。 (2)有利于帶區(qū)正常接替 階段斜長(zhǎng)增長(zhǎng),帶區(qū)儲(chǔ)量多,帶區(qū)服務(wù)年限長(zhǎng)對(duì)開(kāi)采接替有利。 (3)經(jīng)濟(jì)上有利的水平垂高 開(kāi)采水平垂高過(guò)小,造成嚴(yán)重的采掘失調(diào),合理的增加水平垂高,可以減少水 平數(shù)目,減少基建工程量,目前我國(guó)礦井一般的階段垂高如表 4-1 所示。 根據(jù)本礦實(shí)際情況,煤層傾角較
57、小,平均為 7 左右,煤田的傾向長(zhǎng)度比較短, 因此水平的垂高取 300m。 4.2 階段運(yùn)輸大巷位置的選擇 由于本礦井采用單水平開(kāi)采,運(yùn)輸大巷,輔助運(yùn)輸大巷,回風(fēng)大巷的使用年限 達(dá)數(shù)十年以上,為了便于維護(hù)和使用,應(yīng)不受開(kāi)采個(gè)煤層的采動(dòng)影響。 表 4-1 我國(guó)礦井階段垂高 井型緩傾斜煤層/m傾斜煤層/m急傾斜煤層/m 大中型礦井200350200350200150 小型礦井601008012080120 大巷布置在煤層中的優(yōu)點(diǎn)是:容易施工,掘進(jìn)速度快,掘進(jìn)費(fèi)用低,便于機(jī)械 化作業(yè),掘進(jìn)中可以進(jìn)一步探明煤層變化情況和地質(zhì)構(gòu)造。缺點(diǎn)是巷道受采動(dòng)影響, 維護(hù)困難,維護(hù)費(fèi)用高,大巷兩側(cè)要留 30m40m
58、 煤柱,煤炭損失較大,采區(qū)發(fā)生 火災(zāi)時(shí),不易密封。 大巷布置在巖層中的優(yōu)點(diǎn)是:巷道維護(hù)條件好,維護(hù)費(fèi)用低,巷道施工能按要 求保持一定的方向和坡度;少留煤柱或不留煤柱,減少煤炭損失,便于設(shè)置煤倉(cāng); 在有瓦斯突出和自然發(fā)火危險(xiǎn)的礦井中,采區(qū)封閉好。缺點(diǎn)是巖石工程量大,掘進(jìn) 施工困難,掘進(jìn)速度慢,掘進(jìn)費(fèi)用高。 綜合以上各方面的因素,大巷布置在巖層中維護(hù)上占有很大的優(yōu)勢(shì),因此,本 礦井階段運(yùn)輸大巷布置在二2煤層底板巖層中,巖層巖性比較穩(wěn)定。 第20頁(yè) 共124頁(yè) 4.3 井田開(kāi)拓方案的確定 本井田地形平坦,表土較薄且?guī)r層巖性穩(wěn)定,所以采用立井開(kāi)拓,井下生產(chǎn)費(fèi) 用較低的原則確定了井筒位于井田走向中部,傾
59、向中偏上部。采用一個(gè)主立井,一個(gè) 副立井和一個(gè)風(fēng)井。限于本井田的儲(chǔ)量而少壓煤原則采用風(fēng)井布置在工業(yè)廣場(chǎng)內(nèi), 并且整個(gè)礦井服務(wù)年限中早期采用中央并列式通風(fēng)方式,后期采用中央邊界式通風(fēng) 方式。立井井筒采用普通方法施工。根據(jù)井田條件和礦井設(shè)計(jì)規(guī)范的有關(guān)規(guī)定,本 井田可劃分為兩個(gè)水平,階段內(nèi)煤層傾角較小采用帶區(qū)的準(zhǔn)備方式,本礦井為一井 一面的高產(chǎn)高效礦井,因此只需在生產(chǎn)采區(qū)布置一個(gè)工作面和一個(gè)備用面,可以滿(mǎn) 足生產(chǎn)任務(wù)。 根據(jù)煤層賦存情況和礦井可采儲(chǔ)量,遵照礦井設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定,將礦井生產(chǎn)能力 確定為 150 萬(wàn) t/a,儲(chǔ)量備用系數(shù)按 1.3 計(jì)算,因?yàn)楸揪镏萍s備用系數(shù)的因素相對(duì) 較少??梢灾辣镜V井
60、的服務(wù)年限為 52a,本井田的主要可采煤層為二2煤層和三1 煤層,為多煤層開(kāi)采,大巷布置在巖層內(nèi),其它帶區(qū)巷道均布置在煤層中,最后再 加以回收,主要的通風(fēng)方式為中央并列式。綜合本礦井各方面的因素,在保證安全 的條件下,提出了三種方案,由于本井田地勢(shì)平坦,煤層埋藏較深且有沖擊層,所 以,確定采用立井開(kāi)拓(主井設(shè)箕斗) ,按煤礦設(shè)計(jì)手冊(cè)上的規(guī)定,井筒原則上布 置在井田走向的中央。 根據(jù)井田條件和設(shè)計(jì)規(guī)范有關(guān)規(guī)定,本井田至少要?jiǎng)澐譃?2 個(gè)水平,階段內(nèi)采 用帶區(qū)式進(jìn)行準(zhǔn)備??紤]到階段本井田深部?jī)?chǔ)量相對(duì)較小,且涌水量較小,所以可 采用上下山開(kāi)采。 考慮到煤層間距較大,上組二2煤和下組三1煤分別布置大巷
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