采礦工程畢業(yè)設(shè)計(論文)-趙固二礦180萬ta新井設(shè)計_第1頁
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文檔簡介

1礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征1.1礦區(qū)概述1.1.1位置與交通趙固二礦井田西南距焦作市55km,東南距新鄉(xiāng)市37km,東北距輝縣市10km,與新鄉(xiāng)市、焦作市、輝縣市、獲嘉縣均有柏油公路相通,經(jīng)薄壁至山西省也有公路相連。井田南約18km有新(鄉(xiāng))~焦(作)鐵路橫貫東西,距新(鄉(xiāng))~焦(作)鐵路獲嘉車站22km,西南距焦作礦區(qū)鐵路專用線趙固一礦約6km,井田東距京廣鐵路24km左右,吳村—輝縣—新鄉(xiāng)的762窄軌鐵路從井田北部通過。全區(qū)地勢平坦,鄉(xiāng)村公路縱橫成網(wǎng),交通便利。交通位置詳見圖1-1-1。趙固二井趙固二井趙固一井圖1-1-1交通位置圖圖1-1-11.1.2地形與河流本區(qū)屬于太行山山前平原,主要由坡積、洪積和沖積洪積扇裙組成,地面海拔標(biāo)高+22m~+35m,全區(qū)呈北高南低緩慢傾斜地勢,坡降4%~6%,地勢總體平坦。本區(qū)地表水系屬海河流域衛(wèi)河水系,區(qū)內(nèi)河流主要有:百泉河、黃水河和石門河。井田北部太行山區(qū)巖層裸露,溝壑深切,河谷地帶有許多巖溶大泉,徑流資源豐富,多數(shù)河流上游河段有水,距山口10~20km開始漏失和全部漏失,成為煤礦的主要充水水源。另外,為滿足農(nóng)業(yè)灌溉需要,還興修了一些灌溉干渠。1.1.3氣象及地震1、氣象本區(qū)屬暖溫帶大陸性氣候,四季分明,夏季炎熱,冬季寒冷,春秋兩季氣候宜人。年平均氣溫14.1~14.9℃,最高氣溫38.6℃(1976年6月),最低氣溫為零下8.1℃(1977年1月)。每年7~8月為雨水季節(jié),約占年降水量的70%以上,降水集中時往往積水成災(zāi),亦是地下水回補的時期。年平均降水量為580~600mm。年蒸發(fā)量為1680~2041mm。月平均相對濕度8月最大,為83%,1月最小,為63%,年平均相對濕度為70%。結(jié)冰期一般在12月~翌年3月,凍土深度為100~150mm,積雪厚度150~200mm。夏季多東南風(fēng)和南風(fēng),冬季多西北風(fēng)和北風(fēng),年平均風(fēng)速為2.37m/s,最大風(fēng)速為18m/s。2、地震河南省地震局資料記載,本區(qū)最大一次地震是1587年4月10日發(fā)生在修武縣的六級地震。按照《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011—2001)附錄A《我國主要城鎮(zhèn)抗震設(shè)防烈度設(shè)計基本地震加速度和設(shè)計地震分組》劃分,本礦井所在地區(qū)輝縣市抗震設(shè)防烈度為8度,設(shè)計基本地震加速度值為0.20g。1.1.4礦區(qū)經(jīng)濟概況焦作礦區(qū)礦產(chǎn)資源豐富,已探明的礦藏達(dá)20種,主要有煤、大理石、花崗巖等。焦作礦區(qū)含焦作、濟源2個煤田,含煤面積1660km2,-1500m以淺煤炭資源儲量約7750.38Mt。礦區(qū)初步形成了煤炭、電力、耐火材料、冶金、機械、化工等工業(yè)生產(chǎn)體系。礦區(qū)農(nóng)業(yè)以種植小麥、玉米、紅薯等為主,經(jīng)濟作物主要有煙葉、花生、棉花、藥材。趙固二礦所在輝縣市,現(xiàn)有耕地面積88萬畝,人口75萬,轄11鎮(zhèn)15鄉(xiāng),534個行政村1450個自然村?!笆晃濉逼陂g,河南省將加快構(gòu)建和發(fā)展以鄭州為中心,包括洛陽、開封、新鄉(xiāng)、焦作等城市在內(nèi)的城市密集區(qū),中原城市群發(fā)展構(gòu)想是突出重點,建設(shè)鄭州都市圈,建設(shè)城市產(chǎn)業(yè)走廊、現(xiàn)代服務(wù)業(yè)中心和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范帶,都給趙固礦區(qū)開發(fā)帶來良好的發(fā)展機遇。礦井建設(shè)所用的水泥、砂石等材料可由當(dāng)?shù)厣a(chǎn),鋼材、木材等需由外地運入。另外,該區(qū)人口比較密集,勞動力資源豐富。1.1.5水源及電源㈠水源情況井田內(nèi)可供選擇的水源有:新近系中部承壓水以及處理后的礦井井下排水。本礦井涌水量大400m3/h利用礦井排水符合節(jié)水政策,且該區(qū)用地下水水質(zhì)易保證且處理簡單。設(shè)計中兩個水源均考慮利用,建井初期生產(chǎn)及生活用水利用新近系砂礫石層地下水,項目生產(chǎn)期間生產(chǎn)、生活用水利用處理后的礦井排水。水源可靠。㈡電源情況對本礦井有供電可能的電源主要有趙固一礦110kV變電站,李固110kV變電站和馮營電廠。三處電源均轄屬焦作煤業(yè)(集團)有限責(zé)任公司,電源有保證。李固110kV變電站位于該礦井正西方向約28km處,其一回110kV電源引自焦作市電業(yè)局管轄的韓王220kV變電站,另一回110kV電源引自九里山110kV變電站,線路導(dǎo)線型號均為LGJ-120,線路長度分別為11km,15km。主變?nèi)萘繛?×25MVA,110kV母線為單母線分段接線,目前該站最大負(fù)荷約5MW。馮營電廠位于該礦井正西方向約33km處,裝機容量2×50MW,電廠以發(fā)電機-變壓器組單元接入電廠110kV配電裝置,以兩回110kV線路在韓王220kV變電站與系統(tǒng)并網(wǎng),出兩回110kV線路至九里山110kV變電站,為趙固一礦預(yù)留一個110kV間隔,備用一個110kV間隔。趙固一礦110kV變電站位于本礦井西北方向約6.5km處,其兩回110kV電源分別引自馮營電廠和李固110kV變電站,線路導(dǎo)線型號均為LGJ-185,線路長度分別為27km和22km。主變?nèi)萘繛?×31.5MVA,110kV母線為單母線分段接線。1.2井田地質(zhì)特征1.2.1地層趙固二礦井田屬第四系、第三系全覆蓋區(qū)。據(jù)鉆孔揭露,本區(qū)賦存地層主要有奧陶系中統(tǒng)馬家溝組、石炭系中統(tǒng)本溪組和上統(tǒng)太原組、二疊系下統(tǒng)山西組和下石盒子組、第三系、第四系,其中石炭系上統(tǒng)太原組和二疊系下統(tǒng)山西組為主要含煤地層。1.2.2含煤地層井田內(nèi)含煤地層為石炭系上統(tǒng)太原組、二疊系下統(tǒng)山西組和下石盒子組。含煤地層共含煤19層,煤層總厚度10.83m。含煤地層總厚278.63m,分5個煤組段,含煤系數(shù)為3.89%。山西組和太原組為主要含煤地層,煤層總厚度10.71m,地層總厚172.26m,含煤系數(shù)為6.22%。山西組下部的二1煤層為主要可采煤層,太原組底部的一21、一22煤層為大部可采煤層,其余煤層偶見可采點或不可采,可采煤層總厚8.91m,可采含煤系數(shù)為5.17%。1.2.3構(gòu)造三、構(gòu)造1、區(qū)域構(gòu)造焦作煤田位于華北板塊南部,太行構(gòu)造區(qū)的太行斷隆東側(cè)之南緣,南鄰開封斷陷,東鄰湯陰斷陷。太行斷隆區(qū)是在隆起構(gòu)造背景下形成的伸展構(gòu)造型式,以高角度正斷層為主體,形成地塹、地壘、掀斜斷塊等組合形態(tài)。焦作煤田總體為走向北東、傾向南東、傾角一般<20°的單斜構(gòu)造形態(tài),構(gòu)造以斷裂為主,局部發(fā)育次級褶曲。斷裂主要有NE、NW、EW向三組斷裂,且以NE向斷裂為主。三組斷層交織成網(wǎng),將煤田分割成大小不等的斷塊,NW向和EW向斷裂構(gòu)成井田群的分界,而NE向斷裂則構(gòu)成單個井田的分界。區(qū)域構(gòu)造見圖1-2-1。2、井田構(gòu)造井田總體形態(tài)為一走向NW,傾向SW,傾角一般4°~10°的單斜構(gòu)造。受區(qū)域構(gòu)造控制,井田內(nèi)構(gòu)造特征以斷裂為主,局部發(fā)育小幅度次級褶曲。見井田構(gòu)造綱要圖1-2-2。較明顯的褶曲有3個背斜和1個向斜,使二1煤層底板等發(fā)生不同程度的扭曲,部分煤層底板等高線表現(xiàn)為馬鞍狀。發(fā)育的斷層有NE向、NW向和近EW向三組,其中以NE向為主(占72%),近EW向次之(占20%),局部發(fā)育NW向斷層(8%)。圖1-2-1區(qū)域構(gòu)造圖全井田共發(fā)育斷層2條,其中落差大于等于100m的1條;落差大于等于50m、小于100m的1條。主要斷層描述如下:⑴百泉斷層(F17):為井田北部邊界斷層,向西南、東北延伸出區(qū)外,區(qū)內(nèi)延展長度8km。為正斷層,整體走向為北東,局部近東西。該斷層傾向南東~南西,斷面呈舒緩波狀,傾角60~75,北西盤上升、南東盤下降,落差130-150m,西南段落差大,中間落差小,向北東又逐漸變大,切斷二1煤層露頭,在中部并發(fā)育分支斷層F17-1。該斷層中部和東部控制程度高,西部控制程度較差。⑶南云門斷層(F18):位于井田中南部,走向整體為NE向,在測區(qū)西南角轉(zhuǎn)為近EW向,為正斷層,傾向SE,傾角48°~75°,區(qū)內(nèi)延展長度4300m,最大落差90m,從西南到東北落差逐漸減小。此斷層為控制可靠斷層。1.2.4水文地質(zhì)㈠區(qū)域水文地質(zhì)特征焦作煤田地處太行山復(fù)背斜隆起帶南段東翼,其北部為太行山區(qū),天然水資源量38541萬m3/a,山區(qū)出露的石灰?guī)r面積約1395km2,廣泛接受大氣降水補給,補給量26.28m3/s。區(qū)內(nèi)寒武系、奧陶系石灰?guī)r巖溶裂隙發(fā)育,為地下水提供了良好的儲水空間和徑流通道,巖溶地下水總體流向在峪河斷裂以北(含趙固一礦井田)為SE、SW向,以南為NW向,一般在斷裂帶附近巖溶裂隙發(fā)育,常常形成強富水、導(dǎo)水帶,如鳳凰嶺斷層強徑流帶,朱村斷層強徑流帶、方莊斷層強徑流帶等。統(tǒng)計資料顯示,巖溶地下水動態(tài)大致經(jīng)歷了三個階段,即:五十年代中期到六十年代中期的基本天然狀態(tài);六十年代中期到七十年代末期的平水期過量開采狀態(tài);七十年代末到二十世紀(jì)初的枯水期過量開采狀態(tài),各期數(shù)據(jù)變化詳見表1-2-16。水文年年代歷時(年)降雨量(mm)排水量(m3/s)水位降低(m)最低水位(m)水位年變幅(m)豐水期52~6412826.11.5011008~16平水期65~7713711.874.6949.0915.8枯水期78~868662.39.9396.0856.2焦作煤田巖溶地下水變化歷時統(tǒng)計表表1-2-16總的來看,如果沒有豐水年的降水補給,區(qū)域巖溶地下水平衡狀態(tài)基本已被打破,水位連年下降已成定勢。1、含水層⑴奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙含水層由中厚層狀石灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r組成,本區(qū)有9孔揭露該層,最大揭露厚度67.30m,含水層頂板埋深725.86~991.50m,在古剝蝕面的附近巖溶裂隙發(fā)育。普查期間和本次勘探,都沒有涌漏水孔,13202孔抽水單位涌水量0.00189l/s.m,滲透系數(shù)0.00333m/d,穩(wěn)定水位標(biāo)高82.00m,水化學(xué)類型為HCO3—Ca.Mg型,礦化度0.309g/l。該層距二1煤一般109.12~126.03m,正常情況不影響煤層開采,斷裂溝通情況下對礦井威脅大。鄰區(qū)北部趙固一礦的L8群孔抽水試驗時,12203孔奧陶系含水層水位出現(xiàn)了小幅下降,反映了含水層之間的水力聯(lián)系。⑵太原組下部灰?guī)r含水層由L2、L3灰?guī)r組成,其中L2灰?guī)r發(fā)育較好,厚度由東向西、由淺而深變厚,一般10.01~14.68m,據(jù)10個鉆孔統(tǒng)計,遇巖溶裂隙涌漏水鉆孔4個,涌、漏水鉆孔主要分布在斷層附近,鄰區(qū)6002孔抽水單位涌水量1.090l/s.m,滲透系數(shù)9.87m/d,為富水性較強的含水層。該含水層直接覆蓋于一22煤層之上,為該煤層直接充水含水層。上距二1煤層85.58~104.57m,正常情況對二1煤層沒有影響。⑶太原組上部灰?guī)r含水層主要由L9、L8、L7灰?guī)r組成,其中L8灰?guī)r發(fā)育最好,據(jù)揭露該層的30個鉆孔統(tǒng)計,L8含水層厚度一般6.77~14.78m,L9灰?guī)r厚度0.7~2.58m,兩層灰?guī)r巖溶裂隙較發(fā)育,單位涌水量0.0005~0.059l/s.m,滲透系數(shù)0.0036~0.648m/d。該含水層水位標(biāo)高80.49~84.97m,為富水程度中等含水層。水化學(xué)類型較多,有HCO3.SO4—Ca.Mg、HCO3.SO4—Mg.Ca、Cl.HCO3—Ca.K+Na.Mg型,礦化度為0.303~0.625g/L,PH為7.73~8.46,基本上為中性。該含水層上距二1煤層9.10~16.22m,為二1煤層底板主要充水含水層。⑷二1煤頂板砂巖含水層主要由二1煤頂板大占砂巖和香炭砂巖組成,厚度一般10m左右,細(xì)粒砂巖以下級的厚度15~40m,所揭露鉆孔均未發(fā)生涌、漏水現(xiàn)象,據(jù)測井資料統(tǒng)計砂巖滲透系數(shù)k<0.12m/d,一般為k=0.0043~0.078m/d,屬弱富水含水層。12751孔抽水單位涌水量0.0013l/s.m,滲透系數(shù)0.0055m/d,校正后的滲透系數(shù)為0.021m/d。水位標(biāo)高67.78m。水化學(xué)類型HCO3—K+Na.Ca型,礦化度0.425g/L,屬弱富水含水層,PH為7.94。⑸風(fēng)化帶含水層由隱伏出露的各類不同巖層組成,厚度15~50m,一般20~35m,13151孔抽水單位涌水量0.135l/s.m,屬中等強度含水層。局部為弱透水層(K<1.12m/d)。2、隔水層⑴本溪組鋁質(zhì)泥巖隔水層指奧陶系含水層上覆的鋁質(zhì)泥巖層、局部薄層砂巖、砂質(zhì)泥巖層,全區(qū)發(fā)育,厚度4.5~12.63m,分布連續(xù)穩(wěn)定,但該層厚度較薄,開采時應(yīng)引起注意。⑵太原組中段砂泥巖隔水層系指L4頂至L7底之間的砂、泥巖、薄層灰?guī)r及薄煤等巖層,該層段總厚度35.22~48.90m,平均厚度43.00m,以泥質(zhì)巖層為主體,總體為隔水層,為太原組上下段灰?guī)r含水層之間的主要隔水層。⑶二1煤底板砂泥巖隔水層指二1煤底板至L9頂板之間的砂泥巖互層段,以泥質(zhì)類巖層為主,表現(xiàn)為隔水性。該段總厚度為9.1~17.27,平均厚度12.84m左右;分布連續(xù)穩(wěn)定,是良好的隔水層段,但在高壓水狀態(tài)下的隔水性能有待研究。⑷第三系泥、泥質(zhì)隔水層 由一套河湖相沉積的粘土、砂質(zhì)粘土組成,厚度500~1180m,呈半固結(jié)狀態(tài),隔水性良好,可阻隔地表水、淺層水對礦床的影響。(5)礦井涌水量預(yù)算勘探報告對二1煤層頂、底板充水含水層進(jìn)行了抽水試驗,共抽水9層次,其中奧灰1層次、太原群上段5層次,煤層頂板1層次,利用抽水參數(shù)用解析法預(yù)算-800m水平和-950m水平正常涌水量分別為1963.15m3/h、2266.03m3/h。利用鄰近古漢山和輝縣吳村煤礦實際涌水資料用比-800m水平和-950m水平但預(yù)算的涌水量還存在差距。報告利用3個單孔抽水試驗經(jīng)過井損的校正后的參數(shù)進(jìn)行計算,反映了二1煤層底板灰?guī)r含水層的實際情況。因此用這些參數(shù)計算的礦井涌水量具有一定合理性。但由于抽水鉆孔較少,代表性差,可靠性不高。古漢山煤礦開采面積暴露的條件不夠充分,-450m水平,降深270m,揭露的頂板含水層面積較小,因此用古漢山煤礦資料評價趙固二井的礦井涌水量,略顯欠缺;吳村礦開采時間較長,開采水平-300m,降深390m,有一定的代表性,雖然用古漢山、吳村兩個已知礦井相比擬時,存在底板實際涌水量與計算結(jié)果上存在1.13系數(shù);而勘探揭示的趙固二礦位于深部,巖溶含水層的富水程度較一礦有降低,因此,用吳村礦預(yù)算二礦水量較為適宜。利用吳村煤礦實際涌水資料比擬計算的礦井涌水量即-800m水平為1835.07m3/h、-950m水平為1970.13m3/h,計算的礦井最大涌水量-800m水平為2385.59m3/h、-950m水平為2561.17m3/h。根據(jù)建設(shè)單位建議和意見,處于安全角度出發(fā)考慮,礦井排水系統(tǒng)按-950m水平涌水量進(jìn)行計算。礦井初期開采排水水平為-682m,-682m排水水平以上服務(wù)年限為13.8a。根據(jù)地質(zhì)報告采用的計算方法(比擬法),結(jié)合-682m排水水平以上的開采范圍,預(yù)測-682m水平以上礦井正常涌水量為1562.55m3/h.1.2.5地質(zhì)勘探程度本井田面積約20km2,先后施工鉆孔247個,平均每平方公里3.8個鉆孔,在前期開采的3上煤層賦存范圍內(nèi),每平方公里平均4.6個鉆孔。抽水39次,測井鉆孔245個,采取瓦斯樣67個,煤樣426個,合計各種樣品1865個。井田內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)。主要褶曲和斷層均基本查清,特別是3下煤層賦存區(qū)控制程度高,煤層對比基本清楚,對煤質(zhì)、煤層特征及開采條件均基本查明,水文地質(zhì)條件基本搞清??碧匠潭容^高,所提資料可滿足設(shè)計要求1.3煤層特征1.3.1可采煤層井田含煤地層為石炭系太原組、二疊系山西組和下石盒子組。山西組和太原組為主要含煤地層,山西組下部的二1煤層和太原組底部的一22、一21煤層為主要可采煤層,其余煤層偶爾可采或不可采。1、二1煤層賦存于山西組下部,上距砂鍋窯砂巖(Ss)45.64~81.25m,平均60.18m;下距L8石灰?guī)r19.65~40.24m,平均27.01m,層位穩(wěn)定。煤層直接頂板以砂質(zhì)泥巖、泥巖為主,間接頂板為細(xì)~粗粒砂巖(大占砂巖);底板多為砂質(zhì)泥巖和粉砂巖,局部為細(xì)粒砂巖,偶見炭質(zhì)泥巖。區(qū)內(nèi)共施工31孔,其中露頭外5孔(7601、8003、8201、8801、8803),未達(dá)到二1煤層位1孔(8001),斷失二1煤層3孔(7603、12601、13602),實際有22孔穿過二1煤層位,煤層厚度4.73~6.77m,平均6.16m,煤層厚度主要集中在6.00m~6.50m之間(詳見圖1-2-3)。圖1-2-3煤層厚度分布直方圖井田內(nèi)見煤的22個鉆孔中,有12個鉆孔含夾矸,其中含3層夾矸的1孔(12803),含2層夾矸的1孔(13601),其余10個鉆孔含1層夾矸。夾矸厚度0.10~0.53m,平均厚度0.19m。夾矸多為泥巖,居于煤層中下部。煤層總體結(jié)構(gòu)較簡單。二1煤層厚度大,變化小,結(jié)構(gòu)比較簡單,煤質(zhì)變化很小,煤類單一,層位穩(wěn)定,全區(qū)可采。二1煤層平均煤厚6.16m,可采性指數(shù)Km=1,標(biāo)準(zhǔn)差s=0.51,變異系數(shù)r=8.27%,屬穩(wěn)定型厚煤層。見二1煤層等厚線圖1-2-4。2、一22煤層賦存于太原組底部,上距二1煤層98.67~110.72m,平均104.95m,下距奧陶系頂界面8.13~16.28m,平均11.35m。煤層直接頂板為石灰?guī)r,局部為泥巖和砂質(zhì)泥巖;底板多為泥巖或砂質(zhì)泥巖,局部為砂巖,偶見炭質(zhì)泥巖偽頂、偽底,層位穩(wěn)定。煤層厚度0.29~1.79m,平均1.21m,煤厚有一定變化。夾矸1~2層,夾矸厚度0.25~0.41m,平均厚度0.34m。夾矸多為泥巖,居于煤層中部。煤層總體結(jié)構(gòu)比較簡單。一22煤層結(jié)構(gòu)比較簡單,煤質(zhì)變化很小,煤類單一,層位穩(wěn)定,從厚度來看全區(qū)大部可采。一22煤層平均煤厚1.21m,可采性指數(shù)Km=0.78,標(biāo)準(zhǔn)差s=0.46,變異系數(shù)r=38.01%,屬較穩(wěn)定型中厚—薄煤層。3、一21煤層賦存于太原組底部,上距二1煤層101.72~113.55m,平均108.27m,下距奧陶系頂界面4.48~12.63m,平均7.70m。煤層直接頂板為泥巖和砂質(zhì)泥巖,局部為砂巖;底板多為本溪組鋁質(zhì)泥巖,局部為砂質(zhì)泥巖,偶見炭質(zhì)泥巖偽頂、偽底,層位穩(wěn)定。煤層厚度0.64~3.06m,平均1.54m,煤厚有一定變化。夾矸1~3層,夾矸厚度0.10~0.50m,平均厚度0.23m。夾矸多為泥巖,居于煤層中部。一21煤層結(jié)構(gòu)簡單—較復(fù)雜,煤質(zhì)變化很小,煤類單一,層位穩(wěn)定,全區(qū)大部可采。一21煤層平均煤厚1.54m,可采性指數(shù)Km=0.9,標(biāo)準(zhǔn)差s=0.61,變異系數(shù)r=39.61%,屬較穩(wěn)定型中厚-薄煤層。從厚度來看,一21煤層、一22煤層均屬可采煤層,但由于一21煤層、一22煤層下距奧陶系灰?guī)r僅有10m左右,其直接頂板又為L2灰?guī)r(強含水層),處于兩強含水層之間,水文地質(zhì)條件極復(fù)雜,且煤質(zhì)屬中灰、高硫煤,為環(huán)保政策限采煤層,因此在目前條件下設(shè)計暫不考慮開采。井田內(nèi)各煤層特征見表1-2-2。井田煤層特征表表1-2-2煤層編號可采厚度(m)煤層間距(m)結(jié)構(gòu)情況可采程度穩(wěn)定性夾矸層數(shù)類型兩極值兩極值一般值一般值二14.73~6.770~3比較簡單全區(qū)可采穩(wěn)定6.1698.67~110.72一220.29~1.79104.950~2比較簡單大部可采較穩(wěn)定1.212.83~3.05一210.64~3.062.940~3簡單~較復(fù)雜大部可采較穩(wěn)定1.3.2煤的物理性質(zhì)二1煤以塊煤為主,夾有少量粒狀煤,灰黑至黑灰色,條痕為灰黑色,似金屬光澤,以貝殼狀斷口為主,局部為參差狀。內(nèi)生裂隙發(fā)育。塊煤強度大,堅硬。據(jù)鉆孔煤芯資料統(tǒng)計,塊煤產(chǎn)率達(dá)到80%。視密度1.52。二1煤宏觀煤巖組分以亮煤為主,暗煤次之,含少量絲炭透鏡體。宏觀煤巖類型屬光亮型~半亮型。1.3.3煤的風(fēng)化和氧化二1煤層主要煤質(zhì)特征表表1-2-3水分Mad%灰分Ad%揮發(fā)分Vdaf%發(fā)熱量Qgr,v,dMJ∕kg硫分St,d%磷分(×10-6)Pt%1.54(21)13.78(21)7.37(21)30.03(21)0.34(21)0.035(16)二1煤層煤類確定結(jié)果表表1-2-4煤層指標(biāo)特征(%)焦渣特征類別符號VdafHdafReq\o(\s\up6(0),\s\do3(max))二14.85~9.135.55(17)2.72~3.332.90(17)2.47~3.462.99(7)2無煙煤二號WY2??顾閺姸?、可磨性指數(shù)、熱穩(wěn)定性測試結(jié)果表表1-2-5煤層可磨性指數(shù)熱穩(wěn)定性(%)抗碎強度試驗HGI分級TS+6TS6-3TS-3平均殘焦率分級SS分級二126~7739(7)難磨煤二1煤層各項指標(biāo)分級統(tǒng)計結(jié)果表表1-2-6灰分硫分發(fā)熱量磷分砷抗碎強度可磨性熱穩(wěn)定性灰熔融性結(jié)渣性可選性低中灰特低特高熱值低磷一級含砷高強度難磨較高熱穩(wěn)定性較高軟化溫度弱較難選~易選1.3.5瓦斯含量煤層瓦斯成分含量測試結(jié)果表表1-2-11煤層采樣地點上覆有效地層厚度(m)煤層厚度(m)瓦斯成分(%)瓦斯含量(mL/g.r)O2(%)煤質(zhì)分析(%)CO2CH4N2CO2CH4N2自然加熱MadAd二17305253.86.350.3115.360.200.508006121.815.419.247.8382.930.500.520.235.490.522.0315.4512201170.265.5928.50071.500.370.000.933.151.581.0014.831360199.715.7415.4175.988.611.337.056.680.982.602.7334.8112603163.836.633.5381.2515.230.6615.112.830.880.690.9611.351260595.146.0110.5242.5746.911.014.094.5110.614.570.5015.8812751122.175.7232.352.7864.870.620.051.2517.875.782.0614.8212800112.155.7311.6853.6134.710.964.402.8515.861.670.627.5912803170.226.743.8367.5928.580.579.974.221.451.170.918.011280174.476.952.5764.1333.300.623.220.471.230.560.909.4212805188.586.133.5669.7426.710.479.183.520.760.731.469.211315156.596.4712.620.0187.370.580.0013.663.647.201.4627.151315259.616.096.3261.1332.550.737.063.760.781.051.388.011315592.536.816.2074.2319.570.707.422.224.140.881.229.491320253.76.2826.891.7471.380.380.031.011.962.122.2614.7713602237.062.3310.8949.1839.920.773.482.8218.383.451.3514.1613801230.966.475.4086.627.980.6911.001.010.911.160.5510.11煤層瓦斯成分含量統(tǒng)計結(jié)果表表1-2-12煤層統(tǒng)計結(jié)果瓦斯成分(%)瓦斯含量(mL/g.r)O2(%)煤質(zhì)分析(%)CO2CH4N2CO2CH4N2自然加熱MadAd二1最大值32.3586.6287.371.3315.366.6818.387.202.7334.81最小值3.530.007.980.310.000.230.760.500.507.59平均值12.4644.9542.590.675.982.685.792.231.3714.40點數(shù)17171717171717171717點數(shù)3335553555煤的化學(xué)性質(zhì)設(shè)計主要可采煤層鉆孔煤芯煤樣分析成果見表1-2-3。3、煤類依椐中國煤炭分類國家標(biāo)準(zhǔn)《GB5751-86》,以浮煤干燥無灰基揮發(fā)份(Vdaf)、氫(Hdaf)含量為主要指標(biāo),輔以鏡質(zhì)體最大反射率進(jìn)行確定。本區(qū)二1煤煤類屬無煙煤二號,判定指標(biāo)見表1-2-4。4、煤的工藝性能⑴抗碎強度、可磨性、煤的熱穩(wěn)定性二1煤抗碎強度、可磨性、煤的熱穩(wěn)定性測定結(jié)果見表1-2-5⑵煤對二氧化碳反應(yīng)性及結(jié)渣性試驗溫度為950℃時,二1煤對二氧化碳還原率為29.5~39.8%。隨著溫度的增高,煤對CO2的還原率α%增大。根據(jù)實驗結(jié)果,二1煤結(jié)渣強度屬弱結(jié)渣性。⑶熔融性二1煤煤灰成分以二氧化硅和三氧化二鋁為主,二者含量為61.70~78.86%,次為氧化鈣,含量為1.13~18.88%,三氧化二鐵含量為4.01~7.95%,三氧化硫含量為3.24~6.09%,氧化鉀和氧化鈉合計含量為0.99~2.42%。二1煤灰中難熔的二氧化硅和三氧化二鋁含量較高,其軟化溫度在1350~1500℃之間。二1煤層屬較高軟化溫度灰、中等流動溫度灰。5、煤的風(fēng)、氧化帶深度根據(jù)鉆孔的巖石資料統(tǒng)計,風(fēng)、氧化帶厚度為14.70m左右。1.3.4煤的用途二1煤層各項指標(biāo)分級情況見表1-2-6。本區(qū)二1煤為低中灰、特低硫、低磷、一級含砷、較高軟化溫度、較高熱穩(wěn)定性、高強度、弱結(jié)渣性易選~較難選的無煙煤,其塊煤產(chǎn)率較高,可作化工用煤、合成氨、高爐噴吹、動力配煤、水煤漿用煤,粉煤可作動力或民用燃料、動力配煤。本區(qū)以往地質(zhì)工分、含量測定,測定結(jié)果見表1-2-11、12。二1煤層瓦斯成分中N2占42.59%,CH4占44.95%,通常情況下,瓦斯成分中CH4成分小于80%,稱為瓦斯風(fēng)化帶,本井田CH4成分遠(yuǎn)小于80%,二1煤層處在瓦斯風(fēng)化帶之中。瓦斯含量中CH4含量在0~15.36ml/g,平均5.98ml/g。二1煤層17個瓦斯取樣點測試,大于10ml/g的有3孔,6~10ml/g的有5孔,2~6ml/g的有4孔,小于2ml/g有5孔。礦井二1煤層瓦斯含量分布情況見圖1-2-7。二1煤瓦斯參數(shù)測試結(jié)果表表1-2-13鉆孔瓦斯煤樣測試項目煤的堅固性系數(shù)f瓦斯放散初速度△P吸附等溫試驗孔隙率(%)煤層瓦斯壓力(Mpa)ab126051.2914.243.100.1365.10.67128031.3217.541.450.1864.9128051.0814.331.520.1674.90.86131551.1612.940.770.1674.60.64136020.9012.635.360.1945.0138010.81126030.67從礦井二1煤瓦斯參數(shù)測試結(jié)果表來看,有2個(12805孔、13801孔)瓦斯壓力參數(shù)、5個(12605孔、12803孔、12805孔、13155孔、13602孔)瓦斯放散初速度參數(shù)超過了突出危險臨界值。從鉆孔瓦斯煤樣的取樣地點來看,12805孔位于井田的西部深部區(qū)域,煤層賦存標(biāo)高-1031m。13801孔位于F18斷層以南的深部區(qū)域,煤層賦存底板標(biāo)高為-957m。隨著埋藏深度的減少,12605孔、13155孔、12603孔瓦斯樣的煤層瓦斯壓力均1.3.6煤塵及煤的自燃煤塵二1以塊煤為主,夾有少量粒狀煤,塊煤強度大,堅硬。煤塵爆炸性試驗點火時均無火焰產(chǎn)生,鑒定結(jié)果:二1煤大部分煤塵無爆炸性,僅在局部地段煤塵可能有爆炸性(13202孔)。自燃二1煤的自燃傾向性采用著火溫度法與色譜吸氧法進(jìn)行鑒定,自燃傾向性等級為Ⅲ級,屬不易自燃煤層2井田境界和儲量2.1井田境界2.1.1井田境界確定煤田范圍劃分為井田的原則有:1.要充分利用自然條件劃分,盡量利用地形、地物、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)等自然條件,以減少煤柱損失,提高資源采出率,充分保護(hù)地面設(shè)施;2.要有與礦區(qū)開發(fā)強度相適應(yīng)的井田范圍,要保證井田范圍與礦井生產(chǎn)能力相適應(yīng),有足夠的儲量和服務(wù)年限及合理的尺寸;3.照顧全局,處理好與臨礦的關(guān)系;4.直線原則,井田的劃分應(yīng)盡量采用直線或折線,有利于礦井的設(shè)計和生產(chǎn)管理工作的開展。井田范圍內(nèi)二1煤層為設(shè)計開采煤層,其賦存范圍東部以二1煤層隱伏露頭為界,南部以南云門斷層(F18),西部以-1200m煤層等高線為界,北部以百泉斷層(F17)為界,東西長約8km,南北寬3.3km,二1煤總含煤面積約23.2km2,占整個勘探區(qū)面積的53.5%。2.1.2井田賦存特征井田內(nèi)煤層傾角一般2°~6°,屬近水平煤層,二1煤層煤厚4.73~6.77m,平均6m,賦存穩(wěn)定,屬穩(wěn)定型厚煤層,煤層生產(chǎn)潛力7~10t/m2,是理想的高產(chǎn)煤層。井田內(nèi)煤層開采技術(shù)條件為:低瓦斯、煤塵無爆炸危險性、煤層不易自燃、地溫正常、構(gòu)造和水文地質(zhì)條件中等,開采技術(shù)條件相對簡單,為礦井和工作面的高產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。但井田煤層埋藏深,礦井涌水量大,基巖厚度薄的特點也影響了工作面產(chǎn)量的提高.井田勘探程度高,資源可靠,為提高礦井設(shè)計生產(chǎn)能力、建設(shè)安全高效的現(xiàn)代化礦井提供了良好的資源條件。第二節(jié)礦井工業(yè)儲量一、儲量計算范圍由于一21、一22煤層下距底部奧陶系灰?guī)r層較近,其直接頂板又為L2富水性較強的灰?guī)r含水層,且煤層屬于高硫煤(>3%),故本次設(shè)計只考慮開采二1煤層.2.2礦井地質(zhì)資源量采用地質(zhì)塊斷法計算礦井地質(zhì)資源量,地質(zhì)塊段法就是根據(jù)一定的地質(zhì)勘探或開采特征,將礦體劃分為若干塊段,在圈定的塊段法范圍內(nèi)可用算術(shù)平均法求得每個塊段的儲量。煤層總儲量即為各塊段儲量之和,每個塊段內(nèi)至少應(yīng)有一個以上的鉆孔。煤層儲量的計算公式為:(公式2-2-1)式中:、……——分別為各塊段的儲量,萬t;、…..——分別為各塊段的面積,m2;、…..——分別為各塊段內(nèi)煤層的平均厚度;、……——分別為各塊段內(nèi)煤層的容重,取1.5t/m3根據(jù)地質(zhì)勘探情況,將礦體劃分1個塊段。由圖計算面積為:Sa=23710355.91m2煤層的傾角為:5.5°則其余弦值為:0.9953用煤層底板等高線上的水平投影面積換算成真面積。式中s——真面積,m2;——水平投影面積,m2;——煤層傾角,采用塊段內(nèi)的平均傾角,(°);S=23710355.91/0.9953=23820018.6m22.3礦井工業(yè)資源/儲量根據(jù)鉆孔布置,在礦井地質(zhì)資源量中,60%是探明的,30%是控制的,10%是推斷的。根據(jù)煤層厚度和煤質(zhì),在探明的和控制的資源量中,70%是經(jīng)濟的基礎(chǔ)儲量,30%是邊際經(jīng)濟的基礎(chǔ)儲量,則礦井的工業(yè)資源/儲量由式(2-3-1)計算。Zg=Z111b+Z122b+Z2M11+Z2M22+Z333k(2-3-1)式中:Zg——礦井工業(yè)資源/儲量;Z111b——探明的資源量中經(jīng)濟的基礎(chǔ)儲量;Z122b——控制的資源量中經(jīng)濟的基礎(chǔ)儲量;Z2M11——探明的資源量中邊際經(jīng)濟的基礎(chǔ)儲量;Z2M22——控制的資源量中邊際經(jīng)濟的基礎(chǔ)儲量;Z333——推斷的資源量。K——可信度系數(shù)取0.7~0.9,地質(zhì)構(gòu)造簡單、煤層賦存穩(wěn)定取0.9;地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、煤層賦存不穩(wěn)定取0.7。Z111b=214380167×60%×70%=90039670.1tZ122b=214380167×30%×70%=45019835.1tZ2M11=214380167×60%×30%=45019835.1tZ2M22=214380167×30%×30%=19294215t由于地質(zhì)條件一般,k取0.8。Z333k=214380167×10%×k=17150413.4tZg=Z111b+Z122b+Z2M11+Z2M22+Z333k=90039670.1+45019835.1+45019835.1+19294215+17150413.4=210092564t2.3.1礦井設(shè)計資源/儲量礦井設(shè)計資源/儲量按式(2-3-1)計算:Zs=(Zg-P1)(2-4-1)式中:Zs——礦井設(shè)計開采儲量;P1——斷層煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建(構(gòu))物煤柱等永久煤柱損失量之和。本井田中永久煤柱損失主要有:地面工業(yè)廣場保護(hù)煤柱、井田境界煤柱損失和斷層保護(hù)煤柱等。井田境界煤柱和斷層保護(hù)煤柱取100m。1)井田邊界煤柱可按式(2-4-2)計算:Z=L×b×M×R(2-4-2)式中:Z——井田邊界煤柱損失量,t;L——井田邊界長度,m; b——井田邊界煤柱寬度,100m;M——煤層厚度;6m;R——煤的容重,1.5t/m3。則井田邊界煤柱損失量為:Z1=L×b×M×R=6700×100×6×1.5=6030000t2)斷層保護(hù)煤柱同理可用可式(2-3-2)計算:則斷層保護(hù)煤柱損失量為:Z2=L×b×M×R=17500×100×6×1.5=15750000t3)地面工業(yè)廣場保護(hù)煤柱《煤礦設(shè)計規(guī)范中若干條文修改決定的說明》中第十五條關(guān)于減少廣場占地問題中,工業(yè)場地(包括選煤廠)占地面積指標(biāo)應(yīng)控制在表2.3-1的范圍內(nèi)。表2.3-1工業(yè)場地占地面積指標(biāo)明細(xì)表井型(萬噸/年)占地面積指標(biāo)(公頃/10萬噸)240及以上1.0120-1801.245-901.59-301.8按規(guī)范規(guī)定,年產(chǎn)180萬t/a的大型礦井,工業(yè)場地占地面積指標(biāo)選為1.2公頃×10萬噸。故可算得工業(yè)場地的總占地面積:S=1.2×18=21.6公頃=216000m2根據(jù)垂直剖面可計算工業(yè)廣場的保護(hù)煤柱的留設(shè):計算如下所示:工業(yè)廣場占地面積為540×400m2,平面形狀為矩形。煤層地質(zhì)條件為:煤層傾角α=5.5°,煤層在受保護(hù)范圍內(nèi)中央的埋深H0=830m,地面標(biāo)高30m,煤層地板標(biāo)高-800m,松散層厚50m,此處煤厚6m。查的本井田各參數(shù)如下:φ=45°β=67°δ=γ=70°其中:φ——表土層移動角;β——煤柱上山移動角;δ——走向方向移動角;γ——煤柱下山移動角;α——煤層傾角;用垂直剖面法留設(shè)工業(yè)廣場保護(hù)煤柱如圖2.3-1所示:圖2.3-1工業(yè)廣場保護(hù)煤柱Z3=0.5(AD+BC)×h×m×r/cosα(2-3-2式中:AD——工業(yè)廣場保護(hù)煤柱梯形的下底,m;BC——工業(yè)廣場保護(hù)梯形的上底,m;h——工業(yè)廣場保護(hù)梯形的高,m;m——煤層的厚度,m;r——煤的容重,m。α——煤層平均傾角,°代入數(shù)據(jù)得:Z3=0.5×(1120.58+1215.29)×1353.17×6×1.5/cos5.5°=14290898.7t由以上可得永久煤柱損失量P1=Z1+Z2+Z3=6030000+15750000+14290898.7=36070898.7t2.3.2礦井可采儲量1)礦井設(shè)計資源/儲量礦井設(shè)計資源/儲量可按式(2-3-3)計算:Zs=Zg-P1(2-3-3)代入數(shù)據(jù)得:Zs=210092564-36070898.7=174021665t2)礦井設(shè)計可采儲量礦井設(shè)計可采儲量課按式(2-3-4)計算,其中P2按礦井設(shè)計資源/儲量的2%估算。Zk=(Zs-P2)C(2-3-4)式中Zk——礦井設(shè)計可采儲量;P2——主要井巷煤柱損失量之和;C——采區(qū)采出率,厚煤層不小于75%;中厚煤層不小于80%;薄煤層不小于85%。代入數(shù)據(jù)得:Zk=(174021665-174021665×2%)×75%=127905924t3礦井工作制度、設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限3.1礦井工作制度按照《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》規(guī)定:礦井設(shè)計生產(chǎn)能力按年工作330d計算,礦井每晝夜凈提升時間為16個小時。所以,本礦井設(shè)計年工作日數(shù)為330d。工作制度采用“三八制”,每天三班作業(yè),三班準(zhǔn)備,三采三準(zhǔn)。每班工作8小時。3.2礦井設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限3.2.1確定依據(jù)由《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》規(guī)定:礦井設(shè)計生產(chǎn)能力,應(yīng)根據(jù)資源條件、外部建設(shè)條件、國家對煤炭資源配置及市場需求、開采條件、技術(shù)裝備、煤層及采煤工作面生成能力、經(jīng)濟效益等因素,經(jīng)多方案比較后確定。1、資源情況:礦井地質(zhì)構(gòu)造簡單,儲量豐富,煤層賦存穩(wěn)定,開采條件優(yōu)越,應(yīng)將礦井定為較大的井型;煤田地質(zhì)條件復(fù)雜,儲量有限,則不能將礦井規(guī)模定的太大;2、開發(fā)條件:包括礦區(qū)所處的地理位置,交通是否便利,用戶,供電,供水,建筑材料及勞動力來源等;3、國家需求:對國家煤炭需求量(包括煤質(zhì)、產(chǎn)量等)的預(yù)測是確定礦區(qū)規(guī)模的一個重要依據(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)計生產(chǎn)能力參照大型礦井服務(wù)年限的下線要求,礦井設(shè)計生產(chǎn)能力可按式(3-2-1)計算:A=Zk/TK(3-2-1)式中A——礦機設(shè)計生產(chǎn)能力,萬t/a;Zk——礦井設(shè)計資源/儲量,萬t;T——礦井服務(wù)年限,取50a;K——儲量備用系數(shù),礦井設(shè)計一般取1.3~1.5,本設(shè)計取1.3。代入數(shù)據(jù)得:A=12790.5924/(50×1.3)=196.778萬t/a.根據(jù)煤層賦存情況和礦井設(shè)計可采儲量,按煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范規(guī)定,將礦井設(shè)計生產(chǎn)能力確定為180萬t/a。3.2.3服務(wù)年限礦井服務(wù)年限可按式(3-2-2)計算:T=Zk/AK(3-2-2)代入數(shù)據(jù)得:T=12790.5924/(180×1.3)=54.66a3.2.4井型校核根據(jù)大型礦井的礦井設(shè)計服務(wù)年限為50a以上,而本礦的服務(wù)年限大于50a,設(shè)計生產(chǎn)能力為180萬t/a,故符合建立大型礦井。4井田開拓4.1井田開拓的基本問題井田開拓是在總體設(shè)計已經(jīng)劃定的井田范圍內(nèi),根據(jù)精查地質(zhì)報告和其它補充資料,具體體現(xiàn)總體設(shè)計合理原則,將主要巷道由地表進(jìn)入煤層,為開采水平服務(wù)所進(jìn)行的井巷布置和開掘工程。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)劃分以及開采順序與通風(fēng)運輸系統(tǒng)。4.1.1確定井硐形式、數(shù)目、位置及坐標(biāo)(一)井筒形式的確定井筒的形式有立井、斜井和平峒三種。斜井適用于井田內(nèi)煤層埋藏不深,表土層不厚,水文地質(zhì)情況簡單,井筒不需要特殊法施工的緩斜和傾斜煤層。平峒適用于地形條件合適,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)場地和引進(jìn)鐵路,上山部分的儲量大致能滿足同類井型水平服務(wù)年限要求。綜合趙二煤礦的實際情況:(1)表土層較厚,平均為140m,且風(fēng)化嚴(yán)重;(2)地處平原,地勢平坦,地面標(biāo)高平均為+80m左右,煤層埋藏較深,距地面垂深在-550~-1200m之間。因此,斜井及平峒均不適用于趙固二礦。由于立井開拓的適應(yīng)性較強,一般不受煤層傾角、厚度、瓦斯、水文等自然條件的限制;在采深相同的條件下,立井的井筒短,提升速度快,提升能力大,對輔助提升特別有利;井筒的斷面大,可滿足高瓦斯礦井、煤與瓦斯突出礦井需風(fēng)量的的要求,且阻力小,對深井更為有利;當(dāng)表土層為富含水的沖積層或流沙層時,立井井筒比斜井容易施工;對地質(zhì)構(gòu)造和煤層產(chǎn)狀均特別復(fù)雜的井田,能兼顧井田淺部和深部不同產(chǎn)狀的煤層。因此,綜合以上因素并結(jié)合趙二礦的實際情況,確定井筒的形式為立井。本礦井煤層傾角小,平均5.5°,為近水平煤層;水文地質(zhì)情況比較簡單,涌水量較??;井筒不需要特殊施工,因此可采用立井開拓,延伸可采用立井延伸或采用暗斜井延伸方案或為一水平開采。經(jīng)后面方案比較確定井筒形式為雙立井開拓,兩水平開采。本礦井采用一對立井開拓:主立井采用箕斗提煤;副立井采用罐籠提升矸石,升降人員、設(shè)備、材料,且兼作進(jìn)風(fēng)井。副井安裝梯子間,作為一個安全出口??紤]到趙固二礦井田范圍較大,礦井通風(fēng)方式經(jīng)過比較后確定為中央并列式通風(fēng)(具體比較情況見第九章),在井田南翼和北翼各掘一個風(fēng)井,即南風(fēng)井和北風(fēng)井,每個風(fēng)井均安裝梯子間,作為回風(fēng)井并兼作安全出口。(二)井筒位置的確定(1)井筒沿井田走向方向的有利位置本井田形狀基本上成不對稱的梯形,儲量分布比較均勻,故井筒的有利位置應(yīng)在井田走向的儲量中央,以形成兩翼儲量比較均勻的雙翼井田,可以使井田走向的井下運輸工作量最小,通風(fēng)網(wǎng)路較短,通風(fēng)阻力小。(2)井筒沿井田傾斜方向的有利位置立井開拓時,立井井筒位于井田傾斜方向的中部略靠上時,可以使石門長度較短,沿石門的運輸工作量較小。從井筒和工業(yè)場地保護(hù)煤柱損失看,井筒愈靠近淺部,煤柱的尺寸愈小。(3)有利于礦井初期開采的井筒位置應(yīng)盡可能使井筒位置靠近淺部初期開采塊段,以減少初期井下開拓工程量,節(jié)省投資和縮短建井工期。(4)盡量不壓煤或少壓煤合理布置井筒確定井筒位置,要充分考慮少留井筒和工業(yè)廣場保護(hù)煤柱。為了保證礦井投產(chǎn)后的可靠性,在確定井筒位置時要使地面工業(yè)場地盡量不壓首采區(qū)煤層。(5)地質(zhì)及水文地質(zhì)條件對井筒布置的影響要保證井筒、井底車場及硐室位于穩(wěn)定的圍巖中,應(yīng)使井筒盡量不穿過或少穿過流沙層、較大的含水層、較厚沖積層、斷層破碎帶、煤與瓦斯突出煤層、較軟煤層及高應(yīng)力區(qū)。(6)井口位置應(yīng)便于布置工業(yè)場地井口附近要布置主、副生產(chǎn)系統(tǒng)的建筑物及引進(jìn)鐵路專用線。為了便于地面系統(tǒng)間互相聯(lián)接,以及修筑鐵路專用線與國家鐵路接軌,要求地面平坦,高差不能太大,專用線短,工程量小及有良好的技術(shù)條件。(7)井筒井口位置的標(biāo)高應(yīng)高于當(dāng)?shù)氐臍v年最高洪水位。綜上所述,由于本井田地形平坦,表土較厚,且有流沙層,所以,確定采用立井開拓(主井設(shè)箕斗),并按表土層較薄,井下生產(chǎn)費用較低的原則確定了井筒位于井田走向中部表土層較薄處。4.1.2確定工業(yè)場地位置、形狀和面積礦井工業(yè)廣場屬于一級保護(hù)建筑,工業(yè)場地的選擇主要考慮以下因素。(1)盡量位于儲量中心,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)盡量布置在地勢比較平坦、地質(zhì)條件較好的區(qū)域,同時工業(yè)場地的標(biāo)高要高于歷年最高洪水位。(5)盡量減少工業(yè)廣場壓煤量。結(jié)合本礦井實際情況確定,工業(yè)廣場中心坐標(biāo)為定其坐標(biāo)為(3756710,39465880),中心深度-540,面積540m×400m。4.1.3開采水平的確定及采帶區(qū)劃分井田主采煤層為二號煤層,二號煤層傾角平變化不大,為3°~8°,大部分為近水平煤層,為實現(xiàn)高產(chǎn)高效,故設(shè)計為兩水平開采。水平標(biāo)高-750m,帶區(qū)式開采。第一水平生產(chǎn)能力:可采儲量為62.1Mt,服務(wù)年限為27a。4.1.4主要開拓巷道二號煤層平均厚度為6m,賦存穩(wěn)定,煤層厚度變化不大,煤質(zhì)硬度不太大。故礦井開拓大巷布置在巖層中,留大煤柱護(hù)巷,大巷間距50m。由于礦井瓦斯涌出量不大,為滿足回風(fēng)需要,單獨建設(shè)回風(fēng)立井。一條輔助運輸大巷,一條膠帶回風(fēng)大巷共兩條大巷。為便于在巷道交叉時架設(shè)風(fēng)橋等構(gòu)筑物,輔助運輸大巷和主運輸大巷距煤層底板一定距離掘進(jìn)。大巷基本保持與煤層同方向布置,局部半煤巖及巖巷,巷道坡度不隨煤層而起伏,一般保持千分之三,膠帶大巷上倉段局部15°。4.1.5井田開拓方案技術(shù)比較(1)提出方案根據(jù)以上分析,現(xiàn)提出以下三種在技術(shù)上可行的方案,分析如下:方案一:立井兩水平開拓主副井井筒均為立井,布置于井田中央,設(shè)兩個水平。方案二:立井單水平加暗斜井開拓主副井均位于井田中央,采用暗斜井延深,暗斜井位于煤層底板巖層中。方案三:立井兩水平主井暗斜井延伸副井直接延伸開拓主副井均位于井田中央,分兩個水平開采。方案一:立井兩水平開拓項目數(shù)量(10m)基價(元)費用(M元)費用(M元)基建費用(M元)①主井開鑿表土段21104915220.3215801.4467基巖段8766796581.1252②副井開鑿表土段21116267244.16071073.353基巖段8597552829.192③井底車場巖巷12041874502.488502.448一水平石門巖巷23641874988.2264988.2264二水平石門巖巷470418741968.0781968.078④小計5333.552生產(chǎn)費用(M元)⑤立井提升系數(shù)煤量(Mt)提升高度(km)基價(元/t.km)第一水平1.26210.40.781.69300.695第二水平1.25901.70.361.64079.255⑥排水涌水量(m3)時間(h)服務(wù)年限(年)基價(元/t.km)400876054.660.285362.802⑦石門運輸系數(shù)煤量(Mt)平均運距(km)基價(元/t.km)第一水平1.26210.41.180.353077.874第二水平1.25901.72.360.355849.765⑧小計27670.39合計⑨費用(M元)30214.23方案二:立井兩水平加暗斜井開拓項目數(shù)量(10m)基價(元)費用(M元)費用(M元)基建費用(M元)①主井開鑿表土段21104915220.3215220.3215基巖段6866796454.2128454.2128斜井段229524001199.961199.96②副井開鑿表土段21116267244.1607244.1607基巖段6697552643.8432643.8432斜井段246692781704.2391704.239③井底車場巖巷12041874502.488502.488一水平石門巖巷23641874988.2264988.2264④小計5957.451生產(chǎn)費用(M元)⑤立井提升系數(shù)煤量(Mt)提升高度(km)基價(元/t.km)一水平提升1.26210.40.511.66081.224暗斜井提升1.25901.72.30.426841.251⑥排水涌水量(m3)時間(h)服務(wù)年限(年)基價(元/t.km)400876054.660.326128.916⑦石門運輸系數(shù)煤量(Mt)平均運距(km)基價(元/t.km)一水平石門1.25240.61.280.352817.347⑧小計21868.74合計⑨費用(M元)27826.19方案三:立井兩水平主暗斜井副井直接延伸開拓項目數(shù)量(10m)基價(元)費用(M元)費用(M元)基建費用(M元)①主井開鑿表土段21104915220.3215220.3215基巖段6866796454.2128454.2128斜井段229524001199.961199.96②副井開鑿表土段21116267244.1607244.1607基巖段8597552829.192829.192③井底車場巖巷12041874502.488502.488一水平石門巖巷23641874988.2264988.2264④小計6402.231生產(chǎn)費用(M元)⑤立井提升系數(shù)煤量(Mt)提升高度(km)基價(元/t.km)一水平提升1.26210.40.511.66081.224暗斜井提升1.25901.72.30.426841.251⑥排水涌水量(m3)時間(h)服務(wù)年限(年)基價(元/t.km)400876054.660.326128.916⑦石門運輸系數(shù)煤量(Mt)平均運距(km)基價(元/t.km)一水平石門1.25240.61.280.352817.347⑧小計21868.74合計⑨費用(M元)28270.97方案方案一方案二方案三名稱立井兩水平開拓立井兩水平加暗斜井開拓立井兩水平加主暗斜井開拓基建費用(M元)5333.5525957.4516402.231生產(chǎn)費用(M元)27670.3921868.7421868.74合計(M元)30214.2327826.1928270.97百分比104.467100101.5984.2井基本巷道4.2.1井筒斷面尺寸筒斷面尺寸,主要是根據(jù)提升容器的種類、數(shù)量及外形尺寸;井筒裝備的類型、規(guī)格、最小允許間隙;井筒的用途、管路、電纜、梯子間的平面尺寸來確定。本礦井采用立井開拓,井筒穿過表土沖積層,含水層等,礦井的年產(chǎn)量為180萬t。選用副井井筒直徑7.2m的圓形井筒,井深571m。井筒裝備采用一隊1.5t雙層四車帶平衡罐籠。其型號為CK4JT-140。井筒采用鋼筋混凝土支護(hù)?;炷帘诤?00mm,充填50mm。主井采用直徑為6.0m的圓形井筒,井深586m,提升容器采用一對16t箕斗。其型號為CK4JT-139。井筒采用鋼筋混凝土支護(hù),混凝土壁厚400mm,充填100mm。風(fēng)井采用直徑為5.0m的圓形井筒,其內(nèi)布置梯子間,作為緊急出口。井壁厚350mm,充填50mm。主井,副井,風(fēng)井?dāng)嗝婕把b備示意圖見圖4-3-1,圖4-3-2,圖4-3-3。圖4-3-1主井?dāng)嗝婕把b備示意圖圖4-3-2副井?dāng)嗝婕把b備示意圖圖4-3-3風(fēng)井?dāng)嗝婕把b備示意圖風(fēng)速校核公式如下:式中:——通過井筒的風(fēng)速,m/s;——通過井筒的風(fēng)量,m3/s;——井筒的凈斷面積,m2;——井筒的有效斷面系數(shù),圓形井為0.8;——《安全規(guī)程》規(guī)定的允許最大風(fēng)速。副井:=5.528m/s風(fēng)井:=12.7315m/s表4-6井筒特征井筒名稱主井副井南風(fēng)井北風(fēng)井井口坐標(biāo)X(m)51744517760516503517731Y(m)3975171397420239743643977814Z(m)136136140154用途提煤提人,運料,排矸,排水回風(fēng)回風(fēng)提升設(shè)備一對16t箕斗。其型號為CK4JT-1391.5t雙層四車帶平衡罐籠。其型號為CK4JT-140井筒傾角(°)90909090斷面形狀圓形直徑6.0m圓形直徑7.2m圓形直徑5.0m圓形直徑5.0m支護(hù)方式鋼筋混凝土鋼筋混凝土混凝土混凝土井筒壁厚(mm)400500350350提升方位角(°)159159井筒深度(m)856841420395斷面積凈m2)28.2740.7119.6319.63掘m2)36.3254.1031.1731.174.2.2井底車場圖4-5井底車場1——主井;2——副井;3——主副井聯(lián)絡(luò)巷;4——等候室;5——主要運輸巷道;6——副井重車線;7——副井空車線;8——通路;9——水泵房;10——變電所;11——水倉?!睹禾抗I(yè)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定,輔助運輸采用固定式礦車列車時,應(yīng)有下列要求:1)大型礦井主、副井空、重車線有效長度應(yīng)各容納1.0~1.5列列車;2)副井空車線一側(cè)應(yīng)并列布置一條材料車線,大型礦井材料車線有效長度應(yīng)容納15輛材料車或1.0列材料車。由于采用膠帶輸送機運煤,可不設(shè)主井的空、重車線。4.2.3說明井底車場各種硐室的布置(1)主井系統(tǒng)硐室主井系統(tǒng)硐室有裝載硐室、井底煤倉、清理撒煤硐室。清理撒煤方式采用扒裝機清理撒煤。上述硐室的布置,主要取決于地質(zhì)及水文地質(zhì)條件,確定井筒位置時,要注意將箕斗裝載硐室在堅硬穩(wěn)定的巖層中,其它硐室位置則由線路布置所定,清理井底撒煤硐室的出口要布置在主井的重車線側(cè)。(2)副井系統(tǒng)硐室副井系統(tǒng)硐室有馬頭門,中央水泵房,水倉及清理水倉硐室,中央變電所及等候室等。為使主變電所向主排水泵房的供電線路最短,主變電所和主排水泵房聯(lián)合布置在副井井筒與井底車場連結(jié)處。為了便于設(shè)備的檢修及運送,水泵房靠近副井空車線一側(cè)。水倉入口在空車線上,入口處標(biāo)高為井底車場標(biāo)高最低處,以便水倉能裝滿水。水倉采用水倉清理機進(jìn)行機械清理。(3)其它硐室其它硐室有調(diào)度室,醫(yī)療室,架線電機車庫及修理車間,井下火藥庫,消防材料庫等。其位置應(yīng)根據(jù)線路布置和各自要求確定。4.2.4主要開拓巷道我國煤礦常用的巷道斷面形狀是梯形和直墻拱形,其次是矩形。矩形巷道斷面利用率高但承載能力低,一般用于服務(wù)年限較短得巷道,梯形的斷面利用率較拱形高,但承壓性能較拱形差,故梯形斷面常用于服務(wù)年限不長,圍巖穩(wěn)定,地壓不大的巷道。半圓拱形斷面的承壓性能,比三心拱好,拱部成形比較容易,其斷面利用率比較高,施工方面方便。本礦井第一水平運輸大巷、主石門及總回風(fēng)道服務(wù)年限超過30年,服務(wù)年限較長,故綜合本礦巷道圍巖的實際情況,選用半圓拱形斷面。圖4—6運輸大巷斷面圖巷道特征圍巖類別斷面(m2)掘進(jìn)尺寸(mm)噴射厚度mm錨桿凈周長(m)凈掘?qū)捀咝问酵饴╅L度排列方式間排距錨深規(guī)格L×Φ巖14.216.248003900100鋼筋沙漿50矩形80016001900×1614.4圖4—7軌道大巷斷面圖巷道特征掘進(jìn)斷面16.6m2錨桿間距800mm噴層厚度100mm凈斷面14.3m2錨深1600mm巷道坡度3‰水溝S掘0.36m2錨桿排距800mm巖石硬度F=4~6水溝S凈0.20m2錨桿排數(shù)12根凈周長14.8m每米錨桿數(shù)15根圖4—8南翼運輸石門斷面圖巷道特征圍巖類別斷面(m2)掘進(jìn)尺寸(mm)噴射厚度mm錨桿凈周長(m)凈掘?qū)捀咝问酵饴╅L度排列方式間排距錨深規(guī)格L×Φ巖14.216.248003900100鋼筋沙漿50矩形80016001900×1614.4圖4—9南翼軌道石門斷面圖巷道特征掘進(jìn)斷面16.6m2錨桿間距800mm噴層厚度100mm凈斷面14.3m2錨深1600mm巷道坡度3‰水溝S掘0.36m2錨桿排距800mm巖石硬度F=4~6水溝S凈0.20m2錨桿排數(shù)12根凈周長14.8m每米錨桿數(shù)15根

圖4—10總回風(fēng)石門斷面圖巷道特征掘進(jìn)斷面16.7m2錨桿間距800mm型式樹脂錨桿凈斷面15.7m2錨桿排距800mm外露長度100mm掘進(jìn)寬度4800mm錨桿長度2100mm噴層厚度100mm掘進(jìn)高度4000mm錨桿直徑16mm巷道坡度3‰凈周長15m排列方式菱形巖石硬度F=4~65準(zhǔn)備方式——帶區(qū)巷道布置5.1煤層地質(zhì)特征5.1.1帶區(qū)位置設(shè)計首采帶區(qū)(一帶區(qū))位于井田東翼,大巷中部。5.1.2帶區(qū)煤層特征帶區(qū)所采煤層為二號煤層,其煤層特征:二1煤層塊狀,全亮型或暗,鋼灰色,金剛光澤,主要由亮煤組成,呈中-寬條帶狀結(jié)構(gòu),鏡煤和亮煤均有所見。煤層平均厚度6米,煤層傾角5.5度。二1煤-750米水平以下多為N2~CH4含量為5.06cm3/g。因此,根據(jù)煤炭資源地質(zhì)勘探規(guī)范的規(guī)定。應(yīng)屬低沼氣礦井。但應(yīng)注意瓦斯有淺部向深部增加的趨勢。5.1.3煤層頂?shù)装鍘r石構(gòu)造情況直接頂:以砂質(zhì)泥巖、泥巖為主,深灰色,致密塊狀,含砂量由下向上逐漸增大,中上部含大量完整植物化石,裂隙發(fā)育,硬度為3度,易冒落,平均厚2.5m。井田南北翼巖性差別明顯;南翼以砂質(zhì)泥巖為主,局部為泥巖或灰白色細(xì)~中粒砂巖,厚1~3m,最厚可達(dá)8m左右;北翼多為泥巖,含砂量小,易碎,頂板壓力大,工作面支護(hù)困難。老頂:灰白色砂巖,細(xì)~中粒,塊狀,泥、鈣質(zhì)膠結(jié),磨園度中等,斜層理發(fā)育,裂隙較發(fā)育,常與第二層砂巖合并,不易冒落,厚度2.5~6.6m,平均4.5m。直接底:灰色泥巖或砂質(zhì)泥巖,局部含砂量較高,含植物根化石和泥質(zhì)結(jié)核,偶有底凸,易碎,抗壓性差,遇水易膨脹,底部為4煤,局部夾0.5~1.0m的灰白色細(xì)砂巖,厚0.07~4.0m。老底:灰色砂質(zhì)泥巖或互層,呈互層時,一般為3m左右,為砂質(zhì)泥巖時,厚度大,有時可達(dá)10m以上,局部夾煤屑或極薄炭質(zhì)泥巖,該巖石與下部泥巖分界不明顯。二1煤層:頂部為灰白色細(xì)砂巖,中央薄層深灰色泥巖,形成明顯的沉積韻律和條帶狀層理,沿走向及傾向?qū)游环€(wěn)定,易于辨認(rèn),是控制該煤層的良好輔助標(biāo)志。有個別地段相變?yōu)樯百|(zhì)夾薄層泥巖,但其條帶狀層理仍然顯而易見。有的地段厚度變薄多為二煤組沉積發(fā)育所致。5.1.4水文地質(zhì)帶區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件較簡單,涌水來源主要為上覆砂巖、粉砂巖等弱含水層裂隙水,預(yù)計正常涌水量為300t/h,最大涌水量為400t/h5.1.5地質(zhì)構(gòu)造帶區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造簡單,煤層整體呈南高北低的單斜構(gòu)造,造成煤層底板有小的波動,但變化不大,煤層傾角平均5.5°,局部7°,帶區(qū)內(nèi)無較大斷層。5.1.6地表情況地表平坦無村莊,無河流,無道路,可以采用全部垮落法處理采空區(qū),并可以在穩(wěn)定后建設(shè)所須各種道路等建筑物。5.2帶區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)5.2.1帶區(qū)準(zhǔn)備方式的確定帶區(qū)準(zhǔn)備方式優(yōu)點,不需要開掘上山,大巷掘出后便可以掘條帶斜巷、開切眼和必要的硐室車場,因此巷道系統(tǒng)簡單;運輸系統(tǒng)環(huán)節(jié)少,費用低,系統(tǒng)簡單,運輸設(shè)備、數(shù)量和輔助人員少;工作面長度可保持等長,對綜合機械化非常有利;受斷層影響??;技術(shù)經(jīng)濟效果顯著,國內(nèi)實踐表明,在工作面單產(chǎn)、巷道掘進(jìn)率、采出率、勞動生產(chǎn)率和噸煤成本等幾項指標(biāo)方面,都有顯著提高和改善。由于帶區(qū)準(zhǔn)備方式存在的問題,帶區(qū)車場較多,為解決這個問題,采用在煤層中開平巷,五個條帶共享兩條平巷運送材料、運煤,關(guān)于工人進(jìn)工作面距離太長的問題,可以采用一些方法解決。5.2.2帶區(qū)巷道布置1.帶區(qū)煤柱為保證帶區(qū)的采出率,在開采的過程中,條帶之間采用跳采的開采形式,并保證兩翼均衡開采的方法,當(dāng)已開采結(jié)束的工作面穩(wěn)定后,采用沿空掘巷的方法掘進(jìn)巷道,大約留三到五米的小煤壁保證采空區(qū)的瓦斯以及涌水不會危機到掘進(jìn)巷道工人的安全,這樣能很有效的提高條帶的采出率,充分體現(xiàn)了本礦井設(shè)計對國家一些要求的執(zhí)行。2.條帶要素首采帶區(qū)一帶區(qū)位于大巷東側(cè),走向長平均1968m,傾向長平均2010m。帶區(qū)內(nèi)劃分5個條帶,條帶平均長2010m,寬200m,工作面長200m,兩條條帶斜巷均寬5米,在中部開一切眼便于掘進(jìn)通風(fēng),與進(jìn)風(fēng)巷的夾角一般為85°如果采用一個工作面來滿足日生產(chǎn)量,則日循環(huán)進(jìn)尺為:1×5454.4/(200×6×1.5)=3.9m3.開采順序首采帶區(qū)為一帶區(qū),然后依次采二、三、四帶區(qū)。帶區(qū)內(nèi)不留設(shè)條帶煤柱,故各區(qū)段之間采用跳采,首采工作面為2101工作面,然后跳采下一個條帶。4.帶區(qū)通風(fēng)帶區(qū)內(nèi)各工作面采用一進(jìn)一回U型通風(fēng)系統(tǒng),工即:工作面南側(cè)(進(jìn)風(fēng)側(cè))布置一條進(jìn)風(fēng)巷,北側(cè)(回風(fēng)側(cè))布置一條巷道,工作面上隅角瓦斯采用定期抽放。5.帶區(qū)運輸帶區(qū)內(nèi)條帶運輸斜巷鋪設(shè)B=1200mm的膠帶輸送機,運輸煤炭到大巷膠帶運輸機,帶區(qū)內(nèi)輔助運輸采用卡軌車運輸,材料車從井底車場出來,經(jīng)回風(fēng)大巷到集中運輸平巷再到回采工作面的輔助運輸斜巷,再到工作面5.2.3帶區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)1.運煤系統(tǒng)煤由工作面刮板運輸機—→斜巷轉(zhuǎn)載機、破碎機—→斜巷膠帶輸送機—→條帶煤倉—→大巷膠帶輸送機—→井底煤倉—→立井箕斗—→地面。2.輔助運輸系統(tǒng)工作面設(shè)備材料經(jīng)副立井罐籠運至井底,用卡軌車運至工作面。運輸路線如下:地面—→副立井—→-750m井底車場—→軌道石門—→軌道大巷—→材料車場—→帶區(qū)回風(fēng)煤門—→帶區(qū)運料平巷—→分帶運料斜巷—→工作面3.通風(fēng)系統(tǒng)帶區(qū)2101工作面風(fēng)流路線為:副立井—→井底車場—→軌道石門—→軌道大巷—→進(jìn)風(fēng)行人斜巷—→帶區(qū)運料平巷—→分帶運料斜巷—→工作面—→分帶回風(fēng)斜巷—→帶區(qū)運煤平巷—→回風(fēng)斜巷—→回風(fēng)石門—→南風(fēng)井。地面通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)流路線如圖5.1。4.排矸系統(tǒng)矸石由礦車經(jīng)由軌道進(jìn)風(fēng)大巷運至井底車場,再由罐籠提至地面。5.供電系統(tǒng)供電:地面變電站—→副立井—→中央變電所—→軌道石門—→軌道大巷—→帶區(qū)運料平巷—→工作面6.排水系統(tǒng)工作面的水會自動流入大巷,部分不能的采用抽排的方法排至大巷,經(jīng)由大巷水溝流至井底水倉,再由主排水泵排至地面。5.2.4帶區(qū)內(nèi)巷道掘進(jìn)方法帶區(qū)內(nèi)所有工作面條帶斜巷均沿底板掘進(jìn),采用綜掘機及其配套設(shè)備施工,后配備膠帶和SGW-40T型溜子組成的機械化掘進(jìn),采用綜掘機掘進(jìn),梭車、給料破碎機、加膠帶、溜子運煤。錨桿機完成巷道頂錨桿和錨索的打眼、安裝工作;掘進(jìn)通風(fēng):采用局部通風(fēng)機通風(fēng),由于巷道太長,為保證安全,一般在一半距離的時候開中切眼。每個掘進(jìn)工作面配備兩臺FD-Ⅱ型2×55KW局扇,通風(fēng)方式為抽出式。5.2.5帶區(qū)生產(chǎn)能力及采出率1.帶區(qū)生產(chǎn)能力由于綜放工作面產(chǎn)量大,只布置一個綜放工作面即可滿足礦井產(chǎn)量要求。1)綜放工作面的生產(chǎn)能力,按下式計算:A0=LV0MγC0+L×B×M0×N×γ×C1(5.1)式中:A0——工作面生產(chǎn)能力,M/t;L——工作面長度,m;170mM——割煤厚度,m;2.8mM0——放頂煤厚度,m;3.2mV0——工作面年推進(jìn)長度,V。=330×5×0.8=1320(m/a)γ——煤層容重,1.5t/m3C0——割煤回采率,取c=0.93C1——放頂煤回采率,取c=0.85則:A0=170×2.8×1320×1.5×0.93+170×3.2×1320×1.5×0.85=1.79(M/t)帶區(qū)生產(chǎn)能力為:AB=k1k2(5.2)式中n——同時生產(chǎn)的工作面數(shù),n=1;k1——帶區(qū)掘進(jìn)出煤系數(shù),取k1=1.1;k2——工作面之間出煤影響系數(shù),n=1時,k2=1。則AB=k1k2=1.1×1×1.79=1.97Mt>1.8Mt礦井設(shè)計井型為1.80Mt/a,帶區(qū)生產(chǎn)能力為1.97Mt/a,能滿足礦井的產(chǎn)量要求。2.帶區(qū)采出率帶區(qū)內(nèi)實際采出煤量與帶區(qū)內(nèi)工業(yè)儲量的百分比稱為帶區(qū)采出率。按下式計算:帶區(qū)采出率=帶區(qū)實際采出煤量/帶區(qū)工業(yè)儲量×100%(5.3)帶區(qū)開采損失主要有:工作面落煤損失,約占3%;帶區(qū)內(nèi)條帶煤柱不可回收損失;帶區(qū)內(nèi)斷層煤柱損失等。帶區(qū)內(nèi)工業(yè)儲量為:19.835Mt帶區(qū)內(nèi)實際采出煤量為:15.89Mt則:帶區(qū)采出率=15.89/19.835×100%=82.1%根據(jù)《煤炭工業(yè)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定:采(盤)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。設(shè)計首采帶區(qū)采出率為80.0%,符合《煤炭工業(yè)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定。5.3帶區(qū)車場選型設(shè)計5.3.1帶區(qū)車場的形式和線路布置本設(shè)計帶區(qū)煤層運料平巷通過帶區(qū)下部車場與回風(fēng)大巷相連接,除了帶區(qū)下部車場,帶區(qū)內(nèi)沒有其它車場。帶區(qū)下部車場采用順向平車場(如圖5—2),通過提升絞車提升;絞車房獨立通風(fēng),并設(shè)置風(fēng)窗調(diào)節(jié)風(fēng)量;分帶運料斜巷內(nèi)采用無極繩絞車牽引礦車進(jìn)行輔助運輸。5.3.2帶區(qū)車場的調(diào)車方式裝滿設(shè)備和材料的小礦車或材料車由電機車牽引從軌道大巷進(jìn)入帶區(qū)車場。在帶區(qū)車場下部停車線上,礦車與電機車脫鉤,小礦車和材料車通過提升絞車提至平車場的平臺摘鉤,然后沿著礦車行進(jìn)方向進(jìn)入帶區(qū)煤層運料平巷。帶區(qū)煤層傾角小,平均5.5°。為保證安全可靠,建設(shè)煤層集中平巷,解決了車場問題。圖5—2帶區(qū)下部車場型式圖5.4帶區(qū)主要硐室1、帶區(qū)煤倉在分帶運輸斜巷與帶區(qū)煤層運煤平巷連接處,大巷兩側(cè)對應(yīng)兩個帶區(qū)設(shè)一個帶區(qū)煤倉。帶區(qū)煤倉采用垂直煤倉,斷面為圓形,煤倉高度為21m,用混凝土砌碹支護(hù),壁厚300mm。煤倉容量按采煤機連續(xù)作業(yè)割一刀煤的產(chǎn)量計算:Q=Q0+LMbγC0kt(5.4)式中 Q——煤倉容量,t; Q0——防空倉漏風(fēng)留煤量,取Q0=10t; L——工作面長度,L=200m; M——采高,M=3.2m;M0——放頂煤厚度,m;3.2m b——進(jìn)刀深度,b=0.8m; γ——煤的容重,γ=1.5t/m3; C0——割煤回采率,取c=0.93C1——放頂煤回采率,取c=0.85

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