寺家莊煤礦3Mta井型設計-新井含6張CAD圖,寺家莊,煤礦,mta,設計,新井含,cad 摘 要 本設計為寺家莊煤礦3Mt/a井型設計。 寺家莊礦位于昔陽縣境內(nèi)，地理位置優(yōu)越，交通便利，本井田基本呈一單斜構(gòu)造，構(gòu)造復雜程度中等。井田走向為西北，向西南傾斜，地層比較平緩，傾角一般為5°～10°。本井田內(nèi)共含煤18層，自上而下可采及局部可采煤層有6、81、84、9及15號煤層，總厚度達9.9m。其中15號煤全區(qū)穩(wěn)定可采，為主要可采煤層，也是首采煤層，最大厚度7.65m，平均厚度5.48m。 井田工業(yè)儲量為506.4 Mt，礦井設計可采儲量360.3Mt。礦井服務年限為86年，礦井最大涌水量為530m3/h。礦井瓦斯涌出量較大，為高瓦斯礦井。 井田為單水平開拓，水平標高為510，礦井采用斜立綜合開拓方案。采取分區(qū)式通風系統(tǒng)。設計采用抽出式通風方式。 礦井年工作日為330d，工作制度為“三八”制。 本設計共包括10章：1.礦區(qū)概況及井田地質(zhì)特征；2.礦井儲量、年產(chǎn)量及服務年限；3. 井田開拓；4.準備方式；5. 采煤方法；6.礦井運輸、提升、排水及采區(qū)供電；7. 礦井通風與安全技術(shù)；8.礦山環(huán)保；9. 設計礦井基本技術(shù)經(jīng)濟指標。 關(guān)鍵詞 斜立綜合開拓，分區(qū)式通風，盤區(qū)式開采 Abstract This design is the 3Mt/a well type design of Sijiazhuang coal mine. Sijiazhuang mine is located in Xiyang county, with superior geographical location and convenient transportation. The well field is basically monoclinal structure with moderate structural complexity. Toward the northwest mining field, to southwest tilt, stratum quite gentle, dip Angle is commonly 5 ° ~ 10 °. There are 18 layers of coal in the well field. There are no. 6, 81, 84, 9 and 15 coal seams with a total thickness of 9.9m. Among them, no. 15 coal is stable and recoverable throughout the region, which is the main coal seam and the first coal seam. The maximum thickness is 7.65m and the average thickness is 5.48m. The industrial reserve of well field is 506.4mt, and the designed recoverable reserve of mine is 360.3mt. The service life of the mine is 86 years, and the maximum water inflow is 530m3/h. The amount of gas emission in mine is high gas mine. The well field is single-level development, the horizontal elevation is 510, and the mine adopts inclined comprehensive development scheme. Adopt district ventilation system. The design adopts extractio ilation. The annual working day of the mine is 330d, and the working system is "38". The design consists of 10 chapters: 1. Overview of the mining area and geological characteristics of the well field; 2. Well field boundary and reserves; 3. Mine working system, design production capacity and service life; 4. Well field development; 5. Preparation method - roadway layout in panting area; 6. Coal mining methods; 7. Underground transportation; 8. Mine lifting; 9. Mine ventilation and safety; 10. Design basic technical and economic indicators of the mine. Key words: oblique comprehensive development, district ventilation, panel mining 3 目　　錄 摘 要 1 Abstract 2 第一章 礦區(qū)概況及井田地質(zhì)特征 1 第一節(jié) 礦區(qū)概況 1 一 礦區(qū)交通、地理位置 1 二 礦區(qū)地形特點 2 三 礦區(qū)內(nèi)煤礦分布 2 四 礦區(qū)氣候條件 2 五 礦區(qū)水文情況 2 六 礦區(qū)建設及生產(chǎn)原料和建筑材料供應情況 3 七 礦區(qū)電力供應 3 第二節(jié) 井田地質(zhì)特征 3 一 井田煤系地層概述 3 二 井田地質(zhì)構(gòu)造 4 三 井田水文地質(zhì)特征 6 第三節(jié) 井田勘探程度 7 第二章 礦井儲量、年產(chǎn)量及服務年限 8 第一節(jié) 井田境界 8 一 井田范圍 8 二 井田尺寸 8 第二節(jié) 井田儲量 8 一 工業(yè)儲量計算 8 二 煤柱留設 8 三 礦井儲量 9 第三節(jié) 礦井年產(chǎn)量及服務年限 11 一 礦井工作制度 11 二 礦井服務年限 11 第三章 井田開拓 12 第一節(jié) 概?述 12 第二節(jié) 井田開拓 12 一 井田再劃分 12 二 井筒形式、數(shù)目、位置及開采水平的確定 12 三 煤層群分組 13 四 主要運輸大巷和總回風巷的布置及煤層間的聯(lián)系方式 13 五 盤區(qū)劃分及其要素 13 六 礦井運輸和通風系統(tǒng) 13 七 開拓巷道斷面和支護形式 13 八 方案比較 14 第三節(jié) 井筒特征 20 第四節(jié) 井底車場及硐室 25 一 井底車場形式 25 二 線路布置 25 三 調(diào)車方式 25 四 井底車場硐室 25 第五節(jié) 開采順序及采區(qū)、采煤工作面的配置 26 一 工作面回采方式 26 二 礦井年產(chǎn)量驗算 26 第六節(jié) 井巷工程量和建井工期 27 第四章 準備方式 28 第一節(jié) 概述 28 第二節(jié) 準備方式 28 一 設計盤區(qū)概況 28 二 盤區(qū)生產(chǎn)能力 28 三 區(qū)段斜長及區(qū)段數(shù)目 29 四 盤區(qū)巷道特征 29 五 盤區(qū)車場選型設計 29 六 準備方式的選擇 29 第五章 采煤方法 31 第一節(jié) 采煤工藝方式 31 一 回采工作面破煤、裝煤方式 32 二 回采工作面支護方式 33 三 端頭支護及超前支護方式 33 四 各工藝過程注意事項 33 五 回采工作面正規(guī)循環(huán)作業(yè) 35 第二節(jié) 回采巷道布置 36 一 回采巷道布置 36 二 回采巷道參數(shù) 36 第三節(jié) 設備選型 36 第六章 礦井運輸、提升、排水及采區(qū)供電 40 第一節(jié) 井下運輸 40 一 煤層及煤質(zhì) 40 二 運輸距離和貨載量 40 三 礦井運輸方式和運輸系統(tǒng)的確定 41 四 礦車的型號和數(shù)量 41 五 大巷運輸設備的選擇計算 42 第二節(jié) 礦井提升 43 一 礦井提升概述 43 二 提升系統(tǒng) 43 三 提升設備的選型計算 43 第三節(jié) 礦井排水 47 一 礦井涌水量 47 二 排水方法的確定 47 三 水泵的選型 47 第四節(jié) 采區(qū)供電系統(tǒng) 49 一 采區(qū)供電系統(tǒng)初步設計 49 二 用電負荷 49 第七章 礦井通風與安全技術(shù) 51 第一節(jié) 通風系統(tǒng) 51 一 礦井通風系統(tǒng)確定的依據(jù) 51 二 通風方式的選擇 51 三 通風系統(tǒng)的確定 52 第二節(jié) 風量計算及風量分配 54 一 采煤工作面所需風量的計算 54 二 備用面風量得計算 55 三 掘進工作面需風量 55 四 硐室需風量 56 五 其他巷道所需風量 56 六 礦井總風量 57 七 風量分配 57 第三節(jié) 礦井通風阻力計算 58 一 礦井通風阻力 58 二 容易和困難時期阻力計算 58 三 兩個時期的礦井總風阻和總等積孔計算 60 第四節(jié) 通風設備選擇 61 第五節(jié) 礦井安全技術(shù)措施 64 一 預防煤塵爆炸的措施 64 二 預防煤和瓦斯突出的措施 64 三 預防井下火災的措施 65 四 預防井下水災的措施 65 第八章 礦山環(huán)保 66 第一節(jié) 礦山污染源概述 66 第二節(jié) 礦山污染的防治 66 一 廢水排放 66 二 固體廢棄物排放 66 三 噪聲污染 66 第八章 設計礦井基本技術(shù)經(jīng)濟指標 67 參考文獻 68 致 謝 69 第一章 礦區(qū)概況及井田地質(zhì)特征 第一節(jié) 礦區(qū)概況 一 礦區(qū)交通、地理位置 寺家莊礦井隸屬陽泉煤業(yè)（集團）有限責任公司，位于昔陽縣境內(nèi)，礦井工業(yè)場地在縣城西南約7km處，昔陽縣城距陽泉市約30km。 本區(qū)鐵路交通條件優(yōu)越，石太鐵路沿桃河經(jīng)過陽泉礦區(qū)，石太線為陽泉礦區(qū)煤炭外運的主要干線，經(jīng)電氣化改造和完善自動閉塞后，年運輸能力可達70Mt。石太線上白羊墅站為機械化駝峰編組站，最大日解體能力3000車。另外，陽涉鐵路通過本區(qū)，該線已全部建成通車，采用內(nèi)燃機車牽引，并預留電力牽引條件，該線最大年輸送能力為17Mt，為陽煤集團部分煤炭分流創(chuàng)造了有利條件，可直接為該礦的建設和煤炭的外運服務，本礦井鐵路專用線在陽涉鐵路昔陽站接軌，目前就接軌事宜已達成初步協(xié)議。本區(qū)公路交通便利，陽泉至黎城的二級公路通過本區(qū)，公路以昔陽縣城區(qū)為樞紐，呈放射狀伸向四方，除陽泉至黎城公路外，昔陽至左權(quán)、贊皇、壽陽、邢臺、長治等均有公路相通，區(qū)內(nèi)公路遍布，97%以上的村莊可通汽車。 圖1.1 交通位置圖 98 二 礦區(qū)地形特點 本井田位于太行山北段西側(cè)，從外圍地形來看，西部石千峰地層的地形較高，組成太岳山，東部則為奧陶、寒武系地層組成的太行山脈，昔陽縣境內(nèi)的白羊山、沾嶺山、菜嶺山均系太行山支脈。沾嶺山東部為松溪河流域，一般河窄谷深，溝谷縱橫發(fā)育，切割甚深。井田內(nèi)地形為西高東低，最高處為龍王廟山，海拔+1613.3m，最低點在巴洲鄉(xiāng)附近，標高+863m，高低相差750m左右，一般相對高差100～200m，屬構(gòu)造剝蝕成因，河谷、高山相間的低中心地形。 三 礦區(qū)內(nèi)煤礦分布 礦井鄰近的地方煤礦有：黃巖匯、坪上、運裕、張莊鎮(zhèn)聯(lián)營、麻匯、白楊嶺、白村、毛家溝、陽勝等煤礦。黃巖匯煤礦為地方國有，運裕、坪上煤礦為有限責任公司，其它為鄉(xiāng)、鎮(zhèn)辦及鄉(xiāng)鎮(zhèn)聯(lián)營煤礦。其中毛家溝及白村煤礦在礦井井田的北部邊界內(nèi)。 四 礦區(qū)氣候條件 昔陽縣屬暖溫帶大陸性氣候，一年四季氣候變化明顯，冬季寒冷，風大少雪；春季日照充足，干旱多風；夏季雨量集中，多冰雹和風災；秋季時間較短，晴朗涼爽。根據(jù)1958～1983年的氣象資料，最高氣溫37.9℃，最低氣溫-23.9℃，年平均氣溫9.3℃。最大年降雨量為885.7mm（1963年），最小年降雨量242.3mm（1972年），年平均降雨量為601mm，降雨量年內(nèi)差異較大，主要集中在7、8、9三個月，約占全年降雨量的67%。年平均蒸發(fā)量1887.9mm，蒸發(fā)量大于降雨量3倍多。主導風向為西風，歷年平均風速2.1m/s，最大風速20m/s。區(qū)內(nèi)凍結(jié)期一般始于每年10月下旬，終于次年4月，凍土最大深度為75cm，全年日照數(shù)平均為106.6d。 五 礦區(qū)水文情況 昔陽縣大部面積屬海河流域子牙河水系，松溪河及其流經(jīng)本井田的支流安坪河，巴洲河、洪水河均為該水系?，F(xiàn)分述如下： 松溪河： 發(fā)源于和順縣窯上村附近，經(jīng)昔陽縣的楊家坡村南入境，向北經(jīng)縣城東側(cè)，東流至水磨頭村，再經(jīng)井陘、平山縣匯入滹沱河，干流在昔陽縣境內(nèi)長73.25km，流域面積1473.2km2，該河受水面積大，河床寬，杜莊至縣城一帶寬達500～800m。一般流量為1～3m3/s，最大洪峰流量達1200m3/s（1963年8月流經(jīng)昔陽縣城一段），年平均徑流量3.68m3/s。 安坪河（城北河）： 該河為松溪河支流，發(fā)源于崇家?guī)X奶頭山，自西向東在縣城東匯入干流，全長14.5km，流域面積77.2km2，年平均徑流量0.26m3/s。 巴洲河（城西河）： 發(fā)源于鬧嶺莊附近，自西向東在縣城北關(guān)處匯入安坪河，全長20.5km，流域面積96.3km2，年平均徑流量0.352m3/s。 洪水河（城南河）： 發(fā)源于閏家溝，自西南流向東北，在洪水村東匯入松溪河，全長14km，流域面積56.2km2，年平均徑流量0.298m3/s。 在河流上游建有多座水庫，其中以下秦山水庫、郭莊水庫較大，秦山水庫位于井田中部，現(xiàn)為昔陽縣城居民生活用水水源。 礦區(qū)水源供應：根據(jù)精查地質(zhì)報告及相關(guān)資料，本區(qū)奧灰?guī)r溶水，其水量豐富、可靠，水質(zhì)好，本礦井取奧灰?guī)r溶水作為主供水水源，設計在工業(yè)場地內(nèi)打深井三眼。另外，地面設井下水處理站，井下水排至地面處理后，一部分作為井下消防灑水，一部分用于選煤廠。 全縣大部分河流均為季節(jié)性河流。 六 礦區(qū)建設及生產(chǎn)原料和建筑材料供應情況 本區(qū)內(nèi)獅腦峰礦巖出露面積廣，而且厚度大，可作為井上、下建筑石料，礦井東部大面積奧陶系灰?guī)r出露，可作為井上建筑石料及水泥原料。磚、矸石磚、料石、石子、白灰、水泥等大宗土產(chǎn)材料可由當?shù)毓V務局企業(yè)處所屬廠（場）現(xiàn)有建材供應外，也可選用鄉(xiāng)、鎮(zhèn)企業(yè)的建材產(chǎn)品。外部供應材料主要有：鋼材、木材、黃砂、玻璃、高標號水泥、五金材料等。 七 礦區(qū)電力供應 礦井的供電電源初步設計暫按礦井電源分別取自昔陽110kV變電站和和順220kV變電站，供電電壓等級110kV進行。由于電源變電站距本礦較遠，且變電站施工周期比較長，必須考慮礦井建設期間的施工電源引接方式。本礦附近有地方小煤礦多處，礦井建設初期的施工電源可就近由地方小煤礦引來，但礦井井下全面施工后，所需電力負荷將大幅度增加，此時應投入礦井變電站作為施工電源。 第二節(jié) 井田地質(zhì)特征 一 井田煤系地層概述 本井田含煤地層包括石炭系中統(tǒng)本溪組、石炭系上統(tǒng)太原組、二迭系下統(tǒng)山西組，其中主要含煤地層為石炭系上統(tǒng)太原組及二迭系下統(tǒng)山西組（平均厚約60m），含煤地層總厚168.24m，共含煤18層，煤層總厚13.46m，含煤系數(shù)約8%左右。石炭系上統(tǒng)太原組厚90.3～143.80m，平均厚約111.33m，主要巖性為深灰、灰黑色砂質(zhì)泥巖、泥巖、石灰?guī)r及灰色砂巖組成。含煤12層，其中可采煤層4層，為本區(qū)中演含煤地層。按其巖性、巖相特征分為上、下兩段，其中下段自K1砂巖底至K4灰?guī)r頂，厚80m左右，含11、12、13、14、14下、15、16號共7層煤，15號煤全區(qū)穩(wěn)定可采，其它煤層無開采價值；上段自K4頂至K7底， 厚約35m左右，由灰、深灰、灰黑色泥巖、砂巖及淺灰色細砂巖、中～粗砂巖組成，含8、9兩個煤組共6層煤，81、84、9號煤部分具有開采價值。 表1.1 可采煤層及頂?shù)装鍘r層特征表 含煤地層 煤層編號 煤層厚度（m） 夾石層數(shù) 穩(wěn)定性 可采性 頂?shù)装鍘r性 平均 最大 太 原 組 8 1.3 1.5 0-1 較穩(wěn)定 部分可采 泥巖、砂質(zhì)泥巖 9 1.2 1.5 0 較穩(wěn)定 部分可采 泥巖、砂質(zhì)泥巖 15 5.48 7.65 2-4 穩(wěn)定 全區(qū)可采 泥巖、砂質(zhì)泥巖 二 井田地質(zhì)構(gòu)造 區(qū)內(nèi)褶曲發(fā)育，軸向主要為近南北向及北東向兩組，其次有北西向及東西向。南北向的一組褶曲主要分布于中、東部，構(gòu)成本區(qū)的基本構(gòu)造形態(tài)。主要特征為排列緊密，間距約1000m，兩翼不對稱，向斜東翼較陡，傾角可達23°,西翼較緩，傾角一般為10°左右；背斜軸部開闊，產(chǎn)狀平緩。北東向的一組褶曲，主要分布于勘探區(qū)的西北及東南，主要特征為排列較疏，間距約1500m，兩翼多不對稱，南東翼較陡，北西翼較緩。 區(qū)內(nèi)無斷層、陷落柱等。 附主要地質(zhì)構(gòu)造表1.2及綜合地質(zhì)柱狀圖1.2 序 褶曲名稱 褶曲方向 產(chǎn)狀 延伸長度（m） 備注 W E 1 蒙家峪向斜 SN 4～7° 5～7° 1100 李家溝區(qū) 2 野峪背斜 SN 4～11° 4～14° 5000 李家溝區(qū) 3 寺地向斜 SN 2～16° 6～20° 6000 李家溝區(qū) 4 崇家?guī)X背斜 N40°E 4～5° 6～16° 800 李家溝區(qū) 崇家?guī)X背斜 N10°E 7～9°（SE） 6～8°（NW） 900 馬郡頭區(qū) 5 臺溝背斜 N40°E轉(zhuǎn)N30°E 6～10°（SE） 4～13°（NW） 2000 馬郡頭區(qū) 6 杏莊向斜 N60°E轉(zhuǎn)N20°E 4～15°（SE） 6°～21°（NW） 3200 馬郡頭區(qū) 杏莊向斜 N40°E 8～15° 8～20° 2800 李家溝區(qū) 7 杏莊背斜 N40°E 7～9° 3～13° 2000 李家溝區(qū) 杏莊背斜 N70°E轉(zhuǎn)N40°E再轉(zhuǎn)N20°E 3～9°（SE） 9～15°（NW） 2500 馬郡頭區(qū) 8 毛家溝向斜 N50°E 7～11°（SE） 6～11°（NW） 1100 馬郡頭區(qū) 9 毛家溝向斜 N45°E 5～17°（SE） 6～15°（NW） 2500 馬郡頭區(qū) 10 龍眼向斜 EW轉(zhuǎn)N45°E 5～20°（SE） 10～27°（NW） 2100 馬郡頭區(qū) 龍眼向斜 N65°E 5～15° 5～20° 3000 李家溝區(qū) 表1.2 主要地質(zhì)構(gòu)造表 圖1.2綜合地質(zhì)柱狀圖 三 井田水文地質(zhì)特征 主要含水層有太原組灰?guī)r和第四系沖積層。由上而下簡述如下： 第四系沖積層：主要分布于洪水河、巴洲河和安坪河的河谷中，河谷最寬約300m，一般100～200m，厚度10～20m，砂礫中含較豐富的潛水，且水質(zhì)良好，單位涌水量1.30～5.00L/s·m。民用井水量每小時可達100m3以上。 上石炭統(tǒng)太原組灰?guī)r：主要含水層為海相沉積之三層灰?guī)r（K2、K3、K4），其中K2灰?guī)r含水性較強，為主要含水層，水位標高為+690.57～+695.63m。進入80年代后期由于井田開采使主要含水層破壞，如城關(guān)、李家莊、大寨的機井已近干涸，大量的地下水被疏干。 根據(jù)陽泉礦區(qū)現(xiàn)有生產(chǎn)礦井統(tǒng)計資料，參照精查地質(zhì)報告對礦井涌水量預測，確定礦井正常涌水量按噸煤涌水系數(shù)0.4m3/t考慮，即日產(chǎn)1萬t煤，預計涌水量為4000m3；最大涌水量按噸煤涌水系數(shù)0.63m3/t考慮。 經(jīng)計算,礦井生產(chǎn)初期正常涌水量為240m3/h，最大涌水量為350m3/h；礦井生產(chǎn)后期正常涌水量為340m3/h，最大涌水量為530m3/h； 各煤層主要煤質(zhì)指標見表1.3。 表1.3 煤的工業(yè)分析表 煤層編號 水分（Mad） 灰分（Ad） 揮發(fā)份（V） 全硫（St） 發(fā)熱量 15# 1.65% 15.43% 10.19% 1.46% 38.62MJ 本礦井屬水文地質(zhì)條件簡單的礦井，絕大部分煤層位于奧灰水位以上，僅深部局部區(qū)域受奧灰水影響。本礦井開采的不利因素主要是瓦斯涌出量大，需采取抽放措施，對將來開采有一定影響。 第三節(jié) 井田勘探程度 1980年至1983年山西一四八煤田地質(zhì)勘探隊，對馬郡頭勘探區(qū)及李家溝勘探區(qū)進行了精查地質(zhì)勘探工作，分別于1981年12月及1983年12月提出兩個勘探區(qū)的精查地質(zhì)報告并已審查批準，兩勘探區(qū)共完成鉆孔579個，進尺約227841.66m，勘探類型二類一型～二型，勘探程度基本滿足規(guī)范要求，可以作為礦井設計的依據(jù)。2005年4月中國煤炭地質(zhì)總局一一九隊在前兩個精查地質(zhì)報告的基礎(chǔ)上合并匯編后提出了《寺家莊煤礦井田地質(zhì)報告》，該報告對地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件重新進行了分析，對儲量重新進行了計算。 存在問題及建議： 1）對瓦斯、煤塵及自然發(fā)火等開采條件方面的工作尚有欠缺，應提前進行瓦斯、煤塵爆炸危險性及煤層自然發(fā)火的鑒定工作。 2）進一步查明奧灰水位標高，進行水文地質(zhì)補勘。 3）對首采區(qū)進行三維地震補勘，進一步探明陷落柱及其它構(gòu)造，為下一步設計提供可靠的依據(jù)。 4）井田深部（即西部）鉆孔少、儲量級別低，要提前進行鉆探補勘。 第二章 礦井儲量、年產(chǎn)量及服務年限 第一節(jié) 井田境界 一 井田范圍 井田境界以能源部對陽泉礦區(qū)總體發(fā)展規(guī)劃批文（能源計[1992]523號）批準的寺家莊礦井井田范圍為準，具體范圍如下： 北以緯線75000為界； 南以礦區(qū)拐點84、86兩點連線為界； 東部基本以經(jīng)線105500與安坪、黃巖匯、白羊嶺等地方煤礦為界； 西部為精查勘探區(qū)深部界線。 二 井田尺寸 全井田南北走向長10.2-10.99km，東西傾斜寬5.7-6.36km，井田面積約64km2。走向最大值10.99 km，最小值10.2km，平均值10.6 km；傾斜最大值6.36km，最小值5.7 km，平均值6.03 km。 井田的水平面積按下式計算: S = H × L （2.1） 式中 S ——— 井田的水平面積,m2 H ——— 井田的平均水平寬度,m L ——— 井田平均走向長度,m 第二節(jié) 井田儲量 一 工業(yè)儲量計算 井田內(nèi)煤層平緩，故采用偽厚度和水平面積計算儲量，計算公式為： M=S·h·d×10-3 （2.2） 式中： M——儲量，Mt； S——水平面積，64km2； h——儲量計算厚度，5.48m； d——容重，1.45t/m3。 M = 6.4×107×5.48×1.45=508.54 Mt 二 煤柱留設 各類煤柱留設如下： （1） 井田境界煤柱 井田境界煤柱在本井田一側(cè)按30m留設。經(jīng)計算15號煤井田境界煤柱為7.9Mt。 （2） 村莊保護煤柱 井田范圍內(nèi)的村莊，地面村莊雖然不大，但比較分散，給正規(guī)工作面布置帶來一定的影響。設計對較大村莊或位于構(gòu)造復雜區(qū)的村莊留設保護煤柱，其余村莊按搬遷考慮。村莊保護煤柱采用剖面法留設，表土層及巖層移動角參數(shù)確定如下：α＝45°，δ＝γ＝70°，β＝70°－0.6α。經(jīng)計算，村莊保護煤柱15號煤煤柱為9.56Mt。 （3）工業(yè)場地保護煤柱：煤柱留設參數(shù)同村莊保護煤柱。經(jīng)計算，15號煤工業(yè)場地保護煤柱為2.02Mt。 （4）大巷煤柱 根據(jù)鄰近貴石溝礦井生產(chǎn)經(jīng)驗，大巷兩側(cè)各留40m的保護煤柱。經(jīng)計算，15號煤大巷煤柱為3.34Mt （5）盤區(qū)巷道煤柱 盤區(qū)巷道兩側(cè)各留30m的保護煤柱煤柱。經(jīng)計算，15號煤盤區(qū)巷道煤柱為5.32Mt。 15號煤各類保護煤柱合計28.14Mt。 圖2.1礦井工業(yè)場地安全煤柱計算圖 三 礦井儲量 礦井設計儲量等于工業(yè)儲量減去設計計算的斷層煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱和已有的地面建筑物、構(gòu)筑物需要留設的保護煤柱等永久性保護煤柱損失量后的儲量。 全礦井設計儲量見表2.1 表2.1 15號煤設計儲量匯總表 單位：Mt 煤層 工業(yè)儲量 永久煤柱損失 設計儲量 井田境界 村莊 小計 15# 508.54 7.9 9.56 17.46 491.08 礦井設計可采儲量等于礦井設計儲量減去工業(yè)場地保護煤柱、井下主要巷道及上、下山保護煤柱后，乘以采區(qū)回采率的儲量（厚煤層75%，中厚煤層80%，薄煤層85%，本設計取75%）。 礦井可采儲量是礦井設計的可以開采的儲量,可按下式計算: Zk=(Zg-P)×c （2.3） 式中 Zk-------礦井可采儲量,Mt Zg-------礦井工業(yè)儲量,Mt P--------保護工業(yè)場地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物、大斷層、等留設的永久保護煤柱損失量，Mt C-------采區(qū)采出率，0.75 全礦井設計可采儲量見表2.2 表2.2 15號煤設計可采儲量匯總表 單位：Mt 煤層 設計儲量 煤柱損失 采區(qū)回采率 （％） 設計可采儲量 工業(yè)場地 大巷 盤區(qū)巷道 小計 15 491.08 2.02 3.34 5.32 10.68 75 360.3 盤區(qū)設計可采儲量見表2.3 表2.3 盤區(qū)設計可采儲量匯總表 單位：Mt 盤區(qū) 設計儲量 煤柱損失 采區(qū)回采率（％） 設計可采儲量 大巷 工業(yè)廣場 盤區(qū)巷道 小計 第I 盤區(qū) 145.08 0.85 1.23 1.63 3.71 75 106.02 第II盤區(qū) 123.46 0.82 0.79 1.63 3.24 75 90.17 第III盤區(qū) 121.34 0.85 0 1.11 1.96 75 89.54 第IV盤區(qū) 101.20 0.82 0 0.95 1.77 75 74.57 合計 491.08 3.34 2.02 5.32 10.68 360.30 第三節(jié) 礦井年產(chǎn)量及服務年限 一 礦井工作制度 按《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》規(guī)定，礦井工作制度采用年工作日330天，三班作業(yè)，每天凈提升時間為16小時。 二 礦井服務年限 礦井服務限用下列公式計算： Z采 T= （2.4） A·K 式中 T——礦井服務年限，a； Z采——礦井設計可采儲量，Mt； A——礦井設計生產(chǎn)能力，Mt/a； K——儲量備用系數(shù)，取1.4。 按3Mt/a的設計生產(chǎn)能力計算，15號煤服務年限為86年。 第三章 井田開拓 第一節(jié) 概?述 本礦井采用主斜副立單水平開拓，斜井作主井，主要是利用斜井可采用強力帶式輸送機、提升能力大及井筒易于延深的優(yōu)點，用立井作副井是因為提升方便，通風容易。 第二節(jié) 井田開拓 一 井田再劃分 井田內(nèi)煤層賦存平緩，一般5°～10°，屬近水平煤層；根據(jù)本井田15號煤層距離大這一賦存特點，將 15號煤單獨劃分為一個煤組（下煤組），本次設計主要考慮15號煤的開采。礦井采用單水平開采。水平標高為+510米，盤區(qū)式開采。15號煤層生產(chǎn)能力：開采儲量為360.3Mt，服務年限為86年。 結(jié)合礦井大巷布置、地質(zhì)構(gòu)造以及煤柱等劃分盤區(qū)。15號煤層共劃分為4個盤區(qū)，投產(chǎn)盤區(qū)選擇在第I盤區(qū)。 二 井筒形式、數(shù)目、位置及開采水平的確定 （一）井筒形式 井筒形式有三種：平硐、斜井、立井。一般情況下，平硐最簡單，斜井次之，立井最復雜。平硐開拓受地形條件限制，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)場地和引進鐵路，上山部分儲量大致能滿足同類型水平服務年限要求。 斜井開拓與立井開拓相比：井筒施工設備與工序比較簡單，掘進速度快，井筒施工單價低，初期投資少，地面工業(yè)建筑井筒裝備、井底車場及硐室都比較簡單，井筒延伸施工方便，生產(chǎn)干擾少，不易受底板含水煤層的威脅；主提升膠帶化有相當大的提升能力，可以滿足特大型礦井提升需要；斜井井筒也可以作為安全出口，井下一旦發(fā)生事故，人員可以從主斜井迅速撤離。 立井開拓不受煤層傾角、厚度、深度、瓦斯及水文地質(zhì)等自然條件的限制。在采深相同的條件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，對輔助提升特別有利，井筒通風斷面大，可以滿足高瓦斯礦井、煤與瓦斯突出礦井需風量的要求，且阻力小，對深井開拓特別有利；當表土層為富含水的沖積層時，立井井筒比斜井容易施工；對地質(zhì)構(gòu)造和煤層產(chǎn)狀均特別復雜的能兼顧井田淺部和深部不同產(chǎn)狀的煤層。 （二）井筒位置的確定原則 1、有利于第一水平的開采并兼顧其他水平，有利于井底車場和主要運輸大巷的布置，石門工程量少； 2、有利于首采區(qū)布置在井筒附近的富煤階段，首采區(qū)少遷村莊或不遷村莊； 3、井田兩翼儲量基本平衡； 4、井筒不宜穿過厚土層、厚含水層、斷層破碎帶、煤與瓦斯突出煤層或較軟弱巖層。 三 煤層群分組 根據(jù)本井田15號煤層距離大這一賦存特點，將 15號煤單獨劃分為一個煤組（下煤組）。 四 主要運輸大巷和總回風巷的布置及煤層間的聯(lián)系方式 根據(jù)礦井開拓布置，考慮通風、運輸?shù)纫螅?5號煤沿井田中部南北向共布置三條大巷，分別為膠帶機運輸大巷、輔助運輸大巷及回風大巷。本著多做煤巷少做巖巷原則，綜合考慮巷道運輸、通風、排水、支護及立交等因素，確定膠帶機大巷及回風大巷沿15號煤層布置，輔助運輸大巷布置在15號煤底板，局部要穿層。 五 盤區(qū)劃分及其要素 結(jié)合礦井大巷布置、地質(zhì)構(gòu)造以及煤柱等劃分盤區(qū)。15號煤層共劃分為4個盤區(qū)，投產(chǎn)盤區(qū)選擇在第I盤區(qū)。 六 礦井運輸和通風系統(tǒng) （一）通風系統(tǒng) . 工作面所需的新鮮風流由進風井→盤區(qū)輔助運輸巷→工作面運輸順槽→回采工作面。 工作面乏風→工作面回風順槽→盤區(qū)回風巷→回風大巷→回風井→地面。 （二）運輸系統(tǒng) 1、煤炭運輸系統(tǒng) 井下煤炭運輸采用膠帶輸送機連續(xù)運輸。其運輸系統(tǒng)為：回采工作面出煤→工作面運輸順槽→盤區(qū)膠帶輸送機巷→盤區(qū)溜煤眼→膠帶機大巷→井底煤倉→主斜井→地面選煤廠。 2、輔助運輸系統(tǒng) 井下大巷、盤區(qū)輔助運輸采用蓄電池電機車。 (1) 設備、材料及人員運輸系統(tǒng) 井下生產(chǎn)用設備、材料及人員經(jīng)副立井→副立井井底車場→+510m水平輔助運輸石門→+510m水平輔助運輸大巷→盤區(qū)輔助運輸巷→工作面回風順槽（或掘進工作面）。 (2) 矸石運輸系統(tǒng) 井下矸石主要來自瓦斯高抽巷掘進出矸，掘進矸石通過調(diào)度絞車→聯(lián)絡斜巷→盤區(qū)輔助運輸巷→+510m水平輔助運輸大巷→+510m水平輔助運輸石門→副立井井底車場→副立井→地面，然后經(jīng)膠帶機進入選煤廠排矸系統(tǒng)。 七 開拓巷道斷面和支護形式 借鑒鄰近的貴石溝礦井成功經(jīng)驗，確定本礦井主要巷道斷面特征及支護方式如下： 1、大巷及石門 大巷及石門采用半圓拱形斷面，輔助運輸大巷及石門均為巖巷，以掛網(wǎng)錨噴為主，局部破碎地段增加錨索或金屬棚；膠帶機及回風大巷主要為煤巷，采用錨索與掛網(wǎng)錨噴聯(lián)合支護方式。 2、盤區(qū)主要巷道 盤區(qū)主要巷道以煤巷為主，采用半圓拱形斷面，采用錨索與掛網(wǎng)錨噴聯(lián)合支護方式。 3、盤區(qū)其它巷道 工作面運輸順槽及回風順槽、內(nèi)錯瓦斯尾巷均采用矩形斷面，錨索、錨網(wǎng)與鋼帶聯(lián)合支護。 瓦斯高抽巷為巖巷，采用矩形斷面，錨桿支護。主要硐室采用混凝土砌碹支護，其中大硐室增加錨索。 八 方案比較 提出方案 根據(jù)以上分析，提出以下四種技術(shù)上可行的開拓方案，分述如下： 方案一：主斜副立單水平開拓 斜井提煤運輸能力大，立井輔助運輸能力大，為此提出主井采用斜井開拓，副井采用立井開拓。布置三條大巷，膠帶機大巷和回風大巷沿煤層掘進，輔助運輸大巷沿底板掘進。如圖3.1。 放案二：斜井單水平開拓 主、副井井筒均為斜井，布置于井田中央，只設一個水平。布置三條大巷，膠帶機大巷和回風大巷沿煤層掘進，輔助運輸大巷沿底板掘進，如圖3.2。 方案三：立井單水平開拓（井筒位于井田中央） 主、副井井筒均為立井開拓，布置于井田中央，布置三條大巷，膠帶機大巷和回風大巷沿煤層掘進，輔助運輸大巷沿底板掘進.如圖3.3。 方案四：立井單水平開拓（井筒位于井田邊界） 主、副井井筒均為立井開拓，布置于井田北部邊界，布置三條大巷，膠帶機大巷和回風大巷沿煤層掘進，輔助運輸大巷沿底板掘進。如圖3.4。 方案一：主斜副立井單水平開拓 如圖3.1 方案二：斜井單水平開拓 如圖3.2 方案三：立井單水平開拓（井筒位于井田中央） 如圖3.3 方案四：立井單水平開拓（井筒位于井田邊界） 如圖3.4 技術(shù)比較 以上所提四個方案大巷布置及水平數(shù)目均相同，區(qū)別在于井筒形式和井筒位置不同，及部分基建、生產(chǎn)費用不同。 方案一、二主井井筒形式不同。方案一副井為立井，立井開拓不受煤層傾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然條件的限制，；方案二副井為斜井，斜井提升物料人員不如立井快捷、方便。經(jīng)過以上技術(shù)分析、比較，再結(jié)合粗略估算費用結(jié)果（見表3.1），在方案一、二中選擇方案一：主斜副立單水平開拓。 方案三、四主要區(qū)別在井筒位置不同，方案三井筒位于井田中央的儲量中心，井下運輸距離短，運輸費用相對較低，；方案四井筒位于井田西部邊界附近，由于緊靠井田北部邊界，可以利用部分井田邊界煤柱，減少部分壓煤。經(jīng)過以上技術(shù)分析、比較，再結(jié)合粗略估算費用結(jié)果（見表3.2），在方案三、四中選擇方案三：立井單水平開拓（井筒位于井田中央）。 表3.1 一、二方案粗略比較表（單位：萬元） 項目 方案一主斜副立單水平開拓 方案二斜井單水平開拓 基建費用 主斜井開鑿 2185×2550×10-4=557.18 主斜井開鑿 2185×2550×10-4=557.18 副立井開鑿 445×8234×10-4=366.41 副斜井開鑿 2185×2550×10-4=557.18 大巷掘進 8164×1050×3×10-4 =2571.66 大巷掘進 8164×1050×3×10-4 =2571.66 小計 3441.25 小計 3686.02 生產(chǎn)費用 斜井提升 1.2×42272×2.185×0.22 =24384.18 斜井提升 1.2×42272×2.185×0.22=24384.18 排水 340×24×365×86×0.178×10-4=4559.33 排水 340×24×365×86×0.178×10-4=4559.33 大巷運輸 1.2×42272×0.088× 8.164=36443.47 大巷運輸 1.2×42272×0.088× 8.164=36443.47 小計 65386.98 小計 65386.98 合計 費用 68828.23 費用 69073.00 百分率 100.36% 百分率 100.00% 表3.2 三、四方案粗略比較表（單位：萬元） 項目 方案三立井單水平開拓（中央） 方案四立井單水平開拓(邊界) 基建費用 主井開鑿 472×8234×10-4=388.64 主井開鑿 526×8234×10-4=433.11 副井開鑿 472×8234×10-4=388.64 副井開鑿 526×8234×10-4=433.11 大巷掘進 8164×1050×3×10-4=2571.66 大巷掘進 8164×1050×3×10-4=2571.66 小計 3348.94 小計 3437.88 生產(chǎn)費用 立井提升 1.2×42272×0.472×0.92 =22027.43 立井提升 1.2×42272×0.526×0.92 =24547.52 排水 340×24×365×86×0.178×10-4 =4559.33 排水 340×24×365×86×0.178×10-4 =4559.33 大巷運輸 1.2×42272×0.088×8.164 =36443.47 大巷運輸 1.2×42272×0.088×8.164 =36443.47 小計 63030.23 小計 65550.32 合計 費用 66379.17 費用 68988.20 百分率 100.00% 百分率 103.93% 方案一、方案三有差別的建井工程量、生產(chǎn)經(jīng)營工程量、基建費、生產(chǎn)經(jīng)營費和經(jīng)濟經(jīng)濟比較結(jié)果，分別計算匯總于表3.3、3.4、3.5、3.6、3.7 表3.3 建井工程量 單位： m 項目 方案一主斜副立單水平開拓 方案三立井單水平開拓 初期 主 井 2185 472 副 井 445 462 后期 運輸大巷 8146 8146 表3.4 生產(chǎn)經(jīng)營工程量 項目 方案一主斜副立單水平開拓 項目 方案三立井單水平開拓 運輸提升/萬t·km 工程量 運輸提升/萬t·km 工程量 大巷運 輸 1.2×42272×5.27 =267328.13 大巷運 輸 1.2×42272×5.27 =267328.13 斜井提 升 1.2×42272×2.185 =76343.232 立井提 升 1.2×42272×0.472 =23942.86 大巷維 護 1.2×8.164×3×8＝220.43 大巷維 護 1.2×8.164×3×86＝220.43 排 水 240×24×365×75×10-4 ＝15768 排 水 240×24×365×75×10-4 ＝15768 表3.5 基建費 項目 方案一主斜副立單水平開拓 方案三立井單水平開拓 工程量 單價 費用 工程量 單價 費用 m 元/m 萬元 m 元/m 萬元 主井井筒 2185 2550 557.18 472 8234 388.64 副井井筒 445 8234 366.41 462 8234 380.41 運輸大巷 8164 2413 1969.97 8164 2413 1969.97 合計 2893.56 2739.02 表3.6 生產(chǎn)經(jīng)營費 項目 方案一主斜副立單水平開拓 方案三立井單水平開拓 工程量 單價 費用 工程量 單價 費用 （m） (元/m) (萬元) （m） (元/m) (萬元) 運 輸 提 升 大巷運輸 267328.13 0.088 23524.88 267328.13 0.088 23524.88 斜井提升 76343.23 0.22 16795.51 0 0 0 立井提升 0 0 0 23942.86 0.92 22027.43 小計 40320.39 45552.31 大巷維護費 220.43 20 4408.60 220.43 20 4408.60 排水費 15978.2 0.178 2844.12 15978.2 0.178 2844.12 小計 7252.72 7252.72 合計 47573.11 52805.03 表3.7 費用匯總表 項目 方案一主斜副立單水平開拓 方案三立井單水平開拓 費用(萬元) 百分率 費用(萬元) 百分率 基建工程費 2893.56 105.64% 2739.02 100.00% 生產(chǎn)經(jīng)營費 47573.11 100.00% 52805.03 111.00% 由以上比較選出方案一 第三節(jié) 井筒特征 1、主斜井 主斜井傾角16°,斜長2185m，凈寬5.2m，凈斷面積15.0m2，井筒內(nèi)布置一條1.4m寬膠帶輸送機，擔負全礦井煤炭提升任務，并兼作輔助進風井及安全出口。井筒內(nèi)設有600mm軌距檢修道，另有一趟消防灑水管路。 2、副立井 副立井井筒直徑8.0m，井口標高+919.65m，包括井底水窩井筒深度445m，裝備兩套提升設備，其中一套為一對一寬一窄二層四車罐籠，擔負礦井輔助提升任務；另一套為交通罐帶平衡錘提升設備，擔負長材及零星人員的提升，并兼作輔助進風及安全出口。井筒內(nèi)裝備有玻璃鋼梯子間，另設有兩趟排水管路、四趟動力電纜、六趟通信及監(jiān)測電纜、一趟控制電纜等。 3、回風井 回風井凈直徑8.0m，凈斷面積50.3m2，井口標高+945m，井筒深度396m，擔負礦井初期回風任務，并兼作反風時安全出口。井筒內(nèi)布置有玻璃鋼梯子間，另設有一趟玻璃鋼瓦斯管。 根據(jù)井口位置及地質(zhì)報告鉆孔資料，各立井筒所處位置第四系表土層比較薄，厚度6～10m，以黃土、砂土及礫石為主，基巖段無大的含水層，故設計各立井井筒均采用普通法鑿井，單層混凝土井壁結(jié)構(gòu)，其中表土段配鋼筋以加強支護，井壁厚度500～550mm。主斜井表土段采用混凝土支護，支護厚度為450mm；基巖段采用錨索與錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護，支護厚度為150mm。 表3.8 各井筒特征 井 筒 名 稱 井口坐標(m) 井口 標高 (m) 方位角 (°) 傾角(°) 斷面形狀 凈 斷 面 積 (m2) 支護 方式 基巖段支 護厚 度 (m) 深度或斜 長 (m) 井筒 裝備 緯 距 (X) 經(jīng) 距 (Y) 主斜井 68427 105262 +920 90 16 半圓拱 15.0 錨索與錨噴 150 2185 1.4m寬膠帶輸送機 副立井 68561 105378 +919 205 90 圓 50.3 混凝土砌碹 550 445 一對1.5t礦車雙層四車罐籠、交通 罐 回風井 68354 104475 +945 0 90 圓 50.3 混凝土砌碹 550 396 玻璃鋼 梯子間 圖3.5 主斜井斷面圖 圖3.6 副立井斷面圖 圖3.7 回風井斷面圖 第四節(jié) 井底車場及硐室 一 井底車場形式 結(jié)合礦井開拓部署，考慮井上下關(guān)系及井筒與石門的關(guān)系，設計確定井底車場形式為環(huán)形式。此種布置形式的優(yōu)點是，進車線、調(diào)車線位于直線段上，有專用的回車線，調(diào)車方便，井底車場通過能力大。 二 線路布置 本井底車場只擔負輔助運輸，空、重車線長度按1列矸石車長度考慮，列車由20輛1.5t矸石車組成，10t蓄電池電機車單機牽引?？?、重車線計算長度均為52.5m，根據(jù)線路布置, 實際長度重車線取72m、空車線取90m。材料重車線長度取46m，材料空車線長度取72m。調(diào)車線長度按1列材料車長度考慮，計算長度52.5m，實際取65m。人車型號為PRC12-6/6，人車線長度按一列人車考慮，列車由10輛人車組成，計算長度49m，實際取65m。 三 調(diào)車方式 電機車牽引矸石重列車由輔助運輸石門進入調(diào)車線，摘鉤后過1號渡線道岔，繞到列車后部頂推車進入車場重車線，然后電機車過2號渡線道岔，經(jīng)繞道進入空車線，牽引矸石空列車駛出井底車場，經(jīng)輔助運輸石門、大巷進入各盤區(qū)。 四 井底車場硐室 主斜井井底主要布置有井底煤倉、機尾拉緊裝置硐室；副立井井底車場主要硐室有主變電所、主排水泵房及管子道、主水倉、等候室及通道、搶救室、工具備用保管室、調(diào)度室、電機車修理間等；大巷附近設有消防材料庫、爆炸材料庫等硐室。 主要硐室敘述如下： 井底煤倉直徑10.0m，總高度40m，有效高度30m，有效容量2300m3。 主排水泵房按礦井后期正常涌水量340m3/h考慮，布置有3臺D450-60×8型多級離心泵，其中一臺工作，一臺備用，一臺檢修。泵房設計長度25m。 主變電與主排水泵房聯(lián)合布置，設計總長度45m，其中高壓室35m，變壓器室10m。 主水倉有效容量按8h后期正常涌水量340m3/h考慮，水倉凈斷面確定為7.2m2，水倉計算長度為380m，根據(jù)平面布置，設計實際長度取390m。 等候室設在副立井井底車場連接處與乘人車場之間，與二者平行布置。設計考慮罐籠上、下層同時上下人員，等候室共有五條通道，其中一條與乘人車場相通，兩條為罐籠上層通道，另兩條為罐籠下層通道。 第五節(jié) 開采順序及采區(qū)、采煤工作面的配置 一 工作面回采方式 工作面回采方式有前進式和后退式兩種，前進式回采具有初期工程量省、投產(chǎn)快等優(yōu)點，但在采空區(qū)維護順槽比較困難，技術(shù)復雜，維護費用高，且工作面漏風量大；后退式回采雖然初期需要掘出長距離的順槽，但生產(chǎn)過程中順槽維護量小，隨采隨廢，漏風量小，安全可靠。故設計采用后退式回采方式，工作面間采用跳采接替。 二 礦井年產(chǎn)量驗算 根據(jù)煤層條件、設備，結(jié)合國內(nèi)目前的高產(chǎn)高效礦井工作面長度，確定15號煤層回采工作面的長度為200m。 根據(jù)采煤機切割速度，工作面長度，瓦斯含量，開機率，回采工作面采煤機每天割8刀煤，截深為0.8m，日進度為6.4m。 則每個工作面日生產(chǎn)能力 Q=L×N×B×M×T×C （3.1） 式中： L—工作面長度，m； N—工作面晝夜割煤刀數(shù)； B—綜采工作面截深，m； M—采高，m； T—煤的容重，1. 45t/m3 ； C—工作面回采率，95%。 則：Q= 200×8×0.8×5.48×1.45×0.95=9662(t/d) 工作面年生產(chǎn)能力為9662×330=3.19(Mt/a) 掘進煤量按回采煤量的10%計算為3.19×10%=0.319(Mt/a) 礦井年生產(chǎn)能力為3.19+0.319=3.509(Mt/a)＞3(Mt/a) 滿足礦井設計生產(chǎn)能力只需要布置一個工作面。 第六節(jié) 井巷工程量和建井工期 表3.9 建井工程量 單位： m 項目 主斜副立單水平開拓 初 期 主 井 2185 副 井 445 后 期 運輸大巷 8146 表3.10 生產(chǎn)經(jīng)營工程量 項