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淮北礦業(yè)集團(tuán)石臺(tái)煤礦初步設(shè)計(jì) 摘 要 本設(shè)計(jì)的井田面積為 20 1 平方千米 年產(chǎn)量 120 萬(wàn)噸 井田內(nèi)煤層 賦存比較穩(wěn)定 煤層傾角 8 22 平均煤厚 3 48m 整體地質(zhì)條件比較 簡(jiǎn)單 在井田范圍南部和中央均有斷層發(fā)育 瓦斯和二氧化碳含量相對(duì) 不高 涌水量也不大 根據(jù)實(shí)際的地質(zhì)資料情況進(jìn)行井田開拓和準(zhǔn)備方 式的初步設(shè)計(jì) 該礦井決定采用三立井上山開采 煤層分采區(qū)上山聯(lián)合 布置的開拓方式 設(shè)計(jì)采用綜合機(jī)械化一次采全高回采工藝 走向長(zhǎng)壁 采煤法 用全部跨落法處理采空區(qū) 并對(duì)礦井運(yùn)輸 礦井提升 礦井排 水和礦井通風(fēng)等各個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)備選型計(jì)算 以及對(duì)礦井安全技術(shù)措 施和環(huán)境保護(hù)提出要求 完成整個(gè)礦井的初步設(shè)計(jì) 礦井全部實(shí)現(xiàn)機(jī)械 化 采用先進(jìn)技術(shù)和借鑒已實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效現(xiàn)代化礦井的經(jīng)驗(yàn) 實(shí)現(xiàn)一礦 一面高產(chǎn)高效礦井從而達(dá)到良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益 關(guān)鍵詞 立井 走向長(zhǎng)壁 一次采全高 綜合機(jī)械化 高產(chǎn)高效 Abstract These designed allotment area for 20 1 square kilometers Yearly Output 120 trillion Allotment intrinsically ocurrence of coal seam compare stabilize coal seam pitch 8 22acid average coal thick 3 48m integrally nature condition compare simplicity at allotment scope east normalizing function of the stomach and pleen center equal have got dislocation upgrowth Both methane and carbon dioxide content relatively do not high and neither do inflow of water no large either On the basis of Preliminary Design said shaft opt in adopt three vertical shaft fluctuate mountain exploitation coal seam grouping band region fluctuate mountain co disposal mode of opening design adopt comprehensive mechanization full seam mining stopper art Alignment longwall method treat goaf with whole straddle alight law from actual geologic information instance proceed allotment exploit and stand by mode The Preliminary Design of the both combine versus mine haul shaft exaltation shaft drain and ventilation of mines isopuant systemic equipment lectotype count as well as versus shaft technical safety measures and environmental protection claim complete wholly shaft Both shaft whole realize mechanization adopt advanced techniques and use for reference afterwards realize high yield highly active modernization shaft experience realize one mine not both high yield highly active shaft thereby run up to favorable economic benefit and social benefit Keywords Vertical shaft Alignment long wall full seam mining comprehensive mechanization high yield highly active 前 言 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是據(jù)在淮北礦業(yè)集團(tuán)石臺(tái)煤礦進(jìn)行的畢業(yè)實(shí)習(xí)中所收 集的礦井生產(chǎn)圖紙和資料 并作了一些改動(dòng)以后 對(duì)礦井進(jìn)行的初步設(shè) 計(jì) 采礦工程畢業(yè)設(shè)計(jì)是采礦工程專業(yè)全部教學(xué)進(jìn)程中的最后一個(gè)環(huán)節(jié) 作為對(duì)大學(xué)生在學(xué)校的最后一次綜合性的知識(shí)技能考查 它主要是考查 學(xué)生這四年來(lái)對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)及其專業(yè)知識(shí)的掌握情況 使學(xué)生學(xué)會(huì)自我思 考 自行設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)過(guò)程中 把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)綜合起來(lái) 應(yīng)用 這樣達(dá)到了對(duì)理論知識(shí) 溫故而知新 的作用 同時(shí)也學(xué)到了一 些實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn) 設(shè)計(jì)的過(guò)程就是一個(gè)不斷認(rèn)識(shí)和學(xué)習(xí)的過(guò)程 在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中 認(rèn)真貫徹 礦產(chǎn)資源法 煤炭法煤炭工業(yè)技術(shù)政策 煤炭安全規(guī)程 煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范 以及國(guó)家其它發(fā)展煤炭工業(yè)的方針政策 積 極采用切實(shí)可行高產(chǎn)高效的先進(jìn)技術(shù)與工藝 力爭(zhēng)自己的設(shè)計(jì)成果達(dá)到 較高水平 本設(shè)計(jì)以 實(shí)踐教學(xué)大綱及指導(dǎo)書 為依據(jù) 嚴(yán)格按照 安全規(guī)程 的要求 采用工程技術(shù)語(yǔ)言 對(duì)礦井的開拓 準(zhǔn)備 運(yùn)輸 提升 排水 通風(fēng)等各個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行了初步設(shè)計(jì) 由于時(shí)間關(guān)系和設(shè)計(jì)者水平有限 設(shè)計(jì)中失誤之處在所難免 敬請(qǐng)審閱老師給予批評(píng)指正 目 錄 1 礦區(qū)概況及井田地質(zhì)特征 1 1 1 礦區(qū)概況 1 1 1 1 地理位置與交通 1 1 1 2 自然環(huán)境 2 1 1 3 礦井附近的工農(nóng)業(yè)情況 2 1 1 4 水源 電源 勞動(dòng)力及建材來(lái)源 2 1 2 井田地質(zhì)特征 3 1 2 1 地層 3 1 2 2 構(gòu)造 3 1 2 3 煤層及頂?shù)装鍘r性特征 5 1 2 4 水文地質(zhì)特征 6 1 2 5 沼氣 煤塵和自燃 10 1 2 6 煤質(zhì) 煤的牌號(hào)與用途 10 2 礦井儲(chǔ)量 年產(chǎn)量及服務(wù)年限 12 2 1 井田境界 12 2 2 井田儲(chǔ)量 12 2 2 1 礦井工業(yè)儲(chǔ)量 13 2 2 2 礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量 14 2 2 3 礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量 15 2 3 礦井年產(chǎn)量及服務(wù)年限 18 2 3 1 礦井工業(yè)制度 18 2 3 2 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 18 2 3 3 井型校核 18 3 井田開拓 21 3 1 概述 21 3 1 1 開拓方式選擇 21 3 1 2 影響礦井開拓的主要因素分析 21 3 2 井田開拓 22 3 2 1 井田開拓方式 22 3 2 2 井筒形式 數(shù)目 及其配置 22 3 2 3 井底車場(chǎng)和大巷的布置 25 3 2 4 方案的提出及方案比較 26 3 3 井筒特征 34 3 3 1 主井 34 3 3 2 副井 35 3 3 3 風(fēng)井 37 3 4 井底車場(chǎng)及主要巷道 38 3 4 1 車場(chǎng)設(shè)計(jì)基本參數(shù) 39 3 4 2 一些基本問(wèn)題的確定 40 3 4 3 線路連接計(jì)算 41 3 4 4 車場(chǎng)區(qū)段劃分及調(diào)車 43 3 4 5 坡度計(jì)算 47 3 4 6 確定各井底車場(chǎng)硐室位置 47 3 4 7 主要巷道 49 3 5 開采順序及采區(qū)回采工作面的配置 51 3 5 1 開采順序 51 3 5 2 保證年產(chǎn)量的同采采區(qū)數(shù)和工作面數(shù) 51 3 6 井巷工程量及建井工期 54 3 6 1 概述 54 3 6 2 井巷工程量和建井周期的各計(jì)算圖表 54 4 采煤方法 57 4 1 采煤方法的選擇 57 4 2 采區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng) 57 4 2 1 采區(qū)走向長(zhǎng)度的計(jì)算的確定 以第一水平采區(qū)為例 57 4 2 2 確定采區(qū)走向長(zhǎng)度及工作面數(shù)目 57 4 2 3 回采巷道的布置 58 4 2 4 聯(lián)絡(luò)巷的布置 58 4 2 5 采區(qū)上 中 下部車場(chǎng)形式 58 4 2 6 采區(qū)硐室 60 4 2 7 采區(qū)千噸掘進(jìn)率 采區(qū)掘進(jìn)出煤率及采區(qū)回采率 60 4 2 8 確定采區(qū)巷道掘進(jìn)方法 設(shè)備數(shù)量及掘進(jìn)工作面數(shù) 62 4 2 9 采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng) 63 4 3 回采工藝設(shè)計(jì) 64 4 3 1 綜采工作面的主要設(shè)備 64 4 3 2 工作面循環(huán)方式和循環(huán)作業(yè)圖表的編制 66 5 礦井運(yùn)輸 提升及排水 69 5 1 概述 69 5 1 1 井下運(yùn)輸設(shè)計(jì)的原始條件和數(shù)據(jù) 69 5 1 2 礦井運(yùn)輸系統(tǒng) 69 5 1 3 礦井運(yùn)輸設(shè)備選型應(yīng)遵循的原則 70 5 2 運(yùn)輸設(shè)備的選型計(jì)算 70 5 2 1 采區(qū)運(yùn)輸設(shè)備的選型 70 5 2 2 大巷運(yùn)輸設(shè)備 72 5 3 礦井提升 81 5 3 1 礦井提升設(shè)計(jì)的主要依據(jù)和原始資料 81 5 3 2 提升設(shè)備的選型計(jì)算 82 5 4 礦井排水 91 5 4 1 概述 91 5 2 排水設(shè)備選型計(jì)算 92 6 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的選擇 100 6 1 礦井通風(fēng)系統(tǒng) 100 6 1 1 通風(fēng)設(shè)計(jì)的基本依據(jù) 100 6 1 2 礦井通風(fēng)系統(tǒng)要符合下列要求 100 6 1 3 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的確定 101 6 2 風(fēng)量計(jì)算及風(fēng)量分配 101 6 2 1 采煤工作面實(shí)際需風(fēng)量 102 6 2 2 掘進(jìn)工作面所需風(fēng)量 103 6 2 3 峒室實(shí)際需風(fēng)量 103 6 2 4 風(fēng)速驗(yàn)算 105 6 3 礦井通風(fēng)阻力計(jì)算 105 6 3 1 計(jì)算原則 106 6 3 2 計(jì)算方法 107 6 3 3 計(jì)算礦井的總風(fēng)阻及總等積孔 109 6 4 扇風(fēng)機(jī)的選型 110 6 4 1 選擇主扇 110 6 4 2 選擇電動(dòng)機(jī) 111 6 5 礦井安全技術(shù)措施 112 6 5 1 預(yù)防瓦斯爆炸的措施 112 6 5 2 防塵措施 113 6 5 3 預(yù)防井下火災(zāi)的措施 113 6 5 4 為防止井下水災(zāi)的措施 114 6 5 5 大巷穿越斷層的措施 114 6 5 6 井底車場(chǎng)三角巖柱的支護(hù)措施 115 7 礦山環(huán)保 116 7 1 礦山污染源概述 116 7 1 1 大氣污染 116 7 1 2 廢水排放 116 7 1 3 固體廢棄物排放 117 7 1 4 噪聲污染 117 7 2 礦山污染源的防治 117 7 2 1 大氣污染防治 117 7 2 2 礦山水污染的防治 118 7 2 3 礦渣利用 118 7 2 4 噪聲的控制 118 結(jié)論 120 致謝 122 參考文獻(xiàn) 123 1 1 礦區(qū)概況及井田地質(zhì)特征 1 1 礦區(qū)概況 1 1 1 地理位置與交通 石臺(tái)礦位于皖 蘇兩省交接的淮北市東北部 行政區(qū)劃分為杜集區(qū)石 臺(tái)鎮(zhèn)管轄 上級(jí)主管部門為安徽省淮北礦業(yè)集團(tuán) 井田南部及東部以人為 邊界分別與淮北礦業(yè)集團(tuán)張莊礦 永固礦分界 西以 F6 斷層及朔里礦為 界 北至煤層露頭線 南北長(zhǎng)約 6 5 Km 東西寬約 4 5 面積約 20Km2 地理位置為東經(jīng) 116 37 17 北緯 33 55 25 該礦西至淮北市 15 北距江蘇省徐州市 50 西北 150 可達(dá)京 九 隴海兩主干鐵路的交通樞紐 商丘火車站 東北 50 到津浦 隴 海兩鐵路之樞紐 徐州火車站 區(qū)內(nèi)鐵路運(yùn)輸有礦用鐵路經(jīng)符夾線至 符離集 可通往華東各工業(yè)城市 公路可直通徐州 宿州 阜陽(yáng)等地 交通十分便利 優(yōu)越的地理位置為煤炭市場(chǎng)的開發(fā)創(chuàng)造了得天獨(dú)厚的條 件 交通位置圖見圖 1 1 1 符 籬 集徐 州 徽安交 通 位 置 示 意 圖淮 南 常 州無(wú) 錫蕪 湖鎮(zhèn) 江合 肥 南 京 清 江蚌 阜符 籬 集 清 江阜 陽(yáng)周 口 淮 北 連 云 港棗 莊濟(jì) 寧商 丘開 封 岳 城 灰 古 集夾 河 寨程 莊 郭 莊杜 樓馬 井張 大 莊花 溝 集觀 堂 集 宿 縣 礦 區(qū)臨 渙 礦 區(qū)渦陽(yáng)礦區(qū) 濉肖礦區(qū) 蘇江永 固 集朔 里岱 河 張 莊石 臺(tái)肖 縣 徐 州 市淮 北 市亳 州 市 永 城 市南 河 安 徽 淮 北 礦 業(yè) 集 團(tuán)煤 田 平 面 圖 及交 通 位 置 圖 2 圖 1 1 1 石臺(tái)礦交通位置圖 1 1 2 自然環(huán)境 本礦區(qū)屬于黃淮沖積平原 區(qū)內(nèi)地勢(shì)平坦 地面標(biāo)高 33 10m 左右 井田西部約 3 有閘河向南注入淮河 最大排洪量 15 670m3 s 1973 年 7 月 14 日最高水位 閘河 31 93m 水深 3 2m 左右 水位隨季節(jié)變化 冬季有干涸的現(xiàn)象 工業(yè)廣場(chǎng)的附近一帶歷史最高水位標(biāo)高不大于 31 25m 礦區(qū)開發(fā)建設(shè)的過(guò)程中逐步完善排澇工程 內(nèi)澇基本解除 地 表水對(duì)礦井開采及礦區(qū)建設(shè)沒(méi)有危害 礦區(qū)為半干燥大陸性氣候 夏季多東南風(fēng) 冬季多西北風(fēng) 據(jù)淮北 市氣象站氣象資料表明 70 年代中間氣候明顯變化 1970 年 1973 年 夏季多東風(fēng)和東北風(fēng) 冬季多西風(fēng)和西北風(fēng) 最大風(fēng)速 16 m s 1971 年 3 月西北風(fēng) 年平均氣溫 14 最高氣溫 42 1998 年 8 月 12 日 最低氣溫 19 3 礦區(qū)內(nèi)降雨多集中在 6 8 月 最大降雨量 1518 6mm 1963 年 最低降雨量 537 7 mm 1966 年 冬季 12 月至翌 年 3 月為降雪期 11 月至翌年 4 月為凍土期 最大凍土厚度為 19 礦區(qū)所在地區(qū)歷史上沒(méi)有發(fā)生過(guò)較大地震 據(jù) 中國(guó)地震目錄 第 二集稱 自公元 925 年以來(lái) 安徽省蕭縣等一帶曾發(fā)生強(qiáng)烈地震 38 次 按烈度表記載 淮北蕭縣烈度小于 6 度 1 1 3 礦井附近的工農(nóng)業(yè)情況 石臺(tái)礦附近地主要廠礦企業(yè)有 南部有淮北礦業(yè)集團(tuán)張莊礦 東部 有永固礦 西北部有朔里礦 西部為岱河礦區(qū) 礦井所在地為黃淮沖積 平原 地勢(shì)平坦 農(nóng)業(yè)比較發(fā)達(dá) 主要農(nóng)作物為 小麥 玉米 大豆 棉花 1 1 4 水源 電源 勞動(dòng)力及建材來(lái)源 礦井用水主要分為地面用水和井下用水 地面用水主要是有二眼水 3 源井及一座水廠來(lái)供應(yīng) 井下降塵用水采用井下排水經(jīng)處理后再返回井 下 礦井采用雙回路供電 一路來(lái)自馬莊區(qū)域變電所 供電距離 14 另一路來(lái)自朔里礦 35KV 地面變電所 供電距離 4 5 礦區(qū)位于皖北平 原上的人口稠密區(qū) 勞動(dòng)力資源比較豐富 土產(chǎn)建筑材料磚 瓦 石子 和料石均可就地供應(yīng) 鋼材 木材和水泥等物資可經(jīng)公路及鐵路直接運(yùn) 至礦井工業(yè)廣場(chǎng) 1 2 井田地質(zhì)特征 1 2 1 地層 井田含煤層由下至上有太原群 山西組 下石盒子組 上石盒子組 太原群 C3t 厚 120m 145m 平均 137 5m 巖性主要由隱晶質(zhì)灰 巖 泥巖組成 共由 12 層石灰?guī)r及薄層海相灰色細(xì)砂巖與粉砂巖組成 底部為含鋁質(zhì)泥巖 石灰?guī)r厚度大于 8m 者有 3 4 12 層 其中 4 灰層 最厚 15m 20m 含燧石的石灰?guī)r有 4 9 10 12 層 頂部灰?guī)r穩(wěn)定 厚度 2m 為 K1 層標(biāo)志 底部灰?guī)r厚 13m 17m 一般 15m 以含燧石 結(jié)核為主要特征 山西組 P1S 厚度 125 m 由灰白色細(xì) 中粒砂巖至砂 泥巖互層 及灰色粉沙巖 山西組上部為砂巖含水組 6 煤含水組 以細(xì)砂巖為主 砂巖厚度 15m 50m 一般 25m 為 6 煤層直接頂板砂巖 底部隔水層 以粉砂巖 砂質(zhì)泥巖 泥巖組成 厚度 20m 40m 一般 25m 下部泥 巖厚度 8m 12m 巖性致密 隔水性能強(qiáng) 分布穩(wěn)定 是一良好隔水層 下石盒子組 P1XS 厚度 175m 246m 平均厚度 198m 以灰 灰綠色富含菱鐵質(zhì)鮞子的泥巖 粉砂巖 局部為灰 灰白色細(xì) 中粒砂巖 底部為湖泊相淺灰色鋁土泥巖 為 K2 標(biāo)志層 上石盒子組 P2SS 厚度大于 600m 底部為 K3 標(biāo)志層中粒砂巖與 下石盒子組分界 上部為暗紫色的粗 巨粒砂巖 成分較雜的泥巖帶厚層 砂巖 中部以灰綠色為主的碎屑巖 會(huì)暗紫色及少量紫黃色斑快 含量 4 星分布的鮞子狀砂巖 1 2 2 構(gòu)造 本礦區(qū)屬于秦嶺緯向構(gòu)造之東延伸部分 在區(qū)內(nèi)形成了閘河盆地復(fù) 式向斜 位于其中部 在朔里背斜的東部 區(qū)內(nèi)主要有童臺(tái)向斜和張莊 向斜 地層傾向北北西至北北東 傾角 8 22 平均 16 其規(guī)律 是 在 400m 等高線以上傾角在 10 左右 在 400m 750m 等高線逐漸 變?yōu)?10 22 本區(qū)以寬緩褶區(qū)為主 由于沿走向的傾向變化和沿傾 向的傾向變化 形成了次一級(jí)的褶區(qū)較多 地質(zhì)主要褶區(qū)特征表見 1 2 1 較大的斷層構(gòu)造受復(fù)式向斜的影響 有一定的規(guī)律 近南北者以正 斷層為主 近東西者以逆斷層為主 井田內(nèi)在勘探中共發(fā)現(xiàn)斷層 3 條 F6 號(hào)斷層位于井田西部 為井田之西界 該斷層略呈彎曲分布 總體 走向 N25 40 W 斷層面傾向 SE 傾角 70 西盤上升 東盤相對(duì)下 降 為一逆斷層 斷層落差南小北大 落差為 30m 100m 在井田范圍內(nèi) 走向長(zhǎng)約 1 5km 南部向張莊礦區(qū)延伸 向北延伸至朔里礦區(qū) 斷層旁側(cè)煤 層牽引明顯 FJ2 斷層分布于井田的中部 走向 N7 30 E 斷層面傾向 SE 傾角 75 西盤下降 東盤相對(duì)上升 落差 40m 90m 落差中部較大 為一正斷 層 西北部消失于煤層風(fēng)氧化帶處 向東南尖滅于張莊向斜軸處 走向約 3 5km 該斷層破壞了向斜的橫向連續(xù)性 斷層特征表見表 1 2 2 表 1 2 1 主要地質(zhì)構(gòu)造特征表 序 號(hào) 名稱 位置 走向 盆地深度 兩翼產(chǎn)狀 1 2 3 4 5 6 1 張莊向 斜 井田東部 N8 26 6 煤層 1000m 西 10 22 2 童臺(tái)向 斜 井田中偏北 N20 W 6 煤層 400m 20 3 朔里背 井田外西北 N25 E 10 5 斜 部 表 1 2 2 斷層特征表 序 號(hào) 名稱 斷層性 質(zhì) 斷層面走向 斷層面傾 向 傾角 落差 m 1 2 3 4 5 6 7 1 FJ2 正斷層 N7 30 E SE 75 40 90 2 F6 逆斷層 N25 40 W SE 60 30 100 1 2 3 煤層及頂?shù)装鍘r性特征 本井田煤系地層總厚度 1136m 含煤 14 層 平均煤層總厚度 11 35m 含煤系數(shù) 1 其中可采煤層為下石盒子組的 3 煤層及局部可采 的 5 煤和山西組的局部可采的 6 煤層 共劃分為八個(gè)煤組 1 煤組位于 上石盒子組下部 煤層上部巖性較細(xì) 以灰色為主 1 煤層一般不可采 局部可達(dá) 1 0 m 其間常有泥巖夾石 地層不穩(wěn)定 2 煤組 3 煤組 4 煤組 5 煤組位于下石盒子組的中下部 6 煤組位于山西組中部含 2 層煤 61 6 2煤層 7 煤組位于山西組下部 有 1 2 個(gè)煤層 均不可采 井田 內(nèi)普遍可采者 3 煤層為主要可采煤層 5 煤層 6 煤層為局部可采的薄煤 層 余者偶爾可見可采點(diǎn) 多屬于不可采煤層 其中 3 煤層為本設(shè)計(jì)的 主要可采煤層 井田構(gòu)造較簡(jiǎn)單 煤層間距厚度比較穩(wěn)定 標(biāo)志層明顯 3 煤層 頂部以泥巖 粉沙巖為主 在 4 線 8 線間煤層厚度變化在 1 97 m 4 38 m 左右 8 線 11 線間的煤層厚度變化在 0 97 m 6 55 m 在 11 線 14 線之間煤層厚度變化在 0 18 m 7 6 m 左右 3 煤層距 5 煤層 約 15 m 距 6 煤組約 120 m 左右 煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 主要煤層特征見表 1 2 3 6 煤 厚 度 M 頂?shù)装?巖性 煤 組 煤 層 名 稱 穿 過(guò) 層 位 點(diǎn) 數(shù) 見 煤 點(diǎn) 數(shù) 可 采 點(diǎn) 數(shù) 最小 最大 平 均 可采 點(diǎn) 平均 煤 層 結(jié) 構(gòu) 穩(wěn) 定 程 度 頂 板 底 板 煤層 傾角 可采 程度 上 石 盒 子 1 50 12 4 0 74 1 09 0 65 0 97 簡(jiǎn)單 極不穩(wěn)定 泥巖 砂巖 10 28 零星 2 193 100 11 0 13 1 07 0 51 1 17 較復(fù) 雜 不穩(wěn) 定 粉 砂 巖 砂 巖 15 零星 3 194 192 182 0 10 7 72 3 36 3 48 簡(jiǎn) 單 較穩(wěn) 定 砂巖 粉 砂 巖 10 22 主要 4 194 32 6 0 15 3 27 0 60 1 55 簡(jiǎn) 單 不穩(wěn) 定 泥巖 泥巖 局部 下 石 盒 子 組 5 186 64 22 0 16 2 43 0 69 1 24 簡(jiǎn) 單 不穩(wěn) 定 粉 砂 巖 砂 巖 局部 7 表 1 2 3 煤層特征表 1 2 4 水文地質(zhì)特征 1 地表水特征 井田內(nèi)無(wú)大的地表水系 井田西部有閘河 岱河等季節(jié)性人工河 南部 北部各有個(gè)人工溝渠 因地勢(shì)低洼平坦 一般河谷寬緩 河床較 淺 水流坡度很小 雨季洪水期河水水位上漲 近河低洼地段 平地小 溝及西部采空區(qū)沉陷地表常積水內(nèi)澇 地表水補(bǔ)給地下水 由于近幾年 地下水水位下降 河道內(nèi)的水位顯著下降 有時(shí)出現(xiàn)干涸 斷流現(xiàn)象 2 含水層的水文地質(zhì)特征 石臺(tái)礦井田含水層組有太原群灰?guī)r含水組 二迭系砂巖含水組 全新統(tǒng)含水組 太原群灰?guī)r含水組 以灰?guī)r裂隙 溶洞為主的含水組 灰?guī)r 厚度 55m 60m 自上而下共 12 層 3 4 12 層較厚 單層厚度最大者 達(dá) 15m 25m 2 4 層灰?guī)r露水 裂隙 溶洞一般在淺部盆地邊緣較發(fā)育 富水性強(qiáng) 自深部還逐漸減弱 鉆孔單位涌水量 0 003 2 23L S M 水質(zhì)類型為 HCO SO3 MG4 NA 型水 水量豐富 水質(zhì)良好 是礦主要 供水水源 二迭系砂巖含水組 1 山西組砂巖含水組 下 以 細(xì)砂巖為主 砂巖厚度 15 m 50 m 一般 25 m 為 6 煤層直接頂板砂 巖 裂隙不發(fā)育 鉆孔單位涌水量為 0 0773 L S M 其底部有隔水層 以粉砂巖 砂質(zhì)泥巖 泥巖組成 厚度 20 m 40 m 一般 25 m 下部泥 巖厚度 8 m 12 m 巖性致密 分布穩(wěn)定 隔水性能強(qiáng) 2 下石盒子 組砂巖含水組 中 3 煤含水組 以細(xì) 中粒砂巖為主 由 2 煤層 頂板第一層砂巖到鋁土泥巖間的砂巖厚度 16 m 45 m 一般 25 m 3 煤 頂板砂巖分布不穩(wěn)定 多數(shù)為薄層粉砂巖 砂質(zhì)泥巖 該含水組砂巖裂 隙不發(fā)育 鉆孔單位涌水量 0 00005 0 00624 L S M 水質(zhì)為 CL NA 山 西 組 61 111 47 16 0 24 2 38 0 70 1 17 簡(jiǎn) 單 不穩(wěn) 定 粉 砂 巖 砂 巖 局部 8 型或 CL HCO NA 型 3 上石盒子組砂巖含水組 上 以中 粗 粒砂巖為主 南部 1 煤以下為粗砂巖 裂隙發(fā)育 鉆孔時(shí)揭露時(shí)有露水 現(xiàn)象 露失量 1 3L H 鉆孔抽水單位涌水量 0 06 0 61 L S M 4 風(fēng) 氧化帶含水組 風(fēng)化砂巖 灰?guī)r裂隙為主 厚度 15m 左右 分布于基巖 露頭 富水性大小與基巖露頭的巖性有關(guān) 礦井生產(chǎn)時(shí)淺部有可能受到 影響 全新統(tǒng)含水組 由黏土 粉砂組成 厚度 21m 32m 一般 27m 含 水層主要為粉砂 黏土質(zhì)砂 局部細(xì)砂 厚度約 4m 8m 被黏土 砂質(zhì) 黏土分隔為 3 4 層 呈透狀分布 上部為粘土或砂質(zhì)粘土覆蓋 地表以 下 5m 6m 為潛水 受大氣降水影響 下部砂層為承壓水 單位涌水量 0 24 L S M 透水系數(shù)大于 1m d 水質(zhì)類型為 HCO CL NA CA 另外 在上石盒子組上部有一更新統(tǒng)隔水層 由粘土 砂質(zhì)粘土 粘土質(zhì)砂 粘土夾礫或鈣質(zhì)結(jié)核組成 位于含水層之下 覆蓋于基巖之 上 厚度 6m 37m 一般 23m 分布較穩(wěn)定 粘土 砂質(zhì)粘土塑性好 與 礫石或鈣質(zhì)結(jié)核結(jié)合緊密 為一良好的隔水層 礦區(qū)內(nèi)水的來(lái)源主要是 煤系地區(qū)本身的砂巖裂隙水 還有風(fēng)化帶裂隙水 其他含水層組 因受 相應(yīng)的隔水層所阻 一般不易造成礦床充水 礦井充水的主要巖層為 3 和 6 煤層的頂班砂巖裂隙水 淺部較深部 發(fā)育 且富水性強(qiáng) 礦井涌水量與地表水無(wú)水力聯(lián)系 斷層導(dǎo)水性弱 本礦井水文地質(zhì)條件屬于以裂隙巖層充水為主的簡(jiǎn)單類型 在 250m 水 平以上預(yù)計(jì)全礦涌水量為 145 8m3 h 在 250m 水平以下預(yù)計(jì)正常涌水量 為 329 2 m3 h 最大涌水量為 378 6m3 h 井田地質(zhì)鉆孔綜合柱狀圖見圖 1 2 1 9 10 圖 1 2 1 地質(zhì)綜合柱狀圖 11 1 2 5 沼氣 煤塵和自燃 礦井的瓦斯含量根據(jù)勘探過(guò)程中以及在礦井的生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中的測(cè) 量結(jié)果 在 250m 水平以上瓦斯相對(duì)涌出量為 6 042 m3 t 瓦斯梯度為 47 3 在 250m 水平以下瓦斯相對(duì)涌出量為 10 25 m3 t 根據(jù) 煤礦安 全生產(chǎn)規(guī)程 規(guī)定 相對(duì)瓦斯相對(duì)涌出量 10 m3 t 且絕對(duì)瓦斯涌出量 40 m3 min 為低瓦斯 相對(duì)瓦斯相對(duì)涌出量 10 m3 t 且絕對(duì)瓦斯涌 出量 40 m 3 min 為高瓦斯 通過(guò)煤塵爆炸性測(cè)定及煤塵爆炸指數(shù)計(jì)算 2 3 6 等煤層均具有 爆炸危險(xiǎn)的煤層 根據(jù)實(shí)驗(yàn)室采用 著火溫度降低值測(cè)定法 結(jié)果還原與氧化著火溫 度差較大 煤層具有自燃發(fā)火傾向 預(yù)計(jì)自燃發(fā)火期在 11 個(gè)月 1 2 6 煤質(zhì) 煤的牌號(hào)與用途 井田內(nèi)煤的變質(zhì)作用以接觸變質(zhì)為主 由于巖漿的侵入作用 煤的 變質(zhì)程度顯著增高 煤種較多 3 煤層以焦煤為主 占 62 3 焦煤到貧 煤 混合煤 次之 占 26 5 無(wú)煙煤占 6 4 天然焦占 4 8 3 煤層 屬于低硫 低磷 中灰中等可選煤層 2 5 6 等煤層屬于低硫中灰煤 層 所有可采煤層的煤質(zhì)指標(biāo)均達(dá)到了工業(yè)要求 煤的工業(yè)分析表見表 1 2 4 表 1 2 4 煤的工業(yè)分析表 序 號(hào) 煤 層 名 稱 牌號(hào) 水分 M 灰分 A 揮發(fā)分 V 含硫量 S 發(fā)熱 量 MJ Q 備注 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 三 焦煤 JM 1 52 12 41 24 41 0 28 5300 毛煤 3 號(hào)煤層塊狀為深黑色 條痕為黑帶棕色 強(qiáng)玻璃光澤 中等 強(qiáng)粘 12 結(jié)性 凝膠化基質(zhì)占 90 以上 主要為絲炭化基質(zhì)體 膠結(jié)著凝膠化物 及碎片 變質(zhì)程度較高 煤的工業(yè)利用方向 從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出 煤的發(fā)熱量很大 可以 單獨(dú)煉焦且焦碳優(yōu)質(zhì) 由于井田煤炭的硫 磷含量較低 灰分中的氮化 鎂含量低 井田內(nèi)煤炭主要用來(lái)冶煉鋼鐵和配焦 煉焦 還可以用于火 力發(fā)電和民用 13 2 礦井儲(chǔ)量 年產(chǎn)量及服務(wù)年限 2 1 井田境界 井田境界應(yīng)根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造 儲(chǔ)量 水文 煤層賦存情況 開采技術(shù) 條件 開拓方式及地貌 地物等因素 進(jìn)行技術(shù)分析后確定 一般以下 列情況為界 以大斷層 褶曲和煤層露頭 老窯采空區(qū)為界 以山谷 河流 鐵路 較大的城鎮(zhèn)或建筑物的保護(hù)煤柱為界 以相臨的礦井井田境界煤柱為界 人為劃分井田境界 石臺(tái)煤礦井田境界 東部以永固礦井井田邊界為界 西部以朔里逆 斷層和朔里礦井井田邊界為界 南部以張莊礦井井田邊界和 3 號(hào)煤層 900m 底板等高線以北為界 井田東西走向最大為 4 6Km 最小走向?yàn)?2 0Km 傾向長(zhǎng)約 3 8 Km 井田面積約 20 104Km2 煤田面積約 20 7 Km2 2 2 井田儲(chǔ)量 礦井儲(chǔ)量是指礦井井田邊界范圍內(nèi) 通過(guò)地質(zhì)手段查明的符合國(guó)家 煤炭?jī)?chǔ)量計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)的全部?jī)?chǔ)量 又稱礦井總儲(chǔ)量 它不僅反映了煤炭資 源的埋藏量 還表示了煤炭的質(zhì)量 本井田采用塊段法計(jì)算的各級(jí)儲(chǔ)量 塊段法是我國(guó)目前廣泛采用的 儲(chǔ)量計(jì)算方法之一 塊段法是根據(jù)井田內(nèi)鉆孔勘探情況 由幾個(gè)煤層相近的鉆孔連成塊 段 根據(jù)此塊段的面積 煤的容重 平均煤層厚度計(jì)算此塊段的煤的儲(chǔ) 量 再把各個(gè)經(jīng)過(guò)計(jì)算的塊段儲(chǔ)量取和即為全礦井的井田儲(chǔ)量 1 計(jì)算儲(chǔ)量的工業(yè)指標(biāo) 根據(jù)煤炭工業(yè)部頒發(fā)的 生產(chǎn)礦井儲(chǔ)量管理規(guī)定 規(guī)定 計(jì)算儲(chǔ)量 工業(yè)指標(biāo)如下 14 1 最低開采厚度在煤層傾角小于 25 時(shí)取 0 80m 25 45 時(shí)取 0 70m 2 最高灰分指標(biāo)為 40 3 夾矸剔除厚度 0 05m 2 儲(chǔ)量計(jì)算方法 在計(jì)算儲(chǔ)量時(shí) 選用地質(zhì)塊段法 由于礦區(qū)內(nèi)煤層傾角的變化范圍 一般介于 8 22 采用斜面積和真厚度 采用的計(jì)算公式為 Q S Sec M d 式中 Q 儲(chǔ)量 萬(wàn)噸 S 塊段井田面積 平方米 塊段煤層平均傾角 M 塊段煤層平均厚度 米 煤的容重 均采用 1 40t m3 2 2 1 礦井工業(yè)儲(chǔ)量 礦井工業(yè)儲(chǔ)量是勘探 精查 地質(zhì)報(bào)告提供的 能利用儲(chǔ)量 中的 探明的資源量 111 控制的資源量 121 預(yù)可采資源量 122 三 級(jí)儲(chǔ)量之和 其中高級(jí)儲(chǔ)量 111 121 之和所占比例應(yīng)符合表 2 2 1 的 規(guī)定 由煤層底板等高線及儲(chǔ)量計(jì)算圖上提供的資料可計(jì)算出來(lái)礦井工 業(yè)儲(chǔ)量匯總表見 2 2 2 15 表 2 2 1 礦井高級(jí)儲(chǔ)量比例 簡(jiǎn)單 中等 復(fù)雜 地質(zhì)開采條件 儲(chǔ)量級(jí)別 比例 大 型 中 型 小 型 大 型 中 型 小型 中 型 小型 井田內(nèi) 111 121 級(jí)儲(chǔ) 量占總儲(chǔ)量的比例 40 35 25 35 40 20 25 15 第一水平內(nèi) 111 121 級(jí)儲(chǔ)量占本水平儲(chǔ)量 的比例 70 60 40 60 50 30 40 不作具體規(guī)定 第一水平內(nèi) 111 級(jí)儲(chǔ) 量占本水平內(nèi)儲(chǔ)量的 比例 40 30 15 30 20 不作具體 規(guī)定 不要求 表 2 2 2 礦井工業(yè)儲(chǔ)量匯總表 工業(yè)儲(chǔ)量 萬(wàn)噸 煤層名 稱 111 121 111 12 1 122 111 121 122 備注 3 號(hào)煤層 5179 48 1724 69 6904 17 1975 71 8879 88 符合 天然焦 681 80 總計(jì) 5179 48 1724 69 6904 17 1975 71 9561 68 符合 2 2 2 礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量 礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量 121b 是礦井工業(yè)儲(chǔ)量減去設(shè)計(jì)計(jì)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(shè)的保護(hù) 煤柱等永久煤柱損失量 而在該井田范圍內(nèi)只有煤田境界和斷層煤柱 井田邊界煤柱 井田邊界保護(hù)煤柱在井田邊境留設(shè) 20m 的保護(hù)煤柱 則煤柱損失量為 Q 邊 142 7 萬(wàn)噸 16 斷層保護(hù)煤柱 斷層兩側(cè)各留設(shè) 35m 的保護(hù)煤柱 則煤柱損失量為 Q 斷 151 68 萬(wàn)噸 2 2 3 礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量 礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量 111b 為礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量減去工業(yè)場(chǎng)地保護(hù) 煤柱 礦井井下主要巷道及上下山保護(hù)煤柱后乘以采出率所得的儲(chǔ)量 本礦井的煤層厚度為 3 48m 屬于中厚煤層 根據(jù)煤礦設(shè)計(jì)要求中厚煤 層的采出率不應(yīng)該小于 80 的規(guī)定 該設(shè)計(jì)取 80 礦井的井下巷道及上下山保護(hù)煤柱根據(jù)本礦的煤層賦寸條件 在 布置巷道是采用采區(qū)上山開采 上山之間留設(shè) 30m 的保護(hù)煤柱 在上山 的另一側(cè)各留設(shè) 20m 的保護(hù)煤柱 兩條大巷布置在煤層的底板巖層中 由于巖層穩(wěn)定 所以在大巷的兩側(cè)不再留設(shè)煤柱 工業(yè)廣場(chǎng)的煤柱保護(hù) 計(jì)算工業(yè)廣場(chǎng)地壓煤量時(shí)其場(chǎng)地面積可參考 表 2 2 3 工業(yè)場(chǎng)地一般布置成長(zhǎng)方形 其長(zhǎng)邊垂直于走向 根據(jù)礦 井儲(chǔ)量的初步估算 礦井井型定為 1 2Mt a 表 2 2 3 礦井工業(yè)場(chǎng)地占地面積指標(biāo) 井型與設(shè)計(jì)能力 萬(wàn)噸 年 占地面積指標(biāo) 公頃 10 萬(wàn)噸 240 300 0 7 0 8 120 180 0 9 1 0 45 90 1 2 1 3 9 30 1 5 備注 占地面積指標(biāo)中小井取大值 大井取小值 由表 2 2 3 知本設(shè)計(jì) 1 2Mt a 礦井工業(yè)廣場(chǎng)占地面積為 12 公頃 120000 確定工業(yè)廣場(chǎng)的地表面積長(zhǎng)方形為 300 400 用垂直 剖面法留設(shè)保護(hù)煤柱 各種主要巷道的保護(hù)煤柱及可采儲(chǔ)量見表 2 2 4 礦井工業(yè)場(chǎng) 17 地煤柱留設(shè)見圖 2 2 1 工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)見表 2 2 5 表 2 2 4 礦井可采儲(chǔ)量匯總表 礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量 萬(wàn)噸 礦井可采儲(chǔ)量 萬(wàn)噸 開 采 水 平 永久性煤柱損失 設(shè)計(jì)煤柱損失 煤 層 名 稱 工業(yè)儲(chǔ)量 111 112 333 萬(wàn) 噸 斷層 境界 設(shè)計(jì)儲(chǔ) 量 工業(yè)廣 場(chǎng) 井下 巷道 可采 儲(chǔ)量 3 9561 68 151 68 142 07 9267 93 257 6 214 26 7036 86 表 2 2 5 工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱設(shè)計(jì)參數(shù)表 煤層傾角 煤厚 M 埋深 M 22 3 48 45 73 55 73 283 1 18 圖 2 1工業(yè)廣場(chǎng)煤柱計(jì)算圖工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱計(jì)算圖 走向剖面傾向剖面 圖 2 2 1 工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱圖 19 2 3 礦井年產(chǎn)量及服務(wù)年限 2 3 1 礦井工業(yè)制度 根據(jù) 礦井設(shè)計(jì)規(guī)范 2006 版 第 2 2 3 條規(guī)定 礦井設(shè)計(jì)生 產(chǎn)能力按年工作日 330d 每天凈提升 16h 礦井實(shí)行 三八 工作制度 每班工作 8h 2 3 2 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 本井田儲(chǔ)量豐富 設(shè)計(jì)開采煤層賦存穩(wěn)定 煤層厚度大部分比較穩(wěn) 定 屬中厚煤層 3 48m 為緩傾斜煤層 平均傾角 16 礦井總的工 業(yè)儲(chǔ)量為 9561 58 萬(wàn) t 可采儲(chǔ)量為 7036 86 萬(wàn) t 因地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單 同 時(shí)煤田范圍較大 開采技術(shù)好的礦井應(yīng)建設(shè)大型礦井 故本設(shè)計(jì)初步確 定礦井的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為 1 2Mt 2 3 3 井型校核 下面按礦井的實(shí)際煤層開采能力 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 煤層開采能力 礦井的開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) 第三章 礦井開拓 與第四章 采煤方法 的設(shè)計(jì)可知 該礦由于煤層 地質(zhì)條件較好 3 號(hào)煤厚度較厚 布置一個(gè)一次采全高綜采工作面完全 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 開拓方式為立井開拓 主井提升容器為一對(duì) 8t 底卸式提升箕斗 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)輸采用雙層罐籠 大巷輔助運(yùn)輸采用 20 600mm 軌距的 1 5t 固定車廂式礦車 同時(shí)本礦井井底車場(chǎng)調(diào)車方便 通 過(guò)能力大 滿足矸石 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 本礦井有煤塵爆炸性 瓦斯含量一水平低 屬于低瓦斯礦井 水文 地質(zhì)條件中等 在副井中鋪設(shè)兩趟水管路可以滿足排水要求 礦井采用 采區(qū)式通風(fēng) 有專門的風(fēng)井 可以滿足要求 井田內(nèi)大斷層有 Fj2 F6 對(duì)于開拓有一定的影響 留設(shè)有保護(hù)煤柱 所以各項(xiàng)安全條件均可以得 到保證 不會(huì)影響礦井的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 4 儲(chǔ)量條件校核 礦井的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力應(yīng)與礦井的工業(yè)儲(chǔ)量相適應(yīng) 以保證有足夠的 服務(wù)年限 礦井井型和服務(wù)年限應(yīng)滿足表 2 3 1 表 2 3 1 礦井井型和服務(wù)年限 井型 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 Mt a 新礦井服務(wù)年限 a 擴(kuò)建后礦井服務(wù) 年限 a 大型 6 0 及以上 3 0 5 0 1 2 2 4 70 60 50 60 50 40 中型 0 45 0 90 40 30 小型 0 30 及以下 由各省煤炭廳自 定 同左 注 改礦井的服務(wù)年限 不應(yīng)低于同類型新建礦井服務(wù)年限的 50 礦井服務(wù)年限的計(jì)算 根據(jù)公式 ZTAK 式中 T 礦井服務(wù)年限 年 Z 礦井可采儲(chǔ)量 萬(wàn)噸 21 A 礦井生產(chǎn)能力 萬(wàn)噸 年 K 儲(chǔ)量備用系數(shù) K 1 3 1 5 此處取 1 3 由此驗(yàn)算礦井服務(wù)年限如下 7036 812T 45 1年 基本符合礦井設(shè)計(jì)的要求 第一水平服務(wù)年限應(yīng)滿足表 2 3 2 的要求 表 2 3 2 第一開采水平設(shè)計(jì)服務(wù)年限 第一開采水平設(shè)計(jì)服務(wù)年限 a 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 Mt a 緩斜煤層 傾斜煤層 急斜煤層 6 0 及以上 35 3 0 5 0 30 1 2 2 4 25 20 15 0 45 0 9 20 15 15 本設(shè)計(jì)中第一水平傾斜范圍為 40m 250m 第一水平服務(wù)年限的計(jì) 算公式為 1452 7083 21ZTAK 式中 T 1 第一水平服務(wù)年限 a 本礦井的服務(wù)年限以及第一水平的服務(wù)年限的設(shè)計(jì)服務(wù)年限基本符合 規(guī)定 22 3 井田開拓 3 1 概述 3 1 1 開拓方式選擇 原礦井采用的是立井多水平開拓方式 二 三水平采用延深暗主井 立井開拓的適應(yīng)性很強(qiáng) 一般不受煤層傾角 厚度 瓦斯 水文等自然 條件的限制 立井的井筒短 提升能力大 對(duì)輔助提升特別有利 而斜 井開拓掘進(jìn)和施工技術(shù)比較簡(jiǎn)單 掘進(jìn)速度快 初期投資少 建井期短 掘進(jìn)石門的工程量少 延深井筒的施工方便 石臺(tái)礦區(qū)表土層厚度在 60m 80m 之間 流沙層較多 水文地質(zhì)條件較復(fù)雜 巖層傾角平均為 16 考慮到以上條件 在井筒的建設(shè)中需要特殊法施工 另外由于煤層 的埋藏較深 采用斜井開拓井筒較長(zhǎng) 煤的提升費(fèi)用較高 且井筒的維 護(hù)費(fèi)用也很高 本井田的走向長(zhǎng)度大 采用斜井開拓會(huì)造成通風(fēng)路線長(zhǎng) 通風(fēng)問(wèn)題不好解決 尤其到礦井的深部開采時(shí)問(wèn)題更難解決 綜合考慮 本設(shè)計(jì)采用立井多水平開拓方式 3 1 2 影響礦井開拓的主要因素分析 影響礦井設(shè)計(jì)開拓方式的主要因素包括精查地質(zhì)報(bào)告 所確定的煤 層自然產(chǎn)狀 構(gòu)造要素 頂?shù)装鍡l件 沖擊層構(gòu)造 表土層厚 地形以 及水文地質(zhì)條件等 本礦井煤層埋藏深度為 30 1m 850m 煤層傾角在 8 22 平均 16 表土層 60m 80m 走向長(zhǎng)度較大 井田中央有一大斷層 Fj2 斷層 落差在 40m 90m 該斷層將井田分為兩部分 礦井正常涌水量 188 7 M3 h 最大涌水量 378 6 M3 h 瓦斯相對(duì)涌出量在 250m 水平以上 為 6 042m3 t d 屬于低瓦斯區(qū) 在 250m 水平以下為 10 25m3 t d 屬 于高瓦斯區(qū)域 煤層的富存情況不太穩(wěn)定 在 730m 等高線以上煤層的 23 厚度平均在 3 5m 左右屬于中厚煤層 在 730m 等高線以下煤層變薄厚度 在 1 17m 左右 根據(jù)煤炭法的規(guī)定在可采儲(chǔ)量范圍內(nèi) 因此在開拓時(shí)要 考慮到如何過(guò)斷層 隨著向深部的開采 瓦斯涌出量的增大和礦井涌水 量的增加 在水平延深上如何更好的解決 在 730m 等高線以下煤層帶 在開采時(shí)采用何種開拓方式都是影響設(shè)計(jì)的主要問(wèn)題 3 2 井田開拓 3 2 1 井田開拓方式 由于本井田地勢(shì)平坦 表土層一般 流沙層較多 根據(jù)煤層埋藏的 條件 井田內(nèi)巖石的傾角平均為 16 比較緩和 況且煤層的底板巖石性 質(zhì)比較穩(wěn)定 按照工業(yè)廣場(chǎng)少壓煤或者不壓煤及井下生產(chǎn)費(fèi)用較低的原 則 考慮到井田的中央有一個(gè)落差 40m 90m 的 Fj2 斷層 根據(jù)礦井設(shè) 計(jì)安全考慮將井筒的位置布置在斷層的上盤內(nèi) 因?yàn)閿鄬有枰粼O(shè)一定 的保護(hù)煤柱 可考慮將工業(yè)廣場(chǎng)煤柱和斷層保護(hù)煤柱留設(shè)在一起 可以 節(jié)省 40m 的煤柱損失 石臺(tái)礦井田內(nèi)的走向長(zhǎng)度較大 況且第一水平內(nèi) 煤層埋藏較淺 同時(shí)在井田的北部煤層露頭處風(fēng)氧化帶面積大 綜合考 慮礦井的遠(yuǎn)期開采時(shí)的通風(fēng)線路問(wèn)題 采用采區(qū)式通風(fēng) 考慮后期開采 時(shí)采用中央對(duì)角式通風(fēng) 在 Fj2 斷層的東西兩翼各布置風(fēng)井 風(fēng)井位于 煤層露頭處 這樣由于煤層露頭處的煤不采 風(fēng)井就不需要留設(shè)保護(hù)煤 柱 減少了煤柱的損失 同時(shí)為了減少煤柱保護(hù)的損失和保護(hù)大巷維護(hù) 條件 把運(yùn)輸大巷和軌道大巷分別布置在煤層底板下垂距 20m 和 30m 的 巖層中 根據(jù)石臺(tái)礦區(qū) 3 號(hào)煤層的賦存條件和設(shè)計(jì)規(guī)范的有關(guān)規(guī)定 本井田 可以劃分為 2 3 個(gè)水平 即 3 4 個(gè)階段 階段內(nèi)采用帶區(qū)式或采區(qū)式 準(zhǔn)備 水平劃分及位置在后面的方案中進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明 24 3 2 2 井筒形式 數(shù)目 及其配置 1 井硐形式的確定 斜井與立井開拓的優(yōu)缺點(diǎn)比較 斜井開拓與立井開拓相比 井筒施工工藝 施工設(shè)備與工序比較簡(jiǎn) 單 掘進(jìn)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 井筒裝備 井底車場(chǎng)及垌室都比立井簡(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 與立井開拓相比 斜井開拓的缺點(diǎn)是 斜井井筒長(zhǎng) 輔助提升能力 小 提升深度有限 通風(fēng)路線長(zhǎng) 阻力大 管線長(zhǎng)度長(zhǎng) 斜井井筒通過(guò) 富含水層 流砂層施工技術(shù)復(fù)雜 對(duì)井田內(nèi)煤層埋藏不深 表土層不厚 水文地質(zhì)情況簡(jiǎn)單 井筒不需特殊法施工的緩斜和傾斜煤層 一般可采 用斜井開拓 根據(jù)自然地理?xiàng)l件 技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件等因素 綜合考慮石臺(tái)煤礦的實(shí) 際情況 第三 第四系覆蓋層較厚 井筒需要特殊鑿井方法施工 地勢(shì) 平坦 地面標(biāo)高平均 33m 左右 煤層埋藏較深 礦井年設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為 1 2Mt a 為大型礦井 綜上所述 本礦采用一對(duì)立井開拓 2 主 副井井筒位置的選擇 井筒位置的確定原則 有利于第一水平的開采 并兼顧其他水平 有利于井底車場(chǎng)和 主要運(yùn)輸大巷的布置 石門工程量少 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 井田兩翼儲(chǔ)量基本平衡 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 工業(yè)廣場(chǎng)應(yīng)充分利用地形 有良好的工程地質(zhì)條件 且避開高 25 山 低洼和采空區(qū) 不受崖崩滑坡和洪水威脅 工業(yè)廣場(chǎng)宜少占耕地 少壓煤 水源 電源較近 礦井鐵路專用線短 道路布置合理 井筒沿井田走向方向的有利位置 本井田形狀北窄南寬 儲(chǔ)量分布不均勻 井筒的有利位置應(yīng)在井田 走向的儲(chǔ)量中央 以形成兩翼儲(chǔ)量比較均勻的雙翼井田 可以使井田走 向的井下運(yùn)輸工作量最小 通風(fēng)網(wǎng)路較短 通風(fēng)阻力小 井筒沿井田傾斜方向的有利位置 立井開拓時(shí) 本井田中部有大的斷層構(gòu)造 需要考慮 井筒布置在 井田的中央斷層上盤靠上部位 有利于礦井初期開采的井筒位置 礦井應(yīng)盡快達(dá)產(chǎn) 使井筒布置在第一水平的位置最優(yōu) 盡量不壓煤或少壓煤合理布置井筒 地質(zhì)及水文地質(zhì)條件對(duì)井筒布置的影響 要保證井筒 井底車場(chǎng)及硐室位于穩(wěn)定的圍巖中 應(yīng)使井筒盡量不 穿過(guò)或少穿過(guò)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) 本礦井在 3 號(hào)煤層底板下部 240m 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 井底車場(chǎng)與該承壓水之間有一定 厚度的保護(hù)層 在確定延伸方式時(shí)應(yīng)綜合考慮 盡量使井底車場(chǎng)避開該 含水層 因此 為避開太原組承壓含水層的影響 一水平以下延伸方式 的不同 將會(huì)選擇不同的井筒坐標(biāo) 井口位置應(yīng)便于布置工業(yè)場(chǎng)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(guó)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 綜合以上七方面的因素 結(jié)合礦井實(shí)際情況 提出本礦井井筒布置 位置如下 主井井筒中心位置 經(jīng)距 3766969 140 緯距 39492396 332 26 副井井筒中心位置 經(jīng)距 3766877 000 緯距 39492359 432 3 風(fēng)井位置的選擇 本井田煤層賦存條件變化較大 屬于緩傾斜煤層 第一水平采用采 區(qū)式開采 少部分傾角小的地方受條件限制采用帶區(qū)式開采 由于井田 走向較長(zhǎng) 所以有技術(shù) 經(jīng)濟(jì)上可行的方案 采區(qū)式通風(fēng) 故在設(shè)計(jì)中初期采用采區(qū)式通風(fēng) 因第一水平煤層埋藏較淺 風(fēng)井 建設(shè)費(fèi)用較低且工期短 容易滿足通風(fēng)要求 采用采區(qū)式 首采區(qū)設(shè)計(jì)一 個(gè)風(fēng)井 風(fēng)井服務(wù)第一 二水平 到開采后期在井田的南部建一南風(fēng)井 用于三水平的回風(fēng) 形成分區(qū)對(duì)角式通風(fēng) 風(fēng)井井口位置的選擇 應(yīng)在滿足通風(fēng)要求的前提下 與提升井筒的 貫通距離最短 并利用各種煤柱以減少保護(hù)煤柱的損失 風(fēng)井布置在井 田風(fēng)氧化帶邊界之外 不留煤柱 從而減少了煤柱損失 考慮到北翼上部要滿足礦井初期的開采要求 在此精確提出風(fēng)井的 位置 風(fēng)井井筒中心位置 經(jīng)距 3767767 852 m 緯距 3949928 000 m 3 2 3 井底車場(chǎng)和大巷的布置 1 運(yùn)輸大巷的布置 由于運(yùn)輸大巷要為上下水平的開采服務(wù)以及本煤層厚度為 3 5m 且 煤層頂板穩(wěn)定 為便于維護(hù)和使用 且不受煤層開采的影響 將第一水 平大巷布置在距離煤層底板 30m 的巖層中 第二水平大巷布置在距煤層 底板 30m 處的中細(xì)砂巖中 巖層大巷其優(yōu)點(diǎn)是巷道維護(hù)條件好 維護(hù)費(fèi) 用低 巷道施工能夠按要求保持一定方向和坡度 在開采上下水平時(shí) 可以跨大巷開采 不留保護(hù)煤柱 減少煤柱損失 便于設(shè)置煤倉(cāng) 2 井底車場(chǎng)的布置 由于井底車場(chǎng)一般要為整個(gè)礦井服務(wù) 服務(wù)時(shí)間較長(zhǎng) 故要布置在 較堅(jiān)硬的巖層中 本礦井布置位置可以選擇在煤層頂板或者煤層底板中 煤層頂板為中硬的砂泥巖 底板為堅(jiān)硬的中細(xì)砂巖 后者相對(duì)于前者維 護(hù)費(fèi)用較低 但對(duì)于不同的開拓方案還需進(jìn)行技術(shù)與經(jīng)濟(jì)比較 以選擇 27 最優(yōu)方案 礦井開拓延伸及深部開拓方案 本礦井開拓延伸可考慮以下二種方案 雙立井延伸 雙暗斜井延伸 雙立井延伸 采用雙立井延伸時(shí)可充分利用原有的各種設(shè)備和設(shè)施 提升系統(tǒng)單一 轉(zhuǎn)運(yùn)環(huán)節(jié)少 經(jīng)營(yíng)費(fèi)低 管理較方便 但采用這種方法 延伸時(shí) 受地下石灰?guī)r含水的限制 致使井筒需打在煤層較深處 增大 井筒的保護(hù)煤柱量 同時(shí) 該方法使原有井筒同時(shí)擔(dān)任生產(chǎn)和延伸任務(wù) 施工與生產(chǎn)相互干擾 立井接井時(shí)技術(shù)難度大 礦井將短期停產(chǎn) 延伸 兩個(gè)井筒施工組織復(fù)雜 為延伸井筒需要掘進(jìn)一些臨時(shí)工程 延伸后提 升長(zhǎng)度增加 能力下降 可能需要更換提升設(shè)備 暗斜井延伸 采用兩個(gè)暗斜井延伸時(shí) 原有井筒的位置 水平的劃 分 上山或下山開采的確定都不受石灰?guī)r含水的影響 暗斜井立井內(nèi)鋪 設(shè)膠帶輸送機(jī) 系統(tǒng)較簡(jiǎn)單且生產(chǎn)能力大 可充分利用原有井筒能力 同時(shí)生產(chǎn)和延伸相互干擾少 其缺點(diǎn)是增加了提升 運(yùn)輸環(huán)節(jié)和設(shè)備 通風(fēng)系統(tǒng)較復(fù)雜 3 2 4 方案的提出及方案比較 根據(jù)以上分析 提出以下四種方案 如圖 所示 方案一 兩水平開采 第一水平在 250m 標(biāo)高處 第二水平標(biāo)高在 600m 立井延伸第二水平 一 二水平均上下山開采 巖層大巷 方案二 三水平開采 第一水平在 250m 標(biāo)高處 第二水平標(biāo)高在 450m 立井延伸第二 三水平 一 二水平均上山開采 巖層大巷 方案三 三水平開采 第一水平在 250m 處 第二水平標(biāo)高在 450m 第三水平標(biāo)高在 650m 二水平立井延伸 石門到達(dá)大巷 三水平暗斜井 延深 一 二水平均上山開采 巖層大巷 方案四 三水平開采 第一水平在 250m 處 第二水平標(biāo)高在 450m 第三水平標(biāo)高在 660m 二 三水平暗斜井延伸 一 二水平均上山開 采 巖層大巷 28 水 平水 平副 井主 井 運(yùn) 輸 大 巷井 底 車 場(chǎng) 主 要 石 門方 案 一 立 井 兩 水 平 上 下 山 式 開 采單 位 圖 3 2 1 方案一開拓示意圖 水 平單 位 方 案 二 立 井 三 水 平 上 山 式 開 采 運(yùn) 輸 石 門井 底 車 場(chǎng) 運(yùn) 輸 大 巷主 井 副 井 水 平水 平 圖 3 2 2 方案二開拓示意圖 29 主 副 暗 斜 井 水 平單 位 方 案 三 立 井 三 水 平 加 暗 斜 井 3水 平 延 伸 主 要 石 門井 底 車 場(chǎng) 運(yùn) 輸 大 巷主 井 副 井 水 平水 平 圖 3 2 3 方案三開拓示意圖 水 平單 位 方 案 四 立 井 三 水 平 暗 斜 井 2 3水 平 延 伸 上 山 開 采運(yùn) 輸 石 門井 底 車 場(chǎng) 運(yùn) 輸 大 巷主 井 副 井 水 平水 平 圖 3 2 4 方案四開拓示意圖 1 技術(shù)比較 方案一與方案二的區(qū)別在于是布置兩個(gè)開采水平或三個(gè)開采水平 方案二中布置三個(gè)水平 延深立井的開采方式 運(yùn)輸大巷布置在底板巖 層中 該方案與方案一比較多一個(gè)井底車場(chǎng)和 700m 的石門 工程量比方 案一要大 方案一和方案二在向下延深二 三水平時(shí)有可能受到下部富 水石灰?guī)r層的影響 對(duì)礦井開采不利 另外 方案一兩水平上下山開采 考慮到礦井后期開采瓦斯和涌水的加大不利于下山開采 因此方案一和 方案二在技術(shù)上暫不考慮 方案三與方案四的區(qū)別在于第二水平的延深方式 方案三中二水平 30 用延伸立井的方法在技術(shù)上是可行的 方案四中二水平采用暗斜井延伸 二者在技術(shù)上都可采納 四個(gè)方案費(fèi)用粗略估算如表所示 表 3 2 1 方案一和方案二的粗略比較 方案 項(xiàng)目 方案一 方案 二 立井 開鑿 2 650 5048 10 4 656 2 立井 開鑿 2 710 5048 10 4 716 8 石門 開鑿 1221 800 10 4 97 6 700 1430 800 10 4 170 4 井底 車場(chǎng) 2 1000 900 10 4 180 井底 車場(chǎng) 3 1000 900 10 4 270 大巷 開鑿 2 11