湖南省冷水江市塘沖礦45萬噸新井設(shè)計【含CAD圖紙+文檔】,含CAD圖紙+文檔,湖南省,冷水江市,塘沖礦,45,萬噸新井,設(shè)計,cad,圖紙,文檔 摘 要 本設(shè)計是針對湘煤集團(tuán)唐沖煤礦所做的礦井初步設(shè)計。唐沖煤礦自然地質(zhì)條件中等，可采煤層三號煤平均厚2.76m，傾角一般為10°～25°左右。礦井正常涌水量為118m3/h，最大涌水量為179 m3/h。礦井絕對瓦斯涌出量為10.78 m3/min，相對瓦斯涌出量為11.35 m3/t，預(yù)測為高瓦斯礦井。煤塵具有爆炸危險性，煤層沒有自燃發(fā)火傾向。井田東西長1.8~2.1km，南北寬約為4.5km，面積約10km2，設(shè)計井田的可采儲量為3032萬t，設(shè)計年產(chǎn)量為0.45Mt，服務(wù)年限為51a。 本設(shè)計礦井采用斜井兩水平水開拓，采區(qū)式準(zhǔn)備方式，采區(qū)內(nèi)采用走向長壁采煤法，全部垮落法管理頂板，礦井前期采用對角式通風(fēng)。主要對礦井開拓方式、準(zhǔn)備方式、采煤方法進(jìn)行了初步設(shè)計，對礦井運(yùn)輸、通風(fēng)、排水等生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)備選型計算，對礦井各個生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)過程進(jìn)行了描述，并對礦井各個生產(chǎn)系統(tǒng)和各生產(chǎn)環(huán)節(jié)之間的相互聯(lián)系和制約關(guān)系進(jìn)行了有關(guān)說明。 關(guān)鍵詞： 立井 塘沖煤礦 高瓦斯 走向長壁采煤法 Abstract This preliminary design is designed for Tang Chong mine of in HuNan province. The natural geological condition is medium, the mining seam :the average thickness is 2.76m,.Generally,the dip is 10°～25°.Normally,the water-holding capacity is118 m3/h,the largest water-holding capacity is 179 m3/h.The gas’s absolute emission is 10.78m3/min,the gas’s contrast emission is 11.35m3/t. This is very dangerous, this mine is prophecied as high prominent gas. The coal-dust has explosion hazard, the seam doesn’t have spontaneous combustion tendency. The spontaneous combustion is appraised for three kinds. The field is4.5km long along the east-west direction and is .8~2.1km width along the south-north direction. The area is 9 square .The designed field’s mining is 3032million ton. The designed annual is 0.45Mt, and it will serve for 51a. This mine uses two level to climb the mountain .It’s ways to prepare is using the area of the mine .In the area of the mine, the method of mining is using walking toward the long wall .The method of manage the roof is using collapse. In the front period of the mine uses the central paratactic type to ventilate. This preliminary design is mainly for the Pioneering way , prepare types, mining types. This design also chooses the model of the transportation system, ventilation system, drainage systemact. And, it also describes the production process of every system in the mine. This design explain the relationship and restrict relationship between every production system and every production links. Key words: Vertical Shaft,Tong Chong mine,high gas,two level climb the mountain, the walking toward long wall mining 1 目 錄 1 礦區(qū)概述與井田地質(zhì)特征 1 1.1礦區(qū)概述 1 1.1.1位置與交通 1 1.1.2地形地勢、及河流 1 1.1.3氣象及地震 2 1.1.4煤田開發(fā)歷史 2 1.1.5水源及電源 2 1.1.6工農(nóng)業(yè)簡況及其它有益礦產(chǎn)物 2 1.2井田地質(zhì)特征 3 1.2.1 地層 3 1.2.2 地質(zhì)構(gòu)造 4 1.2.3水文地質(zhì) 5 1.3煤層特征 6 1.3.1煤層賦存情況 6 1.3.2煤牌號、煤質(zhì)及用途 7 1.3.3瓦斯涌出量、煤塵、自燃情況及地溫 7 1.3.4煤層頂?shù)装?8 2 井田境界及儲量 9 2.1井田境界 9 2.1.1井田范圍 9 2.2井田儲量 9 2.2.1儲量計算指標(biāo) 9 2.2.2礦井工業(yè)儲量 9 2.2.3礦井設(shè)計儲量 10 2.2.4礦井設(shè)計可采儲量 10 2.3礦井工作制度和井型、服務(wù)年限 12 2.3.1礦井工作制度 12 2.3.2礦井服務(wù)年限 12 3 井田開拓 13 3.1概述 13 3.1.1原有礦井概括 13 3.2井田開拓 13 3.2.1井田內(nèi)劃分及開采水平數(shù)目及位置 13 3.2.2井筒形式、數(shù)目及其配置 14 3.2.3運(yùn)輸大巷和回風(fēng)大巷的布置及與煤層的聯(lián)系方式 14 3.2.4提出方案 15 3.2.5技術(shù)比較 16 3.2.6經(jīng)濟(jì)比較 17 3.2.7綜合比較 19 3.3井筒斷面特征 20 3.3.1主斜井 20 3.3.2副斜井 20 3.3.3風(fēng)井 21 3.3.4井壁的支護(hù)材料及井壁厚度 22 3.3.5井筒深度 22 3.4井底車場 23 3.4.1概述 23 3.4.2井底車場型式的確定 24 3.4.3一些基本問題的確定 25 3.4.4線路計算 27 3.4.5井底車場通過能力計算 30 3.4.6大巷斷面及支護(hù)形式 31 3.4.7確定井底車場各硐室位置 33 3.5開采順序及采區(qū)回采工作面的配置 35 3.5.1開采順序 35 3.5.2保證年產(chǎn)量的同采采區(qū)數(shù)和工作面數(shù) 36 3.6井巷工程量和建井工期 38 3.6.1概述 38 3.6.2井巷工程量和建井周期的各計算圖表 38 4 采煤方法 42 4.1采煤方法的選擇 42 4.2采區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng) 42 4.2.1采區(qū)長度的確定 42 4.2.2確定區(qū)段斜長及數(shù)目 42 4.2.3煤柱尺寸 43 4.2.4采區(qū)上山的布置 43 4.2.5區(qū)段平巷布置 44 4.2.6采區(qū)車場形式選擇 44 4.2.7采區(qū)硐室 46 4.2.8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 47 4.2.9確定采區(qū)巷道掘進(jìn)方法及掘進(jìn)工作面數(shù)目 48 4.2.10采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng) 49 4.3回采工藝設(shè)計 50 4.3.1首采工作面概況 50 4.3.2工作面的工藝設(shè)計 50 4.3.3確定工作面支護(hù)方式和采空區(qū)處理方法 52 4.3.4工作面循環(huán)方式及循環(huán)作業(yè)圖表 53 5 礦井運(yùn)輸、提升及排水 55 5.1井下運(yùn)輸系統(tǒng)和運(yùn)輸方式的確定 55 5.1.1運(yùn)輸系統(tǒng)和運(yùn)輸方式的確定 55 5.1.2井下運(yùn)輸方式 55 5.1.3采區(qū)運(yùn)輸設(shè)備的選型 55 5.1.4大巷運(yùn)輸設(shè)備 56 5.1.5列車組成的計算 57 5.1.6電機(jī)車臺數(shù)的計算 60 5.2礦井提升 62 5.2.1礦井提升概述 62 5.2.2礦井提升設(shè)計的主要依據(jù)和原始資料 62 5.2.3提升設(shè)備的選型計算 63 5.3礦井排水 68 5.3.1概述 68 5.3.2排水設(shè)備選型計算 68 6 礦井通風(fēng)與安全技術(shù) 76 6.1通風(fēng)系統(tǒng) 76 6.1.1通風(fēng)設(shè)計的基本依據(jù) 76 6.1.2礦井通風(fēng)系統(tǒng)要符合下列要求 76 6.1.3礦井通風(fēng)系統(tǒng)的確定 77 6.1.4礦井最容易時期通風(fēng)系統(tǒng) 77 6.1.5 礦井最困難時期通風(fēng)系統(tǒng) 78 6.2 風(fēng)量計算及風(fēng)量分配 78 6.2.1采煤工作面實(shí)際需要風(fēng)量 79 6.2.2掘進(jìn)工作面實(shí)際需要風(fēng)量 80 6.2.3硐室實(shí)際需要風(fēng)量 80 6.2.4風(fēng)速驗(yàn)算： 82 6.3 全礦通風(fēng)阻力計算 82 6.3.1計算原則 82 6.3.2計算方法 83 6.3.3計算礦井的總風(fēng)阻及總等積孔 85 6.4 扇風(fēng)機(jī)選型 86 6.4.1選擇主扇 86 6.4.2選擇電動機(jī) 89 6.5礦井安全技術(shù)措施 89 6.5.1預(yù)防井下瓦斯爆炸的措施 89 6.5.2預(yù)防井下火災(zāi)的措施 90 6.5.3粉塵的綜合防治 91 6.5.4預(yù)防井下水災(zāi)的措施 91 7 礦山環(huán)保 93 7.1 礦山污染源概述 93 7.2 礦山污染的防治 93 7.2.1礦山污染控制及防范 93 7.2.2礦山水污染的防治的措施 94 7.2.3礦山噪音污染的防治 94 7.2.4煤矸石的利用 95 7.2.5其它措施 95 結(jié) 論 96 謝 辭 97 參考文獻(xiàn) 98 摘 要 本設(shè)計是針對湘煤集團(tuán)唐沖煤礦所做的礦井初步設(shè)計。唐沖煤礦自 然地質(zhì)條件中等，可采煤層三號煤平均厚 2.76m，傾角一般為 10°～25°左右。礦井正常涌水量為 118m3/h，最大涌水量為 179 m3/h。 礦井絕對瓦斯涌出量為 10.78 m3/min，相對瓦斯涌出量為 11.35 m3/t， 預(yù)測為高瓦斯礦井。煤塵具有爆炸危險性，煤層沒有自燃發(fā)火傾向。井 田東西長 1.8~2.1km，南北寬約為 4.5km，面積約 10km2，設(shè)計井田的可 采儲量為 3032 萬 t，設(shè)計年產(chǎn)量為 0.45Mt，服務(wù)年限為 51a。 本設(shè)計礦井采用斜井兩水平水開拓，采區(qū)式準(zhǔn)備方式，采區(qū)內(nèi)采用 走向長壁采煤法，全部垮落法管理頂板，礦井前期采用對角式通風(fēng)。主 要對礦井開拓方式、準(zhǔn)備方式、采煤方法進(jìn)行了初步設(shè)計，對礦井運(yùn)輸、 通風(fēng)、排水等生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)備選型計算，對礦井各個生產(chǎn)系統(tǒng)的生 產(chǎn)過程進(jìn)行了描述，并對礦井各個生產(chǎn)系統(tǒng)和各生產(chǎn)環(huán)節(jié)之間的相互聯(lián) 系和制約關(guān)系進(jìn)行了有關(guān)說明。 關(guān)鍵詞： 立井 塘沖煤礦 高瓦斯 走向長壁采煤法 1 Abstract This preliminary design is designed for Tang Chong mine of in HuNan province. The natural geological condition is medium, the mining seam :the average thickness is 2.76m,.Generally,the dip is 10°～25°.Normally,the water- holding capacity is118 m3/h,the largest water-holding capacity is 179 m3/h.The gas’s absolute emission is 10.78m3/min,the gas’s contrast emission is 11.35m3/t. This is very dangerous, this mine is prophecied as high prominent gas. The coal-dust has explosion hazard, the seam doesn’t have spontaneous combustion tendency. The spontaneous combustion is appraised for three kinds. The field is4.5km long along the east-west direction and is .8~2.1km width along the south-north direction. The area is 9 square .The designed field’s mining is 3032million ton. The designed annual is 0.45Mt, and it will serve for 51a. This mine uses two level to climb the mountain .It’s ways to prepare is using the area of the mine .In the area of the mine, the method of mining is using walking toward the long wall .The method of manage the roof is using collapse. In the front period of the mine uses the central paratactic type to ventilate. This preliminary design is mainly for the Pioneering way , prepare types, mining types. This design also chooses the model of the transportation system, ventilation system, drainage systemact. And, it also describes the production process of every system in the mine. This design explain the relationship and restrict relationship between every production system and every production links. Key words: Vertical Shaft,Tong Chong mine,high gas,two level climb the mountain, the walking toward long wall mining 1 目 錄 1 礦區(qū)概述與井田地質(zhì)特征 .1 1.1 礦區(qū)概述 1 1.1.1 位置與交通 1 1.1.2 地形地勢、及河流 1 1.1.3 氣象及地震 2 1.1.4 煤田開發(fā)歷史 2 1.1.5 水源及電源 2 1.1.6 工農(nóng)業(yè)簡況及其它有益礦產(chǎn)物 2 1.2 井田地質(zhì)特征 3 1.2.1 地層 .3 1.2.2 地質(zhì)構(gòu)造 .4 1.2.3 水文地質(zhì) 5 1.3 煤層特征 6 1.3.1 煤層賦存情況 6 1.3.2 煤牌號、煤質(zhì)及用途 7 1.3.3 瓦斯涌出量、煤塵、自燃情況及地溫 7 2 1.3.4 煤層頂?shù)装?8 2 井田境界及儲量 .9 2.1 井田境界 9 2.1.1 井田范圍 9 2.2 井田儲量 9 2.2.1 儲量計算指標(biāo) 9 2.2.2 礦井工業(yè)儲量 9 2.2.3 礦井設(shè)計儲量 10 2.2.4 礦井設(shè)計可采儲量 10 2.3 礦井工作制度和井型、服務(wù)年限 .12 2.3.1 礦井工作制度 12 2.3.2 礦井服務(wù)年限 12 3 井田開拓 13 3.1 概述 .13 3.1.1 原有礦井概括 13 3.2 井田開拓 .13 3.2.1 井田內(nèi)劃分及開采水平數(shù)目及位置 13 3.2.2 井筒形式、數(shù)目及其配置 14 3 3.2.3 運(yùn)輸大巷和回風(fēng)大巷的布置及與煤層的聯(lián)系方式 14 3.2.4 提出方案 15 3.2.5 技術(shù)比較 16 3.2.6 經(jīng)濟(jì)比較 17 3.2.7 綜合比較 19 3.3 井筒斷面特征 .20 3.3.1 主斜井 20 3.3.2 副斜井 20 3.3.3 風(fēng)井 21 3.3.4 井壁的支護(hù)材料及井壁厚度 22 3.3.5 井筒深度 22 3.4 井底車場 .23 3.4.1 概述 23 3.4.2 井底車場型式的確定 24 3.4.3 一些基本問題的確定 25 3.4.4 線路計算 27 3.4.5 井底車場通過能力計算 30 3.4.6 大巷斷面及支護(hù)形式 31 3.4.7 確定井底車場各硐室位置 33 4 3.5 開采順序及采區(qū)回采工作面的配置 .35 3.5.1 開采順序 35 3.5.2 保證年產(chǎn)量的同采采區(qū)數(shù)和工作面數(shù) 36 3.6 井巷工程量和建井工期 .38 3.6.1 概述 38 3.6.2 井巷工程量和建井周期的各計算圖表 38 4 采煤方法 42 4.1 采煤方法的選擇 .42 4.2 采區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng) .42 4.2.1 采區(qū)長度的確定 42 4.2.2 確定區(qū)段斜長及數(shù)目 42 4.2.3 煤柱尺寸 43 4.2.4 采區(qū)上山的布置 43 4.2.5 區(qū)段平巷布置 44 4.2.6 采區(qū)車場形式選擇 44 4.2.7 采區(qū)硐室 46 4.2.8 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 47 4.2.9 確定采區(qū)巷道掘進(jìn)方法及掘進(jìn)工作面數(shù)目 48 5 4.2.10 采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng) 49 4.3 回采工藝設(shè)計 .50 4.3.1 首采工作面概況 50 4.3.2 工作面的工藝設(shè)計 50 4.3.3 確定工作面支護(hù)方式和采空區(qū)處理方法 52 4.3.4 工作面循環(huán)方式及循環(huán)作業(yè)圖表 53 5 礦井運(yùn)輸、提升及排水 55 5.1 井下運(yùn)輸系統(tǒng)和運(yùn)輸方式的確定 .55 5.1.1 運(yùn)輸系統(tǒng)和運(yùn)輸方式的確定 55 5.1.2 井下運(yùn)輸方式 55 5.1.3 采區(qū)運(yùn)輸設(shè)備的選型 55 5.1.4 大巷運(yùn)輸設(shè)備 56 5.1.5 列車組成的計算 57 5.1.6 電機(jī)車臺數(shù)的計算 60 5.2 礦井提升 .62 5.2.1 礦井提升概述 62 5.2.2 礦井提升設(shè)計的主要依據(jù)和原始資料 62 5.2.3 提升設(shè)備的選型計算 63 6 5.3 礦井排水 .68 5.3.1 概述 68 5.3.2 排水設(shè)備選型計算 68 6 礦井通風(fēng)與安全技術(shù) 76 6.1 通風(fēng)系統(tǒng) .76 6.1.1 通風(fēng)設(shè)計的基本依據(jù) 76 6.1.2 礦井通風(fēng)系統(tǒng)要符合下列要求 76 6.1.3 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的確定 77 6.1.4 礦井最容易時期通風(fēng)系統(tǒng) 77 6.1.5 礦井最困難時期通風(fēng)系統(tǒng) .78 6.2 風(fēng)量計算及風(fēng)量分配 .78 6.2.1 采煤工作面實(shí)際需要風(fēng)量 79 6.2.2 掘進(jìn)工作面實(shí)際需要風(fēng)量 80 6.2.3 硐室實(shí)際需要風(fēng)量 80 6.2.4 風(fēng)速驗(yàn)算： 82 6.3 全礦通風(fēng)阻力計算 82 6.3.1 計算原則 82 6.3.2 計算方法 83 7 6.3.3 計算礦井的總風(fēng)阻及總等積孔 85 6.4 扇風(fēng)機(jī)選型 86 6.4.1 選擇主扇 86 6.4.2 選擇電動機(jī) 89 6.5 礦井安全技術(shù)措施 .89 6.5.1 預(yù)防井下瓦斯爆炸的措施 89 6.5.2 預(yù)防井下火災(zāi)的措施 90 6.5.3 粉塵的綜合防治 91 6.5.4 預(yù)防井下水災(zāi)的措施 91 7 礦山環(huán)保 93 7.1 礦山污染源概述 93 7.2 礦山污染的防治 93 7.2.1 礦山污染控制及防范 93 7.2.2 礦山水污染的防治的措施 94 7.2.3 礦山噪音污染的防治 94 7.2.4 煤矸石的利用 95 7.2.5 其它措施 95 結(jié) 論 .96 8 謝 辭 .97 參考文獻(xiàn) .98 9 前 言 畢業(yè)設(shè)計是對采礦工程專業(yè)四年學(xué)習(xí)的考核，也是這四年學(xué)習(xí)生活 的一次深刻總結(jié)。在學(xué)校教學(xué)環(huán)節(jié)安排下，通過畢業(yè)實(shí)習(xí)較為全面的了 解了礦井的各生產(chǎn)系統(tǒng)，使專業(yè)學(xué)習(xí)得于感性和理性的轉(zhuǎn)化，以此為基 礎(chǔ)進(jìn)行的畢業(yè)設(shè)計，是一次由工科學(xué)生向工程技術(shù)人員轉(zhuǎn)變的考驗(yàn)，更 是一次作為工科學(xué)生是否具備工程技術(shù)人員基本素質(zhì)的考察。所以設(shè)計 期間，嚴(yán)格執(zhí)行教學(xué)大綱要求，以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度力求使設(shè)計完善、完美。 本設(shè)計是以湖南省冷水江市塘沖礦為地質(zhì)儲量基礎(chǔ)，根據(jù)王兵建老 師的具體要求進(jìn)行設(shè)計的。礦井自然地質(zhì)條件簡單，設(shè)計開采煤層為 3 號煤層，平均厚度 2.76m，屬中厚煤層。煤塵無爆炸危險性，礦井瓦斯含 量高，相對瓦斯涌出量為 11.35m /t，為高瓦斯礦井，礦井涌水量小，正3 常涌水量 118m /h，最大涌水量 179 m /h。井田邊界有 2 條斷層。3 通過畢業(yè)實(shí)習(xí)現(xiàn)場考察學(xué)習(xí)，在收集的資料基礎(chǔ)上，按照畢業(yè)設(shè)計 大綱和設(shè)計任務(wù)要求，廣泛參考煤礦礦井開采設(shè)計的有關(guān)書籍、資料和 網(wǎng)絡(luò)信息，依據(jù)《煤礦設(shè)計規(guī)范》 、 《煤礦安全規(guī)程》 （2010 年版）等在原 則上指導(dǎo)煤礦礦井初步設(shè)計的有關(guān)規(guī)定和煤礦工業(yè)設(shè)備選型的要求，對 湖南省冷水江市塘沖礦 3 號煤層進(jìn)行了礦井初步設(shè)計。 設(shè)計中所采用的礦井開拓方式、準(zhǔn)備方式以及回采方法經(jīng)過方案比 較和驗(yàn)算符合自然地質(zhì)條件限制，滿足設(shè)計要求。所選用工業(yè)設(shè)備與礦 井設(shè)計生產(chǎn)能力及礦井自然地質(zhì)條件相匹配，能夠順利達(dá)產(chǎn)，滿足技術(shù) 上最優(yōu)、經(jīng)濟(jì)上最省的設(shè)計原則。 1 1 礦區(qū)概述與井田地質(zhì)特征 1.1 礦區(qū)概述 1.1.1 位置與交通 湘煤集團(tuán)金竹山礦業(yè)公司塘沖煤礦，位于湖南省冷水江市城區(qū) 22° 方向平距 7㎞處，處于湖南省冷水江市冷水江礦區(qū)塘沖井田及中連井田中 北部，地理坐標(biāo)為：東經(jīng) 111°24′59″～111°27′36″，北緯 27° 42′51″～27°47′25″，面積約為 9.79㎞ 2。 該井田屬冷水江市中連鄉(xiāng)和新化縣坪溪鄉(xiāng)境內(nèi)，井田位于冷水江中 連鄉(xiāng)楊家村。南距冷水江市約 5㎞，東與錫礦山礦務(wù)局南礦緊鄰，南接 1808 省道至冷水江市、婁底市，距冷水江市 10㎞，并與湘黔鐵路銜接， 距湘黔鐵路冷水江東站 16㎞，距金竹山電廠 13㎞，冷水江～錫礦山公路 從井田北部通過。交通頗為方便（見圖 1-1-1 交通位置圖） 。新 化 冷 水 江錫 礦 山溫 塘吉 慶 伏 口 去 常 德湄 江 漣 源渣 渡金 竹 山塘 沖 煤 礦 邵 陽 市 牛 馬 司 廉 橋 青 樹 坪 雙 峰 梓 門 橋東新 邵 陳 家 坊 龍 山 沙 塘 婁 底 市楊 市 荷 塘 金 石甘 棠 太 平 寺 蛇 形 山南 塘婁邵鐵路 上 瑞 高 速 公 路湘 黔 線 湘 黔 線 上 瑞 高 速 公 路至 邵 陽 至 衡 陽至隆回 至 衡 陽至懷化 走 馬 街 衡 陽 市邵 陽 市 婁 底 市 潭 市湘 320 320207 207180182 183 182七 星 街橋 頭 河斗 立 山 壺 天 群側(cè)面虎 昌 甫 塘 青 山 橋田 坪 杏 子 鋪186180 至湘潭 1234567891011213、 市 級 政 府 駐 地 2、 縣 （ 縣 級 市 ） 政 府 駐 地 3、 鄉(xiāng) （ 鎮(zhèn) ） 4、 鐵 路 5、 高 速 公 路 6、 窄 軌 鐵 路 7、 國 道 或 高 等 級 公 路 8、 省 道 、 一 般 公 路 、 國 道 編 號1、 省 道 編 號 1、 市 級 界 線 13、 塘 沖 煤 礦 822027圖 1-1-1 交通位置圖 1.1.2 地形地勢、及河流 井田北部地勢高，最高標(biāo)高為+540.0m，井田南部地勢低，最低點(diǎn)為 2 中連溪河床，標(biāo)高為-192.0m；一般山勢與地層走向一致，山脊多為測水 煤系之石英砂巖或中、上石炭統(tǒng)（壺天群）灰?guī)r組成；井田內(nèi)一般標(biāo)高 +40m 左右，地形以低山和丘陵為主。 井田內(nèi)無較大河流，僅有中連溪，水量不大，隸屬資江水系，流量 明顯受降水影響，溪谷兩側(cè)一般較開闊平坦；煤層露頭處的溝谷中有一 小型水庫和錫礦山污水沉淀池；對礦井開采無大的影響。 1.1.3 氣象及地震 本區(qū)屬溫濕炎熱的亞熱帶氣候，年平均氣溫為 16.3～17℃。歷年最 高溫度為 40.1℃，最低氣溫為零下 7.8℃。年最大降水量 1603.9mm，最 小降水量一般為 1059.3mm，雨季集中在 4～8 月。常年風(fēng)向多為北偏東或 偏西風(fēng)。 根據(jù)中國地震烈度區(qū)劃圖（1992） ，本區(qū)地震烈度為 6 級，基本無地 震發(fā)生。 1.1.4 煤田開發(fā)歷史 區(qū)內(nèi)老窯最早可追溯到明朝末年，采用土法開采。煤層淺部廢窯殘 渣遍布，據(jù)調(diào)查主要采 3 煤層，多用平硐或斜井開拓。 井田范圍內(nèi)生產(chǎn)礦井主要以小煤窯形式開采： ①.蔡家山煤礦：主要采蔡家山斷層以北的煤層，開采標(biāo)高- 160～+200m。 ②.民興煤礦：南與蘭家田井相接，北至 53 勘探線，開采下限為- 300m， ③.齊興煤礦：位于 50～49 勘探線之間，開采標(biāo)高為+150～-250。 1.1.5 水源及電源 本礦井供水水源井下用水為中連溪水，生活區(qū)由市自來水公司供水， 水質(zhì)較好，水量充沛，能滿足礦井生產(chǎn)、生活用水的需求。 礦井電源取自冷水江市 110/35KV 變電站，電源可靠。 1.1.6 工農(nóng)業(yè)簡況及其它有益礦產(chǎn)物 冷水江市為湘中地區(qū)主要工業(yè)城市，重點(diǎn)工礦企業(yè)有錫礦山、金竹 3 山電廠、資江氮肥廠、堿廠以及湘煤集團(tuán)金竹山礦業(yè)公司；縣市級煤礦 有資江煤礦、大建煤礦、連溪煤礦等等；農(nóng)業(yè)以種稻麥為主。 1.2 井田地質(zhì)特征 1.2.1 地層 井田內(nèi)出露地層從新到老有第四系（Q） 、中上石炭統(tǒng)壺天群（C2+3） 、 下石炭統(tǒng)梓門橋組（C1z） 、測水組（C1c） 、石磴子組（C1s） ，總厚度達(dá) 1000m 以上，屬一套海陸交替相含煤碎屑沉積建造，現(xiàn)從新至老分述如下： （1）第四系（Q） 主要分布在溝谷和部分山坡上，一般為亞粘土，亞砂土、沖積砂礫 組成，厚 0～20m，平均厚 5m。 （2）中上石炭統(tǒng)壺天群（C2+3） 分布于井田西部，構(gòu)成高山地形，主要巖性為石灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r 和硅質(zhì)巖組成，總厚度 800m 以上，按巖性及化石可分為三段。上段 （C2）為灰--深灰色厚層狀粗晶質(zhì)灰?guī)r，中部夾淡紅色礫狀灰?guī)r及深灰 色白云質(zhì)灰?guī)r，夾硅質(zhì)團(tuán)塊及條帶，厚約 441.80m，盛產(chǎn)蜓科化石；中段 （C2+3）以淺灰--灰白色厚層狀白云質(zhì)灰?guī)r為主，夾有角礫狀灰?guī)r，風(fēng) 化后一般呈砂礫狀，未見化石，厚 151.00～271.60m，一般厚 220m；下 段（Cs）為淺灰--灰白色中厚層狀粗晶質(zhì)灰?guī)r，時夾角礫狀灰?guī)r，下部 含燧石結(jié)核，底部為深灰--淡紅色礫狀灰?guī)r，厚 68.00～189.20m，一般 約 150m，盛產(chǎn)蜓科化石。 （3）下石炭統(tǒng)梓門橋組（C1z） 出露于井田中部，為一套灰--灰黑色薄至中厚層狀石灰?guī)r及泥灰?guī)r 組成，下部夾黑色燧石結(jié)核條帶，局部有薄層鈣質(zhì)泥巖及網(wǎng)格狀的石膏 脈。盛產(chǎn)珊瑚及蜿足類動物化石。全層厚 88.76～188.55m，一般 160m。 （4）下石炭統(tǒng)測水組（C1c） 為井田內(nèi)含煤系地層。以灰--灰黑色石英砂巖、粉砂巖、砂質(zhì)泥巖、 泥巖、石灰?guī)r及煤組成。全厚 70.42～186.49m，一般 115m。由南往北有 逐漸變薄之趨勢。與下伏地層呈假整合接觸，根據(jù)巖性及含煤性分上、 下兩段。 4 1.2.2 地質(zhì)構(gòu)造 冷水江礦區(qū)位于漣邵煤田北部，構(gòu)造上屬于祁陽單斜構(gòu)造北翼。礦 區(qū)位于復(fù)式向斜構(gòu)造西部，向斜軸北東 30 度至西北向。向斜軸發(fā)生偏轉(zhuǎn) 主要是受南北向坪煙背斜的影響，冷水江向斜北端受水陽沖逆斷層的破 壞。蘭家田礦井處于冷水江復(fù)式向斜東部的東段，整體呈形狀不甚規(guī)則 的單斜構(gòu)造，地層走向 N10°～40°E，傾向 NW，傾角一般為 30°左右， 南段為單斜構(gòu)造，但斷裂構(gòu)造較發(fā)育，這些褶皺的軸向及斷裂線的走向 與地層走向基本一致。北段構(gòu)造以褶皺為主，伴隨張性或張扭性斷裂。 現(xiàn)分類敘述如下： （1）斷層：礦井內(nèi)共發(fā)育 2 條大斷層 A.塘沖逆斷層：塘沖逆斷層（F35）：與塘沖正斷層基本平行，并被 塘沖正斷層切割成三段，斷層走向 45°，傾向北西，傾角 20～57°，斷 距 100～200m。南端歸并于水陽沖大逆斷層上，北端則延伸井田外，造成 地層重復(fù)。 B.朝貴嶺正斷層：該斷層南起 58 線以南，往北經(jīng)朝貴嶺，嚴(yán)宅凼西 側(cè)，于 68 線延至區(qū)外，延展長度 3400m，斷距較大，為本區(qū)大邊界斷層， 走向 N20°～30°E，傾向 NW，傾角 71°～81°，斷距 26～262m，地表 出露明顯（見表 1-2-1 塘沖礦井主要斷層特征表） 。 （2）褶曲 A.大巖山向斜：在 56～65 線之間，全長 2200m，軸向 N20°E，軸部 南段為黃龍灰?guī)r，北段為梓門橋灰?guī)r，西翼 64 線以北為測水煤系上段， 以南為梓門橋灰?guī)r組成，向斜兩翼地層傾角 20°左右。 B.楊家佬背斜：位于 55～56 線，全長 2700m，軸向 N10°～40°E， 與賴子嶺向斜基本平行，軸部在 64～66 線，由測水煤系上段組成，其余 為梓門橋灰?guī)r，兩翼地層傾角 10°～35°。 （3）小構(gòu)造 區(qū)內(nèi)小型地質(zhì)構(gòu)造特別發(fā)育，以小型正斷層為主，落差 1～5m，一般 為 1.5m。據(jù)統(tǒng)計，礦井南段發(fā)育頻率為 11.5 條/100m，密度為 2535 條 /km2，斷層走向以北東 35°和北東 85°為主，其中 3 煤比 5 煤發(fā)育趨密； 礦井北段發(fā)育頻率為 6 條/100m，密度為 1848 條/km 2，斷層走向以北東 5 30°和北西 15°為主。小斷層對煤層的影響主要表現(xiàn)為上盤煤層壓薄、 下盤煤層增厚，對煤層破壞嚴(yán)重，將對工作面生產(chǎn)造成一定影響。 1.2.3 水文地質(zhì) ⑴.地表水體 礦區(qū)無大的河流，僅有一條中連溪穿過礦區(qū)，由北往南，切割各系 地層。最大洪峰量約 4～5m 3/s 以上，一般流量小于 1m3/s,另區(qū)內(nèi)淺部有 一小型水庫，蓄水量不大，對礦井充水作用小。 ⑵.含水層 ①.中上石炭統(tǒng)壺天群溶洞裂隙含水層：由可溶性巖層組成，其上部 和下部巖溶發(fā)育，含水性強(qiáng)；該含水層距主采煤層較遠(yuǎn)，一般 150m 以上， 如有大斷層溝通，會對礦坑充水；該含水層與下伏梓門橋組含水層整合 接觸，且兩者存在著一定的水力聯(lián)系。 ②.下石炭統(tǒng)梓門橋組巖溶、承壓含水層：由泥質(zhì)灰?guī)r、石灰?guī)r、泥 灰?guī)r及鈣質(zhì)泥巖組成，含水性不均一，且明顯受大氣降水影響。該含水 層若受斷層或頂板冒裂導(dǎo)水帶溝通時，其局部的巖溶水對煤層開采和礦 坑充水有一定影響。 ③.下石炭統(tǒng)測水組砂巖裂隙承壓含水層：測水組主采煤層頂?shù)装迤?遍存在著數(shù)層砂巖，其平均厚度 30m 左右，出露高程較高，節(jié)理、裂隙 較發(fā)育，為高水頭、小流量的裂隙承壓含水層。本含水層為威脅煤層開 采和礦坑充水的直接含水層。 ⑶.隔水層 梓門橋組下部的泥灰?guī)r（厚約 10～23m）和石磴子組頂部的鈣質(zhì)泥巖 （厚約 5～10m） ，在正常情況下為較好的隔水層，但在其厚度變薄或地質(zhì) 構(gòu)造復(fù)雜區(qū)，其隔水性能降低，甚至失去隔水作用。 ⑷.斷層水 井田內(nèi)的斷層主要位于井田邊界附近，其中光大灣斷層雖然處于煤 系地層附近，但其下盤煤層無開采價值，上盤煤系主要與下盤煤系和弱 含水層石磴子相接觸，對礦井充水無大的影響。 ⑸.老窯水 本區(qū)開采歷史悠久，老窯較多，其頂板多垮落，塌陷裂隙帶多溝通 6 各砂巖層直至地表，故礦井建設(shè)和生產(chǎn)中，要預(yù)防老窯突水。 ⑹.充水來源 主要為大氣降水、地表水、老窯水、采空區(qū)積水和主采煤層頂?shù)装?的砂巖裂隙水，在局部地帶，由于大中型斷層的溝通或開采煤層時頂板 冒裂導(dǎo)水帶的影響，煤系地層上覆的梓門組的局部巖溶水，對礦坑充水 也有一定影響 ⑺.充水途徑 ①.煤層頂板冒裂導(dǎo)水帶是溝通煤層頂板含水層水進(jìn)入礦坑的主要通 道。 ②.切割煤層頂板砂巖裂隙含水層的斷層，是釋放該含水層水進(jìn)入礦 坑的主要通道。 ③.井巷揭露含水層的巖溶裂隙或?qū)當(dāng)鄬訋б约胺饪踪|(zhì)量差的鉆孔， 是地下水進(jìn)入礦坑的主要進(jìn)水口。 ⑻.涌水量 預(yù)計-25m 水平以上的最大涌水量為 179m3/h，最小涌水量 32 m3/h， 正常涌水量一般在 118m3/h，綜上所述，本井田水文地質(zhì)簡單，較大斷裂 均靠邊緣，無大的地表水體對礦井造成威脅。區(qū)內(nèi)主要充水水源為大氣 降水、地表水、老窯水、采空區(qū)積水、測水組砂巖水。大氣降水、地表 水通過小窯、采空區(qū)滲入井下，成為礦坑沖水的一個重要因素，淺部的 老窯水、上覆采空區(qū)積水也是礦坑沖水的一個來源，但隨著開采深度的 增加，礦井涌水量受淺部小窯水、大氣降水、地表水的影響將逐漸減小。 1.3 煤層特征 1.3.1 煤層賦存情況 本井田共含煤 7 層；其中 1、2 煤層（即上、下反龍?zhí)浚┢渌鶄€煤 層都不穩(wěn)定，均屬不可采煤層， 3 煤層為主要可采煤層。 本礦井煤系地層為測水組下段，采 3 煤層，3 煤暗淡～玻璃光澤，以碎 粒、粉粒狀結(jié)構(gòu)為主，夾細(xì)條帶狀結(jié)構(gòu)，半暗型煤，結(jié)構(gòu)相對較簡單， 含 0～ 2 層炭質(zhì)泥巖夾矸。在全礦井范圍內(nèi)大部分地段發(fā)育，呈黑灰色， 厚度 0～8.4m，一般厚 2.76m，煤層傾角平緩一般 10～22°，平均 17° 7 左右屬 緩層。見可采煤層特征表 1-3-1 表 1-3-1 可采煤層特征 煤層厚 度（m） 圍巖性質(zhì)煤 層 名 稱 最 小 最 大 平 均 傾角（°） 頂 板 底 板 容重 t/m3 煤層結(jié)構(gòu) 及穩(wěn)定性 3 煤 0 8.4 2.7 6 10°～22° 細(xì)砂巖、 泥巖、 砂質(zhì)泥 巖 炭質(zhì)、 砂質(zhì)泥 巖或泥 巖 1.46 煤層結(jié)構(gòu) 簡單為層 位較穩(wěn)定 從煤層特征上對比，反龍?zhí)恳詨K狀亮煤為主，鱗片次之。含大量黃 鐵礦，有機(jī)質(zhì)及黃鐵礦含量高；3 煤層為粉末狀或塊狀，具線理狀及條帶 狀結(jié)構(gòu)，半亮型為主，有機(jī)質(zhì)及黃鐵礦含量低。 1.3.2 煤牌號、煤質(zhì)及用途 （1）煤質(zhì)特征表 3 號煤層精煤可燃基揮發(fā)分為 3.41～7.41﹪，平均 3 煤為 5.17﹪僅 個別點(diǎn)原煤可燃基揮發(fā)分大于 10﹪。焦渣特征均為 1，都屬無煙煤，煤 質(zhì)牌號一致，變質(zhì)程度無明顯差異，3 煤層變質(zhì)程度均屬無煙煤階段。 （見表 1-3-1 煤層工業(yè)分析表） 表 1-3-1-2 煤層工業(yè)分析表 序 號 煤 層 名 稱 煤 牌 號 水分 M (%) 灰分 A (%) 揮發(fā) 分 V (%) 含磷 P (%) 含硫 S (%) 膠質(zhì) 層厚 Y (m) 發(fā)熱量 Q (J/g) 1 3 煤 3 3.80 18.5 7.02 0.05 0.56 0.5 27199 8 1.3.3 瓦斯涌出量、煤塵、自燃情況及地溫 根據(jù)井田地質(zhì)勘探精查報告，預(yù)計-25m、-225m 水平相對瓦斯涌出量 分別為 11.35m3/t、20.06m 3/t，從鑒定結(jié)果分析，隨著開采深度的增加， 瓦斯涌出量也相應(yīng)增大。 經(jīng)煤質(zhì)化驗(yàn)及鑒定，本礦區(qū)內(nèi)的 3 煤層均為低硫無煙煤，燃點(diǎn)高， 火焰長度、巖粉量均為零，無煤塵爆炸性危險，煤層自燃傾向?yàn)槿悾?煤層不易自燃發(fā)火。無地溫災(zāi)害。 綜合評定塘沖煤礦 3 煤層煤質(zhì)為中灰～高灰分、低硫、低磷（3 煤 部分為高磷） 、中高發(fā)熱量無煙煤，部分可作氣化無煙塊煤外，其余均可 作動力用煤和民用煤。 1.3.4 煤層頂?shù)装?3 號煤層：直接頂為細(xì)～中粒石英砂巖，中厚層狀，硅質(zhì)膠結(jié)，致 密堅(jiān)硬，性脆，節(jié)理裂隙發(fā)育，該層抗壓強(qiáng)度 177.3～345.9MP/cm 2，層 位沉積較穩(wěn)定，厚 0～26.08m，平均厚 8m，較易管理；偽頂為砂質(zhì)泥巖 或粉砂巖，局部為炭質(zhì)泥巖或粉砂巖，薄～中厚層狀，厚 0～1.5m，平均 厚 0.5m，沉積不穩(wěn)定，易跨落。 9 2 井田境界及儲量 2.1 井田境界 2.1.1 井田范圍 本井田境界是根據(jù)井田內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造，水文地質(zhì)條件，煤層儲量及賦 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。本次設(shè)計井田境界為： 北部以 62 勘探線為界； 西部以貴冷正斷層為界； 南部以 47 勘探線為界； 東部以煤層露頭線為界。 井田范圍：井田走向平均長度約 4.5km，傾斜寬平均長度約 2.2km，井田 面積約 9.79km2。 2.2 井田儲量 2.2.1 儲量計算指標(biāo) ⑴.最低可采厚度 0.7m。 ⑵.煤質(zhì)指標(biāo)：原煤干燥基灰份小于 40％，參加儲量平衡表的計算。 2.2.2 礦井工業(yè)儲量 本井田儲量是根據(jù)《3 號煤層底板等高線及儲量計算圖》和《精查地 質(zhì)報告》提供的“能利用”儲量中的 A、B、C 三級儲量，采用地質(zhì)塊段 法計算的，塊段法是我國目前廣泛使用的儲量計算方法之一。 塊段法是根據(jù)井田內(nèi)鉆孔勘探情況，由幾個煤厚相近鉆孔連成塊段。 根據(jù)此塊段的面積，煤的容重，平均煤厚計算此塊段的煤的儲量，再把 各個經(jīng)過計算的塊段儲量累加即為全礦井的井田儲量。 井工業(yè)儲量是勘探(精查）地質(zhì)報告提供的“能利用儲量”中的 A、B、C 三級儲量之和，其中高級儲量 A、B 級之和所占比例應(yīng)在 35％以 上（地質(zhì)條件簡單的中型礦井） 。經(jīng)塊段法計算本設(shè)計礦井工業(yè)儲量匯總 見表 2-2-2。 10 表 2-2－1 礦井工業(yè)儲量匯總表 工業(yè)儲量(萬噸) 煤層名稱 A B A+B C A+B+C (A+B)/(A+B+C) (%) 3 煤層 1301 1380 2681 1264 3945 67.9 2.2.3 礦井設(shè)計儲量 礦井設(shè)計儲量等于礦井工業(yè)儲量減去設(shè)計計算的斷層煤柱、防水煤 柱、井田邊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 永久煤柱損失量后的儲量；計算公式如下： 礦井設(shè)計儲量＝工業(yè)儲量－永久煤柱損失 永久煤柱為：井田境界、斷層、鐵路橋、村莊、水庫等保護(hù)煤柱； 井田境界保護(hù)煤柱的留設(shè)：井田境界處保護(hù)煤柱均留設(shè) 30m，西邊斷 層留 40m 保護(hù)煤柱，計算得境界保護(hù)煤柱損失 135 萬 t；斷層保護(hù)煤柱損 失 41 萬 t； 2.2.4 礦井設(shè)計可采儲量 礦井設(shè)計儲量減去工業(yè)場地保護(hù)煤柱、井下主要巷道及上、下山保 護(hù)煤柱煤量后乘以采區(qū)回采率的儲量。礦井設(shè)計可采儲量計算公式如下： 礦井設(shè)計可采儲量＝（礦井設(shè)計儲量－保護(hù)煤柱損失）×采區(qū)回采率 采區(qū)回采率取 0.9 保護(hù)煤柱為：工業(yè)場地、主副井筒，主要巷道及上、下山保護(hù)煤柱。 （1）工業(yè)場地及井筒保護(hù)煤柱的計算： 按規(guī)范規(guī)定，年產(chǎn) 45 萬 t/a 的中型礦井，工業(yè)場地占地面積指標(biāo)為 1.25 公頃/10 萬噸。故可算得工業(yè)場地的總占地面積： S＝1.25×4.5＝5.625 公頃＝56250 m2。 工業(yè)廣場占地面積為 270×210m2,平面形狀為矩形。本礦采用斜井開 拓，工業(yè)廣場位于井田邊界。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： 11 表 2-2-2 工業(yè)廣場保護(hù)煤柱設(shè)計參數(shù)表 煤層傾角 （ °） 煤厚 （m） φ （ °） γ （ °） β （ °） δ （ °） 埋深 （m） 17 2.76 45 75 55 75 60 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； 用垂直剖面法留設(shè)工業(yè)廣場及井筒保護(hù)煤柱如下圖所示： Pc＝ ×5.0×1.6＝ ×2.76×1.46?17COS?172035COS ＝85 萬 t 式中：P c ――工業(yè)場地及井筒保護(hù)煤柱，萬 t； S――工業(yè)場地及井筒保護(hù)煤柱平面投影面積，繪圖計算得： S 為 2m2。 圖 2－2－2 工業(yè)廣場煤柱計算圖 12 井下主要壓煤巷巷道兩側(cè)各留 30m 保護(hù)煤柱，采區(qū)上下山相距 15m， 巷道兩側(cè)各留 30m 保護(hù)煤柱，計算出井下主要巷道及采區(qū)上下山設(shè)計煤 柱損失為 230 萬噸； 綜上，可得礦井的工業(yè)儲量、設(shè)計儲量和可采儲量具體見下表： 表 2-2-3 礦井可采儲量匯總表 礦井設(shè)計儲量（萬噸） 礦井可采儲量（萬噸） 永久性煤柱損失 設(shè)計煤柱損失 煤 層 名 稱 工業(yè) 儲量 （A＋B＋ C） 萬噸 斷層 境界 設(shè) 計 儲 量 工業(yè) 場地 井下 巷道 可 采 儲 量 3 號 3945 41 135 3769 85 342 3032 2.3 礦井工作制度和井型、服務(wù)年限 2.3.1 礦井工作制度 根據(jù)設(shè)計大綱規(guī)定以及結(jié)合礦井實(shí)際情況。確定該設(shè)計礦井年工作 日為 330d，每日三班作業(yè)，每班工作 8h，每日凈提升時數(shù)為 16h。 2.3.2 礦井服務(wù)年限 初步設(shè)定該礦井設(shè)計年產(chǎn)量為 0.45Mt/a，根據(jù)公式： KAZTk?? 式中： T——礦井設(shè)計服務(wù)年限，a； ——礦井可采儲量，萬 t；k A——礦井設(shè)計產(chǎn)量，萬 t/a； K——儲量備用系數(shù)，K=1.3～1.5，取 1.4。 由此： 計算出礦井服務(wù)年限為： T= ＝51a40a 符合要求。4.15302? 13 3 井田開拓 3.1 概述 3.1.1 原有礦井概括 本井田范圍內(nèi)地面海拔標(biāo)高在-190ｍ～+540ｍ之間，3 號煤層頂板標(biāo) 高最深為－450ｍ，煤層最大埋深 700ｍ煤層傾角 10°～28°，平均為 17°左右，現(xiàn)井田內(nèi)生產(chǎn)礦井塘沖井的開拓方式為立井兩水平上下山式 開拓，一水平標(biāo)高-50ｍ；二水平標(biāo)高－250ｍ。主、副斜井及工業(yè)廣場 位于煤層露頭處，交通便利。 3.1.1.1 影響設(shè)計礦井開拓的主要因素分析 （1）地面地形條件：該井田為地山丘陵地區(qū)，地勢為東部高、西南 低，井田中部位于山的一側(cè)，但并不適宜采用平峒開拓。 （2）地面河流分布：井田內(nèi)僅井田東部邊界處有一季節(jié)性河流―中 連溪；東南部有一小型水庫，均影響不到井田的開拓。 （3）勘探程度及高級儲量分布：整個井田的勘探程度相對較高， A＋B 級儲量占 A＋B＋C 級儲量的 60％以上，其中，井田西部、南部高級 儲量（A 級）較多。 （4）交通運(yùn)輸：井田南部邊界，運(yùn)輸條件十分便利；井田的中部北 部多為農(nóng)田，交通道路條件較差。 3.2 井田開拓 本設(shè)計礦井的可采儲量為 3032 萬 t，設(shè)計生產(chǎn)能力為 45 萬 t/年， 服務(wù)年限 48a。由地質(zhì)部門提供的地質(zhì)資料知：該井田煤層傾角平均 17°，厚度平均 2.76m。設(shè)計開采煤層為 3 煤層，煤層賦存較穩(wěn)定，礦井 涌水量不大，屬高瓦斯礦井，煤塵無爆炸危險，煤層無自燃發(fā)火傾向， 地溫正常，井田地質(zhì)構(gòu)造簡單。 3.2.1 井田內(nèi)劃分及開采水平數(shù)目及位置 根據(jù)煤層賦存狀況，煤層傾角 17°，為緩傾斜煤層。根據(jù)井田的地 質(zhì)條件，將井田劃分為三個階段，設(shè)置兩個水平，水平標(biāo)高分別為- 14 10m、-225m，第一水標(biāo)高-10，階段斜長都在 800m 左右，階段垂高在 350m 以內(nèi)，符合設(shè)計要求。由于本井田煤層傾角為 17o，瓦斯含量高， 涌水量小，在礦井生產(chǎn)前期，-10m 水平為整個井田 I 階段服務(wù)，采用上 山開采。生產(chǎn)后期，井田南翼的-225m 水平為井田南翼的第 II，III 階段 服務(wù)，根據(jù)井田的地質(zhì)條件，采用上下山開采。第一水平的服務(wù)年限為 滿足設(shè)計要求。 本井田采用采區(qū)準(zhǔn)備方式，采區(qū)劃分為若干區(qū)段，每個區(qū)段布置一 個采煤工作面,采煤工作面沿煤層走向推進(jìn)，根據(jù)井田的地質(zhì)條件，采用 走向長壁炮采放頂煤采煤法采煤，全部跨落法管理頂板。 階段內(nèi)沿走向沒有大的地質(zhì)構(gòu)造變化，整個井田的 I、II 階段沿走 向均劃分為 2 個采區(qū)，III 階段為一個采區(qū)；，即本井田劃分為 5 個采區(qū)。 每個采區(qū)的走向長度均符合設(shè)計規(guī)范。 3.2.2 井筒形式、數(shù)目及其配置 （1）井筒形式的選擇 該礦區(qū)表土層較薄，水文地質(zhì)條件簡單，井筒不需要特殊施工，煤 層傾角不大，為 17°左右。方案 I 采用斜井開拓方式。這樣井筒掘進(jìn)技 術(shù)和施工設(shè)備比較簡單，掘進(jìn)速度快，地面工業(yè)建筑、井筒裝備、井底 車場及硐室都比立井簡單，一般無需大型提升設(shè)備，初期投資少，建井 期較短。 （2）井筒數(shù)目 采用斜井開拓時，一般只開鑿一對提升井筒（主、副井） ，風(fēng)井的個 數(shù)應(yīng)根據(jù)安全生產(chǎn)、通風(fēng)需要和一井多用的原則合理確定。本設(shè)計礦井 為高瓦斯礦井，煤層賦存淺，考慮經(jīng)濟(jì)因素，礦井初期可設(shè)一個風(fēng)井為 全礦服務(wù)，并采取對角式通風(fēng)方式，后期在二水平中央打一風(fēng)井，中央 并列式式通風(fēng)。 （3）井筒位置的選擇 井筒位置的選擇應(yīng)首先滿足水平的開采、縮短貫通距離，減少井巷 工程量。在一般情況下，井筒位置應(yīng)選擇在井田中央或最小貨載運(yùn)點(diǎn)上。 選擇井筒位置既要力求做到對井下開采有利，又要注意使地面合理布置， 還要有利于井筒的開掘和維護(hù)。 15 3.2.3 運(yùn)輸大巷和總回風(fēng)大巷的布置及與煤層間的聯(lián)系方式 （1）運(yùn)輸大巷的布置 運(yùn)輸大巷服務(wù)于整個開采水平的煤炭和輔助運(yùn)輸以及通風(fēng)、排水和 管線敷設(shè)，服務(wù)年限很長。由于本礦井的主要運(yùn)輸大巷服務(wù)年限長，本 3 煤層的頂板不穩(wěn)定，所以運(yùn)輸大巷布置在煤層底板的巖石中，距煤層的 距離為 30m 左右。 （2）總回風(fēng)巷的布置 本設(shè)計的通風(fēng)方式為采取兩翼對角式通風(fēng)，后期在二水平中央打一 風(fēng)井，中央并列式式通風(fēng)。副井主進(jìn)風(fēng)，清洗過工作面的風(fēng)經(jīng)過區(qū)段回 風(fēng)平巷，再經(jīng)過回風(fēng)大巷，直接從風(fēng)井排出。 3.2.4 提出方案 根據(jù)以上地質(zhì)條件以及現(xiàn)有的生產(chǎn)開采技術(shù)水平。提出以下三種在 技術(shù)上可行的開拓方案。 方案 I：斜井一水平上山式暗斜井延深二水平上下山式開拓。主、副 斜井井口及工業(yè)場地位于煤層露頭線外邊，工業(yè)場地地形平坦，交通條 件十分便利。主、副斜井井口標(biāo)高＋270m，第一水平標(biāo)高為-10m，第二 水平標(biāo)高為-225m。兩個水平都采用斜井開拓，主、副斜井井筒都位于煤 層底板。主井傾角 17°，副井傾角 19°，主斜井井筒凈寬 4.2m，副斜井 井筒凈寬 4.2m，混凝土砌碹，主井膠帶輸送機(jī)負(fù)責(zé)運(yùn)煤，副井配雙鉤串 車，排矸、運(yùn)料，運(yùn)人等。主斜井井筒至第一水平長 950m，副斜井井筒 至第一水平長 860m。第二水平主、副暗斜井的傾角均為 17o.在礦井建設(shè) 工程前期，-10m 水平為整個井田 I 段服務(wù)，采用上山開采。建設(shè)工程后 期，延深主、副斜井至-225m， -225m 水平為井田第 II，III 階段服務(wù)， 采用上下山開采。水平運(yùn)輸大巷布置在煤層底板的巖石中，距煤層 30m 左右；通風(fēng)方式采用兩翼對角式通風(fēng)。開拓方式示意圖見圖 3-2-1。+10--30-53+10--30-53 副 斜 井 主 斜 井暗 斜 井 16 圖 3-2-1 方案 I 開拓方式示意圖 方案 II：立井一水平上下山式立井延深二水平上山式開拓。主、副 立井井口及工業(yè)廣場位于井田中央，交通方便。地面標(biāo)高為+230m，第一 水平標(biāo)高為-10m，第二水平標(biāo)高為-225m。兩個水平都采用立井開拓，主、 副井井筒至第一水平長 240m，從第一水平至第二水平的長度為 240。- 10m 水平為整個井田 I 階段服務(wù)，采用上下山開采。建設(shè)工程后期，延深 主、副井至-225m， -225m 水平為井田的第 III 階段服務(wù)，采用上山開采。 水平運(yùn)輸大巷布置在煤層底板的巖石中，距煤層 30m 左右；通風(fēng)方式兩 翼對角式通風(fēng)。開拓方式示意圖見圖 3-2-2。 +10--30-53+10--30-53 副 井主 井 一 水 平二 水 平 圖 3-2-2 方案 II 開拓方式示意圖 方案 III: 立井一水平上山式暗斜井延深二水平上下山式開拓。主、 副立井井口及工業(yè)廣場位于井田中央，交通方便。地面標(biāo)高為+240，第 一水平標(biāo)高為-10m，第二水平標(biāo)高為-225m。 ，主、副井井筒至第一水平 長 250m， -10mm 水平為整個井田 I 階段服務(wù)，采用上山開采。建設(shè)工程 后期，第二水平暗斜井的傾角均為 17o，-225m 水平為井田的第 II，III 階段服務(wù)，采用上下山開采。水平運(yùn)輸大巷布置在煤層底板的巖石中， 距煤層 30m 左右；通風(fēng)方式兩翼對角式通風(fēng)。開拓方式示意圖見圖 3-2- 4。 +10-10-30 -50 +30+10-10-30 -50 +30 副 井主 井暗 斜 井 17 圖 3-2-3 方案 III 開拓方式示意圖 3.2.5 技術(shù)比較 方案 I 采用雙斜井開拓，由于表土層薄，地質(zhì)水文條件簡單，施工 也比較方便，井筒的維護(hù)量也不大。主斜井長 950m,副斜井長 860m,主井 采用膠帶輸送機(jī)運(yùn)煤，運(yùn)量大，因此，從技術(shù)上，該方案是可行的。 方案 II 采用雙立井開拓，較之雙斜井而言，井筒的維護(hù)工程量就會 更小，另外，井筒的長度也較小。主井采用箕斗提煤，副井采用一對 1.5 噸雙層礦車四車多繩罐籠，另外還有一個材料罐籠，用于運(yùn)料、出矸、 上下人。從技術(shù)上分析，該方案也是可行的。 方案 III 采用立井單水平加暗斜井二水平開拓，在井的淺部打立井， 后以開鑿暗斜井的方式沿煤層底板，這樣就大大縮短了建井工期，可及 早出煤，回收成本。該方案是可行的。 方案 II 與方案 III 相比，方案 II 的生產(chǎn)系統(tǒng)較為簡單，但井巷工 程量大，運(yùn)輸距離長，且立井延深后需另作一井底車場，增加了生產(chǎn)系 統(tǒng)的復(fù)雜性，井巷維護(hù)費(fèi)用以及開拓費(fèi)用相對很大；方案 III 作暗斜井 延深，第二水平充分利用第一水平的主石門，減少了井巷工程量，且暗 斜井可鋪設(shè)皮帶運(yùn)輸機(jī)作主運(yùn)輸，減少主立井的提升高度，有利于煤流 的連續(xù)性。所以方案 III 優(yōu)于方案 II。 經(jīng)上述三個方案的技術(shù)比較，方案 II 不如其它兩個方案好，因此， 初步淘汰該方案，經(jīng)濟(jì)比較中也不再考慮該方案。 本井田煤層傾角為 17o，瓦斯含量高，涌水量小，適宜采用上、下山 開采。方案 I 與方案 III 均為第一水平采用單水平上山開采，第二水平 采用上下山開采，而且生產(chǎn)系統(tǒng)簡單、可靠。雖然說方案 I 與方案 III 相比，在施工技術(shù)、設(shè)備器材、地面設(shè)施、井筒裝備和井底車場都比較 簡單、工程量少，但是斜井的井筒長，維護(hù)費(fèi)用高，各種管線敷設(shè)長度 大，通風(fēng)阻力大，人員進(jìn)出井和材料設(shè)備等輔助運(yùn)輸時間長，增加了不 少費(fèi)用。所 以方案 I 方案 III 要通過經(jīng)濟(jì)比較才能確定出最優(yōu)方案 18 3.2.6 經(jīng)濟(jì)比較 對技術(shù)比較后保留方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較，計算各方案不同項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì) 費(fèi)用，包括基本建設(shè)費(fèi)、生產(chǎn)經(jīng)營費(fèi)。建井工程量、生產(chǎn)經(jīng)營工程量、 基建費(fèi)用和生產(chǎn)經(jīng)營費(fèi)用，見表 3-2-1、3-2-2、3-2-3、3-2-4。在經(jīng)濟(jì) 比較時，作以下幾點(diǎn)說明： （1）兩方案所有水平布置、階段上下山、采區(qū)內(nèi)部劃分及巷道布置 均相同，故采區(qū)內(nèi)的運(yùn)輸、排水、通風(fēng)及巷道維護(hù)費(fèi)用相同，不做比較； （2）大巷運(yùn)輸和第二水平的井巷工程量對整個礦井而言，基本上是 相同，故不做比較 （3）基建費(fèi)用的比較中僅作初期開采時的經(jīng)濟(jì)比較，后期開采布置 大致相同，不再考慮。 （4）立井、大巷、石門的輔助費(fèi)用均按運(yùn)費(fèi)的 20%進(jìn)行計算； （5）各費(fèi)用單價參考《煤炭井巷工程輔助費(fèi)用綜合預(yù)算定額》和 《煤炭井巷工程綜合預(yù)算定額》 。 表 3-2-1 方案工程量計算表 方案 I 方案 III方案 項(xiàng)目 工程量 /m 工程量 /m 主井井筒 950 250+20 副井井筒 860 250+5 石 門 —— 400 初 期 井底車場 400 800 表 3-2-2 基本建設(shè)費(fèi)用 方案 I 方案 III時期 方案 項(xiàng)目 工程量/ m 單價/ 元 m-1 費(fèi)用/ 萬元 工程量/m 單價/ 元 m-1 費(fèi)用/ 萬元 主井井筒 950 4012 381.1 270 11956 322.8 副井井筒 860 4012 345.6 255 11956 304.8 初 期 井底車場 400 3850 154 800 3850 308 19 主石門 —— —— —— 400 3850 154 費(fèi)用小計 891.7 1081.6 表 3-2-3 生產(chǎn)經(jīng)營費(fèi)用表比較 方案 項(xiàng)目 方案 I 費(fèi)用（萬元） 方案 III 費(fèi)用（萬元） 提升 1.2×3032×0.950×0.47=1574.1 1.2×3032×0.27×1.77＝1738. 7 排水 118×24×365×48×0.31ⅹ10 - 4=1508.1 118ⅹ24ⅹ365ⅹ48ⅹ0.28ⅹ10 - 4=1389.6 維護(hù) 1.2ⅹ（950+860）ⅹ48ⅹ27ⅹ10 - 4=281.7 1.2ⅹ（270+255） ⅹ48ⅹ18ⅹ10 -4=54.6 總共 3343.9 3183.1 表 3-2-4 費(fèi)用匯總表 方案 I 方案 III方案 項(xiàng)目 費(fèi)用（萬元） 百分率（﹪） 費(fèi)用（萬元） 百分率（﹪） 基建 工程費(fèi) 891.7 100 1081.6 133.1 生產(chǎn) 經(jīng)營費(fèi) 3343.9 100 3183.1 95.2 總費(fèi)用 4234.7 100 4264.7 100.7 20 3.2.7 綜合比較 從前述技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較結(jié)果來看：方案 I 于方案 III 再經(jīng)濟(jì)上相差不 大。兩種方案都是可行的。綜上所述，可認(rèn)為方案 I 和方案 III 在技術(shù) 及經(jīng)濟(jì)方面均不相上下，但本井田內(nèi)煤層埋藏不深，表土層不厚，水文 地質(zhì)情況比較簡單，井筒掘進(jìn)技術(shù)和施工設(shè)備簡單，掘進(jìn)速度塊，無須 大型提升設(shè)備，投產(chǎn)早，工業(yè)廣場及主、副井口選擇在井田邊界，壓煤 量少。所以決定采用方案 I 采用斜井兩水平水平開拓。 3.3 井筒斷面特征 在礦井開拓方式確定以后，還應(yīng)對礦井主要井筒（包括主井、副井、 風(fēng)井）的橫斷面布置形式、井筒裝備、井筒斷面尺寸、井筒支護(hù)材料等 特征進(jìn)行說明 3.3.1 主斜井 主井主要用于提升原煤，由于設(shè)計考慮到進(jìn)同傾角為 17 ,采用鋼繩? 芯帶式輸送機(jī)，膠帶寬度 B＝800㎜，主井內(nèi)設(shè)檢修道，使用澆灌混凝土 整體固定道床，混凝土厚度 D＝300㎜，井筒采用混凝土支護(hù)。人行道設(shè) 于井筒中間，寬度為 C＝900㎜。設(shè)計井筒寬為 B＝4200㎜,主斜井筒主要 參數(shù)見井筒特征表 3-3-1。 21 圖 3-3-1 主斜井?dāng)嗝鎴D 3.3.2 副斜井 副井主要負(fù)擔(dān)礦井的運(yùn)料、排矸、運(yùn)送人員等；井筒長度為 676m； 采用串車提升，副斜井的布置形式為雙軌布置，軌距為 600㎜，使用澆灌 混凝土整體固定道床，混凝土厚度 D＝300㎜，井筒采用混凝土支護(hù)。選 用 1t 固定式礦車運(yùn)輸，巷道運(yùn)輸設(shè)備最大寬度 A1 取 880㎜ ，非人行側(cè)寬 度 a=720㎜，設(shè)計井筒寬為 B＝4200㎜。副井井筒斷面圖見圖 3-3-2，井 筒主要參數(shù)見井筒特征表 3-3-1。 22 圖 3-3-2 副井?dāng)嗝娌贾?3.3.3 風(fēng)井 風(fēng)井除用于回風(fēng)外，還兼做礦井的安全出口，井壁厚度為 300mm， 井深 80m，井筒直徑 4m。其斷面特征見圖 3-3-3風(fēng) 井 斷 面 圖 圖 3-3-3 風(fēng)井?dāng)嗝娌贾?風(fēng)速校核 V=Q/MS≤V max 式中： V——通過井筒的風(fēng)速，m/s； Q——通過井筒的風(fēng)量，m 3/s； 23 S——井筒的凈斷面積，m 2； M——井筒的有效斷面系數(shù)，取為 0.8； Vmax——《安全規(guī)程》規(guī)定的允許最大風(fēng)速。 礦井風(fēng)量可初步按瓦斯相對涌出量計算： Q=0.0926qTK T——礦井設(shè)計日產(chǎn)量，1364 t； q——瓦斯相對涌出量，11.35m 3/t； K——備用系數(shù)，可取 1.15； Q =0.0926×11.35×1364×1.15=2563.7m3/min=42.73m3/s V=Q/MS=42.73/(0.8×12.6)=4.23m/s＜8m/s 經(jīng)驗(yàn)算，所選井筒直徑能夠滿足規(guī)程規(guī)定，符合要求。 3.3.4 井壁的支護(hù)材料及井壁厚度 為了防止井筒圍巖風(fēng)化及承受地壓，保證井筒的形狀，必需對井筒 進(jìn)行支護(hù)。根據(jù)井壁厚度經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選擇井壁的支護(hù)材料為混凝土支護(hù)， 以節(jié)約原材料、降低成本、保證安全生產(chǎn)、加快建井速度為依據(jù)，結(jié)合 本礦井筒斷面尺寸。設(shè)計本礦主井井壁厚度為 350mm，副井井壁厚度為 300mm，風(fēng)井井壁厚度為 300mm。 3.3.5 井筒深度 編制井筒特征表如下表 3-3-1 所示： 表 3-3-1 井筒特征表 井筒名稱 主井 副井 風(fēng)井 井 口 X 3068630 3068600 3067300 24 Y 37546280 37546210 37545800坐 標(biāo) Z +270 +270 +240 用途 進(jìn)風(fēng)、提煤。 提人、排矸，運(yùn)材 料排水 回風(fēng)、安全出口 提升設(shè)備 帶寬為 800mm 膠帶 輸送機(jī) 1t 礦車兼人車 風(fēng)機(jī) 井筒傾角° 17 19 90 斷面形狀 半圓拱形 半圓拱形 圓拱形 支護(hù)方式 混凝土砌碹壁 混凝土砌碹壁 混凝土砌碹壁 井筒壁厚㎜ 350 300 300 提升方位角 —— —— —— 井筒深度 m 280 280 70 凈 m2 11.12 11.12 12.56斷面積 掘 m2 14.32 13.84 16.60 3.4 井底車場 3.4.1 概述 ①設(shè)計依據(jù)： a.設(shè)計礦井基本概況：礦井設(shè)計生產(chǎn)能力為 45 萬 t/a，年工作日 330 天，日提升時間 16 小時，矸石系數(shù)為 20%。 b.主井采用膠帶運(yùn)輸，副井采用串車運(yùn)輸。 c.大巷運(yùn)輸設(shè)備的型號及外形尺寸初選后大巷運(yùn)輸設(shè)備的型號及外 形尺寸見下表 3-4-1。 表 3-4-1 設(shè)備型號及外形尺寸表 運(yùn)輸設(shè)備 運(yùn)送載體 運(yùn)輸方式 型 號 外形尺寸 質(zhì)量 25 （長×寬×高）MM （kg） 煤 帶式輸送機(jī) DX4 材料 1T 材料車 MG-1.1-6A 2000×880×1150 618 矸石 1T 固定礦車 MG-1.1-6A 2000×880×1150 618 ②設(shè)計要求： a.井底車場富裕通過能力，一般大于礦井設(shè)計生產(chǎn)能力的 30%。 b.設(shè)計井底車場時，應(yīng)考慮增產(chǎn)的可能性。 c.盡可能地提高井底車場的機(jī)械化水平，簡化調(diào)車作業(yè)。 d.應(yīng)考慮主、副井筒之間的施工時短路貫通。 e.在確定井筒位置和水平標(biāo)高時，要注意井底車場所處的圍 巖情況 及巖層的含水情況，一般應(yīng)避開破碎帶或強(qiáng)含水層。 f.對于大型礦井或高瓦斯含量礦井在確定井底車場型式時，應(yīng)盡量 減少交岔點(diǎn)和道岔的數(shù)量及減少跨度，并考慮施工和維護(hù)方便。 g.井底車場線路布置在滿足