庞庄煤矿1.2Mta采矿设计(全套cad图).doc

摘要 本设计包括三个部分一般部分、专题部分和翻译部分。 一般部分为徐矿集团庞庄煤矿1.2Mt/a新井设计。全篇共分为十个部分 1.矿井概况及井田地质特征;2.井田境界和储量;3.矿井生产能力、服务年限及工作制度;4.井田开拓;5.准备方式带区巷道布置;6.采煤方法;7.井下运输;8.矿井提升;9.矿井通风与安全技术;10.矿井基本技术经济指标。 庞庄煤矿位于徐州市九里区境内,距徐州市中心13km。井田东西长约6.1km、南北宽3km,面积约18.3km2。井田内可采煤层为7煤,其赋存稳定,厚度平均6.68m,倾角平均8.2,为近水平缓倾斜煤层。井田内工业储量为13273万t,可采储量为8654.25万t。矿井平均涌水量为120 m3/h,相对瓦斯涌出量为3.43m3/t,属低瓦斯矿井;煤尘无爆炸性危险,无自燃发火倾向。 庞庄煤矿设计生产能力为1.2Mt/a,服务年限为55.48年,工作制度为“三八”制。矿井采用立井两水平加暗斜井开拓方式,采用倾斜长壁综合机械化放顶煤采煤法。 矿井采用一矿一面的高效作业方式,工作面长度为200m。水平运输大巷采用胶带输送机运输,辅助运输采用架线式电机车牵引1.5t固定箱式矿车运输矸石和材料等。 矿井通风方式为两翼对角式。 专题部分专题题目为“煤与瓦斯突出防治研究现状”。 翻译部分是将关于一篇煤炭特殊开采的英文翻译成中文。英文题目是“Coal Mining Under Special Conditions”。 关键词立井开拓;暗斜井延伸;带区布置;放顶煤 ABSTRACT This design contains three parts the general,the special subject and the translation. The general part is a new design of Pang Zhuang Mine 1.2 million t / a in Xuzhou Mining Company. The whole article is divided into ten parts 1.An outline of the mine field geology; 2.Boundary and the reserves of mine; 3.The designed productive capacity, service life and working system of mine; 4.development engineering of coalfield; 5.The layout of panels; 6. The explorer used in coal mining; 7. Transportation of the underground; 8.The lifting of the mine; 9. The ventilation and the safety operation of the mine; 10.The basic economic and technical norms. The Pang Zhuang Mine field is located in Xuzhou city of nine wells in the district territory ,is apart from Xuzhou town center 13km .The boundary of the mine field runs 3 km from north to south and 6.1km from west to east. The total plane area of the mine is about 18.3 km2. In the well field may mine coal is the 7 coal. Its average thickness of the seam is 6.68 m and it is stable and flatly inclined. Its dip angle is 8.2 degree on average. The industry reserves of the mine field are 132.73 million tons and the useable reserves are 86.54 million tons. The average inflow rate in Pang zhuang mine is 120 m3/h. The relative gas discharge quantity is 3.43 m3/t .It is a lower gassy mine. The coal dust doesn’t have explosion hazard as well as the self-combustion tendency. The productive capacity of Pang zhuang Mine is 1.2 million tons per year, and the service life is 55.48 years. The work system is 3-shift with a 8-hour workday. The mine pit uses the vertical shaft single level to add the inside slope development way. The mine pit uses moves toward the long well synthesis mechanization to put goes against the coal mining coal law. There is only one highly effective working face in the mine. The working surface length is 200m. The level service big lane uses the adhesive tape conveyer transportation, the xiliary haulage uses the wire laying type electric locomotive to tow the 1.5t fixed box-type mine car transportation gangue and the material and so on. The mine ventilation way is two wing opposite angle type. The title of special subject is “the coal and the gas prominent prevention research present situation”. The translation part is to translate a article on the coal special mining into the Chinese. And its title is “ Coal Mining Under Special Conditions “. Key wordsvertical development; inside slope development; arrangements with the district; caving 目录 一般设计部分 1 矿区概述及井田地质特征 7 1.1 矿区概述 7 1.2 井田地质特征 9 1.3 煤层特征 13 2 井田境界和储量 17 2.1 井田境界 17 2.2 矿井工业储量 17 3 矿井工作制度及设计生产能力、服务年限 24 3.1 矿井工作制度 24 3.2 矿井设计能力及服务年限 24 4 井田开拓 27 4.1 井田开拓的基本问题 27 4.2 矿井基本巷道 44 5 准备方式-带区巷道布置 57 5.1 煤层的地质特征 57 5.2 带区巷道布置及生产系统 58 5.3 带区车场选型设计 62 6 采煤方法 64 6.1 采煤工艺方式 64 6.2 回采巷道布置 81 7 井下运输 86 7.1 概述 86 7.2 带区运输设备选择 87 7.3 大巷运输设备选择 88 8 矿井提升 92 8.1 概述 92 8.2 主副井提升 92 9 矿井通风与安全 96 9.1 矿井概况 96 9.2 矿井通风系统的确定 97 9.3 矿井风量计算 102 9.4 矿井阻力计算 109 9.5 选择矿井通风设备 116 9.6 安全技术措施 122 10 矿井基本技术经济指标 124 专题部分 煤与瓦斯突出防治研究现状 128 参考文献 154 翻译部分 英文原文 156 中文译文 162 致谢 166 一般部分 1 矿区概述及井田地质特征 1.1、矿区概述 1.1.1、矿区地理位置、范围 庞庄煤矿庞庄井位于徐州市九里区境内,距徐州市中心13km。主井地理坐标为东经11706′19″,北纬3420′24″,井囗标高37.5m。 庞庄井田范围几经变动,最后确定为东自21煤露头起;西以夹河工业广场及第17勘探线与夹河矿为界;南部分别与王庄煤矿、拾屯矿以人为边界划分; 北以F1断层与张小楼井相邻。 井田东西长约6.1km、南北宽3km,面积约18.3km2。 1.1.2、交通条件 徐州市地处京沪、陇海两大铁路动脉的交汇处。本矿井有矿区专用铁路,东与京沪铁路茅村站、西与陇海铁路夹河寨站相联接。徐丰公路从矿门口通过,可与苏北、皖北、鲁南、豫东各县相通。矿区东北有京杭大运河穿过,经徐州煤港贯通南北。因此,庞庄煤矿水、陆交通运输条件极为便利见图1-1。 图1-1 交通示意图 1.1.3、地形、地貌 庞庄井田为古黄河泛滥形成的冲积平原。冲积层东北薄、西北厚,平均厚度76.0m 。区内地势较平坦,略显西北高、东南低的趋势。地表标高35m 42m,坡度约为两千分之一。由于几十年的煤炭开采活动,使地表形成大面积塌陷并积水成塘,塌陷区水深可达5m6m。 矿区东南有寒武、奥陶纪石灰岩构成的为数不多的低山丘陵,大致呈NE60方向延展。自西向东有大、小孤山、霸王山、九里山、琵琶山。其中以九里山最高,山顶绝对标高为173.2m。 1.1.4、水文情况 井田内地表水体主要为塌陷区积水,其次有拾新河和拾屯河。 1塌陷区积水 积水区常年水位34.3m;雨季最高水位36.25m1982年7月22日。 2拾屯河 从矿区南部露头自西向东入丁万河,全长13km,为季节性河流。3拾新河 1977年12月铜山县在矿区中部自西北向东南人工开挖而成,常年积水,水深56m,河床不连续且与塌陷区积水连成一片。 除上述地表水体外,井田内尚有零星分布的鱼塘和纵横交错的排水沟渠。因此,矿区地表水系较为发育。 1.1.5、气候条件 根据徐州气象资料,本区属南温带鲁南气候区,具有长江流域和黄河流域气候过渡的性质,日照充足,年降水量充沛,冬寒干燥,夏热多雨,春、秋季短,并有寒潮、霜冻、冰雹、旱风等自然灾害。 1降水量 由于本区地处中纬度副热带和暖温带的过渡区,因此,降水有集中性高、年变化大的特点,平均年降水量841.9mm,最大1297.0mm 1958年;最小500.6mm 1988年。夏季平均雨量68月466.03mm,约占全年降水量的55,其中以7、8月份雨量最多,形成了冬干、春秋旱频繁、盛夏常发生 旱涝急转,易涝、易旱的气候特点。 2蒸发量1440mm/年。 3风向、风速 全年多偏东风,平均风速3.2m/s,最大风速24.3m/s 1959年6月。 4气温 年平均气温14.13℃。1月份最低,平均气温-0.6℃;7月份最高,平均气温27.4℃。 5冻土冻土深度平均为29cm。 6霜期历年平均初霜期为10月下旬,终霜期4月上旬。 1.1.6、地震 徐州地区地震烈度为7度,根据1956年科学出版社资料,徐州地区地震记录始于公元522年,讫于1937年,即1415年间发生地震21次。其中破坏性地震占了37次。影响较大的有1502年10月17日地震,坏城垣民舍;1668年7月25日山东莒县郯城8.5级地震,1937年8月1日山东渮泽7级地震等。 本区属华北地震区,距郯庐断裂约100km,该断裂带为一长期活动的强地震带。 1.2、井田地质特征 1.2.1、勘探工作简况 1956年华东煤田地质勘探局124队在徐州九里山地区进行普查找矿时,施工钻孔34个,总工程量5360.06m。发现了九里山煤田。 19781982年,徐州矿务局地质勘探队对本井田进行深部勘探,共施工钻孔99个,总工程量45556.76m,于1982年提交了庞庄煤矿补充勘探报告。 1.2.2、含煤地层 本井田含煤地层为石炭、二迭系,有3个含煤组石炭系上统太原组、二迭系下统山西组和下石盒子组。其中,主采7号煤层位于二迭系下统山西组。 本组地层厚96.5145.4m,平均113.0m 。属滨海相沉积过渡为内陆沉积,沉积旋回明显,可分为3个沉积旋回,含煤45层,其中7煤为主采煤层,8、9煤为局部可采煤层。 ①第一旋回灰色砂质页岩、深灰色砂质页岩与灰白色砂页岩互层、砂页岩、10煤、深灰色砂页岩、9煤。 底部深灰色砂质页岩、9煤、10煤不太稳定且常被砂岩替代,砂岩中夹泥纹、炭纹和页岩碎块,为河床相沉积物,互层中层理清晰,水平状层理发育。本段地层厚约40m。 ②第二旋回由灰白色中厚层状、细中粒砂岩、灰色砂页岩、深灰色页岩、砂页岩、砂页岩互层、灰色砂页岩、8煤、灰黑色页岩、7煤组成。其中,8煤为不稳定煤层,7煤为稳定煤层,局部含有夹矸厚0.11.5m。本段地层厚约20m。 ③第三旋回灰白色细中粒砂岩、灰色砂页岩、深灰色页岩、灰色薄层状砂岩、杂色页岩,本段底部偶含5、6两层薄煤层,其中,5煤为极不稳定煤层,6煤由于受河流冲刷而造成部分地段缺失。本段地层厚约53m。1.2.3、地质综合柱状图 图1-2 地质综合柱状图 1.2.4、地质构造 图1-3 井田7煤构造纲要图 1褶曲 庞庄井田是由1个背斜庞庄背斜、2个向斜北翼向斜、南翼向斜组成的不太完整的复式向斜构造。庞庄背斜与其南北两侧的南翼向斜、北翼向斜相配套,为同一序次的褶曲构造。 2断层 本井田大、中型断层共有2条,其中F1断层为边界断层;F46断层为发育在山西组及以下地层内的断层,所以实际上影响7煤采区划分的断层只有1条。 3岩浆岩本区20煤有2个钻孔见岩浆岩,2孔相距为20m,为岩盘侵入,故将岩浆岩定为I类。 1.2.5、水文地质特征 1、地表水 井田内地表水体主要为塌陷区积水,积水区常年水位34.3m,雨季最高水位36.25m1982年7月22日;其次有拾新河及拾屯河,拾新河是1977年12月铜山县在矿区中部自西北向东南人工开挖而成,常年积水,水深5 6m,河床不连续且与塌陷区积水连成一片。拾屯河从矿区南部露头自西向东入丁万河,全长13Km。为季节性河流。区内另有零星的鱼塘和纵横交错的排水沟渠分布。因此,矿区地表水系较为发育。 2、矿井主要含水层组划分及特征 根据含水层岩性特征、空隙性质及地下水埋藏条件,矿井主要含水层组可划分为三种类型孔隙潜水承压含水层组,裂隙承压含水层组,岩溶裂隙承压含水层组。 1.2.6、矿井涌水量 矿井平均涌水量为120 m3/h,最大涌水量为340 m3/h。 1.3、煤层特征 1.3.1、7煤赋存特点 上距2煤104m,下距分界砂岩58m,距8煤1.57.0m,距1灰52m,距20煤为155m。有105个钻孔穿过,全部可采。见煤点厚度6.566.80m,平均6.68m,另取巷道见煤点88个,以上总计见煤点193个,平均煤厚6.68m 该煤的赋存特点 ①、7煤属于区域性稳定的厚煤层。 ②、煤层结构简单,少数地段约20含夹矸,厚度为0.21.2m;个别点夹矸厚度可达2.5m。 ③、由浅部到深部煤厚有变薄的趋势表1-1。 7煤稳定性评定 煤层可采性指数K73/731 平均煤厚6.68m。 煤层变异系数γ23.95 属于稳定型煤层,故7煤为主采煤层。 1.3.2、围岩性质 7煤直接顶板多为灰色砂质页岩占统计点数的43,厚0.3420.37m,平均3.64m。含砂较均匀,微显层理,致密,坚硬,断口平坦,偶夹炭屑,含植物化石碎片,裂隙中有时含黄铁矿或方解石脉。 7煤老顶多为灰白色中粒砂岩,厚0.630.67m,平均5.3m,以石英、长石为主,泥质胶结,含不规则波状或斜交黑色矿物条带,具水平或微波状层理,坚硬,裂隙不发育,稍含水,局部含页岩块,偶见有风化现象。 7煤直接底板以深灰色页岩或灰色砂页岩为主,致密,坚硬,层理发育。少数点为炭质页岩,个别点为砂页岩互层或细粒砂岩,厚0.0946.61 m,平均4.41m。7煤为本矿的主采煤层,除边残块段外,多为综合机械化落煤。 1.3.3、煤的特征 1、煤的工业指标见表1-2、表1-3。 从煤质化验资料统计结果看出 水份属低水份煤。 灰份7煤属低灰煤。 硫份下石盒子组煤层与山西组煤层属特低硫煤。太原组煤层属富硫煤或高硫煤。 磷份下石盒子组煤层与山西组煤层属特低磷煤。太原组煤层未做磷份分析。 发热量在25.0MJ/Kg以上;可燃基弹筒发热量Q dr r在33.44MJ/Kg左右。 挥发份大于37。 胶质层指数见表1-41982年报告。 元素分析化验成果中各元素组分的变化规律不甚明显。 容重见表1-5。 3 2、煤的物理特征 7煤半亮半暗型,树脂玻璃光泽,条带状结构,块状构造,黑色性脆,裂隙较发育,并有方解石脉充填。 3、煤的工业牌号 4、风氧化带 原“拾挑井田地质勘探最终报告精查”曾专门取样试验,其结果是随着第四系厚度的增大,自东而西,风氧化带深度逐渐增加,但幅度不大。该报告确定 17线以东,风氧化带深度为-50m。 17线以西,风氧化带深度为-60m。 62年补勘根据实际资料分析,重新确定的风氧化带深度全区均为-45 m。结合多年来矿井生产实际开采上限,经研究确定本区风氧化带的深度为-50m。 1.3.4、瓦斯、煤尘和煤的自燃 1、瓦斯 本矿包括原东城井为低沼气矿井。自投产以来,瓦斯涌出量一直很低。 2、煤尘 通常以可燃挥发分Vγ煤尘爆炸指数的高低作为衡量煤尘爆炸性强弱的标志,一般说Vγ含量越高,爆炸性就强,Vγ若小于10,基本上无爆炸危险。本矿井所采7号煤层煤尘爆炸指数为4.6,煤尘无爆炸危险。3、煤的自燃 我矿可采煤层的自燃倾向为二类,属有可能自燃发火的矿井,至今庞庄 井未发生过井下发火现象。矿井的瓦斯涌出量、级别及自燃发火期见表1-7。 1.3.5、其它有益矿产 煤系地层中有多层铝土页岩,尤其是在下石盒子组底部的分界砂岩之上有一层铝土页岩俗称粘土矿,平均厚度为 2.62m,呈灰白灰绿色黄褐色,致密性脆,具滑腻感,呈鲕状结构;赋存在第1116勘探线之间,其中以第1315勘探线之间较为发育。 2 井田境界和储量 2.1、井田境界 庞庄矿井田东自21煤露头起;西以夹河工业广场及第17勘探线与夹河矿为界;南部分别与王庄煤矿、拾屯矿以人为边界划分;北以F1断层与张小楼井相邻。 井田东西长约6.1km、南北宽3km,面积约18.3km2。 图2-1 井田赋存状况示意图 2.2、矿井工业储量 2.2.1、储量计算范围和工业指标的确定 1、储量计算边界 本井田储量计算上限为-50m水平,下限为-650m水平,东至各煤层上限,西至庞庄、夹河边界线,南至王庄边界线,北至F1断层下盘交面线。 2、工业指标的确定 ①煤层最低可采厚度不分倾角,均采用0.6m; ②煤层最高可采灰分不大于40; ③煤层的最低发热量不低于14.54MJ∕Kg。 2.2.2、储量级别与计算块段的划分 1、工业储量是指在井田范围内,经过地质勘探厚度与质量均合乎开采要求,目前可供开采利用的列入平衡表内的储量。 矿井的地质资源量探明的资源量331控制的资源量332推断的资源量333 探明的资源量331经济的基础储量111b边际经济的基础储量2M11次边际经济的资源量2S11; 探明的资源量332经济的基础储量122b边际经济的基础储量2M22次边际经济的资源量2S22; 矿井工业储量111b122b2M112M22333k。 2、储量计算块段划分原则 ①稳定或不稳定的7煤,高级储量的外围,以不超过基本线距的1∕2的距离外推次一级储量; ②打丢煤的钻孔不参与可采边界的圈定; ③井田内可跨越已查明的落差不大于50m的地段,降为C级储量,其断层两侧各留3050m的煤柱,若断层密集,不能跨越断层划分高级储量; ④见煤点的煤层厚度低于0.6m时,用插入法求出可采边界,对未见煤钻孔,用相邻的钻孔连线的中点为零点,再用插入法求出可采边界; ⑤煤层夹矸的单层厚度不大于0.5m时,夹矸与煤层合并计算,煤分层厚度等于或大于夹矸厚度时,且夹矸厚度小于0.6m时,上下煤分层合并计算。 ⑥储量块段划分如图所示 图2-2 储量块段划分图 2.2.3、储量计算方法及参数的确定 1、储量计算方法 本井田煤层的倾角较小,为缓倾斜煤层,由AutoCAD软件直接在井田开拓平面图上测得井田的大致面积,再根据煤层倾角折算倾斜面积,乘以容重,煤层厚度,计算出井田工业储量。 2、储量计算参数的确定 ①煤层厚度均采用煤层真厚度,按块段内或附近见煤点计算其算术平均值,做为该块段的煤层平均厚度。结果为7煤6.68m。 ②7煤容重采用1.34t∕m3 2.2.4、工业储量计算 本井田含煤地层为石炭、二迭系,有3个含煤组石炭系上统太原组、二迭系下统山西组和下石盒子组。其中二迭系下统山西组P11S中7煤为主采煤层,其他为不可采煤层。 7煤属于区域性稳定的厚煤层,煤层结构简单,储量丰富,全区稳定可采。该煤层全区发育,厚度变化较小,为6.506.85 m,平均6.68m。其容重为1.34t/m3。 根据煤炭工业设计规范,求得以下各储量类型的值 1、矿井地质资源量 矿井地质资源量可由以下等式计算 Zm S/cosα 0.000001 2-1 式中Z矿井地质资源量,Mt; m7煤层平均厚度,m; S 7煤层底面面积,m 3; γ7煤容重,t/m 3, α煤层平均倾角。 井田各块段面积及储量如下表所示 表2-1 井田块段面积及储量计算表 ZZAZBZC 93.1930.6410.24 134.07 Mt 其中包括探明的资源量331Z 60,控制的资源量332Z 30,推断的资源量333Z 10,地质块段划分如图2-2。 2、矿井工业储量 矿井工业储量可用下式计算 331332333g Z Z Z Z k ⨯ 2-2 式中g Z 矿井工业储量,Mt ; 331Z 探明的资源量,Mt ; 332Z 控制的资源量,Mt ; 333Z 推断的资源量,Mt ; k 可信度系数,取0.70.9。地质构造简单、煤层赋存稳定的矿井,k 值取0.9;地质构造复杂、煤层赋存不稳定的矿井,k 取0.7。该式取0.9。 因此6030100.9g Z Z ⨯⨯ 132.73Mt 2.2.5、矿井可采储量 1、井田边界保护煤柱 根据庞庄矿井田实际情况,其井田边界保护煤柱宽度取50 m ,其中井田东部为煤层风化带,近乎无水,故不留边界保护煤柱,则用下式计算井田边界保护煤柱损失。 j P H L m γ /cosα0.000001 2-3 式中H 井田边界煤柱宽度,m ; L 井田边界煤柱长度,m ; m 煤层厚度,m ; γ煤层容重,t/m 3; α煤层平均倾角; j P 井田边界保护煤柱损失,Mt 。 已知H 50 m ,L 15769.7996 m ,γ1.34 t/m 3,m 6.68 m ,α8.2,因此代入2-3,可得 j P 50⨯15769.7996⨯6.68⨯1.34/cos8.2 0.000001 7.13Mt 2、断层保护煤柱 井田现已查明1条断层,即F 46。因可靠且可控制,故其两侧各留30 m 保护煤柱,则其煤柱损失可由下式求得 f P Lm γ30 /cosα0.000001 2-4 式中f P F 46煤柱损失,Mt ; L F 46长度,m ; m 7煤层厚度,m ; γ煤层容重,t/m 3。 已知L3051.2454m ,γ1.34 t/m 3,m6.68 m ,α7.5,代入2-4可得 f P 3051.24546.681.34230/cos7.50.000001 1.65Mt 3、工业广场煤柱 根据煤炭工业设计规范有关条文,不同井型与其对应的工业广场面积见表2-2。结合本设计井型1.2 Mt/a ,应该是14.4公顷,即0.144 km 2,但是考虑到近些年来建筑技术的提高,建筑物不断向空间发展,所以,工业广场的面积都有缩小的趋势。本设计取0.70的系数,则工业广场的面积约为0.1008km 2。设计长轴定为400 m ,短轴定为300 m 。采用垂直剖面法计算工 业广场的压煤损失,围护带的宽度取15 m。垂直剖面图如图2-3所示。 图2-3 垂直剖面图 由此可得工业广场保护煤柱面积 120.5S H L L ⨯ 2-5 式中 S 工业广场保护煤柱平面面积,m 2; H 梯形面的高,m ; 1L 煤柱上边长度,m ; 2L 煤柱下边长度,m 。 已知H 695.7025 m ,1L 746 m ,2L 790m ,代入公式2-5可得 S 0.5⨯695.7025⨯746790 534299.52m 2 所以煤层底板面积及煤柱损失量 F 538897.5951 m 2 ;g P 4.82 Mt 。 4、井筒保护煤柱 井筒布置在工业广场中央,包括在工业广场保护煤柱中,不再累计。 5、大巷保护煤柱 本设计共有两条运输大巷,即轨道运输大巷和胶带运输大巷,均布置在煤层底板岩层中;考虑到开采过程中在大巷上方会形成应力集中,受采动影响较大,故煤柱留设宽度为60 m ,沿大巷走向。基于以上公式2-5,可以得到煤柱损失量为3.74 Mt 。 总上,可汇总永久保护煤柱损失量如表2-4 表2-4 永久保护煤柱损失量 6、矿井设计可采储量 矿井可采储量是矿井设计的可以采出的储量,可按下式计算 k g Z Z P C -⨯ 2-7 式中k Z 矿井可采储量,Mt ; P 保护工业场地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物、大断层等留设的永久保护煤柱损失量,Mt ; C 采区采出率,厚煤层不小于0.75,中厚煤层不小于0.8,薄煤层不小于0.85。 则矿井设计可采储量为 k Z 132.73-17.340.75 86.5425Mt 矿井储量汇总见表2-5 3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 3.1 矿井工作制度 根据按照煤炭工业矿井设计规范中规定,确定本矿井设计生产能力按年工作日330 d 计算,三八制作业两班生产,一班检修,每日两班出煤,净提升时间为16 h 。 3.2矿井设计生产能力及服务年限 3.2.1确定依据 煤炭工业矿井设计规范第2.2.1条规定矿井设计生产能力应根据资源条件、开采条件、技术装备、经济效益及国家对煤炭的需求等因素,经多方案比较或系统优化后确定。 矿区规模可依据以下条件确定 1资源情况煤田地质条件简单,储量丰富,应加大矿区规模,建设大型矿井。煤田地质条件复杂,储量有限,则不能将矿区规模定得太大; 2开发条件包括矿区所处地理位置是否靠近老矿区及大城市,交通铁路、公路、水运,用户,供电,供水,建筑材料及劳动力来源等。条件好者,应加大开发强度和矿区规模,否则应缩小规模; 3国家需求对国家煤炭需求量包括煤中煤质、产量等的预测是确定矿区规模的一个重要依据; 4投资效果投资少、工期短、生产成本低、效率高、投资回收期短的应加大矿区规模,反之则缩小规模。 3.2.2矿井设计生产能力 由地质资料可知本井田储量丰富、地质结构简单、煤层稳定、开采技术条件好,有足够的条件建成大型矿井,结合本井田的工业储量和可开采储量最终选定矿井设计生产能力1.2Mt/a 。 3.2.3矿井服务年限 矿井服务年限必须与井型相适应。矿井设计生产能力通常指矿井设计的年生产能力,是煤矿生产建设的重要指标,是选择井田开拓方式的重要依据之一。矿井可采储k Z 、设计生产能力A 、矿井服务年限力T 三者之间的关系为 T k Z /AK 3-1 式中T 矿井服务年限,a ; k Z 矿井可采储量,Mt ; A 设计生产能力,Mt ; K 矿井储量备用系数,取1.3。 确定井型时需要考虑备用系数的原因是,矿井各生产环节有一定的储备能力,矿井投产后,产量迅速提高;局部地质条件变化,使储量减少;有的矿井由于技术原因,使采出率降低,从而减少了储量。 则,矿井服务年限为 T 86.5425/1.21.3 55.48a 第一水平服务年限为 T AK Z 43.3619/1.21.327.80a 〉25a 服务年限符合要求。参看表3-1。 3.3井型校核 按矿井的实际煤层开采能力,辅助生产能力,储量条件及安全条件因素对井型进行校核 1煤层开采能力 井田内有7煤可采,总煤厚6.68 m,为厚煤层,赋存稳定,厚度稍有变化。煤层倾角平均8.2,地质条件简单,根据现代化矿井高产高效的发展模式,布置综采放顶煤工作面。 2辅助生产环节的能力校核 矿井设计为大型矿井,开拓方式为立井两水平开拓。煤炭大巷采用胶带输送机运煤,工作面生产的原煤经斜巷胶带输送机到大巷胶带输送机运到井底煤仓,运输能力大,自动化程度高,机动灵活;大巷辅助运输采用矿车运输,运输能力大,调度方便灵活。 3通风安全条件的校核 本矿井为低瓦斯矿井,瓦斯涌出量低,煤尘爆炸性低,矿井投产前后期均采用中央并列式通风。辅助运输大巷进风,煤炭运输大巷回风,工作面采用后退式U型通风,通过第九章的通风设计知可以满足通风需要。 4矿井的设计生产能力与服务年限相适应,才能获得好的技术经济效 益。煤炭工业矿井设计规范给出了井型和服务年限的对应要求,见表3-1。 4 井田开拓 4.1 井田开拓的基本问题 井田开拓是指在一个某井田范围内,为矿井和开采水平服务所进行的巷道布置及开掘工程。这些用于开拓的井下巷道的形式、数量、位置及其相互联系和配合称为开拓方式。合理的开拓方式,要技术上可行,经济上合理,生产上安全高效。井田开拓的内容包括井筒形式、数目、位置,开采水平划分,大巷布置,准备方式等。 开拓问题解决的好坏,关系到整个矿井生产的长远利益,关系到矿井的基建工程量、初期投资和建设速度,从而影响矿井经济效益。因此,在确定开拓方式是要遵循以下原则 1、贯彻执行国家有关煤炭工业的技术政策,为早出煤、出好煤、高产高效创造条件。在保证生产可靠和安全的条件下减少开拓工程量;尤其是初期建设工程量,节约基建投资,加快矿井建设。 2、合理集中开拓部署,简化生产系统,避免生产分散,做到合理集中生产。 3、合理开发国家资源,减少煤炭损失。 4、要建立完善的通风、运输、供电系统、创造良好的生产条件,减少巷道维护量,使主要巷道经常保持良好的状态。 5、要适应当前国家的技术水平和设备供应情况,应为采用新技术、新工艺、发展采煤机械化、综合机械化、自动化创造条件。 6、根据用户需要,应照顾到不同媒质、煤种的煤层分别开采,以及其它有益矿物的综合开采。 4.1.1确定井筒形式、数目、位置及坐标 1、井筒形式的确定 井筒形式有三种平硐、斜井、立井。一般情况下,平硐最简单,斜井次之,立井最复杂。具体见表4-1。 本矿井煤层倾角小,平均8.2,为缓斜煤层;表土层厚约76 m,有流沙层;水文地质情况中等简单,涌水量较大;井筒需要特殊施工冻结法建井,因此需采用立井开拓。 2、井筒位置的确定 井筒位置选择要有利于减少初期井巷工程量,缩短建井工期,减少占地面积,降低运输费用,节省投资;要有利于矿井的迅速达产和正常接替。因此,井筒位置的确定原则 1沿井田走向的有利位置 当井田形状比较规则而且储量分布均匀时,井筒的有利位置应在井田走向中央;当井田储量呈不均匀分布时,应布置在储量的中央,以形成两翼储量比较均匀的双翼井田,可使沿井田走向的井下运输工作量最小,通风网路较短,通风阻力小。 2井筒沿井田倾斜方向的有利位置 井筒位于井田浅部时,总石门工程量大,但第一水平及投资较少,建井工期短;井筒位于井田中部时,石门较短,沿石门的运输工程量较小;井筒位于井田的下部时,石门长度和沿石门的运输工作量大,如果煤系基底有含水量大的岩层不允许井筒穿过时,它可以延伸井筒到深部,对开采井田深部及向下扩展有利。从井筒和工业场地保护煤柱损失看,井筒愈靠近浅部,煤柱尺寸愈小,愈近深部,煤柱尺寸愈大。因此,一般井筒位于井田倾向方向中偏上的位置。 3有利于矿井初期开采的井筒位置 尽可能的使井筒位置靠近浅部初期开采块段,以减少初期井下开拓巷道的工程量,节省投资和缩短建井工期。 4地质及水文条件对井筒布置影响 要保证井筒,井底车场和硐室位于稳定的围岩中,应尽量使井筒不穿过或少穿过流沙层,较大的含水层,较厚冲积层,断层破碎带,煤与瓦斯突出的煤层,较软的煤层及高应力区。 5井口位置应便于布置工业广场 井口附近要布置主,副井生产系统的建筑物及引进铁路专用线。为了便于地面系统间互相连接,以及修筑铁路专用线与国家铁路接轨,要求地面平坦,高差不能太大,尽量避免穿过村镇居民区,文物古迹保护区,陷落区或采空区,洪水浸入区,尽量避免桥涵工程,尤其是大型桥涵隧道工程。 6井口应满足防洪设计标准 附近有河流或水库时要考虑避免一旦决堤的威胁及防洪措施。 由于本井田倾角平缓,厚度变化小,且距离东部国道近。故把井筒置于井田中央,即工业场地之中。 3、井筒数目 为了满足井下煤炭的提升,需设置一主井,辅助提升及进风设置一副井。 因为用主井回风存在主井漏风严重的问题,所以不安排主井进回风;井田面积较小,表土层厚度大,不宜用边界式通风,因此设置2个中央回风井,用于前后期回风。共计四个井筒。 4.1.2工业场地的位置 工业场地的具体位置及坐标见图5-1。 工业场地的形状和面积根据表2-2工业场地占地面