龍門煤礦一號礦井初步設(shè)計

龍門煤礦一號礦井初步設(shè)計摘要：本設(shè)計礦井的井田面積為10.3 km2，年產(chǎn)量60萬t。井田內(nèi)煤層賦存比較穩(wěn)定，煤層傾角平均13，煤層厚度平均4.0m。井田范圍內(nèi)整體地質(zhì)條件比較簡單，礦井瓦斯含量低，為低瓦斯礦井，礦井涌水量一般。根據(jù)實際的地質(zhì)資料情況進行井田開拓和準備方式的初步設(shè)計，該礦井決定采用立井單水平上下山開采，采用采區(qū)式開拓方式。設(shè)計采用綜合機械化回采工藝，走向長壁采煤法，用全部跨落法處理采空區(qū)，并對礦井運輸、提升、排水和通風等各個生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)備選型計算，以及對礦井安全技術(shù)措施和環(huán)境保護提出要求，完成了整個礦井的初步設(shè)計。礦井全部實現(xiàn)機械化，采用先進技術(shù)和借鑒已實現(xiàn)高產(chǎn)高效現(xiàn)代化礦井的經(jīng)驗，實現(xiàn)一礦一面高產(chǎn)高效礦井從而達到良好的經(jīng)濟效益和社會效益。關(guān)鍵詞：立井單水平 采區(qū)式 綜合機械化 走向長壁 高產(chǎn)高效1前 言本次畢業(yè)設(shè)計是根據(jù)在河南省永煤集團龍門煤礦進行的畢業(yè)實習中所收集的礦井資料，但因本組有同一礦井設(shè)計同學，根據(jù)指導教師布置的題目和意見，對原礦條件稍作調(diào)整，在教師的精心指導下，對一號礦井進行的采礦專項初步設(shè)計。采礦工程畢業(yè)設(shè)計是采礦工程專業(yè)全部教學進程中的最后一個環(huán)節(jié)。作為對大學生在學校的最后一次綜合性的知識技能考查，它綜合地考查了學生這四年來對基礎(chǔ)知識及其專業(yè)知識的掌握情況，使學生學會自我思考、自行設(shè)計。在設(shè)計過程中，把所學的理論知識與實踐經(jīng)驗結(jié)合起來應(yīng)用。這樣達到了對理論知識“溫故而知新“的作用，同時也學到了一些實際生產(chǎn)過程中的經(jīng)驗。設(shè)計的過程就是一個不斷認識和學習的過程。在本次設(shè)計過程中，認真貫徹礦產(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)計規(guī)范以及國家其它發(fā)展煤炭工業(yè)的方針政策，積極采用切實可行高產(chǎn)高效的先進技術(shù)與工藝，力爭使自己的設(shè)計成果達到較高水平。本設(shè)計以實踐教學大綱及指導書為依據(jù)，嚴格按照安全規(guī)程的要求，采用工程技術(shù)語言，對礦井的開拓、準備、運輸、提升、排水、通風等各個生產(chǎn)系統(tǒng)進行了初步設(shè)計。由于時間關(guān)系和設(shè)計者水平有限，設(shè)計中失誤之處在所難免，敬請審閱老師給予批評指正！2目 錄1 礦區(qū)概況及井田地質(zhì)特征11.1 礦區(qū)概況11.1.1 礦區(qū)位置與交通11.1.2 井田地形地貌11.1.3 水文、氣象及地震11.1.4 礦區(qū)工業(yè)、農(nóng)業(yè)及礦產(chǎn)開發(fā)概況21.2 井田地質(zhì)特征31.2.1 礦區(qū)地層31.2.2 礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造51.2.3 煤層及其頂?shù)装鍘r性特征51.2.4 水文地質(zhì)特征61.2.5 煤質(zhì)、煤的牌號與用途62 礦井儲量、年產(chǎn)量及服務(wù)年限72.1 井田境界72.2 井田儲量82.2.1 礦井工業(yè)儲量82.2.2 礦井設(shè)計儲量82.2.3 礦井設(shè)計可采儲量92.3 礦井年產(chǎn)量及服務(wù)年限112.3.1 礦井工作制度112.3.2 礦井服務(wù)年限113 井田開拓123.1 概述123.1.1 開拓方式選擇123.1.2 影響立井開拓的主要因素分析123.2 井田開拓123.2.1 對井田開拓中若干問題分析1213.2.2 方案的提出及技術(shù)比較133.2.3 方案經(jīng)濟比較163.2.4 確定方案173.3 井筒特征183.3.1 主井183.3.2 副井193.3.3 風井203.4 井底車場及硐室213.4.1 概述213.4.2 設(shè)計基本參數(shù)223.4.3 確定各井底車場硐室位置223.4.4 主要巷道243.5 開采順序及采區(qū)、采煤工作面的配置253.5.1開采順序253.5.2 保證年產(chǎn)量的同采采區(qū)數(shù)和工作面數(shù)263.6 井巷工程量及建井工期293.6.1 概述293.6.2 井巷工程量和建井周期的各計算圖表294 采煤方法324.1 采煤方法的選擇324.2 采區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)324.2.1 采區(qū)走向長度的計算的確定（以第一水平采區(qū)為例）324.2.2 確定區(qū)段走向長度及區(qū)段數(shù)目324.2.3 回采巷道的布置324.2.4 聯(lián)絡(luò)巷的布置334.2.5 采區(qū)上、中、下部車場形式334.2.6 采區(qū)硐室344.2.7 采區(qū)千噸掘進率、采區(qū)掘進出煤率及采區(qū)回采率354.2.8 確定采區(qū)巷道掘進方法、設(shè)備數(shù)量及掘進工作面數(shù)374.2.9 采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)3824.3 回采工藝設(shè)計394.3.1 綜采工作面的主要設(shè)備394.3.2 綜采工作面的作業(yè)方式394.3.3 工作面循環(huán)方式和循環(huán)作業(yè)圖表的編制415 礦井運輸及設(shè)備435.1 井下運輸系統(tǒng)和運輸方式的確定435.2 采區(qū)運輸設(shè)備的選型435.3 大巷運輸設(shè)備445.3.1 列車組成的計算455.3.2 電機車臺數(shù)的計算485.3.3 皮帶運輸大巷及運輸上山皮帶機的計算選擇496 礦井通風與安全技術(shù)措施516.1 礦井通風系統(tǒng)的選擇516.1.1 通風設(shè)計的基本依據(jù)516.1.2 礦井通風系統(tǒng)要符合下列要求516.1.3 選擇礦井主扇的工作方法526.1.4 礦井通風系統(tǒng)的確定526.2 風量機算及風量分配536.2.1 采煤工作面實際需風量536.2.2 掘進工作面所需風量556.2.3 峒室實際需風量556.2.4 風速驗算576.3 全礦通風阻力計算576.3.1 計算原則576.3.2 計算方法606.3.3 計算礦井總風阻及等積孔636.4 扇風機的選型636.4.1 選擇主扇636.4.2 選擇電動機666.5 礦井安全技術(shù)措施6736.5.1 預(yù)防瓦斯爆炸的措施676.5.2 煤塵災(zāi)害預(yù)防676.5.3 預(yù)防井下火災(zāi)的措施686.5.4 礦井防治水697 礦山環(huán)保707.1 礦山污染源概述707.1.1 大氣污染707.1.2 廢水排放707.1.3 固體廢棄物排放707.1.4 噪聲污染707.2 礦山污染源的防治717.2.1 大氣污染防治717.2.2 礦山水污染的防治717.2.3 礦渣利用717.2.4 噪聲的控制71結(jié) 論73致 謝74參考文獻7441 礦區(qū)概況及井田地質(zhì)特征1.1 礦區(qū)概況1.1.1 礦區(qū)位置與交通龍門煤礦位于河南省偃師市境內(nèi)，偃龍煤田西部諸葛井田，地理座標為北緯343307，東經(jīng)1122835，行政區(qū)劃屬洛陽市管轄。龍門煤礦中心西北距洛陽市約15.5km，西距龍門鎮(zhèn)6.5km，北距諸葛鎮(zhèn)約3.8km，礦井北約15.5km有隴海鐵路及連霍高速公路、西部有洛界高速公路穿過，緊鄰礦區(qū)西部有焦枝鐵路通過，西北約7km處有洛宜鐵路穿過，礦區(qū)有柏油公路與龍門至各縣公路相聯(lián)，交通便利，如圖1-1。圖1-1 礦區(qū)交通位置圖1.1.2 井田地形地貌礦區(qū)內(nèi)地形總體變化趨勢為南高北低，區(qū)內(nèi)南北向溝壑較發(fā)育，地表坡度36。起伏不大，屬于黃土覆蓋的溝谷深切丘陵地區(qū)，總體屬侵蝕型低山丘陵地貌。1.1.3 水文、氣象及地震本區(qū)屬黃河流域伊河水系，伊河受季節(jié)影響流量變化較大。據(jù)有關(guān)資料，最大流量為7180m3/s（1937年），最小流量僅0.02m3/s（1955年6月26日）。自1958年在其上游嵩縣境內(nèi)修筑陸渾水庫蓄水后，一般流量為32.3 m3/s。據(jù)龍門水文站記載，最高洪水位標高+154.35m（1958年7月17日），最低枯水位標高為+148.22m（1944年3月2日），相對高差6.13m，伊河無斷流記載。本區(qū)屬暖溫帶大陸性季風氣候，四季分明，冬寒夏炎，春秋多風，降水集中在七、八、九月份。據(jù)洛陽市氣象臺2001年前觀測記錄，最高氣溫44.2（1966年6月20日），最低氣溫-18.2（1969年2月1日），年平均氣溫14.5；日最大降雨量134.9mm（2001年7月21日），最長連續(xù)降水日數(shù)10天，連續(xù)降水量231.70mm，最長連續(xù)無降水日數(shù)94天（1970年11月17日至1971年2月18日），年平均降雨量595.8mm；年蒸發(fā)量2164.0mm，平均1907.8mm。最大凍土深度9cm，最大積雪厚度17cm。根據(jù)國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布的“中華人民共和國國家標GB183062001中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖”，本區(qū)地震動峰值加速度g為0.05，對應(yīng)的基本烈度為度，其地震設(shè)防應(yīng)為， 1.1.4 礦區(qū)工業(yè)、農(nóng)業(yè)及礦產(chǎn)開發(fā)概況區(qū)內(nèi)主要以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主，主產(chǎn)小麥、玉米、油菜等。工業(yè)主要有水泥生產(chǎn)，其次為小型石灰窯（部分已關(guān)停）。采礦業(yè)主要為煤炭生產(chǎn)，開采礦井主要為本礦，產(chǎn)銷形勢較好。主要礦產(chǎn)為煤及鋁土礦、耐火粘土礦、石灰?guī)r及風化煤。煤層主要分布于石炭系、二疊系地層中，煤類主要為無煙煤，全區(qū)各井田均有礦坑開采。鋁土礦產(chǎn)于石炭系本溪組地層中，分布于煤田南部邊緣，瑤嶺、上莊井田出露較好，龍門、焦村、參駕店附近均零星出露，其它地區(qū)均被新近系、第四系覆蓋。礦層一般為灰色至淺灰色，呈現(xiàn)塊狀及層狀構(gòu)造，節(jié)理發(fā)育。礦體厚度變化大，一般為0.5712.31m，局部夾薄層或透鏡狀耐火粘土礦。礦床具有一定工業(yè)價值，適用于堿法燒結(jié)生產(chǎn)氧化鋁原料。其共生礦床有耐火粘土礦。本區(qū)分硬質(zhì)粘土及高鋁粘土兩類。硬質(zhì)粘土賦存于鋁土礦層的上部及下部，厚度變化大，一般用作粘土質(zhì)制品使用。高鋁粘土礦是鋁土礦的級外品，多產(chǎn)于鋁土礦頂部或取代鋁土礦層位，可作高鋁制品使用。現(xiàn)有鞏義、偃師市鄉(xiāng)、村個體企業(yè)露天開采，進行手選分段。石灰?guī)r主要產(chǎn)于寒武系和石炭系地層中，主要用作建筑材料、水泥原料及黑色冶金熔劑用料。風化煤主要為山西組二1煤層風化產(chǎn)物，分布于瑤嶺、上莊井田煤層露頭段，其它井田未見。煤層經(jīng)風化后再生腐植酸含量較高，是制造腐植酸肥料較好資源。鞏義市各地利用風化煤制造腐植酸氫、磷、鉀復(fù)合肥，西村鄉(xiāng)建立了黃腐植酸提純廠。1.2 井田地質(zhì)特征1.2.1 礦區(qū)地層龍門煤礦位于偃龍煤田西段的諸葛井田，區(qū)內(nèi)西部有下石盒子組（P1x）地層零星出露，區(qū)外北西部有上石盒子組（P2s）和石千峰組（P2sh）地層零星出露，全區(qū)大部分為新近系、第四系地層所覆蓋，據(jù)鉆孔揭露及地表出露，本區(qū)地層由老至新依次為寒武系、石炭系、二疊系、新近系及第四系。表1-2 主要標志層巖性特征一覽表地層單位標志層名稱標志層代號厚度兩極值平均值巖性特征對比意義下石盒子組大紫泥巖Md2.4035.2410.82灰綠色紫斑砂質(zhì)泥巖或泥巖，具紫斑、含菱鐵質(zhì)鮞粒?？刂迫憾沃匾獦酥緦由板伕G砂巖Ss1.0311.904.60灰灰白色，中厚層狀中粗粒長石石英砂巖，含泥質(zhì)包裹體，硅泥質(zhì)膠結(jié)。為下石盒子組和山西組的分界標志山西組小紫泥巖Mx2.4035.2410.82紫色、灰綠色、暗紫色斑塊泥巖，具紫斑、含菱鐵質(zhì)鮞粒?？刂贫憾沃匾獦酥緦樱ū緟^(qū)不穩(wěn)定）香炭砂巖Sx3.5227.306.63灰色，中厚層狀中細粒石英長石砂巖，具泥質(zhì)包裹體，含大量菱鐵質(zhì)線理及結(jié)核?？刂贫?煤層重要標志大占砂巖Sd010.123.57灰深灰色中粒石英砂巖，水平層理，層面富含白云母及炭質(zhì)薄膜，局部含菱鐵質(zhì)鮞粒?？刂贫?煤層重要標志太原組L7石灰?guī)rL73.5315.8011.52灰深灰色，厚層狀，含隧石結(jié)核及大量生物碎屑?？刂粕轿鹘M與 太原組主要標志L4石灰?guī)rL40.304.902.32灰深灰色，厚層狀，含蜓科類和腕足類生物化石碎屑?？刂铺M與本溪組主要標志本溪組本溪鋁土G0.8213.295.25淺灰灰綠色，以鮞狀結(jié)構(gòu)為主，含黃鐵礦小晶粒。太原組與本溪組、本溪組與寒武系分界標志現(xiàn)分述如下：（1）寒武系（）發(fā)育上崮山組（3g）地層，巖性下部灰色薄層狀灰?guī)r，中部為豹皮灰?guī)r，上部為灰色、灰白色結(jié)晶質(zhì)白云質(zhì)灰?guī)r，本組厚165.07m。（2）石炭系（）缺失下統(tǒng)（C1），僅發(fā)育上統(tǒng)（C2）地層，分為本溪組（C2b）和太原組（C2t），巖性分述如下：本溪組（C2b）巖性主要為淺灰灰色鋁土質(zhì)泥巖、鋁質(zhì)巖，含大量的鮞粒和黃鐵礦結(jié)核及散晶；頂部為深灰色泥巖。本組厚0.8213.29m，平均5.25m。與下伏寒武、寒武系地層呈平行不整合接觸。太原組（C2t）與本溪組連續(xù)沉積，下自一1煤層底板泥巖之底，上至山西組二1煤層底板砂巖底，厚度28.91252.46m，平均39.24m。主要由灰?guī)r、砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖、炭質(zhì)泥巖及薄煤層（一煤段）組成。依據(jù)巖性組合可劃分為上、中、下三段。（3）二疊系（P）根據(jù)區(qū)域資料，本系地層除石千峰組不含煤外，以下各組共含七個煤段（二八），地層總厚979m。本礦區(qū)揭露僅有下統(tǒng)部分地層，自山西組二1煤層底板砂巖底至田家溝砂巖（St）底，平均厚321.56m。與下伏石炭系地層呈整合接觸。下統(tǒng)（P1）二疊系下統(tǒng)為本礦區(qū)揭露主要含煤地層，分為山西組（P1sh）和下石盒子組（P1x），兩組間呈整合接觸。分別敘述如下：A、山西組（P1sh）為礦區(qū)主要含煤地層，底部二1煤層為全區(qū)可采煤層。下以二1煤層底板砂巖底（Ser）為界，上以下石盒子組砂鍋窯砂巖（Ss）底為界。厚65.4697.86m，平均厚78.78m。由泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、細粒砂巖和煤層組成。山西組含植物化石主要有：B、下石盒子組（P1x）下自砂鍋窯砂巖（Ss）底，上止田家溝砂巖（St）之底，含三、四、五、六4個煤段，與下伏地層整合接觸，厚度自東向西變薄，平均厚242.78m。二疊系上統(tǒng)（P2）自田家溝砂巖底界至石千峰組砂巖頂部為界，共分2組，即上石盒子組（P2s）和石千峰組（P2sh），包括平頂山段（P2sh1）、土門段（P2sh2），礦區(qū)范圍內(nèi)該統(tǒng)地層無出露，也沒有揭露，但在礦區(qū)西北部邊界外部附近有出露，僅根據(jù)區(qū)域資料，作簡要敘述如下：A、上石盒子組（P2s）本組自田家溝砂巖（St）之底至平頂山砂巖之底，含七、八煤段，礦區(qū)西北邊界外有出露，整合于下石盒子組之上，厚度自東而西有變薄趨勢，平均厚154m。巖性主要為：上部由灰綠、灰黃、灰、深灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、細粒砂巖、中粒砂巖及薄煤層組成，煤層均不可采；底部為灰、灰白色厚層狀中粒長石石英砂巖，含少量石英細礫、俗稱“田家溝砂巖”。是上、下石盒子組分界標志。 B、石千峰組（P2sh）本組自平頂山砂巖底至金斗山砂巖（Sj）之底，礦區(qū)北西部邊界外有出露，與下伏地層呈假整合接觸。本組地層包括平頂山段（P2sh1）和土門段（P2sh2），平頂山段巖性主要為淺灰、灰白色厚層狀中至粗粒長石石英砂巖，硅質(zhì)膠結(jié)，具直線型斜層理，巖性單一，層位穩(wěn)定，厚度大，是區(qū)域性地層對比的良好標志。本段厚70m。土門段巖性主要由紫紅、黃綠、灰綠色泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖和細粒砂巖組成，厚260m。（4）新近系N及第四系Q本區(qū)多為新近系N、第四系Q覆蓋。下部新近系為粘土、泥灰?guī)r、礫巖與長石砂巖組成，夾透鏡狀泥灰?guī)r，厚0222.06m，平均72.01m；上部第四系為松散的砂礫層、亞砂土、砂質(zhì)粘土及黃土，黃土中常夾似層狀鈣質(zhì)結(jié)核，厚0194.74m，平均52.62m。與下伏地層呈不整合接觸。1.2.2 礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造偃龍煤田位于華北古板塊南部的嵩箕構(gòu)造區(qū)西部，地跨洛陽斷陷和嵩箕斷隆，屬板內(nèi)構(gòu)造區(qū)。區(qū)域構(gòu)造格局受南側(cè)的秦嶺大別山板緣帶和東側(cè)的郟廬斷裂帶的制約。華北、華南板塊碰撞于煤田西側(cè)，形成了明顯的北西向擠壓逆沖構(gòu)造帶，抑制了煤田的西部邊界。嵩箕構(gòu)造區(qū)北起盤古寺豐沛斷裂，西部和南部以岸上襄郟斷裂為界，東與徐淮隆起拼接，構(gòu)造演化階段清晰，形式多樣，由隆拗、剪切平移、伸展掀斜及表層滑脫多期變形疊加而成；含煤巖系形成于寒武紀中期的加里東隆起帶風化殼上，成煤后歷經(jīng)多期改造。1.2.3 煤層及其頂?shù)装鍘r性特征二1煤層為該井田主要開采煤層，煤層埋深40550m，賦存標高+80-430m；煤厚3.524.56m，平均4.0m，傾角1115，平均13。該煤層結(jié)構(gòu)簡單，局部有夾矸12層，夾矸厚度0.110.93m，巖性為炭質(zhì)泥巖或含炭泥巖。據(jù)井巷揭露，煤層短距離增厚變薄現(xiàn)象明顯，煤層穩(wěn)定程度屬較穩(wěn)定，全區(qū)大部分可采。二1煤層頂板以泥巖、砂質(zhì)泥巖為主，細粒砂巖及粉砂巖次之；底板主要為泥巖、砂質(zhì)泥巖，次為粉砂巖。礦井二1煤層頂板直接頂為黑色泥巖，厚0.21.5m，其上為大占砂巖。其底板巖性直接底板為灰白色泥巖，厚0.41m，其下為砂泥巖互層，厚3.5m左右。1.2.4 水文地質(zhì)特征本區(qū)域上總體地勢為南高北低，東高西低，南部為寒武系構(gòu)成中低山區(qū)，中、北部為第四系覆蓋，僅局部零星基巖出露，南北向沖溝發(fā)育，有利于地表水的下滲及排泄，該區(qū)屬黃河流域伊河水系，區(qū)內(nèi)有伊河，伊河受季節(jié)性控制變化大，一般流量32.3m3/s。1.2.5 煤質(zhì)、煤的牌號與用途礦區(qū)二1煤層主要品種為無煙煤,原煤灰分17.37,水分平均1.11，理論降灰率在67左右，高熔灰分，煤層原煤硫含量平均為1.21，磷含量0.009，揮發(fā)分8.68，原煤發(fā)熱量23.25-33.01MJ/kg，平均26.87MJ/kg，煤層屬低中灰、低中硫、特低磷高發(fā)熱量無煙煤。以現(xiàn)行的中國煤炭分類國家標準（GB5751-86）為依據(jù)，采用浮煤干燥無灰基揮發(fā)分（Vdaf）和干燥無灰基氫（Hdaf）為指標進行煤類的確定。二1煤層浮煤揮發(fā)分（Vdaf）為6.199.58%、平均7.74，浮煤氫（Hdaf）為3.433.86、平均3.61%，屬無煙煤三號（WY3）。綜上所述，二1煤層屬低中灰、低中硫、特低磷、中等軟化溫度灰、高熱值粉狀無煙煤三號（WY3），適宜動力用煤及民用燃料。2 礦井儲量、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、地物等因素進行技術(shù)分析后確定。一般以下列情況為界：(1)以大斷層、褶曲和煤層露頭、老窯采空區(qū)為界；(2)以山谷、河流、鐵路、較大的城鎮(zhèn)或建筑物的保護煤柱為界；(3)以相鄰的礦井井田境界為界；(4)人為劃分井田境界。根據(jù)龍門煤礦井田地質(zhì)勘探資料，確定龍門煤礦一號礦井井田境界如下：東以龍門煤礦與常村煤礦井田邊界為界；南起二1煤層露頭及風化帶為界；西以斷層及人為邊界劃分為界；北以人為劃分邊界與斷層交接為界。井田東西走向長約4.6km，傾斜走向長約2.1km，井田面積10.3km2，如圖2-1圖2-1 龍門煤礦一號礦井井田邊界圖2.2 井田儲量本井田采用塊段法計算的各級儲量，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)過計算的塊段儲量取和即為全礦井的井田儲量。2.2.1 礦井工業(yè)儲量礦井工業(yè)儲量是勘探（精查）地質(zhì)報告的“能利用儲量”中的A、B、C三級儲量之和，其中高級儲量A、B之和所占比例應(yīng)符合表21的規(guī)定。由煤層底板等高線及儲量計算圖上提供的資料可計算出來設(shè)計礦井工業(yè)儲量。見表22礦井工業(yè)儲量匯總表。表21 礦井高級儲量比例 地質(zhì)開采條件儲量級別比例（）簡單中等復(fù)雜大型中型小型大型中型小型中型小型井田內(nèi)A+B級儲量占總儲量的比例4035253540202515一水平內(nèi)A+B級儲量占本水平儲量的比例70604060503040不作具體規(guī)定第一水平內(nèi)A級儲量占本水平內(nèi)儲量的比例4030153020不作具體規(guī)定不要求表22 礦井工業(yè)儲量匯總表煤層名稱工業(yè)儲量（萬t）備注ABA+BCA+B+C二1煤層2259936319525735768符合總計2259936319525735768符合2.2.2 礦井設(shè)計儲量礦井設(shè)計儲量為礦井工業(yè)儲量減去設(shè)計計算的斷層煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱和已有的地面建筑物、構(gòu)造物需要留設(shè)的保護煤柱等永久煤柱損失量。而在該井田范圍內(nèi)只有井田境界煤柱和工業(yè)場地保護煤柱。可暫時按工業(yè)儲量的57計入，本設(shè)計取5，故：式中： Z礦井設(shè)計儲量；礦井工業(yè)儲量；P永久煤柱損失量，可暫按工業(yè)儲量的57計入，本設(shè)計取5；由此：礦井設(shè)計儲量： 5768（15）5479.6.萬t2.2.3 礦井設(shè)計可采儲量礦井設(shè)計可采儲量為礦井設(shè)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)回采率所得到的儲量。井田邊境煤柱：井田邊境保護煤柱在井田邊境留設(shè)20m的保護煤柱，則其煤柱損失量為：Q邊=196萬t。工業(yè)廣場的保護煤柱：計算工業(yè)廣場地壓煤量時其場地面積可參考表23。工業(yè)場地一般布置成長方形，其長邊垂直于走向。根據(jù)礦井儲量的初步估算，礦井井型定為0.6Mt/a。表23 礦井工業(yè)場地占地面積指標井型與設(shè)計能力（萬噸/年）占地面積指標（公頃/10萬噸）2403000.70.81201800.91.045901.21.39301.5備注：占地面積指標中小井取大值、大井取小值。井田及工業(yè)場地保護煤柱的計算：按規(guī)范規(guī)定，年產(chǎn)60萬t/a的中型礦井，工業(yè)場地占地面積指標為1.25公頃/10萬噸。故可算得工業(yè)場地的總占地面積：S=1.256=7.5公頃=75000m2工業(yè)廣場占地面積為340220m2，平面形狀為矩形。查得本井田各參數(shù)如表2-4：表24 工業(yè)廣場保護煤柱設(shè)計參數(shù)表煤層傾角（）煤厚（m）（）（）（）（） 埋深（m）134.045735573310其中：表土層移動角； 煤柱上山移動角； 走向方向移動角； 煤柱下山移動角； 煤層傾角；用垂直剖面法留設(shè)工業(yè)廣場保護煤柱如圖2-2所示：根據(jù)垂直剖面可計算工業(yè)廣場的保護煤柱的留設(shè)，計算如下所示：作圖求出工業(yè)廣場保護煤柱損失為Q工保=185.3萬t保護巷道煤柱與其它損失煤柱為644萬t故礦井的設(shè)計開采儲量Q可：Q設(shè)Q工Q邊Q斷=576819605572萬tQ可（Q設(shè)185.3644）753557.03萬t各種主要巷道的保護煤柱及可采儲量見表25礦井可采儲量匯總表。 表25 礦井可采儲量匯總表開采水平煤層名稱工業(yè)儲量(A+B+C)(萬噸)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)計儲量設(shè)計煤柱損失可采儲量斷層境界工業(yè)廣場井下巷 道其他二1576801965572185.3644無3557.03圖22 工業(yè)廣場保護煤柱計算圖2.3 礦井年產(chǎn)量及服務(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)合礦井實際情況，規(guī)定該設(shè)計礦井年工作日為330d，每日凈提升16h，每日兩班工作，一班準備，每班工作8h。2.3.2 礦井服務(wù)年限初步設(shè)計該礦井設(shè)計年產(chǎn)量為0.60Mt/a，根據(jù)公式：式中：T礦井服務(wù)年限，Z礦井可采儲量，萬噸；A礦井生產(chǎn)能力，萬噸/年；K儲量備用系數(shù)，K=1.31.5，此處取1.4。由此驗算服務(wù)年限如下：，符合要求。按設(shè)計規(guī)范規(guī)定，各井型的服務(wù)年限下如表2-6：表2-6 礦井井型和服務(wù)年限井型礦井設(shè)計生產(chǎn)能力（Mt/a）新礦井服務(wù)年限（a）擴建后礦井服務(wù)年限（a）大型6.0及以上3.05.01.22.4706050605040中型0.450.904030小型0.30及以下各省煤炭廳自定同左注：改建礦井的服務(wù)年限，不應(yīng)低于同類型新建礦井服務(wù)年限的50%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開拓方式。由于龍門煤礦井田表土層厚，流沙層較多，所以井筒施工方式采用立井開拓。立井開拓的適應(yīng)性很強，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、對輔助提升特別有利。對于煤層賦存較深、表土層厚、水文情況比較復(fù)雜、井筒需要特殊法施工或多水平開采急斜煤層的礦井，一般都應(yīng)該采用立井開拓。3.1.2 影響立井開拓的主要因素分析影響設(shè)計礦井開拓方式的主要因素包括精查地質(zhì)報告、所確定的煤層自然產(chǎn)狀、構(gòu)造要素、頂?shù)装鍡l件、沖積層結(jié)構(gòu)、地形以及水文地質(zhì)條件等。其中以煤層賦存深淺和沖積層的水文地質(zhì)條件對開拓方式的影響最大。3.2 井田開拓3.2.1 對井田開拓中若干問題分析3.2.1.1 井田開拓方式由于本井田地勢平坦，表土層厚且有流沙層，所以確定采用立井開拓方式，并按照工業(yè)廣場少壓煤，至少不壓好煤和井下生產(chǎn)費用較低的原則確定了主、副井筒位于井田走向中央偏上部。為避免采用箕斗井通風時封閉井塔困難和減少穿越流沙層，決定開鑿一立風井，采取中央邊界式通風，風井位于南部煤層露頭處，由于煤層露頭處的煤不采，風井就不需留設(shè)保護煤柱。同時為了減少煤柱損失和保護大巷維護條件，把運輸大巷設(shè)在二1煤底板下垂距為30m左右砂泥巖或砂巖中。根據(jù)本礦二1煤層賦存條件和設(shè)計規(guī)范的有關(guān)規(guī)定，本井田可以劃分為1個水平（即2個階段）；階段內(nèi)采用采區(qū)式準備。3.2.1.2 井硐形式、數(shù)目及其配置井硐形式選擇由于龍門礦區(qū)地勢平坦，表土層較厚，流沙層較多井筒需要特殊鑿巖法施工，從而確定采用立井開拓方式。立井開拓井筒短，提升速度快，提升能力大，通風有效斷面大，能夠滿足礦井通風的需要。井筒數(shù)目因為本井田走向長度不大，且為低瓦斯礦井，前面已經(jīng)確定采用立井開拓方式，故只需開鑿一對提升井筒和一個風井即可。井筒位置選擇根據(jù)井田地形和地質(zhì)條件，從首先滿足第一水平的開采，縮短貫通距離，減少井巷工程量考慮，將主、副井筒設(shè)置在井田走向的中央偏南部。該處的地質(zhì)構(gòu)造清楚、簡單、開采條件好。運輸大巷和總回風巷的布置為了減少煤柱損失和便于維護巷道，將運輸大巷布置在距離二1煤層下方30m處的煤層底板砂泥巖或砂巖中。布置巖石大巷時，應(yīng)避免在松軟、吸水膨脹、易風化的巖石中布置，同時還應(yīng)避開支承壓力的不利影響?？紤]到二1煤層煤質(zhì)為偏軟的無煙煤，將巷道布置在煤層中維護困難，所以將回風大巷布置在二1煤層的南部煤層露頭及風氧化帶處的巖層中，緊鄰邊界保護煤柱，減少煤柱損失。3.2.2 方案的提出及技術(shù)比較根據(jù)前述各項決定，本井田在技術(shù)上可行的開拓方案有下列三種：（1）立井一水平上下山開采，一水平-185m，中央邊界式通風，如圖31；圖31（2）立井兩水平，暗立井延伸，一水平-100m上山開采，二水平-420m上山開采，中央邊界式通風，如圖32； 圖32（3）立井兩水平，暗斜井延伸，一水平-100m上山開采，二水平-420m上山開采，中央邊界式通風，如圖33。圖33從以上方案的簡圖可以對方案和方案進行技術(shù)比較，方案的生產(chǎn)系統(tǒng)均簡單可靠，方案比方案多延伸了立井井筒（2315m），階段石門（1425m），而且方案大巷布置在煤層底板中地質(zhì)條件簡單，方案立井延伸比較困難，地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并相應(yīng)的增加了井筒和石門的運輸、提升、排水費用，所以在方案和方案中決定選擇方案。余下的、兩個方案均屬技術(shù)上可行的方案，水平服務(wù)年限也均符合要求（中型礦井第一水平服務(wù)年限應(yīng)大于20年）。因兩方案均屬技術(shù)上可行的方案，所以兩方案要經(jīng)過經(jīng)濟比較才能夠確定其優(yōu)劣。3.2.3 方案經(jīng)濟比較由于方案和方案在第一水平內(nèi)的準備方式和采煤方法都完全相同，方案比較法在對不同的開拓方案進行比較時，一些相同的部分可以不進行比較，于是我們在對方案和方案兩個方案進行比較時，可以只將兩個方案中有差別的基建工程量、基建費用、生產(chǎn)經(jīng)營費用及費用匯總表分別計算匯總于表31、表32、表33和表34。通過費用匯總表在經(jīng)濟上來比較兩方案的優(yōu)越。表31 基建工程量時期項目方案方案早期主井井筒/m335335副井井筒/m315315風井/m8484運輸大巷/m1162211622回風巷/m947947后期暗斜井/m014562上下山運輸巷/m104320運輸大巷/m75027502+19122回風巷/m668668表32 基建費用表 方案 項目方案方案工程量/m單價/ 費用/萬元工程量/m單價/ 費用/萬元早期主井井筒335 8944299.62335 8944299.62副井井筒315 9271292.04315 9271292.04風井/m84 765564.3084 765564.30井底車場150448267.23150 448267.23運輸大巷1162243991022.331162243991022.33回風巷/m9473862365.739473862365.73小計2111.252111.25后期暗斜井0001456244601298.75運輸大巷75025320798.007502+1912253202832.37回風巷6685910394.796685910394.79上下山運輸巷104324460930.36000小計2123.154525.91共計4234.406637.16表33 生產(chǎn)經(jīng)營費用項目方案生產(chǎn)經(jīng)營費用/萬元項目方案生產(chǎn)經(jīng)營費用/萬元提升0.93212.160.620.751344.29提升0.93212.160.620.71344.290.95423.30.540.751976.68排水3202436518.570.1410-4728.70排水3202436518.570.2310-41197.28合計2072.99合計4518.25表34 費用匯總表方案項目方案方案費用/萬元百分率/費用/萬元百分率/基建工程費4234.4063.806637.16100生產(chǎn)經(jīng)營費2072.9945.884518.25100總費用6307.3956.5411155.411003.2.4 確定方案通過以上經(jīng)濟比較可以看出，方案的總費用要比方案的高出43.46，且方案方案的生產(chǎn)經(jīng)營費用遠高于方案，所以方案要比方案優(yōu)越的多，故決定采用方案。即采用立井一水平上下山開采，中央邊界式通風，水平大巷標高為-185m，整個礦井采用采區(qū)式準備方式，區(qū)段開采。3.3 井筒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、風井）的橫斷面布置形式、井筒裝備、井筒斷面尺寸、井筒支護材料等特征進行說明。3.3.1 主井主井主要用于提煤。井筒直徑5.0m，采用6t多繩摩擦式提煤箕斗進行煤炭提升。支護材料：基巖段采用單層砼結(jié)構(gòu)，凍結(jié)段采用雙層砼結(jié)構(gòu)；井壁厚度：基巖段350mm，凍結(jié)段700mm。井筒裝備有鋼絲繩罐道，井深335m。主井井筒斷面布置如圖3-4：圖34 主井斷面布置圖3.3.2 副井主要用于升降人員、設(shè)備、材料及提升矸石等，并兼作通風、排水。為防止斷繩事故，設(shè)有防墜器。井筒凈直徑6.0m。支護材料：基巖段采用單層砼結(jié)構(gòu)，凍結(jié)段采用雙層砼結(jié)構(gòu)；井壁厚度：基巖段400mm，凍結(jié)段800mm。井筒內(nèi)裝備有鋼絲繩罐道、梯子間、電纜線和水管管道等，井深為315m。副井井筒斷面布置如圖3-5： 圖35 副井斷面布置圖副井風速校核：式中： 通過井筒的風速，m/s；通過井筒的風量，m3/s；井筒凈斷面積，m2；井筒的有效斷面系數(shù)，圓形井取0.8；安全規(guī)程規(guī)定的允許最大風速；由此：所以井筒選擇符合要求。3.3.3 風井風井主要用于回風兼作礦井的安全出口。配備有梯子間及管路、電纜等。采用砼支護，井壁厚度為300mm，井深84m。風井井筒斷面布置如圖3-6：圖36 風井斷面布置圖表35 井筒特征表井筒名稱主井副井風井井口坐標X（m）3828101.243828202.433827147.75Y（m）37640775.7937640804.0937640923.65Z（m）112112116用途提煤提料、矸、人、進風回風提升設(shè)備6t箕斗1t雙層四車罐籠井筒傾角（）909090斷面形狀圓圓圓支護方式混凝土砌碹壁混凝土砌碹壁混凝土砌碹壁井筒壁厚（mm）基巖段：350 凍結(jié)段：700基巖段：400 凍結(jié)段：800300提升方位角（）175175井筒深度（m）33531584斷面積凈（）19.628.315.9掘（）26.437.421.23.4 井底車場及硐室3.4.1 概述 井底車場是連接礦井主要提升井簡和井下主要運輸巷道的一組巷道和硐室的總稱。它聯(lián)系著井簡提升和井下運輸兩大生產(chǎn)環(huán)節(jié)，為提煤、提矸石、下物料、供電和升降人員等各項工作服務(wù)，它是井下運輸?shù)目倶屑~。井底車場首先必須保證礦井生產(chǎn)所需要的運輸能力，并應(yīng)滿足礦井不斷持續(xù)增產(chǎn)的需要。為此，井底車場的設(shè)計通過能力應(yīng)大于礦井生產(chǎn)能力3050。其次，在滿足井底車場通過能力的前提下應(yīng)盡量減少其掘砌體積，而且井底車場應(yīng)便于管理和安全操車。從礦車在井底井場內(nèi)的運行特點看，井底車場有兩大類，即環(huán)形式和折返式。井底車場平面圖如圖3-7所示： 圖3-7 井底車場平面3.4.2 設(shè)計基本參數(shù)主井凈直徑5.0m，裝備有一對6t箕斗，副井凈直徑6.0m，裝備一對1t雙層四車罐籠。井下主要運輸大巷采用皮帶運煤，輔助運輸采用10t架線式電機車牽引（每列車由17輛礦車組成）。輔助運輸采用1t固定式礦車，井底車場設(shè)1t翻車機處理掘進煤。矸石輛占礦井產(chǎn)量的20，由副井提升。掘進煤輛占5，由翻車機翻入井底煤倉從主井提升。礦井為低瓦斯礦井，絕對瓦斯涌出量為5.10m3/min,相對瓦斯涌出量為 5.31 m3/t。礦井總進風量62.1m3/s，副井進風，風井回風。3.4.3 確定各井底車場硐室位置3.4.3.1 井下中央變電所中央變電所硐室是全礦井下電力總配電站，為了節(jié)約輸入輸出電纜線、配電均衡、安裝維護方便和便于提供新鮮風流等目的，宜將變電所置于副井與井底車場連接的附近。其斷面按所選的具體變壓器型號確定，同時，應(yīng)滿足有關(guān)規(guī)定的要求，不得違反有關(guān)規(guī)程。變電所必須采用不燃性材料支護，如選用混凝土或料石砌碹，條件許可也可采用不燃性錨噴支護。硐室必須設(shè)置易關(guān)閉的既防水又放火的密閉門，門內(nèi)可設(shè)向外開的鐵珊門，但不能妨礙門的關(guān)閉，從硐室出口防火門起5m內(nèi)的巷道應(yīng)砌碹或用其它不燃性材料支護。變電所的地坪，應(yīng)比副井重車線側(cè)的硐室通道與車場巷連接點處的標高高出0.5m。硐室不應(yīng)有滴水現(xiàn)象，電纜溝應(yīng)設(shè)置一定坡度以便將積水隨時排出室外。中央變電所應(yīng)根據(jù)規(guī)定，設(shè)置滅火器材。如配置滅火設(shè)備和充足的砂箱，為此在硐室設(shè)計尺寸時，應(yīng)留出相應(yīng)的位置。3.4.3.2 中央水泵房硐室水泵房硐室是井下主要硐室之一，能否正常安全運行關(guān)系重大，故水泵房硐室位置的選擇應(yīng)考慮以下因素：管路敷設(shè)最短，不僅節(jié)約管路電纜，而且管道阻力和電壓將最小。一旦井下發(fā)生水患，人員、設(shè)備便于撤出，同時便于下放排水設(shè)備，增加排水能力，迅速排除事故恢復(fù)生產(chǎn)。具有良好的通風條件。根據(jù)以上要求，硐室位置應(yīng)選在井底車場與副井連接處附近空車線一側(cè)，以便于設(shè)備運輸，與中央變電所硐室組成聯(lián)合硐室，即使有特殊原因也要盡可能靠近副井。硐室支護與特殊要求中央水泵房硐室必須采用不燃性材料支護，如砌料石或混凝土碹，在堅固的巖層中也可采用錨噴支護，但不得有淋水。出口通道處須設(shè)置向外開啟的能防水防火的密封門，從硐室出口防火門起5采煤內(nèi)的巷道應(yīng)砌碹或用其它不燃性材料支護。泵房硐室的地坪應(yīng)高出通道與車場連接處地板0.5m，設(shè)置流水坡，以防硐室積水。水泵工作的總能力應(yīng)能滿足20小時內(nèi)排出框架24小時的正常用水量。3.4.3.3 水倉容量與數(shù)量水倉是按礦井正常涌水量計算的，煤礦安全規(guī)程規(guī)定，當?shù)V井正常涌水量在1000立方米/小時以下，主要水倉有效容積能容納8小時的正常涌水量。同時主要水倉必須含有主倉和副倉。據(jù)以上可知，本設(shè)計礦井正常涌水量為280立方米/小時，小于1000立方米/小時。故其容量：V=Q0.8式中： V水倉容積，m3；Q礦井正常涌水量，m3/h。由此：V=0.8280=2240m3設(shè)定設(shè)有主副水倉，每個水倉承擔一半涌水量，則有2240/2=1120m3。若用凈斷面為8m2的半圓拱形斷面，那末一條水倉長度為：本設(shè)計水倉斷面為半圓拱形，用混凝土砌碹，考慮到支架間隙亦可儲水，水倉凈斷面應(yīng)乘以1.2的系數(shù)，為使淤泥易于沉淀和清理，水倉向配水房方向設(shè)立反坡，其坡度常為12。在水倉最低點即清理斜巷地不應(yīng)設(shè)積水窩，再清理水倉時能將積水排出，以方便清理工作。3.4.3.5 等候室在副井井筒附近設(shè)置等候室，作為工人候車和休息的場所。3.4.4 主要巷道3.4.4.1 軌道運輸大巷圖3-8 軌道運輸大巷斷面圖表3-6 軌道大巷斷面特征表圍巖類別斷面/m2掘進尺寸/m噴射厚度/mm樹脂錨桿/mm凈周長/m凈掘?qū)捀咄饴堕L度排列方式間排距錨深規(guī)格巖層15.517.64.84.2100100菱形800200021001615.03.4.4.2 皮帶運輸大巷圖3-9 皮帶運輸大巷斷面圖表3-7 運輸大巷斷面特征表圍巖類別斷面/m2掘進尺寸/m噴射厚度/mm樹脂錨桿/mm凈周長/m凈掘?qū)捀咄饴堕L度排列方式間排距錨深規(guī)格巖層12.814.24.53.65100100菱形800200021001413.73.5 開采順序及采區(qū)、采煤工作面的配置3.5.1開采順序安全規(guī)程規(guī)定：不是突出礦井、低瓦斯礦井低斯區(qū)域的采煤工作面，采用前進式的采煤方法。結(jié)合本井田的實際情況，本設(shè)計擬采用單一走向長壁采煤法開采，采區(qū)式準備、上下山的開采方式，采區(qū)內(nèi)工作面用后退式開采。本井田主采煤層為二1煤，采用上山布置，進風巷和回風巷采用沿空掘巷，采區(qū)內(nèi)采用留置保護煤柱保護上下山開采，開采順序如下圖310所示，它的接替順序為：1101-1102-1103-1104-1110-1201-1202-1205-1301-1302-1314-1401-1402-1407圖3-10 工作面開采順序3.5.2 保證年產(chǎn)量的同采采區(qū)數(shù)和工作面數(shù)采區(qū)的生產(chǎn)能力根據(jù)地質(zhì)條件、煤層生產(chǎn)能力、機械化程度和采區(qū)內(nèi)工作面接替關(guān)系等因素確定：當采用綜合機械化