鐵煤礦業(yè)集團(tuán)大興礦1.5Mta新井設(shè)計(jì)

1、摘 要本設(shè)計(jì)礦井為鐵煤集團(tuán)大興礦1.5Mt/a新井設(shè)計(jì)，共有三層可采煤層，單層平均厚度3.3m， 總厚度約10m。設(shè)計(jì)井田的可采儲(chǔ)量133Mt，服務(wù)年限為63.1a，本礦井設(shè)計(jì)采用三水平立井方案開拓，一個(gè)工作面達(dá)產(chǎn)。采用集中煤層聯(lián)合開采，大巷采用12t蓄電車牽引3t底卸式礦車運(yùn)輸，采煤方法為走向長壁采煤法，采煤工藝為綜合機(jī)械化采煤工藝。關(guān)鍵字：可采儲(chǔ)量 采煤工藝 綜合機(jī)械化 走向長壁采煤法 全套圖紙，加AbstractThis mine design for the mineral 1.5 Mts/ a new mine of the chicken west mineral industry

2、 group limited liability company East China Sea, there are 3 coal seams can adopt, 3.3 in average total thickness meters, they are all coal seams is 10 meters.The industrial btsmd of coal seam is 63.1a for growing133Mt of recoverable reserves of bituminous and design well field and serving time limi

3、t, the design is diveded with two vertical shaft development way of mine for Three mining level, one district faces reach to ptoduce. With a pair of concentration, big alley is arranged, big alley adopt the wiring type generator vehicle of 12t pull the base of 3t unload type mine vehicle transportat

4、ion, with tape transportation oblique alley, connect every coal seam, the method of coal mining slope the wall of coal mining to incline.Keywords： Aecoverable reserves Coal winning technology Full-mechanized Longwall coal winning method 目 錄摘 要1Abstract2緒論1第1章 井田概況及地質(zhì)特征21.1 井田概況21.1.1 交通位置21.1.2 氣象及地

5、震21.1.3 水源、電源條件21.2 地質(zhì)特征31.2.1 礦區(qū)范圍內(nèi)的地層情況31.2.2 井田范圍內(nèi)和附近的主要地質(zhì)構(gòu)造41.2.3 煤層賦存狀況及可采煤層特征61.2.4 巖石性質(zhì)、厚度特征61.2.5 水文地質(zhì)情況71.2.6 沼氣、煤塵及煤的自燃性81.2.7 煤質(zhì)、牌號(hào)及用途81.3 勘探程度及可靠性8第2章 井田境界、儲(chǔ)量、服務(wù)年限92.1 井田境界92.1.1 井田周邊情況92.1.2 井田境界確定的依據(jù)92.1.3 井田未來發(fā)展情況102.2 井田儲(chǔ)量102.2.1 井田儲(chǔ)量的計(jì)算102.2.2 保安煤柱102.2.3 儲(chǔ)量計(jì)算方法112.2.4 儲(chǔ)量計(jì)算的評(píng)價(jià)122.3

6、礦井工作制度、生產(chǎn)能力、服務(wù)年限122.3.1 礦井工作制度122.3.2 礦井生產(chǎn)能力的確定122.3.3 礦井服務(wù)年限12第3章 井田開拓143.1 概述143.1.1 井田內(nèi)外及附近生產(chǎn)礦井開拓方式概述143.1.2 影響本設(shè)計(jì)礦井開拓方式的原因及其具體情況143.2 礦井開拓方案的選擇143.2.1 井硐形式和井口位置143.2.2 開采水平數(shù)目和標(biāo)高193.2.3 開拓巷道的布置203.3 選定開拓方案的系統(tǒng)描述223.3.1 井筒形式和數(shù)目223.3.2 井筒位置及坐標(biāo)223.3.3 水平數(shù)目及高度223.3.4 大巷數(shù)目及布置233.3.5 井底車場(chǎng)形式的選擇233.3.6 煤層

7、群的聯(lián)系243.3.7 采區(qū)劃分253.4 井筒布置和施工253.4.1 井筒穿過的巖層性質(zhì)及井硐維護(hù)253.4.2 井筒布置及裝備263.4.3 井筒延伸的初步意見293.5 井底車場(chǎng)及硐室323.5.1 井底車場(chǎng)形式的確定及論證323.5.2 井底車場(chǎng)的布置、存儲(chǔ)線路、行車線路布置長度323.5.3 井底車場(chǎng)通過能力驗(yàn)算343.5.4 井底車場(chǎng)主要硐室353.6 開采順序353.6.1 沿井田走向的開采順序353.6.2 沿井田傾斜方向的開采順序353.6.3 采區(qū)接續(xù)計(jì)劃353.6.4 “三量”控制情況36第4章 采區(qū)巷道布置374.1 采區(qū)概況374.1.1 設(shè)計(jì)采區(qū)的位置、邊界、范圍

8、、采區(qū)煤柱374.1.2 采區(qū)的地質(zhì)和煤質(zhì)情況374.1.3 采區(qū)的生產(chǎn)能力、儲(chǔ)量及服務(wù)年限374.2 采區(qū)巷道布置374.2.1 區(qū)段劃分374.2.2 采區(qū)上山布置374.2.3 采區(qū)車場(chǎng)布置384.2.4 采區(qū)煤倉形式、容量及支護(hù)454.2.5 采區(qū)硐室簡介464.2.6 采區(qū)工作面接續(xù)464.3 采區(qū)準(zhǔn)備464.3.1 采區(qū)巷道的準(zhǔn)備順序464.3.2 采區(qū)巷道的斷面圖及支護(hù)方式46第5章 采煤工藝485.1 采煤方法的選擇485.2 回采工藝485.2.1 選擇和決定回采工作面的工藝過程及使用的機(jī)械設(shè)備485.2.2 選擇采煤工作面循環(huán)方式和勞動(dòng)組織形式49第6章 井下運(yùn)輸和礦井提升

9、526.1 礦井井下運(yùn)輸526.1.1 運(yùn)輸方式和運(yùn)輸系統(tǒng)的確定526.1.2 礦車的選型與數(shù)量536.1.3 采區(qū)運(yùn)輸設(shè)備的選擇546.2 礦井提升系統(tǒng)54第7章 礦井通風(fēng)與安全567.1 通風(fēng)系統(tǒng)的確定567.1.1 概 述567.1.2 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的確定567.1.3 主扇工作方式的確定567.2 風(fēng)量計(jì)算和風(fēng)量分配567.2.1 礦井風(fēng)量計(jì)算的規(guī)定567.2.2 采掘工作面及硐室所需風(fēng)量的計(jì)算567.2.3 風(fēng)量分配607.2.4 風(fēng)量的調(diào)節(jié)方法與措施607.2.5 風(fēng)速驗(yàn)算607.3 礦井通風(fēng)阻力的計(jì)算617.3.1 確定全礦井最大通風(fēng)阻力和最小通風(fēng)阻力617.4 通風(fēng)設(shè)備的選擇6

10、57.4.1 主扇的選擇計(jì)算657.4.2 電動(dòng)機(jī)的選擇657.4.3 反風(fēng)措施657.5 礦井安全技術(shù)措施667.5.1 預(yù)防瓦斯和煤塵爆炸的措施667.5.2 其它事故預(yù)防667.5.3 避災(zāi)及自救66第8章 礦井排水678.1 概 述678.1.1 礦井水的來源及涌水量678.1.2 對(duì)排水設(shè)備的要求688.2 礦井主要排水設(shè)備688.2.1 排水方式與排水系統(tǒng)簡介688.2.2 主排水設(shè)備及管路的選擇計(jì)算68第9章 礦井主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)71總結(jié)74參 考 文 獻(xiàn)74致 謝75附 錄1 外文資料翻譯譯文76附 錄2 外文原文80緒論本設(shè)計(jì)為大興礦井的新井設(shè)計(jì)，主要設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：開拓方式、

11、采區(qū)布置、井下運(yùn)輸、采煤工藝、設(shè)備選型以及礦井的各個(gè)系統(tǒng)。其中還囊括了礦井通風(fēng)安全、礦井排水系統(tǒng)、巖石力學(xué)以及CAD制圖方面的知識(shí)。本設(shè)計(jì)礦井為1.5Mt/a的新型礦井設(shè)計(jì)。整個(gè)井田勘探面積約為14.5Km2。共有可采煤層三層，煤層總厚度達(dá)10m。經(jīng)初步計(jì)算，設(shè)計(jì)井田的可采儲(chǔ)量為132.65Mt，服務(wù)年限為63.1a。本設(shè)計(jì)礦井采用雙立井開拓方式，整個(gè)礦井劃分為三個(gè)水平開采，一水平服務(wù)年限25.7a。運(yùn)輸大巷布置選用集中大巷布置方式。大巷運(yùn)輸選用12t蓄電池電機(jī)車牽引3t底卸式礦車運(yùn)輸。一水平劃分為兩個(gè)采區(qū)。結(jié)合相關(guān)地質(zhì)資料及有關(guān)規(guī)定，本設(shè)計(jì)礦井采用走向長壁后退式采煤方法，綜合機(jī)械化采煤工藝，

12、采空區(qū)處理選用全部垮落法。通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我認(rèn)識(shí)到學(xué)多的問題，知道了自己掌握知識(shí)方面的不足，還有許多專業(yè)知識(shí)沒有完全理解和貫通，在今后的工作和學(xué)習(xí)中還要繼續(xù)努力。由于本人水平有限，設(shè)計(jì)中還存在許多不足和錯(cuò)誤，懇請(qǐng)各位專家和學(xué)者給予指正。第1章 井田概況及地質(zhì)特征1.1 井田概況1.1.1 交通位置大興井田位于鐵煤西部,隸屬于遼寧省鐵嶺市鐵法區(qū)小明、蔡牛鎮(zhèn)所轄，地理坐標(biāo)為：東經(jīng)12333151233635，北緯422136422527.該井田北與大隆井田毗鄰，以F15、F16號(hào)斷層及72 煤層525m等高線為界，東鄰曉南井田以F6號(hào)斷層為界，西界為F2號(hào)斷層，南以煤層最低可采厚度邊界線為界。南

13、北走向長6.4km，東西寬3.2km，面積為20.48km2。本區(qū)可由鐵嶺車站及沈陽大青專次列車直通該礦區(qū)，并且在礦區(qū)各井填均有礦用鐵路線相連。另外該區(qū)有瀝青路面公路多條，四通八達(dá)，相距鐵嶺市約32km，每天有通往沈陽、撫順、彰武等地的客車，另有通往沈陽、遼陽的列車，交通運(yùn)輸十分便利。1.1.2 氣象及地震本區(qū)處中溫帶濕潤區(qū),屬大陸性多風(fēng)氣候,一般春、秋、冬三季多風(fēng)，歷年凍土深度一般在140cm左右，降雨多集中在每年的七、八月份，年降雨量達(dá)到1065.8mm。雖本區(qū)地處地震多發(fā)帶，有感地震亦有過記載，但未礦井生產(chǎn)造成影響。1.1.3 水源、電源條件大興井田地面標(biāo)高在64.30104.60m，該

14、井田內(nèi)無較大河流，僅在井田中部有兩條季節(jié)性小河，一是遼河屯小河，一是四家子小河，兩條小河都是雨季河水增多，枯季幾乎斷流。生活與生產(chǎn)用電均來自鐵煤集團(tuán)公司。1.2 地質(zhì)特征1.2.1 礦區(qū)范圍內(nèi)的地層情況本井田屬于中生代侏羅系陸相沉積煤系地層，位于松遼盆地的東南側(cè)，地勢(shì)較平坦，除元古代地層在煤田西側(cè)以低山形勢(shì)出露外，其它地層幾乎全被第四系沉積層所覆蓋，前震旦系變質(zhì)巖系構(gòu)成井田的基底，其上依次沉積了侏羅系地層、白堊系地層及第四系沉積物，整個(gè)煤田南北長為29.5km，東西寬為17.4km，面積為513.3km2，累計(jì)探明儲(chǔ)量為22億t。井田地層皆同區(qū)域地層，地表僅出露有黑云母安山巖，粗面巖，正長斑巖

15、，其它均被第四系所掩覆。據(jù)鉆孔資料所見有中生界侏羅系、白堊系及新生界第四系，由下而上分述如下：1.中生界 (1)侏羅系上統(tǒng)阜新組 為井田內(nèi)唯一含煤地層，本組分為四段：底部砂礫巖段 該段賦存較深，僅于煤田北部柏家溝及三家子局部地區(qū)有出露。下部以灰綠色、暗褐色砂礫巖為主，分選不好，礫石成分以花崗片麻巖、石英巖礫為多，礫徑一般為2025cm，最大1m左右。上部以灰色、深灰色砂巖為主，夾有礫巖，組成成分較雜，礫徑一般0.55cm，具波狀及斜波狀層理。該段厚約500m左右。下含煤段 由灰黑色、灰白色、灰色砂巖、泥巖和煤層、炭泥巖組成。僅在井田西部和南端巖石為雜色，深灰色的粗砂巖，含礫砂巖及砂礫巖和少許泥

16、巖、煤層，其巖石碎屑以長石、石英巖為主，泥質(zhì)膠結(jié)，并有輝綠巖呈復(fù)式巖床侵入。該 段厚約130200m，一般厚160m。 中部砂巖、泥巖段 本段為灰白色、泥巖、灰色細(xì)砂巖夾粗砂巖組成，層理發(fā)育，膠結(jié)致密，硬度略大，厚度4070m，一般50m左右。上含煤段 由灰、灰白、灰黑色砂巖、泥巖、含礫砂巖、礫巖及煤層組成，夾有菱鐵礦結(jié)核體，具斜波狀層理。局部亦有輝綠巖呈復(fù)式巖床侵入該段。該段厚150300m，一般約200m左右。(2)白堊系下統(tǒng)孫家灣組 本組最大特征是以顏色區(qū)分為兩段：下部灰綠色砂巖段 夾有泥巖、灰色粗砂巖及不等粒砂礫巖層，泥質(zhì)膠結(jié)，厚度300m左右，并與侏羅系呈假整合或平行不整合接觸。上部

17、紫色砂巖、礫巖段 本段以紫色為最大特征，以不等粒砂礫巖、砂巖和礫巖組成，間夾薄層泥巖，膠結(jié)為泥質(zhì)松軟。本井田該層多被無芯鉆進(jìn)，厚約150300m。2.新生界第四系：上部由黃色或灰褐色的亞粘土所組成，含少量鐵錳質(zhì)結(jié)核，全井田皆有分布。下部以砂、砂礫石為主，中夾砂層，底部較粗，一般礫徑5mm左右，平均厚度15m左右，與白堊系呈不整合接觸。1.2.2 井田范圍內(nèi)和附近的主要地質(zhì)構(gòu)造大興井田位于鐵煤的西南部，該井田據(jù)目前已有的勘探成果表明，為一南北開闊，東西狹窄的盆形。井田南翼較陡，傾角一般在2032之間，北翼平緩，傾角一般在58之間，東翼平緩伸至?xí)阅暇铮饕磙D(zhuǎn)陡約40，井田的南北兩端向上抬起。井田

18、構(gòu)造與區(qū)域構(gòu)造規(guī)律一致，主要構(gòu)造線呈NNE向。井田內(nèi)斷層比較發(fā)育，詳見圖1-1及相關(guān)表1-1。表1-1 主要斷裂構(gòu)造表序號(hào)斷層編號(hào)斷層性質(zhì)走向() 傾向()落差(m)斷距(m)查明程度1F2正N5E1111S20E2816可靠2F3正N8W1313N25E2117可靠3F4逆N10E3012N18W2426可靠4F5正N3W10N6W18E 135可靠圖1-1 煤系地層綜合柱狀圖1.2.3 煤層賦存狀況及可采煤層特征本井田共有煤層三組，為了清楚起見，現(xiàn)將各煤層厚度、結(jié)構(gòu)、視密度和頂?shù)装迩闆r分層以文字?jǐn)⑹鋈缦?附煤層特征表1-2)：(1)2#：煤層厚度3.14.0 m，煤層平均厚度3.8 m，平

19、均傾角13，全區(qū)發(fā)育，屬于穩(wěn)定的中厚煤層，結(jié)構(gòu)單一，視密度1.35t/ m3，頂板為細(xì)砂巖或泥巖，底板為粉砂巖，灰分在32%左右。(2)4#：煤厚2.93.7 m，平均3.5m，屬于穩(wěn)定的煤層，煤層，煤層結(jié)構(gòu)單一，視密度為1.35 t/ m3，頂板中部為粉砂巖，南北部為中粗砂巖，底板為細(xì)砂巖，灰分一般在20%左右。(3)9#：煤層厚度2.62.9m，平均煤層厚度2.7 m，煤層結(jié)構(gòu)簡單，賦存穩(wěn)定，無夾石，全區(qū)發(fā)育，視密度1.35t/ m3，頂板為中細(xì)砂巖，底板為粉砂巖。表1-2 煤層特征表煤層號(hào)煤厚(m)層平均間距(m)穩(wěn)定性發(fā)育范圍頂板底板最小最大平均2#3.63.93.8 較穩(wěn)定全區(qū)發(fā)育粉

20、砂泥質(zhì)巖灰色細(xì)砂巖254#3.13.73.5穩(wěn)定全區(qū)發(fā)育砂巖粉砂巖509#2.42.82.7較穩(wěn)定全區(qū)發(fā)育粉砂巖粉砂巖1.2.4 巖石性質(zhì)、厚度特征巖石性質(zhì)、厚度見表1-3。(見7頁)表1-3 巖石主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)表名稱視密度kg/cm3孔隙度抗壓102 kg/cm3抗拉102 kg/cm3變形模量102 kg/cm3彈性模量kg/cm3砂巖2.0 2.46213200.60.40.5617礫巖2.32.76161150.251.50.8728泥巖2.72.91.65.412.830.82.028611灰?guī)r2.22.66204180.72.017611頁巖2.02.316281110.31

21、.013.5371.2.5 水文地質(zhì)情況根據(jù)精查地質(zhì)報(bào)告水文部分的論述，本井田開采的煤層位于較深部或深部。水文地質(zhì)條件簡單，礦井涌水量主要受下列因素的影響：1.地質(zhì)構(gòu)造對(duì)本礦井涌水量的影響：本井田構(gòu)造復(fù)雜，有向斜和較多的斷層相互切割。2.垂深400m以內(nèi)(包括風(fēng)化裂隙帶)裂隙發(fā)育，裂隙水對(duì)礦井涌水量有影響。在勘探過程中，共組合33條斷層，實(shí)見斷點(diǎn)63個(gè)。同時(shí)在全井田又進(jìn)行59個(gè)簡易水文觀測(cè)孔觀測(cè)，尚未發(fā)現(xiàn)較大的涌(漏)水現(xiàn)象。據(jù) 632 號(hào)孔抽水試驗(yàn)，0. L/sm，=0. m/d。可見斷層導(dǎo)水性和含水性極其微弱該井田直接充水含水層的補(bǔ)給來源為上部間接弱含水層的微弱垂直滲透，同時(shí)侏羅系含水層的

22、粗砂巖及砂礫巖又多為泥質(zhì)膠結(jié)，含水性很微弱，1.3所以井底車場(chǎng)通過能力滿足煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范要求。3.5.4 井底車場(chǎng)主要硐室1.主井系統(tǒng)硐室主井設(shè)有3 t底卸式礦車卸載站硐室、翻車機(jī)硐室、井底煤倉及井底煤倉裝載硐室等。2.副井系統(tǒng)硐室副井系統(tǒng)硐室有主排水泵房，主變電所等。主排水泵房和主變電所應(yīng)聯(lián)合布置，以便使主變電所向主排水泵房的供電距離最短。為防止進(jìn)下突然涌水淹沒礦井，變電所與水泵房的底板標(biāo)高應(yīng)高出井筒與井底車場(chǎng)聯(lián)結(jié)處巷道軌面標(biāo)高0.5m。3.其它硐室其它硐室位置應(yīng)根據(jù)線路布置和各自要求確定。3.6 開采順序3.6.1 沿井田走向的開采順序保證開采水平、采區(qū)、采煤工作面的生產(chǎn)正常接替，以

23、保證礦井持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)的前提下，結(jié)合設(shè)計(jì)的煤層分布及采區(qū)劃分的具體情況，采用井田單翼開采，有利于礦井通風(fēng)、運(yùn)輸?shù)戎饕a(chǎn)系統(tǒng)的管理，依據(jù)本設(shè)計(jì)礦井的采區(qū)劃分的具體情況，采用走向長壁開采，這樣以減少初期工程量和基建投資，并且投產(chǎn)快。3.6.2 沿井田傾斜方向的開采順序本礦屬于緩傾斜煤層，本設(shè)計(jì)井田內(nèi)共有三個(gè)可采煤層，即2#、4#、9#。其中2#煤層位于最上部，9#煤層位于最下部，三層煤層分為一組，布置集中運(yùn)輸巷道，根據(jù)其采動(dòng)影響關(guān)系，采用下行開采順序。3.6.3 采區(qū)接續(xù)計(jì)劃根據(jù)井田的地自然斷層為界，將一水平劃分為2個(gè)采區(qū)，經(jīng)過計(jì)算，符合煤層采動(dòng)影響關(guān)系，開采水平、采區(qū)的生產(chǎn)正常接續(xù)，充分發(fā)揮機(jī)

24、械設(shè)備的能力，減少巷道維護(hù)費(fèi)。詳見表3-7。表3-7 一水平采區(qū)接續(xù)表3.6.4 “三量”控制情況1.礦井三量的確定(1)開拓煤量K=2585.7Mt(2)準(zhǔn)備煤量ZC=862Mt(3)回采煤量n=172Mt2.可采期計(jì)算開拓煤量可采期=17.2a3-5a滿足要求；準(zhǔn)備煤量可采期=5.7a1a滿足要求；回采煤量可采期=13月4-6月滿足要求。但三量為概括性指標(biāo)，所以其只可作采掘關(guān)系的參考指標(biāo)。第4章 采區(qū)巷道布置與采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)4.1 采區(qū)概況4.1.1 設(shè)計(jì)采區(qū)的位置、邊界、范圍、采區(qū)煤柱本設(shè)計(jì)采區(qū)為北一采區(qū)，位于井田西北部。西部以正F2斷層為界，北部以大興礦邊界為采區(qū)邊界。標(biāo)高范圍-200

25、m-450m。走向長2150m，南北傾斜長1111m。采區(qū)煤柱：各煤層在采區(qū)邊界留設(shè)15m煤柱，井田境界處留設(shè)30m保護(hù)煤柱。4.1.2 采區(qū)的地質(zhì)和煤質(zhì)情況本區(qū)地層傾角平緩，走向變化不大，采區(qū)內(nèi)無斷層，純煤厚平均3.3m，結(jié)構(gòu)單一，視密度1.35。各煤層特征詳見井田可采煤層特征表1-2。4.1.3 采區(qū)的生產(chǎn)能力、儲(chǔ)量及服務(wù)年限采區(qū)煤層全部可采，根據(jù)幾何法求得工業(yè)儲(chǔ)量為32Mt,可采儲(chǔ)量為27.2Mt，本采區(qū)設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為1.5Mt/a，則本采區(qū)服務(wù)年限TnCZ/A，經(jīng)計(jì)算得服務(wù)年限為10.4a。 4.2 采區(qū)巷道布置4.2.1 區(qū)段劃分一水平采區(qū)的傾斜長度在1111m左右，采煤工作面長度213m，本礦區(qū)煤層傾角變化不大，因此，采區(qū)斜長和階段斜長變化不大，采區(qū)進(jìn)行綜合機(jī)械化開采時(shí)一般沿傾向劃分5個(gè)區(qū)段。4.2.2 采區(qū)上山布置設(shè)計(jì)采區(qū)為聯(lián)合開采采區(qū)，若布置煤層上山，則維