汾西礦業(yè)集團新峪煤礦采礦畢業(yè)設(shè)計模板

汾西礦業(yè)集團新峪煤礦采礦畢業(yè)設(shè)計資料內(nèi)容僅供參考，如有不當或者侵權(quán)，請聯(lián)系本人改正或者刪除。 第一章礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征1.1礦區(qū)概述1.1.1地理位置及交通條件汾西礦業(yè)集團新(水)峪煤礦有限責(zé)任公司,位于山西省孝義市境內(nèi),覆蓋下堡鎮(zhèn)、兌鎮(zhèn)鎮(zhèn)、柱濮鎮(zhèn)的一部分。南北長約8.4km,東西寬約7.1km,礦區(qū)面積57.02km2。距孝義市20公里,地理坐標:東經(jīng)111°35′12″～111°39′03″,北緯37°00′40″～37°07′29″。礦區(qū)南北跨越旺家垣井田、交子里井田及新(水)峪井田,西與陽泉曲井田瓜溝井田相鄰,東鄰高陽井田、宜興井田,北以下堡河為自然邊界,南以4098000緯線與交子里井田相接。礦區(qū)交通便利,南同蒲鐵路介(休)西(泉)支線從礦區(qū)內(nèi)穿過,礦區(qū)內(nèi)設(shè)有兌鎮(zhèn)車站,往西至陽泉曲車站。有孝(義)午(城)公路經(jīng)過礦區(qū)往東通大運高速公路及108國道,往北至307國道,與夏汾高速公路相通。經(jīng)過鐵路公路可達全國各地.表1-1礦區(qū)距鄰近主要城市距離表城市距離(公里)城市距離(公里)城市距離(公里)孝義20北京691孟塬426汾陽38石家莊407西安549介休42大同531鄭州814太原146包頭980武漢13481．1.2地形地貌本礦區(qū)位于呂梁山中段,汾河中游西岸,屬黃土高原中丘陵地貌,礦區(qū)最高點位于南部海拔標高1150.2m,最低點位于礦區(qū)中北部的兌鎮(zhèn)河谷,海拔標高847.50m。相對高差302.7m,礦區(qū)地勢形態(tài)為南部中部相對較高,北部東部相對較低,區(qū)內(nèi)溝谷縱橫呈”V”字型發(fā)育,溝谷基本呈南北向,新生界的黃土主要分布在山梁垣上,基巖一般多出露在溝谷中,縱觀全區(qū)其地貌特征為中等切割至輕微切割的中低丘陵類型。1.1.3、電源礦井用電采用雙回路供電系統(tǒng),一回引自礦務(wù)局自備電廠后莊變電站的內(nèi)部電網(wǎng),電壓110KV,輸電距離2Km;一回引自華北電網(wǎng)兌鎮(zhèn)變電站,電壓1101.1.4、水系本區(qū)內(nèi)地表水屬黃河流域汾河水系,主要河流為北部邊緣的下堡河及橫貫礦區(qū)東西的兌鎮(zhèn)河,柱濮河,三條河均屬季節(jié)性河流,受季節(jié)影響較大,雨季山洪匯集,河水猛漲,旱季河水流量較小,甚至干涸。礦井建有自備水源地,取奧陶系灰?guī)r巖溶地下水,水質(zhì)經(jīng)化驗符合國家有關(guān)規(guī)定,能解決礦區(qū)工業(yè)用水及生活用水,也為礦區(qū)的進一步發(fā)展提供了水源保證。1.1.5、氣象本區(qū)氣候?qū)倥瘻貛Т箨懶园敫珊蛋霛駶櫄夂?春季風(fēng)大雨少干旱,夏季多雨炎熱,秋季溫暖濕潤,冬季寒冷少雪,四季分明,平均年氣溫在10.3℃左右,一月份最低平均氣溫-10.5℃,最低-23℃。七月份氣溫最高,最高可達39℃,平均降雨量約500mm,雨水多集中在7～9月份,占全年降雨的60～80%;年蒸發(fā)量為1800～1900mm。每年十一月至次年四月為凍結(jié)期,最大凍土深度0.741.1.6、地震本區(qū)地震烈度Ⅶ度區(qū),根據(jù)《中國地震參數(shù)區(qū)劃圖》(GB18306—),屬地震動峰值加速度為0.1～0.15g區(qū)。1.1.7、本區(qū)經(jīng)濟狀況本區(qū)范圍涉及孝義市境內(nèi)的下堡鎮(zhèn),兌鎮(zhèn)鎮(zhèn),柱濮鎮(zhèn)、驛馬鄉(xiāng),的部分村莊,人口約5萬人。當?shù)剞r(nóng)民以種植業(yè)為主,主要農(nóng)作物有小麥、玉米、高梁、谷子等。區(qū)內(nèi)煤炭資源豐富,工業(yè)主要以開辦煤礦為主,開采運輸業(yè)較發(fā)達。1.2井田地質(zhì)特征1.2.1區(qū)域地質(zhì)霍西煤田位于山西省中南部呂梁山脈與霍山山脈之間,北起汾陽,南至河津,在隰縣、鄉(xiāng)寧與河?xùn)|煤田相連接,地理坐標在東經(jīng)110°21′～112°00′之間,北緯34。46′～37°15′之間;行政區(qū)劃分屬晉中、呂梁、臨汾、運城(市)地區(qū)。本礦區(qū)位于霍西煤田的北部孝義市境內(nèi)。區(qū)域地層與華北煤田大部分地區(qū)相似,出露巖層主要為前震旦系、震旦系、寒武系,缺失上奧陶統(tǒng)、志留系、泥盆系、和下石炭統(tǒng)。在中奧陶統(tǒng)上沉積了石炭系、二疊系和第三系、第四系。石炭二疊系為本區(qū)主要含煤地層,為海陸交互相及陸相含煤巖系,煤田內(nèi)尚未發(fā)現(xiàn)火成巖。1.2.2．環(huán)境地質(zhì)本礦區(qū)區(qū)域構(gòu)造上處于祁呂賀”山字型”弧形構(gòu)造東翼,不同級別不同形態(tài)的褶曲構(gòu)成了煤田的基本框架,高角度的正斷層較發(fā)育,次一級的波浪狀起伏系煤田的一大特點。地質(zhì)構(gòu)造受”山字型”構(gòu)造,華夏系構(gòu)造以及汾河新凹陷的控制。燕山運動造成了該區(qū)地質(zhì)構(gòu)造的基本輪廓。井田地質(zhì)情況與區(qū)域地質(zhì)相符合,主要受斷層及褶皺構(gòu)造的控制,巖層總體為西高東低,走向南北傾向東的單傾構(gòu)造,井田內(nèi)揭露的地層主要有奧陶系的石炭系、二疊系、第三、第四系,地表大部分地區(qū)被紅、黃土覆蓋,僅在溝谷中出露有二疊系山西組,石盒子組地層,出露巖層多為砂巖、泥巖、砂質(zhì)頁巖,泥巖、砂質(zhì)頁巖、風(fēng)化現(xiàn)象較嚴重。砂巖巖石裂隙發(fā)育,井田內(nèi)無炭柱一般發(fā)育,無火成巖侵入。井田內(nèi)水文地質(zhì)條件中等或簡單,地表河流均為季節(jié)性河流,平時水量較小,雨季洪水來勢洶猛,有時溢出河道,形成水患。地表溝谷中出露的砂巖有泉水涌出,含水層主要以石炭系K2、K3、K4灰?guī)r為主,二疊系的含水層砂巖富水弱。本區(qū)內(nèi)的地質(zhì)環(huán)境隨著井下的開采發(fā)生著變化主要表現(xiàn)在地表土地裂縫造成水土、流土、黃土沖涮洞、溝谷、滑坡,地面建筑裂縫,溝谷中的泉水干涸,環(huán)境惡化。在自然狀態(tài)下,滑坡的出現(xiàn)一般較少,規(guī)模較小,滑坡的土方量以幾百至幾千方土石,在溝谷中出現(xiàn)巖石崩塌較少,一般不會形成泥石流,滑坡一般分布在黃土較厚,阻陡峭的溝谷內(nèi),山溝內(nèi)巖石崩塌多在一巖石出露陡峭的溝谷內(nèi),她們的強度較弱。1.2.3、地層1]本礦井地層與霍西煤田汾孝礦區(qū)的地層一致,煤系地層的基底為奧陶系灰?guī)r,在其上部沉積了石炭系,二疊系地層及第三、第四系紅黃土層,煤系地層與奧陶系為平行不整合接觸。礦區(qū)大部分地區(qū)被紅黃土覆蓋,在溝谷中出露有太原組山西組、下石盒子組及上石盒子組地層,現(xiàn)根據(jù)勘探及生產(chǎn)中的有關(guān)資料由老至新如下:奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組(O2s)奧陶系中統(tǒng)峰峰組(O2f)3)石炭系中統(tǒng)本溪組(C2b)4)石炭系上統(tǒng)太原組(C3t)5)二疊系下統(tǒng)山西組(P1S)6)二疊系下統(tǒng)下石盒子組(P1X)7)二疊系上統(tǒng)上石盒子組(P2s)8)第三系上新統(tǒng)(N2)9)第四系(Q)井田內(nèi)地層對比的方法主要以鉆孔的勘探資料為主,將各標志層、煤層、加以對比,在巷道、實際揭露的資料中經(jīng)驗證對比較合理,能夠指導(dǎo)生產(chǎn),服務(wù)生產(chǎn),整個井田對比可靠。2]地下含水層的劃分新(水)峪煤礦位于郭莊泉域巖溶地下水系統(tǒng)的中北部,為淺埋藏型隱伏巖溶區(qū),主要接受大氣降水補給,礦區(qū)內(nèi)出露的地層為石炭系上統(tǒng)太原組、二疊系下統(tǒng)山西組、下石盒子組、上統(tǒng)上石盒子組、第三系及第四系地層,根據(jù)含水巖系及水力特征將井田內(nèi)地下水劃分為以下幾種類型。1)碳酸鹽巖類巖溶裂隙含水巖組2)碎屑巖類裂隙含水量水巖組3]二疊系砂巖含水層二疊系含水層由若干層砂巖組成,其主要含水層為K7、K8、K9砂巖及基巖風(fēng)化殼。含水層富水性受埋藏深淺條件的制約,一般情況下,含水層埋深小,富水性好,反之則差。K7砂巖在井田內(nèi)厚度變化大,層位不穩(wěn)定,K8砂巖厚度在0.7～9.3m之間,平均4.06m。K9砂巖厚度為5.6～10.10m。平均7.80m。基巖風(fēng)化殼因為露出地表或距離地表較近,風(fēng)化裂隙發(fā)育,接受補給條件較好,其富水性要好于K7、K8、K9砂巖。在斷層帶,滑坡體及裂隙發(fā)育的向斜部位涌水量一般較大,山西組含水層主要為K7砂巖,據(jù)2～14#孔抽資料,單位涌水量為0.0068L/S·m,旺-25#孔單位涌水量為0.007L/S·m,水位標高+919.8m。水質(zhì)一般為”H·S-N·M”型水。下石盒子組大多出露于地表,在井田內(nèi)受溝谷切割影響,在接受大氣降水補給后,經(jīng)短暫徑流,在合適的地段以泉的形式涌出。本組較穩(wěn)定的是K8、K9砂巖,厚6～15m,旺-15#鉆孔在鉆進到K9砂巖時曾出現(xiàn)過自流。高出鉆口8.65m,水位標高+946.62,自流量0.18L/S?？傊?山西組及下盒子組砂巖含水層在正常情況下富水性差,但也不排除在局部地段富水的可能性。據(jù)2～14#孔抽水資料,單位涌水量為0.0068L/S,滲透系數(shù)為0.0285m/d,東北高陽井田抽水結(jié)果,單位涌水量0.00124]松散層類孔隙含水層組本區(qū)松散層類孔隙含水層組為第三系、第四系地層,主要分布于兌鎮(zhèn)河、下堡河、柱濮河河床及主要溝谷內(nèi),以砂卵石層、砂礫石層、砂為主,卵礫石成分多為灰?guī)r、砂均未膠結(jié),粒度相差懸殊。分選性差,孔隙度大,為良好的含水層,也是良好的透水層。分布于地表厚8～12平均9m大的溝谷內(nèi),兌鎮(zhèn)一帶水井調(diào)查說明其水位變化均受氣候及降雨量控制,兌鎮(zhèn)河平時水深不超過0.2m,常年有水,雨季山洪瀑發(fā),水勢洶涌,旱季水位下降。專門對兌鎮(zhèn)河的流量進行了測量,測得最大洪水位標高877.68m,流量7.38m35]礦井充水因素分析本區(qū)基本以波狀褶曲構(gòu)造為特征,西高東低,除東部的偏店斷層斷距較大外,其余均為小型斷層,并以高角度張扭性正斷層為主,是地表水及各含水層之間相互聯(lián)系的良好通道,但對礦井開采會帶來一定的影響。在煤系地層中,含水層和隔水層相間,在正常情況下這些層間地下水之間沒有聯(lián)系,但在斷層附近或由于煤層開采,導(dǎo)致頂板塌陷后,產(chǎn)生裂隙,形成地表水及地下水的通道,使地下水的逕流方向發(fā)生改變,地下水經(jīng)過導(dǎo)水裂隙進入巷道。9#煤層的直接充水含水層為K2石灰?guī)r,間接充水含水層為K3、K4石灰?guī)r,主要補給區(qū)在礦區(qū)以外,K3、K4在礦區(qū)西北部有小面積出露,補給來源以大氣降水為主,含水層在補給區(qū)接受大氣降水補給后,經(jīng)過地下逕流進入本區(qū),是9#煤層的主要充水水源。1.2.4、巖漿巖經(jīng)過歷史地質(zhì)勘探和礦井揭露,本礦區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)有巖漿的侵入活動。1.2.5水文地質(zhì)區(qū)域水文地質(zhì)本區(qū)位于郭莊泉域中北部,泉域及巖溶水盆地的范圍主要受汾西大向斜的控制,泉域的北界基本沿晉中盆地的南緣到將軍山以南的變質(zhì)巖裸露區(qū),南止于射姑山,盈利,團柏一線。西起呂梁山分水嶺,東邊界北段至汾陽-孝義大斷層,南段為霍山,山前大斷裂和一部分變質(zhì)巖區(qū),直接補給區(qū)為寒武系,奧陶系灰?guī)r裸露區(qū)(特別是西部)及汾河河流滲漏段。補給區(qū)面積1400Km2,巖溶地下水的補給,以大氣降水直接入滲補給及河川徑流集中滲漏補給為主,從西部大面積灰?guī)r揭露區(qū)入滲的地下水,從北部靈石一帶汾河河谷中滲漏的河水及從東部來的水均向河谷下游匯集,并以泉群的形式集中排泄,泉群由60余個泉眼組成,出露標高+516～521m,流量7.04～9.80m3/s區(qū)域內(nèi)根據(jù)含水巖系及水力特征,將地下水劃分為以下幾種類型:1)碳酸鹽巖類巖溶裂隙含水巖組2)碎屑巖類裂隙含水量水巖組3)松散層類孔隙含水層組4)隔水層1.2.6、褶皺與斷層本區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造較發(fā)育,構(gòu)成礦區(qū)構(gòu)造的基本格架。由于地層傾角平緩,在露頭的個別地段見到基本形態(tài),一般不易觀察到,但在主要煤層等高線圖上則反映清楚(見附圖)表1-2為勘探報告及井下實測得到的主要褶皺的基本情況。表1-2新(水)峪礦區(qū)背、向斜統(tǒng)計表名稱位置軸向兩翼傾角軸長(m)1郝家寨向斜郝家寨村西南N30°E2-13°10002郝家寨背斜郝家寒村西南N30°E5-7°8003兌鎮(zhèn)背斜兌鎮(zhèn)北NW5-6°10004恭家園向斜旺家垣以北NE80°-SE80°6-10°24005茹來背斜茹來村南50mNE75°-80°7-10°2256黑坡溝背斜黑坡溝村NE20°-SE85°6-9°17307偏店背斜偏店村南200mNE11°-NE30°6-9°110008偏店向斜偏店村西400m65°2-13°7050偏店背斜東翼至偏店斷層,平行斷層有一條寬約50m左右的急傾斜帶,傾角70°,在礦井內(nèi)延長約6.5本井田構(gòu)造形態(tài)主要為走向南北傾向東的單傾構(gòu)造,區(qū)內(nèi)次一級褶皺較發(fā)育,使地層呈波浪起浮狀,斷層落差不大,以高角度正斷層為主,逆斷層主要表現(xiàn)為契形推移,推移距離短,延伸長為特征。無炭柱從當前實際揭露情況看多分布于井田中部和西北部,大小各異,長軸短的10m,長的2701)斷層本區(qū)內(nèi)斷層構(gòu)造不甚發(fā)展,小斷層較多,平均1.1條/Km2,多為高角度正斷層,有兩條大型斷層。已揭露的斷層基本控制了斷層的斷距,延展方向和長度,研究程度較高?；厩闆r見表1-3,新(水)峪礦井斷層統(tǒng)計表。 表1-3新(水)峪礦區(qū)斷層統(tǒng)計表斷層位置斷層要素走向傾向傾角落差性質(zhì)延伸長度F1位于礦井中央N87°ENW75°4.0正斷層500F2位于礦井中央SN-N5°WNE60°3.2正斷層1500以上表中所列各斷層均在本礦區(qū)內(nèi),延伸出井田外則不予統(tǒng)計,未揭露者均屬地表調(diào)查發(fā)現(xiàn)勘探報告資料提供,而且生產(chǎn)礦井對地表斷層進行實際收集,資料真實可靠。井田東部邊界的偏店斷層下盤附近有一條寬約50m的急傾斜破壞帶,旺-23號孔打在急傾斜破壞帶中山西組缺失約25m本礦區(qū)內(nèi)斷層的平面展布規(guī)律為:斷層走向大致南北發(fā)育,這與區(qū)域構(gòu)造吻合,分別屬于祁呂賀蘭”山字型”的新華夏系構(gòu)造體系。而且以高角度正斷層為主,斷層落差大,延伸長,最大距離10.5Km1.3煤層與煤質(zhì)1.3.1煤層1)含煤性本井田內(nèi)含煤地層系上古生界石炭系太原組及二疊系山西組,含煤巖系總厚度為144.8m,共含煤9～11層,其中可采煤層總厚度為18.9m,含煤系數(shù)為9.5%,太原組平均厚度為102.6m,含煤7層,其中可采煤層平均厚度為4.49m,含煤系數(shù)為9.6%。山西組平均厚為42.2m,含煤4層,其中可采煤層平均總厚度為9.26m,含煤系數(shù)為9.0%。從分布特征看,山西組可采煤層2#全井田內(nèi)穩(wěn)定可采厚煤層,3#煤層局部可采變化大,各煤層間距變化較大.太原組可采煤層9#為2)可采煤層本礦井內(nèi)穩(wěn)定可采的煤層自下而上有9#、2#煤層,局部可采煤層有10#、7#、3#,其余煤層均不可采。表1-4為新(水)峪煤礦公司可采煤層表1-4新(水)峪煤礦公司可采煤層特征一纜表1#最大－最小頂板底板平均2#5.92-11.491-6穩(wěn)定全區(qū)可采砂巖頁巖7.635.55-21.253#0.10-1.7513.40不穩(wěn)定局部可采頁巖砂巖0.8333.73-35.07#0.20-1.2334.190不穩(wěn)定局部可采頁巖砂巖0.6729.45-45.39#1.1-1.9338.330穩(wěn)定全區(qū)可采K2石灰?guī)r泥巖1.575.52-11.5410#0.20-1.238.530不穩(wěn)定局部可采砂巖鋁土泥巖0.671.3.2、各煤層的頂?shù)装鍘r性特征井田內(nèi)可采煤層5層,傾角3°～11°,平均為7°,煤質(zhì)較硬。各可采煤層分述如下:1)2#煤層:位于山西組上部,上距K8砂巖6～15m,一般8m左右,下距9#煤層約85m,煤層厚度6.60～10.53m,平均7.63m。從地質(zhì)勘探中可知本煤層中有夾矸大約6層左右,編號為1#～6#,夾石層厚度一般1～15cm,2#矸在井田北部多呈窩矸出現(xiàn),厚度可達0～80cm,在井田中部較穩(wěn)定一般厚2)3#煤層:位于山西組上部,上距2#煤層13.4m,下距4#煤約9m,煤厚為0～3)7#煤層:位于太原組中部,上距3#煤層34.19m,下距K3砂巖10.6,該煤層厚0.20～1.23m,平均0.67m,在整個井田內(nèi)厚度變化不大,煤層厚度變異系數(shù)為8.54%,可采性指數(shù)為1,本煤層屬結(jié)構(gòu)簡單的不穩(wěn)定局部可采煤層。4)9#煤層:位于太原組下部,上距7#煤層40.13m,煤層厚度1.10～1.93m,平均1.57m,經(jīng)計算煤層厚度變異系數(shù)為12.15%?？刹尚灾笖?shù)為15)10#煤層:位于太原組下部,上距9#煤層8.53m,煤層厚度0.20～1.23m,平均0.67m1.3.3煤層頂、底板1)2#:該煤層直接頂板為細中粒砂巖堅硬,局部相變?yōu)槟囗搸r厚2.5m,底板為砂質(zhì)頁巖或黑色頁巖,厚22)3#煤層:該煤層的頂板為頁巖或砂質(zhì)頁巖,灰色較堅硬,底板為泥巖,灰黑色。3)7#煤層:該煤層的直接頂板為頁巖,節(jié)理發(fā)育,性脆,易破碎,厚3.69～4.39m,平均3.99m,老頂為K4石灰?guī)r,厚2.70～6.80m。煤層的底板為粉砂巖。4)9#煤層:該煤層的直接頂板為K2石灰?guī)r,偽頂為一層頁巖,一般較薄5cm,隨采隨落,局部變厚,可達30cm,直接頂K2石灰?guī)r,厚1.5～2m。致密堅硬,青灰色,質(zhì)純,局部溶洞發(fā)育有時可相變?yōu)槟鄮r,老頂為K2石灰?guī)r,5～11.5m?；疑?青灰色,結(jié)構(gòu)致密堅硬,中間夾有1～2層的頁巖,厚一般1m左右。其底板為泥巖,灰白色,易破碎,厚0.5～1.25)10#煤層:該煤層的直接頂板為粉砂巖,底版為鋁土泥巖,遇水膨脹.表1-52#、9#煤層頂?shù)装迕簩?巖性物理力學(xué)性質(zhì)巖石名稱抗壓強度(Kg/cm2)容重(g/cm2)泊松比普氏系數(shù)彈性模量(Kg/cm2)9#頂板K2石灰?guī)r15092.90.3415.18.1×10/59#底版泥巖5182.580.363.81.9×10/52#頂板砂巖721.360.363.81.9×10/52#底版頁巖1592.590.5201.3.4煤質(zhì)1]物理性質(zhì)煤巖組分以亮煤為主,塊狀及粉末狀。據(jù)采礦階段測試資料,9#煤層大部分為粉狀塊,少部分為不規(guī)則的菱形;2#煤層大部分為菱形,少部分為不規(guī)則的立方體形。局部地段含泥巖或砂質(zhì)泥巖夾矸1～5層。條痕為棕黑色、瀝青—玻璃光澤,硬度一般為2～3,有一定的韌性,貝殼狀、階梯狀斷口,均一條帶狀結(jié)構(gòu),層狀、塊狀構(gòu)造,內(nèi)生裂隙較發(fā)育。2]煤的可選性1)可選性評價精煤回收率,9#煤層為49.15%,精煤回收率屬中等。2#煤層上分層為71.61%、2#煤層中分層為73.08%,精煤回收率屬優(yōu)等2#煤層下分層為37.2%,精度回收率屬低等。2)煤的篩分和沉浮試驗礦方于對9#、2#煤層采大樣進行了篩分、浮沉試驗,將其試驗結(jié)果簡述如下:(1)煤的篩分試驗:9#煤層篩分前總重量為10589.5Kg,自然粒度級篩分結(jié)果:50mm的產(chǎn)率12.949%,50～0mm級占到87.051%,隨著粒度的減小,灰分逐漸降低,100～25mm級的灰份、硫份逐漸增加,252#煤層上分層篩分前總重量為10144.2Kg,自然粒度級篩分結(jié)果:50mm級的產(chǎn)率9.734%,50～0mm級占到90.266%,隨著新高度的減小,1002#煤層中分層篩分前總重量為10173.8Kg,自然粒度級篩分結(jié)果:100～50mm級的產(chǎn)率10.184%,50～0mm級占到89.816%,隨著粒度的減小,100～02#煤層下分層篩分前總重量為10332.0Kg,自然粒度級篩分結(jié)果:100～50mm級的產(chǎn)率13.505%,50～0mm級占到86.495%,隨著粒度的減小,100～0mm(2)浮沉試驗:新(水)峪礦9#、2#煤層在樣50～0.5mm自然級浮沉試驗綜合結(jié)果見表1-6、1-7,取各煤層50～0表1-6新(水)峪礦2#煤層下分層50～0.5mm自然級浮沉試驗綜合結(jié)果表密度級(Kg/L)產(chǎn)率(%)灰分(%)累計可選密度級±0.1浮煤沉煤密度級(Kg/L)產(chǎn)率(%)產(chǎn)率(%)灰分(%)產(chǎn)率(%)灰分(%)＜1.307.454.137.454.1392.5532.501.3037.221.30-1.429.779.5037.228.4362.7843.401.4047.471.40-1.517.7016.8554.9211.1445.0853.831.5024.82表1-7新(水)峪礦9#煤層50～0.5mm自然級浮沉試驗綜合結(jié)果表密度級(Kg/L)產(chǎn)率(%)灰分(%)累計可選密度級±0.1浮煤沉煤密度級(Kg/L)產(chǎn)率(%)產(chǎn)率(%)灰分(%)產(chǎn)率(%)灰分(%)＜1.3014.691.6314.691.6385.3129.871.3049.151.30-1.4034.463.8349.153.1550.8547.511.4053.851.40-1.5019.399.8368.545.0531.4670.731.5024.671.50-1.605.2818.3773.826.0026.1881.291.605.921.60-1.801.2829.4475.106.4124.9083.961.701.28＞1.8024.9083.9610025.72合計100147.06381.347.96218.7313.367.5134.871.3.5瓦斯本礦井為低瓦斯礦井,瓦斯絕對涌出量為0.4m3/t,CO2絕對涌出量為3.17m1.3.6煤層及煤層自然煤塵具有爆炸危險性,爆炸指數(shù)為21%。煤層具有自燃發(fā)火傾向,最短發(fā)火期為6個月。第二章井田境界和儲量2.1井田境界2.1.1井田范圍礦區(qū)南北跨越旺家垣井田、交子里井田及新(水)峪井田,西與陽泉曲井田瓜溝井田相鄰,東鄰高陽井田、宜興井田,北以下堡河為自然邊界,南以4098000緯線與交子里井田相接,礦區(qū)總體呈長方形。2.1.2開采界限井田內(nèi)含煤地層為上古生界石炭系太原組及二疊系山西組總厚138.34m.含煤11層.可采煤層2層,分別為2#、9#煤層。其中主采煤層為2#煤層。其它煤層做為后期儲備資源開采,礦井設(shè)計只針對2#煤層。2.1.3井田尺寸井田的走向方向約為8.4km,傾斜方向約為7.1km,井田的平均水平寬度為7.04km煤層的傾角平均約為7o。井田的水平面積按下式計算:S=H×L式中:S—井田的面積,m2 ;H—井田的水平寬度,m;L—井田的平均走向長度,m;則井田的水平面積為:S=7.04×8.1=57.02km2(采用數(shù)網(wǎng)格的方法來求面積)2.2礦井工業(yè)儲量2.2.1儲量計算基礎(chǔ)1)根據(jù)新(水)峪井田地質(zhì)勘探報告提供的煤層儲量計算圖計算;2)依據(jù)《生產(chǎn)礦井儲量管理規(guī)程》:煤厚,能利用儲量最低可采厚度為0.7m,煤的灰份指標能利用儲量灰份最高不大于40%(含40%),暫不能利用儲量灰份最高不大于50%(含50%)超過51%則不計儲量,暫不能利用儲量厚3)依據(jù)國務(wù)院過函(1985)5號文《關(guān)于酸雨控制區(qū)及二氧化硫污染控制區(qū)有關(guān)問題的批復(fù)》內(nèi)容要求:禁止新建煤層含硫份大于3%的礦井。硫份大于3%的煤層儲量列入平衡表外的儲量;4)儲量計算厚度:夾石厚度不大于0.05m時,與煤分層合并計算,復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤層的夾石總厚度不超過每分層厚度的50%時,以各煤分層總厚度作為儲量計算厚度;5)井田內(nèi)主要煤層穩(wěn)定,厚度變化不大,煤層產(chǎn)狀平緩,勘探工程分布比較均勻,采用地質(zhì)塊段的算術(shù)平均法;6)煤層容重:2#、9#煤層容重為1.37t/m3。2.2.2井田地質(zhì)勘探井田地質(zhì)勘探類型為精查,屬詳細勘探。新(水)峪井田精查地質(zhì)報告井田范圍內(nèi)鉆孔分布,井田內(nèi)東部邊界附近和南部邊界附近,鉆孔位置較少:其它區(qū)域鉆孔分布比較均勻,勘探詳細。井田內(nèi)東部邊界附近、北部邊界附近屬C級儲量,南部邊界附近及北部邊界一部分屬于B級儲量,其余區(qū)域為A級儲量。高級儲量占80%,符合煤炭工業(yè)設(shè)計規(guī)范要求。煤層最小可采厚度為0.6m。而該2#煤層最小可采厚度為6.60m,最大可采厚度為10.53m,符合煤炭工業(yè)設(shè)計規(guī)范要求。2.2.3工業(yè)儲量計算礦井主采煤層為2#煤層,采用地質(zhì)塊段法。2#煤層工業(yè)儲量計算:根據(jù)地質(zhì)勘探情況,將礦體劃分為A、B、C三個塊段,在各塊段范圍內(nèi),用算術(shù)平均法求得各個塊段的儲量,煤層總儲量即為各塊段儲量之和。各塊段面積為Sa=21.8Km2;Sb=14.20Km2;Sc=9Km2;按下式計算:Zi=Si*Mi*Ri式2-1式中:Zi————各塊段儲量,萬t;Si————各塊段的面積,m2;Mi————各塊段內(nèi)煤層的厚度,m;Ri————各塊段內(nèi)煤的容重,均為1.37t/m3A塊段儲量:Za=21.8×7.63×1.37=22787.76萬tB塊段儲量:Zb=14.20×7.63×1.37=14843.40萬tC塊段儲量:Zc=9×7.63×1.37=9407.79萬t則2#煤層工業(yè)儲量:Zg=Za+Zb+Zc=47038.95萬t9#煤層工業(yè)儲量按下式計算:Zg=S×M×R式中:Z————各塊段儲量,萬t;S————各塊段的面積,m2;M————各塊段內(nèi)煤層的厚度,m;R————各塊段內(nèi)煤的容重,均為1.37t/m3則9#煤層工業(yè)儲量:Zg=Za+Zb+Zc=9679.05萬t2.3礦井可采儲量2.31)工業(yè)場地、井筒留設(shè)保護煤柱,對較大的村莊留設(shè)保護煤柱,對零星分布的村莊不留設(shè)保護煤柱;2)各類保護煤柱按垂直斷面法或垂線法確定。用巖層移動角確定工業(yè)場地、村莊煤柱。巖層移動角為β66.5°、γ75°、δ75°,表土層移動角為45°;3)維護帶寬度:工業(yè)廣場維護帶15m4)斷層煤柱寬度355)井田境界煤柱寬度為20m6)表土平均厚度為30m;工業(yè)場地占地面積,根據(jù)《煤礦設(shè)計規(guī)范中若干條文件修改決定的說明》中第十五條,工業(yè)場地占地面積指標見表2-1。表2-1工業(yè)場地占地面積指標井型(萬t/a)占地面積指標(公頃/10萬t)240及以上1.0120-1801.245-901.59-301.8則將工業(yè)廣場定為長800m,寬5502.3.2礦井永久保護煤柱面積損失1)井田邊界保護煤柱井田邊界保護煤柱留設(shè)20m寬,則井田邊界長31685m保護煤柱面積損失量為2)斷層保護煤柱斷層煤柱留設(shè)35m寬,則斷層保護煤柱面積損失量為:471835平方米3)工業(yè)廣場保護煤柱工業(yè)廣場按Ⅱ級保護留圍護帶寬度15m,工業(yè)廣場面積由表2.1確定,取40公頃。工業(yè)廣場保護煤柱如圖2.4。則工業(yè)廣場保護煤柱面積損失4)大巷保護煤柱大巷中心距離為30m,大巷兩側(cè)的保護煤柱寬度各為30m,則大巷保護煤柱面積損失量為5)井筒保護煤柱主、副井井筒保護煤柱在工業(yè)廣場保護煤柱范圍內(nèi),風(fēng)井井筒保護煤柱在大巷保護煤柱范圍內(nèi),故井筒保護煤柱損失量為0。各種保護煤柱損失量見表2-2。表2-2保護煤柱損失量煤柱類型面積(平方米)井田邊界保護煤柱633700斷層保護煤柱471835工業(yè)廣場保護煤柱697663.93大巷保護煤柱500000井筒保護煤柱0合計2303198.932.3.3礦井可采儲量礦井可采儲量是礦井設(shè)計的能夠采出的儲量,可按下式計算:Zk=(Zg-P)×C(2-2)式中:Zk——礦井可采儲量,萬t;P——保護工業(yè)場地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物、大斷層等留設(shè)的永久保護煤柱損失量,萬t;C——采區(qū)采出率,厚煤層不小于0.75;中厚煤層不小于0.8;薄煤層不小于0.85;地方小煤礦不小于0.7。則,礦井設(shè)計可采儲量:Zk=(56446.74-2425.75)×0.75=40515.74萬t第三章礦井工作制度、設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限3.1礦井工作制度根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》相關(guān)規(guī)定,確定礦井設(shè)計年工作日為300天,工作制度采用”四六制”,每天三班作業(yè),一班準備,每班工作6小時。礦井每晝夜凈提升小時數(shù)的確定按照《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》規(guī)定:礦井每晝夜凈提升時間14小時。這樣充分考慮了礦井的富裕系數(shù),防止礦井因提升能力不足而影響礦井的增產(chǎn)或改擴建。因此本礦設(shè)計每晝夜凈提升時間為14小時。3.2礦井設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限3.2.1確定依據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》第2.2.1條規(guī)定:礦井設(shè)計生產(chǎn)能力應(yīng)根據(jù)資源條件、開采條件、技術(shù)裝備、經(jīng)濟效益及國家對煤炭的需求等因素,經(jīng)多方案比較或系統(tǒng)優(yōu)化后確定。礦區(qū)規(guī)?？梢罁?jù)以下條件確定:1)資源情況:煤田地質(zhì)條件復(fù)雜,儲量豐富,應(yīng)加大礦區(qū)規(guī)模,建設(shè)大型礦井。煤田地質(zhì)條件復(fù)雜,儲量有限,則不能將礦區(qū)規(guī)模定得太大;2)開發(fā)條件:包括礦區(qū)所處地理位置(是否靠近老礦區(qū)及大城市),交通(鐵路、公路、水運),用戶,供電,供水,建筑材料及勞動力來源等。條件好者,應(yīng)加大開發(fā)強度和礦區(qū)規(guī)模;否則應(yīng)縮小規(guī)模;3)國家需求:對國家煤炭需求量(包括煤中煤質(zhì)、產(chǎn)量等)的預(yù)測是確定礦區(qū)規(guī)模的一個重要依據(jù);4)投資效果:投資少、工期短、生產(chǎn)成本低、效率高、投資回收期短的應(yīng)加大礦區(qū)規(guī)模,反之則縮小規(guī)模。3.2.2礦井設(shè)計生產(chǎn)能力由于新(水)峪礦井田范圍大,煤炭儲量豐富,地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜,煤層生產(chǎn)能力大,開采技術(shù)條件好,應(yīng)建設(shè)大型礦井,初步確定礦井生產(chǎn)能力為400萬t/年。3.2.3礦井服務(wù)年限礦井服務(wù)年限必須與井型相適應(yīng)。礦井可采儲量Zk、設(shè)計生產(chǎn)能力A礦井服務(wù)年限T三者之間的關(guān)系為:(3.1)式中:T——礦井服務(wù)年限,a;Zk——礦井可采儲量,萬t;A——設(shè)計生產(chǎn)能力,萬t;K——礦井儲量備用系數(shù),取1.4;則礦井服務(wù)年限為:T=40515.74/(400×1.4)=72.3則該礦井設(shè)計2#煤開采的服務(wù)年限為T=33459.9/400×1.4=59.74a符合《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》要求。3.2.4井型校核按礦井的實際煤層開采能力,輔助生產(chǎn)能力,儲量條件及安全條件因素對井型進行校核:1)煤層開采能力井田內(nèi)2#煤層平均7.63m,為特厚煤層,賦存穩(wěn)定,厚度變化不大。根據(jù)現(xiàn)代化礦井”一礦一井一面”的發(fā)展模式,能夠布置一個綜放2)輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能力校核礦井設(shè)計為特大型礦井,開拓方式為雙立井單水平開拓,主立井采用箕斗運煤,副立井采用罐籠輔助提升、下放物料,輔助電機車的運輸能力和大型設(shè)備的下放能夠達到設(shè)計井型的要求。工作面生產(chǎn)的原煤經(jīng)順槽膠帶輸送機到大巷膠帶輸送機運到井底煤倉,再經(jīng)主立井箕斗運輸至地面,提升能力大,自動化程度高。大巷輔助運輸采用電機車運輸,運輸能力大,爬坡角度大,調(diào)度方便靈活。3)通風(fēng)安全條件的校核礦井煤塵有爆炸危險性,瓦斯涌出量不大,屬低瓦斯礦井,礦井初期采用中央并列式通風(fēng),后期采用分區(qū)式通風(fēng),南區(qū)與北區(qū)各布置一個風(fēng)井,能夠滿足通風(fēng)需要。4)礦井的設(shè)計生產(chǎn)能力與整個礦井的工業(yè)儲量相適應(yīng),保證有足夠的服務(wù)年限,滿足《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》要求,見表3-1。表3-1中國各類井型的礦井和第一水平設(shè)計服務(wù)年限礦井設(shè)計生產(chǎn)能力(萬t/a)礦井設(shè)計服務(wù)年限(a)第一開采水平服務(wù)年限(a)煤層傾角<25煤層傾角15~45煤層傾角>45600及以上8040--300~5007035--120~2406030252045~90502520159~30各省自定第四章井田開拓4.1井田開拓的基本問題井田開拓是指在井田范圍內(nèi)為了采煤,從地面向地下開拓一系列巷道進入煤體,建立礦井提升、運輸、通風(fēng)、排水和動力供應(yīng)等生產(chǎn)系統(tǒng)。這些用于開拓的井下巷道的形式、數(shù)量、位置及其相互聯(lián)系和配合稱為開拓方式。合理的開拓方式,需要對技術(shù)可行的幾種開拓方式進行技術(shù)經(jīng)濟比較,才能確定。井田開拓主要研究如何布置開拓巷道等問題,具體有下列幾個問題需認真研究:1)確定井筒的形式、數(shù)目和配置,合理選擇井筒及工業(yè)場地的位置;2)合理確定開采水平的數(shù)目和位置;3)布置大巷及井底車場;4)確定礦井開采程序,做好開采水平的接替;5)進行礦井開拓延深、深部開拓及技術(shù)改造;6)合理確定礦井通風(fēng)、運輸及供電系統(tǒng)。確定開拓問題,需根據(jù)國家政策,綜合考慮地質(zhì)、開采技術(shù)等諸多條件,經(jīng)全面比較后才能確定合理的方案。在解決開拓問題時,應(yīng)遵循下列原則:1)貫徹執(zhí)行國家有關(guān)煤炭工業(yè)的技術(shù)政策,為早出煤、出好煤高產(chǎn)高效創(chuàng)造條件。在保證生產(chǎn)可靠和安全的條件下減少開拓工程量;特別是初期建設(shè)工程量,節(jié)約基建投資,加快礦井建設(shè)。2)合理集中開拓部署,簡化生產(chǎn)系統(tǒng),避免生產(chǎn)分散,做到合理集中生產(chǎn)。3)合理開發(fā)國家資源,減少煤炭損失。4)必須貫徹執(zhí)行煤礦安全生產(chǎn)的有關(guān)規(guī)定。要建立完善的通風(fēng)、運輸、供電系統(tǒng),創(chuàng)造良好的生產(chǎn)條件,減少巷道維護量,使主要巷道經(jīng)常保持良好狀態(tài)。5)要適應(yīng)當前國家的技術(shù)水平和設(shè)備供應(yīng)情況,并為采用新技術(shù)、新工藝、發(fā)展采煤機械化、綜掘機械化、自動化創(chuàng)造條件。6)根據(jù)用戶需要,應(yīng)照顧到不同煤質(zhì)、煤種的煤層分別開采,以及其它有益礦物的綜合開采。4.1.11)井筒形式的確定井筒形式有三種:平硐、斜井、立井。一般情況下,平硐最簡單,斜井次之,立井最復(fù)雜。本礦井煤層傾角較小,表土層薄,無流沙層;水文地質(zhì)情況比較簡單,涌水量不大;井筒不需要特殊施工,因此可采用雙立井開拓一水平開采。經(jīng)后面方案比較確定井筒形式為雙立井開拓,一水平開采。2)井筒位置的確定井筒位置的確定原則:a.有利于第一水平的開采,并兼顧其它水平,有利于井底車場和主要運輸大巷的布置,石門工程量少;b.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;井田兩翼儲量基本平衡;a.井筒不宜穿過厚表土層、厚含水層、斷層破碎帶、煤與瓦斯突出煤層或軟弱巖層;b.工業(yè)廣場應(yīng)充分利用地形,有良好的工程地質(zhì)條件,且避開高山、低洼和采空區(qū),不受崖崩滑坡和洪水威脅;c.工業(yè)廣場宜少占耕地,少壓煤;d.距水源、電源較近,礦井鐵路專用線短,道路布置合理。4.1.2工業(yè)場地的位置選擇在主、副井井口附近,即井田中部。工業(yè)場地的形狀和面積:根據(jù)表2-3工業(yè)場地占地面積指標,確定地面工業(yè)場地的占地面積為40公頃,形狀為矩形,長邊垂直于井田傾向,長為800m,寬為5504.1.3開采水平的確定及采盤井田主采煤層為2#煤層,其它煤層距離較遠,前期暫不開采,后期根據(jù)需要可采用延伸井筒方式開采9#煤層。設(shè)計中只針對2#煤層。2#煤層傾角變化較大,為6°～8°,近水平煤層,為實現(xiàn)高產(chǎn)高效,要求巷道布置系統(tǒng)力求簡單,掘進工程量要少,結(jié)合實際生產(chǎn)中帶區(qū)布置與采區(qū)布置各自的優(yōu)缺點及適用條件,分析比較可知本礦井采用帶區(qū)式開采優(yōu)勢明顯,故設(shè)計為帶區(qū)式開采。2#煤層平均厚度為7.63m,賦存穩(wěn)定,煤層厚度變化不大,煤質(zhì)硬度不太大。故礦井開拓大巷布置在巖層中,留大煤柱護巷,大巷間距30m。由于礦井屬低瓦斯礦井,為滿足回風(fēng)需要,單獨建設(shè)回風(fēng)立井。一條輔助運輸大巷,一條膠帶機大巷和回風(fēng)大巷共4.1.41)提出方案圖4-1立井單水平開拓根據(jù)以上分析,現(xiàn)提出以下四種在技術(shù)上可行的開拓方案,分述如下:圖4-1立井單水平開拓圖4-2主斜副立單水平開拓圖4-2主斜副立單水平開拓圖4-3斜井單水平開拓(井筒位于井田中央)圖4-3斜井單水平開拓(井筒位于井田中央)圖4-4斜井單水平開拓(井筒位于井田邊界)方案一:立井單水平開拓主、副井筒均為立井,布置在井田中央,只設(shè)一個水平。由于輔助運輸采用電機車運輸,大巷布置在巖層中,沿底板掘進,局部半巖及巖巷。如圖4-1方案二:主斜副立井單水平開拓斜井提升運輸能力大,立井輔助運輸能力大,為此提出主井采用斜井開拓,副井采用立井開拓,大巷布置在巖層中,沿底板掘進,局部半煤巖及巖巷,如圖4-2方案三:斜井單水平開拓(井筒位于井田中央)主、副井井筒均為斜井開拓,布置與井田中央,大巷布置在巖層中,沿底板掘進,局部半巖及巖巷。如圖4-3方案四:斜井單水平開拓(井筒位于井田邊界)主、副井井筒均為斜井開拓,布置與井田邊界,大巷布置在巖層中,沿底板掘進,局部半巖及巖巷。如圖4-42)技術(shù)比較以上所提出四個方案大巷及水平數(shù)目均相同,區(qū)別在于井筒形式和井筒位置不同,及部分基建、生產(chǎn)費不同。3)經(jīng)濟比較第一、二、三、四方案有差別的建井工程量、生產(chǎn)經(jīng)營工程量、基建費、生產(chǎn)經(jīng)營費和經(jīng)濟比較結(jié)果,分別計算匯總與下列表中:表4-1、表4-2、表4-3、表4-4、和表4-5。表4-1各方案粗略估算費用表單位:萬元方案一立井單水平開拓(中央)方案二主斜副立單水平開拓基建費用/萬元主井開鑿352×22787.5802.12主井開鑿1125×9804.641103.02副井開鑿342×24077.7823.46副井開鑿342×24077.7823.46風(fēng)井342×2.3689.56風(fēng)井342×2.3689.56小計2315.142616.04生產(chǎn)費用/萬元大巷運輸1.2×8100×0.088855.36大巷運輸1.2×8100×0.088855.36小計855.36小計855.36合計費用3170.5費用3471.4百分率100%百分率100.6%表4-2各方案粗略估算費用表單位:萬元方案三雙斜井單水平開拓(井田央)方案四雙斜井單水平開拓(井田邊界)主井開鑿1125×9804.641103.22主井開鑿1500×9804.641127.53副副井開鑿984×9804.64964.78副井開鑿1313×9804.641287.34風(fēng)井底車場342×6.3689.56井底車場342×6.3689.56合計2757.56合計3104.43大井巷運輸1.2×8100×0.088855.4大巷運輸1.2×8100×0.088855.4合計1305.8合計1453.13費用4063.36費用4557.56百分率100%百分率100.12%經(jīng)過以上粗略比較能夠看出方案一和方案二在經(jīng)濟上優(yōu)勢明顯,方案三和方案四費用比喻案一和方案二高出許多。因此此處把方案三和方案四排除,因此以下為方案一和方案二做詳盡的比較表4-3建井工程量初期方案一雙立單水平開拓方案二單水平開拓副井井筒342副井井筒342井底車場300井底車場300主井井筒352主井井筒1125風(fēng)井342風(fēng)井342后期主井井筒0主井井筒0副井井筒0副井井筒0風(fēng)井684風(fēng)井684大巷7000大巷7000表4-4 基建費用表方案方案一雙立單水平開拓方案二主斜副井單水平開拓工程量單價費用工程量單價費用m元/m萬元m元/m萬元初期主井井筒35222787.5802.1211259804.641103.02副井井筒34224077.7823.4634224077.7823.43風(fēng)井3426.3688.323426.3688.32小計2313.92614.77運輸大巷81000.088712.881000.088712.8合計3026.73327.574.1.5 從以上經(jīng)濟技術(shù)比較來看:方案2雖然比喻案1的生產(chǎn)系統(tǒng)簡單一些,初期建井費也比喻案1便宜,因此可認為方案1、2在技術(shù)方面不相上下,但方案1在經(jīng)濟方面要明顯占有優(yōu)勢。綜合平定因此最終的選擇的是方案1,既雙立井單水平開拓.表4-5生產(chǎn)經(jīng)營費單位:萬元項目方案一雙立單水平開拓方案二主斜副井單水平開拓工程量萬t/km單價元/t.km費用萬元工程量萬t/km單價元/t.km費用萬元大巷運輸17238.320.0881516.9817238.320.0881516.98提升16842.120.7512631.597.440.5210440.25合計14148.4811957.23大巷維護費82.97201659.482.97201659.4排水費5634.430.125704.35634.430.125×1.0435734.94合計16512.1816351.57表4-6費用匯總表單位:萬元方案項目方案一方案二費用(萬元)費用(萬元)初期建井費3170.53471.4基建工程費3026.73327.57生產(chǎn)經(jīng)營費16512.1816351.57總費用22709.3823150.544.2礦井基本巷道4.2.1井筒礦井前后共有四個井筒,分別為主立井、副立井、中央回風(fēng)井立井、邊界回風(fēng)立井1)主立井位于礦井工業(yè)場地,擔(dān)負全礦井400萬t/a的煤炭運輸。井筒內(nèi)裝備兩對16t長形箕斗,采用多繩摩擦輪提升機提升。斷面直徑為7米,凈斷面面積為38.5m2,表土層掘進斷面積為50.2m2,基巖段掘進斷面積50.2表4-7主井斷面技術(shù)特征表井型400萬t井筒直徑7井筒高度354m提升容器兩對16t多繩箕斗井筒支護混凝土井壁厚450mm,充填混凝+50mm罐道規(guī)格球扁鋼組合罐道2)副立井位于礦井工業(yè)場地,擔(dān)負全礦的材料和設(shè)備提升。副立井內(nèi)采用一對1.5t固定車廂式礦車雙層四車罐籠;一個帶平衡錘的加寬雙層四車罐籠斷面直徑7.5m,凈斷面面積為44.18m2,表土層掘進斷面積為59.45m2,基巖段掘進斷面積59.45表4-8副井斷面技術(shù)特征表井型400萬t井筒直徑7井筒高度342m凈斷面積44基巖段毛斷面積59.45表土段毛斷面積59.45井筒支護混凝土砌碹3)中央回風(fēng)立井回風(fēng)立井位于礦井工業(yè)場地,井筒凈直徑6.5m,凈斷面面積為33.18m2,表土層掘進斷面積為63.62m2表4-9風(fēng)井斷面技術(shù)特征表井型400萬t井筒直徑6井深342m凈斷面積33基巖段毛斷面積44.18表土段毛斷面積63.12井筒支護混凝土砌碹根據(jù)后面通風(fēng)設(shè)計部分的風(fēng)速驗算,各井筒風(fēng)速均符合《煤炭工業(yè)設(shè)計規(guī)范》和《煤礦安全規(guī)程的規(guī)定》規(guī)定。4.2.2井底車場及硐室礦井建設(shè)的主要連接部分為井底車場,她是限制礦井生產(chǎn)能力的主要巷道,必須選擇合適的井底車場。1)井底車場的型式和布置形式井底車場是連接礦井主要提升井筒和井下主要運輸巷道的一組巷道和硐室的總稱,它聯(lián)系著井筒提升和井下運輸兩大生產(chǎn)環(huán)節(jié),為提煤、提礦石、下料、通風(fēng)、排水、供電、升降人員等各項工作服務(wù),它是井下運輸?shù)目倶屑~。井底車場的設(shè)計選型原則(1)要留有一定的富余經(jīng)過能力,一般大于礦井設(shè)計生產(chǎn)能力的30﹪;(2)設(shè)計時要考慮礦井增產(chǎn)的可能;(3)盡可能提高機械化水平,簡化調(diào)車作業(yè),提高經(jīng)過能力。從礦車在井底車場的運行特點看,井底車場有兩大類,即環(huán)形式和折返式。本礦井設(shè)計年產(chǎn)量為400萬t/a。大巷運輸采用膠帶輸送機,直接運煤入井底煤倉再到主井的形式。由于主副井離主要巷道比較近,故選用環(huán)形臥式平場。井底車場線路布置以及調(diào)車方式及硐室的布置見圖4-5。圖4-5井底車場圖2)車場硐室布置(1)主井系統(tǒng)硐室主井系統(tǒng)硐室由上倉皮帶機頭驅(qū)動硐室井底煤倉,裝載膠帶巷和裝載硐室組,清理井底撒煤硐室及水窩泵房組成,是井底煤流匯集和裝載提升的樞紐,箕頭裝載硐室布置在堅硬穩(wěn)定的巖層中,其它硐室的布置由線路布置所決定。(2)副井系統(tǒng)硐室副井系統(tǒng)硐室由主排水泵房,水倉及清理水倉硐室,中央變電所調(diào)度室及等候室組成。為節(jié)省管材,電纜線及方便管理,同時考慮到安全因素,把中央變電所和主水泵布置在副井附近,并設(shè)有防爆密封門,水倉布置在井底車場的最低處。(3)其它硐室其它硐室有醫(yī)療室,機車修理間,消防列車及井下材料庫、火藥房、換裝硐室、換矸硐室、乘人車場。3)井底車場的調(diào)車方式由礦井北翼,經(jīng)車場西端的三角岔道進入副井重車存車線,在爬車機前摘鉤,機車經(jīng)井筒北側(cè)的機車經(jīng)過線進入副井空車線,掛上材料或空車經(jīng)車場南翼三角岔道繞道駛向南翼,南翼駛來的矸石車或材料空車,經(jīng)車場西端的三角岔道繞道進入重車存車線,摘鉤后經(jīng)機車經(jīng)過線,機車進入空車存車線,掛上材料或空車經(jīng)車場東翼三角岔道駛向東翼帶區(qū)。4.3主要開拓巷道運輸大巷和軌道大巷布置2#煤層下面巖石中,巷道坡度隨煤層而起伏,一般7°。運輸大巷上倉段局部10°43′08″主為錨梁網(wǎng)索支護,半圓拱斷面,掘進寬度6m,高度分別為3.6m和3.8m,設(shè)計掘進斷面15.84m2和16.7m2。運輸大巷和膠帶輸送機運輸大巷斷面特征見圖4-9和各主要開拓巷道的斷面尺寸,均按運輸設(shè)備的外形尺寸以及《規(guī)程》中的有關(guān)安全間隙的要求而確定的,并按通風(fēng)要求驗算風(fēng)速,驗算結(jié)果見第九章。第五章準備方式—帶區(qū)巷道布置5.1煤層的地質(zhì)特征對于第一水平首采可采煤層2#煤屬緩傾斜厚煤層,其主要特征如下表5-1及表5-2所示:表5-12#煤層特征表特征煤層煤層厚度(m)煤層結(jié)構(gòu)煤層穩(wěn)定性可采范圍距3煤層間距(m)平均值加矸層一般厚度(層數(shù))部位復(fù)雜性26.60-10.537.637.637.631～5穩(wěn)定可采粉砂巖粉砂巖13.4表5-22#煤層煤質(zhì)特征表項目灰分灰熔融性揮發(fā)分硫分磷分發(fā)熱量特征低中灰高熔高低硫特低磷中高5.1.1水文地質(zhì)該帶區(qū)水文地質(zhì)條件屬于簡單型,地質(zhì)報告提供礦井含水系數(shù)1.2～2.0m3/t,計算全礦井的涌水量為350～583.3m3/h5.1.2影響回采的其它因素影響回采的其它還包括:瓦斯涌出量、煤塵爆炸指數(shù)、煤層自燃傾向性及沖擊地壓等,具體情況見表5-3。表5-3影響回采的其它因素瓦斯低瓦斯礦井煤塵爆炸指數(shù)有爆炸危險性,爆炸指數(shù)為21%煤層自燃傾向性有自燃發(fā)火傾向,最短發(fā)火期6個月地溫危害低溫正常區(qū)沖擊地壓危害無5.2帶區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)5.2.1采煤方法及工作面長度的確定根據(jù)本礦井的實際情況,本礦井采用帶區(qū)布置,共分為6個帶區(qū)。根據(jù)《規(guī)范》規(guī)定:綜采面長度一般不小于150m。結(jié)合本礦井的實際情況,確定條帶工作面的長度為2第一水平首采煤層2#煤厚7.63m,平均傾角7°,屬近水平煤層。由于煤層較厚,采用綜采放頂煤采煤法,采3m,放5.2.2帶區(qū)巷道的聯(lián)絡(luò)方式由于礦井初期采用中央并列式通風(fēng),副井進風(fēng),回風(fēng)井回風(fēng),后期為分列式通風(fēng)。開拓巷道布置三條大巷,一條膠帶機大巷,用來運煤,一條回風(fēng)大巷用來回風(fēng);另一條軌道大巷,用來輔助運輸和進風(fēng)行人,經(jīng)過帶區(qū)下部車場與帶區(qū)工作面相連接。5.2.3分帶煤柱的留設(shè)本帶區(qū)內(nèi)條帶順槽的掘進采用沿空掘巷方式,故掘進時留5m小煤柱用來當采空區(qū)的水、瓦斯和矸石等。5.2.4煤層的開采順序和工作面的接替順序帶區(qū)內(nèi)煤層開采順序:考慮到井田中央布置采區(qū)投產(chǎn)快,運輸環(huán)節(jié)少,因此先采靠近井筒附近的帶區(qū),這樣準備時間短,出煤快,在1個大帶區(qū)內(nèi)采用跳采來進行接替,各帶區(qū)順次接替。2#煤層布置一個綜放工作面,一個備采面和一個掘進面,一面達產(chǎn)。5.2.5帶區(qū)主要生產(chǎn)系統(tǒng)1)帶區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)帶區(qū)內(nèi)的開采采用后退式開采(面向大巷),通風(fēng)方式采用U型通風(fēng)方式。這種通風(fēng)方式有風(fēng)流系統(tǒng)簡單,漏風(fēng)小的優(yōu)點。風(fēng)流線路為:副井→井底車場→軌道大巷→進風(fēng)運料斜巷→軌道順槽→回采工作面→膠帶機順槽→回風(fēng)大巷→風(fēng)井。2)帶區(qū)運輸系統(tǒng)運煤系統(tǒng)為:回采工作面→膠帶機順槽→溜煤眼→膠帶機大巷→膠帶機石門→井底煤倉→主井;運料系統(tǒng)為:副井→井底車場→軌道大巷→進風(fēng)運料斜巷→軌道順槽→回采工作面;運矸系統(tǒng)為:掘進工作面→軌道順槽→進風(fēng)運料斜巷→軌道大巷→井底車場→副井。5.2.6確定帶區(qū)各種巷道的尺寸、支護方式根據(jù)綜放工作面運煤、輔助運輸和通風(fēng)的需要,確定順槽的尺寸為4200采用錨網(wǎng)支護、錨索補強,起經(jīng)濟效益好,且掘進速度快。結(jié)合本礦設(shè)計的實際情況,工作面的推進長度為1000～3000m,巷道采用壓入式局扇進行通風(fēng),局扇應(yīng)在新鮮風(fēng)流處。5.2.7本礦井初期開采2#煤層時采用一個工作面回采,因此這個工作面的生產(chǎn)能力即為礦井的生產(chǎn)能力400萬t/年。工作面布置為綜放面。工作面工作制度采用”四六”工作制,即三班采煤,一班檢修。雙向割煤,往返一次割兩刀,每刀進尺0.8米。1)綜放面生產(chǎn)能力(1)每割一刀煤所需的時間A．純割煤的時間T割T割=(L+L1)/Vg=(250+25)/4=69min式中L—工作面長度,250 L1—斜切段長度,25m Vg—采煤機合理的牽引速度,取4m/minB．割煤作業(yè)中必須的輔助作業(yè)時間T空T空=L1/V空=25/6=4min式中V空—采煤機空刀運行時的牽引速度,取6m/minC．必須的間歇時間T停必須的間歇時間包括每割完一刀煤檢查機器更換截齒時間;正常的停開機時間;采煤機改變牽引方向時的翻擋煤板時間及滾筒調(diào)位時間等。根據(jù)實際情況,T停取20min。因此每割一刀煤所需的時間=T割+T空+T停=69+4.2+20=93min。(2)端頭作業(yè)時間T端本綜采工作面端頭支護采用端頭液壓支架,端頭作業(yè)時間取25min。(3)故障時間根據(jù)大量調(diào)查,國產(chǎn)綜采設(shè)備機電事故影響時間占總工時的8～15%,每割一刀煤影響時間為15～30min,在此取15min。由以上分析,每割一刀煤的循環(huán)時間T循為:T循=T+T端+T故=93+25+15=133min因此,綜放面每班進3刀是能夠?qū)崿F(xiàn)的。綜放工作面生產(chǎn)能力Q綜Q綜=NLSMRC×300=9×250×0.68×7.63×1.37×0.85×300=408萬t式中:N——工作面日循環(huán)數(shù),9個;L——工作面長度,250mS——截深,0.68mM——煤厚,7.63mR——煤容重,1.37t/m3;C——工作面回采率,0.85;300——年工作天數(shù)。2)掘進出煤量Q掘按規(guī)定,掘進出煤量按工作面出煤量的5～20%計算,取5% Q掘=408×5%=20.43)分帶區(qū)生產(chǎn)能力Q區(qū) Q區(qū)=408+20.4=428.4M4)帶區(qū)生產(chǎn)能力計算帶區(qū)同時回采工作面和工作面單產(chǎn)確定后,按下式計算生產(chǎn)能力A=K1*K2*N*A式中;K1-工作面不均衡系數(shù),帶區(qū)同采一個工作面,取K=1;K2-帶區(qū)內(nèi)掘進出煤系數(shù),取K=1.05;N-帶區(qū)同時生產(chǎn)的工作面?zhèn)€數(shù),取1;A=1*1*1.05*9930.445=10426.97萬t/a5)計算帶區(qū)回采率帶區(qū)內(nèi)實際采出煤量與帶區(qū)內(nèi)工業(yè)儲量的百分比稱為帶區(qū)采出率。帶區(qū)工業(yè)儲量:10426.97萬t帶區(qū)煤柱損失:帶區(qū)開采損失主要有:工作面落煤損失;放頂煤無法全部放出損失;工作面頂煤煤皮損失;帶區(qū)內(nèi)條帶煤柱不可回收損失;帶區(qū)內(nèi)斷層煤柱損失等,(按工業(yè)儲量10%計算煤柱損失)帶區(qū)損失如下:Q損=Q煤損+Q采損分帶間煤柱損失:Q=2057×19×5×7.63×1.37=204.27萬t斷層煤柱損失:Q=2525×30×7.63×1.37=79.19萬t邊界煤柱損失:Q=2130×30×7.63×1.37×2=133.6萬t一帶區(qū)護巷煤柱:Q=77.94×7.63×1.37=814.71萬t故Q=1231.77萬t帶區(qū)的開采損失:Q采損=8*Q面損=8×250×2057×7.63×1.37×10%=430.04萬t帶區(qū)回采率=×100%=(10426.97-1231.77-430.04)/10426.97×100%=84%根據(jù)《煤炭工業(yè)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定:采(盤)區(qū)采出率:厚煤層不低于0.75,中厚煤層不低于0.8,薄煤層不低于0.85。設(shè)計首采帶區(qū)采出率為80.0%,符合《煤炭工業(yè)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定。5.3帶區(qū)主要硐室布置1)帶區(qū)變電所帶區(qū)變電所位置應(yīng)設(shè)置在巖石穩(wěn)固、地壓小、通風(fēng)條件好、無淋水的地方。位于兩條大巷之間,在帶區(qū)上山附近(本設(shè)計中具體位置如帶區(qū)巷道布置圖中所示)。斷面形狀是半圓拱,錨噴支護。硐室寬3.6m,高1.5m,長度8m,用100#混凝土鋪底,厚1002)帶區(qū)溜煤眼帶區(qū)溜煤眼垂直與大巷布置,斷面為圓形。大巷距2#煤層10m。用混凝土砌碹支護,壁厚300Q=Q0+LMBγCKt式中Q——溜煤眼容量,t;Q0——防空倉漏風(fēng)留煤量,取10tM——采高,7.63mB—進刀深度,0.68γ—煤的容重,1.37t/m3;C—工作面的采出率,0.85;Kt—同時生產(chǎn)的工作面數(shù)目,Kt取1;Q=10+250×7.63×0.68×1.37×0.85×1=1520.47t溜煤眼的斷面直徑:[1520.47/(1.3×10×3.14)]0.5=6.0m因此溜煤眼斷面直徑取6.0m,溜煤眼高度30m,容量1520.47t第六章采煤方法6.1采煤工藝方式本礦的煤層賦存條件簡單穩(wěn)定,地質(zhì)特征簡單,參照附近礦井的實際生產(chǎn)經(jīng)驗,并遵循以下原則:a、煤炭資源損失少,采用正規(guī)采煤方法;b、安全勞動條件好;c、盡可能采用機械化采煤,達到工作面高產(chǎn)高效;d、材料消耗少,生產(chǎn)成本低;e、便于生產(chǎn)管理。根據(jù)意識分析,結(jié)合本礦井的實際情況,煤層平均厚度為7.63米,傾角平均約76.1.1確定回采工作面長度合理的回采工作面長度是實現(xiàn)高產(chǎn)高效的重要因素,影響工作面長度的因素主要有地質(zhì)因素、技術(shù)因素、經(jīng)濟因素和員工素質(zhì)。本采區(qū)地質(zhì)條件簡單,煤層含瓦斯量低,屬低瓦斯,不受通風(fēng)能力的限制,因此地質(zhì)因素對回采工作面影響不大。由于采區(qū)內(nèi)煤層厚度大,煤質(zhì)中等,工作面端面維護有一定困難,加之放頂煤工作量大,推進速度慢,工作面長度不宜太長。另外,工作面長度越長,要求的管理水平越高,為了實現(xiàn)高產(chǎn)高效,在現(xiàn)有的人員配置水平下,最大限度的發(fā)揮每個員工的能力,因此根據(jù)現(xiàn)在采煤炭技術(shù)的提高,本帶區(qū)回采工作面長度25本礦井工作制度采用四六制,每班工作6小時,為了便于管理,擬定正規(guī)的作業(yè)循環(huán)為,三班采煤,每班割三刀煤,為保證正規(guī)循環(huán)率不低于95％,因此,工作面長度也不宜過長。另外,工作面產(chǎn)量應(yīng)保證礦井達產(chǎn)。Qt＝A/T式中:Qt——礦井理論日產(chǎn)量,t/d;A——礦井設(shè)計生產(chǎn)能力,4000000t;T——礦井年工作天數(shù),取300天;即Qt＝13333t/d綜合以上多種因素,確定工作面長度為25工作面日產(chǎn)量Qr為:Qr＝N×L×M×B×Υ×C式中:Qr——工作面日產(chǎn)量,t;N——每日循環(huán)數(shù),取9;L——工作面長度,取250M——煤層厚度,取7.63mB——循環(huán)進尺,取0.68mΥ——煤的容重,取1.37t/m3;C——工作面回采率,綜采放頂煤工作面取0.85;Qr＝13594.25噸礦井日產(chǎn)量Q為:Q＝Qr×(1＋20％)式中:Q——礦井日產(chǎn)量,t;Qr——工作面日產(chǎn)量,t;20%——掘進出煤系數(shù);Q＝16313.1噸即該工作面長度能夠滿足礦井達到設(shè)計生產(chǎn)能力的要求。6.1.2工作面推進長度和推進方向確定1)工作面推進長度本礦井工作制度為四六制,三班采煤一班檢修,采煤班每班采三刀,循環(huán)進度為0.68m,日進度為6.12m,即工作面的推進速度為6.122)工作面的推進方向本帶區(qū)工作面推進方向為傾斜長壁布置,煤壁可在重力作用下自穩(wěn)安息,以提高煤壁自穩(wěn)能力,還能夠?qū)崿F(xiàn)不降架和帶壓擦頂移架,避免支架對頂板的重復(fù)支撐,以減少漏冒頂現(xiàn)象,有利于頂煤下放,防止頂煤竄入采空區(qū),提高回采率。6.1.3回采工作面破煤、裝煤方式的確定1)工作面落煤方式工作面采用走向沿底開低位放頂煤一次采全高的綜合機械化開采方法,機采高度為3m,利用礦山壓力放煤高度為4.63m2)工作面落煤機械采煤機選型要適合特定的地質(zhì)條件,而且采煤機采高、截深、功率、牽引方式等主要參數(shù)要選取合理,有較大的適用范圍,滿足工作面開采生產(chǎn)能力的要求。本設(shè)計工作面沿底開采規(guī)定采高3m,放煤高度4.63m,割煤進度每刀0.68m,日進度6.12m,進表6-1AM500-W型雙滾筒采煤機技術(shù)特征型號AM500－W單位采高最低2500mm最高3500mm臥底量180mm生產(chǎn)能力296～730(v＝4)t/h適應(yīng)傾角<30°°截割機構(gòu)設(shè)計功率200kw滾筒直徑1360mm滾筒數(shù)量2截深680mm牽引機構(gòu)牽引形式無鏈牽引牽引力250kN牽引速度0～7.25m/min電動機型號YBCS-200總功率2×375kw電壓660/1140v重量21.8t機面高度1170mm生產(chǎn)廠商無錫煤礦機械廠6.1.4采煤機的工作方式由于帶區(qū)內(nèi)煤層賦存穩(wěn)定,傾角較緩,因此采用采煤機雙向割煤,追機作業(yè);前滾筒割頂煤,后滾筒割底煤;在工作面端頭斜切進刀,上行下行均割煤,往返一次進兩刀;采煤機過后先移架后推移刮板輸送機。兩工序分別滯后采煤機后滾筒5～8m和10～5m。1)進刀方式采用割三角煤工作面端部斜切進刀方式。2)刀過程如下:(1)當采煤機割至工作面端頭時,其后的輸送機槽已移近煤壁,采煤機機身處沿留有一段下部煤,如圖6-1,a所示;(2)調(diào)換滾位置,前滾筒降下、后滾筒升起、并沿輸送機彎曲段返向割入煤壁,直至輸送機直線段為止。然后將輸送機移直,如圖6-1,b所示;(3)再調(diào)換兩個滾筒上、下位置,重新返回割煤至輸送機機頭處,如圖6-1,c所示;(4)將三角煤割掉,煤壁割直后,再次調(diào)換上、下滾筒,返程正常割煤,如圖6-1,d所示。圖6-1采煤機進刀方式示意圖6.1.5回采工藝(1)回采工藝流程:采煤機割煤——移架——推前部運輸機——放頂煤——拉后部運輸機(2)落煤方式①工作面跟煤層底板回采,采AM500-W型采煤機截割落煤,往返一次進兩刀,進刀采用端頭斜切割三角煤方式。②放頂煤以礦山壓力為主,輔以支架尾梁擺動。(3)裝、運煤裝煤:在采煤機截割煤的同時,利用滾洞螺旋齒片和弧型擋煤板自動將煤運輸機;余煤由鏟煤板隨移溜鏟入運輸機;放頂煤時落煤自裝;少量煤由人工裝到運輸機內(nèi)。運煤:采用刮板運輸機運煤。(4)移架方式移架采用滯后煤機后滾筒2～4架追機順序移架,移架步距為680m,移架速度趕不上煤機運行時,必須停采煤機移架。(5)移刮板運輸機移前部運輸機應(yīng)滯后煤機不小于15,沿移架方向逐架順序移動輸機;拉后部運輸機由工作面一端向另一端順序拉。移運輸機過程中彎曲段長度應(yīng)不小于15m,移運輸機步距保持680mm。次到位,移好后要使運輸機成一直線,其偏差不得超過±50m(6)放頂煤以一采一放為基本工藝,采放平行作業(yè)。在移架結(jié)束后就接著放煤。放煤時,以盡可能多放煤為原則,但見到矸石時要立即停止放煤。6.1.6確定回采工作面運煤方式1)工作面運煤方式工作面傾角較小,采下的煤由刮板輸送機經(jīng)轉(zhuǎn)載機把工作面采出的煤轉(zhuǎn)載到運輸斜巷膠帶輸送機。2)工作面運煤機械選擇刮板輸送機選型;當前使用的刮板鏈有三種:邊雙鏈、