煤矿矿井初步设计.doc

河南理工大学采矿工程10届毕业设计说明书 摘要 长阳县茶园坪煤炭有限责任公司茶园坪煤矿位于湖北省长阳县资秋镇境内,企业为股份制小型企业。 本矿井位于中低山地区,矿区地表高差变化大,最低处在井田范围中部的天池河底,标高206m,地形最高处在矿区西南角,标高1330.6m,相对高差11624.m。矿区内没有发现断层,褶皱等影响开采的地质构造,地质构造简单,主要开采二叠系上统龙潭煤组煤层,煤层走向近东西,方位角为90270;倾向方位角0,走向长度约3000m,斜长平均924m,煤层倾角在25以上,450m以上平均倾角44。煤层平均厚度0.52m。煤层瓦斯相对涌出量1.3m3/t,绝对瓦斯涌出量为0.6 m3/min,属于低瓦斯矿井。矿井面积2.72km2,开采深度200m900m,煤层可采储量为166.56万吨,矿井设计生产能力9万吨/年,矿井服务年限14年。采用阶梯平峒上山开拓,单一走向长壁式采煤法,炮采采煤工艺,双翼后退式上山开采,年工作日330天,三八工作制,“两采一准”。 根据以上矿井煤层地质技术条件,进行茶园坪煤矿矿井初步设计。 关键词矿井初步设计龙潭煤组阶梯平峒爆破采煤工艺 单一走向长壁采煤法双翼后退式回采上山开采 ABSTRACT Chayuanpi n coal mine of Changyang county Chayuan ping mine Co. Ltd., a small private joint-stock enterprise, is seated in Ziqiu Township Changyang County in Hubei Province. This mine is located in mid-low regions, and surface ups and downs change sharply. The lowest place in the Tianchi lake’s bottom of the mine area and th elevation of 206m .The highest place in the corner of the southwest and the elevation 1330.6 m. Height difference between them is 11624m.Within the mining area, geological structure such as drape and fault which affect mining hasnt been found .Based on the simple geological conditions , mine bed upper permian system Longtan ation is mainly mined ;east west trend about the mine bed;azimuth of 90 -270 ,tendency orientation of 0;trend length of nearly 3000m;inclined length of 924m; inclined angle of above 25 ;the average oblique Angle of above 450m of 44. The average thickness is 0.52m. Relative gas emission of the coal bed is 1.3 m3 / t, and absolute gas flow-volume is 0.6 m3 / min, so the mine belongs to the lower one. Mine area of 2.72 km3, mining depth of 200m 900m, recoverable reserves of the mine for 1.6656 million tons, the design of mine production capacity of 9 million tons/year, the service life of coal mine of 18 years. Uses ladder type gallery development system and winning to the top , the single trend long wall mining , demolition mining craft, double wings retreating type dip heading mining, working days in one year of 330 days, three-shift work day system ,“two mining and one back working”. According to the above mine coal geology conditions, carry on the preliminary design for the Chayuan ping coal mine. Key word Mine pit preliminary design Longtan coal group Steps and ladders even cave Demolition mining coal craft Sole trend long well mining coal law Biplane wing backlash type stopping Climbs mountains mining 前言 采矿工程毕业设计是采矿工程专业全部教学进程中的最后一个环节,同时也是对学生成绩的最终考核,其目的是使学生深入认识矿井各个生产系统和各个生产环节之间的相互联系和制约关系,培养学生综合运用各门学科的理论知识,分析和解决采矿工程技术问题的能力;培养和锻炼学生独立地进行学习和工作的能力;培养学生搜集、整理、运用科技资料和生产技术经验的能力;进一步训练撰写技术文件和绘制工程图件的基本技能。 矿井设计是一个涉及煤矿开采学、井巷工程、矿山机械、矿井通风与安全、矿山环保等诸多技术科学的系统工程,虽然本次设计题目中存在一些理想化的条件,但是通过这次设计,我已经基本掌握了矿井设计的方法和步骤,培养了搜集、整理、运用科技资料和生产技术经验的能力,提高了撰写技术文件和解决实际问题的能力。这些能力的培养对以后走上工作岗位做了良好的铺垫。 本次设计的参照矿井是茶园坪煤矿,设计之前,我在该矿进行了为期28天的毕业实习,通过地面参观、听总工及各科室负责人作报告、参加科室实习及井下生产实习,对矿井的情况有了一个比较全面的认识。本次设计就是在左家煤矿实际地质条件的基础上,根据收集到的矿井生产图纸和数据,按照指导老师的要求作了一些改动后,对矿井做的初步设计。其主要内容包括矿区概况及井田地质特征;矿井储量、年产量及服务年限;井田开拓;准备方式;矿井通风与安全技术等五个方面。 本设计以毕业设计论文大纲为依据,按照安全规程的要求,经过查阅相关资料和老师的精心指导而完成,由于本人知识结构的限制和设计能力有限,设计中难免有不妥和错误之处,恳请审阅老师批评指正。 目录 前言 2 目录 3 1 井田概况及地质特征 7 1.1 井田概况 7 1.1.1 地理位置及交通 7 1.1.2 自然地理 8 1.2 地质特征 8 1.2.1 地层 8 1.2.2 矿区构造 10 1.3煤层及煤层底板岩性特征 10 1.3.1 煤层 10 1.3.2 煤层顶底板岩性特征 10 1.3.3煤质及用途 11 1.3.4 瓦斯煤层与自燃 11 1.3.5 矿区水文地质特征 12 1.3.5 工程地质 13 1.3.6 环境地质 13 1.3.7 其它开采技术条件 13 2 井田储量年产量及服务年限 14 2.1井田境界 14 2.2 储量 15 2.2.1 矿井工业储量 15 2.2.2 矿井储量设计 15 2.2.3 矿井设计可采储量Zc 15 2.3 矿井设计生产能力及服务年限 16 2.3.1 矿井工作制度 16 2.3.2 矿井年产量及服务年限 16 3 井田开拓 18 3.1 概述 18 3.2 井田开拓 18 3.2.1影响开拓方式的因素 18 3.2.2 方案的提出及技术经济分析 19 3.3 井筒特征 21 3.3.1井筒断面尺寸 21 3.3.2 井壁支护材料及井筒厚度 24 3.4 井底车场及硐室 25 3.4.1 井底车场形式 25 3.4.2 线路总平面布置设计 25 3.4.3 能力计算 25 3.4.4 确定井底车场主要巷道断面及硐室位置 25 3.4.5井底车场总平面布置图 26 3.5 开采顺序及采区、采煤工作面的配置 26 3.5.1 开采顺序 26 3.5.2 保证年产量的同采采区数和工作面数 26 3.6 井巷工程量和建井工期 29 4 采煤方法 31 4.1 采煤方法的选择 31 4.2 采区巷道布置及生产系统 32 4.2.1 采区走向长度的确定 32 4.2.2 确定区段斜长及区段数目 32 4.2.3 煤柱尺寸 32 4.2.4 采区上山的布置 34 4.2.5 区段平巷的布置 35 4.2.6 联络巷道的布置 36 4.2.7 采区车场形式选择 37 4.2.8 采区硐室 37 4.2.9 采区千吨掘进率、采区掘进出煤率 38 4.2.10 采区巷道的掘进方法、设备数量及掘进工作面数目 40 4.3 采煤工艺设计 42 4.3.1 爆破落煤 42 4.3.2 装煤与运煤 43 4.3.3 工作面支护和采空区处理 43 4.3.3 工作面循环作业方式及循环作业图表 44 5 矿井通风与安全技术措施 46 5.1 矿井通风系统的选择 46 5.1.1选择矿井主扇的工作方法 46 5.1.2 选择矿井通风方式 47 5.2 风量计算及风量分配 47 5.2.1 采煤工作面实际需风量 47 5.2.2掘进工作面所需风量 49 5.2.3 硐室实际需风量 50 5.2.4 矿井总需风量 51 5.2.5 风量分配 51 5.3矿通风阻力计算 52 5.3.1 计算原则 52 5.3.2 计算方法 53 5.3.3 计算矿井总风阻力及总等积孔 59 5.4 扇风机选型 59 5.4.1 选择主扇 59 5.4.2 选择电动机 60 5.5 矿井安全技术措施 61 5.5.1预防瓦斯爆炸的措施 61 5.5.2预防井下水突出的措施 62 5.5.3顶板事故的预防 63 5.5.4火灾事故的预防 63 5.5.5其它事故的预防 64 6 矿山环保 66 6.1 矿山污染源概述 66 6.1.2 废水排放 66 6.1.3 固体废弃物排放 67 6.1.4 噪声污染 67 6.2 矿山污染源的防治 67 6.2.1 矿山水污染的防治 67 6.2.2 矿渣利用 67 6.2.3噪声的控制 68 6.3 地表塌陷及生态保护措施 68 6.3.1 地表塌陷的预防措施 68 6.3.2 地表塌陷整治覆土 68 6.3.3 矸石回填塌陷区 69 结束语 70 参考文献 71 1 井田概况及地质特征 1.1 井田概况 1.1.1 地理位置及交通 长阳茶园坪煤矿有限责任公司茶园坪煤矿位于长阳城县西150公里处,地处资丘镇境内,距资丘镇约15km,距五峰县城35公里。距清江隔河岩库区4公里,矿区中心地理座标为东经11035 23″,北纬3023 07″,属民营矿山企业,矿区有桃山至五峰的县级干线公路通过,直通隔河岩库区、长阳、五峰等地,矿山在隔河岩库区建有煤炭专用码头,水陆交通运输方便。 图111 交通位置图 1.1.2 自然地理 矿区属鄂西中低山区,区内地形复杂,切割深度大,总体上呈南北向“V”字形发育,局部形成陡岩。矿区内最低处位于天池河,海拔标高206m,最高处位于矿区北西部山顶,海拔标高1330.6m,相对高差1124.6m,区内气候受地势影响,春秋多云雾,夏日凉爽,六八月最高气温达40C, 元月最低气温-12C。降雨多集中在六、七、八三个月,年平均降雨量1288毫米,最大降雨量1520.6mm,年平均蒸发量1380mm。相对湿度76年最高气温40C,最低气温-12C,年平均16.4C最大积雪厚度30cm,积雪期在11月至翌年2月,59月份为雨季,阴雨天约占45,全年冰冻期90天120天;主导风向为东北风,一般为2.26级,最大风力67级,属南方亚热带温润气候区,矿区地震烈度为Ⅵ度,五级地震危险区。 区内农业以玉米、马玲薯为主,经济作物为油菜、蔬菜等。区内有天池河,为常年流水,水质清澈,可作为生产及生活用水。经农网改造后,区内现已引入10KV/0.38KV电源。 1.2 地质特征 1.2.1 地层 矿区地层从三迭系大冶组至下二迭系茅口组均有不同程度的出露及第四系,由新到老简述如下 第四系残坡积层为灰黄色粉质粘土夹碎石,结构松散,碎石成份主要为砂岩、灰岩,碎块呈棱角状,该层厚0-5m不等。 大冶群T1上部为浅灰色薄层状夹厚层状细晶灰岩,中部为灰色中厚层状石灰岩,下部为浅灰色薄层板状灰岩夹薄层状黄黑色页岩,在灰岩中有清晰的水平层理,厚度300米。 上二迭大隆组P24灰黑色薄层状燧石层夹钙质页岩及炭质页岩,含假提罗菊石。厚度2 5米。 上二迭系长兴组P23为浅灰色中厚层状含燧石灰岩,上部和下部为薄层灰 岩与燧石互层,底部中厚层状灰岩与钙质页岩互层。厚度大于150米。 图121 地层综合柱状图 上二迭系龙潭煤组P22上部为浅灰色页岩,含动物介壳,中部煤层厚0.1 2.5米,下部为灰黄色块状粘土岩及白色粉砂岩。厚度13米。 上二迭系孤峰组P21上部为灰黑色钙质页岩、炭质页岩、泥灰岩,下部分黑色薄层条带状燧石灰岩夹页岩。厚度45米以上。 1.2.2 矿区构造 矿区大地构造单元属于杨子准地台,鄂湘黔台褶带,长阳鹤峰褶皱轴,区内构造骨架定型于侏罗纪末的燕山运动,以褶皱为主,断层不太发育。 矿区内地层总体上呈近东西走向,倾向北的单斜构造,倾角1550井田范围内暂未发现较大的断裂构造,矿区内地质构造属简单类型。 1.3煤层及煤层底板岩性特征 1.3.1 煤层 矿区内含煤地层为有二迭系下统马鞍煤系和二迭系上统龙潭煤系。马鞍煤系上部多由石英砂岩夹炭质泥岩、含煤条带所组成,往上逐渐过渡为以煤层和炭质泥岩为主的泥岩沼泽相沉积,与上覆地层呈整合接触,本矿区马鞍煤系不发育。龙潭煤系地层由泥岩、钙质泥岩、炭质泥岩、粉砂岩及煤组成,本区煤层发育较好。其露头在206m以上均出露于地表,露头线走向北东。出露地表部分煤层风化。平均风化深度为1520m。 设计方案中,矿井拟开采二迭系上统龙潭煤系,煤厚0.30.6m,平均厚0.52 m 。煤层厚度变化不大,较稳定,结构简单,呈似层状产出。属结构较单一较稳定的煤层。 表131 龙潭煤系煤层特征 1.3.2 煤层顶底板岩性特征 该煤层的直接顶板为深灰色岩质泥岩和灰岩、底板为浅色、灰色泥岩,老顶 顶板岩石抗压强度较大,易于支护,但在裂隙发育带、挤压破碎带和断裂带,岩石较破碎,应加强支护,底板泥岩属次坚硬岩石,物理性能不稳定,会发生底鼓现象。 1.3.3煤质及用途 矿区煤层类型为条带状半亮煤,块状宏观煤岩类型为以半亮型为主、暗淡玻璃光泽,具贝壳状或阶梯状断口。煤的变质程度为低灰低硫无烟煤。 原煤固定碳77、灰分11.5、挥发分9. 3、全硫1、水分1.4,发热量23.0 26.34MJ/kg。根据国家标准GB5751-86中国煤炭分类标准分类,本矿区煤质牌号为低灰、低硫、中高高热值无烟煤,可供民用和动力用煤。 表132煤的工业分析 1.3.4 瓦斯煤层与自燃 该矿现开采二迭系龙潭组煤层,邻近矿井均开采龙潭煤层,一般瓦斯相对涌出量较低,为0.8m3/t。据宜昌天安公司二OO三年对生产井鉴定结果,本矿及邻近矿井均为低瓦斯矿井。 该煤层燃点高,不易氧化,在老窑采空、废弃巷道的残留煤柱以及煤场堆积的商品煤,均未发生煤的自燃发火现象。本矿区煤层暂按不易自燃发火型对待。 1.3.5 矿区水文地质特征 1含水层与隔水层 含水层上二叠长兴灰岩段裂隙水含水层,由灰色硅质灰岩,灰深灰色厚层状灰岩,灰深灰色薄中厚层状含生物碎屑泥质灰岩组成,常含燧石团块或条带,由于该层下伏地层为龙潭组含煤段隔水岩组及茅口组上段隔水层,所以地下水主要从本层灰岩中排泄。 大冶组中段灰岩裂隙溶洞水含水层,为灰色薄中厚层状石灰岩,间夹泥质薄膜,在全区广泛出露,大量吸收大气降水。 大冶组上段灰岩裂隙溶洞水含水层,为浅灰灰色中厚层状细晶灰岩,本层出露较广泛,岩溶发育。 隔水层龙潭组含煤段隔水岩组由灰色粉砂质泥岩、煤层、炭质泥岩、粘土岩,灰灰绿色岩屑砂岩组成,厚13米,隔水性较好。 大冶组下段隔水层为灰黄色粉砂质泥岩、钙质泥岩及页岩,局部夹浅灰色薄层状泥灰岩,地下水受该层阻隔作用而出露地下降泉,说明该层隔水性较好。 2地下水补给、迳流、排泄条件 区内水系不发育,地表水与地下水来源均靠大气降水,地表水排泄条件极佳,地下水迳流排泄条件较好,大部分雨水由地表沟谷汇入天池河注入清江。 地层总体上为向北北西倾斜的单斜构造,地下水主要靠大气降水补给,据调查资料,地下水流向与岩层倾向一致,地下水迳流条件较好,雨后部分降水通过漏斗、岩溶裂隙、构造裂隙、风化裂隙渗入地下。 3矿区水文地质类型 天池河流经矿区,最高洪水位为208m,地表水来源靠大气降水,雨天地表水向天池河汇集,并向北注入清江,地表水迳流条件尚佳。 4矿井涌水量 本矿区开采200m标高以上煤层,位于当地侵蚀基准面以上,地下充水水源主要来自于大气降水,煤矿充水水源主要为顶板裂隙水,矿井涌水量一般为5m3/d,最大涌水量10m3/d 综上所述,水文地质条件属简单类型。 1.3.5 工程地质 本区分布有两类工程地质岩组,一是层状碳酸盐岩类;二是层状碎屑岩类;另一类为松散砂砾石岩土类,简述如下 层状碳酸盐岩类矿山分布的吴家坪组灰岩段P q1属此类岩类,岩石呈刚性、坚硬,其组成悬崖的临空面,各类结构面发育,岩溶、溶蚀裂隙、裂隙发育,并可产生危岩体及崩塌体。此类岩覆盖于龙潭煤系地层之上。 松散砂砾石岩土类此岩类分布于沟谷、斜坡或平坦地带的第四系,包括滑坡带的松散堆积物,厚度不大,可覆盖于各岩类之上 1.3.6 环境地质 本矿区原生地质环境较好,地形地质及水文地质情况简单,地质构造不发育,无有害元素、放射性等影响人身安全的因素。 由于该区开采范围较小,次生地质环境不明显。暂未发现明显的滑坡、危岩、崩塌等地质灾害现象,但矿山在开采过程中要对上述地质现象进行详细调查评价,以确保矿山安全。 1.3.7 其它开采技术条件 1生产井开采情况 矿井煤层开采采用走向壁式采煤方法,放炮落煤,掘进巷道及工作面采用木支护顶板,顶板好时为裸巷,破碎时则加密支护。采空区顶板管理采用充填法法,工作面采用木支护,支柱间距一般11.2m,顶板破碎地方采用矸石砌垛支护和适当留煤柱。 2煤层顶底板岩性特征和力学性质 该煤层的直接顶板为深灰色岩质泥岩和灰岩、底板为浅色、灰色泥岩,老顶顶板岩石抗压强度较大,易于支护,但在裂隙发育带、挤压破碎带,岩石较破碎,应加强支护,底板泥岩属次坚硬岩石,物理性能不稳定,会发生底鼓现象。 2 井田储量年产量及服务年限 2.1井田境界 井田境界以国土资源部门核定的矿区范围为法定境界依据,走向长度3千米,平均倾斜长度0.924千米矿区面积约2.772平方公里。开采标高200800m。 该矿四界范围如下表 表2-2-1拐点坐标表 2.2 储量 2.2.1 矿井工业储量 表222矿井工业储量汇总表 2.2.2 矿井储量设计 矿井工业储量减去设计计算的断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱和已有的地面建筑物需要留设的保护煤柱等永久性煤柱损失量后的储量。 井田范围内未发现断层,流经井田中央有一河流,河流未压井田内煤,井田范围内没有压煤集中民房,没有铁路等构筑物压煤,井田边界留设20m保护煤柱。 则井田边界损失量ZjSj200.51.4 8380200.51.4 11.7320万t 设计储量ZsZg-Zj197.2-11.732185.468万t 2.2.3 矿井设计可采储量Zc 矿井设计储量减去工业场地保护煤柱、矿井井下主要巷道及上、下山保护煤 柱量后乘以采区采出率的储量。 工业场地布置在煤层露头外,未压煤。矿井东西两翼拟采用独立的开拓系统,均用平硐上山开拓,平硐及上山煤柱尺寸为在巷道两侧留20m护巷煤柱。 表223 矿井井下主要巷道及上、下山保护煤柱量 所以,矿井可采储量ZcZs-Zb采区采出率185.468-18.90.85141.1 万t 2.3 矿井设计生产能力及服务年限 2.3.1 矿井工作制度 矿井年工作日按330天计算,每日三班作业,每班8小时,工作面“两采一准”。 2.3.2 矿井年产量及服务年限 表224矿井设计生产能力主要有以下三种井型 根据矿井实际情况,矿井设计年生产能力9万吨/a。 矿井服务年限T 141.112 9 1.3 K Z T A K ≈⋅⨯ 式中T 矿井设计服务年限,a ; Z K 矿井可采储量,万t A 矿井设计年产量,万t ; K 储量备用系数,取1.3 所以矿井服务年限为12年。 3 井田开拓 3.1 概述 井田内为一单斜构造,呈半隐蔽式煤田。煤系地层被吴家坪组、大隆组、大冶组及第四系覆盖,厚度几十米到一千米,井田范围内沟谷切割深度大,地形最低处海拔标高206m,最高处1330.6m,相对高差1124.6m而煤层赋存在 100900m标高,煤层露头出露地表,煤层倾角变化大,西翼从200450较为平缓,2530,450800m为45左右;东翼普遍在40以上,影响开拓方式的主要因素为当地地形及煤层赋存条件。 生产矿井情况井田为平硐开拓方式。主平硐位于212水平标高。承担运煤,进风,供电,排水,行人等任务;318平硐为副井,承担进风,排水,行人,运料等任务;390为风井平硐,作矿井总回风巷。 根据当地地形地貌特点,结合煤层赋存条件,生产矿井生产采区巷道布置合理,整个矿井用阶梯平硐开拓较适宜。 3.2 井田开拓 3.2.1影响开拓方式的因素 1井田内划分原则 井田划分阶段时,阶段要有合理的斜长,以便于运输、通风、巷道维护等。上山采用输送机时,辅助提升一般采用一段单钩串车提升,绞车滚筒直径一般不大于1.6米。根据绞车缠绳量、阶段斜长一般不超过800m。对煤层赋存条件好、生产能力较大的采用滚筒直径2.0米绞车,有效提升距离可达900余米。根据以上分析,阶段垂高一般可按下列范围确定缓斜、倾斜阶段垂高为150200m,急斜煤层100150m,倾角16及以下煤层、瓦斯含量低、涌水量小时,应采用上、下山开采相结合的方式。 阶段内采区划分一般应考虑走向有无大的地质构造变化,如断层、无煤带、 倾角变化较大等,若有可利用这些地质变化带作为采区边界。在没有地质条件限制时,应综合考虑技术经济的合理性,确定最优方案。一般采区走向长度可参照下列数值确定综采工作面单翼布置时,走向长度一般不小于1000m,双翼布置时一般不小于2000m;高档普采的双翼采区,其走向长度一般为10001500;炮采工作面,双翼采区走向长度一般为8001000m。对于顶底板松软巷道难以维护,地质构造复杂或自燃发火期短的煤层,以及装备水平低的小型矿井,采区走向长度适当缩短。具体划分时,应使矿井初期开采的采区,尽量布置在井筒附近,应优先考虑布置中央采区的可能性。采用胶带输送机斜井开拓时,初期中央采区上山可利用主副、斜井,以减少井巷工程量;采区一般宜双翼布置。当受地质构造限制,活在安全上有特殊要求时,也可布置单翼采区。综采工作面采区单翼布置有利于跨上山或跨石门连续开采,以减少工作面搬家次数。 采区内要有合理的区段数目,以保证采区正常生产和工作面接替。 开采水平的数目、位置,应根据煤层赋存条件、阶段的划分、生产技术水平和水平接替等因素综合考虑。 2井筒形式、数目及配置。应根据煤层赋存条件、地形、水文地质、冲积层组成和厚度、井型、设备供应、施工条件等因素来考虑。 3运输大巷和总回风巷的布置及与煤层间的联系方式 主要运输大巷一般应布置在煤组地板岩石中,岩石运输大巷应布置在坚硬、稳定、厚度较大的岩层中,如砂岩、石灰岩和砂质页岩等。当井田上部边界标高不一致是,总回风巷可安不同标高分段设置,但分段不宜过多。 3.2.2 方案的提出及技术经济分析 阶段划分 茶园坪煤矿开采200800米标高的煤层,相对高差600米,450米以下属于缓斜煤层,450800属于倾斜煤层。可划分34个阶段。 阶段划分可按如下方式 三阶段三水平四阶段四水平 第一阶段200400 第一阶段200350 第二阶段400650 第二阶段350500 第三阶段600900 第三阶段500650 第四阶段650900 表321阶段主要技术参数表 根据阶段参数综合分析,四阶段四水平所多布置的巷道利用率不高,上山服务年限短,采用三阶段三水平更经济合理,所以决定用三阶段三水平。 2井口位置选择 方案一开拓方式为平峒开拓方式。工业场地和主井布置在斜坡正下方的公路上边,地形标高212m,地形平坦,工业广场沿天池河边布置,面积大,占良田面积小,进场公路为现有公路,离主干线公路约50m左右,矸石排场选择在工业广场的南侧,排矸距离为100m。 主井口标高为212m,沿着141的方位角直行掘进,掘进160米时离煤层 15m,然后沿煤层掘进运输大巷。 方案二将井口及工业场地选择在风响坪河边220米标高,工业场地位于洼沟南侧沿天池河边布置,不占良田,排矸场布置在洼沟南侧沿天池河边215220标高。工业场地较开阔,场内建筑物依现有的公路布置,分区较明确,布局较合理,进场公路需修矿山简易公路500米,距离主干线公路为500米左右。 主井井口标高选择在212米,从井口位置沿180的方位掘355m至设计的运输大巷位置然后沿煤层底板距煤层1015米向前掘进运输巷,巷道断面5.86m2,坡度3。承担进风、行人、运输任务。 井口工业场地位置方案优缺点比较 方案一进场简易公路短,维护费用低;过岩石巷工程量较小,建井工期较短;建井初期,工业场地土石方量小,主要为填方,可解决井巷掘进的排渣问题;井筒围岩较稳定;可利用部分社会公益设施,减少建设投资。但是工业场地上方地形坡度较方案一陡;工业场地较方案一小,平整厂地工程量大。 方案二工业场地上方地形坡度较方案一陡;给水管路较短;但是;较方案一井巷掘进工程量大,建井投资大;地表堆积物厚,井筒围岩稳定程度稍低,支护难度大;地形条件较差,工业场地布置土石方量较方案一大,基建投资大,矿井生产营运费高。 经方案比较,方案一有利因素多于方案二,井口及工业广场选择方案一,结合阶段划分的分析,井口选择方案一的基础上,选择采用三水平开拓整个矿井。 风井位置选择由于煤层上下高差达600米,采用的是阶梯平硐开拓,煤层露头均出露地表,为使井田开拓生产过程中通风及运料的方便,每一采区单独布置一回风井,以400、650、900分别为一、二、三采区回风平巷标高。 3.3 井筒特征 3.3.1井筒断面尺寸 主井平硐主要用于运输,供电,行人,进风,排水压气等;风井平硐担任通风,行人,辅助运输等任务。 矿井运输选用1t矿车,由牵引车牵引至地面储煤地点,主井筒一侧设人行道、敷设压风压水管、排水坑,供电电缆,另一侧敷设通讯、监控线路;风井敷设通讯、监控线路。风井井筒敷设通讯、监控线路。按照煤矿安全规程及煤炭工业设计规范的规定主要运输大巷巷道净高度不得小于2.2米,其他巷道不得小于1.8米,其中人行道侧不得小于800mm,非人行道侧不得小于300mm, 主井及风井及运输大巷均采用半圆拱断面形式,墙高取1600mm,拱高取1000mm,巷道净高2600mm,主井巷道净断面5.86m2,风井取5.86m2。巷道取300mm壁后填充值,掘进断面为7.21m2。 主井井筒断面 S5.86m 图331 主运输大巷巷道断面 图331 风井井筒断面 风速校核最大风速不得超过安全规程第101条的规定。 VQ/MS≤V max30.6/5.865.22 式中V通过井筒的风速,m/s; Q通过井筒风量,m3/s; S井筒的净断面,m2; M井筒的有效断面系数, V安全规程规定的最大允许风速,主要进回风巷8m/s。 风速符合规程要求。 3.3.2 井壁支护材料及井筒厚度 本矿采用平硐开拓,大巷布置在煤层中,主要为混凝土支护,遇破碎带用料石加强支护。 表331井筒特征表 3.4 井底车场及硐室 3.4.1 井底车场形式 井底车场是井田开拓的重要内容之一 ,是运输环节的关键,由于本井田采用平硐开拓,上山开采,煤层倾角在25以上,煤经过铺设溜槽的溜煤上山可自行从采区溜向井底煤仓,煤仓的煤然后经运输大巷由机车运到井口工业广场,运输排水等环节相对简单,井底车场布置也较简单 ,在运输大巷与采区上山交叉处布置井底车场,车场形式为环形卧式车场。车场内设置专用躲避硐室。 3.4.2 线路总平面布置设计 车场存车线长度采用矿车长度以1.5m 计,空车存车线长度50m ,重车存车线长度80m 3.4.3 能力计算 矿井采用机车运输,空车时机车位于列车后,重车时位于列车前,由于运距在5080m 之间,列车速度取1.5m/s ,机车单独运行距离180m,机车速度取2.5m ,机车摘挂钩、转换运行方向、通过道岔时间取10s 。 井底车场年通过能力应按下式计算 25200025200017124173 1.15 1.15 30 jd jd jd Q M T ⨯ ⨯ 式中 jd M -jd jd 井底车场年通过能力,t; Q -每一调度循环进入井底车场的所有列车的净载煤量,t;T -每一调度循环时间,min. 井底车场通过能力大于矿井设计生产能力的38,满足设计的要求。 3.4.4 确定井底车场主要巷道断面及硐室位置 井底车场巷道采用三心拱断面,净断面积5.862,围岩稳定时裸体支护,破碎时喷射混凝土支护。 3.4.5井底车场总平面布置图 空车方向重车方向 图341井底车场平面布置图 3.5 开采顺序及采区、采煤工作面的配置 3.5.1 开采顺序 采区划分及开采顺序本着先易后难,先浅后深,先近后远,以投资少见效快为原则进行采区划分。 井田东翼划分三个阶段,井筒在第一阶段下部即第一水平标高,每个阶段设计一个采区,采用阶段上行式开采。 每个阶段设计四个区段,在每个采区形成通风后,实行区段下行式开采 故确定先开采200400水平。 3.5.2 保证年产量的同采采区数和工作面数 1保证年产量的同采采区数和工作面数 茶园坪煤矿地质条件相对简单,走向变化不大,没有发现大断层等复杂的地质构造,煤层厚度0.52m,倾角变化从2552不等,矿井设计生产能力为9万t/年,采煤工作面长度80m,爆破落煤,同时生产一个采区,一个采区布置两个工作面。 矿井达到设计产量时采煤工作面个数 工作面总路线长 3 165A x B m m L K γ⋅ ⋅∑ 式中 3; 668 B m K n I χγϑϑ----⋅⋅⋅∑3采煤工作面总线长度,m;A-矿井设计年产量,90000t/a; 回采出煤率,可取0.9; 同采煤层总厚度,0.52m; -煤层容重,1.45t/m 工作面采出率,取97;L-年推进度,m L330式中 330-矿井年工作日,天; n- 日循环数,1.5个; I-循环进度,1.5m; -正规循环系数,取0.9。 同采工作面个数 2 B n N l ⋅ 取整数 式中 N l -同采工作面数, 个;B-工作面总线长,165m; n-同采煤层数或分层数,1;-采煤工作面长度,80m 3 采煤工作面配置 根据本矿煤层赋存的实际条件,结合所采用的采煤方法,以符合合理的开采 顺序,保证安全生产,提高工作面单产为原则,在一个采区内的一个区段内布置两个工作面双翼开采。 4矿井产量的验算 投产初期矿井年产量验算 11 n n i i i i A m I K λ ⋅⋅ ⋅∑ ; An n λ--31式中矿井同采工作面产量总和,万t mi-第i 号工作面采高,0.52m;Ii-第i 号工作面年推进度,668m/a; i-第i 号工作面煤的容重,1.52t/m 同采工作面数,2个;K -工作面采出率,取97 3.6 井巷工程量和建井工期 表361矿井投产前应完成的井巷工程量表 表362 平巷掘进速度表 4 采煤方法 4.1 采煤方法的选择 本矿位于在中低山地区,煤层赋存较稳定,平均厚度0.52m,属极薄煤层。 根据企业现有生产管理水平,采用走向长壁式采煤方法,放炮落煤。采空区实行全部垮落法管理顶板。 工作面平均长度为80m。工作面运输采用搪瓷溜槽运输,坑木支护,坑木直径不得小于16cm,支柱间距一般为11m,对于顶板破碎的地带采用木垛支护,工作面顶板管理采用部分充填法,即采用工作面底板渣石充填采空区,最大控顶距5 m,最小控顶距3 m。 采煤工作面用MSZ-12煤电钻打眼,采用3414橡套电缆线并用防爆接线盒连接,爆破采用煤矿许用硝铵炸药,瞬发电雷管起爆,放炮器放炮。井下照明用矿用防爆矿灯,严禁明火明电放炮、照明。 工作面采用后退式回采,自采区边界向上山方向推进。年推进度450 m,工作面回采率97,二班出煤,一班准备。 1、工作面生产能力 ALL1MγC 668800.521.60.97 43128 式中A工作面产量t; L年推进进度668m; L1工作面平均长度80m; M可采厚度,M0.52m; γ容重,取1.6t/m3; C工作面回采率,取97。 2、掘进带煤100t。 坑木消耗150m3/万吨,炸药消耗1.54kg/t,雷管消耗量2.0发/t。 4.2 采区巷道布置及生产系统 采区巷道是将采煤工作面与矿井主要开拓巷道联系起来的巷道,从而构成运输、通风、动力供应、材料供应等系统,保证工作面