雙鴨山礦業(yè)集團(tuán)東榮五礦的1.5Mta新井設(shè)計

摘要 本設(shè)計為礦井黑龍江省雙鴨山礦業(yè)集團(tuán)東榮五礦的新井設(shè)計，設(shè)計生產(chǎn)能力1.5Mt/a，服務(wù)年限77.6a。井田平均走向長4km，平均傾斜長3km，煤層平均傾角5，屬近水平煤層。設(shè)計的可采煤層共有3層，平均厚度4.47m。 由于井田傾斜長度較大，且為近水平煤層，以及煤層地質(zhì)條件等因素影響，決定本井田內(nèi)采用傾斜長壁采煤法和走向長壁采煤法開采，14＃煤層工作面為放頂煤，單工作面達(dá)產(chǎn)；15＃、17＃煤層工作面為綜合機(jī)械化采煤，雙工作面達(dá)產(chǎn)。設(shè)計中采用雙立井開拓、單水平劃分、集中大巷布置的開拓方式。大巷采用10噸電機(jī)車牽引3噸底卸式礦車運輸。 采用“四六”工作制，14＃煤層工作面長150m,截深0.6m,日進(jìn)6刀。 關(guān)鍵詞：立井開拓、走向長壁采煤法、放頂煤、集中大巷  Abstract This design is a new mine planning for Dongrong wu Coal Mine Shuangyashan Mining Administration of Heilongjiang Province. Mine planning capacity is 1.5Mt/a. Its service is 77.6a. The average toward length of the field is 4km,and average skewed length is 3km.The average inclination of the coal bed is 5,which is a nearly level coal bed. There are 3 can exploit coal bed in this field, which average thickness is 4.47m. As the field is more toward greater length and coal bed is nearly level. And geological condtions Etc. causes impact, decision this field use longer wall coalmining and pit tubs transport one long wall mining on the strike coal mining. 14＃coal bed adopts put top coal and one located production; 15＃、17＃coal bed adopting coal craft as to synthesize the mechanic nation adopt the coal craft and two located production. This mine shaft is applied to double in dined shaft development method and divided one level .The big lane in concentration in adoption arranges, big alley adopt the wiring type generator vehicle of 10t pull the base of 3t unload type mine vehicle transportation, Adapt “four-six” work situation, 14＃coal bed work face is 150 meters length of circle is 0.6 meters, and times is 6 one day. Keyword：vertical shaft development longwall coal mining method Put top coal gathering main roadway 目錄 摘要 I Abstract II 目錄 III 緒論 1 第1章 井田概況及礦井地質(zhì)特征 2 1.1 井田概況 2 1.1.1井田位置及范圍 2 1.1.2交通位置 2 1.1.3地形與河流 2 1.1.4氣象 2 1.2 地質(zhì)特征 3 1.2.1礦區(qū)范圍內(nèi)的地層情況 3 1.2.2井田范圍內(nèi)和附近的主要地質(zhì)構(gòu)造 5 1.2.3煤層賦存狀況及可采煤層特征 5 1.2.4巖石性質(zhì)、厚度特征 6 1.2.5井田內(nèi)的水文地質(zhì)情況 6 1.2.6沼氣、煤塵及煤的自燃性 6 1.2.7煤質(zhì)、牌號及用途 7 第2章 井田境界、儲量及服務(wù)年限 8 2.1 井田境界 8 2.1.1井田境界確定的依據(jù) 8 2.1.2井田周邊情況 8 2.2 井田儲量 8 2.2.1井田儲量的計算 8 2.2.2保安煤柱 8 2.2.3儲量計算的評價 10 2.3 礦井工作制度、生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 10 2.3.1礦井工作制度 10 2.3.2礦井生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 10 第3章 井田開拓 12 3.1 概述 12 3.1.1井田內(nèi)外及附近生產(chǎn)礦井開拓方式概述 12 3.1.2影響本設(shè)計礦井開拓方式的因素及具體情況 12 3.2 礦井開拓方案選擇 13 3.2.1井筒形式和井口位置 13 3.2.2開采水平的數(shù)目和標(biāo)高 17 3.2.3開拓巷道的布置 18 3.3 選定開拓方案的系統(tǒng)描述 21 3.3.1井筒形式、數(shù)目及位置 21 3.3.2石門、大巷的數(shù)目及布置 21 3.3.3井底車場形式的選擇 22 3.3.4煤層群的聯(lián)系 23 3.3.5采區(qū)的劃分 23 3.4 井筒布置和施工 25 3.4.1井筒穿過的巖層性質(zhì)及井筒支護(hù) 25 3.4.2井筒布置及裝備 25 3.4.3井筒延伸的初步意見 26 3.5 井底車場及硐室 27 3.5.1井底車場形式確定及論證 27 3.5.2井底井場的布置、存車線路、行車線路長度 27 3.5.3 調(diào)度圖表 30 3.5.4井底車場通過能力的驗算 32 3.5.5井底車場主要硐室 32 3.6 開采順序 33 3.6.1沿煤層走向的開采順序 33 3.6.2沿煤層傾斜方向的開采順序 33 3.6.3采區(qū)接續(xù)計劃 33 第4章 采區(qū)巷道布置及采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng) 35 4.1 采區(qū)概述 35 4.1.1設(shè)計采區(qū)的位置、邊界、范圍、采區(qū)煤柱 35 4.1.2采區(qū)地質(zhì)和煤層情況 35 4.1.3煤層自燃傾向性、及煤塵的爆炸指數(shù) 35 4.1.4采區(qū)的生產(chǎn)能力、儲量及服務(wù)年限 35 4.2 采區(qū)巷道布置 36 4.2.1區(qū)段劃分 36 4.2.2采區(qū)上山的布置 37 4.2.3采區(qū)車場布置 37 4.2.4采區(qū)煤倉形式、容量及支護(hù) 41 4.2.5硐室簡介 42 4.2.6采區(qū)工作面接續(xù) 43 4.3 采區(qū)準(zhǔn)備 45 4.3.1采區(qū)巷道的準(zhǔn)備順序 45 4.3.2采區(qū)主要巷道的斷面及支護(hù)方式 45 第5章 采煤工藝 48 5.1 采煤方法的選擇 48 5.1.1采煤方法選擇的制約因素 48 5.1.2采煤方法的選擇 48 5.2 回采工藝 48 5.2.1選擇回采工作面的工藝及機(jī)械設(shè)備 48 5.2.2.設(shè)備選型 50 5.2.3 選擇采面循環(huán)方式和勞動組織形式 53 第6章 井下運輸和礦井提升 56 6.1 礦井井下運輸 56 6.1.1運輸方式和運輸系統(tǒng)的確定 56 6.1.2礦車的選型及數(shù)量 56 6.1.3采區(qū)運輸設(shè)備的選擇 59 6.2 礦井提升系統(tǒng) 61 6.2.1礦井主提升系統(tǒng)的選擇與計算 61 第7章 礦井通風(fēng)與安全 66 7.1 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的確定 66 7.1.1概述 66 7.1.2 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的確定 66 7.1.3主扇工作方式的確定 67 7.2 風(fēng)量計算與風(fēng)量分配 67 7.2.1礦井風(fēng)量計算原則 67 7.2.2風(fēng)量計算 68 7.2.3風(fēng)量分配 70 7.2.4風(fēng)量調(diào)節(jié)的方法與措施 71 7.2.5風(fēng)速的驗算 73 7.3 礦井通風(fēng)阻力的計算 74 7.3.1確定全礦最大通風(fēng)阻力和最小通風(fēng)阻力 74 7.3.2礦井等積孔的計算 77 7.4 通風(fēng)設(shè)備的選擇 78 7.4.1主扇的選擇計算 78 7.4.2電動機(jī)的選擇 81 7.4.3反風(fēng)措施 82 7.5 礦井安全技術(shù)措施 83 7.5.1預(yù)防瓦斯及煤塵爆炸 83 7.5.2火災(zāi)與水患的預(yù)防 85 7.5.3其他事故的預(yù)防 86 第8章 礦井排水 87 8.1概述 87 8.1.1礦井水來源及涌水量 87 8.1.2對排水設(shè)備的要求 87 8.2礦井主要排水設(shè)備 88 8.2.1排水方式與排水系統(tǒng)簡介 88 8.2.2主排水設(shè)備及管路的選擇計算 88 第9章 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 92 結(jié)論 94 致謝 95 參考文獻(xiàn) 96 附錄 1 97 附錄 2 101 VI 緒論 通過大學(xué)四年的學(xué)習(xí)，我對專業(yè)知識進(jìn)行了系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，為了能更好的鞏固和運用這些知識，并使其系統(tǒng)化、條理化。我做了東榮五礦1.5Mt/a的新井設(shè)計。本設(shè)計主要是關(guān)于新礦井的建設(shè)，其中包括開拓方式的選擇、采區(qū)巷道的布置、采煤工藝、礦井的提升和井下的運輸、支護(hù)方式、設(shè)備選型、礦井通風(fēng)、排水。在設(shè)計的過程中，對礦井的通風(fēng)、排水、礦井的提升與井下運輸?shù)日鹿?jié)作了比較詳細(xì)的論述。在以安全生產(chǎn)為前提，以提高礦井效益為目標(biāo)，在現(xiàn)有的技術(shù)裝備水平下盡量采用國內(nèi)外最先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備及采煤工藝以求達(dá)到高產(chǎn)高效的目標(biāo)。針對設(shè)計井田范圍內(nèi)煤層厚的特點，對14＃煤層采用了最先進(jìn)的綜采放頂煤采煤工藝，在此為了達(dá)到預(yù)期的高產(chǎn)高效的目的選用了目前國內(nèi)外最先進(jìn)的綜采放頂煤支架及與其相配套的采煤設(shè)備。因此，在選型設(shè)計上已基本達(dá)到了高產(chǎn)高效的目的，另外，為了安全生產(chǎn)，在瓦斯的防治等安全方面都提出了相應(yīng)的措施。 設(shè)計中主要是通過繪制礦井的各種圖紙及文字說明來進(jìn)行礦井的優(yōu)化設(shè)計，這其中文字部分包括大量的方案比較和計算，以便使設(shè)計更加合理，更符合實際要求。在設(shè)計時，需要根據(jù)礦井的地質(zhì)情況、煤層的賦存情況進(jìn)行綜合分析，這樣才能使建成的礦井更加與實際相符。我希望通過做本次畢業(yè)設(shè)計，我能夠?qū)W到更多的采礦專業(yè)知識，鞏固我所學(xué)過的各種知識，使我所學(xué)的知識系統(tǒng)化、條理化并且能夠很好的運用他們，從而也為我以后的工作打下良好的基礎(chǔ)。 第1章 井田概況及礦井地質(zhì)特征 1.1 井田概況 1.1.1井田位置及范圍 東榮五礦位于黑龍江省雙鴨山市友誼縣境內(nèi)，地理坐標(biāo)為北緯4626′00″～4627′00″，東經(jīng)13140′00″～13141′00″，行政區(qū)劃隸屬于雙鴨山市寶山區(qū)。東側(cè)有條高速公路作為邊界，南側(cè)有一東西走向的斷層，西側(cè)有數(shù)條斷層，并有居民區(qū)，以此作為井田的邊界，井田范圍北側(cè)以西峪村煤礦為其邊界，南北長4.0km ，東西寬3.0km，面積：12.0km2。 1.1.2交通位置 設(shè)計礦井東南部與寶清縣交界，在雙鴨山煤田東北緣七星河礦區(qū)內(nèi)，西距雙鴨山市65km，南距七星礦15km。交通十分便利，最近的車站為興隆站，鐵路經(jīng)由雙鴨山和福利屯至佳木斯可通往全國各地，公路可通往寶清、福利和雙鴨山。具體地理交通情況見圖1-1： 1.1.3地形與河流 區(qū)內(nèi)地勢海拔較高，海拔標(biāo)高在703～1500m左右；共有三條人工河流，自北向南流，與該區(qū)東側(cè)的七星河匯合，經(jīng)繞力河最后匯入烏蘇里江。 1.1.4氣象 本區(qū)屬大陸性氣候，溫差大，一般-20～30℃，最低溫度達(dá)-39℃，每年的結(jié)凍期較長，凍土帶深度高達(dá)20米左右，夏季最高溫度在零上38℃，降雨集中在7、8、9月份，平均降雨量約452～737mm。 圖1-1 雙鴨山礦業(yè)集團(tuán)交通示意圖 1.2 地質(zhì)特征 1.2.1礦區(qū)范圍內(nèi)的地層情況 從老到新依次有元古界麻山群、中生界下白堊統(tǒng)、以及新生界第三、第四系?，F(xiàn)分別表述如下： 1.元古界麻山群：主要分布在煤田以外，由拓榴石片巖、花崗片麻巖、石英、黑云母片巖、粉砂巖等組成的變質(zhì)巖系，厚度不詳。 2.下白堊統(tǒng)雞西群城子河組：城子河組為主要的含煤地層，不整合覆于麻山群及古生代花崗巖之上，以灰白色砂巖與粉砂巖組成夾濘灰?guī)r層10余層。 3.穆棱組：由深灰色、淺灰綠色及灰色的粉砂巖、細(xì)砂巖、泥巖等組成，夾灰白色粉砂巖及薄層濘灰質(zhì)巖石。含煤性差，且均不可采。與下覆的城子河組地層為整合接觸。總厚度高達(dá)558m。 4.第三系：在向陽區(qū)南部及新安區(qū)東南部，以淺綠色細(xì)、中、粗粒泥質(zhì)膠結(jié)的砂巖為主，中間夾有黃綠色粉砂巖。厚度達(dá)280m左右。 5.第四系：分布在近代河床及低洼濕地，由腐植土、砂、礫及玄武巖等組成。厚度在80m左右。 其中第四系的煤系地層綜合柱狀圖見圖1-2： 圖1-2 地層綜合柱狀圖 1.2.2井田范圍內(nèi)和附近的主要地質(zhì)構(gòu)造 構(gòu)造：設(shè)計井田范圍內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造簡單，沒有大的斷裂構(gòu)造。該區(qū)為雙鴨山煤田東端，由德發(fā)向斜，保安背斜及向陽向斜組成不對稱的煤盆地，而新安向斜則為雙鴨山煤田北部興隆凸地，東側(cè)由于斷裂而保存下來的煤盆地，地層走向受基盤控制，以下主要列出落差較大的若干斷層，落差很小的不予考慮。主要斷層見表1-1： 表1-1 主要斷層表 順序 名稱 性質(zhì) 斷層面 走向 斷層面 傾向 傾角 落差 （m） 水平斷 距(m) 1 F1 正 EW SN 75o 8.9 5～8 2 F2 正 SN WE 40o 2.1 4～6 3 F3 正 SN SW 42o 0～2.5 0～6 4 F7 正 NW SW 60o 0～2.3 0～7 5 F8 正 SN WE 60o 0～1.7 0～5 6 F12 正 EW SN 65o 0～3.0 0～5 1.2.3煤層賦存狀況及可采煤層特征 設(shè)計井田開采的煤層主要位于第四系雞西群城子河含煤組，本組共有中厚、厚煤層3層，為了清楚起見，現(xiàn)將各煤層厚度、結(jié)構(gòu)、容重和頂?shù)装迩闆r分層以文字?jǐn)⑹鋈缦?附煤層特征表)1-2： 表1-2 可采煤層特征表 (1) 14＃煤層：煤層厚度為7.9～12.9m，一般平均厚度為8.86m，頂 底板巖性以中砂巖為主，其次為粉砂巖、泥巖。 (2) 15＃煤層：煤層厚度1.9～2.9m，一般平均厚度為2.36m，為單煤層，頂板為細(xì)砂巖、中粗粒砂巖，偽頂為砂質(zhì)泥巖。 (3) 17＃煤層：煤層厚度1.8～2.7m，一般厚度2.2m，頂板為細(xì)砂巖、中粗砂巖及含炭粉砂巖。 1.2.4巖石性質(zhì)、厚度特征 詳見巖石物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)表1-3： 表1-3 中砂巖巖床統(tǒng)計表 床號 巖性 厚度（m） 面積（km2） 相應(yīng)層位 1 中砂巖 1.4～19.95 11.20 14＃煤層 2 中砂巖 15.5～23.2 15.4 15＃煤層 3 中砂巖 0.7～14.3 4.20 17＃煤層 1.2.5井田內(nèi)的水文地質(zhì)情況 本區(qū)地形西部高，東部比較平緩，七星河階地絕對標(biāo)高為90～100m,七星河從區(qū)外東南部流過，河床呈蛇曲狀，觀測站資料表明,該河的最大流量達(dá)569m3/s，冬季流量很小，幾乎斷流。七星河最高洪水位淹沒范圍為七星河以東，在井田范圍以外，洪水位標(biāo)高為45～52m。對井田范圍內(nèi)的開采情況沒有影響。 1.2.6沼氣、煤塵及煤的自燃性 1.瓦斯：東榮五礦屬于低瓦斯礦井，在地質(zhì)條件簡單，開采深度淺，+100m水平以上，瓦斯涌出量較小。隨著深度增加，瓦斯涌出量逐漸增加，不同煤層瓦斯含量也有不同，主要可采煤層CH4平均含量為7m3/t，可燃質(zhì)、CO2各煤層平均含量為0.15m3/t，可燃質(zhì)在各主要可采煤層的自然成分以N2為主，本礦瓦斯工作面絕對涌出量為8m3/min。掘進(jìn)面瓦斯絕對涌出量為4.8m3/min，其它巷道的瓦斯絕對涌出量為2.28m3/min屬于低瓦斯礦井。 2.煤塵：根據(jù)煤塵爆炸性試驗指標(biāo)，該礦開采的煤層均無爆炸性。 3.煤的自燃：根據(jù)鄰近礦井資料表明，該礦井15＃煤層有自燃發(fā)火的傾向，14、17＃煤層均無自燃發(fā)火的傾向。 4.地溫特征：本區(qū)恒溫深度在16～26m的范圍內(nèi)，溫度為6℃,從地溫測量結(jié)果計算分析得知，本區(qū)平均地溫梯度為2.7℃/100m，平均地?zé)嵩鰷芈蕿?8.2m/1℃，設(shè)計井田的范圍基本屬于地溫正常區(qū)。但隨著開采深度的增加，地溫將有所升高。 1.2.7煤質(zhì)、牌號及用途 根據(jù)中國煤炭的分類方案，本區(qū)以無煙煤為主，其容重為1.4g/cm3,其硬度為2.3。該煤種主要為民用燃料和化工染料及冶金用煤，主要可采煤層的煤質(zhì)特征見表1-4： 表1-4 煤質(zhì)特征表 第2章 井田境界、儲量及服務(wù)年限 2.1 井田境界 2.1.1井田境界確定的依據(jù) 1.主要以地理地形、大的斷裂構(gòu)造等作為劃分井田境界的依據(jù)； 2.井田要有合理的走向長度，以利于機(jī)械化程度的不斷提高； 3.要適于選擇井筒位置，合理安排地面生產(chǎn)系統(tǒng)和各建筑物； 2.1.2井田周邊情況 本礦北側(cè)以西峪村煤礦為其邊界，東側(cè)有公路作為該井田的邊界，南側(cè)為一東西走向的斷層，西側(cè)有數(shù)條斷層，并且有居民區(qū)，以此作為該井田的邊界。設(shè)計井田南北走向長度約4 km，東西走向長度約為3 km。西距雙鴨山市65km，南距雙鴨山七星礦15km。交通方便，向北9km有福前鐵路，最近車站為興隆站，鐵路經(jīng)由雙鴨山和福利至佳木斯可通往全國各地，公路可通往寶清、福利和雙鴨山。 2.2 井田儲量 2.2.1井田儲量的計算 井田范圍內(nèi)開采的煤層為14＃、15＃、17＃三層，各煤層儲量計算邊界與井田境界基本一致。參加計算的煤層最小厚度為1.8m，最大厚度為12.9m,最高灰分為21.69﹪，最低灰分為8.58﹪(原煤)量。 礦井工業(yè)儲量是指在當(dāng)前的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下，依照國家的能源政策能夠合理開采利用的儲量。礦井可采儲量是指礦井工業(yè)儲量減去工業(yè)場地保護(hù)煤柱、礦井井下主要巷道及上下山保護(hù)煤柱后乘以采區(qū)回采率的儲量。經(jīng)初步計算，井田范圍內(nèi)共有工業(yè)儲量226.32Mt。 2.2.2保安煤柱 《煤礦安全規(guī)程》，留設(shè)保安煤柱如下： 1.井田邊界的斷層處留設(shè)30m～50m保安煤柱； 2.井田內(nèi)部較大的斷層處留設(shè)30m保安煤柱； 3.地面建筑物按其等級留設(shè)15～20m寬的圍護(hù)帶； 4.煤層大巷兩側(cè)煤柱各留50～100m寬的保安煤柱。 按以上方法計算得： 工業(yè)廣場煤柱損失：1.62Mt； 斷層、采區(qū)、邊界保安煤柱損失：4.57 Mt； 開采損失量：18.2 Mt。 工業(yè)廣場保安煤柱的留設(shè)如圖2-1： 圖2-1 安全煤柱的留設(shè)圖 其參數(shù)見表2-1： 表2-1安全煤柱的留設(shè)參數(shù)表 煤層 傾角 煤層 厚度 井筒中心通過煤層的距離 δ γ β 5 13.42m 590m 45 77 77 73 2.2.3儲量計算的評價 設(shè)計礦井的各類儲量計算見表2-2： 表2-2 礦井工業(yè)儲量匯總表 水 平 煤層號 工業(yè) 儲量A+B+C (Mt) 開采 損失 可采 儲量 (Mt) 工業(yè) 場地 井田 境界 斷層 其他損失 合計 14 149.4 5.98 7.02 1.046 0.897 14.942 26.90 107.58 15 37.10 1.484 1.7437 0.259 0.223 3.71 6.678 26.71 17 39.80 1.592 1.8706 0.279 0.239 3.98 7.164 28.655 合計 226.32 9.053 10.634 1.584 1.359 22.632 45.552 162.945 2.3 礦井工作制度、生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 2.3.1礦井工作制度 根據(jù)《設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定： (1)礦井的年工作日按330d計算； (2)每天的凈提升時間按16h計算； (3)礦井采用“四六”制，其中三班進(jìn)行采、掘工作，一班進(jìn)行檢修； 2.3.2礦井生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 1.根據(jù)《設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定，礦井的設(shè)計生產(chǎn)能力分為以下三種： ①大型礦井：1.2、1.5、1.8、2.4、3.0、4.0及以上（Mt/a）； ②中型礦井: 0.45、0.6、0.9（Mt/a）； ③小型礦井：0.09、0.15、0.21、0.3（Mt/a）； 除上述井型以外，不應(yīng)出現(xiàn)介于兩種設(shè)計生產(chǎn)能力中間的井型。 2.礦井設(shè)計生產(chǎn)能力方案比較 本礦井已查明的工業(yè)儲量為226.32Mt,，估算本井田內(nèi)工業(yè)廣場煤柱，境界煤柱等永久煤柱損失量占工業(yè)儲量的10%，各可采層為中厚、厚煤層，按礦井設(shè)計規(guī)范要求確定本礦的采區(qū)采出率為80%，由此計算確定本井田的可采儲量為162.945Mt。 根據(jù)地質(zhì)報告的資料描述，煤層儲量適中，地質(zhì)構(gòu)造比較簡單，煤層生產(chǎn)能力大以及煤層賦存深等因素，初步?jīng)Q定采用大型礦井設(shè)計。并初步確定三個方案，即礦井生產(chǎn)能力為1.20Mt/a，1.50Mt/a和1.80Mt/a三個方案，分析論證如下： 按照公式 P=Z/AK (2-1) 式中 P——為礦井設(shè)計服務(wù)年限，a； Z——井田的可采儲量,Mt； A——為礦井生產(chǎn)能力,Mt/a； K——為礦井儲量備用系數(shù)，一般取1.4； 計算得： P1=96a ； P2=77.6a； P3=64a； 經(jīng)與《規(guī)程》和采礦設(shè)計手冊相核對，并考慮15＃、17＃煤層的生產(chǎn)能力確定77.6a為比較合理的服務(wù)年限，即本礦井的設(shè)計生產(chǎn)能力為1.50Mt/a。 第3章 井田開拓 3.1 概述 3.1.1井田內(nèi)外及附近生產(chǎn)礦井開拓方式概述 礦井開拓設(shè)計是在總體設(shè)計已經(jīng)劃定的井田范圍內(nèi)，根據(jù)精查地質(zhì)報告和其它補(bǔ)充資料，具體體現(xiàn)總體設(shè)計的合理原則，認(rèn)真分析研究主要井巷如何深入地下或山體，以便接近或進(jìn)入煤層的預(yù)定位置，為采區(qū)開采打開通道，其中包括確定主副井、風(fēng)井的井筒形式、深度、數(shù)量、位置、階段高度、大巷布置、采區(qū)劃分、開采順序與通風(fēng)、運輸系統(tǒng)。 設(shè)計井田，煤層的賦存深度大約在離地表500m左右，煤層傾角較小，并在井田范圍內(nèi)有含水豐富的沖擊層，礦區(qū)地面標(biāo)高在＋1500至＋703m之間，地區(qū)起伏較大，礦區(qū)煤層賦存穩(wěn)定，斷層少落差不大，大的斷層都作為礦區(qū)的邊界，礦區(qū)附近各個礦井井型不同，開拓方式主要以立井開拓為主?？紤]通風(fēng)、施工等條件，初步選用雙立井開拓。 3.1.2影響本設(shè)計礦井開拓方式的因素及具體情況 井田開拓方式的選擇應(yīng)全面考慮各種因素，主要因素包括： (1)井田地質(zhì)和水文地質(zhì)條件（特別是表土層情況）； (2)煤層賦存情況和開采技術(shù)條件； (3)技術(shù)裝備和工藝系統(tǒng)條件； (4)地形地貌和地面外部條件； (5)施工技術(shù)和設(shè)備條件； (6)總體設(shè)計和礦井生產(chǎn)能力要求等； 對以上各種因素要綜合研究，通過系統(tǒng)優(yōu)化和多方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。影響本設(shè)計井田開拓方式的具體因素如下： 1.地表因素 本井田屬于緩坡高山地形，海拔最高的地區(qū)在本井田范圍之外，其井田范圍內(nèi)地勢起伏比較平緩。 2.煤層賦存情況 整個井田的煤層上部標(biāo)高在300m，下部標(biāo)高在100m，北部及西部以斷層為界。整個礦區(qū)共有3層可采煤層，煤層平均走向長度為4.0km，傾向3.0km。本井田煤層系近水平中厚、厚煤層，平均傾角在5.0左右。 3.2 礦井開拓方案選擇 3.2.1井筒形式和井口位置 井口附近要有一定范圍用以布置工業(yè)場地，其中包括主副井生產(chǎn)系統(tǒng)建筑物與結(jié)構(gòu)物礦井工業(yè)場地占地指標(biāo)。選擇井井筒位置應(yīng)當(dāng)充分利用地形，以地面生產(chǎn)條件系統(tǒng)布置要求，平坦地形最適合礦井建設(shè)，不僅平場工程量較小，大型建筑物基礎(chǔ)處理也比較簡單。 地面條件： 1.工業(yè)場地占地面積： 井口附近要有一定的范圍用以布置工業(yè)場地，其中包括主副井生產(chǎn)系統(tǒng)建筑物與結(jié)構(gòu)物，根據(jù)《煤炭工業(yè)設(shè)計規(guī)范》礦井工業(yè)場地的占地面積指標(biāo)，該礦井占地約有12～14.4公頃，由于礦井占地較多，矸石和煤泥水對生態(tài)有一定的影響，故應(yīng)選擇荒山坡地結(jié)合地形布置生產(chǎn)系統(tǒng)，以減少土石工程，認(rèn)真貫徹不占良田，少占農(nóng)田，不拆或少拆村莊的方針。 2.地形與工程地質(zhì)條件： 選擇井筒的位置應(yīng)當(dāng)充分利用地形，從地面生產(chǎn)系統(tǒng)布置要求，平坦地形最適合礦井建設(shè)，這樣不僅平場工程量少，大型建筑物基礎(chǔ)比較簡單，井口附近不能過分低洼，不僅要避免洪水災(zāi)害，還要避開滑坡、巖崩、流沙河、泥石流等危險區(qū)。 3.煤的運向： 為了減少運輸費用，在確定井筒位置時，要考慮主要運輸所在的位置，有條件的應(yīng)盡量使提升井筒或運輸平硐靠近主要運向的一側(cè)。 井下條件： 1.按最小運輸功確定井筒的位置： 通常把運量和運距的乘積叫做運輸功，以噸公里表示，在同一井田內(nèi)，大巷運輸費用的高低與所消耗的運輸功近似成正比。 井田儲量一定時，沿井田走向大巷運輸功的變化可因井筒位置的不同而成倍的增加，當(dāng)井田形狀規(guī)則，儲量分布均勻時，最小運輸功的位置在井田的中心，井筒設(shè)于此處，不僅運輸費用低，巷道維護(hù)、采區(qū)準(zhǔn)備及通風(fēng)費用也相應(yīng)降低。 2.根據(jù)地質(zhì)條件： 井筒位置應(yīng)選擇在以丘陵坡地為主的寬緩地帶，該處沖擊層薄，地下補(bǔ)給范圍有限，工程地質(zhì)條件較好。土地畝產(chǎn)較低，如果井筒位于沖擊平原，應(yīng)該根據(jù)鉆孔資料尋找基巖隆起區(qū)，可利用古地形和掩埋著的沖擊層。 3.煤柱量： 為減少煤柱量，在選擇井筒位置時，如果不能設(shè)在井田之外，應(yīng)結(jié)合其他條件盡量使井筒設(shè)在煤層淺部，盡可能少壓煤，也便于后期回收，淺部沒有條件時，井筒應(yīng)選擇在無煤區(qū)、薄煤區(qū)、高灰分區(qū)、變質(zhì)區(qū)，但是又不能給井筒的施工帶來困難。 依據(jù)本井田的儲量分布圖及剖面圖?？紤]水平劃分及主要巷道布置，確定井口的位置在整個井田的儲量中心，坐標(biāo)為： 主井坐標(biāo)： 緯度93237.5，經(jīng)度95594 副井坐標(biāo)： 緯度92560.5，經(jīng)度95218.5 根據(jù)地形地貌、煤層賦存條件及確定的工業(yè)場地位置，本著合理開發(fā)全井田，最大限度的利用資源、集中生產(chǎn)運輸環(huán)節(jié)簡單、初期井巷工程量少、投資省、出煤早、達(dá)產(chǎn)快、安全、高效的原則，設(shè)計提出了三個開拓方案： 方案一：雙立井開拓 方案二：雙斜井開拓 方案三：主立副斜井開拓 以上三種井筒開拓方案比較如下： (一)適用條件比較： 斜井:主要適用于煤層賦存較淺，垂深在200m以內(nèi)，煤層賦存深度為0－500m，含水砂層厚度小于20－40m，表土層不厚，水文地質(zhì)情況簡單的煤層；井筒不需要特殊施工方法的緩傾斜及傾斜煤層。 立井:適用于煤層賦存深度在200－1000m，含水砂層厚度20－400m,并且立井開拓的適應(yīng)性很強(qiáng)，一般不受煤層傾角，厚度，瓦斯，水文等自然條件的限制；技術(shù)上也比較可靠，當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件不利于平硐或斜井開拓時均采用立井開拓方式。 (二)斜井與立井的技術(shù)比較： 綜上所述，對以上幾種開拓方案進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)比較，以便從中選出較為合理的方案，具體比較見表3-1： 表3-1 技術(shù)比較表 方案 名稱 優(yōu)點 缺點 1 雙立井 1.適應(yīng)性強(qiáng) 2.井筒短，提升速度快 3.通風(fēng)斷面大，滿足風(fēng)量的要求 4.技術(shù)上比較可靠 1.初期投資大，建井期長。 2.需要大型提升設(shè)備 3.多水平開拓時，立井石門長度較大，工程量較大 2 雙斜井 1.掘進(jìn)速度快，初期投資與雙立井相比較少 2.井筒設(shè)備簡單 1.井筒過長，增加煤柱的損失且不利于井筒的維護(hù) 2.通風(fēng)路線較長，通風(fēng)阻力大，滿足不了通風(fēng)的要求 3 主立 副斜 1.掘進(jìn)速度快 2.可滿足最大風(fēng)量的通風(fēng)要求 3.有利于輔助提升 1.井口相距太遠(yuǎn)，不利于工業(yè)場地的布置 2.地面建筑分散 3.占地較多，煤柱損失較多 依據(jù)開拓方案技術(shù)比較表可初步選定兩種較為合理的開拓方案。 方案一：雙立井開拓 方案二：雙斜井開拓 上述兩種開拓方案在技術(shù)上是可行的，為從上述兩種開拓方案中選出比較合理的方案，以下對兩種開拓方案進(jìn)行相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)比較，以便從中選出符合要求的開拓方案。詳細(xì)經(jīng)濟(jì)比較表3-2： 經(jīng)過上述的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較可知，對于本設(shè)計礦井而言，選用雙立井開拓在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上都比較有利。 3.2.2開采水平的數(shù)目和標(biāo)高 根據(jù)設(shè)計礦井的煤層賦存條件和傾斜長度，井田可以單水平開采，也可以多水平開采。每個水平設(shè)井底車場和運輸大巷，為該水平的運輸、通風(fēng)等環(huán)節(jié)服務(wù)。 現(xiàn)代科技的高速發(fā)展，以及采煤機(jī)械化程度的提高務(wù)必要求礦井高產(chǎn)高效。高產(chǎn)高效礦井要求集中在一個水平，單采區(qū)、單工作面生產(chǎn)。這就要求加大工作面、采區(qū)和水平的走向及傾斜尺寸，要求有豐富的資源儲量。 設(shè)計井田水平標(biāo)高的確定主要考慮了以下幾個因素： 1.煤層賦存條件及地質(zhì)構(gòu)造； 2.合理的水平服務(wù)年限； 3.生產(chǎn)成本； 4.巷道的掘進(jìn)量； 5.生產(chǎn)采區(qū)、工作面的數(shù)目盡量減少，對井下運輸減少不必要的麻煩，實現(xiàn)高產(chǎn)高效的目標(biāo)。 根據(jù)上述因素，本設(shè)計井田設(shè)計提出水平劃分方案如下：詳細(xì)比較見表3-3： 方案一：一個開采水平； 方案二：兩個開采水平； 表3-3 水平儲量及服務(wù)年限表 形式 儲量（Mt） 階段 垂高 標(biāo)高 服務(wù)年限（年） 方案一 單水平 162.945 260 160 77.6 方案二 一水平 59.04 60 240 24.6 二水平 111.3 160 140 53 從該表可知，方案二中的一水平達(dá)不到合理的服務(wù)年限，且根據(jù)設(shè)計井田地質(zhì)條件，設(shè)計礦井不利于多水平開采；而方案一有利于采區(qū)的接續(xù)，且巷道利用率高，噸煤成本相對較低。故而采用方案一的水平劃分方法，即劃分一個開采水平，水平標(biāo)高定在160m。 3.2.3開拓巷道的布置 開拓巷道是運輸、通風(fēng)的主要線路，該設(shè)計礦井采用單水平開拓，其服務(wù)年限與礦井服務(wù)年限相同，主要巷道在符合礦井開拓要求的前提下，盡量縮短大巷長度，避免過多的彎曲、轉(zhuǎn)折，以減少開拓工程及維護(hù)的費用，方便運輸。使運輸功最小。為此應(yīng)將其選在堅硬耐久，不易風(fēng)化、無自燃發(fā)火的煤、巖層內(nèi)。 1.開拓巷道布置方式的選擇： 依據(jù)礦井設(shè)計生產(chǎn)能力及技術(shù)可行角度，特提出以下三種大巷布置方式，并對其進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，從中選出較優(yōu)的方案。 方案一：分煤層大巷布置 方案二：分組集中運輸大巷 方案三：集中運輸大巷 詳見開拓方案技術(shù)比較表3-4： 表3-4 技術(shù)比較表 特點 分組集中大巷布置 分煤層大巷布置 集中大巷布置 優(yōu)點 1.總的巷道工程量較少，生產(chǎn)比較集中 2.大巷容易維護(hù)，運輸條件好 1.初期投資少，建井速度快 2.初期工程量少，加以沿煤層掘進(jìn)，施工技術(shù)及裝備均較簡單 1.大巷工程量少，生產(chǎn)區(qū)域比較集中 2.采區(qū)巷道集中聯(lián)合布置，開采程序比較靈活，開采強(qiáng)度大，大巷維護(hù)容易 缺點 1.長度較長 2.掘進(jìn)工程量大 1.總的開拓工程量大，相應(yīng)的設(shè)備占用量多，生產(chǎn)采區(qū)分散管理不便 1.總的石門長度大 2.初期工程量大，建井時間長且有反向運輸 適應(yīng) 條件 1.可采煤層數(shù)目多，間距大小不同，煤層間距大 2.井底車場在煤層群上部或中間時，初期工程少，工期長 1.煤層數(shù)多，層間距大，石門長 2.井田走向長度短，服務(wù)年限不長 3.煤質(zhì)牌號不同，要求分采分運 1.煤層間距小井田走向長度大，服務(wù)年限長 2.下部煤層底版有堅硬有巖層，采區(qū)尺寸大 3.自然發(fā)火嚴(yán)重，便于分區(qū)，分段處理事故 設(shè)計井田的可采煤層為14、15、17＃煤層，由地質(zhì)資料可知，該三層煤的層間距較小，又因為三層煤的煤質(zhì)及煤牌號相同，不需要分采分運，所以，根據(jù)煤層的賦存條件、煤層頂?shù)匕鍘r石的地質(zhì)情況，排除分層布置的開拓方案。對另外兩種巷道開拓方案詳細(xì)比較選擇較優(yōu)的方案： 方案二：集中運輸大巷布置 方案三：分煤層大巷布置 2.巷道開拓方案的技術(shù)評價 1)方案一 集中大巷及采區(qū)石門布置如圖3-1： 集中大巷布置在17＃煤層底板巖石中，14、15＃煤層通過采區(qū)斜巷與大巷聯(lián)系，因為集中大巷服務(wù)年限較長，且煤層有自燃發(fā)火的傾向，故該集中大巷布置在煤層底板，且圍巖條件較好，該方案在技術(shù)評價上能滿足礦井生產(chǎn)的要求。 圖3-1 集中大巷及采區(qū)石門布置圖 1——主井 2——副井 3——井底車場 4——主要石門 5——集中大巷 6——集中回風(fēng)巷 2)方案二 分煤層大巷布置及石門布置如圖3-2： 1——主要石門 2、3、5——分別為14、15、17＃煤層運輸大巷 4、7、8——分別為14、15、17＃煤層采區(qū)上山 9、10、6——分別為14、15、17＃煤層回風(fēng)大巷 即在14、15、17＃煤層底板各布置一條大巷，由于圍巖條件較好，故在技術(shù)上是可行的。 圖3-2 分煤層大巷布置及石門布置圖 3.巷道布置的方案的經(jīng)濟(jì)評價： 綜合上述的技術(shù)評價，上述兩種方案在技術(shù)上可行，下面通過經(jīng)濟(jì)比較擇優(yōu)選用。見表3-5： 表3-5 經(jīng)濟(jì)比較表 方案 名稱 項目 方案一 方案二 長度（m） 單價（元） 費用 （萬元） 長度(m) 單價(元) 費用 （萬元） 大巷 3000 527.4 158.22 9000 412.1 370.89 石門 900 527.4 47.47 448 527.4 23.63 總計 3900 ／ 205.69 94800 ／ 394.5 經(jīng)過上述的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較決定該設(shè)計礦井開拓巷道采用集中運輸大巷的布置方式。 3.3 選定開拓方案的系統(tǒng)描述 3.3.1井筒形式、數(shù)目及位置 井硐形式經(jīng)過上節(jié)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定采用立井開拓，全礦共有主副井、五個風(fēng)井，主副井的坐標(biāo)位置分別為：（93237.5，95594）（92560.5， 95218.5）五個風(fēng)井分別在各采區(qū)的上側(cè)。井口標(biāo)高大約為750m左右。 3.3.2石門、大巷的數(shù)目及布置 1.大巷數(shù)目：一條運輸大巷。 2.大巷布置：大巷布置形式主要有煤層大巷、巖石大巷兩種，對于各種大巷布置方式分述如下： (1)煤層大巷：在煤層頂?shù)装灞容^穩(wěn)定的情況下及煤層起伏和斷層、褶皺較小時，可保證巷道較為平直，保證運輸設(shè)備的正常運行；沒有瓦斯與煤的突出，無嚴(yán)重自燃發(fā)火等情況下，應(yīng)優(yōu)先考慮采用煤層大巷，另外煤層大巷還有出煤早的特點。 (2)巖石大巷：維護(hù)條件好，費用低。大巷方向、坡度可根據(jù)運輸?shù)裙δ芤筮x定，受地質(zhì)構(gòu)造的影響較少，安全條件好，受煤和瓦斯突出以及自燃發(fā)火的影響較?。蝗秉c主要是巖石工程量大，掘進(jìn)速度慢，掘進(jìn)費用高，建設(shè)工期長等缺點。 經(jīng)過上節(jié)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，該設(shè)計礦井采用集中大巷布置。大巷斷面見圖3-3： 大巷設(shè)計參數(shù)見表3-6： 表3-6 大巷設(shè)計參數(shù)表 巷道 形式 支護(hù) 形式 斷面 積(m2) 設(shè)計尺寸 凈周 長(m) 錨噴厚度(mm) 頂高 底寬 半圓拱 錨噴 15.7 3900(mm) 4460(mm) 13.97 100 圖3-3 大巷斷面圖 3.3.3井底車場形式的選擇 1.井底車場的選擇原則： 井底車場是連接井下運輸和井筒提升的樞紐，是礦井生產(chǎn)的咽喉，由于井筒形式、提升方式、大巷運輸方式及大巷距井筒的水平距離等不同，井底車場的形式也不相同，按照礦車在井底車場內(nèi)的運行特點，井底車場可分為環(huán)形式(立式、臥式、斜式)和折返式(梭式、盡頭式)兩大類，對其選擇可依據(jù)具體情況而定。 1)井底車場的通過能力應(yīng)比礦井的生產(chǎn)能力有30﹪以上的富裕系數(shù)，有增產(chǎn)的可能性； 2)井巷工程量少，建設(shè)投資省，便于維護(hù)，生產(chǎn)成本低； 3)調(diào)車簡單，管理方便，彎道及交岔點少； 4)操作安全，符合有關(guān)規(guī)程，規(guī)范的要求； 5)當(dāng)大巷或石門與井筒的距離較大時，能夠布置下存車線和調(diào)車線，可選擇立井井底車場；施工方便，各井筒間，井底車場道與主要巷道之間能迅速貫通，縮短建設(shè)時間； 6)施工方便，各井筒間，井底車場道與主要巷道之間能夠迅速貫通，減少建設(shè)時間，降低成本； 現(xiàn)結(jié)合本礦井的實際情況綜合考慮： 1)設(shè)計礦井生產(chǎn)能力為1.5Mt／a，年工作日為330d，實行“四六”工作制，每日凈提升時間為16h； 2)礦井采用雙立井、單水平開采，集中大巷布置； 3)主要運輸大巷采用3t底卸式礦車運輸，每列車有23輛礦車組成(計算見列車的組成),由一臺10t架線式電機(jī)車牽引，卸載時機(jī)車通過卸載站；輔助運輸和煤矸混合列車采用1.0t固定式礦車，由25輛礦車組成，由一臺10t架線式電機(jī)車牽引； 4)本設(shè)計礦井為低瓦斯高涌水量礦井； 5)本設(shè)計礦井采用分區(qū)式通風(fēng)； 根據(jù)本設(shè)計礦井的實際情況，結(jié)合上述井底車場型式的選擇因素，該設(shè)計礦井選用環(huán)形立式(刀式)井底車場。 3.3.4煤層群的聯(lián)系 設(shè)計井田煤層群開采時的聯(lián)系方式是聯(lián)合準(zhǔn)備，即14、15、17＃煤層組成一個統(tǒng)一的采準(zhǔn)系統(tǒng)，準(zhǔn)備巷道為三個煤層共用，大巷采用集中布置方式，由采區(qū)斜巷將三層煤連接。煤層傾角平均在5左右。 3.3.5采區(qū)的劃分 本設(shè)計井田走向長度較大，地質(zhì)構(gòu)造簡單，為了提高準(zhǔn)備巷道的利用率且考慮采區(qū)的接續(xù)問題，將井田沿傾向劃分為五個采區(qū)，并按一定的順序回采，每個采區(qū)有一套生產(chǎn)設(shè)施，包括運輸設(shè)備，以便獨立進(jìn)行生產(chǎn)與準(zhǔn)備。 本設(shè)計礦井的北側(cè)有西峪村煤礦及個別村莊，南側(cè)亦有村莊，在其東側(cè)有高速公路，西側(cè)有數(shù)條斷層作為井田邊界，在井田內(nèi)部亦有少許斷層、村莊，考慮開采技術(shù)及能最大限度地開發(fā)利用資源，該井田大致劃分五個采區(qū)，分別為南一、南二、東一、北一、北二、五個采區(qū)，劃分簡圖3-4： 圖3-4 采區(qū)劃分示意圖 3.4 井筒布置和施工 3.4.1井筒穿過的巖層性質(zhì)及井筒支護(hù) 井筒支護(hù)的要求： 1.井筒支護(hù)應(yīng)結(jié)合設(shè)計礦井的地質(zhì)條件、具體圍巖條件綜合考慮，但應(yīng)優(yōu)先考慮錨噴支護(hù)。對于錨噴厚度可視具體情況而定。 2.對不宜錨噴支護(hù)，但服務(wù)年限長，且不受動壓影響的井筒，宜采用砌碹等聯(lián)合支護(hù)。 3.對于底板松軟、破碎或底鼓的井筒，宜采用錨桿、砌碹、注漿或底拱等支護(hù)形式進(jìn)行復(fù)合支護(hù)。 4.穿過軟巖或斷層的井筒，宜采用錨噴，（或掛網(wǎng)錨噴）和混凝土（或鋼筋混凝土）砌碹等聯(lián)合支護(hù)或復(fù)合支護(hù)。 3.4.2井筒布置及裝備 井筒斷面布置應(yīng)綜合考慮井筒所在圍巖的性質(zhì)，提升方式，通風(fēng)安全等因素。具體遵循原則如下： 1.有利于井筒檢修、維護(hù)、清掃和人員的安全通行； 2.合理使用斷面空間，減少井筒的工程量； 3.井筒的布置中要對敷設(shè)的管線加以考慮，防止對管線的損壞。 根據(jù)該設(shè)計礦井年產(chǎn)量、提升方式等實際情況，本設(shè)計礦井井筒按有關(guān)規(guī)定布置提升設(shè)施及輔助設(shè)施。 根據(jù)實際需要，設(shè)計礦井的井筒在不同的地段采用不同的支護(hù)方式，表土層及破碎帶或有含水層采用砌碹支護(hù),完好的巖石地段采用錨噴支護(hù)，其支護(hù)參數(shù)見下表3-7： 表3-7 井筒斷面支護(hù)參數(shù)表 支護(hù)形式 砌壁厚度(mm) 充填厚度(mm) 罐道規(guī)格型號 罐道梁類型 砌碹 500 50 38 Ⅰ20b 球扁鋼組合 支護(hù)形式 錨噴厚度(mm) 錨桿型號 錨桿形式 規(guī)格(mm) 錨噴支護(hù) 300 Z3537 樹脂 35370 斷面見圖3-5：及圖3-6： 圖3-5 主井井筒斷面圖 圖3-6 副井井筒斷面圖 3.4.3井筒延伸的初步意見 由于設(shè)計礦井采用單水平開采,所以不考慮井筒的延伸。 3.5 井底車場及硐室 3.5.1井底車場形式確定及論證 井底車場是連接井筒提升和井下運輸?shù)闹匾h(huán)節(jié)，井下的煤炭通過井底車場經(jīng)井筒提升到地面，地面的材料和設(shè)備通過井筒、井底車場運到各個采區(qū)再轉(zhuǎn)至工作面。排水、通風(fēng)等生產(chǎn)環(huán)節(jié)也必須通過井底車場。而井底車場的形式，必須適應(yīng)井下運輸和井筒提升的要求，因此井底車場形式的確定與井筒形式、提升方式、大巷運輸方式的形式有關(guān)。 井底車場形式必須滿足下列要求： 1.車場的通過能力應(yīng)比礦井的設(shè)計生產(chǎn)能力有30%以上的富余系數(shù)，有增產(chǎn)的可能性； 2.調(diào)車簡單，井巷工程量少，建設(shè)投資省管理方便； 3.管理方便，管道及交叉點少，便于維護(hù)，生產(chǎn)成本低； 現(xiàn)綜合考慮設(shè)計礦井的實際情況及其地質(zhì)情況： 1.該礦井設(shè)計生產(chǎn)能力為1.5Mt/a，年工作日330d，實行“四六”工作制，每日凈提升16h； 2.礦井采用雙立井開拓方式，一個開采水平，集中大巷布置； 3.主要運輸大巷采用3t底卸式礦車運輸，每列車由23輛礦車組成，由一臺10t架線式電機(jī)車牽引。卸載時，機(jī)車通過卸載站。輔助運輸、掘進(jìn)煤和矸石列車采用1t固定式礦車，由25輛1噸礦車組成，一臺10t架線式電機(jī)車牽引； 4.本設(shè)計礦井屬于低瓦斯、高涌水量礦井； 通過以上條件的分析，本設(shè)計采用刀式車場。 3.5.2井底井場的布置、存車線路、行車線路長度 井底車場線路布置的要求： 1.井底車場的線路主要由主副井空、重車線組成，由于井底車場的通過能力不同，其各線路的長度也不相同； 2.采用底卸式礦車運輸?shù)木总噲鲆螅毫熊嚨难b載與卸載方向必須一致，即注意調(diào)頭問題； 3.盡量降低井底車場的線路工程量，減少不必要的道岔和巷道交岔點； 4.線路布置要有利于通風(fēng)；線路上盡量不設(shè)風(fēng)門，尤其是主副井行車線路上應(yīng)禁設(shè)風(fēng)門； 5.為保證行車的安全，應(yīng)盡量避免在曲線巷道頂車； 存車線長度的確定：確定存車線長度是井底車場設(shè)計中的重要問題，如果存車線長度不足，將會使井下運輸和井筒提升彼此牽制，相互影響，導(dǎo)致礦井生產(chǎn)能力降低；相反，如果存車線太長，將會增加列車在車場內(nèi)的調(diào)車時間，從而降低了車場通過能力，并增加了車場的工程量。根據(jù)煤礦的實踐經(jīng)驗，各類存車線可以選用下列長度： 1.大型礦井的主井空、重車線長度各為1.5-2.0列車長； 2.材料車線長度，大型礦井應(yīng)能容納15個材料車； 3.調(diào)車線長度通常為1.0列車和電機(jī)車長度之和； 主副井空、重車線： L=mnLk+NLj (3-1) 式中 L——主井空、重車線，副井空、重車線有效長度，m； M——列車數(shù)目，列； N——每列車的礦車數(shù)，按列車組成計算確定； Lk——每輛礦車的長度，m； N——機(jī)車數(shù)； Lj——每臺機(jī)車的長數(shù)； 經(jīng)過計算得： 主井L=1.5(233.45+14.5)=126m 考慮到有一定的富裕，取130m 副井L=1.0(233.45+14.5)=84m 考慮到有一定的富裕，取90m 附井底車場線路圖 如圖3-7： 圖3-7 井底車場線路圖 1——主井重車線；2——主井空車線； 3——副井空車線； 4——調(diào)車線車線； 5——副井重車線； 設(shè)計采用24kg/m鋼軌，600mm軌距。道岔型號見表3-8： 表3-8 道岔型號表 序號 道岔型號 名稱 轍叉角 主要尺寸 質(zhì)量 a b L 1 ZDK624-5-15 單開 112516″ 3258 4142 7400 1133 2 ZDX624-4-1213 渡線 1415 3496 3404 1392 1871 3 ZDC24-3-12 對稱 185530″ 2064 2736 4800 793 3.5.3 調(diào)度圖表 按運量和凈重計算：礦井日產(chǎn)煤量約5000t，矸石量占15﹪，掘進(jìn)煤占6﹪，約為5﹕2，日運量分別為750t和300t，3t底卸式列車日運量占94﹪，為4700t，由于每列車由23輛礦車組成，(詳細(xì)計算及列車的組成計算)故需列車數(shù)68列；根據(jù)礦井矸石量與掘進(jìn)煤量的比例(5﹕2)確定1t煤矸混合列車由12輛矸石車和13輛煤車組成，每列矸石車與煤車的載重之比為2.712﹕113=5﹕2，符合要求。每日需用1.0t煤矸混合列車數(shù)=23.1。所需煤列車的數(shù)目和煤矸混合列車的數(shù)目之比約為3﹕1。由調(diào)度圖表3-8可知，每一調(diào)度的循環(huán)時間為：6.083+5.81=24.04min，列車進(jìn)入車場的平均時間間隔為=6.01min。 67 3.5.4井底車場通過能力的驗算 采用電機(jī)車運輸時，井底車場通過能力按下式計算 N= (3-2) 式中 N——井底車場年通過能力 t； Q——每一次調(diào)度循環(huán)進(jìn)入井底車場的所有列車的凈載煤重 t； T——每一次調(diào)度循環(huán)時間 min； Ta——每年運輸工作時間，等于礦井設(shè)計年工作日數(shù)與日生產(chǎn)時間的乘積 min； 井底車場通過能力應(yīng)考慮留有一定的備用儲備能力，一般應(yīng)大于礦井設(shè)計生產(chǎn)能力的30%。 Ta=3301660=3.17105 T=24.04 min 2.89Mt／a 通過能力系數(shù)為=1.93滿足設(shè)計的要求。 3.5.5井底車場主要硐室 原則：符合《煤礦安全規(guī)程》及《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定；硐室布置一般隨井底車場型式的不同而有所變化。 1.主井系統(tǒng)硐室有推車機(jī)及翻車機(jī)硐室、井底煤倉及箕斗裝載硐室及水窩泵房等，這些硐室的布置主要取決于地質(zhì)及水文地質(zhì)條件。包括主排水系統(tǒng)的硐室、水倉、煤水提升硐室、主變電所、運輸硐室、井下火藥庫及火藥發(fā)放硐室、安全設(shè)施硐室、井下保健站等。 2.副井系統(tǒng)硐室有副井井筒與井底車場連接處(馬頭門)、主排水泵房(中央水泵房)、水倉及清理水倉硐室、主變電所(中央變電所)及等候室。主排水泵房和主變電所應(yīng)聯(lián)合布置，以便使主變電所向排水泵房的供電距離最短，為防止井下突然涌水淹沒礦井，變電所與水泵房的底板應(yīng)高出井筒與井底車場聯(lián)結(jié)處巷道軌面標(biāo)高0.5m，水泵房及變電所通往井底車場的通道應(yīng)設(shè)置閉門。 3.其它硐室：其它硐室有調(diào)度式、醫(yī)療室、架線電機(jī)車及修理間、蓄電池室及車庫及充電硐室、防火門硐室、井下火藥庫、消防材料庫等，其位置應(yīng)視具體情況而確定。 3.6 開采順序 開采順序是指礦井采掘工作有計劃、有步驟地按一定順序進(jìn)行，做到采掘并舉，掘進(jìn)先行的原則，因此，合理的開采順序應(yīng)滿足下列要求： 1.保證開采水平、采區(qū)、采煤工作面的生產(chǎn)正常接替，以保證礦井的持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)； 2.符合煤層間的采動影響關(guān)系，最大限度地開采、利用煤炭資源； 3.合理集中生產(chǎn)，降低掘進(jìn)率，簡化巷道布置，提高礦井的勞動生產(chǎn)率； 3.6.1沿煤層走向的開采順序 根據(jù)該設(shè)計礦井的煤層分布及采區(qū)劃分的具體情況，井田一翼開采，另一翼掘進(jìn)。在南一采區(qū)布置首采工作面，并在其上山的一側(cè)布置掘進(jìn)工作面，由遠(yuǎn)及近開采，這樣有利于礦井的均衡生產(chǎn)和合理配采，有利于生產(chǎn)的連續(xù)性；有利于礦井通風(fēng)、運輸?shù)戎饕a(chǎn)系統(tǒng)的管理。但是考慮14＃煤層的厚度較大，采用沿空掘巷，這時對于其回采順序有區(qū)段跳采和區(qū)段依次接替兩種方式，設(shè)計中僅對區(qū)段依次回采列出了接續(xù)計劃，如有必要在實際中可根據(jù)頂板獲得穩(wěn)定的實際情