毕业设计李村矿施工组织设计.docx

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毕业设计李村矿施工组织设计

山西潞安矿业（集团）有限责任公司李村矿井

施工组织设计

李村煤矿建设管理处

二〇一二年六月

第一章矿井设计的基本情况

1.1矿区情况

1.1.1矿区位置

李村井田位于山西省长子县城附近的大堡头镇、南陈镇至常张镇一带，行政区划隶属长子县大堡头镇、南陈镇和常张镇管辖。

1.1.2矿区交通

本区公路交通发达，长晋二级公路和长治～晋城高速公路也由本区东部经过，井田内有长（治）～临（汾）公路，区内有长子～屯留、长治～长子间公路，乡村间简易公路密如蛛网。

井田东部约10km处有南北通过的太焦铁路，该线与本矿井相距最近的为西南呈车站。

由太焦线北可至长治、太原、北京，南可至晋城、焦作、郑州等地。

1.1.3矿区地形

本区位于太行山中段西侧的上党盆地西部，地形标高一般+927.6～+1061.7m；相对高差134.1m。

区内最高点位于中部的尧庙山上，标高为+1061.7m，最低点位于西尧村村北的漳河河床，标高为+927.6m。

区内地形总趋势为中部高东西部低，为低山丘陵地带。

中东部和西南部地势较为平坦。

1.1.4气象情况

本区属大陆性气候特征。

夏季午间较热，早晚凉爽，昼夜温差较大。

春冬季多风，气候干燥。

据长治市气象资料：

年平均蒸发量为1406.5mm，年降雨量为340.29～832.9mm，平均为595mm，降水多集中在7、8、9三个月。

年平均气温9.8℃，日最高温度为37.2℃，最低气温-29℃。

每年11月至次年3月为结冰期，冻土深度一般为0.5～0.75m。

1.1.5水文情况

漳河为区内主要河流，由西向东从井田中南部通过，河床宽50～200m，河深0.5～1.0m，据历年观测资料：

其最大流速0.17m/s，最大流量为489m3/s，含砂量最大为172kg/m3，属海河水系。

其上游（在井田西部边界中南部外侧）有申村水库。

井田内另一条河流为井田西南部的苏里河，由南向北流入漳河。

苏里河河床宽5～20m，河流流量受大气降水影响，随季节变化较大。

1.1.6矿区工业

李村矿井所处的长子县位于长治市西南。

长治市为新兴工业城市，全市现有工业企业1270多家，其中国有大中型企业22家，是山西省能源重化工基地的重要组成部分和轻化工基地。

依靠丰富的煤、铁、锰、铝、硫磺、石灰石、石膏、大理石等矿产资源，发展有：

煤炭、电力、冶金、机械、化工、医药、建材等多个工业生产门类，主要工业和轻工业产品有：

原煤、精煤、焦炭、电力、钢材、水泥、机械设备及零部件、化肥、洗衣机、中成药等。

1.1.7水电供应

1、水源

根据地质资料，井田内第四系含水层水为本区农业灌溉和居民生活用水的主要来源。

含水量较为丰富，可作为矿井建设期间临时生活用水水源。

矿井投产后，生产和生活用水量较大，其永久水源应采用中深层地下水或奥灰水。

本区地下水丰富，水质优良，同时矿井工业场地距长子县仅2.5km，引用长子县供水管网是可行的。

但考虑从长子县城供水距离较远，且沿线场地地形复杂，根据114地质队及水文地质队提供的分析报告，本次设计在矿井工业场地东部建生活水水源井，取用地下二叠系上下石盒子组砂岩地层的裂隙水。

此外，矿井井下开采期间其正常涌水量为280m3/h，经处理后，可作为井下消防洒水及部分生产用水。

因此，本矿井水源条件可靠。

2、电源

矿井附近的主要变电站有长子110kV变电站、宋村110kV变电站、韩店110kV变电站等。

潞安矿业集团目前已建立了内部相对完善的供电体系，并建设有五阳、西白兔等自备电厂。

山西省长治供电局于2006年3月15日对李村矿井的供电方案进行了批复，从长子110kV变电站新建两回35kV线路，向李村矿供电，电源取自该站35kV不同母线段，线路型号LGJ-240，长度3.5km。

为保证矿井可靠供电，设计考虑从新建大堡头220kV变电站新建一回35kV线路至李村矿井，与长子110kV变电站共同作为矿井正常供电及事故保安电源。

综上所述，本矿井施工和生产期间的电源是可靠的。

1.1.8施工所需材料的来源及运输条件

国铁太（原）焦（作）线在井田东部南北通过，并在矿井附近设有长治北站、长治站、小宋站、西南呈站等多个车站；国铁邯（郸）～长（治）线在井田东北部由西向东通过，并与太焦线在长治北站交汇。

207国道、208国道、长治～临汾高速公路从李村井田东部通过，309国道自井田北部通过，新建屯龙二级公路位于井田东部，西侧邻近矿井、选煤厂联合布置工业场地。

李村井田内省、县、乡三级公路纵横交错，矿井内外公路交通十分便利。

矿井外部既有铁路、公路为李村矿井的建设提供了便利的交通运输条件。

1.1.9矿区位置和交通简图详见图1-1-1。

1.2矿井地质

1.2.1煤层

1、含煤地层

井田内主要含煤地层为二叠系下统山西组和石炭系上统太原组。

山西组：

煤层总厚1.45～7.35m，平均5.91m，含煤系数10.11%。

其中3号煤层位于本组下部，厚度大且稳定，是井田批准的可采煤层。

太原组：

煤层总厚4.34～10.66m，平均7.63m。

含煤系数6.86%。

主要可采的15号煤层位于一段中部，局部可采的14号煤层位于一段顶部。

2、储量

经计算全矿井3号设计可采储量为429.13Mt，其中南区3号煤层设计可采储量为138.20Mt。

以南区3.0Mt/a生产能力计算，其服务年限为32.8a。

3、煤层赋存条件

（1）3号煤层位于山西组下部，上距K8砂岩23.30～60.83m，平均41.89m。

煤层厚0.80～5.80m，一般厚4.30～5.80m，平均厚4.76m。

含泥岩、炭质泥岩夹矸0～1层，以距底板约0.50m左右的一层较为稳定（厚度0.11～0.50m）。

本煤层层位稳定，结构简单，厚度变异系数为0.24，可采系数为100%，属稳定的全区可采煤层（Ⅰ型）。

煤层顶板为深灰色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩，局部为砂岩。

底板为黑色泥岩、砂质泥岩，深灰色粉砂岩。

（2）15号煤层位于太原组一段底部，上距K2石灰岩3.81～8.19m，平均6.03m。

煤层厚2.03～5.83m，一般厚5.38～5.83m，平均厚4.41m。

结构较简单，含1～2层夹矸，夹矸0.30～0.50m，纯煤厚1.80～4.88m，平均3.98m。

本煤层层位稳定，结构较简单，厚度变异系数为0.22，可采系数为100%，属稳定的全区可采煤层（Ⅰ型）。

煤层顶板为泥灰岩、钙质泥岩或泥岩。

底板为泥岩，砂质泥岩。

1.2.2地质构造

区内构造主要受新华夏构造体系的控制，全井田总的为一走向近南北，倾向西～西南，地层倾角3°～6°的单斜构造，伴以宽缓褶曲和极少量的逆断层，未见岩浆岩侵入，构造属简单类型。

1.2.3煤质

各煤层煤质化验结果见表1-2-1。

表1-2-1各煤层煤质化验汇总表

煤层号

3

15

工

业

分

析

Mad

（%）

原煤

0.27～2.4

0.89

0.59～1.76

0.94

精煤

0.29～1.49

0.75

0.46～1.69

0.81

Ad

（%）

原煤

12.44～30.7

16.56

28.63～35.08

31.94

精煤

4.79～10.72

8.73

8.18～12.59

9.62

Vdaf

（%）

原煤

10.03～14.7

12.01

11.4～17.37

14.37

精煤

9.34～12.37

10.45

9.77～11.35

10.48

St.d

（%）

原煤

0.34～0.59

0.42

3.28～6.74

5.03

精煤

0.34～0.66

0.42

2.41～4.35

3.98

Pd

（%）

原煤

0.008～0.064

0.029

0.007～0.03

0.017

精煤

0.003～0.05

0.027

0.012

Qnet,vad

（MJ/kg）

原煤

22.818～31.268

28.75

20.451～23.206

21.813

精煤

31.908～32.901

32.429

粘结指数

精煤

0

0

视（相对）密度

1.38～1.45

1.43

1.42～1.61

1.52

精煤回收率（%）

26.92～78.33

59.84

32.86～50.19

42.94

煤类

PM、WY3

PM、WY3

1.2.4煤的工业分析，主要用途

3号煤层为低灰～高灰分、特低硫～低硫分、中热值～特高热值、较高软化温度灰之贫煤、无烟煤。

可作为动力用煤、气化用煤、合成氨用煤和民用煤。

3号煤层经洗选后灰分降至4.79%～10.72%，平均8.73%，全硫含量平均为0.42%，也可作为高炉喷吹用煤。

15号煤层为中灰～高灰分、高硫、中热值～特高热值贫煤、无烟煤，由于含硫高，为禁用煤。

1.2.5自燃性

根据对煤的自燃趋势试验，3号煤层还原样着火温度为411℃，氧化样着火温度为401～403℃。

还原样与氧化样燃点之差△T1－3为：

8～10℃。

15号煤层还原样着火温度为419℃，氧化样着火温度为408℃。

还原样与氧化样燃点之差ΔT1-3为11℃。

据此，评定3、15号煤层属不自燃煤层。

1.2.6煤尘爆炸的危险性

根据3、14、15号煤层煤尘爆炸性试验结果，其火焰长度0～10mm，扑灭火焰的岩粉量为0～20％，可见3、14、15号煤层之煤尘均有爆炸危险性。

1.2.7矿井瓦斯

井田南区施工用解吸法采取3号煤层瓦斯样18个，15号煤层瓦斯样2个，资料可以利用。

井田内3、15号煤层甲烷含量较高。

3、15号煤层瓦斯成分均以甲烷为主，重烃微量。

本井田3号煤层瓦斯分带为沼气带、氮气～沼气带。

15号煤层瓦斯分带亦为沼气带和氮气～沼气带。

1.2.8水文地质条件

依据地质报告，将井田内主要含水层、隔水层分述如下：

1、含水层

全井田主要含水层组有：

⑴中奥陶统石灰岩岩溶裂隙含水层组

区内稳伏于煤系地层之下，未见出露。

区域层厚545m左右，由石灰岩、泥质灰岩及白云岩等组成，为区内主要含水层组。

该含水层组富水性弱～中等。

单位涌水量40L/s.m左右，水位标高在+680m左右，水质类型为HCO3-·SO42+—Ca2+·Mg2+型。

⑵太原组岩溶裂隙含水层组

该含水层组由K2、K3、K4、K5四层石灰岩组成，平均总厚度为20.32m。

根据钻孔揭露情况，除个别钻孔外，一般岩溶裂隙不发育。

区内无抽水钻孔，据邻近的高河井田抽水资料q=0.00024～0.0013L/s.m，k=0.0011～0.0037m/d，水位标高+680.77～+682.47m，水质类型HCO3-·Cl-—K++Na+型，因此该含水层富水性较弱。

⑶K8及山西组砂岩裂隙含水层组

K8砂岩为山西组与下石盒子组分界，该含水层为碎屑岩裂隙含水层组，井田内无出露，包括K8、K7砂岩及3号煤层顶板砂岩裂隙含水层，构成主采3号煤层的充水水源。

岩性以中、细粒砂岩为主，平均厚度为13.26m。

该含水层组属富水性弱～中等的砂岩裂隙含水层组。

⑷上、下石盒子组砂岩裂隙含水层组

为碎屑岩裂隙含水层组，井田内局部出露。

主要由以中、粗粒砂岩组成，一般裂隙较发育，局部充填。

该含水层富水性、裂隙发育程度与其充填情况有关，水位标高+923.08m，水质类型为HCO3-—K++Na+型。

该含水层组为富水性弱～中等的砂岩裂隙含水层组。

⑸基岩风化带裂隙含水层

该含水层的岩性因地而异，风化裂隙发育因岩性、构造及地形控制而不同，一般发育深度在50m左右。

该含水层一般富水性差异较大。

⑹第四系松散砂、砾含水层组

该含水层组主要由具孔隙的亚粘土、砂、砾石等组成，区内大面积出露。

水位埋藏一般较浅，主要接受大气降水补给。

该含水层组渗透性好，局部含水丰富。

水质类型为HCO3-—K++N

·Ca2+型，矿化度一般小于0.5g/l。

属中等富水性含水层组。

1.2.9沉积层厚度和特征

本井田全部被第四系黄土覆盖。

第四系全区广泛分布，为松散覆盖层，由老至新依次为：

中更新统（Q2）：

厚0～30m。

上部为灰黄、棕黄色砂质粘土，常夹有0～3层棕褐、褐红色古土壤层及黄白、灰黄色钙质结核层。

下部常见棕红色粘土或棕黄色含砾砂质粘土互层。

底部具砾石层，与下伏地层呈角度不整合接触。

上更新统（Q3）：

分布在河谷边缘阶地上，厚0～15m。

以褐黄、灰黄色含砂粘土、粉砂质粘土、粘土为主，局部夹砂层，具大量孔隙，有白色菌丝及少量铁绣斑点。

底部具砾石层，与下伏地层呈角度不整合接触。

全新统（Q4）：

分布于现代河床及沟谷中。

厚0～10m。

主要由砾石、淤泥、砂组成。

与下伏地层呈角度不整合接触。

1.2.10含水量和最大涌水量

开采3号煤层时正常涌水量预计为4313m3/d，最大涌水量预计为7833m3/d。

值得注意的是，预计的矿井正常涌水量未考虑断层和陷落柱的影响，也不包括矿井突水量。

根据该地区生产实际，矿井移交生产时由于工作面刚打开K8砂岩含水层，水量比预测有一定的增加，同时参考邻近的屯留矿井生产实际，设计取正常涌水量为280m3/h，最大涌水量为400m3/h。

1.3矿井开拓和开采

1．3.1井田界限

根据勘探程度不同，将井田划分为南、北两区：

南区为原慈林山接替井批准边界，由4个拐点坐标圈定，南北走向长约4.2km，东西倾斜宽8.0km，面积为32.8km2，李村井田境界见图1-3-1。

表1-3-1全井田边界拐点坐标一览表

拐点编号

纬距X（m）

经距Y（m）

1

4001937.000

38392000.000

2

3991827.810

38391867.650

3

3991734.160

38399752.620

4

3994753.271

38399787.140

5

3994753.271

38400000.000

6

4005450.000

38400000.000

1.3.2矿井生产能力及服务年限

1、矿井生产能力

本次设计矿井生产能力为3.00Mt/a。

矿井主要生产环节能力按5.00Mt/a设计。

2、服务年限

以南区3.0Mt/a生产能力计算，其服务年限为32.8a。

1.3.3井田开拓方式

工业场地位于南区北部边界，首采区不仅位于井田高级别储量区，且有较为适宜的尺寸和服务年限，同时有利于矿井中后期北区的开发。

工业场地位于南李村东100m处，该工业场地距长子县城2.5km。

场区地势平坦、开阔，东部靠近屯龙二级公路，自然地形标高+937.0m左右。

由于井田内煤层埋藏深度大，第四系表土层厚度较大，设计推荐采用立井开拓方式。

矿井采用立井、单水平开拓，开采水平标高为+370m，矿井投产时在工业场地布置有3个立井井筒，分别为主井、副井和中央风井

1.3.4矿井水平划分

本井田南区南北走向长4.0km，东西倾斜宽8.0km，井田呈一单斜构造，地层倾角一般2°～8°，局部达20°左右，3号煤为近水平煤层。

全井田若采用多水平开采，势必在井田中深部设置二水平，从而需延伸井筒。

根据对井筒处奥灰突水计算，副井井底不得低于3号煤煤层底板60m，即：

本矿井在副井处最低水平标高为+330m，而副井见煤标高即达到+360m，所形成的两水平间煤层倾斜长度很短，因此确定本矿井只设一个水平。

根据井底车场位置及岩性，确定矿井水平标高为+370m。

1．3.5井筒数目和特征

根据提升及通风需要，矿井移交生产时共开凿三个井筒，分别为主井、副井和中央风井，三个井筒均布置在矿井工业场地内。

⑴主井

井筒净直径6.5m，深566.8m，其内布置一对30t多绳（四绳）箕斗，方形钢罐道及罐道粱。

担负矿井煤炭提升任务，兼进风井。

此外，主井井筒内还布置有通信电缆，主井布置。

⑵副井

副井净直径为8.2m，深596.8m。

其内装备一对一宽一窄等长的1.5t矿车双层四车多绳（四绳）罐笼及一个带平衡锤的交通罐，方形钢罐道。

一宽一窄罐笼担负矿井材料、设备、人员的升降，交通罐担负长材下放和零星人员的升降。

井筒内还布置有玻璃钢梯子间、排水管、消防洒水管、动力电缆和通信电缆等。

罐笼罐道间距5.4m，提升设备为φ4.5m的四绳落地式摩擦提升机。

⑶中央风井

井筒净直径7.0m，深564.3m。

其内装备封闭的玻璃钢梯子间和瓦斯抽放管道，担负矿井回风，同时作为矿井的安全出口。

井筒特征见表1-3-2。

表1-3-2井筒特征表

项目名称

单位

主井

副井

中央风井

井口

坐标

纬距（X）

m

3996007.000

3996020.000

3995922.000

经距（Y）

m

38397715.000

38397650.000

38397770.000

井口标高（Z）

m

+936.800

+936.800

+936.500

提升方位角

°

180

270

0

井筒倾角

°

90

90

90

井底车场标高

m

+370

+370

372.2

井筒深度

m

566.8

596.8

564.3

井筒净直径

m

6.5

8.2

7.0

支护

厚度

表土段

mm

1050

1250

1050

基岩段

mm

500

600

500

断

面

积

净断面

m2

33.2

52.8

38.5

掘进

断面

表土段

m2

58.1

89.9

65.0

基岩段

m2

44.2

69.4

50.3

施工

方法

表土段

冻结法

冻结法

冻结法

基岩段

普通法

普通法

普通法

砌壁

材料

表土段

双层钢筋

混凝土

双层钢筋

混凝土

双层钢筋

混凝土

基岩段

混凝土

混凝土

混凝土

井筒

装备

装备一对

30t箕斗

装备一宽一窄（1.5t）罐笼和一个带平衡锤的交通罐。

玻璃钢

梯子间

1.3.6井底车场

根据井底车场布置原则及矿井开拓的整体布局，结合地面生产系统的布置及井上、下运输条件的要求，井底车场采用刀把式环形车场，由进车线、出车线、绕道、调车线组成。

1.3.7大巷的布置及其运输设备

结合3号煤层的赋存特征、地面建构筑物的位置及压煤情况及首采区域位置等因素，矿井采用两组煤层大巷开拓矿井南区3号煤，即主、副井落底后，沿东西方向布置一组东西向南翼集中大巷，开拓一、二采区，沿南北方向设一组南翼大巷，穿越村庄煤柱开拓南区三采区。

每组大巷均为5条巷道，间距35m，分别为轨道运输巷、带式输送机大巷、进风大巷和2条回风大巷。

井下大巷煤炭运输系统采用带式输送机，以达到连续化、自动化，保证运输环节畅通。

主井井底设两个煤仓，煤仓上口设配仓刮板，可服务南北两区。

首采工作面原煤经南翼集中带式输送机、南翼上仓带式输送机至井底1号煤仓。

南翼上仓带式输送机为矿井南区的煤炭运输服务，南翼集中带式输送机、南翼带式输送机均与之搭接；南翼集中带式输送机带宽1200m，运量1400t/h，服务矿井南区的一、二区。

辅助运输：

重型设备、较大型材料及长管材由平板车经副井罐笼运至井底车场，在井底由内燃机齿轨卡轨车牵引平板车运至各使用地点；3t以下设备、散装的支护材料由内燃机齿轨卡轨车牵引1.5t平板车或矿车运至各使用地点；人员由副井下到井底后换乘内燃机齿轨卡轨车牵引的人车至工作地点。

1.3.8煤层的分组及开采顺序

根据矿井开拓部署，开拓巷道和煤柱自然将井田南区划分为两个自然分区，设计将两个自然分区划为三个采区，为一、二、三采区。

开采顺序按先近后远的原则，初期移交的一采区依次接替二、三采区。

但后期根据视北区的开发情况，调整采区接替。

1.3.9采煤方法及工作面设备的选择

设计确定采用房柱法条带法开采村庄压煤。

在矿井投产后可通过小范围试验、观测地表沉陷确定更为合适的“三下”采煤方法。

李村矿井为现代化大型矿井，工作面设备的选型原则为强力可靠，工作面支护选用ZF8000/23/37四柱支撑掩护式低位放顶煤支架，工作面选用MG400/940-WD型电牵引双滚筒采煤机，设计确定前刮板输送机选用SGZ764/400型，输送能力为900t/h；后刮板输送机选用SGZ764/264型，输送能力为400t/h；工作面运输采用宽度1200mm的SSJ1200/3×200型可伸缩带式输送机。

1.3.10采区巷道布置及运输设备

一采区北部边界为南翼集中巷，东侧为南翼大巷，南翼集中巷和南翼大巷均布置为五条，其中一条轨道运输巷、一条专用进风巷、一条带式输送机巷和两条回风巷，大巷间煤柱尺寸均为35m（巷中尺寸），大巷煤柱（巷帮至停采线）45m。

五条大巷无论从功能上，还是从位置上均能满足一采区开采的需要。

利用南翼集中巷开采一采区，工作面基本沿煤层走向布置，易于工作面的生产管理。

南翼大巷为南北向沿煤层走向布置，如布置工作面巷道则为东西向倾斜布置，工作面开采呈仰斜开采，根据局部地震中间资料，一采区3号煤倾角一般2°～8°，东西向中部倾角最大达12°～22°，易发生支架向采空区倾倒事故，且工作面辅助运输非常困难。

虽然在后期开采三采区时存在同样问题，但为保证矿井初期投产时尽快达产，故不利用南翼大巷布置倾斜长壁工作面回采。

根据以上分析，为减少矿井巷道工程量，降低初期投资，缩短建设工期，一采区利用南翼集中巷布置走向长壁工作面进行开采。

结合矿井开拓及巷道布置，确定井下煤炭运输采用带式输送机运输系统，实现从回采工作面到地面选煤厂的连续运输。

对本矿井南翼集中辅助运输设计考虑了柴油机齿轨卡轨机车、蓄电池机车、无轨胶轮车和连续牵引车四种形式。

1.3.11矿井提升方式

主井担负矿井原煤提升任务，井筒净直径Φ6.5m，井口标高+936.8m，装备一对30t多绳提煤箕斗，钢罐道，单水平提升，提升高度540.862m。

选用1台引进4.5×4多绳落地式摩擦轮提升机，配恒减速液压站，配套电动机采用引进双绕组交-交变频同步电动机，额定功率4200kW，井架为箱型钢结构，主提升机房布置在井口的正南。

副井担负全矿井人员、材料、设备、大件等的升降作业任务，井筒净直径Φ8.2m，装备两套提升设备；采用钢罐道，井口标高+936.8m，井底大巷标高+370m，提升高度936.8m。

一套一宽一窄1.5t矿车双层四车罐笼，担负全矿井人员、矸石、材料和设备的升降任务，整体下放31t液压支架。

提升设备选用1台引进的4.5×4型多绳落地式摩擦轮提升机，配恒减速液压站，配套电动机采用引进的双绕组交-交变频同步电动机，额定功率1800kW。

一套长材交通罐+平衡锤，担负长材（4t）、零星人员及其它检修任务。

提升设备选用1台引进2.5×4多绳落地摩擦式提升机，配恒减速液压站和行星齿轮减速器，配套电动机为引进交流变频电动机，额定功率250kW。

副井两套提升设备布置在同一个机房内。

1.3.12井下运输系统

1、煤炭运输系统

井下煤炭运输采用带式输送机连续运输。

其运输系统为：

原煤由回采工作面→工作面运输巷→南翼集中带式输送机巷→南翼上仓带式输送机斜巷→井底1、2号煤仓→主井箕斗→地面。

2、设备、材料运输系统

井下采区正常生产、掘进所需的材料、设备由副井罐笼下放→井底车场→+370m水平辅助运输石门→南翼集中辅助运输巷→工作面辅运巷→回采工作面（或掘进工作面）。

1.3.13矿井通风及防尘

工作面所需的新鲜风流由主井、副井→+370m水平辅助运输石门和进风石门→南翼集中辅助运输、进风巷和带输送机大巷→工作面运输、进风巷→回采