042三矿初步设计说明书改毕业设计.docx
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042三矿初步设计说明书改毕业设计
04-2三矿初步设计说明书改毕业设计
前言
一、概述
根据黑龙江科技学院成教院教学计划的安排,05届采矿工程于2007年8月开始进行毕业实习和毕业设计,在毕业实习过程中,收集了东荣三矿的资料,进行了东荣三矿矿井初步设计。
二、编制设计的依据
1、《黑龙江省集贤煤田东荣三矿井田精查地质报告》及其审批决议书。
2、《关于双鸭山矿务局东三井优化设计专家评议意见的函》。
3、《双鸭山矿业集团东荣矿区总体设计》、
4、《东荣矿区总体设计说明》、
5、《东荣矿区中心区详细规划设计》
6、《煤矿安全规程》。
7、《煤炭工业矿井设计规范》(2006年1月1日实施)。
三、设计的指导思想
编制本初步设计的指导思想是:
认真贯彻国家及煤炭工业的有关方针政策,积极推进矿井设计改革,学习其它矿先进生产经验,结合双鸭山矿区的具体特点,采用先进合理,符合国情的要求、工艺及设备。
降低工程造价,缩短建井工期,改革传统经营管理模式,减人提效,提高经济效益,把东荣三矿设计成具有国内先进水平的现代化矿井。
四、设计的主要特点、技术经济指标和分析
本设计在原初步设计为东二、东九采区的基础上,设计为两个现在生产的东八、东九采区。
井巷工程总长度为27653.365m,掘进总体积为319823.68m。
职工在籍总人数2204人。
全员效率3.69t/工,井下工效率6.654t/工。
原煤成本101.23元/t。
第一章井田概况及地质特征
第一节井田概况
一、交通位置
东荣三矿位于黑龙江省集贤县城东北31km处,南距双鸭山市41km。
地理坐标为东经131°21′~131°29′,北纬46°51′~46°58′,面积为46.37km2。
行政区属双鸭山市四方台区。
本井田南距福(福利屯)前(前进镇)铁路线15km,哈(哈尔滨)同(同江)公路由井田南部边缘通过,交通方便。
井田内有二九一农场通往三十一连的沙石公路及其他田间机耕土路。
本井田范围:
东起20勘探线,西至26勘探线。
北以60号煤层露头为界,南以49号煤层底界-500米标高垂直投影为界。
走向长5.54公里,倾向宽2.31公里,面积12.797平方公里。
二、地形地势
东荣三矿煤矿地势平坦,地面最大高差约50m.西部玄武岩覆盖,地势稍高,往东地势渐平,多为农田。
三、气象地震
本区处中温带湿润区,属大陆性多风气候,区内由11月至翌年4月为冻结期,冻结深度为1.5至2.0m,最高气温在零上27℃至31℃,最低气温在-29℃至-34℃,有两条季节性小溪由北向南流过,夏季有水,冬季干涸,汛期常发生在每年的七、八月份。
年平均降水量533.3mm,季内最大降水量312.5mm。
虽本区地处地震多发带,有感地震亦有过记载,但未矿井生产造成影响。
根据国家地震局资料,本区地震强度在6度以下,无强烈地震史。
第二节地质特征
一、矿区内的地层情况
东保卫矿区位于双鸭山南端,含煤地层为中生界上侏罗统鸡西群,从老至新有元古界麻山群,中生界下白垩统,以及新生界第三、第四系。
分别表述如下:
1、元古界麻山群:
主要分布在煤田外围,由拓榴石片岩,石英黑云母片岩及花岗片麻岩等组成的变质岩系,厚度不清。
2、下白垩统鸡西群城子河组:
城子河组为主要含煤地层,不整合覆于麻山群及古生代花岗岩之上,为陆相沉积,以灰白色砂岩与粉砂岩组成夹泞灰岩层10余层。
含煤59余层,其中可采者17层,集中分布于城子河组中段,总厚度878m。
3、穆棱组:
由深灰色、浅灰绿色及灰色的粉砂岩、泥岩组成,夹灰白色粉砂岩及薄层泞灰质岩石。
含煤性差,仅2~4层薄煤,均不可采。
与下覆的城子河组地层为整合接触。
总厚度558m。
4、下白垩统桦山群:
见于向阳南部,由一套陆相碎屑岩类及中性火山碎屑岩类组成。
厚度达400m。
5、第三系:
见于向阳区南部及新安区东南部,以浅绿色细、中、粗粒泥质胶结的砂岩为主,夹黄绿色粉砂岩,呈半胶结状。
下部砾岩层与城子河组地层不整合接触,其上被第四系所覆盖。
厚度280m。
6、第四系:
分布近代河床及低洼湿地,主要由腐植土、砂、砾、亚粘土及玄武岩等组成。
厚度80米
二、地质构造
本区位于新华夏系第二隆起带北端的三江盆地西部。
由于受东西向压应力的作用及新华夏构造体系的改造,使盆地形成了一系列的轴向北东的富锦、绥滨—新安、佳木斯等隆拗相间排列的隆起带与拗陷带,同时产生了不同序次和不同方向的断裂构造。
本井田位于绥滨—新安镇拗陷带的东辉—东荣东翼的中断。
井田内以近南北走向、宽缓的、不对称的向南倾伏的背、向斜及与其相伴生的弧形断裂构造为主。
井田内主体部分走向近南北,倾角一般15°—25°。
局部地段受基底断裂影响形成急倾斜带。
断裂构造:
井田内断层按走向可分为四组,其中以第一期的南北向和东西向的两组断裂为主干断裂,北东向与北西向的两组断裂分别为第二期和第三期断裂,但它们较主干断裂发育,对煤层有不同程度的破坏。
全井田共查出断层40条,其中正断层30条,逆断层10条,落差大于100m的15条,50—100m的5条,30—50m的4条,小于等于30m的16条。
褶皱构造:
井田内主要褶皱有轴向南北的福山背斜、福山东向斜和次一级的二九一背斜。
在F10与F11两条断层之间还有牵引褶皱,但延展长度小,对煤层无影响。
井田内岩浆岩活动微弱,无大的侵入岩体,仅于钻孔中见有厚度不大的浅成侵入岩脉,岩性为中性闪长玢岩和基性辉绿岩。
对煤层、煤质影响甚微。
井田内较大断层统计表
序号
断层名称
断层属性
断层走向
断层倾角
落差(m)
备注
1
F33
正
北-东
75º
52-85
井田北-东边界
2
F87
正
北-西
70º
48-120
井田北-西边界
3
F10
正
南-北
70º-75º
0-186
将井田分为东西两部
4
F11
逆
北-南
60º-65º
0-195
井田西部边界
5
F74
正
南-北
75º
0-122
井田西南边界
6
F4
正
南-北
75º
0-82
井田南边界
7
F48
逆
东-西
75º
170-340
井田东南边界
8
F79
正
东-西
75º
10-170
井田北部边界
9
F35
逆
东-西
50º
0-30
采区边界
10
F36
正
东-西
65º-75º
0-115
采区边界
11
F87
正
东-西
75º
0-32
东二采区边界
12
F40
正
东-西
70º-75º
0-58
东八、东九采区边界
13
F41
正
南-北
65º
16-36
东九上部边界
14
F19
正
北-东
75º
0-164
东五、东八采区边界
15
F72
正
东北-西南
70º
0-25
西六与西一边界
16
F73
正
东北-西南
75º
155
西六与西一边界
17
F70
逆
东北-西南
60º
0-100
西六与西七边界
18
F67
正
东-西
80º
0-100
西七采区边界
19
F84
逆
西北-东南
60º
0-30
西九采区边界
20
F32
正
东-西
75º
0-115
东二、东九北部边界
三、井田水文地质情况
冲积孔含水层:
分布在河流两面岸,成狭长条带状相等距离的由东往西分布排列,宽为50~120m。
含水层厚度一般东薄西厚,其厚度主要决定于河流的大小而异。
部分地段由于表土复盖较薄,仅0.5~1m,且含水层直接受地面水的补给,因次地下水呈自由水出现。
东部:
自长山沟以东厚1.5~4.5m,含水性弱,渗透系数为0.009~1.802m/day,单位涌量为0.1~0.122m3/h,由于表土复盖较厚,2~5.5m,对降水的补给与渗透起到到控制作用,使地下水呈承压水出现。
地下水补给来源主要是大气降水和冲积孔含水层水,水力性质呈潜水状态,对浅部矿井充水造成良好条件。
构造裂隙含水带:
埋藏于风化裂隙含水量水带之下,两者为渐变过渡关系,呈承压水,据简易水文,抽水及矿井调查证实,此带含水性弱,岩芯较为完整,在60m以上冲洗液消耗不大于0.35m3/h,以下则不大于0.15m3/h,随着深度的增加涌水量则显著减少。
矿井涌水量一般为236.65m3/h,最大涌水量为278.88m3/h。
四、沼气煤尘及煤的自燃性
本矿属于低瓦斯矿井,随着开采深度的延伸,。
随着深度增加,瓦斯涌出量逐渐增加,不同煤层瓦斯含量也有不同。
根据勘探资料9号煤层瓦斯含量较高,其它各煤层含量较小。
煤尘爆炸指数为34.86,属于有爆炸危险的煤层。
开采煤层均属高沼气煤层,矿井属高沼气等级矿井,属有煤尘爆炸危险煤层,属低硫特低磷不易自燃煤层。
随着今后矿井开采深度的不断增加,瓦斯涌出量也逐步加大,这给矿井生产会带来不利影响,因此,未来矿井通风、瓦斯防治技术措施将需进一步增强。
五、煤质牌号及用途
本矿区内的煤层是由高等植物所形成的腐植煤,其肉眼煤岩成份主要是亮煤、暗煤、夹镜煤丝带、丝炭较少,黑色光亮内生裂隙发育,质脆,黑色条带状,层状结构,其煤岩类型多为光亮型、半亮型和半暗型;镜下鉴定为煤岩组成多是凝胶物质体,色鲜红以镜煤煤化物质为主树脂胶体占次要地位,矿物杂质多见。
原煤灰分变化较大,一般在20.15%至31%。
净煤灰分一般在10%左右,胶质层厚度在13.0至18.5mm,粘结指数G在75-85%之间,原煤分析基高位发热量为5800-6400千卡规律,精煤挥发分一般在32%左右,硫含量在0.22-0.37%之间。
磷含量一般在0.003-0.014%之间。
是低硫、低磷的1/3焦煤。
主要工业用途以冶金用煤为主,火电厂作动力用煤次之。
第三节地质勘探程度及存在问题
一、本次初步设计的依据是:
110勘探队与第三物测队提供的“黑龙江省集贤煤田东荣三矿井田精查地质报告”精查报告资料完整、数字、图表比较齐全,对比了邻近生产矿井的地质、水文地质及矿井开采的有关资料,丰富了报告的内容。
二、对地质勘探程度的评价:
设计认为地质报告已经达到了精查的要求,可以作为设计的依据。
三、对地质构造的评价:
每条断层由钻孔实际见到的较少,缺乏必要的钻探验证工作。
本井田边界基本上由断层所组成,无一钻孔实见。
四、储量可靠性分析:
地质报告中确定的储量计算方法和参数合理,煤层厚度的确定符合“规范”要求。
五、煤层开采条件分析:
井田内主要开采的煤层共10层,其中基本全区可采的煤层2层,大部可采煤层3层,其余均为局部可采煤层。
主要可采煤层:
为30煤层。
该煤层结构较复杂,夹矸层数为1—4层,煤层厚度平均为3.90米。
16层平均厚度2.20米。
大部分可采煤层还有24层、18层、14层三层。
局部可采煤层:
9层、20—2层、23层、29—1层、30上五层。
六、水文地质条件分析
本井田是以静储量为主,水文地质条件属简单类型的裂隙充水矿床。
裂隙含水带在400m以下富含水性弱、透水性差,可视为隔水层。
而上部仍需要警惕突水现象的发生。
另外,由于勘探过程中的客观原因,启封的12个钻孔的封孔质量存在不少问题。
在开采过程中应严加防范,防止突水事故的发生。
七、存在的问题
1、24煤层顶底板自然状态下的抗压强度数值与其他煤层的数值相差悬殊,无参考价值。
2、报告没有说明钻探发现的断点总数及其组成断层后剩余的断点数。
3、精查报告中没有对井田内煤系基底岩层水文地质条件作出交代。
4、有些平、剖面图的误差较大,互相之间不能吻合。
第二章井田境界与储量
第一节井田境界
一、确定井田的依据
1.以地理地形,地质条件作为划分井田境界的依据.
2.要适于选择井筒位置,安排地面生产系统和各建筑物.
3划分的井田范围要为矿井发展留有空间.
4.井田要有合理的走向长度,以利于机械化程度的不断提高.
二、井田境界及井田周边情况
依据《东荣三矿可行性研究报告》的论证结果和建议,本矿井的井田境界确定如下:
东部边界:
以30煤层浅部露头为界。
西部边界:
以F11、F74、F75断层为界。
北部边界:
以F81、F10、F33、F79和F5断层为界。
南部边界:
以F48、F10、F4及其延长线和F2断层为界。
井田南北走向长6.5km—7.9km,东西倾斜宽5.8km—7.0km,平均6.4km。
井田面积约46.37km2。
三、井田未来发展情况
随着技术的进步和勘探水平全面的提高,井田范围内探明储量会越来越精确。
可能在更深部发现可采煤层。
第二节井田储量
一、地质储量及可采储量
(一)储量计算基础及方法
1、储量计算基础
(1)范围:
确定的井田范围,即东荣三矿精查报告中的Ⅱ、Ⅲ区和Ⅱ区南部边界至F48和F10断层之间的块段。
对上述范围内的储量进行了复算。
(2)最低可采厚度:
气煤为0.70m,长焰煤和弱粘结煤为0.80m。
(3)煤层灰分:
小于40%。
(4)煤层容重:
采用各层煤的算术平均值。
(5)煤层面积:
均换真面积计算。
(6)计算最低标高:
-900m。
2、储量计算方法
(1)风氧化带:
其深度为基岩面向下垂深30m,不计算储量。
(2)可采边界:
用内插法圈定。
(3)断层煤柱:
暂按断层落差大小,分别于断层两侧各留30m和50m作为煤柱储量,并单独计算。
(4)Ⅱ区南部边界至F48和F10断层之间的储量单列,并计入井田总储量。
(二)储量计算结果
全井田储量共有A+B+C级储量为198.6138Mt。
其中A级为64.8535Mt,B级为42.0357Mt。
A+B级共106.8892Mt,占A+B+C级的53.8%。
-500以上全井田共有A+B+C级储量为143.6052Mt,其中A级为55.3043Mt,占-500m以上的38.5%,A+B级为85.5382Mt。
此外,还有表外量8.8Mt。
主要可采煤层储量为103.5496Mt。
占总储量的52.1%。
(三)安全煤柱
一、永久煤柱留设
1、防水煤柱:
计算出全矿井最大防水煤柱高度为24.3m,其工业储量合计为2.081Mt。
2、断层煤柱:
设计对断层落差大于30m的断层两侧各留50m煤柱,落差小于30m的断层两侧各按30m留设煤柱,全井田留设断层煤柱的工业储量合计为22.795Mt,其中-500m以上为15.947Mt。
3、工业场地煤柱:
工业场地储量合计为8.078Mt,其中-500m以上为4.219Mt。
4、“二九一”农场条带煤柱:
留设工业储量为5.891Mt,其中-500m以上为3.901Mt。
二、设计利用储量
在全矿井的工业储量中,扣除各种煤柱后,即为本矿井的设计利用储量为159.7688Mt。
占全井田工业储量的80.4%,其中,-500m以上设计利用储量共计为116.404Mt,占-500m以上工业储量的81.0%。
矿井设计可采储量:
159.7688Mt×80%(采区回采率)=127.815MT,-500以上可采储量:
116.404Mt×80%(采区回采率)=93.12MT。
第三节矿井设计生产能力及服务年限
一、矿井工作制度
根据《设计规范》规定:
(1)矿井年工作日按300天计算;
(2)矿井每昼夜三班工作,其中两班进行采、掘工作,一班进行检修;
(3)每日净提升时间14小时。
二、矿井设计生产能力
根据《设计规范》,矿井的设计生产能力应为:
大型矿井:
1.2、1.5、1.8、2.4、3.0、4.0及以上(Mt/a);
中型矿井:
0.45、0.6、0.9(Mt/a);
小型矿井:
0.09、0.15、0.21、0.3(Mt/a);
除上述井型以外,不应出现介于两种设计生产能力的中间井型。
根据地质报告的资料描述,煤层储量适中,地质构造比较简单,煤层生产能力大以及煤层赋存深等因素,初步决定采用大型矿井设计。
并初步确定三个方案,即矿井生产能力为1.2Mt/a,1.5Mt/a和1.8Mt/a三个方案,分析论证如下:
按照公式
P=Z/AK
式中,P---为矿井设计服务年限,a;
Z---井田的可采储量,Mt;
A---为矿井生产能力,Mt/a;
K---为矿井储量备用系数,一般取1.4;
现分析如下:
1、按1.2MT计算矿井服务年限:
a=127.815MT÷1.4(储量备用系数)÷1.2=76.1年。
2、按1.5MT计算矿井服务年限:
a=127.815MT÷1.4(储量备用系数)÷1.5=60.8年。
3、按1.8MT计算矿井服务年限:
a=127.815MT÷1.4(储量备用系数)÷1.8=50.7年。
对1.2MT、1.5MT、1.8MT三个方案进行优化对比,从井下条件、煤层储量、回采工作面生产能力及采区个数等考虑,1.2MT服务年限太长,1.8MT服务年限刚刚超过《矿井设计规范》中“1.2MT-2.4MT矿井服务年限大于50年的要求,不宜采用。
所以,本设计按矿井生产能力为1.5Mt设计。
三、矿井及水平服务年限
矿井设计服务年限
P=Z/AK
式中,P---为矿井设计服务年限,a;
Z---井田的可采储量,Mt;
A---为矿井生产能力,Mt/a;
K---为矿井储量备用系数,一般取1.4
按年生产能力为1.5Mt计算。
矿井设计服务年限为60.8a。
其中,上山部分服务年限为93.12MT÷1.4(储量备用系数)÷1.5=44.3年。
第三章井田开拓
第一节概述
根据本井田的特点:
第三系地层与第四系冲积层较厚;煤层层数多;井田面积较大,地形平坦,在确定矿井开拓方式时,不宜采用平峒开拓方式。
在斜井与立井两个方案中,考虑到东荣三矿井田煤层埋藏较深、第四系含水层较厚、水文地质条件较复杂,需采用特殊凿井法施工的特点,确定本设计采用立井,单水平,主要石门,分组大巷,上下山开拓方式。
第二节井口与工业场地位置选择
经计算东荣三矿井田储量中心坐标为;X=5198120、Y=44456320,其位置在12勘探线758孔东南400m处,矿井储量中心偏于井田东部,-500m以上储量中心约距全井田储量中心东北90m,在布置井口位置时,综合考虑了离储量中心近、煤炭运输距离短、距首采区近、主要运输大巷工程量小、压煤少的特点,选择了井口位置在11勘探线745孔以南约90m处,距东荣矿区中心居住区2.2km。
工业场地内设主、副井两个井筒。
一、风井井口位置
本设计在矿井移交生产前,考虑到能满足井田东部采区开采的独立通风要求,系统简单、风流稳定,并对缩短通风线路,减少通风负压有利;地面条件表土层厚度小,尽量不压煤或少压煤、工程量小的特点,在井田东部30煤层露头处第13勘探线东北230m处设计一个东风井,通风方式为中央分列式通风。
在后期生产中,为保证矿井风量要求,在井田西部设置进、回风各一个,位置在12勘探线824孔东北250m处,进、回风井共用同一风井井底通过采区进风上山,与运输水平联系,形成分区式通风。
二、井筒个数及后期风井井位
1、初期井筒数目
根据矿井提升、通风要求和井下开拓布置,矿井初期井筒个数为3个,即主井、副井、东风井。
主井提煤兼回风;副井担负提矸、升降人员与设备、下放材料及进风任务;东风井回风。
2、后期井筒个数及井位
对于后期开发的西区井井筒个数,本设计作了如下考虑:
确定西区后期设置进、回风井各一个,形成该区的独立进、回风井系统。
西风井位置确定在12勘探线824孔东北250m处,进、回风井共用同一风井井底通过采区进风上山,与运输水平联系。
三、水平划分及标高
(一)回采上限及回风水平的确定
根据矿井防水煤柱高度的计算结果,考虑到各自然地质块断状况和采区布置条件,为便于井下巷道的布置和生产管理,在一定范围内取同一标高作为相应煤层的回采上限标高,见主要煤层回采上限表。
主要煤层回采上限表
范围煤层
14
16
18
24
30
福山东向斜东翼
F33~F78
-300
-330
F78~F32
-280
-275
-275
-270
北翼-235南翼-250
工业场地煤柱F32~F40
北翼-250南翼-255
-250
-250
-240
-250
工业场地煤柱F40~F48
-240
-240
-230
-240
-200
福山东向斜西翼
F33~F78
-280
-280
F78~F19
-300
-300
-300
F19~F10
-300
-300
-300
*
F10~F72
风氧化带下限
风氧化带下限
风氧化带下限
F71断层煤柱
-210
福山东背斜西翼
F73~F70
-280
-280
-280
F70~F67
-300
F67断层煤柱
F67~F85
-300
F85~F81
-300
(二)运输水平标高的确定
本矿井运输水平标高的确定,主要以上山部分的储量、服务年限、阶段斜长、煤层埋藏情况和采区布置,及上、下山开采和难容等方面来综合考虑。
在矿井初步设计中就-450m和-500m两个方案进行了详细的技术经济分析与论证,最终确定水平运输标高为-500m水平。
四、大巷布置
(一)主要运输巷道
在-500主要运输巷道煤炭运输方式的选择中,考虑了三种方案:
1是采用胶带输送机运送煤炭,2是采用3T底卸矿车运送煤炭。
方案1具有运输能力大、连续化运输的特点,但考虑到东荣三矿煤层构造复杂、采区多,布局分散、近远处储量基本均衡的特点,采用综合1、2方案的3方案:
即主井近部采区使用胶带运输机运输煤炭;远部采区用3T底卸矿车运送煤炭。
在-500水平布置两条大巷,即运输大巷和轨道大巷。
轨道大巷供下井物料、运送矸石及人员行走,运输大巷供胶带运输机和3T底卸矿车从采区煤仓向主井3T底卸仓运送煤炭。
(二)主要回风巷道
根据地质报告的提供,将各段主要回风道,均布置在风氧化带以下。
在井田东,回风大巷采用分组布置方式,服务于29—1—30煤组各采区的回风大巷布置在30煤层及30煤层底板岩石内,其回风大巷水平标高-250m,并与东风井联系。
主要回风巷道布置。
五、采区划分、采区储量及开采顺序
(一)采区划分、采区储量
根据井田形态、地质构造以及煤层分组、层间距等情况,在确定采区划分时主要以井田内落差在30米以上的大断层为界,将全矿井共划分为30个采区,其中-500m以上共有22个采区,-500m以下水平有8个采区。
矿井采区情况表
分区
东区
西区
合计
项目
水平
采区数(个)
经济可采量(MT)
采区数(个)
经济可采量(MT)
采区数(个)
经济可采量(MT)
上山采区(-500m以上)
13
73.581
9
26.758
22
100.339
下山采区(-500m以下)
5
12.898
3
14.554
8
27.476
合计:
18
86.479
12
41.312
30
127.815
(二)开采顺序
根据煤组的分布情况、煤层储量条件及开拓要求其开采顺序为:
先采30煤层,因为储量大,其工业储量占全矿井的29.9%,作为初期采区开采极为有利。
(三)配采关系
1、厚、薄煤层适当配采,保证矿井的正常接续和均衡生产。
2、两个综采产量要保持相对稳定。
3、矿井前期开采东区,后期为东、西区同时生产,尽是在前后期内,使各区产量保持相对稳定。
4
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