鸡西矿业集团小恒山煤矿1#上3#上3#下6#A34#新井设计.docx
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鸡西矿业集团小恒山煤矿1#上3#上3#下6#A34#新井设计.docx
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鸡西矿业集团小恒山煤矿1#上3#上3#下6#A34#新井设计
摘要
本设计矿井为鸡西矿业集团小恒山矿2.4Mt/a新矿井设计。
地质构造简单,共有可采煤层为5层,分别为1#上、3#上、3#下、6#A和34#煤层总厚度为10.3m。
设计井田的工业储量为262.5Mt,可采储量为211.2Mt,矿井的设计服务年限为63a。
煤层倾角为10°属缓倾斜煤层,本矿井设计采用双立井开拓方式,划分为三个水平,4个带区,2个工作面达产,采用带区式准备方式,达产时为两个带区。
大巷运输采用14t架线式电机车牵引5t底卸式矿车运输,运输巷采用带式输送机,辅助运输为1.5t固定式矿车,工作面采用刮板运输机。
采煤方法为倾斜长壁后退式采煤法,采煤工艺为综合机械化采煤工艺。
工作面的支护方式采用支撑掩护式液压支架支护,顶板处理方法为全部跨落法。
提升设备为主井采用箕斗提升,副井用罐笼提升。
矿井年工作日为330d,每天净提升时间为16h,本采用“四、六”工作制,工作面长为180m,循环进度为0.8m,每日进9刀。
关键词:
矿井设计倾斜长壁采煤法全部跨落
Abstract
ThedesignofthemineinJixiMiningGroupXiaohengshanMineis2.4Mt/anewminedesign.Simplegeologicalstructure,atotalcoalseamis5layers,respectively1#up、3#up、3#down、6#Aand34#coalseamthicknessofthetotalis10.3m.Minedesignofindustrialreservesare262.5Mt,therecoverablereservesare211.2Mt.Minedesignservicelifeare63years.Seaminclinationof10°isagentlyinclinedcoal,themine-shaftdesignusingpioneeringapproachisdividedinto3levels.fourbands,twofaceuptoproduction,usingthebelt-prepared,whentheproductionoftwobands.Roadwaytransportthe14t-linearmotorvehicletractionfivet-bottomtubtransport,transportbeltconveyorsusedroadway,auxiliarytransportof1.5tfixedtub,facescraperusedtransportaircraft.Miningmethodforinclinedlongwallminingretrogressionminingtechnologyforintegratedmechanizedminingtechnique.Facesupportmethodusingshield-typehydraulicsupporttheroofallthewaytohandlecross-loadingmethod.Wellmainlytoupgradeequipmentusedwinder,usingcagebelongingtoupgrade.Minefor330days,d,netupgradedailyfor16h,theadoptionofthe"foursix"worksystemFacelengthof180m,theprogressofcycle0.8mperdayintonineknife.
Keywords:
minedesignInclinedlongwallminingmethodAll-trans
绪论
通过大学专业知识学习,对矿井生产系统、运输系统、排水系统、通风系统、供电系统有了深入的了解。
在毕业实习中收集了很多小恒山矿的资料,这次毕业设计我做了鸡西矿业集团小恒山煤矿2.4Mt/a新矿井设计。
地质构造简单,共有可采煤层为5层,分别为1#上、3#上、3#下、6#A和34#煤层总厚度为10.3m。
设计井田的工业储量为262.5Mt,可采储量为211.2Mt,矿井的设计服务年限为63a。
煤层倾角为10°属缓倾斜煤层,本矿井设计采用双立井开拓方式,采用倾斜长壁后退式采煤方法。
通过此次设计使我巩固了CAD制图方面的知识。
希望通过本次毕业设计,能够学到更多的采矿工程专业知识,巩固我所学过的各种知识,并且能够很好的运用它们,从而也为我以后的工作打下坚实的基础。
设计中难免还有疏漏和不足之处,希望各位专家老师给予指正。
第1章井田概况及地质特征
1.1井田概况
1.1.1交通位置
本区位于黑龙江省鸡西市境内。
地理坐标为北纬45°18′42″—45°22′16″,东经131°10′22″—131°51′31″勘探区内公路四通八达,南部有林口至密山铁路线,国家级公路方虎线.通往东海矿有铁路专用线,距牡密线的东海站,哈达河站约10km,公路可通鸡西、密山交通较为方便(见图1-1)。
图1-1小恒山矿交通位置图
1.1.2地形地势
小恒山煤矿地处恒山煤矿与二道河子煤矿之间,地表为丘陵地带。
西部玄武岩覆盖,地势稍高,往东地势渐平,地面最大高差约50m。
1.1.3气象及地震情况
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1.5~2.0m,最高气温在零上27º至31º,最低气温在-29º~-34º。
年降水量390mm~700mm,年平均降水量550mm。
虽本区地处地震多发带,但未对矿井生产造成影响。
1.1.4水文地质情况
最大涌水量是200m3/h,最小涌水量80m3/h。
1.1.5煤田开发史
小恒山矿为新设计矿井,所以并无开发史。
1.1.6工农业及原料供应状况
小恒山井田周围有农田和国有林地分布,可为矿区提供部分农产品及生产资料。
矿井建设及生产所需设备可由各省市厂家提供。
1.1.7水源及电源
小恒山矿区水源来自开采地下水,能满足生产与生活需求。
生产与生活用电都来自鸡西市供电局和鸡东县供电局,可以构成双回路供电。
1.2地质特征
1.2.1矿区内的地层情况
小恒山矿区位于鸡西盆地北部条带东端,基底是元古界麻山群,含煤地层为中生界上侏罗纪鸡西群,井田西北部煤层倾角在8-11°,井田中部煤层倾角在9-11°,都为单斜构造,局部有断层。
本区赋存的地层为中侏罗统万隆组(JW),上侏罗统鸡西群滴道组(J3d)城子河组(J3ch),白垩系桦山群东山组(k、d)及第四系(Q)。
自下而上分述如下:
⑴万隆组(JW)
本区仅分布断层以北,本区所见为万隆组地层的一部分,其岩性为正常沉积岩,以粗粒碎屑岩为主,夹粉砂岩,细砂岩及凝灰岩等。
本区实控厚度为500m。
⑵滴道组(J3d)
本组仅赋存于本区南部,控制厚度为180m,本组含煤层16层,总厚度12.65m。
复结构煤层较多,稳定性差。
可采煤层有109、110两层,岩性在横向上变化较大,不稳定。
本组与下伏万隆组呈不整合接触。
⑶城子河组(J3ch)
本组是本区主要含煤地层,地层厚度1880m,含煤89层,其中可采及局部可采煤层39层,可采煤层总厚度37.64m。
本组岩性为粉砂岩,细砂岩,粉细砂岩互层,中砂岩,粗砂岩,含砾粗砂岩。
煤层及少量薄层凝灰岩,云母质粉砂岩等。
与滴道组呈整合接触。
⑷小恒山组(k、d)
本组地层出露于南部。
本区控制厚度为400m。
岩性主要为灰绿色安山质角砾岩,砾径2~13cm,偶夹含凝灰质的沉积岩。
与城子河组呈不整合接触。
⑸第四系(Q)
为残积、坡积、冲洪积层,由粘土、砂砾石及粉、细、中砂等组成,厚0.5~10m。
冲洪积层本区仅在沟谷地带有所分布。
与东山组呈不整合接触。
侏罗纪晚期,含煤地层形成。
如表1—1勘探区地层层序表
界
系
统
群
组
接触关系
地层厚度m
新生界
第四系
全新统Q4
冲积层Q4
整和—假整和
整和—假整和
不整和
不整和
1-20
第三系
上新统N2
玄武岩ß
0-40
中生界
侏罗纪
上统J3
鸡西群
穆棱组J3m
6
城子河组J3ch
660-740
滴道组J3a
0-130
元古界
麻山群Ptms
变质岩系
>1500
沉积前的构造以及后来的燕山运动都对煤地层起了一定的控制作用。
在煤田形成之后,南北向压力进一步加强。
本区位于鸡西煤盆地北部条带的东端,地层走向近东西、倾向南、单斜。
地层倾角8°~12°之间。
1.2.2地质构造
小恒山井田范围内主要地质构造为断层,其中断层有5个断层(见表1-2断层特征表)。
表1-2断层特征表
顺序号
断层编号
断层性质
产状
落差m
备注
走向
倾向
倾角
最大
最小
可靠
1
F1
正断层
N35~E
N
67
600
100
较可靠
2
F2
正断层
N50~E
S
56
32
5
东向F2
3
F3
逆断层
N60~W
SW
70
10
3
较可靠
4
F4
逆断层
N50~W
NE
73
30
10
可靠
5
F5
正断层
N20~E
SE
70
570
90
可靠
1.2.3煤层赋存情况及可采煤层特征
小恒山矿区煤系地层属侏罗纪上统城子河组地层。
共有可采煤层5层,全层可采。
可采总厚度为10.3米。
采煤层1#上、3#上、3#下、6#A和34#,其中1#上与3#上平均间距64m,3#上与3#下煤层平均间距18m,3#下与6#A平均间距65m,6#A与34#平均间距147m(见煤层综合柱图)。
1.2.4岩石性质厚度特征
本区内岩性较细,主要由粉砂岩、细砂岩、粉细互层、中砂层及煤层组成,仅有较少的粗砂岩,含烁砂岩。
煤层和岩层的物性差异均比较明显,各岩层的密度差别较小,在各种岩层反应平直煤层异常反应明显,岩石硬度多数为中等硬度的砂岩类。
1.2.5井田水文地质情况
据简易水文,抽水及矿井调查证实,随着深度的增加涌水量也将曾加。
矿井涌水量一般为100m3/h,最大涌水量为150m3/h。
1.2.6沼气煤尘及煤的自燃性
小恒山煤矿属于瓦斯低突矿井,相对涌出量6.42m3/t,绝对涌出量为7.24m3/min。
随着开采深度的延伸,瓦斯赋存条件好涌出量大,可能给矿井的安全生产带来一定的困难。
煤尘爆炸指数为3.72%,属于无爆炸危险的煤层。
开采煤层均属低沼气煤层,矿井属低沼气等级矿井,属无煤尘爆炸危险煤层。
随着矿井开采深度的不断增加,瓦斯涌出量也将逐步加大,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。
1.2.7煤质牌号及用途
小恒山煤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。
只有焦煤和1/3焦煤,单独炼焦时,膨胀压力大,推焦困难,一般作为配煤炼焦使用较好。
1.3勘探程度及可靠性
小恒山煤矿深部精查补充勘探地质报告。
小恒山煤矿范围内共施工了398个钻孔,总工程量为210381.86m,平均每平方公里为10.69个钻孔,采用可采煤层点1221个、其中甲级306个、乙级点168个、丙级点227个未评级520个,甲、已级点率为38.82%。
由于钻探质量较低,直接影响了精查地质报告和深部补充勘探地质报告的质量,对煤层灰分的确定,高级储量的圈定有着间接的影响。
第2章井田境界储量服务年限
2.1井田境界
2.1.1井田周边状况
小恒山矿区的境界为:
东经130°42′20″---130°51′31″,北纬45°18′42″---45°22′16。
左起F1断层,右到F5断层,上至煤层露头,下至-700m标高。
2.1.2井田境界确定的依据
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。
2.1.3井田未来发展状况
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,远景储量丰富。
2.2井田储量
2.2.1井田周边状况
井田内可采煤层为1#上,3#上,3#上,6#A和34#号煤。
矿井储量是指矿井内所埋藏的,具有工业价值的煤炭数量。
矿井储量可分为矿井地质储量,矿井工业储量和矿井可采储量。
矿井设计储量是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,构筑物需要留设的保护煤柱等永久煤柱损失量后的储量。
矿井可采储量是指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带区保护煤柱煤量后乘以带区回采率的储量。
2.2.2保安煤柱
为了安全生产,本设计矿井依据《煤矿安全规程》,留设保安煤柱如下:
1.边界断层留设30m~50m保安煤柱;
2.井田内部断层留设30m保安煤柱;
3.河流两侧各留设15m保安煤柱;
4.地面建筑物留设20m保安煤柱;
5.煤层大巷两侧煤柱各宽50~100m。
按以上计算方法得:
工业广场煤柱损失:
20.1Mt;边界、断层保安煤柱损失:
31.2Mt;
损失总量:
51.3Mt;
2.2.3储量计算方法
计算标注以《储量管理规程》为依据,公式如下:
块段储量=块段面积÷平均倾角的余弦值×平均厚度×煤的视密度
矿井设计储量=工业储量-永久煤柱
块段可采储量=(工业储量-永久煤柱)×设计回采率
(如表2—1)
表2—1
序号
煤层号
A+B+C(MT)
工业储量(MT)
损失量(MT)
设计采出率
可采储量(MT)
1
1#上
52.5
59.61
10.2
80.5%
42.3
2
3#上
54.2
59.61
10.7
80.5%
43.5
3
3#下
48.6
59.61
9.5
80.5%
37.1
4
6#A
53.4
59.61
10.4
80.5%
43
5
34#
53.8
56.9
10.5
80.5%
43.3
总计
--
262.5
295.6
51.3
--
211.2
回采率要求:
厚煤层不小于75%,中厚煤层不小于80%,薄煤层不小于85%
根据储量诸图、通过等高线块段法计算本井田工业储量为262.5Mt,可采储量为211.2Mt。
2.2.4储量计算评价
小恒山煤矿的煤层对比可靠,煤层厚度比较稳定,倾角较缓,煤层地板起伏不大,构造控制基本可靠,水文地质条件简单,储量计算可靠。
矿区的煤层厚度稳定,煤层倾角较小,并且稳定,煤层底板起伏小,大构造控制基本可靠。
2.3矿井工作制度生产能力及服务年限
2.3.1工作制度
矿井设计年工作日为330d,每天净提升时间为16h。
每天四班作业,三班生产,一班准备。
2.3.2生产能力
井田煤炭储量丰富(工业储量为262.5Mt,可采储量为211.2Mt),地质构造及水文地质简单,煤层赋存平缓(最大倾角9°~11°),煤质优良,具有建设大型矿井的条件。
方案一:
建1.8Mt/a的矿井。
方案二:
建2.4Mt/a的矿井。
方案三:
建3.0Mt/a的矿井。
服务年限根据《煤炭工业矿井设计规范》确定。
2.3.3矿井设计服务年限
矿井设计服务年限公式:
T=Z/(A×K)
式中:
T——矿井设计可采储量,Mt;
Z——生产能力,Mt/a;
K——矿井储量备用系数,K=1.3~1.5;
矿井设计一般取K=1.4,地质条件复杂的矿井及矿区总体设计可取K=1.5。
根据本设计矿井实际情况,K值取1.4。
方案A:
1.8Mt/aT=Z/(A×k)=211.2/(1.8×1.4)=87a;
方案B:
2.4Mt/aT=Z/(A×k)=211.2/(2.4×1.4)=63a
方案C:
3.0Mt/aT=Z/(A×k)=211.2/(3.0×1.4)=49a;
表2—2矿井第一开采水平设计服务年限
矿井设计生产能力Mt/a
矿井设计服务年限(a)
第一开采水平设计服务年限a
煤层倾角<25°
煤层倾角25°-45°
煤层倾角>45°
3.0及以上
60~70
30~35
--
--
1.2~2.4
50~60
25~30
20~25
15~20
0.45~0.9
40~50
20~25
15~20
10~15
从保证矿区均衡生产来看,井型较大的矿井对保证矿区产量起骨干作用,其服务年限也应略长些,因本井田地质储量大,可采储量多,则选择方案二合理。
该矿井生产能力为2.4Mt/a,矿井服务年限为63a。
第3章井田开拓
3.1概述
3.1.1井田内外及附近生产矿井开拓方式概述
本设计小恒山井田位于黑龙江省鸡东县哈达镇与鸡西市小恒山区境内,井田东西两侧是二道河子煤矿和恒山煤矿。
二道河子煤矿采用立井开拓方式,恒山煤矿采用立井开拓方式。
3.1.2影响本设计矿井开拓方式的原因及其具体情况
井田开拓方式的选择应考虑各种因素,主要因素包括:
1.井田地质和水文地质条件;
2.煤层赋存和开采技术条件;
3.地形地貌和地面外部条件;
4.技术装备和工艺系统条件;
5.施工技术和设备条件;
6.总体设计和矿井生产能力要求等。
对以上各种因素要综合研究,通过系统优化和多方案技术经济比较后确定。
影响本设计井田开拓方式的具体因素如下:
(1)地表因素:
本井田属于缓坡丘陵地形,井田北部及中部都是山岗地带,岗沟起伏不平。
地表平均标高+150m。
井田南部地带,地表平均标高+110m。
(2)煤层赋存情况
整个井田的煤层上部标高在+100m,下部标高在-700m,东西部分别以F1、F5断层为界。
整个矿区共有5层可采煤层,即1#上、3#上、3#下、6#A和34#,全区发育。
煤层走向长度为6.8Km,倾向4.8Km。
本井田煤层系缓倾斜中厚煤层,平均倾角在10°左右。
(3)其他因素
本井田南部有穆陵河从井田深部留过流过,对本井田影响不大,其他河流分别流经井田东部境界,对本井田开发无影响。
3.1.3确定井田开拓方式的原则
(1)贯彻执行有关煤炭工业的技术政策,为多出煤、早出煤、出好煤、投资少、成本低、效率高创造条件.要使生产系统完善、有效、可靠,在保证生产可靠和安全的条件下减少开拓工程量,尢其是初期建设工程量,节约基建工程量,加快矿井建设;
(2)合理集中开拓布置,简化生产系统,避免生产分散,为集中生产创造条件;
(3)合理开发国家资源,减少煤炭损失;
(4)必须惯彻执行有关煤矿安全生产的有关规定。
要建立完善的通风系统,创造良好的条件,减少巷道维护量,使主要巷道经常性保持良好状态;
(5)要适应当前国家的技术水平和设备供应情况,并为采用新技术,新工艺,发展采煤机械化,自动化创造条件;
(6)根据用户需要,应将不同煤质,煤种的煤层分别开采。
3.2矿井开拓方案的选择
3.2.1井硐形式和井口位置
在一定的井田地质条件、开采技术条件下,矿井开拓巷道有多种布置方式,开拓巷道的布置方式通称为开拓方式。
合理的开拓方式,一般应在技术可行的多种开拓方式中进行技术经济分析比较后,才能确定。
开拓方式按照井筒的倾角不同(水平、倾斜、垂直)分为平硐开拓、斜井开拓、立井开拓和综合开拓方式(平、斜、立井中的任何二或三种形式相结合进行开拓)等四种方式。
开拓方式依据井筒(或平硐)与煤层位置的不同又有若干分类。
①平硐开拓:
在侵蚀基准面以上的山岭或丘陵地区的煤层,由地面开凿通向煤层的平硐,可利用平硐开拓煤田的全部或一部分。
②斜井开拓:
对于表土层较薄、煤层赋存较浅、水文地质条件简单的煤田,一般都可以采用斜井开拓。
斜井开拓在各种倾角煤层开拓中都得到了广泛的应用。
③立井开拓:
适应性很强,可用于各种地质条件,同时在技术上也成熟可靠。
一般在表土层厚、煤层赋存深时,应采用立井开拓。
1.井筒形式:
结合小恒山井田的地形地质及煤层赋存特征可知:
本井田不具备平硐开拓条件。
立井开拓和斜井开拓方式在技术上均可行,综合开拓虽然对工业广场布置和井底车场要求很高,但针对本井田的地质状况,综合开拓方式也可行,应该予以考虑。
依据本井田的地质状况、煤层赋存情况及井型、服务年限等要求,对本井田开拓方式选择提出三种方案:
方案一:
双立井开拓方式
方案二:
双斜井开拓方式
方案三:
主斜井副立井开拓方式
(1)技术比较
方案一:
双立井开拓方式
优点:
①适应性强,技术成熟可靠;
②井筒短,提升速度快,提升能力大;
③通风断面大,风阻小,满足大风量要求;
④便于井筒延伸
⑤对于开采深部赋存煤层有长处。
缺点:
①初期投资大,建井期限稍长;
②需要大型的提升设备;
③多水平开拓,立井石门长度大,掘进工程量大,掘进费用高。
方案二:
双斜井开拓方式
优点:
①掘进速度快,初期投资较双立井开拓较省;
②井筒设备较简单;
③建井期稍短些;
缺点:
①井筒过长,煤柱损失严重;
②通风线路长,通风阻力大,费用增加;
③井筒过长,如果地质条件复杂,不易维护,安全性降低;
④辅助运输时间长。
方案三:
主斜井副立井开拓方式
优点:
①掘进速度快;
②可满足最大风量的通风要求;
③有助于辅助运输。
缺点:
①井口相距较远,不利于工业广场的布置;
②地面工业建筑分散,生产调度及联系不方便;
③地面工业建筑占地多,增加了煤柱损失。
详见技术比较表3-1
表3-1技术比较表
方
案
名
称
优点
缺点
Ⅰ
双
立
井
开
拓
1.适应性强,技术成熟可靠;
2.井筒短,提升速度快,提升能力大;
3.通风断面大,风阻小,满足大风量要求;
4.便于井筒延伸;
5.对于开采深部赋存煤层有长处。
1.初期投资大,建井期限稍长;
2.需要大型的提升设备;
3.多水平开拓,立井石门长度大,掘进工程量大,掘进费用高。
Ⅱ
双
斜
井
开
拓
1.掘进速度快初期投资较双立井开拓省;
2井筒设备较简单;
3.建井期稍短些。
1.井筒过长,煤柱损失严重;
2.通风线路长,通风阻力大,费用增加;
3.井筒过长,地质条件复杂时,不易维护,安全性降低;
4.辅助运输时间长。
Ⅲ
主
斜
井
副
立
井
1.掘进速度快;
2.满足最大风量的通风要求;
3.有助于辅助运输。
1.井口相距较远,不利工业广场的布置;
2.地面工业建筑分散,生产调度联系不方便;
3.地面工业建筑占地多,增加了煤柱损失。
依据开拓方案
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