石臺礦240萬噸新井設(shè)計

《石臺礦240萬噸新井設(shè)計》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《石臺礦240萬噸新井設(shè)計（125頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

第 1 頁 共 125 頁摘 要本設(shè)計包括三個部分：一般部分、專題部分和翻譯部分。一般部分為淮北石臺煤礦 240萬 t/a新井設(shè)計。全篇共分為十個部分：礦井概況及井田地質(zhì)特征、井田境界及儲量、礦井工作制度、設(shè)計生產(chǎn)能力、井田開拓、礦井基本巷道、采煤方法、采區(qū)巷道布置、井下運輸、礦井提升、礦井通風(fēng)與安全和礦井主要經(jīng)濟技術(shù)指標。石臺礦位于淮北杜集區(qū)，地形平坦，地質(zhì)構(gòu)造簡單，井田走向長度為7.5Km，傾向長度為 5Km，面積 22 km2。井田開采上限為-17m，開采下限為-850 ，井田設(shè)計開采煤層為 3 號煤層，平均厚度為 10m，煤層傾向傾角約為 17，屬于緩傾斜煤層。井田煤層賦存穩(wěn)定，煤層有自然發(fā)火傾向，發(fā)火期為 6 個月左右，煤塵有爆炸性，爆炸指數(shù)為 34%42%礦井相對瓦斯涌出量為 6.04m3/t，屬低瓦斯礦井。石臺礦年設(shè)計生產(chǎn)能力為 240萬 t/a，服務(wù)年限為 71.65年。采用立井開拓，暗斜井延深的開拓方式。工作制度為“四六”制。第一水平標高為280m，第二水平標高為-500m。礦井采用傾斜長壁綜合機械化放頂采煤法。礦井布置一個綜采工作面，面長 170m。煤炭通過 1.5噸廂式礦車運輸。礦井通風(fēng)方式為采區(qū)對角式。專題部分：專題題目為“煤礦設(shè)計說明書規(guī)范化系統(tǒng)的研制” 。翻譯部分：將國際煤碳學(xué)術(shù)會議發(fā)表論文的一部分翻譯成中文。英文題目是“World coal liquefaction technology progress and the policy of China ”。第 2 頁 共 125 頁ABSTRACTThis design contains three parts: the general，the special subject and the translation.The general part is a new design of Shitai Mine in Huaibei coal & eletricity combine. The whole article is divided into ten parts: the outline of the mine, the mine field geology, the boundary and reserves, the designed productive capacity, the service life and working area, the coal transportation, the mine lifting, the ventilation and safety, and the main economical and technological index of the mine.The Shitai Mine field lies in the northeast part of the Huaibei mineral District in Anhui province. The boundary of the mine field runs 7.5km from north to south and 5.0km from west to east on average. The total plane area of the mine is about 22km2. There is only one exploring layer-number three. Its average thickness of the seam is 10m and its stable and flatly inclined. Its dip angle is 17 degree on average. The industry reserves of the mine field are 322.07 million tons and the useable reserves are 223.54million tons. The average inflow rate in Juji mine is 6.04 m3/h. It is a lower gassy mine. The coal dust do have explosion hazard as well as the self-combustion tendency. The productive capacity of Juji Mine is 2.4 million tons per year，and the service life is 71.65years. The work system is 4-shift with a 6-hour workday. Therere two working levels in the mine. The first development level is located at the -280m. The comprehensive mechanized longwall caving method along the dip is used in Juji Mine.There is only one working face in the mine in first. It is comprehensive mechanized coal face. The length of the face is 170m, and the designed productive capacity of the face is 2.4 million tons per year. Coal is transported by belt conveyer and the diagonal ventilation system is used in Shitai第 3 頁 共 125 頁目 錄一般設(shè)計部分1 礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征 .11.1 礦區(qū)概述 11.1.1 交通位置 11.1.2 河流 11.1.3 礦區(qū)供電 21.2 井田地質(zhì)特征 21.2.1 井田地形及煤系地層概述 22 井田境界與儲量 .42.1 井田境界 42.1.1 井田境界劃分的原則 42.1.2 井田境界 42.2 礦井工業(yè)儲量 42.2.1 井田勘探類型 42.2.2 礦井工業(yè)儲量的計算及儲量等級的圈定 42.3 礦井可采儲量 52.3.1 計算可采儲量時，必須要考慮以下儲量損失 52.3.2 各種煤柱損失計算 52.3.3 井田的可采儲量 73 礦井工作制度、設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 .83.1 礦井工作制度 83.2 礦井設(shè)計生產(chǎn)能力服務(wù)年限 83.2.1 礦井設(shè)計生產(chǎn)能力 83.2.2 井型校核 84 井田開拓 104.1 井田開拓的基本問題 .104.1.1 井筒形式、數(shù)目的確定 .104.1.2 工業(yè)廣場的位置、形狀和面積的確定 .124.1.3 開采水平的確定 .13第 4 頁 共 125 頁4.1.4 井底車場和運輸大巷的布置 .134.1.5 礦井開拓延伸及深部開拓方案 .134.1.6 開采順序 .144.1.7 方案比較 .144.2 礦井基本巷道 .214.2.1 井筒 .214.2.2 井底車場 .244.2.3 主要開拓巷道 .254.2.4 巷道支護 .255 準備方式 帶區(qū)巷道布置 285.1 煤層的地質(zhì)特征 .285.1.1 首采帶區(qū)煤層特征 .285.1.2 地質(zhì)構(gòu)造 .285.1.3 頂?shù)装逄卣?.285.1.4 水文地質(zhì) .285.1.5 地表情況 .295.2 首采帶區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng) .295.2.1 帶區(qū)位置及范圍 .295.2.2 采煤方法及工作面長度的確定 .295.2.3 確定帶區(qū)各種巷道的尺寸、支護方式及通風(fēng)方式 .295.2.4 煤柱尺寸的確定 .295.2.5 帶區(qū)巷道的聯(lián)絡(luò)方式 .305.2.6 帶區(qū)接替順序 .305.2.7 帶區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng) .305.2.8 帶區(qū)內(nèi)各種巷道的掘進方法 .315.2.9 帶區(qū)生產(chǎn)能力 .315.3 帶區(qū)車場選型設(shè)計 .325.3.1 確定帶區(qū)車場形式 .325.3.2 帶區(qū)主要硐室布置 .336 采煤方法 346.1 采煤工藝方式 .346.1.1 采煤方法的選擇 .346.1.2 回采工作面長度的確定 .346.1.3 工作面的推進方向和推進度 .35第 5 頁 共 125 頁6.1.4 綜采工作面的設(shè)備選型及配套 .366.1.5 采煤機的工作方式 .426.1.6 工作面端頭支護 .446.1.7 循環(huán)圖表、勞動組織、主要技術(shù)經(jīng)濟指標 .446.1.8 綜合機械化采煤過程中應(yīng)注意事項 .486.2 回采巷道布置 .496.2.1 帶區(qū)巷道布置 .496.2.2 保護煤柱尺寸的確定 .506.2.3 巷道掘進方法 .526.2.4 巷道支護方式 .536.2.5 通風(fēng)驗算 .537 井下運輸 537.1 概述 .537.1.1 井下運輸設(shè)計的原始條件和數(shù)據(jù) .537.1.2 礦井運輸系統(tǒng) .537.2 帶區(qū)運輸設(shè)備的選擇 .547.2.1 礦井運輸設(shè)備選型應(yīng)主要遵循以下原則： .547.2.2 工作面運煤設(shè)備的選型 .557.2.3 帶區(qū)輔助運輸設(shè)備的選型與設(shè)計 .557.2.4 大巷運輸設(shè)備選擇 .568 礦井提升 588.1 概述 588.2 主副井提升 588.2.1 已知數(shù)據(jù) .588.2.2 主井提升機械設(shè)備的選型設(shè)計 .588.2.3 副井提升 .599 礦井通風(fēng) .609.1 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的選擇 609.1.1 礦井概況 .609.1.2 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的基本要求 .609.1.3 礦井通風(fēng)方式的確定 .609.1.4 礦井主扇工作方法的選擇 .639.1.5 確定帶區(qū)內(nèi)通風(fēng)系統(tǒng) .649.1.6 確定回采工作面通風(fēng) .64第 6 頁 共 125 頁9.1.7 確定礦井通風(fēng)容易時期和困難時期及其用風(fēng)地點 .659.2 礦井風(fēng)量計算及風(fēng)量分配 689.2.1 選擇通風(fēng)系統(tǒng)的原則和方法 .689.2.2 配風(fēng)依據(jù) .689.2.3 風(fēng)量計算 .689.3 計算礦井的通風(fēng)阻力 739.3.1 計算原則 .739.3.2 礦井最大阻力路線 .749.3.3 各段通風(fēng)阻力 .749.3.4 全礦通風(fēng)總阻力 .769.3.5 兩個時期的礦井總風(fēng)阻和總等積孔 .779.4 選擇礦井通風(fēng)設(shè)備 789.4.1 選擇通風(fēng)機的基本原則 .789.4.2 通風(fēng)機的選型 .789.4.3 電動機的選擇 .809.4.4 對礦井主要通風(fēng)設(shè)備的要求 .829.4.5 對反風(fēng)、風(fēng)峒的要求 .839.5 礦井災(zāi)害的防治措施 839.5.1 瓦斯管理措施 .839.5.2 煤塵的防治 .839.5.3 防火 .849.5.4 防水 .8410 設(shè)計礦井基本技術(shù)經(jīng)濟指標 .85專題設(shè)計部分 煤礦設(shè)計說明書規(guī)范化系統(tǒng)的研制861 問題的提出 862 Word的對象模型(如圖 2)872.1 Word 的抽象模型（如圖 3） 892.2 Application 對象（如圖 4） 892.3 Documents 對象（如圖 5） 902.4 Range 對象（如圖 6） 903 程序運行流程 .91第 7 頁 共 125 頁3.1 啟動窗體 .913.2 登錄窗體 .913.3 程序主窗體 .924 研究內(nèi)容、方法及技術(shù)路線 .964.1 主要研究內(nèi)容 .964.2 研究方法與技術(shù)路線 .96參考文獻 97翻譯部分英文原文 .100中文譯文 108致謝 113附圖附圖 石臺礦井綜合柱狀圖 114第 1 頁 共 125 頁1 礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征1.1 礦區(qū)概述1.1.1 交通位置石臺礦位于淮北市東北 15 公里，閘河煤田中部偏東，坐落在蕭縣境內(nèi)。-圖 1-1 石臺礦交通位置圖井田屬淮北市杜集區(qū)石臺鎮(zhèn)、朔里鎮(zhèn)和蕭縣永固鎮(zhèn)管轄，南鄰張莊礦，西接岱河礦和房莊礦，東以張莊向斜軸與永固井田相連。區(qū)內(nèi)鐵路運輸有礦用鐵路經(jīng)符夾線至符離集，可通往華東各工業(yè)城市，公路可直通徐州、宿縣、阜陽等地，交通甚為方便。另外井田北有連霍高速公路，交通較方便。南鄰張莊礦，西接岱河礦和朔里礦，東以張莊向斜軸與井田相連，北以 16 號勘探線為界，南北長 7.5 公里，東西寬 5 公里，面積約 22 平方公里。1.1.2 礦區(qū)氣候條件本區(qū)屬季風(fēng)濕暖帶，為半濕潤半干燥的大陸性氣候。年最大降雨量1518.6mm，年平均降雨量 861mm，最大月降雨量 792.8mm，最大日降雨量207mm。年平均氣溫 14.4，日最低氣溫-23.4，日最高氣溫-41.5，年第 2 頁 共 125 頁蒸發(fā)量 1809.9mm。夏季多東南風(fēng)，冬季多西北風(fēng)，平均風(fēng)速 3.4m/s，最大風(fēng)速 20 m/s。降雪期和冰凍期為 11 月至翌年 3 月。凍土深度一般 10cm 左右，最大19cm。井田內(nèi)地表水系不發(fā)育1.1.3 礦區(qū)供電本礦現(xiàn)有兩趟 LGJ70.35KV 電源線，一趟引自馬莊區(qū)域變電所，供電距離 14KM。經(jīng)驗算，正常情況下兩趟線路同時供電，當 cos0.85 時，馬莊區(qū)變石臺礦，14KM 線路壓降為 2.28%，馬莊變區(qū)朔里礦石臺礦，144.5KM 線路壓煤為 4.23%。當一趟線路故障，另一趟負擔全礦負荷時；馬莊區(qū)變石臺線路壓降為 4.56%，均在許可范圍內(nèi)。1.2 井田地質(zhì)特征1.2.1 井田地形及煤系地層概述（1）礦井涌水量淺水平歷年涌水量為 145.8 噸時。深部正常涌水量為 329.2 噸時，最大涌水量為 378.6 噸時。（2）井田水文地質(zhì)類型礦井充水的主要巖層為 3 和 6 煤層的頂板砂巖裂隙水，淺部較深部發(fā)育，且富水性強。礦井涌水量與地表水無水力聯(lián)系，斷層導(dǎo)水性弱。本礦井水文地質(zhì)條件屬于以裂隙巖層充水為主的簡單類型。查明礦井充水因素，認為開采 3 煤層主要受其頂板裂隙含水層的 威脅為主，但富水性微弱，影響不大，而與地表水、灰?guī)r水無直接水力聯(lián)系的規(guī)律。根據(jù)生產(chǎn)水平礦井涌水量較小，且上與地表水，下與灰?guī)r水無水力聯(lián)系，斷裂導(dǎo)水性弱、頂板裂隙充水微弱等特征，將礦井劃為水文地質(zhì)條件簡單類型。本區(qū)煤系地層為石炭二迭系，全被厚 50 米左右的第四系沖積層所覆蓋。石臺礦位于閘河盆地復(fù)式向斜中部，朔里背斜以東，本區(qū)以寬緩褶曲為主，次一級褶曲教發(fā)育，石層傾角 8 度至 22 度，平均 16 度，斷裂構(gòu)造以北此東向正斷層為主。二水平斷距大于 20 米的有五條。區(qū)內(nèi)巖漿巖分布較廣，巖性種類較多。其中以輝綠巖為主，次為花崗斑巖和閃長嶺巖，主要以巖床和透鏡狀由東向西，由北向南侵到 3 煤層中，上部侵入面積約 14 平方公里，占 3 煤層總面積的 64%，對煤層厚度，煤質(zhì)第 3 頁 共 125 頁及礦井生產(chǎn)影響較大。根據(jù)地質(zhì)報告，南以 8 號斷層，西以 H 下 3 斷層。北至 16 線，東到張莊向斜軸。延伸水平標高從負 250負 450 米，勘探線控制到負 500 米。南北長 7.5 公里，東西寬 5 公里，面積 22 平方公里。井田構(gòu)造以寬緩褶曲為主并伴有稀疏斷裂的構(gòu)造形態(tài)。褶曲以北北東向為主，其主體褶曲構(gòu)造有張莊向斜和朔里背斜，次一級褶曲構(gòu)造有宗臺、丁莊背斜及童臺、黃莊向斜等組成。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造主要以與曲軸向平行的北北東向正斷層為主。其次與褶曲軸向垂直的近東西向斷層，上述斷裂構(gòu)造雖條數(shù)不多，因斷距大，破碎帶寬，延伸長，對開拓布局和開采有一定影響。查明巖漿侵入范圍及其對煤層的破壞和影響。巖漿以輝綠巖為主，次為花崗斑巖和閃長玢巖，主要以巖床和透鏡狀侵入到煤層中，對煤層、煤質(zhì)及開采影響較大（北翼尤為突出）。地質(zhì)報告初步闡明了巖漿巖侵入的分布規(guī)律，及其與褶曲、斷裂構(gòu)造的關(guān)系。（3）煤層埋藏條件及圍巖性質(zhì)區(qū)內(nèi)煤系地層總厚度 136 米，含煤 14 層，平均煤層總厚度 11.35 米，含煤系數(shù) 1%。井田內(nèi) 3 煤層為主要可采煤層，5，6 煤層 2 為局部可采的 薄煤層。36 煤層分布3 煤層，為主要煤層，僅局部因巖漿侵入不可采。5 煤層，主要分布在井田西南、西北及東北北部三塊可采區(qū)。6 煤層， 61 煤層分布在井田南部 15 線間，62 煤層分布在北部1114 線間。煤質(zhì)，本區(qū)煤質(zhì)的變質(zhì)作用以接觸變質(zhì)為主，由于巖漿的侵入作用，煤層的變質(zhì)程度明顯增強，煤種較多。二水平內(nèi) 3 煤層以焦煤為主，占 62.3%，焦煤到貧煤次之，占 26.5%，無煙煤占 6.4%，天然焦占 4.8%.3 煤層屬低硫、低磷、中灰中等可選煤層，2、5、6 等煤層屬低硫中灰煤層。（4）瓦斯、煤塵及自燃一水平屬于低瓦斯礦井。一水平瓦斯相對涌出量為 6.042m3/噸、日，瓦斯梯度為 47.3.二水平瓦斯相對涌出量為 10.25m3/噸、日，屬于高級瓦斯礦井。通過煤塵爆炸性測定及煤層爆炸指數(shù)計算，2、5、6 等煤層均屬于有爆炸危險的煤層。通過煤層燃點測定，煤層具有自然發(fā)火傾向。該井田主采煤層為 3 號煤層。共 192 個見煤鉆孔，182 個點達到可采厚度，應(yīng)屬于較穩(wěn)定煤層類型。5、6 煤層均局部可采，且可采邊界不規(guī)則、應(yīng)屬不穩(wěn)定煤層。第 4 頁 共 125 頁查明區(qū)內(nèi)含煤地層的含煤性和各主要可采煤層的賦存特征。根據(jù)主可采煤層（3 層）在井田內(nèi)有 194 個鉆孔穿過其層位，其中見煤點 192 個（僅有 2 個鉆孔因過斷層未見煤），認為該煤層的控制程度較好。本區(qū)主要可采煤層的煤層對比基本可靠。查明本區(qū)因受區(qū)域變質(zhì)及巖漿巖侵入接觸變質(zhì)影響，使從中變質(zhì)的肥、焦煤帶向高變質(zhì)的貧煤、無煙煤甚至天然焦發(fā)展的煤質(zhì)變化規(guī)律，并提出了巖漿巖對各煤層的影響大小、煤變質(zhì)程度及其煤種的分布情況。2 井田境界與儲量2.1 井田境界2.1.1 井田境界劃分的原則在煤田劃分為井田時，要保證各井田有合理的尺寸和境界，使煤田各部分都能得到合理的開發(fā)。煤田范圍劃分為井田的原則有：（1）井田的儲量，煤層賦存情況及開采條件要與礦井生產(chǎn)能力相適應(yīng)；（2）保證井田有合理尺寸；（3）充分利用自然條件進行劃分，如地質(zhì)構(gòu)造（斷層）等；（4）合理規(guī)劃礦井開采范圍，處理好相鄰礦井間的關(guān)系。2.1.2 井田境界根據(jù)地質(zhì)報告，南以 8 號斷層，西以 H 下 3 斷層。北至 16 線，東到張莊向斜軸。延伸水平標高從負 250負 450 米，勘探線控制到負 500 米。南北長 7.5 公里，東西寬 5 公里，面積 22 平方公里。2.2 礦井工業(yè)儲量2.2.1 井田勘探類型精查地質(zhì)報告查明了本井田的煤層賦存情況、構(gòu)造形態(tài)、煤質(zhì)及水文地質(zhì)條件。井田勘探類型為中等。2.2.2 礦井工業(yè)儲量的計算及儲量等級的圈定工業(yè)儲量是指在井田范圍內(nèi)，經(jīng)過地質(zhì)勘探厚度與質(zhì)量均合乎開采要求，目前可供利用的列入平衡表內(nèi)的儲量，即 A BC 級儲量。第 5 頁 共 125 頁井田范圍內(nèi)的煤炭儲量是礦井設(shè)計的基本依據(jù)，煤炭工業(yè)儲量由煤層面積、厚度及容重相乘所得，其計算公式一般為：Q=100SM/cos (2-1)式中： Q為井田工業(yè)儲量，萬 t；S井田面積， km2；M煤層平均厚度，10m；煤的容重，t/m 3，1.4t/m 3煤層平均傾角，17；則：Zc=100 22101.4/cos17=32207.5 萬 t。2.3 礦井可采儲量2.3.1 計算可采儲量時，必須要考慮以下儲量損失（1）工業(yè)廣場保護煤柱；（2）井田邊界煤柱損失；（3）采煤方法所產(chǎn)生煤柱損失和斷層煤柱損失；（4）建筑物、河流、鐵路等壓煤損失；（5）其它各種損失。2.3.2 各種煤柱損失計算（1）工業(yè)廣場保護煤柱本礦井設(shè)計年生產(chǎn)能力為 2.4Mt/a，按煤礦設(shè)計工業(yè)規(guī)范 ，占地面積指標應(yīng)在（0.70.8 ）公頃 /10 萬噸之間大井取小值，故取 0.8。占地面積為 240.819.210 4m2。故設(shè)計工業(yè)廣場的尺寸為 400500m2的長方形，面積為：2010 4m2，尺寸為 400500m2的長方形。工業(yè)廣場位置處的煤層的平均傾角為 17，工業(yè)廣場的中心處在井田走向中央，傾向中央偏于煤層中上部，其坐標為：該處表土層厚度為50m。主井、副井、地面建筑物均在工業(yè)廣場內(nèi)。工業(yè)廣場按大型礦井 級保護，留圍護帶寬度為 15m。本礦的地質(zhì)條件及沖積層和基巖層移動角見表 2-1：表 2-1 礦井地質(zhì)條件及沖積層和基巖層移動角廣場中心煤層深度煤 層 傾 角 煤層厚度沖積層厚度沖積層移動角走向移動角下山移動角上山移動角第 6 頁 共 125 頁m M m -190 17 10 50 35 73 55 75由此根據(jù)上述已知條件，畫出如圖 2-1 所示的工業(yè)廣場保安煤柱的尺寸，并由圖得出保護煤柱的尺寸為：工業(yè)廣場保護煤柱示意圖S=梯形面積=1/2(上寬下寬) 高=1/2(625825) 920=667000 m2(則工業(yè)廣場壓煤為：Q 1SM r/cos (2-1)667000101.4/ cos17976.47 萬 t（2）井田邊界煤柱損失邊界煤柱根據(jù)實際情況留設(shè) 40 米，共(65+75.5+88+27+36+30)5040101.4/ cos17o=941.34 萬 t（3）斷層煤柱由于斷層落差 40-90 米，落差較大，兩側(cè)各留煤柱 50 米，共(23+9+23+11) 50502101.4/ cos17o =483.11 萬 t第 7 頁 共 125 頁2.3.3 井田的可采儲量井田的可采儲量 Z 按下式計算：Z=(Q P) C (2-5)式中：Q礦井工業(yè)儲量，P各種永久煤柱的儲量之和， P=976.47+941.34+483.11=2400.92 萬 tC采區(qū)回采率，厚煤層不低于 0.75；中厚煤層不低于 0.80。薄煤層不低于 0.85；設(shè)計開采的 3 煤層屬厚煤層，采區(qū)回采率取為 0.75。則計算可采儲量為：Z=(Q P) C=（32207.5 2400.92）0.75=22354.94 萬 t由此可得本礦井的可采儲量為 22354.94 萬 t。在備用儲量中，估計約為 50%為回采率過底和受未知地質(zhì)破壞影響所損失的儲量。井田實際采出儲量用下式計算：Z 實際 =ZZ（K 1）50%/K (2-6) 式中：Z 實際 井田實際采出煤量，萬t；Zk礦井的可采儲量，22354.94 萬 t；K礦井儲量備用系數(shù)，取 1.3；由 23 式，得：Z 實際 =22354.9422354.94 （1.31）50%/1.3=19775.52 萬 t即本設(shè)計礦井實際采出煤量為 19775.52 萬 t。永久煤柱損失/萬噸煤層名稱水平號工業(yè)儲量萬噸工廣煤柱斷層煤柱邊界煤柱總計損失 可采儲量一 18365.96 875.02 102.46 360.12 1337.6 12771.27二 8338.4 101.45 380.65 329.42 811.52 5645.163號煤 三 5503.14 0 0 251.8 251.8 3938.51合計 32207.5 976.47 483.11 941.34 2400.92 22354.94第 8 頁 共 125 頁3 礦井工作制度、設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限3.1 礦井工作制度按照煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范的規(guī)定，參考關(guān)于煤礦設(shè)計規(guī)范中若干條文修改決定的說明 ，確定本礦井設(shè)計生產(chǎn)能力按年工作日 330d 計算。 “四六制” 作業(yè)，每天三班出煤，凈提升時間為 16h。3.2 礦井設(shè)計生產(chǎn)能力服務(wù)年限3.2.1 礦井設(shè)計生產(chǎn)能力本井田儲量豐富，設(shè)計開采煤層賦存穩(wěn)定，煤層厚度大部分比較穩(wěn)定，屬厚煤層(10m) ，為緩傾斜煤層（傾角 17） 。礦井總的工業(yè)儲量為 32207.5萬 t，可采儲量為 22354.94 萬 t。因地質(zhì)構(gòu)造相對簡單，同時煤田范圍較大，開采技術(shù)好的礦井應(yīng)建設(shè)大型礦井，故本設(shè)計初步確定礦井的設(shè)計生產(chǎn)能力為 2.4Mt。3.2.2 井型校核下面按礦井的實際煤層開采能力，各輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能力，儲量條件及安全條件因素對井型進行校核：（1）煤層開采能力礦井的開采能力取決于回采工作面和采區(qū)的生產(chǎn)能力，根據(jù)本設(shè)計第四章（礦井開拓）與第六章（采煤方法）的設(shè)計可知，該礦由于煤層傾角17 度，工作面不宜太長，暫定長度 170m，布置一個綜放工作面完全可以達到本設(shè)計的產(chǎn)量。（2）輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能力校核本礦井為大型礦井，開拓方式為立井開拓，主井提升容器為兩對 12t 底卸式提升箕斗，運煤能力和大型設(shè)備的下放可以達到設(shè)計井型的要求。工作面生產(chǎn)的原煤一律用強力膠帶輸送機運到帶區(qū)煤倉，運輸能力也很大，自動化程度較高。輔助運輸采用雙層罐籠，大巷輔助運輸采用 600mm 軌距第 9 頁 共 125 頁的 1.5t 固定車廂式礦車，同時本礦井井底車場調(diào)車方便，通過能力大，滿足矸石，材料和人員的調(diào)動要求。所以各輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)完全可以達到設(shè)計生產(chǎn)能力的要求。（3）通風(fēng)安全條件的校核本礦井無煤塵爆炸性，淺部瓦斯含量低，屬于低瓦斯礦井。水文地質(zhì)條件中等，在副井中鋪設(shè)兩趟水管路可以滿足排水要求。礦井采用對角式通風(fēng)，有專門的風(fēng)井，可以滿足要求。井田中部有大斷層，對于開拓有一定的影響，留設(shè)有保護煤柱。（4）儲量條件校核礦井的設(shè)計生產(chǎn)能力應(yīng)與礦井的工業(yè)儲量相適應(yīng)，以保證有足夠的服務(wù)年限。礦井服務(wù)年限的計算：T = (3-1)KAZ式中：T礦井設(shè)計服務(wù)年限，年；Z礦井可采儲量，22354.94 萬 t；A礦井設(shè)計生產(chǎn)能力，240 萬 t /a；K儲量備用系數(shù)，取 1.3；由 31 式得：T=22354.94/(2401.3)=71.65a；因此，本礦井的開采年限符合規(guī)范的要求。本設(shè)計中第一水平傾斜范圍為-17m-280m，第一水平服務(wù)年限的計算公式為：T = =40.93aKAZ式中: T第一水平服務(wù)年限，a本礦井的服務(wù)年限以及第一水平的服務(wù)年限的設(shè)計服務(wù)年限符合規(guī)定。第 10 頁 共 125 頁4 井田開拓井田開拓是在總體設(shè)計已經(jīng)劃定的井田范圍內(nèi)，根據(jù)精查地質(zhì)報告和其它補充資料，具體體現(xiàn)在總體設(shè)計合理原則，將主要巷道由地表進入煤層，為開采水平服務(wù)所進行的井巷布置和開掘工程。其中包括確定主、副井和風(fēng)井的井筒形式、深度、數(shù)量、位置、階段高度、大巷位置、采（帶）區(qū)劃分以及開采順序與通風(fēng)運輸系統(tǒng)。4.1 井田開拓的基本問題4.1.1 井筒形式、數(shù)目的確定（1）井硐形式的確定斜井與立井開拓的優(yōu)缺點比較斜井開拓與立井開拓相比，井筒施工工藝、施工設(shè)備與工序比較簡單，掘進速度快，井筒施工單價低，初期投資少；地面工業(yè)建筑、井筒裝備、井筒裝備、井底車場及垌室都比立井簡單，井筒延深施工方便，對生產(chǎn)干擾少，不易受底板含水層的威脅；主提升膠帶化有相當大的提升能力，可滿足特大型礦井主提升的需要；斜井井筒可作為安全出口，井下一旦發(fā)生透水事故等，人員可迅速從井筒撤離。與立井開拓相比，斜井開拓的缺點是：斜井井筒長，輔助提升能力小，提升深度有限；通風(fēng)路線長、阻力大，管線長度長；斜井井筒通過富含水層、流砂層施工技術(shù)復(fù)雜。對井田內(nèi)煤層埋藏不深，表土層不厚，水文地質(zhì)情況簡單，井筒不需特殊法施工的緩斜和傾斜煤層，一般可采用斜井開拓。根據(jù)自然地理條件、技術(shù)經(jīng)濟條件等因素，綜合考慮石臺煤礦的實際情況：地勢平坦，地面標高平均+33m 左右，煤層埋藏較深；第 11 頁 共 125 頁礦井年設(shè)計生產(chǎn)能力為 2.4Mt/a，為大型礦井。綜上所述，本礦采用立井開拓。（2）主、副井井筒位置的選擇井筒位置的確定原則有利于第一水平的開采，并兼顧其他水平，有利于井底車場和主要運輸大巷的布置，石門工程量少；有利于首采區(qū)布置在井筒附近的富煤階段，首采區(qū)少遷村或不遷村；井田兩翼儲量基本平衡；井筒不宜穿過厚表土層、厚含水層、斷層破碎帶、煤與瓦斯突出煤層或軟弱巖層；工業(yè)廣場應(yīng)充分利用地形，有良好的工程地質(zhì)條件，且避開高山、低洼和采空區(qū)，不受崖崩滑坡和洪水威脅；工業(yè)廣場宜少占耕地，少壓煤；水源、電源較近，礦井鐵路專用線短，道路布置合理。井筒沿井田走向方向的有利位置本井田北部煤層賦存相對穩(wěn)定，南部傾角小，相對平緩，儲量分布不均勻，井筒的有利位置應(yīng)在井田走向的儲量中央，以形成兩翼儲量比較均勻的雙翼井田，可以使井田走向的井下運輸工作量最小，通風(fēng)網(wǎng)路較短，通風(fēng)阻力小。井筒沿井田傾斜方向的有利位置 立井開拓時，本井田中部偏左有大斷層，井筒布置在井田的中央靠上部位，位于斷層稍右側(cè)。有利于礦井初期開采的井筒位置礦井應(yīng)盡快達產(chǎn)，使井筒布置在第一水平的位置最優(yōu)。盡量不壓煤或少壓煤合理布置井筒第 12 頁 共 125 頁確定井筒位置，要充分考慮少留井筒和工業(yè)廣場保護煤柱。因為本井田內(nèi)無主要鐵路，并不需留設(shè)保護煤柱。為了減少工業(yè)廣場所壓煤柱，將斷層煤柱和工業(yè)廣場煤柱合并考慮，并且保證在井田走向的中央。傾向的中央靠上部位。地質(zhì)及水文地質(zhì)條件對井筒布置的影響要保證井筒、井底車場及硐室位于穩(wěn)定的圍巖中，應(yīng)使井筒盡量不穿過或少穿過流沙層、較大的含水層、較厚沖積層、斷層破碎帶、煤與瓦斯突出煤層、較軟煤層及高應(yīng)力區(qū)。本礦井礦井涌水量與地表水無水力聯(lián)系，斷層導(dǎo)水性弱。本礦井水文地質(zhì)條件屬于以裂隙巖層充水為主的簡單類型。井口位置應(yīng)便于布置工業(yè)場地井口附近要布置主、副生產(chǎn)系統(tǒng)的建筑物及引進鐵路專用線。為了便于地面系統(tǒng)間互相聯(lián)接，以及修筑鐵路專用線與國家鐵路接軌，要求地面平坦，高差不能太大，專用線短，工程量小及有良好的技術(shù)條件。（3）風(fēng)井位置的選擇本井田煤層賦存條件比較好，屬于緩傾斜煤層，第一水平首采區(qū)采用帶區(qū)式開采，其它部分采用采區(qū)式開采。由于井田走向較長，7.75km ，故采用兩翼對角式通風(fēng)，在西部和北部各開風(fēng)井，煤層埋藏較淺，淺部風(fēng)井深度不超過 100m，費用不高，方案可行。故在設(shè)計中采用兩翼對角式通風(fēng)，西翼風(fēng)井服務(wù)第一、二水平的中南部。北翼風(fēng)井服務(wù)第一、二水平的北翼，南翼下一水平的通風(fēng)通過一段回風(fēng)平巷與西風(fēng)井相連。風(fēng)井井口位置的選擇，應(yīng)在滿足通風(fēng)要求的前提下，與提升井筒的貫通距離最短，并利用各種煤柱以減少保護煤柱的損失。中央風(fēng)井布置在井田邊界之外，不留煤柱；另外將南翼風(fēng)井布置在難以開采的三角煤區(qū)，且利用一部分邊界煤柱，從而減少了煤柱損失。4.1.2 工業(yè)廣場的位置、形狀和面積的確定工業(yè)場地的選擇主要考慮以下因素：（1）盡量位于儲量中心，使井下有合理的布局；第 13 頁 共 125 頁（2）占地要少，盡量做到不搬遷村莊；（3）盡量布置在地質(zhì)條件較好的區(qū)域，同時工業(yè)場地的標高要高于最高洪水位；（4）盡量減少工業(yè)廣場的壓煤損失。根據(jù)以上原則和本礦井的實際情況，工業(yè)廣場與主副井筒布置位置相同，其面積及保護煤柱的大小詳見第二章第三節(jié)內(nèi)容，工業(yè)廣場面積20104m2，定為 400m500m 的矩形。4.1.3 開采水平的確定本礦井煤層露頭標高為-17m，煤層埋藏最深處達 -900m，垂直高度達833m，因此必須采用多水平開采，根據(jù)煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范 規(guī)定，緩傾斜、傾斜煤層的階段垂高為 200350m，根據(jù)本礦井的實際條件，結(jié)合階段斜長考慮，決定一水平煤層的階段垂高選為 250m 左右，二水平煤層的階段垂高選為 300m 左右，一水平煤層的階段垂高選為 300m 左右。4.1.4 井底車場和運輸大巷的布置（1）運輸大巷的布置由于運輸大巷要為上下水平的開采服務(wù)以及本煤層厚度為 10m，為便于維護和使用，且不受煤層開采的影響，水平大巷布置在距煤層底板 30m處的細砂巖中。第一、二水平巖層大巷其優(yōu)點是巷道維護條件好，維護費用低，巷道施工能夠按要求保持一定方向和坡度；在開采上下水平時，可以跨大巷開采，不留保護煤柱，減少煤柱損失，便于設(shè)置煤倉。（2）井底車場的布置由于井底車場一般要為整個礦井服務(wù)，服務(wù)時間較長，故要布置在較堅硬的巖層中。本礦井布置位置可以選擇在煤層頂板或者煤層底板中。煤層頂板為中硬的砂泥巖，底板為堅硬的中細砂巖。后者相對于前者維護費用較低，但對于不同的開拓方案還需進行技術(shù)與經(jīng)濟比較，以選擇最優(yōu)方案。4.1.5 礦井開拓延伸及深部開拓方案本礦井開拓延伸可考慮以下二種方案：立井延伸；雙暗斜井延伸。第 14 頁 共 125 頁雙立井延伸：采用雙立井延伸時可充分利用原有的各種設(shè)備和設(shè)施，提升系統(tǒng)單一，轉(zhuǎn)運環(huán)節(jié)少，經(jīng)營費低，管理較方便。但采用這種方法延伸時，致使井筒需打在煤層較深處，增大井筒的保護煤柱量。同時，該方法使原有井筒同時擔任生產(chǎn)和延伸任務(wù)，施工與生產(chǎn)相互干擾，立井接井時技術(shù)難度大，礦井將短期停產(chǎn)；延伸兩個井筒施工組織復(fù)雜，為延伸井筒需要掘進一些臨時工程，延伸后提升長度增加，能力下降，可能需要更換提升設(shè)備。暗斜井延伸：采用兩個暗斜井延伸時，原有井筒的位置，水平的劃分，上山或下山開采都不受太大影響。暗斜井立井內(nèi)鋪設(shè)膠帶輸送機，系統(tǒng)較簡單且生產(chǎn)能力大，可充分利用原有井筒能力，同時生產(chǎn)和延伸相互干擾少。其缺點是增加了提升、運輸環(huán)節(jié)和設(shè)備，通風(fēng)系統(tǒng)較復(fù)雜。4.1.6 開采順序本井田開采順序為先采第一水平，再采第二、三水平；采區(qū)開采順序：采用采區(qū)前進式，即由井筒向井田邊界推進；采區(qū)內(nèi)回采順序：采用后退式，即由采區(qū)邊界向采區(qū)上山推進。4.1.7 方案比較根據(jù)以上分析，提出以下四種方案，如圖 4-1 所示第 15 頁 共 125 頁第 16 頁 共 125 頁（1）三水平開采，立井井筒位于-280 煤層處，底板車場，主副暗立井延伸第二水平，水平標高-500，石門到達大巷，雙暗斜井延伸到三水平，水平標高-800。 （以下各方案各水平標高與方案一相同）（2）三水平開采，立井井筒位于-280 煤層處，主副暗立井延伸第二水平；主副暗立井延伸第三水平（3）三水平開采，井筒位置改變，一水平仍位于-280 水平煤層處，車場位于底板巖石中；二、三水平雙暗斜井延伸。（4）三水平開采，井筒位于-280 水平煤層處，石門到達大巷；主副暗立井延伸第二水平；主暗斜井延伸，副暗立井眼神到三水平。（1）技術(shù)比較方案一和三主要區(qū)別在于二水平用斜井還是立井延伸，方案三和四在一二水平延伸方案相同，比較三水平暗立井延伸和暗斜井延伸的區(qū)別。四個方案的粗略經(jīng)濟比較如下表第 17 頁 共 125 頁表 4-1 方案 1 和方案 2 的粗略比較方案項目方案 1 方案 3立井開鑿 2220300010-4=132 暗斜井延伸 2600115010-4 =264井底車場 100090010-4=90 斜井車場 40090010-4=36石門開鑿 27580010-4=22基建費/萬元小計 244 小計 300一水平立井提升1.2*（5645.16+3938.51）0.70.22=1771.06二水平暗斜井提升1.2（5645.16+3938.51）0.60.9=6210.22一水平石門運輸1.212771.30.2250.8=2758.59立井（斜井）排水329.52436534.130.0630.127=1870.053二水平石門運輸1.2（5645.16+3938.51）0.050.9=517.52立井排水329.22436534.130.1525=1500.96生產(chǎn)費/萬元小計 6548.14 小計 8080.27費用/萬元 7036.14費用/萬元 6810.21總計百分率 103.32% 百分率 100%表 4-2 方案 2 和方案 4 的粗略比較方案項目 方案 2 方案 4基建費/萬元三水平主立井開掘300300010-4=90三水平主暗斜井開掘2912300010-4=585第 18 頁 共 125 頁石門開鑿 27580010-4=22 上下斜井車場 (300+500)90010-4 =72小計 90 小計 657三水平立井提升1.23938.510.30.6=850.72三水平暗斜井井提升1.23938.510.60.45=1276.08石門運輸1.23938.512010.25=1181.55立井排水329.42436534.130.1525=1501.88立井（斜井）排水329.42436534.130.0630.12710-4=1871.19生產(chǎn)費/萬元小計 3534.15 小計 3147.27費用/萬元 7158.29費用/萬元 6473.11總計百分率 110.59% 百分率 100.00%余下的 3、4 方案均屬技術(shù)上可行，水平服務(wù)年限也都符合要求。因此，兩方案還需要通過具體的經(jīng)濟比較，才能確定其優(yōu)劣。（2）開拓方案經(jīng)濟比較第 2、第 3 方案有差別的建井工程量、生產(chǎn)經(jīng)營工程量、基建費、生產(chǎn)經(jīng)營費和經(jīng)濟比較結(jié)果，分別計算匯總于下列表中：表 4-3 建井工程量方案三 方案四工程 量 工程 量 小計 工程量 工程 量 小計初期 主井井筒 313 20 333 313 20 333副井井筒 313 5 318 313 5 318井底車場 1000 0 1000 1000 0 1000運輸大巷 5900 0 5900 5900 0 5900主石門 0 0 0 1000 0 1000后期 二水平主井井筒 600 0 600 220 0 220二水平副井井筒 600 0 600 220 0 220第 19 頁 共 125 頁三水平主井井筒 1015 0 1015 1015 0 1015三水平副井井筒 1015 0 1015 300 0 300井底車場 2000 0 2000 2800 0 2800運輸大巷 3000 3000 3000 3000主石門 0 0 0 1000 0 1000表 4-4 基建費用表方案三 方案四工程量 單價 費用 工程量 單價 費用初期 立井井筒 333 3000 99.9 333 3000 99.9副井井筒 318 3000 95.4 318 3000 95.4井底車場 1000 900 90 1000 900 90主石門 0 0 0 1000 800 80運輸大巷 5900 800 472 5900 800 472小計 757.3 837.3后期 二水平主井井筒 600 1050 63 220 3000 66二水平副井井筒 600 1150 69 220 3000 66三水平主井井筒 1015 1050 106.58 1015 1050 106.58三水平副井井筒 1015 1150 116.73 300 3000 90井底車場 2000 800 160 2800 800 224運輸大巷 3000 800 240 3000 800 240主石門 0 900 0 1000 900 90小計 755.3 882.58總計 1512.6 1719.9表 4-5 生產(chǎn)經(jīng)營費用方案三 方案四工程量 單價 費用 工程量 單價 費用大巷及石門 一水 平 2107.26 0.7 1475.082二水平 230.0081 1 230.0081第 20 頁 共 125 頁立井二水平 2580.6910.92193.587斜井二水平 4025.140.52012.57小計 2012.57 3898.677表 4-6 生產(chǎn)經(jīng)營工程量方案三工程量 大巷及石門運輸 一水平 二水平 三水平 立井提升 一水平 二水平 三水平 暗斜井 一水平 二水平 1.2 9583.67 0.7 0.5 4025.1414三水平 小計 4025.1414方案四工程量 大巷及石門運輸 一水平 1.2 12771.27 0.275 0.5 2107.2596二水平 1.2 9583.67 0.05 0.4 230.00808三水平 立井提升 一水平 二水平 1.2 9583.67 0.22 1.02 2580.6907三水平 暗斜井 一水平 二水平 三水平 小計 4917.9583第 21 頁 共 125 頁表 4-7 費用匯總表方案三 方案四費用 百分率 費用 百分率初期建井費 757.3 100.00% 837.3 110.56%基建工程費 1512.6 100.00% 1719.875 113.70%生產(chǎn)經(jīng)營費 2012.571 100.00% 3898.677 193.72%總計 4282.471 100.00% 6455.852 150.75%在上述經(jīng)濟比較中需說明以下幾點： 兩方案中，各采區(qū)的劃分與布置類似，故采區(qū)服務(wù)年限及各采區(qū)上山的總開掘長度一樣，兩方案上山開掘費及維護費未進行經(jīng)濟比較。 兩方案由于井筒位置不同，其井筒保護煤柱也不同。方案 3 井筒位置偏于煤層上部，因此方案 4 的煤柱損失將比方案 3 的多，在綜合比較中須考慮到這一點。 綜合比較及結(jié)果：方案 3 的總費用小于方案 4 的總費用，而且方案 4 的井筒位于煤層的上部，工業(yè)廣場在一水平壓煤多于方案 3。此外，考慮到方案 3 斜井運輸，膠帶可直接通往主井井底煤倉，連續(xù)性好。且車場位于底板中，維護較好。三方案的初期投資少。故綜合比較，3 方案優(yōu)于 4 方案。礦井為三個水平，第一水平標高為-280m，第二水平標高為 -500m，三水平標高為-800，三水平均為上山開采，第一水平上山部分為-280m 以上， 1 個階段，階段斜長約 889.7m；第二水平上山部分為 -500-800m，1 個階段，階段斜長約 923.5m；三水平上山-550 以上， 1 個階段，階段斜長約1729.5m。4.2 礦井基本巷道4.2.1 井筒由前章確定的開拓方案可知第一水平主、副井都為立井，在井田西翼上邊界中央斷層煤柱外設(shè)置一個風(fēng)井，在井田北翼露頭線外設(shè)北風(fēng)井。一般來說，立井井筒橫斷面形狀有圓形、矩形兩種，但圓形斷面的立井服務(wù)年限長，承壓性能好，通風(fēng)阻力小，維護費用少及便于施工的特點，因此，主、副立井及南、北風(fēng)井均采用圓形斷面。第 22 頁 共 125 頁（1）主井主井井筒采用立井形式，圓形斷面，凈直徑 5.0m，斷面積 23.76m，井筒內(nèi)裝備一對 12t 的雙箕斗，井壁采用砌碹支護方式。此外，還布置有檢修道，動力電纜，照明電纜，通迅信號電纜，人行臺階等設(shè)施。主井斷面見圖 4-2，主要參數(shù)見表 4-8。（2）副井副井井筒采用立井形式，圓形斷面，凈直徑為 7.0m，斷面積38.48m，井筒內(nèi)裝備一對 1.5t 雙層四車多繩罐籠， 井壁采用砌碹支護方式，井筒主要用于提料、運人、提升設(shè)備，矸石等。采用金屬罐道梁，型鋼組合罐道，端面布置，罐道梁采用通梁式布置方式。副井內(nèi)除裝備罐籠外，還設(shè)有梯子間作為安全出口，并設(shè)有管子道，電纜道。副井井筒斷面見圖4-3，主要參數(shù)見表 4-9。（3）風(fēng)井風(fēng)井位于礦井中央上邊界保護煤柱內(nèi)，備有安全出口。圓形斷面，井筒凈直徑 6.5mm，凈斷面 33.18m，采用預(yù)制管柱支護方式，井壁厚度達400mm，風(fēng)井布置如圖 4-4，主要參數(shù)見表 4-10。（4）風(fēng)速驗算所選定的副井作為進風(fēng)井，南、北風(fēng)井作為出風(fēng)井，其斷面的大小必須符合風(fēng)速要求。由第九章礦井通風(fēng)與安全的風(fēng)速驗算可知，所選的井筒符合風(fēng)速要求。圖 4-2 主井井筒斷面圖第 23 頁 共 125 頁主 井 特 征井 型 40萬 噸井 筒 直 徑井 深基 巖 段 毛 斷 面 積表 土 段 毛 斷 面 積 3.21m5提 升 容 器井 筒 支 護 一 對 t箕 斗凈 斷 面 積 76混 凝 土 井 壁 厚充 填 混 凝 土 厚圖 4-3 副井井筒斷面圖副 井 特 征井 型 40萬 噸井 筒 直 徑井 深基 巖 段 毛 斷 面 積表 土 段 毛 斷 面 積 5.26m317提 升 容 器井 筒 支 護 一 對 t礦 車 雙 層 車凈 斷 面 積 8固 定 車 廂 式 罐 籠混 凝 土 砌 碹 厚 0充 填 混 凝 土 厚