【正文】 河北工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 39
。 四、井底車場(chǎng)主要巷和硐室支護(hù)形式及支護(hù)材料 井底車場(chǎng)和硐室因斷面較大，服務(wù)年限長(zhǎng)采用料石砌碹或混凝土澆注的支護(hù)形式。一水平井底水倉(cāng)由主、副水倉(cāng)組成， 主水倉(cāng)有效長(zhǎng)度 118m，容量 732m3，副水倉(cāng)有效長(zhǎng)度 78m，有效容量 488，水倉(cāng)清理采用調(diào)度絞車牽引礦人工清理。 主斜井井底煤倉(cāng)為直立圓煤倉(cāng)，一水平為已有，垂深 28m，凈直徑 6m，容量 600 m3，二水平為新建，垂深 30m，凈直徑 6m，容量 660 m3，井底撒煤清理采用調(diào)度絞車牽引礦車完成。調(diào)車方式為自動(dòng)滑行調(diào)車。落底 +830m 二水平 設(shè) 平車場(chǎng)，通過(guò)車場(chǎng)與 二水平一采區(qū)軌道大巷 連接，井底車場(chǎng)主要為輔助運(yùn)輸提升 服 務(wù)，運(yùn)輸量相對(duì)較小，車場(chǎng)形式簡(jiǎn)單，調(diào)車方便。 第 四 節(jié) 采區(qū)劃分 根據(jù)開(kāi)拓布置，礦井采用 兩個(gè) 水平的開(kāi)拓方式，設(shè)計(jì)以 +870m 一 水平開(kāi)采 井田內(nèi) 5號(hào)煤層，劃分為 一 個(gè)采區(qū) ； 設(shè)計(jì)以 +830m二 水平開(kāi)采井田內(nèi) 8號(hào)煤層，劃分為二個(gè)采區(qū)，開(kāi)采順序?yàn)?一 水平一采區(qū)→ 二 水平 一 采區(qū) →二水平二采區(qū) 。 在井底煤倉(cāng)東河北工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 38 200m 處向北沿 8 號(hào)煤層布置一組三條上山，至 吳城局村西，轉(zhuǎn)為東西方向布 置； 西至8號(hào)煤層風(fēng)氧化帶 、 東至 8號(hào)煤層風(fēng)氧化帶，形成二水平二采區(qū)開(kāi)拓系統(tǒng)。即運(yùn)輸大巷、軌道大巷沿 5 號(hào)煤層底板布置，回風(fēng)大巷沿 5 煤層頂板布置。 一水平 主要大巷布置： 在井田南中部一水平井底煤倉(cāng)處，東西方向沿 5 號(hào)煤層布置一組三條大巷，西至風(fēng)氧化帶，東至井田東邊界，形成第一水平 5 號(hào)煤層開(kāi)拓開(kāi)采系統(tǒng)。 5 號(hào)煤層平均厚度 為厚煤層， 8號(hào)煤層平均厚度 為中厚煤層，適合采用綜合機(jī)械開(kāi)采。 第 三 節(jié) 開(kāi)采水平的設(shè)計(jì) 一 、 水平劃分及階段垂高的確定 根據(jù)開(kāi)拓方案， 全井田 采用兩個(gè)水平開(kāi)采，即以 +870m 一 水平開(kāi)采 5 號(hào)煤層，以+830m二水平開(kāi)采 8號(hào)煤層。 副斜井井筒施工及回風(fēng)立井延深采用普通鉆煤法即可，回風(fēng)立井延深。 副斜新建，表土段采用鋼筋混凝土支護(hù)，厚度 500mm，基巖段采用錨噴支護(hù)，厚度150mm。設(shè)梯子間，為礦井的另一個(gè)安全出口。 回風(fēng)立井 (已有 )，凈直徑 5m，凈斷面積 ，垂深至一水平垂深 193m，二水平垂深 253m。至一水平斜長(zhǎng) 637m，至二水河北工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 37 平斜長(zhǎng) 769m，裝備單鉤串車，架空乘人裝置，擔(dān)負(fù)礦井全部輔助提升、人員上下和進(jìn)風(fēng)任務(wù)。凈寬 4m，凈斷面 ，至一水平斜長(zhǎng) 773m，至二水平斜長(zhǎng) 859m，裝備 B＝ 1000mm 的皮帶運(yùn)輸機(jī)，單軌檢修道，擔(dān)負(fù)礦井原煤提升和進(jìn)風(fēng)任務(wù)。三個(gè)井筒均位于現(xiàn)有工業(yè)場(chǎng)地內(nèi)。 2） 經(jīng)濟(jì)比較： 經(jīng)濟(jì)比較（可比部分） 項(xiàng)目名稱 單位 方案 I 方案Ⅱ 數(shù)量（ m） 單價(jià) （元 /m） 金額 （萬(wàn)元） 數(shù)量 （ m） 單價(jià) （ 元 /m） 金額 （萬(wàn)元） 主斜井刷大 m 773 9000 新建副斜井 m 637 12020 回風(fēng)立井刷大 m 110 9000 99 副斜井猴車 套 1 30 合計(jì) 經(jīng)綜合比較：方案 I較優(yōu)越，設(shè)計(jì)推薦方案 I。 缺點(diǎn)： 需刷大兩個(gè)井筒，施工難度大，建井工期長(zhǎng)。 方案Ⅱ： 優(yōu)點(diǎn)： 三個(gè)井筒全部利用。 河北工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 36 缺點(diǎn)： 需新建一個(gè)斜井。 井筒功能單一，主輔運(yùn)輸互不干擾。 根據(jù)煤層賦存情況及各煤層間距，礦井采用兩個(gè)水平開(kāi)采井田內(nèi) 8號(hào)煤層，以一水平開(kāi)采 5 號(hào)煤層，水平標(biāo)高 +910m；以 二水平開(kāi)采 8 號(hào)煤層，水平標(biāo)高 +854m。 副 立 井（已有）圓形斷面，凈直徑 5m，凈斷面 ，裝備一對(duì) 1t 標(biāo)準(zhǔn) 罐 籠，擔(dān)負(fù)礦 井 小型材料設(shè)備提升、人員上下及進(jìn)風(fēng)任務(wù)。 主斜井（已有井筒刷大），傾角 22176。由井底 煤倉(cāng) 東 200m 處沿 8號(hào)煤層向北開(kāi)掘三條上山至吳城局村西，轉(zhuǎn)為東西方向布置 ，西 至 8 號(hào)煤層風(fēng)氧化帶，東至 8 號(hào)煤層風(fēng)氧化帶 ， 形成 二水平三、四 采區(qū)開(kāi)拓開(kāi)采系統(tǒng)。 一水平 ： 三條主要大巷在一水平井底煤倉(cāng)處，東西方向沿 5 號(hào)煤層布置，西至 5號(hào)煤層 風(fēng) 氧化帶，東至井田東邊界， 形成第一水平 5 號(hào)煤層 一、二采區(qū) 開(kāi)拓開(kāi)采系統(tǒng)。 回風(fēng)立井（已有）利用原副立井改造，圓形斷面，凈直徑 5m，凈斷面 ，為礦井 專 用回風(fēng) 井 ，裝備梯子間為礦井的另一個(gè)安全出口。 副斜井（新建）傾角 20176。半圓拱斷面，凈寬 4m，凈斷面積 ，裝備 B=1000mm的大傾角強(qiáng)力膠帶輸送機(jī)、單軌 檢修 道，擔(dān)負(fù)礦井原煤提升、進(jìn)風(fēng)任務(wù)。 利用現(xiàn)有 主 斜井，做兼并重組后主斜井，改造現(xiàn)有副立井做兼 并重組后回風(fēng)立井，在工業(yè)場(chǎng)地內(nèi)新 建 副斜井，兩斜一立的三個(gè)井筒開(kāi)拓全井田。 設(shè)計(jì)提 出 兩個(gè)方案進(jìn)行選擇，現(xiàn)分述如下： 方案 Ⅰ： （斜井開(kāi)拓方案） 根 據(jù)礦井生產(chǎn)規(guī)模、裝備及通風(fēng)安全，為保證大件設(shè)備下放，如利用原有井筒必須刷大兩個(gè)井筒， 而 刷大兩個(gè)井筒，施工難度大、投入費(fèi)用多、施工工期長(zhǎng)。 凈寬 4m， 凈斷面 ，副立井凈直徑 5m，凈斷面 ,回風(fēng)立井凈直徑 3m，凈斷面 7m2。三個(gè)井筒均 落 低于 5 號(hào)煤層，在井田西南部東西方向沿 5號(hào)煤層 布置 三條 主要 大巷，原 45萬(wàn) t/a年礦井開(kāi)拓 系統(tǒng) 已基本完成。 依據(jù)地質(zhì)報(bào)告，礦井地質(zhì)構(gòu)造屬簡(jiǎn)單類型，水文地質(zhì)屬中等。 (4)保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高經(jīng)濟(jì)效益 。 (2)合理利用礦井現(xiàn)有的井巷工程和地 面 設(shè)施，減少整合投資。該工業(yè)場(chǎng)地 面 已有設(shè)施多，也比較寬闊，道路暢通，能滿足兼并重組整合后 120 萬(wàn) t/a 的需要，為了充分利用已有的地面設(shè)施，井 筒 及井下巷道，設(shè)計(jì)確定利用現(xiàn)有工業(yè)場(chǎng)地做為兼并重組后礦井工業(yè)場(chǎng)地。兼并重組前礦井名稱為山西新星煤業(yè)有限公司，為 45 萬(wàn) t/a 生產(chǎn)能力的基建礦井，采用主斜井、副 立 井、回風(fēng)立井三個(gè)井筒開(kāi)掘，現(xiàn)開(kāi)采井田內(nèi) 5 號(hào)煤層，現(xiàn)有的井筒及地 面 設(shè)施、井下巷道是影響礦井開(kāi)拓方式和工業(yè)場(chǎng)地選擇的主要影響因素。 8號(hào)煤層均有爆炸性， 5號(hào)煤層自燃傾向性等級(jí)為 Ⅱ — I類，屬于容易自燃煤層， 8號(hào)煤層自燃傾向性等級(jí)為 I類，屬于容易自燃煤層 ，礦井為低瓦斯礦井。各采（古）空區(qū)未發(fā)現(xiàn)積氣及火區(qū) 。 5號(hào)煤層在井田北東部存在 3處采（古）空區(qū)，其面積為 160517m2，積水量為 。水文地質(zhì)條件屬中等。井田內(nèi)奧灰?guī)r溶水位標(biāo)高為 850m， 8號(hào)煤層在井田兩南部局部低于奧灰?guī)r溶水位，存在局部帶 壓開(kāi)采。 斷矩 10m，井田內(nèi)延伸 450m。 斷矩 18m，井田內(nèi)延伸 290m。 井田內(nèi)發(fā)育 2條 正 斷層，該 2條 正斷 層是開(kāi)掘巷道中發(fā)現(xiàn)的，基本查明了斷層的傾向、傾角、斷距等，地表由于為黃土覆蓋 ，未發(fā)現(xiàn)斷層。向斜兩 翼 產(chǎn)狀較緩，傾角為 37176。 計(jì)算公式： T=ZK/KA 式中： T礦井服務(wù)年限， a； ZK礦井可采儲(chǔ)量，萬(wàn) t； K儲(chǔ)量備用系數(shù)， ； A礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力， 120 萬(wàn) t/a； 第 二 節(jié) 礦井工作制度 礦井年 工作日 330d，每天四班作業(yè)，三班生產(chǎn)，一班準(zhǔn)備，每班工作 6h，每天凈提升時(shí)間為 16h?？刹蓛?chǔ)量為 2752 萬(wàn) t，服務(wù)年限為 年。 礦井保有資源 /儲(chǔ)量為 4631 萬(wàn) t，可采儲(chǔ)量為 2752萬(wàn) t，服務(wù)年限 ，雖然不符合《煤礦工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，但符合山西省兼并重組整合批復(fù)精神，有利于企業(yè)發(fā)展和項(xiàng)目改造，因此礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力確定為 120 萬(wàn) t/a 是可行的。 當(dāng)?shù)V井報(bào)廢時(shí)，預(yù)計(jì)護(hù)巷煤柱損失可回收 50%左右。 )采用垂 直剖面 法計(jì)算保安煤柱。 河北工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 31 井田邊界煤柱留 20m， 8 號(hào)煤層巷道之間留設(shè)煤柱 30m，兩側(cè)留設(shè) 30m，采空區(qū)邊界煤柱留設(shè) 20m,斷 層 煤柱留設(shè) 20m， 風(fēng)氧化帶煤柱 20m， 工業(yè)場(chǎng)地按二級(jí)保護(hù)，井筒按一級(jí)保護(hù)，村莊按三級(jí)保護(hù)，再根據(jù)表土段和基巖段厚度 (表土移動(dòng)角 45176。 礦井設(shè)計(jì)資源 /儲(chǔ)量匯總表 煤層 編號(hào) 工業(yè) 儲(chǔ)量 永久煤柱損失 (萬(wàn) t) 設(shè)計(jì)儲(chǔ)量 井田 邊界 村莊 采空區(qū) 古空區(qū) 斷層 風(fēng)氧化帶 小計(jì) 5 1800 8 合計(jì) 第三節(jié) 井田可采儲(chǔ)量 一 、安全煤柱及各種煤柱的留設(shè)計(jì)算 巷道煤柱按以下公式計(jì)算： f MHS )(1 ?? 式中： S1— 巷道保護(hù)煤柱的水平寬度， m； H— 巷道的最大垂深， 5 號(hào)煤層為 350m， 8 號(hào)煤層為 410m； M— 煤層厚度 m， 5號(hào)煤層 ， 8 號(hào)煤層 ； f— 煤的強(qiáng)度系數(shù)，取 。 式中： K333資源量可信度系數(shù)，取 k= 河北工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 30 礦井工業(yè)資源 /儲(chǔ)量匯總表 煤層編號(hào) 儲(chǔ)量級(jí)別 (萬(wàn) t) 合計(jì) 111b 122b 333(k) 5 1680 296 8 1591 735 合計(jì) 3271 1031 礦井設(shè)計(jì)資源 /儲(chǔ)量 根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，礦井設(shè)計(jì)資源 /儲(chǔ)量應(yīng)從礦井工業(yè)資源 /儲(chǔ)量中扣除井田境界煤柱、村莊保護(hù)煤柱、 斷 層 煤柱 區(qū)、 風(fēng)氧化帶煤柱、 采空區(qū)隔離煤柱后所得資源 /儲(chǔ)量。 地質(zhì)保有資源 /儲(chǔ)量 通過(guò)本次資源 /儲(chǔ)量估算， 井田內(nèi)批采的 8號(hào)煤層 保有資源儲(chǔ)量 4631萬(wàn) t,其中探明的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)儲(chǔ)量（ 111b）為 3271萬(wàn) t， 控制的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)儲(chǔ)量 (122b)為 1031萬(wàn) t，推斷的內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)資源量 (333)為 329萬(wàn) t。采用具體指標(biāo)為： 河北工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 29 最低可采厚度： (傾角小于 25176。 第二節(jié) 井田工業(yè)儲(chǔ)量 根據(jù)采礦許可證及地質(zhì)報(bào)告，本礦批準(zhǔn)開(kāi)采 48號(hào)煤層， 本井田范圍內(nèi)可采煤層為 10號(hào)煤層， 其 中 8號(hào)煤層為批準(zhǔn)開(kāi)采煤層， 10號(hào)煤層為未批準(zhǔn)開(kāi)采煤層，故本次只估算了 10號(hào)煤層的資源 /儲(chǔ)量。 河北工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 28 第 二 章 井田 境界和儲(chǔ)量 第一節(jié) 井田境界 根據(jù)山西省國(guó)土資源廳 2020 年 11 月為該礦換發(fā)的 C1400002020202020203575 號(hào)采礦許可證，井田面積為 ，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 120 萬(wàn)噸 /年，批準(zhǔn)開(kāi)采 48 號(hào)煤層 。 綜上所述，本區(qū)主采煤層 8號(hào)瓦斯均不高，為低瓦斯礦井，煤層埋藏深度是控制煤層瓦斯含量的一個(gè)主要因素，這是由于隨煤層埋深增大，煤層本身及圍巖的透氣性降低，使得煤中瓦斯難以往外運(yùn)移、排放，從而使瓦斯保存富集。 2020 年該礦委托煤炭科學(xué)研究總院撫順?lè)衷鹤隽恕渡轿魇》缴娇h裕豐煤礦煤礦瓦斯涌出量預(yù)測(cè)》報(bào)告 (未批復(fù) )，裕豐煤礦在年產(chǎn)量 450kt 條件下 ,采用分源 預(yù)測(cè)法預(yù)測(cè)礦井平均相對(duì)瓦斯涌出量為 ,最大相對(duì)瓦斯涌出量預(yù)測(cè)值為 ；平均絕對(duì)瓦斯涌出量為 ，最大絕對(duì)瓦斯涌出量預(yù)測(cè)值為 。 河北工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 27 8 號(hào)煤層瓦斯含量成分表 煤層號(hào) 甲烷含量（ ml/） 瓦斯成分（ %） CH4 CO2 N2 C2C8 8 微 量 井田現(xiàn)開(kāi)采 5 號(hào)煤層，根據(jù)山西省煤炭工業(yè)局文件晉煤安發(fā)（ 2020） 88 號(hào)《關(guān)于呂梁市 2020年度 30萬(wàn)噸 /年及以上煤礦礦井瓦斯等級(jí)和二氧化碳涌出量鑒定結(jié)果的批復(fù)》礦井瓦斯等級(jí)鑒定結(jié)果為：礦井 CH4 絕對(duì)涌出量 ， CO2 絕對(duì)涌出量； CH4相對(duì)涌出量 ， CO2相對(duì)涌出量 。頂板砂質(zhì)泥巖的抗壓強(qiáng)度，抗剪強(qiáng)度為 ；底板的抗壓強(qiáng)度 ，抗剪強(qiáng)度為。頂板石灰?guī)r的抗壓強(qiáng)度 ，抗剪強(qiáng)度 ；底板泥巖的抗壓強(qiáng) 度 ，抗剪強(qiáng)度為。根據(jù)鉆孔勘探資料及該礦揭露 煤層掌握資料敘述如下： 5號(hào)煤層 頂、底板均為泥巖，頂板抗壓強(qiáng)度為 ，抗剪強(qiáng)度為 ，底板抗壓強(qiáng)度為 。井田開(kāi)采時(shí)，各煤層頂、底板均不易管理，生產(chǎn)中一定要加強(qiáng)支護(hù)，保證礦井安全生產(chǎn)。 頂?shù)装鍡l件 井田內(nèi)構(gòu)造簡(jiǎn)單，為一背、向斜構(gòu)造。 地溫地壓 本區(qū)地溫梯度小于 3℃ /100m，屬地溫正常 區(qū)。 煤的自燃傾向性 據(jù) 補(bǔ)充勘探 ZK1 ZK1 ZK14 號(hào)鉆孔中所取樣品分析結(jié)果及井下工作面檢測(cè)報(bào)告：5 號(hào)煤層煤的吸氧量為 ，自燃傾向性等級(jí)為Ⅱ Ⅰ類，屬于容易自燃煤層。 煤 類 劃分采用《中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) “中國(guó)煤炭分類 GB2020”》進(jìn)行。 10 號(hào)煤層屬中灰 — 高灰、低硫 — 中高硫、高熱值 — 特高熱值的焦煤與瘦煤。 煤質(zhì)及工業(yè)用途評(píng)價(jià) 綜上所述 ， 根據(jù)各層煤的物理性質(zhì)、化學(xué)成分、工藝性能及煤 類 ，本井田所蘊(yùn)藏的煤炭資源， 5 號(hào)煤層屬低灰 — 高