【正文】 7 緒 論 通過大學四年的學習，我 掌握了很多專業(yè)知識，為了能更好的鞏固和運用這些知識，借畢業(yè)設(shè)計這個機會我做了 黑龍江 省 雙鴨山市 集賢 縣 集賢礦新 井設(shè)計，而且我在畢業(yè)實習中也收集到了很多 集賢礦 的資料。本設(shè)計包括通風安全方面、采煤工藝方面、巖石力學方面以及 CAD 制圖方面的知識。本設(shè)計主要是通過繪制礦井的各種圖紙來進行礦井的優(yōu)化設(shè)計，這其中文字部分包括大量的方案比較，以便使設(shè)計更加合理。 8 第 1章 井田概況及地質(zhì)特征 井田概況 集賢 煤礦位于 雙鴨山 市 集賢 城區(qū)下團堡鄉(xiāng)全武營村北約 1km處，井田向南 4km有簡易公路與公路干線相連接，向南到火車站 11km。井田東南約 8km處，有與 鐵路配套的劉家口煤炭集運站，年發(fā)運量 ，該礦到集運站有公路連接。礦井交通十分便利。地勢總趨勢西南高，東北部低，最高點在西南角標高為 ，最低點在東南角 ， 標高為 ，相對高差 123m。沖溝兩壁基巖裸露。地表流水基本匯于溝，向東南流出井田，匯入七里河。日溫差一般在 l8℃~25℃ ，年溫差可達 34℃ 以上，最高氣溫可達 38℃ ，最低氣溫在西部山區(qū)達 46℃ 。年蒸發(fā)量在 2028mm到 2516mm之間，平均為 2351mm左右， 5月初到 7月之間蒸發(fā)量可達 470mm，最大日蒸發(fā)量可高達 30mm。平均每年出現(xiàn)八級以上大風 (風速大于 ／ s)達 25d，風沙日 290d，且多集中于冬春兩季，風向以西北最多，最大風速可達 21m/s。 集賢 礦現(xiàn)有一回 10kV 專用線引自店坪 35kV 站，該站電源引自鋪上220kV 站，鋪上變電站距本礦僅 4km。 地質(zhì)特征 集賢 井田內(nèi)多為黃土覆蓋，在溝谷兩側(cè)出露有上石盒子組地層。本組地層在井田內(nèi)揭露不全。主要為灰 — 深灰色石灰?guī)r 、 白云巖及白云質(zhì)灰?guī)r夾薄層黃綠色泥巖組成。地層中常夾同生角礫巖。井田內(nèi)鉆孔揭露最大厚度為 。根據(jù)鄰區(qū)資料本組厚在 21～ 48m。地層中夾 1～ 3層薄層石灰?guī)r，其中最下一層比較穩(wěn)定，厚度最大10 可達 3m，常含腕足類動物化石。鐵礦層之上為一層品位較高的鋁土巖，最大厚度可達 7～ 8m，中、上部可見～ (12號 )。以灰白色砂巖、灰黑色粉砂巖、泥巖及煤層組成，底部常發(fā)育泥灰?guī)r一層，主要厚煤層賦存本組頂部及底部，按煤及巖性特征可分為上、中、下三段。厚度 27～ 46m，平均 35m。底部發(fā)育泥灰?guī)r一層?？偤穸冗_ 。 中段由 7號煤層頂至 5 號煤層底。中部常發(fā)育 1～ 2 層中粒砂巖，厚 4～ 10m，有時相變?yōu)榧毶皫r或粉砂巖。 上段由 5號煤層底至 K3砂巖，厚 19～ 23m，平均 21m。 二疊系下統(tǒng)山西組 (P1s) 井田內(nèi)厚 82～ 93m，平均 87m。砂質(zhì)泥巖常含菱鐵礦結(jié)核。底界砂巖 (K3)為灰白色粗 — 中粒砂巖，其底部含礫石及煤屑。 二疊系下統(tǒng)下石盒子組 (P1x) 厚約 88m，主要為灰黃色砂巖、灰色、灰黃色粉砂巖及泥巖等組成。與下伏地層成整合接觸。鉆孔揭露的賦存地層最大厚度為 46m，巖性主要為灰黃色砂巖、灰綠色夾紫色粉砂巖，泥巖等組成。 第三系上新統(tǒng) (N2) 深紅色、黑紅色粘土，夾有砂礫及鐵質(zhì)、鈣質(zhì)結(jié)核。 地質(zhì)構(gòu)造 集賢 煤礦井田位于平朔礦區(qū)寧武主向斜西翼南部。該區(qū)地質(zhì)構(gòu)造以向背斜褶曲為主，伴隨少數(shù)中、小型斷裂。其中北部斷層稀少，南部斷裂較為發(fā)育。其中北部一般為 5186。南部一般為 8186。在井田西南角地面出露最大傾角達 45度。 褶曲 ⑴ 、下黑水溝背斜：位于井田西北部下黑水溝南側(cè)，背斜區(qū)內(nèi)延伸約，走向為北東，兩翼傾角平緩，一般為 2186。左右。本 區(qū) 內(nèi)延伸 長約 ，走向約為北東 60186。兩褶曲軸線相隔 ～ ?！?18186。走向為北東 70186。左右。背斜南北西北兩翼在麥地掌溝兩側(cè)均有上石盒子組地層出露。其中南翼靠近 F2逆斷層局部傾角增大達 20186。 斷層 ⑴ 、 集賢 溝正斷層 (F1)：位于井田南部邊緣。傾向南南東，傾角 75186。 12 ⑵ 、 F2逆斷層：位于井田東南部，根據(jù)礦井地質(zhì)資料，在該礦 41號煤14304巷東部北側(cè)及其東側(cè) 403巷道中均見 41號煤斷失，上盤砂巖由北向南推覆于 41號煤層之上，斷面清楚，實測走向北東 80186。落差 12～ 15m。傾向南東，傾角 38186。 ⑷ 、 F4正斷層：位于井田西南邊界外側(cè)，斷層走向與 F1相同，為北東東向，延長約 ，斷層傾向北北西，傾角 78186。 ⑸ 、 F5正斷層 ：位于井田北中部邊緣，地面見上石盒子組地層斷開，斷層走向北東 16186。本區(qū)內(nèi)延長約 140m，落差 5m。延長約 190m。 ⑺ 、 F7正斷層：位于 F6斷層南側(cè)，地面見上石盒子組地層斷開，斷層近南北走向，向西傾斜，傾角 75186。 ⑻ 、 F8逆斷層：位于井田南部邊緣， F2逆斷層南側(cè)，斷層走向北東， 傾向北西。落差約 10m。 ⑼ 、根據(jù) 集賢 煤礦提供的 41 號煤層采掘平面圖，在井下 14503 巷西端，還見有一條小正斷層，該巷道位于 41 號煤層頂部，沿前進方向見煤層斷失，走向北東 45186。落差 2m 左右。 均為 穩(wěn)定 煤 層，從上向下編號為 6號、 7號、 8號，主要可采煤層敘述如下： 6號煤層 位于 5號煤層 之 下 18～ 25m， 煤層平均間距 30m， 為井田內(nèi)賦存厚度最大煤層，結(jié)構(gòu)復雜，具有條帶狀結(jié)構(gòu)，厚 ， 平均厚度達 ,全區(qū)穩(wěn)定可采。煤層在中南部偏厚、北部偏薄。最大厚度 ,平均厚度 ,穩(wěn)定的 全部 可采煤層，頂?shù)装宥酁樯百|(zhì)泥巖 。厚度 在 ～ ，平均厚度 ，屬穩(wěn)定的全部 可采煤層，頂?shù)装宥酁樯百|(zhì)泥巖 。 礦床主要充水含水層分述如下： ⑴ 、上石盒子組裂隙水 該組含水層 離 煤層 較近 ，且靠近較大背斜軸部地段較富水， 從 而成為太原組上段煤層開采的主要充水含水層。該層裂隙水為循環(huán)強烈的近源補給水。 ⑵ 、下石盒子組裂隙水 構(gòu)成本區(qū)基巖風化殼的主要含水層是下石盒子組，主要含水層位為底部的含礫粗砂巖 (K4)和上、中部的 (K5)砂巖帶。 基巖風化殼裂隙發(fā)育，裂隙水的主要補給來自大氣降水的入滲，局部地段受河谷潛水補給。麥地掌礦基巖風化殼補給條件差，富水性差。本層富水性不均勻，為極弱至中等程度， q值 ~。麥地掌礦的中西部靠近下黑水溝向斜部位及下窯礦東部，山西組含水層達到中等富水程度，其余地段富水性較弱。該含水層的流場較大，已超過蘆子溝背斜向北延展，但由于蘆子溝背斜以北受到二鋪煤礦及安太堡露天礦開采疏干影響，則北部流場已無徑流。其主要補給區(qū)，是在礦區(qū)西部的本地層條帶和零星露頭區(qū)段，補給面積很有限。 ⑸ 、奧陶系灰?guī)r (奧灰 )底板巖溶水 主要含水層位是下馬家溝組 (O2x)和亮甲山組 (O1l)。礦區(qū)內(nèi) O2s層較薄 (0～67m)，富水不均勻，富水帶不穩(wěn)定。井田西北部靠近 913孔部位，上石盒子組含水層的富水性局部達到中等程度，將會影響礦井涌水量，但其影響范圍較小。井田其余區(qū)段頂板充水含水層富水程度較弱。 15 牌號及用途 本礦區(qū)內(nèi)的煤層是由高等植物所形成的腐植煤，其肉眼煤巖成份主要是亮煤、暗煤、夾鏡煤絲帶、絲炭較少，黑色光亮內(nèi)生裂隙發(fā)育，質(zhì)脆，黑色條帶狀，層狀結(jié)構(gòu)，其煤巖類型多為光亮型、半亮型和半暗型；鏡下鑒定為煤巖組成多是凝膠物質(zhì)體，色鮮紅以鏡煤煤化物質(zhì)為主樹脂膠體占次要地位，礦物雜質(zhì)多見。凈煤灰分一般在 10％左右，膠質(zhì)層厚度在 ～ ， 粘結(jié)指數(shù) G 在 75～ 85%之間，原煤分析基高位發(fā)熱量為 58006400 千卡規(guī)律，精煤 揮 發(fā)分一般在 32%左右，硫含量在 ～ ％ 之間。 是低硫、低磷的 1/3 焦煤。 16 第 2章 井田境界 儲量 服務(wù)年限 井田境界 集賢 煤礦位于朔州市朔城區(qū)下團堡鄉(xiāng)全武營村北約 1km 處，地理坐標為東經(jīng) ll2176。43?10? ， 井 田 境 界 以 證 號1400000041616 號采礦許可證批準的 7點坐標連線圈定。 ．地質(zhì)條件作為劃分井田境界的依據(jù)． ．安排地面生產(chǎn)系統(tǒng)和各建筑物． ． ，以利于機械化程度的不斷提高． 17 隨著技術(shù)的進步和勘探水 平全面的提高，井田范圍內(nèi)探明儲量會越來越精確 ,可能在更深部發(fā)現(xiàn)可采煤層 ,遠景儲量豐富。 計算標注以《儲量管理規(guī)程》為依據(jù)，公式如下： 塊段儲量 =塊段面積247。 集賢 煤礦的煤層對比可靠，煤層厚度比較穩(wěn)定，傾角較緩，煤層地板起伏不大，構(gòu)造控制基本可靠，無火成巖，水文地質(zhì)條件中等，儲量計算教可靠。 礦井工作制度 生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 18 礦井設(shè)計年工作日為 300 天，每天四班作業(yè)，三班生產(chǎn)，一班準備，每天凈提升時間為 14小時?！?10176。 方案一：建 。 方案三：建 。 表（ 2— 1） 礦井及第一開采水平設(shè)計服務(wù)年限 礦井設(shè)計生產(chǎn)能力 Mt/a 礦井設(shè)計服務(wù)年限 a 第一開采水平設(shè)計服務(wù)年 限 a 煤層傾角 25176。45176。 60～ 70 30～ 35 ～ 50～ 60 25～ 30 20～ 25 15～ 20 ～ 40～ 50 20～ 25 15～ 20 10～ 15 礦井設(shè)計服務(wù)年限公式： Ｔ＝Ｚ ／（ ＡＫ ） 式中： Ｔ —— 礦井設(shè)計可采儲量， Mt Ｚ —— 生產(chǎn)能力， Mt／ a K—— 礦井儲量備用系數(shù)， K＝１ .3～ 礦 井設(shè)計一般取 K=，地質(zhì)條件復雜的礦井及礦區(qū)總體設(shè)計可取 K=，地方小煤礦可取 K= 。 方案一： P＝ Z/AK=297247。（ ） =79年 方案三： P＝ Z/AK=297247。該礦井生產(chǎn)能力為 ，礦井服務(wù)年限為 79年。礦方新開掘的井口位置距現(xiàn)在工業(yè)廣場約 500m，井口地面地形開闊，建后 １ .貫徹執(zhí)行有關(guān)煤炭工業(yè)的技術(shù)政策 ,為多出煤、早出煤、出好煤、投資少、成本低、效率高，創(chuàng)造條件．要使生產(chǎn)系統(tǒng)完善、有效、可靠，在保證生產(chǎn)可靠和安全的條件下減 少開拓工程量，尢其是初期建設(shè)工程量，節(jié)約基建工程量，加快礦井建設(shè)． ２ .合理集中開拓布置，簡化生產(chǎn)系統(tǒng)，避免生產(chǎn)分散，為集中生產(chǎn)創(chuàng)造條件。 ４ .必須貫徹執(zhí)行有關(guān)煤礦安全生產(chǎn)的有關(guān)規(guī)定。 ５ .要適應(yīng)當前國家的技術(shù)水平和設(shè)備供應(yīng)情況，并為采用新技術(shù)，新工藝，發(fā)展采煤機械化，自動化創(chuàng)造條件。 缺點：在自然條件相同時，斜井要比立井長得多；圍巖不穩(wěn)固時，斜井井筒維護費用高，采用絞車提升時，提升速度低，能力小鋼絲繩磨損嚴重，動力消耗大，提升費用高，當井田斜長較大時，采用多段絞車提升，轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)多，系統(tǒng)復雜，更要多占用設(shè)備和人力；由于斜井較長，沿井筒敷設(shè)管路，電纜所需的管線長度較大；斜井通風風路較長，對瓦斯涌出量大的大型礦井，斜井井筒斷面小，通風阻力過大，可能滿足不了通風的要求，不得不另開專用進風或回風的立井并兼做輔助提升；當表土為富含水的沖積層或流砂層時 ,斜井井筒掘進技術(shù)復雜 ,有時難以通過。 立井 煤層賦存深度 200～ 900m，含水砂層厚度 20～ 400m,立井開拓的適應(yīng)性很強，一般不受煤層傾角， 厚度，瓦斯，水文等自然條件限制．技術(shù)上也比較可靠．當?shù)刭|(zhì)條件不利于平硐或斜井開拓時均采用立井開拓方式． 技術(shù)評價：本井田煤層傾角小、傾向長度大、生產(chǎn)能力大、瓦斯涌出量大，22 斜井開拓井筒過長，井筒斷面較小通風較差。 立井一水平加暗斜井與雙立井開拓比較： 立井加暗斜井開拓兼有立井和斜井開拓的優(yōu)點，礦井建井初期選用立井，延伸選用斜井，但這兩種設(shè)計一水平為－ 350m如用斜井在此水平延伸根據(jù)煤層的賦存情況技術(shù)上可行，如 采用立井用石門與井底車場相連，石門過長。故立井一水平加暗斜井技術(shù)上可行。根據(jù)規(guī)定，對技術(shù)可行方案應(yīng)進行經(jīng)濟比較。 開拓方案技術(shù)比較： 方案一和方案二比較，在建井初期相比，所有的投資相等，方案一建井位置與方案二相同，兩方案工業(yè)廣場壓煤量相同，方案一從第一水平用暗斜井開拓，減少二、三水平石門長度，方案二延伸立井井筒和是門工程量大。第一方案大大減少了井筒的長度經(jīng)濟上極其有利。 方案二和方案三比較， 方案三斜井的井口在井田之外，偏離儲量中心，巷道往返量大，相應(yīng)的增加了運輸、提升、排水費用。 綜合上述各種方案的優(yōu)缺點，方案 二 還是比較優(yōu)越。 依據(jù)本井田的儲量分布圖，及剖面圖． 考慮水平劃分及主要巷道布置，確定井口的位置在整個井田的儲量中心 . 23 根據(jù)井田條件和設(shè)計有關(guān)規(guī)定，本井田可劃分 一 個水平 方案一： 一 水平布置 標高：－ 400 方案二： 二 水平布置 標高：－ 270 － 500 開采水平布置的核心問題是 運輸大巷的布置，運輸大巷可有單煤層布置（稱分煤層運輸大巷）分煤組布置（稱分組集中運輸大巷