【正文】 同大學(xué)煤炭工程學(xué)院 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 表 12 礦井主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表 序號 項(xiàng)目名稱 單 位 指 標(biāo) 備注 1 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn) 能力 萬 t 120 2 年產(chǎn)量 萬 t 3 日產(chǎn)量 t 3706 4 礦井服務(wù)年限 年 56 5 礦井設(shè)計(jì)工作制度 三八 制 6 年工作天數(shù) d 330 7 日工作班數(shù) 班 3 二 班出煤 8 煤質(zhì) 半亮煤和半暗煤 9 工業(yè)儲(chǔ)量 萬 t 10 可采儲(chǔ)量 萬 t 12 可采煤層 平均 厚度 m 13 煤層傾角 度 0~10 14 煤的容重 t/m3 17 井田面積 km2 19 回采 工作面長度 m 170 21 采煤方法 長壁采煤法 22 頂板管理方法 全部跨落法 23 采煤機(jī)械 滾筒采煤機(jī) 24 工作面支架形式 液壓支架 25 工作面運(yùn)輸機(jī)械 刮板輸送機(jī) 26 順槽運(yùn)煤機(jī)械 皮帶 1000mm 27 大巷運(yùn)煤 皮帶 1000mm 28 掘進(jìn)工作面?zhèn)€數(shù) 個(gè) 2 29 職工在籍總?cè)藬?shù) 人 570 山西大同大學(xué)煤炭工程學(xué)院 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 表 13 勞動(dòng)定員匯總表 序號 工種 出勤人數(shù) 在 崗 系數(shù) 在 崗 人數(shù) 一 井下 生產(chǎn)工人 257 386 地面 生產(chǎn)工人 60 84 原煤 生產(chǎn)工人 小計(jì) 317 470 二 管理及技術(shù)人員 40 40 生產(chǎn)人員小計(jì) 357 510 三 服務(wù)人員 40 40 四 其它人員 20 20 合計(jì) 417 570 山西大同大學(xué)煤炭工程學(xué)院 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 2 礦井開拓與開采 煤層埋藏及開采條件 地質(zhì)構(gòu)造及特征 井田含煤地層包括上煤系大同組及下煤系太原組、山西組 ， 井田位于大同向斜西北翼。 其 地層 類型 為 緩傾斜的單斜構(gòu)造 ， 地層走向 185176。～ 190176。；傾向 95176?！?100176。；傾角 0176。～ 10176。，一般為 3176?！?5176。左右。井田內(nèi) 構(gòu)造受區(qū)域應(yīng)力場所制約， 表現(xiàn)為兩期，燕山運(yùn)動(dòng)構(gòu)造應(yīng)力場為由北西、南東方向擠壓，形成大同向斜，喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)構(gòu)造應(yīng)力場發(fā)生 很 大變化，主要受右旋剪切拉張作用，使原先形成的壓性斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)閺埿?，其表現(xiàn)形式為以小型褶皺構(gòu)造為主， 以 斷裂構(gòu)造及煤層陷落柱 為輔 。 口泉斷裂：南起山陰上神泉，向北東經(jīng)大峪口、鵝毛口、口泉直到振川堡一帶，長約 100km，總體走向北東 30176。，傾向南東。傾角 70176。左右，該斷裂形成于中生代燕山運(yùn)動(dòng)，形成時(shí)鵝毛口村北、南東上盤集寧群麻粒巖仰沖到寒武、奧陶、石炭、二疊及侏羅系地層之上，斷距達(dá) 1500～ 2021m。新生代該斷裂的應(yīng)力場向相反的方向逆轉(zhuǎn)，南東盤下滑近 2021m，據(jù)大地物探資料，該斷裂已下切到距地表 15km，故它應(yīng)屬深大斷裂 竹林寺 —— 麥胡圖逆斷層。總體走向 NW320176。傾向北東，傾角 65～ 70176。，其形成于中生代燕山期，在竹林寺 —— 小站段，北東（上）盤集寧群麻粒巖逆沖到侏羅系云岡組之上，并使云岡組地層發(fā)生倒轉(zhuǎn)，推測斷距大于 1500m。 區(qū)內(nèi)發(fā)育北西、北東向兩組正斷層，其數(shù)量多規(guī)模小，這里不再敘述。 井田中經(jīng)本次勘探經(jīng)綜合研究發(fā)現(xiàn)陷落柱有 2 個(gè)。在平面上呈點(diǎn)式陷落，沒有延長， 在相 鄰剖面上沒有對應(yīng)位置，無規(guī)律。這一特征在煤層底板等高線圖上反映清淅。 XL1：位于 主斜井東側(cè) 600m 左右， 為一長 800m，寬 650m 的 橢 圓形，推測落差山西大同大學(xué)煤炭工程學(xué)院 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 80～ 100m,面積約 565109m2。 XL2：位于 井田西南角， 長軸方向近 南北 向，長 350m,寬 270m，面積約 87920m2，落差約 30～ 80m。 煤層及煤質(zhì) 井田含煤地層包括上煤系大同組及下煤系太原組、山西組。 現(xiàn) 主要開發(fā)上煤系大同組的煤。 煤層 內(nèi)所產(chǎn)煤炭煤質(zhì)一般 為半亮煤和半暗煤。煤巖組分以亮煤、半亮煤為主，暗煤少量。呈 現(xiàn) 玻璃 —油脂光澤，線理 —條帶狀結(jié)構(gòu)，條痕呈 現(xiàn) 黑褐色，硬度 一般 在 2以下，性脆易碎，斷口呈 現(xiàn) 參差狀、階梯狀，內(nèi)生裂隙較發(fā)育。煤層因煌斑巖侵入受接觸變質(zhì)作用的影響，煤層在接觸帶上下盤常 常伴 有矽化 現(xiàn)象 ，致使煤層 從本質(zhì)上發(fā)生變化，色澤、光澤變暗，硬度增大，結(jié)構(gòu)、構(gòu)造變的模糊 ，內(nèi)生裂隙、外生裂隙相互交錯(cuò)，方解石脈體充填。煤層原煤水分（ Mad）含量由 %～ %，平均 %，煤層原煤灰分（ Ad）含量由 %～ %，平均 %，煤層浮煤 揮發(fā)分（ Vdaf）%～ %，平均 %。 礦井主要災(zāi)害因素及安全條件 煤層直接頂板北西部以煌斑巖為主，砂巖次之，東南部則以泥巖、砂質(zhì)泥巖為主，底板北西部以煌斑巖、泥巖為主，粘土巖、砂質(zhì)泥巖次之，東南部則以砂巖、砂質(zhì)泥巖為主，泥巖次之。頂板以較堅(jiān)硬巖為主，間夾厚度達(dá) 10 余米的軟巖，對巖體穩(wěn)定性有影響。底板為堅(jiān)硬巖，間夾較堅(jiān)硬巖 ,巖體穩(wěn)定。煤層頂板 RQD 值由 ～ ％，屬巖體完整性差 ——巖體較完整，質(zhì)量等級為 Ⅱ —Ⅳ 級；底板 RQD 值由 ～ 100％，屬巖體中等完整 ——巖體完整，質(zhì)量等級為 Ⅰ —Ⅲ 級。可采煤層瓦斯含量： CH4 為～ ，平均 ； CO2為 0～ ml/g，平均 ml/g； N2為 ～ ml/g，平均 ml/g； C2C8為 0～ ml/g，平均 ml/g。煤層火焰長度 0～山西大同大學(xué)煤炭工程學(xué)院 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 200mm，抑制煤塵爆炸最低巖粉用量為 0～ 75%，受巖漿侵入的影響，在其內(nèi)外接觸帶近側(cè)之煤層已不同程度地發(fā)生了接觸變質(zhì)，火焰長度為零，不具爆炸性，而遠(yuǎn)側(cè)仍具有較強(qiáng)的爆炸危險(xiǎn)性。區(qū)內(nèi)煤層的煤化程度低，煤中絲質(zhì)組分含量高，存在著自燃的內(nèi)在因素。從山西省煤炭地質(zhì)研究所檢驗(yàn)報(bào)告 結(jié)果看：吸氧量 ，自燃等級為 Ⅰ 級，煤的自燃傾向性為容易自燃。自燃發(fā)火期為 6 個(gè)月。據(jù)本區(qū)全部鉆孔簡易測溫統(tǒng)計(jì)分析，所有鉆孔中孔內(nèi)溫度較穩(wěn)定，平均從 80m 處開始進(jìn)入增溫區(qū)，隨著測量深度加深井溫值逐步升高，井溫梯度變化在淺部較小，在深部井溫梯度變化較大，以 80m 處為分界點(diǎn)，各鉆孔井溫梯度變化范圍為 ～ ℃ /100m,地溫梯度平均為 ℃ /100m，不大于臨界的 3℃ /100m，不屬于地溫異常區(qū) 。 礦井開拓系統(tǒng) 井田境界 本次設(shè)計(jì)的井田西北邊界屬自然邊界，并為煤層露 頭，其余邊界是根據(jù)服務(wù)年限和生產(chǎn)能力圈定的，故形狀較規(guī)則。井田東西長 ，南北寬 ，井田面積 ，開采深度由 360m~680m， 塊段煤層水平投影面積 m2 。 井田范圍 初步確定，并 由下列 5 個(gè)坐標(biāo)點(diǎn) 連線圈定： 表 21 井田邊田拐點(diǎn)坐標(biāo)表 緯 距（ X） 經(jīng) 距 （ Y） 1 X＝ Y＝ 2 X＝ Y＝ 3 X＝ Y＝ 4 X＝ Y＝ 5 X＝ Y＝ 山西大同大學(xué)煤炭工程學(xué)院 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 儲(chǔ)量、設(shè)計(jì)能力 、 服務(wù)年限 及 工作制度 店考煤礦井田全境平均煤厚為 ， 塊段煤層水平投影面積 即井田有效面積為 m2（已除去區(qū)域內(nèi)兩塊陷落柱所占面積）。店考煤礦 井田內(nèi)各主要可采煤層厚度變化不大， 煤層產(chǎn)狀平緩且分布 均勻， 故 資源儲(chǔ)量估算方法采用 水平投影 地質(zhì)塊段法。計(jì)算公式： Q=S H D （ 21） 式中： Q—— 礦井設(shè)計(jì) 資源儲(chǔ)量 （ t）； S—— 塊段水平面積 ( 2m )； H—— 塊段平均厚度 (m)； D—— 煤層平均視密度 ( 3/mt )，取 3/mt 。 計(jì)算得 本煤田總資源儲(chǔ)量為 萬 噸 。礦井設(shè)計(jì)可采資源儲(chǔ)量 的計(jì)算方法 為礦井設(shè)計(jì)資源儲(chǔ)量 減去工業(yè)場地、井筒、主要巷道等 地的 保護(hù)煤柱煤量后乘以 綜采 率得到的資源儲(chǔ)量 。 N = Q – P(設(shè)計(jì)可采資源儲(chǔ)量 =設(shè)計(jì)資源儲(chǔ)量 – 永久煤柱損失 )。各類煤柱 需滿足 《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》 中 的規(guī)定 ： 主要巷道兩側(cè)各留 35m、巷間煤柱 留 20m、采區(qū)邊界煤柱 留 20m。礦井采區(qū)的綜采率中厚煤層取 80%。則最終 該礦 井 設(shè)計(jì)可采 資源 儲(chǔ)量為 萬 噸 。 店考煤礦 煤層賦存條件好，煤質(zhì)優(yōu)良，地質(zhì)構(gòu)造簡單， 根據(jù)本井田煤層賦存條件、資源儲(chǔ)量、開采技術(shù)水平 及裝備條件 、煤炭 運(yùn)輸 條件和市場 需求 等因素綜合分析，本井田適合建設(shè) 中型 礦井。 經(jīng)過技術(shù)分析比較后，確定礦 井生產(chǎn)能力為 。 )( KAZT ?? （ 22） 式中： T—— 服務(wù)年限 (a)； Z—— 設(shè)計(jì)可采資源儲(chǔ)量 (Mt)； A—— 設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 (Mt/a)，取 ； 山西大同大學(xué)煤炭工程學(xué)院 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 K—— 儲(chǔ)量備用系數(shù)，取 。 最終計(jì)算得： 礦井服務(wù)年限 為 56a。 設(shè)計(jì)該礦井年工作日為 330 天，每日三班作業(yè)，每班作業(yè)時(shí)長 6 小時(shí)，兩班采煤一班檢修，日凈提升時(shí) 間為 16h。 井田開拓方案 影響礦井開拓部署的因素很多，如下做 出 簡單 的 列舉： 1)積極響應(yīng)有關(guān)煤炭工業(yè)生產(chǎn)的技術(shù)政策，努力做到多出煤、早出煤、出好煤、成本低、效率高的生產(chǎn)要求。在保證生產(chǎn)可靠和安全的條件下，生產(chǎn)系統(tǒng)要做到完善、有效、可靠，盡量減少巖石巷道工程量，多做煤巷，減少開拓工程量，尤其是減少項(xiàng)目初期建設(shè)工程量，節(jié)約基建投資，加快礦井投產(chǎn)時(shí)間； 2)必須嚴(yán)格按照有關(guān)煤礦安全生產(chǎn)的規(guī)定操作，建立安全高效的通風(fēng)系統(tǒng)，為井下創(chuàng)造良好的生產(chǎn)條件，減少巷道維護(hù)工程量，使主要巷道始 終保持良好狀態(tài)； 3)合理集中部署，盡可能的簡化生產(chǎn)系統(tǒng)、避免生產(chǎn)分散； 4)積極選用當(dāng)前國家先進(jìn)的生產(chǎn)工藝 和設(shè)備； 5)在合理的安全條件下，盡可能的 減少煤炭損失 ； 6)井田的地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜與否，工業(yè)廣場的位置、井筒形式的選擇、井田面積的大小 以及通風(fēng)線路的長短等等都對井田開拓的部署有著相當(dāng)?shù)挠绊憽? 通過對以上因素的綜合考慮，最終 確定 本設(shè)計(jì) 井田采用 主 斜 副 立 混合 的 開拓方式。 結(jié)合井田形狀及煤層賦存條件，對井下開拓巷道布置提出了兩個(gè)具有代表性的井田開拓方案， 對比 分述如下： 山西大同大學(xué)煤炭工程學(xué)院 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 方案一： 初期在選定的 礦井工業(yè)場地布置有三 個(gè)井筒 ： 主副斜井、中央回風(fēng)立井。 主斜井：傾角 17176。，凈寬 ，凈斷面 ，井口標(biāo)高 +，井底標(biāo)高+，斜長 ，擔(dān)負(fù)礦井的煤炭提升任務(wù)，鋪設(shè)臺(tái)階，兼 作 礦井進(jìn)風(fēng)井和安全出口。 副斜井：傾角 17176。，凈寬 ，凈斷面 ，井口標(biāo)高 +，落底于主采煤層，井底標(biāo)高 +，斜長 ，裝備軌道礦車，擔(dān)負(fù)礦井重、大件設(shè)備及長材 料 下放等提升任務(wù)， 同時(shí)擔(dān)負(fù) 人員及矸石輔助提升任務(wù) ， 鋪設(shè)臺(tái)階、扶手，兼作 礦井進(jìn)風(fēng)井 和安全出口。 中央回風(fēng)立井：凈直徑 ，凈斷面 ，井口標(biāo)高 +，井底標(biāo)高 +，垂深 ，擔(dān)負(fù)礦井的回風(fēng)任務(wù)，裝備梯子間，兼 作 礦井安全出口。 結(jié)合井筒落底位置、各煤層可采范圍 ， 全井田只布置一組大巷。各巷道中心線間距 35m，全井田按開采水平均劃分了 3 個(gè)采區(qū) ， 首采區(qū)為 一采區(qū) 。礦井通風(fēng)方式采用機(jī)械抽出式通風(fēng)，通風(fēng)系統(tǒng)采用中央并列式。礦井煤炭運(yùn)輸采用膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸方式，輔助運(yùn)輸采用軌道礦車運(yùn)輸方式。 方案二： 初期 在選定的礦井工業(yè)場地布置有三個(gè)井筒 ： 主斜井、副立井、中 央回風(fēng)立井。 主斜井：傾角 17176。，凈寬 ，凈斷面 ，井口標(biāo)高 +，井底標(biāo)高+，斜長 ，擔(dān)負(fù)礦井的煤炭提升任務(wù)，鋪設(shè)臺(tái)階，兼 作 礦井進(jìn)風(fēng)井和安全出口。 副立井凈直徑 ，凈斷面 ，井口標(biāo)高 +，井底標(biāo)高 +，垂深 ，裝備罐籠，擔(dān)負(fù)礦井重、大件設(shè)備及長材 料 下放等提升任務(wù) ，兼 作 礦井進(jìn)風(fēng)井和安全出口。 中央回風(fēng)立井：凈直徑 ，凈斷面 ，井口標(biāo)高 +，井底標(biāo)高 +， 垂深 ，擔(dān)負(fù)礦井的回風(fēng)任務(wù)，裝備梯子間，兼 作 礦井安全出口。 全井田按開采水平均劃分了 3 個(gè)采區(qū)，礦井通風(fēng)方式采用機(jī)械抽出式通風(fēng)，通風(fēng)山西大同大學(xué)煤炭工程學(xué)院 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 系統(tǒng)采用中央并列式。礦井煤炭運(yùn)輸采用膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸方式，輔助運(yùn)輸采用軌道礦車運(yùn)輸方式。 如下就以上兩種 井田開拓方案 進(jìn)行 比較： 方案 一 優(yōu)點(diǎn)： (1)主斜井施工在施工技術(shù)、地面設(shè)施、井筒裝備等方面都比較簡單 ； (2)主副 斜井井口布置在選煤廠工業(yè)場地，生產(chǎn)系統(tǒng) 集中省能。 方案 二 優(yōu)點(diǎn)： (1)井筒工程量相對較小 ； (2)副立 井井筒工程量相對較小，可較早落底，與其他井筒便于盡早在 井底貫通 。 方案 一缺 點(diǎn)： (3)主副 斜井井筒工程量相對較大 ； (4)井筒施工工期長 。 方案