裝配圖采煤畢業(yè)設(shè)計(jì)

裝配圖采煤畢業(yè)設(shè)計(jì),裝配,采煤,畢業(yè)設(shè)計(jì) I 摘 要 本設(shè)計(jì)新井為大雁礦區(qū)四礦 1.2Mt/a 的新井設(shè)計(jì)，共有 4 層設(shè)計(jì)可采煤層， 平均總厚度為 8m。設(shè)計(jì)井田的可采儲(chǔ)量為 95.76Mt，服務(wù)年限為 57a。劃分二 個(gè)水平開采。井田平均走向長(zhǎng) 3.26km，平均傾斜長(zhǎng) 5.0km，煤層平均傾角 6.7°，屬于緩傾斜煤層。 本設(shè)計(jì)礦井采用雙立井的開拓方式，集中大巷布置方式。共劃分 8 個(gè)帶區(qū)， 其中首帶區(qū)為二個(gè)，達(dá)產(chǎn)工作面一個(gè)。本設(shè)計(jì)帶區(qū)為東一帶區(qū)，大巷裝車式下 部車場(chǎng)，綜合機(jī)械化采煤。年工作日為 330d，采用“四、六”式工作制，工 作面長(zhǎng)為 200m，每刀進(jìn)度為 0.8m，每日割九刀。 提升設(shè)備為主井采用箕斗提升，副井采用罐籠提升。 由于井田傾斜長(zhǎng)度較大，且為緩傾斜煤層，以及煤層地質(zhì)條件等因素影響， 決定本井田內(nèi)全部采用傾斜長(zhǎng)壁采煤法開采。 由于本人知識(shí)有限，缺乏一定的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)。因此，本設(shè)計(jì)中難免會(huì)出現(xiàn)一 些問(wèn)題，請(qǐng)各位專家老師不吝指正。 關(guān)鍵詞 可采儲(chǔ)量 采煤工藝 傾斜開采 聯(lián)合開采 聯(lián)合開拓 II Abstract The task of this design is to construct a 1.2million tons new shaft for Dayan of the four Administration.This mine has four minable Coal Seam,and its average thickness is 8 meters.Designed field of minable capacity is95.76lion tons. It can adapt for 57ars, and is divided into one levels. Average alignment in farmland in well lengthways 3.26km average slant lengthways 5.0km average rake angle in coal seam 6.7°, belong to the the slant the coal seam. This mine shaft is applied to double indined shaft development method; Layout of gathing gallergand mining district eross heading; The well farmland turns to is divided into totally 8 adopt the synthesis mechanization mining coal and one worked faces. This worked face is east worked face, words 330 days every year. Adapt “four-six” work situation, work face is 200ters length of circle is 0.8meters, and times is nine one day. Because the well farmland slant length is bigger, and incline the coal seam for the , and coal seam geology conditionetc. factor effects, deciding this well farmland inside the complete adoption slant. Because my limit working ability and time. There must be lots of faults in this design. I plead with dirextors point them out and redify it, and I will accept it sincerely and humblely. Key words Recoverable reserves The technology of coal mining Adoption slant Unites to mine Unites to expand III IV 目錄 摘 要 ........................................................................................................................I ABSTRACT................................................................................................................II 第 1 章 井田概況及礦井地質(zhì)特征 ...........................................................................1 1.1 井田概況 ...................................................1 1.1.1 交通位置 .........................................................................................1 1.1.2 地形與河流 .....................................................................................1 1.1.3 氣象 .................................................................................................1 1.2 地質(zhì)特征 ...................................................2 1.2.1 礦區(qū)范圍內(nèi)的地層情況 .................................................................2 1.2.2 井田范圍內(nèi)和附近的主要地質(zhì)構(gòu)造 .............................................4 1.2.3 煤層賦存狀況及可采煤層特征 .....................................................4 1.2.4 巖石性質(zhì)及厚度特征 .....................................................................5 1.2.5 井田內(nèi)的水文地質(zhì)情況 .................................................................6 1.2.6 沼氣及煤塵及煤的自燃性 .............................................................7 1.2.7 煤質(zhì)及牌號(hào)及用途 .........................................................................8 第 2 章 井田境界及儲(chǔ)量 .........................................................................................9 2.1 井田境界 .................................................9 2.1.1 井田周邊情況 .................................................................................9 2.1.2 井田境界確定的依據(jù) .....................................................................9 2.1.3 井田未來(lái)發(fā)展情況 .........................................................................9 2.2 井田儲(chǔ)量 .................................................9 2.2.1 井田儲(chǔ)量的計(jì)算 .............................................................................9 2.2.2 保安煤柱 .......................................................................................10 2.2.3 儲(chǔ)量計(jì)算的評(píng)價(jià) ...........................................................................11 2.3 礦井工作制度 生產(chǎn)能力 服務(wù)年限 ...........................11 第 3 章 井田開拓 ...............................................................................................12 3.1 概 述...................................................12 3.1.1 井田內(nèi)外及附近生產(chǎn)礦井開拓方式概述 ...................................12 V 3.1.2 影響本設(shè)計(jì)礦井開拓方式的因素及具體情況 ...........................12 3.2 礦井開拓方案的選擇 ......................................12 3.2.1 井硐形式和井口位置 ...................................................................12 3.2.2 開采水平數(shù)目和標(biāo)高 ...................................................................14 3.2.3 開拓巷道的布置 ...........................................................................15 3.3 選定開拓方案的系統(tǒng)描述 ..................................16 3.3.1 井硐形式和數(shù)目 ...........................................................................16 3.3.2 井硐位置及坐標(biāo) ...........................................................................16 3.3.3 水平數(shù)目及標(biāo)高 ...........................................................................17 3.3.4 石門及大巷數(shù)目及布置 ...............................................................17 3.3.5 井底車場(chǎng)的形式選擇 ...................................................................17 3.3.6 煤層群的聯(lián)系 ...............................................................................17 3.3.7 帶區(qū)劃分 .......................................................................................19 3.4 井硐布置和施工 ..........................................19 3.4.1 井硐穿過(guò)的巖層性質(zhì)及井硐支護(hù) ...............................................19 3.4.2 井筒布置及裝備 ...........................................................................21 3.4.3 井硐延伸的初步意見 ...................................................................21 3.5 井底車場(chǎng)及硐室 ..........................................23 3.5.1 井底車場(chǎng)形式的確定及論證 .......................................................23 3.5.2 井底車場(chǎng)的布置 .............................................................................24 3.5.3 井底車場(chǎng)通過(guò)能力計(jì)算 ...............................................................25 3.5.4 井底車場(chǎng)主要硐室 .......................................................................26 3.6 開采順序 ...............................................29 3.6.1 沿井田走向的開采順序 ...............................................................29 3.6.2 沿井田傾向的開采順序 ...............................................................29 3.6.3 帶區(qū)接續(xù)計(jì)劃 ...............................................................................29 3.6.4 三量控制情況 ...............................................................................30 第 4 章 帶區(qū)巷道布置及帶區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng) .............................................................33 4.1 帶區(qū)概述 .................................................33 4.1.1 設(shè)計(jì)帶區(qū)的位置及帶區(qū)煤柱 .......................................................33 4.1.2 帶區(qū)地質(zhì)及煤層情況 ...................................................................33 4.1.3 帶區(qū)生產(chǎn)能力儲(chǔ)量及服務(wù)年限 ...................................................33 VI 4.2 帶區(qū)巷道布置 ............................................34 4.2.1 區(qū)段劃分 .......................................................................................34 4.2.2 帶區(qū)斜巷布置 ...............................................................................34 4.2.3 帶區(qū)車場(chǎng)布置 ...............................................................................35 4.2.4 帶區(qū)煤倉(cāng)形式容量及支護(hù) ...........................................................37 4.2.5 帶區(qū)硐室簡(jiǎn)介 ...............................................................................38 4.2.6 帶區(qū)工作面接續(xù) ...........................................................................39 4.3 帶區(qū)準(zhǔn)備 .................................................40 4.3.1 帶區(qū)巷道準(zhǔn)備順序 .......................................................................40 4.3.2 主要巷道斷面示意圖及支護(hù)方式 ...............................................40 第 5 章 采煤方法 ...............................................................................................41 5.1 采煤方法的選擇 ...........................................41 5.1.1 采煤方法的選擇 ...........................................................................41 5.2 回采工藝 .................................................41 5.2.1 回采工作面的工藝過(guò)程及使用的機(jī)械設(shè)備 ...............................41 5.2.2 選擇采煤工作面循環(huán)方式和勞動(dòng)組織形式 ...............................43 第 6 章 井下運(yùn)輸和礦井提升 .............................................................................45 6.1 礦井井下運(yùn)輸 ...........................................45 6.1.1 運(yùn)輸方式和運(yùn)輸系統(tǒng)的確定 .......................................................45 6.1.2 礦車的選型及數(shù)量 .......................................................................45 6.1.3 帶區(qū)運(yùn)輸設(shè)備的選擇 ...................................................................50 6.2 礦井提升系統(tǒng) ............................................51 6.2.1 礦井提升設(shè)備的選擇與計(jì)算 .......................................................51 第 7 章 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的確定 .........................................................................53 7.1 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的確定 ......................................53 7.1.1 概述 ...............................................................................................53 7.1.2 通風(fēng)系統(tǒng)確定的因素 ...................................................................53 7.2 風(fēng)量計(jì)算與風(fēng)量分配 ......................................53 7.2.1 風(fēng)量計(jì)算 .......................................................................................53 7.2.2 風(fēng)量分配 .......................................................................................57 VII 7.2.3 風(fēng)速計(jì)算 .......................................................................................57 7.2.4 風(fēng)量的調(diào)節(jié)方法和措施 ...............................................................59 7.3 礦井通風(fēng)阻力的計(jì)算 ......................................59 7.3.1 確定全礦井最大通風(fēng)阻力和最小通阻力 ...................................59 7.3.2 礦井等積孔的計(jì)算 .......................................................................60 7.4 通風(fēng)設(shè)備的選擇 ..........................................61 7.4.1 主扇的選擇計(jì)算 ...........................................................................61 7.4.2 電動(dòng)機(jī)的選擇 ...............................................................................62 7.4.3 反風(fēng)措施 .......................................................................................62 7.5 礦井安全技術(shù)措施 ........................................62 第 8 章 礦井排水 .................................................................................................64 8.1 概述 ....................................................64 8.1.1 礦井水來(lái)源及涌水量 ...................................................................64 8.2 礦井主要排水設(shè)備 .......................................64 8.2.1 排水方式和排水系統(tǒng)簡(jiǎn)介 ...........................................................64 8.2.2 主排水設(shè)備及管路選擇計(jì)算 .......................................................65 第 9 章 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) .......................................................................................69 致 謝 辭 ...................................................................................................................72 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................73 附錄 1 ........................................................................................................................74 附錄 2 ........................................................................................................................78 1 第 1 章 井田概況及礦井地質(zhì)特征 1.1 井田概況 1.1.1 交通位置 礦區(qū)東接牙克石市，西連海拉爾區(qū)，南鄰巴彥嵯崗蘇木，北至海拉爾河與 陳巴爾虎旗相望。礦區(qū)交通便利，國(guó)防公路 301 線在礦區(qū)北部通過(guò)，濱洲線鐵 路在礦區(qū)中部穿過(guò)。大雁火車站東距牙克石市 18km，向西至海拉爾區(qū) 64km。 向西經(jīng)海拉爾市可到我國(guó)邊陲重鎮(zhèn)滿洲里市。向東經(jīng)牙克石市可達(dá)加格達(dá)奇、 齊齊哈爾、哈爾濱、沈陽(yáng)、北京以及全國(guó)各地。 1.1.2 地形與河流 大雁礦區(qū)位于大興安嶺西北坡，地勢(shì)為四周高中部低，呈盆地狀，海撥 標(biāo)高在+640～+700m 之間，地表植被以草本植物為主，有部分森林，礦區(qū)北部 及南部有小溪和沼澤。大雁四礦井田內(nèi)地形比較簡(jiǎn)單，其地勢(shì)為東南高而西北 低，海撥標(biāo)高在+653～+716m 之間，一般在+650m 左右。 海拉爾河為本地區(qū)的主要區(qū)域性河流，總體流向?yàn)橛杀睎|流向南西，河 床寬為 58～130m，屬老年期河流，彎曲率較大，沿河兩岸牛軛湖及河漫灘廣 泛分布。其最大洪峰流量為 1057m3/s， ，多年平均流量為 66m3/s。該河流距離 礦區(qū)最近點(diǎn)在 1km 以外，又為丘陵所隔，對(duì)礦井開發(fā)無(wú)影響。勝利溝小溪發(fā)源 于區(qū)外東南部的低山間，上游呈樹枝狀，源頭有群泉出露，總體流向?yàn)橛赡蠔| 流向北西，最終于扎羅木得西北端注入海拉爾河。該小溪匯集有大氣降水及火 山巖風(fēng)化裂隙水，全長(zhǎng) 35km，流域面積 97km2，該河冬季干涸，夏季暢流，汛 期水量驟增，最大流量為 3.38m3/s，最小流量為 0.067m3/s，沿河遍布沼澤。 1.1.3 氣象 本區(qū)屬亞寒帶大陸性氣候，冬季漫長(zhǎng)而寒冷，春季干燥風(fēng)大，夏季濕潤(rùn)短 促，秋季氣溫驟降，年降雨量小，蒸發(fā)量大，年平均降水量為 345.2mm，年平 均蒸發(fā)量為 1314.7mm，年平均氣溫為-3.1℃,最低氣溫為-46.7℃，最高氣溫 2 為+36.5℃ ，年平均風(fēng)速為 2.9m/s，最大風(fēng)速為 23 m/s，風(fēng)向多為西北，降 雪期為每年 9 月到翌年的 5 月中旬，結(jié)凍期為每年 10 月至翌年 4 月末，凍結(jié) 厚度一般在 3m 左右，并有島狀永久凍土層。本地區(qū)地震動(dòng)峰值加速度（g）為 0.05，對(duì)照地震裂度為 6 度。 1.2 地質(zhì)特征 1.2.1 礦區(qū)范圍內(nèi)的地層情況 大雁煤田位于新華夏系第三隆起帶（大興安嶺隆起帶）的西坡，第三沉降 帶的東緣，在海拉爾盆地的五九—南屯凹陷中段，大雁煤田為一向斜構(gòu)造，即 大雁—扎尼河向斜。向斜軸的方向?yàn)?N40°～80°E，傾向北西，傾角 15°～30°。向斜的淺部比較陡，一般傾角在 15°～20°，中部略緩，深部 平緩，呈一向北西傾斜而為斷裂所破壞的單斜構(gòu)造。 區(qū)內(nèi)出露地層主要為古生界泥盆系上統(tǒng)大民山組（D2d）的蝕變安山巖、 酸性熔巖、薄層凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂礫巖；中生界白堊系下統(tǒng)龍江組（K1l）的 下部中酸性熔巖段、上部凝灰碎屑巖段，梅勒?qǐng)D組（K1m）的酸性熔巖和碎屑 巖、大磨拐河組（K1d）的凝灰碎屑巖、泥巖、砂巖、煤層及伊敏組（K1y）的 泥巖、粉砂巖及煤層；新生界第四系（Qh）的松散沉積物。 本區(qū)域地層時(shí)代、厚度、巖性及化石屬種等情況，詳見“表 1-1 區(qū)域地層一 覽表” 。 3 表 1-1 區(qū)域地層一覽表 區(qū)域內(nèi)構(gòu)造以斷裂為主，地層基本是單斜狀產(chǎn)出。斷裂方向以近東西向的 走向斷裂及南北向斷裂為主。大雁煤田內(nèi)無(wú)巖漿侵入。 界 系 統(tǒng) 組 符號(hào) 厚 度（m） 巖 性 變 化 情 況 新 生 界 第 四 系 海拉 爾組 Qh 6-57 上 部 為 黑 色 腐 植 土 和 黃 色 風(fēng) 成 砂 ， 下 部為 粘 土 ， 亞 粘 和 砂 礫 。 伊 敏 組 K1ym 33-250 主 要 為 泥 巖 和 粉 砂 巖 ， 夾 細(xì) 、 中 、 粗 砂 巖 、 煤 層 及 碳 質(zhì) 泥 巖 。 與 下 部 地 層 整 合 接 觸 。 大 磨 拐 河 組 K1d 20-220 為 主 要 含 煤 組 ， 含 4 個(gè) 煤 層 ， 編 號(hào) 為 ： 27、 31、 32、 36 煤 層 。 梅勒 圖組 K1m 50-370 上 為 泥 巖 、 砂 巖 和 薄 煤 層 ， 中 為 中 基 性 熔 巖 ， 下 為 泥 巖 夾 玄 武 巖 和 薄 煤 層 。 中 生 界 白 堊 系 下 統(tǒng) 龍 江 組 K1lj 50-120 上 部 為 凝 灰 碎 屑 巖 ， 下 部 為 中 酸 性 熔 巖 。 古 生 界 泥 盆 系 上 泥 盆 統(tǒng) 大 民 山 組 D3d 不詳 主要為蝕變安山巖、酸性熔巖、薄層凝灰?guī)r、 凝灰質(zhì)砂巖。 4 1.2.2 井田范圍內(nèi)和附近的主要地質(zhì)構(gòu)造 1.斷裂構(gòu)造 大雁煤田內(nèi)斷層大部分是向南傾斜，與煤系地層傾向相反，造成含煤地 層在平面上重復(fù)出現(xiàn)，沿傾斜方向呈階梯狀抬起。四礦主要斷層情況詳見 “表 1-2 主要斷裂構(gòu)造”表。 表 1-2 主要斷裂構(gòu)造 2.褶曲構(gòu)造 本區(qū)褶曲構(gòu)造簡(jiǎn)單，通過(guò)生產(chǎn)實(shí)見，僅在 25～26 勘探線之間賦存一背斜 褶曲，其曲扭方向?yàn)?N40°W，翼角為 7°，其附近煤巖層節(jié)理較發(fā)育。從總體 上看，斷層較為發(fā)育，本區(qū)構(gòu)造條件屬于中等，斷層性質(zhì)均為張扭性正斷層， 有逢斷必正的規(guī)律。 1.2.3 煤層賦存狀況及可采煤層特征 本井田開采的煤層主要位于白堊系下統(tǒng)大磨柺河含煤組，本組共有中厚煤 層 4 層，為了便于區(qū)別，現(xiàn)將各煤層厚度、結(jié)構(gòu)、容重和頂?shù)装迩闆r分層詳見 下表“表 1-3 可采煤層特征表” 順序 名稱 性質(zhì) 斷層面 走向 斷層面 傾向 傾角（ o） 落差（m） 水平斷 距(m) 1 F5 正 NE SE 30～48 20～62 12～42 2 F6 正 EW S 35～45 15～50 0～7 3 F7 正 SN EW 10～20 25～80 7～36 5 表 1-3 可采煤層特征表 煤層厚度 （m） 圍巖 最小～最大 序 號(hào) 煤 層 名 稱 平均 層 間 距 （m ） 傾 角 （o ） 頂板 底板 煤的 牌號(hào) 硬 度 （? ） 容重 （t/ m3） 煤層 構(gòu)造 及穩(wěn) 定性 1.8 2.21 17 2.0 7 中砂巖 粉砂 巖 褐煤 2.5 1.3 穩(wěn)定 1.7 2.3 9.5- 20 2 19 2.1 6 中粗砂 巖 細(xì)砂 巖 褐煤 2.5 1.3 較穩(wěn) 定 2.0 2.4 9.1- 16 3 26 2.2 6 細(xì)砂巖 粉砂巖 細(xì)砂 巖 褐煤 2.5 1.4 較穩(wěn) 定 1.6 2.4 4 31 1.8 8.5- 25 7 中粗砂 巖 細(xì)砂 巖 褐煤 2.5 1.2 穩(wěn)定 1.2.4 巖石性質(zhì)及厚度特征 礦區(qū)內(nèi)煤層頂、底板均為泥巖或粉砂巖，膠結(jié)較差，遇水膨脹,有底鼓的 傾向，易產(chǎn)生冒頂，礦山開采時(shí)要留設(shè)一定厚度的煤皮假頂及底煤，同時(shí)需加 強(qiáng)支護(hù)，并留有足夠的保安煤柱，切實(shí)做好頂、底板管理工作。 本區(qū)煤層圍巖較硬,硬度在 2～3 之間。各煤層頂、底板依據(jù)勘探資料及井 下生產(chǎn)實(shí)見做如下敘述： 區(qū)內(nèi)煤層頂?shù)装鍘r石約有 85%以上為泥巖、砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)砂巖、粉砂巖 及細(xì)砂巖組成，15%以下為粗砂巖及含礫砂巖組成。據(jù)肉眼鑒定，這幾種巖性 均由泥質(zhì)或凝灰質(zhì)膠結(jié)，松散破碎。由于煤層較軟、抗壓強(qiáng)度低，極不利于巷 道及采面支護(hù)，容易使巷道變形和支護(hù)困難。巖石性質(zhì)見“表 1-4 巖石主要 物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)表” 。 表 1-4 巖石主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)表 6 1.2.5 井田內(nèi)的水文地質(zhì)情況 大雁煤田位于大興安山脈西北麓，屬于海拉爾盆地的一部分，煤田的南北 兩側(cè)由火成巖組成，地表標(biāo)高一般在+650m 左右，由于是后期剝蝕（侵蝕）構(gòu) 造的影響構(gòu)成了現(xiàn)代低山～丘陵地形，大雁煤田內(nèi)沒有主要河流通過(guò)，四礦井 田位于大雁煤田的東南部，勝利河由東南向西北流經(jīng)四礦井田的西南部后匯入 海拉爾河。 本區(qū)含水層以煤系風(fēng)化裂隙帶含承壓水為主，風(fēng)化帶以下為煤系風(fēng)化裂隙 含水層為輔。本區(qū)第四系地層基本無(wú)水，但卻是大氣降水及火山巖裂隙水滲入 補(bǔ)給煤系地層含水層的良好通道。 1.地表水與地下水的關(guān)系 本區(qū)含水層以煤系風(fēng)化裂隙帶含水層為主，風(fēng)化帶以下煤系孔隙含水層為 輔。本區(qū)第四系基本不含水（僅在井田西部砂礫層含水） ，但卻是大氣降水滲 入煤系地層含水層的良好通道。 地下水有較完整的循環(huán)系統(tǒng),即:補(bǔ)給、徑流、排泄過(guò)程天然狀態(tài)下，地下 水總的徑流方向是由東南向西北，也就是由東南補(bǔ)給，排泄于西北方向，井田 內(nèi)地下水的水質(zhì)類型為 HCO3-Ca 水，礦化度為 355～412mm/l 3。 2.礦區(qū)內(nèi)含水層及隔水層 本區(qū)的含水層可分為如下四類：第四系孔隙含水層、煤系風(fēng)化裂隙帶含水 名稱 容重102 kg/cm3 孔隙度 壓強(qiáng)度102 kg/cm3 抗拉強(qiáng)度102 kg/cm3 變形模 量 102kg/c m3 彈性 模量 kg/c m3 砂巖 2.0- 2.6 5- 25 2- 20 0.5-0.4 0.5- 8 1- 10 礫巖 2.3- 2.6 5- 15 1- 15 0.2-1.5 0.8- 8 2- 8 泥炭巖 2.7- 2.85 1.6-5.2 12.83 0.6-2.0 2- 7 5- 10 灰?guī)r 2.2-2.7 5- 20 5- 20 0.5-2.0 1- 8 5- 10 頁(yè)巖 2.0-2.4 16-30 1- 10 0.2-1.0 1- 3.5 2- 8 石英長(zhǎng)石 2.65-2.7 0.12-0.5 15- 35 4.0-3.0 6- 20 6- 20 7 層、煤系內(nèi)孔隙含水層及煤層裂隙含水層。 3.礦區(qū)水文 地質(zhì)特點(diǎn) （1） 、本礦區(qū)地下水埋藏較淺，主要以煤層裂隙水為主。 （2） 、煤層中裂隙發(fā)育，導(dǎo)水性強(qiáng)。 （3） 、第四系地層有較厚的粘土分布，對(duì)大氣降水的補(bǔ)給起到一定隔水作 用。 （4） 、本礦區(qū)地勢(shì)較高，第四系地層水量不大，且補(bǔ)給條件較差，易于疏 干。 4.綜合各項(xiàng)因素評(píng)價(jià) 四礦水文地質(zhì)類型為:中等。 1.2.6 沼氣及煤塵及煤的自燃性 1.瓦斯 礦井瓦斯含量及煤塵爆炸指數(shù)較低，煤的自然發(fā)火期為 3～6 個(gè)月，瓦斯 涌出量非常小。隨著深度增加，瓦斯涌出量逐漸增加，不同煤層瓦斯含量也有 不同。主要可采煤層 CH4平均含量為 0.15m3/t，可燃質(zhì)、CO 2各煤層平均含量 為 0.5m3/t，可燃質(zhì)各主要可采煤層瓦斯自然成分以 N2為主，CO 2次之，CH 4最 少，本礦瓦斯相對(duì)涌出量為 3.2m3/t，屬于低瓦斯礦井。 2.煤塵 根據(jù)煤塵爆炸性試驗(yàn)指標(biāo)，煤塵爆炸指數(shù) 15～23%之間，該礦開采的煤層 屬于不易發(fā)生爆炸危險(xiǎn)的煤層。 3.煤的自燃 本區(qū)煤樣的燃點(diǎn)試驗(yàn)結(jié)果為原樣燃點(diǎn)為 253℃，還原樣燃點(diǎn)為 265℃，氧 化樣燃點(diǎn) 256℃，說(shuō)明煤的燃點(diǎn)比較低。本區(qū)煤種為褐煤，煤化程度低、燃點(diǎn) 比較低，極易風(fēng)化成粉末和碎塊，煤層含水分又較高，煤炭采出后堆積在一起， 因濕度較大，煤堆很容易發(fā)熱，當(dāng)溫度達(dá)到臨界值時(shí)，就會(huì)發(fā)生煤的自燃。井 下煤層裸露點(diǎn)封閉或通風(fēng)不及時(shí)，也會(huì)發(fā)生煤層的自燃現(xiàn)象。本區(qū)煤層自燃發(fā) 火期為 3－6 個(gè)月。礦井總體為Ⅱ級(jí)自然發(fā)火礦井。 4.地溫特征 本區(qū)恒溫深度 16～26m，溫度 6℃,從地溫測(cè)量成果計(jì)算分析，本區(qū)平均地 溫梯度為 2.7℃/100m,平均地?zé)嵩鰷芈蕿?38.2m/1℃，地溫梯度小于 3℃。本 區(qū)基本屬于地溫正常區(qū)。但隨著開采深度的增加，地溫將有所升高,給生產(chǎn)安 全帶來(lái)負(fù)面影響。 8 5.地壓特征 根據(jù)地壓觀測(cè)資料，煤巖層在斷層附近特別破碎，特別是在大斷層附近表 現(xiàn)的尤為明顯。隨著開采深度的增加，地壓增大。 1.2.7 煤質(zhì)及牌號(hào)及用途 1.煤的物理性質(zhì)及特征 本區(qū)所有煤層其物理性質(zhì)共性明顯，差異不大，一般多為黑褐-黑色，條 痕淺褐色-褐色，具有瀝青光澤，多屬暗淡（或半暗淡）型煤。結(jié)構(gòu)單一或呈 條帶狀，常見條帶狀結(jié)構(gòu)或木質(zhì)結(jié)構(gòu)，具層狀或塊狀構(gòu)造，斷口平坦，個(gè)別呈 參差狀斷口，外生裂隙發(fā)育。硬度在 1～3 之間（摩氏硬度） ，具較強(qiáng)韌性，煤 的比重 1.15～1.84 之間，平均 1.48～1.66；煤的容重在 1.06～1.57 之間， 平均 1.20～1.43。 根據(jù)本區(qū)各煤層進(jìn)行磨片鏡下鑒定結(jié)果表明，本區(qū)煤巖組分以凝膠化物質(zhì) 為主，其次是絲質(zhì)炭化物質(zhì)，以及含量不高的穩(wěn)定組分和礦物雜質(zhì)。礦物以泥 質(zhì)和浸染狀粘土為主，石英顆粒次之。 2.煤的化學(xué)性質(zhì)和工藝性能 本區(qū)各煤層的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，根據(jù) 4 個(gè)計(jì)量煤層的煤芯煤樣化驗(yàn)結(jié)果， 其煤質(zhì)指標(biāo)如下： 水分（ Wt）：2.69% ～20.08%，平均 9.57%； 灰分( Ad)：7.13% ～49.26%，平均 18.17%； 揮發(fā)分（ Vdaf）39.06%～ 53.75%，平均 45.30%，屬高揮發(fā)分。 粘結(jié)性：屬弱粘結(jié)性。 本區(qū)煤種牌號(hào)單一，區(qū)內(nèi)各煤層其坩堝粘結(jié)性幾乎都是 1，煤化程度低， 均屬褐煤，其中 27、32 號(hào)煤層屬低灰分煤，31 號(hào)煤層屬于高灰分外，36 號(hào)煤 層屬于中灰分煤。從平面上看，本區(qū)內(nèi)煤層的主要煤質(zhì)指標(biāo)灰分產(chǎn)率（ Ad）值 隨深度變化不大，揮發(fā)分產(chǎn)率（ Vdaf）值隨著深度加大而降低的趨勢(shì)。 本區(qū)煤的發(fā)熱量（ Qnet.d ）平均為 19.91MC/kg，灰分（ Ad）平均為 18.17%，硫（ St.d）平均為 0.56%，灰熔點(diǎn)（ ST）為 1380°，屬中灰，特低硫， 高熔點(diǎn)煤。 3.煤質(zhì)及工業(yè)用途 本區(qū)煤種為褐煤，煤的灰分產(chǎn)率較高，干燥基發(fā)熱量較低，全硫含量為低 硫煤，本區(qū)煤可供發(fā)電、鍋爐用煤和民用生活燃料用煤。 9 第 2 章 井田境界及儲(chǔ)量 2.1 井田境界 2.1.1 井田周邊情況 井田北部以煤層露頭標(biāo)高線為界，南（深部）以 F6斷層為界，西以正 F5 斷層為界；東以正 F7斷層為界，井田境界內(nèi)無(wú)三下一上開采。 2.1.2 井田境界確定的依據(jù) （1）井田范圍、儲(chǔ)量要與礦井生產(chǎn)能力相適應(yīng)。 （2）井田要有合理的尺寸以保證各個(gè)開采水平有足夠的儲(chǔ)量和服務(wù)年限。 （3）充分利用自然等條件確定井田境界。 （4）井田要有合理的開采范圍，便于礦井的發(fā)展。 2.1.3 井田未來(lái)發(fā)展情況 井田范圍內(nèi)煤層由大雁四礦進(jìn)行開采，由于技術(shù)和經(jīng)濟(jì)原因?qū)τ诰锷畈?的勘探數(shù)據(jù)很少，隨著科技的進(jìn)步在技術(shù)上對(duì)井田深部進(jìn)行精確探查，可能發(fā) 現(xiàn)新的可采煤層。 2.2 井田儲(chǔ)量 2.2.1 井田儲(chǔ)量的計(jì)算 1.礦井初步設(shè)計(jì)應(yīng)計(jì)算以下儲(chǔ)量 根據(jù)區(qū)域地質(zhì)報(bào)告和井田地質(zhì)精查報(bào)告計(jì)算井田地質(zhì)儲(chǔ)量（能利用儲(chǔ)量和 10 暫不能利用儲(chǔ)量） 、礦井工業(yè)儲(chǔ)量（精查中的“A、B、C”三級(jí)儲(chǔ)量） 、礦井設(shè) 計(jì)儲(chǔ)量和礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量等。 2.井田工業(yè)儲(chǔ)量應(yīng)按儲(chǔ)量塊段法進(jìn)行計(jì)算 Zc =S×H×r/cosθ 式中 Zc——井田工業(yè)儲(chǔ)量，Mt； S——塊段面積，km 2； H——塊段總厚度，m； r——煤的容重，t/m 3； θ ——為煤層平均傾角， °。 Zc=16.3×(2.0+1.8+2.1+1.9)×1.35/ cos6.7 =143.44Mt? 3.礦井可采儲(chǔ)量的計(jì)算 Z=(Zc-P) ×C 式中 Z——可采儲(chǔ)量，Mt Zc——工業(yè)儲(chǔ)量，Mt P——永久煤柱損失，Mt C——帶區(qū)回采率,厚煤層不低于 0.75；中厚煤層不低于 0.8；薄煤 層不低于 0.85；地方小煤礦不低于 0.7。 計(jì)算得： Z=（143.44-23.74）×0.8=95.76Mt 2.2.2 保安煤柱 1.工業(yè)場(chǎng)地及主要井巷保護(hù)煤柱留設(shè) （1）工業(yè)場(chǎng)地保護(hù)煤柱留設(shè)，應(yīng)在確定地面受保護(hù)面積后，用移動(dòng)角圈 定煤柱范圍。工業(yè)場(chǎng)地地面受保護(hù)面積應(yīng)包括受保護(hù)對(duì)象及圍護(hù)帶，圍護(hù)帶寬 度為 15m。 （2）本礦井采用斜巷連接帶區(qū)與條帶，在斜巷外留設(shè) 30m 保安煤柱。帶 區(qū)之間留設(shè) 5m 煤柱。 2.斷層帶及井田境界煤柱的留設(shè) 11 井田范圍三面以斷層為界一面以煤層露頭為界，為開采安全確定斷層與煤 層露頭均留設(shè) 50m 的煤柱進(jìn)行保護(hù)。在井田范圍內(nèi)有一小斷層，在其周圍留設(shè) 30m 的保安煤柱。 2.2.3 儲(chǔ)量計(jì)算的評(píng)價(jià) 儲(chǔ)量完全按照規(guī)定計(jì)算，結(jié)果正確。但是由勘察數(shù)據(jù)做的地質(zhì)分析與實(shí)際 地質(zhì)情況存在著一定的出入，所以儲(chǔ)量在數(shù)值上與實(shí)際存在著誤差。 2.3 礦井工作制度 生產(chǎn)能力 服務(wù)年限 本礦井采用“四、六”工作制，即三班采、掘工作，一班進(jìn)行檢修；每天 礦井凈提升時(shí)間為 16h；年工作日為 330d。 本礦井已查明的工業(yè)儲(chǔ)量為 143.44Mt,估算本井田內(nèi)工業(yè)廣場(chǎng)煤柱，境界 煤柱等永久煤柱損失量占工業(yè)儲(chǔ)量的 16%，各可采層均為中厚煤層，按礦井設(shè) 計(jì)規(guī)范要求確定本礦的帶區(qū)采出率為 80%，由此計(jì)算確定本井田的可采儲(chǔ)量為 95.76Mt。 根據(jù)井田地質(zhì)精查報(bào)告的資料描述，初步?jīng)Q定采用大型礦井設(shè)計(jì)。并設(shè)計(jì) 確定三個(gè)方案，即礦井生產(chǎn)能力為 0.9Mt/a， 1.2Mt/a 和 1.5Mt/a 三個(gè)方案， 分析如下： P=Z/AK 式中 P——為礦井設(shè)計(jì)服務(wù)年限，a； Z——井田的可采儲(chǔ)量,Mt； A——為礦井生產(chǎn)能力,Mt/a； K——為礦井儲(chǔ)量備用系數(shù)，一般取 1.4； 計(jì)算得：P 1=76a ； P 2=57a； P 3=45.6a； 經(jīng)與《規(guī)程》和《采礦設(shè)計(jì)手冊(cè)》相核對(duì)，確定 57a 為比較合理的服務(wù)年 限，即本礦井的生產(chǎn)能力為 1.2Mt/a。 12 第 3 章 井田開拓 3.1 概 述 3.1.1 井田內(nèi)外及附近生產(chǎn)礦井開拓方式概述 井田內(nèi)生產(chǎn)礦井為大雁四礦，與其相鄰為大雁一礦，一礦開拓方式為雙立 井綜合開拓。 3.1.2 影響本設(shè)計(jì)礦井開拓方式的因素及具體情況 （1）工業(yè)場(chǎng)地宜選擇在相對(duì)比較開闊的地界上。 （2）開采水平的數(shù)目及其服務(wù)年限。 （3）井田范圍內(nèi)的地形、地質(zhì)、水文和煤層賦存條件。 （4）礦井開拓延深、深部開拓及技術(shù)改造。 3.2 礦井開拓方案的選擇 3.2.1 井硐形式和井口位置 對(duì)以上影響因素要綜合研究，通過(guò)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)和多方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確 定。 1.雙斜井開拓 斜井與立井相比有如下優(yōu)點(diǎn)： （1）礦井提升不需大型設(shè)備，與同類井型立井相比設(shè)備投資少，井筒掘 進(jìn)技術(shù)和施工設(shè)備比較簡(jiǎn)單。 （2）膠帶輸送機(jī)提升增產(chǎn)潛力大，改擴(kuò)建比較方便，容易實(shí)現(xiàn)多水平生 產(chǎn)。 13 適用條件 ：煤層賦存較淺，垂深在 200m 以內(nèi)，煤層賦存深度為 0～600m，含水砂層厚度小于 20～40m，表土層不厚，水文地質(zhì)情況簡(jiǎn)單的煤 層。井筒不需要特殊方法施工的緩傾斜及傾斜煤層。 技術(shù)評(píng)價(jià)：本礦井一水平設(shè)在+415m 水平標(biāo)高，煤層傾角小，斜井開拓沿 煤層布置井巷長(zhǎng)，縮短井巷長(zhǎng)度加大井巷的傾角則需要留設(shè)保安煤柱；在礦井 進(jìn)行多水平開采時(shí)，對(duì)于井筒延深需過(guò)斷層，增加投資。 2.雙立井開拓 優(yōu)點(diǎn)： （1）生產(chǎn)系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，機(jī)械化程度高，易于自動(dòng)控制。 （2）立井的井筒短，運(yùn)輸環(huán)節(jié)少，提升速度快。 （3）井筒為圓形斷面結(jié)構(gòu)合理，維護(hù)費(fèi)用低，通風(fēng)條件好，管線短。 （4）對(duì)于傾斜長(zhǎng)度大的井田，能較合理的兼顧淺部和深部的開采。 適用條件：煤層賦存深度 200～1000m，含水砂層厚度 20～40m,立井開拓 的適應(yīng)性很強(qiáng)，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(dāng)?shù)刭|(zhì)條件不利于平硐或斜井開拓時(shí)均采用立井開拓方式。 技術(shù)評(píng)價(jià)：根據(jù)本井田的地表情況，地質(zhì)構(gòu)造，煤層賦存等因素，本井田 煤層賦存最深+0m 標(biāo)高，滿足采用雙立井開拓，故此方案在技術(shù)上也可行。 3.綜合開拓（主井立井，副井斜井） 本設(shè)計(jì)開拓形式是考慮了井筒的不同位置。見表 3-1 開拓方案經(jīng)濟(jì)比較 表。 表 3-1 開拓方案經(jīng)濟(jì)比較表 項(xiàng)目名稱 方案一（萬(wàn)元） 方案二（萬(wàn)元） 方案三（萬(wàn)元） 主井 942×3546×10-4=334 240×9846×10-4=236 240×9846×10-4=236 副井 940×3125×10-4=294 235×9846×10-4=231 940×3125×10-4=294井 筒 風(fēng)井 940×1765×10-4=166 240×2983×10-4=72 240×2983×10-4=72 提升費(fèi)用 258.3+245.5=503.8 362.5+138.6=501.1 362.5+245.5=608.1 14 折舊費(fèi)用 22.4+22.4=44.8 48.7+38.8=87.5 48.7+22.4=70.1 投資費(fèi)用 157+119=276 285.0+96.5=381.5 285.0+119=404 總計(jì) 1618.6 1509.1 1684.2 井筒位置的選擇是開拓方式很重要的環(huán)節(jié)，除考慮地形地勢(shì)等自然因素外， 還要兼顧井田淺部和深部的開采。經(jīng)比較確定在井田中央位置布置。 3.2.2 開采水平數(shù)目和標(biāo)高 水平是運(yùn)輸大巷及井底車場(chǎng)所在的位置及所服務(wù)的開采范圍，合理的水平 劃分應(yīng)該具有合理的階段斜長(zhǎng)和條帶數(shù)目，要有利于帶區(qū)的正常接續(xù)，在初期 投資上合理，保證開采水平有合理的服務(wù)年限及儲(chǔ)量等。 根據(jù)以上原因及本井田的實(shí)際情況，現(xiàn)確定水平劃分方案如下表 3-2 水平 劃分方案比較表。 表 3-2 水平劃分方案比較表 方案 方案一 方案二 水平數(shù)目 3 2 水平標(biāo)高 +450m，+250m，+50m +415m，+150m， 方案分析 一水平服務(wù)年限為 18a，過(guò)短，所以此方案不合理。 一水平服務(wù)年限為 36a，符合規(guī)定。 比較結(jié)