潞安集團五陽煤礦礦井設計

1、1. 井田地質(zhì)、老窯及水文對開采的影響32. 礦井開拓方式的確定32.1井口形式、數(shù)目和位置的選擇 32.1.1井筒形式的選擇 32.1 . 2井筒位置選擇 42.2水平劃分及階段垂高的確走，各水平間連接暗井和布置 62.3主要運輸大巷及回風道的布置方式和位置選擇72.3.1主要運輸大巷 72.3.2總回風道布置83礦井各水平煤層上下山和采區(qū)的開采順序，第一水平的劃分和配采關系84選擇礦井開拓方案 104.1預提開拓方案及確走較優(yōu)方案 104.2開拓方案技術(shù)比較 135后記 146參考文獻 151. 井田地質(zhì)、老窯及水文對開采的影響煤層埋藏較深，除正在生產(chǎn)的立式煤礦外，區(qū)內(nèi)無小窯開采。影響采區(qū)

2、布置和煤層 開采的主要構(gòu)造因素是斷層，其次是褶曲。除邊界斷層外，區(qū)內(nèi)主要斷層方向呈北東向， 釆區(qū)布置應與主要斷層平行，但在釆掘時還應綜合分析物探資料，注意近東西和北西向 斷距較小的斷層。斷層附近巖層不完整，巖石破碎，易冒頂，片幫，開掘時應加強支護 以保安全，另外還應防止斷層導水。在向斜軸部和轉(zhuǎn)折端，因局部應力集中，節(jié)理發(fā)育，造成煤層頂?shù)装宓膸r體的破壞, 使其穩(wěn)定性變差，因此釆掘時亦應加強支護，主要巖巷亦應避開這些部位布置，以減少 支護的困難。另外在天倉向斜軸一線瓦斯含量集中，采掘時應防止瓦斯突出。陷落柱周圍的煤、巖層，因柱體向下塌陷，周圍產(chǎn)生大量節(jié)理，煤層產(chǎn)狀也發(fā)生變 化，其至伴有小斷層出現(xiàn)，

3、因此采掘中應注意頂板支護。在采掘時還應防止導水，以防 萬一。2. 礦井開拓方式的確定2.1井口形式、數(shù)目和位置的選擇新建礦井根據(jù)井田內(nèi)水文地質(zhì)、井田邊界、礦井設汁生產(chǎn)能力和服務年限等綜合因 素，一般開拓主井（專用提升煤）、副井（用于提升肝石通風運輸材料和上下人員）以及回 風井（與副井一起通風回風）。2. 1.1井筒形式的選擇請參閱表井筒選擇表井筒選擇表井筒 形式優(yōu)點缺點適應條件平嗣 開拓井下煤炭運輸不需轉(zhuǎn)載即 可由平晌直接外運，工業(yè) 設施簡單，井巷工程量小， 利于排水，掘進速度快， 不留或少留工業(yè)場地煤 柱，煤柱損失少。受地形即埋藏條件限 制。適合煤層賦存較高的 山嶺、丘陵，或溝谷地 區(qū)。立井

4、開拓立井的適應性強，一般不 受煤層傾角、厚度、瓦斯、 水文等自然條件的限制1施工復雜，設備多 技術(shù)要求高；2.施工困難掘進速度 冋：1. 煤層埋藏較深，或沖 擊層厚；2. 水文條件復雜，圍巖 不穩(wěn)定需特殊施工；3.不能躲開煤層頂?shù)?板含水層。3.傾斜長度大，用立井 開釆兼顧小開釆。斜井斜井1. 地質(zhì)條件較好井筒掘進 技術(shù)簡單；2. 斜井開釆每個水平井底 車場易靠近儲量中心；3. 井口可靠近井田邊界， 工業(yè)廣場留煤少；4. 主井做斜井時可做安全 出口；5. 建井工期短;6. 可用皮帶運輸，實現(xiàn)連 續(xù)運提。受地形及煤層埋藏條 件限制。1. 便于布置工業(yè)廣場 和引進鐵路，2. 水文地質(zhì)條件好。綜合開

5、拓可充分利用各種開拓方式 的優(yōu)點。根據(jù)根據(jù)潞安集團五陽煤礦水文地質(zhì)條件，地面地下惜況及地形地貌特征，本礦井 只宜采用立井開拓或斜井開拓。2.1.2井筒位置選擇選擇井筒位置就是確定井筒沿走向和傾斜方向上的具體尺寸，并用直角坐標和方位 角予以表示。選擇井筒位置的主要條件：2. 1.2. 1、地面條件井口附近要有一定的范圉，用以布置工業(yè)場地，其中包括主副井生產(chǎn)系統(tǒng)建筑物與 結(jié)構(gòu)物。根據(jù)煤炭工業(yè)設計規(guī)范礦井工業(yè)場地的占地面積指標，大型礦井占地面積 指標為0.81. 1公頃/10萬噸。由于礦井占地多，肝石山和煤泥水對生態(tài)和美觀有污染, 故應選擇荒地結(jié)合地形布置生產(chǎn)系統(tǒng)，以減少土石方工程，認真貫徹少占不占

6、良田，不 拆或少拆村莊，盡量減少環(huán)境污染的方針。2. 1.2. 2、井下條件井筒沿走向的最有利位置應當設在儲量等分線上或其附近。沿井田傾斜方向主要運 輸石門的運輸功與石門長度成正比，所以井筒位置應該力求減少石門長度。釆用單水平 開拓時，應該盡可能靠近運輸大巷，并采用臥式車場；采用多水平開拓時，應該按初后 期石門長度總和最小位置確定井筒位置。為了減少煤柱，在選擇井筒位置時，如果能設在井田之外，應選擇在無煤區(qū)，薄煤 區(qū)，高灰分區(qū)，變質(zhì)區(qū)，火成巖活動區(qū)和開采有實際困難的部位。如不能設在井田之外 應結(jié)合其他條件盡量使井筒設在煤層淺部以減少壓煤，也便于后期回收。從地面生產(chǎn)系統(tǒng)布置要求，平坦地形最適合礦井

7、建設，不僅平場工程量小，大型建 筑物的基礎處理也比較簡單。但是井口附近乂不能過分低洼要避免洪水災害要盡可能避 開滑坡巖崩流沙和泥石流危險區(qū)，以及其他不利于施工的工程地質(zhì)條件。主副井相對位置的選擇：斜井或立井在同一工業(yè)場地內(nèi)相對位置一般如下：斜井根據(jù)煤礦安全規(guī)程，礦井各出口之間的距離不得小于30m。該規(guī)定系指巖柱最小 尺寸?？紤]到斜井井口經(jīng)常設有人車站人車存車線等，使井筒斷面增大，故在方案或初 步設訃階段確定主副井位置時，一般使兩互相平行的主副井中線或提升中線相距35 40m, o（2）立井主副井之間距離按規(guī)定同樣不得小于30m,設計時考慮井上井下生產(chǎn)流程能夠合理 銜接以及井塔施工安裝和設備布置

8、需要，主副井中心距約變動于50100m請參閱圖主 副井相對位置。本井田可采用立井開拓（主井設箕斗、副井為罐籠）或斜井（主井為皮帶） 開拓，井筒位于井田中央。綜合考慮上述各種因素選定井筒位置，本著優(yōu)先考慮第一水平快速達產(chǎn)，以便使整 個礦井投產(chǎn)，兼顧下水平的延伸開拓的原則，主井井筒位置的坐標為：X38408270. 52, Y4038799. 70;井口標高875.66m。主副井之間間距為75m,井筒位置位于井田走向中央, 工業(yè)廣場布置在井筒周圍。井口位置和工業(yè)廣場的布置如圖所示：2. 2水平劃分及階段垂高的確定，各水平間連接暗井和布置設計時，井田沿煤層傾斜方向劃分階段數(shù)量多少，主要取決于井田傾斜

9、長度和階段 高度的尺寸大小，井田開拓設汁著重欲選擇開采水平的標高，使其貫穿于全部煤層有利 于開采。階段高度或斜長往往隨煤層傾角與回風道標高不同而有較大變化，階段斜長在 一定程度上受采區(qū)斜長控制，緩斜煤層和近水平煤層的深部以及傾斜長度過大的局部塊 段，往往采用上下山或增設中間水平開采。本井田可行的兒種水平劃分和階段垂高確定 方案見參閱表上山和下山開釆在工作面方面沒有多大的差別，但在采區(qū)運輸提升排水和上下山掘 進等方面卻有不同之處。上山開采煤向下運輸，上山的運輸能力大，運輸費用低但有折 反運輸：井下涌水可直接流入井底水倉，排水系統(tǒng)簡單，風流山采區(qū)下部的集中運輸巷 道流向采區(qū)上部的集中回風平巷，通風

10、系統(tǒng)簡單，通風容易。下山開采煤向上運輸，無 折返運輸，運輸工作量少：各采區(qū)都要解決采區(qū)內(nèi)的排水問題，如礦井涌水量大，增加 71同室和排水設備而且通風系統(tǒng)較復朵。但是，可以充分利用原有開采水平的井巷和設 施，節(jié)省開拓工程量和開拓時間，有利于集中生產(chǎn)和水平接替，延長水平服務年限。考慮到本井田涌水量不大，瓦斯含量不高，所以通風和排水都不會影響本礦井的水 平劃分。所以劃分兩個水平時，各水平都采用上下山開采，有利于水平接替，相對節(jié)省 開拓時間。節(jié)省開拓費用。開采水平間的連接可采用暗斜井或暗立井連接，暗井的開拓 可充分利用原有設備和設施，盡量使提升系統(tǒng)單一，轉(zhuǎn)運環(huán)節(jié)少，經(jīng)營費用低，管理較 方便。故除了受地

11、質(zhì)水文條件限制外，首先考慮上述因素。階段主要參數(shù)水平數(shù)目/個劃分階段 數(shù)目/個階段斜長/m階段垂高/m水平服務 年限/a水平實際 出煤量/萬t備注兩個16641454718014.641549135水平15491353814739.51434125三個20601802910888. 0320601802810888. 0水平20601802810888. 0注：水平采出煤量計算中把儲量備用系數(shù)所指的備用儲量，一半劃分為地質(zhì) 損失，一半劃分為增產(chǎn)儲量;該增產(chǎn)儲量合并計入水平實際釆出煤量中2.3主要運輸大巷及回風道的布置方式和位置選擇2. 3. 1主要運輸大巷階段或水平主要運輸大巷是溝通采區(qū)與井底

12、車場的主要交通運輸干線，并進行通風 排水及布設管線。當上階段采完后，乂可以作為下一階段或水平的總回風道，其工作年 限長。主要運輸大巷在符合開拓要求的前提下，要盡量縮短大巷長度避免過多的彎曲轉(zhuǎn) 折以減少開拓工程，作到運輸方便，有利通風，并應設在堅硬耐久不易風化無自然發(fā)火 的煤巖層內(nèi)。布置方式分為集中布置，分組集中布置與分層布置三種。本礦井設計釆用分組集中 布置，請參閱圖4-2-3集中運輸大巷布置大巷位置選擇為了保證生產(chǎn)使用，便于維護減少煤柱損失，一般將主要運輸大巷布 置在煤層底板不受采動影響的堅硬巖層或煤組下部媒質(zhì)堅碩用巖穩(wěn)定無自然發(fā)火的簿 及中厚煤層中，為了保護大巷不受釆動影響，底板巖石大巷必

13、須與煤層保持適當距離， 根據(jù)我國經(jīng)驗，煤層與大巷間巖柱尺寸隨煤層賦存深度和巖石性質(zhì)而變，一般為10 30m。大巷與煤層距離本礦井選用巖石大巷，根據(jù)不同水平的水文地質(zhì)條件大巷與煤層 間距取1030m,請參閱圖1-集中運輸大蒼2-采區(qū)右門3-煤層運輸大巷分組集中布置方式大巷與煤層距離2. 3. 2總回風道布置回風大巷的布置原則與運輸大巷布置基本相同，并且對于一個具體礦井來說，常釆 用相同的布置方式。實際上，上水平的運輸大巷可以作為下水平的回風大巷。礦井第一 水平總回風道布置應根據(jù)具體情況區(qū)別對待。1、覆蓋沖擊層很厚，含水量比較大，一般要在井田淺部留設防水煤柱，在這種悄 況下可將總回風道布置在防水煤

14、柱內(nèi)。2、對于急傾斜傾斜和大多數(shù)緩斜煤層的礦井，根據(jù)圍巖和煤層情況及開采要求， 回風大巷可設在煤組穩(wěn)固的底板巖層中，有條件時，可設在煤組下部堅硬圉巖穩(wěn)固的簿 及中厚煤層中。3、為便于總回風道的掘進和維護，全井田回風大巷的標高宜一致。在一定的井田地質(zhì)、開采技術(shù)條件下，礦井開拓巷道可有多種布置方式，開拓巷道 的布置方式通稱為開拓方式。合理的開拓方式，一般要在技術(shù)可行的多種開拓方式中進 行技術(shù)經(jīng)濟分析比較后，才能確定。3. 礦井各水平煤層上下山和采區(qū)的開采順序，第一水平的劃分和配采關系開采順序是指礦井工作應有計劃有步驟的按順序進行，作到采掘并舉，掘進先行， 合理的開釆順序應滿足下列要求：1、保證開采

15、水平、采區(qū)、釆煤工作面的生產(chǎn)正常接替。2、盡量降低掘進率，減少井巷工程量和基建投資。礦井各水平的開采順序按照從上到下的原則，作好水平接替和礦井延深工作。釆區(qū) 內(nèi)各煤層和各工作面必須有一定的順序組織開釆才能保證均衡生產(chǎn)。在煤層群中，上下 煤層的開采順序，一般先采上層在采下層，在同一分段內(nèi)，上下層如同時開采，應使上 層工作面超前一段距離，避免受下層頂板巖石移動影響。一般上層超前40-60m以上， 使老頂來壓不致影響下層開采。同一煤層內(nèi)，沿傾斜方向的開釆順序，釆用下行式開采順序。沿煤層走向方向的開 采順序釆用雙翼開采，有利于礦井的均衡生產(chǎn)和合理配釆，確保生產(chǎn)的連續(xù)性，有利于 礦井的通風運輸?shù)戎饕a(chǎn)

16、系統(tǒng)的管理。第一水平劃分為四個采區(qū)，采區(qū)走向長平均1440m,傾向長1580/1400mo配釆：煤層牌號相同不需配采，兩翼配采產(chǎn)量的比例與兩翼的儲量分布的比例大體 一致。本礦井為大型礦井設兩個備采工作面；生產(chǎn)工作面結(jié)束前安排接替工作面。采煤 工作面年進度為3420m。4. 選擇礦井開拓方案影響選擇礦井開拓方案的因素很多，主要是地質(zhì)因素、技術(shù)因素和管理因素。礦井建設首先要選擇合理的開拓方案。它直接關系到礦井的綜合經(jīng)濟效益。選擇礦 井開拓方案的主要依據(jù)是地質(zhì)因素和地理因素，其中地質(zhì)構(gòu)造、煤層賦存狀況和地形條 件乂是關鍵因素，但在特定的條件下，技術(shù)裝備和管理水平也可能成為決策時的主要因 素。為此，在

17、選擇礦井開拓方案時需要綜合考慮上述各種影響因素。4.1預提開拓方案及確定較優(yōu)方案根據(jù)本礦井的實際情況，現(xiàn)提出五個可行的礦井開拓方案進行比較，先通過技術(shù)比 較，從中確定兩個技術(shù)上相對優(yōu)越的方案，然后對這兩個方案進行詳盡的經(jīng)濟比較，并 綜合考慮各種因素，從而確定一個技術(shù)上可行、經(jīng)濟上合理的最佳方案?，F(xiàn)針對第一水平的開拓，兼顧下水平的延伸，預提出五個開拓方案：方案I : 一對立井開拓，主副井均采用立井開拓，主井用箕斗提升，副井用罐籠提 升，主要任務是提肝，擔負人員和設備的升降、坑木入井，主副井均兼做進風井。開拓方案剖面圖見圖立井開拓系統(tǒng)示意圖wg血囂m船拓,罐開鴛爲蠶譽即主副井都用斜井開拓，上井皮帶

18、運提，副井串車提升。斜井開拓系統(tǒng)示總圖方案IV： 對反斜井開拓，主井用皮帶運提，副井用串車提升，主副井兼做進風井。 （開拓方案剖面圖見圖）反斜井開拓系統(tǒng)示意圖方案V：反斜井-立井聯(lián)合開拓，反斜井做主井，皮帶運提，立井做副井，罐籠提升，做輔助運提，兩井均兼做進風井。（開拓方案剖面圖見圖） 反斜井-立井開拓系統(tǒng)示意圖、4.2開拓方案技術(shù)比較預提方案比較表方案優(yōu)點缺點第I方案1井口位置接近于井田中心，井 下為雙翼生產(chǎn)，易于保證礦井產(chǎn) 量；2. 井底車場位于儲量中心，井下 運營費用低；3. 對地質(zhì)條件的適應性較強，提 升能力大，機械化程度高，易于 自動控制；4. 井筒為圓形斷面，結(jié)構(gòu)合理， 維護費用低

19、，有效斷面大，通風 條件好，人員升降速度快；5. 工業(yè)廣場布置在井口附近，只 壓一個煤柱。1. 立井井筒掘進技術(shù)和施工設 備較復雜，掘進速度慢，需要 穿越含水層，施工復雜，工作 條件差；2. 下水平的延伸較困難；3. 提升費用高。第II方案1井下為雙翼生產(chǎn)，易于保證礦 井產(chǎn)量，井底車場位于儲量中心， 井下運營費用低；2. 輔助運輸采用立井，運輸速度 快；3. 斜井采用皮帶運輸，提升能力 大，能實現(xiàn)連續(xù)運提；4. 延伸斜井井筒的施工比較方 便，對生產(chǎn)的干擾少；5. 地面工業(yè)廣場可布置在井田邊 界，少壓煤柱。1. 工業(yè)廣場和斜井井筒大量壓 煤；2. 井口位置不易布置在井田中 央，立井井口和斜井井口

20、不利 于集中布置，工業(yè)廣場比較分 散；3. 斜井線路長，管道鋪設工程 量大，費用高；4. 井筒復雜，通風阻力大；第川方案1井下為雙翼生產(chǎn)，易于保證礦 井產(chǎn)量；2. 主副井井口距離較近，便于集 中布置工業(yè)廣場；3. 工業(yè)廣場可以布置在井田邊 界，不壓或少壓煤柱；4. 井底車場位于儲量中心，井下 運營費用低；5. 斜井提升能力大，采用皮帶提 升，能實現(xiàn)連續(xù)運提，提升費用 低：1. 斜井大量壓煤，煤柱損失量 大；2. 斜井線路長，管道鋪設工程 量大，費用高；3. 斜井的有效斷面利用率低， 井同較長，通風困難；4. 立井井筒掘進技術(shù)和施工設 備較復雜，掘進速度慢；5. 井筒延伸費用較高；6. 二水平井

21、筒延伸干擾一水平 的正常生產(chǎn)。106.延伸井筒施工比較方便，對正 常生產(chǎn)的干擾小。第IV方案1井下為雙翼生產(chǎn)，易于保證礦 井產(chǎn)量，井底車場位于儲量中心， 井下運營費用低；2. 釆用斜井施工，掘進及施工設 備簡單，初期投資少；3. 斜井采用皮帶運輸，提升能力 大，能實現(xiàn)連續(xù)運提；4. 延伸斜井井筒的施工比較方 便，對生產(chǎn)的干擾少；5. 工業(yè)廣場可布置在井田范圍 內(nèi)，生產(chǎn)比較集中；6. 提升費用低。1斜井井筒要比立井長得多， 通風阻力較大；2. 由于斜井較長，沿井筒敷設 管路、電纜所需的管線長度較 大，留保安煤柱，增加煤柱損 失；3. 第二水平立井井筒延伸困 難，一二水平都需留較多的保 安煤柱；4

22、. 深部開采時礦井多段提升轉(zhuǎn) 載，環(huán)節(jié)多，系統(tǒng)復雜，增加 提升費用；第V方案1掘進技術(shù)與施工設備簡單，掘 進速度較快，便于施工；2. 井下為雙翼生產(chǎn)，易于保證礦 井產(chǎn)量，井底車場位于儲量中心， 井下運營費用低；3. 斜井采用皮帶運輸，提升能力 大，能實現(xiàn)連續(xù)運提；4. 副井立井開拓，輔助運提效率 1司。1. 工業(yè)廣場和斜井井筒大量壓 煤；2. 地面工業(yè)廣場布置分散；3. 斜井井筒較長，增加了掘進 量；4. 井筒長，通風阻力較大通風 困難；5. 斜井維護費用高；6. 第二水平井筒延伸困難，且 都需留較多的保安煤柱，煤柱 損失量大。山于本礦井的煤層埋藏較深，雖然為近水平煤層，但傾斜長度大，所以垂高也較大, 因此不宜用單水平開拓，至少要分兩個水平，對笫一水平的開拓