火石營煤礦年產(chǎn)120萬噸開采設(shè)計(jì)

1、摘 要本次設(shè)計(jì)題目是火石營煤礦120萬噸/年開采設(shè)計(jì)，礦井井田面積12.1km2，煤層厚度1.4710.46m，平均4.10m，煤層厚度變化小。煤層傾角12°14。設(shè)計(jì)儲量為6377.02萬噸，設(shè)計(jì)井型年產(chǎn)120萬噸，服務(wù)年限為41年。設(shè)計(jì)采用立井開拓，全礦劃分兩個(gè)階段四個(gè)采區(qū)，布置主運(yùn)輸大巷和采區(qū)上下山巷道貫通全礦井。采用走向長壁采煤法，綜合機(jī)械化開采。全礦布置一個(gè)綜采工作面，選用MG200/500QWD型采煤機(jī)。由型號為型號為SSJ1200/2×200的可伸縮膠帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)至軌道上山，經(jīng)礦車由軌道上山和主要運(yùn)輸大巷運(yùn)至主井井底車場，由箕斗提升至地面。礦井通風(fēng)采用中央邊界式

2、通風(fēng)方式，抽出式通風(fēng)方法，掘進(jìn)面采用局扇通風(fēng)，礦井總風(fēng)量為110m/s。井下多級水泵揚(yáng)水排水配合自然排水的排水方式。地下涌水經(jīng)處理后供給井下用水，其余排到地面。礦區(qū)的環(huán)境保護(hù)及職業(yè)與安全衛(wèi)生也是現(xiàn)代礦井所要求的重點(diǎn)工作之一。關(guān)鍵詞：火石營煤礦，開拓系統(tǒng)，采煤方法，通風(fēng)，排水，運(yùn)輸目 錄摘 要I目 錄II1 礦區(qū)概況及井田地質(zhì)特征11.1 礦區(qū)概況11.1.1地理位置與交通11.1.2自然環(huán)境21.1.3礦井附近的工農(nóng)業(yè)情況21.1.4水源、電源、勞動力及建材來源31.2 井田地質(zhì)特征31.2.1地層31.2.2構(gòu)造41.2.3煤層及其頂?shù)装鍘r性特征51.2.4水文地質(zhì)特征71.2.5沼氣煤層和

3、自燃81.2.6煤質(zhì)、煤的牌號與用途91.2.7 地質(zhì)勘探程度92 井田境界102.1 劃分原則102.2 井田范圍103 礦井儲量、生產(chǎn)能力、服務(wù)年限113.1 井田儲量113.1.1礦井工業(yè)儲量113.1.2礦井設(shè)計(jì)儲量123.1.3礦井設(shè)計(jì)可采儲量133.2 礦井年儲量及服務(wù)年限153.2.1礦井工業(yè)制度153.2.2礦井服務(wù)年限154 開拓運(yùn)輸方案164.1 概述164.1.1開拓方式選擇164.1.2影響立井開拓的主要因素分析164.2 井田開拓164.2.1對井田開拓中若干問題分析164.2.2方案的提出及技術(shù)比較174.2.3方案經(jīng)濟(jì)比較194.2.4 確定方案214.3 井筒特

4、征214.3.1主井214.3.2副井224.3.3風(fēng)井244.4 井底車場264.4.1設(shè)計(jì)基本參數(shù)264.4.2一些基本問題的確定274.4.3線路聯(lián)接計(jì)算274.4.4 線路閉合計(jì)算284.4.5通過能力計(jì)算294.4.6坡度計(jì)算344.4.7確定各井底車場硐室位置344.5 開采順序及采區(qū)回采工作面的配置364.5.1開采順序364.5.2保證年產(chǎn)量的同采采區(qū)數(shù)和工作面數(shù)364.6 采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)385 采礦方法395.1 采煤方法的選擇原則395.2 采煤方法的初選395.3 采煤方法的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較405.3.1技術(shù)分析比較405.3.2經(jīng)濟(jì)分析比較425.4 回采工作面參數(shù)選擇4

5、35.5 回采巷道的布置445.6回采工作面設(shè)備選擇465.6.1 采煤機(jī)465.6.2 刮板輸送機(jī)485.6.3 轉(zhuǎn)載機(jī)485.6.4 可伸縮膠帶輸送機(jī)495.6.5 破碎機(jī)505.6.6 液壓支架515.6.7 乳化液泵站及噴霧泵站525.6.8 回采工作面主要設(shè)備配備匯總535.7 回采工作面回采工藝過程535.8 回采工作面勞動組織形式546 建井工期及開采計(jì)劃586.1 建井工期586.1.1 準(zhǔn)備工期586.1.2 移交標(biāo)準(zhǔn)586.1.3 施工進(jìn)度指標(biāo)586.1.4 三類工程施工安排的原則586.1.5 建井工期預(yù)計(jì)596.2 產(chǎn)量遞增計(jì)劃597 礦井通風(fēng)607.1 概述607.1

6、.1 通分系統(tǒng)選擇原則607.1.2 通風(fēng)系統(tǒng)的規(guī)定607.2 礦井通風(fēng)方式與通風(fēng)系統(tǒng)的選擇607.2.1 礦井通風(fēng)方式607.2.2 礦井總風(fēng)量計(jì)算及風(fēng)量分配617.3 扇風(fēng)機(jī)選型647.3.1 主扇的選擇647.3.2 局扇的選擇658礦井提升與運(yùn)輸668.1 運(yùn)輸提升概述668.1.1 主運(yùn)輸方式選擇668.1.2 輔助運(yùn)輸方式的選擇668.2 運(yùn)輸提升設(shè)備的選擇678.2.1 大巷膠帶輸送機(jī)及轉(zhuǎn)載機(jī)的選擇678.2.2 輔助運(yùn)輸679 排水供電719.1 礦山涌水量719.2 水泵的選型719.3 礦區(qū)電源729.4 供電設(shè)施及方式7210 經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)73參 考 文 獻(xiàn)75771 礦

7、區(qū)概況及井田地質(zhì)特征1.1 礦區(qū)概況1.1.1地理位置與交通火石營井田位于河北省豐潤縣韓城與新軍屯兩鎮(zhèn)之間，東距唐山市約15km。由唐山市至玉田、寶坻縣的公路經(jīng)過本井田。井田北有京秦鐵路，東有京山和唐遵鐵路，京唐高速公路和唐山市外環(huán)線公路均在礦井附近，交通便利。礦區(qū)交通位置圖附圖1-11.1.2自然環(huán)境本井田屬于沖積平原地形，井田內(nèi)既無山巒起伏，也無河流穿過，地形甚為平坦。北部油房莊附近地形標(biāo)高為+23m，南部南曹莊附近為+2m，地形坡降為1.6，地勢東北高，西南低。井田南端緊鄰一夏秋積水的“油葫蘆泊”。井田西北25km處有一泥河，平行本井田急傾斜翼淺部邊界，由東北流向西南，流量較小但河床較寬

8、，遇降雨量大時(shí)亦有泛濫發(fā)生，但影響范圍較小。兩岸筑有土壩及人工溝渠，對防洪有一定作用。地質(zhì)報(bào)告未提供洪水水位標(biāo)高，但在火石營村附近從未受到洪水威脅。本區(qū)屬大陸性氣候，夏季炎熱多雨，冬季寒風(fēng)凜冽。最高氣溫39.6，最低氣溫-21，平均氣溫11.1。平均降雨量為614.7mm，最大降雨量為1007.7mm，年平均蒸發(fā)量1321.1mm，平均濕度34.8%。冰凍期由每年12月至翌年3月初，凍土深度0.60.8m。積雪最小厚度40mm，最大厚度190mm。年最多風(fēng)向?yàn)闁|風(fēng)，其次為偏北風(fēng)，最大風(fēng)速為25ms。根據(jù)河北省最新頒布的地震區(qū)劃圖，本區(qū)地震烈度為八度。本井田被巨厚沖積層覆蓋，除劃給地方的魯各莊區(qū)

9、外，附近別無其它小煤礦建設(shè)或開采。1.1.3礦井附近的工農(nóng)業(yè)情況礦區(qū)煤炭、鋼鐵、水泥、陶瓷等工業(yè)非常發(fā)達(dá)，輕工業(yè)也比較發(fā)達(dá)；農(nóng)業(yè)主要以小麥、玉米、高梁及棉花等農(nóng)作物為主，發(fā)展情況良好。1.1.4水源、電源、勞動力及建材來源礦井水資源豐富，能保證生產(chǎn)及生活用水，水源可靠。礦井電源引自韓城220kV變電站，供電電源可靠。礦井工業(yè)場地建有110kV變電站，雙回路運(yùn)行。礦井續(xù)建所需的主要建筑材料如鋼材、木材、水泥、砂石等都可以在當(dāng)?shù)氐玫浇鉀Q。1.2 井田地質(zhì)特征1.2.1地層本井田地層與開平煤田其它各礦地層基本相同，精查地質(zhì)勘探揭露了第四系及上古生界地層如圖1-2所示，由老到新敘述如下：圖1-2 綜合

10、柱狀圖1、中奧陶統(tǒng)馬家溝組(O2)根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，中奧陶統(tǒng)的馬家溝組地層在開平煤田厚約400m，以厚層塊狀灰色與褐紅色豹皮狀石灰?guī)r為主。本井田鉆孔揭露該地層最大厚度91.63m，頂部多呈黃褐色，溶洞裂隙發(fā)育，與上覆煤系地層呈平行不整合接觸。2、中石炭統(tǒng)唐山組(C2)本層總厚度為5060m。底部為7m左右的“G層鋁土巖”，頂部為厚約4m的唐山灰?guī)r即K3灰?guī)r，中間主要為灰色、深灰色的砂巖與淺灰、灰白色鋁土質(zhì)粘土巖，夾兩層薄層灰?guī)r即K1與K2。3、上石炭統(tǒng)(1) 開平組(C31)本組頂界為K6灰?guī)r底，厚約60m。主要以灰色、深灰色細(xì)砂巖、粉砂巖與粘土巖為主，夾兩層海相灰?guī)r(即K4、K5灰?guī)r)。(2

11、) 趙各莊組(C32)本組頂界為9煤的細(xì)砂巖底面，厚度為60l00m。巖性以粉砂巖、細(xì)砂巖與砂巖為主，夾粘土巖與煤層，近底部為K6灰?guī)r。4、下二迭統(tǒng)(1) 大苗莊組(P11)該組頂為中砂巖或細(xì)砂巖底部，厚60l00m。巖性以灰色、深灰色粉砂巖、細(xì)砂巖為主，局部夾粘土巖或中砂巖，(2) 唐家莊組(P12)本組頂界為“A層鋁土巖”之下的巨粗不等粒長石石英砂巖底部沖刷面，厚度為120230m，一般厚200m左右。5、上二迭統(tǒng)古冶組由灰紫、灰綠等雜色的砂礫巖、粗砂巖、細(xì)砂巖、中砂巖、粉砂巖、粘土巖沉積交互組成。下段含“A層鋁土巖”，其底部為一雜色巨粗不等粒長石石英砂巖，與底部唐家莊組呈沖刷接觸，為一套

12、陸相碎屑沉積，厚度約560m。6、第四系覆蓋于全井田，由北向南逐漸加厚，厚度為150650m。上部由各粒度的砂層、礫石層、粘土層交互組成，下部以雜色巨厚礫石層與卵石層為主，含水豐富，局部夾少量砂層或砂礫層。1.2.2構(gòu)造本井田位于車軸山向斜兩翼，車軸山向斜屬開平煤田西側(cè)的一個(gè)含煤構(gòu)造，主要受新華夏系構(gòu)造控制，構(gòu)造線多呈北東向。車軸山向斜為一狹長不對稱向西南方向傾伏的大型含煤向斜，向斜軸走向約為N60ºE，向斜軸面向北西方向傾斜。以向斜軸劃分，其東南翼(緩傾斜翼)地層走向N30ºE，產(chǎn)狀較緩，傾角12°18°，一般14°左右；其西北翼(急傾斜翼)

13、地層走向N70ºE，產(chǎn)狀較陡，傾角65°80°，一般為70°左右。經(jīng)過精查地質(zhì)勘探、二維和三維地震勘探，本井田共查明3條斷層。緩傾斜翼多發(fā)育張性、張扭性的高角度傾向或斜交正斷層。 以斷層性質(zhì)分，正斷層3條；以控制程度分，可靠斷層3條，以斷層落差分，小于10m的1條，10m20m的2條。 斷層特征詳見表1-2-1。表1-2-1 斷層特征表序號斷層編號斷層性質(zhì)斷層落差(m)斷層產(chǎn)狀控制程度備注走向傾向傾角（°）3F2正016N.WN.E62°72°可靠三維地震勘探報(bào)告提出9F6正04NN.NW36°47°可靠

14、三維地震勘探報(bào)告提出17F15正413N15°EN.W69°78°可靠構(gòu)造地質(zhì)補(bǔ)充報(bào)告提出1.2.3煤層及其頂?shù)装鍘r性特征1.2.3.1煤層及煤質(zhì)（1）煤層情況：（見表1-2-2）表1-2-2 煤的工業(yè)分析表煤號工業(yè)分析膠質(zhì)層厚(m)Y羅加指數(shù) LR灰分(%) A揮發(fā)份(%) V含硫量(%) S含磷量(%) P9#原煤19.9015.94.030.016701822.63精煤7.4514.52.420.0059本井田煤系地層屬石炭二迭系地層，其中上石炭統(tǒng)開平組、趙各莊組及下二迭統(tǒng)大苗莊組為主要含煤地層。共含煤17層，其中可采及局部可采煤層9層，煤層編號自上而下依次

15、為5、7、8、9、11、121、122、12下、14l煤?？刹擅簩涌偤穸葹?9.7m。本次設(shè)計(jì)的是9煤層，9煤層屬于穩(wěn)定可采中厚煤層。詳見煤層特征表表1-2-3 。表1-2-3 煤層特征表序號煤層名稱煤層厚度（m）傾角圍巖性質(zhì)煤硬度煤牌號容重（t/m3）煤層結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性最大最小平均平均可采厚度頂板底板19#1.4710.464.1012粘土巖或粉沙巖粉砂巖獲粘土氣煤肥煤1.35穩(wěn)定1.2.3.2 頂?shù)装寮捌涮匦员揪锏貙优c開平煤田其它各礦地層基本相同，精查地質(zhì)勘探揭露了第四系及上古生界地層，由老到新敘述如下：1、中奧陶統(tǒng)馬家溝組(O2)根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，中奧陶統(tǒng)的馬家溝組地層在開平煤田厚約40

16、0m，以厚層塊狀灰色與褐紅色豹皮狀石灰?guī)r為主。本井田鉆孔揭露該地層最大厚度91.63m，頂部多呈黃褐色，溶洞裂隙發(fā)育，與上覆煤系地層呈平行不整合接觸。2、中石炭統(tǒng)唐山組(C2)本層總厚度為5060m。底部為7m左右的“G層鋁土巖”，頂部為厚約4m的唐山灰?guī)r即K3灰?guī)r，中間主要為灰色、深灰色的砂巖與淺灰、灰白色鋁土質(zhì)粘土巖，夾兩層薄層灰?guī)r即K1與K2。3、上石炭統(tǒng)(1) 開平組(C31)本組頂界為K6灰?guī)r底，厚約60m。主要以灰色、深灰色細(xì)砂巖、粉砂巖與粘土巖為主，夾兩層海相灰?guī)r(即K4、K5灰?guī)r)。 (2) 趙各莊組(C32)本組頂界為9煤的細(xì)砂巖底面，厚度為60l00m。巖性以粉砂巖、細(xì)砂巖

17、與砂巖為主，夾粘土巖與煤層，近底部為K6灰?guī)r。4、下二迭統(tǒng)(1) 大苗莊組(P11)該組頂為中砂巖或細(xì)砂巖底部，厚60l00m。巖性以灰色、深灰色粉砂巖、細(xì)砂巖為主，局部夾粘土巖或中砂巖， (2) 唐家莊組(P12)本組頂界為“A層鋁土巖”之下的巨粗不等粒長石石英砂巖底部沖刷面，厚度為120230m，一般厚200m左右。5、上二迭統(tǒng)古冶組由灰紫、灰綠等雜色的砂礫巖、粗砂巖、細(xì)砂巖、中砂巖、粉砂巖、粘土巖沉積交互組成。下段含“A層鋁土巖”，其底部為一雜色巨粗不等粒長石石英砂巖，與底部唐家莊組呈沖刷接觸，為一套陸相碎屑沉積，厚度約560m。6、第四系覆蓋于全井田，由北向南逐漸加厚，厚度為15065

18、0m。上部由各粒度的砂層、礫石層、粘土層交互組成，下部以雜色巨厚礫石層與卵石層為主，含水豐富，局部夾少量砂層或砂礫層。1.2.4水文地質(zhì)特征1.2.4.1地表水特征第四系底部卵礫石層孔隙水、石炭二迭系砂巖裂隙水與奧灰?guī)r溶水組成本井田承壓水力系統(tǒng)。第四系底部卵礫石層超覆所有基巖含水層露頭，由于露頭無沖積或殘積成因的粘土之類阻隔，所以卵礫石含水層與基巖含水層尤其是與大面積隱伏的奧灰含水層水力聯(lián)系密切。裂隙水賦存于向斜盆地內(nèi)的石炭二迭系粗、中細(xì)粒級砂巖地層。裂隙密集，多為張開，寬度大于lmm，實(shí)見有20mm以上者，產(chǎn)狀近于直立?？锥螁挝怀鏊炕騿挝晃鼭{量普遍高于相鄰的開平向斜井田。奧灰?guī)r溶水產(chǎn)于煤系

19、基底厚度400m以上的白云質(zhì)和灰質(zhì)地層之中。歷年少量勘探已表明其透水性與富水性強(qiáng)于區(qū)內(nèi)其它所有含水層。特別指出的是，砂巖裂隙水以層狀徑流進(jìn)行自身循環(huán)的同時(shí)，通過貫穿層間的裂隙網(wǎng)絡(luò)，發(fā)生垂向水力聯(lián)系。1.2.4.2 煤系含水層與隔水層(1) 煤系含水層以水源為背景，按水位、水化、水溫的連續(xù)性及鉆孔抽水流場反映，將煤系含水層分為三組八段。1） 以第四系底部卵礫石水為補(bǔ)給水源的A層本組法線厚度在-500m水平主石門一線約280m，A層下80m中等含水段；本組厚度約140m155m，K3G層富水性極不均一的含水段。(2) 煤系隔水層1) A層鐵鋁質(zhì)粘土巖；3) G層鋁土質(zhì)粘土巖。根據(jù)會議紀(jì)要所確定的原

20、則，以上水量預(yù)計(jì)結(jié)果可作為本次設(shè)計(jì)的依據(jù)。1.2.5沼氣煤層和自燃根據(jù)“冀煤安辦（2004）4號文“關(guān)于2004年度礦井瓦斯等級鑒定結(jié)果的批復(fù)”，火石營礦井瓦斯絕對涌出量為0.211m3min，瓦斯相對涌出量為0.142m3t，采區(qū)最大瓦斯相對涌出量為0.270 m3t。隨著開采向深部延伸，瓦斯涌出量可能會增大，屆時(shí)要及時(shí)進(jìn)行瓦斯等級鑒定。本礦井煤塵具有爆炸性，爆炸指數(shù)40.743.4。9、11、12-1煤易自燃，9煤自然發(fā)火期為812個(gè)月，11、12-1煤自然發(fā)火期為36個(gè)月。地溫正常，無熱害沼氣、煤塵和自燃1.2.6煤質(zhì)、煤的牌號與用途主要可采煤層均屬較高揮發(fā)份的氣煤，煤種單一，以氣煤號、

21、號、號為主，氣煤號、號甚少。故主要敘述9煤的煤質(zhì)：原煤灰份： 9煤平均灰份介于1320之間；。原煤硫份：9煤含量在1以下，屬低硫煤； 原煤磷份：各煤層原煤含磷量不一，無明顯變化規(guī)律，其它各煤層磷含量均大于0.01。煤的工業(yè)分析表見表124。表124 煤的工業(yè)分析表序號煤層名稱牌號水分（）M灰分（）A揮發(fā)分（）V含硫量（）S發(fā)熱量MJ/KgQ備注12345678919肥煤1.0613-209.630.4729.67動力煤1.2.7 地質(zhì)勘探程度為了順利開發(fā)火石營井田，更好地滿足煤礦建設(shè)和生產(chǎn)需要，國家和建設(shè)單位都投入不少資金對井田進(jìn)行了多次勘探。勘探工作經(jīng)歷了普查(1956年)、精查(1978年

22、)、二維地震補(bǔ)充勘探(1992年)、水文地質(zhì)補(bǔ)充勘探(1993年)和采區(qū)三維地震補(bǔ)充勘探等勘探階段。隨著歷次勘探工作的深入及礦井投產(chǎn)后的實(shí)際揭露，對礦井水文地質(zhì)條件和煤層賦存情況也有了更進(jìn)一步的認(rèn)識，為設(shè)計(jì)部門和生產(chǎn)單位更準(zhǔn)確地核實(shí)礦井儲量、確定礦井生產(chǎn)能力及搞好采區(qū)接替提供了更可靠的依據(jù)，勘探成果基本滿足設(shè)計(jì)及生產(chǎn)需要。2 井田境界2.1 劃分原則井田境界應(yīng)根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造、儲量、水文、煤層賦存情況、開采技術(shù)條件、開拓方式及地貌、地物等因素，進(jìn)行技術(shù)分析后確定。一般以下列情況為界：1以大斷層、褶曲和煤層露頭、老窯采空區(qū)為界；2以山谷、河流、鐵路、較大的城鎮(zhèn)或建筑物的保護(hù)煤柱為界；3以相鄰的礦井井

23、田境界煤柱為界；4人為劃分井田境界。2.2 井田范圍火石營煤礦井田境界，東部以F2斷層為邊界；西南至，南部到-160m煤層露頭，北部至9煤層-500m底版等高線，井田平均走向長度為6.1km。傾向長度為1.8km。井田面積為12.1 km2。井田境界如圖2-2-1。圖2-2-1 井田境界3 礦井儲量、生產(chǎn)能力、服務(wù)年限3.1 井田儲量礦井儲量是指礦井井田邊界范圍內(nèi)，通過地質(zhì)手段查明的符合國家煤炭儲量計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)的全部儲量，又稱礦井總儲量。它不僅反映了煤炭資源的埋藏量，還表示了煤炭的質(zhì)量。本井田采用塊段法計(jì)算的各級儲量，塊段法是我國目前廣泛使用的儲量計(jì)算方法之一。塊段法是根據(jù)井田內(nèi)鉆孔勘探情況，由幾

24、個(gè)煤厚相近鉆孔連成塊段。根據(jù)此塊段的面積，煤的容重，平均煤厚計(jì)算此塊段的煤的儲量，再把各個(gè)經(jīng)過計(jì)算的塊段儲量取和即為全礦井的井田儲量。3.1.1礦井工業(yè)儲量礦井工業(yè)儲量是勘探（精查）地質(zhì)報(bào)告提供的“能利用儲量”中的A、B、C三級儲量之和，其中高級儲量A、B級之和所占比例應(yīng)符合表311的規(guī)定。由煤層底板等高線及儲量計(jì)算圖上提供的資料可計(jì)算出來設(shè)計(jì)礦井工業(yè)儲量匯總表見312。表3-1-1 工業(yè)儲量匯總表 地質(zhì)開采條件儲量級別比例（）簡單中等復(fù)雜大型中型小型大型中型小型中型小型田內(nèi)A+B級儲量占總儲量的比例4035253540202515第一水平內(nèi)A+B級儲量占本水平儲量的比例70604060503

25、040不作具體規(guī)定第一水平內(nèi)A級儲量占本水平內(nèi)儲量的比例4030153020不作具體規(guī)定不要求表312 礦井工業(yè)儲量匯總表煤層名稱工業(yè)儲量（萬噸）備注ABA+BCA+B+C9煤層2631836346731206857符合總計(jì)2631836346731206857符合3.1.2礦井設(shè)計(jì)儲量礦井設(shè)計(jì)儲量為礦井工業(yè)儲量減去設(shè)計(jì)計(jì)算的斷層煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱和已有的地面建筑物、構(gòu)筑物需要留設(shè)的保護(hù)煤柱等永久煤柱損失量。而在該井田范圍內(nèi)只有煤田境界煤柱和斷層煤柱。可暫時(shí)按工業(yè)儲量的57計(jì)入，本設(shè)計(jì)取5，故：P式中： Z礦井設(shè)計(jì)儲量；Z礦井工業(yè)儲量；P 永久煤柱損失量，可暫按工業(yè)儲量的57計(jì)入，本

26、設(shè)計(jì)取5；由此：礦井設(shè)計(jì)儲量Z6857×（17）6377.02萬噸3.1.3礦井設(shè)計(jì)可采儲量礦井設(shè)計(jì)可采儲量為礦井設(shè)計(jì)儲量減去工業(yè)場地保護(hù)煤柱、礦井井下主要巷道及上下山保護(hù)煤柱后乘以采區(qū)回采率所得到的儲量。各種主要巷道的保護(hù)煤柱及可采儲量見表313；礦井工業(yè)廣場地保護(hù)煤柱留設(shè)見圖311；工業(yè)廣場保護(hù)煤柱設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)見表314。表313 礦井可采儲量匯總表開采水平煤層名稱工業(yè)儲量(A+B+C)(萬噸)礦井設(shè)計(jì)儲量（萬噸）礦井可采儲量（萬噸）永久性煤柱損失設(shè)計(jì)儲量設(shè)計(jì)煤柱損失可采儲量斷層境界工業(yè)廣場井下巷 道其他9685779.5109.476668.03124.8166.2無6377表

27、314 工業(yè)廣場保護(hù)煤柱設(shè)計(jì)參數(shù)表煤層傾角（°）（°）煤厚（m）（°）（°）（°）（°）埋深（m）144.1045756975370圖311 工業(yè)廣場保護(hù)煤柱計(jì)算圖3.2 礦井年儲量及服務(wù)年限3.2.1礦井工業(yè)制度根據(jù)設(shè)計(jì)大綱規(guī)定以及結(jié)合礦井實(shí)際情況。規(guī)定該設(shè)計(jì)礦井年工作日為330天，每日三班工作，每日工作8小時(shí)，每日凈提升時(shí)間數(shù)為16小時(shí)。3.2.2礦井服務(wù)年限初步設(shè)定該礦井設(shè)計(jì)年產(chǎn)量為1.2Mt/a，根據(jù)公式：式中：T礦井服務(wù)年限，年； Z礦井可采儲量，萬噸； A礦井生產(chǎn)能力，萬噸/年；K儲量備用系數(shù)，K=1.31.5，此處取1.

28、3。由此驗(yàn)算服務(wù)年限如下： T=Zk /(A×k) =6377.02/(120×1.3)=41年40年符合要求。4 開拓運(yùn)輸方案4.1 概述4.1.1開拓方式選擇原礦井采用的是立井開拓方式，暗斜井延伸。由于火石營煤礦井田表土層薄，地勢平穩(wěn)，所以采用立井開拓。立井開拓的適應(yīng)行很強(qiáng)，一般不受煤層傾角、厚度、瓦斯、水文等自然條件的限制。立井的井筒短、提升能力大、對輔助提升特別有利。對于煤層賦存較深、表土層厚、水文情況比較復(fù)雜、井筒需要特殊法施工或多水平開采急斜煤層的礦井，一般都應(yīng)該采用立井開拓。4.1.2影響立井開拓的主要因素分析影響設(shè)計(jì)礦井開拓方式的主要因素包括精查地質(zhì)報(bào)告所確

29、定的煤層自然產(chǎn)狀、構(gòu)造要素、頂?shù)装鍡l件、沖積層結(jié)構(gòu)、地形以及水文地質(zhì)條件等。其中以煤層賦存深淺和沖積層的水文地質(zhì)條件對開拓方式的影響最大。4.2 井田開拓4.2.1對井田開拓中若干問題分析4.2.1.1井田開拓方式由于本井田地勢平坦，表土層薄，地勢平穩(wěn)，所以采用立井開拓。并按照工業(yè)廣場少壓煤，至少不壓好煤和井下生產(chǎn)費(fèi)用較低的原則確定了主、副井筒位于井田南部的井田走向的中央。同時(shí)由于在井田走向中央有一個(gè)14m的斷層需要留有一定的保護(hù)煤柱，故可考慮包工業(yè)廣場保護(hù)煤柱和斷層保護(hù)煤柱留設(shè)在一起，這樣可以節(jié)省50m的保護(hù)煤柱。為了避免采用箕斗井通風(fēng)時(shí)封閉井塔困難，決定開鑿一個(gè)風(fēng)井。并采取中央邊界式通風(fēng)，

30、風(fēng)井位于南部煤層露頭處，這樣由于煤層露頭處的煤不采，風(fēng)井就不需要留設(shè)保護(hù)煤柱，減少了煤柱的損失。同時(shí)為了減少煤柱損失和大巷維護(hù)條件，把運(yùn)輸大巷設(shè)在煤層底版下垂距為30m的巖層中。根據(jù)火石營井田9#煤層賦存條件和設(shè)計(jì)規(guī)范的有關(guān)規(guī)定，本井田劃分為1-2個(gè)水平，階段內(nèi)采用采區(qū)式準(zhǔn)備。水平劃分及位置在后面的方案中進(jìn)行詳細(xì)說明。4.2.1.2井硐形式、數(shù)目及其配置.井硐形式選擇 由于火石營井田地勢平坦，表土層薄，地勢平穩(wěn)，所以采用立井開拓。立井開拓井筒短、提升能力大、提升速度快，通風(fēng)有效斷面大，能夠滿足礦井通風(fēng)的需要。井筒數(shù)目因?yàn)榛鹗癄I井田為低瓦斯礦井,前面已經(jīng)確定采用立井開拓方式，故只需開鑿一對提升井

31、筒和一個(gè)風(fēng)井即可。后期可以在下一水平的上方東西邊界開設(shè)一個(gè)風(fēng)井用于第二水平的回風(fēng)。井筒位置選擇根據(jù)地形和地質(zhì)條件，從首先滿足第一水平的開采，縮短貫通距離，減少井巷工程量考慮，將主、副井筒設(shè)置在井田走向的中央處。該處的地質(zhì)構(gòu)造清楚、簡單、開采條件好。4.2.1.3運(yùn)輸大巷和總回風(fēng)巷的布置為了減少煤柱損失和便于維護(hù)巷道，將運(yùn)輸大巷布置在距離煤30m處的9煤層底版巖石中。布置巖石大巷時(shí)應(yīng)避免在松軟、吸水膨脹、易風(fēng)化餓巖石中布置，同時(shí)還應(yīng)避開支撐壓力的不利影響。4.2.2方案的提出及技術(shù)比較根據(jù)前述各項(xiàng)決定，本井田在技術(shù)上可行的開拓方案有下列三種：立井兩水平，見圖421；圖421 立井二水平立井延伸開

32、拓立井單水平上下山，見圖422；圖422 立井單水平上下山開拓立井一水平加暗斜井二水平延伸，見圖423。圖423 立井-水平加暗斜井二水平延伸開拓從以上方案的簡圖可以對方案和方案進(jìn)行比較，方案的生產(chǎn)系統(tǒng)均簡單可靠，但是由于方案適用于煤層傾角小于12的煤層，而9煤層的傾角為14大于12，所以用單水平上下山開采有很大的困難，而且下山采煤巷道等都不容易維護(hù)，故不宜用此方案。余下的、兩個(gè)方案均屬技術(shù)上可行的方案，水平服務(wù)年限也均符合要求（中型礦井第一水平服務(wù)年限應(yīng)大于20年，故確定其階段斜長分別為1000和800m）。兩者相比，雖然方案的總投資要比方案高些，但是其初期投資較少，因此兩方案要通過經(jīng)濟(jì)比較

33、才能夠確定其優(yōu)劣。4.2.3方案經(jīng)濟(jì)比較 由于方案和方案在第一水平內(nèi)的準(zhǔn)備方式和采煤方法都完全相同，方案比較法在對不同的開拓方案進(jìn)行比較時(shí)，一些相同的部分可以不進(jìn)行比較，于是我們在對方案和方案兩個(gè)方案進(jìn)行比較時(shí)，可以只將兩個(gè)方案中有差。表421 基建工程量時(shí)期項(xiàng)目方案方案早期主井井筒/m340+20340+20副井井筒/m340+5340+5井底車場/m13430+11140013430+111400主石門/m880/運(yùn)輸大巷/m15001500后期主井井筒/m160900副井井筒/m160900井底車場/m13430+1114013430+11140主石門/m17600運(yùn)輸大巷/m15001

34、500別的基建工程量、基建費(fèi)用、生產(chǎn)經(jīng)營費(fèi)用及費(fèi)用匯總表分別計(jì)算匯總于表421、表422、表423和表424。通過費(fèi)用匯總表在經(jīng)濟(jì)上來比較兩方案的優(yōu)越。表42 2 費(fèi)用匯總表方案項(xiàng)目方案方案費(fèi)用/萬元百分率/費(fèi)用/萬元百分率/基建工程費(fèi)829.981001084.89130.7生產(chǎn)經(jīng)營費(fèi)1596.531001994.46124.9總費(fèi)用2426.511003079.35126.9從前面表格中的計(jì)算可以看出，方案的總費(fèi)用要比方案的高出26.9，很明顯方案要比方案優(yōu)越的多，故決定采用方案。表423 基建費(fèi)用表方案項(xiàng)目方案方案工程量/m單價(jià)/ 費(fèi)用/萬元工程量/m單價(jià)/ 費(fèi)用/萬元早期主井井筒360

35、3754135.143603754135.14副井井筒3454081140.793454081140.79井底車場24570281690.4224570281690.42主石門88023120.33302310.69運(yùn)輸大巷150023134.65150023134.65小計(jì)1021.331001.69后期主井井筒160375460.069003754337.86副井井筒160408165.39004081367.29井底車場24570281690.4224570281690.42主石門176023140.6602310運(yùn)輸大巷150023134.65150023134.65小計(jì)891.091

36、430.22共計(jì)1912.422431.91表424 生產(chǎn)經(jīng)營費(fèi)用表項(xiàng)目方案生產(chǎn)經(jīng)營費(fèi)用/萬元項(xiàng)目方案生產(chǎn)經(jīng)營費(fèi)用/萬元石門運(yùn)輸0.9×4787.16×0.2411038.3石門運(yùn)輸0.9×4787.16×0.241×0.830.7提升0.9×4787.16×1.07×0.3241493.7提升0.9×4787.16×0.4×0.324558.40.9×4787.16×0.35×1.321990.5井筒維護(hù)1.2×1.07×27.9&#

37、215;3.05109.26井筒維護(hù)1.2×0.4×27.9×3.0540.85排水784200×27.9×0.35×10-4564.57排水784200×27.9×0.33×10-4722.01合計(jì)1596.53合計(jì)1994.46 4.2.4 確定方案綜上比較可知方案的總費(fèi)用超過了方案的10，故決定采用方案。即采用立井二水平上山。第一水平位于-370m，采取上山開采；第二水平位于-600m，采取上山開采。整個(gè)礦井劃分為兩個(gè)大的階段，第一階段的階段垂高為208m。4.3 井筒特征在礦井開拓方式確定以后，還

38、應(yīng)對礦井主要井筒（包括主井、副井、風(fēng)井）的橫斷面布置形式、井筒裝備、井筒斷面尺寸、井筒支護(hù)材料等特征進(jìn)行說明。4.3.1主井主井主要用于提煤。井筒直徑5.0m，采用9t多繩摩擦式提煤箕斗進(jìn)行煤炭提升。支護(hù)材料：基巖段采用單層砼結(jié)構(gòu)，凍結(jié)段采用雙層砼結(jié)構(gòu)；井壁厚度：基巖段350mm，凍結(jié)段700mm。井筒裝備有鋼絲繩罐道，井深360m。主井井筒斷面布置如圖431所示。圖431 立井?dāng)嗝娌贾脠D4.3.2副井主要用于升降人員、設(shè)備、材料及提升矸石等，并兼作通風(fēng)、排水。為防止斷繩事故，設(shè)有防墜器。井筒凈直徑6.0m。支護(hù)材料：基巖段采用單層砼結(jié)構(gòu)，凍結(jié)段采用雙層砼結(jié)構(gòu)；井壁厚度：基巖段400mm，凍結(jié)

39、段800mm。井筒內(nèi)裝備有鋼絲繩罐道、梯子間、電纜線和水管管道等。井深為360m。副井井筒斷面布置如下：圖432 副井?dāng)嗝娌贾脠D副井風(fēng)速校核：式中：通過井筒的風(fēng)速，m/s；通過井筒的風(fēng)量，m3/s；井筒凈斷面積，m2；井筒的有效斷面系數(shù)，圓形井取0.8；安全規(guī)程規(guī)定的允許最大風(fēng)速；由此：2.72m/s<8m/s所以井筒選擇符合要求4.3.3風(fēng)井風(fēng)井主要用于回風(fēng)兼作礦井的安全出口。配備有梯子間及管路、電纜等。采用砼支護(hù)，井壁厚度為300mm，井深150.3m。風(fēng)井井筒斷面布置如圖433所示。圖433 風(fēng)井?dāng)嗝娌贾脠D表431 井筒特征井筒名稱主井副井風(fēng)井井口坐標(biāo)X（m）38511250.95

40、38511125.9638508700.8275Y（m）38549850.8538541125.8538539750.898Z（m）380360150用途提煤提料、矸、人、進(jìn)風(fēng)回風(fēng)提升設(shè)備9t箕斗1t雙層四車罐籠井筒傾角（°）909090斷面形狀圓圓圓支護(hù)方式混凝土砌碹壁混凝土砌碹壁混凝土砌碹壁井筒壁厚（mm）基巖段：350 凍結(jié)段：700基巖段：400 凍結(jié)段：800300提升方位角（°）175175井筒深度（m）420.3400.3180.3斷面積凈（）19.628.312.6掘（）25.536.316.64.4 井底車場井底車場是連接礦井主要提升井筒和井下主要運(yùn)輸巷道

41、的一組巷道和硐室的總稱。它聯(lián)系著井筒提升和井下運(yùn)輸兩大生產(chǎn)環(huán)節(jié)，為提煤、提矸、下料、供電和升降人員等各項(xiàng)工作服務(wù)。井底車場首先必須保證礦井生產(chǎn)所需要的運(yùn)輸能力，并應(yīng)滿足礦井不斷持續(xù)增產(chǎn)的需要。為此，井底車場的設(shè)計(jì)通過能力應(yīng)大于礦井生產(chǎn)能力3050。其次，在滿足井底車場通過能力的前提下應(yīng)盡量減少其掘砌體積，而且井底車場應(yīng)便于管理和安全操車。井底車場設(shè)計(jì)示意圖如下。4.4.1設(shè)計(jì)基本參數(shù)主井凈直徑5.0m，裝備有一對9t箕斗，副井凈直徑6.0m，裝備一對1t雙層四車罐籠。井下主要運(yùn)輸大巷采用3t底卸式礦車運(yùn)煤，10t架線式電機(jī)車牽引（每列車由17輛礦車組成）。輔助運(yùn)輸采用1t固定式礦車（掘進(jìn)煤列車

42、由37輛礦車組成），煤矸混合列車由28輛礦車組成，其中煤車9輛，矸石車19輛。井底車場設(shè)1t翻車機(jī)處理掘進(jìn)煤。矸石輛占礦井產(chǎn)量的20，由副井提升。掘進(jìn)煤輛占5，由翻車機(jī)翻入井底煤倉從主井提升。礦井為低沼氣礦井，最大沼氣含量0.211m3/t，礦井總進(jìn)風(fēng)量61.5m3/s，副井進(jìn)風(fēng)，風(fēng)井回風(fēng)。4.4.2一些基本問題的確定車場形式，初步設(shè)計(jì)已確定為梭式車場，東西兩翼來車均由主石門進(jìn)入井底車場。車線長度，主井空、重車線長原則上按1列車長考慮，設(shè)計(jì)取80m。副井進(jìn)車線受主井重車線的影響，出車線受人車線的影響，都比較長，均可達(dá)150m。材料車線按20輛1t材料車考慮。主、副井中心線間距離，南北75m，東

43、西10m。設(shè)計(jì)采用22Kg/m的鋼軌。主井系統(tǒng)采用5號道岔，副井采用4號道岔。曲線半徑為20m。雙軌巷道斷面17.4m2，單軌巷道斷面9.6 m2，巷道采用錨噴支護(hù)，主要硐室及交岔點(diǎn)采用混凝土或料石砌碹。底卸式礦車卸載站與翻車機(jī)硐室聯(lián)合布置。4.4.3線路聯(lián)接計(jì)算4.4.3.1單開道岔非平行線路聯(lián)接已知：道岔DK630-5-15，a3967mm，b4333mm，11°1836，R15000mm，60°。查表得：m13533mm，n9301mm，H8055mm，T6743mm，Kp2926mm。已知：道岔DK622-4-12，a3660mm，b3640mm，14°0

44、210，R12000mm，45°。查表得：m8638mm，n5712mm，H4039mm，T3280mm，Kp7447mm。4.4.3.2單開道岔非平行線路聯(lián)接已知：道岔ZDK630-4-12，a3660mm，b3640mm，11°1836，R12000mm，S1600mm。查表得：L13529mm，c2447mm，n6780mm，T1469mm。4.4.3.3渡線道岔線路聯(lián)接已知：道岔ZDX630-5-1516，a3967mm，b4333mm，11°1836，S1600mm。查表得：c2447mm， L13592mm。渡線道岔線路聯(lián)接如圖444。圖444 渡線道

45、岔線路聯(lián)接4.4.4 線路閉合計(jì)算4.4.4.1已知條件主、副井中間線距離，石門方向10000mm，垂直石門方向75000mm。副井井筒中線與提升中線相距300mm，主井井筒中線與煤倉中線相距23000mm，卸載站中線與煤倉中線相距400mm，雙軌直線軌心距1600mm。故井筒的相互位置見下圖:圖445 井筒相互位置圖4.4.4.2線路閉合計(jì)算根據(jù)副井出車線布置要求A點(diǎn)距副井120m。副井出車線軌道中線至主井空車線軌道中線間距離為：（75000-300）+23000-（1600-400）96500mmAB96500/sin60°111429mmB點(diǎn)與主井中線距離為：120000+10

46、000+96500/tg60°185714mmC點(diǎn)與主井中線距離為：80000+10000+13178+1262104440mm煤倉上口與卸載站跨度較大，井底車場進(jìn)車?yán)@道與進(jìn)車線間距取25m。 CD25000/sin45° 35355mmF點(diǎn)距主井中線距離，根據(jù)交岔點(diǎn)、硐室長度及調(diào)度機(jī)車存車安全線要求取50m。 CF104440+50000 154440mm DE154440-2×25000 104440mm4.4.5通過能力計(jì)算4.4.5.1區(qū)段劃分見下圖圖446 區(qū)段劃分圖4.4.5.2調(diào)車作業(yè)程序及時(shí)間（表441，表442）表441 3t底卸式煤列車調(diào)車作業(yè)

47、程序及時(shí)間區(qū)段運(yùn)行狀況運(yùn)行距離（m）運(yùn)行速度（m/s）運(yùn)行時(shí)間（s）牽引列車86.32.043.2牽引列車191.12.095.5牽引列車、摘鉤、掛調(diào)度機(jī)車、轉(zhuǎn)向70.02.035.0+30.0牽引列車卸載151.21.5100.8過道岔、牽引空車出車場135.02.010.0+67.5+35.0計(jì)417.0表442 1t煤矸混合列車調(diào)車作業(yè)程序及時(shí)間區(qū)段運(yùn)行狀況運(yùn)行距離（m）運(yùn)行速度（m/s）運(yùn)行時(shí)間（s）牽引列車86.32.043.2牽引列車191.12.095.5牽引列車28.82.014.4牽引列車802.040.0頂列車801.553.3頂列車、煤車與矸石車摘鉤221.514.7+1

48、0.0牽引列車222.011.0牽引列車、摘鉤92.82.046.4+10.0機(jī)車過道岔、掉頭108.52.510.0+43.4機(jī)車過道岔、運(yùn)行54.82.010.0+27.4頂列車、過道岔55.21.536.8頂列車107.81.571.9機(jī)車轉(zhuǎn)向、運(yùn)行107.82.510.0+43.1機(jī)車運(yùn)行106.02.542.4機(jī)車運(yùn)行28.82.511.5機(jī)車運(yùn)行191.12.576.4機(jī)車過道岔13.22.010.0+6.6機(jī)車運(yùn)行35.92.018.0機(jī)車運(yùn)行、掛空車72.02.036.0+10.0牽引空車68.02.034.0牽引空車135.02.067.5轉(zhuǎn)向、頂空車26.01.510.0+

49、17.3頂空車、掛空車或材料車160.31.5106.9+10.0牽引空車160.32.080.2牽引空車出車場26.02.013.0+30.0計(jì)1170.94.4.5.3每一循環(huán)進(jìn)入井底車場得列車數(shù)比每一調(diào)度循環(huán)進(jìn)入井底車場得列車數(shù)比可用兩種方法計(jì)算：按運(yùn)量和凈載重計(jì)算礦井日產(chǎn)煤2000t；矸石量占20，日運(yùn)量400t；掘進(jìn)煤占5，日運(yùn)量矸100t；3t底卸式列車日運(yùn)量占95，為1900t；每日3t底卸式列車數(shù)1900/（3×17）37.2列；每日1t煤矸混合列車數(shù)（100+400）/（9×1+19×1.7）12.1列；列車數(shù)比37.2/12.13/1。按運(yùn)量比

50、和凈載重計(jì)算列車數(shù)比3/1每一調(diào)度循環(huán)時(shí)間2.88+2.90+2.90+15.00 23.68min列車進(jìn)入井底車場的平均時(shí)間間隔23.68/4 5.92min列車在井底車場平均運(yùn)行時(shí)間（3×417.0+1170.9）/4 605s 10min4.4.5.4通過能力計(jì)算 通過能力富裕系數(shù)157/602.62滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求。4.4.6坡度計(jì)算如前所述，本車場采用后進(jìn)車、前出車的方式；底卸式礦車的列車卸載站與翻車機(jī)硐室聯(lián)合布置；翻車機(jī)硐室設(shè)鏈?zhǔn)酵栖嚈C(jī)，副井進(jìn)車線設(shè)繩式推車機(jī)；主井空車線和副井出車線均設(shè)較長的自動滑行段，并在9點(diǎn)開始設(shè)合股道岔。為使主井兩股空車線在12點(diǎn)會合，翻車機(jī)軌面高

51、出卸載站軌面295mm，翻車機(jī)前設(shè)2上坡。因受主排水泵吸水高度的影響，將水倉入口設(shè)在車場外主石門內(nèi)。本車場以停在車場內(nèi)的副井罐籠軌面標(biāo)高為±0進(jìn)行標(biāo)高閉合計(jì)算。空車從搖臺出車以24的下坡滑過對稱道岔，到基本軌起點(diǎn)末速度為1.42m/s。4.4.7確定各井底車場硐室位置4.4.7.1井下中央變電所硐室位置中央變電所硐室是全礦井下電力總配電站，為了節(jié)約輸入輸出電纜線、配電均衡、安裝維護(hù)方便和便于提供新鮮風(fēng)流等目的，宜將變電所置于副井與井底車場連接的附近。其斷面按所選的具體變壓器型號確定，同時(shí)，應(yīng)滿足有關(guān)規(guī)定的要求，不得違反有關(guān)規(guī)程。支護(hù)形式和特殊要求變電所必須采用不燃性材料支護(hù)，如選用混凝土或料石砌碹，條件許可也可采用不燃性錨噴支護(hù)。硐室必須設(shè)置易關(guān)閉的既防水又放火的密閉門，門內(nèi)可設(shè)向外開的鐵珊門，但不能妨礙門的關(guān)閉，從硐室出口防火門起5m內(nèi)的巷道應(yīng)砌碹或用其它不燃性材料支護(hù)。變電所的地坪，應(yīng)比副井重車線側(cè)的硐室通道與車場巷連接點(diǎn)處的標(biāo)高高出0.5m。硐室不應(yīng)有滴水