1、 河南理工大學成人教育學院本科畢業設計 論文 畢業設計論文題目新鄭煤電有限責任公司趙家寨礦井初步設計 站 別 鄭 州 年級專業 11屆 采礦工程 學生姓名 指導教師 72013年 4月10 日畢業設計論文任務書站名 鄭州函授站 年級專業2011級采礦工程 學生姓名樊慶林一設計論文題目新鄭煤電有限責任公司 趙家寨礦井初步設計二設計論文任務與要求1趙家寨礦礦井設計說明書一份2井田開拓平剖面圖11000或12000 各一張3采區巷道布置及機械配備平剖面圖11000或12000 各一張4礦井設計內容及附圖要符合設計大綱要求6礦井設計說明書格式符合統一格式要求7附圖的圖紙格式圖例符合國家有關規定要求三設

2、計論文時間 2013 年 4 月 1 日至 2013 年 4 月 10 日指導教師 簽名成教院院長 簽名畢業設計論文評定書站名鄭州授站 年級專業2011級采礦工程 學生姓名 樊慶林一設計論文題目新鄭煤電有限責任公司 趙家寨礦井初步設計二設計論文共 96 頁附圖 11 張三審閱意見及評語根據學院教學管理的有關規定同意不同意該生參加畢業答辯指導教師 簽名職 稱 工作單位 河南理工大學畢業設計論文答辯委員會小組決議站名鄭州函授站 年級專業2011級采礦工程 學生姓名樊慶林該生于 年 月 日進行畢業設計論文答辯設計論文題目新鄭煤電有限責任公司 趙家寨礦井初步設計答辯委員會主任委員組長 委 員成員答辯學

3、生向答辯委員會小組提交如下資料設計論文說明書 共 頁設計論文圖紙 共 頁指導教師評閱意見 共 頁根據學生所提供的畢業設計論文材料和指導教師意見以及在答辯過程中學生回答問題的情況畢業設計論文答辯委員會小組作出如下決議一畢業設計論文的總評語二畢業設計論文的總評成績畢業設計答辯委員會主席組長 簽字委員成員 簽字年 月 日論文摘要趙家寨礦井地理位置優越區位優勢明顯資源可靠儲量較豐富開采技術條件較好煤質優良煤炭產品主要供給電廠及省內外其它企業市場前景廣闊為此設計本著高起點高標準高效率的原則結合礦井建設內外部條件采用先進技術和經驗全面提高礦井機械化和自動化水平以先進的設計理念把礦井建設成為現代化大型安全高

4、效礦井堅持以經濟效益為中心做到布局合理生產集中系統完善環節流暢給礦井生產創造有利條件堅持以人為本貫徹安全環保節能等原則建設安全環保集約型礦井關鍵詞高標準 高效率 安全 環保 目錄1引言- 1 -2礦區概況及井田地質特征- 3 -21礦區概況- 3 -22井田地質特征- 5 -23井田勘探程度- 9 -com地質報告的編制情況- 9 -com勘探類型和基本網度- 9 -com地質構造對開采的影響- 10 -com煤層對比的可靠性和穩定性- 10 -com地質儲量的復核驗算及高級儲量的范圍- 11 -com水文地質瓦斯等級煤質分析等資料的精確程度- 11 -com對地質資料的評價存在問題及補充勘探

5、的建議- 11 -3礦井儲量年產量及服務年限- 13 -31井田境界- 13 -32井田儲量- 13 -com礦井地質資源量- 13 -com礦井設計資源儲量- 15 -com礦井年產量及服務年限- 18 -4井田開拓- 21 -41概述- 21 -42井田開拓- 22 -43井筒特征- 25 -44井底車場及硐室- 30 -com井底車場型式- 30 -com井底車場硐室- 30 -com井底車場主要巷道和硐室的支護方式- 33 -45開采順序及采區采煤工作面的配置- 34 -46井巷工程量和建井工期- 36 -5準備方式- 39 -51概述- 39 -com煤層賦存及開采技術條件- 39

6、-com采煤方法的選擇- 39 -52準備方式- 41 -6礦井運輸提升排水及采區供電- 43 -61井下運輸- 43 -com煤炭及輔助運輸方式- 43 -com礦車的型號和數量- 43 -com大巷運輸設備的選擇計算- 43 -62礦井提升- 58 -com主井提升設備- 58 -com副井提升設備- 64 -63礦井排水- 71 -com主排水設備- 71 -com副井井底水窩排水設備- 72 -com采區供電系統- 74 -7礦井通風與安全技術- 77 -71通風系統- 77 -com通風方式和通風系統的選擇- 77 -com風井數目及服務范圍- 77 -72風量計算及風量分配- 80

7、 -73礦井通風阻力計算- 84 -com礦井通風負壓- 84 -com礦井通風等積孔- 85 -74通風設備選擇- 85 -8礦井安全技術措施- 87 -81預防瓦斯災害的措施- 87 -82瓦斯抽采設備與管路- 88 -83預防煤塵災害的措施- 88 -84礦井防滅火- 89 -85隔爆措施- 90 -86預防井下水災的措施- 90 -9結論- 91 -10附錄 參考文獻- 92 -11附錄 公式說明- 93 -12附錄 致謝- 96 -引言趙家寨礦井資源豐富煤層賦存條件較好開采技術條件中等外部交通供電供水等條件便利用戶可靠市場前景看好礦井設計生產能力300Mta開拓開采布局合理回采工藝先

8、進且適合本礦井條件從經濟評價結果看全部投資財務內部收益率稅后為1357 財務凈現值稅后為4136944萬元 折現率為10 全部投資利潤率為860全部投資利稅率為1594稅后投資回收期為918年本項目具有較好的盈利能力風險小抗風險能力強可在較短的時間內回收投資財務評價可行總之趙家寨礦井的建設不僅技術可行而且經濟效益顯著對河南省新鄭煤電有限責任公司的發展有著舉足輕重的意義對區域經濟的發展亦將會起到重要作用社會效益明顯 礦區概況及井田地質特征礦區概況m175m平均為125m左右相對高差約為75m本區主要河流為雙洎河屬淮河水系雙洎河上游有洧溱二源洧水發源于登封東北陽城山馬嶺山入新鄭境約4km溱水發源于

9、新密市白寨鄉牌坊溝入新鄭境約1km洧溱二水于鄧灣寨西匯合以下河段稱為雙洎河雙洎河在新鄭市境內流經戴灣人和寨云灣泥河寨市區雙龍寨至梨河鎮黃灣村出境入長葛至扶溝縣北流入賈魯河新鄭市境內河段全長355km河床寬度1030m16m正常流量2m3s平均行水深度05m河底坡降120011200河底巖性為沙壤土雙洎河為常年性河流該河自西北向東南流經本井田河流流量受季節影響較大旱季較小雨季較大根據新鄭市人和寨觀測站資料最大洪水流量為256 m3s洪水位標高為12233m本區屬大陸性半干旱氣候其特點是干濕季節性交替明顯年溫差較大四季分明夏季炎熱冬季寒冷春秋兩季氣候宜人年平均氣溫141月最高氣溫3861976年6

10、月月最低氣溫為-811977年1月每年6圖1-1 趙家寨礦井交通位置圖9月為雨季年最大降水量為9771mm1954年最小降水量為2139mm1985年年均降水量為5926mm年蒸發量為16802041mm本區風向風力隨季節交替變化夏季多東南風和南風冬季多西北風和北風年平均風速237ms最大風速為18ms月平均相對濕度8月最大為831月最小為63年平均相對濕度為70年均霜期為159天年均霧日為32天結冰期一般為12月至翌年3月凍土深度為100mm150mm積雪厚度150 mm200mm根據河南省地震局資料本區歷史上未發生過大的地震按照建筑抗震設計規范GB500112001附錄A我國主要城鎮抗震設

11、防烈度設計基本地震加速度和設計地震分組劃分本礦井所在地區新鄭市抗震設防烈度為7度設計基本地震加速度值為010g設計地震分組為第一組趙家寨井田屬于鄭州礦區新密煤田新密煤田面積780 km2以新密市新鄭市為主新密市已全部開發新鄭市為規劃開發區根據新鄭市煤炭資源賦存分布情況和構造特點目前該區主要規劃為三個井田和一個勘查區趙家寨井田地質資源量43834Mt其中能利用資源量38756Mt 王行莊井田地質資源量31633Mt規劃礦井生產能力12Mta李糧店井田地質資源量26923Mt目前正在進行項目建設的前期準備工作位于趙家寨井田東北部的賈梁勘查區地質資源量18145Mt普查趙家寨礦井工業場地位于新鄭市辛

12、店鎮辛店鎮現代通訊設施完備信息傳播方便快捷通訊網絡與全國聯網運行并開辦了ADSL32寬帶數字數據專線DDN分組交換電話息圖文傳真郵政特快EMS等20多項新業務工業經濟發展迅猛亞洲最大的機制水泥瓦生產基地年產32億張機制水泥瓦占全國總產量的三分之一享有中國第一瓦鄉之美譽產品暢銷全國各地出口到蒙古俄羅斯等國辛店鎮鎮域企業260家初步形成了能源建材機電化工食品卷材六大支柱產業圍繞能源開發辛店鎮已形成煤電水泥焦炭鋁等產業鏈被新鄭市委市政府確定為能源建材工業園井田地質特征2奧陶系中統馬家溝組Q2m鉆孔揭露厚度為25337995m平均5470m圖1-2 井田構造綱要圖為灰色中厚層狀石灰巖上部夾泥灰巖下部夾

13、礫屑灰巖底部為鈣質泥巖和砂質泥巖與下伏地層平行不整合接觸3石炭系C缺失下統中上統揭露厚度493613139m平均8671m4二疊系P區內西部有零星出露據鉆孔揭露井田內二疊系保留不全石千峰組上部第四段與第三段上部受蝕殆盡保留厚度66178103716m平均82946m含煤24層分上下兩統與下伏地層整合接觸新密煤田地處秦嶺緯向構造帶北亞帶嵩箕隆起帶東段風后嶺與滎鞏背斜之間基本構造形態為一西窄東寬軸向近東西西端仰起東端傾伏的復式向斜構造新密復式向斜區內構造形跡以斷裂為主伴有發育程度不同的褶皺其中走向近東西的斷裂規模大延展長多為南升北降傾向北東的高角度正斷層本區主體構造為一兩翼地層產狀平緩傾角315軸

14、向NWWSEE的寬緩背斜構造井田內斷裂構造發育共有斷層18條表1-2-1 煤 層 特 征 表煤 層名 稱兩極厚度平均厚度 m煤 層 結 構穩 定 程 度煤層間距m七4049-201111含夾矸1-2層較簡單較穩定局部可采3850-9850二30-698137含夾矸1層較簡單不穩定大部可采15330504-3950二10-2175550含夾矸12層較復雜較穩定主要可采186054-12800一10-455146含夾矸層較簡單不穩定大部可采8035頂板偽頂多為炭質泥巖頁巖易破碎偽頂厚度005m局部厚度達到15m偽頂零星分布在中部911904孔以及東南部的16142202孔附近泥巖砂質泥巖頂板主要在

15、3勘探線以東與砂巖頂板相間分布厚度111123m占井田面積40左右巖石結構致密抗壓強度153282MPa一般較穩定砂巖頂板全區均有分布占井田面積50左右厚度1133m平均1106m巖石致密堅硬抗壓強度2141684MPa由此可見大部分區段二1煤頂板為砂巖老頂巖石力學強度較高穩固性較好在斷層發育處及背斜軸部地帶巖石原生結構遭到破壞裂隙較發育容易造成巷道礦壓顯現強烈底板偽底多為炭質泥巖易破碎主要分布在508505孔官劉莊斷層以及14081803孔一帶占井田面積的158砂巖底板主要分布在5087012鉆孔12071107鉆孔以及19112205鉆孔附近占井田面積132厚度1110m平均38m巖石抗壓

16、強度為5321931MPa泥巖砂質泥巖為大面積分布的直接底板厚度0751719m平均310m層理普遍發育巖石抗壓強度78861MPa屬較穩定底板區內有兩條河流雙洎河和沂水河最高洪水位標高一般為10233m10331m新鄭市西關雙洎河橋位置洪水位標高為10568m其橋面標高為10804m洪水期對地面建筑無影響河流距主要開采煤層二1煤約400m左右且對地下水的補給僅限于局部地段補給量很小對開采影響不大井田西部瓦斯成分以CH4為主為沼氣帶范圍兩極值為6439871次為N2和CO2中東部瓦斯成分則以N2和CO2為主為瓦斯風化帶CH4成分較低本區瓦斯呈西高東低的特征總體東北部屬瓦斯風化帶西南部為瓦斯帶范

17、圍CH4含量總的變化趨勢是隨煤層埋深的增大而升高根據礦井煤層瓦斯含量結合瓦斯含量等值線圖分析礦井應屬低瓦斯礦井七4二3和二l煤層火焰長度分別為10mm14mm和10mm加巖粉量分別為4043和43結論為均有爆炸危險性一1煤無煤塵爆炸性資料通過地質報告鉆孔樣品燃點測試結果確定二3和二1煤層均為不易自燃煤層二1煤宏觀煤巖成分不易分辨二3煤一1煤均以亮煤為主可見鏡煤條帶為半亮型七4煤以亮煤為主可見暗煤為半暗半亮型二1二3和一1煤中礦物含量較少以粘土礦物為主次為硫化物和碳酸鹽等一1煤硫化物遠遠高于二1二3煤層七4煤層粘土礦物達189硫化物碳酸鹽氧化物則均勻分布各煤層粘土礦物多呈侵染狀團塊狀或微細層狀分

18、布黃鐵礦則呈團塊狀球狀分布碳酸鹽多呈裂隙充填物少量為細脈狀氧化物類礦物含量甚微表1-1 各煤層元素分析結果表煤層原 煤 浮 煤 HC 原子比 CdarHdarNdar OS dafCdarHdatNdar OS daf七4897855613232990345291213150702二3904942413938891714251372670556二1899239916244791474121602810541一1867038609185388373870936830526井田勘探程度兩極厚度平均厚度 m煤 層 結 構穩 定 程 度煤層間距m七4049-201111含夾矸1-2層較簡單較穩定局部可

19、采3850-9850二30-698137含夾矸1層較簡單不穩定大部可采15330504-3950二10-2175550含夾矸12層較復雜較穩定主要可采186054-12800一10-455146含夾矸層較簡單不穩定大部可采8035地質儲量的復核驗算及高級儲量的范圍根據國土資源部礦產儲量中心國土資礦評儲字20037號河南省新密煤田趙家寨井田勘探報告礦產資源儲量評審意見書經評審認定勘探報告的各項勘查工作達到了勘探程度資料齊全編制符合要求能夠反映全部勘探成果資源儲量計算方法正確參數合理計算結果可靠可以作為礦井建設設計的依據根據勘探報告井田勘探面積50km2共獲得能利用資源量38756Mt水文地質瓦斯

20、等級煤質分析等資料的精確程度勘探過程中查明了煤層頂底板充水含水的性質查明了斷層的水文地質特征客觀分析了井田的充水因素確定了水文類型對礦井涌水量作了預測并對礦井設計和生產提出了建設性意見井田內二1煤瓦斯呈西高東低的特征總體東北部應屬瓦斯風化帶西南部為沼氣帶范圍根據礦井煤層瓦斯含量和生產能力預測礦井生產時瓦斯相對涌出量為4436m3t絕對瓦斯涌出量為30806m3min礦井應屬低瓦斯礦井通過對井田煤樣的各種項目的分析化驗主要煤質指標比較清楚可以滿足生產需要對地質資料的評價存在問題及補充勘探的建議趙家寨井田勘探類型和網度符合地質勘探規范要求和客觀實際各項勘探工程質量和勘探研究程度高地質基礎資料齊全準

21、確可靠對井田構造可采煤層的厚度結構產狀及分布已查明煤的用途已評價儲量數據可靠可以滿足礦井設計的需要勘查級別較高的區域主要分布在井田中部區域為查清小斷層等地質構造確保首采區資源的可靠性使礦井移交后能很快達產穩產高效建設單位在首采區域補充了三維地震勘探工作同時設計建議對5線以西至井田邊界的首輪接替區域在適當時機也適當補充勘探工作以保證礦井的長期穩產另外應采用綜合方法對礦井涌水量及斷層突水的可能性等進一步核定以利生產安全礦井揭露煤層后盡早請具有資質單位對礦井瓦斯等級煤層自燃傾向性和煤塵爆炸危險性等安全基礎參數進行鑒定若鑒定資料及地質資料與井田地質勘探報告相差較大時需修改安全設施設計相關內容礦井儲量年

22、產量及服務年限井田境界 2008年9月 趙家寨礦井井田范圍為北部以大隗斷層為界南部西段以歐陽寺斷層為界南部東段以新密公路為界西部以二1煤-800m底板等高線為界東部以賈梁斷層和二1煤露頭線為界地理坐標為東經11334001134300北緯342330342630井田東西走向長135km南北傾斜寬34km面積約50km2井田儲量Mt其中二煤319310Mt占824二煤58030 Mt占150七煤10220Mt占26井田能利用地質資源量詳見表2-1表2-1 趙家寨井田能利用地質資源量匯總表 單位Mt儲量類別煤層編號煤類儲 量ABCDABCD能利用儲量二1PM61797045759425892340

23、7WY85248524小計6179704516118258931931二3PS36110725982031PM88424633347WY425425小計124539605985803七4FM5634591022小計5634591022合計FM5634591022PS36110725982031PM6179792910057258926754WY89498949合計6179829020641364638756河南省新密煤田趙家寨井田勘探報告礦產資源儲量評審意見書中根據礦產資源量套改技術要求對礦井資源儲量按新標準進行了套改二1和二3煤AB級套改為121b及121CD級套改為122b和122其中基礎

24、儲量按05的可采系數計算預可采儲量七4煤層C級套改為332D級套改為333一1煤層屬高硫煤層且水文地質條件復雜AB級套改為2S21C和D級套改為2S22套改后的結果為預可采儲量1217235Mt預可采儲量12211633Mt探明的經濟基礎儲量121b14469Mt控制的經濟基礎儲量122b23265Mt控制的內蘊經濟資源量332563Mt推斷的內蘊經濟資源量333459Mt探明的預可研次邊際經濟資源量2S21324Mt控制的次邊際經濟資源量2S224754Mt分煤層分水平分塊段的地質資源量詳見表2-2表2-2 趙家寨井田地質資源量匯總表 單位Mt 煤層編號地質資源量二二七合計趙家寨井田能利用部

25、分-325m 以淺1783494260810220231177-325m以深140961154220156383合計3193105803010220387560注報告中一1煤暫不能利用煤炭資源儲量2S212S22為5078Mt根據煤炭工業礦井設計規范礦井工業資源儲量 121b122b332333k 144692326556345908 386642 Mt經計算趙家寨井田的工業資源儲量為386642Mt其中二1煤31931Mt二3煤5803Mt七4煤9302Mt一1煤層屬高硫煤層且水文地質條件復雜套改后為次邊際經濟資源量按規范規定不計入工業資源儲量礦井設計資源儲量礦井設計資源儲量是礦井工業資源量

26、儲量減去設計計算的斷層煤柱防水煤柱井田境界煤柱地面建構筑物煤柱等永久煤柱損失后的資源儲量為保證礦井的安全生產礦井需要留設的安全煤柱有1斷層煤柱 采用礦井水文地質規程中導水斷層防隔水煤柱留設公式計算導水斷層煤柱L 05kM m 式中k安全系數取25M煤層厚度取55mp水頭壓力2592MPakp煤的抗張強度取01MPa井田斷層較多且以高角度正斷層為主經計算在斷層兩側留設60114m寬的煤柱同時應加強斷層導水性以及水頭壓力和煤巖抗張強度的研究以便及時調整煤柱寬度確保安全生產2村莊及地面建構筑物煤柱井田內地面村莊較多根據建設單位意見結合礦區經驗對開采影響較大的村莊進行搬遷對開采影響較小或村莊規模較大搬

27、遷困難的村莊考慮留設煤柱其巖層移動角為表土 45基巖 75 63 75留設煤柱的村莊主要包括初期的趙家寨谷莊周莊及后期的東土橋人和寨馬寨后小莊前小占莊官莊另外由于南水北調干渠煤柱尺寸較大楊樓王老莊徐莊可考慮充分利用干渠煤柱來避免村莊受開采的影響和破壞另外在井田東部井田邊界附近還存在鄭韓故城的北部城墻宮殿遺址和金須胡莊墓葬區三處國家級文物由于均位于南水北調中線干渠以東且位于井田邊界附近為礦井最后期開采的范圍因此對井田的開拓與開采影響較小設計對三處國家級文物區均按留設煤柱考慮3井田境界煤柱井田境界煤柱以計算的斷層煤柱為準但不小于20m4南水北調中線干渠防水煤柱對南水北調中線干渠按建筑物水體鐵路及主

28、要井巷煤柱留設與壓煤開采規程中的相關規定留設防水安全煤柱Hsh HliHbHfe式中Hsh防水煤柱垂高m Hli導水裂隙帶最大高度m Hb保護層厚度m Hfe基巖風化帶深度m根據煤層上覆巖性特征結合礦區內煤層防水煤柱留設經驗經計算初步計算干渠兩側煤柱寬度為750920m由于規劃的南水北調工程位于礦井后期約40a左右開采影響范圍之內后期開采時應根據實測的井上下數據結合實際實施的南水北調干渠工程情況對安全煤柱尺寸進行核準5其它煤柱留設采區邊界煤柱沿各采區邊界兩側各留設10m煤柱G107國道位于井田東部邊界附近后期開采時根據實測的井上下數據對是否留設安全煤柱尺寸進行確定風井工業場地布置及地面供電線路

29、走廊和采區上山位置方向基本一致以盡量減少保護煤柱尺寸礦井設計資源儲量計算結果詳見表2-2-3礦井設計資源儲量減去工業場地和主要井巷煤柱的煤量后乘以采區回采率為礦井可采儲量工業場地保護煤柱礦井工業場地按I級保護級別維護圍護帶范圍取20m其巖層移動角為表土 45基巖 75 63 75采區回采率按照設計規范要求厚煤層不小于75中厚煤層不小于80薄煤層不小于85經計算趙家寨井田設計可采儲量為223981Mt其中二1煤為183411Mt二3煤為33811Mt七4煤為6759 Mt 其中-325m水平以淺的設計可采儲量為145245Mt礦井設計可采儲量詳見表2-4 表2-3 趙家寨井田設計資源儲量匯總表

30、單位Mt煤層水平工業儲量煤 柱設計儲量邊界斷層地面建筑河流含文物保護南水北調干渠小計二-325m以上1783491574109381047922991155358-325m以下140961244617020242584372497237小 計319314020279583473766715252595二-325m以上426080754480357621131931289-325m以下15422007604860583114514277小 計58030830528963451246445566七4-325m以上930201060261001003778925-325m以下000000小 計930

31、201060261001003778925合 計386642 4956 33508 41092 79556307086 表2-4 趙家寨井田可采儲量匯總表 單位Mt 煤層水平設計儲量煤柱開采損失可采儲量工廣巷道小計二-325m以上1553586827682732677 115854 -325m以下97237106261062619054 67557 小 計252595174531745351731 183411 二-325m以上31289299929995658 22632 -325m以下14277030303032795 11179 小 計45566330233028453 33811 七4

32、-325m以上8925097309731193 6759 -325m以下0000000 0000 小 計8925097309731193 6759 合 計307086217282172861377 223981 礦井年產量及服務年限d每天四班作業三班生產一班準備每天凈提升時間16h2 儲量及服務年限趙家寨井田可采儲量為223981Mt從礦井設計生產能力及服務年限來看井田具備建設大型礦井的資源條件由表2-2-1可知生產能力400Mta時服務年限偏小不能滿足設計規范的要求生產能力300Mta時對照設計規范要求其服務年限也稍微偏小但一水平服務年限滿足規范要求的30a的要求而生產能力為240Mta18

33、0Mta時則全礦井及一水平服務年限均能滿足設計規范要求但服務年限特別是一水平服務年限又顯得偏長從煤層賦存條件同類礦井生產實踐及對本礦井工作面裝備看二1煤布置一個工作面可以保證120150Mta 左右的生產能力而09 Mta的設計生產能力不能充分發揮人機潛力和投資效益180 Mta則對設備和管理水平等要求較高增加了達到設計生產能力的難度井田內斷裂構造多除落差較大的斷層精查勘探已發現之外難免還會有許多影響工作面推進的小斷裂構造存在另外井田部分塊段地溫較高水文地質條件中等偏復雜以上條件均是影響工作面產量提高的重要因素這從鄰近礦區的開采實踐中也得到了證實因此設計認為二1煤一個工作面生產能力按12015

34、0Mta考慮既能符合目前實際水平又具有一定的先進性較為適宜趙家寨井田可采儲量為223981Mt規模按300Mta考慮儲量備用系數采用14則計算礦井服務年限為533a其中-325m水平以上可采儲量為145245Mt服務年限為346a需要說明的是位于井田東北部的賈梁勘查區地質儲量18145Mt普查由于地質條件相對復雜位于新鄭市城區附近單獨建井的難度非常大可考慮作為礦井的后備區以充分有效利用資源井田開拓I趙家寨方案井口位置位于趙家寨村東結合開拓方式方案I又分為方案I1一對立井開拓和方案I2一立一斜聯合開拓兩個方案方案I1趙家寨東一對立井開拓方案該方案主副井井口位于趙家寨村東約120210m10-4孔

35、西北約200m井口標高139m井筒落底水平標高-325m主立井井筒直徑為50m裝備一對20t箕斗副立井井筒直徑為65m裝備一對一寬一窄15t雙層四車罐籠方案I2趙家寨東一立一斜聯合開拓方案該方案井口位置位于趙家寨東約120210m井口標高139m主斜井落底標高-150m和首采區輸送機上山-325-150m直接連接副立井落底水平標高-325m主斜井傾角a 16o斜長L1048m采用B1200mm鋼絲繩芯帶式輸送機運煤副立井井筒直徑為65m裝備一對一寬一窄15t雙層四車罐籠開拓方式見圖2-3-45方案II東土橋方案東土橋東南一對立井開拓方案該方案井口位置位于東土橋村東南約550m井口標高131m井

36、筒落底水平標高-130m井筒深度261m主立井井筒直徑為50m裝備一對20t箕斗副立井井筒直徑為65m裝備一對一寬一窄單層二車罐籠開拓方式詳見圖2-3-67方案III袁集方案即袁集東南一對立井開拓方案該方案井口位于袁集村東南約400m井口標高146m落底水平標高-130m井深276m開拓方式詳見圖2-3-89方案IV界牌方案即界牌村南一對立井開拓方案井口位于界牌村南約400m處井口標高143m井筒落底水平標高-325m井深468m主立井井筒直徑為50m裝備一對20t箕斗副立井井筒直徑為65m裝備一對一寬一窄15t雙層四車罐籠開拓方式見圖2-3-1011各井口位置及開拓方式方案綜合分析評價如下方

37、案I趙家寨方案和方案II東土橋方案井口與工業場地位置分別位于井田初期開發塊段的南北邊界附近方案II東土橋方案落底水平淺為淺部井方案井筒較短初期投資省初期運營費用少方案I趙家寨方案井筒相對較深初期投資稍大但有利于采區接替和后期開發兩個方案各有優缺點需技術經濟比較確定方案袁集方案井口距井田的儲量中心較近工業場地地面條件較好井筒深度淺初期投資省但該方案首采區較好的開采塊段成為工業廣場煤柱對投產采區的工作面布置影響較大不利于礦井的初期開采另外由于地質構造的原因該方案井筒落底標高只能到-130m先期無論是開采滹沱背斜軸南翼還是北翼均是下山開采礦井初期的排水運輸環節多通風困難生產條件差不利于穩定礦井產量同

38、時井筒落底水平淺不利于向深部延伸對整個井田的開發不利因此方案不再進行更詳細的分析比較方案界牌方案井口及工業場地位置表土層較薄厚度約51m距離斷層較遠井筒及車場硐室施工容易礦井初期投采的西部采區和接續的中部采區均為雙翼采區且西部塊段可采用上下山開采礦井采區接續條件較好但該方案井口位于井田西部位置偏西距井田走向儲量中心約2km先期開發的井田西部塊段勘查程度相對較低煤層瓦斯含量較高且不利于礦井向東部發展因此方案也不宜作為礦井開拓的推薦方案根據以上分析結合開拓方式設計對方案I和方案進行了進一步的技術經濟比較方案為淺部立井方案井筒短初期工程量少壓煤量少基建投資省但該方案的主要不足是1對于整個井田而言井口

39、位于北部邊界附近距離全井田儲量中心距離較遠后期開發不利2本方案為淺部方案由于礦井涌水量較大井筒落底水平較淺則對礦井的生產接替非常不利后期大部分為下山開采開拓工程量大排水困難運營費用高3井口及工業廣場壓首采區煤量較大不利于礦井初期投產采區工作面的布置4該區域表土層后井筒需要特殊方法施工井筒投資高工期長綜合以上分析盡管方案初期工程量較小基建投資較省但由于該方案為邊界淺部井方案初期排水困難排水系統復雜且該方案后期井下主輔運輸距離長運營費用高對整個井田的開發非常不利因此方案II也不宜作為礦井的推薦方案而方案I趙家寨方案則可以彌補方案的不足方案I1一對立井開拓方案和方案I2一立一斜聯合開拓方案井口及工業

40、場地位置基本相同方案I1主井采用立井方案I2主井采用斜井主斜井裝備帶式輸送機運輸提升能力大可以實現煤炭從工作面到地面的連續運輸易實現全礦井主運輸系統的集中控制效率高成本低作為人員安全出口斜井更為便利但對于本礦井而言主斜井與主立井相比其缺點也比較明顯1井口處表土層厚度約116m斜井通過表土段長度約421m斜井通過表土段施工復雜斜井比立井長度大井筒維護費用高各種管線的投資也比立井高2主斜井落底水平標高為-150m后期利用初期-325方案I1一對立井和方案I2主斜副立初期投資相差不多從主運輸角度看方案I2采用主斜井可以使全礦井主運輸連續化而顯得更加優越但本礦井表土層厚達116m主斜井穿表土層長度約4

41、21m施工難度較大同時由于井筒長度大維護費用相應較高同時后期需兩段提升運營費用高管理復雜從鄭煤集團公司現有生產礦井實際開拓情況看僅米村王莊白坪礦采用了立井斜井聯合的綜合開拓方式且部分礦井斜井井筒施工過程中由于涌水量大施工非常困難投資高工期長因此主要考慮到礦區目前表土段井筒施工的技術水平和經驗設計推薦采用方案I1即趙家寨一對立井開拓方案主副立井位于同一廣場該方案同其他方案相比主要具有以下優點1主副立井表土段較淺可以采用普通法施工對井筒的施工和維護有利節省基建投資2主副立井工業場地位置鄰近新密公路地面公路投資少聯系方便3礦井初期為上山開采有利于礦井的排水通風特別是在本礦井涌水量較大的情況下優點更為

42、突出4工業場地位置鄰近趙家寨周莊谷莊三個村莊工業場地壓煤與村莊煤柱有大部分重合壓煤損失大大減少這幾個村莊也可不用搬遷減少了搬遷費用5從全礦井來看井筒位于井田中南部鄰近首采區對首采區中央采區的開采有利且工業場地的壓煤對首采區影響較少同時井筒基本位于儲量中心附近位置有利于礦井東西兩翼的開拓6根據施工的井檢孔資料井筒落底-325m水平井底車場巷道及硐室所處巖性較好有利于施工及維護同時也可兼顧到前后期的開采全礦井可用一個水平開拓減少了開拓準備工程量井筒特征本礦井主副風井井筒檢查孔均已施工主副井筒位置表土段厚度50m左右自上而下為耕土粉土粉質粘土等其余為基巖段巖性以砂巖砂質泥巖泥巖等普氏系數一般為f 2

43、8風井位置表土段厚度160m左右自上而下主要由黃土粘土中粗砂砂質粘土等組成其余為基巖段巖性以表3-1 井 筒 特 征 表序號名 稱單位井 筒主立井副立井回風立井1井口坐標Xm380867600038086390003810674000ym384653040003846521100084663408052井口設計標高m1390139613103井筒方位角度00274設計凈直徑mD 50D 65D 555設計凈斷面m21963322386支護厚度表基mm5004005004508504507支護材料表基鋼筋砼砼鋼筋砼砼鋼筋砼8表土及風化帶厚度m60601649落底標高m-325-325-13010

44、水平以下深度m028011井筒垂深 m464492626112井筒裝備一對20t多繩箕斗一對15t雙層4車罐籠玻璃鋼梯子間玻璃鋼梯子間砂巖砂質泥巖泥巖等普氏系數一般為f28第四系底部有一層厚度264770m的粘土夾礫石段含水較豐富另外井檢孔在砂巖段鉆進時泥漿消耗量也比較嚴重表明其含水豐富根據井檢孔資料結合礦區生產建井經驗主副立井筒由于表土段厚度較小可采用普通鉆爆法結合工作面預注漿施工表土段及基巖風氧化段采用鋼筋混凝土支護基巖段采用素混凝土支護局部采用錨網噴加鋼筋混凝土加強支護在井筒接近含水層之前應采取先探后掘的措施施工風井由于表土段較厚含水層富水性較強設計采用凍結法施工凍結深度228m采用雙層

45、鋼筋混凝土支護為減少井筒涌水量提高井筒施工質量在井筒施工過程中需摻入適量的增強防水劑以保證井壁結構質量井筒斷面分別見圖3-13-3圖3-1 主井井筒斷面圖圖3-2 副井井筒斷面圖圖3-3 風井井筒斷面圖井底車場及硐室圖3-4 井底車場總平面圖序號名 稱支護方式巷道長度m掘進體積m31副井井筒與井底車場連接處14槽鋼砼碹6818602主井井底清理撒煤硐室及通道14槽鋼砼碹119117353箕斗裝載硐室及給煤皮帶巷砼碹422157404井底煤倉及給煤機硐室砼碹2285676105上倉斜巷及相關硐室砼碹3820610706車場巷道包括風井錨噴58961162707交岔點14槽鋼砼碹71228088主

46、變電所及通道砼碹2504377609主排水泵房及通道36U型鋼砼碹34615717010管子道 錨噴8771306011水倉包括沉淀池36U型鋼砼碹1595917226012風井排水系統錨噴45746986013井下消防材料庫砼碹38697714等候室及通道錨噴8171072215井下爆炸材料庫砼碹5438396716電機車修理間變流室充電室36U型鋼錨噴10522672017調度室保健室工具保管室砼碹155186018合 計5126074851開采順序及采區采煤工作面的配置 3工作面走向長度1999m左右回采煤量373Mt12202工作面位于12采區西翼工作面煤層平均厚度682m左右煤層傾角

47、 3工作面走向長度1792m左右回采煤量349Mt31106工作面位于采區西翼11206正上方工作面平均煤厚129m左右煤層傾角 3工作面走向長度994m左右回采煤量021Mt采區尺寸的確定取決于地質構造條件煤層開采技術條件及采區機械化裝備水平一般來說采區尺寸大則采區巷道掘進率低工作面搬家次數少工作面單產和綜采設備利用率高采區服務年限長有利于采區接替煤炭損失少回采率高但采區尺寸加大又使采區煤炭及輔助運輸通風等費用增加巷道維護時間延長維修費用增加同時供電距離增加電壓降增大影響工作面機電設備的正常運轉綜合上述因素并結合礦井地質條件全礦井共劃分為7個采區其中二1煤6個采區二3煤1個采區二1煤4個上山

48、采區2個下山采區11采區為雙翼采區走向長度約4000m傾向寬度約1100m12采區為雙翼采區走向長度約4000m傾向寬度約1700m13采區為單翼采區走向長度15002000m傾向寬度平均2700m14采區為單翼采區走向長度平均1700m傾向寬度平均1800m21采區為雙翼采區走向長度3700m傾向寬度2200m22采區為雙翼采區走向長度2500m傾向寬度平均2300m二3煤為1個上山采區31采區位于1112采區上方走向長度約2380m傾向寬度約2000m礦井其他位置的二3煤均不可采首采區域的選擇決定著礦井能否早出煤早投產容易達產根據地質資料分析井田內勘探程度最高煤層埋深較淺傾角較小構造簡單采

49、區尺寸較大便于實現安全高效生產的區域位于5線和13線之間桃樹園斷層以南大巷煤柱以北的井田中部區域該區域走向長約2847km傾向寬約29km面積1022km2左右設計為雙翼采區區內有鉆孔60個勘探程度高資源可靠可采儲量約7476Mt儲量豐富按30Mta生產能力計算可服務年限178a設計選擇該區域作為礦井的首采區域本礦井主體構造特征為一背斜構造滹沱背斜結合其構造特點設計在11采區布置采區上山與井底車場相連12采區布置有采區石門并與11采區上山通過上部車場聯系31采區布置軌道上山回風上山膠帶輸送機上山與1112采區膠帶輸送機上山共用1采區上山和石門布置設計投產時在11采區上山布置一個二1煤綜放工作面

50、在12采區石門段布置一個二1煤綜放工作面31采區布置一個二3煤薄煤層綜采工作面1112采區均布置三條上山即軌道上山運輸上山和回風上山31采區單獨布置軌道上山及回風上山31采區與1112采區共用一條膠帶運輸上山通過溜煤眼連接根據礦區生產經驗1112采區軌道上山和運輸上山布置在距二1煤層底板約15m左右的太原組上部L78層灰巖中回風上山布置在二1煤層中31采區軌道上山及回風上山均沿二3煤層布置上山支護形式巖巷以掛網錨噴支護為主煤巷由于煤層比較松軟主要采用U型鋼支架支護巷道支護過程中采用讓壓支護技術并適當增加巷道中部的支護強度同時對煤巷采用砼鋪底封閉確保巷道的安全使用11采區上山和12采區石門通過1

51、1采區上部車場聯系回風石門沿二1煤層布置運輸石門沿L78層灰巖布置軌道石門則穿層布置31采區軌道上山及回風上山均沿二3煤層布置11采區軌道上山長度784m施工中由于受斷層影響傾角10301912采區軌道石門長度1341m1112采區的運輸上山與31采區運輸石門聯合布置采用一條膠帶輸送機總長度1835m傾角0131112采區回風上山長2200m傾角傾角01231采區軌道上山與回風上山與1112采區相互獨立均沿二3煤層布置長度900m左右傾角10左右2工作面順槽布置根據礦區生產實際經驗工作面設兩條順槽即回風巷一條運輸巷一條采用沿空送巷方式在上下區段間留設35m左右的小煤柱井巷工程量和建井工期206

52、綜放工作面于426個月先期出煤31106綜采采工作面于456個月投產12202綜放工作面于494個月投產采煤工作面逐年產量遞增按該工作面投產后第一年達到設計產量的60第二年達到設計產量的100根據三類工程排序礦井達到300Mta設計生產能力時從井筒開挖至礦井竣工投產建井工期為494個月井巷工程及安裝工程施工進度網絡圖見圖3-5圖3-5 主要井巷工程與土建安裝工程施工進度圖準備方式4m經過在各種地質條件下的探索和實踐大采高綜采工藝在技術上已趨成熟大采高綜采可以實現高產高效相對一般分層綜采具有以下優點1簡化了回采巷道降低了巷道掘進率和巷道維護工作量2避免了分層時做大量勘探煤厚的工作量及嚴格控制分層采高的困難減少了工作面搬家次數及費用3大采高采場過風斷面大為稀釋瓦斯創造了有利條件大采高綜采的缺點是適應煤層厚度變化能力較差對煤層及頂底板要求較高本礦井二1煤煤厚02175m厚度變化較大煤層及頂底板較軟屬三軟煤層大采高綜采采高大支架重量大由于采高大采場礦壓顯現強烈如煤層及頂底板松軟工作面容易片幫支架容易下陷推進困難也難以實現