畢業(yè)設(shè)計(jì)采礦學(xué)說(shuō)明書-資料下載頁(yè)

　　

【正文】 中的大斷層留設(shè) 安全煤柱。 安全煤柱留設(shè)原則： (1)工業(yè)場(chǎng)地、井筒留設(shè)保護(hù)煤柱，對(duì)較大的村莊留設(shè)保護(hù)煤柱，對(duì)零星分布的村莊不留設(shè)保護(hù)煤柱。 (2)各類保護(hù)煤柱按垂直斷面法或垂線法確定。用巖層移動(dòng)角確定工業(yè)場(chǎng)地、村莊煤柱。巖層移動(dòng)角為 60，表土層移動(dòng)角為 45176。 (3)維護(hù)帶寬度：風(fēng)井場(chǎng)地 20m，村莊 10m，其他 15m。 (4)斷層煤柱寬度 30m，井田邊界煤柱寬度為 20m。 (5)工業(yè)場(chǎng)地占地面積，根據(jù)《煤炭工程設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》中第二十條規(guī)定，工業(yè)場(chǎng)地占地面積指標(biāo)見表 21。 表 21工業(yè)場(chǎng)地占地面積指標(biāo) 井型 / 占地面積指標(biāo) /ha.()1 4~6 ~ ~3 ~ ~ ~ ~ ~ 注：指標(biāo)中小井取大值，大井取小值。 礦井永久保護(hù)煤柱損失量 (1)井田邊界保護(hù)煤柱：井田邊界保護(hù)煤柱留設(shè) 30m，由底板等高線看出本井田邊界周長(zhǎng)為 ，則各煤層的井田邊界保護(hù)煤柱損失量為： 井田邊界保護(hù)煤柱損失量為： Mt。 (2)斷層保護(hù)煤柱：本井田存在三個(gè)落差較大的斷層，斷層的累計(jì)長(zhǎng)度為 ， 斷層每側(cè)留設(shè)保護(hù)煤柱 30m寬，則煤層的斷層保護(hù)煤柱損失量為： 11煤層 : 60= Mt 開灤集團(tuán)林南倉(cāng)四礦 第 16頁(yè) 共 145頁(yè) 總的斷層保護(hù)煤柱損失量為： Mt。 (3)大巷保護(hù)煤柱：大巷中心距離為 50m，大巷兩側(cè)的保護(hù)煤柱寬度各為 30m， 則煤層的大巷保護(hù)煤柱損失量為： 180+180= Mt 大巷保護(hù)煤柱損失量為： Mt。 (4)井筒保護(hù)煤柱：主、副井井筒保護(hù)煤柱在工業(yè)場(chǎng)地保護(hù)煤柱范圍內(nèi)，風(fēng)井井筒保護(hù)煤柱在大巷 保護(hù)煤柱范圍內(nèi)，故井筒保護(hù)煤柱損失量為 0。 (5)煤層露頭安全煤柱：本礦區(qū)新生界厚 100～ 380m，底部含水層為第四系卵礫石巖，其上覆蓋了 20～ 90m厚的粘土層，故底部含水層富水性較弱，補(bǔ)給條件差，減小防水煤柱尺寸后水量不會(huì)增大很多，故本礦區(qū)留露頭煤柱 50m。另外可采取疏干或局部疏干采區(qū)新生界底含水、增大礦坑的排水能力，從而減少煤層露頭煤柱尺寸。 則煤層的露頭保護(hù)煤柱損失量為： 50= Mt 煤層露頭保護(hù)煤柱損失量為 Mt。 (6)工業(yè)場(chǎng)地保護(hù)煤柱： 保護(hù)煤 柱的邊界是從受保護(hù)范圍的邊界起，按移動(dòng)角 γ， β和 δ所作的保護(hù)面與煤層交線來(lái)確定的。保護(hù)煤柱的留設(shè)與計(jì)算一般用垂直剖面法求得，具體方法與步驟如下： 。如圖 23 所示，在開拓平面圖上通過(guò)建筑物四個(gè)角分別做平行與煤層走向和傾斜的四條直線，得矩形 abcd。在矩形的外緣加上 15m 寬的維護(hù)帶，得受保護(hù)面積 aˊbˊcˊdˊ。 。通過(guò)受保護(hù)面積中心作一沿煤層傾斜方向的剖面 Ⅰ ，在這個(gè)剖面上，由維護(hù)帶的邊緣點(diǎn) m1， n1 起在表土層以 θ 劃兩條保護(hù)線，即 m1m2， n1n2。然后在基巖中于下山和上山 方向按上山移動(dòng)角 γ和下山移動(dòng)角 β作保護(hù)線，與煤層相交得nˊ和 kˊ，則通過(guò) nˊ和 kˊ的走向線分別為保護(hù)煤柱的上部和下部邊界。以同樣的方法在平行煤層走向的剖面 Ⅱ ，按其走向移動(dòng)角 δ作保護(hù)線，求得沿走向的煤柱邊界 AˊBˊ和 CˊDˊ，將 nˊkˊ和 AˊBˊ， CˊDˊ均繪制在平面圖上，即得保護(hù)煤柱邊界 ABCD。煤柱是一個(gè)梯形。垂直剖面法設(shè)計(jì)工業(yè)場(chǎng)地保護(hù)煤柱如圖 23 所示。 本礦井工業(yè)場(chǎng)地按 Ⅱ 級(jí)保護(hù)，維護(hù)帶寬度 15m，工業(yè)場(chǎng)地占地面積由表 21 確定，取 17公頃。本礦井的沖積層厚 200m，沖積層移動(dòng)角 θ為 45176。，基巖移動(dòng)角 γ=δ=60176。、 β=73176。，地面標(biāo)高 +30m， 12煤層見煤標(biāo)高 200m， 11煤層見煤標(biāo)高 115m。以上數(shù)據(jù)均來(lái)自于華北科技學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文） 第 17頁(yè) 共 145頁(yè) 開灤礦務(wù)局地測(cè)處中國(guó)礦業(yè)大學(xué)測(cè)物系在全國(guó)礦山測(cè)量學(xué)術(shù)會(huì)議上發(fā)表的開平礦區(qū)地表移動(dòng)規(guī)律綜合分析材料中關(guān)于《地表移動(dòng)主要參數(shù)的計(jì)算》所載。 利用上述方法求 11 煤層的工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱尺寸，得梯形上底 AB=，下底 CD=，高 H=，故梯形面積 S=(AB+CD)H/2=。 工業(yè)場(chǎng)地煤柱煤量 =梯形面積 煤層平均厚度 煤層平均密度 則 11煤層的工業(yè)場(chǎng)地保護(hù)煤柱壓煤量為 Mt 各種永久煤柱儲(chǔ)量損失之和 P=++++= Mt 礦井可采儲(chǔ)量 礦井可采儲(chǔ)量 Z 是礦井可以采出的儲(chǔ)量，在求得各種永久煤柱的儲(chǔ)量損失后，可按下式計(jì)算礦井可采儲(chǔ)量： Z=(ZKP)C 公式 21 式中： Z——礦井可采儲(chǔ)量， Mt； ZK——礦井工業(yè)儲(chǔ)量， Mt； P——各種永久煤柱儲(chǔ)量損失之和， Mt； C——采區(qū)回采率，厚煤層不低于 ；中厚煤層不低于 ；薄煤層不低于 。 開灤集團(tuán)林南倉(cāng)四礦 第 18頁(yè) 共 145頁(yè) 圖 23 垂直剖面法設(shè)計(jì)工業(yè)場(chǎng)地保護(hù)煤柱 結(jié)合 及 的相關(guān)數(shù)據(jù)，可得礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量為 211Mt。華北科技學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文） 第 19頁(yè) 共 145頁(yè) 、設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力和服務(wù)年限 礦井工作制度 根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》相關(guān)規(guī)定，確定礦井設(shè)計(jì)年工作日為 330d,工作制度采用 ―四六制 ‖，每天四班作業(yè)：三班生產(chǎn)，一班準(zhǔn)備，每班工作 6h。 礦井每晝夜凈提升時(shí)間為 16h。 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 確定依據(jù) 《 煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》第 條規(guī)定：礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力應(yīng)根據(jù)資源條件、外部建設(shè)條件、回采對(duì)煤炭資源配置及市場(chǎng)需求、開采條件、技術(shù)裝備、煤層及采煤工作面生產(chǎn)能力、經(jīng)濟(jì)效益等因素，經(jīng)多方案比較后確定。 礦區(qū)規(guī)模可依據(jù)以下條件確定： (1)資源情況：煤田地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，儲(chǔ)量豐富，應(yīng)加大礦區(qū)規(guī)模，建設(shè)大型礦井。煤田地質(zhì)條件復(fù)雜，儲(chǔ)量有限，則不能將礦區(qū)規(guī)模定得太大。 (2)開發(fā)條件：包括礦區(qū)所處地理位置 (是否靠近老礦區(qū) 及大城市 )、交通 (鐵路、公路、水運(yùn) )、用戶、供電、供水、建筑材料及勞動(dòng)力來(lái)源等。條件好者，應(yīng)加大開發(fā)強(qiáng)度和礦區(qū)規(guī)模；否則應(yīng)縮小規(guī)模。 (3)國(guó)家需求：對(duì)國(guó)家煤炭需求量 (包括煤種、煤質(zhì)、產(chǎn)量等 )的預(yù)測(cè)是確定礦區(qū)規(guī)模的一個(gè)重要依據(jù)。 (4)投資效果：投資少、工期短、生產(chǎn)成本低、效率高、投資回收期短的應(yīng)加大礦區(qū)規(guī)模，反之則縮小規(guī)模。 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 林南倉(cāng) 井田儲(chǔ)量豐富，煤層賦存穩(wěn)定，頂?shù)装鍡l件，傾角小，厚度變化不大，開采條件較簡(jiǎn)單，技術(shù) 裝備先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)效益好，煤質(zhì)為優(yōu)質(zhì)氣煤，交通運(yùn)輸便利，市場(chǎng)需求量大 ，宜建大型礦井。 確定 林南倉(cāng)四礦 井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為 3Mt/a。 開灤集團(tuán)林南倉(cāng)四礦 第 20頁(yè) 共 145頁(yè) 礦井服務(wù)年限 礦井服務(wù)年限必須與井型相適應(yīng)。 礦井可采儲(chǔ)量 ZK、設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 A 和礦井服務(wù)年限 T 三者之間的關(guān)系為： T=ZK/AK 公式 31 式中： T——礦井服務(wù)年限， a； ZK——礦井可采儲(chǔ)量， Mt； A——設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力， Mt； K——儲(chǔ)量?jī)?chǔ)量備用系數(shù)，取 。 則礦井服務(wù)年限為 : T=213/(3)= 符合《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》要求。 井型校核 按礦井的實(shí)際煤層開采能力、輔助生產(chǎn)能力、儲(chǔ)量條件及安全條件因素對(duì)井型進(jìn)行校核： (1)煤層開采能力。井田內(nèi) 11煤層平均 5m，為中厚煤層，賦存穩(wěn)定，厚度變化不大。根據(jù)現(xiàn)代化礦井 ―一礦一井一面 ‖的發(fā)展模式，可以只布置一個(gè)高產(chǎn)高效工作面并保證產(chǎn)量。 (2)輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能力校核。礦井設(shè)計(jì)為大型礦井，開拓方式為立井二水平開拓，主立井采用箕斗提升，副立井采用罐籠提升、下放物料，井下主要運(yùn)輸大巷采用膠帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)煤，運(yùn)煤能力和大型設(shè)備的下放可以達(dá)到設(shè)計(jì)井型的要求。工作面生產(chǎn)的原煤經(jīng)平巷 膠帶輸送機(jī)到大巷膠帶輸送機(jī)運(yùn)到井底 煤倉(cāng)，再經(jīng)主立井箕斗提升至地面，運(yùn)輸能力大，自動(dòng)化程度高。軌道大巷采用 10t 架線電機(jī)車牽引 固定車廂式礦車運(yùn)輸，運(yùn)輸能力大，調(diào)度方便靈活。 (3)通風(fēng)安全條件的校核。礦井煤塵有爆炸危險(xiǎn)性，瓦斯涌出量小，屬低瓦斯礦井，煤層有自燃傾向，需加強(qiáng)通風(fēng)，故礦井采用兩翼對(duì)角式通風(fēng)，設(shè)一條回風(fēng)大巷，東區(qū)、西區(qū)各布置一個(gè)風(fēng)井，以滿足通風(fēng)要求。 (4)礦井的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力與整個(gè)礦井的工業(yè)儲(chǔ)量相適應(yīng)，保證有足夠的服務(wù)年限，滿足《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，見表 31。 華北科技學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文） 第 21頁(yè) 共 145頁(yè) 表 31我國(guó)各類井型的新建礦井和第一水平設(shè)計(jì)服務(wù)年 限 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 /Mt a1 礦井設(shè)計(jì)服務(wù)年限 /a 第一開采水平服務(wù)年限 /a 煤層傾角＜ 25176。 煤層傾角 25176。 ~45176。 煤層傾角＞ 45176。 及以上 80 40 ~ 70 35 ~ 60 30 25 20 ~ 50 25 20 15 開灤集團(tuán)林南倉(cāng)四礦 第 22頁(yè) 共 145頁(yè) 開拓設(shè)計(jì)是礦井設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，它直接關(guān)系到礦井的布局，關(guān)系到礦井長(zhǎng)遠(yuǎn)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，關(guān)系到安全生產(chǎn)。 井田開拓的基本問(wèn)題 確定井筒的形式、數(shù)目、配置 1) 井筒形式選擇的一 般標(biāo)準(zhǔn) 煤層賦存和地形等條件具有平硐開拓條件時(shí)，應(yīng)首先考慮采用平硐開拓。當(dāng)平硐以上煤層垂高或斜長(zhǎng)過(guò)大時(shí)，多開地面出口有利時(shí)，可采用階梯平硐開拓。 對(duì)于煤層賦存較淺，表土層不厚，水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單的緩傾斜、傾斜煤層，應(yīng)盡量采用斜井開拓。各種提升方式的斜井井筒傾角一般規(guī)定如下： 串車提升 ≤25176。 箕斗提升 2535176。 輸送機(jī) ≤16176。 對(duì)于有條件的礦井，在急需煤炭地區(qū)，其淺部可采用片盤斜井開拓，提前出煤，由小到大，然后集中斜井開拓。片盤斜井可一個(gè)片盤生產(chǎn)，一個(gè)片盤準(zhǔn)備。 采用立井開拓的一般條件為： ? 煤層賦存較深或沖積層較厚時(shí)； ? 水文地質(zhì)條件復(fù)雜，井筒需要特殊施工時(shí)； ? 多水平開拓的急傾斜煤層； ? 其他井筒形式無(wú)法開拓的條件。 根據(jù)井田特點(diǎn)，結(jié)合地面布置，采用單一的開拓方式不能滿足通風(fēng)、安全生產(chǎn)、提升、運(yùn)輸時(shí)或單一開拓不合理時(shí)，可采用平硐 — 立井、平硐 — 斜 井、斜井 — 立井等綜合開拓方式。 第一水平采用立井開拓的大中型礦井，其延深方式可采用延深井筒方法開拓深部水平，或采用膠帶輸送機(jī)暗斜井和至延深副井的開拓方式。當(dāng)條件受限制時(shí)，主副井不能直接延深時(shí)，也可采用暗立井延深開拓方式。 大型礦井采用立井多水平開拓，而第二水平采用暗斜井延深時(shí)，暗斜井井筒個(gè)數(shù)、主副暗斜井的提升能力，以及通風(fēng)安全等條件均應(yīng)作詳細(xì)計(jì)算，避免出現(xiàn)暗斜井能力不足，要特別注意副井提升能力的校核。 采用立井多水平開拓時(shí)，為避免出現(xiàn)多段提升，增加生產(chǎn)環(huán)節(jié)，不宜多次采用暗斜井延深，避免增加設(shè)備占用量，增加投 資費(fèi)用。 華北科技學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文） 第 23頁(yè) 共 145頁(yè) 2) 本礦井的井筒形式 由于礦井煤層埋藏較深，沖積層厚度中等，斜長(zhǎng)較大，所以，本礦井采用立井多水平開拓方式。 3) 井筒數(shù)目 采用斜井或立井開拓時(shí)，新建礦井一般要開鑿一對(duì)井筒，滿足提升和輔助運(yùn)輸?shù)男枰M足礦井通風(fēng)和施工的需要。風(fēng)井的個(gè)數(shù)是根據(jù)通風(fēng)系統(tǒng)要求以及安全生產(chǎn)的需要合理確定的。若采用主井通風(fēng)，用箕斗或膠帶輸送機(jī)井筒做風(fēng)井時(shí)，應(yīng)符合《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定。 林南倉(cāng)二 礦為新建礦井，且瓦斯涌出量低，綜合考慮后確定布置 1 個(gè)主井、 1 個(gè)副井、 2 個(gè)風(fēng)井。 確定工業(yè)廣場(chǎng)及井口位置 1) 工業(yè)廣場(chǎng)及井口位置確定的原則 ? 對(duì)初期開采有利，即儲(chǔ)量必須可靠，井巷工程量省，建井工期較短。 ? 應(yīng)使井田兩翼儲(chǔ)量大致平衡，即井筒應(yīng)位于儲(chǔ)量中心，利于井下運(yùn)輸、 通風(fēng)和開采系統(tǒng)布置，減少生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)費(fèi)用。 ? 盡量不占良田、少占農(nóng)田。充分利用地形地貌布置工業(yè)廣場(chǎng)，以便使地面生產(chǎn)系統(tǒng)合理，便于與外界溝通，使運(yùn)輸方便。 ? 井筒應(yīng)盡量避免穿過(guò)流沙層、較大含水層、較厚的沖積層、有煤和瓦斯突出的煤層以及較大面積的采空區(qū)和大斷層，以減少施工困難，并盡量少壓煤。 ? 工業(yè)廣場(chǎng)和井筒應(yīng)有良好的工 程地質(zhì)條件，不受洪水、巖崩、泥石流、滑坡及森林火災(zāi)的威脅。 ? 用斜井開拓時(shí)，應(yīng)考慮井筒層位的合理選擇，考慮其經(jīng)濟(jì)技術(shù)的合理性。 林南倉(cāng)二 礦工業(yè)廣場(chǎng)和主副井井口布置在井田走向的中央，對(duì)于本礦井井田走向中央也大致是井田儲(chǔ)量中央。 2) 風(fēng)井位置的確定 風(fēng)井位置應(yīng)根據(jù)通風(fēng)系統(tǒng)合理選擇。 ? 采用中央邊界式通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，主、副井筒設(shè)在井田儲(chǔ)量中央，風(fēng)井設(shè)在井田上部邊界中央。 ? 采用中央并列式通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，進(jìn)、回風(fēng)井并列在工業(yè)廣場(chǎng)內(nèi)。一般可利用其一井筒進(jìn)風(fēng)，另一井筒回風(fēng)，主副井筒相距 30～ 50m。大型礦井