矿井井田毕业设计(编辑修改稿)

矿井井田毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

人员、和矸石的外排，根据该矿井的生产能力，日平均双向交通量约 250 辆左右，确定按平原微丘区四级厂外道路设计，路基宽 ，路面宽。 因为经常有重型车辆通过，为了减少路面的维护量，路面采用沥青混凝土面层，级配碎砾石基层，路基用灰土改良，道路路面土方工程量约为填方 12020m3，道路边沟挖方约 9000m3，总占地约 （ 54亩）。 新老广场之间的运输联系采用重型运输车辆运送设备、矸石，大型通勤车接送上下井工作人员。 新工业广场内运输方式以道路和窄轨铁 路运输相结合的方式。 场内道路为环状布置，道路形式采用城市型道路，水泥路面，道路一侧采用暗埋混凝土排水管排水，施工方便，经济合理。 其中，主干路路面宽 ，次干路路面宽 4～，面层厚 22cm，泥结碎石基层厚 25cm，道路面积共计 4100m2。 汽运主要设备为中型载重汽车 2 台（可利用矿内原有车辆），中型自卸汽车 2 台，面包车 1台，大客车 2 台。 窄轨铁路采用 624 系列，轨距为 600mm， 12t 架线电机车牵引 矿车运输，铺轨线路全长 469m；共用道岔 9 组。 其中，单开道岔(ZDK624512)5 组，渡 线道岔 (ZDX62451516)2 组，对称道岔 (ZDC624312)2组。 、电气 十二矿三水平北山工业广场新建 35kV 变电站一座，两回电源线路分别引自 3 35KV 焦庄变电站和月台变电站。 两回电源线路型号均为 LGJQ300/25, 线路长度分别为 和。 该矿井 35kV 变电站两台主变压器，型号为：SRN8000/35，担负北山地面工业广场和三水平井下负荷。 北山工业场地内除压风机，提升绞车 ,扇风机，瓦斯抽放泵为高压用电设备外，其余均为低压用电设备。 35KV 变电站以 6KV 向 地面高压及井下供电。 低压变电所内 2 台动力变压器型号为 S11M500/6 6/，正常 2 台同时运行，以 380V 为地面水处理厂、锅炉房、排矸系统、空气加热室、热交换设备及室内外照明等处供电。 、水源 地面工业广场消防、生产用水水源由十二矿现有水厂供应。 水厂规模约为2020m3/d。 井下消防洒水采用同一供水管网，其供水水源由己 七 采区消防洒水管路引入。 北工业广场消防、生产用水水源由该处地下水井提供。 生产、生活和消防给水设计为合用的管道系统。 在 北工业广场 内设一深井，供地面工广生产、消防用水。 消 防系统供水方式采用临时高压供水方式。 整个场区设有室外消火栓消防系统。 矿井开采煤层情况 、煤层 十二矿井田范围内地层中共含四组可采煤层，自上而下分别是为丁、戊、己、庚组煤，其中十二矿开采己、庚组煤层，其它煤层由十矿、八矿开采。 己组煤位于二叠系下统山西组，它上以砂锅窑砂岩底面与下石盒子组分界，下以L1灰岩顶面或己组煤底板砂岩底面与太原组分界，整和接触，己组煤层共有四层煤，自上而下分别为：己 1己 1己 1己 17煤层，其中己 14煤层厚 ～ ，局部可采；己 15煤层厚 ～ ， 平均 ， 在井田上部与己 1己 17煤层合层为己 1517煤层，己 15煤层在井田下部单独存在； 己 1617煤层厚度变化较大，为～ ，平均。 煤层自然容重为。 本矿三水平开采的己 15和己16－ 17煤层赋存稳定，煤层倾角由南向北逐渐变小，南部平均倾角 10176。 左右，中部一般为 6176。 左右，北部靠近李口向斜轴部倾角仅为 2176。 或近于水平。 三水平设计走向长 1850m,倾斜长度 1820m，双翼开采，煤层倾角 10176。 ～ 25176。 ，接近李口向斜轴时煤层倾角 0176。 ～ 2176。 截止 2020 年末采区剩余 工业储量 万吨，可采储量 万吨。 庚组煤主要是庚 20煤层， 位于太原组的 L5和 L6灰岩之间，上距己 1617煤层64m。 煤层厚度为 ～ ，平均为 ，煤厚变异系数为 %，可采 4 性指数为 ，属不稳定煤层。 、水文地质 据十二矿三水平地质说明书，本区水文地质条件简单，己组煤开采的直接充水水源主要为顶板砂岩水和底板灰岩承压水，地表降水及老区积水对矿井 的开采 也有一定的影响。 地表水 由于地表多为山峰及山坡地，第四系表土覆盖层厚度（ 0～ 53m）较小，部分岩层裸露，大气降水可能会有一定补给，对岩层中的含水量有一定的影响，但对己组煤影响不大。 老空积水 因己 七 采区属剃头下山开采，上部老空区的老空水将直接威胁着下部相邻采面的掘进和回采。 因此，在采面的掘进和回采过程中需要进行探放老空水工作。 煤层顶板砂岩裂隙水 己 15 煤层顶板砂岩自下而上有大占砂岩、香炭砂岩、砂锅窑砂岩、老君庙砂岩含水层，除大占砂岩较厚为 20～ 30m，平均 ，其余都在 10m 左右。 砂岩含水层总厚度 40 余 米 ，中间被砂质泥岩、小紫泥岩大紫泥岩阻隔 ，阻碍了相互间的自然水力联系，其中大占砂岩为直接充水含水层，香炭砂岩为间接充水含水层，香炭砂岩水可通过冒落裂隙带导水与下部砂岩含水层发生水力联系，影响矿井充水，单位涌水量 ～ ，渗透系数 ～。 根据二水平水文地质资料分析，在掘进过程中，遇断层或顶板破碎地段有滴淋水，采面初采初放老顶跨落后，顶板砂岩裂隙水会突然溃出，涌水量较大。 煤层底板灰岩承压水 石炭系太原群含水层位由 7～ 8 层灰岩组成，总厚度 36～ 52m，其中突水的有上部 L2灰 岩和下部的 L7灰岩。 本井田浅部岩溶裂隙发育，是开采己组煤层的直接充水含水层， L2灰岩距己 17煤层底板间距为 12m 左右，有一套泥岩、砂质泥岩、细砂岩和薄层灰岩组成的一个相对隔水层，厚 9m 左右，根据 211 2215两钻孔揭露 L2灰岩情况，未见漏水现象，据平顶山矿区开采经验，一般标高 500m以下灰岩岩溶发育微弱，岩溶裂隙多被方解石填充。 所以，三水平 L2 灰岩赋水性差，虽然静水压力较大，但裂隙不畅通，采掘工作面揭露灰岩出水点涌水量一般不大，但是 整个三水平均属于带压开采。 因此在三水平掘进或回采作业过程中应坚持“ 有疑必探，先探后掘”的原则，预防底板灰岩水。 5 、其它开采技术条件 （一）煤层顶底板岩性 己 15煤层直接顶板为灰黑色砂质泥岩，厚 ～ ，具有近于垂直的节理，致密、性脆、透气性差，含有大量的植物化石，普氏硬度系数 2～ 5，垂直抗压强度 ～ 45 MP，空隙度 %。 老顶为灰白色中粗粒砂岩，厚 25～ 30m，普氏硬度系数 6～ 10，垂直抗压强度 ～ MP，层位稳定，岩性坚硬，为优良之老顶。 己 15煤层直接底板就是己 1617煤层直接顶板，为深灰色泥岩，厚 ～ ，普氏硬度系数 ～ 3，抗压强度为 ，遇水易膨胀，己 1617煤层直接底板为深灰色砂质泥岩，厚度 2～ 3m，普氏硬度系数 2～ 3，垂直抗压强度 10～ MP，孔隙度 %，吸水率 %。 老底为灰色细砂岩，厚 3～ 4m，普氏硬度系数 8，抗压强度 ～ MP，抗拉强度 ～。 庚 20煤层的老顶和老底为中厚至厚层状致密坚硬的石灰岩，平均厚度 ～， 根据煤矿巷道 (斜井 )硐室围岩工程地质分类，本井田各可采煤层老顶、老底的砂岩或石灰岩的围岩类别属Ⅰ－Ⅱ类 ，围岩稳定性类型属稳定－稳定性较好类型；直接顶和直接底的围岩类别属Ⅲ－Ⅳ类，围岩稳定性类型属中等稳定－稳定性较差类。 据现有资料三水平无岩浆侵入及古河床冲刷。 （二） 瓦斯、煤尘、自燃、地温 瓦斯：十二矿 1989 年以前一直属低瓦斯矿井， 1989 年元月在己六采区首采面风巷掘进中发生了第一次煤与瓦斯突出，同年被鉴定为煤与瓦斯突出矿井； 1995 年经中国煤炭科学院重庆分院煤研所鉴定，己组煤层 350m 顶板等高线以下为瓦斯突出危险区。 近几年来矿井瓦斯涌出量逐年增加，目前矿井绝对瓦斯涌出量已在 25m3/min 以上，相 对瓦斯涌出量在 15～ 20m3/t 左右， 瓦斯梯度。 2020 年河南省煤炭工业管理局以豫煤安〔 2020〕 975 号文《河南省煤炭工业局关于 2020 年度国有重点煤矿瓦斯等级鉴定结果的批复》中确定十二矿为突出矿井，矿井相对瓦斯涌出量 ，绝对瓦斯涌出量。 煤尘： 根据豫煤安 [2020]975 号文，《河南省煤炭工业局关于 2020 年度国有重点煤矿瓦斯等级鉴定结果的批复》及十二矿多年井下取样进行煤尘爆炸性试验，爆炸指数为 ～ %，属有爆炸危险性煤 层。 自燃：本井田在各采区采取煤层煤样（己 15或己 151己 1617）进行自燃倾向性试验，结果表明两煤层自燃等级为二级，即自燃，煤层自燃发火期为 3个月。 地温：据十二矿三水平地质说明书，平顶山煤田为一地垒构造，四周被 6 高角度正断层切割后下降，中间的基岩相对抬升，被高热阻的第四系冲积层覆盖，大地热流相对集中于中间的基岩，形成典型的基低抬高型地热正异常区。 依据平煤集团公司与中科院地质所地热组合作，于 1978年提交的地温科研资料：平顶山矿区自东向西曾选择 5 个长期水文地质观测孔进行恒温带的系统观测，确定 矿区恒温带为：深度 25m、温度为 ℃，此温度接近本地区地面温度的多年平均值。 十二矿自投产以来，井下夏季平均气温 22℃，冬季平均 18℃，年平均约20℃。 2020 年测得己 1517090 采面风巷顶板砂岩水温度高达 40℃以上。 虽然十二矿未做地温测定，根据八矿和十矿地温情况（八矿地区地温梯度为 ℃～℃ /百米 ,十矿为 ℃ /百米），结合其它地区实际，十二矿地温梯度应在℃ /百米以上 ,属地温异常区。 地压：随着开采深度的增加，地压影响施工的问题越来越显现，压力大，地鼓强，巷道变形速度 加快，维护周期短。 矿井初步设计 矿井设计生产能力 确定 据 平煤集团公司“关于对十二矿三水平地质说明书的批复”， 本次设计的十二矿三水平地质储量为 t，其中己 15煤层 t，己 1617煤层 万 t。 可采储量为 万 t，其中己 15煤层 万 t，己 1617煤层 万t。 三水平储量计算汇总表 表 211 单位：万 t 煤层 工业储量 可采储量 储量级别 煤种 备注 己 15 B+C 1/3JM “三下”压煤工业储量 万 t 己 1617 B+C 1/3JM 合计 依据设计委托要求，矿井三水平的设计生产能力为。 三水平可采储量 万 t。 按 ，储量备用系数为 ，经计算三水平服务年限。 T=Z/A K= = 式中： T矿井服务年限， a Z剩余可采储量，万 t 7 A矿井（采区）设 计生产能力，万 t/a K储量备用系数，取 矿井可采储量为 万 t（其中包含己 七 采区 剩余可采储量 万 t，三水平可采储量为 万 t； 庚 20煤层可采储量 万 t 未考虑），考虑 的备用储量系数，矿井的服务时间为 年。 、矿井开拓方式、采区布置及工作面布置 ⑴、开拓方式：矿井开拓方式采取一对竖井（副井），一个主斜井，三个水平（ 150m 水平、 270m 水平、 600m 水平）上下山开拓全井田。 ⑵、水平、采区划分 十二矿共划分为三个水平，分别是一水平（ 150m），二水平（ 270m），三水平（ 600m）。 七个采区，分别为己 一 采区、己 二 采区、己 三 采区、己 四 采区、己 五采区、己 六 采区和己 七 采区。 其中一水平包括己 一 、己 二 、己 三 、己 四 、己 五 采区，已全部回采完毕。 二水平包括己 六 采区和己 七 采区，为目前的生产水平。 三水平因正在开发建设中，还没有正式划分采区。 、开拓方式 目前，矿井的开拓方式为一斜五立 6 个井筒。 根椐矿井三水平的情况和当前矿井的生产现状，设计对十二矿三水平达产时，各井筒的使用情况加以分析论述，以决定矿井的开拓方式。 煤炭运输：主斜井的胶带机、原 170 一至七部胶带输送机经改造后，可满足三水平年 产 150 万 t 的运煤要求。 辅助提升：三水平的材料提升和上下人员由现新、老副井担任；装备北山进风井，负责三水平的矸石提升、综采设备的提放和临时上下部分人员。 通风系统：十二矿三水平的设计中，三水平的通风问题是本次设计的核心问题，也是要解决的首要问题。 根据三水平的需要，结合矿井各井筒的利用情况，在方案设计阶段考虑了四个通风方案 : 方案一、新打北山回风井独立回风方案。 在现北山进风井广场内新打一回风井，独立承担三水平的回风任务，主斜井、新、老副井及北山风井进 风，矿井现用的南、北风井报废。 方案二、利用现北山风井独立回风方案。 利用现北山回风井独立承担三水平的回风任务，主斜井、新、老副井及北山进风井进风，矿井现用的南风井报废。 方案三、利用现北山回风井和老副井并联回风方案。 利用现北风井和老副井共同承担三水平的回风任务，主斜井、新副井及北 8 山进风井进风。 方案四，将北山进风井改为回风井独立回风方案。 此方案是将北山进风井改为回风井，作为矿井三水平回风之用，主斜井、新、老副井进风，矿井现用的南、北风井报废。 各方案比较见表 221。 2020 年 6 月 15 日，集团公司总工程师张铁岗在十二矿主持召开了十二矿三水平设计方案讨。