王家山煤礦礦井設(shè)計(jì)

1、第一章 礦（井）田地質(zhì)概況1.1 礦（井）田位置及交通1.1.1 交通位置王家山煤礦位于靖遠(yuǎn)縣城北約60km，寶積山礦區(qū)西北約10km，行政區(qū)劃屬白銀市平川區(qū)王家山鎮(zhèn)和東升鄉(xiāng)管轄。面積約8.3421km2，地理坐標(biāo)為：東經(jīng)10448061045312，北緯365135365314。靖遠(yuǎn)煤業(yè)有限責(zé)任公司取得王家山煤礦的采礦權(quán)，國土資源部2001年12月26日頒發(fā)了采礦許可證，開采深度標(biāo)高為1780850m，有效期自2001年12月至2017年12月。王家山煤礦西北距國道309線約2.5km。鐵路由白（銀）寶（積山）線的長征車站接軌，經(jīng)旱平川、水泉，至煤礦工業(yè)廣場有專用線。礦區(qū)內(nèi)的公路、簡易公路縱

2、橫交錯(cuò)，交通甚為方便。交通位置如圖1.1圖1.1 交通位置圖1.1.2 地形地貌礦區(qū)地處干旱區(qū)，地形復(fù)雜。地形陡峻，最高點(diǎn)位于栒條峴，標(biāo)高2021.7m，最低點(diǎn)位于下紅灣，標(biāo)高1815.0m，相對高差206.7m，水洞溝以西基巖裸露，屬剝蝕構(gòu)造地貌，王家山向斜兩翼形成相向的單面山，由于沿張性構(gòu)造裂隙易于向下切割侵蝕，故橫向溝谷發(fā)育。隨著向斜的傾沒，巖層逐漸被黃土覆蓋；水洞以東主要為黃土丘陵區(qū)，相對高差較小，一般2050m。1.1.3 氣象及水文情況礦區(qū)氣候?qū)賰?nèi)陸半沙漠干旱氣候氣溫：月平均-924，最低-1823，最高達(dá)3538，年平均7.99.2。夏季酷熱，冬季嚴(yán)寒，春、夏、秋季晝夜溫差101

3、6降水量：年平均量在187374mm之間，平均250mm左右.多集中于7、8、9三個(gè)月，降水量占全年的5060%，常形成暴雨。蒸發(fā)量：年平均14391782mm，平均1655mm，為降水量的6.6倍。濕度：年平均5564%，4、5月份最干燥，為4160%，711月份濕度在5875%之間。風(fēng)向：除夏、秋季有東南風(fēng)外，其他時(shí)間多西北風(fēng)，風(fēng)力24級，最大達(dá)68級，全年平均風(fēng)速11.4m/s。每年11月至次年3月為凍結(jié)期，最大凍結(jié)深度93cm。區(qū)內(nèi)無常年流水，僅有兩條砂河在每年79月雨季期間山洪暴發(fā)才有短暫的暫時(shí)性流水。一條是苦水峽砂河，發(fā)源于礦區(qū)東南部的小井子溝，由南向北穿過礦區(qū)中部，經(jīng)膠泥崖村、大

4、紅溝、北灘，與咸水河匯合，至中衛(wèi)注入黃河；另一條是孔家溝砂河，由李家坪向西流經(jīng)礦區(qū)南側(cè)，在33、107號孔附近折向西南，經(jīng)石碑子溝、旱平川，流入黃河。礦區(qū)以南的變質(zhì)巖裂隙水沿f1斷裂帶溢出，在苦水峽砂河上游形成水質(zhì)良好，但水量甚小的上升泉，最小涌水量0.175l/s，最大涌水量為1.112l/s。由于受f1斷裂帶中斷層泥的阻滯，進(jìn)入孔家溝砂河后形成地下潛流，潛水面深310m，對河床中分布的各個(gè)水井進(jìn)行了不定期觀測，水量不大，如李家坪水井的涌水量為20.39m3/d。1.1.4礦區(qū)概況1.礦區(qū)開發(fā)情況王家山礦區(qū)開采歷史久遠(yuǎn)，在建井時(shí)，井田淺部的小窯已具備相當(dāng)規(guī)模。為了協(xié)調(diào)與地方的關(guān)系，省委、省政

5、府先后多次從生產(chǎn)礦井不同位置劃給地方資源2501.84萬t，從1550m水平以下資源內(nèi)劃給地方資源儲(chǔ)量1806.0萬t。經(jīng)煤業(yè)公司調(diào)查，王家山礦區(qū)原有各類地方小煤窯（鄉(xiāng)村、個(gè)體、其它）43個(gè)，通過多次關(guān)井壓產(chǎn)的整頓，部分小窯已被關(guān)閉、封停，現(xiàn)保留24個(gè)小煤礦持有合法證件，但仍存在一證多井、超層越界、亂挖濫采、侵占大礦資源的現(xiàn)象。具體分布情況為：在王家山煤礦一號井周邊實(shí)測有8個(gè)礦13個(gè)井口，二號井周邊實(shí)測有11個(gè)礦14個(gè)井口，五號井周邊有5個(gè)礦7個(gè)井口，各小煤礦的開采能力都在3萬噸以上，有的能力達(dá)10萬t，由于小礦開采技術(shù)條件差、回采率低，對資源破壞量非常大。另外，井田內(nèi)煤層大多為急傾斜煤層，而

6、劃出的資源均在井田淺部，使劃出資源的下部形成相當(dāng)數(shù)量的呆滯煤量。也使王家山煤礦生產(chǎn)能力、礦井服務(wù)年限等受到較大影響。2.礦區(qū)經(jīng)濟(jì)情況本區(qū)以農(nóng)業(yè)為主，農(nóng)產(chǎn)品主要有小麥、谷物、豆類等，由于干旱多風(fēng)，產(chǎn)量均較低。工業(yè)方面，有礦區(qū)所屬各煤礦，以及礦區(qū)輔助和附屬企業(yè)事業(yè)單位等，還有靖遠(yuǎn)縣所屬廠礦及定西陶瓷廠、煤礦等企業(yè)，國家重點(diǎn)建設(shè)工程靖遠(yuǎn)電廠二期工程已竣工，靖遠(yuǎn)礦區(qū)供水工程亦完工交付使用。整個(gè)靖遠(yuǎn)礦區(qū)水、電、路、通訊等都已形成系統(tǒng)和綜合能力。3.礦井建設(shè)和生產(chǎn)所需主要材料的來源主要建筑材料，除鋼材以外，水泥、磚瓦、砂石、白灰等均為本地生產(chǎn)，可就近購買。4.水源、電源及勞動(dòng)力來源本礦井由靖遠(yuǎn)礦區(qū)凈水廠供

7、水。靖遠(yuǎn)礦區(qū)凈水廠設(shè)在黃河北岸，取黃河水為水源，經(jīng)過凈化后供整個(gè)礦區(qū)。該水廠日處理水量54000m3/d，可向王家山礦井供水9900m3/d，能夠滿足該礦井集中生產(chǎn)用水。黃河水通過、過濾、消毒等手段處理后，水質(zhì)符合國家生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)。該水總硬度約為11.8德國度，ph值約為7.8，濁度50年符合規(guī)程規(guī)定，故本礦井的生產(chǎn)能力為180萬t合理。2.3 井田開拓2.3.1 工業(yè)場地及井口位置選擇1、工業(yè)場地位置：方案：主、副井布置在加勘探線右側(cè)優(yōu)點(diǎn)：1.場地位于井田儲(chǔ)量中心，王家山附近，井下運(yùn)營費(fèi)用低；地面開闊比較平坦，填挖工程量小；2.工業(yè)場地兩側(cè)煤層傾 角較小的煤層儲(chǔ)量分布均勻，有利于礦井穩(wěn)定生

8、產(chǎn)；3.場地工程地質(zhì)條件好，高速公路從附近經(jīng)過，交通方便；4.緊靠礦區(qū)鐵路集配站。缺點(diǎn)：距離大傾角煤層較遠(yuǎn)，井下運(yùn)輸距離長，運(yùn)營費(fèi)用高，不易開采；方案：將主、副斜井布置在和加勘探線中間優(yōu)點(diǎn)：1.主、副井場地聯(lián)合布置，管理方便，占地少；2.由于布置在煤層傾角較大的地方，故工業(yè)廣場壓煤量較少，能夠減少煤炭的損失。缺點(diǎn)：1.距離鐵路，公路較遠(yuǎn)，需專門修建鐵路、公路；2.由于該地區(qū)斷層在傾向，和走向上均有斷層，井筒的維護(hù)困難。由上面方案的比較可看出方案比方案更優(yōu)越些，所以設(shè)計(jì)決定工業(yè)場地采用方案。2.3.2 井筒形式的確定王家山礦區(qū)井田里，主要可采煤層埋藏較淺，主要可采煤層傾角平均為37.5，主要可采

9、煤層賦存條件穩(wěn)定，水文地質(zhì)條件簡單，涌水量不大。，煤層沿傾斜長度不大，井田為簡單的向斜構(gòu)造，主要可采的2、4層煤分布面積大，全區(qū)可采或大部分可采，厚度變化有一定的規(guī)律，結(jié)構(gòu)多較簡單，局部復(fù)雜，屬較穩(wěn)定型煤層。這一部分占本礦井面積80%以上，故主要采取該向斜煤層構(gòu)造緩傾斜部分,在這種條件下,沿礦體布置井筒比較簡單且合理;在選擇斜井與立井時(shí),經(jīng)過選擇,應(yīng)選用斜井比較合理.原因有下:a.礦體賦存較淺b.井田范圍較適中,礦井生產(chǎn)能力一般:180萬t/ac.安裝膠帶運(yùn)輸設(shè)備擔(dān)負(fù)主提開任務(wù)2.3.3 井筒數(shù)目的確定考慮到礦井地面運(yùn)輸及工業(yè)場地位置，設(shè)計(jì)主副斜井井筒位于井田北部將主、副斜井布置在和加勘探線中

10、間，主斜井采用雙鉤箕斗提升，副斜井采用串車提升，且由于中部煤層距地表近，有部分露頭，所以風(fēng)井設(shè)在中部邊界，主副斜井井筒兩側(cè)，與回風(fēng)大巷相連接。因此，本礦井設(shè)計(jì)有三個(gè)個(gè)井筒，主副井筒各一個(gè)，一個(gè)風(fēng)井。主井擔(dān)負(fù)全礦井的煤炭運(yùn)輸及進(jìn)風(fēng)任務(wù),副井擔(dān)負(fù)運(yùn)人運(yùn)料的任務(wù)。2.3.4 井田內(nèi)劃分及開采順序1. 本礦緩傾斜部分煤層賦存穩(wěn)定，傾角適中，適合綜合開采。該井田煤層在傾斜長平均為1.56km，故在傾角較小的煤層走向上分為三個(gè)水平即：18001500為一個(gè)水平，該階段斜長為492.8m15001200為第二個(gè)水平，該階段傾斜長為328.5m1200850為第三個(gè)水平，該階段傾斜長為246.4對于東部傾角大

11、于40的煤層和f21斷層處布置偽斜上山單獨(dú)進(jìn)行開采2.采區(qū)劃分的原則本礦緩傾斜部分煤層賦存穩(wěn)定，傾角適中，適合綜合開采，因此采區(qū)走向長按20003000米考慮；急傾斜部分由于開采時(shí)間較晚，其采區(qū)走向長度可較短，一般不大于1000米；緩傾斜部分上下煤層采用走向長壁開采，在每個(gè)階段沿煤層底板布置運(yùn)輸大巷和軌道大巷；急傾斜部分采用偽傾斜柔性支護(hù)開采。3.采區(qū)劃分從上到下分三個(gè)水平，每個(gè)水平按從左到右分為三個(gè)采區(qū)，共分了九個(gè)采區(qū)。4.采區(qū)接替礦井初期投產(chǎn)采區(qū)一個(gè)，開采緩傾斜煤層第一階段的第一采區(qū)，全礦井投產(chǎn)采區(qū)一個(gè)，開采后期布置第二采區(qū)以相接替。2.3.5 開采水平的劃分及水平標(biāo)高的確定1800150

12、0為一個(gè)水平，該階段斜長為492.8m15001200為第二個(gè)水平，該階段傾斜長為328.5m1200850為第三個(gè)水平，該階段傾斜長為246.4對于東部傾角大于40的煤層和f21斷層處布置偽斜上山單獨(dú)進(jìn)行開采2.3.6 階段運(yùn)輸大巷和回風(fēng)大巷的布置根據(jù)井田走向長約8000米，傾向約3500米，工業(yè)場地選擇的位置及初期巷道準(zhǔn)備及水平垂高的合理性，將井田劃分為三個(gè)水平，即1500水平、1200水平、850水平。在1500水平布置運(yùn)輸大巷兼做進(jìn)風(fēng)巷和軌道大巷，在井田上部邊界開掘回風(fēng)大巷為第一階段服務(wù)。在1100水平布置運(yùn)輸大巷和軌道大巷，該階段的運(yùn)輸大巷和軌道大巷為下一階段服務(wù)。把第一階段的運(yùn)輸大

13、巷作為下一階段的回風(fēng)大巷。由于井筒兩邊地質(zhì)狀況相似，故在井筒兩邊巷道布置方式相同，1500水平上部一回風(fēng)大巷，下部為運(yùn)輸大巷和軌道大巷，兼做下一階段的回風(fēng)大巷。1200布置運(yùn)輸大巷和軌道大巷，為第二階段服務(wù)。2.4 井筒特征由前章確定的開拓方案可知第主、副、風(fēng)井都為斜井，一般來說，井筒橫斷面形狀有圓形、矩形兩種，但圓形斷面的斜井服務(wù)年限長，承壓性能好，通風(fēng)阻力小，維護(hù)費(fèi)用少及便于施工的特點(diǎn)，因此，主、副斜及風(fēng)井均采用圓形斷面。井筒斷面尺寸，主要是根據(jù)提升容器的種類、數(shù)量及外形尺寸；井筒裝備的類型、規(guī)格、最小允許間隙；井筒的用途、管路、電纜、梯子間的平面尺寸來確定。2.4.1 主井本礦井采用斜井

14、開拓，礦井的年產(chǎn)量為130萬t。主井主要用于提煤。采用剛性罐道斜井提煤箕斗進(jìn)行煤炭提升型號為jdg-9/1104。井筒采用鋼筋混凝土支護(hù)；井壁厚度350mm，壁后充填厚度80mm。井筒裝備有方形鋼管罐道和罐道梁，井深970m。主井井筒斷面布置見圖2.1圖2.1 主井井筒斷面布置2.4.2 副井 副井井筒也采用斜井形式，井筒主要用于提料、運(yùn)人、提升設(shè)備、矸石、通風(fēng)、排水。圓形斷面，井筒內(nèi)裝備選擇罐籠型號為gdg1.5/6/2/4型1.5t礦車雙層四車罐籠。副井內(nèi)除裝備罐籠外，還設(shè)有梯子間作為安全出口，并設(shè)有管子道，井筒采用鋼筋混凝土支護(hù)；井壁厚度450mm，壁后充填厚度100mm。井深950m。

15、副井井筒斷面見圖2.2 圖2.2 副井井筒斷面布置副井風(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： =4.92m/s8m/s所以井筒選擇符合要求。2.4.3 風(fēng)井風(fēng)井內(nèi)布置梯子間，作為緊急出口。井壁厚350mm，充填50mm。風(fēng)井井筒斷面布置如圖2.3圖2.3 風(fēng)井井筒斷面布置風(fēng)井：2.4.4 井筒參數(shù)的設(shè)計(jì)表2.3 井筒坐標(biāo)表井筒名稱用途坐標(biāo)井筒傾角(度)井筒長度(米)井筒斷面()支護(hù)材料凈掘主井運(yùn)煤、進(jìn)風(fēng)x=40838.9y=184841.525789.917.923.1料

16、石砌碹副井運(yùn)料,和行人.下設(shè)串車x=40838.9y=184842.125789.919.225.5料石砌碹風(fēng)井回風(fēng)井x=40838.9y=184842.725789.919.626.4料石砌碹2.5 井底車場2.5.1 井底車場形式的選擇及硐室的布置1.井底車場的形式的選擇： 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，調(diào)車安全、簡單、方便，彎道及交叉點(diǎn)少操作安全，符合規(guī)程、要求規(guī)范井巷工程量小，建設(shè)投資少、速度快、時(shí)間短，便于維護(hù)，生產(chǎn)成本低，施工方便，有利于各井筒間、井底車場巷道與主要巷道間迅

17、速貫通，從而縮短建設(shè)時(shí)間。從礦車在井底井場內(nèi)的運(yùn)行特點(diǎn)看，井底車場有兩大類，即環(huán)形式和折返式。本礦井采用立井開拓，煤層屬于急傾斜煤層，根據(jù)本礦的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為180萬t，1.5t固定式礦車，軌型為24kg/m，電機(jī)車型號為xk86/110a，主要用于輔助運(yùn)輸，運(yùn)煤采用皮帶輸送機(jī)，地面布置及生產(chǎn)系統(tǒng)，井筒的形式和提升方式、主副井筒間距，井筒與大巷的位置關(guān)系等確定井底車場選用刀式環(huán)行井底車場，該形式的車場不經(jīng)過石門與大巷直接相連，減少工程量。由于該車場采用了膠帶輸送機(jī)運(yùn)煤系統(tǒng)，使車場形式大為簡化，通過能力較大，其輔助運(yùn)輸設(shè)備的型號及外形尺寸見下表2.4所示表2.4 設(shè)備型號及外形尺寸運(yùn)送載體運(yùn)輸方

18、式運(yùn)輸設(shè)備型號外形尺寸（長寬高）mm質(zhì)量kg運(yùn)材料材料車mc1.5-6a240010501200566運(yùn)矸石1.5t固定礦車mg1.7-6a240010501200718運(yùn)設(shè)備平板車mp1.5-6a24001050415535牽引電車礦用蓄電池電機(jī)車cxt-8a450010401600圖2.4井底車場設(shè)計(jì)示意圖2.主要巷道硐室的布置（1）中央變電所硐室 硐室位置：中央變電所硐室是全礦井的電力總配電站，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和井底車場連接的附近。 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，條件允許

19、也開采用錨噴支護(hù)。硐室必須設(shè)置易關(guān)閉的既防水有防火的密閉門，門內(nèi)可設(shè)向外開的鐵柵門，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)。變電所的地面標(biāo)高應(yīng)比位于副井重車線側(cè)的硐室通道與車場巷連點(diǎn)處的標(biāo)高高0.5m。硐室不應(yīng)有滴水現(xiàn)象，電纜鉤應(yīng)設(shè)一定坡度，以便將積水隨時(shí)排出室外。中央變電所應(yīng)根據(jù)規(guī)定，設(shè)置滅火器材，如配備滅火設(shè)備和充足的沙箱。為此，在硐室設(shè)計(jì)尺寸時(shí)，應(yīng)留出相應(yīng)的位置。（2）中央水泵房硐室水泵房硐室是井下主要硐室之一，能否正常安全運(yùn)行，關(guān)系重大。水泵房硐室位置的選擇應(yīng)考慮以下因素：管線敷設(shè)最短，不僅節(jié)約管線電纜，而且管道阻力和電壓降最??；一旦井下發(fā)生水患

20、人員、設(shè)備便于撤出，或便于下放排水設(shè)備，增加排水能力，迅速排除事故，恢復(fù)生產(chǎn)；具有良好的通風(fēng)條件根據(jù)以上要求，硐室位置應(yīng)選在井底車場副井連接處，附近空車線一側(cè)，以便于設(shè)備運(yùn)輸，與中央變電所硐室組成聯(lián)合硐室，即使有特殊原因，也要盡可能靠近副井。硐室支護(hù)與特殊要求：出口水泵房硐室必須采用不燃性材料支護(hù)，如砌料或混凝土碹，在堅(jiān)固巖層中也可用錨噴支護(hù)，但不得淋水。出口通道處需設(shè)向外開啟的即又能防水，又能防火的密閉門，從硐室出口密閉門5m內(nèi)的巷道，應(yīng)砌碹或采用其它不燃性材料支護(hù)；泵房硐室的地平應(yīng)高于通道與車場連接處底板0.5m，設(shè)有流水坡；以防硐室積水；水泵工作的總能力應(yīng)滿足20h內(nèi)排出礦井24h的正常

21、涌水量。3.井底水倉（1）.水倉的容量與數(shù)量 水倉的容量是按礦井正常涌水量計(jì)算的。煤礦安全規(guī)程規(guī)定，當(dāng)?shù)V井正常涌水量。同時(shí)，主要水倉的有效容積不得小于4h的礦井正常涌水量；礦井主要水倉必須含有主倉和副倉。當(dāng)一個(gè)水倉清理時(shí)，另一個(gè)水倉能正常使用，特殊情況應(yīng)當(dāng)多設(shè)水倉。 據(jù)上述可知，本礦正常涌水量為138m3/h，且最大涌水量為230 m3/h都小于1000 m3/h。故其容積： v=8q=1388=1104 m3式中：v水倉容積,m3； q礦井正常涌水量，m3/h； 設(shè)有內(nèi)外水倉，主水倉的容積為1104 m3，若用凈斷面為8.5m2 的半圓拱形斷面，那么主水倉的長度為： l=1104/8.5=1

22、30m（2）.水倉的支護(hù)形式和特殊要求本礦井水倉斷面為半圓拱形，用混凝土砌碹，考慮到支架間隙可儲(chǔ)水，水倉凈斷面應(yīng)乘以1.2的系數(shù)。為使淤泥易于沉淀和清理，水倉向配水倉方向設(shè)立反坡。其坡度常為12，在水倉最低點(diǎn)清理斜巷底部附近應(yīng)設(shè)積水窩，在清理水倉時(shí)能將積水排出，以方便清理工作。2.5.2 井底車場線路設(shè)計(jì)井底車場各存車線的線路確定：井底車場線路包括存車線和行車線。存車線為存放空、重車輛的線路，它由主井重車線、主井空車線、副井重車線、副井空車線及材料車線組成。 行車線為調(diào)度空、重車輛的線路，如連接主、副井空、重車線的繞道和調(diào)車線。副井馬頭門線路也用于行車線。當(dāng)運(yùn)輸大巷采用列車運(yùn)行時(shí)，主、副井空重

23、車線長度應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：主井空、重車線長度應(yīng)能夠容納1.52列車，副井進(jìn)、出車線長度，應(yīng)能夠容納11.5列車。材料車線應(yīng)能夠容納10個(gè)以上材料車到一列車。井底車場線路由直線線路和連接部分所組成，連接部分包括曲線線路和道岔。直線線路就是指存車線和行車線以及調(diào)車線。本礦井運(yùn)煤直接由膠帶輸送機(jī)運(yùn)往煤倉，故無需計(jì)算主井空重車線長度。a、副井空、重車線長度l=mnl1+l2+l3式中：l副井空、重車線長度，m m列車數(shù)，列數(shù)，取1.5列； n每列車的礦車數(shù)，輛，取16輛； l1一個(gè)礦車長度，m，2400mm； l2電機(jī)車長度，m，4430mm； l3列車制動(dòng)距離，m，一般取1215m，l315m取14m；副井輔助運(yùn)輸采用1.5t固定礦車，型號為mg1.76a，外形尺寸240010501200mm，自重718kg。電機(jī)車選用cxt-8a,外形尺寸443010541550。 l=mnl1+l2+l3=1.5162400+4430+14000 =76030mm，取l=76.0m；b、材料車線長度l=10l+ l2式中：l材料車線長度，m； l材一輛材料車長度，m，2400mm；本礦