第一篇 龍祥礦副井井筒凍結組織

1、 山東科技大學學生畢業(yè)設計（論文）第一篇 龍祥礦井的基本概況1 礦區(qū)概況與地質特征1.1 礦區(qū)概況1.1.1 礦井地理位置及交通條件概況本井田（原名正邦井田）位于巨野煤田東部，山東省嘉祥縣孟姑集鄉(xiāng)、馬村鎮(zhèn)和老僧堂鄉(xiāng)境內，距嘉祥縣城15km，行政區(qū)劃隸屬嘉祥縣。井田以南2km處日東高速公路自東而西通過，以南11km處兗菏鐵路及327國道自東而西通過，井田東鄰有338省道，井田內有大-黃縣級路由南向北穿過，新趙王河自西向東穿過，鄉(xiāng)級公路四通八達，交通非常方便(見圖1-1-1) 。1.1.2 地貌水系概況本區(qū)屬黃河沖積平原，地形平坦，地勢略呈西南高東北低，地面標高一般為+37+40m，自然地形坡度為

2、0.2。區(qū)內除村莊外，均為高產(chǎn)農田，主要作物有小麥、玉米和蔬菜等。本區(qū)水系較發(fā)育，河流及農用溝渠縱橫成網(wǎng)，主要河流有新趙王河靳莊溝及趙王河故道，均系人工開掘的季節(jié)性河流，旱季可引水灌溉，雨季可防洪排澇。根據(jù)嘉祥縣水利勘測設計室提供，趙王河上距井口以西200m處的趙橋百年一遇水位為40.20m（廢黃河口高程系），換算為1956黃海高程基準百年一遇水位應為40.20-0.21-0.029=39.961m。1.1.3 氣象概況本區(qū)位于北溫帶半濕潤季風區(qū)，屬海洋大陸性氣候，四季分明。根據(jù)嘉祥氣象站觀測資料，年平均氣溫13.9，月平均最高氣溫28.9，日最高氣溫42.4；月平均最低氣溫-4.7，日最低氣

3、溫-18.7，年平均降水量650.0mm。降雨多集中于7、8月份，春季雨量少。年平均蒸發(fā)量1654.7mm，年最大蒸發(fā)量2318.4mm，年最小蒸發(fā)量1472.4mm。春、夏季多東及東南風，冬季多西北風，平均風速3.3m/s。歷年最大積雪厚度0.15m，最大凍土厚度0.31m。1.1.4 地震概況據(jù)地震歷史記載，濟寧地區(qū)自公元前618年至今，共發(fā)生地震131次，其中破壞性地震12次。根據(jù)現(xiàn)行建筑抗震設計規(guī)范（GB50011-2001），抗震設防烈度為6度，設計基本地震加速度值為0.05g。1.1.5 礦區(qū)內工農業(yè)生產(chǎn)、建筑材料等概況嘉祥縣以農業(yè)為主，山石開發(fā)及紡織服裝業(yè)為副，經(jīng)濟較發(fā)達，以煤炭

4、、石油為主要燃料。嘉祥縣是魯西南重要的建材基地和糧棉種植地。濟寧市則是魯西南政治、經(jīng)濟及文化中心，經(jīng)濟發(fā)達。本地所有縣市區(qū)均以煤炭、石油為主要燃料。1.1.6 水電供應情況本井田附近已建有菏澤發(fā)電廠和濟寧發(fā)電廠，總裝機容量規(guī)劃為1150MW，均以220kV網(wǎng)絡與山東電網(wǎng)相連。本礦井電源電壓采用35kV，如上所述距離礦井較近的變電站有，張樓110kV變電站、黃崗35kV變電站和嘉祥220kV變電站，其電源可靠，均可向礦井提供電源。經(jīng)與濟寧市供電公司協(xié)商，確定本礦井兩回35kV電源分別引自張樓110kV變電站35kV母線和嘉祥220 kV變電站35kV母線，其供電距離分別為9km和16km。1.1

5、.7 運輸條件情況本井田東南距嘉祥縣城15km，西北距鄆城30km，東距濟寧市38km。本井田以南2km處日東高速公路自東而西通過，以南11km處兗菏鐵路自東而西通過，本井田東部有338省道自南至北穿過，井田內鄉(xiāng)級公路四通八達，交通非常方便。水路方面：京杭大運河流經(jīng)濟寧市，構成重要的水上運輸通道，井田內主要河流有新趙王河，自西向東流入京杭大運河。1.2 地質特征1.2.1 井田地層本井田為華北型全隱蔽石炭二疊系含煤地層，自上而下發(fā)育有第四系、新近系、二疊系下統(tǒng)山西組、石炭系上統(tǒng)太原組、石炭系中統(tǒng)本溪組及奧陶系中、下統(tǒng)，其中太原組是本井田主要含煤地層。自上而下分述如下：1、第四系（Q）厚度101

6、.50145.30m，平均127.00m。主要為黃褐色，粘土、砂質粘土與砂層相間沉積，局部見有鐵錳質結核及鈣質結核（姜結石）。含水砂層多層，以中、細砂為主，局部為粉砂、粗砂，礦物成分以石英、長石為主，較松散，多呈透鏡狀，厚度變化較大，透水性較好，富水性中等。與下伏地層呈假整合接觸。2、新近系（N）（1）上段（N2）厚度106.95152.10m，平均120.00m。以綠灰色為主，夾黃褐色粘土、砂質粘土與砂層、砂礫層相間沉積，砂層厚度較大，部分較松散，富含孔隙水，富水性較強。（2）下段（N1）厚度72.85110.90m，平均90.00m?；揖G色，偶夾黃褐色、灰白色。由粘土、砂質粘土，含鈣粘土及

7、粘土質砂、粘土質砂礫層組成。下部局部弱固結，粘土與砂質粘土膨脹性較強。見有石膏團塊。底部多夾鈣質粘土，局部為鈣質層，偶見粘土質砂。富水性不均一，水質差。Q+N松軟地層總體上由東向西、由南向北有增厚趨勢，最厚點在西北部B2-2號孔（380.50m），最薄點在東部B10-1號孔（305.30m），平均總厚度339.00m。與下伏地層呈不整合接觸。3、二疊系下統(tǒng)山西組（P1s）據(jù)地震勘查資料顯示，本井田東北部有小范圍T3波反映，但尚未證實。據(jù)目前鉆孔揭露情況，僅在井田西北部殘存本組部分地層，屬三角洲相沉積。以淺灰、灰白色中、細砂巖為主夾粉砂巖，局部含大量泥質包體，砂巖成分以石英、長石為主，泥質、鈣質

8、、硅質膠結，具斜層理，局部顯渾濁狀及波狀層理。3煤層大部地段遭剝蝕，沖刷現(xiàn)象亦較普遍，個別點（B4-3號孔）在風化帶中見到3煤層。測井物性特征：砂巖中視電阻率曲線幅值普遍較高，且呈參差狀。與下伏地層呈整合接觸。4、石炭系（C）（1）石炭系上統(tǒng)太原組（P1t）厚度172.10187.40m，平均178.00m（不包括巖漿巖侵入厚度）。以深灰色泥巖、粉砂巖、灰色細砂巖、石灰?guī)r及煤層組成，屬海陸交互相沉積，陸相地層中含較豐富的羊齒類、鱗木、蘆木、科達等植物化石，海相地層中含豐富的蜓科、海百合莖及其它動物化石。含石灰?guī)r九層（三、五、六、七、八、九、十上、十下、十一灰），含煤20層（6、8上、8下、9、

9、10上、10中、 10下、12上、12中、12下、14、15上、15中、15下、16、16下、17、18上、18、18下煤），其中6、12下、16、17煤層為可采和局部可采煤層。該組地層沉積穩(wěn)定，標志層多（6煤、三灰、8煤、五灰標志層組；七灰、12下煤、八灰、14煤標志層組；十上灰、十下灰、16煤、17煤標志層組等），煤層對比依據(jù)充分。已發(fā)現(xiàn)三灰3孔漏水，七灰在淺部7孔漏水，八、九、十下灰亦有局部漏水現(xiàn)象。（2）石炭系中統(tǒng)本溪組（C2b）厚度13.8029.90m，平均20.20m。由青灰色、紫紅色及雜色泥巖、粉砂巖、灰色細砂巖及淺灰、灰白色石灰?guī)r三層（十二、十三、十四灰）組成。屬海陸交互相沉

10、積，由于當時沉積環(huán)境及地勢的變化，導致巖性、厚度有較大變化。十二、十四灰在3至5線局部有沉積，十三灰7至8線南部以西相對沉積穩(wěn)定，但在7至8線北部以東相變成砂巖。底部普遍見有紫紅色含鐵鋁質泥巖。與下伏地層呈假整合接觸。5、奧陶系（O2、O1）據(jù)兗西水源勘查資料，總厚度約743.00m。本井田僅揭露O2地層厚度10.3154.98m。為淺灰褐色、致密、質純、性脆、厚層狀石灰?guī)r，呈豹皮狀構造，局部夾灰白色白云質石灰?guī)r。頂部夾青灰、綠灰色泥巖或鈣質泥巖薄層，局部裂隙發(fā)育，具溶洞，含水豐富，但不均一。其頂面上距17煤平均間距42.94m，井田西部最小間距34.08m（B3-1號孔）。由于受斷層影響，B

11、3-3孔17煤至O2頂僅24.20m，對O2水的防治應高度重視。1.2.2 地質構造本井田位于巨野煤田巨野向斜的東翼，嘉祥地臺的北部，受F13、F1斷層的改造，井田總體上呈一寬緩的單斜構造，并發(fā)育次一級寬緩褶曲及一定數(shù)量的斷層，地層呈南淺北深的趨勢，地區(qū)傾角一般314°。受南北向斷層F13、F1的影響，井田內的北東向，北西向及南北向斷層比較發(fā)育；受東西向斷層F4的影響，井田內發(fā)育著一定數(shù)量的東西向斷層；井田內褶曲軸向近南北且向北傾伏收斂?？偟膩碚f井田內構造復雜程度簡單，但西部構造偏中等。參見圖1-2-2表1-2-2 地質構造1.2.3 水文地質條件區(qū)域內地表水系發(fā)育，趙王河、洙水河、

12、萬福河自西向東穿越本區(qū)流入南陽湖，京杭運河自北向南流經(jīng)本區(qū)，光府河、泗河和白馬河自東北向西南流入南陽湖。本區(qū)多為黃河沖、洪積平原，僅在區(qū)域中部及東南有小面積的低山丘陵。京杭運河以東，沉積顆粒粗，地下逕流較強，具優(yōu)質松散層孔隙水；運河以西，松散層顆粒細，逕流變弱，由東向西水質變差。嘉祥、巨野、鄆城等地地勢低洼，潛水位淺，蒸發(fā)強烈，潛水濃縮鹽化，局部形成鹽堿地。1.2.4 礦井涌水量及礦井排水量情況根據(jù)地質報告，本井田初期采區(qū)開采12下煤層的涌水量為287.28m3/h，開采16、17煤層的涌水量為Q=372.92m3/h。奧灰疏水降壓水量為118.97 m3/h，16、17煤層的涌水量應包括16

13、煤頂板十下灰涌水量和奧灰降壓疏水量之和，即：Q=372.92 +118.97 =491.89 m3/h。根據(jù)礦井開拓部署，礦井投產(chǎn)初期前10年內主要開采一、二采區(qū)的12下煤層，12下煤層開采不受奧灰底鼓突水威脅，但為了給后續(xù)開采的16、17煤層開采創(chuàng)造有利條件，需要在12下煤開采中后期即提前進行奧灰疏水降壓，因此，礦井初期排水主要為12下煤層的涌水量、奧灰疏水降壓的水量等水量，即：Q=287.28 +118.97 =406.25m3/h。因此，設計考慮井下消防灑水的水量后，確定礦井投產(chǎn)初期的正常涌水量為420m3/h；礦井進入16、17煤層生產(chǎn)后，由于16、17煤層涌水量增大，預計礦井進入16

14、、17煤層生產(chǎn)后的正常涌水量為800m3/h；由于地質報告中未提供礦井最大涌水量，礦井最大涌水量按1.5倍正常涌水量計算，即630m3/h。同時，設計考慮在主排水泵房預留泵位，井底車場水倉留有擴容余地，副井井筒中預留排水管位置，以保證將來礦井正常涌水量增加后排水系統(tǒng)的排水能力。1.2.5煤層與煤質1.含煤性及分布特征本井田含煤地層為二疊系山西組和石炭系太原組，井田內山西組地層大部遭剝蝕，在井田西北部最大保留厚度49.90m，3煤層部分遭沖蝕，僅在個別點殘存3煤層且在風化帶中。據(jù)最新地震勘查資料反映，在井田東北部有小范圍的T3波顯示，但尚未證實。太原組地層總厚度平均178.00m（未包括巖漿巖侵

15、入厚度）共含煤20層（6、8上、8下、9、10上、10中、10下、 12上、12中、 12下、14、15上、15中、15下、16、16下、17、 18上、18中、18下煤），煤層平均總厚7.20m，含煤系數(shù)為4%，其中可采、局部可采煤層4層（6、12下、16、17煤），煤層平均總厚度3.60m。2.可采煤層（1）6煤層位于太原組上部，上距山西組底界約32.00m左右，下距三灰頂平均厚11.70m。全井田19個鉆孔僅有8孔穿過該層位（其余均遭剝蝕），其中5孔可采，集中在井田西北部，煤厚01.04m，平均0.74m，無夾石，屬較穩(wěn)定局部可采煤層，可采范圍內煤層穩(wěn)定，煤厚在0.731.04m，平均0

16、.88m。（2）12下煤層位于太原組中部，上距三灰（頂）平均間距52.00m，下距16煤（頂）平均間距51.35m （包括其間所見巖漿巖厚度）。全井田只有1點剝蝕（B8-1），18個孔穿過層位，其中可采9點，不可采9點，（其中臨界可采3點，不可采3點，沉缺3點）。夾石01層巖性為泥巖，煤厚01.32m，平均0.76m，可采范圍集中在中部（4線淺部以東至78線淺部），可采范圍內煤層厚度0.821.32m，平均1.03m，屬較穩(wěn)定局部可采煤層，可采范圍內穩(wěn)定。（3）16煤層位于太原組下部，19個孔穿過層位，其中14孔正常見煤點全部可采，煤厚1.021.73m，平均1.32m，常見1層夾石，平均厚約

17、0.10m，巖性為炭質泥巖或炭質細砂巖，個別點另見有16下煤層，不可采。在井田中北部 （35線北部及其附近一帶）有巖漿巖侵入到16煤層頂板及煤層中，使煤層變成天然焦或深變質，造成煤厚變化大，局部不可采。另在中南部B7-4號孔有分支巖脈侵入于16煤層中，使該煤層變質成天然焦且厚度不可采。16煤層屬沉積穩(wěn)定的可采煤層，受巖漿巖侵入的影響造成局部不穩(wěn)定。（4）17煤層位于太原組下部，上距16煤層2.446.46m，平均4.33m。19孔穿過該層位，其中可采11點，可采區(qū)在4線及其以西、07線淺部向東北至8線深部及其以東。不可采8點（其中厚度達0.600.69m的臨界可采7點）。煤厚0.381.04m

18、，平均0.78m，偶含夾石1層，可采范圍內煤層厚度0.771.04m，平均0.90m，巖性為炭質泥巖，屬較穩(wěn)定的局部可采煤層。3.物理性質和煤巖特征（1）煤的主要物理性質各煤層均以暗煤為主，亮煤次之，呈條帶狀，半暗型煤為主，半亮型次之。宏觀煤巖類型見表1-2-5表1-2-5 各可采煤層宏觀煤巖類型一覽表 項 目煤 層煤 巖 組 分結構和構造煤 巖 類 型6亮煤、暗煤為主，含少量鏡煤、絲炭條帶狀、碎塊狀半亮型半暗12下亮煤、暗煤為主，夾少量鏡煤條帶狀、碎塊狀半亮型半暗16亮煤、暗煤為主，夾少量鏡煤條帶狀、層狀半亮型半暗17亮煤、暗煤為主，夾少量鏡煤、絲炭條帶狀、層狀半亮型半暗264.煤的工業(yè)用途

19、本井田各煤層除天然焦外均為氣煤，揮發(fā)分較高，6煤層低灰、中硫高硫、低磷、特高發(fā)熱量。12下煤層為低灰中灰、低硫中硫、低磷、特高發(fā)熱量。16煤層為低灰中灰、中硫高硫、特低磷、特高發(fā)熱量。17煤層為低灰、中硫高硫、低磷、特高發(fā)熱量。各煤層原煤發(fā)熱量都在23.00MJ/kg以上，揮發(fā)分大于20%，煤灰熔融性軟化溫度（ST）大于1150，均符合發(fā)電用煤要求，但硫分大于2.00%，用于發(fā)電時應安裝有煙氣脫硫裝置或采用循環(huán)流化床鍋爐燃用高硫煤。2.礦井開拓與開采2.1井田特征2.1.1井田境界本井田自然境界南部為各煤層露頭，西部為F13、F13支斷層及煤層露頭，東部為落差大于700m的F1斷層，北部與梁寶

20、寺礦井邊界為人為劃定，根據(jù)山東省國土資源廳魯國土資字2004604號文批復的井田境界：井田東西走向長約10.111.9km，南北傾斜寬約2.04.4km，面積約37.36km2。其中含煤面積東西長約11.1km，南北寬約2.99km，面積33.2km2。2.1.2井田儲量（一） 地質儲量：根據(jù)本井田勘探地質報告，煤層最低可采厚度按0.7m計算，井田范圍內6、12下、16、17煤總資源量為8871.1萬t，其中天然焦445.4萬t，列為暫不能利用儲量，因此，地質儲量為8425.7萬t。（二） 工業(yè)儲量：本井田工業(yè)儲量為7613.7萬t。（三） 設計儲量：礦井設計儲量為4901.1萬t。（四） 可

21、采儲量：礦井設計儲量扣除工業(yè)場地煤柱、大巷煤柱、開采損失后即為設計可采儲量，經(jīng)計算，礦井設計可采儲量為3665.2萬t。2.1.3礦井設計生產(chǎn)能力針對本井田煤炭儲量、煤層賦存條件及開采技術條件、礦井地質構造、水文地質條件等因素，本設計經(jīng)多方案分析比較，對年設計生產(chǎn)能力提出了45萬t/a、60萬t/a兩個方案并進行了比較和論證，設計推薦礦井生產(chǎn)能力為45萬t/a。按現(xiàn)行煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范的規(guī)定，按年生產(chǎn)能力45萬t，考慮1.4的儲量備用系數(shù)，本礦井設計計算服務年限為58.2a。2.2開拓方式由于本井田第四系及新近系較厚，第四系一般在101.50145.30m之間，平均127.00m，含水砂層多

22、層，新近系平均厚212.00m，井筒需采用特殊法施工，因此礦井采用立井開拓方式。2.2.1口及工業(yè)場地位置選擇井田內設計開采可采、局部可采煤層4層，自上而下分別為6、12下、16、17煤，根據(jù)本井田煤層賦存條件，礦井前期主要開采三維勘探區(qū)范圍內的12下煤。依據(jù)上述原則井口及工業(yè)場地布置主要提出三個方案。各方案井口位置詳見圖311。方案：井口位于新趙王河北岸270m，大黃縣級公路以東700m處，B42號鉆孔附近，地面標高38.738.9m，井底水平435m，以一對立井，一組大巷開拓全井田，前期礦井沿大巷布置工作面，工作面均采用俯斜開采，后期在井田東部布置東部風井。方案開拓方式平面、剖面圖見圖31

23、2、313。方案：井口位于新趙王河南岸370m，大黃縣級公路以東790m處，地面標高36.438.5m，井底落底在360m水平，由井底車場向東西兩翼布置一組大巷，全礦井以下山開采為主，后期在井田東部布置東部風井。方案開拓方式見圖314。方案：井口位于新趙王河南岸1100m，大黃縣級公路東南側2200m處，地面標高39.339.7m，井底水平330m，由井底車場向北布置一組石門，再沿井田中部布置一組東西大巷開拓全井田，全礦井以下山開采為主，后期在井田西部布置西部風井。方案開拓方式見圖315。以下將各方案優(yōu)缺點分述如下：方案優(yōu)點：1、由于工業(yè)場地位置內無12下煤，并且16煤為天然焦，工業(yè)場地壓煤少

24、。2、該井口位置新近系底界至12下煤間距115m左右，井底車場水平位于12下煤附近，主井提升可以采用全上提方式，主井提升及清理系統(tǒng)簡單。3、井底落底在435m標高，前期開采12下煤均為沿大巷俯斜開采，工作面開采條件好，排水費用低。4、井口位于B42號鉆孔附近，井底車場附近構造及層位控制較為準確。5、工業(yè)場地距大黃縣級公路近，建井及生產(chǎn)期間交通運輸方便。缺點：1、井筒落底較深，初期開拓井巷工程量較大。2、井口位置偏西，后期東翼四、五采區(qū)開采線路較長。方案優(yōu)點：1、井口基本位于井田儲量中心。2、井底車場水平位于在360m，初期工程量少。缺點：1、從5號勘探線可看出該井口位置新近系底界距離12下煤較

25、近，主井只能布置為全下放方式，井底清理工作不便。2、井底車場水平位于360m，各煤層均為下山開采，工作面開采條件差，生產(chǎn)能力有限，排水費用高。3、井口及工業(yè)場地壓煤量大，且主要壓三維勘探區(qū)內的高級儲量。方案優(yōu)點：1、井筒及工業(yè)場地位于東翼煤層露頭附近，壓煤量少。2、井口位置接近儲量中心位置。缺點：1、井口位于B74鉆孔附近，井底車場至東西翼大巷需用石門聯(lián)系，初期工程量大。2、井底車場水平位于330m ，12下煤底板附近，各煤層均為下山開采，工作面開采條件差，生產(chǎn)能力受條件制約，排水費用高。3、工業(yè)場地距大黃公路較遠，建井期間交通運輸不便。綜合分析比較上述三個方案（見表3-1-1），方案、雖然前

26、期工程量稍小，但均為下山開采，工作面開采條件差，工作面生產(chǎn)能力制約因素多，主井提升系統(tǒng)受層位限制，只能布置為半上提或全下放形式，并且井口附近無鉆孔，井底層位控制不嚴。設計分析認為，方案初期工作面俯斜開采，工作面開采條件好，排水方便，前期12下煤開采期間，下組煤可提前進行疏水降壓工作，并且井筒及工業(yè)場地壓煤量少，井底車場硐室層位可靠，地面交通運輸方便，在充分征求業(yè)主意見的基礎上，設計推薦方案。2.3采區(qū)狀況2.3.1水平劃分本井田內共4層可采煤層，主要含煤地層為太原組，煤層賦存平緩，傾角一般為314°，開采上限一般在-350m以下，開采下限一般在-500m左右，垂高一般為150m左右。

27、設計確定采用一個水平，上、下山開采。2.3.2大巷布置分析井田地質構造，井田中部5號勘探線附近為大荊莊背斜，向北傾伏。根據(jù)礦井開拓部署，礦井前期開采井底車場東翼一采區(qū)煤層。為保證大巷過大荊莊背斜時與奧灰含水層留有足夠的巖柱，設計在礦井北部布置兩條大巷，一條為膠帶大巷，一條為軌道大巷，初期集中開拓一采區(qū)。大巷水平-435m。膠帶大巷東翼初期開拓部分基本沿12下煤層布置，西翼延伸部分及東翼則布置在煤層底板巖石中，而軌道大巷則沿-435m水平布置在12下煤層底板巖石中。大巷層位應根據(jù)礦井實際揭露的巖層情況適當調整。本礦井一個水平開拓全井田，不布置暗斜井。2.3.3采區(qū)劃分及開采順序（一）采區(qū)劃分井田

28、內采區(qū)的開采順序本著由近到遠，先淺后深的原則，采用前進式的開采順序，以盡量減少巷道維護時間。除6煤層為上行開采外，其余可采煤層間的開采順序為先采上層煤，后采下層煤的下行開采方式。將本井田按煤組劃分為12個采區(qū)，其中12下煤層3個采區(qū)，16、17煤層6個采區(qū)、6煤層3個采區(qū)。采區(qū)范圍大致SF1斷層至6號勘探線以西約250m為12下煤及16、17煤一采區(qū)，井田東翼6號勘探線以西約250m至B8-2鉆孔與F5斷層連線以東約200m為12下煤及16、17煤二采區(qū)，F(xiàn)20斷層與SF1斷層之間為6煤一采區(qū)、12下煤及16、17煤三采區(qū)，井田西翼F20號斷層以西至F17斷層及南部煤層露頭為6煤二采區(qū)及16、

29、17煤四采區(qū)， F17斷層以東至煤層露頭，以北至井田邊界為6煤三采區(qū)及16、17煤五采區(qū)，井田東翼B8-2鉆孔與F5斷層連線以東約200m以東區(qū)域劃為16、17煤六采區(qū)。（二）采區(qū)開采順序由于本礦井16、17煤層受奧灰水威脅，需疏水降壓后開采，6煤層可采范圍分布零散，因此礦井前期以開采12下煤層為主，后期疏水降壓后開采16、17煤層，最后開采6煤層。本著由近到遠，先易后難，先淺后深，先上后下的原則，開采順序為：12下煤一采區(qū)、12下煤二采區(qū)、12下煤三采區(qū)、16、17煤一采區(qū)、16、17煤二采區(qū)、16、17煤三采區(qū)、16、17煤四采區(qū)、16、17煤五采區(qū)、16、17煤六采區(qū)，最后開采6煤層的一

30、、二、三采區(qū)。采區(qū)接續(xù)見表3-2-1。實施過程中，可根據(jù)16、17煤層受奧灰水威脅的解危情況，將16、17煤層開采時間提前，與12下煤實現(xiàn)合理配采。2.3.4井底車場及硐室布置根據(jù)礦井開拓方式，主、副井筒相對位置，車場、大巷運輸方式及工業(yè)場地布置要求，經(jīng)方案比較和技術分析確定采用環(huán)形車場。考慮到開采16、17煤層時礦井涌水量大，主井裝載系統(tǒng)采用全上提布置方式較為有利。為加快主副井筒的貫通，由主井井底清理撒煤硐室、電機車修理間與副井回車線形成一環(huán)，以滿足主井臨時改絞后調車的要求。井底車場布置詳見圖3-4-1。該車場具有以下特點：1、車場調車簡單，管理方便，通過能力大。重列車由電機車牽引至車場調車

31、線，電機車摘鉤繞到列車尾部，將列車頂入副井重車線。2、建井期間臨時施工巷道和永久硐室有機結合，節(jié)省大量臨時井巷工程量。充分利用主井井底清理撒煤硐室、電機車修理間等硐室，形成主井臨時改絞車場，兼顧臨時施工和井筒貫通的要求，有利于縮短建井工期。3、在滿足運輸、通風和行人要求的基礎上，盡量縮小巷道斷面，以利于巷道施工和維護。（一）主井系統(tǒng)硐室主井裝載系統(tǒng)采用全上提布置方式，即主井清理撒煤硐室與副井井底車場處于同一水平，主井采用平巷清理井底撒煤。主要包括：裝載系統(tǒng)的箕斗裝載硐室及井底煤倉、裝載膠帶機巷、清理井底撒煤硐室等。1、主井裝載系統(tǒng)：由井底煤倉、裝載膠帶機巷及箕斗裝載硐室組成。井底煤倉為一個圓形

32、垂直煤倉，上口標高-374.500m，凈直徑8.0m，垂直高度25m，煤倉容量約900t。2、主井井底清理撒煤系統(tǒng)：根據(jù)開拓部署確定裝載系統(tǒng)采用全上提方式，即主井清理撒煤水平位于井底車場水平。井底撒煤采用平巷清理方式，用扒斗裝入礦車，由電機車牽引至膠帶上倉聯(lián)絡巷下部，由絞車牽引至聯(lián)絡斜巷上部，通過翻車機硐室進入主煤流系統(tǒng)。井筒淋水經(jīng)沉淀池沉淀后，直接進入井底車場水倉。3、煤流上倉系統(tǒng)：由膠帶輸送機驅動硐室、電控硐室、拉緊硐室等組成。（二）副井系統(tǒng)硐室（1）副井井底系統(tǒng)：由副井井筒與井底車場連接處、等候室、醫(yī)療室、工具備品保管室等組成。（2）副井井底水窩：為副井井筒的延伸部分，深30m，水窩采用

33、潛水泵排水，井底雜物采用副井井底清理斜巷清理。（三）井下主排水系統(tǒng)：由井下主排水泵房、水倉及主排水泵房管子道等組成。水倉入口位于車場最低點，分內、外倉，全長625m，凈斷面8.0m2，水倉總容量5000m3，滿足投產(chǎn)初期8h礦井正常涌水量（420m3/h）的要求，開采16、17煤層時，留有增加一環(huán)水倉的能力。水倉清理采用機械清理，礦車運輸，在水倉入口段設置沉淀池，清理水倉斜巷傾角為20°。管子道連接水泵房和副井井筒。（四）供電系統(tǒng)：由井下主變電所硐室及通道、機頭配電硐室等組成。（五）井下爆破材料庫：位于井底車場西翼軌道大巷一側，其回風直接進入主井（回風井）；硐室采用壁槽式，庫房距井筒

34、、井底車場、膠帶運輸巷道及其他主要硐室的法線距離大于60m?；鹚巸Υ媪吭O計容量按1200kg。（六）其他硐室：井底車場還設有電機車修理間、消防材料列車庫、調度室等硐室。3.礦井主要生產(chǎn)系統(tǒng)3.1大巷運輸及設備3.1.1主要運輸方式的選擇帶式輸送機具有運量大、效率高、成本低、事故少、管理維護簡單、易于實現(xiàn)集中控制和自動化等優(yōu)越性，能夠充分發(fā)揮綜采設備的效能，保證礦井持續(xù)、穩(wěn)定的高產(chǎn)高效。根據(jù)本礦井開拓方式等特點，設計采用帶式輸送機作為大巷煤流運輸方式。3.1.2主要運輸設備選型首采區(qū)順槽帶式輸送機將來煤運至東翼大巷帶式輸送機，東翼大巷帶式輸送機將煤運至井底煤倉，由主井提升至地面。根據(jù)煤礦安全規(guī)程

35、規(guī)定，帶式輸送機配置驅動滾筒防滑保護、堆煤保護、防跑偏裝置、過載保護裝置、啟動保護裝置、防撕裂保護裝置等各種保護措施。3.2礦井提升系統(tǒng)3.2.1主井提升設備本礦井設計生產(chǎn)能力0.45Mt/a，礦井年工作日330d，地面日工作制度三八制，井下日工作制度四六制。主、副井均采用立井開拓方式。井筒直徑5.0m，裝備一對4t多繩提煤箕斗，擔負原煤提升任務。主井井口鎖口標高+41.0m，裝載口標高-409.0m，卸載口標高+54.5m；提升工作制為年工作日330d，日提升16h，主井提升不均勻系數(shù)為1.1。設計根據(jù)礦井特征及條件，有兩種提升方式可供選擇，即塔式與落地式提升方式。采用塔式提升，占地面積小，

36、有利于工廣布置，鋼絲繩在塔內運行可提高其使用壽命，安裝及更換鋼絲繩較為方便，防滑性能較好，有利于礦井安全生產(chǎn)。但井塔基礎及結構形式較為復雜，施工工期長，占用井口時間較長，影響礦井建設工期；且提升設備起吊麻煩，需設電動超卷揚起重機，增加客貨兩用電梯。采用落地式提升系統(tǒng)，可利用永久井架鑿井，井架基礎較井塔簡單，施工工期短，井筒裝備施工、提升機房的施工及提升設備的安裝調試可平行交叉作業(yè)，縮短建設工期；但落地式布置井架和提升機房占地面積大，落地式提升系統(tǒng)鋼絲繩裸露在外，易受氣候影響，安裝及更換鋼絲繩較塔式復雜。 因此經(jīng)綜合考慮，設計推薦主井采用落地式提升方式。1、設計依據(jù)礦井年產(chǎn)量 0.45Mt年工作

37、日 330d日工作小時數(shù) 16h井口標高 +41.000m卸載口標高 +54.500m 裝載口標高 -409.000m 提升容器 4t四繩箕斗，載煤4t，自重9.5t提升高度 471.07m鋼絲繩懸長 519.7m2、鋼絲繩選擇及其安全系數(shù)校驗主鋼絲繩繩端荷重 Qd=13500kg主鋼絲繩型號： 24 ZBB 6×36WS+FC 1670 ZZ/SS 平衡尾繩型號 94×16 ZBB P8×4×7+FC 1370 主鋼絲繩實際安全系數(shù) m=8.64 > 6.94滿足安全規(guī)程規(guī)定的允許安全系數(shù) ma=7.2-0.0005Hc=6.943、提升機設備選

38、型計算及校驗鋼絲繩在主摩擦輪上的實際最大靜張力 179.7 kN鋼絲繩在主摩擦輪上的實際最大靜張力差40 kN90 d90×24=2160mm1200max1200×1.6=1920mm選用JKMD-2.25×4（ I）E型落地式多繩提升機4、提升主電動機選型計算正常提升速度： V=7.58m/sN=1.15×4019×7.58×1.2×g/0.92/1000=449 kW選560kW 740r/min 660V 交流電動機5、提升運動學計算按六階段速度圖計算，運動學計算表，表7-1-6。提升能力 0.694Mt/a提升富裕

39、系數(shù) 1.546、提升系統(tǒng)動力學計算提升系統(tǒng)變位質量統(tǒng)計表，表7-1-7；由于尾繩與主繩的單位質量差比值為0.5%小于3%，可視為平衡系統(tǒng)，因此按平衡系統(tǒng)作動力學計算。上提重物時動力學計算表，表7-1-8。7、電動機容量計算及校驗電動機等效時間 74.56 s電動機等效力 52.95 kN電動機等效功率 490Kw電動機額定力 66.53 kN 電動機過載能力 1.280.8×2=1.6經(jīng)校驗選用560kW，740r/min 660V交流電動機滿足要求。3.2.2副井提升設備（一）礦井的特征1、概述副井井筒直徑5.0m，副井井口鎖口標高+41.0m，井底水平標高-435m，裝備一對1

40、t雙層二車多繩罐籠（一寬一窄），擔負全礦井材料、人員、設備等提升任務，寬罐可升降最大件重量為13t（含平板車重量）。2、副井提升方式的選擇設計根據(jù)礦井特征及條件，對于副井提升方式選擇與主井相同，設計推薦副井采用落地式提升方式。（二）副井提升設備方案選擇裝備一對1t雙層二車多繩罐籠（一寬一窄），選用JKMD-2.8×4（）E型落地式多繩摩擦提升機一臺，配710kW 490r/min 660V交流電動機。該方案采用交流變頻拖動，技術先進，具有傳動效率較高，調速性能好，維護量少，能耗低；但投資較高。選用JKMD-2.8×4 （）E落地式多繩摩擦提升機，配710kW 490r/mi

41、n 660V交流電動機。提升系統(tǒng)的提升速度為6.25m/s，最大班工人下井時間13 min，最大班輔助作業(yè)時間3.72h。3.3井下排水系統(tǒng)3.3.1主排水設備一、設計依據(jù)礦井井口標高+41.000m，井底水平標高435.000m。礦井正常涌水量420m3/h，礦井最大涌水量630m3/h。（礦井涌水量均已包括井筒淋水及井下消防灑水、防火灌漿水等）排水測地高度479m（含地面調節(jié)水池高約3m）。預計礦井進入16、17煤層，礦井正常涌水量800m3/h，礦井最大涌水量1200m3/h。二設備選型選用3臺MD580-60×9型耐磨多級離心泵，配1600kW 1480r/min 10kV防

42、爆電動機，正常涌水時1臺工作，1臺備用，1臺檢修；排水管路選用377×9mm、16mm無縫鋼管2趟，正常涌水時1趟工作，1趟備用，兩趟管路經(jīng)管子道沿副井井筒敷設至地面水處理站調節(jié)水池。正常涌水時，1臺水泵工作，排水時間16.52h；最大涌水時，2臺水泵工作， 排水時間12.4h。考慮礦井開采進入16、17煤層時，預計礦井正常涌水量800m3/h，礦井最大涌水量1200m3/h。因此在建井初期井下主排水泵房施工圖設計時，預留2臺水泵安裝位置。同時副井井筒內預留1趟排水管路安裝位置。屆時正常涌水時，2臺水泵2趟管路工作，排水時間15.74h；最大涌水時，3臺水泵3趟管路工作， 排水時間1

43、5.74h。3.4井下通風系統(tǒng)3.4.1礦井通風方式（一）礦井的瓦斯等級本礦井為低瓦斯礦井。（二）通風形式采用中央并列式通風方式，抽出式通風方法，副井進風，主井回風。3.4.2礦井通風設備選用兩臺FBCDZ 26型防爆對旋式軸流通風機。該風機為機電一體化，結構簡單，性能優(yōu)良；兩臺防爆電機安裝在風機內部，分別與一、二級葉輪直聯(lián)，其兩級葉輪既是工作輪又互為導葉，傳動效率高；噪音低，采用電機直接反轉反風，反風時間較短，反風量大；不需建反風道及風機房，風機安裝方便、底部裝有行走腳輪， 可在軌道上移動，土建工程量小，施工周期短，安裝簡單，維護工作量小。但風機內置電機存在散熱效果欠佳的缺點。容易時期與困難

44、時期的電動機功率比小于0.6，因此設計采用分期選電動機。為保證風機容易時期與困難時期均在高效區(qū)運行，容易時期每臺風機配防爆電機2×132kW 660V 590r/min；困難時期更換電動機，每臺風機配防爆電機2×250kW 660V 740r/min；容易時期選用的電機加底座，保證與困難時期電機中心高和安裝尺寸相同。該風機完全可以達到煤礦安全規(guī)程規(guī)定風機能在10min內實現(xiàn)反風，并且反風量不小于正常風量的40%的要求。 3.5供電電源及電控設備壓風機房設在工業(yè)場地內，其電源引自地面35kV變電所，電壓380V，螺桿式壓縮機電控系統(tǒng)廠家配套，要求采用可編程控制器進行單機和聯(lián)動

45、控制，實現(xiàn)空氣壓縮機運行時各類參數(shù)的監(jiān)控，并可將其有關參數(shù)及管網(wǎng)壓力、排氣溫度、管網(wǎng)氣體流量等動態(tài)信息傳送到礦井監(jiān)控中心。3.6壓縮空氣管路地面干管選用219×6無縫鋼管；井筒及井下主干管選用219×6、194×5.5無縫鋼管；普掘面支管選用108×4或89×4無縫鋼管；地面支管選用108×4和89×4無縫鋼管。3.7附屬設備每臺空壓機需冷卻水量約23.5m3/h，其冷卻系統(tǒng)的冷卻水泵選用IS100-80-160型3臺，每臺排水量100 m3/h，揚程27.6m，配15kW，380V 電動機。為方便壓風設備的檢修與維護，機房

46、內設SDQ-10型手動單梁起重機一臺。4.工業(yè)廣場布置與地面建筑4.1總平面布置4.1.1工業(yè)場地按功能分區(qū)根據(jù)井下煤層賦存情況及開拓要求，礦井設主井、副井兩個立井。本方案主井在副井西北方向，東西間距為15m，南北間距為80m，設計盡量減少主井至工廣東部邊界的距離，以減少東南部首采區(qū)壓煤量。結合地面及氣象條件，場地按功能主要劃分為三個區(qū)，即場前區(qū)、輔助生產(chǎn)倉庫區(qū)、選煤生產(chǎn)儲運區(qū)。1、場前區(qū)：基本位于場區(qū)最南部，由綜合辦公樓（5層）、生活福利（礦燈房、浴室、更衣室）聯(lián)合建筑（2層）、2棟5層單身宿舍、食堂、35kV變電所、場前廣場及正大門組成。該區(qū)為全礦行政管理和生產(chǎn)指揮中心，是礦井對外開放聯(lián)系

47、的主要窗口，也是職工上下班必經(jīng)之地，故正大門南開，順接場前公路。食堂和35kV變電所基本呈對稱式布置在綜合辦公樓東西兩側，三者圍合成一個較為封閉的場前空間，并設有中心廣場、綠地和四季花卉，通過井字形道路的銜接以及建筑小品的點綴，場前區(qū)布局嚴謹活潑，場前氣氛強烈，環(huán)境優(yōu)雅清靜。因工業(yè)場地遠離城區(qū)，考慮單身職工生產(chǎn)、生活方便，在該區(qū)設2棟單身宿舍，單身宿舍呈南北向行列式布置在場前區(qū)西部，與場前區(qū)形成既相互聯(lián)系又比較獨立的有機整體，既靠近食堂，就餐方便，又遠離生產(chǎn)設施，環(huán)境清靜美觀。2、輔助生產(chǎn)倉庫區(qū)：設在場地的中部，以副井為核心，承擔著人員、材料、矸石及設備的上下井任務，主要由副井井口房、副井提升機房、壓風機房與消防材料庫聯(lián)合建筑、礦井維修車間及綜采設備周轉庫聯(lián)合建筑、器材庫（棚）、坑木加工房、汽車庫等設施組成。這些設施大都與副井井口聯(lián)系密切，因此設計本著運輸便捷、管理方便、工藝管路短順的原則，盡量集中聯(lián)合布置在副井周圍。例如：礦井