胜利煤矿一采十二井矿井设计.docx
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胜利煤矿一采十二井矿井设计
第一章井田概况及地质特征
第一节井田概况
一、交通位置
胜利煤矿一采区十二井位于七台河市西部新立矿区境内，行政区划隶属于七台河市新兴区管辖，距七台河火车站1.5Km，矿区内有矿用铁路专用线与勃七线，牡佳线接轨。
公路可通往桦南、佳木斯、双鸭山、宝清、密山、鸡西、勃利、依兰和哈尔滨等市县。
铁路交通、公路交通十分方便。
二、自然地理
胜利煤矿一采区十二井井田范围内地形大部分属丘陵，地面标高在+163米--+175米，相对高差12米。
新立矿区为中温带大陆性气候，由11月中旬至次年4月中旬为结冰期表土层冻结深度一般在1.5--2.0米。
最高气温在7、8月份为38.3℃，最低气温在1月为-39.2℃，年平均气温3-3.5℃，年平均降水量52.8mm，雨季集中在7-8月间，平均降水量600mm，蒸发量1100mm，最大风级7-8级，多在雨季。
风向冬季以西北风为主，夏季多为东南风，风力一般二—三级，平均风速3.6m/s。
三、矿区风工农业生产概况
区内地面植被为树木。
在矿区周围有居民区，为矿区工人居住地。
区内各种服务设施齐全，主要劳动力为该市人口及外省、市民工。
该区附近居民主要从事农业和采矿业。
第二节地质特征
一、地层
新立矿区地层为中生代，白垩系，鸡西群，域子河组二至五段煤系地层，总厚度472米，含煤22层，含煤总厚度10.43米，含煤系数2.2%。
煤系地层之上覆盖第四纪冲积层，厚0.5--20米。
一采十二井开采的91层、93层所在地层属白垩系鸡西群域子河组第三段,上自88层顶板；岩性以粉细砂岩为主，91层的上部层90号层煤层老顶粗砂岩，一般厚28米；91层顶板为粉细砂岩，厚度在7-10米之间，底板为页岩；93层下部发育一层含砾粗砂岩，局部层次有中砂岩；93层底板为页岩，厚0.35米，下部为砾粗砂岩，厚度29米左右，质坚硬。
该段含煤六层：
88、89、90、91、92、93层。
其中90、93层全区可采，88、89层不可采，91、92层局部可采。
二、构造
勃利煤田的大地构造位置按地质力学观点，处于新华夏系第二隆起带之上的三江-穆棱河中生代聚煤坳陷带的中部，煤田呈弧形构造展布，煤田内主要褶皱及压扭性断裂呈向南突出的弧形构造，大体上以桃山断裂为转折，桃山断裂以西地层走向北西，桃山断裂以东地层走向北东，弧形构造东翼断裂，褶皱较西翼复杂，地层倾角比西翼大，火山运动较西翼强烈。
新立矿区位于勃利煤田西部﹑勃利煤田为—弧型不对称的断裂盆地，新立矿区位于弧形构造西翼，区内地层总体向南倾斜，煤层走向由N60°W渐变为EW方向，煤层倾角由北向南逐渐变大，井田北部煤层倾角一般在7-11°，井田中部煤层倾角15-20°，井田南部煤层倾角20-30°，整个井田为一向南倾斜呈弧形展布的单斜构造。
新立矿区内的地质构造以断层为主，根据多年来生产实践和勘探资料及各小煤矿的揭露，现确定矿区内的断层共有21条，胜利煤矿一采区十二井井田内开拓巷道常见小断层，但对生产影响不大。
三、煤层
新立矿区位于白垩系鸡西群域子河组第二至五段，含煤22层，其中77、79、80、81、84、85、86层为不可采煤层，76、82、83、85、90、91、92、93、94、95、96层为可采和局部可采煤层。
地层总厚度为470米，含煤总厚度10.43米，含煤系数2.2%。
该井开采的91、93号煤层属稳定或较稳定煤层，位于该区第三层组上部，煤层较薄，结构单一，井田内煤层为单斜构造,走向为N45E,倾向S45W,倾角在12度～15度之间。
各煤层层间距、顶底板岩性等经电钻孔控制和实践揭露，控制可靠。
胜利煤矿一采区十二井的主要可采煤层为91层、93层，其中，91煤层厚度为0.39米-0.64米，平均厚度为0.56米，倾角10°-14°；93煤层厚度为1.19米-1.99米，平均厚度为1.59米，倾角10°-14°。
煤层均属单一煤层，各煤层发育较稳定，在开采区域内煤层厚度变化不大，经生产实践和补勘证实，煤层对比层位可靠，见煤层特征一览表：
煤层特征一览表
煤层
编号
煤层厚度
小-大/平均
采高
倾角
煤层
间距
顶、底板岩性
煤层特征
顶板
底板
91
0.39-0.64/0.56
0.56
10-14°
22-40
粉砂岩
页岩
单一
93
1.19-1.99/1.59
1.59
10-14°
33
粉砂岩
页岩
单一
煤质：
该井田的煤层没进行煤芯样化验，只作过生产样化验。
呈水平层状，结构致密，质脆，内生垂向裂隙发育，多为亮煤、半亮煤组成，玻璃光泽，锯状或贝壳断口。
在镜下多见凝胶化基质，木质镜煤和丝炭，角质化少，以角质层为主，煤的可选性为易选。
煤层属中高灰份，灰分多为内在灰份。
系二氧化硅，氧化铝，氧化铁等，氧化镁，氧化钙较少，故灰熔点达1250摄氏度以上。
胜利煤矿一采区十二井91煤层原煤灰分变化不大，一般在24.78%，超过35%的情况不多见。
净煤灰分一般在12%左右，胶质层厚度一般在13.3mm，挥发分一般在30.47%，硫含量一般在0.23%，磷含量一般在0.03%，属低硫、低磷煤，发热量一般在25.85兆焦/千克左右，粘结指数平均在67。
93层原煤灰分一般在22.72-32.05%，超过38%的情况不多见，净煤灰分一般在10%左右，胶质层厚度一般在9-15mm，挥发分一般在33.62-35.74%，硫含量一般在0.2-0.3%，磷含量一般在0.01-0.02%，属低硫、低磷煤，发热量一般在23.42兆焦/千克左右，粘结指数平均在68。
根据化验资料，按照中国煤炭分类国家标准，该矿区的各煤层挥发分差距不大，胶质层厚度也基该相近，主要以煤的粘结指数GRI为依据。
GRI＜65的定为气煤，GRI＞65的定为1/3焦煤。
经七台河市七煤（集团）有限责任公司新兴选煤厂化验室化验，这2个煤层的煤属可选1/3焦煤。
主要工业用途以冶金用煤为主，火电厂作动力用煤次之。
五、水文地质
1、矿井充水水源
该井为基岩裂隙充水矿床，大气降水直接补给地下水，涌水方式为顶板淋水。
井田右翼为河谷水文地质区，左翼为丘陵水文地质区，岩层的富水性主要决定于岩层裂隙发育程度和补给条件，由于裂隙发育程度是随埋藏深度增加而减弱，所以岩层富水性有明显垂直分带的规律。
煤层煤质指标表
煤层号
灰分（Ag）（%）
小—大/平均
挥发分（Vr）（%）
小—大/平均
胶质层（Y）
小—大/平均
发热量（QgDT）
小—大/平均
91
21.73-33.48/24.78
34.03-34.97/34.5
14.5-16/15.2
20.08-25.08/22.58
93
22.72-32.05/27.35
33.62-35.74/34.68
13.2-15.1/14.15
19.40-27.44/23.42
2、含水层
第四纪疏松含水层，在河谷区呈条带状分布。
岩性多为微具粘土胶结的粗砂，含较多的砾和碎石，分选不良，疏松含水层不整合复在煤系地层上面，故与煤系岩层水力联系密切。
但煤系岩层主要由不同粒度的砂岩、砂页岩组成。
90层与91层之间含有粉砂岩，细砂岩、中粗砂岩中含有砾岩，91层与93层之间有页岩，以上各性岩层胶结较好，较坚硬。
使该井涌水量较小。
3、涌水量
91层的上部层87、90层已由新立矿开采，下部93层也由新立矿开采，开采深度超过我井，故该井疏干程度特别好。
该井涌水量枯水期为15.1m3/h，丰水期为17.2m3/h，平水期为16m3/h，地下水化学类型为HCO3-NaCa水，井田水文地质简单清楚。
水文地质勘探类型乃属二类二型。
六、其它开采技术条件
1、瓦斯、煤尘和煤的自燃
1）瓦斯
该矿井在生产过程中实际鉴定，矿井的瓦斯绝对涌出量为0.19m3/min，相对涌出量为2.28m3/min，该井为为低瓦斯矿井，随着开采深度的延伸，瓦斯涌出量会有所增加，给矿井的安全生产带来一定困难，要对各主要煤层测定瓦斯含量加以防范。
2）煤尘及煤的自燃
该矿区勘探中对煤层做了煤尘爆炸试验,结果为全部有爆炸性,所以该井煤层煤尘有爆炸的危险性，应预防煤尘爆炸。
煤炭自燃倾向：
根据多年生产资料，该区无煤层自燃发火危险。
3）地温
该区属地温正常区范围
2、煤层顶底板结构及岩性特点
该矿井所开采的91#、93#煤层，顶板岩性均为粉砂岩，岩石完整，胶结致密，抗压力强，易支护。
底板均为页岩。
矿井采用长壁后退式采煤法。
煤层为中硬煤，结构简单，节理发育，易于卸煤。
采用全部陷落法顶板管理，无伪顶、无伪底。
第二章井田开拓
第一节井田境界及储量
一、井田边界
胜利煤矿一采区十二井位于新立矿区范围内；北界为+100米标高：
南界为-120米标高；西界为新立矿工业广场煤柱及F:
D断层；东界为F11号断层。
东西走向长约0.91公里，南北倾斜宽1.0公里，矿区面积1.05平方公里。
该井开采的煤层为91#、93#层。
井田范围由表2-1-1中拐点连线圈闭。
二、开采煤层最低可采厚度确定及论证
该矿井所开采的91层煤，煤层厚度一般在0.55米左右，属极薄煤层。
个别地点煤层厚度为0.39米，但根据区域内91煤层赋存情况，以及其它矿井该煤层开采实践，局部煤层厚度为0.39米不会影响到该井田的正常回采，尤其91煤层灰分不大于30％，为低硫低磷优质1/3焦煤，属稀有煤种，可做为冶金用煤，并且按现有技术条件开采成本仅为95元左右，其入洗后售价可达600元以上。
根据区域内该煤层开采情况及现在市场行情，煤层开采最低可采厚度定为0.39米，其经济上合理，技术上可行。
因此，本设计中参加储量计算煤层的最低可采厚度定为不低于0.39米。
一采区十二井开采煤层工业指标表
最低可采厚度
煤种
灰份
倾角
0.39m
1/3焦煤
≤40%
≤25°
三、井田储量
1、井田内的储量
根据该井田境界，该井田可利用工业储量为：
128万吨，其
胜利煤矿一采区十二井井田范围拐点坐标表
表2-1-1
91#拐点坐标
序号
x
y
序号
x
y
1
5074710
44415558
9
5073780
44414650
2
5074610
44415629
10
5074210
44414450
3
5074278
44415848
11
5074380
44414564
4
5073918
44415810
12
5074324
44414670
5
5073780
44415740
13
5074567
44414766
6
5073746
44415640
14
5074528
44414850
7
5073740
44415400
15
5074594
44414880
8
5073726
44415000
矿区面积
1.13平方公里
开采深度
+173~-80
93#拐点坐标
序号
x
y
序号
x
y
A
5074878
44415390
E
5074702
44415041
B
5074254
44415828
F
5074800
44415078
C
5074202
44415811
G
5074838
44415110
D
5074600
44415110
矿区面积
0.22平方公里
开采深度
+173~-80
中：
91#煤层资源储量为83.27万吨。
93#资源储量为44.73万吨。
2、可采储量
该井田的工业储量减去各种煤柱损失后，再乘以采区回采率，即可采储量。
128×0.8=102.4万吨
经计算该设计利用可采储量为102.4万吨。
第二节矿井设计生产能力及服务年限
一、矿井工作制度
该设计根据该地区煤矿生产的特点，矿井工作制度为：
设计年工作日330天，每天三班作业，每天净提升时间为16h。
二、矿井设计生产能力
按井下构造条件和煤层开采条件，煤层储量及服务年限方面，以及该采区的外部运输条件进行分析论证，其井型定为9万吨/年，同时设计在主要运输环节上已留有一定的富裕系数，给矿井后期发展创造一个良好的条件。
根据设计规范要求，确定该矿的储量备用系数为1.4，矿井服务年限计算如下：
T=Q/（K×P）
=102.4/（1.4×9）
=8.1年
式中：
T-矿井的服务年限（年）；
Q-矿井可采储量（万吨）；
K-储量备用系数；
P-设计年产量（万吨/年）
经过计算，矿井的服务年限为8.1年。
第三节井田开拓
一、开拓方式：
采区开拓方式为斜井开拓，共设两条井筒，其中：
一条为主井，担负矿井的煤炭提升、材料下放、排矸等任务；另一条为副井，为该采区的另一安全出口，该风井为专用回风井。
二、井筒
该矿井移交生产时共开凿两条井筒，均通达地表。
各井筒断面特征见表2-4-1。
（1）主井
净断面5.12m2，掘进断面5.6㎡,倾角18°，采用1.0t翻斗式矿车，单钩串车提升，铺设24kg/m钢轨，担负矿井煤炭、矸石的提升和材料等下放任务，为矿井的进风井，兼作矿井的安全出口。
（2）风井
净断面4.8㎡，掘进断面5.28㎡，倾角18°，为专用回风井，采区的另一个安全出口。
井筒特征表
表2-4-1
井筒
名称
座标（m）
井口标高（m）
方
位
角
（°）
倾
角
（°）
断面积（m2）
支护
方式
纬距
（X）
经距
（Y）
净
掘
主井
5074163
44414970
173.4
49
18
5．12
5．6
锚
副井
5074150
44415011
170.1
49
18
4．8
5．28
锚
第四节井底车场及大巷运输
该矿井采用斜井开拓方式，井下设甲、乙水仓，以便于清理，水仓总长度80米，满足井下8h涌水量。
井底车场线路通过轨道石门进入盘区，轨道石门煤炭运输采用1.0t翻斗式矿车。
第三章大巷运输及设备
第一节运输方式的选择
该采区采用斜井开拓方式，利用轨道（回风）石门进入盘区开采。
轨道石门内煤炭运输采用1.0t翻斗式矿车。
第二节矿车
该矿井运输采用1.0t翻斗式矿车50台，平板车3台，材料车3台。
第三节运输设备的选型
矿井工作制度为：
年工作日330d,每天三班作业，每天净提升时间为16h。
运输设备选用：
主运输采用1.0t翻斗式矿车，矿车型号为MF-1.0；辅助运输采用平板车型号为MPC1-6A；材料车型号为MLC2-6A。
第四章采区布置及装备
第一节采煤方法
一、煤层开采条件
可采煤层为91层、93层，其中，91煤层厚度为0.39米---0.65米，平均厚度为0.56米，平均倾角14°；93煤层厚度1.19米~1.99米，平均厚度为1.59米，平均倾角14°。
煤层均属单一煤层，各煤层发育较稳定，在开采区域内煤层厚度变化不大，经生产实践和补勘证实，煤层对比层位可靠，该矿井所开采的91#、93#煤层，顶底板岩性均为粉砂岩，岩石完整，胶结致密，抗压力强。
顶底板岩石较稳定，易支护。
二、采煤方法
该井田开采煤层属薄煤层，煤层为中硬煤，结构简单，节理发育，易于卸煤。
设计确定以盘区走向长壁采煤法布置采区，首先开采上部煤层，工作面顶板管理采用全部陷落法。
三、工作面长度、采高确定
根据上述确定的采煤工艺，考虑到煤层的赋存特点，同时结合七台河市地方煤矿开采经验，确定该采区工作面长度为80米，一次采全高。
四、工作面装备
根据采区设计能力，布置二个炮采工作面达产，工作面落煤方式为爆破落煤，工作面运输采用刮板运输机，工作面支护为金属摩擦支柱，工作面上下巷的超前支护采用金属铰接顶梁及金属摩擦支柱。
五、回采工作面数目及生产能力
达产时布置回采工作面二个，为炮采工作面。
参照七台河市同类煤田条件下，类似工作面的平均推进度，设计确定采区炮采工作面的平均推进度为792m/a。
日推进度2.4m。
工作面生产能力计算如下：
A采面＝P×L×M×R×C＝80×792×0.56×1.35×0.97×2＝9.29万吨
六、工作面推进方向
确定采用走向长壁后退式开采。
第二节采区布置
根据采区开拓巷道布置方式，主、副井筒井颈段均采用砼碹支护，以确保井筒的稳定性；主、副井筒间距为40米。
采区石门服务时间长，采用锚喷支护，以提高巷道的稳定性和避免煤层自燃发火的影响。
主、风井筒以18°倾角施工，通过轨道（回风）石门的联络斜巷与回采工作面的上下顺槽联系至回采工作面，最终形成盘区石门采区开采系统。
为提高采区回收率，避免回采巷道的维护困难，回采工作面下巷采用矸渣石墙方式维护。
第三节巷道掘进
一、巷道断面尺寸及支护形式
根据该矿井地质条件，为保证主要开拓巷道的稳定性，易维护，主井井筒、石门、硐室均设于岩层中，分别采用砼碹、锚喷、锚杆支护，其余巷道均采用锚杆支护。
主要巷道断面尺寸见表4-3-1
二、掘进工作面组数
该矿井共配备三个掘进面。
三、巷道掘进指标
煤岩普通掘进组：
150m/月
岩巷普通掘进组：
80-100m/月
四、矿井采掘比及矸石率的预计
矿井移交生产时共配备三个普通掘进工作面，采掘比为1：
1.5，矸石率为9％。
五、矿井移交生产时三个煤量及可采期说见表4-3-2
主要巷道断面及其支护形式
表4-3-1
项目名称
支护形式
断面（㎡）
净
掘
主井
锚喷/锚
5．12
5．6
风井
锚
4．8
5．28
轨道石门
锚
4．8
5．28
回风石门
锚
4．8
5．28
矿井移交生产时三个煤量
表4-3-2
序号
项目
可采煤量
（万吨）
服务年限（年）
备注
1
开拓煤量
30.13
3.34
2
准备煤量
14.18
1.57
3
回采煤量
8.61
0.96
第五章通风和安全
第一节概述
根据地质资料，结合邻近矿井的生产实践，暂定该矿井为低瓦斯矿井。
该矿井属有煤尘爆炸危险矿井，煤层不易自燃发火。
第二节矿井通风
一、通风方式及通风系统的选择
根据该井田煤层赋存情况及矿井开拓布置，确定该矿井采用中央并列式通风系统。
矿井通风方式为抽出式。
矿井通风系统为中央并列式通风系统，即新风由主井入风、乏风由风井排出地面。
掘进通风，选用FBDNO.56型局部扇风机，采用压入式通风。
二、矿井风量、负压及等积孔计算：
（一）矿井通风量计算
按照《煤矿安全规程》规定的要求分别计算风量，并取其中最大值。
1、按井下同时工作的最多人数计算
Q矿＝4NK＝4×58×1.25＝290m3/min
式中：
Q矿――矿井总用风量（m3/min）
4----每人供风标准（m3/min）
N――井下同时工作最多人数（人）
K――风量备用系数（取1.25）
矿井供风量ΣQ矿＝290m3/min
2、按采煤、掘进、硐室及其它地点实际需要风量的总和计算。
采煤工作面供风量计算
Ⅰ、采煤：
采煤工作面达到设计生产能力时布置二个炮采工作面，其采煤工作面供风量按下式计算，并取最大值：
1）按工作面同时工作的最多人数计算
Q采＝4N＝4×15＝60（m3/min）
4――每人每分钟应给的最低风量（m3/min）
N――工作面同时工作的最多人数（人）
2）按使用炸药量计算
Q采＝25A＝25×10＝250（m3/min）
25――每使用1Kg炸药的供风量（m3/min）
A――工作面一次爆破使用的最大炸药量（Kg）
矿井采煤供风量为ΣQ采＝2×250=500（m3/min）
Ⅱ、掘进：
采区移交生产时为三个掘进工作面，其中：
两个半煤岩巷掘进工作面，一个岩巷掘进工作面。
按局扇吸入风量计算：
掘进工作面供风量为：
FBDNO.56型局扇送风距离250m，吸入风量为220m3/min。
ΣQ掘＝220×3＝660m3/min。
Ⅲ、硐室：
该矿井有一个独立供风的硐室，为水仓。
硐室需要风量为：
100m3/min。
该矿井有一个备用工作面，备用工作面需要风量为：
100m3/min。
ΣQ硐＝200m3/min。
Ⅳ、其它：
ΣQ其它＝（ΣQ采＋ΣQ掘＋ΣQ硐＋ΣQ备）×10％＝146m3/min。
矿井供风量为：
ΣQ矿＝（ΣQ采＋ΣQ掘＋ΣQ硐＋ΣQ其它）×K
＝1882.5m3/min
＝31.38m3/s。
K――矿井通风系数（取1.25）
（二）、矿井风压计算
1、风压计算：
ａ×L×U×Q2
h=
s3
式中：
h—风压（mmH2O）
a――摩擦阻力系数
L――巷道长度（m）
U――巷道断面周长（m）
Q――风量（m3/s）
S――巷道净断面积（m2）
经计算：
前期h=162.591mmH2O；后期h=197.186mmH2O
（三）、等积孔计算及通风难易程度的评价
1、等积孔计算：
0.38×Q
A＝
√H
式中：
A＝等积孔（m2）
Q＝总入风量（m3/S）
h=风压（Pa）
经计算：
矿井等积孔为：
前期：
Ａ＝1m2
后期：
Ａ＝0.91m2
2、矿井通风难易程度的评价
矿井通风难易程度；采区前期属中等，后期属稍困难。
三、矿井通风系统的合理性可靠性，和抗灾能力分析
该采区具有独立、完整的通风系统，反风装置采用反转形式反风。
井下掘进工作面均设计为采用独立回风方式，并配备了局部扇风机以满足掘进的用风要求，从而保证了掘进通风系统的可靠性，同时符合《煤矿安全规程》有关规定。
该矿井通风系统的特点：
1、矿井采用抽出式通风具有漏风率小，风机停运时采空区瓦斯涌出量小等特点；
2、井下设有风门，密闭、调节风门等通风设施，可以保证风流按要求流动；
3、使矿井通风系统管理简单，风阻小，同时有利于人员避灾。
4、做好通风标记，制定避灾路线，进行职工安全培训等工作。
综上所述，该次初步设计通风系统设计合理，独立、完整、可靠，具有较强的预防灾害和抵抗灾害能力。
第六章提升、通风、排水
第一节提升设备
一、提升方式
该矿井采用斜井开拓方式，主井担负全矿煤炭、矸石提升，材料、设备下放以及人员升降等任务。
井口标高为+173.400m。
主井兼做进风井，风井专作回风使用。
提升方式采用斜井单钩串车提升，井上下采用甩车场。
二、提升设备
（一）设计依据
矿井年产量：
9万吨/年
年矸石量：
0.8万吨/年
井筒长度：
470米
井筒倾角：
18º
工作制度：
330天/年、16小时/天
井口标高：
+173.4米
选型计算
1、提升斜长
Lt=LH+L+LB=550m
2、一次提升量的确定
按矿车钩头强度确定一次提升矿车数及下放人员车数
6000
n≤
（QK+QZ）（sin18°+f1cos18°）
6000
=
（1000+500）×0.351
=12.9
取7车组成提煤炭串车组，4车组成提矸石串车组
考虑到矿井井筒较短，产量小的特点。
采用V型MF-1.0翻斗车组成列车组，进行煤炭、矸石的提升。
3、钢丝绳选择
钢丝绳终端荷重：
Qd=n（QK+QZ）（sin18º+f1cos18º）g
=7×（1000+500）×0.31×9.81
=31931.55（N）
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