完整升级版大兴三矿立井井筒施工组织设计Word下载.docx
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井田隶属辽宁省铁岭市铁法区小明、蔡牛镇所辖，区内人口少，居住相对集中，以农业为主，手工业、工业、运输业为辅。
土地肥沃，雨季雨量充沛，粮食能自给自足。
农民生活较富裕，经济蓬勃发展。
多年来由于附近井田的开发开采对区内的经济发展起到了积极的推动作用，同时也为该井田煤炭资源的开发提供了更广阔的前景。
井田处于辽北大、中城市的中心地带，建筑材料充足，砖瓦、砂石、水泥、可就近购买，完全可以满足矿井建设和生产的需要。
1.2井田地质特征及矿井储量
1.2.1井田地层情况
井田地层皆同区域地层，地表仅出露有黑云母安山岩，粗面岩，正长斑岩，其它均被第四系所掩覆。
据钻孔资料所见有中生界侏罗系、白垩系及新生界第四系，由下而上分述如下：
（一）中生界（ＭＺ）
1）侏罗系上统阜新组（Ｊ3ｆ）,为井田内唯一含煤地层，本组分为四段：
（1）底部砂砾岩段（Ｊ3ｆ１）
该段赋存较深，仅于煤田北部柏家沟及三家子局部地区有出露。
下部以灰绿色、暗褐色砂砾岩为主，分选不好，砾石成分以花岗片麻岩、石英岩砾为多，砾径一般为20～25厘米，最大1米左右。
上部以灰色、深灰色砂岩为主，夹有砾岩，组成成分较杂，砾径一般0.5～5厘米，具波状及斜波状层理。
该段厚约500米左右。
（2）下含煤段（Ｊ３ｆ２）
由灰黑色、灰白色、灰色砂岩、泥岩和煤层、炭泥岩组成。
仅在井田西部和南端岩石为杂色，深灰色的粗砂岩，含砾砂岩及砂砾岩和少许泥岩、煤层，其岩石碎屑以长石、石英岩为主，泥质胶结，并有辉绿岩呈复式岩床侵入。
该段厚约130～200米，一般厚160米。
产有Coniopteris（布列雅－锥叶蕨）、Nilssonia（东方焦羽叶）等植物化石。
该段共含煤22层，分别为12－1、12－2、12上、12、13－1、13、14－1－1、14－1－2、14－1、14－2、15－2－1、15－2－2、15－2－3、15－2、15－3－1、15－3、16－1、16－2、16上、16、17－1、17－2煤层，其中12、13、14－1、15－2、16层煤为本井田主要可采煤层，其余均为局部可采煤层。
（3）中部砂岩、泥岩段（Ｊ３ｆ３）
本段为灰白色、灰色细砂岩夹粗砂岩、泥岩组成，层理发育，胶结致密，硬度略大，厚度40～70米，一般50米左右。
（4）上含煤段（Ｊ３ｆ４）
由灰、灰白、灰黑色砂岩、泥岩、含砾砂岩、砾岩及煤层组成，夹有菱铁矿结核体，具斜波状层理。
局部亦有辉绿岩呈复式岩床侵入该段。
该段厚150～300米，一般约200米左右。
产有Coniopteris等化石。
该段共含煤23层，分别为2－1、2－2、2－3－1、2－3、3－3、4－2－1、4－2－2、4－2－3、4－2上、4－2、6、7－2－1、7－2－2、7－2－3、7－2上、7－2、8、9－2、9－3、9、10－1、10－2煤层，其中2－3、4－2、7－2、8、9为本井田主要可采煤层，其余均为局部可采煤层。
2）白垩系下统孙家湾组（Ｋ１ｓ）,本组最大特征是以颜色区分为两段：
（1）下部灰绿色砂岩段（Ｋ１ｓ１）
夹有灰色粗砂岩、泥岩及不等粒砂砾岩层，泥质胶结，厚度300米左右，并与侏罗系呈假整合或平行不整合接触。
（2）上部紫色砂岩、砾岩段（Ｋ１ｓ２）
本段以紫色为最大特征，以不等粒砂砾岩、砾岩和砂岩组成，间夹薄层泥岩，胶结为泥质松软。
本井田该层多被无芯钻进，厚约150～300米。
（二）新生界
第四系（Ｑ）：
上部由黄色或灰褐色的亚粘土所组成，含少量铁锰质结核，全井田皆有分布。
下部以砂、砂砾石为主，中夹砂层，底部较粗，一般砾径5毫米左右，平均厚度15米左右，与白垩系呈不整合接触。
以上配钻孔综合柱状图加以说明：
1-2钻孔综合柱壮图
Figure1-2-strongcomprehensiveplan
表1-2褶曲一览表
编号
褶曲名称
位置
走向
长度
km
两翼地层倾角
宽度
m
E1-1
向斜
东一采区
530~396孔连线
NW
60~80°
1~1.6
5°
~12°
400~700
W1-1
西一采区
888~82427孔
NE
25°
0.8~0.9
6°
~10°
500~700
W1-2
178~585孔连线
60°
0.5
4°
400~600
W1-3
背斜
主付井附近
890~79410孔
80°
0.7
300
E2-1
东二采区
89453~86444孔
70°
1.1
~15°
1.2.2水文地质情况
该井田可分为三个含水层
1）第四系砂砾孔隙承压含水层
该层赋存于粘土及亚粘土下部，主要由黄色及灰白色砂及砂砾所组成的冲洪积层。
成分以石英、长石、花岗片麻岩砾为主，一般砾径2～5毫米，最大砾径20～30毫米。
分选性一般，部分带有棱角，上细下粗。
除3线以北的西北角局部存在一般厚2～8米的含水层外，1～5线基本不存在该含水层。
主要是在中部5～9线和9～13由西向东呈扁豆状分布于沿河两侧。
一般厚度2～18米，最大厚度20.17米（174孔），最小厚度1.90米（622孔），平均厚度8.58米。
其底板最大深度27.93米（624孔），最小深度6.76米（173孔），平均深度19.82米。
13线以南的西南角出现局部坡洪积砂砾孔隙承压含水层，一般厚度2～16米。
最大厚度18.10米。
总之，该层最大厚度20.17米（174孔），最小厚度1.50米（731孔），平均7.75米。
含水性，据959孔抽水试验ｑ＝0.309公升秒·
米，Ｋ＝13.92米日。
水位标高66.55米。
水质为HCO3—CaKNa型水。
该层水主要补给来源为大气降水，在枯季排泄于地表水。
2）白垩系玄武岩、砂砾岩裂隙承压弱含水层
该层顶板与第四系底板呈不整合接触，其底板与侏罗系含煤组顶部泥岩隔水层顶板相接。
其岩性上部主要由紫红色粗砂岩、砂砾岩及中期喷发玄武岩复合层所组成。
下部则由灰绿色粗砂岩、砂砾岩复合岩层所组成。
而上、下两部又均夹泥岩、粉、细砂岩复合隔水夹层。
井田北部（7线以北），基本围绕3线的473、611两个孔变厚160～440米。
中部（7～12线）东西两侧较厚，中间较薄，一般在200米左右。
南部（12～15线），向南逐渐增厚80～560米，一般厚400米左右。
总之，该层最大厚度576.28米（南排8号孔），最小厚度1.76米（950孔），平均厚度225.41米。
其底板最大深度710.24米（737孔），最小深度364.90米（989孔）。
该含水层之间夹泥岩、粉、细砂岩复合隔水夹层，起很大相对隔水作用。
最大厚度437.29米（628孔），最小厚度21.35米（950孔），平均厚度210.49米。
含水性按垂直分带：
上覆40.20～79.03米深的强风化带，简易水文观测消耗量比较大，一般大于5m3H以上，富水性较强。
根据井田抽水试验，其含水性可分为南北两部，南强北弱。
位于强风化带下部，属于中部的次弱风化带。
深度170～260米，含水性较弱。
按井田抽水试验钻孔，其含水性可分为南北两部，也是南强北弱。
位于次弱风化带下部，也就是白垩系含水层下部，深度487.22米。
含水性很弱，也同样可分为南北两部，南强北弱。
总之，该含水层补给来源主要靠上部水的垂直微弱渗透，排泄趋向深部，迳流条件差。
3）侏罗系含煤组粗砂岩及砂砾岩裂隙承压微弱直接充水含水层
该层顶板为侏罗系含煤组顶部泥岩隔水层底板，底板为17－1层煤底板。
其岩性主要由灰白色粗砂岩、砂砾岩复合岩层所组成。
赋存于4、7、14、15层煤顶板和上、下煤组之间的河床相及粗砂岩,砂砾岩。
由井田四周向中南部随底板加深（630.88～1257.00米）而增厚20～200米。
该层最大厚度215.83米，最小厚度1.45米，平均厚度79.87米。
最大深度1257.00米，最小深度630.88米。
该含水层之间夹泥岩、粉、细砂岩复合隔水夹层，起很大的隔水作用。
其最大厚度417.95米，最小厚度32.92米，平均厚度284.67米。
含水性：
按井田钻孔抽水试验，该含水层可分为北部微弱区和南部强微弱含水区。
总之，该含水层主要补给来源为白垩系间接充水含水层的微弱垂直渗透，又处于深部闭合、盐化微循环环境中。
迳流条件极其微弱，排泄条件极差。
矿井涌水量来自地下水和地表，地下水有第四系含水层，白垩系砂砾岩含水层，侏罗系砂岩含水层的涌水。
地表水主要为地面降水，地表的辽河和王河也会向井下渗水，但其影响不太大，矿井的正常涌水量为93m3table
煤层号
4-2
7-2
12
13
15-2
工业储量
亿吨
1.277
0.891
0.594
0.742
总计亿吨
4.396
2）矿井的地质损失和永久矿柱损失
因为井田内有个大断层，需要留设保护煤柱：
Z1=69233cos10°
×
14.8×
1.35=142.2（万吨）（1-7）
Z2=39292cos10°
1.35=80.1（万吨）（1-8）
因为边界需要留设边界保护煤柱：
Z3=623648cos10°
1.35=1271.4（万吨）（1-9）
总计永久煤柱损失：
Zy=Z1+Z2+Z3=1493.7（万吨）（1-10）
矿井的设计储量：
Zs=Zg-Zy=4.396-0.14937=4.246（亿吨）（1-11）
3）矿井的设计可采储量
矿井的设计可采储量是指矿井的设计储量减去工业广场保护煤柱、矿井井下主要巷道及上下山保护煤柱量后乘以采区回采率的储量。
矿井设计可采储量的计算
矿井工业广场保护煤柱损失的计算
4-2煤层工业广场保护煤柱梯形损失：
912124cos10○×
1.35×
4.3=0.05亿吨（1-12）
7-2煤层工业广场保护煤柱梯形损失：
923135cos10○×
3=0.04亿吨（1-13）
12煤层工业广场煤柱梯形损失：
1001321cos10○×
3=0.04亿吨（1-14）
13煤层工业广场保护煤柱梯形损失：
1015735cos10○×
2=0.028亿吨（1-15）
15-2煤层工业广场保护煤柱梯形损失：
1017625cos10°
2.5=0.035亿吨（1-16）
工业广场保护煤柱损失量：
Zgy=0.05+0.04+0.04+0.028+0.035=0.193亿吨（1-17）
所以矿井的设计可采储量为:
Zk=（Zs-Zgy）×
C（1-18）
式中：
Zk——矿井设计可采储量；
Zs——矿井可采储量；
Zgy——矿井工业广场保护煤柱损失量；
C——矿井采区的回采率，厚煤层不低于0.75，中厚煤层不低于0.8，薄煤层不低于0.85。
所以，本矿井设计可采储量
Zk=（Zs-Zgy）×
C=（4.246-0.193）×
0.75=3.04亿吨（1-19）
4）设计水平储量及煤炭损失
本井田设计水平为-850m水平，即划分为一个水平，该水平的工业储量为4.396亿吨。
设计水平煤炭损失（注：
永久煤柱损失）P为1493.7万吨。
根据我矿洗煤厂提供的原料煤入洗±
0.1含量约为10％，属于易选煤。
1.3瓦斯、煤尘、自然发火
1.3.1瓦斯成分及自然含量
在精查补充勘探阶段，从4－2、7－2、12、13、15－2等煤层中，采取瓦斯解吸煤样157个，通过化验和计算，绝对瓦斯涌出量：
80m3min。
相对瓦斯涌出量：
10m3t。
1.瓦斯变化的几点趋势
⑴瓦斯含量相对高出的部位，往往是接触变质煤，特别是天然焦分布的地方。
⑵由于辉绿岩的侵入，接触变质作用的影响，随着煤层赋存深度的增加，而瓦斯含量相对增高的趋势表现虽然不明显，但仍有所表现。
⑶瓦斯分带：
本井田根据瓦斯成分（CH4），将瓦斯分成两个带，即CH4带（CH4>
80%，N2=20～80%）和N2、CH4带（N2、CH4均为20～80%）。
这两个带以CH4带为主，N2、CH4带只是呈小片分布于煤层中。
2.大兴矿煤与瓦斯突出危险性的测定
在建井阶段，抚顺煤研所对7煤层进行了突出危险性的指标测定。
测定结果，煤的突出危险性综合指标ｋ＝36～85，煤层突出危险综合指标D＝12.8～18.5。
因此，抚顺煤研所认为具有突出危险性。
3.实际生产情况
在建井和生产过程中，大兴矿共发生4次煤与瓦斯突出现象，如表5－3：
在生产过程中，97年测得瓦斯相对涌出量为11.31M3T，绝对涌出量为78.8M3T；
98年测得相对涌出量为15.46M3T，绝对涌出量为79.88M3T。
造成大兴井田瓦斯含量较高的原因为：
火成岩活动频繁，接触变质煤分布广泛，煤层埋藏深，透气性差。
因此在生产过程中，对瓦斯的防治工作要给予高度重视。
1.3.2煤尘
在精查阶段从947、987、992三个钻孔中，采取了7－2、12、15－2三个煤层共5个煤尘煤样，鉴定结果：
火焰长度约大于400MM，岩粉量约为80％。
在生产过程中，96、97、98年测得煤尘爆炸指数在48.30～55.63％之间。
因此本井田各煤层的煤尘，有强爆炸性或有爆炸危险。
1.3.3煤的自燃
通过对九个还原样与氧化样的分析，由于着火点之差（ΔT）均大于40℃，因此属于易自燃煤。
在生产过程中就发生过煤的自燃现象。
如S5701等多个工作面出现过CO增大现象。
自然发火期为3～6个月。
1.4井田设计概况
1.4.1井田范围
井田以南北为走向，东西为倾向。
其井田境界：
井田走向长7.5千米，倾向宽3.8千米，井田面积约28.5平方公里。
边界煤柱的留法及尺寸：
1）井田边界矿柱留30米。
2）井田浅部防水煤柱斜长50米。
3）断层煤柱每侧各为20米。
1.4.2矿井的年产量、服务年限及一般工作制度
1）说明矿井的年产量
矿井的年产量（生产能力）确定的合理与否，对保证矿井能否迅速投产、达产和产生效益至关重要。
而矿井生产能力与井田地质构造、水文地质条件、煤炭储量及质量、煤层赋存条件、建井条件、采掘机械化装备水平及市场销售量等许多因素有关。
经分析比较，设计认为矿井的生产能力确定为300万吨年不仅是可行的，也是合理的，理由如下：
（1）储量丰富
煤炭储量是决定矿井生产能力的主要因素之一。
本井田内可采的煤层达到5层，保有工业储量为4.396亿吨，按照300万吨年的生产能力，能够满足矿井服务年限的要求，而且投入少、效率高、成本低、效益好。
（2）开采技术条件好
本井田煤层赋存稳定，井田面积大，煤层埋藏较深，倾角小，结构简单，水文地质条件及地质构造简单，煤层结构单一，适宜综合机械化开采，可采煤层均为厚煤层，适合高产高效工作面开采。
（3）具有先进的开采经验
近年来，“高产高效”工艺在煤矿成产中有了很大发展，而且该工艺投入少、效率高、成本低、效益好、生产集中简单、开采技术基本趋于成熟。
综上所述，由于矿井优越的条件及外部运输条件，有利于把本矿井建设成为一个高产、高效矿井。
矿井的生产能力为300万吨是可行的、合理的。
2）矿井的服务年限
矿井的设计生产能力宜按工作日330天计算，每天净提升时间为16小时。
根据设计，工作面长220米，滚筒采用750毫米，一个工作面生产，一天割10刀，煤的比重为1.35吨立方米，工作面的采出率为95%。
所以矿井的生产能力为：
220×
0.75×
10×
4.3×
95%×
330=300万吨（3-1）
满足矿井的设计生产能力每年300万吨。
根据煤炭设计规范的规定，在计算矿井服务年限时，储量备用系数宜采用1.3—1.5，本矿井采用1.3。
由矿井的服务年限计算公式[6]：
P=ZkAK（3-2）
式中：
Zk——矿井设计可采储量；
A——矿井的年产量；
K——矿井储量备用系数，一般取1.3
P=ZkAK
=3.040.03×
1.3
=78年
根据《煤炭工业矿井设计规范》关于矿井设计服务年限应符合下列规定，新建矿井及其第一水平的设计服务年限不宜小于表内各年限值
表3-1新建矿井设计服务年限
Table3-1newminedesignservicelife
矿井设计生产能力（Mta）
矿井设计服务年限（a）
第一开采水平设计服务年限（a）
煤层倾角＜25°
煤层倾角25°
～45°
煤层倾角﹥45°
6.0及以上
70
35
——
3.0～5.0
60
30
1.2～2.4
50
25
20
15
0.45～0.9
40
本矿井服务年限为78年按要求大于其规定值，所以服务年限合理。
3）矿井的一般工作制度
矿井的年工作日数为330天。
矿井实施“三八”工作制，即每昼夜两个半采煤工作班和半个检班。
采煤班内进行“落、装、运、支、移”工序工作，准备班进行回柱放顶，设备检修，推移转载机、运输平巷胶带输送机等工作；
检修班内进行检修设备，以提高生产率。
出煤班为两班半，三个班每班工作八个小时。
每昼夜净提升时数为16小时。
2井田开拓
2.1开拓方式及水平划分
矿井开拓就井筒形式来说，一般有以下几种形式:
平硐、立井、斜井和混合式．下面就几种形式进行技术分析，然后进行确定采用哪种开拓方方案．
表1-2矿井开拓形式对比分析
Table1-2Mineexploitformtechnicalanalysis
方案
平硐开拓
斜井开拓
立井开拓
优点
是井下出煤不需要提升转载即可由平硐直接外运，因而运输环节和运输设备少、系统简单、费用低．
井筒掘进技术和施工设备比较简单，速度快、地面工业建筑、井筒装备、井底车场及硐室都比立井简单．因而投资较少，建井期较短，
适用性很强，一般不受煤层倾角、厚度、瓦斯．水文等自然条件的限制，立井井筒短，通风阻力小，对深井更为有利。
缺点
一般就适用与煤层埋藏较浅，平硐适合在较高的山岭、丘陵或沟谷地区．很显然，这种开拓方式不适合本矿井．
斜井适用与煤层埋藏较浅，倾角较大的倾斜煤层．且按照皮带斜井设计时，倾角不超过17度的话，此时斜井的长度是非常大的，
主要缺点是井筒施工技术复杂，需用设备多，要求有较高的技术水平，掘进速度慢，基建投资大；
本井田的煤层埋藏较深，地表附近的冲积层又比较薄，它对井筒的开凿将不会造成影响。
而且立井开拓的一大好处就是，如果基岩赋存较稳定时，开凿以后，其维护费用几乎为零，本井田采用立井开拓时，对于煤炭的提升也较为合适。
对于本矿井来说．平硐和斜井都是不适合的，所以混合式就更不能采用。
本设计井田属于大陆性气候，一般风多雨少，春冬两季多西北风，夏秋两季多西南风，最大风力可达7～8级，一般2～3级。
雨季集中在七、八、九三个月内，最大年降水量为1009．1mm，年平均气温7℃左右，最高气温33．3℃，最低气温为-32．1℃。
本区冻结期为5～6个月，即11月至次年4月，冻结深度1．4米，表土层一般为25米，该井田煤系形成于侏罗晚系，属中生陆相沉积，其煤层赋存深度为-650米～-1200米，全井田共含五层可采煤层，分别是4-2、7-2、12、13、15-2煤层，煤层倾角约为10，属于近水平煤层，本井田煤质牌号主要为长焰煤，煤层易自燃发火，发火期为3～6个月，经瓦斯抽放后煤层瓦斯含量较低，为低瓦斯矿井，相对瓦斯涌出量为10米3吨。
本井田水文、地质条件相对比较简单，年设计生产能力为300万吨年，据预算其服务年限为78年，全井田共采五层煤，划分为一个水平，即-850水平。
根据<
<
设计规范>
>
[1]规定：
煤层埋藏较深、表土层较厚、水文地质条件复杂及主要可采煤层赋存比较稳定．
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