晋城赵庄矿设计.docx
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晋城赵庄矿设计
设计题目：
晋城煤业集团赵庄煤矿井田开采设计
专业：
采矿工程
设计人：
（签名）
指导教师：
（签名）
【摘要】本设计根据在晋城煤业集团赵庄煤矿收集的地质资料、生产技术资料，结合专业知识，对本矿3#煤层的开拓提出三个方案进行比较，最后确定采用主斜井、副立井、副斜井和回风立井混合开拓，井田划分为七个盘区，沿大巷两侧布置倾斜长壁条带工作面，采用大采高一次采全厚采煤方法。
主运输采用胶带运输，井下辅助运输用无轨胶轮车，实现从井下辅助运输的连续化。
运用现代化大型矿井设计理念。
【关键词】赵庄煤矿；混合开拓；倾斜长壁；条带工作面；现代化矿井设计理念。
Subject:
MiningDesignofZhaoZhuangcoalmine,JinchengCoalIndustryGroupCo.,Ltd
Specialty:
MiningEngineering
Name:
HuangXing（Signature）
Instructor:
MaYuetan（Signature）
MiningDesignofZhaoZhuangCoalMine,JinCengCoalIndustryGroupCo.,Ltd
【Abstract】ThefoundationofthisarticlecomesfromthevariouskindsofmaterialsinZhaoZhuangCoalmineandithasbeencombinedwiththeprofessionalknowledge,proposetoopen-uptheNo.3seamofthiscoalminethreeschemesappearandarecompared,finallyitadoptsfourshaftsopenuprationallytoproduceandisinclinedtocomplexionoflongwalltypeworkingrangeandallsynthesizethemechanizedmethodofmininghigh,auxiliarytransportationusesthetracklessrubbertyer,realizethecontinuoustransportationthatgetsfromgroundinthepit.Takinggreatuseofthemoderncoleminedesignmethod.
【Keywords】ZhaoZhuangCoalmine;mixedtypeopenup;tiletlongwall;zonalworkingrange;moderncoleminedesignmethod.
前言
这次毕业实习我们去的是山西晋城无烟煤矿业集团公司赵庄矿实习的。
实习期间我们借阅了赵庄矿的《矿井初步设计说明书及附图》、《矿区精查地质报告》、《矿井三维地震地质报告》、《采掘工作面作业规程》、《采掘工程平面布置图》等资料。
一、编制设计的依据
编制初步设计的主要依据：
1、国家计划委员会文件，计基础（2002）1936号《国家计委关于审批山西晋城赵庄矿井及选煤厂项目建议书的请示》；
2、国家计划委员会文件，计基础（2002）2437号《印发国家计委关于审批山西晋城赵庄矿井及选煤厂项目建议书的请示的通知》；
3、山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司《山西晋城煤业集团赵庄矿井设计委托书》；
4、山西第三地质工程勘察院《山西省沁水煤田高平矿区赵庄勘探区精查地质报告》。
二、设计的指导思想
按照建设高产高效、一井一面现代化矿井的模式进行设计。
积极采用新技术、新设备、新工艺，开拓思路，解放思想，引进国外先进设计思想及矿井管理模式，以经济效益为中心，改革矿井开拓布署和地面总体布置，力求最大限度地增效减人、缩短工期、节约投资，减少占地，将赵庄矿井建设成为世界一流的高产高效、绿色环保型的现代化矿井。
三、设计的主要特点
1、井田境界及可采储量
井田南北长为16.65km,东西宽约14.8km，面积144.01km2。
3号煤层地质储量903Mt，设计可采储量为577.59Mt。
2、矿井设计生产能力及服务年限
矿井设计生产能力为6.0Mt/a。
矿井计算服务年限为68.76a。
3、井田开拓
（1）井口及工业场地位置
经多方案比选论证最终确定了矿井工业场地位于后山的方案。
（2）井筒形式
1）主井
采用斜井方式，装备胶带输送机及斜井乘人器，分别担负矿井的煤炭提升及临时升降人员任务，胶带输送机能力大，满足矿井生产能力6.0Mt/a的要求，并有很大的富余系数，甚至能够达到矿井10.0Mt/a的要求。
2）副井及进风井
经过对多方案之工程量、投资、施工技术条件及设备可靠性等方面进行综合分析，结合矿井通风对井筒断面方面的要求进行比较，推荐副井方式为副斜井+副立井（兼进风井）方案，其中副斜井担负大设备（液压支架、采煤机及重量超过3吨的机电设备等）、长材料以及矸石的提升，副立井作为主要副提升井筒，担负矿井日常生产所需设备、材料的提升，实现辅助运输井上下无轨连续运输。
（3）开拓布置
经多个技术方案比较，确定矿井的开拓方式为主斜井+副斜井+副立井混合开拓。
井下用一个水平开拓，布置2组巷道开拓3号煤层，每组巷道3条，大巷间距30m，大巷煤柱50m。
井下共划分为7个盘区。
4、井筒
矿井达产时共有主斜井、副斜井、副立井、回风立井四个井筒。
其中主、副斜井及副立井位于工业场地内，回风立井位于风井场地。
5、大巷运输
煤炭运输采用胶带输送机运输方式。
辅助运输采用无轨胶轮内燃机车，结合矿井提升方式、井下运输物料种类和运距，经方案比较，确定选用以EIMCO880D-60为日常物料运输主要设备，辅之以EIMCOED10LHD铲运车等运输设备。
6、井下开采
（1）采煤方法及主要采煤机械设备
1）采煤方法选择
设计对采用分层综采、放顶煤综采及厚煤层大采高一次采全厚综采进行了综合比较，采用长壁大采高综采，装备具有世界先进水平的大功率、高可靠性设备，实现工作面单产500万t/a以上。
2）综采面主要采煤设备：
采煤机：
SL500型，装机功率1700KW，截深0.865m，牵引速度0~31m/min，采高2.7~5.0m，额定生产能力为3000t/h，牵引方式为链轨式或销排式无链电牵引，额定电压3300V，频率50Hz。
工作面可弯曲刮板输送机：
首采工作面运输长度250m，运输能力3000t/h，交叉侧卸机头，双速电机牵引，额定电压3300V.
转载机：
能力3000t/h，额定电压3300V。
破碎机：
能力3000t/h，额定电压3300V。
液压支架：
ZY8640/25.5/55型，架型为掩护式，支撑高度2.5～5.2m，支护强度不小于110t/m2，工作阻力大于900t，推移行程950mm，支架中心距1750mm。
移架方式采用电液阀控制并要求能与采煤机联动，能显示支架工作状态、故障情况；具有随机操作和成组操作功能；移架速度8S。
顺槽可伸缩胶带输送机：
首采面顺槽胶带运距和提升高度较大，经方案比较，确定采用两条胶带搭接方式，运量3000t/h，运距1850m，贮带长度120m，倾角±4°，机尾自行，电压等级3300V。
3）连续采煤机
装备2套连续采煤机,12CM27-10E型，用来开掘大巷和长壁开采的工作面顺槽。
每一套连续采煤机组主要设备配备如下：
1台连续采煤机，2台梭车，1台顶板和煤帮锚杆机，1台履带式给料破碎机，1台铲车，2至3台可伸缩胶带输送机。
连续采煤机工作面的年生产能力确定为60万t/a。
4）达到设计生产能力时的盘区数目、位置及工作面生产能力
矿井移交生产和达到设计生产能力时共布置1个盘区1个综采长壁工作面（5.2Mt/a），另配备2个连续采煤机（0.6Mt/a*2）达到矿井产量（6.4Mt/a）。
首采区为北一采区。
7、矿井通风与安全
通风方式为抽出式。
初期采用中央并列式通风系统，后期采用分区式通风系统。
按用风地点确定的矿井总风量为365m3/s，通风能力满足矿井达到10Mt/a产量的要求。
扇风机在其服务期间的最小负压为1517.1Pa，最大负压为2812.4Pa。
8、矿井主要设备
（1）主斜井提升设备
主斜井装备1台带式输送机，主要参数为：
Q=3200t/h、B=1800mm、V=5.6m/s、St5600N/mm、N=2×3000kW、配2套交流变频驱动装置。
（2）副斜井提升设备
选择JK-3.5/28（E）型缠绕式矿井提升机，配Z500-3A型直流电动机，提升钢丝绳为GB/T8918-1996型钢丝绳，提升速度3.21m/s。
（3）副立井提升设备
选择JKMD-3×4（E）型落地式多绳摩擦轮提升机1台，配Z450-2A型直流电动机，提升速度5.791m/s，最大班下井人员时间11.45＜40min，最大班作业时间2.67＜5h。
（4）通风设备
鉴于本矿为高瓦斯矿井，对主通风设备及其附属装置的可靠性要求高，且按工程进度要求在2004年初形成通风系统，经过对GAF40-22.4-1、AJN-3600/1800M、BDK-10-No40三种风机进行方案比较，在综合考虑通风机性能参数、运行费用、制造水平、总投资、建设周期等后，推荐选用AJN-3600/1800N轴流式通风机2台，1台工作，1台备用，配Y系列（10KV、1700kW、740/min）交流异步电动机。
（5）排水设备
经过对MD450-60×8、KD280-65×7两种水泵方案比较，从泵的效率高，运行平稳可靠，耐磨性能好，吨水百米电耗低，年运行费低等方面考虑，选用5台MD450-60×8型矿用耐磨多级离心泵，其中2台工作，2台备用，1台检修。
配YB630S2-4型（10KV、900kW、1480r/min）防爆电动机。
正常涌水时2台水泵工作，最大涌水时3台水泵同时工作。
（6）压缩空气设备
矿井压缩空气用量少，经对固定式及移动式压风机站两种方案分析比较，并根据矿井实际情况及建设单位实际使用经验及意见，确定采用从选煤厂空压机站敷设管道下井的供气方案。
9、生产及辅助生产设施
（1）主井生产系统
井下原煤通过主斜井带式输送机运至主斜井井口房，再经转载后进入选煤厂系统。
（2）副井生产系统
1）、副斜井生产系统
副斜井井口房采用平车场布置形式，在井口房内通过一副对称道岔将井筒内的一条线路变为上行、下行两条线路，上行线路上设置1台逆止器，下行线路上设置1台绳式推车机和1台电液动阻车器。
。
2）、副立井生产系统
副立井担负井下生产日常所需的材料、设备和人员等的升降任务，装备1套带平衡锤的四绳单层宽罐笼。
物料和设备的升降通过载重3t的EIMCO880D-60无轨胶轮车进入罐笼直接上下井，实现了井上下的无轨快速化直达运输。
罐笼每次可载运58人。
副立井井口房及井底车场连接处各装备摇台、安全门1套，摇台和安全门的动力为电液推杆。
（3）矸石系统
井下采用煤巷开拓，矸石量很小，一般尽量采用井下处理方式，即由无轨胶轮车运至大巷横贯处堆放，考虑到矸石不能及时在井下处理的情况，设立1套副斜井井底-地面排矸楼-汽车外运至排矸场矸石处理系统。
10、工业场地总平面布置
（1）工业场地平面布置
工业场地分为矿井生产及辅助生产区、选煤厂生产及辅助生产区、行政福利设施区三部分。
矿井工业场地占地面积33ha。
（2）工业场地最高洪水位及平场标高
工业场地的矿井井口标高按1/100的设计洪水频率设防，井口和场地的设计标高符合防洪要求。
经计算，工业场地汇水面积为5.98km2，百年一遇的洪水流量为48.62m3/s，为此，沿场区西北侧外围设置排洪沟，从矿井工业场地和选煤厂之间通过，将雨水引入场地南面的东田良河。
（3）土石方工程量
工业场地土石方工程量为填方36.3万m3，挖方28.4万m3。
11、供配电及信息系统
（1）地面供配电
赵庄矿井建一个110/10kV变电站，主电源引自长子110kV变电所，导线型号为LGJ-185/30mm2，输电距离约16.3km；备用电源引自宋村110kV变电所，导线型号为LGJ-185/30mm2，输电距离约20.1km。
该变电所担负矿井工业场地地面及井下、风井场地地面、选煤厂等负荷的供电。
矿井吨煤电耗为13.96kW.h/t
矿井高压采用10kV供电。
地面高压配电系统采用放射式，地面低压配电系统以树干式和放射式为主。
主斜井驱动机房10/0.4kV变电所、锅炉房10/0.4kV变电所、通风机高压配电室等。
（2）井下供配电
井下采用10kV供电。
从工业场地副立井下四回电缆向井下供电，其中两回引至北一盘区变电所，另两回引至副立井井底车场主变电所。
井下供电电源均引自工业场地110/10kV变电所的10kV不同母线段。
下井电缆均采用MYJV（42）22-8.7/103×240mm2交联聚乙烯绝缘电力电缆。
（3）信息系统
考虑赵庄矿附近其它辅助企业的发展，在晋城煤业集团与赵庄矿之间建设一条30芯单模光缆，采用架空和直埋敷设方式，开设一条622Mb/sSDH光传输通路，初期开通155Mb/s系统，用于传输话音、计算机数据、监测监控、工业电视等信号，另外开设一条广播电视光传输通路，从而构成赵庄新区与晋城煤业集团间的专用宽带多业务传输通道。
12、供水、供热
（1）供水
矿井、选煤厂总用水量为6403.27m3/d，预留后期用水量为687.36m3/d。
可供利用的供水水源有：
申村水库、矿井涌水、深层奥灰水。
根据奥陶系岩溶裂隙比较发育、含水量丰富的情况，设计将奥灰水作为矿井、选煤厂生活消防用水及矿井井下消防洒水水源。
但应尽快进行水源勘探及利用水源的申请报批工作，以确保矿井用水的安全。
根据精查地质报告以及矿区生产实际涌水情况，预计矿井井下涌水量12000m3/d，考虑到保证矿井用水安全，设计处理后的井下排水仅作为选煤厂生产补充水水源，其余用于综合工农业园区灌溉。
申村水库水量满足要求，水源可靠，作为矿井备用水源及将来电厂水源。
分别设立井下排水及生活污水处理站。
（2）供热
1）采暖、通风
工业场地设锅炉房集中供热，矿井和选煤厂采暖及供热耗热量40290kW。
选用热水锅炉SHL14-1.0/115/70-P型四台，单台供热量14MW，总供热量为56MW。
冬季三台锅炉运行，夏季1台锅炉运行。
选用ZKC型重型框链出渣机联合除渣。
风井场地单独建1台立式茶浴暖炉，供热量200kW，供风井场地建筑物采暖和开水供应。
2）井筒防冻
进风井分别有主斜井、副斜井及副立井，各进风井均设空气加热室，热媒为110～70℃热水，井筒空气混和温度为2℃。
其中在副立井井口房（进人井口房）采用送30℃热风，另设冷风塔让冷风从井口以下直接进入井筒，在井筒混合成2℃空气，保证井口房处于热风区，下井人员在井口房内有舒适环境。
13、工业建（构）筑及行政、公共建筑
（1）工业建（构）筑物
主要包括主、副井井口房、提升机房、综采设备中转库、矿井维修车间、器材库、救护队、消防站等建构筑物。
2）行政公共建筑
设置联合建筑（包括灯房、浴室、任务交待室、行政办公室等）、单身公寓、职工食堂、行政办公楼、招待所、医院、培训中心等建筑设施。
14．主要技术经济指标
（1）设计生产能力6Mt/a。
（2）井巷工程量：
井巷总长度48980m，其中连续采煤机掘进巷道32862
m，万吨掘进率81.6m。
（3）工业建筑总体积191058m3
（4）行政及福利建筑面积52422m2
（5）矿井在籍人数502人
（6）原煤生产效率78.74吨/工
四、存在的主要问题及建议
1、地质勘探
目前本区已完成了精查勘探，为满足建设的需要，建议尽快开展首采区的三维地震勘探，进一步控制小的地质构造分布情况。
2、水文地质
详查地质报告与精查地质报告关于奥灰水的分析差别较大，根据精查地质报告，井田内水文地质条件从简单到复杂，井田深部存在突水危险区，但井田精查报告同时指出，计算突水系数采用的钻孔资料钻孔深度均未揭穿奥灰系岩溶水的主要含水层，计算所选用的含水层顶板位置、隔水层厚度、以及奥灰水水位均有一定误差，所计算出的突水系数有可能偏大，因此建议作进一步的水文地质勘探，对奥灰水的突水性作专门性研究，最终对奥灰水对煤层开采的影响做出准确评价。
应开展区域内深层地下水源的勘探工作，探明水质及水量，研究深层地下水水资源开采利用方案，从而确定本项目初期供水水源是否直接利用申村水库。
3、井田境界
现井田境界为赵庄精查勘探区面积144.01km2，矿井服务年限52a，小于现行规范规定的年限，从矿井开采的合理性方面考虑，建议结合新矿区规划，将赵庄矿井井田范围适当向深部扩大。
第1章井田地质概况
1.1井田位置及交通
1.1.1交通位置
赵庄井田位于山西省长子县以南16KM处，行政区划为长治县、长子县、高平市所瞎。
其地理坐标为：
东经112°48′10″~112°58′00″
北纬35°54′10″~36°03′00″
区内交通方便，太原——焦作铁路和长治——晋城省级公路纵贯全区，铁路北有东田良车站，中有赵庄车站，南临西阳车站，北经长治，南经高平可通往全国各地。
另外乡镇与国道之间有简易公路，村间大道都可通行汽车。
铁路公路交通情况见表1——1——1。
表1-1-1铁路，公路交通情况表
起止站
铁路里程（KM）
公路里程（KM）
赵庄~高平
23
19
高平~长治
55
64
高平~晋城
39
34
高平~太原
335
318
高平~焦作
99
125
1.1.2地形地貌
本区地貌区划，北部属长治断陷堆积盆地，中部和南部属沁河，丹河流域侵蚀中山区。
区内地形东、西两边高，中部低，最高点位于西部边界举棒村西北，海拔1276.40M；最低点位于南部管寨村东丹河河谷中，海拔880.70M。
最大相对高差为395.70M。
南，北部基岩多被覆盖，中部和西部出露较好。
1.1.3气象及水文情况
本地区属于大陆性气候，四季分明却南北稍有差异，丹珠岭以北据长子县气象局近二十多年气象资料统计，年平均气温9.82C，最高气温37.0C（1981.5.8），最低气温-29.9C（1984.12.18）,无霜期160d。
夏季温暖多雨，春秋季风多而少雨，冬季寒冷干燥；年降水量最大为697.2mm（1996年），最小为392.8mm（1997年），平均为524.6mm，而且多集中在六，七，八，九月，占全年总降水量的75%以上；年平均蒸发量1499.0mm，最大蒸发量1702.6mm（1981年），最小蒸发量为1313.8mm（1996年），冻土深度50~75cm.。
本区位于分水岭带。
北东部属海河水系，主要河流有浊漳河南源及其支流北丹河和苏里河，自丹珠岭，仙公山经本区向北流出注入彰泽水库，南部属黄河水系，丹河及其支流自丹珠岭向南流出井田，于河南省沁阳附近注入沁河后汇入黄河。
1.1.4矿区概况
（一）矿区开发情况
晋城煤业集团老区于1958年开始建设，截止1970年共建成三对大型矿井，总设计生产能力为5.40Mt/a，以后又经过改扩建使这三对矿井设计能力达9.1Mt/a，其中王台铺矿2.1Mt/a，古书院矿由1.8Mt/a扩建到3.0Mt/a，凤凰山矿由1.5Mt/a扩建到4.0Mt/a。
各矿井自投产以来，矿区原煤产量逐年增长，1996年原煤产量为11.5Mt，原煤全员效率6.753t/工；各矿生产全部实现机械化采煤，采煤工作面年产量突破百万吨大关，个别工作面产量已达1.8Mt/a，是我国各项技术经济指标都比较先进的矿区之一。
但是，由于近年来地方小煤矿越界开采的破坏及开采强度的加大，各矿3号煤层的保有储量已所剩无几，开采已近尾声，煤炭产量逐年降低，2001年原煤产量为8.24Mt/a。
为了满足矿井接替的需要及市场对优质无烟煤的需求，必须对矿区的新区尽早开发。
（二）矿区经济情况
井田地跨长治市和晋城市，该区自然资源十分丰富，除煤炭外，铁、锰、铅、硫、大理石、石灰石矿储量也很丰富；丘陵山地林木密布，果树甚多，黄梨、苹果、柿子品质优良，山楂更是久享盛名；主要农作物有玉米、谷子、小麦和高粱；工业主要有冶炼、化肥、水泥、发电、农机、副食加工及手工业等。
（三）水源及电源
1）供水水源
根据精查地质报告，奥灰水水位标高在+648～+711m之间，且岩溶裂隙比较发育，含水量丰富，设计将奥灰水作为矿井、选煤厂生活消防用水及矿井井下消防洒水水源。
申村水库位于工业场地以北12km，输水线路长度16km，水库于1958年建成，1989～1993年进行除险加固工程，防洪标准已达到百年设计、千年校核。
水库总库容2053万m3，考虑淤积影响，预计至2003年兴利库容797万m3，调节库容652万m3，计算多年平均天然年径流量为3270万m3。
可提供工业用水821万m3。
该水库作为矿井后备水源及后期电厂水源。
矿井井下排水经不同程度处理后用于选煤厂生产补充水。
2）电源
矿井110kV主电源引自长子110kV变电所，线路长度16.5km，备用电源引自宋村110kV变电所，线路长度20km。
1.2井田境界及储量
1.2.1井田境界
赵庄矿井田范围为〈〈山西省沁水煤田高平矿区赵庄勘探区精查地质报告〉〉所确定的精查地质勘探范围，井田境界北以长治矿区相连，南邻王报井田，东起庄头正断层，西以12，13号连接线为界。
井田境界由26个拐点坐标连接而成。
根据坐标点圈定的井田范围来看，井田东部以经纬线为界，很不规则。
庄头正断层以东为地方煤矿开采区；以西为赵庄井田，井田内长2.7km；往东北向长治矿区延伸，与长治正断层斜交，全长26km。
该断层在东田良以北走向为北80°东，倾向北北西，倾角70°，落差280m；东田良以南，走向以北20°东，倾向南西西，倾向70—75°，落差50—180m,,因此，建议赵庄井田东部以庄斗正断层为界。
赵庄井田境界拐点坐标表
表1-2-1
点号
部定3度带
纬距（X）
经距（Y）
1
3985688.919
536442.04
2
3985700.202
539072.142
3
3986162.587
539070.09
4
3986164.263
539445.798
5
3985701.877
539447.87
6
3985712.271
541702.225
7
3986174.653
541700.034
8
3986176.442
542075.739
9
3987563.588
542069.109
10
3987532.39
534931.779
11
3991231.537
534917.13
12
3991203.89
527031.652
13
3974557.497
527082.903
14
3991203.89
529716.394
15
3976878.014
529708.542
16
3976883.248
531212.991
17
3974571.301
531221.238
18
3974575.403
532349.866
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