鸡西正阳矿井田设计说明书.docx
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鸡西正阳矿井田设计说明书
摘要
本设计为正阳煤矿1.5Mt/a的新井设计。
共有5层设计可采煤层。
分别是31#、36#、37#、38#和39#。
平均总厚度为10.4m，煤的工业品牌号为焦煤。
设计井田的可采储量为137.70Mt，服务年限为66a,划分三个水平开采。
本设计矿井采用立井开拓方式，划分三个开采水平，三个水平均采用上山开采。
采用集中大巷布置，大巷采用10吨架线式电机车牵引3.0t底卸式矿车运输，采煤方法为走向长壁采煤法，采空区处理方法为全部垮落法。
年工作日为330d，采用“四六”工作制，工作面长为210m，每刀进度为0.8m，每日割9刀。
主井采用多绳摩擦箕斗提升，副井采用罐笼提升。
关键词:
开采水平；可采储量；开拓方式；全部垮落法
Abstract
Thetaskofthisdesignistoconstructa1.5milliontonsnewshaftforZhengyangAdministration.ThisminehasfiveminableCoalSeam.Theyare31#、36#、37#、38#and39#.It’saveragethicknessis10.4meters,typesofcoalseamiscokingcoal.Designedfieldofminablecapacityis137.70milliontons.Itcanadaptfor66years,andisdividedintothreelevel.
Themineshaftisappliedtodoubleindinedshaftdevelopmentmethod,three-level,whichalltherisetype.Themineadopesthegatheringmainroadway,themineroadwayadopts10tontrolleylocomotiveleading3tondorp-bottomminecar,Theworkingfaceadoptslongwallcoalminingmethod,thedisposalmethodsofthegobareaisallfallsmethod.Ords330dayseveryyear.Adapt“four-six”worksituation,workfaceis210meterslengthofcircleis0.8meters,andtimesis9oneday.Themainwelladoptionmanyroperubtheboxpromotes,thevice-welladoptstherigidcombinationacagepromotes.
Keywords：
inclinedshaftdevelopment;gatheringmainroadway;longwallcoalminingmethod;allfalls
第1章井田概况及地质特征
1.1井田概况
1.1.1井田位置及范围
正阳（鸡西）煤矿位于鸡西煤田北部含煤条带的中东部，距鸡西火车站10公里。
井田东西走向长4.5公里，南北宽3.1公里，行政区划隶属于鸡西市城子河区。
井田中心地理坐标为东经：
130°51′00″，北纬：
45°22′00″。
1.1.2交通位置
鸡密公路在矿区中部经过，矿区铁路专用线与鸡密铁路相连，交通方便.
交通位置图详见图1-1。
1.1.3地形地势
正阳煤矿位于长白山系完达山脉的南麓，地势北部高，南部低，山腹缓慢，山峰顶园，平均海拔高度为200-300米，属低丘陵为主的老年期地貌。
区内最高山峰是北大顶，海拔654.14米。
1.1.4气候
本区气候属寒温带大陆性季风气候，夏季短而温热多雨，最高气温37℃，春季风大干旱，气温回升快，秋季降温迅速多霜，冬季漫长而寒冷，最低温度零下35º，最高温度零上37º；属寒温带大陆性气候。
结冻期为每年11月中下旬至次年4月,结冻期为5个月,最大冻结深度2.5m。
风向夏季以东南风为主，冬春季以西北风为主，风力一般为4-8级，平均风速3.2m/s,最大风速33m/s。
1.1.5河流
矿区内地势迳流条件良好，雨季降水以迳流形式流出矿区注入穆棱河。
每年降雨集中在6、7、8三个月中，年降雨一般在400-500mm，最高达750mm。
1.1.6工农业概况
本区内无工业区，区内镇、队以农业为主，其次种植少量经济作物如蔬菜。
图1-1交通位置图
1.2地质特征
1.2.1矿区范围内的地层情况
鸡西煤盆地在白垩纪地层沉积之前的多次构造运动中，已初逐渐步形成了古构造轮廓。
燕山运动前期，本地区受来自近于南北方向压应力的作用，在盆地中央形成了一个走向近东西的平阳——麻山古背斜，在古背斜的轴部发育一条逆冲断裂，称为平麻断裂。
将鸡西煤盆地的基底分成了中间凸起，走向近东西的南北两个凹陷盆地。
这些沉积前的古构造具有继承性，对本煤田的沉积起了一定的控制作用。
造成了本煤田南北两个条带及同一个条带不同地区沉积上的差异。
在本煤田形成之后，来自南北方向主压应力的进一步加强，在古构造的基础上形成了面北两个条带的褶皱，中部古背斜和平麻断裂得到了进一步发展，形成了煤田今日南北两个含煤条带的构造形态。
正阳煤矿位于鸡西煤田北部含煤条带的中东部.
地层层序简表，煤层柱状图详见表1-1，图1-2。
1.2.2井田范围内和附近的主要地质构造
主要断裂构造详见表1-3。
1.2.3煤层赋存状况及可采煤层特征
可采煤层及顶底板岩石特性详见表1-4。
1.2.4岩石性质﹑厚度特征
正阳煤矿井田内，含煤地层为白垩统（Kich），其中穆棱组含煤不佳；城子河组为主要含煤地层，厚度在570-600米；滴道组不含可采煤层。
地层总厚度为1474米。
1.2.5井田内水文地质情况
在矿区范围内有三条小河，一条向阳河，在井田的西部边界流过，向南注入穆棱河，是季节性河流，河床坡度为千分之十，最大流量3~4m3/s，枯水期最小流量为3m3/s，一般为0.10-0.15m3/s，洪水位标高在井田内为220-200米。
第二条是正阳河，从二采和三采之间流过，经正阳村往西汇入向阳河，是一条季节性河流，夏季一般流量约4.0-5.0m3/s，洪水位标高在井田内为250-200米。
第三条是普山河，由北向南从井田东半部流过，向南注入穆棱河，河床宽15-30米，河床坡度为千分之七，一般流量为0.1-0.3m3/s，洪水位标高在井田内为227-207米，这三条小河的河道在井田内有良好的排泄渠道、地面径流，地下径流及矿井排水都从这里汇集排泄。
地下水成因类型为第四纪冲积层孔隙潜水及基岩风化裂隙水，构造裂隙中含水，随矿井开采深度的增加而涌水量有所减少。
正阳矿的矿井涌水量平均87.2m3/h。
1.2.6沼气﹑煤尘及煤的自燃性
根据正阳矿2004年瓦斯鉴定情况，正阳煤矿相对瓦斯涌出量为11.58m3/t，瓦斯绝对涌出量为36.33m3/min，鉴定等级为高瓦斯矿井。
各煤层瓦斯的涌出量随着开采深度的不断延深，瓦斯涌出量呈逐渐增大的趋势。
正阳矿在开采范围内，各煤层煤尘爆炸指数在37.91%-61.15%,各煤层没有自燃发火性。
表1-3主要断裂构造表
编号
位置
产状
性质
落差
控制
程度
备注
走向
倾向
倾角
F1
西部境界
NW
NE
42
逆
20
较可靠
槽探实见
F2
背斜北
NE
NW
45-75
逆
10
可靠
巷道实见
F3
东部境界
NW
NE
75
正
10-30
可靠
井下实见
表1-4可采煤层及顶底板岩性特征表
序
号
煤层名称
煤层厚度/m
层间距/m
倾角/°
围岩
煤的牌号
硬度/f
视密度/t/m3
煤层构造及稳定性
最小～最大
顶板
底板
平均
１
31
2.10～2.30
70
15
细砂岩
泥岩
焦煤
2.5
1.47
稳定
2.20
２
36
1.7～1.90
15
泥岩
细砂岩
焦煤
2.5
1.47
稳定
1.80
50
３
37
1.10～1.80
15
中砂粗岩
细砂岩
焦煤
2.5
1.47
稳定
1.50
50
４
38
2.20～2.80
15
泥岩
泥岩
焦煤
2.5
1.47
稳定
2.50
20
5
39
2.30～2.50
15
细砂岩 粉砂岩
细砂岩
焦煤
2.5
1.47
稳定
2.40
表1-1地层层序简表
地层系统
地层单位
界
系
统
群
组
厚（M）度
新
生
界
K2
第
四
统
Q
全新统
Q4
上更新统
Q3
桦山群
K1hs
河漫滩堆积
Q42+3
3-25
顾乡屯组
Q
g
10-45
镜泊晚期玄武岩
βQ
3-5
哈尔滨组
Q
h
10
镜泊中期玄武岩
βQ
10
河成二级阶地堆积
Q
<20
中更新统
Q2
上荒山组
Q
Sh
<8
镜泊早期玄武岩
βQ
10-30
下更新统
Q1
白上山组
Q
b
第
三
系
R
上第三系
N
平岗玄武岩
βN2
70-250
道台桥组
N2d
46
上统K2
八虎力组
E2-3b
630-730
中
生
界
MZ
白
垩
系
K
上统K2
伊林组
K2y
200-1950
下统
K1
3
鸡西群
K1-3X
海浪组
K
ha
1400
猴石沟组
K
h
500-1600
东山组
K
d
>240
穆棱组
K1m
300-900
城子河组
K1ch
500-1700
滴道组
K1d
图1-2煤层综合柱状图
1.2.7煤质﹑牌号及用途
煤中炭的含量自上而下逐渐增高，含量在84-91％，硫的含量较低，平均在0.31-0.53％间，一般都在0.35%左右，属特低硫煤。
磷的含量很低，平均在0.0032-0.0066％间。
都为中-高灰份的煤层
煤挥发份从22-55煤层随着地质年代的增加而逐渐减少，平均值为35.18-21.8%。
粘结性为不熔化粘结-强膨胀熔化粘结，胶质层的平均厚度值为22.5毫米，纯煤热量一般大于23.37MJ/Kg。
本矿各煤层多属中等可选煤，主要工业用途以发电用煤为主。
1.3勘探程度及可靠性
本区从1956年进入概查至1990年初精查勘探结束，施工期经历了30多年，总设计完成槽探工程20850.7m，井探789.25m，钻探施工324个孔，工程量176954.41m，其中地质孔287个，工程量175027.31m，水文孔37个，工程量1927.10m，整个施工过程分为三个阶段：
普查施工42个孔，工程量25395.25m，详查施工82个孔，工程量58861.22m，精查施工200个孔，工程量96742.2m，其中水文孔37个，工程量1927.1m，抽水段5段，可靠性较高。
第2章井田境界、储量、服务年限
2.1井田境界
2.1.1井田周边情况
正阳（鸡西）煤矿位于鸡西煤田北部含煤条带的中东部，东面为杏花煤矿,西侧为城子河煤矿。
2.1.2井田境界确定依据
在划分井田境界前应认真查看地理地形、地质条件的相关资料然后决定是否可以以自然地质条件作为井田境界；
所确定的井田边界是否适于选择井筒位置，在此安排地面生产系统和各建筑物是否合理（例如交通运输是否便利）；并且要为矿井发展留有空间；
随着机械技术设备的不断更新，因此所圈定的井田要有合理的走向长度，以利于机械化程度的不断提高等等。
2.1.3井田未来发展情况
井田的深部勘探到可采煤层，未来可继续延伸开采。
2.2井田储量
2.2.1井田储量的计算
设计井田范围内计算煤层为五层，各煤层储量计算边界与井田境界基本一致。
矿井储量是指矿井内所埋藏的具有工业价值的煤炭数量。
它不仅包含着煤在地下埋藏的数量，而且还表示煤炭的质量，反映井田的勘探程度及开采技术条件。
矿井储量可分为矿井地质储量、矿井工业储量和矿井可采储量。
矿井设计储量是矿井工业储量减去设计计算的断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱和已有的地面建筑物、构筑物需要留设的保护煤柱等永久煤柱损失量后的储量。
矿井可采储量是指矿井设计储量减去工业场地保护煤柱、矿井井下主要巷道及上下山保护煤柱后乘以采区回采率的储量。
2.2.2保安煤柱
在一般情况下，保护煤柱应根据围护面积边界和移动角值进行圈定。
设保护煤柱是为了保护地面需要受保护的对象建筑等及周围的保护带。
当受保护边界与煤层走向斜交时，应该根据基岩移动角求得垂直于围护边界方向的上山方向移动角和下山方向移动角，然后再确定保护煤柱。
如若是立井保护煤柱应按其深度，用途，煤层赋存条件和地形特点留设，立井深度大于或等于400米的以边界角圈定，小于400米的以移动角圈定。
为了安全生产，本设计矿井依据《煤矿安全规程》，留设保安煤柱如下：
1.煤层大巷两侧煤柱各宽50～100m；
2.井田内部断层留设20m保安煤柱；
3.河流两侧各留设15m宽围护带；
4.地面建筑物留设15m宽围护带；
5边界断层留设30m保安煤柱。
2.2.3储量计算方法
1.工业储量计算
计算公式如下：
块段储量=块段面积×平均倾角余割×块段平均厚度×容重
根据正阳立井初步设计储量诸图，通过等高线块段法计算本井田工业储量，各煤层工业储量见表2-1，表2-2，表2-3可采煤层储量计算总表。
2.可采储量计算
计算公式如下：
ZK=（ZC－P）×C
式中ZK—可采储量；
ZC—工业储量；
P—永久煤柱损失；
C—采区回采率。
回采要求：
厚煤层不应小于75%，中厚煤层不应小于80%，薄煤层不应小于85%。
经各煤层可采储量计算，汇总计算出本设计井田可采储量为137.7Mt。
表2-1矿井地质资源量汇总表单位：
Mt
煤层
矿井地质资源量
（331）
（332）
（333）
合 计
31＃
19.97
6.14
4.61
30.72
36＃
23.96
7.32
5.58
36.86
37＃
29.28
9.01
6.76
45.05
38＃
33.28
10.24
7.68
51.2
39＃
31.95
9.83
7.32
49.15
合 计
138.44
42.54
32
212.98
表2-2矿井设计资源/储量汇总表单位：
Mt
煤层
矿井地质
资源量
333折
减量
矿井工业
资源/储量
永久煤柱煤量
矿井设计
资源/储量
断层
防水
井田
境界
地面
建筑
合计
31＃
30.72
0.92
29.8
0.68
0.62
0.99
1.9
4.19
25.61
36＃
36.86
1.17
35.69
0.81
0.75
1.19
1.1
3.86
31.83
37＃
45.05
1.35
43.7
1
0.91
1.46
1.5
4.42
39.28
38＃
51.2
1.54
49.66
1.13
1.04
1.66
1.2
5.03
44.63
39＃
49.15
1.47
47.68
1.08
1
1.59
1.8
5.47
42.21
合计
212.98
6.4
206.58
4.7
4.32
6.89
7.5
28.41
178.17
表2-3矿井可采储量计算表单位：
Mt
水平
煤层
矿井设计
资源/储量
保护煤柱煤量
采区
回采率
矿井设计
可采储量
工业
场地
井筒
巷道
小计
Ⅰ
31＃
15.15
0.26
0.25
024
0.75
3.82
11.37
36＃
12.28
0.22
0.20
0.19
0.61
3.09
9.21
37＃
9.88
0.17
0.16
0.15
0.48
1.98
7.42
38＃
17.21
0.30
0.29
0.27
0.87
4.34
12.91
39＃
16.28
0.28
0.27
0.26
0.81
4.1
12.21
合计
70.80
1.23
1.17
1.11
3.52
14.17
53.12
Ⅱ
31＃
14.03
0
0.34
0.36
0.70
2.81
10.52
36＃
11.37
0.20
0.19
0.18
0.57
2.27
8.53
37＃
9.15
0.17
0.15
0.14
0.46
1.83
6.86
Ⅱ
38＃
15.94
0.27
0.27
0.26
0.80
3.19
11.95
39＃
15.08
0.26
0.25
0.24
0.75
3.02
11.31
合计
65.57
0.90
1.20
1.18
3.28
13.21
49.17
31＃
10.10
0
0.25
0.26
0.51
2.02
7.57
36＃
8.18
0
0.20
0.22
0.52
1.64
6.10
38＃
11.48
0
0.24
0.25
0.49
2.30
8.61
39＃
10.85
0
0.26
0.27
0.53
2.12
8.20
合计
47.19
0
0.78
1.06
2.82
9.40
35.41
总计
178.17
213
3.04
3.32
9.81
36.98
137.70
2.3矿井工作制度生产能力和服务年限
2.3.1矿井工作制度
根据《煤炭工业矿井设计规范》规定：
（1）矿井年工作日可以按330天计算；
（2）矿井可以采用“四六”制或“三八”制工作形式，本矿井采用前者；
（3）每日净提升时间16小时。
2.3.2矿井生产能力的确定
矿井生产能力的大小主要根据井田储量、煤层赋存状况、地质条件、开采技术水平等情况来确定，还应该考虑到当前及今后市场的需煤量。
依据以上拟定的矿井生产能力，服务年限的确定现提出三种方案，具体如下：
方案A：
1.2Mt/a
Ｔ＝Ｚ／（Ａ×Ｋ）＝137.70／（1.2×1.4）=82a
方案B：
1.5Mt/a
Ｔ＝Ｚ／（Ａ×Ｋ）=137.70／（1.5×1.4）=66a
方案C：
1.8Mt/a
Ｔ＝Ｚ／（Ａ×Ｋ）=137.70／（1.8×1.4）=55a
参照《煤炭工业矿井设计规范》规定，方案B较合理，即：
矿井生产能力：
B＝1.5Mt/a，矿井服务年限T＝66a。
2.3.3服务年限
矿井服务年限计算公式如下：
T=Z/（A×k）
式中Z—矿井设计可采储量，Mt；
A—矿井生产能力，Mt/a；
k—矿井储量备用系数，k=1.3～1.5。
根据本矿井实际情况，取k=1.4。
T=Z/（A×k）=137.70/（1.5×1.4）=66a
第3章井田开拓
3.1概述
3.1.1井田内外及附近生产矿井开拓方式概述
正阳（鸡西）煤矿位于鸡西煤田北部含煤条带的中东部，东面为杏花煤矿,西侧为城子河煤矿。
3.1.2影响本设计矿井开拓方式的因素及其具体情况
井田开拓方式的选择应全面考虑各种因素，主要因素包括：
1．煤层赋存和开采技术条件；
2．井田地质和水文地质条件；
3．技术装备和工艺系统条件；
4．施工技术和设备条件。
以上提出的因素要综合分析研究，通过系统优化和多方案技术经济比较后确定。
影响本设计井田开拓方式的具体因素如下：
本井田的地形属于低丘陵为主的老年期地貌，地势北部高，南部低，山腹缓慢，山峰顶园，，走向长度长，倾斜长度较小，地表平均标高+200m。
井田的煤层上部标高在一般在+100m，下部标高在-600m，东界为F3断层，；西部以F1断层为界。
整个矿区共有5层可采煤层，全区发育。
煤层东西走向长约4.5km，南北倾斜宽约3.1km。
本井田煤层系倾斜中厚煤层，平均倾角在15°左右。
3.2矿井开拓方案的选择
3.2.1井硐形式和井口位置
该井田的煤层赋存条件不具备平硐开拓条件，平硐开拓方式否定。
依据该矿井田的实际地形、地质及赋存等因素，提出三种开拓方按：
方案Ⅰ—双立井开拓，如图3-1
方案Ⅱ—双斜井开拓，如图3-2
方案Ⅲ—主斜井副立井开拓，如图3-3
比较如下：
（1）双立井开拓
优点：
①井筒为圆形断面结构合理，维护费用低，有效断面大，通风条件好，管线短，人员升降速度快；
②立井的井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利；
③机械化程度高，易于自动控制。
缺点：
立井开拓的缺点与斜井开拓优点相反。
适用条件：
煤层赋存较深、表土层厚，水文条件比较复杂，有含水砂层，立井开拓的适应性很强，一般不受煤层倾角，厚度，瓦斯，水文等自然条件限制。
技术上也比较可靠。
图3-1双立井开拓方式
（2）双斜井开拓
斜井与立井相比有如下优点：
①井筒装备和地面建筑物少，不用大型提升设备，钢材消耗量小；
②井筒掘进技术和施工设备比较简单，掘进速度快，地面工业建筑，井筒装备，井底车场及硐室都比后者投资少；
③带式输送机提升，增产潜力大，改扩建比较方便，容易实现多水平生产，并能减少井下石门长度。
缺点：
①由于斜井较长，沿井筒敷设管路，电缆所需的管线长度较大；
②围岩不稳固时，斜井井筒维护费用高，采用绞车提升时，提升速度慢，能力小，钢丝绳磨损严重，动力消耗大，提升费用高，当井田斜长较大时，采用多段绞车提升，转载环节多，系统复杂，更要多占用设备和人力；
③自然条件相同时，斜井要比立井长得多；
④斜井井筒断面小，通风风路较长，通风阻力大，可能满足不了瓦斯涌出量大的大型矿井的通风要求，不得不另开专用进风或回风的立井并兼做辅助提升；
⑤当表土为富含水的冲积层或流砂层时,斜井井筒掘进技术复杂,有时难以通过。
适用条件：
煤层赋存较浅，表土层不厚，水文地质情况简单的煤层。
井筒不需要特殊方法施工的缓倾斜及倾斜煤层。
图3-2双斜井开拓方式
（3）主斜井副立井开拓
优点：
兼有斜井和立井的优点，主井采用斜井开拓，井筒施工简单，掘进速度快，费用低。
副井采用立井开拓，井筒容易维护，有效断面大，有利于通风，提升速度快。
缺点：
如果井口相近，则井底相距较远，井底车场布置，井下的联系就不太方便，如井底相近，则井口相距较远，地面工业建
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