矿井井田毕业设计说明.docx

1、矿井井田毕业设计说明前 言 一、概况平煤集团公司十二矿位于河南省平顶山市境内，为平顶山煤业集团公司骨干矿井之一。十二矿始建于1958年，先后经过多次扩界、改扩建，至2001年年产原煤104万吨，煤炭产量达到历史最高水平。十二矿共有七个采区，其中己一己五已回采完毕，己六、己七正在生产，按照两采区储量和矿井生产计划，己六采区2003年回采结束，己7采区2010年采完。十二矿依据平煤1999276号文，决定将该文调整边界的扩大区域即本矿三水平进行开发，布置接替采区，并将矿井三水平的生产能力扩大到1.50Mt/a。 二、设计依据 1、平煤集团公司“关于八矿、十矿、十二矿己组煤开采边界调整的通知”，即“

2、平煤1999276号”文； 2、十二矿地测科编制的平煤集团十二矿三水平地质说明书； 3、平煤集团公司“关于对十二矿三水平地质说明书的批复”，即“平煤地200202号”文； 4、平煤集团公司“关于十二矿三水平设计方案论证会议纪要”，即“平煤会纪200250号”文；5、平煤集团公司“关于十二矿北山风井留设保护煤柱的意见”，即“平煤总200218号”文；6、平煤集团十二矿三水平初步设计任务委托书；7、矿方提供的十二矿采掘工程平面图及有关资料。 三、设计指导思想设计结合大型矿井的管理水平和生产技术特点，贯彻十二矿双高建设规划“年产1.50Mt，一井一区一面”，既要考虑现有设备、设施的利用和匹配，又要兼

3、顾矿井的长远发展，本着10年不落后原则，尽量使用新设备。四、设计的主要内容和特点 该矿井三水平为一单斜构造，地层倾向北稍偏西，倾角210。井田构造简单，煤层厚度变化不大。属双突高沼气煤层，有煤尘爆炸危险，自然发火倾向，煤层及顶底板较软。设计依据这些煤层埋藏情况和目前矿井的生产状况，主要完成以下工作。1、设计对矿井的通风系统进行分析比较，论述了各方案的主要优缺点，确定了北山风井作为十二矿三水平回风井的方案；2、设计分别对北山风井井筒布置、提升及井下运输、通风、排水系统等进行了论述分析，并确定了该矿三水平的各生产系统；3、设计布置三水平的采区巷道，并确定了该矿三水采掘面的个数及三水平达产后，由一个

4、己15煤层综采工作面和一个己16-17煤层综采工作面来保证矿井的生产能力。 4、矿井三水平（一期工程）主要技术经济指标如下： 井巷工程长度(不计煤巷) 6625.5m 井巷掘进体积 93273.0m3 全员工效 5吨/工 三水平投资 13036.97万元 吨煤投资 86.91元 建设工期 23.5个月 1 矿井基本情况1.1 井田概况1.1.1、交通位置十二矿位于河南省平顶山市，平顶山矿区的东部，距市中心7.5km，井田东部与八矿为邻，西与十矿为邻，南到煤层露头，北至李口向斜轴。老矿区工业场地有矿区专用铁路与国铁京广线、焦枝线相连接。公路以平顶山市为枢纽，有柏油公路沟通附近各县市，交通便利。新

5、建北山风井工业场地，距现工业广场3.0km，新修建专用公路相连接，交通较为便利。1.1.2、矿井境界矿井井田边界以2006年3月26日河南省国土资源厅下发的采矿许可证规定的矿区范围，十二矿的井田边界为：东：自北而南以20勘探线东500m平行线与八矿为界；西：以23号勘探线与十矿为界；南：以已组煤层露头线为界；北：至李口向斜轴。十二矿井田走向长约3km，倾斜宽约4km，井田面积约12.87km2，开采标高范围在-75m-850m之间。本次设计的十二矿三水平，位于井田北部，紧邻己七采区，为己七采区的延伸水平。东部以20号勘探线东500m平行线与八矿为界；南以己15煤层-620m底板等高线与二水平己

6、七二期为界；西以22号勘探线西260m平行线与十矿为界；北部以“平煤1999276号”文确定的北边界（大致为李口向斜轴）与八矿、十矿为界。矿井三水平走向长2250m，倾斜宽1800m，开采面积为4.05Km2，开采上限标高-620m，开采下限标高-830m。地面标高+180+400m，覆盖层厚度053m。1.1.3、矿井储量十二矿目前有己七一个采区生产，其它采区已开采完毕。己七采区于1990年4月开始准备，1992年投产，设计生产能力60万t/a。采区设计走向长2300m，倾斜长1850m，面积3.84km2，工业储量2734.9万吨，可采储量2022.2万吨,双翼开采。该采区有四层煤，自上而

7、下为己14、己15、己16、己17，其中己14不可采，己15单独存在，己16-17合层，己15与己16-17层间距0.513m，煤层倾角1235。截止2007年末采区剩余工业储量1444.9万吨，可采储量1278.9万吨。三水平因正在开发建设中，还没有形成采面，三水平设计走向长1850m,倾斜长度1820m，双翼开采，煤层倾角1025，接近李口向斜轴时煤层倾角02。截止2007年末采区剩余工业储量3023.9万吨，可采储量2108.4万吨。庚20煤层还没有规划设计，庚20煤层工业储量为307.2万吨，可采储量184.3万吨。井田内无常年性河流，只有季节性的冲沟，雨季有水，晴后断流。1.1.4、

8、公路及铁路运输厂外道路自新建工业场地入口至十二矿现有工业广场距离约3km,目前在矿井建设阶段，使用的是风景区道路，路面宽度不足4m。工业广场形成后，按照厂矿道路设计规范（GBJ122-87）的有关规定：“各种车辆折合成载重汽车的年平均日双向交通量稍超过200辆的厂外道路，其远期交通量发展不大时,可采用四级厂外道路的技术指标，但路面宽度宜采用6m，路基宽度宜采用7m。”由于该工业广场主要的车流为运送上下井人员、和矸石的外排，根据该矿井的生产能力，日平均双向交通量约250辆左右，确定按平原微丘区四级厂外道路设计，路基宽7.0m，路面宽6.0m。因为经常有重型车辆通过，为了减少路面的维护量，路面采用

9、沥青混凝土面层，级配碎砾石基层，路基用灰土改良，道路路面土方工程量约为填方12000m3，道路边沟挖方约9000m3，总占地约3.6ha（54亩）。新老广场之间的运输联系采用重型运输车辆运送设备、矸石，大型通勤车接送上下井工作人员。新工业广场内运输方式以道路和窄轨铁路运输相结合的方式。场内道路为环状布置，道路形式采用城市型道路，水泥路面，道路一侧采用暗埋混凝土排水管排水，施工方便，经济合理。其中，主干路路面宽6.0m，次干路路面宽44.5m，面层厚22cm，泥结碎石基层厚25cm，道路面积共计4100m2。汽运主要设备为中型载重汽车2台（可利用矿内原有车辆），中型自卸汽车2台，面包车1台，大客

10、车2台。窄轨铁路采用 624系列，轨距为600mm，12t架线电机车牵引1.0t矿车运输，铺轨线路全长469m；共用道岔9组。其中，单开道岔(ZDK624-5-12)5组，渡线道岔(ZDX624-5-1516)2组，对称道岔(ZDC624-3-12)2组。1.1.5、电气十二矿三水平北山工业广场新建35kV变电站一座，两回电源线路分别引自35KV焦庄变电站和月台变电站。两回电源线路型号均为LGJQ-300/25, 线路长度分别为1.25km和1.3km。该矿井35kV变电站两台主变压器，型号为：SRN-8000/35，担负北山地面工业广场和三水平井下负荷。北山工业场地内除压风机，提升绞车,扇风

11、机，瓦斯抽放泵为高压用电设备外，其余均为低压用电设备。35KV变电站以6KV向地面高压及井下供电。低压变电所内2台动力变压器型号为S11-M-500/6 6/0.4KV，正常2台同时运行，以380V为地面水处理厂、锅炉房、排矸系统、空气加热室、热交换设备及室内外照明等处供电。1.1.6、水源地面工业广场消防、生产用水水源由十二矿现有水厂供应。水厂规模约为2000m3/d。井下消防洒水采用同一供水管网，其供水水源由己七采区消防洒水管路引入。北工业广场消防、生产用水水源由该处地下水井提供。生产、生活和消防给水设计为合用的管道系统。在北工业广场内设一深井，供地面工广生产、消防用水。消防系统供水方式采

12、用临时高压供水方式。整个场区设有室外消火栓消防系统。1.2 矿井开采煤层情况1.2.1、煤层十二矿井田范围内地层中共含四组可采煤层，自上而下分别是为丁、戊、己、庚组煤，其中十二矿开采己、庚组煤层，其它煤层由十矿、八矿开采。己组煤位于二叠系下统山西组，它上以砂锅窑砂岩底面与下石盒子组分界，下以L1灰岩顶面或己组煤底板砂岩底面与太原组分界，整和接触，己组煤层共有四层煤，自上而下分别为：己14、己15、己16、己17煤层，其中己14煤层厚0.41.1m，局部可采；己15煤层厚3.04.3m，平均3.5m，在井田上部与己16、己17煤层合层为己15-17煤层，己15煤层在井田下部单独存在；己16-17

13、煤层厚度变化较大，为0.92.3m，平均1.7m。煤层自然容重为1.39t/m3。本矿三水平开采的己15和己1617煤层赋存稳定，煤层倾角由南向北逐渐变小，南部平均倾角10左右，中部一般为6左右，北部靠近李口向斜轴部倾角仅为2或近于水平。三水平设计走向长1850m,倾斜长度1820m，双翼开采，煤层倾角1025，接近李口向斜轴时煤层倾角02。截止2007年末采区剩余工业储量3023.9万吨，可采储量2108.4万吨。庚组煤主要是庚20煤层，位于太原组的L5和L6灰岩之间，上距己16-17煤层64m。煤层厚度为0.451.10m，平均为0.89m，煤厚变异系数为26.36%，可采性指数为0.78

14、，属不稳定煤层。1.2.2、水文地质据十二矿三水平地质说明书，本区水文地质条件简单，己组煤开采的直接充水水源主要为顶板砂岩水和底板灰岩承压水，地表降水及老区积水对矿井的开采也有一定的影响。 1、地表水 由于地表多为山峰及山坡地，第四系表土覆盖层厚度（053m）较小，部分岩层裸露，大气降水可能会有一定补给，对岩层中的含水量有一定的影响，但对己组煤影响不大。 2、老空积水 因己七采区属剃头下山开采，上部老空区的老空水将直接威胁着下部相邻采面的掘进和回采。因此，在采面的掘进和回采过程中需要进行探放老空水工作。 3、煤层顶板砂岩裂隙水己15煤层顶板砂岩自下而上有大占砂岩、香炭砂岩、砂锅窑砂岩、老君庙砂

15、岩含水层，除大占砂岩较厚为2030m，平均25.14m，其余都在10m左右。砂岩含水层总厚度40余米，中间被砂质泥岩、小紫泥岩大紫泥岩阻隔，阻碍了相互间的自然水力联系，其中大占砂岩为直接充水含水层，香炭砂岩为间接充水含水层，香炭砂岩水可通过冒落裂隙带导水与下部砂岩含水层发生水力联系，影响矿井充水，单位涌水量0.001160.00138L/s.m，渗透系数0.00120.076m/d。根据二水平水文地质资料分析，在掘进过程中，遇断层或顶板破碎地段有滴淋水，采面初采初放老顶跨落后，顶板砂岩裂隙水会突然溃出，涌水量较大。 4、煤层底板灰岩承压水 石炭系太原群含水层位由78层灰岩组成，总厚度3652m

16、，其中突水的有上部L2灰岩和下部的L7灰岩。本井田浅部岩溶裂隙发育，是开采己组煤层的直接充水含水层，L2灰岩距己17煤层底板间距为12m左右，有一套泥岩、砂质泥岩、细砂岩和薄层灰岩组成的一个相对隔水层，厚9m左右，根据21-19、22-15两钻孔揭露L2灰岩情况，未见漏水现象，据平顶山矿区开采经验，一般标高-500m以下灰岩岩溶发育微弱，岩溶裂隙多被方解石填充。所以，三水平L2灰岩赋水性差，虽然静水压力较大，但裂隙不畅通，采掘工作面揭露灰岩出水点涌水量一般不大，但是整个三水平均属于带压开采。因此在三水平掘进或回采作业过程中应坚持“有疑必探，先探后掘”的原则，预防底板灰岩水。1.2.3、其它开采

17、技术条件（一）煤层顶底板岩性 己15煤层直接顶板为灰黑色砂质泥岩，厚8.516.5m，具有近于垂直的节理，致密、性脆、透气性差，含有大量的植物化石，普氏硬度系数25，垂直抗压强度29.445 MP，空隙度2.15%。老顶为灰白色中粗粒砂岩，厚2530m，普氏硬度系数610，垂直抗压强度53.9186.2 MP，层位稳定，岩性坚硬，为优良之老顶。己15煤层直接底板就是己16-17煤层直接顶板，为深灰色泥岩，厚0.61.8m，普氏硬度系数0.83，抗压强度为8.6MP，遇水易膨胀，己16-17煤层直接底板为深灰色砂质泥岩，厚度23m，普氏硬度系数23，垂直抗压强度1019.6 MP，孔隙度2.37

18、%，吸水率1.15%。老底为灰色细砂岩，厚34m，普氏硬度系数8，抗压强度75.582.9 MP，抗拉强度2.576.53MP。庚20煤层的老顶和老底为中厚至厚层状致密坚硬的石灰岩，平均厚度2.889.68m，根据煤矿巷道(斜井)硐室围岩工程地质分类，本井田各可采煤层老顶、老底的砂岩或石灰岩的围岩类别属类，围岩稳定性类型属稳定稳定性较好类型；直接顶和直接底的围岩类别属类，围岩稳定性类型属中等稳定稳定性较差类。据现有资料三水平无岩浆侵入及古河床冲刷。（二）瓦斯、煤尘、自燃、地温1、瓦斯：十二矿1989年以前一直属低瓦斯矿井，1989年元月在己六采区首采面风巷掘进中发生了第一次煤与瓦斯突出，同年被

19、鉴定为煤与瓦斯突出矿井；1995年经中国煤炭科学院重庆分院煤研所鉴定，己组煤层-350m顶板等高线以下为瓦斯突出危险区。近几年来矿井瓦斯涌出量逐年增加，目前矿井绝对瓦斯涌出量已在25m3/min以上，相对瓦斯涌出量在1520m3/t左右，瓦斯梯度2.20m3/t/100m。2007年河南省煤炭工业管理局以豫煤安2007975号文河南省煤炭工业局关于2007年度国有重点煤矿瓦斯等级鉴定结果的批复中确定十二矿为突出矿井，矿井相对瓦斯涌出量20.89m3/t，绝对瓦斯涌出量55.24m3/min。2、煤尘：根据豫煤安2007975号文，河南省煤炭工业局关于2007年度国有重点煤矿瓦斯等级鉴定结果的批

20、复及十二矿多年井下取样进行煤尘爆炸性试验，爆炸指数为26.4529.61%，属有爆炸危险性煤层。3、自燃：本井田在各采区采取煤层煤样（己15或己15-17、己16-17）进行自燃倾向性试验，结果表明两煤层自燃等级为二级，即自燃，煤层自燃发火期为3个月。4、地温：据十二矿三水平地质说明书，平顶山煤田为一地垒构造，四周被高角度正断层切割后下降，中间的基岩相对抬升，被高热阻的第四系冲积层覆盖，大地热流相对集中于中间的基岩，形成典型的基低抬高型地热正异常区。依据平煤集团公司与中科院地质所地热组合作，于1978年提交的地温科研资料：平顶山矿区自东向西曾选择5个长期水文地质观测孔进行恒温带的系统观测，确定

21、矿区恒温带为：深度25m、温度为17.2，此温度接近本地区地面温度的多年平均值。十二矿自投产以来，井下夏季平均气温22，冬季平均18，年平均约20。2001年测得己15-17090采面风巷顶板砂岩水温度高达40以上。虽然十二矿未做地温测定，根据八矿和十矿地温情况（八矿地区地温梯度为3.04.9/百米,十矿为2.9/百米），结合其它地区实际，十二矿地温梯度应在3.0/百米以上,属地温异常区。 5、地压：随着开采深度的增加，地压影响施工的问题越来越显现，压力大，地鼓强，巷道变形速度加快，维护周期短。2、矿井初步设计2.1 矿井设计生产能力确定据平煤集团公司“关于对十二矿三水平地质说明书的批复”，本

22、次设计的十二矿三水平地质储量为3206.6万t，其中己15煤层2118.6万t，己16-17煤层1088.0万t。可采储量为2108.4万t，其中己15煤层1394.1万t，己16-17煤层714.3万t。三水平储量计算汇总表 表2-1-1 单位：万t煤层工业储量可采储量储量级别煤种备注己152118.61394.1B+C1/3JM“三下”压煤工业储量457.2万t己16-171088.0714.3B+C1/3JM合计3206.62108.4依据设计委托要求，矿井三水平的设计生产能力为1.5Mt/a。三水平可采储量2108.4万t。按1.5Mt/a技改后的生产能力，储量备用系数为1.3，经计算

23、三水平服务年限10.8a。T=Z/AK=2108.4/1501.3=10.8a式中：T-矿井服务年限，aZ-剩余可采储量，万tA-矿井（采区）设计生产能力，万t/aK-储量备用系数，取1.3矿井可采储量为3387.3万t（其中包含己七采区剩余可采储量1278.9万t，三水平可采储量为2108.4万t；庚20煤层可采储量184.3万t未考虑），考虑1.3的备用储量系数，矿井的服务时间为17.4年。2.2.1、矿井开拓方式、采区布置及工作面布置、开拓方式：矿井开拓方式采取一对竖井（副井），一个主斜井，三个水平（-150m水平、-270m水平、-600m水平）上下山开拓全井田。、水平、采区划分十二矿

24、共划分为三个水平，分别是一水平（-150m），二水平（-270m），三水平（-600m）。七个采区，分别为己一采区、己二采区、己三采区、己四采区、己五采区、己六采区和己七采区。其中一水平包括己一、己二、己三、己四、己五采区，已全部回采完毕。二水平包括己六采区和己七采区，为目前的生产水平。三水平因正在开发建设中，还没有正式划分采区。2.2.3、开拓方式目前，矿井的开拓方式为一斜五立6个井筒。根椐矿井三水平的情况和当前矿井的生产现状，设计对十二矿三水平达产时，各井筒的使用情况加以分析论述，以决定矿井的开拓方式。 1、煤炭运输：主斜井的胶带机、原170一至七部胶带输送机经改造后，可满足三水平年产15

25、0万t的运煤要求。2、辅助提升：三水平的材料提升和上下人员由现新、老副井担任；装备北山进风井，负责三水平的矸石提升、综采设备的提放和临时上下部分人员。3、通风系统：十二矿三水平的设计中，三水平的通风问题是本次设计的核心问题，也是要解决的首要问题。根据三水平的需要，结合矿井各井筒的利用情况，在方案设计阶段考虑了四个通风方案:方案一、新打北山回风井独立回风方案。在现北山进风井广场内新打一回风井，独立承担三水平的回风任务，主斜井、新、老副井及北山风井进风，矿井现用的南、北风井报废。 方案二、利用现北山风井独立回风方案。利用现北山回风井独立承担三水平的回风任务，主斜井、新、老副井及北山进风井进风，矿井

26、现用的南风井报废。 方案三、利用现北山回风井和老副井并联回风方案。利用现北风井和老副井共同承担三水平的回风任务，主斜井、新副井及北山进风井进风。方案四，将北山进风井改为回风井独立回风方案。此方案是将北山进风井改为回风井，作为矿井三水平回风之用，主斜井、新、老副井进风，矿井现用的南、北风井报废。 各方案比较见表2-2-1。2002年6月15日，集团公司总工程师张铁岗在十二矿主持召开了十二矿三水平设计方案讨论会，与会人员对以上四个方案进行了认真的讨论研究，最终形成了关于十二矿三水平设计方案论证会议纪要，纪要原则如下：1、方案二，利用现北山风井独立回风方案影响生产，通风距离较长，经济投资较高；方案三

27、，利用现北风井和老副井并联回风方案通风距离较长，存在着风机并联问题，通风系统可靠性差，“第二及第三方案在技术上明显不合理”，此两方案，“初步设计中不再予以考虑。” 2、“第一方案，即在北山风井广场新建一回风井，独立承担三水平的回风任务，主斜井、新老副井及正在施工的北山进风井担负进风，矿井现用南、北风井报废，装备北山进风井担负提矸下料、排水、敷设电缆的方案，具有通风系统合理，通风效果好，三水平施工不影响现生产水平等优点，作为待选方案之一。”“第四方案，即将现在施工的北山风井前期作为进风井，井筒简易装备，满足排矸、人员上下的需要，在适当时期将其改为回风井，为三水平回风之用，主斜井、新老副井进风，矿

28、井现用南、北风井报废的方案，具有投资少、见效快的优点，也作为待选方案之一。”“鉴于三水平储量少（2108.4万吨），服务年限只有10.8年，且目前集团公司资金紧张，为节省投资，在方案实施上，三水平建设暂按第四方案执行，即现北山风井贯通后，测定通风的运行状况，并上机解算，如果前期通风系统能满足安全生产的需要，就按第四方案实施，而后期如不能满足安全生产的需要，其时在确定新建回风井的有关事宜；如果现北山风井贯通后，经通风网路解算不能满足前期安全生产需要，则按第一方案实施。”综上所述，根据纪要意见，十二矿三水平的原初设矿井开拓为一个主斜井、两个副立井和一个回风立井的混合开拓方式。考虑到将来在北山再建风

29、井的可能性，设计中在北山风井工业广场留有一个回风井的位置。2.2.4、回风井位置和井筒直径的确定 （一）、风井位置的确定根据三水平的需要，结合矿井当时的情况，新打回风井井筒有两个位置：位置一在三水平上部，北山进风井北45m处，落底标高-593.9m，井深865m左右；位置二在三水平下部，芦家门北120m处，落底标高-820m水平，井深约1000m。现具体分析如下：1、位置一，位于三水平上部，北山风井北45m处。三水平回风井打在该处主要有以下优点：、地面场地、道路等已经形成，可节省施工的准备工期和费用。、井筒较浅，井筒长度比位置二少135m，投资减少540万元。、井筒与采区巷道和现生产区巷道联通

30、时间为16个月，位置二为34个月，比位置二减少了18个月。、三水平回风井提前建成，可为己七采区服务，以使己六回采结束后，己七采区年产量能保持在100万吨以上，为矿井的稳产增产提供了可靠的保证，避免了以风限产的情况出现。、回风下山为上行风。表2-2-1 三水平开拓方案比较表序号项目名称单位打北山回风井独立回风方案一现北风井独立回风方案二现北风井与老副井并联回风方案三北山进风井改回风井独立回风方案四1矿井生产能力Mt/a1.501.501.501.502综采面/掘进面个2/62/62/62/63矿井风量m3/s1501501501504最长通风距离M8.2/10.19.7/11.69.7/11.6

31、10.15通风设备台BDK618-10-No32型，2台同方案一BDK65-8-No24型，2台增同方案一6井巷工程量（可比）M5285.56175.76273.73932.07地面公路Km3.03.03.0-8建设工期月23.523.523.5-9投资费用井巷工程量万元4577.374069.343479.511869.50地面公路万元247.50247.50247.50-设备及安装万元263.51263.51189.40263.51合 计万元5088.384580.353916.412133.0110风机年运营费用万元20620622620611主要优缺点优点：1、回风效率高、效果好； 2、为三水平产量的稳定提供了可靠的基础；3、新打北山