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矿井初步设计

4 矿井初步设计4.1 矿井初步设计的准备工作矿井初步设计是在井田精查地质勘探对煤层赋存情况及开采条件取得全面了解的基础上,并对井田的开发进行可行性研究以后,进一步通过技术经济分析和计算而确定的。

初步设计文件经过审批,即成为控制投资、提供设备订货清单、征购土地的依据。

也是今后矿井各项工程施工图设计、编制施工组织设计、组织施工和生产的依据。

矿井初步设计的内容较为广泛(具体内容后面叙述),其设计质量及技术水平直接影响着整个矿井生产过程的技术经济效果。

因此,在进行设计之前,除要认真学习和领会煤炭部及设计管理部门所颁发的各项有关设计、煤炭技术方针及安全规程等文件外,必须获得以下各项资料:4.1.1地质资料矿井设计是依据经过审批的《井田精查地质报告》(包括附图)来进行的,精查报告中阐述了矿井设计的主要地质参数,其中主要有:1)煤层厚度:煤层的结构、厚度及煤层厚度的变化规律,煤层群的总厚度及其变化规律;2)煤层倾角及其变化规律以及各类倾角所占储量的比重;3)煤层的地质构造:地质构造类型、地质构造特征、地质构造的规律、地区地震烈度;4)煤质:煤的种类及用途、选煤的难易程度、煤的硬度、含瓦斯性、煤的自燃性、煤尘的爆炸性等;5)围岩性质:围岩的岩性及岩层组合关系、围岩的强度、裂隙发育程度、碎胀系数、冒落的难易度等;6)水文地质条件:冲击层的厚度及透水性,含水层及透水层的厚度、位置及渗透系数,断层及裂隙的透水性,水源及水利联系,矿井涌水量的预测等;7)矿井地面条件:井田范围内的地形及地物,地面建筑物的保护级别,表流及水域的分布、流向及流量,水源及贮水量,历年最高洪水位,冻土层深度,农田的种类及其经济价值;8)矿井储量:储量按煤层厚度、煤层倾角及不同标高的比重。

上述大部分资料可由精查地质报告获得,少数的资料则需要通过邻近生产矿井或同类型的其他矿井中获取。

将获取的上述各项资料主要由地质图与数字表格配合说明,文字说明次之。

4.1.2技术资料技术资料应该包括以下7部分的内容。

1)矿区的开发历史及邻井的生产状况;2)同类型矿井的开拓部署、巷道布置及生产系统,车场、煤仓等的使用情况及利弊;3)同类型矿井的采煤、掘进、运输、提升等的生产能力,车场的运输通过能力,煤仓容量等数据,必要时应进行测定,以获取设计所需的参数;4)矿用机电设备及采掘设备的类型、特征及规格;5)同类井型的标准设计资料;6)该矿区新技术、新工艺、新设备、新材料的应用情况以及引进、应用的可能性;7)机电设备的使用寿命及折旧率。

4.1.3经济资料经济资料应该包括以下12部分的内容。

1)矿区工农业发展状况,劳动力来源;2)矿区经济资源情况,建矿后材料就地获取的可能性;3)矿用器材的价格指标;4)矿用机电设备及采掘设备的价格;5)工人劳动定额;6)矿用材料消耗定额;7)井巷工程概算指标,辅助车间服务费指标及企业管理费指标;8)机电设备安装及大修费;9)劳动定员,工资级别及平均工资额;10)生产经营费用指标(运输、提升、通风、排水、维修等);11)电力来源及电价;12)煤的品种及销售价格。

该部分各项资料大部分可由精查地质报告及煤炭部颁发的文件及费用指标中获得。

活的资料则需要设计人员深入现场实际,进行调查研究,只有做好这些准备工作,才能使设计符合客观实际,取得良好的技术经济效果。

4.1.4精查工作的要求由于上述各项资料大部分是从精查地质报告中获取,因此,根据拟建井型的大小,对精查的工作程度有着不同的要求。

4.1.4.1拟建大、中型矿井的井田1.查明井田边界断层或褶曲轴在掩盖区,沿构造线方向有工程控制的地方一般不少于3处。

在第一水平范围内,其平面位置应控制在250m以内,变化急剧处要加密控制;在裸露区,地表构造点应实测,深部要有钻孔控制。

2.查出第一水平内落差大于30m的断层查明初期探区内落差等于和大于30m(地质条件好的地区应查明落差20m)的断层;并对小构造(包括断层和褶曲)的发育程度作出评述。

3.查明煤层产状第一水平内煤层底板等高线变化急剧处,应加以检查控制。

对设计部门提出的水平运输巷位置的煤层底板等高线,并根据需要适当加密控制。

煤层倾角小于10°时,要控制初期采区内较大的波状起伏。

4.查明可探煤层的层数、层位、厚度、结构主要可采煤层的可采范围。

对初期采区内确定先期开采的局部可采煤层,应加密控制。

5.查明主要可采煤层的露头位置在掩盖区,初期采区内沿勘探线上的摆动应控制在150m以内;沿走向应根据需要适当增加控制点。

6.详细了解并适当控制第一水平内的主要地质概况对于第一水平内的古河流冲刷、古隆起、较大的陷落柱以及煤的自燃发火对主要可采煤层的影响范围,要有详细的了解和控制。

基本查明岩浆岩的种类、产状及其在第一水平内的分布范围,详细了解岩浆岩对煤层和煤质的影响程度。

7.查明可采煤层的煤质特征及其变化情况划出可采煤层的煤种界线和风化、氧化带界线。

进一步了解主要可采煤层的工艺性能,对其工业用途作出评价,了解煤矸石的质量及其变化情况。

8. 水文地质情况(1)查明直接充水含水层和间接充水含水层的岩性、厚度、埋藏条件、水位、水质、富水性或导水性。

基本查明直接充水含水层空间的发育程度与分布情况,以及强径流带的分布范围。

(2)查明直接充水含水层与可采煤层之间隔水层之间隔水层的厚度、岩性组合及物理力学性质。

查明直接充水含水层、间接充水含水层、地表水三者之间的水力联系程度,以及地下水补给途径、部位与可能的最大补给量等。

(3)基本查明对矿井充水有影响的断裂带的水文地质特征。

(4)详细调查老窑、小煤矿和生产矿井的分布及开采情况,划出其采空区范围。

对老窑采空区应作控制,并评述其积水情况。

详细调查生产矿井和小煤矿的涌水量、水质及其动态,分析其充水因素。

(5)基本查明直接充水含水层向矿井充水的途径,评价矿井充水因素,预计第一水平的涌水量,并指出开采过程中可能发生大量突水的层位与地段,以及矿井开采后可能引起的水文地质、工程地质条件的变化及其后果,提出矿井防治水和地下水综合利用的建议。

9. 其他情况(1)按矿区总体设计对供水规划的要求,进行水源详细勘探工作。

(2)进一步了解各主要可采煤层的瓦斯成分、含量及分带情况,煤的自燃趋势和煤尘爆炸危险性。

详细了解各主要可采煤层及其顶、底板的工程地质特征;根据矿井设计的要求,了解主要井巷的工程地质条件。

(3)查明恒温带的深度、温度、平均地温梯度及其变化。

在有高温的地区,应查明一、二级高温区的分布范围。

(4)进一步了解有工业价值的其他有益破产的品位、厚度及分布范围,并作出远景评价。

(5)计算A+B+C级储量,其中A+B级储量的比例应符合表4-1中的要求。

表4-1 矿井高级储量比例表4.1.4.2宜建小型井的井田其工作程度可按小型井的实际需要,其A+B级储量的比例也应符合表3-1中的有关规定及要求。

4.2矿井初步设计的内容矿井初步设计中的主要内容分为下面几个部分。

4.2.1总说明包括以下几个部分。

1)初步设计编制依据,编制情况;2)设计指导思想;3)矿井(或井田)特点、设计确定的主要技术原则及主要技术经济指标;4)存在的主要问题和建议。

4.2.2井田概况和地质特征1)概述井田自然地理、交通、电源、水源、区域经济和建设材料;2)概述井田地质构造、地层、煤层与煤质情况,水文地质、开采技术条件以及其他有益矿产的开采与利用评价。

(重点对地质报告进行全面分析研究,应对勘探程度,开采技术条件与资源可靠性等做出评价并提出补充勘探意见)。

4.2.3井田开拓井田开拓是矿井设计的重要部分,对矿井生产经营有长远影响,关系矿井地面与井下整体布局,对建设工程量、建设工期、基建投资、生产技术面貌和经济效益有重大作用,须经全面技术经济方案论证并综合政策、经验、技术、经济诸多因素决定。

它包括以下内容:1)井田境界与资源/储量的确定;2)矿井设计年生产能力与服务年限的确定;3)选择井田开拓方式,井筒位置、数目与用途,水平划分,主要运输大巷与总回风巷布置,采区划分与配采安排;4)井筒、井底车场及硐室布置。

4.2.4大巷运输及设备1)运输方式选择:煤炭和辅助运输方式的比较和选定;2)主要运输设备选型:当煤炭采用矿车运输时,计算机车类型和数量及相配套附属设备(矿车、整流设备等)型号和数量。

当煤炭采用胶带输送时,应对输送机型号、长度、带宽、运输速度、运输能力、输送机功率等进行选择和计算。

3)辅助运输设备选型:分别计算运送人员、设备、材料矸石等机车的类型、型号和数量。

4.2.5采区布置及装备1)采煤方法:根据地质构造、煤层稳定性和开采条件分析比较选择采煤方法,选择工作面采煤、装煤、运煤方式和设备选型,确定工作面顶板管理方式,选择计算支架设备。

2)采区布置:初期采区数目,位置选择,移交采区巷道布置,采区特征和采区煤炭、矸石和辅助运输方式及设备选型。

3)采煤工作面布置:移交时采煤工作面布置、数量、工作面长度、推进度、产量。

4)巷道掘进:移交生产和达到设计能力时掘进工作面的数量、组数。

掘进机械设备配备,巷道断面和支护方式,移交时井巷总工程量。

4.2.6通风和安全1)概述邻近矿井及本井田瓦斯、煤尘、自燃、煤和沼气突出、突水及地温等情况。

2)井通风:通风方式和通风系统选择及其依据,矿井风量计算及依据,矿井风压和等积孔计算。

附矿井通风系统图。

3)灾害预防及安全装备:预防瓦斯和瓦斯突出的措施,采用抽放瓦斯时,应说明瓦斯来源、涌出量、压力和邻近矿井的情况,论述抽放的必要性和可能性、抽放方式及系统的选择、设备选型,预计抽放效果。

预防井下火灾的措施,采用灌浆防火时,说明系统及设备选择、灌浆系数、灌浆材料来源及选择,浆液制备的要求,灌浆范围和耗水量采用注氮防火时,说明注氮防火系统的选择,注氮强度计算及设备选择,注氮工艺和效果监测。

预防井下粉尘综合防治措施。

预防井下水灾的措施。

矿井降温措施及设备的选型,采用机械降温时,说明地质报告中有关地热及原岩热的情况,论述采取机械降温的必要性和可行性,机械降温系统选择和设备选型,并预测降温技术经济效果。

防治矿井冲击地压的措施。

井下安全监控系统和设备选型。

4.2.7提升、通风、排水和压缩空气设备1)提升设备:提升方式的方案比选,主提升容器、钢丝绳、绞车电动机、电控的选型计算、并验算提升能力,采用摩擦轮提升时,要做防滑验算;当采用胶带输送机提升时,要选择输送机的型号、长度、带宽、提升速度、能力、电动机功率、驱动装置等;副提升设计和主提升设备,还需作出最大班作业提升时间平衡表。

附速度图、力图和提升系统图(或胶带输送机系统图)。

2)通风设备:通风设备方案比选,通风机、电动机、电控设备的选型计算,对大型电动机要做起动验算。

附通风系统特性曲线图。

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