1、地面工业广场及民用建筑毕业设计地面工业广场及民用建筑毕业设计第一部分 城郊矿井基本情况第二部分 城郊矿施工组织设计第一部分薛湖矿设计基本情况1 矿井与矿体特征1.1 矿井的自然条件1.1.1 地理位置与交通薛湖矿井位于河南省永城市北部，属永城市管辖。地理坐标为东径11617301162830，北纬340530341000。井田中心南距永城市23，西至商丘市75km，东至江苏徐州市80km，至安徽淮北市40km，分别与京九、陇海、津浦三条铁路干线有公路相连，北至陇海铁路砀山站38km，永城矿区自用铁路与京九、陇海铁路相连。连、霍高速公路从本区北缘通过，砀山永城公路从井田东部通过，井田内乡间公路纵
2、横成网，交通便利。 交通位置示意图 图1-1 薛湖矿交通位置示意图1.1.2 井田的地貌薛湖井田位于黄淮冲积平原的北部，地势低平开阔，西北高，东南低，最高海拔标高+40.2m，最低+32.3m，一般+36+38m。薛湖井田属淮河水系，地表水体不发育，主要河流为王引河，流经勘探区东北部边界附近，最大流量为46.6m3/s，最高水位标高为+39.70m。其余均为季节性河流，雨季水位上涨，流量增大，旱季水量减少，甚至干涸无水。1.1.3 气象薛湖矿井地处中纬度(34)，属半干旱半湿润气侯，降水多集中于7、8、9三个月。年蒸发量大于降水量，干湿差大，四季分明。气温：年平均气温14.3，每年七、八月最热
3、，一、二月最冷，最高气温为+ 41.5，最低气温为-23.4，月平均气温最高为26.7（7月份），月平均最低为-0.97(1月份)。地温和冻土：降雪期和冰冻期为每年12月至翌年3月。最大冻土深度21cm。降水量：年最大降水量1518.6mm，年最小降水量为556.2mm，年平均降雨量877.4mm。降水多集中于7、8、9三个月，占全年50%以上。1.2 矿井地质1.2.1 地质构造及断层在区域构造体系中，本区位于华北台块东南隅，山东台块背斜徐蚌凹折带中，秦岭昆仑纬向构造带东段北支的南侧，新华夏系第二沉降带的东侧。薛湖井田位于区域构造永城复背斜北部仰起端、次一级构造聂奶庙背斜的北翼，总体构造形态
4、呈一走向北西西的单斜构造，由于受东西向构造和北北东向构造的控制和影响，而使其构造形态局部复杂化。薛湖井田地层产状在西部为近南北向北西西向，向西倾斜；中部走向北西至87勘探线转为近东西向，向北倾斜，倾角在浅部为25左右，深部一般为510，沿走向及倾向均有小型起伏；62勘探线以东，受北北东向滦湖断层带影响，地层走向基本上为北50东，并发育北北东向的背、向斜构造，其北端走向转为东西，向北倾斜。1.2.2 表土层及岩层情况薛湖井田属华北地层区，鲁西分区，徐州分区，永城煤田。上奥陶至下石炭统，三叠系至古新统缺失，其余地层齐全，煤田全部被新生代厚层松散沉积物所覆盖。根椐钻孔柱状图，立井井筒穿过的新生界松散
5、层厚度为392m，北一风井为367m。主要为粘土、亚粘土、细砂、中砂及粉砂等，砂层分布不稳定，单层厚度为1.036.0m。砂层总厚度为113m，粘土层厚110m，其余土层占23%。主副井筒通过的第三、四系层富水性强，稳定性差。基岩段主要由泥岩、砂岩、粉砂岩、砂质泥岩组成。有岩浆侵入，主要集中在31勘探线以北F4断层以东与陈四楼井田毗邻处，岩浆的侵入破坏了煤层结构与稳定性，对煤层、煤质都有一定程度的影响。在三煤组与二煤组顶板存在砂岩裂隙和压含水组(富水性弱)，二2煤层底板L1灰岩含水层，有突水可能。1.2.3 井田水文地质新生界松散层划分为四个含水层组及四个隔水层组，由于新生界底部砂层少，富水性
6、又弱，与基岩之间有平均厚44.29m的粘土隔水层，对矿床一般无充水影响。煤层顶底板砂岩裂隙水是矿床主要直接充水的水源，但井田内砂岩富水性很弱，渗透性差，径流滞缓，补给源不足，故对将来矿床开采一般不会造成太大的威胁。本井田断层富水性微弱，具一定的隔水性能，一般情况下不会发生大的突水威胁。本井田是一个与外部水力联系微弱，补给不足的较完整的独立水文地质单元，开采煤层远离地表水体，无充水影响，间接充水岩层“灰岩”，虽然单位涌水量较大，局部在断层处有煤层对接的可能性，但若留好煤柱，远离断层，一般是不会突水的。该矿井的水文地质及工程地质条件属中等类型。矿井预计正常涌水量1182m3/h，最大涌水量1917
7、m3/h。1.3 煤层及其特征1.3.1 煤层情况及煤质井田内可采煤层4层，其中：二2煤层全区可采，赋存于山西组中部，至上部K4标志层平均距离52.02m，距下部K3标志层(L11灰岩)顶平均49.29m，层位稳定，是本井田主要可采煤层。煤层厚0.807.68m，平均厚2.95m，结构简单；三煤组位于下石盒子组中下部，下距二2煤层79.18m，上距K3标志层底29.76m。其中：三1煤层位于三煤组下部，为大部可采煤层，煤厚0.802.03m，平均1.16m；三22煤赋存于三煤组中下部，为可采煤层，煤层厚0.802.80m，平均1.56m；三4煤赋存于三煤组中上部，为大部分可采煤层，厚0.813
8、.55m，平均厚1.46m。二2煤属低灰，特低硫、磷，高发热量，易选的优质无烟煤。三1煤层以富灰为主，特低硫、磷，中等发热量，中等可选性的无烟煤。三22和三4煤层为中灰，特低硫、磷，中等发热量，中等可选性的无烟煤。各可采煤层中贫煤数量较少，除发热量稍高于无烟煤外，其他特征与无烟煤相似。1.3.2 瓦斯、煤尘 井田内各煤层中沼气含量一般小于0.5cm3/g，属低沼气矿井。各煤层均无煤尘爆炸危险，均属不自燃发火煤层。1.4 矿区简况1.4.1 工业简况永夏矿区面积为1150km2，其中含煤面积716 km2。全区探明储量2556Mt，其中精查储量1476Mt。全矿区有统配矿井4对(车集、陈四楼、城
9、郊、新桥)，地方矿井3对(葛店、新庄、刘河)，总规划能力为10.05Mt。本区地处黄淮冲积平原东部，土地肥沃，人口稠密，在井田范围内有大小村庄179个，约12437户，居民约53954人，平均每平方公里约70户，区内人均耕地面积不到1.5亩。1.4.2 水电供应情况 供电电源双回路均来自矿区自备电厂，电压为110kv，自备电厂装机容量为75000kw，一期工程装机容量25000kw，目前已正式发电。二期工程已设计完毕。本矿区选择的水源为新生界第三层新统松散层含水，其含水量大，含水砂层厚平均水质符合要求。另外井下排水经处理后；也可作为消防洒水和选煤厂洗煤等供水源。1.4.3 建材及劳动力来源 建
10、筑材料砖瓦石子和料石均可就地供应，钢材木材和水泥等物资可经公路及铁路直接运至矿井工业场地。本矿区劳动力主要来自矿区各转产工程队，其余也有一部分为民工。2 矿井的开拓与开采2.1 矿井开拓2.1.1 井田界限与矿井储量按照城郊矿井精查地质报告所提供井田范围为：北部及东部以06勘探线，F3，F6断层以及0222与1001孔的连线为界；南部及西部以F20，F7，F2断层为界，东部以煤层露头及F1断层为界，井田南北长12km，东西宽11km，面积103km2。井田地质储量为750.78Mt，设计利用储量为725.76Mt，可采储量为402.29Mt，其中第一水平188.30Mt，第二水平213.99M
11、t。2.1.2 矿井年产量、服务年限以及矿井工作制度城郊矿井年生产能力为2.4Mt/a，矿井服务年限118.2年，其中第一水平56.7年，第二水平61.5年。矿井设计年工作日300天，每天三班作业，其中两班生产，一班准备，每班8小时，每天净提升时间14小时。2.1.3 开拓方式该井田为全隐蔽式煤田，煤系地层被巨厚的新生界松散沉积层所覆盖，可采煤层多，埋藏深，倾角一般较缓，且第四系冲积层含水丰富，故采用立井、二水平、上下山开拓方式。主、副井口位于2104孔附近，广场东邻大清沟，北沿宝塔路，西南紧靠县城。地面自然标高+32.6m，覆盖层厚度319m。第一水平标高-505m，井底车场位于二2煤层底板
12、，初期移交东112和北112两个采区，初期风井设在城北3117孔附近，与副井形成中央分列式通风系统。矿井开拓图详见图2-1。图2-1 城郊矿井开拓系统图2.1.4 煤层分组及煤层开采顺序井田内主要可采煤四层：二2煤层、三1煤层、三22煤层、三4煤层，其中三1煤层、三22煤层、三4煤层统称为三煤组。采区开采顺序按照先近后远的原则，采取前进式开采。根据二2煤层和三煤组赋存情况及相互关系，设计采用“上行”开采，即矿井投产初期，首先开采位于三煤组下部的二2煤层。单水平开采，同时开采东北两翼。2.2 矿井开采2.2.1 采区划分及开采次序全井田两个煤组供划分为个41采区。其中二2煤一水平划分为12个采区
13、，二水平划分为10个采区；三煤组一水平划分为10个采区，二水平划分为9个采区。除个别采区和蒋阁向斜内各采区因倾角较大需要用走向长壁开采外，大部分为倾斜长壁开采。二煤组为单一煤层开采，采区布置简单，三煤组的三层煤采用联合布置方式。2.2.2 采区巷道布置方式矿井初期开采单一中厚煤层采区，在满足通风、运输的前提下，采区准备巷道一般布置两条。由于二2煤层顶底板稳定性好，煤层硬度大，因此，采区准备巷道以煤巷为主，尽量少开岩巷。回采巷道采用无煤柱护巷，投产初期暂按沿空送巷布置，生产中可作沿空留巷试验，待大断面沿空留巷技术成熟后，改成沿空留巷布置。2.2.3 工作面数目、长度以及矿井移交标准矿井初期两个投
14、产采区分别位于矿井北翼和东翼。达产时，北112采区有综采工作面一个，为190m；东112采区有综采和普采工作面各一个，长度分别为190m，160m。矿井移交北翼11205综采面，移交产量1.2Mt/a，占矿井总产量的1/2。东翼采区11214综条面，移交产量0.8Mt/a，11209高档普采工作面，移交产量0.4Mt/a。东翼采区总产量占矿井总产量的1/2。3 矿井的生产系统3.1 井下运输系统3.1.1 采煤面煤炭运输系统东翼首采区紧靠井底车场附近，煤炭可直接经采区胶带输送机进入井底煤仓。西翼采区的开采条件差别较大，造成煤炭运量不稳定，并且运输距离远，采用轨道运输方式。北翼采区为矿井的投产采
15、区，距井底车场较近，运输比较集中，采用胶带运输机。因此，采煤面煤炭运输系统为：采煤机采下的煤炭经刮板输送机直接进入东西两翼大巷，大巷采用多点驱动PVC带将煤炭运至井底煤仓。其中，东翼、北翼各布置2台，西翼采用轨道运输。3.1.2 辅助运输系统1. 矸石运输大巷掘进矸石由装岩机装入1.5t固定箱式矿车，组列后由电机车牵引至井底车场，由副井提至地面。从掘进面产生的矸石，用装岩机装入1.5t矸石矿车，由电机车牵引至采区车场。组列后由电机车或齿轨车牵引至井底车场，经井底车场运至副井，用罐笼提至地面，经轨道至矸石山。2. 材料运输井下各工作面所需材料，通过副井下至井底车场，经轨道运输大巷、采区轨道上（下
16、）山运至各采煤（掘进）工作面。3.1.3 主要运输设备1. 运输设备选型城郊矿井主要运输为胶带运输，辅助运输选用1.5t固定式矿车。井下大巷煤炭主运输采用全塑整芯（PVC）阻燃胶带输送机，直线摩擦中间驱动，简称多点驱动胶带机，每翼各布置两条，在平面转角和煤仓处转载，将工作面顺槽来煤运入井底煤仓。架线电机车大巷辅助运输设备选用ZK7-6/550型架线式电机车。初期为2台，其中1台工作，1台备用及检修；后期3台，其中2台工作，1台备用及检修。2. 矿车特征城郊矿井选用矿车规格见表3-1。表3-1 矿车规格特征表名称型号容积(m3)载重(t)外形尺寸(mm)轨距(mm)轴距(mm)质量(kg)长宽高
17、1.5t矿车MG1.7-6B1.71.52400105012006007507603.2 立井提升及装备3.2.1 井筒及用途根据矿井开拓布置，初期共设三个井筒：(1)主井 净直径5.0m，装备一对20t底卸式六绳箕斗（异侧装卸），组合钢罐道。井筒内设动力电缆及通讯信号电缆；担负全井的煤炭提升任务。(2)副井 净直径6.5m，装备一宽一窄1.5t双层四车四绳罐笼、组合钢罐道，设梯子间，井筒内敷设排水管，压风管、洒水管、动力电缆和通讯信号电缆；担负全井的升降人员、提矸下料、进风等任务，并兼作矿井的安全出口。(3)北一风井 净直径5.0m，装备密闭梯子间。主要用于回风，并兼作矿井的安全出口。3.2
18、.2 井筒特征城郊矿矿井井筒特征见表3-2。表3-2 井筒特征表名 称主 井副 井北一风井井筒净径（m）5.4 / 5.07.0 / 6.55.4 / 5.0井筒净断面（m2）22.9/19.638.5/33.222.9/19.6井筒总深（m）539.6565.6436掘进断面（m2）冻结段43.6/48.470.1/76.239.6基岩段25.543.0井壁厚度（m）冻结段1.00/1.51.20/1.600.55/0.75基岩段0.350.45支护材料冻结段钢筋混凝土钢筋混凝土钢筋混凝土基岩段素混凝土素混凝土3.3 提升系统3.3.1 提升方式及设备城郊矿井采用一对立井装备提升设备。主井提
19、升容器采用JGY/5型20t箕斗，提升设备选用一套JKM-3.56()型塔式多绳提升机。根据提升荷载，提升钢丝绳选用6根34.5ZAB6V37S+FC型三角股镀锌钢丝绳。副井采用1.5t矿车双层四车多绳宽、窄罐笼各一个，罐笼质量（包括悬挂装置）15590kg，加配重1210kg，总计16800kg。提升设备采用JKMD-3.54()C型落地多绳提升机一台。提升时双层提矸，单层升降人员。主副井均采用井架提升，主副井提升系统见表3-3。表 3-3 主副井提升特征表项 目主 井副 井提升机型号JKM-3.56()JKMD-3.54()C电动机型号TDBS-2700-12ZD-215/60型直流直联提
20、升容器一对JGY/5 20t箕斗1.5t矿车双层四车多绳宽窄罐笼各一个主导轮或天轮直径（mm）35003500井架全高m53.2029.503.3.2 井架特征1. 主井井架井架上、下天轮标高分别为53.2m和48.2m，井架为落地式多绳提升钢井架，主要由立架和斜架两大部分组成，立架为钢桁架，斜架为钢板焊接而成的封闭箱型结构。2. 副井井架井架上下天轮标高分别为29.5m和24.5m，井架结构类型同主井。3.4 井底车场及硐室3.4.1 井底车场形式及调车方式根据井筒与轨道运输石门的相对位置及进出车方位的要求，车场形式采用单环立式。副井空重车线长度各取1.5列车（每列17辆），在空车线一侧并列
21、布置能容纳材料（设备）车线。北翼：电机车牵引列车驶入调车线，机车摘绕到列车尾部，将列车顶入副井重车线。机车经回车线至副井空车线，挂钩后牵引列车返回北翼。东翼：机车牵引列车进入车场，当列车尾部过完4号道岔即换向顶列车至调车线，机车摘钩绕至列车尾部，将列车顶入副井重车线，机车经回车线至副井车线，挂钩后牵引列车返回东翼。城郊矿井底车场见图3-1。图31 城郊矿井底车场示意图3.4.2 井底车场硐室1. 主井系统(1)箕斗装载硐室 位置在-505m水平以上，围岩自上而下为粉砂岩、中粒砂岩，较稳定。在此布置箕斗装载硐室的优点是：能充分利用大巷胶带运输的有利条件，使两翼煤炭直接进入井底煤仓。(2)装载胶带
22、机巷 该巷净宽6.2m，净高4.0m，支护选择断面为半圆拱形。(3)井底煤仓 城郊矿井设有两个煤仓，位于铝质泥岩、砂质泥岩、粉砂岩及中粒砂岩中。煤仓形式为圆形立仓，净直径为7.0m，高31m，每个煤仓掘进体积为1565m3，采用反井法施工。(4)配煤胶带机巷 内设一台可逆胶带输运机，围岩为岩性稳定的粉砂岩，采用直墙半圆拱断面。(5)主井井底清撒巷道 内设两台刮板输送机，清理撒煤方式采用在井底设漏房和闸门，将散煤放入矿车的方式。2. 副井系统(1)副井马头门 连接处采用双面斜顶式。(2)水仓 设有主副水仓，水仓净断面面积为8.7m，长度970m，设计水仓净体积为8439m3。水仓沉淀物采用Z-1
23、7型水仓清理机清理，装入矿车，由绞车上提外运。(3)主变电所与主排水泵房 主变电所和主排水泵房设在副井重、空车线一侧，联合布置。(4)管子道 内设排水管和轨道，轨道作为紧急提升之用。3. 其它硐室城郊矿井井底车场设有等候室、保健站、工具保管室、医疗室、调度室、消防材料库以及机车修理间、水闸门硐室、爆破材料库等硐室。3.4.3 井底车场工程量表城郊矿井底车场工程量见表3-4。表3-4 井底车场工程量汇总表名称长度（m）体积（m3）备 注巷道1404.422332含排水系统及供电系统工程量硐室1266.724434总计2671.1367663.5 矿井辅助生产系统3.5.1 通风1. 通风方式和通
24、风系统本矿井采用抽出式通风方式。新鲜空气由副井送达井下，乏风由风井排至地面。矿井初期通风系统采用为中央分列式，即开一个风井，井口位于城北3117孔附近，担负矿井第一水平初期东、北两翼的回风。后期在北翼、西翼和东翼分别开北二风井、西风井和东风井，形成分区式通风系统。通风容易时，最大负压为2550Pa，最小负压为2318Pa，通风困难时期最大负压值为3481Pa。由于掘进巷道送风距离长，掘进断面大，为有效地冲淡并排除掘进产生的有害气体和矿尘，所有掘进工作面均采用局部扇风机配合湿式除尘机进行通风。2. 扇风机选型及返风装置井下通风设施比较简单，主要采用风门控制风流，用调节风门控制风量。防止漏风主要采
25、区加强通风管理，提高通风构筑物的制作和安装质量并定期进行漏风测定。本矿井选用GAF26.6-15.8-1型轴流式风机，配备TD118/49-6型同步电机，10kV，1000kW，1000r/min。3.5.2 压风在工业广场内设置集中压风机站，内设三台L5.5-40/8型空压机，二台工作，一台检修。配TDK299/30-10型同步电动机，10kV，250kW。压气量为74m3/min。3.5.3 排水1. 水泵及排水管路矿井正常涌水量为1182m3/h，最大为1917m3/h。本矿井在副井底-505m水平建立主排水泵房及排水系统，将矿井全部涌水直接排至地面。选用7台D580-609型离心水泵，
26、三台工作，三台备用，一台检修，水泵配套电机功率1250kw。排水管敷设三趟42616mm缝钢管，工作二趟，一趟备用。排水管经泵房，管子道沿副井筒敷设，井筒内管路用带座弯头和直管座支撑，用U形管卡导向紧固在管子梁上。2. 井底水窝排水设备副井井窝涌水量15m3/h，排水高度21m，采用QSKB260-25/30型潜水电泵二台，一台工作，一台备用。排水管选用102mm钢丝橡胶管，把水排至车场水沟。3. 水仓设有主副水仓，水仓净断面积为8.7m2，长度970m，设计水仓净体积为8439m3。3.5.4 供电、照明、信号系统1. 供电系统本矿井电源引自矿区热电厂110kV枢纽变电站，主变压器容量310
27、MVA。井下自永久变电所引八趟电缆经副井到井下中央变电所，建井期间各采区及其它用电部门的用电均引自中央变电所。2. 照明系统井下照明电由配电站供给，固定照明电压一律为127V，照明灯具选用MBH119127型防爆节能荧光灯。3. 信号系统通讯电缆经主副井分别下到井底，通过联络电缆连接后，沿巷道壁敷设到各电话用户处，井下所有电话均为防爆型。选用KJTXSX-1型煤矿井筒通讯手工信号装置，KVV41.5信号电缆，HUVV-50.79通讯电缆。3.6 安全措施3.6.1 防水的安全措施1) 加强水文资料的分析，研究和整理工作，对可能突水部位作出及时预报；2) 在施工中过断层时，应加强探放水工作，做到
28、“有疑必探，先探后掘”；3) 要井筒穿过砂层含水层时，可采用注浆堵水工艺。4) 由于砂层含水层距上部第三系地层较近，故采用主副井冻结施工时，采用差异法冻结方式；3.6.2 防火的安全措施1) 严格杜绝或控制井下产生或使用明火；2) 当井下必须使用电焊、气焊、喷灯等明火作业时，必须制定切实可行的安全措施； 3) 施工进入第三期前应建成井下消防器材库，贮备灭火材料与工具，并定期检查、维护、更换。3.6.3 防止沼气煤尘爆炸的安全措施1) 防止沼气积聚。在建井期间，根据具体的情况选择合理的通风系统，避免循环通风；2) 防止沼气引燃和爆炸。严禁携带烟草及点火工具下井，严禁井下有明火和灼热的金属丝出现；
29、3) 在施工中采用湿式打眼，严禁干打眼；4) 放炮后、装载前喷雾洒水。4 地面工业广场及民用建筑一、主井生产系统用20t箕斗将煤炭提升到地面后，经铁路篦子卸入箕斗受煤仓，受煤仓下安装两台往返式给煤机，将原煤给至带式输送机运往选煤厂准备车间，选出的煤分层次装车外运。二、 副井生产系统副井井口设有销齿操车机，液压缓冲阻车器，摆渡车等设备。进罐矿车经操车机，阻车器，摇台入罐，出罐矿车经摆渡车摆入出车道，再由操车机输送到矸石车或材料车线上。井口房设有起吊长材料设备。矿井设临时排矸砀，采用起山排矸石方式，排矸场存矸量为6年的矸石量。用副井罐笼将装载矸石的1.5t矿车提至地面，用内燃机车送至矸石山翻卸。三
30、、 矿井机电设备修理车间矿井修理车间仅承担矿井及选煤厂机电设备的日常检修和维护，并承担矿车、风镐、风钻及拱形支架等简易、低值、易耗设备修理。与矿井机电设备修理车间联合布置矿井综采设备中转库，其主要任务是临时存放由矿区租赁站供给的综采支架及矿井工作面搬家时需升井修理的综采设备。四、 坑木加工房依据矿区总体规划，矿井坑木由矿区总坑木厂供应成材，矿井坑木加工房只承担矿井部分坑木材料的改制加工工作。矿井修理间，综采周转库、材料供应站、木工房、材料露天堆场等集中布置在副井以内，通过窄轨铁路与副井相连。五、 工业广场占地建筑物工程量工业场地主要经济指标见表4-1。表4-1 工业场地主要经济指标表序 号名 称单 位指 标1行政、公共建筑物总面积m2129232主副井公用建筑面积m246663工业大临建筑面积m23263其中：砖木结构m23033砖混结构m22304棚m23605料 场m28006道 路m1707水 沟m8008水 池m2909福利大临建筑面积m2343其中：砖木结构m2301砖混结构m24210可利用永久建筑面积m2106011居住区建筑总面积m210983012工业场地
