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毕业设计说明书终稿11111摘 要设计矿井为吴桂山煤矿1.2mt/a新井设计，共有11层可采煤层，平均总厚度为29.08m。设计井田的可采储量为12617.7万t，服务年限为60.9a。划分一个水平，上下山开采。井田走向长7.0km，倾斜长4.0km，煤层平均倾角15，属于缓倾斜煤层。本设计矿井采用双立井的开拓，集中大巷布置方式。共划分4个采区，其中首带区为111采区，布置两个工作面同时生产。开采工艺为轻型放顶煤开采，大巷采用胶带输送机运煤。年工作日为300d，采用“三八”工作制，工作面长为1600m，截深0.6m，班进二刀，放煤一次。提升设备为主井采用箕斗提升，副井采用罐笼提升。由于井田走向较长，且为缓倾斜煤层，以及煤层地质条件等因素影响，决定本井田内全部采用走向长壁采煤法开采。关键词:吴桂山煤矿，采煤工艺，走向长壁，轻型放顶煤abstractthe task of this design is to construct a 1.2million tons new shaft for wuguiqiao administration.this mine has 11 minable coal seam.and its average thickness is 29.08 meters.designed field of minable capacity is 12.6177 million tons. it can adapt for 60.9years, and is divided into one levels,up and down hill mining. average alignment in farmland in well lengthways 7.0km, average slant lengthways 4.0km average, rake angle in coal seam 15, belong to the assuasive slant coal seam.this mine shaft is applied to double vertical shaft; layout of concentrated tunnel development method; the coalfield turns to is divided into totally 8 ming pit, thereinto the first ming pit is 111,there are two working face in this pit. technics of this desigin is lighted discharge of top coal. this mine works 300 days every year. adapt “three-eight” work system, the length of work face is 160 meters and the depth of coal mining machine is 0.6meters, and times of every team is two,discharge of toping coal once one day.because the coalfield lengthways is bigger, and incline of the coal seam is assuasive, and coal seam geology conditionetc. factor effects, deciding this well farmland inside the complete adoption lengthways development.key words: wuguishan coal mine,the technology of coal mining,lengthways development,lighted discharge of top coal1目 录摘 要iabstractii前 言11 开采设计依据及内容21.1设计依据21.2 设计内容22 矿区概述及井田地质特征32.1矿区概述32.2井田地质特征32.3煤层特征83 井田境界和储量133.1井田境界133.2矿井工业储量133.3矿井可采储量134 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限174.1矿井工作制度174.2生产能力及服务年限175 井田开拓185.1井田开拓的基本问题185.2矿井基本巷道226 准备方式采区巷道布置296.1煤层的地质特征296.2采区巷道布置及生产系统296.3采区车场327 采煤方法367.1采煤工艺方式367.2回采巷道布置488 井下运输508.1概述508.2采区运输设备508.3大巷运输设备的选择538.4矿井辅助运输559 矿井提升569.1概述569.2主副井提升系统5610矿井通风及安全技术5910.1矿井通风系统的选择5910.2采区及全矿风量计算6110.3矿井通风阻力计算6710.4通风机设备选型7110.5防止特殊灾害的安全措施7211矿井排水7611.1概述7611.2排水设备7611.3矿井水害防治7812矿山技术经济81参考文献83谢 辞84前 言吴桂山井田位于驻马店市确山县古城乡，井田中心西距京广铁路马庄车站6km，北距驻马店市12km。该矿属驻马店市引资建设的一个矿井。郑州设计院曾于1976年8月提出矿井设计方案，报省计委审查后，于1978年元月批准并以予革计基字（78）第12号下达了关于吴桂山煤矿设计任务书的批复。由于资金短缺，停建至今。驻马店市位于予南严重缺煤地区，没有煤矿。近期驻马店市已新建和拟建电厂、水泥厂、化肥厂等多座，急需大量煤炭。长期以来工业和民用煤全部依靠外运，煤价昂贵，开发该矿无疑会对该市经济发展有重大积极作用。1 开采设计依据及内容1.1设计依据1.1.1 相关文件（1）予革计基字（78）第12号文关于吴桂山煤矿设计任务书的批复；（2）2003年3月河南省地质矿产勘查开发局第三地质调查队提交的河南省确山煤田吴桂山井田资源储量核查报告和2003年3月省国土资源厅予国土资认储字【2003】07号对该报告的矿产资源储量认定书；（3）1976年省地质局8队提交的吴桂山井田地质勘探精查地质报告；（4）驻马店市吴桂山煤矿有限公司提供的设计委托书；（5）予国资采划字【2003】10号文河南省国土资源厅划定矿区范围批复；（6）供电协议书。（7）河南省发展计划委员会预计基础【2003】2188号关于驻马店市吴桂山煤矿有限公司吴桂山煤矿可行性研究报告的批复。(8)河南省煤炭工业局予煤规【2003】609号关于报送驻马店市吴桂山煤矿有限公司吴桂山煤矿可行性研究报告意见的函。1.1.2 相关资料（1）采矿工程设计手册；（2）现有设备和系统有关资料；（3）矿井相关图纸资料。1.2 设计内容根据驻马店市吴桂山煤矿设计的地质条件和煤层赋存状况，本着工程量少、投资小、工期短、见效快，既符合当前实际，又符合长远发展要求的原则，提出合理和优化的开发方案，本次设计煤层为二21煤层。2 矿区概述及井田地质特征2.1矿区概述2.1.1井田位置与交通吴桂山井田位于驻马店市确山县古城乡境内，井田中心西距京广铁路马庄站6km、至107国道7km，均有公路相接；交通十分便利。2.1.2地形地貌及气候条件井田地处华北冲积平原南缘，地形平坦，地势西高东低，标高68-82m。井田往南1015km为贯山、金牛山等低山丘陵，呈北西南东向分布，标高230284m，属伏牛山脉大乐山东延余脉。本区气候属暖湿带大陆性气候，全年绝对温差悬殊。蒸发量大于降雨量。七月平均气温27.7，极值41.9（1966年7月19日），一月份平均气温1.2，极值-17.4（1969年2月5日），年平均气温14.8。年降雨量多集中在六、七、八月间。七月份降雨量最大，平均193mm。十二月份降雨量最小，平均12mm。历年平均总降雨量939.4mm。1975年8月上旬，本地区发生了历史罕见的特大洪水，五天连续降雨量达427mm。风向以北北东频度最大，十一月至次年三月平均风速最大，一般3m/s以上。历年最大极端风速为25m/s。常年冻结期及降雪期分别从十一月中旬至次年三月中旬，日积雪最厚达18cm（1964年2月9日）。2.1.3地表水系及主要河流流经确山煤田的主要河流为泥河和沙河，发源于确山县西大乐山，于吴桂山东汇合，向东于小湾西边入臻头河，向东北于汝南县东南之沙口注入汝河。二河均系季节性河流，最大流量140m3/s，最小流量0.09m3/s，最高洪水位可达海拔70m。2.2井田地质特征2.2.1井田勘探及煤系地层1958年1976年6月先后由原中南煤田地质局106队和河南省地质局8队进行普查和精查勘探，并提交了精查地质报告，该报告于1976年8月由省地质局矿产储量委员会以（76）予地储决字第2号文批准。2003年3月河南省地质矿产勘查开发局第三地质调查队提交了河南省确山煤田吴桂山井田资源储量核查报告，该核查报告于2003年3月省国土资源厅以予国土资认储字【2003】07号予以批准。井田东部地层走向近东西向，西部转为北西向。倾向北东，倾角1025，一般15左右。自西南向东北，地层由老到新。含煤地层为石炭系、二叠系，与上覆第三系为角度不整合接触，与下伏奥陶系中统为平行不整合接触。奥陶系中统为煤系基盘，厚约230m，岩性为深灰色致密厚层灰岩夹浅灰色白云质灰岩。含煤地层由老到新分述如下：(一)石炭系（c）为海陆交互相沉积，厚29.3972.02m。1、中统（c2）本溪组（c2b）为杂色铝土质泥岩、薄层砂质泥岩和细砂岩，含结核状及稀疏分布的黄铁矿。层厚2-10m，一般4-6m。2、上统（c3）太原组（c3t）为灰色厚层致密灰岩，含一2、一3、一5、一6、一7煤层，单层厚0.15-1.24m，仅一5、一6、一7局部零星可采。本组共含六层灰岩，单层厚0.40-18.10m。下部二层为灰至灰白色厚层致密状生物灰岩。中上部为三层深灰色薄层灰岩。顶部为深灰色厚层致密灰岩，厚0-16m，一般8-12m。（二）二叠系（p）为一套陆相含煤碎屑岩沉积，整合于石炭系之上，平均厚367m。自下而上分述如下：1、下统山西组（p1sh）：下部由浅灰色钙质砂岩、深灰色砂质泥岩、浅灰色铝土质泥岩和泥岩等组成。含二煤段煤四层，其中二0、二3煤层均不可采，二21、二22煤层为主要可采煤层。二22煤层顶底板常可见黄铁矿和菱铁矿结核。钙质砂岩以下至上石统顶部灰岩，钙质成分逐渐增高，有时相变为砂质灰岩。厚18.50-41.94m，一般30m左右。中部为深灰色薄层状中细粒长石石英砂岩，夹粉砂岩、薄层砂质泥岩（相当于大占砂岩段）。厚1.90-22.77m，一般9m左右。底部距二22煤层3-5m，有时为二22煤层的直接顶板。上部为黑色砂质泥岩、细砂岩（相当于香炭砂岩段）。层厚1.28-32.90m，含二4煤层，厚0.10-2.85m。顶部为深色粉砂岩、砂质泥岩、中粗粒石英砂岩及长石石英砂岩组成。厚12.19-75.33m，一般60m左右。含较多植物化石。下石盒子组（p1x）：底部为暗紫色、黄褐色、浅灰色厚层状中粗粒长石石英砂岩或石英砂岩（相当于豫西的砂锅窑砂岩），厚7.40-29.32m，一般14-17m。紫斑泥岩中偶夹细砂岩，厚8.50-41.97m，一般2-30m。以上两层岩性特征明显、层位稳定，为本井田的主要标志层。中部由浅灰色中细粒砂岩、灰色砂质泥岩、灰黑色泥岩组成。含三、四煤段十三层，主要可采煤层三层。煤层及其顶底板中含黄铁矿。上部及顶部由浅灰色薄厚层状中细粒石英砂岩、深灰色粉砂岩、砂质泥岩和泥岩组成，含五、六煤段十层，主要可采煤层二层。煤层及其顶底板中含黄铁矿。（三）第三系底部为砾石层及胶结不好的砾岩，中、上部为杂色粘土夹钙质层，厚120385m。（四）第四系广布于山前平原，为黄褐色亚粘土，底部一般为1020m厚的流砂砾石层，总厚60120m。其地质综合柱状图如图2-1所示。矿井各地层如表2.1所示。图2-1 地质综合柱状图表2.1 矿井地层一览表地质年代岩层总厚度/m岩层组成及特征各煤层数及厚度备注代纪世第四系60120黄褐色亚粘土底部一般为1020m厚的流砂砾石层第三系120385底部为砾石层及胶结不好的砾岩，中、上部为杂色粘土夹钙质层续表2-2-1地质年代岩层总厚度/m岩层组成及特征各煤层数及厚度备注代纪世二叠系(p)367陆相含煤碎屑岩沉积，整合于石炭系之上含二煤段煤四层，三、四煤段十三层，石炭系（c）29.3972.02海陆交互相沉积含一2、一3、一5、一6、一7煤层，单层厚0.15-1.24m仅一5、一6、一7局部零星可采2.2.2区域地质构造井田构造以断裂为主，褶皱不太发育。（1）褶皱井田总的褶皱形态由一宽缓的单斜层及属于次一级构造的柳园短轴向斜所组成。以ck19、ck11、102-8、104-6、105-3、34-4钻孔的连线为界，以南为单斜构造，以北为向斜构造。单斜构造约占井田面积的五分之四。倾角5-12，一般8-10。柳园向斜位于井田北侧柳园一带，东西长3公里，南北宽1.2公里，约占井田面积的五分之一。向斜分布范围，恰为井田煤系地层最厚、各组煤层保存最完全的地段。（2）断裂井田内断裂构造的形成时期属燕山期和喜山期。以北北东和北东东向为主，北西和近东西向次之。已查明的有八条：f8、f9、f16、f17、f18、f19、等断层（见表2.2）它们将井田分割城数块。2.2.4井田水文地质特征1.矿井涌水量预测原地质报告采用群孔抽水试验最大降深时，走向与倾向渗透系数的几何平均值所计算的矿井涌水量为67321m3/d（2805m3/h）；采用疏干范围内各钻孔渗透系数加权平均值所计算的矿井涌水量为30808m3/d（1283m3/h）。核查地质报告仅计算一个矿井涌水量67321m3/d。表2.2 断层特征表断层号性质产状长度（km）落差（m）时代走向倾向及倾角f8正断层7580se7785井田内延长3700200280燕山期f17正断层78se7521002434f18正断层60se7525002535f9正断层19nw7513004050f19逆断层290320sw75井田内延长4500100原系燕山期正断层，喜山期复活为逆断层f16逆断层10se8523006070喜山末期以上数值都未说明矿井正常和最大涌水量，设计暂按矿井正常涌水量1283m3/h，最大涌水量2805m3/h取值。2.水文地质类型三六煤段水位地质条件为简单。二煤段水文地质条件属复杂类型，属第三类第二亚类底板进水为主的岩溶充水矿床。2.3煤层特征2.3.1煤层埋藏条件吴桂山井田煤层走向近东西向，西部转为北西向。倾向北东，倾角1025，一般15 左右。煤层在井田西南及南部露头深度为-200m左右，而在东南方向露头深度为-200-300m。2.3.2煤层群特征及煤层围岩性质本井田已查明35层煤，参与储量计算的可采煤层11层，其中局部可采煤层4层，主要可采的二21、二22、四1、四3、四5、五3、五5等七层煤均属稳定或较稳定煤层。煤层埋深303-816m，赋存标高一般为-200-700m。可采煤层平均厚度1.01-3.48m，结构简单单一。主要可采煤层分布特征见表2.3。表2.3 吴桂山井田可采煤层分布特征一览表煤层号见煤工程数（个）煤层位置规模（m）煤层顶底板岩性（）煤类平面标高（m）长宽度两极一般平均五58110-105线-300-5003000400-900800750中粒砂岩砂质泥岩wy、pm、rn、fm五313110-105线-300-5503000500-1000850800泥岩砂质泥岩pm、qm四51436-34线-300-5503600450-1200750700砂质泥岩细砂岩pm、qm四31830-107线-300-5504400500-150010001000泥岩、砂质泥岩泥岩、砂质泥岩pm、wy、qm四12136-105线-60025032501700-250013501100细砂岩砂质泥岩fm、pm、qm二2138100-112线-250-55048001000-170015001500正（钠）长斑岩泥岩、砂质泥岩wy、pm、rn二2249111-112线-200-7006000800-240020002000泥岩、砂质泥岩正（钠）长斑岩wy、pm、sm二21与二22煤层分布面积广，平均厚度较大，为本井田最主要的可采煤层。二21煤层厚度0.20-8.47m，平均4.80m，煤层厚薄均匀，底板多为泥岩或砂质泥岩，煤层结构普遍单一。二22煤层厚0.40-8.00m，平均2.97m，井田边部及岩浆岩影响地段煤层局部缺失，井田中部大范围内厚度变化不大，煤层结构普遍单一，个别见煤点具1-3层薄层夹矸。煤层顶板多为泥岩及砂质泥岩，局部与大占砂岩直接接触。由于岩浆岩侵入，使本为单一的二2独立煤层分为二21及二22两个分煤层。局部侵入煤层顶板时缺失二22、侵入煤层底板时缺失二21。100线以西及ck55孔未见岩浆岩侵入的地段呈独立煤层。侵入煤层的正（钠）长斑岩厚2.27-15.62m，平均7.23，呈似层状顺煤层中间侵入。二21煤层与上石炭统顶部灰岩之间相距7-21.5m，平均11.05m。四3煤层：为本井田最稳定的主要可采煤层。该煤层距上石炭统顶部灰岩170-192m，距二22煤层顶板141-168m，距砂锅窑岩底板84-100m，距其上的五4煤层顶板70-85m，下距相邻的四2煤层间距为1.35-13.76m，一般5m左右。煤层厚0.40-4.92m，一般在3.5m以上，平均3.23m。煤层顶底板均为泥岩及砂质泥岩。煤层结构非常简单。五3、五4煤层：为本井田主要可采煤层之一，也是进行三六煤段对比的重要标志层。101线至110线，五3煤层直接与四8煤层相邻，间距13.5-25.5m，平均19.8m，在102线至105线直接与五2煤层相邻，间距3.72-8.93m，平均5.32m，104线以西，本为单一厚煤层，由于其间被岩浆岩正（钠）长斑岩顺层侵入而分为五3、五4两个分层，上下煤层厚度呈互为消长关系。在无岩浆岩侵入的地段，则以单一厚煤层出现。105线因泥岩夹矸而分为五3与五4两个煤分层。 五3与五4之间距0.54-5.21m，平均2.20m。分煤层厚度为：五30.55-3.70m，平均2.01m；五40.35-3.25m，平均1.63m；五3煤层底板多为砂质泥岩；五4煤层顶板多为泥岩。分煤层的结构简单，厚度较稳定。2.3.3煤的特征1.煤质及其特征本井田煤层，从煤质种类来看，以贫煤及无烟煤为主，分别占总储量的39.85及36.19，弱粘结煤占8.58，焦煤6.04，气煤次之，占5.56，瘦煤3.73。无烟煤主要分布于二21及二22煤层，此外，五5煤层亦有少量无烟煤；三、四煤段各煤层主要为贫煤及焦煤；三煤段的中、下部各煤层及五3煤层有部分气煤；弱粘结煤主要在二21煤层中，二4、三1、四2、六2、六3煤层也有少量分布；瘦煤仅见于二22煤层。各煤层不同煤质种类的分布情况见表2.5。表2.5 各煤层不同煤质种类分布情况一览表煤质种类煤层号分布情况备注无烟煤wy二21108线以西，f24断层以北二22101线以东五5井田北界（f8断层）南侧附近贫煤ps三、四104线以西，f16断层以东三1无贫煤二21f24断层西段南北两侧二22f16断层东侧及f24断层西段北侧焦煤jm五5、六1102线以东五1、三1、三2104线以东四5104线煤层露头附近四4102线以东及f16断层以西四3104线至105线间及f16断层以西四2104线至34线间及f16断层以西四1104线以东及f20断层以西四7、二4f20断层以西气煤qm四1、四2、四4余庄附近 四3、四5余庄柳园附近四2余庄以东四1余庄西侧，f19断层附近五3104线附近及其以东煤层号分布情况煤层号分布情况弱粘结煤rn六3、六2柳园以东四2宋庄附近二4105线以东三1105线以西（105线至北工地间）二21107线以东瘦煤sm二22f16断层以西本矿开采11层煤，主采煤层为二12、二22、四1、四3、四5、五3、五5煤层，局部可采煤层为三1、四7、四8、六1煤层，主采煤层为黑色，褐黑色，玻璃光泽、弱玻璃光泽、油脂光泽，层状构造，条带状及镶嵌状结构，光亮类型为半亮全亮型及暗亮型。煤岩分子以亮煤或镜煤为主，暗煤条带次之，局部见丝炭，镜煤常呈线理状出现，局部可采煤层为黑色，层状构造，不规则条带状结构，局部见线理状结构。光泽类型为亮暗型暗亮型。煤岩分子以镜煤，亮煤为主，暗煤次之。2.煤的用途煤质分析试验结果表明，本井田各煤层的各类煤种均符合动力用煤及民用煤的要求。其中，无烟煤可供作合成氮化肥的原料，焦煤、瘦煤、气煤可作配焦用煤。由于原煤灰分较高，浮煤灰分一般达12左右，原煤含硫量一般12，洗选后，硫分虽有所降低，但部分仍大于1，如作炼焦用煤，应解决洗选问题并与低硫煤配合使用。3.煤的其它特征（1）煤层的瓦斯含量本井田分别于12个钻孔对13个煤层取了瓦斯样。各煤层的瓦斯含量为ch40.011.48ml/g，一般均小于0.20ml/g，按瓦斯分带标准，本井田所有煤层均在瓦斯风化带范围内、及二22煤层属于氮气沼气带，其余各煤层均属于二氧化碳氮气带。本矿井应为低瓦斯矿井。（2）煤尘本井田所采煤尘样经抚顺煤炭研究所试验，绝大多数均具爆炸性，试验结果见表2.6。（3）据井检孔二2煤煤样化验资料，二2煤层自燃等级为ii级，属自燃煤层。自燃发火期暂按6个月处理。表2.6 煤尘试验结果表样号取样钻孔号煤层号爆炸性火焰长度（mm）岩粉用量（）01ck9二22没有爆炸性02ck9二21有爆炸性103503ck15六4微爆202504ck15四4微爆101505ck23二21有爆炸性06ck23二21有爆炸性3 井田境界和储量3.1井田境界根据豫国资采划字200310号文河南省国土资源厅划定矿区范围批复，矿区范围由以下11个拐点圈定，开采深度-200m-700m.。吴桂山矿井井田范围西起朱庄窑场，东至张教庄，最长7km；南起付庄、吴桂山，北至杜庄，最宽3km，井田面积15.42km。井田拐点坐标如表3.1所示：表3.1 井田范围拐点坐标表序号x纬距y经距序号x纬距y经距136406703850512063639960385051202364116038507300736410143850949733641138385087448363839038511840436378873850863193637095385114005363809038507280103637470385091203.2矿井工业储量吴桂山煤矿目前勘探程度为精查。2003年3月河南省地质矿产勘查开发局第三地质调查队提交了河南省确山煤田吴桂山井田资源储量核查报告，批准地质储量12617.7万t，可采煤层平均厚度1.013.48m。3.3矿井可采储量3.3.1矿井煤柱留设1.井田边界煤柱按照煤矿设计规范的要求，井田边界留设20m煤柱。矿井边界煤柱留设量为：115.7万t。2.井筒及工业场地保护煤柱由于井田面积较大，为减少通风线路长度，可把工业广场布置在井田中央，本着少投入、少占牧场的原则，作到合理规划和优化布置。规划利用工业场地面积为：151.5亩，即：424.5m238m。根据建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程，煤柱留设所使用的参数如下：表土层移动角：=45基岩部分：走向移动角=72下山移动角：=72上山移动角：=72-0.6= 72-0.615=63煤柱留设方法：煤柱设计计算采用垂直断面法。保护煤柱的留设过程，如图3-1所示：图3-1 用垂直断面法确定工业广场下安全煤柱（1）确定受保护面积。如图3-1所示，在开拓平面图上通过建筑物的四个角分别作平行于某煤层走向和倾斜的四条直线得矩形abcd。在矩形的外缘上加上15m宽的维护带，得受保护面积abcd。（2）确定保护煤柱边界。通过受保护面积中心作一沿煤层倾斜方向的倾斜剖面-，在这个剖面上，由维护带的边缘点m1,n1起在表土层以=45画两条保护线，即m1m2，n1n2。然后在基岩中于下山和上山方向按上山移动角=63和下山移动角=72作保护线，与煤层相交得n和k点，则通过n和k的走向线分别为保护煤柱的上部和下部边界。以同样的方法在平行煤层走向的剖面-上，按其走向移动角=72作保护线，求得沿走向的煤柱边界ab和cd，将nk和ab、cd均绘制到平面图上，即得保护煤柱边界abcd。煤柱是一个梯形。（3）煤柱煤量计算工业场地煤柱煤量=梯形面积煤层平均厚度每层平均密度=14477102.31.4=466.2万t3.防水煤柱留设浅部防水安全煤岩柱的目的是，不允许导水裂隙带波及到第三、四系底部含水层。参照建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程（以下简称规程）中有关防水安全煤岩柱留设的规定，当第三四系底部含水层为强或中等含水层，且直接与基岩接触时，防水煤岩柱高度应按导水裂隙带最大高度加上保护层厚度留设。基岩风化带一般含水较弱，故防水煤岩柱高度不另考虑风化带深度。本井田主要煤系地层为一套砂泥岩，属中等坚硬岩石，并且松散层底部无粘性土层。根据规程推荐，导水裂隙带及保护层高度计算采用如下公式：导水裂隙带高度计算公式： (3-1)保护层厚度计算公式： (3-2)防水煤岩柱垂高为： (3-3)式中：m累计采厚，m； a单层采厚,m。设计根据各煤层的不同厚度分别进行了计算，各煤层防水煤岩柱高度分别为4070m不等。11层煤防水煤柱共损失煤炭储量1311.5万吨。4.断层煤柱本井田断层按其导水性可分为三类：第一类，导水断层，主要包括f16、f8、f9、f20等。该类断层错动后，导致石炭系、奥陶系灰岩直接或间接与煤系地层接触，对矿井充水威胁很大。第二类，弱导水断层，包括f17、f18、f24等。断距较小，未造成主要含水层与煤系地层接触，导水性差。第三类，隔水断层，如f19等，为压性结构面，无破碎带，不导水。根据断层的导水性强弱，设计采取了不同的标准来留设断层煤柱。参照类似水文地质条件矿井经验，对于导水断层，按留设1m宽度煤柱承受0.6kg/cm水压考虑；弱导水断层按留设1m宽度煤柱承受0.8kg/cm水压考虑；不导水断层按留设1m宽度煤柱承受1kg/cm水压考虑。全井田8条断层共造成煤炭储量损失944万吨。矿井已留设煤柱总计为3662.2万t。3.3.2矿井可采储量计算求得各种永久煤柱的储量损失后，按下式计算矿井可采储量： z=(zc-p)c (3-4) =(15617.7-2837.4)0.80 =10224.24万t式中：z矿井可采储量，万t； zc矿井工业储量，万t； p各种永久煤柱储量损失之和，万t； c采区回采率，厚煤层不低于0.75；中厚煤层不低于0.80；薄煤层不低于0.85。把矿井储量汇总如表3.1所示。表3.1 矿井储量汇总表煤层名称工业储量/万t永久煤柱损失/万t采区回采率可采储量/万ta+b+c工业场地煤柱境界煤柱防水煤柱断层煤柱合计二21二2215617.7466.2115.71311.59442837.40.8010224.244 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限4.1矿井工作制度矿井年工作日为300天；采用“三八”作业制，两班采煤，一班准备；矿井日净提升时间为14h。4.2生产能力及服务年限影响矿井设计生产能力的主要因素是矿井可供开采的资源量、煤层的开采技术条件等。根据本矿井的可采储量及地质条件，可满足建设一对大型矿井，设计生产能力为120万t， 服务年限按下式计算： (4-1)式中：t矿井服务年限，a； z矿井可采储量t； a矿井年产量，万t/a； k矿井储量备用系数，取k=1.4。=a。考虑到该矿井尚存在可增加的储量部分，因此矿井服务年限符合规范要求。新建矿井及水平服务年限见表4.1。表4.1 矿井及水平服务年限表矿井设计生产能力/(mta-1)矿井设计服务年限/a第一水平设计服务年限/a煤层倾角 0 25煤层倾角 25 45煤层倾角 45 906.0及以上80403.05.070351.22.4603025200.450.9502520155 井田开拓5.1井田开拓的基本问题5.1.1矿井开拓方式井田内五煤组11层可采煤层埋藏在-200-700m水平之间，地表未见露头，被243474m厚的第三、四系地层所覆盖。煤层埋藏深，第三、四系覆盖厚，决定了矿井开拓方式，只能采用立井开拓。5.1.2矿井开拓方案的确定 1.方案确定原则（1）有利于矿井的简化，做到环节简单，系统可靠；（2）有利于环境保护，满足地方环保规划总体要求；（3）尽量缩短准备时间，做到早投入、早受益；（4）满足相关的安全规定、煤矿安全规程以及设计规范的要求。（5）尽可能优化布置，减少工程量，减少工程投资。2.方案的提出为了减少压煤量，在井田中、西、东做了三个方案，分述如下：第一方案：中部一对立井：在102线和104勘探线之间，距35-2孔西北约250m处打一主井，地面井口标高+75m，落底标高-425m，井深500m；据主井井检孔揭露井筒穿第四、三系覆盖层总厚度379m，冻结深度400m，在主井东南75m处打一副井，井口标高+75m，落底标高-425m，包括水窝深度516m，据副井井检孔揭露穿第四、三系覆盖总厚为388m，冻结深度408m。开拓方式为：当两个井筒落到-425m水平二21煤层顶板岩石中，做立式车场和峒室，当水仓、泵房、变电所和防水闸门峒室建成后，再向二21煤层开掘-425m水平胶带机石门和-425m水平轨道石门。开采-450-700标高间的煤层时，采用下山开采，即在-425大巷打轨道下山和运输下山至-720水平，并开掘采区下部车场，布置工作面进行回采。井田工业广场右部的煤层可布置走向长壁工作面进行回采，但由于要通过f17断层，难度较大。井口和广场位置基本处井田中央，东西走向基本相同，在井田南部打一风井做矿井东翼安全出口，井口标高+70m，落底标高-250m井深390m，其中第四、三系覆盖层总厚为330m。冻结深度350m。通风方式副井进风，风井回风的中央边界式通风系统。如图5-1所示。图5-1 方案一开拓系统示意图第二方案：第一水平上山开采时同一方案，开采-450-700标高间的煤层时，在为了节省工程量，在工业广场内开掘两条下山至-700水平，不过此种方式要求下山的支护要求较高，巷道服务年限长，维护量大。通风方式为副井进风，回风井回风的中央边界通风系统。如图5-2所示。图5-2 方案二开拓系统示意图第三方案：-425水平以上煤层开采基本同一方案，所不同的是方案三井底车场形式成卧式对称型，其目的是为开采深部煤层做准备。 开采-425水平以下煤层时，由石门直接下扎打两条下山至-720水平，在下部车场完成后，布置两工作面进行回采。通风方式为副井进风，回风井回风的中央边界式通风系统。这种布置方式的优点是下山巷道短，维护量小。缺点是井底车场工程量大。如图5-3所示。图5-3 方案三开拓系统示意图各方案分析比较表见表5.1，5.2。表5.1 各方案分析比较表 优缺点方案优点缺点方案一1、下山没有布置在工业广场内，维护量较小，支护要求也要低一些。2、煤炭采出率高，资源损失少。1、下山偏离井筒较远，运距比较长。2、工作面走向长度较短，不利于大型综采设备性能的发挥。方案二1、下山靠近井田中央，煤炭运输时转载站少，有利于提高运输效率。2、工作面较长，适合于大型综采设备。1、下山巷道最长，工程量大。2、下山布置在工业广场内，维护量大，成本高。3、广场右侧留有一块三角煤不能回采，资源损失大。续表5.1 优缺点方案优点缺点方案三1.下山巷道最短，工程量少2.煤炭运距小。1.井底车场工程量较大。表5.2 各方案经济比较表方案项目方案一（万元）方案二（万元）方案三（万元）井底车场、石门2217.3 491 10-4=108.85(2217.3+564.65） 491 10-4=136.592798.8 491 10-4=137.42下山1791.6 268 10-4=48.01566.75 268 10-4=41.991333.6 268 10-4=35.74下山运输费用1.2 4000 1.7916 0.56=4815.821.2 4000 2.2173 0.56=6953.451.2 4000 1.3336 0.56=3584.71大巷运输费用1.2 4000 1.0899 0.56=2929.651.2 4000 0.4957 0.56=1332.441.2 4000 0.1366 0.56=367.18巷道维护费(1791.6 35+1089.9 20) 10-4=8.45(2781.95 20+1566.7535) 10-4=11.05(1333.6 35+136.6 20) 10-4=4.94合计7910.778475.524129.99192%205%100%从以上两表分析比较可以看出：方案三具有下山巷道最短，工程量少，煤炭运距小等优点，其后期通风系统可采用副井进风，主井回风的中央并列式通风系统，减少了巷道维护工程量，通风距离大大缩短，所以设计推荐方案三。3.水平标高和大巷位置的确定根据各煤层埋藏条件，二22煤层赋存在-200m水平至-700m水平，煤层倾角缓，垂高500m，经分析认为采用一个水平上下山开采全井田比较合适。设计对-400m、-425m、-450m三个水平进行了分析比较后，水平标高确定为-425m水平合适。其原因是：、根据主井井检孔揭露钻孔深487.85503.35m，其标高为-412.85-428.35m，有一层厚15.5m中细石英砂岩，岩性致密坚硬，主副井落到-425m时，正好是这层砂岩中，副井马头门、主泵房、主变电所、水仓和防水闸门硐室均在较坚硬岩层中，便于巷道维护。钻孔深451.2m标高-392409.25m有一层厚31.15m粉细砂岩，中间夹0.7m厚薄煤层，其煤仓上口、下口和装载硐室均在两层较坚硬粉细砂岩中。也便于支护和维护；如果水平抬高-400m或下放到-450m水平都错过这几层好岩层。4.采区划分及开采顺序由于煤田大部分位于f16断层以东，故把f16断层以东-420水平以上划分为两个采区，即111、121采区，f16断层以西划分为131采区，下山采区总划为141采区。各采区的开采顺序为111121131141。5.井筒位置与坐标主井井筒坐标与工程量：x：3639960.981；y：38508577.968；z上：+75m；z下：-440m；h：515m。副井井筒坐标与工程量：x：3639750.0；y：38508584.434；z上：+75m；z下：-441m；h：516m。回风井：x: 3638000.0； y：38508211.04；z上：+75m；z下：-200；h：275m。5.2矿井基本巷道5.2.1井筒用途、布置及装备根据矿井开拓部署，矿井有主井、副井和风井共三个井筒。主井：净直径5.5m，装备一对9t立井单绳箕斗组合钢罐道，不设梯子间，担负全矿井的煤炭提升任务。副井：净直径6.5m，装备一对3t矿车双层单车罐笼，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。担负全矿井的升降人员、提矸下料、进风等任务，兼作矿井的安全出口。风井：净直径4.0m，负责整个矿井回风。并设置梯子间，作为矿井另一安全出口。主、副井及风井井筒断面如图5-45-6所示。主、副井及风井井筒特征如表5.3所示。5-4 主井井筒断面图5-5 副井井筒断面图5-6 风井井筒断面表5.3 井筒特征表序号名 称单位主井副井风井1井口坐标纬距xm3639960.9813639750.03638000.0经距ym38508577.96838508584.43438508211.042井口标高m+75.0+75.0+75.03井筒深度m5005002754井筒直径净m6.06.54.0掘进冻结段m7.88.05.3基岩段m6.67.14.65井筒断面净m228.2633.1712.56掘进冻结段m247.7650.2422.05基岩段m234.1939.5716.616支护形式混凝土砌碹7第三、四系覆盖层厚度m3803883008冻结深度m4004083009井筒装备一对9t箕斗一对3t罐笼5.2.2井底车场1.井底车场形式的选择本矿井设计生产能力为1.20mt，属大型矿井，故煤的运输采用皮带运输，这不仅使运输效率大大提高，同时也使井底车场调车大为简化，而且皮带运输具有运量大、抗干扰性强、运输连续等优点。综合以上特点，本矿井确定采用卧式环形车场，井底车场形式的布置必须保证矿井的生产能力有足够的富裕系数，考虑增产的可能性；操作安全，调车方便，符合规程规定。井底车场的形势也取决于矿车的选择，本矿井采用3t底卸式矿车，综合原则和规定以及本矿的实际情况采用卧式环形车场。2.井底车场线路布置的要求（1）底卸式矿车的井底车场设计要注意调头问题；（2）线路布置要有利于通风，尽量减少工程量以及少布置道岔和交岔点；（3）为保证运行安全，应尽量避免在曲线