采矿毕业设计论文 淮北矿业集团石台煤矿初步设计

淮北矿业集团石台煤矿初步设计摘要本设计的井田面积为201平方千米，年产量120万吨。井田内煤层赋存比较稳定，煤层倾角822，平均煤厚348M，整体地质条件比较简单，在井田范围南部和中央均有断层发育。瓦斯和二氧化碳含量相对不高，涌水量也不大。根据实际的地质资料情况进行井田开拓和准备方式的初步设计，该矿井决定采用三立井上山开采，煤层分采区上山联合布置的开拓方式，设计采用综合机械化一次采全高回采工艺，走向长壁采煤法，用全部跨落法处理采空区。并对矿井运输、矿井提升、矿井排水和矿井通风等各个生产系统的设备选型计算，以及对矿井安全技术措施和环境保护提出要求，完成整个矿井的初步设计。矿井全部实现机械化，采用先进技术和借鉴已实现高产高效现代化矿井的经验，实现一矿一面高产高效矿井从而达到良好的经济效益和社会效益。关键词立井、走向长壁、一次采全高、综合机械化、高产高效ABSTRACTTHESEDESIGNEDALLOTMENTAREAFOR201SQUAREKILOMETERS，YEARLYOUTPUT120TRILLIONALLOTMENTINTRINSICALLYOCURRENCEOFCOALSEAMCOMPARESTABILIZE，COALSEAMPITCH822ACID，AVERAGECOALTHICK348M，INTEGRALLYNATURECONDITIONCOMPARESIMPLICITY，ATALLOTMENTSCOPEEASTNORMALIZINGFUNCTIONOFTHESTOMACHANDPLEENCENTEREQUALHAVEGOTDISLOCATIONUPGROWTHBOTHMETHANEANDCARBONDIOXIDECONTENTRELATIVELYDONOTHIGH,ANDNEITHERDOINFLOWOFWATERNOLARGEEITHERONTHEBASISOFPRELIMINARYDESIGN，SAIDSHAFTOPTINADOPTTHREEVERTICALSHAFTFLUCTUATEMOUNTAINEXPLOITATION，COALSEAMGROUPINGBANDREGIONFLUCTUATEMOUNTAINCODISPOSALMODEOFOPENING，DESIGNADOPTCOMPREHENSIVEMECHANIZATIONFULLSEAMMININGSTOPPERART，ALIGNMENTLONGWALLMETHOD，TREATGOAFWITHWHOLESTRADDLEALIGHTLAWFROMACTUALGEOLOGICINFORMATIONINSTANCEPROCEEDALLOTMENTEXPLOITANDSTANDBYMODETHEPRELIMINARYDESIGNOFTHEBOTHCOMBINEVERSUSMINEHAUL,SHAFTEXALTATION,SHAFTDRAINANDVENTILATIONOFMINESISOPUANTSYSTEMICEQUIPMENTLECTOTYPECOUNT，ASWELLASVERSUSSHAFTTECHNICALSAFETYMEASURESANDENVIRONMENTALPROTECTIONCLAIM，COMPLETEWHOLLYSHAFTBOTHSHAFTWHOLEREALIZEMECHANIZATION，ADOPTADVANCEDTECHNIQUESANDUSEFORREFERENCEAFTERWARDSREALIZEHIGHYIELDHIGHLYACTIVEMODERNIZATIONSHAFTEXPERIENCE，REALIZEONEMINENOTBOTHHIGHYIELDHIGHLYACTIVESHAFTTHEREBYRUNUPTOFAVORABLEECONOMICBENEFITANDSOCIALBENEFITKEYWORDSVERTICALSHAFT,ALIGNMENTLONGWALL,FULLSEAMMINING,COMPREHENSIVEMECHANIZATION,HIGHYIELDHIGHLYACTIVE前言本次毕业设计是据在淮北矿业集团石台煤矿进行的毕业实习中所收集的矿井生产图纸和资料，并作了一些改动以后，对矿井进行的初步设计。采矿工程毕业设计是采矿工程专业全部教学进程中的最后一个环节。作为对大学生在学校的最后一次综合性的知识技能考查，它主要是考查学生这四年来对基础知识及其专业知识的掌握情况，使学生学会自我思考、自行设计。在设计过程中，把所学的理论知识与实践经验综合起来应用。这样达到了对理论知识“温故而知新“的作用，同时也学到了一些实际生产过程中的经验。设计的过程就是一个不断认识和学习的过程。在本次设计过程中，认真贯彻矿产资源法、煤炭法煤炭工业技术政策、煤炭安全规程、煤炭工业矿井设计规范以及国家其它发展煤炭工业的方针政策，积极采用切实可行高产高效的先进技术与工艺，力争自己的设计成果达到较高水平。本设计以实践教学大纲及指导书为依据，严格按照安全规程的要求，采用工程技术语言，对矿井的开拓、准备、运输、提升、排水、通风等各个生产系统进行了初步设计。由于时间关系和设计者水平有限，设计中失误之处在所难免，敬请审阅老师给予批评指正目录1矿区概况及井田地质特征111矿区概况1111地理位置与交通1112自然环境2113矿井附近的工农业情况2114水源、电源、劳动力及建材来源212井田地质特征3121地层3122构造3123煤层及顶底板岩性特征5124水文地质特征6125沼气、煤尘和自燃10126煤质、煤的牌号与用途102矿井储量、年产量及服务年限1221井田境界1222井田储量12221矿井工业储量13222矿井设计储量14223矿井设计可采储量1523矿井年产量及服务年限18231矿井工业制度18232矿井设计生产能力18233井型校核183井田开拓2131概述21311开拓方式选择21312影响矿井开拓的主要因素分析2132井田开拓22321井田开拓方式22322井筒形式、数目、及其配置22323井底车场和大巷的布置25324方案的提出及方案比较2633井筒特征34331主井34332副井35333风井3734井底车场及主要巷道38341车场设计基本参数39342一些基本问题的确定40343线路连接计算41344车场区段划分及调车43345坡度计算47346确定各井底车场硐室位置47347主要巷道4935开采顺序及采区回采工作面的配置51351开采顺序51352保证年产量的同采采区数和工作面数5136井巷工程量及建井工期54361概述54362井巷工程量和建井周期的各计算图表544采煤方法5741采煤方法的选择5742采区巷道布置及生产系统57421采区走向长度的计算的确定（以第一水平采区为例）57422确定采区走向长度及工作面数目57423回采巷道的布置58424联络巷的布置58425采区上、中、下部车场形式58426采区硐室60427采区千吨掘进率、采区掘进出煤率及采区回采率60428确定采区巷道掘进方法、设备数量及掘进工作面数62429采区生产系统6343回采工艺设计64431综采工作面的主要设备64432工作面循环方式和循环作业图表的编制665矿井运输、提升及排水6951概述69511井下运输设计的原始条件和数据69512矿井运输系统69513矿井运输设备选型应遵循的原则7052运输设备的选型计算70521采区运输设备的选型70522大巷运输设备7253矿井提升81531矿井提升设计的主要依据和原始资料81532提升设备的选型计算8254矿井排水91541概述9152排水设备选型计算926矿井通风系统的选择10061矿井通风系统100611通风设计的基本依据100612矿井通风系统要符合下列要求100613矿井通风系统的确定10162风量计算及风量分配101621采煤工作面实际需风量102622掘进工作面所需风量103623峒室实际需风量103624风速验算10563矿井通风阻力计算105631计算原则106632计算方法107633计算矿井的总风阻及总等积孔10964扇风机的选型110641选择主扇110642选择电动机11165矿井安全技术措施112651预防瓦斯爆炸的措施112652防尘措施113653预防井下火灾的措施113654为防止井下水灾的措施114655大巷穿越断层的措施114656井底车场三角岩柱的支护措施1157矿山环保11671矿山污染源概述116711大气污染116712废水排放116713固体废弃物排放117714噪声污染11772矿山污染源的防治117721大气污染防治117722矿山水污染的防治118723矿渣利用118724噪声的控制118结论120致谢122参考文献1231矿区概况及井田地质特征11矿区概况111地理位置与交通石台矿位于皖、苏两省交接的淮北市东北部,行政区划分为杜集区石台镇管辖,上级主管部门为安徽省淮北矿业集团,井田南部及东部以人为边界分别与淮北矿业集团张庄矿、永固矿分界,西以F6断层及朔里矿为界,北至煤层露头线,南北长约65KM,东西宽约45,面积约20KM2。地理位置为东经1163717，北纬335525。该矿西至淮北市15，北距江苏省徐州市50，西北150可达京九、陇海两主干铁路的交通枢纽商丘火车站，东北50到津浦、陇海两铁路之枢纽徐州火车站，区内铁路运输有矿用铁路经符夹线至符离集，可通往华东各工业城市。公路可直通徐州、宿州、阜阳等地，交通十分便利。优越的地理位置为煤炭市场的开发创造了得天独厚的条件。交通位置图见图111符篱集徐州徽安交通位置示意图淮南常州无锡芜湖镇江合肥南京清江蚌阜符篱集清江阜阳周口淮北连云港枣庄济宁商丘开封岳城灰古集夹河寨程庄郭庄杜楼马井张大庄花沟集观堂集宿县矿区临涣矿区涡阳矿区濉肖矿区苏江永固集朔里岱河张庄石台肖县徐州市淮北市亳州市永城市南河安徽淮北矿业集团煤田平面图及交通位置图图111石台矿交通位置图112自然环境本矿区属于黄淮冲积平原，区内地势平坦，地面标高3310M左右，井田西部约3有闸河向南注入淮河，最大排洪量15670M3/S。1973年7月14日最高水位闸河3193M，水深32M左右。水位随季节变化，冬季有干涸的现象。工业广场的附近一带历史最高水位标高不大于3125M。矿区开发建设的过程中逐步完善排涝工程，内涝基本解除，地表水对矿井开采及矿区建设没有危害。矿区为半干燥大陆性气候，夏季多东南风，冬季多西北风。据淮北市气象站气象资料表明，70年代中间气候明显变化，1970年1973年夏季多东风和东北风，冬季多西风和西北风。最大风速16M/S（1971年3月西北风）。年平均气温14，最高气温42（1998年8月12日），最低气温193。矿区内降雨多集中在68月。最大降雨量15186MM1963年，最低降雨量5377MM（1966年）。冬季12月至翌年3月为降雪期，11月至翌年4月为冻土期，最大冻土厚度为19。矿区所在地区历史上没有发生过较大地震。据中国地震目录第二集称，自公元925年以来，安徽省萧县等一带曾发生强烈地震38次，按烈度表记载，淮北萧县烈度小于6度。113矿井附近的工农业情况石台矿附近地主要厂矿企业有南部有淮北矿业集团张庄矿，东部有永固矿，西北部有朔里矿，西部为岱河矿区。矿井所在地为黄淮冲积平原，地势平坦，农业比较发达，主要农作物为小麦、玉米、大豆、棉花。114水源、电源、劳动力及建材来源矿井用水主要分为地面用水和井下用水。地面用水主要是有二眼水源井及一座水厂来供应；井下降尘用水采用井下排水经处理后再返回井下。矿井采用双回路供电，一路来自马庄区域变电所，供电距离14，另一路来自朔里矿35KV地面变电所，供电距离45。矿区位于皖北平原上的人口稠密区，劳动力资源比较丰富。土产建筑材料砖、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广场。12井田地质特征121地层井田含煤层由下至上有太原群、山西组、下石盒子组、上石盒子组。太原群（C3T）厚120M145M，平均1375M。岩性主要由隐晶质灰岩、泥岩组成，共由12层石灰岩及薄层海相灰色细砂岩与粉砂岩组成，底部为含铝质泥岩，石灰岩厚度大于8M者有3、4、12层，其中4灰层最厚15M20M，含燧石的石灰岩有4、9、10、12层。顶部灰岩稳定，厚度2M，为K1层标志，底部灰岩厚13M17M，一般15M，以含燧石结核为主要特征。山西组（P1S）厚度125M，由灰白色细中粒砂岩至砂、泥岩互层及灰色粉沙岩。山西组上部为砂岩含水组（6煤含水组），以细砂岩为主，砂岩厚度15M50M，一般25M，为6煤层直接顶板砂岩。底部隔水层以粉砂岩、砂质泥岩、泥岩组成，厚度20M40M，一般25M，下部泥岩厚度8M12M，岩性致密，隔水性能强，分布稳定，是一良好隔水层。下石盒子组（P1XS）厚度175M246M，平均厚度198M。以灰、灰绿色富含菱铁质鲕子的泥岩、粉砂岩。局部为灰灰白色细中粒砂岩，底部为湖泊相浅灰色铝土泥岩，为K2标志层。上石盒子组（P2SS）厚度大于600M，底部为K3标志层中粒砂岩与下石盒子组分界；上部为暗紫色的粗巨粒砂岩，成分较杂的泥岩带厚层砂岩；中部以灰绿色为主的碎屑岩，会暗紫色及少量紫黄色斑快、含量星分布的鲕子状砂岩。122构造本矿区属于秦岭纬向构造之东延伸部分，在区内形成了闸河盆地复式向斜，位于其中部，在朔里背斜的东部。区内主要有童台向斜和张庄向斜。地层倾向北北西至北北东，倾角822，平均16，其规律是在400M等高线以上倾角在10左右，在400M750M等高线逐渐变为1022。本区以宽缓褶区为主，由于沿走向的倾向变化和沿倾向的倾向变化，形成了次一级的褶区较多。地质主要褶区特征表见121。较大的断层构造受复式向斜的影响，有一定的规律，近南北者以正断层为主，近东西者以逆断层为主。井田内在勘探中共发现断层3条F6号断层位于井田西部,为井田之西界。该断层略呈弯曲分布,总体走向N2540W,断层面倾向SE,倾角70,西盘上升,东盘相对下降,为一逆断层。断层落差南小北大,落差为30M100M。在井田范围内走向长约15KM,南部向张庄矿区延伸,向北延伸至朔里矿区,断层旁侧煤层牵引明显。FJ2断层分布于井田的中部,走向N730E,断层面倾向SE,倾角75,西盘下降,东盘相对上升,落差40M90M,落差中部较大,为一正断层,西北部消失于煤层风氧化带处,向东南尖灭于张庄向斜轴处,走向约35KM,该断层破坏了向斜的横向连续性。断层特征表见表122表121主要地质构造特征表序号名称位置走向盆地深度两翼产状1234561张庄向斜井田东部N8266煤层1000M西10222童台向斜井田中偏北N20W6煤层400M203朔里背井田外西北N25E10斜部表122断层特征表序号名称断层性质断层面走向断层面倾向倾角落差M12345671FJ2正断层N730ESE7540902F6逆断层N2540WSE6030100123煤层及顶底板岩性特征本井田煤系地层总厚度1136M，含煤14层，平均煤层总厚度1135M，含煤系数1。其中可采煤层为下石盒子组的3煤层及局部可采的5煤和山西组的局部可采的6煤层。共划分为八个煤组1煤组位于上石盒子组下部，煤层上部岩性较细，以灰色为主，1煤层一般不可采，局部可达10M，其间常有泥岩夹石，地层不稳定；2煤组、3煤组、4煤组、5煤组位于下石盒子组的中下部；6煤组位于山西组中部含2层煤，61，62煤层；7煤组位于山西组下部，有12个煤层，均不可采。井田内普遍可采者3煤层为主要可采煤层，5煤层、6煤层为局部可采的薄煤层，余者偶尔可见可采点，多属于不可采煤层，其中3煤层为本设计的主要可采煤层。井田构造较简单，煤层间距厚度比较稳定，标志层明显。3煤层顶部以泥岩粉沙岩为主，在4线8线间煤层厚度变化在197M438M左右，8线11线间的煤层厚度变化在097M655M，在11线14线之间煤层厚度变化在018M76M左右。3煤层距5煤层约15M，距6煤组约120M左右，煤层结构简单。主要煤层特征见表123表123煤层特征表煤厚度（M）顶底板岩性煤组煤层名称穿过层位点数见煤点数可采点数最小最大平均可采点平均煤层结构稳定程度顶板底板煤层倾角（）可采程度上石盒子150124074109065097简单极不稳定泥岩砂岩1028零星219310011013107051117较复杂不稳定粉砂岩砂岩15零星3194192182010772336348简单较稳定砂岩粉砂岩1022主要4194326015327060155简单不稳定泥岩泥岩局部下石盒子组51866422016243069124简单不稳定粉砂岩砂岩局部山西组611114716024238070117简单不稳定粉砂岩砂岩局部124水文地质特征1地表水特征井田内无大的地表水系，井田西部有闸河、岱河等季节性人工河，南部、北部各有个人工沟渠。因地势低洼平坦，一般河谷宽缓，河床较浅，水流坡度很小，雨季洪水期河水水位上涨，近河低洼地段，平地小沟及西部采空区沉陷地表常积水内涝，地表水补给地下水。由于近几年地下水水位下降，河道内的水位显著下降，有时出现干涸，断流现象。2含水层的水文地质特征石台矿井田含水层组有太原群灰岩含水组（）、二迭系砂岩含水组（）、全新统含水组（）。太原群灰岩含水组（）以灰岩裂隙、溶洞为主的含水组，灰岩厚度55M60M，自上而下共12层，3、4、12层较厚，单层厚度最大者达15M25M，24层灰岩露水，裂隙、溶洞一般在浅部盆地边缘较发育，富水性强，自深部还逐渐减弱，钻孔单位涌水量0003223L/SM，水质类型为HCOSO3MG4NA型水，水量丰富，水质良好，是矿主要供水水源。二迭系砂岩含水组（）（1）山西组砂岩含水组（下），以细砂岩为主，砂岩厚度15M50M，一般25M，为6煤层直接顶板砂岩，裂隙不发育，钻孔单位涌水量为00773L/SM。其底部有隔水层，以粉砂岩、砂质泥岩、泥岩组成，厚度20M40M，一般25M，下部泥岩厚度8M12M，岩性致密，分布稳定，隔水性能强。（2）下石盒子组砂岩含水组（中）（3煤含水组），以细中粒砂岩为主，由2煤层顶板第一层砂岩到铝土泥岩间的砂岩厚度16M45M，一般25M。3煤顶板砂岩分布不稳定，多数为薄层粉砂岩、砂质泥岩，该含水组砂岩裂隙不发育，钻孔单位涌水量000005000624L/SM，水质为CLNA型或CLHCONA型。（3）上石盒子组砂岩含水组（上），以中，粗粒砂岩为主，南部1煤以下为粗砂岩，裂隙发育，钻孔时揭露时有露水现象，露失量13L/H，钻孔抽水单位涌水量006061L/SM。（4）风氧化带含水组，风化砂岩，灰岩裂隙为主，厚度15M左右，分布于基岩露头，富水性大小与基岩露头的岩性有关，矿井生产时浅部有可能受到影响。全新统含水组（）由黏土，粉砂组成，厚度21M32M,一般27M,含水层主要为粉砂、黏土质砂、局部细砂，厚度约4M8M，被黏土，砂质黏土分隔为34层，呈透状分布，上部为粘土或砂质粘土覆盖，地表以下5M6M为潜水，受大气降水影响，下部砂层为承压水，单位涌水量024L/SM，透水系数大于1M/D,水质类型为HCOCLNACA。另外，在上石盒子组上部有一更新统隔水层，由粘土、砂质粘土、粘土质砂，粘土夹砾或钙质结核组成，位于含水层之下，覆盖于基岩之上，厚度6M37M，一般23M，分布较稳定，粘土、砂质粘土塑性好，与砾石或钙质结核结合紧密，为一良好的隔水层。矿区内水的来源主要是煤系地区本身的砂岩裂隙水，还有风化带裂隙水，其他含水层组，因受相应的隔水层所阻，一般不易造成矿床充水。矿井充水的主要岩层为3和6煤层的顶班砂岩裂隙水，浅部较深部发育，且富水性强。矿井涌水量与地表水无水力联系，断层导水性弱，本矿井水文地质条件属于以裂隙岩层充水为主的简单类型。在250M水平以上预计全矿涌水量为1458M3/H,在250M水平以下预计正常涌水量为3292M3/H，最大涌水量为3786M3/H。井田地质钻孔综合柱状图见图121。图121地质综合柱状图125沼气、煤尘和自燃矿井的瓦斯含量根据勘探过程中以及在矿井的生产过程当中的测量结果，在250M水平以上瓦斯相对涌出量为6042M3/T,瓦斯梯度为473，在250M水平以下瓦斯相对涌出量为1025M3/T。根据煤矿安全生产规程规定相对瓦斯相对涌出量10M3/T且绝对瓦斯涌出量40M3/MIN,为低瓦斯；相对瓦斯相对涌出量10M3/T且绝对瓦斯涌出量40M3/MIN,为高瓦斯。通过煤尘爆炸性测定及煤尘爆炸指数计算，2、3、6等煤层均具有爆炸危险的煤层。根据实验室采用“着火温度降低值测定法”结果还原与氧化着火温度差较大，煤层具有自燃发火倾向，预计自燃发火期在11个月。126煤质、煤的牌号与用途井田内煤的变质作用以接触变质为主，由于岩浆的侵入作用，煤的变质程度显著增高，煤种较多。3煤层以焦煤为主，占623；焦煤到贫煤（混合煤）次之，占265；无烟煤占64；天然焦占48。3煤层属于低硫、低磷、中灰中等可选煤层，2、5、6等煤层属于低硫中灰煤层。所有可采煤层的煤质指标均达到了工业要求。煤的工业分析表见表124表124煤的工业分析表序号煤层名称牌号水分（）M灰分（）A挥发分（）V含硫量（）S发热量MJ/Q备注1234567891三焦煤（JM）152124124410285300毛煤3号煤层块状为深黑色，条痕为黑带棕色，强玻璃光泽，中等强粘结性，凝胶化基质占90以上，主要为丝炭化基质体，胶结着凝胶化物及碎片，变质程度较高。煤的工业利用方向，从实验结果可以看出，煤的发热量很大，可以单独炼焦且焦碳优质。由于井田煤炭的硫、磷含量较低，灰分中的氮化镁含量低，井田内煤炭主要用来冶炼钢铁和配焦，炼焦，还可以用于火力发电和民用。2矿井储量、年产量及服务年限21井田境界井田境界应根据地质构造、储量、水文、煤层赋存情况、开采技术条件、开拓方式及地貌、地物等因素，进行技术分析后确定。一般以下列情况为界以大断层、褶曲和煤层露头、老窑采空区为界；以山谷、河流、铁路、较大的城镇或建筑物的保护煤柱为界；以相临的矿井井田境界煤柱为界；人为划分井田境界。石台煤矿井田境界东部以永固矿井井田边界为界，西部以朔里逆断层和朔里矿井井田边界为界，南部以张庄矿井井田边界和3号煤层900M底板等高线以北为界。井田东西走向最大为46KM,最小走向为20KM,倾向长约38KM。井田面积约20104KM2,煤田面积约207KM2。22井田储量矿井储量是指矿井井田边界范围内，通过地质手段查明的符合国家煤炭储量计算标准的全部储量，又称矿井总储量。它不仅反映了煤炭资源的埋藏量，还表示了煤炭的质量。本井田采用块段法计算的各级储量，块段法是我国目前广泛采用的储量计算方法之一。块段法是根据井田内钻孔勘探情况，由几个煤层相近的钻孔连成块段，根据此块段的面积，煤的容重，平均煤层厚度计算此块段的煤的储量，再把各个经过计算的块段储量取和即为全矿井的井田储量。1计算储量的工业指标根据煤炭工业部颁发的生产矿井储量管理规定规定，计算储量工业指标如下（1）最低开采厚度在煤层倾角小于25时取080M，2545时取070M；（2）最高灰分指标为40；（3）夹矸剔除厚度005M。2储量计算方法在计算储量时，选用地质块段法，由于矿区内煤层倾角的变化范围一般介于822，采用斜面积和真厚度，采用的计算公式为QSSECMD式中Q储量万吨S块段井田面积平方米块段煤层平均倾角M块段煤层平均厚度米煤的容重，均采用140T/M3221矿井工业储量矿井工业储量是勘探（精查）地质报告提供的“能利用储量”中的探明的资源量（111），控制的资源量（121），预可采资源量（122）三级储量之和，其中高级储量111，121之和所占比例应符合表221的规定。由煤层底板等高线及储量计算图上提供的资料可计算出来矿井工业储量汇总表见222。表221矿井高级储量比例简单中等复杂地质开采条件储量级别比例（）大型中型小型大型中型小型中型小型井田内111121级储量占总储量的比例4035253540202515第一水平内111121级储量占本水平储量的比例70604060503040不作具体规定第一水平内111级储量占本水平内储量的比例4030153020不作具体规定不要求表222矿井工业储量汇总表工业储量（万吨）煤层名称111121111121122111121122备注3号煤层517948172469690417197571887988符合天然焦68180总计517948172469690417197571956168符合222矿井设计储量矿井设计储量（121B）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。而在该井田范围内只有煤田境界和断层煤柱。井田边界煤柱井田边界保护煤柱在井田边境留设20M的保护煤柱，则煤柱损失量为Q边1427万吨断层保护煤柱断层两侧各留设35M的保护煤柱，则煤柱损失量为Q断15168万吨223矿井设计可采储量矿井设计可采储量（111B）为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出率所得的储量。本矿井的煤层厚度为348M，属于中厚煤层，根据煤矿设计要求中厚煤层的采出率不应该小于80的规定，该设计取80。矿井的井下巷道及上下山保护煤柱根据本矿的煤层赋寸条件，在布置巷道是采用采区上山开采，上山之间留设30M的保护煤柱，在上山的另一侧各留设20M的保护煤柱，两条大巷布置在煤层的底板岩层中，由于岩层稳定，所以在大巷的两侧不再留设煤柱。工业广场的煤柱保护计算工业广场地压煤量时其场地面积可参考表223。工业场地一般布置成长方形，其长边垂直于走向。根据矿井储量的初步估算，矿井井型定为12MT/A。表223矿井工业场地占地面积指标井型与设计能力（万吨/年）占地面积指标（公顷/10万吨）240300070812018009104590121393015备注占地面积指标中小井取大值、大井取小值。由表223知本设计12MT/A矿井工业广场占地面积为12公顷（120000），确定工业广场的地表面积长方形为300400，用垂直剖面法留设保护煤柱。各种主要巷道的保护煤柱及可采储量见表224；矿井工业场地煤柱留设见图221；工业广场保护煤柱设计计算参数见表225。表224矿井可采储量汇总表矿井设计储量（万吨）矿井可采储量（万吨）开采水平永久性煤柱损失设计煤柱损失煤层名称工业储量（111112333）万吨断层境界设计储量工业广场井下巷道可采储量39561681516814207926793257621426703686表225工业广场保护煤柱设计参数表煤层倾角（）煤厚（M）（）（）埋深（M）22348457355732831图21工业广场煤柱计算图工业广场保护煤柱计算图走向剖面倾向剖面图221工业广场保护煤柱图23矿井年产量及服务年限231矿井工业制度根据矿井设计规范（2006版）第223条规定矿井设计生产能力按年工作日330D，每天净提升16H；矿井实行“三八”工作制度，每班工作8H。232矿井设计生产能力本井田储量丰富，设计开采煤层赋存稳定，煤层厚度大部分比较稳定，属中厚煤层348M，为缓倾斜煤层（平均倾角16）。矿井总的工业储量为956158万T，可采储量为703686万T。因地质构造简单，同时煤田范围较大，开采技术好的矿井应建设大型矿井，故本设计初步确定矿井的设计生产能力为12MT。233井型校核下面按矿井的实际煤层开采能力，各辅助生产环节的能力，储量条件及安全条件因素对井型进行校核（1）煤层开采能力矿井的开采能力取决于回采工作面和采区的生产能力，根据本设计第三章（矿井开拓）与第四章（采煤方法）的设计可知，该矿由于煤层地质条件较好，3号煤厚度较厚，布置一个一次采全高综采工作面完全可以达到本设计的产量。（2）辅助生产环节的能力校核本矿井为大型矿井，开拓方式为立井开拓，主井提升容器为一对8T底卸式提升箕斗，运煤能力和大型设备的下放可以达到设计井型的要求。工作面生产的原煤一律用强力胶带输送机运到采区煤仓，运输能力也很大，自动化程度较高。辅助运输采用双层罐笼，大巷辅助运输采用600MM轨距的15T固定车厢式矿车，同时本矿井井底车场调车方便，通过能力大，满足矸石，材料和人员的调动要求。所以各辅助生产环节完全可以达到设计生产能力的要求。（3）通风安全条件的校核本矿井有煤尘爆炸性，瓦斯含量一水平低，属于低瓦斯矿井。水文地质条件中等，在副井中铺设两趟水管路可以满足排水要求。矿井采用采区式通风，有专门的风井，可以满足要求。井田内大断层有FJ2、F6，对于开拓有一定的影响，留设有保护煤柱。所以各项安全条件均可以得到保证，不会影响矿井的设计生产能力。（4）储量条件校核矿井的设计生产能力应与矿井的工业储量相适应，以保证有足够的服务年限。矿井井型和服务年限应满足表231表231矿井井型和服务年限井型矿井设计生产能力（MT/A）新矿井服务年限（A）扩建后矿井服务年限（A）大型60及以上30501224706050605040中型0450904030小型030及以下由各省煤炭厅自定同左注改矿井的服务年限，不应低于同类型新建矿井服务年限的50。矿井服务年限的计算，根据公式ZTAK式中T矿井服务年限，年；Z矿井可采储量，万吨；A矿井生产能力，万吨/年；K储量备用系数，K1315，此处取13。由此验算矿井服务年限如下7036812T451年基本符合矿井设计的要求第一水平服务年限应满足表232的要求。表232第一开采水平设计服务年限第一开采水平设计服务年限（A）矿井设计生产能力（MT/A）缓斜煤层倾斜煤层急斜煤层60及以上35305030122425201504509201515本设计中第一水平倾斜范围为40M250M，第一水平服务年限的计算公式为1452708321ZTAK式中T1第一水平服务年限，A本矿井的服务年限以及第一水平的服务年限的设计服务年限基本符合规定。3井田开拓31概述311开拓方式选择原矿井采用的是立井多水平开拓方式，二、三水平采用延深暗主井。立井开拓的适应性很强，一般不受煤层倾角、厚度、瓦斯、水文等自然条件的限制；立井的井筒短，提升能力大，对辅助提升特别有利。而斜井开拓掘进和施工技术比较简单，掘进速度快，初期投资少，建井期短，掘进石门的工程量少，延深井筒的施工方便。石台矿区表土层厚度在60M80M之间,流沙层较多，水文地质条件较复杂，岩层倾角平均为16考虑到以上条件，在井筒的建设中需要特殊法施工，另外由于煤层的埋藏较深，采用斜井开拓井筒较长，煤的提升费用较高，且井筒的维护费用也很高；本井田的走向长度大，采用斜井开拓会造成通风路线长，通风问题不好解决，尤其到矿井的深部开采时问题更难解决。综合考虑本设计采用立井多水平开拓方式。312影响矿井开拓的主要因素分析影响矿井设计开拓方式的主要因素包括精查地质报告、所确定的煤层自然产状、构造要素、顶底板条件、冲击层构造、表土层厚、地形以及水文地质条件等。本矿井煤层埋藏深度为301M850M，煤层倾角在822，平均16，表土层60M80M，走向长度较大，井田中央有一大断层FJ2断层,落差在40M90M,该断层将井田分为两部分。矿井正常涌水量1887M3/H,最大涌水量3786M3/H瓦斯相对涌出量在250M水平以上为6042M3/TD，属于低瓦斯区；在250M水平以下为1025M3/TD，属于高瓦斯区域。煤层的富存情况不太稳定，在730M等高线以上煤层的厚度平均在35M左右属于中厚煤层，在730M等高线以下煤层变薄厚度在117M左右，根据煤炭法的规定在可采储量范围内。因此在开拓时要考虑到如何过断层；随着向深部的开采，瓦斯涌出量的增大和矿井涌水量的增加，在水平延深上如何更好的解决；在730M等高线以下煤层带在开采时采用何种开拓方式都是影响设计的主要问题。32井田开拓321井田开拓方式由于本井田地势平坦，表土层一般，流沙层较多，根据煤层埋藏的条件，井田内岩石的倾角平均为16比较缓和，况且煤层的底板岩石性质比较稳定，按照工业广场少压煤或者不压煤及井下生产费用较低的原则，考虑到井田的中央有一个落差40M90M的FJ2断层，根据矿井设计安全考虑将井筒的位置布置在断层的上盘内。因为断层需要留设一定的保护煤柱，可考虑将工业广场煤柱和断层保护煤柱留设在一起，可以节省40M的煤柱损失。石台矿井田内的走向长度较大，况且第一水平内煤层埋藏较浅，同时在井田的北部煤层露头处风氧化带面积大，综合考虑矿井的远期开采时的通风线路问题，采用采区式通风；考虑后期开采时采用中央对角式通风，在FJ2断层的东西两翼各布置风井，风井位于煤层露头处，这样由于煤层露头处的煤不采，风井就不需要留设保护煤柱，减少了煤柱的损失。同时为了减少煤柱保护的损失和保护大巷维护条件，把运输大巷和轨道大巷分别布置在煤层底板下垂距20M和30M的岩层中。根据石台矿区3号煤层的赋存条件和设计规范的有关规定，本井田可以划分为23个水平（即34个阶段），阶段内采用带区式或采区式准备。水平划分及位置在后面的方案中进行详细说明。322井筒形式、数目、及其配置1井硐形式的确定斜井与立井开拓的优缺点比较斜井开拓与立井开拓相比，井筒施工工艺、施工设备与工序比较简单，掘进速度快，井筒施工单价低，初期投资少；地面工业建筑、井筒装备、井筒装备、井底车场及垌室都比立井简单，井筒延深施工方便，对生产干扰少，不易受底板含水层的威胁；主提升胶带化有相当大的提升能力，可满足特大型矿井主提升的需要；斜井井筒可作为安全出口，井下一旦发生透水事故等，人员可迅速从井筒撤离。与立井开拓相比，斜井开拓的缺点是斜井井筒长，辅助提升能力小，提升深度有限；通风路线长、阻力大，管线长度长；斜井井筒通过富含水层、流砂层施工技术复杂。对井田内煤层埋藏不深，表土层不厚，水文地质情况简单，井筒不需特殊法施工的缓斜和倾斜煤层，一般可采用斜井开拓。根据自然地理条件、技术经济条件等因素，综合考虑石台煤矿的实际情况第三、第四系覆盖层较厚，井筒需要特殊凿井方法施工；地势平坦，地面标高平均33M左右，煤层埋藏较深；矿井年设计生产能力为12MT/A，为大型矿井。综上所述，本矿采用一对立井开拓。2主、副井井筒位置的选择井筒位置的确定原则、有利于第一水平的开采，并兼顾其他水平，有利于井底车场和主要运输大巷的布置，石门工程量少；、有利于首采区布置在井筒附近的富煤阶段，首采区少迁村或不迁村；井田两翼储量基本平衡；、井筒不宜穿过厚表土层、厚含水层、断层破碎带、煤与瓦斯突出煤层或软弱岩层；、工业广场应充分利用地形，有良好的工程地质条件，且避开高山、低洼和采空区，不受崖崩滑坡和洪水威胁；、工业广场宜少占耕地，少压煤；、水源、电源较近，矿井铁路专用线短，道路布置合理。井筒沿井田走向方向的有利位置本井田形状北窄南宽，储量分布不均匀，井筒的有利位置应在井田走向的储量中央，以形成两翼储量比较均匀的双翼井田，可以使井田走向的井下运输工作量最小，通风网路较短，通风阻力小。井筒沿井田倾斜方向的有利位置立井开拓时，本井田中部有大的断层构造，需要考虑，井筒布置在井田的中央断层上盘靠上部位。有利于矿井初期开采的井筒位置矿井应尽快达产，使井筒布置在第一水平的位置最优。尽量不压煤或少压煤合理布置井筒地质及水文地质条件对井筒布置的影响要保证井筒、井底车场及硐室位于稳定的围岩中，应使井筒尽量不穿过或少穿过流沙层、较大的含水层、较厚冲积层、断层破碎带、煤与瓦斯突出煤层、较软煤层及高应力区。本矿井在3号煤层底板下部240M处有一太原组灰岩承压含水层，压力大，水量也较大，设计时须使井筒、井底车场与该承压水之间有一定厚度的保护层，在确定延伸方式时应综合考虑，尽量使井底车场避开该含水层。因此，为避开太原组承压含水层的影响，一水平以下延伸方式的不同，将会选择不同的井筒坐标。井口位置应便于布置工业场地井口附近要布置主、副生产系统的建筑物及引进铁路专用线。为了便于地面系统间互相联接，以及修筑铁路专用线与国家铁路接轨，要求地面平坦，高差不能太大，专用线短，工程量小及有良好的技术条件。综合以上七方面的因素，结合矿井实际情况，提出本矿井井筒布置位置如下主井井筒中心位置经距3766969140，纬距39492396332副井井筒中心位置经距3766877000，纬距394923594323风井位置的选择本井田煤层赋存条件变化较大，属于缓倾斜煤层，第一水平采用采区式开采，少部分倾角小的地方受条件限制采用带区式开采。由于井田走向较长，所以有技术、经济上可行的方案采区式通风。故在设计中初期采用采区式通风，因第一水平煤层埋藏较浅，风井建设费用较低且工期短，容易满足通风要求，采用采区式,首采区设计一个风井风井服务第一、二水平，到开采后期在井田的南部建一南风井，用于三水平的回风，形成分区对角式通风。风井井口位置的选择，应在满足通风要求的前提下，与提升井筒的贯通距离最短，并利用各种煤柱以减少保护煤柱的损失。风井布置在井田风氧化带边界之外，不留煤柱，从而减少了煤柱损失。考虑到北翼上部要满足矿井初期的开采要求，在此精确提出风井的位置风井井筒中心位置经距3767767852M，纬距3949928000M。323井底车场和大巷的布置（1）运输大巷的布置由于运输大巷要为上下水平的开采服务以及本煤层厚度为35M，且煤层顶板稳定，为便于维护和使用，且不受煤层开采的影响，将第一水平大巷布置在距离煤层底板30M的岩层中，第二水平大巷布置在距煤层底板30M处的中细砂岩中。岩层大巷其优点是巷道维护条件好，维护费用低，巷道施工能够按要求保持一定方向和坡度；在开采上下水平时，可以跨大巷开采，不留保护煤柱，减少煤柱损失，便于设置煤仓。（2）井底车场的布置由于井底车场一般要为整个矿井服务，服务时间较长，故要布置在较坚硬的岩层中。本矿井布置位置可以选择在煤层顶板或者煤层底板中。煤层顶板为中硬的砂泥岩，底板为坚硬的中细砂岩。后者相对于前者维护费用较低，但对于不同的开拓方案还需进行技术与经济比较，以选择最优方案。矿井开拓延伸及深部开拓方案本矿井开拓延伸可考虑以下二种方案双立井延伸；双暗斜井延伸。双立井延伸采用双立井延伸时可充分利用原有的各种设备和设施，提升系统单一，转运环节少，经营费低，管理较方便。但采用这种方法延伸时，受地下石灰岩含水的限制，致使井筒需打在煤层较深处，增大井筒的保护煤柱量。同时，该方法使原有井筒同时担任生产和延伸任务，施工与生产相互干扰，立井接井时技术难度大，矿井将短期停产；延伸两个井筒施工组织复杂，为延伸井筒需要掘进一些临时工程，延伸后提升长度增加，能力下降，可能需要更换提升设备。暗斜井延伸采用两个暗斜井延伸时，原有井筒的位置，水平的划分，上山或下山开采的确定都不受石灰岩含水的影响。暗斜井立井内铺设胶带输送机，系统较简单且生产能力大，可充分利用原有井筒能力，同时生产和延伸相互干扰少。其缺点是增加了提升、运输环节和设备，通风系统较复杂。324方案的提出及方案比较根据以上分析，提出以下四种方案，如图所示方案一两水平开采，第一水平在250M标高处，第二水平标高在600M立井延伸第二水平，一、二水平均上下山开采，岩层大巷。方案二三水平开采，第一水平在250M标高处，第二水平标高在450M立井延伸第二、三水平，一、二水平均上山开采，岩层大巷。方案三三水平开采，第一水平在250M处，第二水平标高在450M第三水平标高在650M，二水平立井延伸，石门到达大巷，三水平暗斜井延深，一、二水平均上山开采，岩层大巷。方案四三水平开采，第一水平在250M处，第二水平标高在450M第三水平标高在660M，二、三水平暗斜井延伸，一、二水平均上山开采，岩层大巷。水平水平副井主井运输大巷井底车场主要石门方案一立井两水平上下山式开采单位（）图321方案一开拓示意图水平单位（）方案二立井三水平上山式开采运输石门井底车场运输大巷主井副井水平水平图322方案二开拓示意图主副暗斜井水平单位（）方案三立井三水平加暗斜井3水平延伸主要石门井底车场运输大巷主井副井水平水平图323方案三开拓示意图水平单位（）方案四立井三水平暗斜井2，3水平延伸,上山开采运输石门井底车场运输大巷主井副井水平水平图324方案四开拓示意图（1）技术比较方案一与方案二的区别在于是布置两个开采水平或三个开采水平，方案二中布置三个水平，延深立井的开采方式，运输大巷布置在底板岩层中，该方案与方案一比较多一个井底车场和700M的石门，工程量比方案一要大。方案一和方案二在向下延深二、三水平时有可能受到下部富水石灰岩层的影响，对矿井开采不利；另外，方案一两水平上下山开采，考虑到矿井后期开采瓦斯和涌水的加大不利于下山开采，因此方案一和方案二在技术上暂不考虑。方案三与方案四的区别在于第二水平的延深方式，方案三中二水平用延伸立井的方法在技术上是可行的，方案四中二水平采用暗斜井延伸，二者在技术上都可采纳。四个方案费用粗略估算如表所示表321方案一和方案二的粗略比较方案项目方案一方案二立井开凿265050481046562立井开凿271050481047168石门开凿1221800104976（7001430）8001041704井底车场21000900104180井底车场31000900104270大巷开凿2110001601310435229大巷开凿2140001601310444836基建费/万元小计44567小计56408立井提升1228247406508518728立井提升1228247407108520457大巷运输费1202062200054384大巷运输费1202062800069216立井排水2436518873413015251048604斜立井排水2436518873413015251048604生产费/万元小计81712小计98277费用/万元126279费用/万元154685总计百分率100百分率1225在经济上方案二的费用比方案一多225，从经济投入角度考虑要放案二表322方案三和方案四的粗略比较方案方案三方案四立井开凿250050481045048立井开凿230050481043029石门开凿70080010456石门开凿0主暗斜井750296281042222主暗斜井1450296281044296付暗斜井73012275104896付暗斜井145012275104178立井车场21000900104180立井车场100090010490斜井车场50090010445斜井车场250090010490大巷开凿2140001601310444836大巷开凿2140001601310444836基建费/万元小计55812小计55741立井提升1228247405008511402立井提升12282474030858643斜井提升1228247407304811877斜井提升122824741450482