潞新煤矿设计说明书

目录TOC\o"1-3"\h\z\u14788第一章矿区概况及井田地质 1263351.1地理位置、交通情况 1285751.2地形气候与水电概况 2185841.2.1地形及地貌 2147681.2.2气象及地震 3126221.3矿井地质特征 4278891.3.1地层 423111.3.2构造 4257181.3.3水文地质 7115251.4煤的物理特性及工业用途 917655第二章井田境界和储量 11250112.1井田境界 11290512.2矿井工业储量 1154042.2.1矿井地质资源/储量 11252102.2.2矿井工业储量 12322722.2.2矿井设计资源/储量 13232792.3矿井可采储量 13177522.3.1井田边界保护煤柱 1349222.3.2矿井工业场地保护煤柱 14174292.3.3断层保护煤柱 1578002.3.4井筒保护煤柱 16306982.3.5矿井设计可采储量 162611第三章矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 18118203.1矿井工作制度 18198883.2矿井设计生产能力及服务年限 18146053.2.1确定依据 1852943.2.2矿井设计生产能力 18302913.2.3矿井服务年限 1919128第四章井田开拓 2173544.1确定井筒形式、数目、位置及坐标 21183224.1.1.井筒形式的确定 21310104.1.2井筒位置的确定 22205064.2工业场地位置、形状和面积 22170004.3开采水平的数目及采区的划分 2259644.4主要开拓巷道 2384194.5矿井开拓延伸及深部开拓布置方案 2321194.5.1开拓方案: 23119864.5.2开拓方案的比较 24106214.5.3采区开拓间的接替方式 298518参考文献： 29第一章矿区概况及井田地质1.1地理位置、交通情况潞安新疆煤化工（集团）有限责任公司一矿井田位于新疆维吾尔自治区哈密三道岭矿区中部，行政区划属哈密市管辖，地理坐标：东经92°40′02″－92°42′05″，北纬43°07′07″－43°08′17″。煤矿以北4.0km，有312国道通过,南13.5km处有兰新铁路通过,交通方便。煤矿采矿许可证规定的矿界范围由6个拐点坐标限定，一矿井田矿界范围拐点坐标及地理坐标：见表1-1。表1-1矿井地理坐标拐点X值Y值经度纬度S14776254.0016473048.0092°42′05″43°08′06″S24777646.0016473283.0092°41′55″43°08′17″S34777646.0016474938.0092°40′11″43°08′17″S44777233.0016475275.0092°40′02″43°07′58″S54776261.0016475275.0092°40′02″43°07′09″S64776226.0016473048.0092°42′05″43°07′07″区内的总人口为34883人，主要分布在井田北部。井田面积内没有建筑及耕田，也没有人员居住。区内公路交错，运输便利。工业以煤炭生产为主，同时具备煤炭勘查、煤炭设计、煤矿施工、热电厂、建材、化工、机械加工及维修、汽车运输、棉纺、硅铁、电石、石材开采及加工、农业种植、仓储服务，物业管理、钢材销售等企业。一矿井田北部和东部以F2断层为界，东北角以4#煤层底板等高线+960为界，西部以XⅢ排勘探线为界，南部以4#煤层底板等高线+580为界。井田东西走向平均长4.0km，南北宽2.5km，面积约为10.0km2，开采深度由+960m至+580m标高。矿区内有公路、铁路贯穿，东距哈密市84km，西至乌鲁木齐508km，国道312线及省道通过。兰新铁路柳树泉站距矿区13.5km，设有专用线，交通方便。见图1-1。图1-1交通位置图1.2地形气候与水电概况1.2.1地形及地貌该井田地处巴尔库山南侧戈壁平原，地势较平坦，地形北高南低，坡度千分之二十左右，海拔高度980～1150m，属戈壁丘陵准平原地形，由干涸河床、河漫滩及低缓山丘相间的风蚀地貌组成。无常年性河流和湖泊，井田内除保留有浅而干涸的冲沟和风积丘岗外，均为平坦戈壁。1.2.2气象及地震矿区气候属大陆性气候，多风、干旱、少雨雪，最高气温40℃以上(7～8月)，最低气温-23.4℃以下(元月)，冻结期5个月(11～3月)，冻结深度为0.7m，年平均降雨为26mm，蒸发量高达4269mm，最大积雪厚度为30mm；春秋两季多风，风向以东北风为主，最大风速为47m／s。三道岭气候基本气象要素(见表1～2)，根据《中国地震参数区划图》（GB18306－2001），该区地震动峰加速度为0.1ｇ，地震动反应谱特征周期为0.4ｓ，对应的地震基本裂度为Ⅶ度。见表1-2。表1-2三道岭气候基本气象要素综合表地区气象要素三道岭气温℃年平均10.02一月平均-19.2七月平均37.3年极端最高40.5年极端最低-23.4≥10℃活动气温3440平均无霜冻期（天）173年日照数（小时）3056年蒸发总量（mm）4269年降水总量(mm)26一日最大降水量(mm)20.9年大风日数(天)106.6年最大积雪深度(Cm)30年冰雹日数（天）0.5太阳辐射年总量158资料年代2000-2004潞安新疆煤化工集团公司有自备火力电厂一座，内装3000kW机组一台，6000kW机组三台，总装机容量达21000kW，并且由柳树泉区域变电所架设一回路35kV输电线路将哈密电厂的电引入矿区，矿区用电基本保证。矿井供电由集团公司自备电厂引出的6kV双回路到一矿井田工业广场地面高压变电所，其后以6kV输送到矿井各供电区间和设备，满足日常生产需要。矿井供水由集团公司在沙枣泉水源地和在天山白杨沟水源地内建有的水库经过分配后，由中心区铺设管路供给矿井生产、生活使用。1.3矿井地质特征潞安新疆煤化工集团公司哈密三道岭煤矿矿区位于东天山褶皱带内的山间盆地的冲洪积扇前缘，北有巴尔库山，南为觉罗塔格山。三道岭煤田为中下侏罗系沉积煤田，受天山纬向构造带的影响，在第三系晚期经喜马拉雅运动改造，形成现煤田中部隆起被剥蚀，即现在的西山倾伏背斜，致使煤田呈现西部封闭，东部开放的“马蹄形”煤田格局，其次在煤田内发育有次一级北东～南西走向和近东西走向的断层，进一步切割了煤田的整体形态。1.3.1地层1）第四系：基本为全区分布，厚度0～260m，以砂砾层为主，局部为砂质垆坶层，厚度最大处位于西山倾伏背斜的北翼，其他区域厚度较薄。2）第三系：基本为全区分布，厚度0～600m，以砖红色砂砾岩、泥岩和砂岩及过渡岩性为主，厚度最大处主要分布在煤田南部外围，其他区域厚度在100m左右，煤田西部直接出露地表成丘陵。3）侏罗系：基本全区分布，厚度在30～700m，以灰色、灰绿色、灰黑色的泥岩、砂岩为主，其中下侏罗系含煤6层。4）石炭二迭系：厚度不详，主要出露在天山内和西山倾伏背斜轴部。1.3.2构造根据精查地质报告，一矿井田位于三道岭西山倾伏背斜的南翼，煤系地层总体为一向南倾的单斜构造，走向NE－SW，倾向ES，由于整个煤田处于天山褶皱带内，其构造形态受纬向构造的控制。因此区内主要构造线的走向大致呈东西方向。区内中小构造较为发育，现分述如下：1）褶曲主要是位于南部的宽缓向斜，褶曲对生产影响不大。2）断裂（1）F1号逆断层：位于井田的南部，走向近N50°E，为一向北倾斜的高角度逆断层，倾角约80°，断距约500ｍ左右。该断层发生在第三系沉积以前，将侏罗系地层断开，上覆第三系地层未受破坏（或断距很小），断层两侧的第三系地层厚度变化很大，北盘平均厚185.02ｍ，南盘厚约700m。（2）F2号逆断层：向西倾并南转与地F1号断层相交，断层倾角24－54°，断距18－120ｍ，为一、二矿分界的自然标志。（3）F13下断层：位于一矿井田ⅪⅤ勘探线西附近，断层走向NE250SW，长约500m，倾向东南，倾角64°，落差25～30m，往深部减少。（4）揭露的断层一般落差在2m左右，对生产影响不大。（5）、三维地震勘探揭露的断层落差均在3～6m之间，倾向南东，倾角在45°～70°之间，不会影响正常生产。一矿井田地处天山地槽褶皱时所形成的凹陷盆地～哈密凹陷中。在这凹地中又沉积了侏罗系、第三系和第四系等地层，其厚度1500m。在这些地层的沉积过程中，又发生了燕山运动和喜马拉雅山运动，使中新生界地层产生了褶皱，形成侏罗系背斜、向斜和第三系向斜，伴随着褶皱的同时，又产生了各种性质的断裂。由于沉积间断，使中新生代地层之间形成了不整合。3）本区所见地层由新到老有第四系、第三系、侏罗系、石炭二迭系等，现分述如下：（1）第四系（Q）：冲、洪积砾石层，下部有粗砂、亚砂、亚粘土及砾石，厚度0～12.84ｍ，平均厚度5.80ｍ，与下伏地层呈不整合接触。（2）第三系（E）：厚度在0～60m，岩性由砖红色泥岩、砂质泥岩、泥质砂岩、杂色砾岩所组成,底部为含钙砂质泥岩、泥质砂岩与下伏地层呈不整合接触。（3）下侏罗八道湾组（J1b）：揭露厚490.98ｍ，由上至下分为三个岩性段：a、八道湾组上段（J1b3）：灰绿色泥岩、细砂岩及泥质细砂岩为主，以黑色泥岩、炭质泥岩的K2标志层为界与下伏地层接触。b、八道湾组中段（J1b2）：上部为灰色至灰绿色中细砂岩夹泥岩及砾岩组成韵律清晣的旋迴构造，中部以青灰色、灰绿色泥岩、砂质泥岩为主，有炭质泥岩数层，中夹薄层砂砾岩及中～细砂岩，下部以灰红色细砂岩、粉砂岩为主。底部以灰色粗砂岩、砂砾岩的K1标志层与下伏地层接触。c、八道湾组下段（J1b3）：是矿区的主要含煤地层，以砂岩、泥岩、粉砂岩和煤层组成，共含煤6层，其中4#、是矿区的主采煤层，煤层间由砾岩、砂岩及灰黑色、灰色粉砂岩、泥岩等组成，与下伏地层呈不整合接触。4）石炭二迭系(C～P)：由流纹岩、石英斑岩、火山角砾岩、凝灰岩等中酸性火山岩组成，为煤系地层基底，厚度不详。一矿井田由于位于西山倾伏背斜的南翼浅部，地层单一，煤系地层以特殊的标志层即可进行对比，所以较为可靠。本区主要含煤地层为下侏罗统八道湾组，该组揭露厚 490.98m，主要岩性为：上段砾岩层以暗红、黄绿色及杂色砂岩、砂砾岩为主，中夹黄绿色砾岩、黑色泥岩、炭质泥岩等，在井田内被剥蚀，该段平均厚9.80m。中段以灰绿色深灰色粉砂岩、细砂岩为主，中夹粗砂岩、薄层砂砾岩及菱铁矿结核，包括K3砾岩标志层，该层平均厚为147.16m。下段以K1砾岩标志层为界，分上下两个部分。上部为灰色、灰绿色泥岩、砂岩及砾岩组成韵律比较清晰之旋回结构。下段含煤6层，煤层间由砾岩、砂岩及黑色、灰色粉砂岩、泥岩等组成，具旋回结构，该层揭露平均厚度203.09m。煤田含煤6层，自上而下编号为1～6#煤层，其中4#煤层为可采煤层，其它煤层为不可采煤层，平均可采厚度为11m（见表：可采煤层特征表），4#煤层为现主采煤层。现将各煤层特征分述如下：1#煤层：多呈断续的煤组出现，结构复杂，煤层厚度小（0.30～1.80m）而变化大，为极不稳定煤层。2#煤层：平均厚度1.45m,分为1～3个分层。结构复杂，极不稳定，仅在少数钻孔见到。1～2号煤层平均间距10.43m。3#煤层：不含或含一层夹矸，结构简单，平均厚度1.00m。4#煤层：为本区主要可采煤层，最大厚度11.2m，最小厚度8.9m，平均厚度10.1m，结构简单～较复杂，厚而稳定，一般遵循着由西向东逐渐变薄、由北向南增厚的规律。该煤层内普遍含有1～2层含鲕状铁质结核、灰分达30%的薄分层，常以此特征作为本区对比标志，属稳定煤层。于2号煤层平均间距21.68m。5#煤层：一矿井田井田该煤层只有局部出露。于4#煤层平均间距6.38m。6#煤层：煤层结构简单，煤层厚度在0.52～1.34m之间，平均煤厚在0.93m，具有北薄南厚、东西相差不大的特点，属较稳定煤层。于5#煤层平均间距19.26m。主采4#煤层顶板：直接顶为粉砂岩、泥岩、细砂岩，老顶为厚层状砂砾岩。4#煤层底板：为砂质泥岩、细砂岩、中砂岩组成。贴近煤层多为泥岩，厚度0.4～1.2m不等。岩性特征（1）砂砾岩：砾度不等，胶结物多为泥，钙质，未湿水硬度较大，湿水后胶结物软化，易于分解。（2）中、粗砂岩：较致密，硬度大，往往以透镜体出现，覆于砂砾岩层之上，单层厚度不大。（3）粉砂岩，细砂岩：细砂岩多与泥岩或者粉砂质泥岩互层出现，具有明显之层理。粉砂岩单纯者较少，以过渡岩性为多，个别具有层理，成层好，易顺层理脱落。（4）泥岩：赋存在煤层附近的泥岩，一般性软，遇水具有一定的膨胀性，其它地段泥岩多含有砂质，呈团块状，滑面发育，膨胀不明显，但较破碎。一矿井田内4#煤层顶底板多为粉砂岩、泥岩、细砂岩、粉砂质泥岩、中砂岩等，老顶为厚层状砂砾岩，比较稳定，从本次勘探钻孔煤、岩芯中可以看出，组成煤层顶底板的岩性主要为泥岩，其次为粉砂岩、泥质粉砂岩。详见地质综合柱状图1-2。1.3.3水文地质一矿井田对应地表为平坦之戈壁，地貌单一，北为巴尔库山，本井田则位于山前倾斜平原前缘地带。由于长期侵蚀切割，形成了南北宽缓之冲沟和狭长之平台。西部局部基岩裸露，东部则为广阔的戈壁砂砾石所覆盖。区内缺少天然地表水体，唯一补给区为巴尔库山之融雪水，在流出沟口不远，即潜流于地下，故冲沟常年呈干涸状态，唯每年6～7月，山区融雪水汇流而下，但为时甚短。据三道岭气象资料统计，年降雨量约为26mm,而年蒸发量则高达4000mm,常年少雨，气候干燥。因此，地下水的补给主要受山区大气降水与融雪水的影响，具有季节性，其补给来源受到限制。由此可见，本区地下水的各种补给条件是十分有限的，地下水的补给量很小。综合上述，由于巴尔库山融雪水的补给源远，缺少地表径流，蒸发量很大，加之矿床上覆地层透水性很弱，隔水性较强，并且无透水地质构造，由此构成了矿床充水因素的水文地质条件较为简单。原精查地质报告根据本区水文地质调查情况，将井田地层按含水特征划分为三个含水层组，即第四系岩性松散易受补给，为孔隙水，但水储量以静储量为主，补给源水量较小，此为第一含水层。第三系岩性较疏松，其上段受风化作用影响，风化带裂隙较发育，可接受第四系底部水的补给，受水条件亦较好，为孔隙～裂隙水。此为第二含水层。侏罗系岩性总体坚硬致密，受水补给条件恶劣，为裂隙～孔隙水，此为第三含水层。岩层含水性的特点是：岩层含水性随着埋藏深度而减弱，其单位涌水量依其地层层序，向深部递减5倍以上，此为补给区同一而岩性各异之故。同时各含水层间无直接联系。因各含水层间以泥岩、粉砂质泥岩作为隔水层。第一含水层(H1)：即第四系松散沉积含水层，分布在整个井田，在延深区域范围内厚度不一，最大厚度为12.84m，平均厚度在5.80m左右，岩图1-2底层柱状图性主要为松散的砂砾石、亚砂土等，该含水层通过本次补勘工程的简易水文观测工作证明其基本不含水。第二含水层(H2)：即孔隙～裂隙水，为下第三系善鄯群，零星分布在矿井+700水平以上区域，第三系厚度为0～60m，含水层厚度一般20～30m左右。该层单位涌水量0.125l/s·m,渗透系数0.0000448m/s,岩性中上部主要为砂质泥岩和泥质砂岩，中下部主要为富含钙质结核之砂岩、砂砾岩，胶结物为泥钙质，胶结程度差，较为松散。第三含水层(H3)：即裂隙～孔隙水，为下侏罗统八道湾组下段，据已有资料，本层含水性比较明显的层段主要集中在K1标志层至6#煤层之间，其上部岩性以灰、灰绿色砂岩为主，致密坚硬，偶有节理，静止水位10.5m，单位涌水量0.02774l/s·m，渗透系数0.000109m/h；各煤层本身皆为弱含水层，煤巷掘进后，巷道内滞后涌水效果明显，但出水方式多为潮湿、滴淋水，在裂隙发育地段或构造带附近，涌水较大。在其它层段掘进时巷道内普遍干燥无水。据已有勘探资料，K1标志层以上及6#煤层以下，涌水量微弱，尤其是6#煤以下的岩层，涌水量极微，可视为不含水岩层。井田平均涌水量为24m3/h，最大涌水量为106m3/h。该矿井范围内地质构造属中等，主要不良工程地质问题为煤层顶板稳固性较差，煤层底板遇水膨胀造成底鼓现象，应属工程地质条件较差的矿井。针对煤层顶底板稳固性差的实际问题，提醒采矿权人在矿井开采过程中因采取切实可行的防治措施，避免事故发生。1.4煤的物理特性及工业用途一矿井田各煤层肉眼观察，物理性质基本相似。颜色呈黑色、条痕呈黑褐色，含丝炭高者黑度深，极易污手，为暗淡光泽～沥青光泽。成规则层状产出，以条带结构为主。易燃，火焰为黄红色，烟少，无沥青味，膨胀不明显，燃烧后为灰白色粉沫无煤渣。一矿井田可采煤层的煤岩成份以半亮煤为主，暗煤次之，显微结构为条带状，成份以丝炭化物质为主（占39.87%），半凝胶化物质（29.74%）、凝胶化物质（28.94%）及角质化物质次之(4.92%)，煤质稳定，煤岩类型应属半亮型～暗淡型煤。各可采煤层煤元素含量值相当接近，变化极其微小。有机质是煤的主要化学组成，其中碳、氧、氢、氮、等元素占主导地位。矿井内碳元素含量介于70.5～85.64%，氢含量介于2.98～5.57%，氮含量介于0.15～1.47%,氧含量在9.42～20.47%之间。井下主要可采煤层的原煤全硫含量均不高，本矿区各煤层硫的含量测定在0.08～0.83%，属低硫分煤，磷含量在0.0025－0.0177%，属特低磷煤。1、煤的工业分析1）煤的工业分析主要包括水分，灰分，挥发分。（1）水分（mad）原煤水分含量在0.98%～7.27%之间，精煤在5.36%～6.33%之间。（2）灰分（Aa）原煤灰分率为2.20%～25.70%之间，精煤在2.36%～3.46%之间。（3）挥发分（Vdaf）井下各主要可采煤层的原煤挥发分产率为20.94%～44.80%之间。2）煤的发热量（Qb.d）本矿井煤层发热量普遍较高，原煤（Qb.d）两极值为24.06～27.27MJ/Kg，按照煤发热量的级别都属高热值煤。一矿井田可采煤层煤质基本相同，煤种确定的主要指标是可燃基挥发分产率和粘结性指数，井田内4#煤层其精煤可燃基挥发分在22.83%～33.00%，粘结指数为2，胶质层Y值为0。根据《中华人民共和国国家标准》（GB5751～86），4#煤种可划定为不粘煤（BN21）,该矿井的主要可采煤层为低硫、低磷、低灰分、高发热量的动力煤和民用煤，煤的各项指标均可满足动力用煤和民用煤的需要。矿井中瓦斯含量与二氧化碳含量经测定，为低瓦斯矿井，井田内各煤层有自燃发火倾向，属自燃煤层,发火期为3～6个月。煤尘具爆炸性。第二章井田境界和储量2.1井田境界潞安新疆煤化工（集团）有限责任公司一矿井田位于新疆维吾尔自治区哈密三道岭矿区中部，行政区划属哈密市管辖，地理坐标：东经92°40′02″－92°42′05″，北纬43°07′07″－43°08′17″。井田东西走向平均长4.0km，南北宽2.5km，井田面积约为10.0km2井田赋存状况示意图2.2矿井工业储量2.2.1矿井地质资源/储量矿井走向长度为4.0km,倾斜长度为2.5km,其中4#煤层为可采煤层，其它煤层为不可采煤层，最大厚度11.2m，最小厚度8.9m，平均厚度10.1m。如图所示，将矿井大致划分为三块段，面积由图上测量得出，计算其地质资源量为：ZZ=（3008391/cos7°+3149603/cos9°+813405/12°）*1.4*10.1=9970.7万t2.2.2矿井工业储量Z111b=9970.7*60%*70%=4187.694万tZ122b=9970.7*30%*70%=2093.847万tZ2M11=9970.7*60%*30%=1794.726万tZ2M22=9970.7*30%*30%=897.363万t由于地质构造简单，k在0.8以上取值。Z333=9970.7*10%*0.8=797.656万t则Zg=Z111b+Z122b+Z2M11+Z2M22+Z333=4187.694+2093.847+1794.726+897.393+797.656=9771.286万t2.2.2矿井设计资源/储量Zs=Zg–P1=9771.286-9771.286*3%=9478.14742万t2.2.3矿井设计可采资源/储量Zk=（9478.14742-9478.14742*2%）*80%=9288.584万t2.3矿井可采储量2.3.1井田边界保护煤柱Z=L×b×M×r/cosα式中:Z-边界煤柱损失量，tL-边界长度，mb-边界宽度，30mm-煤厚，10.1mα——煤层平均倾角；则井田的断层边界煤柱为：考虑10m以内的断层不设置保护煤柱，经过测量得边界长度为11113m，保护煤柱宽度取30m，带入数值得：11113×30×10.1×1.4/cos10°=478.6866万t2.3.2矿井工业场地保护煤柱本矿的年设计生产能力取90万t，工业广场的面积为1.5平方公顷/10万t，所以取长轴为500m，短轴为300m。工业广场所在位置煤层倾角为9°，其中心埋藏深度标高为760m，该处表土层厚度为17m，主副井、地表建筑物均布置在工业广场内。维护带宽度按20m计算。工业场地占地面积表井型/万t·a-1占地面积/公顷（10万t）-1≥2401.0120～1801.245～901.59～301.8本矿井的地质条件及基岩和松散层移动角见下表。广场中心深度标高/m煤层倾角/°煤层厚度/m松散层厚度/mψ/°δ/°γ/°β/°760910.11750707065由以上条件画出工业广场保护煤柱剖面图如图所示：由此可得工业广场保护煤柱面积：式中——工业广场保护煤柱平面面积，m2；——梯形面的高，m；——煤柱上边长度，m；——煤柱下边长度，m。已知=489.25m，=646m=590m带入上式公式可得：=0.5*489.25*（646+590）=302356m2所以煤层底板面积及煤柱损失量：=307020.84=397.84万t2.3.3断层保护煤柱由地质概况知，断层落差均在3-6m之间，属于可控范围，不会对生产较大影响，由=L×××h×2／cosα式中： Pf——煤柱损失，t；L——断层长度，m；m——煤层厚度，m；——煤层容重，t/m3；h留设煤柱宽度，m。已知r=1.4t/m3，m=10.1m，代入上式可得：2.3.4井筒保护煤柱井筒布置在工业广场中央，包括在工业广场保护煤柱中，不再累计。综上，可汇总永久保护煤柱损失量如表：永久保护煤柱损失量煤柱类型储量/万t井田边界保护煤柱478.6866断层保护煤柱103.14工业广场保护煤柱397.84合计979.66662.3.5矿井设计可采储量矿井可采储量是矿井设计的可以采出的储量，可按下式计算：式中：——矿井可采储量，万t；——保护工业场地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物、大断层等留设的永久保护煤柱损失量，万t；——采区采出率，厚煤层不小于0.75，中厚煤层不小于0.8，薄煤层不小于0.85。则矿井设计可采储量为：=（9771.286-979.6666）*0.75=6593.715万t矿井储量汇总见表：煤层工业资源储量/万t矿井资源储量/万t永久煤柱损失/万t设计可采储量/万t#46281.5412692.089797.6569970.7979.676593.715第三章矿井工作制度、设计生产能力及服务年限3.1矿井工作制度根据按照《煤炭工业矿井设计规范》中规定，确定本矿井设计生产能力按年工作日330d计算，三八制作业（两班生产，一班检修），每日两班出煤，净提升时间为16h。3.2矿井设计生产能力及服务年限3.2.1确定依据《煤炭工业矿井设计规范》第2.2.1条规定：矿井设计生产能力应根据资源条件、开采条件、技术装备、经济效益及国家对煤炭的需求等因素，经多方案比较或系统优化后确定。矿区规模可依据以下条件确定：1）资源情况：煤田地质条件简单，储量丰富，应加大矿区规模，建设大型矿井。煤田地质条件复杂，储量有限，则不能将矿区规模定得太大；2）开发条件：包括矿区所处地理位置（是否靠近老矿区及大城市），交通（铁路、公路、水运），用户，供电，供水，建筑材料及劳动力来源等。条件好者，应加大开发强度和矿区规模，否则应缩小规模；3）国家需求：对国家煤炭需求量（包括煤中煤质、产量等）的预测是确定矿区规模的一个重要依据；4）投资效果：投资少、工期短、生产成本低、效率高、投资回收期短的应加大矿区规模，反之则缩小规模。3.2.2矿井设计生产能力由地质资料可知：本井田储量丰富、地质结构简单、煤层稳定、开采技术条件好，有足够的条件建成大型矿井，结合本井田的工业储量和可开采储量最终选定矿井设计生产能力90万t/a。3.2.3矿井服务年限下面通过对设计煤层开采能力、辅助生产能力、储量条件及安全条件等因素对井型加以校核。1）矿井开采能力校核潞新一矿4#煤层为厚煤层，煤层平均倾角为12°，地质构造简单，赋存稳定，矿井瓦斯含量及涌水少，工作面长度受以上因素影响小，考虑到矿井的储量及开采条件，可布置综放工作面。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16吨提升箕斗，提升能力可以达到设计井型的要求，工作面生产原煤一律用带式输送机运到带区、采区煤仓，运输能力很大，自动化程度很高，原煤外运不成问题。辅助运输采用罐笼，同时本设计的井底车场调车方便，通过能力大，满足矸石、材料及人员的调动要求。所以辅助生产环节完全能够满足设计生产能力的要求。矿井服务年限必须与井型相适应。矿井设计生产能力通常指矿井设计的年生产能力，是煤矿生产建设的重要指标，是选择井田开拓方式的重要依据之一。矿井可采储、设计生产能力、矿井服务年限力三者之间的关系为：=／AK式中：——矿井服务年限，a；——矿井可采储量，万t；——设计生产能力，万t；K——矿井储量备用系数，取1.4。确定井型时需要考虑备用系数的原因是，矿井各生产环节有一定的储备能力，矿井投产后，产量迅速提高；局部地质条件变化，使储量减少；有的矿井由于技术原因，使采出率降低，从而减少了储量。则，矿井服务年限为：=6593.715/（90*1.4）=52.33（a）第一水平服务年限为：==52.33>20符合设计要求。不同矿井设计生产能力时矿井服务年限矿井设计生产能力（Mt/a）矿井设计服务年限（a）第一水平设计服务年限煤层倾角<25°25°~45°>45°6.00及以上7035——3.00~5.006030——1.20~2.40502520150.45~0.9040201515第四章井田开拓4.1确定井筒形式、数目、位置及坐标4.1.1.井筒形式的确定井筒形式有三种：平硐、斜井、立井。一般情况下，平硐最简单，斜井次之，立井最复杂。平硐开拓受地形迹埋藏条件限制，只有在地形条件合适，煤层赋存较高的山岭、丘陵或沟谷地区，且便于布置工业场地和引进铁路，上山部分储量大致能满足同类井型水平服务年限要求。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、井底车场及硐室都比立井简单，井筒延伸施工方便，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。缺点是：斜井井筒长辅助提升能力少，提升深度有限；通风路线长、阻力大、管线长度大；斜井井筒通过富含水层、流沙层施工技术复杂。立井开拓不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然条件的限制，在采深相同的的条件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利，井筒断面大，可满足高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井需风量的要求，且阻力小，对深井开拓极为有利；当表土层为富含水层或流沙层时，立井井筒比斜井容易施工；对地质构造和煤层产状均特别复杂的井田，能兼顾深部和浅部不同产状的煤层。主要缺点是立井井筒施工技术复杂，需用设备多，要求有较高的技术水平，井筒装备复杂，掘进速度慢，基本建设投资大。本矿井煤层倾角平均10°，为缓倾斜煤层；水文地质情况比较简单，涌水量较小，地势平坦，可使用立井或斜井开拓。4.1.2井筒位置的确定井筒位置的确定原则：=1\*GB3①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；=2\*GB3②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；=3\*GB3③井田两翼储量基本平衡；=4\*GB3④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；=5\*GB3⑤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；=6\*GB3⑥工业广场宜少占耕地，少压煤；=7\*GB3⑦距水源、电源较近，矿井铁路专用线短，道路布置合理。综合考虑以上各方面原因，经方案比较确定主、副井筒位置在井田偏下。4.2工业场地位置、形状和面积工业场地的位置选择在主、副井井口附近，即井田中央位置。工业场地的形状和面积：根据工业场地占地面积规定，0.8～1.2公顷/10万吨。本矿井的设计生产能力90万吨/年，故确定地面工业场地的占地面积为矩形，短边平行于井田走向，长为500m,宽为300m。4.3开采水平的数目及采区的划分井田主采煤层为4#煤层，4#煤层倾角为6～20°，平均为10°，为缓倾斜煤层，设计为单水平开采,水平标高+740m。综合考虑机械大修期、工作面搬家和连续推进长度，工业广场西部采用采区式上下山开采，东部采用带区式开采,北部采区采用单翼采区式开采。矿井的生产能力为90万t/a。设计可采储量为6593.715万t，服务年限为53a。4.4主要开拓巷道4#煤层平均厚度为10.1m，赋存稳定，底板起伏不大，为缓倾斜煤层，煤层厚度大，服务年限长。故矿井开拓大巷布置在煤层底板的岩层中。大巷可位于井田中央，沿走向布置，按3‰～5‰的坡度布置。4.5矿井开拓延伸及深部开拓布置方案4.5.1根据上述分析，可提出以下几种开拓方案:方案一（立井单水平上下山开采）：井口及工业广场布置在井田中央偏下，主、副采用立井开拓，主、副立井落至740m水平车场。井底车场与下山采用石门连接。方案二（斜井单水平上下山开采）：井口及工业广场布置在井田中央，主、副采用斜井开拓，主、副斜井落至+740m环形车场，井底车场与下山采用石门连接。方案三：（主斜副立单水平上下山开采）：井口及工业广场布置在井田之内的场地，副井采用立井开拓，主井采用斜井开拓，主、副井落至+740m水平，井底车场与下山采用石门连接。方案四（立井双水平上山开采）：井口及工业场地布置在井田中部，主、副立井采用立井开拓，采用双水平上山开采，第一水平设置在+740m，第二水平设置在+500m，主，副井落至两水平与井底车场采用石门连接。4.5.2开拓方案的比较4.5.2.1开拓方案的技术比较:（一）建井工期方面：方案一比方案二、方案三、方案四的井筒贯通距离短，斜井开拓技术简便，但贯通距离长。主斜副立开拓又不利于集中管理。主井双水平开拓费用最高。因此相对建井工期快，投产快。（二）基建投资：方案一与方案二、方案三、方案四比较，方案二的初期基建投资最少，其次是方案一，再次是方案三，最后是方案四，故方案一与方案三的总费用相差不大，宜选用方案一。（三）运输方面：方案一运输环节少，辅助提升能力大，生产运输能力大，故选择方案一。4.5.2.2开拓方案的粗略比较（一）方案一与方案二的差别在于方案一采用立井开拓，方案二采用斜井开拓.方案方案一（单位/万元）方案二（单位/万元）基建费/万元立井开凿2×300×3000×10-4=180斜井开凿2×1140×1050×10-4=239.4井底车场1000×900×10-4=90井底车场1000×900×10-4=90小计270小计329.4生产费/万元立井提升1.2×6593.715×0.331×0.85=2226.1立井提升1.2×6593.715×1.142×0.48=4337.29大巷运输1.2×6593.719×0.625×0.381=1884.16大巷运输1.2×6593.719×0.625×0.381=1884.16立井排水106×24×365×52.33×0.1525×10-4=741.021排水106×24×365×52.33×0.063×10-4=306.127小计4851.281小计6527.577总计费用万元5121.281费用万元6856.977百分率100%百分率133.89%