采矿工程毕业设计（论文）-七台河精煤集团公司新建八矿1.80Mta新井设计【全套图纸】 .doc

I 摘 要 本设计矿井为七台河精煤集团新建八矿 1.80Mt/a 新矿井设计，共有 5 层 可采煤层，分别为 91#、92#、93#、96#、98#，煤层总厚度为 7.0 米。煤层工业 牌号 1/3 焦煤，本设计井田的可采储量 203.89Mt，设计服务年限为 80.9 年。 本设计采用双立井开拓方式，划分为两个水平，10 个采区。首采区为双翼开 采，四个工作面达产，达产时采区个数为两个。采用联合布置，98#层单独开 采，91#、92#层集中开采，93#、96#层集中开采。大巷运输采用 14 吨架线式电 机车牵引 5 吨底卸式矿车运输，采用的采煤方法为走向长壁采煤法，采煤工艺 为普通机械化采煤工艺。顶板处理方法为全部跨落法。 关键词：矿井设计； 立井开拓； 走向长壁采煤法 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 II Abstract This is a new design of 1.20Mt/a for Xinjian No.8 of Qitaihe coal mining Group.It has five workable coal seams,they are 92#, 93#, 96#, 98#.Total thickness of coal seam is 7.0m meters. The coal seam industry trademark is 1/3 coking coal, this mine field recoverable resource is 203.89Mt/a,this mines life is 80.9 yesrs.This mine pit design uses take the double vertical shaft development. The dicision is two lecels.Ten pick areas,the first pick area is biplane wing minning.Four working face can achieve 1.20Mt/a,two pick areas can achieve 1.20Mt/a.Using combined development,98# coal is lonely,91# and 96# are combine mine, 92# and 92# are combined mining, too.The big lane transportation uses 3 tons Bottom-dump min cars to transport.Using long wall minning on the soriketo mine.Coal minning technology is full mechanisn winning technology.We ues the caving method for all working faces. Keyword: The mine pit design;Vertical shaft development; The long wall mining on the strike III 目录 摘 要I ABSTRACTII 目录 .III 绪 论.VIII 第 1 章 井田概况及地质特征 .1 1.1 井田概况1 1.1.1 交通位置 1 1.1.2 地形 地势 2 1.1.3 气象 地震 2 1.1.4 水源及电源 2 1.2 地质特征3 1.2.1 矿区内的地层情况 3 1.2.2 地质构造 4 1.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征 5 1.2.4 岩石性质 厚度特征 6 1.2.5 井田水文地质情况 6 1.2.6 沼气 煤尘及煤的自燃性 7 1.2.7 煤质 牌号及用途 7 1.3 勘探程度及可靠性10 第 2 章 井田境界及储量 .13 2.1 井田境界13 IV 2.1.1 井田周边情况 13 2.1.2 确定井田的依据 13 2.1.3 井田境界 13 2.1.4 井田未来发展情况 14 2.2 井田储量14 2.2.1 井田储量的计算 14 2.2.2 保安煤柱 15 2.2.3 储量计算的评价 16 2.3 矿井工作制度 生产能力 服务年限16 2.3.1 矿井工作制度 16 2.3.2 矿井生产能力及服务年限 17 2.3.3 矿井设计服务年限 17 第 3 章 井田开拓 .19 3.1 概 述19 3.1.1 井田内外及附近生产矿井开拓方式概述 19 3.1.2 影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况 19 3.1.3 确定井田开拓方式的原则 19 3.2 矿井开拓方案的选择.20 3.2.1 井硐形式和井口位置 20 3.2.2 开采水平数目和标高 23 3.2.3 开拓巷道的布置 24 3.3 选定开拓方案的系统描述26 3.3.1 井硐形式和数目 26 3.3.2 井硐位置及坐标 26 3.3.3 水平数目及标高 27 3.3.4 石门 大巷数目及布置 27 3.3.5 井底车场的形式选择 27 3.3.6 煤层群的联系 28 3.3.7 采区划分 30 3.4 井硐布置和施工33 3.4.1 井硐穿过的岩层性质及井硐支护 33 3.4.2 井筒布置及装备 34 V 3.4.3 井筒延深的初步意见 35 3.5 井底车场及硐室37 3.5.1 井底车场形式的确定及论证 37 3.5.2 井底车场的布置 储车线路 行车线路的布置长度 38 3.5.3 井底车场通过能力计算 39 3.5.4 井底车场主要硐室 40 3.6 开采顺序44 3.6.1 沿井田走向的开采顺序 44 3.6.2 沿煤层垂直方向的开采顺序 44 3.6.3 采区接续计划 44 3.6.4 “三量”控制情况.46 第 4 章 采区巷道布置及采区生产系统 .48 4.1 采区概述48 4.1.1 设计采区的位置、边界、范围、采区煤柱 48 4.1.2 采区地质及煤层情况 48 4.1.3 采区生产能力 储量及服务年限 48 4.2 采区巷道布置50 4.2.1 区段划分 50 4.2.2 采区上山布置 50 4.2.3 采区车场布置 50 4.2.4 采区煤仓形式 容量及支护 54 4.2.5 采区硐室简介 55 4.2.6 采区工作面接续 56 4.3 采区准备57 4.3.1 采区巷道准备顺序 57 4.3.2 主要巷道断面示意图及支护方式 58 第 5 章 采煤工艺 .59 5.1 采煤方法的选择59 5.1.1 采煤方法的选择 59 5.2 回采工艺60 5.2.1 回采工作面的工艺过程及使用的机械设备 60 VI 5.2.2 选择采煤工作面循环方式和劳动组织形式 61 第 6 章 井下运输和矿井提升 .63 6.1 矿井井下运输63 6.1.1 运输方式和运输系统的确定 63 6.1.2 矿车的选型及数量 63 6.1.3 采区运输设备的选择 67 6.2 矿井提升系统68 6.2.1 矿井提升设备的选择与计算 68 第 7 章 矿井通风系统的确定 .71 7.1 矿井通风系统的确定71 7.1.1 概述 71 7.1.2 通风系统确定的因素 71 7.2 风量计算与风量分配72 7.2.1 风量计算 72 7.2.2 风量分配 76 7.2.3 风速计算 77 7.2.4 风量的调节方法和措施 79 7.3 矿井通风阻力的计算80 7.3.1 确定全矿井最大通风阻力和最小通阻力 80 7.3.2 矿井等积孔的计算 81 7.4 通风设备的选择82 7.4.1 主扇的选择计算 82 7.4.2 电动机的选择 83 7.4.3 反风措施 83 7.5 矿井安全技术措施83 第 8 章 矿井排水 .87 8.1 概述87 8.1.1 矿井水来源及涌水量 87 8.1.2 对排水设备的要求 87 8.2 矿井主要排水设备88 VII 8.2.1 排水系统和排水方式简介 88 8.2.2 主排水设备及管路选择计算 88 第 9 章 采区供电 .92 9.1 矿井供电系统概述92 9.2 采区电器设备的型号及数目92 9.3 变压器容量选择93 9.4 电缆选择计算94 9.4.1 关于采区低压电网的有关规定 94 9.4.2 规定电缆的长度 94 9.4.3 确定电缆的芯线数目 94 9.4.4 选择电缆截面 94 第 10 章 技术经济指标 .98 结论 .100 致 谢 辞 .101 参考文献 .102 附录附录 1 .103 附录附录 2 2 .109 VIII 绪 论 本设计内容是七台河精煤集团公司新建八矿（91#、92#、93#、96#、98#煤 层）1.80Mt/a 新井设计，煤层倾角 14 º，煤平均总厚度 7.0m，相对瓦斯涌出 量为 21.2 m3/t，属于高瓦斯矿井。 主要内容严格按照毕业设计文件汇编的统一要求，设计分为 10 章， 主要内容为：第一章 井田概况及地质特征；第二章 井田境界及储量；第三章 井田开拓；第四章 采区巷道布置及采区生产系统；第五章 采煤工艺；第六章 井下运输和矿井提升；第七章 矿井通风系统的确定；第八章 矿井排水；第九 章 采区供电；第十章 技术经济指标。我严格按照以上步骤依次进行设计。 井田开拓方式的选择应该考虑的主要因素包括：井田地质和水文地质条件； 煤层赋存和开采技术条件；地形地貌和地面外部条件；技术装备和工艺系统条 件。根据以上因素，结合本矿井的实际情况最终选择双立井开拓。 采煤方法的选择应该考虑的主要因素包括：煤层倾角；煤层厚度；煤层的 地质构造情况；煤层及围岩特征；煤层的含水性，瓦斯涌出量及煤的自燃情况。 根据以上因素，结合本矿井的实际情况最终选择走向长壁采煤法。 根据本矿井的实际情况选择使用普通机械化采煤工艺 由于本人的知识和经验有限，在本次设计当中会出现一些错误，希望各位 老师和专业能够给予指正。 1 第 1 章 井田概况及地质特征 1.1 井田概况 1.1.1 交通位置 新建八矿位于黑龙江省七台河矿区西北部，行政区属七台河市新兴区。 矿址距七台河市火车站约 2.5 公里，东南距七台河矿务局 15 公里。地理坐标： 东经 130°53,北纬 45°45。 区内有矿区专用线经七台河站与牡佳线接轨。公路可通经依兰、佳木斯、 鸡西、宝清、密山、哈尔滨等市县及对俄口岸。铁路、公路、交通运输都很方 便。交通位置详见图 11： 图 11 交通位置示意图 2 1.1.2 地形 地势 矿区地形属漫岗及丘陵区，地势特点是西高东低，标高在 25100 米之间， 井田内有新、老两条七台河，均为季节性河流，新七台河河床宽约 20 米，平 水期流量 0.51.5m3/秒，洪水期流量为 1025m3/秒。老七台河平水期流量 小于 0.1m3/秒，洪水期流量 1030m3/秒，井田北部有倭肯河，属常年河流, 河宽约 30 米，水深 12 米，平水期流量 1030m3/秒，洪水期流量达 1000m3/秒以上，河道蜿延曲折，属老年期河流，井田西部有条较大的季节性 水沟-西大沟，是汛期主要的防泛地点。 1.1.3 气象 地震 (1)气象 本区属于亚寒带。年最高气温 30.538.2，年最低气温-31-37， 年平均气温 1.15.1.年降水量为 500mm.年蒸发量 968.81635.3mm。冻 结期为 11 月至次年 4 月，最大冻结深度为 1.291.96m。年间多西北风，年 平均风速为 2.34.4m/s，最大风速 1633m/s。 (2)地震 根据辽宁省地震大队 1964 年地震资料本区地震强烈度为度。 1.1.4 水源及电源 水源 根据已批准的七台河矿区总体发展规划，矿井用水取自桃山水库。 电源 根据 1986 年 1 月 3 日七台河矿物局与佳木斯电业局会谈纪要及达成协议， 新建八矿电源引自七台河西部变电所。 3 1.2 地质特征 1.2.1 矿区内的地层情况 1、新建八矿地层为中生界上侏罗系鸡西群城子河组下部，地层厚度约 800 米，含煤 24 层，总厚 11.93 米，含煤系数 19（见表 11） 表 11 地层构造图表 4 2、现将各段地层自下而上分述如下： 第一段：上至 97 层顶板 20 米处含动物化石，层位往下至城子河组，底砾 岩，厚约 340 米，以粉砂岩细砂岩为主，以底砾岩化石层位，99 层顶板浅灰 绿色凝灰岩（厚 0.40.6 米）为主要标志，含煤五层其中 99 层不可采，据桃 山部分钻孔揭露底砾岩约厚 2030 米，再往下是火山碎屑岩，系滴道组。 第二段：上至 91 层顶板 40 米处粗砂岩含水层上，厚约 300 米，以细、中 砂岩为主，岩性往上渐粗，92 层直接顶为云母砂岩，93 层直接顶为粗砂岩。 此段含煤 5 层，其中 91#、92#、93#、96#、98#五层煤是我矿主要开采层。本 段含煤系数高达 4%,是七台河矿区主要含煤地层段之一。 第三段：上至 74 层底板到 91 层顶板 40 米止，厚约 160 米，岩性以中粗 细砂岩为主，从下往上渐细，沉积完整，含煤 7 层， 81#、80#、79#、78#、77#、76#、75#等这些煤层为不可采。 第四系：松散冲积层不整合覆盖于煤系地层之上，厚 220 米。 1.2.2 地质构造 1、新建八矿位于勃利煤田弧型构造前弧西翼内侧，区内构造形态以南西 向倾斜的单斜构造和断裂为主，断层又以 NW 向 NE 倾斜，并行排列的张扭性 正断层为主，只有 19 线南端有一条宽缓隐伏背斜，无岩浆岩侵入体。 2、井田内控制有大中型断层 34 条，其中逆断层只有 2 条，绝大多数是与 岩层走向斜交的正断层。24 条大中型断层在开采实践中已控制。新建八矿矿 井主要断层特征可归纳为：以张扭性正断层为主，阶梯状并行排列，北西走向， 东北倾向。 3、随着开采深度的增加，次生小断层明显增加。特别是落差小于 5m 的小 断层连续出现，形成小断裂密集区，直接影响开采和回采率提高。新建八矿的 所有大断层均为正断层，新建八矿的大断层的特征（见表 12） 。 5 表 12 断层特征表 产状 序号编号 倾向倾角 性质 落差 （m） 控制程度备注 1 F28NE50° 正断层2070 58-118 63-235 可靠 61-13 资料来 源于以 往地质 报告 2F4 N40° 52°W 50° 正断层50200 61-77 61-127 可靠 资料来 源于以 往地质 报告 3F13W70° 正断层205060-307 可靠 资料来 源于以 往地质 报告 4F14 N40° 50°W 60° 正断层1050 58-57 62-87 可靠 资料来 源于以 往地质 报告 1.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征 1、煤层对比的方法和依据：经生产实践和补充勘探证实，原矿井地质报 告关于煤层对比方法正确，对比可靠，煤层对比的主要标志层，91 层顶板含 砾粗砂岩石，92 层顶板云母粉砂岩，93 层顶含动物化石层位。96 层顶板浅灰 绿色凝灰岩层，98 层顶板云母粉砂岩，全区较发育。 2、煤层组合特征，85 与 87 层，90 与 91 层，95 与 96 层为典型的伴生煤 层，层位稳定，层间距微变，易于识别和对比。本井田内有煤 5 层， 91#、92#、93#、96#、98#是我矿的主力煤层。其赋存状况，各煤特征及变化规 律（见表 13） 。可采煤层特征如下 6 表 13 可采煤层特征表 1.2.4 岩石性质 厚度特征 本区内岩性较细，主要由粉砂岩、细砂岩、粉细互层、中砂层及煤层组成， 仅有较少的粗砂岩，含烁砂岩。 煤层和岩层的物性差异均比较明显，各岩层的密度差别较小， 曲 线在各种岩层反应平直煤层异常反应明显，岩石硬度多数为中等硬度的砂岩类。 见表 14： 表 14 岩石的物理性质指标表 岩石类型颗粒密度 （g/cm3） 块体密度 (g/cm3) 空隙率 n(%) 吸水率 (%) 软化系数 （%） 凝灰岩 2.56-2.782.29-2.501.50-7.500.50-7.500.52-0.86 砂 岩 2.60-2.752.20-2.711.60-2.600.20-8.000.65-0.97 泥灰岩 2.80-2.902.10-2.701.00-10.00.50-3.000.44-0.54 1.2.5 井田水文地质情况 新建八矿地形大部分属漫岗，标高一般在 160190 米，井田北部及中部 7 为河谷水文地质区，西部及南部为丘陵水文地质区。岩层的富水性主要决定于 构造裂隙的发育和补给条件，我矿深部煤层（100、101 层）露头正处在倭肯 河河床下，故补给来源丰富 。 浅部各煤层，除大气降水补给地表强风化裂隙带外，没有其他来源，由于 岩层裂隙发育程度随着埋藏深度增加而减弱，所以岩层的富水性有明显的垂直 分带，由于岩性的不同，岩层的含水性极不均匀，不但存在分带规律且有分层 规律。 1.2.6 沼气 煤尘及煤的自燃性 根据近几年的测定资料，矿井瓦斯梯度为：91 层 10.23 米/m3，92 层 8.65 米/m3，93 层 30.12 米/m3，96 层 9.23 米/m3，98 层 13.35 米/m3.瓦斯绝 对涌出量为 230.01m3/分，相对涌出量为 89.1m3/分，所以本矿为高瓦斯矿井。 随着矿井延深和开采强度的增加，新建八矿的瓦斯涌出量将逐年增加，预 计到-300 米水平，全矿绝对瓦斯涌出量将达到 350m3/分。同时，由于煤层薄， 矿区面积大，单巷掘进距离远，给矿井通风带来一定困难。对此，本矿在 1991 年上抽放瓦斯工程，解决深部开采时瓦斯大量涌出问题，并加强矿井通 风管理，以保证安全生产。 各煤层煤尘爆炸指数在 3442之间，属有爆炸危险的矿井，顶底板 岩石强度为 4°5°，对矿井支护无影响，地温地压测试工作没有进行。 1.2.7 煤质 牌号及用途 历年来新建八矿所采各煤层多属低硫、低磷，中低灰分的焦煤和 1/3 焦煤， 其中 1/3 焦煤占 62.3，发热量一般在 65007500 大卡/千克。 1、煤层的物理性质 已开采各煤层，多为亮煤，半亮煤及半暗煤，水平层状构造 ，结构致密， 质脆，垂直节理发育，玻璃光泽，锯状或平面断口，镜下多见凝胶化基质，木 质镜煤，丝炭，角质化物质较少，并以角质层为主，树脂体则少，透明基质和 形态分子含量少等，且发鲜红色，形态分子结构不规整，镜下可见无机物，有 石英碎屑及菱铁矿物等。 2、化学性质及煤种 8 从生产实际和深部钻孔看，我矿煤质变化规律仍符合希尔特定律。 A 挥发份随深度增加而降低； B 煤的变质程度随深度增加而提高； 如：93#均为 1/3 焦煤，煤层 91#、92#、96#、98#均为焦煤。现将主要开采 煤层煤样分析见表 15 3、煤的工艺特性 现开采煤层多属中低灰份，灰份多为内在灰份。系二氧化硅、氧化铝、氧 化铁等，氧化镁、氧化钙较少，故灰份熔点达 1250以上。 煤的可选性为易选，易选中等煤的可选性灰份与粒度成正比，如 91 层随 着粒度的增大，灰份逐增，是因为结核状无机物难破碎而致。 表 15 煤层煤样分析表 9 、 、 、 、 、 、 、段 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、/m 、 、/m 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 0-20、 340 、340、91、 、92、93、 、 、 、91、92、93、96 、98、 98 96 93 92 91 1.1 1.5 2.0 1.4 1.0 220 、 、 、 、 、 、 图 1-2 煤岩层综合柱状图 10 1.3 勘探程度及可靠性 为了更好地满足煤炭生产的需要，合理利用煤炭资源，为给二水平延深提 供可靠的地质资料，根据矿务局勘探队 1998 年提交的新建深部补勘地质报告 和 1991 年本科提供的矿井地质报告和十余年的井巷工程资料，对 1991 年提交 的原矿井地质报告进行修改和补充。对以往的采探实际成果及补充勘探成果 ，全面收集，系统整理，综合分析。根据钻探，井巷新揭露的地质资料，修改 构造，重新核实储量。为矿井生产，开拓延深和长远规划提供可靠的地质资料 依据。 随着开采增加，煤炭生产对测量精度、地质构造分析的精度以及绘图精度 的要求进一步提高，本次报告的数据资料、图纸及文字说明均用计算机处理， 其精度到相当高的水平，对生产应用既方便又可靠，减少了由于人为因素的影 响而造成的误差。 历次地质工作及质量评述： 1956 年 108 勘探队在区内进行普查找矿工作，并于 1957 年末提出了西至 青龙山，东至龙湖，面积约 450 平方公里的概查。 1958 年 204 勘探队在概查报告基础，进行了七台河区（包括胜利深部、 浅部)的普查勘探，当年提出了中间资料，继而越过详查阶段，进行了精查， 1959 年末提出精查报告，因勘探深度不够又继续进行补充勘探报告并于 1960 年 5 月提出了精补报告，204 队 1964 年提交了胜利深部精查补充勘探报告和 七台河勘探区地质最终报告（第二次精查补充） 。1958 年-1964 年 204 勘探队 在本区共施工了 216 个钻孔，工程量 67282.82 米。1970 年局地测处勘探队在 本区施工一个浅部补勘孔，进尺 122.0 米。1978 年-1986 年局地测处勘探队对 本区深部（-400 米到-800 米）进行补充勘探，共施工了 28 个钻孔，进尺 21865.79 米，其中五个孔在-400 米以上，其可采煤层点 73 个，综合评级结果 为甲级 39 个乙级 18 个，丙级 16 个，甲乙级层点率为 78，其中测井甲乙级 层点率为 100。新建深部勘探地质报告 1988 年 10 月提交，于 1988 年 12 月 经东煤公司批准，共获 B+C 级储量 26.22Mt，表外储量 4.24Mt。1991 年矿井 地质报告，经东煤公司批准共获得 A+B 级储量 122.73Mt，C 级储量 68.66Mt， 表外储量 32.11Mt。本井田内共布有 22 条勘探线，共施工了 245 个钻孔，总 工程量 89270.61 米，平均每平方公里为 3.7 个钻孔。本次报告井田利用钻孔 234 个，外围利用 11 个（见附表 6） 。可采煤层点 987 个，其中甲级 642 个， 乙级 204 个，丙级 141 个，甲乙级层率为 84.7（见表 16）质层率 100%。 11 表 16 煤层点质量统计表 12 表 17 钻孔特征表 13 第 2 章 井田境界及储量 2.1 井田境界 2.1.1 井田周边情况 新建八矿与新立矿、新兴矿相连，及上下层关系，与新立矿开采同一组煤 层，以七台河河床中心和-80、-250、-400 米标高为界分割，与新兴矿以 74 层底板为界，故本矿的安全生产和邻矿安全生产互为影响，我矿的开采对新兴 矿工业广场及井巷工程有较大的影响，因此本次报告充分考虑这一因素，并留 设永久煤柱。 新建八矿井田内，小窑开采历史较长，因历史原因，除早期开采的小煤窑 资料收集不全外，近十多年小煤窑资料齐全，现生产的矿务局系统的 3 对，市 政小井 15 对。 小煤矿开采煤层大都是边缘三角煤或不计量、灰分超限的煤层，对本矿的 安全生产无影响。 2.1.2 确定井田的依据 1.以地理地形,地质条件作为划分井田境界的依据. 2.要适于选择井筒位置,安排地面生产系统和各建筑物. 3.划分的井田范围要为矿井发展留有空间. 4.井田要有合理的走向长度,以利于机械化程度的不断提高. 2.1.3 井田境界 井田境界： 东：以 F4断层为界； 西：以-92500 经纬线为界 ； 南：以下边界为界； 北：以 98 层煤煤层露头为界； 14 井田走向长度：8400m 倾向长度：4000m 勘探面积：33.6km2 2.1.4 井田未来发展情况 本井田煤层赋存稳定，地质条件简单，煤炭资源储量丰富，有很好的发展 前景，有改扩建的潜力。 2.2 井田储量 2.2.1 井田储量的计算 （一）矿井初步设计应计算以下储量： 1.矿井地质储量：勘探（精查）报告提供的储量，包括“能利用储量”和 “暂不能利用储量” ； 2.矿井工业储量：勘探（精查）地质报告提供的“能利用储量”中的 A、B、C 三级储量，A、B、C 三级储量的计算方法，应符合国家现行标准煤 炭资源地质勘探规范的规定； 3.矿井设计储量：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性煤柱损 失量后的储量； 4.矿井设计可采储量：矿井设计储量减去工业场地的保护煤柱，矿井井下 主要巷道及上、下山保护煤柱煤量后乘以采区回采率。 （二）矿井工业储量是指井田精查地质报告提供的平衡表内 A+B+C 级储量，它 是矿井设计的依据。 井田工业储量应按储量块段法进行计算。 块段储量=块段面积×块段平均厚度×容重/cos 为煤层平均倾角 计算得 Zc=107×250000(1.45×2.0+1.40×1.5+1.40×1.1+1.45×1.4+1.40×1.0) ×104 =289.14Mt （三）矿井可采储量的计算 15 Z=(Zc-P) ×C 式中：Z可采储量， Zc工业储量，Mt P永久煤柱损失，Mt C采区回采率,厚煤层不低于 0.75；中厚煤层不低于 0.8；薄煤 层不低于 0.85；地方小煤矿不低于 0.7。 计算得：Z=（289.14-49.26）×0.85=203.89Mt 详见表 21 可采煤层储量总表。 2.2.2 保安煤柱 （一）保护煤柱的留设方法 1.工业场地及主要井巷保护煤柱留设 （1）工业场地保护煤柱留设，应在确定地面受保护面积后，用移动角圈 定煤柱范围。移动角数值应采用本矿区实测数据或与本矿区条件类似的矿区的 实测数据选取。工业场地地面受保护面积应包括受保护对象及围护带，围护带 宽度为 15m。 （2）不包括在工业场地范围内的立井，圈定其保护煤柱时，地面受保护 对象应包括轿车房，井口房或通风机房风道等，围护宽度为 20m。圈定立井保 护煤柱时，应根据井筒深度、岩性、用途、煤层赋存条件及地形特点等因素， 按国家现行标准建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程 的有关规定执行。 （3）斜井受保护对象应包括绞车房、井田、斜井井筒及井底车场。井口 围护宽度应为 10m。 （4）当斜井大巷、上、下山位于煤层中时，其保护煤柱宽度，可按本矿 区或与本矿区条件类似的矿区经验确定；或根据实测资料用分析法确定。 斜井或巷道上方的煤层是否留设保护煤柱，应根据巷道距地表的垂深， 巷道所在的围岩性质，巷道与煤层的法线距离等因素确定。斜井或巷道下方煤 层，应从巷道保护煤柱边界起，用岩层移动角圈定保护煤柱。 2.断层带及井田境界煤柱的留设 断层带及井田境界煤柱可按照实习矿井所留设煤柱尺寸获取 3050m 的煤 柱宽度来计算。并不是所有的地面建筑物、河流等均须留置保护煤柱，设计时 应结合实习矿井的具体情况和“三下”采煤理论进行分析。 16 （二）本井田边界煤柱留设及断层、井筒周边煤柱的留设 井田边界煤柱留设 30m；断层带煤柱留设 30m；井筒周边煤柱留设 15m。 2.2.3 储量计算的评价 新建八矿矿井设计的各类储量计算严格按照有关规定执行。由于技术水平 所限，储量的计算结果所得到的各种储量与实际可能有一定误差。 表 2-1 矿井可采储量汇总表 煤炭损失量水 平 别 煤 层 别 工业储量 A+B+C 万吨 工业 场地 井田 境界 断 层 开采 损失 其他 损失 合计 损失 可采 储量 913281.36550102.542037674.52606.8 922641.0584789.637035599.62041.4 931804.7473685.336734569.31235.4 962330.2524090.538035597.51732.7 981688.2503792.844336658.81029.4 合计 11565.5272210460.719801772919.88645.7 914922.1714585.941040651.94270.2 923691.5634276.337032583.33108.2 932707.1653373.342035626.32080.8 963495.3663280.541039627.52867.8 982532.4603079.438037586.41946.0 合计 17348.3325182395.419901832447.214273.0 总计 28913.8597392856.139703607422.9520389.4 2.3 矿井工作制度 生产能力 服务年限 2.3.1 矿井工作制度 根据煤炭工业设计规范规定： （1）矿井年工作日按 330 天计算； （2）矿井每昼夜三班工作，其中两班进行采、掘工作，一班进行检修； 17 （3）每日净提升时间 14h 小时。 2.3.2 矿井生产能力及服务年限 一. 根据煤炭工业设计规范 ，矿井的设计生产能力应为： 大型矿井：1.20、1.50、1.80、2.40、3.00、4.00 及以上（Mt/a） ； 中型矿井: 0.45、0.60、0.90（Mt/a） ； 小型矿井：0.09、0.15、0.21、0.30（Mt/a） ； 除上述井型以外，不应出现介于两种设计生产能力的中间井型。 二. 矿井设计生产能力方案比较 新建八矿矿井已查明的工业储量为 289.14Mt,估算本井田内工业广场煤柱， 境界煤柱等永久煤柱损失量占工业储量的 10%，各可采煤层均为薄煤层，按矿 井设计规范要求确定本矿的采出率为 85%，由此计算确定本井田的可采储量为 203.89Mt。 根据地质报告的资料描述，煤层储量丰富，煤层生产能力大以及煤层赋存 深等因素，初步决定采用大型矿井设计。并初步确定三个方案，即矿井生产能 力为 1.50Mt/a，1.80Mt/a 和 2.40Mt/a 三个方案，分析论证如下： 按照公式 P=Z/AK 式中，P-为矿井设计服务年限，a； Z-井田的可采储量,Mt； A- 为矿井生产能力,Mt/a； K-为矿井储量备用系数，一般取 1.4； 计算得： P1=97.1a ； P2=80.9a； P3=60.7a； 经与煤矿安全生产规程和采矿设计手册相核对，确定 80.9a 为比 较合理的服务年限，即本矿井的生产能力为 1.80Mt/a。 2.3.3 矿井设计服务年限 矿井设计服务年限： P=Z/AK 式中，P-为矿井设计服务年限，a； 18 Z-井田的可采储量,Mt； A-为矿井生产能力,Mt/a； K-为矿井储量备用系数，一般取 1.4； 计算得：p=Z/AK=203.89/（1.80×1.4）=80.9a。 19 第 3 章 井田开拓 3.1 概 述 3.1.1 井田内外及附近生产矿井开拓方式概述 新建八矿与新兴煤矿为邻，新兴煤矿以立井开拓为主。 3.1.2 影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况 1.井田内煤层埋藏深度为-50-800，煤层倾角 14º 左右。其中 91#和 92# 煤层间距约 40m，可联合开采。93#、96#层间距为 50m，也可以采用联合开采。 96#、98#之间的距离接近 120m，不宜采用联合开采，98#须单独开采。 2.煤层平均倾角约 14°，且含水层较少，可以采用上山开采。 3.构造复杂，井田内有 F4、F14、F13、F28四条大断层，井田东部分布有小 型断层。 4.顶、底板为粉砂岩、粉细砂岩等硬质岩层，稳定性较好。 3.1.3 确定井田开拓方式的原则 1.贯彻执行有关煤炭工业的技术政策,为多出煤、早出煤、出好煤、投资 少、成本低、效率高创造条件。要使生产系统完善、有效、可靠，在保证生产 可靠和安全的条件下减少开拓工程量，尤其是初期建设工程量，节约基建工程 量，加快矿井建设 2.合理集中开拓布置，简化生产系统，避免生产分为集中生产创造条件。 3.合理开发国家资源，减少煤炭损失。 4.必须惯彻执行有关煤矿安全生产的有关规定，要建立完善的通风系统， 创造良好的条件，减少巷道维护量，使主要巷道保持良好状态。 5.要适应当前国家的技术水平和设备供应情况，并为采用新技术，新工艺 发展采煤机械化，自动化创造条件。 20 3.2 矿井开拓方案的选择 3.2.1 井硐形式和井口位置 （一） 井硐形式方案比较 开拓方式的选择应全面考虑各种因素，主要因素包括： 井田地质和水文地质条件；煤层赋存和开采技术条件；地形地貌和地面外 部条件；技术装备和工艺系统条件；施工技术和设备条件；总体设计和矿井生 产能力要求等。 根据该井田的地质及煤层等实际情况，平硐开拓方式在技术上不合理，应 直接否定，现依据该井田的地形、地质构造、煤层赋存等因素，提出两种井筒 开拓方案，具体情况如下： 方案 1 - 双斜井开拓； 方案 2 - 双立井开拓； 1.双斜井开拓： 斜井与立井相比有如下优点： （1）井筒掘进技术和施工设备比较简单，掘进速度快，地面工业建筑， 井筒装备，井底车场及硐室都比立井投资少。 （2）井筒装备和地面建筑物少，不用大型提升设备，钢材消耗量小。 （3）胶带输送机提升增产潜力大，改扩建比较方便，容易实现多水平生 产，并能减少井下石门长度。 缺点： （1）在自然条件相同时，斜井要比立井长得多。 （2）围岩不稳固时，斜井井筒维护费用高，采用绞车提升时，提升速度 低，能力小，钢丝绳磨损严重，动力消耗大，提升费用高，当井田斜长较大时， 采用多段绞车提升，转载环节多，系统复杂，更要多占用设备和人力。 （3）由于斜井较长，沿井筒敷设管路，电缆所需的管线长度较大。 （4）斜井通风风路较长，对瓦斯涌出量大的大型矿井，斜井井筒断面小， 通风阻力过大，可能满足不了通风的要求，不得不另开专用进风或回风的立井 并兼做辅助提升。当表土为富含水的冲积层或流砂层时,斜井井筒掘进技术复 杂,有时难以通过。 适用条件：煤层赋存较浅，垂深在 200 米以内，煤层赋存深度为 0- 21 500 米，含水砂层厚度小于 2040 米，表土层不厚，水文地质情况简单的煤 层。井筒不需要特殊方法施工的缓倾斜及倾斜煤层。 技术评价：本井田一水平设在-300 水平标高，根据煤层的赋存情况采用 斜井开拓在技术上不可行。 2.双立井开拓： 立井与斜井相比有如下优点： （1）立井的井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利 （2）机械化程度高，易于自动控制。 （3）井筒为圆形断面结构合理，维护费用低，有效断面大，通风条件好， 管线短，人员升降速度快。 缺点： 井筒掘进技术和施工设备相对复杂，掘进速度慢，地面工业建筑，井筒装 备，井底车场及硐室等初期投资较多。 适用条件：煤层赋存深度-200-1000m，含水砂层厚度 20400m,立井开 拓的适应性很强，一般不受煤层倾角、厚度、瓦斯、水文等自然条件限制。技 术上也比较可靠。当地质条件不利于平硐或斜井开拓时均采用立井开拓方式。 技术评价：根据本井田的地表，地质构造，煤层赋存状况等因素，满足采 用双立井开拓，故此方案在技术上可行。 表 3-1 开拓方案经济比较表 项目名称方案一（万元）方案二（万元） 主井 1475×1050×10-4=154.9700×3000×10-4=210 副井 1475×1050×10-4=154.9700×3000×10-4=210 井 筒 风井 700×3000×10-4=210150×3000×10-4=45 井底车场 800×900×10-4=721000×900×10-4=90 石门开凿 350×800×10-4=282050×800×10-4=164 二水平延 深开凿 3000×1150×10-4=3451200×1150×10-4=138 总计 964.8857 （二） 井口位置 井口位置的选择是井田开拓的重要组成部分。在选择开拓方式的同时，就 要考虑各种可能的井口位置。对矿井井筒位置有以下的要求： 1.井下条件： 22 （1）在井田走向方向的储量中央或靠进中央位置使井田两翼可采储量基 本平衡，这样可使运输大巷的运输费用最低，同时在生产中能保持两翼均衡生 产和采区的正常接续，而且巷道维护、通风等费用也相应降低。若因地面、井 下某种因素影响靠近中央位置，需要偏离时，在可能条件下要少偏离，尽量避 免井筒偏于一侧，形成单翼生产的不利局面，特别是第一水平量亦可采储量的 平衡问题。 （2）在井田倾斜方面：采用单水平开采时考虑上、下山合理的长度，井 筒与上山下部运输大巷靠近，与井底车场形成一体，尽可能不搞石门。采用多 水平开拓时，在考虑各水平石门工程量总和小的同时，应首先考虑第一水平的 开采，然后兼顾其他水平。井筒与井底车场及主要运输大巷位置的选择统一考 虑。 （3）开拓方式和井口位置选择时，一定要与初期移交达产采区的位置及 其接续统一考虑。初期采区要选择在地质（特别是构造、煤层厚度及稳定性、 顶底板）和水文条件好、煤层储量丰富、勘探程度高、地面无建筑物或少量易 迁建筑物，便于迅速达产和增产的地段，同时尽量靠近井田中部。井筒应靠近 初期移交、达产采区。在井筒到井底巷道掘出井筒、工业场地保护煤柱后即可 掘进准备采区和工作面，使基建工程量少和贯通工程短，达到投资少，建井工 期短的好效果。 （4）井筒应尽量避开或少穿地质及水文复杂的地层或地段。同时将井底 车场置于地质和水文条件好的稳定岩层中，并注意不受底部强含水层承压水威 胁。 （5）尽量减少井筒及工业场地煤柱数量，特别是少压或不压前期开采条 件好的煤层。有条件时可放在无煤带和煤层无开采价值的地带。 2. 地面条件 （1）井筒应建在比较平坦的地方。在山区、丘陵地带要结合地面生产系 统充分利用地形尽量减少土石方工程量。 （2）井口应满足防洪设计标准。 （3）井口要避开地面滑坡、岩崩、泥石流、流砂等危险地区。 （4）井口及工业场地位置必须符合环境保护的要求。 （5）工业场地要少占或不占良田。 （6）井口位置要与矿区总体规划的交通运输、供电、水源、居住区、辅 助企业等布局相协调，使之有利于生产，方便生活。 根据本井田的地质情况井筒可位于井田中央位置也可以偏于井田西侧。 23 将井筒放在井田中央位置时，压煤量为 426Mt，此时水平标高定在了- 300m 且井筒位于 F14断层下盘，不穿过断层。 将井筒放在井田西侧时，压煤量为 532Mt，此时水平标高定在了-300m 且 井筒位于 F14断层上盘，穿过断层。 确定井口的位置，坐标为： 主井：（-89000 , -5073200） 副井：（-89000 , -5073250） 3.2.2 开采水平数目和标高 1.开采水平简称“水平” 。运输大巷及井底车场所在的位置及所服务 的开采范围。 开采水平的尺寸以水平垂高表示水平垂高是指该水平开采范围的垂 高合理的水平垂高的要求： （1）具有合理的阶段斜长； （2）具有合理的区段数目； （3）要有利于采区的正常接替； （4）保证开采水平有合理的服务年限及足够的储量； （5）经济上有利的垂高； 根据以上各方面原因及本井田的实际情况，现确定水平划分方案如下表 3-2： 表 3-2 矿井的阶段高度（m） 井型 开采缓斜煤层的矿 井 开采倾斜煤层的矿 井 开采急倾斜煤层的矿 井 大、中型矿 井 100250100250100150 小型矿井601008012080120 2.水平划分方案比较 根据以上各方面原因及本井田的实际情况现确定水平划分方案如下： 方案一：两水平上、下山开采 方案二：两水平上山开采 第一水平的标高取：-350m 第一水平的标高取：-300m 第二水平的标高取：-800m 第二水平的标高取：-800m 阶段垂高为： 300m 阶段垂高为： 250m 24 则 第一水平储量为：102.55 则 第一水平储量为：86.45 第二水平储量为：124.74 第二水平储量为：142.73 第一水平服务年限：39 年 第一水平服务年限：36 年 第二水平服务年限：41 年 第二水平服务年限：44 年 根据这两种方案所计算的各项数据，对各方案评价如下： 方案一：该方案的阶段垂高、服务年限符合煤矿生产安全规程的规定， 但煤层为缓倾斜煤层，不宜采用上、下山开采，故此方案不可行。 方案二：该方案的阶段垂高及服务年限符合煤矿生产安全规程的规定， 故选用此方案。 总储量为 Zc=203.89Mt，设计生产能力为 1.80Mt/a； 服务年限为 T=Z/AK=203.89/(1.80×1.4)=80.9a。 -300 -800 图 3-1 水平划分示意图 3.2.3 开拓巷道的布置 水平巷道的主要任务是担负煤矸、物料和人员的运输、通风排水、架设管 线，对大巷的基本要求是便于运输，利于掘进和维护，能满足通风安全的需要。 一开拓巷道布置方式的选择 根据煤层的数目和间距，大巷的布置方式分为单煤层布置（称分煤层运输 大巷） ，分煤组布置（称分组集中运输大巷）和全煤组集中布置（称集中运输 大巷） 采用集中运输大巷时，各煤层（组）间用采区石门联系。当煤层倾角 太大时，层间联系也可用溜井或斜巷。各种方式的适用条件如下： 1分煤层大巷适用条件: 1.1 煤层数不多，层间距大，石门长； 1.2 井田走向长度短，服务年限不长； 1.3 井底车场或平硐在煤层顶板； 25 1.4 煤质牌号不同，要求分采，分运； 1.5 产量，风量均大，需要疏解； 1.6 各煤层底板均有坚硬岩层 2分组集中大巷适用条件: 2.1 煤层数多，层间距大小悬殊； 2.2 按煤层的特点根据运输，通风要求组合，经济上有利； 2.3 多水平生产，容易解决运输，通风的干扰； 3集中运输大巷适用条件: 3.1 适于煤层层数多，层间距不大的矿井； 3.2 井田走向长度大，服务年限长； 3.3 下部煤层底板有坚硬岩层，容易维护； 3.4 煤质牌号相同，要求分采分运； 3.5 自然发火严重，便于分区，分段处理事故； 3.6 采区尺寸大，石门长度短。 二阶段或水平是沟通采区与井底车场的交通运输干线，并进行通风、排 水及布设管线。当上一阶段采完后，又可作为下一阶段或水平的总回风道，其 工作年限较长。如果采用单一水平开拓，其工作年限与矿井服务年限相同。见 开拓方案比较表 3-3 和开拓方案剖面示意图 3-2。 26 -300 -800 -300 -800 图 32 开拓方案剖面示意图 表 33 开拓方案经济比较表 项目名称方案一（万元）方案二（万元） 主井 1475×1050×10-4=154.9800×3000×10-4=240 副井 1475×1050×10-4=154.9800×3000×10-4=240 井 筒 风井 700×3000×10-4=21075×3000×10-4=22.5 井底车场 800×900×10-4=721000×900×10-4=90 石门开凿 350×800×10-4=282050×800×10-4=164 二水平延 深开凿 3000×1150×10-4=3451200×1150×10-4=138 总计 964.8857 27 3.3 选定开拓方案的系统描述 3.3.1 井硐形式和数目 根据井田的地形地势、煤层赋存、地质构造等因素，经过第二节中井筒形 式确定方案的技术和经济比较，该矿井采用双立井开拓。详见前面井筒开拓方 案示意图。 3.3.2 井硐位置及坐标 井筒位置就是确定井筒沿煤层走向和倾斜方向上的具体尺寸，并用直角坐 标和方位角予以表示，选择井筒位置的条件： 1. 地面条件 2. 井下条件 （1）工业场地占地面积 （1）按运输量确定井筒置 （2）地形与工程地质条件 （2）根据地质条件确定井筒位置 （3）煤的运输方向 （3）煤柱量 （4）生产建设与住宅位置 （4）勘探程度和初期工程量 根据本井田的实际情况，并考虑到上述的条件，该设矿井井筒位置详见开 拓示意图。 两立井位于井田中央，坐标分别为： 主井：（-89000，-5073200） ； 副井：（-89000，-5073250） ； 3.3.3 水平数目及标高 根据本井田的煤层赋存条件，地质构造等因素，合理的水平划分方案的技 术分析和经济评价，该设计矿井在-300m 水平标高处划分一个水平，阶段垂高 250m，在-300m 水平标高上布置水平开拓巷道，井底车场及各硐室，井田范围 内各煤层以-300m 开采水平为界，再用上山开采。 28 3.3.4 石门 大巷数目及布置 根据本设计矿井开拓巷道布置方案的技术分析和经济评价，确定本设计矿 井采用的开拓巷道布置方式为集中运输大巷及采区石门布置。 本设计矿井中，大巷和石门服务年限较长，运输能力要求大，所以大巷和 石门的断面和支护设计在本设计中相同。其内部设施也相同。巷道断面设计合 理与否，直接影响煤矿生产的经济效果和生产的安全条件，其基本原则是在满 足安全与技术要求的条件下，力求提高断面利用率，缩小断面，降低造价并有 利于加快施工速度。该设计矿井大巷，石门断面的内容见石门断面图 33。 3.3.5 井底车场的形式选择 井底车场是连接井筒和井下主要运输巷道的一组巷道和硐室的总称，是连 接井下运输和提升两个环节的枢纽，是矿井生产的咽喉。因此，井底车场设计 是否合理，直接影响着矿井的安全和生产。 由于井筒形式，提升方式，大巷运输方式及大巷距井筒的水平距离等不同， 井底车场的形式也各异。按照矿车在井底车场内运行特点，井底车场可分为： 环行式和折返式两大类型。底卸式矿车运煤时，则一般用折返式车场。 井底车场形式选择的因素如下： （1）矿井生产能力，有足够的富裕系数增产的可能性； （2）调节简单，管理方便，弯道及交叉点少； （3）调车简单，符合有关规定、规范； （4）井巷工程量小，建设投资省，便于维护，生产成本低； （5）施工方便，各井筒间，井底车场巷道与主要巷道间能迅速贯通，缩 短建设时间； （6）当大巷或石门与井筒距离较大时，能够布置下存车线和调车线，可 选择立式井底车场，否则可选择卧式井底车场； （7）矿山提升的斜井井底车场，井筒不延深的一般采用平车场，井筒延 深的一般采用甩车场。 29 3.3.6 煤层群的联系 当煤层群倾角比较大，各煤层平巷为水平布置时，常采用石门联系。即区 段、轨道集中巷与各煤层群回风平巷以石门联系。区段运输集中巷通过溜煤眼 和石门与各煤层超前运输巷联系。这种施工方式施工方便，可以利用区段石门 布置采区中部车场，辅助运输环节少，人员行走不便，但是当煤层倾角较小时， 石门很长，掘进工程量大。石门不容易维护，且石门辅助输送机运煤，公用设 备较多，所以它一般用于设备倾角大于 15º20º 的煤层。 本设计矿井井田范围内共有五层可采煤层，即 91#、92#、93#、96#、98#煤 层，参见可采煤层特征表及巷道开拓方案示意图。91#，92#煤层间距小，故这 两煤层联合开采，93#、96#煤层间距小，这两层煤层也采用联合开采，98#和 96#间距大，这一层单独开采。 30 图 33 大巷石门断面图 表 34 立井井底车场的基本类型 类型结构特点适用条件 立 1.存车线和回车线与主要大巷垂直 2.主、副井距主要运输大巷较远，有 1.90-150Mt/a 的矿井 2.刀形车场适用于 60Mt