安全工程毕业设计（论文）-大贤煤矿1.5Mta新井通风安全设计【全套图纸】 .doc

目 录一般部分1 矿区概述及井田地质特征11.1矿区概述11.1.1地理位置及交通情况11.1.2地形地貌11.1.3河流及水体11.1.4气象及地震21.1.5矿区工农业生产概况21.1.6水源及电源21.2井田地质特征21.2.1井田地质构造21.2.2水文地质71.2.3其它有益矿产81.2.4地质勘探程度91.3煤层特征91.3.1煤层91.3.2煤质101.3.3瓦斯111.3.4煤尘111.3.5煤的自然112 井田开拓122.1井田境界及可采储量122.1.1井田范围122.1.2可采储量122.1.3矿井设计生产能力及服务年限152.2井田开拓162.2.1井田开拓的基本问题162.2.2井口及工业场地位置的选择172.2.3井田开拓方案232.2.4矿井基本巷道232.2.5大巷运输设备选择302.2.6矿井提升343 采煤方法及带区巷道布置363.1煤层的地质特征363.1.1煤层363.1.2 煤质363.1.3瓦斯373.1.4 煤尘的爆炸性373.2带区巷道布置及生产系统373.2.1带区走向长度373.2.2分带斜长及数目373.2.3煤柱尺寸的确定373.2.4确定带区巷道的联络方式383.2.5开采顺序383.2.6带区生产系统383.2.7带区生产能力393.2.8带区车场设计403.3采煤方法433.3.1采煤工艺方式433.3.2回采工作面主要参数的确定443.3.3 带区巷道布置463.3.4回采巷道布置524 矿井通风574.1矿井通风系统选择574.1.1设计原则及考虑因素574.1.2通风方式确定574.1.3通风方法确定614.2带区通风614.2.1带区通风总体要求614.2.2带区通风的基本要求624.2.3工作面通风方式624.3掘进通风634.3.1掘进通风方法634.3.2掘进面需风量计算644.3.3掘进面的设计654.4矿井需风量674.4.1矿井需风量计算的标准及原则674.4.2矿井需风量的计算684.4.3风量分配714.4.4通风构筑物724.5矿井通风阻力计算724.5.1矿井通风阻力724.5.2矿井总风阻和等积孔计算754.6矿井主要风机选型774.6.1主要风机选型774.6.2电动机选型804.7矿井反风措施及装置824.7.1矿井反风的目的和意义824.7.2反风方法及反风装置824.7.3区域性反风和局部反风824.7.4通风机房布置图834.8概算矿井通风费用834.9防止特殊灾害的安全措施854.9.1防治瓦斯爆炸的措施854.9.2防火措施854.9.3防水制度854.9.4防尘制度864.9.5预防自燃的措施864.9.6预防井下水灾的措施865 矿井安全技术措施875.1矿井粉尘概况875.2防尘措施875.2.1各种防尘措施875.2.2采掘工作面防尘、降尘措施885.2.3煤层注水防尘及注水系统885.2.4建立井下消防、洒水（给水）系统905.3防爆措施915.3.1预防煤尘爆炸的一般性措施915.3.2井下电气设备防爆措施925.4隔爆措施925.4.1隔爆措施925.4.2隔爆水棚935.5矿井地面生产系统防尘945.5.1防尘系统简介945.5.2防尘措施及装备945.6煤尘爆炸995.6.1煤尘爆炸的机理及特征995.6.2煤尘爆炸的条件1005.6.3煤尘爆炸性鉴定1015.6.4预防煤尘爆炸的措施1025.6.5煤尘爆炸区别于瓦斯爆炸的特有标志102.5.7事故预防及处理计划1025.7.1避灾路线1025.7.2事故期间通风方法102参考文献103专题部分1041矿井开采条件1041.1矿井位置1041.2开拓方式1041.3采煤方法1041.4通风方式1041.5周边矿井及其小窑1051.6矿区地质环境条件1052抽放瓦斯的必要性1052.1 瓦斯抽采现状1062.2新钻机的技术特征1062.3 千米钻机在瓦斯开发与防治方面的优点1083千米钻机在河东矿的应用1083.1千米钻机进行区域瓦斯抽放1093.2现场使用情况1093.3千米钻孔的封孔工艺1103.4钻进期间的防突措施1113.5拐弯钻孔施工工艺1114抽放效果分析1125结论112参考文献：112中文翻译113英文原文118致 谢119iv第 2 页中国矿业大学2013届本科生毕业设计1 矿区概述及井田地质特征1.1矿区概述全套图纸，加1538937061.1.1地理位置及交通情况山西南娄集团阳泉盂县大贤煤业有限公司位于盂县南娄镇大贤村附近，矿区地理位置坐标为：东经11320001132301，北纬375954380204。矿井工业场地紧靠乡镇公路，北东距盂县县城8km，东南距阳泉市48km。矿井工业场紧邻乡镇公路，工业场地有简易公路与乡镇公路相连，盂寿公路从井田中部穿过，通过乡镇公路可与盂寿（盂县-寿阳）、阳盂（阳泉-盂县）公路相接，通过上述公路可与307国道、石太高速公路相连，矿井交通条件较为便利，交通位置见图1-1。图1-1交通位置图1.1.2地形地貌井田位于孟县构造堆积地区，属黄土丘陵地貌。梁、峁发育，沟谷密集，多呈“u”型。地势西高东低，南高北低，最高点标高为1167m，最低点标高为830m，一般标高在900左右，最大高差230m，相对高差一般为40100m。1.1.3河流及水体本井田内河流属黄河流域汾河水系，磁窑河为井田内较大的季节性河流，在井田中部流过，它发源于狐偃山东南侧解板沟、塔棱一带，流向东南，于孟县县城北部转成南北向汇入石南海，然后流入汾河。磁窑河两侧沟谷多平行排列，其地表流流入该河。磁窑河全2第 71 页中国矿业大学2013届本科生毕业设计长25km，流域面积125km2，其它河谷为间歇性河谷。磁窑河在岭底村东南部分成东西两个分支流，分岔处以上不远处，各建一座缓洪蓄清水库，库容分别为34.80万m3。汛期空库拦洪，秋冬蓄水，供次年春灌。磁窑河年径模数（万m3/km2）正常年1210丰水年1450，枯水年937。1.1.4气象及地震本井田气候属暖温带大陆性季风气候，四季分明，昼夜温差悬殊。冬季寒冷少雪，春季风大雨少干旱，夏季多雨炎热，秋季阴雨天较多，平均年气温在10.1左右，一月份最低平均气温-6.2，最低-24.5。七月份气温最高，最高可达38.6 ，年平均降雨量约482.88 mm，雨水多集中在79月份，占全年降雨的6080%；每年十一月至次年四月为冻结期，最大冻土深度0.77 m。风向以西北风为主，平均风度1.6m/s。本区地震烈度7度区，根据中国地震局参数区划图及资料（gb183062001），属地震动峰值加速度为0.10.15g区。根据1978年5月2日山西省抗震工作办公室、山西省建委，山西省地震局“关于颁发山西省地震基本裂度区划分图及说明的通知”，本地区裂度为7度。1.1.5矿区工农业生产概况本区多为山地，当地居民主要以农业生产为主。主要农作物有小麦、玉米、山药、谷子等。经济作物有苹果、核桃、红枣等，粮食产量基本能自给自给；大多村庄都设有供销商店和面粉加工厂等，有的村庄开办煤矿为主，开采运输业较发达，农民走上了富裕之路。1.1.6水源及电源大贤矿生活饮用水起源至孟县县北侧磁窑村，该村内一口专用主深井直供大贤矿生活用水，每日可二十四小时专供大贤矿区。另有两口副井可在农忙季节以外提供大贤使用，同时经过供水中的多次检测，其水源符合生活饮用水标准，在干旱或农忙季节中，另有孟县县环城生活水管网供应。大贤矿区内供电由35kv变电站通过各变电所及变电亭向各用处供电。地面生活及生产辅助用电由各变电所供电，然后输送到各用户。由于井口附近负荷比较集中，供电由35kv变电站通过各变电所及变电亭向井口绞车、生产系统供电。井上35kv/6kv变电所把6kv电压经主斜井送往井下中央变电所，然后通过高压开关柜把6kv电压送往主排水泵和区采变电所，然后采区变电所将6kv、660v电压分别送到工作面移变和其它用户，采煤工作面移变再将660v、1140v电压送到工作面各用户。采区手持式电器设备为127v，由工作面移变通过综保供给，其它用电设备为660v、1140v。1.2井田地质特征1.2.1井田地质构造（1）地层本矿井地层与霍西地层一致，煤系地层的基底为奥陶系灰岩，在其上部沉积了白云质灰岩为主，二叠系地层及第三、第四系红黄土层，煤系地层与奥陶系为平行不整合接触。矿区大部分地区被红黄土覆盖，在沟谷中出露有太原组山西组、下石盒子组及上石盒子组地层，现根据勘探及生产中的有关资料由老至新叙述如下：奥陶系中统上刘家沟组（o2s)位于峰峰组之下，与峰峰组为整合接触。勘探钻孔均未打到该组，该组地表无出露，依据区域地质资料，岩性由厚层状石灰岩，泥灰岩、白云质灰岩，白云岩等组成。岩溶裂隙发育，平均厚约250 mm。奥陶系中统峰峰组（o2f)地表无出露，厚度177-142 m。平均厚80 m。岩性有质地较纯的石灰岩，纯石膏及泥灰岩类纤维状石膏等组成，在本矿区三采区西大巷有揭露。石炭系中统本溪组（c2b）平行不整合于峰峰组之上，井田内无出露，部分井巷工程穿过本组地层。主要由灰色、黑色页岩、砂质页岩，铝土页岩，石灰岩等组成。平均厚度33 m，上部局部夹薄煤一层，石灰岩1-3层，厚度变化大，层位不稳定，石灰岩中产有蜓科等动物化石，底部为夹有团块状黄铁矿的铝土泥岩。石炭系上统太原组（c3t)本组由黑灰色砂岩，砂质页岩、页岩、石灰岩及煤层等组成，含煤6-8层，其中4+5#煤层为稳定可采煤层，亦系本矿井主采煤层，2#、4#、5#煤层为局部可采煤层。石灰岩2-6层，其中k2、k3、k4三层灰岩稳定，是良好的标志层，在矿区内极易对比，但k4灰岩在矿区西北部官窑村附近相变为砂岩，本组厚58.26 m-93 m，平均80 m。太原组地层一般又分为上、中、下三段。a太原组的下段（c3t1）晋祠k1砂岩底板起至庙沟灰岩（l1）顶板，平均40.0 m，由黑灰色之页岩、砂质页岩、砂岩、石灰岩、煤组成，k1砂岩为太原组与本溪组分界标志，成分为细、中粒石英，胶结良好，此层砂岩岩性坚硬，无论是在井下还是钻孔中易于识别，k1砂岩之上有1-3层石灰岩，下层厚一般在2m左右，上两层极不稳定，石灰岩之上是黑色页岩或砂页岩，及煤层，其上为0.5-1.2 m之灰色页岩（泥岩），系9#煤层底顶，9#煤层厚5.5 m，9#煤层之上是k2石灰岩，其底层局部有不到1 m的页岩一层，系9#煤伪顶。b太原组中段（c3t2)庙沟灰岩（l1）顶板至斜道灰岩（l4）顶，平均15 m,有石灰岩三层，由下至上编号为k2、k3、k4，此三层石灰岩稳定，为良好的标志层，该段岩层具体有明显的沉积韵律。7#1、7#、 8#-1、8#煤层位于其间。k2石灰岩厚6.85-13.7m，平均厚11.50m为厚层深灰色石灰岩，其中有条带状及团块状黑色燧石，石灰岩下部常有一层灰色的页岩，厚1.0m左右，石灰岩中产有较为丰富的海相动物化石。k3石灰岩厚4.2-8.25m，平均厚5.55m,距k2石灰岩19 m左右，亦为深灰色石灰岩，含燧石情况与k2石灰岩相似，石灰岩也产有海相动物化石。k4石灰岩厚2.70-6.80m，平均3.78m，距k3石灰岩约10 m左右，为深灰色石灰岩，一般不含燧石，在官窑附近露头上所见此层石灰岩在短距离内相变为黄色细粒砂岩。c太原组上段（c3t3)由斜道灰岩（l4）顶至k3砂岩的底板为止，平均厚25m左右。4#、5#、6#薄煤层位于其间，在露头上所见一般为黑色页岩、砂岩，性脆、节量发育。其中常夹有条带状铁质页岩。二叠系下统山西组（p1s）由k3砂岩底至k4砂岩底，全层厚50-70 m，平均厚度63m，亦为矿区内重要含煤地层之一，与下伏之太原组地层在本区内为整合接触。k7砂岩为一层灰白色石英砂岩，一般厚1-2m，胶结良好，在露头上一股呈白色细、中粒砂岩，全区不稳定常尘灭，不易对比。山西组中共有煤层4层，即1#、2#、3#-1、3#，只有2#煤层稳定可采，为本矿井主采煤层，3#煤层为局部可采，1#、3#-1煤层均为不可采煤层。山西组岩性由灰白、灰黑色页岩，砂质页岩及砂岩组成，岩性变化较大，下部多为砂页岩，上部则砂岩较少，页岩中常夹有菱铁矿结核，风化后成为铁秀色。二叠系下统下石盒子组（p1x）k8砂岩至k10砂岩底板，上部为黄绿页岩、砂岩及细中粒砂岩，中部以黄绿色中粗粒厚层砂岩为主，夹黄色，黄灰色页岩，砂质页岩，k9为黄绿色粗砂岩，成份以石英长石为主，泥质胶结，下部为黑灰色页岩，砂质页岩夹薄层细砂岩，底部有0.5 m以下薄煤1-3层，煤层不稳定常尖灭k8砂岩为黄色中粒砂岩，成份以石英长石为主，泥质胶结厚度变化大。本组厚40.00-50.00m，平均45.00m。二叠系上统上石盒子组(p2s)k10砂岩起至k11砂岩底板，主要位于井田中南部，由紫红色、紫绿杂色页岩，砂质页岩夹黄绿色石英长石砂岩组成，k10砂岩一般为黄绿色粗粒一中粒砂岩，泥质胶结，本组地层厚401m左右，与下伏下石盒子组为整合接触。第四系（q）：井田内可分为中更新统（q2）、上更新统（q3）及全新统（q4），由砂质土、黄土、次生黄土，现代河流冲积等组成，平均厚度36.69 m，不整合伏盖于各不同地层之上，其厚度变化较大。井田内地层对比的方法主要以钻孔的勘探资料为主，将各标志层、煤层、加以对比，在巷道、实际揭露的资料中经验证对比较合理，能够指导生产，服务生产，整个井田对比可靠。2构造本井田构造形态主要为走向南北倾向东的单倾构造，区内次一级褶皱较发育，使地层呈波浪起浮状，断层落差不大，以高角度正断层为主，逆断层主要表现为契形推移，推移距离短，延伸长为特征。无炭柱从目前实际揭露情况看多分布于井田中部和西北部，大小各异，长轴短的10m，长的270m。本区无火成岩侵入。井田地层综合柱状见图1-2图1-2井田地层综合柱状（2）地质构造本井田基本构造形态为一单斜，近东西走向，向南倾斜，倾角312，一般小于10，平均角度5。在此单斜基础上发育次一级的宽缓褶曲和一些短轴褶曲。较大的褶曲为位于井田西北部的大南沟背斜和蔡庄向斜以及井田东部的草沟背斜。井田内无断层，没有岩浆岩侵入的影响。综观井田构造应属于简单类略偏中等。1.2.2水文地质含水层：大贤煤矿地处吕梁山脉东侧，为浅埋藏型隐伏岩溶区，主要接受大气降水补给，矿区内出露的地层为石炭系上统太原组、二叠系下统山西组、下石盒子组、上统上石盒子组、第三系及第四系地层，根据含水岩系及水力特征将井田内地下水划分为以下几种类型。（1）碳酸盐岩类岩溶裂隙含水岩组矿区内没有奥陶系灰岩出露，根据煤矿所施工的供水井提供的资料，峰峰组岩性主要为质纯灰岩、泥质灰岩、泥灰岩及石膏层，灰岩裂隙较发育，由于本区峰峰组底板大部高于区域奥灰水位标高，该含水岩组现已成为透水而不含水岩组，厚度一般在300 m左右。上刘家沟组为奥陶系主要含水层，主要由石灰岩层、泥质灰岩、白云质灰岩、泥灰岩组成。含水层岩溶裂隙发育，并发育有小的溶孔，连通性好，含水层厚200余米，富水性强，地下水交替快，矿区内供水井奥灰水位标高一般在787 m左右，单位涌水量4801600 m3/d，单位涌水量0.726-2.013 l/s.m。本区奥陶系灰岩裂隙发育，地下水交替快，富水性强，除矿区南部部分地区处，在矿区大部分地区奥灰水位低于煤系地层标高，故奥陶系岩溶水对矿井开采不会构成太大威胁。（2）碎屑岩类裂隙含水量水岩组井田内碎屑岩地层为石炭系和二叠系，根据含水介质的不同，含水层可分为碳酸盐岩类岩溶裂隙含水层和砂岩裂隙含水层。太原组有三层稳定石灰岩，自下而上为k2、k3、k4石灰岩，为矿区内的主要含水层，尤其为k2石灰岩富水强，构成矿井的直接充水水源。井田西北角之后庞沟从k3、k4灰岩流出来的泉水很大，涌水量达1.92-2.05l/s，这是受局部地质构造影响所致。从岩性特征上看，质地较纯的石灰岩裂隙溶洞较发育，从井下揭露的情况看，溶洞直径从几厘米至数米不等，当井巷揭露k2灰岩时，溶洞发育处出现涌水之后水量减少至干涸。说明了岩溶裂隙发育是不均匀的，连通性一般。这为地下水的储存，迳流提供了有利的场所和通道。下面对k2、k3、k4灰岩含水特征分叙：k2灰岩：3#煤的直接顶板，厚度达6.85-13.70 m，平均厚度11.5 m，埋藏深度80-320m，岩性为青灰色质较纯的厚层稳定石灰岩，为矿井充水的直接水源。属承压含水层。具有一定的水头压力。单位涌水量平均为0.35l/sm。渗透系数为5.01m/a。钻孔中冲洗液100%漏失。岩溶裂隙比较发育，富水性强，但分布不均匀。其水质类型为“hs-cm”型水，总矿化度在1.704-1.878，为弱矿化水，ph值在6.8-7.4。近中性水。全硬度均在78.95-79.51纯国度。属很硬水。涌水量最大为180 m3/h。 k3、k4灰岩：k4灰岩厚2.7-6.8m，平均3.27 m。在本区内有呈尘灭或相变为砂岩。k3灰岩厚4.2-8.25m，平均厚约5.55m。青灰色质地较纯，裂隙溶洞比较发育，富水性仅次于k2灰岩，在区外西北角后庞沟露头处有泉水流出，涌水量达1.92-2.05l/s。大部分则为流量0.05-0.1l/s的泉。本区富水性较强，地下水富水之强弱与地质构造有很大关系，从邻区水文资料及本区简易水文资料分析，k3灰岩比k4灰岩富水性要强一些，其水质类型多为hs-cm型水。总矿化度为0.876-0.919 g/l为强水。ph值为7.30-7.60属碱性水。k3的涌水量比k4要大。k4涌水量为36 m3/h，埋藏深度40-305 m。（3）二叠系砂岩含水层二叠系含水层由若干层砂岩组成，其主要含水层为k7、k8、k9砂岩及基岩风化壳。含水层富水性受埋藏深浅条件的制约，一般情况下，含水层埋深小，富水性好，反之则差。k7砂岩在井田内厚度变化大，层位不稳定，k8砂岩厚度在0.7-9.3m之间，平均4.06m。k9砂岩厚度为5.6-10.10m。平均7.80m。基岩风化壳因为露出地表或距离地表较近，风化裂隙发育，接受补给条件较好，其富水性要好于k7、k8、k9砂岩。在断层带，滑坡体及裂隙发育的向斜部位涌水量一般较大，山西组含水层主要为k7砂岩，水质一般为“hs-nm”型水。下石盒子组大多出露于地表，在井田内受沟谷切割 影响，在接受大气降水补给后，经短暂径流，在合适的地段以泉的形式涌出。本组较稳定的是k8、k9砂岩，厚6-15 m，山西组及下盒子组砂岩含水层在正常情况下富水性差，但也不排除在局部地段富水的可能性。（4）松散层类孔隙含水层组本区松散层类孔隙含水层组为第三系、第四系地层，主要分布于兑镇河、下堡河、柱濮河河床及主要沟谷内，以砂卵石层、砂砾石层、砂为主，卵砾石成分多为灰岩、砂均未胶结，粒度相差悬殊。分选性差，孔隙度大，为良好的含水层，也是良好的透水层。分布于地表厚8-12平均9m大的沟谷内，兑镇一带水井调查说明其水位变化均受气候及降雨量控制，兑镇河平时水深不超过0.2m，常年有水，雨季山洪瀑发，水势汹涌，旱季水位下降。最大洪水位标高877.68m，流量7.38 m3/s，据资料，单位涌水量6.67l/sm，受季节性影响，动态变化幅度在1 m左右，水质类型为hs-cm型水。1.2.3其它有益矿产井田内除埋藏着丰富的煤炭资源外，还赋存有一些其它矿产，简述如下：（1）铝土岩主要为本溪组底部之g层铝土，厚0.8219.82m，平均9.93m，al2o3含量17.7149.53%，平均33.82%；sio2含量29.0561.20%,平均为40.60%；铝硅比值为0.83，未达工业品位。其次为下石盒子组顶部的铝质泥岩，俗称“桃花泥岩”，井田内有13层，厚2.0014.48m, al2o3含量20.8122.00%，无开采利用价值。（2）铁矿主要为山西式铁矿，产于本溪组底部，奥陶系风化面之上，呈鸡窝状分布，极不稳定，厚04.5m，平均0.79m，为黄铁矿与铝土混生体，fe2o3含量7.0851.52%，平均31.37%。st含量5.3033.82%，平均17.58%，含硫品位可达级工业指标，因分布极不稳定，品位变化大，埋藏深，无开采利用价值。（3）石灰岩赋存于奥陶系、石炭系本溪组和太原组，以奥陶系石灰岩为主，cao含量31.3149.16%，平均43.67%；mgo含量0.374.43%，平均1.97%；sio2含量1.0017.55%,平均为6.29%。可以用作水泥原料、煅烧石灰及建筑材料，限于其埋藏较深，难以开采利用。（4）石膏赋存于奥陶系中统峰峰组的下部，厚度不大，cao含量28.4832.24%，平均30.36%；mgo含量4.445.36%，平均4.90%；sio2含量8.7011.75%,平均为10.23%。品位较低，又因埋藏较深，不易开采，无经济价值。1.2.4地质勘探程度（1）地质勘探及报告的编制情况井田地质勘探由两部分组成，一部分为1988年完成的详查地质报告，一部分为1992年完成的精查地质报告，详查地质报告已得到了行业管理部门的批准，精查地质报告1993年1月山西省矿产储量委员会以晋储决字(1992)17号审批通过。（2）勘探程度评述该项目地质勘查工作的类型确定正确，手段选择基本合适，工程布置较合理，各项工程质量良好，内容齐全，勘探基本网度控制合理，可以满足设计的要求。（3）地质构造对开采影响的评价井田基本构造形态为单斜，在此基础上发育有宽缓褶曲和短轴褶曲，断层稀少，属简单略偏中等，对机械化开采比较有利。（4）煤层对比的可靠性、稳定性分析及对开采的影响本井田主要含煤地层沉积稳定，旋回结构明显，标志层及煤层本身特征突出，主要可采煤层可采边界规则，厚度变化规律明显，对比可靠，稳定可采，对开采无不良影响。（5）地质储量的复核、验算；高级储量的范围、储量是否满足设计的要求储量计算方法正确，各项参数的选择符合有关规范规定，级别划分合理，精度符合各级别一般要求，高级储量比例符合规范、设计的要求。（6）水文地质、瓦斯等级、煤质分析等资料的精确程度，及对开采的影响查明了本区的水文地质条件，确定了水文地质类型，分析了充水因素，预测了矿井涌水量，落实了供水水源地。资料比较准确，对开采影响不大。详细了解了各主要可采煤层的瓦斯情况，但对瓦斯的主要参数了解不多，对开采影响较大。煤质分析基本可靠，对开采影响不大。1.3煤层特征1.3.1煤层本井田内含煤地层系上古生界石炭系太原组及二叠系山两组，含煤岩系总厚度为144.8m，共含煤11-15层，其中可采煤层总厚度为13.70m，含煤系数为9.5%，太原组平均厚度为102.6m，含煤9层，其中可采煤层平均厚度为9.87m，含煤系数为9.6%。山西组平均厚为42.2m，含煤3层，其中可采煤层平均总厚度为3.80m，含煤系数为9.0%。从分布特征看，太原组可采煤层9#全井田内稳定可采厚煤层，4#、5#、7#局部可采，煤层变化较小，山西组可采煤层2#全井田内稳定可采厚煤层，3#煤层局部可采变化大，各煤层间距变化较大，详细情况见煤层特征一览表，表1-1。现将可采煤层、局部可采煤层分述如下:（1）2#煤层：位于山西组上部，上距k4砂岩40-57 m，该煤层厚1.09-5.39平均2.98 m，在整个井田内厚度变化不大，煤层厚度变异系数为8.54%，可采性指数为1，本煤层属结构复杂的稳定煤层。该煤层为矿井的主采煤层，煤层稳定，其稳定程度为1类（id），煤层节理较发育，层理较发育。（2）9#煤层：位于太原组下部，煤层厚度4.27-7.33m，平均6m，为稳定的可采煤层，煤层无夹矸，结构简单，煤层节理发育。（3）7#煤层：位于太原组中下部，k3、k4灰岩之间，上距k4灰岩3-5m，煤层厚0.20-1.23，平均0.67m。属局部可采不稳定煤层，煤层节理较发育层理不甚发育，该煤层在东北部有开采，大部分未开采，受煤质和煤厚的限制。（4）5#煤层：位于太原组上部，k7砂岩以下，k6砂岩之上，煤层0-0.8m，平均0.36m。常尖灭为零，煤层节理较发育，层理不发育，仅在井田西南角附近可采。（5）4#煤层：位于太原组顶部，k7砂岩之下，大部分地区均不可采，煤层节理发育，层理不甚发育，煤厚0-0.9m，平均0.36m。仅在矿区的西南角附近可采。该煤层尚未开采。表1-1大贤煤矿公司可采煤层特征一缆表地层时代含煤系数煤层编号煤层厚度煤层结构夹石层数稳定可采程度最大-最小平均山西组pis9.0%2#1.09-5.39简单0稳定中厚煤层全区可采1.53#0-1.74简单0不稳定，局部可采薄煤层可采区在井田的中部及东北部0.83太原组9.6%4#0-0.9简单0不稳定局部可采薄煤层，可采区在井田南部边界附近0.365#0-0.8简单0不稳定局部可采薄煤层，可采区在井田西南角附近0.367#0.2-1.23简单0不稳定局部可采薄煤层，可采区在井田中北部0.679#5.27-7.33简单0稳定厚煤层，全区可采6（6）3#煤层：位于山西组上部，下距4#煤约9m，上距离2#煤层6.0 m，煤厚为0-1.74 m，平均0.83 m，有时尖灭为零。属不稳定局部可采煤层，节理发育，层理较发育。可采区主要颁布于矿区的西北部及中部，该煤层已大部分被地方小窑开采，失去开采价值。1.3.2煤质井田内各煤层煤质以贫煤为主，储量占总储量的73%；其次为无烟煤，占26%；其余为贫瘦煤。（1）煤的物理性质：本井田煤为黑色、灰黑色的亮煤，有玻璃、强玻璃光泽。断口为参差状、棱角状、粒状、条带状、线理状及粒状结构，层状、块状构造。煤的容重为1.341.51t/m3。（2）煤的化学性质及可选性9号煤：为中灰、特低硫、低磷、极易选的贫煤、贫瘦煤，是优质的高炉喷吹煤。层煤均为难熔灰分煤，热稳定性好，易于磨碎。各煤层主要煤质指标见表1-2。表1-2煤层主要煤质指标表煤层编号水分灰分硫分磷分挥发分发热量挥溶点机械强度mad%ad%st%p%v%mj/kg%t()%9号1.5615.091.350.0060.06610.3829.84150065.571.3.3瓦斯据现生产矿井实测资料，该煤层瓦斯相对涌出量2.575.41 m3/td，设计时矿井瓦斯相对涌出量按4m3/t计算，该矿属低瓦斯矿井。1.3.4煤尘据煤芯煤样爆炸性实验：煤尘爆炸指数36.41%,各煤层均有爆炸性危险。1.3.5煤的自然据煤芯煤样测定结果，自燃发火等级为ii类，各煤层都有程度不同的自然发火倾向，根据矿井实际生产资料统计发火期一般在36月。2 井田开拓2.1井田境界及可采储量（1）井田划分的依据在煤田划分为井田时，要保证各井田有合理的尺寸和境界，使煤田各部分都能得到合理的开发。煤田范围划分为井田的原则有：井田范围内的储量煤层赋存情况及开采条件要与矿井生产能力相适应。保证井田有合理尺寸。充分利用自然条件进行划分，如地质构造（断层）等。合理规划矿井开采范围，处理好相邻矿井间的关系。2.1.1井田范围根据山西省国土资源厅晋矿采划字（2002）第39号文，井田范围由以下5点座标圈定（为了与地质资料统一，列出换算后的坐标（50），原批复坐标见附录）：1点：x=38412400 y=42053502点：x=38412400 y=42055503点：x=38413100 y=42082504点：x=38417500 y=42082505点： x=38417500 y=4205350井田东西走向长约5.5km，南北倾斜宽2.95km，面积16.23km2。井田赋存状况示意图图2-1井田赋存状况示意图。2.1.2可采储量（1）矿井工业储量本矿井设计只对9号煤层进行开采设计，9号煤层平均厚度为5.5m。本次储量计算是在精查地质报告提供的1：5000煤层底板等高线图上计算的，储量计算可靠。井田范围内的煤炭储量是矿井设计的基本依据，煤炭工业储量是由煤层面积、容重、厚度及倾角余玄相乘所得，其公式一般为：zgsmr式中：zg矿井的工业储量；s井田的倾斜面积，16.23km2；m煤层的厚度，6m；r 煤的容重，1.47t/m；煤层倾角，5o则：zg16.2361.47cos5o142.6mt（2）矿井可采储量矿井可采储量（矿井工业储量-永久煤柱损失）矿井回采率。计算矿井可采储量时，必须要考虑以下损失：工业广场保护煤柱；井田境界煤柱损失；采煤方法所产生的煤柱损失和断层煤柱损失；建筑物、河流、铁路等压煤损失；其他损失。本井田中永久煤柱损失主要有：工业广场保护煤柱、井田境界煤柱损失、村庄保护煤柱和防水保护煤柱等。表2-1煤柱留设方法名称留设方法工业广场根据建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱与压煤开采规程第72条：工业广场维护带宽度为15m井田边界边界煤柱20m大巷大巷煤柱每侧30m边界煤柱可按下列公式计算zl b m r （2-1）其中：z边界煤柱损失量；l边界长度b边界宽度m煤层厚度；6.0mr煤的容重；1.47t/m工业广场煤柱留设根据煤炭工业设计规范，工业场地占地指标如下表。表2-2工业场地占地面积指标井 型（万t/a）占地面积指标（公顷/10万t）240及以上1.0120-1801.245-901.59-301.8注：占地指标中包括围墙内铁路站线的占地面积；井型小的取大值，井型大的取小值；在山区，占地指标可适当增加；附近矿井有选煤厂时，增加的数值为同类矿井占地面积的3040%；占地指标单位中的10万t指矿井的年产量。工业广场保护煤柱计算示意见图2-2。图2-2工业广场保护煤柱计算示意图工业场地的布置应结合地形、地物、工程地质条件及工艺要求，做到有利生产，方便生活，节约用电。根据上述规定，本井田工业场地占地面积s取值如下：s1.2150/1018公顷180000m2故本矿井工业场地的面积为18公顷，由于长方形便于布置地面建筑，所以初步设定工业广场为长方形，即长方形长边为450m，短边为400m。由此根据上述已知条件，可得出保护煤柱的尺寸为：由图可得：lab4001522150tan40450tan72450tan70998mlcd4001522150tan402450tan721148m工业广场保护煤柱为：q场lablcd61.47998114861.47882.44万t 工业广场煤柱总计882.44万t。井田边界保护煤柱：q边=（1.6+0.693+0.45+0.38）5000201.476=240.78万t 井田边界保护煤柱为240.78万t。表2-3可采储量计算表单位：万t煤层工业储量煤 柱 损 失可采储量井田边界工业广场合计9号14260240.78882.441123.2211697.78（3）可采储量计算矿井的回收率没有具体规定，为了充分利用煤炭资源，矿井回收率取85%。经计算矿井工业储量为14260万t，全矿永久煤柱损失为1123.22万t。则矿井可采储量（14260-1123.22）0.8511166.45万t。2.1.3矿井设计生产能力及服务年限（1）矿井工作制度按煤炭工业矿井设计规范规定，矿井设计年工作日为330d，每天三班作业(其中两班生产，一班准备)，每天净提升时间为14h。（2）矿井设计生产能力的确定与论证矿井设计生产能力确定为150万t/a。其主要理由如下：本井田煤层储量以稳定、较稳定型为主，倾角一般312，平均角度5，比较适宜综合机械化开采，宜建设现代化大型矿井。井田内地质构造简单，以宽缓的褶曲为主，无断层和陷落柱，无岩浆岩侵入。井田内水文地质条件简单，适合建设大型矿井。9号煤为中灰、低硫、低磷、易选的无烟煤，是优质的煤种。为此，从矿井资源条件、煤层开采技术条件和煤的加工利用以及煤炭外运条件和可研批复等方面综合考虑，矿井年设计生产能力确定为150万t/a比较合理。（3）矿井及水平服务年限矿井年工作日数的确定按照煤炭工业矿井设计规范规定：矿井设计生产能力按年工作日330天计算。所以，本矿井设计年工作日数为330天。矿井工作制度的确定矿井工作制度设计采用“三八”工作制，即二班生产，一班准备，生产班净工作时间为8小时，检修班工作时间为8小时。矿井每昼夜净提升小时数的确定按照煤炭工业矿井设计规范规定：矿井每昼夜净提升时间14小时。这样充分考虑了矿井的富裕系数，防止矿井因提升能力不足而影响矿井的增产或改扩建。因此本矿设计每昼夜净提升时间为14小时。矿井生产能力的确定由于大贤矿井田范围较大，根据下组煤储量及开采条件，煤炭储量较为富裕，煤层生产能力较大，应建设大型矿井，初步确定矿井生产能力为150万t/年。矿井服务年限的核算矿井服务年限的计算公式为： （2-2）式中t矿井的服务年限，a；zk矿井的可采储量，万t；k矿井储量备用系数，取k1.3；a矿井设计生产能力，万t/a；由上计算结果可知：矿井可采储量为11166.45万t，则矿井服务年限为：11166.45/(1501.3)57.3a以上结果符合煤炭工业矿井设计规范的规定。经过矿井服务年限的核算，符合煤炭工业矿井设计规范之规定，因此最终确定矿井的生产能力为150万t/a。2.2井田开拓2.2.1井田开拓的基本问题井田开拓是指在井田范围内为了采煤，从地面向地下开拓一系列巷道进入煤体，建立矿井提升、运输、通风、排水和动力供应等生产系统。这些用于开拓的井下巷道的形式、数量、位置及其相互联系和配合称为开拓方式。合理的开拓方式，需要对技术可行的几种开拓方式进行技术经济比较，才能确定。（1）井田开拓主要研究如何布置开拓巷道问题，具体有下列几个问题需认真研究:确定井筒的形式、数目和配置，合理选择井筒及工业场地的位置；合理确定开采水平的数目和位置；布置大巷及井底车场；确定矿井开采程序，做好开采水平的接替；进行矿井开拓延深、深部开拓及技术改造；合理确定矿井通风、运输及供电系统。（2）确定开拓问题，需根据国家政策，综合考虑地质、开采技术等诸多条件，经全面比较后才能确定合理的方案。在解决开拓问题时，应遵循下列原则：贯彻执行国家有关煤炭工业的技术政策，为早出煤、出好煤高产高效创造条件。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，节约建设投资，加快矿井建设。合理集中开拓部署，简化生产系统，避免生产分散，做到合理集中生产。合理开发国家资源，减少煤炭损失。必须贯彻执行煤矿安全生产的有关规定。要建立完善的通风、运输、供电系统，创造良好的生产条件，减少巷道维护量，使主要巷道经常保持良好状态。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、综掘机械化、自动化创造条件。根据用户需要，应照顾到不同煤质、煤种的煤层分别开采，以及其它有益矿物的综合开采。井田地处低山丘陵区，区内梁峁发育，沟谷密集，地形比较复杂，可供选择的工业场地位置较少。矿井瓦斯含量较高，矿井通风会直接影响开拓部署。井田内煤层赋存平缓，地质构造简单，对矿井使用现代化设备、建设高产高效矿井有利。2.2.2井口及工业场地位置的选择（1）工业场地靠近孟县县城，与孟县县城镇规划相统一，既促进了当地的城镇建设，又可将居住区等后勤服务融于社会之中，不仅对减少辅助设施、辅助人员有利，而且对稳定职工队伍有利。（2）工业场地距国铁、国道近，矿井铁路专用线、进场公路建设方便，投资省。（3）矿井初期带区布置于低瓦斯区，有利于矿井的稳步发展。双立井开拓图2-3双斜井开拓图2-4 主立副斜开拓图2-5主斜副立开拓图2-6（4）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型水平服务年限要求。斜井开拓与立井开拓相比：井筒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较简单，井筒延伸施工方便，生产干扰少，不易受底板含水煤层的威胁；主提升胶带化有相当大的提升能力，可以满足特大型矿井提升需要；斜井井筒也可以作为安全出口，井下一旦发生事故，人员可以从主斜井迅速撤离。立井开拓不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯及水文地质等自然条件的限制。在采深相同的条件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利，井筒通风断面大，可以满足高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井需风量的要求，且阻力小，对深井开拓特别有利；当表土层为富含水的冲积层时，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能兼顾井田浅部和深部不同产状的煤层。技术比较以上所提出四个方案大巷布置及水平数目均相同，区别在于井筒形式和井筒位置不同，及部分基建、生产费用不同(如图2-3、图2-4、图2-5、图2-6)。方案一、二主井井筒形式不同。方案一主井为立井，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，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利，井筒通风断面大，可以满足高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井需风量的要求，且阻力小，对深井开拓特别有利,主要缺点是井筒施工技术复杂，需要设备多，要求有较高的技术水平，掘进速度慢，基建投资大；方案二主井为斜井，斜井的运输提升能力比立井大，有相当大的提升能力，可满足特大型矿井主提升的需要；斜井井筒也可以作为安全出口，井下一旦发生事故，人员也可以从主斜井迅速撤离。井田内9号煤层厚度大、倾角小、赋存稳定、涌水量小，斜井的优点不突出。经过以上技术分析、比较，再结合粗略估算费用结果（见表2-4），在方案一、二中选择方案一：主立副立单水平开拓。方案三、四主要区别也是井筒形式不同，方案三主井位于井田中央的储量中心，井下运输距离短，运输费用相对较低且工业场地相对较集中，生产费用较低；而方案四井口位于井田中央，工业场地较分散，压煤较多。经过以上技术分析比较，再结合粗略估算费用结果（见表2-4），在方案三、四中选择方案三：主立副斜单水平开拓。经济比较布置第一、三方案有差别的建井工程量、生产经营工程量、基建费、生产经营费和经济比较结果，分别计算汇总于下列表中：见表2-3、表2-4、表2-5、表2-6和表2-7。在上述经济比较中，需要说明以下几点：a最终选定方案为双立井单水平开拓，工业广场布置在井田中央，即方案一。b在经济比较中，虽然方案四和方案三的投资费用相差在10%以上，但是只有11%，投资费用还不是很大。c井田地处低山丘陵区，区内梁峁发育，沟谷密集，地形比较复杂，可供选择的工业场地位置较少。方案四工业场地在井田边界，矿井工业场地紧邻307国道，交通十分方便。矿井投产后，大型设备的运输，以及煤的运输都非常有利。经过以上分析，虽然方案一在前期投入相对大些，后期矿井投产后，经济效益会比其它方案明显。最终确定选