采矿工程毕业设计（论文）-龙煤集团鹤岗分公司益新煤矿1.8Mta四水平延深设计【全套图纸】

1 摘 要 本设计矿井为龙煤集团鹤岗矿务局益新煤矿四水平延伸设计，矿井设计 产量 1.8Mt/a。四水平一共有 5 层可采煤层，分别为 3、7、8、9、11。 煤层总厚度为 55.3 米，煤层工业牌号为焦煤， 设计井田的可采储量 256.38Mt，服务年限为 101 年。本矿井设计采用以立井 为主的多水平开拓方式，划分为四个水平，延伸后的四水平分为五个采区。四 水平投产采区为南二石门 3#层采区，采用单翼开采，一个工作面达产，达产 时采区个数为一个。四水平煤层间距不大，巷道采用联合布置。设计确定四水 平大巷煤炭运输选用皮带，四水平辅助运输采用 8 吨防爆型蓄电池电机车牵引 3 吨固定矿车运输。采用的采煤方法为走向长壁采煤法，采煤工艺为综采放顶 煤工艺，顶板处理方法为全部跨落法。 关键词：矿井设计 水平延伸 联合开拓 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 2 Abstract The design of the mine in Hegang Mining Bureau Longmei new coal interests extended four level design, mine design output 1.8 Mt / a, a total of four levels of a five-storey coal seam, respectively # 3, # 7, # 8, # 9, # 11, seam thickness of 55.3 meters. Industrial grade coal for coke, coal mine design recoverable reserves of 256.38 Mt, the service life of 101 years. The mine shaft design used mainly to the level of opening up more, divided into four levels, After the extension is divided into five four mining area. Four levels of operation for the Southern District Shihmen 3 # 2-mining area, using single-wing, mining, production of a face, When production of mining area for a number. 4 level spacing little seam, a joint arrangement. Designed to determine the level of roadway four coal transport belt use four auxiliary transport level using eight tons of explosion- proof motor vehicle traction battery 3 tons fixed tub transport, mining method used for longwall mining, coal mining technology for fully mechanized coal caving technology. Roof approach for the entire cross-loading method. Key Phrase：Mine design standards in developing joint extension 3 目 录 摘 要 .1 ABSTRACT.2 绪 论 .3 第 1 章 井田概况及地质特征 .8 1.1 井田概况.8 1.1.1 交通位置8 1.1.2 地形 地势8 1.1.3 主要河流湖泊水库沟塘的分布及地震史8 1.1.4 气候8 1.1.5 附近工矿农业概况及原料供应情况9 1.1.6 煤田开发历史及近况9 1.1.7 水电的供给情况9 1.2 地质特征.10 1.2.1 矿区内的地层情况10 1.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造12 1.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征14 1.2.4 岩石性质 厚度特征15 1.2.5 井田水文地质情况16 1.2.6 沼气 煤尘及煤的自燃性18 1.2.7 煤质牌号及用途18 1.3 勘探程度及可靠性.19 4 第 2 章 井田境界、储量、服务年限 .20 2.1 井田境界.20 2.1.1 井田周边情况20 2.1.2. 井田境界确定的依据.20 2.1.3 井田未来发展状况20 2.2 井田储量.20 2.2.1 井田储量的计算20 2.2.2 保安煤柱21 2.2.3 储量计算的方法21 2.2.4 储量计算的评价22 2.3 矿井工作制度 生产能力 服务年限.22 2.3.1 矿井工作制度22 2.3.2 矿井生产能力22 2.3.3 矿井设计服务年限22 第 3 章 井田开拓 .23 3.1 概 述.23 3.1.1 井田内外及附近生产矿井开拓方式概述23 3.1.2 影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况23 3.1.3 确定井田开拓方式的原则23 3.2 矿井开拓方案的选择.23 3.2.1 井硐形式和井口位置23 3.2.2 开采水平数目和标高24 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 水平数目及高度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28 3.3.6 煤层群的联系29 3.3.7 采区划分29 3.4 井硐布置和施工.30 3.4.1 井硐穿过的岩层性质及井硐支护30 3.4.2 井筒布置及装备30 5 3.4.3 井硐延伸的初步意见36 3.5 井底车场及硐室.36 3.5.1 井底车场形式的确定以及定论36 3.5.2 井底车场的布置存车线路行车线路布置长度37 3.5.3 井底车场通过能力计算38 3.5.4 井底车场主要硐室40 3.6 开采顺序.40 3.6.1 沿井田走向的开采顺序40 3.6.2 沿煤层倾向的开采顺序40 3.6.3 采区接续计划41 3.6.4 “三量”控制情况 41 第 4 章 采区巷道布置 .38 4.1 采区概述.38 4.1.1 设计采区的位置 边界 范围 采区煤柱38 4.1.2 采区地质及煤层情况38 4.1.3 采区生产能力 储量及服务年限38 4.2 采区巷道布置.39 4.2.1 区段划分39 4.2.2采区上山布置 .39 4.2.3 采区车场布置40 4.2.4 采区煤仓形式 容量及支护43 4.2.5 采区硐室简介44 4.2.6 采区工作面接续45 4.3 采区准备.45 4.3.1 采区巷道准备顺序46 4.3.2 主要巷道断面示意图及支护方式47 第 5 章 采煤工艺 .47 5.1 采煤方法的选择.47 5.1.1 采煤方法的选择47 5.2 回采工艺.47 5.2.1 回采工作面的工艺过程及使用的机械设备48 5.2.2 设备选择54 第 6 章 井下运输和矿井提升 .54 6 6.1 矿井井下运输.54 6.1.1 运输方式和运输系统的确定54 6.1.2 采区主要运输设备选型54 6. 2 矿井提升系统55 6.2.1 矿井主提升设备的选型及计算55 6.2.2 主提升能力校核55 第 7 章 矿井通风系统的确定 .59 7.1 矿井通风系统的确定.59 7.1.1 概述59 7.1.2 地温情况59 7.1.3 原有通风系统简述59 7.2 风量计算与风量分配.60 7.2.1 风量计算60 7.2.2风量分配 .63 7.2.3 风量调节的方法与措施64 7.2.4 风速验算.65 7.3 矿井通风阻力的计算.65 7.3.1 确定全矿井最大通风阻力和最小通阻力65 7.3.2 矿井等积孔的计算69 7.4 通风设备的选择.69 7.4.1 主扇的选择计算69 7.4.2 电动机的选择70 7.4.3 反风措施71 7.5 矿井安全技术措施.71 第 8 章 矿井排水 .74 8.1 概述.74 8.1.1 矿井水来源及涌水量74 8.2 矿井主要排水设备 74 8.2.1 排水方式与排水系统简介74 8.2 矿井主要排水设备77 第 9 章 矿井技术经济指标 .78 致 谢 辞 .85 参考文献 .86 7 附录 1 87 附录 2 91 绪 论 益新煤矿已开采 50 余年，目前主要以三水平复采残采为主，至 2006 年 末，三水平剩余快段残存储量仅为 20 万吨，只能布置一个采煤工作面，从上 述生产接续形势看，为保持矿井生产稳定，四水平延深工程已迫在眉睫。 根据 2006 年编制的益新煤矿煤炭资源储量核实报告 ，截止到 2006 年 12 月末，该井田剩余资源储量为 45669.8 万吨（其中 JM 储量 24650.9 万吨， 占 54%） ，可采储量 25638.2 万吨。煤种以 JM 和 1/3JM 为主。 该矿储量丰富，煤质好，市场优势明显。据近年生产情况看，该矿增产 潜力较大，另外该矿现有系统能力较大。因此通过本次水平延深，同时对现有 生产系统进行局部改造，根据现行煤炭工业设计规范，把矿井生产能力提高到 180 万吨/年 ，即可充分利用现有系统和设施，也可充分发挥该矿煤炭产品的 市场优势，提高经济效益。 当时四水平延深改建的主体工程量大部已完，新副井井筒及车场、二坑 暗斜井、大五层主井二段及车场，三水平南翼皮带巷、四水平南大巷及南一石 门部分巷道、二、三水平井底车场等基本完工。地面排矸线改造、压风机房搬 迁及供热采暖等工程也已完成，新副井井塔及南翼皮带暗斜井部分完成。 四水平剩余工程主要为老主井延深、皮带暗斜井及车场、四水平硐室、大 巷、初投采区及井下机电设备安装工程。 8 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 鹤岗矿区位于佳木斯以北 60 公里，矿区的运输交通极为便利，煤炭可通 过铁路运往全国。益新煤矿位于鹤岗矿区东北部，距鹤岗车站 4 公里，行政区 属鹤岗市东山区管辖。北邻新兴煤矿,南邻南山煤矿和振兴煤矿，西邻新岭煤 矿，东邻在建的鸟山煤矿。地理坐标为：东经 1301934，北纬 47 1940。矿区位于鹤岗市的东北方向。交通通位置图如下： 1.1.2 地形 地势 该区地形标高在+270m+364m 之间，地形为东高西低的丘陵地带。区内 无主要水系，仅西部有石头河，属季节性河流，流经南部(称靠山河)转东注入 梧桐河后东去注入松花江。 1.1.3 主要河流湖泊水库沟塘的分布及地震史 原新一矿建矿以来水害影响极少，新一井田地表为东高西低的丘陵地形， 区内无主要水系，仅西部有石头河，属季节性河流。 地表以下有三个含水层，即第四系冲积层，南岭砾岩层和煤系地层中粗 砂岩层。井下水的来源主要有地表水、大气降水、孔隙裂隙水和人为造成的积 水。 地震烈度：六度. 9 1.1.4 气候 鹤岗矿区位于小兴安岭东南麓，与三江平原接壤，属亚寒带大陆性季节 气候，冬长夏短，冬季严寒，夏季酷热。 鹤岗矿区气象： 极端最低气温：-38.6 极端最高气温：+35.4 最大冻结深度：2.38m 最大积雪厚度：40cm 最大降雨量：48mm 年均降雨量：645.4mm 最大风速：24m/s 结冻时期：10 月 3 日次年 4 月 30 日 主导风向：西风（频率 14 级） 1.1.5 附近工矿农业概况及原料供应情况 鹤岗市是以煤炭工业为主体，兼有化工、机械、轻纺等工业城市。集团 公司有较完备的附属企业和辅助企业。在改革开放的当今，鹤岗市的工农业生 产面貌发生巨大变化。市区周围多为肥沃的良田和林场，盛产大豆、玉米、高 梁。乡镇企业也得到一定发展。 全矿区有岭北露天煤矿和益新、兴山、南山、大陆、富力、兴安台和竣 德七个大型井工矿井。截至 2004 年全局设计能力 13.18Mt/a，实际产量 2004 年约为 15.00Mt/a。此外鹤岗矿业集团多种经营公司经营几处小井并从事农、 畜、鱼、蔬菜生产和商业福利事业，对全局经济的发展起着辅助作用。 1.1.6 煤田开发历史及近况 益新煤矿是鹤岗矿业集团有限责任公司下属的一个矿井，其煤炭资源开 发的历史久远，从 1952 年建矿，1955 年投产,2001 年 1 月由原新一煤矿破产 改制重组为益新煤炭有限责任公司, 现又改为益新煤矿，至今已经有 50 年开 采史。 在井田上方浅部小井自建国以来有 700 余个,大部分是二十世纪 70 年代 以来国矿、地方矿和社队小煤矿以及近几年的个体小煤矿,小井随采随废，目 前正在生产的小井 17 对,开采标高都在大井报废水平的旧区残采。 10 1.1.7 水电的供给情况 全矿区有四处水源，即北部的细鳞河水库和十里河水源，中部的小鹤立 河水库水源和南部水源。目前细鳞河水库日供水能力 10104t，十里河水源 日供水能力 2104t，总计日供水能力 12104t(北山水厂日供水能力为 6104t)。北部水源供给益新煤矿、兴山煤矿和西山居住区用水，总用水量为 5.5104t/d，可见供水能力完全可以满足鸟山矿井需求。但是为提高净水供 水能力对原水厂需要适当扩建。 全局交流供电系统电源由佳(木斯)鹤(岗)乙线 110kV 输电线路受电，另 有合江电业局南岗变电所 110kV 的兴南线作为部分备用电源。前者输电能力 67800KVA，后者输电能力 51000KVA。 鹤煤公司自营的矿区热电厂现投入运转 150MW(2 台 25MW，2 台 50MW 机组)， 补充电力之不足，完全可以保证矿区用电的需要。 鹤岗电业局近期建一东郊变电所，两回线由鹤岗电厂引入一回 110kv 电 源，另一会由佳木斯电厂引入 220kv 电源，距鸟山工业场地仅 1.5km，也可作 为本矿电源。 1.2 地质特征 1.2.1 矿区内的地层情况 鹤岗煤田南起鹤立河北至鸭旦河上游云山林场，南北走向长近百里，长 宽比为 3：1。益新煤矿位于其东北部,地层走向成呈反 S 型，构造复杂。现已 探明的断层有 200 条，其中落差大于 20M 的 106 条；大于 50M 的 58 条。该区 由于断层升高，露头反复出现。 侏罗系上统石头河子组为本区的主要含煤地层，原矿区共含煤 36 层 （136 号层） 。其中可采或局部可采 29 层，多为厚和中厚煤层。本设计主要 为四水平延深设计，四水平含煤共 5 层，均为厚煤层，分别为 3#、8#、9#、11#层，煤层的总厚度为 55.13M. 本区煤质属特低硫、特低磷、比较稳定。灰分以中灰煤为主，上部煤层 大部分为低灰至中灰；中部煤层大部分为中灰至富灰，局部为高灰；下部煤层 大部分为高灰。煤的发热量高，灰熔点高。 煤种牌号以等高线分布，-250M 标高以上以 1/3 焦煤为主；-250M 标高以 下以焦煤为主。煤层煤种牌号垂直方向变化（以老牌号划分） 。煤层总的变化 11 规律是下部结焦性较好。分煤层上部煤层一般-250M 以下均为焦煤，中部煤层 一般在-250-300M 以下为焦煤，下部煤层一般在-350M 米以下为焦煤，焦煤 比例 49.19%。所以本设计四水平煤种主要以焦煤为主.煤系综合柱状图见图 1- 1。 黑色、上部夹0.05 泥页岩、粉度 松软 煤 浅灰色、水平层理、硅质胶结、 致密坚硬 细砂岩 黑色、上部夹0.05 泥页岩、粉度 松软 煤 黑灰色、坚硬、水平层理 粉砂岩 浅灰色、水平层理、硅质胶结、 致密坚硬 细砂岩 黑色、上部夹0.05 泥页岩、粉度 松软 黑灰色、坚硬、水平层理 粉砂岩 煤 浅灰色、水平层理、硅质胶结、 致密坚硬 细砂岩 煤 浅灰色、水平层理、硅质胶结、 致密坚硬 细砂岩 紫褐色、致密、有滑感 黑灰色、坚硬、水平层理 黑色、上部夹0.05 泥页岩、粉度 松软 黑灰色、坚硬、水平层理 粉砂岩 浅灰色、水平层理、硅质胶结、 致密坚硬 细砂岩 煤 黑灰色、半亮型煤、玻璃光泽 层号 黑灰色、坚硬、水平层理 黑灰色、半亮型煤、玻璃光泽 灰色、石英沙砾、硅质胶结、坚 硬 黑色、强玻璃光泽 灰色、水平层理、夹煤线 浅灰色、水平层理、硅质胶结、 致密坚硬 煤 粉砂岩 细砂岩 页岩 粉细沙岩 表土层 岩性描述岩石名称 累 计 （ ） 厚 度 （ ） 柱状 煤层 号 12 图 1-1 煤岩层综合柱状图 1.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造 新一井田地层走向呈反“S”型，在 18勘探线以南走向为北 10西或 近南北，18勘探线以北至 1勘探线转为北 20东北 40东，2 号勘探线 以北转为北 10东北 15西，呈开阔的向斜和背斜，在褶曲轴附近，北西 向断层发育密集，地层大致倾向东，倾角 2530 。 区内构造以断裂为主，经过地质勘探和生产实践证实该井田共含断层 203 条，其中落 差大于 20m 的断层 106 条，落差大于 50m 的断层 58 条。这些断层 大致可分为四组： 1近南北向断层，以 F17、F18、F13、F2、F5、F35、F15为主，其中 F13、F15贯穿全区。这组断层总体走向近南北，倾向东，一般倾角 55，垂直 断距 60100m，水平断距 50120m。 2北西向断层，如 F27、F25等，这组断层密集成群，一般走向在北 3040西，倾角 5065，倾向不一，垂直断距 30m80m，水平断距 不大，走向延展较短。 3东西向断层：这组断层不发育，走向延展较短，倾角在 5060， 多向北倾斜，水平断距 100180m。 4北北东或北东向断层：如 F16、F131、F132等逆断层和 F160等正断层， 这组断层集中发育在东北部。逆断层走向北 1530东，倾角 2045， 垂直断距 80m，水平断距 5080m。 该区 6勘探线以北岩浆活动剧烈，受岩浆侵入影响较大的是 3 15煤层，岩浆活动的时间属于白垩世，多延断裂呈岩脉、岩床侵入煤系 地层，使围岩蚀变，煤层变质破坏，轻者使煤层灰份增高，重者使煤层变质和 焦化，破坏严重者全层被吞噬。断层情况见表 1-1。 13 表 1-1 主要断层一览表 断 层 产 状 断层 号 走向（度）倾向倾角 （度） 断层性 质 断层落 差 (M) 分布范 围 （勘探 线） 可靠程 度 F2NE0-6E65-75 正 10-28030-8 可靠 F3NW15-25SW67 正 0-13012-1 可靠 F4NW0-5E57 正 60-61015-1 可靠 F5NE0-10NW40-50 正 35-19030-10 可靠 F12NE20W53 正 160-2202-4 可靠 F13NE0-20E15-60 正 90-56030-5 可靠 F14NW15-30SW40-42 正 20-18530-20 可靠 F15NE15- NW25 W40-55 正 15-49030-5 可靠 F16NE10-20SE26 逆 20-2258-5 可靠 F17NW5-20SE52 正 15-12029-19 可靠 F18NE0-15E40 正 5-35020-12 可靠 F19NW0-5W47-60 正 10-13520-15 可靠 F20NE20SE59 正 5-10018-15 可靠 F25NW1-3SW40-62 正 90-48030-6 可靠 F27NW5-20SE58 正 70-2553-5 可靠 F28NW20-30NE70 正 5-9027-25 可靠 F32NW0-10W31 正 5-13518-10 可靠 F33NW15-25W29 正 0-24014-10 可靠 F35NW5-15SE53-65 正 35-16025-5 可靠 F39NE5-10E60 正 50-10025 可靠 F42NE10-15W52-64 正 50-11525-18 可靠 14 F46NW30-45NE48 正 50-6023 可靠 F47NE0-10W55 正 100-12023 可靠 F51NW78N48 正 75-10018 可靠 F58NE20SE38 逆 105-14018 可靠 F59NW20SW6-61 正 35-10020-18 可靠 F63NE3-5E45-60 正 5-8016-10 可靠 F67NW5-17W31 正 45-6016-15 可靠 F71NW0-25SW43 正 10-12516-14 可靠 F72NW30-34SW43 正 90-9515 可靠 F76NW20-30SW17 正 165-17014 可靠 F86 NW14SW39 正 170-17512 可靠 F95NW70-80S53 正 60-6510 可靠 F97NW40SW20 正 145-20010-8 可靠 F100NW10-45NE45 正 25-858-6 可靠 F106NW0-33NE58 正 0-808-6 可靠 F107NW15-53SW5 正 90-2108 可靠 F111NW25-40SW25 正 1408 可靠 NW15-30NE31 逆 50-556 可靠 F118 F119NW37SW40正70-956可靠 F120NW35-47SW30 正 60-706 可靠 F122NW80N48 正 35-95 6-补 5可靠 F128NW39NE37 逆 75-80 补 5 F131NE0-5E39 逆 0-90 补 5-4可靠 F132NE0-10E35 逆 5-135 补 5-5可靠 F137NW32-43SW15 正 65-100 补 5-1可靠 F150NW20-30NE27 逆 40-451-2 可靠 F155NW30-50NE66 正 55-752 可靠 F170NW30-35SW38 正 70-1702-3 可靠 F176NW20-40NE55 正 20-1004 可靠 SF17NW10-20W35 正 30-30030-25 可靠 1.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征 本区地层自下而上为：元古界花岗岩及变质岩系，侏罗系上统石头庙子 15 和石头河子组，中生界白垩系下统东山组，新生界第四系地层。本区的煤层主 要集中分布于侏罗系上统石头河子组，四水平共含煤 5 层，为厚煤层，总厚 55.12m，含煤系数 8.92%。煤层特征见表 1-2。 表 1-2 煤 层 特 征 简 表 厚度（米）层间距（米）赋存情况顶底板岩性层 别 最小最大一般最 小 最 大 一 般 稳 定 性 可 采 性 顶板底板 结 构 30.7323.925.74 较 稳 定 可 采 粉砂 岩 粉砂 岩 单一 70.1914.001.61106430 稳 定 可 采 粉砂 岩 细砂 岩 较简 单 807.10183020 较 稳 定 局 部 细砂 岩 粉砂 岩 简单 903.750.60125630 不 稳 定 局 部 粉细 砂岩 细砂 岩 单一 110.1816.495.9361010 稳 定 可 采 细砂 岩 细砂 岩 复杂 1.2.4 岩石性质 厚度特征 本矿区岩性较细，主要由粉砂岩，细砂岩，粉细砂岩，中砂岩及煤层组 成，仅有较少的粗砂岩含砾砂岩， 各为层的物性差异较小，曲线在各种岩层反应平直， 岩层硬度多数为 中等硬度的砂岩类。 岩石的主要物理力学性质指标见表 1-3。 16 表 1-3 煤 层 特 征 简 表 名称 容重 kg/cm3 孔隙度 抗压强度 102kg/cm3 抗拉 强度 102kg/m3 变形模量 102 kg/cm3 弹性 模量 kg/cm3 砂岩2.0- 2.65- 252- 200.5-040.5- 81- 10 砾岩2.3- 2.65- 151- 150.2-1.50.8- 82- 8 泥炭岩2.7- 2.851.6-5.212.830.6-2.02- 75- 10 灰岩2.2-2.75- 205- 200.5-2.01- 85- 10 页岩2.0-2.416-301- 100.2-1.01- 3.52- 8 石英 长石 2.65-2.70.12-0.515- 351.0-3.06- 206- 20 1.2.5 井田水文地质情况 1.1.水文地质条件水文地质条件 鹤岗矿区位于小兴安岭东南支脉向北延续的低山丘陵地带。井田地貌类 型属于起伏不平的剥蚀丘陵地区，地形东北高、西南低，地面最高标高为 364 米，最低标高 270 米，平均标高为 291 米，相对高差大于 90 米。东为抗侵蚀 性较强的穆棱组砾岩，西为抗侵蚀性较弱的煤系地层，形成由东向西的缓坡。 井田内水文地质条件较简单，区内无主要水系，仅西部有石头河，属于 17 季节性河流。该河发源于笔架山，由兴山地区的一、二、三、四、五、六道沟 汇集而成，流经本矿西部和南山矿东部，转东汇入梧桐河，然后注入松花江， 为梧桐河的支流。河流坡度平均为 1.4，河宽平均 4-5 米，水深 0.5-1.5 米， 一般流量 0.3-1.5 立方米/秒，最大流量 73 立方米/秒，最小流量 0.2 立方米/ 秒，一般流速为 2 米/秒，该河在矿区汇水面积 63 平方公里，见鹤岗矿区石头 河水系图。 根据地质时代、岩性特征、地下水类型、水文地质条件不同，将本区划 分为 3 个含水岩系。 1、第四系冲积层孔隙含水岩系：分布于煤系地层和其它地层之上，由冲 积洪积的沙及沙砾组成，厚度约 0.515 米。从南向北、由西向东逐渐变薄， 南部渗透系数为 14.8719.56M/d，单位涌水量为 0.4831.966L/S.M；北部 渗透系数为 4.3618.85M/d，单位涌水量为 0.10620.551L/S.M。 2、下白垩系穆棱组砾岩层孔隙含水岩系：岩性以砾岩为主，夹有砂岩薄 层，厚度 600 米左右。胶结较好，坚硬致密，由于断层破坏，含裂隙水较丰富， 渗透系数为 0.060.658M/d，单位涌水量为 0.168-0.8268L/S.M。 3、下白垩系城子河组（含煤地层）孔隙裂隙含水岩系：岩性以各种粒度 的砂岩和含砾砂岩为主，厚度 940 米左右。南部渗透系数为 0.020.5M/d； 北部渗透系数为 0.0250.201M/d，单位涌水量为 0.169L/S.M。 2.充水性因素和矿井涌水量 本区水的来源主要有:大气降水、石头河水、塌陷坑积水、小井水、孔隙 水、裂隙水、旧巷积水、灌浆水.各含水岩系主要它们补给，大气降水、石头 河水、小井水、塌陷坑水渗入地下，主要以断层、裂隙、孔隙、旧区为补给通 道，井下涌水量随降水量大小而增减，每年六、七、八月雨季时涌水量最大。 第四系冲积层透水性虽好，但厚度不大，含水量小；含煤地层砂岩虽厚，但透 水性弱，只有局部充填较差的断层破碎带，可能发生突然涌水，但补给条件差， 流量不致过大；穆棱组砾岩破碎带，一般含水丰富，对开采有一定的影响，生 产中应给于足够的重视。 根据涌水量随开采面积、开采深度增加而增加的规律，利用单位面积单 位降深法相关公式： Q4=Q3 F4 S4/ F3 S3 式中:Q3-三水平涌水量 Q3 mas-最大值为 661.9m3/h Q3cp-平均值为 620.15m3/h F3-三水平开采面积, 值为 12768700 S3-三水平开采深度, 值为 541m Q4-预计四水平涌水量 18 F4四水平预计开采面积, 值为 14778650 S4四水平开采深度, 值为 741m 将有关数据代入公式,得四水平预计平均涌水量为 983.12 m3/h ,四水 平预计最大涌水量为 1049.3 m3/h。 1.2.6 沼气 煤尘及煤的自燃性 本矿属于高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井。2004 年益新煤矿瓦斯鉴定结果为， 相对涌出量 11.16 M3/T，绝对瓦斯涌出量 25.34 M3/min，多年来发生数次瓦 斯爆炸和燃烧事故。 煤尘爆炸指数 31.8340.87%，爆炸性试验火焰长度 3351560 毫米，有 煤尘爆炸危险。 该矿井煤层自燃发火期短，主要煤层自燃发火期为 618 个月，3 号煤层 是 18 个月，71 号煤层是 8 个月，15 号煤层是 6 个月，181 号煤层是 6 个 月，221 号煤层是 8 个月，29 号煤层是 10 个月，30 号煤层是 18 个月。 本矿地温正常，无地热危害，总的规律是深度越大，温度越高，随着开 采深度的增加，对煤矿的开采有一定的影响。 井田内地温观测工作还没有开展，参考鸟山勘探区 83-22-4 号钻孔，在 1983 年 12 月 17 日实测地温资料，单从此一孔资料分析，此孔每下降 38 米， 温度上升 1，要得出地热增温率，还要做大量的工作。 1.2.7 煤质牌号及用途 1. 物理性质 颜色为黑色褐黑色，条痕黑色-黑褐色，玻璃、油脂、丝绢光泽；煤的 结构较复杂，一般多为块状、鳞片状、条带状、粉末状；阶梯状、贝壳状断口， 硬度在 23 级之间，透光率大于 90。 宏观煤岩类型以半亮型和半暗型煤为主，暗淡型和光亮型次之；成分以 镜煤、亮煤为主，局部含丝炭透镜体，并有方解石细脉和黄铁矿充填。 显微组分以凝胶化物质为主，丝炭化物质次之。 2. 化学性质、工艺性能 原煤水分在 1.191.46 之间，原煤水分与精煤水分含量相差不大。 灰分在 15.2128.89%，属中等灰分至富灰，以中灰煤为主，上部煤层大 部分为低灰至中灰，中部煤层大部分为中灰至富灰，局部为高灰，下部煤层大 部为高灰，粉末状煤层灰分较低，块状 和条带状煤层灰分较高。和条带状煤层灰分较高。 原煤挥发分在 28.2433.54%之间，属中挥发分，原煤挥发分略高于精煤 19 挥发分，胶质层在 616 毫米。 硫分在 0.120.23%之间，磷分在 0.00280.061 之间，属特低硫、特低 磷煤。 煤的发热量（Qb.da）在 33.3436.55MJ/，属中高发热量。 碳含量在 85.3689.11%之间，氢含量在 4.465.24 之间。 焦油含量在 49%，属含油煤。 灰熔点一般为 1300，属高熔灰分。 灰成分当中的 SiO2含量在 60%左右，Al2O3在 20%左右，其余均不高。 氧化样燃点为 315353，还原样燃点为 326410，原样燃点为 325371。 矿井煤种主要为 1/3 焦煤及焦煤，按标高划分，-250 米标高以上应以 1/3 焦煤为主，-250 米标高以下应以焦煤为主。延深后的四水平主要以焦煤为 主。 3. 煤类 本区的煤层以较难选的 1/3 焦煤及焦煤为主，具有中等灰分至富灰、特 低硫低磷、中挥发分、中高发热量、高熔灰分、良好结焦性的特点，是洁净环 保的动力用煤，洗选后是良好的炼焦用煤 1.31.3 勘探程度及可靠性勘探程度及可靠性 工程质量本次勘探所使用的钻机有 TXB-1000 型（1 台） ，TK-1 型（2 台） ， TK-3 型绳索取芯（1 台） ，这三种钻机设备良好，符合技术要求。 本次勘探竣工钻孔 16 个，全部按煤炭部落 987 年 12 月颁发的确煤田 勘探钻孔工程质量标准进行验收。91 年前竣工钻孔参加了东煤公司的复查， 92 年后施工的钻孔本队验收。验收成果：特级孔 2 个，甲级孔 6 个，乙级孔 5 个，丙级孔 3 个，特、甲、乙级孔层 12 层，不合格层 20 层，优质合格层率 为 72.6%。测井验收 66 层，均为优质层，优质层率 100%。 20 第 2 章 井田境界、储量、服务年限 2.1 井田境界 2.1.1 井田周边情况 新一井田东北以 5 号勘探线与兴山矿二井为界，西部以 F25断层与兴山矿 老区为界，西北以 F12断层与新岭矿为界，南部-250m 标高以上以 19 号勘探线 与振兴矿为界，-250m 标高以下以 29 号勘探线与南山矿为界，东部与鸟山井 田相邻，其界线是 1 号勘探线以南以 F15断层下盘与 3煤层底板交面线向地表 垂直投影为界，3 号勘探线以北以 F27断层上盘与 3#煤层底板交面线向地表垂 直投影为界，1 号勘探线与 3 号勘探线之间以人为两点连线为界，北点坐标经 距 118500，纬距 123000，南点坐标经距 117500，纬距 122500，深部境界标高 暂定为650m，井田走向长 6.5Km，倾斜宽 2.9Km,井田面积 18Km2。 2.1.2. 井田境界确定的依据 1.划分的井田范围要为矿井发展留有空间。 2.要适于选择井筒位置安排地面生产系统和各建筑物。 3.以地理地形地质条件作为划分井田境界的依据。 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 井田未来发展状况 随着技术的进步和勘探水平全面的提高，井田范围内探明储量会越来越精确,可 能在更深部发现可采煤层 ,远景储量丰富。 2.2 井田储量 2.2.1 井田储量的计算 根据 2006 年编制的益新煤矿煤炭资源储量核实报告 ，截止到 2005 年 12 月末，参与计量的 25 个煤层 A+B+C+D 级资源储量为 45669.8 万吨，其中 A 级储量为 853.0 万吨，B 级储量为 1152.5 万吨，A+B 级储量为 2005.5 万吨， A+B 级储量占 A+B+C+D 级储量的 4.39%；C 级储量为 43409.8 万吨，占 A+B+C+D 级储量的 95.05%；D 级储量为 254.5 万吨，占 A+B+C+D 级储量的 0.56%。矿井 可采储量 25638.2 万吨。 21 2.2.2 保安煤柱 1 1断层煤柱断层煤柱 根据地质资料和多年生产实践，断层破碎带宽度断距大于 30m 的为 245m，断距小于 30m 的为 510m，断层的导水性不佳，因此确定断层作为 本井田采区的境界，井田境界每侧留设 15m 煤柱宽度，勘探境界不留煤柱，全 井田断层煤柱量为 7942.8 万吨。 2 2工业场地煤柱工业场地煤柱 计算工业场地煤柱时，岩层移动角按鹤煤地发1991222 号文 规定留设，即 455047。 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第 68 条规定，主副井井筒以边界角圈定保护煤柱。边界角值参照鹤岗矿区的岩移观 测资料，确定 0048048046。经比较，主、副井井筒保 护煤柱小于工业场地保护煤柱，因此以岩移角所圈定的工业场地煤柱范围作为 煤柱的最终边界经计算工业场地煤柱量为 1489.9 万吨。 3 3境界煤柱境界煤柱 本矿南部与南山煤矿和振兴煤矿相邻，北部与新兴煤矿相邻，西部与新 岭煤矿相邻，东部与在建的鸟山煤矿相邻，交界处留 20 米境界煤柱，经计算 境界煤柱量 521.6 万吨。 矿井工业储量是指平衡表内 A+B+C级储量的总和。矿井设计储量是矿井工业储 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后的储量。矿井可采储量是指矿井设 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煤量后乘以 采区回采率的储量。 2.2.3 储量计算的方法 计算标注以 储量管理规程 为依据，公式如下： 块段储量 =块段面积 cos(平均倾角 )平均厚度 容重 矿井设计储量工业储量 永久煤柱 块段可采储量 =（工业储量 永久煤柱） 设计回采率 回采率要求：厚煤层不小于 75%，中厚煤层不小于80%，薄煤层不小于85% 根据储量诸图、通过等高线块段法计算本井田工业储量为289.34Mt，可采储量 为256.38Mt。 22 2.2.4 储量计算的评价 益新煤矿的煤层对比可靠，煤层厚度比较稳定，倾角较缓，煤层地板起伏不大， 构造控制基本可靠，无火成岩，水文地 质条件中等，储量计算教可靠。 本矿区的煤层厚度稳定，层倾角不大，且稳定，煤层底板起伏不大构造控制基 本可靠。 2.32.3 矿井工作制度矿井工作制度 生产能力生产能力 服务年限服务年限 2.3.1 矿井工作制度 本次设计按现行煤炭工业矿井设计规范相关规定的矿井工作 制度即： 年工作日 330 天，每天三班作业，其中两班生产，一班准备，每班工作 8 小时，每天净提升时间 16 小时。 2.3.2 矿井生产能力 该矿现正在进行四水平延深，工程的设计生产能力采用现行工作制度即 年工作 330 天，日提升 16 小时是 180 万吨/年。05 年三水平单一水平以残采 和复采为主，全年产量就已达 140 万吨/年。 本次设计，根据该矿储量、煤层赋存条件和矿井各系统现状，并考虑到 煤矿采掘技术的发展现状，结合矿井近年生产现状，该工程投产后四水平生产， 确定矿井设计生产能力为 180 万吨年。 2.3.3 矿井设计服务年限 T=QKA =25638.2 /1.4180 =101.7 年 式中T-矿井服务年限 Q-矿井可采储量 K-储量备用系数,按有关规定取 1.4 23 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 在井田上方浅部小井自建国以来有 700 余个,大部分是二十世纪 70 年代以 来国矿、地方矿和社队小煤矿以及近几年的个体小煤矿,小井随采随废，目前 正在生产的小井 17 对,开采标高都在大井报废水平的旧区残采， 3.1.2 影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况 地质构造（主要为断层）、顶板条件、地形及水文地质条件，矿井生产能力，煤 层赋存情况及储量等对矿井开拓方式有较大影响。 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，尢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，使主要巷道经常性保持良好状态。 3.23.2 矿井开拓方案的选择矿井开拓方案的选择 3.2.1 井硐形式和井口位置 该矿现有主井、副井、混合井、新副井、C 扩区立风井、 、副井、风井、 水帘洞斜风井等直通地表的井筒，和二水平至四水平的南翼大五槽主井二段。 本次设计根据矿井规模及安全生产的需要，并结合矿井现有开拓系统， 布置四水平至三水平的中部主提皮带暗斜井，南翼主提皮带暗斜井，北部入风 暗斜井，南翼水帘洞回风立井等井筒， 。 立井井筒采用混凝土砌碹支护，支护厚度 400mm，表土段采用钢筋混凝土 支护。暗斜井井筒以锚杆（网、索）喷支护为主，遇破碎带、过煤层等地质条 24 件采用混凝土砌碹支护。 3.2.2 开采水平数目和标高 1.开采水平是指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）.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 综合以上：本设计矿井为 4 个水平，一水平标高为+150，二水平标高为- 50，三水平标高为-250，四水平标高为-450。 3.2.3 开拓巷道的布置 1选择开拓方案的原则及要求 1）加强生产管理，延深的组织管理与技术管理，施工与生产紧密配合， 协调一致，尽量减少延深生产的影响； 2）积极采用新技术，新工艺和新设备。在新水平开拓时选择更为合适的 采煤方法，先进的采掘技术和设备，改革矿井井田开拓和采区准备方式； 3）充分利用现有井巷，设施及设备，减少临时辅助工程量，降低投资; 4）尽可能缩短新，旧水平的同时生产时间。 5）保持或扩大矿井生产能力。 为此，拟定三个方案，方案 1：在井田南部和北部各用一条皮带暗斜井延 深；方案 2：在井田中部设一条暗斜井延深；方案 3：老主井延深。 方案 1 和方案 3 比较，大大缩短了运输距离和费用，充分利用了矿井原 有井巷和设备，固方案 1 优于方案 3。方案 1 和方案 2 的经济比较见表 3-1。 25 表 3-1 开拓方案经济比较表 方 案 一 方 案 二 工程量/ 米 单价/ 元 费用/万 元 工程量/ 米 单价 /元 费用 /万元 斜井延 深 166011501909 立井延 深 10003000300 石门开 凿 34808002784 石门开 凿 3480800278 大巷开 凿 5650800448 大巷开 凿 5650800448 基 建 费/ 万 元 井底车 场 70090063 井底车 场 980800784 主井提 升机 1 101750 0 10175 立井提 升 7040080 2.04 101650 0 1016 5 混合井 提升机 1 101450 00 10145 石门运 输 6383492 4.13 101250 00 1012 5 斜井排 水 1195421 7.9 0.06394.2 立井排 水 5115916. 65 0.3878 合计 3106532114 方案一和方案二相比较，立井延深费用远高于暗斜井延深，且立井维护 困难，两个方案其他方面基本相同，但立井延深增加了井筒长度，维护困难， 并须另加提升设备。所以选用第一方案。井筒延深剖面图见图 3-1。 26 -400m -450m -500m 13000 -300m -200m -250m -350m 32250 13000 13000 32 3100022942 1003694 896101 主主主主主主主主主 14 77624 80000 主主主主主主主主主主主主主 107593 104397 图 3-1A 南冀皮带暗斜井剖面图 3.3 选定开拓方案的系统描述 27 3.3.1 井硐形式和数目 该矿现有一个老主井、一个副井、一个混合井、一个新副井一个 C 扩区 立风井、一个水帘洞斜风井等直通地表的井筒，和二水平至四水平的南翼大五 层主井二段。 3.3.2井硐位置及坐标 工业地面广场各井筒位置及坐标见表 3-2。 表 3-2 井硐位置及坐标 井筒 名称 位置 中心 坐标 井口 标高 井底 标高 长度 （m ） 净断面 （m2） 支护 形式 老付井 中 部 X:17478.0 Y:19990.0 +291.7 -250.0541.738.47 砼碹 老主井 中 部 X:17520.0 Y:19800.0 +291.0 -50.034123.75 砼碹 混合井 中 部 X:17545.1 Y:19766.1 +291.0 -250