采矿工程毕业设计（论文）-阳煤集团一矿3.0Mta新井设计【全套图纸】

中国矿业大学 2008 届本科毕业设计论文 共 110 页第 1 页 1 矿区概述及井田地质特征 1.1 矿区概述 1.1.1 地理位置地理位置 山西国阳新能股份有限公司一矿位于沁水煤田北端，太行复背斜西翼， 矿区位于山西省阳泉市西北部和盂县东南部，东南距阳泉市10km，地跨阳 泉和盂县两市县，行政区划属山西省阳泉市。其地理坐标： 东经11321101133111 北纬375317375851。 全套图纸，加全套图纸，加153893706153893706 1.1.2 交通条件交通条件 一矿的交通运输条件极为方便，工业广场旁有铁路专用线与电气化双 轨石太线阳泉车站接轨，运距10km。一矿的公路往南行2km经赛鱼口，和 太旧高速公路以及307国道线相连，与阳泉、平定、盂县、寿阳等各市县结 成公路网。阳泉市内有一路公共汽车和阳煤集团矿交车直达一矿，交通十 分便利。见一矿交通位置示意图1-1。 中国矿业大学 2008 届本科毕业设计论文 共 110 页第 2 页 207国道 北 河 西 山 至古交 赛鱼太原市 榆次市 阳泉市 石家庄市 寿阳 平定 昔阳 娘子关 孟县 至忻州 行 至和顺 太 山 桃 河 太 旧 高 速 太旧高速 石 太 线 108国道 108国道 旧关 至长治 滹 沱 至五台 至清徐 至忻州 大 运 高 速 一矿矿区 208国道 阳曲 村庄 县城 地级市 省会 河流 省界 省道 国道 高速公路 图例 河 石 太 高 速 307国道 307国道 图图 1-1 一一矿矿交交通通位位置置示示意意图图 1.1.3 地形、地貌及河流地形、地貌及河流 本井田位于太行山北段西翼，以落雁垴庙梁佛爷梁王兰 山刘备山分水岭呈大致东西向横贯井田中南部，形成中部高而南北低 的地势。井田内地形切割强烈，南坡较北坡更甚， “”字形、 “”字形 冲沟极为发育，其山脊与沟谷多数呈大致北北东向排列于分水岭两侧，尤 如羽状，形成了复杂的中低山地形地貌。最高点落雁垴，标高为 +1369.3m，北坡最低点为皇后村前的召山河谷，标高为+1035m，南坡最低 点为一矿沸腾锅炉房旁的蒙村河床，标高为+766.3m，一般相对高差为 300m左右。本井田总的地形地貌特征是：坡陡谷深，地表裸露、植被较少。 本井田河流属海河流域的滹沱河水系。分水岭南坡为桃河水系，主要 有保安沟河、芦湖沟河和蒙村河等河流。分水岭北坡为温河水系，主要有 召山河、燕龛河、元子沟河、白家沟河、鸽子塄沟河等支流，都自南而北 注入10km以外的温河。这些水系的基本特点是受季节性控制明显，为间歇 性河流，冬、春季节往往干涸无水，唯到每年的69月份雨季时，常因山 洪暴发流量剧增，切割强烈。 矿井所在工业场地的蒙村河最大流量为367200m3/h，最高洪水位为 中国矿业大学 2008 届本科毕业设计论文 共 110 页第 3 页 803.8m、老坪沟河最大流量为255502.80m3/h。 1.1.4 气象与地震气象与地震 本井田属于暖温带大陆性半干旱季风气候。四季分明，日照充足。年 最大降水量866.4mm，最小降水量240.4mm，平均降水量566.5mm；年最大 蒸发量2381.9mm，最小1319.1mm，平均蒸发量1885.9mm；蒸发量大于降 水量3倍多。年平均气温最高17.1，最低-5.5，历年平均10.9；阳泉极 端最高气温40.2，最低气温-19.1。1959年4月14日，风速为28m/s(W风)， 历年平均风速1.7m/s。盂县最大风速为20.7m/s，历年平均2.6m/s。在1989年 8月24日20时10分至20时25分，阳泉市遭到1次罕见的飓风暴雨、冰雹的袭 击，最大风力12级，最大风速35m/s，为阳泉市历史上罕见。月最大绝对湿 度34.l毫巴，最小0.4毫巴，历年平均8.9毫巴。最早初霜期为1980年9月23日、 终霜期为1963年4月29日，最大冻土深度0.68m。 山西省地震局于1982年编绘的全省地震分布及破坏性地震(烈度大于 七度)预测图表明，本井田位于昔阳-和顺县地震带北部边缘。该带由于 地处太行山经向断裂带的边缘，是历史上的地震多发带，在省内其活动性 仅次于大同太原临汾带。 根据国家地震局1976年9月中国地震基本烈度区划资料(1/3百万)及 晋震发业字(1984)第110号文，阳泉矿区除昔阳县境内基本烈度为七度区外， 其余地区均为六度区，本井田处于地震基本烈度的六度区。 从历史上看阳泉地区未发生过六级以上大地震，一般在4.55.0级。 1.2 井田地质特征 1.2.1 地质构造地质构造 1）区域构造 阳泉矿区位于沁水盆地东北边缘、新华夏系第三隆起带中段西侧、祁 吕贺山字型前弧东翼以东。较低序次的娘子关帚状构造、寿阳局部经向构 中国矿业大学 2008 届本科毕业设计论文 共 110 页第 4 页 造(西洛南北向褶皱带)分处矿区东西两侧。北抵阳曲盂县东西褶皱带， 老庙山莲花状构造位居矿区南部。新华夏系较低序次的武乡阳城凹皱带 呈北北东向纵贯整个矿区。 由于经过多次不同时期、不同方式、不同方向区域性构造运动的综合 作用，特别是受新华夏系太行隆起带及山西中部纬向构造带阳曲盂县东 西褶断带的影响，本区形成了一个东北高而西南低，沿北西走向、南西倾 向的大规模的单斜构造，在这个单斜面上，次一级的构造以波状起伏的短 轴褶皱构造为主，层间的小型断裂构造次之。 2）井田构造 一矿井田位于矿区大单斜的西北部，其构造形态基本上呈一单斜状， 其走向为北西，倾向为南西。沿单斜走向和倾向均发育有次一级的较平缓 的褶皱群和层间断裂构造，局部地段发育有陡倾挠曲，本井田陷落柱较发 育，大部为砂岩及泥岩。 （1）褶皱 在井田单斜上发育的次一级的规模较大的褶皱构造有15条，有神庙沟 背斜、元子沟、西土活向斜、狮子坪、路家庄背斜、白家沟、杏梁、虎峪 村西向斜、鸽子崖背斜、碾子沟向斜、虎峪村东背斜、杨家峪西、葫芦山 向斜、杨家峪、红简沟、周家山背斜、烟嘴、高家沟、常家山向斜、皇后 村东、石板沟背斜，西沟向斜、巨沟村背斜。 （2）断层 一矿井田内落差大于20m的大中型断层有两条，其特征见表1-1。 落差小于20m的断层特征见表1-2。 表表 1-1 大大中中型型断断层层特特征征表表 断层名称性 质落差产 状延伸长度影响煤层备 注 F29逆断层25m 27050 1050m 12 号、15 号 1-10 号钻孔揭露 F12逆断层20m 11065 200m15 号 北丈八井主皮带 斜井揭露 中国矿业大学 2008 届本科毕业设计论文 共 110 页第 5 页 表表 1-2 小小型型断断层层特特征征表表 H20m20mH5m5mH1m 煤层断层性质 条数长度条数长度条数长度 正断层/5450281790 15 号 逆断层21250101200523530 （3）节理 本井田节理比较发育，可分为四组：第一组N80EN85E，第二组 N5WN10W，第三组N20EN30E，第四组N40WN50W。第一组 与第二组为一“X”型节理，第三组与第四组为另一“X”型节理。分别构 成棋盘格式构造。第一、二组为走向近直交的共轭剪节理。NNW向一组多 具扭张性，发育程度较高，有参差不齐的断口；NEE向的一组一般结构面 紧闭，地表发育较弱。第三、四组为斜交或近直交的共轭“X”型节理。结 构面力学性质为扭张性。一般NW向一组节理面呈弱锯齿状参差不齐，有时 被方解石充填。NE向一组节理面平整紧闭。该组节理在本井田的西部及北 部较发育，常在砂岩层面上构成棋盘格式型。并且有时在地表或井下组成 阶步状构造群，把地层和煤层切成小块。 （4）岩溶陷落柱 一矿井田内岩溶陷落柱广泛发育，目前在井田内共发现陷落柱381个， 其中绝大部分为井下采掘工程所揭露，据已采区证实的统计资料，地面调 查和勘探查明的陷落柱有15个，只占陷落柱总数的3.9%。 1.2.2 含煤地层含煤地层 本井田为石炭二叠纪煤系地层，即为本溪组、太原组和山西组。太原 组含煤性最好、其次为山西组，本溪组含煤性最差。现根据井田地质资料 由老到新叙述如下： 1）石炭系中统本溪组 由灰色、浅灰色铝土岩、铝土质泥岩、粉砂岩、细砂岩和石灰岩组成。 铝土岩、铝土质泥岩具有鲕状结构，以底部的铝土岩较稳定。在井田西部 中国矿业大学 2008 届本科毕业设计论文 共 110 页第 6 页 本组的顶部和中上部有铝土质泥岩，且上部的铝土质泥岩较稳定，厚约4m 左右。铝土含量底部一层最高，Al2O3含量高达40%以上。岩石富含黄铁矿， 尤以下部含量最高，局部可呈黄铁矿薄层，一般将下部富含铁铝质的岩层 谓之铁铝岩层段，山西式铁矿亦系此层位。本组含灰岩24层，厚度一般 为1米左右、以上下两层较稳定。本组含煤线。02层，不稳定且不可采， 有时中部的煤线和灰岩呈现消长关系。砂岩以中部一层最发育，一般为石 英砂岩。本组平均厚度为56.75m，有自东向西增厚的趋势。与下伏奥陶系 中统峰峰组呈假整合接触。 2）石炭系上统太原组 太原组是本区主要含煤地层之一，连续沉积于本溪组地层之上。全组 厚度90130m，平均121.82m，由灰色、深灰色砂质泥岩、泥岩，灰白色细 中粒砂岩，深灰色石灰岩和煤组成。有三层石灰岩，是本组煤层对比的 典型标志层。含煤8层，其中12号、15号为主要可采煤层，8号、9号上、9 号、13号为局部可采煤层，含煤系数910%。 3）二迭系下统山西组 山西组连续沉积于太原组之上，为本区主要含煤地层之一，含煤性较 太原组略差。全组厚度4075m，平均57.79m。由灰白色砂岩、深灰色砂质 泥岩、泥岩和煤组成。本组含煤6层，其中3号煤为主要可采煤层，6号煤为 局部可采煤层，其余均不可采，含煤系数57%。 地质综合柱状图见图1-2。 1.2.3 水文地质条件水文地质条件 1）主要含水层 本井田含水层多属局部孔隙裂隙含水层。含水层的富水性与控水地 形、构造有关，一般在向斜地段含水较多，其它部位含水性极弱。 （1）中奥陶统马家沟组灰岩岩溶裂隙含水层： 北丈八井主皮带斜井和3t底卸煤仓揭穿奥陶纪灰岩19.5m，其岩性坚硬、 中国矿业大学 2008 届本科毕业设计论文 共 110 页第 7 页 质纯、致密，未发现溶孔。据邻区钻孔抽水试验资料，本层地下水的总硬 度为56.74(德国度)，硫酸盐为315.93mg/L，PH值为7.1，属弱碱性水。 （2）石炭系上统太原组石灰岩、砂岩裂隙含水层： 主要由K2、K3、K4石灰岩、K1砂岩及“怪砂岩”组成，总平均厚度为 31.49m。 （3）二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层： 主要由3号煤层顶板砂岩和K7(砂岩)组成。 （4）二叠系下统下石盒子组砂岩裂隙含水层： 由灰白色的K8(砂岩)和灰色K9(中粒砂岩)组成。K8(砂岩)为本组的基 底，K9(砂岩)位于本组的中下部，总平均厚度为15.90m。 （5）二叠系上统上石盒子组砂岩裂隙含水层： 主要由灰白、灰绿色的K11(中粗粒砂岩)和K12(含砾中粗粒砂岩)组成。 中国矿业大学 2008 届本科毕业设计论文 共 110 页第 8 页 k8中粒砂岩 泥岩 1#煤 砂质泥岩 2#煤 泥岩 3#煤 砂质泥岩 4#煤 砂质泥岩 5#煤 砂质泥岩 6#煤 泥岩 中粒砂岩 k7 泥岩 8上#煤 泥岩 8#煤 中粒砂岩 9上#煤 泥岩 9#煤 砂质泥岩 石灰岩k4 11#煤 泥岩 12#煤 砂质泥岩 石灰岩 13#煤 k3 砂质泥岩 石灰岩k2 泥岩 15#煤 砂质泥岩 中粒砂岩 k1 7.75 3.40 0.33 7.77 0.28 1.56 6.37 0.34 4.30 0.35 6.40 0.84 3.30 6.68 0.56 2.34 1.42 8.57 0.53 1.79 0.64 3.13 0.25 1.24 4.10 3.20 0.55 15.87 12.57 20.36 11.10 22.58 11.75 1.09 6.91 3.59 3.55 图 地 质 综 合 柱 状 图 1-2 图图 1-2 地地质质综综合合柱柱状状图图 中国矿业大学 2008 届本科毕业设计论文 共 110 页第 9 页 广泛出露于本井田地表的分水岭两侧的山梁及山顶部位，多形成高山陡坎 地貌。岩性坚硬，由于风化作用，地表裂隙发育。 （6）第四系冲积、洪积孔隙含水层： 由河卵石、砾石、滚石、砂、亚砂土等组成。主要分布在井田内河床 或低凹地带。在蒙村河、召山河分布较厚，约1.68.7m。雨季含水丰富， 旱季水量较小，潜水位随季节性变化明显。 2）地表水 本井田河流属海河流域的滹沱河水系，以落雁垴庙梁佛爷梁 王兰山刘备山分水岭，呈大致东西向横贯井田中南部，形成中部 高，南北低的地势。分水岭两侧地形切割强烈，形成“”字形、 “”字 形冲沟，其山脊与沟谷多数呈大致北北东向排列于分水岭两侧，尤如羽状， 形成了复杂的中低山地形地貌。这些冲沟形成季节性河流，冬春干涸无水， 69月雨季时，流量剧增。 3）矿井涌水量 该矿井目前为无承压水开采区。北丈八井正常涌水量约64m3/h，最大 涌水量140m3/h，矿井涌水主要来自采空区积水，随着开采面积的增大、降 雨量的增大、开采深度的加深，矿井涌水量将会逐渐增大。 1.3 煤层特征 1.3.1 煤层与煤质煤层与煤质 1）煤层 该矿井开采3号、12号、15号层煤。 3号煤层位于山西组中部，是山西组最主要的开采煤层，厚度最大 2.95m，最小0.40m，平均为1.56m。局部地段，煤层出现分叉现象，含一层 夹石，多为砂质泥岩，最厚为1.50m，最薄为0.10m，一般0.20.5m，但总 体来看3号煤层属简单结构煤层。3号煤层煤厚度总的变化趋势为由东南向 中国矿业大学 2008 届本科毕业设计论文 共 110 页第 10 页 西北方向逐渐变薄。可采性指数为0.917，煤厚变异系数为39.5%，属较稳定 煤层。 12号煤层位于太原组中部，最大煤层厚度2.16m，最小为0，平均 1.24m，一般含1层夹石，厚约0.20m左右，多为泥岩，结构复杂，夹石由东 至西逐渐变厚，以至到中部、西部将其分成两层。由于夹石的增厚，该煤 层就变得不可采。其可采范围仅限于中部东部。且由东西分叉变薄。 可采性指数为0.74，煤厚变异系数为32.1%，属不稳定煤层。 15号煤层位于太原组下部，是组内及区内最主要的煤层，最大煤层厚 度9.03m，最小4.77m，平均6.91m，一般含夹石14层，夹石厚度在 0.11.0m之间，属复杂结构煤层。可采性指数为1，煤厚变异系数为13.30%， 属稳定煤层。15号煤层由东北部到西南部为一厚煤带，而由西北到东南部 则相间出现变薄带。 一矿井田各可采煤层特征见表1-3，各煤层的间距见表1-4。 2）煤质 3号煤原煤灰分6.3019.22%，平均为13.76%；原煤挥发分9.8716.42%， 平均为12.84%；原煤全硫0.370.53%，平均0.44%；原煤发热量 27.8433.90MJ/kg，平均30.99MJ/kg；属中灰-特低硫、低磷、高发热 g DW Q 量的贫煤和少量的无烟煤，煤质较好。 12号煤原煤灰分12.1936.14%，平均为28.7%；原煤挥发分 9.0825.40%，平均为16.23%；原煤全硫0.812.58%，平均1.19%；原煤发 热量30.4332.67MJ/kg，平均31.46MJ/kg；属中灰、中硫、低磷、高 g DW Q 发热量的无烟煤。 15号煤原煤灰分4.7624.95%,平均15.04%；原煤挥发分 6.2912.58%，平均9.29%；原煤全硫0.842.03%，平均1.57%；原煤发热 量30.1132.51MJ/kg，平均31.33MJ/kg；属低灰、中硫、低磷、高发 g DW Q 热量的无烟煤，煤质较好。 中国矿业大学 2008 届本科毕业设计论文 共 110 页第 11 页 3）煤类及用途 表表 1-3 一一矿矿井井田田煤煤层层 特特征征 一一览览表表 单单位位： m 煤 层 名 称 煤层厚度 最小-最大 平均 倾 角 赋存及可 采情况 视 密 度 t/m3 可采 性指 数 km 煤厚 变异 系数 煤层 结构 稳定性 类别评 定 1# 0-0.76 0.33 10 以下 全区赋存 不可采 00简单 不稳定 煤层 2# 0-0.8 1.25 10 以下 全区赋存 一个点可 采 10简单 不稳定 煤层 3# 0.4-2.95 1.56 10 以下 全区赋存 大部可采 1.390.91739.5% 简单 个别 含 1- 2 层 夹石 较稳定 煤层 4# 0-1.05 0.34 10 以下 全区赋存 五个点可 采 5简单 不稳定 煤层 5# 0-0.9 0.35 10 以下 全区赋存 不可采 00简单 不稳定 煤层 山 西 组 6# 0-3.85 0.84 10 以下 部分赋存 局部可采 0.6963.4%简单 不稳定 煤层 8上 # 0-1.5 0.56 10 以下 局部赋存 局部可采 0.5435.5%复杂 不稳定 煤层 8# 0-2.85 1.42 10 以下 大部赋存 局部可采 0.5565.6%复杂 极不稳 定煤层 9上 # 0-4.71 0.53 10 以下 部分赋存 局部可采 0.6787.1%复杂 极不稳 定煤层 9# 0-2.44 0.64 10 以下 大部赋存 局部可采 0.22788.7%复杂 极不稳 定煤层 11# 0-1.06 0.25 10 以下 全区赋存 不可采 5简单 不稳定 煤层 12# 0-2.16 1.24 15 以下 全区赋存 大部可采 1.430.7432.1%复杂 不稳定 煤层 13# 0-0.94 0.55 15 以下 部分赋存 局部可采 0.7136.6%简单 不稳定 煤层 太 原 组 15# 4.77-9.03 6.91 15 以下 全区赋存 全部可采 1.4113.3%复杂 稳定煤 层 中国矿业大学 2008 届本科毕业设计论文 共 110 页第 12 页 表表 1-4 煤煤 层层 间间 距距 表表 单单位位： m 煤 层 平 均 厚 度 1# (0.33)1# 2# (0.28)7.772# 3# (1.56)23.9215.873# 4# (0.34)31.8523.806.374# 5# (0.35)36.4928.4411.014.305# 6# (0.84)43.2435.1917.7611.056.406# 8上# (0.56)66.6358.5841.1534.4429.7922.558上# 8# (1.42)69.5361.4844.0537.3430.6925.452.348# 9上# (0.53)79.5271.4754.0447.3342.6835.4412.338.579上# 9# (0.64)81.8473.7956.3649.6545.0037.7614.6510.891.799# 11# (0.25)102.8494.7977.3670.6566.0058.7635.6931.8922.7923.4911# 12# (1.24)114.19106.1488.7182.0077.3570.1147.0043.2434.1431.7111.1012# 13# (0.55)122.73114.6897.2590.5485.8978.6555.5751.7842.6840.2519.647.3013# 煤 层 编 号 间 距 中国矿业大学 2008 届本科毕业设计论文 共 110 页第 13 页 15# (6.91)158.70150.65133.22126.5121.86114.6291.5187.7578.6876.2255.6143.2735.4515# 中国矿业大学 2008 届本科毕业设计论文 共 110 页第 14 页 依据中国煤炭分类国家标准（GB5751-86）划分：现开采的煤层煤种以 无烟煤为主，是良好的化工、动力用煤及电煤原料。除供给国家重点化肥 厂、发电厂、钢厂喷粉外，还远销欧美及亚洲等一些国家。 1.3.2 煤层顶底板岩性煤层顶底板岩性 一矿井田以采3号、15号煤层为主，并以12号煤层作为配采煤层。各煤 层顶板一般比较平整，为砂质泥岩、泥岩，粉砂岩和石灰岩，局部为细 中粒砂岩，顶板厚度一般不大，直接顶板类别一般为中等稳定顶板。顶板 裂隙比较发育，尤其是3号煤层伪顶发育，且松软破碎易离层。12号和15号 煤层顶板裂隙较发育，3号和12号煤层大面积发育冲刷，使煤层厚度变薄， 顶板凹凸不平且岩石硬度大；各可采煤层大部都有伪底存在，为泥岩、砂 质泥岩，一般比较平整，遇水膨胀成粉状，好在本井田地下水甚微，底鼓 现象在工作面不多见，很少影响支护、采煤工艺及方法的选择。 各开采煤层的岩石工程地质特征见表1-5。 1.3.3 矿井瓦斯、煤尘、煤的自燃、地温及冲击地压矿井瓦斯、煤尘、煤的自燃、地温及冲击地压 2006年矿井进行了瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定，北丈八井绝对瓦 斯涌出量165.76m3/min，相对瓦斯涌出量14.05m3/t，二氧化碳绝对涌出量 9.94m3/min，二氧化碳相对涌出量0.84m3/t，山西省煤炭工业局晋煤安发 2007126号文件关于阳煤集团所属矿井2006年瓦斯等级和二氧化碳涌出 量鉴定结果的批复 ，批复为高瓦斯矿井。 煤炭科学研究总院重庆分院2006年10月20日25日对一矿丈八井的北 翼分区、吴家掌分区、张华沟分区、杨坡堰分区的煤样进行鉴定，并出具 了煤尘爆炸性和煤炭自燃倾向性等级鉴定报告，15号煤层火焰长度0mm， 加岩粉用量0%，煤尘无爆炸性；15号煤层煤样吸氧量1.251.40cm3/g干煤， 煤层自燃等级为级，属不易自燃煤层（根据瓦斯等级鉴定结果的批复文 件，15号煤层自燃等级为级，属煤层自燃煤层） 。 中国矿业大学 2008 届本科毕业设计论文 共 110 页第 15 页 表表 1-5 煤煤层层的的岩岩石石工工程程地地质质特特征征 单单位位： m 煤层名称 (厚度 )3# (1.56m)12# (1.24m)15# (6.91m) 岩 性高岭石泥岩、砂质泥岩 伪 顶 厚 度0.10.7m 岩 性细中粒砂岩细中粒砂岩石灰岩 厚 度11.04m6.0m11.75m 抗压强度2.941078.4868107Pa2.87141071.06134108Pa1.08878107Pa 老 顶 初垮落距30m35m25m 岩 性砂质泥岩、细砂岩黑色泥岩黑色泥岩 厚 度4.83m3.6m1.09m 裂 隙较发育较发育发育 抗压强度3.58681078.6534107Pa6.4974107Pa 与采高比3:13:10.71.1 易冒落差随采随冒随采随冒随采随冒 直 接 顶 顶板凹凸情况基本平整基本平整平整 岩 性黑色泥岩砂质泥岩泥岩 伪 底 厚 度0.050.10m0.010.90m0.050.10m 岩 性砂质泥岩细砂岩砂质泥岩 厚 度6.37m2.3m3.59 m 抗压强度6.5415107Pa5.9731107Pa4.4149107Pa 直 接 底 底板凹凸情况基本平整基本平整平整 煤 层 倾 角10以下15以下大部 15以下，局部 25以下 中国矿业大学 2008 届本科毕业设计论文 共 110 页第 16 页 根据煤炭科学研究总院重庆分院2006年9月4日、10月22日对一矿丈八 井的杨坡堰分区的煤样进行鉴定并出具煤尘爆炸性和煤炭自燃倾向性等级 鉴定报告，12号煤层火焰长度0mm，加岩粉用量0%，煤尘无爆炸性；12号 煤层煤样吸氧量1.30cm3/g干煤，自燃等级为级，属不易自燃煤层。 根据煤炭科学研究总院重庆分院2006年9月4日、10月25日对一矿丈八 井的吴家掌分区的煤样进行鉴定,并出具了煤尘爆炸性和煤炭自燃倾向性等 级鉴定报告，3号煤层火焰长度10mm，加岩粉用量40%，煤尘有爆炸性；3 号煤层煤样吸氧量1.101.35cm3/g干煤，自燃等级为级，属容易自燃煤层。 据一矿井田地质勘探报告中的测温资料知，恒温带深度为3060m，温 度为12左右、平均地温梯度为0.81.9/百m。按恒温带深度为45m来 计算，现生产最深水平的深度为500m左右，地温为1621.5，属正常 状态。预测未来最深水平的深度为700m左右，地温为17.625.3，仍属 正常状态，对未来的生产活动影响不大。 根据矿井井下调查，未发现地压异常现象，本井田属地压正常区。 中国矿业大学 2008 届本科毕业设计论文 共 110 页第 17 页 2 井田境界和储量 2.1 井田境界 该矿井田位于沁水煤田的北部，其井田边界及四邻关系见一矿井田赋 存状况示意图2-1。即东部以经线96500为界，西部以经线86500为界，南起 纬线104785、北止纬线111500；东邻阳泉煤业（集团）有限责任公司四矿， 南邻阳泉煤业（集团）有限责任公司三矿；西邻七里河井田（规划井田） ； 北邻荫营煤矿及程庄井田（规划井田） 。井田东西走向长约10公里，南北宽 约6.7公里，面积约47.8平方公里。 104.5 97.096.0 540 580 620 660 700 740 540 580 620 660 700 700 700 700 660 660 700 700 660 700 740 660 700 740 660 740 700 660 四 矿 井 田 三 矿 井 田 荫 营 井 田 荫 营 井 田 程 庄 井 田 112.0112.0 110.0110.0 108.0108.0 106.0106.0 104.5 97.096.094.0 94.0 92.0 92.0 90.0 90.0 88.0 88.0 86.0 86.0 三 矿 井 田 图图 2-1 井井田田赋赋存存状状况况示示意意图图 2.2 矿井工业储量 2.2.1 井田勘探情况井田勘探情况 该井田先后经过两次勘探工作。两次勘探共钻孔130余个，钻孔密度为 2.3个/平方公里，基本上探明了井田地质构造和煤层的赋存条件。 中国矿业大学 2008 届本科毕业设计论文 共 110 页第 18 页 2.2.2 矿井工业储量矿井工业储量 说明：本次设计只针对矿井15号主采煤层进行，15号煤层工业储量计 算： 根据地质勘探情况，将矿体划分为17个块，在各块范围内，用算术平 均法求得每个块的储量，煤层总储量即为各块储量之和。块的划分见图2- 2，各块储量见表2-1。 4453245 7.63 3.49 11 6.0383 698226 6.17 2.77 10 21.4755 2436786 6.29 2.29 9 31.3095 3299855 6.77 2.65 7 95.5389 10600498 6.43 2.79 6 29.0679 2926946 7.09 1.84 5 25.1269 2408338 7.44 3.30 4 20.2444 2139091 6.75 3.12 3 17.2401 1871446 6.57 3.18 2 18.0558 1762657 7.31 2.47 1 7.1753 568573 9.00 3.22 540 580 620 660 700 740 540 580 620 660 700 700 700 700 660 660 700 700 660 700 740 660 700 740 660 740 700 660 四 矿 井 田 三 矿 井 田 荫 营 井 田 荫 营 井 田 程 庄 井 田 112.0112.0 110.0110.0 108.0108.0 106.0106.0 104.5 97.096.094.0 94.0 92.0 92.0 90.0 90.0 88.0 88.0 86.0 86.0 三 矿 井 田 104.5 97.096.0 14 23.3494 2236547 7.45 2.50 16 4.5889 412147 7.93 4.35 15 13.0066 1626223 5.70 3.85 17 40.7990 4885044 5.96 2.48 8 11.5996 1102832 7.50 3.35 12 37.1222 4339027 6.10 3.44 13 47.6579 图图 2-2 井井田田储储量量划划分分示示意意图图 表表 2-1 各各分分块块储储量量表表 单单位位： Mt 分块序号123456789 储量7.1818.0617.2420.2425.1329.0795.5411.6031.31 分块序号1011121314151617总计 储量21.486.0437.1247.6623.3513.014.5940.80449.4 则15号煤层工业储量： Zg=Z1Z2Z3Z17 =7.1818.0617.2440.80=449.4 Mt 2.2.3 矿井可采储量矿井可采储量 中国矿业大学 2008 届本科毕业设计论文 共 110 页第 19 页 1）井田境界煤柱 井田境界边界煤柱可按下列公式计算： Z=LbM （公式（公式 2-1） 式中：Z边界煤柱损失量，Mt； L边界煤柱长度，m； b边界煤柱宽度，井田境界煤柱在本井田一侧按50m留设； M煤层厚度，6.91m； 煤的容重，1.4t/m3。 Z=LbM=（5874725256615231747242477777 2719292653345000）/cos3506.911.410-6=14.48 Mt 2）断层煤柱 落差小于10m的断层，两侧各留20m煤柱；落差1020m的断层，两侧 各留25m煤柱；落差大于20m的断层，两侧各留30m煤柱。经计算断层煤柱 为1.11Mt。 3）工业广场煤柱 工业场地占地面积，根据煤矿设计规范中若干条文件修改决定的说 明中第十五条，工业场地占地面积指标见表2-2。 表表 2-2 工工业业场场地地占占地地面面积积指指标标 井 型(万t/a)占地面积指标（公顷/10万t） 240 及以上1.0 120-1801.2 45-901.5 9-301.8 本矿井设计生产能力为3Mt/年，所以取工业广场的尺寸为500m600m 的长方形。煤层的平均倾角为3，工业广场处表土层厚度为213m，主井、 副井及主要地表建筑物均布置在工业广场内。工业广场按级保护留维护 带，宽度为15m（实际工业广场的面积为530m630m） 。本矿井的地质掉件 及冲积层和基岩层移动角见表2-3。 中国矿业大学 2008 届本科毕业设计论文 共 110 页第 20 页 表表 2-3 岩岩层层移移动动角角 广场中心深度煤层倾角煤层厚度冲击层厚度 436m36.91m213m45707067.8 由此根据上述已知条件，画出如图2-3所示的工业广场保护煤柱的尺寸： +1162m 436m 70 45 70 67.8 70 45 +949m +726m 图图 2-3 工工业业广广场场保保护护煤煤柱柱 由图可得出保护煤柱的尺寸为： S=梯形面积梯形面积=（上宽（上宽下宽）下宽）高高/ /（2cos3） （公式（公式 2-2） =（11971240）1127/（2cos3）=1.38km2 则：工业广场的煤柱量为： Z=SM （公式（公式 2-3） 式中：Z工业广场煤柱量，Mt； S工业广场压煤面积，1.38km2； M煤层厚度，6.91m； 煤的容重，1.4t/m3。 中国矿业大学 2008 届本科毕业设计论文 共 110 页第 21 页 则：Z=1.386.911.4 =13.35 Mt 4）矿井的可采储量 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： Zk=（ZgP）C （公式（公式 2-4） 式中：Zk矿井可采储量，Mt； P保护工业场地、井筒、井田境界、大断层等留设的永久保 护煤柱损失量，Mt； C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；15号煤层为厚煤层，取C=0.75。 则Zk=449.4（14.481.1113.35）0.75 =315.35 Mt 矿井储量汇总表见表2-4。 表表 2-4 矿矿井井储储量量汇汇总总表表 单单位位： Mt 煤柱损失 工业资源储量 井田境界大断层工业广场 矿井可采储量 449.414.481.1113.35315.35 中国矿业大学 2008 届本科毕业设计论文 共 110 页第 22 页 3 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 按照煤炭工业矿井设计规范中规定，参考关于煤矿设计规范中 若干条文修改的说明 ，确定本矿井工作制度为：按年工作日330d计算， “二九一六”工作制作业，二班生产一班检修。每日二班出煤，矿井每昼 夜净提升时间为16h。 3.2 矿井设计生产能力及服务年限 3.2.1 矿井设计生产能力的确定依据矿井设计生产能力的确定依据 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、外部建设条件、国家对煤炭资源配置及市场需求、开采条件、 技术装备、煤层及采煤工作面生产能力、经济效益等因素，经多方案比较 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的太大。 2）开发条件：包括矿区所处的地理位置、交通条件、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 矿井设计生产能力矿井设计生产能力 1）本井田煤层储量十分丰富，赋存以稳定、较稳定型为主，煤层平均 中国矿业大学 2008 届本科毕业设计论文 共 110 页第 23 页 倾角一般为3，非常适宜综合机械化开采，宜建设现代化大型矿井。 2）井田内地质构造简单，以宽缓的褶曲为主，断层、陷落柱稀少，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。 3）15号煤属低灰、中硫、低磷、高发热量的无烟煤，煤质较好，是良 好的化工、动力用煤及电煤原料。建设大型矿井不但可以缓解国内供应紧 张的用煤，而且也可大量出口，为国家增收外汇，其社会经济效益显著。 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3.0 Mt。 3.2.3 矿井服务年限矿井服务年限 矿井的服务年限按下式计算： T=Zk/ /（AK） （公式（公式 3-1） 式中：T矿井的服务年限，a； Zk矿井的可采储量，Mt； A矿井的设计生产能力，3 Mt/a； K矿井储量备用系数，按照煤炭工业设计规定 ，考虑1.4 的储量备用系数。 则矿井服务年限为： T=315.35/（31.4）=75.08a60a 即本矿井的开采服务年限符合规范的要求。 注：确定井型时要考虑备用系数的原因是因为矿井每个生产环节有一 定的储备能力，矿井达产后，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，从而减少储量，为保证有合 适的服务年限，确定井型时，必须考虑备用系数。 3.2.4 井型校核井型校核 按矿井实际煤层开采能力、辅助生产能力、储备条件及安全条件因素 对井型进行校核。 中国矿业大学 2008 届本科毕业设计论文 共 110 页第 24 页 1）煤层开采能力 井田内15号煤层为厚煤层，平均厚度6.91m，煤层的平均倾角为3，地 质构造简单，赋存较稳定，根据现代化矿井的一矿一井一面的发展模式， 可以布置一个综放工作面来保产。 2）辅助生产环节的能力校核 本矿井为大型矿井，开拓方式为双斜井单水平开拓，主斜井采用胶带 运输机运煤，提升能力大，能满足提升方面的要求；大巷和石门采用强力 胶带输送机运煤，运输能力也能达到要求，机械化程度较高；副斜井采用 无轨胶轮车辅助运输方式，运输能力很大，且调车简单、灵活、方便。所 以，辅助运输环节能够满足设计生产能力的要求。 3）通风条件的校核 矿井15号煤层的煤尘无爆炸性危险性，瓦斯涌出量大，属于高瓦斯矿 井，须采取预抽瓦斯措施。 4）储量条件校核 矿井的设计生产能力与矿井的储量相适应，保证有足够的服务年限， 满足煤炭工业矿井规范设计规定要求。 表表 3-1 新新建建矿矿井井设设计计服服务务年年限限 第一开采水平设计服务年限（a）矿井设计 生产能力 （Mta） 矿井设计 服务年限 （a） 煤层倾角 25 煤层倾角 2545 煤层倾角 45 6.0 及以上7035- 3.05.06030- 1.22.450252015 0.450.940201515 综上所述，各项条件均可保证矿井达到的设计产量。 中国矿业大学 2008 届本科毕业设计论文 共 110 页第 25 页 4 井田开拓 4.1 井田开拓的基本问题 4.1.1 井田开拓的基本问题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: （1）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； （2）合理确定开采水平的数目和位置； （3）布置大巷及井底车场； （4）确定矿井开采程序，做好开采水平的接替； （5）进行矿井开拓延深、深部开拓及技术改造； （6）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。本井田开拓方式的选择，主要 考虑到以下几个因素： （1）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。 （2）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。 中国矿业大学 2008 届本科毕业设计论文 共 110 页第 26 页 （3）合理开发国家资源，减少煤炭损失。 （4）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。 （5）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。 （6）井田东北边界靠近阳泉市郊区荫营镇，且属井田煤层埋深较浅区 域。 （7）矿井瓦斯含量较高，矿井通风会直接影响开拓部署。 （8）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。 4.1.2 井筒形式及位置的确定井筒形式及位置的确定 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 中国矿业大学 2008 届本科毕业设计论文 共 110 页第 27 页 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。 2）井筒位置的确定原则 （1）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）有利于首采区布置在井筒附近的富煤阶段，首采区少迁村庄或不 迁村庄； （3）井田两翼储量基本平衡； （4）井筒不宜穿过厚土层、厚含水层、断层破碎带、煤与瓦斯突出煤 层或较软弱岩层。 （5）工业场地宜少占耕地，少压煤； （6）水源、电源较近，矿井铁路专用线短，道路布置合理。 4.1.3 工业场地位置、形状及面积的确定工业场地位置、形状及面积的确定 工业场地的位置经后面的方案比较确定选择在井田东北部边界，主、 副井井口均位于工业广场内。 工业场地的形状和面积：根据表2-2工业场地面积指标确定地面工业场 地占地面积为30公顷，形状为矩形。 4.1.4 开采水平的确定开采水平的确定 井田内煤层赋存平缓，一般36，多为5以下，属近水平煤层；按煤 层间距，3号、8号、12号煤层为上组煤，15号煤层为下组煤，上、下组煤 层平均间距43m；上、下组煤储量相差不大。根据上述三特点，宜在上、下 两组煤中分别设置水平进行开采。本设计只征对15号煤层，故采用单水平 开采，水平标高为+712米，盘区式开采。 整个井田共划分为9个盘区，盘区间开采顺序采用前进式，即由井田中 央逐渐向两翼开采，直至井田边界。这种开采顺序的主要优点是初期开拓 中国矿业大学 2008 届本科毕业设计论文 共