采矿工程毕业论文

摘 要该设计矿井为益新五矿的矿井设计，设计生产能力为2.4Mt/a，服务年限57.6a。井田共划分为18个采区开采，井田内有3层可采煤层。井田平均走向长4800m，平均倾斜长2700m，煤层平均倾角18，属缓倾斜煤层。矿区位于鹤岗矿区东北部，距鹤岗车站6公里，行政区属鹤岗市东山区管辖。北部以煤层露头岩基为界，南邻南山煤矿和振兴煤矿，深部境界为- 650标高线(面)，西邻新岭煤矿，以F1断层为界，东邻在建的鸟山煤矿，以F5断层为界。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。由于井田为缓倾斜煤层，以及煤层地质条件等因素影响，决定本井田内全部采用走向长壁采煤法开采。工作面全部为综合机械化采煤。顶板处理方法为全部跨落法。关键词：矿井设计 综采放顶煤 走向长壁采煤法 AbstractThis design mine pit to Yixin five ores the mine pit design, design productivity is 2.4Mt/a, service life 57.6a. The well field altogether division is 9 working area mining, in the well field has 3 to be possible to mine coal the level. The well field moves toward long 4800m equally, medium bank long 2700m, the coal bed mean obliquity 18, is the easy gradient coal bed. The mining area located at Hegang mining area northeast, is apart from the Hegang station 6 kilometers, the administrative area is Hegang Dongshan area jurisdiction. The north appears the batholith take the coal bed as, south the neighbour Mt. Nan coal mine and promotes the coal mine, the depth portion boundary for the - 650 sign altitudes (surface), west the neighbour new range coal mine, take the F1 fault as, east the neighbour the bird mountain coal mine which constructs, take the F5 fault as. The mining area transportation transportation facilitates extremely, the coal may the railway crossing transport to the nation. Benefits the new coal mine located at Hegang mining area northeast, is apart from the Hegang station 4 kilometers, the administrative area is Hegang Dongshan area jurisdiction. North the neighbour emerging coal mine, south the neighbour Mt. Nan coal mine and promotes the coal mine, west the neighbour new range coal mine, east the neighbour is constructing bird mountain coal mine. Because the well field is the easy gradient coal bed, as well as factor influences and so on coal bed geological condition, decided that in this well field uses completely moves toward long well mining coal law mining. Working surface completely for synthesis mechanization mining coal. The roof processing method to all cross fall the law. Key word: Mine pit design The synthesis picks puts goes against the coalMoves toward the long well mining coal law目 录摘 要IAbstractII绪 论1第1章 井田概况及地质特征21.1 井田概况21.1.1 井田位置及范围21.1.2交通位置21.1.3地形地势31.1.4 气候31.1.5 河流31.1.6 井田区及邻区经济状况31.1.7 煤田开发史及近况41.1.8 原材料及水电供给情况41.2 地质特征51.2.1 矿区范围内的地层情况51.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造61.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征81.2.4 井田内的水文地质情况81.2.5 沼气、煤尘及煤的自燃性101.2.6 煤质、牌号及用途101.3 勘探程度及可靠性111.3.1 对地质勘探程度的评价11第2章 井田境界 储量 服务年限132.1 井田境界132.1.1 井田周边情况132.1.2 井田境界确定的依据132.1.3 井田未来发展情况132.2 井田储量132.2.1 井田储量的计算132.2.2 保安煤柱142.2.3 储量计算方法142.2.4 储量计算的评价152.3 矿井工作制度 生产能力 服务年限152.3.1 矿井工作制度152.3.2 矿井生产能力的确定15第3章 井田开拓173.1 概述173.1.1 井田内外及附近生产矿井开拓方式概述173.1.2 影响本设计矿井开拓方式的原因及其具体情况173.1.3 确定井田开拓方式的原则173.2 矿井开拓方案的选择183.2.1 井硐形式和井口位置183.2.2 开采水平数目和标高203.2.3 开拓巷道的布置213.3 选定开拓方案的系统描述233.3.1 井硐形式和数目233.3.2 井硐位置及坐标233.3.3 水平数目及高度243.3.4 石门、大巷(运输大巷、回风大巷)数目及布置243.3.5 井底车场形式的选择253.3.6 煤层群的联系253.3.7 采区划分253.4 井筒布置及施工263.4.1 井硐穿过的岩层性质及井硐维护263.4.2 井硐布置及装备263.4.3 井筒延伸的初步意见283.5 井底车场及硐室283.5.1 井底车场形式的确定及论证283.5.2 井底车场的布置 存储线路行车线路布置长度293.5.3 井底车场通过能力验算303.6 开采顺序323.6.1 沿煤层走向的开采顺序323.6.2 沿煤层倾斜方向的开采顺序323.6.3 采区接续计划323.6.4 “三量控制”情况33第4章 采区巷道布置与采区生产系统354.1 采区概况354.1.1 采区位置 边界 范围 煤柱354.1.2 采区地质和煤质情况354.1.3 采区生产能力 储量及服务年限354.2 采区巷道布置354.2.1 区段划分354.2.2 采区上山布置354.2.3 采区车场布置364.2.4 采区硐室简介374.3 采区准备384.3.1 采区巷道的准备顺序384.3.2 采区巷道的断面图及支护方式38第5章 采煤方法415.1 采煤方法的选择415.2回采工艺415.2.1 回采工作面的工艺过程及使用机械设备415.2.2 选择采煤工作面循环方式和劳动组织形式42第6章 井下运输和矿井提升446.1 矿井井下运输446.1.1 运输方式和运输系统的确定446.1.2 矿车的选型与数量446.1.3 采区运输设备的选择466.2 矿井提升系统476.2.1 提升方式476.2.2 矿井主提升设备的选择及计算47第7章 矿井通风与安全497.1 通风系统的确定497.1.1 概述497.2 风量计算和风量分配497.2.1 矿井风量计算的规定497.2.2 风量分配537.2.3 风速的验算547.2.4 风量的调节方法与措施557.3 矿井通风阻力的计算557.3.1 确定全矿井最大通风阻力和最小通风阻力557.3.2 矿井等积孔的计算587.4 通风设备的选择597.5 矿井安全技术措施607.5.1 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施607.5.2 预防井下火灾607.5.3 其它事故预防。607.5.4 避灾路线及自救60第8章 技术经济指标62总 结64致 谢65参考文献66附录67附录74VI绪 论益新五矿是本次毕业设计的矿井，充分利用益新五矿的地质资料，我们如何把大学四年所学的知识与实际相结合，为以后工作打下坚实的基础。益新五矿煤层赋予条件好，属于厚煤层，根据现代化高产高效的要求，采用综合机械化放顶煤。我国对综放开采技术的创造性贡献为： 1顶煤冒放性的定量评价方法； 2综放面顶板结构与支架围岩关系； 3提高煤炭回收率的技术措施； 4新型系列综放支架及其配套设备。由于本矿井属于低瓦斯矿井，研究表明：在低瓦斯煤层中，综放开采与分层开采矿井的绝对和相对瓦斯涌出量没有太大的差别，常规措施配套可以有效地防止综放工作面瓦斯危害。 望通过这次毕业设计对放顶煤技术有一些初步了解，不断吸取国内外先进的技术。放顶煤技术的技术含量很高，要求防火，防煤尘，防瓦斯突出，这就给我们生产带来了严重的考验，希望在3个月的设计期间要解决预采顶分层铺底网技术，一方面提高了回收率，另一方面减少了混矸。提高回采率，达到90%以上。78第1章 井田概况及地质特征1.1 井田概况1.1.1 井田位置及范围 本报告的范围为：东起第1勘探线，西至第9勘探线，2006年末深部开采边界线、南至F19断层及采矿许可边界线，北至F17断层。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471940。矿区位于鹤岗市的东北方向。1.1.2交通位置图1-1交通位置图1.1.3地形地势该区地形标高在+170m+264m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。1.1.4 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（04级）1.1.5 河流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。1.1.6 井田区及邻区经济状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2008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。1.1.7 煤田开发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。 1.1.8 原材料及水电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 矿区范围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2：1。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3层，均为厚煤层，分别为27#、31#、32#层，煤层的总厚度为16.7M.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：图1-1 煤系综合柱状图1.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造益新井田地层走向呈反“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：表1-1 主要断层一览表断层号断 层 产 状断层性质断层落差(M)分布范围(勘探线)可靠程度走向（度）倾向倾角（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- NW25W40-55正15-49030-5可靠F16NE10-20SE26逆20-2258-5可靠续表断层号断 层 产 状断层性质断层落差(M)分布范围(勘探线)可靠程度走向（度）倾向倾角（度）F18NE0-15E40正5-35020-12可靠F19NW0-5W47-60正10-13520-15可靠F25NW1-3SW40-62正90-48030-6可靠F27NE5-20SE58正70-2553-5可靠F32NW0-10W31正5-13518-10可靠F33NW15-25W29正0-24014-10可靠F39NE5-10E60正50-10025可靠F47NE0-10W55正100-12023可靠F51NW78N48正75-10018可靠F67NE5-17SE31正45-6016-15可靠F71NW0-25SW43正10-12516-14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3层，为厚煤层，总厚16.7m，含煤系数8.92%。1.2.4 井田内的水文地质情况1.水文地质条件益新矿区位于鹤岗矿区东北部。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264米，最低标高167米，平均标高为191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/hF3-三水平开采面积,值为12768700S3-三水平开采深度,值为541mQ4-预计四水平涌水量F4四水平预计开采面积,值为14778650S4四水平开采深度,值为741m将有关数据代入公式,得四水平预计平均涌水量为983.12m3/h ,四水平预计最大涌水量为1049.3m3/h。1.2.5 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。1.2.6 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。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。1.3 勘探程度及可靠性1.3.1 对地质勘探程度的评价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%。第2章 井田境界 储量 服务年限2.1 井田境界2.1.1 井田周边情况益新五矿经技术经济分析后，确定本设计井田境界为：西以益新一矿矿界线为界，东以F12断层为界，北部以益新三矿煤矿和地方小井矿界线为界，南部为井田边界。井田走向4.8km,倾向2.7km,井田面积约13km2。煤层平均倾角为18，视密度1.4T/m3。2.1.2 井田境界确定的依据1.要适于二矿地面环境选择井筒位置。2.以地理地形,地质条件作为划分井田境界的依据。3.划分的井田范围要为矿井可持续发展留有余地。2.1.3 井田未来发展情况该设计井田东部以F12断层为界，西以F11断层为采掘范围，随着现代化技术的进步和勘探水平的全面提高，井田范围内的储量会越来越精确，可能在更深部发现可采煤层。2.2 井田储量2.2.1 井田储量的计算本井田范围内计算的煤层有27#、31#、32#三层煤，各煤层储量计算边界与井田境界基本一致。矿井储量是指矿井内所埋藏的数量，具有工业价值的煤炭数量。它不仅包含着煤矿在地下埋藏的数量，而且还表示煤炭的质量，反映井田的勘探程度及开采技术条件。矿井储量可分为矿井地质储量、矿井工业储量和矿井可采储量。益新五矿工业储量是指平衡表内A+B+C级储量的总和。益新五矿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后乘以采区回采率的储量。矿井可采储量的计算公式Z=(Zc-P) C 式中 Z可采储量,Mt； 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。2.2.2 保安煤柱1.各煤层在露头处留设50 m保安煤柱；2.边界断层留设40 m保安煤柱；3.井田内部断层留两边各留设20 m保安煤柱；4.河流两侧各留设25 m保安煤柱；5.地面建筑物留设50 m保安煤柱。 按以上方法计算得：工业广场煤柱损失：11.647Mt；断层、地面、边界保安煤柱损失：28.1037Mt；总损失量：39.7434Mt；损失率： 11.25 %。2.2.3 储量计算方法1.工业储量计算计算公式如下：块段储量=块段面积平均倾角余割块段平均厚度容重。根据原杏花立井初步设计储量诸图，通过等高线块段法计算本井田工业储量为278.77Mt，各煤层工业储量见表2-1可采煤层储量计算总表。2.可采储量计算表2-1可采煤层储量总表 煤层名称工业储量（Mt）332+333设计损失量（Mt）可采储量（Mt）回采率27187.2425.55161.6975%3142.845.2934.5575%3248.695.9542.7475%合计278.7736.79193.582.2.4 储量计算的评价本设计井田的各类储量计算严格执照有关规定执行。由于五矿技术水平所限，技术人员短缺，储量计算设计所得到的各种储量与实际可能有一定的误差。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2006年新的煤矿设计规范规定：1矿井年工作日按330天计算；2矿井每昼夜四班工作，其中三班进行采、掘工作，一班进行检修；3.每日净提升时间16h小时；2.3.2 矿井生产能力的确定矿井生产能力的大小主要根据煤层赋存状况、井田储量、地质条件等情况来确定，还应该考虑到当前及今后市场的需煤量。根据该井田的实际情况，初步拟定了三种矿井年生产能力方案，具体如下： 方案A：1.8Mt/a；方案B：2.4Mt/a；方案C：3.0Mt/a；根据上述三种方案，具体选择哪一种方案，还应该根据矿井服务年限来确定。2.3.3矿井服务年限矿井服务年限计算公式如下：T=Z /（Ak）式中 Z矿井设计可采储量，Mt；A矿井生产能力，Mt/a；k矿井储量备用系数，k=1.31.5； 根据本矿井实际情况，取k=1.4；依据以上拟定的矿井生产能力，服务年限的确定现提出三种方案，具体如下：方案A：1.8Mt/a T=Z /（Ak）=193.58 /（1.81.4）=76.8a；方案B：2.4Mt/a T=Z /（Ak）=193.58 /（2.41.4）=57.6a；方案C：3.0Mt/a T=Z /（Ak）=193.58/（3.01.4）=46.1a；根据最新的煤矿高产高效技术，方案B较为合理。即：矿井生产能力为2.4Mt/a，矿井服务年限为T=57.6a。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。3.1.2 影响本设计矿井开拓方式的原因及其具体情况井田开拓方式的选择应全面考虑各种因素，主要影响因素：1.地表因素：本井田属于坡丘陵地形，井田北部及中部皆为山岗地带，岗沟起伏不平。地表平均标高+191m。井田南部为穆陵组河床地带，地表平均标高+175m。2.煤层赋存情况整个井田的煤层上部标高在+167 m，下部标高在-650m，东西部分别以F12, F11断层为界。整个矿区共有3层可采煤层，即27#、31#、32#号煤层，全区发育。煤层走向长度为4.8Km，倾向2.7Km，平均倾角在18左右。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，利用现有的资金，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，避免生产复杂，为集中生产创造有利条件。3.合理开发国家现有资源，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。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，打下良好的基础。3.2 矿井开拓方案的选择3.2.1 井硐形式和井口位置1.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；总体设计和矿井生产能力要求等。对以上因素要综合研究，通过系统优化设计和多方案技术经济比较确定。详见开拓方案比较图3-1和3-2： 图3-1 双立井开拓 图3-2 双斜井开拓（1）斜井开拓适用条件：煤层赋存较浅，垂深在250m内，煤层赋存深度为0400m，含水砂层厚度小于3050m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，本井田一水平设在-170m平标高，根据煤层的赋存情况不可以采用双斜井开拓。（2）立井开拓适用条件：煤层赋存深度3001000m，含水砂层厚度40450m,立井开拓的适应性很强，一般不受煤层倾角、厚度、瓦斯、等自然条件限制。技术上也比较可靠。大多数矿井都采用，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：根据本井田的地表情况，地质构造，煤层赋存等因素，本井田煤层赋存最深-650m标高，平均煤层倾角18，经过计算采用双立井开拓。具体分析情况详见表3-1： 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）基建费井筒主井1475105010-4=154.9400300010-4=120副井1475105010-4=154.9400300010-4=120风井1145300010-4=343.51145300010-4=343.5井底车场80090010-4=72100090010-4=90石门开凿225080010-4=180180080010-4=144生产经营费石门运输69002.250.7=1086769001.80.7=8694主井提升10400.45=4684000.868=347.2副井提升10500.668=7023900.868=339提升设备356542总计13298.310400.72.井筒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，就要考虑各种可能了井口位置。在本设计井田中，提出三种井筒位置方案：方案一：井筒位于井田浅部；方案二：井筒位于井田中部；经过简单的技术比较后得出：二矿井筒位于井田浅部，煤柱尺寸最小，压煤量最少，但石门很长；井筒位于井田中部时，煤柱尺寸稍大，但石门长度较短，且沿石门的运输工程量很小。益新五矿煤层均为缓倾斜厚煤层，井田走向长度不大，倾斜长度不大，为了井下运输和保证初水平合理的服务年限出发，也应该将井筒布置在井田中部或稍靠上方的位置，由此可初步确定本设计井田的井筒位置在井田的中部稍靠上方。3.2.2 开采水平数目和标高采开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。根据上述因素，本设计井田设计提出水平划分方案如下：方案1：井田划分两个开采水平；一水平标高-250 m，水平垂高400 m，二水平标高为-650 m。一水平实行上山开采，二水平也是上山开采。方案2：井田划分三个开采水平，一水平标高-170 m，二水平标高-420 m，三水平标高-650 m。各水平均实行上山开采。水平储量及服务年限经济比较如下表3-2：表3-2 水平划分比较表方案水平储量（Mt）服务年限（a）方案一一水平96.0928.6二水平97.4929方案二一水平86.7125.8二水平60.4218三水平46.4513.8从该表中可知，方案二的一水平服务年限达不到规范要求的服务年限，水平储量严重不足，而方案一的水平服务年限能够满足一水平服务年限不小于25年的基本要求，储量充足，且有利于采区的接续，巷道利用率高，吨煤成本相对较低，故而采用方案一的水平划分方法，即划分两个开采水平，水平标高分别为-250 m和-650 m，一水平垂高为400 m，二水平垂高为400 m。一水平采用上山开采，二水平采用上下山开采。水平划分示意图如图3-3，3-4：图3-3 两水平划分图3-4 三水平划分3.2.3 开拓巷道的布置开拓巷道是指为全矿井、一个水平或若干采区服务的巷道，如井筒、主要石门、井底车场、运输大巷和回风大巷（或总回风道）、运输人员等。1运输大巷的布置：运输大巷用于整个开采水平的煤炭和辅助运输以及通风、排水和管线敷设，服务年限很长。煤层群开拓时，主要巷道布置方式一般可分为三类：（1）单层布置；（2）分组集中布置；（3）集中布置；现依据矿井设计生产能力及技术可行角度，特提出以下二种大巷布置方式： 方案1）：分组集中大巷布置方案2）：集中布置进行经济对比和计算，详见图3-5和3-6，经济分析比较表3-3：图3-5 方案（1）图3-6 方案（2）表3-3 开拓方案比较特点分组集中大巷布置集中大巷布置优点1. 总的巷道工程量较少2. 生产比较集中3. 大巷容易维护，运输条件好1. 生产区域比较集中，运输条件好2. 采区巷道集中联合布置，开采程序比较简单，开采强度大3. 大巷维护容易缺点1石门长度很长2掘进工程量大1. 总的石门长度大，费用高2. 初期工程量大，建井时间长3. 有反向运输依据本井田的地质条件及煤层赋存状况：本井田共有可采煤层3层，即27#、31#、32#号煤层，其中27#号与31#号平均间距80m, 31#号与32#号煤层平均间距30m。针对上述情况，由对比表可知，本井田适合于集中分组大巷布置，所以采用方案一。3.3 选定开拓方案的系统描述3.3.1 井硐形式和数目本设计井田采用一对立井开拓，即主井、副井。主井用以提升煤炭，副井用以提矸、升降人员、下放材料和设备及兼作进风井。3.3.2 井硐位置及坐标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，其井筒井口坐标为：副井：X:433216、Y:6563817主井：X:433191、Y:6564247理由是：1地处一水平井田储量中央：井筒距北部边界1.2 Km，南部边界1.3Km，西部边界3.4Km，东部边界2.1Km；2有较好的地形条件：井口处标高+175m，地面坡度不足3，平正土方量小；3交通条件好：井口距公路 1500m；4有较好的居民点条件：工人村距井口 400m左右；3.3.3 水平数目及高度本井田采用多水平开拓,拟定第一水平为-170 m,阶段垂高为340 m,实行上山开采.第二水平拟定标高为-420 m，实行上下山开采。3.3.4 石门、大巷(运输大巷、回风大巷)数目及布置1.大巷数目：由于走向短，所以没有运输大巷。2.大巷布置：大巷布置形式主要有煤层大巷、岩石大巷两种，根据益新五矿地质综合考虑，大巷布置方式分述如下： 方案（1）：煤层大巷布置；方案（2）：岩石大巷布置；由于本矿煤层是厚煤层,年产量大，服务时间长。所以采用方（2）石门大巷布置。由于现代化生产实行高产高效连续话，本矿井运输大巷就是轨道石门大巷，运输石门为皮带运输巷道，断面如下图3-7，3-8：图3-7 轨道石门断面图图3-8 运输石门断面图3.3.5 井底车场形式的选择井底车场是连接井筒和井下主要运输巷道的一组