采矿毕业设计--煤矿粉尘防治技术研究（含外文翻译）.docx

本科生毕业设计学 院： 矿 业 工 程 学 院 专 业： 采 矿 工 程 论文题目： 五阳煤矿1.8Mt/a新井设计 专 题： 煤矿粉尘防治技术研究 指导教师： 徐金海 职 称： 教 授 2011 年 6 月 徐州毕业论文任务书学院 矿业工程学院 专业年级 采矿工程2007级 学生姓名 彭左 任务下达日期： 2011 年 3 月 10 日毕业论文日期： 2011年3 月 10日至 2011 年 6月 13日毕业论文题目： 五阳煤矿1.8Mt/a新井设计毕业论文专题题目：煤矿粉尘防治技术研究毕业论文主要内容和要求：按照采矿工程专业毕业设计大纲要求，完成一般部分五阳煤矿1.8Mt/a新井设计和专题部分煤矿粉尘防治技术研究，英译汉中文字数3000以上。院长签字： 指导教师签字：中国矿业大学毕业论文指导教师评阅书指导教师评语(基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力；研究内容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度及工作量；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等)：成 绩： 指导教师签字： 年 月 日中国矿业大学毕业论文评阅教师评阅书评阅教师评语(选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等)：成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日中国矿业大学毕业论文答辩及综合成绩答 辩 情 况提 出 问 题回 答 问 题正 确基本正确有一般性错误有原则性错误没有回答答辩委员会评语及建议成绩：答辩委员会主任签字： 年 月 日学院领导小组综合评定成绩：学院领导小组负责人： 年 月 日摘 要本设计包括三个部分：一般部分、专题部分和翻译部分。一般部分为五阳煤矿1.8 Mt/a新井设计。五阳煤矿是潞安矿区最北部的一对大型矿井。南北长约3.8km，东西宽约6km，矿井面积为16.8km2。区内地势属丘陵，交差不大。地面标高一般890m左右。本矿井主采3号煤，煤层倾角为319平均倾角为10，属于缓倾斜煤层，煤层赋存基本稳定。井田工业储量为17774万t，矿井服务年限为55.78a，矿井正常涌水量为400m3/h。矿井瓦斯涌出量平均8.99m3/s，为低瓦斯矿井。井田为立井两水平开拓。采用综采放顶煤，后退式开采，次采全高，全部塌落法管理顶板。矿井年工作日为330d，工作制度为“三八”制。专题部分题目是煤矿粉尘防治技术研究。翻译部分主要内容为关于煤矿火灾模型，英文题目为：Recent Developments and Practices to Control Fire in Undergound Coal Mines。ABSTRACTThis design includes three parts: general parts, the projects section and translation parts.General parts is Wuyung Mine 1.8 Mt/a new well design. Wuyung Mine is one of the northest mining in LuAn coal mine. North-south is long for approximately 3.8 km, east-west about 6km, coal mine area wide for 16.8 km2. General ground elevation of about 890m. 3, the main mining coal mine, coal seam dip of 3 19 , average dip of 10 , are gently inclined stable seam. Mine industrial reserves of 177.74 million ton, the service life of the mine for 55.78a, mine is the normal discharge 400m3 / h. Mine Gas Emission average 8.99m3 / s, as a low gas mine. Mine shaft of two levels to explore. Caving with mechanized, retreating mining - time taken full height, all of Law Management roof collapse.In working for the mine 330d, working system for the Marchsystem.Special section entitled coal mine dust control techniques.Translation of part of the main content on the coal mine fire model, the English title is: Recent Developments and Practices to Control Fire in Undergound Coal Mines。目 录摘 要1目 录3一 般 部 分51 矿区概况与井田地质特征61.1矿区概况61.2井田地质特征81.3煤层特征91. 4矿井地温条件142 井田境界与储量152.1井田境界152.2 矿井储量计算153 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限203.1矿井工作制度203.2矿井设计生产能力及服务年限204 井田开拓224.1井田开拓的基本问题224.2主要巷道295 准备方式带区巷道布置375.1煤层地质特征375.2 带区巷道布置及生产系统385.3带区车场选型设计436 采煤方法446.1 采煤工艺方式446.2回采巷道布置577 井下运输587.1概述587.2带区运输设备选择597.3大巷运输设备选608 矿井提升638.1矿井提升概述638.2主副井提升639 矿井通风及安全669.1矿井地质概况669.2矿井通风系统的确定679.3矿井风量计算709.4矿井阻力计算769.5选择矿井通风设备839.6安全灾害的预防措施8710 设计矿井基本技术经济指标89参考文献90专 题 部 分911 国内外研究现状941.1煤矿粉尘防治技术现状941. 2粉尘分布规律研究现状952 粉尘防治技术992.1采煤机内外喷雾992.2空气幕1033 其他防尘技术1093. 1减尘1093. 2降尘1103.3捕尘1113.4排尘1123.5个体防护1124结论113参考文献114英文原文115中文译文122参考文献126致 谢127一般部分中国矿业大学2011届本科生毕业设计 第127页1 矿区概况与井田地质特征1.1矿区概况1.1.1矿区地理位置五阳煤矿是潞安矿区最北部的一对大型矿井。行政区划隶属襄桓县所辖，矿井范围北以两川断层为界，南以文王山断层为界，西起勘探区边界，东至15-3号煤层露头，南北长约3.8km，东西宽约6km，矿井面积为16.8km2，该矿距襄桓车站3.5km，距长治45km ,太焦线穿越矿区，交通方便。区内地势属丘陵，交差不大。地面标高一般890m左右。1.1.2交通位置潞安矿区地处山西省东南部沁水煤东部边缘中段，地跨长治。太（原）焦（作）铁路纵贯矿区东部。邯（郸）长（治），太（原）焦（作）铁路在长治北站交会。太（原）焦（作）线北接石太、同蒲线，南接陇海线。矿区至太原，长治，邯郸，洛阳等地都有汽车相通，交通极为方便。长治到各周边主要城市铁路间距离见表1-1；长治到各周边主要城市铁路间距离见表1-2；长治交通位置如图1-1。表1-1 到各周边主要城市铁路间距离名称起至站距离/km太（原）焦（作）线长治太原280太（原）焦（作）线长治新乡217邯（郸）长（治）线长治邯郸220表1-2 长治到各周边主要城市铁路间距离名称起至站距离/km长（治）太（原）线长治太原250长（治）邯（郸）线长治邯郸185长（治）临（汾）线长治临汾171图1-1 长治市交通位置图1.1.3当地天气气候和降水量该区事故于温暖带大陆性气候，年平均气温为-6.9（一月），最高气温为22.8（七月）。极端最低气温为-29.1（1972年1月27日），日最高温度为37.4（1972年7月5日）。年降雨量为414917mm年平均为583.9mm年蒸发量为1493.81996.3mm，年平均为1713.84mm。降雨量多集中在7、8、9三个月。日最大降雨量为109.7mm（1972年7月7日）。风向多为西北风，最大风速为1416m/s。冻土期为每年十月至每年四月。最大冻土深度为75cm。1.1.4矿区水文情况井田内主要河流有浊漳河西源和南源。西源由西而东流入矿区，而南源由西南汇入，并于矿区中部汇合。南、西二源汇合后，由南而北至襄垣城东流出矿区，总汇水面积约750km2。并在井田外两河上游分别建有漳泽水库和后湾水库。而区内无大的地表水体。煤层露头附近有一条季节性河流淤泥河，自南而北流淌，一般流量为360m3/h。另外，流经本井田的浊漳河南源，为一常年有水河流，其最高洪水位857.65m（1953.6.15），最大流量224m3/s，局部对煤层顶板含水层有明显的入渗补给。1.2井田地质特征1.2.1地层本井田广为第四系黄土所覆盖，局部地带有二叠系石盒子组地层，零星出露，据以往地质资料和新近资料，将本井田地层发育情况由老到新叙述如下：1）奥陶系中统上马家沟组O2s井田钻孔揭露最大厚度为99.27m，岩性为深灰色巨厚层状石灰岩，浅灰色白云质灰岩、泥灰岩。局部夹石膏层。石灰岩呈豹皮状，含珠角石、腹足类，有孔虫等化石，分布于井田南部文王山北断层下。2）奥陶系中统峰峰组O2f该组厚度为120米左右，岩性为浅灰、深灰色厚层状石灰岩，灰色厚层状白云质灰岩，夹灰色中厚层状泥灰岩。与下伏地层呈整合接触。3）石炭系中统本溪组C2b该组厚度3.529.92m，平均8.5m。岩性以灰色块状铝土泥岩为主，局部发育灰白色中厚层状细粒石英砂岩，灰色砂质泥岩，底部为山西式铁矿层。有时见及不稳定的薄煤层或煤线。井田东南郭庄附近有出露。与下伏地层呈假整合接触。4）石炭系上统太原组C3t本组厚度89.2139m，平均厚度103m。是本区的主要含煤地层之一。岩性主要为灰、灰黑色石灰岩，灰、灰白色细粗粒石英砂岩，灰、灰黑色粉砂岩，砂质泥岩，泥岩，夹815层煤，其中可采煤层17层。泥岩多含铁质结核及植物化石碎片，致密坚硬；砂岩有时常相变为砂质泥岩及泥岩。本组发育四层较稳定的石灰岩及一层局部发育不稳定的石灰岩，属典型的海陆交互相沉积，旋回结构明显，且岩性岩相较为复杂。与下伏地层呈整合接触。5）二叠系下统山西组P1sh本组厚度59.2085.85m，平均厚度约70m。是本区主要含煤地层，岩性主要为灰白、灰色中-细粒石英砂岩，灰、灰黑色粉砂岩、砂质泥岩互层，含植物化石碎片，含煤14层。其中下部的3#煤层为主要可采煤层，平均厚度5.73m，底部以一层灰白色中厚层状细或中粒石英砂岩（K7）与太原组分界，为滨海三角洲沉积。与下伏地层呈整合接触。6）二叠系下统下石盒子组P1x本组厚度83.46151.90m，平均厚度约110m。岩性变化较大，顶部为紫红、紫灰色等杂色含鲕粒厚层状铝质泥岩，砂质泥岩。（俗称桃花泥岩）中，底部为灰白、灰色石英砂岩为主（K8）。岩层颜色由浅到深的变化反映气侯由温暖潮湿渐变为炎热干燥。为上三角洲平原冲积平原沉积。与下伏地层呈整合接触。7）二叠系上统上石盒子组P2s本组厚度一般在300m左右。岩性由紫红、紫灰等杂色泥岩或砂质泥岩及灰、灰白和黄绿色石英砂岩组成。为半干热气侯条件下，冲积平原沉积。与下伏地层呈整合接触。8）第四系Q其厚度080.17m，平均约32.73m。是本井田主要覆盖层，岩性为棕黄、浅黄色亚粘土，含砂质粘土，夹姜结石层,局部有砾石,顶部为植耕土，近漳河一带为古河床及河漫滩沉积。与下伏地层呈不整合接触。鉴于本井田历次地质资料的地层划分标准不甚统一，本次地层划分主以2001年五阳煤矿矿井生产地质报告中的地层划分为标准进行统一，区域地层基本与此一致。五阳井田历次进行分采区精查，补勘精查，对煤系地层的控制程度较高，但对含煤地层系统研究较差，特别是对本井田含煤地层沉积环境缺乏系统的分析研究。1.2.2构造矿井构造特征是：宽缓褶曲相伴生大，中型交角度正断层和次级小型断裂。构造线方向多为南北方向，褶曲主要天仓向斜，呈北东纵贯矿井中央，两翼倾角一般10左右，局部达到20，幅达200m，与其相伴生的次级褶曲有崔村向斜，大郝沟向斜，十字道背斜，五阳背斜。其轴向大致与天仓向斜一致。只是规模上，幅度上都小于天仓向斜。与褶曲相伴生较大的构造主要有控制矿井范围的西川断层，文王山断层及发育在矿井内的王家庄断层。其中南丰正断层：位于南丰村南、大黄庄、十字道村南一线，大黄庄村西走向为北50有地震测线和钻孔控制，井下生产巷道揭露，已查明。矿井内无陷落柱。五阳井田处于上述二级构造带之间，受晋获断褶带的控制和武阳凹褶带的影响主要形成低级，低序次的构造。本井田的基本构造特征为：向南西倾伏宽缓褶曲，伴有大中型、高角度正断层和次一级的小型断裂，构造线方向大致为北东东和北东方向褶曲；地层总体倾向南西，倾角一般为10。1.2.3水文地质特征 本区主要河流为浊漳河南源和西源，属于海河水系漳河流域。浊漳河由南向北经过矿区南部边缘，其支流有洚河，岚水河和青河等。浊漳河西源由西向东流经矿区北缘，其支流有淤泥河。浊漳河南源流入漳泽水库与其支流汇合，再向北与西源汇合。南、西二源汇合绕过五阳至襄桓城东与浊漳北源汇合。南、西二源在井田中央与西源汇合后，由南而北穿越井田，至襄垣城东与浊漳河北源汇合流出五阳井田。浊漳河河床宽达70110m长年流水，流量为1m3/s。而矿区内基本无地表河流。矿井涌水量一般为400m3/h左右，含水系数为3.1左右。井田内共有11个含水层：为灰岩裂隙溶洞含水层；为砂岩裂隙含水层；为风化壳及砂砾孔隙含水层。矿井涌水主要来源于煤层顶板以上各含水层。通过回采后形成的导水裂隙带和冒罗带涌入矿井。矿井水PH值为78属于弱碱性。各水层分布见含水层情况表1-3。1.3煤层特征矿井主要含煤地层为二迭统山西组及上石炭统太原组煤系厚度：山西组：59.2085.85m,太原组：89.2129.02m。共含煤15层，其中山西组4层（14号）太原组（515号煤）含煤系数为6.7%。煤层倾角为512平均倾角为10煤质的硬度为f=0.51.5中等硬度。各煤层层位及特征见表1-4；主要可采煤层特征见表1-5；煤质特征见表1-6；煤碳工业价值分析见表1-7。表1-3 含水层情况表名称代号厚度（小大）岩性水位标高QL/SmKm/d平均原始现在溶洞水400厚质灰岩688.53686.560.2070.841.76裂隙溶洞水3.1112.01L1灰岩751.53686.560.30.00260.00460.0077.3裂隙溶洞水0.935.49L2灰岩761.52686.560.30.00120.00563.1裂隙溶洞水2.985.50L3灰岩761.52686.560.00120.00564.2裂隙溶洞水06.65L4灰岩856.53686.560.00120.00563.1裂隙溶洞水2.132.6S3砂岩856.530.07140.13211.1裂隙溶洞水1.4428.4S4砂岩856.530.07140.1328.2裂隙溶洞水1.9522.4S5砂岩856.530.07140.1329.9裂隙溶洞水3.5030.1砂岩856.530.07140.13213.4裂隙溶洞水5.324.70砂岩856.530.07140.13212.47潜水35.045.0风化壳冲积层872.530.31851.11240.0表1-4 各地层层位及特征表地层单位煤层编号厚度/m层间距/m发育程度层位稳定性可采性开采状况备注山西组P1sh1#00.708.86局部不稳定局部0.072#00.60偶尔不稳定不可采0.1518.273#0.229.90全区稳定可采主采7.526.20太原组C3t6#01.16局部稳定局部0.705.438#00.90局部不稳定偶尔0.2010.379#01.88局部不稳定局部0.569.3310#01.70局部不稳定局部0.4412.2611#00.90局部较稳定偶尔0.353.8012#01.09局部稳定局部0.307.6014#01.00大部稳定局部0.3023.50151#0.101.90全区稳定大部拟采0.921.72152#01.71大部稳定局部0.571.90153#0.742.92全区稳定可采拟采1.59表1-5 主要可采煤层特征煤号厚度/m最小最大夹石层数稳定性平均31.359.907.52稳定15-10.101.880.6302稳定15-30.462.061.602不稳定表1-6 煤质特征煤层胶质层元素分析熔 点煤种XmnYmmCdafHdafNdafOdafT1T2T33251490.05.041.683.23150015001500瘦煤15-1238150015001500贫煤15-319.68.586.14.041.455.34123012301240贫煤由于15-3号煤层平均厚度为0.63m小于最薄可采煤层，并且分布不稳定，所以定位为不可采煤层。除以上主要可采煤层外，还有5，9，10，11，13，15-3等局部可采煤层。表1-7 工业价值分析煤号Mad/%Ad/%St.d/%Pd/%Vduf/%原净原净原原净30.871.5913.29.00.340.00217.811.3.1煤层顶底板岩性特征主要开采对象3号煤层顶板一般为砂岩，泥岩，伪顶，直接顶，老顶通常同时存在。伪顶多为黑灰色泥岩,厚0.080.20m，随着采煤冒落。直接顶有灰黑色泥岩、粉砂岩、细砂岩组成，厚度为1.33.6m其抗压强度在75905kg/cm2,一般在搬移支柱后即冒落，为类稳定中等顶板。老顶多为砂岩，硬度大，厚度不稳定，一般厚为6.59.0m最大可达28m，其单向抗压强度3801310kg/cm2，一般不易冒落，会造成周期来压。地板多无伪底，只有直接底，岩性对为黑色泥岩，厚度达0.20.6m底板多为砂岩，其抗压强度为4191918kg/cm2，普式硬度为48。15-3号煤层顶板多为泥岩及粉砂岩，厚度变大，中等硬度，属于易冒落顶板。顶板以泥岩及粉砂岩为主，老底多为细砂岩，胶结为中等胶结。煤层的埋深及顶底板岩层见综合柱状图1-2。图1-2 综合柱状图1.3.2煤层瓦斯含量3#煤层瓦斯含量为1.56017.502mL/gr，平均5.725mL/gr，变化较大。二氧化碳含量为0.010.47mL/gr，平均0.21mL/gr。瓦斯含量变化随着煤层埋藏深度的增大，瓦斯含量也增大。五阳煤矿2003年按照煤矿安全规程的要求，又对3#煤层矿井瓦斯等级及二氧化碳进行鉴定，瓦斯相对涌出量8.99m3/t，二氧化碳相对涌出量4.81m3/t，属低瓦斯矿井，全矿其采煤工作面瓦斯涌出量为12.21m3/min，掘进工作面瓦斯涌出量为7.94m3/min，采空区瓦斯涌出量为8.28m3/min。从近6年的矿井瓦斯及二氧化碳涌出量的情况统计见表1.3-5，可以看出矿井瓦斯涌出量较小，但是由于受各种因素的影响瓦斯赋存极不均衡，局部地方瓦斯涌出量仍然较大，瓦斯相对涌出量曾达到23m3/t，为高瓦斯区。3#煤层瓦斯及二氧化碳涌出量见表1-8，3#煤层瓦斯参数测试结果见表1-9。表1-8 3#煤层瓦斯及二氧化碳涌出量表日期/年绝对涌出量/m3min-1相对涌出量/m3t-1结论CH4CO2CH4CO2199815.9816.76.238.60低瓦斯矿井199917.0114.977.566.74低瓦斯矿井200015.1115.535.675.71低瓦斯矿井200114.185.03低瓦斯矿井200221.6116.056.584.15低瓦斯矿井20038.994.81低瓦斯矿井表1-9 3#煤层瓦斯参数测试结果表瓦斯参数年份煤的坚固性系数/f瓦斯放散初速度/P煤的等温吸附试验吸附常数ab20010.361930.06401.10420040.392228.84061.1011.3.3煤尘和自燃情况五阳煤矿煤类为焦煤，瘦煤和贫煤。煤的脆性较大，在机械化采煤程度高的今天，采煤作业过程中容易形成大量的煤尘。有对3号煤层的取样试验，反向火焰长度为550mm，一般为10mm左右；爆炸指数为17.6321.45%，一般为1819%属于危险型矿井。3#煤层的自燃倾向性等级鉴定结果表明：3#煤层煤尘具有爆炸性，属不易自燃煤层，但局部区段3#煤层有可能产生自燃。1. 4矿井地温条件生产矿井测量井下温度16左右，地温为1/100m属于地温正常地区。2 井田境界与储量2.1井田境界 五阳矿是潞安矿区最北部的一对大型矿井。行政区划隶属襄桓县所辖，矿井范围北以两川断层为界，南以文王山断层为界，西起勘探区边界，东至15-3号煤层露头。矿井开采的上限标高+850m，由于矿井南北是以断层为界，西以勘探线为界，所以矿井下部开采边界在技术与经济进一步发达的情况下仍然可以进一部探明，以扩大下部开采边界，增加井田的可采储量，延长服务年限，提高全矿的经济效益。矿井南北走向长度最长为3.5km，最短为2.1km；而东西倾向最长约为6km，最短约为4.7km。矿井总面积约为16.8km2。由于本矿井的煤层倾角为煤层倾角为319平均倾角为10，属于缓倾斜煤层，煤层赋存基本稳定。2.2 矿井储量计算2.2.1构造类型煤层内倾角为319，褶曲较发育，断层不太发育，无岩浆活动，为中等构造地区，属于第二类。2.2.2 矿井工业储量矿井工业储量是指在井田范围内，经地质勘探，煤层厚度和质量均合乎开采要求，地质构造比较清楚。根据已看勘探的煤种以贫煤为主，其次是无烟煤，由表2-1知最低可采厚度为0.7m。表2-1 储量计算厚度、灰分指标储量类别能利用储量尚可利用储量煤的种类炼焦用煤非炼焦用煤褐煤炼焦用煤非炼焦用煤褐煤最低可采厚度/m缓斜煤层（0-25）0.70.70.80.50.60.7倾斜煤层（25-45）0.60.70.70.40.50.6急斜煤层（45）0.50.60.60.40.40.5最低灰分%4050本矿井设计对3#煤层进行开采设计，它们的厚度为7.5m，基岩无出露，西边有风氧化带。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。3#煤层，采用块段法计算工业储量。地质块段法就是根据一定的地质勘探或开采特征，将矿体划分为若干块段，在圈定的块段法范围内可用算术平均法求得每个块段的储量。煤层总储量即为各块段储量之和，每个块段内至少应有一个以上的钻孔。块段划分如图2-1所示。图2-1 块段划分示意图根据煤炭工业设计规范，求得以下各储量类型的值：（1）矿井地质资源量矿井地质资源量可由以下等式计算： （2-1）式中：矿井地质资源量，Mt；煤层平均厚度，m；煤层底面面积，m3；煤容重，t/m3。将各参数代入（2-1）式中可得表2-2，所以地质储量为： =186.82 （Mt）表2-2 煤层地质储量计算块段倾角/()块段面积/km2煤厚/m容重/t/m3储量/Mt总储量/Mt110.300.947.51.4310.29186.8228.131.457.51.4315.6639.460.867.51.439.36414.932.697.51.4329.8259.091.957.51.4321.1466.524.747.51.4351.19711.311.177.51.4312.7485.863.397.51.4336.58（2）矿井工业储量根据钻孔布置，在矿井地质资源量中，60%探明的，30%控制的，10%推断的。根据煤层厚度和煤质，在探明的和控制的资源量中，70%的是经济的基础储量，30%的是边际经济的基础储量，则矿井工业资源/储量由式计算。矿井工业储量可用下式计算： （2-2）式中 矿井工业资源/储量； 探明的资源量中经济的基础储量；控制的资源量中经济的基础储量；探明的资源量中边际经济的基础储量；控制的资源量中经济的基础储量；推断的资源量；可信度系数，取0.70.9。地质构造简单、煤层赋存稳定的矿井，值取0.9；地质构造复杂、煤层赋存较稳定的矿井，取0.7。该式取0.8。78.46 （Mt）39.23 （Mt）33.63 （Mt）16.81 （Mt）14.95 （Mt）因此将各数代入式2-2得：183.08（Mt）2.2.3 矿井可采储量矿井设计资源储量按式（2-3）计算：（2-3）式中矿井设计资源/储量断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建筑煤柱等永久煤柱损失量之和。按矿井工业储量的3%算。则：177.59 （Mt）矿井设计可采储量（2-4）式中矿井设计可采储量；工业场地和主要井巷煤柱损失量之和，按矿井设计资源/储量的2%算；C采区采出率，厚煤层不小于75%；中厚煤层不小于80%；薄煤层不小于85%。此处取0.85。则：130.53（Mt）2.2.4工业广场煤柱根据煤炭工业设计规范不同井型与其对应的工业广场面积见表2-3。第5-22条规定：工业 广场的面积为0.8-1.1平方公顷/10万吨。本矿井设计生产能力为180万吨/年，所以取工业广场的尺寸为400m450m的长方形。煤层的平均倾角为10度，工业广场的中心处在井田走向的中央，倾向中央偏于煤层中上部，其中心处埋藏深度为+650m，该处表土层平均厚度为32m，主井、副井，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。本矿井的地质掉件及冲积层和基岩层移动角见表2-4。表2-3 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表2-4 岩层移动角广场中心深度/m煤层倾角煤层厚度/m冲击层厚度/m+690107.515045757565由此根据上述以知条件，画出如图2-1所示的工业广场保护煤柱的尺寸：由图可得出保护煤柱的尺寸为：由CAD量的梯形的面积分别是：377396m2 S3煤=377396/cos10=383217.94m2则：工业广场的煤柱量为：Z工=SMR（2-5）图2-1 工业广场保护煤柱式中： Z工-工业广场煤柱量，万吨； S -工业广场压煤面积，； M -煤层厚度，3煤7.5m； R -煤的容重, 1.45t/m3。则： Z3煤=383217.94 7.51.4510-4=411(万吨)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，确定本矿井设计生产能力按年工作日330天计算，三八制作业（两班生产，一班检修），每日两班出煤，净提升时间为16小时。3.2矿井设计生产能力及服务年限3.2.1矿井设计生产能力因为本井田设计丰富，主采煤层赋存条件简单，井田内部无较大断层，比较合适布置大型矿井，经校核后确定本矿井的设计生产能力为180万吨/年。3.2.2井型校核下面通过对设计煤层开采能力、辅助生产能力、储量条件及安全条件等因素对井型加以校核。（1）矿井开采能力校核五阳矿3煤层为特厚煤层，煤层平均倾角为10度，地质构造简单，赋存较稳定，但矿井涌水相对较大，煤层较厚，工作面长度不一过大，考虑到矿井的储量可以布置一个综采工作面就可以满足矿井的设计能力。（2）辅助生产环节的能力校核本矿井为大型矿井，开拓方式为立井开拓，主井提升容器为两对16吨底卸式提升箕斗，提升能力可以达到设计井型的要求，工作面生产原煤一律用带式输送机运到采区煤仓，运输能力很大，自动化程度很高，原煤外运不成问题。辅助运输采用罐笼，同时本设计的井底车场调车方便，通过能力大，满足矸石、材料及人员的调动要求。所以辅助生产环节完全能够满足设计生产能力的要求。（3）通风安全条件的校核本矿井煤尘具有爆炸性，瓦斯含量相对较低，属于低瓦斯矿井，水文地质条件较简单。矿井通风采用对角式通风，矿井达产初期对首采只需先建一个风井即可满足矿井的通风需求，后期再建一个风井，可以满足整个矿井通风的要求。本井田内存在若干小断层，已经查到且不导水，不会影响采煤工作。所以各项安全条件均可以得到保证，不会影响矿井的设计生产能力。（4）储量条件校核井田的设计生产能力应于矿井的可采储量相适应，以保证矿井有足够的服务年限。矿井服务年限的公式为：T=Zk/(AK) （3-1）其中：T -矿井的服务年限，年； Zk-矿井的可采储量，130.53Mt； A -矿井的设计生产努力， 180万吨/年； K -矿井储量备用系数，取1.3。则： T=130.53/（1.81.3） =55.78 （年）既本矿井的开采服务年限符合规范的要求。注：确定井型是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。5）第一水平服务年限校核由本设计第四章井田开拓可知，矿井是单水平上下山开采，水平在+690m，一水平服务年限为27.32年。即本设计第一水平的服务年限符合矿井设计规范的的要求。表3-1 不同矿井设计生产能力时矿井服务年限表矿井设计生产能力（万t/a）矿井设计年限（a）第一水平设计服务年限煤层倾角45600及以上7035300-5006030120-2405025201545-90402015154 井田开拓4.1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。井田开拓主要研究如何布置开拓巷道等问题，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。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，节约基建投资，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，应照顾到不同媒质、煤种的煤层分别开采，以及其它有益矿物的综合开采。本井田开拓方式的选择，主要考虑到以下几个因素：1）本井田煤层埋藏较深，最深处到+310m，表土层厚度不大，平均30m。2）本井田瓦斯及涌水比较小,对开拓方式的选择影响不大。3）本矿地表地势平坦，无大的地表水系和水体，地面平均标高为+895m。4.1.1 井筒形式的确定（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。具体见表4-1。本矿井煤层倾角小，平均10，角度变化较大，319；表土层厚约30 m，无流沙层；水文地质情况中等简单，涌水量不大；井筒不需要特殊施工，因此需采用立井开拓。表4-1 井筒形式比较井筒形式优点缺点适用条件平硐1运输环节和设备少、系统简单、费用低。2工业设施简单。3井巷工程量少，省去排水设备，大大减少了排水费用。4施工条件好，掘进速度快，加快建井工期。5煤炭损失少。受地形影响特别大有足够储量的山岭地带斜井与立井相比：1井筒施工工艺、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。2地面工业建筑、井筒装备、井底车场简单、延深方便。3主提升胶带化有相当大提升能力。能满足特大型矿井的提升需要。4斜井井筒可作为安全出口。与立井相比：1井筒长，辅助提升能力小，提升深度有限。2通风线路长、阻力大、管线长度大。3斜井井筒通过富含水层，流沙层施工复杂。井田内煤层埋藏不深，表土层不厚，水文地质条件简单，井筒不需要特殊法施工的缓斜和倾斜煤层。立井1不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯和水文地质等自然条件限制。2井筒短，提升速度快，对辅助提升特别有利。3当表土层为富含水层的冲积层或流沙层时，井筒容易施工。4井筒通风断面大，能满足高瓦斯、煤与瓦斯突出的矿井需风量的要求。1井筒施工技术复杂，设备多，要求有较高的技术水平。2井筒装备复杂，掘进速度慢，基建投资大。对不利于平硐和斜井的地形地质条件都可考虑立井。（2）井筒位置的确定井筒位置选择要有利于减少初期井巷工程量，缩短建井工期，减少占地面积，降低运输费用，节省投资；要有利于矿井的迅速达产和正常接替。因此，井筒位置的确定原则：1）沿井田走向的有利位置当井田形状比较规则而且储量分布均匀时，井筒的有利位置应在井田走向中央；当井田储量呈不均匀分布时，应布置在储量的中央，以形成两翼储量比较均匀的双翼井田，可使沿井田走向的井下运输工作量最小，通风网路较短，通风阻力小。2）井筒沿井田倾斜方向的有利位置井筒位于井田浅部时，总石门工程量大，但第一水平及投资较少，建井工期短；井筒位于井田中部时，石门较短，沿石门的运输工程量较小；井筒位于井田的下部时，石门长度和沿石门的运输工作量大，如果煤系基底有含水量大的岩层不允许井筒穿过时，它可以延深井筒到深部，对开采井田深部及向下扩展有利。从井筒和工业场地保护煤柱损失看，井筒愈靠近浅部，煤柱尺寸愈小，愈近深部，煤柱尺寸愈大。因此，一般井筒位于井田倾向方向中偏上的位置。3）有利于矿井初期开采的井筒位置尽可能的使井筒位置靠近浅部初期开采块段，以减少初期井下开拓巷道的工程量，节省投资和缩短建井工期。4）地质及水文条件对井筒布置影响要保证井筒，井底车场和硐室位于稳定的围岩中，应尽量使井筒不穿过或少穿过流沙层，较大的含水层，较厚冲积层，断层破碎带，煤与瓦斯突出的煤层，较软的煤层及高应力区。5）井口位置应便于布置工业广场井口附近要布置主，副井生产系统的建筑物及引进铁路专用线。为了便于地面系统间互相连接，以及修筑铁路专用线与国家铁路接轨，要求地面平坦，高差不能太大，尽量避免穿过村镇居民区，文物古迹保护区，陷落区或采空区，洪水浸入区，尽量避免桥涵工程，尤其是大型桥涵隧道工程。6）井口应满足防洪设计标准附近有河流或水库时要考虑避免一旦决堤的威胁及防洪措施。由于本井田倾角平缓，厚度变化小，且距离东部国道近。故把井筒置于井田中央，即工业场地之中。（3）井筒数目为了满足井下煤炭的提升，需设置一主井，辅助提升及进风设置一副井。因为低瓦斯矿井，井田面积较小，表土层厚度大，不宜用边界式通风，所以不再另设风井，可用主井回风。共计两个井筒。4.1.2 井筒位置的确定采（带）区划分（1）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，石门的工程量要尽量少；2）有利于首采采区