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矿井
毕业设计
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矿井毕业设计（含图）,矿井,毕业设计
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河南理工大学本科毕业设计（论文） 1 第一章 矿井概况及井田地质特征 第一节 矿井概况 一、位置与交通 顾桥井田位于安徽省淮南市凤台县城西北约 20，地理坐标为东经116 26 15 116 37 00，北纬 32 43 47 32 52 30。 井田内有凤（台）阜（阳）和凤（台）利（辛）公路纵贯；井田外东部经有凤（台）蒙（城）公路，南部通有袁（集）李（凤郢子）矿区公路和淮（南）阜（阳）铁路。潘谢矿区铁路自东向西穿过本井田。井田内的永幸河和西南外缘的西淝河均可通航民船，并可转接淮河水运。交通方便（见图1 图 1二、地形与河流 本井田位于淮河冲积平原，地形平坦，除西淝河与岗河沿岸一带地势低洼、河南理工大学本科毕业设计（论文） 2 雨季易成内涝以外，地面标高一般为 21 24m。总体地势为西北高、东南低。 永幸河由西北至东南流经井田中部；而与永幸河流向相同的西淝河则流经井田西南缘外侧，在鲁台孜入淮，是地表水集中排放的主渠道。此外，井田内尚有纵横交错的人工沟渠。 三、气候与气象 井田所在地区属季风暖温带半湿润气候，季节性明显，冬冷夏热。 该地区年均气温 两极气温分别为 一般春、夏季多东南及 东风，秋季多东南及东北风，冬季多东北及西北风，s，最大风速 20m/s；年均降雨量 大达 期一般在每年 11月上旬至次年 3月中旬，最大降雪厚度 16壤的最大冻结深度为30 四、地震 根据中国地震烈度区划图（ 1990）的使用规定，本井田地震基本烈度为6度。 第二节 地 质 特 征 一、地层 顾桥井田属全隐蔽含煤区，钻探所及地层由老到新依次有奥陶系、石炭系、二叠系和新生界。 二、构造 本井田位于淮南复向斜中部，属陈桥背斜东翼与潘集背斜西部 衔接带。煤系地层总体形态为一走向近南北、倾向东、倾角多为 5 15的反“ S”型单斜构造。其中发育有一系列宽缓褶曲和断层。根据褶曲和断层发育特点，可将本井田划分为北部宽缓褶曲挤压区、中部简单单斜区、中南部“ X”型共轭剪切区和南部单斜构造区四部分。 经综合精查地质勘探和高分辨率数字地震补充勘探，全井田共查出小陈庄背斜、胡桥子向斜、后老庄背斜和桂集向斜等次一级褶曲 4个。发现断层 67 条，其中正断层 37 条，逆断层 30 条，大致可分为近东西向、北西向和北东向三个断层组。按落差大小来分，大于等于 1003条，小于 10001 条，小于 50m 而大 于等于 20m 的 45 条，小于 20m 而大于等于 10m 的 63河南理工大学本科毕业设计（论文） 3 条，小于 10m 的 35 条。此外，尚有 21 个孤立断点未能组合成断层。主要断层特征见表 1 三、煤系及煤层 本井田的煤系地层为石炭、二叠系，其中二叠系的山西组与上、下石盒子组为主要含煤层段。 井田内二叠系含煤层段总厚 734m，含煤 33 层，煤层总厚度为 煤系数为 自下而上依次分为 7个含煤段。在中、下部厚约 490含煤段中，集中分布 9层可采煤层，平均总厚 中 1311、 8、6煤层为主要可采煤层，平均总厚 1713 、 7均总厚 采煤层主要特征详见表 1 四、煤质 本井田可采煤层煤质稳定，煤种单一，属中灰富灰、特低硫、低磷特低磷、富油高油、高熔难熔灰分、具较强粘结性的气煤和 1/3 焦煤。可作良好的配焦和动力、化工用煤。各主要可采煤层煤质特征见表 1的工业分析见表 1 五、水文地质 本井田水文地质条件属巨厚覆盖层下多煤层、多含水层、充水因素复杂的矿床，其富水性 属简单中等，与地表水体无水力联系。河南理工大学本科毕业设计（论文） 4 表 1主 要 断 层 特 征 名称 性质 走向 倾 向 倾 角 (度 ) 落差 (m) 延展长度 (可靠性 名称 性质 走向 倾向 倾角 (度 ) 落差 (m) 延展长度 (可靠性 60 65 300 靠 W 70 0 20 靠 60 65 200 靠 W 75 0 22 靠性差 45 50 58 270 靠 W 65 70 0 45 靠 30 65 15 300 靠 E 75 0 26 靠 W 50 60 33 靠 75 80 0 40 靠 50 65 12 50 靠 E 50 0 20 可靠 W 55 65 0 140 靠 E 30 8 40 可靠 E 25 70 35 40 靠 E 70 0 44 靠 S 55 70 25 70 靠 W 55 0 48 靠 50 55 0 35 靠 E 55 65 0 42 靠 55 75 0 70 靠 E 60 75 0 20 靠 W 60 0 25 靠 E 75 80 15 140 靠 W 55 60 0 20 靠 E 75 0 40 靠 E 55 60 0 44 靠性差 W 60 65 0 20 靠性差 E 60 0 27 靠性差 W 60 70 50 140 靠 W 65 75 0 76 靠 W 70 0 25 可靠 65 0 20 靠 E 60 75 0 97 靠 河南理工大学本科毕业设计（论文） 5 （一）主要充水因素 本井田基岩被厚度介于 南薄的新生界松散层所覆盖。按松散沉积物组合特征及其含、隔水 性能不同，自上而下大致可分为 4个含水组、 4个隔水组和 1个碎石层。其中第三隔水组除在局部古地形隆起处变薄或缺失外，绝大部分分布稳定，厚度一般为 30 55m，系其上、下含水层间的良好隔水层。第四含水组在七线以北与基岩直接接触，厚度多为 3080m，系基岩含水组的主要补给水源。底部的碎石层若与含水层接触时，有可能起到一定的导水作用。 二叠系砂岩以中、细粒为主，局部裂隙发育，一般为钙质充填，富水性弱，以储存量为主，且因间夹泥岩和煤层，含水组之间在自然状态下无密切的水力联系。但是，若被断层切割或受采动影响而致地下水水 力均衡遭到破坏时，上、下含水层之间有可能互相沟通，从而导致局部砂岩裂隙水突溃现象的发生。 石炭系太灰岩溶裂隙含水组主要由自上而下编号的 13 层灰岩与其间的泥岩、粉砂岩和薄煤层组成。其中第 1、 3、 4、 5 和 12层灰岩分布稳定 ,并以第 3、4 和 12 层灰岩厚度较大。该含水组上距 1 煤层较近，一般为 16 20m，且灰岩水压较高，如果直接开采 1 煤层，必将因太灰的水压超过 1 煤层底板隔水层抗压强度而引发突水事故。 潘谢矿区资料表明：奥陶系灰岩中下部岩溶裂隙比较发育，虽分布不均，但富水性弱中等，系太灰的主要补给水源。 本井田断层 带多为泥岩和粉、细砂岩碎块充填，并呈胶结状，正常情况下可起到相对隔水作用。但是，若不同层位的含水层受断层切割而对口，且断层带又未被泥质和岩屑所充填，或受到采动影响，导致断层活化，破坏了地下水的水力均衡，断层带则很可能成为地下水突溃的主要途径。 综上所述，本井田新生界第四含水层孔隙水、二叠系砂岩裂隙水和石炭系太灰岩溶裂隙水对井下开采均有较大影响。但是，只要在可采煤层浅部留设适当的防水煤柱，四含水一般不致于溃入矿坑而对煤层开采构成大的威胁。这样，二叠系砂岩裂隙水和石炭系太灰岩溶裂隙水便成为本矿井开采的主要充水因素。 河南理工大学本科毕业设计（论文） 6 表 1可 采 煤 层 主 要 特 征 表 煤层 厚度（ m） 最小最大 平均 间距 （ m） 顶 板 岩 性 底 板 岩 性 结 构 可采性 稳定性 17 泥岩和中砂岩 泥 岩 简 单 局部可采 不稳定 104 13岩，局部为细砂岩 泥 岩 较间接 全区可采 稳 定 1 130 岩 泥 岩 简 单 局部可采 不稳定 74 11部为中 、细砂岩， 其它地段为泥岩 泥 岩 简单较简单 全区可采 稳 定 80 8 0 河流冲蚀处为石莫砂岩，其余为泥岩 泥岩，局部为含炭泥岩 简 单 大部可采 较稳定 4 7 岩，局部为砂岩 泥岩，局部为砂岩 较间接 局部可采 不稳定 41 6岩，局部为砂岩 泥 岩 简 单 基本全区可采 稳 定 40 4 岩 泥 岩 简 单 局部可采 不稳定 83 1 质泥岩，部分为砂岩 砂质泥岩 较复杂 全区可采 稳 定 河南理工大学本科毕业设计（论文） 7 表 1可 采 煤 层 物 理 性 质 煤层 名称 颜 色 结构、构造 光 泽 煤岩成份 煤岩类型 其它 17色局部 灰黑色 粉末状为主，少量块状、 鳞片状 暗淡光泽油脂光泽。 暗煤为主，亮煤次之，夹少量镜煤条带。 半暗型为主，少量半亮型。 13 色 上部块状为主，下部粉末状为 主，局部少量鳞片，片状。 弱玻璃光泽玻璃光 泽 暗煤、亮煤为主，夹镜 煤条带。 半暗型半亮型。 局部内生 裂隙发育 13黑 色 块状为主，次为鳞片、片状粉末状 暗淡光泽玻璃光泽 暗煤为主，次为亮煤，夹少量镜煤条带。 暗淡型半暗型，少量半亮型。 11 色 块状粉末状，少量鳞片、片 状 暗淡光泽油脂光泽。 亮煤、暗煤为主，夹少 量镜煤条带。 半暗型半亮型。 8 黑 色 粉末状为主，次为块状，、片状、 鳞片状 弱油脂光泽油脂光 泽 暗煤、亮煤为 主，夹少量镜煤条带及丝炭。 半暗型半亮型。 7 色 碎块、块状为主，次为粉末状 弱玻璃光泽玻璃光 泽 暗煤为主，亮煤次之， 夹少量镜煤条带。 半暗型。 6 色 粉末状为主，次为块状，鳞片 状，片状 弱玻璃光泽玻璃光泽 少量暗淡光泽 暗煤、亮煤为主，夹少 量镜煤条带及线炭。 半亮型半暗型。 部分地区下部 煤质较上部好 河南理工大学本科毕业设计（论文） 8 4 色 块状为主，局部粉状和片状 油脂光泽。 暗煤、亮煤为主，夹少 量镜煤条带和丝炭。 半暗型半亮型。 1 黑 色 粒状，粉末状为主，少量块状、 鳞片状 弱油脂光泽油脂光泽，少量玻璃光泽。 暗煤、亮煤为主，夹少 量镜煤条带及丝炭。 半亮型半暗型。 局部内生裂障发 育，含黄铁矿 河南理工大学本科毕业设计（论文） 9 表 1煤层煤质特征汇总表 项目 煤 数值 层 名 称 牌号 水分 ) 灰分 ) 灰分 ) 灰发份) 胶质层厚Y(m) 粘结指数 G 容重 (含硫量S(%) 含磷量 P(%) 发热量 Q（ J/g） ) ) 最小最大 平均 (数 ) 最小最大 平均 (数 ) 最小最大 平均 (数 ) 最小最大 平均 (数 ) 最小最大 平均 (数 ) 最小最大 平均 (数 ) 最小最大 平均 (数 ) 最小最大 平均 (数 ) 最小最大 平均 (数 ) 最小最大 平均 (数 ) 最小最大 平均 (数 ) 最小最大 平均 (数 ) 17煤 1) 9) 7) 7) 7 17 0) 71 84 ) 0) 6) ) 5309 6626 5936(15) ) 11901500/3 1396(50) 13煤 2) 2) 0) 9) 8 8) 90 0) 1) 5) 3) 5875 8435 6621(77) 4) 12051500/12 1388(19) 13焦煤 3) 3) 1) 1) 9 ) 62 74 68(2) ) 1) ) 4903 6384 5665(12) ) 1500/3 1500(3) 11 7) 6) 5) 5) 5) 60 93 3) 3) 6) 7) 5496 6746 6293(62) 6) 12851500/14 1303(6) 8 1/3焦煤 0) 0) 6) 6) 6) 35 84 3) 6) 0) 3) 5445 7070 6253(49) 5) 12701500/5 1386(8) 河南理工大学本科毕业设计（论文） 10 7 7) 6) 6) 6) 9 13 6) 53 85 ) 4) 2) 1) 5195 6732 5962(23) ) 1500/3 1500(3) 6煤、1/3焦煤 4) 3) 2) 3) 10 0) 90 5) 5) 5) 0) 4977 7118 6394(56) 5) 13251500/5 1426(10) 4 4) 3) 0) 1) 9 12 ) 32 86 78(1) ) ) ) 4884 6428 5732(10) ) 14801500/1 1490(2) 1 气煤、1/3焦煤 7) 6) 6) 7) 20 3) 93 1) 1) 2) 5521 7609 6893(62) 5) 11501500/2 1307(22) 河南理工大学本科毕业设计（论文） 11 （二）矿井涌水量预计 预计方法为顾桥井田电子版精查地质报告汇编中采用的水文地质比拟法。经与新庄孜矿井实测涌水量比拟表明：矿井开采 1150m3/大涌水量增加 1000m3/h。 六、其它开采技术条件 （一）主要可采煤层顶底板岩石力学特征 本井田主要 可采煤层顶板主要由泥岩、砂质泥岩和少量砂岩组成；底板均为泥岩和砂质泥岩。顶、底板泥岩、砂质泥岩的抗压强度较低，平均介于 342513kg/岩的抗压强度较高，平均介于 571 1224kg/总体来看，本井田主要可采煤层顶、底板岩石工程地质条件比较差，巷道支护和顶板管理比较困难。望有关部门加强井下工程地质研究工作，确保矿井建设与生产的安全。 （二）瓦斯 本井田共采集 13118、 76 煤层瓦斯样 125 个。其中主要可采煤层瓦斯测试成果见表 1 根据本井田主要煤层瓦斯 测试成果与潘谢矿区生产矿井瓦斯资料综合分析，本矿井应属高瓦斯矿井。随着矿井开采深度的增加，局部可能出现煤与瓦斯突出现象。 （三）煤尘与自燃 本井田可采煤层除 61层不自燃不很易自燃以外，其余均为很易自燃煤层。主要可采煤层的煤尘均具有爆炸性。 （四）地温 根据淮南矿区九龙岗矿长观孔资料，本井田所在地的恒温带深度为自地表向下 30m，恒温带温度为 已有测温资料表明：本井田属于以地温异常区为主的高温区，平均地温梯度为 。从纵向上看，垂深 5001以上，已达 一级高温区；垂深 700m 处平均地温在 37左右，已进入二级高温区；垂深在 8000以上。预计 平地温可达 从横向上看，地温等值线的走向具有与煤层底板等高线走向基本一致的变化趋势。鉴于本井田地温较高，有关部门应引起高度重视，并采取积极的降温措施，以防各类热害发生。 河南理工大学本科毕业设计（论文） 12 表 1主要可采煤层瓦斯测试成果 表 煤层 新地层厚度 （ m） 基岩盖层厚度 （ m） 瓦斯含量 (m3/t) 瓦斯成份 （ %） 2 1326()26( )26( )26( )26( )26( )26( 1116( )16( )16( )16( )16( )16( )16( 8 )15( )15( )15( )15( )15( )15( )15( 615( )15( )15( )15( )15( )15( )15( 1 )16( )16( )16( )16( )16( )16( )16( 河南理工大学本科毕业设计（论文） 13 第三节 勘探程度与建议 一、勘探程度评述 顾桥井田从 1966 年至 1980 年间在原有勘探区内先后施工钻孔 387 个，井田范围扩大后，又增加了原属张集、丁集二井田的部分钻孔 49个、顾桥煤层气测试井 1个和井筒检查孔 7个，全井田共有钻孔 444个，钻探工程量 中地质孔 407 个，工程量 文孔 37个，工程量 水 25次。此外，还施工了供水水源详勘孔 56个，工程量 述钻孔绝大部分实施了测井工作。为配合原有勘探区的资源勘探工作，还进行了光电和模 拟地震勘探，共施工测线长 22786 个物理点。为了进一步查明地质构造及主要煤层的赋存状况， 1995 年又对原勘探区大部分区段进行了高分辨率数字地震补充勘探，完成测线总长 理点计 35470个，目前即将完成首采块段三维地震勘探工作。实践证明：在资源勘探过程中，采用地震先行、钻探验证、测井定厚的综合方法是合理的，地震和钻探工程在一水平和首采区进行加密控制是正确的，而后期又对生产水平和地质勘探程度偏低的深部及南部实施高分辨率数字地震勘探也是必要的。经过上述各阶段勘探工作，控制了本井 田总体地质构造形态，查明了主要断层和褶曲的发育情况，查明了可采煤层层位、厚度、结构、可采范围和煤质特征，查明了水文地质条件及供水水源的水质类型，确定了主要供水含水层，并对其它开采技术条件作了详细了解，地质勘探研究程度是比较高的。因此，本井田 2001年的精查地质报告汇编与其所依据的 1980年的综合勘探精查地质报告、 1988 年的供水水文地质详勘报告、 1995年的地震补充勘探报告和 2001年以前施工的井筒检查孔资料，均可作为矿井设计的依据。 二、建议 （一）总体来看，本井田的钻孔密度并不太高。尽管中部和浅部钻孔较 多，但是，深部和南部钻孔偏少，除构造以外，其它地质特征的勘查程度尚比较低。为确保矿井生产后期顺利接替，建议在适当时期追加一定量的钻探工程，进一步查明或验证深部及南部地质特征。 （二）由于本井田先期施工的部分钻孔封闭质量较差，甚至有少量钻孔未予封闭，因而对井下开采十分不利，尤其是那些至太灰终止的钻孔，封闭不好或未予封闭，很可能成为矿井生产的隐患。为此，建议在矿井建设和生产过程河南理工大学本科毕业设计（论文） 14 中，采取积极的预防措施，避免可能由此而造成的危害。 （三）本井田煤层下距石炭系太灰一般只有 16 20m，如果直接开采，势必会太灰水压过大 而破坏 1 煤层的隔水底板，或沿落差较大且未被岩屑和泥质物充填的断层向矿坑突水，对矿井安全构成巨大威胁。显然在矿井开采初期，不能将 1 煤层作为首采对象，只有到矿井后期，才能考虑其开采问题。当然，在后期正式开采 1 煤层之前，还需对太灰补做专门的水文地质工作，以便在掌握可靠的水文地质资料的基础上，采取疏水降压等切实可行的措施，确保安全生产。 （四）按照煤矿安全规程（ 2001）的规定，煤的自燃倾向性分为容易自燃、自燃和不易自燃三类，这一划分标准显然与此前分为很易自燃、易自燃、不易自燃和不自燃四级具有较大变化。为确保井 下生产的安全，建议对本井田煤的自燃倾向性按新分类标准重新界定，以便根据新的分类结果，采取预防煤层自燃的综合措施。 河南理工大学本科毕业设计（论文） 15 第二章 矿井储量、年产量及服务年限 第一节 井田境界 一、井田境界 毕业设计的井田境界：北起 层，南至 层，西起煤层露头，东至 850向长为 向长为 m。 参加储量计算的煤层为： 11 煤层计算面积约 21煤层厚 均厚 构较简单。煤层平均容重为 二、工业指标 区内煤层储量计算采用的工业指标，参照现行规范，统一为： 最低可采厚度 高可采灰份 40； 第二节 井田储量 一、矿井工业储量 工业储量采用地质块段法，在煤层底板等高线上计算储量。本井田采用块段法计算的各级储量，块段法是我国目前广泛使用的储量计算方法之一。 块段法是根据井田内钻孔勘探情况，由几个煤厚相近钻孔连成块段。根据此块段的面积，煤的容重，平均煤厚计算此块段的煤的储量，再把各个经过计算的块段储量取和即为全矿井的井田储量。 计算公式： Q A M D 10中： 吨） m） / 矿井工业储量是勘探 (精查）地质报告提供的“能利用储量 ” 中的 A、 B、 中高级储量 A、 块段法计算本设计矿井工业储量汇总见表 2 河南理工大学本科毕业设计（论文） 16 表 2矿井高级储量比 例 地质开采条件 储量级 井 型 别比例（） 简单 中等 复杂 大 型 中型 小型 大型 中型 小 型 中 型 小 型 井田内 A 比例 40 35 25 35 40 20 25 15 第一水平内 A B 级储量占本水平储量比例 70 60 40 60 50 30 40 不作具体规定 第一水平内 40 30 15 30 20 不作具体规定 不要 求 表 2矿井工业储量汇总表 煤层 名称 工业储量（万吨） 备注 A B A B C A B C A 11层 、矿井设计储量 矿井设计储量等于矿井工业储量减去设计计算的断层煤柱、防水煤柱、井田边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；计算公式如下： 矿井设计储量工业储量永久煤柱损失 河南理工大学本科毕业设计（论文） 17 永久煤柱为：井田境界、断层、 铁路桥、村庄保护煤柱； 永久煤柱的留设：本井田范围内无河流、断层及其他构筑物，因此只需要计算境界保护煤柱。 井田境界保护煤柱的留设：井田境界处保护煤柱均留设 25m。 计算得总的损失煤量为 吨。 故，矿井设计储量工业储量永久煤柱损失 吨 三、矿井设计可采储量 矿井设计储量减去工业场地保护煤柱、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。矿井设计可采储量计算公式如下： 矿井设计可采储量 （矿井设计储量保护煤柱损失）采区回采率 保护煤柱为：工业场地、风井场地、主要巷道及上、下山保护煤柱。 1、工业场地保护煤柱的计算： 按规范规定，年产 90万 t/a 的中型矿井，工业场地占地面积指标为 顷 /10万吨。故可算得工业场地的总占地面积： S 9 108000 工业广场占地面积为 270 400面形状为矩形。根据垂直剖面可计算工业广场的保护煤柱的留设：计算如下所示： 表 2工业广场保护煤柱设计参数表 煤层倾角 （ ） 煤厚 （ m） 松散层厚 （ m） （ ） （ ） （ ） （ ） 埋深 （ m） 4 0 45 70 70 70 700 其中： 表土层移动角； 煤柱上山移动角； 走向方向移动角； 煤柱下山移动角； 用垂直剖面法留设工业广场保护煤柱如下图所示： 河南理工大学本科毕业设计（论文） 18 平面图走向剖面倾向剖面图 2工业广场保护煤柱 上图中，四边形 计算可得，工业场地共压煤 2、井下主要巷道设计煤柱损失计算 井下主要压煤巷道为皮带大巷、轨道大巷和回风 大巷，三条水平大巷之间设计间距为 30m，巷道两侧各留 40m 保护煤柱，计算出井下主要巷道设计煤柱损失为 矿井储量汇总表如下表 2河南理工大学本科毕业设计（论文） 19 表 2可采储量汇总表 开采水平 煤 层 名 称 工业 储量（ A B C） 万吨 矿井设计储量（万吨） 矿井可采储量（万吨） 永久性煤柱损失 设 计 储 量 设计煤柱损失 可 采 储 量 断层 境 界 构 筑 物 其他 工业场地 井下 巷道 其他 1 11 0 计 11 0 三节 矿井年产量及服务年限 一、矿井工作制度 本矿井设计年工作日为 300天。每天三班作业，其中二班生产、一班检修。每班工作 8h，每天净提升时间 14h。 二、矿井设计生产能力 矿井设计生产能力： 90万 t/a。 矿井服务年限： T中： T 矿井设计服务年限， a； 矿井可采储量， A 矿井设计年产量， Mt/a； K 储量备用系数， K 即得： T 河南理工大学本科毕业设计（论文） 20 52a 50 a 符合矿井服务年限要求 若设计生产能力为 120万 t/a。则矿井服务年限： T K 验算所选的钢丝绳满足要求。 导主图 5多绳提升系统图 河南理工大学本科毕业设计（论文） 67 3、多绳摩擦提升机的选择 提升机的选择是在确定主导轮直径 大静张力差后，查提 升机特征表后确定。 （ 1）、主导轮直径 根据规程规定，摩擦式提升机的主导轮直径 有导向轮： D 90 43 3870 2）、钢丝绳最大静张力，对于等尾绳及轻尾绳提升系统 箕斗提升时： Q g 22250 4 (31 754) 4 429丝绳作用在主导轮的最大静张力差 斗提升时： Q g， N 11450 中： 提升钢丝绳与平衡尾绳总单位质量之差。 根据上面计算的 D、 2800 6型号 主导轮直径： 钢丝绳最大静张力： 429向轮直径： 钢丝绳最大静张力差： 、电动机容量选择 1 87 41 02 中： N 提升机电动机估算功率， Q 一次实际提升量， 11450 K 矿井提升阻力系数 K，取 减速器的传动效率，一级传动，取 P 动负荷影响系数， P 河南理工大学本科毕业设计（论文） 68 V 提升速度 ,根据选用提升机情况 ,最大提升速度 V s； g 重力加速度 ,取 选择电动机参数表如下： 表 5电动机型号 型 号 功率 压 V 电流 A 转速 730 2000 6000 233 495 5、矿井提升能力校核： 由于年产量为 a A3600 0 01436 t 中： A 矿井实际年生产能力 ,万 t; C 提升不均衡系数，取 提升富裕系数，取 t 日提升小时数，取 14h； n 年工作日数，取 300d; 一次提升循环时间， Q 一次提升实际提升量， 16t； 从提升能力校核结果 可以看出，选用 二、副井提升容器的确定 煤矿安全规程规定：专为升降人员和物料的罐笼（包括有乘人间的箕斗）应符合下列要求： （ 1） 、乘人层顶部应设置可以打开的铁盖或铁门，两侧装设扶手。 （ 2） 、罐笼必须满铺钢板，如果需要设孔时，必须设置牢固可靠的门；两河南理工大学本科毕业设计（论文） 69 侧用钢板挡严，并不得有孔。 （ 3） 、提升矿车的罐笼内必须装有阻车器。 （ 4） 、立井中升降人员或升降人员和物料的提升装置的滚筒上缠绕的钢丝绳层数为 1层；专为升降物料的为 2层。 1、设计依据： （ 1）、一 次提升人员 24人； （ 2）、最大班下井人数 122人； （ 3）、井深 714m； （ 4）、提升方式： 1吨标准罐笼提升 参照矿山固定机械设备手册，副井提升采用 1对双层单车罐笼，自重 5000 2、 用提升人员进行验算： 式中： 每罐提升人数， 24人； 最大作业班下井工人数，取 122人； a 提升加速度，取 H 提升高度， H 714 20 734m； 矿井开采水平垂直深度，取 714m； 卸载水平至井口水平距离，取 20m； U 容器在爬行 时所需的附加时间，取 10s； 上、下人员休止时间； HV j m/s 单层罐笼每次升降 5人及以下时，其休止时间为 20s，超过 5人，每增加 1人增加 1s；双层罐笼升降人员，如两层中的人员可同时进出罐笼时，休止时间比单层罐笼增加 2人员由一个水平出罐时，休止时间比单层增加一倍，另加 6 一次提升循环时间： H/ Vj/a 734/10 41 0 /60406040 或河南理工大学本科毕业设计（论文） 70 122 、以最大班净作业时间 5小时验算 （ 1）提矸石每班作业时间 一车矸石重量为： Q V 1.6 t 每日矸石提升量： (900000/300) 15% 450 故，提矸石每班占用时间为： t 矸 j/(2 3600 450 (2 3600 2) 2）升降其他人员的时间 t 人 j n 0 /(60 n r) 122/(60 24) 60分 t 人 h （ 3）下坑木、支架按日需量的 50%计算，取 时 （ 4）下炸药 2 4次，保健车 2 4次，运送设备 5 10次，其他 5 10 次，最多共为 28次，则： t 28 600 ，总计时间： T 5 h 故，副井提升容 器设计符合要求。 矿井副立井提升任务主要有：提升人员、材料、设备以及矸石等。 表 5罐笼主要技术特征表 名 称 型 号 罐道形式 允许 乘人数 罐笼 自 身 质量 罐笼底板有效面积 1罐笼 2/75 4 刚性 罐道 24 5000m 4、 提升钢丝绳计算选型 副井提升采用多绳提升绞车 、 提升钢丝绳的端荷重 采用罐笼提升时： 2(G g,N 河南理工大学本科毕业设计（论文） 71 式中： 罐笼的质量，取 5000 G 矿车中货载质量， 1600 矿车的质量，（ 6A） 592kg g 重力加速度，取 d 2(G g 5000 2(1600 592) 、 钢丝绳最大 悬 垂长度 m 式中： 尾绳环的高度， m s 提升钢丝绳的中心距， m；取 3m 过卷高度， m，见规程第 397条表 6规定，取 10m 提升高度， m 0 714 15 729m 装载水平至井下运输水平的高度，取 0m 卸载水平至井口的高度，取 15m 井筒深度，取 714m 提升容器在卸载位置时，容器底部至主导轮轴的高度 , h 10 6 r 容器全高，取 h 导向轮中心距楼板层面高度， h 导向轮半径，取 主导轮中心至导向轮中心的高度，取 6m 钢丝绳最大悬垂 长度 729 、 确定钢丝绳每米质量 P： 式中： B 钢丝绳公称抗拉强度，取 1700N/ 钢丝绳密度， 9550kg/m3 n 钢丝绳数目 002 2河南理工大学本科毕业设计（论文） 72 g 重力加速度， m/s2 提升钢丝绳的安全系数，规程规定当钢丝绳悬重长度 小于 1200下列公式计算： 矿车中载货质量 矿车的质量 算得： P m 则罐笼提升所选用的钢丝绳绳 6 19股（ 1 6 12）绳纤维芯 直径（ 钢丝总断面积（ 参考质量00m 钢丝绳 破断拉力总和 钢丝绳 钢丝 34 36000 、 验算钢丝绳的安全系数 5、 多绳摩擦式提升机的选择 提升机的选择是在确定主导轮直径 D 和钢丝绳最大静张力 提升机特征表后确定。 、 主导轮直径 根据规程规定，摩擦式提升机的主导轮直径与钢丝绳直径 d 之比应符合以下要求： 无导向轮时： D/d 80 有导向轮时： D/d 90 罐笼提升时，有导向轮， D 90 d 90 34 3060择主导轮直径 钢丝绳最大静张力 于等重尾绳及轻尾提升系统 笼提升时： 2（ G K g,N 02 2 2 南理工大学本科毕业设计（论文） 73 5000 2(1600 592) 2 (729) 2 丝绳作用在主导轮的最大静张力差 F 罐笼 提升时： 2G 1 g， N 计算得： 据上面计算的 D、 2800 6型号 主导轮直径： 钢丝绳最大静张力： 向轮直径： 钢丝绳最大静张力差： 、电动机容量选择 （同主井提升） 1863102 三节 矿井排水 一、概述 排水系统应根据第一水平情况设计，对其他水平只作适当说明，矿井一般采 用集中排水系统，在矿井深度较大，一段水泵扬程不能满足要求才考虑分段排水。本矿井正常涌水量 850m3/h，最大涌水量 1000 m3/h，排水深度 714m。矿井排水系统简图如下： 图 5矿井排水简图 河南理工大学本科毕业设计（论文） 74 二、排水设备选型计算 1、水泵型号及台数 1）正河南理工大学毕业设计 目 录 前 言 . 1 1 矿区概况及井田地质特征 . 2 区概况 . 2 井田地质特征 . 4 井田勘探程度 . 10 2 矿井储量年产量及服务年限 . 11 井田境界 . 11 井田储量 . 11 矿井年储量及服务年限 . 14 3 井田开拓 . 16 概述 . 16 井田开拓 . 16 井筒特征 . 21 井底车场 . 25 开采顺序及采区回采工作面的配置 . 39 井巷工程量和建井周期 . 42 4 采煤方法 . 45 采煤方法的选择 . 45 区巷道布置及生产系统 . 45 河南理工大学毕业设计 综采工作面回采工艺设计 . 47 5 矿井运输、提升及排水 . 52 矿井运输 . 52 矿井提升 . 60 矿井排水 . 73 6 矿井通风与安全技术措施 . 83 矿井通风系统的选择 . 83 风量计算及风量分配 . 84 全矿通风阻力计算 . 89 扇风机选型 . 94 矿井安全技术措施 . 97 7 矿山环保 . 101 矿山污染源概述 . 101 矿山污染源的防治 . 102 结论 . 105 致谢 . 107 参考文献 : . 108 附录 A . 109 河南理工大学毕业设计 1 前 言 本次毕业设计是据在河南省神火集团新庄煤矿进行的毕业实习中所收集的矿井生产图纸和资料， 并作了一些改动以后，对矿井进行的初步设计。 采矿工程毕业设计是采矿工程专业全部教学进程中的最后一个环节。作为对大学生在学校的最后一次综合性的知识技能考查，它主要是考查学生这四年来对基 础知识及其专业知识的掌握情况，使学生学会自我思考、自行设计。在设计过程中，把所学的理论知识与实践经验综合起来应用。这样达到了对理论知识“温故而知新“的作用，同时也学到了一些实际生产过程中的经验。 设计的过程就是一个不断认识和学习的过程。在本次设计过程中，认真贯彻矿产资源法、煤炭法煤炭工业技术政策、煤炭安全规程、煤炭工业矿井设计规范以及国家其它发展煤炭工业的方针政策，积极采用切实可行高产高效的先进技术与工艺，力争自己的设计成果达到较高水平。 本设计以实践教学大纲及指导书为依据，严格按照安 全规程的要求，采用工程技术语言，对矿井的开拓、准备、运输、提升、排水、通风等各个生产系统进行了初步设计。由于时间关系和设计者水平有限，设计中失误之处在所难免，敬请审阅老师给予批评指正河南理工大学毕业设计 2 1 矿区概况及井田地质特征 区概况 田位置与范围 成庄煤矿（以下简称井田），位于沁水煤田南翼，晋城市西北 20，跨泽州和沁水两县。工业广场位于泽州县下村镇史村 ,地理坐标为北纬353411353950,东经 11236061124349。 井田范围：根据中华人民共和国国土 资源部于 2002 年 10 月 14 日颁发的成庄矿采矿许可证（副本） 证号： 1000000220020，有效期限 28 年 9 个月（ 2002年 10 月至 2031 年 7 月） 。 成庄井田北至大阳井田南界，南 以纬线 3941500 为界 ，东以煤层露头及小窑为界，西 以经线 51500 为界 ，东西 倾斜长 约 北 走向长 约 积 山西省煤炭工业局于 2005 年 6 月 9 日颁发的成庄矿煤炭生产许可证（副本）（证号： 矿井生产能力 180 万 t/a，有效期限 2005 年 6 月9 日至 2007 年 12 月 30 日 。 通条件 太（原） 焦（作）铁路由井田东 10 余 通过，侯（马） 月（山）铁路从西南约 7通过。矿井有铁路专用线经古书院矿与太焦铁路接轨，距古书院矿 18207 国道（太原 洛阳）在成庄矿东侧约 20 多 通过，晋（城） 长（治）、晋（城） 阳（城）、晋（城） 焦（作）、长（治） 邯（郸）、太（原） 长（治）高速公路已建成通车。交通极为便利（图 1 河南理工大学毕业设计 3 图 1 成庄矿交通位置图 河南理工大学毕业设计 4 井田地质特征 地层井田内含煤地层主要为上石炭统太原组（ 下二叠统山西组（ 地层 原组（ 英砂岩（相当于晋祠砂岩）底或相当层位至 岩底。连续沉积于本溪组之上，为主要含煤地层之一。由灰色中、细粒砂岩，灰黑色粉砂岩、泥岩，灰色粘土泥岩、石灰岩、硅质岩、菱铁矿及煤组成。属海陆交互相沉积。自下而上层石灰岩普遍发育，层位稳定，是对比煤层的良好标志层。自下而上编号依次为： 16、 14、 13、 11、 8、 7、 6、 5 号， 5 号煤层薄而不稳定，属不可采煤层， 根据规范要求 。其余七层煤均为不可采煤层。煤层总厚 英砂 岩：灰 灰白色，细粒结构，含少量泥质及星散状黄铁矿，硅质胶结，分选性良好。沉积不稳定。厚 均 灰岩：深灰色、厚层状，致密坚硬，块状，性脆，裂隙充填方解石脉。上部质纯，含有燧石条带，底部含较多的泥质、有机质及星散状黄铁矿。靠下部常夹有薄层钙质泥岩。含小泽蜒、似纺锤蜓及腕足类等动物化石。厚 均 于太原组下部 。 灰岩：为 13 号煤顶板。灰 深灰色，厚层状，致密坚硬，性脆，夹少量燧石条带，含腕足类及蜓类等动物化石。沉积稳定，厚 均 灰岩：为 11 号煤顶板，深灰色，含泥质较多，沉积不稳定，厚 均 灰岩：位于本组上部，为 7 号煤顶板。深灰色，致密坚硬，质不纯，含星散状黄铁矿及腕足类动物化石，沉积稳定，厚 均 西组（ 岩底（或相当层位的粉砂岩）至 岩底，与下伏太原组呈整合接触，为主要含煤地层之一。由灰白灰色，中、细粒砂岩，灰黑色粉砂岩，泥岩及 13 层煤组成，其中主要煤层一层，编号 3 号，平均厚度 6m，是 本组唯一可采煤层。本组滨岸为过渡相沉积，在成庄、段都、坪头一带，均有零星出露。本组厚 南理工大学毕业设计 5 均 上下两层段叙述如下： （ 1）下段： 岩底至 K 砂岩底，厚 20m 左右，以灰色、深灰色细粒砂岩，灰黑色粉砂岩、泥岩及 3 号煤层组成。 3 号煤层以下岩层常夹有不规则菱铁矿结核，具水平层理及不规则的水平层理，含保存不好的植物化石。 岩：灰色、深灰色细粒砂岩，富含煤粒及暗色矿物，具缓波状层理，夹泥质包裹体，局部为中粒砂岩、粉砂岩。厚 均 3 号煤层 ：赋存于本段上部，结构简单、沉积稳定，为本区主要可采煤层之一。厚 均厚 6m。 （ 2）上段： K 砂岩底至 岩底，一般厚 30m 左右，以灰白色中粒砂岩，灰色薄层细砂岩，灰黑色粉砂岩及泥岩组成，间夹不稳定的薄煤层 1 2 层。 K 砂岩：为山西组中部的一层砂岩，灰白色、中粒、钙质胶结。斜层理，沉积稳定，厚 均 山西省地处华北古板块内部，属典型的板内构造。根据山西省区域地质志按断块构造学说的划分方案，晋城矿区位于华北断块中的吕梁 太行断块沁水块坳东部次级构 造单元沾尚 武乡 阳城北北东向褶带南段（图 3 沁水块坳是山西省最大的四级构造单元，总体呈北北东向展布，沁水煤田的范围与块坳相当。沁水块坳是一个被断裂围限的矩形断块，主体部分出露二叠系和三叠系，周缘翘起，下古生界出露。沁水块坳形成于中生代，是受水平挤压形成的坳陷。相对周缘构造单元而言，沁水块坳较稳定，变形强度由边缘向内部减弱。块坳主体部分发育开阔的北北东向短轴褶曲，两翼岩层倾角一般小于 20，边缘断层多为逆冲性质，尤其是东西两侧边缘均向外侧逆冲，显示了水平挤压特征。 沁水块坳东侧以晋（城） 获（鹿 ）断裂带与太行山块隆相接。该断裂带是一条区域性的大断层，省内延展超过 320体走向北北东。有迹象表明，晋获断裂带生成时间较早，中生代燕山运动中 “死而复苏 ”，表现为由西向东位移的逆冲断裂带。由于变形强度的差异，尤其是后期隆升剥蚀和改造的差异，晋获断裂带表现为分段特 征。黎城以北基岩露头区，逆冲断裂保存完好，变质基底逆冲于下古生界之上。黎城以南线形构造仍然十分清楚，南段庄头断层至晋城之间地表出露为由古生界组成的线形褶皱。 河南理工大学毕业设计 6 本井田位于太行山复背斜西翼，沁水盆地东翼南端。为阳城山字形构造体系脊柱部分南端东侧 及马蹄形盾地的北侧与新华夏构造体系的复合部位。北西向压扭性开阔背向斜褶曲伴有少数与褶曲轴向近似垂直的张性断裂和与褶曲轴向斜交的扭性断裂。 表 1 2 1 主要地质构造特征表 煤组 煤层 一般厚度（ m） 煤层结构 顶底板岩性 稳定性 可采程度 倾角（） 容重（ t/ 夹石层数 夹石厚度 顶板 底板 下石盒子组 3# 遍含一层夹石 泥岩或粉砂 岩 粉砂泥岩 较稳定 局部不可采 4左右， 田构造 井田内构造主要为 走向北北东（北部）逐渐转折为北东向（南部），倾向北西的单斜构造。井田内地层平缓，倾角 310，一般在 6以内。在此基础上发育着波幅不大两翼平缓，开阔的背向斜褶曲构造，褶曲轴向大多为北西 南东向 ,使井田内地层呈波状起伏。伴有少数落差较小，延伸长度较短的高角度正断层。断层走向多为北东向，倾向多为北西。所见断层落差均未超过 20m，属小型断层。落差小于 5m 的断层和小型陷落柱较为发育。但在矿井生产过程中未发现岩浆岩活动。总的说来，本井田构造仍属简单类 。 文 地质 成庄井田东缘为长河冲积 洪积河谷地带，井田地势西北高、东南低、东西向沟谷发育，沟谷水流注入长河。 长河为沁河支流，由东北向西南从井田东缘流过 。史村河、河底河等长河支流由西北向东南注入长河（这些河流均为石盒子组泉水补给，其补给面积小）为河南理工大学毕业设计 7 季节性河流。长河全长约 20岸发育有狭窄的阶地，河谷内建有南庄水库。井田内的史村河、河底河的上游分别建有刘村，常坡两座水库。河流、水库渗漏段、地表水补给地下水。 成庄井田从水文地质单元上来讲，属延河泉域。延河泉是我省较大的岩溶大泉之一，它位于阳城县东冶乡延河村北 沁河西岸。高出河面约 5m，出露地层为奥陶系中统上马家沟组灰岩，泉水沿上马家沟组灰岩底部涌出，s。 延河泉泉口出露标高 水流量受降水影响大，不稳定系数为 于受地层岩性、地质构造、岩溶、地形和水文网的控制，整个泉域构成一个完整的从补给、径流到排泄的地下水流域。中奥陶统厚层石灰岩是组成延河泉域的主要含水层，沁水向斜使泉域地层构成南部向北，东西两侧向中间倾斜的储水构造。泉域的东边界为晋获断裂带；西边界为震旦系变质岩；南边界为山西与河南间的天然分水岭（老地层出露段） ；北边界为寺头断层。 延河泉域东邻晋城三姑泉域，东北靠长治辛安泉域、北倚洪洞广胜寺泉域，总面积为 2990中奥陶系出露面积 1316 成庄井田位于长河上游一带，在区域水文地质上，属长河径流带的中上游。井田内上、下马家沟组岩溶十分发育，有大的溶洞，据钻孔揭露，溶洞内有大的涌沙现象。岩溶地下水的补给来自东部和东北部高平一带的灰岩裸露区和浅埋区的降雨入渗补给，以及丹河上游径流灰岩区和断裂的渗漏补给。由于晋获断裂带（延河泉域东边界）以大阳为界，分为南北两段，南段为阻水断裂，北段为透水段，在高平一带为导 水断裂，岩溶地下水处于分流状态，一部分地下水补给成庄地区，一部分流向三姑泉。因此，成庄井田内的岩溶地下水资源极其丰富。井田内岩溶地下水供水井出水量极其可观，单井出水量达 22002800m3/d。 井田内的区域地下水，除奥陶系岩溶水外，还有石炭系薄层 中厚层石灰岩裂隙水和二叠系砂岩裂隙水，以及第四系冲积层孔隙水。但这部分地下水分布范围局限，一般水量不是很大。现简述如下： （一）第四系冲积层孔隙潜水 主要分布于盆地及河、沟谷地带，含水量变化较大， 7份为富水期， 1大气降水及季节性水流 补给，仅供当地人畜饮用水用。在无污河南理工大学毕业设计 8 染地区，水质一般良好，多为重碳酸 硫酸 钙 镁型水， 右，总硬度 。受污染区则水质变坏。 （二）二叠系砂岩裂隙水和石炭系裂隙岩溶水，赋存于二叠系砂岩及石炭系灰岩中的裂隙岩溶中。二叠系含水层主要是厚层砂岩中裂隙含水，隔水层为底部的泥岩和砂质泥岩。在二叠系分布较广的山区，其沟谷及两岸常有下降泉出露，泉水出自砂岩层中，水量随季节性变化很大。在无污染地区水质良好，常作为当地供水水源。水源类型为重碳酸 硫酸 钾 钠 钙 镁型水， 硬度：，井下资料 。 石炭系含水层分布在层位稳定，厚度大，岩溶裂隙发育程度变化较大的厚层石灰岩中，其富水性变化也很大。一般与石灰岩所处位置及岩溶发育程度有关，岩溶发育程度又与地形地貌、地质构造、地下水动力条件有关。所以，富水段多分布于盆地、沟谷及地质构造较为发育地区，区内在上覆地层厚度大于 50m，且距河谷较远的地段，往往富水性很少。水质多为重碳酸 硫酸 钙型水，局部受煤系地层中尤其是煤中的硫分的影响，水质发生变化，多为硫酸 重碳酸 钙 镁 型水。 硬度 。 （三）奥陶系石灰岩岩溶水 主要赋存于中奥陶统上、下马家沟组石灰岩中，尤其赋存于下马家沟组石灰岩中。该组石灰岩厚度巨大，岩溶裂隙发育，溶蚀强烈，层位稳定，补给充分，富水性极强。地下水总的径流方向是由东北、西南、西部向延河泉水排泄带流动。富水性也是由东北、西南、西部向延河泉水排泄带渐渐变强。中南部好于其它部位。相对隔水层为中奥陶统底部之含石膏脉的泥质灰岩。水质类型属重碳酸 钙型或重碳酸 硫酸 钙 镁型水， 右，总硬度 。井田内奥陶系峰峰组基本不含水。 煤 质 、 煤的牌号与特征 （ 一 ） 煤质 、 煤的牌号 由于瓦斯的比重小于空气和向压强小的空间运移的特性，导致煤层中的瓦斯会在漫长的地质年代里，透过煤层和顶板及上覆岩层的空隙、裂隙向上运移扩散。煤层埋深愈深，瓦斯向空气扩散的行程（煤及上覆岩、土层）愈长，所受阻力愈河南理工大学毕业设计 9 强，瓦斯愈难扩散而易保存。由此可知，煤层埋藏越深以及向斜轴部的 瓦斯含量相对较高；反之，煤层埋藏越浅以及背斜轴部的瓦斯含量较低 。在同一层煤中，随着埋深的增加，瓦斯含量亦会逐渐增加。由此可知，井田西部 3 号煤层埋深比东部大，因而井田西部 3 号煤层的瓦斯含量比东部高。日后，成庄矿矿井的瓦斯含量将会随着开采深度的增加而 “与时俱增 ”。瓦斯的运移、扩散除与埋深、盖层厚度有关外，与其上覆岩层的透气性、孔隙大小，孔隙率，裂隙大小、断层等关系更大。陷落柱、断层附近、背斜轴部受张力影响，煤岩层会形成不同的程度的裂隙，增加其透气性使瓦斯含量不同程度地降低。煤层顶板为粗、中、细粒砂岩的地方透气性较好，瓦斯含量相对来说也会降低一些。封闭型的向斜构造轴部有利于封存瓦斯。闭合而完整的背斜加上覆盖着不透气的地层是良好的储集瓦斯构造，在其 轴部煤层内往往积存高浓度瓦斯，形成 “气顶 ”。在倾伏背斜的轴部，通常也比相同埋深的翼部瓦斯储量高。但是当背斜的顶部岩层为透气岩层或因张力形成连通地面的裂隙时，瓦斯会大量流失，轴部瓦斯含量反而比翼部小。在陷落柱、断层的周围和软煤区瓦斯涌出也会发生异常。由于本区小型断层发育，小型断层破坏性差，不能形成良好的通道，因而不能使瓦斯扩散释放出来，这是造成本矿瓦斯含量高 的 主要原因 。 表 1 2 2 煤的工业分析表 序号 煤层名称 牌号 水分（）M 灰分（） A 挥发分（）V 含硫量（） S 发热量g Q 备注 1 3# （ 二 ） 煤尘 据地质报告和成庄矿 3 号煤层测试数据， 3 号煤层无爆炸危险性；虽然煤尘无爆炸性，但是，煤尘是井下生产环节中一种极其有害的物质，它在一定条件下会引起燃烧，爆炸，甚至危害生产人员的健康，因此在煤矿生产中必须高度重视煤尘的防治。 （ 三 ） 煤的自燃 据成庄矿 3 号煤层测试成果，自燃性发火倾向 级，为不易自燃煤层 。 河南理工大学毕业设计 10 井田勘探程度 1959曾多次在本井田内及外围进行过地质勘探工作，为矿井开发与建设提供了可靠的地质 资料。成庄井田面积为 中东部 精查区，西部 用区只进行了详查勘探。井田内以往地质勘探工作如下： 1959 年晋城煤矿筹备处 152 队提交了阳城矿区普查地质报告， 1962 年复审降为概查地质报告。本井田属概查区的东北部分。同年施测了 1： 1 万地形地质图 772.6 1962 年复审分别降为 1:与 1:5 万精度使用。 1965 年 5 月 1966 年 6 月 114 队在长河区进行了普、详查勘探，提交了长河勘探区普、详查地质报告，本井田属长河勘探区之 东北部分。山西省煤管局于1966 年 12 月以第 8 号文批准普详查地质报告。 1966 年 2 月 114 队在本井田（未包括备用区）进行精查勘探施工，同时进行了成庄区水源勘探及 1:10000 地质测量，面积 127 年 12 月 114 队提交成庄井田精查地质报告，山西省煤管局于 1969 年 8 月以（ 69）晋革煤地字第 1 号文批准精查报告。 1973 年 2 月 1973 年 12 月 114 队在长河区进行详查勘探，并提交长河勘探区详查地质报告。山西省煤管局于 1974 年 4 月以 02 号文批准。 1974 年 8 月 1975 年 9 月 114 队在本 井田（未包括备用区）进行了精查补充地质勘探，并提交了成庄井田精查（补充）勘探地质报告。山西省煤管局于 1977年以第 1 号文批准。 1995 年 5 月晋城矿务局地测处调绘，山西煤田地质综合普查队 1995 年 10 月采用航测成图，完成了井田 1： 5000 地形地质图（不包括备用区）。 1989 年 12 月 1997 年 3 月由中煤三十一处和川煤九处施工井筒检查孔 7 个，钻探总进尺 河南理工大学毕业设计 11 2 矿井储量年产量及 服务年限 井田境界 井田境界 应根据地质构造、储量、水文、煤层赋存情况、开采技术条件、开拓方式及地貌、地物等因素，进行技术分析后确定。一般以下列情况为界： 1以大断层、褶曲和煤层露头、老窑采空区为界； 2以山谷、河流、铁路、较大的城镇或建筑物的保护煤柱为界； 3以相邻的矿井井田境界煤柱为界； 4人为划分井田境界。 成庄井田北至大阳井田南界，南 以纬线 3941500 为界 ，东以煤层露头及小窑为界，西 以经线 51500 为界 ，东西 倾斜长 约 北走向长 约 积 井田沿走向长度最大为 小为 6平均为 沿倾向最大为 小为 均为 井田储量 矿井储量是指矿井井田边界范围内，通过地质手段查明的符合国家煤炭储量计算标准的全部储量，又称矿井总储量。它不仅反映了煤炭资源的埋藏量，还表示了煤炭的质量。 本井田采用块段法计算的各级储量，块段法是我国目前广泛使用的储量计算方法之一。 块段法是根据井田内钻孔勘探情况，由几个煤厚相近钻孔连成块段。根据此块段的面积，煤的容重，平均煤厚计算此块段的煤的储量，河南理工大学毕业设计 12 再把各个经过计算的块段储量取和即为全矿井的井田储量。 矿井工业储量 矿井工业储量是勘探（精查）地质报告提供的“能利用储量”中的 A、 B、 C 三级储量之和，其中高级储量 A、 B 级之和所占比例应符合表 2 2 1 的规定。由煤层底板等高线及储量计算图上提供的资料可计算出来设计矿井工业储量汇 总表见 2 2 2。 表 2 2 1 矿井高级储量比例 地质开采条件 储量级 别比例（） 简单 中等 复杂 大型 中型 小型 大型 中型 小型 中型 小型 井田内 A+B 级储量占总储量的比例 40 35 25 35 40 20 25 15 第一水平内 A+B 级 储量占本水平储量的比例 70 60 40 60 50 30 40 不作具体规定 第一水平内 A 级储量占本水平内储量的比例 40 30 15 30 20 不作具体规定 不要求 表 2 2 2 矿井工业储量汇总表 煤层名称 工业储量（万吨） 备注 A B A+B C A+B+C 3#煤层 3093 4364 17457 符合 总计 3093 4364 17457 符合 河南理工大学毕业设计 13 矿井设计储量 矿井设计储量为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。而在该井田范围内只有煤田境界煤柱和断层煤柱。可暂时按工业储量的 5 7计入，本设计取 5，故： sZP 式中： 矿井设计储量； 矿井工业储量； P 永久煤柱损失量，可暂按工业储量的 5 7 计入，本设计取 5 ； 由此： 矿井设计储量 17457（ 1 5） 吨 矿井设计可采储量 矿井设计可采储量为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所得到的储量。各种主要巷道的保护煤柱及可采储量见表 2 2 3；矿井工业广场地保护煤柱留设见图 2 2 1；工业广场保护煤柱设计计算参数见表 2 2 4。 工业场地指标计算，其工业广场面积为 18 0. 9 10000=162000平方米，松散层移动角 =45， 基岩移动角 =75， =69，=72。煤层倾角平均约在 =4。 由垂直断面法求得 3#煤层保护煤河南理工大学毕业设计 14 柱压煤为 t。 3#煤层保护煤柱的计算方法见图 2直断面法计算图）。 表 2 2 3 矿井可采储量汇总表 开 采 水 平 煤层 名称 工业储量(A+B+C) (万吨 ) 矿井设计储量（万吨） 矿井可采储量（万吨） 永久性煤柱损失 设计储量 设计煤柱损失 可采 储量 断层 境界 工 业 广场 井下巷道 其他 3# 17457 7089 48 200 2 2 4 工业广场保护煤柱设计参数表 煤 层 倾角 煤厚（ m） （） （） （） （） 埋深 （ m） 35 6 45 72 69 72 297 矿井年储量及服务年限 矿井工业制度 根据设计大纲规定以及结合矿井实际情况。规定该设计矿井年工作日为 330 天，每日四班工作，每班工作 6 小时，每日净提升时间数为 16 小时。 矿井服务年限 初步设定该矿井设计年产量为 180Mt/a，根据公式： 式中： 河南理工大学毕业设计 15 T 矿井服务年限，年； Z 矿井可采储量，万吨； A 矿井生产能力，万吨 /年； K 储量备用系数， K=处取 由此验算服务年限如下： =0 年 符合要求。 图 2 2 1 工业广场保护煤柱计算图 河南理工大学毕业设计 16 3 井田开拓 概述 井田内基本情况：根据井田精查报 告资料显示，本井田基本概况可分为以下几个方面来介绍。 土层 矿区内煤层赋存条件一般较 浅 ，且表土层为较 薄 的第四纪沉积层所覆盖，厚度达 20m，根据现有开采技术水平，选用立井开拓 和斜井开拓都是可以的。 层 井田内 没 有 较大 的断层， 可不依据 自然条件作为划分井田的原则，这几条断层 落差都小于 10 米 ，给开采 没有带来 不利的影响。 其中有不少的陷落柱，但 对开采没有影响。 井涌水 该区 为 含水性较 弱的岩层， 给开采 没有带来 一定程度的影响， 但在开采过程中要对井下涌水问 题给予充分重视，以避免在开采中所带来的不必要的灾害。 井田开拓 井田开拓中问题分析 根据煤层埋藏深度和倾斜斜长，可 将 井田沿倾向 划分为两 个阶段，其阶段斜长最大 为 1900 米 ， 由于本矿 瓦斯较 大，为了确保开采安全性，减少因 瓦斯涌出 带来的灾害，根据矿井实际情况和煤层的赋存情况，河南理工大学毕业设计 17 经过综合技术分析，本矿开采决定使用带区方式进行准备。 由于本井田 本井田为丘陵地带 ，表土层 薄 ，所以确定采用立井 和斜井两种 开拓方式，并按照工业广场少压 煤， 至少不压好煤和井下生产费用较低的原则确定了主、副井筒位于井田走向中央。 若用立井开拓，为了避免采用箕斗井通风时封闭井塔困难 ，决定开凿一个风井。并 在前期 采取中央 并列 式通风，这样由于 风井位于工业广场保护煤柱内 ，风井就不需要留设保护煤柱，减少了煤柱的损失。同时为了减少煤柱损失和保护大巷维护条件，把运输大巷设在煤层底板下垂距为 30m 的岩层中。 根据 成庄井田 煤层赋存条件和设计规范的有关规定，本井田可以划分为 1 个水平 ， 采用带区式或 盘 区式准备。水平划分及位置在后面的方案中进行详细说明。 式、数目及其 配置 式选择 由于 成 庄矿区表土层较 浅 ， 煤层赋存较浅，所以 采用立井开拓方式。立井开拓井筒短，提升速度快，提升能力大，通风有效断面大，能够满足矿井通风的需要。 而采用斜井开拓 掘进费用低，建井工期短，投产快，可以实现煤的连续运输，具体 选择要做后续比较。 井筒数目 因为 成庄 井田走向长度不大，且为 高 瓦斯矿井， 无论 采用 那种 开拓方式， 都需开凿一对提升井筒和一个风井 。后期可以在 水平边界出分别各开凿一个井筒。 井筒位置选择 根据井田地形和地质条件， 从 缩短贯通距离，减少井巷工程量考虑，将主、副井筒设置在井田走向的中 央处。该处的地质构造清楚、河南理工大学毕业设计 18 简单、开采条件好。 地势相对平缓。 为了减少煤柱损失和便于维护巷道，将运输大巷布置在距离煤层30m 处的 3#煤层底板岩石中。布置岩石大巷时，应避免在松软、吸水膨胀、易风化的岩石中布置，同时还应避开支承压力的不利影响。 考虑到 3#煤层不具有自燃发火倾向，且煤质为比较坚硬的无烟煤，将巷道布置在煤层中维护并不困难。所以将回风大巷布置在 3#煤层中 。 方案的提出及技术比较 根据前述各项决定，本井田在技术上可行的开拓方案有下列三种： 方案一 ： 双立井开拓方案 方案二 ： 由于地面至第一水平只有 300 米左右 ,故可考虑用用主斜副立开拓 。但经过论证地面属丘陵地带，用此方案两井筒地面联系比较困难，不紧凑。工业广场布置复杂，不适合大型矿井连续运输的 宗河南理工大学毕业设计 19 旨 ，所以在技术上予以淘汰。 方案三： 双斜井开拓方案。 方案三 方案经济比较 由于 方案和方案在第一水平内的准备方式和采煤方法都完全相同，方案比较法在对不同的开拓方案进行比较时，一些相同的部分可以不进行比较，于是我们在对方案和方案两个方案进行比较时，可以只将两个方案中有差 表 3 2 1 基 建工程量 时期 项目 方案 方案 早期 主井井筒 /m 294+20 907 副井井筒 /m 296+5 809 井底车场 /m 15860+16260 19800+12090 主石门 /m 150 运输大巷 /m 3000 3000 相同方案未参与比较。 河南理工大学毕业设计 20 表 3 2 2 基建费用表 别的基建工程量、基建费用、生产经营费用及费用汇总表分别计算 汇总于表 3 2 1、表 3 2 2、表 3 2 3 和表 3 2 4。通过费用汇总表在 经济上来比较两方案的优越。 表 3 2 3 生产经营费用 项目 方 案 生 产 经 营 费用 /万元 项目 /万元 提升 94升 06筒维护 2941818筒维护 907188水 180243650- 4 水 1802436554 计 计 案项目 方案 方案 工程 量 /m 元 /m 用 / 万元 工程 量 /m 单价 元 /m 费用 /万元 初 期 主 井井筒 294 99593 07 35920 井井筒 297 118503 09 38572 底车场 32320 27220 1890 28459 门 150 40652 运 输大巷 1000 19490 000 19490 计 计 南理工大学毕业设计 21 表 3 2 4 费用汇总表 方案 项目 方案 方案 费用 /万元 百分率 / 费用 /万元 百分率 / 基建工程费 00 生产经营费 00 总费用 00 从前面表格中的计算可以看出，方案的总费用要比方案的 低出 很明显方案 要比方案 优越的多，故决定采用方案 。 确定方 案 综上比较可知 方案 的总费用 超过了 方案 的 10 ， 故决定采用方案 。 即采用 两 立井一水平 。 第一水平位于 620m，采取上下山 结合开采 。整个矿井划分为 两 个大的阶段， 水平 垂高为 180m。 井筒特征 在矿井开拓方式确定以后，还应对矿井主要井筒（包括主井、副井
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