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毕业设计 中国矿业大学银川学院 2012届本科毕业设计（论文）题 目 甘肃省窑街煤电三矿180Mt/a 新井设计 所 在 系 矿业工程系 专业班级 姓 名 指导教师 教务处制摘 要本设计为甘肃窑街煤电集团三矿1.8Mt/a新井设计。共分8章：1.矿区概述及井田地质特征；2矿井储量、设计生产能力及服务年限；3.井田开拓；4.采煤方法；5.矿井通风与安全；6矿井运输、提升及排水；7.矿山环保8.矿井基本技术经济指标。窑街煤电皮带斜井井田位于甘肃省兰州市红古区窑街镇，井田走向长约8.4Km，倾斜宽平均约0.8Km，井田面积为2.99Km2。主采煤层为2号煤，平均厚27.41m，井田地质条件简单。矿井工业储量为238216147t。矿井瓦斯涌出量低，为低瓦斯矿井。矿井为双立井两水平开拓，大巷采用3t底卸式矿车运煤，辅助运输采用1t固定矿车运输，矿井通风方式为中央并列式通风。矿井采用倾斜长壁综合机械化放顶煤开采法。矿井年工作日为330d，每天净提升时间16h。矿井工作制度采用“三八”制，两班生产、一班准备。AbstractThe design of Gansu Yaojie Coal Mine Group Three1.8Mt / a well design. Is divided into 8 chapters: an overview of1mining area and geological features;2mine reserves, production capacity and service life;34mine field development; mining method;5mine ventilation and safety of mine transport;6, enhance and drainage;7environmental protection in mine8mine basic technical and economic index.Yaojie Coal Belt inclined shaft mine is located in Gansu province Lanzhou Honggu District kiln street town, mine to about 8.4Km long, sloping wide average of about0.8Km, well cropland area for2.99Km2. The main mining seam in No. 2coal mine, the average thickness of 27.41m, the simple geological conditions. Mine industrial reserves of 238216147t. Mine gas emission low, low gas mine.Mine for double shaft two level development, lane, using 3T bottom dump car coal, auxiliary transportation using 1t fixed Tramcar Transportation, mine ventilation for the parallel-type ventilation. The mine uses the inclined long wall fully mechanized top coal caving mining method.Mine year work on330D, time 16h net every day promotion. Mine working system using three eight, two production, a class prepared.第一章 矿区概况及井田地质特征 第一节 矿区概况一、井田位置、范围和交通条件窑街煤电皮带斜井井田位于甘肃省兰州市红古区窑街镇，其地理坐标为东经1025303，北纬362442。井田走向长约8.4Km，倾斜宽平均约0.8Km，井田面积为2.99Km2。窑街煤电集团公司三矿地处甘、青两省交界处甘肃侧，东距甘肃省兰州市120Km，西至青海省西宁市124Km。矿区内有专用铁路支线（海窑铁路），由铁运处集配站向南13.7Km到海石湾火车站与兰青铁路接轨；向北25Km经连城铝厂、连城电厂至西北铁合金厂；向东2.5Km到三矿选煤楼装车点。矿区公路向南17Km到海石湾与兰青公路相接；向北66Km至永登县与兰新公路衔接。铁路、公路交通运输十分便利。窑街煤田交通位置图 图1-1二、井田地形、地势一）井田地形 皮带斜井井田展布于大通河河谷东侧、级阶地上，西部及西北部地势比较平坦，东南部、东部及东北部为中山区。海拔标高在17912060m之间，大通河自北向南从井田西侧流过，经享堂峡汇入湟水河。二）矿区雨季、雨量窑街矿区属干旱大陆性山地气候，降雨量少，蒸发量大，气候干燥。根据气象资料，年降雨量最小值为198.6mm（1965年），最大值为573.2mm（1967年）。每年降雨多在7、8、9三个月，11、12、1月降雨较少。年蒸发量最小值为1360.9mm（1989年），最大蒸发量为2111.2mm（1965年），年蒸发量是年降雨量的4.6倍。三）矿区温度变化及风速变化矿区内6、7、8三个月气温较高，12、1、2三个月气温较低。月平均最高气温21.6（1961年7月），月平均最低气温-9.2（1977年1月）。气温极值：最高气温40.5（1956年8月2日），最低气温-22.2（1972年2月8日）。矿区多山谷风，根据气象资料，历年最大风速20m/s（1961年7月），历年月内最大风速一般为812m/s。四）矿区内河流的基本情况根据气象资料，矿区最早冻结日期为11月中旬，最迟解冻日期为次年3月底，历年土壤最大冻结深度为108cm（1977年2月）。大通河为矿区内唯一的常年河流，河水最大流量为1540m3/s，最小流量为7.13m3/s，一般流量为100200m3/s，最大流速4.74m/s，一般流速3.6m/s。年总径流量为2036亿立方米。五）矿区内地震情况窑街在中国主要地震区和地震带上，位于祁连山褶皱系地震带内，祁连山褶皱带内的地震活动性总的来看并不很高，但在某些地段则相当强烈。1995年7月22日发生在永登七山的5.8级地震，窑街、海石湾一带震感强烈。根据井田周边区域发生的地震情况综合分析，本区地震烈度定为八度为宜。六）矿井附近小煤窑情况据不完全统计，在皮带斜井井田范围内及周边地带，小煤窑有数据记载的达126个（实际数量大于此资料），目前大部分小煤窑已关闭或停采，但井田范围内或周边区域仍有28个（对）小煤窑正在开采。关闭和正在开采小煤窑的井口地面位置大多分布在红沟、炭洞沟、獐儿沟一带，少数分布于三分库、原供应处、矸石山周围及葛家庄等一带，但其井下开采范围是井田内所有采掘工作面、井田隔离煤柱、风井及地面建筑物保护煤柱。第二节 井田地质特征一、井田内的地形情况 皮带斜井井田地表绝大部分被第四系黄土层所覆盖，仅在其东北、东南部的獐儿沟、炭洞沟、红沟、东山坡一带，有煤系基底元古界震旦系变质岩、中生界白垩系、侏罗系沉积岩、新生界第四系烧变岩地层出露，在井田东北部F191断裂带的变质岩地层中，还有岩浆岩侵入体存在。现根据地面勘探钻孔和井巷揭露资料对井田范围内的地层（见图31）自上而下分述如下：表1-1 窑街煤田皮带斜井井田地层综合柱状图地层单位地层代号层次柱状分层厚度（米）最大-最小平均岩石名称岩性描述界系统群组新生界 第四系Q1074.7019.51黄土层上部为腐植煤，下部为淡黄色黄土层。2043.088.53砾石层灰色砾石层，空隙间被中、细砂充填。中 生界白垩系下统可口群Klh3未见全厚砂质泥岩粉砂岩砂岩砂砾岩上部紫红色、灰绿色砂质泥岩、粉砂岩、细砂岩；下部紫红色厚层状沙砾岩、砂岩，夹粉砂岩或砂质泥岩。侏罗系上统享堂群J3x40336.49134.00砂岩砂质泥岩含砾砂岩上部紫红色为主的杂色砂岩，砂质泥岩；下部灰白色、灰绿色含砾砂岩为主，夹薄层紫红色砂岩及砂质泥岩中统窑街群第五组J52x50132.3046.50砂岩粘土岩粗砂岩上部厚层状砂岩；中部粘土岩和砂岩互层；下部粗砂岩夹粘土岩及煤线。第四组J42x60192.9864.01油叶岩砂岩砂质泥岩油叶岩（油一、二、三层）、砂岩、砂质泥岩第三组J32x7038.7117.61铝质泥岩厚层状灰绿色、深灰色铝质泥岩，致密。第二层J22x8018.3210.11油叶岩灰黑色油叶岩（油四层）9026.934.54砂岩灰白色石英砂岩100109.8827.41煤二层为井田主采煤层，分布稳定。一）新生界（Kz）第四系（Q） 1、黄土层 上部为腐植土及近代河床冲积层，下部为黄土层。黄土层为淡黄色，以轻亚粘土为主，含砂量大。厚度为074.70m（534号孔），平均厚19.51m。2、砾石层 主要成分以花岗岩、片麻岩、石英岩等为多见，獐儿沟一带含超基性岩砾石，分选性差，滚圆度中等，一般未胶结或甚松散，砾石间空隙被中、细砂所充填，局部见钙质或砂泥质胶结，为河床相沉积。厚度043.08m（527号孔），平均厚8.53m。与下伏地层呈不整合接触。 3、烧变岩 烧变岩是窑街煤田的一种特殊地质产物，之所以被划归第四系，因为它是在第四纪中后期由煤层及煤系地层中的可燃有机岩自燃发火，从而使其围岩受到强烈的脱水、氧化、烘烤、熔化等作用，改变原岩的结构和成分后而形成。烧变岩的原岩主要为煤系地层中的煤层、油叶岩、炭质泥岩、砂岩、铝质泥岩、粘土岩及第四系黄土层。烧变岩主要分布于井田的东南部，覆盖范围约占整个井田面积的33.5%。分布深度最低达1640水平，距地表最大深度为273.55m（508号孔）。烧变岩从岩种上大致可分为变砾岩、硬板岩和泥板岩三种。颜色包括紫红、淡红、砖红、紫黑、灰褐、淡黄、橙黄、褐黄、灰白等。结构按烧变程度的不同，分为炉渣结构、砾块结构、粒状结构、蜂窝结构、致密结构等。构造有巨砾块状、炉渣团块状、碎块状、似层状、层状、片状和页片状。空隙一般较大，空隙率在30%左右。烧变岩的接口呈不规则犬齿状。二）中生界（Mz）（一）白垩系（K）下统河口群（K1h）仅在井田东北部边界外F19断层以东出露，井田范围内无分布。上部为紫红色、灰绿色砂质泥岩、粉砂岩、细砂岩及少量的砂砾岩，含灰绿色条带或团块；下部为紫红色厚层状砂砾岩、砂岩，泥质胶结，夹灰或灰绿色粉砂岩或砂质泥岩。本群未见全厚，厚度不详。与下伏侏罗系享堂群地层呈不整合接触。（二）侏罗系（J）为一套含煤碎屑岩建造，自上而下为：1、侏罗系上统享堂群（J3x）井下没有揭露，根据钻孔资料，中上部为以紫红色为主的杂色砂岩、砂质泥岩；下部以灰白 色、灰绿色含砾粗砂岩为主，夹薄层紫红色砂岩及砂质泥岩。厚度0336.49m（552号孔），平均厚134.00m。与下伏地层窑街群呈假整合接触。化石有：Euaclistochara Lufengensis Minor；E.stipita；E.cf.nuquishanenis；Aclistochara sp.；Darwnnula sp. 2、侏罗系中统窑街群（J2y）为井田内主要含煤地层，在沉积相上是一套河床相砾岩、河漫相砂岩、沼泽相煤层、滨湖相粉、细砂岩、深湖相油叶岩、铝质泥岩共生组合，显示了典型的断陷盆地含煤建造的沉积特征。井田内窑街群煤系地层在走向上从东北部向西南部由厚变薄，在倾向上从东南部向西北部由薄变厚。该群地层平均厚度为220.93m，与下伏炭洞沟群地层呈假整合接触，该群地层根据其岩性及其组合特征，又可分为五个岩性组，自上而下分别为：第五组（J）该组岩层井下没有揭露，根据钻孔资料，上部为厚层状粗粒石英、长石砂岩，泥质胶结，胶结类型为接触式。结构疏松，见有较多的顺层菱铁矿结核。砂岩中交错层理较发育，显示了冲积相特征。中部为粘土岩和石英砂岩互层，粘土岩含有铁质结核。下部为石英、长石粗砂岩夹粘土岩及煤线或薄煤层（煤A层）。本组地层在许多钻孔中被冲刷剥蚀，厚度为0132.30m（428号孔），平均厚46.50m。下部产锥叶蕨植物化石和淡水动物化石：Equisetites sp；Cladophlebis sp.； Nilssonia Orientalis Heer；Pityophyllum staratschini（Heer）Nathorst；Podozamites sp.；Coniopteris sp.等。第四组（J）该组岩层井下没有揭露，根据钻孔资料，上部主要灰黑色层状油叶岩（油一层），夹多层菱铁矿透镜体和砂质泥岩，含鱼类及植物化石：Ptycholepis sp.；Dapediuskis sp.；Podozamites sp.中部为灰色、灰白色中细粒砂岩和深灰色砂质泥岩、灰黑色油叶岩（油二层）互层。下部为灰黑色、灰色油叶岩与砂岩、砂质泥岩互层，夹薄层菱铁矿及煤线，其底部常有一层较稳定的油叶岩（油三层）。含鱼类及植物化石：Dapedius sp.；Ptycholepis sp.；Dapediuskis sp.；Podozamites sp.；Ginkgopsida；Cladophlebis sp.本组岩层厚度为0192.98m（521号孔），平均厚64.01m。第三组（J）井下见于各水平石门（全层没有揭露），为厚层状灰绿色、深灰色铝质泥岩，致密，常含砂质，有时夹薄层泥灰岩或油叶岩，局部相变为隐晶质灰岩。厚度为038.71m（418号孔），平均厚17.61m。第二组（J）为本井田煤系地层中的主要含煤组，见于井下各水平石门，平均厚度为50.11m，根据岩性自上而下分为：（1）灰黑色厚层状油叶岩（油四层），含油率较高，以指甲划之有明显的油痕，有时夹薄层砂岩和菱铁矿透镜体。厚度为018.32m（422号孔），平均厚7.06m。（2）灰色、灰白色石英砂岩，为煤二层直接顶板，主要为细砂岩，局部相为粗砂岩或粉砂岩，成份以石英为主，其次为长石和云母等，硅质胶结，厚层状，致密坚硬，分布比较稳定，厚度为026.93m（601号孔），平均厚4.18m。含植物化石：Czekanowskia sp.；Elatocladus sp.；Coniopteris sp.；Cladophlebis sp.； Ginkgopsida； Ginkgoites sp.； Podozamites sp.等。（3）黑色炭质泥岩，为煤二层伪顶，中夹有煤线，片状、鳞片状构造，极易垮落，厚度为04.08m（632号孔），平均厚0.81m。（4）煤二层，为井田主要可采煤层，分布稳定，结构复杂，含多层夹石，厚度为0109.88m（575号孔），平均厚27.41m。二、井田及其附近的主要地质构造窑街煤田位于祁吕贺“山”字型构造体系西翼的“多”字型构造部分的第二条斜列褶带哈拉古背斜和第三条斜列褶带马牙雪山大背斜之间的门源槽地的东南端。窑街煤田的成煤环境自始至终都受着祁吕贺“山”字型构造体系的控制。侏罗纪晚期到白垩纪早期，由于受区域应力的作用，在煤田西南部沉积边缘附近形成了北东向的一系列短轴褶皱构造，分别为喇嘛沟背斜、马家岭向斜、程家窑背斜、塌山向斜、羊场背斜、机修厂向斜等。一)断裂构造皮带斜井井田断裂构造十分发育，目前发现的断层共有1条,走向近SN向（一般为N15WN20E左右），其特点是落差相对较小，延伸长度较短，如F60。断层名称性质产 状落 差(m)延伸长度(m)揭 露地 点备 注走 向()倾向()倾角()F604逆北段N5080E南段N515ESWNW8085902601000以上炭10、5321、560钻孔、1650北大巷、5521工作面探巷及钻孔“78.5.24”事故发生于该断层上表1-2皮带斜井井田的主要断层 三、煤层及其顶底板岩石特征1） 煤系窑街煤田煤系形成于中生代侏罗纪中世，即侏罗系中统窑街群地层。其成因类型为陆相山间盆地型。基底为元古界下震旦统湟源群变质岩；垫层为中生界下侏罗统炭洞沟群杂色碎屑岩和泥岩；盖层有三种：第一是第四系黄土层、砾石层等，第二是第四系烧变岩，第三是侏罗系上统红色沉积层。皮带斜井井田的西南端为煤田的沉积边缘，煤系地层超覆于下震旦系变质岩之上。煤系地层在井田内沿走向向西南方向变薄，向东北方向逐渐增厚，但在接近F604断层及以北地区煤系地层特别是侏罗系中统窑街群第二组地层明显变薄，且无窑街群第三组的沉积；沿倾向方向浅部（南东方向）较厚，向深部（北西方向）变薄（见煤岩层对比图）。皮带斜井井田范围内煤系地层总厚度为0109.88m，平均厚为27.41m，煤系地层中共含煤一层，为煤二层，总厚度为0109.88m，平均厚27.31m，含煤系数为14.97%。煤层位于窑街群下部的第二组（J）地层中。煤层的成因类型为腐植煤，其中煤二层分别为特厚煤层，分布较稳定，普遍可采，为井田内的主采煤层。二）煤层煤二层为矿井主采煤层，黑色，沥青光泽，块状构造，条带状结构，阶梯状断口。中上部特别是中部以光亮型、半亮型煤为主，间夹暗煤条带，下部以半亮型、半暗淡型煤为主，间夹亮煤条带。煤层结构复杂，一般含夹矸48层，有时可达20余层。在井田的西南部（六采区）距煤层顶板约1米左右，夹有两层炭质泥岩（俗称CA、CB），厚度分别为0.3和0.4米，层间距一般为0.20.5米，它们是判断六采区煤二层是否到顶的标志层。在井田的中部距煤二层底板约23米左右，夹有一层厚0.20.4米厚的灰白色粘土岩（俗称软矸），局部相变为细砂岩，在井田的深部这层粘土岩尖灭消失，它是判断煤二层是否到底板的标志层。其余夹矸层分布不稳定，多呈透镜状，且多集中于煤二层底板附近。煤二层厚度为0109.88m，平均厚27.41m，属特厚煤层，分布不稳定。在井田范围内煤二层从西南部向东北部逐渐变厚，在F604附近煤层最厚（575号钻孔煤二层厚109.88m）；在六采区西南部煤层厚度由浅部向中部增厚，再由中部向深部逐渐变薄，煤层等厚线呈现向西南凸出的“U”字形状，东北部煤厚在2030m之间，变化不大，并向深部有变薄之趋势；在一、二、三采区煤层受烧变影响而产生的厚度变化除外，煤厚在2535m之间，且在二、三采区煤厚呈由浅部向深部增厚的趋势；在四采区煤厚在3035m之间，煤厚变化不大；五采区是井田内煤层厚度最大区域，且变化较大，在5090m之间。3） 煤层倾角 井田内煤层的倾角变化较大，在870之间，在井田的浅部煤层倾角较平缓，而在深部较陡，煤层倾角小于25的煤量占全矿井煤量的19.57%，2545的煤量占全矿井煤量的23.98%，大于45的煤量占全矿井煤量的56.44%。因此倾角应属f类。4） 煤层顶底板条件煤二层直接顶板为灰白色中细粒石英砂岩，厚层状，主要矿物成分为石英、长石、云母，硅质胶结，致密坚硬，平均厚4.54米。井田内局部在石英砂岩之下有薄层的炭质泥岩，为煤二层的伪顶，页片状，松软易冒落。煤二层的老顶为油叶岩（油四层）。在井田东部烧变岩区一带，煤二层直接顶为烧变岩，烧变岩松散、破碎、易冒落，顶板管理极难。直接顶板石英砂岩的抗压强度为46.1107.8MPa。直接底板为黑色炭质泥岩或炭质粉砂岩夹煤线，致密块状，遇水易膨胀变软，平均厚2.15米，该岩石的抗压强度为24.578.4MPa，软化系数为0.160.5。有时煤二层底板相变为砂岩或砂砾岩，此类岩石致密坚硬，机械强度较高，稳定性好。 根据上述煤层顶底板的情况，对照矿井地质条件分类的标准，皮带斜井煤层顶底板条件应属e。四、水文地质特征皮带斜井井田范围内矿井充水主要因素有：一是原皮带斜井井田范围内的烧变岩空隙水，二是六采区范围内及井田深部的砾石层潜水，三是1350水平以下侏罗系下统炭洞沟群砂砾岩空隙裂隙水。第四系砾石层潜水是现皮带斜井矿井主要充水因素。由于砾石层水受大通河水的补给，因此有充足的补给来源。侏罗系下统炭洞沟群砂砾岩裂隙孔隙水在1350水平，水压高度达2米以上，随着开采深度延伸，水压也将随着增大。为了有针对性地做好矿井水文地质，按照目前皮带斜井的含水层、涌水量、开采受水害影响及防治水的难易程度，根据矿井水文地质规程第二章矿井水文地质类型的划分及其工作要求将皮带斜井矿井水文地质类型分析如下：一）受采掘破坏或影响的含水层皮带斜井在四采区深部和六采区大部分煤系地层之上分布有强透水强含水的第四系冲积层，砾石层与井田西侧的常年性河流大通河连通，形成砾石层潜水，其补给条件好，补给水源充沛，单位涌水量在0.5343.47公升/秒米；煤层底板之下煤系地层底部的侏罗系下统炭洞沟群由厚层状砂岩、砂砾岩、砾岩、砂质泥岩等组成，在井田的1350水平以下含承压水，经测定初始涌水量为14.92m3/h，水头高度在2m以上（属承压水），本含水层之空隙裂隙水补给条件差，补给水源少或极少。受采掘破坏或影响的含水层的水文地质复杂类型属中等。二）涌水量皮带斜井矿井平均涌水量为254.06m3/h，最大涌水量为533.95m3/h（2004年）。井田内有代表性的含水层为砾石层，而砾石层的涌水量约占矿井涌水量的75%，因此，砾石层潜水的平均涌水量为190.55m3/h。水文地质复杂类型应属中等。三）开采受水害影响程度采掘工程受水害影响，但不威胁矿井安全。因小煤窑在井田内无序地开采，使井田内有大量的小窑废巷存在，而这些废巷和地面相通，一但发生暴雨，洪水沿小窑井筒及废巷溃入皮带斜井井下，威胁矿井安全。属中等。四）防治水的难易程度防治水的工程量较大，但难度不大，防治水的经济技术效果较好。属中等。从以上受采掘破坏或影响的含水层、涌水量、开采受水害影响程度及防治水工作的难易程度四个方面综合评价，皮带斜井矿井水文地质类型应属中等。五、煤质煤质即与煤有内在联系的各种物理、化学指针的综合。皮带斜井井田范围内共有140个钻孔采过煤样，煤二层128个，在生产过程中也采了不少煤样，但都不是全层厚的样，煤质分析结果汇总如下表。1、物理性质黑色，沥青光泽，阶梯状或参差状断口，硬度为2.53.0，容重1.40t/m3，比重1.57t/m3，易燃，呈黄色火焰，内外生裂隙均较发育，性脆。表1-3 皮带斜井井田煤质分析结果汇总表 项目煤层工 业 分 析(%)发热量(MJ/kg)磷PWAVSQQ煤二层0.0311项目煤层元素分析(%)煤 灰 分 析(%)胶质层测定CHNOSiO2Fe2O3Al2O3CaOMgOXY煤二层80.454.541.0713.1644.0912.4520.5712.375.3140.670项目煤层焦渣特征罗加指数LR低温干馏T(%)灰熔点()容重T1T2T3t/m3煤二层1411.546.581236127313041.402、化学工艺性质经精查勘探和生产补充勘探阶段钻孔煤样及生产过程中采样化验成果确定，原煤工业分析结果，分析基水分（W）为0.8216.72%，平均为7.17%，可燃基挥发分（V）为7.6146.92%，平均为31.97%，灰分（A）为7.3639.80%，平均为17.55%，干燥基发热量（Q）为14.8229.56MJ/kg，平均为24.93MJ/kg，可燃基发热量（Q）为24.2532.72MJ/kg，平均为30.93MJ/kg，焦渣特征14，全硫平均（S）0.44%，磷分平均（P）0.0311%，罗加指数（LR）11.54，低温干馏焦油产率6.58%，胶质层最终收缩率（X）值为40.67mm，胶质层厚度（Y）为0，焦炭粉状，曲线形态呈平滑下降，灰熔点12361304。煤灰成分分析结果：SiO2 44.09%，Fe2O3 12.45%，Al2O3 20.57%，CaO 12.37%，MgO 5.31%。元素分析结果：Cr80.45%， Hr4.54%， Nr1.07%， Or13.16%。平均着火点为286.3。根据煤炭质量分级(GB/T 15224.12004)，煤二层按照动力煤质量分级标准为：中灰、特低硫、高热值的不粘煤。虽然煤二为特低硫煤，但煤质牌号为不粘煤，焦油产率低，不能做炼焦和配焦煤，而其发热量较高，为良好的动力用煤（机车和火力发电）、化工用煤及民用煤（露头附近的煤腐植酸含量较高，可制化肥或提取腐植酸等）。3、井田内煤二层灰分、挥发分和发热量的变化规律煤二层灰分窑街煤田成煤环境为山间断陷盆地，有丰富的陆源碎屑物补给，因此盆地边缘附近灰分较盆地中间高，煤层的顶底部较煤层中间灰分含量高。煤层在井田东部大面积受烧变、烧烤影响，其灰分比未烧变区的高。在井田东部部分地段煤层灰分大于40%，局部达到70%，为烧变无煤区。在井田东部靠近烧变区附近煤层灰分大于29%的区域，属高灰煤区。在井田东部靠近烧变区附近煤层灰分在1629%之间的区域，属中灰煤区。井田大部分区域灰分在1016%之间，属低灰区。煤二层挥发分皮带斜井井田范围内煤二层挥发分在7.6146.92%之间，平均为31.97%。煤二层挥发分较低区域仅分布在井田东部煤层受严重烧烤的烧变区内，是因煤层受高温烘烤使其部分挥发物质逸散消失，并不是煤化程度高所致。在未烧变或受烧变影响较轻的绝大部分区域内挥发分含量都在3035%之间，因此，31.97%基本能够反映井田内煤二层挥发分的特征，也符合对煤二层挥发分的分类。发热量皮带斜井井田内煤的发热量不但与煤的成因类型、煤化程度和煤岩组分相关，而且还受到烧变地质作用的严重影响。在皮带斜井井田的东部有大面积的烧变岩存在，烧变范围约占整个井田面积的34%左右。烧变岩区由于部分挥发物质逸散，特别是氢元素的逸散，从而使煤的发热量降低。另外，在井田的东部煤层结构较其它区域复杂，也是其发热量较低的原因。井田大部分区域为高热值煤区，而在五采区边缘，因受烧变影响，煤的发热量小于16 MJ/kg，属特低热值煤区，其开采价值不大。第二章 矿井储量、生产能力及服务年限第一节 井田境界一、井田边界四周和毗邻矿井名称皮带斜井井田位于窑街煤田中部，基本呈北东南西向不规则的条带状展布。井田毗邻的矿井分别有:三号井、红古区炭洞沟煤矿、红古区獐儿沟煤矿等地方煤矿。二、井田境界的确定依据，以及将来扩大的可能性 井田境界的确定是以井田周围的地质构造为依据。西部以煤层零点边界线为界；南部以煤层露头、原窑街矿务局确定的人工边界及1735岩石中巷为界，与已报废的三号井相邻；北部以1100水平为界，东部以F604断层为界。有扩大的可能性。三、井田范围井田走向长约5.6087km，倾斜宽平均约0.5Km，井田面积为2845000m2。限采煤层为：第二层煤。第二节 井田储量皮带斜井井田煤二层累计探明储量为238216147吨。表2-1 矿井基本情况走向/m倾向/m倾角厚度/m比重备用系数5608.750063.4327.141.41.5工业储量/t边界煤柱/t工业广场/t可采储量/t生产能力/t服务年限/a238216147112706150170209149180000063.04043第三节 矿井生产能力及服务年限一、矿井工作制度 1、矿井年工作日数为：330 2、日作业班数：三班 3、每日净提升时数：16二、确定矿井的生产能力与服务年限根据设计任务书确定矿井生产能力为：1.8仅考虑第二层煤的开采。按储量计算矿井服务年限： =(17.0209149/1.8*1.5)=63.04043 a式中：T矿井服务年限，a； Z矿井设计可采储量，Mt； A矿井设计生产能力，Mt/a； K储量备用系数，取1.5即按矿井设计可采储量计算的第二层煤服务年限为63.04043a。第三章 井田开拓 第一节 概述一、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。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。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准和设备供应情况，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）本井田瓦斯较低，水文地质复杂程度属于中等,对开拓方式的选择有一定影响。 2）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+1900m。二、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3-1。本矿井煤层倾角大，平均63.43，为急倾斜煤层；表土层厚约28m，水文地质情况中等简单，涌水量不大。表3-1 开拓方式的比较 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准。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。 综上所述，以及根据井田的地质条件，本井田的开拓方式选为主副井立井开拓，风井也为立井通风。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，通风网络较短，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。三、井筒数目为了满足井下煤炭的提升，需设置一主井，一副井，一个风井。四、井筒位置的确定采（带）区划分井筒位置的确定原则（1）有利于第一水平的开采，并兼顾其它水平，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）有利于首采采区布置在井筒附近的富煤阶段，首采区要尽量少迁村或不迁村；（3）井田两翼的储量基本平衡；（4）井筒不宜穿过厚表土层、厚含水层、断层破坏带、煤与瓦斯突出煤层或软弱岩层；（5）工业广场应充分利用地形，有良好的工程地质条件，且避开高山、低洼和采空区，不受崖崩滑坡和洪水的威胁；（6）工业场地宜少占耕地，少压煤；（7）水源、电源较进，矿井铁路专用线短，道路布置合理本矿井走向长度较大地势平坦,主副井筒布置在储量中央,且两井筒的地面标高大于历年最高洪水位标高。五、 工业场地的位置工业场地的位置选择在主、副井井口附近。 工业场地的形状和面积：根据表2-2工业场地占地面积指标，确定地面工业场地的占地面积为24公顷，形状为矩形。表3-2 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0.70.8120-1800.91.045-901.21.39-301.5六、矿井开拓方案比较 方案一：双立井开拓主副井筒均为立井，第一水平布置在1350水平，辅助运输采用1t固定式矿车，大巷布置在岩层中，主运大巷和回风大巷沿底板掘进，辅运大巷沿顶板掘进。独立风井回风，位于井田中央呈中央并列式通风，内设排水管路，兼作安全出口，如图2所示。 图3-1 方案一方案二：主井筒为斜井与暗立井联合开拓，副井筒为立井，第一水平布置在1350水平，辅助运输采用1t固定式矿车，大巷布置在岩层中，主运大巷和回风大巷沿底板掘进，辅运大巷沿顶板掘进。独立风井回风，位于井田中央呈中央并列式通风，内设排水管路，兼作安全出口，如图3所示。图3-2 方案二开拓方案技术经济比较在经济比较中，需要说明以下几点：(1)主、副井及风井均布置在岩层中，维护费用较低，故未对比其维护费用的差别；(2)井筒大巷的辅助运输费用，均按占运输费用的20%进行估算； (3)主、辅运输大巷断面不同，大巷维护费用按平均维护费用估算。方案一与方案二聚集经济比较见下表： 87 项目 方案 方案一方案二工程量单 价费 用工程量单价费用()(元/)(万元)（m）(元/)（万元）初期主井井筒506.274827.6244.4069758.94827.6366.3666副井井筒496.295708.9283.327496.295708.9283.327中央风井226.23645.8982.47003226.23645.8982.47003井底车场925.7041830.9169.4871925.7041830.9169.4871井底车场硐室及通路1094.51830.9200.3921049.51830.9192.153运输大巷36.351299.94.72513736.351299.94.725137小 计984.80821098.529后期采区下部车场313.552085.565.39085313.552085.565.39085采区溜煤眼379.25225685.5588379.252256.685.58156运料眼934.351830.9171.0701934.351830.9171.0701行人眼及联络巷240.11830.943.95991240.11830.943.95991区段运输与回风平巷1686.21830.9308.72641686.21830.9308.7264采区回风石门247.81830.945.3697247.81830.945.3697采区煤仓47.851830.98.76085747.851830.98.760857工作面切眼251830.94.57725251830.94.57725水泵房、变电所通道及水仓363.681830.966.58617363.681830.166.55708集中回风大巷117.11299.915.22183117.11299.915.22183小 计815.2219815.2155总 计1800.031913.744表3-3 方案经济技术比较 在上述方案估计计算中，方案二的总费用高于方案一。故放弃方案二。方案一井筒位于井田中央，多水平开采。第二节 井田开拓一、井田内划分及开采水平数目及位置根据煤层赋存赋存特征、井田内划分一般根据以下原则： 1、井田内划分阶段时，阶段要有合理的鞋厂，以利于运输、通风、巷道维护等。上山采用输送机时，辅助提升一般采用一段单钩串车提升，绞车滚筒直径一般不大于1.6m，根据绞车的缠绳量、阶段斜长一般不超过800m。对煤层赋存条件好。生产能力较大的采用滚筒直径2.0m绞车，有效提升距离可达900余米至1000米。根据以上分析，阶段垂高一般 可按下列范围确定：倾斜、缓斜阶段垂高为200350m，急倾斜煤层100250m，倾角16。及以下煤层、瓦斯含量低、涌水量小时，采用上、下山开采相结合的方式。 2、煤层倾角小于12。，采用倾斜长壁时，条带斜长上山部分一般为10001500m，下山部分一般为8001000m。 3、煤层倾角在5。8。以下的近水平煤层，宜采用盘曲开采。如果煤层层数不多，间距较近，可以用一个开采水平所有煤层，盘曲上山的长度一般不超过1500m，盘区下山的长度不超过1000m。如果煤层数目多，上下煤层间距又较大，此时开采水平位置界定者盘区的倾斜尺寸。 综上所述，以及结合