孟津煤矿采矿专项初步设计

摘 要孟津煤矿位于河南省孟津县横水镇境内，东距孟津县城15km，南距新安县城约27km，区内交通方便。井田走向长约7.0km，倾向宽约5.6km，面积约40km2。设计矿井生产能力120万吨/年，采用立井开拓，井田中央布置三个立井，分别为主井，副井，中央风井；设两个水平开拓全井田，一水平标高定在-350m，二水平标高定在-500m。一水平通过暗斜井与二水平联系。井田内煤层倾角410，首采区煤层倾角为4左右，属近水平煤层。带区开采顺序为先近后远，工作面采用俯斜采煤，后退式开采。根据矿井开拓方案，矿井初期为中央并列式通风系统，副井进风，中央风井回风。后期在井田西翼、南翼，分别布置回风井。设计倾斜长壁采煤法，后退式回采顺序,采用全部垮落法处理采空区。主井采用箕斗提升，副井采用罐笼提升。大巷运煤采用胶带运输，实现了全矿井的连续运输，完成整个矿井的初步设计。 关键词： 煤矿开采； 开拓； 带区； 开采水平； 准备方式；Abstract Mengjin Coal Mine is located in Hengshui Town, Mengjin County of Henan Province. Its 15km east to Mengjin County and 27km south to Xinan County. The transportation is very convenient. The length of the mine field on strike is ca.7 km, ca.5.6km in width on incline and the area is ca.40 km2. The designed annual production capacity is 1.20 Mt of the coal mine which is using vertical shaft development. Three shafts which are assigned in the center of the mine field are main shaft, auxiliary shaft and air shaft. Two mining levels are set to develop the whole mine field, first mining level is set at -350 m and the second mining level is set at -500 m. The first mining level contacts with the second mining level via blind slope. The dip angle of coal seam in the mine field is 410. The dip angle of first mining area is 4, which means it belongs to flat seam. The order of the strips mining is first far then near, using down-dip and retreating mining at working face. According to the mine development plan, preliminary stage of shaft is central abreast ventilation system, air intake via auxiliary shaft, air return via air shaft. At later stage return air shafts are assigned on the west and south of the mine field. Longwall mining to the dip or to the rise , retreating order.and use all across to fall a method processing to adopt empty aerea . Skip hoisting is used in main shaft and cage hoisting is used in auxiliary shaft. Belt is used for coal transportation ,and whole mine continuous transportation is realized. complete the preliminary design of mine.Keywords: Coal Mining; Development; Strip; Mining level; Preparation; 目 录 1 矿区概述及井田地质特征11.1 矿区概述11.1.1 交通位置11.1.2 地形地势11.1.3 河流21.1.4 气象及地震21.2 井田地质特征21.2.1 地层21.2.2 地质构造51.2.3 矿井瓦斯、煤尘、及水文等条件51.3 煤层及煤质61.3.1 煤层61.3.2 煤层顶底板条件71.3.3 煤质72 井田境界与储量92.1 井田境界92.2 矿井资源储量92.3 矿井工业资源/储量102.4矿井设计利用资源/储量102.5 矿井设计可采储量113 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限133.1 矿井工作制度133.2 矿井设计生产能力及服务年限134 井田开拓154.1 井田开拓方案154.1.1 开拓方案一154.1.2 开拓方案二164.1.3 开拓方案三174.1.4 开拓方案比较184.2 矿井主要开拓巷道224.2.1 井筒224.2.2 井底车场及硐室274.2.3 大巷284.3 采区划分及接替304.3.1 煤层开采顺序304.3.2 采区划分及接替305 准备方式325.1 首采（盘）区基本情况325.1.1 首采（盘）区位置325.1.2 首采（盘）区煤层特征325.2 采（盘）区或带区巷道布置及生产系统335.2.1 采（盘）区范围及区段划分335.2.2采（盘）巷道布置335.2.3采（盘）区内工作面的接替顺序335.2.4 采（盘）区生产系345.2.5 采（盘）区巷道掘进工艺345.2.6 采（盘）区生产能力355.3 采（盘）区或带区车场及硐室355.3.1 采（盘）区车场355.3.2 采（盘）区车场线路设计365.3.3 采（盘）区主要硐室366 采煤方法376.1 采煤工艺方式376.1.1 采煤方法的选择376.1.2 回采工作面长度的确定376.1.3 回采工作面的推进方向和年推进度376.1.4 采煤工作面的设备选型及配套386.1.5 采煤机的工作方式406.1.6 工作面端头支护与超前支护416.1.7 工作面循环图表、劳动组织、主要技术经济指标416.2 回采巷道布置426.2.1 回采巷道布置方式426.2.2 回采巷道断面及支护参数437 井下运输457.1 概述457.2 采（盘）区或带区运输设备选择457.3 大巷运输设备选择468 矿井通风及安全技术488.1 矿井通风方式与通风系统的选择488.2 矿井需风量计算488.3 矿井通风阻力计算538.3.1摩擦阻力538.3.2局部阻力568.4 主要通风机选型588.5防止特殊灾害的安全措施609 设计矿井基本技术经济指标6410 矿井环境保护6510.1 设计采用的环境保护标准6510.1.1环境质量标准6510.1.2污染物排放标准6510.2 资源开发可能引起的生态变化6510.2.1水污染6510.2.2大气污染源6610.2.3固体废弃物污染6610.2.4噪声污染6610.3 各种污染物的防治措施6610.3.1废、污水处理措施6610.3.2固体废弃物治理措施6810.3.3噪声防治措施及绿化6810.3.4 塌陷区治理69致 谢71 参 考 文 献72前 言通过三年半的专业学习，完成了教学计划规定的课程，在毕业设计之前经过一个月的比较全面而又深入的矿井实习，将所学的理论知识结合矿井的生产实际进行比较，认识到了自身理论与现实之间的差距还很大，今后还需加倍努力。在实习中，跟随技术管理人员深入井下一线现场，充实了自己生产实际知识，学习生产组织，技术管理，了解井下开采技术，采煤工艺，培养锻炼了分析实际问题的能力，在此，非常感谢这些给予我帮助和指导的技术人员，一个月的实习生活可以说短暂而充实，技术科的年轻的技术员们给我的讲解让我至今记忆犹新。通过对矿井开拓，采区准备，采煤方法的分析，对矿井地质，井巷工程，机械设备，矿井运输，通风安全，供电系统，地面生产流程和工业场地平面布置以及矿井经济组织计划等方面的了解，比较全面深入的建立了矿井生产系统和过程的概念，加深了对煤矿的认识和感情；同时收集了毕业设计所需要的资料，为毕业设计做好前期准备工作。毕业设计是对四年大学生涯所学知识的一次全面的检验与运用，可以说意义重大。本次设计历时三个多月，从实习到最终完成设计方案，从熟悉矿井的地质知识开始，到开拓方案的选择，比较，确定，图纸的绘制，方方面面涉及的知识可谓复杂，通过与同学多次商讨，向老师多次请教，一步步向前进行，虽然压力巨大，但感觉每天都有新的收获，心中依然比较喜悦。作设计不是作画，设计没有现成的思路，矿井设计是个复杂的系统工程，反复修改，反复思考，通过自己亲自动手，体会到眼高手低，动手能力不是一朝一夕培养的。本次设计的孟津煤矿位于河南省孟津县横水镇境内(新安煤田正村普查区东部)，井田走向长约7.0km，倾斜宽约5.6km，面积约40km2。矿井生产能力设计为1.20Mt/a。南距新安县约27公里，东距孟津县城约15公里。西部与洛阳义安矿业有限公司和义马煤业（集团）公司新义煤矿相邻，区内交通方便。井田位于低山丘陵区，人稀地少， 煤层埋深多在500m以上。主采煤层为二1煤层，煤层倾角410，大多在4左右，属近水平煤层；井田内通过钻孔勘探煤层平均厚度2.24m,二1煤层为中灰、中硫、低磷、高发热量、高熔融性粉状贫煤,煤质疏松，机械强度低。原煤灰份9.9138.72，平均20.74，原煤干燥基高位发热量27.72MJ/kg。二1煤瓦斯含量在7.9716.37m3/t之间，平均为11.95m3/t；根据二1煤层煤尘爆炸性试验结果，井田内二1煤层有煤尘爆炸性，属不易自燃煤层。参考浅部新安矿井实际涌水量，勘探报告采用比拟法预计矿井正常涌水量384m3/h，最大涌水量529m3/h，采用矿井地质报告底板灰岩突水建议值，突水时涌水量2629m3/h。矿井采用立井两水平上山开拓；设主井、副井、风井三个井筒，主井井口标高+438m；井筒落底于-350m 水平，井筒深度788m，主井采用水平上装载；为减少初期工程量和投资，矿井通风方式初期采用中央并列式，设中央风井，即由副井进风，中央风井回风。设计以二个采区、一个综采工作面、一个瓦斯抽采面保证矿井设计生产能力。后期设立浅部风井和深部风井，形成分区式通风系统。主井净直径5.0m，副井净直径6.5m，装备一对1t矿车双层四车罐笼（一宽一窄），扇风机选用FBCDZ-10-No34型对旋轴流风机；矿井主供电源取自孟津110kV变电站，备用电源取自孟津城南的岭南110kV变电站。矿井配备安全监控系统；地面煤炭采用公路运输。本井田煤层松软，巷道不易围护，且二1煤层有煤与瓦斯突出危险，故设计大巷布置在岩石里。二1煤层底板下距奥陶纪灰岩平均距离66m，如果运输大巷布置在二1煤层底板岩石中，隔水岩柱偏小，施工中有突水可能。故将运输大巷布置在距二1煤层顶板812m的大占砂岩中。为适应煤与瓦斯突出矿井的需要，沿开采水平设轨道运输大巷、胶带运输大巷和专用回风大巷。第二水平标高定在-500m，一水平通过暗斜井与二水平连接。井底车场设计为卧式车场。根据煤层赋存条件矿井划分为两个水平，每一水平划分为四个带区，首采区布置在矿井东翼11带区，不设采区上山，设计为倾斜长壁式采煤法，综合机械化采煤工艺，俯斜开采，后退式，通过工作面顺槽中部平车场与轨道大巷连接，工作面胶带顺槽与胶带运输大巷直接搭接。为确保矿井生产能力，另设12带区瓦斯抽采面进行瓦斯抽采。由于煤质疏松，瓦斯含量大，且具有煤与瓦斯突出危险，工作面顺槽下方设底板瓦斯抽排巷进行消突。为确保矿井采掘平衡接替，设计10个掘进头，四个煤巷，四个底板抽排巷，2个开拓岩巷；为保障通风安全，矿井设计抽出式通风，主风机为FBCDZ-10-34型。本井田二1煤底板距奥陶纪灰岩较近，奥陶纪灰岩含水层静水水压较高，在生产期间，要做好防治水工作，根据生产实际情况采取疏水降压或底板注浆加固等措施，确保安全生产。本矿井为煤与瓦斯突出矿井，建议经常收集资料，测定瓦斯的有关参数，为突出危险区域预测和制定防治突出措施提供依据，以确保矿井安全生产。本区煤层埋藏较深，矿压较大等危害矿井生产的工程地质和环境地质因素，建议在生产中，根据需要进行地应力测试，进一步了解巷道围岩的稳定程度，加强影响生产开采技术条件的分析研究，确保安全生产。1 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1 交通位置义马煤业集团股份有限公司孟津煤矿，位于孟津县横水镇境内(新安煤田正村普查区东部)，井田走向长约 7.0km，倾斜宽约 5.6km，面积约 40km2。南距新安县约 27 公里， 东距孟津县城约 15 公里。陇海铁路新安火车站距矿区约 25 公里，浅部新安煤矿专用铁路距本井田约 12 公里。洛三高速公路距矿区南部约 19 公里，新安经横水至孟津公路从井田南部通过。区内交通方便，井田位于低ft丘陵区，人稀地少， 且开采的二 1 煤层埋深多在 500m 以上。因此，征地及拆迁对本矿的生产及建设影响较小。图 1-1 矿区交通位置图1.1.2 地形地势井田处于低ft丘陵区，沟谷发育。海拔高度一般 300400m，最低点在井田北部曾家沟西侧，标高+192.4m，最高点位于井田南部鸡疙瘩北侧，标高+467.0m，相对高差9274.60m。井田内基岩露头零星分布，其它多已成耕地。1.1.3 河流本区位于涧河与畛河分水岭地带，西北部属畛河水系，东南部属涧河水系。畛河汇水面积 248km2，历年最大洪流量为 4280m3/s（1958 年 7 月 17 日）。发源于新安县曹村乡，从本区西北角流过，在狂口注入黄河。涧河发源于陕县观音堂镇马头ft东麓，流经区外南部，最大洪水流量 1446.5m3/s（1958 年）。井田外西北部已建成的小浪底水库， 最高洪水位线（+275m）沿本区北部通过。1.1.4 气象及地震据新安县气象站资料，本区属暖温带大陆性气候。降水量比较适中，年降水量一般600700mm，夏季降水量占全年的 60左右，年平均蒸发量 2093mm。最高气温 44 (1966 年 6 月 20 日)，最低气温17(1969 年 1 月 31 日)。有霜期一般自 9 月至翌年 5 月，为期 110 天至 165 天，平均 142.6 天，最大冻土深度为 18cm。春冬两季以西风、西北风为主，夏秋两季以东南风为主，最大风速 19m/s。据洛阳市地震办公室资料，本区属五级地震区，震中烈度为度。本区地温梯度平均 1.70/100m，属地温正常区。二 1 煤层底板温度变化范围在23.2735.43，基本上随煤层埋藏深度的增加而升高。二 1 煤底板温度在-300m 水平以浅一般小于 31，-300m 水平以深，属一级高温区，深部开采时应采取降温措施。1.2 井田地质特征1.2.1 地层区内出露地层属华北地区的地层，自下而上有奥陶系、石炭系、二叠系、三叠系和第四系地层。中奥陶统马家沟组(O2m)，为灰色厚层状石灰岩组成，井田内共有 3 个钻孔揭露该地层，厚 73.87m。中、上石炭统(C2 、C3)主要为本溪组和太原组地层，与下伏中奥陶统地层平行不整合接触。总厚 43.3569.69m，平均 63.22m。中石炭统本溪组(C2b)：底部为不稳定黄铁矿透镜体； 下部为铝土质泥岩，上部为铝土岩。为本区内重要有益矿产，本组为主要标志层之一。一般厚 4.3018.42m，平均厚 10.23m。 上石炭统太原组(C3t) ：自一 1 煤层底板泥岩之底至二 1 煤层底板砂岩之底，一般厚 38.6566.41m，平均 52.99m。按岩性特征分为四段：底部砂泥岩段(含一 1 煤)、下部灰岩段（含一 2、一 3、一 4 煤和 L1L4 灰岩）、中部砂泥岩段（含一 5 煤）和上部灰岩段（含一 7、一 8、一 9 煤和 L67 灰岩）。二叠系(P):下自二 1 煤层底板砂岩之底，上至三叠系金斗ft砂岩之底，一般厚度454.65872.40m，平均厚 670.26m，与下伏石炭系地层整合接触，划分为下统ft西组、下石盒子组；上统上石盒子组、石千峰组。含煤七组，其中六煤组段和八煤组段不含煤， 二煤组中的二 1 煤层为主要可采煤层。 下二叠统ft西组(P1sh) ：自二 1 煤层底板砂岩(Se)之底至砂锅窑砂岩(Ss)之底，全组厚 52.84106.60m，平均厚 86.75m，按岩性特征分为四段。二 1 煤层段：为灰、深灰色中厚层状细粒砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤层组成，所含二 1 煤为主要可采煤层；大占砂岩段：为灰、 深灰色中厚层状富含白云片的中细粒砂岩、泥岩、砂质泥岩及粉砂岩，其间含二 2 煤；香炭砂岩段：为灰、深灰色厚层状中、细粒砂岩、泥岩、砂质泥岩、粉砂岩组成，偶含薄煤三层； 小紫泥岩段：为灰、深灰色泥岩、砂质泥岩、细中粒砂岩，上部泥岩含菱铁质鲕粒及紫斑。 下二叠统下石盒子组(P1x) ：自砂锅窑砂岩底至田家沟砂岩之底，全组厚度一般在 262.38347.75m，平均厚 285.06m，与下伏地层整合接触，分为三、四、五、 六共四个煤段，所含煤层均不可采。岩性由灰白、浅灰、灰绿、紫红、杂色泥岩、砂质泥岩、细、中、粗粒砂岩及不稳定的薄煤组成。 上二叠统上石盒子组(P2s) ：自田家沟砂岩底至平顶ft砂岩之底，本组厚一般104.40238.80m，平均厚度 181.69m。分为七、八煤段，由灰、 紫灰及灰绿色砂质泥岩、中细粒砂岩及薄煤层组成。 上二叠统石千峰组(P2sh)：自平顶ft砂岩底至金斗ft砂岩之底。区内厚度为22.55305.15m，平均厚度 116.76m,分为平顶ft段和土门段。平顶ft砂岩段（P2sh1）岩性为灰白、浅灰色中、粗粒石英砂岩，中夹 23 层紫红色砂质泥岩。具大型斜层理， 硅质胶结，节理发育，底部偶见砾石。为勘查区内重要标志层之一。本区平均厚大多在22.55105.46m，平均 46.08m，土门段(P2sh2)平均厚 210.0m。三叠系下统刘家沟组(T)：与下伏土门段地层整合接触。岩性为紫红色细粒砂岩， 局部为中砂岩，主要成份为石英，具大型板状交错层理，硅质胶结，俗称金斗ft砂岩，据钻孔揭露，厚度大于 66.41m。第四系(Q)：以角度不整合覆于各时代地层之上,由表土层及残坡积物组成,厚度在083.95m，平均 24.93m。图 1-2 地质综合柱状图1.2.2 地质构造本区为一走向北东、倾向南东的单斜构造形态，地层倾角 410。构造形式以正断层为主，均位于井田北部和西部。断层方向主要为北西、北东向，并且有浅部落差大， 向深部落差变小的特点。整体构造复杂程度为简单类型。主要断层特征如下：许村香坊沟断层（F2）,正断层，位于本井田北部，区内沿南上庄、石桥凹等地通过， 向东、向西延展出区，区内延展长度约 4km。断层走向近东西，倾向北，该断层倾角为6575，落差 0300m。在区外陈湾附近见七煤组与四煤组地层接触，杨树凹可见平顶ft砂岩与石前锋组上部地层接触，地表迹向明显。该断层被 F12 断层切割。马窑、祖师庙断层（F12）,正断层，由仓头过畛河沿祖师庙进入本井田，在张庄附近尖灭。断层走向北 65西，倾向南西，倾角 6070，落差 50100m，在常家庄可见七煤组地层被错开 70m 左右。向北西延展出区，向南东落差小尖灭，区内长度约 2km。F29 断层,正断层，位于本井田西部，经老代窝、孔沟，中岳村向深部延伸。断层走向近南北，倾向西，倾角 6570，落差 1050m。深部落差变小。在中岳村可见石前峰中部地层错移15m，向南落差变小以至尖灭，区内长度约4.5km。在正村井田内有2802、 2703、2602、25014 四个钻孔对该断层进行了严密控制。井田内断层特征见下表 1-1。表 1-1 主要断层特征表序号断 层名称性质断层产状区内走向长度(m)控制程度备注走向倾向倾角()落差(m)1F2正断层近东西北6575030040002F12正断层北65西南西60705010020003F29正断层近南北西657010504500严密控制1.2.3 矿井瓦斯、煤尘、及水文等条件井田内共有 15 个钻孔进行了瓦斯分析，瓦斯含量为 3.209.80m3/t，平均 6.97m3/t。详见表 1-2（二 1 煤层瓦斯分析结果表），根据钻孔瓦斯成分、含量分析以及浅部生产矿井瓦斯鉴定资料，本井田应属高瓦斯矿井。表 1-2二 1 煤层瓦斯分析结果表序号孔号瓦斯成分（）瓦斯含量（m3/t.燃）Mad（）Ad（）Vd（）CO2CH4N21340315.8366.1415.245.340.4616.8213.38235034.6287.767.058.960.9428.4515.01335045.2080.0114.793.200.414.5613.184350513.4368.3616.084.780.7917.2814.01535082.5489.348.145.671.039.914.00638049.3288.020.858.440.4418.8614.51739043.0293.283.703.781.059.9213.98839079.6180.639.768.930.9611.6910.829400212.3087.040.658.150.8317.1014.4810400511.087.231.774.390.4719.1720.8611410512.7270.7314.429.760.7035.0715.741242047.7486.934.285.360.5624.5613.441343051.497.201.409.800.9618.9513.051443064.6693.391.958.971.0215.5412.191541022.4795.520.149.061.2814.1611.83二 1 煤层直接顶板砂岩裂隙水和太原组灰岩水为矿床直接充水水源。由于含水层富水性弱，而且不均匀，水量有限，易于疏排。井田内地表水系不发育，加之地形坡度较大，不利于大气降水及地表水的下渗，地表水对矿井开采没有影响。黄河小浪底水库坝址距本井田约 10 公里，蓄水后水位标高+275m，将造成井田北部淹没面积 3.5km2。由于煤层埋藏较深，并且淹没区处于井田西部边界或无煤带上，井下开采不会造成水体下渗溃入矿井。参考浅部新安矿井实际涌水量，勘探报告采用比拟法预计矿井正常涌水量 384m3/h， 最大涌水量 529m3/h，采用矿井地质报告底板灰岩突水建议值，突水时涌水量 2629m3/h。根据二 1 煤层煤尘爆炸性试验结果，二 1 煤应属煤尘有爆炸危险性的煤层。根据二 1煤层取样试验结果，本井田二 1 煤层属不易自燃煤层。1.3 煤层及煤质1.3.1 煤层本区含煤地层属石炭、二叠系地层，总厚度 723.25m，8 个煤组含煤计 21 层，煤层总厚度约 3.98m，含煤系数 0.55。主要可采煤层为ft西组的二 1 煤，全区大部可采，其它煤层不可采或偶而可采。可采煤层含煤系数 0.30。二 1 煤层赋存于下二迭统ft西组（P1sh）下部， 位于大占砂岩和二 1 煤层底板砂泥岩之间，上距砂锅窑砂岩 37.8069.45m，平均 79.74m，下距 L7 灰岩 4.7039.65m，平均 14.88m。二 1 煤层层位稳定，井田内有 80 个钻孔穿见，其中 49 个孔可采，6 个孔不可采，25 个孔未见煤。煤层厚度 09.1m，平均 2.24m，属较稳定煤层。煤层结构较简单，局部夹矸 12 层。煤层特征见下表 1-3。表 1-3 可采煤层特征表序号煤层厚度(m)煤层层间距(m)煤层结构顶底板岩性煤层稳定性煤层容重最小最大最 小最大平均夹矸层数夹矸厚度(m)顶板底板平均二 109.1-120.3 左右坚硬较软较稳定1.44t/m32.241.3.2 煤层顶底板条件本区为一走向北东、倾向南东的单斜构造形态，地层倾角 410。构造形式以正断层为主，均位于井田北部和西部。断层方向主要为北西、北东向，并且有浅部落差大， 向深部落差变小的特点。整体构造复杂程度为简单类型。二 1 煤层直接顶板为泥岩、炭质泥岩，老顶为细、中粒砂岩（大占砂岩）。底板为具条带状泥岩、砂质泥岩，少数为粉砂岩或细砂岩。二 1 煤层直接顶板主要为细中粒砂岩，厚度 5.9021.68m，比较稳定，岩性坚硬。其次为炭质泥岩、泥岩、砂质泥岩及粉砂岩，厚度为 1.65.05m，性脆易碎。二 1 煤底板主要为泥岩和砂质泥岩，少数为粉砂岩或细砂岩，厚度 1.611.95m，一般 2.56.0m 之间，其抗压、抗拉强度次于顶板。1.3.3 煤质二 1 煤呈黑色，具玻璃光泽，多呈粉状产出，组织疏松。煤中含黄铁矿结核，二 1 煤视密度 1.44t/m3。二 1 煤层原煤灰份 9.9138.72，平均 20.74，属中灰煤，精煤灰分 8.39。原煤全硫含量 0.282.85，平均 1.59，属中硫份煤，精煤全硫含量 0.64。原煤磷含量 0.02，属低磷煤。原煤干燥基高位发热量 27.72MJ/kg。二 1 煤层为中灰、中硫、低磷、高发热量、高熔融性粉状贫煤,一般以动力用煤和民用煤为主。二 1 煤层煤质详见表 1-4。表 1-4 煤质特征表煤层名称牌号(%)水分(%)Mad灰分(%)Ad挥发分(%)Vdaf硫分(%)磷分(%)低位发热量 (MJ/ kg)胶 质层 厚度(mm)黏结指数二1贫煤0. 9520.7413 . 051. 590. 0219 . 08052 井田境界与储量2.1 井田境界孟津煤矿位于新安煤田正村勘探区东部，矿井井田边界由 9 个拐点圈定。井田走向长约 7km，倾向宽约 5.6km，面积约 40km2。井田浅部边界以浅有开采二 1 煤的新安煤矿，属义马煤业（集团）公司管辖，1989 年投产，斜井开拓，生产能力 1.5Mt/a，西部与洛阳义安矿业有限公司义安煤矿和义马煤业（集团）公司新义煤矿。矿井井田边界拐点坐标详见表 2-1。表 2-1 井田边界拐点坐标表序号地理坐标纬距经距东经北纬XY111221563431563710880.7536110490.14211221373434113714416.6836116059.17311222003434093711403.5436120126.9741122331343358370862836118015.47511225203434363706929.0536113966.27611226083434013709498.136110884.66711227263433043710058.3836111585.76811229263432073710426.0436111274.03911227253430553710330.5536111152.462.2 矿井资源储量本节内容依据地质报告的储量计算图进行计算。矿井资源量计算边界为上述划定的井田范围，储量计算的最低可采厚度为 0.8m，最高灰分 40。由此获得总资源量为 18621万吨，其中探明的 5802 万吨（331），控制的 2750 万吨（332），推断的 6341 万吨（333），预测的 3728 万吨（334?）。其中探明的资源量占矿井总资源量的 31.16，探明的和控制的资源量占总资源量的 45.93。矿井资源储量汇总详见表 2-2。表 2-2 矿井资源储量汇总表水平煤层储量（万 t） 探明总资源量(%)探明+控制总资源量(%)探明（331）控制（332）推断（33 ）预测（334？）探明+ 控制（331+3 2）总储量第一水平二 158028903405-66921009757.4666.28第二水平二 1-18602936728318608524-21.82全矿合计580227506341372885521862131.1645.93根据设计规范的规定，矿井总资源量扣除预测的（334？）资源量后为矿井地质资源量，本设计矿井地质资源量探明的 5802 万吨（331）控制的 2750 万吨（332） 推断的 6341 万吨（333）14893 万吨。2.3 矿井工业资源/储量依据煤炭工业矿井设计规范的规定，矿井工业资源储量为探明的、控制的资源储量及推断的内蕴经济资源乘以可信度系数（可信度取 0.8）后的资源/储量，矿井地质资源量中，推断的（333）资源量乘于 0.80 的可信系数后为工业资源储量，经计算本设计矿井工业资源储量为 13624 万吨。2.4 矿井设计利用资源/储量设计资源/储量为工业资源/储量扣减各种永久煤柱(如边界煤柱、断层煤柱、老空区煤柱、河流煤柱、村庄煤柱、工业广场煤柱等)损失后的资源量。 井田境界煤柱井田境界煤柱与浅部水库煤柱、断层煤柱和井田无煤带重合时，以相应的煤柱和无煤带边界为准，其它井田境界煤柱按防水水压的要求计算。经计算井田境界保护煤柱为132 万吨。 小浪底水库保护煤柱依据建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程的有关规定和义马矿区的经验数据，岩层移动角各参数选取如下：煤层倾角取值 4，表土层移动角为 45；下ft移动角700.7；上ft移动角70；走向移动角77.5围护带宽度确定为 20m。采用垂线法计算小浪底水库保护煤柱为 1322 万吨（推断的 333 类储量已按 0.8 的可信系数折减）。19依据原矿井地质报告，根据河南省工程咨询公司组织的专家组评审意见，考虑到黄河小浪底水库压煤较多，矿井生产的中后期应积极开展水库下采煤问题的研究，设计参见相关水下采煤资料，并结合矿井实际情况，经估算暂按水库保护煤柱的 30%参与矿井可采储量的计算，即留设的小浪底水库永久保护煤柱为 13220.7925.4 万吨。建议矿井投产后，应积极收集矿井岩石移动参数及采煤后冒落带和导水裂隙带的高度与采出煤厚的关系，对水库下采煤做进一步专项研究和设计，以确定其煤柱的采出率， 做到既能充分利用资源，又确保水库和矿井生产的安全。(3)矿井设计资源储量根据全井田获得的工业资源储量，扣除边界、水库等各类永久煤柱，计算全井田共有设计资源储量 12566 万吨。2.5 矿井设计可采储量工业场地保护煤柱的岩石移动角同小浪底水库煤柱，依据三下采煤规程的有关规定保护等级按级的要求，工业场地围护带宽度为 20m，本设计选取工业广场面积为 12 公顷，形状为长 400 米，宽 300 米的矩形，布置在井田中央。选用垂直断面法计算工业广场保护煤柱（附示意图见图 2-1），经计算矿井工业广场保护煤柱为 313 万吨。根据全井田获得的矿井设计资源储量，扣除工业场地煤柱后，乘于采区回采率，本设计二 1 煤层采区回采率取 0.80，计算全井田共有设计可采储量 9802 万吨，其中一水平6586 万吨，二水平 3216 万吨。矿井可采储量汇总表见表 2-3。表 2-3 矿井可采储量表开采水平煤层工业资源储量(Mt)永久煤柱(Mt）设计资源储量(Mt）工业场地保护煤柱(Mt）设计可采储量(Mt)防水井田境界地面建筑物其他煤柱小计第一水平二 194.169.250.7-9.9584.211.8865.86第二水平二 142.08-0.62-0.6241.461.2532.16全矿井合计136.249.251.32-10.57125.673.1398.02松散层300图 2-1 工业广场保护煤柱示意图3 矿井工作制度、设计Th产能力及服务年限3.1 矿井工作制度本设计矿井年工作日为 330 天，每天四班作业，采用“四六”工作制，三班采煤， 一班检修，每班工作 6 个小时。根据煤炭设计规范，矿井日净提升时间定为 16 个小时。3.2 矿井设计Th产能力及服务年限矿井生产能力主要根据矿井地质条件、煤层赋存情况、开采条件、设备供应及国家需煤等因素确定。第一水平服务年限应满足表 3-1 的要求。表 3-1第一开采水平设计服务年限矿井设计生产能力（Mt/a）第一开采水平设计服务年限/a缓斜煤层倾斜煤层急斜煤层6.0 及以上353.05.0301.22.42520150.450.9201515根据矿井可采储量，设计对 0.9Mt/a 和 1.2Mt/a 两个生产能力进行比较，在以下几方面进行了分析比较：(1) 矿井服务年限根据矿井可采储量，当生产能力为 0.9Mt/a 时，服务年限为 72.6 年，当生产能力为1.2Mt/a 时，矿井服务年限为 54.4 年。按煤炭工业矿井设计规范要求，0.450.9Mt/a， 其服务年限不宜小于 40 年，1.22.4Mt/a，其服务年限不宜小于 50a。从而可以看出生产能力为 1.2Mt/a 时，服务年限符合设计要求。(2) 煤层赋存条件及开采技术条件井田内二 1 煤层，层位比较稳定，结构较简单，顶板条件较好，易于管理，煤厚平均 2.24m，倾角 410，一般多在 4左右。井田内地质条件较简单，煤层不易自燃， 但煤层瓦斯含量高，煤层厚度变化较大，具有短距离内急剧变化的特点，底板距奥灰含水层较近，底板条件较差。因此也限制了矿井生产能力的提高。(3) 经济效益由于井田内煤层埋藏较深，井筒开拓工程量大，建井费用较高，所以应尽可能提高矿井生产能力，以减少吨煤投资，提高经济效益。生产能力 1.2Mt/a 和 0.9Mt/a 相比，其矿井开拓工程量增加较少，矿井总投资增加不多，显然 1.2Mt/a 的矿井生产能力可以降低吨煤投资，使矿井少投入多产出，实现矿井经济效益的最大化。综上所述，根据井田地质条件及煤层赋存条件，结合邻近矿井生产实际，本设计确定矿井设计生产能力 A 为 1.2Mt/a。根据矿井设计生产能力，综合矿井提供的地质资料， 考虑储量备用系数 k 取 1.5，依据服务年限计算公式 P=Z/(Ak),经过计算矿井服务年限 P 为 54.4 年，其中一水平服务年限为 36.6 年，符合煤炭工业矿井设计规范要求。4 井田开拓4.1 井田开拓方案4.1.1 开拓方案一本井田位于新安井田深部，开采的二 1 煤层埋藏深度在 500m950m，且有煤与瓦斯突出危险性，埋藏深度大不具备斜井开拓条件，故本井田采用立井开拓方式。初期布置三个立井，分别为主井、副井、中央风井，均位于井田中部，后期暗斜井延伸，两水平上下ft开拓。依据矿井地质报告资料，设计主、副井口位于土桥村西北、3708 孔西南 350m 左右处，地面标高+438m，井下水平标高-300m，井底车场位于二 1 煤顶板。主井采用水平上装载，井筒深 738m。首采区位于 34 勘探线39 勘探线之间的上ft采区。初期采用中央并列式通风，中央风井布置在工业场地内。主井（少量进风），副井进风，中央风井回风，根据需要，本设计后期在井田二水平设置回风井，服务第二水平。矿井形成安全可靠的通风系统。依地质资料可看出本井田煤层在走向和倾向上变化不大，井田内能开采的浅部煤层标高为-200m 左右，井田深部边界煤层赋存标高为-600m 左右，煤层倾角为 410， 多为 4左右。有利于带区式开采。根据确定的井口位置和煤层赋存条件，以有利于井下开拓及首采区布置、节省工程量，具有合理的阶段垂高和服务年限，设计采用两水平上、下ft开拓全井田，一水平标高定在-300m，二水平标高定在-500m。一水平通过暗斜井与二水平联系。根据本井田二 1 煤顶底板条件及水文地质条件，大巷布置考虑了煤层大巷、岩石大巷两种方案。煤层大巷施工速度快，投资省，但本井田煤层松软，巷道不易围护，并且二 1 煤层有煤与瓦斯突出危险，故设计大巷布置在岩石里。大巷布置在煤层顶板，可避开煤层底板灰岩水的威胁；虽然大巷布置在煤层底板， 便于采区巷道与运输大巷的联系。由于本井田二 1 煤层底板奥陶纪灰岩含水层水位标高+228.61+291.69m，-300m 水平静水压达 5.56.2MPa。二 1 煤层底板下距奥陶纪灰岩平均距离 66m，如果运输大巷布置在二 1 煤层底板岩石中，隔水岩柱偏小，施工中有突水可能。故设计将运输大巷布置在距二 1 煤层顶板 812m 的大占砂岩中。为适应煤与瓦斯突出矿井的需要，沿开采水平设轨道运输大巷、胶带运输大巷和专用回风大巷三条巷道。全井田共划分 13 个采区，其中一水平 8 个采区(4 个上ft采区，4 个下ft采区)，二水平 5 个采区（4 个上ft采区，1 个下ft后备采区）。采区开采顺序按照先近后远的原则，一般为前进式开采。方案一：立井两水平上下ft开拓，暗斜井延深。图 4-1 立井两水平上下ft开拓示意图4.1.2 开拓方案二设计主、副井口位于 3805 孔东南 400m 左右处。地面标高+430m，井下水平标高-350m，井底车场位于二 1 煤顶板。主井亦为上提式装载，井筒深度 780m。初期通风方式同方案一，后期在井田第二水平设置回风井，服务于第二水平。主井采用水平上装载， 井筒深 780m。首采区位于 38 勘探线以东，布置为在临近副井东部的带区。初期采用中央并列式通风，中央风井布置在工业场地内。初期主井（少量进风），副井进风，中央风井回风。煤层在走向和倾向上变化不大，井田内能开采的浅部煤层标高为-200m 左右，深部边界煤层赋存标高为-600m 左右，煤层倾角为 410，多为 4左右。有利于布置带区开采。根据确定的井口位置和煤层赋存条件，以有利于井下开拓及首采区布置、节省工程量，具有合理的阶段垂高和服务年限，设计采用两水平上ft带区开拓全井田，一水平标高定在-350m，二水平标高定在-500m。一水平通过暗斜井与二水平联系。根据本井田二 1 煤顶底板条件及水文地质条件，由于煤层松软