戚家坡煤矿0.9 mta新井设计

摘 要本设计包括三个部分：一般部分、专题部分和翻译部分。一般部分为戚家坡煤矿0.9Mt/a新井设计。戚家坡煤矿位于宝鸡市西北千阳县与陇县交界处的戚家坡村，该矿距宝鸡市60km，交通便利。井田南北倾斜宽3.2km，东西走向长3.7km，井田面积11.87km2。井田内有上、下两层煤，主采煤层为下层煤，煤层倾角812，平均倾角为10，煤层平均总厚为8.0m。井田地质条件较为简单。井田工业储量8978万t，矿井可采储量5364万t。矿井服务年限为45.8a，矿井正常涌水量为5.8m3/h，最大涌水量为7.5 m3/h。矿井绝对瓦斯涌出量为5.67 m3/min，为低瓦斯矿井。井田为立井单水平开拓。大巷3t底卸式矿车运煤，辅助运输采用1t矿车和平板式矿车。矿井通风方式为抽出式通风。矿井年工作日为330d，工作制度为“三八”制。一般部分共包括10章：1、矿区概述及井田地质特征；2、井田境界和储量；3、矿井工作制度及设计生产能力；4、井田开拓；5、准备方式-带区巷道布置；6、采煤方法；7、井下运输；8、矿井提升；9、矿井通风与安全技术；10、矿井基本技术经济指标。专题部分题目是动压巷道的底鼓控制技术研究，主要是研究了深井开采巷道承压较大情况下巷道发生底鼓的机理、类型及防治措施。翻译部分主要内容为研究深矿区地下水的运动特征，解决咸水入侵分区的分布规律与水平方向溶隙水分区相矛盾的问题。英文题目为：Movement characteristics of Karst water in a deep mining area ABSTRACTThis design includes of three parts: the general part, special subject part and translated part.The general part is a new design of Qijiapo mine. Qijiapo coal lies in the Northwest Qianyangxian, an adjoining town of Longxian in the city of Baoji, ShangXi province. The traffic of road and railway is very convenience to the coal. The run of the minefield is 3.2km,the width 3.7km，the well farmland total area is 11.87km2. There are two seams of coal，The Lower is the main coal seam, and its dip angle is 8degree. The thickness of the mine is about 8.0m in all. Geologic structure of coalfield is simple.The proved reserves of the minefield are 89.48 million tons,and the recoverable reserves are 56.34 million tons. The designed productive capacity is 0.9 million tons percent year, and the service life of the mine is 45.8 years. The normal flow of the mine is 5.8m3 percent hour and the max flow of the mine is 7.5 m3 percent hour. The mineral well gas gushes is lower, It is a low gas mineral well. The mine is a single level in an vertical well to expand. Te central laneway use Hoppers type harvesters of 3.0t to transit coal, Fixed harvesters and peaceful type harvesters of 1.0t are used for accessorial transportation in te roadway.The working system “three-eight” is used in the Mugua mine. It produced 330 d/a.This design includes ten chapters: 1.An outline of the mine field geology; 2.Boundary and the reserves of mine; 3.The service life and working system of mine; 4.development engineering of coalfield; 5.The layout of belt; 6. The method used in coal mining; 7. Transportation of the underground; 8.The lifting of the mine; 9. The ventilation and the safety operation of the mine; 10.The basic economic and technical norms.The topic of special subject parts is Dynamic pressure of roadway bottom control echnology research. The Deep mining is mainly studied roadway tunnels circumstances occur pressure greatly the mechanism, type and preventive measures.Translation part is about the. study the movement characteristics of groundwater in a deep mining area and solve the dispute of the distribution rule of hydrochemical zoning which is contradicted by lixiviation water zoning in a horizontal direction,Its english topic is Research of Fire Hazard Critical Guidelines of Mine Use Belt Conveyor and Automatic Fighting Fire System.目 录一般部分1 矿井概况与地质特征11.1矿区概述11.1.1地理位置与交通11.1.2地形地貌及水系11.1.3气象及地震情况21.1.4矿区经济概况，工业、农业、劳动力、建筑材料情况21.2井田地质特征21.2.1地层21.2.2井田地质构造31.2.3水文地质31.2.4矿井涌水量51.3煤层特征51.3.1煤层51.3.2煤质61.3.3 煤层开采技术条件72 井田境界和储量92.1 井田境界92.2 矿井工业储量92.3 矿井可采储量113 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限143.1 矿井工作制度143.2 矿井设计生产能力及服务年限143.2.1 确定依据143.2.2 矿井设计生产能力143.2.3 矿井服务年限153.2.4 井型校核154 井田开拓174.1井田开拓的基本问题174.1.1确定井筒形式、数目、位置及坐标174.1.2工业场地的位置194.1.3开采水平的确定及采（带）区的划分194.1.4开拓方案比较204.2矿井基本井筒巷道264.2.1井筒264.2.2井底车场294.2.3开拓巷道315 准备方式带区准备方式345.1煤层地质特征345.1.1带区位置345.1.2 带区煤层特征345.1.3 煤层顶底板岩石构造情况345.1.4 水文地质345.1.5 地质构造355.2 带区巷道布置及生产系统355.2.1 带区准备方式的确定355.2.2带区巷道布置355.2.3 带区生产系统365.2.4 带区内巷道掘进方法385.2.5 带区生产能力及采出率385.3带区车场选型设计406 采煤方法426.1采煤工艺方式426.1.1 带区煤层特征及地质条件426.1.2 确定采煤工艺方式426.1.3 回采工作面参数436.1.4回采工作面破煤、装煤方式446.1.5 采煤工作面支护方式466.1.6 放顶煤参数确定476.1.7 回采工作面劳动组织和正规循环作业486.2回采巷道布置516.2.1回采巷道布置方式516.2.2回采巷道参数527 井下运输567.1概述567.1.1井下运输原始数据567.1.2 矿井运输系统567.2 煤炭运输方式和设备的选择577.2.1 煤炭运输方式的选择577.2.2 带区煤炭运输设备选型及验算577.2.3 运输大巷设备选择607.3 辅助运输方式和设备选择607.3.1 辅助运输方式选择607.3.2 辅助运输设备能力验算608 矿井提升638.1矿井提升概述638.2主副井提升638.2.1主井提升638.2.2副井提升设备选型649 矿井通风与安全679.1 矿井概况、开拓方式及开采方法679.1.1 矿井地质概况679.1.2 开拓方式679.1.3 开采方法679.1.4 变电所、充电硐室、火药库679.1.5 工作制、人数689.2 矿井通风系统的确定689.2.1 矿井通风系统的基本要求689.2.2 矿井通风方式的选择689.2.3 矿井主要通风机工作方式的选择699.2.4 带区通风系统的要求709.2.5 工作面通风方式的选择709.3 矿井风量计算719.3.1 工作面所需风量的计算719.3.2 备用面需风量的计算739.3.3 掘进工作面需风量739.3.4 硐室需风量749.3.5 其它巷道所需风量749.3.6 矿井总风量计算749.3.7 风量分配759.4 矿井通风阻力计算759.4.1 容易和困难时期矿井最大阻力路线确定769.4.2 矿井通风阻力计算819.4.3 矿井通风总阻力计算829.4.4矿井总风阻和等积孔计算839.5选择矿井通风设备839.5.1选择主要通风机839.5.2电动机选型859.6安全灾害的预防措施869.6.1预防瓦斯和煤尘爆炸的措施869.6.2预防井下火灾的措施869.6.3防水措施8610 设计矿井基本技术经济指标88专题部分动压巷道底鼓控制技术研究90翻译部分英文原文112中文译文119致 谢1241 矿井概况与地质特征1.1矿区概述1.1.1地理位置与交通戚家坡煤矿位于宝鸡市西北千阳县与陇县交界处的戚家坡村，该矿距宝鸡市60km，宝成铁路和陇海铁路自宝鸡市通过，宝鸡中卫的铁路和宝鸡平凉的公路分别从井田西部境外和界内通过，附近几个大集镇均有公路相通，交通便利。行政隶属于宝鸡市陇县东风镇，地理坐标：东经10653391070345，北纬34453450。图1-1 交通位置图1.1.2地形地貌及水系本区属陇东黄土高原的边缘部分，海拔在1000m以上，工业场地及井田范围均位于千河东岸，千河河谷高程为800m左右，千河以东属中低山区，千河以西为黄土高原及黄土丘陵区，千河两岸见狭窄的冲击地段。千河西岸有宝中铁路，东岸有宝平公路。井田内河流有千河、老虎沟和老龙沟，老虎沟和老龙沟属季节性河流，由南向北汇入千河；千河为本区内最大的常年性河流，属渭河的支流，位于井田西部边界处，其支流有犁林河、草碧河、大小杜阳沟，除犁林河外，其余均为季节性河流。千河1972年6月8日在距本矿1km的水闸处最高洪水位794.42m，1996年7月26日在本矿水源井处最高洪水位802.014m。1.1.3气象及地震情况 本地区属亚湿润半干旱气候。据千阳县气象站19701980年的资料，年平均温度10.711.4，最高温度39.2，最低-19.2；最大冻结深度410mm，年降雨量436.2760.7mm，年蒸发量1322mm；最大积雪厚度20200mm；初霜期为每年九月底，终霜期为次年四月下旬。风向春夏以东南风为主，秋冬以西北风为主，最大风速19m/s。据记载，千阳县和陇县属地震活动区，历史上发生过多次震级不同的地震，最强一次为6级，地震基本烈度为8度。1.1.4矿区经济概况，工业、农业、劳动力、建筑材料情况 本区工业以制砖、粮油加工、农机维修和运输业为主，农业以大田作物为主，还有部分经济作物及少量的鱼牧业等养殖业。宝鸡市为重工业城市，行业门类齐全，建筑材料能够满足矿井建设的需要。1.2井田地质特征1.2.1地层井田内地层由老至新依次为奥陶系、上三迭统延安群、侏罗系、下白垩统志丹群、新第三系和第四系。（1）奥陶系（O）岩性由灰白色灰岩、褐黄色含泥质灰岩、灰质砾岩、鲕状灰岩等组成。（2）上三迭统延长群（T3y）根据岩性分上、下两部分，下部以灰绿色块状细中粒长石石英岩为主，夹绿、灰、深灰色泥岩，厚度184.51-246.06m；上部以灰绿、深灰色泥岩为主，夹灰绿色块状细中粒长石石英砂岩，厚度196.10-220.09m。（3）侏罗系（J）本组地层按岩性和含煤性分为五组：下侏罗统富县组(J2f)：本组上部为浅灰褐灰色泥质粉砂岩，含褐色泥质斑点及鲕状菱铁矿结核，夹浅灰色细砂岩薄层；中部为褐色、浅棕红色泥岩、铝土质泥岩与浅灰绿色粉细砂岩互层，下部为含泥砾的浅棕红色泥质粉砂岩、砂质泥岩，局部为砾岩。一般厚度为15.0-25.0m。中下侏罗统延长组（J1-2y）：本组为井田含煤地层，根据岩性分为上、中、下三段。下段：岩性为深灰色砂质泥岩、泥质粉砂岩、灰白色中薄层细砂岩、深灰色泥岩夹含炭粗砂岩、煤层或炭质泥岩，含碳屑及灰褐色砂质泥岩，泥质粉砂岩，该段厚度1.13-36.95m，一般厚度5.0-15.0m。中段：岩性为灰色和深灰色砂质泥岩、泥质粉砂岩与中粗砂岩细砂岩互层，上部夹不稳定煤线或炭质泥岩；底部为浅灰白色含细砾石粗砂岩，夹砂质泥岩薄层，为K3标志层；该段厚度0.76-13.06m，一般厚度3.0-5.0m。上段：岩性为灰绿、灰及深灰色砂质泥岩、泥质粉砂岩与灰色中粗砂岩及粗砂岩互层，局部夹炭质泥岩，底部为浅灰白色含砾粗粒岩屑石英砂岩或砂质砾岩，为K4标志层；该段厚度0.97-13.00m，一般厚度3.0-4.0m。中侏罗统直罗组（J2z）：本组分上、下两段，厚度204.33-465.19m。下段：岩性为灰绿色砂质泥岩、泥质细粗砂岩、浅灰绿色厚层块状粗砂岩，夹细砾岩、煤线或炭质泥岩，厚度136.18-212.29m。上段：岩性为灰绿色砂质泥岩、泥岩、泥质粉砂岩与细粗砂岩和泥岩砂岩互层，夹泥灰岩，厚度68.15-252.90m。中侏罗统安定组(J2a)：岩性为浅棕红色砂质泥岩，夹砂岩及薄层状泥灰岩，厚度22.30-376.50m。上侏罗统芬芳河组(J3f)：岩性为灰紫色巨砾岩夹砂砾岩薄层，厚度大于167.0m。(4)下白垩统志丹群(K3z)本组地层总厚16.23262.67m，按岩性分为五组.宜君组(K1z1)：岩性以砾石为主，砾石成分以灰岩为主，花岗岩和石英岩次之，钙质胶结，较坚硬，厚度3.9636.20m，一般厚度15.020.0m。洛河组(K1z2)：岩性为厚层状沙砾岩、粗砂岩夹砂岩、泥岩，具斜层理及交错层理，厚度27.2066.78m。花池环河组(K1z3+4)：本组分上、下两段，厚度132.06159.69m。下段：岩性为泥岩、砂质泥岩，夹砂岩、砂砾岩，厚度63.90m。上段：岩性为含砾砂岩、砂砾岩及砂质泥岩，胶结疏松。厚度95.79m。罗汉洞组(K1z5)：本组分上、下两段，厚度367.00385.72m。下段：岩性为块状砂岩、含砾砂岩、泥岩、砂质泥岩互层，具河成型斜层理，厚度208.12m。上段：岩性为块状含砾砂质泥岩，夹钙质结核层与砂砾岩、砾岩，厚度177.60m。 泾川组(K1z6)：本组分上、下两段，厚度300.00m以上。下段：岩性为砂砾岩、砾岩，夹含砾石砂质泥岩、薄层泥岩。厚度146.39m。上段：岩性为钙质结核砂质泥岩、砂砾岩、砾状砂岩，上部为泥岩与钙质结核层互层，夹薄层状粉细砂岩，厚度177.23m。（5）第三系(N)本组按岩性分上、下两段。下段：岩性为巨厚层状砾岩、沙砾与块状砂质泥岩互层，钙质泥质胶结，疏松。厚度150.0m。 上段：岩性为砂质粘土与砂岩、砾状砂岩、砾岩互层，具斜层理，泥质胶结，疏松。（6）第四系(Q)中上更新统：由黄土及砾石层组成，上部黄土厚度30m左右；底部砾石层胶结疏松。厚度520m。全新统：河床冲击，洪积及坡积层，含泥、砂及砾石。厚度2.5027.70m。1.2.2井田地质构造根据井田地质报告，本井田由一个背斜、一个向斜组成。地质勘探只发现井田境界外有区域性断层，井田之内未发现其它地质构造。1）刘家山倾伏背斜：轴向为北4550西，北陡南缓，北翼倾角2545，局部可达70左右；南翼倾角2030，局部可达45。在轴部有较大的波状起伏及高点，在南翼有挠曲。2）东风草碧倾伏向斜：西端延展不清，向东南被卜家湾正断层切割，轴向西北，轴部倾角1020，南翼倾角可达60，轴部自西向东由宽缓渐趋紧密。1.2.3水文地质井田内主要分布山间潜水、白垩系承压水、盆地边缘地带无压水、侏罗系承压水等地下水，自上而下分述如下：(1)河谷砂、卵砾石中的孔隙性潜水分布区以千河河谷为主，梨林河、草碧河次之，岩性以砂质粘土、含泥沙的卵砾石为主，夹细、中、粗砂层。砂质粘土厚度1520m，为地下水相对隔水层；卵砾石厚度515m，为主要含水层。出露山泉较多，属富水性强的含水层，补给来源以大气降水渗透为主。(2)梁茆区黄土底部沙砾石局部潜水 黄土广覆于河谷两侧基岩之上，上部为粉土颗粒砂质亚粘土，疏松多孔，垂直节理发育，易湿陷，厚35m，属透水而不含水岩层；下部为砂质粘土、古土壤及钙质结核层，厚1015m，为相对隔水层；底部在边坡沟谷地带，有时可见沙砾石层，厚020m，一般厚12m，属含水层。常有山泉出露，属富水性弱的含水层，补给来源以大气降水渗透为主。(3)新第三系沙砾石中的承压水岩性以砂质粘土为主，含薄层粗砂、细砾及钙质结核，底部为沙砾石层，厚度3.5394.41m，属主要含水层，补给来源为大气降水渗透和河谷含水层。(4)下白垩统承压裂隙水边缘无压带华池环河组裂隙水：上部为砂质泥岩、含砾砂岩、砂砾岩互层；下部为含砾石及钙质结核的砂质泥岩，夹少量砂岩、砂砾岩，厚度7.5167.87m。井田内分布位置较高，被沟壑纵横切割，不含水。 洛河、宜君组裂隙水：上部由厚层状粗砂岩、砂砾岩、砾岩互层组成，砂泥质胶结，较疏松，厚50m左右；下部为砾岩，泥沙质充填，钙质胶结，较坚硬，厚20m左右。分布广、岩性粗、水泉多，属富水性强的含水层。(5)侏罗系裂隙承压水安定组：以厚层状砂质泥岩、泥岩、泥质粉砂岩为主，夹砾岩及泥灰岩薄层，厚度22.3376.5m，为相对隔水层。 直罗组：以含钙质结核的泥岩、砂质泥岩、泥质粉砂岩为主，中部夹粗砂岩、细砾岩及泥灰岩薄层，下部夹炭质泥岩薄层，厚度150.0200.0m，属富水性极弱的含水层。延安组：上段以砂质泥岩、泥岩、粉砂岩为主，含中粗砂岩、砂质泥岩、泥岩，厚度35.05122.50m，属富水性极弱的含水层；中段以砂质泥岩、泥岩、泥质粉砂岩为主，夹厚层状砂岩、含砾砂岩、炭质泥岩薄层，以具隔水性的细粒砂岩为主，厚度50.88156.88m；下段以泥岩、泥质粉砂岩为主，夹薄层炭质泥岩、粗砂岩，含煤层，厚度1.1336.95m，一般20.0m，属泥炭沼泽相得隔水层。 富县组：以砂质泥岩、泥岩、粉砂岩为主，夹泥岩、细砂岩、泥砾，厚度5.1262.84m，属隔水层。(6)三迭系非含水岩层以泥岩、中细粒砂岩互层为主，厚度466.15m，井田内不含水。综上所述，地表水分布在井田以外，又被巨厚的隔水层所阻，对开采影响较小。侏罗系地层属贫水岩层，其透水性与富水性较差，煤层以下无含水层，故本井水文地质条件简单。1.2.4矿井涌水量地质报告按廊道和大井法分别计算生产涌水量并取大值，矿井正常涌水量为5.8m3/h，最大涌水量为7.5 m3/h。1.3煤层特征1.3.1煤层煤层赋存于中下侏罗统延长组中段及下段，含上、下两个煤层。其中上煤层在井田东部局部可见，结构较复杂，因无钻孔控制，属不可采煤层。下煤层位于下段中部，全区大部分可采，厚度0.811.82m，一般37m，倾角615，一般812。下煤层在厚煤区结构简单，在中厚及薄煤区结构复杂，夹矸14层，厚度0.05 0.74m，岩性为泥岩、炭质泥岩，煤层容重1.3t/m3.表1-1 井田可采煤层特征表煤 层编 号煤 层厚 度（m）煤 层结 构夹 矸层 数夹 矸厚 度（m）夹 矸岩 性顶 板底 板稳定性下煤层8.0-11.00简单-复杂0-40.05-0.74泥岩、炭质泥岩砂质泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩、中细砂岩互层，岩石较松软，易破碎塌陷泥质粉砂岩、砂质泥岩，致密块状，未发生底鼓现象较稳定1.3.2煤质（1）煤的物理性质与煤岩特征本井煤质属中灰，特低硫、低磷的长焰煤。煤呈黑色、条痕褐黑色，沥青光泽；上部及中部以块状为主，下部为碎块状，坚硬易碎，贝壳状参差状断口，裂隙较发育，偶见黄铁矿结核或薄膜。以亮煤为主，暗煤次之，夹丝炭条带。煤岩类型以半光亮型半暗淡型煤为主。（2）煤质分析及工艺性能煤质分析煤的灰分（Ad）11.28%31.01%，平均17.60%；挥发份（Vdaf）一般为37%；平均发热量（Qb,d）为27.77MJ/Kg；硫分（St,d）一般为0.07%0.56%，平均0.20%；磷分（Pd）一般为0.020%。精煤硫分一般为0.08%0.92%，平均0.24%，以有机硫形态存在。粘结指数(G) : 零。焦渣特征12。根据48个全层样的分析结果平均值如下: 平均值 项目Vt(挥发份% )Ag(灰份% )SgQ(全硫% )QgDT(卡/克)原煤精煤原煤精煤原煤精煤原煤37.1617.608.380.200.24644249个样的元素分析结果平均值如下 : Ct(碳%) Ht(氢%) Nt(氮%) Ot(氧%) 79.575.040.8814.20 工艺性能a. 低温干馏实验: 92个每样的试验成果如下表:下表说明下煤层的焦油产率一般仅达67%，属含油煤。 含量 (%) 分析项目低温干馏(510C)Wt(水份)Tt(焦油)Kt(半焦)Tt(气体)极小极大6.5192.6312.146.04873.4312.10一般101567706b，可选性：作精煤分析时用1.41.5比重液洗选原煤时的精美回收率，一般为5070%，少数样可达90%，可选性属良等。（3）煤的利用方向本井煤发热量平均为6442卡/克，根据“中国煤（以炼焦用煤为主）分类方案”及有关技术政策规定属“中灰、特低硫、低磷长焰煤”，可作为动力用煤（如火力发电）及民用煤。1.3.3 煤层开采技术条件（1）煤层顶底板情况下层煤顶板岩性主要为灰深灰色砂质泥岩、泥质粉砂岩与灰色粉砂岩、中细砂岩互层。一般厚45m，最大厚度22.5m。岩石较松软，易于破碎塌陷，在基建及生产中要加强顶板安全管理措施。底板岩性为烟灰灰褐色泥质粉砂岩、砂质泥岩，致密块状，全区稳定，未发生底鼓现象。（2）基底岩性 富县组及延长群为煤田的基底。富县组主要岩性为浅灰绿色粉细砂岩及杂色灰褐色泥质粉砂岩、铝土质泥岩及砂质泥岩，以后者为主，一般厚度1525m，最大厚度62.83m，延长群顶部岩性为浅灰灰绿色厚层块状粉细砂岩与深灰色泥岩互层。砂岩致密坚硬，分布稳定。（3）瓦斯瓦斯、煤尘、自燃及地温根据地质报告和临近煤矿生产实际情况，本井属低瓦斯矿井。煤尘有爆炸危险性。煤层发火期为51d，应属于有自燃发火倾向的煤层；井田恒温带深度20m、温度12.7，地温梯度为2.154.0/100m，本井属地温正常区。图1-2 煤层综合柱状图2 井田境界和储量2.1 井田境界根据陕西省国土资源厅批复的采矿许可证，本井田平面范围由7个拐点坐标控制，南北倾斜宽3.2km，东西走向长3.7km，井田面积11.87km2；采矿许可证批复的开采深度范围在+640m+200m高程之间。井田边界平面拐点坐标见表表2-1 井田境界拐点坐标表点号纬度（X）经度（Y）点号纬度（X）经度（Y）13854482364095565385250036411868238523363640730063853000364110583385193936407678738538073641050043850397364596912.2 矿井工业储量2.2.1 储量计算基础（1）根据本矿的井田地质勘探报告提供的煤层储量计算图计算；（2）根据煤炭资源地质勘探规范和煤炭工业技术政策规定：煤层最低可采厚度为0.70m，原煤灰分40%；（3）依据国务院过函（1998）5号文关于酸雨控制区及二氧化硫污染控制区有关问题的批复内容要求：禁止新建煤层含硫份大于3%的矿井。硫份大于3%的煤层储量列入平衡表外的储量；（4）储量计算厚度：夹石厚度不大于0.05m时，与煤分层合并计算，复杂结构煤层的夹石总厚度不超过每分层厚度的50%时，以各煤分层总厚度作为储量计算厚度；（5）井田内主要煤层稳定，厚度变化不大，煤层产状平缓，勘探工程分布比较均匀，采用地质块段的算术平均法。2.2.2 矿井工业储量计算由地质勘探知，本矿井含煤两层，分别为上层煤与下层煤。上层煤仅分布在井田东部，系局部可采煤层，故不进行储量计算。下层煤厚度变化不大，710.82m，一般7.58.2m，大部分可采，全区分布，为本区主要可采煤层。因此，仅对下层煤进行储量计算。由于煤层产状、厚度、煤质比较稳定，本次储量计算采用地质块段法，即以块段面积乘以块段平均煤厚和煤层视密度，即得该块段的储量。根据地质勘探情况，将矿体划分为A、B、C、D四个块段，如图2-1所示，在各块段范围内，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。图2-1 戚家坡煤矿储量计算块段划分图A块段水平面积为2.05km2，倾角为10.3，下层煤平均厚度8m；B块段水平面积为3.92 km2，倾角为8.2， 下层煤平均厚度8.5m；C块段水平面积为1.31 km2，倾角为12.2，下层煤平均厚度8.2m；D块段水平面积为0.95 km2，倾角为9.4，下层煤平均厚度7.7m；矿井工业储量利用下式计算： （2-1）式中:m 各块段煤层平均厚度，m；r 煤层容重，1.30t/m3；S 各块段水平面积，km2； 各块段煤层的倾角；把各块段的数值带入式2-1得：ZA=81.302.05/cos10.3=21.76MtZB=8.51.303.92/cos8.2=43.75MtZC=8.21.301.31/cos12.2=14.34MtZD=7.71.300.95/cos7.4=9.63Mt则矿井工业储量：Z= ZA +ZB +ZC+ ZD = 21.76+43.75+14.34+9.63=89.48 Mt2.3 矿井可采储量2.3.1井田边界保护煤柱根据秦源煤矿的实际情况，井田边界保护煤柱取30宽，则井田边界保护煤柱的损失按下式计算。 （2-2）式中：P井田边界保护煤柱损失，万t。H井田边界煤柱宽度，30m；L井田边界长度，11715m；m煤层厚度，8.2m；r煤层容重，1.30 t/m3；代入数据得：P=30117158.21.3010-4=374.62万t2.3.2工业广场保护煤柱工业广场的占地面积，根据煤矿设计规范中若干条文件修改决定的说明中第十五条，工业场地占地面积指标见表2-2。表2-2 工业广场占地面积指标表井型（Mt/a）占地面积指标（ha/0.1Mt）2.4及以上1.01.21.81.20.450.91.50.090.31.8矿井井型设计为0.9Mt/a，因此由表2-2可以确定本设计矿井的工业广场为15公顷。本矿井的工业广场设在井田中部，形状为正方形。主、副斜井，地表建筑物均布置在工业广场内。建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程第14条和第17条规定工业广场属于级保护，需要留设15m宽的围护带。本井第四系地层岩层移动角取43，基岩上山移动角取70，下山移动角取73。本矿井的地质条件及冲积层和基岩移动角见表2-3。表2-3 地质条件、冲积层及岩层移动角广场中心高程/m煤层倾角/煤层厚度/m风积沙层厚度/m/842100.422043707370用垂直剖面法计算工业广场压煤示意图如图2-2所示根据以上条件和方法，可以计算出，保护煤柱面积为3780000m2，工业广场的保护煤柱损失量为1422万t。2.3.3断层和井筒保护煤柱井田内有一个落差为060m的断层，但位于井田东部靠近边界线，可作为井田边界，因此不需要留设断层保护煤柱；由于井田内没有断层，因此不需要留设断层保护煤柱；主副井筒在工业广场内，不需要另外留设保护煤柱；风井设在井田的西部边界，不需要另外留设保护煤柱；井底车场设在边界，也不需要另外留设保护煤柱。矿井的永久保护煤柱损失量汇总表见表2-4。图2-2 工业广场压煤计算示意图表2-4 永久保护煤柱损失量保护煤柱形式损失量（万t）井田边界保护煤柱374.65工业广场保护煤柱1422断层和井筒保护煤柱0合计1796.652.3.4 矿井可采储量矿井可采储量是矿井设计的可以采出的储量，可按下式计算： （2-3）式中：Zk 矿井可采储量，； Zg 矿井的工业储量，89.48Mt；P 保护工业场地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物、大断层等留设的永久保护煤柱损失量，万t；C 采区采出率。根据煤炭工业矿井设计规范2.1.4条规定：矿井的采出率，厚煤层不小于0.75；中厚煤层不小于0.8；薄煤层不小于0.85。本设计矿井煤层厚度为59m，属于厚煤层，因此采区采出率选择0.75。则代入数据得矿井设计可采储量：3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限3.1 矿井工作制度根据煤炭工业矿井设计规范2.2.3条规定，矿井设计宜按年工作日330天计算，每天净提升时间宜为16小时。矿井工作制度采用“三八制”作业，两班生产，一班检修。3.2 矿井设计生产能力及服务年限3.2.1 确定依据煤炭工业矿井设计规范第2.2.1条规定：矿井设计生产能力应根据资源条件、开采条件、技术装备、经济效益及国家对煤炭的需求等因素，经多方案比较或系统优化后确定。矿区规模可依据以下条件确定：（1）资源情况：煤田地质条件简单，储量丰富，应加大矿区规模，建设大型矿井。煤田地质条件复杂，储量有限，则不能将矿区规模定得太大；（2）开发条件：包括矿区所处地理位置（是否靠近老矿区及大城市），交通（铁路、公路、水运），用户，供电，供水，建筑材料及劳动力来源等。条件好者，应加大开发强度和矿区规模，否则应缩小规模；（3）国家需求：对国家煤炭需求量（包括煤中煤质、产量等）的预测是确定矿区规模的一个重要依据；（4）投资效果：投资少、工期短、生产成本低、效率高、投资回收期短的应加大矿区规模，反之则缩小规模。3.2.2 矿井设计生产能力结合本矿区的煤炭储量，确定本矿井设计生产能力为0.9Mt/a，其理由如下：（1）市场需求本矿距宝鸡市60km，交通便利，国家的“西部大开发”政策为本区提供了难得的发展机遇，宝鸡市目前煤炭需求缺口大，在外进煤炭运输成本高的情况下，优越的地理位置可有良好的市场前景。（2）资源条件本井田地质构造简单，未发现断层构造，开采的下煤层为厚煤层，倾角较小，水文地质条件简单，属低瓦斯矿井。如果分别按60万t/a、90万t/a、120万t/a计算，服务年限分别为82.5a、55a、36a，在投资相近的情况下，矿井生产能力越大、成本越低，经济效益越好。虽然60万t/a生产能力时矿井服务年限长，但是开发强度低、成本高，矿井经济效益较差。120万t/a生产能力时矿井服务年限短，会造成固定资产投资得不到充分利用、造成浪费。因此，90万t/a的生产能力比较适宜。（3）开采技术条件井田内煤层赋存比较稳定，厚度较大。井田南部采取煤层走向长8002600m，可布置56个工作面；北部采取煤层走向长17002500m，可双翼开采布置45个工作面。综上所述，本井设计90万t/a的生产能力是可行的。3.2.3 矿井服务年限矿井可采储量、设计生产能力和矿井服务年限三者之间的关系为： T= ZK/(AK) （3-1）式中：T 矿井服务年限，a；ZK 矿井可采储量，5364万t；A 设计生产能力，90万t/a；K 矿井储量备用系数。矿井投产后，产量迅速提高，矿井各生产环节需要有一定的储备能力。例如局部地质条件变化，使储量减少；或者矿井由于技术原因，使采出率降低，从而减少了储量。因此，需要考虑储量备用系数。煤炭工业矿井设计规范第2.2.6条规定：计算矿井及第一开采水平设计服务年限时，储量备用系数宜采用1.31.5。结合本设计矿井的具体情况，矿井储量备用系数选定为1.3。把数据代入公式3-1得矿井服务年限：本矿井设计只有一个水平，因此，第一水平服务年限也是45.84a。3.2.4 井型校核按矿井的实际煤层开采能力，运输能力，储量条件及安全条件因素对井型进行校核：（1）煤层开采能力的校核井田内开采煤层为下煤层，煤厚811m，为厚煤层，赋存稳定，厚度基本无变化。煤层倾角平均10，地质条件简单，根据现代化矿井“一矿一井一面”的发展模式，可以布置一个综采放顶煤工作面来满足井型要求。（2）运输能力的校核本矿井设计为大型矿井，开拓方式为双斜井单水平开拓，主斜井采用胶带运输机运煤，副斜井采用轨道辅助运输，运煤能力和大型设备的下放可以达到设计井型的要求。工作面生产的原煤经分带斜巷里的胶带输送机运到大巷，由大巷内的胶带输送机运至井底煤仓，再经主斜井胶带输送机提升至地面，运输连续，能力大，自动化程度高。副井运输采用绞车双钩串车提升、下放物料，能满足大型设备的运输。井下辅助运输采用无轨胶轮车，运输能力大，调度方便灵活。（3）通风安全条件的校核矿井瓦斯涌出量小，属于低瓦斯矿井，矿井煤尘有爆炸危险性，需要采取防范措施。矿井前期采用中央并列式通风，后期采用中央分列式通风，东西两翼各布置一个回风井，可以满足通风要求。（4）储量条件的校核根据煤炭工业矿井设计规范第2.2.5条规定：矿井的设计生产能力与服务年限相适应，才能获得好的技术经济效益。井型和服务年限的对应要求见表3-1。表3-1 我国各类井型的矿井和第一水平设计服务年限矿井设计生产能力万t/a矿井设计服务年限/a第一开采水平服务年限煤层倾角45600及以上7040300500603512024050302520459040252015930各省自定由上表可知：煤层倾角低于，矿井设计生产能力为4590万t/a时，矿井设计服务年限不宜小于40a，第一开采水平设计服务年限不宜小于25a。本设计中，煤层倾角低于，设计生产能力为0.9Mt/a，矿井服务年限为45.8，一水平服务年限为45.8，符合规范的规定。4 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。井田开拓具体有下列几个问题需要确定：（1）确定井筒的形式、数目、和配合，合理选择井筒及工业广场的位置。（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、深部开拓和技术改造。（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：（1）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。（2）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。（3）合理开发国家资源，减少煤炭损失。（4）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。（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、发展采煤机械化、综掘机械化、自动化创造条件。（6）根据用户需要，应照顾到不同煤质、煤种的煤层分别开采，以及其它有益矿物的综合开采。4.1.1确定井筒形式、数目、位置及坐标（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。 平硐开拓受地形迹埋藏条件限制，只有在地形条件合适，煤层赋存较高的山岭、丘陵或沟谷地区，且便于布置工业场地和引进铁路，上山部分储量大致能满足同类井型水平服务年限要求。 斜井开拓与立井开拓相比：井筒施工工艺、施工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；地面工业建筑、井筒装备、井底车场及硐室都比立井简单，井筒延伸施工方便，对生产干扰少，不易受底板含水层的威胁；主提升胶带化有相当大的提升能力，可满足特大型矿井主提升的需要；斜井井筒可作为安全出口，井下一旦发生透水事故等，人员可迅速从井筒撤离。缺点是：斜井井筒长，提升深度有限，辅助提升能力小；通风路线长、阻力大、管线长度大；斜井井筒通过富含水层、流沙层施工技术复杂。 立井开拓不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然条件的限制，在采深相同的的条件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利，井筒断面大，可满足高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井需风量的要求，且阻力小，对深井开拓极为有利；当表土层为富含水层或流沙层时，立井井筒比斜井容易施工；对地质构造和煤层产状均特别复杂的井田，能兼顾深部和浅部不同产状的煤层。主要缺点是立井井筒施工技