安全工程毕业设计（论文）-成庄矿东一采区通风设计与安全技术措施

河南理工大学本科毕业设计成庄矿东一采区通风设计与安全技术措施【摘 要】：本设计的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，基本构造形态为一单斜，近东西走向，向南倾斜，倾角421，一般小于10，井田东西走向长10km，南北倾斜宽5.5km，面积55km2。在此单斜基础上发育次一级的宽缓褶曲和一些短轴褶曲。较大的褶曲为位于井田西北部的大南沟背斜和蔡庄向斜以及井田东部的草沟背斜。井田内断层稀少，没有岩浆岩侵入的影响。综观井田构造应属于简单类略偏中等。沼气和二氧化碳含量相对不高，涌水量也不大。根据实际的地质资料情况进行井田开拓和采区通风的初步设计，该矿井决定采用双斜井单水平开拓方式，设计采用人工假顶分层开采，大采高综采，薄煤层单一走向长壁采煤法。并对矿井运输、矿井提升、矿井排水和矿井通风等各个生产系统的设备选型计算，以及对矿井安全技术措施和环境保护提出要求，完成整个矿井的初步设计。矿井全部实现机械化，采用先进技术和借鉴已实现高产高效现代化矿井的经验，实现一矿一面高产高效矿井从而达到良好的经济效益和社会效益。【关键词】：立井、倾斜长壁、一次采全高、综合机械化、高产高效ventilation design and safety technical measures in the first east minery of Chengzhuang village【Abstract】：This design of the north to the southern boundary of a solar field, mining field south latitude 3941500 as the boundary, the east small kiln in the outcrop of coal seam and the world, west longitude 51500 as the boundary, the basic form is a monoclinal structure, nearly east-west direction, inclined to the south, 4 21 inclination, generally less than 10 , means something to 10 km long, the tilt 5.5 km wide, covers an area of 55 km2. In the monoclinic time based on the development level of the wide fold fold and some short axis. Larger fold for big south ditch anticline is located in the northwest mining field and Cai Zhuang syncline and the east mining field of CaoGou anticline. Within the field fault scarce, without the influence of magmatic rock intrusion. Through simple structure mining field should belong to middle class. Methane and carbon dioxide content is relatively high, the water inflow are slim. According to the actual geological data of field development and preliminary design of mine ventilation, the level of mine decided to adopt double inclined single development way, the design adopts artificial false top slicing, big mining height are broken fully mechanized, single to thin coal seam longwall coal mining method. And the mine transportation, mine, mine drainage, and each production system such as mine ventilation equipment selection calculation, as well as to the mine safety technical measures and environmental protection request, complete the preliminary design of the mine. Mine all realize the mechanization, advanced technology and based on the experience of the already realized modernization of high yield and efficient mine, achieve a high yield and efficient mine mine side so as to achieve good economic benefit and social benefit.【Keywords】: vertical, inclined longwall, a mining overall height, comprehensivemechanization, high yield and high efficiency目 录前 言41 矿区概述及井田地质特征11.1 矿区概述11.2 井田地质特征21.3 煤层特征92井田境界及可采储量122.1井田境界122.2井田开拓163采煤方法及采区巷道布置273.1煤层的地质特征273.2采煤巷道布置及生产系统283.3采煤方法：294矿井通风374.1矿井通风系统选择374.2采区通风414.3掘进通风474.4矿井所需风量514.5矿井通风阻力544.6矿井主要通风机选型574.7矿井反风措施及装置614.8防止特殊灾害的安全措施635矿井安全技术措施665.1矿井安全技术概况665.2矿井瓦斯665.3 开采煤与瓦斯突出煤层防突措施80结 论83致 谢85参考文献：86前 言本次毕业设计是据在山西省成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。安全工程毕业设计是安全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三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！ 1 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1交通位置成庄煤矿（以下简称井田），位于沁水煤田南翼，晋城市西北20km处，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。成庄井田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，基本构造形态为一单斜，近东西走向，向南倾斜，倾角421，一般小于10，井田东西走向长10km，南北倾斜宽5.5km，面积55km2。1.1.2、交通条件太（原）焦（作）铁路由井田东10余km处通过，侯（马）月（山）铁路从西南约7km处通过。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18km。207国道（太原洛阳）在成庄矿东侧约20多km处通过，晋（城）长（治）、晋（城）阳（城）、晋（城）焦（作）、长（治）邯（郸）高速公路已建成通车。交通极为便利（图1-1）。图1-1 成庄矿交通位置图701.1.3 河流及水体井田内河流属黄河流域汾河水系，主要河流有白马河、黄门街河及大照河，黄门街河和大照河均为白马河的支流。白马河自西向东南从井田北部流过，在芦家庄村汇入潇河。黄门街河自西南向东北流经井田，在黄门街村南汇入白马河。大照河在井田南部自西而东经大照村和冀家庄后向南汇入白马河。白马河平时流量较小，而黄门街河和大照河平时干涸，仅雨季有水，均属季节性河流。1.1.4 气象及地震井田地处黄土高原，气候干燥。气温昼夜变化较大，蒸发量为降雨量的3.5倍左右，属暖温带季风气候区域。1、降水量：平均年降水量505.41mm，多水年(1977年)达806.2mm，少水年最低仅235.3mm(1972年)。降水量主要集中于78月份，占全年降水量的48%。2、蒸发量：平均年蒸发量1754.16mm，年最高达2265.0mm，年最低为1483.8mm(1990年)。3、气温：年平均气温为7.6。一月份最冷，平均气温为-8.8，极端最低气温约-26.2。七月份最热，平均气温21.6，极端最高气温为35.7。4、风向及风速：风向夏季多为东南风，冬季为西北风。年平均风速2.48m/s，最大月平均3.9m/s(1979年1月)，最小月平均1.0m/s(1988年9月)。5、霜期及冻土深度：初霜期在9月中旬，终霜期在次年4月，有时可延至5月，长达78个月之久，气候寒冷，故有“冷寿阳”之称。全年无霜期平均148天。最短109天，最长192天。最大冻土深度1.1m。6、地震根据中国地震动峰值加速度区划图本区动峰值加速度为0.15g，地震烈度为七度区。1.1.5矿区工农业生产概况该县由于地属低山、丘陵地区，土地贫瘠，又受干旱影响，农业生产产量较低，一般亩产200kg左右。粮食植物以谷子、玉米、高粱、豆类为主，小麦次之，也产一定数量的油料等经济作物。随着经济改革的不断深入，农、林、牧、副业都有了一定程度的发展。矿区内工业有炼铁、水泥、农机大修、石料、电力、纺织、副食加工等企业。1.2 井田地质特征1.2.1 井田地质构造.地层井田内大部为第四系黄土覆盖，局部零星有基岩出露。地层由老到新简述如下：1.奥陶系中统峰峰组(O2f)为含煤建造基底，以深灰色、灰色厚层状石灰岩和白云质灰岩为主，中部夹有石膏层和浅灰色泥灰岩。井田内钻孔揭露最大厚度为149.91m。2.石炭系(C)(1) 中统本溪组(C2b)：厚度33.5073.14m，平均55.17m，中、南部较厚，与峰峰组呈平行不整合接触。底部为G层铝土矿及山西式铁矿，其上由砂质泥岩夹砂岩、灰岩及煤线组成。灰岩25层，一般3层，第二层较为稳定，夹有粗粒石英砂岩及不稳定的煤线。本组属于泻湖堡岛环境沉积。(2) 上统太原组(C3t)为主要含煤地层之一。厚度112.21138.97m，平均126.21m。其顶界为K7砂岩的底面，与下伏地层呈整合接触。以15号煤层顶面或其相当层位、K4石灰岩顶面为界线，将太原组分为三段。 下段：从K1砂岩底至15号煤层顶或其相当层位，厚度26.0865.85m，平均41.63m。由石英砂岩、砂质泥岩、泥岩及15、15下及16号煤组成。15号煤为主要可采煤层，15下号煤为局部可采煤层，16号煤为不可采煤层。本段属于堡岛泻湖、潮坪环境沉积。 中段：从15号煤层顶至K4石灰岩顶面，厚度30.1068.53m，平均44.88m。由K2下、K2、K3、K4等4层石灰岩和11、11下、12、13及13下号等5层煤以及砂岩、泥岩等组成。本段属于台地泻湖、潮坪环境沉积。 上段：从K4石灰岩顶面至K7砂岩底，厚度25.3052.60m，平均39.70m。主要由灰灰黑色砂岩、砂质泥岩、泥岩和煤层等组成。本段含煤4层，依次为8、8下、9上和9号煤层，其中9号煤层为较稳定煤层，8号煤为不稳定煤层。本段属于三角洲环境沉积。3.二迭系(P)(1) 下统山西组(P1s)：为井田内另一主要含煤地层，厚度38.6670.84m，平均52.96m。其顶界为K8砂岩的底面，由灰浅灰色中、细粒砂岩及深灰灰黑色砂质泥岩、泥岩和煤层组成。3号煤属稳定煤层，6号煤为不稳定煤层。3号煤层上覆砂岩(K8下砂岩)对其局部有冲刷。6号煤层顶、底板常为铝质泥岩。本组属于过渡环境沉积。(2) 下统下石盒子组(P1x)：本组顶界为K10砂岩之底。厚度114.09147.90m，平均129.56m。以K9砂岩将该组分为上、下两段。 下段：由黄绿、灰绿、灰黑色砂质泥岩、泥岩与灰黄色中、细粒长石石英砂岩组成。该段属于三角洲环境沉积。 上段：由灰黄、黄绿色中、粗粒长石石英砂岩、砂质泥岩组成。顶部有13层全井田基本稳定的铝质泥岩，俗称“桃花泥岩”。本组属于河湖环境沉积。(3) 上统上石盒子组(P2s)：本组顶界为硅质岩的顶部即K13砂岩的底部。厚度353.80438.45m，平均383.34m。以K12砂岩将本组分为下、中两段。 下段(P2s1)：K10砂岩底界至K12砂岩底界，厚145.2187.88m，平均170.02m。以黄绿、灰绿色细砂岩和灰绿、暗紫色砂质泥岩为主，夹黄褐、紫褐色泥岩。 中、上段(P2s2+3)：底界为K12砂岩，厚160.00258.00m，平均200.22m。由黄绿、暗紫色中、细砂岩与暗紫、黄褐、紫灰色砂质泥岩互层组成。(4) 上统石千峰组(P2sh)：其顶界为K14砂岩之底。出露于井田西南于家庄村和南部一带，厚度100.00127.00m，平均112.25m。岩性为暗紫色、黄绿色砂岩、砂质泥岩及泥岩。本组属于河湖环境沉积。4.中生界三迭系刘家沟组(T1l)：出露于井田西南部及南部，井田内最大出露厚度仅60m左右。主要由浅红色细粒长石砂岩组成，间夹薄层紫红、暗紫色砂质泥岩及粉砂岩。5.新生界(K2)井田内发育第三系上新统及第四系，厚度3.22110.68m。新生界在中部偏西及东部保存较厚，西南及南部保存较薄。一般分为砂土、亚砂土、亚粘土、粘土四种类型。与下伏基岩呈角度不整合接触。(1) 第三系上新统静乐组(N2j)：厚010.03m，底部为砂石层，中上部为灰黄、鲜红、暗红色粘土、亚粘土。(2) 第四系下更新统泥河湾组(Q1n)、午城组(Q1w)：广泛分布于冲沟及半坡上。泥河湾组底部为粒径210mm砾石层及钙质结核，中、上部由黄灰色亚粘土、亚砂土夹泥灰岩薄层组成。午城组由橙红色粘土、亚粘土夹红棕色古土壤数层组成。泥河湾组厚024.34m，与下伏基岩呈不整合接触。午城组与泥河湾组呈整合接触，厚08.54m。(3) 第四系中更新统离石组(Q2l)：广布于沟谷及两侧。由淡黄、淡红色亚粘土夹棕红色古土壤层组成。厚047.44m。(4) 第四系上更新统马兰组(Q3m)：广布于梁、峁之上。主要由淡黄色亚砂土组成，厚4.827.15m。(5) 第四系全新统(Q4)：主要分布于黄门街河、大照河及其支流河谷内，由淡灰色砂、砾石组成。厚123m。井田地层综合柱状见图1.2。.地质构造本井田基本构造形态为一单斜，近东西走向，向南倾斜，倾角421，一般小于10。在此单斜基础上发育次一级的宽缓褶曲和一些短轴褶曲。较大的褶曲为位于井田西北部的大南沟背斜和蔡庄向斜以及井田东部的草沟背斜。井田内断层稀少，没有岩浆岩侵入的影响。综观井田构造应属于简单类略偏中等。井田内褶曲、断层和陷落柱见表1.2、1.3。表1.2 井田内主要褶曲特征表序号褶曲名称及性质产状要素井田内延伸长度 （m）备注轴向两翼倾角1大南沟背斜近EW南翼3-5北翼3-670002蔡庄向斜SE南翼4-6北翼2-315003草沟背斜NNE表1.3 井田内主要陷落柱特征表序号陷落柱名称位置轴(m)轴(m)陷落高度(m)陷落层位1X18井田西部3525不明P2s2+3地层2X17井田西部2515不明P2s2地层1.2.2 水文地质该井田处于娘子关泉域奥灰岩溶水的深循环弱径流区。.含水层1、中奥陶统石灰岩岩溶水含水层组井田内奥灰处于深埋区，一般埋深700900m，最大埋深超过1000m，由北往南埋深逐渐加大。本统分上、下马家沟组和峰峰组。上马家沟组为本统主要含水层，该组岩溶发育，富水性强，层厚42.20m，单位涌水量为5.30L/s.m，水位标高+610m。峰峰组主要由石灰岩、白云质灰岩和白云岩组成。该组岩溶发育程度低且不均衡，富水性弱，含水层多以上部和中部的石灰岩为主，含水层厚14.95m，单位涌水量为0.00857L/s.m，水位标高为+783.27m。2、石炭系上统太原组石灰岩溶隙及砂岩裂隙含水层组太原组含水层组主要由K2下、K2、K3、K4等石灰岩组成，其次为K1灰岩和K 5、K6等砂岩。K2下与K4间距为29.2068.53m，平均44.88m。本组石灰岩岩溶及裂隙均不发育，仅有少量溶隙和砂岩裂隙含水，为弱含水层。其单位涌水量为0.02L/s.m，水位标高+775.16m。3、二迭系下统山西组砂岩裂隙含水层组山西组含水层主要有K7、K8下等砂岩组成。K7砂岩平均厚6.73m，K8下砂岩平均厚6.26m。本组单位涌水量为0.028L/s.m，水位标高+799.49m，为弱富水性含水层。4、二迭系石盒子组、石千峰组、三迭系刘家沟组砂岩裂隙含水层组下石盒子组含水层主要由K8等砂岩组成。本组一般裂隙不发育，其单位涌水量为2.65L/s.m(比实际偏大)，水位标高为834.11m。总体上仍属弱富水性含水层。上石盒子组含水层主要由K12等砂岩组成。本组一般裂隙不发育，其单位涌水量为0.0480.23L/s.m，水位标高+1050.92+1083.27m，属弱中等富水性含水层。石千峰组在沟谷中有出露，含风化裂隙水，流量均小于1L/s，属弱富水性的含水层。刘家沟组仅分布于大照村以西的南部边界地带，沟谷中有出露，含风化裂隙水，为弱含水层。5、第四系砂砾石层孔隙含水层更新统含水层主要由砂砾石层组成，为孔隙含水。根据水井抽水试验，涌水量可达826.0m3/d，为较丰富含水层。.隔水层奥陶系顶面至15号煤底板间的岩层，厚81.53115.22m，平均95.45m，以泥质岩类为主，裂隙不发育，具有良好的隔水性能，对奥灰水进入煤系能起到阻碍作用。石炭、二迭系含水层间均夹有较厚的泥质岩层，这些岩层均具有较好的隔水性能，可视为隔水层。.构造对地下水的控制大南沟背斜轴部地层裂隙较发育，为富水地段。蔡庄向斜轴部构成地下水汇水构造，但其水量有限。草沟背斜轴部岩石裂隙较发育。井田内地表未发现有断层。钻孔揭露的F64逆断层，推断为隔水断层。井田内地表发现的X17、X18两个陷落柱，根据钻孔揭露情况，推断陷落柱一般不含水。.地水层的补给、径流、排泄条件大气降水是井田内地下水的主要补给来源。地下水类型主要为承压水，潜水分布很有限。承压水补给条件除奥灰水较好外，其余都不好。井田奥灰水属娘子关泉域，处于娘子关泉域的深循环弱径流区，井田北部奥灰水径流条件较好，井田南部因资料缺乏，无法确定。奥灰水总的排泄区为娘子关泉。石炭二迭系含水层的承压水，受岩溶、裂隙发育程度的控制，其径流、排泄条件都比较差。基岩风化带裂隙水及第四系砂砾石孔隙水，径流条件相对较好，排泄途径也较多，可以通过泉、地面蒸发和人工采水等方式排泄。.井田水文地质类型井田矿床水文地质类型可划分为两类：山西组煤主要为第二类第一型，即水文地质条件简单的顶板间接充水的裂隙充水矿床；太原组煤为第三类第一亚类第一型，即水文地质条件简单的顶板间接充水的以溶蚀裂隙为主的岩溶充水矿床。.充水因素分析1、邻近井充水条件井田内无老窑和生产矿井分布，在井田北部的煤层埋藏浅部有10多个生产矿井，大部分矿井的充水含水层为煤层上方的砂岩或石灰岩含水层，段王矿、黄丹沟矿和石门矿有基岩风化带裂隙水进入。北河坡矿、宗艾矿、蔡家堡矿和百僧庄矿遇小规模陷落和断层，陷落和断层内均基本不含水。百僧庄矿大巷在河床下130m左右通过，冲积层水对矿井影响极小。2、矿井充水因素分析根据计算资料，3号煤采后导水裂隙带波及不到地表水、全新统孔隙水和基岩裂隙水，因此3号煤矿床的主要充水含水层为其上覆K8下砂岩及下石盒子组砂岩裂隙含水层。根据已有资料和邻近矿井资料，井田内的断层及陷落柱对矿床充水影响不大。需要指出，随着矿床的开采，矿体周围的水文地质条件不断地发生变化，因此需要在生产过程中加强预防。.矿井涌水量矿井正常涌水量680m3/h，最大涌水量1000m3/h。1.2.3 其它有益矿产井田内除埋藏着丰富的煤炭资源外，还赋存有一些其它矿产，简述如下：(1)、铝土岩主要为本溪组底部之G层铝土，厚0.8219.82m，平均9.93m，Al2O3含量17.7149.53%，平均33.82%；SiO2含量29.0561.20%,平均为40.60%；铝硅比值为0.83，未达工业品位。其次为下石盒子组顶部的铝质泥岩，俗称“桃花泥岩”，井田内有13层，厚2.0014.48m, Al2O3含量20.8122.00%，无开采利用价值。(2)、铁矿主要为山西式铁矿，产于本溪组底部，奥陶系风化面之上，呈鸡窝状分布，极不稳定，厚04.5m，平均0.79m，为黄铁矿与铝土混生体，Fe2O3含量7.0851.52%，平均31.37%。St含量5.3033.82%，平均17.58%，含硫品位可达级工业指标，因分布极不稳定，品位变化大，埋藏深，无开采利用价值。(3)、石灰岩赋存于奥陶系、石炭系本溪组和太原组，以奥陶系石灰岩为主，CaO含量31.3149.16%，平均43.67%；MgO含量0.374.43%，平均1.97%；SiO2含量1.0017.55%,平均为6.29%。可以用作水泥原料、煅烧石灰及建筑材料，限于其埋藏较深，难以开采利用。(4)、石膏赋存于奥陶系中统峰峰组的下部，厚度不大，CaO含量28.4832.24%，平均30.36%；MgO含量4.445.36%，平均4.90%；SiO2含量8.7011.75%,平均为10.23%。品位较低，又因埋藏较深，不易开采，无经济价值。(5)、粘土产于第四系中，分布广泛，是当地居民用来烧制砖瓦的天然原料。(6)、煤中稀散元素各主要可采煤层中锗、镓、铀、钍、钒含量最大值均达不到工业品位。 1.2.4地质勘探程度(1)、 地质勘探及报告的编制情况井田地质勘探由两部分组成，一部分为1988年完成的详查地质报告，一部分为1992年完成的精查地质报告，详查地质报告已得到了行业管理部门的批准，精查地质报告1993年1月山西省矿产储量委员会以晋储决字(1992)17号审批通过。为了完善矿井地质报告，阳煤集团2002年12月完成了矿产资源储量核实报告，国土资源部以国土资储备字（2003）17号文予以备案证明。(2)、勘探程度评述该项目地质勘查工作的类型确定正确，手段选择基本合适，工程布置较合理，各项工程质量良好，内容齐全，勘探基本网度控制合理，可以满足设计的要求。(3)、地质构造对开采影响的评价井田基本构造形态为单斜，在此基础上发育有宽缓褶曲和短轴褶曲，断层稀少，属简单略偏中等，对机械化开采比较有利。(4)、煤层对比的可靠性、稳定性分析及对开采的影响本井田主要含煤地层沉积稳定，旋回结构明显，标志层及煤层本身特征突出，主要可采煤层可采边界规则，厚度变化规律明显，对比可靠，稳定可采，对开采无不良影响。(5)、地质储量的复核、验算；高级储量的范围、储量是否满足设计的要求储量计算方法正确，各项参数的选择符合有关规范规定，级别划分合理，精度符合各级别一般要求，高级储量比例符合规范、设计的要求。(6)、水文地质、瓦斯等级、煤质分析等资料的精确程度，及对开采的影响查明了本区的水文地质条件，确定了水文地质类型，分析了充水因素，预测了矿井涌水量，落实了供水水源地。资料比较准确，对开采影响不大。详细了解了各主要可采煤层的瓦斯情况，但对瓦斯的主要参数了解不多，对开采影响较大。煤质分析基本可靠，对开采影响不大。(7)、地质资料存在的问题及应补充勘探工作的建议1本矿井为高瓦斯矿井，瓦斯问题直接影响矿井生产。因此对井田内的瓦斯赋存情况，还需进行补充研究，以便准确地确定瓦斯参数，为瓦斯抽放和矿井通风提供可靠的设计依据。2井田重新划分后，韩庄井田范围有所扩大，扩大部分的勘探程度为详查，需尽快安排扩大部分的补钻工作和对首采区的地震勘探工作。3全区水文地质条件简单，但在建设和生产中应加强对断层、陷落柱导水性的研究，并制定措施，以防突发水灾。1.3 煤层特征1.3.1 煤层井田内含煤地层为石炭系上统太原组和二迭系下统山西组，地层总厚平均为179.17m，含煤18层，平均总厚13.81m，含煤系数为7.7%。可采煤层有3、9、15、15下号六层(其中3号煤层为山西组，9、15、15下号煤层为太原组)，平均总厚度11.73m，可采含煤系数为6.5%。其中3号煤是山西组的主要可采煤层，也是最上一层可采煤层，是初期开采的主要对象；15号煤是太原组的主要可采煤层。各可采煤层分述如下：1、3号煤：位于山西组中部，上距下石盒子组“桃花泥岩”130m左右，K8砂岩30m左右。全井田仅西部边界附近的1、2号孔为不可采点，不可采范围约6.4km2，其余均稳定可采，见煤点厚2.63.8m，平均3.2m；结构简单，一般含一层泥岩夹矸。煤层由西向东由薄变厚，又渐趋变薄，以中厚煤层为主。本层基本属于全井田稳定可采煤层。其顶板为砂质泥岩、泥岩，局部为中、细粒砂岩；底板为砂质 泥岩，局部为细、粉砂岩。2、9号煤：位于太原组上部，K5砂岩上4m左右。煤厚0.105.68m，平均2.29m。属大部可采的较稳定煤层。其顶板为泥岩、砂质泥岩，局部为中粒砂岩；底板为砂质泥岩，局部为细、粉砂岩。3、15号煤：位于太原组下部，K2下石灰岩为其直接顶板。全井田仅东部变薄尖灭，其余范围均稳定可采。煤厚0.277.33m，平均3.32m，一般含12层泥岩夹矸。属稳定可采煤层。顶板为石灰岩，个别点为泥岩；底板为泥岩，局部为炭质泥岩、含炭泥岩及粉砂岩。4、 15下号煤：位于太原组底部，15号煤下0.8435.45m，平均11.44m。煤厚0.205.43m，平均1.60m，一般含夹矸24层，局部可采。属不稳定较稳定型煤层。顶板为砂质泥岩，局部为砂岩及炭质泥岩。底板为泥岩、砂质泥岩，局部为粉砂岩及炭质泥岩。1.3.2 煤质井田内各煤层煤质以贫煤为主，储量占总储量的73%；其次为无烟煤，占26%；其余为贫瘦煤。(1)煤的物理性质：本井田煤为黑色、灰黑色的亮煤，有玻璃、强玻璃光泽。断口为参差状、棱角状、粒状、条带状、线理状及粒状结构，层状、块状构造。煤的容重为1.341.51t/m3。(2)煤的化学性质及可选性(3)号煤：为中灰、特低硫、低磷、极易选的贫煤、贫瘦煤，是优质的高炉喷吹煤。层煤均为难熔灰分煤，热稳定性好，易于磨碎。1.3.3煤尘及煤的自燃性 根据各煤层煤尘爆炸性试验结果表明，火焰长度020mm，一般大于5mm；扑灭火焰的岩粉量040%，一般大于15%。各煤层煤尘均有爆炸性危险。根据各煤层煤的自燃性试验结果，3号煤不自燃1.3.4矿井地温本井田恒温带深度为5060m，温度为11。地温梯度为1.133.13/100m，平均2.11/100m，属地温正常区。2井田境界及可采储量2.1井田境界2.1.1井田范围根据山西省国土资源厅晋矿采划字（2002）第39号文，井田范围由以下7点座标圈定（为了与地质资料统一，列出换算后的坐标（60），原批复坐标见附录）：1点： X=4195350 Y=384260002点： X=4192100 Y=384260003点： X=4190400 Y=384253004点： X=4189400 Y=384247005点： X=4189400 Y=384104006点： X=4199000 Y=384104007点： X=4199000 Y=38419600井田东西走向长10km，南北倾斜宽5.5km，面积55km2。2.1.2可采储量.井田尺寸井田东西走向长10km，南北倾斜宽5.5km，煤层平均倾角为10度。井田的水平面积按下式计算： S=HL （公式2.1）式中:S-井田的水平面积，m2；H-井田的平均水平宽度，m；L-井田的平均走向长度，m；则，井田的水平面积为55km2井田赋存状况示意图如图2.1。.矿井工业储量1、由于煤层的平均倾角为10度，所以井田中3煤层的实际面积为：S=55/cos10 =55.85 (Km2)2、工业储量： Zg=Sh （公式2.2） =55.851063.21.4 =2.5108(t) -取1.43、边界煤拄损失： P=Sh =1.5710641.4 =0.1108(t)4、其它损失：P它=Zg5% =3.121085% =0.2108 (t).储量计算基础储量计算基础为井田内3号煤层的底板等高线及储量计算图。1、 工业指标井田内以贫煤和无烟煤类为主，少量为贫瘦煤类，储量计算最低可采厚度与最高绝对干燥灰分见表2.1。表2.1 储量计算工业指标 工业指标储量分类最低可采厚度（m）最高绝对干燥灰分（%）能利用储量0.8040暂不能利用储量0.70502、 夹矸处理夹矸均剔除。煤层中夹矸的单层厚度等于或大于煤层最低可采厚度时，被夹矸所分开的煤分层视为独立煤层，分别计算储量；煤层分层厚度等于或大于夹矸厚度时，上下煤分层加在一起作为计算厚度；对于复杂结构的煤层，当夹矸的总厚度不超过煤层分层总厚度的二分之一时，以各煤分层的总厚度作为煤层的计算厚度。局部可采煤层，可采边界及工业指标均采用插入法圈定其储量计算范围。.安全煤柱及各种煤柱的留设和计算方法1、建筑物、铁路和公路按保护等级外推围护带，表土按450下推，遇基岩再按65750下推留设保安煤柱。2、井田边界煤柱按20m留设。3、大巷两侧各按40m留设保安煤柱。4、根据可行性研究报告中井下开采对地面建筑物的影响分析结论，村庄民房除3号煤不留设煤柱采取加固或修复措施外，其余煤层暂按留煤柱考虑。.矿井可采储量Zk=(Zg-P)C （公式2.3） =(2.5-0.1-0.2) 0.80=1.76其中，C-表示带区采出率，厚煤层不小于0.75; 中厚煤层不小于0.80；薄煤层不小于0.85。2.1.3矿井设计生产能力及服务年限.矿井工作制度矿井工作制度是计算生产能力和选择设备的基础，也就是研究劳动配备，考核工效以及解决产销平衡，适应市场变化的重要问题.既要考虑不同工种的实际劳动强度，充分利用工时增加煤炭产量，实现高产高效，又要考虑机器设备维护检修要求。矿井工作制度与矿井生产能力，设备技术特征，企业管理水平，工人劳动素质等有关，同时受国家有关法律法规的制约。按照煤矿设计规范的规定，参考关于煤矿设计规范中若干条文修改决定的说明，确定本矿井工作制度为:年工作日330天，每天四班作业，其中三班生产，一班检修，每天净提升时间为14小时。矿井连续生产，分类分段检修，员工轮换休假。.矿井设计生产能力的确定与论证矿井设计生产能力确定为1.8Mt/a。其主要理由如下：(1)本井田煤层储量十分丰富，赋存以稳定、较稳定型为主，倾角一般36，非常适宜综合机械化开采，宜建设现代化大型矿井。(2)井田内地质构造简单，以宽缓的褶曲为主，断层、陷落柱稀少，无岩浆岩侵入。井田内水文地质条件简单，适合建设大型矿井。(3)3号煤为中灰、特低硫、低磷、极易选的贫煤、贫瘦煤，是优质的高炉喷吹煤和出口煤。建设大型矿井不但可以缓解国内供应紧张的高炉喷吹用煤，而且也可大量出口，为国家增收外汇，其社会经济效益显著。(4)近十年来，阳泉煤业集团通过设计、挖潜和改造，现生产的五对矿井，除即将报废的四矿外，其余矿井实际生产能力均达到过1.8Mt/a，已经积累了建设和管理大型、特大型矿井的丰富经验。为此，从矿井资源条件、煤层开采技术条件和煤的加工利用以及煤炭外运条件和可研批复等方面综合考虑，矿井年设计生产能力确定为1.8Mt。1、矿井及水平服务年限方案一：建150万t/a的矿井。方案二：建180万/a的矿井。方案三：建240万/a的矿井。根据煤矿工业矿井设计规范矿井投产后服务年限不应过长，可由服务年限确定。矿井及水平服务年限均按下式计算：T=Z/AK （公式2.4）式中：T服务年限，a;Z可采储量，Mt；A生产能力，Mt/a；K储量备用系数，取1.4。矿井设计一般取K=1.4，地质条件复杂的矿井及矿区总体设计可取K=1.5，地方小煤矿可取K=1.3 。根据本设计矿井实际情况，储量备用系数K值取1.4。则矿井服务年限为：T=176 /(1.81.4)=69 (a)矿井设计生产能力为180万t/a时服务年限较合适，因此矿井设计生产能力为180万t/a，服务69年。2、井型校核：通过对实际每层开采能力、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)煤层开采能力井田3煤层是赋存稳定的中厚煤层，地质结构简单，瓦斯涌出量较小，易采用大采高开采。3煤层厚度变化不大，首采区较厚，可采用综采开采方式。(2)辅助生产系统能力校核本设计的矿井为大型矿井，开拓方式为双斜井开拓。主井装备1200mm强力皮带，提升能力大，能满足提升方面的要求。大巷和石门采用强力胶带输送机运煤，运输能力也能达到要求，机械化程度较高。辅助运输采用无轨胶轮车运输，运输能力很大，且车调车简单、灵活、方便。调车和通过能力均能满足要求，辅助运输能力能满足生产环节的要求。所以，各项条件也均可保证矿井达到的设计产量。(3)储量条件校核煤矿设计规范规定，矿井的设计能力应与矿井的储量相适应，以保证足够的服务年限。该井田可采储量176.08万t,服务年限为69年与矿井的设计生产能力相适应。2.2井田开拓2.2.1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。1、井田开拓主要研究如何布置开拓巷道问题，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。2、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，节约建设投资，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，应照顾到不同煤质、煤种的煤层分别开采，以及其它有益矿物的综合开采。井田地处低山丘陵区，区内梁峁发育，沟谷密集，地形比较复杂，可供选择的工业场地位置较少。井田东北边界靠近寿阳县城，且属井田煤层埋深较浅区域。矿井瓦斯含量较高，矿井通风会直接影响开拓部署。井田内煤层赋存平缓，地质构造简单，对矿井使用现代化设备、建设高产高效矿井有利2.2.2井口及工业场地位置的选择矿井的工业场地位置选择，在以前的设计阶段已进行了详细的技术经济比较，本次设计根据可研批复意见，将工业场地确定在井田北部距寿阳县城约5km的草沟村附近的白马河滩地上，主要理由如下：1、工业场地靠近寿阳县城，与寿阳县城镇规划相统一，既促进了当地的城镇建设，又可将居住区等后勤服务融于社会之中，不仅对减少辅助设施、辅助人员有利，而且对稳定职工队伍有利。2、工业场地距国铁、国道近，矿井铁路专用线、进场公路建设方便，投资省。3、矿井初期采区布置于低瓦斯区，有利于矿井的稳步发展。4、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型水平服务年限要求。 斜井开拓与立井开拓相比：井筒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较简单，井筒延伸施工方便，生产干扰少，不易受底版含水煤层的威胁；主提升胶带化有相当大的提升能力，可以满足特大型矿井提升需要；斜井井筒也可以作为安全出口，井下一旦发生事故，人员可以从主斜井迅速撤离。立井开拓不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯及水文地质等自然条件的限制。在采深相同的条件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利，井筒通风断面大，可以满足高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井需风量的要求，且阻力小，对深井开拓特别有利；当表土层为富含水的冲积层时，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能兼顾井田浅部和深部不同产状的煤层。(1)技术比较以上所提出四个方案大巷布置及水平数目均相同，区别在于井筒形式位置不同，及部分基建、生产费用不同。方案一、二主井井筒形式不同。方案一主井为立井，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，主要缺点是井筒施工技术复杂，需要设备多，要求有较高的技术水平，掘进速度慢，基建投资大；方案二主井为斜井，斜井的运输提升能力比立井大，有相当大的提升能力，可满足特大型矿井主提升的需要；斜井井筒也可以作为安全出口，井下一旦发生事故，人员也可以从主斜井迅速撤离。井田内3号煤层厚度大、倾角小、赋存稳定、涌水量小，立井的优点不突出，而斜井的提升能力大的特点很适合180Mt的大型矿井的需要。经过以上技术分析、比较，再结合粗略估算费用结果，在方案一、二中选择方案二：主斜副立单水平开拓。方案三、四主要区别在井筒位置不同，方案三井筒位于井田中央的储量中心，井下运输距离短，运输费用相对较低，但是井田中央煤层距地表距离大，井筒长，基建费用多；方案四井筒位于井田东部边界附近，由于紧靠井田东部边界就有寿阳段王运输铁路专用线和石太铁路线。还可以减少地面运输距离及设备等费用，也可以利用井田边界煤柱，减少压煤。经过以上技术分析比较，再结合粗略估算费用结果（见表2.2）