采矿工程毕业设计（论文）-甘肃窑街煤电公司天祝煤矿0.9Mta新井设计.doc

第1章 井田地质概况1.1 井田位置及交通1.1.1交通位置天祝煤矿地处祁连山东段、马雅雪山南坡山区。行政区划属甘肃省天祝藏族自治县管辖，地理坐标（以天祝煤矿矿部为准）为东经1024030，北纬365700。井田内有石天公路路经井田东侧，永天公路路经北区。两条公路均与兰新铁路及甘新公路相连，从南区沿金沙河峡谷有公路与民门公路相连，向北与青海省互助县境内之正式公路相通，向南可至窑街，约80公里。总之，对外交通较为方便。全套图纸加扣 3012250582交通位置示意图见图111。图1111.1.2地形地貌1.构造侵蚀型高山区（1区）：分布于煤田区东北的五台岭、尕不丹、岗森岭及三宝山，由寒武-奥陶系变质岩组成（1a区）。标高在3100-3700米之间。地貌特征为高峰峻岭，峭壁深谷。2.构造剥蚀型单面山和单面山岭区（2区）：分布于金沙河西部与煤田西南高山区之间，受构造影响，侏罗系及部分白垩系沉积岩西南抬起向东倾伏，形成单面山岭地貌。标高在2700-3100米之间。3.构造剥蚀型岗、梁山区（3区）：分布于金沙河以东与东北部高山区之间，标高在2700-2900米间，均为白垩系厚层状砾岩、砂砾岩组成。由于横向冲沟切割，形成山岗、山梁型地貌。4、堆积侵蚀型河谷区（4区）：分布于金沙河、沙金河河谷两岸。位于井田之东部及中部一带，呈南北及东西向分布。两岸残留有不连续的一二级阶地，分别高出河面1030米。河谷宽50300米。金沙河与沙金河汇集处河谷呈约500米长宽的三角状河漫滩。1.1.3.气象及水文情况1.1.3.1.气象煤田属大陆性高寒草原气候，矿区年平均气温最高为5.9，最低为4.7。日气温最高为24.4，最低为-25。日温差8月份为22，1月份为27。年降水量为476.5毫米，年蒸发量为1548.5毫米，为降水量之3.25倍。6-9月份为降雨期，6、7、8三个月总降雨量达332.3毫米占全年总降水量的70%。9月次年3月为降雪期，积雪最大深度为9厘米，冻结时间为10月中旬，解冻时间为次年5月份，冻结深度最大为140厘米。受地形影响，本区以北风为主，全年以春秋两季较多，最大风速为20.7米/秒，年平均风速为5米/秒。年平均气压为704毫米汞柱。1.1.3.2水文情况本区内水文情况简单，地表有零星的小河，主要是由马雅等雪山的融雪形成。夏秋季节明显可见，冬春季节则干涸不见，对井田开拓和井田生产没有影响。1.1.4矿区概况1.1.4.1矿区经济发展状况井田地处甘肃武威市天祝藏族自治县境内，受自然地理环境、交通等诸多因素的影响，长期以来，该区工业基础薄弱，矿区农村以种植小麦、青稞、玉米、油菜、土豆为主，农田多为沟谷台地，有少量河川平地，经济相对落后。矿区及邻近地区工业以煤矿生产为主，除窑街煤电公司天祝煤矿外，还有天祝县千马龙煤矿（设计生产能力9万吨/年）和乡、村、个人办的小窑。1.1.4.2. 矿井建设的外部条件1.运输条件公路运输条件井田有石天、永天两条公路，均与兰新铁路及甘新公路相接，对外运输较方便。铁路运输条件矿井至最近的兰新铁路石门河车站距离为70公里，铁路运输条件良好。2.电源条件天祝煤矿现有35/6KV变电所一座，主变容量为6300KVA、3150KVA各一台。该变电所主要承担原一、三号井和千马龙煤矿的用电负荷，变电所最大负荷约3500KVA、正常负荷约3000KVA，目前，主变只运行3150KVA一台。变电所双回35KV电源取自距天祝煤矿50公里的淌沟220KV变电所，导线截面为LGJ-185。矿井电源可靠。3.水源条件取自第四系（Q）松散层潜水含水层。现有的窑街煤电公司天祝一号井及天祝县千马龙均采用河道旁的第四潜水为水源。均采用大口井为水源井，井深为48米，出水量能够满足矿井生产及生活用水。4.井田内及井田附近原有乡镇煤矿情况炭山岭煤田早自清末开始就有小窑开采，至今煤层露头潜部一带遗留废窑很多。现在一号井的炭山岭，三号井的东拉沟及三号井田的垃堡子沟和金沙峡等均有生产小煤窑分布。据调查北区煤层露头（东垃沟）有生产小窑7处，为人工平硐土法开采上山煤，巷长沿走向约1000米，开采范围不大，由于小窑密集，临近窑巷多已连通，很多采掘残留煤柱。日产一般30吨到50吨左右。北区潜部南端的道岔沟，有一对小煤矿，一为天祝县千马龙煤矿，另一个为84703部队办小煤矿（简称军矿）千马龙煤矿是1970年建矿，2004年产量是9万吨，日产一般为300吨，半机械化平硐生产，采掘12勘探线以南煤层。军矿是1970年建矿，78年产量为1.7万吨，日产量一般为70吨左右，半机械化平硐生产，现已停产关闭。5.外部协作条件天祝三号井依靠窑街煤电有限责任公司已建成的矿区机修厂、设备租赁站、物资库等、可为本矿井机电设备大、中修等提供服务。消防、救护可依靠矿区消防救护队。因此，矿井外部协作条件已经落实。6.拆迁征地问题井田范围内人员稀少，住户分散，矿井开采过程中所涉及的农户搬迁安置问题较小。矿井工业场地布置在矿井两块煤田的中央无煤区，占地面积相对较少，且不占良田。工业场地内住户很少，拆迁征地矛盾较小。1.2井田境界及储量1.2.1井田境界煤田北起炭山岭，南至渠子山北坡，南北长约6.5公里。西起东拉沟、千马龙金沙峡口，东到偏坡子沟王窑沟，东西宽约3.5公里。煤田有效面积23.3平方公里。北部井田境界范围：北以F断层与天祝县地方开采为界；南以12勘探线与千马龙为界；西以炭22钻孔与5钻孔连线为界；东部以煤层可采界线（0.6米可采线）为界。井田走向长0.52.1公里，倾斜长约0.62.8公里，面积约为4.03平方公里。南部井田境界范围:北部以煤层0.6米可采线边界线为界；南部以煤层0.6米可采线边界及南30钻孔和66钻孔连线为界；东部以煤层最低可采边界线为界；西部以南3钻孔与南5钻孔连线为界。井田走向长约4.2公里，倾斜长约1.6公里，面积约为6.6平方公里。1.2.2储量1.2.2.1地质储量根据甘肃省煤田地质勘探公司145队1986年5月编制的甘肃天祝炭山岭煤田二、四号井田地质勘探精查报告及甘煤局生发（1996）374号“关于请求审批窑街矿务局天祝三号井地质报告批复”，井田地质储量为8963.7万吨。由于井田南翼顶层煤为不可采煤层，扣除其储量73.7万吨，井田工业储量为8890万吨。井田地质储量详见表121。1.2.2.2可采储量矿井工业场地位于井田无煤区，故本次设计不再考虑工业场地煤柱。井田内无较大的河流，故不考虑留设保护煤柱。由于井田内人员稀少，村庄分散，因此设计没有考虑留保护煤柱。井田地质储量 表121井田区域煤层储量（万吨）ABCA+BA+B+C南部顶层煤73.773.7主煤层4271470.33646.71897.35544北部主煤层309.11139.51897.41448.63346合 计736.12609.85617.83345.98963.7设计在上部边界留10米垂高隔离煤柱，采区边界线两侧各留10米隔离煤柱，主要巷道两侧各留设50米保护煤柱，断层两层各留25米煤柱。扣除上述各种煤柱损失和开采损失后，得可采储量为6203万吨。井田可采储量汇总见表122。井田可采储量汇总表单位：万吨 表122井田区域煤层工业储量永久煤柱开采损失设计可采储量井田边界井巷断层煤柱小计南部主煤层554412719832513363883北部主煤层334690122782907362320合 计889021732078615207262031.3井田地层及地质构造1.3.1井田地质煤田区为北祁连山地层分区，其地层由老到新顺序叙述如下：1.前震旦系马唧山群（AnZmx）：出露于盆地西南侧高山区，为中生代地层沉积基底。主要岩石为灰绿、灰色片岩、云母石英片岩，花岗片麻岩及片麻岩等。厚度不详。2.震旦系中统（Z）：出露于盆地内东南部大有、大滩一带。主要岩石为千枚岩、石英岩及大理岩组成。与下伏地层不整合接触。厚度大于3452米。3.奥陶系下统（O）：出露于盆地东北侧高山区，与白垩系呈断层接触。主要岩石为灰、灰白色硅质岩及大理岩，灰色千枚岩，板岩夹变英凝灰岩、安山玄武岩、安山岩、安山玢岩。与下伏呈不整合接触。厚度大于3637米。4.泥盆系上统（D）：出露于西北角大小克斯坦之北部一带，岩石为紫红色砂岩，粉砂岩夹泥岩和砾岩。底部为紫红色砾岩，与下伏地层呈不整合接触。厚度4403519米。5.侏罗系下统大西沟群（J）：出露于煤田西北部克斯坦，东拉沟一带。与下伏变质岩系不整合接触。岩性特征：上段为灰黑色、深绿色粉砂岩、泥岩，中部夹薄层砂岩，含极不稳定薄煤及煤线13层最上部偶尔达可采厚。下段为紫红色粉砂岩，灰白色砂岩及砂砾岩。本群厚度大于402米。6.侏罗系中统窑街组（J2y）：本组地层为区域内主要含煤岩层。分布于盆地内及东南部大有、大滩一带。本组地层为区域内主要含煤岩系，厚度最大190.78米，最小47.84米，平均为112.05米。7.侏罗系中统新河组（J2x）：分布与窑街组相同（大滩区被剥蚀）。与下伏地层窑街组（J2y）为整合接触。属湖泊相及河流相沉积。本组地层厚度最大为153.48米，最小为72.31米，平均厚度为104.87米。8.侏罗系上统苦水峡组（J3K）：分布于新河组相同，而面积较大，在盆地中部红沙湾头台咀子及古城一带有出露，与下伏新河组地层呈假整合接触或因地层超伏到变质岩呈不整合接触。全区广泛分布，岩性稳定，厚度平均为139.86米。9.白垩系下统河口群（K1hk）：区内金沙河以东至古城一带大面积出露。向东北与奥陶系下统变质岩系为断层（F1）接触，与下伏地层侏罗系上统、中统、下统及变质岩系均为不整合接触。总厚度约为1600米，本群地层按岩性特征自上而下可分为以下几段：下段为浅紫红色厚层状含砾粗砂岩，沙砾岩，上部夹灰绿色粗砾岩极薄层黄红色砂岩，其层面构造波痕及龟裂发育。本段地层分布出露于金沙河东岸附近一带，厚度一般越250-350米。中段为暗紫红色巨厚层状沙砾岩、砾岩组成。成分以石英及其他变质岩为主，分选差，胶结较坚硬，次园状。本段地层分布出露于金沙河东岸附近一带。地貌上呈现特殊的险崖峭壁。后得约为800米左右。土段为浅紫色砂砾岩及黄红，土红色砂岩、粗砂岩，胶结较松散，砾砂滚圆度中等。本段地层分布于王子沟脑至马场一带，呈大面积出露，厚度在500米以上。10.第四系(Q)：广泛分布于区内河谷及山麓阴坡一带，覆盖一切老地层之上。岩性特征:河谷两岸一带，上部为黄土，下部为冲积洪积极沙砾岩，厚5-30多米。山坡一带上部为耕植、腐植土层。下部为坡积，残积砾石层，后032.56米本系基本属于第四纪后期沉积堆积厚度一般为8.5220米。1.3.2地质构造1.3.2.1区域地质构造炭山岭煤田为一中生代之内陆山间煤盆地，受区域性断裂（F及F）控制，中生代地层呈一北50西方向之狭长带状，且两端均呈收敛形。延长约30公里。盆地内，西北部侏罗系下统呈北30西方向展布，褶皱及断裂较发育，为一北西南东东向之“S”形褶皱构造，侏罗系中上统地层呈北10西向展布，呈一走向北北西、倾向北北东之单斜构造。白垩系地层呈北20西向展布，为一向北5060东倾伏的单斜构造。各断层简表见表131。1.3.2.2 井田地质构造井田构造较为简单。断裂及褶皱稀少，且集中分布于东拉沟（一、北区交界处）一带。1.褶曲：中生界地层呈一北东东向倾斜的单斜构造形态。无较大的褶皱。北区：地层走向一般为北1030西，倾向北东，倾角多在1420。西部受F及F断层影响，地层倾角增大为3156，在断层附近岩煤层呈直立或倒转。井田井田断层要素一览表表131断层编 号位 置性质断层产状落差（M）备注走向倾向倾角F2盆地西南部逆N 55WSW65150F12东拉梁逆N 73ENW8084035F13东拉梁逆N 77ENW8084058F15北区南部正N 18ESW76520西北部炭43号孔炭42号孔一带，因受F及F断层影响，地层走向变为北东1333，倾向南东，倾角为2847左右。东拉沟煤层露头一带，由于受FF逆断层组之影响，岩煤层受构造牵引形成了一系列小的北东向之紧密倾伏褶曲。从而影响了浅部煤层的完整性。南区：地层走向一般为北1040西，倾向北东，倾角一般为918左右。受基底变质岩起伏影响，南13南73南16南38号等孔一线煤层形成一些隆起形态，隆起波幅为55米60米。另外一号井田下见大西沟群地层呈一轴向北东之紧密背斜构造。窑街组主要含煤地层不整合伏于其上，而未受影响，呈一简单的单斜构造。井下所见背斜轴部构造复杂，地层直立。属于中侏罗世以前之隐伏构造。2.断层：井田内断层稀少，分布于井田边部及东拉沟一带，现就与井田有关的断层分别叙述如下： F走向逆断层：位于三号井田西部及南区南部。对煤田赋存影响较大，为区域性较大之断层。F倾向逆断层：位于沙帐沟，为F断层所派生的次一级断裂。由炭42号孔揭露，孔深344.79米处见断层，为一逆断层。F倾向逆断层：位于东拉沟南侧，与F一样，同属F断层所派生之次一级断裂。F正断层：见于北区浅部千马龙煤矿巷道中。从断1点测得为一正断层，西盘（下盘）上升，东盘（上盘）下降，属F断层派生的次一级小断层。断层走向为北18东，倾向南东，倾角76。另据原一号生产矿井井下西北不巷道内所见断层罗刹为0.404.50米（一般多在0.502.50米间）的正断层组，走向一般为北1822东，倾向北西，倾角60。其次还有一些小逆断层，走向一般为北70西，倾向北东，倾角70左右，落差1米左右。总结井田内断裂构造以逆性为主，断层面倾角6584，属高角度逆冲性质，次为正断层，沿地层走向（北1030西）之逆断层为区内主要断裂。对煤盆地的形成及保存，起着主导作用（如F及F走向逆断层）。沿倾向之逆断层组FF，对煤盆地的后期改造和破坏起重要作用。附：综合地质柱状图。1.4矿体赋存特征及开采技术条件1.4.1煤层及煤质1.4.1.1煤层1.侏罗系中统窑街组（J）为区内主要含煤地层，含煤总层数为三层（自上而下分别为：顶层煤、主煤层及下层煤），平均总厚度为9.94米。其中可采煤层一层，即主煤层。可采煤层特征表见表141。可采煤层特征表表141煤层名称煤层厚度（M）煤层结构顶底板岩性煤层稳定性煤层可采性备注最大最小夹矸层数夹矸厚度（M）顶板底板平均主煤层028.79140.10.3油页岩粉砂岩及泥岩较稳定全区6.55井田中部为一无煤区，从而被分成南、北两个互不相连的聚煤沉积区。现将各煤层按自上而下的顺序详述如下：顶层煤：位于含煤地层下部，仅在南区内分布，属不稳定之局部可采薄煤层。煤层由14个薄煤层组成，夹于油一层之中。各分层厚度一般为0.30米0.50米左右，厚度最大为2.11米（南7号孔），最小为零。主煤层：位于顶层煤之下。本层煤为区内主要可采煤层，属较稳定型厚煤层。井田中部煤层厚度向南向北，明显地变薄直至尖灭的规律。另外，井田内由于基底起伏引起煤层厚度变化，当变质岩凸起时煤层变薄，凹陷时煤层变厚。下层煤：在井田内零星分布。位于主煤层之下，间距最大为3.80米（40号孔），最小为0.79米（炭64号孔），平均为0.90米（22个点）。最大厚度为2.65米（南73号孔），最小为零，平均厚度为0.12米（91个点）。为一极不稳定的薄煤层，在井田内分布极不规律，受基底起伏的影响，一般多分布在凹陷处，有时甚至出现25个薄煤层。2.侏罗系下统大西沟群（J）煤层一底层煤，位于大西沟群上段中部，窑街组中层煤之下，间距最大为101.47米（炭74号孔），最小为52.08米（炭58号孔），平均为80.63米（3个点），为一极不稳定煤层。3.主要可采煤层顶、底板情况主煤层顶板为油页岩。直接底板为深灰、灰色粉砂岩、泥岩夹薄层砂岩，常含石英及其他岩砾，不显层理为特征，厚度变化较大，最厚为24.78米（南区南75号孔），最小为0.30米（南22号孔），平均为9.76米（7个点）。本层岩石属普氏坚硬度级（即煤炭部岩石分类级），属中等坚硬的岩石。1.4.1.2煤质1.煤的物理性质窑街组煤层一般呈黑色，具玻璃及沥青光泽，条痕为深棕色；块状构造，性脆，较坚硬；结构较均一，主要有镜煤和亮煤组成，有时夹暗煤条带。端口为贝壳状及平坦状。燃烧时具长焰及浓烟。焦渣膨胀熔融状，比重1.4吨/米。燃点300310。顶层煤呈中宽条带状结构，由镜煤及暗煤组成。主煤层下部夹有暗煤条带，垂直节理较发育。2.煤质特征本区煤质各井田无明显变化，一般特点是含碳量低（7980），挥发分高（4244），胶质层厚度y值一般为59毫米，具有较高的含油率（1216）。主要可采煤层煤质特征见表142。主要可采煤层煤质特征表表142煤层名称煤种灰分Ad%挥发分Vdaf%硫分St，d%磷分Pd%发热量Qnet，ar MJ/Kg角质层最大厚度y (mm)备注主煤层气煤一号9.0143.880.960.009833.266.9顶层煤：本层煤属中灰、低硫、特低磷之气煤一号。井田内无明显变化。主煤层：本层煤属低灰、低硫之气煤一号。井田内挥发分值稳定，变化甚微。底层煤：本层煤属富灰特低硫之气煤一号。3.煤的用途主煤层为灰硫较低之气煤一号煤，挥发分较高（40以上），粘结性较弱（y值一般为59毫米），可以作炼焦用煤，最大配入量一般以30为宜。煤的化学活性较高，粘结性弱，可作为气化用煤。煤的含油量高（T大于11）及氢含量高（碳氢比小于15），具有液化适应性。结合煤的用途，按目前用作动力及民用燃料，实为浪费资源，所以应作为炼焦配煤、化工用煤、液化及气化较为合理。1.4.2瓦斯、煤尘、煤的自然倾向及地温1.4.2.1瓦斯145队共采取煤芯瓦斯样15个（集中上层煤8个，中层煤7个），在本队进行瓦斯测定，其结果是煤中自然瓦斯成分，瓦斯（CH）含量最大为13.15，最小为2.65，平均为6.67；二氧化碳（CO）含量最大为23.72，最小为3.85，平均为8.29；氮气（N）含量最大为92.04，最小为71.53，平均为85.11。煤中瓦斯（CH）最大为0.508m/t，最小为0.173 m/t，平均为0.268 m/t。1.4.2.2煤尘煤尘经煤科院重庆研究所进行煤尘爆炸性试验，上、中层煤火焰长度均大于400毫米，岩粉量为8085，结论为均有爆炸性危险。3.煤的自然倾向及地温经钻孔煤芯样试验测定，主煤层燃点最高为328，最低为304，平均为310。据天祝煤矿提供资料，天祝三号井为类自然倾向性煤炭，煤的自然发火期为68个月。井田地温无异常，但开采井田深部时应予以重视地温的变化。1.4.3水文地质炭山岭煤田为孔隙（裂隙）矿床。含水层除第四系冲击性含水性强而外，其余都弱，补给来源以大气降水为主，补给量不充沛。含水层多为承压含水层，相互间也无水力联系，其中的北区、南区分属水文地质条件较简单和中等稍带复杂的井田。1.井田内各岩层的含水性能，自老到新分述于后：前震旦系（马唧山群）变质岩裂隙承压弱含水层在煤田内侧呈若干大小不等、埋深不同的潜丘，为煤系的基底，大致自西向东沿单斜构造逐渐变深。从资料对比来看，变质岩层含水性弱，划分为裂隙承压弱含水层，该含水层与上覆地层呈角度不整合接触，对于很接近的上覆煤层在开采时尚有一些威胁，主要是它的水头压力较大。下侏罗统（大西沟群）孔隙裂隙承压含水层在北区的西部、北部，南区的北端有限分布。在南区内，埋藏深度一般为580米，厚度060多米，在北区内埋深和厚度都随单斜构造，自西南向东北逐渐变深加厚。埋藏深度在西部煤层露头线一带为浅，附近有零星露头，埋深最深240米，厚度一般为90米，最厚近200米。同上覆地层呈角度不整合接触。地下水主要赋存于这套地层的中、下段碎屑岩的孔隙中，承压水位较高，均超出顶板，水头高度可达147米。单位涌水量0.00050.005公升/秒米，为井田内三个主要含水层中水量最小的一个。中侏罗统（窑街组及新河组）孔隙裂隙承压含水层在北区西部，南部有少许零星露头。埋藏深度以西部煤层露头线一带最浅，大致向东逐渐变深，最深达510米（南17号孔），本层平均厚度215米，最大厚度315米，最小厚度为40米。据专门水文地质钻孔揭露本层系为孔隙裂隙承压含水层，也为井田内三个主要含水层之一，它的含水性比下侏罗统的岩层要强一些。水头压力较大，多数能自流，涌水量变化较大。炭25（北区内）、南13号孔（南区内）的单位涌水量分别为0.073公升/秒米和0.0016公升/秒米，涌水量的变化与上覆盖层厚薄、有无地表水有关。上侏罗统（苦水峡组）孔隙裂隙承压水弱含水层井田内分布较广，在北区东南角有所出露，埋深最深可达380米以下（南17号孔），地层平均厚度133米，最大厚度195米。岩层以紫红色粉砂岩泥岩为主，次为细砂岩、含砾砂岩，下部夹薄层砂岩。地下水主要赋存于下部的含砾砂岩、粗砂岩内，据南13号专门水文地质钻孔揭露为孔隙裂隙承压水，水头压力不大，一般水位仅高出顶板几米，含水性较差，用提筒抽水就能疏干。另据19号孔（北区内）、60号孔（三号井田）抽水资料来看涌水量都较小。下白垩纪（河口群）孔隙潜水若含水层井田东部广泛出露构成中高山，由西向东逐渐编后，最厚363米。岩层由一套砖红色砂砾岩、细砂岩、薄层砂岩组成。在拉堡子沟口以北，本岩层构成金沙河新老河漫滩及河床基底，它与第四系冲击层互有水力联系。由于碎屑岩颗粒不均，使之孔隙率小，因而透水性和含水性都较差，水位恢复也极缓，要几日才能稳定。经对21号钻孔（在北区外东北角）专门抽水试验，最大单位涌水量仅0.000397公升/秒米，含水性较弱。第四系冲积孔隙潜水强含水层第四系冲积孔隙潜水强含水层，渗透性很好，汗水丰富，为井田内三个主要含水层中含水性最强者，单位涌水量在16公升/秒米以上，水位浅处接近地表，深处8米多，与地表水有密切水力联系，主要靠河水下渗补给，常有明暗流交替。断层导水性断层主要集中分布于北区的北端，其次在西边边界和南区的南端边界上才有分布。较大的断层有7条，除F断层为正断层外，其余均为逆断层。从断层分布的位置来看，多在井田的边缘和边界部位，它所能影响的范围较小，很有局限性，再从断层的性质来看，多是逆断层，力学性质上属压性断裂，含水、导水性都较差。2.地表水井田内常年流水的溪沟有九条，均为河水的支流。各溪水的补给来源为泉水、大气降水、融雪水，大量随季节性变化很大，夏秋雨季水量最大，冬季干旱时水量最小，在无山洪和融雪流入的情况下，水质清淡可口。3.矿井涌水量按照甘肃省煤田地质勘探公司145队提供的矿井涌水量资料，矿井正常涌水量为14273.52m/d，即594.73m/h。与原生产矿井一号井、三号井的涌水量相比偏大很多。本次设计参照临近矿井的实际情况，暂按正常涌水量123m/h，最大涌水量235m/h设计。1.5地质勘探程度及存在问题就全矿井而言，现有资料对井田内主要煤层的勘探网度和储量级别划分比较合理，查明了井田可采煤层的层数，在构造形态、煤层变化、煤层露头、煤质、储量分级等控制方面均可满足编制矿井建设工程的要求，但尚有以下几个方面需今后予以关注，以满足矿井生产的需要。1.由于井田勘探钻孔煤芯瓦斯采样设备及技术条件的限制，存在对井田深部瓦斯含量分析值不准确故在生产中应加强瓦斯探测工作，收集分析瓦斯变化规律，指导安全生产。2.三号井二台工业广场缺乏最高洪水位的地质资料。3.地质条件的变化（特别是断层）对工作面开采影响很大，勘探报告探明井田内分布多条小断层，但对其控制较低，为适应矿井生产需要，建议今后加强首采区域的综合勘探，尽可能探明小断层的分布情况。4.根据地质报告北区煤层底板等高线图中上层煤与中层煤的间距与剖面图相差较大，但地质报告中描述的层间距与剖面图较接近。矿井在建设中应进一步探明煤层情况，为矿井生产提供可靠的依据。- 117 -第2章 矿井工作制度、生产能力及服务年限2.1矿井工作制度 1.矿井工作日按年300天计算。 2.矿井每昼夜四班工作，采煤工作面采用“四六”制。 3.每日净提升时间为14小时。2.2矿井生产能力及服务年限2.2.1矿井生产能力煤炭资源储量是确定矿井生产能力的基础和主要因素之一。本井田内开采煤层有两层，分别为上层煤和中层煤，共有工业储量8963.7万吨，扣除各种煤柱损失和开采损失后，可采储量为6203万吨，生产能力为90万t/a。2.2.2矿井服务年限由表221我们可知我国中型煤矿45万t/a、60万t/a和90万t/a在非缺煤地区的服务年限不得小于40年。2.2.3矿井储量、生产能力和服务年限的关系煤矿中根据 (2-1)式中：矿井生产能力，t/a； 矿床可采储量，t； T矿井服务年限，a； K储量备用系数，一般取1.4；矿井生产能力通用标准值表221矿山规模煤矿黑色金属矿有色金属矿矿井生产能力（10t/a）矿井服务年限（a）矿井生产能力（10t/a）矿井服务年限（a）矿井生产能力（10t/a）矿井服务年限（a）缺煤地区非缺煤地区大型300、400、40050601003010030 120、150、180、2404050中型15、60、90304030100202010020小型9、15、21、3020303010152010152.2.4矿井生产能力的确定确定矿井生产能力是矿井设计的一项主要任务，是进行矿井各系统和环节设计的前提和基础。矿井生产能力受多种因素影响，在确定时应综合考虑这些因素的影响。2.2.4.1影响矿井生产能力的主要因素1.矿井储量：指矿井可采储量。2.矿床赋存条件：指影响矿床开采的工业特征。3.可采技术条件：指可以采用的采矿技术和生产装备。4.经济条件：指可用作矿井建设和生产经营的资金。5.技术与管理人才条件：主要指从事技术和管理工作人员及工人的素质和能力。2.2.4.2矿井生产能力的确定1.根据矿井储量，按照矿井生产能力与服务年限的匹配关系进行确定。确定时可给出一组矿井生产能力，分别按照式（21）计算对应的矿井服务年限，取服务年限与矿井生产能力刚好符合表221规定的矿井生产能力暂定为矿井生产能力，这一能力是按储量计算的最大生产能力。根据式21可得矿井服务年限即 2.综合考虑矿床赋存条件、矿井可利用的技术、经济及人才条件等，确定每个回采工作面的回采工艺、采矿参数、工作面的生产能力及矿井同时生产的各种工作面的数目，应用式（22）确定矿井生产能力。 （22）式中：矿井可实现的产量； 第个工作面的计划产量，t。3. 比较以上两个能力，一般取较小的一个值作为矿井生产能力。故矿井生产能力为90万t/a时，其矿井服务年限为49.2年，大于40年，符合煤矿设计标准。第3章 井田开拓3.1井筒形式、数目及位置的确定3.1.1井筒形式的确定3.1.1.1井田地质构造、煤层及小窑范围井田构造较为简单，断裂及褶皱稀少，且集中分布于东拉沟一带，依据所提供的地质资料，认为三号井田地质构造属“四类二型”的简单构造，井田内断裂构造以逆性为主，断层倾角6584，属高角度逆冲性质，次为正断层。区内煤层赋存呈“单斜”状态，即：西高东低，地表形态北高南低，煤层倾角均在25以下，可采煤层平均总厚度为9.82米。在井田北部，南部均有小窑开采，据所提供资料北部小窑开采最低标高为2500米，南部小窑开采最低标高在2250米，对井田北部和南部的资源均有不同程度破坏。3.1.1.2井田主要特点1.煤田区内部除河谷外，其余均为高山深沟，地形复杂，井口位置及工业场地的可选位置较少。2.煤层倾斜方向与地面山坡倾斜的方向一致，煤层埋藏较深，埋深在390m660m之间。3.井田北部走向短，倾斜长。其浅部走向长2600m，中部走向长1500m，深部渐灭。北部东区为一上长下短的倒三角形。对于井下巷道布置很不利。4.煤层赋存较稳定，倾角一般在1020以内，构造及水文地质条件较简单，开采技术条件较好。上述主要特点，是影响本矿井开拓方式、井田开拓布局及工业场地和井口位置选择的主要因素。3.1.1.3井田开拓方式、井口与工业场地位置矿井工业场地是井口、工业建筑、辅助生产厂房、库、棚及生产调度、综合办公楼等设施所在地，是考虑矿井开拓方式的一个重要因素，所以，井口位置、开拓方式与工业场地三者之间有着极密切的关系。1.矿井工业场地及井口位置的选择.工业场地及井口位置选择的原则本井田地面除河谷外，其余均为高山深沟，地形复杂。根据井田地形、煤层赋存情况、小煤矿分布情况，矿井工业场地选择的主要原则如下：井下开拓布置合理，系统简单，投资少，建井工期短。场地平缓，土方工程量少。交通运输便利。工业场地尽量少占良田。.工业场地及井口位置的选择本着上述场地选择的主要原则，结合该井田的具体特点，提出可供矿井工业场地选择的场地有A、B两处。A场地：位于20、21勘探线之间的金沙河与沙金河交汇的河谷地。该场地位于井田南部，偏离井田储量中心。开采北部时，需凿开主要运输大巷至北部，并且该场地下有压煤，这样就要有工业场地的保护煤柱和井筒的保护煤柱。B场地：位于12、13勘探线之间的金沙河河谷地。该场地位于井田中央的无煤区（或不可采区），无需留设工业场地和井筒的保护煤柱。经过比较，B场地有着多方面的优越之处，因此设计选择B场地作为矿井工业场地进行开拓布置。通过对井田地质构造、煤层及小窑范围的分析和井田主要特点的描述，以及工业场地位置的选择，煤田基本条件符合应用斜井开拓的条件，最后确定矿井采用斜井开拓。3.1.2井筒数目的确定根据煤田的具体特点，在煤田中部设主、副斜井，南区和北区分别设回风井（斜井）。3.1.3井筒位置的确定主、副井的位置要有利于地面生产系统和工业场地的布置，有利于与外界联系、运输等方便，还要有利于井下井底车场的布置和与大巷的联系。风井要满足通风要求和有利于通风，地面要有利于井巷施工和风机房建设，风机供电和管理便利，而且风井的工程量要小,便于向外排矸。井筒特征见表311。井巷特征表表311井筒名称井口坐标（m）井口标高（m）井筒长度（m）井筒描述XY主斜井88528.19061128.8822629.000566原煤提升，人员，主进风井，安全出口副斜井88628.19061128.8822629.000544人员、设备、材料的运输，进风井，安全出口1风井（东拉沟）90600.57559025.2922771.300365井田一、二采区回风、排矸2风井（车娄沟）86258.00060128.0002678.000510井田三、四采区回风、排矸3.2开采的水平划分及布置3.2.1井田内划分及开采顺序3.2.1.1井田内划分该井田可采煤层一层，即主煤层，按煤层的赋存特征及井田开拓布置的合理性及经济性，设计进行南、北联合开采。根据井田的范围，在井田的北部设两个采区，即一、二采区，在标高2400m以上为一采区，在标高2400m以下为二采区在井田的南部设两个采区，即三、四采区，在标高2240m以上为三采区，在标高2240m以下为四采区。采区特征及参数一览见表321。3.2.1.2开采顺序采区间开采顺序为先采一采区、后采二采区，再采三采区和四采区。工作面采用后退式回采。3.2.2开采水平的划分及水平标高确定该矿井资源为南北两块，南部资源在2550m1900m，垂高650m；北部资源在采区特征及参数一览表321采区编号单、双面别走向长（m）倾斜长（m）开采煤层数可采储量（万t）生产能力（万t）服务年限（a）一采区单最大2000最大1300112879010.2二采区单最大1100最大150011048908.3三采区单最大3000最大1200114209011.2四采区单最大3500最大1000124489019.52600m2000m，垂高600m；南部采用单水平上下山开采，北部也采用单水平上下山开拓。综上，设计将井田划分为两个水平，水平标高为2400m和2240m，矿井北部设2400m水平，矿井南部设2240m水平，矿井开拓时首先开拓矿井北部的2400m水平，矿井南部2240m水平为准备开拓水平。3.2.3阶段运输大巷和回风大巷的布置根据矿井生产能力，通风要求以及规程、规范的要求，结合煤层底板岩性，设计确定大巷设置在主煤层底板岩石中。井下运输巷道采用半圆拱巷到断面，支护均采用锚喷支护形式。2240水平运输大巷以井底方向为5下坡布置，2400水平运输大巷以井底方向为5下坡布置，巷道铺设600mm轨距的轨道。井巷断面特征及参数一览见表322。（见下页）井巷断面特征及参数一览表322序号井巷名称支护方式断面形状断面积（m2）运输方式允许风速（m/s）标准图号净掘1主斜井锚喷半圆拱15.2116.24胶带2.82副斜井锚喷半圆拱11.7512.68串车2.031风井锚喷半圆拱11.011.88串车5.842风井锚喷半圆拱11.011.88串车5.85运输大巷锚喷半圆拱11.7512.68胶带4.46轨道大巷锚喷半圆拱11.7512.68电机车4.97北部回风大巷锚喷半圆拱11.011.88电机车7.58南部回风大巷锚喷半圆拱11.011.88电机车7.5主副斜井、各风井以及水平运输大巷的断面图：主斜井断面见图321，副斜井断面图见图322，回风斜井见图323，运输大巷断面图见图324，轨道大巷断面图见图325，回风大巷断面图与回风斜井断面图一样。主斜井断面图图321断面特征围岩类别支护方式断面积（m2）支护厚度（mm）掘进尺寸（mm）净周长（m）断面形状掘净宽高稳定基岩锚喷16.2415.211004800400014.82半圆拱副斜井断面图图322断面特征围岩类别支护方式断面积（m2）支护厚度（mm）掘进尺寸（mm）净周长（m）断面形状掘净宽高稳定基岩锚喷12.6811.751004000360012.96半圆拱回风井（回风大巷）断面图图323断面特征围岩类别支护方式断面积（m2）支护厚度（mm）掘进尺寸（mm）净周长（m）断面形状掘净宽高稳定基岩锚喷11.8811.001004000340012.56半圆拱运输大巷断面图图324断面特征围岩类别支护方式断面积（m2）支护厚度（mm）掘进尺寸（mm）净周长（m）断面形状掘净宽高稳定基岩锚喷12.6811.751004000360012.96半圆拱轨道大巷断面图图325断面特征围岩类别支护方式断面积（m2）支护厚度（mm）掘进尺寸（mm）净周长（m）断面形状掘净宽高稳定基岩锚喷12.6811.751004000360012.96半圆拱3.3井底车场3.3.1井底车场形式选择及硐室布置3.3.1.1车场形式的选定根据矿井开拓布置，井底车场设在2400车场，位于稳定岩石中，主要担负矿井设备、人员、材料、矸石的转载任务，考虑到运输能力及安全可靠性，设计采用双道起坡的甩车场，调车采用机车牵引的调车方式作业，车场设计在力求车场形式合理、布置紧凑、节省工程量以及简化调车环节，保证车场通过能力的同时，统筹考虑了车场线路布置系统。3.3.1.2井底车场图1主斜井；2副斜井；3翻车机硐室；4调度室；5通过线；6调车线；7重车存车线；8空车存车线；9回车线3.3.1.3主要硐室及硐室的参数1.主要硐室为确保矿井正常生产，充分发挥皮带运输机的能力，在2400水平设置了净直径4.5m的立式圆筒仓一个，煤仓有效垂高约20m，其容量约400吨，在煤仓下口设清理斜巷，采用机械提升，人工清理方式清理撒煤和水煤。在2400水平车场附近设置设中央水泵房、变电所、蓄电池机车修理、充电硐室和消防材料库。在2400水平北端头设火药发放硐室与充电硐室各一个，均设立独立通风系统。在2400水平车场设人车等候室、医疗保健室、工具保管室等。2.主要硐室的参数依据煤矿安全规程要求，爆破材料发放硐室及变电所均采用不燃性材料支护，其余硐室均采用锚喷支护。车场及硐室工程量见表331。车场及硐室工程量表表331序号车场及硐室名称巷道长度（m）工程量（m）备注净掘进12615车场3759764522400车场170274429023中央水泵房509069724中央变电所4053758652400机头硐室1021221662400集中煤仓1514418972400水平消防库3024026982400爆破材料发放室655205829机车充电、检修室455616273.4方案比较、确定开拓系统3.4.1井田开拓方案1.根据煤层埋深及赋存条件设计确定井田开拓方式。结合场地的位置，提出下述三个井田开拓方案进行比较。方案一：主立井、副立井井方案选择B场地作为矿井工业广场，井田以立井井方式开拓。开掘一对主、副立井井筒，将井底车场设在2400水平。将井田划分为二个水平（2400m、2240m），南部采用下山开采，北部采用上下山开采。主、副井筒至中层煤2400m底板岩石后，布置井底车场，再沿主煤层底板岩石开掘轨道大巷和运输大巷至井田北部，布置上山进行开采2400m2600m水平；后期延伸主、副井筒至2240m底板岩石后，沿中层煤底板岩石开掘轨道大巷和运输大巷至井田南、北区，北部布置上下山进行开采，南部布置上下山开采。主立井井口标高2629.0m，井底标