采矿工程毕业设计（论文）-三河尖矿1.8Mta新井设计（全套图纸）.doc

中国矿业大学2013届本科生毕业设计（论文） 目 录1 矿区概况及井田地质特征11.1矿区概况11.1.1地理位置11.1.2地形地势11.1.3气象及地震21.1.4地面建筑情况21.1.5电源与水源21.2井田地质特征31.2.1井田地质构造31.2.2地层层序、厚度及岩石特征31.2.3地质构造41.2.4水文地质41.3煤层特征51.3.1地层的含煤性概述51.3.2煤质61.3.3煤的自燃性及低温性82 井田境界和储量102.1井田境界102.2矿井工业储量102.2.1勘探类型102.2.2矿井工业储量的计算102.3矿井的可采储量122.3.1安全煤柱留设原则122.3.2工业场地保护煤柱132.3.3井筒保护煤柱142.3.4矿井可采储量143矿井工作制度、设计生产能力及服务年限153.1矿井工作制度153.2矿井设计生产能力及服务年限153.2.1确定矿井生产能力153.2.2矿井及第一水平服务年限的核算153.2.3井型校核164 井田开拓184.1井田开拓的基本问题184.1.1确定井筒形式、数目、位置及坐标184.1.2工业广场的位置、形状和面积204.1.3开拓方案的确定214.1.4开采水平内的巷道布置方式、主运巷的位置274.2矿井基本巷道274.2.1井筒274.2.2主要开拓巷道284.2.3井底车场及硐室284.2.4验算井底车场空重车线长度295 准备方式采区巷道布置375.1煤层的地质特征375.1.1煤层的特征375.1.2煤质特征375.1.3煤层顶、底板条件375.1.4煤层的含瓦斯特征375.1.5水文地质特征375.1.6煤尘的爆炸性和自燃发火危险性375.1.7地质构造375.1.8地表特征375.2采区巷道布置及生产系统385.2.1采区走向长度的确定385.2.2确定采区巷道布置385.2.3采区巷道布置参数确定385.2.4煤柱尺寸的确定385.2.5采区上山布置385.2.6区段平巷的布置385.2.7采区内工作面的接替顺序395.2.8采区通风、运输及其它系统395.2.9采区内各种巷道的掘进方法395.2.10采区生产能力415.2.11采区采出率415.3采区车场选型425.3.1采区上部车场选型425.3.2采区中部车场选型435.3.3采区下部车场选型435.3.4采区主要硐室436 采煤方法466.1采煤工艺方式466.1.1采煤工艺确定466.1.2机械化程度476.1.3工作面长度的确定476.1.4工作面落煤、装煤方式及落煤、装煤机械476.1.5工作面运煤方式及运煤机械486.1.6工作面支护方式及支架选型496.1.7各工艺过程注意事项526.1.8采煤工艺546.1.9回采工作面吨煤成本556.1.10工作面劳动组织和作业循环图表566.2回采巷道布置586.2.1采区巷道布置586.2.2回采巷道断面选择及其掘进方式587 井下运输617.1概述617.1.1井下运输的原始条件和数据617.1.2矿井运输系统617.1.3矿井运输设备选型应遵循以下原则：617.2采区运输设备的选择627.2.1工作面刮板输送机造型和验算627.2.2转载机选型627.2.3破碎机机选型637.2.4顺槽皮带送机选型637.2.5采区大巷和上山胶带输送机选型637.2.6采区辅助运输设备的选型与设计647.3大巷运输设备选择677.3.1大巷运输设备的选择677.3.2运输设备运输能力验算688 矿井提升698.1矿井提升概述698.2主副井提升698.2.1主井提升设备选型698.2.2副井提升设备选型699 矿井通风及安全技术719.1通风方式选择719.1.1矿井通风系统选择719.1.2采区通风概述749.1.3采区上（下）山通风系统759.1.4工作面通风759.1.5掘进通风769.2采区及全矿所需风量769.2.1采区所需风量779.2.2掘进工作面所需风量（按煤巷）计算：789.2.3硐室需风量的确定：799.2.4全矿井所需风量809.2.5矿井风量的分配829.2.6风速验算839.3全矿通风阻力的计算839.3.1矿井通风阻力839.3.2矿井通风阻力、等积孔的计算879.4通风机的选型889.4.1选择主要通风机889.4.2主要通风机工作风压899.4.3电动机选型919.5特殊灾害的安全措施929.5.1防尘措施929.5.2防突水的应急措施929.5.3防止瓦斯及防止火灾措施9310 设计矿井基本技术经济指标95参考文献96深井降温技术研究971 矿井热害971.1深井热害形成971.1.1深井高温形成机理971.1.2深井高湿形成机理971.2高温矿井热源及危害981.3我国矿井热害的现状991.3.1矿井高温热害的调查991.3.2矿井高温热害的分布及类型1001.3.3矿井高湿的产生原因1002 解决矿井热害的措施1012. 1非人工制冷措施1012. 1.1个体防护1012. 1.2通风降温1022. 1.3有效控制热源1022. 1.4地温预冷技术的提出与应用温预1032. 1.5采用充填采矿法降温1032. 1.6其他降温措施1032.2人工制冷降温技术1032.2.1采用制冷空调降温1032.2.2冰浆降温系统在解决矿井热害中的应用1052.3其他措施1072.3.1加强安全教育，提高自我保护能力1072.3.2加强对矿工的耐热检验1072.3.3提高劳动生产率，降低劳动强度1073 解决矿井热害的实例1073.1冰冷降温系统在平煤六矿的研究与应用1073.1.1平煤六矿矿井热害概述1073.1.2平煤六矿地面制冰井下降温系统1073.1.3平煤六矿地面制冰一井下降温系统能量法分析1083.2.冰冷降温系统在梁北煤矿的研究与应用1093.2.1原降温措施1093.2.2新治理方案1093.2.3综合治理方案的冷量计算1093.2.4降温系统工艺流程、运行与效益1103.3冰冷降温系统在山东巨野矿的研究与应用1113.3.1制冷系统的选择1113.3.2降温工艺流程1113.3.3地面制冰系统1124结论112参考文献113英文原文：114中文译文：118参考文献120致 谢121全套图纸，加153893706一般部分第35页 中国矿业大学2013届本科生毕业设计（论文） 1 矿区概况及井田地质特征1.1矿区概况1.1.1地理位置三河尖井田地处江苏省沛县龙固镇境内，距徐州市市区92km，距沛县县城约27km。三河尖矿对外交通甚为便利，三河尖矿区有徐州沛屯铁路专用线在沙塘车站与陇海线接轨，向东可以直达连云港；在徐州与京沪线相连，向北去兖州、日照；向南直至南京、上海。矿井工业场地至沛屯集配站至部分城市距离表见表1-1。表1-1 交通距离表铁路沛屯集沛站至 单位：KM沙塘徐州连云港上海浦口北京兖州日照63.382.4305733客运833货运422893243.4543.4徐州井田有公路干线通过，向南经沛县可达徐州市；向北可达鱼台、济南市；向东至山东省滕州 、薛城和枣庄市。井田东部有大沙河通过，可供机帆船与大型木船航行。交通位置见图1-1。图1-1 交通位置图1.1.2地形地势本井田陆地部分地形平坦，由西北向东南微微倾斜，地面标高为+31.8636.64m。井田内较大的地表水系有：1.大沙河发源于丰县高庄黄河溃口处，流向东北纵贯本区经城子庙北入昭阳湖，区内河宽250300m，河堤高+39m，河床高程+3435m，为一间隔河，洪水期最大洪峰流量74 m3/s，最高水位+35.85m，现许可流量700 m3/s。2.姚楼河人工河，可通行木舟，河堤高程+39.5m，河底高程+31m，上游河宽3238m，下游宽4560m，北与苏鲁河汇合。3.苏鲁河人工河，东西向分布，宽6070m，堤顶标高+39.5m，经受过最大流水量97 m3/s。4.徐沛河人工河，自沛城沿公路至龙固镇东之前三里庙止，河宽6080m。5.义河人工河，流经吴庄区西部近东北向，堤顶标高+39m，河底标高+31.5m，河底宽15m，经受过最大流量76 m3/s。6.复兴河人工河，流经吴庄区处的西北部，呈北东向，堤顶标高+40.5m，受过最大流水量628 m3/s。1.1.3气象及地震据沛县气象站十二年气象资料汇编（19591970年），气候属于华北类黄河南区，具有长江流域与黄河流域的过渡性质，而又接近北方气候的特点。历年平均气温13.9Bc，7月份最热，月平均气温27.2Bc，一月份最冷，月平均气温-1.5Bc，历年最高气温40Bc，最低气温-21.3Bc。年平均降雨量799.4mm，最大1112mm，最小550mm，平均年降雨日数83天，其中7、8月份降雨最多。年平均风速3.3m/s，最大风速20m/s，全年以东南偏东风为最多，夏天雷雨大风多短时，最大风力达911级以上。据1973年1975年三年资料，平均蒸发量为1495.1mm。历年平均霜降期为161天，在每年10月30日至次年4 月8日。冻结期为每年12月10日（最晚始于次年2月2日）次年2月11日，最大冻土深度19cm（1月）。1.1.4地面建筑情况本井范围内的地面剪除地表灌溉河流、省道外，主要是村庄，这些村庄除龙固镇外随采区推进陆续搬迁。1.1.5电源与水源水源:可作供水开采的含水层唯第四系上更新统(Q3)，厚约65m，为砂质粘土夹多层粗砂组成的第一承压水层.上部多为农灌机井取用，机井水位降低4m，水量25.236m3/s，为重碳酸钙、钠型水。电源：两回路35KV输电线路，均引自龙东变电所。1.2井田地质特征1.2.1井田地质构造丰沛煤田地处秦岭东西构造带和北支-新华夏系第二隆起带的西侧，东邻炎庐大断裂。总的构造形态一复式褶皱构造,受燕山运动影响,断裂发育,有岩浆局部侵入，构造较复杂。三河尖井田位于丰沛向斜中部,井田内总的构造形态为一缓倾斜的单斜构造，局部地段有缓波状起伏，地层北4570东，倾向北西，倾角520。陆地部分浅部（400m水平以上）倾角平缓，一般在15左右，中深部较陡，一般在18，而700水平以下，则在井田中部较缓，东西两侧较陡，在西部边缘地段形成一向北西倾伏的宽缓北斜。湖区部分400m以上较陡，中部变缓，深部又有变陡趋势。1.2.2地层层序、厚度及岩石特征本区位于广阔冲积平原，基岩全部第四系冲积曾覆盖，经钻探揭露的地层由上而下分述如下：1.奥陶系中统（O2）揭露最大厚度56.37m。岩性为厚层状石灰岩、白云质灰岩为主，夹少量薄层状灰绿色泥岩，呈灰色。致密、较坚硬、裂隙发育，见少量动物化石。与上覆层呈假整和接触。2.石炭系中统本溪组（C2b）本层厚度21.9939.32m，一般厚37m左右。上部以浅灰灰白色石灰岩为主，中下部以杂色泥岩、灰绿色泥岩为主，夹23层薄层灰岩，低部为铝土岩及铁质泥岩，相当于华北G层铝土和山西式铁矿层。与上覆地层呈整和接触。3.石炭系上统太原群（C3t）本层厚度144.43161.76m，一般厚150左右。由深灰色灰黑色泥岩、砂质泥岩、石灰岩、少量砂岩及煤层组成的海陆相互相沉积。其特点是灰岩、煤层层数多而薄，厚度稳定，标志层特征明艳，层间距离变化小，易于对比。本组含灰岩1415层，其中L4与L12厚度大，L4厚10m左右，L12厚5m左右，所含动物化石差异大，是太原群煤层主要对比标志。含煤1013层，可采煤层为17、21号两层，18号煤层仅零星可采。与上覆地层整合接触。4.二迭系下统山西组本组为主要含煤地层，厚度68.32123.52m，一般100m左右。由灰色、深灰色泥岩、灰白色砂岩及煤层组成，属滨海平原三角洲过渡相沉积。含煤四层，即5、6、7、8号煤，5、6号煤簿而不稳定，无工业开采价值。7号煤层厚度大，为全区稳定的主要可采煤层，8号煤层仅发育于9勘探线以东，为一局部可采稳定煤层。与上覆地层成整合接触。5.二迭系下统下石盒子组本组厚度133.00242.00m，一般厚180m。由北厚南薄之趋势，中深部有东西向隆起。由灰白色、灰绿色砂岩，灰色、灰绿、杂色泥岩、砂质泥岩组成，杂色泥岩具有黄色斑块，富含菱铁质鲕粒，中部赋存13层不稳定煤线，俗称紫煤段，下距分界砂岩7080m，是区内良好对比标志。底部有一层810m的灰白灰绿色含砾粗砂岩，俗称分界砂岩。与上覆地层呈不整合接触。6.下白垩上侏罗统本组最大厚度522.54m,分布于井田深部。主要岩性为棕红色、紫红色砾岩、粉砂岩、砂质泥岩组成。中下部含三组砾岩，砾岩层厚50170.05m，由自西向东增厚的趋势。中上部以灰色、灰绿色砂质泥岩为主，含较丰富叶肢介。7.第四系厚度40.85110.00m，自西向东、从北向南有变簿趋势，局部地段基地起伏明显。由土灰、灰黄、棕黄、灰白、灰绿色砂质粘土、粘土、粘土质砂及各粒级砂层组成。底部含沙砾及卵石层，但不甚稳定。1.2.3地质构造本井田基本为缓倾斜单斜构造，地层走向NE4570，倾向NW，倾角520。1.褶曲本井田西部边缘地段有一向北西倾斜的宽缓背斜，局部地段显有宽缓小型波状起伏。1.2.4水文地质本区据钻探揭露的岩浆岩有四类,即浅成花岗岩类、煌班岩类、闪长分岩类、安山岩类。1.花岗斑岩类：分布于56线至9勘探线深部地段，越趋深部厚度逐渐增大，如SD2、905号孔，揭露厚度270280m。由此可见该岩体中心在深部，岩体边缘伸展到井田内有分枝分叉现象。产状可能为岩盖。岩体侵入层位山西组、下石盒子组，对深部7、8号煤层影响较大，致使煤层变为天然焦，但其所占范围不大。2.煌斑岩类：无规律的零星分布，沿地层薄弱地带顺层侵入，呈不连续透镜体几脉状体，从岩炭系太原组至下白垩上侏罗统都有侵入，单层厚度从不足1m至10余m不等，仅见个别孔对7、8、煤层有不同程度影响与破坏，使起变质为天然焦。3.闪长玢岩类：分布于井田东南角，即2224线浅部，与山东富村井田岩浆岩为一相连侵入替。厚度7.7025.50m，产状为岩床，侵入于8号煤层上下，使8号煤被吞蚀、变薄、变质为天然焦。影响范围14Km2。4、安山岩类：只在勘探线浅部见到，侵入K1+J3地层中，对煤层无影响。丰沛煤田四周被区域大断层切割，断层落差均在1000m以上，奥陶系灰岩含水层与透水性不良地层接触，致使导水性普遍较弱，这些相对隔水的边界断层，使本区域与邻区地下水失去了正常的水力联系，加之全区被第四系覆盖，其中多层粘土有效的阻隔了大气降水及地表水的垂直渗入，从而使本区域成为一个封闭半封闭的水文地质单元。本井田属这一水文地质单元中的半封闭的水文地质块段。矿床地下水主要补给途径，除了基岩各含水层浅部露头附近接受第四系底部含水层顺层渗入与各含水层间通过断层导水部位相互沟通外，正常情况下，各含水层垂直方向的水力联系程度不密切。（一）地表水本井田除东部有南四湖中的微山湖及京杭大运河外，无大的地表水流。有较小水系，大沙河、姚楼河等。（二）含水层1.第四系冲击层厚度2679.00m，平均35m，从东向西，自南而北逐渐加厚，基底局部有起伏现象。岩性主要由粘土、砂质粘土及砂层组成。中部及上部砂层较发育，含水丰富；下部砂层薄且不稳定，富水性弱，以厚层含铝土质粘土为主，隔水性能良好。据历次勘探及邻区资料，可划分为6个含水层和5个隔水层。第四系上部含水层接受大气降水、地表水体的补给；第四系底部含水层是各基岩浅部含水层的主要补给水源；大气降水、地表水体与基岩地下水无水力联系。2.基岩段基岩内主要含水层有上侏罗统底部砾岩、下石盒子组成部分界砂岩、山西组煤层顶地板砂岩、太原群L4、L8L9、L12灰岩及奥陶统灰岩。（三）矿井涌水量根据1988年6月江苏煤田地质勘探四队所提报告，开采山西组煤时矿井实际涌水量为99t/h，考虑巷道穿过L4灰岩时的涌水量为277t/h，合计为326t/h，设计按340t/h计算。开采太原群煤层时矿井涌水量为420t/h。根据临区充足的实际资料，结合本区的水文地质条件，本区地下水以静储量为主，矿井涌水量不致随开采面积的扩大及水平的延伸而成正比例的增加；相反随其排水时间的延长，在首采区提前蔬干的基础上，矿井涌水量有逐步减少的可能。1.3煤层特征1.3.1地层的含煤性概述本井田含煤地层为下二迭统下石盒子组和山西组，上石岩统太原群，共含煤25层，煤层厚度15.35m。可采煤层2层，即山西组的7号层以及8号层，稳定的可采煤层为7号层，较稳定的可采煤层为7号煤层。煤层发育情况几煤层顶底板岩石特征简述如下：1.7号煤层：为本井田主要可采煤层。厚度1.425.5m，平均厚6.04 m。除5-6线至9线深部受火成岩影响变质为天然焦，西部见2个冲刷点外，其余地区均可采，煤层厚度沿走向与倾向上均有一定变化，但变化幅度不大。煤层结构，18线以西部含12层夹矸，19线以东仅少数点见一点夹矸，夹矸岩性为泥岩、碳质泥岩、砂质泥岩，夹矸厚度0.052.11m，局部地段为厚层状灰白砂岩。直接顶以砂质泥岩、泥岩为主，厚45m，局部地段为厚层状灰白砂岩。地板一般为灰黑色砂质泥岩、泥岩，厚0.5413.09m，据岩力学实验资料，为中等稳定性顶底板。2.8号煤层：为本井田一局部可采煤层，主要分布于9线以东，厚度0.586.54m，平均厚2.27m。13线以东的中深部有无煤带存在，据岩性特征分析，煤层缺失原因可能系当时复水较深，不利于泥炭堆积所致。煤层发育程度有自西向东变好的趋势，局部地段煤层厚度变化幅度较大。煤层结构：一般含12层夹矸，局部为3层夹矸，夹矸岩性为泥岩、砂质泥岩、炭质泥岩，厚0.121.23m属结构较简单的较稳定局部可采煤层。直接顶、底板均由深灰色砂质泥岩、泥岩组成，厚一般24m。据岩力学实验资料，为中等稳定性。表1-3 可采煤层特征表煤田煤层煤层厚度（m）煤层结构顶地板岩性稳定性容重(t/m3)最小最大平均层数夹石厚度(m)顶板底板山西组75.167.54610.052.11泥岩、砂质泥岩灰黑色砂质泥岩、泥岩稳定1.3780.586.542.2710.121.23深灰色砂质泥岩、泥岩深灰色砂质泥岩、泥岩较稳定1.351.3.2煤质区内煤层因受区域变质影响及岩浆侵入接触变质影响，煤类以焦煤为主，其次为贫煤、瘦煤、无烟煤；煤层部分受岩浆侵蚀严重，成为天然焦。由于岩浆侵入影响煤类在顺层方向上和垂向上都有变化，其基本变化规律是：距岩浆岩体近的煤层变质程度高于距岩浆岩体远的煤层，顺层方向上煤层受岩浆热力影响变质的范围比垂向上大，沿岩浆侵入方向煤层变质的厚度由大到小，垂向上煤层的变质情况也有差异。岩浆侵入体顶部的煤层变质程度高于岩浆岩底部的煤层，岩浆岩体厚度越大周围煤层变质程度越高，其影响范围越大，高变质的各煤类厚度越大；煤类围绕岩体由中变质到变变质，平面上呈带状分布，由岩体向外依次为天然焦、无烟煤、贫煤、贫瘦煤、瘦煤、焦煤，但除焦煤外，其它各煤类的厚度一般很小，垂向上煤层的上部较下部变质程度高。山西组7、8号煤层，属低灰、低硫、特低磷，高挥发分、强粘结性、中高高发热量、富焦油之气煤。据简易可选性实验，7号煤层属易选极易选。可作为炼焦用煤或配入弱粘结煤或不粘结煤可作为低温干馏，炼油用煤，中尾煤可作为动力用煤。焦煤在井田广泛分布，其物理性质和煤岩特性：黑色发亮、光亮型、油脂光泽，煤岩成分以亮煤和镜煤为主，其中夹有暗煤和丝炭的透镜体，一般条带结构不明显，近似均一结构，内生裂隙发育，脆度较大，机械强度小，易于破碎，常具贝壳状断口。1-2 煤层柱状图（一）物理性质 本区可采煤层的物理性质见表1-4。表1-4 各煤层的物理性质岩性7 煤8 煤颜 色灰色黑色黑 色光 泽玻璃光泽玻璃弱玻璃条 痕棕 色棕 黑 色断 口参 差 状参差阶梯状裂 隙内 生 裂 隙 发 育（二）化学分析本区可采煤层的化学分析见表1-5。表1-5 各煤层煤质特征表 煤层编号项 目78原煤灰分Ad（%）6.70-28.4114.31(140)6.79-24.0311.57(30)全硫St,d（%）0.29-1.370.74(130)0.51-2.120.93(35)磷Pd（%）0.0007-0.0250.022(10)0.003-0.01060.0056(3)弹筒发热量Qb,ad(MJ/Kg)21.82-31.14928.24(115)18.46-32.5829.72(30)高位发热量Qgr,v,ad(MJ/Kg)21.65-31.3028.03(103)26.15-31.5829.35(20)焦油产率Tar,ad（%）8.45-13.4510.55(18)10.1310.13(1)1.3.3煤的自燃性及低温性（一）煤层瓦斯三河尖煤矿扩建地质资料采样测试结果：瓦斯成分以氮气为主，其次为二氧化碳，但含量均低于2cm3/g可燃质，一般在1cm3/g可燃质。甲烷含量很低。见表1-6。据三河尖矿实测资料:瓦斯成分一二氧化碳为主，相对涌出量低于10m3/t。钻孔测试结果与矿井实测资料相符，为低沼气矿井。表1-6 各煤层瓦斯成分一览表 煤层煤层瓦斯成分（%）煤层可燃物CH4含量（cm3/g）CH4O2N27705.681.4137.8234.3597.4200.08880.3812.8686.940.003(二)煤尘本井田各可采煤层挥发份都较高，均在35%以上，火焰长度100750mm。据煤尘爆炸实验资料表明，各煤层均有爆炸危险。与三河尖矿7号煤层煤尘爆炸性实验结果相符。(三)煤的自燃性本井田各可采煤层变质程度为中等偏低的烟煤,故煤层燃点也较低。据采样测试结果：各煤层还原样燃点和氧化样燃点之差较小，一般均小于25，仅少数大于25。因此，各可采煤层基本上为不自燃与不易自燃煤层，少数为易自燃煤层。但矿井自投产以来多次发生7、8号煤层自燃发火，故该矿井应作煤层易自燃矿井设计。（四）地温1.恒温带深度、温度据煤炭部147地质勘探队施工的恒温带观测孔一年观测资料，确定恒温带深度为30m，温度为16。2.地温梯度本地温梯度最小为1.22/100m，最大为2.88/100m，平均为2.27/100m，属地温正常区。2 井田境界和储量2.1井田境界在煤田划分为井田时，要保证各井田有合理的尺寸和境界，使煤田各部分都能得到合理的开发。煤田范围划分为井田的原则有：（1）要充分利用自然条件划分，在可能的条件下，应尽量利用地形、地物、地质构造、水文地质以及煤层特征等自然条件，以减少煤柱损失，提高资源采出率，充分保护地面设施；（2）要有与矿区开发强度相适应的井田范围，要保证井田范围与矿井生产能力相适应，有足够的储量和服务年限及合理的尺寸；（3）照顾全局，处理好与临矿的关系；（4）直线原则，井田的划分应尽量采用直线或折线，有利于矿井的设计和生产管理工作的开展。根据以上划分原则，以及考虑到三河尖煤矿煤田内地质构造强度大等原因，本井田在能满足生产开发强度的前提条件下，不但要考虑了自然条件原因，而且要考虑到矿区的整体规划，故将三河尖煤矿四周境界定为：南与李庄相邻；西接摇耧河；东以龙东煤矿井田相连；北至北侧煤层变薄区。整个井田东西走向平均长度为6.1 km，南北倾向宽度为3.0 km。井田的水平面积按下式计算：S=H x L （2-1）式中：S井田的水平面积，m 2； 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：S=6.1x3.0=18.3（Km2） 2.2矿井工业储量2.2.1勘探类型1、井田勘探类型根据矿井勘探情况，其勘探类型为类型。2、钻孔及勘探线分布全区经过普查、详查、精查勘探及使用综合勘探的精查补充勘探后，使完成钻孔138个。2.2.2矿井工业储量的计算矿井主采煤层为7煤、8煤共2层煤，采用地质块段法， 7煤、8煤层工业储量计算：根据地质勘探情况，将矿体划分为A、B、C、D四个快段，块段划分如图2-1图2-1 井田块段划分示意图根据煤炭工业设计规范，求得以下各储量类型的值：（1）矿井地质资源量矿井地质资源量可由以下等式计算： （2-2）式中：矿井地质资源量，Mt；煤层平均厚度，m；煤层底面面积，m3；煤容重，t/m3。将各参数代入（2-1）式中可得表2-2，所以地质储量为： =177.57（Mt）表2-2 煤层地质储量计算煤层块段倾角/()块段面积/km2煤厚/m容重/t/m3 储量/Mt煤层总储量/Mt总储量/Mt7A181.506.041.3713.05127.3177.57B154.796.041.3728.27C131.726.041.3715.34D169.216.041.3770.648A181.502.271.387.4150.27B154.792.271.3813.28C131.722.271.388.4917D169.212.271.3820.0922.13（2）矿井工业储量根据钻孔布置，在矿井地质资源量中，60%探明的，30%控制的，10%推断的。根据煤层厚度和煤质，在探明的和控制的资源量中，70%的是经济的基础储量，30%的是边际经济的基础储量，则矿井工业资源/储量由式计算。矿井工业储量可用下式计算： （2-3）式中 矿井工业资源/储量； 探明的资源量中经济的基础储量；控制的资源量中经济的基础储量；探明的资源量中边际经济的基础储量；控制的资源量中边际经济的基础储量；推断的资源量；可信度系数，取0.70.9。该式取0.8。73.74（Mt）36.87（Mt）31.61（Mt）15.81（Mt）14.04（Mt）因此将各数代入式2-2得：172.07（Mt）2.3矿井的可采储量2.3.1安全煤柱留设原则矿井可采储量=（矿井工业储量-永久煤柱损失）矿井回收率。计算矿井可采储量时，必须要考虑以下损失：1、工业广场保护煤柱；2、井田境界煤柱损失；3、采煤方法所产生的煤柱损失和断层煤柱损失；4、建筑物、河流、铁路等压煤损失；5、其他损失。根据三河尖矿周围矿井实际经验和依据建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱与压煤开采规程之相关条款规定，部分煤柱的留设方法如下，见表（2-3）。表2-3 煤柱留设方法名 称留 设 方 法工业广场根据建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱与压煤开采规程第72条：工业广场维护带宽度为20m井田边界边界煤柱30m断 层断层煤柱每侧30m大 巷大巷煤柱每侧30m工业场地占地面积，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（2-4）。表2-4 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1.0120-1801.245-901.59-301.82.3.2工业场地保护煤柱本矿井设计生产能力为1.8Mt/a，工业广场按级保护留围护带宽度15 m，根据煤炭工业设计规范第5-22条规定：工业广场的面积由表2-4确定，取1.2/10万t公顷。工业广场保护煤柱取工业广场的尺寸为301m700m的长方形。工业场地的布置应结合地形、地物、工程地质条件及工艺要求，做到有利生产，方便生活，节约用电。根据上述规定，本井田工业场地占地面积S取值如下：S=1.2180/10=21.6公顷=216000 m表2-4 岩层移动角广场中心深度/m煤层倾角煤层厚度/m冲击层厚度/m-500158.313545756575用作图法求出工业广场保护煤柱量，工业广场保护煤柱留设见图图2.2 工业广场保护煤柱留设图由CAD量的梯形的面积是：1366078 m2 S =1366078cos18=1299217.38m2 则：工业广场的煤柱量为：Z工=SMR （2-4） 式中： Z工-工业广场煤柱量，万吨； S -工业广场压煤面积，； M -煤层厚度，7煤6.04m，8煤2.27m； R -煤的容重, 1.5t/m3。则：Z=1299217.388.311.5 =161.91(万吨) 2.3.3井筒保护煤柱主、副井井筒保护煤柱在工业广场保护煤柱范围内，风井井筒保护煤柱在大巷。2.3.4矿井可采储量 矿井设计资源储量按式（2-3）计算： （2-5）式中矿井设计资源/储量断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建筑煤柱等永久煤柱损失量之和。按矿井工业储量的3%算。则：（Mt） 矿井设计可采储量式中矿井设计可采储量；工业场地和主要井巷煤柱损失量之和，按矿井设计资源/储量的2%算；C采区采出率，厚煤层不小于75%；中厚煤层不小于80%；薄煤层不小于85%。此处取0.85。则：3矿井工作制度、设计生产能力及服务年限3.1矿井工作制度按照煤炭工业矿井设计规范的规定，确定次矿井设计生产能力按年工作日来330 天的计算，工作制度采用“三八”制来算，每天两班半的生产，半班的准备，每班工作8小时。净提升时间为20小时。3.2矿井设计生产能力及服务年限3.2.1确定矿井生产能力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：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；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；国家需求：对国家煤炭需求量（包括煤质、产量等）的预测是确定矿区规模的一个重要依据；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。由于三河尖矿井田范围大，煤炭储量丰富，地质构造较简单，煤层生产能力大，开采技术条件好，应建设大型矿井，初步确定矿井生产能力为180万t/a。3.2.2矿井及第一水平服务年限的核算矿井服务年限的计算公式为： T= （2-5）式中：T矿井的服务年限，a； Zk矿井的可采储量，万t； K矿井储量备用系数，取K=1.4；A矿井设计生产能力，万t/a。由第二章计算结果可知：矿井可采储量为139.14mt，则矿井服务年限为 T=139.14100（1801.4）56a50a我国各类井型的矿井和第一水平设计服务年限见表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ta-1矿井设计服务年限/a第一开采水平服务年限/a煤层倾角45600及以上7040300500603512024050302520459040252015930各省自定 因为56年50年，符合2003年我国设计规定的大型矿井（120240万t/a）服务年限至少在50年以上的标准，满足设计要求。第一水平（-500）服务水平储量及服务年限见表3-2。 表3-2 水平储量及服务年限名称储量/亿t服务年限/a第一水平0.8132第二水平0.58243.2.3井型校核通过对实际煤层开采能力、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）煤层开采能力三河尖矿井田7#煤层赋存稳定的厚煤层，倾角为520，平均15，地质结构简单，易于综采。据实习矿井生产实际，可布置一个综采工作面保产，煤层开采能力能满足矿井设计生产能力。 （2）辅助生产系统能力校核本设计的矿井为大型矿井，开拓方式为双立井两水平开拓。主井采用两套16t箕斗，提升能力大，能满足提升方面的要求。大巷采用皮带直接运煤，运输能力也能达到要求，且机械化程度高。辅助运输采用1.5吨固定厢式矿车，本设计中井底车场采用卧式车场。调车和通过能力均能满足要求，各辅助生产环节都能满足要求，不会影响生产能力。 （3）安全条件校核本矿井瓦斯涌出量为3.62 m3/t，属于低瓦斯矿井。煤尘有爆炸性危险。水文地质条件简单，涌水量较小（340t/h m3/h）。矿井采用中央并列式通风方式，经通风设计表明：通风满足要求。井田内小断层较少，只有一个较大的断层，对于开拓有一定的影响，但是，对于影响生产的小断层较少。所以，各项安全条件均可得到保证，不会影响矿井的年生产能力。（4）储量条件校核规范规定，矿井的设计生产能力应与矿井的储量相适应，以保证足够的服务年限。井田的可采储量为139.14Mt，服务年限为56年，可以满足矿井的设计生产要求。 经过矿井及第一水平服务年限的核算，二者均符合煤炭工业矿井设计规范之规定，因此最终确定矿井的生产能力为180万t/a。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井巷进入煤体，建立矿井提升、运输、通风、排水和动力供应等生产系统。这些用于开拓的井巷的形式、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。本矿井开拓方式的确定，主要考虑以下因素：主采煤层倾角平局为15为缓倾斜矿体；表层土厚35m，风化不太严重；本矿井为低瓦斯矿井矿井设计生产能力为180万t/a，为大型矿井。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。4.1.1确定井筒形式、数目、位置及坐标1、井筒形式的选择井筒形式有三种：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。井筒形式、优缺点、适用条件具体见表4-1。根据自然地理条件、技术经济条件等因素，综合考虑三河尖煤矿的实际情况：表层土较薄，平均为50m，风化不太严重； 本矿井煤层倾角小，平均15，为缓倾斜煤层；水文地质情况中等简单，涌水量不大；矿井年设计生产能力为180万t/a，为大型矿井。综上所述，本矿井采用立井开拓。表4-1 井筒形式比较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平。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。2、井硐数目根据井田范围及煤层赋存状况，开凿一对立井提升井筒，矿井采用两翼对角式通风，以减轻通风阻力。这样可以满足该井田生产的需求。1）主、副井筒位置是与井筒的形式、用途密切联系的，主井位置一经确定和施工后，在其上部布置工业广场，进行工业和民用建筑建设，在其下部设置开采水平，进行开采布署，矿井生产建设均要经过井筒进行，在矿井整个服务期间极难更改。因此，正确地确定井筒位置是井田开拓的重要问题。合理的井筒位置，应对井下开采有利，对掘进和维护井筒有利，且便于地面工业广场的布置，所以应沿走向和倾向两个方面来考虑。a) 沿井田走向的有利位置在地质条件许可的情况下，井筒沿井田走向的有利位置应在井田中央，当井田储量分布不均时，应在储量分布的中央，以此形式形成的两翼储量比较均衡。b) 沿井田倾斜方向的井筒位置井筒沿倾斜方向的位置分析多水平开采时，井筒设在井田的中部，可使石门总长度比较短，沿石门的运输工作量较少；井筒位于井田的浅部，总的石门长度稍大，但初期工程量及投资较少、建井期较短；井筒位于靠近深部，初期工程量较大，石门总长度较大，沿石门运输工作量也较大，但对井田深部开采及向下扩展有利。从井筒和工业广场煤柱损失来看，愈