采矿学课程设计-辛置矿2.4Mta新井设计（全套图纸）.doc

采矿学课程设计说明书题目： 辛置矿矿井设计 姓名： 学号： 班级： 矿业工程学院采矿工程12-6班 二 一 五 年 一 月1 矿区概述及井田地质特征11.1 矿区概述11.1.1矿区交通位置11.1.2地形及地貌21.1.3气象及地震21.1.4矿区生产、在建矿井及小煤窑分布情况21.1.5矿区经济概况21.1.6煤炭运输现状及前景21.1.7水文地质条件31.1.8地面建筑情况31.1.9电源及水源31.2 井田地质特征31.2.1井田地质构造31.2.2水文地质81.3 煤层特征101.3.1煤层101.3.2煤质101.3.3瓦斯与煤尘112 井田境界和储量132.1 井田境界132.1.1井田范围132.1.2开采界限132.1.3井田尺寸132.2 矿井工业储量132.2.1 勘探程度、储量等级圈定142.2.2矿井地质资源储量142.2.3矿井工业储量152.3 矿井可采储量162.3.1井田内煤柱损失162.3.2矿井设计可采储量183 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限193.1 矿井工作制度193.2 矿井设计能力及服务年限193.2.1确定依据193.2.2 确定矿井设计生产能力203.2.3矿井服务年限203.2.4 井型校核224 井田开拓234.1 井田开拓的基本问题234.2 确定井筒形式、数目、位置及坐标234.3 工业场地的位置2514.4 开采水平的确定及采区的划分254.5 矿井主要开拓巷道、煤层生产能力、开采顺序及运输设备254.6 矿井井筒形式及开拓延深方案比较26032采矿学课程设计说明书1 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1 矿区交通位置临汾矿区位于山西省临汾地区北缘，霍西煤田中部，北距太原市209km，南距临汾市65km。矿大十一井田位于临汾矿区北部，距霍州市15km。矿区西侧有南同蒲铁路及大运高速公路通过。矿区交通条件见图1-1。图1-1 矿井交通位置图310水平西起F1断层，东至霍山断层，北以310水平回风巷与F4断层为界，南至北焦家垣至珊垣村南一线以F6（为一倾向南东的正断层）断层为界，东北以2#煤层露头为界，该水平面积22.34km2，地面位置大部分为洪洞县赵城镇南沟村、北焦垣村，仇泄村和兴唐寺乡珊垣村、下关口村、川草凹、杏沟村等，东及东北少部分为霍州市义旺、刘家庄村等。大运高速从东部义旺村、杏沟村西、下关口村西通过。1.1.2地形及地貌该区位于霍山西麓属黄土丘陵地貌，地形总的趋势是西高东低，以南西向沟谷为主，其两边发育无数冲沟，切割较深，植被不发育。1.1.3气象及地震霍州矿区位于内陆高原区，属温带大陆性气候。气温变化较大，雨量分布不均，最大降雨量在7、8月份，春秋季节干燥且风沙较大，夏季受内陆干燥季风影响，炎热多雨，冬季受强烈西伯利亚寒流侵袭，寒冷干燥。本区年平均气温12.1。1月份最冷，平均气温-3.6，最低气温-18（1987年2月12日）；七月份最热，平均气温25.4，最高气温39.2（1972年8月2日）。全年无霜期平均197天，最少数150天，最多219天，初霜期一般在10月17日，终霜期在来年4月1月，最迟在4月17日。年平均降雨量353.1mm(1972年)，最大降雨量688.9mm(1975年)。最大月降雨量248.3mm，最大日降雨量137.5mm(1981年8月15日)。全年盛行偏南风和偏北风，春季以偏南风为主，其次是偏北风。夏、秋、冬三季以偏北风为主，西南风次之。年平均风速1.9m/s，极端最大风速18m/s。年平均冻结期66天，冻结开始于12月中旬，来年2月中旬解冻。冻土深度平均49.3cm，最大67cm。最大积雪厚度11cm。根据中国地震动峰值加速度区划图，本区地震动峰值加速度为0.02g，地震基本烈度八度。1.1.4矿区生产、在建矿井及小煤窑分布情况矿区北部有白龙、退沙、李雅庄三个井田。东部为2煤层露头，南部尚无规划的井田。本井田内小煤窑开采时间较长，数量较多，分布在井田西北部宋庄村至前河底一带，均开采2煤层，大部份小煤窑因排水能力不足而停产。1.1.5矿区经济概况霍州矿区跨越霍州、汾西、洪洞、蒲县4县市，四个县面积为4706km2。农业总播种面积1737598亩，粮食作物以小麦、谷子、玉米、高梁为主、经济作物有棉花及油料。主要工矿企业有电厂、地方小煤窑、化肥厂、陶瓷厂、建材厂、水泥厂、橡胶厂等。随着霍县矿区的建设和发展，逐步形成采煤、选煤、机修、砖瓦、混凝土预制件等矿区企业。1.1.6煤炭运输现状及前景目前，本矿区生产的精煤供太钢及，中煤供霍州电厂。本矿井扩建后的原煤烘给矿大十一矿井选煤厂和矿大十一选煤厂入选。1、2精煤（硫分1%、灰分10.5%）供太钢、临钢、洪洞焦化厂及首钢、武钢使用。中煤可就地供应霍州电厂及中煤电厂。精煤销售前景良好，并具有较强的竞争力。1.1.7水文地质条件本矿区内无河流湖泊，水文地质条件简单。1.1.8地面建筑情况本井田范围内的地面建筑主要是村庄，这些村庄中一些小规模的零散住户采用有偿搬迁，一些较大成规模的村庄预留保护煤柱。矿井改建投产后，位于首带区的仇泄村采用预留保护煤柱的方式。1.1.9电源及水源电源：本矿由北村35/6kv区域变电所供电，目前装机容量110000+17500kv/a，重庆煤矿设计研究院在矿区总体中建议增容为110000+11500kva，能满足矿井生产所需。水源：本矿水源井选择在郭庄泉附近（奥灰上升泉79m3/s）与南下庄矿共用，水泵房内安有深井泵5台，日排水量可达30000m3，水质较好，供水水源可满足矿井及民用之需。1.2 井田地质特征1.2.1井田地质构造一、地层本区第四系中更新统（Q2）黄土大面积覆盖，在沟谷两侧零星出露上第三上新统（N2）地层，现根据钻孔揭露结合区域地层将该区地层分述如下：1、奥陶统峰峰组（O2f）为含煤地层的沉积基底主要由深灰色巨厚层状石灰岩组成，与上覆地层呈平行不整合接触。2、中石炭本溪组（C2b）1-12钻孔揭露厚度为18.91m。主要由灰黑色泥岩、粉沙岩及薄层石灰岩组成，底部为山西式铁矿。3、上石炭统太原组（C3t）灰白色铝纸泥为本区主要含煤地层，K1砂岩至K7砂岩底，厚度75m左右。由黑色、灰黑泥岩、粉砂岩、灰白色砂岩、灰色石灰岩及煤层组成，其中5、9、10、11#煤层为稳定可采煤层。4、下二叠统山西组（P1s）为本区主要含煤地层，K7砂岩底至K8砂岩底，厚度21.00-34.85m，平均26.35m。底部K7砂岩为灰白色中细粒砂岩，石英为主，次圆状，分选中等，孔隙式胶结，层面含炭质及百云母片，裂隙较发育，厚度3.80-4.66m，平均4.19m。下部由灰、灰黑色泥岩、粉沙岩火灰白色砂岩及薄层菱铁矿组成，中部所含2煤层厚度大，含0-1层夹石，结构简单，为大部稳定可采煤层，上部以灰、深色泥岩、粉沙岩夹砂岩，含1-2层不可采薄煤层，泥岩、粉沙岩中含大量植物化石。5、下二叠统下石盒子组（P1x）本组地层按岩性特征分为上、下两段：（1）下段（P1x1）K8砂岩底至k9砂岩底，厚度23.1358.80m，平均41.98m。由灰色、深灰色泥岩、粉沙岩夹灰白色细中粒砂岩及薄煤线组成。顶部一般发育薄层含铝泥岩。底部K8砂岩为灰白色细中粒砂岩，石英为主，次圆状，分选中等，层面含炭屑及白云母片，波状层理，厚度0.02-15.80m，平均3.81m。（2）上段（P1x2）K9砂岩底至K10砂岩底，厚度34.67-81.85m，平均51.23m。由灰绿色泥岩、粉沙岩、铝质泥岩及灰色中细砂粒岩组成，顶部铝质泥岩紫红色与灰绿色相间，具铁质鲕粒。底部K9砂岩为灰白色中粗粒砂岩，石英为主，次圆状，分选中等，孔隙式胶结，含泥质包裹体，厚度1.20-4.60m，平均2.52m。6、上二叠统上石盒子组（P2s）本组地层按岩性特征分为下、中、上三段：（1）下段（P2s1） K10砂岩底至K12砂岩底，厚度151.80-202.75m，平均176.17m。以黄绿色、灰绿色粉沙岩泥岩为主、夹灰绿色、紫色泥岩及灰绿色细砂岩。底部K10砂岩为中粒砂岩，浅灰绿色，以石英为主，长石次之，次圆状，分选中等，孔隙式胶结，厚度4.80-10.88m，平均8.22m。（2）中段（P2s2）K12砂岩底至K13砂岩底，本段只有1-135、1-141#钻孔揭露，厚度平 183.50m。以紫红色、黄绿色粉沙岩、泥岩为主，夹数层中细粒砂岩。底部K12砂岩为灰白色、黄绿色中细粒长石石英砂岩，交错层理。 （3）上段（P2s3）K13砂岩底至K14砂岩底，一般厚度80-120m。灰绿色、紫红色泥岩、粉沙岩、中粒砂岩为主，夹灰绿色细粒沙岩及薄层状砂质泥岩、铝质泥岩，上部含燧石结核，底部K13砂岩为灰绿色中粗粒砂岩，泥质胶结，底部含细砾。7、上二叠统石干峰组（P2s3）以往钻孔揭露最大厚度41.34m，以紫红色、浅红色粉沙岩、泥岩为主，灰红色细粒砂岩，泥岩中含钙质结核。8、第三系上新统（N2）由棕红、棕黄、灰绿色粘土，亚粘土，钙质结核，砂砾石层等组成。与下伏地层不整合接触。9、第四系（Q）中更新统（Q2）为灰黄色亚粘土夹多层红褐色古土壤层，含钙质结核。上更新统（Q2）为灰黄色亚砂土、亚粘土及砂砾岩。全新统（Q4）为现代河流沉积的砂、砾、粘土等物质。本次施工的26个钻孔，新生界（Q+N）厚度78-457.09m。二、含煤地层本区含煤地层有下二叠统下石盒子组山西组及上石炭统太原组。下石盒子组中所含煤层不具开采价值，山西组和太原组为本区的主要含煤地层。山西组和太原组地层总厚113.75m，含煤8层，煤层总厚12.48m，含煤系数11%，其中可采煤层6层，可采煤层总厚11.68m。现将主要含煤地层叙述如下：1、上石炭统太原组（C3t）本组地层按岩性特征可分为上、中、下三段：（1）下段（C3t1） K1砂岩至K2石灰岩底，钻孔揭露厚度17.80m，岩性特征：底部K1石英砂岩为灰白色硅质胶结，中粗粒，其上为黑色泥岩、粉砂岩夹砂质泥岩，11煤10煤间，上部常为灰白色中粒砂岩，下部为粉砂岩和泥岩，含植物化石。10煤9煤间为黑色泥岩。9、10、11煤层稳定可采。（2）中段（C3t2）K2石灰岩底至K4石灰岩顶，钻孔揭露厚度32.60m。岩性特征：K2石灰岩为灰色，含蜿及腕足类化石，具裂隙且被方解石脉充填，含燧石结核。K2石灰岩至K3石灰岩间自上而下，由灰色粉砂岩及深灰色细粒砂岩组成，顶部为8煤层。K3石灰岩常含泥质，富含动物化石。上部由灰、灰黑色粉砂岩及7煤层组成，富含植物化石。K4石灰岩一般泥质含量较高，多为泥灰岩，厚度变化大，易相变。钻孔相变为K5中粒砂岩，厚度达几十米。（3）上段（C3t3）K4石灰岩顶至K7石灰岩底，厚度24.35m。岩性特征：下部由灰黑色粉砂岩、泥岩夹砂岩组成，上部由黑色泥岩、砂质泥岩及5、6可采煤层组成。2、下二叠统山西组（P1s）K7砂岩底至K8砂岩底，厚度21.00-34.85m，平均26.35m。下部由灰黑色泥岩、粉砂岩和灰白色中细粒砂岩组成，含少量植物化石。中部夹2#煤层，煤层厚度1.30-4.20m，平均3.33 m。2煤层之下普遍有一薄层菱铁矿；上部由泥岩和吵岩互层夹薄煤层。底部砂岩为灰白色、中细粒砂岩，石英为主，泥质胶结，分选中等，交错层理。三、地质构造本区位于霍西煤田中南部，其构造体系处于祁吕贺山字型构造前弧东翼，吕梁山经向隆起之东，霍山经向隆起之西，受其控制310水平北部主要构造方向为北东向，倾向南西；中部、南部主要构造方向近东西向，倾向南。地层倾角1-118钻孔南西月8左右，霍3钻孔附近为11左右，东北部K4断魂以东为5左右，其余大部为7。总体为一宽缓的背向斜，轴向倾向NW。本次勘探未发现陷落柱，本区未见有岩浆岩侵入。1、断层（1）霍山正断层为区东部边界断层，走向NE，倾向NW，下采出露奥陶系地层，落差大约1200m。（2）F1 正断层为310水平西部边界断层，走向NE，倾向NW，北端落差30m，南端落差100m。（3）K2 正断层位于区西部，在310水平之外，紧邻310水平总回风苍，走向NEE，倾向SE，落差为50m。（4）K3正断层为310水平首带区轨道苍揭露断层，区内走向NE，倾向SE，落差为610m。图1-2 综合柱状图（5）F4正断层为310水平回风巷揭露断层，走向NE，倾向SE，分析落差：118钻孔附近为90m，向北东方向减小为60m，向南西方向直至西部边界F1断层减小到20m。（6）F5 正断层为霍3钻孔揭露煤层，东部走向NW，倾向SW，中部走向近东西向，倾向S，西部走向NE，倾向SE，据分析东部落差为45m，西部落差为20m。（7）F6 正断层为310水平南部边界断层，走向近东西向，西部转为NE向，倾向S，推测落差为20m。综上所述，井田总体构造为一宽缓的背向斜，倾角7左右，个别地方倾角稍大，除边界及附近断层外，未发现陷落柱，本区未见有岩浆岩侵入。因此，310水平构造属简单类。1.2.2水文地质一、区域水文地质矿大十一井田地貌形态位于临汾盆地的北缘，东为霍山，最高峰老爷顶标高2347m，由山麓向西为倾斜黄土塬，东部边缘区属于霍山山前洪积扇下部地带，向西由于黄土冲沟的切割为沟梁相间的地形，其排列方向大致为东西向，形成东部山区，中间丘陵台塬，向西为地势最低的河谷地带，这就决定地下水的总流向，由东向西向汾河汇集，总的来说，地下水埋深沿流向方向由深变浅，各种沟有大小不等泉水出露；基岩含系统的裂隙含水系统和岩溶含水系统，在东部及南部与山前洪积扇含水层接触，接受其潜水的补给，地下水册东向西径流通过深部循环向西北方向径游戏到郭庄排泄，郭庄泉位于霍州南7km处郭庄村的汾河谷中，山若干散泉形成的泉群，流量为6.20m3/s(1990年，泉水标高516521m，泉域面积5000km2左右，井田位于泉的南约6km 处。二、矿井水文地质本次补勘主要目的层为2#煤层。 于主要对该区2煤层及以上地层进行揭露，且未布设专门水文地质钻孔，水文地质方面公对上覆第三、四系冲击层和2煤层之上K8砂岩进行分析。1、含水层（1）二叠系下统下石盒子组底部K8砂岩裂隙含水层。K8位于下石盒子组底部，区内厚0.2015.80m，平均4.09m。岩性为灰白色中细粒砂岩，多为钙质胶结，属2煤层直接充水含水层。东部和西部较厚，变化较大；中部则变薄，且变化不大。层位稳定，全井田分布，裂隙发育程度不同。钻孔消耗量观测为0.010.03m3/h，1140钻孔消耗量较大，也只有0.12m3/h。因此，砂岩为含水性较弱裂隙含水层。分析与钻进所用浓泥浆有关。据矿310水平现巷道揭露情况，出水水源为顶板淋水，出水量小于20m3/h。基岩风化带不超过50m，未来开采2煤层后，上部孔隙、裂隙水会沿着风化裂隙和塌陷裂隙进入矿坑，增大矿坑出水量。（2）基岩古风化事裂隙含水层据本次勘查钻孔岩芯鉴定，厚度不超过50m，主要于煤层浅埋藏地带通过风化顶板直接入渗到矿坑，煤层浅埋藏地带对K8含水层产生补给，一般在留设基岩风化带防护煤柱的基础上，主要形成对K8含水层的补给。因此，基岩古风化带裂隙水量属K8出水量的组成部分，对矿坑不会产生充水危险。（3）第四系中更新统砂砾层孔隙、裂隙含水层据本次钻孔测井资料，各钻孔下部均以砂砾层为主，间夹粉砂土、粘土，砾石层厚度不均，说明冲积砂砾层层位不稳定，水平和垂向分布均差异巨大，空间上呈不连续展布，且与霍山山麓补给区关系复杂，呈连续和不连续状态，补给存在巨大差异，从而决定了各层砂砾石含水层含水性不含水和含水的不均一性，钻孔消耗量观测发现；第四系地层中，不同层段其消耗量大不相同，有开孔消耗较大，有在中段消耗量变大，有的接近基岩段消耗量增大，消耗量变化存在圈套差异。该含水层可视为一含水层组，主要于下部通过导水裂隙带和基岩风化带垂向入渗矿坑，并成为矿坑总涌水量的组成部分，其水量尚缺乏宣的资料，但对矿坑不会产生充水危险。孔隙水，主要分布于各沟谷和河床底部部，以砂砾及砾石为主要含水层，含水性视分布和厚度不同而有很大差异，汾河谷则成为富水区段，单位涌水量为2.0388.1L/Sm，而在中部含水层因厚度变薄，含水性明显减弱。向东为洪积扇含水层，含水性逐渐增大。孔隙水不会对矿坑产生充水危险。2、隔水层2煤层至地表水之间的隔水层，是山致密的泥岩、粉砂岩组成，厚度一般几十米或达到百米以上，其间夹有砂岩含水层，均被泥岩、粉砂岩隔水层阻断水力联系，因此2煤层与其以上含水层、风化裂隙水及地表水一般不发生水力联系。2煤层之下至K吵岩段，主由泥岩和粉砂岩组成，起到很好的隔水作用。2煤层不会与下部含水层发生水力联系。3、水文地质类型K8砂岩为2煤层顶板直接充水含水层，一般裂隙不甚发育，含水性较弱，因此，水文地质条件为简单类型。三、矿井充水因素分析主要可采2煤层以顶板K8砂岩充水分为，其次是开采过程中产生的塌陷裂隙带，局部地带基岩厚度变薄于基岩风化带及上部砂岩含水体发生水力联系，补给K8砂岩含水层而进入巷道。四、矿井涌水量根据霍州煤电集团矿大十一煤矿提供的资料，南区+310水平预计2煤层涌水量250350m3/h。地质报告未提正常和最大涌水量，公有预计涌水量。1.3 煤层特征1.3.1 煤层本井田内含 煤地层自上而下有二叠系山西组和石炭系太原群。开采煤层6，煤层总厚度9.14m。东区二叠系地层被肃蚀。井田稳定可采为2、9、10、11煤层，本次设计只考虑开采2煤层。可采煤层特征见表12。煤层发育情况及煤层顶底板岩性特征简述如下：2煤层：位于山西组中部，上距K8 砂岩711m，煤层厚充1.304.20，平均3.33m，中部含02层夹矸，夹矸厚度00.55m，平均0.18m，层位稳定，厚度变化不大，煤层结构简单，为稳定可采煤层。顶板岩性主为泥岩，少量砂岩、砂质泥岩，底板岩性主为泥岩，次为粉砂岩，少量砂岩、砂质泥岩。在197钻孔附近出现小范围的不可采区，应属F4 断层影响所致。2煤层为全水平可采的稳定煤层。2煤层整体由东向西增厚。1131煤厚只有1.30m，其直接底板为破碎带，分析可能为小怕层面影响到煤厚变化。煤的风氧化：该区东北角2煤层露头。根据煤矿开采的实际情况，煤的风氧化界线圈定原则为由煤层露头向区内水平推算200m。1.3.2煤质一、物理性质2煤层呈油脂光泽，科带一线理状结构。主要由亮煤组成，含少量净煤和丝煤的线理及透镜体，属半亮型煤。断口平坦状，节理发育中等，半坚硬。二、化学性质1、工业分析（1）水分2煤层原煤空气干燥基水分含量介于0.261.78%之间，平均0.18%，浮煤空气干燥基水分含量介于0.301.33%之间，平均0.71%。（2）灰分2煤层原煤干基灰分介于11.6520.71%之间，平均16.97%，属低中灰煤。浮煤干基灰分介于4.8910.45%之间，平均7.60%。（3）挥发分浮煤干燥无灰基挥发分介于27.6037.24%之间，平均32.33%。2、有害元素（1）硫2煤层原煤干基全硫含量介于0.280.87%之间，平均0.45%，属特低硫煤。浮煤干基全硫含量介于0.310.665%之间，平均0.43%。（2）磷2煤层原煤干基磷含量介于0.0070.028%之间，平均0.017%，属低磷煤。（3）砷2煤层煤砷含量极微，小于或等于1PPM。（4）氟2煤层原煤氟含量介于84168PPM，平均107PPM。（5）氯2煤层原煤氯含量介于0.0380.083%，平均0.061%。三、煤的工艺性能1、煤的发热量2媒层原煤干燥无灰基弹筒发热量介于28.65036.180MJ/kg之间，平均29.260MJ/kg。该煤层属高热质煤。2、煤的粘结性及结焦性2煤层粘结指数介于8398之间，平均89；胶质层最大厚度介于19.532.0mm，平均24.0mm；焦炭特征为完全熔合状态及“之山型”和“山型”体积曲线类型。则该煤层具有较强的粘结性和良好的结焦性。四、煤类及工业用途1、煤类根据“中国煤炭分类国家标准（GB575186）”划分，2煤层精煤干燥无灰基挥发介于27.6037.24%之间，粘结指数介于8398之间，胶质层最大厚度介于19.532.0mm之间，则该煤层可划分为肥煤、1/3焦煤、气煤和焦煤。2、工业用途2煤层属低中灰、特低硫、低磷、高热质、强粘结性，是很好的煤炼焦用煤。1.3.3瓦斯与煤尘一、瓦斯1、矿井瓦斯据煤矿瓦调查结果，矿大十一矿南区360水平2004年瓦斯调查结果为：绝对瓦斯涌出量为6.20m3/td，属低瓦斯矿井。但在生产过程中要加强通风，以防瓦斯聚集，引起爆炸。2、煤层瓦斯本次补勘在钻孔中均取了2#煤层瓦斯样，测试结果：甲烷含量介于0.004.50ml/平均为0.88/ g可燃煤，属低沼气，但也有个别点达到高沼气。自然瓦斯成分中甲烷含量为0.0089.53%，平均为49.66%；二氧化碳含量为023.07%，平均为5.22%；氮气含量为6.2299.99%，平均为44.97%；则该煤层中瓦斯成份主要为氮气和甲烷。瓦斯分带有二氧化碳氮气带、氮气沼气带和沼气带。中部钻孔一线为二氧化碳氮气带，该线两侧为氮气沼气带，在310水平划定范围的南、北两侧边界处分布有一定范围的沼气带。特别是在北侧310水平总回风巷开拓过程中一定要加大通风量，防止瓦斯聚积。二、煤尘煤尘爆炸性及煤的自燃倾向性未做取样试验。根据2#煤层煤样化验结果，按式(1-1)计算爆炸指数， (1-1)结果为3644%，所以2#煤层具爆炸性危险。2 井田境界和储量2.1 井田境界2.1.1井田范围310水平西起F1断层，东至霍山断层，北以310水平回风巷与F4断层为界，南至北焦家垣至珊垣村南一线以F6（为一倾向南东的正断层）断层为界，东北以2#煤层露头为界。2.1.2开采界限本井田稳定可采为2、9、10、11煤层，其中 2煤层厚1.304.20m，平均3.33m，厚度变化不大，煤层结构简单，为稳定可采煤层，本次设计只考虑开采2煤层。2.1.3井田尺寸1. 走向长度（由CAD命令测量）（1）最大走向长度：8003.0849m=8.00km；（2）最小走向长度：4617.1841m=4.62km；（3）平均走向长度：6310.1345m=6.31km。2. 井田倾角取一般点计算： tan=H/L; （2-1） -煤层倾角； H-相邻两等高线的高差m； L-相邻两等高线水平垂距m；由2-1式可得：不考虑断层处煤层的最大倾角11.6，其余处煤层最大倾角为8.1， 最小倾角为2.6，煤层平均倾角为5.4。 3. 倾斜宽度（由CAD命令测量）（1）最大倾斜长度：7137.3029/cos5.4m=7.17km； （2）最小倾斜长度：1984.1599/cos5.4m=1.99km； （3）平均倾斜长度：3682.0726/cos5.4m=3.70km； 4. 井田水平宽度及水平面积（由CAD命令测量）（1）水平宽度：6976.1299m=6.78km（2）水平面积：48190790.2172m2=48.19km22.2 矿井工业储量2.2.1 勘探程度、储量等级圈定本井田参加计算的煤层为2号层煤。本矿区井田范围内2号煤层均属炼焦用煤和动力用煤，地层倾角为7度。（1）勘探程度本井田为大屯煤电公司勘探区的一部分精查阶段采用地震、钻探、测井相结合的综合勘探法，共施工钻孔38个，平均5.5个/k，地震测网500*500m局部250*500m。（2）各级储量的勘查工程密度及工作程度（a）A级：工程网度：地震测网250250m 钻孔网10001000m勘查程度：构造中等偏简单块段，煤层产状及构造形态已经查明，煤层底版等高线控制严密，落差大于20m的断层已经查明。（b）B级工程网度：地震测网500500m 钻孔网10002000m勘查程度：构造中等偏简单块段，煤层产状及已经查明，煤层底版等高线基本控制，落差大于40m的断层已经查明。（c）C级工程网度：地震测网10001000m钻孔网20002000m勘查程度：构造中等偏简单，煤层产状及构造形态已经初步查明，煤层底版等高线已初步控制，落差大于60m的断层已经查明。 （d）D级工程网度和勘查程度低于C级。2.2.2矿井地质资源储量井田分为两个水平开拓，水平分界线如图2-1。图2-11. 计算内容：（根据煤炭工业设计规范）由公式可得矿井地质资源储量: （2-2）式中：矿井地质储量t；井田块段面积m2；煤层平均厚度；煤层的容重，t/m3；煤层的平均倾角由CAD量得各参数值代入（2-2）式中，矿井地质资源储量计算表如下：表2-1 矿井地质资源储量表块段编号块段倾角/()块段面积/km2块段煤厚/m块段容重/t/m3块段储量/Mt总储量/MtA4.2517.073.331.4043.71187.46B7.44.013.331.4017.51CDEF11.64.97.73.12.237.676.919.093.333.333.333.331.401.401.401.409.9225.1130.1939.41说明：（1）块段倾角是根据式（2-1）计算所得； （2）块段面积是由CAD命令测得； （3）块段厚度统一取煤层平均厚度3.33m； （4）煤的容重都取为1.40 t/m3。2.2.3矿井工业储量矿井工业储量是指在井田范围内，经过地质勘探，煤层厚度与质量均合乎开采要求，地质构造比较清楚，目前可供利用的可列入平衡表内的储量。矿井工业储量是进行矿井设计的资源依据，一般也就是列入平衡表内的储量。矿井工业储量：地质资源量中探明的资源量331和控制的资源量332，经分类得出的经济的基础储量111b和122b、边际经济的基础储量2M11和2M22，连同地质资源量中推断的资源量333的大部，归类为矿井工业储量。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/储量由下式计算。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；控制的资源量中经济的基础储量；推断的资源量；可信度系数，取0.70.9。地质构造简单、煤层赋存稳定的矿井，值取0.9；地质构造复杂、煤层赋存较稳定的矿井，取0.7。该式取0.9。则： Z111b=187.4660%70%=78.74MtZ122b=187.4630%70%=39.37MtZ2m11=187.4660%30%=33.74MtZ2m22=187.4630%30%=16.87MtZ333k=187.4610%k=16.87Mt因此，由公式2-3可得该矿工业储量为：Zg= Z111b+ Z122b+ Z2m11+ Z2m22+ Z333k=185.59Mt2.3 矿井可采储量2.3.1 井田内煤柱损失计算可采储量时，必须考虑以下煤柱的损失 1） 工业广场保护煤柱；2） 井田边界煤柱损失；3） 采煤方法所产生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） 其它各种损失。1.井田境界煤柱（1）保护煤柱的留设一般规定如下：井田境界煤柱每侧留2030米宽度。断层较大，又有导水危险，情况复杂时，应留较大煤柱，断层落差较小且情况简单时，煤柱尺寸可取较小值，断层每侧煤柱可取3050米。（2） （2-4） 式中： -井田边界煤柱损失量，Mt； -煤柱宽度，20m； -井田边界周长，27645m； -平均煤厚，3.33m； -煤的容重，1.40t/m3。 =27645203.331.40/ cos5.4=2.58 Mt2.断层煤柱因断层落差比较大，根据煤矿安全规程确定断层一侧留煤柱40m。损失量由下式计算： （2-5） 式中：-断层煤柱损失量，Mt； -断层煤柱和两断盘所围的面积，m2； -平均煤厚，3.33m； -煤的容重，1.40t/m3。49802401.403.33/ cos5.4=1.86Mt3工业场地煤柱及井筒保护煤柱根据煤炭工业设计规范，工业场地占地指标如表2-1。表2-2 工业场地占地面积指标井 型（万t/a）占地面积指标（公顷/0.1Mt）240及以上1.0120-1801.245-901.59-301.8注：1. 占地指标中包括围墙内铁路站线的占地面积； 2. 井型小的取大值，井型大的取小值； 3. 在山区，占地指标可适当增加； 4. 附近矿井有选煤厂时，增加的数值为同类矿井占地面积的3040%； 5. 占地指标单位中的10万t指矿井的年产量。 本矿井设计年生产能力为2.4Mt/a，因此由表2-2可以确定本矿设计的工业广场面积为：S=24公顷=240000 m 故设计工业广场的尺寸为400600m的正方形，面积为240000m2。工业广场位置处的煤层的平均倾角为5.4，工业广场的中心处在井田走向中央部位，倾向中央，接近井田中央位置。其中心处埋藏深度为500,主井、副井、地面建筑物均在工业广场内。根据采矿学P309,工业广场留围护带宽度20m。所以Lqk=400+220=440， Lmn=600+220=640。本矿的地质条件及冲积层和基岩层移动角见表2-2：表2-3 矿井地质条件及岩层移动角广场中心深度m煤 层 倾 角煤层厚度m松散层厚度m松散层移动角走向移动角上山移动角下山移动角5005.43.336751727566根据上述本矿参数绘出的工业广场压煤计算简图（图中红色梯形即为工业广场压煤面积）图2-2 工业广场压煤面积计算简图由图可得出保护煤柱的尺寸：由CAD量的梯形的面积为：946614.6569m2 S压煤=946614.6569/cos5.4=950834.4057m2则：工业广场的煤柱量为：Z工=SMR10-6 (2-6)式中： Z工-工业广场煤柱量，Mt； S -工业广场压煤面积，； M -煤层厚度，2#煤层3.33m； R -煤的容重, 1.40t/m3则保护煤柱损失煤量为： Z工=950834.40573.331.4010-6=4.43(Mt) 4大巷和井筒保护煤柱由于矿井开采设计结束时要对大巷煤柱进行回收，因此，大巷煤柱不计入保护煤柱损失量。主、副井井筒保护煤柱在工业广场保护煤柱范围内，故井筒保护煤柱损失量为0。 2.3.2矿井设计可采储量由下式计算： （2-7）式中：-矿井设计可采储量，Mt； -矿井设计资源储量，Mt； -井田境界、断层和主要井巷等永久煤柱损失； C-采区采出率，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；地方小煤矿不小于0.7，此处取0.9；将数值带入2-6式计算得： ZK=（185.59-2.58-1.86-4.43）0.9=159.10Mt矿井工业储量和可采储量计算结果汇编成表如下：表2-4 矿井设计可采储量煤层地质资源 储量（Mt）工业储量（Mt）永久煤柱损失（Mt）设计可采储量（Mt）储量2#187.46185.598.87159.103 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GB50215-2005中2-23条规定，矿井设计生产能力宜按年工作日330 天计算，每天净提升时间宜为16小时。矿井工作制度 “三八制”作业，两班生产，一班检修。3.2 矿井设计能力及服务年限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 确定矿井设计生产能力对矿井设计生产能力提出了1.8Mt/a、2.4 Mt和3.0Mt/a、三个方案。经分析比较论证，确定设计生产能力为2.4 Mt/a。其理由如下：1）2煤层为全水平可采的稳定煤层，其可采储量为159.10Mt，故井田有建设2.4Mt/a的储量条件；2）井田内地质构造及水文地质条件简单，主要断层仅有1条，属于低瓦斯矿井，故井田有建2.4Mt/a的地质条件；3）具有良好的外运条件。矿区西侧有南同蒲铁路及大运高速公路通过，交通十分方便；4）井田内主要为炼焦用煤，煤质好，煤炭用户落实，因此市场有保障；5）矿井有较合理的服务年限。井型确定为1.8Mt/a时，服务年限为64a ，服务年限过长；井型确定为3Mt/a时，服务年限为38a，服务年限太短；井型确定2.4Mt/a时，服务年限为51 a，考虑到扩建改扩建的需要，故采用该井型。6）近十年以来，我国煤矿已有很多大型矿井投产。因此生产管理经验方面比较成熟。经上述分析论证，按煤炭工业矿井安全设计规范规定，将矿井设计生产能力确定为2.4Mt/a。 3.2.3矿井服务年限矿井服务年限必须与井型相适应，我国各类井型的矿井和第一水平的设计服务年限如表3-1所示。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/Mta-1矿井设计服务年限 /a第一开采水平服务年限 /a煤层倾角煤层倾角煤层倾角456及以上70353560301.22.4502520150.450.9402015150.90.3各省自定矿井可采储量Zk、设计生产能力A、矿井服务年限T三者之间的关系为：T = Zk / (A K) （3-1）式中：Zk矿井设计可采储量，Mt；A设计生产能力，2.4Mt/a；T矿井服务年限，a；K矿井储量备用系数，取1.3；确定井型时需要考虑备用系数的原因是，矿井各生产环节有一定的储备能力，矿井投产后，产量迅速提高；局部地质条件变化，使储量减少；有的矿井由于技术原因，使采出率降低，从而减少了储量。1）矿井服务年限为：T = Zk / (A K) = 159.10/（2.41.3）=51a2）矿井第一水平可采储量的确定：由CAD量得第一水平面积24497456.6758m2 ，代入2-2式可计算得：第一水平地质资源储量为：Zz1=106.52（Mt）；代入2-3式，可得第一水平工业储量为：105.45（Mt）； 第一水平井田边界煤柱损失量为：断层煤柱损失量为： 工业场地煤柱损失量为： Z工=950834.40573.331.4010-6=4.43(Mt) 则：第一水平矿井设计可采储量： ZK1=（105.45-1.52-1.36-4.43）0.9=88.33Mt 第一水平服务年限为：T = Zk / (A K) = 88.33/（2.41.3）=28a因此矿井服务年限符合煤炭工业矿井设计规范要求。3.2.4 井型校核按矿井的实际煤层开采能力，辅助生产能力，储量条件及安全条件因素对井型进行校核：(1）煤层开采能力井田内主采2#两煤层，煤厚3.33m，为中厚煤层，赋存稳定，厚度变化不大。煤层倾角平均5.4，地质条件简单。根据现代化矿井“一矿一井一面”的发展模式，本设计布置一个综采工作面已达到设计产量。(2）辅助生产环节的能力校核矿井设计为大型矿井，开拓方式为立井两水平开拓采用带区、盘区方式开采。主井采用箕斗运输煤炭，工作面生产的原煤经顺槽胶带输送机运达运输大巷，再运输大巷胶带输送机运达井底，运输能力大，自动化程度高，满足设计要求；副立井采用罐笼运输人员和材料，大巷辅助运输及顺槽辅助运输采用矿车运输。运煤能力、辅助生产环节可以达到设计井型的要求。（3）通风安全条件的校核本矿井为低瓦斯矿井，通风系统简单。矿井采用中央并列式通风，后期采用对角式通风，通风能力大，可以满足通风要求。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。井田开拓主要研究如何布置开拓巷道等问题，具体有下列几个问题需认真研究。（1）确定井硐形式、数目、位置及坐标（包括主井、副井和风井）。（2）确定工业场地位置、形状和面积。（3）确定开采水平的数目、位置和标高；各水平的垂直高度；上山、上下山或下山开采；阶段的数目和斜长；采（盘）区或带区划分和布置。（4） 确定煤层生产能力；主要开拓巷道大巷及井底车场的布置和数目。（5） 确定矿井开拓延深及深部开拓布置方案。（6）确定矿井水平间、采（盘）区或带区间、煤组和煤层间接替顺序。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。4.2 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，