采矿工程毕业设计（论文）-铜川矿务局下石节煤矿开采设计【全套图纸】.doc

第1章 矿井地质概况1.1 矿田位置及交通 全套图纸，加1538937061.1.1 交通位置 下石节煤矿位于陕西省铜川市耀州区北部，行政区划隶属铜川市耀县瑶区乡，距铜川市约54km，北纬35103513，东经10845108 52。南西起贾家沟，北东止杏树坪，走向长约4.0km；南东以煤层露头为界，北西止太白山断头山，倾向宽约3.3km，面积约13.2km2。矿区有2.5km专用运煤铁路直通咸铜铁路梅七支线瑶曲站，铜瑶公路直达矿区与210国道相接，矿区公路在金锁关与西（安）包（头）公路相接，交通十分方便。（下石节矿区交通位置图1-1）1.1.2 地形地貌下石节矿井处于经，洛两水系分水岭的泾水一侧，山峦重迭，沟谷纵横，地形复杂，地表最高点处为三棱山，海拔+1654m，最低处为瓦窑河下游，海拔+1300m左右，相对高差354m，区内黄土覆盖面积较少，多为山坡森林覆盖，自然景观绮丽壮观。1.1.3 气象及水文情况 气候属大陆性半干旱气候，四季分明，蒸发量大，雨水较少，年降雨量为618.3844.1mm，多集中于7-9月份，年最高温度+34.2，最低温度-22.9；一般冻结深度0.6m0.7m；主要风向为西北风；地震烈度为7级。1.1.4 矿区概况 供水水源：下石节在瑶曲水源区有三处可以供水，一处是位于咀子村畔瑶曲河床中，二处是位于瑶曲火车站对面瑶曲河，三处是位于教场坪村。供电电源：局供电所在下石节设有35/6kv变电所，两台SLJ-5600kv变压器，一台使用，一台备用。电力负荷：装机容量6640kw，负荷率49，用电高峰的最大负荷4400kw。销售情况：销售方向：陕西省内及湖北、河南、江苏、上海、安徽、江西等地。主要用户：陕西省内主要用户有渭河电厂、灞桥电厂、宝鸡二电等企业，其它工业用户有西安咸阳国际机场、阎良试飞院、陕西国维淀粉厂、银桥乳品厂、西安交通大学等单位。 图1-1 下石节矿区交通位置示意图1.2 井田境界及储量1.2.1 井田境界矿井范围东止荒草湾至上石节一线的煤层露头线，西到断头川北侧的4-2#煤层零点边界线，南与陈家山煤矿毗连，北与崔家沟煤矿隔七木桥背斜相望。其走向长度约4.0km，倾向宽约3.3km，面积约13.2km2。（相邻矿井关系示意图见图1-2）井田范围小窑均沿4-2#，3号煤层露头开采，据调查不少于65个。因开采年久无法全部查清。开采范围沿煤层倾向最深可达450m，一般100150m，超过煤层走向互相贯通。开采方法均用动穴式。由于采空区煤层垮落及其通风不良引起煤层自然，使此带煤层遭受破坏。1.2.2 储量 矿井设计储量：地质储量17923.3万吨，可采储量12740万吨（表1-1煤层储量表）。 表1-1 煤层储量表煤层层别 工业储量（万吨）备注ABA+BCA+B+C4-1#煤层123.08123.084-2# 煤层3843.549017.021286.561803.4814664.043-2#煤层2562.572562.57合计3843.549017.021286.564489.1317349.69 图1-2 相邻矿井关系示意图1.3 井田地层及地质构造井田内地层由老至新，有上三迭系延长群（T3），下侏罗系延安群（J1），中侏罗系直罗群（J2），上侏罗系安定群（Js），下白垩系六盘山群（K1），K1又分为宜君砾岩段（K11），洛河砂岩段（K21），凤凰山砾岩段（K31），华池砾岩段（K41），和第四系（Q）。 地质构造简单，为一倾向北西的单斜构造，浅部倾角2030 ，深部5-10 ，井田东西，中深部各有一小向斜。 延安群和直罗群为本井田含煤地层，两者为连续沉积，与下伏地层延安呈假整合接触。分别含主要可采煤层（4-2#）及局部可采煤层（3-2#）。煤系(J1 + J2)：厚度一般变化不大，厚约80m。但在古代形的隆起带变薄，最薄在2m以下，形成无煤区，如人头山和桦树渠一带。在向斜部分和沉降幅度较大地带，煤系变厚，可达150m（图1-3 J1+J2等厚线）。煤系地层自下而上分层如下：1. 延安群（J1）：含主要可采煤层4-2#煤，厚度变化不大，一般厚27m30m。1) 泥岩：杂紫色，灰绿色，含铝土质有滑感，团块状，易碎，带有饵状结核，一般厚810m 。2) 跟土岩：粉砂质，灰-绿褐色，含植物根部化石，较坚硬，有饵状结核，一般厚56m。3) 炭质泥岩：大部分地区为4-2#煤的直接底板，厚度07.6m。4) 4-2#煤层：一般厚1012 m，中部有夹矸（粉砂岩）一两层，局部上部夹矸变厚（最厚者达3.20m）致使将此夹矸上部的煤层划分为4-1#煤，4-1#煤层最厚者2.5m。5) 4号煤层直接顶板为灰黑色粉砂岩，砂质泥岩，大部含植物化石及黄铁矿结核，水平层理，一般厚23m。2. 直罗群（J2）：岩性和厚度变化均较大，一般含局部可采煤层1-2层，厚度7110m，一般厚49m，现将它的一般性部分介绍如下：1) 中粗砾砂岩：厚度037m，为一大型透镜体，局部地区相变为砂砾岩或粉砂岩，含植物化石，黄铁矿结核，煤屑，媒块。2) 中部含煤组灰-灰黑色，细-粉砂岩互层，厚度073m，具有缓波状，微斜状等层理，含黄铁矿结核及植物化石或其碎片。中下部夹含油中粗砂岩一层。粗砂岩下部夹3号煤，总厚度06.25m，粗砂岩之上夹含2号煤。深部分别钻孔还夹有3号煤上煤组及2号煤的上煤组。3) 紫层：为灰紫色或灰绿色粉砂岩，砂质泥岩，稳定，可视为标志层，一般厚1012m，含铁质结核，偶夹含油中砂层，近底部常夹0.10.01m黑色含铁质泥岩。在无煤区紫色岩层长分布在整个直罗群地层中。3. 断层情况 表1-2 断层特征表断层名 称性 质走 向倾 向倾 角落 差备 注F11正断层3101302015mF8正断层3101306050mF2逆断层1203003510mF10正断层310130452mF7正断层10028065F9正断层12030050F6逆断层11529555断层群影响范围:走向约8001000m,倾向约200400m。 图1-3 J1+J2等厚线 1.4 矿层赋存特征及开采技术条件1.4.1 煤层及煤质1.煤层 （1） 1号煤层：仅在部分位置地区见其层位，为0.010.1m含炭质泥岩。（2） 2号煤层：位于直罗群中上部，厚01.5m，仅在井田中部衣食村附近可采。（3） 3号煤层：为局部可采煤层，位于直罗群中下部。结构复杂，内有夹矸一层，形成两个煤分层，厚05.07m。井田东半部，浅部和深部可采，尤其深部断头山附近为直罗群沉积中心，3号煤发育，成厚煤区，较有开发价值。同时在直罗群也出现复杂煤层，薄煤层，煤线多次出现。（4） 4号煤层：位于延安群中上部，局部分又分为4-1#，4-2#煤。4-1#煤层在井田中心部分出现，有5个见煤点达可采厚度，一般厚1m左右。4-2#煤层为本区主要可采煤层，位于延安群中上部，煤层总体为倾向北西的单斜构造，浅部倾角为1419，深部510，局部有起伏。厚度034m，一般厚1012m厚度较稳定。除井田边部变薄，以至尖灭而外，内部未发现不可采地段。厚度变化主要受煤层沉积时古地形及地壳不均匀沉降运动控制，在古隆起地带煤层变薄尖灭。4-2#煤层顶底板情况：直接顶：岩性为灰白灰色砂质泥岩或粉砂岩，一般厚35m，平均4m左右，裂隙较发育，中等稳定。老顶：岩性为灰白色中粗岩性为（即小街砂岩），一般厚037.72m，平均15.5m左右，坚硬稳定。底板：岩性为炭质泥岩、根土岩和花斑泥岩，一般厚为624m，岩层松软，遇水极易膨胀。4-2#煤层煤质稳定，属不粘煤，为中灰，中硫，低磷煤，挥发分多在32.2539.91%，中度熔点，熔融温度为1256，热稳定性18.5%,3.8%,1.8%.机械强度为78.2%，活性测定当温度增高至1000时，还原性在3977%之间，作为气化用煤。井田内灰分变化不大，低灰至中灰。煤中稀散元素镓的含量较高（4.33P.P.M），铀，锗一般不高。在603号，702号顶地板中稀散元素含量较高：Ce4.34.7P.P.M，Ca12.8323.8P.P.M（表1-3煤层特征表）。2. 煤层对比 1.4 号煤层位于延安群中上部，上距直罗群底部砂岩2-3m，底板为炭质泥岩或根土岩和花斑泥岩，后者直接与延安群接触。 2.3 号煤层，3号煤层分别赋存于直罗群的上中部和中下部，均为局部可采煤层。2号煤层为简单煤层，上距紫层810m，下距4-2#煤层35m左右，3号煤为复杂煤层，一般由粉砂岩夹矸一层，将煤层分为两层。距4-2#煤25m，距紫层1820m。表1-3 煤层特征表 顺序煤层编号煤厚（m）煤层间距（m）夹矸层数煤层可靠程度顶底板特性 赋存范围两极值一般两极值一般层数类型顶板底板1201.450.460不可采粉砂泥岩粉砂泥岩2391214局部可采粉砂泥岩泥岩下阶段2306.293.6456128341#01.650.730不可采粉砂岩粉砂泥岩052442#0.819.310.5924全部可采粉砂岩炭质泥岩全区093542#底03.81.65不可采中粗砂岩粉砂岩 3煤质本井田之主要可采煤层为4-2#煤层，煤的岩石类型宏观为半亮型条带状结构，层状结构，其上部以光亮型为主，其次半亮型夹丝炭薄层，含黄铁矿结核，质脆易碎，裂隙较发育，多充添有方解石及黄铁矿，其贝壳状断口，沥青及玻璃光泽，粉色黑褐，向下渐过渡为半暗及暗淡型煤，坚硬无光亮，灰分增高，裂隙不太发育与底板炭质泥岩为过渡关系。（煤质分析两极值和平均值见表1-4）煤层名称厚度 （m）牌号 原 煤 分 析W （%）A（%） V（%）4-1#煤 不粘煤 表1-4 原煤分析原 煤 分 析SQ Q坩埚粘结性14 煤 灰 成 分 %SiO2Fe2O3Al2O3CaOMgO 各 种 硫 %S（全硫）S（硫酸盐硫）S（黄铁矿硫）S（有机硫） 精 煤 分 析WA VS 精 煤 分 析Q坩埚粘结性C %H %1-4精 煤 分 析ND 精选比重回收率1.41.5低 温 干 馏WT KR煤 灰 熔 点 T（变形温度） T（软化温度） T（熔融温度） 原煤分析 稀 散 元 素 分 析P%R（容重）Ce（P，P，M） Ca（P，P，M）U （P，P，M） 该煤可作气化，化工用煤，亦可作动力用煤，主要用户是大型水泥厂，火力发电厂，煤气发生炉几化工厂等。1.4.2 瓦斯赋存状况及其涌出数，煤尘爆炸危险性，煤的自然性，地温情况 1. 瓦斯赋存状况及其涌出数瓦斯鉴定属高沼气矿井。自然瓦斯成分：CH4 4080%， CO2 18%，N2 1555%。除井田浅部及东西两个凹陷边缘部分，沼气成分偏高，属沼气带外，余皆属氮气沼气带。瓦斯含量平均3.3ml/g可燃物，瓦斯吨当量二级，局部可能增高。（见表1-5钻孔煤层瓦斯含量表）2. 煤尘爆炸危险性煤尘均具有爆炸性。4-2#煤层煤尘爆炸指数分别为35.4%和33.80%，火焰长度大于400mm，抑止煤尘爆炸的最低岩粉量分别为65%和50%。3. 煤的自燃性井田主要煤层（4-2#）探测中极易自燃着火，一般着火期为36个月，着火温度336。井田荒草湾生产小煤窑开采五个月后也因自燃而停采。据沿露头一带调查了解65个小窑中有11处因火停产，其因： 煤层变质程度低。采掘中遗留的散煤较多。镜煤丝炭半生极易氧化而造成自燃。4. 地温情况在井田内测定其温度变化在1623之间，未见高温区。深部测定时其井底温度分别为27.24和25.35，说明本矿井田无异常高温区。表1-5 钻孔煤层瓦斯含量表孔号煤层采样起止深度自然瓦斯成分 瓦斯含量 Ml/g备注CH CO N89393498.90490.6054.699.1930.693.5089403503.88505.4371.660.9128.152.9189413657.70656.3558.295.9635.704.8889463521.35524.7480.156.9612.395.1989473618.31618.8072.600.3426.353.1689523491.88492.1367.460.7229.542.58平均367.484.1027.223.2589433440.60441.6024.001.0075.000.8889453586.39587.0083.033.238.613.10平均353.724.6141.212.42893941536.52543.1960.952.9716.134.48894041544.90545.1971.000.3520.612.09894141691.29691.4944.883.7242.561.93894342492.33494.2373.691.2337.541.00894442632.39634.3374.92029.003.38894442下632.55632.7048.333.2052.003.58894542596.95602.0042.9215.375.802.64894642543.50540.705.1210.1344.041.24894742628.30629.8637.104.1950.831.89895242524.44533.7361.815.3780.731.92895342535.23538.3865.330.3194.572.62895442625.24628.5057.181.3061.604.77895542619.73620.130.1337.578.91895642619.50619.6405.9128.760平均4203.9138.7008946小街砂岩00现场未抽出8958小街砂岩457.80457.9113%4.3995.6108936小街砂岩485.50585.901.0099.490.518936小街砂岩610.40611.10099.118949小街砂岩623.50623.605.0087.00仅测得砂岩裂隙游离气体成分8943小街砂岩482.19484.4394.00为游离瓦斯成分5.油气井田属于煤油气共生矿井。 含油层位：井田内含油层位基本有4层，即三迭系延长群含油层位，侏罗系富县组延安组和直罗组含油层。 . 三迭系延安群含油层，含油层位岩性多为中细粒砂岩，为有油味，但不可见。 . 富县含油层，含油层岩性为花斑泥岩中的细砂岩透镜体，岩芯含油呈斑状或条带状不饱满，局部外渗。 . 延安组含油层，层位主要为小细粒砂岩层和3#煤层顶板以上的砂岩层。有油味不可见。 .直罗组含油层，含油层比较集中，主要分布在底部含砾粗砂岩和砂岩中，岩芯含油呈斑状或条带状不饱满，局部外渗。 含油层物性分析 井田内含油饱和程度在037.20%之间，一般在1020%之间，达不到工业油气流。 油气对矿井的影响从区域资料分析，三迭系延长群中的黑色富含有机质的泥岩，砂质泥岩为主油层，在构造作用控制下，油气沿岩层裂隙向上覆地层运移，在砂岩中富集，从而形成裂隙和孔隙储油层，矿井油气具有以下规律： 平面分布受岩性和构造的重控制，主要分布在背斜部位以及背向斜的翼部。 纵向分布从侏罗系直罗组延安组为主，侏罗系富县组和三迭系延长群次之。 含油层岩性多为中粗砂岩透镜体，特别是背斜，向斜，翼部砂岩层上倾尖灭形成透镜体砂岩，油气显示明显。 含油层物性条件差，且分布不均匀，采样分析，空隙度为3.087.00%一般在1014%之间，透镜率在0.1929.30%，属低透镜油层。1.4.3 水文地质 本井田为一由中生界岩层组成的山区，除沿煤层露头老窑采空区积水多外，境内无较大的自然和人为水体。地表水流仅在春林子，衣食村，荒草湾等处小型沟谷中有所分布，以前观测其流量分别为：16400L/s，1.5100L/s，2160L/s，280L/s，5160L/s。 考虑矿井的拟建，开拓方式和地质情况及它的顶板塌陷后产生的情况，本井田对矿井开采影响的岩层为凤凰山砾岩以下岩层，简述： 洛河砂岩：裂隙潜水。泉流量多为0.01L/s，仅在荒草湾泉流量达0.30L/s。钻孔钻进中一般冲洗液消耗很少，据1号孔抽水试验，其Q0.0027L/s。钻孔分层静止水位标高水，1号孔为1251.89m，603孔为1324.95m，1203孔为1330.10m。水质分析结果：HCO3（- ），SO4 （2-），Ca（2+），Mg（2+）。PH值为8，阴阳离子总数409.63mg/L。 宜君砾岩：砾岩上部隔水，中下部裂隙较发育含水，浅部为裂隙潜水，深部为裂隙承压水。泉流量多为0.100.20L/s，裂隙张口宽达10cm。钻孔钻至本层中下部冲洗液严重漏失，其中以802，1002，1004，1201，1405，1604，1802等孔最为明显。水质分析结果：HCO3（- ），SO4 （2-），Ca（2+），Mg（2+）水或Na（+）。PH值为7.58.2，阴阳离子总数457.16486.6mg/L。 直罗群安定岩层：风化裂隙水，水泉流水随季节变化较大，如炭科湾泉84，雨季流量0.3L/s，旱季干涸。本层不积水。 4-2#煤层：裂隙承压水，部分钻孔在煤层钻进中有明显的漏水涌水现象，其中全部漏失者有：502，602，801，1204，1401，1406孔涌水自流孔有：1402，1403，1602孔，涌水自流量0.0580.10L/s，在1203孔中实测水位标高：1321.31m。q=0.00180.00146L/sm，k=0.0143m/昼夜，水文结果：HCO3（- ）Cl（-），Ca（2+），Na（+），PH值为8，阴阳离子总数571.5mg/L。 三迭系岩层：与4-2#煤层含水层间以厚层较稳定的泥岩相隔，地面调查仅风化裂隙含水，泉流量0.010.001L/s。 小煤窑：老窑，开发较早，均沿4-2#煤层露头分布，深度不大，有据可查者65个，36含水，18个因水停采，水沿煤裂隙涌出和流出，老窑现积水并在适当位置流出，如泉86.87，流量0.1L/s，具黄色和铁锈色沉淀，在取样分析中有：Cl（-），SO4 （2-），Ca（2+），Mg（2+）水，其中SO4 （2-）占阴离子的98.53%，PH值为3阴阳离子总数3442.97mg/L。 生产小煤窑: 上石节小煤窑：斜井，井筒由J2下部砂岩穿入，垂深13-14m，煤裂出水，平均日涌水量28.8m3/昼夜，随着开采面积扩大，平均日涌水量约50m3/昼夜。 衣食村小煤窑：沿老窑平垌穿入，水从煤层裂隙流出，遇集水老巷水大。 荒草湾小煤窑：无水。 崔家沟煤矿：井口标高约1414m，垂深8m左右见水，水量不大。开采多年中： 只煤层裂隙出水，涌水高度仅在西1370m，9-10横穿一次，水色褐具硫化氢臭。 顶板冒落裂隙穿透整个侏罗系岩层后未见水流。 一般涌水量为200m3/昼夜，开采面积约1m3，每平方米涌水量0.0002m3/昼夜。矿井开采时地下水涌水情况预计： 本井田主要井筒及大巷均布置在三迭系岩层中，初期开采地段由浅部老窑采空区边界至深部4-2#煤层底板标高+980m，东北起自6勘探线，西南止于16勘探线，为一长3.9km，宽1.1km的似梯形，实际面积2.8km2。 初采区矿井涌水量应为地下水流入量与地表水大气降水沿冒落裂隙流入量之总和。 初采区地下水涌水量预计选用坑道系统水动力学法。 4-2#煤含水层，浅部老窑普遍且积水，现将该含水层作为一个补给边界的半无限含水层。 宜君砾岩和洛河砂岩含水层作为一个边界流量Q=0的半无限含水层。 计算系数： 4-2#煤层平均渗透系数K选为0.15m/昼夜。宜君砾岩：依1203孔试验资料为0.17m/昼夜。洛河砂岩：考虑水1号孔Q=0.0027L/sm，位于裂隙发育较差地段，选为：0.0054m/昼夜。 水头高度（H）：4-2#煤含水层和宜君砾岩含水层依1203孔分别为220m和98m。 承压水层厚度（M）：4-2#煤平均为10 m。宜君砾岩为11m。 无压水层厚度（H）：洛河砂岩为74m。分析结果得： 4-2#煤含水层涌水量为：3000m3/昼夜。 宜君砾岩含水层涌水量为：1100m3/昼夜。 洛河砾岩含水层涌水量为：130m3/昼夜。总计Q=3000+1100+130=4230， 约为4500m3/昼夜。即在初采区与老窑积水区间留保安煤柱20m，老窑水不直接流入矿井的情况下，当煤层顶板冒落裂隙贯通宜君砾岩以至洛河砂岩时不考虑大气降水和地表水沿冒落裂隙流入矿井，初采区地下水涌水量约为4500m3/昼夜。1.5 矿田勘探类型及勘探程度评价 依据构造特征断层和褶曲的发育情况，下石节井田的构造程度为中等构造。依煤层厚度，结构及其变化和可采情况，煤层为稳定煤层。 第2章 矿井工作制度，生产能力及服务年限2.1 矿井工作制度矿井年工作日定为300天每天三班工作时间为8小时，每天净提升时间为14小时。2.2 矿井生产能力 根据地质资料及条件储量情况设计生产能力为180万t/年。矿井服务年限为50年。2.3 矿井储量、生产能力、服务年限的关系 A=Z/（TK）式中：A: 矿井生产能力 Z: 矿床可采储量 T: 矿井服务年限 K: 储量备用系数,一般取1.4.第3章 井田开拓3.1 井筒形式、数目及位置的确定3.1.1 井筒形式的确定主要广场设在下石节村处，由于该地区地理条件特殊，地表沟谷纵横，山峦叠嶂，在下石节村处利于利用山体特点建造选煤厂，该处平坦地可用于建设机修厂等设施。且此处距瑶曲车站仅有1.9km的距离，便于运输，支线坡度为3，广场车站标高为+1213m。主井形式为平硐暗斜井开拓方式，自工业广场+1225m标高引平硐到煤层,标高为+1230m，平硐长度为1445m，在平硐内采用钢丝绳牵引皮带输送机运输，主井用于提煤及人员运输，人员运输采用防爆蓄电池电机车牵引人车，在斜井部分提升为胶带输送机运输，在开掘暗斜井时在煤层沿煤层底板掘进。副井井筒形式及数目的确定主要考虑提升物料的种类及提升量的大小，同时与与井下运输方式有关。副斜井用于排矸，运材，主要通风及压风等，标高为+1340m，采用缠绕式提升机牵引矿车、材料车及设备运输，副斜井斜长为1558m到达+980m水平，倾角为169，通至+980m水平。风井主要用于回风及灌浆任务，倾角为20，标高为+1350m。 各井筒通到+980m以后，主运输巷道、辅助运输巷道、回风巷道均沿煤层布置，不设上山，直接在大巷两边布置工作面进行生产。 3.1.2 井筒数目的确定根据矿井通风、提升及安全要求，矿井设主井、副井和中央回风井共3个井筒。采用一个主井筒用于提煤及运人，由于井田面积较小，及井型大小适合，因此，采用一个副井用于运材及提矸，采用一个风井进行回风，主井、副井进风，副井同时完成灌浆任务。3.1.3 井筒位置的确定根据工业广场位置及开拓形式，井筒位置位于井田储量的中心，主井井口位于主要广场内，标高为+1225m，副井及风井位于距工业广场约1km处，副井标高为+1340m，风井标高+1350m，该处利于矸石的堆放及灌浆取土及排水。（井筒特征见表3-1）表3-1 井筒特征表井 筒名 称井口坐标（m）井口标高 （m）方位角（）井筒长度 （m）井筒用途 经距（y）纬距（x）主井平峒777684.003900764.001225.003051445提煤及运人副井776722.133901319.081340.00125.011558运材及提矸风井7776738.503901396.161350.00125.011085回风，排水，瓦斯抽放3.1.4井筒主要运输方式 在主井内采用钢丝绳芯皮带输送机运输，皮带宽度为1000mm，输送距离为1445m，年工作时间为300天，每天运输14小时，在主井井筒内铺设轨道，轨距600mm，主要用于检修皮带和运输人员上下井，采用蓄电池式矿用电机车牵引，电机车型号为XK8-6 144-KBT。副井采用缠绕式提升机提升，采用一吨固定式矿车运输材料及矸石，矿车型号为MG1 1-6B，铺设600mm轨距。副井提升使用JK21.5A/20型2m绞车，电机JRQ148-8、6kv、240kw，减速机ZHLR-100，钢丝绳直径24.5mm，最大净力矩5Tm，电机转速960转/分。主井、副井及回风井表土段及风化段岩层采用混凝土砌碹支护方式，支护厚度为350mm，基岩段采用采用锚网喷支护，支护厚度为150m。（井筒断面见图3-1，井巷断面及特征参数见表3-2）- 22 - 主平硐表土层断面 主平硐基岩段断面 副斜井基岩段断面 风井表土段断面 风井基岩段断面 图3-1 巷道断面图表3-2 井巷断面特征及参数表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主井井筒锚喷半圆拱14.816.14胶带运输0.256m/s2副井井筒锚喷半圆拱9.710.9矿车运输3暗斜井锚喷半圆拱12.2415.5胶带运输4 风井 锚喷 半圆拱18.820.5 3.2 开采水平的划分及布置3.2.1 井田内的划分及开采顺序本井田西南部与陈家山平硐的边界是人为确定的，平均走向长度4.0km，倾向宽为3.3km，井田浅部煤层倾角较大一般为1914井田深部倾角较小一般为 105，全井田准备回采垂高为370m。对于3-2#煤层由于为局部可采煤层并且煤层储量相对较少，因此，本次设计只对3-2#号煤进行规划，对矿井主采煤层4-2#煤层进行系统、详细的设计。3-2#煤层赋存于4-2#煤层之上，两煤层间距一般为30m，厚度平均为3.62m，含夹矸14层。设计从+980m水平回风巷、轨道巷、主运输巷以斜巷进入3-2#煤层，沿3-2#煤层布置轨道上山、主运输上山，和回风上山及轨道下山、运输下山，回风下山，以轨道巷、运输巷、回风巷为中心进行两翼开采。本次设计对象为4-2#煤层，以下设计均为4-2#煤层的设计。1.根据本井田特点，阶段水平划分主要考虑以下原则： .本矿井采用走向长壁与倾斜长壁相结合的采煤方法，合理的水平划分应保证使工作面具有较合理的推进长度；.当采用走向长壁开采时，阶段水平的划分要考虑绞车合理的提升长度；考虑+980m水平以上及以下区域的主要巷道布置方式不同，结合工作面的装备水平，尽可能增加工作面推进长度，以及减少工作面搬家次数，提高回采工作面单产和效率的原则，划分井田为两个区域，一分区为+980m水平以上，二分区为+980m水平以下。拟在上阶段采用片盘斜井开拓方式开采，为了简化生产系统提高运输能力及各阶段生产能力，并结合实际条件，将水平定在+980m。主采4-2#煤层，4-2#煤层一般厚在1012m，最厚为34m，发火期为36个月。对这样极厚且顶板含油的情况下，将+980m水平以上采用片盘开拓，+980m水平以下划分为盘区进行开采是合理的。2.阶段内走向长度的确定考虑：.适应机械化回采的需要，尽量减少工作面的搬家次数，提高阶段工效减少煤柱损失。.在4.km的走向长度内给矿井水平生产能力留有发展余地，确定在上阶段走向长度为片盘长度为25003250m，倾向长度为11001408m。.使的划分符合煤矿开采设计规范。3.煤层开采顺序： 开采顺序按照“先近后远，先浅后深”的原则，先开采井田浅部的一分区部分，再开采中深部的煤层，由井筒附近向井田边界依次开采，以达到初期开拓工程量少，基建投资省、工期短、投产快的目的，工作面开采采用后退式开采。3.2.2 开采水平的划分及水平标高确定本矿井煤层赋存比较特殊,在接近露头出倾角较大,一般为1419,随着煤层埋深的增加,煤层倾角变缓,在+980m水平以下,一般为10以下,根据煤层的这种赋存特点，提升运输的合理，尽量把倾角较大的煤层划分到一个阶段内进行开采,把近水平煤层划分到一个阶段内,这样划分主要是考虑到不同的阶段巷道布置方式不同,从井田情况来看,考虑+980m水平以上煤层的特点确定以下：在+1230m标高开始设计开采边界，+980m水平为开采水平，划分两个阶段开采,+980m水平以上,垂高为250m,下阶段垂高为100m。开采顺序是由井田中心向井田边界延伸。+1230m水平到+980m水平煤层倾斜长度为1224m，+980到+880m 煤层倾斜长度为2000m。由于矿井采用井筒(大巷)双翼布置,不存在上山问题。矿井以+980m水平标高分界，划分一个水平开拓全井田是合理的。 3.2.3 阶段大巷和回风大巷的布置下石节矿为开采极易燃发火的特厚煤层,煤层顶板为粉砂岩及砂质泥岩,直接底板为炭质泥岩、跟土岩和花斑泥岩。在上阶段，当主井通到煤层时，阶段运输大巷的布置是以在+1230m水平以后，沿煤层倾向开掘暗斜井作为运输大巷，运输大巷是在煤层中沿煤层底板布置，副井从地面掘起，到达煤层后，同样沿煤层掘进，在+1230m水平开采边界后，直接承担辅助运输大巷，运输大巷内采用胶带输送机运输，辅助运输采用绞车牵引串车运输，在开采上阶段煤层时开掘暗斜井作为运输大巷，副井进行辅助运输和回风斜井承担上阶段的回风任务。1. 煤炭运输对于+980m水平以上的开采区域，回采工作面的煤炭运输经运输顺槽胶带输送机 皮带暗斜井 +1230m煤仓 主平硐胶带输送机 地面。2. 辅助运输人员运输由主井内的防爆蓄电池电机车牵引人车完成，到达+1230m水平后对于上阶段人员步行到工作面，对于以后的开采采用斜井人车，材料由副井下放到片盘斜井车场，通过调节绞车到达工作面顺槽。矸石通过绞车牵引到达车场后从副井拉出地面。 3.3 井底车场根据煤层赋存特点及井上下运输的要求，车场设计是在上阶段开采时，由于采用片盘开拓，因此必须在每一段内均布置车场，车场形式见图3-2，车场支护形式均采用锚喷网支护，硐室根据围岩状况采用锚网喷支护或锚网加注浆支护，在+1230m时设置平车人车场，车场长度的100m，在此还设有蓄电池电机车充电整流硐室、电机车修理间、消防材料库、调度室、等候室、医疗室、工具室等硐室。 图3-2 车场图3.3.1 水仓设计：根据水文地质报告，井下涌水量正常为104.17m3/h，最大为150m3/h，考虑到黄泥灌浆后涌水量增加按30m3/h计算，确定正常涌水量为135m3/h，最大为180m3/h，因为矿井正常涌水量在1000m3/h以下，水沧的有效容量按能容纳8h的正常涌水量。所以V=8*135=1080m3水仓有内仓和外仓组成，当一水仓清理时，另一水仓能正长使用。因此，设计水仓断面为5m，考虑装水系数设计水仓长度为250m。根据阶段的划分，将水仓及主要变电所放在+980m水平布置，采用混凝土支护。3.3.2 中央变电所和水泵房的确定： 中央变电所和水泵房采用联合布置形式，为避免设备散热进入进风流，采用独立回风。管子道位于副井北侧。中央变电所、中央水泵房均采用锚喷混凝土支护，在上阶段平车场附近设置中央变电所及水泵房 等硐室。在+980m阶段分界线处设置下阶段中央变电所，水仓，泵房及 消防材料库等。3.4 方案比较、确定开拓系统3.4.1 开拓方案简述方案一： 主平硐暗斜井+副斜井开拓主井形式为平硐暗斜井开拓方式，自工业广场+1225m标高引平硐到煤层,标高为+1230m，平硐长度为1445m，在平硐内采用钢丝绳牵引皮带输送机运输，主井用于提煤及人员运输，人员运输采用防爆蓄电池电机车牵引人车，在斜井部分提升为胶带输送机运输，在开掘暗斜井时在煤层沿煤层底板掘进，副斜井用于排矸，运材，主要通风及压风等，标高为+1340m，采用缠绕式提升机牵引矿车、材料车及设备运输，副斜井斜长为1558m到达+980m水平，倾角为169，通至+980m水平。另掘一条风井作为主要回风巷道倾角为20，标高为+1350m。上水平采用片盘斜井开采形式，下水平由于倾角较小，5-10划分为盘区开采，下水平分为两个盘区，盘区划分及开拓图见图3-3，剖面图见图3-4。方案二： 斜井开拓主井为斜井开拓，标高为+1225m，倾角为8斜长为2314m，井底车场布置在+950m水平，作为全矿井的开采水平，主要运输应用胶带运输机运输，副井也为斜井，倾角为22，副斜井长度为1041m，标高为1340m，副斜井用于排矸，进风与运材料，采用轨道运输。另掘一条风井同样为斜井，风井标高为1350m主要用于回风，倾角20。主井掘到+950m水平后向煤层开掘石门在煤层内沿走向布置胶带运输、轨道大巷、回风大巷，在开掘上山开采煤层，下阶段煤层角度较小开掘下山后可用条带开采，使得生产系统简单，斜井开拓图见图3-5，剖面图见图3-6。方案三：主平硐暗斜井+副立井开拓主井采用平硐与暗斜井，暗斜井倾角16.5，主井标高为1225m。暗斜井在煤层地板的岩层布置，副井为立井，掘到+980m水平，标高为+1340。风井斜井开拓，倾角为20，井口标高为+1350m，全矿井采用各阶段分别通风，主井平硐长度为1445m，暗斜井长为1039m，副井垂深335m，风井长度为1480m。主井平硐及暗斜井、副井、风井均掘岩巷，风井掘到各水平时掘回风石门与回风大巷相连，提升方式：主井提升采用胶带输送机，平硐及暗斜井采用机轨合一布置，副立井采用箕斗提升，由于主要广场与副井广场相距较远，副井轨道运输负责材料的下放，矸石的提升。主井轨道用于人员运输及检修皮带。根据分析结果认为，方案三初期开拓工程量明显大于方案一及方案二，并且在运输时存在多水平运输问题，煤层总体情况势倾斜煤层，在利用立井进行辅助运输时，石门长度会很长，不利于运输与通风，并且掘进难度较大，而且副立井是在岩层中掘进费用较大，没有利用建井快的特点，立井对矸石提升及材料的下放，工序较多，不利于矿井的高效生产，从投资角度来看，立井总体费用较高，且地面设施较多，必然， 增加矿井建设投资，故设计放弃方案三， 只对方案一及方案二，进行详细的技术与经济比较。方案一与二优缺点见表3-3。表3-3 方案一与方案二优缺点比较表项目 优点 缺点方案一平硐利于煤炭的运输，施工简单，暗斜井在煤层中布置，掘进速度快，出煤快，速度高，费用少。生产系统环节简单，运输方便，在开拓中可以产煤，可以满足建井期的煤炭需求，施工技术简单，可以获得必要的地质补充资料井筒维护比较困难，巷道变形大，煤柱损失较大方案二主副井斜井均在岩层中布置，巷道变形少，维护简单，煤炭损失少由于采用斜井巷道较长，掘进费用大，提升不便，通风困难，人员下、上井时间长经过上述表格的比较方案一能够较快的使矿井处于生产状态，符合现行的煤炭行业设计的要求，并且能为后期的开采提供必要的地质资料，对后期的矿井建设及煤层开采有很大的帮助，因此，在技术方面方案一比方案二要好，因此在本次设计中采用技术条件较好的方案一进行设计。3.4.2 开拓方案经济比较1. 基本建设费用 表3-4 基本建设费用比较内容单价（元/m或元/m3） 方案一 方案二工程量（m）费用（万元）工程量（m）费用（万元）、井巷工程1.主井1366.71445197.482314322.552.副斜井1393.91558218.401041145.113.风井3413.21085370.331170399.32、主要设备1.主井胶带机31421445453.872314727.052.副井提升机5886002117.72158.86主要设备合计合计1357.801653.502.经营费用比较表3-5 方案一生