采矿工程毕业设计（论文）-铁北矿2.4Mta新井设计【全套图纸】.doc

中国矿业大学2011届本科毕业设计 第41页第一章矿区概述及井田地质特征8第一节矿区概述8一、矿区地理位置8二、地形特点8三、交通条件8四、矿区气象与水文情况9五、经济地理9六、矿区电力水源供应9第二节井田地质特征9一、井田地质构造9二、井田水文地质10三、地质勘探程度11第三节煤层特征11一、煤层埋藏条件11二、煤层群层数11三、围岩特征12四、煤的特征12第二章井田境界和储量13第一节井田境界13一、井田划分的依据13二、井田边界13三、开采界限13四、井田尺寸13第二节矿井工业储量14一、储量计算基础14二、井田地质勘探15三、工业储量计算15第三节矿井可采储量16一、安全煤柱留设原则16二、矿井永久保护煤柱损失量17三、矿井可采储量18第三章矿井工作制度、设计生产能力及服务年限19第一节矿井工作制度19一、确定依据19二、矿井设计生产能力19三、矿井服务年限19四、井型校核19第四章井田开拓21第一节井田开拓的基本问题21一、基本问题21二、确定井筒形式、数目、位置及坐标21三、工业场地的位置22四、开采水平的确定及采带区划分22五、主要开拓巷道22六、方案比较22第二节矿井基本巷道27一、井筒27二、井底车场及硐室28三、主要开拓巷道29第五章准备方式盘区巷道布置39第一节煤层的地质特征39一、盘区位置39二、煤层顶底板岩石构造情况39三、水文地质39四、地质构造39五、地表情况39第二节盘区巷道布置及生产系统39一、盘区准备方式的确定39二、盘区巷道布置40三、盘区生产系统41四、盘区内巷道掘进方法42五、盘区生产能力及采出率42第三节盘区车场选型设计43第六章采煤方法44第一节采煤工艺方式44一、盘区煤层特征及地质条件44二、确定采煤工艺方式44三、回采工作面参数45四、回采工作面破煤装煤方式45五、回采工作面支护方式48六、端头支护及超前支护方式50七、各工艺过程注意事项51八、回采工作面正规循环作业52第二节回采巷道布置55一、回采巷道布置方式55二、回采巷道参数55第七章井下运输57第一节概述57一、矿井设计生产能力及工作制度57二、煤层及煤质57三、运输距离和货载量57四、矿井运输系统57第二节盘区运输设备选择59一、设备选型原则59二、盘区运输设备选型及能力验算59第三节大巷运输设备选择62一、主运输大巷设备选择62二、辅助运输大巷设备选择62三、运输设备能力验算64第八章主副井提升65第一节矿井提升概述65第二节主副井提升65一、主井提升65二、副井提升66三、井上下人员运送67第九章矿井通风69第一节矿井通风系统选择69一、矿井通风系统的基本要求69二、矿井通风系统的确定69三、矿井通风系统方案比较70第二节盘区通风71一、采煤工作面通风类型的确定71二、通风构筑物73三、采煤工作面所需风量的计算73第三节掘进通风75一、局部通风方法和布置方式75二、掘进工作面需风量的计算75第四节矿井所需风量76一、矿井实际需风量76二、矿井风量的分配77三、风速验算77第五节矿井通风阻力78一、计算的原则78二、通风容易时期和通风困难时期最大阻力路线的确定79三、全矿井巷通风阻力的计算82四、矿井通风总阻力83五、两个时期的矿井总风阻和总等积孔84第六节选择矿井通风设备84一、选择主扇84二、电动机选型86三、对矿井主要通风设备要求86四、对反风、风硐的基本要求86第七节防止特殊灾害的安全措施88一、预防瓦斯和煤尘爆炸的措施88二、预防井下火灾的措施88三、防水措施88第十章设计矿井基本技术经济指标90专题部分91典型煤矿顶板透水机理浅析91翻译部分96英文原文96中文译文103参考文献：108致 谢110摘 要 本设计包括三部分：一般部分，专题部分和翻译部分。一般部分是铁北矿2.4Mt/a新井设计。全篇共分为十个部分：矿井概述及井田地质特征、井田境界和储量、矿井工作制度、设计生产能力及服务年限、井田开拓、准备方式盘区巷道布置、采煤方法、井下运输、矿井提升与运输、矿井通风与安全和矿井主要经济技术指标。扎赉诺尔矿务局铁北矿井，位于扎赉诺尔煤田的西北部。地理坐标：东经117。45，30： 46，40：；北纬49。26，1527，30：。行政区局内蒙古自治区呼伦贝尔盟满洲里市扎赉诺尔区。西距满洲里市29km，东距海拉尔市160km，至哈尔滨市908km。滨州铁路横贯井田南侧。矿区内设有专用铁路与滨洲线连接。至各旗（县）均有公路相通，交通方便。井田的走向最大长度为5.2km，最小长度为4.7km，平均长度为4.9km。井田倾斜方向的最大长度为4.0km，最小长度为3.6km，平均长度为3.8km。煤层的倾角3-10o，平均为6，局部可达11。2号可采煤层，平均厚度为10.45m，平均倾角为60。井田内工业储量为265.6Mt，可采储量为198.9Mt。矿井正常涌水量335m3/h，属于低瓦斯矿井。煤尘有爆炸危险性，并且煤层有自燃发火倾向。铁北矿设计年生产能力为2.4Mt/a，服务年限为99.4a。矿井工作制度为“三八”制。矿井的采煤方法为走向长壁全部垮落一次采全高综采放顶煤采煤法。水平标高为+310m，采用双斜井单水平盘区开拓，主斜井主要用于提升煤炭，副斜井主要用于提升人员、矸石、和材料等。矿井采用一矿一面的高效作业方式。工作面长度为200m。运输大巷采用胶带运输煤炭，辅助大巷采用无轨胶轮车运输矸石和材料等。矿井通风方式为抽出通风方式，风井布置方式为中央边界式，前期布置一风井，后期布置一风井。专题部分主要介绍顶板透水机理。翻译部分是一篇关于煤炭自燃，题目为：“Spontaneous combustion of coal”。关键词：综采放顶煤；双斜井； 低瓦斯ABSTRACTThis design includes three parts: general parts, special parts and parts.Iron ore is the general part of north 2.4 Mt/a new Wells design. Total is divided into ten parts: mine field and geological characteristics and Outlines laohutai mine field and reserves, mine work system, design, production and service, to run way - a panel of roadway mining method, decorate, underground transportation, mines and transportation, mine ventilation and safety and main technical and economic indexes.ZaLaiNuoEr mining bureau, is located in the north ZaLaiNuoEr iron mines in northwest of coal. Geographic coordinates: longitude 117. 46,40 45,30 Latitude 49. 26,15 27,3. Administrative rc Inner Mongolia autonomous region. ZaLaiNuoEr manzhouli town surveillance area 29km manzhouli town, east west HaiLaErShi 160km from Harbin, to 908km. Binzhou south railway traverses laohutai mine field. Have special railway and mining shore connection lines. Chau, To each flag (county) are interlinked, highway traffic is convenient.The field to the maximum length, the minimum length for 5.2 km to 4.7 km, average length for 490 km.The maximum length direction tilt field, the minimum length of service for 360 km, average length 3.8 km km. The Angle of coal 3-6, average for ordm &, 11 and local can reach, ordm, .2 coal thickness, average for 10.45m, average Angle for 60. Within the field of industrial 265.6 Mt, recoverable reserves for 198.9 Mt. Mine is normal 335m3 / h, belongs to the yield of low gas mine. Coal-dust explosion danger, and there are coal spontaneous combustion tendency.Iron mine design annual production capacity for 2.4 Mt/a, service for a fixed 99.4. Mine work system for the system. The coal mine for all to longwall collapse in a high long-wall top coal caving mining method. Level 310m + elevation, adopt double slope single level, the development zone is mainly used for ascension, downhole coal auxiliary slope is mainly used in ascension, coal, and materials, etc.By the side of a coal mine efficiently. Working for the blast-caused length. China adopts tape transport of coal, China adopts tra ckless ru bber _ tyred car transport waste and materials.Mine ventilation mode for spare ventilation, wind Wells arrangement for the boundary, decorate a style, decorate a wind Wells in wind Wells.Key words: Mechanized top-coal； Double slope；Low gas第一章 矿区概述及井田地质特征第一节 矿区概述一、 矿区地理位置扎赉诺尔煤业有限责任公司(以下简称扎煤公司)铁北煤矿位于满洲里市扎赉诺尔含煤盆地西翼北部， 开采伊敏组和大磨拐河组的、煤层群。行政区划隶属内蒙古自治区满洲里市扎赉诺尔区管辖。地理坐标: 东经：1174401 -1174958北纬：492538 -492845二、 地形特点该区位于大兴安岭西坡之内蒙古高原，井田四周地势较高，为低山所环，岩性以中生代火山岩为主，其岩石裸露于地表遭受风化剥蚀，而山势多为缓波状，坡角在15-30左右。井田内地形平坦，最高海拔标高为583m左右，一般为544m，相对高差不超过20-30m。三、 交通条件矿区西距满洲里市29公里，东距海拉尔区160公里，滨洲铁路及301国道横贯井田南侧，矿区专用铁路与滨洲铁路相连，至各旗（县）市均有公路相通，交通较为方便。 四、 矿区气象与水文情况本区属大陆性气候，冬寒夏热，温差变化大，根据满洲里市和扎区气象站资料简述如下：气温属大陆寒带区，昼夜温差变化很大，年气温在零下时间达7个月，10月开始结冰到次年5月初解冻，自1957年以来气温逐年增高。1970年1月最低气温-42.7, 1980年6月最高气温+37.8，年平均气温一般在0.2至-2；地下冻土层一般在2.53.0m。降水量多集中在6、7、8月份，其它月份很少，年最大降水量为1964年的371.4mm，一般年份降水量为250至300mm，日最大降水量为1970年8月31日的64.6mm。积雪厚度一般为5-12cm。蒸发量以4-9月份最大，年蒸发量一般在1200-1500mm，年最大蒸发量1975年的1672.5mm，为降水量的4-6倍。全年以西南风最多，其次西北风,只6、7、8月份东北风为多。风速一般2-5m/s，最大风速20m/s。1、2、12月风最小，3、4、5、11月风最大。根据中国科学院出版刊物分析，本区为无震区，近10年呼盟地区地震频度有增强趋势，据地震部门记载，先后发生过10次，最强两次发生于1979年2月6日，震中为西旗额尔敦和1980年2月10日，震中在博克图，震极分别为5.1和5.6级。五、 经济地理扎赉诺尔矿区属满洲里市辖区，全区共有人口8.5万人（2002年统计），由汉、蒙、回、满等9个民族构成。扎赉诺尔矿区煤炭开发已有百年的历史，建国前矿区年煤炭产量不足0.2万吨。建国后，煤炭产量逐年上升，2005年煤炭年产量达到680万吨，在煤炭工业发展的同时，矿区其它工业也相应得到发展，现矿区有灵泉电厂、达赉湖渔场、罐头厂、乳品厂、化工厂、砖瓦厂以及相关的辅助附属企业。矿区农业以种植蔬菜为主，品种有马铃薯、甘兰等适合于本地区气候的十余种。矿区牧业主要以利用天然草场放养牛、羊为主。六、 矿区电力水源供应矿区电源引自灵泉电厂和矿区自备列车电站。灵泉电厂总装机容量为62MW，其中6MW汽轮机发电机组两台；25MW汽轮机发电机组两台。列车电站为矿务局自备电站，装机容量为4MW。矿区现有供水水源主要是达赉湖水源（一水源，日产水量80000m3）及海拉尔河西侧水源地（二水源，日产水量31000m3），经矿区净水厂处理后，供给矿区工业和生活用水。另有深井及露天矿疏干水源，做为矿区临时供水水源。第二节 井田地质特征一、 井田地质构造扎赉诺尔煤田位于新华夏系第二沉降带额尔古纳隆起带和海拉尔沉降带的接壤带上，属晚侏罗纪含煤组扎赉诺尔群。煤田为一地堑式断陷盆地。煤田东侧为落差500m的阿尔公特山断裂（原名磋岗断层），西以落差300m的扎赉诺尔断裂为界，南至达赉湖，北至中苏边界，面积为1035KM2。盆地内煤系地层呈宽缓向斜构造，是以大陆相沉积为主的断线盆地。两条断裂均具有相同沉积性质和多期活动特点，控制了盆地的形成，演化和含煤地层的沉积。扎赉诺尔煤田地层由老至新为：1、 远古界前寒武系：主要由灰绿色片岩，花岗片麻岩夹石英岩组成。2、 古生界：1）泥盆系中统：上部为酸性绿色火成岩及凝灰岩，泥灰岩，下部为千枚页岩，粉砂岩及薄层灰岩。2）石炭二叠系：上部为中酸性火成岩，下部为凝灰质砂砾岩，泥岩等组成。3、 中生界侏罗系1）兴安岭群：由中酸性火成岩及火山碎硝岩组成，上部为甘河组，由玄武岩、安山岩、凝灰岩等火山碎硝屑组成，厚度大约500m，下部为龙口组，由粗面岩、流纹岩组成，厚度大约800m。2）扎赉诺尔群：为本煤田的含煤地层，由上至下：A、大磨拐河组：由砂岩，砂质泥岩、砂砾岩及煤层组成。厚度为800多米，岩层颜色多为灰、灰白色，粒度为一胶结较好，含有3、4、煤层群。动物化石比较丰富，与下伏甘河组是不整合接触的。B、伊敏组：由砂岩、砂质泥岩、泥岩、炭质泥岩和煤层组成，粒度无规律，砂质胶结程度差，松散易碎，含水性，透水性良好。该组含有1、2、煤层群及动物化石，厚度在500m左右，与下伏大磨拐河组在2、每层地板下10-20m处呈不整合接触。4、 新生界第四季：地层由砂、粘土、砂质粘土、腐植土、植物根及砂砾石组成，厚度10-25m，由猛犸象等古生物化石出土，与下伏底层整合接触。二、 井田水文地质本井田第四纪冲击层表土厚系数9.978m/d，平均涌水量1.808l/s。影响半径100m。水力性质为半承压水，0.5m，以下由粉砂、细砂、粘土沙砾组成，广布全区，厚度1024m，工业场地为1516m砂层中夹透镜体粘土层，透水性较差，下部的沙砾、砾石，在煤系地层之上，厚度变化在1.005.15m，透水性较好。根据工业场地81水文1 号孔，对第四纪曾综合抽水资料，其静水位标高为+541.12m，（地面标高+544.30m）渗水并和煤系化带有水力联系。该井田没有进行全区水文勘探工程，而是借助邻近矿井特别是露天矿的水文资料综合分析提供的 。上部粉砂、细砂含水层按露天坑排水疏干时的最大涌水量12721467m3/d，按露天坑边长2046米计算，单位长度涌水量为0.63m3/d。推定影响半径为320m。渗透系数为7.2m/d。据邻区62-3号孔，单位涌水量0.30.5l/s.m，导水系数为56.77m2/d。下部沙砾，砾石含水量，据58-6号孔，单位涌水量0.30.781l/s.m，导水系数544.77m2/d，水力性质为半承压水，和煤层风化带有水力联系。第四纪冲积层以下孔隙含水层，根据已开采的矿井和岩性分析大致可分为3 段。1、 顶板含水段：有粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩组成为风化裂隙带，厚度70.3472.29m，单位涌水量0.3l/s.m，导水系数33.51m2/d。2、 煤层含水段，以细砂岩及煤层为主，夹泥岩、砂质泥岩，厚度42.95103.74m。其中煤层厚度8.637.48m，煤层占含水段总厚度的31%。根据邻近矿井资料，单位涌水量随采深的加大而减少。3、 煤层底板含水段，由砂岩、粉砂岩组成，局部夹有薄煤层，厚度12.6857.19m。单位涌水量0.1150.152l/s.m。通过邻近矿井的水文资料分析，本矿井充水特征是：1、 矿井充水来源于静储量的消耗和动出储量的补充。浅部风化裂隙带的静储量是矿井充水的最大来源。2、 矿井的涌水量随采掘深度的增加而减少。3、 矿井的涌水量季节性变化不大。矿井涌水量根据邻近矿井资料，用相关分析法计算，预计投产时的平均涌水量335.45m3/h，最大涌水量389.6m3/h。根据邻近矿井的观察，断层的导水性随岩性的不同有多差异，但多数因断裂的错动而水量减少。水质类型为重碳酸硫酸钾钠镁水。PH值最小5.8，最大7.4，一般7.07.2，呈碱性。地质勘探程度基本满足设计要求，高级储量占94.2%，但没有进行专门的水文工作。内蒙古煤炭工业管理局在精查地质报告审批决议中认为计算的涌水量偏小，对此设计中给予采取措施。三、 地质勘探程度铁北矿井田于1979年开始普勘，1980年精查勘探结束，并提交了精查报告。在国家计委1981年关于呼伦贝尔地区煤炭规划的初步意见中，重新划分了铁北矿井为了适应新井田的划分和对勘探程度的新要求，86年6月，因矿建施工中实见的断层与原地质报告中所提供的几条断层出入较大，扎局地测部门进行了补充勘探。87年2月提出了补充勘探地质资料，铁北勘探区精查地质报告，报告于同年3月经内蒙古煤炭管理局审查批准通过，批准决议书第12800号，该报告为井田最终勘探报告。第三节 煤层特征一、 煤层埋藏条件煤田为一不对称的宽缓向斜构造，局部有起伏，轴向呈NE20o-30o，北部略抬起，向南倾没于达赉湖。向斜西翼地层倾角东缓西陡，东翼倾角3o-5o，西翼倾角5o-10o，本井田位于向斜西翼北侧，为单斜构造，煤层稳定。煤层发育总的趋势是由浅至深逐渐变厚，由西向东逐渐分岔变薄。比重1.21.25t/m3。二、 煤层群层数本区共有3个可采煤层，即2号、3号、4号、其中2号煤层为一单斜构造，煤层走向N4075E，倾向SE，倾角310o。2号煤层为全区发育其余局部可采。煤层可采厚度9.1010.89m平均厚度10.45m。86年6月，因矿建施工中实见的断层与原地质报告中所提供的几条断层出入较大，扎局地测部门进行了补充勘探。87年2月提出了补充勘探地质资料，基本查明了断层的百年化情况。沿走向F46断层的位置由原来的1415勘探线间向南东延伸至1617线间延长900m；F46发育在1215线间，走向长为1460m，倾角为55，落差830m；断层名 称走向倾向倾角落差性质F8N7081SE60029正断层F46N38NW5879正断层井田内上覆第四纪地层。厚1025m，以粉砂。沙砾为主。中夹不连续透镜体粘土层。煤系地厚1100m，上部为伊敏组，平均厚370380m。主要含1号煤层为不可采煤层。岩性以细砂岩粉砂岩为主。下部为大磨拐子组、与上组煤层底板下1020m处以下不正合接触。该组煤系地层厚平均330400m，含2号、3号、4号、5号、煤层。其中2号、3号、4号、为可采层煤。2号顶板平均为180m厚的巨厚泥岩所组成，具有良好的隔水性。2号煤层为目前该矿区开采的主要煤层。三、 围岩特征煤系岩层为砂岩、粉砂岩、细砂岩、泥岩、泥质页岩，风化水化性不强，硬度F=1.8以上。四、 煤的特征煤种为褐煤，硬度F=2.5，水分12.9%以上。挥发分41.74%，不粘结，分析基发热量4982cal/Kg，煤层灰分平均为17.96%，最高达35.46%，最低为8.44%，其中1号煤层平均灰分20.63%，2、3、4号煤层平均灰分为15.96%。硫的含量一般为0.4%、磷PF的含量在0.009左右，焦油率在3.56.15%。灰熔点10801305。C。本井为低沼气矿井，煤尘爆炸指数54.8%-86.4%.有煤尘爆炸危险。有自燃发火倾向，煤层发火期36个月。从矿井开发以来的实践看，井下地温无异常区。第二章 井田境界和储量第一节 井田境界一、 井田划分的依据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、 井田范围内的储量，煤层赋存情况及开采条件要与矿井生产能力相适应；2、 保证井田有合理尺寸；3、 充分利用自然条件进行划分，如地质构造（断层）等；4、 合理规划矿井开采范围，处理号相邻矿井间的关系。二、 井田边界东部边界：以80-12、80-17、80-16号钻孔连线，东南以79-9为界限；西部边界：以79-1、煤层露头线和断层F8、F46.；南部边界：以79-2、79-3号钻孔和301国道保护煤柱为界；北部边界：以79-14、79-15钻孔和煤层露头线为界；三、 开采界限井田内含煤地层为下二叠统内蒙古组及上石炭统扎赉诺尔组，总厚26.36含煤5层。可采煤层3层，但其余两层为局部可采煤层，所以主采煤层只有2号煤层矿井设计只针对2号煤层设计。开采上限：1号煤层以上无可采煤层。下部边界：5号煤层位居不可采煤层，4号煤层下再无可采煤层。四、 井田尺寸井田的走向最大长度为5.2km，最小长度为4.7km，平均长度为4.95km。井田倾斜方向的最大长度为4.0km，最小长度为3.6km，平均长度为3.8km。煤层的倾角3-10o，平均为6，局部可达11。井田的水平面积按下式计算：S = H L （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： S =4.723.2=15.04（km2） 2.1井田赋存状况示意图如图第二节 矿井工业储量一、 储量计算基础1、 根据铁北矿井田地质勘探报告提供的煤层储量计算图计算； 2、 计算能利用储量的煤层最低可采厚度为1.0,最高可采灰分40%，暂不能利用储量最低可采厚度为0.60m，最高可采灰分50%，如果灰分大于50%，用插入法在平面图上圈出炭质泥岩范围。3、 依据煤炭资源地质勘探规范关于化工、动力用煤的标准：计算能利用储量的煤层最低可采厚度为0.8m，原煤灰分不大于25%。计算暂不能利用储量的煤层厚度为0.70.8m；4、 依据国务院过函关于酸雨控制区及二氧化硫污染控制区有关问题的批复内容要求：禁止新建煤层含硫份大于3%的矿井。硫份大于3%的煤层储量列入平衡表外的储量；5、 储量计算厚度：夹石厚度不大于0.05m时，与煤分层合并计算，复杂结构煤层的夹石总厚度不超过每分层厚度的50%时，以各煤分层总厚度作为储量计算厚度；6、 井田内主要煤层稳定，厚度变化不大，倾角平缓，构造简单，勘探工程分布比较均匀，采用地质块段的算术平均法。7、 煤层容重：煤层平均厚度为1.25 t/m3表2.1 各可采煤层容重一览表煤煤层11号22号33号44号55号容重t/ m31.211.221.261.271.24二、 井田地质勘探井田地质勘探类型为精查，属详细勘探铁北矿井田精查地质报告是由内蒙古煤化局地质勘探一队于1980年6月提出，于1986年12月经内蒙古煤炭工业管理局审查批准通过，作为井田最终勘探报告。井田范围内钻孔分布，井田内北部边界附近和西部及东部边界附近，钻孔布置较少；其它区域钻孔分布比较均匀，勘探详细。北部边界附近属C级储量，西部边界附近属B级储量，其它区域为A级储量。高级储量占94%，符合煤炭工业设计规范要求。煤层最小可采厚度为6.82，最大可采厚度为26.32平均厚度18.54m。2号煤层平均厚度10.45m。三、 工业储量计算矿井主采煤层为2号煤层，采用地质块段法计算储量。根据地质勘探情况，将矿体划分为A、B、C、D、E、F、六个块段，在各块段范围内，用求积仪求得每个块段的面积，块段厚度采用算术平均法计算。凡倾角大于15的块段均进行倾斜面积及真厚度的换算，煤层总储量即为各块段储量之和。计算各块段面积分别为：SA= 2.270 km2；SB= 4.268 km2；SC= 2.075 km2；SD= 4.808 km2SE= 1.391 km2SF= 0.919 km22.2储量划分图 按下式计算：Zi = SiMiri （2-2）式中： Zi各块段储量，万t。Si各块段的面积，m2。Mi各块段内煤层的厚度，m。Ri各块段内煤的容重，均为1.25t/m3。A块段储量：ZA =227000010.451.25=28034000（t）B块段储量：ZB =42680009.641.25=42893000（t）C块段储量：ZC = 20750009.881.25=25626250（t）D块段储量：ZD = 48080009.881.25=59378800（t）E块段储量：ZE= 13910008.041.25=13979000（t）F块段储量： ZF = 91900010.311.25=7122000（t）工业储量：Zg =ZA+ZB+ZC+ ZD+ZE +ZF =26564.89（万t）第三节 矿井可采储量一、 安全煤柱留设原则1、 工业场地、井筒留设保护煤柱，对较大的村庄留设保护煤柱，对零星分布的村庄不留设保护煤柱；2、 各类保护煤柱按垂直断面法或垂线法确定。用岩层移动角确定工业场地、村庄煤柱。岩石移动角流沙层中采用45，煤系地层据扎局生产矿井实测资料采用653、 维护带宽度：风井场地20m，村庄10m，其他15m；4、 断层煤柱宽度30m，井田境界煤柱宽度为20m；5、 工业场地占地面积地面积，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，工业场地占指标见表2.2。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/10万t）240及以上1.0120-1801.245-901.59-301.8二、 矿井永久保护煤柱损失量井田边界保护煤柱井田边界保护煤柱留设50m宽，则井田边界保护煤柱损失量为：Zb=LBH/cos （2-3）式中： Zb井田边界保护煤柱煤量，万t；L边界长度，Km；B煤柱宽度，m；M煤层平均厚度，2煤层平均煤厚为10.45m；煤的平均容重，t/m3，2煤层为1.25t/m3；煤层平均倾角，6。Zb =16.055010.451.25/cos6=8.11万t则井田边界保护煤柱损失量为：Zb =8.11万t。各种保护煤柱损失量见表2.3。表2.3 保护煤柱损失量煤 柱 类 型 储 量（万t）井田边界保护煤柱8.11工业广场保护煤柱15.87大巷保护煤柱19.31井筒保护煤柱0总计43.292.3工业广场保护煤柱三、 矿井可采储量矿井可采储量是矿井设计的可以采出的储量，可按下式计算： Zk=（ZgP）C （2-4）式中： Zk矿井可采储量，万t；P保护工业场地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物、大断层等留设的永久保护煤柱损失量，万t；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。则矿井设计可采储量：Zk=(26564.8943.29)0.75=19891.2万t。第三章 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限第一节 矿井工作制度一、 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，反之则缩小规模二、 矿井设计生产能力铁北井田储量丰富，煤层赋存稳定，顶底板条件好，断层褶曲少，倾角小，厚度变化不大，开采条件较简单，技术装备先进，经济效益好，媒质为肥煤和焦煤，交通运输便利，市场需求量大，宜建大型矿井。确定铁北矿井设计生产能力为240万t/a。三、 矿井服务年限矿井服务年限必须与井型相适应。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：ZkA*KT= （3-1）式中: T矿井服务年限，a；Zk矿井可采储量，万t；A设计生产能力，万t；K矿井储量备用系数，取1.4则，2号煤层服务年限为：T = 19891.2/240*1.4=59.2（年）50（年）符合煤炭工业矿井设计规范要求。四、 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2号煤层平均10.45m，为厚煤层，赋存稳定，厚度变化不大。根据现代化矿井“一矿一井一面”的发展模式，可以布置一个综采放顶煤工作面保产。2、 辅助生产环节的能力校核矿井设计为特大型矿井，开拓方式为双斜井单水平开拓，主斜井采用胶带输送机运煤，副斜井采用无轨胶轮车辅助运输，运煤能力和大型设备的下放可以达到设计井型的要求。工作面生产的原煤经平巷胶带输送机到上山胶带输送机到大巷胶带输送机运到井底煤仓，再经主斜井胶带运输机提升至地面，运输能力大，自动化程度高。副井运输采用胶轮车直接下放物料。同时也能满足大型设备的下放与提升。大巷辅助运输采用无轨胶轮车运输，运输能力大，调度方便灵活。3、 通风安全条件的校核矿井瓦斯无爆炸危险性，有煤尘爆炸危险。须采取降尘措施。4、 矿井的设计生产能力与整个矿井的工业储量相适应，保证有足够的服务年限，满足煤炭工业矿井设计规范要求，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t/a）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7035300500603012024050252015459040201515第四章 井田开拓第一节 井田开拓的基本问题一、 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媒体，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、 确定井筒的形式、数目和配置，合理选择井筒及工业场地的位置；2、 合理确定开采水平的数目和位置；3、 布置大巷及井底车场；4、 确定矿井开采程序，做好开采水平的接替；5、 进行矿井开拓延深、深部开拓及技术改造；6、 合理确定矿井通风、运输及供电系统。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，应照顾到不同媒质、煤种的煤层分别开采，以及其它有益矿物的综合开采。二、 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，上山部分储量大致能满足同类井型水平服务年限要求。斜井开拓与立井开拓相比：井筒施工工艺、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立井简单，井筒延伸施工方便，对生产干扰少，不易受底板含水层的威胁；主提升胶带化有相当大的提升能力，可满足特大型矿井主提升的需要；斜井井筒可作为安全出口，井下一旦发生透水事故等，人员可迅速从井筒撤离。缺点是：斜井井筒长辅助提升能力少，提升深度有限；通风路线长、阻力大、管线长度大；斜井井筒通过富含水层、流沙层施工技术复杂。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，在采深相同的的条件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利，井筒断面大，可满足高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井需风量的要求，且阻力小，对深井开拓极为有利；当表土层为富含水层或流沙层时，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井田，能兼顾深部和浅部不同产状的煤层。主要缺点是立井井筒施工技术复杂，需用设备多，要求有较高的技术水平，井筒装备复杂，掘进速度慢，基本建设投资大。本矿井煤层倾角小，平均6o，为近水平煤层；表土层薄，无流沙层；水文地质情况比较简单，涌水量小；井筒不需要特殊施工，因此可采用斜井开拓或立井开拓。经后面方案比较确定井筒形式为双斜井。2、 井筒位置的确定井筒位置的确定原则：有利于第一水平的开采，并兼顾其他水平，有利于井底车场和主要运输大巷的布置，石门工程量少；有利于首采区布置在井筒附近的富煤阶段，首采区少迁村或不迁村；井田两翼储量基本平衡；井筒不宜穿过厚表土层、厚含水层、断层破碎带、煤与瓦斯突出煤层或软弱岩层；工业广场应充分利用地形，有良好的工程地质条件，且避开高山、低洼和采空区，不受崖崩滑坡和洪水威胁；工业广场宜少占耕地，少压煤；距水源、电源较近，矿井铁路专用线短，道路布置合理。由于井田西部边界距扎区铁路很近，故为便于地面运输及工业广场布置，主井井筒位置布置方案也可以选择在井田西部边界附近。经后面方案比较确定主、副井筒位置在井田中央。三、 工业场地的位置工业场地的位置选择在主、副井井口附近，即井田西翼中部。工业场地的形状和面积：根据表2.2工业场地占地面积指标，确定地面工业场地的占地面积为24公顷，形状为矩形，长边垂直于井田走向， 长为600m,宽为400m。四、 开采水平的确定及采带区划分井田主采煤层为2号煤层，2号、煤层倾角平缓，为310，平均为6，局部可达到11为近水平煤层，带区式开采。2号煤层生产能力2.4Mt，可采储量为198.91Mt，服务年限为59.2a。五、 主要开拓巷道2号煤层平均厚度为10.45m，赋存稳定，底板起伏不大，为近水平煤层，煤层厚度变化不大，且煤质硬度适中为23。矿井开拓大巷布置在岩层中，留大煤柱护巷，大巷间距40m。由于矿井瓦斯涌出量小，布置一条主运输大巷，一条辅助运输大巷，共两条大巷。为便于在巷道交叉时架设风桥等构筑物，主运输大巷沿底板掘进，辅助运输大巷在煤层中间布置。大巷位于井田中央，沿倾向布置，大巷全部在岩层中，巷道保持水平。六、 方案比较1、 提出方案根据以上分析，现提出以下四种在技术上可行的开拓方案，分述如下：方案一：立井单水平开拓主、副井筒均为立井，布置于井田的中央，只设一个水平。辅助运输采用无轨胶轮运输，大巷布置在底板中，主井长度为235.2m，副井长度为230.5m。如图4.1。方案二：主斜副立单水平开拓主斜副立布置于井田的中央，斜