采矿工程毕业设计（论文）伊泰京粤酸刺沟煤矿10Mta新井设计【全套图纸】.doc

中国矿业大学2012届本科生毕业设计 第31页 目 录1矿井概述及井田地质特征11.1矿区概述11.1.1矿区地理位置11.1.2地形特点11.1.3交通条件11.1.4气候条件11.1.5河流21.1.6居民点分布及农业状况21.2井田地质特征31.2.1井田的勘探程度31.2.2煤系地层特征31.2.3井田地质构造及分布61.2.4井田水文地质情况61.3 煤层特征91.3.1主要可采煤层及其围岩的性质102井田境界和储量122.1井田境界122.1.1井田境界的划分132）对于酸刺沟矿井田132.1.2井田的走向长度、倾斜长度、及面积132.2矿井的工业储量142.3可采储量142.3.1矿井永久保护煤柱损失量143.2矿井可采储量163矿井工作制度183.1矿井工作制度183.2矿井设计生产能力及服务年限183.2.1校核矿井煤层的开采能力是否满足设计生产能力183.2.2校核储量条件184井田开拓194.1 井田开拓的基本问题194.1.1井筒形式的选择及配置194.1.2方案比较224.1.3确定开采水平和阶段高度264.1.4开采水平大巷布置方式274.2 矿井基本巷道284.2.1井筒284.2.2井底车场344.2.3主要开拓巷道355准备方式-带区巷道布置395.1 煤层地质特征395.1.1煤层特征395.1.2煤的化学性质和物理性质395.1.3水文地质条件395.1.4水文地质类型395.1.5瓦斯405.1.6煤尘爆炸405.1.7煤的自燃405.1.8地温405.2带区巷道布置及生产系统405.2.1确定带区式工作面走向长度405.2.2确定带区分带斜长405.2.3煤柱尺寸的确定405.2.4工作面布置及煤仓个数的确定415.2.5综采带区巷道布置425.3带区车场设计435.3.1带区下部车场设计435.3.2带区主要硐室436采煤方法446.1 采煤工艺方式446.1.1煤层赋存条件446.1.2放顶煤工艺设计446.1.3 综放开采类型456.1.4主要参数及回采工艺456.1.5 工作面正规循环生产能力486.1.6工作面支护方式486.1.7各设备的主要性能及技术特征516.1.8回采工作面吨煤成本566.1.9生产作业制586.2回采巷道布置596.2.1工作面巷道布置596.2.2巷道断面及支护形式596.2.3工作面快速搬家技术627 井下运输637.1 概 述637.1.1井下运输原始条件637.1.2煤炭运输方式637.1.3辅助运输方式637.1.4煤炭运输647.2盘区运输设备647.2.1盘区煤炭运输设备的选择647.2.2盘区运输能力验算657.3大巷运输设备选择657.3.1大巷运输设备的选择657.3.2类型及规格667.3.3运输设备运输能力验算668 矿井提升678.1概述678.1.1煤炭运输方式678.1.2辅助运输方式678.1.3运输系统688.1.4主要运输大巷断面及支护方式688.2主副井提升688.2.1主井提升688.2.2副井提升699矿井通风与安全719.1 矿井通风系统的选择719.1.1带区通风系统719.1.2回采工作面通风方法719.1.3工作面通风方式729.1.4主扇的工作方式729.1.5掘进通风及硐室通风739.2带区及全矿所需风量739.2.1矿井所需总风量的计算739.3 矿井阻力计算769.3.1矿井通风容易时期和困难时期井巷摩擦阻力及通风阻力计算799.3.2矿井总通风阻力819.4 选择矿井通风设备829.4.1选择主扇829.5 防止特殊灾害的安全措施859.5.1火灾及煤层自然发火的防治措施859.5.2预防煤尘爆炸的措施879.5.3预防瓦斯爆炸的措施879.5.4水灾的防治措施889.5.5避宅路线及安全出口8810 设计矿井基本技术经济指标89参考文献90第二篇专题部分92特厚煤层工作面支护问题92摘要921 工作面围岩分析921.1工作面地质及生产技术条件921.2 现场观测分析931.3 综放工作面覆岩破坏运动规律数值分析941.4结论962 网格式迈步支架放顶煤技术972.1网格式支架放顶煤回采工艺972.2 放顶煤面矿山压力显现规律992.3 技术经济分析1022.4 主要结论103英文原文105分析空气泄漏法在采空区上行开采条件下的放顶煤1091特性与上行开采采空区的条件放顶煤1102调查工作面1113数学模型的空气泄漏法在采空区1114数值模拟结果1125结论112致 谢113 1矿井概述及井田地质特征1.1矿区概述1.1.1矿区地理位置内蒙古自治区准格尔煤田酸刺沟井田位于内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔旗沙圪堵镇东27km处，行政区划隶属鄂尔多斯市准格尔旗薛家湾镇，其地理坐标为：东经：11110151111445北纬： 394045 3944451.1.2地形特点本区为鄂尔多斯黄土高原的一部分，黄土覆盖广泛，厚度大，部分为风积砂覆盖，植被稀少，居民点分散，由于受水流风蚀等影响，区内沟谷纵横交错，沟谷呈树枝状，十分发育。区内地形总体为中北部高，东西部低，区内有一由北向南延伸的平梁，平梁东西两侧较低。最高点位于勘查区中北部后樊家湾，海拔标高为+1283.90m，最低点位于勘查区东南部南坪沟与井田边界交汇处，海拔标高+1026.6m，最大海拔标高差157m；一般海拔标高为+1230+1020m，一般相对标高差50m左右。1.1.3交通条件本区交通以公路为主，铁路为辅。薛魏公路从井田中西部南北向通过，路面为二级柏油路面，由薛魏公路向北至薛家湾约17km，由薛家湾经呼大公路向北至呼和浩特市约118km，向西经109国道至鄂尔多斯市约150km。向东经和林县到清水河县约180km。大准、准东铁路及已开工建设的呼准铁路在矿区的北侧通过，矿井距大准铁路唐公塔集装站约22km，距准东铁路敖包湾站约16km，准东铁路沙圪堵站至乌素沟站现已建成通车。设计中的准能黑岱沟露天矿铁路专用线（南坪支线）从井田东北角通过，矿井交通非常便利，井田交通位置图见图1-1。1.1.4气候条件本区属于大陆性干旱气候。春季干旱多风；夏季昼炎热夜温凉，日温差较大；秋季凉爽；冬季严寒。寒暑变化剧烈，昼夜温差较大，准格尔旗最高气温38.3，最低气温-30.9，一般年平均气温5.37.6。霜冻和冰冻期长，为195天左右，一般结冰期为每年11月至翌年34月份，最大冻土深度1.50m，降雨最多集中于79月，占总降水量的60%70%，年降水量为277.7544.1mm，平均为401.6mm。年平均蒸发量为2108.2mm，是降雨量的58倍。常发生春旱，春季多风，平均风速2.3m/s，最大风速20m/s，主要集中在45月和1011月。图1-1 井田交通位置1.1.5河流区内无大的地表水体，仅在沟谷中由于大气降水而形成间歇性水流，地表径流量很小，部分深沟中有泉水涌出，但流量很小。南北向平梁两侧支沟较多，平梁东侧由北向南依次为酸刺沟、石宝图沟、南坪沟、冲水沟；平梁西侧支沟由北向西南有独贵沟、喇叭沟、巴塔沟。沟内无常年地表迳流，雨季山洪暴发，形成短暂的地表迳流，西侧支沟水流汇入井田外围十里长川，东侧支沟水流汇入井田外黑岱沟，以迳流方式注入黄河。1.1.6居民点分布及农业状况本区的经济以采矿业为主，服务业为辅。矿区内植被稀少，居民点分散，农业受当地地理环境与经济状况的限制，由于水土流失严重、土地贫瘠，农业生产十分落后。随着准格尔煤田的大规模开发建设，当地的经济也将呈上升趋势。本区内交通方便，矿井建设所需的砖、瓦、砂、石等大宗建筑材料可就地解决，钢材、木材及高标号水泥等主要从外地购入，建材供应渠道畅通。1.2井田地质特征1.2.1井田的勘探程度本井田位于原内蒙古自治区伊克昭盟准格尔煤田南部详查勘探地质报告勘探范围的西北部。地质报告在总结以往地质工作的基础上，采用了以钻探、测井为主，配合地质填图，采样化验等多种勘探手段进行了勘探，共利用原报告钻孔15个，钻探工程量7533.99m。地质报告对区内的构造形态已经查明，构造属于简单类型；详细查明了先期开采地段内没有落差等于或大于30m的断层，对先期开采地段内主要可采煤层等高距为20m的煤层底板等高线已经控制；查明了可采煤层的层数、层位、厚度、结构和可采范围；详细查明了可采煤层的煤质特征及其变化情况，确定了区内煤层为低中灰中高灰，低硫中高硫，低磷，中中高热值煤。煤质牌号为长焰煤，确定了煤的工业利用方向为动力用煤；查明了本区的水文地质条件，本区属于以裂隙岩层为主的水文地质条件简单类型，即二类一型。1.2.2煤系地层特征区内大部被第四系覆盖，但在沟谷中，亦有基岩出露，井田地层由老至新有：奥陶系（O）中统马家沟组（O2m）、石炭系（C）上统本溪组（C2b）、上统太原组（C2t）、二迭系（P）下统山西组（P1s）、下石盒子组（P1x）、上统上石盒子组（P2s）、石千峰组（P2sh）、第三系红土层（N2）、第四系（Q）。煤层地层综合柱状图见图1-21）奥陶系（O）中统马家沟组（O2m）井田内钻孔均未全揭露该组地层，最大揭露厚度29.32m，岩性为浅灰色石灰岩、白云质灰岩，微晶质结构，见小溶洞和裂隙，常为方解石充填2） 石炭系（C）上统本溪组（C2b）为一套浅海过渡相细碎屑岩沉积，平行不整合于奥陶系之上。下部岩性为浅灰、暗紫色粘土岩、铝土质粘土岩、块状构造，相当于华北G层铝土矿，但厚度不大且不稳定，常相变为砂泥岩、泥岩。中段为灰黑色砂质泥岩、泥岩、灰白色细粗粒石英砂岩，硅质胶结，坚硬致密。上段以深灰色、灰黑色泥岩为主，夹透镜状灰岩、泥灰岩，黑色泥岩中常含黄铁矿结核。灰岩中含海相动物化石及生物碎屑。井田内钻孔揭露厚度0.80m43.64m，井田平均厚度15.97m。3）石炭系（C）上统太原组（C2t）为过渡相陆相沉积，是本区主要含煤地层，含煤2层，为6上和6号煤。下段以灰黑色、深灰色泥岩、砂质泥岩、粘土岩夹多层砂岩为主。含煤3层为8、9、10号煤。该段岩性及厚度在走向、倾向上变化均很大。8、9号煤之间在南部有一层泥灰岩较稳定，厚约1.00m，含海相动物化石及生物碎屑，可作为煤层对比标志，向北逐渐相变为钙质泥岩、泥岩，以至透镜状砂岩。底部深灰、灰白色细粗粒石英砂岩较稳定，硅质胶结，坚硬致密，属滨海相沉积。上段以6号煤及其顶底板粘土岩、砂质泥岩为主，夹灰色透镜状砂岩。含煤2层为6上、6号煤。可称为中煤组。该段岩性及厚度亦有相当变化，6号煤由北东向西南产生分叉，分出6上煤层，6号煤层变薄，6上煤急剧增厚，6上与6号煤之间发育一套呈条带状北东向展布的砂岩体。本组地层厚度39.0390.45m，平均厚度64.06m，由东北部向西南有增厚的趋势。4）下二迭统山西组为陆相碎屑岩沉积，亦为本区主要含煤地层，含煤4层为2、3、4、5号煤。下部岩性以灰白色黄褐色粗粒长石、石英砂岩为主，含砾局部为砂砾岩，具大型斜层理，磨圆度较好，分选性较差，砾径一般0.51cm，最大达3cm左右，含炭屑或煤线、泥质、粘土质胶结，坚硬致密。该层砂岩全区较稳定，局部地段与6号煤呈冲刷接触。砂岩中上部夹深灰、灰黑色砂质泥岩、泥岩及5号煤层。中部由灰白色、灰黑色中细粒砂岩、砂质泥岩、粘土岩、泥岩组成，含2、3、4号煤层，可称为上煤组。砂岩坚硬致密含菱铁矿结核，泥岩粘土岩含大量植物化石，2、3号煤均不稳定，4号煤层尚属较稳定，各层煤间距较近。上部为深灰、灰白色中粗粒砂岩夹粘土岩、泥岩、粉砂岩，砂岩致密坚硬，含小砾石及云母片、菱铁矿结核，风化后见铁质晕圈。顶部发育一层粘土岩或砂质粘土岩，深灰杂色，具鲕状结构。本组地层厚度52.26124.14m，平均厚78.68m。地层由北东向西南增厚之势。（1）下二迭统下石盒子组为陆相碎屑岩沉积，下部为黄褐色砂岩与紫色、杂色粘土岩和泥岩互层，粘土岩具鲕状结构，含磷质结核，品位不高。底部含砾粗砂岩，厚层状，斜层理发育，胶结中等。上部以紫色、黄绿色泥岩、砂质泥岩为主，夹中厚层状砂岩。（2）本组地层厚度49.16322.04m，平均119.90m。出露于本区东南部沟谷两侧。上二迭统上石盒子组为陆相碎屑岩沉积，区内大部分地层被剥蚀，地层分布连续性差，黄绿色中粗粒砂岩，夹暗紫色泥岩、砂质泥岩，含铁质结核。上部绛紫色泥岩、粘土岩、粉砂岩，与黄绿色砂岩、砂砾岩互层。出露于西部各沟谷两侧，区内20个钻孔见本组地层，钻孔揭露残存厚度9.69347.01m，平均93.07m。5） 上二迭统石千峰组上部以砖红色粉砂质泥岩和泥岩为主，夹灰色、灰绿色砂岩，分选磨园较好，胶结疏松。下部以黄绿、灰绿色中粗砂岩和含粒砂岩为主，夹棕红色粉砂岩、砂质泥岩。具大型斜层理，泥岩中常见灰绿色斑点，砂岩中夹紫红色、灰绿色泥质团块。本井田仅旧181号孔见此地层，揭露厚度为207.68m。6）第三系红土层（N2）红色、棕红色钙质红土层，含砂质及钙质结核，层理明显，在本区有4个钻孔揭露，厚度19.7265.50m，平均厚46.50m。出露于井田东南部沟掌一带。不整合于其它老地层之上。1-2煤层综合柱图7） 第四系（Q）上更新统马兰组（Q3m）：淡黄色、黄褐色粉砂质黄土，夹粘土岩，粒度均匀，垂直节理发育，含钙质结核。全区分布，厚087.93m，平均28.45m。全新统（Q4）：为洪积、残坡积之松散砂粒，泥砂及风积砂。厚度不一，一般03m左右。不整合于其它老地层之上。井田含煤地层为石炭系太原组和二迭系下统山西组，据钻孔揭露两组地层总厚度118.26192.88m，平均142.74m，井田内含煤地层基本上保存完整，厚度变化不大，厚度变异系数13%。总体看，由北向南有增厚之趋势。1.2.3井田地质构造及分布1) 地质构造位于鄂尔多斯大型构造盆地东北缘的准格尔煤田，总的构造是一个走向近于南北，倾角10以下，具有波状起伏的向西倾斜的单斜构造。盆地边缘，倾角稍大，有轴向与边缘方向一致的短背向斜，如窑沟背斜、西黄家梁背斜、老赵山梁背斜、双枣子向斜、田家石畔背斜等；盆地内部倾角平缓，一般在10以下，有与地层走向垂直的次一级褶皱，它们一般幅度较小，延伸不大，造成了煤层底板等高线的相对起伏。区内断裂不发育，仅稀疏可见几条小的张性断层。2) 井田构造井田与南部详查区构造特征基本一致，仍属构造简单地区。为地层走向北北东，倾向北西西、倾角小于10的单斜构造。东南边界外有石圪咀正断层，走向北40东，倾表1-1主要断层一览序号名称断层面走向断层面倾向倾角/（）水平断距/m1龙王沟正断层走向近东西倾向南75852040m2焦稍沟正断层北35南东702080m3石圪咀正断层北45南东60701550综上所述，井田内断层、褶曲不发育，并且都位于井田边界以外，其构造形态为一倾向北西西的单斜构造，无岩浆岩侵入，井田构造属简单类型。地层综合柱状图如图1-2所示。1.2.4井田水文地质情况1）地下水的补给、径流、排泄条件（1）补给直接充水含水层地下水的补给源以大气降水为主，大气降水通过零星出露的煤系地层露头或黄土覆盖的隐伏煤系地层露头垂直下渗补给。其次接受区外地下水的侧向径流补给。松散层潜水直接接受大气的垂直渗入补给。因补给量非常有限、煤层直接充水含水层补给来源贫乏，富水性弱，水文地质条件简单。 （2）径流地下水接受补给后，总的流向为由北及西北、向南东及东运动，局部地段由于煤系地层的起伏或透水性的差异等因素的影响，而略有变化。潜水一般沿沟谷方向径流，承压水一般沿地层走向径流。 （3）排泄地下水排泄有如下几种形式：承压水以侧向径流的形式排出区外。在有利地形部位（如沟、谷、洼地）以泉的形式排出地表、形成地表流水，在局部地下水埋藏浅的部位以蒸发的形式排泄，但此类排泄量微乎其微；潜水的排泄方式有沿沟谷方向的径流排泄、人工挖井开采排泄、蒸发排泄，向深部承压水的渗入排泄等。总之，井田降水量少，煤层直接充水含水层补给区面积小，沟谷纵横且切割深、无良好的汇水地形。构造总体为向西倾斜，具波状起伏的单斜，对地下水储存不利。煤层直接充水含水层的补给量极小，富水性弱。2）含（隔）水层特征（1）第四系松散层潜水含水层岩性为上更新统马兰组（Q3m）黄土、全新统冲洪积（Q4al+pl）砂砾石，残坡积（Q4）砂土及风积（Q4eol）砂等，全区分布广泛，多为透水不含水层，只有沟谷中的冲洪积（Q4al+pl）砂砾石层构成松散层潜水的主要含水层。根据水文地质填图水井调查资料：含水层厚度为1.806.00m。地下水位埋深h=2.005.20m，涌水量Q=0.2310.810L/s，水温13，据邻区准格尔煤田南部详查报告资料：含水层厚度为35m，地下水位埋深h=12m，水位标高H=11371160m，涌水量Q=0.010.7L/s，单位涌水量q=0.1L/sm，水质较好。含水层富水性弱，由于大气降水的补给量小，所以补给条件差，潜水含水层与下部承压水含水层的水力联系较小，而与地表短暂的洪水水力联系密切。（2）第三系（N2）半胶结岩层隔水层岩性为红色、棕红色粘土，即红土层，含丰富呈层状分布的钙质结核，呈半胶结状态，出露于井田东南部沟掌一带，仅4个钻孔揭露厚度19.7265.50m，平均46.50m，该隔水层的透水性微弱，但在井田内分布不太连续，只能起局部隔水的作用，隔水性能相对较差。（3）石炭系二叠系碎屑岩类承压水含水层二叠系上统石千峰组（P2sh）：岩性主要为砖红色砂质泥岩、灰绿色砂岩，含砾粗粒砂岩等。椐邻区资料，泉流量Q=0.11L/s，含裂隙孔隙承压水，在井田仅零星分布。二叠系上统上石盒子组（P2s）：岩性为紫色泥岩、粉砂岩，黄绿色、灰白色中粗粒砂岩、砂砾岩，据邻区资料，泉流量Q=0.013.5L/s，单位涌水量q0.01L/sm，井田内大部分被剥蚀。二叠系下统下石盒子组（P1x）：岩性为紫色、黄绿色泥岩、砂质泥岩，黄褐色砂岩，杂色泥岩，含砾粗粒砂岩，出露在井田东南部沟谷两侧，据调查资料：泉流量Q=0.500L/s，据邻区资料：泉流量Q=0.011.18L/s，钻孔涌水量Q=0.794L/s，单位涌水量q=0.303L/sm，水位标高993.50m，含水层的富水性弱中等，含裂隙孔隙承压水。P1x下部的泥岩全区发育，连续性好，隔水层好，是良好的隔水层。二叠系下统山西组（P1s）：岩性上部为深灰、灰白色中粗粒砂岩夹粘土岩、泥岩、粉砂岩；中部为灰白色、灰黑色中细粒砂岩、砂质泥岩、粘土岩、泥岩，含2、3、4号煤层；下部为灰白色、黄褐色粗粒砂岩、含砾粗粒砂岩及砂砾岩，含5号煤层。分布广泛，全区赋存。根据Y11、Y12号钻孔抽水试验成果：含水层厚度30.4031.31m，平均30.86m，地下水位标高埋深53.5058.35m，水位标高1068.001078.35m，涌水量Q=0.04170.0715L/s，单位涌水量q=0.001050.00256L/sm，渗透系数K=0.003280.00631m/d，含水层的富水性微弱，透水性与导水性能较差，地下水的补给条件与径流条件差。由于受P1x下部隔水层的阻隔，该含水层与上部含水层的水力联系较小。该含水层为井田的直接与主要充水含水层。石炭系上统太原组（C2t）：上部岩性为砂质泥岩、粘土岩，含6号煤层，下部岩性为深灰色泥岩、砂质泥岩，灰白色中粗粒砂岩，含8、9、10号煤层，底部为灰白色细粗粒石英砂岩，分布广泛，全区赋存。根据Y11、Y12号钻孔抽水试验成果：含水层厚度53.2362.51m，平均57.87m，地下水位埋深115.18127.80m，水位标高998.551016.67m，涌水量Q=0.07840.125L/s，单位涌水量q=0.004770.00602L/sm，渗透系数k=0.007380.00845m/d，含水层的富水性微弱，透水性较差，水质良好，地下水的补给与径流条件均较差，下部隔水层的隔水性能较好，该含水层为井田的直接与主要充水含水层。石炭系上统本溪组（C2b）：岩性为深灰色泥岩、砂质泥岩，灰白色细粗粒石英砂岩，浅灰色铝土岩，铝土质粘土岩，分布广泛，平均厚度15.97m。据邻区资料，泉水流量Q=0.010.05L/s。因此岩层的富水性非常微弱，可视为相对隔水层，该地质厚度稳定，分布连续，因此隔水性能良好。奥陶系中统马家沟组（O2m）石灰岩岩溶承压水含水层岩性为浅灰色石灰岩、白云质灰岩，发育有小溶洞和裂隙，井田内217号钻孔最大揭露厚度29.32m，据邻区资料：地下水位标高872.7868.8m，单位涌水量q=2.82634.321L/sm。该含水层富水性不均，岩溶发育地段的富水性强。由于上部C2b的隔水性能良好，所以含水层与上部C2t煤系含水层的水力联系较小。但井田内煤层底板最低标高为642.64m，低于水位标高，因此，灰岩水会通过隔水层的薄弱地段向煤层充水。3）断层的导水性及其对矿床充水的影响井田构造简单，基本为一向西倾斜的单斜构造。井田内没有断层，在井田东南边界外发育有石圪咀正断层，走向N40E，倾向南东，倾角70，落差1550m，延伸约5 km。该正断层虽然有一定的导水性能，但发育在井田外部，因此断层对矿床充水的影响不大。4）地表水、老窑水对矿床充水的影响井田内没有水库、湖泊等地表水体，在雨季大雨过后会形成短暂的洪水，对矿床的影响较大。井田内没有老窑分布，但邻近地区分布有不少生产矿井及废弃小窑，未来煤矿开采过程中要随时注意矿井涌水量的变化情况，不能越界开采，以防老窑水对矿井充水。5）矿井涌水量预计根据井田水文地质条件，选用稳定流“大井法”预测矿坑涌水量。经计算，先期开采地段的矿坑涌水量为1251m3/d，全井田开采时形成的坑道系统矿坑涌水量为2670m3/d。设计考虑井下消防洒水后，确定矿井正常涌水量为150m3/h，最大涌水量为180m3/h。6）水文地质类型本井田的直接充水含水层为煤系地层承压水含水层，以孔隙含水层为主，裂隙含水层次之。煤层虽位于地下水位以下，但以贫乏的大气降水为主要充水水源，补给条件差，直接充水含水层的单位涌水量q4001065有爆炸2井田境界和储量2.1井田境界酸刺沟矿井位于内蒙古自治区准格尔煤田中部，南部详查区的西北角。设计的井田境界由28个拐点坐标连线组成，与准格尔矿区总体规划中划定的酸刺沟井田境界相一致。井田境界拐点坐标见表211，井田境界示意图见图211。井田南北走向长11.5km，东西倾斜宽7.15km，面积83.05km2。1）井田面积井田面积计算见公式2-1。（2-1）式中：井田走向平均长度，11.5km；井田倾向水平平均长度，7.15km；井田内煤层平均倾角，4；井田面积，km2。将数据代入式2-1得：=83.05km2井田的东部及北部与哈尔乌素露天矿为界，南部与规划的黄玉川井田为界，西部以6号煤层+600m底板等高线为界。表2-1井田境界拐点坐标一览表点号纬 距X(m)经 距Y(m)点号纬 距X(m)经 距Y(m)14406463.0437515348.68154397775.0437514003.3824406192.8037515360.02164397004.3737514447.1434405640.7537515188.84174393998.0037514656.4044405332.0937515018.70184394012.4237520884.9254404831.6137514664.09194399720.0037520930.0064404461.8637514308.50204399865.0037520675.0074404092.1037513952.92214401165.0037519300.0084403415.1037513001.82224401583.9437519697.2794401984.4237512998.56234401740.0037519510.00104401402.5037513108.93244401760.0037519410.00114401015.9237513109.05254402480.0037518470.00124400708.1037513164.10264402840.0037518680.00134399706.1137513655.64274404647.5637520191.84144398872.1837513915.65284407175.5137515160.312.1.1井田境界的划分1)井田境界划分的原则和依据应充分利用自然条件划分井田，如利用大断层作为井田边界，或利用河流、湖波、国家铁路等划分井田：在煤层倾角变化比较大的地方可将其作为井田边界；也可以利用大的褶曲、断层等构造作为井田边界。2）对于酸刺沟矿井田勘查区西27km有“准-东”铁路沙圪堵站，由此向西至乌素沟站现已通车，由乌素沟站经红进塔至巴图塔站（正在修建中）与“包-神”铁路接轨，由此向东北至薛家湾镇与“大-准”铁路线相接。勘查区西部有柏油路面的乡间公路南北向穿过，由此向北9km与东西向109国道相接，并向西至鄂尔多斯市150km，向东经和林县到清水河县约180km。勘查区向东约18km可达黄河，可通行木帆船或小型汽船。勘查区北边褶区比较发育，紧邻郝家沟，每层在这个地区变薄，地形不稳定，南边由于山体滑坡，形成水沟，水文地质对煤层开采影响较大，井田边界如图2-1。图2-1 井田境界示意2.1.2井田的走向长度、倾斜长度、及面积（1）井田走向长度：11.5 km（平均），南北走向，南部地形较高。（2）井田的倾斜长度：7.15（平均），中部高，东西部低，形成背斜。（3）井田的面积：83.05利用经纬网格，结合局部补偿法求出井田的面积。2.2矿井的工业储量2.2.1工6煤层密度为（2-2）式中：M66煤层工业储量，Mt；H煤层平均高度，m；煤层的平均密度，；煤层的平均倾角，M66煤层工业储量Mt工业储量总计为：M=138615.994万t2.3可采储量2.3.1矿井永久保护煤柱损失量1）井田边界保护煤柱井田边界保护煤柱按酸刺沟煤矿实际情况取20m，则用公式2-3计算井田边界保护煤柱损失。 （2-3）式中：井田边界煤柱宽度20m；井田边界长度，37707m；煤层厚度，11.25m；煤层容重，1.45tm-3；井田边界保护煤柱损失，万t。代入数据得： 1230.19万t2）工业广场煤柱根据煤炭工业设计规范第5-22条规定：工业广场的面积为0.8-1.1平方公顷/10万t。本矿井设计生产能力为1000万t/a，所以取工业广场的尺寸为1000 m1000 m的正方形。工业广场所在位置煤层倾角为4，其中心处埋藏深度为54m，该处风积沙层厚度为15m，主斜井、副斜井，地表建筑物均布置在工业广场内。工业广场按级保护留维护带，宽度为15 m。本矿井的地质条件及冲积层和基岩移动角见表2-2。表2-2 岩层移动角广场中心深度/m煤层倾角/煤层厚度/m风积沙层厚度/m/-54411.2515 45 70 75 70由工业广场保护煤柱图2-1，可得出保护煤柱的尺寸计算公式见2-4：（2-4）将数据代入式2-4得：则工业广场的煤柱量计算见公式2-5： (2-5) 式中：Zi工业广场煤柱量； S 工业广场压煤面积；0.545km2将数据代入式2-5得：矿井的永久保护煤柱损失量汇总表见表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1230.19工业广场保护煤柱7095.94合计8326.13图2-2 工业广场保护煤柱3.2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，可按式2-6计算： （2-6）式中：矿井可采储量，万t；矿井的工业储量，138615.994万t；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2119.22万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。则代入数据得：矿井设计可采储量：Zk =（138615.994-8326.13）0.75=977.18Mt矿井储量汇总表见表2-4：表2-4矿井储量汇总煤层工业储量（Mt）（A+B）/（A+B+C）永久煤柱损失（Mt）矿井设计储量（Mt）设计开采损失（Mt）设计可采储量（Mt）61386.16100%83.261302.9325.72977.183矿井工作制度3.1矿井工作制度矿井工作制度是计算生产能力和选择设备的基础，也就是研究劳动配备，考核工效以及解决产销平衡，适应市场变化的重要问题.既要考虑不同工种的实际劳动强度，充分利用工时增加煤炭产量，实现高产高效，又要考虑机器设备维护检修要求，遵照有关劳动保护和日工时的规定，本矿井工作制度为:实行四六制，工作面长度为320m，每天进六刀，截深为0.8m，为实现两采一放的工作方式，三班采煤一班检修。3.2矿井设计生产能力及服务年限3.2.1校核矿井煤层的开采能力是否满足设计生产能力经过校核，该矿井符合设计要求，年产能达到10Mt，并且服务年限也能达到要求。3.2.2校核储量条件矿井的设计生产能力与矿井储量相适应，以保证矿井有合理的服务年限，新建矿井及水平服务年限如下：表3-1 矿井及水平服务年限表矿井设计生产能力/（Mt.）矿井设计服务年限/a第一水平设计服务年限/a煤层倾角0-25煤层倾角25-45煤层倾角45-906.0及以上70353.0-5.060301.2-2.4502520150.45-0.940201515该矿井服务年限计算如下：T=75.17a（3-1）式中：T矿井设计服务年限，a；Z矿井可采储量，Mt；A矿井设计生产能力，Mt /a； K储量备用系数，一般为1.2-1.4，本矿井取值1.3。4井田开拓4.1 井田开拓的基本问题4.1.1井筒形式的选择及配置1）井筒形式的选择立井开拓的条件：（1）煤层赋存较深或冲积层很厚时（2）水文地质条件复杂，井筒需要特殊施工时（3）多水平开拓的急倾斜煤层（4）其他井筒形式无法开拓的条件斜井开拓的条件：（1）煤层赋存较浅及表土层不厚（2）水文地质条件简单，煤层倾角较小平硐开拓的条件：（1）煤层赋存地形高差较大的山岭地区（2）交通方便，有足够的工业广场面积本区为鄂尔多斯黄土高原的一部分，黄土覆盖广泛，厚度大，部分为风积砂覆盖，植被稀少，居民点分散，由于受水流风蚀等影响，区内沟谷纵横交错，沟谷呈树枝状，十分发育。但煤层埋藏比较浅，井田地面标高为+1223.51+1238.40米，落差约为15米，煤层埋深范围在988.261020.80米，由此可知煤层埋深为202.71250.14米，经勘探6煤层平均倾角为4。矿井生产能力为5 Mt，为了提高矿井的机械化程度，利用无轨绞轮车运输材料，则副井用斜井开拓，主井既可以用立井开拓也可以用斜井开拓，很明显，风井用立井开拓，巷道成本低，回风线路短。因此对井筒形式可提出四种方案：方案一：双斜井单水平开拓（正斜井)；方案二：主斜副立单水平开拓；方案三：双立井单水平开拓。对于以上三个方案，为了更好的得到较优的方案，因此应结合井口位置的选择进行方案比较2）井口位置及工业广场的选择工业广场及井口位置选择的原则：井下条件：（1）在井田走向方向的储量中央或靠近中央位置，使井田两翼的可采储量基本平衡，可使走向运输大巷的运输费用最低，同时在生产时保持两翼均衡生产和采区的正常接替，而且巷道通风和维护费用较低。（2）在井田倾斜方面：采用单水平开采时考虑上下山合理的长度、井筒与上山下部运输大巷靠近，与井底车场形成一体，井筒、井底车场、主要运输大巷位置的选择应统一考虑。（3）开拓方式和井口位置选择时，一定要与初期移交达产采区的位置及其接续统一考虑，初期采区应选择在地质（特别是构造，煤层厚度及稳定性顶板）和水文条件较好、煤层储量丰富，勘探程度高、地面无建筑物或少量易迁建筑物、便于迅速达产和增产的地段，同时尽量靠近井田中部，井筒应靠近初期达产采区。时井筒到底、巷道掘出即可掘进准备采区和工作面，使基建工程量小和贯通连锁工程短，达到投资少，建井工期短的效果。（4）井筒应尽量避开或少穿地质及水文复杂的地层和地段，如后冲击层，含水层，强含水层及喀斯特溶洞、大断层、老井采空区。同时应将井底车场置于地质和水文地质比较好的稳定岩层中，并注意不受底部强承压水的威胁。（5）尽量减少井筒及工业广场煤柱损失量，特别是不压或少压前期开采条件好的煤层，有条件的可放在无煤带或无开采价值的地带。地面条件：（1）井筒位置应选在地势比较平坦的地方，在山区，丘陵地区要结合地面生产系统，充分利用地形，尽量减少土石方的工程量。井口应满足防洪水标准要求，附近有河流和水库是尤为重要，避免一旦决堤后的威胁。（2）井口应避开地面滑坡，岩崩、雪崩、泥石流，流沙等危险地区，工业场地应尽可能在没有沙土液化等工程地质条件较好的地段，强震、多震地段尤为重视。（3）井口及工业广场应满足环保的要求。（4）工业广场应少占或不占良田，充分利用地形地貌布置工业广场，以便地面呈蟾系统合理，便于与外界沟通，使运输方便。井口位置要与矿区总体规划的交通、运输、供电、水源、居住区、扶助企业等布局相协调，使之有利于生产，方便生活。酸刺沟矿的地形地貌、气候、交通运输条件及煤层特征如下：井田在自然状态下，没有规模较大的地质灾害和较为严重的环境污染问题，沟谷中小型黄土滑坡时有发生，局部地下水已受到了轻微污染，地下水水质较好，矿区的区域稳定性较好。未来煤矿在开采状态下，可能会引起区域地下水位下降，地面沉降、地下水污染等地质灾害和环境污染问题，但对地质环境破坏不大，煤和废石中化学成份基本稳定，无其它环境地质隐患。因此，井田地质环境类型为第一二类井田地质环境质量良好中等。区内地形总体为中北部高，东西部低，区内有一由北向南延伸的平梁，平梁东西两侧较低。最高点位于勘查区中北部后樊家湾，海拔标高为+1238.90m，最低点位于勘查区东南部南坪沟与井田边界交汇处(S14孔东)，海拔标高+1223.51m，一般相对标高差15m左右。区内无大的地表水体，仅在沟谷中由于大气降水而形成间歇性水流，地表径流量很小，部分深沟中有泉水涌出，但流量很小。南北向平梁两侧支沟较多，平梁东侧由北向南依次为酸刺沟、石宝图沟、南坪沟、冲水沟；平梁西侧支沟由北向西南有独贵沟、喇叭沟、巴塔沟。沟内无常年地表迳流，雨季山洪暴发，形成短暂的地表迳流，东侧支沟水流汇入井田外围十里长川，西侧支沟水流汇入井田外黑岱沟，以迳流方式注入黄河。交通：铁路：勘查区西27km有“准-东”铁路沙圪堵站，由此向西至乌素沟站现已通车，由乌素沟站经红进塔至巴图塔站与“包-神”铁路接轨，由此向东北至薛家湾镇与“大-准”铁路线相接。公路：勘查区西部有柏油路面的乡间公路南北向穿过，由此向北9km与东西向109国道相接，并向北至鄂尔多斯市150km，向南经和林县到清水河县约180km。水路：勘查区向东约18km可达黄河，可通行木帆船或小型汽船。由此可见，勘查区在附近，公路、铁路、水路畅通，交通条件十分便利，为煤炭外运及其它物资的运输提供了方便条件。钻孔资料如下：图4-1钻孔资料气象：鄂尔多斯地区气候特点是春季干旱多风,夏季昼炎热夜温凉、日温差较大，秋季凉爽，冬季严寒，全年降水量小且多集中在7-9月份。降雨次数少，多为大雨或暴雨。蒸发量大，一般是降水量的3-7倍。霜冻期长。属于干燥的半沙漠高原大陆性气候。据鄂尔多斯市气象局提供的气象资料：准格尔旗最高气温38.3(1961年6月1日),最低气温-30.9(1971年1月20日)。年降水量277.7mm（1980年）544.1mm(1989年),平均401.6mm。年蒸发量1749.7mm(1972年),平均2108.2mm。蒸发量是降水量的5倍。区内风多而大,平均风速2.3m/s,最大风速20m/s(1983年4月),主要集中在45月和1011月,多为西北风。无霜期短，一般165天。霜冻、冰冻期长，195天，一般为11月至次年34月份。冻土最大深度为1.50m。地震情况：本区处于鄂尔多斯台向斜东北缘，