采矿工程毕业设计（论文）-祁东煤矿1.2Mta新井设计（全套图纸）.doc

第154页中国矿业大学2012届本科生毕业设计目 录一般设计部分1 矿井概述及井田地质特征71.1矿区概述71.1.1矿区地理位置、范围71.1.2交通条件71.1.3地形、地貌71.1.4工农业生产情况71.1.5矿区气候71.2井田地质特征81.2.1井田地质条件81.2.2地质综合柱状图81.2.3含煤地层101.3煤层特征121.3.1煤层埋藏条件121.3.2煤层群的层数121.3.3煤层的围岩性质131.3.4煤的特征142 井田境界和储量152.1井田境界152.2矿井储量计算152.2.1 构造类型152.2.2储量级别与计算块段的划分152.2.3矿井可采储量172.2.4工业广场煤柱183 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限203.1矿井工作制度203.2矿井设计生产能力及服务年限203.2.1确定依据203.2.2矿井设计生产能力203.2.3矿井服务年限203.3井型校核214 井田开拓224.1井田开拓的基本问题224.1.1井筒形式和位置的确定224.1.2采区划分244.1.3工业场地的位置244.1.4开采水平的确定254.1.5井底车场和运输大巷的布置254.1.6矿井开拓延伸及深部开拓方案254.1.7开采顺序264.1.8矿井开拓方案比较264.2矿井基本巷道354.2.1井筒354.2.2井底车场及硐室384.2.3主要开拓巷道415 准备方式采区巷道布置455.1煤层地质特征455.1.1采区位置455.1.2采区煤层特征455.1.3煤层顶底板岩石构造情况455.1.4水文地质455.1.5地质构造455.1.6地表情况455.2采区巷道布置及生产系统455.2.1采区准备方式的确定455.2.2采区巷道布置465.2.3采区生产系统475.2.4采区内巷道掘进方法485.2.5采区生产能力及采出率495.2.6采区准备巷道495.3采区车场选型设计515.3.1采区上部车场选型515.3.2采区中部车场选型515.3.3采区下部车场选型525.3.4采区主要硐室526 采煤方法546.1采煤工艺方式546.1.1采区煤层特征及地质条件546.1.2确定采煤工艺方式546.1.3回采工作面长度的确定546.1.4工作面的推进方向和推进度546.1.5综采工作面的设备选型及三机配套546.1.6各工艺过程注意事项616.1.7工作面端头支护和超前支护626.1.8循环图表、劳动组织、主要技术经济指标636.1.9综采机械化采煤过程中应注意事项676.2回采巷道布置686.2.1回采巷道布置方式686.2.2回采巷道参数687 井下运输707.1概述707.1.1矿井设计生产能力及工作制度707.1.2煤层及煤质707.1.3运输距离和辅助运输设计707.1.4矿井运输系统707.2采区运输设备选择717.2.1设备选型原则717.2.2采区运输设备选型及能力验算717.3大巷运输设备选型737.3.1运输大巷设备选择737.3.2轨道大巷设备选择737.3.3运输设备能力验算758 矿井提升768.1矿井提升概述768.2主副井提升768.2.1主井提升768.2.2副井提升779 矿井通风及安全809.1矿井地质、开拓、开采概况809.1.1矿井地质概况809.1.2开拓方式809.1.3开采方法809.1.4变电所、充电硐室、火药库809.1.5工作制、人数809.2矿井通风系统的确定819.2.1矿井通风系统的基本要求819.2.2矿井通风方式的选择819.2.3矿井通风方法的选择829.2.4采区通风系统的要求839.2.5回采工作面通风方式的选择849.3矿井风量计算及风量分配849.3.1 选择通风系统的原则和方法849.3.2 配风依据859.3.3 风量计算859.3.4 风量分配与风速验算889.4 矿井通风阻力899.4.1 矿井最大阻力路线909.4.2 矿井通风阻力计算909.4.3 矿井通风总阻力919.4.4 两个时期的矿井总风阻和总等积孔919.5 矿井通风设备选型929.5.1 选择主要通风机的基本原则929.5.2 通风机风压的确定939.5.3 电动机选型949.5.4 对矿井主要通风设备的要求949.5.5 对反风风硐的要求959.6 矿井灾害的防治措施959.6.1 瓦斯管理措施959.6.2 煤尘的防治959.6.3 防火959.6.4 防水9610 设计矿井基本技术经济指标99参考文献101专题设计部分浅谈祁东矿6201工作面瓦斯抽采治理技术1031 绪论1031.1 引言1031.2 国内外瓦斯抽采治理技术研究现状1041.3 我国矿井瓦斯抽放方法及其分析1051.4 国内外综采面瓦斯治理现状1081.5 主要研究方法和内容1092 试验工作面开采技术条件1092.1 祁东煤业公司概况1092.2 6201工作面开采技术条件1103 祁东矿6201工作面瓦斯综合治理技术1133.1 顶板高抽巷边采边抽1133.2 内错尾巷风排瓦斯1133.3 本煤层钻孔预抽与边采边抽1134 本煤层瓦斯抽采特征的实测研究1174.1 进风顺槽钻孔瓦斯抽采特征1175 主要结论及存在问题1245.1 主要结论1245.2 存在问题125参考文献：126翻译部分英文原文128中文译文140参考文献149致谢150一般部分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、范围祁东煤矿位于安徽省宿州市埇桥区祁县镇，西寺坡镇和固镇县湖沟区境内，东以33勘探线与龙王庙勘探区毗邻；西以F22断层与淮北矿业集团祁南煤矿分界；南起二叠系山西组10煤层露头；北至32煤层800米水平地面投影线为界，东西长约9.2km，南北宽约3.5-5km，矿井面积约35.427 km2。全套图纸，加153893706地理坐标：东经1170249-1171018北纬332245-3326531.1.2交通条件本矿井交通极为便利。京沪铁路、宿固公路从本区东北通过，北距宿州站约20公里，东距芦岭站1.5公里。宿蚌公路206国道经由井田西侧，矿井专用公路6.5公里与206国道相连，青（疃）芦（岭）矿区铁路从井田北通过，矿井专用铁路线807公里连接青芦线，矿井内有淮河支流浍河从井田西南部穿过，流经本井田约10km，乘船可进入淮河和洪泽湖，常年通航，交通十分便利。1.1.3地形、地貌本井田地处淮北平原中部，地势平坦，地面标高+17.02+22.89m左右，一般在+21.00m，井田西北、东北地势略比东南高。1.1.4工农业生产情况村庄和人口稠密，浍河是区内最大地表水体，也是农业灌溉的主要水源，由于浍河沿岸的煤矿长期把未经净化的差并含有大量煤粉及其他杂质的地下水）排到河内后，造成了河废水（矿化度高、硬度大、水质水严重污染，使河水变质，无法饮用。1.1.5矿区气候年平均温度：1415摄氏度，最高40.2摄氏度；最低20.6摄氏度年平均降雨量：1260mm，最大降雨量1420mm，最大风速18m/s，春季多东北风，夏季多东东南风，冬季多北西北风冻结期一般自每年11月中旬至次年3月下旬。 图1-1 祁东煤矿交通图1.2井田地质特征1.2.1井田地质条件祁东煤矿位于宿南向斜的东南端，为一走向近东西、倾向北、倾角约1015的单斜构造，并在其上发育有次一级的褶曲和断层，区内小构造极为发育。井田东西长约9km，南北宽约3.55km，面积约35km2。含煤地层为石炭二叠系。煤系地层均被新生界松散层所覆盖，属全隐蔽式煤田。井田内二叠系含煤地层共含可采煤层14层，可采煤层总厚7.15m。其中主要可采煤层4层，分别为32、61、82、9煤，总厚5.78m，约占可采煤层总厚度的61%；可采煤层2层，分别为61、63煤；局部可采煤层8层，分别为1、22、23、60、62、72、81、10煤。主要可采和可采煤层为较稳定煤层，局部可采煤层为不稳定煤层。目前矿井正在开采的煤层主要为61煤。宿南向斜的大地构造位置属徐淮隆起的徐宿坳陷区的南部，其主体构造表现为向斜断块形态，故宿南向斜为一由掀斜块段控制而东翼又为后期逆冲构造切割的不完整向斜，向斜轴向近南北，东翼受西寺坡逆冲断层由东向西推覆挤压影响，浅部地层倾角较大，并发育有一系列逆断层；西翼构造较为简单，地层倾角较平缓，断层稀少。1.2.2地质综合柱状图本井田的地质综合柱状图见图1-2。图1-2 煤层综合柱状图1.2.3含煤地层本井田含煤地层为石炭、二迭系，有3个含煤组：石炭系上统太原组、二迭系下统山西组和下石盒子组。其中，主采7号煤层位于二迭系下统山西组。本组地层厚96.5145.4m，平均113.0m 。属滨海相沉积过渡为内陆沉积,沉积旋回明显，可分为3个沉积旋回，含煤45层，其中：6煤、7煤为主采煤层，8、9煤为局部可采煤层。第一旋回：灰色砂质页岩、深灰色砂质页岩与灰白色砂页岩互层、砂页岩、10煤、深灰色砂页岩、9煤。底部深灰色砂质页岩、9煤、10煤不太稳定且常被砂岩替代，砂岩中夹泥纹、炭纹和页岩碎块，为河床相沉积物,互层中层理清晰，水平状层理发育。本段地层厚约40m。第二旋回：由灰白色中厚层状、细中粒砂岩、灰色砂页岩、深灰色页岩、砂页岩、砂页岩互层、灰色砂页岩、8煤、灰黑色页岩、7煤组成。其中，8煤为不稳定煤层，7煤为稳定煤层，局部含有夹矸厚0.11.5m。本段地层厚约20m。2.含隔水层特征新生界松散层含、隔水层（组），根据其岩性组合特征及其区域水文地质剖面对比，自上而下可划分为四个含水层（组）和三个隔水层（组）。（1）第一含水层（组）底板埋深31m左右，含水层总厚1520m，29-30线北东厚度可达30m左右。上部近地表0.5m左右为褐黑色耕植土壤,埋深35m,富含钙质结核和铁锰质结核。中、下部由土黄色粉砂、粘土质砂、细砂夹薄层粘土及砂质粘土组成，富水性中等，据孔抽水试验资料，水位高17.32m,q=0.57l/s.m,T=70.1156m2/d,k=2.9094m/d,矿化度0.356g/l,全硬度12德国度,水质为重碳酸钾钠镁钙水。（2）第一隔水层（组）底板埋深48m左右，隔水层总厚814m左右，由灰黄色及浅黄色粘土、砂质粘土组成，夹23层薄层砂和粘土质砂。可塑性较好，塑性指数为15.621.00,分布稳定，隔水性较好。本组在局部粘土变薄地段，具有弱透水性，构成一含与二含之间的越流水文地质条件。（3）第二含水层（组）底板埋深88m左右，含水层总厚1025m左右，厚度变化大，由浅黄色细砂、粉砂及粘土质砂组成，含水层中夹粘土层一般35层，组成一复合含水组，以河间阶地沉积物为主，砂层不发育，多呈薄层状，富水性弱，而河漫滩沉积地带砂层较发育，富水性中等。（4）第二隔水层（组）底板埋深111m左右,隔水层总厚1016m，由棕黄色、浅棕红色粘土及砂质粘土组成，夹23层透镜状砂及粘土质砂，可塑性好，塑性指数16.927.6，分布稳定，隔水性好。本组局部厚度小于10m，含钙质结核的砂质粘土具有透水性，构成二含与三含之间的越流水文地质条件。（5）第三含水层（组）底板埋深199m左右，含水层总厚5570m，在26-27线之间含水层总厚可达90m左右。全层厚度大，分布稳定，水平性强，在埋深145170 m左右有12层1020m左右的厚粘土层把含水层（组）分为上、下两部分。上部：由浅红色、灰白色中、细砂和粘土质砂组成，砂层中含泥质少，夹34层粘土，含水层厚3040m左右，分布稳定，局部在埋深120140m左右，有12层薄层中细砂岩（盘），偶见有溶蚀现象，据水3和26-2711孔抽水试验资料，水位标高19.4019.79m,q=0.780.87l/s.m,T=233.497257.1955m2/d,k=6.41396.768m/d,矿化度0.6620.776g/l,全硬度16.4221.04德国度,水质为重碳酸钾钠镁水和重碳酸硫酸钾钠镁水,富水性中等。下部：由灰黄色、灰绿色细砂、粉砂及粘土质砂组成，砂层中含泥质较多，夹23层粘土，含水层厚2530m左右，分布稳定。据水2孔抽水试验资料，水位标高19.22m,q=0.14l/s.m T=143.566m2/d,k=4.587m/d,矿化度1.113g/l,全硬度31.44德国度,水质为硫酸重碳酸钾钠镁钙水。从抽水试验恢复水位资料来看，富水性较上部弱。 （6）第三隔水层（组）底板埋深在332m左右，隔水层总厚80100m左右，最薄处在小张家潜山顶，厚度亦有31.90m。由灰绿色、棕黄色粘土组成，夹多层薄层粘土质砂和粉细砂，质纯细腻，塑性指数16.935.9,可塑性强，有膨胀性，局部地段在埋深220245m,有12层透镜状含泥质较多的粉砂、粘土质砂,且具有清晰的水平层理,中上部含铁锰质结核,下部含钙质团块,底部含较多钙质结核和铁锰质结核。本组分布稳定，水平稳定性强，在古潜山地带直接与基岩接触，隔水性良好，是矿内重要隔水层（组），它阻隔了地表水、一含、二含、三含的地下水与四含和煤系地层的水力联系。（7）第四含水层（组）直接与煤系地层接触，两极厚度059.10m,平均厚度3540m,由于受古地貌形态的制约,矿内中部偏西为一近南北向谷口冲洪积扇,其东西两侧为残坡积漫滩沉积,第四含水层组主要分布在此范围内,在古潜山附近和29-30线以东无四含分布,属四含缺失区。谷口冲洪积扇由砾石、砂砾、粘土砾石、砂、粘土质砂组成，夹多层薄层粘土或砂质粘土。含水层总厚3550m，钻探揭露有补295、补296、25-269、2614、26-2718、构4和2715孔漏水。据24-258、补302、补303、补306、和26-275孔抽水试验资料：水位标高19.0021.75m，q=0.0340.219l/s.m，T=107.68161.8m2/d，k=0.1143.282m/d，富水性中等，矿化度1.4581.582g/l，全硬度31.5244.15德国度，水质为硫酸氯化钾钠钙镁水。残坡积漫滩沉积的富水性较谷口冲洪积扇弱，钻探揭露时未发现漏水，据291孔抽水试验资料，水位标高20.71m，q=0.100l/s.m，k=0.855m/d，矿化度1.418g/l,全硬度27.96德国度，水质为硫酸重碳酸钾钠水。残坡积漫滩沉积与风化剥蚀区的分界线为四含的隔水边界。1.3煤层特征1.3.1煤层埋藏条件走向近东西，倾向南北，南高北低，倾角1015度左右。基岩风化带：15.717.9m强风化带厚：6.789.08m 煤层的露头深度：61煤层的露头直接位于谷口冲洪积扇区粗粒相范围内。1.3.2煤层群的层数 本区二叠系含煤地层共含111煤层（组），可采者自上而下编号为1、22、23、32、60、61、62、63、71、72、81、82、9、10计14层，其中32、71、82、9为主要可采煤层，61、63、为可采煤层1、22、23、60、62、72、81、10为局部可采煤层。主要可采和可采煤层为较稳定煤层，局部可采煤层为不稳定煤层。现从上而下将各可采煤层分述如下： 11煤层该煤层为上石盒子组最上的可采煤层，其上下有多层薄煤，其厚度两极值为01.86米,平均0.72米。可采范围内煤层厚度以0.701.30米为主。煤层结构简单，个别点具一层泥岩夹矸，为不稳定的局部可采煤层。其顶板岩性多为泥岩，局部为砂岩，底板岩性亦多为泥岩，局部为砂岩。222煤层位于1煤层下80米左右，其厚度两极值为02.28米,平均0.74米。仅在25-26线至27-28线及30线以东中深度构成局部可采。可采区范围内煤厚多为0.701.30米。煤层结构简单，个别点具一层泥岩夹矸，为不稳定的局部可采煤层。其顶板岩性以泥岩为主，仅局部为粉砂岩-中砂岩，底板基本为泥岩，个别为粉砂岩。323煤层：位于22煤层下平均16米左右，其两极厚度为01.99米,平均0.69米。可采范围分布在26线附近及27线至31线间，可采范围内厚度多为0.701.30米，结构简单，个别点具一层泥岩夹矸，为不稳定的局部可采煤层。其顶底板岩性多为泥岩，局部为细砂岩或粉砂岩。432煤层：位于23煤层下平均110米左右，其厚度两极值为03.11米,平均0.73米，不可采范围为零星小块。煤层结构复杂，多具13层泥岩或炭质泥岩夹矸，为较稳定的主要可采煤层。煤层顶底板岩性以泥岩为主，局部为粉砂岩或细砂岩。560煤层：位于32煤层下160米左右，为6煤组最上之可采煤层，煤厚两极值为01.31米,平均0.21米。可采范围分布于魏庙断层以北26-27线及29-30线东-650米水平以浅地区。煤层结构简单，仅少数点见一层泥岩夹矸，为不稳定的局部可采煤层。煤层顶底板岩性以泥岩为主，个别点为粉砂岩或细砂岩。661煤层：位于60煤层下11米左右，煤厚2.34.2米,平均3.6米。煤层结构简单，少有夹矸，为较稳定的可采煤层。其顶底板岩性以泥岩为主，局部为粉砂岩或砂岩。762煤层：位于61煤层下10米左右，煤厚01.96米,平均0.33米,可采范围分布于26线以西,可采区内煤厚一般为0.701.30米。煤层普遍含一层夹矸，结构简单。为不稳定的局部可采煤层。顶底板岩性以泥岩为主，局部为粉砂岩或细砂岩。863煤层：位于62煤层下6米左右，煤厚02.19米,平均0.97米。煤层结构简单，为较稳定的可采煤层。其顶底板岩性以泥岩为多，细砂岩和粉砂岩皆为零星分布。971煤层：位于63煤层下30米左右，煤厚02.31米,平均0.75米。煤层结构一般以一层泥岩夹矸为多，在71和72煤层合并区内，可有23层夹矸。属复杂结构煤层。为较稳定主要可采煤层。煤层顶板岩性在25-26线以西以砂岩为主，粉砂岩次之；25-26线以东以泥岩为主，零星分布砂岩和粉砂岩。煤层底板岩性以泥岩为主，零星分布粉砂岩和细砂岩。1072煤层：位于71煤层下0.8312米左右,平均约5米。煤层厚度02.97米,平均0.36米；27线以西局部可采，27线以东多合并于71煤层。煤层结构简单，仅少数点具12层泥岩夹矸。属不稳定的局部可采煤层。当71和72煤层间距稍大时，72煤层顶板常为砂岩，间距较小时，常为泥岩，东部合并区内，72煤层顶板为泥岩；底板以泥岩为主，少数为粉砂岩或细砂岩。1181煤层：位于72煤层下735米，平均16米左右。煤厚02.94米,平均0.74米。81煤层常因砂岩冲刷造成大面积不可采，可采范围分布于补31线以西，呈一不规则带状。煤层结构较为简单，以一层泥岩或岩浆岩夹矸最为常见。属不稳定的局部可采煤层。煤层顶底板多为砂岩，少为泥岩和粉砂岩。1282煤层：位于81煤层下7-18米，平均11米左右，煤厚03.83米,平均1.25米。煤层结构复杂，普遍具一层泥岩夹矸。属较稳定的主采煤层。煤层顶板岩性大部分为砂岩，粉砂岩和泥岩则为零星分布，底板岩性主要为粉砂岩，次为泥岩或砂泥岩互层。139煤层：位于82煤层下1021米，平均15米左右。煤厚02.78米，平均0.65米。煤层结构简单，部分因岩浆岩侵入致使结构复杂。属较稳定的主采煤层。煤层顶板多为砂岩，其次为粉砂岩或泥岩。底板主要为泥岩，少量为粉砂岩或细砂岩。1410煤层：本煤层位于山西组中部，上距9煤层55111米，平均73米左右。煤厚04.10米,平均1.09米。从原始沉积看，该煤层应属结构简单的稳定性较好的煤层，但由于本区岩浆岩对煤层的广泛侵入，使煤层遭到严重破坏，煤层结构变复杂，可采性变差，属不稳定的局部可采煤层。煤层顶底板以砂岩和粉砂岩为主，泥岩次之。上述各煤层顶底板的稳定性以原煤炭科学院牛锡绰提出的分类方案为依据认为：砂岩属中等稳定型，粉砂岩属不稳定-中等稳定型，泥岩属不稳定型。1.3.3煤层的围岩性质二采区松散层厚375m，平均采深525m。 61煤层直接顶为深灰色泥岩，易冒，厚1.842.41m，均厚2.1m，在自然状态下其单向抗压强度为28.959.5Mpa；老顶为灰白色细砂岩，厚1.763.67m，均厚2.7m，其单向抗压强度为65.4102.2Mpa，平均89.6Mpa，属于中等稳定型。1.3.4煤的特征1煤层为高灰、高硫、高挥发分，低中热值、强粘结性的气煤。22、23、32煤层为中灰、低硫、（32煤为低中硫）特低磷、高挥发分、中热值、强粘结性的气煤，其中32煤有少量1/3焦煤。60煤层为中高灰、特低硫、特低磷、中高挥发分、中热值，强粘结性的1/3焦煤。61煤层为中灰、特低硫、特低磷、中高挥发分、中热值，强-特强粘结性的肥煤和1/3焦煤。62煤层为中灰、低硫、特低磷、中高挥发分、中热值、特强粘结性的肥煤。63、71、72煤层为中灰、特低硫，特低磷、中高挥发份、中热值、强-特强粘结性的1/3焦煤和肥煤（其中72煤层仅为1/3焦煤）。81、82煤层为低中灰、低硫、特低磷、中高挥发分、中热值、强-特强粘结性的1/3焦煤和肥煤其中82煤层有少量无烟煤。9煤层为中灰、低硫、特低磷、中高挥发分、中热值、强特强粘结性的肥煤和1/3焦煤，并有少量无烟煤。10煤层以天然焦为主，当煤层未受岩浆侵入影响时，为低灰、特低硫、特低磷、中高挥发分，特强粘结性的肥煤。当煤层受岩浆岩侵入时，造成原煤灰分增加，精煤挥发分和煤的粘结性能降低，煤变质为天然焦或贫煤、无烟煤。不但降低了煤的可采性，也使煤质指标稳定性变差。2 井田境界和储量2.1井田境界本井田西以F22断层与祁南矿接壤；东以33勘探线为界与龙王庙勘探区毗邻;南至上石炭系第一层灰岩的隐伏露头；北以32煤层-800m底板等高线的地面垂直投影为界。井田走向长度为8.8-9.5km，平均走向长度为9.2km，南北倾斜宽约3.5-5km,面积约35；平均倾角为14。井田赋存状况示意图如图2-1。图2-1 井田赋存状况示意图2.2矿井储量计算2.2.1 构造类型煤层内倾角为1015，褶曲与断层均不发育，有一个近南北走向的大断层，无岩浆活动，为构造简单地区，属于第一类。2.2.2储量级别与计算块段的划分（1）、工业储量是指在井田范围内，经过地质勘探厚度与质量均合乎开采要求，目前可供开采利用的列入平衡表内的储量。矿井的地质资源量=探明的资源量331+控制的资源量332+推断的资源量333探明的资源量331=经济的基础储量111b+边际经济的基础储量2M11+次边际经济的资源量2S11；探明的资源量332=经济的基础储量122b+边际经济的基础储量2M22+次边际经济的资源量2S22；矿井工业储量=111b+122b+2M11+2M22+333k。（2）、储量计算块段划分原则稳定或不稳定的61煤，高级储量的外围，以不超过基本线距的12的距离外推次一级储量；打丢煤的钻孔不参与可采边界的圈定；井田内可跨越已查明的落差不大于50m的地段，降为C级储量，其断层两侧各留3050m的煤柱，若断层密集，不能跨越断层划分高级储量；见煤点的煤层厚度低于0.6m时，用插入法求出可采边界，对未见煤钻孔，用相邻的钻孔连线的中点为零点，再用插入法求出可采边界；煤层夹矸的单层厚度不大于0.5m时，夹矸与煤层合并计算，煤分层厚度等于或大于夹矸厚度时，且夹矸厚度小于0.6m时，上下煤分层合并计算。本次储量计算是在精查地质报告提供的1：5000煤层底板等高线图上计算的，储量计算可靠。采用块段法计算工业储量。地质块段法就是根据一定的地质勘探或开采特征，将矿体划分为若干块段，在圈定的块段法范围内可用算术平均法求得每个块段的储量。煤层总储量即为各块段储量之和，每个块段内至少应有一个以上的钻孔。储量块段划分如图2-2所示：图2-2 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： （2-1）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2-1，所以地质储量为： =124.5（Mt）根据煤炭工业设计规范，求得以下各储量类型的值：表2-1 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/Mt61A146.63.61.434.3124.5B135.43.61.427.2C1412.13.61.463.0（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： （2-2）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0.8。52.29（Mt）26.15（Mt）22.41（Mt）11.21（Mt）9.96（Mt）因此将各数代入式2-2得：122.02（Mt） 。2.2.3矿井可采储量矿井设计资源储量按式（2-3）计算： （2-3）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：118.36（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：98.6（Mt）2.2.4工业广场煤柱根据煤炭工业设计规范不同井型与其对应的工业广场面积见表2-2。第5-22条规定：工业广场的面积为0.8-1.1平方公顷/10万吨。本矿井设计生产能力为120万吨/年，所以取工业广场的尺寸为300m400m的长方形。煤层的平均倾角为14度，工业广场的中心处在井田走向的中央，倾向中央偏于煤层中上部，其中心处埋藏深度为-500m，该处表土层厚度为120-160m，主井、副井，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20m。本矿井的地质掉件及冲积层和基岩层移动角见表2-3。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表2-3 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-500143.615045757568由此根据上述以知条件，画出如图2-3所示的工业广场保护煤柱的尺寸图2-3 工业广场保护煤柱由图可得出保护煤柱的尺寸为：由CAD量的梯形的面积是：1272774.96 m2 S6煤=1272774.96/cos14=1312139.13 m2则：工业广场的煤柱量为：Z工=SMR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， 3.6m； R -煤的容重, 1.4t/m3。则： Z=1312139.133.61.410-4 =661.32(万吨)3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限3.1矿井工作制度根据按照煤炭工业矿井设计规范中规定，确定本矿井设计生产能力按年工作日330 d计算，三八制作业（两班生产，一班检修），每日两班出煤，净提升时间为16 h。3.2矿井设计生产能力及服务年限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矿井设计生产能力由地质资料可知：本井田储量丰富、地质结构简单、煤层稳定、开采技术条件好，有足够的条件建成大型矿井，结合本井田的工业储量和可开采储量最终选定矿井设计生产能力1.2Mt/a。3.2.3矿井服务年限矿井服务年限必须与井型相适应。矿井设计生产能力通常指矿井设计的年生产能力，是煤矿生产建设的重要指标，是选择井田开拓方式的重要依据之一。矿井可采储、设计生产能力、矿井服务年限力三者之间的关系为：=AK （3-1） 式中：矿井服务年限，a；矿井可采储量，Mt；设计生产能力，Mt；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。则，矿井服务年限为：=98.6/（1.21.3） = 63.21（a）服务年限符合要求。参看表3-1。表3-1 我国各类井型的新建矿井和第一水平设计服务年限矿井设计生产能力（Mt/a）矿井设计服务年限（a）第一水平设计服务年限煤层倾角456及以上70353-560301.2-2.4502520150.45-0.9402015103.3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有61煤可采，总煤厚3.6m，为厚煤层，赋存稳定，厚度稍有变化。煤层倾角平均14，地质条件简单，根据现代化矿井高产高效的发展模式，布置综采工作面。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。煤炭大巷采用胶带输送机运煤，工作面生产的原煤经斜巷胶带输送机到大巷胶带输送机运到井底煤仓，运输能力大，自动化程度高，机动灵活；大巷辅助运输采用矿车运输，运输能力大，调度方便灵活。3）通风安全条件的校核本矿井为煤与瓦斯突出矿井，瓦斯涌出量高，煤尘爆炸性低，矿井投产前后期均采用两翼对角式通风。辅助运输大巷进风，煤炭运输大巷回风，工作面采用后退式U型通风，通过第九章的通风设计知可以满足通风需要。4）矿井的设计生产能力与服务年限相适应，才能获得好的技术经济效益。煤炭工业矿井设计规范给出了井型和服务年限的对应要求，见表3-1。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。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；合理确定开采水平的数目和位置；布置大巷及井底车场；确定矿井开采程序，做好开采水平的接替；进行矿井开拓延深、深部开拓及技术改造；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：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，应照顾到不同媒质、煤种的煤层分别开采，以及其它有益矿物的综合开采。本井田开拓方式的选择，主要考虑到以下几个因素：1）本井田煤层埋藏较深，煤层可采线在-350m，最深处到-900m，表土层厚度大，300350m。2）本井田为煤与瓦斯突出矿井，高瓦斯对开拓方式的选择影响较大。3）本矿地表地势平坦，且多为农田，无大的地表水系和水体，地面平均标高为+32m。4.1.1井筒形式和位置的确定（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。具体见表4-1。本矿井煤层倾角小，平均14，为缓(倾)斜煤层；表土层厚约350m，无流沙层；水文地质情况中等简单，涌水量不大；井筒需要特殊施工冻结法建井，因此需采用立井开拓。表4-1 井筒形式比较井筒形式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）井筒位置的确定井筒位置选择要有利于减少初期井巷工程量，缩短建井工期，减少占地面积，降低运输费用，节省投资；要有利于矿井的迅速达产和正常接替。因此，井筒位置的确定原则：1）沿井田走向的有利位置当井田形状比较规则而且储量分布均匀时，井筒的有利位置应在井田走向中央；当井田储量呈不均匀分布时，应布置在储量的中央，以形成两翼储量比较均匀的双翼井田，可使沿井田走向的井下运输工作量最小，通风网路较短，通风阻力小。2）井筒沿井田倾斜方向的有利位置井筒位于井田浅部时，总石门工程量大，但第一水平及投资较少，建井工期短；井筒位于井田中部时，石门较短，沿石门的运输工程量较小；井筒位于井田的下部时，石门长度和沿石门的运输工作量大，如果煤系基底有含水量大的岩层不允许井筒穿过时，它可以延深井筒到深部，对开采井田深部及向下扩展有利。从井筒和工业场地保护煤柱损失看，井筒愈靠近浅部，煤柱尺寸愈小，愈近深部，煤柱尺寸愈大。因此，一般井筒位于井田倾向方向中偏上的位置。3）有利于矿井初期开采的井筒位置尽可能的使井筒位置靠近浅部初期开采块段，以减少初期井下开拓巷道的工程量，节省投资和缩短建井工期。4）地质及水文条件对井筒布置影响要保证井筒，井底车场和硐室位于稳定的围岩中，应尽量使井筒不穿过或少穿过流沙层，较大的含水层，较厚冲积层，断层破碎带，煤与瓦斯突出的煤层，较软的煤层及高应力区。5）井口位置应便于布置工业广场井口附近要布置主，副井生产系统的建筑物及引进铁路专用线。为了便于地面系统间互相连接，以及修筑铁路专用线与国家铁路接轨，要求地面平坦，高差不能太大，尽量避免穿过村镇居民区，文物古迹保护区，陷落区或采空区，洪水浸入区，尽量避免桥涵工程，尤其是大型桥涵隧道工程。6）井口应满足防洪设计标准附近有河流或水库时要考虑避免一旦决堤的威胁及防洪措施。由于本井田倾角平缓，厚度变化小，且距离东部国道近。故把井筒置于井田中央，即工业场地之中。（3）井筒数目为了满足井下煤炭的提升，需设置一主井，辅助提升及进风设置一副井。因为高瓦斯矿井，井田面积较大，不宜用中央并列式通风，所以另设两个风井，用东风井和西风井回风。共计四个井筒。4.1.2采区划分具体采区划分见图4-1。4.1.3工业场地的位置工业场地的位置选择在主、副井井口附近，即井田中部。工业场地的形状和面积：根据表2-3工业场地占地面积指标，确定地面工业场地的占地面积为12公顷，形状为矩形，长边垂直于井田走向。根据制图规范1：5000的图按300m* 400m绘制。图4-1 采区划分详细图4.1.4开采水平的确定本矿井主采煤层为61号煤层，其它煤层属急薄且不稳定煤层，近期暂不开采可作为后备储量。 61号煤层属缓斜煤层，平均倾角为14，煤层埋藏最深处达-900m，垂直高度达930m。根据煤炭工业设计规范规定，缓倾斜、倾斜煤层的阶段垂高为200350m，针对于本矿井的实际条件，决定煤层的阶段垂高为300m左右。由于本矿井属于煤与瓦斯突出矿井，若采用上下山开采，下山部分在技术上困难较多，故决定阶段内均采用上山开采。由于井田斜长较大，倾角在14左右，因此排除了单水平上下山开采的开拓方案。本井田可划分两个和三个水平，但考虑三个水平生产系统过于复杂，如果两个水平都采用上下两个阶段可简化生产系统，因此采用两个水平开采。下部为灰色泥岩和粉砂岩，水量较少，立井直接延伸延伸；或者井筒位置打在煤层的靠下部位。4