采矿工程毕业设计（论文）-东峰煤矿1.5Mta新井设计【全套图纸】.doc

目 录全套图纸，加153893706一般部分1 矿区概述及井田地质特征11.1 矿区概述11.1.1井田位置、范围及交通11.1.2地形地貌11.1.3 气象、地温及地震11.1.4 矿区经济概况21.1.5矿井水、电源情况21.2井田地质特征31.2.1 地层31.2.2地质构造41.2.3井田水文地质51.3煤层及煤质71.3.1煤层赋存条件71.3.2煤质82井田境界和储量102.1井田境界102.1.1井田境界102.1.2开采界限102.1.3井田尺寸102.2矿井工业储量102.2.1储量计算基础102.2.2工业储量计算112.3矿井设计可采储量123 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限133.1矿井工作制度133.2设计生产能力及服务年限133.2.1设计依据133.2.2矿井设计生产能力133.2.3矿井服务年限134 井田开拓154.1井田开拓的基本问题154.1.1确定井筒形式、数目、位置及坐标154.1.2工业场地的位置164.1.3开采水平的确定及采盘区划分164.1.4方案比较164.2矿井基本巷道244.2.1井筒244.2.2井底车场及硐室275 准备方式带区巷道布置315.1煤层地质特征315.1.1带区位置315.1.2带区煤层特征315.1.3煤层顶底板岩石构造情况315.1.4水文地质315.1.5地质构造315.1.6地表情况315.2带区巷道布置及生产系统325.2.1确定带区巷道布置及生产系统的原则325.2.2带区准备方式的确定325.2.3生产系统335.2.4带区内巷道掘进345.2.5带区生产能力及采出率345.3带区车场及主要硐室355.3.1带区下部车场设计355.3.2带区主要硐室356 采煤方法376.1采煤工艺方式376.1.1带区煤层特征及地质条件376.1.2确定采煤工艺方式376.1.3带区综放开采设备选型及相关参数376.1.4回采工作面破煤、装煤方式446.1.5推拉运输机方式446.1.6放煤方式456.1.7工艺流程456.2顶板管理456.2.1支护设计456.2.2工作面顶板管理466.2.3工作面上、下端头及出口的顶板管理476.3劳动组织和工作面成本486.3.1劳动组织486.3.2工作面成本496.4回采巷道布置506.4.1回采巷道布置方式506.4.2回采巷道参数517井下运输527.1概述527.1.1井下运输的原始条件和数据527.1.2井下运输系统527.2煤炭运输方式和设备选择527.3辅助运输方式和设备选择538矿井提升568.1矿井提升的原始数据和条件568.2主副井提升568.2.1主井提升568.2.2副井提升设备选型578.2.3井上下人员运送599 矿井通风及安全619.1矿井通风系统选择619.1.1矿井概况619.1.2矿井通风系统的基本要求619.1.3矿井通风方式的确定619.1.4主要通风机工作方式选择629.1.5带区通风系统的要求639.1.6工作面通风方式的选择639.1.7回采工作面进回风巷道的布置649.2带区及全矿所需风量649.2.1采煤工作面实际需要风量649.2.2备用面需风量的计算669.2.3掘进工作面需风量669.2.4硐室需风量679.2.5其它巷道所需风量679.2.6矿井总风量计算679.2.7风量分配689.3矿井通风总阻力计算699.3.1矿井通风总阻力计算原则699.3.2确定矿井通风容易和困难时期699.3.3矿井最大阻力路线699.3.4矿井通风阻力计算729.3.5矿井通风总阻力739.3.6两个时期的矿井总风阻和总等积孔739.4选择矿井通风设备749.4.1选择主要通风机749.4.2电动机选型759.5防止特殊灾害的安全措施769.5.1瓦斯管理措施769.5.2煤尘的防治769.5.3预防井下火灾的措施769.5.4防水措施7710 设计矿井基本技术经济指标78专题部分浅析大采高综采技术80引言801大采高、放顶煤、分层开采的工艺对比801.1分层开采811.2放顶煤开采811.3大采高综采工艺821.4采煤工艺选择的基本原则832 国内外大采高综采技术与装备发展现状及差距842.1国外大采高综采技术与装备发展现状842.2我国大采高综采技术与装备现状862.3我国综采工作面主要装备与国外存在的主要差距872.3.1大功率大采高电牵引采煤机技术比较与差距872.3.2大采高液压支架技术比较与差距882.3.3大功率重型刮板输送机技术比较与差距分析882.3.4大运力长距离工作面带式输送设备技术比较与差距893 大采高综采急需解决的关键技术问题894 我国大采高综采技术的发展趋势及主要问题924.1我国大采高综采技术的发展趋势924.2大采高开采过程中暴露的主要问题935 我国大采高综采技术与装备现状举例945.1寺河矿大采高实例945.1.1寺河矿以国产装备为主的大采高工作面配套设备情况如下945.1.2 大采高使用效果分析955.2东庞煤矿大采高实例955.2.1 综采面设计参数优化955.2.2 回采巷道采用先进的支护方式955.2.3 积极推广顶板动态与支架工况监 监控技术965.2.4 积极开展综采面设备技术改造975.2.5 采用先进的辅助运输系统985.2.6 效果分析及存在问题986我国发展大采高开采技术的意义99结束语100参考文献102翻译部分英文原文103中文译文109致 谢113中国矿业大学2012届本科生毕业设计（论文） 第35页1 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1井田位置、范围及交通山西兰花东峰煤矿有限公司井田位于山西省晋城市高平市境内，是沁水煤田野川精查区的一部分，其地理座标为东经11244011124707，北纬354500354804。选定的工业场地位于高平市原村乡下董峰村，行政区划属高平市原村乡管辖，南距晋城市约41km，北距长治市64km，东距高平市15km。矿井隶属于山西兰花煤炭实业集团有限公司。本井田交通十分方便。省道曲坪线从矿井东南约6km（新线约1km）处穿过与207国道相接。井田内有三级公路与省道曲坪线相接。国铁太（原）焦（作）线从高平市西侧通过，唐安煤矿专用线在太焦铁路南陈铺站接轨，东峰煤矿规划建设的铁路专用线拟在唐安煤矿专用线的石碴厂车站接轨，专用线长约10km。交通位置详见图1-1。 南陈铺站至全国各主要大站的铁路里程见表1-1。表1-1 南陈铺站至全国各主要大站的铁路里程表起点南陈铺南陈铺南陈铺南陈铺南陈铺南陈铺南陈铺南陈铺南陈铺终点新乡郑州青岛徐州汉口上海石臼所连云港天津里程(km)183230101257976012288148359671.1.2地形地貌井田位于太行山南段西侧，地貌属剥蚀、侵蚀山地，北部为丘陵山区，南部为山前冲积阶地。井田内沟谷纵横，地势西北高东南低，最高点在井田北部边界，海拔+1182.7m，最低点在井田东南的原村河，海拔+877.0m，相对高差为305.7m。1.1.3 气象、地温及地震本区属大陆性气候，四季分明，冬季寒冷少雪、夏季暖湿多雨、春秋季多风少雨。据高平市气象站观测资料，68月气温较高，最高温度可达36，12月至翌年2月气温较低，最低温度-19.2。每年平均气温为9.8。雨季集中在79月份，年降水量为517.60758.10mm，平均603.7mm（19522002年），年蒸发量为1424.201825.50mm，平均1786.40mm，无霜期183天左右，冰冻期为11月至翌年3月，冻土深度0.300.56m。风向春冬两季多西北风，夏秋两季多东南风和南风，最大风速达20m/s。根据GB50011-2001建筑抗震设计规范，本区地震烈度为6度。图1-1 矿井交通位置图1.1.4 矿区经济概况矿区所在的高平市主要农产品有小麦、玉米、高粱、大豆、油料和药材。工业主要有采煤、化工、炼铁、机械制造和农机修配等行业。采煤业在当地经济中占主导地位，矿区内人多地少，劳动力可就地解决。建筑材料砖、石、砂等可就地解决，水泥、石灰、钢材、木材等需外购解决。1.1.5矿井水、电源情况1、电源矿井两回35kV电源分别引自高平城关110kV变电站和马村110kV变电站，高平城关侧电源线路采用LGJ-70钢芯铝绞线，钢筋混凝双杆架设，送电距离约为15km，线路压降为4.7%；马村侧电源线路采用LGJ-120钢芯铝绞线，钢筋混凝双杆架设，送电距离约为6km，线路压降为4.8%。正常情况下两回35kV电源线路一回工作，另一回带电备用，当任一回路发生故障停止供电时，另一回路应能担负矿井全部负荷。2、水源经高平市水资源管理委员会批准，东峰煤矿在工业场地内建有深井1眼（2号水源井），取用水量丰富，水质优良的奥灰水作为本矿永久供水水源是可靠的。本矿井下正常排水量为200m3/h，最大排水量300m3/h，经净化处理达到复用水标准后，可作为矿井生产、井下消防洒水及后期选煤用水等，水量可满足要求，故矿井水源可靠。1.2井田地质特征1.2.1 地层井田内约三分之二为第四系黄土覆盖，出露地层为二叠系上统上石盒子组。地层由老至新依次为奥陶系中统峰峰组，石炭系中统本溪组、上统太原组，二叠系下统山西组、上、下石盒子组及第四系。具体参见综合柱状图1-2，对井田地层由老到新分述如下：1奥陶系中统峰峰组(O2f)埋藏于井田深部，为煤系地层之基盘，岩性为深灰色、厚层状海相石灰岩、角砾状灰岩，夹泥灰岩和白云质灰岩，坚硬性脆，顶部常因铁质浸染而呈淡红色。2石炭系中统本溪组(C2b)平行不整合于下伏奥陶系灰岩侵蚀面之上，为一套海陆交互相沉积建造，底部为褐红色“山西式铁矿”，多呈鸡窝状分布，铁矿层之上为浅灰色G层铝土岩、粘土岩，偶夹有12层不稳定煤线及砂岩透镜体，与下伏地层呈假整合接触。本组厚度6.3216.70m，平均9.06m。3石炭系上统太原组(C3t)K1砂岩底至K7砂岩底，厚72.5884.40m，平均81.21m。连续沉积于本溪组之上，为一套海陆交互含煤建造，井田主要含煤地层之一，由灰黑色泥岩、砂质泥岩、灰色中细粒砂岩和45层石灰岩及89层煤组成，底部以一层灰白色细粒石英砂岩(K1)与本溪组分界。4.二叠系下统山西组(P1s)K7砂岩底至K8砂岩底，厚46.5760.92m，平均51.54m。与下伏太原组连续沉积，为一套陆相碎屑岩沉积含煤建造，井田内主要含煤地层之一，由灰、灰黑色泥岩、粉砂岩和灰白色砂岩及3层煤组成，底部以一层灰色细粒砂岩(K7)与太原组分界。5.二叠系下统下石盒子组(P1x)K8砂岩底至K10砂岩底，厚73m左右。连续沉积于山西组之上，由灰绿、黄绿色砂岩，间夹灰、黄绿、局部为紫红色泥岩、砂质泥岩及铝质泥岩组成。本组以K9中细粒砂岩为界可分为上下两段，分述如下：（1）下段(P1X1)：下部为黄绿色厚层状中粗粒石英硬砂岩及灰绿色砂质泥岩、泥岩，含大量锰质结核；上部为黄色、黄绿色粉砂岩、砂质泥岩及泥岩。厚46.20m。（2）上段(P1X2)：下部为黄绿、灰绿色中粗粒石英砂岩；上部为杏黄色、黄绿色砂岩、砂质泥岩夹砂岩及紫色泥岩，其顶部为杂色含铁质鲕粒的铝土泥岩(桃花泥岩)。厚26.80m。6.二叠系上统上石盒子组(P2s)K10砂岩底至K14砂岩底，连续沉积于下石盒子组之上，井田内有出露，由黄绿色砂岩间灰、黄绿、紫红色泥岩、砂质泥岩及铝质泥岩组成。根据岩性组合特征可分为三段，本井田残留一、二段，最大残留厚度400余m。（1）第一段(P2s1)：K10砂岩底至K12砂岩底，由黄绿、黄色夹紫红色泥岩、铝土泥岩、砂质泥岩和黄绿色硬砂岩组成，夹1-3层不稳定之锰铁矿层，底部以一层黄绿色中粗粒砂岩(K10)与下伏下石盒子组分界；本段厚170220m，平均195m。（2）第二段(P2s2)：以黄绿色中细粒石英长石砂岩为主，间夹紫色、暗紫色泥岩，含菱铁质结核，底部以一层黄绿色中粗粒含砾砂岩(K12)与第一段分界，本段厚90224m，平均130m。7.第四系(Q)不整合覆盖于不同时代的地层之上，岩性为中上更新统黄土及全新统冲洪积层，沉积厚度各处不等，一般在021.00m间。图1-2 综合柱状图1.2.2地质构造井田总体呈一向斜构造，轴向NNW、向NW倾伏，两翼地层平缓，倾角一般为17，在此基础上发育有次一级的背向斜构造，井田内断裂构造较发育，地表以及三维地震勘探m没有发现断层。褶曲：总体上可分为NNW和NWW向两组：（1）S1向斜：发育于井田中部，西坪村东、经窑则头村东，向南至良户村西北，轴向NNW，向N倾伏，两翼倾角15，井田内延伸长度5300m。（2）S2背斜：发育于井田东侧，由北向南经小北山，磊石街至冯村，轴向NNW，向N倾伏，两翼倾角58，井田内延伸长度900余m。（3）S3向斜：发育于井田东边界外，大北山村，与S2背斜平行展布，东翼倾角57，西翼倾角58。（4）S4背斜：发育于井田北部，为次一级构造，轴向NWSE，向NW倾伏，倾角2左右，延伸长度900m。（5）S5向斜：发育于井田北部，与S4背斜平行展布，西翼倾角2左右，东翼倾角58，延伸长度800m。（6）S6背斜：发育于井田南西，自上董峰村经水南村西至713号孔，轴向NWSE，两翼倾角平缓，1左右，向NW倾伏，井田内延伸长度2100m。（7）S7向斜：发育于井田东南部，轴向近NWW，两翼产状57，向W倾伏，井田内延伸长度900m。（8）S8背斜：发育于井田东南部S7向斜北侧与之平行展布于Y-19、5号孔一带，北翼倾角35，南翼倾角57，井田内延伸长度800m。（9）S9背斜：发育于井田东南部边界，良户村，轴向NWW，两翼倾角57，向W倾伏，井田内延伸长度1200m。（10）DS1向斜：位于井田中部，Y-17孔西，轴向近SN，延伸长度约1200m。东翼倾角58，西翼倾角510，300m范围内地震幅值约15m。（11）DS2背斜：位于井田中部，DS1向斜西，与DS1向斜基本平行，轴向近SN，延伸长度约2030m。东翼倾角611，西翼倾角46，260m范围内地震幅值约10m。（12）DS3向斜：位于井田西南部，DS2背斜西，轴向近SN，延伸长度约2120m。两翼基本对称，倾角24，460m范围内地震幅值约10m。（13）DS4背斜：位于井田西南部，DS3背斜西，轴向近SN，延伸长度约430m。两翼基本对称，倾角23，350m范围内地震幅值约10m。1.2.3井田水文地质（一）含水层奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层井田内隐伏于煤系地层之下，未见出露。由石灰岩、泥质灰岩及白云岩等组成，为井田内主要含水层。据本矿生活区2号水源井资料，井深663.5m，揭露奥灰地层373.0m，局部发育有溶隙、溶孔等。抽水试验资料：单位涌水量5.99L/s.m，水位标高为621.90m，水质类型为HCO3-SO42- Ca2+Mg2+型。该含水层为一富水性不均匀的岩溶裂隙含水层。井田位于三姑泉域西北部地下水补给区附近，奥灰含水层属富水性极强的含水层。石炭系上统太原组岩溶裂隙含水层该含水层由K2、K3、K4、K5、四层石灰岩组成。单层厚0.309.24m，平均总厚度为15.75m。根据钻孔揭露情况，除个别钻孔外，一般岩溶裂隙不发育。从简易水文情况看，多数钻孔冲洗液均有少量漏失，钻孔水位变化较小。说明各层石灰岩局部发育岩溶裂隙，其中以K2、K5为主。井田内该层位未进行抽水试验。根据井田东边界外约1.3Km处水源Y-32号孔和井田东界外约1Km处的Y-12号孔抽水试验资料：Y-12号孔K5石灰岩含水层单位涌水量为0.000114 L/s.m，水位标高824.39m，水质类型为HCO3-SO42-Ca2+Ma2+ 型。Y-12号孔K2K3石灰岩含水层单位涌水量为0.000091 L/s.m。水源Y-32号孔K2K3石灰岩含水层单位涌水量为3.73L/s.m，Y-32号孔因受风化作用及构造影响，岩溶裂隙发育，溶洞高达0.9m，富水性强，而Y-12号孔K2K3石灰岩埋藏相对较深其富水性弱。一般而言，该含水层为一富水性不均匀的岩溶裂隙弱含水层。二叠系下统山西组及K8砂岩裂隙含水层为碎屑岩裂隙含水层，井田内无出露，包括K7、K8砂岩及3号煤层顶板砂岩裂隙含水层，构成主采3号煤层的充水水源。岩性以中粒砂岩为主，局部砂岩裂隙发育。钻进至该层位时，消耗量一般变化不明显。井田内补2-1号钻孔对该含水层进行了抽水试验。单位涌水量0.0011L/s.m，渗透系数0.0047m/d，水位标高925.71m，水质类型为HCO3- SO42-Ca2+ Mg2+型。该含水层属富水性弱的砂岩裂隙含水层。二叠系上统上石盒子组砂岩裂隙含水层为碎屑岩裂隙含水层，井田内大面积出露。岩性以中粒砂岩为主，层厚一般为6m左右。局部砂岩裂隙发育。井田内该层位出露泉水较多，流量一般为0.050.22L/s。据井田北部王报井田资料，单位涌水量0.0941.55L/s.m，渗透系数0.4574.60m/d，水位标高925.71m，水质类型以HCO3-Ca2+为型。该含水层属富水性弱中等的砂岩裂隙含水层。基岩风化带裂隙含水层该含水层的岩性因地而异，风化裂隙发育因岩性、构造及地形控制而不同，一般发育深度在3050m左右。该含水层一般富水性差异较大。井田内Y-19号钻孔对基岩风化带抽水试验资料为：单位涌水量0.0047L/s.m，渗透系数0.0170.033m/d，水位标高为882.75m，水质类型为HCO3-SO42-Ca2+K+Na+型。该含水层属富水性弱的砂岩裂隙含水层。松散层孔隙含水层该含水层主要由具孔隙的亚粘土、砂、砾石等组成，区内大面积出露。松散层厚度一般小于50m，一般520m。水位埋藏一般较浅，主要接受大气降水补给。该含水层渗透性好，局部含水丰富。据水井调查资料：单位涌水量0.6161.780L/s.m，水位标高为887.39m，水质类型以HCO3- Ca2+型为主。该含水层属富水性弱-中等的孔隙含水层。（二）主要隔水层石炭系上统太原组底部及中统本溪组隔水层该层主要由具塑性的铝质泥岩、粘土质泥岩及砂质泥岩等组成，位于15号煤层底板与峰峰组顶界之间，层厚平均9.06m。该层裂隙一般不发育，透水性差，隔断其上覆与下伏含水层的水力联系，一般隔水性良好。二叠系砂岩含水层层间隔水层主要由泥岩、砂质泥岩组成，单层厚度一般小于10m。垂向分布呈平行复合结构，阻隔上下各含水层层间的水力联系，起层间隔水作用。（三）矿井主要水文地质类型1. 3号煤层：井田内构造简单，主要以宽缓褶皱为主。主要可采煤层3号煤层的直接充水含水层为顶板砂岩裂隙含水层，钻孔单位涌水量为0.0011L/s.m，含水性较弱。经预测矿井达到设计1.5Mt/a生产能力时正常涌水量200m3/h、最大涌水量300m3/h。矿井水文地质条件较为简单，但考虑到煤层浅埋区及构造等部位可能沟通不同含水层的水力联系，从而造成部分地段水文地质条件的复杂化。2.9、15号煤层：9、15号煤层的直接充水含水层为顶板石灰岩裂隙含水层，钻孔单位涌水量为0.00011L/s.m，含水性较弱。井田内构造简单，主要以宽缓褶皱为主。因此，9号煤层矿井水文地质类型属简单类型。对于15号煤层，位于奥灰水水位标高以上的煤层，矿井水文地质类型属简单类型；位于奥灰水水位标高以下的煤层，虽然按突水系数进行评价时属相对安全区，但只是相对的，不是绝对的。在安全区可能存在隐伏的导水陷落柱或导水断层，引起矿井的突水，使15号煤层水文地质条件复杂化，矿井水文地质类型趋于复杂。因此，15号煤层矿井水文地质类型属简单复杂类型。因9号、15号煤开采尚早，其水文地质条件对3号煤开采还构不成影响，故本次设计对9号、15号煤的水文地质条件不再详细论述。1.3煤层及煤质1.3.1煤层赋存条件田内含煤地层为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组，地层总厚平均132.75m，平均含煤层总厚13.15m，平均含煤系数9.91%。山西组是井田内主要含煤地层之一，厚46.5760.92m，平均51.54m，含煤一般3层，编号自上而下为1、2、3号，其中3号煤层位于本组下部，为全区稳定可采煤层，其余为不可采煤层。煤层平均总厚度6.70m，含煤系数13.00%。太原组是井田内主要含煤地层之一，厚72.5884.40m，平均81.21m，含煤8-9层，自上而下编号为5、8-1、8、9、10、11、12、13及15号，煤层平均总厚度6.45m，含煤系数7.94%，其中15号煤层为井田内、全区可采之稳定煤层，9号煤层为井田内全部发育、局部可采之不稳定煤层，其余煤层均不稳定、不可采。田内可采煤层为山西组的3号煤层及太原组的9、15号煤层(其特征见表1-2)，分述如下：表1-2 可采煤层特征一览表含煤地层煤层编号煤层厚度(m)煤层间距(m)煤层结构顶板岩性底板岩性煤层稳定程度备注最小-最大平均最小-最大平均矸石层数类别山西组P1s34.63-8.62741.56-48.4544.680-3较简单砂质泥岩泥岩粉砂岩砂质泥岩稳定一型太原组C3t90.45-1.731.040-1简单砂质泥岩泥岩砂质泥岩泥岩不稳定三型31.89-42.1535.15152.02-4.013.060-2简单石灰岩铝土岩砂质泥岩粘土岩稳定一型1、3号煤层：位于山西组下部，上距K砂岩2.29m左右，下距15号煤层平均79.83m。煤层厚度4.636.62m，平均6m，可采性指数1.00，煤厚变异系数r.=0.16，纯煤厚度4.506.55m，含03层泥岩及炭质泥岩夹矸，时夹黄铁矿结核，夹矸厚00.8m，平均0.15m。煤层顶板为砂质泥岩、粉砂岩、泥岩，底板多为砂质泥岩。该煤层属全区稳定可采煤层，控制及研究程度均较高。2、9号煤层：位于太原组三段下部，上距3号煤层平均44.68m，煤层厚0.451.73m，平均1.04m，可采性指数0.69，可采范围不足全井田的1/3，煤厚变异系数为r.=0.37，为井田内全区发育、局部可采之不稳定煤层，可采区位于井田东南部，局部见有一层炭质泥岩夹矸，煤层顶板多为砂质泥岩、粉砂岩，底板为砂质泥岩、泥岩。该煤层为不稳定局部可采煤层，控制及研究程度均较低。3、15号煤层：位于太原组一段顶部，上距9号煤层平均35.15m，K2灰岩为其直接顶板，煤层厚2.024.01m，平均3.06m，可采性指数1.00，煤厚变异系数为r.=0.21，为全井田可采之稳定煤层。煤层结构简单，含02层泥岩夹矸，纯煤厚度2.023.42m，平均2.80m，煤层顶板为K2灰岩，底板为砂质泥岩、铝土岩、粘土岩。该煤层全井田稳定可采、控制及研究程度均较低。1.3.2煤质（一）物理性质及煤岩特征3号、9号、15号煤层为黑色、灰黑色，条痕灰黑色，似金属光泽，内生裂隙发育，贝壳状断口，细中条带状结构，块状或层状构造。密度分别为1.42t/m3、1.44t/m3、1.44t/m3，。各煤层以亮煤为主，暗煤次之，夹镜煤条带，15号煤层中夹有层状或透镜状的黄铁矿。3号煤层为半亮型煤，9号、15号煤为半亮型煤。（二）化学性质、工艺性能各可采煤层煤质化验结果汇总见表1-3。表1-3 各煤层煤质化验汇总表煤 层 号3915工业分析Mad(%)原煤0.68-3.031.670.98-1.681.320.64-3.051.30浮煤0.30-2.040.870.36-1.130.800.40-2.190.72Ad(%)原煤11.78-30.5717.1319.18-30.5024.6313.89-19.2716.15浮煤5.82-12.688.968.24-11.5010.044.40-8.386.66Vdaf(%)原煤8.75-14.8910.1710.11-12.7811.188.45-12.059.38浮煤7.65-9.228.377.75-9.148.377.07-8.047.54St,d(%)原煤0.24-0.500.351.69-5.964.912.79-4.153.42浮煤0.28-0.440.371.30-2.881.932.05-3.822.71Pd(%)原煤0.0083-0.05000.02810.0020-0.00620.00450.0002-0.00300.0017浮煤0.0092-0.04320.02510.0011-0.00310.00190.0006-0.00070.0006Qgr,v,d(MJ/kg)原煤23.56-31.1528.9524.21-27.9226.2028.36-30.3429.36浮煤32.49-32.9532.72元素分析(浮)Cdaf(%)92.00-92.6992.3791.36-91.7491.5591.28-91.3691.32Hdaf(%)3.11-3.883.653.57-3.713.643.54-3.803.67Odaf(%)1.72-2.362.061.03-1.951.491.42-1.471.45Ndaf(%)0.96-1.431.260.90-1.181.040.85-1.060.96视(相对)密度1.42-1.431.421.43-1.441.44浮煤回收率(%)38.00-71.0051.2127.00-46.0034.8328.00-60.0047.80煤类WY03WY03WY03（三）煤中其它有害元素磷：3号煤层磷(Pd)含量为0.0083%0.0500%，平均0.0281%，属特低磷低磷煤。9号煤层磷(Pd)含量为0.0052%0.0062%，平均0.0057%，属特低磷煤。15号煤层磷(Pd)含量为0.0002%0.0030%，平均0.0017%，属特低磷煤。氟：据1-1号孔采样测试，3号煤层中氟(F)含量为84P.P.m。氯：据1-1号孔采样测试，3号煤层氯(Cl)含量为0.028%，为特低氯煤。砷：据1-1号孔采样测试，3号煤层中砷(As)含量为0.4P.P.m。（四）煤的工业用途3号煤层为低灰高灰、特低硫、中热值特高热值无烟煤。可作为良好的动力用煤、合成氨用煤。3号煤层经洗选后灰分降至5.82%12.68%，平均8.96%，全硫含量平均0.37%，可作为高炉喷吹用煤。9号煤层为中灰高灰、中高硫高硫、中热值高热值无烟煤。15号煤层为低灰中灰、中高硫高硫、高热值特高热值无烟煤。9号、15号煤可作为动力用煤。2井田境界和储量2.1井田境界2.1.1井田境界本次设计以山西省国土资源厅2009年10月核发的新采矿证圈定的井田范围为开拓开采设计依据，井田拐点坐标见表2-1。表2-1 井田拐点坐标表点号北京54坐标系XY13959900.0019657100.0023959300.0019659000.0333959900.0119661500.0743960500.0219661081.8853961417.0319660353.0563964436.1619660805.7473964875.5719658407.302.1.2开采界限井田内含煤地层为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组，矿区内含煤3层，编号分别为3、9、15号煤层，地层总厚平均132.75m，平均含煤层总厚13.15m，平均含煤系数9.91%。批采3号-15号煤层。矿井设计只对3号煤层。2.1.3井田尺寸井田呈多边形，井田的走向平均长度约5.5km，井田的倾向平均长度约2.8km。煤层的倾角最大为7，最小为1，平均为4。 井田的水平面积按下式计算： S=HL 式（2-1）式中 S井田的水平面积，km； H井田的平均倾斜长度，km; L井田的平均走向长度，km；则井田的水平面积为：S=2.85.5=15.5058（km）2.2矿井工业储量2.2.1储量计算基础(1)根据东峰矿井田地质勘探报告提供的煤层储量计算图计算。(2)依据，煤、泥炭地质勘查煤炭资量估算指标中无烟煤为：煤层最低可采厚度为0.8m，最高灰分为40%。最高硫分为3%，最低发热量为22.1MJ/kg。(3)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。(4)井田内主要煤层稳定，厚度变化不大，煤层产状平缓，勘探工程分布均匀，采用地质块段的算术平均法。(5)煤层体积质量；3号煤层体积质量为1.42t/m3。 2.2.2工业储量计算(1)矿井地质资源储量矿井主采煤层为3煤层。根据地质勘探情况，将矿体分为A、B、C三个块段，在各块段范围内，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。块段划分如图2-1所示。图 2-1 煤层储量图由图计算各块段面积分别为；Sa=4.54Km2；Sb=5.43Km2;Sc=5.51 Km23号煤层工业储量：Zg =S *M */cos 式（2-2）式中: Z各块段储量，Mt； S各块段的面积，Km2； M各块段内煤层的厚度，3号煤层平均厚度为7m； 各块段内煤的容重， 3号煤为1.42t/m3；各块段内煤层的倾角，A段取2，B段取6，C段取4。A块段储量：Za=4.54*7*1.42/cos4=45.23（Mt）B块段储量：Zb= 5,43*7*1.42/cos7=54.37(Mt) C块段储量：Zc= 5.51*7*1.42/cos5=54.99（Mt）则3号煤层工业储量为：Zg6= Za+ Zb+ Zc =45.23+54.37+54.99=154.59（Mt ) 式（2-3）(2)矿井工业资源/储量根据钻孔布置，在矿井地质资源中，60%是探明的，30%是控制的，10%是推断的。根据煤层厚度和煤质，在探明的和控制的资源量中，70%是经济的基础储量，30%的是边际经济的基础储量，则矿井工业储量由下式计算：Z111b=154.5960%70%=64.93（）Z122b=154.5930%70%=32.47（）Z2M11=154.5960%30%=27.83（）Z2M22=154.5930%30%=13.91（）由于地质条件简单，k在0.8以上取值。Z333K=154.5910%k=12.37（）Zg= Z111b+ Z122b + Z2M11+ Z2M22+ Z333K =151.51（） 式（2-4） 式中：Zg矿井工业资源/储量；Z111b探明的资源量中经济的基础储量； Z122b控制的资源量中经济的基础储量；Z2M11探明的资源量中边际经济的基础储量；Z2M22控制的资源量中边际经济的基础储量；Z333推断的资源量；k可信度系数，取0.7-0.9，地质构造简单、煤层赋存稳定取0.9；地质构造复杂、煤层赋存不稳定取0.7 。(3)矿井设计资源/储量矿井设计资源/储量按下式计算，其中P1按矿井工业/资源储量的3%估算，则：Zs=（Zs - P1）=151.51-151.513%=146.96（） 式（2-5）式中：Zs矿井设计资源/储量；P1断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建筑物煤柱等永久煤柱损失量之和。2.3矿井设计可采储量矿井设计可采储量按下式计算，其中P2按矿井设计资源/储量的2%估算，则：Zk=（Zs - P1）C=(146.96-146.962%)75%=108.02（） 式（2-6）式中：Zk矿井设计可采储量； P2工业场地和主要井巷煤柱损失之和；C采出率，厚煤层不小于75% 。3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限3.1矿井工作制度根据煤炭工业矿井设计规范相关规定，确定矿井设计年工作日为330d，工作制度采用“三八制”，每天二班作业，一班准备，每班工作8h。3.2设计生产能力及服务年限3.2.1设计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：煤田地质条件复杂，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。条件好的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于东峰矿井田范围大，煤炭储量丰富，地质构造较简单，煤层生产能力大，开采技术条件好，根据煤层赋存情况和矿井可采储量，按煤炭工业矿井设计规范规定，将矿井设计生产能力A确定为1.5Mt/a。3.2.3矿井服务年限参照大型矿井服务年限表3-1的要求，T取50a,储量备用系数取1.3，则矿井设计生产能力A为：A=Zk/(TK)=108.82/(501.3)=1.66（Mt/a） 式（3-1） 根据煤层赋存情况和矿井设计可采储量，按煤炭工业矿井设计规范规定，将矿井设计生产能力A确定为150万t/a,再计算矿井服务年限：T= Zk/(AK)= 108.82/(1.51.3)=55.81a 式（3-2）在计算矿井服务年限时，考虑矿井投产后，可能由于地质损失增大、采出率降低和矿井增产的原因，使矿井服务年限缩短，设置了备用储量Zb，备用量为：Z b=0.4 Zk/1.3= 33.48（Mt） 式（3-3）在备用储量中，估计约有50%为采出率过低和受未预知地质破坏影响所损失的储量。矿井开拓设计时认定的实际采出的储量约为：108.82-(33.4850%)=92.08（Mt）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（Mt/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456.0及以上70353.05.060301.22.4502520150.450.90402015154 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。(1) 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。(2) 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。4.1.1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4o，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，并兼顾其它水平，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；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；距水源、电源较近，矿井铁路专用线短，道路布置合理。4.1.2工业场地的位置工业场地的位置选择在主、副井井口附近，。工业场地的形状和面积：根据国家标准工业场地占地面积指标，确定地面工业场地的占地面积为18公顷，形状为正方形，长为450m,宽为400m。4.1.3开采水平的确