采矿工程毕业设计（论文）-三河尖煤矿1.8Mta新井设计（全套图纸）.doc

目 录1 矿区概况及地质特征11.1矿区概况11.1.1地理位置11.1.2地形地势21.1.3气象及地震21.1.4地面建筑情况31.1.5电源与水源31.2井田地质特征31.2.1煤田和井田地质构造及其相互关系31.2.2地层层序、厚度及岩石特征31.2.3地层走向、倾向、倾角41.2.4褶曲41.2.5火成岩对煤层的影响41.2.6水文地质51.3煤层特征61.3.1煤层61-4 煤层柱状图81.3.2煤层风、氧化带的确定91.3.3煤质91.3.4瓦斯、煤尘、煤的自燃性及低温性102 井田境界和储量122.1井田境界122.2矿井工业储量122.2.1勘探类型122.2.2矿井工业储量的计算132.3矿井的可采储量152.3.1煤柱的留设及煤柱损失152.3.2井田边界煤柱损失见表152.3.3工业场地保护煤柱162.3.4井筒保护煤柱172.3.5断层保护煤柱172.3.6矿井可采储量173 矿井工作制度及设计生产能力、服务年限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确定依据183.2.2矿井设计生产能力183.2.3矿井服务年限183.2.4井型校核194 井田开拓204.1井田开拓的基本问题204.1.1确定井筒形式、数目、位置及坐标(包括主井、副井和风井)204.1.2工业场地的位置224.1.3开采水平的确定及采区划分224.1.4开采水平内的巷道布置方式、主运巷的位置224.1.5方案比较224.2矿井基本巷道314.2.1井筒314.2.2井底车场及硐室324.2.3主要开拓巷道345 准备方式采区巷道布置405.1煤层的地质特征405.1.1煤层埋藏条件405.1.2煤质特征405.1.3煤层顶、底板条件405.1.4煤层的含瓦斯特征405.1.5水文地质特征405.1.6煤尘的爆炸性和自燃发火危险性415.1.7地质构造415.1.8地表特征415.2采区巷道布置及生产系统415.2.1采区走向长度的确定415.2.2确定采区巷道布置415.2.3采区巷道布置参数确定415.2.4煤柱尺寸的确定425.2.5采区上山布置425.2.6区段平巷的布置425.2.7采区内工作面的接替顺序425.2.8采区通风、运输及其它系统425.2.9采区内各种巷道的掘进方法435.2.10首采区生产能力455.3采区车场选型465.3.1采区上部车场选型465.3.2采区中部车场选型475.3.3采区下部车场选型475.3.4采区主要硐室486 采煤方法516.1采煤工艺方式516.1.1采煤工艺确定516.1.2工作面长度的确定526.1.3机械设备的选择526.1.4劳动组织和循环作业626.1.5回采工作面吨煤成本636.2回采巷道断面选择及其掘进方式657 井下运输677.1概述677.1.1井下运输的原始条件677.1.2矿井设计生产能力及工作制度677.1.3运输系统677.2采区运输设备的选择677.2.1设备选型原则：677.2.2工作面及运输顺槽运输设备的选择687.2.3采区辅助运输设备的选择687.3大巷运输设备选择697.3.1运输大巷运输设备的选择697.3.2轨道大巷运输设备的选择697.3.3运输大巷运输设备能力验算708 矿井提升718.1概述718.2主副井提升718.2.1主井提升718.2.2副井提升729 矿井通风及安全技术749.1通风方式选择749.1.1矿井通风系统和通风方式749.1.2采区通风概述789.1.3采区上（下）山通风系统799.1.4工作面通风799.1.5通风构筑物819.2采区及全矿所需风量819.2.1采煤工作面所需风量的计算819.2.2掘进通风839.2.3掘进通风方法859.2.4矿井实际总需风量859.2.5矿井风量的分配869.2.6风速验算869.3全矿通风阻力的计算899.3.1确定矿井通风容易时期和困难时期899.3.2矿井通风阻力计算的方法909.3.3矿井总等积孔939.4通风机选型949.4.1选择风机的基本原则及技术资料949.4.2矿井自然风压949.4.3通风机风压959.4.4风机风量及风机选型969.4.5电动机的选择969.4.6对矿井主要通风设备的要求979.5矿井灾害防治措施979.5.1瓦斯管理措施989.5.2煤尘的防治989.5.3防火989.5.4防水9810设计矿井基本技术经济指标99矿井深部热害控制技术研究101参考文献117英文部分119Bolting system in coal mine roadway Application and Improvement119锚杆支护系统在煤矿巷道中的应用与改进1254结论129参考文献:129全套图纸，加153893706中国矿业大学2013届本科生毕业设计（论文） 第35页1 矿区概况及地质特征1.1矿区概况1.1.1地理位置三河尖井田地处江苏省沛县龙固镇境内，距徐州市市区92km，距沛县县城约27km。三河尖矿对外交通甚为便利，三河尖矿区有徐州沛屯铁路专用线在沙塘车站与陇海线接轨，向东可以直达连云港；在徐州与京沪线相连，向北去兖州、日照；向南直至南京、上海。矿井工业场地至沛屯集配站至部分城市距离表见表1-1。表 1-1铁路沛屯集沛站至 单位：KM沙塘徐州连云港上海浦口北京兖州日照63.382.4305733客运833货运422893243.4543.4徐州井田有公路干线通过，向南经沛县可达徐州市；向北可达鱼台、济南市；向东至山东省滕州 、薛城和枣庄市。井田东部有大沙河通过，可供机帆船与大型木船航行。交通位置见图1-1。图1-11.1.2地形地势本井田陆地部分地形平坦，由西北向东南微微倾斜，地面标高为+31.8636.64m。井田内较大的地表水系有：1.大沙河发源于丰县高庄黄河溃口处，流向东北纵贯本区经城子庙北入昭阳湖，区内河宽250300m，河堤高+39m，河床高程+3435m，为一间隔河，洪水期最大洪峰流量74m3/s，最高水位+35.85m，现许可流量700m3/s。2.姚楼河人工河，可通行木舟，河堤高程+39.5m，河底高程+31m，上游河宽3238m，下游宽4560m，北与苏鲁河汇合。3.苏鲁河人工河，东西向分布，宽6070m，堤顶标高+39.5m，经受过最大流水量97m3/s。4.徐沛河人工河，自沛城沿公路至龙固镇东之前三里庙止，河宽6080m。5.义河人工河，流经吴庄区西部近东北向，堤顶标高+39m，河底标高+31.5m，河底宽15m，经受过最大流量76m3/s。6.复兴河人工河，流经吴庄区处的西北部，呈北东向，堤顶标高+40.5m，受过最大流水量628m3/s。1.1.3气象及地震据沛县气象站十二年气象资料汇编（19591970年），气候属于华北类黄河南区，具有长江流域与黄河流域的过渡性质，而又接近北方气候的特点。历年平均气温13.9Bc，7月份最热，月平均气温27.2Bc，一月份最冷，月平均气温-1.5Bc，历年最高气温40Bc，最低气温-21.3Bc。年平均降雨量799.4mm，最大1112mm，最小550mm，平均年降雨日数83天，其中7、8月份降雨最多。年平均风速3.3m/s，最大风速20m/s，全年以东南偏东风为最多，夏天雷雨大风多短时，最大风力达911级以上。据1973年1975年三年资料，平均蒸发量为1495.1mm。历年平均霜降期为161天，在每年10月30日至次年4 月8日。冻结期为每年12月10日（最晚始于次年2月2日）次年2月11日，最大冻土深度19cm（1月）。1.1.4地面建筑情况本井范围内的地面剪除地表灌溉河流、省道外，主要是村庄，这些村庄除龙固镇外随采区推进陆续搬迁。1.1.5电源与水源水源:可作供水开采的含水层唯第四系上更新统(Q3)，厚约65m，为砂质粘土夹多层粗砂组成的第一承压水层.上部多为农灌机井取用，机井水位降低4m，水量25.236m3/s，为重碳酸钙、钠型水。电源：两回路35KV输电线路，均引自龙东变电所。1.2井田地质特征1.2.1煤田和井田地质构造及其相互关系丰沛煤田地处秦岭东西构造带和北支-新华夏系第二隆起带的西侧，东邻炎庐大断裂。总的构造形态一复式褶皱构造,受燕山运动影响,断裂发育,有岩浆局部侵入，构造较复杂。三河尖井田位于丰沛向斜中部,井田内总的构造形态为一缓倾斜的单斜构造，局部地段有缓波状起伏，地层北4570东，倾向北西，倾角927。陆地部分浅部（400m水平以上）倾角平缓，一般在12左右，中深部较陡，一般在2025，而700水平以下，则在井田中部较缓，东西两侧较陡，在西部边缘地段形成一向北西倾伏的宽缓北斜。湖区部分400m以上较陡，中部变缓，深部又有变陡趋势。1.2.2地层层序、厚度及岩石特征本区位于广阔冲积平原，基岩全部第四系冲积曾覆盖，经钻探揭露的地层由上而下分述如下：1.奥陶系中统（O2）揭露最大厚度56.37m。岩性为厚层状石灰岩、白云质灰岩为主，夹少量薄层状灰绿色泥岩，呈灰色。致密、较坚硬、裂隙发育，见少量动物化石。与上覆层呈假整和接触。2.石炭系中统本溪组（C2b）本层厚度21.9939.32m，一般厚37m左右。上部以浅灰灰白色石灰岩为主，中下部以杂色泥岩、灰绿色泥岩为主，夹23层薄层灰岩，低部为铝土岩及铁质泥岩，相当于华北G层铝土和山西式铁矿层。与上覆地层呈整和接触。3.石炭系上统太原群（C3t）本层厚度144.43161.76m，一般厚150左右。由深灰色灰黑色泥岩、砂质泥岩、石灰岩、少量砂岩及煤层组成的海陆相互相沉积。其特点是灰岩、煤层层数多而薄，厚度稳定，标志层特征明艳，层间距离变化小，易于对比。本组含灰岩1415层，其中L4与L12厚度大，L4厚10m左右，L12厚5m左右，所含动物化石差异大，是太原群煤层主要对比标志。含煤1013层，可采煤层为17、21号两层，18号煤层仅零星可采。与上覆地层整合接触。4.二迭系下统山西组本组为主要含煤地层，厚度68.32123.52m，一般100m左右。由灰色、深灰色泥岩、灰白色砂岩及煤层组成，属滨海平原三角洲过渡相沉积。含煤四层，即5、6、7、8号煤，5、6号煤簿而不稳定，无工业开采价值。7号煤层厚度大，为全区稳定的主要可采煤层，8号煤层仅发育于9勘探线以东，为一局部可采稳定煤层。与上覆地层成整合接触。5.二迭系下统下石盒子组本组厚度133.00242.00m，一般厚180m。由北厚南薄之趋势，中深部有东西向隆起。由灰白色、灰绿色砂岩，灰色、灰绿、杂色泥岩、砂质泥岩组成，杂色泥岩具有黄色斑块，富含菱铁质鲕粒，中部赋存13层不稳定煤线，俗称紫煤段，下距分界砂岩7080m，是区内良好对比标志。底部有一层810m的灰白灰绿色含砾粗砂岩，俗称分界砂岩。与上覆地层呈不整合接触。6.下白垩上侏罗统本组最大厚度522.54m,分布于井田深部与F断层上盘。主要岩性为棕红色、紫红色砾岩、粉砂岩、砂质泥岩组成。中下部含三组砾岩，砾岩层厚50170.05m，由自西向东增厚的趋势。中上部以灰色、灰绿色砂质泥岩为主，含较丰富叶肢介。F断层上盘见有安山岩、凝灰岩。与上覆地层成整合接触。7.第四系厚度66.85240.00m，自西向东、从北向南有变簿趋势，局部地段基地起伏明显。由土灰、灰黄、棕黄、灰白、灰绿色砂质粘土、粘土、粘土质砂及各粒级砂层组成。底部含沙砾及卵石层，但不甚稳定。1.2.3地层走向、倾向、倾角 本井田基本为一缓倾斜单斜构造，地层走向NE4570，倾向NW，倾角915。1.2.4褶曲1.褶曲本井田西部边缘地段有一向北西倾斜的宽缓背斜，局部地段显有宽缓小型波状起伏。1.2.5火成岩对煤层的影响本区据钻探揭露的岩浆岩有四类,即浅成花岗岩类、煌班岩类、闪长分岩类、安山岩类。1.花岗斑岩类：分布于56线至9勘探线深部地段，越趋深部厚度逐渐增大，如SD2、905号孔，揭露厚度270280m。由此可见该岩体中心在深部，岩体边缘伸展到井田内有分枝分叉现象。产状可能为岩盖。岩体侵入层位山西组、下石盒子组，对深部7、8号煤层影响较大，致使煤层变为天然焦，但其所占范围不大。2.煌斑岩类：无规律的零星分布，沿地层薄弱地带顺层侵入，呈不连续透镜体几脉状体，从岩炭系太原组至下白垩上侏罗统都有侵入，单层厚度从不足1m至10余m不等，仅见个别孔对7、8、17、21煤层有不同程度影响与破坏，使起变质为天然焦。3.闪长玢岩类：分布于井田东南角，即2224线浅部，与山东富村井田岩浆岩为一相连侵入替。厚度7.7025.50m，产状为岩床，侵入于21号煤层上下，使21号煤被吞蚀、变薄、变质为天然焦。影响范围14Km2。4、安山岩类：只在19勘探线浅部26号孔见到，侵入K1+J3地层中，对煤层无影响。1.2.6水文地质丰沛煤田四周被区域大断层切割，断层落差均在1000m以上，奥陶系灰岩含水层与透水性不良地层接触，致使导水性普遍较弱，这些相对隔水的边界断层，使本区域与邻区地下水失去了正常的水力联系，加之全区被第四系覆盖，其中多层粘土有效的阻隔了大气降水及地表水的垂直渗入，从而使本区域成为一个封闭半封闭的水文地质单元。本井田属这一水文地质单元中的半封闭的水文地质块段。矿床地下水主要补给途径，除了基岩各含水层浅部露头附近接受第四系底部含水层顺层渗入与各含水层间通过断层导水部位相互沟通外，正常情况下，各含水层垂直方向的水力联系程度不密切。（一）地表水本井田除东部有南四湖中的微山湖及京杭大运河外，无大的地表水流。有较小水系，大沙河、姚楼河等。（二）含水层1.第四系冲击层厚度66.85233.00m，平均149.93m，从东向西，自南而北逐渐加厚，基底局部有起伏现象。岩性主要由粘土、砂质粘土及砂层组成。中部及上部砂层较发育，含水丰富；下部砂层薄且不稳定，富水性弱，以厚层含铝土质粘土为主，隔水性能良好。据历次勘探及邻区资料，可划分为6个含水层和5个隔水层。第四系上部含水层接受大气降水、地表水体的补给；第四系底部含水层是各基岩浅部含水层的主要补给水源；大气降水、地表水体与基岩地下水无水力联系。2.基岩段基岩内主要含水层有上侏罗统底部砾岩、下石盒子组成部分界砂岩、山西组煤层顶地板砂岩、太原群L4、L8L9、L12灰岩及奥陶统灰岩。（三）矿井涌水量根据1988年6月江苏煤田地质勘探四队所提报告，开采山西组煤时矿井实际涌水量为99t/h，考虑巷道穿过L4灰岩时的涌水量为277t/h，合计为326t/h，设计按340t/h计算。开采太原群煤层时矿井涌水量为720t/h。根据临区充足的实际资料，结合本区的水文地质条件，本区地下水以静储量为主，矿井涌水量不致随开采面积的扩大及水平的延伸而成正比例的增加；相反随其排水时间的延长，在首采区提前蔬干的基础上，矿井涌水量有逐步减少的可能。1.3煤层特征1.3.1煤层本井田含煤地层为下二迭统下石盒子组和山西组，上石岩统太原群，共含煤25层，煤层厚度15.35m。可采煤层4层，即山西组的7、8号层，太原群的17、21号层，稳定的可采煤层为7号层，较稳定的可采煤层为8、17号层。煤层发育情况几煤层顶底板岩石特征简述如下：1.7号煤层：为本井田主要可采煤层。厚度4.25.88m，平均厚5.04 m。除5-6线至9线深部受火成岩影响变质为天然焦，西部见2个冲刷点外，其余地区均可采，煤层厚度沿走向与倾向上均有一定变化，但变化幅度不大。煤层结构，18线以西部含12层夹矸，19线以东仅少数点见一点夹矸，夹矸岩性为泥岩、碳质泥岩、砂质泥岩，夹矸厚度0.052.11m，局部地段为厚层状灰白砂岩。直接顶以砂质泥岩、泥岩为主，厚45m，局部地段为厚层状灰白砂岩。地板一般为灰黑色砂质泥岩、泥岩，厚0.5413.09m，据岩力学实验资料，为中等稳定性顶底板。2.8号煤层：为本井田一局部可采煤层，主要分布于9线以东，厚度2.443.5m，平均厚2.97m。13线以东的中深部有无煤带存在，据岩性特征分析，煤层缺失原因可能系当时复水较深，不利于泥炭堆积所致。煤层发育程度有自西向东变好的趋势，局部地段煤层厚度变化幅度较大。煤层结构：一般含12层夹矸，局部为3层夹矸，夹矸岩性为泥岩、砂质泥岩、炭质泥岩，厚0.121.23m属结构较简单的较稳定局部可采煤层。直接顶、底板均由深灰色砂质泥岩、泥岩组成，厚一般24m。据岩力学实验资料，为中等稳定性。7、8号煤层间距0.7929.50m，一般10m左右，沿走向1319线间距最大，向东西两侧均有变小趋势，沿倾向由浅至深也有变小趋势，但局部地段不符合上述规律。3.17号煤层：赋存于太原群中下部，厚度0.192.39m，平均1.05m，区内仅少数点受岩浆岩影响变质为天然焦。局部有变簿不可采点，就全区而言属厚度变化不大的较稳定煤层。煤层结构简单，全区仅八个孔见一层夹矸，夹矸粘性为泥岩、炭泥岩，厚0.100.29m。直接顶为深灰色泥岩、炭质泥岩，厚度1.00m左右，上距L9灰岩3m左右。据岩力学实验资料为不稳定性顶板，直接底板一般为无名灰岩，厚2.5 m左右，少数相变为泥岩，属稳定性底板。4.21号煤层：赋存于太原群底部，L12灰岩为直接顶板。厚度0.29m2.36m, 平均1.22m。19线以西仅少数点受岩浆岩影响变质为天然焦，22线24线前部露头附近有一闪长玢岩，呈岩床状侵入21号煤层位上下，使其被吞蚀、变薄主要变质为天然焦，影响范围约1.4km。就全区而言，该煤层沉积稳定，厚度变化幅度大。煤层结构：一般含12层夹矸，局部含3层，夹矸岩性为泥岩、炭质泥岩、砂岩，厚0.140.44m，属结构较简单的煤层。直接顶为L12灰岩，厚度5m左右，较坚硬，及少数直接顶板为岩浆岩。据岩力学实验资料为稳定性顶板。底板由泥岩、砂质泥岩、细沙岩组成，据岩力学实验资料为不稳定中等稳定性。表1-3 可采煤层特征表煤田煤层煤层厚度（m）煤层结构顶地板岩性稳定性容重(t/m3)最小最大平均层数夹石厚度(m)顶板底板山西组74.25.885.0410.052.11泥岩、砂质泥岩灰黑色砂质泥岩、泥岩稳定1.3782.443.52.9710.121.23深灰色砂质泥岩、泥岩深灰色砂质泥岩、泥岩较稳定1.35太原群170.192.391.0510.100.29深灰色泥岩、炭质泥岩灰岩较稳定1.38210.292.361.2210.140.44灰岩泥岩、砂质泥岩较稳定1.32 1-4 煤层柱状图1.3.2煤层风、氧化带的确定该区地层全部隐伏于第四系地层以下，为全掩盖式煤田，风、氧化带深度：19线以西煤层露头以下25m,19线以东逐渐减小,最小20m ,煤层露头以下80m深为防水煤柱.1.3.3煤质山西组7、8号煤层，属低灰、低硫、特低磷，高挥发分、强粘结性、中高高发热量、富焦油之气煤。据简易可选性实验，号煤层属易选极易选。可作为炼焦用煤或配入弱粘结煤或不粘结煤可作为低温干馏，炼油用煤，中尾煤可作为动力用煤。太原群17号煤层，属于中灰中硫，特低磷，高挥发分，强粘结性，中高高发热量，高焦油之气煤，气肥煤。可作为炼焦用煤，配入弱粘结煤或不粘结煤可作为低温干馏，煤气用煤，中尾煤可作为动力用煤。但全硫含量教高，经分析证明：以有机硫为主，难以选洗，应采取相应脱硫措施。太原群21号煤层，属低灰，富硫，特低磷，高挥发分，强粘结性，中高高发热量，高焦油之气肥煤。可作为炼焦用煤，配入弱粘结煤或不粘结煤可作为低温干馏，煤气用煤，中尾煤可作为动力用煤。但由于全硫含量高，经分析证明，以有机硫为主，难洗选，应采取相应的脱硫措施。（一）物理性质 本区可采煤层的物理性质见表1-5。表1-5 各 煤 层 的 物 理 性 质物理性质7煤8煤17煤21煤颜 色灰 色 黑 色黑 色光 泽玻 璃 光 泽玻璃弱玻璃条 痕棕 色棕 黑 色断 口参 差 状参差阶梯状裂 隙内 生 裂 隙 发 育（二）化学分析表1-6 各 煤 层 煤 质 特 征 表 煤层编号项 目781721原煤灰分Ad（%）6.70-28.4114.31(140)6.79-24.0311.57(30)6.05-34.2815.87(75)3.50-32.5012.52(80)全硫St,d（%）0.29-1.370.74(130)0.51-2.120.93(35)0.62-6.052.08(70)1.44-7.053.86(76)磷Pd（%）0.0007-0.0250.022(10)0.003-0.01060.0056(3)0.005-0.0170.007(4)0.0007-0.0060.0026(10)弹筒发热量Qb,ad(MJ/Kg)21.82-31.14928.24(115)18.46-32.5829.72(30)20.25-33.4328.40(51)20.93-33.6829.83(58)高位发热量Qgr,v,ad(MJ/Kg)21.65-31.3028.03(103)26.15-31.5829.35(20)20.13-33.1628.34(45)20.88-33.3529.76(50)焦油产率Tar,ad（%）8.45-13.4510.55(18)10.1310.13(1)9.77-15.3912.48(6)16.85-20.3318.00(3)1.3.4瓦斯、煤尘、煤的自燃性及低温性（1）煤层瓦斯三河尖煤矿扩建地质资料采样测试结果：瓦斯成分以氮气为主，其次为二氧化碳，但含量均低于2cm3/g可燃质，一般在1cm3/g可燃质。甲烷含量很低。见表1-6。据三河尖矿实测资料:瓦斯成分一二氧化碳为主，相对涌出量低于10m3/t。钻孔测试结果与矿井实测资料相符，为低沼气矿井。表1-7各煤层瓦斯成分一览表煤层煤层瓦斯成分（%）煤层可燃物CH4含量（cm3/g）CH4O2N27705.681.4137.8234.3597.4200.08880.3812.8686.940.003117微量75.134.5317.5119.1482.49微量3.972210.9860.594.688.8334.7389.380.021.60(2)煤尘本井田各可采煤层挥发份都较高，均在35%以上，火焰长度100750mm。据煤尘爆炸实验资料表明，各煤层均有爆炸危险。与三河尖矿7号煤层煤尘爆炸性实验结果相符。(3)煤的自燃性本井田各可采煤层变质程度为中等偏低的烟煤,故煤层燃点也较低。据采样测试结果：各煤层还原样燃点和氧化样燃点之差T，一般均小于25，仅少数大于25。因此，各可采煤层基本上为不自燃与不易自燃煤层，少数为易自燃煤层。但矿井自投产以来多次发生7、8号煤层自燃发火，而且17、21号煤层硫分含量高，其自燃可能性较大，故该矿井应作煤层易自燃矿井设计。（4）地温1.恒温带深度、温度据煤炭部147地质勘探队施工的恒温带观测孔一年观测资料，确定恒温带深度为30m，温度为16。2.地温梯度本地温梯度最小为1.22/100m，最大为2.88/100m，平均为2.27/100m，属地温正常区。3.7号煤层底板地温分布规律温度在2530左右，-600-900m，温度为3137，为一级高温区，-1000 m水平温度3839左右，-900m水平以下为二级高温区。2 井田境界和储量2.1井田境界本井田东以卫河西岸（24勘探线为界），西以F21断层为界，南以F20大断层和21号煤层露头为界；北以各煤层925 m水平地板等高线为界。整个井田东西走向平均长度为6.4 km，南北倾向宽度为3.1 km。井田面积约19.84 km2 如图2.2所示。如图2.2所示。 km2。2-1井田的水平面积按下式计算：S=H L 式中： S井田的面积，km2； H井田的水平宽度，km； L井田的平均走向长度，km。则，井田的水平面积为：S=3.16.4=19.84（km2） 2.2矿井工业储量2.2.1勘探类型(1).井田勘探类型根据矿井勘探情况，其勘探类型为类型。(2).钻孔及勘探线分布全区经过普查、详查、精查勘探及使用综合勘探的精查补充勘探后，使完成钻孔138个。2.2.2矿井工业储量的计算矿井工业储量是指在井田范围内，经过地质勘探，煤层厚度与质量均合乎开采要求，地质构造比较清楚，目前可供利用的可列入平衡表内的储量。2.2.3地质块段划分图矿井工业储量是指在井田范围内，经过地质勘探，煤层厚度与质量均合乎开采要求，地质构造比较清楚，井田范围内全区可采煤层为7煤、8煤、17煤和21煤共4层煤。其中，7煤平均厚度为5.04 m，8煤平均厚度为2.97 m，17煤平均厚度为1.05 m，21煤平均厚度为1.22 m可采煤层总厚为8.31 m。根据地质勘探情况，将矿体划分为A、B、C、三个大块段，在各块段范围内，用算术平均法求得各个块段的储量，煤层总储量即为各块段储量之和。块段划分如图2.2所示。图.2-2 由图计算各块段面积为：SA=2.83km2；SB=7.1 km2；SC=9.9km2。煤层工业储量按下式计算：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， 各块段内煤的容重，1.36 t/m3；煤层平均倾角，表2-3 煤层地质储量计算m煤层k块段倾角/()块段面积/km2煤厚/m容重/t/m3储量/Mt煤层总储量/Mt总储量/Mt7A1628313711998461230B107131372978C1899313742838A16283.0413511978247B10713.041352773C18993.04 135427717AA 16281051384172977BB1071105138105CC189910513815121AA16 28122132473315BB10711221321167CC189912213216782.3矿井的可采储量2.3.1煤柱的留设及煤柱损失煤柱留设原则（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，对于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。岩层移动角为75，表土层移动角为45；（3）断层煤柱宽度50m，井田境界煤柱宽度为30m;（4）工业场地占地面积，根据煤矿设计规范中若干条文件修改决定的说明中第15条，工业场地占地面积指标见表2-1表2-4工业场地占地面积指标井型（万吨/年）占地面积指标（公顷/10万吨）240及以上1.01201801.245901.59301.8注： 占地指标中包括围墙内铁路站线的占地面积； 井型小的取大值，井型大的取小值； 在山区，占地指标可适当增加； 附近矿井有选煤厂时，增加的数值为同类矿井占地面积的3040%； 占地指标单位中的10万t指矿井的年产量。2.3.2井田边界煤柱损失见表表2-5 井田边界煤柱的计算 单位：万t煤柱位置露头深部西部东 部留设宽度80503030煤炭损失7煤672.57420.3647.699.28煤406.48254.0528.7759.9517煤140.4087.759.9420.7121煤163.13101.9611.5424.06小 计1491.18864.1297.85203.92总 计2657.072.3.3工业场地保护煤柱工业场地按II级保护留设维护采宽度15 m，工业场地面积由表2.1确定，取50 km。工业场地的布置应结合地形、地物、工程地质条件及工艺要求，做到有利生产，方便生活，节约用电。本矿井工业场地的面积为144000m2由于长方形便于布置地面建筑，所以初步设定工业广场为长方形，即长方形短边为350 m，长边为411 m。本矿井地质条件及冲击层和基岩移动角见表2.2所示。表2-6 矿井地质条件及冲击层和岩层移动角广场中心深度煤层倾角煤层厚度冲积层厚度omommo o o o 264188.316550757575用作图法求出工业广场保护煤柱量，工业广场保护煤柱留设见图 2-6 工业广场保护煤柱 由此根据上述已知条件，画出如图2-7所示的工业广场保护煤柱的尺寸，并由图可得出保护煤柱的尺寸为：Si=梯形面积=(上宽+下宽)高/（2cos18 o）S2=( 864.7+ 1043.7)1059/（2cos18 o）= 1063681.9m2则，工业广场的煤柱量为： 式中： Zi工业广场煤柱量,Mt； S工业广场面积，1063681.9m2； M煤层厚度，8.31m； 煤的容重， 1.36 t/m3。则，Z2= 1063681.98.311.36 =12.01 (Mt)则工业场地保护煤柱损失量为Z=12.01 (Mt)2.3.4井筒保护煤柱主、副井井筒保护煤柱在工业广场保护煤柱范围内，风井井筒保护煤柱在大巷2.3.5断层保护煤柱落差大于10m才考虑留煤柱。煤柱20m。约220万吨。2.3.6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，可以按下式计算：（2.6）式中： Zk矿井可采储量，Mt； Zg矿井工业储量，Mt；P永久煤柱损失煤量，Mt；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。则，矿井的设计可采储量为ZK=（230-40.78）0.75=141.9Mt3 矿井工作制度及设计生产能力、服务年限3.1矿井工作制度根据煤炭工业矿井设计规范第2、3条的规定：矿井的年工作日数按330天计算，每昼夜净提升时间为16h，结合本矿的设计能力及地质条件，确定本矿的工作制度为：每天三班作业，每班工作8h，二班半出煤，半班检修。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、交通、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矿井设计生产能力三河尖矿井田储量丰富、煤层赋存稳定、顶底板条件好、断层褶皱少，倾角小、厚度变化不大、开采条件简单、技术准备先进、经济效益好、煤质为优质焦煤、交通运输便利、市场需求量大，易建大型矿井。由此，确定三河尖矿设计生产能力1.2 Mt/a。3.2.3矿井服务年限矿井服务年限必须与井型相适应。矿井服务年限的计算公式为： (3.1)式中： T矿井的服务年限，a；Zk矿井的可采储量，Mt；A矿井设计生产能力，MtK矿井储量备用系数，取K=1.4；则，矿井的服务年限为：T=141.9/1.21.4= 84.5a3.2.4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等因素对井型进行校核。1. 煤层开采能力井田7#煤层平均厚度为5.04 m，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，可以采用综合机械化放顶煤采煤法开采。2. 辅助生产环节的能力校核矿井设计为大型矿井，开拓方式为双立井单水平开拓，主井采用箕斗提煤，副井采用罐笼提升、井下采用轨道辅助运输，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顺槽胶采输送机到大巷胶采输送机运到井底煤仓，再经主井箕斗提升至地面，运输能力大，自动化程度高。3. 通风安全条件的校核矿井有煤尘爆炸危险性，但瓦斯涌出量小，属低瓦斯矿井。矿区采用两翼对角式通风，风井布置于井田边界，布置东风井和西风井。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（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45o6.0及以上7035-3.0-5.06030-120-2405025201545-90402015159-30各省自定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、位置及其互相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案进行技术经济比较，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要认真研究。此处已删除（1）实行无煤柱沿空掘巷开采，尽量少丢煤，清楚炼层自然发火根源。（2）完善矿井通风系统，合理分配风量，降低并控制负压，以减少漏风，每个面回采结束，要将其两顺槽就近连通并及时加以密闭，使采空区处于均压状态。（3）对个工作面及采空区进行束管监测，电子计算机监控，及时掌握自燃征候和情况及时采取有特征。（4）煤层大巷要搞好壁后充填和喷混凝土封闭煤层，防止煤层的风化和自燃。（5）井下设置完备的消防撒水系统，存放足够的消防器材。9.5.4防水（1）在矿井建设和生产过程中，至始至终要认真进行水文地质工作，切实掌握水文情况。（2）在落差较大的断层两侧要留足防水煤柱，当掘进头接近断层时，必须超前钻孔探水前进。（3）开采下组煤层时，应进一步摸清水文情况及其对开采的影响，并制定专门防水措施。 10设计矿井基本技术经济指标序号技术经济指标项目单位数量或内容1可采煤层数目层12可采煤层总厚度M5.043煤层倾角124（1）矿井工业储量万t23000（2）矿井可采储量万t141905（1）矿井年工作日数d330（2）日采煤班数班2.56（1）矿井年生产能力万t/a120（2）矿井日生产能力t/d5137.177矿井服务年限a84.58井田走向长度km6.4井田倾斜长度km3.19瓦斯等级低瓦斯瓦斯相对涌出量m3/t4.9510通风方式两翼对角式11（1）矿井正常涌水量m3/h340（2）矿井最大涌水量m3/h72012开拓方式（指井硐形式、水平数）立井两水平加暗斜井13第一水平标高m53014（1）生产的工作面数目个1（2）备用的工作面数目个115采煤工作面年进度m132016开拓掘进队数个217大巷运输方式胶带输送机18矿车类型1.5 t矿车19电机车1类型台数矿用架线式电机车20设计煤层采煤方法综放21（1）工作面长度m200（2）工作面推进度m/月120（3）工作面效率t/工31.52专 题部分矿井深部热害控制技术研究摘要随着矿产资源的大规模开发，埋藏于浅部的矿产资源日益枯竭，大批矿山过渡到深部开采，深部开采与浅部开采最大的区别在于深部围岩所处的特殊环境。对深部热害矿井来说，包括煤体在内的围岩体散热是矿井最重要的影响因素。本文采用物理实验、数值模拟和理论分析相结合的方法对热害矿井围岩传热传质机理进行了研究，重点对巷道围岩体的物理性质、巷道围岩非稳态传热传质以及风流对流换热特征进行了分析。热害是矿井的自然灾害之一，不仅影响井下作业人员的工作效率，影响矿山的经济效益，而且严重地影响井下作业人员的身体健康和生命安全，严重地影响矿山的安全。随着矿井开采深度的不断增加及机械化程度越来越高，矿井中高温高湿的热害问题将会越来越突出、越来越严重。只有正确认识重视矿井高温高湿热害问题，对存在热害矿井进行预防与治理，才能保证企业的安全生产，保护矿工的身心健康。目前，三河尖煤矿开采深度已达到-1000以下，高温热害已成为制约矿井安全开采的关键性技术难题之一，矿井内环境气温超过人体正常热平衡所能忍受的温度，导致劳动效率降低，事故频率增加，健康受损，甚至中暑休克。据南非金矿统计，从19561961年，在温度32.833.8下工作的工人，千人中暑死亡率为0.57。影响人体热平衡的气候条件是温度、湿度和风速。各国对合适劳动环境的小气候进行了大量研究。除了较早采用的干球温度和湿球温度外，还先后提出了各种指标，如干、湿卡他(Kata)度（冷却度）、等价温度、实感温度、热力指数等，力求用某一综合性指标来确切反映劳动的适宜温度和湿度等。中国矿山仍以干球温度为指标，并规定井下工人作业地点的气温不得超26。随着对能源需求量的增加和开采强度的不断加大，浅部煤炭资源日益减少，国内外矿山都相继进入深部煤炭资源开采状态。深部煤炭储量占煤炭总量的70以上，进入深部开采是必然趋势。随着开采深度的增加，地温增高当地温超过某一温度时，就产生了矿井的热害问题，可以说，热害在矿井生产向深部发展过程中是不可避免的。关键词：热害、降温、冰冷1 矿井热害1.1矿井热害的形成地热是深井高温的主要原因，地壳最表层的温度受地面温度周期性变化的影响，这种影响是随着深度的增加而逐渐减弱的；到一定深度，这种影响基本消失，从而地温保持恒定。地温常保持恒定的带称为恒温带。在恒温带以上，地温受太阳辐射热的影响而具有周期性的变化，故称为变温带。在恒温带以下，地温的变化受控于地球的内热；随着深度的增加而不断增