采矿工程毕业设计（论文）-神华神东煤炭集团石圪台煤矿10.0Mta新井设计.doc

目 录设计总说明11 矿区概况及井田地质特征11.1 矿区概况11.1.1 井田位置及交通11.1.2 地形与地貌11.1.3 矿区气候21.1.4水系情况21.1.5 地震情况21.1.6 矿区工业发展现状21.1.7 小窑开采情况31.1.8 建材情况31.2 井田地质特征31.2.1 区域地质特征31.2.2 地层特征31.2.3井田的水文地质特征：51.3 煤层特征71.3.1煤层埋藏条件：71.3.2煤层群的层数：71.3.3 煤层的围岩性质：82井田境界及储量92.1 井田境界92.1.1井田划分的依据92.1.2井田范围92.2矿井工业储量92.2.1勘探类型及储量等级的圈定92.2.2储量等级的圈定102.2.3矿井工业储量的计算102.3 矿井可采储量113矿井工作制度、设计生产能力及服务年限153.1 矿井工作制度153.2 矿井设计生产能力及服务年限153.2.1确定依据153.2.2 矿井设计生产能力153.2.3 矿井服务年限163.3 井型校核163.3.1煤层开采能力163.3.2辅助生产环节的能力校核163.3.3通风安全条件的校核164 井田开拓194.1井田开拓的基本问题194.1.1 井筒形式及数目的确定194.1.2 确定工业广场的位置214.1.3 开采水平的确定及带区划分214.1.4 主要开拓巷道及井底车场选型224.2 开拓方案比较224.3 矿井基本巷道274.3.1 井筒274.3.2 井底车场及硐室304.3.3 井底车场及硐室314.3.4 主要开拓巷道335带区巷道布置375.1采区煤层地质特性375.1.1煤层埋藏条件375.1.2煤质特征375.1.3煤层顶、底板条件375.1.4煤层的含瓦斯特征375.1.5水文地质特征385.1.6煤尘的爆炸性和自燃发火情况385.1.7地质构造385.1.8地表特征385.2 带区巷道布置及生产系统385.2.1 确定带区推进长度385.2.2 确定工作面长度385.2.3 煤柱尺寸的确定395.2.4 综放带区巷道布置395.2.5带区主要硐室布置405.2.6 带区生产系统435.3 带区采掘计划445.3.1 带区主要巷道参数的确定445.3.2 确定带区生产能力465.3.3 计算带区回采率476采煤方法496.1采煤方法和回采工艺496.1.1 选择采煤方法496.1.2 采煤工作面496.1.3采煤工艺选择合理性验证516.1.4 综放工作面设备选型配套526.1.5 回采工作面装、运煤方式576.1.6综采工艺方式选择586.1.7 采煤机工作方式和进刀方式586.1.8 工作面顶板管理586.1.9工作面超前支护626.1.10 采煤机滚筒螺旋选择626.1.11 回采工艺626.1.12 工作面劳动组织626.1.13 工作面成本646.1.14 主要经济技术指标656.2 综采工作面巷道布置方式666.2.1 巷道掘进方式666.2.2 施工方法676.2.3注意事项677井下运输697.1 矿井生产及地质条件697.2 矿井运输系统697.2.1 运输方式697.2.2 运输系统697.3 井下主要运输设备选型验算717.3.1 工作面刮板输送机选型验算717.3.2胶带输送机选型验算767.5 辅助运输大巷设备807.5.1 设备选型依据807.5.2 无轨胶轮车运输的优点817.5.3 井下辅助运输设备选型817.5.4 辅助运输设备选型验算828 矿井提升878.1 概述878.2 主井提升878.2.1 提升设备选型878.2.2 主斜井胶带输送机运输能力验算878.3 副井提升888.3.1 提升设备选型888.3.2 副井提升设备选型验算889 矿井通风与安全919.1概述919.2 矿井通风系统919.2.1 矿井通风系统的选择919.2.2 矿井通风系统评价929.2.3 矿井通风方式的选择929.2.4 回风井数目及位置939.3 带区通风系统939.3.1带区通风系统939.3.2回采工作面通风系统939.4矿井风量计算949.4.1采煤工作面需风量计算949.4.2 备用工作面需风量计算989.4.3 掘进工作面需风量计算989.4.4 井下硐室需风量计算999.4.5 其它巷道风量计算1009.4.6 矿井总风量计算1009.4.7 矿井通风能力计算1009.4.8风量分配1019.4.9 风速验算1019.4.10 风量的调节方法与措施1039.5 矿井通风阻力计算1039.5.1矿井通风总阻力计算原则1039.5.2通风容易和通风困难时期位置的确定1049.5.3矿井通风阻力计算1049.5.4矿井总风阻和总等积孔1099.6 矿井通风设备选型1109.6.1 矿井通风设备的要求1109.6.2 主要通风机选型1109.6.3电动机选型1119.6.4 电费计算1139.7 矿井灾害防治1139.7.1 防治瓦斯1139.7.2 防治粉尘1149.7.3隔爆措施1149.7.4 防灭火11410 设计矿井基本技术经济指标116参考文献119大断面煤巷锚杆支护机理与技术浅析123参考文献145致 谢146设计总说明设计总说明本设计分为两部分，即一般部分和专题部分。本设计为神东煤炭集团石圪台煤矿10Mt/a的新井设计，根据在石圪台煤矿所收集来的地质条件，本设计主要是关于新矿井的建设，其中包括了井田开拓、采区设计、采煤工艺、通风安全等方面的设计。本矿井倾斜长度约为7.8km，走向长约为10.2km，在本井田内共有2层煤，且全部为厚层，平均厚度为5.8m，煤层平均倾角为3。本井田内可采储量为872.11Mt，服务年限为87a。井田内地质构造简单，煤层倾角平缓，赋存稳定，具有埋藏浅，易开采的优势。煤炭品种为中高发热量的不粘煤和长焰煤，主采煤层煤质优良，具有特低灰、特低硫和低磷化学反应性强、热稳定好的特点，是良好的动力、气化、化工和民用煤。本设计采用双斜井回风立井单水平集中综合开拓，大巷采用带宽为1600mm的胶带输送机运输，辅助运输采用先进的无轨胶轮车运输。采煤方法为倾向长壁采煤法，采煤工艺为综合机械化一次采全高采煤法，采空区处理方法为全部垮落法。本设计通过多方案比较和综合技术比较以及相应的经济比较优化设计，其中开拓方案的比较，以大量的经济数据来核算，以便使设计更加合理。同时在设计过程中，结合了矿井的地质情况、煤层的受力等情况以及国内外的先进经验对倾斜长壁综放面倾斜长度及走向长度的合理确定进行了理论分析，这样使建成的矿井更加与实际相符。通过本次毕业设计，使我学到更多的采矿专业知识，加深了我对所学专业知识的理解和认识。更重要的是，通过做毕业设计也培养了我们个人在实践中发现问题、分析问题和解决问题的真实能力,培养我们实事求是的科学态度和严谨的工作作风，为将来在工中更好的发挥自己的能力奠定了坚实的基础。由于本人所学到的知识有限，所以在设计中难免出现些错误，请各位老师、同学们给予批评指正。General introduction of the designThis design contains two parts: the general part, the subject par.The general part is a new design of Shigetai Mine.It has ten chapters: the outline of the mine and the mine filed geology, boundary and reserves, the designed productive capacity and service life and working area, transportation of underground, mine lifting, mine ventilation and safety, and the economic and technologic index of the mine.The Shigetai 1st mine filed lies in the Yulin city of Shannxi province- The boundary of the mine filed runs 10.2 km from west to east and 7.8 km from north to south on average- The total area of the mine is about 72.8km2.There are two available seams: 4#,5#, in which the 4# coal bed is the main mining coal bed-The coal bed preserves stably, average thickness 5-6 meters- The inclination angle is equally 3, is the approximately level and specially thick coal bed- The industry reserves of the mine filed are 1207 million tons and the useable reserves are 872.11 million tons. The average flow of the mine is from 150 m3/h. It is a low gassy mine.he coal dust doesnt have explosion hazard, and the seam has self-combustion tendency.The productive capacity of Shigetai 1st mine is 10million tons per year, and its service life is 87 years. Uses the double inclined shafts development type.The coal minning method is fully mechanized mining to the strike with sublevel caving in inclined coal seam.The mine use a single integrated mechanized longwall caving mining method.There is only one working face in the mine.The length of the face is 360 m.Coal is transported by the 1600mm belt conveyor.The method of mine ventilation in this shift centralized ventilation.During the design process, combined with the geological condition of the mine, coal and other forces, as well as advanced experience both at home and abroad to tilt fully mechanized caving longwall face length and tilt towards the reasonable determination of the length of the theoretical analysis, thus the completion of the mine more and the actual match.The specially partial mainly on the bolt support technology and mechanism to carry out the study, Summed up the study of bolt support the meaning and purpose, as well as study at home and abroad bolting the status quo, the main analysis of the current commonly used in bolting theory, through the example of an analysis of the merits of bolting and further put forward by conclusion.1石圪台煤矿10.0 Mt/a新井设计一般部分华北科技学院毕业设计（论文）1 矿区概况及井田地质特征1.1 矿区概况1.1.1 井田位置及交通石圪台矿位于鄂尔多斯高原的东南部及陕北黄土高原北缘和毛乌素沙漠的东南边缘，其地理坐标在北纬3852至3941，东经10951至11046之间。地处神木北82 km处，行政隶属神木县大柳塔镇管辖，包神二级公路及包神铁路从井田西部通过，煤矿交通方便。石圪台矿区是神东煤田的一部分，矿区交通便利，设施完善。包（头）神（木）、神（木）-黄（骅）、神（木）延（安）三条铁路在神木交汇，年运力可达8000万吨。县境内形成了4条二级公路为主干，11条县级公路为骨架，总里程达4300公里的公路网，为煤炭的运输提供便利。其交通位置关系图如图 1-1所示。图1-1 石圪台煤矿交通位置关系图1.1.2 地形与地貌本区地貌为典型的黄土高原地貌，黄土广布、沟壑纵横、地形支离破碎，水土流失严重。总的地形呈西北高、东南低，海拔一般为10001300m，平均海拔在1200m左右，矿区北部东胜梁呈东西向展布，标高为14001500m。形成南北向河流的分水岭。矿区东部及东北部为黄土丘陵山区，区内沟壑纵横，形成梁峁、沟壑和土原三种地貌。矿区内不少地区为继续流动沙及半固定沙所覆盖，一般沙层几米到十几米，也有的地方可厚达5060m。1.1.3 矿区气候本区气候分区属中温带季风气候区域，为典型的大陆性季风气候。其特点是冬季严寒、夏季凉爽、春季风大。年平均气温4.87.5，极端最低气温-32.4，极端最高气温37.9。矿区平均海拔高度为+1200m左右，属典型的半干旱、半沙漠的高原大陆性气候，一般冬季严寒，夏季枯热，春季多风，秋季凉爽，昼夜温差悬殊，风沙频繁，干旱少雨，蒸发强烈，年降雨量平均为194.7531.6mm，年蒸发量为2297.42838.7mm，是降水量的67倍；由于地形地貌的原因，降水大部分形成地表径流而流失，渗入岩土层的不足15%。因为缺水，区内的自然环境已从公元五世纪的肥沃草原环境退化成今天的亚沙漠环境，形成独特的土壤理化性质（颗粒较粗，疏松无结构，易崩解分散，储水保肥能力差），加之暴雨、大风等气候因素，必然导致严重的土壤侵蚀，使矿区生态环境十分脆弱。1.1.4水系情况矿区内水资源贫乏，风积沙一般厚度较小，透水而不含水，在矿区只有零星的几处水源，大部分区域均为风积沙覆盖，本身不具备储水条件。 1.1.5 地震情况根据GB50011-2001建筑抗震设计规范附录4划分，矿区抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速值为0.15g。地震分组为第一组。1.1.6 矿区工业发展现状神东集团石圪台煤矿所在的矿区为神东矿区，该矿区自开发建设以来，已形成生产原煤20Mt/a的大柳塔煤矿和20Mt/a补连塔煤矿以及15Mt/a的榆家梁煤矿；入洗原煤达17Mt/a的大柳塔和入洗原煤达20Mt/a的榆家梁洗煤厂及年装车外运商品煤达70Mt的包神铁路专用线和神朔铁路专用线等项目。石圪台煤矿的外部设施（水、电、路、征地、迁村等）均已顺利完成。矿区建成了110kV变电站以及取自韩家湾水源地的供水工程和各自的配水厂，其它辅助设施均已齐备。1.1.7 小窑开采情况井田内除上窑采区西北角有一端帮小窑正在开采外，井田内目前尚无其它小窑，但井田周边目前仍有多处生产小窑。1.1.8 建材情况矿井建设中的大宗建筑材料如水泥、砖瓦、沙石、白灰等均可就地解决，钢材、木材需从外地调运。1.2 井田地质特征1.2.1 区域地质特征神东矿区地处毛乌素沙漠的东部，是国家规划的13个大型煤炭基地之一。该矿区总体以单斜构造为主，地质构造简单，断层发育较少，岩层裂隙不发育；地质储量12亿t；中心区属于侏罗纪煤田，主要含煤地层延安组发育广泛，含煤丰富，矿区基岩顶部风化岩层厚度为3.2210.00m，平均5.66m；风化程度自上而下逐渐减弱，依据风化程度强弱，将风化岩层分为上下两层，上层为强风化岩层，下层为中弱风化岩层。强风化岩层呈黄色，岩石疏松易碎，厚2.704.89m，平均3.13m；中弱风化岩层呈黄绿灰黄色，岩石原始结构保留，具有一定强度，厚1.055.11m，平均2.57m。依据勘探资料分析，基岩顶部风化岩层厚度与基岩面起伏形态有关，在基岩面隆起区，由于其先期暴露地表时间长，后期覆盖层薄，风化作用强烈，故风化岩层厚度大，而在基岩面低凹区的坑洼处，由于其遭后生剥蚀程度强烈，因而形成两种情况，一是其上部已形成风化层遭剥蚀，二是其覆盖层厚，风化作用较隆起区相对为弱，故风化层薄。1.2.2 地层特征根据井田内岩层出露及钻探所得资料，本井田地层由老至新为：A 奥陶系中统马家沟组（O2）顶界至山西式铁矿之底。钻孔揭露最大厚度284m，未见底。主要岩性为暗灰及褐灰色结晶灰岩、泥晶灰岩、白云质灰岩夹薄层状白云岩，上部及下部均夹有浅灰色薄层状泥灰岩。据薄片鉴定，泥晶灰岩为典型的泥晶结构。结晶灰岩呈不明显的角砾状结构，角砾为介形虫、三叶虫等生物碎屑，亮晶方解石胶结。还有硫化物及假象白云石个体。B 石炭系a 中统本溪组（C2b）顶界为K2砂岩之底，底部山西式铁矿与奥陶系上马家沟组呈平行不整合接触。厚度3155m，平均39m，中部厚、东西两侧薄。主要岩性为灰色及深灰色砂质泥岩、粉砂岩及12层铝质泥岩，底部为山西式铁矿，中夹12层深灰色石灰岩及一层浅灰色中细砂岩。上部有时夹有一层不稳定煤线。本组两层石灰岩，下层（K1）全区稳定，厚度也大；上层（L）较薄，有尖灭现象。b 上统太原组（C3t）顶界为K3砂岩之底，底界K2砂岩之底与下伏本溪组呈整合接触。厚度68109m，平均80m。主要岩性为深灰色及灰黑色砂质泥岩、泥岩、石灰岩及浅灰色砂砾岩。含高岭石粘土矿（岩）68层，呈透晶体分布。含煤710层，其中可采23层。为本区主要含煤地段。C 二迭系a 下统山西组（P1S）顶界为K4砂岩，底界K3砂岩之底与下伏太原组连续沉积。厚4189m，平均56m。其太原组顶部4号煤层厚而稳定，可作为K3砂岩对比的辅助标志层。故山西组底界地层对比可靠。顶界标志层不明显，可靠性较差。主要岩性为深灰色砂质泥岩、泥岩及浅灰色砂砾岩。含叠锥灰岩23层，高岭石粘土矿（岩）46层，煤24层，但均不可采。K3砂岩为浅灰色厚层状中、粗粒砂岩，底部常有砂砾岩，含炭屑及煤屑，正粒序，薄片鉴定为长石岩屑石英杂砂岩或岩屑石英杂砂岩。岩屑为酸性石英脉岩、细粒花岗岩，成分成熟度较低，分选性较好，颗粒为次圆一次棱角状。结构成熟度中等。杂基主要是高岭石，偶见水去母。本组中上部还有12层厚层状中、粗砂岩或含砾粗砂岩，薄片鉴定为岩屑杂砂岩或含砾岩屑杂砂岩。岩屑为酸性化的碳质岩屑，还有来源于火山岩的石英碎屑及少量碱性长石，重矿物有石棉石等，杂基为细粒高岭石，胶结物为放射状玉髓。b 下统下石盒子组（P1X）顶界K6砂岩之底，底界K4砂岩之底与下伏山西组连续沉积。厚6595m，平均76m。岩性下部为灰色砂质泥岩、泥岩及具鲕状结构之铝质泥岩夹灰黄色中细砂岩，有时夹煤线，上部为灰黄色有时具灰紫色斑块之砂质泥岩、粉砂岩。c 上统上石盒子组（P2S）底界K6砂岩之底与下伏下石盒子组连续沉积。全区顶界出露不全，厚42m。岩性为灰紫色与黄绿色砂质泥岩、泥岩及粉砂岩互层。中夹灰黄色中砂岩，底部K6砂岩为灰黄色巨厚状粗砂岩、底部夹砂砾岩透晶体，厚10余米。D 新生界上第三系上新统保德组（N2B）岩性为深红色粘土和亚粘土互层，中夹数层钙质结核。厚1025m，平均15m。E 新生界第四系a 下、中更新统午城组（Q1W+Q21）岩性为浅黄色夹棕红色粘土夹古土壤层，含钙质结核，厚13m左右。b 上更新统马兰组（Q3M）岩性为黄土状亚沙土及亚粘土（马兰黄土）。厚约12m。c 全新统（Q4）冲洪积层，岩性为亚沙土夹砂砾石层。厚311m，平均6m。矿井综合地质柱状图如图1-2。图1-2 石圪台矿综合地质柱状图1.2.3井田的水文地质特征： 本区煤层顶底板岩性多为细砂岩、粉砂岩、砂质泥岩（少量有泥岩及中粗粒砂岩），属于半坚硬岩石类型，一般有三个含水层和一个隔水层：(1）第四系全新统(Q4)松散孔隙潜水含水层该含水层下部以砂砾为主，涌水量20m3/h50m3/h，渗透系数约1-05m/d，含水性弱中等；上部为中细粒风积沙，透水而不含水。(2）侏罗系直罗组（J2Z）裂隙潜水含水层地下水赋存于基岩风化裂隙中，潜水面平均埋深约10m，潜水位标高约1200m，涌水量约3m3/d，渗透系数0-05m/d。该层含水情况在平面上不均匀，在剖面上各层段水力联系差，含水深度受风化裂隙深度控制，含水性极弱。(3）侏罗系延安组第五段（J1-2y5）裂隙承压含水层含水层厚28m左右，岩性主要为灰白色中、细粒砂岩；涌水量约30m3/h，渗透系数约0-025m/d；因岩层岩石致密，裂隙发育程度差，加之补给区较远，故水量小，含水性极弱。(4）隔水层上覆隔水层主要为侏罗系直罗组（J2Z）底部的砂质泥岩（厚度2-020m，平均10m）、侏罗系延安组第五段（J1-2y5）各砂岩层间（4m）的砂质泥岩、泥岩。矿区主要河流乌兰木伦河属于黄河二级支流，在矿区内流程长度约90km，纵贯矿区中部。其支流有公捏尔盖沟、呼和乌素沟、补连沟、活鸡兔沟、朱盖沟，庙沟、考考乌素沟及黄羊城沟等；乌兰木伦河河水主要靠降雨补给，具有明显的季节性，历年最大洪流量为9760m3/s，最小时仅为0-0080.44m3/s，年平均流量为8.13m3/s。水土流失严重，河流输沙量大，年内分布集中，泥沙颗粒粗。矿区降水一般为富含氧和二氧化碳的重碳酸水，具有较强的溶蚀能力，水质以HCO3-Ca型为主，矿化度较低，碳酸盐类含量较高；降水渗入砂层后，主要溶蚀砂层中的碳酸盐类矿物；在渗入基岩裂隙时，因Ca2+吸附于岩石裂隙面的能力较强，水中的Ca2+置换岩石的Na+，使地下水中的Na+增多。而基岩裂隙水因其流动性较差，长期溶解岩石后，使基岩裂隙水中溶解盐类含量明显增高（矿化度增高），以中性和弱碱性为主。矿区地下水的水质化学特征如表1-2所示。由地下水水质化学特征可知：表 1-1 含水层特征地下水类型水质岩性含水层厚度（m）矿化度(g/L)富水性第四系河谷冲积层潜水HCO3-Ca或Ca，Na泥砂、中粗砂砾石1-100-25-0-35富水性中等到弱第四系上更新统萨拉乌苏组潜水HCO3-Ca或Ca，Mg粉细砂、中粗砂，局部底部含砾石10-200-16-0-30弱-中等富水性第四系下更新统三门组沙砾层潜水HCO3-Ca上部局部为浅红色土，含水层为下部的砂砾石层0-10-27-48小于0-30富水性中等-强侏罗系中统直罗组裂隙潜水-承压水HCO3-Ca或Ca，Mg中粗粒长石砂岩10-300-21-0-37富水性弱侏罗系中下统延安组裂隙承压水浅部为HCO3-Ca或Ca，Na，至深部变为Cl-Na中粗粒砂岩为主，次为细砂岩、粉砂岩和泥岩浅部16-16-31-39深部69-56-127-880-214-50富水性极弱（1） 矿井水的主要超标项是浊度、悬浮物、油类等，其PH值、矿化度、硫酸根和氯化物等指标与地下水水质分析相应指标略有升高，但不超标；（2） 矿井水在形成过程中，酸浓度变化不大，不可能导致矿井水的化学性质发生较大变化；（3） 矿区矿井水应划为一般悬浮物矿井水类型，可以通过过滤或吸附过程得到较好的处理。1.3 煤层特征1.3.1煤层埋藏条件：埋深: 90-170m；倾角:0 -5度左右，平均倾角3度。基岩风化带：15.717.9m强风化带厚：6.789.08m煤层的露头深度：地表下90米处，即+1186。1.3.2煤层群的层数：石圪台矿属侏罗系中下统延安组第五段含煤岩系本矿区共有五层煤分别为1#、2#、4#、5#和7#煤层。其中可采煤层只有两层为4#和5#煤。表1-2 地下水的水质化学特征分析项目单位第四系松散层潜水基岩水地表沟流水(K+Na+)mgL-11.8439.3320.01425.9614.6936.65(Ca2+)mgL-135.2756.9134.4755.3134.8351.67(Mg2+)mgL-18.2614.582.4323.8110.6915.78(Cl-)mgL-14.0020.004.00555.004.0025.00(SO42-)mgL-10.0024.0014.00100.0013.9930.00(HCO3-)mgL-1159.80249.56165.97268.47165.97233.4总硬度德国度7.409.085.3811.107.8710.07永久硬度德国度0.000.220.000.001.96侵蚀性(CO2)mgL.10.006.894.616.920.00PH值7.287.897.4011.667.78.28样品数量111141.3.3 煤层的围岩性质：4#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。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。4#煤的顶板主要以泥岩，砂岩为主，其中老顶为中细砂岩，厚度2.13.13.34米。直接顶为泥岩，粉砂岩，厚度为2.611.3米，波状层理。直接底主要以泥岩、粉砂岩为主，厚度为0.3米遇水易软化，老底为中细砂岩，厚度为8.20米。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。根据石圪台矿井田精查地质报告显示矿井相对瓦斯涌出量为0.28m3/t，瓦斯涌出量小，属于低瓦斯矿井。故石圪台矿属于低瓦斯矿井。第9页 共164页2井田境界及储量2.1 井田境界2.1.1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。2.1.2井田范围图2-1 井田范围图东西长约10.2km，南北宽约7.8km，矿井面积72.8平方千米，主采煤层有两层，4#、5#煤层。2.2矿井工业储量2.2.1勘探类型及储量等级的圈定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57个，地震物理点956个，平均每平方公里有0.87个，地震物理点30.08个，共计工程量为9678.53m，其中水文钻孔9个，为1865.61m。2.2.2储量等级的圈定根据对煤矿床的勘探，研究程度和煤炭工业建设的需要，将煤炭储量划分为A、B、C、D四级。由于本矿井煤质稳定，煤类较多，水文地质条件复杂，煤系中有岩浆岩破坏活动，因此储量级别的划分主要依据对地质构造和煤层的控制、研究程度。邻近不可采边界的块段均不圈定高级储量；断层煤柱不圈定高级储量，一律降为C级储量；对难以开采的小而孤立的块段，不圈定储量，不进行单独计算。2.2.3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。矿井工业储量一般即A+B+C级储量。井田范围内全区可采煤层为1#煤。1）计算数据的依据及方法：计算数据的求取（1）投影面积：以1：10000煤层底板等高线图为基础，划分储量计算块段，块段形状规则的以几何图形求面积的方法计算，不规则的，则用求积仪在图上求得。（2）煤层厚度及倾角：计算块段储量使用的煤厚及倾角是按储量规程要求计算的控制该块段的工程揭露的各见煤点的煤厚及倾角平均值。（3）容重：计算块段储量使用的容重是1975年测定的数据，容重为1.43 t/ m3。4）设计回采率： 我矿采用储量规程规定的煤层的回采率为85% 2） 储量计算公式：按生产矿井储量管理规程规定储量计算采用公式为：本井田面积约为72.8km2，可采煤层4、5#煤层平均厚度共为5.8米，煤的容重为1.43 t /m3,则井田工业储量为Zc：Zc = MSn （21） = 5.8728000001.4321207.6Mt式中，Zc矿井工艺储量, t ；M煤层煤层平均厚度,m ；S 井田面积, ；煤的容重, 取平均值为1.43，t/ m3 。n 煤层层数。2.3 矿井可采储量1）计算井田内的工业储量时应考虑的储量损失为：（1）工业广场保护煤柱；（2）井田内村庄保护煤柱；(村庄已搬迁)（3）井田境界及地质构造保护煤柱；（4）采煤方法所产生的巷道煤柱；（5）采煤运输时的损失煤柱。2）工业广场保护煤柱工业场地的选择主要考虑以下因素：尽量位于井田储量中心，使井下有合理的布局；占地要少，尽量做到不搬迁村庄；尽量布置在地质条件较好的区域，同时工业场地的标高要高于最高洪水位；尽量减少工业广场的压煤损失。根据以上原则并结合本矿井的实际情况，并依据关于煤矿设计规范中若干条文修改的决定（试行）之规定：设工业广场面积的取值，依据设计井型的大小按煤矿工程设计暂行规定选取，见下表。 表2-1 矿井工业广场用地面积指标井型(万吨/年)指标(公顷/10万吨)4006000.450.61803000.70.81201800.91.045901.21.3计矿井生产能力10.0Mt吨，每10万吨煤所占的工业广场面积为1公顷，故设计矿井的工广面积为：850m530m=27公顷。工业广场定为长方形，长为850m，宽为530m。在工业广场矩形外缘加上20m宽的围护带,其工业广场压煤损失量由下图得出。地表层厚度为030m，地表层移动角及岩层移动角见下表。 表2.2 地表层移动角及岩层移动角地表层厚度（m）()()()()3045757570由垂直剖面法得出如下图：梯形下底为580m，上底为568m，高为752m，最终求的工业广场压煤量为：P1/2(982+1000)6795.821.43=22.34Mt3）边界保护煤柱损失根据有关规定，边界煤柱留20m。本井田边界长度为：32850m则边界保护煤柱储量为：32850501.435.52=27.27Mt4）斜井保护煤柱损失主、副井筒保护煤柱小于工业场地保护煤柱，因此，煤柱边界以工业场地煤柱边界圈定。 图2-2 工业广场压煤煤炭损失量计算图5) 大巷保护煤柱矿井主要大巷均布置在4、5号煤层中，设计在大巷两侧各留设50m煤柱。9.2505.821.432=15.26Mt6）保护煤柱损失总和P=22.34+27.27+15.26=64.87Mt6）可采储量由公式2-2计算： （2-2）式中，Zg-矿井工业储量，Mt； P-保护煤柱损失储量，Mt； C-带区回采率，取75%。则，Zk=（1207.6-64-87）75%=872.11Mt第15页 共164页3矿井工作制度、设计生产能力及服务年限3.1 矿井工作制度煤炭工业矿井设计规范规定：“矿井设计生产能力按工作日330d计算。每天四班作业，每天净提升时间为20h。”因此，确定矿井设计年工作日为330d，工作制度采用“四六制”，每天四班作业，三班生产，一班准备，每班工作6h，掘进按四班生产作业。矿井每昼夜净提升时间为20h。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、外部建设条件、国家对煤炭资源配置及市场需求、开采条件、技术装备、煤层及采煤工作面生产能力、经济效益等因素，经多方案比较后确定。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的太大。2）开发条件：包括矿区所处地理位置（是否靠近大城市及老矿区）、交通（铁路、公路、水运）、用户、供电、供水、建筑运料及劳动力来源等。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（包括煤种、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，反之应缩小规模。3.2.2 矿井设计生产能力本井田交通方便,通信快捷,水源充足,电源可靠,劳动力丰富,建材供应充分,具有建设大型矿井良好的外部条件。本井田煤层赋存稳定，煤层厚度大部分比较稳定，属厚煤层(5-6m)，煤层平均倾角小，属近水平煤层。从煤层赋存条件看,本矿井适合建设大型矿井。随着经济的发展,本矿所处的晋西北地区对煤炭的需求越来越大,加之本地区煤质好,市场竞争力强,销售市场广阔,售价高,故无论从国家利益还是企业经济利益考虑,都应该加大本矿井的开发强度。综合以上分析，从矿井的外部建设条件,资源条件,开采技术条件以及良好的市场前景看,本设计认为矿井规模10.0Mt/a是比较合理的。3.2.3 矿井服务年限矿井可采储量Zk、设计生产能力A和矿井服务年限T三者之间的关系为：T= （3-1）式中，Z矿井可采储量，Mt；A设计生产能力，Mt；T矿井服务年限，a；K矿井储量备用系数，取1-4。则矿井设计服务年限为：T=1207.03(101.43)=86.93a3.3 井型校核下面按矿井的实际煤层开采能力，各辅助生产环节的能力，储量条件及安全条件因素对井型进行校核。3.3.1煤层开采能力矿井的开采能力取决于回采工作面和采区的生产能力，根据本设计第四章（矿井开拓）与第六章（采煤方法）的设计可知，该矿由于煤层地质条件较好，各煤层厚度较厚，根据现代化矿井“一矿一井一面”的发展模式，布置一个一次采全高综放工作面完全可以达到本设计的产量。3.3.2辅助生产环节的能力校核本矿井为特大型矿井，开拓方式为斜井立井混合开拓，主斜井提升设备为带宽为1.6m的胶带输送机将提升的生产的原煤直接运往洗煤厂，副斜井辅助运输设备是无轨防爆胶轮车，运输能力大，调度方便灵活，该矿的运煤能力和大型设备的下放可以达到设计井型的要求。工作面生产的原煤用顺槽胶带输送机运到带区（采区）煤仓，再经主斜井胶带输送机运至地面洗煤厂，运输能力大，自动化程度高。所以各辅助生产环节完全可以达到设计生产能力的要求。3.3.3通风安全条件的校核本矿井有煤尘爆炸危险，瓦斯含量低，属于低瓦斯矿井。水文地质条件中等，在副井中铺设两趟水管路可以满足排水要求。矿井采用中央并列式通风，有专门的回风大巷和风井，可以满足要求。辅运大巷和主运大巷进风，回风大巷回风，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。第19页 共164页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要认真研究：（1）确定井筒的形式、数目、和配合，合理选择井筒及工业广场的位置。（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，需要根据国家政策，综合考虑地质、开采技术等诸多条件，经过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，应照顾到不同煤质、煤种的煤层分别开采，以及其他有益矿物的综合开采。4.1.1 井筒形式及数目的确定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。平硐开拓收地形及埋藏条件限制，要求地形条件合适。当煤层赋存和地形等具有平硐开拓条件时，应先考虑采用平硐开拓，当平硐以上煤层垂高或斜长过大时，多开地面出口有利时，可采用阶梯平硐开拓。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、井底车场及硐室陡壁立井简单井筒延伸施工方便，对生产干扰少，主提升能力大满足特大型矿井主提升的需要，而且斜井井口可以作为安全出口。缺点是：斜井井筒长，辅助提升能力小，提升深度有限，斜井井筒通过富含水层、流沙层，施工技术复杂。当煤层赋存较浅，表土层不厚，水文地质情况简单的缓倾斜、倾斜煤层，应采用斜井开拓，各种提升方式的斜井及井筒倾角规定如下：串车提升 25箕斗提升 2535输送机 16对于有条件的矿井，在急需煤地区，其浅部可采用片盘斜井开拓，提前出煤，由小到大，然后集中斜井开拓，片盘斜井可一个片盘，一个片盘准备。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，立井井筒比斜井井筒施工容易；对地质构造和煤层产状特别复杂哦井田，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。当矿井水文地质条件复杂，井筒需要特殊施工时;煤层赋存较深或冲积层厚时；多水平开拓的急倾斜煤层；其他井筒形式无法开拓的条件时刻采用立井开拓。本矿井煤层埋藏较浅，煤层倾角小，平均3度，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，因此可以采用斜井开拓或立井开拓。经后面的技术经济方案比较确定井筒形式为：双斜井。2） 井筒数目由本矿的地质资料和煤层的埋藏深度采用两个主井，一个风井。3）井筒位置的确定井筒位置的确定原则：对初期开采有利，即储量必须可靠，井巷工程量省，建井工期较短。应使井田两翼储量大致平衡，即井筒应位于