采矿工程毕业设计（论文）-大雁矿区二矿1.8Mta新井设计【全套图纸】.doc

中国矿业大学2011届本科生毕业设计 第41页目 录一般设计部分1矿井概况与地质特征31.1矿区概述31.1.1位置与交通31.1.2地形地貌及水系31.1.3气候与气象31.1.4地震烈度31.1.5水源和电源31.2井田地质特征31.2.1地质构造31.2.2水文地质31.3煤层特征31.3.1煤层31.3.2煤质31.3.3瓦斯、煤尘及地温32井田境界和储量32.1井田境界32.2井田工业储量32.2.1储量计算基础32.2.2煤层厚度32.2.3块段体积32.2.4容重32.2.5储量计算方法32.2.6工业储量计算32.3井田的可采储量32.3.1安全煤柱留设原则32.3.2矿井永久保护煤柱损失量32.3.3矿井可采储量33 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限33.1矿井工作制度33.2矿井设计生产能力及服务年限33.2.1确定依据33.2.2矿井设计生产能力33.2.3矿井服务年限33.2.4井型校核34 井田开拓34.1井田开拓的基本问题34.1.1确定井筒形式、数目、位置及坐标34.1.2工业广场的位置34.1.3 开采水平的确定及带区的划分34.1.4 主要开拓巷道34.2井田开拓方案34.2.1开拓方案提出34.2.2技术比较34.2.3经济比较34.3矿井基本巷道34.3.1井筒34.3.2井底车场35 准备方式带区巷道布置35.1煤层地质特征35.1.1采区位置35.1.2采区煤层特征35.1.3煤层顶、底板岩石构造情况35.1.4水文地质35.2采区巷道布置及生产系统35.2.1采区准备方式的确定35.2.2采区巷道布置35.2.3采区生产系统35.2.4采区生产能力及采出率35.3采区车场选型设计35.4采区峒室设计35.4.1采区煤仓35.4.2采区绞车房35.4.3采区变电所36 采煤方法36.1采煤工艺方式36.1.1采区煤层特征及地质条件36.1.2采煤工艺方式选择36.1.3回采工作面参数36.1.4回采工作面破煤、装煤方式36.1.5工作面运煤方式36.1.6回采工作面支护方式36.1.7放顶煤参数确定36.1.8回采工作面劳动组织和正规循环作业36.2回采巷道布置36.2.1回采巷道布置方式36.2.2回采巷道参数37 井下运输37.1概述37.1.1矿井设计生产能力及工作制度37.1.2煤层及煤质37.1.3运输距离和辅助运输设计37.1.4矿井运输系统37.2采区运输设备选择37.2.1设备选型原则37.2.2采区运输设备选型及能力验算37.3大巷运输设备选择37.3.1主运输大巷设备选择37.3.2辅助运输大巷设备选择37.3.3运输设备能力验算38 矿井提升38.1矿井提升概述38.1.1原始条件38.1.2运输设备选择38.2副井提升38.2.1原始资料38.2.2设备类型确定39 矿井通风及安全39.1矿井地质、开拓、开采概况39.1.1矿井地质概况39.1.2开拓方式39.1.3开采方法39.1.4变电所、充电硐室、火药库39.1.5工作制、人数39.2矿井通风系统39.2矿井通风系统的确定39.2.2矿井通风系统的基本要求39.3矿井通风方式的选择39.3.1通风系统的选择39.3.2矿井主扇工作方法确定39.3.3采区通风方式确定:39.3.4回采工作面通风方式确定39.4矿井总风量39.4.1采区风量计算39.4.2综采工作面39.4.3掘进工作面39.4.4硐室所需风量计算39.4.5其各用风地点所需风量39.5矿井通风阻力计算39.5.1通风容易时期最大通风阻力路线：39.5.2通风困难时期最大通风阻力路线：39.5.3矿井等积孔与总风阻计算39.6扇风机选型39.6.1自然风压计算39.6.2主扇风压计算39.6.3主扇风量及风阻计算39.6.4风机设计工况点的确定39.6.5风机选择39.6.6电动机选择39.6.7矿井主要通风设备的要求39.7防治特殊灾害的安全措施39.7.1瓦斯防治39.7.2防灭火39.7.3防治粉尘39.7.4井下水灾预防39.8顶板39.8.1初采措施：39.8.2初次放顶措施39.8.3工作面(工作面过顶板破碎带)预防冒顶及冒顶处理措施：39.8.4顶板管理的一般要求39.8.5工作面、及两巷封顶措施：39.8.6运输顺槽、回风巷密集回柱放顶措施：310 矿井设计基本技术经济指标3专题设计部分大雁矿区新井火灾防治31国内外煤矿内因火灾机理研究32国内外煤自燃防灭火技术研究现状32.1防止煤炭自燃的开采技术32.2预防性灌浆技术32.3阻化剂防灭火技术32.4惰气防灭火技术32.5漏风封堵技术32.6均压防灭火技术32.7各种凝胶防灭火技术32.8 三相泡沫防灭火新技术33大雁矿区常见发火地点和原因如下：34易自燃煤层火灾综合防治技术34.1预防性灌浆预防煤层自燃技术34.2压注化学凝胶及胶体泥浆34.3压注增稠泥浆和聚氨酯喷涂34.4采空区压注与汽雾喷洒阻化剂34.5低风量稳定风流供风防灭火技术34.6采用氮气防灭火35大雁矿区煤层自然发火监测和预防35.1煤层自然发火监测35.2煤层自然发火预防35.3煤层自然发火监测预防经验36其他防治技术37结论3参考文献：3翻译部分英文原文3中文译文31矿井概况与地质特征1.1矿区概述1.1.1位置与交通大雁矿区位于内蒙古自治区呼伦贝尔市鄂温克族自治旗境内，大兴安岭西麓，海拉尔河中游。矿区东接牙克石市，西连海拉尔区（呼伦贝尔市政府所在地），南邻巴彦嵯岗苏木，北至海拉尔河与陈巴尔虎旗相望。矿区交通便利，国防公路301线在矿区北部通过；铁路滨洲线在矿区中部穿过，大雁火车站东距牙克石市18km，向西至海拉尔区64km。矿区向东经牙克石市可达加格达奇、齐齐哈尔、哈尔滨、沈阳、北京以及全国各地，向西经海拉尔区可到我国边陲重镇满洲里市；海拉尔机场为距离大雁最近的飞机场，航线可通达北京、呼和浩特等城市。（矿区交通位置见图1-1）。大雁二矿位于大雁矿区的东北部，地理坐标为：东经12030121203427，北纬491357491543。1.1.2地形地貌及水系大雁矿区地处大兴安岭西坡、呼伦贝尔草原东缘，地势为四周高中部低，呈盆地状。二矿井田内地形比较简单，地势东南高而西北低，海拔标高626900m之间，地表植被以草本为主，部分为森林，地貌单元属冲积平原类型。1.1.3气候与气象井田属东亚风区暖温带半湿润地区，大陆季风气候显著，冬季寒冷，夏季暖湿多雨。据长治市气象局多年统计资料，年平均气温9.1，最高气温37.6，最低气温-29.3，无霜期160d。年平均降水量595mm，雨季多集中在7、8月份，最大降水量832.9mm，最小降水量340.9mm；年平均蒸发量1558mm。年主导风向为西北风，夏季风向为东南风，冻土深度500750mm。大雁煤田位于大兴安山脉西北麓，属于海拉尔盆地的一部分，煤田的南北两侧由火成岩组成，地表标高+637+900m；后期剥蚀（侵蚀）构造的影响形成了现代低山丘陵地形。本区地表水系以河流为主，矿区北部有海拉尔河由东向西流过，多年平均流量为65.4立方米/秒；西南部有胜利沟小溪及布洛莫也沟小溪由东向西流过。二矿井田位于大雁煤田的东北部，地势较高，地表无水系。1.1.4地震烈度根据内蒙古自治区地震局、建设厅“关于旗县（市区）执行抗震设防要求的通知（内震发200440号文件）”，海拉尔区地震动峰值加速度为0.05g，地震烈度为度。1.1.5水源和电源水源：大雁煤业公司现有的水源地供水能力为26800m3/d，建设中的新水源基地供水能力预计在1500020000m3/d，可有效的保证大雁矿区的生产生活用水。电源：大雁煤业公司有备用电厂供应电力，分三个电厂（雁北、雁中、雁南），满足各生产单位供应和居民供电。矿区已建有110kv区域变电所，可向本矿井供电的两回35kv输电线路。另从伊敏接有一趟110kv高压线路，供电能力充足，可满足生产生活用电。1.2井田地质特征大雁煤田出露地层由下往上主要有：中生界白垩系下统龙江组（K1l）的陆相中酸性火山沉积岩组合，白垩系下统梅勒图组（K1m）的中基性火山岩夹中酸性火山碎屑岩及火山碎屑沉积岩，（主要岩性为气孔状、杏仁状、致密块状玄武岩、安山玄武岩及少量碎屑岩）、白垩系下统大磨拐河组（K1d）的含煤碎屑岩层，白垩系下统伊敏组（K1ym）含煤地层及第四系海拉尔组（Qh）的松散沉积物。本区域地层时代、厚度、岩性及化石属种等情况，详见表1-1。大雁煤田内无岩浆侵入。表1-1 区域地层一览表新生界第四系海拉尔组Qh6-57上部为黑色腐植土和黄色风成砂，下部为粘土，亚粘和砂砾。中生界白垩系下统伊敏组K1ym233-850主要为泥岩和粉砂岩，夹细、中、粗砂岩、煤层及碳质泥岩。与下部地层整合接触。含蕨类、银杏、铁杉等植物化石。大磨拐河组K1d200-620为主要含煤组，含20个煤层，编号为：16、17、18、19、20、21、22、25、271、272、281、282、291、292、293.4、30、33、34、35、36煤层。主要含费尔干蚌，叶肢介费尔干蚌视近种，蕨类、银杏及铁杉。梅勒图组K1m150-370上为泥岩、砂岩和薄煤层，中为中基性熔岩，下为泥岩夹玄武岩和薄煤层。龙江组K1lj500-1200上部为凝灰碎屑岩，下部为中酸性熔岩。古生界泥盆系上泥盆统大民山组D3d不详主要为蚀变安山岩、酸性熔岩、薄层凝灰岩、凝灰质砂岩。1.2.1地质构造大雁煤田内大、中型断层大部分是向南倾斜，与煤系地层倾向相反，致使煤层沿倾斜方向呈阶梯状抬起。二矿井田属大雁煤田被F1断层抬起的北翼部分，井田内断层较少，构造条件较好，断层性质均为张扭性正断层。井田内地质手段查明和实见的大小断层约20条，其中大、中型断层7条，即F0、F16、F17、F18、F19、F20及F20（该断层为生产实见），其中F16、F17、F18三条断层为产状基本相似的平行断层，共同组成一个较大的断裂带，是二矿井田的北部边界断层；F19断层是井田南部边界断层；F20断层是二个采区采区边界断层。总体而言，二矿井田煤系地层在+400标高以上，大体呈向N50W方向倾斜的单斜构造，但在+400标高以下第7勘探线以西，井田煤系地层呈一向斜构造，枢纽方向近似东西、倾伏方向向西，该褶曲导致煤层走向较大变化，使煤层倾向变化于N50WN130W，该褶曲影响采区划分。本区含煤地层尚未发现岩浆入侵活动，也未发现岩浆岩对煤层的破坏与影响。1.2.2水文地质大雁二矿基本水文地质特点为：地下水埋藏较浅，矿井涌水主要以煤系风化裂隙带为主；深部岩层完整，水量很少。在风化带内煤层裂隙十分发育，富水性好，导水性强；风化带以下岩层致密，裂隙不发育，其富水性比煤层小。井下出水形式以顶板滴淋水为主，两帮出水及底板涌水次之，涌水量的大小取决于煤岩层裂隙的发育程度。采掘实践资料证实，煤岩层的富水性由浅至深有逐渐变小的规律。由于本井田地势较高，距地表水系又较远，第四系地层仅接受大气降水及火成岩裂隙水的补给，致使第四系地层含水较少，因而煤系风化带含水层的补给条件亦较差，风化带内易于疏干。第四系地层内有粘土及亚粘土分布，且风化带上部的泥岩由东向西逐渐增厚，对地表水及大气降水的补给起到一定的隔水作用。矿井长期的排水资料表明，矿井涌水量以静储量为主，因而在开拓初期矿井涌水量较大，而随着开采时间的延长，开采深度的增加，矿井涌水量将逐渐减少而趋于稳定。（1）含水层井田内含水层可分为四类：第四系孔隙含水层、煤系风化裂隙带含水层、煤系内孔隙含水层及煤层裂隙含水层。第四系孔隙含水层第四系地层全区发育以不整合接触的方式直接覆盖在煤系地层之上，按沉积物质特征可分为如下三段：上段为38m厚的亚粘土，中段为69m厚的风成砂，下段为429m厚的粘土、粉砂及细砂互层；中下两段呈东北厚西南薄，中下两段均为潜水含水层，其渗透系数K=8.6525.52m/d，单位涌水量Q=0.2133.58L/Sm，水质类型为重碳酸钙钠水。煤系风化裂隙带含水层该含水层分布在第四系地层覆盖下的煤系风化带内，是二矿井田的主要含水层，由煤层及砂岩组成。风化带煤层裂隙发育，可形成0.50.8m宽的大裂隙，因此富水性强，形成了地下水赋存与流动的良好通道。风化带砂岩较为松散，裂隙含水，但其赋水性较煤层弱。该含水层厚度一般为28.844.0m，地下水埋深18.732.2m。地下水流向与地表水流向一致，补给来源主要为第四系潜水及火山岩风化裂隙水，水质类型为重碳酸钙水。煤系地层孔隙含水层煤系地层在风化带以下埋深80100m下部，煤层的围岩可构成承压含水层，岩性主要为砂岩，砂砾岩。含水层裂隙不发育，以孔隙为主，富水性较强，可分为如下几组：27号煤层至无名层间含水组，4.8527.23m；28-29号煤层间含水组，1.68.0m。含砾泥岩至煤系基底含水组，水质类型为重碳酸钾钠水。煤层裂隙含水层由于煤层硬度大于围岩，所以煤系风化带，（埋深达80100m以下）的煤层裂隙较为发育，富水性较强，为井田内的主要含水层。该含水层由27、28、29、30四个煤层含水组成，其补给主要来源于风化裂隙带含水层，水质类型为重碳酸钾钠水。（2）隔水层根据岩性及所处的位置，二矿井田的隔水层有如下几个：上部泥岩段隔水层：位于16号煤层之上，岩性为泥岩及粉砂岩，厚度为150m。27号煤层顶板至25号煤层之间隔水层：岩性为凝灰质胶结的细砂岩，粉砂岩及泥岩，厚度为30m左右。28号煤层顶板隔水层：岩性为粉砂岩，砂质泥岩，厚度为7.1319.0m。30号煤顶板隔水层：其顶板隔水层岩性为泥岩及砂质泥岩，厚度为2645m，其底板隔水层为含砾泥岩，平均厚度为29m。（3）矿井涌水量二矿井田在历次勘探过程中均未进行过专门的水文地质工作，但通过多年的矿井涌水量观测，在1980年2005年间矿井涌水量最小为107.0 m3/h，最大为238.35m3/h，平均为148.5m3/h；所以在今后的采掘生产过程中矿井涌水量不会有太大的变化，更不会超过1993年的涌水量，预测矿井正常涌水量在150 m3/h左右。1.3煤层特征1.3.1煤层二矿井田位于大雁煤田的东北部边缘，采矿许可证界定范围：东起第4勘探线；西至第21勘探线、F19断层；南起各煤层露头、F19断层及采矿许可证边界线；北至井田边界F17断层。煤田东西走向长6.00km，南北倾斜宽1.0至4.5km，全区面积14.57 km2。该区煤层倾角属于缓倾斜，平均为16左右，煤层厚度较为稳定。二矿井田内剩余经济可采（且大部分可采）煤层仅为1层（30煤层），部分可采煤层8层（即16、25、271、272、28、34、33、35煤层），其余煤层属不可采的薄煤层。上述可采及大部分可采煤层的厚度、结构、顶底板岩性、可采程度及煤层稳定程度等情况详见表1-2。表 1-2 可采煤层赋存状况一览表煤层号厚度煤层间距煤层结构顶板岩性底板岩性可采程度稳定程度最大-最小平均最大-最小平均1603.740.911101851401-5个分层，大部分为2个分层，局部为1或3个分层。泥岩泥岩砂质泥岩不可采不稳定250-2.930.759.30-42.3018.331-5个分层，大部为1-2个分层，局部为3个分层。泥岩为主砂质泥岩不可采不稳定2710-2.360.928.02-74.2824.151-6个分层，大部分为1-2个分层，局部为3个分层。砂质泥岩泥岩砂质泥岩不可采不稳定2720-3.841.020-14.365.191-7个分层，大部分为1-2个分层，局部为3个分层。泥岩砂质泥岩不可采不稳定28201.21.010-20.775.751-4个分层，大部分为1分层，局部为2个分层。砂质泥岩泥岩砂质泥岩不可采较稳定300-13.3110.202.84-56.625.991-4个分层，大部分为2-3个分层，局部为一个分层。泥岩细砂岩砂岩细质泥岩全区大部可采稳定型330-2.851.1213.04-49.3324.541-3个分层，大部分为1个分层。砂岩砂质泥岩细砂岩不可采较稳定340-4.000.650.77-16.368.581-2个分层，大部分为1个分层。细砂岩细砂岩不可采不稳定350-2.631.033.25-41.9013.82大部分为1个分层。局部为2-3个分层。泥岩砂质细砂岩与泥岩不可采不稳定1.3.2煤质本区所有煤层均具有相似或相同的宏观物理性质，均呈黑或黑褐色，棕褐色条痕，具有弱沥青光泽，多属暗淡(或半暗淡)型煤。结构均一或呈似条带状，有时可见条带状结构或木质结构。具块状或层状构造。其断口平坦或呈参差状。外生裂隙发育。硬度13之间，但韧性较强，煤的容重为1.111.42/1.24。本区煤种牌号单一，区内各煤层其坩埚粘结性几乎都是1，煤化程度低，均属褐煤。本区煤质化验结果：水分(Mad)2.6920.08/9.57%，灰分(Ad)为7.0342.39/18.86%，可燃基挥发分(Vdaf)39.0653.75/45.3%，发热量(Qnet.d)15.9327.75/20.30MJ/kg，硫（St.d）0.092.20/0.48%，磷含量总平均为0.063%，含腐植酸(HAad)2.779.87/7.64%，粘结性为1，煤岩鉴定其变质阶段为0阶段。本区煤种为褐煤，煤的灰分产率较高，发热量较低，全硫含量为低硫或特低硫煤，所以本区煤主要用于发电、锅炉用煤及民用生活燃料。本井田内未发现供伴生有益矿产。根据化验结果表明：本区有害物质主要为硫和磷，但含量很少，硫（St.d）含量总平均为0.48%，小于1%；磷含量总平均为0.063%，略高于0.05%。1.3.3瓦斯、煤尘及地温2004年经双鸭山煤业集团公司通风救护中心通风实验室鉴定，煤层有自燃发火倾向性，属容易自燃煤层。在实际生产中，工作面初采期间非火灾情况下回风巷风流中就发现有CO，正常回采过程中工作面非火灾情况下回风巷风流中也发现有CO，对采空区瓦斯抽放主管中采集气样分析时，存在高浓度的CO。2003年经煤炭科学研究总院抚顺分院对二矿回采工作面CO的来源研究分析结果，非火灾情况下CO的来源系煤炭常温氧化造成的。二矿经过二十几来年的开采实践证明，煤层自然发火严重，自然发火期一般在13个月，最短17天就能自燃，属容易自然矿井。加强矿井自燃火灾的防治工作尤为重要。本矿井属低煤尘矿井，煤尘含量较低，但有爆炸危险性。图 1-2 煤层综合柱状图2井田境界和储量2.1井田境界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为：（1）井田范围内的储量，要与煤层赋存情况、开采条件和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，处理好相邻矿井间的关系。二矿矿区范围：即采矿许可证中规定的范围，边界共由25个拐点圈定，全区面积14.57 km2，采矿许可证规定的井田边界的拐点坐标见表2-1。表 2-1 井田边界拐点坐标拐点编号X坐标Y坐标拐点编号X坐标Y坐标15458920.0040541030.00145456365.0040534500.0025458580.0040540653.00155456415.0040535250.0035458225.0040539050.00165456685.0040536000.0045458625.0040538000.00175456190.0040536800.0055458750.0040537750.00185456075.0040537500.0065458500.0040536320.00195456100.0040538150.0075458430.0040535500.00205455760.0040539000.0085457885.0040533710.00215455765.0040539225.0095456335.0040533370.00225456500.0040540423.00105455955.0040532910.00235456425.0040540750.00115455800.0040532965.00245457270.0040541140.00125455945.0040533500.00255458370.0040541710.00135456286.0040534000.00东起第4勘探线，西至第21勘探线、F19断层及各煤层+50m等高线；南起35煤层+470m等高线及F19断层，北至F18断层。面积为14.2 km2。采矿许可范围与资源储量估算核实范围关系见图2-1。图 2-1 采矿许可范围2.2井田工业储量2.2.1储量计算基础（1）根据本矿的井田地质勘探报告提供的煤层储量计算图计算；（2）根据煤炭资源地质勘探规范和煤炭工业技术政策规定：煤层最低可采厚度为0.70m，原煤灰分40%；（3）依据国务院过函（1998）5号文关于酸雨控制区及二氧化硫污染控制区有关问题的批复内容要求：禁止新建煤层含硫份大于3%的矿井。硫份大于3%的煤层储量列入平衡表外的储量；（4）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；（5）井田内主要煤层稳定，厚度变化不大，煤层产状平缓，勘探工程分布比较均匀，采用地质块段的算术平均法。2.2.2煤层厚度煤层厚度采用原报告中各钻孔及生产补勘孔的综合采用厚度和生产实见厚度，采用算术平均法求得平均厚度。（1）单一煤层直接利用采用厚度；有夹矸煤层的采用厚度执行DZ/T0215-2002煤、泥炭地质勘查规范中8.4条的规定，即：煤层中单层厚度小于0.05m的夹矸,可与煤分层合并计算采用厚度，但并入夹矸以后全层的灰分（或发热量）、硫分应符合估算指标的规定。煤层中夹矸厚度等于或大于煤层最低可采厚度时，煤分层应视为独立煤层,分别估算（或不估算）资源/储量；夹矸厚度小于煤层最低可采厚度，且煤分层厚度等于或大于夹矸厚度时，可将上下煤分层厚度相加，作为采用厚度。结构复杂煤层和无法进行对比的复煤层，当夹矸的总厚度不大于煤分层总厚度的1/2时，以各煤分层的总厚度作为煤层的采用厚度；当夹矸的总厚度大于煤分层总厚度的1/2时，按条和条的规定处理。2.2.3块段体积块段体积=块段平面积块段平均煤厚COS2.2.4容重根据原报告各煤层的平均容重值见表2-1。表2-1各煤层平均容重值单位t/m3 煤层15161718192225271272容重1.251.251.271.271.251.251.241.231.28煤层281282291292293.430333435容重1.221.251.241.241.241.261.231.251.262.2.5储量计算方法本井田煤层倾角平均为16，故直接采用伪厚及水平面积在煤层底板等高线图上计算储量。由于煤层产状、厚度、煤质比较稳定，本次储量计算采用地质块段法，即以块段水平面积乘以块段平均煤厚和煤层容重，即得该块段的储量。故采用伪厚度和水平面积计算储量。2.2.6工业储量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。矿井工业储量是进行矿井设计的资源依据，一般也就是列入平衡表内的储量。地质资源量中探明的资源量331，控制的资源量332，经分类得出的经济的基础储量111b、122b、边际经济的基础储量2M11、2M22，以及连同地质资源量中推断的资源量333乘以可信度系数（0.70.9，本矿取0.8），归类为矿井工业储量。本矿井设计只对30煤层进行开采设计，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，采用地质块段法，储量计算可靠。30煤层工业储量计算根据地质勘探情况，将矿体划分为A1、A2、A3三个块段，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2.2。由图计算各块段面积分别为：S1= 6.88 km2；S2= 3.68 km2；S3=3.64 km2；按下式计算：Zi= SiMii/cos（2.2）式中：Zi各块段储量，Mt。Si各块段的面积，km2。Mi各块段内煤层的厚度，m。i各块段内煤的容重，均为1.26/m3。各块段内煤层的平均倾角，A1为14；A2为9；A3为17图2.2地质块段划分1块段储量：Z1 =78.9（Mt）2块段储量：Z2=63.2（Mt）3块段储量：Z3=38.6（Mt）则30煤层工业储量：Zg3=Z1+Z2+Z3=78.9+63.2+38.6 =180.7（Mt）备注: 30号煤层储量为180.7Mt。2.3井田的可采储量2.3.1安全煤柱留设原则(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70，表土层移动角为45；(3)风氧化带：自煤层底板露头内推平距50m作为风氧化带，不计算储量。(4)井田境界煤柱宽度为30m；(5)断层保护煤柱留设的原则:落差50m的断层，两侧各留50m的煤柱；落差20m 50m的断层，两侧各留30m煤柱；落差10m 20m的断层，两侧各留20m煤柱；落差10m的断层不留设断层煤柱。(6)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十五条，工业场地占地面积指标见表2.2。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图2.2工业广场保护煤柱计算示意图2.3.2矿井永久保护煤柱损失量（1）井田边界保护煤柱本井田境界为断层边界和人为边界，其中F17断层边界在井田一侧留50m的保护煤柱，人为边界留30m的保护煤柱，所以边界煤柱的损失量为：边界煤柱可按下列公式计算Z=L/cosbMR（2.3）式中：Z边界煤柱损失量，万t； L边界长度，m；b边界保护煤柱宽度；断层边界取50m，人为划定边界30m；M煤层厚度，10.2 m；R煤的容重，1.26t/m；煤层的平均倾角，16；人为边界保护煤柱损失量：16829/ cos163010.21.2610-4=638（万t）则井田的边界断层保护煤柱损失量为：5471/cos165010.21.2610-4=340（万t）（2）断层保护煤柱断层煤柱留设30m宽，则井田中的断层保护煤柱损失量为：F20断层：4735/ cos163010.21.2610-4=179（万t）F0断层：1201/ cos163010.21.2610-4=45（万t）（3）可采储量计算总煤柱损失量P=（638+340+179+45）（万t）0.01 =12Mt2.3.3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，可按下式计算：Zk = （Zg-P）C（2.6）式中：Zk矿井可采储量，万t；P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，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；地方小煤矿不小于0.7。矿井回收率取0.8。经计算矿井工业储量为180.7Mt。则，矿井设计可采储量：Zk =（180.7-12）0.8 =168.7（Mt）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2.2.3条规定，矿井设计宜按年工作日330d计算，每天净提升时间宜为16h。矿井工作制度采用“三八制”作业，两班生产，一班检修。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矿井设计生产能力本矿井井田范围内煤层赋存简单，地质条件较好，首采煤层平均厚度10.2m，煤层平均倾角起伏较大，东翼倾角达到20左右，西翼则为415，属（缓）倾斜煤层。全国煤炭市场需求量大，经济效益好。结合本矿区的煤炭储量，确定本矿井设计生产能力为1.8Mt/a。3.2.3矿井服务年限矿井可采储量、设计生产能力和矿井服务年限三者之间的关系为：T=Zk(AK)式中：T矿井服务年限，a；ZK矿井可采储量；A设计生产能力；K 矿井储量备用系数。矿井投产后，产量迅速提高，矿井各生产环节需要有一定的储备能力。例如局部地质条件变化，使储量减少；或者矿井由于技术原因，使采出率降低，从而减少了储量。因此，需要考虑储量备用系数。煤炭工业矿井设计规范规定，计算矿井及第一开采水平设计服务年限时，储量备用系数宜采用1.31.5。结合本设计矿井的具体情况，矿井储量备用系数选定为1.4。即可计算得矿井服务年限：T= 168.7 /（1.81.4）= 66.9a3.2.4井型校核（1）煤层开采能力的校核地质条件简单，根据现代化矿井“一矿一井一面”的发展模式，可以布置一个综采放顶煤工作面来满足井型要求。（2）运输能力的校核矿井设计为大型矿井，开拓方式为立井单水平开拓。井下煤炭运输采用钢丝绳芯胶带输送机运输，工作面生产的原煤经胶带输送机到大巷胶带输送机运到井底煤仓，运输连续、能力大，自动化程度高，机动灵活；井下矸石、材料和设备采用轨道运输，运输能力大，调度方便灵活。（3）通风安全条件的校核矿井采用两翼对角式通风系统，抽出式通风方式，东西两翼各布置一个回风井，可以满足通风要求。按矿井的实际煤层开采能力，运输能力，储量条件及安全条件因素对井型进行校核：（4）储量条件的校核根据煤炭工业矿井设计规范第2.2.5条规定：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。井型和服务年限的对应要求如表3.1所示。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万/ta-1矿井设计服务年限/a第一开采水平服务年限煤层倾角45600及以上7035300500603012024050252015459040201515930各省自定由上表可知：煤层倾角低于25，矿井设计生产能力为1.22.4Mt/a时，矿井设计服务年限不宜小于50a，第一开采水平设计服务年限不宜小于30a。本设计中，煤层倾角低于，设计生产能力为1.8Mt/a，矿井服务年限为85.2a，符合煤炭工业矿井设计规范的规定。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。井田开拓具体有下列几个问题需要确定：（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）进行矿井开拓延深、深部开拓和技术改造；（6）合理确定矿井通风、运输及供电系统。开拓问题解决的好坏，关系到整个矿井生产的长远利益，关系到矿井的基建工程量、初期投资和建设速度，从而影响矿井经济效益。因此，在确定开拓方式时要遵循以下几个原则：（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）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的状态。（5）要适应当前国家的技术水平和设备供应情况，应为采用新技术、新工艺、发展采煤机械化、综合机械化、自动化创造条件。（6）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。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。各种形式的井筒优缺点比较即适用条件如表4.1所示。表4.1各井筒形式优缺点比较及适用条件井筒形式优点缺点适用条件平硐环节和设备少、系统简单、费用低；工业设施简单；井巷工程量少，省去排水设备，大大减少了排水费用；施工条件好，掘进速度快，加快建井工期；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：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；地面工业建筑、井筒装备、井底车场简单、延伸方便；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；斜井井筒可作为安全出口。与立井相比：井筒长，辅助提升能力小，提升深度有限；通风线路长、阻力大、管线长度大；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。立井不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯和水文地质等自然条件限制；井筒短，提升速度快，对辅助提升特别有利；当表土层为富含水层的冲积层或流沙层时，井筒容易施工；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，风阻小，对深井开拓极为有利。井筒施工技术复杂，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。本矿井采用斜井开拓。（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，并兼顾其他水平，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，首采区少迁村或不迁村；井田两翼储量基本平衡；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；工业广场宜少占耕地，少压煤；距水源、电源较近，矿井铁路专用线短，道路布置合理。4.1.2工业广场的位置（1）工业广场的布置要求：工业广场地应具有稳定的工程地质条件，避开法定保护的文物古迹，风景区、内涝低洼区和采空区，不受岩崩、滑坡、泥石流和洪水等灾害威胁；工业场地应少占耕地，少压煤；距水源，电源较近，矿井铁路专用线短，道路布置合理。根据资源赋存条件和地形条件确定井口位置坐标见表4-1。表 4-1 井口坐标主井X=5457432.329Y=541104.903Z=696.18副井X=5456366.020Y=540993.276Z=686.25其它井X=5433737.6Y=540812.99Z=684.3工业场地的位置选择在主、副井井口附近，即井田边界处。工业场地的形状和面积：根据表工业场地占地面积指标，确定地面工业场地长为450m，宽为400m。面积为180000（18公顷），使长边与煤层走向平行。4.1.3 开采水平的确定及带区的划分开采水平划分的具体依据为：（1）是否有合理的阶段斜长；（2）阶段内是否有合理的分带、区段数目；（3）要保证开采水平有合理的服务年限和足够的储量；（4）要使水平高度在经济上合理。本井田内30#煤层垂高逾800m，因此提出采用两水平或三水平开拓。4.1.4 主要开拓巷道30#煤层厚度大，且煤质硬度较大，因此确定采用煤层大巷。4.2井田开拓方案4.2.1开拓方案提出根据前述分析，提出如下四个井田开拓方案。双斜井两水平上下山开拓方案矿井主副井均为斜井，大巷布置于煤层底板岩层中；第一水平为+300水平，第二水平为+0水平，两水平均为上下山开采。开拓方案见图4-1。双立井两水平上下山开拓方案矿井主副井均为立井，大巷布置于煤层底板岩层中；第一水平为+300水平，第二水平为+0水平，两水平均为上下山开采。开拓方案见图4-2。双斜井三水平上下山开拓方案矿井主副井均为斜井，大巷布置于煤层底板岩层中；第一水平为+300水平，采用上下山开采；第二水平为+100水平，第三水平为+0水平，只采用上山开采。开拓方案见图4-3。双立井三水平上下山开拓方案矿井主副井均为立井，大巷布置于煤层底板岩层中；第一水平为+300水平，采用上下山开采；第二水平为+100水平，第三水平为+0水平，只采用上山开采。开拓方案见图4-4。4.2.2技术比较上述四个方案的井筒位置、巷道形式等均相同，主要差别体现在井形和开拓水平划分。方案一、二主井井筒形式不同。方案二主副井均为立井，立井开拓受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然条件的限制较小，主要缺点是井筒施工技术复杂，需用设备多，要求有较高的技术水平，掘进速度慢，基建投资大。方案一主副井均为斜井，斜井的运输提升能力比立井大，可满足特大型矿井建设需要；斜井井筒也可作为安全出口，井下一旦发生事故，人员也可从斜井迅速撤离。井田内30#煤层埋藏浅、厚度大、倾角小、赋存稳定、涌水量小