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同家梁新井设计毕业论文目 录1 矿区概况及井田地质特征 3 1.1 矿区概述3 1.2 井田地质特征6 1.3 煤层特征102 井田境界和储量14 2.1 井田境界14 2.2 矿井储量143 矿井工作制度及设计生产能力、服务年限19 3.1 矿井工作制度19 3.2 矿井设计生产能力及服务年限194 井田开拓22 4.1 井田开拓的基本问题22 4.2 矿井基本巷道305 准备方式-带区巷道布置39 5.1 煤层的地质特征39 5.2 带区巷道布置及生产系统406 采煤方法44 6.1 采煤工艺方式44 6.2 回采巷道布置617 井下运输63 7.1 概述63 7.2 带区运输设备选择63 7.3大巷运输设备选择688 矿井提升71 8.1 概述71 8.2 主副井提升739 矿井通风与安全技术76 9.1 矿井通风系统选择76 9.2 带区及全矿所需风量84 9.3 全矿通风阻力计算90 9.4 扇风机选型95 9.5 矿井安全技术措施10010 矿井基本技术经济指标103参考文献1071 矿区概况及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1 矿井地理位置、地形特点和交通条件矿区工农业及材料供给概述大同煤矿集团公司同家梁矿井田位于大同煤田向斜中段东南侧，地理位置在大同市西南约20km处，行政隶属大同市南郊区所辖。其地理坐标：东经1125829-1130641；北纬40界；东北部与白洞矿矿毗邻。铁路：口泉铁路支线从同家梁矿东南部穿过，并设有同家梁车站，自此向西沿口泉沟可达乔村，向东北经平旺车站而交汇于北同蒲线及大秦线，南可达太原，东可至秦皇岛，并可经大同北抵集宁、呼市、二连；东达北京等地。大同地区在口泉、西韩岭、湖东三地设编组站，煤炭货运及客运十分便利。公路：井田内主要有口泉至王村公路通过，向东北可经口泉至大同市而通往内同家梁矿地理位置图 图1-1-1 蒙、北京、河北各地，亦可自口泉向东交于大（同）-运（城）公路干线，直达太原等地，区内尚有若干简易公路，公路交通亦十分方便。本区工业主要有:采煤、焦化、水泥、耐火材料、陶瓷等。农作物有玉米、谷子、药材、果品等。近年来林牧业有所发展。1.1.2 井田的水文地质概况井田内水量有限，矿井生产、生活用水均需从附近杏家庄引入地下水。根据区域资料本区所处位置属口泉河流域补给径流带，区域内主要河流为甘河，其发源于山阴县北绵山东泉岭，向南流经口泉、南郊、甘河等到河南入黄河，全长300多公里，流域面积省境内890 m2。1、奥陶系中统上马家沟组碳酸盐岩裂隙岩溶含水层下庄普查共施工奥灰延深孔3个，其延深深度分别为6号孔161.46米，9号孔64.48米，10号孔15.02米，其中6号孔揭穿上马家沟组全部，其岩性主要为石灰岩、泥灰岩、白云质灰岩，具裂隙，但大都被方解石脉或石膏充填，含水层不大。钻孔消耗量最大为1.00 m3小时，一般为0.500.8 m3小时。此外，9号、10号钻孔为涌水孔，9号孔从35.30米开始涌水，10号孔从122.32米开始涌水，两孔直至孔底，一直涌水。因未对奥灰岩岩溶水进行抽水试验，故难对奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层含水性做出准确评价。井田内6 号孔奥灰岩进尺161.46米，通过岩芯鉴定，此段岩溶裂隙不发育，含水较弱。因此要准确判定该井田奥灰岩岩溶裂隙含水层含水性须对奥灰地层进一步揭露，并进行抽水试验。2、石炭系中统本溪组隔水岩层本组以灰色、深灰色铝土质泥岩、泥岩及砂质岩为主，致密块状，局部有不稳定定的石灰岩、细砂岩，裂隙不发育。层厚13.225.3米，平均20.41米，属于柔性岩石，水渗透能力很差，为良好的隔水层。3、石炭系上统太原组K2、K3、K4石灰岩裂隙岩溶含水层：三层灰岩在区内广泛分布，K2灰岩层厚6.5713.07米，平均厚度9.62 米，为9号煤的直接顶板，裂隙较发育，消耗量为0.050.20 m3/时。K3灰岩层厚4.106.85米，平均厚度5.88 米，岩性为深灰色石灰岩，裂隙较发育，消耗量为0.050.10 m3/时。K4灰岩层厚2.304.57米，平均厚度3.64米，岩性为深灰色石灰岩，裂隙发育，消耗量为0.100.50 m3/时。4、二迭系下统山西组及下石盒于组K8砂岩裂隙含水层,该组砂岩区内分布广泛，山西组砂岩层厚4.5810.74米，平均厚度7.04米，裂隙不发育，消耗量为0.010.10/时。K8砂岩层厚l11.4米，平均厚度为566米，岩性为中细砂岩，为下石盒于组与山西组的分界标志层，局部有裂隙发育，消耗量为0.020.10 m3/时。5、二迭系下统下石盒子组上段K9及中部砂岩裂隙含水层组该组砂岩裂隙不发育，消耗量为：001 m3/时。中部中砂岩，层厚5.98米，裂隙较发育，消耗量为0.01 m3/时。6、二迭系上统上石盒子组K10砂岩裂隙含水层组,K10砂岩厚315.33米，平均9.28米，岩性为中粗砂岩，裂隙不发育，消耗量为0.01 m3/时。7、二迭系上统上石盒子组K10以上砂岩裂隙含水层组,K10砂岩以上共有4层中粗砂岩，厚度由下而上分别为8.44 米、2.43米、6.50米、2.65米，裂隙不发育，消耗量为0.010.02 m3/时。8、第四系冲洪积孔隙含水层局部分布，以砂砾石为主，层厚010米，一般5米，含水性较差，并随季节和降水的变化而变化。1.1.3 气象条件本区气候属暖温带大陆性干燥气候，多北风，受季风影响，冬季长而寒冷，春季干旱多风，夏季短而炎热，秋季凉爽。年平均气温8.6，一月份最冷，平均气温2.5，极端气温-30.2；6月份最热，平均气温16.7，极端气温37.5；雨季多集中在7、8、9三个月，年平均降水量607.7mm，年平均蒸发量1873.1mm，年蒸发量为降水量的3倍，霜冻期为十月上旬至次年三月底，年无霜期197天左右，最大冻土深度610mm。1.1.4 地震条件1949年以后，直到1989年发生大同县-阳高县地震为止，除1952年10月8日22时24分在崞县（北纬39.0，东经112.7）发生过5.5级地震(震中烈度八度)之外,大同及周围地区地震以众多的小震形式出现，绝大多数为无感地震，没有造成什么破坏。此后，1996年3月26日2时02分43.7秒，大阳地震区又发生5.8级地震（为大阳地震晚期强余震508次，其中3级以上7次，最大一次余震为4.9级，大同日报1991年3月27日）。1.1.5 矿区供电矿区电源一趟引自35kV变电站，另一趟引自大同二电场110kv变电所。1.2 井田地质特征1.2.1 井田地形及勘探程度井田位于太岳山系霍山东麓南段，地形复杂，山岭起伏，沟谷纵限。沟谷多为“V”字型，区内基岩裸露，多植被覆盖，黄土零星分布于梁峁山垣地带，纵观全井田地势，北高南低，西高东低，其最高点位于井田北部边界附近的关山圪塔，海拔1389.0米，最低点位于井田西南部的沟谷，海拨1157.0米，相对高差232米，属中低山区。1.2.2 井田煤系地层井田属基岩裸露区，二迭系上统上石盒子组一段、二段地表出露广泛,第四系主要分布在山梁及沟谷中。现依据地表填图及钻探钻孔揭露情况，井田内地层由老至新、由下而上详述如下：1、奥陶系中统上马家沟组(O2S)井田内未出露，岩性为灰深灰色，厚层状石灰岩、泥质灰岩、白云质灰岩组成，其顶部为浅黄褐色或浅灰色石灰岩，局部发育小溶洞，其下部白云质灰岩含大量石膏。本组为一套正常浅海碳酸盐岩相的广海陆棚沉积物，据区域资料，本组厚267米左右。2、石炭系中统本溪组(C2b)井田内未出露，位于奥陶系侵蚀基准面上，为一滨海平原型淡化泻湖、滨海湖泊等海陆交互相的沉积建造。其岩性组合下部为灰灰白色铝土质泥质、泥岩及砂质泥岩，底部为灰色铁铝岩及呈窝状或薄层状的褐黄色黄铁矿 及其结核；上部为灰深灰色泥岩、砂质泥岩、细砂岩，其顶部发育一层相当于“畔沟灰岩”层位的深灰色厚层状含方解石脉及燧石条带的石灰岩。本组地层厚度13.225.3米，平均20.41米，与下伏上马家沟组地层呈平行不整合接触。3、石炭系上统太原组(C3t)为一套海陆交互相沉积建造。主要岩性为砂岩、砂质泥岩、泥岩、铝土质泥岩、煤、泥灰岩及石灰岩等组成的多次海浸、海退韵律建造，其中K2、K3、K4三层石灰岩在全区稳定发育。按其岩性组合特征，可将本组划分为下列三段。第一段(C3t1)：从太原组底砂岩(K1)至K2灰岩之底，其岩性主要为一套灰色长石英砂岩、灰黑色泥岩、铝质泥岩、砂质泥岩、炭质泥岩及煤组成，发育11下号、11号、10号、9号等煤层，其中，10号为大部可采煤层，其余为不可采煤层。本段厚度32.059.4米，平均46.80米。第二段(C3t2)：由K2石灰岩底至K4石灰岩顶。其岩性以两层含燧石条带及腕足类化石的石灰岩及泥岩、砂岩和煤组成，K2石灰岩局夹海相泥岩，发育有7、8号不可采煤层。本段厚度29.236.6米，平均 32.92米。第三段(C3t3)：由K4顶至太原组顶部，岩性主要由深灰色石灰岩、灰黑色泥岩、砂质泥岩及煤层组成，下部为一套泥岩煤的沉积组合；中部为泥岩砂质泥岩(粉砂岩)煤的组合；上部为一套泥岩砂质泥岩泥岩的沉积组合。沉积有4上、4、6及6下号不可采煤层。本段厚度31.252.8米，平均50.4米。本区太原组是在本溪组之上厚度较大的一套含煤地层沉积，其共厚度平均为130.12米，最大为137.23米，最小为108.72米，与下伏本溪组地层呈整合接触。4、二迭系下统山西组(PlS)井田未出露。为一套陆相含煤建造。主要由灰深灰色中细砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩及34层煤组成。含01号、l号、2号 、3号等煤层。其中1、2号煤层为全井田发育、基本全井田可采之稳定煤层，其余为不可采煤层。其底部发育一层含有菱铁质结核的细粒砂岩(K7)，与下伏地层呈整合接触。本组厚度29.8744.15米，平均38.53米。5、二迭系下统下石盒子组(P1X) 为一套陆相河流碎屑岩建造。主要由黄绿色灰白色中细砂岩、砂质泥 岩及泥岩等组成。其底部以一层灰白色厚层状的中细粒砂岩（K8）为底，与下伏地层呈整合接触。本组地层下部尚有灰黑色泥岩、煤线，而其上部出现紫红色含鲕粒的铝质泥岩或砂质泥岩，表明该区气候由湿润渐转为炎热干早，成煤期逐渐结束。本组厚度86.52106.98米，平均98.7左右。6、二迭系上统上石盒子组(P1S)本组地层区内广泛分布，主要为一套黄绿色的砂岩、砂质泥岩及紫红色泥岩、铝土泥岩迭次出现、互为夹层的广阔湖盆河流相沉积。按其岩性组合特征可分为三段，详述如下：第一段（P2S1）：有黄绿、浅黄色夹紫红色中厚层状泥岩、铝土泥岩、砂质泥岩和黄绿色中厚层状细中粗粒砂岩及粉砂岩组成。其底层以一层厚约9.28米左右的黄绿色中粗粒砂岩(K10)与下伏的下石盒子组分界，二者连续沉积，下部主要以黄绿色、紫红色泥岩、砂质泥岩为主；上部以黄绿色砂质泥岩、砂岩互层组成，夹有灰色泥岩及薄层紫红色泥岩，本段厚度160190米，平均170米左右。 第二段(P2S2)：本段下部为紫红色、黄绿色泥岩、砂质泥岩与黄绿色细砂岩互层；底部一层厚20米左右，呈灰灰白色、黄绿色中粗粒硬砂岩（K11）与第一段分界，该砂岩成分以石英为主，长石次之，局部含有石英砂砾，泥质、钙质胶结，具交错层理，全区稳定发育；上部以黄绿色、紫红色泥岩为主，局部夹有砂质泥岩条带，本段泥岩破碎风化强烈，呈碎小片状，地貌呈丘状，与抗风化能力强的砂岩互层相邻，形成了凹凸相问的地貌特征。本段厚度70110米，平均95米左右。 第三段(P2S3)：本段岩性以紫红、黄绿色泥岩为主，水平层理发育。底部为一层黄绿色、灰绿色中厚层状中细粒硬砂岩与下伏第二段分界，该砂岩成分以石英为主，长石、岩屑次之，含少量白云母碎片，厚度变化大，一般厚为510米；下部以紫红色泥岩与黄绿色砂岩互层为主，夹有薄层黄绿色泥岩；上部以黄绿色、灰绿色泥岩及砂岩互层为主，夹有薄层状紫红色泥岩，本段厚度80120米，平均105米左右。 本组地层在井田内大面积遭受不同程度的风化剥蚀，因而大面积出露，本组地层的第一段(P2S1)、第二段(P2S2)。本组从岩性上看，每一段均以一层厚层状中粗中细粒硬砂岩为底。而总的岩石组成特征比较近似，以砂岩与泥岩或砂质泥岩为主；从颜色上看，本组地层为一套杂色岩层，下部以紫红色、黄绿色、灰绿色岩层互层产生，向上紫红色岩层增加，黄绿色、灰绿色岩层相对减少，其沉积环境为经过下石盒子组沉积后的又一陆相沉积，河湖相砂岩沉积相当发育，沼泽相沉积由下往上渐少或消失，在地理、气候环境可由本组的沉积特征归纳为：炎热而干燥气候条件 下，地势平坦，河流纵横的冲积平原环境。 综合柱状图 图1-2-17、第四系（1）中更新统离石组(Q2)厚030米，一般10米左右，为浅黄色浅棕色亚砂土、亚粘土及砂质粘土，以粘土为主，中下底含接合层，不整合于下部较老地层之上，主要分布于梁峁山垣地带。（2）全新统(Q4)厚010米，一般5米，系近代冲（洪）积层，分布于小沟谷中，多以灰岩、砂岩之砾及卵石、砂粒组成，常混杂泥质，分选差本区位于华北地台大同盆地西翼，紧靠太岳山经向构造带中的霍山隆起之东缘南段，区域总体构造主要为一走向北东，倾向南东的单斜构造倾角5-20，西南边缘局部可达30左右。受本区基底构造的控制及影响，在此主体单斜背景上发育了一系列属新华夏构造体系的次级褶皱构造，特别是西南部褶曲发育，轴向多呈北北西和北西向，较大的有柳湾背斜、马家岭向斜、北岭西向西背斜、北岭西背斜、北岭东向斜和张庄背斜。本井田位于该单斜构造之西部。1.3 煤层特征1.3.1 煤层埋藏条件井田呈一宽缓的山斜构造，轴向东西，向东缓缓倾伏，两翼基本对称，南翼倾角47，北翼稍陡倾角8度，井田断裂构造不发育，目前尚未发现有断层存在，构造简单为一类。地层平均总厚130.12米。1.3.2 可采煤层特征本井田设计的为采1号和2号两层煤：1号煤层位于山西组上部，上距K8砂岩0.4017.20米，平均6米，下距2号煤层0.2516.63米，平均11.62米左右，煤层厚度4.17.8米，平均5.9米，结构简单，不含夹矸。2号煤层位于山西组中部，上距1号煤层02516.63米，平均1162米，下距K2灰岩25米左右，煤层厚3.78.36米，平均6.0米，结构简单，含0-1炭质泥岩夹矸。1.3.3 围岩性质1、1号煤其顶板以泥岩为主，局部为砂质泥岩，底板为粉砂岩、砂质泥岩、泥岩，该煤层井田内全部发育、全区可采稳定为一型。2、2号煤其顶板为泥岩、砂质泥岩、中砂岩，底板为砂质泥岩，局部为细砂岩，该煤层井田内全部发育、全部可采，稳定为一型。1.3.4 煤的物理性质 根据普查勘探资料：区内各可采煤层为黑色、玻璃沥青光泽、粉末状、块状，1号煤层容重为1.36tm3；2号煤层容重为1.30tm3。各煤层简述如下： 1号煤层：黑色、半光亮型光亮型、粉末状、粒状、玻璃沥青光泽，内生裂隙发育，性脆易碎。 2号煤层：黑色、半光亮型光亮型、粉末状、粒状、玻璃沥青光泽，内生裂隙发育，性脆易碎。1.3.5 煤的化学性质工艺性能及煤类1、1号煤层 : 水份Mad：原煤0.460.69，平均0.57，变化不明显；洗煤0.50.56，平均0.53，基本稳定。 灰分Ad：原煤9.8213.73，平均11.77；洗 6.906.97，平均6.93，稳定。属低灰煤。挥发份Vdaf：原煤20.8521.87，平均21.36，稳定；洗煤19.8620.49，平均20.17，稳定。全硫Std：原煤0.390.5，平均0.45，基本稳定；洗煤0.420.5，平均0.46，稳定，特低硫。空气干燥基高位发热量Qgrdaf：原煤31.74533.232MJkg，平均32.488MJkg；洗煤33.89634.390MJkg，平均34.143MJkg，为高发热量煤。灰份成份分析：以二氧化硅(Si02)和三氧化二铝(Al203)为主。其中二氧化硅(Si02)含量42.65，三氧化二铝(Al203)含量41.41，另外还有三氧化二铁(Fe203)为8.72，氧化钙(CaO)为1.32，氧化镁(MgO)1.74等。灰熔融性(DT)：1500C，变形温度较高，属难熔灰份。2、2号煤层：水份Mad：原煤0.480.76，平均0.63，变化不明显；洗煤0.290.58，平均0.48，基本稳定。灰分Ad：原煤5.5228.60，平均16.87；洗 4.697.19，平均5.94，基本稳定。挥发份Vdaf：原煤20.2822.22，平均21.37；洗煤18.6521.49，平均19.87，稳定。全硫Std：原煤0.342.67，平均1.17，变化较大；洗煤0.40.6，平均0.49。空气干燥基高位发热量Qgrdaf：原煤25.03634.144MJkg，平均30.254MJkg；洗煤33.55735.429MJkg，平均34.629MJkg，为高发热量煤。灰份成份分析：以二氧化硅(Si02)和三氧化二铝(Al203)为主。其中二氧化硅(Si02)含量52.77，三氧化二铝(Al203)含量35.46，另外还有三氧化二铁(Fe203)为5.13，氧化钙(CaO)为1.11，氧化镁(MgO)1.3等。灰熔融性(DT)：1500C，变形温度较高，属难熔灰份。1.3.6 煤类的确定及其依据1、1号煤层：洗煤挥发份20.30，粘结指数91，胶质层厚度Y（mm）8。该煤为焦煤，牌号25，即JM25。 2、2号煤层：洗煤挥发份18.6521.49，平均19.87，粘结指数75-94，平均84，胶质层厚度Y(mm)9.520，平均14.0。该煤为焦煤，牌号15，即JM15。1.3.7 煤的可选性井田内可采煤层1号、2号煤为焦煤。现在依据下庄井田普查时煤芯煤样化验精煤回收率作理论分析如下： 1号煤层净煤回收率68.169.2，平均68.6，理论净煤回收率级别为良，属易选。 2号煤层净煤回收率44.258.5，平均50.6，理论净煤回收率级别为中等，属较易洗选。1.3.8 煤的工业用途评价 1、1号煤层：原煤灰份9.8213.73，平均11.77，原煤全硫0.3905，平均0.45，发热量31.74533.232MJkg，平均32.488 MJkg。1号煤为特低灰低灰、特低硫高发热量焦煤，可作为炼焦用煤，通过洗选，可以降低灰份，达到特低灰。 2、2号煤层：原煤灰份5.5228.60，平均16.87，原煤全硫0.342.67，平均1.7，发热量25.58335.144MJkg，平均30.254 MJkg。2号煤为特低灰富灰、特低硫富硫高发热量焦煤，通过洗选，可以降低灰份，达到特低灰、特低硫，可作为炼焦用煤。1.3.9 煤的瓦斯、煤尘和煤的自燃发火性1、瓦斯：1997年普查勘探时，于9号钻孔采用密封罐取样器采取了2号煤层瓦斯样，并进行了现场解吸和实验室瓦斯含量试验，从现场解吸及分析成果看，井田2号煤层瓦斯含量较高，现场解吸（CH4 + CO2）为3ml/g，实验室瓦斯含量CH4为10.16ml/g，CO2为0.46ml/g。另距本区东北约25公里处云岗煤矿资料，1号煤层瓦斯相对涌出量为4.2 m3t。 2、煤尘：勘探施工在钻孔中采样作了1号、2号煤层的煤尘爆炸性试验，结果如下：1号煤层：火焰长度，60-70mm；加岩粉量55-60%，有爆炸危险性；2号煤层：火焰长度，50mm；加岩粉量55%，有爆炸危险性。3、煤的自燃发火性：依据普查勘探资料将1、2号煤自燃倾向性叙述如下：1号煤层吸氧量0.73980.7635(cm3g)，自燃等级;2号煤层吸氧量0.68440.8283(cm3g)，自燃等级。2 井田境界和储量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。井田东西长3.00公里，南北宽5.50公里，面积，13.43平方公里。井田呈一宽缓的山斜构造，轴向东西，向东缓缓倾伏，两翼基本对称，南翼倾角47度，北翼稍陡倾角812度，井田断裂构造不发育，目前尚未发现有断层存在，构造简单为一类。2.2 矿井储量2.2.1 矿井工业储量的规定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。1、依据煤炭资源地质勘探规范关于化工、动力用煤的标准：计算能利用储量的煤层最低厚度为0.8m，原煤灰分不大于40%，计算暂不能利用储量的厚度为0.7m0.8m；2、依据国务院过函（1998）5号文关于酸雨控制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；3、井田范围内的煤炭储量是矿井设计的基本依据，根据（矿井设计指南中矿大出版社 陈吉昌主编）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。6、煤层容重：1号、1.36t/ m3；2号1.30t/ m3。2.2.2 各种保护煤柱的预留方法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75、75、75，表土层移动角为45；（3）维护带宽度：工业广场维护带15m；（4）断层煤柱宽度35m；（5）井田境界煤柱宽度为20m；（6）露头为50m；（7）表土平均厚度为50m；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2-2-1。 工业场地占地面积指标 表-井 型（万t/a）占地面积指标（公顷/10万t）240及以上1.0120-1801.245-901.59-301.82、井田边界保护煤柱矿井边界煤柱人为边界者留设如下：西部与鲍店矿井边界，按95同矿局生字第678号文，本矿一侧留设30m保护煤柱；西北部与兴隆庄矿井边界煤柱，按晋煤生1999第145号文，本矿一侧留设30m保护煤柱根据关于煤矿设计规范中若干条文修改的决定（试行）之规定：井型在180万t/a及以上，占地面积指标为1.0公顷/10万t。据此，占地面积应在1.80.8/101.81.1/10之间，即14.419.8公顷之间，长、宽分别为200m、166m，工业广场围护带宽度为15m，工业广场的形状为长方形。又根据煤炭工业矿井设计规范之规定，工业广场属二级保护，其围护带宽度为15m。根据垂直剖面法作图，如图2-2-2所示。工业广场保护煤柱剖面图图-、井茼保护煤柱主、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保护煤柱范围内，故井筒保护煤柱损失量为0。各种保护煤柱损失量见表-。保护煤柱损失量表表2-2-3 煤 柱 类 型面积（平方米）井田边界保护煤柱158600断层保护煤柱452900工业广场保护煤柱1093293.45大巷保护煤柱500000井筒保护煤柱0合 计2204793.45由于井田内主要可采煤层厚度变化不是太大，地层平缓，其倾角均小于15，故采用煤层铅垂厚度和水平投影面积来估算资源量。本井田面积:13.43平方公里。井田范围内1号、2号煤层全层可采，煤层赋存条件较好，顶底板条件良好。1号煤层平均厚5.9米，2号煤层平均厚6.0米。其工业储量计算如下： Zc = S h （2-1）式中： Zc 表示矿井工业储量 S 表示井田面积H 表示煤层厚度表示煤的密度，即容重取1.36/m31号煤层： Z1 = 13.43 106 5.9 1.36 = 107762360（吨）2号煤层： Z2 = 13.43 106 6.0 1.30 = 103740000（吨）矿井工业总储量： Zc = Z1 + Z2 = 107762360+ 103740000 = 211232360（吨）2.2.3 矿井可采储量矿井可采储量： Z = （ Zc P ） C （2-2）式中: Z 表示矿井可采储量 Zc 表示矿井工业储量 P 表示保护工业场地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物等留置的永久煤柱损失量，本矿井按储量的10%计算C表示采区采出率，1号、2号煤层都属于厚煤层，故取 C = 0.75即，本矿井可采储量为： Z = （211232360 - 21123236010% ） 0.75 = 142581843（吨） 3 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3.1.1 矿井年工作日数的确定按照煤炭工业矿井设计规范规定：矿井设计生产能力按年工作日300天计算。所以，本矿井设计年工作日数为300天。3.1.2 矿井工作制度的确定依据规范矿井年工作日为300天。关于工作制度，按每班完成的循环次数应为整数，即每一个循环不要跨班完成，否则不便于工序之间的衔接，施工管理也比较困难，不利于实现正规循环作业。本设计采用三八制，每天两班作业，每班工作八小时，两班生产，一班维修, 每班净工作时间为个小时。3.1.3 矿井每昼夜净提升小时数的确定按照煤炭工业矿井设计规范规定：矿井每昼夜净提升时间14小时。这样充分考虑了矿井的富裕系数，防止矿井因提升能力不足而影响矿井的增产或改扩建。因此本矿设计每昼夜净提升时间为14小时。3.2 矿井设计生产能力及服务年限3.2.1 矿井生产能力的确定依据矿山生产能力是矿山建设最重要的问题之一,生产能力确定的正确与否直接关系着企业投资和经济效益的好坏,因此必须认真的深入的调查研究以确定好矿山的生产能力。煤炭工业矿井设计规范第221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：、开发条件：包括矿区所处地理位置（是否靠近老矿区或大城市），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；、根据国家需求：对国家煤炭需求量（包括煤质、产量等）的预测是确定矿区规模的一个重要依据；、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，反之缩小规模。根据实际情况、井田境界、煤层赋存条件、煤炭需求量及生产的需要，确定本井田年产量为180万t/年。3.2.2 矿井服务年限的计算矿井生产能力及服务年限是衡量矿区开拓的主要内容，它的大小体现了矿井的开采程度，它不但影响一个矿井的开采技术经济效果，而且影响到整个矿区乃至国民经济的发展。如果矿井生产能力确定过小，其服务年限可能过长，将大量积压已勘探的煤炭资源，反之若生产能力过大，可能造成矿井长期达不到设计产量或生产分散，接替紧张以致矿井服务年限过短，矿井很快报废，机械设备不能发挥其应有的能力，造成投资大收益小，且过短的服务年限会影响到其它工业的协调发展。因此规程规定了大，中，小型矿井的服务年限以及生产能力与服务年限的关系式： （3-1）式中： T矿井服务年限， a；矿井可采储量， 万t；A矿井生产能力， 万t/a；K储量备用系数， 本矿井取1.40。矿井服务年限： T=14258.1843/180*1.4 =61.2（a）则 ，T=61.2年符合设计规范对大型矿井的有关规定。 由以上计算可知：同家梁矿井服务年限满足规定要求，矿井生产能力180万t/a合适。4 井田开拓4.1 井田开拓的基本问题4.1.1 井筒形式及数目的确定一般情况下，井筒的形式有立井、斜井和平峒三种。斜井适用于井田内煤层埋藏不深，表土层不厚，水文地质情况简单，井筒不需要特殊法施工的缓斜和倾斜煤层。平峒适用于地形条件合适，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，上山部分的储量大致能满足同类井型水平服务年限要求。确定开拓方式的主要原则：1、确定井筒的形式、数目及其配置，合理选择井筒及工业场地的位置;2、合理地确定开采水平数目和位置;3、布置大巷及井底车场;4、确定矿井开采程序，作好开采水平的接替 ; 5、进行矿井开拓延深，深部开拓及技术改造;6、力求简化生产系统，尽量减少井巷工程量；7、尽可能提高机械化程度，提高生产效率，实现安全高效；8、投资少，工期短，见效快。4.1.2 井筒位置的确定井筒是井下与地面出入的咽喉，是全矿井的枢纽。井筒位置的选择对于建井期限、基本建设投资、矿井劳动生产率以及吨煤生产成本都有重要影响，因此，井筒位置一定要合理选择。选择井筒位置时要考虑以下主要原则：1、有利于井下合理开采（1）井筒沿井田走向的有利位置当井田形状比较规则而储量分布均匀时，井筒沿井田走向的有利位置应在井田的中央；当井田储量分布不均匀时，井筒应布置在井田储量的中央，以形成两翼储量比较均衡的双翼井田，可使沿井田走向的井下运输工作量最小，通风网络较短，通风阻力小。应尽量避免井筒偏于一侧，造成单翼开采的不利局面。（2）井筒沿煤层倾向的有利位置在倾向上井筒宜布置在中偏上的位置，同时考虑到减少煤损，尽量让工业广场保护煤柱圈住一些影响生产的地质构造和断层。2、有利于矿井初期开采选择井筒位置要与选择初期开采区密切结合起来，尽可能使井筒靠近浅部初期开采块段，以减少初期井下开拓巷道工程量，节省投资和缩短建井期。3、尽量不压煤或少压煤确定井筒位置，要充分考虑少留井筒和工业广场保护煤柱，做到不压煤或少压煤。为了保证矿井投产后的可靠性，在确定井筒位置时，要使地面工业场地尽量不压首采区煤层。4、有利于掘进与维护（1）为使井筒的开掘和使用安全可靠，减少其掘进的困难及便于维护，应使井筒通过的岩层及表土层具有较好的水文、围岩和地质条件;（2）为加快掘进的速度，减少掘进费用，井筒应尽可能不通过或少通过流沙层、较厚的冲积层及较大的含水层;（3）为便于井筒的掘进和维护，井筒不应设在受地质破坏比较剧烈的地带及受采动影响的地区;（4）井筒位置还应使井底车场有较好的围岩条件，便于大容积硐室的掘进和维护;5、便于布置地面工业场地。井口附近要布置主、副生产系统的建筑物及引进铁路专用线。为了便于地面系统之间互相联接，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，专用线短，工程量小及有良好的技术条件，应尽量避免穿过村镇居民区、文物古迹保护区、陷落区或采空冒落区、洪水侵入区；要尽量少占农田、果园经济作物区，尽量避免桥涵工程，尤其是大型桥涵隧道工程。为考虑长期运输的行车安全和管理，要尽量避免与公路或其他农用道路相交，力求使接轨点位于编组站配线一侧。另外，井口标高应高于历年的最高洪水位；还要考虑风向的影响，防止污染。总之，选择井筒位置要统筹井田全局，兼顾前期和后期、地下与地面等各方面因素。不仅要考虑有利于第一水平，还应兼顾其他水平，适当考虑井筒延伸的影响.4.1.3 工业场地位置的选择、工业场地布置要求：（1）井田两翼储量基本平衡；（2）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；（3）工业广场宜少占耕地，少压煤；（4）水源、电源较近，矿井铁路专用线短，道路布置合理。井田位于太岳山系霍山东麓南段，地形复杂，山岭起伏，沟谷纵限。沟谷多为“V”字型，区内基岩裸露，多植被覆盖，黄土零星分布于梁峁山垣地带、北高南低,纵观全井田地势,根据实地勘查，考虑地形条件结合煤层赋存情况，工业广场可选择于安泽县唐城镇上庄村与下庄村间。工业广场选择于安泽县唐城镇上庄村与下庄村间，工广地面开阔，有足够的场地布置主、副井地面生产系统；目前已具备较好的供电条件，地面运输条件良好，供水距离较近，征地费用较便宜,而且避开北面的高山。根据上述技术分析，工业广场选择于内各有优缺点，尚需结合井下开拓部署进一步经济比较来确定。工业广场位于安泽县唐城镇上庄村与下庄村间，该处煤层埋深约430m左右。方案一采用双立井开拓，主立井内设置多绳提煤箕斗，风井为对称并列专用回风井。这种布置方式投资大，但矿井通风能力大，生产干扰大，要求较高的生产管理水平。方案二采用主、副斜井及回风立井开拓方式，主斜井作为主提升井，副立井内作为运送材料、提升矸石之用，采用料石砌碹支护方式，主井筒内铺设胶带输送机，作为主提升井，担负全矿井的煤炭提升任务，井筒方位角为90，井筒倾角为23兼作进风井，同时布置所需综合管线，主井内铺设台阶并安装扶手作为矿井的安全出口。副斜井井筒方位角为90，井筒倾角为25，采用料石砌碹支护方式，井筒内铺设轨道，担负全矿井的矸石、材料、人员这样布置一是矿通风能力不受限制，其次，这样布置对于管理水平不高的地方矿来生产干扰小，易于管理。4.1.4 开采水平的划分本矿井开采的1、2号煤层平均层间距为11.26m，1号层平均厚度为5.9m，2号层平均厚度为6m，煤种均为低硫、低磷的焦煤。由于本矿为今水平煤层,所以可布置在一个水平内开采。分设两个水平开拓，可节省层间联络巷工程，但由于大巷为岩巷，其岩巷工程量较大，亦即，两水平开拓相对于一个水平集中开拓减少的岩石联络巷工程量不明显，但增加的巷道掘进和维护工程量较大。所以，以一个水平集中布置较有利。4.1.5 运输和回风大巷位置的确定大巷布置采用集中布置在2号煤下的岩层地板中,在2号层底斑岩层中集中布置一对运输、回风大巷，1、2号层各工作面通过溜煤眼及进风斜巷与运输大巷相联、通过轨道材料回风斜巷与轨道大巷相联。所以，大巷布置推荐采用在岩层中集中布置方式，运输和回风大巷均布置于2号煤层下，大巷均采用半圆拱形断面，锚喷支护。4.1.6 矿井通风系统分析本矿井煤层赋存较深，因此，考虑在井田两翼处开掘回风井，或者利用已关闭的井筒作为回风井，这样布置，可以节省矿井通风费用。但通过矿方提供资料，在上述地方难以保证双回路供电，因此，采用两翼对角式通风。4.1.7 井田开拓方案的确定根据开拓方式布置原则、工业场地位置的选择和煤层赋存条件，根据以往经验和大量资料设计只提出了两个开拓方案进行比选，方案分述如下：1、方案一：工业广场位于上安泽县唐城镇上庄村与下庄村间，双立井开拓，主立井井筒倾角为90 ，井筒深470m，井筒净断面19.625 m2，井筒内设置两套16吨立井多绳提煤箕斗，作为提煤用；副立井井筒深470m，井筒净断面38.465 m2，井筒内设置一对一吨矿车双层双车罐笼，一个材料罐笼带平衡锤。担负全矿井的材料、设备、矸石等全部提升任务，并兼作进风井，同时布置所需综合管线，主井内铺设台阶并安装扶手作为矿井的一个安全出口。风井1井筒方位角为90，井筒深470m，风井2井筒方位角为0，井筒深470m。风井井筒净断面19.625，采用料石砌碹支护方式，井筒内铺设台阶并安装扶手作为矿井的一个安全出口。矿井通风方式为两翼对角式。2、方案二：工业广场位于上安泽县唐城镇上庄村与下庄村间，采用主副斜井、立井回风开拓方式，主斜井井筒倾角为23, 主斜井斜长 1497.7m，主井筒内铺设胶带输送机，作为主提升井，担负全矿井的煤炭提升任务，井筒方位角为90，同时布置所需综合管线，主井内铺设台阶并安装扶手作为矿井的安全出口，并兼作进风井。副斜井井筒方位角为90，井筒倾角为25，副斜井斜长 1108.2m，井筒内铺设轨道，用电机车担负全矿井的矸石、材料、人员运输任务，并兼作进风井，井筒内设置安全出口。一号回风立井井筒垂深435m；二号回风立井井筒垂深470m。矿井通风方式为中央并列式。井田开拓方案图 图4-1-14.1.8 开拓方案的比选方案技术比较见表4-1-2。 开拓方案技术比较表 表4-1-2方案一方案二主立井，垂深470m主斜井，斜长 1497.7m副立井，垂深470m副斜井，斜长 1108.2m回风立井1，垂深470m回风立井2，垂深470m回风立井1，垂深470m回风立井2，垂深470m优点1地面运输条件良好；2地面双回路供电条件已具备；3地面供水距离短；4工广征地费用低；5工业广场压煤少；1地面运输条件良好；2地面双回路供电条件已具备；3地面供水距离短；4工广征地费用低；5生产管理简单，干扰小；6通风能力强。缺点1工广不在储量中心，生产经营费用高。2井下生产环节较多，主、辅运输设备投资大；3井下巷道总长较长。1工广不在储量中心，生产经营费用高。2井下生产环节较多，主、辅运输设备投资大；3井下巷道总长较长；4井筒