城郊煤矿300万T新井设计毕业设计说明书.doc

城郊矿毕业设计说明书摘 要本设计包括两个部分：一般部分、专题部分。一般部分为永煤集团城郊煤矿300万t/a新井设计。全篇共分为十个部分：矿井概况及井田地质特征、井田境界及储量、矿井工作制度、设计生产能力、井田开拓、矿井基本巷道、采煤方法、采区巷道布置、井下运输、矿井提升、矿井通风与安全和矿井主要经济技术指标。城郊矿位于河南省永城市境内。井田东西走向平均长11.2km，南北平均宽5.6km，面积约63km2。 井田内可采煤层为二2煤，其赋存稳定，厚度平均为3.5 m，倾角平均6.18，为缓倾斜煤层。井田内工业储量为3.137亿t，可采储量为2.491亿t。矿井平均涌水量为180250 m3/d，井田中各煤层沼气含量一般小于0.5cm3/g，属低沼气矿井。各煤层均无煤尘爆炸危险。各煤层均属不自燃发火煤层；地温2930。城郊煤矿年设计生产能力为300万t/a，服务年限为64年。采用立井开拓，暗斜井延深的开拓方式。工作制度为“四六”制。水平标高为800m。矿井采用倾斜长壁综合机械化采煤法，一次采全高。矿井布置两个综采工作面，面长277m。煤炭通过胶带输送机运输。矿井初期通风方式为中央并列式。专题部分：专题题目为：煤矿“三废”的再利用研究。主要分析了 “三废”现状，作用，存在问题及解决办法，并从受力等方面对其进行了分析。关键词：立井；带区；无轨运输；中央并列式ABSTRACTThis design contains two parts: the general and the special subject.The general part is a new design of Chengjiao Mine in Yongcheng coal & electricity combine. The whole article is divided into ten parts: the outline of the mine, the mine field geology, the boundary and reserves, the designed productive capacity, the service life and working area, the coal transportation, the mine lifting, the ventilation and safety, and the main economical and technological index of the mine.The Chengjiao Mine field lies in Yongcheng in Henan province. The boundary of the mine field runs 11.2km from north to south and 5.6km from west to east on average. The total plane area of the mine is about 63km2. There is only one exploring layer-number two. Its average thickness of the seam is 3.5m. Its dip angle is 6.18 degree on average. The industry reserves of the mine field are 313.7 million tons and the useable reserves are 249.1 million tons. The average inflow rate in Chengjiao mine is 180250 m3/h. It is a lower gassy mine. The coal dust doesnt have explosion hazard as well as the self-combustion tendency. The productive capacity of Chengjiao Mine is 3.0 million tons per year，and the service life is 64 years. The work system is 4-shift with a 6-hour workday. Therere two working levels in the mine. The development level is located at the -800m. The comprehensive mechanized longwall caving method along the dip is used in Chengjiao Mine.There is only one working face in the mine. It is comprehensive mechanized coal face. The length of the face is 277m, and the designed productive capacity of the face is 3.0 million tons per year. Coal is transported by belt conveyer and the diagonal ventilation system is used in Chengjiao.The title of special subject is “Coal mining three wastes reuse study”. It mainly talks about three wastes in roadways driving along next gob with narrow pillar, and analyse it from stress meanwhile. Keywords：shaft ; strip district; trackless transport; centralized juxtapose ventilation目 录1 矿区概况及井田地质特征11.1 矿区概述11.1.1 地理位置及交通条件11.1.2 地形地貌21.1.3 主要河流21.2 井田地质特征31.2.1 井田地质构造31.2.2 构造特征41.2.3 井田水文地质41.2.4 煤层特征51.2.5 其他开采地质条件102 井田境界及储量112.1 井田境界112.1.1 井田境界的划分原则112.1.2 划分井田的方法112.1.3 矿井井田境界122.2 井田工业储量122.2.1 井田储量的计算122.2.2 保安煤柱132.2.3 储量计算方法132.3 井田可采储量142.3.1 永久煤柱留设142.3.2 矿井永久保护煤柱损失量143 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限163.1 矿井制度163.2 矿井设计生产能力及服务年限163.2.1 设计生产能力的确定原则163.2.2 矿井生产能力的重要因素173.2.3 生产能力173.2.4 井型校核174 井田开拓184.1 井田开拓的基本问题184.1.1 确定井筒形式、数目及配置194.1.2 确定井口及工业广场位置214.1.3 矿井开拓方案的选择214.1.4 井底车场选型214.1.5 矿井开拓方案224.1.6 方案比较224.2 采区、带区划分274.2.1 采区划分原则274.2.2 带区划分原则274.3 矿井基本巷道294.3.1 井筒294.3.2 井底车场334.3.3 主要开拓巷道354.3.4 带区接续计划395 准备方式带区巷道布置395.1 煤层地质特征395.1.1 采区位置及范围395.1.2 采区煤层特征395.1.3 地质构造405.1.4 顶底板特性405.1.5 水文地质405.1.6 地表情况405.2 带区巷道布置及生产系统（见首采区巷道布置平剖面图）405.2.1 带区准备方式的确定405.2.2 生产系统415.2.3 带区内巷道掘进415.2.4 带区生产能力及采出率425.3 带区车场及主要硐室445.3.1 带区下部车场设计445.3.2 带区主要硐室446 采煤方法456.1 采煤工艺方式456.1.1 带区煤层特征及地质条件456.1.2 确定采煤工艺方式456.1.3 回采工作面长度的确定466.1.4 回采工作面的推进方向和推进度466.1.5 综采工作面的设备配套466.1.6 回采工作面破煤、装煤方式476.1.7 回采工作面支护方式496.1.8 端头支护及超前支护方式516.1.9 各工艺过程注意事项516.1.10 回采工作面正规循环作业和工作面成本526.2 回采巷道布置556.2.1 回采巷道布置方式556.2.2 回采巷道参数567 井下运输577.1 概述577.1.1 井下运输的原始条件和数据577.1.2 井下运输系统577.2 煤炭运输方式和设备选择587.3 辅助运输方式和设备选择607.3.1 选择无轨胶轮车607.3.2 设备选择618 矿井提升638.1 矿井提升概述638.2 主副井提升648.2.1 主井提升648.2.2 副井提升679 矿井通风及安全689.1 矿井通风系统选择689.1.1 矿井概况689.1.2 矿井通风系统的基本要求699.1.3 矿井通风方式的确定699.1.4 主要通风机工作方式选择709.1.5 带区通风系统的要求729.1.6 工作面通风方式的选择729.1.7 回采工作面进回风巷道的布置739.1.8 通风构筑物749.2 矿井风量计算749.2.1 采煤工作面实际需要风量759.2.2 备用面需风量的计算769.2.3 掘进工作面需风量769.2.4 其它巷道所需风量799.2.5 矿井总风量计算799.3 矿井风量分配809.3.1 配风的原则和方法809.3.2 配风的依据809.3.3 风量分配819.4 矿井通风总阻力计算829.4.1 矿井通风总阻力计算原则829.4.2 确定矿井通风容易和困难时期839.4.3 矿井最大阻力路线839.4.4 矿井通风阻力计算839.4.5 矿井通风总阻力859.4.6 矿井总风阻和总等积孔869.5 矿井通风设备选型879.5.1 矿井通风设备的要求879.5.2 主要通风机的选择889.5.3 电动机选型919.6 防止特殊灾害的安全措施929.6.1 瓦斯管理措施929.6.2 煤尘的防治939.6.3 预防井下火灾的措施939.6.4 防水措施9310 设计矿井基本技术经济指标94参考文献96煤矿“三废”的再利用研究1001 引言1002 矿井水资源化再利用1012.1 矿井水主要来源1012.2 矿井水的再利用研究1013 煤层气的资源化再利用1033.1 煤层气的主要来源1033.2 煤层气的再利用1034 矸石的再利用1044.1 煤矸石的特性1044.2 煤矸石的再利用途径1044.2.1 国内外现状1044.2.2 再利用方式1054.3 影响煤矸石综合利用的关键因素及解决措施1074.3.1 原矿选择1074.3.2 产品与市场定位1084.3.3 工艺路线1084.3.4 煅烧技术和相关设备的选择1084.3.5 分级压滤工序1095 结论109参考文献:110致 谢112第5页共111页一般部分1 矿区概况及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1 地理位置及交通条件城郊矿井田位于河南省永城市境内，覆盖城关乡、城厢乡的全部及侯岭、双桥、十八里、将口乡的一部分。南北长约11.2公里，东西宽约5.6公里，勘探面积约63平方公里。北临陈四楼井田（已建井投产），南接新桥井田（已精勘），地理坐标为：东经116017/30“116025/21”北纬33053/52“34000/35”井田范围北起F6断层；南至F20断层；西起F2断层；东至煤层隐伏露头。井田内地势平坦、交通方便。永城市西北至陇海铁路商丘东站约95公里，夏邑东站62公里；东北至京沪铁路徐州车站约100公里，东南至宿州车站约75公里，距京九铁路的亳州车站55公里，且均有柏油公路相通。乡村之间公路相通（见图11）。图11交通位置图1.1.2 地形地貌城郊井田位于淮河冲积平原的东部，地势平坦，海拔标高在+29+31m之间，相对高差23m，微向东南倾斜。区内新生界松散沉积物广泛分布，厚度一般为220m左右。工业广场标高+30m。城郊井田内地表水系不发育，仅有淮河支流的沱河从本区北中部自西向东流过，沱河源于商丘北侧响河，雨季流量剧增，旱季干涸无水，属季节性河流。实测最高洪水位标高+34.79m，（1963年8月9日），年平均水位标高+30.39m，最大流量384 m3/s（1963年8月9日），年平均流量一般为12m3/s。其上游永城市段常年关闸蓄水，致使下游断流无水。夏季多东南风，冬季多西北风，平均风速3.4m/s，最大风速20 m/s。降雪期和冰冻期为11月至翌年3月。冻土深度一般10cm左右，最大19cm。1.1.3 主要河流城郊井田内地表水系不发育，仅有淮河支流的沱河从本区北中部自西向东流过，沱河源于商丘北侧响河，雨季流量剧增，旱季干涸无水，属季节性河流。实测最高洪水位标高+34.79m，（1963年8月9日），年平均水位标高+30.39m，最大流量384m3/s（1963年8月9日），年平均流量一般为12m3/s。其上游永城市段常年关闸蓄水，致使下游断流无水。本区地处中纬34附近，属半干旱、半湿润季风型气候，蒸发量大于降雨量，干湿差大，四季分明。年平均气温14.3 ，日最高气温41.5，日最低气温为-23.4。年平均降水量962.9mm，年最大降水量1518.6mm，年最小降水量556.2mm。大气降水量多集中在78月份，可占全年降水量的50%以上，年蒸发量1808.9。永城地区受地震影响不大，地震烈度小于6度。1.2 井田地质特征1.2.1 井田地质构造城郊井田位于北北东向的永城隐伏背斜的西翼中段，北北东向断层构造居主导地位，其次是近东西向构造，局部发育有北西向构造。总体构造特征是以宽缓褶皱为主，伴随一定数量的断裂构造，且多集中在表现明显的背、向斜两侧。井田东南部地层走向为北北东向，南部由于两组不同方向构造的复合而呈马鞍状，中部、北部由于受小褶曲的影响。呈波状起伏，走向变化较大。地层产状总趋势向南西西方向倾斜，地层倾角一般在70130，个别地段（东南部将阁向斜一带）达200300。褶皱和断裂构造呈北北东向和近东西展布。井田内褶皱构造除柏窑背斜与将阁向斜比较紧密外，其余均属褶幅不大的隆起和凹陷。主要有：蒋阁向斜（短轴向斜）、马岗背斜（短轴背斜）、城郊向斜（构造盆地）、四里禅向斜、柏窑背斜、屈庄向斜、洪岗背斜、小莫庄向斜、流酒池子向斜、关庄向斜和王庄向斜。本井田精查勘探时在103平方公里范围内组合大小断层20条，平均0.19条/每平方公里，其中落差大于100米的断层8条，50100米的5条，小于30米的2条。经地震补勘，在补勘区内除对地质精查控制的14条断层进一步验证和控制外，新发现断层48条，其中落差大于50米的断层1条，3050米的3条，其它均为小于30米的断层；且在地震测线上发现落差小于10米（北部）或15米（南部）的孤立断点70个。补勘后区内断层平均1.85条/每平方公里。认为断层不甚发育。井田边界断层共7条，有北北东向的F1、F7、F2、F12断层及走向近东西的F20断层，和与陈四楼井田交界的北西向延伸的F6断层及F9环形断层。1.2.2 构造特征城郊井田位于北北东向的永城隐伏背斜的西翼中段，北北东向断层构造居主导地位，其次是近东西向构造，局部发育有北西向构造。总体构造特征是以宽缓褶皱为主，伴随一定数量的断裂构造，且多集中在表现明显的背、向斜两侧，见图1-2城郊井田构造纲要图。整个井田以近北北东向断层构造居主导地位，其次是近东西向构造，局部发育有北西向构造。总体构造特征是以宽缓褶皱为主，伴随一定数量的断裂构造。晚古生代中基性岩浆岩活动比较强烈，并对煤层有一定的破坏作用。图1-2城郊井田构造纲要图1.2.3 井田水文地质井田基本为四周受断层切割，造成相对的隔水边界，形成一个与外部水利联系微弱，补给不足的水文地质单元。地表水体沱河是井田内最大的人工河流。该河枯水季节关闸后抬高了上游水位，用于农灌，下游长期少水，只是在洪水季节开闸放水，排洪泄涝。平水年流量一般为12米3/秒，雨季最大流量384米3/秒，最高洪水位标高为34.79米，最低水位标高为30.07米。1.2.4 煤层特征1）煤层本井田共含煤1523层，其中可采煤层1层，（参见煤层情况一览表），为山西组的二2煤层，表1-1 煤系地层含煤情况 含 煤 地 层煤组名 称含煤段平均厚度（米）含 煤 情 况系统组总层数平 均厚 度（米）含煤系数可采层数可采煤层编 号二叠系上二叠统上石盒子组五 煤 组245.1541.190.5%0无四 煤 组130.8931.130.8%0无下二叠统下石盒子组三煤组69.6376.279.0%3无山西组二煤组102.5433.53.8%1二2石炭系上石炭统太原组一煤组145.82102.171.5%0无 下面对主要可采煤层特详述如下（参见可采煤层特征一览表）：二2煤层赋存于山西组的中部。至上部K4标志层底平均距离52.02米；与下部K3标志层平均距离49.10米，层位稳定，可采厚度0.87.68米，平均厚度3.5米；煤层大面积表现为单层结构，近在个别钻孔中见到双层结构，且分布零星夹矸为泥岩，厚度小、范围小。煤层顶板多为泥岩、砂质泥岩，局部为砂岩；底板为泥岩、砂质泥岩和砂岩。因其是在广阔平坦潮坪上形成，故厚度稳定，结构简单。由于后期改造及冲刷作用，岩浆活动等，对煤层的原生厚度、结构和稳定造成一定的影响，但影响程度和范围较小，在勘探中钻孔揭露缺失点近11个。在实际揭露情况受断层的影响局部煤层厚度变薄、甚至不连续（见二2煤层缺失原因一览表）。表1-2 二2煤层缺失原因一览缺失原因点数（个）孔 号断层缺失93124 3120 0317 0310 0120 0225 2206 3306 3703沉积缺失0冲刷缺失23111 32092）煤质建井开拓阶段未进行该项工作，近据原地质报告简述。井田内个可采煤层均以高变质年轻的无烟煤为主，次为天然焦及少量的贫煤。煤的物理性质、煤岩特征和煤类基本相符。（1）物理性质各无烟煤均为黑灰灰黑色，少量呈铅灰色；似金光泽（或金刚光泽）条痕为灰黑色黑色；脆度大，内生裂隙中等发育，少数裂隙被次生碳酸岩矿物所充填。二2煤层上部多呈块状，层状构造，脆度较小；中下部常为碎屑状及块状，脆度较大，易碎，煤质较上部差；可见贝壳状断口，视电阻率在30-130.M之间；视比重为1.47。煤层的天然焦呈灰色钢灰色，条痕黑色，纯者为似金属光泽、坚硬，气孔及裂隙发育，煤层的结构构造均被破坏。视比重高于同煤层的煤。形态上多呈块状，有时可见粒状。块状焦的裂隙常被次生的碳酸岩矿物所充填。燃烧时燃点高、无焰、常有轻微热爆性，并伴随有响声。二2煤层宏观煤岩特征，煤层以亮煤、镜煤为主，暗煤次之，丝炭少量。镜煤呈薄层状或小透镜状与亮煤及暗煤组成条带状结构。属半亮及光亮型煤。镜下鉴定，有机质含量占77.389.60%。其中以凝胶化物质为主，占有机质的8498%，丝炭组分次之，占有机质的216%。无机质占粘土矿物为主，占无机质含量的8293%；硫化物类、碳酸盐类、氧化硅类含量较少。二2煤层中的镜煤最大反射率为2.977%，平均反射率为2.648%；二2煤层的无烟煤测得显微硬度平均值为35.5。天然焦：块状天然焦的煤岩组分、结构、构造已辨认不清；粒状天然焦（天然半焦）的煤岩组分、结构、构造尚可辨认；天然焦中可见的矿物有黄铁矿、碳酸盐、粘土矿物；天然焦内有机质占6283%，无机质也以粘土矿物为主。其显微煤岩特征：天然焦在镜下呈亮黄白色，反射率远高于残留的有机组分，具重结晶特征，呈斑点状，泼状消光，有强非均质性；粘土矿物明显增高，集合体粒度变粗，并有大量气孔，气孔中充填有碳酸盐类矿物。贫煤：贫煤宏观煤岩类型和二煤组及三煤组中的无烟煤基本相同。贫煤中的镜煤最大平均反射率在2.29102.3740%之间。（2）化学性质水分：井田内各可采煤层中无烟煤和贫煤，原煤水分一般在0.52%之间，少量小于0.5%，极少数大于2%，属于低水分煤。在煤层露头附近因风化作用，煤的水分可增加到37%。三1煤层局部露头附近，水分可达16%以上。天然焦的水分和同层的无烟煤相近。挥发分：各煤层无烟煤及贫煤的精煤可燃基挥发分产率分别在7.88.39%、10.4110.74%之间。但在煤层露头附近，因受风化作用挥发分产率有不同程度的增加。三煤组的贫煤、无烟煤挥发分产率略高于二2煤层。这和它的变质程度较低、埋深较浅、后期岩浆岩侵入有关。二2煤层的天然半焦挥发分产率8.88%，三4的天然焦为8.15%，都明显降低。煤的元素组成：各煤层中不同煤类的Cr、Hr元素含量差异不大均以碳元素为主，含量在9193%之间，氢元素含量无烟煤为3.783.93%，贫煤在4.05%以上，天然焦变化明显，在1.383.85%之间（见下表）。其它元素含量极少。表1-3 各煤层不同煤类Cr、Hr含量变化表元素煤类二2Cr（%）A92.76T91.23CaK92.82Hr（%）A3.78T4.05CaK3.50从碳、氢元素含量来看，它反映了无烟煤、贫煤、天然焦的变质特征。如二2煤层无烟煤变质程度高于贫煤，故碳元素含量高；而天然焦变质程度有高于无烟煤，则碳元素含量也略高于无烟煤。三煤组的天然焦在形成过程中，由于岩浆内的无机质组分大量进入，使碳元素相对降低。煤的灰分：表1-4 煤层不同煤类灰分情况一览表煤层煤类各灰分产率级别所占百分比灰分平均产率（%）煤层灰分等级10%1015%1525%25%二2A2.8166.2928.092.8114.41低灰T75.0025.0014.35低灰CaK60.0020.0020.0016.68低中灰从城郊井田各可采煤层主要煤质特征汇总表及上表可以看出，无烟煤二2煤层原煤灰分产率在8.635.67%之间，平均14.41%，以低灰分为主，中灰分区主要在井田东、中部0212、0109、3116、3226、3321等钻孔一带呈不连续条带状及西部边缘附近。贫煤各煤层灰分产率平均值和相同煤层的无烟煤相差不大。天然焦的灰分产率普遍高于同煤层的无烟煤。二2煤高出2.27%。综上所述，二2煤层低灰分为主，有少量中灰分煤。二2煤层属低中灰分焦。 各类煤层不同煤类经1.5比重洗选后，精煤灰分产率普遍降低。二2煤层各煤类精煤灰分产率降低值在7.779.21%之间。灰成分和熔融性：井田内各煤层不同煤类的灰分均以SiO2、Al2O3为主，两者之和除三22天然焦外均占灰成分的70%以上，三1煤层可达80%以上。其次为Fe2O3、CaO，还有少量的K2O、Na2O、MgO、SO3、TiO2等。井田内无烟煤、贫煤的灰分产率中SiO2、Al2O3含量之和占灰分总量的7080%以上，因而灰分的软化温度值普遍高于12500C，属高熔至难熔灰分；少量天然焦因接触交代作用进行得较充分，焦中的Fe2O3和CaO明显增加，灰熔点降至11500C。为低熔灰分。有害元素硫、磷、砷、氟硫：二2煤层硫的含量普遍低于1%（少数大于1%），平均值0.498%。磷：各煤层不同煤类的磷含量绝大部分在0.01%以下，极少数在0.010.04%之间，属特低磷煤（焦）。砷：各煤层砷含量一般不高，二2煤层在0.22.2PPm之间。井田内各煤层中砷含量大都大于8PPm，是酿造和食品加工业的理想燃料。氟：井田内测试数据较少，煤层中测得的含量是：二2煤层为36.6PPmm。（3）工艺性能发热量：各煤层原煤的分析基和可燃基发热量均比较高，平均值见下表表1-5 各煤类平均发热量一览表煤层二2三1三22三4煤类ATCaKATATCaKATCaKQfDT卡/克70437146654958185878656365685286650267565517QrDT卡/克83428401815382278238832383487446831384117537从表中可以看出：（1）二2煤层发热量高于三煤组；（2）三煤组内三22与三4煤层发热量接近，三1煤层发热量较低；（3）不同煤类发热量高低不同，贫煤高、无烟煤次之、天然焦较低。煤对CO2的反应性：通过对井田内各可采煤层的无烟煤在11000C对CO2的反应性测试：二2煤层CO2还原率在54.078.0%之间，平均为64.3%。由测得数据可以看出：，二2煤层对CO2的反应性比三煤组各煤层较好。煤的热稳定性：通过对井田各可采煤层的热稳定性进行测试，并进行综合评价见下表：从表中可以看出二2煤层的无烟煤热稳定性为“中等好”。可磨性：本井田利用哈特葛罗夫法对各煤层无烟煤进行了可磨性测定，根据测定结果，二2煤层的哈氏指数在57.4695.51之间，其中6070的占近50%，大于60者占总数92%之间。表1-6 各煤层的热稳定性综合评述表煤 层二2三1三22三4煤 类ATAATCaKACaK热稳定性评级（个）好175611052中等413差2211煤 层 评 述中等好差好好好好中等好好目前对煤的可磨性评价尚无国家统一标准，从北京煤化所获知我国无烟煤哈氏指数可磨性指数在40140之间，用哈氏方法测试的指数大于100者为易磨，小于100者为不易磨。故认为该井田煤层属不易磨煤。结渣性：根据对各可采煤层的结渣性采样测试结果可知：该井田除二2煤层的2010孔为中等结渣性结渣性外，其余全属（包括三22煤层中的天然焦）强结渣性煤。抗碎强度：由于条件限制，井田内近在二2煤层采集了两个样品进行测试，根据测试结果，该井田二2煤层属高强度煤。煤的硬度：根据永城煤矿二2煤层硬度测定结果，自然状态下抗压强度在3970公斤/厘米2之间，坚固系数0.92，属软煤。表1-10 二2煤层抗碎强度测试结果表煤 层孔 号落下试验法25毫米（%）评 述二2602272.33高强度煤二2331166.00高强度煤煤的可选性：采用0.1含量法进行评价，当理论分选比重确定为1.7时，二2煤层属易选至极易选煤。1.2.5 其他开采地质条件1）矿井瓦斯各煤层CH4含量一般为0.5cm3/g，属低瓦斯矿井。但东翼存在高瓦斯富集区，各采煤工作面的绝对瓦斯涌出量因工作面长度以及其他各种因素影响而有所不同；各掘进工作面中煤巷的绝对瓦斯涌出量一般在0.1m3/min左右，岩巷的绝对瓦斯涌出量一般为0。2）煤尘及煤层自然发火情况依据2002.8.22日煤炭科学研究总院重庆分院对永城煤电集团城郊煤矿北翼4采区煤样及东翼首采区煤样进行煤炭自燃倾向等级鉴定的结果：煤层自燃倾向等级属类（不易自燃），最短自然发火期为91天。参见报告。而详、精查时利用“着大温度降低值测法”对各可采煤层进行可燃性试验，二2煤层无烟煤测得T值均小于250C，属不自燃发火煤层。2 井田境界及储量2.1 井田境界2.1.1 井田境界的划分原则在煤田划分为井田时，要保证各井田有合理的尺寸和境界，使煤田个部分都能得到合理的开发，井田境界的划分要符合下列原则：1）井田范围、储量、煤层赋存及开采条件要与矿井生产能力相适应。对生产能力较大的矿井，尤其是机械化程度较高的现代化大型矿井，应要求井田有足够的储量和合理的服务年限并为矿井发展留有余地，以满足矿井长远发展的要求。2）必须要保证煤田有合理尺寸。为便于合理安排井下生产，井田走向长度应大于倾向长度。要结合矿井的开采技术和机械装备情况，合理地安排井田走向长度，以保证矿井较好的经济效益，一般小型矿井1500m；中型矿井4000m；大型矿井8000m。3）充分利用自然条件、地质条件划分井田。例如可以利用大的断层作为井田边界，或在河流、国家铁路、城镇等下面进行开采存在问题较多或不够经济需留设安全煤柱时，可以此作为井田边界，即降低了煤柱损失又减少了技术上的困难。4）合理规划矿井开采范围，处理好相邻矿井之间的关系。划分井田边界时，通常把煤层倾角不大，沿倾斜很宽的煤田分成浅部和深部两部分，一般应先浅后深先易后难分别开发建井以节约初期投资。同时也避免浅深部井形成复杂的压茬关系，给开采带来困难。浅部矿井井型及范围可比深部矿井小，但是当需加大开发强度时应考虑给浅部矿井发展留有余地，不使浅部矿井过早地报废。2.1.2 划分井田的方法1）按地质构造划分井田。2）按煤层赋存条件划分井田。3）按煤质、煤种分布规律划分井田。4）按地形、地物界限划分井田。5）按伴生有益矿产富集带或其他开采技术条件划分井田。6）人为划分井田。2.1.3 矿井井田境界1）井田周边情况根据以上划分原则以及永夏煤田的整体规划以及城郊煤矿的实际情况，四周边界为：北：煤层露头处以自然地质条件划分为边界；西：以F7断层为边界；南：以F20断层为自然边界；东：相邻边界为其他矿区开采井田，本矿区为进水平煤层，根据垂直划分原则，人为划分为直线。2）井田尺寸井田的平均走向长度为11.18Km。井田的平均倾向长度为5.6Km。煤层的最大倾角为21，最小倾角为3，平均为8.2，井田平均水平宽度为 5.6Km。井田的水平面积按下式计算： S=HL （2-1）式中 S井田的水平面积，km2; H井田的平均水平宽度，km; L井田的平均走向长度，km;则井田的水平面积为：S= 5.6 11.18 = 62.62（2）2.2 井田工业储量2.2.1 井田储量的计算城郊矿井田范围内计算的煤层为二2煤层。矿井储量是指矿井内所埋藏的，具有工业价值的煤炭数量。它不仅包含着煤炭在地下埋藏的数量，而且还表示煤炭的质量，反映井田的勘探程度及开采技术条件。矿井储量可分为矿井地质储量，矿井工业储量和矿井可采储量。矿井工业储量是指平衡表内A+B+C级储量的总和。矿井设计储量是矿井工业储量减去设计计算的断层煤柱，防水煤柱，井田境界煤柱和已有的地面建筑物，构筑物需要留设的保护煤柱等永久煤柱损失量后的储量。矿井可采储量是指矿井设计储量减去工业场地保护煤柱，矿井井下主要巷道保护煤柱煤量后乘以采区回采率的储量。2.2.2 保安煤柱按照保护煤柱的设计原则：（1）在一般情况下，保护煤柱应根据受护面积边界和移角值进行圈定。（2）地面受护面积包括受护对象及周围的受护带，当受护边界与煤层走向斜交时，洋感根据基岩移动角求得垂直与受护边界方向的上山方向移动角和下山方向移动角，然后再确定保护煤柱。（3）立井保护煤柱应按其深度，用途，煤层赋存条件和地形特点留设，立井深度大于或等于400米的以边界角圈定，小于400米的以移动角圈定。根据开采煤层的厚度，具体保安煤柱留设如下：井田边界保护煤柱留设50米，水平大巷两侧各30米；落差大的断层煤柱留设30米，落差较大的断层煤柱留设15米，落差较小的煤柱不留煤柱。 2.2.3 储量计算方法工业储量计算：矿井主采煤层为二2号煤层，采用算术平均法。按下式计算： Zg=SMr/cos （2-2）式中： Zg工业储量，万tS水平面积，Km2M煤层厚度，mr平均容重，t/m3平均倾角，0二2煤层工业储量的计算为：Zg= 62.623.51.4/cos120=313.7Mt总的工业储量Zg=313.7Mt2.3 井田可采储量2.3.1 永久煤柱留设安全煤柱留设原则：（1）对工业场地、井筒、地面建筑物留设保护煤柱。（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、风井煤柱。冲积层层移动角为45，走向移动角为74，上山移动角为65，下山移动角为71。（3）维护带宽度：工业场地为20m，村庄为10m。（4）断层煤柱宽度为30m，井田边界为50m，风氧化带为50m。（5）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，工业广场占地面积指标见表2-1表2-1 工业场地占地面积井 型Mta-1占地面积指标/ha(0.1Mt)-12.4及以上1.01.21.81.20.450.91.50.090.31.82.3.2 矿井永久保护煤柱损失量1）井田边界保护煤柱：井田边界保护煤柱留设50m宽，则井田边界保护煤柱损失量为421万t。2）断层保护煤柱：断层煤柱留设30m宽，则断层保护煤柱损失量为1093万t。3）煤层露头保护煤柱：煤层露头煤柱留设50m宽，则煤层露头保护煤柱损失量为153万t。4）村庄保护煤柱：村庄维护带的宽度为10m，则村庄保护煤柱损失量为0Mt。5）工业场地保护煤柱：由表2-3可知，工业场地按级保护，维护带宽度为20m，工业场地面积取30公顷，工业广场保护煤柱如图2.1所示，工业场地保护煤柱压煤量为7.0 Mt。各种煤柱损失量见表2-2。表2-2 保护煤柱损失量煤柱类型储 量/Mt井田边界保护煤柱4.21断层保护煤柱7.93煤层露头保护煤柱1.56村庄保护煤柱0工业场地保护煤柱7.0合计20.7表2-3 建筑物保护等级与维护带宽度建筑物保护等级维护带宽度/m2015105地面建筑物和主要井筒的保护煤柱是从受保护的边界起，按基岩移动角、和及表土层移动角所做的保护平面与煤层的交线来确定。煤层群开采时，应采用重复采动条件下的移动角值。由计算的工业广场的保护梯形煤柱的具体数据如表2-4表2-4 梯形保护煤柱的数值表土层厚度/m/0/0/0/0AB/mCD/m高度/m面积/m230457165741066.781132.14839.05142.9图2.1工业广场保护煤柱的留设2.3.2矿井可采储量计算计算公式如下： K=(c -P) C (2-3)式中：K可采储量，tc工业储量，tP永久煤柱损失，t C采区回采率回采要求：中厚煤层不应小于80%，薄煤层不应小于85%，经各煤层可采储量计算，汇总计算出本井田可采储量为： K=（31371.67-2070.25）85%=24905.78万t3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限3.1 矿井制度根据安全规程，煤矿生产许可法和劳动法有关规定，结和城郊矿的实际情况，拟制定工作制度如下：设计年工作日330天，日提升16小时，采用“四六”作业制，三班生产，一班准备。随着社会进步和劳动制度改革，目前综采多采用四六制，每班工作六小时，三班出煤一班检修，以缩短煤矿工人的辅助劳动时间，以减轻工人的劳动强度。所以本矿井计划采用“四六”工作制度。3.2 矿井设计生产能力及服务年限3.2.1 设计生产能力的确定原则应根据地质条件，国民发展需要和国内外市场需求，技术装备和管理水平，充分考虑科学技术进步等因素，依据投资少，出煤快，经济效益好的原则合理确定。3.2.2 矿井生产能力的重要因素1）储量是指基础储量中经济可采部分2）地质条件和开采条件3）技术装备和管理水平4）矿井与水平服务年限见下表表3-1 第一水平设计服务年限参照表矿井生产能力Mt/a矿井服务年限(a)第一水平设计服务年限（a）煤层倾角小于25度煤层倾角25-45度煤层倾角大于45度3.0及以上60-7030-35_1.2-2.450-6025-3020-2515-200.45-0.940-5020-2515-2010-15 矿井与水平服务年限计算公式： T= Zm /(AK) （3-1）式中 T 设计计算服务年限Zm可采储量，万吨；A年产量，万吨/年K储量备用系数，宜采用1.31.5则矿井服务年限为：T = 2.4905108 /（3.01061.3）= 64a60a3.2.3 生产能力该矿井可采储量2.49亿吨，设计生产能力为300万吨/年。 服务年限为64年， 计算过程中储量备用系数取1.3。参照煤矿工业矿井设计规范规定，即：矿井生产能力：3.0Mt/a，矿井服务年限64a。3.2.4 井型校核按矿井实际煤层开采能力、辅助生产能力、储量条件及安全条件因素对井型进行校核：1）煤层开采能力。井田内二2号煤层平均厚度为3.5m，为中厚煤层，赋存较稳定，厚度变化不大。2）辅助生产环节的能力校核。矿井设计为大型矿井，开拓方式为立井双水平开拓，主立井采用箕斗提升，副立井采用罐笼辅助提升，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带输送机到大巷胶带输送机运到主井煤仓。大巷的辅助运输第一水平采用无轨胶轮车运输，第二水平采用轨道运输。3）通风安全条件的校核。矿井煤尘无爆炸危险性，瓦斯涌出量小，为低瓦斯矿井。矿井采用中央并列式通风。4）矿井的设计生产能力与整个矿井的工业储量相适应，保证足够的服务年限，本设计中第一水平服务年限的计算公式为：T =30.63a (3-2)式中: T水平服务年限，a满足要求，见表3-2。表3-2 我国各类井型的新建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）第一水平设计服务年限/a煤层倾角025煤层倾角2545煤层倾角45906.0及以上70353.05.060301.22.4502520150.450.9402015154 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、位置及其相关练习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、数目和配置，合理选择井筒及工业场地的位置。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，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）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，在解决开拓问题时，应遵循下列原则：（1）贯彻执行国家有关