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河北工程大学2013届专科生毕业设计（论文）宣三矿矿井设计毕业论文目 录第1章 矿井概述及井田特征- 4 -1.1 矿井概述- 4 -1.1.1 矿区概述- 4 -1.1.2 矿区地震情况错误！未找到索引项。- 4 -1.1.3 矿区水源状况- 4 -1.2 矿井地质及水文地质条件- 5 -1.2.1 矿井地质- 5 -1.2.2 矿井水文地质条件- 6 -1.3 煤层特征- 7 -1.3.1 煤层地层含煤性- 7 -1.3.2 可采煤层- 7 -1.3.3 不可采煤层- 8 -第2章 井田境界和储量- 12 -2.1 井田境界- 12 -2.2 井田工业储量- 12 -2.3 井田可采储量- 13 -第3章 矿井生产能力、服务年限及工作制度- 15 -3.1 矿井生产能力及服务年限- 15 -3.2 矿井工作制度- 15 -3.3 矿井每昼夜净提升小时数的确定- 15 -第4章 井田开拓- 16 -4.1 概述- 16 -4.1.1井田开拓应遵循的原则：- 16 -4.1.2 影响设计矿井开拓方式的主要因素有- 16 -4.1.3立井开拓的适用条件一般为- 17 -4.1.4开拓方案比较- 17 -4.2 开采水平的设计- 21 -4.2.1确定开采水平的位置- 21 -4.2.2 设计水平的巷道布置- 21 -4.3 井筒位置的确定- 22 -4.3.1井筒位置及数目- 22 -4.3.2 井筒用途- 22 -4.3.3 井筒断面- 23 -4.4 井底车场- 24 -4.4.1 概述- 24 -4.4.2 井底车场的选择原则- 25 -4.4.3井底车场的设计依据- 25 -4.4.4 井底车场的线路设计- 25 -第5章 准备方式 采（盘）区或带区巷道布置- 28 -5.1采区概况- 28 -5.2采区布置- 28 -5.3 采区车场设计及硐室- 29 -5.3.1采区变电所- 29 -5.3.2采区车场- 29 -5.4 采区采掘计划- 29 -第6章 采煤方法- 31 -6.1 煤层的地质特征- 31 -6.2 采煤方法和回采工艺- 31 -6.2.1采煤方法的选择- 31 -6.2.2回采工艺的确定- 32 -6.2.3 采煤机械的选用- 32 -6.2.4确定工作面长- 32 -6.2.5工作面长度合理性的检验- 32 -6.2.6确定回采工作面的支护方式、支架规格和布置方式- 34 -6.2.7 各工艺过程的安全注意事项- 35 -6.2.8 循环作业方式及各图表- 41 -第7章 井下运输- 44 -7.1 概述- 44 -7.2 采区运输设备的选择- 44 -7.3 主要巷道运输设备的选择- 44 -7.3.1 煤炭运输方式- 44 -7.3.2 带式输送机的设计计算- 45 -7.3.3 电机车的选型设计- 45 -7.3.4 列车组成的验算- 47 -7.3.5 电机车台数的确定- 49 -第8章 矿井提升- 51 -8.1 概述- 51 -8.2 主井提升设备选型设计- 51 -8.2.1选择提升容器- 52 -8.2.2选择提升钢丝绳- 54 -8.2.3提升机的选择- 55 -8.2.4提升电动机的预选- 56 -8.2.5提升机对井筒的相对位置- 57 -8.2.6立井提升理论及计算- 58 -8.2.7动力学计算- 60 -8.2.8验算电动机- 60 -8.2.9计算提升设备电耗及效率- 62 -8.2.10核算提升能力- 62 -8.3 副井提升设备选型设计- 63 -8.3.1注意事项- 63 -8.3.2 副井提升选型- 63 -第9章 矿井通风与安全- 66 -9.1 概述- 66 -9.2 矿井通风方式与通风系统的选择- 66 -9.2.1选择通风系统的原则- 66 -9.2.2矿井通风方式的选择- 66 -9.2.3 通风方法的选择- 66 -9.3 采区及全矿所需风量的计算- 68 -9.3.1 原则- 68 -9.3.2 采区及全矿所需风量- 68 -9.3.3风速验算- 71 -9.4 矿井通风总阻力计算- 72 -9.4.1 原则- 72 -9.4.2 矿井通风设备的选择- 74 -9.5 防止特殊灾害的安全措施- 76 -9.5.1瓦斯管理- 76 -9.5.2 煤尘管理- 77 -9.5.3火灾预防- 77 -9.5.4 水灾预防- 77 -9.5.5 顶板管理措施- 77 -第10章 矿井排水系统- 79 -10.1 概述- 79 -10.2 矿井排水设备选型- 79 -10.2.1 初选水泵：- 79 -10.2.2 管路布置- 80 -10.2.3 管道特性曲线及工况点确定- 81 -10.2.4 检验计算- 84 -10.2.5 技术经济指标计算- 85 -10.3 水泵房及水仓- 86 -10.3.1 水泵房- 86 -10.3.2水仓- 87 -10.4 技术经济指标- 89 -第11章 技术经济指标- 90 -参考文献- 92 -第1章 矿井概述及井田特征1.1 矿井概述1.1.1 矿区概述宣三矿井田位于河北省张家口宣化县东南约15 Km，矿井井田大部分地区隶属宣化县顾家营镇所辖，部分位于张家口市下花园区辛庄子乡。其地理坐标为东径11507181151116,北纬 403120403452。交通位置图1.1-1。其范围：西南以小煤矿（局部以9#煤层露头）和F40断层为界，西北及东北分别止于F2及F18断层，东以F22、F19、F34断层为界，东南止于F12断层南北长约8 Km，东西宽约5 Km，面积24.90Km2。京包铁路、京张公路及京张高速、宣大高速在井田的南侧通过。井田北部直距3.5 km处有宣庞铁路东西向延伸，侯家庙车站至一号井的铁路已建成运行，交通极为便利。本区地处宣化盆地的东南部，为低山丘陵地貌，近南北向沟谷发育，区内地势北高南低，标高一般+80m+125m，土山哇山最高点标高为400m，位于勘查区中西部。1.1.2 矿区地震情况根据宣化地震办公室提供资料，宣化地区自公元前231年公元1985年共发生有感地震59次。其中有5次具有不同程度的破坏作用。如1932年发生的5级地震，1920年7月12日沙城发生的6.7级地震，地震总规律是：有感地震频繁，中、强地震稀少，且无大地震发生，本区地震烈度为度。1.1.3 矿区水源状况本区属永定河水系，区内的洋河属永定河水系的一级支流，常年有水，年平均流量 14.65m3/s，其中7、8月份占全年流量的28以上，洋河在井田西南部2km处通过，并有一洋河水库，位于井田西南角附近；井田北部有龙洋河，该河发源于宣化东部的赵川附近，流经大堡子、顾家营、北城台、泥河子，到黑山底附近注入洋河，其月流量平均仅为0.050.13m3/s。泡沙河是龙洋河支流，为季节性河流，流量很小。根据水文地质资料，该井田上端砂砾石含水层埋深较浅，一般在30m。在龙洋河床及漫滩地带富水性较强，农灌井单井出水量在2000m3/d，水质类型为HCO3-Na、Ca、Mg型水，矿化度小于0.5g/L。 可直接作为生活饮用水。图11 交通示意图1.2 矿井地质及水文地质条件 1.2.1 矿井地质本井田位于太行山拱断束东翼边缘的断阶上，西侧为上升的太行背斜主体，东侧紧靠下降的华北断拗带的边缘，正处在构造上升与下降间的过渡地带，所以区内构造以剪切断裂构造为主，褶皱表现轻微。井田基本构造形态为一短轴向斜盆地和被断层复杂化了的平缓单斜层，地层产状总的趋势是：走向N2050E，倾向东南，倾角一般为525，局部达40。井田范围内所揭露的断层均属高角度正断层，断层倾角一般为6570。根据断层的延展方向，可将其分为三组，即南北向组、北东向组和东西向组（以北东向断层为主），纵横交错。由于断层发育，严重地破坏了煤系地层的连续性，并形成了一系列阶梯状的地垒和地堑及小型褶皱和小型盆地等复杂构造，致使采区和工作面都难以正常布置，经有关部门批准，本矿井地质条件类别属于类。1.2.2 矿井水文地质条件宣三矿井田内地势平坦，西北高东南低，地面标高在80m125m之间，其坡度西部为千分之七，东部为千分之四，地表径流良好，井田中部有瞎马河，西南部有白马河流过，两河均发源于变质岩山区，为季节性河流，属海河流域子牙河水系。 根据1963年资料，白马河北岸最高洪水位线设有5个洪水位点，记载最高洪水位为+111.48m+102.54m；瞎马河最高洪水位线两岸设有21个洪水位点，记载最高洪水位为+120.61m+87.24m。 白马河在东青山村以东河床下伏寒武、奥陶系碳酸岩地层，地表水在此可渗入河床补给岩溶地下水。本井田内含水层自上而下的水文地质特征为：（1） 中奥陶统碳酸盐岩岩溶裂隙承压含水层为本区主要含水层，巨厚，高水头，一般具有来势凶猛、涌水量大、持续时间长和造成损失严重等特点，是本矿区开采9#煤的主要危害。（2） 大青灰岩岩溶裂隙含水层 大青灰岩为8#煤的直接顶板，层位和厚度较稳定，是开采8、9#顶板进水的主要含水层。岩性为灰色、深灰色石灰岩，质较纯，厚度为1.20m8.23m，平均厚度为4.46m左右。西南部为隐伏露头，东北部为埋藏区，埋藏深度100m1000m。由于厚度比较薄，被构造切割后，成为若干个不连续的短块。在自然状态下，大青灰岩与奥灰只在短裂带附近有较弱的水循环交替。本层层位稳定，涌水量不大，但含水性不一，为局部富水性强的溶洞裂隙承压含水层，是开采下组煤时正常涌水的主要充水水源。（3） 57#煤间砂岩、伏青灰岩裂隙岩溶含水层 本层厚度变化大，常呈23层复合结构的含水层组，总厚度由1.5m91.28m，一般厚度10m30m。砂岩多为细砂岩，局部为粗砂岩，多为泥质胶结，伏青灰岩一般厚1m2m。砂岩中含小砾石，裂隙发育，水多集中在此层。本层含水性极弱，属富水性极弱的裂隙岩溶承压含水层。野青灰岩、砂岩岩溶裂隙含水层层位稳定，厚度0.70m21.03m，一般厚6.8m13.2m，野青灰岩靠近露头处有溶洞和溶蚀现象，溶洞、裂隙多被新生界黄泥充填，深部溶洞逐渐消失。砂岩以中细砂岩为主，多为泥质胶结，富水性极不均一，从上到下逐渐减弱。本含水层为含水性弱的饿岩溶裂隙承压含水层。（4） 2#煤顶板砂岩裂隙含水层 该含水层层为稳定，但厚度变化大，为028.10m，一般厚度5m15m，岩性一中细砂岩为主，局部为粗砂岩，泥质胶结，本区裂隙不发育，该含水层为含水性弱，但局部可达中等的承压裂隙含水层。（5） 下石盒子底部砂岩裂隙含水 层位稳定，厚度019.90m，一般厚度5m8.6m，以中细砂岩为主，局部为粗砂岩，泥质胶结，为含水性弱的裂隙承压含水层。X0含水层：第四系底部砂卵砾石孔隙含水层卵石层厚度变化较大，井田西北部较厚，向东南变薄，南端的西侧有尖灭现象，最大厚度为89.65m，一般厚度为10-30m。北风井厚度为7.9m ，卵石滚圆度好，分选性较差，充填物为砂和粘土，本含水层由于充填物为砂和粘土，渗透性较差，上覆为厚度100余米的亚粘土，亚沙土层，隔断了与地表水的联系，该含水层为含水性较弱的孔隙承压含水层。6. X含水层：第四系顶部卵砾石孔隙含水层层位稳定，底面一般距地表2040m ,最小厚度为2.60m，最大厚度30.64m；一般厚度为515m；卵石以紫红色及白色石英岩为主，有时也见片麻岩，闪长岩，直径一般为30100米之间，最大者大于1000m，分选性差，孔隙间有不同粒径的砂充填，多为单层，有时呈两层以上的复合结构。该含水层为本区主要含水层，含水丰富，渗透性好，直接接受大气降水补给，补给通道一是地表水下渗，二是西部山区补给，该含水层为富水性强的孔隙无压含水层。1.3 煤层特征1.3.1 煤层地层含煤性宣三矿煤层含煤地层为石炭二叠系，自上而下分别属于二叠系下统山西组（P1s）石炭系上统太原组及石炭系中统本溪组，总含煤18层，从厚度上讲有两个厚煤层，其余为薄煤层；从稳定性上讲，有两个稳定煤层，一个较稳定煤层，两个不稳定煤层，其余12个为极不稳定煤层，从可采性上讲，两个可采煤层，四个局部可采煤层，其余为不可采煤层。 山西组（P1s）地层厚度49.682.56m，平均67.56m，以灰色、深灰色粉砂岩，砂质泥岩与浅灰色、灰白色细粒至中粒砂岩为主。含煤37层，可采一层，平均煤层总厚5.43m，含煤系数8.04%。其中2#煤为稳定的厚煤层，是宣三矿的主采煤层，其他均为极不稳定的薄煤层，没有开采价值。 太原组（C3t）地层平均厚度148.35m，含煤511层，平均煤层总厚度9.26m，含煤系数6.2%，其中9#煤为宣三煤矿稳定的厚煤层，是主采煤层，平均厚度6.19m，7#为较稳定的局部可采煤层，6#、8#煤为不较稳定的局部可采薄煤层，3#煤为不稳定的局部可采的薄煤层，其他均为极不稳定的、不具开采价值的薄煤层。 本溪组地层平均厚度25.94m，含煤两层，编号为10及11，煤层平均厚度分别为0.34m及0.42m，煤层总厚度0.76m。含煤系数2.7%，均为极不稳定的无开采价值意义的煤层。1.3.2 可采煤层1. 2#煤层：为于山西组下部，井田最小厚度1.23m，最大厚度6.78m，平均4.38m，纯煤平均厚度3.97m。全井田穿过煤层的钻孔155个，见煤厚度均在最低可采厚度之上，可采性指数（Km）为1。经计算，煤厚变异系数（）为17%，属稳定的厚煤层。2#煤在南部单斜区、中部断裂带、东部褶断带及北部波曲区浅部均为单一结构的煤层，不含夹矸。2. 3#煤：最小厚度为零，最大厚度为1.00，经计算，煤层可采性指数Km为0.5,煤厚变异系数为29%，属极不稳定煤层。煤层中不含夹矸，结构简单，为局部可采煤层。3#煤位于野青灰岩之上，2#煤之下，为野青灰岩所控制。3#煤上距2#煤16.52m42.66m，平均29.76m 。3. 6#煤：煤层最小厚度零，最大厚度1.82m，平均0.43m，为薄煤层。 可采性指数（Km） 为0.67。经计算，煤层变异系数（）为45%，属不稳定厚煤层。煤层一般不含夹矸，结构简单，位于伏青灰岩之上。上距3#煤26.97m85.10m，平均48.72m。4. 7#煤：最小厚度零，最大厚度2.06m，平均厚度0.98m，为薄煤层。 可采性指数（Km）为0.82。经计算，煤层变异系数（）为28%，为较稳定煤层。煤层一般不含夹矸，有时有一层泥岩夹矸，夹矸最大厚度0.29，平均0.05，为简单结构煤层。7#煤局部可采，位于伏青灰岩及大青灰岩之间，上距6#煤12.51m37.03m，平均21.11m。5. 8#煤：最小厚度零，最大厚度4.96m，平均煤层厚度1.09m，为薄煤层。 可采性指数（Km）为0.7。经计算，煤层变异系数（）为66%，为不稳定煤层。煤层一般不含夹矸，为简单结构煤层。8#煤局部可采，其直接顶板为大青灰岩，下距9#煤0.47m32.94m，平均12.53m。6. 9#煤：最小厚度4.02m，最大厚度12.17m，平均煤层厚度6.19m，为厚煤层。 可采性指数（Km）为0.99，煤层变异系数（）为23%，为稳定煤层。9#煤结构复杂，含夹矸06层，较厚者有两层，由上而下把9#煤分为91、92、93三个分层。 91煤：最小厚度零，最大厚度2.23m，平均煤层厚度0.85，纯煤最大厚度0.83，为薄煤层。 可采性指数（Km）为0.58。煤层变异系数（）为57.7%，为极不稳定煤层。煤层一般不含夹矸，简单结构。下距92煤0.2m3.52m，平均2.79m。92#煤：最小厚度0.32，最大厚度4.95m，平均煤层厚度2.29，纯煤最大厚度4.42，平均2.19，为中厚煤层。 可采性指数（Km）为0.98，煤层变异系数（）为25.5%，为较稳定煤层。煤层一般不含夹矸，为简单结构煤层。下距93煤0.15m2.80m，平均0.91m。 93#煤：最小厚度0.53，最大厚度5.53m，平均煤层厚度2.56，纯煤最大厚度2.58，为中厚煤层。 可采性指数（Km）为0.98，煤层变异系数（）为24.5%，为稳定煤层。煤层一般不含夹矸，为简单结构煤层。详见煤层综合柱状图1.21.3.3 不可采煤层宣三矿煤田不可采煤层有12层之多，它们的共同特点是煤层薄，厚度极不稳定，根据它们的赋存特点，可分为两类：即层位较稳定类与层位不稳定类。层位不稳定类有21、22、5、61、及11煤。层位不稳定类有10、1、11、30、4、41及10#煤。余下的7个层位为不稳定类，见附表1.1（宣三矿井田煤层特征表）。表 11 宣三矿井田煤质特征表 煤层灰分硫磷分发热量煤灰熔融性备注2低中灰特低硫低磷高热量高熔灰4低中灰高硫低高热量高熔灰6中灰中硫低磷高热量高熔灰7低中灰高硫中低磷高热量高熔灰8低中灰高硫低磷高量高熔灰92#低中灰高硫低磷高热量高熔灰93#低中灰中高硫低磷中高热量高熔灰宣三矿井田属石炭二叠系煤，其中2#、9#煤为主采煤层。2#煤有两个煤类，气煤（QM）和1/3焦煤。以气煤为主，少量的1/3焦煤。气煤分布广泛，1/3焦煤呈零量小块夹在其间。92#煤有三个煤类，气煤 气肥煤和肥煤。以气肥煤为主，少量的气煤及更少的肥煤。气肥煤分布广泛，气煤以零星的小块夹在其间，井田西部则出现极少量的肥煤。 93#煤有四个煤类，气煤 气肥煤 1/3焦煤和肥煤。以气煤 1/3焦煤为主，其次是气肥煤和肥煤。气煤分布于井田的东部，呈南北方向的弧形带状，1/3焦煤比邻与气煤的西侧，亦是不规则的近南北向的弧形带状分布，气肥煤则在1/3焦煤带两侧不连续分布。 3# 、6#、 7#、 8#煤以气肥煤为主，气煤次之。他们的变质规律为：1. 由上而下变质程度递增。井田上部煤层变质程度浅，下部变质程度深，上部是气煤（QM45），极少量的1/3焦煤，下部是气肥煤和肥煤，还有储量很多的1/3焦煤。2. 由东向西，煤的变质程度逐渐增高。井田东部变质程度较浅，井田西部煤层变质程度较深，东部是气煤，向西依次是1/3焦煤，气肥煤及肥煤。 经有关部门测试，2#煤瓦斯成分CH4在12.3677.02之间，氮气在18.3876.76之间，宣三矿井田属氮气-甲烷或甲烷带。9#煤瓦斯成分CH4在42.6785.96之间，氮气在10.5242.62之间，属甲烷带或氮气甲烷带，钻孔煤样的瓦斯含量，无论是2#或9#煤都在0.357.07之间，应为低瓦斯区。（见表，2#、9#煤钻孔瓦斯样测定结果汇总表）表12 2#煤钻孔瓦斯样测定结果汇总表 钻孔煤样深度瓦斯成分%瓦斯含量ml/g瓦斯分带CH4CO2N2CH4CO220011285.60285.7565.450.2829.821.480.07氮气甲烷带20012783.45783.6050.7916.5832.630.800.14氮气甲烷带20013601.366.1.5177.020.0818.380.750.20甲烷带20015326.00326.1512.3610.8776.760.180.17甲烷氮气带 表13 9#煤钻孔瓦斯样测定结果汇总表 钻孔煤样深度瓦斯成分%瓦斯含量ml/g瓦斯分带CH4CO2N2CH4CO220011366.90367.0582.120.0815.222.38微量甲烷带20012937.85938.0042.6714.7142.620.700.15氮气甲烷带20013776.60776.7584.230.1211.796.800.27甲烷带20015482.00482.0585.963.5210.524.440.20甲烷带宣三矿井田煤层具有自然发火倾向，其中2#、9#均为二类自燃。其中2#煤的自然发火期为612个月。 由煤炭科学总院抚顺分院矿山安全开发中心坚定，宣三矿煤田煤尘具有爆炸性或爆炸危险性，特别是9#煤具有强爆炸性，应加强防尘，降尘措施。表14 煤尘爆炸性试样坚定结果 煤层采样地点工业分析火焰长度（mm）岩粉用量(%)鉴定结论Wf%A g%Vr%2#东37孔2.5710.4137.0280090有爆炸危险性2#东71孔3.059.5537.7080090有爆炸危险性9#东37孔2.5011.3036.6080090有爆炸危险性9#东71孔3.107.2838.6470080有爆炸危险性图1.2 矿井煤层综合柱状图第2章 井田境界和储量2.1 井田境界西北以F2断层为界，南部以F5断层为界，东部以F14为界，东北以F18为界，南北长约4公里，东西宽约5公里，面积约为20.30平方公里。2.2 井田工业储量平衡表内最小可采厚度为0.7米,灰分小于40%,厚度在0.60-0.69米及灰分在4050%的煤层储量列在平衡表外。7、8、9号煤层为下组煤，因受奥灰水威胁，在目前的技术条件下暂不可采，故也不计入工业储量。储量是按块段结合等高线法计算的.块段是以等高线,境界线,级别线,地质剖面线划分，煤层厚度采用块段平均厚度。各块段储量按下列公式进行计算：Q=S*M*/cos （21）各参数的确定：储量面积（S）的确定：因本次计算采用的煤厚点全部为真煤厚，所以面积全部换算为煤层真面积计算，真面积等于水平投影面积除以cos。煤层倾角（）的确定：根据块段内相邻两根等高线的距离计算求得。煤层厚度（M）的确定：块段内钻孔或相邻钻孔及井巷工程见煤点真厚度的算术平均值。表2.1 各层煤的容重煤层2#3#6#7#8#92#93#厚度4.30.70.430.981.092.32.51 容重（）的确定：用原精查报告各煤层容重如表2.2示：表2.2 各层煤的容重煤层2#3#6#7#8#92#93#容重1.401.341.461.341.381.351.38在计算其它煤层储量时考虑到无具体地板等高线图作为依据,所以:面积,倾角均用2号煤总面积,即面积S=23.4平方千米；平均倾角= 9度。所以： Q2=S2* M2*2/cos=14262万吨Q3=S3* M3*3/cos=2222万吨Q6=S6* M6*6/cos=1487万吨Q7=S7* M7*7/cos=3119万吨Q8=S8* M8*8/cos=3564万吨Q92=S92* M92*92cos=7356万吨Q93=S93* M93*93/cos=8174万吨所以本井田地质储量为:Qz = Q2+ Q3+Q6+Q7+Q8+Q92+Q93=40184万吨本井田工业储量为:Qg= Q2 =14262万吨2.3 井田可采储量在计算可采储量时考虑了下列各种煤柱损失：1 井田边界的煤柱损失：原则：留设50米保安煤柱。计算所得的煤柱损失为：Qbj=Sbj* M2*2/cos=572万吨2 断层两边的煤柱损失：原则：断层两边的保安煤柱，视断层落差的大小而留设，落差20-50米的断层两侧各留设20米保安煤柱。落差大于50米的断层两侧各留设50米（水平距离）保安煤柱。计算所得的煤柱损失：Qdc= Sdc* M2*2/cos=207万吨3 煤层的风氧化带的煤柱损失原则：煤层的风氧化带按垂深20米留设计算所得的煤柱损失：Qyhd= Syhd* M2*2/cos=213.5万吨4 工业广场的煤柱损失根据煤矿设计规范中矿井工业场地占地指标的规定工业广场布置计算如下：实际参数：走向 350米；倾向 520米；表土层移动角：56；63+72；基岩段移动角74；74-0.669；经计算，所得的煤柱损失为：Qgygc=Sgygc* M2*2/cos =973万吨以上各煤柱损失共计：Qs= Qbj+Qdc+Qyhd+Qgygc=1965.5万吨矿井可采储量是矿井设计可以采出的储量，故Q=(Qg-Qs)C （22）Qg矿井的工业储量；Qs保护工业场地，井筒，井田边界，河流，湖泊，建筑物等留置的永久煤柱损失量；C采区采出率，厚煤层不低于0.75；中厚煤层不低于0.8；薄煤层不低于0.85 Q=(Qg-P)C （23） (14262-1965.5)*0.8 =9837.2万吨 矿井可采储量为9837.2万吨。各煤层储量如表2.3所示：单位(万t)表2.3 各煤层储量煤层2#3#6#7#8#9293#地质储量 142622222148731193564 73568174 工业储量14262 远景储量2222 1487 3119 356475368174可采储量总计9837.2第3章 矿井生产能力、服务年限及工作制度3.1 矿井生产能力及服务年限生产能力和服务年限该井田煤层厚度,倾角较缓,水文地质条件比较简单,因此可建设大型或特大型矿井,但考虑到主采二号煤层,其他煤层开采条件不成熟,储量有限,而且井田地质条件复杂,限制了矿井的生产能力。考虑到井田的合理服务年限,因此确定矿井设计生产能力为年产120万吨,日产为3640t。利用矿井服务年限计算公式： T=Q/AK （31） 式中：T - 计算服务年限，年；Q- 可采储量， 吨；A - 年产量， 吨；K - 储量备用系数，本井田备用系数取1.4。将前面数值代如上面公式得 矿井最佳服务为年限为58.55年。根据煤炭工业设计规范设计能力90万吨的矿井服务年限为50年， 120万吨的矿井服务年限为60年。考虑到煤炭的供求情况比较紧张，和设备的更新，可以建设为大矿井，服务年限可以缩短。因此确定矿井设计生产能力为120万吨/年，服务年限为58.55年，日产3640吨。3.2 矿井工作制度年工作日为330天,每日分四班工作,原则为三班生产,一班准备,每班工作6小时,每日提升时间为16小时。3.3 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。第4章 井田开拓4.1 概述4.1.1井田开拓应遵循的原则：贯彻执行有关煤炭工业的技术政策，为多出煤、早出煤、出好煤、投资少、效率高创造条件。要使生产系统完善、有效、可靠，在保证生产可靠、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。（1） 合理集中开拓部署，简化生产系统， 避免生产分散，为集中生产创造条件。（2） 合理开发国家资源，减少煤炭损失。（3） 必须贯彻执行有关煤矿安全生产的有关规定，要建立完善的通风系统，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。（4） 要适应当时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、综合机械化、自动化创造条件。（5） 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。4.1.2 影响设计矿井开拓方式的主要因素有（）地质构造西北以F2断层为界，南部以F5断层为界，东部以F14为界，东北以F18为界,北部紧靠边界处有F4断层,东南部有F35断层,西北部有北程向斜,东南部有表善被斜, 受构造的控制煤岩层产状变化不大。（）煤层赋存状况本采区主采煤层为2#煤,煤层厚平均4.3米。井田南北走向长约7千米,东西宽约5千米。煤层赋存较深达到-750米,煤层倾角在327度之间，平均9度。煤层中部倾角变化不大。本矿属低瓦斯矿井。井田煤层具有自然发火倾向， 2#煤的自然发火期为612个月，掘进煤巷时应注意。2号煤尘爆炸指数为3853，具有爆炸危险性。 （）地形因素井田位于太行山东麓, 为一山前冲击平原。地形西高东低，海拔标高界于80125米之间，西部山区山脉为北东走向，最高点在黄寺西南，海拔标高在400米左右。东部为平原，最低标高在70米左右。井田内地势平坦。（） 水文地质情况矿区南部有洋河，由西往东流经本区南部，河宽一般为100米左右，河床深2米至10米不等，为季节性河流，平时水量甚微，雨季则猛涨到数拾倍至数百倍。地下水没有威胁。综合上述因素，本井田不具备平硐开拓的地形条件。由于表土层中含100多米厚的流沙层,井筒需要特殊施工法，不具备斜井开拓的条件。故采用立井开拓。4.1.3立井开拓的适用条件一般为: （） 煤层赋存较深或冲击层较厚。 （） 水文复杂, 井筒需要用特殊方法施工.多水平开采的倾斜煤层。（） 立井开拓的适应性很强,一般不受煤层倾角、厚度、瓦斯、水文等自然条件限制。技术上也比较可靠，当地质条件不利于平硐或斜井开拓时均采用立井开拓方式。 其优点如下：（） 能通过复杂的地质条件，提升能力大，机械化程度高，易于自动控制； （2） 井筒为圆形断面，结构合理，维护费用低，有效断面大，通风条件好，管线短，人员升降速度快。4.1.4开拓方案比较方案一： 开拓巷道及工业广场如下图： 主副井都打到-350水平，-550水平主副井由-300水平暗斜井延伸。图41 开拓巷道及工业广场图方案二：开拓巷道及工业广场如下图：主副井都打到-350水平，-550水平主井由-350水平暗斜井延伸，副井由-350水平立井延伸。图42 开拓巷道及工业广场图方案三：开拓巷道及工业广场如下图：主副井都打到-550水平，向上打暗斜井开采-350水平。图43 开拓巷道及工业广场图方案的技术比较： 表41方案 优缺点优 点缺 点方案一1.井筒短，初期工程量小。2.提升能力大，机械化程度高。3. 出煤早，见效快。4. 工业广场距离煤层近，压煤少。1.增加下山开采的采区。 2. 开采-550水平时，煤、料都要经过暗斜井，提升环节多。方案二和方案一基本相同，只是工业广场的位置不同1. -550水平要暗斜井开拓，提升设备较复杂。 2. 石门长度大。方案三1.较方案一基本相同，只是井筒要延伸200米，开拓工程量大。2.提升相对简单，立井提升环节多。1. 基础投资比方案一大，主要是井筒要比方案一深。2. 向上方向施工暗斜井不方便。3. 直井开掘要比斜井复杂的多，且投资大的多。 三个方案开拓基本相同，只是方案三的主副井筒要深，工程量大，而且在采-350水平的煤层时需要向上方向打暗斜井，施工不方便，综合考虑，应该放弃方案三，将方案一和方案二进行经济比较。方案一和方案二的经济比较：掘进费用比较表表42 初期基建费及工程量 深 度（M）断 面（M2）工程量（M3）单 价（元/10M）费 用（万元）方案一主 井表土段15043645080255120基岩段300431290035010105副 井表土段15043645088448133基岩段300431290039690119石 门000169740总计38700477方案二主 井表土段15043645080255120基岩段300431290035010105副 井表土段15043645088448133基岩段300431290039690119石门680181224016974115总计50940592 表43 二水平基建费及工程量 长度（M）断面（M2）工程量（M3）单价（元/10M）费用（万元）方案一主暗斜井1360435848028060476副暗斜井1360435848028060312总计116960788方案二主暗斜井1360435848028060476副井延伸1460436278026370385总计121260861由以上比较可看出，（592+861）-（477+788）/（592+861）=12.9%，方案一比方案二的费用低，而且方案二比方案一的工业广场压的可采煤量大的多，综合考虑，选择方案一为最优方案，本次设计即采用方案一。4.2 开采水平的设计4.2.1确定开采水平的位置本着早投产、早出煤的原则，应该先开采井田西南部的煤层，在该范围内，煤层埋藏浅，地质条件简单，易于开采。根据井田内自然地质条件以及设计规范的有关规定，结合该区域的条件，布置3个开采水平，即-350、-550和-700开采水平，其中-350开采水平垂高为300米左右，-550开采水平垂高为200米左右，-700开采水平垂高为150米左右。考虑到煤层的倾斜方向，-350和-550开采水平采用上山开采，-700开采水平采取下山开采，其中-350开采水平采区数目为4个，平均斜长为2383米，-550开采水平采区数目为7个，平均阶段长为2751米，-700开采水平阶段数目为4个，平均阶段长为2116米。 经过计算， -350开采水平的可采储量为3276万吨。-550开采水平的可采储量为3335万吨-700开采水平的可采储量为3226万吨水平服务年限为 （41） 式中 Ts-水平内的可采储量； A-矿井年产量，万吨；K-矿井备用系数，取1.4。代入数值，得 -350开采水平服务年限为19.5年。-550开采水平服务年限为20年。-700开采水平服务年限为19年。列表如下：表44 水平储量及服务年限水平项目第一水平第二水平第三水平开采储量3276万吨3335万吨3226万吨服务年限19.5年20年19年4.2.2 设计水平的巷道布置根据设计规范，应在布置巷道时尽量减少煤柱损失。（1） 主要运输大巷位置的确定：-350水平大巷基本沿着-350米等高线，布置在煤层底版；-550水平大巷基本沿着-550米等高线，布置在岩石中。（2） 总回风巷，风井的布置：因考虑到井田地质地形、构造及煤层赋存情况，决定在井田西部边界外部设二个风井，为-300及-480开采水平服务。第一、第二水平采用上山开采，第三水平采用下山开采，在-350水平延伸主副井道-550水平。详细请见开拓系统平面图4.3 井筒位置的确定4.3.1井筒位置及数目依据井田范围，矿井生产能力，煤层赋存状态，瓦斯等条件，在井田内布置一对主副立井，在井田边界西部布置两个风井，采用两翼对角抽出式通风方式。遵循设计规范213条选择井筒的依据，应遵循以下原则：(1)本井田范围内,地势平坦,煤层埋藏深度大,因为采用立井开拓方式,为便于通风,减少漏风,早出煤，达到设计产量时,本矿井设计四个井筒,即主井、副井、西风井、南风井。(2)井筒位置的选择牵涉井下、地面等一系列因素,关系重大,选择时要对井下开采有利,又要便于井筒的开拓和维护,还要注意充分利用地形,使工业广场便于布置,减少工业广场土石量,减少运输费用,使地面布置合理.遵照规范213条,选择井筒位置,应遵循以下原则: 选择井口位置应考虑第一水平的开采,缩短贯通时间,减少工程量. 保证第一水平要有足够的服务年限. 井口位置一般选择在井田中央,井下运输、通风合理. 要充分利用地形,少占地,少压煤. 井口标高要高于历年最高洪水位. 井筒要尽量避免穿越流沙层,含水层,较厚的冲积层,有煤和瓦斯突出危险的煤层. 井底距奥灰水保持一定的安全距离. 井底车场及主要硐室尽量布置在稳定的岩层中,便于维护和开拓.综上，将西风井布置在西部井田边界外部，北风井布置在井田北部边界，具体各井的实际位置见开拓图。4.3.2 井筒用途主井：提煤、通风副井：通风、运料、人员上下、西风井、北风井：回风4.3.3 井筒断面主井断面： 图44 主井断面图副井断面：图45 副井断面图回风井断面：图46 回风井图4.4 井底车场4.4.1 概述 井底车场是连接井筒和井下主要运输巷道的一组巷道和硐室的总称，是连接井下运输和提升两