地质勘探与采矿工程毕业论文.doc

地质勘探与采矿工程毕业论文目 录 前 言1 目 录4第一章 井田概况及地质特征71.1 井田概况71.1.1交通位置71.1.2地形地貌81.1.3河流81.1.4气象81.1.5地震81.1.6电源情况81.2地质特征81.2.1井田地质勘探程度及地质报告批准文号81.2.2地质构造91.2.3煤层及煤质121.2.4煤质141.2.5瓦斯、煤尘、煤的自燃倾向性、地温、涌水量151.3井田水文地质161.4水源条件20第2章 井田境界及可采储量202.1井田境界202.2储量212.3 可采储量的计算22第3章 矿井设计生产能力及服务年限243.1矿井工作制度243.2矿井设计生产能力的确定243.3同时生产水平数的确定24第4章 井田开拓254.2井田开拓方案264.2.1水平划分和大巷布置314.3采区划分及开采顺序324.4矿井基本航道324.4.1井筒数目及用途324.4.2井底车场及硐室33第5章节 准备方式-采区布置365.1移交生产和达到设计生产能力时的采区数目和位置365.2采区巷道布置365.3采区煤流、辅助运输、通风、排水系统365.4、首采区达产时特征375.5 巷道掘进375.5.1巷道断面和支护形式375.5.2掘进工作面个数及设备配备375.5.3矿井生产时采掘比例关系、巷道掘进进度指标、矸石量的预计385.5.4移交生产时的井巷工程总量38第6章 采煤方法396.1采煤方法的选择及其依据396.2回采工作面采煤、装煤、运煤方式及设备选型426.3工作面顶板管理方式及支护设备选型446.4回采工作面长度、采高、年推进度和生产能力45 6.5采煤工作面生产能力46第7章 井下运输477.1 大巷运输方式的选择477.1.1主运输477.1.2辅助运输477.2矿井投产及达产时井下运输系统48 7.3初期主要巷道断面、支护方式、坡度及钢轨型号48第8章 矿井提升498.1矿车运输498.2 运输设备的选型508.2.1集中胶带大巷带式输送机设备选型508.2.2二采区胶带上山带式输送机设备选型528.2.3大巷辅助运输设备54第9章 矿井通风与安全589.1 概 论589.2通风方式和通风系统629.3风井数目、位置、服务范围629.4掘进通风及硐室通风629.5矿井风量、负压及等积孔的计算629.6改善工作面通风环境的措施及通风设施、防止漏风和降低风阻措施709.7安 全719.7.1预防瓦斯爆炸的措施719.7.2防止煤尘爆炸措施729.7.3预防井下火灾的措施739.7.4预防井下水灾的措施779.7.5坚硬顶板强制放顶工艺型789.7.6矿压显现控制措施799.7.7矿井安全出口799.7.8自救器及安全仪表的配备79第10章 技术经济指标及环境保护8010.1劳动定员及劳动生产率8010.2 建设项目资金概算8010.3 生产成本8310.4 技术经济分析及评价8510.4.1年销售收入、销售税金及附加的估算8510.4.2利润、投资利润率及投资利税率的计算8510.4.3技术经济分析8610.5 矿井设计主要技术经济指标8610.6环境保护9110.6.1 对环境的主要影响91 第一章 井田概况及地质特征1.1 井田概况1.1.1交通位置该井田位于大同市左云县城东南26 km的左云县小京庄乡李家窑村南，行政辖区隶属大同市左云县。我公司北距大同市约85km，西北距左云县城26 km。矿区东南距北同蒲铁路40km，并有小峪及峙峰山运煤专用线于宋家庄站与北同蒲铁路相接，宋家庄站至大同52km，与大秦铁路相连；另外北东有同煤集团王村矿至大同的运煤专线。井田北东有左（云）吴（家窑）公路，往南东与大运高速公路相接，另外井田内和周边均有简易公路与以上两条公路相通，交通运输条件较方便。1.1.2地形地貌该矿区属黄土高原平缓丘陵区，属中温带半干旱大陆性气候，春季干旱，风沙大，冬季漫长而寒冷，夏季炎热，气候干燥，风沙严重。1.1.3河流井田内无常年性流水，沟谷中平时无水，遇暴雨常发洪水，但雨后很快水退沟干，水流向西北汇入杨兴河，再向西南汇入汾河，属黄河流域，汾河水系。1.1.4气象本区属暖温带大陆性季风气候，春季干旱多风，夏季炎热多雨，秋季凉爽晴朗，冬季绵长寒冷。年平均气温9.4，1月份平均7，7月份平均23. 7；年降水量最小172.1mm，最大632.6mm，多年平均降水量457.8mm，冬春两季降水少，夏末秋初降水较大，降水量集中在7、8、9三个月。无霜期170天，最大冻土层深度为77cm。夏季多东南风，冬季多西北风，最大风速25m/s。1.1.5地震据有关资料，近百年来本区未发生过大的破坏性地震，根据国家建筑抗震设计规范，本区按度地震烈度设防，设计地震动峰值加速度为0.15g。1.1.6电源情况本矿双回35kV电源架空引自水窑220kV变电站35kV侧不同母线段，输电线路导线型号为LGJ150，线路全长约为8km。1.2地质特征1.2.1井田地质勘探程度及地质报告批准文号山西省大同市李家窑煤业有限责任公司于2009年11月编制完成了大同市李家窑煤业有限责任公司兼并重组整合矿井地质报告，本次兼并重组整合矿井地质报告是在详尽收集以往地质资料并对该井田进行地质调查的基础上编制的。地质报告经山西省煤炭工业厅晋煤规发2010399号关于大同李家窑煤业煤业有限责任公司兼并重组整合矿井地质报告的批复批复。本井田勘探程度满足矿井设计要求。1.2.2地质构造 (一) 地层井田内地层由老到新有奥陶系中统峰峰组（O2f）、石炭系中统本溪组（C2b）、上统太原组（C3t）、二叠系下统山西组（P1s）、下石盒子组（P1x）、上第三系上新统（N2）、第四系中上更新统（Q2+3）。基岩大部为黄土覆盖，只在井田南部有零星出露。1、上马家沟组(O2s)在长沟勘探区57号钻孔揭露厚度203.89m。底部为灰色石灰岩，其上呈蜂窝状，岩溶较发育。中部为两层巨厚层状灰色白云质灰岩。上部灰岩呈豹皮状，下部含泥质，溶洞较发育。顶部为泥灰岩或角砾状泥灰岩含大量脉状石膏。2、奥陶系中统峰峰组（O2f）为含煤地层基底，厚83.68127.26m，按岩性可分三段（1）下段：灰色角砾状石灰岩、泥灰岩。底部泥灰岩含泥质较多，具可塑性。其上石灰岩质纯，溶洞及裂隙较发育。有时底部呈角砾状灰岩，上部为灰岩、泥灰岩互层，溶洞发育时才蜂窝状。（2）中段：深灰色角砾状泥灰岩，棱角状及次棱角状，含大量石膏脉，呈纤维状，泥灰岩中夹透镜状的灰白色晶质石膏，有的呈厚层状石膏，含泥质。本段厚度变化较大，与有无石膏矿及其多少成正比。（3）上段：灰、深灰色厚层状灰岩、泥灰岩、夹白云质泥灰岩，裂隙溶洞较发育，裂隙多被方解石脉填充。本段顶部风化面灰岩为灰褐色硅质灰岩，由灰色中粗晶钙质团块，绿灰色硅质团块，浅褐色菱铁质泥质团块组成，含分散状黄铁矿。3、石炭系中统本溪组（C2b）与下伏峰峰组地层为平行不整合接触，厚22.3750.28m，平均厚31.15m。底部为黄铁矿和铝土岩，据长沟勘探区地质报告，黄铁矿层呈鸡窝状不稳定，厚0.714.01m，平均1.72m；其上为铝土泥岩。中部为灰色粉砂岩夹薄层泥岩及煤线，局部夹灰岩。顶部为泥岩夹薄层粉砂岩。4、石炭系上统大同组（C3t）以K1砂岩为基底，连续沉积于本溪组之上，厚度为99.45119.57m，平均107.61m，为本井田主要含煤地层。根据岩性组合分三段：下段（C3t1）：从K1中砂岩底到15号煤层顶，厚27.4042.50m，平均35.58m。底部为K1中砂岩，以石英砂岩为主，底部有时含砾，分选磨园度差，胶结较好。其上为泥岩、砂质泥岩，局部夹粉细砂岩，顶部为全区稳定可采的15号煤层。中段（C3t2）：从L1灰岩底至L3灰岩顶，厚32.9159.20m，平均47.41m。L1灰岩为15号煤层顶板。L1灰岩又名南窑沟灰岩，以泥灰岩为主，含丰富的动物碎屑化石。其上为砂质泥岩夹粉砂岩。发育有K2石灰岩，K2石灰岩又名关门沟灰岩，质较纯，富含动物碎屑化石。L3石灰岩位于该段顶部，13号煤层之上，又名石齐凹灰岩，以泥灰岩为主，富含动物碎屑化石。13号煤层厚度薄，不可采。上段（C3t3）：自L3石灰岩顶至L4石灰岩顶，厚度15.1030.54m，平均24.62m。L3石灰岩之上为窑头砂岩，窑头砂岩系中细砂岩，以石英为主，含喷出岩屑及石英片岩屑，分选性、磨园度差，含大量浅海动物化石，具叠层或叠锥构造；L4石灰岩又名瓜地沟灰岩，位于左云县组顶部，厚度不稳定，在井田东部尖灭；局部发育11号煤层，不可采。5、二叠系下统山西组（P1s）由灰、深灰色泥岩及灰、灰白色砂岩和薄煤层组成，是本井田含煤地层之一。含煤2层：自上而下依次为3、6号煤层，均为不稳定不可采煤层，底部以K3砂岩与太原组分界，与下伏左云组呈整合接触。本组地层在井田东部剥蚀，赋存厚度为66.5098.86m，平均79.92m。6、二叠系下统下石盒子组（P1x）连续沉积于山西组之上，井田内大部遭剥蚀，只残留于井田西北部向斜轴部，最大残留厚度50m左右。由灰、黄绿、灰绿色中粗砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩组成，下部夹不稳定薄煤层，底部为灰色、灰绿色粗细粒砂岩（K4砂岩），厚2.4611.60m，平均7.31m。7、上第三系上新统(N2)不整合覆盖于基岩之上，底部为灰黄色砂砾层，其顶部胶结甚好，下部胶结疏散。砾石成分以灰岩为主，其次为碎屑。岩性以棕红色、紫红色粘土夹层数不等的砾石层和砾岩透镜体组成。厚025m，平均15m左右。8、第四系中上更新统（Q2+3）为一套红黄色、棕黄色亚粘土含钙质结核、古土壤层和底砾石组成。砾石以石灰岩、砂岩为主，次棱角状，分选不好，局部含较多的砂砾石透镜体，在砂质粘土中可见少量动物残骸及较多的植物根部印痕，黄土中含砂质较多。本组广泛分布于山脊、山坡上，厚度080.00m，平均30m左右。（二）地质构造本井田位于大同市左云县城东南26 km的左云县小京庄乡李家窑村南边缘，东山向斜西翼的转折部，总体构造为一组北西向褶曲构造，断裂构造较发育，详叙如下：1、褶曲构造S1向斜：位于井田北部，轴向自东向西由近东西转北西，北东翼地层倾角425，一般7左右；西南翼地层倾角817，一般12左右。S2背斜：位于S1向斜南，轴向自东向西由近东西转北西，北东翼为S1向斜的西南翼，西南翼地层倾角916，一般13左右。S3向斜：位于S2背斜南，轴向北西，北东翼为S2背斜的西南翼，西南翼地层倾角316，一般10左右。S4背斜：位于S3向斜南，轴向北西，北东翼为S3向斜的西南翼，西南翼地层倾角6左右。S5向斜：位于井田南部，轴向北东，北西翼为S4背斜的西南翼，东南翼地层倾角512，一般8左右。2、断裂构造本井田共揭露断层8条，除F8断层为地面填图而来外，其它均为井下巷道揭露，这些断层均为正断层，落差315m，走向以北西向为主。其特征见表211。表211 主要断层一览表 断层编号位置性质走向倾向倾角落差（m）井田内延伸长度（m）F1井田北部正N66ESE753380F2井田北部正N86WS456240F3井田北中部正N30WSW7051550F4井田西北部正NSW7015900F5井田中部正N62W SW755650F6井田中部正N57WSW75101230F7井田中部正N59WNE75101150F8井田南部正N83EN7555703、陷落柱地面未发现陷落柱，在井下生产过程中，共发现10个陷落柱，一般均为椭圆形或圆形，长轴直径最大约85m，一般40m左右。根据地表和该井田井下巷道揭露，井田内未发现岩浆岩侵入现象。本井田构造属简单类型。其特征见表212。表212 陷落柱一览表 陷落柱编号位置长轴直径（m）陷落柱编号位置长轴直径（m）X1井田北部85X6井田西北部38X2井田北部16X7井田西北部48X3井田西北部58X8井田西北部41X4井田西北部28X9井田西北部50X5井田西北部24X10井田西北部43（二） 可采煤层本井田唯一的可采煤层为22号煤层，位于大同组中下部，全区稳定可采，厚度5.106.75m，平均5.83m，该煤层结构简单较简单，一般含03层夹石，夹石单层最大厚度0.35m。顶板岩性为石灰岩，底板岩性为砂质泥岩或粉砂岩。在井田东、南部局部遭剥蚀。22号煤层原寺峰山、幸安煤业、水磨弯一、二坑均进行过开采。1.2.4煤质(一) 物理性质和煤岩特征1、物理性质本井田各可采煤层均为黑色，玻璃光泽，质软，性脆，裂隙发育，断口参差不齐，条带状结构，局部夹有黄铁矿结核。2、煤岩特征（1）宏观煤岩特征据山西省怀仁县寺峰山煤业精查地质报告资料，15号煤层于生产煤窑采样鉴定，其结果如下：底部：多为半暗淡的条带状，其次为暗淡光泽稀疏细条带状结构，水平层状构造。主要由亮、暗煤组成，稍夹有镜煤细条带及丝炭薄层。垂直节理及斜交节理均发育，节理面常有锈黄色氧化铁粉末。中部：多为半光亮的中细条带状的镜煤、丝炭质暗煤。其次，亮暗煤及暗煤仅在顶部见。中下部均为中细条带状结构，上部宽窄不一，主要由亮煤、镜煤、丝炭暗煤之细条带组成。水平层理明显且多规整。垂直节理发育，节理面常风化成锈褐色。（2）显微煤岩特征据山西省怀仁县寺峰山煤业精查地质报告资料，15号煤层显微煤岩特征如下：显微煤岩类型，一般情况下以微镜煤、微亮煤、微暗煤及少量暗煤组合为特征；部分夹层有时以微镜煤、微亮煤、微泥岩组合为特征。显微组分以镜质组半镜质组占优势，常在7288之间。矿物含量中等到少，常小于18。以粘土为主，为透镜状、似层状或部分散染状。黄铁矿较多，有的高达3.4，形态为大小结核或块状。方解石、石英等少见。 (二) 化学性能、工艺性能1、化学组成据钻孔煤芯煤样和在井下取煤层煤样进行的煤质化验结果，15号煤层主要煤质指标如下：水 分（Mad）： 原煤0.24%1.50%， 平均0.65%；浮煤0.14%2.27%， 平均0.97%；灰 分（Ad）： 原煤10.27%19.70%， 平均15.81%；浮煤5.15%9.51%， 平均7.13%；挥发分（Vdaf）： 原煤18.89%21.67%， 平均19.73%； 浮煤10.25%17.96%， 平均14.91%；硫 分（St,d）： 原煤2.07%3.88%， 平均2.81%；浮煤1.00%2.24%， 平均1.96%；发热量（Qgr,d）： 原煤27.1831.68MJ/kg， 平均29.13MJ/kg； 浮煤33.1033.50MJ/kg； 平均33.28MJ/kg；粘结指数（G）：054；胶质层最大厚度（Y）：08.5mm。2、煤的可选性15号煤层15上、15中、15下三个煤样浮沉试验结果：以理论灰分为10%，15上和15中为易选煤；15下为极难选煤。如果理论灰分为12%，则15下为中等可选煤。3、煤的风氧化本井田煤层埋深较浅，15号煤层在井田东部和南部出露，在煤层覆盖层较薄及煤层露头附近均有风氧化现象，据长沟勘探区精查报告，风氧化带按盖层厚度（除去新生界厚度）垂深30m圈定，同时指出，确定风氧化带还应以实际情况而定。4、煤类及工业用途按照中国煤炭分类国家标准（GB5751-86），以浮煤挥发分和粘结指数及胶质层Y值为分类指标，确定本井田15号煤层煤类主要为贫煤，井田东部边界附近局部为瘦煤。15号煤发热量27.1831.68MJ/kg，属高热值特高热值煤，工业用途可作为动力用煤或化工用煤。1.2.5瓦斯、煤尘、煤的自燃倾向性、地温、涌水量1、瓦斯根据地质报告提供的瓦斯资料，经分源法预测矿井相对瓦斯涌出量为2.72m3/t，根据三矿历年瓦斯鉴定资料，矿井相对瓦斯涌出量为3.72m3/t。则达到1.20Mt/a生产能力时，绝对瓦斯涌出量为7.04m3/min，因此本矿为低瓦斯矿井。2、煤尘根据地质报告，在勘探期间对Z1号钻孔采取了22号煤层煤样，并在原寨沟煤矿井下取得了22号煤层煤样，由山西省煤炭工业局综合测试中心测试，测试结果：火焰长度30mm，岩粉用量60%，有爆炸危险性。因此设计认为本矿22煤层具有煤尘爆炸危险性。3、自燃根据地质报告，22号煤层自燃倾向性等级为级容易自燃。4、地温本井田各矿井及邻近矿井在生产中未发现有地温异常。5、涌水量本井田各矿井有多年的开采历史，矿井涌水量与产量有一定的相关性，因此，可用类比法预计矿井涌水量。矿井涌水量预计公式：Kp=Qo/Po Q=KpPKp含水系数 （m3/t）Qo矿井涌水量 （m3/d）Po日均产量 （t/d）Q矿井预算涌水量（m3/d）P设计生产能力（Mt/a）矿井整合改造后，设计能力0.90Mt/a，平均日产2727t/d。矿井预算正常涌水量： Q正常=27271.58=4309m3/d。最大涌水量：Q最大=27272.64=7199m3/d。1.3井田水文地质1、地表水井田内无常年性流水，沟谷中平时无水，遇暴雨常发洪水，但雨后很快水退沟干，水流向西北汇入杨兴河，再向西南汇入汾河，属黄河流域，汾河水系。2、含水层井田内水文地质资料较少，据山西省沁水煤田东山矿区长沟勘探区精查地质报告，将井田含水层自下而上叙述如下：（1）奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层含水层岩性主要为石灰岩和白云质灰岩，富水性随着埋藏深度的变化而有较大的差异，埋藏深的区域富水性弱，埋藏浅的区域富水性强。本井田外东部大面积出露奥陶系石灰岩，露头所见溶洞、裂隙、节理比较发育，为区域上大气降水入渗补给区。本井田为地下水上游径流区，含水层埋藏较浅，富水性极强。据长沟勘探区14 ( O2f）和57（O2f+02s顶）号孔抽水试验结果，单位涌水量分别为0.891L/s.m和15.482L/s.m，渗透系数分别为5.003m/d和29.022m/d。水位标高分别为816.90m和816.30m。长沟精查区施工时间为1982年，距今已有28年，由于目前地下水位普遍下降，长沟勘探区水文孔资料与目前实际相比必然存在一定的差异，因此本次未利用长沟勘探区14和57号孔奥灰水位推测本井田奥灰水位。本井田南部约4.5km处的山西省大同市煤业有限公司B5号奥灰水长期观测孔现（2010年1月1日）奥灰水位标高为773.84m，以此按4的水力坡度（据东山煤矿水文地质图）推测本井田奥灰岩溶水水位标高为791.8806.5m。（2）大同组石灰岩岩溶裂隙含水层井田内大同组除向斜轴部全组赋存外，其余均遭不同程度剥蚀，主要赋存下部地层。据长沟勘探区资料，大同组含灰岩四层，为L1、K2、L3、L4石灰岩，为主要含水层，含裂隙岩溶承压水，为22号煤层顶板直接充水含水层。据调查，生产矿井含水系数一般为0.61.2m3/t。据长沟勘探区资料，该含水层富水性与奥灰水一样，富水性随着埋藏深度的变化而有较大的差异，埋藏深的区域富水性弱，埋藏浅的区域富水性增强。14 号孔，大同组四层灰岩抽水试验，单位涌水量0.0432L/s.m，渗透系数为0.457m/d ，稳定水位38.42m，水位标高为840.54m。122 号孔水位+6.0m，水位标高864.32m，单位涌水量0.205L/s.m，渗透系数1.52m/d。本井田该含水层埋藏浅，富水性中等。（3）山西组砂岩裂隙含水层井田内大面积剥蚀，仅井田向斜轴部附近赋存本组。含水层主要为K3砂岩、第三砂岩、K4砂岩，岩性以厚层状粗、中砂岩为主，局部为含砾粗砂岩。据长沟勘探区资料，砂岩含水层是裂隙承压水，含水性较弱。据14 号孔，单位涌水量0.0129L/s.m，渗透系数为0.281m/d，稳定水位26.52m ，水位标高为852.06m。（4）上第三系、第四系孔隙含水层本井田大面积为上第三系、第四系覆盖，厚度0100m，平均约45m，岩性主要为黄土和沙砾层，孔隙发育，直接接受大气降水的入渗补给，在沟谷中同时接受地表水流补给，在山梁、坡上，由于储水条件差，含水不大，但在沟谷中含有较丰富的潜水，为当地居民饮用水源，日出量10100m3d 。3、隔水层本井田主要隔水层为22号煤层至O2S含水层之间的隔水层，是由铝质泥岩、粉砂岩、泥岩、砂质泥岩及石英砂岩等致密岩层组成的，一般厚72m左右，阻断了奥陶系岩溶含水层与大同组岩溶裂隙含水层之间的水力联系。4、地下水的补、径、排条件井田大面积为上第三系、第四系黄土覆盖，以角度不整合覆盖于基岩之上。井田内太原组、山西组含水层水主要来源为大气降水的入渗补给，大气降水通过地表黄土入渗直接补给各含水层。并于向斜轴部富集。奥灰岩溶水的补给主要靠井田东外围灰岩出露直接接受大气降水的入渗补给，在本井田为径流区，由南东向北西径流，最终排向兰村泉。本井田的大同组、山西组含水层水排泄：一方面靠煤层开采矿井下排水。另一方面通过岩层裂隙垂向下渗，进入地下水循环向下游径流。5、构造对井田内水文地质条件的影响本井田现已揭露落差315m的正断层8条，陷落柱10个。据山西省怀仁县寺峰山煤业精查地质报告，勘探时有24个钻孔遇断层，14个钻孔见陷落柱，水文观察均无异常。生产矿井调查，巷道见断层、陷落柱一般无水，偶有少量渗水。这些均说明断层、陷落柱导水性不明显，由此分析，断裂构造和陷落柱对井田水文地质条件不会有明显影响。影响矿井充水的主要地质构造为向斜构造，煤层之上各含水层水在向斜轴部聚集，对煤层开采有一定影响；在向斜轴部采空区，有采空积水存在，将会给生产造成安全隐患。6、矿井充水因素本区近年平均降水量为466.6mm，属于干旱地区，本井田地形坡度较陡，植被不太发育，有利于自然排水，入渗补给地下水条件差。本井田22号煤层的直接充水含水层是大同组岩溶裂隙含水层，间接充水含水层主要为山西组砂岩裂隙含水层和奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层。大同组岩溶裂隙含水层富水性中等，山西组、下石盒子组砂岩裂隙含水层富水性弱，奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层富水性强。22号煤层底板标高大部分位于奥灰水位之上，只在井田西北局部位于奥灰水位之下，存在带压开采。井田内22号煤层底板最低标高为785m，此处奥灰水位标高为801.4m，隔水层厚度72m，根据突水系数来计算奥灰岩溶水对本井田生产的影响。突水系数计算公式：Ts=P/M P=（H0-H1+M）0.0098式中： Ts突水系数，MPa/m；P底板隔水层承受的水头压力，MPa；M底板隔水层厚度，m；H1煤层底板最低标高；H0奥灰岩溶水水位标高。则22号煤层突水系数为：Ts=（801.4-785+72）0.0098/72=0.012MPa/m根据经验:受构造破坏的地段，安全突水系数为0.06（MPa/m）。无构造破坏的地段，安全突水系数为0.1（MPa/m），本井田为受构造破坏地段。22号煤层突水系数小于临界突水系数0.06MPa/m，故奥陶系灰岩岩溶水对井田内22号煤层突水的可能性小。根据地质报告本井田主要水害是老空、采空区积水，由于矿井多，开采历史长，形成大面积采空区，在采空区低洼处有一定积水，本次调查井田内共有5处积水，积水量约5万m3，其中老空积水2.1万m3，采空区积水2.9万m3；另外井田西部外邻近的3座已关闭矿井的采空区均有积水，积水量约148621m3。本井田采（古）空积水的主要危害为同层开采，根据采（古）空积水区的分布位置及井田内煤层赋存情况分析：在井田内F6断层以北的4处积水对今后开采具有一定的威胁，井田西南部的古空区积水由于其附近煤层已开采，对现井田内的煤层开采影响较小；井田西部邻近的3座已关闭矿井中，朝阳煤矿和葫芦套煤矿采空区积水对今后开采具有一定的威胁，井田西南部的小返煤矿空区积水由于与本井田相距较远，对现井田内的煤层开采影响较小。经本次调查井田内现有5处采（古）空积水区，但也不能排除其它采空区今后会有积水的可能性，因此在今后开采至采空区附近时要提前打钻探测，坚持“预测预报，有掘必探，先探后掘，先治后采”的方针，以避免水害事故的发生。因此，本井田矿井水文地质类型为中等类型。1.4水源条件窑头村现有水源井。第2章 井田境界及可采储量2.1井田境界山西省国土资源厅颁发的第C1400002009121220046805号采矿许可证，批准开采13号、15号煤层，开采深度1050m750m。根据地质报告13号煤层不可采，井田范围由以下14个坐标点连线圈定，井田拐各点坐标详见表311。井田东西宽2.58km，南北长3.69km，面积5.65km2。表311 井田拐点坐标表点号坐 标点号坐 标XYXY14204200.0019642420.0014204152.1019642349.9724204625.0019642870.0024204577.1019642799.9734205000.0019643350.0034204952.1119643279.9744205000.0019644800.0044204952.1219644729.9754204250.0019644800.0054204202.1219644729.9864204160.0019645000.0064204112.1219644929.9874203000.0019645000.0074202952.1219644929.9984203000.0019643830.0084202952.1119643759.9994201310.0019643890.0094201262.1019643820.00104201310.0019643000.00104201262.0919642930.00114202800.0019643000.00114202752.1019642929.99124203058.0019642846.00124203010.1019642775.98134203820.0019642785.00134203772.1019642714.98144204200.0019642785.00144204152.1019642714.972.2储量(一) 资源/储量估算范围进行资源/储量估算的煤层为该矿批准开采的15号煤层，批准开采的13号煤层由于在井田内为不可采煤层，不参与资源/储量估算，22号煤层估算范围以整合后的井田边界、煤层风氧化带边界和采（古）空区边界划定，估算面积4.1084km2。估算标高785990m,在批采深度7501050m范围内。(二) 工业指标本矿可采的22号煤层为贫煤，可用作动力用煤，井田内地层倾角小于25，一般为10左右。依据中国国土资源部2002年颁布的DZ/TO2152002煤、泥炭地质勘查规范，其资源储量估算指标如下表：最低可采厚度为0.80m，最高灰分为40%，最高硫分（St,d %）3%，最低发热量(Qnet.d MJ/kg)为17.0。(三) 资源/储量估算结果 井田内地层平缓，煤层倾角325，绝大多数在15以下，因此采用煤层伪厚度和水平投影面积用地质块段法进行估算，22号煤层可视密度为1.35t/m3。本井田共获22号煤层资源/储量31.514Mt。储量计算详见表312。 表312 22 号煤层资源/储量计算表 单位：kt煤层煤类资 源 / 储 量 (万t)111b保有（%）111b+122b保有（%）111b122b333保有22PM1742.6518.3890.53151.455.371.7合计PM1742.6518.3890.53151.455.371.72.3 可采储量的计算1、矿井工业资源/储量=111b+122b+333k式中：K可信度系数，根据本矿井地质构造属中等类型，K值取0.9。2、矿井设计资源/储量计算矿井设计资源/储量=矿井工业资源/储量永久煤柱损失永久煤柱损失包括井田境界，已有的地面建(构)筑物、村庄、断层煤柱、防水煤柱等永久性煤柱损失。3、矿井设计可采储量矿井设计可采储量按下式计算：Zk=(Zsp)C式中：Zk矿井设计可采储量，Mt；Zs矿井设计资源/储量，Mt；P 开采时需留设煤柱损失量的总和。开采时需留设的煤柱有：工业场地及风井场地、采区边界、开拓大巷等主要巷道需留设的保护煤柱。C采区回采率。根据煤炭工业矿井设计规范，22号煤层取80%。工业场地、风井场地、地面村庄、已有的建(构)筑物地面范围按其实际占用范围并考虑其保护等级的围护带宽度而圈定，井下各可采煤层的保护煤柱范围计算方法为：松散层地层移动角取45，基岩地层移动角走向取72，上山取72，下山取720.6。其它保护煤柱留设参数如下：井田境界20.0m，开拓大巷两侧各留设30.0m。胶带大巷、轨道大巷及回风大巷大部分为煤层巷道，均需留设保安煤柱，其煤柱按下式计算：式中：S巷道两侧煤柱总宽度，m； S1保护煤柱的水平宽度，m； 巷道宽度的一半，m； H巷道最大垂深，m； M煤层厚度，m； f煤的强度系数， Rc煤的单轴抗压强度，MPa。则：=27.56m S=227.56+4.5=59.62m经上述计算，巷道总煤柱应不小于59.62m，一侧煤柱应不小于27.56m。在设计过程中各主要巷道保护煤柱为30m符合要求。经计算，矿井设计可采储量为11.94Mt。矿井设计可采储量详见表313。表313 矿井设计可采储量表 单位：Mt煤号编号地质资源量(331+332+33)工业资源储量(331+332+333k)(k=0.9)永久煤柱损失设计资源储量工业场地和主要井巷煤柱损失开采损失设计可采储量井田边界村庄断层采空区陷落住小计工业场地主要井巷小计2231.514 30.62 1.85 7.20 0.79 7.99 22.63 5.12 2.60 7.71 2.98 11.94 第3章 矿井设计生产能力及服务年限3.1矿井工作制度矿井设计年工作日330d，每天四班作业(其中三班生产，一班检修)每日净提升时间16h。3.2矿井设计生产能力的确定根据山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导组办公室晋煤重组办发200928号文“关于山西省大同市李家窑煤业兼并重组整合方案的批复”核准意见，结合本井田煤层赋存特征、地质构造、开采技术条件等，确定矿井设计生产能力为1.20Mt/a。 3.3同时生产水平数的确定根据李家窑煤业有限公司已形成的井筒、井下巷道，为充分利用矿井已有的工程，节约投资，确定矿井以810m一个水平开发全井田的22号煤层。3.4矿井服务年限矿井服务年限按下式计算：T=Z/AK式中：T服务年限，a；Z设计可采储量，Mt；A矿井设计生产能力，Mt/a；K储量备用系数，取1.4。则矿井服务年限为：T=72a第4章 井田开拓4.1、井田内地质构造老窑范围、火区、煤层及水文条件、兼并重组各矿采空区等对井田开拓开采的影响4.1.1井田内地层平缓，煤层倾角325，绝大多数在15以下；未开采区域较大陷落柱有10个及8条断层，但断层落差均较小，对井田内煤层开采影响不大；根据地表和该井田井下巷道揭露，井田内未发现岩浆岩侵入现象。4.1.2本井田内存在采空区、古空区，留设煤柱，对井田开拓开采无影响。4.1.3井田内22号煤层为容易自燃煤层，对矿井初期开采无影响。4.1.4本井田矿井水文地质类型为中等类型。本井田22号煤层的直接充水含水层是太原组岩溶裂隙含水层，间接充水含水层主要为山西组砂岩裂隙含水层和奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层。大同组岩溶裂隙含水层富水性中等，山西组、下石盒子组砂岩裂隙含水层富水性弱，奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层富水性强。22号煤层底板标高大部分位于奥灰水位之上，只在井田西北局部位于奥灰水位之下，存在带压开采。井田内22号煤层底板最低标高为785m，此处奥灰水位标高为801.4m，隔水层厚度72m，根据突水系数来计算奥灰岩溶水对本井田生产的影响。突水系数计算公式：Ts=P/M P=（H0-H1+M）0.0098式中： Ts突水系数，MPa/m；P底板隔水层承受的水头压力，MPa；M底板隔水层厚度，m；H1煤层底板最低标高；H0奥灰岩溶水水位标高。则22号煤层突水系数为：Ts=（801.4-785+72）0.0098/72=0.012MPa/m根据经验:受构造破坏的地段，安全突水系数为0.06（MPa/m）。无构造破坏的地段，安全突水系数为0.1（MPa/m），本井田为受构造破坏地段。22号煤层突水系数小于临界突水系数0.06MPa/m，故奥陶系灰岩岩溶水对井田内22号煤层突水的可能性小。4.2井田开拓方案(一)矿井工业场地位置的选择及确定山西大同李家窑煤业有限公司由周边煤矿进行资源整合兼并重组而成。本次设计尽量利用原有巷道，减少开拓工程量及建井周期。对上述三矿现有工业场地现场勘探后发现以下问题： 1、寨沟工业场地不满足0.90Mt/a矿井地面设施布置要求；2、桃园工业场及设施相对较好，但工业场地对矿井生产煤炭运输条件差，地面路面情况较差；3、窑头工业场地地势相对开阔，工业场地于外界联系的路面情况较好，同时可以配套建设选煤厂。据此提出利用窑头现有工业场地，在窑头现有工业场地布置主、副斜井。（二）井田开拓方案1、开拓方案的提出根据确定的矿井工业场地位置和施工现场实际揭露的各可采煤层情况，太原东山东兴煤业有限公司工业场地利用现有的窑头工业场地，矿井采用斜井开拓方式，在工业场地内布置的主斜井、副斜井井筒。本矿开采22号煤层，在达到设计能力时布置一个综采放顶煤工作面，一个煤巷综掘面，一个煤巷普掘工作面，保证矿井1.20Mt/a的设计生产能力。开拓布置时，在不影响总体布置的合理性和设计井型、安全生产的前提下，尽量利用已有设施，由于井筒的布局，井下巷道布置、采空区、古空区、断层的影响，井下开拓布置存在一定的局限性，据此提出两个开拓方案，叙述述如下：开拓方案一：利用窑头工业场地，布置主、副斜井井筒，利用原主斜井井筒进行刷大延深，新掘副斜井，在工业场地北偏东的沟地里布置回风斜井。主斜井：倾角17，斜长607.0m。半圆拱断面，净宽5.00m，净断面17.32m2；井筒内装备带宽B=1000mm的带式输送机完成煤炭提升任务，设架空乘人器完成井下人员的升降任务，井筒内设行人台阶、扶手，兼作进风井和矿井的安全出口。沿井筒敷设有下井电缆、洒水管等。副斜井：倾角19，斜长561.0m。半圆拱断面，净宽3.40m，净断面9.60m2；井筒内铺设单轨，轨距600mm，轨型30kg/m，装备JK2.52.0/31.5型单滚筒提升机，提升1t系列矿车。在井筒中设置行人台阶和扶手。沿井筒敷设有排水管、洒水管、压风管等。回风斜井：矿井专用回风井筒，井筒净宽3.60m，净断面10.49m2，倾角27，斜长385.00m，在井筒中设置行人台阶和扶手。是矿井的专用回风井筒并兼作矿井的安全出口。主斜井落底后，在落底点附近设立式井底煤仓，煤仓高度30.0m，直径7.0m ，在主斜井井底设有主井井底撒煤沉淀池，通过井底联络巷与井底车场连接。副斜井落底于+810m，在副斜井井底车场内设有中央变电所、中央水泵房、管子道、水仓、把钩房等硐室。回风斜井通过总回风巷与集中回风大巷连接。在过井底车场后大至在井田中部东北方向布置集中胶带大巷、集中轨道大巷、集中回风大巷三条平行的开拓大巷，过F3断层后沿煤层倾向方向布置二采区三条平行的轨道、胶带、回风上山。集中轨道大巷以3上坡掘进，集中胶带大巷、集中回风大巷、二采区开拓巷道均沿15号煤层布置，除回风巷沿顶板布置外，其余巷道沿煤层底板布置，大巷间距30.0m，在大巷两侧各留设30.0m的保护煤柱，集中胶带大巷通过立式煤仓与主斜井相联。目前寨沟每天进行井下排水，为了保障矿井安全，在矿井基建期间仍使用该矿井排水设施进行排水，在矿井建设中井下排水设施健全后，从集中轨道大巷掘一条泄水巷与原寨沟井下巷道贯通，原寨沟井下涌水经泄水巷从集中轨道大巷流向井底水仓，泄水巷与集中轨道大巷附近设铁栅栏门，禁止无关人员进入，同时关闭寨沟副斜井。在副斜井井筒内设甩车场布置三采区巷道，过甩车场后向西部布置三条平行的开拓巷道至井田边界，然后向南沿15号煤层布置三采区开拓巷道，三采区胶带大巷直接与主斜井搭接，三采区回风大巷利用原窑头已有巷道与集中回风大巷连接。回采工作面直接在集中大巷左侧以倾斜长壁条带式方式布置开采，回采工作面连续推进长度约400m。+810m水平共布置三个采区，首采区为井底车场附近的一采区。大巷煤炭运输全部采用胶带输送机；井底车场、集中轨道大巷辅助运输采用蓄电式电机车牵引1.0t系列矿车运输方式方式，二采区轨道上山、三采区轨道大巷辅助运输采用无极绳连续牵引车牵引1.0t系列矿车运输方式方式。矿井采用中央并列式通风系统；矿井通风方法为机械负压抽出式。开拓方案二：采用斜井开拓方式，在窑头工业场地内利用主斜井、副斜井井筒，利用原寨沟工业场地作为风井场地，利用原寨沟主斜井经刷大后作为矿井回风斜井。主斜井：倾角19，斜长239.0m。半圆拱断面，净宽5.00m，净断面17.32m2；井筒内装备带宽B=1000mm的带式输送机完成煤炭提升任务，设架空乘人器完成井下人员的升降任务，井筒内设行人台阶、扶手，兼作进风井和矿井的安全出口。沿井筒敷设有下井电缆、洒水管等。副斜井：倾角19，斜长321.0m。半圆拱断面，净宽4.00m，净断面12.68m2；井筒内铺设单轨，轨距600mm，轨型30kg/m，装备JK2.52.0/31.5型单滚筒提升机，提升1t系列矿车。在井筒中设置行人台阶和扶手。沿井筒敷设有排水管、洒水管、压风管等。回风斜井：矿井专用回风井筒，倾角26，井筒净宽4.00m，净断面12.68m2，斜长192.00m，在井筒中设置行人台阶和扶手。是矿井的专用回风井筒并兼作矿井的安全出口。根据本井田内可采煤层的赋存特征，采掘机械化装备水平、煤炭工业发展趋势、产业政策，再结合井田境界特征，再结合井田内采掘巷道及采空区和古空区的情况，确定矿井的开拓大巷初期沿井田北偏东布置，在过断层后沿断层方向布置二采区开拓上山。同时在井田南部沿井田西部边界布置三采区开拓大巷，结合矿井工业场地主、副斜井井口标高、井筒倾角及井筒方位角等特征参数，主斜井落底标高+892.168m，副斜井落底标高+892.168m，回风斜井落底标高为+859.790m。矿井以+892m一个水平开拓全井田，主斜井落底后，在落底点附近设立式井底煤仓，煤仓高度25.0m，直径7.0m 。在22号煤层中布置集中胶带大巷、轨道大巷、回风大巷，胶带大巷沿22号煤层底板布置，在井底煤仓附近穿岩层到煤仓上口，集中轨道大巷从副斜井井底车场开始沿22号煤层底板