采矿工程毕业设计（论文）-甘肃省华亭煤业集团山寨五矿开采设计.doc

全套图纸加扣3012250582设计题目：甘肃省华亭煤业集团山寨五矿开采设计专 业：采矿工程本 科 生： （签名) 指导老师： （签名) 摘 要本设计以山寨五矿的煤5层为开采煤层。煤5层地质条件较为简单，煤层倾角3.5-12.5度，平均煤厚19.99m，矿井设计资源量228.68Mt，设计可采储量158.11Mt，设计生产能力2.4Mt/a，服务年限50.7a。本矿井采用斜井开拓，设置主斜井，副斜井，回风斜井。盘区划分，采用倾斜长壁分层综采低位放顶煤法。本设计是以山寨五矿的地质资料为基础，在王老师的精心指导下，严格按煤矿安全规程、煤矿设计规范要求设计。本设计以理论联系实际，重点针对该矿井的概述及矿井地质、井田境界及储量、井型服务年限、井田开拓、采煤方法、井下运输、提升方式、通风与安全、排水等方面展开的，对同类矿山开采具有一定指导意义。关键词：采煤方法、斜井开拓、综采放顶煤、分层开采、运输、通风、环境保护82Subject ：The mining design of Gansu Province Huating Coal Group Shanzhai five coal mineSpecialty : Mining EngineeringName : YANG WEIJIE （Signature）_Instructor : WANG HONGWEI （Signature）_ AbstractThe paper is designed on the basis of 5# coal seam on Shanzhai coal mine.The geological condition of 5#coal seam is simple and its dip angle coal is 3.5 to 12.5 degree. Besides the average thickness of 5#coal seam is nearly 19.99m. The designed mine resource is 228.68 Mt and recoverable reserves is 158.11 Mt.The coal seam of design production capacity is 2.4Mt/a and the length of service is 50.7 years. This mine uses inclined shaft development way, sets the main inclined shaft, auxiliary inclined shaft and air inclined shaft. Disk partition, strip mining, using full-mechanized caving mining method. The design is based on Shanzhai five coal mine geological data, the instructor under the careful guidance by teacher wang, in strict accordance with the coal mine safety regulations, standard requirements of the design of coal mine design. This design to link theory with practice, focus on the mine survey and mine geology, Ida state and reserves, well service life, Ida forge, mining method, underground transport, lifting, safety and ventilation, drainage and other aspects, for similar mining has certain guiding significance.Key words: coal winning method、inclined shaft development、full-mechanized caving mining、layer mining、transportation、ventilation、environmental protection前 言本矿井设计是以华亭煤业集团山寨五矿的地质资料为基础，通过总结为期一个月的井下实习经历并查阅了煤矿开采学、矿山压力与岩层控制、通风安全学、开采损害学等教材的相关内容，严格按照煤矿安全规程和设计规范的要求进行编写的。设计中的一些重要地质数据和图表都是以山寨五矿的地质资料、地形地质图、地板等高线图为依据，按照采矿工程专业毕业设计教学大纲的要求进行修改的。设计分为矿井地质概况，井田开拓，大巷运输及设备，盘区布置及装备，通风与安全，矿井提升、运输、排水、压缩空气和设备选型，以及自选内容环境保护等七大章节。较为全面的介绍了山寨五矿煤5层的相关设计开拓内容。设计在内容上遵循少而精、理论联系实际的原则，力求在阐明基础原理的基础上，密切结合矿井的实际情况，采用先进的开采方法进行开采，从而尽可能的达到经济效益最大化，安全最优化的目的。由于本人学识水平有限，因此，本设计中缺点和错误在所难免，在此恳请各位老师提出宝贵意见，进行批评指正，以便今后能够多加改正。最后，对为本次设计提出宝贵意见和帮助的老师报以万分感谢。设计人： 2014年6月目 录第1章 井田概况及地质特征11.1 井田概况11.1.1 交通及位置11.1.2 地形地貌21.1.3 气象及水文情况21.1.4矿区概况31.2 井田地质特征51.2.1地层51.2.2地质构造61.3 矿体赋存特征及开采技术条件61.3.1煤层及煤质61.3.2瓦斯赋存状况煤尘爆炸危险性煤的自燃性及地温情况81.3.3水文地质91.4 井田勘探类型及勘探程度评价101.4.1井田勘探类型101.4.2井田勘探程度评价11第2章 井田开拓122.1 井田境界及储量122.1.1井田境界122.1.2储量122.2 矿井设计生产能力及服务年限142.2.1矿井工作制度142.2.2矿井设计生产能力142.2.3矿井设计服务年限142.2.4矿井储量设计生产能力和服务年限的关系142.2.5矿井设计生产能力的确定152.3 井田开拓152.3.1工业场地及井口位置选择152.3.2井筒形式的确定172.3.3井筒数目的确定192.3.4井田内划分及开采顺序202.3.5开采水平划分及水平标高确定202.3.6阶段运输大巷和回风大巷的布置212.4开拓方案比较212.5井筒262.5.1井筒断面设计262.5.2井筒参数确定322.6井底车场342.6.1井底车场形式选择及硐室布置342.6.2井底车场线路布置34第3章 大巷运输及设备353.1大巷运输方式选择353.1.1大巷煤炭运输方式选择353.1.2大巷辅助运输方式选择353.2矿车363.2.1矿井车辆配备363.2.2井巷铺轨373.3运输设备选型373.3.1电机车选型373.3.3带式输送机选型37第4章 采（盘）区布置及装备384.1采（盘）区布置384.1.1移交生产达到设计能力时的采（盘）区数目及位置384.1.2盘区巷道布置384.2采煤方法394.2.1采煤方法选择394.2.2采煤工艺404.2.3工作面设备确定434.2.4采煤工作面劳动组织454.3巷道掘进464.4技术经济指标分析46第5章 矿井通风与安全485.1拟定矿井通风系统485.2矿井通风容易与困难时期的通风阻力计算485.3计算矿井总风量515.4矿井内通风设备选型525.5计算通风等积孔535.6概算矿井通风费用535.7预防瓦斯、火、矿尘、水和顶板等事故的安全技术措施545.7.1预防瓦斯545.7.2防火545.7.3防矿尘585.7.4防水585.7.5防顶板事故595.8 矿井下安全避险“六大系统”59第6章 矿井提升、运输、排水、压缩空气设备选型616.1矿井提升设备选型616.1.1主斜井胶带输送机选型计算616.1.2矿井辅助提升设备选型计算636.2主运输设备选型646.2.1带式输送机选型646.2.2刮板输送机选型696.2.3电机车选型696.3矿井排水设备696.4压缩空气设备选型70第7章 环境保护727.1环境现状及地面保护物概述727.2主要污染源及污染物737.3资源开发对生态环境影响预评价737.3.1开采沉陷损害影响预测分析737.3.2开采沉陷对耕地损害的预计评价747.3.3开采对建（构）筑的损害757.3.4开采对水资源的破坏影响757.3.5开采对矿区大气环境的影响767.3.6开采可能引起的地质灾害的预测767.4资源开采环境损害的控制与生态重建767.4.1控制开采引起地表建筑设施的开采方法767.4.2开采引起环境损害的控制方法与土地复垦及生态重建767.4.3开采引起水资源的损害的控制方法777.4.4矿区资源开采引起大气污染的防治措施与方法787.5矿区环境保护与生态重建投资估算787.6主要结论79致 谢80参考文献81第1章 井田概况及地质特征1.1 井田概况1.1.1 交通及位置 山寨井田位于华亭煤田东北部，行政区划属华亭县的策底乡管辖。井田西北部有华（亭）平（凉）公路南北向穿过井田。从华亭县向西南沿华(亭)一天(水)公路经庄浪(78km) 、秦安（160km）可达陇海铁路天水站(220km)，向东35km至安口镇与宝(鸡）平（凉)公路相接。矿井北距平凉市32km与312国道西(安)一兰(州)公路相接。自安口镇向南134km可达陇海铁路宝鸡站。国家干线宝(鸡)一中(卫)铁的路从华亭区安口工业南站通过安口工业南站通过，安口华亭的矿区铁路专用线即将建成，矿区交通十分方便。其交通位置见图11。交通位置图111.1.2 地形地貌 本矿区地处六盘山山脉关山东麓，陕甘宁盆地西缘，属六盘山石质山带与陕甘宁黄土高原的过渡地带。井田内地形复杂，沟壑纵横，冲沟发育，表层几乎为黄土层所履盖，主要形成大小不等梁峁相间的黄土低山丘陵景观，最高拔高度+1551.3m（北部米家梁），最低海拔高度+1475. lm（白草峪以南谷底)，总趋势是北高南低，区内地形最大相对高差为76.2m。1.1.3 气象及水文情况1.气象 本区为大陆性半干旱一半湿润气候，冬季寒冷于燥，夏秋两季湿润多雨，昼夜的温差大，据华亭县气象站历年资料统计： 年平均温度6.58.5； 日最高气温35.4 (1976年8月3日)； 日最低气温一23.6 (1975年12月13日)； 年最小降雨量349. 7mm(1991年)； 年最大降雨量907mm(1975年)； 年平均降雨量512. 6mm(降雨量多集中于79月)； 年平均风速 1. 42. 0m/s(春季多为东南风，秋季多为西北风)； 最大风速18m/s； 年平均蒸发量为1340. 8mm； 冻土层最大厚度为720mm (1964年2月)； 冰冻期为每年11月至翌年3月； 历年最大积雪厚度为240mm(1974年11月13日)。2.水文情况 井田内无常年流水性河流，仅有一些沟谷，雨季有少量水流，旱季基本无水。井田北部2km处有策底河从西向东流过，河床距矿井工业场地约100m，河流量0. 365 0. 622m/s，为常年流水性河流；井田南部8km处有南、北汭河从华亭矿区通过。1.1.4矿区概况1.经济概况 华亭县位于陇东地区，面积为1200，人口约20万人，人口密度为142人/，有回族、汉族两族聚居，其中回族约占10%左右。全县以农业生产为主，种植的农产品主要有小麦、玉米、谷子、土豆，经济作物以胡麻、黄麻著称，并广销外地；林业主要在关山一带，出产桦木、竹笆、荆笆等；工业主要以煤炭开采主，其次有陶瓷、水泥、机械、玻璃、建材等地方工业。2.华亭煤田开发现状及发展规划情况 华亭矿区位于陕西、甘肃、宁夏三省交界处甘肃省平凉地区华亭县和崇信县境内。由华亭、安新和郝城三个煤田组成，总而积134，地质储量3370Mt。其中华亭煤田含煤面积54，地质储量1937.13Mt，均为中侏罗纪煤层。 华亭煤田内除华亭煤业集团有限责任公司所属的华亭、砚北、陈家沟、山寨四对矿并外，煤田东部风氧化带附近还有福利、静宁等八对地方煤矿开采浅部的煤炭资源。集团公司所属四对矿井井田面积连成一片，总面积39. 91.总地质储量1650. 61Mt，截止到2001年总保有地质储量为1596. 03Mt。目前，陈家沟矿井已建成投产，设计生产能力为0.45Mt/a；砚北矿井设计生产能力为3. 00Mt/a，正处于边建设边生产期间；华亭矿井经过近四十年的不懈努力和三次重大技术改造，已发展成为3. 00 Mt/a的现代化高产高效矿井；山寨矿井系收购华亭县60kt/a规模的地方小煤矿，正进行设计生产能力为0. 21Mt/a的技术改造，计划于2002年9月投产。 2002年58月，华亭煤业集团公司经反复论证和深入研究，决定对其所属的华亭、砚北、陈家沟和山寨四对矿井井田范围进行重新划分，旨在使矿区(华亭煤田)煤炭资源合理优化配置，最大限度地实现矿区煤矿集约化生产，并在此基础上尽可能地延长矿区各矿的均生产期，达到矿区各矿规模经营、持续稳定的发展目的。根据2002年8月我院编制的华的亭矿区井田划分设计和集团公司对“并田划分设计”的审批精神，华亭、砚北两矿合并成华砚矿井，经技术改造后的建设一个设计规模为8. 00 Mt/a的特大型高产高效矿井，形成集团公司参与市场竞争的核心企业；山寨和陈家沟矿井进行技术改造后扩建，扩建规模均为3.00Mt/a。重新划分井田后，华亭煤业集团公司华亭煤田总设计规模为10. 40Mt/a。目前，华砚、山寨和陈家沟三个矿井均处于技术改造工程的设计阶段。3.煤炭运销情况 （1）运输情况 华辛矿区及矿区附近有华（亭）安（口）、华（亭）天（水）、宝（鸡）平（凉）、312国道西(安)一兰(州)段等干线公路，矿井交通便利。华（亭）平（凉）公路从矿井工业场地（利用现策底井工业场地）西侧和北侧通过（目前以三级公路为主），距场地仅600m，为山寨煤矿的扩建和矿井投产后的煤炭外运提供了更为便利的运输条件。 正在建设中的华亭矿区铁路专用线与国铁I级千线铁路宝（鸡）中（卫）线相接。宝中线北接包兰线，南连陇海线，与宝成线、西康线相通，矿井铁路运输条件良好。 本矿生产的煤炭，主要经平凉公路销往平凉电厂，其余部分经公路运至安日铁路集配站，装火车外销其它省市。现有的公路、铁路条件完全可以满足矿井技术改造后1. 20Mt/a规模的外运要求。 （2）矿井煤炭销售预测 本矿生产的原煤为低灰、低硫、低磷、高挥发分、高化学活性、中高发热量、低熔点的长焰煤，是优质的化工、电力、建材及民用煤，同时也是制取半焦、甲醇、合成氨的优质原料，有着十分广泛的用户，煤炭销售市场前景相当广阔。 近年来，华亭矿区生产的优质煤已远销孟加拉、印尼等国家国内用户为华亭周围的平凉、庆阳、固原、宝鸡、陇海铁路宝鸡天水段沿线地区，宝成铁路沿线的陇南地区以及汉中、广元、成都一带，运距短，运费省，是煤炭的合理流向区域，其工业用煤与民用煤均有赖于华亭矿区供应。 国家重点工程用煤大户平凉电厂2001年投产，用煤量3. 6Mt/a；宝鸡第二电厂一期工程装机容量430万KW已建成发电，二期工程装机容量90万KW，预计2015年投产，用煤量6. 3Mt/a；同时四川江油电厂、504大明电厂、湖北荆门电厂等也要求华亭煤业集团公司供煤。根据集团公司的销售计划安排，山寨矿井生产的煤产品将主要供应平凉电厂，用户可靠。 （3）电源、水源情况 矿井工业场地南部10. 5km处有新建的陈家沟110kV.变电站一座，本矿两回35kV电源均拟从该变电站接引，因此，矿井供电电源较为可靠。 矿井工业场地生产、消防、生活用水取自策底河附近的第四系全新统冲积砾砂含水层，矿井井下消防洒水取自处理后的井下排水，矿井煤层防灭火黄泥灌浆用水取自现向家沟工业场地的水源井。矿井后备水源考虑取用矿区供水工程策底水源地。 （4）主要建筑材料供应情况 矿井建设所需之砖、瓦、沙、石等建筑材料可以就地解决，木材少部分也可以就地解决，水泥、钢材等需从外地调运。1.2 井田地质特征1.2.1地层 华亭矿区位于华北地层区、陕甘宁盆缘地层分区的西南部，属平凉一水寿地层小区。总的沉积特征与华北地层区相似，普遍缺失上奥陶统至石炭系地层。构造特征与古生物类型基本属华北型。 井田内从中生代及其以上地层由老到新有上三叠统延长群(T3yn），中下侏罗统延安组（J 1-2Y），上第三系甘肃群（Ngn）和第四系(Q)，现分述如下： （1）上三叠统延长群（T3yn） 为侏罗系含煤地层的基底，二者呈平行不整合接触井田内钻孔所见仅为其上部地层，以灰白灰绿色粉、细、中粒长石砂岩为主，含少量石英及云母。其顶部为薄层深灰色砂质泥岩。钻孔揭露最大厚度23. 97m，最小1.82m，平均11. 12m，全层厚度不详。 （2）中下侏罗统延安组（J 1-2Y） 为华亭矿区及本井田的含煤地层。与上覆第三系甘肃群呈不整含接触。为一套陆相沉积碎屑含煤岩系。以灰绿灰白色的石英长石粉、细砂者及灰灰黑色砂质泥岩、泥岩为主上部遭受剥蚀保存不全，中部含植物根须化石的“根土岩”及具似鲡状结构砂泥岩，底部为浅灰灰白色的含砾砂岩。全层面貌上部色调浅含煤性差，向下色调渐变深，含煤性好。本井田主要可采煤层煤5层位于全层的中下部。全层厚度17.28195.25m，平均146.17m。 （3）上第三系甘肃群（Ngn） 为一套半胶结的陆相碎屑岩系。与其上第四系呈小整合接触。岩性以浅紫红或浅红色砂质泥岩、泥岩为主，局部夹半胶结的砂、砾卵石层。底部为厚层砂砾岩。胶结较好，坚硬。顶部被剥蚀厚度不全，钻孔所见全层厚度180.74367.81m，平均224. 76m。 （4）第四系上更新统马兰组（Q3m）及全新统（Q） 广布于井田内山顶、梁峁及沟谷两侧，下部为黄色亚粘土及亚砂土，质均一，垂直节理发育，含钙质结核，称马兰黄土。上部为黄褐色耕植土。全层厚020.75m，平均11.11m。1.2.2地质构造 华亭煤田地处六盘山东麓，所处的大地构造位置系鄂尔多斯地块（陕甘宁盘地）之西南缘。在区域构造上位于城（子里）华（亭）下（关）向斜中段，被称为华亭向斜，大体呈北北西一南南东向展布的复式不对称向斜构造。 山寨井田受宽缓的华亭向斜及矿区中部背斜影响，煤5层底板等高线中部倾伏背斜轴附近，先由北西方向向北东方向偏转，至1702号孔附近之倾伏向斜轴又向南东方向偏转，形成“S”形弯曲。但总体为一由东北向西南倾伏的单斜构造。井田构造较为简单。 井田内未发现断距大于20m的断层及岩浆岩活动区域。1.3 矿体赋存特征及开采技术条件1.3.1煤层及煤质 含煤地层本井田的含煤地层中下侏罗统延安组，以其岩性组合特征及含煤性从下向上可分为三段，分述如下： （1）延安组第一段（J 1-2Y） 该段地层位于延安组的下部，为矿区及本井田的主要含煤岩段，含主要采煤层煤5层，为一个下粗上细的完整旋回层。其底部为浅灰灰白含砾长石砂岩。向上为具似鲡状结构的灰色砂质泥岩层及富含植物根须石的泥质根土层(标志层B,)共同构成煤5层底板。而其上为厚0.9428.55m，平均19. 99m的煤5层。煤5层顶板为深灰灰黑色薄层炭质泥岩或泥岩。该段上部为富含植物化石的深灰灰黑色砂质泥岩及泥岩。全段厚8.6948.48m，平均厚34.48m，其中煤5层占58%。 （2）延安组第二段（J 1-2Y） 该段位于延安组中部，为此要含煤岩段。由两个完整的沉积旋回层组成。其下部为厚层状灰色细砂岩，向上为深灰色砂质泥岩，再向上为煤4层底板黑褐色劣质油页岩（为标志层B1）及不可采的煤4层，其上为灰色砂泥岩互层，中夹局部可采的煤3层不可采的煤2层，顶部为深灰色泥岩。全段厚度8.5992.90m，平均61.29m。 （3）延安组第三段（J 1-2 Y） 该段地层位于延安组上部，不含煤。下部以灰绿色一灰白色厚层中细砂岩为主，向上渐变为灰色泥岩，砂质泥岩夹薄层砂岩。顶部遭受剥蚀，为一个不完整的中旋回层。全层厚053.84m，平均50. 94m。 延安组各段间为整合接触。1.煤层 山寨井田内共含煤6层，由上而下为煤2煤2煤2煤3煤4煤5层，除煤5层外其余煤层全部发育不全。煤5层为井田内唯一可采煤层，煤层厚度为0. 0235. 77m，平均19. 99m，其视密度为1. 32t/m煤联节构简单，含夹砰12层，岩性以黑色泥岩及炭质泥岩为主，厚度一般为0.10.3m，最大厚度为0. 5m，属稳定煤层。煤5层单向抗压强度为4. 151. 86MPa，抗拉强度为0. 77MPa，属中强度煤。 煤5层由北向南沿走向厚度增大，沿倾向向深部及向斜轴部厚度变小，在浅部及背斜轴部煤层厚度较厚。 本井田煤5层埋藏深度在2601080m，属于隐伏煤层。据井田东部边界1701和2001钻孔煤质化验结果确定，风氧化带延伸较浅，煤5层露头部位氧化程度不明显。井田内无断裂破坏和火成岩侵入，煤层覆盖层厚大，表层水无法渗入到煤层。山寨井田除东部隐伏露头部位有风氧化带外，井田内煤层没有遭受风氧化。2.煤质区内煤5层为黑色，条痕深棕色，具沥青光泽，贝壳状参差状断口，均一状条带状结构，裂隙发育不发育，节理发育，节理面常具黄铁矿薄膜，裂隙内充填方解石脉。易燃烟浓焰长，燃烧时基本不膨不融。灰分：原煤5.6017.71%，平均9.68%，属低灰煤层。硫分：原煤全硫0.541.34%，平均0.75%，属低硫煤层。磷：原煤磷含量在0.0070.0462%之间，平均0.032%，属低磷煤层。发热量：原煤发热量25.6169.59MJkg之间，平均35.97MJkg，属中高发热量煤层。挥发分：原煤挥发分37.9246.03%，平均40.12%，属高挥发分煤层。综上所述，煤5层为低灰低磷高挥发分中高发热量高化学活性低燃点的长焰煤，煤质优良，且易分选，是良好的气化化工动力及民用煤。 1.3.2瓦斯赋存状况煤尘爆炸危险性煤的自燃性及地温情况1.煤层顶底板岩性煤5层伪顶板以薄层状泥岩炭质泥岩为主，松散易垮落；直接顶板以中薄层状灰黑色泥岩、砂质泥岩为主，岩性软，机械强度差，极易冒落，属不稳定顶板。煤5层底板多为灰黑、灰褐色砂质泥岩、砂岩，泥岩底板遇水易膨胀发生底鼓，砂岩底板机械强度较大，稳定性好。2.瓦斯赋存状况根据甘肃省华亭矿区山寨、福利小井合并改扩建并地质报告提供的资料，井田之外砚北矿井煤5层自然瓦斯含量CH4为00. 46mL/g，平均0. 08mL/g ， CO2为0.040.26mL/g，平均0.13mL/g。据开采过程中测定，本区煤5层瓦斯含量低，矿井相对瓦斯涌出量一般在13 mt，为低瓦斯矿井。3.煤尘爆炸危险性 周围各生产矿井均为煤尘易爆炸矿井。本井田煤5层挥发分37.9246.03%，根据所采集的煤5层爆炸性试验样品，其火焰长度大于400mm，为有煤尘爆炸性危险矿井。4.煤的自然性本矿区煤层燃点较低，煤层自燃发火现象时有发生，各矿井一般自燃发火期为36个月，最长为78个月，最短为28天（华亭煤矿），故本矿井煤层属级自燃煤层。5.地温情况本区恒温带深度为21m，温度为13. 7，地温梯度最大为2.33hm，平均1.57 /hm，属地温正常区。1.3.3水文地质1.地表水文本区西部的关山山脉呈南北向延伸，形成一道天然屏障，构成区内主要水文分布网，其东麓相对来讲降水量大，气候较湿润，植被发育。流经矿区的南北汭河、策底河均属径河水系。本区气候干燥，雨量稀少，加之井田内为纵横交错的冲沟，排泄条件好.雨水一泄而干，旱季则无水。2.含水层（1）第一、二含水层上三叠统延长群至中下侏罗统延安组第一段在井田内无下侏罗统富县组地层，因此，两层含水层是相接的，由煤5层直接底板以下至延长群的含砾粗砂岩、砂砾层、砂岩组成，为一承压含水层。据砚北1406号孔抽水结果，单位涌水量为0.00128L/s.m，渗透系数0.00096m/d，为极弱含水层，矿化度1. 596g/L，水化学类型为SO4HCO3NaMgCa型。（2）第三含水层中下侏罗统延安组第二至第三段（J1-2Y）该含水层井田内东部露头部位已被剥蚀，因此东部薄西部厚，主要由灰、灰白、灰绿色中细砂岩、粗砂岩、含砾粗砂岩组成，为一承压裂隙、孔隙含水层。含水层平均厚度20.44m。据钻孔1406、1503的抽水试验，单位涌水量0.0005Ls.m，渗透系数0.000580.002214md。单孔涌水量0.01420.22Ls，为极弱的复合含水层，矿化度0.3120.338L，水化学类型为HCO3Na或HCO3MgCa型。（3）第四含水层上第三系甘肃群（Ngn）为甘肃群底部砂砾岩层井田内外都有沉积，由灰白色粗砂岩砂砾岩及砂岩组成，为一承压含水层，平均厚度24. 19m,单位涌水量0.462Ls.m，渗透系数0. 6377m/d，单孔涌水量2. 2763. 596L/s，矿化度0.312gL,水化学类型为HC03一NaMg型。3.隔水层（1）第一隔水层为中下侏罗统延安组第一段煤5层及其直接顶底板泥岩、砂质泥岩、炭质泥岩等，全井田均有分布。（2）第二隔水层为上第三系甘肃群上部紫红色砂质泥岩、泥岩，为半胶结、半坚硬岩层，为全井田的主要隔水层。4.井田水文地质条件评估本井田地质构造简单，没有大的断裂构造，裂隙不发育，矿井直接充水含水层与地表水无联系，煤5层顶底板直接充水含水层水量很小。据煤炭资源地质勘探规范，该井田水文地质勘探类型为“二类一型”，以裂隙充水为主，矿井水文地质条件简单。区内第一、二、三含水层渗透性和富水性弱，对矿井开采影响较小。第四含水层在井田东部与煤5层露头相接，同时与第三含水层之间没有大的隔水层，且第四含水层胶结程度差、松散、呈豆腐渣状，渗透性和富水性强。当煤层开采后，冒落带到上升到该含水层，矿井涌水量明显增加。因此在生产过程中，应加强监测，加大设备排水能力。出现险情时应及时排除，以确保人员和矿井安全。5.矿井涌水量预计根据甘肃省华亭矿区山寨、福利小井合并改扩建井地质报告，矿井生产能力0.21Mta，涌水量为34mh，并参照邻近矿井涌水量，分析预计矿井达到2.40Mta设计规模时正常涌水量为70 mh，最大涌水量为100 mh。1.4 井田勘探类型及勘探程度评价1.4.1井田勘探类型本矿井勘查程度为精查，勘查网度基本达到了精查阶段要求。1.4.2井田勘探程度评价1.地质报告编制情况 本设计依据的甘肃省华亭矿区山寨、福利小井合并改扩建井地质报告系甘肃煤田地质局146队1998年8月为满足山寨矿井扩建为0.21Mt/a要求编制的，井田范围圈在煤5层+1290m底板等高线以上。2.对勘查类型及勘查基本网度的评价本矿井勘查程度为精查，勘查网度基本达到了精查阶段要求。3.存在的问题以及建议本次矿并改扩建至2.40Mt/a规模后，并田范围也随之扩大，因此对以后勘探工作要求如下：1. 本井田煤5层为特厚煤层，其物理力学性质及节理裂隙发育情况，是其支护方式的主要参数，也是选择采煤方法的重要依据，其既有资料还有待于进一步补充完善才能满足矿井设计要求。2.地质报告对煤5层底板下的40m以内的岩层厚度、岩性、膨胀性描述不详，建议补充。3.建议地质部门对井型扩大到2.40Mt/a时的矿井涌水量进行预测计算，以确保矿井安全生产。4.山寨井田分属于原白草峪井田、砚北井田、山寨井田，资料零散，建议业主委托地质部门编制一套完整的、全井田范围的精查勘探地质报告。为后续设计提供可靠的依据。第2章 井田开拓2.1 井田境界及储量2.1.1井田境界根据2002年8月编制的华亭矿区井田划分设计和2002年8月华亭煤业集团有限责任公司“关于华亭矿区井田划分”会议记要精神，山寨矿井井田境界为：东部北段以煤5层隐伏露头为界，南段以煤5层+1290m底板等高线为界与福利矿和静宁矿相邻；西部以矿区边界线F3断层为界；北部以纬线3908000为界与策底矿井相邻；井田南部具体以一下4点坐标的连线与华砚矿井为界：1点：X=3904350 Y=363720002点：X=3905800 Y=36375136井田南北走向长03.66 Km，东西倾斜宽2.573.49Km，面积9.22 Km 。井田的拐点的坐标如表211所示：表211 井田拐点坐标一览表 点号纬距（X）经距（Y）点号纬距（X）经距（Y）139050003637340043908000363716502390580036375136539065003637162533908000363743502.1.2储量1.储量根据甘肃省华亭矿区山寨、福利小井合并改扩建井地质报告华亭矿区白草峪井田精查（勘探）地质报告以及砚北井田精查（勘查）地质报告，山寨井田内参与储量计算的煤层仅煤5层一层，煤质为长焰煤，计算储量的最低可采厚度为0.8m，最高灰分不大于40%，采用地质块段法对煤层储量进行计算经计算。截止到2001年底矿井保有地质储量为231.83Mt，其中B级储量9.50Mt，C级储量222.33Mt。2.矿井储量计算本井田地处山区，村庄小而少，且呈零星分布，根据井田开拓部署，矿井25年后才涉及到村庄下压煤开采问题。为了减少储量损失，提高资源回收率，设计结合井田内村庄的分布特点和村庄下压煤的开采时间，确定本井田的村庄采用逐步搬迁的方法处理，不再留设村庄保护煤柱。矿井留设的水久性煤柱有：井田境界煤柱20m宽。井田西界F3断层距煤5层的可采边界最小距离为200m，因此对F3断层不再留设保安煤柱。 经计算，矿井设计储量为231.83Mt，详见表212。表212 矿井设计储量计算表 单位：Mt煤层编号工业储量井田境界等永久煤柱损失设计储量煤5层231.833.15228.68 煤5层为特厚煤层。采区回采率取75%。 矿井留设的保护煤柱有：矿井回风大巷及集中下山保护煤柱，巷道间煤柱及两侧煤柱均按40m宽留设。采区间煤柱按10m留设，相邻工作面顺槽间煤柱按20m留设。依据煤炭工业矿井设计规范的规定计算矿井可采储量。经计算设计可采储量为158.11Mt，详见表2一1一3。表213 矿井设计可采储量计算表 单位：Mt煤层编号设计储量回风大巷及集中下山等保护煤柱损失开采损失设计可采储量煤5层228.6820.0650.51158.113.矿井可采储量汇总矿井可采储量汇总如表214所示：表214 矿井设计可采储量汇总表 单位：Mt水平别煤层编号工业储量永久煤柱损失设计储量工业场地和主要井巷煤柱开采损失可采储量防水煤柱井田境界断层煤柱建筑物合计主要井巷工业场地合计煤5231.8303.15003.15228.6820.06020.0650.51158.11合计231.8303.15003.15228.6820.06020.0650.51158.112.2 矿井设计生产能力及服务年限2.2.1矿井工作制度 矿井设计年工作日300d，井上每天三班作业，井下每天为三班作业，其中有两班生产，一班准备，每天净提升时间为16h。2.2.2矿井设计生产能力根据煤炭工业矿井设计规范以及山寨煤矿可采储量，确定山寨五矿设计规模为2.40Mt/a。2.2.3矿井设计服务年限根据煤炭工业矿井设计规范以及山寨煤矿可采储量，确定山寨五矿设计规模为2.40Mt/a，山寨五矿可采储量为158.11Mt，由T=ZAK计算得矿井设计服务年限为50.7a。2.2.4矿井储量设计生产能力和服务年限的关系 矿井储量、设计生产能力和服务年限之间的关系可以用一下的这个计算公式来表示：式中： A矿井设计生产能力，Mt/a； Zk矿井可采储量，Mt； T矿井设计服务年限，a； K储量备用系数 煤炭工业矿井设计规范第2.2.6条规定：“计算矿井及第一水平设计服务年限时，储量备用系数宜采用1.31.5”。2.2.5矿井设计生产能力的确定设计结合影响矿井井型的各种因素，经分析认为矿井设计生产能力确定为2.40Mt/a是合理的，其理由如下：1.山寨五矿井田面积为9.22 Km ，保有地质储量达231.83Mt，可采储量达158.11Mt，矿井井型确定为2.40Mt/a，服务年限为50.7a，符合煤炭工业矿井设计规范要求。2.本井田为一单斜构造，煤层倾角3.512.5，平均厚度19.99m，井下布置两个分层综采放顶煤工作面来保证矿井2.40Mt/a的设计能力是比较合理的。3.矿井采用公路外运，外运量将受到一定的限制，井型不宜太大。综上所述并结合华亭矿区的总体发展战略，设计将矿并建设规模确定为2.40Mt/a。2.3 井田开拓2.3.1工业场地及井口位置选择1.工业场地选择根据矿井前期开发东部的开拓部署，既有利于前期开采，又兼顾全井田的原则，并充分考虑影响井口及工业场地位置选择的主要因素、地面布置条件，设计对井口及工业广场地位置提出2个方案。方案一：策底工业场地 策底工业场地位于山寨煤矿的北部距离山寨煤矿距离较近，地势比较平坦，唯一的缺点是距离运输煤炭的公路比较远，不利于煤炭的外运。方案二：花儿山工业场地 花儿山工业场地位于山寨煤矿的东部距离山寨煤矿露头部位比较近是一个非常适合布置井筒的场地。场地内地势没有策底工业场地平坦，但是距离运输煤炭的公路比较近，非常有利于煤炭的外运。结合煤炭工业矿井设计规范第3.2.1条规定，工业场地和提升井口位置的选择原则如下： （1）工业场地应该有足够面积，能够满足布置地面生产和生活设施的要求； （2）地面比较平整，挖填方量小，场地布置简单； （3）与外界联系（铁路、公路、水、电、通讯等）方便、顺畅； （4）尽量靠近矿体赋存的浅部，不压或少压资源； （5）有利于第一水平开采、兼顾其他水平，有利于井地车场和主要运输大巷布置、减少工程量； （6）有利于首采区布置在井筒附近的开采条件好、资源/储量丰富的块断，且不迁村或少迁村； （7）井田两翼资源/储量基本平衡，便于井下开采； （8）尽量不占良田，少占农田； （9）井筒位置应尽量避开厚表土层、厚含水层、断层破碎带、煤与瓦斯突出煤层或软弱岩层，不应穿过采空区； （10）工业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；本矿井地形地貌为山地，综合考虑工业场地位置定在井田南部边界附近的策底工业场地，本处地势平坦，面积开阔，与外界联系方便，交通便利，对煤的外运提供了较方便的条件，此处最适合工业场地的布置。2.井筒位置选择 提升井筒位置一般在工业场地内，当工业场地确定后，井筒位置的范围已经确定，所谓确定井筒位置指确定井口坐标，而风井、灌浆井、充填井等则不一定在工业场地内。（1） 提升井筒位置确定时应考虑： 有利于地面生产系统和工业场地的布置。 有利于井下井底车场的布置和与大巷的联接。（2） 风井位置选择时应考虑： 满足通风要求和有利于矿井通风。 地面有利于井筒施工和风机安装，风机供电和管理便利。 风井工程量小。（3） 灌浆井和充填井位置选择时应考虑： 便于地面制浆或充填材料运输。 靠近井下灌浆或充填区。（4）通风方式的选择几种通过风方式的比较：表2-3-1 通风方案的比较通风方式优点缺点适用条件中央并列式进、回风井均布置在中央工业广场内，地面建筑和供电集中，建井期限较短，便于贯通，初期投资少，出煤快，护井煤柱较小，矿井反风容易，便于管理。风流在井下的流动路线为折返式，风流线路长，阻力大，井底车场附近漏风大。工业广场受主要通风机噪声的影响和回风流的污染。适用于煤层倾角大，埋藏深、井田走向长度小于4Km，瓦斯与自然发火不严重的矿井。冶金矿山当矿脉走向不太长，或者受地形地质条件限制，在两翼不宜开掘风井时使用。中央分列式通风阻力较小，内部漏风较小。工业广场不受主要通风机噪音的影响及回风流的污染。风流在井下的流动路线为折返式，风流线路长，阻力较大。适用于煤层倾角较小，埋藏较浅，井田走向长度不大，瓦斯与自然发火比较严重的矿井。区域式既可改善通风条件，又能利用风井准备采取，缩短建井工期。风流线路短，阻力小。漏风少，网路简单，风流易于控制，便于主要通风机的选择。通风设备多，管理分散。井田面积大，储量丰富或瓦斯含量大，煤层埋藏复杂不宜集中回风，地质条件不是很好的大中型矿井。 在本设计中提升井筒的位置选择在工业场地内，本井田采用中央分列式通风方式，利用自然垮落法处理采空区，因此不需要设立灌浆井和充填井等。 本井田的自然地质条件简单，而且本矿井属于低瓦斯矿井，但是煤层易自燃，按煤矿安全规程规定：高瓦斯矿井、煤（岩）与瓦斯突出矿井必须设有独立回风井；所以在设计本矿井时，必须要设立独立回风斜井，主副斜井进风。 2.3.2井筒形式的确定1. 立井、斜井、平硐、斜坡道的选择 在对井筒的选择的过程中会有许多的选择方式，但是对于各种井筒的适应条件主要分为一下几种方式： 1)当需要选择平硐开拓时需要满足一下几方面条件或要求： 一方面地面工业广场标高以上有矿体赋存，且其储量满足在该标高设置开采水平要求；另一方面地面工业场地距离矿体水平距离比较合适，平硐掘进工程量比较合适。 2)当需要选择斜井开拓时需要满足一下几方面的条件或要求： 一是矿体赋存比较浅；二是松散层较薄且无流沙层和特殊的地质构造；三是井田的范围较小，矿井的生产能力不大；四是矿体的倾角适宜；五是主提升任务利用胶带运输系统进行完成。 3) 当需要选择立井开拓时需要满足一下几方面的条件或要求： 一是矿体的赋存比较深；二是井筒要穿过较厚的松散层、流沙层或者特殊的地质构造；三是大型矿井的辅助的提升任务利用罐笼；四是矿体的倾角较大或者较小；五是瓦斯含量较高的矿井的通风的要求。 4) 当需要选择斜坡道开拓时需要满足一下几方面的条件或要求： 一是矿体的赋存的深度应当较浅（不超过200m）；二是矿井有采用的无轨运输设备运输的条件和要求。 所以，矿井的开拓就井筒的形式来说，一般有以上几种形式:平硐、立井、斜井开拓和综合的开拓即斜坡道开拓。结合以上几种开拓方式的介绍，下面就几种的形式进行技术上的分析，然后确定采用哪种的开拓方式。 本井田的煤层埋藏标高全部处于井筒的标高之下，所以不适宜采用平硐开拓方式。 根据规定：当煤层具有埋藏的不深、表土层不厚、水文地质条件简单及主要可采煤层的赋存比较稳定等特点，建议采用斜井开拓，本矿基本符合以上的条件，因此本设计采用斜井开拓。 斜井与立井的相比，斜井井筒的掘进技术和施工的设备比较简单，速度快、地面的工业建筑、井筒的装备、井底车场及硐室都比立井的简单。因而投资的较少，建井的工期较短，斜井适用于煤层埋藏的较浅的煤层。本井田的煤层虽然埋藏深度的变化大，上部的标高是1450m，下部的标高是100