毕业设计（论文）-阳泉市上社煤矿12#煤层初步设计.doc

3334 分类号_ 密级_ UDC _ 学号 毕业设计（论文）论文题目阳泉市上社煤矿12#煤层初步设计Thesis TopicThe original design of Shangshe colliery, No. 12 coal bed 学生姓名学 号所 在 院 系矿业工程学院采矿系专 业 班 级采矿1006指 导 老 师完成日期2014年6月6日 编号： _ 毕业设计（论文）答辩许可证矿业工程学院 采矿工程 专业 胡晓强 学生所编写的毕业设计(论文) 页，字数 ，符合毕业设计(论文)大纲的要求。经审查：该生已学完教学计划规定的全部课程，成绩合格，毕业设计电子文档最后一稿已交，准予参加毕业设计（论文）答辩。相 关 材 料材 料 名 称数量毕业设计（论文）1册图纸7张1册答辩汇报稿1份毕业设计（论文）电子版（最后一稿磁盘文件）1套指 导 教 师： （签名）院长(系主任)： （签名）2014年 6 月 17 日毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）题目：上社矿井初步设计（8#煤层）毕业设计（论文）要求及原始数据（资料）：毕业设计要求：毕业设计是采矿工程专业最后一个教学环节，其目的是使学生运用大学阶段所学的知识联系矿井生产实际进行矿井开采设计，并就本专业范围的某一课题进行较深入的研究，以培养和提高学生学习分析和解决实际问题的能力，是学生走上工作岗位前进行的一次综合性能力训练，也是对一个未来采矿工程高级工程技术人才的基本训练。 毕业设计主要是实习矿井的开采设计,即假拟实习矿井为为开发井田,按其原始条件进行新井初步设计。为了培养学生能力，并考虑教学要求、时间、学生现有实际水平等因素，其某些要求与设计院进行的矿井设计有所区别，巷道布置、采煤方法、通风安全等都要借鉴矿井生产以来的经验。有些部分则加以必要的简化或删减，从而使同学能够从理论和实践相结合，对整个矿井的开拓生产形成清晰正确的认识。通过半年的毕业设计，使同学们对大学所学的知识能够有个更全面、更清晰的认识，使同学们走向社会后能够成为模范带头人，能够成为社会的栋梁。应交出的设计文件（论文）：毕业设计说明书南岔煤矿 矿井初步设计图纸七张包括：1、井田开拓平面图（1:5000）2、井田开拓剖面图（1:5000）3、井筒、巷道断面图（1:50）4、回采工作面工艺图（1:100） 5、采区巷道布置及采掘机械配备平面图（1:2000）6、采区巷道布置剖面图（1:2000）7、通风立体示意图（容易时期）（示意）摘 要本次设计是阳泉上社煤炭有限公司8号、12号煤层，设计图纸共七张，说明书共十章。根据采矿工程的需要和特点，重点设计为第四、七、九章，其他如井底车场、井下运输及提升设备仅做一般的选型计算。阳泉市上社煤炭有限责任公司井田位于阳泉市盂县南娄镇北上社村南，县城西南12km，地处沁水煤田北部，地理坐标为北纬375844380045，东经11316571132109。该井田东西长5.5km，南北宽3km，面积12.6854km2。盂-寿公路由井田的北界通过，并与阳-盂公路相连接，盂-寿公路目前只承担着南社、南上社等附近几个小煤矿的煤炭外运任务，各矿产量低、动量小，公路运力有余。可承担本矿井煤炭外运任务，另外，本矿南距石-太铁路阳泉站40km，亦可经铁路将煤炭运往全国各地。煤炭交通外运条件好。井田煤层产状基本是一东西走向，向南倾伏的单斜构造，局部略有起伏，井田内地层比较平缓，倾角一般35，局部可达14。井田内尚未发现有断层、陷落柱分布。井田构造属简单。8号，12号煤原煤灰分较低，硫分也较低。经洗选后，灰分均有较大幅度降低。经在附近煤矿采样试验，8号，12号煤层均属于中等可选。经矿方提供的井下实测数据12号煤层矿井瓦斯绝对涌出量1.17m3/min，相对涌出量2.25m3/t，二氧化碳绝对涌出量为1.96m3/min，相对涌出量为3.80m3/t，属瓦斯矿井。本井田划分为4个采区，采用立井开拓方式，回采工艺采用综放，采煤方法采用放顶煤采煤法，采用“四六制”作业制度。工作面的设备有双端可调双滚筒采煤机、液压支架、可弯曲刮板运输机、破碎机、转载机等。顶板管理采用液压支架，采空区处理采用全部跨落法。本矿井设计年产量为150万吨，采用一套综放设备来满足产量的要求。矿井运输大巷采用皮带运输作为主运输，采用无极绳连续牵引车作为辅助运输。矿井通风采用轴流式扇风机、抽出式通风，通风方式为中央并列式。关键词：低瓦斯；立井开拓； 放顶煤。78目 录第一章井田自然概况1第一节 井田自然概况1第二节 井田地质特征3第三节 煤层特征6第二章 井田境界与储量9第一节 井田境界9第二节 资源/储量的计算9第三章 矿井工作制度及生产能力14第一节 矿井工作制度14第二节 矿井设计生产能力及服务年限14第四章 井田开拓15第一节 井田开拓方式的确定15第二节 井 筒20第三节 井底车场及硐室25第五章 建井工期28第一节 建井工期28第六章 大巷运输及设备31第一节 运输方式的选择31第二节 运输设备选型31第七章 采区布置及装备35第一节 采煤方法35第二节 采区布置47第三节 巷道掘进49第八章 矿井提升51第一节 概述51第二节 主副井提升52第九章 通风和安全53第一节 矿井通风条件情况53第二节 矿井通风53第三节 计算负压及等积孔60第四节 选取主扇64第五节 安全生产技术措施67第十章 技术经济70第一节 劳动定员及劳动生产率70第二节 建设项目资金概算70第三节 矿井设计主要技术经济指标71参考文献74第一章 井田自然概况第一节 井田自然概况一、交通位置1、井田位置阳泉市上社煤炭有限责任公司井田位于阳泉市盂县南娄镇北上社村南，县城西南12km，地处沁水煤田北部，地理坐标为北纬375844380045，东经11316571132109。该井田东西长5.5km，南北宽3.5km，面积12.6854km2。2、交通盂-寿公路由井田的北界通过，并与阳-盂公路相连接，盂-寿公路目前只承担着南社、南上社等附近几个小煤矿的煤炭外运任务，各矿产量低、动量小，公路运力有余。可承担本矿井煤炭外运任务，另外，本矿南距石-太铁路阳泉站40km，亦可经铁路将煤炭运往全国各地。煤炭交通外运条件好。二、矿区地形与气象1、地形井田位于太行山西翼，系舟山南侧，属低山丘陵地貌，地表经长期风化侵蚀，沟谷纵横，梁岭绵延，地形比较复杂，其总的地势为南高北低，地形最高点为西南部山梁处，标高+1399m，最低点为北部秀水河河床处，标高+1050m，地形最大相对高差349m。2、气象井田位于太行山区，属温带大陆性气候，冬春寒冷，干燥多风，夏秋炎热，多雨潮湿。年平均气温8.7；1月最冷，最低气温-20.5。7月最热，最高气温37.5。7、8、9月为雨季，年平均降水量为585.9mm，年平均蒸发量为1873.8mm，为平均降水量的3倍。霜冻期为9月下旬至翌年4月下旬，全年无霜期157天，最大冻土深度0.88m。3、地震阳泉盂县的抗震设防烈度为七度，设计基本地震加速度为0.10g。4、 矿区经济状况 农业上以种植业为主，主要种植玉米，兼有谷子、豆类和薯类。近年来，随着农村经济结构调整步伐的加快，全镇的畜牧养殖业保持了较强的发展势头，出现了具有一定规模的养猪、牛、羊、鸡专业户，其中有秋林村林泉养殖专业合作社、西湾养殖专业合作社、芦芽沟养殖专业合作社等 工业上，境内矿产资源丰富，有黄沙、蛭石、铁矿等矿产，其中黄沙储量最多，且沙质好，硬度高、含土量少，素有“沙乡”之称，分布上社保恩黄沙加工厂、黄沙口保恩黄沙加工厂、上社三朱黄沙售销点、南北河振海黄沙加工厂、西湾上社学先黄沙厂、中北红青黄沙加工厂、中南双柱黄沙加工厂、宋家庄伟伟黄沙加工厂、上社贵双黄沙加工厂、宋家庄院生黄沙加工厂、上鹤山金牛洗沙厂、金源沙矿厂、黄沙口庙湾黄沙加工厂、金坡粉沙厂、肖家汇会明黄沙加工厂、盂县上社“一九”黄沙加工厂、上社黄沙厂等私营沙厂。主要工矿业有跃华物资有限公司、南北河振海黄沙加工厂、车轮选矿厂、吉山选矿厂、金源沙矿厂、盂县华行选矿厂等私营企业。随着全国能源、原材料市场的趋紧、黄沙、铁矿市场的升温，我镇工业经济进入了一个又好又快发展的新时期，形成了集体、股份、私营、个体等经济类型并存的工业经济新格局。 5、矿区供水情况上社矿现有自备水源井6眼，分别是下平房水源井（3号）、水塔水源井（14号）、西风井水源井（15号）、南风井水源井（26号）、34号家属楼南水源井（28号）、32号家属楼东水源井（1号）。6个水源井全部采用深井潜水泵吸取中奥陶统深层水作为永久水源，日均取水量约为8000m2，年提水量约为292万m2。根据阳泉城市水环境监测中心分析测试结果报告单，除西风井总硬度、硫酸根稍高以外，其余测定项目全部符合GB574985生活饮用水标准。各水井情况详见下表。表111上社矿水源井情况一览表编号水源井位置涌水量m3/h近期取水量（m3/h）成井时静水位（m）近期静水位（m）水位升降（m）3下平房90110121.78167.3444.5614水塔60110152.50181.3028.8015西风井6260213.80238.3024.5026南风井7460276.55297.6021.05第二节 井田地质特征一、井田地质概况1、井田位置井田位于阳泉市盂县南娄镇北上社村南，县城西南12km，地处沁水煤田北部。2、地层根据钻孔及地表出露情况，井田内沉积地层自下而上依次有：中奥陶统峰峰组（O2f）埋藏于井田深部，为煤系之基盘，主要为厚层海相石灰岩，岩性坚硬，致密，顶部常因铁质浸染而呈淡红色。中石炭统本溪组（C2b）平行不整合于下伏奥陶系灰岩侵蚀面上，为一套海陆交互相沉积，底部为褐黄色，赤红色山西式铁矿，多呈鸡窝状或扁豆状分布，铁矿层之上为浅灰色G层铝土泥岩及灰、灰黑色砂质泥岩、泥岩，中细砂岩和石灰岩，夹有12层不稳定薄煤层，本组厚度53.50m左右。上石炭统太原组（C3t）连续沉积于本溪组之上，为一套海陆交互相含煤建造，井田主要含煤地层之一。岩性主要由灰黑色泥岩、砂质泥岩、中细砂岩和3层石灰岩及56层煤层组成，底部以一层浅灰色细砂岩（K1）与本溪组分界，本组地层厚度97125m，平均110m。下二迭统山西组（P1s）连续沉积于下伏太原组之上，为一套碎屑岩含煤沉积，亦为井田为主要含煤地层之一。岩性主要由灰、灰黑色泥岩、砂质泥岩和灰、灰白、灰绿色砂岩及35层煤层组成，底部以一层灰白色中粗粒厚层砂岩与太原组分界。本组厚度4563m，平均51.50m。下二迭统下石盒子组（P1x）与下伏山西组呈连续沉积，为一套陆相碎屑岩沉积。岩性主要由灰、灰黄、灰绿色泥岩、砂质泥岩与灰白、黄绿色砂岩组成，下部有时含12层薄煤线。顶部夹一层浅灰、红紫等杂色铝质泥岩，俗称桃花泥岩。底部以一层灰白色厚层中粗粒砂岩（K8）与山西组分界。本组地层厚度120m左右。上二迭统上石盒子组（P2s）连续沉积于下石盒子组之上，岩性主要为灰、黄绿、紫红色泥岩、砂质泥岩间灰白、黄绿色中粗粒砂岩组成，其中部砂岩带俗称狮脑峰砂岩，厚度可达3550m，因坚硬不易风化，常形成砂岩陡坎，野外极易辨认。本组底部以一层灰白色厚层中粗砂岩（K10）与下石盒子组分界，其上部多被风化剥蚀，最大残留厚度250m左右。第四系（Q）不整合覆盖于下伏基岩之上。主要为中上更新统黄土层和全新统冲积、洪积层，间或分布于井田各梁坡或较大沟谷中，厚度各处不等，一般030m左右。二、地质构造井田煤层产状基本是一东西走向，向南倾伏的单斜构造，局部略有起伏，井田内地层比较平缓，倾角一般35，局部可达14。井田内尚未发现有断层、陷落柱分布。井田构造属简单。三、井田水文地质概况井田内及其邻近主要河流为大林河，自西向东在井田北部边界附近流过，于盂县县城东汇入温河，属滹沱河水系。该河属季节性河流，雨季水量增大，旱季水量微小，甚至断流，井田内其它沟谷平时基本干涸无水，唯雨季时才有洪水流泄。该矿生活水源为深井奥灰水，生产、井下除尘水源利用处理达标的井下排水，可满足生活和生产用水需要。1.井田含水层1、奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层，埋于井田深部，据精查钻孔揭露，岩溶裂隙发育，漏水严重属强含水层，但水位较低，标高为+572.49m，各煤层底板均高于奥灰水水位，奥灰水对煤层的开采无影响。2、太原组灰岩裂隙含水层：赋存三层发育稳定的石灰岩，自下而上分别为四节石灰岩（K2）、钱石灰岩（K3）和猴石灰岩（K4），单层厚度1.107.20m，浅部岩溶裂隙较发育，据勘探报告资料，钻孔钻至该灰岩层段时，均有不同程度漏水现象，尤以四节石灰岩段为甚，具有一定充水条件。经D122号钻孔抽水试验，单位涌水量为0.446L/s。3、山西组砂岩裂隙含水层：含有数层砂岩，尤以底界K7砂岩（第三砂岩）厚度最大，最厚可达18.50m，但据钻孔简易水文观测，钻至该层段时冲洗液消耗量无明显增大，砂岩裂隙发育程度差，含水性弱。4、石盒子组砂岩裂隙含水层：含多层中粗砂岩，特别是上石盒子组狮脑峰砂岩，最厚可达50m以上。但由于大多处于侵蚀基准面以上，泄水条件好，含水性较弱。5、第四系砂砾孔隙含水层，主要为北界附近的秀水河床，砂砾层厚度可达到2045m，据勘探数据，D122号孔于该层段出现涌水，涌水量0.38L/s，说明该含水层含有较丰富的潜水，为当地村民主要的生活和农用水源。2.井田隔水层井田隔水层主要为中石炭统本溪组泥质岩隔水层组，岩性由铝土泥岩、砂质泥岩和泥岩组成。总厚度30m以上，岩性致密、细腻，具有良好的隔水作用。此外，相间于各灰岩、砂岩含水层之间厚度不等的泥岩、砂质泥岩亦可起到层间隔水作用。3.构造对水文地质条件的影响井田位于上社-漆对掌背斜南翼，接近背斜轴部，含水层聚水条件差，井田内未发现大的断裂构造，上下含水层间较系弱。总之，地质构造对井田水文地质条件的影响不大。4.矿井充水因素分析综上所述，井田水文地质条件简单。矿井充水因素为煤层顶板以上砂或石灰岩含水层水沿构造和风化裂隙下渗，由于上述各含水层富水性均较弱，水量有限，只要及时抽排，一般不会对矿井构成大的威胁。至于深部奥灰水，由于其水位低于可采煤层底板标高，加之又有本溪组隔水层阻隔，对矿井煤层开采无影响。矿井充水的另一个因素为邻矿采空区积水。井田周围有南、北上社等6个生产煤矿，在本井田相邻边界附近可能分布有采空区。因此临近边界处开采时，应查清采空区范围，积水量和有害气体，采取相应防治措施，防止灾害事故发生。5.矿井涌水量该矿井下现涌水量一般12m3/h左右，雨季最大可达17 m3/h，主要为顶板淋水，目前不会发生大的水害事故。设计预计矿井生产能力达到1.5Mt/a，矿井涌水量为21m3/h31m3/h。为保证矿井安全，按正常涌出量23 m3/h，最大涌水量为31 m3/h设计。第三节 煤层特征一、煤层赋存特征井田煤层产状基本是一北东南西走向，向南东倾伏的单斜构造，局部略有起伏，井田内地层比较平缓，倾角一般35，局部可达14。8号煤层平均埋藏深度为450m，12号煤层平均埋藏深度为490米。1、含煤性井田内含煤地层主要为二迭系下统山西组和石炭系上统太原组，分述如下：太原组（C3t）地层厚97125m，平均110m，含煤56层。含煤总厚度12.94m，含煤系数12%。可分为三段。下段：由K1砂岩底至K2灰岩底，其顶部15号煤为井田内局部可采煤层。中段：由K2灰岩底至K4灰岩顶，本段含11号、12号、13号三层煤。其中12号煤为井田内全区可采煤层。上段：由K4灰岩顶至K7砂岩底，该段含煤2层，分别为8号、9号煤层，其中8号煤层为井田稳定可采煤层。本组为典型的海陆交互相含煤沉积，其中段三层稳定的海相石灰岩和上段的厚层砂岩均为良好的标志层。山西组（P1s）地层厚度4563m，平均51.5m，含煤平均总厚度2.14m，含煤系数4%。上部岩性以灰-深灰色泥岩为主，下部以灰-灰白色厚层砂岩为主，间夹12层煤层。2、煤层井田内主要含煤地层为石炭系上统太原组和二迭系下统山西组，其中太原组地层，平均厚度为110.00mm，含煤平均总厚12.9m，含煤系数12%，山西组地层平均厚度51.50m，含煤平均总厚2.14m，含煤系数4%。井田内山西组含煤35层，由于煤层较薄，均为不可采煤层。太原组含煤56层，其中8、12号两层煤赋存稳定，为可采煤层。其余煤层为局部可采或不可采煤层，现将可采煤层叙述如下：8号煤层位于太原组顶部，上距6号煤层10.83m左右，煤层厚度2.503.20m,平均3.00m，属稳定全区可采煤层，煤层结构较简单，顶底板均为砂质泥岩或泥岩。12号煤层位于太原组中部，上距9号煤层31.96m左右，属稳定全区可采煤层，煤层厚度地层煤层厚度(m)层间距(m)结构夹矸数稳定性可采性顶底板岩性最小最大平均最小最大平均顶板底板C3t82.503.203.0028.5046.8038.82简单(0)简单01稳定全区可采砂质泥岩，泥岩砂质泥岩，泥岩124.356.805.70稳定全区可采砂质泥岩，泥岩砂质泥岩，泥岩4.356.80m，平均5.70m，煤层结构较简单，顶底板均为砂质泥岩或泥岩。详见表1-3-1可采煤层特征表二、煤层围岩性质1、煤层顶底板情况井田内8、12号煤稳定可采，顶板多为泥岩、砂质泥岩等泥质岩类。8号煤层局部为砂岩顶板，基本属软-中等坚硬，易垮落类顶板，特别是埋藏较浅处，受风化影响，岩质松软，不易管理。经采样测试，泥岩顶板抗压强度为62.4MPa，抗拉强度为1.7MPa，泥岩底板抗压强度为69.5MPa，抗拉强度为2.5MPa 。2、瓦斯根据矿方提供资料，2007年度矿井瓦斯等级鉴定结果为：矿井绝对瓦斯涌出量为30m3/min，相对瓦斯涌出量为5.9m3/t，CO2绝对涌出量为0.91m3/min，相对涌出量为1.80m3/t，属低瓦斯矿井。在建设和生产过程中，应加强对矿井瓦斯涌出量等方面的测试工作，并制定相应的技术安全措施，以保证矿井安全建设和生产。3.地温、地压根据阳泉矿区、邻近生产矿井及该矿井资料，8号、12号煤层井下未发现地温、地压异常现象。应属地温、地压正常区。第二章 井田境界与储量第一节 井田境界根据山西省国土资源厅颁发的1400000221581号采矿许可证和山西省煤炭工业局颁发的D040300007G2号煤炭生产许可证，阳泉市上社煤炭有限责任公司矿井位于阳泉市盂县南娄镇南上社村南，县城西南12km，地处沁水煤田北部，地理坐标为北纬3758443800 45，东经11316571132109。具体范围由以下8个拐点坐标联机圈定，井田境界拐点坐标见表2-1-1。表2-1-1井田坐标表标号纬距(X)经距(Y)备注1420948919709500242130001970950034213000197039804420944619703980该井田东西长5.5km，南北宽3.5km，面积19.6181km2。井田附近没有大的断层、褶曲等地质构造，也没有河流、湖泊、国家铁路等划分井田边界的依据，该井田边界的划分主要是人为划分。井田四周都有矿井，井田北部有上社二景煤矿、南上社煤矿、北上社煤矿和大贤煤矿，西部有寿阳方山煤矿，东部有王家湾振兴煤矿，南部为阳煤集团规划的七里滩矿井。井田东部边界处有杨家沟村一个村庄。第二节 资源/储量的计算1.矿井工业资源/储量矿井工业资源/储量依据下式计算：矿井工业资源/储量=(111+122) 根据煤矿资源储量核查地质报告及采矿许可证批准的开采深度对批准开采的8、12号煤层，资源储量重新进行了估算，井田内共求得内蕴资源/储量为253.198Mt矿井工业储量是指在井田范围内，经过地质勘探煤层厚度和质量均合乎开采要求，地质构造比较清楚，目前即可供利用的可列入平衡表内的储量。式中矿井工业储量，万吨；井田面积，m2；煤层厚度，m；煤的容重，t/m3该矿井井田面积为19.6181km2,8号煤煤层平均厚度为3.0m，平均容重为1.42t/m3,因此，该矿井8号煤层的工业储量为：19.613.01.42=83.5731mt12号煤层的平均厚度为5.7m，平均容重为1.39 t/m3,因此，该矿井12号煤层的工业储量为：19.61815.71.39=155.4342mt该矿井的工业储量为：239.0073mt2.矿井设计可采储量矿井可采储量依据下式计算：矿井设计可采储量=(矿井设计资源/储量保护煤柱损失)采区回采率要计算井田设计可采储量，首先要确定各种永久煤柱损失。永久煤柱一般是指保护地面工业广场和井筒的工业场地煤柱，井下主要巷道的保护煤柱，井田境界和大断层两侧的井田境界煤柱和断层煤柱，以及保护地面建筑物、河流、铁路等而留设的保护煤柱等。该矿井井田范围内没有河流、铁路，也无大的断层，只有少数陷落柱，范围也不大，可以忽略不作计算。主要计算矿井工业场地保护煤柱、井下主要巷道的保护煤柱、井田边界保护煤柱和一个村庄的保护煤柱。一、永久煤柱煤量1.井田边界煤柱量的计算该井田边界全长为18373.9m，留设煤柱宽度为20m。因此，8号煤层的边界煤柱量为：井田边界全长煤柱宽度煤层平均厚度煤的平均容重18373.9203.01.42=1.565mt12号煤层的边界煤柱量为：井田边界全长煤柱宽度煤层平均厚度煤的平均容重18373.9205.71.39=2.92mt该矿井边界煤柱量为：4.485mt2.矿井工业场地/村庄保护煤柱量的计算该矿井位于太行山西翼，地表经长期风化侵蚀，沟谷纵横，梁岭绵延，地形比较复杂，其总的地势为南高北低，地形最高点为西南部山梁处，标高+1399m，最低点为北部秀水河河床处，标高+1050m，地形最大相对高差349m。经综合考虑，将工业广场布置在井田中部，地表标高为+1350+1360m。工业广场周围留有20m宽的保护带。工业场地、井筒按级保护等级留设煤柱，村庄按级保护等级留设煤柱，然后按表土和基岩厚度(表土移动角45，基岩移动角72)计算保护煤柱。8号煤层保护煤柱量煤柱面积煤层平均厚度煤的平均容重8407803.01.42=2.79Mt12号煤层保护煤柱量煤柱面积煤层平均厚度煤的平均容重8708505.71.39=5.86Mt该矿井工业场地保护煤柱量 为：8.65Mt8号煤层保护煤柱量煤柱面积煤层平均厚度煤的平均容重4005503.01.42=0.9372Mt12号煤层保护煤柱量煤柱面积煤层平均厚度煤的平均容重4265765.71.39=1.944Mt该矿井村庄保护煤柱量 为：2.8812Mt3.井下主要巷道保护煤柱量的计算式中：S2.3.5上、5巷道保护煤柱的水平宽度，m；H巷道的最大垂深，m；M煤层厚度，8号煤为3.0m，3号煤层为5.7mF煤的强度系数31.1138.08该矿井井下布置有三条大巷，分别为轨道大巷、运输大巷和回风大巷。三条巷道之间都留有30m的保护煤柱，巷道长度为5500m。可以求得大巷保护煤柱的煤炭损失量为：8号煤层保护煤柱量煤柱长度煤柱宽度煤层平均厚度煤的平均容重55001203.01.42=2.8116Mt12号煤层保护煤柱量煤柱长度煤柱宽度煤层平均厚度煤的平均容重55001365.71.39=5.5427Mt该矿井主要巷道保护煤柱量 为：8.3542Mt4、矿井的永久煤柱损失量矿井的永久煤柱损失量井田边界煤柱损失量村庄保护煤柱损失量工业场地保护煤柱量井下主要巷道保护煤柱量其中，8号煤层的永久煤柱损失量为：10.04M t12煤层的永久煤柱损失量为:16.26Mt矿井全部永久损失煤柱量26.31Mt。二、矿井可采储量计算求得各种永久煤柱的储量损失后，可按下式计算矿井可采储量：（）式中矿井可采储量，Mt；矿井工业储量，Mt；各种永久煤柱储量损失之和，Mt；采区回采率，厚煤层不低于0.75；中厚煤层不低于0.80；薄煤层不低于0.85。号煤层的矿井设计可采储量为：（）（83.5731Mt10.04Mt）0.80 58.82Mt12号煤层的矿井设计可采储量为：（）（155.4342Mt16.27Mt）0.75 104.37Mt该矿井的设计可采储量为：163.19Mt表2-2-1 矿井储量汇总表煤层名称工业储量t永久煤柱损失量t采区回采率设计可采储量t工业场地煤柱井田边界煤柱村庄保护煤柱巷道保护煤柱8号煤层83.57312.290.31440.93722.81160.858.8212号煤层155.43425.860.57921.9445.54270.75104.37合计239.008.650.39062.88128.3542163.19第三章 矿井工作制度及生产能力第一节 矿井工作制度根据煤炭工业矿井设计规范中的规定：设计矿井年工作日330d，“四六制”作业，其中两班生产，一班检修，每天净提升时间18h。第二节 矿井设计生产能力及服务年限一、矿井设计生产能力本井田煤炭储量较为丰富且可靠，地质构造较为简单，开采技术条件优越，煤层赋存稳定。根据国家政策方针，现代化矿井应集中生产，少占煤田，少留煤柱，达到充分利用煤炭资源的目的。按照煤炭工业设计规范对矿井服务年限的要求，本井田设计为大型矿井，设计生产能力为1.50Mt/a。二、矿井服务年限在划定的井田范围内，当矿井的生产能力一定时，可计算出矿井的设计服务年限。矿井的设计服务年限可用下式计算： 式中，矿井设计服务年限，a；矿井可采储量，Mt；矿井设计生产能力，Mta；储量备用系数，一般取1.21.4。该矿井的8号煤层服务年限为：58.820.9Mt1.350.27a该矿井的12号煤层服务年限为：104.371.5Mt1.353.52a所以，该矿井的服务年限为103.77a。 第四章 井田开拓第一节 井田开拓方式的确定一、井田开拓方式的确定，应遵循下列原则：.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、成本低、效率高创造重要条件。要使生产系统完善、有效、可靠，在保证生产可靠和安全的条件下，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。2.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。3.合理开发国家资源，减少煤炭损失。二、影响开拓方案选择的因素井田开拓设计应根据煤层赋存条件、地形、水文地质、冲击层组成和厚度、井型、设备供应、施工条件等因素，通过技术经济比较并进行全面分析确定。1.井筒的确定煤层赋存和地形等具有平硐开拓条件时，应首先考虑采用平硐拓。当平硐以上煤层垂高或斜长过大时，多开地面出口有利时，可采用阶梯平硐开拓。对于煤层赋存较浅，表土层不厚，水文地质情况简单的缓倾斜、倾斜煤层，应尽量采用斜井开拓。斜井角度的大小由斜井内所选择的运输设备确定。对于有条件的矿井，在急需煤炭地区，其浅部可先采用片盘斜井开拓，提前出煤，由小到大，然后集中斜井开拓。片盘斜井可一个片盘生产，一个片盘准备。对于煤层赋存较深或冲击层厚时，水文地质复杂，井筒需要特殊施工时，多水平开拓的急倾斜煤层，其它井筒形式无法开拓时，应采用立井开拓。根据井田特点，结合地面布置，采用单一的开拓方式不能满足通风、安全生产、提升、运输时，或单一开拓不合理时，可采用平硐立井，平硐斜井，斜井立井等综合开拓方式。2.开采水平和阶段高度的确定开采水平的确定直接影响矿井的基本建设投资及生产经营费用，是井田开拓的重要参数，必须多方比较后确定。开采水平高度根据煤层赋存条件、生产技术水准及水平接替等因素综合考虑确定。应从以下几方面进行分析研究论证：(1)具有合理的阶段斜长，主要考虑煤的运输、辅助运输和行人条件等。(2)具有合理的区段数目。(3)要有利于采区的正常接替。(4)要保证开采水平有合理的服务年限和足够的储量，服务年限必须符合矿井设计规范的规定。(5)要使水平垂高在经济上有利。为扩大水平的开采范围，对倾角在16以下的缓倾斜煤层，可以采用上下山开采。在井田深部受自然条件限制时，且储量不多，深部境界不一致，设置开采水平有困难或不经济时，可在最终水平以下采用下山开采。在开采水平以上的上山煤层斜长过大，用一个阶段开采技术上有困难，安全上又不可靠时，可考虑设置辅助水平。用多水平上、下山开采的矿井，为了解决下山采区排水、通风和辅助运输等困难，也可以考虑设置辅助水平。开采近水平煤层分煤层开拓，距开采水平较远的煤层，其储量不大，设置开采水平不经济时，也可以设置辅助水平。设置开采水平时，要综合考虑各种因素，择优而定。三、开拓方案的确定(1) 矿井设计开拓方案主要考虑的原则有完善的采、掘、运输、提升、通风、排水等生产环节及系统。生产系统尽可能简单、实用，生产工艺先进、合理。投产采区布置在井底附近，以缩短建井工期，节省初期基建投资。井下巷道沿煤层布置，掘进速度快，费用低，并能进一步探明煤层的赋存情况。近期与长远相结合，既要考虑当前效益，又要有利长远规划。根据上述影响因素和确定原则，现提出以下两个方案。工业场地位置选择的主要原则有利于矿井开拓部署，为矿井尽快达产创造条件。为了减少地面土方工程量，井口及工业场地位置的选择要充分考虑地形条件，应尽量选择在地势较平坦地段。充分考虑煤层赋存条件，根据煤层赋存特点，井口及工业场地位置的选择要有利于主要可采煤层初期首采煤层首盘区域的开采，并兼顾生产后期及其它煤层的开采，以减少初期井巷工程量和场地压煤量。充分利用现有工业场地和设施，以减少矿井投资。充分考虑电源、水源和煤炭运输等外部条件，井口及工业场地位置应尽量靠近公路和铁路集装站，以减少进场公路长度及矿井生产营运费用。（3）工业场地的选择基于上述原则，矿井工业场地选择在井田中央，主要原因如下：该场地地面平坦、开阔，地质条件简单，开拓相对容易该工业场地位于全井田中心，便于井下运输、通风等；该场地内无需征地，可在开拓前期减少投入该场地离主要公路和铁路集运站相对较近，可减少进场公路长度及矿井生产营运费用。2.井田开拓方案（1）矿井设计开拓方案主要考虑下列原则：因地制宜，尽量利用已有设施和设备；力求简化生产系统，尽量减少井巷工程量；适当提高机械化程度，提高生产效率，实现安全高效；投资少，工期短，见效快。近期与长远相结合，既要考虑当前效益，又要有利长远规划。方案一：根据选定的井工业场地和煤层赋存条件提出如下两个开拓方案：采用立井开拓。三个立井分别为：主立井、副立井和回风立井。主立井井口标高为+1373m,井底标高为+923m,井筒深度为450m，净直径5.5m，净断面23.74m2。主立井内装备一对箕斗，用于全矿井的煤炭提升，也兼作进风井。副立井井口标高为+1375m，井底标高为+925m，井筒深度为450m，净直径6.5m，净断面33.2m2。副立井内装备一对罐笼，安设梯子间，用于工作人员的上下井、材料、设备和矸石的运输，也是矿井的又一进风井筒和另外一个安全出口。回风立井井口标高为+1376m，井底标高为+925m，井筒深度为451m，净直径6.0m，净断面28.26m2。用来担负全矿井的回风任务，安设梯子间作为矿井的,一安全出口。按照煤矿安全规程中的规定，两个安全出口间距不得小于30m。矿井的进回风井口全部布置在工业广场内，该矿井的通风方式为中央并列式通风。该井田范围内的煤层倾角为35，局部可达14。基本为一近水平煤层。设计开采煤层为12号煤层， 12号煤层平均厚度为5.7m，厚度较大，储量可靠且丰富，距离可采煤层8号煤层的间距在30m以上，间距较大，不会对煤层开采造成影响.布置轨道大巷、运输大巷和回风大巷，三条大巷全部沿煤层布置为煤层大巷，三条大巷平行，间距为30m，大巷两侧还留有38m的保护煤柱。由于矿井为近水平煤层，为减少巷道掘进工程量，在大巷两侧直接布置条带，采用放顶煤采煤法后退式开采。工作面布置采用由井底车场向井田边界推进的前进式方案二：选择主斜井开拓, 该矿井由于地表地形复杂,煤层平均埋藏深度也较大，在工业广场内布置三个井筒，其中两个立井，一个斜井，该矿井为主斜副立的综合开拓方式。斜井为主井，主要担负煤炭的运输，也是矿井的主要进风通道和安全出口。主斜井井口标高为+1360m，井底标高为+910m，高程差为450m,设计倾角为18，长度为1293m。采用皮带运输煤炭，并设置有检修轨道。两个立井，一个为副井，负责矿井的辅助运输，也作为矿井的辅助进风通道和另外一个安全出口。副立井井口标高为+1359m，井底标高为+909m，井筒深度为450m,副立井装备一对罐笼，安设梯子间，负责工作人员的上下井、材料和矸石的运输。还有一个立井为矿井的回风井，用于全矿井的回风，安设梯子间作为矿井的一安全出口。回风井井口标高为+1360m,井底标高为+908m，井筒深度为452m。按照煤矿安全规程中的规定，两个安全出口间距不得小于30m。4. 方案经济比较方案一：大巷工程量5510m，投资4408万元，主立井.副立井,回风立井工程量1350m，投资2700万元；方案二大巷工程量3605m，投资2884万元,主斜井工程量1385m,投资1662万元.副立井,回风立井工程量900m,投资1800万元.方案一较方案二花费多762万元.但是方案二初期井筒投资大,不利于矿井初期建设。3、开拓方案技术比较4-3-1 方案优缺点比较表方 案优 点缺 点方案一1、井筒工程量少，建井工期短，。2主立井缩短了提升距离，岩巷工程量也较小。3进回风井全部采用立井，缩短了通风线路，减小了矿井的通风阻力。1. 立井井筒施工工艺相对较复杂，施工准备工期较长2. 提升能力有限, 连续运输能力较差方案二1主斜井施工在施工技术、地面设施、井筒装备等方面都比较简单。2斜井内铺设皮带运输煤炭，可以现实煤炭的连续运输，效率高，提升能力大1、主斜井井筒工程量相对较大, 井筒施工工期相对较长。2、但提升距离较长，斜井岩石工程量也较大。综上所述，立井开拓方式已可以满足本矿井的提升任务，所以确定选择方案一。四、大巷布置三条大巷平行布置，东西走向布置在井田近似中央位置，轨道大巷和运输大巷沿12号煤层底板布置，其中，运输大巷采用矩形断面开拓，净宽4.0m，净高3.0m，净面积12 m2，轨道大巷采用矩形断面开拓，净宽4.4m，净高3.0m，净面积13.2 m2回风大巷沿12号煤层顶板布置，回风大巷采用矩形断面开拓，净宽4.2m，净高3.3m，净面积13.86 m2。五、开采顺序在开采本层15号煤层时，全井田划分为3个盘区，一盘区位于轨道大巷与集中轨道巷相交处北部，工业场地西。首采区为一盘区，布置一个综采工作面保证矿井的设计生产能力。盘区接替按编号一盘区二盘区三盘区顺序进行，盘区内工作面接替顺序采用前进式。六、“三下”采煤本矿有工业场地、杨家沟村等地面建筑物。工业场地留有保安煤柱，维护带宽度15m，表土段移动角45，基岩带移动度72。村庄留设煤柱。第二节 井 筒一、井筒用途、布置及装备矿井移交生产时共布置3个井筒，即主立井、副斜井和回风立井。主立井: 表土段采用钢筋混凝土支护，基岩段采用混凝土支护，装备1对箕斗用于全矿井的煤炭提升，也兼做进风井，担负全矿井的煤炭提升和提人任务，兼作进风井和安全出口。副立井：表土段采用钢筋混凝土支护，基岩段采用混凝土支护，副立井内安设一对罐笼，担负普通材料、设备和人员及矸石辅助提升任务，兼矿井进风井。下井管线原则上沿该井筒布置。回风立井：表土段采用钢筋混凝土支护，基岩段采用混凝土支护，担负矿井的回风任务，装备梯子间，兼矿井安全出口.二、井筒井壁结构主立井基岩段采用钢筋混凝土支护，基岩段采用混凝土支护，副立井表土段采用钢筋混凝土支护，基岩段采用混凝土支护，回风立井表土段采用钢筋混凝土支护，基岩段采用混凝土支护；主立井表土段支护厚度500mm，基岩段支护厚度300mm；副立井表土段支护厚度500mm，基岩段支护厚度300mm；回风立井表土段支护厚度500mm，基岩段支护厚度300mm。 表3-2-1 井筒特征表序号井筒特征井筒名称主立井副立井回风立井1井口坐标(80坐标系)纬距(X)4211533.944211572.674211591.33经距(Y)19706944.8919706862.7519707004.842提升方位角()1801803井筒倾角()9090904井口标高(m)1373137513765井底标高(m)9239259256井筒斜长或垂深(m)4504504517井筒直径(m)净6.55.56.0掘进7.5/7.16.5/6.17.0/6.68井筒断面（m2)净33.223.7428.26掘进44.15/39.5733.16/29.2138.46/34.199砌壁厚度(mm)表土/基岩500/300500/300500/300材料钢筋混凝土/混凝土钢筋混凝土/混凝土钢筋混凝土/混凝土10井筒装备箕斗罐笼,梯子间梯子间图4-2-1主立井断面图图4-2-2副立井断面图图4-2-3回风立井断面图第三节 井底车场及硐室一、井底车场形式的选定1、井底车场设计原则：要留有一定的富裕通过能力，一般要求大于矿井设计能力的30%；设计车场时要考虑矿井增产的可能；尽可能的提高机械化水平，简化调车作业，提高通过能力；考虑主、副井之间施工的短路贯通；注意车场处的围岩及岩层含水性，破碎情况，避开破碎和强含水层；井底车场要布置紧凑，注意减少工程量等。2、井底车场形式确定：该矿井主立井井底与副立井井底相距较近，运输大巷又采用带式输送机运煤，因此，主斜井井底不设井底车场，只布置一条清理撒煤斜巷，副立井负责材料、设备及矸石的运输，运输量不大，设置一环形式井底车场。井底车场内主要硐室有中央变电所、中央水泵房及水仓等。 二、井底车场硐室名称及位置在主立井井底布置井底煤仓，在副立井井底布置主变电所、主排水泵房、井底水仓、管子道、急救室和等候室等，在轨道大巷和回风大巷之间布置有加油检修硐室，在轨道大巷和运输大巷之间布置消防材料库和永久避难硐室。井底煤仓采用圆形直立式，净直径5.0m2，垂深30