煤矿开拓开采通风设计及工作面上隅角瓦斯治理措施毕业论文.doc

煤矿开拓开采通风设计及工作面上隅角瓦斯治理措施毕业论文目录 摘要.ABSTRACT绪论11井田概况及地质特征21.1 井田概况21.1.1 位置与交通21.1.2 地形与河流21.1.3 气候与气象31.1.4 地震烈度31.2 地质特征31.2.1 地层41.2.2构造41.2.3 煤系与煤层41.2.4 煤质41.2.5 水文地质51.2.6 其它开采技术条件62 开拓开采设计82.1 井田境界与储量82.1.1井田境界82.1.2煤炭资源/储量82.2 矿井设计生产能力及服务年限102.2.1 矿井工作制度102.2.2矿井设计生产能力102.2.3矿井服务年限132.3 井田开拓132.3.1开拓方式132.3.2主、副井口及工业场地位置选择132.3.3 水平划分及水平标高152.3.4主要巷道布置182.3.5 开采顺序182.3.6 采区划分及配采计划182.4 井筒、井底车场及硐室192.4.1、井筒192.4.2 井壁结构192.4.3井底车场及硐室202.5 采区设计222.5.1 采区基本概况222.5.2 采区上山、区段平巷的布置223 矿井通风273.1 概 况273.2矿井通风系统选择的依据及主要内容错误！未定义书签。3.2.1矿井通风系统的选择错误！未定义书签。3.2.2选择通风系统主要应考虑的因素错误！未定义书签。3.2.3矿井通风方式的选择错误！未定义书签。3.2.4、采区通风系统选择错误！未定义书签。3.3矿井风量计算及风量分配313.3.1.矿井总风量的计算313.3.2 通风阻力计算及风速校核443.3.3 通风设备的选型设计483.3.4 选择主要电动机543.3.5 概算矿井通风费用554 安全措施.574.1. 574.2 矿井瓦斯防治.574.2.1 矿井瓦斯涌出量.574.2.2矿井瓦斯突出分布规律.584.2.3 瓦斯突出治理措施.584.2.4 煤层采掘工作面预防突出措施.604.2.5 预防瓦斯爆炸的技术措施.614.2.6 瓦斯防治综合措施.624.3 工作面降温措施.624.4 火灾防治.634.4.1 外因火灾防治措施.634.4.2 防止瓦斯、煤尘爆炸灾害预防措施.634.4.3 自燃发火预测预报措施.644.4.4 加强通风设施封闭质量管理.654.4.5 巷道防治自然发火.654.4.6 发生火灾时的预防措施.654.5 防尘措施.654.6 防治水措施.674.7 井下其它事故的防治.684.7.1 顶板事故防治措施.684.7.2 防止机电运输事故发生的措施.684.7.3 井下供电安全技术措施.69 5工作面上隅角瓦斯治理措施专题研究.70 5.1前言705.2上隅角高瓦斯产生机理705.3上隅角瓦斯治理方法705.3.1埋管抽放瓦斯705.3.2均压调压735.4结论81 总结82主要参考文献83致谢8486安徽理工大学毕业设计绪论毕业设计是对学生大学四年所学知识的综合检验和总结，是对以前知识的提升，也是参加工作前的一次实战演习。同时通过毕业设计将自己所学知识再一次的复习巩固，可将大学四年所学的知识融会贯通，提高自身分析和解决实际问题的能力，为以后的工作和学习打下坚实的基础。本次设计是针对潘北矿13-1煤层、8煤层进行开拓开采设计的，设计前在潘北矿进行了为期一个月的毕业实习，通过收集与整理资料，对该矿的地理位置、矿井地形及水文地质有了较为全面而系统的认识，并且对该矿可采煤层和采煤通风、安全措施等方面有了更详细明确的了解。 在本次毕业设计中，根据潘北矿的自然地理条件，综合在课堂上所学的理论知识，在原始数据条件下对该矿作矿井初步设计。设计内容包括：矿井开拓开采，具体采区设计，矿井通风系统设计，对矿井进行风量计算、配风并计算通风阻力，主要通风设备和电动机的选择及费用计算，编写该矿主要灾害的防治措施，同时专题部分对工作面注氮防灭火技术进行了一些研究等。设计的主要依据：在新型、高效的基础上选择回采方法，选用最经济的设备，在符合矿井设计指南、煤矿安全规程、采矿设计手册、煤炭工业设计规范的情况下设计最优的通风方案，在有可能的情况下提出多个方案并对其进行经济、技术上的比较，选择优者。本次设计共分两部分：第一部分：潘北矿初步设计 其分为四个章节：1、矿井概况及井田地质特征；2、矿井开拓开采设计；3、矿井通风设计；4、安全生产措施；第二部分：工作面上隅角瓦斯治理措施专题研究本次设计受到了安全教研室各位老师特别是何启林老师的精心指导和同学们的帮助，在此对他们表示衷心的感谢！由于本人所学有限，实践经验也比较少，本次设计必然存在众多不足之处。敬请各位领导、老师给予批评、指正。1井田概况及地质特征1.1 井田概况1.1.1 位置与交通潘北井田位于安徽省淮南市西北约30km处，行政区划隶属淮南市潘集区管辖。淮（南）阜（阳）铁路从井田南部经过，潘谢矿区铁路专用线直达其东邻潘一矿；井田南缘的潘集镇公路四通八达，可至淮南、凤台、阜阳和合肥等地；此外，井田外南侧约20km处尚可转接淮河水运。交通十分方便.图1-1井田交通图1.1.2 地形与河流本井田地处淮河冲积平原，地形平坦，地面标高一般在+21.00+23.00m左右，总体趋势为西北高、东南低。淮河为邻近本井田的主要河流，流经淮南时水位标高一般在+15.00m左右，历史最高洪水位标高为+25.63m（1954年7月29日）。本井田南缘的泥河，自西北向东南经青年闸入淮，其两岸地势低洼，雨季易成内涝；而井田北缘的黑河，流向也与泥河一致，系一条用于农田灌溉的人工沟渠。1.1.3 气候与气象本井田所在地区属过渡带气候，四季分明，冬冷夏热。该地区每年春、夏季多东南风及东风，秋季多东南风及东北风，冬季多东北风及西北风，平均风速3.3m/s，最大风速22m/s；年均气温15.1，极端最高气温41.4，极端最低气温-21.7；年均降雨893.74mm，最大1723.50mm，雨量多集中在6、7、8月份；雪期一般在每年11月上旬至次年3月中旬，最大降雪量16cm；土壤的最大冻结深度为30cm。1.1.4 地震烈度根据建筑抗震设度。计规范（GB50011-2001）的有关规定，本井田所在地区抗震设防烈度为7。 1.2 地质特征（一）地层井田为全隐蔽含煤区，钻探所及地层由老到新依次有：奥陶系、石炭系、二叠系、三叠系、第三系、第四系。本井田新生界松散层厚277.40m486.60m。（二）构造井田处于潘集背斜和尚塘耿村集向斜共翼部位，总体为一单斜构造，主要发育3条大断层，分别为F1、F66和F72，贯穿整个矿井，受褶曲和大断层影响，矿井中、小断层特别发育，大致可以分为两组：一组与F66、F72断层一致的走向逆断层，一组与F1断层一致的斜切正断层。地层倾角沿走向、倾向分区明显。沿走向：从东到西逐渐增大。井田东边界至工广东保护煤柱线：1030；工广保护煤柱线内：3035；西一采区：3540；西二采区：4075。沿倾向划分：F66断层以南：1075；F66、F72断层之间：510，F72断层以北：05。即表现为浅缓、中陡、深缓的反“S”形特征。结合精查地质报告、西翼补充勘探报告首采区三维地震勘探报告，全井田发育尚塘耿村向斜，共发现断层82条。按落差大小分类，50m断层7条，20m50m断层16条，20m断层59条.综合分析本区段构造属中等偏复杂。1.2.1 地层潘北井田为全隐蔽含煤区，钻探所及地层由老到新依次有奥陶系、石炭系、二叠系、三叠系、第三系和第四系。1.2.2构造 本井田位于淮南煤田潘集背斜北翼的中东部，总体构造形态为一走向北西、倾向北东、倾角多为1025（仅西端近70）的单斜。井田内除南缘中东部的潘集背斜和北缘的尚塘耿村集向斜为区域性褶曲以外，尚未发现明显的次一级褶曲。在安徽省淮南煤田潘北井田精查地质报告（1985.12.）中，本井田范围内有落差大于等于20m的断层25条，其中正断层5条，逆断层20条。若按最大落差大小来分，分别有大于等于100m的5条，小于100m而大于等于50m的5条，小于50m而大于等于20m的15条。断层的走向以北西向和北西西向为主，近东西向次之，北东向极少。2004年，本井田又对首采区进行三维地震勘探工作，共发现断层121条，其中新发现断层116条。通过三维地震勘探，修改了F66断层的走向，确定了F72断层的倾向与平面位置，重新解释了F1断层，并查明了区内小构造的分布状况，对今后矿井生产具有较强的指导意义。井田内未见岩浆岩和岩溶陷落柱。总体来看，本井田的构造复杂程度为中等。1.2.3 煤系与煤层本井田的含煤地层为石炭系和二叠系，其中二叠系的山西组与上、下石盒子组为主要含煤层段。井田内的二叠纪煤系总厚约713m，共含煤32层，煤层平均总厚38.80m，含煤系数5.4%。在32层煤层中，共有可采煤层15层，平均总厚35.97m，约占煤层平均总厚的92.7%；其中13-1、5-2、3和1为稳定煤层，平均总厚16.75m，约占可采煤层总厚的46.6%；16-3、11-2、8、7-1、5-1、4-2、和4-1为较稳定煤层，平均总厚14.31m，约占可采煤层总厚的39.8%； 16-2、11-1、6-1和4-2上为不稳定煤层，平均总厚4.91m，约占可采煤层总厚的13.6%。本井田可采煤层以简单结构为主，多为大部可采全区可采，煤层的稳定性属稳定较稳定型。1.2.4 煤质本井田可采煤层主要属低富灰、特低中硫、特低低磷、高挥发份、富高油、中等高发热量和具中强粘结性的气煤与1/3焦煤，尚有部分1/2中粘煤，绝大部分极难洗选。工业上主要可作动力用煤和配焦用煤。1.2.5 水文地质1、水文地质条件及主要充水因素（1）. 第四系松散层含、隔水组本井田基岩被厚度243.57396.80m的西北厚东南薄的第四系所覆盖。按照松散沉积物的组合特征及其含、隔水性能的不同，可将第四系自上而下大致分为全新统弱含水组（Q）、上更新统上部隔水组（Q2）及下部含水组（Q1）、中更新统上部含水组（Q3）、中部弱含水组（Q2）及下部隔水组（Q1）和下更新统含水组（Q）计5个孔隙含水组和2个隔水组。其中中更新统下部隔水组（Q1）厚064.90m，平均32.13m，主要由固结粘土和砂质粘土组成，间夹中细砂和砂砾薄层；粘土类累厚058. 06m，平均27.95m，除在十线北端的古隆起处变薄或缺失外，一般分布稳定，质韧而粘，具膨胀性，系良好的隔水层。下更新统含水组（Q）厚091.70m，平均58.25m。一般上部的砂砾层累厚066. 10m，平均28.96m，富水性不均一，侧向径流补给微弱，以静储量为主，且东部多呈片状分布，向西则渐厚并直覆于基岩之上。下部的半岩化中、细砂层中含粗砂和砾，泥、钙质胶结，间夹砂质粘土和泥灰岩，富水性弱，与其上部的砂砾层组成统一的含水体。该含水组是矿井开采的间接充水水源。（2）. 二叠纪煤系砂岩裂隙含水组本组以中、细砂岩为主，局部为粗砂岩，位于主要可采煤层和泥质岩之间，砂岩累厚43.10137.00m，平均112.00m，厚度不稳定，富水性较弱，以储存量为主。该含水组是矿井开采的直接充水水源。（3）. 石炭系太灰岩溶裂隙含水组本组总厚112.05114.24m，平均113.15m，主要由自上而下编号的13层灰岩与其间的泥岩、粉砂岩和薄煤层组成。其中灰岩平均累厚49.50m，且以3、4和12灰较厚。灰岩岩溶裂隙发育不均，富水性弱较强。该组上距1煤层较近，介于11.5135.97m之间，平均17.74m，尽管其地下水以静储量为主，但在区域范围内富水性较强，且水压较高，如果直接开采1、3煤层，有可能引发大的突水事故。该含水组是开采1、3煤层的直接充水水源。（4）. 奥陶系灰岩岩溶裂隙含水组本组揭露厚度3.8196.78m，为厚层状灰岩，局部裂隙发育，具水蚀现象，富水性中等，且以静储量为主，补给水源不足，其与石炭系太灰岩溶裂隙含水组和新生界下更新统含水组（Q）水力联系均不密切。（5）. 断层带井田内断层带多由粘土岩和粉、细砂岩组成，钻探中未见漏水现象，抽水基本无水，说明煤系中断层带富水性较弱，导水性较差。但是，若不同层位的含水层受断层切割而对口，且断层带又未被岩屑或泥质物充填，或受采动影响，导致断层活化，破坏了地下水的水力均衡，断层带很可能成为地下水突溃的主要途径。综上所述，本井田第四系下更新统孔隙含水组（Q）、二叠纪煤系砂岩裂隙含水组和石炭系太灰岩溶裂隙含水组对井下开采影响较大。但是，只要在可采煤层的浅部留设适当高度的防水煤柱，第四系下更新统孔隙水一般不致溃入矿坑而对井下开采构成大的威胁。这样，二叠纪煤系砂岩裂隙水和石炭系太灰岩溶裂隙水便成为矿井开采的主要充水因素。本井田164煤层属裂隙充水矿床，水文地质条件简单；1煤层属以底板进水为主的岩溶充水矿床，水文地质条件中等。2 、矿井涌水量根据安徽省淮南煤田潘北井田精查地质报告（1985.12.）提供的资料，本矿井一水平（-600m）开采164煤层（面积为5km2）时的正常涌水量为540m3/h，最大涌水量为690m3/h；1煤层开采时，太灰的正常底鼓水量为180m3/h，最大底鼓水量为310m3/h。尽管本矿井的一水平已经调整为-650m，但-650m以浅的实际开采范围比地质报告中的5km2小，因此，按照潘北井田精查地质报告中使用的方法和参数预计的矿井涌水量小于地质报告的计算值。为此，本设计仍然采用安徽省淮南煤田潘北井田精查地质报告（1985.12.）中提供的正常涌水量和最大涌水量。考虑到在建设和生产过程中可能受井筒淋水、井下洒水和防火灌浆等因素的影响，矿井的正常涌水量和最大涌水量分别取603m3/h和753m3/h。1.2.6 其它开采技术条件1主要可采煤层顶、底板岩石工程地质特征本井田主要可采煤层顶板多为粘土岩和砂质粘土岩，局部为砂岩，粉砂岩和砂页岩互层少量；底板以粘土岩为主，砂质粘土岩次之。一般情况下，砂岩比较坚硬，局部裂隙比较发育，受构造影响部位易碎；粘土岩和砂质粘土岩一般致密、性脆、易碎；粉砂岩和砂页岩互层的坚硬程度及破碎情况均介于砂岩与粘土岩之间。根据13-1、8和1煤层顶板岩石物理力学试样的测定结果，按照煤炭科学研究总院的煤层顶板分类标准划分，三层主要可采煤层顶板类别均介于不稳定坚硬之间。2瓦斯根据13-1、11-2、8和1煤层的实测甲烷含量与其埋深之间建立的回归方程计算结果分析得知：本井田的瓦斯风化带底界位于基岩顶界面下垂深平均约150m处；煤层的甲烷含量在一定深度范围内有随深度增加而增高的趋势。主要可采煤层实测甲烷含量最大值见表1-2。表1-1 部分主要可采煤层实测最大甲烷含量一览表煤 层13-111-281甲烷含量（m3/t）16.708.617.069.57底板标高（m）-879.65-820.15-694.20-781.12距基岩界面深度（m）580.33452.86395.35471.67注：本表资料源于安徽省淮南煤田潘北井田精查地质报告（1985.12.）。本矿井为高瓦斯矿井，考虑到邻近生产矿井（潘一、潘三等）的实际资料，矿井主要设备等暂按煤与瓦斯突出矿井考虑。3.煤尘与煤的自燃本井田可采煤层的爆炸指数均大于33%，表明均有煤尘爆炸危险。本井田可采煤层的自然发火倾向介于不自燃很容易自燃之间。但据邻近生产矿井资料，所采煤层均有自然发火倾向，发火期为36个月，且以13-1、11-2和8煤层自燃性较强，发火次数最多。4.地温根据九龙岗矿长观孔资料，本井田所在地的恒温带深度为自地表向下垂深30m，相应的温度为16.8。本井田地温梯度除局部大于3.00/hm以外，一般均小于3.00/hm，属地温正常区。从纵向上看，本井田地温有随深度增加而增高的趋势，且下部煤层比上部煤层高；在横向上则具有西高东低、南高北低的特点。根据地温与深度之间建立的相关关系式预测，井田内一级高温区的平均深度在-500-700m之间，二级高温区的平均深度在-700m以下。有关部门在今后的建设和生产过程中对此应予以充分重视，并采取积极的降温措施，确保职工的身体健康和生产的正常进行。2 开拓开采设计2.1 井田境界与储量2.1.1井田境界1.原井田境界潘北东井田位于淮南潘谢矿区的中偏北部，其东与潘二矿接壤，西与潘北西井田毗邻，南、北分别为潘一矿和朱集井田。根据已经中国国际工程咨询公司咨询评估并获得国家发展和改革委员会批复的淮南潘谢矿区总体开发规划，本井田东起F1断层，西止十一勘探线；南自F1（东部）断层和F9（西部）断层，北至尚塘耿村集向斜轴或各煤层-900m底板等高线的地面垂直投影线。井田面积约18.40km2。2.调整后井田境界2005年9月，矿井建设项目部委托安徽煤田地质局勘查研究院以安徽省淮南煤田潘北井田精查地质报告（1985.12.）、淮南矿业（集团）公司潘北首采区三维地震勘探报告（2004.11.）为基础，结合5个井筒检查孔（主检1、主检2、副检、风检1、风检2）资料，编制了淮南矿业集团潘北煤矿电子版地质报告汇编，潘北东井田即潘北井田的东段。鉴于地质构造方案发生变化，作为原井田东界的F1断层已向南、东偏移，且东北部煤层底板等高线也有所改变，地质报告汇编时对井田范围作了局部调整。2007年12月，安徽煤田地质局勘查研究院受淮南矿业（集团）公司委托，根据潘北井田精查地质报告及潘北矿井首采区三维地震勘探报告和井筒检查孔等地质资料，编制了安徽省淮南煤田潘北煤矿资源/储量核实报告。该报告中的潘北东井田范围即为上述调整后范围：东起F1断层，西止十一勘探线；南自1煤层露头，北至尚塘耿村集向斜轴和13-1煤层-900m底板等高线地面垂直投影线。全井田东西走向长7.5km，南北倾斜宽1.32.7km，面积约15.0km2。2.1.2煤炭资源/储量1.资源/储量核算通过对煤炭资源/储量核算可知，潘北东矿井共有查明煤炭资源（111b+122b+333）345294.0kt，其中探明的经济基础储量（111b）110502.3kt，控制的经济基础储量（122b）74313.6kt，推断的内蕴经济资源量（333）160478.1kt。另外在井田东部界外尚有17697.7kt的资源/储量，按照国土资函2007726号文（关于安徽省淮南、淮北煤炭国家规划矿区矿业权设置方案的批复），该部分资源 /储量属潘二煤矿所有，但考虑到煤矿开采的合理性，这部分资源/储量应由潘北东矿井开采较为合适。2.煤炭资源/储量分类1)煤炭资源/储量分类按照现行煤炭工业矿井设计规范（以下简称设计规范）的要求，设计应对煤炭资源/储量进行可行性研究。鉴于安徽省淮南煤田潘北煤矿资源/储量核实报告中关于煤炭资源/储量的分类结果基本可行，能够满足设计对煤炭资源/储量分析的要求，因此，本次设计不再进行煤炭资源/储量分类工作。这样，本矿井煤炭资源/储量即有111b、122b和333计3个类型。2)煤炭资源/储量根据上述分类，本矿井共有查明煤炭资源（111b+122b+333）345294.0kt，其中探明的经济基础储量（111b）110502.3kt，控制的经济基础储量（122b）74313.6kt，推断的内蕴经济资源量（333）160478.1kt。3.资源/储量分析1)矿井地质资源量根据设计规范中有关资源/储量计算的规定，矿井地质资源量由查明煤炭资源组成。因此，本矿井地质资源量即包括111b、122b和333计三部分，共有345294.0kt。2)矿井工业资源/储量按照设计规范中有关资源/储量的计算要求，矿井工业资源/储量由查明煤炭资源的大部分组成。因此，本矿井工业资源/储量即包括111b、122b和大部分333，其中大部分333以333乘以其可信度系数k表之。为使大部分333确定得更趋合理，本次对可信度系数k值首先从井田的构造复杂程度考虑，再结合各可采煤层的稳定性综合选取。由于本井田的构造复杂程度中等，且首采区又已经完成三维地震勘探工作，因而，构造的控制程度得到了进一步提高。为此，各可采煤层中333的可信度系数k值即按稳定煤层、较稳定煤层和不稳定煤层分别取0.90、0.85和0.75。经计算，共有矿井工业资源/储量321718.8kt。3) 矿井设计资源/储量（1）永久煤柱量a防水煤柱：按照现行建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程中有关规定，结合本井田第四系底部含、隔水组（层）的分布特点，本次在可采煤层隐伏露头处留设松散含水层防水煤柱。共有防水煤柱量22677.4kt。实际开采中，可根据具体情况，结合实测岩移资料，在确保安全的前提下，对防水煤柱高度进行必要的调整。b断层煤柱：根据安徽省淮南煤田潘北煤矿资源/储量核实报告，“在高级储量块段内，根据断层的大小，对煤层的影响程度等情况，分别在断层两侧各扣留3050m为断层煤柱，划为推断的资源储量。”共有断层煤柱量11378.7kt。当然，在正式开采之前，断层煤柱的具体尺寸尚必须按照取得的地质与水文地质基本参数计算确定。c井界煤柱：鉴于本井田与潘北西井田以十一勘探线为界，按照现行煤矿安全规程的要求，必须留设井界煤柱。本次于井界内侧暂留20m宽度为之，共有井界煤柱量2431.3kt。（2）矿井设计资源/储量矿井工业资源/储量扣除36487.4kt永久煤柱量后，共有矿井设计资源/储量285231.4kt。4)矿井设计可采储量（1）工业场地煤柱量按照现行建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程中淮南矿区地表移动实测参数（=41，=70，=66-22sin，=66）计算，本矿井工业场地共有煤柱量75870.4kt。（2）开采损失根据设计规范中有关资源/储量计算的规定，该矿井各可采煤层的开采损失按属于厚煤层、中厚煤层和薄煤层分别乘以25%、20%和15%的采区回采损失率计算，共有46974.2kt。（3）矿井设计可采储量矿井设计资源/储量扣除工业场地煤柱量和开采损失后，共有矿井设计可采储量162386.8kt；其中-650m以浅为66732.7kt，占矿井设计可采储量的41.1%。2.2 矿井设计生产能力及服务年限2.2.1 矿井工作制度矿井年工作日330天，日净提升时间16h。考虑到国家煤炭工业“十一五”规划对井下用工工作制度的政策性倾向，本矿井井下暂采用“三八”制，每天3班作业，其中2班生产、1班检修；地面也采用“三八”制，每天3班作业，其中2班生产、1班检修。2.2.2矿井设计生产能力从矿井建设的外部条件、资源条件、开采技术条件、建设单位管理能力和煤炭市场需求等方面分析，设计认为潘北东井田宜建大型矿井。结合矿井开拓部署，对矿井的生产能力，本设计提出了2个方案进行比选。方案：矿井生产能力2.40Mt/a该方案矿井移交时在工业场地内设主井、副井和中央回风井共3个井筒。主井净直径6.0m，装备1套27t双箕斗，配1台JKMD-4.54（）型落地多绳摩擦轮提升机，用于提煤；副井净直径8.1m，装备1套1.5t双层四车双罐笼及1套1.5t双层四车单宽罐笼带平衡锤，配1台JKMD-4.54（）型及1台JKMD-44（）型落地多绳摩擦轮提升机，用于辅助提升兼进风，并设梯子间，作为矿井的1个安全出口。中央回风井净直径7.0m，主要用于矿井回风，设梯子间，作为矿井的另1个安全出口。矿井移交时投产东一-490m以浅（13-111-1）采区1个13-1煤层综采面。矿井移交总工程量为15324.239m，建设工期为36.1月，矿井静态投资为249616.16万元。方案：矿井生产能力为1.80Mt/a该方案移交时工业场地内井筒数目同方案，仅主井及中央回风井井筒直径及主井井筒提升设备不同。主井净直径5.0m，装备1套16t双箕斗，配JKMD-3.54（）型落地多绳摩擦轮提升机，用于提煤；中央回风井净直径6.0m，主要用于矿井回风，设梯子间，作为矿井的另1个安全出口。矿井投产时移交采区及工作面同方案，工程量及工期也同方案。该方案矿井静态投资为226096.64万元。 以上2个方案技术经济比较见表1-2。表1-2 井型方案比较表 方 案项 目方案（2.40Mt/a井型）方案（1.80Mt/a井型）设计生产能力（Mt/a）2.40Mt/a1.80Mt/a矿井服务年限（a）50.166.8移交时井筒数目（个）33主/副/风井直径（m）6.0/8.1/7.05.0/8.1/6.0主井装备1套27t双箕斗，配JKMD-4.54()落地提升机，4000kW电机1套16t双箕斗，配JKMD-3.54()落地提升机副井装备1套1.5t双层4车双罐笼，配JKMD-44()落地提升机。1套1.5t双层4车单宽罐笼带平衡锤，配JKMD-4.54()落地提升机1套1.5t双7层4车双罐笼，配JKMD-44()落地提升机。1套1.5t双层4车单宽罐笼带平衡锤，配JKMD-4.54()落地提升机井巷工程量 （m）15324.23915324.239万吨掘进率（m/万吨）63.8563.85建井工期（月）出煤36.136.1竣工36.136.1井巷工程投资（万元）52435.7649866.41矿井静态总投资（万元）249616.16226096.64吨煤静态投资（元）1040.071256.09方案与方案相比：1服务年限：全井田共有可采储量162386.8kt。按方案计，矿井服务年限为50.1a，按方案计，矿井服务年限为66.8a，方案服务年限稍长，方案服务年限较合适。2综采储量及年限：矿井有适合综采的储量66294.1kt，按2.40Mt/a综采能力计，综采可采20.5a，稍短，综采强度稍大；按1.80Mt/a综采能力计，综采可采27.3a，较为合适。3工业场地以东煤层倾角八线以东大部在25左右，主采煤层为中厚及厚煤层，在该倾角条件下，中厚煤层及厚煤层综采面的单产能力一般在1.82.2Mt/a左右，考虑8%的掘进煤，工作面生产能力应在2.02.4Mt/a左右。因此，当开采20左右的厚煤层（如13-1）时，综采面生产能力以2.4Mt/a为宜，开采中厚煤层时以1.82.0Mt/a较合适。当开采中厚煤层时，矿井若搭配1个普采面开采，矿井生产能力也可达到2.40Mt/a。综上分析，矿井以1个厚煤层综采面或1个中厚煤层综采面加1个普采面可实现2.40Mt/a的生产能力。因此，为了提高矿井的投资效益，并考虑到目前煤炭热销，国家鼓励建设大型矿井，资金筹措较易等因素，本设计推荐井型方案，即矿井设计生产能力为2.40Mt/a方案。考虑到初期投产的东一（13-1）块段煤层厚度在1.736.28m，一般在3.114.80m，煤层较厚，且八线以东倾角较小。为了减少矿井初期投资，设计推荐矿井移交时以1个13-1综采面保证矿井的生产能力。矿井投产后，根据煤层赋存、东翼工作面接续情况，适时打开西翼，来保证矿井的生产能力。2.2.3矿井服务年限矿井设计生产能力2.40Mt/a；考虑到矿井工业场地以东已做三维地震勘探、井田东部外界属于潘二煤矿所有的17697.7kt的资源/储量宜由本矿井开采，矿井储量备用系数取1.35；则矿井计算服务年限为50.1a。2.3 井田开拓2.3.1开拓方式根据本井田走向较长、面积较大、新生界松散层厚、煤层埋藏深、可采煤层数目多以及瓦斯较大、地温较高等特点，本设计确定采用立井、集中大巷、分区石门开拓方式。2.3.2主、副井口及工业场地位置选择本设计对井口及工业场地位置考虑了3个方案方案：井口位置设于九东线8孔南约100m.该方案：井底车场水平标高-650m，位于11-2煤层底板8煤层顶板砂质岩层中，地面标高+22.23m，井筒处表土厚345.58m，工业场地压煤量75870.4kt。地面铁路专用线长7.84km，场外道路全长6.336km，地销煤公路全长4.253km。根据该井位构造及煤层赋存情况，考虑到F66断层以北煤层赋存深度，该方案第二水平标高暂定-780m，井底车场位于4-1煤顶底板。该方案投产时移交-490m以浅东一（13-111-1）采区1个13-1煤层综采面。移交井巷工程量15324.239m。工期36.1月。方案：井口位置设于九线4孔西190m附近。该方案工业场地内井筒设置同方案，井底车场水平标高-650m，位于11-2煤层底板，地面标高22.25m，井筒处表土厚度344.12m，工业场地压煤量75313.3kt。地面铁路专用线长7.745km，场外道路全长6.038km，地销煤公路全长4.267km。该方案二水平标高暂定-750m。该方案移交时投产采区及工作面同方案。工期42.6月。方案：井口位置设于八线20孔附近。该方案工业场地内井筒设置同方案，井底车场水平标高-650m，位于18煤层顶板约30m左右岩层中，地面标高22.28m，井筒处表土厚度322.28m，工业场地压煤量49442.1kt。地面铁路专用线长7.638km，场外道路全长6.812km，地销煤公路全长6.765km。该方案移交时投产采区及工作面同方案。移交井巷工程量15646.447m。工期51.0月。三个方案的开拓方案见（附图1，附图2，附图3）3个方案相比，方案虽然工业场地基本不压浅部煤，井筒表土段较薄，但其主要石门初期要穿F66和F69断层，井巷工程量大，巷道支护困难，工期长。另外，从首采区三维地震勘探资料来看，F72断层的倾斜方向恰巧与精查地质报告所提供的倾斜方向相反，井底车场水平落在F72断层间；而且该井位处于F66以北，但F66以北可采储量少，故不予推荐。根据上述方案、的优缺点，考虑到方案进场道路布置时可以避开杨聚庄，东翼开采初期杨聚庄可以不搬迁，同时根据三维地震勘探资料，二水平可设在-780m，故推荐方案，即井位设于九东线8孔南约100m附近。对井位设置也曾考虑过设在八西线8孔附近方案，其优点是工业场地东翼各煤层倾角均在30以下，采区布置及开采方法比较简单，但该井位深部受F77、F77-1断层影响，井筒仅能延深至-680m左右，这对开采深部煤层不利，故未予采用。井口位置方案技术经济比较见表2-3-1表1-3 井口位置方案比较表方 案比较项目 方案I方案方案井口位置九东线8孔南约100m九线4孔西190m附近八线20孔附近地形及地貌影响地形平坦，无村庄地形平坦，无村庄地形平坦，无村庄地表原始标高（m）+22.23+22.25+22.28表土厚度（m）345.58344.12322.28移交井筒数目333水平标高（m）-650-650-650井底车场层位11-2煤层底板与8煤层顶板岩层中11-2煤层底板与8煤层顶板岩层间18煤层顶板约30m左右岩层中首采区及工作面东一（13-111-1）采区1个13-1煤综采面东一（13-111-1）采区1个13-1煤综采面东一（13-111-1）采区1个13-1煤综采面工业场地煤柱（kt）75870.475313.349442.1铁路专用线（km）7.847.7457.638场外道路（km）6.3366.0386.812井 巷工程量(m)计15324.23914944.66715646.447其中井 筒2058.62058.62058.6井底车场及大巷8867.3916332.8517812.137采 区4398.2486553.2165775.71井巷工程投资（万元）52435.7651120.8953521.47万吨掘进率（m/万t）63.8562.2765.19建井工期（月）36.142.651.02.3.3 水平划分及水平标高1.水平标高的确定1)防水煤柱计算（1）防水煤柱的设计基础本井田第四系厚度介于243.57396.80m之间。按照沉积物的组合特征及其含、隔水情况，可将松散层自上而下大致分为全新统弱含水组（Q）、上更新统上部隔水组（Q2）及下部含水组（Q1）、中更新统上部含水组（Q3）、中部弱含水组（Q2）及下部隔水组（Q1）和下更新统含水组（Q）计5个孔隙含水组和2个隔水组。其中中更新统下部隔水组（Q1）除在十线北端的古隆起处变薄或缺失外，一般分布稳定，质韧而粘，具膨胀性，系良好的隔水层；下更新统含水组（Q）上部的砂砾层厚度平均28.96m，富水性弱中等，以静储量为主，向西渐厚并直覆于基岩之上；下部的半岩化中、细砂层，富水性弱，与上部的砂砾层组成统一的含水体。该含水组是矿井开采的间接充水水源，必须留设防水煤柱。本井田可采煤层浅部的覆岩岩性属中硬型；煤层倾角绝大多数小于55；基岩的风氧化带厚度为自松散层底界向下垂深30m。（2）防水煤柱的留设依据、计算公式及参数选取按照现行建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程中有关规定，结合本井田第四系底部含、隔水组（层）的分布特点，本设计在可采煤层隐伏露头处均留设松散含水层防水煤柱。防水煤柱的计算公式为：Hsh=Hfe+Hb+Hli式中：Hsh防水煤柱高度；Hfe风氧化带厚度；Hb保护层厚度；因计算防水煤柱区段内的松散层底部无粘土层，故取Hb=6A，A=M /n；其中M为累计采厚，n为煤层分层数。Hli导水裂缝带高度；公式为：a. Hli=100M/（1.6M+3.6）-5.6 （倾角小于55）b. Hli=100Mh/（7.5h+293）-7.3 （倾角大于等于55）其中M为煤层采厚，h为阶段垂高，本次取50m。（3）防水煤柱计算结果本井田6层可采煤层的防水煤柱计算结果见表1-4。表1-4 可采煤层防水煤柱计算高度成果表煤 层最小最大平均（点数）16-349.6371.5659.89（9）13-159.3993.0772.58（7）11-263.5668.2465.29（5）870.3085.6679.16（6）4-180.8397.1687.27（7）176.6095.5087.92（8）2)回采上限标高的确定由于用以计算防水煤柱的钻孔中煤层及其覆岩的厚度不同，因而计算的煤柱高度不尽一致，加上基岩界面标高也有较大的差异，所以，计算的煤柱底界参差不齐。为便于生产管理，本次根据计算结果在一定范围内分别选取适当的整数值作为回采上限标高。可采煤层回采上限标高见表2-3-3。由此即可求得本矿井防水煤柱的实留高度。防水煤柱实留高度见表2-3-4。当然，本次选取的回采上限标高仅仅是暂定值，尚有待于在今后的开采实践中，通过对岩移观测资料的分析研究，并结合井田的具体情况进行必要的调整，以便在确保安全的前提下尽可能提高煤炭资源的回收率。表1-5可采煤层防水煤柱实留高度成果表煤 层最小最大平均（点数）16-350.3976.1562.47（9）13-157.5091.8776.86（7）11-260.9373.3763.84（5）873.9786.9979.38（6）4-180.5392.0085.75（7）183.5098.9389.30（8）2.水平划分设计暂确定井田划分为2个水平开采，并在第一开采水平之上设辅助水平。3. 水平标高的确定井田回采上限为-350m至-470m，F66断层以南部分回采下限约在-650-850m，F66断层以北部分回采下限在-750m以下；首采的13-1煤层被F66断层切割部位的标高在-650m左右。根据构造、煤层埋深、倾角及检查孔情况，结合开拓布置，对矿井一水平标高，本设计提出了2个方案进行比选。方案：-650m方案该方案井底车场位于8煤层顶板11-2煤层底板中、粗及砂质泥岩中，上山部分阶段垂高250270m，有可采储量71601.0kt，占全矿井的44.1%，上山部分计算服务年限22.1a。方案：-670m方案该方案井底车场位于6煤层顶板11-2煤层底板中、细砂岩及砂质泥岩中，上山部分阶段垂高270290m，有可采储量76613.4kt，占全矿井的47.2%，上山部分计算服务年限23.6a。2个水平标高方案比较见表1-6。表1-6第一水平标高方案比较表方 案比较项目（-650m）（-670m）比水平标高 （m）-650-670+20可采储量 （kt）71601.076613.4+5012.4水平服务年限（a）22.123.6+1.5阶段垂高 （m）250270270290+20阶段斜长 （m）270800300850+50瓦斯含量（m3/tr）13-15.415.71+0.3011-24.394.72+0.33岩 温 （）36.937.5+0.6车场岩性中、粗砂岩及砂质泥岩中、细砂岩及砂质泥岩因此本设计推荐矿井一水平标高为-650m。对于二水平标高，通过对检查孔资料及三维地震资料的分析，本设计暂推荐设在-780m。二水平暂考虑采用副井直延、暗主斜井开拓。4.辅助水平的确定在实际工作中，为合理增加水平的垂高、保证服务年限以及解决煤层赋存不规则（露头的高低差大、断层褶皱构造的影响、山地地形高低）等情况，需在正式开采第一水平之上设立辅助水平。本设计结合潘北井田实际情况，在矿井-490m设辅助水平。故在此次设计过程中，主要以-490m辅助水平为基准，后期增设-650m水平。2.3.4主要巷道布置1.本矿井具有以下特点2.主要巷道布置方式根据上述煤层赋存特点及开拓布局、煤组划分、采煤方