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丰阳矿井采矿专项初步设计毕业论文目录1 矿区概况及井田地质特征41.1 井田概况41.1.1 矿井地理位置与交通41.1.2地形、地貌及河流51.1.3、气象及地震51.1.4、矿区内工农业生产及主要建筑材料供应情况61.1.5、水源电源61.2井田地质特征61.2.1地层61.2.2构造111.2.3煤层及其顶低板岩性特性121.2.4水文地质特征131.2.5煤质.煤的牌号与用途162 井田境界和储量172.1井田边界172.2井田储量172.2.3 矿井设计储量182.2.4 矿井设计可采储量193矿井工作制度生产能力及服务年限223.1矿井工作制度223.2矿井设计生产能力223.3矿井服务年限224 井田开拓224.1概述224.1.1矿区内生产矿井的开拓方式及评论224.1.2影响井田开拓的主要因素分析234.2井田开拓234.2.1井硐形式、数目及其配置234.2.2开采水平巷道布置244.2.3井田开拓的方案比较244.2.4 方案经济比较264.3 井筒特征304.3.1 井筒断面尺寸及深度304.3.2 井壁的支护材料与井壁厚度334.4 井底车场344.4.1 概述344.4.2线路总平面布置设计344.4.3井底车场各存车线长度的确定364.4.4线路联接计算384.4.5轨道线路平面布置434.4.6 井底车场通过能力计算434.4.6 井底车场主要巷道断面及硐室位置464.5 开采顺序采煤工作面的配置524.5.1开采顺序524.5.2保证年产量的同采采区数和工作面数535 准备方式555.1.准备方式的确定555.2 采区巷道布置及生产系统555.2.1概述555.2.2采区走向长度的确定（以第一水平采区为例）555.2.3确定区段斜长及数目565.2.4采区上下山布置565.2.5回采巷道的布置575.2.6采区车场形式575.2.7采区硐室595.2.8采区千吨掘进率、采区掘进出煤率及采区回采率606采煤方法616.1 采煤方法的选择616.2确定采区巷道掘进方法、设备数量及掘进工作面数616.3采区生产系统626.4 采煤工艺设计636.4.1机械设备选型636.4.2工作面循环方式和循环作业图表的编制647 矿井运输687.1矿井运输687.1.1矿井运输系统：687.1.2采区运输设备的选型697.2大巷主运输设备707.2.1、大巷带式输送机的选型计算707.2.2、运输能力和带宽的计算707.3大巷辅助运输设备717.3.1、计算原始数据727.3.2运输列车组成计算737.3.3电机车台数的计算758矿井通风与安全技术措施788.1 矿井通风系统的选择788.1.1通风设计的基本依据788.1.2矿井通风系统要符合下列要求：788.1.3矿井通风系统的确定798.2 风量机算及风量分配798.2.1采煤工作面实际需风量808.2.2掘进工作面所需风量818.2.3峒室实际需风量828.2.4风速验算：838.3 全矿通风阻力计算848.3.1计算原则848.3.2计算方法858.3.3计算矿井的总风阻及总等积孔878.4 扇风机选型888.4.1选择主扇888.4.2选择电动机908.5 矿井安全技术措施918.5.1预防瓦斯爆炸的措施918.5.2防尘措施928.5.3预防井下火灾的措施928.5.4为防止井下水灾的措施931 矿区概况及井田地质特征1.1 井田概况1.1.1 矿井地理位置与交通河南省登封市永登煤业集团有限公司丰阳煤矿位于登封市西南部约20km，行政隶属登封市石道乡送表矿区管辖。地理坐标为：东经11252131125724，北纬341920342119。本区东北距登封市区约20km，西南距焦枝铁路汝州车站和汝州市区约25km。登封汝州公路从矿区南部边界通过，登封洛阳公路从区外北部通过，区内乡村间均有公路与其相通，交通较为便利。交通位置见图1-1-1。图1-1-1 交通位置图1.1.2地形、地貌及河流本区为箕山背斜北翼的低山丘陵地形。山体走向大致与地层走向平行，呈近东西延伸势，地表呈西北高、东南低。区内整体形态为两山夹一沟。南部有蝎子山（海拔560.0米）白草嘴（海拔627.1米）老君庙（海拔601.4米）为寒武纪中、上统白云质灰岩出露区。北部有金斗山砂岩形成的低山，被冲沟分成四段，其中以梁山寨最高，海拔652.28米。中部紫红色泥岩形成平行于两个低山的冲沟，堆积有第四季砂土、砾石，山间最低海拔431.0米。区内相对高差258.8米。山坡上冲沟发育，并与山谷相连，呈树枝状分布，有利于大气降水的径流和排泄。地形地貌形态复杂。本区属淮河流域颍河水系。矿区南部的郝沟溪为一泉源性溪沟，水源主要为郝沟泉泉水。该泉泉水流量为07.64L/s，水流流向为自东向西经郝沟水库再向西北汇入颍河。以往正常情况下，该溪沟受郝沟泉泉水补给，常年有水，但由于近年来受采矿疏排地下水的影响，地下水位逐年下降，郝沟泉泉水仅在雨季有短暂水流，雨后即干。1.1.3、气象及地震本区属暖温带半干旱气候。年降水量主要受季风影响，秋、冬、春三季干旱少雨，夏季（尤其7、8月份）雨量较多，多年平均降水量679.5毫米，最高年降水量1002.5毫米，最低年降水量419.5毫米。年蒸发量为9081976.2毫米，年平均相对湿度6070%，最高月为81%，最低月为51%。春、夏、秋三季以东风、东北风为主，冬季以西风为主，风力以冬、春季较大，最大风速2840米/秒。历年平均气温9.114.6,一月最低，-3.3-18.2,七月最高4244.6。最大积雪深度23厘米，最大冻土深度20厘米。据河南省地震局资料，登封市及邻近地区近期未发生过大的破坏性地震。近期内2级以上的地震2次，级别均小，故对本区影响不大，地震烈度小于度。1.1.4、矿区内工农业生产及主要建筑材料供应情况本区登封市石道乡，区内农业以种植小麦、玉米、红薯为主，间杂有果园、菜园。农业机械化程度低，牧业欠发达，仅有个别农户饲养少量的牛、羊、鸡、鸭等。区内工业以采矿业和运输业为主，其次有电厂、水泥、耐火材料和手工业制作等。本区工业相对发达，农业相对落后，经济水平总体中等。 土产建材：砖、瓦、石子和料石、水泥均可就地供应，钢材和木材等物资可经公路及铁路直接运至矿井工业场地。1.1.5、水源电源1、矿井供水水源本设计将矿井排水经沉淀、净化消毒等处理达到用水标准后，作为工业场地供水水源；生活区用水仍利用原有的水源井及供水设施。水量、水质及供水系统均能满足地面生活用水。2、该矿井工业场地现有1座6KV变电所，其两回6KV电源均来自杨家门35KV变电站，杨家门35KV变电站距阳城二矿工业场地0.4KM，其两回35KV电源分别引自大金店110KV变电站及新新矿35KV变电站。1.2井田地质特征1.2.1地层区内基岩大部分裸露。据钻孔揭露和地表出露，发育地层有寒武系上统崮山组（3g）、石炭系中上统（C2+3）、二叠系（P）、三叠系（T）和第四系（Q），现由老至新分述如下：（1）寒武系上统崮山组（3g）主要为灰、黄灰色白云质灰岩，局部夹泥质条带及燧石结核，厚度109.00213.00m，平均厚度为145.62m，产长山虫、小素木虫、章氏虫化石。与下伏地层为整合接触。（2）石炭系（C）中统本溪组（C2b）主要由浅灰深灰色，豆状及鲕状铝土质及铝土质泥岩组成，顶部和底部均为铝土质泥岩，含浸染状、结核状黄铁矿及菱铁矿鲕粒，尤其底部更为富集。下部常有灰白色石英、细砾岩薄层。本组厚2.7410.94m，平均8.35m。铝土岩及铝土质泥岩均属泻湖相沉积。本溪组与下伏寒武系上统崮山组为平行不整合接触。上统太原组（C3t）据钻孔揭露厚度为37.8449.64m，平均42.83m，区内厚度稳定，变化较小。据岩性组合特征分为3段。下部灰岩段：以灰色深灰色石灰岩为主，发育石灰岩4层，自下而上为L1、L2、L3和L4，灰岩均为煤层之顶板，多含黄铁矿结核及燧石结核，产大量蜒类、碗足类及海百合茎等动物化石，其中L1灰岩发育较好，厚度较稳定，厚度0.602.75m，为区内主要标志层之一。局部为细粉砂岩，含薄煤4层（一1、一2、一3、一4煤），其中一3煤层发育较好，偶尔可采。中部碎屑岩段：上部以深灰色、细碎屑岩为主，中部以灰浅灰色细粒砂岩为主，局部为粉砂岩或中粒砂岩，含黄铁矿结核，底部含一5煤层，局部可见L5灰岩，常相变为泥岩、硅质泥岩，含动植物化石。上部灰岩段：上部由灰深灰色灰岩、泥岩、菱铁质泥岩及砂质泥岩组成，一8煤层及L8灰岩不太发育。顶部常有L9灰岩或与其层位相当的菱铁质泥岩及硅质泥岩，中部为深灰色L7石灰岩，发育较好，块状构造，隐晶质结构，含燧石结核，产腕足类及蜓科化石，底部为薄煤层一7煤。与下伏本溪组地层为整合接触关系。太原组地层形成于浅海及滨海海岸环境，由浅海相、过渡相及陆相组成，属海陆交替相含煤沉积环境。所含煤层厚度不大、但层位稳定，结构简单，煤层中硫分含量普遍较高，属于滨岸泻湖泊相还原环境。（3）二叠系（P）本区二叠系平均厚度587.84米，从下而上分为山西组、下石盒子组和上石盒子组和石千峰组。下统山西组（P1sh）该组又称二煤组，由深灰、黑灰色泥岩、砂质泥岩及灰色砂岩夹煤层组成，顶部具紫斑泥岩。据钻孔揭露，厚度70.1691.74m，平均77.08m。依据岩性特征分为4段。二1煤段：自L9灰岩顶或菱铁质泥岩顶与太原组分界，下部为灰色细中粒砂岩、深灰、灰黑色泥岩及砂质泥岩，富含植物根部化石。中部含二1煤层，煤层结构简单，局部夹12层夹矸，煤厚0.4710.82m，平均4.64m，为区内主要可采煤层。上部为灰、深灰色砂质泥岩或细粒砂岩，常含完整植物叶部化石。本段厚14.66m。大占砂岩段：以大占砂岩底为界，下部以灰深灰色细粒砂岩为主，称大占砂岩（Sd），局部为中粒砂岩或粉砂岩，以富含白云母及炭质为特征，含黄铁矿及菱铁质，具波状及水平层理，一般厚4.008.00m，中上部为灰、深灰色泥岩、砂质泥岩及细粒砂岩，含薄煤2层（二2、二3）厚度不稳定，二2煤层局部可采，泥岩中富含植物化石。该段厚27.35m。香炭砂岩段：为浅灰、深灰色中细粒砂岩，俗称香炭砂岩（Sx），局部为粉砂岩，层面常含炭质条带及白去母片，产植物化石，含大量菱铁质鲕粒，常因成分不同而显示水平及缓波状层理，一般厚5.00m左右。中上部为灰色泥岩及砂质泥岩为主，夹粉砂岩、细粒砂岩薄层，产植物化石，含薄煤1层（二4煤），极不稳定。该段厚22.10m。小紫泥岩段：下部为灰、深灰色细粒砂岩及砂质泥岩，上部为灰、深灰色泥岩，顶部具紫斑。泥岩中局部含铝质和菱铁质鲕粒。在本段中部偶具薄煤一层（二5煤）。该段厚12.97m。与下伏太原组地层为整合接触关系。下统下石盒子组（P1x）该组含三、四、五、六共4个煤段，厚度274.73320.04m，平均283.51m。三煤段：底部砂锅窑砂岩（Ssh）为本区标志层之一，岩性以浅灰、灰色中粗粒砂岩为主，局部为细粒砂岩，磨园度中等，分选差，底部常含砾石，含大量黑色岩屑、泥质包体及黄铁矿结核，发育大型交错层理，一般厚710m；下部多为灰色具紫斑泥岩（俗称大紫泥岩），含菱铁质鲕粒，局部地段富含铝质，称A层铝土，夹砂质泥岩及细粒砂岩薄层；中下部为深灰色泥岩或砂质泥岩夹灰绿色细粒砂岩；上部为灰色、灰绿色泥岩及砂质泥岩夹细粒砂岩薄层，具紫斑，泥岩中局部含铝质及菱铁质鲕粒，具水平层理及波状层理，上部偶夹薄煤层（三4煤）。三煤组厚56.7771.75m，平均62.90m。四煤段：底部为四煤底砂岩（Ss），为本区标志层之一，以浅灰色中粒砂岩为主，砂岩底部常为粗粒，含砾石，具暗色矿物，局部含有机质和泥质团块，发育波状层理及交错层理，一般厚47m。下部以灰色砂质泥岩及泥岩为主，夹细粒砂岩薄层，具紫斑。中部以深灰、黑色砂质泥岩、泥岩为主，夹细粒砂岩及薄煤6层（四2四7煤），其中四3煤层和四7煤层偶见可采点；上部以灰色砂质泥岩及泥岩为主，夹粉砂岩、细粒砂岩薄层，局部含铝质，具紫斑，含菱铁质鲕粒。四煤组厚53.5793.07m，平均66.05m。五煤段：底部为中粗粒砂岩，局部为细粒砂岩，常见海绿石及重矿物富集，层面含炭质及白云母，岩屑含量较高，为长石石英岩屑砂岩和长石岩屑砂岩，产树干化石。下部为灰、绿灰色砂质泥岩及粉砂岩，夹黑、灰色含炭或含铝质泥岩及浅灰色中细粒砂岩薄层，泥岩具紫斑，且含大量菱铁质鲕粒，发育缓波状层理及交错层理。中部为深灰色泥岩、砂质泥岩夹浅灰色粉砂岩及细粒砂岩薄层，含煤5层（五1五5煤），其中五3煤普遍发育，大面积可采。上部为灰色泥岩、砂质泥岩夹浅灰色细中粒砂岩薄层，砂岩中常含黄铁矿结核。五煤组厚58.1795.93m，平均68.27m。六煤段：底部为灰白色中粗粒长石岩屑石英砂岩，分选磨园较好，硅，泥质胶结，含海绿石，楔状交错层理。下部为灰色泥岩，砂质泥岩与浅灰、灰白色细中粒砂岩互层，泥岩以含大量紫斑为特征，且常含菱铁质鲕粒。中部以灰、深灰色泥岩为主，夹粉砂岩、细粒砂岩薄层，偶见薄煤2层（六1、六2煤），泥岩局部具紫斑，含铝质及菱铁质鲕粒。上部为灰色、灰绿色泥岩，砂质泥岩与粉砂岩或中粗粒砂岩互层，泥岩具大量紫斑，局部呈灰黑色，含植物化石。六煤组厚67.13115.01m，平均86.29m。与下伏山西组地层为整合接触关系。上统上石盒子组（P2s）该组含七、八、九共3个煤段，厚度226.80m。七煤段：底部为浅灰、灰白色中粗粒砂岩，俗称田家沟砂岩。砂岩底部常含砾岩薄层，厚1.0314.51m，平均5.54m，局部相变为细粒砂岩或粉砂岩，层面含炭质，偶见亮煤条带，含泥质包体，具大型板状交错层理及波状层理，厚度较稳定，特征明显，是良好标志。下部为灰、深灰色泥岩，夹砂质泥岩、粉砂岩及细、中粒砂岩。具紫斑。中部以灰、深灰及黑灰色泥岩、砂质泥岩为主，夹粉砂岩、细粒砂岩及薄煤5层（七1七5煤），其中七2煤层位稳定，偶见可采点，其顶底板富含舌形贝化石。顶部夹三层硅质泥岩，单层厚均小于0.30m，岩石致密坚硬，呈深灰色及兰灰色，垂直节理发育，产海绵骨针化石。七煤组厚66.76103.41m，平均80.62m。八煤段：底部为灰灰白或略带绿色长石岩屑石英粗粒砂岩，泥、钙质及硅质胶结，分选好，发育交错层理，产树干化石，含海绿石。下部为灰、灰绿色泥岩及粉砂岩，夹硅质泥岩（或硅质海绵岩）57层，单层厚度0.140.50m，底部泥岩含铝质并富含菱铁质鲕粒。中部为灰、深灰色泥岩、砂质泥岩夹灰绿色粉砂岩、细粒砂岩，偶见薄煤1层（八2煤），泥岩富含植物化石。上部为灰、灰绿色砂质泥岩、泥岩与细粒砂岩互层。顶部泥岩具紫斑，含铝质。八煤组厚58.2375.74m，平均70.43m。九煤段：底部为中粗粒长石砂岩，含黑云母，泥钙质胶结，分选较差中等。下部为灰色泥岩、砂质泥岩夹灰绿色粉砂岩、细粒砂岩薄层，局部泥岩呈暗紫色，砂岩具波状层理，含植物化石。上部为灰色，局部为灰绿色或暗紫色泥岩、砂质泥岩及粉砂岩、细粒砂岩互层，砂质泥岩富含植物化石，局部泥岩具硅质，含少量海绵骨针，可见海绿石。九煤组厚56.9597.31m，平均75.75m。与下伏下石盒子组地层为整合接触。上统石千峰组（P2sh）出露于矿区北部，厚322.91410.23m，据其岩性及沉积特征分4个岩性段。第一段：该段俗称平顶山砂岩（Sp）段，中下部由中粗粒长石石英砂岩组成，呈浅灰、灰白色，上部为长石砂岩，岩性单一，具大型交错层理，局部含泥岩或砂质泥岩薄层。与下伏上石盒子组为假整合接触。该段厚65.6681.01m，平均75.46m。第二四段：下部为浅灰、灰白色中细粒砂岩夹紫红、灰绿色砂质泥岩。中部为紫红色泥岩、砂质泥岩夹34层细中粒砂岩和砾屑灰岩，含大量钙质结核，具虫孔痕迹。上部以灰、绿灰色粉砂岩、细粒砂岩为主，夹暗灰色泥岩和砂质泥岩及数层同生砾屑灰岩。与下伏上石盒子组地层为整合接触关系。二叠系含煤地层共分八个煤段，各煤段之间均为整合接触，煤组底部均为中粒或粗粒砂岩，煤层位于煤组中部，因而构成了结构清晰的八个含煤沉积旋回。山西组和上石盒子组地层中有8个层位发现海豆芽化石。七煤组顶至八煤组底有810个层位富含海绵骨针的硅质泥岩（或称硅质海绵岩）并在大占砂岩的菱铁矿夹层中见到海绵骨针，经岩矿薄片鉴定，二煤组九煤组之砂岩中含海绿石矿物者有34层以上，其中五煤组至七煤组普遍见及，其它煤组中也有多层赋存，山西组上石盒子组中含菱铁矿薄层达711层，含菱铁质泥岩达2127层。在四煤组至七煤组中采到瓣鳃类化石，煤系地层中各标志层发育稳定，其砂岩多具水平层理、波状层理，多数长石、石英有次生加大现象。说明二叠纪煤系地层并非纯陆相沉积，而是继晚石炭世之后，由浅海转为滨海沉积环境，主要由过渡相和陆相组成，并有过多次短暂的海侵，而海退更有利于煤层的沉积。（4）三叠系（T）出露于矿区北部，仅赋存三叠系下统，与下伏二叠系呈整合接触。刘家沟组（T1l）下部为紫红色细粒石英砂岩，俗称金斗山砂岩，局部为中粒砂岩，富含铁质，具铁质斑点，发育大型板状交错层理，岩石坚硬，常构成单面山地形。上部以紫红色厚层状泥岩及薄层砂质泥岩为主，夹粉砂岩及细粒砂岩，具透镜状紫红色泥质砾岩及透镜状砾屑灰岩，含钙质结核及钙质粉砂结核，具虫孔构造及植物叶、干化石碎片。本组厚247.36312.74m，平均288.40m。尚沟组（T1h）下部为紫灰色中粒砂岩（底部具粗粒）夹紫灰色砂质泥岩薄层，含泥质包体，显水平层理，具虫孔构造，上部为灰黄、灰绿及紫灰色中粒砂岩与紫红色泥岩互层，局部砂岩中含大量白云母，显斜层理，泥岩中含钙质结核及透镜状砾屑灰岩层。本段厚149.87230.17m，平均190.00m。与下伏刘家沟组为整合接触。（5）第四系（q）本区第四系广泛覆盖于下伏各地层之上。顶部为耕植土、黄土或坡积层。中下部为粘土及砂质粘土。底部常有砂石层。厚038.00米。与下伏各时代地层为不整合接触关系。1.2.2构造本区属嵩箕构造区嵩箕断隆小区箕山背斜北翼中段，总体构造形态为地层走向290左右，倾向20，倾角32左右的单斜构造。区内构造以断裂为主，主要为NE向张扭性正断层，次为NE向压扭性逆断层及东西向张扭性正断层。区内发育断层5条，其中落差大于50m的3条，小于50m的2条，总体构造为较简单。区内无岩浆岩。（1）北东向断层苗庄断层（郭F5）为该区西部边界断层，走向6080，倾向330350，倾角6075，北西盘下降，南东盘上升，为正断层。区内延伸长度0.90km，沿走向两端均伸出区外。在6503孔北东部地面断层迹象明显，见到南东盘P2sh地层与北西盘T1l地层相接；6304孔于孔深219.60m处缺失七煤组上部及八煤组地层；6103孔于孔深792.50m处缺失C3t、C2b地层，使二1煤层底板泥岩与3g石灰岩接触；6102孔于孔深193.20m缺失六煤组；6002孔于孔深419.80m处缺失C3t中下部及C2b地层，使一7煤底板泥岩与3g石灰岩接触。断层落差20190m，由南西向北东方向逐渐增大。断层已查明。郭F13断层位于本区西部6402、6604孔一带，南起6402孔西南250m，向北东方向经6402、6505、6604孔延伸出本区，区内长度约1.6km。断层走向6590，倾向335360，倾角6570，北西盘下降，南东盘上升，为正断层。该断层除地表露头控制外，6402、6505、6604孔均揭露该断层。6402孔于孔深234.00m处缺失四煤组部分地层；6505孔于孔深250.00m处岩石具滑面，缺六煤组中部地层；6604孔于孔深100.55m处缺失P2sh上部地层。断层落差040m。断层已查明。郭F14-1断层位于7405孔一带，西端起于7405孔南西0.5km，向北东方向延伸交于郭F14断层。该断层陷伏于郭F14断层之下，走向6065，倾向150155，落差040m，南东盘下降，北西盘上升，为正断层。7405孔于孔深466.00m处岩石具擦痕，可见断层迹象，缺失五煤组下部及四煤组上下部地层约30m。断层已查明。安庄断层（新F1）为东部边界断层，位于7301、7401、7604、7704孔一带，区内延伸长度0.90km。走向N6085E，倾向SE，倾角75左右，区内落差150190m，由南西向北东逐渐增大，为南升北降的压扭性逆断层。在吴窑北等地可见到断层破碎带，具断层擦痕及牵引褶曲，沿地层走向，断层南盘P2s、P2sh分别与北盘P2sh、T1l地层接触；7501孔北断层南盘P1x与北盘P2s地层接触；7704孔于孔深602.00m处见断层破碎带，三煤组及二煤组中上部地层重复；7604孔于孔深483.00m处见断层破碎带，三煤组及二煤组中上部地层重复； 7401孔遇见两层二1煤层，地层重复约85.00m，该断层已查明。（2）东西向断层区内东西向断层为张性断层，仅发育1条，即花骨朵断层（郭F14），位于本区的东部7102、7405、7603孔一带，延伸长度2.6km。断层走向近东西，倾向北，倾角70，落差080m，为北降南升的正断层。7405孔于孔深408.95m处缺失六煤组地层约60m；7403孔二1煤层断失，缺失山西组地层约50m；7603孔于孔深637.00m处缺失三煤组上部地层约20m。断层已查明。1.2.3煤层及其顶低板岩性特性本区含煤地层为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组、下石盒子组及上统上石盒子组，含煤地层总厚630.67m，共计含煤33层，煤层总厚11.72m，含煤系数为1.86%。可采煤层为上石盒子组底部的七2煤层、下石盒子组中部的五3、四3煤层以及山西组下部的二1煤层和太原组下部的一3煤层，其余煤层均属不可采煤层。可采煤层总厚7.21m，可采含煤系数1.14%。各煤段煤层发育情况见表。其中二1煤层为本设计的主要煤层，详见表1-2-1（各煤组含煤情况表）。表1-2-1各煤组含煤情况表地层单位煤 组含煤层数煤 层 编 号可采煤层名 称厚度(m)编号厚度（m）二叠系上石盒子组九煤段75.750八煤段70.431八2七煤段80.625七1、七2、七3、七4、七5七20.21.890.73下石盒子组六煤段86.292六1、六2五煤段68.275五1、五2、五3、五4、五5五30.21.230.84四煤段66.506四2、四3、四4、四5、四6、四7四300.880.49三煤段62.901三4山西组二煤段77.085二1、二2、二3、二4、二5二10.414.244.36石炭系太原组一煤段42.838一1、一2、一3、一4、一5、一6、一7、一8一301.510.79表1-2-2丰阳煤矿综合柱状图2、可采煤层特性本设计矿井主采煤层为山西组的二1煤层，煤层位于山西组下部之大占砂岩之下，下距L7灰岩6.5512.26m，上距砂锅窑砂岩52.0577.82m，全区稳定可采。煤层直接顶为细中粒砂岩，局部地区有泥岩和砂质泥岩伪顶；底板以中细粒砂岩为主，次为泥岩、砂质泥岩夹中粒砂岩。煤层特征如表所示。煤层最大厚度m最小厚度m平均厚度m倾角顶板性质底板性质硬度容重t/m3煤层结构二10.3013.714.6433砂岩砂岩0.171.38单斜1.2.4水文地质特征 1、矿区边界水文地质特征 西界：由郭F5正断层，其走向北东，倾角6075，落差20190m，两断盘南升北降，使区内二1煤层与外部砂质泥岩、碎屑岩相对接，水文地质条件简单。 东界：为内升外降的安庄逆断层，倾向东，倾角75左右，落差50180m。区内的二1煤层与外部的3白云质灰岩对接，水文地质条件较复杂。 北界、南界：南部为地下水的补给区，地下水自南向北径流，流出区外；北界为煤田深部-600米标高。2、主要含水层特征 第三、四纪含水层第三、四纪不发育，厚度薄，岩性为砂质粘土，粘土质砂岩及土夹碎石，由于分布位置高，故一般不会含水，尽在低洼处或大的沟谷中，含空隙潜水，水量不大。 石千峰组，上石盒子组，下石盒子组岩性主要为泥岩，砂质泥岩及中、粗粒砂岩互层，厚度较大，勘探中，石千峰组之平顶山砂岩及上石盒子组的田家沟砂岩，多有先漏后涌水现象发生，漏水深度32250米，标高195400米，漏失量0.69.41 m3/h。 二1煤层顶板水煤层之上60m范围内所含砂岩裂隙含水层，砂岩为细中粒结构，一般发育58层，累计厚度介于1030m，一般在15m左右，以大占和香炭砂岩为主，其岩性完整致密，裂隙不发育，且部分被方解石脉所充填，仅在浅部风化带裂隙较为发育。该含水层补给条件较差，富水性较弱。在矿井生产中，多以顶板淋水形式向矿坑充水，矿坑正常涌水量一般为20m3/h，最大涌水量为50m3/h左右，水量较小，易于疏排。该层为二1煤层顶板直接充水含水层。 二1煤层底板隔水层二1煤层底板至L9灰岩顶界，岩性主要为泥岩，少部分细粒砂岩，厚度513米，一般10米左右，隔水性较。 二1煤层底板灰岩水主要由太原组上段灰岩组成，其中L7和L8灰岩较发育，层位较稳定，厚度为5.5522.43 m，一般在11 m左右, 具有自西向东逐渐增厚的沉积特征。据以往勘查资料，灰岩致密坚硬，但岩性较破碎，岩溶裂隙较发育，但极不均一, 全区钻孔漏水率为6.7%,单位涌水量为0.002090.302L/sm。灰岩含水层岩石空隙及富水性极不均一，但在断裂构造作用下，使其与下部强含水层产生水力联系时，富水性则会相应增强。该层为二1煤层底板直接充水含水层。 寒武系灰岩岩溶裂隙含水层区内揭露该层厚度为111.14m，岩性主要为白云质灰岩，局部夹中厚层铝土质泥岩，主要出露于南部山区，岩溶发育，但极不均一。寒武系灰岩岩溶裂隙含水层水量充沛，水循环交替性好，水质优良，但其富水性极不均一。该含水层为区内重要含水层。3、矿井充水因素分析 大气降水本区为大陆性半干燥气候区，大气降水多集中于每年的79月份，补给时间较短，虽然区内基岩出露条件较好，但因地形高低起伏变化较大，地表径流排泄条件好，其渗入补给作用弱，补给量有限，加之煤层顶板有较厚的隔水层相阻隔，故一般情况下，大气降水对开采煤层影响不大。 地表水附近地表南部有一季节性河流，影响范围较小，每年雨季时间短，正常情况下，一般对矿井生产影响不大。多以顶板滴水方式充入矿坑，开采过程中易于疏排。 二1煤层顶板水二1煤层顶板砂岩含水层组单层厚度较小，补给条件差，含富水性弱。在矿井生产中，当回采落顶后，顶板砂岩裂隙承压水将首先充入矿坑，构成矿井顶板直接充水水源。矿井充水多以顶板淋水方式充入矿坑，正常涌水量为20m3/h，水量小，易于疏排。 二1煤层底板灰岩水二1煤层底板灰岩含水层为C3t上段灰岩，其岩溶裂隙发育不均，富水性也不均一，因与二1煤层间有较稳定的隔水层，故一般情况下对矿坑充水影响不大。但在受构造破坏或隔水层沉积薄弱地段或深部开采，矿压增大的条件下，则有可能造成突水事故，以往底板突水量为30m3/h，也易于疏排。 勘探工程由于钻孔揭露并沟通了各个含水层，使之相互间产生了水力联系，从而也构成了未来矿井开采时矿井充水的人为通道。生产中，当回采落顶后冒落破裂带与钻孔沟通时，钻孔即成为泄水通道而向矿坑充水。故未来矿井生产中，钻孔将是煤层顶板的充水通道，生产中应加强以往勘查钻孔的监测工作，避免盲目揭露或穿越钻孔，并要采取有效的防治水措施，以防患于未然。本井田开采二1煤层时，其正常涌水量50m3/h，最大涌水量100m3/h。1.2.5煤质.煤的牌号与用途本井田主要可采煤层二1煤黑色，以粉状为主，少量粒状，结构简单，层理不明显，次生裂隙发育，具擦痕及磨擦镜面，偶含少量结核状硫化物，下部常有次生方解石呈细脉状出现。真密度1.56t/m3，视密度1.38 t/m3。二1煤层分析煤样水分（Mad）含量0.301.37%，一般在0.80%左右，属低水分煤。二1煤原煤灰分产率在10.5130.16%之间，平均15.26%，属低灰煤，局部为中灰和高灰煤。浮煤灰分产率在5.889.37%之间，平均7.23%。煤灰成分以SiO2和Al2O3为主，其次Fe2O3、CaO、SO3等成分。煤灰软化温度大于1377，属高熔灰分煤。二1煤原煤全硫平均含量0.72%，属低硫煤，仅在6706孔，6902孔附近零星分布低硫煤和中硫煤。煤中硫以硫化铁硫为主，约占硫的85.8%，其次为有机硫，硫酸盐含量很小。二1煤磷含量在0.0050.074之间，平均0.026%，属低磷煤，二1煤原煤砷含量分别为5.4ppm、3ppm；二1煤氯含量甚微，小于0.01%；均符合工业用煤质量要求。二1煤浮煤挥发分为10.0415.36%，平均13.07，原煤恒容高位发热量（Qgr,v,d）为23.9131.99MJ/kg，平均30.03MJ/kg，为特高热值煤，为贫煤，粘结指数（G）为1，胶质层最大厚度（y）为0mm，属无粘结性煤。综上所述：二1煤为低水、低灰，特低硫、低磷、高熔点、特高热值之贫煤，般应以动力用煤和民用煤为主。表1-2-3 煤的工业分析表煤层水分M (%)灰分A (%)挥发分V (%)含磷P (%)含硫S (%)胶质厚度Y(m)发热量Q MJ/Kg备注二10.8015.2613.070.0260.72030.032 井田境界和储量2.1井田边界丰阳煤矿位于登封煤田中西部的郭沟井田浅部，在登封市西南约20km，行政隶属送表乡管辖， 2009年10月由永煤集团与阳城集团共同出资，组建成立永城煤电控股集团登封煤业有限公司丰阳煤矿。井田西部以郭F5断层为边界，东部以安庄断层F1为边界，南部浅部以煤层露头及风化带为天然边界，北部深部以-600m标高为界。井田走向长度大约6km，南北倾向宽度1.76km，井田面积约10.6km2。2.2井田储量2.2.1储量计算方法（一）参加储量计算的各煤层，均按设计生产水平划分块段计算储量，同一水平利用剖面线划分小块段，在1：5000等高线图上，计算面积使用的是AutoCAD2007的面积计算程序。（二）参数的取得：1、平均倾角：利用特制的同比例坡度尺直接在等高线图上量取块段内相邻的等高线距，量取数处，取其平均值。2、平均厚度：块段内各见煤点真厚相加，取其算术平均值。 3、容重：参加储量计算的各煤层，分别为该煤层煤芯煤样容重值的算术平均值，本设计主要开采二1煤层，其容重的算术平均值为1.38 t/m32.2.2矿井工业储量本井田采用的块段法计算的各级储量，块段法是我国目前广泛使用的储量计算方法之一。块段法是根据井田内钻孔勘探情况，由几个厚度相近的钻孔连成块段，根据此段的面积、煤的容重、平均厚度计算此块段的煤的储量，再把各个计算的块段储量取和即为全矿井的井田储量。单位块段计算公式：Q A M D10-4其中： Q工业储量（万吨） A计算面积（m2） M计算采用厚度（m） D煤层平均容重（t/m3）矿井工业储量是勘探(精查）地质报告提供的“能利用储量”中的A、B、C三级储量之和，其中高级储量A、B级之和所占比例应符合表2-2-1的规定。经块段法计算本设计矿井工业储量汇总见表2-2-2。表2-2-1 矿井高级储量比例 地质开 采条件 井 型储量级别比例（）简单中等复杂大型中型小型大型中型小型中型小型井田内AB级储量占总储量的比例4035253540202515第一水平内AB级储量占本水平储量比例70604060503040不作具体规定第一水平内A级储量占本水平储量的比例4030153020不作具体规定不要求表2-2-2 矿井工业储量汇总表煤层名称工业储量（万吨）备注ABABCABCAB级储量占总储量79%二1煤层298621024319134964372.2.3 矿井设计储量矿井设计储量等于矿井工业储量减去设计计算的断层煤柱、井田境界煤柱和已有的地面建筑物、构筑物需要留设的保护煤柱等永久性煤柱损失量后的储量。 其中： 工业储量：6437万t边界煤柱 边界煤柱可按下列公式计算 Z1=LBMR其中： Z1边界煤柱损失量，m； L边界保护煤柱宽度，m； B边界长度，m； M煤层厚度，m； R煤的容重，t/m3，取R=1.38t/m3。井田边界煤柱按一侧20m的宽度留置，总长度为13165m。断层一侧留30m保护煤柱，总长度2028m。则井田的边界煤柱为： Z1=15308204.361.38+2028304.361.38 =2208165.6t矿井设计储量为：6437220.86216.2万t2.2.4 矿井设计可采储量矿井设计可采储量等于矿井设计储量减去工业场地保护煤柱、井下主要巷道及上、下山保护煤柱储量后乘以采区回采率的储量。即：矿井设计可采储量=（矿井设计储量保护煤柱损失）采区采出率保护煤柱为：工业场地、风井场地、主要巷道及上、下山保护煤柱。矿井设计可采储量=（矿井设计储量保护煤柱损失）采区采出率 =(6216.264375%）80% =4715.32万吨 即矿井设计可采储量为4542.7万t。经第三章的设计得出工业广场、风井场地、主要巷道及上下山的保护煤柱：工业广场保护煤柱435.5万吨主要巷道及上下山煤柱409万吨即 设计可采储量（6216.2435.5409）80 42.97MT表2-3-1矿井可采储量汇总表开采水平煤层名称工业储量（）（万）矿井设计储量（万）矿井可采储量（万）永 久 煤 柱 损 失设计储量设计煤柱损失可采储量断层煤柱境界煤柱构筑物煤柱其他煤柱工业场地煤柱井下巷道煤柱其他煤柱水平二121409.5853.8002076.62435.513501506.12水平二12130050.4002079.6014001939.6水平二1216727.354.2002085.5013401951.5合计643736.6158.4006241.72435.540905397.22工业广场保护煤柱计算根据矿井设计可采储量为4715.32万t ，该矿井设计生产能力可初步定为60万吨年，按规范规定，年产60万吨年的中型矿井，工业场地占地面积指标约为1.21.3公顷/10万吨。故可算得工业场地的总占地面积：S=61.2=7.2公顷=7.2105m 根据垂直剖面可计算工业广场保护煤柱：计算如图2-1所示；根据所收集到的地质资料，下山移动角=60,上山移动角r=72，走向移动角=73，松散层移动角=45，松散层厚度=50m，煤层倾角为32.长方形abcd面积为工业广场总占地面积为7.2105m，梯形ABCD的面积为保护煤柱压煤的面积，经计算为S=（876.76+547.4）862.03/2=6.138105m保护煤柱压煤量为： Q=SM=6.1381054.361.38/cos320435.48万吨式中： S保护煤柱面积，m2； M煤层厚度，m； 煤层容重，t/m3。图2-3-2工业广场保护煤柱留设矿井储量汇总表如下表2-3-3所示煤层名称工业储量(A+B+C)(万吨)矿井可采储量（万吨）永久性煤柱损失设计储量设计煤柱损失可采储量断层境界工业广场井下巷道其他二1 643736.6158.436241.97435.540905397.53矿井工作制度生产能力及服务年限3.1矿井工作制度矿井年工作日330天，每天三班作业，两班出煤，一班准备。日净提升时间 16小时。3.2矿井设计生产能力矿井工业储量为6437万吨，可采储量为4715.32万吨，综合地质结构特征，井田储量等初步设计矿井生产能力为60万吨年。3.3矿井服务年限根据该矿井的可采储量，考虑1.3储量备用系数，矿井服务年限为：TE（Ak）4317.976（601.4）51.4（a） 式中：T矿井服务年限（a）E矿井可采储量（万t） A矿井设计生产能力（万t/a） k储量备用系数，取1.4按矿井设计规范规定，井型为0.6Mt/a 的新建矿井服务年限不得小于40 年，设计矿井服务年限为51.4年，满足设计规范规定的服务年限。4 井田开拓4.1概述4.1.1矿区内生产矿井的开拓方式及评论登封煤田为软煤层，埋藏较深，赋存稳定，开拓方式多采用立井开拓，但个别矿井采用斜井开拓。本矿井因为埋藏深，所以采用立井开拓。登封市丰阳煤矿为技改矿井，在充分利用已有井筒和设施的基础上又开凿了两条斜井，现有的开拓方式结合了本矿井的实际和井田的地质、及地表地形条件，在设计上具有一定的合理性。 4.1.2影响井田开拓的主要因素分析影响设计矿井开拓方式的主要因素包括精查地质报告、所确定的煤层自然产状、构造要素、顶底板条件、冲积层结构、地形以及水文地质条件等。其中以煤层赋存深浅和冲积层的水文地质条件对开拓方式的影响最大。4.2井田开拓4.2.1井硐形式、数目及其配置、井硐形式的选择：本井田地处登封市送表乡，井田上部属于山丘丘陵地形，根据煤层赋存状况，煤层倾角为32，大部分为倾斜煤层。井田倾向的落差最大为1000m，因此可考虑立井开拓。、井筒数目采用立井开拓时，一般只开凿一对提升井筒（主、副井），风井的个数应根据安全生产、通风需要和一井多用的原则合理确定。本设计矿井煤层为高瓦斯矿井，煤层不易自燃，矿井采用两翼对角式通风，主、副井进风，风井回风，井筒东西部煤田边界中央各布置一风井，回风上山通过一段石门与风井联系。、井筒位置的选择井筒位置的选择应首先满足第一水平的开采、缩短贯通距离，减少井巷工程量。在一般情况下，井筒位置应选择在井田中央或最小货载运点上。选择井筒位置既要力求做到对井下开采有利，又要注意使地面布置合理，还要有利于井筒的开掘和维护。本设计矿井走向长度始终，考虑到煤田储量分布、缩短运输线路运输及地质构造的影响，因此，设计将井筒位置布置在井田中部。4.2.2开采水平巷道布置（1）运输大巷布置及与煤层间的联系方式运输大巷可以布置在煤层中，也可以布置在煤层底板或者顶板坚硬岩层中。本设计的丰阳矿矿井主要开采煤二1煤层，煤层倾角大，为倾斜煤层，该煤层为“软煤层”，在煤层中布置巷道，则维护比较困难，因此运输大巷（轨道）布置在煤层底板岩层当中，大巷与煤层联系方式为石门联系。 （2）总回风巷的布置及其与煤层的联系矿井采用两翼对角式通风，主、副井进风，风井回风，风井布置在井田南部（浅部）煤层露头及风氧化带外侧，回风上山通过一段石门与风井联系。（3）、大巷运输方式的选择采用矿车轨道运输，运煤和辅助运输由一条大巷承担。辅助运输用1t固定车厢式，牵引电机车用蓄电池电机车，运输大巷用胶带输送机运输。表4-2-1 大巷运输方式及其优