山西晋煤集团大峪煤业有限公司矿井的开采设计毕业论文.docx

山西晋煤集团大峪煤业有限公司矿井的开采设计毕业论文目 录目 录- 1 -摘 要- 4 -第一章 井田概述和井田地质特征1第一节 矿区概述1第二节 井田地质特征4第三节 煤层赋存特征8第四节 水文地质10第二章 井田境界和储量13第一节 井田境界13第二节 地质储量的计算15第三章 矿井工作制度及生产能力20第一节 矿井工作制度20第二节 矿井生产能力及服务年限20第四章 井田开拓22第一节 井田开拓方式的确定22第二节 达到设计生产能力时工作面的配备29第五章 矿井基本巷道及建井计划30第一节 井筒、石门与大巷30第二节 井底车场33第三节 建井工作计划36第六章 采煤方法38第一节 采煤方法的选择38第二节 采区巷道布置及要素42第三节 回采工艺及劳动组织45第四节 采区准备及工作面接替49致 谢52参考文献53- 3 -第一章 井田概述和井田地质特征第一节 矿区概述一、矿区地理位置及交通情况 山西晋煤集团大峪煤业有限公司位于长治县东南12km处荫城镇大峪村一带，行政区划属荫城镇管辖。整合后的井田形态呈多边形，南北长为5.35 km，东西宽为3.04km，面积为10.9644km2，批准开采15号煤层。其地理坐标为：北纬：355659355954，东经：11308001131000。太焦铁路于井田西侧18km处通过，207国道和长（治）晋（城）高速公路由井田西侧10km处通过。其间有乡级公路相通。另荫（荫城镇）林（林州市）公路从井田中部通过，交通运输十分便利，矿井交通位置见图1-1。二、地形与地貌井田位于太行山西侧山前地带长治盆地的东南部边缘，属中山区，区内第四系发育，形成众多的黄土陡坡，沟谷纵横，切割剧烈，沟谷及其两侧偶见基岩裸露，区内无大的河流，雨后沟谷可有暂时流水，井田内总体地势为西低东高，最高点位于井田东南部边缘，海拔1301.4m，最低点位于井田北部沟谷中，海拔1050m，最大相对高差251.40m。三、河流本区属海河流域丹河水系，井田内无长年性的河流及地表水体，只在雨季下暴雨时，有少量水积聚于沟谷中，短时沿沟排泄。四、气象本区属大陆性气候，四季分明，冬季长而寒冷，春季干旱多风，夏季炎热，秋季凉爽多雨。据省气象局统计资料，一月份最冷，最低气温-21；七月份最热，最高气温37，年平均气温9，年平均降水量257.19mm，且多集中在7、8、9三月，年平均蒸发量1462mm，年平均蒸发量为降水量的56倍，霜冻期为每年10月下旬至翌年3月份，最大冻土深度60cm。五、地震区域内有史载的最早一次地震为公元167年6月18日的高平地震，至1956年的近1700多年间共发生地震42次。其中破坏性的有8次，强度45级。据中华人民共和国标准GB50011-2001建筑抗震设计规范，划分本区地震抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速值为0.10g。六、矿区工农业概况及建材供应等情况长治县属长治市辖县，县区面积486km2，人口25万。区内主要矿产资源有煤炭、粘土和石灰岩。区内工业发达，主要有煤炭、冶金、机械、化工、电力、轻工和建材等。农业以中植业为主，农作物以小麦、谷子、玉米、高粱、薯类和豆类为主。近年来由于采煤业的发展，带动了其它相关产业，全县经济有了新的发展。石灰、砂、石、砖、瓦等地方材料均有供应，运输方便。钢材、木材由市场购买，本地区水泥厂生产水泥可供本矿建设使用。七、电源、水源及通信情况1电源条件在矿井工业场地建设一座35kV变电所，两回35kV电源仍取自矿井现有供电变电站。一回架空引自荫城110kV变电站35kV母线段，另一回架空引自西火35kV变电站35kV母线段。架空线路导线均为LGJ-185钢芯铝绞线，送电距离约5公里，采用混凝土单杆架设，供电电源安全可靠。2通信条件矿井位于山西省长治县，隶属于荫城镇管辖，当地联通有线通信网络已完善。本矿井数字程控调度交换机与当地联通端局设中继，采用E1接口、（NO.1或NO.7信令）制式，对外通信的联络方便。3水源条件井田内无经济、可靠的地表水可利用。地下奥陶系灰岩含水层，含水较丰，水质较好，可做为矿井生活用水水源利用。第二节 井田地质特征一、井田区域地层该井田位于沁水煤田潞安国家规划矿区长治区东南部。区内多黄土覆盖，沟谷两侧偶见基岩出露，井田地层自下而上依次为奥陶系中统峰峰组，石炭系中统本溪组、上统太原组，二叠系下统山西组、下石盒子组及第四系。现依据地表地质填图、该矿生产矿井实际地质资料、补充勘探及邻区王庄详查资料将井田地层由老至新分述如下：1奥陶系中统上马家沟组（O2s）井田内未出露。补1钻孔最大揭露厚度为281.56m。为灰色厚层状石灰岩，局部为泥质石灰岩、角砾状石灰岩。2奥陶系中统峰峰组（O2f）井田内未出露。补1钻孔揭露厚度为158.10m。为一套浅海相深灰色厚层状石灰岩，局部为泥质石灰岩、角砾状石灰岩；底部为泥质石灰岩夹簿层石膏。3石炭系中统本溪组（C 2b）井田内未出露。厚度7.009.40m，平均8.20。岩性为浅灰色泥岩，具贝壳状断口，见有黄铁矿结核，顶部含铝土质泥岩，致密细腻、具滑感，底部可见有“山西式铁矿”。与下伏峰峰组呈平行不整合接触。4石炭系上统太原组（C3t）井田内见出露。主要含煤地层之一，为一套海陆交互相含煤建造。厚度101.50113.10m，平均106.30 m。主要由灰黑色泥岩、砂质泥岩、石灰岩、中细粒砂岩及煤组成。含K2、K3、K4、K5、K6等5层较稳定的石灰岩，沉积有6、7、8、9、11、13、15号等煤层，本组地层以K1细砂岩为底界与下伏本溪组呈整合接触。5二叠系下统山西组（P1s）井田内见出露。为一套陆相含煤建造，主要由泥岩、砂质泥岩、中细粒砂岩及煤组成，含1、2、3号等煤层，本组地层以K7细砂岩为底界与下伏太原组呈整合接触。地层平均总厚度47.24m，该地层在井田内大部分被剥蚀。6二叠系下统下石盒子组（P1X）井田内见出露。连续沉积于下伏山西组之上，由灰绿、黄绿色砂岩，间夹灰、黄绿、局部为紫红色泥岩、砂质泥岩及薄煤层组成，根据相邻王庄煤矿资料该组厚度78.68m。该地层在井田内大部分被剥蚀，仅零星露头，最大残留厚度53m。7第四系中上更新统组（Q2+3）井田内广泛分布。厚度050.00m，平均30.00m左右。主要由黄色亚砂土、亚粘土、粉砂土组成。角度不整合于下伏不同地层之上。二、地质构造井田构造以宽缓的褶曲为主，由北向南分述如下：1、峰上掌向斜：位于井田北部，峰上掌村南，轴向N45E，斜穿井田北部，两翼基本对称，地层倾角34，井田内延伸长度1000m，属宽缓向斜。2、庄头背斜：位于井田北部，庄头村南，轴向N70E，斜穿井田北部，两翼南陡北缓，北翼沿倾向有小幅起伏，地层倾角36，井田内延伸长度2000m，属宽缓背斜。3、大峪向斜：位于井田中部，大峪村北，轴向近东西向，横穿井田中部，两翼基本对称，地层倾角35，井田内延伸长度1600m，属宽缓向斜。4、大峪背斜：位于井田中部，大峪村南，轴向近东西向，横穿井田中部，两翼基本对称，地层倾角35，井田内延伸长度2000m，属宽缓背斜。5、丰盛向斜：位于井田中南部，大峪村南，轴向近东西向，横穿井田中南部，两翼北陡南缓，向南逐渐转向北东，地层倾角35，井田内延伸长度1500m，属宽缓向斜。6、荆圪道背斜：位于井田南部，荆圪道村，轴向N40E，斜穿井田南部，两翼北陡南缓，南翼沿倾向有小幅起伏，地层倾角36，井田内延伸长度1000m，属宽缓背斜。井田内通过以往地质工作，未发现断层和陷落柱及岩浆岩体侵入等其它构造现象，地质构造简单，详见图1-2井田地质构造示意图。综上所述，井田构造简单，主要以宽缓的宽褶曲为主，煤层赋存稳定，倾角平缓，故井田内地质构造复杂程度为一类。第三节 煤层赋存特征一、含煤性1石炭系上统太原组（C3t）为一套海陆交互相沉积，为本区主要含煤地层之一。主要由连续沉积于本溪组之上的黑色、灰黑色泥岩、砂质泥岩和浅灰、灰色砂岩、石灰岩及煤层组成，共含煤3-8层，编号自上而下为6、7、8、9、10、11、12、13及15号，其中15号煤层为全井田稳定可采煤层，9号煤层为不稳定零星可采煤层，其余煤层均不稳定、不可采，地层平均总厚度106.30m，煤层平均总厚度5.29m，含煤系数6.37%，其中15号可采煤层平均总厚4.89m，可采系数为4.25%，下部含煤性好，上部含煤性稍差。根据沉积旋回和岩石组合特征，可划分为三个岩性段：一段（C3t1）自太原组底K1中细粒石英砂岩至K2灰岩底，由中细粒砂岩、粉砂岩、泥岩和15号煤层组成，局部夹一层薄层石灰岩，底部泥岩多含铝质，具鲕状结构、泥岩石中含植物化石碎片，顶部15号煤层为主要可采煤层，平均4.89m，结构简单，夹13层夹矸，位于煤层上部和下部。本段厚度11.88-25.48m,平均厚13.91m。二段（C3t2）自K2石灰岩底至K4石灰岩顶，由3层深灰色黑灰色层位稳定的石灰岩间夹粉砂岩、细砂岩、泥岩和薄煤层组成，以色深粒细，逆粒序为特征，本段厚度21.60-41.20m,平均厚约26.70m。三段（C3t3）自K4石灰岩顶至K7砂岩底，由砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩、煤及灰岩组成，其中上部K5、K6石灰岩较稳定，富含腕足类及蜒科动物化石，K6石灰岩含燧石，常相变为燧石灰岩，底部9号煤层厚0.501.00m，平均0.60m。井田内零星可采。本段厚度47.66-68.45m,平均厚约65.69m。2二叠系下统山西组（P1s）为三角洲平原沉积。本组连续沉积于太原组地层之上，主要由灰黑浅灰色泥岩、砂质泥岩、泥质细砂岩、灰白色中、细粒砂岩及煤层组成。底部以K7砂岩与太原组分界。山西组为一套陆相含煤地层，共含煤3层，编号自上而下为1、2、3号，其中3号煤层为稳定可采煤层，其余为不可采煤层。地层平均总厚度47.24m，煤层平均总厚度6.10m，含煤系数12.91%，其中3号可采煤层总厚度5.65m，可采系数11.96%，含煤地层含煤性较好。井田内大部被剥蚀，赋煤区为风氧化煤层，无开采价值。本组主要出露于井田南部及东部。山西组、太原组含煤地层平均总厚157.23m，煤层平均总厚11.20m，含煤系数8.59%，其中3、15号可采煤层平均总厚10.33m，可采系数6.57%。第四节 水文地质一、地表水系井田属海河流域漳河水系，井田内无长年性的河流及地表水体，只在雨季下暴雨时，有少量水积聚于沟谷中，短时沿沟排泄。二、主要含水层井田位于长治盆地东部边缘中低山区、沁水复向斜东翼与太行山复背斜西翼过渡地带。区域水文地质单元属辛安泉域南部补给径流区。辛安泉域北以漳河水系为界，西至沁河，东、南以太行山为界，构造上属新华夏构造体系太行山复背斜西翼，地层倾角小于10，地表多黄土覆盖，沟谷发育、切割剧烈，发育树枝状水系，分别向西、向北注入沁河和漳河。1、第四系松散沉积物孔隙含水层区内第四系中、上更新统一般为透水层，含水层主要为局部较大沟谷底部的砂砾土石层。一般富水性较弱，水质较好，水位及水量季节性变化大。2、二叠系山西组砂岩及风化带裂隙含水层该水层埋深变化较大，据井田西部1984年长治县王庄煤矿详查勘探资料，该含水层为弱富水性，其钻孔单位涌水量为0.00460.0341/sm，渗透系数为0.020.24m/d，矿化度为290490mg/L，PH值为7.68.2，水质类型为HCO3Ca及HCO3CaNa型。3、石炭系上统太原组灰岩岩溶裂隙含水层该含水层在井田内部分地段埋深较大，含水层层间为厚度不等的泥岩类隔水层，相互间水力联系较弱，地下水具承压性，局部地段为潜水，为井田15号煤层矿坑充水的主要来源。本次对太原组抽水试验资料，钻孔单位涌水量为0.0049L/sm，渗透系数为0.0674m/d，水位标高为1045.03m。水质类型为SO4HCO3Ca型。据本次实地调查，大峪松树湾煤矿15号煤矿坑一般涌水量4060m3/d，雨季矿坑涌水量稍大。大峪煤矿15号煤矿坑涌水量一般60m3/d，雨季水量增大。4、奥陶系中统灰岩岩溶裂隙含水层本井田奥灰岩溶含水层埋深大，以上马家沟一段下部灰岩岩溶裂隙较为发育，富水性较强，含水层的补给来源以东部区域岩溶水的侧向补给为主，岩溶水流向由南向北。由于近年来受三姑泉的袭夺，奥灰流向西南。据井田内补1号水文钻孔奥灰岩溶含水层水位标高在652m，以往区域岩溶水资料及近年来岩溶水位总体持续下降的变化趋势分析，深井出水量多在1530m3/h之间，单位涌水量为1.54L/sm，水质类型一般为HCO3SO4CaMg型水。第二章 井田境界和储量第一节 井田境界井田内主要可采煤层为15号煤层，2009年12月18日由山西省国土资源厅为其换发了采矿许可证，证号C1400002009121220049499，批准开采15号煤层，开采标高1084.97399.97m，井田南北长5.35km，东西宽3.04km，面积为10.9644km2。井田范围32个坐标点依次连线圈定，如表2-1所示。表2-1 山西晋煤集团大峪煤业有限公司矿区范围坐标点表1980年西安坐标系1954北京坐标系点号X坐标Y坐标X坐标Y坐标13987501.3619692831.633987550.0019692900.0023987501.3619693331.643987550.009693400.0033987201.3619693261.633987250.0019693330.0043986851.3519693681.643986900.0019693750.0053986301.3519693681.633986350.0019693750.0063986301.3519694231.643986350.0019694300.0073986691.3519694231.643986740.0019694300.0083986691.3519694731.643986740.0019694800.0093986451.3519694781.643986500.0019694850.00103986451.3519695281.643986500.0019695350.00113985951.3419695281.643986000.0019695350.00123985951.3419694931.643986000.0019695000.00133985631.3419694931.643985680.0019695000.00143985241.3419695051.643985290.0019695120.00153985241.3419695371.643985290.0019695440.00163984401.3319695371.643984450.0019695440.00173984401.3419694631.633984450.0019694700.00183983551.3319694681.633983600.0019694750.00193983301.3319694681.633983350.0019694750.00203983301.331969331.633983350.0019695400.00213982151.2719694631.823982200.0019694700.00223982151.2719693981.823982200.0019694050.00233983151.2819693981.813983200.0019694050.00243983151.2819693831.813983200.0019693900.00253983451.2819693881.813983500.0019693950.00263983451.2819693131.813983500.0019693200.00273984351.2819693131.813984400.0019693200.00283985251.2919693256.813985300.0019693325.00293986095.3019693256.803986144.0019693325.00303986326.2919692331.803986375.0019692400.00313986851.3019692331.803986900.0019692400.00323986851.3619692831.633986900.0019692900.00第二节 地质储量的计算一、工业储量计算1、井田资源储量估算方法选择依据井田内15号煤层层位稳定，厚度、煤质变化不大，煤层倾角变化不大，小于15，地质构造简单，故选择水平投影地质块段法进行资源储量估算。资源量估算公式为：Q=SHD10000其中： Q煤炭资源储量（万t）S块段水平面积（m2）H块段平均厚度（m）D视密度（t/m3）2、资源/储量估算参数（1）面积（m2）井田内煤层倾角15，其资源储量估算面积采用水平投影面积。采用MAPGIS软件分区计算，由计算机读取各块段面积。（2）厚度（m）以矿井内见煤点煤层厚度剔除0.05m夹矸厚度的纯煤厚度与相邻工程的算术平均值。为保持资源储量的前后一致性，以整合前各矿井的原矿界为界划分块段。（3）视密度（t/m3）本次工作煤层密度值分析数值较少，因此采用区域长治南北普查区报告视密度值资料，15号煤采用1.6t/m3。；3、资源/储量估算各类边界确定原则（1）井田边界线本次15号可采煤层资源储量估算均以划定的井田边界线为限。（2）采空区边界线15号煤层采空区范围以备案的“资源储量检测报告”中的采空区边界为基础，增加了截止2009年12月31日前采空区范围。边界以最新采掘工程平面图为准。二、可采储量计算井田内主要可采煤层15号煤层，未发现断层构造，无岩浆活动，构造属简单区，15号煤层属稳定可采煤层。1、安全煤柱的留设根据矿井防水煤（岩）柱的种类，按建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程的有关规定留设煤柱。开采时需留设的煤柱有：工业场地及风井场地、采区边界、采空区、开拓大巷等主要巷道需留设的保护煤柱。（1）井田边界煤柱：本矿水文地质条件中等，井田边界煤柱采用垂直法留设，本矿留设20m。（2）大巷煤柱：开拓大巷均沿15号煤层顶板布置，两侧各留设30.0m。大巷煤柱留设计算方法如下：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：=23mS=223+5=51m经上述计算，巷道总煤柱应不小于51m，一侧煤柱应不小于26m。在设计过程中各主要巷道保护煤柱为30m符合要求。（3）采空区隔离煤柱：采空区留设30m的保护煤柱。（4）地面工业场地保护煤柱工业场地、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，工业场地保护等级为级围护带宽度按15m留设、井筒保护等级为级围护带宽度按20m留设，保护煤柱范围计算方法为：松散层及基岩厚度参照邻近钻孔资料及实际揭露的资料而确定，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。（5）断层、陷落柱保护煤柱断距超过15m的断层及陷落柱留设30m的保护煤柱。矿井正式生产前应对断层附近做进一步调查，及时更改煤柱留设宽度，确保安全过断层及安全生产。2、井田资源储量的分类井田内主要可采煤层15号煤层，未发现断层构造，无岩浆活动，构造属简单区，15号煤层属稳定可采煤层。井田内15号煤层也已大范围开采，矿井范围内资源均为111b类探明的经济基础储量。采空区不作资源储量类型划分。3、可利用储量及设计可采储量根据对矿井及首采区域煤层赋存区域及开采条件的分析，拟定15号煤层采用大采高一次采全高综采采煤工艺进行开采，工作面长150m，连续推进长度420800m。15号煤层为厚煤层，工作面回采率为95%，采区回采率取75%。第三章 矿井工作制度及生产能力第一节 矿井工作制度依据煤矿工业矿井设计规范，矿井生产制度以年工作日330天为宜，采用四六制，即每天四班作业(其中三班生产，一班准备)，每天净提升时间16h。第二节 矿井生产能力及服务年限一、矿井生产能力确定结合晋煤集团大峪煤业煤层赋存条件，可采储量、装备水平、资金来源、煤炭市场的供求关系及矿井各主要系统的具体条件和矿井的生产管理水平等因素，确定本矿井设计生产能力为180万t/a，其理由如下：1、井田内煤层储量丰富，全井田设计可采储量37.59Mt，矿井服务年限15年，单从资源量来讲，生产能力设计为180万t/a为宜。2、井田内15号煤煤层厚度平均为4.89m，从工作面装备水平来看，井型为180万t/a时，需装备两个大采高综采工作面，生产能力与采煤方法的适应性较好。3、井田地质构造条件简单及水文地质条件中等，煤层倾角平缓，开采技术条件较好，适合机械化开采。二、同时生产的水平数目的确定本井田主要可采只有一层，15号煤层，设计考虑采用+1050m水平一个水平开拓，来保证矿井180万t/a设计生产能力。三、矿井及水平服务年限的计算矿井及水平服务年限均按下式计算：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T=37.59/1.81.415a晋煤集团大峪煤业15号煤层服务年限为15年。第四章 井田开拓第一节 井田开拓方式的确定一、井田开拓的影响因素1、该井田位于沁水煤田长治矿区。井田发育一组宽缓褶曲构造。地层倾角多在28之间变化，大部为36。在井田内未发现断层和陷落柱等其它构造现象，构造属简单类，适合采用机械化开采。2、井田内无火区，对井田开拓无影响。3、15号煤层煤层倾角大部为36，煤层厚度3.367.25m，平均4.89m，含13层夹矸，南部夹矸较厚3.106.00m，煤层结构较简单，顶板为平均厚度7.9m的K2灰岩，底板为泥岩或粉砂岩，全井田稳定可采。利于采用机械化开采，可采用的采煤方法主要有分层综采工艺、综采放顶煤工艺和大采高一次采全高综采工艺等，其中采用大采高一次采全高综采工艺为宜。4、本井田开采的15号煤层不存在带压奥灰水开采的危险性，矿井水害主要为地表水的影响，因此开拓开采的水文地质条件中等，利于矿井安全生产。5、由于本区域煤炭资源埋藏深度在60200m之间，井下巷道施工对地面影响较大，通过对井田内村庄调研和以往开采经验，村庄下不易布置采掘巷道，因此位于井田内的大峪村和庄头村对井下巷道布置影响较大，在设计过程中应充分予以考虑。二、工业场地选择井田内共有五处可供选择的场地，分别是峰上掌工业场地、原东山煤矿工业场地、松树湾工业场地、丰盛工业场地、荆圪道村工业场地。综合来看，峰上掌村地处井田北端，场地小，发展空间小，首采区域较难选择，或造成初期工程量大，因此该场地不宜作为整合后的矿井工业场地；荆圪道村煤矿工业场地面积较大，井筒断面也基本能够满足整合后的井型要求，但其位于井田的南翼，周边采空区较多、距离储量中心较远，初期井下巷道工程量大，因此该场地也不宜作为整合后的矿井工业场地。其余三个场地中，原东山煤矿工业广场占地面积最大、场地开阔，发展空间大，且距离外运公路最近，村庄等外部因素影响小；丰盛煤矿工业场地面积较小，距离外运公路较东山场地略远，较适合作为整合后的工业场地；松树湾煤矿工业场地为两个场地，分别为副井场地和主井场地，场地分散，而且面积都不大，发展空间小，距离村庄近，煤炭外运受外部因素影响大。综上可知，可利用的工业场地中东山矿场地最优，丰盛矿场地次之，松树湾矿场地再次之。三、井田开拓方案根据上述叙述的可利用工业场地，并结合井上下实际情况提出了三个开拓方案。分别叙述如下：1、方案一：工业场地利用原东山煤矿工业场地，该场地地势开阔，面积大，距离公路近，且远离村庄，能够满足矿井180万t/a生产能力。初期在该场地布置主斜井、副斜井和回风立井三个井筒。叙述如下：主斜井为新建井筒，井筒落底于煤层底板下27m（+1022.8m）的岩层中，在距落底点向上16m处布置上抬式井底煤仓。井筒落底后布置主斜井井底平巷和井底清理撒煤巷道与辅运大巷相连，在平巷北侧布置矿井主变电所、主水泵房、井底水仓等硐室。井筒净宽4.8m，净断面16m2，倾角25，井筒内装备一条带宽1.0m的大倾角带式输送机，另一侧设行人台阶、扶手，担负矿井煤炭提升任务，兼做进风井和安全出口，下井管线电缆均沿该井筒敷设。副斜井同样为新建井筒，井筒落底于15号煤层（+1050m）后直接与沿东西向布置的辅运大巷沟通。井筒净宽5.2m，净断面18.42m2，倾角6，铺底300mm厚，采用无轨胶轮车运输。担负矿井矸石、材料设备和人员等所有辅助提升任务，兼做进风井和安全出口。井筒落底后设置等候室、调度室、医务室和井底避难硐室等。回风立井利用东山煤矿现有的主立井，井筒直径为5.0m，净断面19.63m2，垂深73m，根据需矿井风量和对安全出口的要求，目前井筒直径能够满足要求，无需刷扩，井筒内设梯子间，为矿井专用回风井筒，兼做矿井安全出口。综上所述，全井田以上述3个井筒开拓开采。矿井开拓大巷采用三巷制布置，即布置辅运大巷、胶带大巷和回风大巷。主斜井落底后设井底煤仓，煤仓上口直接与东西向布置的胶带大巷相连；副斜井落底后直接与东西辅运大巷相连，平行与主运、辅运大巷布置东西回风大巷与回风立井相连。东西向西延伸至西部边界后，与沿西部边界布置的南北大巷相连；东西大巷向东延伸至东部边界后与沿东部边界布置的一采区巷道相连；在井田南部为开采原丰盛煤矿范围内资源沿东西方向布置有二采区巷道；荆圪道村煤矿保留资源划为四采区，通过与二采区巷道垂直布置南北向的三四采区巷道开拓开采丰盛煤矿东部新增空白区资源和荆圪道村煤矿保留资源，这样整个井下开拓巷道呈“口”字状布置。各条巷道均沿15号煤层顶板布置，巷道间距30m，巷道为矩形断面，锚网喷支护，锚索补强。井下大巷主运输均采用胶带输送机运输方式，大巷辅助运输采用无轨胶轮车运输。矿井初期采用中央并列式通风系统，主斜井和副斜井进风，回风立井回风；矿井后期采用中央分列式通风系统，四五采区进风立井为后期专用进风立井，兼作安全出口。矿井通风方式采用机械抽出式。本案具有场地开阔，外运条件好，井下煤炭运输、辅助运输简单，机动灵活，连续性强，安全可靠等特点；其缺陷为需要新建主副井筒，工程量大，投资略多。2、方案二：该方案为方案一的对比方案，井下开拓格局同方案一，但不再新建主斜井，而是利用原东山煤矿的主立井改造后作为兼并重组矿井的主立井，采用6t箕斗提升，改造东山煤矿副立井作为初期回风立井，这样矿井初期共有主立井、副斜井、回风立井三个井筒开拓开采。井下主变电所、主水泵房、水仓等硐室由方案一的主斜井井底调整至副斜井井底。同方案一相比其特点是主井利用已有井筒进行改造，井巷工程量少；但其缺点是煤炭运输采用立井箕斗，连续性差，需要对井筒装备进行重新设计安装以保证立井提升的安全；再有就是本区域煤炭资源埋深仅为60200m左右，采用立井提升，可靠性、安全性、运行成本均高于斜井。3、方案比选上述两个方案各有利弊，其技术经济比较详见表4-1。仅就技术而言方案一无疑最优，其具有系统简单、运输能力强、安全可靠，场地开阔的优势。而其他方案则具有利用已有井筒井巷工程量省的特点。通过经济比较可知，方案一井筒工程量最大，投资最多，但是首采工作面位于井筒落底点附近，因此开拓工程量最少；而其他方案采用立井提升则存在联络巷道多，距离首采工作面距离远的缺点，因此综合而言方案一、方案二初期开拓工程量最少，投资省。提升系统方面，由于方案一采用主斜井提升只需安装主井带式输送机一部，因此投资相对而言较少；而且辅助运输采用无轨胶轮车运输，因此副井无提升设备，初期投资少。综合比较方案一投资最少，但值得一提的是在方案比选过程中未计算采用无轨运输和有轨运输时的投资比较，若大型支架搬运车采用租赁方式则无轨运输方式明显优于有轨运输。四、阶段垂高及水平的位置与数目大峪煤业主要开采15号煤层，为近水平煤层，15号煤层顶板为坚硬的K2灰岩，顶板条件稳定。矿井水平划分及主要大巷布置如下：全井田划为一个水平，即+1050m水平一个水平开采全井田的15号煤层。主斜井、副斜井、回风斜井均一次落底，井下采用三巷制布置，形成独立的煤流系统、辅助运输系统和回风系统，后期无需延深井筒。五、采区划分及开采程序根据开拓布局，矿井可采煤层只有15号煤层，采用一个水平开拓开采，由于井田形状不规则，可将其分为5个采区开采，水平内采用采区前进式，工作面后退式进行开采。首采区为一采区位于井筒落底附近，为原大峪松树湾煤矿和东山煤矿的保留资源储量，为矿井的资源储量中心；二采区为原大峪松树湾煤矿南部保留资源；三采区为原丰盛煤业有限公司保留资源；四采区为丰盛煤矿东部新增空白区资源；五采区为荆圪道村煤矿保留资源。工作面长度150m，连续推进长度420800m，采用大采高综采工艺回采。采区划分详见井田开拓图（附图-1），采区接替为一采区二采区三采区四采区五采区顺序接替。第二节 达到设计生产能力时工作面的配备根据矿井开拓方案的选择及初定的采煤方法，矿井达到设计生产能力180万t/a时，两个大采高综采工作面即可满足矿井设计要求，在矿井移交时，在15号煤层布置两个大采高一次采全高综采工作面和两个煤巷综掘和一个煤巷普掘满足矿井生产能力。完成达到矿井设计生产能力时所必需的井巷工程、土建工程、设备购置及安装工程。并经上级主管部门检查验收合格，投入生产。第五章 矿井基本巷道及建井计划第一节 井筒、石门与大巷一、井筒1、井筒数目及用途根据推荐的井田开拓方案，矿井移交生产及达到设计产量时，共布置主斜井、副斜井和回风立井三个井筒，其中主斜井、副斜井均为新建井筒，回风利用原东山煤矿主立井刷扩改造而成。现将各井筒用途分述如下：主斜井：担负全矿井煤炭提升任务，兼作矿井进风井及安全出口。下井管线、电缆原则上均沿该井筒敷设。副斜井：担负全矿井矸石、人员、设备及材料等提升任务，为矿井的主要进风井，兼作矿井的安全出口。回风立井：为已有井筒，原为东山煤矿主立井，经扩刷后直径5.0m，凈断面19.63m2，经计算矿井总需风量为136m3/s，井筒风速为9.67m/s，能够满足通风要求；对井筒原有提升装备进行拆除，安装梯子间，兼作矿井安全出口。2、井筒布置及装备主斜井：倾角25，斜长204m，净宽4.8m，墙高1.4m，净断面16m2，采用半圆拱形断面，井筒表土段采用钢筋混凝土砌碹支护，基岩段采用锚网喷支护锚索补强，装备带宽1000mm的带式输送机，另一侧设设行人台阶和扶手，担负全矿井的煤炭提升任务，并作为矿井的辅助进风井兼作安全出口。副斜井：井筒净宽5.2m，墙高1.5m，净断面18.42m2，倾角6，铺底300mm厚，采用无轨胶轮车运输。担负矿井矸石、材料设备和人员等所有辅助提升任务，兼做进风井和安全出口。回风立井：利用东山煤矿主立井，直径5.0m，凈断面19.63m2，垂深73m，装备有玻璃钢顺向梯子间，梯子大梁采用22b槽钢、小梁采用14b槽钢，为矿井专用回风井兼作安全出口。二、主要大巷根据井田开拓方案，初期布置的三条大巷，除东西回风大巷利用已有巷道外，辅助运输大巷和胶带运输大巷均为新建。由于15号煤层顶板为坚硬的K2灰岩，因此大巷均沿15号煤层顶板布置，现将开拓大巷的布置及断面情况叙述如下：（1）东辅运大巷（沿15号煤顶板布置）：15号煤层平均厚度为4.89m，考虑到煤层顶板为坚硬岩石尽量不破坏顶板，同时又能够满足无轨胶轮车运输的要求，确定辅运大巷的断面特征和支护形式为：54.3m矩形断面、锚网喷支护、锚索补强，C25混凝土铺底300mm厚。（2）东胶带大巷（沿15号煤顶板布置）：同样由于煤层顶板岩石坚硬，同时考虑到铺设带宽800mm的胶带输送机和无轨胶轮车检修的需要，设计确定东西胶带大巷的断面为4.04.3m矩形断面、锚网喷支护、锚索补强，C25混凝土铺底150mm厚。（3）东回风大巷（沿15号煤顶板布置）：利用原东山煤矿已有胶带运输大巷作为东西回风大巷，其巷道断面和支护形式为：5.54.2m矩形断面，锚网喷支护、锚索补强，巷道凈断面为23.10m2，能够满足兼并重组后矿井通风要求，无需改造。第二节 井底车场本井田采用斜井开拓方式，副斜井直接落底在15号煤层中，主斜井及井下煤炭运输均采用带式输送机，副斜井及井下辅助运输均采用无轨胶轮车连续运输系统，故井下无传统形式上的井底车场轨道线路系统。根据生产和安全需要，矿井初期在副斜井落底点附近，距离落底点20m处设置有等候室、调度室、医疗室及井底避难硐室；在距主斜井井筒落底点16m处的井筒内布置井底煤仓；在主斜井井底+1022.8m水平清撒巷道中，设置有主井井底清理撒煤沉淀池、主变电所、主排水泵、管子道、井底水仓等硐室，通过联络斜巷与东西辅运大巷连接；在东西辅运大巷距主斜井清理撒煤斜巷开口约125m处设有井下消防材料库、345m处设有井下爆破材料发放硐室。在辅运大巷中每隔200.0m设置胶轮车错车处；每隔500.0m设置胶轮车掉头壁龛；在胶带大巷机头设有胶带机机头变电所及通风联络巷。一、井底煤仓初期设有主斜井井底煤仓及装卸载硐室，位于主斜井落底点16m处。井底煤仓型式为净径7.0m的圆形直立式普通煤仓，煤仓高度30m，煤仓上口位于15号煤层中，有效容积为1846t，采用素混凝土砌碹支护。在主斜井井底+1022.8m水平设有清理撒煤平巷，设置有主井井底撒煤沉淀池，井底撒煤利用与东西煤辅运大巷连接的井底清理撒煤斜巷本水平人工清理。采用铲车将撒煤装入无轨胶轮车，经清理撒煤联络巷后进入东辅运大巷，再经副斜井运至地面。二、井下主变电所及水泵房井下主变电所、主水泵房布置在主斜井井底清理撒煤平巷南侧。采用混凝土砌碹支护，水泵房一端与通往主斜井的管子道相连，另端与主变电所相接，通过主变电所通道与主斜井井底车场巷道相通，硐室底板标高高出井底车场底板0.5m，主变电所通道内设有一道向外开的密闭门，主排水泵房与主变电所之间设有一道防火栅栏两和门，一旦发生火灾可有效阻止火灾的蔓延。三、主、副水仓根据采区巷道布置及主排水泵房位置，设计将井底水仓布置在主斜井井底清理撒煤平巷南侧，水仓入口设在井底清理撒煤平巷与清理撒煤斜巷交汇处，距主斜井落底点115m。主、副水仓平行布置，水仓净断面4.95m2，长度200m，有效容积800m3，其中主水仓有效容积500m3，长度120m，副水仓有效容积300m3，长度80m。井底水仓清淤设计暂采用在水仓入口处安设小绞车，采用侧翻式矿车运至水仓入口加宽处后用铲车装入无轨胶轮车，经清理撒煤联络巷后进入东辅运大巷，再经副斜井运至地面。四、采区水仓根据采区排水泵房的位置，设计将采区水仓布置在东西胶带大巷南侧。有效容积500m3，其长度75m。五、井下爆破材料发放硐室的形式、容量及通风系统井下爆破材料库的形式采用壁槽式，其容量火药400kg，雷管1300发，通风采用独立通风，其回风道直接与东西回风大巷相连。第三节 建井工作计划一、施工准备的内容与进度1、技术准备：应在施工队伍进场前进行。主要内容有：学习有关技术文件。主要是地质资料。掌握有关情况和设计图纸。编制矿井施工组织设计。做好设计施工的供应工作等。2、工程准备：在施工队伍到场后，应立刻进行。主要内容有：平整工业场地。建成本矿电源的输电线路工程。建成施工所需要的供水和通信设施。完成必要的生活福利设施及工业设施，尽量减少大临工程。3、物资供应主要包括开工所需准备的钢材、木材、水泥、土产材料等物资的供应。4、施工劳动力的准备开工前做好调配、培训工作。5、对外协作工作包括生产材料、供水、供电、通信、交通等外部条件的协作，施工准备期从施工队伍进矿开始，设计按2.0个月。二、矿井设计的移交标准矿井移交标准如下：1、矿井达到设计生产能力180万t/a时，在15号煤层布置两个大采高一次采全高综采工作面和两个煤巷综掘及一个煤巷普掘进工作面满足矿井生产能力。2、完成达到矿井设计生产能力时所必需的井巷工程、土建工程、设备购置及安装工程。并经上级主管部门检查验收合格，可投入生产。3、完成环保、安全、消防等专篇。预验收以及项目工程认证。三、井巷施工平均成巷进度指标井巷工程施工进度指标的确定主要参照设计规范的有关要求，结合当地井巷施工队伍的实际水平和本矿施工条件，并考虑煤层瓦期对施工进度的影响而综合确定的。具体进度指标如下：岩巷平均150m/月；煤巷综掘进500m/月；井底车场硐室600m3/月。四、建井工期的预计从井巷工程、土建工程、机电设备安装工程进度安排可知，准备工期2个月；井巷施工期21个月；机电设备安装11个月及地面土建工程9个月（均与井巷施工平行作业）；联合试运转2个月；建井总工期33个月。第六章 采煤方法第一节 采煤方法的选择一、开采条件矿井主要可采煤层为15号煤层，位于太原组下部K2灰岩之下，煤层厚度3.367.25m，平均4.89m，含13层夹矸，南部夹矸较厚。区内煤层东南部厚，西部薄，首采区煤层厚度平均约为4.8m左右。煤层结构简单，煤层直接顶板为K2灰岩，厚度6.609.10m，平均7.90m，局部发育薄层黑色泥岩砂质泥岩伪顶，厚度为00.40m。其底板为灰黑色泥岩、粉砂岩，厚度3.208.80m，平均5.91m。据地质报告及山西省煤炭综合测试中心检验报告提供15号煤层有爆炸危险性；15号煤层属容易自燃煤层，自燃等级为I级。井田内煤层倾角28，属近水平煤层。井田内水文地质条件简单。二、采煤方法的选取根据大峪煤业15号煤层赋存条件，可供选择的采煤方法包括：放顶煤综采工艺、大采高一次采全高工艺、分层综采工艺三种。1、放顶煤综采工艺放顶煤综采工艺的适应条件如下：（1）适用于煤层厚度大，厚度变化也较大，一般平均厚度应在5.0 m以上的煤层；（2）适用于煤层裂隙发育，结构简单或夹矸强度较低；（3）中硬及以下顶板，易于冒落；埋深较大，有一定的地应力。总之，顶煤应具备一定的冒放性；（4）适用于煤层距离上部强含水层有足够的间距，不会引起矿井的水害或带来工作面涌水量大量增加，恶化工作面生产环境，影响工作面正常生产；（5）适用于无煤与瓦斯突出危险。其优点为：（1）对厚度变化较大的厚煤层适应性强，有利于提高资源采出率；（2）可缓解采掘关系,降低巷道掘进率，减少工作面搬家次数和材料消耗；（3）顶煤利用矿压回收，工作面能耗低；（4）同等埋深和围岩条件下，对工作面液压支架支护强度和底板比压的要求较低；（5）设备国产化，建设投资和生产成本低,维护方便；国产放顶煤综采设备与技术较成熟。其缺点为：（1）放顶煤综采工作面推进速度较慢，采空区残煤多，漏风大，采空区发火几率较大；（2）需要根据煤层裂隙、结构、埋深、顶板岩性等，对顶煤的冒放性进行论证，使用条件要求较高；（3）与大采高综采工作面相比，工作面劳动生产率略低、管理难度略高。三、采煤工作面采高及年推进度1、采煤工作面采高大峪煤业15号煤层厚度3.367.25m，平均4.89m，区内煤层东南部厚，西部薄，首采区煤层厚度平均约为4.8m左右，回采工作面采用大采高一次采全高倾斜长壁综采后退式采煤方法。鉴于此，设计确定首采区工作面采高为4.8m。2、采煤工作面年推进度采煤工作面采煤机截深确定为0.6m，工作面每个循环进一刀，循环进度为0.6m，每班两个循环，采用四六制，三班割煤一班准备作业循环，日循环次数为6次，则日循环进度为0.66=3.6m，单工作面日产煤量为3626t，矿井日产量5252t。四、工作面回采方向及工作面交替工作面回采方向分为前进式和后退式两种，前进式开采具有初期投资小，投产见效快等优点，但沿采空区维护两回采巷道较困难，维护费用高，通风困难，安全系数低。后退式开采虽然初期需开掘两回采巷道，但生产工程中安全系数高，回采巷道维护工程量小，通风系统布置简单，且回采巷道的掘进有利于工作面前方煤层赋存情况的探明，便于生产管理。故设计推荐大峪煤业15号煤层首采区采用双翼开采，回采工作面回采方式为采区内采用前进式开采，工作面采用后退式开采，同一翼相邻工作面间采用顺序开采，共布置两个大采高综采工作面同时开采，两个工作面采用对翼布置。第二节 采区巷道布置及要素一、采区数目和位置首采区位置选择应遵循以下原则：1、位于地质构造简单，煤层赋存条件好的块段；2、尽量靠近井筒及井底车场，减少初期工程量；3、应有足够的高质量储量，较长的服务年限，以有利于采区接替和稳定生产。根据矿井开拓部署，结合矿井规模和采煤工作面装备水平，矿井移交生产和