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周松1.5Mt矿井毕业设计毕业论文目 录1 矿区概述及井田地质特征11.1矿区概述11.1.1交通地理位置11.1.2地形地貌和水文情况11.1.3矿区经济状况21.1.4矿区的气候条件21.1.5矿区的地震情况21.2 井田地质特征21.2.1井田的地形，煤系地层概述21.2.2井田的地质构造31.2.3井田的水文地质特征41.3 煤层特征61.3.1煤层埋藏条件61.3.2煤层群的层数71.3.3煤层的围岩性质71.3.4煤的特征82 井田境界和储量92.1井田境界92.1.1井田范围92.1.2开采界限92.1.3井田尺寸92.2矿井工业储量102.2.1储量计算基础102.2.2地质、工业储量计算102.3矿井可采储量122.3.1安全煤柱留设原则122.3.2矿井永久保护煤柱损失量132.3.3 矿井可采储量133 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限153.1矿井工作制度153.2矿井设计生产能力及服务年限153.2.1确定依据153.2.2矿井设计生产能力153.2.3矿井服务年限153.2.4井型校核164 井田开拓174.1井田开拓的基本问题174.1.1确定井筒形式、数目、位置及坐标174.1.2工业场地的位置184.1.3开采水平的确定及带区划分184.1.4主要开拓巷道194.1.5方案比较194.2 矿井基本巷道254.2.1井筒254.2.2井底车场及硐室264.2.3主要开拓巷道275 准备方式带区巷道布置345.1煤层地质特征345.1.1带区位置345.1.2带区煤层特征345.1.4水文地质345.1.5地质构造345.2带区巷道布置及生产系统345.2.1带区准备方式的确定345.2.2带区巷道布置355.2.3带区生产系统365.2.4带区内巷道掘进方法375.3带区车场选型设计386 采煤方法406.1采煤工艺方式406.1.1带区煤层特征及地质条件406.1.2确定采煤工艺方式406.1.3回采工作面参数406.1.4回采工作面破煤、装煤方式416.1.5回采工作面支护方式426.1.6端头支护及超前支护方式436.1.7各工艺过程注意事项446.1.8回采工作面正规循环作业466.2回采巷道布置476.2.1回采巷道布置方式476.2.2回采巷道参数487 井下运输507.1概述507.1.1矿井设计生产能力及工作制度507.1.2煤层及煤质507.1.3运输距离和货载量507.1.4矿井运输系统507.2带区运输设备选择517.2.1设备选型原则：517.2.2带区运输设备选型及能力验算527.3大巷运输设备选择537.3.1主运输大巷设备选择537.3.2辅助运输大巷设备选择547.3.3选择电机车547.3.4设备选择547.3.5运输设备能力验算558 矿井提升578.1矿井提升概述578.2主副井提升578.2.1主井提升578.2.2副井提升599 矿井通风及安全619.1矿井通风系统选择619.1.1 矿井概况619.1.2 矿井通风系统的基本要求619.1.3 矿井通风方式的确定619.1.4 主要通风机工作方式选择639.1.5 带区通风系统的要求639.1.6 工作面通风方式的选择649.1.7 回采工作面进回风巷道的布置649.2带区及全矿所需风量659.2.1采煤工作面实际需要风量659.2.2掘进工作面需风量669.2.3硐室需风量679.2.4其它巷道所需风量689.2.5矿井总风量计算689.2.6风量分配689.3矿井通风总阻力计算699.3.1矿井通风总阻力计算原则699.3.2确定矿井通风容易和困难时期709.3.2矿井通风阻力计算719.3.3矿井通风总阻力759.3.4两个时期的矿井总风阻和总等积孔759.4选择矿井通风设备769.4.1选择主要通风机769.4.2电动机选型789.4.3矿井主要通风设备及装备要求789.5防止特殊灾害的安全措施799.5.1瓦斯管理措施799.5.2煤尘的防治799.5.3预防井下火灾的措施799.5.4防水措施8010 设计矿井基本技术经济指标82参 考 文 献84专题部分深部矿井巷道支护技术86摘要861问题的提出862 深井巷道的矿压规律与特点872.1深井巷道概念872.2 深井矿压规律882.2.1地应力概念882.2.2 主应力方向对巷道稳定的影响883开采深度与巷道围岩的变形关系893.1中国的研究893.2前苏联的研究894 影响巷道稳定的因素904.1 稳定性系数904.2 影响因素分析914.2.1 岩石力学性质914.2.2 围岩结构914.2.3 围岩物相914.2.4 地质构造应力914.2.5 地下水与水温914.2.6 巷道布置与开挖顺序914.2.7巷道断面尺寸和形状914.2.8支护材料与结构形式914.2.9支护参数924.2.10施工工艺与质量925深部巷道围岩变形规律及其支护对策925.1深部巷道围岩具有软岩的力学特征925.2 巷道围岩稳定性分类925.3深部围岩巷道载荷特征946深井巷道支护技术946.1深井巷道变形规律946.2深井巷道支护957深井锚杆支护技术967.1 锚杆支护理论967.2采用大直径、高强度、大延伸量锚杆1007.3增大锚杆预紧力1017.4提高锚杆锚固力1017.5改善锚索性能1027.6加固帮、角关键部位1037.7完善锚杆支护监测系统1048 深井软岩巷道支护1049结论104参考文献104翻译部分英文原文107The Research on Coal Mining Environmental Impact Post Assessment107中文译文113煤炭开采环境影响后评价113I 煤炭开采对环境的影响113A.煤炭开采对水资源的影响113B.煤矿开采对土地资源的影响113C. 煤炭开采对大气的影响114II.煤炭开采对环境影响后评价的概念和内容114B.煤炭开采对环境影响后评价的主要内容115III.总结116致 谢117中国矿业大学2011届本科生毕业设计 第 119 页1 矿区概述及井田地质特征1.1矿区概述1.1.1交通地理位置显德汪煤矿位于邢台市西南约35km，南部与邯郸地区武安市相接。东距京广铁路褡裢车站25km，有两条主要公路邢（邢台）渡（渡口）、邢（邢台）都（都党）及通向各村的简易公路，交通极为方便（如图1-1）。图1-1 显德汪煤矿交通位置图1.1.2地形地貌和水文情况显德汪煤矿井田位于太行山中段东麓山前丘陵地带，地势西高东低，海拔在194.10339.6m之间，地表起伏较平缓，基岩裸露面积较小，属山前冰碛台地地形。1.1.3矿区经济状况邢台有丰富的矿藏资源、农副产品资源和水利资源。矿产资源主要有煤,铁、瓷土、石膏、菱镁矿、兰晶石、重晶石、石墨等40多种。农业主要盛产棉花、小麦、玉米等；雪花梨、串枝红杏、辣椒、红枣、核桃、板栗等在国内外市场享有盛名。邢台地下水资源丰富，水质良好。市内有比较丰富的旅游资源，已开放的有：临城崆山白云洞，邢台县野沟门水库和白云山旅游区、沙河秦王湖风景区等。1.1.4矿区的气候条件本区属大陆性季风气候，四季分明，春季干旱多风沙，夏季炎热雨多，秋季干燥日照长，冬季寒冷雨雪少。根据沙河赵泗气象站19821992年资料，多年平均降水量497.0mm，雨季多集中在7、8月份，年平均气温13，多年平均蒸发量1719mm。风向以北、北东及南为主。 1.1.5矿区的地震情况邢台矿区处于地震烈度67度区。根据历史记载，涉县1314年10月5日发生过6级地震，磁县1830年6月12日发生过7.5级地震，邢台地区隆尧县1966年3月8日发生过7.2级地震，本矿区位于涉县、磁县以及邢台之间。因此，有发生地震活动的可能。1.2 井田地质特征1.2.1井田的地形，煤系地层概述邯邢煤田位于太行山东麓，华北盆地西缘。煤田西部为太行山隆起的中南段，整体走向呈北东向展布，由赞皇隆起和武安断陷组成。前者由太古代和少部分元古代变质岩系组成，后者主要由古生代地层组成。显德汪井田即位于武安断陷北部太行山隆起带东侧，为新生代华北盆地的西部边缘。显德汪井田为新生界地层全覆盖型井田，地层基本形态受NNE向的显德汪向斜控制。井田北部、西北部和东部北段为煤层隐伏露头区，以外为奥陶系灰岩隐伏露头。显德汪井田地表全为新生界地层所覆盖，所发育的地层自上而下依次为：第四系()、二叠系上统上石盒子组（）、下石盒子组（）、二叠系下统山西组（P1s）、石炭系上统太原组（C3t）、石炭系中统本溪组（C2b）、奥陶系中统峰峰组（）、马家沟组（），现简述如下：（1）第四系（Q）下部为冰碛红色泥砾、冰水沉积的杂色粘土、细砂、亚粘土及砂砾石等，一般厚40m；中部为冰碛粘土砾石层、透镜状砂层及红色亚粘土组成，一般厚30m；上部为多种成因的黄土，具垂直节理和大孔隙，一般厚210m。（2）二叠系（P）上二叠统上石盒子组（）：以灰绿色、紫斑色粉砂岩及砂质泥岩为主，夹有数层中细粒含砾砂岩和铝土质泥岩。平均厚度307.4m。下二叠统下石盒子组（）：以灰色、灰绿色、紫斑色粉砂岩和含铝土质的砂质泥岩为主，中部和下部夹有23层中细粒砂岩。平均41.1m。下二叠统山西组（）：由灰色、深灰色、黑灰色中细粒砂岩、粉砂岩和煤层组成。中下部含煤24层，平均83.8m。（3）石炭系（C）上石炭统太原组（）：由深灰色、灰色粉砂岩、灰至灰白色中细砂岩、46层灰岩和69层煤组成。平均厚度135.5m。中石炭统本溪组（）：主要由深灰色泥岩、粉砂岩及灰岩组成，夹不稳定薄煤一层，平均厚度17.56m。（4）奥陶系（）中统峰峰组（）：由厚层状致密灰岩、结晶灰岩、角砾状灰岩、白云质灰岩组成。按岩性特征分为三段，总平均厚度167m 。中统上马家沟组（）：黄、浅红色白云质角砾状灰岩、蜂窝状灰岩、灰色致密块状灰岩及泥质灰岩组成。按岩性分为三段，总厚度平均246m。中统下马家沟组（）：由角砾状灰岩及蜂窝状泥质、白云质灰岩组成，按岩性分为三段，厚度大于144m。（5）煤层井田内主要含煤地层为石炭系上统太原组、二叠系下统山西组，其次为石炭系中统本溪组。1.2.2井田的地质构造显德汪井田位于太行山隆起带与山前大断层之间的过渡地带，即武安断陷的北部。为一不完整的、被NNE向断层切割的NNE向显德汪向斜与NWW向栾卸向斜相复合的构造。井田东部规模较大的NNE向向斜称为显德汪向斜。该向斜宽缓开阔，略显波状起伏，向斜形态较清晰完整。在第12勘探线以南，发育一轴向NWW向的向斜，称为栾卸向斜。显德汪向斜与栾卸向斜之间还有李石岗向斜及李石岗南背斜等次级褶皱构造。区内大中型断层大多分布在显德汪向斜东翼及栾卸向斜西南翼，井田南半部有火成岩岩床侵入。现将显德汪井田主要构造简述如下： (1) 褶皱显德汪井田为一褶皱型井田，挤压揉皱及层滑构造发育，残余构造应力大，造成煤层顶底板岩石破碎，巷道围岩压力大。井田内褶皱构造的特点是：向斜形态完整清晰、延伸较长，背斜较模糊。NNE与NWW两组褶皱横跨复合，地层倾角830，一般1015左右。主要褶皱特征如表2-2。表2-2 主要褶皱构造特征一览表名称延伸长度区 内 变 化两翼倾角显德汪向斜6km轴部出露最新基岩为上二叠统上石盒子二段，向斜轴10线以北NNE向在上关一带仰起，10线以南SN向，14与17线向东呈弧形弯曲。东翼倾角10至15,平均12，西翼倾角较缓，平均8。栾卸向斜3km轴部出露最新基岩为上二叠统石盒子组二段。向斜西端伸出井田边界向斜轴向SEE向，经栾卸村北延至井田中部，被F10、F5错断向东与显德汪向斜复合后，又被F9断层截断。西部EW向、中部及东部NWW向。北翼平均倾角6，南翼平均倾角12。李石岗向斜2km与显德汪向斜基本平行展布，规模较小。向斜轴近SN向。10线以北清晰显示，以南与其它构造复合较模糊。东翼倾角较缓平均7，西翼较陡，平均13(2)断层显德汪井田揭露的断层绝大多数为压扭性正断层，走向以NNE向为主。大中型断层主要集中在井田的东南部，井田西北部小断层与层滑构造发育。井田内现已发现大、小断层693条，落差2030m的断层2条，落差1020m的断层12条，落差510m的断层15条。（3）岩浆岩本区自燕山运动以来，岩浆侵入活动频繁，使煤系地层受到不同程度的影响。岩浆活动对4#煤层以上影响不大，而对6#煤层以下均有不同程度的影响，尤其对9#煤层影响严重。据测算，9#煤层受岩浆岩吞蚀、部分吞蚀及直接接触影响的面积约3.5Km2，占9#煤层总面积的18.6%。1.2.3井田的水文地质特征井田范围内没有常年性地表水，季节性的小溪流有中关小溪、栾卸小溪和紫牛湾小溪。虽然位于井田外围，但仍处于井田所属水文地质单元。对本矿井具有间接充水意义的河流有南沙河和马会河等。根据岩性、结构、富水特征及其对开采煤层的影响程度，参考区域含水岩组情况，矿区含水层（组）划分如下：1）新生界松散类孔隙潜水含水组全新统砂砾石含水组呈条带状分布于中关、栾卸小溪等沟谷之内，主要为冲洪积相卵砾石层。厚013.00m，平均4.00m。渗透系数13.0m/d，钻孔单位涌水量0.662L/sm，水位标高198.2m，为HCO -Ca型水，富水程度中等。中更新统砂砾石含水层全区大面积分布，主要由粒径180cm冰碛砾石组成，厚8.0081.64m，一般30m。渗透系数0.692m/d，钻孔单位涌水量0.125L/sm，水位标高280.04m，为HCO -Ca型水。富水程度中等。下更新统砂层含水层出露于显德汪、新村、柳泉、上关一带。厚10.0080.14m。渗透系数4.055.72 m/d，钻孔单位涌水量0.09380.609 L/sm，水位标高230.89242.77m。富水性中等，但极不均一。井田内小煤窑井筒多见此层，且含水。以上各含水层动态受季节影响明显，在17勘探线以北该组富水性较强，工作面回采时应多加注意。2）二叠系砂岩裂隙承压含水组下石盒子组砂岩含水层厚0.5042.79m，一般14.37m。矿井揭露时最大涌水量为60m3/h，后逐渐减小至少量淋水，钻孔单位涌水量0.004330.0231 L/sm，一般0.0137L/sm，其渗透系数为0.02620.311m/d，一般0.0974m/d，水位标高+198.75+216.87m，一般+213.58m。水化学类型为HCO3Cl-Na水，矿化度0.309g/L。井田东、北部富水性稍强。但总体呈弱富水性。山西组砂岩含水层厚023.29m，平均9.95m，不稳定。井下在一轨道三中、二中材料上山揭露该含水层时，最大涌水量40 m3/h；在三采区石门揭露该含水层时，涌水量为23 m3/h，一月后基本疏干。据钻孔抽水试验，单位涌水量0.0178 L/sm，渗透系数0.14m/d，水位标高+171.74+269.62m，一般+215.66m，水化学类型为HCO3Cl-NaCa型和HCO3SO4NaMg型水，矿化度0.427m/d。主要富水区集中于16线以北，属弱富水含水层。为开采1、2号煤时的主要直接充水水源。3）石炭系灰岩岩溶、裂隙承压含水组野青灰岩含水层厚0.73.76m，平均2.31m。钻孔抽水试验单位涌水量0.0005750.120 L/sm，平均0.0603 L/sm，渗透系数5.010.0154m/d，一般0.729m/d。为HCO3Cl-Ca型水。17勘探线附近、井田的北及西北部富水性稍强。总体富水程度中等偏弱。伏青灰岩含水层厚0.393.40m，平均1.86m。钻孔抽水试验，单位涌水量为0.00274L/sm，渗透系数为0.0166m/d。富水区主要集中于17线附近及北、西北翼的浅部。富水性弱偏中等，为HCO3Na-Ca型水。本溪灰岩含水层厚度08.00m，平均4.13m，单位涌水量0.106L/sm，渗透系数3.38m/d，水位标高+215.34+265.16m，一般+247.59m（1975年）。总体富水性中等，7勘探线以北地区富水性稍强。4）奥陶系灰岩岩溶、裂隙承压含水组本区奥陶系灰岩含水层富水性极不均一，具有明显的分带性，在垂向上按岩性、结构及富水性可分为三组八段。其中二、四、五、七段为含水段，七段富水程度最强；一、三、六、八段，可视为隔水层。富水部位主要集中在-250m以浅的上马家沟灰岩二、三段和下马家沟灰岩二段。由平面分布情况来看，井田内统计的漏水钻孔多分布在西部，并且涌水量大于100以上的钻孔包括水7、放2、水9、放3、放1、奥观13等，均集中在井田的西部，应为强富水区。由于受显德汪向斜与栾卸向斜影响，两向斜轴部附近的含水层深埋，使水循环变缓，勘探期间的涌、漏水点分布少，应属富水性相对较弱区。第三组（峰峰组）灰岩含水层层厚89.00168.00m，裂隙发育。钻孔单位涌水量0.05880.392L/sm，渗透系数0.055331.64m/d，一般6.76m/d。地面1号、4号水井及井下3号、5号、7号、9号水井均取水于该层。九十年代地面1号、风井1号、7号水源井水位标高+109+130m，一般+110m左右。富水性强，目前水位+65m。第二段（上马家沟组）灰岩含水层厚202320m。钻孔单位涌水量0.02140.139L/sm；出水量在250左右。该层的第二、第三段（O22-2、O22-3）裂隙、溶隙、小溶洞较发育，富水性相对较强。第三段（下马家沟组）灰岩含水层厚度约75120m，岩溶裂隙发育，面裂隙率36%。钻孔单位涌水量0.33.0 L/sm，富水程度强。水化学类型为HCO3Cl-Ca型，矿化度0.250. 28g/L。5)燕山期闪长玢岩风化裂隙承压含水层该组/层出露于沙河南部紫牛湾小溪西南；侵入中奥陶统灰岩和煤系地层。厚056.9m，平均26.88m。节理裂隙较发育，强风化带深度一般为1020m。据钻孔抽水试验单位涌水量0.0605L/sm，渗透系数0.29m/d，影响半径71m，水位标高176.99 m（1975年1708孔）；井田南部富水程度稍强。水化学类型为HCO3SO4Na-Mg型，矿化度0.818g/L。在局部构造破碎带内可形成钻孔涌水量达80.2的强富水区，但总体呈弱富水性。正常情况下该含水层组对矿井充水威胁不大。矿井正常涌水量为60，最大涌水量为80。1.3 煤层特征1.3.1煤层埋藏条件2号煤层赋存较浅，煤层最高标高为+140m，最低为-160m。煤层整体呈四周高中间低的趋势，类似于盆地。其中井田东翼倾角较大，最大为25，最小为17,平均20。井田西翼倾角较小，最大为13，最小为5，平均6。1.3.2煤层群的层数显德汪煤矿主要可采煤层为2#、9#，4#、6#、7#、8#为大部分或局部可采煤层，2下#煤层是2#煤层的分叉煤层，仅小块可采，3#煤层仅个别达到可采厚度。现从上到下分述如下：(1）1#煤层1#煤层位于山西组中部，为井田最上一层煤层。下距2#煤层3.0929.80m，平均19.71m。1#煤层最厚0.262.83m，平均1.42m，煤层厚度多集中在1.21.8m之间。煤层一般含矸12层，夹矸平均厚0.15m，煤层平均厚：上分层0.78m，下分层0.58m。1#煤层厚度变异系数（）分别为31.3%、22.9%、35.7%，可采指数（Km）分别为0.94、1.00、0.94，应属较稳定煤层。(2）2#煤层2#煤层是井田内主要可采煤层，位于山西组底部，1#煤层之下3.5030.50m，平均17.90m。2#煤厚度0.4514.71m，平均3.72m，全区可采。煤层厚度多集中在2.14.5m之间。煤矿已采区煤层结构较复杂，距煤层底板0.20.3m处有一层0.2m左右的炭质泥岩夹矸，煤层中、下部有一层夹矸，厚00.60m，其厚度和层位均不稳定。9#煤层位于太原组底部，为本井田主要可采煤层之一。上距8#煤层1.2242.58m，平均12.43m，下距本溪灰岩7.3123.50m，平均15.93m。9#煤层真厚0.4514.71m，平均3.35m，全区可采。煤层厚度多集中在2.14.5m之间。煤厚变化值也大。且北部大于南部，西部大于东部。东南部煤层受火成岩和断层影响，煤厚多在3.0m以下。9#煤层结构复杂，含矸07层，煤层愈厚，夹矸层数愈多，夹矸总厚度在12勘探线以北大于0.5m， 12勘探线以南，夹矸总厚多小于0.5m，用煤层厚度变异系数、可采指数评价均，属较稳定煤层。1.3.3煤层的围岩性质 直接顶板按岩性及稳定性分为二类：一类为粉砂岩或砂质泥岩组成的顶板，其中以粉砂岩为主。主要分布在井田西部，约占井田面积的二分之一。厚度一般2.04.0m，具水平层理，强度中等，节理及顺层滑动构造发育，岩层破碎且整体性较差，单向抗压强度67.8MPa。据生产实践，直接顶板初次跨落步距810m，稳定性差，管理困难，属不稳定型顶板（I类）。第二类为灰白色、中厚层状细粒、中粒砂岩构成的顶板，同时也是老顶，厚0.7319.27m，一般310m。具不规则波状层理及斜层理。硬度中等，节理发育稀疏。主要分布在井田东部，呈南北向展布。据采煤实践证明，该类顶板较易管理，属中等稳定型顶板（II类）。直接底板为粉砂岩或砂质泥岩，其中以砂质泥岩为主，一般厚1.43.7m。层理不发育，常与其下的薄煤层组成复合底板，节理及层滑面发育，质软破碎，遇水膨胀较严重，支撑力弱。工作面来压期间，支架或支柱有钻底现象。1.3.4煤的特征各煤层均为高变质煤，为黑色灰黑色，受构造破坏，裂隙十分发育，煤体结构多为碎裂结构和碎粒结构，硬度较小，机械强度低。燃烧时难燃、无烟，无火焰或火焰短，不熔不膨胀。视相对密度无岩浆岩区1.401.50，岩浆岩区1.60。煤岩成分由镜煤，亮煤、暗煤和丝炭组成。太原组各煤层以半亮型为主，山西组1#、2#煤层则以半亮型和半暗型为主，含有较少量的暗淡型煤。1#、2#、9#各主要可采煤层煤分布着贫煤和无烟煤两大类，各煤层煤类以三号无烟煤为主，局部为贫煤。6#、7#、8#、9#煤的水分为2.232.67%，其它煤层煤的水分为1.501.85%，风氧化的煤水分明显增高，达3.11%以上，最高达20.78%。贫煤可作气化、动力和民用煤；无烟煤除可作动力和民用外，块煤可作化工原料，经过一定加工，粉状煤可供高炉喷吹燃料，而少量的贫瘦煤经洗选后其精煤可作配焦用煤。各煤层灰分变化较大，3#、6下#、8#煤层属低灰煤； 1#、2#、4#、5#、6#、7#、9#、10#煤层属中灰煤。各煤层经1.41.5比重液洗选后灰分大大降低，浮煤灰分一般在8%左右。各煤层中1#、2#煤层属特低硫煤；3#、4#、5#、6#、6下#和9#煤层属中高硫煤；7#、8#和10#煤层属高硫煤。经过浮选太原组各煤层硫分含量有较大幅度降低，脱硫率在40%以上。依据现行磷含量和砷含量分级标准，3#、4#、6下#煤层属特低磷分煤；2#、6#、8#、9#、10#煤层属低磷分煤；1#、7#煤层属中磷分煤。各煤层原煤砷均属一级含砷煤。m3/t全矿井相对瓦斯涌出量5.087.26 m3/t，矿井瓦斯主要来自西翼，其相对涌出量4.818.81 m3/t，东翼相对涌出量2.194.86 m3/t，1#煤相对涌出量1.454.09 m3/t，2#煤相对涌出量1.922.95 m3/t，9#煤相对涌出量1.02 m3/t。全矿井二氧化碳相对涌出量2.086.51 m3/t，西翼相对涌出量2.875.54 m3/t，东翼相对涌出量1.421.91 m3/t， 1#煤相对涌出量0.602.93 m3/t，2#煤相对涌出量0.735.82 m3/t，9#煤相对涌出量0.96 m3/t。根据煤矿安全手册规定属低瓦斯矿井。根据煤炭科学研究总院重庆分院对1#、2#、9#煤层煤尘爆炸鉴定：1#、9#煤具有爆炸性，2#煤无爆炸性。根据煤炭科学研究总院重庆分院对1#、2#、9#煤的自燃倾向性进行鉴定， 1#、2#、9#煤层自燃倾向性为三类，属不易自燃。随开采深度的增加和延深新水平，1#、2#、9#煤层应取样作煤尘爆炸性和自燃倾向性鉴定。2 井田境界和储量2.1井田境界2.1.1井田范围东部边界：F1断层，与章村矿三、四井相邻；西部边界：煤层露头线；南部边界：2108钻孔和1902钻孔连线及1603、1630、1608、1730号钻孔连线为界；北部边界： K2E及第3勘探线；2.1.2开采界限井田内含煤地层为二迭系下统山西组及石炭系下统太原组，总厚169.64 m，含煤10层。其中含可采煤层1层，为2#煤层。其中9#煤层作为后期储备资源开采。矿井设计只针对2#煤层。开采上限：2#煤层以上无可采煤层。下部边界：2#煤层以下无可采煤层。2.1.3井田尺寸井田的走向最大长度为3.905 km，最小长度为1.722 km，平均长度为3.407 km。井田倾向方向的最大长度为4.657 km，最小长度为4.270 km，平均长度为4.463 km。煤层的倾角最大为27，最小为0，平均为10。井田的水平面积按下式计算：S =H L （2.1）式中： S井田的水平面积，m2；H井田的平均水平宽度，m；L井田的平均走向长度，m；则，井田的水平面积为：S =3.4074.46= 15.44（km2）图2-1 井田赋存状况示意图2.2矿井工业储量2.2.1储量计算基础本次储量计算是按照煤、泥炭地质勘查规范DZ/0215-2002要求的工业指标进行资源储量计算。1）最低可采厚度为0.80 m。2）最高可采灰分不大于40%。3）最低发热量不低于17.0 mJ/kg。4）最高硫分不大于3%。5）煤层容重：2#煤层容重为1.42 t/m3。2.2.2地质、工业储量计算本矿井工业储量为2#煤层和9#煤层储量之和。矿井主采煤层为2#煤层，采用地质块段法。9#煤层按算术平均值计算。2#煤层工业储量计算：根据地质勘探和钻孔分布情况，将矿体划分为K1、K2等四个块段，块段划分如图2-2。 图2-2 井田分块示意图块段内，用算术平均法求得每块段的储量，煤层总储量即为各块段储量之和：按下式计算：Zi = SiMiRi （2.2）式中：Zi各块段储量，万t。Si各块段的面积，万m2。Mi各块段内煤层的厚度，m。Ri各块段内煤的容重，均为1.42 t/m3。所以矿井的地质储量如下表2-2-3：块段块段面积/m2平均厚度/m平均倾角/煤容重/t/m3储煤量/t总储量/tK13958023.9773.7861.522565612.579793420.22K21993369.9493.8951.511675743.3K33566193.8513.9581.521337351.9K43067831.9143.56191.517326175.6K51250561.4273.6721.56888536.96即Zg= Zk1+Zk2+Zk3+Zk4 =7979.34万吨矿井地质报告中给出的9#煤层的面积为17.5Km2，容重为1.42 t/m3 平均厚度为3.35m，平均倾角为10，则储量为Zg=8406.29万吨；矿井的总地质储量为Zg=163.85 Mt矿井工业资源储量按下式2.3计算: Zg=Z111b+Z122b+Z2M11+Z2M22+Z333k （2.3）式中 Zg矿井工业资源储量，Mt； Z111b探明的资源量重经济的基础储量，Mt； Z122b控制的资源量中经济的基础储量，Mt； Z2M11探明的资源量中边际经济的基础储量，Mt； Z2M22控制的资源量中边际经济的基础储量，Mt；Z333推断的资源量，Mt；k可信度系数，取0.70.9，地质构造简单，煤层赋存稳定取0.9；地质构造复杂、煤层赋存不稳定取0.7.根据本矿实际条件，地质构造中等，煤层赋存较稳定，故取0.8。根据勘探地质报告，本矿井地质资源分类如下表2.2所示：表2.2 地质资源分类表 地质资源储量探明的资源储量控制的资源储量推断的资源量经济的基础储量边际经济的基础储量经济的基础储量边际经济的基础储量推断的储量111b2M11121b2M2233360%30%10%则矿井工业资源储量为： Zg=Z60%+Z30%+Z10%0.8=0.98163.85=160.58Mt。2.3矿井可采储量2.3.1安全煤柱留设原则1）工业场地、井筒留设保护煤柱，对较大的村庄留设保护煤柱，对零星分布的村庄不留设保护煤柱；2）各类保护煤柱按垂直断面法或垂线法确定。用岩层移动角确定工业场地、村庄煤柱。岩层移动角为75，表土层移动角为40；3）断层煤柱宽度两侧各30 m，井田境界内侧煤柱宽度为20 m。4）维护带宽度：风井场地20m，村庄10m，其它15m。5）工业场地占地面积，根据煤矿设计规范中若干条文件修改决定的说明书中第十五条，工业场地占地面积指标见表2.1。表2.1 工业场地占地面积指标井型(Mt/a)占地面积指标（ha/0.1Mt）2.4及以上1.01.21.81.20.450.91.50.090.31.82.3.2矿井永久保护煤柱损失量1）井田边界保护煤柱井田边界保护煤柱留20 m宽，则井田边界保护煤柱损失量为150.26万t。2）断层保护煤柱断层F1煤柱留设30 m宽，则断层保护煤柱损失量为：68.96万t。3）工业广场保护煤柱工业广场按级保护留围护带宽度15 m，工业广场面积由表2.1确定，预选矿井设计生产能力为150万吨/年，所以取工业广场面积为18 公顷。工业广场保护煤柱如图2-3。则工业广场保护煤柱压煤量为344.71万t。4）大巷保护煤柱大巷中心距离为30 m，大巷两侧的保护煤柱宽度为50 m，则大巷保护煤柱损失量为147.312 万t。5）井筒保护煤柱主、副井井筒保护煤柱在工业广场保护煤柱范围内故井筒保护煤柱损失量为0。2.3.3 矿井可采储量矿井可采储量是矿井设计的可以采出的储量，可按下式计算：Zk =（ZgP）C （2.5）式中： Zk矿井可采储量，万t；P保护工业场地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物、大断层等留设的永久保护煤柱损失量，万t表2-2 保护煤柱损失量序号煤 柱 类 型储 量（万t）1井田边界保护煤柱150.262断层保护煤柱68.963工业广场保护煤柱344.714大巷保护煤柱147.3125合 计669.24C采区采出率，厚煤层不小于0.75；中厚煤层不小于0.8；薄煤层不小于0.85；地方小煤矿不小于0.7。则，矿井设计可采储量：Zk =（160.58-6.70）0.8=123.11（Mt）显德汪矿井工业广场保护煤柱图如2-3图2-3工业广场保护煤柱显德汪矿区岩层移动角见表2-4。表2-4 岩层移动角广场中心深度/m煤层倾角/()煤层厚度/m表土层厚度/m/()/()/()/()-14083.7280407575683 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限3.1矿井工作制度根据煤炭工业矿井设计规范相关规定，确定矿井设计年工作日为330 d，工作制度采用“三八制”，每天三班作业，两班半生产，半班准备，每班工作8 h。矿井每昼夜净提升时间为16 h。3.2矿井设计生产能力及服务年限3.2.1确定依据煤炭工业矿井设计规范第2.2.1条规定：矿井设计生产能力应根据资源条件、开采条件、技术装备、经济效益及国家对煤炭的需求等因素，经多方案比较或系统优化后确定。矿区规模可依据以下条件确定：1）资源情况：煤田地质条件简单，储量丰富，应加大矿区规模，建设大型矿井。2）开发条件：包括矿区所处地理位置（是否靠近老矿区及大城市），交通（铁路、公路、水运），用户，供电，供水，建筑材料及劳动力来源等。条件好者，应加大开发强度和矿区规模;否则应缩小规模；3）国家需求：对国家煤炭需求量（包括煤中煤质、产量等）的预测是确定矿区规模的一个重要依据；4）投资效果：投资少、工期短、生产成本低、效率高、投资回收期短的应加大矿区规模，反之则缩小规模。3.2.2矿井设计生产能力显德汪井田储量丰富，煤层赋存稳定，顶底板条件较好，倾角小，厚度变化不大，开采条件较简单，技术装备先进，经济效益好，煤质为贫煤、无烟煤，且以无烟煤为主，煤质好，交通运输便利，市场需求量大，宜建大型矿井。结合矿井储量确定显德汪矿井设计生产能力为1.5 Mt/a。3.2.3矿井服务年限矿井服务年限必须与井型相适应。矿井可采储量Zk、设计生产能力A矿井服务年限T三者之间的关系为：式中: T矿井服务年限，a；Zk矿井可采储量，万t；A设计生产能力,万t；K矿井储量备用系数，取1.3；则，矿井服务年限为：T =123.11 /1.51.3 =63.13 a符合煤炭工业矿井设计规范要求。3.2.4井型校核按矿井的实际煤层开采能力，辅助生产能力，储量条件及安全条件因素对井型进行校核：1）煤层开采能力井田内2#煤层平均3.72 m，为中厚煤层，赋存稳定，厚度变化不大。根据现代化矿井“一矿一井一面”的发展模式，可以布置一个大采高一次采全厚综采工作面保产。2） 辅助生产环节的能力校核矿井设计为大型矿井，开拓方式为双立井单水平开拓，主立井采用箕斗运煤，副立井也采用罐笼辅助运输，运煤能力和大型设备的下放可以达到设计井型的要求。工作面生产的原煤经平巷胶带输送机到上山胶带输送机运到带区煤仓，再到大巷到主井煤仓，再经主立井箕斗提升至地面，运输能力大，自动化程度高。副井运输采用罐笼提升、下放物料，能满足大型设备的下放与提升。大巷辅助运输采用电机车牵引运输，带区采用无极绳连续运输，运输系统简单，调度方便灵活。3） 通风安全条件的校核矿井煤尘爆炸危险性较小，瓦斯涌出量小，属低瓦斯矿井。矿井前期采用中央并列式通风，后期开采井田东翼采区时采用中央边界式通风，东翼布置一个风井，井筒长度130m，工程量少，同时也可以满足通风需要。4） 矿井的设计生产能力与整个矿井的工业储量相适应，保证有足够的服务年限，满足煤炭工业矿井设计规范要求，见表3.1。表3.1 我国各类井型的矿井和第一水平设计服务年限矿井设计生产能力（万t/a）矿井设计服务年限（a）第一开采水平服务年限（a）煤层倾角45600及以上7035300500603012024050252020459040201515930各省自定4 井田开拓4.1井田开拓的基本问题井田开拓是指在井田范围内，为了采煤，从地面向地下开拓一系列巷道进入煤体，建立矿井提升、运输、通风、排水和动力供应等生产系统。这些用于开拓的井下巷道的形式、数量、位置及其相互联系和配合称为开拓方式。合理的开拓方式，需要对技术可行的几种开拓方式进行技术经济比较，才能确定。井田开拓主要研究如何布置开拓巷道等问题，具体有下列几个问题需认真研究。1） 确定井筒的形式、数目和配置，合理选择井筒及工业场地的位置；2） 合理确定开采水平的数目和位置；3） 布置大巷及井底车场；4） 确定矿井开采顺序，做好开采水平的接替；5） 进行矿井开拓延深、深部开拓及技术改造；6） 合理确定矿井通风、运输及供电系统。确定开拓问题，需根据国家政策，综合考虑地质、开采技术等诸多条件，经全面比较后才能确定合理的方案。在解决开拓问题时，应遵循下列原则：1） 贯彻执行国家有关煤炭工业的技术政策，为早出煤、出好煤高产高效创造条件。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，做到合理集中生产。3） 合理开发国家资源，减少煤炭损失。4） 必须贯彻执行煤矿安全生产的有关规定。要建立完善的通风、运输、供电系统，创造良好的生产条件，减少巷道维护量，使主要巷道经常保持良好状态。5） 要适应当前国家的技术水平和设备供应情况，并为采用新技术、新工艺、发展采煤机械化、综掘机械化、自动化创造条件。6） 根据用户需要，应照顾到不同煤质、煤种的煤层分别开采，以及其它有益矿物的综合开采。4.1.1确定井筒形式、数目、位置及坐标1）井筒形式的确定井筒形式有三种：平硐、斜井、立井。一般情况下，平硐最简单，斜井次之，立井最复杂。平硐开拓受地形迹埋藏条件限制，只有在地形条件合适，煤层赋存较高的山岭、丘陵或沟谷地区，且便于布置工业场地和引进铁路，上山部分储量大致能满足同类井型水平服务年限要求。斜井开拓与立井开拓相比：井筒施工工艺、施工设备与工序比较简单，掘进速度快，井筒施工单价低，初期投资少；地面工业建筑、井筒装备、井底车场及硐室都比立井简单，井筒延伸施工方便，对生产干扰少，不易受底板含水层的威胁；主提升胶带化有相当大的提升能力，可满足特大型矿井主提升的需要；斜井井筒可作为安全出口，井下一旦发生透水事故等，人员可迅速从井筒撤离。缺点是：斜井井筒长辅助提升能力少，提升深度有限；通风路线长、阻力大、管线长度大；斜井井筒通过富含水层、流沙层施工技术复杂。立井开拓不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然条件的限制，在采深相同的的条件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利，井筒断面大，可满足高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井需风量的要求，且阻力小，对深井开拓极为有利；当表土层为富含水层或流沙层时，立井井筒比斜井容易施工；对地质构造和煤层产状均特别复杂的井田，能兼顾深部和浅部不同产状的煤层。主要缺点是立井井筒施工技术复杂，需用设备多，要求有较高的技术水平，井筒装备复杂，掘进速度慢，基本建设投资大。本矿井煤层倾角较小，平均8，为缓倾斜煤层；水文地质情况也比较简单，涌水量较小，地势平坦，煤层赋存较浅；由于受地形条件限制，因此采用立井开拓。2）井筒位置的确定井筒位置的确定原则：有利于第一水平的开采，并兼顾其他水平，有利于井底车场和主要运输大巷的布置，石门工程量少；有利于首采区布置在井筒附近的富煤阶段，首采区少迁村或不迁村；井田两翼储量基本平衡；井筒不宜穿过厚表土层、厚含水层、断层破碎带、煤与瓦斯突出煤层或软弱岩层；工业广场应充分利用地形，有良好的工程地质条件，且避开高山、低洼和采空区，不受崖崩滑坡和洪水威胁；工业广场宜少占耕地，少压煤；距水源、电源较近，矿井铁路专用线短，道路布置合理。综合考虑以上各方面原因，经方案比较确定主、副井筒位置在井田中央。4.1.2工业场地的位置工业场地的位置选择在主、副井井口附近，即井田的中央位置。工业场地的形状和面积：根据工业场地占地面积规定，0.61.1公顷/10万吨。又考虑到目前建筑逐渐高层化，所以取占地面积系数为0.67。故确定地面工业场地的占地面积为18 公顷，形状为矩形，长边平行于井田走向，长为4