砚北煤矿1.2Mta新井设计课程设计【含CAD图纸+文档】
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煤矿
1.2
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采矿学课程设计姓 名： 学 号： 学 院： 矿业工程学院 专 业： 采矿工程 设计题目： 砚北煤矿1.2 Mt/a新井设计 指导教师： 职 称： 20xx年6月 徐州目录目录1 井田概述及井田地质特征. 11.1 矿区概述. 11.1.1 交通位置. 11.1.2 地理位置. 11.1.3 气候条件. 11.1.4 地形外貌. 21.1.5 水文情况. 21.1.6 矿区工、农业情况. 21.1.7 矿井电源. 21.2 井田地质特征. 21.2.1 井田勘探程度. 21.2.2 勘探工作及质量评述. 31.2.3 井田煤层地层构造. 41.2.4 地质构造. 71.2.5 井田水文地质特征. 81.3 煤层特征. 91.3.1 煤层赋存情况. 91.3.2 煤质. 101.3.3 煤层顶底板条件. 111.3.4 瓦斯等级、煤层爆炸性、煤层自燃倾向性及其他开采技术条件. 122 井田境界和储量. 122.1 井田境界. 122.2 矿井工业储量. 132.21 井田地质勘探. 132.2.2 矿井工业储量. 132.3 矿井可采储量. 152.3.1 井田边界煤柱. 152.3.2 工业广场保护煤柱. 162.3.3 大巷保护煤柱. 172.3.4 矿井设计储量. 182.3.5 矿井可采储量. 183 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限. 183.1 矿井工作制度. 183.3.1 矿井工作制度的确定. 183.3.2 矿井每昼夜净提升小时数. 193.2 矿井设计生产能力及服务年限. 193.2.1 确定依据. 193.22 矿井设计生产能力. 193.23 矿井服务年限. 194 井田开拓. 214.1 井田开拓的基本问题. 214.1.1 确定井筒形式、数目、位置. 224.1.2 工业广场的选择. 234.1.3 主要开拓巷道. 244.1.5 方案比较. 24 1 井田概述及井田地质特征井田概述及井田地质特征 1.1 矿区概述矿区概述 1.1.1 交通位置交通位置 砚北矿区位于甘肃省平凉地区所属华亭县、崇信县两县境内。从华亭县向南沿华（亭）天（水）公路，经庄浪（78 km） 、秦安（160 km）可达陇海铁路天水车站（240 km） ；向东 20 km 至安口镇与宝（鸡）平（凉）公路相接，经安口镇向南 144.4 km 达陇海铁路宝鸡站；向北 80 km 到平凉与西（安）兰（州）公路相通，另外华亭策底峡中平凉为 63 km，井田内简易公路四通八达。矿区铁路专用线设计距宝鸡中卫铁路安口南工业站 9.52 km。矿井至各大车站和城市见图 1.1。 宁夏宁夏甘肃甘肃陕 西陕 西兰州宝鸡市陇县千阳县平凉市崇信县平泉镇镇原县什字路镇彭阳县泾源县庄浪县华亭县新窑镇安口镇张家川回族自治县通渭县陇西县渭源县漳县定西市清水县武山县岷县静宁县天水市秦安县临洮县西吉县G309G309G309G309G312G312G312G316G316G212G212G310G310G310西宝高速霍连高速砚北图图 1.1 交通位置图交通位置图 1.1.2 地理位置地理位置 砚北井田位于华亭煤田中东部，隶属华亭县策底乡、砚硖乡及东华镇管辖。地理坐标约居东经 10636171063959,北纬 351316351733之间。井田南北长 5.1 km，东西宽 4.5 km，面积 15.957 km2。主、副井工业广场区位于华亭县城东 2.5 km 处，与县城之间有柏油公路相通。 1.1.3 气候条件气候条件 本矿区为半干旱半湿润的大陆性气候， 冬季严寒干燥， 夏秋两季湿润多雨，昼夜温差较大，最低气温-23.6C，最高气温 35.4 C，年平均气温 6.58.5C， 。年降水量 349.7907.0 mm，平均 512.6 mm，一年内降水量多集中在 7、8、9 三个月，占全年降水总量的 57.17%，年蒸发量在 1007.41539.6 mm，以 4、5、6、7、8 月最大。年平均相对湿度 65%79%，年平均风速 1.42.0 m/s，最大风速 18 m/s。11 月至来年 3 月土地冰冻，历史最大冻结深度 0.72 m。年积雪最厚 24cm，基本风压 0.35kN/m2。 本区冬季严寒干燥，冻害为冬季自然灾害，夏秋两季为汛期，主要灾害为山洪、雷电。 根据中国科学院编制的中国地震活动区域图及相关文件，确定本地区地震基本烈度为七度。 1.1.4 地形外貌地形外貌 本矿区地处六盘山山脉关山东麓， 陕甘宁盆地之西缘， 属黄土高原的一部分。地貌形态主要是梁峁相间、剥蚀堆积的黄土低山丘陵区，以第三系和侏罗系地层构成基地格架，表层普遍覆盖有黄土。海拔高度大致在 14301680 m，最高点在矿区北部上院峁，海拔 1693.9 m，最低点在矿区南部的北汭水河河床处，海拔1413.5 m，相对高差 280.4 m，地形总体上是西高东低、北高南低。河谷下切作用较弱，沟脑一般呈“V”型，中下游则多为“U”型，谷地宽阔堆积有第四系砂砾卵石层。 1.1.5 水文情况水文情况 矿区内水文网属泾河水系。北汭水河发源于关山东麓，自西向东在矿区南端流过，在矿区东南角和南汭水河相汇合，经安口、崇信至泾川县流入泾河。最小径流量 0.145 m3/s，最大 0.95 m3/s，平均 0.37 m3/s。砚峡沟为斜穿矿区的最大沟谷，沟中水量很小，砚峡沟中水在砚峡乡处流出井田，经东峡口流入汭水河。 1.1.6 矿区工、农业情况矿区工、农业情况 矿区内人口较少，区内国民经济以工农业为主，农作物主要有小麦、玉米、土豆，经济作物主要为胡麻及黄麻。华亭地区工业以煤炭为主，煤田浅部有省、地、县、乡镇煤矿开采，除此而外，尚有陶瓷、水泥、砖瓦农机、玻璃、灯泡等地方工业。区内砂、石等建筑材料也较丰富。 1.1.7 矿井电源矿井电源 矿井采用双电源双回路供电方式。双回路分别来自华亭陈家沟 110 kV 变电所 35 kV 母线段和石堡子 35 kV 母线段。双回线路进入华砚 35 kV 变电所，线路导线为 LGJ240 mm2，线路全长 4.38 km，设置两台 SZL720000/35/10/6kV主变。 1.2 井田地质特征井田地质特征 1.2.1 井田勘探程度井田勘探程度 （1）勘探工作概述 华亭煤田的地质勘探工作始于 1958 年 4 月。先后有 191 队、134 队、146队和 149 队在不同时期和不同阶段进行过勘探，并提交过相应的地质报告，各队在不同时期的勘探程度及结果如下所述： 19581961 年 191 队提交煤田地质普查报告 1 件，I-V 号井田精查地质报告5 件，经 1962 年复审后、因钻探质量低劣，精查降为普查。 19651966 年 134 队提交了华亭煤田详查地质报告 。 1970 年以后 146 队先后提交了南井田、陈家沟井田精查和精补地质报告及策底井田精查地质报告。 1978 年 149 队提交了砚峡露天建井（精查）勘探报告 。 1992 年 3 月 146 队提交了华亭煤田砚北井田勘探（精查）地质报告经全国矿产储量委员会全储决字333 号文批准，本报告为设计、建设及生产的主要依据。 （2）勘探工程网度 根据 1986 年全国矿产储量委员会制定的煤炭资源地质勘探规范 ，本井田勘探类型为“二类二型”， 则基本线距 500m 控制 A 级储量； 5001000 m 控制 B级储量；10002000m 控制 C 级储量。 1.2.2 勘探工作及质量评述勘探工作及质量评述 （1）钻探工程 本井田从 19581991 年，先后有四个勘探队在不同时期共竣工 32 个钻孔，进尺 1598.09 m，其中有 191 队 8 个孔，134 队 7 个孔，149 队 9 个孔，146 队 8个孔。 可采煤层质量：井田范围内煤层倾角大部分为近水平煤层，部分地区为缓倾斜煤层，因此全井田最低可采厚度取 0.8 m，精查勘探参与验收评级的主要可采和局部可采煤层共有 42 层次，均按 86 年部颁钻孔质量验收标准进行了验收。评级结果：优质煤层 33 层，占 78.6，合格煤层 5 层，占 11.9，不合格 4 层，占 9.5。主要可采煤层 5#层 32 个孔均见到，其中优质 16 层，合格 1 层，不合格 1 层，优质层占 88.9。 （2）地质和水文地质填图 报告使用的地质和水文地质图各 21.5 km2， 此次设计中所采用的是井田的一部分面积，井田南北长 5.1 km，东西宽 4.5 km，面积 15.957 km2。其中包括 149队 1978 年测绘的 1：2000 地质和水文地质图，经缩制成 1：5000 图纸和 1985年以及 146 队 1991 年测绘的 1：5000 地质和水文地质图，以上图纸已经随精查报告的审批而验收通过，故本井田使用的地质图和水文地质图，质量可以作为煤矿生产和建设使用。 （3）水文地质钻孔 井田内和边界附近共竣工水文地质钻孔 8 个， 进尺 1568.45m （井田内 3 个，进尺 723.32m） ，对五个含水层分别进行了抽水试验，除第三含水层的两个水文孔的抽水质量仅一个孔不可靠外，另一个孔和其它含水层的抽水质量均可靠。 （4）工程地质钻孔 149 队在原砚峡露天勘探区内做了大量的工程地质工作， 在 21 个钻孔中 （其中有 9 个孔位于本井田内） ，采了岩石物理力学性质试验样 256 个，因此本井田完成的工程地质工作量大，质量可以满足设计和况建要求。 （5）其它工程量和质量概况 井田内共采各种样 845 个，采样和试验质量均达到了规范标准，试验项目和数量满足了精查阶段的要求。本井田共有 9 个钻孔采了 21 个瓦斯样，质量符合部颁标准。井田内采了煤层自燃样 16 个，煤尘爆炸样 2 个，采样和试验质量均达到了规范要求。以上样品在 1965 年以前，由原陕西省煤炭工业局地质公司综合实验室测试，以后由甘肃省煤炭地质勘探公司中心实验室测试。微量元素和稀散元素 PPM 值均为光谱分析，百分含量值为化学分析。该两室化验成果内外互检，合格率达 96%以上，质量均可满足要求。 以上勘探工程量及质量见下表-井田内勘探工程量统计简表 1.1： 表表 1.1 井田内各阶段勘探工程量统计简表井田内各阶段勘探工程量统计简表 勘探工程 19581962 年 队1965 1966 年 队19701972 年 队1976 1978 年 队19841988 年 1991 年 （146 队） 合计 钻 探 孔数数15 3 5 29 3 15 70 进尺米5531.25 1280.51 2324.54 12235.51 2388.40 7085.88 30846.09 质 量 可靠较可靠参考甲 乙 丙 甲 乙 丙 甲 乙 丙 甲 乙 丙 特 甲 乙 特 甲 乙 丙 8 2 5 3 5 11 12 6 3 6 5 4 6 30 23 11 测 井 孔 数数未测井 3 5 89 3 15 55 实测米 864.80 2244.00 11652.00 2342.00 6924.00 24026.80 质 量 甲 乙 丙 甲 乙 丙 甲 乙 丙 甲 乙 丙 甲 乙 丙 甲 乙 丙 废 3 5 13 15 1 3 15 31 23 1 水 文 孔数数 2 1 3 进尺米 300.05 423.27 723.32 抽水次数 2 2 抽水质量 甲 乙 丙 优合格不合优 合格不合格废 1 1 1 1 2 1 1 各种采样 51 30 121 72 571 845 地质填图 9.5 km2 12 km2 21.5 km2 1.2.3 井田煤层地层构造井田煤层地层构造 （1）区域地层 华亭煤田位于华北地层区的西南缘， 属陕甘宁盆地盆缘地层分区平凉永寿地层的北部。其总的特征与华北地层区相似，缺失上奥陶统、志留系、泥盆系和石炭系地层。本区地层从老到新有：蓟县系、寒武系、奥陶系中下系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系下统、上第三系和第四系等，其地层厚度、岩性特征见下表 1.2。 表表 1.2 华亭煤田区域地层简表华亭煤田区域地层简表 地层名称 符号厚度(m) 岩性概述 界 系 统群 组 新 生 界 第四系 Q 298 黄土，亚砂土，古黄土，残积， 上 第 三系 甘肃群 Ngn 110中上部黄红、红黄色泥岩、砂质泥岩下部为砾岩 下 第 三系 E 不详 桔红色泥岩、泥质细砂岩、底部为砾岩 中 白垩系 志丹群 K 839中上部为暗紫、 灰绿、 瓦灰等色砂质泥岩、粉砂岩夹砂岩；下部为灰黄色 侏 中 安定组 J2a 151 紫红色泥岩、砂质泥岩、砂岩泥岩、泥岩生 界 罗 系 统 直罗组 J2c 243紫红、灰绿色砂岩，粉砂岩，砂岩泥岩、泥岩 中下统 延安组 J1-2y235灰白色砂岩、灰黑色砂质泥岩、煤及油页岩 下统 富县组 J1f 23 紫红、灰绿等杂色砂砾岩、砂岩泥岩、泥岩 三 叠 系 延长群 T3yn 3277 黄绿、灰绿色砂岩，泥岩，上部为含煤线纸坊群 T2zh 402 灰紫、灰褐色砾岩，中-粗粒砂岩，细砂岩下 统 T1 308 红色中-粗砂岩夹泥岩，细砂岩，砂砾岩等古 生 界 二 叠 系 上 统 石千峰组 P2sh 106灰绿、兰灰、紫红色砂岩，砂质泥岩夹泥岩 上石盒子组 P2s 74 灰绿、灰黄色砂岩夹紫灰绿色泥岩，砂质泥岩 下 统 下石盒子组 P1x 50 黄灰色砂质泥岩与泥岩砂岩 山西组 P1s 52 灰黑色、灰色砂质泥岩，泥岩，石英砂岩、底部含煤、铝、铁 奥 陶 系 中 统 平凉组 P2p 180灰色钙质页岩及黄绿色砂质泥岩，薄层灰岩 三道沟组 O2s 435 浅微红、浅黄色厚层灰岩与豹皮灰岩互层下统 水泉岭组 O1s 283灰、灰红色白云质灰岩，白云岩夹灰岩、页岩 寒 上统 3 100 灰、灰黄色白云岩 武 系 中 统 张夏组2z4 灰色鲕状灰岩及紫红色页岩 徐庄组 2x 110 暗紫红色页岩，钙质粉砂岩夹薄层灰岩 毛庄组 2n 59 紫红色页岩夹石英细砂岩 下统 1 55 浅红、紫红色白云质细砂岩、粉砂岩、石英岩、砾岩 震旦亚界 贺兰 山群 王全口组 Zjw 1351浅灰色含燧石条带白云质灰岩、白云岩夹页岩 黄旗口组 Zjh 428 灰紫、浅紫红色石英砂岩，泥岩及灰岩 （2）含煤地层概述 含煤地层延安组根据岩性，岩相特征，旋回结构及煤层发育情况，从下至上分为三个岩段，包括四个旋回，五个煤组，另外在延安组以下富县组还发育着一个煤组。 富县组 J1C 含煤组,含煤 1 层。顶底板稳定，岩性为紫杂色砂砾岩，砂岩及泥质岩夹灰色，紫褐色砂质泥岩，具似鲕状结构，层理不清，厚度变化较大。煤厚平均为 0.70 m。 延安组第一段（第旋回）J1-2Y 即主要含煤段，含厚煤层的 5#煤层。从延长群顶面或富县组顶界至主要煤层 （5#煤层） 顶板， 厚度变化不大， 最大 13 m，最小 9 m，平均 12 m。 延安组第二段（第 II、III 旋回）J1-2Y2。从第一段顶至 1#煤层顶板，第二旋回从第一段顶至 4#煤层顶板，以上为第 III 旋回，由于二者差异较大，分旋回叙述如下： 第旋回主要为浅灰灰色细砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、次为中粗粒砂岩，中部夹几层不稳定薄煤，上部在井田北部及东北部发育一层劣质油页岩，其上部为 4# 煤层及其顶板。反映了河流、湖泊相及泥炭沼泽相依次过渡的沉积特征。是一组覆水较深，较稳定环境下的沉积，厚度最大 85.69 m，最小 22.43 m，平均 65.46 m。其剖面（72.89 m）由上向下分述如下： a 深灰色粉砂岩。 19 m b 4# 煤， 以亮煤为主。 结构较复杂。 0.81 m c灰绿色粉砂岩。 52 m d 灰色粉砂岩。 12.34 m e 沙质泥岩。 8.55 m 第 III 旋回总体表现为以灰、 灰黑色粉砂岩、 砂质泥岩为主的细碎屑岩沉积，夹少量细到粗砂岩，发育多层薄煤及煤线，各煤层的间距基本稳定，从上到下含1#煤、2-1#煤、2-2#煤、2-3#煤和 3#煤。在煤田北部及中部有一至三个薄层劣质油页岩。岩性、岩相横向变化较小，纵向上以下到上，反映了由河湖相、沼泽相及泥炭沼泽相多次交错出现的沉积特征，旋回结构呈多阶段发展。本段含大量黄铁矿结核及晶粒， 含植物化石， 最大厚度 129.80 m， 最小厚度 42.82 m， 平均 57.81 m。 延安组第三段（第 IV 旋回）J1-2y3 本段不含煤但有煤线。井田浅部因遭受后期剥蚀，保存不全，而深部保留厚度较大。岩性主要为灰绿灰色粉砂岩、砂质泥岩及泥岩，次为细粗粒砂岩，局部夹一至二层煤线及薄层劣质油页岩、层面上具有较多植物化石及化石碎片。本段底部为灰绿灰白色砂岩，顶部与直罗组假整合接触。最大厚度 66.36 m，最小厚度 7.77 m，平均 43.02 m。 砚北煤矿地层、含水层综合柱状图如图 1.2 所示。 图图 1.2 砚北煤矿地层、含水层综合柱状图砚北煤矿地层、含水层综合柱状图 1.2.4 地质构造地质构造 煤矿的基本构造特征 砚北煤矿的基本构造形态，从北到南为单斜、背斜和向斜、单斜等。井田东地层厚度群组段煤层名称柱 状1：1000地层名称岩 性 描 述Q439.00 黄色耕植土，风化残积，坡积砂土，河流冲积。马三组10.00 土黄色亚粘土安亚砂土。甘肃群二段Ngn2一段N3n133.5133.03 砖红色或浅红色砂质泥岩。 上部以灰黄色细砂岩。安定组J2Q106.12褐色粉砂岩。直罗组J2C17.51 紫红、衣绿色泥岩，砂质泥岩，粉砂岩与灰绿色中粗粒砂岩不等厚互层底部为厚层状灰白色，灰绿色粗砂岩。延安组J1-2y第三段J1-2y343.02 灰绿灰色粉砂岩，砂质泥岩及泥岩，夹一至二层煤线及灰质泥岩，底部为绿灰白色细砂岩。第二段J1-2y 521#煤2-1#煤2-2#煤2-3#煤3#煤4#煤5#煤 以灰、深灰色粉砂岩、砂质泥岩及泥岩为主，夹少量细粗砂岩，发育多层煤线，各煤层间距基本稳定，从上到下含煤1，煤2，煤2-2，煤2-3，煤3，煤层间岩性，岩相横向变化较小。灰绿色细砂岩。 长烟煤。紫褐色砂质泥岩，具似鲕状结构，层理不清，厚度变化较大。 长石质砂岩，粉砂岩，砂质泥岩。富县组J1c759.65延长群第一段 120.600.700.900.901.710.81J1-2yT3yn6#煤1.8表土砂土泥岩砂岩粉砂岩泥岩到粗砂岩互层 14 15 7 8 1912.348.55灰色粉砂岩。砂质泥岩。4.435.56 紫杂色砂砾岩，砂岩及泥质岩夹灰色。砂砾岩泥岩泥岩粉砂岩细砂岩粗砂岩泥岩泥岩粗砂岩泥岩砂岩 长焰煤。Q3m部边界为 FI 大断层， 中部南北走向存在以落差由南向北不断增大的 FII 正断层，因这次设计是对井田的一部分进行设计，在设计的矿井中没有断层出现。因区内尚未发现岩浆岩，现对井田内分布的褶皱加以叙述。 a 井田北部单斜：位于 16 勘探线以北，5#煤层产状，从北而南由北 15 度西至南 28 度东，倾向南西西，倾角 59 度。 b 井田西部背斜：起于 16 勘探线，止于 12 勘探线以南。背斜轴向由北 13度西至南 25 度东，向南倾伏。 c 井田中东部向斜：起于 16 勘探线，止于 11 勘探线，向斜轴向：北部为北54西、中部为北 33西、南部为南 21东，向北抬起。向斜西翼倾角 1116，东翼倾角 15，为一宽缓背斜。 d 井田南部单斜：实为前一向斜的南延部分的东翼，向斜轴为本井田的深部边界线，西翼属白草峪井田范畴，起于 11 勘探线，止于 1 勘探线以南。5#煤层产状，走向北北西至南南东，倾向南西西。整体构造简单，主要为近水平煤层，局部地区的倾角较大，达到了 12。 以上构造发生在中下侏罗统煤系和上覆中侏罗统以及下伏下侏罗统和上三叠统地层内。 构造造对煤层、煤质、水文和其它开采条件的影响 a 井田构造对煤层的影响 沿背斜轴煤层厚度普遍变薄，向斜轴煤层厚度有所增加。 本区构造具有继承性，属于基底构造的背斜和向斜在成煤过程中继续发展。背斜属于隆起区，堆积的成煤物质较少，而且这些物质在凝胶化作用下，形成的凝胶和溶胶有一定的流动性，容易向凹陷区运移，故形成的煤层较薄，向斜属凹陷区，堆积的成煤物质较多，加之由背斜区搬运来的凝胶化物质，故形成的煤层较厚。从背斜和向斜构造与煤层的厚度变化来分析，反映出煤盆地的基底构造和同沉积构造对煤层厚度变化有影响。 单斜构造与煤层厚度变化不明显， 但显示出一些规律性， 如井田南部单斜区，5#煤层浅部厚度较大，一般在 13 m 左右，深部较薄，一般在 9 m 左右，经地质构造和沉积建造的综合分析研究结果表明， 现在的煤层露头带， 非原始沉积边缘。 b 井田构造对煤质的影响 在背斜和向斜区内、5#煤层的原煤灰份和全硫无明显变化，均属特低硫和特低灰。5# 煤层的精煤挥发份产率却变化较明显：以 13 和 15 勘探线为例，背斜轴为 40.8439.58%，向斜轴为 38.9938.33%，后者 5#煤层的挥发份产率比前者低 1.251.85%。 c 井田构造对水文及其它开采技术条件的影响 井田构造对水文地质的影响不明显，形成井田的水文地质条件简单。井田构造对其它开采技术条件的影响：设计中的井田内尚未发现断层和岩浆岩，加之宽缓的背斜、向斜和北部的单斜构造以及 5#煤层层较稳定等，都给综合机械化开采提供了有利条件。5#煤层倾角 212、有的接近水平，平均角度为 6.5，属于近水平煤层，适合机械化采煤，此矿井采用综采放顶煤开采。 1.2.5 井田水文地质特征井田水文地质特征 矿区水文地质条件 矿区内岩层按其含水性、 含水类型及水力特征分为五个主要含水层和三个相对隔水层，由老到新分别为： a 第一含水层上三叠统延长群，为第一裂隙承压含水层，单位涌水量0.1108L/sm，渗透系数 0.0018 m/d。 b 第二含水层下侏罗统富县组至中下侏罗统延安组第一段，5#煤层的直接底板。钻孔单位涌水量 0.0020.00307L/sm。 c 第三含水层中下侏罗统延安组第二至第三段，为 5#煤层顶板含水层。单孔涌水量 1.2271.900 m3/d，单位涌水量 0.000170.000531 l/sm。 d 第四含水层上第三系甘肃群，主要为第三系甘肃群第一段砂砾岩层，个别孔在第二段也有砂砾岩含水层。钻孔单位涌水量 0.15660.4791 l/sm。 e 第五含水层第四系全新统，该含水层主要为第四系砂砾卵石层。分布在井田南部水河床处及砚峡沟中。单位涌水量为 0.779 l/sm。单孔涌水量为300m3/d。 三个隔水层位于第二、第三含水层间，三、四含水层间和四、五含水层间。 第三系砂砾岩裂隙孔隙承压水含水层， 其主要补给来源在裸露部分接受大气降水补给，其次是接受地表水及第四系潜水的补给，补给条件差。该含水层的排水一部分是生产矿井，一部分是华亭供水井开采。 井田内构造简单，没有断裂构造，裂隙不发育，直接充分含水层埋深大，水量很小，单位涌水量最大为 218 m3/h，平均为 198 m3/h，涌水量较低。本井田划分为水文地质条件简单的类型。 充水因素及涌水量预测 a 地表水对矿井开采的影响 因华亭矿区内唯一的控制西部边界断层为一压扭性断层， 且隐伏于第三系之下，不能沟通地面河水和第四系潜水，而砚北井田内无断裂构造且煤层冒裂带高度远小于其上覆地层厚度，所以地表水对矿井开采无影响。 b 地下水对矿井开采的影响 砚北井田内第一含水层（T3yn） 、第二含水层（J1f+J1-2y）及第三含水层对矿井开采影响不大。第四含水层（Ngn）为承压复合含水层，该含水层渗透性及富水性较好，为矿井间接充水含水层，是矿井充水的主要来源。 供水水源 砚北矿井的供水来自西华洪积扇水源地， 其供给能力为 13000 m3/d， 水化学类型为重碳酸钙型，矿化度为 0.180.30 g/l，属淡水。 1.3 煤层特征煤层特征 1.3.1 煤层赋存情况煤层赋存情况 含煤性 本井田含煤地层为中下侏罗统延安组和富县组，根据华亭煤田煤岩层对比报告自上而下命名为 1#煤、2-1#煤、2-2#煤、2-3#煤、3#煤、4#煤、5#煤和 6#煤，煤层总平均厚度为 19.42 m，含煤系数为 7.78%。5#煤层为全区主要可采煤层，其中 5#煤层平均厚度占总平均厚度的 61.79%，全井田广泛发育，6#煤层平均厚度为 1.8 m 赋存不稳定，且全井田零星分布 。零星、局部可采煤层为 2-2#煤、2-3#煤、3#煤和 4#煤，2-2#但煤、2-3#煤和 4#煤，可采范围很小，主要为鸡窝煤，1#层仅个别点可采，2-1#煤层全区不可采。各煤层厚度、层间距及分布范围等情况见下表 1.3： 表表 1.3 各煤层发育情况各煤层发育情况 煤层名称 煤层厚度（m） 平均间距（m） 稳定性 结构 分布情况 最小最大平均 1#煤 02.01 0.60 不稳定 较简单2 线以北较广泛分布，个别点可采。 2-1#煤 01.59 0.70 14 极 不 稳定 较简单616 线较局部分；6 线以南零星分布，全区不可采。 2-2#煤 01.94 0.90 15 极 不 稳定 较简单12 线以南局部分布；12 线以北较广泛分布，零星可采。 2-3#煤 02.60 0.90 7 不稳定 较简单12 线以北较广泛分布，局部可采。12 线以南零星分布。 3#煤 03.11 1.71 8 不稳定 较简单4 线以北广泛分布。6 线以北局部可采。 4#煤 02.30 0.81 19 不稳定 较复杂 4 线以北广泛分布。零星可采。5#煤 913 12 52 较稳定较复杂复杂全区广泛分布。为主要可采煤层。 6#煤 02.34 1.8 10 不稳定 较简单 全区零星分布，主要为鸡窝煤可采煤层 本井田可采煤层 5#煤层特征表述如下： 5#煤层（全井田主要可采煤层） 。位于延安组第一段中上部，为厚煤层，全井田广泛分布，较稳定。厚度在 913 m，煤层采用厚度变化于 1113 m 之间，平均 12 m。煤层沿倾向变化：11 线以北，煤层厚度明显向向斜轴部增厚，向背斜轴部变薄。煤层结构较简单，夹矸薄，绝大部分为单一分层。11 线以南，煤层厚度起伏变化不大，几乎为单一厚度的煤层。 1.3.2 煤质煤质 （1）煤的物理性质 各可采煤层均为黑色，条痕为深棕色，具沥青光泽，断口多为贝壳状参差状，个别层可见阶梯状，棱角状、均一状。节理面有黄铁矿薄膜，裂隙局部发育，为方解石脉充填。易燃，烟浓焰长，燃烧时基本不膨不融。 （2）煤的化学性质 可采煤层的主要煤质指标 5#煤层： 原煤 Mad5.3313.00%， 平均 9.82%， Ad3.8517.71%， 平均 7.49%，精 煤 Vdaf35.5941.93% ， 平 均 38.89% ， Std0.141.34% ， 平 均 0.49% ，Qarvd27.1930.21MJ/kg，平均 28.76MJ/kg，粘结指数 GRI 为零。 可采煤层的煤质变化 5#煤层灰份、挥发份、全硫在垂向上变化据所有化验成果表明，顶部和底部三者含量均略高，灰份沿走向从南向北逐渐略有增高（4.1810.69） ，倾向上据（13，14）勘探线资料，灰份从东向西由大变小（8.115.47）的趋势。全硫变化与灰份基本相同。灰份标准差 S 为 2.36，全硫标准差 S 为 0.22，煤质变化程度属变化小类型，挥发份随着深度增加而减小。 （3）可采煤层煤类的确定依据 主要根据中国煤炭分类国家标准（GB5751-86）,精煤挥发份 Vdaf37%,透光率 PM50，粘结指数 GRI 均为零，因此确定 3#煤层和 5#煤层为长焰煤。 （4）煤的可选性 通过对井田北部的静宁煤矿和东南部的华亭煤矿采 5#煤层筛分浮沉大样和简选样进行可选性试验表明，当分选比重在 1.5 时，V+1.8ST0.1 浮物产率在9.4714.44之间，精煤回收率平均为 72，属优等，可选性属易选煤类。 （5）煤的风氧化 本井田煤层埋藏深度均在 300m 以下，属于隐伏煤层，并且构造简单，煤层未遭受剥蚀和风化等因素的影响。据已有的钻孔的测试成果，各煤质化学指标与深部钻孔煤质指标均无明显差异，这主要是本区基岩渗透性差，覆盖层厚度大，岩性致密，裂隙不发育，地表水位（均在煤系地层以上）较浅，又无地表水渗入煤层的通道，并且煤岩组分中的丝炭组分较高，不易氧化。故本井田煤层未遭受风化和氧化。 （6）煤的综合利用评价 砚北井田煤质分析项目比较齐全，研究程度较高，除局部可采煤层灰份、全硫含量较高外，其余煤质指标均与 5#煤层近似。现就主要可采的 5#煤层利用方向简述如下： 煤的化学活性高， 在温度为 950 时， 二氧化碳还原率一般都超过 60，有的高达 95%，热稳定性为中等，机械强度属于中高，煤灰粘度低，加之属低熔灰份， 对液态排渣有利， 在工业气炉中能较长时间稳定运转， 技术经济指标优良，是理想的气化用煤。 煤的灰份、硫份低、发热量高，可作为交通运输及一般工业动力用煤。 由于有害元素含量较低，可作为良好的民用燃料和食品、酿造工业燃料用煤。 可作为低温干馏炼油原料。 可作为制造化肥的化工原料。 1.3.3 煤层顶底板条件煤层顶底板条件 本井田可采煤层 5#煤层，5#煤层顶板以薄层状砂质泥岩、泥岩为主，局部为粉砂岩及炭质泥岩， 水平层理发育， 丰富的植物化石碎片， 较松软。 岩石节理、裂隙不发育，背斜轴附近及向斜东翼浅部具有较多滑面及揉皱。根据采掘揭露资料距 5#层顶板约 10 m 处有一厚 0.3 m0.6 m 的灰白色砂质泥岩，其遇水松软，对巷道维护影响不大。5#层顶、底板物理力学性质见下表 1.4： 表表 1.4 5#煤层顶、底板物理力学性质煤层顶、底板物理力学性质 取样所在井田部位 井田北部 井田南部 取样层位 5#煤顶板 5#煤底板 5#煤顶板 5#煤底板 其密度（g/cm3） 2.662.67 2.552.77 2.492.78 2.272.99 视密度（g/cm3） 2.412.50 2.092.59 2.282.68 2.112.69 单 向 抗 压 强 度MPa （平均） 17.3945.51 (35.49) 6.1756.57 (24.55) 3.5330.97 (19.22) 0.3964.88 (25.51) 单 向 抗 拉 强 度MPa （平均） 1.111.81 (1.57) 0.254.15 (1.96) 1.372.45 (1.67) 0.595.10 (1.91) 内摩擦角 （平均） 37。4644。01(41。41) 33。0148。09(40。34) 28。3043。18(33。44) 24。3839。41 (35。52) 凝聚力系数 （平均） 1.200.45 (2.72) 0.3012.0 (3.94) 1.6711.07 (6.88) 4.1221.76 (10.98) 普氏系数 （平均） 0.170.45 (0.35) 0.060.57 (0.25) 0.020.42 (0.30) 0.010.68 (0.36) 韧性 （平均） 13.015.2 (14.10) 5.423.3 (12.33) 1.3.4 瓦斯等级、煤层爆炸性、煤层自燃倾向性及其他开采技术条件瓦斯等级、煤层爆炸性、煤层自燃倾向性及其他开采技术条件 5#煤层瓦斯相对涌出量为 0.66 m3/td，属低瓦斯煤层。煤尘具有爆炸性，爆炸指数为 34.68%，5#煤层易自燃发火，发火期为 36 个月，最短 29 d。砚北矿井井下无高热害区，根据目前掌握的情况，5#煤层在采掘过程中，局部地段有地压显现。 2 井田境界和储量井田境界和储量 2.1 井田境界井田境界 煤田划分为井田是矿区总体设计的一项重要的任务， 划分时要保证各井田都有合理的尺寸和境界，使煤田各部分都能得到合理的开发。实际的井田范围和形状差异很大，划分时一般遵循以下的原则： （1）与矿井的生产能力相适应； （2）保证井田有合理尺寸和足够的储量； （3）充分利用自然条件进行划分，如地质构造（断层）等； （4）合理规划矿井开采范围，处理好相邻矿井间的关系； （5）留有余地； （6）直（折）线原则。 砚 北 井 田 地 理 坐 标 约 居 东 经10636171063959, 北 纬351316351733之间。 井田南北长 5.1 km， 东西宽 4.5 km， 面积 15.957 km2。 主采煤层为 5#煤， 5#煤层倾角 214， 有的接近水平， 平均角度为 6.5，属于近水平煤层，且无断层，赋存稳定。 井田边界状况如图 2.1 图 2.1 井田边界状况示意图 2.2 矿井工业储量矿井工业储量 2.21 井田地质勘探井田地质勘探 （1）参加资源/储量估算的煤层 本次参加资源/储量估算的煤层只有 5#煤。 （2）资源/储量估算的范围 5#煤层在井田全区范围内广泛分布，赋存稳定。并且煤层底板等高线上的储量均设定为经济的储量和边界经济的储量，并设定 70%为经济的储量，30%为边际经济的储量。 2.2.2 矿井工业储量矿井工业储量 矿井工业储量是指在井田范围内，经地质勘探，煤层厚度和质量均合乎开采要求，地质构造比较清楚的储量。 主采 5#煤层为厚煤层， 全井田广泛分布， 较稳定。 煤层采用厚度变化于 1113 m 之间，平均 12 m，煤层倾角 214、有的接近水平，平均角度为 6.5，属于近水平煤层。 本次储量计算针 5#煤层，在精查地质报告提供的 1：5000 煤层底板等高线图上计算，储量计算精确、可靠。计算方法采用地质块段法。 地质块段法就是根据一定的地质勘探或开采特征，将矿体划分为若干块段，在圈定的块段范围内用算术平均法求得每个块段的储量， 煤层总储量即为各块段储量之和，每个块段内至少应有一个以上的钻孔。 本井田地质块段的划分主要根据煤层倾角大致一致、 兼顾煤层厚度基本稳定相等的原则进行，平均每个块段内有 4 个钻孔，且每个块段都不少于 2 个钻孔，块段的划分如图 2.2 所示。 1050 图 2.2 块段划分示意图 1）矿井地质资源量 矿井地质资源量可由下式计算： 0.000001ZZmF= (2.1) 式中： Zz矿井地质资源量，Mt； m煤层平均厚度，m； F煤层底面面积，m2； 煤容重，t/m3。 将各参数代入式（2.1）中可得表 2-1，所以矿井地质资源量： 262.9()ZZMt= 矿井划分块段后的地质资源量如下表 2.1 所示。 表 2.1 矿井地质资源储量 煤层 块段 倾角/ 块段面积/km2 煤厚/m 容重/t/m3 储量/Mt 煤层总储量/Mt 5# 1 14.15 1.22 12 1.36 19.1904 262.9 2 5.53 6.65 12 1.36 108.528 3 4.58 6.02 12 1.36 98.2464 4 12.97 2.22 12 1.36 36.2304 2）矿井工业储量 10501234根据钻孔布置，在矿井地质资源量中，60%探明的，30%控制的，10%推断的。根据煤层厚度和煤质，在探明的和控制的资源量中，70%的是经济的基础储量，30%的是边际经济的基础储量，则矿井工业资源/储量由式（2.2）计算。 矿井工业储量可用下式计算： 1111222M112M 22333gbbZZZZZZk=+ (2.2) 式中： gZ矿井工业资源/储量，Mt； 111bZ探明的资源量中经济的基础储量，Mt； 122bZ控制的资源量中经济的基础储量，Mt； 211mZ探明的资源量中边际经济的基础储量，Mt； 222mZ控制的资源量中经济的基础储量，Mt； 333Z推断的资源量，Mt； k可信度系数，取 0.70.9。地质构造简单、煤层赋存稳定的矿井，k值取 0.9；地质构造复杂、煤层赋存较稳定的矿井，k取 0.7。该式中取 0.9。 11160%70%110.418()bZZZMt= 12230%70%55.209()bZZZMt= 2 1160% 30%47.322()mZZZMt= 22230% 30%23.661()mZZZMt= 33310%23.661()ZZkZkMt= 因此将各数代入式（2.2）得： 260.17()gZMt= 2.3 矿井可采储量矿井可采储量 2.3.1 井田边界煤柱井田边界煤柱 根据砚北矿的实际情况，按照煤矿安全规程的有关要求，井田边界内侧暂留30m宽度作为井界煤柱，则井田边界保护煤柱的损失按下式计算。 （2.3） 式中： P井田边界保护煤柱损失，Mt。 H井田边界煤柱宽度，30m； L井田边界长度，5#煤为15491.76m； m煤层厚度，12m； rmLHP=r煤层容重，1.36t/m3； 代入数据得： )(58. 736. 11276.1549130MtP= 2.3.2 工业广场保护煤柱工业广场保护煤柱 工业广场的占地面积， 根据 煤矿设计规范中若干条文件修改决定的说明中第十五条，工业场地占地面积指标见表2.2： 表2.2 工业广场占地面积指标表 序号 井型（Mt/a） 占地面积指标（公顷/10万t） 1 2.4及以上 1.0 2 1.2-1.8 1.2 3 0.45-0.9 1.5 4 0.09-0.3 1.8 矿井井型设计为1.2Mt/a，因此由表2.2可以确定本设计矿井的工业广场为0.144km2。 建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程第14条和第17条规定工业广场属于级保护，需要留设15m宽的围护带。本设计选定工业广场长为450m，宽为320m，工业广场的中心处在井田走向的中央，倾向中央，其中心处埋藏深度为+1050m，该处表土层风氧化带厚度为39m，主井、副井，地表建筑物均布置在工业广场内,结合本矿井的地质条件及冲积层和基岩移动角（见表2.3）采用垂直剖面法计算工业广场的压煤损失。 表表 2-3 岩层移动角岩层移动角 广场中心深度 /m 煤层倾角 煤层厚度/m冲积层厚度/m 500 4.57 12 39 45 76 76 80 采用垂直剖面法计算所得各主采煤层工广保护煤柱面积及压煤量见下表2.4： 表表 2.4 各煤层工广煤柱压煤量计算表各煤层工广煤柱压煤量计算表 煤层 厚度/m 工业广场煤柱面积/m 压煤量/Mt 5# 12 490452.7 8.0 工业广场总压煤量计算公式如下： mPS= (2.4) 式中： P工业广场保护煤柱压煤量，Mt； S工业广场煤柱面积，m2； m煤层厚度，本矿取12m； r煤层容重，本矿取1.36t/m3； 代入数据得工业广场总压煤量为： )(0004. 8MtmSP= 采用垂直剖面法计算工业广场压煤示意图如图2.3所示。 图图 2-3 工业广场保护煤柱工业广场保护煤柱 2.3.3 大巷保护煤柱大巷保护煤柱 根据砚北矿的实际情况，按照煤矿安全规程的有关要求，取大巷保护煤柱的宽度为30m， 同时取两条大巷之间的保护煤柱为30m。 而根据本矿的煤层赋存条件和煤矿地质条件，本井田采用单水平两条大巷开拓，则大巷保护煤柱的损失按下式计算。 100PLmr= (2.5) 式中： P大巷保护煤柱，Mt。 100大巷保护煤柱及大巷间煤柱的总宽度； L大巷长度，本矿为2887.87m m煤层厚度，本矿为12m； r煤层容重，本矿取1.36t/m3； 代入数据得： 100 2887.87 12 1.364.71PMt=（） 综上，矿井的永久保护煤柱损失量汇总见表2.5。 表表 2.4 岩层移动角永久保护煤柱损失量岩层移动角永久保护煤柱损失量 煤柱类型 储量/Mt 井田边界保护煤柱 7.63 工业广场保护煤柱 8.18 大巷保护煤柱 4.71 合计 15.81 +1550+1500+1450+1400+1350+1300+1250+1200+1150+1100+1050+1000+950+900+850+800+750 2.3.4 矿井设计储量矿井设计储量 矿井设计储量可按下式计算： 1()sgZZP= (2.6) 式中： Zs矿井设计储量，Mt； P1断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建筑物等永久煤柱损失量之和，Mt； 则： 1()260.177.63252.54()sgZZPMt= 2.3.5 矿井可采储量矿井可采储量 矿井设计可采储量是矿井设计的可以才出的储量，可以按下式计算： k2Z =()sZPC (2.7) 式中： Zk矿井设计可采储量，Mt； P2工业场地和主要丼巷煤柱损失量之和，Mt； C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0.85。 根据本矿的煤层赋存条件和煤层地质条件以及本矿的实际情况，取本矿的5#煤层采取采出率为0.75. 则矿井的设计可采储量为： 2()179.74()ksZZP CMt= 3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 3.1 矿井工作制度矿井工作制度 由煤炭工业矿井设计规范第2.2.3条规定，矿井的设计生产能力按330d计算，砚北矿井设计年工作日330d。 3.3.1 矿井工作制度的确定矿井工作制度的确定 矿井工作制度设计采用“三八”工作制，即二班采煤，一班准备，每班净工作时间为8h。每班割两刀放一次煤，工作面每刀采，放，采放比为：。 3.3.2 矿井每昼夜净提升小时数矿井每昼夜净提升小时数 按照煤炭工业矿井设计规范规定：矿井每昼夜净提升时间16h。这样充分考虑了矿井的富裕系数， 防止矿井因为提升能力不足而影响矿井的增产或改扩建。因此本矿设计每昼夜净提升时间为16h。 3.2 矿井设计生产能力及服务年限矿井设计生产能力及服务年限 3.2.1 确定依据确定依据 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该根据开采条件、资源条件、技术装备、经济效益及国家对煤炭的需求等因素，经多种方案的比较或系统优化后方可确定。 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，煤田地质条件复杂，储量有限，则不能将矿区规模定得太大； 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。 3.22 矿井设计生产能力矿井设计生产能力 本矿井井田范围内煤层赋存简单，地质条件较好，煤层平均厚度12m，煤层平均倾角6.5，属近水平煤层，结合本井田的工业储量、设计储量和可开采储量最终选定矿井设计生产能力1.2Mt/a。 3.23 矿井服务年限矿井服务年限 矿井服务年限必须与井型相适应。 矿井设计生产能力通常指矿井设计的年生产能力，是煤矿生产建设的重要指标，是选择井田开拓方式的重要依据之一。矿井可采储Zk、设计生产能力A、矿井服务年限力T三者之间的关系为： kZTA K= (3.1) 式中： T矿井服务年限，a； Zk矿井可采储量，Mt； A设计生产能力，Mt； K矿井储量备用系数，本矿设计中取1.3。 确定井型时需要考虑备用系数的原因： （1）矿井的不断的增加，由于矿井的各个生产环节的设计就有一定的富裕的能力，矿井投产后产量多要超过该矿井的设计生产能力的； （2）采出率的降低，由于煤矿开采中受到地质条件和采矿技术的影响，实际的采出率不可能或者达不到设计的要求； （3） 地址损失增多， 由于涉及到煤层露头以及风氧化带降低， 煤层会变薄。断层的不断的增加，岩浆岩等的不断的侵入，火灾以及煤矿周围的小窑的开采，这些都会使煤矿的可采数量降低。 煤炭工业矿井设计规范第2.2.6条规定：计算矿井及第一开采水平设计服务年限时，储量备用系数宜采用1.31.5。结合本设计矿井的具体情况，矿井储量备用系数选定为1.4。 则，矿井服务年限为： 179.741071.2 1.4Ta= 上述计算得到的矿井设计服务年限、 第一水平服务年限和首采面服务年限都满足煤炭工业矿井设计规范和煤炭工业矿区总体设计规范的要求，具体规范参看表3.1。 表表 3.1 我国各类井型的矿井和第一水平设计服务年限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/ta-1 矿井设计服务年限/a 第一开采水平服务年限 煤层倾角 45 600 及以上 70 35 300500 60 30 120240 50 25 20 15 4590 40 20 15 15 930 各省自定 4 井田开拓井田开拓 4.1 井田开拓的基本问题井田开拓的基本问题 井田开拓即在井田范围内，为了采出煤，而从地面向地下开拓的一系列的巷道，进入煤体，建立矿井运输、提升、通风、运料排矸、排水等生产系统。而用于开拓的这些井下巷道的数量、形式、位置及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上可行的多种开拓方式进行经济上的比较才能确定。 井田开拓所要解决的问题是，在一定的矿山地质和开采技术条件下，根据矿区总体设计的原则规定，对矿井开拓巷道布置和生产系统的技术方案做出抉择，对井田内各部分煤层的开采做出原则性安排，主要内容是： 1、确定井筒的形式、数目和位置，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、位置和标高；各水平的垂直高度；上山、上下山或下山开采；阶段的数目和斜长；采区（盘区）或带区的划分和布置。 3、确定煤层的生产能力；主要开拓巷道布置大巷及井底车场； 4、确定矿井开拓延伸及深部开拓布置方案。 5、确定矿井水平间、采（盘）区或带区间煤层和煤组间接替顺序。 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。 本矿井的井田开拓需要注意以下几个问题： 1)本矿井主采的5#煤层绝大部分是近水平煤层，局部是缓倾斜煤层。 2)表土层厚度39m左右； 3)地表地势较平坦，地面标高为14301680m，煤层埋深400600 m，平均为500m ； 4)本矿井是低瓦斯矿井； 5)矿井设计生产能力为1.2Mt/a，为大型矿井； 6)地温正常，煤尘具有爆炸性，爆炸指数为34.68%，5#煤层易自燃发火，发火期为36个月，最短29 d； 4.1.1 确定井筒形式、数目、位置确定井筒形式、数目、位置 （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。其各自的优缺点及适用条件见表4.1。 砚北矿水文地质条件较为简单，涌水量较小，主采煤层为5#煤，平均倾角6.5，属于近水平煤层，局部地方属于缓倾斜煤层。 井田地面较复杂，地面平均标高14301680m左右，煤层埋深400600 m，平均为500m，表土层较薄，平均厚约39 m，地面覆盖有黄土，综上所述本矿适合采用立井开拓。 表表 4.1 井筒形式比较井筒形式比较 井筒形式 优 点 缺 点 适用条件 平 硐 1运输环节和设备少、系统简单、费用低。 2工业设施简单。 3井巷工程量少，省去排水设备，大大减少了排水费用。 4施工条件好，掘进速度快，加快建井工期。 5煤炭损失少。 受地形影响特别大 有足够储量的山岭地带 斜 井 与立井相比： 1井筒施工工艺、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。 2地面工业建筑、井筒装备、井底车场简单、延深方便。 3主提升胶带有相当大提升能力，能满足特大型矿井的提升需要。 4斜井井筒可作为安全出口。 与立井相比： 1井筒长，辅助提升能力小，提升深度有限。 2通风线路长、阻力大、管线长度大。 3斜井井筒通过富含水层，流沙层施工复杂。 井 田 内 煤 层埋藏不深，表土层不厚，水文 地 质 条 件简单，井筒不需 要 特 殊 法施 工 的 缓 倾斜 和 倾 斜 煤层。 立 井 1不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯和水文地质等自然条件限制。 2井筒短，提升速度快，对辅助提升特别有利。 3当表土层为富含水层的冲积层或流沙层时，井筒容易施工。 4井筒通风断面大， 能满足高瓦斯、煤与瓦斯突出的矿井需风量的要求。 1井筒施工技术复杂，设备多，要求有较高的技术水平。 2井筒装备复杂，掘进速度慢，基建投资大。 对 不 利 于 平硐 和 斜 井 的地 形 地 质 条件 都 可 考 虑立井。 （2）井筒位置的确定 井筒位置的选择要有利于减少初期井巷工程量，缩短建井工期，减少占地面积，降低运输费用，节省投资；要有利于矿井的迅速达产和正常接替，提高矿井的技术经济效益。因此，井筒位置的确定原则为： 1）沿井田走向的有利位置 当井田形状比较规则而且储量分布均匀时， 井筒的有利位置应在井田走向中央；当井田储量呈不均匀分布时，应布置在储量的中央，以形成两翼储量比较均匀的双翼井田，这样可使沿井田走向的井下运输工作量最小，运输费用最少；通风线路较短，通风阻力小；使两翼产量比较均衡，两翼开采的年限和结束时间均较为接近，有利于水平接替。本井田形状规则，储量分布均匀，因此，将井筒设在井田走向方向的中央位置。 2）井筒沿井田倾斜方向的有利位置 对于立井开拓，井筒位于井田浅部时，总石门工程量大，但第一水平的投资较少，建井工期短；井筒位于井田中部时，总石门工程量较短，沿石门的运输线路较小；井筒位于井田的深部时，石门长度和沿石门的运输工作量大，如果煤系基底有含水量大的岩层不允许井筒穿过时，它可以延深井筒到深部，对开采井田深部及向下扩展有利。从井筒和工业场地保护煤柱损失看，井筒愈靠近浅部，煤柱尺寸愈小，愈近深部，煤柱尺寸愈大。结合井田具体条件，有两条大断层位于井田走向中央，其中一条将井田分为东西两个部分，另一条从井田倾斜方向的深部延伸至中部，因此，为使石门工程量少、少压煤、有利于第一水平的开采且避开断层的影响，将井筒设在井田倾向方向的偏上位置。 3）有利于矿井初期开采的井筒位置 尽可能的使井筒位置靠近浅部初期开采块段， 以减少初期井下开拓巷道的工程量，节省投资和缩短建井工期。 4）地质及水文条件对井筒布置影响 要保证井筒，井底车场和硐室位于稳定的围岩中，应尽量使井筒不穿过或少穿过流沙层，较大的含水层，较厚冲积层，断层破碎带，煤与瓦斯突出的煤层，较软的煤层及高应力区。 5）井口位置应便于布置工业广场 井口附近要布置主、副井生产系统的建筑物及引进铁路专用线。为了便于地面系统间互相连接，以及修筑铁路专用线与国家铁路接轨，要求地面平坦，高差不能太大，尽量避免穿过村镇居民区，文物古迹保护区，陷落区或采空区，洪水浸入区，尽量避免桥涵工程，尤其是大型桥涵隧道工程。 6）井口应满足防洪设计标准 附近有河流或水库时要考虑避免一旦决堤的威胁及防洪措施。 基于上述原则，结合本矿井实际地质资料，本设计将主井 副井，风井布置在井田中部工业广场内。 主井井筒中心位置：经距36375358.01m，纬距3903730.47m。 副井井筒中心位置：经距36375330.16m，纬距3903802.41m。 风井井筒中心位置：经距36375285.58m，纬距3903631.84m。 该处表土层厚度约39m，地面平坦，地面原始标高+1539 m。 4.1.2 工业广场的选择工业广场的选择 工业广场的位置选择在井田中央，广场中心处煤层埋藏深度为500m，广场内布置主副井和风井。由表2.3工业广场占地面积指标表及说明书2.3.2节的计算，确定工业广场的形状为450320的矩形，长边沿煤层走向方向，占地面积为0.144km2。 4.
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