石圪节煤矿产设计说明书毕业论文.doc

毕业设计说明书前 言矿井毕业设计是采矿工程专业最后一个教学环节，是对大学四年所学知识的一次综合性考察，其目的是使我们运用大学阶段所学的理论知识并联系矿井生产实际而进行的矿井开采设计，以培养和提高我们分析和解决实际问题的能力，是对我们走上工作岗位前进行的一次综合性能力演练。 本次设计的题目是石圪节矿井1.20Mt初步设计，是在石圪节矿井田地质特征的基础上，结合搜集到的其它相关原始资料，运用所学知识同时参考采矿学、煤炭工业矿井设计规范、煤矿矿井开采设计手册、井巷工程、通风安全学等参考资料，在指导老师精心指导下独立完成。此次毕业设计是根据国家煤炭建设的有关方针政策，结合设计矿井的实际情况，遵循采矿专业毕业设计大纲的要求，在收集、整理、查阅大量资料的前提下完成设计的。本次设计的指导老师为蔡永乐老师，同时还得到了李学忠、侯千亮、姜有、孟瑞泉、周贵全、王凯等老师的悉心指导，他们在许多方面给予了宝贵意见，为了帮助我们顺利、正确地完成毕业设计，经常加班加点，牺牲了大量的工作时间和业余时间，在此表示衷心的感谢和深深的敬意！在设计的过程中，我受益非浅，自己感觉在大学期间看的书还是太少，钻研得还是不够深刻，这激励我以后要再接再厉。由于本人水平有限以及对知识的掌握程度不高，设计中难免存在错误和疏漏，恳请各位老师批评指正。 摘 要石圪节煤矿位于沁水煤田东部，南北走向长约5.0公里，东西倾向宽约3.2公里，呈不规则长方形，井田面积约15.6平方公里。主要开采3、9、10、11号煤层，3号煤层煤尘有爆炸危险。9#煤层埋藏较浅，瓦斯含量低。10#煤层瓦斯含量也低。各层煤自燃性不强，属于不易自燃煤层。本设计的对象是9号和10号煤层。矿井地质储量128.78Mt，设计可采储量94.78 Mt，矿井服务年限56.4a，设计生产能力为1.20Mt/a。两层煤厚分别为3.35米、2.72米厚，相距15米，倾角3到6度，距地面200米左右。采用双斜井、单水平、集中大巷开拓方式。沿井田走向布置三条大巷，即胶带运输大巷、辅助运输大巷、回风大巷，都沿9号煤层布置，水平标高789m。矿井移交生产至达到设计能力时，共开凿3个井筒，即主、副斜井、回风斜井。主斜井装备钢丝绳芯胶带输送机和600mm检修轨道，副斜井不装备。矿井移交生产时总工期为21.5月。工业广场位于井田东部。 本井田划分为8个带区，采用带区式准备。设计采用倾斜长壁采煤方法开采。回采工艺采用后退式、一次采全高综合机械化采煤法。作业制度为“四六制”，三班采煤、一班检修。工作面的设备有双端可调双滚筒采煤机、液压支架、可弯曲刮板运输机、破碎机、转载机等。采空区采用全部跨落法管理顶板。矿井运输大巷采用皮带运输作为主运输，辅助运输大巷采用无轨胶轮车作为辅助运输，通风方式为中央并列式通风。矿井总风量为68.52m3/s，主扇工作方式为机械抽出式，风机型号为：BD，n=740r/min，电机功率为250 KW。关键字：倾斜长壁采煤方法 斜井 带区式 ABSTRACTShigejie Coal Mine located in Qinshui coal field east, approximately 5.0 km north-south direction, having a width of about 3.2 km east-west orientation, an irregular shape, well field area of about 15.6 square kilometres. Major mining 3, 9, 10, 11 coal bed, the design target is on the 9th and 10th coal bed. Geological reserves of129.78 million tons of coal, 94.78 million tons of recoverable reserves. Because service 56.4 a, 1.2 Mt/a design capacity. Two-tier coal respectively 3.35 metres, 2.72 metres thick, a distance of 15 metres and inclination 3-6 degrees, about 200 metres away from the ground. Using inclined shaft, single-level, focused in large alley. Because of the production to achieve design capacity, a total of drilling three pit shaft, owners, Deputy inclined shaft, back to the wind inclined shaft. The inclined shaft with belts. The well field is divided into 8 bed mining area, using a zone-type preparation. Determine whether more inclined long-wall coal mining extraction methods. Stoping techniques used retreat ceremony, a full-time comprehensive high mechanized coal mining law. Operating system for 46 three classes coal mining, a group overhaul. Equipment located a double-double-roller-scale sheer, hydraulic structures, can be curved rail transport planes, Breakers, reproduced plane. Extraction region used up all across France management roof. Because transport large transport as the main transport lane use belts, the use of the rackless rubber-tyred locomotive as a complementary transportation. Parallel to the central ventilation-ventilation manner, the fans work out modalities for mechanical style. The model No. of the fans is BD，and the rotating speed n=740r/min，electrical power for 250 KW.Keyword: Inclined long-wall coal mining Shaft Zone-type 目 录第一章 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2第三节 煤层的埋藏特征7第二章 井田境界与储量12第一节 井田境界12第二节 矿井储量的计算13第三章 矿井工作制度及生产能力15第一节 矿井工作制度15第二节 矿井生产能力及服务年限15第四章 井田开拓16第一节 井田开拓方式的确定16第二节 达到设计生产能力时工作面的配备20第五章 矿井基本巷道及建井计划21第一节 井筒、石门与大巷21第二节 井底车场23第三节 建井工作计划24第六章 采煤方法25第一节 采煤方法的选择25第二节 确定带区巷道布置和要素27第三节 回采工艺及劳动组织28第四节 采区准备与工作面接替35第七章 井下运输37第一节 运输系统和运输方式的确定37第二节 运输设备的选择和计算39第八章 矿井提升42第九章 矿井通风与安全45第一节 风量的计算45第二节 矿井通风系统和风量分配48第三节 负压及等积孔的计算52第四节 选取扇风机55第五节 安全生产技术措施59第十章 经济部分62第一节 矿井设计概算62第二节 计算劳动定员和劳动生产率64第三节 原煤生产成本66第四节 技术经济指标表67参 考 文 献70第1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条件井田位于山西长治市北32.5公里，地跨长治郊区和潞城县，隶属长治市管辖，是潞安矿区最早的一对生产矿井。根据潞煤地字（1987）第26号文，山西省政府晋政发（1984）第14号文，结合潞煤生、地字（1988）第198号文，确定石圪节煤矿9号及10号煤层边界。南北走向长约5.0公里，东西倾向宽约3.2公里，呈不规则长方形，井田面积约15.6平方公里.石圪节矿交通条件尚为方便。铁路专用线至长治北站与太焦铁路线接轨，相距15公里，矿区公路与太长公路相连。矿区对外交通有太（原）焦（作）铁路、邯（郸）长（治）铁路和太（原）洛（阳）公路。太焦铁路经矿区东部由北向南通过，太焦铁路的夏店站距潞矿集团约7km，距五阳站16km。以夏店站为起点距太原市约230km，距焦作市约204km，距邯郸市约216km，交通比较方便。矿区地理位置及交通条件详见下页图1-1.二、矿区的水文简况浊漳河是本区最大的一条河流，在井田东部边界以外由南向北蜿蜒流过，水深一般在0 30.5m，上游被漳泽水库所截，水库放水季节水深在11.5m，其年径流量为12.7亿 m3。由于漳河流向与3# 煤层露头线近似平行，且远离露头线，故对煤层开采无直接影响。 根据历年矿井涌水量资料统计，石圪节矿井正常涌水量为600800立方米/日，最小涌水量为400立方米/日，最大可达1000立方米/日。属水文地质条件简单型矿井，防治水工程简单。三、矿区的地形与气象本矿区属典型大陆性气候，干燥多风，四季分明，年平均气温8.9，日最高气温37.4，最低气温-29.1 。本矿区年平均降水量为583.3mm，最大917.0mm，最小414.0mm，雨季集中在7、8、9三个月，日最大降水量109.7mm 。年平均蒸发量为1755.3mm(高于降水量2.01倍)；最高为1996.3mm，最低为1502.1mm 。年主导风向为西北风，夏季风向为东南风，最大风速为17m/s，最大风压为350 Pa。矿区冰冻期为每年10月末到翌年4月，最大冻土深度为0.75 m 。图11 石圪节矿区地理位置及交通条件第二节 井田地质特征一、井田地质综述潞安矿区石圪节井田位于沁水煤田东翼中部，地处我国东部新华夏系第三隆起带中段西缘，即太行山西麓。东西分别受二级构造带即晋获褶带和武阳凹褶带控制。区内总体为一复式向斜，由一系列次一级的宽缓的向、背斜和断裂带组成。地层走向呈南北，倾向西，倾角平缓，多在3度6度间，呈一单斜构造。二、井田煤系地层概述石圪节井田大部分地区为第四系表土层所覆盖，仅在冲沟处岩零星出露，基本为一全掩盖区。根据钻孔揭露，地层由老至新有：1）奥陶统峰峰组（O2F）；2）中石炭统本溪组（C2B）；3）上石炭统太原组（C2T）；4）下二迭统山西组（P1S）；5）下二迭统下石河子组（P2X）；6）上二迭统上石河子组（P2S）；7）第四系（Q）。 其中上石炭统太原组和下二迭统山西组为主要含煤地层，合称石炭二迭纪含煤岩系。厚度巨大的中奥陶统地层为煤系沉积之底，上下石河子组及第四系表土层为煤系上覆盖层。 下面仅就煤系地层叙述于下：1、石炭系上统太原组（C2T）此组与下伏的本溪组为连续沉积，为井田内主要含煤地层之一。厚度为101.02127.47米，平均113.41米。底部以一层厚约2.7米的细砂岩K1砂岩（相当于太原西山晋祠砂岩）作为太原组与本溪组之分界，其间为整合接触关系。本组地层为典型的海陆交互相含煤沉积，旋迥结构明显，岩性每旋迥多由灰岩、泥岩、砂岩和煤层组成，共有四个沉积旋迥，有标志层石灰岩四层即K2、K3、K4、和K5石灰岩，含煤611层，尤以下部煤炭发育较好，含煤系数为6.52%。本组地层含植物化石。各标志层特征如下：K1砂岩灰、灰白色，岩性为具花岗变晶结构的中细粒石英砂岩，桂质胶结，岩性不稳定，有时相变为砂质泥岩或泥岩，其底板距15-3号煤约9.66米。K2灰岩灰深灰色，隐晶质，含星散状黄铁矿颗粒及燧石结核，产蜓类和腕足类化石及其碎片，厚2.217.95米，平均厚7.78米。层位稳定，是太原组中下部可靠对比标志，亦为13号煤层的直接顶板。下距15-3号煤约11.13米。K3灰岩第二层灰岩，深灰色，隐晶质，含动物化石碎片，厚1.364.77米，全区普遍发育，为12号煤层的直接顶板，上距11号煤约4.25米。K4灰岩第三层石灰岩，深灰色，隐晶质，略含泥质，并含少量黄铁矿及动物化石，厚3.385.97米，平均厚4.85米。层位稳定。为一不可采的薄煤层直接顶板，上距9号煤、10号煤约16.94米及5.74米，下距11号煤约4.78米。K5灰岩第四层石灰岩，灰色、隐晶质，含少量黄铁矿及动物化石碎片。厚04.11米，平均3.20米。为局部发育的8号煤层的直接顶板。下距 9#、10# 煤层分别为13.26及 23.94米。2、二迭系下统山西组（P1S）连续沉积于太原组地层之上，为本区主要含煤地层之一，岩性为一套由砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤层组成的河流湖泊、泥岩沼泽等陆相沉积。颜色由下部为深灰、灰黑色的含煤地层，向上逐渐变为浅灰、灰白色为主，表明古气候逐渐由潮湿变为干燥，不利于成煤。本厚组26.1391.01米，平均67.70米，含煤13层，总厚度7.08米，含煤系数为10.46%。3号煤层位于本组中下部，厚度大，层位稳定，本组标志层除煤层外尚有本组底部分界砂岩及煤层老顶砂岩。综合柱状图如下页图1。三、井田水文地质概况（一）地面水文地质 1.地形、地势、气象石圪节井田大部分为第四系黄土覆盖，仅在井田中、北部基岩零星出露，出露面积约占10%。地形较复杂，多为冲沟深谷切割。地势高差颇大，以井田中部的良才寺村为最高，海拔标高为+1067.6米，四周变低，平均在所不9001000左右，以西白兔村最低，海拔标高仅+898.6米。井田内最大高差169.0米，一般相对高差50100米。本区属典形大陆半干燥性气候。历年来夏季绝对最高气温可达37.2度，67月份最热；冬季最低气温可降至-19.6，元月份最冷。年平均温度15 左右。10月份开始结冰，翌年四月解冻，冰冻最大深度为0.73米。积雪厚度0.12米（平均值）。每年7、8、9月份为多雨季节，年平均降雨量594 .8mm ，年蒸发量平均为1738.6mm。矿区主要风向为“南东南”向，最大风速1416 m/s 。2.地表水系及水体浊漳河是本区最大的一条河流，在井田东部边界以外由南向北蜿蜒流过，水深一般在0.30.5m，上游被漳泽水库所截，水库放水季节水深在11.5m，其年径流量为12.7亿m3。由于漳河流向与3#煤层露头线近似平行，且远离露头线，故对煤层开采无直接影响。图1 综合柱状图如下页（二）矿井充水水源矿井水主要来源于：含水层水、大气降水及老窑水。1.含水层水 根据钻孔揭露资料，井田内自下而上共发育有11个含水量水层。(1)、中奥陶统石灰岩岩溶含水层组该含水层组为煤系地层沉积基底。含水量裂隙溶洞发育，富水性强，为本区良好的生活饮用水源，水位标高+670米左右。属层间裂隙岩溶承压水，地下水多作层流运动，动态稳定，动水量也较稳定。(2)、上石炭统太原组石灰岩岩溶含水层组：该含水量组共含四层灰岩含水层，即II、III、IV、V含水层，裂隙溶洞也较发育，含水层层间距较小，相夹的泥岩、砂质泥岩具有较好的隔水性能。正常情况下，各含水层间水力联系较弱。(3)、二迭系砂岩裂隙含水层组该含水层包括VI、VII、VIII、IX等四个含水层，裂隙较发育，含水性与岩性，区域性裂隙的发育程度有关。各含水层间经相对不导水的泥岩砂质泥岩相隔，水力联系微弱。(4)、基岩风化裂隙含水层本含水层(x号含水层)为风化带岩层，厚度约20m，节理殖裂隙发育，为良好透水层，混合抽水试验结果，Q=0.38公升/秒，k=0.0303 m/日。因其距地表近，直接受降水或第四系含水层补给，补给区与分布区一致。(5)、第四系松散岩类含水层组这组分上下两部分：上部为黄土层，颗粒细致，微含水，单位时间涌水量为2.985 56 L/s，是附近农村生活民用水，水量、水位季节性变化明显；下部为红土层，土质较粘，含土性不佳，相对上部黄土层，有着一定隔水作用。2.大气降水井田地形复杂，地势高差颇大，大气降水多呈地表径流流失，不利于对地下水的补给。再之，年蒸发量大于年降雨量，也不利于大气降水渗透。但因采后地表裂隙的出现，不同程度上沟通了大气降水与含水层间的水力联系，成为矿井涌水的间接来源。3.老窑水井田处于煤层浅部。据统计，仅开采范围内，3座小煤窑与我矿井下巷道沟通，向我矿新、旧采区常年排水，其排水量约占矿井总涌水量的1520%，成为矿井充水的又一直接来源。（三）矿井涌水量变化规律矿井涌水量大小：据多年来井下涌水实际资料分析,矿井主要的直接充水水源为VII、VIII号砂岩裂隙含水层水，它包括顶板直接出水和因老空积水两部分。前者多在上分层采掘过程中，含水层因未受或仅小部分受到破坏，涌水量小，主要表现为渗水、滴水，仅在2115工作面运巷和一下山配风巷掘进过程中有少部分淋水，水量最大达5 m3/h ，一般小于2 m3/h 。后者常于中、下分层采掘过程中和已回采完毕的新、旧采空区，含水层已部分或全部遭到破坏，涌水量较大，且持续时间较长，为矿井充水的主要水源。如出一辙13工作面下分层回风巷掘进时，由于中、上分层老空积水，在掘进初始，窝头涌水量最高达1015 m3/h，影响了正常掘进进度。后经较长时间排水，水量逐渐减小，稳定在23 m3/h。又比如，在111下分层工作面回采初期，假顶初次垮落之后，中上分层老空积水集中涌向工作面老塘，加之工作面所处位置平缓，老塘水淹及工作面，给生产带来一定困难。据测定，池时工作面涌水量为68 m3/h，若能持续正常排水，一般不致影响生产。另外比较突出的还有117下分层工作面，八六年回采初期水量最高达10立方米/小时，大量中上分层老空积水以淋水落石出形式涌入工作面，一度影响回采被迫超前50米另开新切眼。这是采掘过程中出现的老空积水。另外在已回采完毕的新旧采空区，老空积水满后则自流出来，象西二及一、二上采区和一下山少部分回采完毕的工作面，涌水量一般为510立方米/小时。另一直接充分水水源为小窑及旧巷来水，如西南大巷变电所附近的一条旧巷，常年向矿井排水，水量较稳定，经测定，多在510立方米/小时，据分析，绝大部分水是处在其高处的西沟小窑所排污水。类似情况，在一、二上山采区也有出现。根据历年矿井涌水量资料统计，石圪节矿井正常涌水量为600800立方米/日，最小涌水量为400立方米/日，最大可达1000立方米/日。属水文地质条件简单型矿井，防治水工程简单。第三节 煤层的埋藏特征一、煤层概述井田内共发育有煤层714层，平均厚度约14.74米，其中可采煤层约6层，总厚度平均12.15米，从上而下编号分别为3#、9#、10#、13#、15#煤层，现分析如下：3号煤层：位于山系组中下部，为井田内主要可采煤层之一，也是目前石圪节矿生产所采煤层，距石炭二迭分界砂岩顶板平均为9.56米，上距VII含水层约9.31米。煤层厚度大且层位稳定，自2.897.91米，平均厚度为6.68米。根据煤层结构情况分三个自然层：脑煤厚2.202.40米，含夹石13层，岩性为泥岩、页岩，夹石厚度变化较大，一般厚0.100.30米，最厚可达1.0米，变化趋势多表现为北厚南薄；中煤厚2.20米，一般不含夹石，煤质最佳，以其顶面一层约0.050.1米的酥煤与脑煤分开，以下部的第一个夹石做其底面的标志；底煤厚2.02.10米，含夹石23层，岩性为页岩或泥岩，厚0.100.50米，此外，夹石层在底煤中常呈分布不匀的串殊状出现。 9号煤层：俗称“黄煤”。位于太原组中上部K5灰岩与K4灰岩之间，上距K5灰岩约13米，下距10#煤层约10.68米。该煤层厚度变化大，从1到3.61米，平均厚度为3.35米，含夹石两层，厚0.100.30米，总体变化趋势为北厚南薄。中东部及中部绝部分地区无煤，且几乎全部集中在井田中南部，北部仅有零星地可采。该煤层可采系数指数KM 为0.92，属稳定可采煤层。10号煤层：该煤层位于9号煤层之下，K4灰岩之上，距K4灰岩约5.74米，煤呈黑色，块状或粉末状，偶有分叉现象，厚度从2.03.0米，平均厚度2.72米，南薄北厚。含夹石12层，厚0.050.20米。可采性指数KM =0.96，属稳定可采煤层。11号煤层：俗称“银煤”。厚度2.04.15米，平均3.85米。位于K4、与K3灰岩之间，上距K4灰岩4.78米，下距K3灰岩4.25米，层位稳定，局部发育，属稳定煤层。13号煤层：俗称“三节煤”。直接伏于K2灰岩之下，15-1号煤组之上，距15号煤约3.69米。厚度变化从00.92米，平均0.63米。层位稳定，分布广，零星地段可采，属极不稳定局部可采煤层。15号煤：位于太原组底部，现分析如下：上距K2底板4.32米，距13号煤层底板约3.69米，结构简单，在本区为主要可采煤层之一，井田内除南部、中部三个独立不可采块段外，其余绝大部分达到可采厚度，仅在井田东北角露头线附近，有一小块无煤区。平均厚度3.18米。层位较稳定，大部分可采，仅有极个别钻孔厚度低于可采厚度。复杂结构，含夹石12层米。该煤层可采性指数KM =0.95，变异系数R=55%，属较稳定可采煤层。下见煤层综合特征一览表1-2 。地 层系 统煤层名称煤层结构稳定性程度结构特征描述统组新编号俗名两极厚度平均厚度结构类型夹石层数可采性指数Km变异系数Y二迭统山西组3#香煤2.8-7.916.68简单或较复杂1 - 518.8%上距VII号含水层8.41米下距C3P1砂岩9.56米上石炭统太原组9#黄煤1.1-3.713.15简单偶夹具石0.9253%上距K5灰岩13.26米下距10号煤10.68米10#2.1-3.22.52简单偶夹具石0.9649%与下K4灰岩约5.74米11#银煤1.0-4.153.85简单无上距K4灰岩4.78米下距K3灰岩4.25米13#三节煤0-0.920.63简单无直接伏于K2灰岩之上15#四节煤0-5.903.18较复杂1 - 20.9555%太原组底部表12 可采煤层综合特征一览表二、煤层对比这次对比是仍以一九七五年十一月召开的“华北区二迭系专题会议纪要”和我局潞煤革地字（1987）第196号文为依据，主要采用标志层和层间距的对比方法，将石圪节井田74个钻孔资料统一了地质划分及煤层标志层编号。（1）各类煤层对比标志1号煤：上距K8砂岩14.28米，夹于黑色泥岩中。层位极不稳定。2号煤：上距K8砂岩25.33米，下距3号煤层22.91米，夹于黑色或砂质泥岩中。层位极不稳定。3号煤：位于山西组中下部，煤层厚、稳定，同其他煤层是最好的对比标志层。5号煤层：上距燧石层7.96米,下距K5石灰岩17.88米。厚度很不稳定。7号煤层：于K5石灰岩顶面。8号煤层：直接伏于K5石灰岩之下，厚度极不稳定。9号煤层：位于K5与K4石灰岩之间，上距K5石灰岩底面13.26米。10号煤层：位于K5与K4石灰岩间，下距K4石灰岩顶面5.74米。11号煤层：位于K4与K3石灰岩间，上距K4石灰岩底面4.78米，距 K3石灰岩顶面6.95米。12号煤层：K3石灰岩下伏，不稳定、不可采。13号煤层：K2石灰岩下伏，厚度变化大。15 号煤层：K石灰岩下4.32米，其上覆岩层为黑色泥岩，局部变为砂质泥岩或粉砂岩，泥岩内含植物化石及少量黄铁矿。这亦是很好的对比标志。（2）煤岩对比存在的问题：1）煤岩没统一分类、命名，岩芯鉴定时粒度、颜色、成分、结构、构造描述不规范，定性定名不准确，给煤岩对比带来一定困难。2）太原组目前还没进行开采，无采掘资料证实，虽然依据标志层能加以控制，有时难免错层，在今后工作中应加强煤层、层间距、物性以及变化规律方面的研究，以利对比准确。含煤地层煤层编号煤层结构煤层 稳定情况煤层顶底板 厚度(m)最小 最大平均煤层 间距(m)稳定性可采性指数KM顶板底板太原组9 #1.13.713.3510.68稳定可采0.92砂质泥 岩泥 岩粉砂岩10 #2.13.22.72稳定可采0.96泥 岩粉砂岩泥 岩石灰岩 表1-3 可采煤层埋藏特征表三、煤质3号煤层颜色呈黑色，具金属光泽。条带状结构明显，常具棱角状或不平坦状断口，性较脆，内生裂隙较发育，易碎，莫氏硬度为2度左右。一般有23组解释，在井下常见节理面形成片帮。该煤层硫含量低，且粘性好。由以上煤质化验表可以看出，3号煤层挥发分钻孔煤样，原煤为15.9417.94%，平均16.82%，精煤为14.6417.21%，平均为15.98%。 原煤灰分：15.9417.94%，平均16.82% ；硫：原煤全硫0.270.66%，平均0.38% ；磷：0.00170.0108%，平均0.0087% 。可燃基弹筒发热量82098778大卡/KG，平均8579.4大卡/KG煤灰矿物成分分析结果：SIO245.6051.99%，AL2O332.5238.98%，灰熔点（T2）13801500 。该煤层属低灰中灰、特低硫，特低磷、高发热量、高熔点灰分之瘦煤，为炼焦配煤，或做动力燃料。根据精查、生产阶段煤质化验结果，石圪节井田煤质变化规律：1)随着埋藏深度的增加，地温与压力的增大，对于不同煤层，浅部较深部结胶性为佳，深部煤层煤质程度高。例如，3号煤层挥发分均在15.9417.94%之间，胶质层Y均在014mm之间，牌号为瘦煤。13#15-3#（臭煤）其挥发份（VV）亦在1024%之间，胶质层Y值则多为0mm，牌号为贫煤(及少为瘦煤)含硫量高；2)同一煤层，浅部比深部结胶性好。参见：3号煤层煤质变化示意图；3)同一煤层，浅部较深部煤质为佳，钻孔分层取芯分析化验结果可明显看出，下分层胶质层厚度大于上分层；4)根据生产煤样分析结果，上分层灰分较下分层低。现将其主要指标综合情况及煤质工业分析指标表列于如下两表： 表1-4 各煤层主要指标综合情况表煤层号挥发份小-大平 均胶质层厚度（Y）体积曲线坩锅粘结性初 定煤 种容 重9#13.5918.5016.480 1310平滑下降4 6瘦煤1.3610#14.2518.4116.600 179平滑下降4瘦煤1.3613#13.2825.9316.820 131平滑下降1 4贫煤1.4215#13.7921.2015.110平滑下降及波型1 4贫煤1.4211#13.9319.3516.800 168平滑下降2 5瘦煤1.42表15 煤质工业分析指标表煤层牌号水分Wf(%)灰分Ag(%)挥发分Vr(%)硫分SgQ(%)磷分Pg(%)发热量QrDT(MJ/kg) 9 #瘦煤1.152.471.4012.720.815.913.5918.5016.480.270.660.380.0020.0110.00934.336.735.910 #瘦煤0.912.161.2613.622.516.314.2518.4116.600.270.660.380.0020.0110.00934.336.735.9四、瓦斯、煤尘、自燃性、地温石圪节井田9#煤层埋藏较浅，瓦斯含量低，10# 煤层瓦斯含量也低。矿井沼气最大涌出量10.24立方米/分，最小1.88立方米/分，平均2.28立方米/分；绝对涌出量8.371.00立方米/分，平均7.7立方米/分。二氧化碳相对涌出量10.311.64立方米/分，平均4.60立方米/分；绝对涌出量11.941.76立方米/分，平均7.0立方米/分，属低沼气矿井。东部煤层露头浅部，废弃的窑较多，故在生产中要注意安全，预防瓦斯集聚。3号煤层煤尘有爆炸危险，故井下应做好除尘工作，预防煤尘事故有发生。各层煤自燃性不强，属于不易自燃煤层。在井下各采区运输巷、风巷、工作面进行测定温度均在1318度，地温无异常现象，属恒温矿井。第2章 井田境界与储量第一节 井田境界一、井田境界根据潞煤地字（1987）第26号文，山西省人民政府晋政（1984）第14号文，结合潞煤生，地字（1988）第198号文确定石圪节煤层井田边界。该井田北临漳村井田，西靠王庄井田，东部和南部都为人为边界。井田范围内走向基本呈南北方向，西低东高倾斜。南北走向约为5.0公里，东西倾斜宽约3.2公里，呈不规则长方形，井田面积约为15.6平方公里。本井田范围由以下表所确定的9点坐标连线圈定：点号YX141278040322642412718403200034127324029338441299441293045413000402749764132454127500741434040272598416000402724094160004032230第二节 矿井储量的计算本设计煤层为9#及10#煤层。9#煤层平均厚3.35米，10#煤层平均厚2.72米，容重都为1.36吨/立方米。一、矿井工业储量（Zg） 矿井工业储量是指在井田范围内，经过地质勘探，煤层厚度和质量均符合开采需求，地质构造比较清楚，目前即可供利用的可列入平衡表内的储量。 因为该井田的煤层倾角为36,平均为4，小于10，故采用近水平面积,面积为15.6km2 。 则矿井工业储量为：Zg =Sm 式中：Zg - 工业储量,百万吨/Mt ； S- 水平投影面积, m2 ； m- 煤层平均厚度（9#及10#煤厚）,m；- 容量,t/m3 。将数据代入计算得：Zg =Sm =15.61.36（3.35+2.72） =128.781（Mt）其中9#煤层：Zg =71.074（Mt）二、矿井可采储量（Zk） 矿井可采储量（Zk）是矿井设计的可以采出的储量，即 Zk =（Zg - P)C式中：Zk 矿井可采储量，Mt；Zg矿井工业储量，Mt；P 保护工业场地、井筒、井田境界、河流、建筑物等留置的永久煤柱损失量(一般情况下，永久煤柱损失约占工业储量的8%），Mt ；C采区回采率，9#、10#煤层为中厚煤层，取0.8。其中各种永久煤柱计算如下： 井田境界煤柱： 井田境界煤柱在本井田一侧按20m留设；经计算井田境界煤柱为2.708 Mt；工业广场保护煤柱： 本矿井设计生产能力为120万t/a，为大型矿井。根据采矿设计手册规定,大型矿井占地为（0.81.1）公顷/10万t,本设计取0.95，所以此矿井工业广场占地为: 120.95 =11.4 公顷，约114000 m2 ，简化为长400m宽280m的长方形场地。 工业广场保护煤柱采用剖面法留设，围护带宽度为15米，表土层及岩层移动角参数确定如下：45，76.8，63.6，71.8 ，则经计算其保护煤柱为 2.158Mt。铁路保护煤柱： 经计算铁路保护煤柱为3.911Mt。其它煤柱损失：其它煤柱损失为1.528Mt。所以综合以上计算，全矿井可采储量Zk 为94.782 Mt。设计煤层储量汇总表如下：表21 设计煤层储量汇总表煤层编号矿井工业储量Zg永久煤柱损失采区回采率矿井可采储量Zk井界煤柱工业广场煤柱铁路保护煤柱其它煤柱小计9#71.0741.4951.1672.1580.8665.68680%52.31010#57.7081.2130.9911.7530.6624.61980%42.472合计128.7822.7082.1583.9111.52810.30594.782第3章 矿井工作制度及生产能力第一节 矿井工作制度一、矿井工作制度按煤炭工业矿井设计规范规定，本矿井矿井设计年工作日为330d，采用“四 六”工作制(其中三班生产，一班检修准备)，每天净提升时间为14h。第二节 矿井生产能力及服务年限一、矿井设计生产能力的确定与论证本矿井设计生产能力确定为1.20 Mt/a 。其主要理由如下：1.本井田煤层储量较为丰富，赋存以稳定、较稳定型为主，倾角一般36，非常适宜综合机械化开采，宜建设现代化大型矿井。2.井田内地质构造简单，以宽缓的褶曲为主，断层、陷落柱稀少，无岩浆岩侵入；井田内水文地质条件简单。3.因为9#煤为中灰、特低硫、低磷、极易选的瘦煤。建设大型矿井不但可以缓解国内煤供应的紧张需求，而且也可大量出口，为国家增收外汇，其社会经济效益显著。所以综合考虑煤炭储量、煤层赋存情况、地质构造、开采技术条件以及开发条件、市场需求等因素，结合本矿外部条件和国家产业技术政策，经过技术分析比较后，确定矿井生产能力为1.20 Mt/a 。二、矿井服务年限矿井的可采储量Zk，设计生产能力（井型）A及服务年限T三者之间的关系为： 式中 K矿井储量备用系数，矿井设计一般取1.31.5，本矿井取1.4。则全矿井服务年限为： 虽然计算的全矿井服务年限56.4a略小于规定的60a，但考虑到现在新技术的发展以及经济的投资效益，本设计服务年限可行。故按1.20Mt/a的设计生产能力计算，全矿井服务年限为56.4a，其中9#煤层服务年限为31.1a，满足煤炭工业矿井设计规范要求。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、位置及其互相联系和配合称为开拓方式。（一）井田开拓方式井田开拓方式主要有三种：平硐、斜井、立井开拓方式以及综合开拓方式。一般情况下，平硐最简单，斜井次之，立井最复杂。1.平硐开拓受地形条件限制，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型水平服务年限要求。2.斜井开拓与立井开拓相比：井筒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较简单，井筒延伸施工方便，生产干扰少，不易受底板含水煤层的威胁；主提升胶带化有相当大的提升能力，可以满足特大型矿井提升需要；斜井井筒也可以作为安全出口，井下一旦发生事故，人员可以从主斜井迅速撤离。 对于井田内煤层埋藏不深，表土层不厚，水文地质情况简单，井筒不需特殊法施工的缓倾斜和倾斜煤层，一般可采用斜井开拓。 3.立井开拓不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯及水文地质等自然条件的限制。在采深相同的条件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利，井筒通风断面大，可以满足高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井需风量的要求，且阻力小，对深井开拓特别有利；当表土层为富含水的冲积层时，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能兼顾井田浅部和深部不同产状的煤层。 对于煤层赋存较深或冲击层厚、水文地质情况比较复杂或多水平开采急倾斜煤层的矿井，以及对于倾斜长度大的矿井，一般采用立井开拓较为有利。（二）井筒位置的确定原则 1.有利与第一水平的开采并兼顾其他水平，有利与井底车场和主要运输大巷的布置，石门工程量少；井田两翼储量基本平衡； 2.有利与首采区布置在井筒附近的富煤阶段，首采区少迁村庄或不迁村庄； 3.井筒不宜穿过厚土层、断层破碎带、煤与瓦斯突出煤层或较软弱岩层。 4.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。 5.距水源电源较近，矿井铁路专用线短，道路布置合理。二、开拓方案的提出由于本矿井煤层倾角小，为36，平均5，为缓倾斜近水平煤层；表土层薄，无流沙层；水文地质情况比较简单，井筒不需特殊施工。又鉴于立井井筒施工技术复杂需要设备多，要求有较高的技术水平，掘进速度慢，基建投资大；而斜井的运输提升能力比立井大，有相当大的提升能力，可以满足大型及特大型矿井提升的需要，且斜井井筒也可以作为安全出口，井下一旦发生事故，人员可以从斜井迅速撤离。所以根据该矿地面地形及地质条件，考虑工业广场的选择，同时考虑井下的布局和矿井通风系统，本矿井设计可采用双斜井开拓。本井田划分为一个水平（两个阶段），阶段内采用带区准备方式；每个阶段内沿走向划分为4个倾斜长为1500 m的带区，每个带区设6个分带，设计采用后退式回采；并根据当前一矿一面高产高效矿井的实现，采用一条龙胶带输送机连续运输，通过输送机及转载机实现从工作面直到地面的连续运输，辅助运输采用无轨胶轮车运输方式。同时为了解决出煤高峰运输的问题，设计在胶带大巷中部布置一个大巷中央煤仓和在每个带区设置一个带区集中煤仓，采用机械式水平煤仓（比如列车式）。 根据以上所述，本设计提出如下两个开拓方案：方案：斜井开拓（回风井为斜井）主、副井及回风井均为斜井开拓，布置于井田中央，单水平、上下山（带区式准备）、集中大巷开采，采用中央并列式通风。大巷布置于煤层中，沿顶板或底板掘进，局部半煤岩及岩巷。方案：斜井开拓（回风井为立井）主、副井均为斜井开拓，回风井为立井，布置于井田中央，单水平、上下山（带区式准备）、集中大巷开采，采用中央并列式通风。大巷布置于煤层中，沿顶板或底板掘进，局部半煤岩及岩巷。 将两方案各要素分别对比如下：1.井筒的位置、形式、数目及矿井通风方式方案： 主副井位于井田中部，井筒形式为斜井，回风井为斜井，矿井通风系统为中央并列式。井筒参数为：主斜井： X=4029760 Y=414775 Z=1004 =16副斜井： X=4029690 Y=415650 Z=937 =7回风斜井： X=4029725 Y=414705 Z=1010