bysj01-064@铁法矿务局大兴三矿3.00Mta新井设计
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毕业设计
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bysj01-064@铁法矿务局大兴三矿3.00Mta新井设计,毕业设计
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1 前言 毕业设计是学生锻炼自己动手操作和理论相结合的重要环节，学生通过设计能够全面系统的运用和巩固所学的知识，掌握矿井设计的方法、步骤及内容，培养自己的实事求是、理论联系实际的工作作风和严禁的工作态度，培养自己的科学研究能力，提高了编写技术文件和运算的能力，同时也提高了计算机应用能力及其他方面的能力 整个毕业设计的地质资料是在学生毕业实习中得到的，锻炼了学生收集资料的能力，同时指导教师又对每个学生的题目做了修改，使每个学生都有自己的设计题目，锻炼了学生独立学习、独立解决问题的能力。 本设计是铁法矿 务局大兴三矿 3.00Mt/a 新井设计在所收集地质材料的前提下，由指导教师给予指导，并合理运用平时及课堂上积累的 知识，查找有关资料，力求设计出一个高产、高效、安全的现代化矿井。 本设计说明书从矿井的开拓、开采、运输、通风、提升及工作面的采煤方法等各个环节进行了详细的叙述，并在很多处进行了技术和经济比较论述了本设计的合理性，完成了毕业设计要求的全部内容同时说明书中要求图文并茂，使设计的内容更容易被理解、接受书中有不妥之处请老师提出指正。 nts 2 1 矿区概述及井田特征 1.1 矿区 概述 1.1.1 交通位置 大兴井田位于铁法煤田的西南部，隶属辽宁省铁岭市铁法区小明、蔡牛镇所辖，地理坐标为：东经 1233315 1233635 ，北纬 422136 422527 。 该井田北与大隆井田毗邻，以 15、 16 号断层及 7 2 煤层 525 米等高线为界，东邻晓南井田以 3、 3 1、 2、 35 号断层为界，西界为 55、 56 号断层，南以煤层最低可采厚度边界线为界。南北走向长 6.4 公里，东西宽 3.2公里，面积为 20.48平方公里。 本区东部有长（春）大（连）铁路，可由铁岭车站及沈阳大青专次列车直通该矿区，并且在矿区各井田均有矿用铁路线相连。另外该区有沥青路面公路多条，四通八达，相距铁岭市约 32 公里，每天有通往沈阳、抚顺、彰武等地的客车，另有通往沈阳、辽阳的列车，交通运输十分便利 。 1.1.2 自然地理 井田的地貌成因类型可分为剥蚀堆积和冲洪积两种类型。第一种地貌成因类型，由残坡积层和坡洪积层组成。位于井田西南角的孤山子一带。是由残坡积层所构成的低山丘陵，地面标高一般为 75 104.6米，最大地面相对高差 29.6米，而在东北部左家岗子和西南部后孤山子一带，则由坡洪积层所构成的平缓平原，地面标高一般 70 83.00米左右，最大地面相对高差 13.00米。 第二种地貌成因类型，由冲洪积层组成。位于井田中部的四家子一带，是由该层所构成的较高平坦平原，地面标高一般 64.30 75.00 米左右，最大相对高差 10.70 米。总之该井田地面标高 64.30 110.00 米，最大相对高差 45.7 米，平均地面标高 73.14 米，一般相对高差 8.84 米。该井田内无较大河流，仅在井田中部有两条季节性小河，一是辽河 屯小河，另一个是四家子小河，两条小河都是雨季河水增多，枯季几乎断流。 本区处于平原内，多风少雨，春旱冬寒，属大陆性气候，一般春、秋、冬三季多风，冬季多西北风，春季多西南风，大至 8 9级，小至 2 3级，有 “ 三天nts 3 不刮，不叫铁法 ” 之说法。降雨多集中在每年的七、八份，年降雨量最大达到1065.8 毫米（ 1959 年）。蒸发量最大值达到 2028.4 毫米（ 1962 年）。年平均气温 7 度左右，最高达到 35.8 （ 1962 年 6 月 16 日），最低达到 34.3 （ 1965年 1 月 11 日）。历年冻土深度一般在 110 厘米左右，冻土一般时间 为当年 10 月至翌年 5月，本区地震强度 6级左右。 1.2 井田及其附近的地质特征 1.2.1 井田地层 井田地层皆同区域地层，地表仅出露有黑云母安山岩，粗面岩，正长斑岩，其它均被第四系所掩覆。 据钻孔资料所见有中生界侏罗系、白垩系及新生界第四系，由下而上分述如下： （一）中生界（ ） 1、侏罗系上统阜新组（ 3） ,为井田内唯一含煤地层，本组分为四段： （ 1）底部砂砾岩段（ 3 ） 该段赋存较深，仅于煤田北部柏家沟及三家子局部地区有出露。下部以灰绿色、暗褐色砂砾岩为主，分选不好，砾石成分以花岗片麻岩、 石英岩砾为多，砾径一般为 20 25 厘米，最大 1 米左右。上部以灰色、深灰色砂岩为主，夹有砾岩，组成成分较杂，砾径一般 0.5 5 厘米，具波状及斜波状层理。该 段厚约500米左右。 （ 2）下含煤段（ ） 由灰黑色、灰白色、灰色砂岩、泥岩和煤层、炭泥岩组成。仅在井田西部和南端岩石为杂色，深灰色的粗砂岩，含砾砂岩及砂砾岩和少许泥岩、煤层，其岩石碎屑以长石、石英岩为主，泥质胶结，并有辉绿岩呈复式岩床侵入。该段厚约130 200米，一般厚 160米。产有 Coniopteris（布列雅锥叶蕨）、 Nilssonia（东 方焦羽叶）等植物化石。该段共含煤 22 层，分别为 12 1、 12 2、 12上、12、 13 1、 13、 14 1 1、 14 1 2、 14 1、 14 2、 15 2 1、 15 2 2、15 2 3、 15 2、 15 3 1、 15 3、 16 1、 16 2、 16上、 16、 17 1、 172 煤层，其中 12、 13、 14 1、 15 2、 16 层煤为本井田主要可采煤层，其余均为局部可采煤层。 nts 4 （ 3）中部砂岩、泥岩段（ ） 本段为灰白色、灰色细砂岩夹粗砂岩、泥岩组成，层理发育，胶结致密，硬度略大，厚度 40 70米，一般 50米左右。 （ 4）上含煤段（ ） 由灰、灰白、灰黑色砂岩、泥岩、含砾砂岩、砾岩及煤层组成，夹有菱铁矿结核体，具斜波状层理。局部亦有辉绿岩呈复式岩床侵入该段。该段厚 150 300米，一般约 200 米左右。产有 Coniopteris 等化石。该段共含煤 23 层，分别为2 1、 2 2、 2 3 1、 2 3、 3 3、 4 2 1、 4 2 2、 4 2 3、 4 2上、 4 2、 6、 7 2 1、 7 2 2、 7 2 3、 7 2上、 7 2、 8、 9 2、 9 3、 9、 10 1、 10 2煤层，其中 2 3、 4 2、 7 2、 8、 9为本井田主要可采煤层 ，其余均为局部可采煤层。 2、白垩系下统孙家湾组（ ） ,本组最大特征是以颜色区分为两段： （ 1）下部灰绿色砂岩段（ ） 夹有灰色粗砂岩、泥岩及不等粒砂砾岩层，泥质胶结，厚度 300 米左右，并与侏罗系呈假整合或平行不整合接触。 （ 2）上部紫色砂岩、砾岩段（ ） 本段以紫色为最大特征，以不等粒砂砾岩、砾岩和砂岩组成，间夹薄层泥岩，胶结为泥质松软。本井田该层多被无芯钻进，厚约 150 300米。 （二）新生界 第四系（）：上部由黄色或灰褐色的亚粘土所组成，含少量铁锰质结核，全井田皆有分布。下部以砂、 砂砾石为主，中夹砂层，底部较粗，一般砾径 5毫米左右，平均厚度 15米左右，与白垩系呈不整合接触。 1.2.3 水文地质 一、含水层 该井田可分为三个含水层 1、第四系砂砾孔隙承压含水层 该层赋存于粘土及亚粘土下部，主要由黄色及灰白色砂及砂砾所组成的冲洪积层。成分以石英、长石、花岗片麻岩砾为主，一般砾径 2 5 毫米，最大砾径20 30毫米。分选性一般，部分带有棱角，上细下粗。其分布详见图 4 1。 nts 5 除 3线以北的西北角局部存在一般厚 2 8米的含水层外， 1 5 线基本不存在该含水层。主要是在中部 5 9线和 9 13 由西 向东呈扁豆状分布于沿河两侧。一般厚度 2 18米，最大厚度 20.17米（ 174 孔），最小厚度 1.90米（ 622孔），平均厚度 8.58米。其底板最大深度 27.93 米（ 624孔），最小深度 6.76米（ 173孔），平均深度 19.82 米。 13 线以南的西南角出现局部坡洪积砂砾孔隙承压含水层，一般厚度 2 16米。最大厚度 18.10 米。 总之，该层最大厚度 20.17米（ 174孔），最小厚度 1.50米 （ 731孔）， 平均 7.75米。 含水性，据 959 孔抽水试验 0.309 公升秒米， 13.92 米日。水位标高 66.55米。水质为 HCO3 CaKNa型水。该层水主要补给来源为大气降水，在枯季排泄于地表水。 2、白垩系玄武岩、砂砾岩裂隙承压弱含水层 该层顶板与第四系底板呈不整合接触，其底板与侏罗系含煤组顶部泥岩隔水层顶板相接。其岩性上部主要由紫红色粗砂岩、砂砾岩及中期喷发玄武岩复合层所组成。下部则由灰绿色粗砂岩、砂砾岩复合岩层所组成。而上、下两部又均夹泥岩、粉、细砂岩复合隔水夹层。 井田北部（ 7线以北），基本围绕 3线的 473、 611两个孔变厚 160 440米。中部（ 7 12 线）东西两侧较厚，中间较薄，一般在 200 米左 右。南部 （ 1215线），向南逐渐增厚 80 560米，一般厚 400米左右。 总之，该层最大厚度 576.28米（南排 8号孔），最小厚度 1.76 米（ 950孔），平均厚度 225.41米。其底板最大深度 710.24 米（ 737孔 )，最小深度 364.90米（ 989 孔）。该含水层之间夹泥岩、粉、细砂岩复合隔水夹层，起很大相对隔水作用。最大厚度 437.29 米（ 628 孔），最小厚度 21.35 米（ 950 孔），平均厚度210.49米。 含水性按垂直分带： 、上覆 40.20 79.03 米深的强风化带，简易水文观测消耗量比较大， 一般大于 5M3 H 以上，富水性较强。根据井田抽水试验，其含水性可分为南北两部，南强北弱。 、位于强风化带下部，属于中部的次弱风化带。深度 170 260 米，含水nts 6 性较弱。按井田抽水试验钻孔，其含水性可分为南北两部，也是南强北弱。 、位于次弱风化带下部，也就是白垩系含水层下部，深度 487.22 米。含水性很弱，也同样可分为南北两部，南强北弱。 总之，该含水层补给来源主要靠上部水的垂直微弱渗透，排泄趋向深部，迳流条件差。 3、侏罗系含煤组粗砂岩及砂砾岩裂隙承压微弱直接充水含水层 该层顶板为侏罗系含煤组顶部泥岩隔 水层底板，底板为 17 1层煤底板。其岩性主要由灰白色粗砂岩、砂砾岩复合岩层所组成。赋存于 4、 7、 14、 15 层煤顶板和上、下煤组之间的河床相及粗砂岩 ,砂砾岩。由井田四周向中南部随底板加深（ 630.88 1257.00 米）而增厚 20 200 米。该层最大厚度 215.83 米，最小厚度 1.45米，平均厚度 79.87米。最大深度 1257.00米，最小深度 630.88米。 该含水层之间夹泥岩、粉、细砂岩复合隔水夹层，起很大的隔水作用。其最大厚度 417.95米，最小厚度 32.92米，平均厚度 284.67米。 含水性：按井田 钻孔抽水试验，该含水层可分为北部微弱区和南部强微弱含水区。 总之，该含水层主要补给来源为白垩系间接充水含水层的微弱垂直渗透，又处于深部闭合、盐化微循环环境中。迳流条件极其微弱，排泄条件极差。 1.3 矿层质量及矿层特征 1.3.1 煤层及可采煤层 本井田含煤地层为下二迭系山西组及上石炭系的太原组，计含煤 14层。 1 7 煤层赋存于山西组， 8 14 层于太原组。 4-2 煤、 7-2 煤、 12 煤、 13煤、 15-2煤全区发育稳定，余者皆为沉积不稳定的煤层，虽有局部可采点，但因构不成大块段无法开采，现将主要可采煤层自上 而下分别叙述如下： 1)4-2煤层：位于山西组底部，为全区发育的可采煤层，为简单结构煤层，煤变化不大，平均厚度为 4.3米。顶板厚层状黑白相间条带状细粉砂岩。其底板为厚层状粉砂岩。 2)7-2煤层：位于太原组顶部，为全区发育的可采煤层，平均厚度 3.0米。顶板为粗砂岩，海相泥岩。底板为粘土质粉砂岩。 3)12 煤层：位于太原组上中部，全区发育，平均厚度 3.0 米。顶板厚层nts 7 状海相泥岩，底板为粘土岩。 4） 13煤层：位于太原组下中部，全区发育，平均厚度 2.0米。顶板厚层状细砂岩，底板为粗砂岩，海相泥岩。 5） 15-2煤 层：位于太原组下部，全区发育，平均厚度 2.5米。顶板厚层状海相泥岩，底板为粘土岩。 1.3.2 瓦斯、煤尘、自然发火 1、瓦斯成分及自然含量 在精查补充勘探阶段，从 4 2、 7 2、 12、 13、 15 2 等煤层中，采取瓦斯解吸煤样 157个，通过化验和计算，绝对瓦斯涌出量： 80m3/min。相对瓦斯涌出量： 10m3/t。 2、瓦斯变化的几点趋势 、瓦斯含量相对高出的部位，往往是接触变质煤，特别是天然焦分布的地方。 、由于辉绿岩的侵入，接触变质作用的影响，随着煤层赋存深度的增加，而瓦斯含量相对增高的趋势表现 虽然不明显，但仍有所表现。 、瓦斯分带：本井田根据瓦斯成分（ CH4），将瓦斯分成两个带，即 CH4带(CH480%， N2=20 80%）和 N2、 CH4 带（ N2、 CH4 均为 20 80%）。这两个带以CH4带为主， N2、 CH4 带只是呈小片分布于煤层中。 3、大兴矿煤与瓦斯突出危险性的测定 在建井阶段，抚顺煤研所对 7煤层进行了突出危险性的指标测定。测定结果，煤的突出危险性综合指标 36 85，煤层突出 危险综合指标 D 12.8 18.5。因此，抚顺煤研所认为具有突出危险性。 4、实际生产情况 在建井和生产过程 中，大兴矿共发生 4 次煤与瓦斯突出现象，如表 5 3： 在生产过程中， 97 年测得瓦斯相对涌出量为 11.31M3 T，绝对涌出量为 78.8M3 T； 98 年测得相对涌出量为 15.46M3 T，绝对涌出量为 79.88M3 T。造成大兴井田瓦斯含量较高的原因为：火成岩活动频繁，接触变质煤分布广泛，煤层埋藏深，透气性差。因此在生产过程中，对瓦斯的防治工作要给予高度重视。 二、煤尘 nts 8 在精查阶段从 947、 987、 992 三个钻孔中，采取了 7 2、 12、 15 2 三个煤层共 5个煤尘煤样，鉴定结果：火焰长度约大于 400MM，岩粉量约为 80。在生产过程中， 96、 97、 98 年测得煤尘爆炸指数在 48.30 55.63之间。因此本井田各煤层的煤尘，有强爆炸性或有爆炸危险。 三、煤的自燃 通过对九个还原样与氧化样的分析，由于着火点之差（ T）均大于 40，因此属于易自燃煤。在生产过程中就发生过煤的自燃现象。如 S5701 等多个工作面出现过 CO增大现象。自然发火期为 3 6 个月。 1.3.3 煤质 一、煤种 大兴井田各煤层共有长焰煤、气煤、不粘煤、弱粘煤、贫煤和天然焦等六个煤种。由于弱粘煤和贫煤零星分布，不成片，故把这两个零星分 布点，并入到不粘煤之中。这样，煤层中煤种只有四个煤种，即长焰煤、气煤、不粘煤和天然焦。 1、煤种的变化规律 大兴井田各煤层以区域变质作用为主，但接触变质作用也相当严重，它严重地破坏干扰了区域变质作用的规律性，使煤种界线复杂化。 、长焰煤和气煤的分布规律 、随着煤层赋存深度的增加，长焰煤分布面积逐渐缩小，而气煤分布面积逐渐增大。例如 2 3煤层，气煤零星分布，绝大部分为长焰煤；而 12煤层长焰煤只在东北角零星分布，绝大部分为气煤。 就长焰煤和气煤而言，上煤组以长焰煤为主，下煤组以气煤为主。 、同一煤种随着煤 层赋存深度的增加，而碳含量略有增高。以上两点变化规律，得出一个结论：就是本井田各煤层随着煤层赋存深度的增加，而煤的变质程度相对增高。 、天然焦变化的几点规律 、辉绿岩侵入煤层中间，影响煤的接触变质程度最为严重。 、辉绿岩侵入煤层底部，辉绿岩与煤层的距离较辉绿岩的厚度影响严重。也就是说辉绿岩离煤层距离越小，煤层易变成天然焦；当距离不变，辉绿岩厚度越大，煤层易变成天然焦。 nts 9 、辉绿岩侵入煤层顶部，辉绿岩和煤层的距离对煤层变成天然焦的影响，较辉绿岩的厚度大得多。 通过对接触变质煤的资料分析和研究，得出下面结 论：在影响接触变质程度的三个主要条件中，以辉绿岩对于煤层的空间位置影响最为重要，其次是辉绿岩和煤层的距离，再其次是辉绿岩的厚度。 、不粘煤的分布规律 大兴井田总的煤层变质程度符合希尔特定律，但局部地段、局部煤层变质程度异常。分析其原因是火成岩的侵入，造成火成岩发育区域煤的热变质程度增高。大兴井田的不粘煤主要分布在火成岩岩床附近，该煤种与火成岩有着十分密切的关系。 二、煤质特征 1、煤的物理性质 、长焰煤与气煤 煤为黑色，条痕微带褐色，沥青光泽，具参差状、贝壳状、阶梯状、眼球状断口。 8、 9、 13煤层，眼球 状断口比较发育； 7 2、 12、 14 1煤层贝壳状断口比较发育。容重一般为 1.30 1.34， 9、 15 2、 16 煤层等容重较高，一般为1.30 1.36。煤层硬度均不大。各煤层比较， 4 2、 8、 9、 13、 16 等煤层较硬；7 2、 12、 14 1等煤层较脆。各煤层中有两组近于垂直煤层的节理，其中一条节理发育，近东西向。 煤层结构及构造：各煤层具线理状、条带状结构，层状构造普遍发育，块状构造只有个别煤层局部发育。 、天然焦 由于辉绿岩的侵入，煤层部分或全部变成天然焦。天然焦的颜色变浅、灰浅灰色，光泽增强为金 钢似金属光泽，外生裂隙发育，内有方解石充填。粒状结构，块状构造，比较坚硬。 、不粘煤 其物理性质介于长焰煤、气煤天然焦之间。 2、煤的化学性质 、水分 各煤层净煤水分略高于原煤水分，水分含量 0.56 15.54。一般净煤水分nts 10 在 4.05左右，原煤水分在 3.27左右。煤层水分含量从长焰煤、气煤、不粘煤天然焦依次减小，随着煤层赋存深度的增加，水分含量逐渐减小。 、灰分 除天然焦外，煤层灰分含量在 5.62 39.87之间，一般灰分含量在 17.0022.73之间。在 10 个主煤层中， 7 2、 9 煤层 灰分偏低， 4 2、 12、 14 1、16煤层灰分略高， 2 3、 8、 13、 15 2煤层灰分偏高。 、挥发分 原煤挥发分略高于净煤挥发分，气煤挥发分略高于长焰煤，不粘煤挥发分则较低，一般低 7，天然焦挥发分则更低。 、发热量 煤的发热量随着灰分的增高而降低，随着深度的增加而增高。 、碳、氢含量 碳含量一般在 80.34左右，氢含量一般在 5.1左右。碳的含量有随着煤层赋存深度的增加而增高的趋势。不粘煤这种趋势不明显。就全井田而言，长焰煤、气煤、不粘煤的碳、氢含量比较稳定，只是不粘煤氢含量略 低些。 、含焦油率 本井田 5个主要可采煤层（ 4-2、 7-2、 12、 13、 15-2）的长焰煤和气煤平均焦油率，均在 8以上，最高达 13.83，属富油煤。 10个主要可采煤层不粘煤的焦油产率，除 7-2、 13煤层为富油煤外，其余均为含油煤。 、化学活性 从井田内 7 个钻孔， 4 个煤层中，采取 10 个化学活性样。化验结果为 CO2还原率太低，当温度在 900时，平均仅为 4.77，不能做气化用煤。 、灰分结渣性 从 924孔 4煤层中，采取 1个灰分结渣样。试验结果，属强结渣性。 、灰成分 长焰煤、气煤的 S O2、 A 2 3的含量较高，而不粘煤、天然焦含量较低；长焰煤、气煤的 F 2O3、 C O、 M O的含量较低 ,而不粘煤、天然焦的含量较高。 、灰熔点 长焰煤、气煤的灰熔点较高，不粘煤、天然焦的灰熔点较低，这与灰成分有关。长焰煤、气煤、不粘煤属高熔灰分；天然焦属低熔灰分。 nts 11 、硫、磷含量 硫含量上煤组含量比下煤组高；长焰煤、气煤比不粘煤和天然焦高；原煤硫含量高于净煤。硫含量（ S Q%）一般在 0.50，属特低低硫煤层。 磷含量 (Pg %)原煤高于净煤，一般为 0.007 0.015，属低磷煤层。 、砷（ A 2O3）、氯 （ CI） 砷含量上煤组变化较大，在 1.6 10ppm 之间，下煤组比较稳定，变化小，在 5 5.6ppm 之间。上煤组氯含量较低；变化在 0.0032 0.0068之间，下煤组氯含量较高，变化 在 0.011 0.03之间。 、可选性 根据 我矿洗煤厂提供的原料煤入洗 0.1含量约为 10，属于易选煤。 、生产原煤灰分 经过对近几年生产原煤灰分的统计， 4 2煤层原煤灰分一般在 37左右， 7 2煤层原煤灰分在 27左右。与精查补报告原煤灰分预计基本一致，略高两个百分点。 、煤的工业用途 综上煤质的指标，本井田 的长焰煤、气煤和不粘煤可做动力用煤；长焰煤和气煤可做炼油用煤；气煤可做炼焦配煤。 nts 12 地层层序岩性地层 平均厚度柱状图岩 土 描 述123456综合柱状图粉砂岩4 - 2粉砂7 - 21210834-2煤 为 全 区 发 育 可 采 煤 层 ， 是 矿 井 的主采煤层，平均厚4 . 3 米。粉 砂 ： 黄 色 ， 湿 至 很 湿 稍 密 ， 级 配 不均 , 冲 积 成 因 。 矿 物 成 分 主 要 为 长 石 及 石 英质 。 平 均 厚 8 米 。7 - 2 层 煤 为 全 区 发 育 可 采 煤 层 ， 是 矿 井的主采煤层，平均厚3 米。粉 砂 ： 黄 色 ， 湿 至 很 湿 稍 密 ， 级 配 不均 , 冲 积 成 因 。 矿 物 成 分 主 要 为 长 石 及 石英 质 。 平 均 厚 1 0 米 。1 2 层 煤 为 全 区 发 育 可 采 煤 层 ， 是 矿 井的主采煤层，平均厚3 米。4.3103粉 砂 ： 黄 色 ， 湿 至 很 湿 稍 密 ， 级 配 不均 , 冲 积 成 因 。 矿 物 成 分 主 要 为 长 石 及 石 英质 。 平 均 厚 1 0 米 。砂岩1072138砂 岩 ： 黄 色 ， 很 湿 至 饱 和 ， 中 密 ， 级配不均，冲积成因。物质成分主要为长石及石英质颗粒。平均厚1 0 米。1 3 煤 为 全 区 发 育 可 采 煤 层 ， 是 矿 井 的 主采煤层，也是矿井最厚煤层, 平均厚可达2米。砂 岩 ： 黄 色 ， 很 湿 至 饱 和 ， 中 密 ， 级配不均，冲积成因。物质成分主要为长石及石英质颗粒。平均厚1 2 米。12砂岩9砂岩101 5 - 2 2.51 5 - 2 煤 为 全 区 发 育 可 采 煤 层 ， 是 矿 井 的 主采煤层，也是矿井最厚煤层, 平均厚可达 2 . 5 米 。图 1-1综合柱壮图 Figure 1 -1-strong comprehensive plan nts 13 2 井田境界与储量 2.1 井田境界 2.1.1 井田境界 井田以南北为走向，东西为倾向。其井田境界： 该井田北与大隆井田毗邻，以 15、 16号断层及 7 2煤层 525米等高线为界，东邻晓南井田以 3、3 1、 2、 35号断层为界，西 界为 55、 56号断层，南以煤层最低可采厚度边界线为界 。井田走向长 7.5 千米，倾向宽 3.8 千米，井田面积约 28.5 平方公里。边界煤柱的留法及尺寸： 1)井田边界矿柱留 30米。 2)井田浅部防水煤柱斜长 50米。 3)断层煤柱每侧各为 20米。 2.1.2 邻近井田的开发情况及与本矿的影响 本井田西部为大隆矿，西南部与晓南矿相邻，均以断层或勘探线为界，现分述如下 ： 1） 大隆井田 大隆井田位于小山井田西侧，以断层 F76、 F14、 F19为界，大隆矿井于 1966年 9 月开始兴建， 1972 年 12 月开 始投产，设计年产量为 92 万吨。后经改扩建井型为 180 万吨的现代化大型矿井，开采 4， 7 两层煤。由于大隆井田与小山井田边界断层的控制程度不同，有待于在今后的生产中进一步确定。 2） 晓南井田 晓南井田位于小山西南部，以 F19 断层为界，晓南矿井 1971 年 10月开始筹建，于 1980 年 9 月 28 日建成投产，矿井设计年产量为 90 万吨，后经技术改进，扩建成年产量为 180 万吨的大型现代化的矿井，进入 90 年代后，逐步实现了高产稳产，现开采煤层为 2与 4-2两个煤层。 2.1.3 论述所定边界的合理性 本井 田以断层为边界，充分利用自然条件。在井田范围内，储量、煤层赋存及开采条件均与矿井生产能力相适应。井田内有足够的储量和合理的服务年限。井田走向长度大于倾斜长度，有 五 层煤，可保证矿井各个开采水平有足够nts 14 的服务年限。阶段高度及阶段斜长适当，矿井通风、井下运输较容易。 根据矿井设计规范的规定，采区开采顺序必须遵守先近后远，逐步向边界扩展的原则，并应符合下列规定 7： 1)首采采区应布置在构造简单，储量可靠，开采条件好的块段，并宜靠近工业广场保护煤柱边界线。 2)开采煤层群时，采区 宜集中或分组布置，有煤和瓦斯突出的危险煤层，突然涌水威胁的煤层或煤层间距大的煤层，单独布置采区。 3)开采多种煤类的煤层，应合理搭配开采，一般不得分采分运。 综上所述，矿井首采区定在靠近工业广场的东北部，采区储量丰富，有利于运输。东南部划分为一个采区，有利于矿井的均衡生产、运输较为集中和减少巷道的开拓费用。所以井田划分是合理的。 2.2 井田的储量 2.2.1 井田储量的计算原则 7 1)按照地下实际埋藏的煤炭储量计算，不考虑开采、选矿及加工时的损失。 2)储量计算的最大垂深与 勘探深度一致。对于大、中型矿井，一般不超过1000 米。 3)精查阶段的煤炭储量计算范围，应与所划定的井田边界范围相一致。 4)凡是分水平开采的井田，在计算储量时，也应该分水平计算储量。 5)由于某种技术条件的限制不能采出的煤炭，如在铁路、大河流、重要建筑物等两侧的保安煤柱，要分别计算储量。 6)煤层倾角不大于 15 度时，可用煤层的伪厚度和水平投影面积计算储量。 7)煤层中所夹的大于 0.05 米厚的高灰煤（夹矸）不参与储量的计算。 8)参与储量计算的各煤层原煤干燥时的灰分不大于 40%。 2.2.2 井田的工业储量 矿井的工业储量：勘探地质报告中提供的能利用储量中的 A、 B、 C三级储量。 本井田的工业储量的算： Zg =21565969/cos10 (4.3+3+3+2+2.5) 1.35=4.396亿吨 （ 2-1） nts 15 其中 4-2煤储量： 21565969/cos10 4.3 1.35=1.277亿 吨 （ 2-2） 7-2煤储量： 21565969/cos10 3 1.35=0.891亿 吨 （ 2-3） 12煤储量： 21565969/cos10 3 1.35=0.891亿 吨 （ 2-4） 13煤储量： 21565969/cos10 2 1.35=0.594亿 吨 （ 2-5） 15-2煤储量： 21565969/cos10 2.5 1.35=0.742亿 吨 （ 2-6） 表 2-1工业储量计算表 Table 2 -1 industrial reserves calculation table 煤层号 4-2 7-2 12 13 15-2 工业储量 /亿吨 1.277 0.891 0.891 0.594 0.742 总计 /亿吨 4.396 2.2.3 矿井的地质损失和永久矿柱损失 因为井田内有个大断层，需要留设保护煤柱： Z1=69233/cos10 14.8 1.35=142.2（万吨） （ 2-7） Z2=39292/cos10 14.8 1.35=80.1（万吨） （ 2-8） 因为边界需要留设边界保护煤柱： Z3=623648/cos10 14.8 1.35=1271.4(万吨） （ 2-9） 总计永久煤柱损失： Zy=Z1+Z2+Z3 =1493.7（万吨） （ 2-10） 矿井的设计储量： Zs=Zg-Zy=4.396-0.14937=4.246(亿吨 ) （ 2-11） 2.2.4 矿井的设计可采储量 矿井的设计可采储量是指矿井的设计储量减去工业广场保护煤柱、矿井井下主要巷道及上下山保护煤柱量后乘以采区回采率的储量。 矿井设计可采储量的计算 矿井工业广场保护煤 柱损失的计算 4-2煤层工业广场保护煤柱梯形损失： 912124/cos10 1.35 4.3=0.05亿吨 （ 2-12） 7-2煤层工业广场保护煤柱梯形损失： nts 16 923135/cos10 1.35 3=0.04亿吨 （ 2-13） 12煤层工业广场煤柱梯形损失： 1001321/cos10 1.35 3=0.04亿吨 （ 2-14） 13煤层工业广场保护煤柱 梯形损失： 1015735/cos10 1.35 2=0.028亿吨 （ 2-15） 15-2煤层工业广场保护煤柱梯形损失： 1017625/cos10 1.35 2.5=0.035 亿吨 （ 2-16） 工业广场保护煤柱损失量： Zgy=0.05+0.04+0.04+0.028+0.035=0.193 亿吨 （ 2-17） 所以矿井的设计可采储量为 : Zk=(Zs- Zgy) C （ 2-18） 式中： Zk 矿井设计可采储量； Zs 矿井可采储量； Zgy 矿井工业广场保护煤柱损失量； C 矿井采区的回采率， 厚煤层不低于 0.75，中厚煤层不低于 0.8，薄煤层不低于 0.85。 所以，本矿井设计可采储量 Zk=(Zs-Zgy) C=（ 4.246-0.193） 0.75=3.04亿吨 （ 2-19） nts 17 3 矿井的年产 量、服务年限及一般工作制度 3.1 矿井的年产量及服务年限 3.1.1 说明矿井的年产量 矿井的年产量（生产能力）确定的合理与否，对保证矿井能否迅速投产、达产和产生效益至关重要。而矿井生产能力与井田地质构造、水文地质条件、煤炭储量及质量、煤层赋存条件、建井条件、采掘机械化装备水平及市场销售量等许多因素有关。经分析比较，设计认为矿井的生产能力确定为 300 万吨 /年不仅是可行的，也是合理的，理由如下： 1)储量丰富 煤炭储量是决定矿井生产能力的主要因素之一。本井田内可采的煤层达到 5层，保有工业储量为 4.396 亿 吨，按照 300 万吨 /年的生产能力，能够满足矿井服务年限的要求，而且投入少、效率高、成本低、效益好。 2)开采技术条件好 本井田煤层赋存稳定，井田面积大，煤层埋藏较 深 ，倾角小，结构简单，水文地质条件及地质构造简单，煤层结构单一，适宜综合机械化开采，可采煤层均为厚煤层，适合高产高效工作面开采。 3)具有先进的开采经验 近年来，“高产高效”工艺在煤矿成产中有了很大发展，而且该工艺投入少、效率高、成本低、效益好、生产集中简单、开采技术基本趋于成熟。 综上所述，由于矿井优越的条件及外部运输条件，有利于把本矿井建设成 为一个高产 、 高效矿井。矿井的生产能力为 300 万吨是可行的、合理的 。 3.1.2 矿井的服务年限 矿井的设计生产能力宜按工作日 330 天计算，每天净提升时间为 16 小时。根据设计，工作面长 220 米，滚筒采用 750 毫米，一个工作面生产，一天割 10刀，煤的比重为 1.35 吨 /立方米，工作面的采出率为 95%。所以矿井的生产能力为： 220 0.75 10 4.3 1.35 95% 330=300 万吨 （ 3-1） 满足矿井的设计生产能力每年 300万吨。 nts 18 根据煤炭设计规范的规定， 在计算矿井服务年限时，储量备用系数宜采用1.3 1.5，本矿井采用 1.3。 由矿井的服务年限计算公式 6： P=Zk/AK （ 3-2） 式中： Zk 矿井设计 可采储量； A 矿井的年产量； K 矿井储量备用系数，一般取 1.3 P=Zk AK =3.04 0.03 1.3 =78 年 根据煤炭工业矿井设计规范关于矿井设计服务年限应符合下列规定，新建矿井及其第一水平的设计服务年限不宜小于表内各年限值 表 3-1新建矿井设计服务年限 Table 3 -1 new mine design service life 矿井设计生产能力（ Mt/a） 矿井设计服务年限（ a） 第一开采水平设计服务年限（ a） 煤层倾角 25 煤层倾角25 45 煤层倾角 45 6.0及以上 70 35 3.0 5.0 60 30 1.2 2.4 50 25 20 15 0.45 0.9 40 20 15 15 本矿井服务年限为 78年按要求大于其规定值，所以服务年限合理。 3.1.3 矿井的增产期和减产期，产量增加的可能性 建井后产量出现增大，其可能性为： 1)因在设计中考虑 90%的面正规循环率，投产后，由于技术管理水平的提高，可突破 90%的面正规循环率，故产量会增大。 2)矿井的各个生产环节有一定的储备能力，矿井投产后，迅速突破设计 能力，提高了年产量。 3)工作面的回采率提高，导致在相同的条件下，产量也会增加。 nts 19 4)采取地质构造简单，储量可靠，因此投产后有可靠的储量及较好的开采条件。 3.2 矿井的一般工作制度 3.2.1 矿井的工作日数 矿井的年工作日数为 330天 。 3.2.2 矿井的工作班数、落矿班数、每班工作时数 矿井实施“三八”工作制，即每昼夜两个半采煤工作班和半个检班。采煤班内进行“落、装、运、支、移”工序工作，准备班进行回柱放顶，设备检修，推移转载机、运输平巷胶带输送机等工作；检修班内进行检修设备，以提高生产率。出煤 班为两班半，三个班每班工作八个小时。 3.2.3 每昼夜提升时数 每昼夜净提升时数为 16小时。 nts 20 4 井田开拓 4.1 井筒形式及位置的确定 4.1.1 井筒形式的确定 矿井开拓 就井筒形式来说，一般有以下几种形式 :平硐、立井、斜井和混合式下面就几种形式进行技术分析，然后进行确定采用哪种开拓方式 平硐开拓的优点是井下出煤不需要提升转载即可由平硐直接外运，因而运输环节和运输设备少、系统简单、费用低但一般就适用与煤层埋藏较浅， 平硐适合在较高的山岭、丘陵或沟谷地区 很显然 ，这种开拓方式不适合本矿井 斜井与立井相比，井筒掘进技术和施工设备比较简单，速度快、地面工业建筑、井筒装备、井底车场及硐室都比立井简单因而投资较少，建井期较短，斜井适用与煤层埋藏较浅，倾角较大的倾斜煤层且按照皮带斜井设计时，倾角不超过 17 度的话，此时斜井的长度是非常大的，立井开拓的适用性很强，一般不受煤层倾角、厚度、瓦斯水文等自然条件的 限制，立井井筒短，通风阻力小，对深井更为有利。 本井田的煤层埋藏较深，地表附近的冲积层又比较薄，用立井开拓不会造成影响， 再 有一大好处就是井筒开凿以后，其维护费用几乎为 零对煤炭提升极为有利 。 对于本矿井来说平硐和斜井都是不适合的，所以混合式就更不能采用 。 根据 1规定：煤层埋藏较深、表土层较厚、水文地质条件复杂及主要可采煤层赋存比较稳定储量比较丰富等特点本设计采用立井开拓 。 4.1.2 井筒的位置 井筒位置与井筒形式，用途是密切联系的，确定井筒位置是井田开拓的一个重要问题，合理的井筒位置应对井下开采有利，井筒的开掘和使用安全可靠，且地面工业广场的布置合理，本设计井田采用立井井筒，选择井筒位置主要考虑以下几个方面的因素 1： 1)尽可能使井筒煤 柱少压煤，地面工业广场要布置合理，少占良田。 2)井筒位置要尽可能在井田储量中心或尽可能地靠近井田储量中心。 3)井筒位置的确定应首先考虑有利于第一水平的开采，并兼顾下水平的开nts 21 采，以减少第一水平的工程量，加快建井速度，并保证第一水平有足够的服务年限。 4)为了使井筒的开掘和使用安全可靠，减少其掘进的困难，以及便于维护，应使井筒通过的岩层及表土层具有较好的围岩条件，便于大容积硐室的掘进及维护。 5)有利于首采区布置在井筒附近的富煤块段，首采区应少迁村或不迁村。 6)水源、电源较近，矿井设在铁路专用线短，道路布 置合理。 如图所示 图 4-1井筒位置剖面图 Figure 4 -1 shaft location profiles 表 4-1井筒断面及位置 Tablet.4-1 Table of economic comparison 井筒 名称 井筒 用途 净断面 /m2 井筒长 度 /m 井口位置坐标 经纬坐标 主 井 提煤进风 33.17 925 42448-91458 副 井 运料、运矸 进风、行人 33.17 905 42540-91342 风 井 回风兼作安全出口 23.75 885 42781-91284 主井、副井 、风井断面图见图 4-2、 4-3、 4-4 主井、副井、 风井井筒及其装备技术特征见表 4-2、 4-3、 4-4 主井、副井、风井具体位置参见开拓系统平、剖面图 nts 22 图 4-2主井断面图 Figure 4 -2 main shaft section map 表 4-2 井筒断面特征 Tablet 4-2The diagram of the feature of wells 净断面 /m2 掘进断面 /m3 掘 进体积 /m3 混凝土消耗 /万吨 33.17 35.1 30682.25 8.4 卸载方向卸载方向井筒中心线钢丝绳罐道井筒及提升中心线信号电缆nts 23 图 4-3 副井断面特征 Fig.4-3 The diagram of subsidiary biggest feature 表 4-3井筒断面特征 Tablet 4-7The diagram of the feature of wells 井筒直径 /米 用途 井筒长度 /米 倾角 / 度 提升容器 井筒支护 6.5 进风 运料 905 90 双层罐笼 混凝土 图 4-4 风井断面特征 Fig.4-4 The diagram of wind wells biggest feature 表 4-4井筒断面特征 nts 24 Tablet 4-4 The diagram of the feature of wells 井筒直径 /米 用途 井筒长度 /米 倾角 / 度 提升容器 井筒支护 5.5 回风 885 90 无 混凝土 4.1.3 井筒数目的确定 根据煤矿安全规程的规定，生产矿井必须至少有两个能行人的通到地面的安全出口，本设 计矿井年设计生产能力为 300万吨，采用立井开拓，主井使用两 对 16 吨箕斗提升，副井使用一对双层四车（ 1 吨）罐笼提升 ， 风井内设螺旋梯子间，与副井一起作为安全出口，故开采水平时，井筒数目有三个，它们是主井、副井、风井。 4.2 开采水平的设计 4.2.1 水平高度的确定 本设计井田煤层 平均 倾角为 10 ， 属近水平煤层，再加之井田地质构造简单，故可采用倾斜长壁采煤法，根据煤层间距，考虑到井底车场的布置对岩性的要求，煤仓的高度，以及煤层开采时的动压对大巷维护的影响，故本井田可划分为一个水平，即 -850水平，用集中大 巷布置。 如图所示 图 4-5集中大巷布置剖面图 Figure 4 -5 concentrated in large roadway layout profiles 4.2.2 设计水平储量及服务年限 本井田设计水平为 -850水平，即划分为一个水平，该水平的工业储量为 4.396亿 吨。设计水平煤炭损失（注：永久煤柱损失） P为 1493.7万吨。 4.2.3 设计水平的巷道布置 1 nts 25 1）大巷布置方式： 大巷的主要任务使担负煤矸、物料和人员的运输， 以及通风、排水、敷设管线。对大巷的基本要求是便于运输，利于掘进和维护，能满足矿井通风安全的需要。根据矿井生产能力和地质条件的不同，大巷可选用不同的运输方式和设备，而不同的运输设备对大巷提出了不同的要求。合理的大巷布置可以节约基建投资，加快矿井建设，有利于井下运输和巷道维护，为合理布置采区和井下生产创造良好的条件。 开拓 巷道布置应根据煤层赋存条件、地质条件、开采技术、条件和矿井开拓、通风、运输方式等因素确定，并应符合下列规定： （ 1）开采近距离多煤层时，宜采用集中或分组运输大巷布置方式；煤层（组）间距大时，宜 采用分层运输大巷布置。 （ 2）开拓巷道不得布置在有煤层与瓦斯突出危险的煤层中和严重冲击地压煤层中。 （ 3）开拓巷道布置应避开应力集中区和活动断层，且不宜沿断层布置。 （ 4）近水平多煤层开采，应用分
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