王晓鹏--矿井通风与安全设计.doc

河南理工大学高职学院毕业设计说明书_系 部_专 业_班 级_姓 名_指导老师_年 月 日河南理工大学高职学院毕业设计任务书专业班级 学生姓名 一、 题目 二、 基本条件（主要任务与要求）该采区位于 矿 水平，开采 煤层。采区北 ，南 ，东 ，西 为界。采区走向长 ，倾斜长 m，煤层走向 ，倾角 ，煤层平均厚度 米， 层间距 m。容重 。采区瓦斯绝对涌出量 m/min（掘）及 m/min（采），正常涌水量 m/h，煤层自然发火期 个月，煤尘 爆炸性，煤质 。 地面 保护地物，邻近采空区对本采区开采 影响，井底车场位于采区之 侧，阶段回风大巷位于采区 边界距 煤层 米的岩层中（或煤层中），运输大巷位于采区 边界距 煤层 米的岩层中（或煤层中）。 主采煤层顶板：伪顶为 m的 岩，直接顶为 m岩，基本顶为碳酸岩，底板为 m的 岩。 采区设计年产量 万吨/年三、起止日期 年 月 日 至 年 月 日 指导教师 签字（盖章）系主任 签字（盖章）年 月 日河南理工大学高职学院毕业设计答辩委员会决议 系 专业 班 同学的毕业设计与 年 月 日进行了答辩。题目 答辩委员会主任委员委员委员委员答辩前向毕业设计答辩委员会提交了如下资料： 1、设计说明书 共 页2、图纸 共 页3、评阅人（指导教师）评语 共 页根据 学生所提供的毕业设计材料、评阅人（指导教师）评语以及在答辩过程中学生回答问题的情况，毕业设计答辩委员会做出如下决议。一、毕业设计的总评语二、毕业设计的总评成绩毕业设计答辩委员会主任（签字） 委员会签名年 月 日 前言 煤炭是工业的粮食，我国一次能量消费中，煤炭占75%以上。煤炭发展的快慢，将直接关系到国计民生。煤炭不仅是我国的基本燃料，而且是重要的工业原料，从煤中可以提取二百多种产品，这些产品都是我国社会主义经济建设和人民生活所必须的。 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及其他方面的能力。本设计是白洞矿1.20Mt/a新井设计。地质资料是学生在毕业实习中收集的，从而锻炼了学生收集资料的能力。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，设计严格遵守设计规范，对每个方案都做出合理性的论述，并在很多处进行了技术和经济比较，基本完成了毕业设计要求的全部内容。但由于时间和个人能力有限，书中会有不妥之处，请老师批评指正。99 / 991 矿区概述及井田地质特征1.1矿区概况1.1.1交通位置本井田位于大同矿务局总体发展规划中的同忻联合井田白洞分区南部。本区位于大同石炭系煤田的东部，口泉河的中游，其地理位置为东经11304911343，北纬39583740042。本区距大同市火车站30.3km，大同市为一交通枢纽，国家铁路干线京包线、北同蒲线、运煤专用线大秦线交汇于此。公路干线有109国道、大运公路、大塘公路均在大同市相交。北京大同高速公路已于2000年11月开通。本区今后通过大秦铁路、朔黄铁路、大塘公路可直达秦皇岛港、黄骅港、塘沽港，交通十分便利。本区距各大城市距离见表1.1，矿井交通位置详见图1.1。表1.1 白洞至各大城市距离起止距离/km起止距离/km白洞矿大同市30白洞矿秦皇岛673白洞矿北京市374白洞矿塘沽港517白洞矿太原市365白洞矿朔州市1591.1.2地形地貌本区位于大同煤田东北部，为丘陵地带。口泉河两侧冲沟内为黄土所覆盖，山脊地区岩层出露，地形东南边缘口泉山脉较高，最高标高为1499m；区内中部口泉河床最低，约1211m，相对高差为288m。1.1.3河流水系本区属海河流域、永定河水系、桑干河支系。本矿区内主要河流为口泉河。口泉河位于大同市西南，发源于左云县水窑乡，该河自西向东横穿过该井田，流域面积600km2，全长50km，河宽20150m，坡度12.5，树枝状水系，径流量甚小，为渗漏性、间歇性河流。河水靠矿井排水（坑水）和大气降水补给，日常迳流量00.22 m3/s，洪峰流量为60 m3/s，最大洪峰流量为691 m3/s。图1.1 矿井交通位置图1.1.4气象及地震情况该区属于中温带、大陆性气候。冬季严寒，夏季炎热，气候干燥少雨，风沙严重，特点如下：（1）气温：年气温、日气温变化显著，年温差可达60，日温差为11.616。以6、7、8三个月温度最高，月平均温度2430，极端最高气温36.6；以11、12、1、2月份温度最低，月平均温度-3.2-10.9，历年极端最低气温-21-25.9，冬季占全年时间近一半。（2）降水量：年降水量为247499.2mm，降水时节强度极不均匀，以11、12、1、2、3、4六个月降水量较少，为3461.6mm，占全年降水量的5%21%；7、8、9三个月降水量较大为248.9388.6mm，占全年降水量70%以上。（3）蒸发量：年蒸发量1883.52367.5mm，以5、6、7三个月蒸发量最大，占全年蒸发量的50%60%，蒸发量大于降水量49.5倍。（4）风力：有风的日数占全年的75%以上，风向以北、北西向最多，年平均风速2.63.1m/s，各月最大风速17.030.5m/s。雁北之风沙驰名山西省，风力一般为35级。（5）结冰和解冻：每年初霜日期9月底或10月初，终霜日期翌年4月底或5月初，历时半年之久。土壤冻结在11月底或12月初，冻结深度为105186cm。（6）地震：本区地震烈度根据GB18306-2001图A，地震设防烈度为7，设计地震加速度0.10g。1.1.5主要自然灾害本区域受到的主要自然灾害威胁是地震，偶然也遇风灾和雹灾。1.1.6矿井电源、水源及通讯情况（1）供电电源该矿供电电源引自四老沟110KV变电站，为双电源供电。（2）供水水源白洞煤矿井田生活饮用水由同煤集团统一供水，日供水量1300m3。石炭系矿井井下有一裂隙水源，日涌水量约2600m3，可供井下洒水以及地面浴池等用水，水质基本达到了饮用水标准，上述水量可满足矿井生活、生产所需。（3）通讯矿井通讯自备内部程控交换系统，并通过通讯电缆与同煤集团以及网通公司连接。矿井井下通讯由地面电话室引来一条50对通讯电缆，经过副立井至中央变电所，在中央变电所安装一个50对的分线盒，由此送至各工作面配电点等处。1.2井田地质特征1.2.1井田地质构造1）地层该区域内发育地层由老至新为：太古界集宁群、寒武系、奥陶系马家沟组、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、上统上石盒子组、第四系中、上更新统、全新统。本设计涉及的含煤地层为石炭系太原组（C3t）。太原组含煤地层，厚32.13m220.92m，一般厚175.90m，由灰、灰白、灰黑色砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩、煤层等组成。该组是下煤系主要含煤地层，含煤约七层。该地层在本区普遍赋存，较稳定，呈南厚北薄趋势，最底部有一层灰白色中粗粒砂岩，常含砾石，钙质胶结，坚硬为标志层（K2）。与下伏本溪组地层整合接触。2）地质构造该区位于白洞断层东侧，区内地层基本呈向四倾斜的单斜构造，地层倾角112，平均4，内部有一些缓波状的褶曲，东南部因受白洞逆断层影响有一向北东倾伏的宽缓向斜，西北部则有一向北东倾伏的宽缓背斜。（1）断层构造区内石炭纪煤层在白洞矿、四老沟矿的开采中共揭露断层5条。界外断层：为西界外的白洞逆断层（F1）及派生的七峰山东坡逆断层（F2）。白洞逆断层为近南北走向，落差由南向北急剧变小，在珍珠沟与面表1.2 主要断层特征表断层名称性质落差m长度km1断层界外25804.242断层界外381802.063断层界外581323.884断层界外21924.125断层界内1.03.21.20窑沟分水岭处落差大于600m。北部为F3断层，南部为F4断层。界内断层：井田内断层为侏罗系煤层所揭露推至太原组地层中的，位于井田北部F5断层。（2）岩浆岩石炭二迭纪煤田中，岩浆活动主要是印支期的煌斑岩，以岩床的形式侵入煤系地层，对煤层破坏性大。在侏罗系白洞井田开采过程发现了辉绿岩，以岩墙的形式侵入。1.2.2水文地质本井田位于大同煤田的东北部，区域内出露的地层主要有寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系、侏罗系、白垩系、及第四系。煤田为一独立的水文地质单元，区域内地下水的补给以降水渗入和地表水渗漏为主，各类型地下水之间存在互补关系，地下水流域与地表水流域基本一致，地下水流域受区域侵蚀基准面及构造的控制，总的径流方向由西向东、由北向南运移。白洞井田为低山丘陵地貌，地表黄土广布，冲沟发育，地形总体为东高西低，最高点东南边缘口泉山+1499m，最低点口泉沟地面标高+1211.0m，相对高差288m，口泉沟为井田最底基准面。本区干旱少雨，属大陆性气候，年蒸发量是降雨量的45倍，本区的气候特征对地层的含水性具有一定的控制作用。经过多年的开采及勘探实践表明，除第四系冲积层和基岩风化壳含水量相对较大外，其下伏的中生界、古生界地层，岩石坚固致密，裂隙、岩溶不甚发育岩石一般不含水或含水微弱，由于侏罗纪煤层的开采，第四系冲积层潜水和基岩风化壳裂隙水已处于疏干状态。根据该区自然地理、地质、水文等因素分析，区域内地下水的补给以大气降水渗入和地表水渗漏为主，本区地层含水性弱或不含水，属水文地质条件简单区，水文地质类型为二类一型。1）含水层全井田共有7个含水层，现分述如下：（1）寒武-奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层井田东部边缘呈窄条状出露，构成了口泉山脉之脊1001号揭露灰岩厚度51.23m，为奥陶系灰岩，简易水文变化不明显，据邻区1106号孔抽水试验资料，单位涌水量0.00257L/s.m，渗透系数0.0047m/d，本区灰岩水位标高1050m-1150m，太原组煤层均在灰岩水位之下。（2）太原组砂岩裂隙含水层岩性以粗、中、细砂岩及砂砾岩，系砂岩裂隙承压水，含水层厚度一般在15-30m，最大厚度56m。以8号煤顶板砂岩分布较为稳定，是8号煤层直接充水含水层，本组地层埋藏深，岩石裂隙不发育，补给条件差，全区含水性弱。203号钻孔抽水试验，单位涌水量0.0037-0.0046L/s.m，渗露系数0.005m/d，水质类型为HCO3-K+Na.Mg型，矿化度0.473g/L，PH值7.99。（3）山西组砂岩裂隙含水层含水层岩性以粗粒砂岩、中粒砂岩及砂砾岩为主，系砂岩裂隙承压水。图1.2 井田地层综合柱状底部K3砂岩分布稳定，是3号煤层直接充水含水层。山西组砂岩多基底式和空隙式胶结，结构致密，节理裂隙少，岩石的含水性极弱，单位涌水量0.0025L/s.m，渗露系数0.001m/d，水质类型为HCO3-Cl-K+Na.Mg型，矿化度0.624g/L，PH值7.8。（4）永定庄组砂岩裂隙含水层本组含水层主要赋存在中下部，岩性以粗、中、细砂岩及砂砾岩为主，井田北部直接覆于太原组地层之上，为厚层状、巨厚层状，砂岩厚度40-70m，多致密完整，少数钻孔可见斜裂隙。本组地层埋藏较深，补给条件较差，属富水性弱的含水层。203号钻孔抽水试验抽干，水质类型为HCO3-K+Na.Mg型，矿化度0.382g/L，PH值7.76。（5）大同组砂岩裂隙含水层大同组为石炭系含煤地层，煤层多，含水层为煤层之间的砂岩体，为层间裂隙含水层。（6）云岗组砂岩裂隙含水层云岗组地层在沟谷两侧多有出露，构成本区基岩裂隙含水层风化壳裂隙发育，在低凹的沟谷地段富水性中等。受相邻矿井开采的影响，风化裂隙潜水水位大幅度下降，区内的井泉都已干枯，地下水基本处于疏干状态。（7）第四系冲积层主要分布在口泉沟河床，岩性主要为砂砾岩、砂质粘土及粘土，厚度一般在10m左右，据以往勘探资料，含水较丰富，煤层开采使含水层下的隔水层被破坏，现以成为漏斗性河谷。2）隔水层井田内主要隔水层为石炭系中统本溪组，厚度为18.48-34.42m，平均24.45m，上部多为粉砂岩、砂质泥岩，下部为铁铝质泥岩，夹1-2层石灰岩。本溪组地层在全区分布稳定，是寒武系-奥陶系灰岩与上部煤系地层之间良好的隔水层。其次为煤系地层砂岩之间的泥岩、砂质泥岩，层数多，厚度不等。在横向上呈交替分布，具隔水、半隔水作用，对含水层之间的水力联系具有一定的控制作用。3）地下水的补给、迳流、排泄条件本区大气降水是地下水的主要补给来源，区内黄土覆盖，大气降水渗入条件差，除基岩风化壳及第四系冲积层直接接受降水补给，补给条件较好外，其余含水层补给条件均较差。大同组煤层经多年的开采，在地表形成了大范围的地表塌陷和裂缝，大气降水经导水裂隙渗入矿井而成为矿井充水的直接补给来源石炭二叠系地层埋藏较深，裂隙发育甚微弱，而且地表出露面积小，因而其补给条件和迳流条件均较差。奥陶系灰岩仅在井田东部边缘呈窄条状出露，地形高差大坡度陡，极不利于降水垂直入渗，岩溶水的补给条件差，本区岩溶裂隙不发育，埋藏深，岩溶水处于相对滞流状态，流动相当缓慢，水动力条件弱，2003-4（46304）号钻孔揭露灰岩83.62m，钻孔作为观测孔未封孔，奥灰水通过钻孔补给煤系地层。区内地下水以矿井排水为主要排泄途径，石炭、二叠系裂隙水及奥陶系岩溶水因井田东部分布有太古界片麻岩，不透水，为隔水边界，使地下水的排泄受阻，仅有极少量流量从口泉沟排泄，地下水主要是往南排出区外。4）井田水文地质条件综合分析根据上述分析表明井田的水文地质条件与地形地貌、气候、地层岩性、地质构造有密切的关系。从地形地貌上看，井田为低山丘陵地貌，受近代地壳不断上升的影响，地表切割成纵横交错的沟谷，这决定着地表径流的畅通排泄,对地表径流渗入地下这一因素给与强烈的影响。本区属山西高原半干燥的大陆性气候，年降雨量很小，蒸发量是降雨量的45倍，造成大气降水不能大量补给地下水之先决条件。从构造上看，井田内断裂构造不发育缺少地下水赋存、远移的空间。从地层岩性上看，煤系基底寒武奥陶系碳酸盐岩海相沉积物，埋藏深，溶岩裂隙不发育，岩溶水水循环交替弱，基本呈滞流状态，虽然岩溶水位标高高于煤层底板，8号煤层承受的静水压力大，局部地区有突水的可能，但岩溶水富水性弱，即使透水也以净储量为主，对煤层的影响不会有太大影响。煤系地层为碎屑岩建造，在经历了成岩固结作用后，岩石致密，随着埋藏深度的增加，岩石的含水性变弱，永定庄组、山西组、太原组的砂岩含水性极为微弱；大同组以上含水层由于煤层开采而遭破坏，地下水经地表塌陷裂隙潜入井下形成采空区积水，然而3号和9号煤层顶板导水裂隙带高度小于上、下层煤之间的距离，采空区积水正常情况下对下部煤层的开采影响不大。综合上述分析，井田为水文地质条件简单区，水文地质类型为二类一型。5）矿井充水因素分析矿井充水是不同来源的充水水源以不同方式和途径进入矿井的过程。大气降水是不同类型地下水的补给来源，太原组煤系地层埋藏深，大气降水只能通过井田东部以外的露头区顺层补給煤系地层，是矿井充水的间接因素；山西组、太原组含水层是3和9煤层直接充水含水层，煤层开采后砂岩裂隙水通过冒落带以淋水、滴水或渗水的方式进入矿井，是矿井充水的主要因素；奥陶系灰岩岩溶水位底部煤层间接充水含水层，只有当隔水层厚度小于临界隔水层厚度时，或由导水断层存在的前提下，才可能以突水的方式进入矿井，本区缺少奥灰水位资料，分析以往资料，在井田的东南部8煤层底板隔水层厚度较薄，有突水的可能性，煤层开采到该地段时，应提前做好超前探水工作。本设计前期开采9煤层，因此，不会受奥灰水的影响。石炭系地层水文地质条件较为简单，太原组地层含水性不大，无富水含水层。矿井充水水源为大气降水，冲洪积层潜水，侏罗纪煤层采空区积水，尤其上部采空区积水危害较大，奥陶系灰岩岩溶水也可对煤系地层进行补给。（1）上层采空区积水（2）.奥陶系灰岩岩溶水（3）小窑积水6）矿井涌水量预测根据矿井地质勘探报告提供，并参照相邻矿井石炭系开采时的情况计算，预测矿井正常涌水量为190m3/h，最大涌水按正常的1.5倍计算为280 m3/h。7）矿井岩层地温情况根据山西煤田地质勘探115队2005年5月提交的山西省大同煤田白洞井田（石炭二叠系）煤炭资源勘探地质报告资料表明，该矿井无高温热害区。1.3煤层特征1.3.1煤层赋存条件该井田内赋存中生代侏罗系大同组、二叠系山西组和石炭系上统太原组煤层，本设计开采为石炭系上统太原组煤层。太原组含煤地层，厚32.13m220.92m，一般厚175.90m，由灰、灰白、灰黑色砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩、煤层等组成。砂岩以灰黑色为主，成份主要为石英，次为长石和岩屑，胶结较好，磨圆度中等，多为次圆和次棱角状，含有较为丰富的植物化石。太原组在该井田内共含煤7层（2、3、5、6、7、8、9），煤层总厚2.6012.12m，平均厚8.94m，含煤系数16.3% 。其中可采和局部可采煤层为3、9号煤，其它为薄而不稳定煤层，工业价值不大。1）煤层情况区内太原组可采煤层分述如下。（1）3号煤层：位于太原组上部，煤厚06.40m，平均厚2.15m，含有15层夹石，为简单结构，分布于本区大部，北部西部有无煤区，属于较稳定煤层。（2）9号煤层：煤厚07.82m，平均厚3.85m，结构较简单，局部含夹石，大部可采，仅在本区南部及北部有两个面积很小的不可采区分布。属稳定煤层。开采煤层特征见表1.3。表1.3 煤层特征表煤层号煤层厚度最小最大层间距最小最大岩 性夹矸稳定性及可采性顶板底板平均平均306.41.3015.75炭质泥岩、细砂岩炭质泥岩15较稳定大部可采1.95908.8217.31炭质泥岩、细砂岩炭质泥岩、粉砂岩04稳定可采4.052）煤层顶底板情况各煤层顶底板岩性：石炭系上部煤层的顶板受到山西组不同程度的冲刷，岩性变化大，而且35、56、89煤层之间局部为近距离煤层，层间距变化亦较大。（1）3号煤层：顶板一般为灰黑色炭质泥岩，细砂岩、砂质砾岩，有时相变为灰白色砾岩，局部发育有伪顶，岩性为炭质泥岩。底板为炭质泥岩。（2）9号煤层：顶板厚1.3716.53m，平均7.89m。为深灰色炭质泥岩，或灰褐色细砂岩。底板为炭质泥岩或粉砂岩。1.3.2煤质1）物理性质该区的煤层为以弱玻璃光泽为主，少数玻璃光泽或沥青光泽，结构有层状和军一状，参差状断口，内生裂隙较发育，裂隙中充填碳酸岩类矿物。视密度在1.301.53，平均在1.4左右，真密度在1.471.72，平均在1.521.65。宏观煤岩按平均光泽类型划分，多以半亮型煤为主，半暗型煤为辅。半亮煤以亮煤为主，与暗煤以条带状分布，中夹细条带状或理状镜煤。显微煤岩在203号孔做了镜下鉴定，总体看有机组分以镜质组为主，丝质组次之；无机组分粘土矿物为主。镜煤最大反射率在0.730.78%，属II变质阶段。2）化学性质（1）水分：原煤空气干燥基水分两极值在0.373.56%，各煤层水分平均含量一般在1.50%左右。（2）灰分：从钻孔煤芯煤样化验资料看，原煤为中灰富炭煤，6号和5号煤层灰分平均分别为30.49%和30.17%，以高灰煤为主，中灰煤为辅。3号、9号、8号煤层平均分别为26.86%、22.24%、27.00%，以中灰煤为主，高灰煤为辅，有少数低灰煤。（3）挥发分：原煤干燥无灰基一般在3540%，属高挥发分煤。（4）全硫分：3、9号煤层平均值小于1.00%，均以低硫煤为主，但有部分中低硫和中硫煤；6号煤层平均为1.20%属中硫煤；8、5号煤层平均分别为2.18%和2.92%，7、8、5号煤层属中高硫煤。（5）发热量：原煤发热量均在19.4929.01MJ/kg之间，按塔山矿井和王坪矿井资料为40004800大卡/克，属中高热值煤。纵观太原组煤层从上到下，灰份、全硫含量逐渐增大，挥发份变化不大，精煤回收率在7.676.28%之间，属于低中等。精煤灰分大多小于10%，全硫大多小于1%，挥发份为3741%，胶质层厚度在1920mm之间，故多为气煤与肥气煤。矿井原煤煤质化验结果和精煤煤质化验结果分别见表1.4和表1.5。从上述煤质资料及经济效益考虑，主要可作动力用煤及工业锅炉和民用燃煤，也可用于气化和炼焦配煤。此外，煤的含油率较高，变质程度低，可考虑作液化用煤。表1.4 原煤煤质化验表项目煤层号Ad%Vdaf%St.d%Qgr.daf(MJ/kg)318.0134.2938.1940.480.61.0232.6534.2226.86(5)39.41(5)0.74(5)33.42(5)914.4428.9736.2540.550.412.2023.1628.1622.24(9)38.27(9)0.99(9)25.09(3)表1.5 精煤煤质化验表 项目煤层Ag%Vdaf%St.d%Y(mm)精煤回收率（%）37.25-9.5337.31-41.050.51-0.6914.517.549.698.1538.6640.57495.10-11.2733.30-41.760.46-0.91132027.95-68.157.7037.900.6549.531.3.3矿井瓦斯、煤尘爆炸及煤层自然倾向性（1）瓦斯根据山西省安全生产监督管理局2005年对白洞矿井的瓦斯等级坚定结果的批复，称白洞矿矿井为低瓦斯矿井，矿井的瓦斯绝对涌出量为2.09 m3/min，相对涌出量0.70 m3/，CO2绝对涌出量13.73 m3/min，相对涌出量4.61 m3/。瓦斯赋存受地质因素和地质条件的影响较大，因此瓦斯赋存常有不均衡的一面，将来开采中，也会因采掘面的不断扩大，瓦斯涌出量随之增高，以后的瓦斯检测和预测仍十分重要。（2）煤尘根据白洞南部钻孔煤样工业分析资料表明，各煤层的挥发份在33.546.14%之间，灰分在12.9240.17%之间。经计算各煤层的煤尘爆炸指数在41.7264.57%之间，存在着煤尘爆炸的危险性。根据大同煤矿集团通风处2005年9月对白洞煤矿石炭系9号和3号煤层进行取样鉴定结果，该矿的9号煤层的煤尘爆炸指数为37.01%，3号煤层的煤尘爆炸指数为34.55%，两煤层均有煤尘爆炸性。（3）煤的自燃跟据大同煤矿集团有限责任公司通风处2005年9月对该矿的石炭系9号和3号煤层进行取样鉴定，9号煤层的原样燃点一般在315270C，T1-3在45C，自燃倾向性为一类容易自燃类型；3号煤层的原样燃点一般在320275C，T1-3在45C，自燃倾向性为一类容易自燃类型，一般贮煤露天堆放612个月既有煤炭自燃发生。（4）矿井煤与瓦斯突出危险性根据山西煤田地质勘探115队2005年5月提交的山西省大同煤田白洞井田（石炭系）煤炭资源勘探地质报告，该井田的石炭系煤层不存在煤与瓦斯突出的危险性。2 井田开拓2.1井田境界及可采储量2.1.1井田境界1）井田范围在煤田划分为井田时，要保证各井田有合理的尺寸和境界，使煤田各部分都能得到合理的开发。煤田范围划分为井田的原则有：（1）井田范围内的储量，煤层赋存情况及开采条件要与矿井生产能力相适应；（2）保证井田有合理尺寸；（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。本井田位于大同矿务局总体发展规划中的同忻联合井田白洞分区南部，根据以上原则，矿西北以F1和F2断层为界，东北以F3断层为界，南部以F4断层和人为边界为界，东南及西南以人为边界，按矿区内统一划分的井田边界，井田总体呈长方形。2）开采界限本井田的主要含煤地层由老至新为：太古界集宁群、寒武系、奥陶系马家沟组、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、上统上石盒子组、第四系中、上更新统、全新统。本设计涉及的含煤地层为石炭系太原组，太原组含煤地层，厚32.13m220.92m，一般厚75.90m，由灰、灰白、灰黑色砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩、煤层等组成。砂岩以灰黑色为主，成份主要为石英，次为长石和岩屑，胶结较好，磨圆度中等，多为次圆和次棱角状，含有较为丰富的植物化石。太原组在该井田内共含煤7层（2、3、5、6、7、8、9），煤层总厚2.6012.12m，平均厚8.94m，含煤系数16.3% 。其中可采和局部可采煤层为3、9号煤，其它为薄而不稳定煤层，工业价值不大。开采上限：9号煤层以上无可采煤层。下部边界：人为划分的下部井田边界。3）井田尺寸井田的走向最大长度为7.12 km，最小长度为5.40km，平均长度为6.12 km。井田的倾斜方向最大长度为3.60 km，最小长度为4.21 km，平均长度为4.02 km。煤层的倾角最大为12，最小为1，平均为4。井田的水平面积按下式计算： SHL (2.1)式中： S井田的水平面积，km2；H井田的平均水平宽度，km；L井田的平均走向长度，km；则井田的水平面积为：S=6.12 4. 02/cos4 =24.66 km2 。本次储量计算是在精查地质报告提供的1：10000煤层底板等高线图上计算的，储量计算可靠，井田面积24.60 km2。4）井田的工业储量（1）储量计算基础矿井设计储量工业储量永久煤柱损失矿井设计可采储量 （矿井设计储量保护煤柱损失）采区回采率 式中：工业储量为能利用的ABC级储量；永久煤柱为：井田境界、断层、铁路桥、村庄保护煤柱；保护煤柱为：工业场地、风井场地、主要巷道及上、下山保护煤柱。（1）工业储量依据勘探钻孔见煤厚度，采用平均煤厚计算，则井田的工业储量为： = (公式2.1)式中：工业储量，万t；块段水平投影面积，m2；块段内钻孔见煤厚度的均值，m；块段内煤层的平均倾角，；其中块段水平投影面积Si为24.60km2即井田面积；3号煤层的平均厚度为2.15m，9号煤层平均厚度是4.05m,煤的容重为1.4t/m，煤层平均倾角取4，即 = 24.60（3.85+2.15)1.40cos4 =207.46Mt其中九号煤层储量139.72Mt，3号煤层储量67.74Mt2.1.2可采储量工业场地占地面积，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（万t/a）占地面积指标（公顷/10万t）240及以上1.0120-1801.245-901.59-301.8以指标规定白洞矿工业场地计算为：占地面积指标取：1.2公顷/10万t面积计算：120万t 1.2公顷/10万t = 14.4公顷所以把工业广场设计成矩形，长和宽都是380m.,布置在井田中央2） 矿井保护煤柱量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，搬迁井田内地表的小村庄；（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；（3）维护带宽度：风井场地20m，其他15m；（4）断层煤柱宽度30m，井田境界煤柱宽度为20m（3）工业储量计算井田范围内的煤炭储量是矿井设计的基本依据，矿井主采煤层为9号煤层以及3号煤层，采用算术平均法。即煤炭工业储量是由煤层面积、容重及厚度相乘所得，其公式一般为： Zg=SMR (2.2)其中： Zg矿井的工业储量，t； S 井田的倾斜面积，km2； M煤层的厚度，m； R 煤的容重，t/m3，取R=1.4 t/m3。则 Zg = 24.60106/cos40（2.15+3.85）1.4= 20716.48万t其中九煤层：Z3g=24.60106/cos403.851.4 = 13293.07万t 三煤层：Z5g=24.60106/cos402.151.4 = 7423.41万t2.1.2可采储量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，搬迁井田内地表的小村庄；（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；（3）维护带宽度：风井场地20m，其他15m；（4）断层煤柱宽度30m，井田境界煤柱宽度为20m；（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（万t/a）占地面积指标（公顷/10万t）240及以上1.0120-1801.245-901.59-301.8以指标规定白洞矿工业场地计算为：占地面积指标取：1.2公顷/10万t面积计算：120万t 1.2公顷/10万t = 14.4公顷2）矿井保护煤柱量（1）边界断层保护煤柱边界保护煤柱损失量可按下列公式计算P=LBMR （2.2）其中：P边界煤柱损失量，m； L边界保护煤柱宽度，m； B边界长度，m； M煤层厚度，m； R煤的容重，t/m3，取R=1.4 t/m3。井田边界断层煤柱按经验值30m的宽度留置，西北部F1为4.24km，F2为2.06 km，F3为3.88 km，F4为4.12 km，总长度为：14.30km。井田的边界断层保护煤柱为：P1=14.3010330（3.85+2.15）/cos41.4 =361.24万t其中九煤层为：231.80万t三煤层为：129.44万t（2）煤层露头的安全防水煤柱本井田无须留设安全防水煤柱，P2为0。（3）人为边界保护煤柱人为边界按照20m留置，北部、东南、西南部边界为人为边界，长度为分别为0.38km、1.24km、3.96km、2.36km，总长度为：7.94km。P3=7.9410320（3.85+2.15）/cos41.4 =133.72万t其中九煤层为：85.81万t三煤层为：47.92万t（4）井田内断层保护煤柱井田内断层F5较小，可直接采过，不计保护煤柱，P4=0。（5）工业广场保护煤柱工业广场按级保护留围护带宽度20m，工业广场面积由表2.1确定，取14.4公顷，为边长380m的矩形。工业广场保护煤柱如图2.2。则工业广场保护煤柱P5=782.75万t；其中九煤层： 440.57万t三煤层： 342.18万t综合以上计算，则矿井的可采储量按下式计算： Zk=(Zg-P) C （2.3）其中：Zk-矿井的可采储量，t； Zg-矿井的工业储量，t； P-保护工业场地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物等留设的永久煤柱损失量，t； C -采区采出率,九煤层为75，三煤层为80%。现在分煤层计算可采储量：九煤层 Z9 = (Zg9-P9) C9=（13293.07-1225.02）75%= 9150.04万t三煤层 Z3= (Zg3-P3) C3=（7423.41-780.24）80%=5314.54万t则：Zk = Z9+Z3= 9150.04+5314.54=14464.58万t即矿井可采储量为14464.58万t。图2.2 工业广场保护煤柱表2.2 保护煤柱损失量煤 柱 类 型损失量（万t）边界断层保护煤柱361.24人为边界保护煤柱133.72工业广场煤柱782.75大巷保护煤柱727.54合 计2005.252.1.3矿井设计生产能力及服务年限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300天，工作制度采用“三八制”，每天三班作业，两班生产，一班准备，每班工作8小时。矿井每昼夜净提升时间为16小时。2）矿井设计生产能力确定的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。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）矿井设计生产能力白洞井田储量丰富，煤层赋存稳定，顶底板条件好，断层褶曲少，倾角小（4度），厚度变化不大，开采条件较简单，技术装备先进，经济效益好，煤质为优质动力煤，交通运输便利，市场需求量大，宜建大型矿井。确定白洞矿井设计生产能力为120万t/a。矿井生产能力主要根据矿井地质条件、煤层赋存情况、开采条件、设备供应及国家需煤等因素确定。4）矿井服务年限井年生产能力的确定矿井设计服务年限按下式计算：T=Z/(AK)其中：T-设计服务年限，a；A-设计生产能力，Mt/a；Z-设计可采资源量，Mt；K-资源量备用系数，取1.4。则9号煤设计的第一水平服务年限为：T=Z/(AK)96.4(1.21.4)=57.4a矿井总服务年限为：T=Z/(AK)146.26(1.21.4)=87.1a表2.3 不同矿井设计生产能力时矿井服务年限矿井设计生产能力矿井设计服务年限第一水平设计服务年限煤层倾角（Mt/a）（a）456.0及以上703530253.05.0603025201.22.4502520150.450.940201515由表2.3可知，矿井的开采服务年限完全符合规范的要求，第一水平的服务年限符合矿井设计规范的的要求。5）井型校核5井型校核按矿井的实际煤层开采能力，辅助生产环节的能力、储量条件及安全条件等因素对井型进行校核。(1)矿井开采能力校核矿井的开采能力取决于回采工作面和采区的生产能力，该矿井由于煤层地质条件好,构造简单，赋存稳定，厚度变化不大。主采煤层9号煤层，平均倾角4，平均煤厚4.05 m，根据现代化矿井“一矿一井一面”的发展模式，本矿设计布置一个综采工作面可以达到设计产量。(2)辅助生产环节的能力校核本矿井为大型矿井，开拓方式为立井开拓，主井提升容器为两对12 吨底卸式提升箕斗，副立井采用罐笼提升，运输能力和大型设备的下放可以达到设计井型的要求。工作面生产原煤经条带斜巷用胶带输送机运到煤仓或大巷胶带输送机，再到井底煤仓，再经主立井箕斗提升至地面，运输能力很大，自动化程度很高，原煤外运不成问题。辅助运输采用罐笼，同时本设计的井底车场调车方便，通过能力大，满足矸石、材料及人员的调动要求。所以辅助生产环节完全能够满足设计生产能力的要求。(3)通风安全条件的校核本矿井属于低瓦斯矿井，水文地质条件简单，通风系统简单；矿井通风采用中央并列式通风，可以满足通风的要求。2.2 井田开拓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。其中包括确定，主、副井和风井的井筒形式、深度、数量、位置、阶段高度、大巷位置、采（带）区划分以及开采顺序与通风运输系统。2.2.1 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、位置及其互相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。(1)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、数量和配置，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)确定矿井开采程序，做好开采水平的接替；5)进行矿井开拓延伸、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。（2）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。2.2.2 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。如表2-6。表2-6 各种井筒形式优缺点比较优点缺点平峒运输环节少，设备少，系统简单，费用低。受地形及埋藏条件限制，只适用于赋存较高的山岭、丘陵或沟谷地带，并且要便于布置工业场地斜井掘进速度快，井筒施工单价低，延伸对生产干扰少斜井井筒长，提升深度有限，通风路线长，阻力大。立井井筒通风断面大，通风阻力小，不受煤层倾角、厚度、瓦斯、水文等自然条件制约施工技术复杂，需要的设备多，要求有较高的技术水平，基建费用高平峒开拓是最经济和最简单的一种开拓方式，系统简单、施工容易、建井期短，基建投资和生产成本低，井下不需井底车场，地面不需安装提升设备，减少了矿建、土建的工程量，但是平硐开拓受地形埋藏条件的限制，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，且便于布置工业广场和