甘肃省窑街煤电集团公司三矿1.2Mta新井初步设计毕业论文.doc

甘肃省窑街煤电集团公司三矿1.2Mt/a新井初步设计毕业论文目 录前言.11.矿区概况及井田地质特征21.1 矿区概况21.1.1 矿区及矿井的位置、交通21.1.2 井田地形、地势21.1.3 气象及地震情况21.2 井田地质特征51.2.1 井田内的地层情况51.2.2 皮斜井井田及附近的地质构造91.2.3 煤层及其顶板岩石特征101.2.4 瓦斯地质121.2.5文地质特征121.2.6 煤质、煤的牌号与用途131.2.7 井田内煤层灰分、挥发分和发热量的变化规律142. 矿井工作制度、生产能力及服务年限162.1 井田境界162.2 井田储量162.2.1 地质资源储量162.2.2 矿井设计储量172.3 矿井生产能力及服务年限172.3.1 矿井工作制度172.3.2 矿井生产能力182.3.3 矿井服务年限183. 井田开拓203.1 概述203.2 井田开拓203.2.1 确定井筒形式、数目、位置213.2.2 开拓巷道布置263.3 井筒用途、布置及装备263.4 井底车场313.4.1 井底车场设计原则313.4.2 井底车场的形式和布置方式313.4.3 主要开拓巷道353.5 开采顺序及采区、采煤工作面的配置383.5.1 开采顺序383.5.2 建井工期404. 采煤方法414.1 采煤方法的选择414.1.1采煤方法的确定414.1.2 工作面布置及参数确定414.1.3 开采程序414.1.4 顶板管理及设备选型414.2 巷道布置与生产系统414.2.1 区段运输平巷414.2.2区段进风运料平巷424.2.3 水平上山溜煤斜巷434.2.4 采区生产系统454.2.5 采区内巷道掘进方法454.3 采煤工艺的设计464.3.1 分层综采采煤法的特点464.3.2 综采放顶煤采煤法的特点464.3.3 一次采全高采煤法的特点474.3.4 回采工作面参数484.3.5 回采工作面的破煤、装煤方式及相应设备的选择484.3.6 割三角煤进刀过程如下494.3.7 回采工作面运输方式及运输设备的选择504.3.8 采煤工作面要支护方式514.3.9 胶带运输巷的超前支护544.3.10 超前支护管理544.3.11 放顶煤的采放比、放顶煤步距、放煤方式的确定554.3.12 工艺的要求564.3.13 采区的服务年限及工作面的接替564.3.14 劳动组织和循环作业图表574.4 回采巷道的布置614.4.1 回采巷道的布置方式615 矿井通风安全635.1 矿井通风系统的选择635.1.1矿井通风系统的基本要求635.1.2 矿井通风方式的选择645.1.3 矿井主要通风机工作方式选择645.1.4 采区通风系统的要求665.1.5 工作面通风方式的选择665.2 矿井风量计算685.2.1 工作面所需风量的计算685.2.2 掘进工作面需风量705.2.3 掘进工作面所需风量的计算715.2.4 硐室需风量725.2.5 其它巷道所需风量725.2.6 矿井总风量725.2.7 风量分配735.3 矿井阻力计算755.3.1 矿井最大阻力路线755.3.2 矿井通风阻力计算755.3.3 两个时期的矿井总风阻和总等积孔805.4 选择矿井通风设备选型815.4.1 选择主要通风机815.4.2 电动机选型836. 矿井运输、提升及排水866.1 井下运输866.1.1 矿井的生产能力及工作制度866.1.2 煤层及煤质866.1.3 井下运输系统866.1.4 工作面刮板输送机选型和验算866.1.5 转载机选型876.1.6 破碎机选型886.1.7 平巷胶带输送机896.1.8 石门大巷运输设备选型916.2 矿井提升946.3 排水设备976.3.1 设计依据986.3.2 水泵选型986.3.3 防水措施1027. 采区供电设计1047.1 地面供配电1047.1.1 地面配电系统1047.2 井下供配电1047.2.1 井下负荷及井筒电缆选择1047.2.2 井下主变电所1057.2.3采区供配电系统1057.2.4 井下电缆、照明选型1067.2.5 井下接地1068. 设计矿井基本技术经济指标108参考文献110致 谢111中国矿业大学银川学院毕业设计1.矿区概况及井田地质特征1.1 矿区概况1.1.1 矿区及矿井的位置、交通：窑街煤田皮带斜井井田位于甘肃省兰州市红古区窑街镇，其地理坐标为东经1025303，北纬362442。皮带斜井井口共两个，分别为主副井。田范围根据甘肃省国土资源厅2001年10月15日颁发的三矿6200000140145号采矿许可证确定。西部以煤层零点边界线为界；南部、原窑街矿务局确定的人工边界，与已报废的三号井相邻；中东部及东南部与红古区炭洞沟煤矿毗邻，深部扩大区相连。窑街煤电集团公司三矿地处甘、青两省交界处甘肃侧，东距甘肃省兰州市120Km，西至青海省西宁市124Km。矿区内有专用铁路支线（海窑铁路），由铁运处集配站向南13.7Km到海石湾火车站与兰青铁路接轨；向北25Km经连城铝厂、连城电厂至西北铁合金厂；向东2.5Km到三矿选煤楼装车点。矿区公路向南17Km到海石湾与兰青公路相接；向北66Km至永登县与兰新公路衔接。铁路、公路交通运输十分便利，交通位置图1-1。1.1.2 井田地形、地势：立井井田展布于大通河河谷东侧、级阶地上，西部及西北部地势比较平坦，东南部、东部及东北部为中山区。海拔标高在17911860m之间，大通河自北向南从井田西侧流过，经享堂峡汇入湟水河。1.1.3 气象及地震情况：窑街矿区属干旱大陆性山地气候，降雨量少，蒸发量大，气候干燥。根据气象资料，年降雨量最小值为198.6mm（1965年），最大值为573.2mm（1967年）。每年降雨多在7、8、9三个月，11、12、1月降雨较少。年蒸发量最小值为1360.9mm（1989年），最大蒸发量为2111.2mm（1965年），年蒸发量是年降雨量的4.6倍。矿区内6、7、8三个月气温较高，12、1、2三个月气温较低。月平均最高气温21.6（1961年7月），月平均最低气窑街煤田交通位置图 图1-1温-9.2（1977年1月）。气温极值：最高气温40.5（1956年8月2日），最低气温-22.2（1972年2月8日）。矿区多山谷风，根据气象资料，历年最大风速20m/s（1961年7月），历年月内最大风速一般为812m/s。根据气象资料，矿区最早冻结日期为11月中旬，最迟解冻日期为次年3月底，历年土壤最大冻结深度为108cm（1977年2月）。大通河为矿区内唯一的常年河流，河水最大流量为1540m3/s，最小流量为7.13m3/s，一般流量为100200m3/s，最大流速4.74m/s，一般流速3.6m/s。年总径流量为2036亿立方米。通过研究断定不会影响到煤层的正常开采，窑街在中国主要地震区和地震带上，位于祁连山褶皱系地震带内，祁连山褶皱带内的地震活动性总的来看并不很高，但在某些地段则相当强烈。 窑街矿区外围地震情况简表 表 12地 震 日 期震 中 位 置强 度年.月.日历史年代地 点北 纬东 经震级烈度138 .03.01东汉永和三年二月三日临洮、民和间36010312634九1125.08.30宋宣和七年七月己亥兰州一带366103427九1440.10.26明正统五年十一月一日永登、兰州间361210324614八1927.05.23古 浪3636102368十一1976.11.19天 祝3715102502.3一.五1990.04.25青海共和、兴海6.91990.10.20古浪、天祝、景泰6.21995.07.22永登七山5.81996.06.01天祝抓喜秀龙5.41995年7月22日发生在永登七山的5.8级地震，窑街、海石湾一带震感强烈，人们至今记忆犹新。根据井田周边区域发生的地震情况（见表12）综合分析，本区地震烈度定为八度为宜。1.2 井田地质特征1.2.1 井田内的地层情况：皮带斜井井田地表绝大部分被第四系黄土层所覆盖，仅在其东北、东南部的獐儿沟、炭洞沟、红沟、东山坡一带，有煤系基底元古界震旦系变质岩、中生界白垩系、侏罗系沉积岩地层出露，在井田东北部为断裂带的变质岩地层，没有岩浆岩侵入体存在。现根据地面勘探钻孔和井巷揭露资料对井田范围内的地层（见图12）自上而下分述如下：一、新生界（Kz）第四系（Q） 1、黄土层 上部为腐植土及近代河床冲积层，下部为黄土层。黄土层为淡黄色，以轻亚粘土为主，含砂量大。厚度为074.70m（534号孔），平均厚19.0m。2、砾石层 主要成分以花岗岩、片麻岩、石英岩等为多见，獐儿沟一带含超基性岩砾石，分选性差，滚圆度中等，一般未胶结或甚松散，砾石间空隙被中、细砂所充填，局部见钙质或砂泥质胶结，为河床相沉积。厚度043.08m（527号孔），平均厚8.53m。与下伏地层呈不整合接触。二、中生界（Mz）（一）白垩系（K）下统河口群（K1h）仅在井田东北部边界外断层以东出露，井田范围内无分布。上部为紫红色、灰绿色砂质泥岩、粉砂岩、细砂岩及少量的砂砾岩，含灰绿色条带或团块；下部为紫红色厚层状砂砾岩、砂岩，泥质胶结，夹灰或灰绿色粉砂岩或砂质泥岩。本群未见全厚，厚度不详。与下伏侏罗系享堂群地层呈不整合接触。（二）侏罗系（J）为一套含煤碎屑岩建造，自上而下为：1、 侏罗系上统享堂群（J3x）井下没有揭露，根据钻孔资料，中上部为以紫红色为主的杂色砂岩、砂质泥岩；下部以灰白 色、灰绿色含砾粗砂岩为主，夹薄层紫红色砂岩及砂质泥岩。厚度0336.49m（552号孔），平均厚134.00m。与下伏地层窑街群呈假整合接触。 地质剖面图 1-2Euaclistochara Lufengensis Minor；E.stipita；E.cf.nuquishanenis；Aclistochara sp.；Darwnnula sp. 2、侏罗系中统窑街群（J2y）为井田内主要含煤地层，在沉积相上是一套河床相砾岩、河漫相砂岩、沼泽相煤层、滨湖相粉、细砂岩、深湖相油页岩、铝质泥岩共生组合，显示了典型的断陷盆地含煤建造的沉积特征。井田内窑街群煤系地层在走向上从东北部向西南部由厚变薄，在倾向上从东南部向西北部由薄变厚。该群地层平均厚度为220.93m，与下伏炭洞沟群地层呈假整合接触，该群地层根据其岩性及其组合特征，又可分为五个岩性组，自上而下分别为：第五组（J）该组岩层井下没有揭露，根据钻孔资料，上部为厚层状粗粒石英、长石砂岩，泥质胶结，胶结类型为接触式。结构疏松，见有较多的顺层菱铁矿结核。砂岩中交错层理较发育，显示了冲积相特征。中部为粘土岩和石英砂岩互层，粘土岩含有铁质结核。下部为石英、长石粗砂岩夹粘土岩及煤线或薄煤层（煤A层）。本组地层在许多钻孔中被冲刷剥蚀，厚度为0132.30m（428号孔），平均厚46.50m。下部产锥叶蕨植物化石和淡水动物化石：Equisetites sp；Cladophlebis sp.； Nilssonia Orientalis Heer；Pityophyllum staratschini（Heer）Nathorst；Podozamites sp.；Coniopteris sp.等。第四组（J）该组岩层井下没有揭露，根据钻孔资料，上部主要灰黑色层状油页岩（油一层），夹多层菱铁矿透镜体和砂质泥岩，含鱼类及植物化石：Ptycholepis sp.；Dapediuskis sp.；Podozamites sp.中部为灰色、灰白色中细粒砂岩和深灰色砂质泥岩、灰黑色油页岩（油二层）互层。下部为灰黑色、灰色油页岩与砂岩、砂质泥岩互层，夹薄层菱铁矿及煤线，其底部常有一层较稳定的油页岩（油三层）。含鱼类及植物化石：Dapedius sp.；Ptycholepis sp.；Dapediuskis sp.；Podozamites sp.；Ginkgopsida；Cladophlebis sp.本组岩层厚度为0192.98m（521号孔），平均厚64.01m。第三组（J）井下见于各水平石门（全层没有揭露），为厚层状灰绿色、深灰色铝质泥岩，致密，常含砂质，有时夹薄层泥灰岩或油页岩，局部相变为隐晶质灰岩。厚度为038.71m（418号孔），平均厚17.61m。第二组（J）为本井田煤系地层中的主要含煤组，见于井下各水平石门，平均厚度为50.11m，根据岩性自上而下分为：(1)灰黑色厚层状油页岩（油四层），含油率较高，以指甲划之有明显的油痕，有时夹薄层砂岩和菱铁矿透镜体。厚度为018.32m（422号孔），平均厚7.06m。(2)煤B层，薄层状，分布不稳定，厚度为01.47m（525号孔），平均厚0.36m。局部地段的几个钻孔分为上下两层，上层煤B1厚0.311.13m，平均厚为0.65m；下层煤B2厚0.341.47m，平均厚为0.86m，平均层间距为1.33m。(3)灰色、灰白色石英砂岩，为煤层直接顶板，主要为细砂岩，局部相为粗砂岩或粉砂岩，成份以石英为主，其次为长石和云母等，硅质胶结，厚层状，致密坚硬，分布比较稳定，厚度为026.93m（601号孔），平均厚4.18m。含植物化石：Czekanowskia sp.；Elatocladus sp.；Coniopteris sp.；Cladophlebis sp.； Ginkgopsida； Ginkgoites sp.； Podozamites sp.等。(4)黑色炭质泥岩，为煤层伪顶，中夹有煤线，片状、鳞片状构造，极易垮落，厚度为04.08m（632号孔），平均厚0.81m。(5)煤层分布稳定，结构复杂，含多层夹石，厚度为0109.88m（575号孔），平均厚36.41m。(6)黑色、灰黑色炭质泥岩，为煤层的直接底板，破碎，滑面发育，遇水变软，中夹煤线，厚度为06.54m（37号孔），平均厚2.15m。第一组（J）以灰色、灰白色、深灰色石英砾岩、砂岩为主，并夹有紫红色、灰绿色砂岩、粘土岩，含有煤线。砂岩的主要成份为石英，其次为长石和云母，分选性差，泥质或硅质胶结，致密坚硬，厚层状。泥质胶结的砂砾岩遇水易松散，具斜层理。本组厚度为0232.61m（574号孔），平均厚42.70m。与下伏地层呈假整合接触。3、侏罗系下统炭洞沟群（J1t）本群岩性为紫红、灰绿、灰色等杂色的厚层状砾岩、砂质砾岩、粗砂岩和砂质泥岩互层，底部常有角砾岩，铁质、硅质泥质胶结，砾石成分以石英为主，次为变质碎屑，粒径一般25mm，个别达20mm，呈棱角状到次棱角状，分选性、滚圆度均差。越到底部砾石直径越大，变质碎屑相应增多，见于斜井井筒和各阶段水平岩巷。该群地层厚度0172.18m（585号孔），平均厚92.22米，与下伏震旦系变质岩地层呈不整合接触。化石有：Equisetites cf. Sarrani（Zeiller） Harris；E.grosphodon Harris；E.cf.Planus Ste；Otozamites cf.tangyangensis Ste；Clathropteris cf. tangyangensis Ste；C.meniscioides Brongniari.（三）元古界（Pt）震旦系湟源群（Z1h）为煤田的基底地层。主要岩性为翠绿、深绿色绿泥石片岩，杂色滑石片岩、板岩、千枚岩、大理岩、白云岩等，裂隙发育，裂隙内常充填石英及方解石脉。井下见于斜井和竖井井筒、1780、1700、1650、1600、1525、1450、1400岩石大（中）巷、1550东部回风石门、1500材料运输石门、1450皮带巷、1#、2#轨下、2#皮下等岩石巷道中。厚度不详。中、新生界地层直接超覆沉积其上。除上述外，在獐儿沟、炭洞沟一带零星出露有超基性岩体，主要岩性为黑褐色、紫红色、墨绿色蛇纹石化、硅化、绿泥石化之角闪辉石岩与橄榄岩，以岩株形式产出，侵入于震旦系湟源群地层中。其侵入时代有争议，多数认为是加里东期。1.2.2 皮斜井井田及附近的地质构造：窑街煤田位于祁吕贺“山”字型构造体系西翼的“多”字型构造部分的第二条斜列褶带哈拉古背斜和第三条斜列褶带马牙雪山大背斜之间的门源槽地的东南端。窑街煤田的成煤环境自始至终都受着祁吕贺“山”字型构造体系的控制。侏罗纪晚期到白垩纪早期，由于受区域应力的作用，在煤田西南部沉积边缘附近形成了北东向的一系列短轴褶皱构造，分别为喇嘛沟背斜、马家岭向斜、程家窑背斜、塌山向斜、羊场背斜、机修厂向斜等。它北起连城以西，向南东到塔儿沟折向南东东，经连城铝厂过大通河，到乐山村南再折向南南东，经獐儿沟、炭洞沟、捷路沟进入海石湾，向南延伸到下旋子。井田中间大断裂是一条长期发育、多期活动、具有复杂力学性质及演化历史的深大断裂带，中国科学院地质研究所通过对断裂带中穿插的蛇纹石化、石棉化角闪岩及花岗闪长岩绝对年龄的测定，认为断层在加里东运动晚期和印支海西运动早期已经活动；由于该断层切割了侏罗纪及白垩纪地层，因此断层在燕山运动晚期还在活动。而它的多期活动又呈现了压性和压扭性等多种力学性质。成煤期该断层作为同生构造控制了窑街煤田的沉积面貌，而成煤后该断层又对窑街煤田进行了后期改造，另外该断层与煤层中无机源CO2气体的来源和富集有直接关系。皮斜井井田位于该断层的西盘之羊场背斜、塌山向斜的倾伏端。这里的地势平坦，有利于布置井筒和工业广场，合理利用了断层和褶皱的煤柱。一、褶皱构造1、羊场背斜：轴面走向NEENE，倾向SE，向西穿过大通河至煤田中西部消失，向北东至井田煤层底板边界线逐渐消失。该背斜延伸长度约400米，最大波长约150米。西北深部为一单斜构造，地层走向N5080E，倾向NW，倾角975，产状变化大，浅部平缓，深部较陡，局部受断层的影响地层产状有较大变化，使煤层的连续性受到严重破坏，给煤炭资源的正常开采带来了一定的困难。西北翼较陡，东南翼较缓，由于不对称褶皱构造产生。羊场背斜在煤系地层沉积之前就是一个相对隆起的古基底，后经燕山期构造运动，古基底继续上升，从而使沉积盖层受力褶皱，形成了现今的构造形态。2、塌山向斜：轴向NEENE，和倾伏方向为NE，沿井田一水平中部由东南向西北延伸至煤层底板N5080E等高线逐渐消失。该向斜在井田范围内走向长约800米，最大波长约200米，西南翼地层走向为S5090E，倾向NE，倾角922，东北翼地层走向N2080W，倾向SW，倾角1045。该向斜亦为不对称的向斜，西南翼较平缓，东北翼较陡。井田东部及东北部边缘有一些较小的复式向背斜构造，有明显的波浪形态，造成地层产状变化很大。二、断裂构造皮斜井井田断裂构造较发育，目前发现的断层共有4条（逆断层2条在煤田内，逆断层2条为煤田的边界），其中：落差在020米之间，破碎带一般宽35m，最大可达19.5m，破碎带的岩性较复杂，无论沿走向还是沿倾向绝大多数均呈缓波状展布，故其力学性质均具压扭性。皮带斜井井田的主要断层见表13 皮带斜井井田主要断层一览表 表13序号性质产 状落 差(m)延伸长度(m)水平断距(m)位置走 向()倾向()倾角()1逆N100130SSW45800169607贯穿井田中央2逆N30ENW030061606井田上边界1.2.3 煤层及其顶板岩石特征： 井田内煤层的倾角变化较大，在975之间，在井田的浅部煤层倾角较平缓，而在深部较陡，煤层倾角小于25的煤量占全矿井煤量的19.57%，2545的煤量占全矿井煤量的23.98%，大于45的煤量占全矿井煤量的56.44%。因此倾角应属f类。该特厚煤层直接顶板为灰白色中细粒石英砂岩，厚层状，主要矿物成分为石英、长石、云母，硅质胶结，致密坚硬，平均厚4.54米。井田内局部在石英砂岩之下有薄层的炭质泥岩，为煤层的伪顶，页片状，松软易冒落。煤层的老顶为油页岩（油四层）。直接顶板石英砂岩的抗压强度为46.1107.8MPa。直接底板为黑色炭质泥岩或炭质粉砂岩夹煤线，致密块状，遇水易膨胀变软，平均厚2.15米，该岩石的抗压强度为24.578.4MPa，软化系数为0.160.5。有时煤层底板相变为砂岩或砂砾岩，此类岩石致密坚硬，机械强度较高，稳定性好。该煤层为黑色、沥青光泽，块状构造，条带状结构，阶梯状断口。中上部特别是中部以光亮型、半亮型煤为主，间夹暗煤条带，下部以半亮型、半暗淡型煤为主，间夹亮煤条带。煤层结构复杂，一般含夹矸48层，有时可达20余层。在井田的西南部（六采区）距煤层顶板约1米左右，夹有两层炭质泥岩（俗称CA、CB），厚度分别为0.3和0.4米，层间距一般为0.20.5米，它们是判断煤层是否到顶的标志层。在井田的中部距煤层底板约23米左右，夹有一层厚0.20.4米厚的灰白色粘土岩（俗称软矸），局部相变为细砂岩，在井田的深部这层粘土岩尖灭消失，它是判断煤层是否到底板的标志层。其余夹矸层分布不稳定，多呈透镜状，且多集中于煤层底板附近。煤层厚度为0109.88m，平均厚60.41m，属特厚煤层，分布较稳定。在井田范围内煤层从西南部向东北部逐渐变厚，煤层等厚线呈现向西南凸出的“U”字形状，并向深部有变薄之趋势；东北部煤厚在6080m之，在煤田中部断层、褶皱附近煤层的厚度均匀变化，煤厚在6070m之间，该处是布置井底车场的有利位置。 煤层特征明细表 表1-4项目参数项目参数含煤地层侏罗系中统窑街群第二组 (J2y2)正常涌水量（m3/h）煤层编号煤一层地温（）煤层平均厚度(m)60.41煤层结构复杂煤层倾角()975煤层稳定程度不稳定夹矸层数02变异系数夹矸厚度(m)0.10.3普氏硬度（f）1CH4绝对涌出量（m3min）0.08容重(t/m3)1.33CH4相对涌出量(m3t.d)0.73自然发火期(月)36CO2绝对涌出量（m3min）0.38煤尘爆炸指数（%）34.97CO2相对涌出量(m3t.d)2.21可采指数Km=0.3平均相对瓦斯量(m3/t.d)2.35煤质水份灰分挥发分固定碳发热量含硫量含磷量工业牌号%26MJ/Kg0.33%0.0252%不粘煤1.2.4 瓦斯地质：本煤田通过勘探检测基本为低瓦斯、低二氧化碳的煤田。断层为压性断层在煤与瓦斯突出方面比较好处理，在以上各分层采掘工作中均未出现过CO2异常涌出情况。CH4绝对涌出量平均为0.05m3/ min,CO2绝对涌出量在0.420.46m3/ min之间；CH4平均相对涌出量和CO2相对涌出量平均2.3m3/t之间。1.2.5文地质特征：为了有针对性地做好矿井水文地质，按照目前矿井的含水层、涌水量、开采受水害影响及防治水的难易程度，根据矿井水文地质规程第二章矿井水文地质类型的划分及其工作要求将皮带斜井矿井水文地质类型分析如下：一、涌水量矿井平均涌水量为28m3/h，最大涌水量为43m3/h（2004年）。井田基本没有水，有代表性的含水层为砾石层，而砾石层的涌水量约占矿井涌水量的75%，因此，砾石层潜水的平均涌水量为19.55m3/h。水文地质复杂类型应属简单。二、防治水的难易程度防治水的工程量较小，难度不大，防治水的经济技术效果较好。从以上受采掘破坏或影响的含水层、涌水量、开采受水害影响程度及防治水工作的难易程度四个方面综合评价，皮带斜井矿井水文地质类型应属中等。1.2.6 煤质、煤的牌号与用途：煤质即与煤有内在联系的各种物理、化学指标的综合。在生产过程中也采了不少煤样，但都不是全层厚的样，煤质分析结果汇总如下表（表1-5）。（1）物理性质黑色，沥青光泽，阶梯状或参差状断口，硬度为2.53.0，容重1.40t/m3，比重1.57t/m3，易燃，呈黄色火焰，内外生裂隙均较发育，性脆的长烟煤。（2）化学工艺性质经精查勘探和生产补充勘探阶段钻孔煤样及生产过程中采样化验成果确定，原煤工业分析结果，分析基水分（W）为0.8216.72%，平均为7.17%，可燃基挥发分（V）为7.6146.92%，平均为31.97%，灰分（A）为7.3639.80%，平均为17.55%，干燥基发热量（Q）为14.8229.56MJ/kg，平均为24.93MJ/kg，可燃基发热量（Q）为24.2532.72MJ/kg，平均为30.93MJ/kg，焦渣特征14，全硫平均（S）0.44%，磷分平均（P）0.0311%，罗加指数（LR）11.54，低温干馏焦油产率6.58%，胶质层最终收缩率（X）值为40.67mm，胶质层厚度（Y）为0，焦炭粉状，曲线形态呈平滑下降，灰熔点12361304。煤灰成分分析结果：SiO2 44.09%，Fe2O3 12.45%，Al2O3 20.57%，CaO 12.37%，MgO 5.31%。元素分析结果：Cr80.45%， Hr4.54%， Nr1.07%， Or13.16%。平均着火点为286.3。根据煤炭质量分级(GB/T 15224.12004)，煤层按照动力煤质量分级标准为：中灰、特低硫、高热值的不粘煤。虽然煤为特低硫煤，但煤质牌号为不粘煤，焦油产率低，不能做炼焦和配焦煤，而其发热量较高，为良好的动力用煤（机车和火力发电）、化工用煤及民用煤（露头附近的煤腐植酸含量较高，可制化肥或提取腐植酸等）。1.2.7 井田内煤层灰分、挥发分和发热量的变化规律（1）煤层灰分: 窑街煤田成煤环境为山间断陷盆地，有丰富的陆源碎屑物补给，因此盆地边缘附近灰分较盆地中间高，煤层的顶底部较煤层中间灰分含量高。煤层在井田东部大面积受烧变、烧烤影响，其灰分比未烧区的高。井田内煤层灰分变化规律如下（见附图1-5）：在井田东部部分地段煤层灰分大于40%，局部达到70%，为烧变无煤区。在井田东部靠近烧变区附近煤层灰分大于29%的区域，属高灰煤区。在井田东部靠近烧变区附近煤层灰分在1629%之间的区域，属中灰煤区。井田大部分区域灰分在1016%之间，属低灰区。煤层挥发分皮带斜井井田范围内煤层挥发分在50.6176.92%之间，平均为71.97%。煤层挥发分较低区域仅分布在井田中东部煤层受断层影响的区内，是因煤层受摩擦高温使其部分挥发物质逸散消失，并不是煤化程度高所致。因此，71.97%基本能够反映井田内煤层挥发分的特征，也符合对煤层挥发分的分类。项目煤层元素分析(%)煤 灰 分 析(%)胶质层测定CHNOSiO2Fe2O3Al2O3CaOMgOXY煤层80.454.541.0713.1644.0912.4520.5712.375.3140.670项目煤层焦渣特征罗加指数LR低温干馏T(%)灰熔点()容重T1T2T3t/m3煤层1411.546.581236127313041.40 井田煤质分析结果汇总 表1-5发热量井田内煤的发热量不但与煤的成因类型、煤化程度和煤岩组分相关，在井田的东部煤层结构较其它区域复杂，也是其发热量较低的原因，井田大部分区域为高热值煤区。2. 矿井工作制度、生产能力及服务年限2.1 井田境界皮带斜井井田位于窑街煤田中部，基本呈北东南西向不规则的条带状展布（见图21）。井田范围根据甘肃省国土资源厅2001年10月15日颁发的三矿6200000140145号采矿许可证确定。西部以煤层零点边界线为界；南部以原窑街矿务局确定的人工边界为界，与已报废的三号井相邻；中东部及东南部以逆断层上盘煤层底板断煤交线为界线。东北部以煤层1780底板等高线、红古区獐儿沟煤矿相邻，西北部以煤层1100底板等高线、矿区铁路线为界，与深部扩大区相连。该井田周围的构造与相关地理地形较复杂，已被相关研究机构确定不可扩大井田。皮带斜井井田为一不规则的多边形，井田走向长平均约1.46Km，倾斜宽平均约0.605Km，井田面积为1.6Km2。 皮带斜井各井口坐标一览表 表21井口名称矿区独立坐标国家三度带坐标X(m)Y(m)Z(m)X(m)Y(m)Z(m)皮斜主井50541.950765.01860.64032020.934578551.91830.9皮斜副井50557.750721.91859.14032037.334578507.81827.92.2 井田储量2.2.1 地质资源储量根据煤炭资源储量探明核实窑街矿井资源工业储量为128.68Mt井田内主要煤层稳定，厚度变化不大，煤层产状平缓，勘探工程分布比较均匀，采用地质块段的算术平均法；煤层容重：二1煤层煤的容重1.33t/m3。 矿井煤层的投影面积：S = 26200200=1040000 矿井煤层的实际面积：S =1040000cos50=1601600 矿井的工业储量：Zg=Vp=60.4116016001.33=128681032.5t2.2.2 矿井设计储量矿井设计储量为矿112.75Mt(井的工业储量减去设计计算的断层煤柱、防水煤柱、和已有的地面建筑物、构筑物需要留设的保护煤柱等永久性煤柱损失的储量。本矿区断层的落差在0m至20m小于煤厚，因此采用直接过断层的方法，较少煤柱损失和搬家工程费用)根据地质条件断层煤柱留20米,边界煤柱留30米。 Zs=128681032.5t-11184065.76t=112750166.4t矿井的可采储量Zk Zk= (Zs-H)C Zk =(112750166.4t -4216521.34)0.85=92253598.3t H井筒保护煤柱，水平大巷煤柱，阶段分界煤柱，断层损失煤柱,主要上下山煤柱。C开采系数0.85井田可采储量汇总表水平别煤层类别工业储量（万t）损失（万t）可采储量(万t)备注工 业场 地井 田境 界断 层损 失其他煤 柱合计 1100至1780可采煤层12868.101118.4421.65可以回 收1540.059225 2.3 矿井生产能力及服务年限2.3.1 矿井工作制度： 1.矿井年工作日数：3302.矿井每天三班工作，采用“三八”制；3.每日净提升时间为16h。2.3.2 矿井生产能力依据井田面积1.6km2，可采储量为92253598.3t，地质构造较简单，水文地质条件简单，煤质性能优，市场竞争力强，国家政策有利，故确定矿井生产能力为120万t/a。2.3.3 矿井服务年限 T = ZK / AK =92253598.3t1200000t1.3 =59.1年式中：T矿井服务年限，a；A矿井生能力，t/a；ZK矿井可采储量，t；K储量备用系数，一般取1.3。为使矿井建设工程和设备投资以及相关的工业和服务设施的建设投资效益最优，以及为使矿井服务年限和矿井生产能力相匹配,经计算矿井服务年限为59.1年，矿井分三个水平，第一个水平为1640水平.1640水平以下的煤层赋存较稳定,可以计算可采储量,由图可以测量平均走向长为1340m,煤层倾角为57.3度，倾斜长为360sin57.3=427.8m,可采斜长为427.8-30=397.8m.煤层厚度为60.41米。ZK =1340397.860.411.33=42828222.86tT= ZK / AK=42828222.86t1200000t1.3 =27.5年由此可得第一水平的服务年限为T=59.1-27.5=31.6年,其开采年限经计算大于20年符合煤矿规程的有关规定。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，如表2-1所列。 矿井服务年限表 表2-1 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70353005006030120240502520154590402015153. 井田开拓3.1 概述由于三矿煤田为赋存稳定的特厚急倾斜煤层，煤层厚度和瓦斯情况都适合采用急倾斜特厚煤层水平分层综合放顶煤开采技术。在煤田中央赋存较平缓，切有断层存在，如果将工业广场布置在煤田中央会压煤大量的煤造成大量的煤炭损失，另一方面井筒会穿过煤层不好维护等原因，通过综合经济技术考虑和当前的窑街煤电集团公司三矿的实际情况（当前采用皮斜井），设计成皮斜井以利于对工作环境的进一步了解和学习，为今后的工作打好基础。 3.2 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。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)确定矿井开采程序，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、出好煤安全高效创造条件。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，应照顾到不同媒质、煤种的煤层分别开采，以及其它有益矿物的综合开采。3.2.1 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，平硐施工和使用最简单，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，井筒延深施工方便，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。窑街煤田皮带斜井井田位于甘肃省兰州市红古区窑街镇，属中、低高山地形，井口附近为獐儿沟、猫儿坪、拿能沟、大砂沟沟谷地带，最高为山谷头岭，高程为2071.6米，最低标高为1850米，本井口设计高程为11860米，最小盖层为5060米，采动影响区内沟谷发育，耕地稀少，没有永久性建筑和常住居民。在布置工业广场方面比较容易，又因为能够有利的利用交通和减少工业广场不压煤，因此推荐工业广场布置在井田范围之外。本矿井表土层厚度30m左右，煤层埋藏75m-85m，煤层倾角较大；可采煤层为一煤层；煤层瓦斯含量低，深部瓦斯有所增加，地温正常，具体方案如下比较。一、方案的提出：根据本矿井田境界及工业场地的选择，秉着技术上可行，经济上合理的原则，初步提出两个方案。方案一：本方案采用主斜井、副斜井、回风斜井的开拓方式。工业广场布置在井田之外。主斜井井口标高+1860.0m，井底标高+1100.0m，倾角24，水平长1706.98m，斜长1868.0m，井筒为半圆拱形，断面净宽4.0m，净断面积12.9m2铺设带宽1600mm的钢绳芯强力轻型胶带输送机担负煤炭提升任务。副斜井井口标高+1860.0m，井底标高+1100m，倾角24，水平长和斜长大于绞车的最大要求提升，因此此方案不可行。方案二： 主井、副井采用立井和回风斜井的开拓方式，设在煤田境界以外。主立井井口标高+1860.0m，井底标高+1100.0m，采用圆形断面，断面直径6m，井筒长760m，副立井井口标高、井底标高以及断面形状与主立井相同，其断面直径为6.5m。主立井与副立井各通过一段 235 m长的石门与第一水平的巷道连接。第二水平的石门为 350.56 m通达工作面。第三水平的石门为466.12m通达工作面。工序繁琐，巷道复杂通风阻力大，井筒过断层，施工困难方案三