平煤一矿新井设计

目录一般部分1矿区概述及井田地质特征111矿区概述1111矿井地理位置、地形特点和交通条件概述1112矿区气候条件1113矿区水文及地震情况1114矿区工农业及材料供给212井田地质特征2121井田地形地势以及井田的勘探程度2122井田煤系地层概述2123井田地质构造及特征2124矿井水文地质特征513煤层特征7131可采煤层特征7132煤的特征82井田境界及储量1121井田境界11211井田境界确定11212井田赋存特征1122井田境界和储量计算12221井田钻孔及勘探分布情况及勘探类型12222煤层可采厚度13223工业储量计算1323工业储量计算14231计算可采储量时，必须要考虑以下储量损失14232各种煤柱损失计算15233矿井可采储量计算163矿井工作制度、设计生产能力及服务年限1731矿井工作制度1732矿井设计生产能力及服务年限17321矿井设计生产能力的确定17322矿井设计生产能力17323各水平的服务年限17324井型校核184井田开拓1941井田开拓的基本问题19411确定井筒形式、数目、位置及坐标19412工业场地的位置20413开采水平的确定及采盘区划分20414主要开拓巷道20415方案比较2042矿井基本巷道25421井筒25422井底车场及硐室25423主要开拓巷道275准备方式带区巷道布置3251煤层的地质特征32511煤层埋藏条件32512煤的特征3252带区巷道布置及生产系统32521确定带区巷道布置及生产系统的原则32522确定带区巷道布置33523带区生产系统34524带区内巷道掘进方法35525带区生产能力及采出率3653带区车场选型设计376采煤方法3861采煤工艺方式38611采煤方法的选择38612工作面长度及推进长度确定39613工作面的推进方向和推进度39614综采工作面的设备选型及配套39615采煤工作面支护方式41616端头支护及超前支护方式43617各工艺过程注意事项44618采煤工作面正规循环作业4562回采巷道布置47621回采巷道布置方式47622回采巷道参数477井下运输4971概述49711矿井设计生产能力及工作制度49712煤层及煤质49713运输距离和辅助运输设计49714矿井运输系统4972带区运输设备选择50721设备选型原则50722带区运输设备选型及能力验算5073大巷运输设备选51731主运输大巷设备选择51732辅助运输大巷设备选择52733运输设备能力验算538矿井提升5581矿井提升概述5582主副井提升55821主井提升55822副井提升设备选型57822副井提升设备选型589矿井通风及安全6091选择矿井通风系统60911矿井概况60912矿井通风系统的基本要求60913矿井通风类型的确定61914矿井主扇工作方法的选择62915工作面通风方式的选择6292矿井风量计算63921矿井总风量计算63922工作面所需风量的计算63923备用面需风量的计算64924掘进工作面需风量64925硐室需风量65926其它巷道所需风量65927矿井总风量65928风量分配6693矿井风量计算67931通风容易时期和通风困难时期最大阻力路线的确定68932矿井通风阻力计算68933矿井通风总阻力72934两个时期的矿井总风阻和总等积孔7294选择矿井通风设备73941选择主扇73942电动机选型7495安全灾害的预防措施75951预防瓦斯和煤尘爆炸的措施75952预防采空区失火75953防水措施7610设计矿井基本技术经济指标78参考文献79专题部分深井围岩控制技术研究801软岩巷道围岩控制原则8011对症下药原则8012塑性圈原则8013提高围岩自稳能力原则8014联合支护原则8015大断面及避开最大水平应力原则802软岩巷道支护实例8121巷道地质条件与原有支护8122巷道破坏原因分析8123巷道支护措施改进8224巷道支护措施改进后的效果823支护技术8431支护方式的选择8432锚网带支护加固原理8433锚固形式选择8434合理锚杆参数的确定844深部沿空留巷的数值模拟分析8641模型建立8642巷道围岩变形与应力分布特征分析875深部沿空留巷支护井下试验8951沿空留巷支护设计8952井下监测与支护效果分析926深部沿空留巷的支护原则与建议9861深部沿空留巷的支护原则9862存在的问题与改进建议987结论10071合理确定开拓布局10072优化支护设计10073优化巷道断面形状10074开拓巷道围岩控制主要途径101翻译部分英文原文102MECHANISMANDCONTROLOFGROUNDRESIDUALDEFORMATIONOVERLONGWALLGOAF102中文译文107长壁开采采空区上地表残余变形的机理与控制107致谢112中国矿业大学2011届本科生毕业设计第1页1矿区概述及井田地质特征11矿区概述111矿井地理位置、地形特点和交通条件概述1、地理位置矿井位于平顶山市区的北部，其地理座标为东经11311451132230，北纬334015334845。2、地形特点平煤股份一矿位于平顶山矿区中部，平顶山、落凫山位于井田中部，二山南陡北缓，基本呈单面山形，走向近东西，地势北高南低，形成本井田范围内的分水岭。南北两侧冲沟发育，多为季节性冲沟。主、付井口位于落凫山南麓，主井口标高为2000米。平顶山海拔41113米，落凫山海拔49270米，井田内山间冲沟发育。3交通条件平煤股份一矿至平顶山站9公里，通过矿区专用铁路可直达漯宝铁路。漯宝铁路连接京广、焦柳两大铁路干线。平顶山站至京广铁路70公里，至焦柳铁路28公里。以平顶山市为交通枢纽，有柏油公路沟通各县市，交通极为方便，见图11。石龙区宝丰县平顶山市叶县襄城县禹州市汝州市郏县鲁山县孟宝线焦柳线国道国道31国道国道国道许南高速白龟山水库昭平台水库北汝河沙河颖河平河一矿图11平顶山矿井交通示意图112矿区气候条件年平均雨量为7994MM，年平均气温139摄氏度，年极端最低气温零下213摄氏度，年极端最高气温407摄氏度，土地最大冻结深度29MM，每年冻结期在十一月上旬至下年三月下旬解冻，全年风向频率多为东南偏东风，四季风向变化较大，春季多东南风，秋季多偏北风，年平均风速33M/S，最大风速20M/S。平煤股份一矿所属区域属于大陆性半干旱气候，年蒸发量大于降雨量，夏季炎热，冬季寒冷。气温188426，历年平均气温149。年降雨量373913236毫米，平均降雨量7426毫米。雨季集中在7、8、9三个月。年蒸发量1490528250毫米。平均绝对湿度135毫米，平均相对湿度67。冰冻期一般是11月到次年3月，最大冻土深度14厘米。最大风速24米/秒，风向北西、北北西、北东，常年主风向为北东。113矿区水文及地震情况本区属于大陆半干燥湿度不足带。根据平顶山历年的气象资料。中国矿业大学2011届本科生毕业设计第2页1河流井田内没有大的河流，无常年性河流，只有季节性小溪冲沟，雨季有水、晴后断流，在三水平井田范围内有竹园水库一个，南侧冲沟汇集入湛河，北侧冲沟汇集入竹园水库（目前为平顶山电厂排灰场），在井田西北角有姚孟电厂排灰场。2地震基本烈度地震基本烈度一九七零年九月二十五日中国科学院中南构造研究鉴定平顶山地区基本烈度为七度强，一九七七年七月国家地震局南京地震大队再次确认平顶山地区基本烈度为七度。114矿区工农业及材料供给本矿井建设期间，所需要建设材料，除钢材、木材和部分水泥需由国家计划供应外，其它砖、石、砂等土产材料，均由当地供应，均能满足建设需要。12井田地质特征121井田地形地势以及井田的勘探程度1、地形与地势平煤股份一矿位于平顶山矿区中部，平顶山、落凫山位于井田中部，二山南陡北缓，基本呈单面山形，走向近东西，地势北高南低，形成本井田范围内的分水岭。南北两侧冲沟发育，多为季节性冲沟。主、付井口位于落凫山南麓，主井口标高为750米。平顶山海拔41113米，落凫山海拔49270米，井田内山间冲沟发育。2、井田的勘探程度全区经过普查、详查、精查勘探及使用综合勘探的精查补充勘探后，使完成勘探线21条，平均间隔500M；钻孔119个，共计工程量为4063957M，其中水文钻孔6个，共计工程量为373265M。根据勘探情况，矿区的地质条件已基本清楚。122井田煤系地层概述本区位于平顶山煤田李口集向斜西南翼中段，经钻探工作探明，地层由老至新叙述如下1、寒武纪上统固山组；钻孔揭露厚度50M为灰深灰色厚巨厚层状白云质灰岩，具有不明显细鱮状结构，产三叶虫。2、石灰系上统太原组厚度47一80M、平均6628M为含煤地层第一含煤段，底界以底部铝土泥岩与下伏地层呈平行假整合接触。顶界止于本组L灰岩顶面或泥灰岩之上黑色海相泥岩之顶。由煤层、灰岩、砂质泥岩及砂岩组成。灰岩常见7层，其中一5煤，即戊煤8可采，绝大多数灰岩构成煤层直接顶板。3、二叠系下统山西组厚约80119M，平均937MO山西组与下状太原组地层连续沉积，为石炭二叠系含煤层段。由深灰到黑色粉砂岩和泥岩、砂质泥岩及细中粘石英砂和煤层等组成。含煤3一5层。本并田范围内己5、己6、己7不稳定。中国矿业大学2011届本科生毕业设计第3页123井田地质构造及特征1、地层井田内地层出露较差，根据钻孔工程揭露的地层从老到新有寒武系崮山组，上石炭统太原组，二叠系山西组、石盒子组、石千峰组，三叠系刘家沟组和第四系黄土及坡、残积物。含煤地层主要为上石炭统太原组、二叠系山西组、上石盒子组、下石盒子组，其中以二叠系山西组及下石盒子组为重要含煤地层。现将井田地层从老到新分述如下1寒武系上统崮山组（3G）为石炭二叠系含煤地层的沉积基底。灰浅灰色厚层状白云质灰岩，显晶质，具部明显的细状结构，顶部风化后为灰黑或淡黄色，井田内地层无出露，据308孔揭露厚度大于40米。2石炭系上统太原组（C2T）为含煤地层最下含煤段，平均厚度79米，底部铝土泥岩与下伏寒武系呈平行假整合接触。岩性主要有深灰色石灰岩、黑色泥岩、深灰色砂质泥岩和浅灰色细、中粒砂岩，煤层组成，间夹菱铁质硅质泥岩薄层化石。含煤48层，其中一（庚20）煤沉积稳定，井田内普遍可采，本段顶界止于泥灰岩之上的黑色海相泥岩之顶。3山西组（P1SH）平均厚度85米，与下伏太原组地层连续沉积。岩性由深灰色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、细中粒长石石英砂岩和煤层组成。本段含煤35层，其中二2（己15）、二12（己16）、二11（己17）煤层部分发育较好，为井田内次要可采煤层。二（己）组煤层在井田内沉积连续性较差，在240米水平以深出现了大片薄煤层带和无煤带，属不稳定煤层。4下石盒子组（P1X）四（戊）煤组平均厚度1460米。由深灰色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、灰白色细、中粒砂岩和煤层组成，含煤59层，其中四3（戊8）、四22（戊9）、四21（戊10）为井田内主采煤层。该煤组沉积较稳定，发育良好，全区内普遍开采。五（丁）组煤平均厚度84米。由紫色泥岩、砂质泥岩、灰色粉砂岩、灰白色细中粒长石石英砂岩和煤层组成。含煤35层，五2（丁6）煤为井田内主要可采煤层；五21（丁5）煤层局部可采，属较稳定煤层；五（丁4）煤层井田内偶见可采点，属不稳定煤层。含煤段上部为细、中粒砂岩，颜色灰白纯白，含杂色较少；泥岩和砂质泥岩中含紫色斑和暗斑；含煤段下部具紫斑和暗斑、含米黄色大鲕粒及豆粒和不规则的菱铁质结核。中国矿业大学2011届本科生毕业设计第4页六（丙）煤段平均厚度93米。由灰深灰色泥岩、砂质泥岩，灰灰白色细中粒砂岩和煤层组成。含煤25层，六（丙3）煤层部分可采，属不稳定煤层。本段砂岩内含杂质比五（丁）煤段稍高，泥岩和砂质泥岩中，局部具紫斑、含菱铁质鲕粒。5上石盒子组（P2S）甲、乙煤段平均厚度293米。由灰绿色、浅灰色泥岩、灰绿色粉砂岩、灰色细、中粒砂岩和煤层组成。甲煤段虽含煤多层，但均为薄煤层或炭质泥岩。乙煤段虽也含煤多层，但只是薄煤层、煤线或炭质泥岩。6石千峰组平均厚度300米以上。上部由砖红色、褐紫色砂质泥岩及细中粒砂岩组成；下部由紫褐色砂质泥岩、泥岩组成，团块状，易风化。1、地质构造平顶山矿区突出的地质特征是四周拗陷所拱托的隆起、西北为宝丰、郏县拗陷带，南为叶县飞漯河拗陷带，东北为襄县、临颖拗陷带。拗陷与隆起之间以高角度的正断层相隔，这些拗陷带一般都有厚度达L000M2000M的新生界沉积。平一矿井田位于李口集向斜西南翼中段。井田内含煤地层总的构造形态为一单斜构造，走向北西6070度。一般5度左右三水平井田30线以东17度局部17度。井田地质构造，褶曲和断层不发育，在井田东部，2、井田地质构造本井田位于主体构造李口向斜西南翼中段。基本构造为一走向北5575西，向北北东倾斜的平缓单斜构造。地层倾角416，一般45，井田内2629勘探线深部最大倾角16。井田内构造简单，褶皱一般不发育。煤层沿走向虽有小的起伏，但大断层稀少，仅在井田中、深部发现落差在2040米的正、逆断层两条，并伴有次一级宽缓向斜和背斜，井田内小断层较发育。（1）褶皱郭庄背斜背斜轴位于尹充村野猪岭一线，走向北60西，向北西倾伏，东北翼倾角815，西南翼倾角611倾伏端在28勘探线东侧岳家小窑附近出露较明显，向东南沿至十矿，区内延展长度800米。268孔、266孔、和2716孔有控制。牛庄向斜向斜轴部位于五（丁）家村及老沟村一线。轴向与郭庄背斜大致平行。呈北西向展布。由十矿进入本井田，倾伏于老沟附近。区内延展长度600米。（2）断层中国矿业大学2011届本科生毕业设计第5页张家逆断层（F3）位于张家和竹园一线。走向北35西，倾向北东，倾角38，落差1650米。北西端延出井田外，东南端消失于30勘探线以西30/19孔附近。龙池正断层（F4）位于36勘探线龙池村附近。走向北60东。倾向北西，倾角45，落差2032米，由3622孔及五2（丁6）22160采面控制，西南端入四矿井田，本井田内延展长度450米。124矿井水文地质特征井田内主要含水层为中、上寒武系、上石炭系太原组碳酸盐裂隙岩溶含水岩组，其次为五、四、二煤组顶板砂岩及平顶山砂岩裂隙含水层和第四系沙砾石层。近十年来由于采掘范围的不断扩大，人为疏放的增强，五、四煤层顶板砂岩含水层地下水多被疏放或局部疏干，一般以滴淋水为主，寒灰岩溶及上石炭系太原组碳酸盐裂隙岩溶含水在一矿开采五、四煤下部，对其开采影响不大，加之加强了水害预报及探放水工作，未曾发生突水事故，确保了矿井的安全生产。中国矿业大学2011届本科生毕业设计第6页图121煤层柱状图、1、0、2652410650、058、027M、237、2160680、2150702B8、81C4172007140、1980720、018、025、05M、C131218307350、172607690、1678080、5914、14796050、708、B7B6、13608120、B512508270、1808350、10208470、20、50、B4、1471537M2、038M、20、9、10、9、0688、10、79M、1627M、92508720、14、B10、15、10、67、B89、P1SH8908103、71208930、5945M、6、570960、PSEUDOSCHWAGERINA、L341809240、08M、A746A5、18、931809420、058、20、A4、26M、21、A3、201L5B、2A4、3、2、25、L67180980、04M、3、23、A1、（B2C2B、PX、B、C、C、81、4251M、10697007430、017、中国矿业大学2011届本科生毕业设计第7页13煤层特征131可采煤层特征煤层特征1、含煤性本井田含煤地层为石炭系太原组、二叠系山西组和上、下石盒子组。自上而下划分为甲、乙、六（丙）、五（丁）、四（戊）、二（己）、一（庚）等七个煤组。含煤地层总厚780米，含煤七组43层（有编号的煤层23层），其中甲、乙、丙、丁煤组无可采煤层。煤层总厚约20米。含煤系数为33，可采煤层3组4层，总厚约10米，可采含煤系数为192。2、煤层性质六2（丙3）煤层位于下石盒子组六（丙）煤段中部，上距田家沟砂岩（B12）47米，煤厚020175米，平均煤厚090米。煤层结构简单，局部含夹矸厚005055米，属不稳定煤层。在2629勘探线间大面积不可采，3336勘探线间350米以线为不可采区。五21（丁5）煤层位于下石盒子组五（丁）煤段中上部、上距六（丙）3煤层84米。该煤层一水平已全部采动，二、三水平部分可采。煤厚01055米，平均煤厚03米，属较稳定煤层。在29勘探线500米以深、3032勘探线400米以深出现大面积不可采区，二水平中部及35勘探线300米左右各有一不可采区。煤层结构简单，偶见一层夹矸01055米厚。五22（丁6）煤层为本井田主要可采煤层之一，位于下石河子组五（丁）煤段中部，上距五21（丁5）煤层十米左右，沉积稳定，发育良好。该煤层一水平已全部采完，二、三水平煤厚02075米，平均煤厚04米，属全区可采稳定煤层。该煤层结构简单，含夹矸02层，厚0102米。四（戊）煤组位于下石河子组四（戊）煤段中上部。本井田四（戊）组煤层最为发育，厚度大，为主要可采煤层，但结构复杂，分叉合并现象普遍，其变化情况按其范围可分为以下几种类型（夹矸厚度07米为分合层线）一类四3（戊8）、四22（戊9）、四21（戊10）均为独立煤层（四（戊11）独立分层，不可采），分布在2630勘探线之间250米以下、3034勘探线间350米以下及3436勘探线50米以下。中国矿业大学2011届本科生毕业设计第8页四3（戊8）煤层上距五2（丁6）煤层80米，煤厚025381米，平均煤厚193米。属较稳定煤层。煤层结构简单，仅在2629线间300米以深含12层夹矸（厚005041米）。四22（戊9）煤层上距四3（戊8）煤层07185米，煤厚035288米，平均煤厚107米，属较稳定煤层。煤层结构简单，仅在2729勘探线550米以深存在一不可区。四21（戊10）煤层上距四22（戊9）煤层07160米，煤厚085415米，平均煤厚242米，为较稳定煤层。含夹矸14层，常见12层夹矸厚001054米。井田内全部可采。二类四3（戊8）、四22（戊9）、四21（戊10）合层区（四（戊810）在2634勘探线，从风化带至250米之间，煤厚399890米，平均45米，含夹矸37层，煤层层位和厚度稳定，沉积连续性好，全部可采，变异系数17，为稳定煤层。三类四22（戊9）、四21（戊10）合层区（四（戊910）分布在3034勘探线250350米之间，煤厚199734米，平均434米（含夹矸35层）。全部可采，变异系数40，为较稳定煤层。132煤的特征1、煤质及其类别2、煤的用途3、煤的容重4、瓦斯含量5、煤尘及其爆炸性6、煤的自燃性表131可采煤层特征表厚度（M）层间距（M）最小最大最小最大煤层号平均顶板岩性底板岩性平均4248戊组45砂质泥岩、泥岩、粉、细砂岩砂质泥岩、泥岩、细砂岩1925170己组22泥岩、中、细砂岩砂质泥岩、泥岩、细砂岩1、煤质及其类别本区煤质稳定，根据井田内各煤层挥发份、粘结指数、胶质层最大厚度，结合中国煤炭分类国家标准（GB575286），对照中国煤炭分类简表，山西组戊组，己组煤属气煤，为中硫低灰分。其煤质分析见表132。表132各煤层的煤类及主要煤质指标原煤工业分析精煤工业分析煤层煤类ADVDAFQNETADMJ/KGSTDADVDAFQNETADMJ/KGSTD戊组气煤17943786263306568338153068052中国矿业大学2011届本科生毕业设计第9页己组气煤132636042951076555371231680652、煤的用途根据本矿的煤质情况及当地市场的需求，本矿生产的原煤和经加工的块煤主要用于电厂、热电厂和分散客户，可主要作为电力、船舶、锅炉用煤及其他工业用煤，另外还可作为良好的炼焦用煤。3、煤的容重经过化验分析得出戊组煤为14T/M3，己组煤为141T/M3。硬度中硬,普氏硬度为34。4、瓦斯含量区内各主要可采煤层CH4平均含量为00390124CM3/G可燃质；CO2各煤层平均含量为03460503CM3/G可燃质。各主要可采煤层瓦斯自然成分以N2为主占64917724；CO2次之，19283362，CH4含量仅占338911。全矿井相对瓦斯涌出量为10M3/TD，绝对瓦斯涌出量为373M3/MIN，根据2001版煤矿安全规程，本矿井应属低瓦斯矿井。5、煤尘及其爆炸性根据勘探资料及临矿的生产经验，综采、炮采、炮掘、机掘最大煤尘浓度和平均浓度分别为1378MG/M3、638MG/M3、163MG/M3、167MG/M3、374MG/M3、104MG/M3、354MG/M3、162MG/M3。各煤层仰制煤尘爆炸最低岩粉量均在20以上，煤层无爆炸性。表133各煤层瓦斯涌出量及煤尘爆炸指数煤层名称绝对瓦斯涌出量（M3/MIN）相对瓦斯涌出量（M3/TD）煤尘爆炸指数（）戊煤0560881301己煤1840391334全矿平均373101、水份各煤层原煤分析基水份平均在07914之间。生产中煤样所测全水份含量一般在2535之间，生产大样则为6585。2、灰份1六2（丙3）煤层原煤灰分产率约2872，属中灰煤，经洗选煤的质量明显提高，浮煤灰分产率1166。2五21（丁5）煤层原煤灰分产率2814，属中灰煤，经洗选煤的质量明显提高，浮煤灰分产率1083。3五2（丁6）煤层原煤灰分产率2376，属中灰煤，经洗选煤的质量明显提高，浮煤灰分产率97。4四3（戊8）煤层原煤灰分产率2695，属中灰煤，经洗选煤的灰分产率下降23倍，浮煤的灰分产率1088。5四22（戊9）煤层原煤灰分产率1696，属低中灰煤，经洗选煤质明显提高，灰分产率902。6四21（戊10）煤层原煤灰分产率2735，属中灰煤，经洗选煤质大有提高，中国矿业大学2011届本科生毕业设计第10页灰分产率943。各煤层灰分总的变化特点大体上由上而下逐渐降低，灰分的主要成分是SIO2、AL2O3、FE2O3、CAO等。3、硫本井田除强还原环境下形成的一5（庚20）煤层，属高硫煤外，六2（丙3）煤层属中高硫煤，其余各煤层均属特低硫煤。1六2（丙3）煤层原煤含硫量约298，属中高硫煤，经洗选硫含量有所下降，但仍比其它煤层高。2五（丁）、四（戊）煤层原煤全硫含量033048，属特低硫煤，经洗选全硫含量又有所下降。煤中硫成分分布的特点是在垂向剖面中，以四（戊）煤组煤层较低，自此向上向下逐渐增高，形成一个马鞍形。各煤层全硫含量少于10者，以有机硫为主，大于10者，则以黄铁矿硫占多数，黄铁矿易脱硫，有机硫脱硫效果不佳。4、磷、氯、砷、氟本井田煤层含磷量大都低于001，属特低磷煤，仅四21（戊10）煤在肥煤区出现低磷煤点。氯各煤层含量均小于规定指标在（规定03），实际最大022。砷各煤层含量一般都低于规定标准（8PPM），但五2（丁6）、二11（己17）、一5（庚20）煤层中的砷含量不甚稳定，有时大大超过规定。氟以一5（庚20）煤层含量最高（最高达2097PPM），其次为五2（丁6）、四3（戊8）、二12（己16）、二11（己17）。133地温本井田恒温带温度为172C，深度为25米。地温梯度平均值为302C/百米，属地温异常区。丁6煤层一级高温区300500米之间，二级高温区在500米以下，戊10煤层一级高温区在200500米区间内，二级高温区在500米以下，己组煤层在400米以下属二级高温区，800米以下达50C以上。7513孔进行了井温的测定，成果如下表134井温测定表孔深（M）6007008009001000温度（C）254267283033中国矿业大学2011届本科生毕业设计第11页2井田境界及储量21井田境界211井田境界确定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、要充分利用自然条件划分，在可能的条件下，应尽量利用地形、地物、地质构造、水文地质以及煤层特征等自然条件，以减少煤柱损失，提高资源采出率，充分保护地面设施；2、要有与矿区开发强度相适应的井田范围，要保证井田范围与矿井生产能力相适应，有足够的储量和服务年限及合理的尺寸；3、照顾全局，处理好与临矿的关系；4、直线原则，井田的划分应尽量采用直线或折线，有利于矿井的设计和生产管理工作的开展。根据以上划分原则，以及考虑到平煤矿区煤田内地质构造强度大等原因，本井田在能满足生产开发强度的前提条件下，主要考虑了自然条件原因，将平顶山井田四周境界定为矿井东以26勘探线为界与十矿相邻，西以36勘探线为界与天安四矿、六矿相邻，五（丁）组煤层南起老窑采空区下界（45110M之间），北至500米等高线；四（戊）组煤层南起露头北至550米等高线；二（己）组煤层南起240米北至800米等高线。东西走向长5公里，南北倾斜宽586公里，最大面积293平方公里。南邻二矿，开采深度由50米至800米标高，有效期60年。具体范围以2001年领取的证号为1000000140058的采矿许可证圈定范围为准。212井田赋存特征根据以上划分本井田走向长54KM，井田倾向长56KM。井田面积286KM2，本井田范围内共含有两层煤，分别为戊组己组煤层，煤层编号为22，9号煤层。1根据平顶山井田地质勘探报告提供的煤层储量计算图计算；2依据煤炭资源地质勘探规范关于化工、动力用煤的标准计算能利用储量的煤层最低可采厚度为08M，原煤灰分不大于40。计算暂不能利用储量的煤层厚度为0708M；3依据国务院过函（1998）5号文关于酸雨控制区及二氧化硫污染控制区有关问题的批复内容要求禁止新建煤层含硫份大于3的矿井。硫份大于3的煤层储量列入平衡表外的储量；4储量计算厚度夹石厚度不大于005M时，与煤分层合并计算，复杂结构煤层的夹石总厚度不超过每分层厚度的50时，以各煤分层总厚度作为储量计算厚度；中国矿业大学2011届本科生毕业设计第12页5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。6煤层容重戊组煤层容重为14T/M3。22井田境界和储量计算221井田钻孔及勘探分布情况及勘探类型一（庚）煤段坐标点号XY坐标点号XYA01013737213003843753500A01123738013003843515600A01023741200003843876500A01133737672003843493400A01033741960003843744000A01143737483003843515000A0103A3742000003843693500A01153737134003843529200A01043742235003843646500A01163737047003843565300A0104A3742245003843593500A01173737316003843577200A01053742415003843548000A01183737314003843589500A01063742840003843406000A01193737674003843607600A01073741510003843365000A01203738040003843602000A01083739438003843299000A01213738155003843610000A01093739102003843541200A01223737765003843655500A01103738960003843537700A01233737475003843705900A01113738933003843545100标高从140米至800米二（己）煤段坐标点号XY坐标点号XYB01013737490003843762000B01143738198003843515200B01023741395003843882500B01153738160003843520100B0102A3741975003843796700B01163737991003843512400B01033742175003843751000B01173737672003843496800B0103A3742280003843701000B01183737496003843517700B01043742445003843653800B01193737158003843531600B01053742450003843600000B01203737080003843563700B0105A3742870003843535500B01213737346003843575400B01063743165003843419500B01223737340003843588000B01073741510003843365000B01233737677003843604600B01083739644003843305600B01243738196003843597100B01093739612003843370000B01253738190003843580700B01103739348003843361700B01263738565003843590700B01113739102003843541200B01273738309003843630000B01123738960003843537700B01283738075003843675000B01133738933003843545100标高从60米至800米四（戊）煤段坐标点号XY坐标点号XYC01013736810003843741500C01113740440003843329800C01023741520003843887000C01123738050003843255000C0102A3742063003843800000C0112A3737935003843315000C01033742478003843705500C01133739800003843365500C0103A3742655003843607300C01143739710003843404000C01043743000003843536500C01153738535003843368000C01053743325003843425000C01163738550003843356000C01063743165003843419500C01173737935003843338000中国矿业大学2011届本科生毕业设计第13页C01073741510003843365000C01183737300003843499800C01083740962003843346500C01193737297003843552200C01093740968003843331000C01203737050003843644000C01103740442003843318500标高从130米至650米五（丁）煤段坐标点号XY坐标点号XYD01013737170003843752500D01073741510003843365000D01023741600003843752500D01083738455003843265500D0102A3742390003843752500D01093738252003843361500D01033742655003843752500D01103738115003843414600D01043742970003843752500D01113737808003843461000D0104A3743185003843752500D01123737785003843569000D01053743650003843752500D01133737480003843657000D01063743165003843752500标高从150米至600米222煤层可采厚度井田范围内含有煤层有两层煤，分别为戊组、己组煤层，戊组煤层最小可采厚度为08M。戊组煤层最小可采厚度为36M，最大可采厚度为45M，平均38M。223工业储量计算矿井主采煤层为戊组煤层，采用地质块段法。3号煤层工业储量计算根据地质勘探情况，将矿体划分为A、B、C三个块段，在各块段范围内，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。块段划分如图22。中国矿业大学2011届本科生毕业设计第14页图22井田块段划分示意图由图可计算各块段面积分别为SA18MM2；SB51MM2；SC45MM2；按下式计算ZISIMIRI（22）式中ZI各块段储量，万T。SI各块段的面积，M2。MI各块段内煤层的厚度，M。RI各块段内煤的容重，均为14T/M3。A块段储量ZA1838140/COS495993（万T）B块段储量ZB5138140/COS527235（万T）C块段储量ZC4538140/COS1624905（万T）井田内工业储量ZGZAZBZC959932723524905148133（万T）23工业储量计算231计算可采储量时，必须要考虑以下储量损失1、工业广场保安煤柱；十矿图例、平煤一矿开拓平面图工工北平煤一矿开拓平面图四矿四矿六矿六矿ABC中国矿业大学2011届本科生毕业设计第15页2、井田境界煤柱损失；3、采煤方法所产生煤柱损失和断层煤柱损失；4、建筑物、河流、铁路等压煤损失；5、其它各种损失。232各种煤柱损失计算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；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。岩层移动角为70，表土层移动角为45；3维护带宽度风井场地20M，村庄10M，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21。表21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101201801245901593018232矿井永久保护煤柱损失量1井田边界保护煤柱井田边界保护煤柱留设50M宽，则井田边界保护煤柱损失量为6814万T。2断层保护煤柱断层煤柱留设40M宽，则断层保护煤柱损失量为1122万T。3工业广场保护煤柱因为本矿井采用井田边界立井开拓。本矿井设计生产能力为120万吨/年，所以取工业广场的尺寸为300M400M的长方形。4大巷保护煤柱由本井田采用立井方案三开拓，布置工作面，在开采后期北部三角煤阶段布置带区开采，布置大巷留煤柱50M，大巷的保护煤柱为95万吨。5井筒保护煤柱主、副井井筒保护煤柱根据采动影响关系，需要留大煤柱，风井井筒保护煤柱在煤层中留400M，故井筒保护煤柱损失量为3343。各种保护煤柱损失量见表22。表22保护煤柱损失量煤柱类型储量（万T）井田边界保护煤柱6814断层保护煤柱1122大巷保护煤柱95井筒保护煤柱3343合计12226中国矿业大学2011届本科生毕业设计第16页233矿井可采储量计算矿井可采储量是矿井设计的可以采出的储量，可按下式计算ZK（ZGP）C（25）式中ZK矿井可采储量，万T；P保护工业场地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物、大断层等留设的永久保护煤柱损失量，万T；C采区采出率，厚煤层不小于075；中厚煤层不小于08；薄煤层不小于085；地方小煤矿不小于07。则，矿井设计可采储量ZK07510193（万T）工业工场煤柱设计图231中国矿业大学2011届本科生毕业设计第17页3矿井工作制度、设计生产能力及服务年限31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330天，由于本矿井采用了联合集中布置，且煤层埋深较大，因此大部分巷道布置在岩石中，为了减少提升人员时间，增加副井的提矸时间；以及采区走向较长导致个人上下班时间较长，生产设备先进，工人劳动强度低等因素，设计认为采用“三八”工作制，其中二班半采煤，半班准备，每班工作8小时最为合理。矿井每昼夜净提升时间为14小时32矿井设计生产能力及服务年限321矿井设计生产能力的确定煤炭工业矿井设计规范第221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。322矿井设计生产能力平顶山井田储量丰富，煤层赋存稳定，顶底板条件好，断层褶曲少，倾角小，大部分为近水平煤层，厚度变化不大，开采条件较简单，技术装备先进，经济效益好，媒质为优质无烟煤，交通运输便利，市场需求量大，宜建大型矿井。确定平顶山天安一矿的矿井设计生产能力为12MT/A。323各水平的服务年限矿井服务年限必须与井型相适应。矿井可采储量ZK、设计生产能力A矿井服务年限T三者之间的关系为（31）式中T矿井服务年限，A；ZK矿井可采储量，万T；A设计生产能力,万T；K矿井储量备用系数，取13；则，矿井服务年限为T101930/（12013）653A符合煤炭工业矿井设计规范要求TZKAK中国矿业大学2011届本科生毕业设计第18页324井型校核按矿井的实际煤层开采能力，辅助生产能力，储量条件及安全条件因素对井型进行校核1煤层开采能力井田内戊组煤层平均38M，为厚煤层，赋存稳定，厚度变化不大。根据现代化矿井“一矿一井一面”的发展模式，可以布置一个大采高工作面保产。2辅助生产环节的能力校核（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9吨底卸式提升箕斗，提升能力可以达到设计井型的要求，工作面生产原煤一律用带式输送机运到采区煤仓，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矿井煤尘无爆炸危险性，瓦斯涌出量不大，属低瓦斯矿井，无须采取预抽瓦斯措施。矿井采用中央并列式通风，开设一条风井，可以满足通风需要。4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，见表31。表31我国各类井型的矿井和第一水平设计服务年限第一开采水平服务年限（A）矿井设计生产能力（万T/A）矿井设计服务年限（A）煤层倾角45600及以上7035300500603012024050252015459040201515930各省自定中国矿业大学2011届本科生毕业设计第19页4井田开拓41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媒体，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，应照顾到不同媒质、煤种的煤层分别开采，以及其它有益矿物的综合开采。411确定井筒形式、数目、位置及坐标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。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，井筒延伸施工方便，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。中国矿业大学2011届本科生毕业设计第20页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