煤矿西北二带区设计毕业论.doc

内蒙古工业大学专科毕业生毕业论文煤矿西北二带区设计毕业论文目录1 矿井概况与地质特征61.1 矿井概况61.1.1地理位置与交通61.1.2 地形地貌及水文情况61.1.3 气候条件71.1.4 其它条件71.2 井田地质特征71.2.1 地层71.2.2 地质构造81.2.3 水文地质81.3 煤层特征91.3.1 煤层91.3.2 煤质及用途101.3.3 煤层开采技术条件122 井田境界和储量142.1井田境界142.1.1本井田边界的演变过程142.1.2井田境界142.2井田工业储量152.2.1 储量计算基础152.2.2 井田勘探程度152.2.3 矿井工业储量计算152.3 矿井设计储量182.3.1 永久煤柱损失量182.3.2 矿井设计储量192.4 矿井可采储量202.4.1 工业广场保护煤柱煤量202.4.2 主要井巷保护煤柱煤量212.4.3 矿井可采储量213 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限223.1 矿井工作制度223.2 矿井设计生产能力及服务年限223.2.1 确定依据223.2.2 矿井设计生产能力223.2.3 矿井服务年限223.2.4 井型校核234 井田开拓254.1井田开拓的基本问题254.1.1确定井筒形式、数目、位置及坐标254.1.2工业场地的位置274.1.3开采水平的确定及带区、采区的划分284.1.4主要开拓巷道284.1.5开拓方案比较294.2矿井基本巷道344.2.1井筒344.2.2井底车场384.2.3大巷395 准备方式带区巷道布置425.1煤层地质特征425.1.1带区位置425.1.2 带区煤层特征425.1.3 煤层顶底板岩石构造情况425.1.4 水文地质435.1.5 地质构造435.2采煤方法和回采工艺435.2.1确定采煤工艺方式435.2.2回采工艺445.3采区巷道和生产系统445.3.1 带区巷道布置445.3.2 带区生产系统455.4带区车场设计及硐室465.5技术经济指标466 采煤方法486.1采煤工艺方式486.1.1 带区煤层特征及地质条件486.1.2 确定采煤工艺方式486.1.3 回采工作面参数496.1.4 采煤工作面破煤、装煤方式496.1.5 采煤工作面支护方式526.1.6端头支护及超前支护方式546.1.7各工艺过程注意事项566.1.8回采工作面正规循环作业566.2回采巷道布置586.2.1回采巷道布置方式586.2.2回采巷道支护参数587 井下运输617.1 概述617.1.1 井下运输原始数据617.1.2 井下运输系统617.2 煤炭运输方式和设备的选择647.2.1 煤炭运输方式的选择647.2.2 带区煤炭运输设备选型及验算647.2.3 运输大巷设备选择667.3 辅助运输方式和设备选择667.3.1 辅助运输方式选择667.3.2 辅助运输设备选择678 矿井提升708.1 矿井提升概述708.2 主副井提升708.2.1 主井提升708.2.2 副井提升749 矿井通风与安全779.1 矿井概况、开拓方式及开采方法779.1.1 矿井地质概况779.1.2 开拓方式779.1.3 开采方法779.1.4 变电所、充电硐室、火药库789.1.5 工作制、人数789.2 矿井通风系统的确定789.2.1 矿井通风系统的基本要求789.2.2 矿井通风方式的选择789.2.3 矿井主要通风机工作方式的选择799.2.4 带区通风系统的要求809.2.5 工作面通风方式的选择819.3 矿井风量计算829.3.1 工作面所需风量的计算829.3.2 备用面需风量的计算839.3.3 掘进工作面需风量839.3.4 硐室需风量849.3.5 其它巷道所需风量859.3.6 矿井总风量计算859.3.7 风量分配869.4 矿井通风阻力计算869.4.1 容易和困难时期矿井最大阻力路线确定879.4.2 矿井通风阻力计算879.4.3 矿井通风总阻力计算889.4.4矿井总风阻和等积孔计算899.5选择矿井通风设备909.5.1选择主要通风机909.5.2电动机选型929.5.3主要通风机附属装置939.6安全灾害的预防措施949.6.1预防瓦斯爆炸的措施949.6.2煤尘的防治措施949.6.3火灾的预防措施949.6.4水灾的预防措施959.6.5其他安全措施951 矿井概况与地质特征1.1 矿井概况1.1.1地理位置与交通1.1.2 地形地貌及水文情况本区为南、北、东三面高，中间低的丘陵地形。北部为莲花山脉，标高+200m+308 m，向南逐渐平缓，标高由+200 m渐降为+170 m。井田内无大的河流和积水区。西部的迈来河发源于莲花山东北部，从矿井东南侧由北向南汇入小汶河，为季节性河流，冬春无水，对本矿基本无影响。另外在马家峪，小王家寨北一带，有自太古片麻岩及第三系地层中形成的较大冲沟分布于本区中部。冲沟宽一般30m至50 m，向南汇入小汶河。上游多由砂砾岩组成，下游多淤积成流沙。井田南部小汶河1957年7月19日发生特大洪水，水深23 m。流速1.703 m/s，流量为2810 m3/s 。协庄、窑沟洪水位达+157 m至161.8 m左右，据1955年至1957年临汶及北望站观测，小汶河平均总径流量为101.64 亿m3。夏天雨季有水，春季干枯。成间歇性河流。1.1.3 气候条件本区为半湿润的北温带气侯，无严寒酷热，年平均气温1313.7。历年最高气温 42.5，最低气温-21.6，月平均气温为13,最高月平均降雨量67月份为70.074227.39mm，最低平均月降雨量12月翌年3月份降水量为10.9617.43mm，年总降水量为713.351149.4mm。年平均降水量931.735mm。结冰期11月翌年3月，冻结深度0.40.8m。全年总导风向为南风和东风，最高风速14.3m/s。1.1.4 其它条件地震烈度：本井田根据领区资料，地震烈度按7度设防。本矿西北4.5km处有110kV泉沟变电站。根据山东省计委（80）鲁计便字第28号文批复，矿井电源由泉沟变电站以西两回路35kV输电线向矿井供电。1.2 井田地质特征1.2.1 地层本井田含煤地层属石炭二叠系，煤系地层平均总厚约260m。煤系地层上部由厚达117958m的红色粘土质砂岩、红色砂岩和砾岩所覆盖。井田内地层特征由上而下分述如下：1、第四系：一般厚度18m，以黄色砂质粘土为主，河流两岸分布有流沙层。2、第三系：区内最大揭露厚度698.6m。多为赭红色细砂岩、粉砂岩、片麻岩、燧石及变质岩类为主。3、下二叠系下石河子组：井田内残存厚一般160m，小者20m。主要有浅灰、灰绿色及杂质粘土岩、粉砂岩组成。系干燥环境下形成的大陆冲积相沉积。4、下二叠系山西组：山西组总厚约70m。其上界为一层煤之上厚10m的粗中粒砂岩；主要有砂岩、粉砂岩、粘土岩及煤层组成。共含煤四层，可采者一层（4#煤层），总厚2.5m。在2层和4层煤之上有一层浅灰至白灰色厚层状的河床相长石、石英中粒砂岩，厚度稳定，一般厚7m到15m，全区较发育，为良好的辅助标志层。其下界由4、5层煤间的5m厚之石英质砂岩与太原群分界。5、上石炭系太原群：厚约190m左右，属海陆交相互沉积，为灰至黑色泥岩、粉砂岩和砂岩互层及灰色中细粒砂岩组成。并夹有25层石灰岩，厚度变化不大。太原群共含煤十三层，可采煤层一层（6#煤层），总厚度为3.2m。6、中石炭系本溪群：本溪群厚64m。以徐灰上部一层石英质细砂岩与太原群分界。这层砂岩岩性变化较大，局部地段变成粗粉砂岩或粘土岩，大部分地区多为石英质砂岩，厚度变化较大，有尖灭现象。但有厚达20m者，其底部常含有薄层砾岩。7、奥陶系：济南石灰岩厚约800m，下为棕色、灰色白云质厚层状结晶灰岩，中含燧石条带及结核，上部除下段含有薄层石灰岩及泥岩互层外，其它均为厚层致密块状灰岩。顶部裂隙及溶洞发育，内含头足类及三叶虫等化石。1.2.2 地质构造井田内断裂与褶曲较发育，其构造形态为两盆一鞍一背的复式宽缓褶皱构造。并为北东东向及北西向断层所切割，破坏了鞍、盆、背的完整形态。全井田共有主要断层16条（均为高角度正断层）。其中落差大于100m的3条；落差大于50m的8条；小于50m的5条。1.2.3 水文地质本区通过地面水文地质调查及专门抽水试验，基本查明了水文地质条件。煤系上部由厚达117958m红色粘土质粉砂岩、红色砂岩及砾岩所覆盖，因而地面水补给条件不良；煤系本身所含一灰及四灰含水性微弱；本溪群徐灰、草灰虽然具有一定的含水性，但埋藏较深，地下水排泄流通不畅，基本是一个裂隙岩溶净水区域。故本区水文地质条件属于中等至简单类型。本井田含水层自上而下简述如下：1、含水层（1）第三系含水砂砾层。本层分布面积约10km2，厚度最大达4.96m，一般23m。抽水试验的单位涌水量2.484.291 L/sm，富水性强而厚度不大，水柱不高(小于5m)，因之总涌水量不大。由于其下有第三系和二叠系地层所隔，从地层沉积和构造上看，对煤层开采没有威胁。水质属重碳酸钙淡水，受大气降水补给和地面水补给，循环条件较好。（2）第三系红层本层厚117.6958.81m，以红色粘土质粉砂岩隔水层为主，上部夹砾岩多层，含裂隙水。北部F8断层和F11断层之间砾岩较发育富水性中等，水质属重碳酸钙型，循环条件较好。南部F8断层以南，单位涌水量仅0.00067 L/sm，水质为氯化钠型，富水性弱，循环条件较差。本层与最上可采煤层间距较大，最大可达200m，采煤裂隙高度影响不到红层，但对局部间距较小者，在此区段内应注意采区防水措施。（3）山西组4层煤顶板砂岩含水层全区有7个钻孔发现漏水，均位于断层附近。其中59号孔4#层煤顶板砂岩漏水，用水泥堵漏。经抽水试验，单位涌水量0.02020.0382 L/sm，水质为氯化钠型，富水性弱，是矿井充水的主要含水层。本层接受F11断层下盘奥灰水补给，F10断层处受阻，补泄条件差，因此，水位高于附近奥灰，水质比其下的奥灰水更差。（4）四层石灰岩埋藏在250m水平以下岩性致密。据钻孔简易水文观测未发现漏水现象。单位涌水量0.0000167 L/sm，基本无水。（5）本溪群徐灰和草灰在预计首采区平均间距仅6m左右，全区36个孔穿过徐灰，仅12号孔有泥浆消耗，33个钻孔穿过草灰，仅14号孔有漏水现象，其余各孔均无明显漏水现象，经350号抽水试验，漏水量为零。（6）奥陶系石灰岩全区有32个钻孔揭露此层，有29个孔未发现漏水，唯9号孔延深至69.1m和350号孔延深至奥灰87.02m时才发现漏水。55号孔穿过砾岩和F11断层后钻进奥灰76.34m，和邻近47号孔砾岩抽水资料对照，认为55号孔抽的水为奥灰水，单位涌出量为0.0720.444 L/sm，富水性中等，北部边界F11断层外水质为重碳酸钙型，井田内为碳酸钙型。2、断层导水性据勘探简易水文资料，有55个钻孔穿过断层，其中54个孔均未发现漏水现象。仅55号孔因在见断层之前已于砾岩中发现漏水，因此断层带是否漏水，无法观测。从这些资料看出，本区断层导水性不强。由于区内煤系含水层富水性均弱，因此，断层导水性弱是正常的。但遇到张力带时，应注意预防矿井突水。3、矿井水量预计地质报告提供300m水平正常涌水量为219.2308m3/h，最大涌水量406.2m3/h。本设计考虑翟镇矿井施工等实际情况，矿井涌水量数据为：300m水平矿井正常涌水量250m3/h，最大涌水量400m3/h。1.3 煤层特征1.3.1 煤层本井田含煤地层为二叠系山西组和石炭系太原群。煤系地层平均厚度260m。共含煤四层，可采煤层两层（4#、6#煤层），平均可采总厚5.7m。局部可采煤层两层（2#、11#煤层），局部可采煤层分布零散，结构复杂，煤层厚度变化大，连不成片。现将煤层特征叙述如下：（1）2#煤层：位于山西组中下部，总厚度01.62m，平均0.68m。局部可采，为结构简单的不稳定煤层。顶板为粉砂岩，层位不稳定，一般厚1.95m，局部变为中细砂岩，羊村次背斜中东部有上分层赋存，最多时三层，其岩性为泥质粉砂岩，构成2#煤的顶板，底板为粉砂岩，或泥岩，具有粘性和膨胀性特点，一般厚为3.1m。（2）4#煤层：位于山西组下部，下距6#煤层90.5m。本煤层保存完整，全区可采，均为结构简单的稳定煤层。煤层厚度一般2.02.7m，平均厚度2.5m。煤层多保持在2.5m左右。矿井西南部煤层较厚，一般厚度为2.7m，向东北有变薄趋势，一般厚度保持在2.4m左右。一般不含夹矸，仅在局部地区出现薄夹矸层，夹石厚度一般为0.050.3m，均为粘土岩。羊村次背斜区段，煤厚最大2.7m，最小2.0m，不含夹矸。4#煤层可采性系数，煤厚变异系数，为结构简单的稳定煤层。该煤层顶板以中砂岩、细砂岩为主，稳定，厚度一般15m左右；底板为粘土岩，有时出现细砂岩互成或细砂岩，厚5.0m。（3）6#煤层：位于太原组上部，上距4#煤层平均90.5m，下距11#煤层平均22.4m。一般厚度为2.53.4m，平均厚度3.2m。本层煤保存完整，全区可采，属稳定煤层。煤层多保持在3.2m左右。矿井西南部煤层较厚，一般厚度为3.4m，向东北倾角变大地区有变薄趋势，一般厚度保持在2.8m左右。大部分地区无夹矸，局部地区含有夹矸一层，厚0.050.35m。该层煤稳定性不同区段有变化，如羊村次背斜较稳定，但往东南有变不稳定的趋势。该层煤可采系数，煤厚变异系数，为结构简单的稳定煤层。该煤层顶板为灰黑色粉砂岩或细砂岩，厚9.5m，块状结构，较稳定。底板为灰黑色细砂岩或中细砂岩，厚12m，硬度较大，稳定性好。（4）11#煤层：位于太原组下部，下距徐灰12.9927.25m，平均19m左右，距奥灰60m左右。区内煤厚大多在0.7m以下，可采范围小，且极不连续，中部出现缺失。含夹石12层，所含夹石厚0.050.30m，均为泥质岩。该层煤可采系数，煤厚变异系数，为结构简单的极不稳定煤层。由于该煤层厚度小，灰分大（最大），全区可采点少，且可采范围不连续，上距6#煤层22.4m，本设计列为不可采煤层。顶板为薄层泥灰岩，较坚硬，厚在1.00m左右。羊村背斜东翼局部相变为泥质岩，以伪顶出现，底板为粉砂岩或粘土岩，厚1.75m。各煤层情况统计见表1-1。表1-1 煤层特征一览表层别煤层厚度两极值平均（m）层间距两极值平均（m）顶板底板稳定性2#煤层01.620.6814.518.216.2泥质粉砂岩粉砂岩或泥质岩不稳定4#煤层2.02.72.525.432.730.5中砂岩或细砂岩粘土岩稳定6#煤层2.53.43.220.525.022.4粉砂岩或细砂岩细砂岩或中细砂岩稳定11#煤层01.50.5912.927.2519.0泥质岩粉砂岩或粘土岩不稳定1.3.2 煤质及用途（1）煤的物理性质和煤岩特性2#煤层：黑色，粉末呈褐色，容重1.34，硬度1.6，导电性弱，断口参差状，亮煤可见内生裂隙。亮煤和暗煤呈较厚的分层出现，镜煤呈凸镜状或条带状，条带结构明显，含少量丝炭，以半亮型煤为主。4#煤层：黑色，容重1.36，硬度1.7，具棱角状或不平坦状断口，性脆、易碎，亮煤和暗煤条带较宽，含少量丝炭，呈凸镜状，镜煤呈条带状，条带状结构和层状构造，主要为半亮型煤。6#煤层：黑色，粉末呈褐色，容重1.41，硬度1.5，导电性弱。断口参差状或不平坦状，性脆弱，条带结构明显，亮煤和暗煤呈较厚的分层出现，间夹镜煤和丝炭的条带，多为半亮型煤。11#煤层：黑色，容重1.4，硬度1.5，煤层上部亮煤条带较多，光泽较强，下部以暗煤条带为主，间夹亮煤和镜煤薄层，丝炭较多，光泽较弱，断口参差状，条带结构明显，内生裂隙不发育。（2）煤的化学性质和工艺性能本区煤的变质主要以区域变质为主要特征，勘探期间煤质化验成果见表1-2。表1-2 勘探期间煤质化验成果表煤层名称煤类煤样种类工业分析全硫St，d%发热量Qb.adMJ/Kg元素分析胶质测定水分Mad%灰分Ad%挥发分Vdaf%粘结性CdafHdafNdafYm/m二层气煤原煤1.519.9337.2440.8627.13精煤1.997.6537.2860.6230.2383.915.581.4314四层气煤原煤1.7818.9136.9250.5727.166精煤1.999.2037.7360.5930.41083.775.601.4415.5六层气煤原煤1.7320.2140.3162.0126.961精煤1.948.4840.4761.3531.4784.045.701.4824.5十一层气肥煤原煤1.0728.2846.9755.623.94精煤1.2214.1646.8153.529.4882.606.221.2831.2（3）各煤层的煤类和利用情况本区煤质与整个新汶煤田基本一致，2#煤层、4#煤层、6#煤层均为气煤，11#煤层为气肥煤。山西组煤层，含硫量低，粘结性差；太原组煤层，含硫量高，粘结性好；均不适宜单独炼焦用，是良好的炼焦配煤。上下组煤若合理配采，再与其它煤田的焦煤、瘦煤配比炼焦，焦炭质量相当于二级冶金焦的标准。计划开采的4#煤、6#煤主要作为工业及生活燃料，少量作为炼焦配煤。（4）各煤层的有害成分、含量及可选性2#煤、4#煤、6#煤均为中灰煤，洗选后均变为低灰煤；11#煤为富灰煤，洗选后变为中灰煤。2#煤、4#煤为特低硫煤；6#煤为中硫煤，洗选后为低硫煤；11#煤为高硫煤，洗选后变为富硫煤；含硫量在煤系剖面上，自上而下渐趋增高。各层煤含磷量均不高，11#煤为特低磷煤；2#煤、4#煤、6#煤为低磷煤，洗选后2#煤、4#煤、6#煤变为特低磷煤，11#煤变为低磷煤。本区煤层采用-1.5比重液洗选时，6#煤、为极易选煤，2#煤、4#煤为易选煤，11#煤为中等可选煤。各煤层有害成分含量及可选性见表1-3。表1-3 各煤层有害成分含量及可选性表煤层名称煤类煤样种类工业分析全硫St，d%发热量Qb.adMJ/Kg元素分析胶质测定水分Mad%灰分Ad%挥发分Vdaf%粘结性CdafHdafNdafYm/m二层气煤原煤1.519.9337.2440.8627.13精煤1.997.6537.2860.6230.2383.915.581.4314四层气煤原煤1.7818.9136.9250.5727.166精煤1.999.2037.7360.5930.41083.775.601.4415.5六层气煤原煤1.7320.2140.3162.0126.961精煤1.948.4840.4761.3531.4784.045.701.4824.5十一层气肥煤原煤1.0728.2846.9755.623.94精煤1.2214.1646.8153.529.4882.606.221.2831.21.3.3 煤层开采技术条件（1）煤层顶底板情况各煤层的顶底板情况见表1-4。表1-4 煤层顶底板情况表煤层类别岩石名称厚度(m)岩性描述二层顶板老顶砂岩2.0灰白色，成分以石英、长石为主直接顶粉砂岩1.95粉砂岩，黑灰色，块状底板老底砂岩13.1白灰色，具不明显的缓波状层理直接底泥岩0.15黑灰色，高炭质化，泥质胶结四层顶板老顶砂岩13.1白灰色，具不明显的缓波状层理直接顶粉砂岩0.6灰黑色，含植物碎片化石，块状底板老底细砂岩6.0灰白色，层面夹黑色粉砂岩线理条带直接底粉砂岩0.2灰黑色，含植物碎片化石，块状六层顶板老顶砂岩2.5灰黑色，含植物碎片化石，块状直接顶泥岩0.6灰黑色的、性脆、质硬底板老底细砂岩12.0灰黑色，含大量植物根部化石直接底泥岩1.4灰黑色、平坦状口十一层顶板老顶细砂岩10.4深灰色，微波状层理直接顶泥岩1.0深灰色、性脆、质硬底板老底泥岩1.2黑色、块状直接底细砂岩4.5灰白色，层面夹黑色粉砂岩线理条带由表1-4可知，各煤层顶底板情况较好，在开采时需要采取一定的措施，工程地质条件属中等。（2）瓦斯本区仅取三个瓦斯样，检测结果为瓦斯相对涌出量1.31m3/t，瓦斯绝对涌出量4.63m3/min，根据规程规定，结合新汶煤田和邻近生产矿井资料，确定本矿为低瓦斯矿井。（3）煤尘爆炸及煤的自燃经过鉴定，煤尘爆炸指数为12.62%，爆炸性较弱。该井田煤层有自燃倾向性，发火期为6-12个月。（4）地温根据中国科学院地质研究所地热组对350号水文孔测量结果；深度300m为21.1；400m为23.3；500m为26.46；530m为27.3；鉴定本矿井属地温正常。（5）放射性及其它有害气体经各勘探阶段，对钻孔测井及大量的煤、岩样品测试，均未发现有放射性异常和大量有害气体。（6）地压煤层虽埋藏较深，但是煤层地应力集中区域较少，地压较小，无异常地压。2 井田境界和储量2.1井田境界2.1.1本井田边界的演变过程第一阶段：初步设计确定的境界系根据煤炭工业部（78）煤生字第289号文和山东省煤炭工业局（78）鲁煤基字第334号文，将羊村、翟镇勘探区内第5勘探线以东600m水平以上（以4#煤层600m水平为准垂直划分）的各可采煤层划为良庄矿井开采，余下部分划为翟镇煤矿初步设计井田范围。其境界如下：西北：以F22断层为界；东北：以F11断层为界；西南：以F10断层与协庄矿井为界；东南：以第5勘探线、600m 4#煤层垂切，F3断层延长线为界。第二阶段：初步设计后井田境界变化。根据山东省煤管局（79）鲁煤地字第929号文批准，在原初步设计境界范围内，将35、7、340号孔连续以北，35和33连线以东，泉189和23号孔连线（即F6断层 ）以西部分的各可采煤层划为小港煤田。又根据（85）鲁煤基字第24号文和（86）鲁煤基字第287号文批准，在71勘探线以西以F21断层2为界，在71勘探线以东320、313钻孔连线垂切为界，东以305、304号孔连线为界，划归王家寨井田开采。2.1.2井田境界整个井田境界有拐点18个，详细经纬坐标见表2-1。东南：以第5勘探线与良庄矿井为界；东北和北：以320、313钻孔连线及F21断层、F16断层与王家寨井田为界；西北：以F22断层和33、35、7、340号钻孔连线及泉189、23号钻孔连线（即F6断层）与小港井田为界；西南：以F10断层与协庄矿井为界。表2-1 矿区范围拐点坐标一览表点号纬距X经距Y点号纬距X经距YZLW3978858.0020562409.00Z03979900.0020561529.00Z13980300.0020560288.00Z23980150.0020559268.00Z33979880.0020559075.00Z43979742.0020559175.00Z53979497.8020557882.20Z63979062.0020556913.40Z73980000.0020556780.00Z83979845.002055765.00Z93978650.0020556600.00Z103978000.0020557112.00Z113977410.0020558000.00Z123976280.0020560050.00ZL13977129.0020560774.00ZL23977420.0020561100.00ZL33978309.0020560810.00ZL43978554.0020562150.00东南：以第5勘探线与良庄矿井为界；东北和北：以320、313钻孔连线及F21断层、F16断层与王家寨井田为界；西北：以F22断层和33、35、7、340号钻孔连线及泉189、23号钻孔连线（即F6断层）与小港井田为界；西南：以F10断层与协庄矿井为界。2.2井田工业储量2.2.1 储量计算基础工业储量是指在井田范围内，经过地质勘探厚度与质量均合乎开采要求，目前可供开采利用的列入平衡表内的储量。矿井的地质资源量=探明的资源量331+控制的资源量332+推断的资源量333；探明的资源量331=经济的基础储量111b+边际经济的基础储量2M11+次边际经济的资源量2S11；探明的资源量332=经济的基础储量122b+边际经济的基础储量2M22+次边际经济的资源量2S22；矿井工业储量=111b+122b+2M11+2M22+333k。2.2.2 井田勘探程度本勘测区控制面积38.4km2，全区共施工153个钻孔，工程量106355.56m，平均每平方公里3.98个钻孔。地震勘测完成物理点856个，采取煤样226个，瓦斯、岩样和水样22个，测地温孔3个。井田内的地质构造形态主要褶曲和断层以及煤层赋存条件已查清；井田水文地质条件已基本查明，所提资料基本满足设计要求。2.2.3 矿井工业储量计算由地质勘探知，本矿井可采煤层有四层，分别为2#、4#、6#和11#煤层。但是2#煤层和11#煤层属于薄煤层，而且赋存不稳定，因此本设计主要是对4#和6#煤层进行设计。由于煤层产状、厚度、煤质比较稳定，倾角变化比较大，本次储量计算采用地质块段法，即以块段面积乘以块段平均煤厚和煤层容重，即得该块段的储量。根据地质勘探情况，将矿体划分为A、B、C、D四个块段，如图2-1所示，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。A块段水平面积为2.73km2，倾角为10，4#、6#煤平均厚度2.4、3.0m；B块段水平面积为3.90 km2，倾角为15，4#、6#煤平均厚度2.4、3.0m；C块段水平面积为3.06 km2，倾角为 8，4#、6#煤平均厚度2.5、3.4m；D块段水平面积为4.07 km2，倾角为 5，4#、6#煤平均厚度2.7、3.2m；根据地质勘探报告，4#的容重为1.36 t/m3、6#的容重为1.41 t/m3。矿井工业储量利用下式计算： （2-1）式中: 矿井工业储量，Mt； 各块段煤层平均厚度，m； 煤层容重，t/m3； 各块段水平面积，km2； 各块段煤层的倾角, ；把各块段的数值带入式2-1得：MtMtMtMt则矿井工业储量：Mt其中111b+2M11大约占60%，122b+2M22大约占30%，333k大约占10%。2.3 矿井设计储量矿井设计储量为矿井工业储量减去计算的断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建（构）筑物煤柱等永久煤柱损失量的储量。2.3.1 永久煤柱损失量（1）井田境界煤柱可按下列公式计算： （2-2）式中：边界煤柱损失量，t；边界长度，m；边界宽度，断层边界50 m，人为边界20 m。煤的容重，取平均容重1.38t/m3；煤层平均厚度，m；则井田的断层边界煤柱损失量为：西北边界断层：万t西南边界断层：万t东部边界断层：万t井田的人为边界煤柱损失量为：北部人为边界：万t南部人为边界：万t综上井田边界煤柱损失量为：万t（2）断层煤柱井田内只有一条落差大于5m的断层，即F2，倾角80，落差060m，由于矿井涌水量小，瓦斯涌出量低，因此断层保护煤柱按50m留设，即断层两侧各留50m的保护煤柱。断层保护煤柱损失量为：万t（3）防水煤柱的留设由于煤层顶底板状态较好，致密性较好，井田范围内又无较大水系，区内地表水体一般不与其下各含水层发生水力联系，并且各含水层之间均有一定厚度的隔水岩层。含水层水位各不相同，说明其无水力联系。因此，无需留设防水煤柱。井田保护煤柱损失量见表2-2。表2-2保护煤柱损失量煤柱类型损失量（万t）井田边界保护煤柱479.30断层及防水保护煤柱211.91合 计691.21综合以上计算，井田保护煤柱损失量：2.3.2 矿井设计储量矿井设计储量按下式计算： （2-3）式中：矿井设计储量，Mt；矿井工业储量，Mt；煤柱损失量，Mt；矿井设计储量：Mt 2.4 矿井可采储量矿井设可采储量为矿井设计储量减去工业场地和主要井巷煤柱煤量后乘以采区回采率后得到的储量。2.4.1 工业广场保护煤柱煤量工业广场的占地面积，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2-3。表2-3工业广场占地面积指标表井型（Mt/a）占地面积指标（ha/0.1Mt）2.4及以上1.01.21.81.20.450.91.50.090.31.8矿井井型设计为1.2Mt/a，因此由表2-3可以确定本设计矿井的工业广场为14.4公顷=m2。故设计工业广场的尺寸为m的矩形，面积为m2。工业广场位置处的煤层的平均倾角为8，工业广场的中心处在井田储量中央，倾向中央偏于煤层中上部，该处表土层厚度为20m，中心埋深420m，地面标高约为+170m。主井、副井、地面建筑物均在工业广场内。主井、副井，地表建筑物均布置在工业广场内。建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程第14条和第17条规定工业广场属于级保护，需要留15m宽的围护带。本矿井的地质条件及冲积层和基岩移动角见表2-4。表2-4 地质条件、冲积层及岩层移动角广场中心深度/m煤层倾角/煤层厚度/m风积沙层厚度/m/42085.72045706570工业广场压煤计算示意图如图2-2所示：工业广场压煤可以按下式计算： （2-4）式中：工业广场压煤量，t；工业广场压煤水平面积， m2；煤的容重，取平均容重1.38 t/m3；煤层平均厚度，m。根据以上条件和方法，可以计算出，工业广场的保护煤柱损失量为：Mt2.4.2 主要井巷保护煤柱煤量由于矿井设计开采结束时要对大巷煤柱进行回收，因此大巷保护煤柱不计入永久煤柱损失量。2.4.3 矿井可采储量矿井的可采储量按下式计算： （2-5）式中：矿井可采储量，Mt； 矿井设计储量，Mt；工业广场及主要井巷煤柱煤量，Mt；采区回采率，厚煤层不低于0.75；中厚煤层不低于0.80；薄煤层不低于0.85。设计开采的4#煤层属中厚煤层，采区回采率取为0.80。 Mt Mt3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限3.1 矿井工作制度根据煤炭工业矿井设计规范2.2.3条规定，矿井设计宜按年工作日330d计算，每天净提升时间宜为16h。矿井工作制度采用“三八制”作业，两班生产，一班检修。3.2 矿井设计生产能力及服务年限3.2.1 确定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。（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。3.2.2 矿井设计生产能力本矿井井田范围内煤层赋存简单，地质条件较好，首采煤层平均厚度2.5m，煤层平均倾角515，局部倾角最大的地方为20，属近缓倾斜煤层。全国煤炭市场需求量大，经济效益好。结合本矿区的煤炭储量，确定本矿井设计生产能力为1.2Mt/a。3.2.3 矿井服务年限矿井可采储量、设计生产能力和矿井服务年限三者之间的关系为： （3-1）式中： 矿井服务年限，a； 矿井可采储量，78.75Mt； 设计生产能力，1.2 Mt/a； 矿井储量备用系数，取1.3。矿井投产后，产量迅速提高，矿井各生产环节需要有一定的储备能力。例如局部地质条件变化，使储量减少；或者矿井由于技术原因，使采出率降低，从而减少了储量。因此，需要考虑储量备用系数。煤炭工业矿井设计规范第2.2.6条规定：计算矿井及第一开采水平设计服务年限时，储量备用系数宜采用1.31.5。结合本设计矿井的具体情况，矿井储量备用系数选定为1.3。把数据代入公式3-1得矿井服务年限：本矿井设计只有一个水平，因此，第一水平服务年限也是50.48a。3.2.4 井型校核按矿井的实际煤层开采能力，运输能力，储量条件及安全条件因素对井型进行校核：（1）煤层开采能力的校核井田内4#煤层为首采煤层，煤厚2.5m，为中厚煤层，赋存稳定，厚度变化较小。煤层倾角平均515，地质条件简单，根据现代化矿井“一矿一井一面”的发展模式，可以布置一个综采工作面来满足生产能力要求。（2）运输能力的校核本矿井设计为大型矿井，开拓方式立井单水平开拓，主井采用箕斗提升机提煤，副井采用罐笼辅助运输，运煤能力和大型设备的下放可以达到设计井型的要求。工作面生产的原煤经分带斜巷里的胶带输送机运到带区或采区煤仓，由大巷内的胶带输送机运至井底煤仓，再经主井箕斗提升机提升至地面，运输连续，运输能力大，自动化程度高。副井运输采用罐笼提升、下放物料，能满足大型设备的运输。井下辅助运输采用矿车运输，运输能力能满足矿井要求，技术成熟，系统稳定性高。（3）通风安全条件的校核矿井瓦斯涌出量小，属于低瓦斯矿井，矿井煤尘爆炸危险性不大，但是煤层有自然倾向性，自燃发火期为612个月，因自燃发火期很长，所以不需要采取特殊防范措施。考虑到本井田走向和倾向平均都不大于4km，范围较小，因此矿井采用中央并列式通风，在井田中央的工业广场设置一个中央风井，可以满足通风要求。（4）储量条件的校核根据煤炭工业矿井设计规范第2.2.5条规定：矿井的设计生产能力与服务年限相适应，才能获得好的技术经济效益。井型和服务年限的对应要求见表3-1。表3-1 我国各类井型的矿井和第一水平设计服务年限矿井设计生产能力矿井设计服务年限第一开采水平服务年限煤层倾角45600及以上7040300500603512024050302520459040252015930各省自定由上表可知：煤层倾角低于25，矿井设计生产能力为1.22.4 Mt/a时，矿井设计服务年限不宜小于50a，第一开采水平设计服务年限不宜小于30a。本设计中，煤层倾角低于25，设计生产能力为1.2Mt/a，矿井服务年限为50.48a，第一水平服务年限为50.48a，符合规范的规定。4 井田开拓4.1井田开拓的基本问题井田开拓是为整个矿井和各个水平开采进行的总体性的井巷布置、工程实施和开采部署。井巷布置和工程实施包括设计和开掘由地表通达采区、盘区或带区的各种井巷。开采部署是对井田内各开采煤层的开采方法和顺序做出总体性的安排。井田的开拓解决的是矿井全局性的生产建设问题，是矿井开采的战略部署。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。井田开拓具体有下列几个问题需要确定：（1）确定井筒的形式、数目、和配合，合理选择井筒及工业广场位置。（2）井田内的再划分，划分阶段、开采水平、采区、盘区或带区，合理确定开采水平的高度、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、深部开拓和技术改造。（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，应照顾到不同煤质、煤种的煤层分别开采，以及其它有益矿物的综合开采。4.1.1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，提升深度有限，辅助提升能力小；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。根据该矿井的地质条件，煤层埋藏较深，最浅的地方有400m，最深的地方达到800m以上；煤层倾角较小，大部分倾角都在15以下，属于缓倾斜煤层。矿井水文地质条件简单，涌水量较小。井上地形较为平坦，无太大起伏，因而不适宜平硐开拓。由于煤层埋藏较深，如果用斜井开拓不仅斜井过长，而且会造成运输距离和通风路线过长，经济上不合理。经过比较，本设计采用立井开拓。（2）井筒位置的确定 筒位置的确定原则：a.利于第一水平的开采，并兼顾其他水平，有利于井底车场和主要运输大巷的布置，石门工程量少；b.利于