2011太原理工大采矿工程毕业设计

继续教育学院毕业设计（论文）纸 第 I 页 山西太原理工大函授人员 本科毕业设计 题 目：山西乡宁焦煤集团申南凹焦煤有限公司 60 万吨/年矿井初步设计 姓 名： 学 号： 学 院：太原理工大学继续教育学院 专 业：采 矿 工 程 班 级： 指导教师： 职 称：教 授 完成日期： 继续教育学院毕业设计（论文）纸 第 II 页 摘摘 要要 本设计阐述了学生在山西乡宁焦煤集团申南凹焦煤有限公司煤矿实习的主要内容， 多次体验了煤矿井下的作业环境、矿井开拓、衔接、协调、控制和采煤方法。根据学 院毕业设计大纲要求，本设计内容共分为 8 部分，即井田概况；井田开拓；大巷运输 及设备；采区布置及装备；通风和安全；矿井主要设备；建井工期；技术经济。设计 后附参考文献目录。 关关 键键 词词 安全；作业环境；井田开拓；采煤方法。 继续教育学院毕业设计（论文）纸 第 III 页 前前 言言 山西乡宁焦煤集团申南凹焦煤有限公司煤矿井田位于山西省乡宁县管头镇铺上沟 一带，隶属乡宁县管头镇辖区。矿井始建于 1992 年，1995 年底投产，2000 年 12 月份 颁发了采矿许可证，证号为 08，批准开采 2 号煤层，开采面积 4.9425km2,2005 年换发 了采矿许可证，证号为 344，批准开采煤层及面积不变。2006 年 1 月申请扩界，2007 年 5 月山西省国土资源厅颁发了扩界后采矿许可证，证号为 61，批准开采 2 号煤层， 批准开采面积 8.1489km2；于 2010 年资源整合为单保矿井，采矿许可证号为 C，批准 开采 2 号至 10 号煤层，批准开采面积 8.1203km2。目前正在申请再次扩界，两次扩界 后，井田南北长约 8.4km，东西宽约 4.6km，井田面积 34.66km2。2010 年 12 月山西省 煤炭工业局换发的煤炭生产许可证，证号为 2，证载设计生产能力 110 万吨/年，近两 年井下回采至倾角较大区域，实际生产能力 60 万吨/年。 为合理开发矿井资源，同时遵守国家标准化、规模化、生产经营战略和本设计大 纲要求，编制本设计。 目目 录录 继续教育学院毕业设计（论文）纸 第 IV 页 摘 要 . 前 言. 第一章 井田概况 .1 第一节 井田地质特征.1 第二节 每层埋藏特征 .5 第二章 井田开拓 .9 第一节 井田境界及储量 .9 第二节 矿井设计生产能力及服务年限 .16 第三节 井田开拓 .17 第四节 井 筒 .23 第五节 井底车场及硐室 .25 第三章 大巷运输及设备 .27 第一节 运输方式的选择 .27 第二节 矿 车 .28 第三节 运输设备选型 .30 第四章 采区布置及装备 .31 第一节 采煤方法 .31 第二节 采 区 布 置 .45 第三节 巷 道 掘 进 .48 第五章 通风和安全 .51 第一节 概 况 .51 第二节 矿井通风.52 第四节 灾害预防及安全装备 .62 第六章 矿井主要设备 .63 第一节 主斜井提升设备 .63 第二节 副斜井提升设备 .64 第三节 通风设备66 第四节 排水设备68 第五节 压风设备69 继续教育学院毕业设计（论文）纸 第 V 页 第七章 建井工期71 第一节 建井工期71 第二节 产量递增计划73 第八章 技术经济73 第一节 劳动定员及劳动生产率73 致 谢79 参 考 文 献80 第一章第一章 矿井概况矿井概况 第一节第一节 井田地质特征井田地质特征 继续教育学院毕业设计（论文）纸 第 2 页 一、井田地理位置及交通条件一、井田地理位置及交通条件 1.井田地理位置 山西乡宁焦煤集团申南凹焦煤有限公司煤矿井田地处山西河东煤田东南部，位于 乡宁县管头镇铺上沟一带，其地理坐标为：北纬 360327至 360505，东经 1105640至 1110000。 2. 交通条件 公司煤矿工业场地距乡宁县城约 22km。乡宁台头临汾一级公路从矿井工业场 地南约 2km 东西向通过。距襄汾 50km，距临汾 80km，向东 50km 可在临汾市西与霍州 侯马一级公路及与国铁平行的大（同）运（城）高速公路相接，北上可达太原， 南下经侯马、运城、永济，过黄河可进入陕西。该区尚无铁路通达，矿井工业场地南 约 2km 为临汾吉县高速公路，矿井距南同蒲铁路侯马站 60km。 综上所述，矿井交通运输比较便利。 山西乡宁焦煤集团申南凹焦煤有限公司交通位置见图 1-1 二、地质勘探程度二、地质勘探程度 本设计所依据的地质报告是在乡宁矿区详查地质报告、台头井田精查勘测探及煤 矿补充勘探成果的基础上编制而成，可为煤矿生产、设计提供一定的依据。但由于勘 查阶段及范围的不统一性，在井田中部及北部约占扩界后井田面积一半以上的区域勘 查情况程度较低，应补充勘查。煤矿扩区东部位于台头精查区西部 C 级储量区内，2 号 煤层共获得探明的（111b）、控制的（122b）、推断的（333）资源量 151.849Mt。其 中原矿区获得探明的储量（111b）、控制的（122b）34.677Mt、扩区获得控制的 （122b）储量 28.061Mt，推断的资源量 89.111Mt。 三、井田的水文地质情况及主要地质构造的分布情况三、井田的水文地质情况及主要地质构造的分布情况 继续教育学院毕业设计（论文）纸 第 3 页 1.井田的水文地质情况 1）含水层 矿区及周围地带含水层，根据岩层含水性特征划分的含水层自下而上有： （1）中奥陶统峰峰组石灰岩溶隙含水层 奥灰岩溶地下水是煤系地层下伏的主要含水层。出露于矿区东部及东南部，岩溶 发育，见有溶洞，向西进入本区而隐伏于石灰、二迭系地层之下，由于埋深增加，背 向排泄地点，岩溶裂隙变成为发育弱至不发育，再由于奥灰地下水水位埋藏深，根据 周围钻孔推断在本区水位标高在500m 至550m 左右，因此，一般对开采不会产生影 响，但井田中、深部尚未进行地质勘探，且煤层埋藏较深，奥灰承压水静水位高程可 能变化，开采前应对此进行详勘，生产时应予以重视。 （2）太原组石灰岩溶隙含水层 含水层包括 K3、K2 石灰岩，K3 石灰岩厚度变化不大，裂隙不发育,为弱含水性， K2 石灰岩为主要含水层，成为 9 号煤层顶板直接充水含水层，厚度 7m 左右，由于补给 条件所限，且随埋深增大，富水性减弱，富水性与埋藏条件有关，一般含水性弱，606 号孔附近，用空压机抽干，抽水试验，单位涌水量只有 0.00022L/s.m，水位标高 +1304.81m，含水性极弱，因此，该层为含水性弱的裂隙含水层。 （3）下石盒子组(K9、K8)砂岩裂隙含水层 砂岩含水层位于 1 号、2 号煤层以上，K8 砂岩成为煤层顶板直接充水含水层，厚 度 6m 左右，为灰色以石英为主的中粒砂岩，浅埋藏地带，风化裂隙发育，含水性较强， 随埋深增加，风化裂隙减弱，含水性而减弱，606 号孔抽水试验，水位标高为 +1397.73m，单位涌水量仅为 0.L/s.m，表明含水性极弱，K9 砂岩位于煤层以上 50m 左 右，含水情况与 k8 砂岩相似，因此，属含水性弱一中等裂隙含水层。 继续教育学院毕业设计（论文）纸 第 4 页 （4）第四系砂砾孔隙含水层 分布在山涧河谷地带，岩性为黄白色砂质粘土、亚粘土，砂砾层及砾石层，厚度 变化大，由于大气降水和地表水补给条件较好，同时排泄条件也好，因此，埋藏厚度 大时，将成为地下水较丰富的孔隙潜水含水层。 2）隔水层 2 号煤层至 k2 石灰岩之间的隔水层，由致密的粉砂岩、泥岩组成，一般厚 65m 左 右，具有良好的隔水性能，在无裂隙贯通的情况下，2 号煤层不与 K2 含水层发生水力 联系。 2 号煤层至风化裂隙带含水层之间的隔水层，主要由具可塑性泥岩、粉砂岩组成， 各层砂岩层之间均有泥岩分布，一般厚度 2 米至数米不等，可起到良好的层间隔水作 用。 3）水文地质条件类型 矿区为一倾向北西的单斜构造，主要可采 2 号煤层顶板直接充水含水层为 k8 砂岩 裂隙水，含水性一般较弱，水文地质条件属于简单类型。 4）矿井充水因素分析 （1）主要可采 2 号煤层以顶板 k8 砂岩充水为主，其次为开采过程中产生的塌陷裂 隙带，使得局部地带与风化裂隙带发生水力联系，补给 k8 砂岩含水层而进入巷道。 （2）矿区下伏区域主要含水层为奥灰岩溶水，由于该含水层地下水水位绝大部分 低于 2 号煤层，一般条件下不致于对煤层开采有底板突水危险。 （3）地表水对巷道的充水影响，区内地表水为季节性冲沟，雨季尚有水流且很小， 不会对矿井产生影响。 4）矿井涌水量预测 继续教育学院毕业设计（论文）纸 第 5 页 本矿井充水来源为顶板砂岩裂隙水，或开采产生的塌陷裂隙与风化裂隙水沟通， 大气降水为主要充水水源，因此，雨季排水量将有所增大应引起注意。 根据邻近矿井井下涌水量情况，预计正常涌水量为 20m3/h，最大涌水量为 30m3/h。 2.主要地质构造（断层、褶曲、陷落柱）的分布情况 本矿区位于河东煤田乡宁矿区北部，构造体系位置处于祁吕贺兰山字型构造前弧 东翼内侧，区域地质应力的方向大体为北西南东向的挤压。因此，形成了区内北东 向的构造走向，本区地层基本上为一倾向北西的单斜构造。在矿区中部有一组规模不 大的背、向斜构造。在矿区东南部沿北东走向有一急倾向带，宽度 400m 左右。在矿区 西南部有一落差 35m 的逆断层，该断层走向北东倾向南东，区内无发现有陷落柱和褶 曲，无岩浆岩活动，构造属简单类。 继续教育学院毕业设计（论文）纸 第 6 页 图 1-1-1 交通位置图 四、井田综合地质柱状图见四、井田综合地质柱状图见 附图六附图六 第二节第二节 煤层埋藏特征煤层埋藏特征 一、煤层赋存状况一、煤层赋存状况 继续教育学院毕业设计（论文）纸 第 7 页 本区含煤地层包括石炭系中统本溪组、上统太原组及二叠系下统山西组和下石盒 子组。其中太原组和山西组为主要含煤地层，太原组含主要可采煤层 10 号煤层和局部 可采煤层 7 号煤层，山西组含主要可采煤层 2 号煤层和大部分可采煤层 3 号煤层，本 溪组含局部可采煤层 12 号煤层，下石盒子组含 12 层薄煤层。山西组共含煤四层(1 上、1、2、3 号)，平均总厚 5. 70m,平均含煤系数 21.4%；平均可采总厚 5.22m，平均 可采含煤系数 19.6%。本区太原组 6 号、7 号、10 号及 11 号煤层均尖灭，所以共含煤 2 层(8、9 号)，平均总厚 1.Oom，平均含煤系数 1.5%；平均可采总厚 O.76，平均可采 含煤系数 1.1%。 山西组 1 上、3 号煤层和太原组 8、9 号煤层均变化很大。 山西组 l-2 号煤层因层间砂体增厚而间距变大，2-3 号煤层间距稳定。详见煤层赋 存特征表 1-2-1。 本区自上而下的可采煤层(包括局部可采和个别点可采的煤层)为 1 上、 1、2、3、9 号等 5 层煤层。其中主要可采煤层为 2 号煤层。 二、煤层围岩性质二、煤层围岩性质 以下所述为 2 号煤层顶底板岩石性质 1顶板岩石性质 （1）基本顶：厚度为 12.8m 左右的粉砂岩，深灰色、灰黑色粉沙岩为主，夹 灰色砂岩。 （2）直接顶：厚度为 6.5m 左右的砂岩，局部有离层现象。 （3）伪 顶：厚度为 0.4m 左右的炭质泥岩，深灰色炭质泥岩为主，局部为粉砂 岩。 2底板岩石性质 继续教育学院毕业设计（论文）纸 第 8 页 （1）直接底：厚度为 2.3m 左右的炭质泥岩，灰黑色，上部含砂量交小，含植物 化石碎片。 （2）基本底：厚度为 10m 及以上的中粒粉砂岩，灰白色，以石英为主，长石次之， 夹泥质条带。 三、煤层瓦斯等级三、煤层瓦斯等级 据临汾市煤炭安全检测检验中心测定结果，相对瓦斯涌出量为 2.11m3/t.d，小于 10m3/t.d，经计算绝对瓦斯涌出量为 3.76m3/min，小于 40m3/min,属低瓦斯矿井。 四、煤的自燃情况四、煤的自燃情况 据矿井 2 号煤层煤样测试结果，吸氧量 0.5908（cm3/g）,自燃等级 II 级，自燃倾 向性属自燃。 五、煤的爆炸性及爆炸指数五、煤的爆炸性及爆炸指数 据矿井 2 号煤层煤尘爆炸性试验结果，火焰长度为 50，最低岩粉用量为 60%，2 号煤有爆炸性性；爆炸指数为 7%。 六、煤的工业分析、牌号及其用途六、煤的工业分析、牌号及其用途 1煤的工业分析 （1）水分：2 号煤层原煤空气干燥基水分含量平均为 0.69%，精煤空气干燥基水分 含量平均为 0.67%； （2）灰分：2 号煤层原煤干燥基灰分 16.1917.45%，平均为 16.82%，属中灰煤。 精煤干燥基灰分为 6.277.13%。平均为 6.70%； （3）挥发分：2 号煤层精煤干燥无灰基挥发分（Vdaf）15.87-17.13%； （4）胶质层厚度：2 号煤层原煤干燥基胶质层最大厚度（y）11.9-12.8mm； （5）粘结指数：2 号煤层原煤干燥基粘结指数（G）40-82； 继续教育学院毕业设计（论文）纸 第 9 页 （6）硫磷含量：2 号煤层原煤干燥基全硫含量 0.28-0.39%，平均为 0.29%，属特低 硫煤，精煤干燥基全硫含量 0.24-0.27%，平均为 0.26%；2 号煤层原煤干燥基磷含量平 均为 0.034%，属低磷煤。 （7）发热量：2 号煤层干燥无灰基弹筒发热量为 35.43-35.79MJ/kg，属高发热量 煤。 2煤的牌号及其用途 （1）煤的牌号：区内 2 号煤层煤类有焦煤（优质主焦煤）、瘦煤两种。 （2）用 途：发热量高煤、中等粘结性煤、极易选煤、炼焦冶金。 七、煤层赋存特征表七、煤层赋存特征表 表 1-2-1 煤层赋存特征 煤层厚度煤层厚度煤层间距煤层间距顶板岩性顶板岩性 时时 代代 煤层煤层 编号编号 最小最小- -最大最大 平均平均 最小最小- -最大最大 平均平均 夹石夹石 底板岩性底板岩性 可采性可采性稳定性稳定性 1上 0.47-1.30 0.79 0 泥 岩 粉砂岩 仅 102 号 孔可采 不稳定 1 0.65-1.20 0.79 0 粉砂岩 泥 岩 局部开 采 不稳定 2 3.01-3.78 2.91 1 泥 岩 泥 岩 全区可 采 稳 定 山 西 组 P1s3 0.59-1.05 0.79 0 泥 岩 细粒砂岩 仅 102 号 孔可采 不稳定 8 0-0.40 0.14 0 石灰岩 泥 岩 不可采不稳定 太 原 组 C3t 9 0.65-0.75 0.69 3.08 - 9.70 6.39 4.74 - 9.56 7.15 1.38 - 2.00 1.70 42.25- 43.11 42.68 4.05 0 石灰岩 粉砂岩 局部开 采 不稳定 继续教育学院毕业设计（论文）纸 第 10 页 八、的工业分析表八、的工业分析表 表 1-2-2 煤的工业分析表 序号序号分析成分分析成分代码代码煤煤 种种分析结果分析结果备备 注注 原煤 0.69% 1 水分 Mad 精煤 0.67% - 原煤 16.82% 中灰煤 2 灰分 Aad 精煤 6.70%- 3 挥发分 Vdaf 精煤 15.87-17.13%- 4 胶质层 Y 原煤 11.9-12.8mm- 5 粘结指数 G 原煤 40-82 中等粘结 原煤 0.29%/0.034% 低硫低磷 6 硫磷含量 SP 精煤 0.26%/0- 7 发热量 MJ 原煤 35.43-35.79MJ/kg 高发热量 九、煤层柱状图 附图七 继续教育学院毕业设计（论文）纸 第 11 页 第二章第二章 井田开拓井田开拓 第一节第一节 井田境界及储量井田境界及储量 一、井田境界一、井田境界 根据山西省国土资源厅 2009 年 11 月颁发的采矿许可证（证号：C）， 井田范围由以下 7 个拐点座标连线圈定： 80 西安坐标系 6带54 北京坐标系 6带 点号 XYXY 1.67.53.00.00 2.67.56.00.00 3.66.57.00.00 4.64.57.00.00 5.63.58.00.00 6.57.59.00.00 7.56.55.00.00 井田为不规则多边形，北南宽约 7270m，东西长约 5175m，井田面积 18.0846km2， 批采标高 960-500m。井田东北与山西乡宁焦煤集团申南凹焦煤有限公司相邻，西南与 山西乡宁焦煤集团惠源焦煤有限公司相邻。东部与山西乡宁焦煤集团元甲煤业有限公 司相接。 二、资源储量二、资源储量 资源/储量 1、储量计算范围和工业指标 储量计算范围 根据山西省煤炭地质公司 2011 年 8 月提交的山西省乡宁县台头煤焦有限责任公 继续教育学院毕业设计（论文）纸 第 12 页 司兼并重组整合矿井地质报告 ，估算范围以井田边界、可采边界划定，井田内批采 1- 9 号煤层，其中 1 上、1、2、3 号煤层为稳定可采煤层，9 号煤层为较稳定大部可采煤 层，其他均为零星可采或不可采煤层。本次对井田内的 1 上、1、2、3、9 号煤层进行 了资源/储量估算。1 上号煤层估算面积为 7.km2；1 号煤层估算面积为 18.km2；2 号煤 层估算面积为 18.km2；3 号煤层估算面积为 16.km2；9 号煤层估算面积为 11.km2。煤 层最深处为井田西南部，标高约 410m，煤层最高处为井田东部，标高约 1040m。 工业指标的确定 井田内批采煤层均为炼焦用煤。地层大部分较平缓，倾角 5-18。依据中国国 土资源部 2002 年颁布的 DZ/TO2152002煤、泥炭地质勘查规范 ，其资源/储量估算 指标如下表： 资源/储量估算工业指标 煤类 最低厚度 （m） 最高灰分（Ad） (%） 最高硫分（St.d）( %） 瘦煤、焦煤、 贫瘦煤 0.70403 本井田 1 上、1、2、3 号煤层为优质炼焦用煤，为了合理利用煤炭资源，本次将 1 上、1、2、3 号煤层最低厚度定为 0.60m, 9 号煤层(高硫煤) 最低厚度定为 0.70m。 各煤层视密度如下： 1 上号煤层：1.45t/m3 1 号煤层：1.45t/m3 2 号煤层：1.45t/m3 3 号煤层：1.51t/m3 9 号煤层：1.42t/m3 地质资源/储量 批采的 1 上、1、2、3 号煤层保有资源/储量（111b+122b+333）12698 万 t，其中 探明的经济基础储量（111b）6948 万 t，占保有资源/储量的 54.72%，控制的经济基础 储量（122b）3656 万 t，探明的经济基础储量+控制的经济基础储量（111b+122b） 10604 万 t，占保有资源/储量的 83.51%，推断的内蕴经济资源量（333）2094 万 t。详 见表 2-1-1。 先期开采地段批采的 1 上、1、2、3 号煤层保有资源/储量（111b+122b+333） 10997 万 t，其中探明的经济基础储量（111b）6948 万 t，占保有资源/储量的 继续教育学院毕业设计（论文）纸 第 13 页 63.18%，控制的经济基础储量（122b）2952 万 t，探明的经济基础储量+控制的经济基 础储量（111b+122b）9900 万 t，占保有资源/储量的 90.02%，推断的内蕴经济资源量 （333）1097 万 t。先期开采地段批采的 1 上、1、2、3 号煤层达到勘探程度。详见表 2-1-2。 9 号煤层（高硫煤）保有资源量（2S11+2S22+333）2862 万 t。详见表 2-1-3。 资资源源/储储量估算量估算结结果果汇总汇总表表 表 2-1-1 资 源 / 储 量 (万 t) 其中蹬空区 煤层煤类 111b122b333 111b122b333 111b+122b+333 333122b111b 111b （%） 333122b111b 122b111b （%） JM1053467206 SM30323788628 1上 小计40827115583448.9281.41 JM14957034622660 SM6763211361133 1 小计21711024598379357.2484.23 SM255610011573714 PS6877298012217 2 小计32431730958593154.6883.85 JM8949122260 SM8034712341508 PS23411127372 3 小计1126631383214052.6282.10 JM16897866513126 SM433820306156983 合计 PS9218408282589 总计 JM+SM+PS6948365620941269854.7283.51 先期开采地段先期开采地段资资源源/储储量估算量估算结结果果汇总汇总表表 表 2-1-2 资 源 / 储 量 (万 t) 其中蹬空区 煤 层 煤类 111 b 122 b 333 111 b 122 b 33 3 111b+122b+ 333 333122b111b 111b （%） 333122b111b 122b111b （%） 继续教育学院毕业设计（论文）纸 第 14 页 JM1053420159 SM30316120484 1 上 小计4081954064363.4593.78 JM 149 5 6792892463 SM67616738881 1 小计 217 1 846327334464.9290.22 SM 255 6 849753480 PS6875424571686 2 小计 324 3 139 1 532516662.7889.70 JM892619134 SM8033831521338 PS23411127372 3 小计 112 6 520198184461.0689.26 JM 168 9 7393282756 SM 433 8 156 0 2856183 合 计 PS9216534842058 总 计 JM+SM+ PS 694 8 295 2 109 7 1099763.1890.02 高硫煤高硫煤资资源量估算源量估算结结果果汇总汇总表表 表 2-1-3 资 源 量 (万 t) 煤层煤类 2S112S223332S11+2S22+333 2S22 2S22+3 33 （%） 继续教育学院毕业设计（论文）纸 第 15 页 SM7913031094 9 PS10886801768 合计 SM+PS1879983286265.65 矿井工业资源/储量 矿井工业资源/储量111b+122b+333k6948+3656+20940.9 12488.6 万 t （其中可信度系数 k 值取 0.9） 矿矿井工井工业资业资源源/储储量量计计算算汇总汇总表表 表 2-1-4 资源/储量（万 t） 煤层号 煤 类111b122b333合计 111b+122b+3330.9 1上JM、SM 408271155834 818.5 1JM、SM 217110245983793 3733.2 2SM、PS 324317309585931 5835.2 3 JM、SM 、PS 11266313832140 2101.7 合计6948365620941269812488.6 矿井设计资源/储量 矿井设计资源/储量=矿井工业资源/储量永久煤柱损失； 永久煤柱损失=井田境界煤柱+村庄煤柱+断层煤柱+防水煤柱地面建（构）筑物 煤柱等； 经计算，矿井设计资源/储量为 10486.6 万 t 矿矿井井设计资设计资源源/储储量量汇总汇总表表 表 2-1-5 永久煤柱（万 t）煤 层 号 工业 储量 （万 t） 井界 煤柱 公路 煤柱 断层 煤柱 村庄 煤柱 合计 设计 资源/储量 （万 t） 1上818.543.837.641.958.3181.6636.9 13733.273.481.296.5422.2673.33059.9 25835.2109.393.1155.2527.6885.24950 32101.763.351.662.784.3261.91839.8 继续教育学院毕业设计（论文）纸 第 16 页 合计12488.6289.8263.5356.31092.4200210486.6 矿井设计可采储量 采区回采率按煤炭工业设计规范规定 ，薄煤层取 85%，中厚煤层取 80%。 设计可采储量计算根据公式：ZK=(ZG-P)K 式中： ZK设计可采储量， 万 t； ZG设计资源/储量，万 t； P永久煤柱损失量，万 t； K采区回采率。 计算得设计可采储量为 6610.1 万 t。 矿井可采储量计算结果见表 2-1-6。 矿矿井井设计设计可采可采储储量量汇总汇总表表 表 2-1-6 开采保护煤柱损失（万 t） 煤层号 矿井设计 储量 （万 t） 井筒工业场地主要巷道合计 开采损失 （万 t） 可采储量 （万 t） 1上636.9 5389142123.7371.2 13059.9 259339598492.41969.5 24950 363540903809.43237.6 31839.8 188276464343.91031.8 合计 10486.6 863124421071769.46610.1 三、安全煤柱三、安全煤柱 井田内需留设永久安全煤柱的有：井田境界、断层、村庄等。 1、地面建（构）筑物（公路、村庄等）、工业场地、井筒安全煤柱的留设按建 筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程的有关规定留设，围护带宽 度，按其保护等级留设。表土层及基岩厚度参照实际揭露及邻近钻孔资料确定。表土 段移动角取 45，基岩段岩层水平移动角 取 72，上山移动角 取 72，下山移 动角 取 720.8（ 为煤层倾角）。 2、断层安全防水煤柱的留设计算： 继续教育学院毕业设计（论文）纸 第 17 页 3p 0.5 kp LKM 式中： L煤柱留设的宽度，m； K安全系数，一般取 25； M煤层厚度或采高，m； P水头压力，MPa； Kp煤的抗拉强度，MPa。 根据相关经验公式计算，最后确定断层煤柱按 50m 留设。 3、井下巷道煤柱留设： 1 MH(2.50.6 ) S f 式中： S1巷道保护煤柱的水平宽度，m； H巷道的最大垂深，m； M煤层厚度，m； f煤的强度系数。 1 HM(2.50.6 )300 (2.50.6 2.65) 24.8m f2 S 大巷之间及大巷两侧各留设 40m。 4、其他煤柱留设宽度：井田境界煤柱留 20m，采区边界煤柱留设为 20m。 第二节第二节 矿井设计生产能力及服务年限矿井设计生产能力及服务年限 一、矿井工作制度一、矿井工作制度 矿井设计年工作日为 330d，每天四班作业(其中三班生产，一班检修)，每日净提 升时间为 16h。 继续教育学院毕业设计（论文）纸 第 18 页 二、矿井生产能力的确定二、矿井生产能力的确定 矿井设计生产能力的确定主要受下列因素的影响： 井田煤层赋存条件、开采技术条件、井田储量、煤质、地面建井条件； 煤炭外运条件、市场供需关系及矿井建设资金； 对本矿井而言，矿井地面地形条件、矿井初期投入资金及煤炭地面运输条件是 制约矿井设计生产能力的重要因素。 从本矿井煤炭储量分析，本井田设计可采储量为 66.1Mt，若按 1.2Mt/a 开采规模 开采，其服务年限可达 39.3 年。因此，从矿井煤炭储量分析，该矿为资源整合单独保 留矿井，其生产规模确定为 1.20Mt/a 是适中的。 从另一方面分析，设计本着减少初期投资、以矿养矿滚动发展的原则，同时考虑 了目前的煤炭产业政策和矿方现有的资金条件，认为矿井初期规模不宜过大。同时根 据山西省煤炭工业厅晋煤规函【2011】1296 号文，同意该矿生产能力由 1.5Mt/a 调整 变更为 1.2Mt/a。因此，结合矿方委托，确定矿井设计生产能力为 1.2Mt/a。 2、矿井服务年限的计算 矿井服务年限按下式计算 ZK T= AK 式中： T服务年限，a； ZK设计可采储量，Mt； A矿井设计生产能力，Mt/a； K储量备用系数，取 1.4。 则矿井服务年限: 66.10 T=39.3(a) 1.21.4 继续教育学院毕业设计（论文）纸 第 19 页 第三节第三节 井田开拓井田开拓 一、井田地质构造、老窑范围、煤层及水文等条件对开采的影响一、井田地质构造、老窑范围、煤层及水文等条件对开采的影响 井田内煤层埋藏较深，井田内发育有一系列次级褶曲及断裂构造，未发现陷落柱， 火成岩侵入等地质构造；无老窑；1 号煤层顶板为砂质泥岩，中细粒砂岩，底板为砂质 泥岩、细砂岩；2 号煤层顶板为泥岩、砂质泥岩、砂岩和细砂岩；底板为泥岩、粉砂质 泥岩；3 号煤层顶板为砂质泥岩；底板为细砂岩。上组煤各煤层一般无奥灰突水危险性。 地质构造及水文地质条件对煤层开采无影响。 二、开拓方案二、开拓方案 井口与工业场地位置的选择 井田内地形较复杂，工业场地选择比较困难，目前主斜井、副斜井及一号回风立 井均已建成，设计新掘二号回风立井，井口及工业场地均位于井田西南部的刘家沟村 附近。场地内水、电、路、通讯等基础设施均已形成，已建成办公楼联合建筑、机修 间、储煤筒仓、选矸楼、绞车房、选煤厂等建筑，为了充分利用已有设施，节省投资， 设计确定利用原有的工业场地。该工业场地距离乡宁台头临汾公路较近，距乡宁 县城仅 12km。该场地位置合理,比较宽阔,完全可以满足矿井今后发展要求。 井田开拓 1、确定开拓方式的主要原则 建井工期短。 生产系统简单，安全、可靠。 投产采区布置在井底车场附近。 初期投资省，运营费用低，生产效率高。 2、井田开拓方式 煤层分组及水平划分 井田内从上到下赋存的可采煤层依次为 1 上号煤、1 号煤、2 号煤层、3 号煤、9 号煤层，其中：1 上号煤层厚 0.530.90m，平均 0.76m，为稳定大部可采煤层；1 号 煤层厚度 0.852.65m，平均 1.84m，为稳定全区可采煤层；2 号煤层厚 继续教育学院毕业设计（论文）纸 第 20 页 1.683.65m，平均厚 2.70m，为全区稳定可采煤层；3 号煤层厚 0.401.25m，平均厚 0.73m，为属稳定大部可采煤层；9 号煤层厚度 0.003.20m，平均厚度 1.79m，为较稳 定大部可采煤层。1 上号煤层下距 1 号煤层 2.92m，1 号煤下距 2 号煤层 9.28m，3 号煤 层上距 2 号煤层 3.07m，3 号煤层下距 9 号煤层 45.78m。 根据煤层厚度、间距、赋存范围等特征，设计考虑两个水平开拓，1 号煤、2 号煤、 3 号煤划分为上组煤，即一水平，水平标高+790m，主要大巷设在 2 号煤层，1 号煤与 2 号煤采用采区联合布置开采，1 上、1 号煤采用工作面联合开采；2、3 号煤采用工作 面联合开采；二水平设在 9 号煤层。由于 9 号煤为暂不能利用储量，根据业主意见， 暂不考虑开采，因此设计重点进行一水平的开发设计。 开拓方案特征论述 鉴于目前本矿已经基本建成，利用原主、副斜井及一号回风立井和新掘二号回风 立井开拓，因此，只对井下大巷布置做比较，副斜井落底在 2 号煤，落底标高+790m, 布置 1 号煤甩车场和 2 号煤井底平车场及硐室，现均已形成。 根据煤层赋存特征，生产规模及工程施工现状，针对井下大巷布置提出了两个井 田开拓布置方案，各方案特征如下： 方案一 为节省投资，充分利用已有的工业场地及井下已施工的工程，即工业场地仍在刘 家沟内。采用主、副斜井、一号进风立井和二号回风井开发全井田，各井口均布置在 同一工业场地内。 主斜井井口标高为+1123.309m,井底标高为+758.000m,井筒倾角 25，斜长 960m。井筒断面为直墙半圆拱形，净宽 4.7m，净高 3.45m，净断面积 13.8m2。 副斜井井口标高+1124.181m， （轨面标高） ，井底标高+790 m，井筒倾角 23， 斜长 855m。井筒断面为直墙半圆拱形，净宽 3m，净高 3.1m，净断面积 8.31m2。 一号回风立井改做进风井，井口标高+1119.244 m,井底标高+822.55 m,垂深 297m，井筒直径 3.5m，净断面积 9.6m2。 新掘二号回风立井井口标高+1122.120 m,井底标高+796.9 m,垂深 325m，井筒直径 6.0m，净断面积 28.26m2。 主斜井井底标高为+758 m,设井底煤仓、清理撒煤斜巷与东翼轨道巷连通。井底煤 继续教育学院毕业设计（论文）纸 第 21 页 仓采用上仓式，直径 8m，垂深 34m,煤仓容量 1000t。副斜井在+810m 水平布置甩车场； 落底后，在+790m 水平布置井底车场，中央水泵房、中央变电所等硐室。 1 上、1、2 号煤层和 3 号煤层联合开采，主运输水平设在 2 号煤层，大巷分煤层 布置，即 1 号煤层布置两条大巷，分别为 1 号煤轨道大巷，1 号煤回风大巷；2 号煤布 置三条大巷，分别为 2 号煤运输大巷，2 号煤轨道大巷，2 号煤回风大巷，3 号煤层不 设大巷和采区巷，利用 2 号煤层采区巷进行开采。1 上号煤层利用 1 号煤层采区巷道开 采。 全井田上组煤划分为七个采区，即 101、102、103、104、105、106、107 采区,首 采工作面位于 101 采区采区，采区接替依次为 101、102、103、104、105、106、107 采区。初期通风方式采用中央并列式，即主、副斜井进风，一号、二号回风立井回风， 两个回风立井服务 101、102、103、104 采区。后期在井田北部 601 钻孔新开凿三号回 风立井，作为矿井的后期回风井及安全出口，服务于 105、106、107 采区。 方案二 本方案井筒形式、水平划分、2 号煤大巷布置等基本与方案一相同，不同之处：方 案二 1 号煤只设回风大巷，主运输及辅助轨道运输均利用 2 号煤大巷；方案二采区划 分及采区巷道布置与方案一也不相同。方案一 101、102、105 采区为双翼采区、 103、104、106 采区为单翼采区。方案二 102、104、106 采区为单翼采区， 101、103、105 采区均为双翼采区。 方案比较 方案的技术、经济比较见表 2-3-1。 井田开拓方案经济技术比较表井田开拓方案经济技术比较表 表 2-3-1 方案一方案二 方案一比 方案二 井巷开拓 工程量 （m） 6213070837-8743 经 济 比 较 投资 （万元） 7292.18738.9-1446.8 继续教育学院毕业设计（论文）纸 第 22 页 优 点 1、102 采区下上布置，对井 田西南部煤层倾角变化大，比 较合适，有利于安全生产。 2、开采 1上煤层，少掘岩石 联络斜巷，减少准备工程量， 便于施工。 3、主要采区 102、103、104 采区顺槽长度在 1200-1500m 能充分发挥综采设备效益，减 少工作面搬家次数。 4、辅助运输系统简单环节少， 有利于安全生产管理。 1、104 采区为双翼采区， 顺槽长度达 1900m 能充 分发挥综采设备效益 技 术 比 较 缺 点 1、103 采区为条带开采，顺 槽相对较短，且对周边后期巷 道有影响。 1、102 采区煤层倾角变 化大，坡度在 10-17， 对条带式工作面布置不 合适。 2、辅助运输大巷均设在 2 号煤层，1上煤层回采 时，辅助运输存在反向 运辅，多一个环节。 3、采区工作面联络岩石 斜巷多，不利于采掘准 备。 4、辅助运输环节较复杂， 不利于安全生产管理。 综上所述， 102 采区煤层倾角大，条带式布置不合适，设计本着充分利用已有工 程的原则推荐方案一。 三、井口数目和位置的选择三、井口数目和位置的选择 主斜井（已有工程）：井口坐标 X=.093m,Y=.485m,井口标高为+1123.309m，井底 标高为+758m，井筒倾角 25，斜长 960m。井筒断面为直墙半圆拱形