五方井矿设计说明书——毕业设计

采矿工程毕业设计论文姓名苗耀龙学号0401010221专业采矿工程院系能源与安全工程学院湖南科技大学安源实业有限公司五方井矿井初步设计摘要设计根据五方井矿的煤层赋存情况、地质构造、水文特征、以及地面交通等条件对矿井的开拓方案进行了经济技术比较，最后确定了以平硐、立井的综合开拓方式。设计本着“安全第一，效益第二”的原则对矿井的开拓、经营以及管理各方面进行了分析和论证。根据煤层的厚度和实际赋存情况井田内地质构造比较简单，属低瓦斯矿井，本井田主要可采煤层有三层，煤层倾角平均18O，属于缓倾斜煤层，设计采用单一走向长壁采煤法。为响应用我国当前采煤方法的发展方向,本矿井设计采用综合机械化沿空留巷采煤工艺,对于下部厚煤层采用综采放顶煤技术，矿井初步设计生产能力为120万T/A，服务年限为89年对于安全方面，本矿井为低瓦斯矿井，但为确保安全特设置瓦斯监控系统。关键词平硐立井综合开拓综采综采放顶煤单一走向长壁采煤法沿空留巷PRELIMINARYDESIGNOFTHEFIVEFANGCOLLIERYABSTRACTACCORDINGTOTHEDESIGNOFTHEFIVEPARTIESMININGCOALSTORAGEWELLS,GEOLOGICALSTRUCTURE,HYDROLOGICALFEATURES,ASWELLASGROUNDTRANSPORTATION,ANDOTHERCONDITIONSONTHEMINESDEVELOPMENTPROGRAMMEFORTHEECONOMICANDTECHNICALCOMPARISON,THEFINALDETERMINATIONTOADIT,THESHAFTDEVELOPACOMPREHENSIVEMANNERDESIGNOF“SAFETYFIRST,THESECONDEFFECTIVENESS“OFTHEPRINCIPLEOFMINEDEVELOPMENT,OPERATIONANDMANAGEMENTOFALLASPECTSOFTHEANALYSISANDFEASIBILITYSTUDIESACCORDINGTOTHESEAMTHICKNESSANDTHEACTUALOCCURRENCEINTHEMINEFIELDGEOLOGICALSTRUCTUREISRELATIVELYSIMPLE,ALOWGASCOALMINE,THEMINEFIELDOFTHEMAJORCOALMININGCANHAVETHREELEVELS,THEAVERAGECOALSEAMDIP18,GENTLYINCLINEDCOAL,DESIGNEDWITHASINGLETOLONGWALLMININGINRESPONSETOCHINASCURRENTMININGMETHODDIRECTIONFORTHEDEVELOPMENTOFANINTEGRATEDDESIGNOFTHEMINEALONGTHEGOAFMECHANIZEDCOALMININGTECHNOLOGY,THELOWERPARTOFATHICKCOALSEAMFULLYCAVING,MINEPRELIMINARYDESIGNPRODUCTIONCAPACITYOF12MILLIONT/A,LENGTHOFSERVICEFOR89FORSAFETY,THEMINEFORTHELOWGASCOALMINE,BUTTOENSURETHESAFETYOFGASSETUPSPECIALMONITORINGSYSTEMKEYWORDSADITCUTMININGSHAFTDEVELOPMENTTHEMETHODOFCOMBINEDDEVELOPMENTCOMPREHENSIVEMECHANIZEDCOALMININGTECHNOLOGYOFFULLYMECHANIZEDMININGWITHTOPCOALDRAWINGINTHICKCOALSEAMSSINGLELONGWALLMININGONTHESTRIKEMAITAININGENTRIESALONGGOBEDGES目录第一章井田概况及地质特征111井田概况112地质特征2第二章井田境界及储量821井田境界822储量923各种煤柱的尺寸和计算方法11第三章矿井设计生产能力及服务年限1431矿井工作制度1432矿井设计生产能力及服务年限1433阶段垂高与水平划分的关系16第四章井田开拓方式1741井田地质1743方案的提出1944方案的技术经济比较2345矿井开采顺序及配采关系27第五章矿井基本巷道2851井筒2852井底车场3453主要开拓巷道42第六章采煤方法和采区巷道布置4761煤层地质特征4762采煤方法和回采工艺4763采区巷道布置及生产系统5264采区车场5765井巷掘进与采掘计划63第七章井下运输6671运料系统和排矸系统。6672采区运输设备的选择66第八章矿井提升6981概述6982主井提升6983副井提升74第九章矿井通风及安全8091矿井通风系统的选择8092采区及全矿所需风量8193扇风机选型8594防止特殊灾害的安全措施87第十章矿井排水89101概述89102排水设备选型计算89第十一章动力供应及照明95111供电95112照明99113压气供应100第十二章技术经济分析及主要技术经济指标102121技术经济分析102122主要技术经济指标102结束语104参考文献105第一章井田概况及地质特征11井田概况111交通位置安源实业股份有限公司五方井矿是江西省国有重点煤矿企业之一,五方井矿位于萍乡市西南19公里湘东辖区内，东经11345，北纬2730，距浙赣铁路峡山口车站5公里，专用铁路在峡山口直达矿区中心，与浙赣铁路接轨，矿区公路以7公里之距与320国道相连，交通便利。目前，该矿产煤通过浙赣铁路运销到全国各地。峡山口车站西行至株洲70公里，广州749公里；车行至新余137公里，南昌297公里，杭州877公里，上海1066公里；北行至长沙121公里，武昌479公里，公路四通八达水路可由渌水河通至萍乡及湖南醴陵，交通十分便利。如图11国道浙赣线公路铁路峡山口五方井煤矿安源湘东区萍乡市图11交通位置图112地形地势其自然地理位置是东经1134245，北纬273338，为袁水河及渌水河分水领地带矿区内除西北安源附近为平原外，其他为中低山区。矿区地势东北部平坦,地面标高为150，西南两端地势较高，西南部最高标高800。一般地形在650左右，地形坡度在30上下，矿区以北至峡山口车站，地势平坦，基本属于冲积平原。113河流湖泊沼泽的分布及范围河流有渌水河，流经煤田东北部，河水流量受季节而异，旱季最小，流量为292M/秒，雨季最大流量为64M/秒，一般为69M/秒，其他小溪枯水季节自行干涸,对本矿区开采基本上没有影响114气象及地震情况1、矿区气候性质及气温变化本区气温变化幅度较大，每年七至八月份最热，月平均温度361C，最高达43C；十二月至一月最冷，月平均气温12C，最低达85C，四季分明，为江南温带潮湿性气候。2、雨季时间年平均及最大降雨量年蒸发量矿区属亚热带温暖湿润季节气候，每年四至六月为雨季，月降雨量最大97MM，年平均降雨量在1600MM以上，最大达2251MM，历年平均降雨量大于蒸发量，空气潮湿。3、结冰及解冻时间，最大冻结深度，平均积雪厚度本区气温最冷在十二月至一月,月平均气温12C,很少有结冰,降雪也不明显,一般无积雪。4、地震情况和地震烈度煤窑分布及开采情况本地区地质条件简单,一般不会发生地震,而且外部地震对本区的影响也比较小,不影响本矿区的开采。115矿区经济状况工业、农业、劳动力、建筑材料情况本区的农产品是以粮食作物为主，其他经济作物为次，随着农业大丰收及工矿企业人口不断增加，农产品是可以自给自足的。在建筑材料方面，坑木、钢材等重要材料由国家统一分配；水泥可由萍乡矿物局自给自足，砖瓦、石灰可就地取材，自行解决。矿区附近的劳动力，目前因农业大发展及厂矿的不断兴建而较紧张的局面，随着劳动生产力的不断提高，所需的劳动力还是够用的116文物古迹及其他地面建筑等情况本井田区域内无文物古迹，无大的建筑物。117水源和电源矿井供水水源为五陂下双凤河。12地质特征121井田地质构造情况1地层本区出露地层有第四系、新第三系、三叠系上统安源组、三叠系大统打冶组、二叠系上统龙潭组、二叠系下流茅口组、地层层序由新到老分述如下第四系（Q）厚度018M，一般5M岩性上为红坡碎石层，下为浅黄色至白色砂质粘土层。新第三系（N）厚度0155M，一般75M岩性红色或棕红色砂砾岩松散胶结，主要成分砾石粗砂、粉砂偶夹长条状非连续粘土条带。白垩系（K）厚度035M，一般35M岩性紫红色厚层状砂砾岩夹钙质长石，石英岩具有机质溶洞和裂隙。三叠系上统安源组（T3A）安源组地层总厚度平均625M，按其岩性组合及含煤情况，自上而下分三丘田煤组（T3A7）,爱坡里煤组（T3A6），三家冲段（T3A5），老虎冲组（T3A4），天子山组（T3A4）紫家冲段（T3A2）及龙家冲组（T3A1）。三丘田煤组（T3A7）和爱坡里煤组（T3A6）合称上煤组；紫家冲组称下煤组；天子山组不含煤。具体分述如下三丘田组（T3A7）厚度3060M，一般60M。岩性灰色、灰白色石英砂岩，粉砂岩层，其间含高灰份煤三层，最下部是灰色粗砂岩或小砾岩。爱坡里组（T3A6）厚度5360M，一般50M。岩性泥岩与细粒碎屑岩相间成层，沉积韵律不鲜明，含两价目可采煤层，从上往下叫4142皆不稳定。下部由细变粗主砂砾层岩，俗称下煤组底部砾岩，为分先性较好的石英细砾岩。三家冲段（T3A5）厚度50180M，一般140M岩性深灰灰黑色泥岩，岩性单一，球状风化，夹薄层菱铁质泥岩及菱铁质结核，。老虎冲组（T3A4）厚度30140M，一般100M岩性深灰色炂砂岩，薄中厚层状，屋理清晰，波状层理，波浪清晰，含淡水瓣鳃化石，偶含植物化石。天子山组（T3A3）厚度2060M，一般50M岩性灰色中粒粗粒石英砂岩，中主厚层状自西向东粒度逐渐变细，含淡水瓣鳃化石，含菱铁质结核。紫家冲组（T3A2）上亚段（T3A12）原名紫家冲段，厚度107335M，一般200M。由（T3A21）下界面至砚子槽煤底，厚度1584M，一般40M。下部为深灰色粉砂岩，细砂岩，泥岩及一夹槽，砚子槽煤层。一夹槽由炭页岩、泥岩及少量煤组成，不可采，砚子槽煤层厚019M，平均13M，煤层结构复杂，厚度较稳定，由东往西渐变炭页岩夹煤。砚子槽底至硬子槽底厚度1936M，一般25M。上部为灰色细至中粒石英砂岩，夹薄层泥岩，粉砂岩，下部为砂岩，砂砾岩、粉砂岩及炭质泥岩，底部为硬子槽煤层，煤厚0159M，平均12，厚度稳定，直接顶板为粉砂岩，老顶为中粗粒石英砂岩，有时与煤层呈冲刷接触，地板为灰黑色中粒石英砂岩，富含黄铁矿。硬子槽煤层至硬子槽煤层底板砂岩底，厚度424M，一般14M，为灰白色中厚层状细至中粒砂岩，局部夹薄层粉砂岩。硬子槽煤层底板砂岩底至大槽煤层底，厚度2669M，一般42M，为黑色薄层状泥岩，夹薄层粉砂岩或细粒砂岩，底部为大槽煤层，煤厚01296M，平均534M，煤层结构复杂，厚度变化大，但层位稳定，全区可采，为矿井主要可采煤层。大槽煤层底至麻姑槽煤层底厚度312M，一般6M，以灰白色砂岩为主，夹间深灰色薄层粉砂岩，砂岩，局部相变为砂砾岩，底部为麻姑槽煤层，煤厚0058M，井田由东到西逐渐变薄，由煤渐变为炭页岩，不可采。麻姑槽煤层底至下亚段顶厚度30110M，一般73M。顶部深灰色厚层状粉砂岩夹薄层状粗砂岩。中部厚度1150M，一般35M。下部灰色泥岩及少量粉砂岩为主。呈块状结构，其间夹有少量炭页岩或煤线，相当于扫边槽层位，厚325M，一般15M，富含苏铁，羊齿类植物化石。下亚段（T3A11）原名底部砾岩厚度0110M，一般20M。上部为灰色、浅灰色砾岩。下部为灰色、灰绿色砾岩。龙家冲组（T3A1）厚度0150M，一般25M岩性粗细砾岩，又称底部砾岩，碎屑成公石英，燧石为主，灰岩、千枚岩、砂岩皆有砾石呈次因状至棱柱状，分选差砂质充填，泥质及砂质胶结，厚度不稳定，多呈透镜状分布是良好的透水层。三叠系下统大治组（T1D）厚度0400M，一般100M，地表分布于小坑到紫家冲一带。上部为灰黄色薄层状泥岩与粉砂岩互层。下部为黄色、黄绿色泥岩，局部为泥灰岩。综合柱状图如图12041015240252065301450185360306T1D上部为黄色泥岩，夹粉砂岩，下部为淡绿色，淡黄色泥岩，致密片理发育，具丝滑光泽，夹镜状灰岩，厚度由浅部普通薄到尖灭，与下部二叠不整合粗细砾岩，又称底部砾岩，碎屑成公石英，燧石为主，灰岩、千枚岩、砂岩皆有砾石呈次因状至棱柱状，分选差砂质充填，泥质及砂质胶结，厚度不稳定，多呈透镜状分布是良好的透水层。安源煤组T3A上统3上三叠系中生界下三叠系下统1大冶群T3A1龙家冲组安源煤组下煤组，由上往下含123456六个可采煤组，3煤层厚煤层其余都为中厚煤层，煤组气肥二号，煤层顶板完整，标志层较明显，由于煤系基底不平，深部56两煤缺失，煤系与阳新灰岩接触，同时又骃上部T3A至T3A6受剥蚀煤层直接和白垩系含水层或第四系含水层接触，形成开采水文地质条件复杂。T3A2紫家冲组灰色中粒粗粒石英砂岩，中主厚层状自西向东粒度逐渐变细，含淡水瓣鳃化石，含菱铁质结核。深灰色炂砂岩，薄中厚层状，屋理清晰，波状层理，波浪清晰，含淡水瓣鳃化石，偶含植物化石天子山组T3ATA4老虎冲组深灰灰黑色泥岩，岩性单一，球状风化，夹薄层菱铁质泥岩及菱铁质结核，。泥岩与细粒碎屑岩相间成层，沉积韵律不鲜明，含两价目可采煤层，从上往下叫412皆不稳定。下部由细变粗主砂砾层岩，俗称下煤组底部砾岩，为分先性较好的石英细砾岩。T3A5三家冲组T3A6爱坡里煤组灰色、灰白色石英砂岩，粉砂岩层，其间含高灰份煤三层，最下部是灰色粗砂岩或小砾岩。T3A7三丘田煤组红色或棕红色砂砾岩松散胶结，主要成分砾石粗砂、粉砂偶夹长条状非连续粘土条带红色或棕红色砂砾岩松散胶结，主要成分砾石粗砂、粉砂偶夹长条状非连续粘土条带03501570165上为红坡碎石层，下为浅黄色至白色砂质粘土。K白垩系N第三系第四系新生界Q代号地层柱状层厚地方性命名地层单位岩层描述界系统组图12综合柱状图2构造（1）萍乡安源煤系的沉积与展布方向主要受新华构造体系的控制，安源煤系位于萍乡凹陷带，区域一级构造为武功、九岭隆起。由于受三湾运动，安源煤系上、下煤组呈不整合接触。（2）本井田为一较开阔的不对称的向斜的北翼，走向N400600E,D东起锡坑，西至五陂下，走向长4470M,倾斜宽2960M,井田边界断层褶皱较发育，已查明的断层有RF2走向逆断层，但RF2逆断层位于井田边界,基本不影响开采本矿区地质构造比较简单。122煤层及煤质1主要可采煤层情况矿井开采上三迭系安源组煤层，井田内煤层分上、下煤组，煤种为1/3焦煤。本矿井井田范围主要是在北翼下煤组,含煤十二层，可采三层，分别为、一号大槽、二号大槽、四页槽煤层。北翼下煤组含煤三层一号大槽煤层厚度2129M，平均25M，倾角1719，平均为18,为缓倾斜煤层，煤层结构较简单。二号大槽煤层厚度2832M。平均30M。倾角1718，平均为18,为缓倾斜煤层，煤层结构简单。四页槽煤层厚度5862M，平均60M，1718，平均为18,为缓倾斜煤层，煤层结构较简单。表11煤质煤种牌号WRAGVRSPQW大卡/公斤北翼下煤组煤层1/3JM7002353034705200715300表12煤层特征表煤层厚度（M）煤层平均最小最大煤层间距（M）煤层倾角煤层结构稳定性一号大槽25212918较简单较稳定20二号大槽30283218较简单较稳定四页槽6058622018较简单较稳定123瓦斯赋存状况及其涌出量，煤尘爆炸危险性，煤的自然性，地温情况煤尘上煤组煤层、北翼下煤组煤层煤尘具有爆炸性，其中大槽煤层爆炸指数为34，其他煤层指数参照大槽煤层为34。瓦斯矿井为低瓦斯矿井，下煤组相对涌出量285M3/T，北翼煤层参照下煤组相对涌出量285M3/T。自燃一号大槽、二号大槽和四页槽属容易自燃发火煤层，发火期36个月，北翼下煤层发火期为46个月。地温据地质资料，安源五方井矿平均井温梯度为119171/百米，均小于3/百米。顶底板岩石物理力学性质顶底板岩石物理力学性质来源于1989年5月15日由焦作矿院采矿系中心实验室测定的“安源实业有限公司五方井矿岩石力学性质实验报告”。124水文地质矿井水文地质条件为中等，矿井最大用水量11262M3/H。矿井正常用水量7572M3/H。最大水量的天数为80天；正常涌水量的天数为200天。井下水的容重为1TM3，PH为6872。经揭露矿井无导水构造。由于各水平各区段未设隔水煤柱，上部老窿积水采空区积水以层间补给，形成向下区段，下水平渗透，同时矿区范围内有地方小井10多对，其中矿井西南上方与五陂煤矿相邻存在压差关系，但不会威胁到矿井采区工程布置及开采。矿区内其它小窑小井水最低水位在40M左右，不会影响和威胁矿井通风系统维修及人员安全。矿井供水水源为五陂下双凤河。第二章井田境界及储量21井田境界五方井矿井田位于高安煤田的西北部，东邻高坑矿，东起锡坑H勘探线，西至X勘探线，南至天子山麻姑槽露头，北至花冲RF4铁路专用线。走向长度447KM，倾向宽度296KM,面积为132KM2。矿区地理坐标为东经113504493，北纬27374265。井田的范围内的地表高差150800之间，有一条渌水河流泾井田的东北角。本设计从450水平开始到400M水平，主要开采一号大槽煤层、二号大槽煤层和四页槽煤层共三层煤。一号大槽煤层平均厚度为25M，二号大槽煤层厚度平均为30M，四页槽煤层厚度平均为60M。其中一号大槽煤层与二号大槽煤层之间的距离为20M,二号大槽煤层与四页槽煤层这间的距离也为20M。井田位于山丘地带,其井田境界（如图21）与煤层产状如下（表21）302510505105203540450350201505051052503305405893054384950350305638497503052305238495038490384975030523052305384960305305305430543053057384965030565684938497030565384950849849084984984963849650384970NECDAFB图21井田境界表21矿井边界拐点坐标标桩编号横坐标（X）纵坐标（Y）A305209338496379B305323538494450C305727038496035D305597638498746E305363838497820F305263838497410总面积132KM2可采煤层总垂高850M表22煤层产状统计表走向长度KM平均倾角倾向斜长KM井田面积KM2备注44718029613222储量221煤层煤质条件由地质条件知三层煤的数据见表23。表23三层煤的有关数据如下表煤层名称平均厚度（M）倾角（）倾角范围（）平均倾长（M）走向长度（M）间距（M）结构稳定性一号大槽2518162027514470简单稳定20二号大槽3018162027514470简单稳定四页槽601816202751447020简单稳定222井田内地质储量，工业储量1、储量计算是划定井田范围，计算矿井开采煤层价值，进行矿井设计和生产建设的依据。矿井初步设计储量可分为矿井地质储量、矿井工业储量、矿井设计设计储量和矿井设计可采储量。根据煤炭工业矿井设计规范划分矿井储量类型及计算矿井储量的具体规定请参阅表24和如下规定矿井地质储量勘探地质报告提供的查明煤炭资源的全部。包括探明的内蕴经济资源量331、控制的内蕴经济的资源量332、推断的内蕴经济的资源量333。矿井工业储量地质资源量中探明的资源量331和控制的资源量332，经分类得出的经济的基础储量111B和122B、边际经济的基础储量2M11和2M22，连同地质资源量中推断的资源量333的大部，归类为矿井工业储量。表24固体矿产储量分类表查明矿产资源潜在矿产资源地质可靠度经济意义探明的控制的推断的预测的可采储量（111）基础储量111B预可采储量121预可采储量122经济的基础储量121B基础储量122B基础储量2M11边际经济的基础储量2M21基础储量2M22次边际经济的资源量2S11资源量2S21资源量2S22内蕴经济的资源量331资源量332资源量333资源量334说明表中所用编码（111334）第1位数字表示经济意义1经济的，2M边际经济的，2S次边际经济的3内蕴经济的，经济意义未定的；第2位数字表示可行性评价阶段1可行性研究，2预可行性研究3概略研究；第3位数字表示地质可靠程度1探明的，2控制的，3推断的4预测的，B未扣除设计、采矿损失的可采储量。矿井工业储量按下式计算矿井工业储量111B122B2M112M22333K式中K可信度系数，取0709。地质构造简单、煤层赋存稳定的矿井K值取09；地质构造复杂、煤层赋存不稳定的矿井，K值取07。矿井设计储量矿井工业储量减去设计计算的断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建筑物煤柱等永久煤柱损失量后的储量，称为矿井设计储量。矿井设计可采储量矿井设计储量减去工业场地和主要井巷煤柱后乘以采区回采率，为矿井设计可采储量。煤炭工业矿井设计规范以矿井回采率的规定如下（1）、厚煤层不应小于75；（2）、中厚煤层不应小于80；（3）、薄煤层不应小于85。2、根据一般规定储量计算的最大垂深一般不超过1000M，只适于建小型井的地区不超过600M，老矿区深部不超过1200M。煤层倾角不大于600时，在平面投影图上计算储量，当倾角大于600时，应用立面投影图或立面展开图计算储量。煤层倾角不大于150时，可用煤层的伪厚度和水平投影面积计算储量，当倾角大于150时，必须以煤层的真厚度和斜面积计算储量。223井田内地质储量、工业储量本设计采用煤层底板等高线法计算煤层储量，此法适用于煤层厚度稳定，煤层产状校稳定的的情况。首先按照煤层底板等高线划分块段，然后求出两条相邻底板等高线所夹条带的水平投影面积L,B及倾角，再求出真面积，最后累加得到总的煤层面积。SBCOS式中S真面积,M2；B水平投影面积,M2；煤层倾角,；SSUMSI式中SSUM总的煤层真面积,M2SI各块段的真面积,M2。根据煤层厚度及容重，即可求出块段的储量。此法的优点是能够真实反映煤层的自然形态，可以算出不同水平的储量。地质储量ABCDSSUMRD式中R煤容重,T/M3D煤层厚度,MSSUM总的煤层真面积,M2。算出的各煤层面积和储量见表25。表25各煤层面积和储量整个井田内的地质储量总计为1888159万T据上所述，本井田煤层地质简单，赋存稳定，所以可信度系数K取095时，矿井工业储量为1793752万吨，估计本井田的永久煤柱占工业储量的8，可以求得本井田的设计储量为1704063万T，考虑到本井田内地质条件比较好一号大槽、二号大槽和四页槽的采区回采率均取86、86和85，可以求得本井田的设计可采储量为1471977万T，见表26。表26矿井地质储量汇总表单位（万T）煤层地质储量工业储量永久煤柱设计储量回采率可采储量一号大槽3859513666541833334832186306523二号大槽4828304586892293443575486383464四页槽10193789684094842091998885781990合计18881591793752896871704063147197723各种煤柱的尺寸和计算方法231安全煤柱的计算规则1、地面建筑物和主要井巷安全煤柱的界线由岩层移动面和煤层相交的线决定。沿受护地面建筑物和主要井巷的边线留出围护带，由围护带起按，及诸角的值作出岩层移动面。2、如按角所作的岩层移动面与煤层相交的线低于安全深度时，则安全煤柱的下部境界线为在安全深度所作的水平面与煤层相交的线。3、为保护主要倾斜巷道（斜井，下山等），如开有主要倾斜巷道的煤层，到下部各层间的垂直安全距离N均小于安全深度H时，其下部各层均留安全煤柱。4、立井井筒和工业场地上的建筑物，应按下列规定留安全煤柱1）、如井筒深度及工业场地下煤层的蕴藏深度均小于安全深度，则不论煤层为缓倾斜，倾煤层名称煤层投影面积M2煤层平均厚度M煤容重T/M3储量万T一号大槽108752520625135385951二号大槽113375693430135482830四页槽1196824734601351019378总计1151888159斜及急倾斜煤层，立井井筒和工业场地上的建筑物只留一个总的安全煤柱。2）、如井筒深度及地面建筑物下煤层的蕴藏深度大于采掘安全深度时，此时则不分缓倾斜，倾斜及急倾斜煤层，均应留设井筒安全煤柱。而对工业场地上井筒附近的建筑物，按其使用意义在安全深度水平以下可不留安全煤柱。5、在地形比较简单，无滑坡和陡壁的地区，当缓倾斜和倾斜的薄及中厚煤层，单层采深与采厚的比值大于40；厚煤层分层采深与采厚的比值大于60时，对工业企业铁路线路可不留煤柱，采用长壁陷落采煤法进行开采。当薄及中厚煤层单层采深与采厚的比值大于60；厚煤层分层采深与采厚的比值大于80时，对路网III级铁路线路可不留煤柱，采用长壁陷落采煤法进行开采。6、当受护建筑物或建筑群与煤层走向相斜交（铁路，河流及其他等），则其边界线也与煤层走向相斜交。232煤柱损失计算采区煤柱包括大巷，上山和区段巷道的保护煤柱，采区边界煤柱及采区内较大断层的煤柱。采区煤柱尺寸与煤柱上的矿山压力大小和煤体本身的强度有关。煤体本身强度愈大，采区煤柱的尺寸就愈小，反之，采区煤柱尺寸愈小。目前关于煤柱的规定见表27。表27采区煤柱尺寸薄及中厚煤层煤柱宽度（M）厚煤层煤柱宽度位置名称巷道一侧两巷之间巷道一侧两巷之间水平大巷20302550主要回风巷202030采区上山20202530402025区段巷道8251520采区边界1010断层落差大，含水断层一侧留3050M；落差大，断层一侧留1015M；采区内落差小的断层通常不留煤柱。开拓设计常用煤柱参考尺寸见表28。表28煤柱尺寸表煤柱种类煤柱宽度备注勘探境界0可采境界0断层境界30断层不含承压水两井田之间40各留20M新建井与被淹矿井不定根据防水要求参照决定火成岩体边界线参照变质区范围断层作两矿井境界断层两侧各留30指不含承压水断层露头线垂深不大于20丘陵山地覆盖层不含水露天寿命矿井寿命010沿煤层大巷上下两侧2050沿煤层两条大巷之间3080沿煤层回风大巷两侧2030沿煤层两条回风大巷之间2040两条采区上山或下山之间2025根据煤炭工业矿井设计手册，采区的回采率，应符合下列规定厚煤层回采率不应小于75；中厚煤层的回采率不应小于80；又考虑到本井田内地质条件比较好，所以本设计采区回采率一号大槽、二号大槽煤取86，四页槽煤取85。第三章矿井设计生产能力及服务年限31矿井工作制度设计年工作日、工作班数、每天净提升小时数见表31。表31矿井工作制度年工作日数（天）班/日净提升小时/日33041632矿井设计生产能力及服务年限根据煤炭工业矿井设计规范中矿井设计生产能力主要类型（表32）和新建矿井设计服务年限（表33）表32矿井设计生产能力主要类型分类年产量（万吨/年）备注大型120、150、180、240、300、400及以上中型9、15、21、30小型68、35、及以下这些类型中，除小煤矿以外，不应出现介于两种生产能力的中间类型。表33矿井及第一水平设计服务年限第一开采水平设计服务年限（A）矿井设计生产能力（万吨/年）矿井设计服务年（A）煤层倾角25煤层倾角2545煤层倾角45600及以上8040300500703512024060302520459050252015321确定矿井的生产能力和服务年限方案当矿井生产能力A一定时，根据以下公式可计算出矿井的设计服务年限TTZ/AK式中T计算服务年限，年；Z矿井可采储量，万吨；A矿井设计生产能力，万吨；K矿井储量备用系数，取K14。下面根据上公式进行服务年限方案试算，其中第二章中计算得Z1471977万吨试算结果如下方案1A60万吨时，T188年；方案2A90万吨时，T125年；方案3A120万吨时，T89年；方案4A150万吨时，T75年；方案5A180万吨时，T62年；方案6A240万吨时，T47年；不符合煤炭工业矿井设计规范要求，故不宜采用则预提的方案见表34。表34井型确定的方案总可采储量万T方案生产能力万T服务年限（年）设计规范年（1）6018850（2）9012550（3）1208960（4）1507560（5）18062601471977万吨（6）2404760因矿区地质条件好，能发挥出机械的优势，可采煤层均为突出煤层，为了更好的利用能源和矿井的可持续利用，尽量减少煤炭损失，根据高产高效的原则，暂时确定选用方案23和方案4。下面根据煤炭工业矿井设计规范中矿井设计生产能力第一水平服务年限规范表33,进一步验证322生产能力与服务年限的方案比较矿井生产能力应与其储量相适应，以保证有足够的矿井和水平服务年限，依据文献煤矿矿井采矿设计手册矿井设计生产能力，宜以一个开采水平保证，且矿井及第一水平的设计服务年限，不应小于表35的规定。表35矿井及第一水平设计服务年限第一开采水平设计服务年限（A）矿井设计生产能力（万T/A）矿井设计服务年（A）煤层倾角25煤层倾角2545煤层倾角45600及以上8040300500703512024060302520459050252015依据第上节所选定的方案，生产能力定为90万吨、120万吨、150万吨根据以下公式和第一水平保证服务年限以及对应的阶段垂高来验证方案2和方案3，计算结果统计于表36。Z1T1AK式中Z1第一水平最小保证储量；T1第一水平服务年限A井型；K煤矿储量备用系数，取K14。表36矿井服务年限方案对比表方案年产量万T第一水平储量万T第一水平服务年限设计规范年方案29052991174225方案312052991173130方案415052991172530根据设计规范，矿井服务年限要大于60年，第一水平设计服务年限要大于30年，再综合经济和矿井开拓等各方面的因素，则矿井生产能力为120万T/A符合设计要求。所以矿井设计生产能力为120万T，为选定的合理井型，该矿井的服务年限为89A。矿井设计生产能力应取120万T/年，所以本矿为大型矿井。按年工作日为330天，可知本矿的日生产能力为A/3003636T所确定的结果符合煤炭工业设计规范要求。33阶段垂高与水平划分的关系根据煤矿矿井采矿设计手册，一般阶段垂高见表37。表37阶段垂高煤层缓倾斜、倾斜煤层急倾斜煤层阶段高度（M）250350100150但是，根据急倾斜煤层开采，在解放后，由于生产技术的提高，急倾斜煤层的阶段垂高在很多矿井设计中也有了很大的提高，有的达到200，230以及250米的垂高，甚至有矿井的垂高达到了300米，而且效果比较好。煤矿矿井采矿设计手册规定，为使每个开采水平有足够的储量保证服务年限根据设计服务年限必须满足第一水平要求，此矿可采煤层为三层，总垂高850米，倾角平均18，斜长2751米，可将本井田划分为三个水平。具体一水平的阶段垂高和服务年限如表38所示。表38一水平的阶段垂高和服务年限井型水平垂高（M）保有储量服务年限120万吨一水平300529911731所确定的结果符合煤炭工业设计规范要求，所以设计是比较合理的。第四章井田开拓方式41井田地质411井田地形、构造、水文地质对其开拓的影响。该井田南北平均长约447公里，东西约296公里，面积约为132平方公里井田位于山丘地带，井田的范围内的地表高差150800之间，井田北部地势平坦,南部为高山区,煤层露头位于标高500以上处,本设计从450水平开始到400水平,其地质剖面图如下A剖面386图41井田地形地貌图五方井矿井田位于山丘地带，井田的范围内的地表高差150800之间，井田北部地势平坦,南部为高山区,煤层露头位于标高500以上示意图如上，因此适应平峒开拓，同时也可参考立井、暗立井、暗斜井多种方式联合开拓。本井田内无大的水系且位于背斜构造的一翼，为单一背斜，其煤层平均倾角为18度。因此在考虑开拓时，应考虑平硐或联合开拓。412工业广场的确定工业广场的占地面积应不大于表41表41矿井工业广场占地指标井型大井型中井型小井型占地指标公顷/10万吨081113182025注如附设矿井选煤厂时，增加的数值为同类矿井占地面积的3040。根据确定工业广场位置的原则和条件以及本矿区的地质地形特点和占地指标，本矿井西南地区为高山区不宜布置工业广场，仅东北部平坦地区可以布置工业广场。考虑到本矿区北部地势平坦且较开阔，主要的开拓方式为平硐开拓,所以综合考虑本矿井工业广场占地109108公顷108000M2,位于井田北部山脚下的平坦处工业广场位置预提方案方案工业广场设在井田北部中央的平坦处,但有一定的压煤量；方案工业广场设在井田东北部的井田一侧,同样有一定的压煤量方案工业广场设在井田北部偏西的井田一侧,同样也有一定的压煤量三个预提方案的工业广场在矿区的相对位置见图42工业广场BADC方案方案方案EF图42预提方案工业广场相对位置图下面对各预提方案从交通、位置、压煤情况以及施工的难易程度等方面进行比较，确定一个最优方案，比较的内容见表43。表43工业广场位置预提方案比较方案名称优点缺点评价方案工业广场所在处地形平坦且地质条件好，面积大；交通方便，有合理的运输流向；位于井田中央，便于两翼开拓；井筒石门距离较短。需要修筑一定距离的专线铁路进行辅助运输。可行方案工业广场所在处地形平坦，面积较大，工程地质条件好；交通方便；工业广场靠近井田边界，离井田中心较远，井筒石门较长；且要压部分临近矿井的煤炭；须搬迁大量居民、占用大量良田；可行,但经济性差,不适用方案工业广场所在地地形平坦，面积大；距井田中心较远，位于断层处,井筒维护费用高且井筒石门较长，运输费用稍高。交通困难，不便于运输；不可行通过以上对各方案的综合比较和分析，方案一技术上可行、经济上合理，因此，方案一为最合理的方案，即将工业广场设在井田北部中央的平坦处。43方案的提出431井筒形式、位置及通风本矿地处山区，煤层埋藏垂高大，上部煤层可用平硐开拓。考虑到本矿矿井走向长度大，通风线路长,但是矿井瓦斯含量低，初步选用中央分列式通风。本矿井采用平硐与其它开拓方式联合开采。432水平划分及阶段垂高的确定此矿可采煤层为三层，总垂高850米，倾角平均18，斜长2751米，划分为三个水平如下表表44井田开采水平划分水平水平标高范围（M）垂高（M）斜长（M）一水平450150300971二水平150150300971三水平150400250809总计4504008502751433井田开拓方式的选择在一定的井田地质、开采条件下，矿井开拓巷道有多种布置方式，其中最主要的可分为立井开拓、斜井开拓、平硐开拓和综合开拓。本井田煤层的赋存条件和地表地形决定本矿井上部煤适合平硐开拓暗斜井开拓和暗立井,副立井开拓在本井田都能适用，要经过详细的经济比较才能决定，在这里均作为预提方案434方案的提出根据前述各项，本矿在技术上可行的开拓方案有下列五种方案一平硐立井根据矿区地形特点及煤层赋存情况，150M以上煤层可采用平硐开拓，下部煤层采用立井的延伸开拓方式。主平硐标高150M，全长1488M，平硐两侧开挖水沟，平硐倾角约为3，保证井下水自动流出。第一水平运输大巷布置在150M水平，延伸水平分别为150M、400M。开拓方案剖面图见图44所示。图44平硐副立井开拓剖面图方案二平硐暗立井根据矿区地形特点及煤层赋存情况，150M以上煤层可采用平硐开拓，下部煤层采用暗立井的延伸开拓方式。主平硐标高150M，全长1488M，铺设轨道，且用皮带运输，负担整个矿井的煤炭运输任务。平硐两侧开挖水沟，平硐倾角约为3，保证井下水自动流出。第一水平运输大巷布置在150M水平，延伸水平分别为150M、400M。开拓方案剖面图见图43所示。图43平硐暗立井开拓剖面图方案三平硐暗立井暗斜井开拓根据矿区地形特点及煤层赋存情况，150M以上煤层可采用平硐开拓，下部煤层二水平采用暗立井的延伸开拓方式，三水平采用暗斜井延伸开拓方式。主平硐标高150M，全长1488M，平硐两侧开挖水沟，平硐倾角约为3，保证井下一水平水自动流出。开拓方案剖面图见图45所示。图45平硐暗立井开拓剖面图方案四平硐暗斜井开拓根据矿区地形特点及煤层赋存情况，150M以上煤层可采用平硐开拓，下部煤层采用暗斜井的延伸开拓方式。主平硐标高150M，全长1488M，皮带运输，负担整个矿井的煤炭运输任务。平硐两侧开挖水沟，平硐倾角约为3，保证井下水自动流出。延伸水平采用暗斜井开拓。斜井倾角18开拓方案剖面图见图46所示。图46平硐暗斜井开拓剖面图方案五平硐副立井暗斜井开拓根据矿区地形特点及煤层赋存情况，150M以上煤层可采用平硐开拓。它与方案四不同之处是采用副立井开拓。副立井井口标高为150M。这种方式通风阻力较小，井下漏风较少，风井开掘工程量不大。风井位于井田上部边界沿走向的中央。150M以上为第一水平，延伸水平分别为150M、400M。开拓方案剖面图见图47所示。图47平硐副立井暗斜井开拓剖面图44方案的技术经济比较441技术比较下面对以下五种方案进行优缺点比较，见下表45。表45开拓方案优缺点比较方案优点缺点方案一平硐立井（1）开采上部煤层时，出煤时不需提升转载即可由平硐直接外运，运输环节和运输设备少，系统简单，费用低；（2）平硐的地面工业建筑较简单，无须结构复杂的井架和绞车房；（3）不需设井底车场和水泵房、水仓等硐室，减少了许多井巷工程量；（4）平硐施工条件好，掘进速度快，可加快矿井建设；（5）平硐无须排水设备，对预防井下水灾有利；6立井适应性强，一般不受煤层倾角、厚度、瓦斯等自然条件的限制7立井的井筒短，提升速度快，提升能力大；8平硐和副立井都可以用来作为矿井的进风口，这样进风充足，通风条件好1立井井筒掘进技术和施工设备较复杂，掘进速度慢；2地面设施、井筒装备及井底车场较复杂3矿井延伸费用较高；450水平开采时,石门较长。方案二平硐暗立井（1）开采上部煤层时，出煤时不需提升转载即可由平硐直接外运，运输环节和运输设备少，系统简单，费用低；（2）平硐的地面工业建筑较简单，无须结构复杂的井架和绞车房；（3）不需设井底车场和水泵房、水仓等硐室，减少了许多井巷工程量；（4）平硐施工条件好，掘进速度快，可加快矿井建设；（5）平硐无须排水设备，对预防井下水灾有利；（6）平硐开拓方式对具有平硐开条件的煤层来说，适应巷强，维护（1）平硐开拓受地形条件的限制；2、提升时，需要进行转运，提升费用增加；3立井筒掘进技术和施工设备较复杂，掘进速度慢；4井下提升设备不防爆，高瓦斯或突出矿井不宜采用。费用低7立井提升能力大、提升速度快；井筒较短，掘进量小。方案三平硐暗立井暗斜井开拓（1）开采上部煤层时，出煤时不需提升转载即可由平硐直接外运，运输环节和运输设备少，系统简单，费用低；（2）平硐的地面工业建筑较简单，无须结构复杂的井架和绞车房；（3）不需设井底车场和水泵房、水仓等硐室，减少了许多井巷工程量；（4）平硐施工条件好，掘进速度快，可加快矿井建设；（5）平硐无须排水设备，对预防井下水灾有利；（6）平硐开拓方式对具有平硐开条件的煤层来说，适应巷强，维护费用低7立井提升能力大、提升速度快；井筒较短，掘进量小。8开采第三水平时用暗斜井时，井筒延伸快，施工较立井简单，有利于新旧水平的接替；1暗立井井筒掘进技术和施工设备较复杂，掘进速度慢；2、提升时，需要进行转运，提升费用增加；方案四平硐暗斜井开拓（1）斜井井筒施工简单，掘进速度快，费用低；（2）多水平开采时，斜井的石门总长度较用立井开拓时短，掘进石门的工程量和运输工作量较少（3）延伸井筒的施工比较方便，对生产干扰少；（4）斜井用胶带提煤时，提升能力大；（5）有利于矿井延伸施工和新旧水平接替等；（6）井口位置和井底位置的机动性和适应性较大。（6）用暗斜井开拓下部井田时，井筒延伸快，施工较立井简单，有利于新旧水平的接替；（7）平硐的暗伪斜开拓有利于行人和材料的运输。（1）平硐开拓受地形条件的限制；2提升时，需要进行转运，提升费用增加；3井下提升设备不防爆，高瓦斯或突出矿井不宜采用（3）暗斜井增加了下部煤层开采的投资，且在地质条件不好时，其巷道的维护比较困难，维护费用也高；（4）下部煤层开采时，煤炭的外运能力将降低，从而势必会影响道整个矿井的年产量。方案五平硐副立井暗斜井开拓（1）开采上部煤层时，出煤时不需提升转载即可由平硐直接外运，运输环节和运输设备少，系统简单，费用低；（2）平硐的地面工业建筑较简单，无须结构复杂的井架和绞车房；（3）不需设井底车场和水泵房、水仓等硐室，减少了许多井巷工程量；（4）平硐施工条件好，掘进速度快，可加快矿井建设；（5）平硐无须排水设备，对预防井下水灾有利；（6）可充分利用平硐运输、排水等系统简单和立井井筒短、通风条件好，有利于开采深部煤层；（7）这种从和开拓方式对具有平硐开条件的煤层来说，适应巷强，维护费用低（1）平硐开采受地形条件的限制，立井初期投资大，建井期长，而且技术复杂；2下部水平提升时，需要进行转运，提升费用增加；3井筒施工设备较复杂；4井筒复杂，通风较困难。5井下提升设备不防爆，高瓦斯或突出矿井不宜采用。（6）开采深部煤层时，井筒延伸比较困难；442经济比较（一）方案的合理性评价根据煤层分布地区属于市郊山区，根据其地形地貌特征，一般山高为500750M,适合用平硐开拓上部井田。由本矿井的地质资料，断层发育对井田开拓没有影响，一般立井要设在井田中部，由于本井田上部地形地貌特征为山区，不适合采用单一立井开拓，再加上立井的位置会使矿区的压煤过大，对煤层的开采和经济都大不合理的，所以方案五可以排除。方案四与方案五明显较其它方案巷道较长,巷道掘进费用高，不合算，可以排除。方案三较方案二转载次数多，也可以排除。由于本矿井的地形有利于用平硐开采上部煤层,所以方案一,方案二和在理论上是可行的,但是是否真的可行,还有待下面的经济技术比较后,方能定论（二）方案一、方案二和的经济比较在这三种方案的经济比较中，为了节省方案的比较工作量和加快比较进度，只比较各种方案的不同之处。（1）建井工程量的比较在建井工程量的比较中，主要是比较各种方案在开拓中所需要掘进主要巷道和井筒的长度，这四种方案的建井工程量的比较如下表46所示。表46方案的建井工程量比较单位M项目方案一方案二平硐14881488副立井井筒580前期井底车场972暗立井井筒580暗斜井运输大巷699013410150M420500后期主石门400M270960（2）掘进费用与的比较巷道掘进费用比较见表47。表47巷道掘进费用比较方案一方