安全工程毕业设计论文阳煤集团寺家庄矿万吨井型设计含全套CAD图纸

姓名：学号：学院：应用技术学院专业：安全工程专业设计题目：阳煤集团寺家庄矿400万吨井型设计专题：高瓦斯掘进面瓦斯动力现象理论与研究指导教师：职称：讲师2009年6月徐州摘要本设计包括三个部分，即矿井新井设计部分，专题部分和翻译部分。一般部分是阳煤集团寺家庄400万吨井型设计。其内容主要有：1．矿区概述及井田地质特征：寺家庄矿位于昔阳县境内，地理位置优越，交通便利，本井田基本呈一单斜构造，构造复杂程度中等。井田走向为西北，向西南倾斜，地层比较平缓，倾角一般为5°～10°。本井田内共含煤18层，自上而下可采及局部可采煤层有6、81、84、9及15号煤层，总厚度达9.9m。其中15号煤全区稳定可采，为主要可采煤层，也是首采煤层，最大厚度7.65m，平均厚度5.8m，本次设计主要考虑15号煤层。2．井田开拓：全井田南北走向长17.3～16.5km，东西倾斜宽6～9km，井田面积约123km2。全矿井设计可采储量为572.78Mt，其中15号煤不经济可采储量为173.33Mt，15号煤设计可采储量为408.27Mt，为首采煤层。本设计的矿井为大型矿井，开拓方式为主斜副立开拓，按4.0Mt/a的设计生产能力计算，15号煤服务年限为73a。3．采煤方法及采区巷道布置设计：采用采区开采，设计工作面采用走向长壁采煤法，采用放顶煤综采工艺。回采巷道的布置方式为一进两回一高抽四条巷道（一条进风巷，一条回风巷，一条内错尾巷，一条高抽巷）。采煤工作面长200米，采煤机每班割4刀，完成4个循环，每天则完成8个循环，每个循环进尺0.6m，则日推进度为4.8m，年推进度1440m，设计工作面采4.矿井通风设计：根据矿井的开拓开采的条件，矿井开采中央、南一和北一采区时采用中央并列式抽出式通风，矿井开采其余六个采区时，随着通风线路加长，中央并列式通风系统不能满足要求，采取分区式通风系统。矿井的风量分配由内向外计算，工作面采用“U+L”型通风，掘进工作面采用局扇进行压入式通风，根据矿井通风容易和困难时期的阻力5．矿井安全技术措施：关于火灾事故预防及处理计划的编制。专题部分：题目为工作面的瓦斯防治技术现状及存在问题分析。其主要内容有：论述了综采工作面采空区瓦斯运移规律及其特点，分析了采区瓦斯涌出规律等，介绍了瓦斯抽放系统，并将其应用到实践中去解决煤矿安全生产的实际问题，取得了一定的效果。全套CAD图纸，联系153893706AbstractThisdesignincludingthreeparts,namelyminepitnewwelldesignpart(commonpart),specialpartandtranslatedpart.Thecommonpartisthepositivecoalgrouptemplevillage4,000,000tonwellnewwelldesign.Itscontentmainlyhas:1.Miningareaoutlinesandwellfieldgeologicalfeature:ThetemplevillageoreislocatedwithintheboundariesofXiyangCounty,thegeographicalpositionissuperior,thetransportationisconvenient,thiswellfieldassumesamonoclinalstructurebasically,thestructurecomplexdegreemedium.Thewellfieldmovestowardsforthenorthwest,inclinestothesouthwest,thestratumquiteisgentle,inclinationanglegenerallyfor5°~10°.Inthiswellfieldaltogethercontainscoal18,fromthetopdownwardmaypickandmayminecoalpartiallytheleveltohave6,81,84,9and15coalbeds,thetotalthicknessreaches9.9m.15coalentireareastablemaypick,formainlymayminecoalthelevel,alsoisthefirstminingcoallevel,greatestthickness7.65m,averagethickness5.48m.2.Wellfielddevelopment:Theentirewellfieldnorthandsouthmovetowardslong17.3~16.5km,thethinginclineextend6~9km,wellfieldareaapproximately123km2.Uneconomicalrecoverableresourcestotal282.13Mt,15coaluneconomicalrecoverableresourcesare173.33Mt.Theentireminepitdesignrecoverableresourcesare572.78Mt,15coaldesignrecoverableresourcesare408.27Mt.Theminepitusessetsupthesynthesisdevelopmentplanslanting,accordingtothe4.0Mt/adesignproductivitycomputation,theentireminepitservicelifeis102a,15coalservicelifeis73a.3.Miningcoalmethodsandpicktheareatunnelarrangement:Usespanelmining,designstheworkingsurfacetousemovestowardsthelongwallminingcoallaw,usesputsgoesagainstthecoalsynthesistopickthecraft.AssoonasreturnstopicksthetunnelthearrangementwayfortoentertwoGaoChou(toenterwindlane,returnstowindlane,aninwrongtaillane,GaoChouxiang).Theminepitreassignmentproducesandachievedwhendesignproductivityaltogetherarrangestwotoputgoesagainstthecoalsynthesistopicktheworkingsurface.Tworeturnpickstheworkingsurfacesumtotaloutputis3.82Mt/a.Returnspickstheworkingsurfaceoutputtoaddonthetunnelingcoaloutputsumtotalistheminepitultimateoutput,is4.2Mt/a.Designstheworkingsurfacetouse38systemwork.4.Mineventilation:Thisminepitforthelarge-scalemodernizedminepit,thewellfieldscopeisbig,thegasgushesoutthequantitytobebig,fromtheentireminepitdevelopmentarrangementlookedshouldusethedistricttoventilate.Butinordertosavetheinitialperiodwelllaneresilience,reducestheinvestment,theproductionpanelcentralismarrangementintheairshaftnorthandsouthtwowings,ventilatesthelinetobeshort,canventilatetherequestsatisfiedly,theinitialperiodformsthecentralmarch-pastventilationsystem.Theminepitproductionlaterperiod,alongwithventilatesthelinetolengthen,thecentralmarch-pastventilationsystemcannotsatisfytherequest,adoptsthedistricttypeventilationsystem.Thedesignusesextractsthetypetoventilatetheway.Theminepittotalamountofwindinitialperiodtakes250m3/s,thelaterperiodtakes350m3/s.Selects2GAF35.5-19-1formingrollstoflowthetypeairblower,awork,spare.5.Minesafetytechnologymeasure:Aboutfireaccidentpreventionandprocessingplanestablishment.Specialpart:Highgastunnelingsurfacegaspowerphenomenontheoryandresearch.Itsmaincontentincludes:Thistopichasfirstenumeratedeachkindofgaspowerphenomenonwhichthetunnelingsurfacefrequentlyappears,andguardedagainstthesuddenlyeachkindofmeasurefitandunfitqualitytothetunnelingsurfacetocarryonthecomparison,finallyabovevillagecoalminewastheexample,theutilization"afourbody"theideapulledoutusingthegasputsandhitsthereleaseofpressuredrillholethemeasuretocarryonthecomprehensiveprogramofpublicordertothehighgasminepittunnelingworkingsurfacegas.Andobtainsintwoinnovationsachievementsgovernmenttunnelingprocessthegastobeprominent.Translatedpart:Thesynthesispicksputsgoesagainstthecharacteristicandpreventingandcontrollingwhichthecoalgasgushesout.目录一般设计部分1矿区概述及井田地质特征 11．1矿区概况 11．1．1矿区地理位置及地形特点 11．1．2矿区交通条件 11．1．3矿区居民点及工、农业情况 11．1．4矿区内煤矿分布 21．1．5矿区建设及生产原料和建筑材料供应情况 21．1．6矿区电力供应及水源供应 21．1．7矿区内煤的自燃及地温 31．1．8矿区气候条件 31．1．9矿区水文情况 31．2井田地质特征 41．3煤层特征 72井田开拓 82．1井田境界及可采储量 82．1．1井田境界 82．1．2可采储量 82．1．3矿井设计生产能力及服务年限 112．2井田开拓 122．2．1井田开拓的基本问题 122．2．2矿井基本巷道 182．2．3大巷运输设备选择 382．2．4矿井提升 383采煤方法及采区巷道布置 393．1煤层的地质特征 393.1.1煤层 393.1.2煤质 393.1.3顶底板岩层 393.1.4邻近矿井及本井田煤的自燃性 403．2采区巷道布置及生产系统 403．2．1采区划分 403．2．2采区主要硐室及工作面布置 403．2．3采区通风系统和运输系统 413．3采煤方法 423．3．1采煤工艺方式 423．3．2回采巷道布置 464矿井通风 494．1矿区通风系统选择 494．2采区通风 524．2．1采区通风总体要求 534．2．2采区通风构筑物 534．2．3工作面通风 534．2．4回采工作面所需风量的计算 544．3掘进通风 574．3．1掘进通风的基本要求 584．3．2掘进通风方法的选择 584．3．3掘进通风方式的选择 584．3．4掘进面的设计条件 604．3．5掘进通风设备 614．3．6掘进通风安全技术措施 624．4矿井所需风量 624．4．1矿井风量计算原则 624．4．2矿井需风量的计算 634．4．3采煤工作面需风量 634．4．4备用工作面需风量 644．4．5掘进工作面需风量 644．4．6硐室需风量 654．4．7其它需风量 654．4．8矿井总风量计算 654．4．9矿井风量分配 664．5矿井通风阻力 674．5．1矿井通风总阻力计算原则 674．5．2矿井通风容易、困难时期的确定 674．5．3矿井总风阻、等积孔计算 674．5．4矿井最大阻力路线 734．6矿井主要通风机选型 794．6．1主要风机选型原则 794．6．2矿井自然风压 804．6．3主要通风机风压、风量计算 814．6．4主扇的选择 834．6．5对矿井主要通风设备的要求 864．7矿井反风措施及装置 874．7．1矿井反风的目的及意义 874．7．2对反风、风硐的基本要求 884．7．3矿井反风的方法及反风装置 884．7．4区域性反风和局部反风 894．8矿井通风费用概算 894．9防止特殊灾害的安全措施 904．9．1瓦斯灾害防治 904．9．2粉尘防治 914．9．3预防井下火灾及煤层自然发火的措施 914．9．4水灾防治措施 924．9．5顶板事故防治措施 934．9．6运输提升事故的防治 934．9．7其它 945矿井安全技术措施 945．1火灾事故预防及处理计划的编制 945．1．1事故时期人员撤退路线及抢险人员的措施 945．1．2事故告急方法 955．1．3事故期间通风方法 965．1．4处理事故的措施 975．1．5参加处理人员的职责划分 98专题设计部分1绪论 1021．1工作面瓦斯的危害性 1021．2目前采空区瓦斯治理现状及存在的问题 1032矿井概况 1042．1矿井概况 1042．2工作面通风 1043工作面瓦斯涌出及分布规律 1053．1工作面的瓦斯情况 1053．1．1工作面瓦斯概况 1053．1．2采面瓦斯浓度的分布 1053．1．3采面瓦斯涌出的不稳定性 1053．2采空区瓦斯涌出 1063．2．1采空区瓦斯来源 1063．2．2采空区的漏风状况 1073．2．3采空区瓦斯分布特征及涌出规律 1073．2．4采空区瓦斯涌出有效深度 1084工作面瓦斯涌出的计算 1094．1影响采面瓦斯涌出的因素概述 1094．1．1采煤工作面瓦斯涌出量预测 1094．2配风与采空区(采面)瓦斯涌出之间的关系 1104．3不同通风系统对采空区瓦斯涌出的影响 1114．4采空区内部与采面间的压差对采空区瓦斯涌出的的影响 1114．5地质因素与瓦斯涌出量的关系 1115瓦斯抽放现状分析 1125．1采空区瓦斯的来源及危害 1135．2影响瓦斯抽放效果的因素 1135．2．1国内矿井瓦斯抽放率低原因分析 1135．2．2合理选择抽放方法 1155．2．3选择合理的抽放参数 1165．2．4选择合理的钻孔布置方式 1185．2．5选择合理有效的钻孔封孔方式及材料 1185．2．6其它途径 1196抽放方法与抽放系统选择 1206．1概述 1206．2瓦斯抽放系统 1206．2．1瓦斯抽放 1206．2．2矿井年抽放量及抽放年限 1236．2．3抽放瓦斯的必要性和可能性 1266．2．4抽放瓦斯方法 1277结论 129参考文献 140致谢 142一般部分1矿区概述及井田地质特征1.1矿区概况1．1．1矿区地理位置及地形特点寺家庄矿井隶属阳泉煤业（集团）有限责任公司，位于昔阳县境内，矿井工业场地在县城西南约7km处，昔阳县城距阳泉市约30km。本井田位于太行山北段西侧，从外围地形来看，西部石千峰地层的地形较高，组成太岳山，东部则为奥陶、寒武系地层组成的太行山脉，昔阳县境内的白羊山、沾岭山、菜岭山均系太行山支脉。沾岭山东部为松溪河流域，一般河窄谷深，沟谷纵横发育，切割甚深。井田内地形为西高东低，最高处为龙王庙山，海拔+1613.3m，最低点在巴洲乡附近，标高+863m，高低相差750m左右，一般相对高差100～200m，属构造剥蚀成因，河谷、高山相间的低中心地形。1．1．2矿区交通条件本区铁路交通条件优越，石太铁路沿桃河经过阳泉矿区，石太线为阳泉矿区煤炭外运的主要干线，经电气化改造和完善自动闭塞后，年运输能力可达70Mt。石太线上白羊墅站为机械化驼峰编组站，最大日解体能力3000车。另外，阳涉铁路通过本区，该线已全部建成通车，采用内燃机车牵引，并预留电力牵引条件，该线最大年输送能力为17Mt，为阳煤集团部分煤炭分流创造了有利条件，可直接为该矿的建设和煤炭的外运服务，本矿井铁路专用线在阳涉铁路昔阳站接轨，目前就接轨事宜已达成初步协议。本区公路交通便利，阳泉至黎城的二级公路通过本区，公路以昔阳县城区为枢纽，呈放射状伸向四方，除阳泉至黎城公路外，昔阳至左权、赞皇、寿阳、邢台、长治等均有公路相通，区内公路遍布，97%以上的村庄可通汽车。1．1．3矿区居民点及工、农业情况山西省昔阳县经过2001年行政区划调整为5镇7乡共12个乡镇，约423个行政村，全县总户数70117户，总人口24万人，其中农业人口22万人，占91.6%。农作物总播种面积为410685亩，其中粮食作物以小麦、玉米、谷子、高梁、大豆、薯类及杂粮为主，播种面积389049亩；经济作物以棉花、油料作物为主，播种面积10512亩；除此之外还有蔬菜及瓜果类播种面积10963亩。全县果园面积19666亩，以苹果、梨、柿子、红枣、葡萄为主。全县的工业发展速度较快，县企业中以燃料、食品、化工、机械、建材工业比重较大。1．1．4矿区内煤矿分布矿井邻近的地方煤矿有：黄岩汇、坪上、运裕、张庄镇联营、麻汇、白杨岭、白村、毛家沟、阳胜等煤矿。黄岩汇煤矿为地方国有，运裕、坪上煤矿为有限责任公司，其它为乡、镇办及乡镇联营煤矿。其中毛家沟及白村煤矿在矿井井田的北部边界内。1．1．5矿区建设及生产原料和建筑材料供应情况本区内狮脑峰矿岩出露面积广，而且厚度大，可作为井上、下建筑石料，矿井东部大面积奥陶系灰岩出露，可作为井上建筑石料及水泥原料。砖、矸石砖、料石、石子、白灰、水泥等大宗土产材料可由当地供应，除矿务局企业处所属厂（场）现有建材供应外，也可选用乡、镇企业的建材产品。外部供应材料主要有：钢材、木材、黄砂、玻璃、高标号水泥、五金材料等。1．1．6矿区电力供应及水源供应矿井的供电电源初步设计暂按矿井电源分别取自昔阳110kV变电站和和顺220kV变电站，供电电压等级110kV进行。由于电源变电站距本矿较远，且变电站施工周期比较长，必须考虑矿井建设期间的施工电源引接方式。本矿附近有地方小煤矿多处，矿井建设初期的施工电源可就近由地方小煤矿引来，但矿井井下全面施工后，所需电力负荷将大幅度增加，此时应投入矿井变电站作为施工电源。根据精查地质报告及相关资料，本区奥灰岩溶水，其水量丰富、可靠，水质好，本矿井取奥灰岩溶水作为主供水水源，设计在工业场地内打深井三眼。另外，地面设井下水处理站，井下水排至地面处理后，一部分作为井下消防洒水，一部分用于选煤厂。1．1．7矿区内煤的自燃及地温地质报告中无煤层发火资料，根据临近贵石沟矿井鉴定结果，15号煤属Ⅲ级不易自燃煤层，但曾发生过煤层自燃发火现象，故本生产中应引起高度重视，本次设计15号煤暂按自燃进行设防。建议本矿井增补这方面的工作，以便指导下一步设计及生产。井田内地温资料较少，根据精查勘探资料，煤系地层平均地温梯度值为每百米温升1.6～2.0℃，井田范围内无地温异常区。1．1．8矿区气候条件昔阳县属暖温带大陆性气候，一年四季气候变化明显，冬季寒冷，风大少雪；春季日照充足，干旱多风；夏季雨量集中，多冰雹和风灾；秋季时间较短，晴朗凉爽。根据1958～1983年的气象资料，最高气温37.9℃，最低气温-23.9℃，年平均气温9.3℃。最大年降雨量为885.7mm（1963年），最小年降雨量242.3mm（1972年），年平均降雨量为601mm，降雨量年内差异较大，主要集中在7、8、9三个月，约占全年降雨量的67%。年平均蒸发量1887.9mm，蒸发量大于降雨量3倍多。主导风向为西风，历年平均风速2.1m/s，最大风速20m/s。区内冻结期一般始于每年10月下旬，终于次年4月，冻土最大深度为75cm，全年日照数平均为106.6d。1．1．9矿区水文情况昔阳县大部面积属海河流域子牙河水系，松溪河及其流经本井田的支流安坪河，巴洲河、洪水河均为该水系。现分述如下：松溪河：发源于和顺县窑上村附近，经昔阳县的杨家坡村南入境，向北经县城东侧，东流至水磨头村，再经井陉、平山县汇入滹沱河，干流在昔阳县境内长73.25km，流域面积1473.2km2，该河受水面积大，河床宽，杜庄至县城一带宽达500～800m。一般流量为1～3m3/s，最大洪峰流量达1200m3/s（1963年8月流经昔阳县城一段），年平均径流量3.68m3安坪河（城北河）：该河为松溪河支流，发源于崇家岭奶头山，自西向东在县城东汇入干流，全长14.5km，流域面积77.2km2，年平均径流量0.26m3/s巴洲河（城西河）：发源于闹岭庄附近，自西向东在县城北关处汇入安坪河，全长20.5km，流域面积96.3km2，年平均径流量0.352m3/s洪水河（城南河）：发源于闰家沟，自西南流向东北，在洪水村东汇入松溪河，全长14km，流域面积56.2km2，年平均径流量0.298m3/s在河流上游建有多座水库，其中以下秦山水库、郭庄水库较大，秦山水库位于井田中部，现为昔阳县城居民生活用水水源。全县大部分河流均为季节性河流。1．2井田地质特征1980年至1983年山西一四八煤田地质勘探队，对马郡头勘探区及李家沟勘探区进行了精查地质勘探工作，分别于1981年12月及1983年12月提出两个勘探区的精查地质报告并已审查批准，两勘探区共完成钻孔579个，进尺约227841.66m，勘探类型二类一型～二型，勘探程度基本满足规范要求，可以作为矿井设计的依据。2005年4月中国煤炭地质总局一一九队在前两个精查地质报告的基础上合并汇编后提出了《寺家庄煤矿井田地质报告》，该报告对地质构造、水文地质条件重新进行了分析，对储量重新进行了计算。存在问题及建议：1）对瓦斯、煤尘及自然发火等开采条件方面的工作尚有欠缺，应提前进行瓦斯、煤尘爆炸危险性及煤层自然发火的鉴定工作。2）进一步查明奥灰水位标高，进行水文地质补勘。3）根据地质报告，一般情况下断层及陷落柱不导水，但也要引起足够的重视，在其附近开采时要注意探测。4）对首采区进行三维地震补勘，进一步探明陷落柱及其它构造，为下一步设计提供可靠的依据。5）井田深部（即西部）钻孔少、储量级别低，要提前进行钻探补勘。本井田含煤地层包括石炭系中统本溪组、石炭系上统太原组、二迭系下统山西组，其中主要含煤地层为石炭系上统太原组及二迭系下统山西组（平均厚约60m），含煤地层总厚168.24m，共含煤18层，煤层总厚13.46m，含煤系数约8%左右。石炭系上统太原组厚90.3～143.80m，平均厚约111.33m，主要岩性为深灰、灰黑色砂质泥岩、泥岩、石灰岩及灰色砂岩组成。含煤12层，其中可采煤层4层，为本区中演含煤地层。按其岩性、岩相特征分为上、下两段，其中下段自K1砂岩底至K4灰岩顶，厚80m左右，含11、12、13、14、14下、15、16号共7层煤，15号煤全区稳定可采，其它煤层无开采价值；上段自K4顶至K7底，厚约35m左右，由灰、深灰、灰黑色泥岩、砂岩及浅灰色细砂岩、中～粗砂岩组成，含8、9两个煤组共6层煤，81、84、9号煤具有开采价值。区内褶曲发育，轴向主要为近南北向及北东向两组，其次有北西向及东西向。南北向的一组褶曲主要分布于中、东部，构成本区的基本构造形态。主要特征为排列紧密，间距约1000m，两翼不对称，向斜东翼较陡，倾角可达23°,西翼较缓，倾角一般为10°左右；背斜轴部开阔，产状平缓。北东向的一组褶曲，主要分布于勘探区的西北及东南，主要特征为排列较疏，间距约1500m，两翼多不对称，南东翼较陡，北西翼较缓。区内断层较少，落差不大，多为走向北东及北杯东，倾向北西之正断层。集中分布在勘探区的东部及东南边界附近。主要含水层有奥陶系灰岩、太原组灰岩和第四系冲积层。由上而下简述如下：第四系冲积层：主要分布于洪水河、巴洲河和安坪河的河谷中，河谷最宽约300m，一般100～200m，厚度10～20m，砂砾中含较丰富的潜水，且水质良好，单位涌水量1.30～5.00L/s.m。民用井水量每小时可达100m3上二迭统石盒子组：主要含水层属裂隙性的砂岩层（K7、K8、K9、K10），区内砂岩出露广泛，裂隙也较发育，这类砂岩一般胶结致密，故其富水性较差，单位涌水量0.00079L/s.m。下二迭统山西组：属孔隙性砂岩层（K5、K6），胶结性良好，富水性差，单位涌水量在1L/s.m以下，浅部钻孔单位涌水量0.0161L/s.m以下，渗透系数0.212m/d。上石炭统太原组灰岩：主要含水层为海相沉积之三层灰岩（K2、K3、K4），其中K2灰岩含水性较强，为主要含水层，水位标高为+690.57～+695.63m。进入80年代后期由于井田开采使主要含水层破坏，如城关、李家庄、大寨的机井已近干涸，大量的地下水被疏干。奥陶系灰岩：井田东部有广泛基岩出露，L86号孔揭露灰岩295.75m，巴洲村48号孔和上郭庄51号孔分别揭露206.39m和514.55m，水量比较丰富，桃河资料提供单位涌水量为0.5～2.5L/s.m，渗透系数为0.9～2.4m/d。根据已有资料分析，勘探区东缘奥灰水位标高，北部为525m(井田边界外48号孔)，南部为565m(井田边界外51号孔)；往西奥灰水位标高降低，接近中部为446.76m(L86号孔)，北部为423.77m(M56号孔)，中、东部15号煤底板标高大于420m，在南部基本高于565m，故中、东部奥灰水位在15号煤以下。西部奥灰水位标高大约可采用420m，西缘局部奥灰水超越15号煤的范围约12km2，即井田面积的十分之一，此范围15号煤将存在带压开采问题。15号煤与奥灰间岩层厚度为23.49～71.04m，平均49.66m，岩性以泥岩、砂质泥岩、薄层砂岩为主，间夹基层灰岩，可以起到一定的隔水作用。太原组15号煤层为本区主要可采煤层，其直接充水含水层以石灰岩为主，属岩溶充水矿床；太原组上部煤层和山西组煤层直接充水含水层以砂岩为主，属裂隙充水矿床。各基岩含水层虽然在区外或区内有不同程度的补给条件，但地下水的运移都受裂隙或岩溶的发育程度的制约。本区岩层大致自东向西加深，裂隙和岩溶的发育程度随之减弱，富水性也相应由强变弱，在水平方向上垂向上都有明显的分带性。总体来看，本井田基本属水文地质条件简单型，水文地质勘探类型以三类一型为主，二类一型为副。根据阳泉矿区现有生产矿井统计资料，参照精查地质报告对矿井涌水量预测，确定矿井正常涌水量按吨煤涌水系数0.4m3/t考虑，即日产1万t煤，预计涌水量为4000m3；最大涌水量按吨煤涌水系数经计算,矿井生产初期（4.0Mt/a时）正常涌水量为240m3/h，最大涌水量为350m3/h；矿井生产后期（6.0Mt/a时）正常涌水量为340m3/h，最大涌水量为1．3煤层特征本井田基本呈一单斜构造，构造复杂程度中等。井田走向为西北，向西南倾斜，地层比较平缓，倾角一般为5°～10°，局部褶曲地段倾角12°～20°，区内以背、向斜交替出现的褶曲构造为主；断层较少，一般落差多在20m以内；井田北部陷落柱较发育，对煤层破坏较为严重。从整个井田来看，构造复杂程度中等。本井田内共含煤18层，自上而下可采及局部可采煤层有6、81、84、9及15号煤层，总厚度达9.9m。其中15号煤全区稳定可采，为主要可采煤层，也是首采煤层，最大厚度7.65m，平均厚度5.8m，本次设计只考虑15号煤层。各可采煤层顶底板岩性大同小异，一般为泥岩、砂质泥岩，太原组个别煤层直接顶为石灰岩，山西组有的煤层顶底板为砂岩。区内各煤层均为单一的无烟煤种，同一煤层自南向北变质程度有所增高，就埋藏深度而言由上而下变质程度也有所增高。煤质有发热量大，洗后灰份低，硫、磷有害物质含量少等特点。关于煤尘爆炸性资料测定，除84煤层可能有爆炸危险外，其它主要可采煤层一般无煤尘爆炸危险。地质报告中无煤层发火资料，根据临近贵石沟矿井鉴定结果，15号煤属Ⅲ级不易自燃煤层，但曾发生过煤层自燃发火现象，故本生产中应引起高度重视，本次设计15号煤暂按自燃进行设防。本井田15号煤属中灰分、中硫、低挥发分、高发热量、高强度、高灰溶点的优质无烟煤，经洗选加工后，洗块煤、洗末煤可作为化工用煤，末原煤是优质的动力用煤。本矿井属水文地质条件简单的矿井，绝大部分煤层位于奥灰水位以上，仅深部局部区域受奥灰水影响。本矿井开采的不利因素主要是瓦斯涌出量大，需采取抽放措施，对将来开采有一定影响。综合上述分析，本矿井具有良好的开采技术条件。2井田开拓2．1井田境界及可采储量2．1．1井田境界全井田南北走向长17.3～16.5km，东西倾斜宽6～9km，井田面积约123km2。工业储量包括能利用储量中的A、B、C三级储量。工业储量:式中：——矿井工业储量，万吨s——煤层水平面积，万m2r——煤炭容重，m3/th——煤层厚度，mα——煤层倾角，度在设计中首采的煤层倾角平均为5°～10°，煤的容重按1.42t/m3计算。代入上式。经计算首采煤层15号煤（本次设计主要考虑15号煤层）的工业储量1020.61Mt。2．1．2可采储量矿井设计储量等于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保护煤柱损失量后的储量。1）各种永久煤柱（1）断层煤柱井田范围内共有大小断层44条，大部分断层落差较小，最大落差30m左右，其中落差10m以上的断层有19条。根据精查地质报告，断层一般不含水，但在断层附近的裂隙发育带，当补给条件好时，富水性有可能增强，因此，设计按留设断层煤柱考虑。落差小于10m的断层，两侧各留20m煤柱；落差10～20m的断层，两侧各留25m煤柱；落差大于20m的断层，两侧各留30m煤柱。经计算断层煤柱为6.78Mt，其中15号煤断层煤柱为5.79Mt。（2）井田境界煤柱井田境界煤柱在本井田一侧按20m留设。经计算井田境界煤柱为12.43Mt，其中15号煤井田境界煤柱为6.25Mt。（3）村庄保护煤柱井田范围内有60个村庄，地面村庄虽然不大，但比较分散，给正规工作面布置带来一定的影响。设计对较大村庄或位于构造复杂区的村庄留设保护煤柱，其余村庄按搬迁考虑。村庄保护煤柱采用剖面法留设，表土层及岩层移动角参数确定如下：经计算，村庄保护煤柱为20.67Mt，其中15号煤煤柱为14.52Mt。（4）水库保护煤柱地面有大小水库7个，其中下秦山水库较大，其它6个水库较小。设计将7个水库均留设保护煤柱，留设煤柱参数同村庄保护煤柱。经计算，水库保护煤柱为43.56Mt，其中15号煤水库保护煤柱为30.34Mt。以上各类煤柱共计为83.53Mt，其中15号煤各类煤柱为56.90Mt。2）不经济可采储量分析不经济可采储量根据不同地区、不同地质条件、开采技术条件等因素确定。结合本矿井具体条件，从下述方面考虑：（1）本矿井局部可采薄煤层，按0.8m可采界线计算，其工业储量约为344.28Mt，通过比较，开采1.2m以下的薄煤层，万吨掘进率要增加85m。故1.2m以下的薄煤层列为不经济可采储量。（2）井田东北部原预留的梁庄工业场地位置，其范围形状不规则，且远离开拓开采巷道，不能布置正规回采工作面，设计也将此部分储量列为不经济可采储量。15号煤不经济可采储量为173.33Mt。各类煤柱留设如下：1）工业场地保护煤柱煤柱留设参数同村庄保护煤柱。共有四个工业场地需要留设保护煤柱，分别为联合工业场地、初期风井场地及两个后期风井场地。经计算，工业场地保护煤柱为18.63Mt，其中15号煤为16.46Mt。2）大巷煤柱根据邻近贵石沟矿井生产经验，大巷两侧各留80m的保护煤柱煤柱。经计算，大巷煤柱为9.34Mt，其中15号煤为8.90Mt。3）采区巷道煤柱采区巷道两侧各留60m的保护煤柱煤柱。经计算，采区巷道煤柱为43.31Mt，其中15号煤为40.61Mt。以上各类15号煤保护煤柱合计为65.97Mt。全矿井设计储量见表2.2矿井设计可采储量等于矿井设计储量减去工业场地保护煤柱、井下主要巷道及上、下山保护煤柱后，乘以采区回采率的储量（厚煤层75%，中厚煤层80%，薄煤层85%，本设计取75%）。15号煤采区回采率取75%。扣除各类保护煤柱后，经计算，15号煤设计可采储量为408.27Mt。全矿井设计可采储量见表2.3表2.2全矿井设计储量汇总表单位：Mt煤层工业储量不经济可采储量永久煤柱损失设计储量断层井田境界村庄水库小计151020.61173.335.796.2514.5230.3456.90790.38表2.3全矿井设计可采储量汇总表单位：Mt煤层设计储量煤柱损失采区回采率（％）设计可采储量工业场地大巷采区巷道小计15790.3816.468.9040.6165.9775543.442．1．3矿井设计生产能力及服务年限矿井工作制度是计算生产能力和选择设备的基础，也就是研究劳动配备，考核工效以及解决产销平衡，适应市场变化的重要问题.既要考虑不同工种的实际劳动强度，充分利用工时增加煤炭产量，实现高产高效，又要考虑机器设备维护检修要求。矿井工作制度与矿井生产能力，设备技术特征，企业管理水平，工人劳动素质等有关，同时受国家有关法律法规的制约。按照《煤矿设计规范》的规定，参考《关于煤矿设计规范中若干条文修改决定的说明》，矿井工作制度采用年工作日300d，三班作业，每天净提升时间为14h。矿井连续生产，分类分段检修，员工轮换休假。矿井设计生产能力，主要根据矿井储量及合理的服务年限、地质及开采技术条件、经济效益等因素确定。就本矿井而言，其具体特点如下：1）首采15号煤可采储量543.44Mt。2）15号煤赋存稳定，厚度大，平均5.83）大部分区域煤层倾角比较平缓，但遇褶曲构造时煤层倾角变大，局部达到20°左右。4）褶曲构造多，开采过程中易出现应力集中区。4）断层多，但大部分落差较小，对开采有一定影响，但影响不大。5）本矿井为高瓦斯矿井，尽管采取瓦斯抽放等措施，需要的风量及巷道断面仍较大，一个采区的生产能力不能过大。6）煤层顶底板条件较差，巷道维护困难。矿井服务年限用下列公式计算：Z采T=————A·K式中T——矿井服务年限，a；Z采——矿井设计可采储量，Mt；A——矿井设计生产能力，Mt/a；K——储量备用系数，取1.4。按4.0Mt/a的设计生产能力计算，15号煤服务年限为97a。井型校核：通过对实际每层开采能力、辅助生产能力、储量条件及安全条件等因素对井型加以校核。(1)煤层开采能力井田煤层是赋存稳定的中厚煤层，地质结构简单，易采用大采高开采。煤层厚度变化不大，首采区较厚，可采用机械化开采。(2)辅助生产系统能力校核本设计的矿井为大型矿井，开拓方式为主斜副立开拓。大巷和石门采用强力胶带输送机运煤，运输能力也能达到要求，机械化程度较高。辅助运输采用矿车运输，运输能力也很大。调车和通过能力均能满足要求，辅助运输能力能满足生产环节的要求。所以，各项条件也均可保证矿井达到的设计产量。(3)储量条件校核《煤矿设计规范》规定，矿井的设计能力应与矿井的储量相适应，以保证足够的服务年限。该井田可采储量543.44万t,服务年限为97年与矿井的设计生产能力相适应。2．2井田开拓2．2．1井田开拓的基本问题1）开拓方案比较在基于井下辅助运输的前提下，结合工业场地位置选择，对井田开拓方案进行技术经济比较。井下大巷辅助运输采用架线式电机车，为此,设计主要针对辅助提升方式不同提出了三个开拓方案进行技术经济比较。Ⅰ方案：即副立井＋石门方案该方案初期布置四个井筒，分别为主斜井、副立井、排矸进风井和中央回风井，其中主斜井、副斜井位于工业场地内，中央进风井和回风井布置在主斜井井口以西约1km的山上（讲堂沟内）。主斜井倾角15°,斜长1553m，装备1.4m宽胶带输送机。副立井井筒直径8.0m，井底车场标高+505m，包括井底水窝井筒深度445m，装备两套提升设备，其中一套为一对一宽一窄二层四车罐笼，担负矸石、材料、设备及人员等全部辅助提升任务；另一套为交通罐带平衡锤提升设备，担负长材及零星人员的提升。排矸进风井净直径6.5m，包括井底水窝井筒深度534m，装备一对1.5t矿车单层二车罐笼，担负矸石提升。中央回风井净直径8.0m，井筒深度534m（包括井底水窝），担负矿井回风。沿主斜井井底南北向布置三条大巷，分别为胶带机大巷、辅助运输大巷及回风大巷，其中胶带机大巷及回风大巷沿煤层布置，辅助运输大巷沿煤层底板（局部穿层）布置，大巷标高为＋510m。副立井通过+510m辅助运输石门与+510m该方案初期沿大巷两侧分别在中央采区和南一采区各布置一个工作面，井下煤炭运输实现从工作面到地面的连续运输，主要运煤系统为：工作面出煤→采区胶带机巷→胶带机大巷→井底煤仓→主斜井→地面。该方案以初期三立一斜四个井筒及六个后期风井、一个水平、一组大巷开拓全井田。Ⅱ方案：即副立井＋暗斜井方案该方案基本同Ⅰ方案，主要区别是副立井井底标高为＋590m，包括井底水窝井筒深度357m，井筒到底后布置井底车场，然后通过轨道暗斜井与辅助运输大巷沟通。暗斜井初期兼作南一采区辅助运输巷。该方案同样以初期三立一斜四个井筒及四个后期风井、一个水平、一组大巷开拓全井田。Ⅲ方案：副斜井方案本方案与Ⅰ方案的主要区别是辅助提升采用副斜井。副斜井倾角200，斜井1206m，采用双钩提升。副斜井至井底后通过井底车场直接与辅助运输大巷沟通。本方案人员主要由副斜井承担，上下班集中提人，零星人员由安装在主斜井的的候车承担。该方案以初期两立两斜四个井筒及四个后期风井、一个水平、一组大巷开拓全井田。以上三个方案均采用斜井与立井及四个后期风井、一个水平、一组大巷开拓全井田。以上三个方案均采用斜井与立井混合开拓方式，大巷煤炭运输均采用胶带机化连续运输，辅助运输均采用架线式电机车。各方案经济比较见表2.4表2.4井田开拓方案经济比较表方案比较内容Ⅰ方案(副立井＋石门)Ⅱ方案(副立井＋暗斜井)Ⅲ方案（副斜井）副立井工程量（m）445.53700投资（万元）1493.011246.970副斜井工程量（m）001206投资（万元）001801.07井底车场及硐室工程量（m）271127112591投资（万元）2689.232689.232349.38大巷及石门工程量（m）485335443115投资（万元）5893.04457.974210.77采区工程量（m）3142816779.7416366.50投资（万元）16366.503855738340小计工程量（m）39436.53855738340投资（万元）2641.7825303.9124727.72比较工程量（m）0-879.5-1096.5投资（万元）0-1137.87-1714.06井筒配套设施1、井筒装备投资（万元）1353.521238.16613.182、提升设备及配电投资（万元）4675.194527.814290.453、操车设备及配电投资（万元）1043.021043.02303.614、井口房及井塔、井架、绞车房投资（万元）998.15998.15573.67投资合计(万元)34511.6633111.0530508.63投资比较0-1400.61-4003.03建井工期（月）333333各方案优缺点分析：Ⅰ方案主要优缺点是，副立井底标高基本为大巷标高（+510m），辅助提升及运输方便，立井有利于大件提升及人员升降，有利于通风及排水。该方案存在的主要问题是井筒见煤标高较高，而井筒落底标高较低，井筒（包括井底水窝）、井底车场及石门局部需要穿越奥灰，存在一定的风险性。根据精查地质报告，井筒附近的L86号奥灰水位标高较低，为446.76m，但井筒东部勘探区边界附近的奥灰水位较高，为525m，应引起高度重视。另外，该方案也存在初期工程量大、投资高等缺点。Ⅱ方案主要优点是，初期工程量省，井筒不穿奥灰，初期辅助提升及运输方便；缺点是后期采用接力提升，多一个暗斜井提升环节，对后期提升及运输不利。Ⅲ方案主要优点是，初期工程量省，投资低，井筒不穿奥灰，管理方便，对长材提升有利；缺点是提升速度慢，人员升降不便。在考虑到副立井＋石门方案从使用上来说明显具有优势，最终确定方案Ⅰ。至于该方案存在奥灰水位标高问题，建议在井筒开凿前，位于井筒、井底车场即石门附近施工2～3个检查钻，彻底查清奥灰水位。另外，在井筒施工过程中也要注意探防水，提前采取有效措施，防止水患发生，确保井筒施工安全。井田开拓方案优缺点分析见表2.4方案优点缺点Ⅰ辅助提升及运输方便；立井有利于大件提升及人员升降；有利于通风及排水。在初期工程量大、投资高；井筒、井底车场及石门局部需要穿越奥灰。Ⅱ初期工程量省，投资底；井筒不穿奥灰；初期辅助提升及运输方便。后期采用接力提升，多一个暗斜井提升环节；对后期提升及运输不利。Ⅲ初期工程量省，投资低；井筒不穿奥灰；系统简单，管理方便，对长材提升有利。井筒提升时间长；人员升降不便。2）工业场地比较本井田的特点是，地形复杂、河谷高山相间，可供选择的工业场地位置不多。结合井田开拓布置，三个可供选择的工业场地与井口位置方案进行了技术经济比较，分别为Ⅰ方案（梁庄场址）、Ⅱ方案（寺家庄场址）及Ⅲ方案（下秦山场址）。其中Ⅰ方案因为无论是技术上还是经济上均没有明显的优势而被舍弃。Ⅱ方案虽然具有投资少、建井工期短、工业场地受洪水威胁小、煤炭运输费用低等诸多优点，但该方案工业场地位置目前已划给地方的黄岩汇煤矿，该方案目前已不可行。最终推荐了Ⅲ方案，该方案虽然存在工业场地距上游水库较近受洪水威胁大、防洪费用高、地面铁路距离较长、初期投资较高等缺点，但Ⅲ方案工业场地位置位于井田中央，具有初期开采条件好，有利于初期达产、建井工期较短等优点。即工业场地选择在下秦山村附近。主、副立井位于工业场地内，一对风井布置在工业场地以西约1km的山上。3）风井位置比较（一）初期风井位置根据已确定的井田开拓方案，设计对初期风井位置及场地选择提出了两个方案进行技术经济比较。方案Ⅰ：即山上方案，将风井及场地方案Ⅱ：即山下方案，将风井及场地布置在工业场地以西的讲堂沟内，L76钻孔附近。方案Ⅰ优点是风井场地布置在工业场地以西约1km的山坡上，该处地势较高，不受洪水威胁，且为荒地，不占良田；一对进、回风井布置在大巷附近、两个投产采区的中央，对矿井通风有利。缺点是准备期内工作量较大，与工业场地联系不便。方案Ⅱ优点是风井场地比较平整，准备期内工作量小，距工业场地较近，联系方便。缺点是该处地势较低，为避免洪水威胁，需将风井场地整体抬高1～1.5m左右，且占用良田；风井位置较偏，南一采区通风线路较长，通风阻力大。根据以上分析比较可知，两方案投资及工期相差不大，技术上各有其优缺点，两方案均可行。确定采用方案Ⅱ，即山下方案，将风井及场地（二）后期风井位置设置后期风井主要基于以下几方面考虑：1、本矿井井田范围较大，后期通风