采矿工程毕业设计（论文）-开滦钱家营矿24Mta新井设计

目录全套图纸，加1538937061矿区概述及井田地质特征 11.1矿区概况 11.1.1井田位置、范围和交通位置 11.1.2地形地貌 21.1.3矿区的气候条件 21.1.4河流水系 31.1.5水源与电源 31.2井田地质特征 51.2.1井田地质概况 51.2.2井田大中型构造特征 51.2.3井田内各主要构造块段的划分 51.2.4岩浆岩 91.2.5水文地质 111.3煤层赋存条件与特征 121.3.1煤层的结构、厚度和一般特征 121.3.2煤质变化 151.3.3瓦斯 162井田境界和储量 172.1井田境界 172.2矿井工业储量 172.2.1储量计算的步骤 172.2.2工业储量计算 182.3矿井可采储量 202.3.1平安煤柱 202.3.2矿井永久保护煤柱损失量 212.3.3矿井可采储量 233矿井工作制度、设计生产能力及效劳年限 233.1矿井工作制度 233.2矿井设计生产能力及效劳年限 233.2.1矿井设计生产能力确实定 243.2.2矿井效劳年限确实定 254井田开拓 264.1井田开拓的方案 264.1.1工业场地位置、形式和面积 304.1.2开采水平确实定及采区划分 304.1.3大巷布置 304.2开拓方案 314.2.1开拓方案的提出 314.3矿井根本巷道 424.3.1井筒 424.3.2井底车场及硐室 454.3.3井底车场铺轨 494.3.4主要开拓巷道 505准备方式采区巷道布置 555.1煤层的地质特征 555.1.1煤层埋藏条件 555.1.2煤质与地质情况 555.2采区巷道布置及系统 565.2.1确定采区走向长度 565.2.2煤柱尺寸确实定 575.2.3确定采区巷道布置与参数确实定 575.2.4采区上山布置 585.2.5联络巷道的布置 595.2.6生产系统 595.2.7采区内巷道掘进方法 605.2.8采区各种主要巷道的断面和支护方式 615.2.9确定采区采出率与工作面生产能力 655.3采区车场选型设计 665.3.1采区车场的的定义 665.3.2采区车场的作用 665.3.2采区车场形式的选择 665.3.4采区主要硐室 686采煤方法 716.1采煤工艺方式 716.1.1采煤方法 716.1.2确定采煤工艺方式 726.1.3工作面主要参数确实定 736.1.4采煤工艺及控顶设计 746.1.5采煤工作面支护方式 776.1.6回采工作面吨煤本钱 796.1.7采煤工作面正规循环作业 806.2回采巷道布置 826.2.1回采巷道布置方式 826.2.2回采巷道参数 827井下运输 867.1概述 867.2采区运输设备选择 867.2.1采区运煤设备的选择 867.2.2采区辅助运输设备的选择 887.3大巷运输设备选择 887.3.1主要运输大巷运输设备 887.3.2辅助运输大巷设备选择 898矿井提升 908.1概述 908.2主副井提升 908.2.1提升方式 908.2.2主井提升 908.2.3副井提升设备选型 929矿井通风 939.1矿井通风系统选择 939.1.1矿井概况 939.1.2通风方法确实定 939.1.3确定矿井的通风方式 949.1.4采区通风 959.1.5工作面通风系统 969.1.6矿井通风网络 979.1.7通风系统立体图与网络图 989.2矿井所需风量 1029.2.1回采面所需风量的计算 1029.2.2掘进工作面需风量 1039.2.3硐室需风量 1059.2.4其它巷道所需风量∑Qd 1069.2.5矿井总风量及其分配 1069.3全矿通风阻力的计算 1079.3.1矿井通风阻力 1079.3.2两个时期的矿井总风阻和总等积孔 1119.4矿井主要通风机选型 1129.4.1矿井自然风压 1129.4.2主要通风机选型 1139.4.3电动机选型 1169.4.4矿井主要通风设备的配置及要求 1179.5防止特殊灾害时期的平安措施 11810设计矿井根本技术经济指标 119专题局部矿井平安防护分析与应用 1221.矿井含水井田概况 1222煤层顶板主要的含水地层 1223井田水文地质情况分析 1244煤层顶板水的防治方法 1255煤矿突水系统分析 1286矿井防水闸门的施工管理 1387带压矿井应急排水系统和防水闸门 1408矿井排水的处理与利用 1439结束语 145翻译局部Researchonsupportbearingandtopcoalstabilityoffullymechanizedcavingfaceindeepmine 148深部综放开采顶煤稳定性与支架承载研究 154

一般部分1矿区概述及井田地质特征1.1矿区概况井田位置、范围和交通位置钱家营矿业分公司位于河北省唐山市丰南区钱家营镇，地理坐标为北39°33′东经118°28′。位于华北平原，属于平原地区，地势平坦，没有高山及丘陵。井田范围内有北阳庄、林子里、小屯、钱家营等村庄，井田西南有工人家属居住区，距工业广场约3千米。矿区内有铁路与京山线古冶车站和林西矿业接轨，铁路交通方便有公路干线通过井田，公路交通十分方便，属京、津、唐三角区，距北京、天津均为100km。见钱家营矿交通线路图，如以下图1地形地貌本地区地势平坦，井田范围内全被第四系冲积层所覆盖，地势低平，东北高，而西南低，标高介于7～26m之间，地形坡度1/1000。东部于新古河道两侧有高度1～3m呈北东—南西向排列的小型沙丘。矿区的气候条件矿区为大陆性季风气候，春季东风和西风交替出现，气候枯燥少雨；夏、秋两季东南和南风常由海面带来潮湿空气，使矿区多雨；冬季因受西伯利亚蒙古一带冷气压影响多西北风，气候寒冷枯燥。矿区内由11月至翌年3月为冻结期，冻结深度为1.0至1.5m，最高气温在零上27°至37°，最低气温在-29°至-34°，全年气温平均为零上2.0°，年降水量为370mm至631mm，全年主导风向多为西北、东南，风力3至4级。根据开滦矿务局地震办公室1991年5月31日提供的?钱家营矿区地震根本烈度评定报告?，钱家营矿区地震根本烈度为七度1.1.4河流水系井田内有沙河、老牛河。沙河发源于迁安城西好树屯，聚集清凉山东麓一带山地之水向南流去，过巍峰山—凤凰山间的山谷，进入开平煤田。蜿蜒于唐家庄矿业，流经吕家坨矿业公司与范各庄矿业之间，回折而向西南，穿过钱家营、宋家营、小集镇，而泄入苇泊洼地内。1.1.5水源与电源1〕矿井供水现状及存在的问题1.矿井供水现状矿井供水主要包括生活用水和生产用水两局部。生活用水主要分为工业广场生活用水和工房区生活用水，生产用水分为井下生产用水和地面生产用水。3/min，水质符合国家饮用水标准。工房区生活用水取自冲积层中部以及底部卵砾石承压含水层。工房区已累计施工水源井10口，正在使用的有3口，其余水井均已报废(包括3口水质不符合饮用水标准的奥陶系石灰岩岩溶含水层水源井),供水量为3.3m3/min。水质符合国家饮用水标准。3/min，水质良好。另外，东风井井筒涌水和-300水平回风大巷涌水中的一局部(约0.5m3/min)，西风井筒及井底车场涌水(0.3m3/min)，以及-600水平东西大巷涌水的局部(约0.5m3/min)均被用作生产使用，总供水能力达约2.0m3/min。地面生产用水主要取自净化矿坑水，主要供洗煤厂、营运科、供给科、以及效劳公司等单位使用。见下表一，矿井总的用水情况矿井总的用水情况表一用途地点取水层位供水能力(m3/min)目前供水量(m3/min)水质情况生活用水工房区冲积层3.3～3.83.0符合国家饮用水标准工业广场冲积层2.8～3.52.0符合国家饮用水标准矿坑水5.01.5～2.0水质一般生产用水地面矿坑水4.8或更大0.5～0.6水质一般井下冲积层0.6～0.70.6符合国家饮用水标准矿坑水1.30.3～0.4水质一般2.矿井供水中存在的问题矿井供水存在的问题主要有以下几个方面：一水源井成井质量低，使用寿命短，建矿以来矿井共施工水源井31口，仍在使用的仅有9口，水井涌砂量大，平均使用寿命只有2～3年。二矿井供水缺乏统一的管理和规划。三浪废现象严重。四是用水决策缺乏科学论证，如矿坑水的利用问题，井下生产用水问题，锅炉用水问题等。分割法国风格2〕矿井供水设想目前矿区供水能力可以满足生活，生产的需要，预计近十年内矿区用水量不会有大的变化。总的来说，矿区生活饮用水必须取自第四系冲积层，矿坑水可以根据具体情况尽可能加以利用。必须根据水井使用寿命定期补充打新的水井，或采用先进工艺处理恢复已报废的水井。使矿井供水能力始终满足矿区生产、生活需求。3〕矿坑水利用目前矿井已建成矿坑水处理厂，可对矿井水进行一级处理和二级处理。目前对矿井对矿坑水全部进行一级处理，进行二级处理的矿井水约2.0～3.0m3/min，主要供洗澡以及地面生产使用。矿井水中剩余局部全部排入老牛河。矿区中央变电站的电源线共计四趟，其中2趟电网是吕家坨变电站35KV输电线，接矿中央变电站馈送至一水平，另外2趟是开滦林西电厂35KV输电线，经过中央变电站馈送至一水平。4〕电源配置矿区中央变电站的电源线共计四趟，其中2趟电网是吕家坨变电站35KV输电线，接矿中央变电站馈送至一水平，另外2趟是开滦林西电厂35KV输电线，经过中央变电站馈送至一水平。进入本矿区中央变电站的电源线共计四趟，其中2趟电网是吕家坨变电站35KV输电线，接矿中央变电站馈送至一水平，另外2趟是开滦林西电厂35KV输电线，经过中央变电站馈送至一水平。1.2井田地质特征井田地质概况钱家营井田位于开平煤田之开平向斜的东南翼，开平煤田位于燕山南麓，受新华夏系构造的控制，是一个北东向的大型复式含煤向斜构造。它包括了开平向斜、车轴山向斜、荆各庄向斜和西缸窑向斜四个含煤构造。开平向斜为一大型不对称向斜构造，轴向在南部为北东40°，到北部古冶以东逐渐转成近东西向，其西北翼地层陡立至倒转，东南翼地层平缓而多褶曲，自北而南有杜军庄背斜、吕家坨背斜、范各庄向斜、毕各庄向斜、南阳庄背斜、高各庄向斜、李辛庄向斜、刘唐保背斜和深港向斜等褶曲，它们的轴向都与主向斜斜交，构成了“边幕式〞褶曲。井田大中型构造特征1)钱家营井田东端为毕各庄向斜西翼和小张各庄向斜西翼，向西依次为南阳庄背斜、高各庄向斜，再向西逐渐过渡到井田中部的单斜区，此单斜构造向西南延展约12公里，又开始出现褶曲，自东向西依次为李辛庄向斜、刘唐保背斜。井田西端为深港向斜东翼。2)井田内褶曲线性排列明显，如南阳庄背斜，延展长度达7公里，长宽比为3:1。各褶曲轴向都与主向斜轴〔开平向斜〕斜交。褶曲多呈不对称状：背斜东南翼倾角较大，一般20°左右；西北翼倾角平缓，一般10°左右；向斜那么相反，东南翼倾角缓，西北翼倾角大。3)井田构造以褶曲为主，断裂为辅，断层以倾向或斜交为主，且大中型断层多伴生在褶曲轴部和褶曲区与单斜区过渡带。1.2.3井田内各主要构造块段的划分钱家营井田位于开平煤田东南翼的西南段，煤系地层的时代属于石炭系上统和二迭系下统。基盘地层为中奥陶统马家沟组石灰岩。煤系地层总厚度约为500米。含煤十几层，煤层总厚达19.79米，含煤系数1.奥陶系中统马家沟组(O2)：本组为岩性单调、质纯的碳酸盐相沉积。以厚层状，灰褐～淡玖瑰色豹皮状灰岩为主，夹白云岩和薄层状白云质灰岩。后者多赋存在本组地层的上部。井田内共四个钻孔揭露了该层，最厚达95.53米。根据岩芯观察其顶部大约40米以浅局部属古风化壳，最顶部约20米风化程度甚强，常具黄褐色斑状杂色，向下逐渐减弱。裂隙中见有浅灰杂色铝土岩充填，系属石炭系中统G2.石炭系(C)：分上、中两统，下统缺失。下界为奥陶系中统马家沟组石灰岩顶面，两者呈假整合接触。上界为煤11顶板一含海相动物化石之细粉砂岩顶面。与上复的二迭系呈整合接触。总厚一般约200米1)石炭系中统一唐山组(C2)：直接复于奥陶系灰岩之上。上界为唐山石灰岩(K3)顶面。一般约60米本统地层以紫、绿灰色的粘土岩和浅灰色粉砂岩为主，仅上部可见细砂岩。本统下部厚约26米为滨海环境的湖泊相碎屑岩沉积。向上逐渐过渡到海相薄层碳酸盐和过渡相的交替沉积。形成一个逐渐递进的相序。本统标志性岩层自下而上有G2)石炭系上统(C3)：分上下两组。下组称开平组，上组称赵各庄组。上组是重要的含煤地层。本统一般厚约135米3.二迭系下统(P1)：下界以煤11顶板之粉砂岩顶面，与赵各庄组呈整合接触。上界A层铝土质粘土岩顶面，局部地区有冲刷面。本统地层一般厚约300米1)大苗庄组(P11)：上界为煤5顶板的中、细粒砂岩底面。此间为一古河床的冲刷面，常使煤5遭受剥蚀的迹象。如林88孔煤5厚度为0米，钱34厚0.11米。本组厚约70米。本组地层为过渡相粘土岩和陆相碎屑岩的交替沉积。大陆冲积相己开始出现。含煤六层，即煤9、煤8、煤7、煤、煤6和煤5。其中煤7和煤92)唐家庄组(P11)：下界为煤5顶部的中、细砂岩底面，与下伏大苗庄组呈冲刷接触，上界为A层铝土质粘土岩顶面。一般厚度220米4.二迭系上统〔P2〕：分上下两组。下组称古冶组，上组称洼里组。本统厚度大于722米1)古冶组：下界为A层铝土岩顶面，呈冲刷接触。上界为淡黄色底砾岩底面。亦是冲刷接触。一般厚约430米。本组属纯陆相沉积。岩性以灰白、紫灰色中粗粒砂岩为主，间夹紫色粉砂岩和粘土岩。砂岩成份单一。泥～硅质或硅质胶结。粉砂岩或粘土岩多呈团块状构造。有时含褐铁矿结核。本组中部含一层铁质粘土岩〔A层〕，是全区主要标志层之一。该层下约40～50米处粗砂岩中有同心环状层理〔称李泽岗格同心环〕。再下是厚层的硅质中、粗砂岩。分选性甚好。质地坚硬，俗称“磨石砂岩〞。厚度一般在102)洼里组：下界为底砾岩底面，上界不清，厚度大于500米。井田内钱12孔所见2875．新生界复盖层〔第三、第四〕：本界地层不整合于各时代地层之上。厚度由北部钱47孔的82米往西南逐渐增厚，至钱84孔达800米，平均每公里厚度递增42米。等厚线大致呈东西方向伸展。井田西南部大致以钱73～钱88～钱98诸孔联线为界，此线以南，复盖层厚度均超过600米，经局部取芯鉴定，下部似有第三系沉积物，其岩性为灰绿～黄绿色半固结状的砂岩，粉砂岩和粘土岩。曾送样于省公司化验室鉴定，岩样为细砂岩故未发现孢粉，无法确定其时代，暂划入新生界复盖层。本界地层由各种粒级的砂、卵石，砾石及粘土和亚粘土组成。图1图1–3钱家营煤矿地层综合柱状图图1.3煤层柱状图图1.3煤层柱状图1.2.4岩浆岩一、岩浆岩的分布建井以来，井巷工程尚未遇到岩浆岩体，但地面补充勘探钻孔又有新的发现，钱补3、钱补13、钱水27、钱补17共四个孔揭露了岩浆岩，使得井田内发现岩浆岩的钻孔到达了九个，各钻孔情况见表6钱家营矿井田见岩浆岩钻孔情况一览表表6孔号与孔位钻孔坐标见火成岩深度厚度侵入层位岩浆岩特征及围岩蚀变备注钱补3六采区X=380884.3Y=85741.5Z=14.69335.48～368.9833.50基岩面上5.6米斑状结构，岩浆岩上部围岩为杂色砾岩，下部为浅色角砾岩，均含有大量火成岩成分钱补13六采区X=381585.9Y=85870.1Z=15.53465.00～465.400.260.40煤6～煤7之间，距7煤26.79米和11.09米岩浆岩比重较轻，隐晶质结构，具气孔构造，可见粉砂岩捕虏体及次物方解石充气填气孔内，形成杏仁构造，含FeS晶体钱水27六采区X=381554.5Y=85393.3Z=16.09553.09～554.841.75距7煤31.31米，相当于煤5层位岩浆岩为辉绿岩，比重较大，以暗色矿物为主钱18八采区X=381564.1Y=84928.2Z=15.19煤7底2.8米709.8～710.1米处岩石发绿有方解石细脉及斑点并有小气孔、已焦化的小薄煤线、FeS未见火成岩钱19六采区X=381853.5Y=85647.0Z=15.90598.54～598.86607.93～608.030.32煤7上8.37米黑灰色辉绿岩，为古相喷出岩，具杏构造，火成岩上部0.12米和其下0.03米煤7变成天然焦煤9下缺失煤11此处外定为F20钱5八采区X=382283.2Y=85771.8Z=16.300.23煤9煤9变成天然焦，具气孔构造，内有大量方解石脉充填未取上火成岩，煤9处为F19钱补17八采区X=382155.5Y=85023.6Z=16.62827.73～829..231.50煤12-1中部岩浆岩为辉绿岩，煤上分层0.6米及下分层上部1.8米均已变成天然焦钱21一采区X=383762.1Y=89014.2Z=18.58231.84～233.351.51煤5下8米灰绿色已风化，呈脉状分岔。围岩为细砂岩，无变质现象，所夹粘土岩有烘烤和龟裂现象钱23十二采区X=382283.2Y=8571.85Z=16.300.10煤12-1下2.2米平面分布上：这些钻孔集中分布于矿井西翼，9～11号剖面之间〔七个钻孔〕,即六采中部和其倾斜下方八采区中部；另两个孔：钱21孔位于一采区，钱23位于-850暗立井以北540米。侵入层位集中于煤系地层的煤12附近到煤5附近，其中钱补17的煤12、钱5孔的煤9、钱19孔的煤7全部变成天然焦，并且由西南向东北〔沿地层倾向〕侵入层位由浅而深〔煤5附近到煤12附近〕。二、岩浆岩复杂程度评定井田内仅局部区域受到岩浆岩侵入影响〔预计对八采区影响极大〕，侵入层位多变，局部煤层局部失去开采价值，岩浆岩复杂程度属Ⅱ类。1.2.5水文地质1．大气降水矿区年降水量在350-800mm之间，由于巨厚冲积层的存在，阻隔了大气降水与矿坑涌水之间的联系，矿井涌水量根本不受季节影响。2．地表水系矿区地表水系主要包括沙河、老牛河、幸福河、矿井采动塌陷积水坑以及一些人工排水灌溉沟渠。矿井采动塌陷坑积水量随开采面积的扩大而增加，到1997年末最大积水量为3344971立方米。所有地表水体均直接补给潜水层，但与煤系含水层均无直接水力联系。根据矿井开采以来涌水量观测数据分析，地表水与矿井涌水量无联系。3．矿井直接充水含水层及其主要特征。矿井直接充水含水层包括第Ⅲ含水层(煤12底至煤14顶砂岩裂隙含水层)、第Ⅳ含水层(煤5底至煤12顶砂岩裂隙含水层)、第Ⅴ含水层(煤5顶板砂岩裂隙含水层)。1)第Ⅲ含水层煤12至煤14砂岩裂隙含水层，含水性中等，局部较强，是矿井主要充水水源之一。该含水层主要参数为：单位涌水量0.0197-0.0566升/秒.米，渗透系数0.150～10.707米/昼夜，目前井田内观测到的最低水位为-480m(钱水24)，其水质类型为重碳酸钠型或硫酸钠钙型，矿井揭露该含水层长时间涌水后沉淀黄褐色胶状物质。2)第Ⅳ含水层煤5底至煤12顶砂岩裂隙含水层，含水性弱，工作面揭露时只出现局部滴、淋水现象，单位涌水量为0.016～0.0584升/秒.米，渗透系数为0.154～1.742米/昼夜，水质类型为重碳酸钠型。3)第Ⅴ含水层煤5顶至A层砂岩裂隙含水层，从煤5向上依次分为三段(VA、VB、VC)，含水性中等，局部较强，是矿井主要充水水源之一，已采工作面中最大涌水量达2.1m3/min(1375东工作面)，该含水层主要参数为：VA段单位涌水量为0.0603～0.228升/秒.米，渗透系数为4.526米/昼夜。第Ⅴ含水层水质类型为重碳酸钠型或硫酸重碳酸镁钠型，工作面揭露该含水层涌水后沉淀乳白色胶状物质。4．矿井间接充水含水层及其主要特征矿井间接充水含水层包括第Ⅰ含水层(奥陶系灰岩岩溶含水层)、第Ⅱ含水层(煤14到K3含水层)、第Ⅵ含水层(A层至基岩顶界面含水层)、第Ⅶ含水层(冲积层含水层)。1)第Ⅰ含水层奥陶系灰岩岩溶含水层，该含水层含水丰富，单位涌水量为2.146升/秒.米，渗透系数为182.714米/昼夜，其水质类型为硫酸重碳酸钙镁型。在井田范围内，奥陶系灰岩距煤12-1在140～180m左右，此范围地层由粘土岩、薄层灰岩、砂岩互层组成，正常情况下奥陶系灰岩含水层水对采掘开工程不构成直接威胁。2)第Ⅱ含水层煤14至K3(唐山灰岩)含水层，含水性弱，单位涌水量为0.0455升/秒.米，渗透系数0.261米/昼夜，水质类型为硫酸钙镁型。3)第Ⅵ含水层A层至基岩顶界面砂岩裂隙含水层，含水性弱，单位涌水量为0.04～0.0196升/秒.米，渗透系数为0.0248～0.211米/昼夜，水质类型为重碳酸钠钙型或重碳酸钠型。4)第Ⅶ含水层第四系冲积层孔隙含水层，在井田范围内冲积层厚度由东北部80余米向西南变厚至800余米，由砂、粘土、卵砾石互层组成，由上往下共分五个含水层组，其中第四承压含水层〔ⅦE〕与煤系地层直接接触，其厚度变化为0～130米，西南部最厚达270米，含水性较强，单位涌水量为1.016～1.385升/秒．米，渗透系数为8.301～20.626米/昼夜，水质类型为重碳酸钙型或重碳酸钙镁型，受矿井开采影响，其水位由建井前的+10米左右下降至目前的-30余米〔最深达-60余米〕。1.3煤层赋存条件与特征煤层的结构、厚度和一般特征井田内可采和局部可采煤层共8层，计有煤5、煤6、煤7、煤8、煤9、煤11、煤12-1、煤12-2。其中主要可采煤层为煤5、煤7、煤9、煤12均属复结构的中厚～厚煤层。详见表1.2。表1.2钱家营井田可采煤层沉积特征表煤层名称煤层厚度最小～最大─平均〔点数〕与上一煤层间距最小～最大─平均〔点数〕发育情况煤层结构稳定性煤55.28～6.96─6.117.88～48.75为井田上部最可采煤层一般为单一结构,时有夹石1～2层.稳定煤71.50～7.17─3.24〔113)23.56(83)0.20～17.39沉积稳定为井田内主要可采煤层之一.复结构,含夹石2～3层,为炭质粘土岩或粘土岩.稳定煤80～3.39─1.25(95)6.34(94)1.23～11.31不可采地段,主要在第7剖面以东;吕53孔～钱44、16、51孔和林88孔等及中部的钱64附近不可采.第21号剖面以西至井田边界煤7、8合区.一般为单一结构,时有夹石1～2层.多为粉砂岩或为粘土岩.不稳定一水平大局部不可采,且煤层厚度变化较大,目前本煤层尚无回采工作面.煤90.35～4.40─2.20(101)6.26(95)4.47～18.12为井田内较稳定,可采的中厚煤层,向北和东方向有变薄的趋势.钱55孔和苗4孔附近出现不可采地段.单一结构,时有夹石1～2层.较稳定一水平生产实践发现,煤层厚度变化不大,但煤层沉积基底不平,局部顶底板小断层密集。煤层完整性受到极大破坏.煤110～2.23─0.78(105)10.69(95)2.77～34.26不可采面积较大,主要在第3号剖面以东.中部钱26、60、73等孔附近均系零星不可采地段单一结构，时有夹石1层极不稳定一水平仅局部可采煤120.39～6.41─2.99(105)15.24(90)为井田内中厚～厚煤层,向北至吕家坨区有变薄趋势.一般为单一结构,时有夹石1～2层.较稳定煤层厚度局部变化较大1)灰分原煤：煤5、煤11分别为10.79%，10.31%属于低灰；煤7、煤8、煤9、煤12-1分别为23.51%，20.77%，18.34%，16.58%，属于中灰。精煤：煤5、煤8、煤9、煤11、煤12-1在10%以内，为5.03～7.94%，煤7为12.62%.2)硫分原煤：煤11为2.71%属富硫煤，其它煤层为0.61～1.39%属低硫煤。精煤：经洗选后煤7，煤8比原煤略有升高，其它煤层除煤11降幅较大外略有降低，含量为0.66～1.45%，属低硫煤。3)形态硫煤11，煤12-1以黄铁矿为主，其余煤层以有机硫为主。4)磷1.勘探中化验成果多为单孔单样，仅供参考。煤7、8略高，分别为0.071%、0.034%，其它煤层为0.007～0.021%。洗选后各煤层平均值低于0.015%。2.煤层发热量、粘结性指数等，见表8。三、煤种分布与煤质变化⒈煤种分布井田以肥煤为主，气煤次之，焦煤甚少。井田煤种分布特征具明显的分带规律。由浅部向深部，煤的变质程度逐渐增高，其排列依次为气煤、肥煤至焦煤。条带大致呈北50°～60°东向延展。其中以肥煤条带最宽，延展最长，所占面积最大，为井田的主要煤种。气肥、肥气煤及气煤分布于井田的南及西南边缘浅部。第15号剖面以西至井田边界，因精查取芯钻孔较少，煤种确定尚需进一步做工作。另外，目前各采动煤层化验结果说明，煤种多为1/3焦，见表9，今后补勘应加强煤质化验工作。煤质变化井田内煤的物理性质、煤质及煤岩等特征沿走向及倾向变化均不大，但井田西部〔钱5、钱19、钱23、钱补13、钱补17及钱水27孔一带〕局部因受火成岩影响，煤层变成天然焦。1．煤层中有害成分〔见表1.3〕表1.3近期钱家营采动煤层煤质化验情况一览表煤层WrAgVrCrSgQPgQY工业牌号51.0810.7931.6884.380.760.00785496FM70.9323.5132.0885.450.610.07181635QF，FM1/3JM81.0120.7733.5783.690.680.03482532QF，FM1/3JM，JM90.9118.3431.2883.841.330.01683011QF，FM110.8913.3134.7184.372.710.01383144FM120.9316.5832.4583.921.390.02183760FM1)灰分原煤：煤5、煤11分别为10.79%，10.31%属于低灰；煤7、煤8、煤9、煤12-1分别为23.51%，20.77%，18.34%，16.58%，属于中灰。精煤：煤5、煤8、煤9、煤11、煤12-1在10%以内，为5.03～7.94%，煤7为12.62%。2)硫分原煤：煤11为2.71%属富硫煤，其它煤层为0.61～1.39%属低硫煤。精煤：经洗选后煤7，煤8比原煤略有升高，其它煤层除煤11降幅较大外略有降低，含量为0.66～1.45%，属低硫煤。3)形态硫煤11，煤12-1以黄铁矿为主，其余煤层以有机硫为主。4)磷勘探中化验成果多为单孔单样，仅供参考。煤7、8略高，分别为0.071%、0.034%，其它煤层为0.007～0.021%。洗选后各煤层平均值低于0.015%。2．煤层发热量、粘结性指数等。3．煤种分布井田以肥煤为主，气煤次之，焦煤甚少。井田煤种分布特征具明显的分带规律。由浅部向深部，煤的变质程度逐渐增高，其排列依次为气煤、肥煤至焦煤。条带大致呈北50°～60°东向延展。其中以肥煤条带最宽，延展最长，所占面积最大，为井田的主要煤种。气肥、肥气煤及气煤分布于井田的南及西南边缘浅部。第15号剖面以西至井田边界，因精查取芯钻孔较少，煤种确定尚需进一步做工作。另外，目前各采动煤层化验结果说明，煤种多为1/3焦，见表9，今后补勘应加强煤质化验工作。4．煤质变化井田内煤的物理性质、煤质及煤岩等特征沿走向及倾向变化均不大，但井田西部〔钱5、钱19、钱23、钱补13、钱补17及钱水27孔一带〕局部因受火成岩影响，煤层变成天然焦。瓦斯精查中对矿井瓦斯等级没能做出确切评价，只是据邻矿资料进行了预测：-700以浅二级沼气，二级ＣＯ2矿井；-700以深属三级沼气矿井。目前-600水平随采掘深度增加，发现瓦斯经常超限，二水平采掘前，应及时对矿井瓦斯等级做出确切评价，为采掘风量合理设计提供依据。2井田境界和储量2.1井田境界境界的划分原那么：在煤田划分为井田时，要保证各井田有合理的尺寸和境界，使煤田各局部都能到合理的开发。煤田范围划分为井田的原那么为：〔1〕井田范围内的储量，要与煤层赋存情况、开采条件和矿井生产能力相适应；〔2〕保证井田有合理尺寸；〔3〕充分利用自然条件进行划分，如地质构造〔断层〕等；〔4〕合理规划矿井开采范围，处理好相邻矿井间的关系。钱家营井田大部位于河北省丰南市境内，北部边缘属唐山市。井田东北部和北局部别与范各庄井田和吕家坨井田相邻。矿井走向长8.243公里，倾斜长3.926公里，面积为32.36平方公里。精查勘探批准范围深部为各煤层-1200底板等高线，西部至27号剖面线，面积约67平方公里。本井田东至钱吕、钱范井田边界，西至27号剖面线，浅部起于各煤层风氧化带以下，即由基岩面而下垂直30米不计算储量，深部至各煤层-1200米煤层底板等高线。2.2矿井工业储量储量计算的步骤为保证储量具有足够的可靠性，在进行矿井储量技术时，应按照以下步骤进行。1.原始资料的检查储量是确定矿井生产能力的根底。因此，首先对计算储量用的各类原始地质资料进行全面的研究和审核。2.确定勘探类型并选择不同储量级别的勘探密度当对勘探工程作出可靠性的评价以后，应根据标准中对勘探区的构造复杂程度及煤层稳定程度，确定勘探类型与选择不同储量级别的勘探密度，以此编制储量计算平面图。3.确定不同储量级别的边界线按照不同的煤层，参照其勘探类型规定的各级储量计算所需要的勘探密度，结合设计矿井的具体地质条件，分别确定其不同储量级别的边界线。4.选择储量计算的方法根据地质构造、煤层变化、勘探工程等情况，结合煤矿设计的具体要求，选择合理的储量计算方法，以保证计算出的储量可靠，满足设计要求。根据〔83〕煤生字第1275号文颁发的?生产矿井储量管理规程?中第二章第一节第八条确定各级储量的条件中有关规定要求及参照开滦矿务局1991年颁发的?开滦矿务局生产矿井储量管理规程实施细那么?和国家颁发的各种法规等作为确定各级储量的主要依据。本井田内共含煤8层，煤5、煤6-1/2、煤7、煤8、煤9、煤11、煤12-1、煤12-2。其中主要可采煤层为煤5、煤7、煤9，均属复结构的中厚～厚煤层。其余为不可采煤层。本设计只设计5号煤层。工业储量计算按原煤炭工业部颁发的?生产矿井储量管理规程?规定的一般地区储量计算标准执行，即最低可采厚度采用0.7m，各煤层原煤灰分不大于40%。根据储量计算公式〔?地质学根底?中矿大出版社陈昌荣主编〕地质块段法地质块段法就是根据一定的地质勘探或开采特征，将矿体划分为假设干块段，在圈定的块段法范围内可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，应当指出，每个块段内至少应有一个以上的钻孔。块段的面积S必须采用真面积〔即煤层斜面积〕。用煤层底板等高线上的水平投影面积换算成真面积。〔公式2.1〕 〔公式2.4〕〔公式2.3〕〔公式2.2〕 〔公式2.1〕〔公式2.4〕〔公式2.3〕〔公式2.2〕式中：s—真面积，m2;—水平投影面积，m2;—煤层倾角，采用块段内的平均倾角，〔。〕Mi—块段煤层的平均真厚度，m;煤层厚度M应采用其厚度的平均值，即根据计算面积内各见煤点的厚度，均换算成真厚度〔垂直层面方向的厚度〕，而后用算术平均法进行计算。式中：Mi—煤层真厚度的平均值，m；n—参加计算的见煤点数〔地段中的钻孔数〕M1+M2+M3……+Mn—该地段中各见煤点的煤层真厚度，m；γi—块段内煤层容重，t/m3煤层储量的计算公式为：〔公式2.5〕〔公式2.6〕〔公式2.7〕式中：、…….—分别为各块段的储量，万t；、…..—分别为各块段的面积，m2；、…..—分别为各块段内煤层的厚度，m；、、—分别为各块段内煤层的容重，t/m3。在比例尺1：10000等高距为50m的煤层底板等高线图上采用CAD的面积测量功能，直接测量出投影面积(m2)。见图2.2储量计算示意图。矿井主采煤层为5号煤层，主采5号煤层工业储量计算采用地质块段法。根据地质勘探情况，将矿体划分为13个块段，如图2.2。按下式计算：Zi=Si×Mi×γi〔公式2.8〕式中：Zi—各块段的储量，Mt；Si—各块段的真实倾斜面积，km2；Mi—各块段内煤层的厚度，m；γi—各块段内煤的容重，t/m3。由图计算各块段面积分别为：表2.1煤炭地质储量计算表储量计算表表2.2储量计算表块段标号投影面积(M2)平均倾角(。)实际面积(M2)平均厚度(M)煤层容重(T/M3)块段储量〔MT〕平均厚度〔M〕块段总储量〔MT〕井田面积〔M2〕1103工作面7827504.8514.008367133.186.21.4474.706.1288.5534155422.721104工作面12721379.2915.0013140140.966.161.44116.56平均倾角〔。〕实际井田面积〔M2〕井田储量〔MT〕1105工作面11069293.5613.0011355461.455.951.4497.2914.0032597735.59300.02所以，全矿可以利用的总共储量是300.02Mt，本井田储量级别为各个段块级相加，因此，本矿的工业储量应该是288.55Mt。2.3矿井可采储量平安煤柱计算矿井可采储量时，必须要考虑以下损失：1.工业广场保护煤柱：工业场地、井筒、水库等均留设保护煤柱，对较大的村庄留设保护煤柱，对零星的村庄不留设保护煤柱；2.井田境界煤柱损失；3.采煤方法所产生的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.其他损失。本井田中永久煤柱损失主要有：工业广场保护煤柱、井田境界煤柱损失和断层保护煤柱等。保护带、维护带的划分原那么：1〕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，用裂隙角确定水库煤柱。2〕维护带宽度：风井场地20m,村庄10m，其他15m。3〕断层煤柱宽度30m,井田境界煤柱宽度20m。?煤矿设计标准中假设干条文修改决定的说明?中第十五条关于减少广场占地问题中，工业场地〔包括选煤厂〕占地面积指标应控制在表2.3的范围内。工业场地占地指标表2.3井型大型井公顷/10万t中型井公顷/10万t小型井公顷/10万t占地指标0.80～1.101.30～1.802.00～2.50矿井永久保护煤柱损失量1.井田边界保护煤柱由于本矿涌水量比拟大并且根据本矿井实际地质条件本着平安生产的原那么井田边界保护煤柱适当加大留设50m宽，那么井田边界保护煤柱损失量为：Z1=3.18Mt。2.工业场地保护煤柱工业场地的布置应结合地形、地物、工程地质条件及工艺要求，做到有利生产，方便生活，节约用电。经设计验算，矿井的设计生产能力为4.0Mt/a。根据上述规定，由表2.1确定，占地面积指标取1.0公顷/0.1Mt,工业场地的占地面积应为40公顷。取工业广场需要保护的尺寸为：长×宽=800×500=400000m2的矩形布置工业场地，工业广场布置在井田的中部偏上。5号煤层平均倾角α＝11.8º，松散层厚度约为90m，冲积层移动角ψ=45º，走向移动角δ=70º，下山移动角β=δ-0.8α=60º，上山移动角γ=75º。工业广场按Ⅱ级保护围护带宽度为15m。工业广场保护煤柱如图2.3那么工业广场保护煤柱压煤量为：Z9=1/2〔AD+BC〕×h×m×r〔公式2.7〕式中：AD—工业广场保护梯形的下底，m；BC—工业广场保护梯形的上底，m；H—工业广场保护梯形的高，m；m—煤层的厚度，6.r—煤的容重，1.44t/m3。代入数据得：Zg==(1702.4+1229.7)×1247.88/2×6.1×1.44=16.1Mt3.井筒保护煤柱主、副、风井筒保护煤柱在工业广场保护煤柱范围内，故井筒保护煤柱损失量为0。4.其他保护煤柱其他煤柱损失如：大巷保护煤柱损失，采区保护煤柱损失等，按工业储量的5%计算为286.18×5%=14.31Mt煤柱留设方法表2.3名称留设方法工业广场根据?建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱与压煤开采规程?第72条：工业广场维护带宽度为15m井田边界边界煤柱20m断层断层煤柱每侧20m大巷大巷煤柱每侧30m5.矿井保护煤柱损失量如表2.4所示。表2.4保护煤柱损失量煤柱类型损失量〔Mt〕井田边界保护煤柱4.29工业场地保护煤柱16.1其他保护煤柱14.31合计34.7矿井可采储量矿井可采储量=〔矿井工业储量-永久煤柱损失〕×矿井采区采出率，即：Zk=(Zg－P)×C(公式2.8)式中：Zk—矿井可采储量；Zg—矿井工业储量；P—保护工业场地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物等留置的永久保护煤柱损失量；C—采区采出率，厚煤层不小于0.75，中厚煤层不小于0.80，薄煤层不小于0.85，地方小煤矿不小于0.70。代入数据，得(288.55-34.7)×0.8＝253.85Mt3矿井工作制度、设计生产能力及效劳年限3.1矿井工作制度依据2006年颁发的?煤炭工业矿井设计标准?第223条规定，确定矿井的设计年工作日为330d，矿井每昼夜净提升时间为16个小时。工作制度采用“三八制〞，每天三班作业，二班生产，一班检修，每班工作八小时。3.2矿井设计生产能力及效劳年限?煤炭工业矿井设计标准?相关规定如下：矿井效劳年限必须与井型相适应。矿井设计生产能力，应根据资源条件、外部建设条件、国家对煤炭资源配置及市场需求、开采条件、技术装备、煤层及采煤工作面生产能力、经济效益等因素，经多方案比拟后确定。论证矿井设计生产能力尚应符合以下规定：1．新建矿井设计生产能力，应进行第一开采水平或不小于20年配产；2．新建和扩建矿井配产，均应符合合理开采程序，厚、薄煤层及不同煤质煤层合理搭配开采，不应采厚丢薄；3．同时生产的采区数及采区内同时生产的工作面个数，应表达生产集中原那么，符合本标准条规定，并应保证采区及工作面合理接替。4．矿井设计生产能力，应划分为大型、中型、小型三种类型，其类型划分应符合以下规定：1〕．大型矿井为1.2、1.5、1.8、2.4、3.0、4.0、5.0、6.0Mt／a及以上；2〕．中型矿井为0.45、0.6、0.9Mt／a；3〕．小型矿井为0.3Mt／a及以下；4〕．新建矿井不应出现介于两种设计生产能力的中间类型；5〕．扩建矿井，扩建后的矿井设计生产能力，应在原设计生产能力或核定生产能力的根底上，按本条1～3款规定升2级级差及以上。6〕．矿井设计生产能力宜按年工作日300d计算，每天净提升时间宜为16h。7〕．矿井设计生产能力，宜以一个开采水平保证。8〕．矿井设计效劳年限，应符合以下规定：新建矿井及其第一开采水平的设计效劳年限，不宜小于表3.1的规定；矿井设计生产能力确实定由?煤炭工业矿井设计标准?第221条规定：矿井生产能力主要根据矿井地质条件、煤层赋存情况、开采条件、设备供给及国家需煤等因素确定。矿区规模可依据以下条件确定：1．资源情况：矿井地质构造简单，储量丰富，煤层赋存稳定，开采条件优越，应将矿井定为较大的井型；煤田地质条件复杂，储量有限，那么不能将矿井规模定的太大；2．开发条件：包括矿区所处的地理位置，交通是否便利，用户，供电，供水，建筑材料及劳动力来源等；3．国家需求：对国家煤炭需求量〔包括煤质、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、生产本钱低、效率高、投资回收期短的应加大矿区规模，反之那么缩小规模。依据钱家营矿井地质构造简单，储量丰富，煤层赋存稳定，开采条件优越，开采条件简单，技术装备先进，经济效益好，煤质为肥煤、焦煤，多为出口。矿区交通便利，生活条件优越，供电、供水方便，宜建大型矿井。结合本矿实际和当前技术水平，为了更好的发挥煤炭资源的经济效益，采用综合机械化采煤的开采方法。本矿储量丰富，按照矿井设计标准规定，将该矿井生产能力预定为2.4Mt/a。矿井效劳年限确实定矿井的设计效劳年限T可按下式计算：(公式3.1〕式中：T—效劳年限，a；ZK—可采储量，Mt；A—生产能力，Mt/a；K—储量备用系数，根据5号煤层赋存情况及水文、构造分析，因此设计取储量备用系数K=1.4。由前面计算可知：ZK=253.85Mt，那么：矿井效劳年限为：T=253.85/(1.40×240)＝75.6a﹥60a同理根据式3-1计算得出第一水平效劳年限为27a。根据?煤炭工业设计标准?要求，生产能力在120～240万t的矿井其效劳年限在60～80a之间，第一水平的效劳年限不小于25a。以上计算说明设计满足其要求井型校核按矿井的实际煤层开采`能力，辅助生产能力，储量条件及平安条件因素对井型进行校核：1．煤层开采能力井田内5煤层平均6.1m，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〞的开展模式，可以布置一个综放工作面保产。2．辅助生产环节的能力校核矿井设计为大型矿井，开拓方式为立井三水平开拓，主立井采用箕斗提煤，副立井采用罐笼提升，运输能力和大型设备的下放可以到达设计井型的要求。工作面生产的原煤经采区运输平巷胶带输送机到大巷胶带输送机运到井底煤仓，再经主立井箕斗提升至地面，提升能力大，自动化程度高。副井提升罐笼提升、下放物料，能满足大型设备的下放与提升。大巷辅助运输采用电机车运输，运输能力大，调度方便灵活。3．矿井的设计生产能力与整个矿井的工业储量相适应，保证有足够的效劳年限，满足?煤炭工业矿井设计标准?要求。表3—1我国各类井型的矿井和第一水平设计效劳年限矿井设计生产能力〔万t/a〕矿井设计效劳年限〔a〕第一开采水平效劳年限〔a〕煤层倾角<25o煤层倾角15o-45o煤层倾角>45o600及以上8040--300-5007035--120-2406030252045-90502520159-30各省自定4井田开拓4.1井田开拓的方案井田开拓是在总体设计已经划定的井田范围内，根据精查地质报告和其它补充资料，具体表达在总体设计合理原那么，将主要巷道由地表进入煤层，为开采水平效劳所进行的井巷布置和开掘工程。其中包括确定，主、副井和风井的井筒形式、深度、数量、位置、阶段高度、大巷位置、采〔带〕区划分以及开采顺序与通风运输系统。开滦集团钱家营煤矿位于河北省开滦煤田东南部，地处丰南县境内。井田地表海拔标高介于10～72m。地形总趋势平缓，属平原地形，地表大局部被新生界松散地层覆盖，厚度为100～300m。本设计井田平均走向长为8.24km,平均倾向斜长为3.93km。井田的平均水平宽度4.06km。煤层的最大倾角为17.1°,最小倾角为5.23°，平均为14°。井田的面积为32.36km2，井田主要可采煤层为5号煤层，平均厚度为6.1m，属于瓦斯涌出量低、涌水量比拟高的矿井。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拟，才能确定。井田开拓主要研究如何布置开拓巷道等问题，具体有以下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。依据以上所述地质情况和结合矿井开拓的其他问题，确定该矿井开拓方式，具体分述如下：一．井筒的形式、数目、位置1．井筒的形式、数目本井田处平原地区，且煤层倾角小，煤层埋藏距离地表200～300m由于表土层略含流沙。因此井筒施工需采用冻结法施工。1〕井筒形式一般情况下，井筒的形式有立井、斜井和平峒三种。在一般条件下，平硐最简单，斜井次之，立井复杂，选择井筒形式必须从自然地质条件，技术条件和经济条件等各方面因素综合考虑。2〕各井筒适用条件斜井：适用于井田内煤层埋藏不深，表土层不厚，水文地质情况简单，井筒不需要特殊法施工的缓斜和倾斜煤层。平峒：适用于地形条件适宜，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，上山局部的储量大致能满足同类井型水平效劳年限要求。立井：煤层埋藏深、表土厚或水文情况复杂，井筒需特殊施工；开采煤层受倾角、厚度、CH4、水文等条件限制；多水平开采的急斜煤层；凡不适合斜井、平硐及综合开拓方式时，均可采用立井开拓。考虑到本井田境界较大，属低瓦斯矿井等因素，本区冲积层由南向北逐渐加厚，介于200－300m之间，大致分五个层段，自上而下分述为：1．耕土～细砂层段：地表耕土层厚1-2m2．粘土及砂质粘土层段：沉积较稳定，局部夹砂层透镜体，隔水性强。3．卵石～中粗砂层段：粒度分选差，局部夹粘土层透镜体，含水性较强，承压含水层段。4．粘土～砂质粘土层段：覆盖于底部卵石层之上，在背斜轴附近局部直接和基岩接触，隔水强。5．底部卵砾石层段：含粗、中砂、主要分布于井筒附近及背斜北翼，背斜南翼多以粘土或粘土夹卵石与基岩直接接触，含水性较强，为承压含水层。本设计中决定采用主副两个井筒，均为立井，主井提升煤炭，副井提升材料兼做进风井，根据不同开拓方案：在井田东部开掘一个风井满足矿井通风要求。2.井硐的位置井筒是井下与地面出入的咽喉，是全矿井的枢纽。井筒位置的选择对于建井期限、根本建设投资、矿井劳动生产率以及吨煤生产本钱都有重要影响，因此，井筒位置一定要合理选择。选择井筒位置时要考虑以下主要原那么：1．有利于井下合理开采〔1〕井筒沿井田走向的有利位置当井田形状比拟规那么而储量分布均匀时，井筒沿井田走向的有利位置应在井田的中央；当井田储量分布不均匀时，井筒应布置在井田储量的中央，以形成两翼储量比拟均衡的双翼井田，可使沿井田走向的井下运输工作量最小，通风网络较短，通风阻力小。应尽量防止井筒偏于一侧，造成单翼开采的不利局面。2〕井筒沿煤层倾向的有利位置在倾向上井筒宜布置在中偏上的位置，同时考虑到减少煤损，尽量让工业广场保护煤柱圈住一些影响生产的地质构造和断层。2．有利于矿井初期开采选择井筒位置要与选择初期开采区密切结合起来，尽可能使井筒靠近浅部初期开采块段，以减少初期井下开拓巷道工程量，节省投资和缩短建井期。3．尽量不压煤或少压煤确定井筒位置，要充分考虑少留井筒和工业广场保护煤柱，做到不压煤或少压煤。为了保证矿井投产后的可靠性，在确定井筒位置时，要使地面工业场地尽量不压首采区煤层。4．有利于掘进与维护1〕为使井筒的开掘和使用平安可靠，减少其掘进的困难及便于维护，应使井筒通过的岩层及表土层具有较好的水文、围岩和地质条件。〔2〕为加快掘进的速度，减少掘进费用，井筒应尽可能不通过或少通过流沙层、较厚的冲积层及较大的含水层。〔3〕为便于井筒的掘进和维护，井筒不应设在受地质破坏比拟剧烈的地带及受采动影响的地区。〔4〕井筒位置还应使井底车场有较好的围岩条件，便于大容积硐室的掘进和维护。5．便于布置地面工业场地提升井口位置应根据以下原那么，经综合比拟后确定：〔1〕有利于第一水平开采，兼顾其他水平，有利于井底车场和主要运输大巷布置，减少工程量；〔2〕有利于首采区布置在井筒附近的开采条件好、资源／储量丰富的块段，且不迁村或少迁村；〔3〕井田两翼资源／储量根本平衡；〔4〕井筒位置应尽量避开厚表土层、厚含水层、断层破碎带、煤与瓦斯突出煤层或软弱岩层，不应穿过采空区；〔5〕工业场地应具有稳定的工程地质条件，避开法定保护的文物古迹、风景区、内涝低洼区和采空区，不受岩崩、滑坡、泥石流和洪水等灾害威胁；〔6〕工业场地应少占耕地，少压煤；〔7〕水源、电源较近，煤的运输方向顺畅，矿井铁路专用线短，道路布置合理。〔8〕风井井口位置选择应在满足通风平安要求的前提下，利于缩短建井工期，并利用各种煤柱少压煤。有条件时，风井井位可布置在煤层露头以外。井口附近要布置主、副生产系统的建筑物及引进铁路专用线。为了便于地面系统之间互相联接，以及修筑铁路专用线与国家铁路接轨，要求地面平坦，高差不能太大，专用线短，工程量小及有良好的技术条件，应尽量防止穿过村镇居民区、文物古迹保护区、陷落区或采空冒落区、洪水侵入区；要尽量少占农田、果园经济作物区，尽量防止桥涵工程，尤其是大型桥涵隧道工程。为考虑长期运输的行车平安和管理，要尽量防止与公路或其他农用道路相交，力求使接轨点位于编组站配线一侧。另外，井口标高应高于历年的最高洪水位；还要考虑风向的影响，防止污染。总之，选择井筒位置要统筹井田全局，兼顾前期和后期、地下与地面等各方面因素。根据以上因素，如在井田浅部选择井口位置，虽然压煤比拟少但全矿井前后期大多使用使用上下山开采〔钱家营煤矿涌水量比拟大不易采用下山开采〕。井口远离储量中心，井下生产费用高，下山通风困难。在井口深部选择井口位置，表土较薄，介也远离煤层储量中心，远离投产采区，需要增加长距离的主、副石门与大巷联系。因此井田浅部和深部的井口位置均不适宜。通过以上分析，设计推荐的井口位置不宜再向井田浅部移动。确定在本井田的中下部设立主副井筒各一个。主井用来提升煤炭，副井用来运送人员、材料、矸石及通风等。井筒位置坐标为：X=486750Y=4383700。4.1.1工业场地位置、形式和面积1．布置要求1〕井田两翼储量根本平衡；2〕工业广场应充分利用地形，有良好的工程地质条件，且避开高山、低洼和采空区，不受崖崩滑坡和洪水威胁；3〕工业广场宜少占耕地，少压煤；4〕水源、电源较近，矿井铁路专用线短，道路布置合理。2．工业场地位置结合以上要求，根据井筒位置，工业场地的布置选择在主、副井井口附近，即井田中部。工业场地的形状为矩形，占地面积为40公顷。长为800m，宽为500m。保护煤柱面积为18.29万m2。4.1.2开采水平确实定及采区划分合理开采水平垂高确实定1.具有合理的阶段斜长;2.要有利于采区的正常接替；3.经济上有利的水平垂高，保证水平效劳年限合理。井田主采煤层为5号煤层，本设计中只针对5号煤层。平均厚度为6.1m，倾角平均为14°左右，为缓斜煤层，瓦斯涌出量低，涌水量略偏高，由于煤层赋存情况根据井田条件和煤炭工业矿井设计标准的有关规定,本井田的5煤垂高为950m,倾角为14o左右，瓦斯涌出量低，涌水量较高，本井田可划分为3个阶段，设置3个开采水平〔第一水平包含辅助水平〕。-650m为第一水平，-930m为第二水平，-1200m为第三水平。经后边的技术经济比拟，得出最优开拓方案。4.1.3大巷布置1.大巷层位根据井田地质条件和本井田的实际情况大巷布置在5煤层一下30m处的坚硬岩石内，利于维护和通风，便于运输。2.大巷条数根据矿井生产能力和瓦斯情况，为满足运输、通风的需要，设计确定主要开采水平每翼布置一条辅助运输大巷和一条主要运输巷道、辅助开采水平每翼布置一条机轨合一大巷，大巷担负矿井煤炭运输任务和矿井材料、人员、设备等运输任务，并兼做进风巷。胶带运输大巷担负着井下煤炭的运输和供电电缆，通讯线缆的布置。4.2开拓方案开拓方案的提出1.粗略比拟根据钱家营煤矿地形、地貌特征及煤层赋存条件，在技术上可行的根底上提以下四种开拓方案，按照技术可行的原那么，确定了适合本矿的开拓方案共有4个，为了确定最终经济上合理的开拓方案，首先对各方案进行粗略经济比拟，两者进行完粗略经济比拟后，择其优者再进行详细经济比拟。其中四种方案的比拟根据井筒位置不同划分为二大类，根据暗斜井延伸位置不同分为四种方案：方案一：立井、暗斜井多水平上山混合式开拓方式。一水平-650m，二水平-930m，三水平-1200m。矿井采用两翼对角式通风。如以下图所示：方案二：立井-暗立井-暗斜井混合式三水平上山式开拓方式〔第二水平主斜副立〕，一水-650m仰采布置，二水平-930m直接延深至-1200m仰采布置。矿井采用两翼对角式通风。如以下图所示：方案三：立井-暗斜井混合式三水平上山水平式开拓方式，一水平-650m，二水平-930m，三水平-1200。二水平通过暗斜井向下延伸至三水平，矿井采用两翼对角式通风。如以下图所示：方案四：立井一暗斜井三水平上山混合开拓方案，一水平-600m，二水平-930m，三水平-1200m。矿井采用两翼对角式通风。如以下图所示：2．粗略比拟分析由于钱家营地区煤层埋藏深，倾角小，第一水平只考虑立井的开拓方式。区别主要在于井筒形式、开拓水平的不同〔一般在设计矿井开拓阶段时，不会应用新技术应用于矿井布置上，这四个方案中根据上山运输长度的限制，划定为三个水平。四种方案在技术上均可行，经过粗略比拟。但是还需要通过经济比拟，才能确定优劣。方案一:立井-暗斜井三水平开拓项目数量(10m)基价(元)费用(万元)费用(万元)基建费用(万元)①主井开凿表土段21.7170466369.91828.41基岩段4797552458.49②副井开凿表土段21.7252026546.901,112.51基岩段45125692565.61③暗斜井开凿二水平基岩段13.24737762.54124.18三水平基岩段13.14705961.65③井底车场立井岩巷6541874272.18781.80暗斜井岩巷16031851509.62④小计2,846.90生产费用(万元)⑤提升费用系数煤量(万t)提升高度(km)基价(元/t.km)42412.04立井提升1.2288550.6671.6暗斜井提升1.2196940.550.42⑥排水涌水量(m3)时间(h)效劳年限(年)基价(元/t.km)20711.79立井排水5708760830.28暗斜井5708760570.32⑦大巷运输系数煤量(万t)平均运距(km)基价(元/t.km)18178.651.2288551.50.35⑧小计81,302.49合计⑨费用(万元)84,149.39方案二:立井-暗立井-暗斜井多水平开拓〔主斜副立〕项目数量(10m)基价(元)费用(万元)费用(万元)基建费用(万元)①主井开凿表土段21.70170466369.91828.41基岩段4797552458.49②副井开凿表土段21.7252026546.901112.51基岩段45125692565.61③暗斜井开凿二水平基岩段13.24737762.54124.18三水平基岩段13.14705961.65④运输系数煤量(万t)平均运距(km)基价(元/t.km)18,171.65运输大巷1.2288551.50.35⑤暗立井开凿基岩段2852961148.29148.29⑥井底车场立井岩巷20041874837.481,092.29暗斜井岩巷8031851254.81⑦小计21477.33生产费用(万元)⑧提升费用系数煤量(万t)提升高度(km)基价(元/t.km)42412.04立井提升1.2288550.6671.6暗斜井提升1.2196940.550.42⑨排水涌水量(m3)时间(h)效劳年限(年)基价(元/t.km)20212.58主井排水5708760830.28暗立井排水5708760290.28暗斜井排水5708760280.32⑩大巷运输系数煤量(万t)平均运距(km)基价(元/t.km)18178.651.2288551.50.35小计80723.28合计费用(万元)102200.61方案三:立井-暗立井-暗斜井多水平开拓项目数量(10m)基价(元)费用(万元)费用(万元)基建费用(万元)①主井开凿表土段21.70170466369.91828.41基岩段4797552458.49②副井开凿表土段21.7252026546.901112.51基岩段45125692565.61③暗斜井开凿三水平基岩段13.14705961.6561.65④暗立井开凿暗主井基岩段2852961148.29256.38暗副井基岩段2641571108.08③井底车场立井岩巷20041874837.481,092.29暗斜井岩巷8031851254.81④小计3351.23生产费用(万元)⑤提升费用系数煤量(万t)提升高度(km)基价(元/t.km)48875.44立井提升1.2288550.6671.6暗立井提升1.2196940.281.6暗斜井提升1.298110.270.42⑥排水涌水量(m3)时间(h)效劳年限(年)基价(元/t.km)20212.58主井排水5708760830.28暗主井排水5708760290.28暗斜井排水5708760280.32⑦运输系数煤量(万t)平均运距(km)基价(元/t.km)18178.65大巷运输1.2288551.50.35⑧小计87186.67合计⑨费用(万元)90537.90方案四:立井-暗斜井三水平开拓项目数量(10m)基价(元)费用(万元)费用(万元)基建费用(万元)①主井开凿表土段21.7170466369.911,101.55基岩段7597552731.64②副井开凿表土段21.7252026546.901,464.45基岩段73125692917.55③暗斜井开凿三水平基岩段13.14705961.6561.65③井底车场立井岩巷20041874837.481,092.29暗斜井岩巷8031851254.81④小计3,719.93生产费用(万元)⑤提升系数煤量(万t)提升高度(km)基价(元/t.km)41778.25立井提升1.2288550.731.6暗斜井提升1.298110.270.42⑥排水涌水量(m3)时间(h)效劳年限(年)基价(元/t.km)16078.10立井排水5708760830.28暗斜井排水5708760280.32⑦大巷运输系数煤量(万t)平均运距(km)基价(元/t.km)33933.481.2288552.80.35石门运输系数煤量(万t)平均运距(km)基价(元/t.km)6180.931.298111.50.35⑧小计97970.76合计⑨费用(万元)101690.70方案方案一方案二方案三方案四名称立井-暗斜井三水平开拓立井-暗立井-暗斜井三水平开拓〔主斜副立〕立井-暗立井-暗斜井三水平开拓立井、暗斜井三水平开拓基建费用(万元)2846.9021477.333351.233719.93生产费用(万元)81302.4980723.2887186.6797970.76合计(万元)84149.39102200.6190537.90101690.70百分比82.75100.5089.03100.00方案一与方案三进行比拟我们可以知道，二水平的主要延伸方式有着本质的区别，要考虑的运输大巷多出了一条，立井也多出了一条，所以我们可以知道通过以上的经济比拟可以知道选用方案一为有效值。方案二和方案四的主要区别在与井底车场的先期布置水平不同，采用立井延伸的方式也不尽相同，通过上面的经济进行比拟我们可以知道方案四位优解。选择方案四。5〕开拓方案的经济比拟对于方案1和方案4的建井工程量、生产经营工程量、初期基建费、后期基建费及生产费用经济比拟结果分别汇总，见表4-10、4-11、4-12。经济比拟为方案一于方案四的比拟，详细的经济比拟如以下图所示。表4.10方案一：立井暗斜井三水平开拓工程数量(10m)基价(元)费用(万元)费用(万元)初期基建费用(万元)主井开凿表土段21.70170466.00369.91828.41基岩段47.0097552.00458.49副井开凿表土段21.70252026.00546.901112.51基岩段45.00125692.00565.61井底车场立井岩巷100.0041874.00418.74418.74运输大巷岩巷150.0047796.00716.94716.94石门岩巷2.0047796.009.569.56小计3086.16后期基建费用(万元)斜井开凿二水平基岩段13.2047377.0062.54124.18三水平基岩段13.1047059.0061.65井底车场斜井车场岩巷160.0031851.00509.62509.62运输大巷岩巷150.0047796.00716.94716.94石门岩巷4.0047796.0019.1219.12小计1369.86生产费用(万元)提升费用系数煤量(万t)提升高度(km)基价(元/t.km)42412.04立井提升1.2028855.000.671.60暗斜井提升1.2019694.000.550.42排水涌水量(m3)时间(h)效劳年限(年)基价(元/t.km)20711.79主井排水570.008760.0083.000.28暗斜井排水570.008760.0057.000.32大巷运输系数煤量(万t)平均运距(km)基价(元/t.km)18178.651.2028855.001.500.35顺槽运输系数煤量(万t)平均运距(Km)单价(元/t.km)2218.591.203735.001.500.33大巷维护系数大巷长度大巷数量单价(元/a.m)28.941.201500.006.0026.80小计83550.02合计88006.04表4.11方案四：立井-暗立井〔主斜副立〕-暗斜井三水平开拓工程数量(10m)基价(元)费用(万元)费用(万元)初期基建费用(万元)主井开凿表土段21.70170466.00369.911101.55基岩段75.0097552.00731.64副井开凿表土段21.70252026.00546.901464.45基岩段73.00125692.00917.55井底车场立井车场岩巷100.0041874.00418.74418.74运输大巷岩巷150.0047796.00716.94716.94石门岩巷2.0047796.009.569.56小计3711.24暗副立井开凿基岩段26.0041571.00108.08108.08暗斜井开凿二水平基岩段27.0047377.00127.92254.98三水平基岩段27.0047059.00127.06井底车场暗立井车场岩巷100.0041874.00418.74673.55暗斜井车场岩巷80.0031851.00254.81运输大巷岩巷15.0047796.0071.6971.69石门岩巷13.0047796.0062.1362.13小计1170.44生产费用(万元)提升费用系数煤量(万t)提升高度(km)基价(元/t.km)41778.25立井提升1.2028855.000.731.60暗斜井提升1.209811.000.270.42排水涌水量(m3)时间(h)效劳年限(年)基价(元/t.km)17915.60主井排水570.008760.0083.000.28暗主井排水570.008760.0028.000.28暗斜井排水570.008760.0015.000.32大巷运输系数煤量(万t)平均运距(km)基价(元/t.km)33327.531.2028855.002.750.35顺槽运输系数煤量(万t)平均运距(Km)单价(元/t.km)38455.561.2037