采矿工程毕业设计-矿井设计（含全套CAD图纸）

I这次毕业设计我们所做的是河北郭一庄矿井设计。在这次毕业设计之前，我们在老师的带领下到郭一庄矿进行了为期一个月的生产实习。在生产实习中，我们收集了大量的设计资料并结合生产中现场工作的经验，完成了对郭一庄矿矿井的初步设计。并且在这次生产实习中，更加深了我们对今后所从事的工作的了解；同时，我们也获得了先进的设计思想及设计中所涉及到的在学校里所学不到的现场工作经验，为毕业设计的顺利进行打下了坚实的基础。本次毕业设计是我们毕业设计小组所有成员共同努力的成果。是小组成员经过共同的研讨，反复计算并比较后共同确定的，是我在四年大学学习的结晶。下腊塘矿矿井设计共包括以下几部分：1.矿井的水文、地质等基本情况的概述。2.矿井井田内的可采储量，矿井生产能力及服务年限的确定。3.矿井井田的总体开拓的设计，包括水平的划分，井筒位置的确定，经济比较部分，矿井延深方案的确定，采区的划分，井底车场线路计算，硐室布置及井底车场的通过能力计算等部分。4.工作面生产机械的参数，工作面生产程序的确定以及采区车场的设计计算等部分。5.矿井生产中的提升、运输、通风、排水方式的确定及其所用设备额选型计算与相关的硐室布置等。由于本人水平有限，又没有长时间的生产和工作经验，所以在设计中必定有很多不理想的地方，希望各位老师与同学多多指教，本人感激不尽。关键词:地质、井田、储量、矿井年产量、开拓、采煤方法、通风、提升、瓦斯、排水。河北工程大学毕业设计ⅡThegraduationprojectwehavedoneisHebeiGuoYizhuangminedesign.Beforethegraduationdesign,weconductedamonth-longpracticeundertheguidanceoftheteachertoGuoYizhuangmine.Inproductionpractice,wecollectedalotofdesigndataandcombiningwiththeproductionoffieldworkexperience,completedthepreliminarydesignofGuoYizhuangoremine.Andintheproductionpractice,themoredeepunderstandingforfuturework;atthesametime,wealsoobtainthedesignideaandadvancedinthefieldinschoolandfailedtolearntheworkexperience,asolidfoundationforthesmoothconductofagraduatedesign.Thisgraduationdesignisallmembersofourgraduationdesignteameffort.Isamemberoftheteamthroughjointresearch,repeatedcalculationandcomparisontodeterminethecommon,isthecrystallizationofmystudyintheuniversityfouryears.WaxTangminedesignconsistsofthefollowingparts:Anoverviewofthebasicsituationofhydrology,geologyandother1mine2inminerecoverablereserves,mineproductioncapacityandthedeterminationoflengthofservice.Designoftheoveralldevelopmentofthe3mine,includingthelevelofdivision,todeterminethelocationoftheshaft,economiccomparison,thedeepextensionoftheprogramtodetermine,thedivisionoftheminingarea,bottomlinecalculation,layoutandshaftbottomchamberofcapacitycalculationsection.Parametersofproductionmachinery4workingface,determinetheproductionprocedureofworkingfaceandtheminingyarddesigncalculationetc.Todeterminethe5increaseinmineproduction,transport,ventilation,drainagepatternsandtheequipmentusedincalculatingtheamountofselectionandarrangementoftherelevantchamber.Becausemyselflevelislimited,andthereisnolongtimeexperienceinproductionandwork,sointhedesigntherearemanyunsatisfactoryareas,andhopethattheteachersandstudentsoftheexhibitions,Ibeindebtedforever.Keywords:geology,Ida,reserves,minedrainage,gas,duction,development,mining,ventilation,河北工程大学毕业设计 I Ⅱ Ⅲ第一章井田概况及地质条件 1第一节矿井概况 1 11.1.2地形、地貌及水系 11.1.3气象及地震 11.1.4邻近煤矿开发状况 21.1.5区内经济概况 2第二节地质特征 21.2.1地层 21.2.2地质构造 5第3节煤层特征 61.3.1煤层 61.3.2煤质及工业用途 第4节开采技术条件 第5节水文地质 第二章井田境界和储量 第2节井田工业储量 2.2.1储量计算方法 2.2.2井田工业储量计算 第3节井田可采储量 2.3.1井田保护煤柱留设 2.3.2井田可采储量计算 第3章矿井生产能力、服务年限及工作制度 第1节矿井生产能力及服务年限 第2节工作制度 第四章井田开拓 4.1.1地质构造 4.1.2煤层赋存状况 4.1.3水文地质情况 4.1.4地形因素 4.1.5综述 第2节确定井田开拓方式 4.2.1井筒形式的确定 4.2.2工业广场的位置、形状和面积 4.2.3开拓方案比较 第2节井筒位置的确定 河北工程大学毕业设计4.2.1确定井筒位置 4.2.2井筒用途、规格、特征 第3节开采水平的设计 4.3.1水平高度的确定 4.3.2设计水平的巷道布置 第4节采区划分 第5节井底车场 4.5.1概述 4.5.2井底车场的选择原则 4.5.3井底车场的设计依据 4.5.4井底车场的线路设计 4.5.5轨型、道岔及曲线巷道参数 4.5.6马头门线路的平面布置计算 4.5.7井底车场的调车方式 4.5.8井底车场各硐室的布置 第6节开拓系统的综述 第5章采煤方法和采区巷道布置 第1节煤层的地质特征 5.1.1采区位置 5.1.2采区煤层煤层特征 5.1.3开采煤层的瓦斯及煤尘情况 5.1.4煤层顶底板岩石构造情况 5.1.5水文地质 5.1.6地质构造 5.1.7地表情况 第2节采煤方法和回采工艺 5.2.1采煤方法的选择 5.2.2回采工艺 5.2.3确定工作面长度 5.2.4采煤设备选型 5.2.5工作面长度合理性的检验 5.2.6支护方式 5.2.7各工艺过程的安全注意事项 5.2.8循环作业方式及各图表 第3节采区巷道和生产系统 5.3.1概述 5.3.2采区生产能力和服务年限 5.3.3采区巷道布置 5.3.4采区区段划分 5.3.5采区生产系统 第4节采区车场设计及峒室 5.4.1采区变电所 5.4.2采区车场 5.4.3采区煤仓 第5节采区采掘计划 河北工程大学毕业设计V5.5.1采区巷道的断面和支护形式 5.5.2采区巷道的掘进方法和作业方式 5.5.3采区工作面配备及三量管理 5.5.4工作面推进速度、生产能力、盘区回采率 第六章矿井运输与提升 第2节采区运输设备的选择 第3节主要巷道运输设备的选择 6.3.1煤炭运输方式 6.3.2辅助运输方式 第4节主井提升设备选型计算 6.4.1主井提升原始数据 6.4.2提升容器的确定 6.4.3钢丝绳的选择 6.4.4提升机的选择 6.4.5提升电动机的选择 6.4.6提升机相对井筒的位置 6.4.7提升系统的总变位质量 6.4.8对防滑性能的分析 6.4.9提升机提升能力的验算 6.4.10防滑能力验算 第五节副井提升设备的选择 6.5.1罐笼的选择 6.5.2钢丝绳的选择 6.5.3提升机的选择 第七章矿井通风与安全 第1节矿井通风方式与通风系统 7.1.1概况 7.1.2选择通风系统的原则 7.1.3矿井通风方式及通风系统 7.1.4通风系统概述 第2节采区及全矿所需风量 7.2.1配风的原则和方法 7.2.2配风的依据 7.2.3采区及全矿所需风量计算 7.2.4风量分配 第三节矿井通风阻力计算 7.3.1矿井通风总阻力计算原则 7.3.2矿井最大阻力路线 7.3.3矿井通风阻力计算 7.3.4矿井通风总阻力 7.3.5两个时期的矿井总风阻和总等积孔 第四节扇风机选型 7.4.1选择风机的基本原则 7.4.2通风机选型设计的基本要求 河北工程大学毕业设计7.4.3通风机的选型计算 第五节防止特殊灾害的安全措施 7.5.1预防瓦斯的措施 7.5.2预防粉尘的措施 7.5.3防止井下火灾的措施 7.5.4防水措施 7.5.5顶板管理 第八章矿井排水 第一节概述 8.1.1概况 8.1.2排水系统概述 第二节排水设备选型 8.2.1初选水泵 8.2.2管路的确定 8.2.3管道特性曲线及工况的确定 8.2.4检验计算 第三节水仓及水泵房 8.3.2水泵房 第四节技术经济指标 第九章技术经济指标 参考文献 第一章井田概况及地质条件省邯郸县工程乡、康庄乡所辖，扩大区东距邯郸市15km,西距武安市20km。邯(郸)—长(治)铁路从本区中部通过，在邯郸站南侧与京广铁路交汇，邯郸至武安公路分别从本区中部及北部通过，交通条件极为便利。见交通位置图1—1—1。区内地貌形态主要是构造剥蚀低山丘陵。河床一般宽30～50m,最宽处可逾百米，谷底与地面的最大高差可达24m,底部常有涓有康庄水库，沁河建有八河坝水库，总库容量为290.90万m³。本区属半干旱暖温带大陆性季风气候。据邯郸气象站资料，多年平均气温为13.4℃;多年月平均气温最高为26.9℃(7月份),最低气温为-2.0℃(1月份);极端最高气温为42.5℃,极端最低气温为-21.0℃,多年平均日照时数为2594h,多年平均无霜期202d,积雪最大厚度14.00～16.00cm,冻(1986年).河北工程大学毕业设计2本区地震烈度为7度，地震动峰值加速度为0.15g。扩大区北部有永年县焦窑煤矿，西部有陶一、陶二及邯郸县姬庄煤矿。焦窑煤矿位于扩大区的北部，1969年10月建井，1970年8月建成投产，建有主、副斜井一对(坡度为25°),井口标高+283m,设计生产能力为21万t/a,开采水平为+150m和—70m两个水平，主采1、2煤层，1煤层厚度1.00～1.50m,2煤层厚度1.20~3.50m,局部2煤层被冲刷形成无煤带。该矿1998年在其井田深部施工一副立井，并已投入使用，现开采水平已达-300m。目前矿井涌水量为300m³/h。该矿井属低沼气矿井。陶一煤矿位于陶二煤矿的西部，1976年建成投产，为主斜副立井单水平混合开拓方式，主采1、2煤层。目前矿井涌水量为390m³/h。该矿井属低沼气矿井。陶二煤矿位于扩大区的西部，1975年5月25日建井，1982年5月1日投产，设计能力为90万t/a,采用立井开拓，主、副井井筒深度分别为431、445m,水平标高为-258m,主采1、2煤层，开采方式为走向长壁采煤法，采煤机械化程度为80%,矿井通风方式为中央边界式。属高沼气低二氧化碳矿井。姬庄、衡水煤矿位于扩大区西南部的西侧。其中，衡水煤矿正常涌水量为550m³/h,最大涌水量达680m³/h,主采2煤层，正延深采9煤层。本区范围内因煤层埋藏较深，无开采矿井。1.1.5区内经济概况扩大区位于邯郸县，该县煤炭储量丰富，煤炭开采业作为邯郸县支柱产业之一，并带动了建材、冶金、机械制造等其它行业的发展，劳动力主要从事工矿业生产及相关产业、农业生产，邯郸县经济较为发达。矿井改扩建所需主要建材可由当地得到解决。第二节地质特征郭一庄煤矿地质勘探钻孔揭露地层较齐全，地层由老到新有奥陶系中统、石炭系中统和上统、二叠系、三叠系及第四系。1、奥陶系中统峰峰组(O₂f)以巨厚～厚层状灰色、深灰色纯灰岩、褐黄色花斑状灰岩和白云质灰岩组成，地层厚度170m左右。河北工程大学毕业设计31)、石炭系中统本溪组(C₂b)主要由灰色巨厚层状石灰岩及浅灰色铝质泥岩组成。上层夹一层不可采薄煤层(10煤层),下层铝质泥岩具鳙状结构，局部含透镜状赤铁矿。地层厚度13～31m,平均厚度20m。本组地层假整和于奥陶系中统峰峰组地层之上。本组为一套海陆交替相沉积的泥质岩、碳酸岩和碎屑岩。主要由深灰色、灰色粉砂岩、泥岩及灰色中～细粒砂岩组成。其中夹有6～8层石灰岩，赋存稳定的石灰岩为伏青、小青、中青、大青灰岩，是煤层对比的标志层，不稳定有一座、野青两层石灰岩。本组地层含煤5～14层，主要可采及局部可采煤层有6、8、9煤层。本组地层厚度112~153m,平均厚度120m。1)、下统(P₁)该组为本区的主要含煤地层，岩性主要由深灰色粉砂岩、泥岩和浅灰色中～细粒砂岩组成，含煤2～8层，中下部1、2煤层为稳定可采煤层。上界为骆驼脖砂岩，底界以北岔沟砂岩与下伏太原组地层呈整合接触。本组地层厚度变化较大，地层厚度49～83m,平均厚度67m。②、下石盒子组(P₁x)本组与下伏山西组地层连续沉积，由灰绿、深灰和带紫花班状粉砂岩及浅灰色铝质泥岩组成。地层厚度41～87m,平均厚度68m。2)、上统(P₂)本组地层共划分为四段，总厚度420～647m,平均厚度517m。地层由由灰、深灰、紫灰色花斑粉砂岩和浅灰、灰白色砂岩组成，砂岩成分以石英为主，具交错层，粉砂岩多以铝土质成分为主。本段地层厚度103～189m,平均厚度148m。本段主要由厚层状浅灰色、灰白色中~粗粒岩石与厚层状灰白、灰紫花斑粉砂岩组河北工程大学毕业设计4成。本段地层厚度103～147m,平均厚度124m。三段(P₂s³)本段以灰、紫灰色带花斑粉砂岩为主，地面风化呈紫褐黄色，岩性较单一，夹2～3层细粒砂岩薄层，下部偶夹厚层透镜状粗粒砂岩。地层厚度82～129m,平均厚度96m。本段由紫灰、灰、浅灰紫色粉砂岩与浅灰黄褐色(风化)中～粗粒砂岩呈互层沉积。本段地层厚度132～182m,平均厚度149m。本组地层划分为两段，总厚度165～276m,平均厚度237m,地层由下至上分述如一段(P₂sh¹)由绿灰、紫灰色中～细粒砂岩与紫色粉砂岩相间交替沉积，以粉砂岩为主。本段地层厚度92～171m,平均厚度145m。二段(P₂sh²)本段由紫红色粉砂岩、紫色泥岩及浅紫色细粒砂岩组成。地层厚度73～105m,平均厚度92m。①、刘家沟组(T₁1)岩性以薄~厚层状紫色、灰紫色及紫红色细粒砂岩为主，夹粉砂岩薄层或粉砂岩透镜体。本组与下伏二叠系石千峰组整和接触。地层厚度大于550m。由灰紫、浅紫色中厚层状细粒砂岩间夹紫及紫红色粉砂岩组成。本组地层厚度大于二马营组(T₂e)灰黄、浅灰和蓝紫色泥岩及粉砂岩。地层厚度大于185m。由冲洪积的砂质粘土、粘土及砂、砾石组成，地层分布不均，厚度变化大。地层厚河北工程大学毕业设计51.2.2地质构造邯郸矿区地处山西断隆Ⅱ级构造单元，太行拱断束Ⅲ级构造单元，武安凹断束IV级构造单元的东部，扩大区位于邯郸矿区的东部，地处半个山至紫山东倾单斜构造的东部。本区地层总体走向为北东向、北北东向，地层倾角一般10°~25°,2～6勘探线地层倾角为10°~14°,6～10勘探线因岩浆岩侵入，使地层产状变陡，达18°~22°;18～20勘探线由于断裂构造密度较大，使地层倾角变化较大，在断层附近地层倾角可达30°左右。井田内的构造以断裂为主，并伴有轴向近东西的呈“W”型的简单宽缓褶皱构造。在24勘探线附近，有一明显的“马鞍型”构造，由店子背斜、史村向斜及史村东北部的向斜组合而成。地层倾角在轴部都很平缓为6°左右，在两翼较陡。对本井田起主导作用的断裂带，大至可划分两个断裂束，由南向北是：由井田的南部至12勘探线间的F₁、F₃₂断层束，其间断层走向以北东及北北东向且断距大为其特征；12勘探线以北的断裂束走向以北西及北北西向且断距较小为特征。断层间形成地垒或地堑，这两束断裂构造破坏了井田内褶皱构造线的连续性和本井田的完整性。本井田构造形迹展布情况分述如下：1)、北牛叫～葛岩嵛向斜由陶二井田延伸到扩大区中北部，轴向近东西，两翼产状大致对称，倾角在15°~25°之间，在本区轴长1900m,并被F₁、F₂o断层切割。轴迹位置可靠。2)、南牛叫背斜由陶二井田延伸到扩大区，轴线位于13与15勘探线之间，轴向近东西，1302孔处于轴线附近，与北牛叫～葛岩嵛向斜相对应，两翼产状大致对称，倾角为15°~25°,在本区轴线长2800m,并被F₁、F₂o、F₂s断层切割，为一宽缓的简单背斜构造。3)、店子背斜由半个山井田向东延伸入本区，西店子村以西轴向为北东向，进入店子村以东，轴向转为北西向，向南至24勘探线轴向转变为近南北向，轴部位于22勘探线以南，并分别被F₁、F₂o、F₃₇断层切割，在本区轴线长2700m。4)、史村向斜位于24勘探线与史村之间，轴向近南北，在本区轴线长1900m。河北工程大学毕业设计6据地质填图、地震勘探和钻孔揭露已发现大小断层共29条，其中落差大于100m的断层有4条，落差50～100m的有7条，落差30～50m的有4条，落差小于30m的有14条，其中影响到煤系地层的有17条。断层的性质均为高角度正断层，断层倾角一般60°~70°;断层走向多为北东及北北东向，少数北西及北北西向。本井田总体构造形态为向东及南东倾斜的单斜构造，依本井田的构造发育程度和条件分析，其构造类型中等。主要断层的控制程度及断层特征叙述详见表1—2—1。第3节煤层特征扩大区含煤地层为二叠系下统山西组，石炭系上统太原组，中统本溪组，共含煤23层，可采及局部可采煤层5层，其中1、2、9煤层为可采7河北工程大学毕业设计表1—2—1编号性质落差长度倾向倾角正断层N61°E~N25°E53°~70°断层沿东店子村东侧、石坡村、张庄村、康庄村西、师窑村、陶二煤矿生活区东由南向北延伸为井田西部边界断层。断层可靠正断层N53°E~N17°FNW50°~70°在12线以北尖灭，向南出井田。24线以南地下与F₁相交。断层可靠正断层N22°E~N57°E贾沟村西、西常赦村西北井田东南部边界断层，在16线东与F3o断层相交，向南出本区。断层可靠正断层N10°ENW201孔东侧为F2g的分支断层，两端与F2g相交。断层较可靠正断层N48°ENW64°~70°隐伏断层与F₃₂相交。断层较可靠正断层N29°ENW50°~70°15～18线之间为F₂的分支断层，地下与F₂s相交。较可靠正断层N20°E隐伏断层，较可靠8河北工程大学毕业设计F₂₃正断层N~N40°E师窑村东、康庄、南牛叫村控制可靠南部与F₁相交，北到13线尖灭。断层可靠表1—2—1编号性质落差长度正断层N50°W~N25°ENE～SE正断层N1°E~N10°W工程村北葛岩箭村北较可靠正断层N6°E~N10°ENE～SE201孔东侧较可靠F₃₇正断层N45°ENW与F₃₂断层相交，向南出本区。断层可靠F₁2-1正断层N20°W~N2°WNE～SE师窑村东断层走向为推断，较可靠9河北工程大学毕业设计】正断层N25°E南部与F₁相交，北在16线尖灭。较可靠正断层N28°E~N37°E北部与F2₇断层相交，南部与F26断层相交地下与F₂s断层相交，较可靠DF₃正断层E~正断层N21°E~N28°E较可靠正断层N25°E~N20°W表1—2—1编号性质长度倾角DF23正断层N8°E~N50°EDF3o正断层N5°E河北工程大学毕业设计DFs₂正断层N5°E正断层N46°W正断层NW正断层N47°W较可靠正断层N30°E普15孔东侧两端与F₃₁相交，较可靠正断层N15°W~N10°ENE～SE55°~63°604孔东侧正断层N50°WDF₉正断层N35°W~N43°WNE～SE正断层N20°E~N5°E河北工程大学毕业设计和大部可采煤层，6、8煤层为局部可采煤层。现将可采煤层分述如下：1煤层：位于山西组地层中部，下距2煤层13～33m(平均20m)。煤层厚度0.30~3.32m,平均厚度1.25m,纯煤厚0.30～2.12m,纯煤平均厚度1.17m,为薄煤层，煤层结构简单。大部不含夹矸，10线以北含夹矸0.15～0.64m的泥岩。煤层赋存较稳定，大2煤层：为主要可采煤层，位于山西组下部。煤层厚0.8～7.71m,平均厚3.53m,为中厚～厚煤层，纯煤厚度0.8～7.56m。煤层结构简单，普遍含一层夹矸，厚0.09~0.62m,一般0.29m。2煤层全区可采，但厚度变化较大，由北向南逐渐增厚。6煤层：位于太原组中部，上距2煤层49～99m(平均64m左右),与上部4煤层20～40m(平均27m左右)。煤层厚度0.35～4.77m,平均厚度0.96m,纯煤厚度0.35~4.77m,纯煤平均厚度0.92m,为薄煤层。煤层结构简单，赋存较稳定，局部可采。8煤层：位于太原组底部。上距6煤层32～56m(平均45m),距7煤层10～25m(平均18m左右)。煤层厚0.38～1.89m,平均厚0.98m,纯煤厚度0.38～1.89m,纯煤平均原0.88m,为薄煤层，煤层结构简单，局部可采。9煤层：位于太原组底部，上距8煤层2～16m(平均5.8m)。煤层厚度0.67～3.64m,平均厚度2.07m,为中厚煤层，煤层结构复杂，大部可采。详见煤层特征表1—2—2区内各煤层均变质为无烟煤。其中1、2煤层多属中~富灰特低硫无烟河北工程大学毕业设计表1—2—2含煤地层煤层编号煤层真厚(m)纯煤真厚(m)煤层结构煤层间距(m)稳定性最小-最大平均最小-最大平均夹矸层数结构类型最小-最大平均山西组10.30—3.320.30—2.12简单大部可采(79.1%)较稳定20.80—7.710.8—7.56简单可采(100%)太原组60.35—4.770.35—4.77简单局部可采(53.3%)较稳定80.38—1.890.38—1.89简单局部可采(73.3%)较稳定河北工程大学毕业设计9复杂6可采(94.1%)煤层煤层项目元素分析(%)水份Mad灰份Aa挥发份Vdaf固定碳Fed全硫磷发热量(MJ/kg)碳Cdaf氢Hdaf氮Ndaf氧+硫Qdaf+SdafQoaaf最小~最大最小～最大最小～最大最小～最大最小～最大最小~最大最小~最大最小～最大最小～最大最小～最大最小～最大最小～最大平均(样点)平均(样点)平均(样点)平均(样点)平均(样点)平均(样点)平均(样点)平均(样点)平均(样点)平均(样点)平均(样点)平均(样点)1原煤038~6.193.97～9.7655.92～80.83029~4.780.0065～0.04013283～388290.76～94.101.61～3.670.66～1.48359～4.09257(22)2261(20)666(21)73.88(8)096(22)0.014(14)3424(12)2720(8)9203(3)293(3)3.77(3)精煤0.49～620403～1498093～831041～0711.41～3.580.61～159224~4.0624(14)804(14)4.43(22)87.73(8)057(9)9290(11)283(17)3.10(8)2原煤0.40～5.431286～3440275～94057.07～78610.12～6230.00～0.1843270～35.0821.66～2907129～1.71262～400257(32)41.07(33)6.12(28)73.94(9)0.79(33)0.058(22)3421(18)2641(19)237(6)3.62(4)精煤0.18～53643～14031.08～81783.37～92350.16~25430.00~30.639228~96.371.05～3.55046～1.701.69~4332.1121842(22)437(33)86.70(13)0.82(14)3032(2)93.74(13)233(27)265(10)6原煤062～421322～13.7049.78～7231134～5.470.00～001019.04～34.7287.98～93.421.07～3.440.71～125455～733河北工程大学毕业设计633(11)3.04(14)30.72(7)精煤9001～94.875.64(9)8268(3)8原煤精煤88.86～913890.68～92289原煤0.001～0.0258836～89.83精煤85.66~88.129031～93.664.73(12)河北工程大学毕业设计煤二号。6、9煤层多属中～高灰富硫无烟煤二号。8煤层属低～中灰富硫无烟煤三号(煤质分析成果见表1—2—3)。根据各煤层煤质化验结果，本区1、2煤煤粉可用于发电和锅炉用煤，块煤可用作合成氨用煤及民用煤。6、8、9煤主要为民用煤。三、岩浆岩岩浆岩在本区10勘探线以北大面积出露。煤系地层及二叠系上石盒子组四段地层中均有岩浆岩侵入，按岩浆岩侵入煤系地层层位的高低，本区岩浆岩自上而下大致分为第一层岩浆岩(h₁):侵入于奥陶系顶与大青灰岩之间，侵入厚度1.10～20.31m,分布在6勘线以北，一般侵入1～4层。第二层岩浆岩(h₂):侵入于大青灰岩与伏青灰岩之间，一般侵入1～5层，厚度1.27~第三层岩浆岩(h₃):侵入于伏青灰岩与野青灰岩之间，一般侵入1～3层，厚度0.96~23.2m,多数分布于13勘探线以北，其南部有少量分布。第四层岩浆岩(h₄):侵入野青灰岩与1煤层之间，一般1～3层，厚度0.42～15.09m,第五层岩浆岩(hs):侵入于1煤层与山西组顶界之间，仅有2003孔见到一层，厚第4节开采技术条件(一)陶二矿井开采技术条件陶二矿井沼气等级为高CH₄、低CO₂矿井，沼气涌出量主要来源于采掘工作面。煤的自燃倾向和煤尘爆炸性经重庆煤研所鉴定，2煤层自燃倾向等级为Ⅲ类不易自燃，煤尘不具爆炸性。陶二煤矿自投产以来未发生过煤尘爆炸和煤层自燃事故。1、2煤层的顶、底板为I、Ⅱ类易管理顶、底板。(二)扩大区开采技术条件1、煤层顶、底板本区设计主采1、2煤层。1煤层顶板岩性以粉砂岩(平均厚度3.89m)为主，次为泥岩，节理、裂隙较发育，容易跨落。底板岩性以粉砂岩为主，平均厚度8.0m。根据生产矿井实践，易发生底鼓。河北工程大学毕业设计2煤层直接顶岩性以中、细粒砂岩(平均厚11.96m)为主，开采煤层时有剥落危险。2煤伪顶岩性为炭质泥岩、砂质泥岩，开采时易跨落。煤层底板以粉砂岩或细粒砂岩为主。巷道掘进时应预防底鼓的发生。根据地质报告和矿井生产实测资料，推测本区属高沼气矿井。又据邯郸矿务局提供资料，扩大区瓦斯相对涌出量20m³/t,属高瓦斯矿井。由于区断裂构造较发育，含煤地层受多层厚度不等的岩浆岩侵入破坏，煤的变质程度高，煤层沉积环境变化较大，因此本区煤层瓦斯含量平面分布具不均一性。主要表现为受断层影响，在位于断层落差较大或断层密集的地段瓦斯含量低。在第10勘探线以北受厚层岩浆岩对煤层及围岩挤压破坏，以及岩浆岩的高温变质作用，使煤层去气而降低了瓦斯含量，因此第10勘探线以北瓦斯含量较低。另外北部2煤顶板为厚层砂岩分布，不利于瓦斯储存，也是北部瓦斯含量低的原因之一。南部由于含煤地层受岩浆岩影响相对较弱，煤变质程度低于北部，煤层厚度大，故瓦斯含量相对较高。本区1、2、6、9煤层均无爆炸性。4、煤的自燃各煤层的自燃倾向性为：1煤层为Ⅲ类不易自燃；2煤层为IV类或Ⅲ类不易自燃；6、8、9煤层为Ⅲ类不易自燃。本区已有测温孔17个，仅2003孔为近似稳态测温，其余均为简易测温。本区以40m垂深作为恒温带与内热带的分界，恒温带平均温度13.40℃。地温梯度：2.72℃/100m～1.91℃/100m,平均2.15℃/100m。地温梯度有明显变化规律，即向斜轴部较小，背斜轴部较大，构造发育地带较高。本区地温梯度小于3℃/100m,不属于地温异常区。2煤底板地温随煤层埋深增加而增高，西部较低，一般27℃左右，东部较高，一般为39℃左右，无地温异常区。31℃等值线从本区中偏西穿过。根据扩大区地质报告提供资料显示，-700m水平切面地温一般在29～31℃左右。只有在矿井开采后期的井田东南部构造发育地段，地温增高到36.6℃,明显高于周围地区。第5节水文地质河北工程大学毕业设计(一)区域水文地质概况陶二煤矿扩大区位于邯邢水文地质单元南单元的康二城亚单元的东部。该单元的北部边界分布在紫山岩体一带，其地表分水岭即为该单元的北部边界；西界以紫山～鼓山断层为界；东界以奥陶系石灰岩顶界面标高-1100m为界；南部边界分为两段，即南部西段以双玉泉断层为界，南部东段以胡峪断层为界。整个单元的形状似三角形，面积约200km²。单元内主要含水层组按其含水介质不同可划分为三种类型：一是第四系松散砂卵砾石孔隙含水层，二是二叠系砂岩裂隙含水层组，三是石炭系薄层石灰岩及奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层组。(二)井田水文地质条件本区内发育一条季节性河流～沁河，它是由区内西部的王沟支流和西南部的野河、师窑支流在牛叫河村附近汇合而成，经扩大区东部张岩嵛村流出区外。该河平时主要排泄其上游矿坑水，水量在1000～1500m³/h,雨季期间为上游地区大气降水排泄通道，并形成洪水和洪峰。据调查，1963年最高洪水位在牛叫河村桥北的小庙下部地台边缘，其最高水位标高为+123.00m。现已在沁河上分别建有八河坝、康庄、北牛叫、张庄等小型水库，总库容量约为290.9万m³。扩大区地层共有七个含水层，自上而下分述为：(1)奥陶系中统石灰岩含水层(I)该层是由厚层状石灰岩、白云质灰岩等组成。本层总厚度约为550m,分为峰峰组、磁县组和马家沟组三组八个层段。其中，峰峰组的二、三段，磁县组的二、三段和马家沟组的二段为含水层段。其余层段则为相对隔水层段。扩大区内奥灰埋藏深度较大，奥灰顶界面标高在扩大区西部为-800～-1100m,东部为-550～-800m,埋藏深度大于700m,且又受北部伏青灰岩下的巨厚层岩浆岩的影响，制约了岩溶的发育。因此，本区奥灰含水层岩溶发育极差，富水性较弱，奥灰水属深埋藏滞流型。钻孔单位涌水量为0.041L/s·m,渗透系数为0.12m/d,水质类型为SO₄—Ca型，据陶二煤矿观11孔1997年1月观测资料，水位标高为108.6m。(2)大青石灰岩含水层(Ⅱ)岩性为中厚层状的隐晶~细晶质石灰岩，局部夹燧石条带，层位稳定，平均厚度6.24m。据陶庄井田抽水实验资料，钻孔单位涌水量介于0.015～0.138L/s·m,渗透系数河北工程大学毕业设计介于0.024～1.82m/d;水质类型以HCO₃·SO₄—Ca·Mg型为主，属富水性弱～中等的含水层。据陶二煤矿观14孔观测资料，1986年6月水位标高为108.92m。(3)伏青石灰岩含水层(Ⅲ)岩性为灰色隐晶质石灰岩，层位稳定。揭露厚度1.20～6.53m,平均厚度4.50m。钻孔单位涌水量介于0.165～0.405L/s·m,渗透系数介于4.36～11.77m/d。水质类型以HCO₃·SO₄—Na·Ca型为主，水位标高124.53～161.82m(1968年)。由以上资料分析，伏青石灰岩含水层属富水性中等的含水层。(4)野青石灰岩含水层(IV)岩性为隐晶质含泥质石灰岩。局部相变为泥岩及粉砂岩，沉积不稳定。钻孔单位涌水量为0.011L/s·m,渗透系数为0.366m/d。水质类型以HCO₃·SO₄—Ca·Mg型为主，水位标高141.75～142.74m之间。该层属富水性较弱的含水层。(5)2煤层顶板砂岩含水层(V)岩性为中～细粒结构、泥硅质胶结长石石英砂岩，局部相变为粉沙岩。其平均厚度为11.96m。从陶二煤矿生产揭露来看，该层以滴淋水形式为主，初见水时水量较大，一定时间后水量明显下降并趋于稳定，以消耗储存量为主。目前稳定水量在150m³/h左右。钻孔单位涌水量为0.0055～0.269L/sm,渗透系数为1.958m/d。水位标高为156.12~156.96m(1965年)。该层属富水性弱的含水层，局部为中等富水性。(6)下石盒子组砂岩含水层(VI)岩性为中～细粒结构、泥硅质胶结石英砂岩，砂岩分为上、中、下三层，下层相当于骆驼脖砂岩，层位稳定，但厚度变化较大，上两层层位不稳定。本含水层主要是指其底部砂岩层。该层总厚为1.65～44.26m,平均厚度22.30m。钻孔单位涌水量为0.742L/s·m,渗透系数为7.13m/d,水质类型为HCO₃·SO₄4—Ca·Na型，水位标高为170.11m,该层具有中等富水性。(7)上石盒子组二段底砂岩含水层组(VⅡ)岩性为一套粗～中粒结构、泥硅质胶结石英砂岩，厚度5.40～64.60m,平均厚度20.25m。单井最大出水量44.70m³/h,钻孔单位涌水量为0.274L/s·m,渗透系数为1.40m/d,水质类型为HCO₃·SO₄—Ca·Mg型，水位标高1969年为187.42m,目前水位标高为163.4～165.3m,相比1969年下降近20m。该层具有中等富水性。各含水层特征详见表1—2—4河北工程大学毕业设计扩大区内各含水层之间均存在一定厚度并且有良好隔水性能的隔水岩层。奥陶系石灰岩顶至9煤层底板间的距离为21.65～40.66m。其间岩性由河北工程大学毕业设计含水层含水层水位标高单位涌水量q(L/s·m)渗透系数k(m/d)水质类型矿化度VⅡ上石盒子二段底砂岩陶庄水井目前水位标高136.4~VI下石盒子底砂岩V2煤顶板砂岩156.12～1560960.0055～0.2696野青石灰岩141.75～142.74HCO₃—Na·CaⅢ伏青石灰岩124.53～161.820.165～0.4054.36～11.77Ⅱ大青石灰岩135.01～162.540.015～0.13860.024～1.82SO₄—Ca陶二煤矿观14孔1986年水位I奥陶系中统石灰岩陶二煤矿观11孔1997年水位河北工程大学毕业设计砂质泥岩、铝质泥岩、粉砂岩组成，具有良好的隔水性能。大青石灰岩(Ⅱ)与伏青石灰岩(Ⅲ)间距为28.42～41.09m,平均为33.98m,岩性60%为泥岩、粉砂岩，同时还有厚度不等的岩浆岩侵入，侵入厚度在扩大区北部(6~12勘探线之间)较大，特别在602孔及801孔厚度均大于200m,这些厚层岩浆岩体虽然与围岩接触带间发育一定裂隙，具有一定的弱富水性，但由于其致密坚硬，在很大程度上还是增强了相邻含水层之间的隔水能力。伏青石灰岩(Ⅲ)与野青石灰岩(IV)的间距为34.53～60.77m,岩性以粉砂岩、泥岩为主，同时也有厚度不等的岩浆岩侵入，均具有较好的隔水性能。野青石灰岩(IV)与2煤层顶板砂岩(V)间距为21.88～47.14m,平均为36.10m,岩性中粉砂岩和泥砂岩占60%以上，亦具有良好的隔水性能。2煤层顶板砂岩(V)与下石盒子组底砂岩(VI)的平均间距为50.99m,岩性中粉砂岩占62%,这些厚层粉砂岩亦具有良好的隔水性能。下石盒子组底砂岩(VI)与上石盒子组二段底部砂岩(VⅡ)的间距为121.60~184.50m,平均为149.36m,岩性中粉沙岩、泥岩和铝质泥岩占50%～60%,这些厚层的泥岩、铝质泥岩起到了很好的阻隔水作用。(三)地表水体与含水层之间的水力联系扩大区有小型水库4座，并发育一条季节性河流，但这些地表水体多发育在三叠系刘家沟组及二叠系石千峰组地层之上，而刘家沟组及石千峰组均由厚层粉砂岩、泥岩组成，裂隙不发育，它能起到良好的阻隔水作用，一般情况下，地表水体不会与其下伏各含水层发生水力联系。各含水层之间均有一定厚度的具有良好隔水性能的泥岩、铝质泥岩、粉砂岩隔水岩层。含水层水位各不相同，说明其无水力联系。但在遇到断层、陷落柱等特殊情况下，仍会发生水力联系。值得指出的是，大青灰岩含水层与奥陶系灰岩含水层水位标高比较相近，二者之间可能存在一定的水力联系。(四)充水因素分析综上所述，2煤层顶板砂岩含水层、伏青灰岩含水层、陷落柱导水、未封闭及封闭不良的钻孔导水，将是陶二煤矿扩大区开采上组煤时未来矿井充水的主要因素，开采下组煤时的主要充水水源是大青及奥灰含水层水。(五)矿井涌水量矿井正常涌水量312m3/h,最大涌水量536m3/h。六、地质勘探程度及存在问题(二)、存在问题及建议1、早期地质勘探钻孔如1001孔、603孔、1204孔，因孔内事故，部分钻孔未封孔2、勘探采用简易测温，地温梯度可能与实际有出入，建议基建期间应进一步加强3、瓦斯资料尚有不足，今后应对不同地带、不同标高的煤层河北工程大学毕业设计第二章井田境界和储量第1节井田境界井田境界应根据地质构造、储量、水文、煤层赋存情况、开采技术条件、开拓方式及地貌、地物等因素，进行技术分析后确定。一般井田境界划分的原则有如下几条：1、以大断层、褶曲和煤层露头、老窑采空区为界；2、以山谷、河流、铁路、较大的城镇或建筑物的保护煤柱为界；3、以相邻矿井井田境界煤柱为界；4、人为划分井田时：煤层倾角较小，特别是近水平煤层时，用一垂直面来划分井田境界；在倾斜或急倾斜煤层中，沿煤层倾斜方向，以主采煤层底板等高线为准的水平面划分井田。根据以上原则以及本矿井的实际情况，郭一庄矿井田勘探类型为简单构造，矿区内的煤层倾角较小，煤层倾角一般为12°左右。本设计井田范围东北以DF断层为界，西南以DE断层为界，东以小窑采空区为界，西以-800底板等高线为界，倾向最小约2.44Km,最大约，2.65Km,倾向平均长度为2.5Km,走向最小约6.41Km,最大为6.62Km,走向平均长度为6.53Km。水平面积利用AutoCAD软件在计算机上圈定，井田的水平面积为16.83Km²。本井田主采1#和2#煤，北东边以DF断层为界，有往东北扩大的可能，西南边以DE断层为界，有往西南扩大的可能。第2节井田工业储量2.2.1储量计算方法井田内各可采煤层构造简单，煤层稳定，地质报告采用地质块段法估算资源量。因煤层倾角一般12°左右，故块段面积采用块段斜面积，块段厚度采用平均真厚度。其计Q=S×M×γ一块段煤炭工业储量(万t);一块段斜面积k(m²);一块段煤层平均真厚度(·);河北工程大学毕业设计γ一煤层平均视密度值(t/m³);2.2.2井田工业储量计算郭一庄矿矿各煤层平均视密度及煤表(表2.1)视密度t/m²煤厚m经过计算，1#、2#号煤层的平均倾角均为12°。S=16827486.4/cos12°(m²)Q₁=(16827486.4×3.0×1.40)/cos12°(数据见表2.1)=7225.44万吨Q₂=(16827486.4×2.5×1.40)/cos12°=6021.20万吨本井田的工业储量为：Qr=Q₁+Q₂=7225.44+6021.20=13246.64万吨2.3.1井田保护煤柱留设(一)在本井田范围内，各类煤柱的留设原则为：(1)、断层煤柱：断层按其落差大小及对煤层的破坏程度而留设保安煤柱，落差≥50米者，两侧各留50m(水平距离),落差≥20m(水平距离),两侧各留20m(水平距离)落差〈20m者，不留保安煤柱。(2)、井田边界煤柱：按50m(水平距离)留设(3)、三下保护煤柱设计时，边界角δo=γo=58°β₀=58°-0.3α河北工程大学毕业设计移动角δ=γ=73°松散移动角45°α煤层真倾角(二)井筒及工业场地保护煤柱留设：按规范规定，年产1.2Mt/a的大型矿井，工业场地占地面积指标为1.2公顷/10万吨，见表2.2。故可算得工业场地的总占地面积：S=1.2×12=14.4公顷=14.4×10⁴m²可知工业场地占地144000m²,设其沿倾向边长为360m,走向边长为400m。根据建筑物级别围护带宽取20m。立井井筒和工业场地只需留一个总的安全煤柱。矿井工业场地占地指标表表2.2中型井生产能力(万吨/年)占地指标(公顷/10万吨工业广场1#煤层保护煤柱计算图河北工程大学毕业设计经过计算，得工业广场1#煤保护煤柱为：842930.7631m²。同样，可得工业广场2#煤保护煤柱为：849396.2656m²。综上可得，工业场地保护煤柱质量为：361.94+301.61=663.55万吨(三)断层及井田边界保护煤柱留设：计算井田保护煤柱及断层煤柱时，水平面积利用AutoCAD软件在微机上圈定，经测1#煤保护煤柱量为：56252.8411×3.0×1.40=23.63万吨D断层保护煤柱为：38147.5425×3.0×1.40=16.02万吨东部边界的煤柱为：13643.3713×25×3.0×1.40=143.26万吨西部边界的煤柱为：13029.6583×25×3.0×1.40=136.81万吨南部边界的煤柱为：4790.7326×25×3.0×1.40=50.30万吨北部边界的煤柱为：4853.9411×25×3.0×1.40=50.97万吨23.63+16.02+143.26+136.81+50.30+50.97=420.99万吨2#煤保护煤柱量为56252.84×2.5×1.40=19.69万吨38147.5425×2.5×1.40=13.35万吨13643.3713×25×2.5×1.40=119.38万吨13029.6583×25×2.5×1.40=114.10万吨4790.7326×25×2.5×1.40=41.92万吨4853.9411×25×2.5×1.40=42.47万吨19.69+13.35+119.38+114.10+41.92+42.47=350.91万吨420.99+350.91=771.9万吨2.3.2井田可采储量计算K------设计采区回收率，取85%;Q采=(13246.64-1435.45)×80%=9448.952万吨第3章矿井生产能力、服务年限及工作制度第1节矿井生产能力及服务年限郭一庄矿的可采储量为10757.583万吨，除去1.4储量备用系数，按设计生产能力计算矿井服务年限按设计生产能力120万t/年计算，式中：Zm----矿井可采储量(万t)A-----矿井设计生产能力(万t/年)K-----储量备用系数，取1.4T=9448.952/(120×1.4)=56.2年按《关于煤矿设计规范中若干条文修改的决定》,(见表3.1)本矿井设计服务年限为51.2年，符合规定。我国煤矿目前有向大型矿井发展的趋势，设计120万吨的井型，矿井年产120万吨是符合要求的。河北工程大学毕业设计表3.1矿井服务年限表矿井设计生产能力矿井设计服务年限第一开采水平设计服务年限(a煤层倾角<25°煤层倾角25°~45°煤层倾角>45°6.0及以上第2节工作制度根据有关规定，达到矿井设计生产能力时按年工作日330天，每天三班，每天净提升时间16小时。采用“三八”制作业，“两个半班采煤、半班准备”,即两班半(早晚夜)采煤，半班(中班)检修。第四章井田开拓井田开拓是指在井田范围内，为了采煤，从地面向地下开拓一系列巷道进入煤体，简历矿井提升、运输、通风、排水和动力供应等生产系统。这些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较才能确定。井田开拓主要研究如何不知开拓巷道等问题，具体有下列几个问题需认真研究：1)确定井筒的形式、数目和配置，合理确定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。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，5)要适合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，以及其他有益矿物邯郸矿区地处山西断隆Ⅱ级构造单元，太行拱断束Ⅲ级构造单元，武安凹断束IV级构造单元的东部，郭一庄矿区位于邯郸矿区的东部，地处河北省邯郸市武安市矿山镇。本区地层总体走向为东南向、西北走向，地层倾角一般10°~12°。在24勘探线附近，有一明显的“马鞍型”构造，地层倾角在轴部都很平缓为12°左右，据地质填图、地震勘探和钻孔揭露已发现大小断层共4条，其中落差大于100m的断层有1条，落差50～100m的有1条，落差小于30m的有2条，其中影响到煤系地层的有2条。断层的性质均为高角度正断层，断层倾角一般70°~80°;断层走向多为东本井田总体构造形态为向西及西北倾斜的单斜构造，依本井田的构造发育程度和条4.1.2煤层赋存状况煤23层，可采及局部可采煤层2层，其中1、2煤层为可采和大部可采煤层。1煤层：为主要可采煤层，位于山西组地层中部，下距2煤层平均8m。煤层平均厚度3.0m,为中厚煤层，煤层结构简单。煤层赋存较稳定，全区可采。2煤层：位于山西组下部。平均厚2.5m,为中厚煤层。煤层结构简单，2煤层全区区内各煤层均变质为无烟煤。其中1、2煤层多属中~富灰特低硫无烟煤二号。根据各煤层煤质化验结果，本区1、2煤煤粉可用于发电和锅炉用煤，块煤可用作合成氨用4.1.3水文地质情况据调查，1963年最高洪水位在陶庄附近为+157.0m,在牛叫河村桥北小庙下部地台型水库，总库容量约为290.9万m3。厚度6.24m,属富水性弱～中等的含水层；伏青石灰岩含水层平均厚度4.50m,属富水厚度为11.96m,属富水性弱的含水层，局部为中等富水性；下石盒子组砂岩含水层平均厚度22.30m,该层具有中等富水性；上石盒子组二段底砂岩含水层组平均厚度20.25m,岩顶至9煤层底板间的距离为21.65～40.66m。其间岩性由砂质泥岩、铝质泥岩、粉砂矿井正常涌水量566m3/h,最大涌水量1030m3/h。介于118.00m～239.80m之间。区内地貌形态主要是构造剥蚀低山丘陵。(1)煤层赋存较深或冲击层较厚。(2)适用于水文复杂，多水平开采的倾斜煤层。(1)能通过复杂的地质条件，提升能力大，机械化程度高，易于自动控制；(2)井筒为圆形断面、结构合理、维护费用低、有效断面大、通风条件好、管线第2节确定井田开拓方式4.2.1井筒形式的确定优缺点比较如表4-1:表4·1井筒开拓形式的使用条件和优缺点比较井筒形式立井开拓斜井开拓平硐开拓主斜副立煤层条件埋藏深表土厚为缓倾斜煤层倾角小于25°表土层薄，无流沙层倾角较小，地形复杂井田范围较大优点井身短，通过井筒的各种管线长度小，提升速度快，机械化程度高，对辅助提升有利，人员提升快；井筒断开拓部署能适应产量大、生产集中的要求，主斜井不受长度限制，井筒装备及井底车场，地面设施简单；施工最简单的开拓方式，技术、经济最有利，主运输环节少，设备少，地面工业广场简单，水可自流，主斜胶带运输能力大，井筒不受长度限制面大，通风阻力小；生产经营费用低，有利于井筒维护，适应性强，技术可靠，不受煤层瓦斯煤层等限制简单，掘进快，初期投资少，延伸方便，安全出口好无水仓施工条件好，掘进速度快缺点井筒施工复杂，装备复杂，其建井投资大，井筒延伸困难井身长，通过井筒各种管线长，生产经营费较高，维护难，串车提升能力小，对地质条件适应性差对井田地质构造和自然条件有一定限制综合立井和斜井的优缺点适用条件生产能力大，煤层埋藏深，表土厚或水文条件复杂，开采煤层不受条件限制，凡不适合斜井、平硐、综合方式时均可采用立井开拓地质构造简单井田走向较短山岭、丘陵、沟谷地区煤层埋于山中矿井生产能力大4.2.2工业广场的位置、形状和面积(1)尽量位于储量的中心，使井下有合理的布局；(2)占地要少，尽量做到不搬迁村庄；(3)尽量布置在地质条件比较好的区域，同时工业场地的标高要高与历年最高洪水河北工程大学毕业设计(4)尽量减少工业广场的压煤损失；工业场地的位置选择在主、副井井口附近，即井田中部。工业场地的形状和面积：根据表2.4所列工业场地占地面积指标，确定地面工业场地的占地面积为14.4公顷，形状为矩形，长边平行于井田走向，长为400m,宽为360m。根据建筑物级别围护带宽取20m。4.2.3开拓方案比较方案的提出依据确定的井田境界和井田地质地形图，并结合地质勘探总结的煤层底板等高线平面图和有关地质构造分布情况，初步确定开拓方式采用主副井立井开拓，现就主副井及工业广场和风井具体开拓方式的确定，提出了四种方案。方案一：立井单水平上下山开拓主、副井井筒均为立井，布置于井田中央，设一个水平，采用上、下山开采。该水平沿煤层底板岩层中作一条回风大巷。由于辅助运输采用无极绳绞车，爬坡能力强。大巷布置在岩层中。开拓巷道及工业广场剖面图4.1如下：-350-700-750|-1000方案二：立井两水平石门连接上下山开拓主、副井井筒都设于井田中部，做到第一水平井底车场，然后做石门及第一水平大巷，采用上、下山开采，再由主副井延伸到深部做两条做石门并作第二水平大巷，采用上、下山开采。第一个水平沿煤层底板岩层中作一条回风大巷，第二水平回风经过联络河北工程大学毕业设计斜巷进入第一水平运输大巷至主井回风。开拓巷道及工业广场剖面图4.2如下：双立井两水平石门连接上下山开采方案三：立井暗斜井两水上下山开拓主、副井井筒都设于井田中部，做到第一水平井底车场，然后做石门及第一水平大巷，采用上、下山开采，再由主副井延伸两条暗斜井并作第二水平大巷。第一个水平沿煤层底板岩层中作一条回风大巷，第二水平回风经过联络斜巷进入第一水平运输大巷至主井回风。开拓巷道及工业广场剖面图4.3如下：双立井暗斜井两水平上下山开采-1150-1000-1050-1100-1150方案四：立井三水上山开拓河北工程大学毕业设计主、副井井筒都设于井田中部，做到第一水平井底车场，然后做石门及第一水平大巷，采用上山开采，再由主副井延伸井筒做两条石门并做第二水平大巷，采用上山开采，再由主副井延伸井筒做两条石门并做第三水平大巷。第一个水平沿煤层底板岩层中作一条回风大巷，第二水平回风经过联络斜巷进入第一水平运输大巷至主井回风，第二水平回风经过联络斜巷进入第二水平运输大巷至主井回风。开拓巷道及工业广场剖面图4.4如下：表4·2技术比较表优缺点方案一1.井筒短，初期工程量小。2.提升能力大，机械化程度高。3.出煤早，见效快。1.-550下都要采用下山开采，提升和掘进工作量较大。2.开采-550下采用下山开采时，通风、排水更困难，费用增高，管理相对复杂。方案二1.掘进量相对较小，基建投资减小。2.车场布置简单，易于掘进及生产管理。1.井筒较长，延伸困难。2井筒太深有透水危险。方案三1.井筒较短。2.车场布置简单，易于掘进及生产1.相对复杂，提升环节较多。煤炭上运，运输费用高，效率低。河北工程大学毕业设计管理。3.第二水平井底车场简单。2.暗斜井开拓困难大而且较长，费用高。3.第二水平向上排水困难。方案四1.没有下山开采，通风、排水等管理相对复杂。2.上山较短。(1)开拓巷道工程量大，掘进率较低。(2)需要开拓三条主石门，掘进费用高。(3)需要建设三组井底车场，费用也提高。(4)井筒太深有透水危险，方案一单水平开拓有较长的下山开采，提升和掘进工作量较大，上行通风漏风大且效率低，向上排水更困难，运输费用增高，管理相对复杂。上山太长，开拓、维护和设备选型困难。方案四用三水平开采，相应的需要三组大巷，相对其他方案掘进工程量太大，而且需要用三个车场，提升系统相对复杂，管理复杂。增加了搬家倒面次数，限制了矿井生产能力。方案二和方案三没有明显的技术缺陷，需要对方案进行经济比较，再决定用哪个方综合考虑，应该放弃方案一，将方案二、方案三和方案四进行经济比较。方案二和方案三的经济比较：将方案二和方案三进行经济比较，其初期基建费及工程量，维护费用，运输费用等经济比较结果汇总于下表。在比较中需要说明以下几点：(1)两方案中阶段的划分和采区的布置均相同，故大巷和采区上山的开掘长度相同，费用也基本相同，故未对其进行比较(2)两方案中井底车场的形式和建设费用虽稍有差别，但相对较小，故也未予以比(3)运输费用中运距不包括准备巷道，只包括大巷和石门的运输。河北工程大学毕业设计表4·3各方案粗略估算费用表方案二建费(万工程数量(10m)基价(元)费用(万元)主井开凿表土段基岩段副井开凿表土段基岩段井底车场岩巷一水平石门岩巷二水平石门岩巷小计生产费用(万立井提升系数煤量(万t)提升高度(km)基价(元/(t*km))费用(万元)第一水平第二水平排水涌水量(m³)时间(h)服务年限(a)基价(元/(t*km))费用(万元)石门运输系数煤量(万t)平均运距km基价(元/(t*km))费用万元第一水平第二水平小计河北工程大学毕业设计合计方案三建费(万工程数量(10m)基价(元)费用(万元)主井开凿表土段基岩段副井开凿表土段基岩段井底车场岩巷一水平石门岩巷二水平石门岩巷二水平暗斜井岩巷小计产费用(万立井暗斜井提升系数煤量万t提升高度km基价(元/(t*km))费用万元第一水平暗斜井立井部分排水涌水量(m³)时间(h)服务年限a基价(元/(t*km))费用(万元)石门运输系数煤量(万t)平均运距(km)基价(元/(t*km))费用(万元)第一水平第二水平小计合计方案四建费(万工程数量(10m)基价(元)费用(万元)主井开凿表土段基岩段副井开凿表土段基岩段井底车场岩巷一水平石门岩巷二水平石门岩巷三水平石门岩巷小计产费用(万立井提升系数煤量(万t)提升高度(km)基价(元/(t*km))费用(万元)第一水平第二水平第三水平排水涌水量时间(h)服务年限(a)基价(元/(t*km))费用(万元)石门运输系数煤量(万t)平均运距(km)基价(元/(t*km))费用(万元)第一水平第二水平第三水平小计河北工程大学毕业设计合计从各方案粗略估算费用表可知，方案四的费用太高可排除，以下对方案二和方案三进行详细的经济比较，方案二和方案三的初期基建费、后期基建费、生产经营费等汇总表4·4经济技术比较表方案二立井两水平项目工程数量(10m)基价(元)费用(万元)主井开凿表土段基岩段副井开凿表土段基岩段井底车场岩巷一水平石门岩巷小计主井开凿基岩段副井开凿基岩段井底车场岩巷二水平石门岩巷小计产费(万提升系数煤量(万t)提升高度(km)基价(元)第一水平第二水平排水涌水量m³时间(h)服务年限(a)基价(元)石门运输系数煤量(万t)平均运距(km)基价(元)一水平二水平小计合计方案三立井两水平加暗斜井数量(10m)基价(元)费用(万元)万)初期基建费(万)主井开凿表土段基岩段副井开凿表土段基岩段625.3083井底车场岩巷258.0300一水平石门岩巷小计主井开凿立井80.8074暗斜井209.0341副井开凿立井86.3335暗斜井218.2020井底车场岩巷258.0300二水平石门岩巷小计914.3009生产费万(提升系数煤量(万t)提升高度(km)基价(元)第一水平6792.1951暗斜井4314.6立井部分4314.66204.7400河北工程大学毕业设计排水涌水量m³时间(h)服务年限(a)基价(元)石门运输系数煤量(万t)平均运距(km)基价(元)一水平二水平小计合计开拓方案费用汇总表4-6-3方案方案二方案三名称立井两水平立井两水平加暗斜井费用(万元)百分比/%费用(万元)百分比/%初期基建费后期基建费生产费用总费用由以上比较可看出，方案三的生产系统更为简单，后期工程量较小。而且方案三比方案二的综合费用低。综合考虑，选择方案三为最优方案，本次设计即采用立井二水平暗斜井上下山开采。第2节井筒位置的确定在井田内布置一对主副立井，在井田边界北部中间布置一个风井，采用中央边界式通风方式。遵循《设计规范》2—13条选择井筒的依据，应遵循以下原则：(1).本井田范围内，地势平坦，煤层埋藏深度较大，因为浅部采用立井开拓方式，为便于河北工程大学毕业设计(2).井筒位置的选择牵涉井下、地面等一系列因素，关系重大，选择时要对井下开采有利，又要便于井筒的开拓和维护，还要注意充分利用地形，使工业广场便于布置，减少工业广1.选择井口位置应考虑第一水平的开采，缩短贯通时间，减少工程量。2.保证第一水平要有足够的服务年限。3.井口位置一般选择在井田中央，井下运输、通风合理。5.井口标高要高于历年最高洪水位。6.井筒要尽量避免穿越流沙层，含水层，较厚的冲积层，有煤和瓦斯突出危险的7.井底距奥灰水保持一定的安全距离。8.井底车场及主要硐室尽量布置在稳定的岩层中，便于维护和开拓。(1)井筒沿井田走向的位置井筒沿井田走向的的有利位置以后应在井田中央。当井田储量呈不均匀分布时，应在储量分布的中央，以此形成两翼储量比较均匀的双翼井田，应尽量避免井筒偏于一侧。①井筒设在井田中央(储量分布的中央),可使沿井田走向的井下运输工作量小，而井田偏于一翼边界的相应井下工作量要较前者大；②井筒设在井田中央时，两翼产量分配，风量分配比较均匀，通风网络较短，通风阻力较小。井田偏于一侧时，一翼通风距离较长，风压较大。当产量集中于一翼时，风量成倍增加，风压按二次方关系增加。如要降低风压，就要增加巷道断面，增加掘进工③井筒设在井田中央时，两翼分担比较均匀，各水平两翼开采结束的时间比较接近。如井筒偏于一侧，一翼过早采完，然后产量集中于另一侧，将使运输，通风过于集中，采煤掘进互相干扰，甚至影响全矿生产。④实际工作中，由于井田地质条件和其他因素的影响，只要尽可能使两翼均衡，同时可将井筒布置在靠近高级储量地段，使初期投产的采区地质构造简单，储量可靠。从而使矿井建设投产后有可能的储量和较好的开采条件，以便迅速达到设计能力。(2)井筒沿煤层倾向的位置立井开拓时井筒沿煤层倾向位置的几个原则。井筒设在井田中部，可使石门总长度河北工程大学毕业设计最短、沿石门的运输工作量小；井筒设在浅部时，总的石门工程量虽然稍大，但初期(第一水平)工程量较及投资较少，建井期较短；井筒设在深处的初期工程量最大，石门总长度和沿石门的运输工作量也较大，但如煤系基底有含水特大的岩层，不允许井筒穿过时，它可以延伸井筒到深部，对开采井田深部及向下扩展有利；而在浅、中位置，井筒只能打到一、二水平，深部需用暗井或暗斜井开采，生产系统较复杂，环节较多。从保护井筒和工业场地煤柱损失看，愈靠近浅部，煤柱的尺寸愈小，愈近深部，则煤柱损失(3)对掘进与维护有利的井筒位置为使井筒的开掘和使用安全可靠，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具有较好大的水文、围岩和地质条件。虽然用特殊凿井法可以在水文地质情况复杂的条件下掘砌井筒，但所需的施工设备较多，掘进速度慢，掘进费用高。因此，井筒应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。为便于井筒的掘进和维护，井筒不应设在受地质破坏比较剧烈的地带及采动影响的地区。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。综上所述，在走向方向上：布置在井田储量中央有利于矿井的两翼开采，有利于通风、运输、工作面的接替，故井筒位置选在井田走向中央。在倾斜方向上：布置在井田中央可以避免布置在井田浅部时形成的过长石门开拓，也可以避免布置在井田深部所造成的工业广场压煤过多。故井筒位置选在井田倾向储量根据以上原则确定各井筒及工业广场位置如图4.5所示：双立井暗斜井两水平上下山开采河北工程大学毕业设计根据目前的技术经济条件，