采矿工程毕业设计（论文）-神木燕家塔煤矿0.45Mta新井设计

1、目 录第一章 矿井概况及井田地质特征11.1 矿井概况11.1.1井田位置及交通11.1.2 地形地貌11.1.3 河流、湖泊、沼泽的分布及范围21.1.4 气象及地震情况31.1.5 煤田发展简史41.1.6 井田内及井田附近煤矿分布开采情况41.1.7 现有水源、电源情况41.2井田地质特征51.2.1 地质构造51.2.2 煤层及煤质81.2.3 其他开采技术条件101.2.4 水文地质条件11第二章 矿井储量、生产能力及服务年限142.1 井田境界142.2 井田储量142.2.1矿井工业储量152.2.2矿井设计储量182.2.2矿井可采储量202.3 矿井年储量及服务年限212.3

2、.1矿井工业制度212.3.2矿井设计生产能力212.3.3矿井服务年限21第三章 井田开拓223.1 概述223.2 井田开拓223.2.1井筒233.2.2工业场地的位置243.2.3开采水平及阶段的划分253.2.4 主要开拓巷道263.2.5方案比较263.3井筒特征313.4井底车场及硐室343.4.1主要开拓巷道363.4.2巷道支护39第四章 采煤方法404.1盘区巷道布置及生产系统404.1.1盘区位置404.1.2盘区煤层特征404.1.3盘区巷道布置的依据和要求404.1.4确定采区的运输系统414.1.5盘区生产能力及采出率424.1.6盘区车场及主要硐室434.2采煤工

3、艺方式444.3.1确定采煤方法444.3.2 回采工作面参数464.3.3 回采工作面破煤、装煤方式474.3.4 回采工作面支护方式524.3.5 各工艺过程注意事项564.3.6 回采工作面正规循环作业564.3.7回采巷道布置59第五章 矿井通风及安全技术625.1 矿井通风系统的选择625.1.1 矿井地质情况625.1.2矿井通风系统的基本要求625.1.3 矿井通风方式的确定635.1.4主要通风机工作方式选择645.1.5采区通风系统的要求655.1.6工作面通风方式选择655.1.7回采工作面进回风巷道的布置665.2 采区及全矿所需风量675.2.1 采煤工作面实际需要风量

4、675.2.2备用面需风量685.2.3掘进工作面需风量695.2.4 硐室所需风量705.2.5其他巷道所需风量705.2.6 矿井总风量计算715.2.7风量分配715.2.8通风构筑物725.3 全矿通风阻力计算725.3.1 矿井通风阻力725.3.2两个时期的矿井总风阻和总等积孔785.4 选择矿井通风设备795.4.1选择主要通风机795.4.2电动机选型825.4.3 矿井主要通风设备及装备要求825.5 防治特殊灾害的安全措施835.5.1 瓦斯管理措施835.5.2煤尘的防治845.5.3预防井下火灾的措施845.5.4防水措施84第六章 矿井运输、提升及排水- 86 -6.

5、1矿井运输- 86 -6.1.1井下运输设计的原始条件和数据- 86 -6.1.2运输距离和货载量- 87 -6.1.3 矿井运输系统- 87 -6.1.2 盘区运输设备选择- 89 -6.1.3 大巷运输设备选择- 90 -6.2矿井提升- 93 -6.2.1矿井提升概述- 93 -6.2.2主井提升- 94 -6.2.3副井提升- 95 -6.2.4井上下人员运送- 97 -第7章 环境保护997.1 矿山污染源概述997.2 矿山污染的防治100第8章 设计矿井基本技术经济指标103致 谢105参考文献106全套图纸加扣 3346389411或3012250582第一章 矿井概况及井田地

6、质特征1.1 矿井概况1.1.1井田位置及交通1.矿区位置燕家塔煤矿位于神木县西北部，距神木县城直距30公里，矿区行政区划属神木县孙家岔镇，地理坐标约在东经11021561102315，北纬390405390513之间，矿区东西长约1470m，南北宽约1450m。2.矿区交通燕家塔煤矿位于神木县城北约30km的包（头）神（木）公路西侧， 包（头）神（木）朔（州）铁路及S204省道从井田东部通过，煤矿距包（头）神（木）朔（州）铁路燕家塔集装站4km，经S204省道南行9km到府（谷）一新（街）柏油公路（S301省道），交通十分便利，为本矿井的煤炭及生产建设提供了十分良好的外运条件。3. 矿权设置

7、燕家塔煤矿整合区（Z28）位于陕北侏罗纪煤田神府矿区海湾井田区的东部。矿井四周矿权情况为：井田南部为店塔镇大沙塔煤矿（已关闭）、西南部紧邻陕西省神木县神广煤矿和店塔镇板定梁村办煤矿、西部为内蒙古伊泰集团有限公司神木县二道峁煤矿、西北及北部为陕西榆林煤炭运销（集团）有限责任公司三道峁煤矿、东部无矿权设置。井田交通位置图见图1-1-1。1.1.2 地形地貌本区属黄土丘陵沟壑区。由于长期的冲刷与侵蚀，地表形成了沟谷纵横交错，梁峁相间分布的地貌景观，梁峁的顶部几乎均被黄土及沙土所覆盖，固定砂丘屡见不鲜，沟谷两侧基岩裸露，坡陡壁峭。井田内总的地势是西北高而东南低，海拔高程一般在+1155+1010m之间

8、，最高点在井田西南部山峁上，海拔标高为+1155m，最低点在井田东部的沟谷处，海拔标高为+1010m，相对高差145m。图1-1-1 交通位置图1.1.3 河流、湖泊、沼泽的分布及范围1.水系及其主要河流整合矿区内无主要大河流，区内河溪均为黄河水系。井田内只有些溪流发源于西部的山谷中，汇合后集中注入距井田东部500m远处的乌兰木伦河，该河在此处的河床标高+996.90。历年平均流量0.5491m3/s，最大流量22.0113m3/s，最小流量0.101m3/s。2.湖泊与沼泽井田内沟流水流很小，且明显随季节性变化，水量主要由大气降水补给，枯水期沟谷干涸，在暴雨时有短暂的水流通过。以排泄地下潜水

9、层泾流泉水为主。本区属于黄土丘陵沟壑区，地表沟谷纵横交错，梁峁相间，没有湖泊与沼泽存在。3.通航情况每天有西安至榆林五次往返中型航班，每天有西安至东胜二次往返中型航班。4.最高洪水位工业广场位于乌兰木伦河西部500m处，不受此河洪水威胁。广场四周没有沟谷溪流等流过，工业广场最低标高+1003.0m，所以广场没有考虑洪水威胁因素。只需考虑雨季时防止广场周围雨水流入场内，故只需设有排洪明沟排涝相关设施。1.1.4 气象及地震情况1.气象本井田位于西北区内陆，属中温带半干旱大陆性气候区。冬长而寒冷，夏短而炎热，冷热多变，温差悬殊，冬春干旱，霜冻期长，风沙频繁， 夏秋多冰雹，降雨集中，蒸发强烈，年降雨

10、量小，蒸发量大为其主要气候特征。根据多年的气象统计资料： 气温年平均气温8.3-9.5，年极端最高气温38.9，年极端最低气温为-27.9，年平均温差32.3，昼夜温差22。 降雨量多年平均降水量466.06mm，多年月平均降水量有明显的季节性，夏季（七、八、九月份）降水量占年降水量的52.255.5%。 蒸发量年平均蒸发量为1467.10mm，且由西北向东南降低，每10km蒸发量的降低23.8mm。 湿度湿度受气温和气压的影响，一般雨季湿度大，据神木县气象站资料，平均相对湿度56.23%，平均绝对湿度7.3%，按我国湿度带标准划分，本区归为湿度过低带或微湿度带。 风向、风速秋末、冬春盛行西北

11、风；夏秋多东南风，最大风速达21.7m/s。 冻土冻土日期从当年的11月至翌年3月初，冻土期长达158天，最大冻土深度达142cm。2.地震情况根据陕西省地质志，自明代以来，本区共发生地震8次，其中4级以上地震7次，5级以上1次，近百年来本区及附近未发生过2.5度的地震，属无震害区。据史料记载，自公元1448年和1621年府谷、榆林、横山发生过5级地震，以后再未发生过4级以上地震。1477年银川6.5级地震，1739年平罗8级地震，1920年海原8.5级大地震等都曾波及到本区，受到微弱的破坏。根据历次地震的活动规律和基底构造特征，本区不具备发生地方性中强地震危险，但来自周围邻区几百公里的强震能

12、波及本区，如1996年5月3日距本区350km的内蒙古包头6.4级地震，本区仅有震感。据中国地震烈度分区图，榆林地区地震烈度为度。1.1.5 煤田发展简史本区煤层埋藏浅，易开采，为陕北侏罗纪煤田北部地方开采区。燕家塔煤矿兴建于1991年，为“六证”齐全的生产矿井。1.1.6 井田内及井田附近煤矿分布开采情况燕家塔煤矿处于神府矿区海湾井田东部，矿井5-2煤层东部由于燕家塔煤矿的历年开采已采空，尚有井田内4-2上煤层、4-3煤层及剩余的5-2煤层西部没有开采。井田周围矿井分布：南部为店塔镇大沙塔煤矿（已关闭）、西南部紧邻陕西省神木县神广煤矿和店塔镇板定梁村办煤矿、西部为内蒙古伊泰集团有限公司神木县

13、二道峁煤矿、西北及北部为陕西榆林煤炭运销（集团）有限责任公司三道峁煤矿、东部无矿权设置。 本设计为新井设计，设计时不考虑采空区。1.1.7 现有水源、电源情况1.水源条件矿井生产、生活用水可在广场边沿取地下水，目前已有一口新建机井，日供水可达200m3以上。井下排水经处理后优先复用于井下消防洒水。煤矿水源可靠。2.电源条件燕家塔煤矿附近有孙家岔和神东苏家塔两个35kv/10KV变电站，其中孙家岔变电站距本矿约8.0km，神东苏家塔变电站距本矿约3.0km。煤矿双回路供电电源可从上述变电站接取，供电电源可靠。3.其他建设条件（1）外部协作条件本煤矿距神木县城约30km，距大柳塔镇约40km。神木

14、县城和大柳塔内有设施齐全的生活居住、商业服务、医疗卫生等，可为本煤矿提供服务；神华集团神东公司在大柳塔中心区已建成矿区机修厂、设备租赁站、物资总库等，可为本煤矿机电设备大、中修等提供服务。矿井外部协作条件良好。（2）拆迁征地问题本井田范围内人员稀少，村庄很少，其中就井田西北部二道峁有些住户，设计将留设保护煤柱，因此矿井开采过程中几乎不涉及农户的搬迁和安置问题。（3）主要建材材料供应条件矿井所需的钢材、木材等主要建筑材料需从外地运入，矿区总机厂、物资库、建材厂、锚杆厂均已建成投产。神木县玻璃厂目前产量已达31.4万箱，砖厂年产量达千万块；府谷县水泥厂产量为0.06Mt/a，砖厂年产量67百万块。

15、大综建筑材料可外委解决，小型的建筑材料如沙、砖、石材、白灰等，可就地解决，但在施工中严把质量。1.2井田地质特征1.2.1 地质构造1.地层年代及地层特征燕家塔煤矿位于海湾井田东部，在神木北部矿区地方开采区，位于鄂尔多斯盆地中部，属地方开采区，与其毗邻的煤矿有神木县二道峁煤矿、神府能源开发总公司海湾煤矿及三道峁煤矿等。区域地层与盆地大致相同，现述于下：鄂尔多斯盆地是一个具复杂基底结构的中生代大型内陆盆地，早在震旦纪，盆地本部地区为一个古陆，未接受沉积，直到寒武纪，全区才有地台浅海沉积，下奥陶世沉积了浅海酸盐地层。加里东运动，使盆地本部地区全面上升受到剥蚀；上奥陶统至下石炭统全部缺失。中晚石炭世

16、至晚三叠世盆地下降，形成石炭二叠纪含煤建造及三叠纪的陆相碎屑沉积。三叠纪末，盆地再次上升遭受风化剥蚀。侏罗纪初期，在凹凸不平的风化而上，经过富县组的“填平补齐”作用，盆地大致趋于准平原化，在此基础上形成早中侏罗世以河湖相为主的陆相含煤建造（即延安组）。早燕山运动使盆地一度上升，造成直罗组与延安组假整合接触。自白垩纪盆地升降活动性增强，处于受燕山运动的影响，缺失上白垩统。至白垩纪末，盆地全面上升解体，局部接受上第三系沉积。煤矿区地表大部分被第三系第四系松散沉积物所覆盖，仅在井田中部沟谷中有零星出露。井田内地层由老到新有三叠系、侏罗系、上第三系及第四系。其地层主要特征如表。现分述如下： 三迭系上统

17、永坪组（T3y）井田内无出露。本组地层是陕北侏罗纪含煤岩系的沉积基底，遍布全区，厚度不一，钻孔揭露的最大厚度101.26m，其岩性为一套巨厚层状灰绿色细中粒长石石英砂岩，含大量云母及绿泥石，分选性、磨圆度中等，发育大型板状交错层理，块状层理和波状层理，局部含石英砾、灰绿色泥质包体及黄铁矿结核。因印支运动，本区一度隆起，遭受剥蚀，造成顶面起伏不平，使本组地层顶面砂岩不是灰绿色，而是浅灰白色，其所含长石已高岭石化或碳酸盐化，向下逐渐过渡到灰绿色地层。 侏罗系中统延安组（J2y）延安组是本区含煤地层，全区分布，井田东部及中部沟谷中有出露。岩性以灰白色浅灰色中细粒长石砂岩、岩屑长石砂岩及钙质砂岩为主，

18、次为灰灰黑色粉砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤层，少量炭质泥岩及油页岩，局部地段夹有透镜状泥灰岩、枕状或球状磷铁矿结核及磷铁质砂岩、蒙脱质粘土岩，地层中保留大量的动植物化石。 侏罗系中统直罗组（J2z）零星出露于井田沟谷中，由于后期的冲刷及剥蚀，井田内为残余地层，厚度1.1088.69m。岩性以绿灰色细砂岩、粉砂岩及泥岩。呈互层状，风化呈黄绿色，下部常见有灰白色，巨厚层状、中粗粒长石砂岩，含有泥砾，形成直罗组底部砾岩。 第三系和第四系（NQ）a.第三系上新统红土（N2）井田内均被第四系覆盖，厚度086.85m，平均40.36m。岩性主要为浅红色、棕红色粘土及亚粘土、层间夹数层钙质结核。该红土干燥后坚硬

19、，遇水柔软，可塑性强。与下伏地层呈不整合接触。b.第四系中更新统离石组（Q2l）不整合于第三系地层之上。其岩性为黄褐色亚砂土和姜黄色粉组成，层间夹数层灰褐色古土壤及钙质结核。c.第四系上更新统萨拉乌素组（Q3s）主要分布于井田的东部及北部，厚度037.53m，平均厚度20.12m。底部为灰绿色亚砂土和黄褐色粉砂，具有明显的水平层理和波状层理，中部为细砂和粉砂互层，间夹有薄层黑色粉、细沙透镜体，该层富集大量的蜗牛化石。上部为黄褐色中细砂互层。d.第四系风积沙（Q4eol）广泛覆盖于井田内，厚度028m，平均厚度12.43m（海湾井田），姜黄色、褐黄色细沙及粉砂，分选性好。e.第四系全新统冲积层（

20、Q4al）呈条带状分布于井田内的沟谷阶地，厚度06.05m，一般厚度4m左右，上部为泥沙层，下部为砾石层，砾石成分主要由石英岩、砂质及钙质结核组成，砾径一般12cm，砾石间被中细沙充填。2.含煤地层侏罗纪系中统延安组（J2y）为井田含煤地层，自下而上分为五个含煤岩段，分段如下： 延安组第一段（J2y1）:本井田出露南部较大河谷两侧。岩性主要以灰白浅灰色中粗粒长是石英砂，夹灰深灰色粉砂岩、泥岩及煤层。含5号煤组。其中5-2煤层位于本段顶部，煤层全区可采，分岔煤层5-1煤局部可采。 延安组第二段（J2y2）:出露于井田较大河谷两侧。岩性以灰深灰色粉砂岩、泥岩为主、细粒砂岩、中粒砂岩次之。含4号煤组

21、（4-2上、4-3），其中4-2上、4-3煤层分别位于本段上部及中部，局部可采煤层。3.构造特征区域构造属鄂尔多斯台向斜东翼陕北斜坡上，无岩浆活动。陕北斜坡被围于西部天环坳陷、北部伊盟隆起、东部晋西挠褶带等构造体系之中，以单斜构造为主，岩层向北西、北西西微倾，倾角一般13，在此基础上发育有宽缓的短轴状褶皱及鼻状起伏。区内未发现规模较大的断层或褶皱，构造简单。主要地质构造纲要图见图1-2-1。图1-2-1 主要地质构造纲要图1.2.2 煤层及煤质1.煤层井田境内含四层煤层分别为3-1、4-2上、4-3、5-2。现将上述四层煤分述如下：1 3-1煤层处于延安组第三段（J2y3）顶部，层位较高，埋藏

22、较浅，风化剥蚀煤层自燃较为严重。依据地质资料煤厚为2.985.6m，平均厚度4.6m，煤层厚度变化不大，规律性明显，结构简单，不含夹矸，属稳定型煤层，底板标高+1125+1115m，距下部4-2上煤层间距为30m左右。该煤层零星分布于井田西北部的边角，可采面积为0.018km2。2 4-2上煤层位于安组第二段（J2y2）顶部，分布于井田西部，其余裸露于沟谷及山坡上，沿露头皆遭受严重自燃。根据施工的见煤探槽及钻孔资料，煤层底板标高+1115+1075m，距下部4-3煤层间距为35m左右，煤层厚度为2.024.35m，平均厚度3.2m，煤层厚度变化不大，结构简单，不含或局部含一层夹矸，夹矸厚度为0

23、.250.55m，夹矸岩性以泥岩为主，属稳定型煤层。3 4-3煤层4-3煤层：位于延安组第二段（J2y2）中部，煤层厚度为0.963.5m，平均厚度2.5m，不含夹矸，规律性明显，结构简单。根据施工的钻孔资料，煤层底板标高+10801045m，备案证明为30m，后经建设方在选址开井口中，对4-3煤进行了现场的勘查，从而揭露了4-3煤层，经过对比计算后，4-3煤层实际距下部5-2煤层间距平均70m左右。4 5-2煤层5-2煤层：位于延安组第一段顶部，与上部第二段4-3煤层间距平均70m。该煤层在本矿范围内基本全区可采，采区煤层厚为2.255.38m，平均3.5m，备案证明2.81m，后经国土资源

24、厅，在评审该矿资源开发利用方案时，核实为煤层平均厚度为3.47m。该煤层厚度变化不大，规律明显，结构简单，不含或局部含一层夹矸，夹矸厚度一般小于0.25m，夹矸岩性以泥岩为主，属稳定型煤层。该煤层在井田的东部已开采，剩井田西部的煤层未开采。矿井主要煤层特征见下表1-2-1。表1-2-1 煤层特征表煤层编号煤层厚（m）最小最大平均煤层间距（m）最小最大平均夹石层数可采性稳定性顶底板岩性视 密度t/m3顶板底板3-12.98-5.604.615-453015-453550-80700可采稳定粉砂岩细砂岩1.34-2上2.02-4.353.201可采稳定细粒砂岩粉砂岩1.34-30.96-3.52.

25、50可采稳定粉砂岩泥岩1.35-22.25-5.383.501可采稳定粉砂岩粉砂岩泥岩1.3b.煤质 煤的物理性质及煤岩特征本井田各煤层为黑色，条痕褐黑色，弱沥青沥青光泽，断口为参差状和阶梯状、棱角状；镜煤条带中内生裂隙4-20条/cm，被方解石脉充填，裂面见黄铁矿薄膜及斑点；宏观煤岩成分以暗煤、亮煤为主。层面上可见丝炭和镜质成分，以半亮型为主，半暗型和光亮型煤少量。煤层无机物含量很低，一般2.0%左右，以粘土类及碳酸盐类为主，硫化物次之；有机显微组份，镜质组含量平均值为54.5%，惰性组含量平均值为40.3%，壳质组含量平均值为1.2%。 化学性质、工艺性能及煤类根据煤矿区内钻孔采样化验资料

26、，可采的各煤层主要媒质指标如下：据上述化验资料， 4-2上、4-3、5-2煤层具有：中高挥发份、特高热值、低灰、特低硫、低磷、富油、化学反应性、热稳定性和抗碎强度均优等特点，适宜动力燃煤、工业气化、直接液化等优质用煤。各煤层工业分析见表1-2-2。表1-2-2 煤的工业分析表煤层水份（%）灰份（%）挥发份（%）硫份（%）磷分（%）发热量（MJ/lg）粘结指数焦渣特征焦油产率（%）煤的可选性煤类原煤浮煤原煤浮煤原煤浮煤原煤浮煤3-18.196.875.114.1335.6534.800.180.150.01831.5502-36.4可选BN314-2上7.987.106.443.8835.343

27、4.890.220.160.0231.40026.5可选BN314-38.556.935.344.6335.2334.140.210.170.00531.34036.3可选BN315-28.657.026.763.9935.2634.450.250.180.01532.11026.4可选BN311.2.3 其他开采技术条件1.设计开采煤层顶底板及稳定性 4-2上煤层顶底板4-2上煤顶板：岩性主要为巨厚层状中细粒砂岩，厚度一般十几米，岩石节理裂隙发育微弱，根据生产经验和有关技术文件，属类中等冒落性和难冒落的顶板。据整合煤矿及邻近小窑揭露，该煤层顶板属中等冒落顶板难冒落的坚硬顶板，煤层顶板较为稳定

28、。4-2上煤底板：该煤层底板多数是厚度不等的粉砂岩、细粒砂岩及泥岩，多属隔水层，呈青灰色，上部呈水平层理夹薄层细粒砂岩。 4-3煤层顶底板4-3煤顶板：煤层直接顶板主要为粉砂岩，老顶主要为中粗粒砂岩及细砂岩，次为厚度较大，层理不明显的粉砂岩，属中等坚硬稳定型顶板。底板以泥岩、薄层状页岩为主，属于较硬底板。5-2煤层顶底板5-2煤顶板：煤层直接顶主要为粉砂岩、细粒砂岩，老顶主要为中粗粒砂岩及细砂岩，次之为厚度较大，层理不明显的粉砂岩，属中等坚硬稳定型顶板。底板以泥岩、粉砂岩为主，深灰色，波状层理，在历年开采中，煤层底板未发现底鼓现象。2.瓦斯及二氧化碳矿井为低瓦斯矿井，气体成份均以氮气为主占80

29、以上，瓦斯含量很低，瓦斯分带属二氧化碳氮气带。3.煤尘煤层挥发份是煤尘爆炸的重要影响因素，本区煤层挥发份较高，均在30%以上。根据陕西煤矿安全装备检测中心检验报告，各煤层均属低变质烟煤，井田内各煤层火焰长度均大于400mm，抑制煤尘爆炸最低岩粉量75%，鉴定结论各煤层煤尘都具有爆炸性危险。4.煤的自燃依据陕西煤矿安全装备检测中心检验报告，井田内各煤层的自燃倾向等级类都属容易自燃煤层。5.地温综合本区简易测温成果分析，根据地质资料报告，由于煤层埋藏较浅，地温随深度增加幅度较小，地温梯度小于2.34/100m，本区属地温正常区，无高温异常。1.2.4 水文地质条件井田内主要含（隔）水层有：a.第四

30、系全新统冲积层（Q4al）冲击层含水层主要分布井田中部的沟谷一带，多组成河漫滩和河谷阶地，呈片状或带状分布，含水层为砂层或砂砾石层，空隙大，补给条件优越，一般厚度2100m，最厚可达15m，水位埋深一般在25m属富水性中等到弱的含水层。水质一般为HCO3Ca或HCO3CaNa型水。b.第三系上新统红土（N2）及第四系隔水层中更新统离石组除较大河谷地段，厚度1030m，岩性主要为浅红色棕色粘土及亚粘土，含不规则的钙质结核，与基岩直接接触，局部地段底部含砾石，呈钙质半胶结，粒径一般520cm，最大50cm。c.中生界碎屑岩类裂隙潜水及承压含水层由于受剥蚀作用，本整合矿井田延安组第四系顶部地层裂隙较

31、发育，与第三系及第四系松散地层相连通，形成碎屑岩裂隙潜水层，该层透水性较好，其富水性受地貌、风化层深度、顶部松散层厚度及范围大小控制。延安组裂隙承压水，含水层为灰白色中粗粒砂岩、细砂岩，中间夹以浅灰色粉砂岩、泥岩、炭质泥岩隔水层，从而组成了复合型互层状含水层段，水力联系差。据邻区相关地质资料，该层段含水层单位涌水量小，属富水性弱至极弱水岩组。d.烧变岩空洞裂隙潜水含水层由于3-1、4-2上煤层及其顶部煤层自燃，矿区南部形成一定面积的烧变岩含水层，烧变岩厚度一般50m左右，其结构破碎、裂隙发育，易受大气降水及地表松散层水的直接补给，具有良好的储水空间及导水通道。本矿区因烧变岩位于侵蚀基准面以上，

32、加上本区地形沟谷发育，烧变岩内基本不含水，但其在低洼地带可储存一定的地下水。据周边抽水资料表明，单位涌水量为4.615L/s.m，渗水系数281.05/d，富水性强，水质为HCO3CaNa型水，矿化度0.234g/L。e.地下水补、径、排条件矿区内地下水主要是接受大气降水补给，并接受少量凝结水的补给。本区属于干旱、半干旱大陆性气候，降雨量为年均436.7mm；蒸发量为年平均1097.22122.7mm，是降雨量的45倍。但由于降水比较集中（七、八、九），从而为地下水的径流受地形控制，流向由高到低与地形基本吻合。地下水径流方向总体为东南向，在地势低洼地带以渗流型式转化成沟流地表水排泄，此外，蒸发

33、、垂向渗漏和人工开采也为次要排泄方式。碎屑岩裂隙潜水及承压水除在区外基岩裸露区接受大气降水补给后侧向补给。径流方向基本顺岩层倾向由东向西方向运移。本区承压水无统一的隔水顶板，无统一补给区。由于延安组垂向和横向上相变频繁、岩性变化大，因而承压水含水体在横向上连续性差，垂向上具分段特征，资源水空间相对封闭，水量小，水质差排泄条件差。烧变岩含水层的补给途径主要是上层的松散层含水层，部分地段接受地表沟流的侧向补给，主要以下降泉的形式集中排泄，其次垂向渗漏。综上所述，松散岩层潜水、风化岩裂隙潜水和烧变岩空洞裂隙潜水是区内的主要含水层，基岩承压水富水性微弱。因此，本井田水文地质条件简单，水文地质类型属二类

34、一型，即以裂隙含水层充水为主的水文地质条件简单的矿床。依据地质资料矿井生产期间的正常涌水量为0.67m3/h，最大涌水量2.0m3/h，但设计考虑采空积水及其他尚未摸清的含水情况，设计按正常涌水量为3.0m3/h，最大涌水量5.0m3/h。第二章 矿井储量、生产能力及服务年限2.1 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。一般以下列情况为界：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以相邻的矿井井田境界煤柱为界；4人为划分井田境界。燕家塔煤矿位于神木县西北

35、部，距神木县城直距30公里，矿区行政区划属神木县孙家岔镇，地理坐标约在东经11021561102315，北纬390405390513之间，井田走向长度为1.51-1.386km，平均走向长度为1.448km，倾斜宽为1.421-1.441km，平均为1.431 km，平均倾角为1，水平面积为2.07km2。2.2 井田储量矿井储量是指矿井井田边界范围内，通过地质手段查明的符合国家煤炭储量计算标准的全部储量，又称矿井总储量。它不仅反映了煤炭资源的埋藏量，还表示了煤炭的质量。本井田采用块段法计算的各级储量，块段法是我国目前广泛使用的储量计算方法之一。块段法是根据井田内钻孔勘探情况，由几个煤厚相近钻

36、孔连成块段。根据此块段的面积，煤的容重，平均煤厚计算此块段的煤的储量，再把各个经过计算的块段储量取和即为全矿井的井田储量。矿井井田境界见图2-1-1。图2-1-1 井田境界示意图2.2.1矿井工业储量设计井田范围内计算储量的煤层有3-1、4-2、4-3、5-2各煤层储量计算边界与井田境界基本一致。矿井储量是指矿井内所埋藏的，具有工业价值的煤炭数量。它不包含着煤炭底下埋藏的数量，而且还表示煤炭的质量，反映井田勘探程度及开采技术条件。矿井储量可分为矿井地质储量、矿井工业储量和矿井可采储量。矿井工业储量是指平衡表内A+B+C级储量的总和。矿井设计储量是指工业储量减去设计计算的断层煤柱、防水煤柱、井田

37、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煤柱损失的储量。矿井可采储量是指矿井设计储量减去工业场地保护煤柱、矿井井下主要巷道及上下山保护煤柱煤量后乘以采区回采率的储量。矿井工业储量是勘探（精查）地质报告提供的“能利用储量”中的储量应符合表2-2-1的规定。由煤层底板等高线及储量计算图上提供的资料可计算出来设计矿井工业储量汇总表见2-2-2。表2-2-1 矿井高级储量比例 地质开采条件储量级别比例（）简单中等复杂大型中型小型大型中型小型中型小型井田内A+B级储量占总储量的比例4035253540202515第一水平内A+B级储量占本水平储量的比例70604060503040不作

38、具体规定第一水平内A级储量占本水平内储量的比例4030153020不作具体规定不要求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2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。其计算公式为：Q=SM/cos2式中：Q 块段煤炭工业储量（万t）；S 块段斜面积k（m2）；M 块段煤层平均真厚度（m）； 煤层平均视密度值 （t/m3）；表2-2-2 矿各煤层平均视密度及煤表煤 层3-14-24-35-2视密度t/ m31.31.31.31.3煤厚m4.63.22.53.5根据提供煤层底板等高线计算，煤层的平均倾角均为1。由储量计算参数及计算公式，先

39、计算出块段地质储量，见表2-2-3，最终计算出矿井的工业储量。表2-2-3 矿井块段储量汇总表煤层角度a（）面积（m2）密度（t/m3）煤层厚度（m）煤层储量（Mt）工业储量（万t）3-122070359.7071.3 4.612.3937.174-2 22070359.7071.33.28.624-322070359.7071.32.56.735-222070359.7071.33.59.43根据钻孔布置，在矿井地质资源量中，60%探明的，30%控制的，10%推断的。根据煤层厚度和煤质，在探明的和控制的资源量中，70%的是经济的基础储量，30%的是边际经济的基础储量，则矿井工业资源/储量由式

40、计算。矿井工业储量可用下式计算： （2-2）式中 矿井工业资源/储量； 探明的资源量中经济的基础储量；控制的资源量中经济的基础储量；探明的资源量中边际经济的基础储量；控制的资源量中经济的基础储量；推断的资源量；可信度系数，取0.70.9。地质构造简单、煤层赋存稳定的矿井，值取0.9；地质构造复杂、煤层赋存较稳定的矿井，取0.7。该式取0.8。利用新的工业储量计算方法“111b+122b+2M11+2M22+333K”，计算出矿井的工业储量如表2-2-4所示： 即，则工业储量为34.2Mt。表2-2-4 矿井工业储量计算统计表矿井工业储量（Mt）111b+122b+2M11+2M22+333K=

41、34.2（k=0.8）探明资源量（Mt）控制资源量（Mt）推断资源量（333）（ Mt）经济基础储量边际经济储量经济控制储量边际控制储量111b2M11122b2M2233360%30%10%2.2.2矿井设计储量矿井设计储量为矿井工业储量减去设计计算的断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱和已有的地面建筑物、构筑物需要留设的保护煤柱等永久煤柱损失量。而在该井田范围内只有煤田境界煤柱。矿井设计资源/储量按式（2-3）计算：Zs（ZgP1） （2-3）式中：Zs矿井设计开采储量； P1 断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建（构）物煤柱等永久煤柱损失量之和。本井田中永久煤柱损失主要有：地面工业广场保

42、护煤柱、井田境界煤柱损失。井田境界煤柱取20m。1）井田边界煤柱可按式（2-4）计算： Z=LbMR （2-4）式中：Z井田边界煤柱损失量，Mt； L井田边界长度，m； b井田边界煤柱宽度，20m； M煤层厚度，4.6+3.2+2.5+3.5=13.8m； R煤的容重，1.3t/m3。则井田边界煤柱损失量为：Z=LbMR=575720（4.6+3.2+2.5+3.5）1.3=2.07Mt2）地面工业广场保护煤柱煤矿设计规范中若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2-2-5的范围内。表2-2-5 工业场地占地面积指标明细表井型（万吨/

43、年）占地面积指标（公顷/10万吨）240及以上0.70.8120-1800.91.045-901.21.39-301.5备注：占地面积指标中小井取值，大井取小值。按规范规定，年产45万t/a的大型矿井，工业场地占地面积指标选为1.2公顷10万吨。 故可算得工业场地的总占地面积：S=451.2=5.4公顷=54000 m2根据垂直剖面可计算工业广场的保护煤柱的留设：计算如下所示：工业广场占地面积为240225m2，平面形状为矩形。煤层地质条件为：煤层倾角1，煤层在受保护范围内中央的埋深H0=200m，地面标高1240m，煤层地板标高1040m，松散层厚20m，此处煤厚13.8m。查的本井田各参数

44、如下：45 58 73其中：表土层移动角； 煤柱上山移动角； 走向方向移动角； 煤柱下山移动角； 煤层倾角；Z2=0.5（AD+BC）hmr/cos （2-5）式中： AD工业广场保护煤柱梯形的下底，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，m； r煤的容重，m。 煤层平均倾角，代入数据得： Z2=0.5（520.58+515.29）553.1713.81.3/cos2=1.28Mt由以上可得永久煤柱损失量P1= Z1 +Z2=2.07+1.28=3.35Mt图2-2-1 工业广场保护煤柱2.2.2矿井可采储量1）矿井设计资源/储量矿井设计资源/储量可

45、按式（2-3-3）计算：Zs= ZgP1 （2-6）代入数据得：Zs=34.23.35=30.85Mt2）矿井设计可采储量矿井设计可采储量课按式（2-7）计算，其中P2按矿井设计资源/储量的2%估算。Zk= （ZsP2）C （2-7）式中 Zk矿井设计可采储量； P2主要井巷煤柱损失量之和； C采区采出率，厚煤层不小于75 %；中厚煤层不小于80 %；薄煤层不小于85 %。代入数据得：Zk=（30.8530.852%）80%=24.19Mt矿井储量汇总表见表2-2-6：表2-2-6 矿井储量汇总表工业资源储量（万t）永久煤柱损失（万t）矿井设计储量（万t）设计可采储量（万t）34.23.353

46、0.8524.192.3 矿井年储量及服务年限2.3.1矿井工业制度根据设计大纲规定以及结合矿井实际情况。规定该设计矿井年工作日为330天，每日四班工作，每日工作6小时，每日净提升时间数为18小时。2.3.2矿井设计生产能力井田储量较少，煤层赋存稳定，顶底板条件好，断层少，褶曲多，倾角小，厚度变化不大，开采条件较简单，技术装备先进，经济效益好，交通运输便利，市场需求量大，宜建中小型矿井。初步确定矿井设计生产能力为0.45Mt/a。2.3.3矿井服务年限初步设定该矿井设计年产量为0.45Mt/a，根据公式：式中：T矿井服务年限，年； Z矿井可采储量，Mt； A矿井生产能力，Mt/a；K储量备用系

47、数，K=1.31.5，此处取1.3。由此验算服务年限如下： T=24.19/（0.451.3）=41.4a符合要求。第三章 井田开拓3.1 概述井田开拓是为整个矿井和水平开采进行的总体性的井巷布置、工程实施和开采部署。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，建立矿井提升、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。3.2 井田开拓 井田开拓主要研究如何布置开拓巷道等问题，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

48、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） 确定矿井开采顺序，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。开拓方式的每一项技术参数确定得是否合理，关系到矿井的基建工程量、初期投资、建设速度和整个矿井生产的长远利益，从而影响矿井的经济效益。矿井的开拓方案一经实施，再发现不合理而改动，则将耽误许多时间，浪费巨大投资。因此，确定开拓问题，需根据国家政策，综合考虑地质、开采技术等诸多条件，经全面比较后才能确定合理的方案。在解决开拓问题时，应遵循下列原则：1） 贯彻执行国家有关煤炭工业的技术政策

49、，为早出煤、出好煤高产高效创造条件。在保证生产可靠和安全的条件下减少开拓工程量；尤其是初期建设工程量，节约基建投资，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，创造良好的生产条件，减少巷道维护量，使主要巷道经常保持良好状态。5） 要适应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、发展采煤机械化、综掘机械化、自动化创造条件。3.2.1井筒 井筒是井下与地面出入的咽喉，是全矿生产的枢纽。井筒形式的选择，对于建井期、基建投资、矿井劳动

50、生产率以及吨煤成本都有重要影响。1、井筒形式的确定井筒形式有三种：平硐、斜井、立井。它们各有特点，在一般情况下，平硐最简单，斜井次之，立井最复杂。但在解决具体矿井的井筒形式时，必须从自然地质条件、技术条件和经济条件等方面的因素综合考虑。平硐开拓受地形及埋藏条件限制，只有在地形条件合适，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，上山部分储量大致能满足同类井型水平服务年限要求。斜井开拓与立井开拓相比：井筒施工工艺、施工设备与工序比较简单，掘进速度快，井筒施工单价低，初期投资少；地面工业建筑、井筒装备、井底车场及硐室都比立井简单，井筒延伸施工方便，对生产干扰少，不易受底板含水

51、层的威胁；主提升胶带有相当大的提升能力，可满足特大型矿井主提升的需要；斜井井筒可作为安全出口，井下一旦发生透水事故等，人员可迅速从井筒撤离。缺点是：在相同煤层条件下，斜井井筒长度比立井长，围岩不稳定时，井筒维护费用高，辅助提升能力少，提升深度有限；通风路线长、阻力大、管线长度大；斜井井筒通过富含水层、流沙层施工技术复杂，有时难以通过。立井开拓的适应性强，不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然条件的限制，在采深相同的的条件下，立井井筒短，相应的管缆敷设长度短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利，井筒断面大，能下放外形尺寸较大的材料和设备，可满足高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井需风量的要求

52、，且阻力小，对深井开拓极为有利；当表土层为富含水层或流沙层时，立井井筒比斜井容易施工；对地质构造和煤层产状均特别复杂的井田，能兼顾深部和浅部不同产状的煤层。主要缺点是立井井筒施工技术复杂，需用设备多，要求有较高的技术水平，井筒装备复杂，掘进速度慢，开凿费用较高，基本建设投资大。另外，立井直接延伸比较困难，对生产干扰大。本矿井煤层倾角平均1，为近水平煤层；水文地质情况比较简单，涌水量较小，地势平坦；煤层埋深浅，初步确定采用斜井开拓。2、井筒位置的确定确定因素：井筒沿井田走向的位置，井筒沿走向的有利位置，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，

53、应尽量避免井筒偏于一侧或造成单翼开采的不利局面。井筒沿煤层倾向的位置，对单水平开采缓倾斜煤层的井田，从有利于井下运输出发，井筒应坐落在井田中部，或者使上山部分斜长略大于下山部分，这对开采是有利的，对于多水平开采或缓倾斜煤层群时，如果煤层可采的总厚度大，为减少保护井筒和从业场地煤柱损失及适当减少初期工程量，可考虑使井筒设在沿倾斜中部靠上方的适当位置，并应使保护井筒煤柱不占初期投产采区，对开采急斜煤层的矿井，井筒位置变化引起的石门长度变化很小，而保护井筒的煤柱的大小变化幅度很大。合理确定井筒位置，对于井下开拓部署、地面设施布局及运输线路布置有着决定性的影响；不仅能减少初期井巷工程量，缩短建井工期，减少工业场地占地面积和煤炭损失，降低运输费用，节省投资，而且对矿井迅速达产和正常生产接替，提高矿井技术经济效益起着十分重要的作用。3、井筒位置的确定原则：有利于第一水平的开采，并兼顾其他水平，有利于井底车场和主要运输大巷的布置，石门工程量少；有利于首采区布置在井筒附近的富煤阶段，首采区少迁村或不迁村；