采矿工程毕业设计（论文）-范各庄东矿年产180万吨新井设计

1、设计总说明摘要本设计包括两个部分：一般部分和专题部分。一般部分为范各庄矿新井设计，全篇共分为十个部分：矿区概述及地质特征、井田境界及储量、矿井工作制度设计生产能力及服务年限、井田开拓、准备方式采区巷道布置、采煤方法、井下运输、矿井提升、矿井通风与安全和设计矿井主要经济技术指标。范各庄矿井平均走向长度约为10800 m，平均倾斜长度约为4426 m，面积42平方公里。本井田内的可采煤层有5煤、7煤、9煤，厚度分别为2.7m、3.9m、2.7m总厚度为9.3m，倾角平均为13度。井田内工业储量1.7108吨，可采储量1.0108吨。范各庄矿年设计生产能力180万t/a，服务年限53年。采用立井（斜

2、井延伸）二水平跨上山开拓矿井采用走向长壁综合机械化采煤法。矿井布置一个综采工作面保证全矿井的产量，长度200m，煤在运输大巷的运输采用皮带运输。矿井的通风方式采用中央分列式通风。关键词：走向长壁；综合机械化；立井二水平跨上山开拓；中央分列式全套图纸加扣 3346389411或3012250582General description of the designAbstractThe design includes two parts: general and special parts.The general part of the fan Gezhuang mine Nii design,

3、which is divided into ten parts: introduction, mining and geological characteristics of the Ida realm and reserves, the system of mine design and production capacity and service life, Ida, ready to develop way, roadway layout of coal mining method, underground transport, mine hoist, mine ventilation

4、 and safety and design of mine main economic and technical indicators.Fangezhuang mine average strike length is about 10800 m, the average tilt length of about 4426 m, covering an area of 42 square kilometers. Honi Tachi coal seam 5 coal, 7 coal, 9 coal, thickness are respectively 2.7m, 3.9m, 2.7m a

5、 total thickness of 9.3m, the average angle is 13 degrees. Ida industrial reserves of 1.8 * 108 tons, recoverable reserves of 1.0 * 108 tons.Fangezhuang mine annual production capacity of 1800000 t/a, the service life of 56 years. The shaft (shaft extension) two level mountain development of mine us

6、ed to fully mechanized longwall coal mining method.The layout of a fully mechanized mining face to ensure the mine production, length of 200m, using belt conveyor in coal transportation roadway transportation. The central FenLieShi ventilation ventilation of mine.Key word:Strike long wall; comprehen

7、sive mechanization; two horizontal shaft mountain development; the central march-past一般部分范各庄东矿年产180万吨新井设计1 矿区概况及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1地理位置及交通条件范各庄矿业分公司位于开平向斜之东南翼，北距古冶火车站10.2km，地理坐标为东径11328，北纬3933。井口北部及西北部与吕家坨矿业分公司相接；西及西南部与钱家营矿业分公司相邻；东部及南部以14煤层基岩露头为界。井田东西走向长10.8公里，南北最大倾斜长4.426364公里，全井田总面积为42平方公里。矿井南有京唐港

8、，东有秦皇岛港，西有塘沽港，公路、铁路、海运极为便利。开采深度标高为-320-680m。详见范矿井田位置图（图1-1）。图11 范各庄煤矿地理位置图1.1.2地形特点及居民点分布范各庄井田是被第四系冲积层所覆盖。地貌简单，地表平坦，地势呈现北高南低，坡度12左右，地表海拔标高+32+25m，井田西部有沙河流过，流向大致与地层走向平行。沙河为季节性河流，冬季河水近似干枯，只有林西、唐家庄等矿排放水流过。夏季流量显著增加，最高洪峰达142.8m3/s，流速1.69m2/s。由于受多年开采的影响，矿区南北各有一个塌陷坑，随开采的进行而逐步扩大并有大量的积水、工农业生产和原料及电力供应。矿区内工业以煤

9、炭为主，农业主要种植小麦、玉米、水稻，间杂有果园、菜园等。本矿井建设期间，所需要建设材料，除钢材、木材和部分水泥需由国家计划供应外，其它砖、石、砂等土产材料，均由当地供应，满足建设需要。矿区已建有110Kv中央变电所，向本矿井供电的四回35Kv输电线路已建成送电。1.1.3矿区气候条件矿区气候属大陆型季风气候，夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥，气候变化较大，春季东风和西北风交替出现，气候干燥少雨，夏秋两季东南和南风常有海面带来的潮湿空气，使矿区多雨；冬季因受西伯利亚蒙古一带冷空气压的影响，多西北风，气候寒冷干燥。每年的7、8、9三个月降雨量占全年降雨量的76。年平均气温10.8C，常年最高气温37.

10、6C，最低气温-22.6C，冻土深度0.50.7m，结冰期：11月中旬至次年的3月中旬。1.1.4矿区水文及工农业供水 区内主要河流有沙河，纵贯全区，自井田北部流向西南，流向大致与地层走向一致，皆属季节性河流。井田沙河历年最高洪水位为+15m。 我矿工业、生产用水均从地面自笔墨 深水井和井下清污分流工程取水。目前使用地面水源井七眼，其中二小水源井两眼，东沙坨水源井五眼，日供水能力16260吨；井下“204、208”清污分流工程日供水能力24480吨；全矿总供水能力40740吨。全矿日耗水量很不均衡，洗煤厂洗煤月耗水量多，冬季取暖，锅炉全部运行时日用水量偏高。全矿日平均耗水量约为20160吨，其

11、中生产用水量约13600吨，职工生活用水量约2100吨，居民区生活用水量约为4460吨。1.2 井田地质特征1.2.1井田地形及勘探程度 范各庄井田位于开平煤田的东南翼。开平煤田位于燕山南麓，煤系地层为石炭二迭系。开平主向斜是煤田的主要构造骨架，呈复式向斜构造。向斜的总体轴向为NE向，自古冶以北主向斜轴逐渐转为东西向。向斜两翼不对称，西北翼地层倾角比较大，局部地层倒转，发育落差及走向长度较大的逆断层或逆掩断层；东南翼地层倾角比较平缓，由北往南发育两组轴向与主向斜轴斜交或直交的短轴倾伏褶皱构造：一组由杜军庄背斜、黑鸭子向斜、吕家坨背斜、塔坨向斜、毕各庄向斜及南阳庄背斜等组成；另一组出现在宋家营以

12、南，由李新庄向斜、刘唐堡背斜组成，其规模不如前者。东南翼断层不很发育，规模亦较小，多见于褶皱构造的轴部，正断层较多，逆断层较少。井田的勘探程度：全区经过普查、详查、精查勘探及使用综合勘探的精查补充勘探后，施工地面地质孔5个，进尺2737.35米，井下地质孔201 个，进尺13237.17米；地面水文地质探查孔13个，进尺8055.14米，井下水文孔210个，进尺22496米。1.2.2井田煤系地层煤田含煤地层为中石炭统本溪组、上石炭统太原组和下二叠统下部山西组。(1).中石炭统本溪组（C2b）本组与下伏中奥陶统马家沟组呈假整合接触，顶界至十二灰顶面为界，全厚29.638.36m，平均厚34m左

13、右。岩性主要由灰色至乳白色石灰岩、浅灰至灰色铝质泥岩、粉砂岩和杂色铝质泥岩组成，属小幅度震荡频繁的滨海浅海沉积环境；在短暂海退时，沉积了两层薄煤层，均无工业价值。(2).上石炭统太原组（C3t）本组与下伏中石炭统本溪组呈假整合接触，顶面至山西组分界砂眼底面为界，全厚174218m,平均厚184.74m，一般厚度180190m。区内保存完整，未受侵蚀，为海陆交互相沉积，岩相旋回和粒度韵律清晰、稳定。岩性主要为深灰至灰黑色粉砂岩、泥质岩、灰色铝质泥岩、灰绿至灰白色中、细砂岩，含薄层石灰岩10层，煤层24层。其中主要可采煤层有第16上、17煤层，局部可采煤层有第6、15上、18上2煤层。石灰岩中三灰

14、和十下灰两层较厚，层位厚度稳定，为全区煤层对比的主要标志层。据岩性、岩相及其沉积特征分为上、中、下三段。a上段第三层灰岩以上至山西组分界砂岩底界为上段，厚3545m，一般40m左右。沉积环境为宁静的滨海平原沉积，岩性、岩相稳定，以深灰色、灰黑色粉砂岩、泥质岩为主，含煤三层，即4、5、6煤层，第6煤层局部可采。b中段第三层灰岩至第十下灰岩以上为中段，厚100120m。沉积环境为小幅度震荡频繁的滨海平原沉积，岩性、岩相有一定变化，相律不明显，结构复杂，灰岩、煤层多而薄，中下部含可采煤层一层，即15上煤层。c下段第十下灰岩以至本溪组十二灰顶界为下段，厚3540m，为宁静的滨海平原沉积，岩性、岩相稳定

15、，以深灰色、灰黑色粉砂岩、泥质岩、铝质泥岩为主，富集第16上、17、18上2等三层煤层，其中第16上、17煤层全区可采，第18上2煤局部可采。(3).下二叠统下部山西组（P11s）本组与上石炭统太原组呈整合接触，顶面至下石盒子组分界的粗砂岩底面为界，全厚105.92152.63m，平均厚度133.98m，厚度有一定变化，西北厚，东南薄，遭受不同程度的侵蚀，在侵蚀教严重的地段，蒙阴组红层下出现第2、3煤层侵蚀露头，根据岩性、岩相及含煤特征，本组可分为上、下两段。(1)上段由杂色铝质泥岩下石盒子分界粗粒砂岩为界，厚2350m，一般厚35m左右，由北向南逐渐变薄，为纯陆相地层，岩性由杂色铝质泥岩、灰

16、至灰绿色细中粒砂岩、灰至深灰色粉砂岩等组成，不含煤。底部杂色粘土岩距下段第2煤层一般3050m，其间距由北向南逐渐增大。(2)下段由山西组底界砂岩至杂色铝质泥岩底界，厚100m左右，为本区主要含煤段，由陆相和过渡相组成。岩性主要由灰灰白色中粒砂岩、细砂岩、深灰色粉砂岩、细砂岩与粉砂岩互层及煤层组成。中下部含可采煤层23层，即第2、3（3上、3下）煤层，其中第2煤层为局部可采煤层，第3（3上、3下）煤层厚度大，有5.1610.54m，平均8.53m，为本区主要煤层。本段砂岩比较发育，其中第2煤之上约20m处的河床相中、粗砂岩和第3煤层底板具浑浊状层理和底栖动物通道的滨海相中粒砂岩，为良好的标志层

17、。另外，在第2煤层之上约10m处的灰至浅灰色鲕状铝质泥岩，亦可作为对比的辅助标志。1.2.3井田地质构造范各庄井田煤系地层主要由石炭系、二迭系地层组成，其中包括中石炭统唐山组，上石炭统开平组、赵各庄组，下二迭统的大苗庄组、唐家庄组。基底为经过长期剥蚀夷平的中奥陶统，上覆地层为上二迭统古冶组陆相碎屑岩。含煤建造由一套海相、过度相、陆相地层组成。1.2.4、井田水文地质 (1).大气降雨对矿井涌水量变化的影响矿区气候属大陆型季风气候，夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥，气候变化较大。春季东风和西风交替出现，气候干燥少雨；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

18、多西北风，气候寒冷干燥。根据1958年建井以来的气象资料统计，多年年平均降雨量为617.45毫米。降雨多集中在7、8、9三个月，多年平均7、8、9三个月的降雨量为463.79毫米，占多年年平均降雨量的75.l。建井以来降雨量特征值统计矿井涌水量无季节性变化，不受大气降雨的直接影响。因为煤系地层上覆盖着巨厚的冲积层，大气降雨后，大部分从地表流走，少部分渗人地下，首先形成潜水，然后再慢慢地向下渗透到底部卵砾石层，形成孔隙承压水。通过基岩隐伏露头补给煤系地层，然后经构造和裂隙渗入巷道和采空区，变成矿井涌水。(2).地表水系及其对矿井涌水量变化的影响。井田范围内有沙河自井田北部流向西南，流向大致与地层

19、走向一致，河面开阔，水力坡度较小，仅为l2。在井田北部，沙河已与地面塌陷坑连为一体。冬春河水近于干涸，只排泄矿井水。夏秋流量显著增大，汛期有时泛滥，流量随上游山区降雨量而变化。建矿以来，1959年沙河最高洪水位为29.572米；1964年投产以来，由于年降雨量偏小，沙河最高洪水位只达到28.0米。根据洪水位与洪峰流量和降雨量的相互关系，计算沙河最高洪水位50年一遇为29.76米，百年一遇30.49米。我矿各井筒井口高程除风井外，都低于百年一遇预测最高洪水位。随着矿井开采，地表不断塌陷，在工业广场两翼形成了大面积塌陷积水坑。地表水体与第四系冲积层中的潜水层水量呈互补关系。在雨季地表水体水位高于潜

20、水层水位，地表水补给潜水；在旱季地表水体水位低于潜水位，潜水不给地表水。地表水体和大气降水一样，在正常情况下，只是通过渗透补给冲积层底部卵砾石含水层，间接补给煤系地层。在特殊情况下，沙河洪水泛滥。塌陷坑水漫溢，可能出现流入井筒，淹没矿井的问题。(3).矿井直接充水含水层及其主要特征在煤系地层中，对矿井直接充水的含水层是五煤层顶板砂岩裂隙承压含水层和1214煤层间砂岩组裂隙承压含水层及512煤层间砂岩裂隙承压含水层。712煤层间砂岩裂隙承压含水层：该含水层有几层互不联系的含水亚层组成，主要有78煤层间砂岩裂隙承压含水层，812煤层间砂岩裂隙承压含水层。裂隙承压含水层和812煤层间砂岩裂隙承压含水

21、层富水较强。该含水层在井田东部露头区接受第四系冲积层含水层的补给，煤层采掘过程中充水形式为顶板淋滴水和底板缓慢渗水，目前主要消耗其静储量。(4).矿井间接充水含水层及其主要特征：煤系地层基底的奥陶系灰岩强含水层和上覆的第四系冲积层强含水层，煤系地层中的唐山灰岩含水层是矿井充水的间接补给水源。a.第四系冲积层含水层：第四系冲积层厚度在井田北部为50米左右，到井田南部厚度已达400米以上。本层可分为四个含水带，第一个含水带为潜水层，其它三个含水带为承压含水层。潜水层：本层主要由混合砂组成，分布整个井田，为一层状孔隙含水层，厚度平均12米左右。由于地势平坦，主要接受大气降水的补给，与地表水体为互补关

22、系。雨季接受地表水补给，旱季向地表水体排泄。潜水的流动方向大致与沙河流向一致。潜水水位埋深与地形有关，受降雨影响水位动态季节性变化明显。平水期渗透系数为1.925米昼夜，单位涌水量为0.364升秒米，多雨期渗透系数为5.061米昼夜，单位涌水量为0.891升秒米。水质类型为重碳酸一钙镁型，属淡软水。上部砂岩含水层：该层埋藏深度2336米，其厚度一般为13米，为承压含水层。本层主要由粗砂和细砂组成，局部有粗砂含砾，含水层顶部有一厚达3米左右的砂质粘土或粘土层。据钻孔抽水试验结果该含水层渗透系数为195506米昼夜，单位涌水量为02320865升秒米，水质类型为重碳酸一钙镁型，属淡水。中部卵石层含

23、水层：本层埋藏深度3565米，含水丰富，分部较广为承压含水层，主要由卵石组成。井田北部发育，厚度约10米，向南逐渐变薄，其含砂量亦愈来愈多，至范各庄乡张庄窝村、大赤口一带变成粗砂层而歼灭。据F 13钻孔水试验结果渗透系数为12307米昼夜，单位涌水量为2339升秒米，水质类型为重碳酸一钙钠型，属碱性淡水。底部卵砾石含水层：本层为冲积层最底部的含水层，井田北部范区藏在53170米，南部毕区埋藏在230424米。顶部多中细砂层，底部为含砂砾石层，分布广呈多层透镜状。在井田中部约有933平方公里的底部卵石层直接与基岩接触，其厚度310米；毕区较厚，厚度达15米以上。井田范围内底部卵砾石层与基岩直接接

24、触面积累计约2124平方公里，占整个井田面积的685。据抽水试验结果，单位涌水量为2887升秒米，渗透系数为35.46米昼夜。水质类型为重碳酸一钙镁钠型，属淡软水。井田范围内有315的面积为粘土层与基岩直接接触，在井田北部其厚度为3-6米左右，局部达10米以上；在井田南部其厚度为68米，局部厚达10米以上。b.奥陶系灰岩岩溶含水层：奥陶系石灰岩在井田东部、北部埋藏较浅，在西部、南部埋藏较深；在井田外部为隐伏露头，直接与第四系冲积层接触。整个井田奥陶系石灰岩中构造裂隙和岩溶发育，但不同区域发育程度有很大差异。在塔坨向斜至井口向斜区岩溶发育及有较大溶洞存在，并造成煤系地层陷落，已相继发现了12个岩

25、溶陷落柱；井田南翼单斜区，奥灰岩溶发育则较差，如南二、南三石门钻孔只有小的构造裂隙和溶孔。根据抽水试验和对该含水层动态长期观测资料，奥陶系石灰岩是一个互相连通的岩溶含水整体，是煤系地层的主要补给水源，又可通过导水断裂和岩溶陷落柱成为矿井的直接突水水源。奥灰岩溶富水性是极不均一的，井田北部一些钻孔单位涌水量可达过6593升秒米，渗透系数为3187米昼夜，而井田南部有的钻孔单位水量不足001升秒米；建井前该含水层原始水位可达十 31 33米，由于30年的疏降，现水位为十 2 4米左右。该含水层水位季节变化明显，年变化范围在2米左右。奥灰水水质类型为重碳酸一钙镁型，属淡软水。奥陶系灰岩距最下一个稳定

26、可采煤层（12煤层）时间距一般为160220米，在正常情况下对矿井无直接充水关系，但由于岩溶陷落柱及导水断裂构造的存在，将奥灰水直接导人煤系地层，可成为矿井水的直接补给水源。3、14煤层一唐山灰岩间砂岩、灰岩裂隙承压含水层。该含水层由l4煤层底板砂岩和唐山灰岩组成，厚度为40米，该层节理裂隙发育，北部唐山灰岩中有溶洞存在。该含水层在隐伏露头区接受冲积层含水层渗透补给，在井田中部接受下伏奥灰含水层越流补给。由于其裂隙发育的不均一性，其含水性又北向南，由浅至深逐渐减弱。但由于隐伏导水构造影响，局部区域含水性强。根据抽水试验结果，单位涌水量为00360665升秒，米，渗透系数为02754683米昼夜

27、。水质类型为HCO3Ca-Mg水 ，为淡软水。该含水层由于处于奥灰强含水层与1214煤层间砂岩含水层中间，其含水性强弱可间接反映出奥灰含水层对上部含水层的越流补给关系。因此，了解该含水层的含水性及水位、水温情况有助于查明奥灰含水层对上部含水层的补给清况。涌水量预计预计涌水量变化情况为：最大涌水量713m3/h，正常涌水量为249m3/h。1.3煤层特征1.3.1煤层埋藏条件范各庄井田内的主要可采煤层中，下部的9煤沉积于石炭系上统的赵各庄组，属海陆交互相沉积，煤层厚度的区域性变化相对比较稳定，规律性较强，且顶底板条件较好。上部的5煤、7煤沉积于二迭系下统的大苗庄组，基本上属陆相沉积，由于沉积环境

28、的复杂多变，对煤层厚度、结构及其顶底板均产生一定的影响，并往往伴随不同程度的河流冲刷。1.3.2可采煤层特征井田内的三层可采煤层的结构、厚度及一般特征描述如下：(1).5煤层5煤层为复杂结构中厚煤层，煤厚平均2.7米。煤层中夹有23层炭质成分含量很高的粉砂岩夹矸（俗称老碴），中间一层厚度较大，约0.4米，广泛发育、比较稳定。煤层厚度由北往南逐渐变薄。煤岩类型以半亮型和半暗淡型煤为主，中间夹12层暗淡型煤，底部为光亮型煤。煤层中节理裂隙发育，棱角状断口。煤的硬度f=0.40.9，容重1.52。5煤与下部7煤层间距变化较大，间距为30.550.5米，平均32米在井口区7、9煤层合群，往南间距逐渐增

29、大，在井田北翼7、9煤层间距为0.30.5米。 (2).7煤层7煤层为复杂结构的中厚煤层，煤层厚度平均3.9米。中上部含有23层黄铁矿结核层，呈细条带或串珠状分布，比较稳定，煤层中部一层结核厚度可达0.1米。距底板约0.3米普遍含有一层0.10.2米厚的松软泥岩夹石。煤层厚度由北往南逐渐增厚。煤岩类型以光亮型和半光亮型为主。内生节理发育，玻璃光泽，贝壳状断口。煤的硬度f=0.31.1，容重1.42。(3).9煤层9煤层为复杂结构的中厚煤层。煤层平均厚度2.7米。含有12层泥岩、粉砂岩夹石，夹石分布广泛，变化较大，由北往南逐渐增厚，由0.1米至0.9米，在南二至南三石门，由于夹石厚达0.9米，将

30、煤层分为两层。煤层厚度变化规律如图4-1c所示，9煤层厚度的变化较大，多是由于煤层底板起伏变化较大和煤层顶板小型断层比较发育造成。煤岩类型以光亮型为主，下层以半亮型为主，界线明显。内生节理发育，玻璃光泽。煤的硬度f=0.40.7，密度1.51克/厘米3。与下伏11煤层间距5.321.0米，平均9.3米。1.3.3煤层围岩性质 煤层名称煤厚（m）层间距（m）倾 角（）围岩煤的牌号硬度（f）容重（t/m3）最大最小顶板底版平均51.856.1601510中砂岩细砂岩1、2号肥煤为主，局部气肥煤0.40.91.573.5270.32.646.32.610砂岩细砂岩1、2号肥煤为主，局部肥焦煤0.30

31、.81.561.7891.058.320.138.98粉砂岩粉砂岩2号肥煤为主，局部气肥煤0.31.11.423.54表1-1 可采煤层特性一览表 (2).瓦斯赋存于煤层中的瓦斯是煤矿生产中的重大自然灾害之一， 是随着煤化作用产生的有害气体。煤层中的瓦斯含量一般受下述因素控制：煤的变质程度、围岩条件、地质构造、埋藏深度以及地下水活动等。范各庄矿CH4的相对涌出量在0.050.56米3 /吨天，CO2的相对涌出量3.1812.18米3吨天，属于低级瓦斯矿井。(3).煤尘煤尘是在煤矿生产过程中，煤破碎后形成的粉末状尘埃。煤尘除引起煤肺病，影响人的健康外，其主要危害在于悬浮于空气中的煤尘，在一定条件

32、下可引起燃烧或爆炸，造成巨大的井下事故。决定煤尘是否具有爆炸性，以及爆炸性强弱的因素有以下几方面：煤尘的成份：煤尘的爆炸性与它的可燃体挥发分含量有很大关系。当Vr10时，煤尘不具有爆炸性；当Vr1015时，煤尘具有微弱的爆炸性；当Vr1535时，煤尘爆炸性迅速增加，具有强烈的爆炸性；当Vr3542时，爆炸性逐渐减弱。以多年的煤质统计数据来看（见表- 8），我矿各煤层的挥发分数值均在1536之间，尤以2335范围内的数值为多，这说明我矿具有发生煤尘爆炸的潜在危险。煤尘的爆炸性与它的水分和灰分含量也有一定关系。水分可以阻碍煤尘的燃烧过程，增大尘粒的粘结性和减少煤尘飞扬，当水分含量达到4050时，煤

33、尘几乎丧失了爆炸性能。巷道空气中煤尘浓度和瓦斯浓度只有当煤尘呈悬浮状态，且煤尘浓度达到一定界限，而瓦斯浓度达到下表中的数值时，煤尘才有发生爆炸的可能。见下表1-2沼气含量 （）00.51.42.53.54.5煤尘爆炸下限浓度（克/米3）4535261666由于我矿在采掘工作面实行喷水雾降尘，严格控制回风流中的瓦斯浓度，并将CH 4值控制在0.5以下，从而基本上消除了因瓦斯、煤尘浓度而可能引发的煤尘爆炸事故。(4).煤层自然发火残留在采空区的碎煤和煤柱，存放在地面的煤堆，以及接近露头的煤层，由于与空气接触而氧化生热，在散热条件下不畅的情况下，氧化生成的热量大于向四周逸散的热量，致使煤的温度逐渐升

34、高，一旦达到煤的燃点时，就会发生煤的自燃。根据检验结果可知我矿煤层为不易自然煤层。 1.3.4煤的特征(1).煤质井田内各主要可采煤层的煤种均为结焦性良好的1号、2号肥煤和气肥煤。煤质受沉积环境的影响，各煤层变化较大，赋存于赵各庄组的8煤煤质较好，灰分低，发热量高，但煤的含硫量高；赋存于陆相大苗庄组的7煤则灰分较高，发热量较低，但煤的含硫量低。均属于难选或非常难选煤。各煤层的原煤工业分析见表1-4，煤层的原生灰分在井田范围内并无大的差异，但原煤的生产灰分却呈现逐渐上升的趋势，个别工作面的生产灰分则达到了4050以上。造成原煤生产灰分增加的主要原因：a.是生产管理过程中的产品质量意识差，产煤中人

35、为混入大量矸石；b.是由于个别煤层特殊的赋存条件，如存在伪顶、夹矸，或出现局部薄煤等。生产工艺不合理，出现采伪顶，夹石，破底板等，形成的大量矸石混入煤中；c.是煤层不能合理配采，7煤等高灰分煤层集中生产，造成全矿井原煤生产灰分增高，发热量降低。2 .井田境界和储量2.1井田境界在煤田划分为井田时，要保证各井田有合理的尺寸和境界，使煤田各部分都能得到合理的开发。煤田范围划分为井田的原则有：(1).井田范围内的储量，煤层赋存情况及开采条件要与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，处理号相邻矿井间的关系。

36、2.2矿井工业储量2.2.1勘探类型及储量等级的圈定(1).井田勘探类型根据矿井勘探情况，其勘探类型为类型。(2).钻孔及勘探线分布全区经过普查、详查、精查勘探及使用综合勘探的精查补充勘探后，使完成钻孔76个，地震物理点956个，平均每平方公里有2.39个，地震物理点30.08个，共计工程量为9678.53m，其中水文钻孔9个，为1865.61m。2.2.2储量等级的圈定根据对煤矿床的勘探，研究程度和煤炭工业建设的需要，将煤炭储量划分为A、B、C、D四级。由于本矿井煤质稳定，煤类较多，水文地质条件复杂，煤系中有岩浆岩破坏活动，因此储量级别的划分主要依据对地质构造和煤层的控制、研究程度。邻近不可

37、采边界的块段均不圈定高级储量；断层煤柱不圈定高级储量，一律降为C级储量；对难以开采的小而孤立的块段，不圈定储量，不进行单独计算。2.2.3煤层最小可采厚度该井田煤层倾角小于25，各煤层经洗选后均能达到炼焦用煤要求，根据生产矿井储量管理规程的规定，确定煤层的最小可采厚度为0.70 m。2.2.4矿井工业储量的计算1矿井工业储量是指在井田范围内，经过地质勘探，煤层厚度与质量均合乎开采要求，地质构造比较清楚。井田范围内全区可采煤层为5煤、7煤、9煤共3层煤。计算数据的依据及方法：计算数据的求取(1).投影面积：以1：5000煤层底板等高线图为基础，划分储量计算块段，块段形状规则的以几何图形求面积的方

38、法计算，不规则的，则用求积仪在图上求得。(2).煤层厚度及倾角：计算块段储量使用的煤厚及倾角是按储量规程要求计算的控制该块段的工程揭露的各见煤点的煤厚及倾角平均值。(3).容重：计算块段储量使用的容重是1975年测定的数据如下：表2-1 单位：吨/米3煤层5煤7煤9煤容重1571561.42设计回采率：我矿采用储量规程规定的各类煤层的回采率数据如下：表2-2煤层5煤7煤9煤回采率80%80%80%2储量计算公式：矿井的工业储量根据经纬网网格法来计算。经过计算，得出井田范围内有51个经纬网格，根据煤层倾角为9到12之间，煤层平均倾角平均13，完整方格个数为40个，不完整部分拼合方格11个。每个经

39、纬网方格的面积为S=500500=250000m2，煤的容重取1.35 t/m3。矿井工业储量的计算公式如下： Zg = NS(M1+M2+M3)/cos （21）式中 Zg矿井工业储量，万t；S 每个经纬网方格的面积，m2/个；N经纬网方格,个；M煤层平均厚度；煤的平均容重，t/m3；1煤层平均倾角，；则矿井的工业储量为：Zg = N1S(M1+M2+M3)/cos1=25000051（2.7+3.9+2.7）1.42/cos10=17097.3979万t2.3 矿井可采储量2.3.1保护煤柱储量及可采储量的计算1计算井田内的工业储量时应考虑的储量损失为：（1）工业广场保护煤柱；（2）井田内

40、村庄保护煤柱；（3）井田境界及地质构造保护煤柱；（4）采煤方法所产生的巷道煤柱；（5）采煤运输时的损失煤柱。2工业广场永久煤柱量损失(1).确定受保护面积矿井年设计能力为180万t，按中所列数值规定选取0.9公顷/10万t,工业广场面积为0.9/10180=16.210平方米,工业广场长度为464.8m,宽度为348.6m,在工业广场矩形外缘加上15m宽的围护带,其工业广场压煤损失量由图2-2得出。地表层厚度为20m，地表层移动角及岩层移动角见表2-3地表层移动角及岩层移动角 表2-3地表层厚度（m）(0)(0)(0)(0)2045707066图2-1 工业广场压煤煤炭损失量计算图(2). 根

41、据图2-1及各数据、三角函数的关系，解得梯形长为826m，宽为746m，高为890m，最终求的工业广场压煤量为：P1/2*(826+746)*890*10*1.5=1049.3万t (2-2) 2.3.2断层煤柱损失断层长约3339m，两侧各留30m保护煤柱。 (2-3)P2=Lhr 式中：P2断层煤柱损失, L断层长度， h保护煤层厚度，r煤的容重；则： P2=3339302(2.7+3.9+2.7) 1.42=264.6万t2.3.3井田边界保护煤柱井田边界保护煤柱线长约13917.5m，根据设计要求，边界煤柱取30m煤损 ：P=30LhrL井田边界保护煤柱线长度，h煤层厚度，r煤容重P3

42、=3013917.51.42(2.7+3.9+2.7)=551.4万t2.3.4保护煤柱总的储量损失为P=264.6+1049.3+551.4=1865.3万t可采储量由公式2-4计算： Zk=(Zg-P)C （2-4）式中：Zg-矿井工业储量，万t； P-保护煤柱损失储量，万t； C-采区回采率，取80%。则: Zk=（17097.3979-1865.3）80%=13204.5万t3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限3.1矿井工作制度3.1.1矿井年工作日数的确定按照煤炭工业矿井设计规范规定：矿井设计生产能力按年工作日330天计算。所以，本矿井设计年工作日数为330天。3.1.2矿井工作

43、制度的确定矿井工作制度设计采用“四六”工作制，即三班采煤，一班准备，每班净工作时间为6个小时。3.1.3矿井每昼夜净提升小时数的确定按照煤炭工业矿井设计规范规定：矿井每昼夜净提升时间14小时。这样充分考虑了矿井的富裕系数，防止矿井因提升能力不足而影响矿井的增产或改扩建。因此本矿设计每昼夜净提升时间为14小时。3.2 矿井设计生产能力及服务年限3.2.1矿井生产能力的确定由于范各庄矿井田范围大，煤炭储量丰富，地质构造较简单，煤层生产能力大，开采技术条件好，应建设大型矿井，初步确定矿井生产能力为180万t/年。3.2.2矿井服务年限的核算矿井服务年限的计算公式为： T= （3-1） 式中 T矿井的

44、服务年限，a； Zk矿井的可采储量，万t； K矿井储量备用系数，取K=1.4；A矿井设计生产能力，万t/a。由第二章计算结果可知：矿井可采储量为13204.5万t，则矿井服务年限为 T=13204.5/(1801.4)=52.4a 50a以上结果符合煤炭工业矿井设计规范的规定。经过矿井服务年限的核算，符合煤炭工业矿井设计规范之规定，因此最终确定矿井的生产能力为180万t/a。4井田开拓4.1井田开拓的基本问题4.1.1井筒形式及数目的确定1.井筒形式的确定煤层赋存和地形等具有平硐开拓条件时，应先考虑采用平硐开拓，当平硐以上煤层垂高或斜长过大时，多开地面出口有利时，可采用阶梯平硐开拓。煤层赋存较

45、浅，表土层不厚，水文地质情况简单的缓倾斜、倾斜煤层，应采用斜井开拓，各种提升方式的斜井及井筒倾角规定如下：串车提升 25箕斗提升 2535输送机 16对于有条件的矿井，在急需煤地区，其浅部可采用片盘斜井开拓，提前出煤，由小到大，然后集中斜井开拓，片盘斜井可一个片盘，一个片盘准备。采用立井开拓条件一般为：(1).水文地质条件复杂，井筒需要特殊施工时;(2).煤层赋存较深或冲积层厚时；(3).多水平开拓的急倾斜煤层；(4).其他井筒形式无法开拓的条件。 根据井田特点，结合地面布置，采用单一的开拓方式不能满足通风、安全生产、提升、运输时，或单一开拓不合理时，可采用平硐立井，平硐斜井等综合开拓方式。第

46、一水平采用立井开拓的大、中型矿井，其延深方式可采用延深井筒方法开拓深部水平，或采用胶带输送机暗斜井和只延深副井的开拓方式。当条件受限制时，主副井不能直接延深时，也可以采用暗立井延深开拓方式。大型矿井采用立井多水平开拓，而第二水平采用暗斜井延深时暗斜井井筒个数，主副暗斜井的提升能力，以及通风安全等条件均作详细计算，避免出现暗斜井能力不足，要特别主意副提升能力的校核。采用立井多水平开拓时，为避免出现多段提升，增加提升环节，不宜多次采用暗斜井延深、避免增加设备占用量，增加投资费用。由于本矿井煤层埋藏较深，且倾角较小，因此矿井采用立井多水平开拓方式。2. 井筒数目采用斜井或立井开拓时，新建矿井一般要开

47、凿一对井筒满足主提升和辅助提升的需要，并满足矿井通风和施工的需要。风井的个数是根据通风系统需求以及安全生产的需要合理确定的。若采用主井通风，用箕斗或胶带输送机井筒作风井时，应符合煤矿安全规程的规定。本矿井为新建矿井并且瓦斯涌出量低，所以设1个主井，1个副井，1个风井。根据范各庄井田的地表及煤层等实际情况，现依据范各庄井田地表、地质构造、煤层赋存等因素，对井筒形式进行比较,首先要在技术上合理,经济上再做比较确定.(1).平硐开拓：在侵蚀基准面以上的山岭或丘陵地区的煤层，由地面开凿通向煤层的平硐，可利用平硐开拓煤田的全部或一部分。平硐是最简单的形式, 可根据本设计井田的地形地质及煤层赋存情况可以看

48、出平峒井筒开拓方式在技术上不合理应该予以否定。(2).斜井开拓：对于表土层较薄、煤层赋存较浅、水文地质条件简单的煤田，一般都可以采用斜井开拓。斜井开拓在各种倾角煤层开拓中都得到了广泛的应用。(3).立井开拓：适应性很强，可用于各种地质条件，同时在技术上也成熟可靠。一般在表土层厚、煤层赋存深时，应采用立井开拓。以上两种井筒开拓方案技术比较如下：1）.双立井开拓优点：井筒能通过复杂条件地段（流沙层），机械化程度好。圆形断面井筒维护费用低度，有效断面大，通风条件好，井筒敷设线路短，人员、材料升降快。缺点：施工复杂，开掘费用高，掘进速度慢。2）.双斜井开拓优点：井筒施工简单，掘进速度快，费用低，斜井用

49、胶带提煤时，提升能力大，有利于矿井延伸和新水平接替。缺点：在开采深度相同的条件下，斜井井筒长度比立井井筒长，铺设管线也长。井筒维护费用高，通风、排水阻力大，受自然条件限制。技术评价：根据设计井田的地表状况， 煤层赋存及工业广场的布置等实际情况，该井筒开拓方案双斜井开拓不利于地面工业广场的布置，也不利于井下井底车场的布置，井下的联系和生产调度较为繁琐.具体的要做经济比较来确定.下面对各开拓方案进行经济比较，如开拓方案经济比较表41所示： 图41(a)立井开拓示意图图41 (b) 斜井开拓示意图表41开拓方案经济比较表比较内容方案（立井）方案（斜井）工程量（m）设备（型号）投资（万元）工程量（m）

50、设备（型号）投资（万元）工程量及设备井巷工程立井井筒640652.8斜井井筒33202154立井井口及井底车场1120436.8斜井上部及下部车场1040405.6石门600234大巷（可比）2600910.020078.0小计49602233.645602637.6机电设备立井提升设备JK-3.5/11.5 2台383.2立井提升容器1.5t双车罐笼73.8立井井筒装备钢梁、钢罐道201.3斜井提升设备TY-2.52 2台266.6排水管路D402 1725m99.4D402 4980m286.9小计757.7553.5合计2991.33191.1运营费(万元/a）立井提升164.6斜井提升

51、79.6石门及大巷运输99.1165.2排水(-450m、-600m各按20m3/min)1000.81442.4合计1264.51687.2总合计4255.84878.3通过技术分析，经济上的比较可以看出，采用方案立井开拓是最优的方案。深部水平开拓：深部水平开拓涉及到主、副井是否延伸的问题，要确定深部水平的开拓方式，首先要确定主、副井井筒是否延伸。4.1.2确定工业广场及井口位置1.工业广场及井口位置的确定原则(1).对初期开采有利，即储量必须可靠，井巷工程量省，建井工期较短。(2).应使井田两翼储量大致平衡，即井筒应位于储量中心，利于井下运输。(3).尽量不占赖宁古田，少占农田，充分利用地

52、形，地貌布置工业广场，以便使地面工业广场生产系统合理，便于和为外界沟通，使运输方便。(4).井筒应尽量避免穿过流沙层，较大含水层，较厚冲击层，有煤和瓦斯突出的煤层以及较大面积的才空区和大断层，以减少施工困难，并尽量少压煤。(5).工业广场和井筒有良好的工程地质条件不受洪水，岩崩，泥石流，滑坡及森林火灾的威胁。(6).应考虑井筒层位的合理选择，考虑其经济技术的合理性。本矿井的工业广场及主、副井井口布置在井田走向的中央。2.风井位置根据通风系统合理选择(1).采用中央并列式通风系统时，进回风并列在同一工业广场内。一般可利用其一井筒进风，另一井筒回风，主副井筒相距3050m。大型矿井相距可达6010

53、0m，并在井田上部边界附近设安全出口，如果矿井水文地质条件简单，无突水危险时，且主副井筒均能上下人员，也可以单独设置安全出口。(2).采用中央边界式通风系统时，主副井筒设在井田中央，风井设在井田上部边界中央。(3).采用对角式通风系统时，风井设在个采区的上部边界。(4).采用分区通风系统时，回风井设在个采区的上部边界，条件合适时，也可利用各采区上山直通地面，作为回风井。根据本矿井生产实际产量180万吨/年，为保持井下生产时有足够风量，并考虑到下水平生产的需要，本矿井采用中央边界式通风系统，设立1个风井。4.1.3确定开采水平和阶段高度开采水平高度根据煤层赋存条件生产技术水平及水平接替等因素综合

54、考虑确定。设计时从一下几个方面进行分析论证。(1).是否有合理的阶段斜长；(2).阶段内是否有合理的区段数目；(3).要保证开采水平有合理的服务年限和足够的储量。(4).要使水平高度在经济上合理。其中开采水平有合理的服务年限很重要，必须符合规范规定，水平高度可按表41选取:42 矿井水平高度表井型缓倾斜、倾斜煤层急倾斜煤层大、中型矿井150250100150小型矿井8012060100采用上下山开拓时，水平垂高可大于250m。本矿井煤层平均倾角为11，分两个水平，一水平-450m，阶段垂高为200m；二水平-680m，阶段垂高190m。经过计算第一水平服务年限为32.5年，二水平20年，符合规范要求。采区斜长平均1100m，按水平的划分分为2个阶段，上阶段1100m，下阶段1100m；即上阶段可分5个区段，下阶段分5个区段。4.1.4开采水平布置要注意解决好运输大巷的布置及其与井筒和煤层的联系方式等问题，注意以下原则：(