安全工程毕业设计（论文）-罐子沟矿3.0Mta新井通风与安全设计【全套图纸】 .doc

目 录1矿区概述及井田地质特征11.1矿区概述11.1.1矿区地理位置11.1.2地形特点11.1.3交通条件11.1.4人文状况11.1.5主要建材供应条件11.1.6电源条件11.1.7气候条件11.1.8水源条件21.2井田地质特征41.2.1井田地形41.2.2井田地层与构造41.2.3井田地质变动51.2.4井田水文地质条件51.2.5地温71.3煤层特征71.3.1煤层埋藏条件71.3.2各煤层特征72井田开拓122.1井田境界与储量122.1.1井田境界122.1.2矿井资源/储量132.1.3保护煤柱152.1.3矿井设计资源/储量172.1.4矿井设计可采储量182.1.5矿井设计生产能力及服务年限182.2井田开拓192.2.1井田开拓的基本问题192.2.2矿井基本巷道212.2.3大巷运输设备选择342.2.4矿井提升373采煤方法及采区巷道布置413.1煤层的地质特征413.2带区巷道布置及生产系统413.3 采煤方法443.3.1采煤工艺方式443.3.2回采巷道工作面巷道布置464矿井通风484.1矿井通风系统的选择484.1.1矿井通风方试的选择484.1.2矿井通风方法的选择514.2带区通风514.2.1带区通风系统的要求514.2.2 采区通风构筑物524.2.3带区通风系统评价534.3掘进通风534.3.1局部通风方法和布置方式534.3.2掘进面需风量计算544.3.3掘进通风设备的选型554.4矿井所需风量584.4.1采煤工作面的计算584.4.2备用面需风量的计算604.4.3掘进面需风量计算604.4.4硐室需风量604.4.5其它巷道所需风量604.4.6矿井总需风量604.4.7 风量分配614.5矿井通风阻力634.5.1计算原则634.5.2矿井最大最小阻力路线634.5.3矿井通风阻力计算634.5.4矿井通风总阻力684.6矿井主要通风机选型694.6.1选择通风机的基本原则694.6.2选择通风机694.6.3选择电动机714.6.4对矿井主要通风设备的要求724.7矿井主要通风设备及装置要求734.8概算矿井通风费用744.8风机附属装置764.9通风系统评价775矿井安全技术措施78 5.1矿井安全技术概况78 5.2矿井火灾78 5.2.1矿井发火情况785.2.2矿井自然发火分析785.2.3矿井火灾的预防措施795.2.3预防井下火灾采取的工艺815.3矿井瓦斯825.3.1矿井瓦斯地质条件825.3.2矿井瓦斯涌出概括825.3.3矿井瓦斯防治措施825.3.4防尘825.3.5事故预防及处理计划的编制83专题矿井火灾防治技术85 结论98英文原文99中文译文104致谢108参考文献109第 3 页中国矿业大学2013届本科毕业设计（论文）1矿区概述及井田地质特征1.1矿区概述1.1.1矿区地理位置罐子沟一矿位于准格尔煤田南部详查区西南部的2330勘探线之间，行政区划隶属于鄂尔多斯市准格尔旗龙口镇。全套图纸，加1538937061.1.2地形特点井田位于鄂尔多斯准格尔旗东部的黄土高原，因水流的向源侵蚀作用使地貌变的十分复杂，形成数条树枝状冲沟，地形切割强烈，沟谷纵横、沟深壁陡，地表为固结黄土与风积砂。总体地势呈西高东低，井田最低点位于东部的罐子沟中，海拔标高为1092.9m，最高点位于井田南部的周家杏树峁的山包上，海拔标高为1300m，相对高差为207.1m。1.1.3交通条件矿井位于准格尔煤田南部区，隶属鄂尔多斯市准格尔旗龙口镇管辖。井田西侧距薛家湾榆树湾公路（s103）4.8km；西北侧距薛家湾呼和浩特市呼大线高速公路40km；西北侧距薛家湾东胜市109国道40km；北侧距薛家湾唐公塔车站22km；薛（家湾）魏（家峁）公路从井田北侧通过，距离约5.8km；西北侧距薛家湾镇48.3km。丰准铁路从准格尔煤田北部通过，是承担地方煤矿煤炭外运的专线，从煤矿到丰准铁路唐公塔集装站公路距离51.3km。矿井对外交通便利。矿井交通位置图详见图1-l。1.1.4人文状况井田所在地较为贫困，属半农半牧区，自然条件较差，农牧业生产均较落后。近年来，随着周边煤矿的开发与煤焦厂的建设，工业生产发展迅速，当地的经济状况明显改观。1.1.5主要建材供应条件矿井所需的一般建材如砖、瓦、料石、白砂等在当地就可满足供应。钢材、木材可来自东胜、包头等地，由公路运至矿井工业场地。高标号水泥可由当地供应，也可由东胜等地购进。总之，矿井建筑材料供应有保障。1.1.6电源条件矿井永久电源分别引自魏家峁和榆树湾110kv变电站，供电距离分别为5.8km和13km，可以满足本矿井新增负荷要求，电源可靠，完全满足本矿井的安全生产需要。1.1.7气候条件本区属大陆半干旱性气候，冬季严寒而漫长，夏季炎热而短暂，昼夜温差大。年最高温度39.5，年最低温度为-24.3，年平均温度57.8；年总降水量238732mm，降水多集中在7、8、9三个月，占年降水量的6070%，而且多为雷暴雨，形成集中补给与集中排泄，由于地表植被稀少，沟深坡度大，大气降水以地表迳流形式注入本区东缘最大的地表水体黄河之中，只有少数渗入地下；年蒸发量17922115mm。春季多风，多为西北风，一般风速1015m/s，最大风速18m/s；每年十月至翌年四月为冻结期，最大冻土层深度为1.5m。1.1.8水源条件罐子沟从矿区东侧通过，矿区北部发育有毛乌素沟、东部有尔林兔沟，中部大沙沟、罗家沟均有泉水顺沟谷排泄，形成溪流，只有大雨、暴雨才能在各沟谷中形成山洪暴发，且流量大、时间短。上述沟谷均汇入到矿区东侧的罐子沟而注入黄河，黄河在本矿区东南侧约12km。处自东北向西南迳流。黄河在本区段水位标高在980m水平。矿井水源取自工业场地东侧的罐子沟，2眼管井已建成，主要供给矿井的生活用水；生产用水由井下排水经处理后复用。 图1-1 矿井交通位置示意图第 77 页中国矿业大学2013届本科毕业设计（论文）1.2井田地质特征1.2.1井田地形该矿区内大部被第四系黄土和第三系红土层覆盖，仅在井田周边沟谷中见到零星的下二叠统下石盒子组黄褐色砂岩、粉砂质泥岩露头。准格尔煤田位于华北地台鄂尔多斯台向斜的东北缘，总的构造形态为一走向近于南北，倾角10，具有波状起伏的向西倾斜的单斜构造；有与地层走向垂直的次一级褶皱，一般幅度较小，延伸不大，造成了煤层底板等高线的相对起伏。区内断裂不发育，仅稀疏可见几条小的张性断层；勘探未见岩浆岩侵入。1.2.2井田地层与构造根据钻孔资料，该矿区内地层由老至新，叙述如下：1)下奥陶统亮甲山组(o1l)：岩性上部为浅黄色、黄色中厚层状白云质灰岩，夹簿层状泥质钙质白云岩；中部含黑色棕黑色燧石结核及条带；下部为黄色簿层白云质灰岩、白云岩夹竹叶状白云岩。厚度约125m。与下伏地层整合接触。2)中奥陶统马家沟组(o2m)：岩性上部为浅灰色石灰岩，中厚层厚层状；下部为簿层状灰岩、豹皮状灰岩含较多的砂质、粘土质，底部夹灰白色石英砂岩。厚度50m。3)上石炭统太原组(c2t)：岩性为过渡相陆相沉积，是本区主要含煤地层, 含煤6层，编号为6上、6、6下、8、9、10号煤层，钻孔揭露厚度为14.7466.74m，平均54.93m，与下覆地层不整合接触。根据岩性组合及含煤性分为二个岩性段：下岩段：岩性为一套浅海过渡相细碎屑岩沉积，不整合于奥陶系之上。上岩段：下部岩性以灰黑色、深灰色泥岩、砂质泥岩、粘土岩夹多层砂岩为主。含煤3层，编号为8、9、10号煤，合称下煤组。上部岩性以粘土岩、砂质泥岩为主，夹灰色透镜状砂岩。含煤3层，编号为6上、6、6下煤层，可称为中煤组。该段岩性及厚度亦有相当变化，6号煤层由ne向sw产生分叉，使得6号煤层变薄，6 上煤层急剧增厚，6上与6号煤层之间发育有一套呈条带状ne向展布的砂岩体。4)下二叠统山西组(p1s)：岩性为陆相碎屑沉积，亦为本区主要含煤地层之一，含煤4层，编号为2、3、4及5号煤层，可称为上煤组。据钻孔揭露，本组地层厚度为98.50124.50m，平均厚度为106.90m。与下伏地层太原组呈整合接触，与上覆地层下二叠统下石盒子组呈整合接触。根据岩性组合及含煤性分为三个岩性段：下岩段：为粗砂岩段，岩性以灰白色、黄褐色粗粒长石及石英砂岩为主，该层砂岩全区较稳定，局部地段与6号煤层呈冲刷接触。砂岩中上部夹深灰黑色砂质泥岩与泥岩，含5号煤层，分布较稳定。中岩段：岩性由灰白色、灰黑色中细粒砂岩、砂质泥岩、粘土岩及泥岩组成。上岩段：岩性以深灰、灰白色中粗粒砂岩夹粘土岩、泥岩及粉砂岩为主，砂岩致密坚硬。5)下二叠统下石盒子组(p1x)：为陆相碎屑岩沉积，下部岩性为黄褐色砂岩与紫色、杂色粘土岩及泥岩互层。上部岩性以紫色、黄绿色泥岩及砂质泥岩为主，夹中厚层状砂岩。据钻孔揭露本组地层厚约71m。6)上二叠统上石盒子组(p2s)：为陆相碎屑岩沉积，区内大部分地层被剥蚀，下部岩性为灰白、黄绿色中粗粒砂岩。上部岩性为绛紫色泥岩、粘土岩、粉砂岩与黄绿色中粗粒砂岩及砂砾岩互层。7)上二叠统三叠系下统石千峰群(p2-t1sh)：上部岩性以砖红色粉砂质泥岩和泥岩为主，夹灰色、灰绿色砂岩；下部以黄绿、灰绿色中粗砂岩和含砾粗砂岩为主，夹棕红色粉砂岩、砂质泥岩。8)上二叠三叠系下统孙家沟组(p2-t1s)：岩性以浅红、微红、浅灰绿色细砂岩为主，夹砖红色粉砂质泥岩及具交错层理的砂砾岩。9)第三系红土层(n2)：岩性为红色、棕红色钙质红土层，含砂质及钙质结核，层理明显；在本区发育较普遍，厚度54115m，平均厚85m。10)第四系(q)：进一步可分为上更新统马兰组(q3m)与全新统(q4eol)。上更新统马兰组(q3m)岩性为淡黄色、黄褐色粉砂质黄土，夹粘土层，粒度均匀，垂直节理发育。全区分布，厚度695m，平均50m。全新统(q4eol)岩性为洪积、残坡积之松散砂粒，泥砂及风积砂；厚度一般05m左右。井田大部地区均被第四系覆盖。1.2.3井田地质变动井田位于准格尔煤田的南部详查区，其总体构造形态与南部详查区构造基本一致，沙沟背斜从井田西南部通过，褶曲呈“s”型，东北翼宽缓，西南翼较陡。受其影响，根据钻探综合成果及煤层底板等高线平面图，井田含煤地层沿走向、倾向产状变化不大，总体构造形态呈走向近东西，倾向近北，倾角15的单斜，但沿走向、倾向均发育有相应的波状起伏；未发现较大的褶皱及对煤层具明显破坏的断层等构造，进入井田的的部分，断层上下盘断距为50m，对区内岩煤层影响破坏较小。本区未发现岩浆岩侵入。根据以上资料，本区构造复杂程度确定为简单类型，即类型。1.2.4井田水文地质条件1)地貌及地表迳流特征本区地处鄂尔多斯盆地东部，属黄土高原的一部分，地形西北高而东南低。全区大部被厚层黄土覆盖，风积砂也有多处出现(移动式沙丘)，地表植被稀少，覆盖率极低。因受后期流水影响，产生许多纵横交错的冲沟，沟深壁陡，多为“v”字型，展示了黄土高原的特有特征。各冲沟发育方向多斜交或垂直地层走向注入黄河。夏季多暴雨，历年日最大降水量86.5mm，成集中补给，集中排泄，以迳流注入黄河，渗入系数1520%。黄河流经本区东缘，最大流量5310m3/s。2)井田水文地质特征井田处于准格尔煤田南部区，主采6号煤层，以斜井开采为主，自建矿以来曾发生两次较大的突水，最大突水量达15598m3/h，一次是2005年7月9日风井突水，另一次是2007年3月6日6101首采面突水，均为6号煤层顶板砂岩突水。现井田有关联的水文地质条件叙述如下：井田位于准格尔煤田南部的罐子沟流域，罐子沟流经井田的北、东部，井田一带区面积4.57k。井田南为老赵山梁背斜，西南为沙沟背斜，东部紧邻罐子沟向斜轴部，因而井田主要含水地2层具有南高北低，东、西高中间低的空间分布特征，宏观上好似一微向北倾的“簸箕”，井田位于上述构造的复合部位，亦即“簸箕”的中心部位。因而节理裂隙较为发育，含水层富水性较好。3)含水层及其特征根据含水层的地层时代、岩性特征与含水空隙的性质，井田含水层可划分为第四系松散岩类冲洪积(q4al+pl)孔隙含水层、第四系上更新统(q3eol)黄土裂隙孔隙含水层及二叠系下统山西组下段(p1s1)碎屑岩类裂隙含水层。各类含水层的水文地质特征如下：（1）第四系松散岩类冲洪积(q4al+pl)孔隙水含水层：井田第四系冲洪积物主要分布于罐子沟沟谷及其支沟中，含水层岩性由黄色含砾粉细砂层、黄灰色砂砾、卵石层沉积而成，分选性差，卵砾石岩性成分主要以姜结石为主；厚度015.65m ，一般57m 左右，结构松散，渗透性较好，该含水层下伏二叠系(p1s)碎屑岩类裂隙含水层，两含水层间无隔水层，因而该含水层大部分地段为透水不含水层，靠近山脚含水层下部局部残存有第三系红土，可形成弱含水层。（2）第四系上更新统(q3eol)黄土裂隙孔隙含水层：含水层岩性由第四系上更新统(q3eol)黄土构成，黄土由于受侵蚀作用，又形成不同的小地貌单元，受地貌的影响补给条件也各不相同。主要接受大气降水的补给，地下水在沿柱状节理下渗过程中遇相对隔水层后大部分以泉的形式溢出地表，而后又渗入第四系松散岩类冲洪积(q4al+pl)孔隙含水层中。（3）二叠系下统山西组下段(p1s1)碎屑岩类裂隙含水层：该含水层位于6号煤层顶板以上，是6号煤层开采的直接充水含水层，因而也被称为“6号煤层顶板砂岩裂隙含水层”。岩性特征：以灰白色、黄褐色含砾粗粒长石石英砂岩为主，局部相变为砂砾岩或砂质泥岩，具大型斜层理，砾石磨圆度较好，分选较差，砾径一般0.51.0cm，最大达3.0cm左右，含炭屑或煤线,泥质、粘土质胶结，坚硬致密。局部地段风化后呈疏松状，厚度31.73106.00m，平均61.90m。含水层的赋存特征：受罐子沟向斜、老赵山梁背斜的共同影响，区内含水层底板展布与6号煤层顶板展布规律基本一致，即具有南高北低、西高东低展布规律，最低点位于水3孔（水文报告）附近，底板标高为1007.13m，最高点位于观5孔(水文报告)附近，底板标高为1040.04m。受矿井排水与突水影响，含水层厚度变化较大，为1.9047.01m，平均18.49m，其中6101工作面附近最薄处仅剩1.90m，并形成了一定范围的降落漏斗，井下排水量也在减少，目前仅剩20m3/h左右，趋于疏干；以6101工作面为中心，向外含水层厚度逐渐变厚，最大厚度47.01m(观6、水文报告），然而受罐子沟向斜的影响，随着含水层底板向东西两侧逐渐翘起，含水层又逐渐变薄。含水层水位埋深45.89157.49m，静水位标高1027.3601048.352m，其中6101工作面切眼突水点附近最低，为1027.5m左右。含水层的富水性：6号煤层顶板砂岩裂隙含水层不但水位不统一，富水性极不均一，单位涌水量0.0000437.889l/sm，相差悬殊。沿罐子沟分布的钻孔单井涌水量较大、远离罐子沟6101、6103工作面矿井涌水量小，靠近分水岭的钻孔，单井涌水量小。水化学特征：水质类型一般为hco3-ca和hco3-camg型，矿化度0.3740.422g/l，平均0.397g/l。其中主要阴离子为hco3-占72.993.9%，次要阴离子为so42-和cl-，各占5.6%和11.2%，主要阳离子为a，占33.852.5%，其次是mg占19.8%-35.6%，再次为na，占1725。（4）寒武()与奥陶系(o2)碳酸盐岩类岩溶裂隙含水层：区域资料岩溶水水位标高863.348864.613m。根据矿方提供资料：2009年中国煤田地质公司华盛水文地质勘查二队在罐子沟一矿东南部施工两个奥灰岩水文地质勘查孔，孔距1290m，经过联合抽水试验，奥灰岩含水层静水水位标高为871m。据井田内6个见奥陶系(o2)层位的钻孔统计，井田内最下一层可采煤层8号煤层与奥陶系(o2)间距30.8552.13m，平均38.65m。8号煤层赋煤标高9601110m，岩溶水对开采8号煤层造成的威胁较小。4）目前，井下正常涌水量90 m3/h左右，最大涌水量按300m3/h。1.2.5地温本区煤层埋藏较浅，无地温异常，地温变化梯度小于3/100m，属地温正常带。1.3煤层特征1.3.1煤层埋藏条件井田内可采煤层为1层，为6号煤层，其可采储量占总可采储量的89%，煤层赋存平缓，倾角一般为13，可以采用单水平开采，总体为南高北低。本井田内未见煤层露头，根据南部详查报告资料，井田南部边界外见风化露头。1.3.2各煤层特征井田含煤地层为石炭二叠系地层，以石炭系上统太原组(c2t)含煤性最好，含煤6层，编号为6上、6、6下、8、9及10号煤层，其中6号煤层分布广，厚度较大、煤层稳定，为主要可采煤层；6下与8号煤层大部可采，煤层较为稳定，为次要可采煤层；9号煤层厚度变化大，分布零星，井田内不可采；6上煤层厚度小，分布零星，井田内不可采。该组含煤地层平均总厚度54.55m，煤层平均总厚度24.19m，含煤系数44%；可采煤层平均厚度22.09m，可采含煤系数40.49%，见图1-2。井田可采煤层为1层，可采煤层为6号煤层现将井田范围可采煤层的赋存情况及特征叙述如下：6号煤层：位于太原组顶部，煤层自然厚度3.3626.50m，平均18.02m，资源储量利用厚度3.3623.80m，平均15.65m。有2个钻孔（即38、54号孔）全层风化，38号孔风化煤厚度5.33m，54号孔风化煤厚度3.36m。6号煤层结构复杂，含014层夹矸，夹矸岩性为为泥岩、炭质泥岩，顶板岩性一般为粉砂岩、砂质泥岩及粘土岩，底板岩性为泥岩。该煤层层位稳定，对比可靠，属全区可采的较稳定煤层。1.3.3煤的特征1）煤的物理性质及煤岩特征煤的硬度大，内生和外生裂隙均不发育，仅局部露头受小构造和非构造运动影响外生裂隙稍发育，煤的脆性差，断口参差状。总体而论以亮煤和暗煤占优势，丝炭略多，6号煤层确定为半暗型煤。通过镜下鉴定，6号煤层的镜煤平均最大反射率(光电管)为0.581%，属变质阶段（低变质烟煤）。2）化学性质、工艺性能和煤类（1）化学性质各可采煤层为低硫、中灰、中高热值煤。（2）工艺性能低温干馏和加氢液化：本区煤为低变质烟煤，低温干馏试验结果表明含油率大于7%为富油煤，氢元素一般在5%左右，碳氢比值除6号煤层略大于16外，其它各煤层均16，本区煤的丝炭含量过高，这是不利于加氢液化的主要因素。煤的气化：本区煤的机械强度高，热稳定性好，化学活性较差，温度在950时二氧化碳还原率为24.8%，温度升高到1050时，二氧化碳还原率接近60%，不利于气化。3）煤类井田内各可采煤层浮煤挥发分一般在37%以上，粘结指数01，透光率88%以上，据中国煤炭分类国家标准(gb575186)煤类划分为长焰煤(cy41)。4）煤质评价及工业用途评述井田内煤为中灰、低硫、低磷、中高热值的长焰煤。煤对co2反应性差，灰熔融性高(为高熔、难熔灰分)。煤的焦油产率高，为富油煤。煤的可选性差，为中等可选极难选。区内煤可作民用及动力用煤，用于火力发电及各种工业锅炉，也可在建材工业、化学工业中做焙烧材料。此外，还可作低温干馏原料煤。5）煤的可选性评价原勘探报告对6号煤层采取两个简选样进行了可选性试验。依据国标gb/t16417-1996煤炭可选性评定方法(0.1含量法)进行评定，详见表1-1.表1-1罐子沟一矿6号煤层拟定选灰分可选性等级一览表拟定灰分(ad%)浮物产率(%)分选密度(kg/l)0.1含量%可选性等级初始值最终值7.081.01.45040.542.2极难选8.089.51.54012.513.0中等可选9.093.51.7402.519.2中等可选10.07.01.44540.041.8极难选11.078.01.50027.028.2较难选12.085.01.60012.513.0中等可选由表1-2-2可知，当洗选后灰分(ad)在7.0%时属极难选，灰分(ad)在8.0%时属中等可选，灰分(ad)在9.0%时属中等可选。当洗选后灰分(ad)在10.0%时属极难选，灰分(ad)在11.0%时属较难选，灰分(ad)在12.0%时属中等可选。6）瓦斯原勘探报告共在8个钻孔中采瓦斯样10个，利用解吸法试验结果，均含很低的残存瓦斯，瓦斯成份以氮气为主，其次为二氧化碳气，多数钻孔无甲烷气，按瓦斯成份分带均属第一带：即二氧化碳氮气带。另外，根据2009年8月21日内蒙古煤矿矿用安全产品检验中心为罐子沟一矿出的内蒙古罐子沟一号井矿井瓦斯等级鉴定报告，矿井绝对瓦斯涌出量为1.56m3/min，相对瓦斯涌出量为0.70m3/t，罐子沟一矿为低瓦斯矿井。7）煤尘根据罐子沟一矿提供的生产过程中煤尘爆炸性鉴定报告表，试验结果火焰长度400mm，抑制煤尘爆炸最低岩粉填加量为70%，故煤尘具有爆炸危险性。8）煤的自燃根据罐子沟一矿提供的生产过程中煤炭自燃倾向鉴定报告表，井田煤属于级（自燃）煤。9）煤层中的放射性煤层中放射性原报告中没有提出，在煤田内煤矿开采中未发现放射性对人体的伤害。 图1-2 矿井煤层柱状图2 井田开拓2.1井田境界与储量2.1.1井田境界1）地理位置罐子沟一矿行政区划隶属于鄂尔多斯市准格尔旗龙口镇。其地理坐标为：东经：11113591111759；北纬：393201393424。2）井田境界内蒙古自治区国土资源厅于2010年4月20日以“内国土资采划字201050号”文为内蒙古罐子沟煤矿进留期限为1年，划行了划定井田范围批复，井田面积17.1673k。开采标高1210980m，预定井田范围由13个拐点圈定，各拐点坐标见表2-1。表2-1罐子沟一矿划定井田范围各拐点坐标一览表 拐点编号1954年北京坐标系1980年西安坐标系xyxy14381519.99637522840.0044381473.02037522769.02024380850.00537524520.0024380803.03037524449.03034379030.00337525760.0004378983.02037525689.04044378330.00137524449.9964378283.01037524379.03054378291.28437523665.9614378244.29037523594.99064378291.20437523641.3114378244.21037523570.34074378290.06437523641.3114378243.07037523570.34084378290.00437523640.0014378243.01037523569.03094377860.00337521100.0054377813.00037521029.020104378949.99937520059.0054378903.00037519988.010114382259.99937520059.0044382213.02037519988.000124382259.99637520979.9984382213.02037520909.000134381569.99637522730.0054381523.02037522659.020根据国家发展改革委关于内蒙古鄂尔多斯准格尔矿区总体规划的批复罐子沟煤矿井田由12个拐点连线构成。3）井田尺寸井田的走向最大长度为5.31m，最小长度为3.83km，平均长度为4.57km。井田倾斜方向的最大宽度为4.32km，最小宽度为2.90km，平均宽度为3.61km。煤层倾角为3，井田平均水平宽度为3.61km。井田的水平面积为16.1448km2，利用cad中的查询功能查出井田面积，井田赋存状况参见图2-1。图2-1 井田赋存状况图2.1.2矿井资源/储量1)储量计算基础（1）根据查庄井田地质勘探报告提供的煤层储量计算图计算；（2）依据煤炭资源地质勘探规范关于化工、动力用煤的标准：计算能利用储量的煤层最低可采厚度为0.8 m，原煤灰分不大于40%。计算暂不能利用储量的煤层厚度为0.70.8 m；（3）依据有关要求：禁止新建煤层含硫份大于3%的矿井。硫份大于3%的煤层储量列入平衡表外的储量；（4）储量计算厚度：夹石厚度不大于0.05 m时，与煤分层合并计算，复杂结构煤层的夹石总厚度不超过每分层厚度的50%时，以各煤分层总厚度作为储量计算厚度；（5）井田内主要煤层稳定，厚度变化不大，煤层产状平缓，勘探工程分布比较均匀，采用地质块段的算术平均法；（6）煤层容重：煤层容重为1.4 t/m。井田范围内的煤炭储量是矿井设计的基本依据，在资源储量估算图上采用地质块段法、算术平均法进行工业储量计算。块段划分原则上不跨越大中型断层，基本以断层及保护煤柱线、等高线、煤类线、资源储量类别线等作为估算块段边界。根据地质勘探情况，将矿体划分为a、b、c三个块段，在各块段范围内，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。块段划分如图2-2所示2)地质资源量按下式计算：=s*m*/cos式中：各块段储量，mt；s各块段的面积，km2；m各块段内煤层的厚度，6号煤层平均厚度为15.65 m；各块段内煤的容重，取为1.4t/m3；各块段内煤层的倾角，a段取5，b段取6，c段取3表2-2 6号煤层各块段面积及储量表号煤块段面积/m2容重t/m3平均厚度/m()储量/ta3825853.31.416.53583499443.1b7926606.51.415.356171281069.3c4491763.71.415.07390111488.6 合计16244223.5344892001则矿井地质储量为：zz =83.5+171.3+90.1= 344.9（mt）图2-2 块段划分3)矿井工业资源/储量矿井工业资源/储量按下式计算：=z111b+z122b+z2m11+z2m22+z333k式中：矿井工业资源/储量；z111b探明的资源量中经济的基础储量；z122b控制的资源量中经济的基础储量；z2m11探明的资源量中边际经济的基础储量；z2m22控制的资源量中边际经济的基础储量；z333k推断的资源量。k可信度系数，取0.7 0.9，地质构造简单、煤层赋存稳定取0.9；地质构造复杂、煤层赋存不稳定取0.7，式中取0.9。根据钻孔布置，在矿井地质资源量中，60%是探明的，30%是控制的，10%是推断的。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。z111b=344.960%70% = 145 mtz122b=344.930%70% = 72.5 mtz2m11=344.960%30% = 62.1 mtz2m22=344.930%30% = 31.1 mt由于地质条件简单，k取值0.9z333k = 344.910%k =31.1 mt即： zg= z111b + z122b+ z2m11+ z2m22+ z333k = 341.8 mt2.1.3保护煤柱1)安全煤柱留设原则(1)工业场地、井筒留保护煤柱，对较大的村庄留设保护煤柱，对零星分布的村庄不留设保护煤柱。(2)各类保护煤柱按垂直断面法或垂直法确定。用岩层移动角确定工业场地、村庄煤柱。(3)维护带宽度：风井场地20m，村庄10m，其他15m。(4)断层保护煤柱留设的原则:落差50 m的断层，两侧各留50 m的煤柱；落差20 m50m的断层，两侧各留30m煤柱；落差10m20m的断层，两侧各留20m煤柱；落差10m的断层不留设断层煤柱。(5)井田境界煤柱宽度为20m。(6)工业场地占地面积，根据煤矿设计规范中若干条文件修改决定的说明中第十五条，工业场地占地面积见表23。表2-3工业场地占地面积指标井型（mt）占地面积指标（公顷/10万t）2.40及以上11.201.801.20.450.901.50.090.301.8 2）井田边界保护煤柱井田边界保护煤柱按罐子沟矿实际情况，根据有关规程规范的要求取20m，则井田边界保护煤柱损失由下式计算：式中：井田边界煤柱宽度，取20m；井田边界长度，15716m；煤层厚度，12.58m； 煤的容重，1.40t/m3。则：201571615.651.40=688.68（万t）（2）工业广场煤柱根据煤炭工业设计规范第5-22条规定：工业广场的面积为 1平方公顷/10万t。本矿井设计生产能力为300万t/a，因此由表2-3可以确定本设计矿井的工业广场为24公顷，故取工业广场的尺寸为500 m600m的长方形。根据建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程第14条和第17条规定工业广场属于级保护，需要留设15m宽的围护带，见图2-3。工业广场保护煤柱可按垂直剖面法设计：煤层倾角3，工业广场地面标高约为+1200.0m，表土层厚度为35m，移动角=45，上覆岩层的边界角=75，下山移动角 =70，上山移动角=75。图2-3工业广场煤柱由工业广场保护煤柱图2-3可知，保护煤柱的尺寸计算如下所述： 代入数据得：则工业广场的煤柱量为：式中：工业广场煤柱量，万t；s工业广场压煤面积，。代入数据得：（万t）（3）井筒及大巷保护煤柱主、副井及风井井筒保护煤柱在工业场地保护煤柱范围内，故井筒保护煤柱损失量为0；由于大巷为岩石大巷，故大巷保护煤柱损失量0。表24 保护煤柱损失量见表煤柱类型损失储量（万t）井田边界保护煤柱688.68工业广场保护煤柱1053.3井筒及大巷保护煤柱zjd0合计1741.982.1.3矿井设计资源/储量矿井设计资源/储量按下式计算：式中:矿井设计资源/储量；断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建（构）筑物煤柱等永久煤柱损失量之后。则：=（341.7-6.88）=334.82mt。2.1.4矿井设计可采储量矿井设计可采储量按下式计算：式中:矿井设计可采储量；工业场地和主要井巷煤柱损失量之和；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。由于本设计矿井主采煤层为6号煤层，其煤层平均厚度为15.65m，属于厚煤层，故取c=0.75。=10.53+0=10.53mt则：=（334.82-10.53）0.75=243.22mt。2.1.5矿井设计生产能力及服务年限1）矿井工作制度矿井年工作日为330d；每天井下四班作业，其中三班生产，一班检修；地面三班作业，其中二班生产，一班检修；每日净提升时间为16h。2）矿井设计生产能力设计提出2.40mt/a、3.0mt/a及4.0mt/a三种井型方案，经综合分析、比较，推荐3.0mt/a井型方案。主要原因如下：(1)矿井原有设计能力为0.90mt/a，主要系统预留了3.0 mt/a的生产能力，3.0 mt/a井型可充分利用现有井巷工程及地面设施，改造工程量和投资较小。(2)从矿井服务年限分析：2.40mt/a、3.0mt/a、4.0mt/a井型方案的服务年限分别为78a、63.1a和41.3a。其中，2.40mt/a井型的矿井服务年限偏长；3.0mt/a井型的矿井服务年限满足设计规范要求且符合当前形势需要；4.0mt/a井型的矿井服务年限则较短。(3)从煤层生产能力分析：该井的主采煤层平均厚度15.65m，适宜放顶煤综合机械化采煤。近年统计类似条件下综合机械化放顶煤工作面的产量在2.04.0mt/a。兖州矿区综放面产量多在3.0mt/a以上，山西类似条件的王庄矿工作面能力达到5.0mt/a左右，潞安常村矿综放工作面年生产能力达到2.4mt以上。由此可见，本矿井开采条件下长壁综放工作面具有3.0mt/a左右能力。原一矿单面月产量已能达到0.30mt。矿井设计能力为2.4mt/a时，布置一个综放工作面保证产量，富裕较大；矿井设计能力为3.0mt/a，由一个综放面保证能力是可靠的；矿井设计能力为4.0mt/a，由一个综放面保证能力略为紧张，可靠性降低，同时要求较高的技术管理水平和职工素质。(4)满足总体规划要求根据国家发展改革委关于内蒙古鄂尔多斯准格尔矿区总体规划的批复，罐子沟一矿规划的生产能力为3.0mt/a，且矿井前期准备工作均按3.0mt/a的规模开展的。因此，3.0mt/a的井型更适合本矿井。(5)从经济效益方面分析本矿井所开采的煤炭具有良好的市场，在不增加工作面数量的前提下，提高井型具有更好的投资效益。综上所述，3.0mt/a井型方案具有更加适宜的服务年限、合理的煤层生产能力和可靠的矿井生产能力、安全的生产环境、良好的投资效益和社会效益，能够实现快速还贷，矿井技术经济效益明显优于2.40mt/a井型方案；而矿井服务年限、固定资产投资效率和矿井达产、稳产可靠性又明显优于4.0mt/a井型方案，因此，本设计确定矿井设计生产能力为3.0mt/a。3）矿井服务年限矿井服务年限按下式计算：式中：t矿井服务年限，a；z矿井可采储量，mt；a矿井设计生产能力，mt/a；k储量备用系数，取1.4。表2-5 不同矿井设计生产能力时矿井服务年限表矿井设计生产能力（万t/a）矿井设计年限（a）第一水平设计服务年限煤层倾角45600及以上7035300-5006030120-2405025201545-9040201515符合煤炭工业矿井设计规范要求2.2井田开拓2.2.1井田开拓的基本问题1）地形及煤层赋存条件对开拓的影响矿井位于鄂尔多斯准格尔旗东部的黄土高原，因水流的向源侵蚀作用使地貌变得十分复杂，形成数条树枝状冲沟，地形切割强烈，沟谷纵横、沟深壁陡，地表为固结黄土与风积砂。矿区总体地势西高东低，最大高差176m，可供选择的工业场地极其有限。现有工业场地位于井田东部边界，此处煤层埋深最浅，便于开拓。2）井筒形式的确定井筒形式有三种：平硐、斜井、立井。一般情况下，平硐最简单，斜井次之，立井最复杂。平硐开拓受地形与埋藏条件限制，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，不易受底板含水层的威胁；主提升胶带化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：斜井井筒长辅助提升能力少，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。立井开拓不受煤层倾角、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，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利，井筒断面大，可满足高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井需风量的要求，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，基本建设投资大。罐子沟一矿采用斜井开拓方式，单水平开拓6号煤层，布置有主斜井、副斜井、风井。主、副斜井布置在井田中部，副斜井到达6号煤层底板，回风立井也布置在井田中部。3）工业场地及井口位置选择原则矿井工业场地选择的主要原则如下：（1）交通运输方便，该矿井为一大型矿井，要创造煤炭外运的有利条件。（2）根据井田煤层赋存和首采区位置，工业场地及井口位置应使井田开拓布局简单合理，工程量省，投资少，工期短。（3）充分利用现有井巷工程及工业场地。4）工业场地及井口位置选择工业场地的位置选择在主、副井井口附近，即井田东翼中部。工业场地的形状和面积：根据工业场地占地面积指标，确定地面工业场地的占地面积为30m2，长边垂直于井田走向，根据制图规范1：5000的图按500m600m绘制。5）开采水平及阶段的划分原则：（1）要有合理的阶段斜长，指在采用合理的回采工艺及合理的工作面参数、采区巷道布置及生产系统、一定的采区设备条件下所能达到的阶段斜长。需考虑以下因素：煤的运输开采近水平煤层的矿井，采用带区准备时，用胶带输送机运煤。辅助运输辅助运输采用绞车时，由于井下运输、安装不方便，所以一般绞车的直径一般不大于1.8m。开采近水平煤层或者采用倾斜长壁开采时的阶段斜长可达15001800m，可采用两段或三段提升。所以，阶段的斜长有所加长。行人 对于没有人车或其他运人的设备到工作面的矿井，阶段斜长过大会使行人不方便。（2）要有合理的区段数为保证采区正常的生产和接替，就需要有合理的区段数目，它从另一个侧面反映了阶段斜长的要求。要保证采区内的工作面的正常接替，区段数目多一些比较有利，但是这样斜长过大，对辅助运输和煤炭的运输以及行人等都有不利的影响。所以选用一个合理的斜长是很重要的。目前，近水平煤层区段数目可取37个。（3）要有利于采区的正常接替为保证矿井均衡生产，一个采区开始减产，另一个采区开始应投入生产。阶段斜长大时，采区储量就大，服务年限就长，吨煤的开拓准备工程量也少。（4）要保证开采水平要有足够的储量和合理的服务年限这是水平划分的最重要的部分，对于年设计产量3.0mt/a的矿井来说，第一水平服务年限应不少于30年。（5）水平高度在经济上有利 从技术与经济统一的观点来说，技术上合理的水平垂高能获得较好的经济效果，可以通过经济的比较方法选择有利的水平垂高，经济比较的项目包括：水平范围内的开拓工程量及掘进费用、井巷维护费、煤炭提升费、排水费等，如果采区巷道布置类型和参数不同，还应该比较采区的巷道掘进、维护及煤的运输费用。根据比较的结果综合考虑技术、管理、安全等因素，从而获得合理的水平高度。6）水平及阶段的划分煤层赋存稳定，平均厚度15.65m，结构较简单；煤层倾角变化不大，倾角变化为18，平均为4，为近水平煤层。井田走向长度最大值为5.71m,最小值为3.83km, 平均长度为4.77km，倾斜长度最大值为4.32km,最小值为2.90km,倾斜长度平均值为3.61km。7）大巷布置6号煤层为主采煤层，在全井田赋存稳定，煤层强度较大，可以满足巷道支护的要求，因此，主水平大巷沿6号煤层东西向布置，采用“三巷式”，大巷间距都是30m，大为方便排水，减少风桥，辅运大巷沿煤层底板布置，回风大巷沿煤层顶板布置，胶带运输大巷沿煤层中部布置。采用煤仓和斜巷联络。8）开采顺序及带区接替本井田煤层倾角小，大巷两翼长度适合单面由边界向大巷回采，带区的构造。因此，按煤层划分带区，均为单翼开采带区。根据煤层赋存范围、厚度、层位及资源量,采6号煤层，6号煤层为矿井主要可采煤层，带区接续总体为：北一带区南一带区北二带区南二带区北三带区南三带区。2.2.2矿井基本巷道1)井筒矿井共有三个井筒，分别为：主斜井、副斜井和回风立井。（1）主斜井位于矿井工业场地，担负全矿井3.0mt/a的煤炭运输任务。井筒内安装1台带宽为1400mm的胶带输送机，承担矿井煤炭的提升任务，兼进风和安