采矿工程毕业设计（论文）-鸡西矿业集团平岗煤矿3.00Mta新井设计[2]【全套图纸】 .doc

i 摘摘 要要 本设计矿井为鸡西 矿业集团 平岗煤矿3.00mt/a新矿井设计，一共有 4层可采煤层， 分别为22#、33#、35#、38#， 煤层总厚度为 21米。煤层工业牌号为 1/3焦煤，设计井田 的可采储量42997.5万吨，设计服务年限为 67年，本矿井设计采用以立井为主的综合机 械化开拓 方式，划分为 二个水平， 12个采区。每个采区为 单翼开采，两个工作面达产， 达产时采区个数为两个。采用分层布置，22#，33#，35#,38#层单独开采，。大巷运输采用 14吨架线式电机车牵引 5吨底卸式矿车运输，采用的采煤方法为走向长壁采煤法，采 煤工艺为综合机械化采煤工艺。顶板处理方法为全部跨落法。 关键词 ：矿井设计 ；单翼开采 ；单一开拓 全全套套图图纸纸，加加153893706 ii abstract this design is the new 3.00million-tons-per-year mine design of jixi mining bureau donghai coal mine. there are four minable coal beds, bed 22, 33, 35, and 38. the total thickness of the coal beds is 21metres. the industrial shop sign of the coal beds is one third coking coal. the minable reserves is 42997.5 million tons. the time limit of the design is 67 years. this mine adopts the comprehensive mechanizational pioneering method which plays a major role in vertical mines. it is devided into two levels and twelve mining areas. each area applies for unilateral mining. when the output is reached, there will be two mining areas. it adopts stratificational arrangement. beds 22, 33, 35 and 38 are mined individually. tunnel transportation uses 14-ton coal-tracing electric locomotive to tow the 5-ton buttom- unloading tram. the mining technology is comprehensive mechanizational technology. the way of dealing with the roof is to make it fall by itself. key words: mine design; unilateral mining; mining technology iii 目 录 摘 要i 绪论 .1 第 1 章 井田概况及地质特征 .2 1.1 井田概况2 1.1.1 交通位置 2 1.1.2 地形 地势 2 1.1.3 气象 地震 2 1.1.4 水源及电源 2 1.2 地质特征3 1.2.1 矿区内的地层情况 3 1.2.2 地质构造 4 1.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征 5 1.2.4 岩石性质 厚度特征 6 1.2.5 井田水文地质情况 6 1.2.6 沼气 煤尘及煤的自燃性 7 1.2.7 煤质 牌号及用途 7 1.3 勘探程度及可靠性9 第 2 章 井田境界及储量 .11 2.1 井田境界11 2.1.1 井田周边情况 11 2.1.2 确定井田的依据 11 2.1.3 井田境界 11 2.1.4 井田未来发展情况 11 2.2 井田储量11 2.2.1 井田储量的计算 11 2.2.2 保安煤柱 12 2.2.3 储量计算的评价 13 2.3 矿井工作制度 生产能力 服务年限 .14 iv 2.3.1 矿井工作制度 14 2.3.2 矿井生产能力及服务年限 14 2.3.3 矿井设计服务年限 15 第 3 章 井田开拓 .16 3.1 概 述.16 3.1.1 井田内外及附近生产矿井开拓方式概述 16 3.1.2 影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况 16 3.1.3 确定井田开拓方式的原则 16 3.2 矿井开拓方案的选择 17 3.2.1 井硐形式和井口位置 17 3.2.2 开采水平数目和标高 20 3.2.3 开拓巷道的布置 21 3.3 选定开拓方案的系统描述24 3.3.1 井硐形式和数目 24 3.3.2 井硐位置及坐标 24 3.3.3 水平数目及标高 25 3.3.4 石门 大巷数目及布置 25 3.3.5 井底车场的形式选择 25 3.3.6 煤层群的联系 26 3.3.7 采区划分 28 3.4 井硐布置和施工28 3.4.1 井硐穿过的岩层性质及井硐支护 28 3.4.2 井筒布置及装备 30 3.4.3 井硐延伸的初步意见 33 3.5 井底车场及硐室34 3.5.1 井底车场形式的确定及论证 34 3.5.2 井底车场的布置 储车线路 行车线路的布置长度 34 3.5.3 井底车场通过能力计算 36 3.5.4 井底车场主要硐室 37 3.6 开采顺序 .37 3.6.1 沿井田走向的开采顺序 37 3.6.2 沿煤层垂直方向的开采顺序 38 v 3.6.3 采区接续计划 38 3.6.4 “三量”控制情况.38 第 4 章 采区巷道布置及采区生采产系统 .41 4.1 采区概述41 4.1.1 设计采区的位置 边界 范围 采区煤柱 41 4.1.2 采区地质及煤层情况 41 4.1.3 采区生产能力 储量及服务年限 41 4.2 采区巷道布置42 4.2.1 区段划分 42 4.2.2 采区上山布置 43 4.2.3 采区车场布置 43 4.2.4 采区煤仓形式 容量及支护 46 4.2.5 采区硐室简介 48 4.2.6 采区工作面接续 49 4.3 采区准备50 4.3.1 采区巷道准备顺序 50 4.3.2 主要巷道断面示意图及支护方式 50 第 5 章 采煤方法 .52 5.1 采煤方法的选择53 5.1.1 采煤方法的选择 53 5.2 回采工艺54 5.2.1 回采工作面的工艺过程及使用的机械设备 54 6.1 矿井井下运输.57 6.1.1 运输方式和运输系统的确定 57 6.1.2 矿车的选型及数量 57 6.1.3 采区运输设备的选择 61 6.2 矿井提升系统62 6.2.1 矿井提升设备的选择与计算 62 第 7 章 矿井通风系统的确定 .65 7.1 矿井通风系统的确定65 vi 7.1.1 概述 65 7.1.2 通风系统确定的因素 65 7.2 风量计算与风量分配66 7.2.1 风量计算 66 7.2.2 风量分配 70 7.2.3 风速计算 71 7.2.4 风量的调节方法和措施 72 7.3 矿井通风阻力的计算73 7.3.1 确定全矿井最大通风阻力和最小通阻力 73 7.3.2 矿井等积孔的计算 75 7.4 通风设备的选择75 7.4.1 主扇的选择计算 75 7.4.2 电动机的选择 76 7.4.3 反风措施 76 7.5 矿井安全技术措施76 第 8 章 矿井排水 .80 8.1 概述80 8.1.1 矿井水来源及涌水量 80 8.1.2 对排水设备的要求 80 8.2 矿井主要排水设备81 8.2.1 排水系统和排水方式简介 81 8.2.2 主排水设备及管路选择计算 81 第 9 章 技术经济指标 .85 致 谢 辞87 参考文献 .89 附录一.90 附录二.96 1 绪论绪论 通过大学四年的学习，我掌握了很多专业知识，为了能更好的巩固和运用 这些知识，借毕业设计这个机会我做了黑龙江省鸡西市平岗矿的新井设计，而 且我在毕业实习中收集到了很多平岗矿的资料。本设计主要是关于新矿井的建 设，其中包括开拓方式、采煤工艺、支护方式、设备选型以及矿井的各个系统。 本设计包括通风安全方面、采煤工艺方面、岩石力学方面以及 cad 制图方 面的知识。采矿方面的知识更新很慢，我在这段时间充分利用时间,弥补这四 年来的专业知识的不足,努力向老师请教,同时给自己思维留有空间,创造新的 开采模式. 本设计主要是通过绘制矿井的各种图纸来进行矿井的优化设计，这其中文 字部分包括大量的方案比较，以便使设计更加合理。在设计时，需要对矿井的 地质情况、煤层的受力等情况进行分析，这样才能使建成的矿井更加与实际相 符。 我希望通过做本次毕业设计，我能够学到更多的采矿专业知识，巩固我所 学过的各种知识，并且能够很好的运用他们，从而也为我以后的工作打下良好 的基础。 2 第第 1 1 章章 井田概况及地质特征井田概况及地质特征 1.1 井田概况 1.1.1 交通位置 本区位于黑龙江省鸡东县的哈达、东海两镇之间。其地理坐标在北纬4521，东 经13110。勘探区内公路四通八达 ,南部有林口至密山铁路线 ,国家级公路方虎线 .通往 平岗矿有铁路专用线 ,距牡密线的 平岗站，哈达河站约 10km，公路可通鸡西，密山，交 通较为方便。 1.1.2 地形 地势 平岗煤矿地处完达山与老爷岭结合部,地表为丘陵地带 .西部玄武岩覆盖 ,地势稍高 ,往 东地势渐平 ,多为农田 .地面最大高差约 110m。 1.1.3 气象 地震 本区处中温带湿润区 ,属大陆性多风气候 , 区内由11月至翌年4月为冻结期，冻结 深度为1.5至2.0m，最高气温在零上 27至31，最低气温在 -29至-34，有两条 季节性小溪由北向南流过 ,夏季有水，冬季干涸，夏季地表水通过这两条小河排泄向 南汇入穆棱河。 汛期常发生在每年的七、八月份。年平均降水量533.3mm，季内最大降 水量312.5mm。唯哈达河在 六五年八月十日 ，连续几天暴雨后，洪水位置骤然上升，溢 出河床。淹没了井田内标高 183184m以下的田地，是解放后最大一次洪水泛滥。 虽本区地处地震多发带，有感地震亦有过记载，但未矿井生产造成影响。 1.1.4 水源及电源 平岗矿区水源来自开采地下水，能够满足生产与生活需要。生产与生活用电均 来自鸡西市供电局。 3 图1-1 平岗 矿交通位置图 1.2 地质特征 1.2.1 矿区内的地层情况 平岗 矿区位于鸡西盆地北部条带东端，基底是元古界麻山群，含煤地层为中 生界上侏罗统鸡西群，包括滴道组，城子河组和穆棱组，勘探区地层层序表如表1-1。 4 表1-1 勘探区地层层序表 界系统群组接触关系 地层 厚度 m 第四系全新统q4冲积层q4 1-20 新 生 界 第三系上新统n2玄武岩 0-40 穆棱组j3m 6 城子河组 j3ch 660-740 中 生 界 侏罗纪上统j3 鸡西 群 滴道组j3a 0-130 元 古 界 麻山群ptms变质岩系 整和 整和 假整和 整和 假整和 整和 整和 1500 1.2.2 地质构造 鸡西煤盆地的古构造轮廓受近于南北向压应力的影响，大体上可分为二组：一 是位于盆地中央的平阳 麻山古背斜，在古背斜轴部发育一条逆冲断裂称平麻断裂， 将鸡西煤盆地的基底分成了中间凸起，走向近东西的南北两个凹陷盆地。二是走向 近北东或北西方向的剪切断裂。 侏罗纪晚期，含煤地层形成。沉积前的古构造以及后来的燕山运动都对汗煤地 层起了一定的控制作用。在煤田形成之后，南北向压力进一步加强，使东西向褶皱 和北东、北西断裂进一步发展，形成了煤田的今日构造形态。 平岗矿区位于鸡西煤盆地北部条带的东端，地层走向近东西、倾向南、单斜。 地层倾角825之间。矿区所涉及的断层分述如下： f9:为勘探区西部边界断层 ，走向ne20，倾向nw390，倾角80，落差 420450m。第10剖面1号和2号孔控制，正断层，属推断断层。f11位于西部边界下端， 属于逆断层。 f12，f14: 位于勘探区 左部，走向ne15,倾向nw285，倾角55，落差 100220m，正断层。由912号孔实见，程度基本可靠。 f48:为勘探区东部边界断层，走向 nw20ne5，大致为南北弧形，向东倾斜， 5 倾角75，落差约240m，正断层，延展长度 3公里以上，由 8019号钻孔控制，程度 基 本可靠。 f15，f16:位于勘探区 右部，走向nw15，倾角25，落差在05m之间， 正断层，规 模较小，上部尖灭，未在地表出露，由8124号孔控制，程度基本可靠。见断层发育 及落差表。 1.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征 本区煤层都赋存在穆棱、城子河两个含煤组中，地层总厚度1250m，主要可采煤层 发育在城子河组地层中，本次报告以城子河含煤组为主，根据煤层群发育特点，可将本组 20余层煤层分为上、中、下三个层群。 表1-2 断层发育及落差表 产状 位置编号 倾向倾角 性质 落差 （m） 控制程度备注 北部勘探 区边界 f31 nw325 -ne15 50 -70 枢纽 0-210 1121剖面，控制 可靠 来源于81 年报告及 生产实见 东部勘探 区边界 f48 ne70 -95 75 正断层 240 基本可靠， 8019号 孔控制孔实见 资料来源 于以往地 质报告 勘探区东 北部 f49ne1575 正断层 68 基本可靠， 8011孔 实见， 61110、80 15孔控制 资料来源 于以往地 质报告 上部层群： 20、21上、21中、 21中下、 21、21下、22上、22中、 22、23。 中部层群： 32上、32、34上、 34、35、36、37、38、39。 下部层群： 48、49、542、55等。 主要可采层： 22层、33层、35层、38层。 其它煤层因可采点少 ，连不成块而未参与储量计算。 本区城子河组地层，含煤性好，主要可采层总厚21m，煤层最大总厚度 43m，地层总 厚度700m，含煤系数2.28%。本区煤层发育较稳定，标志层清楚，物性特征明显，煤 岩层对比可靠。 可采煤层特征如下： 22号煤层：全区发育且稳定，为本区主要可采层，煤层结构复杂，厚度较大， 6 煤质较稳定，肉眼鉴定为半亮半暗型、块状。本煤层有多层夹矸，多数见煤点为13 层夹矸，岩性为煤页岩或页岩，厚度在0.030.29 m之间。煤层厚度 3.603.82m，平 均厚度3.8m，顶板粉砂岩，平均厚度 3.77m，底板粉砂岩，平均厚度 24.8米，中砂岩 20.8 m，粉细互层大约 1.6 m，下距33号煤层约50m。 33号煤层：全区发育稳定，本区主要可采层，浅部较复杂，含多层夹矸，岩性 为煤页岩，厚度 0.040.19m，深部煤层结构较简单，肉眼宏观煤岩型为半亮型、粉、 块状。 20、21剖面线深部受玢岩影响成为天然焦，煤层顶板为粉砂岩或细砂岩，底 板是粉砂岩或中砂岩，平均厚度 50m，煤层厚度8.38.7，平均厚度8.5m，下距35号煤 层约为50m。 35号煤层：全区发育，较稳定，结构单一，宏观煤岩为半亮型、粉状。煤层厚度 4.704.90m，平均厚度4.8m。煤层顶底板为粉细砂岩，顶板平均厚度50m，底板平均厚 度50m，下距38号煤层约为50m。 38号煤层：全区发育较稳定，原煤灰份在46%左右，而被列入表外量，10线以西含 夹矸，岩性为煤页岩，厚度 0.050.09米。10线以东，煤层结构单一，肉眼鉴定宏观 类型为半亮半暗型，块状。煤层厚度3.673.94m，平均厚度3.80m，煤层顶板为粉砂岩 或页岩，平均厚度 50米，底板是粉砂岩或细砂岩，厚约 8.3m。 1.2.4 岩石性质 厚度特征 本区内岩性较细，主要由粉砂岩、细砂岩、粉细互层、中砂层及煤层组成，仅 有较少的粗砂岩，含烁砂岩。 煤层和岩层的物性差异均比较明显，各岩层的密度差别较小，曲线在各种岩 层反应平直煤层异常反应明显，岩石硬度多数为中等硬度的砂岩类。 1.2.5 井田水文地质情况 冲积孔含水层：分布在河流两面岸，成狭长条带状相等距离的由东往西分布排 列，宽为50120m。含水层厚度一般东薄西厚，其厚度主要决定于河流的大小而异。 西部：哈达河冲积层一般 814m，富水性强，渗透系数为 35.88m/day，单位涌量为 6.34m3/h。部分地段由于表土复盖较薄，仅0.51m，且含水层直接受地面水的补给， 因次地下水呈自由水出现。东部：自长山沟以东厚1.54.5m，含水性弱，渗透系数为 0.0091.802m/day，单位涌量为 0.10.122m3/h，由于表土复盖较厚， 25.5m，对降 水的补给与渗透起到到控制作用，使地下水呈承压水出现。 地下水补给来源主要是大气降水和冲积孔含水层水，水力性质呈潜水状态，对 浅部矿井充水造成良好条件。构造裂隙含水带：埋藏于风化裂隙含水量水带之下， 7 两者为渐变过渡关系，呈承压水，据简易水文，抽水及矿井调查证实，此带含水性弱，岩 芯较为完整，在 60m以上冲洗液消耗不大于 0.35m3/h，以下则不大于 0.15m3/h，随着深 度的增加涌水量则显著减少。矿井涌水量一般为236.65 m3/h，最大涌水量为 278.88m3/h。 1.2.6 沼气 煤尘及煤的自燃性 本矿属于瓦斯 低突矿井，相对涌出量 9.3，绝对涌出量为 4.5 。随着开采深度的延 伸，瓦斯赋存条件好涌出量大给矿井的安全生产带来一定的困难。 煤尘爆炸指数为 34.86 ，属于有爆炸危险的煤层。 开采煤层均属低沼气煤层，矿井属低沼气等级矿井，属低硫 特低磷不易自燃煤层。 随着今后矿井开采深度的不断增加，瓦斯涌出量逐步增加不大，这对矿井生产无 影响， 因此，未来矿井通风、瓦斯防治技术措施将无需 增强。 1.2.7 煤质 牌号及用途 本矿区内的煤层是由高等植物所形成的腐植煤，其肉眼煤岩成份主要是亮煤、 暗煤、夹镜煤丝带、丝炭较少，黑色光亮内生裂隙发育，质脆，黑色条带状，层状 结构，其煤岩类型多为光亮型、半亮型和半暗型；镜下鉴定为煤岩组成多是凝胶物 质体，色鲜红以镜煤煤化物质为主树脂胶体占次要地位，矿物杂质多见。 原煤灰分变化较大，一般在 20.15至31。净煤灰分一般在 10左右，胶质层厚 度在13.0至18.5mm，粘结指数g在75-85%之间，原煤分析基高位发热量为 5800-6400千 卡规律，精煤 挥发分一般在 32%左右，硫含量在 0.22-0.37之间。磷含量一般在 0.003- 0.014之间。 是低硫、低磷的 1/3焦煤。 主要工业用途以冶金用煤为主，火电厂作动 力用煤次之。 8 层号 深灰色、以石英为主、坚硬、层理不明显 灰白色、以石英颗粒为主坚硬、水平层理 灰色、石英砂岩、坚硬 黑灰色、半亮型、沥青光泽 黑灰色、坚硬 灰色、石英砂岩硅质胶结、坚硬 黑色、较硬、半亮型、具有玻璃光泽 深灰色、颗粒分选差、坚硬、层理不明显 灰白色、以石英为主、坚硬、层 理明显 黑灰色、坚硬、水平层理 黑灰色、半亮型煤、玻璃光泽 灰色、石英沙砾、硅质胶结、坚 硬 灰白色、石英粒粉、坚硬、层理 不明显 黑灰色、石英为主、胶结致密、 坚硬、层理发育较好 浅灰色、快状、层理不明显 灰色、水平层理、致密坚硬 黑色、上部夹0.05泥页岩、粉度 松软 灰色、水平层理、夹煤线 浅灰色、水平层理、硅质胶结、 致密坚硬 灰白色、快状、粒度分选不均匀 灰白色、粒度不均匀 灰色、水平层理、致密坚硬 黑色、半亮型、无夹矸、媒质好 浅灰色、石英颗粒、曾状构造、 泥质胶结 粗砂岩 煤 粉砂岩 细砂岩 粉砂岩 中砂岩 煤 粉细互层 粉砂岩 中砂岩 粉砂岩 煤 粉砂岩 中砂岩 粉细互层 煤 粉砂岩 粉细互层 中砂岩 粉砂岩 中粗砂岩 粉砂岩 煤 粗砂岩 表土层 岩性描述岩石名称 累 计 （） 厚 度 （） 柱状 煤层 号 灰色、水平层理、致密坚硬 粉砂岩 图1-2 煤岩层综合柱状图 9 1.3 勘探程度及可靠性 1. 钻探工程量统计：本次钻探从 1990年9月13日开工，到1993年10月结束， 历时三年整。施工钻孔是 7个，竣工16个，总工程量 5019.31米，超千米孔0个。详见 表2-1。 表1-3 钻探工程量统计表 线 号 孔号终孔深度钻机层位钻孔型号钻孔质量备注 1091-1486.5 33下 tk-1 乙 1091-2244.5 22 下 txb-1000 乙 1091-3180.5 38下废运输巷漏水未计工程总量 1091-4606.3 22下 txb1000 丙 1191-5244.5 35下 tk-1 乙 1191-670 38下 tk-1 甲 1191-7494 35下 tk-1 甲 1191-8682.66 22下 txb-1000 乙 1291-9135.4 35下 tk-1 乙 1291-1060 38下 tk-1 甲 1291-11241.35 35下 txb-1000 丙 1291-12392.6 33下 tk-1 特 1291-13613 35下 tk-1 甲 1391-14232.5 35下 txb-1000 丙 1391-15133 38下 tk-1 特 1391-16464 35下 txb-1000 甲 1391-17650 33下 tk-1 甲 总计 5019.31 2. 工程质量：本次勘探所使用的钻机有txb-1000型（1台） ，tk-1型（ 2台） ，tk-3 型绳索取芯（ 1台） ，这三种钻机设备良好，符合技术要求。 本次勘探竣工钻孔 16个，全部按煤炭部落 987年12月颁发的确 煤田勘探钻孔工 程质量标准 进行验收。 91年前竣工钻孔参加了东煤公司的复查，92年后施工的钻孔本 队验收。验收成果：特级孔 2个，甲级孔6个，乙级孔5个，丙级孔3个，特、甲、乙 10 级孔层12层，不合格层 20层，优质合格层率为 72.6%。测井验收66层，均为优质层， 优质层率100%。 钻孔质量及煤层见煤点级别见表 1-4、1-5。 表1-4 钻孔质量评级表 级 别 数量 项目 特级甲级乙级丙级 特甲乙级孔 率 合计 钻探 2653 813 16 测井 9610015 表1-5 煤层见煤点评级表 级 别 数目 项目 优质合格不合格优质合格层率合计 钻探孔 411220 726 73 电测孔 6610066 11 第第 2 2 章章 井田境界及储量井田境界及储量 2.1 井田境界 2.1.1 井田周边情况 井田北部以 +150标高线为界，南（深部）以-600米标高为界，西以 f9， f11断层为 界；东以f18断层为界。煤层平均倾角为 14，平均容重1.40。 2.1.2 确定井田的依据 1.以地理地形 ,地质条件作为划分井田境界的依据。 2.要适于选择井筒位置 ,安排地面生产系统和各建筑物。 3.划分的井田范围要为矿井发展留有空间。 4.井田要有合理的走向长度 ,以利于机械化程度的不断提高。 2.1.3 井田境界 井田境界：北部以 +150标高线为界，南（深部）以-600米标高为界，西以 f9，f11断 层为界；东以 f18断层为界。 井田走向长度： 6000m 倾向长度： 3800m 勘探面积： 14.5km2 2.1.4 井田未来发展情况 该井田南部与杏花矿相邻，随着技术的进步和勘探水平全面的提高，井田范围 内探明储量会越来越精确。可能在更深部发现可采煤层。 2.2 井田储量 2.2.1 井田储量的计算 （一）矿井初步设计应计算以下储量： 1.矿井地质储量：勘探（精查）报告提供的储量，包括“能利用储量 ”和“暂不能 利用储量 ” ； 2.矿井工业储量：勘探（精查）地质报告提供的“能利用储量 ”中的a、b、c三级 12 储量， a、b、c三级储量的计算方法，应符合国家现行标准煤炭资源地质勘探规范 的 规定； 3.矿井设计储量：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性煤柱损失量后的储量； 4.矿井设计可采储量：矿井设计储量减去工业场地的保护煤柱，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。 （二）矿井工业储量是指井田精查地质报告提供的平衡表内a+b+c级储量，它是矿井设 计的依据。 井田工业储量应按储量块段法进行计算。 块段储量 =块段面积 *块段平均厚度 *容重/cos 为煤层平均倾角 计算得zc=58250000(1.403.85+1.408.5+1.404.8+1.403.85) 104 =42997.5万吨 （三）矿井可采储量的计算 z=(zc-p)c 式中： z可采储量， zc工业储量， mt p永久煤柱损失， mt c采区回采率 ,厚煤层不低于 0.75；中厚煤层不低于 0.8；薄煤层不低于 0.85；地方小煤矿不低于 0.7。 计算得： z=（42997.5-1500.7584）0.75=27986.7416万吨 详见表2-1可采煤层储量总表。 2.2.2 保安煤柱 （一） 保护煤柱的留设方法 1. 工业场地及主要井巷保护煤柱留设 （1）工业场地保护煤柱留设，应在确定地面受保护面积后，通过计算确 定煤柱范围。 移动角数值应采用本矿区实测数据或与本矿区条件类似的矿区的实测数据选取。工 业场地地面 所保护 的应包括 地面主要建筑物，井底车场及围护带，围护带宽度 一般 为 15m。 （2）不包含 工业场地范围内的立井，地面受保护对象应包括绞车房，井口或通风 机房，风道等，围护 带宽度为20m。圈定立井保护煤柱时，应根据井筒深度、岩性、 用途、煤层赋存条件及地形特点等因素，要严格 按国家现行标准 建筑物、水体、铁路 13 及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程的有关规定执行。 （3）斜井受保护对象应包括绞车房、斜井井筒及井底车场。井口围护宽度应为 10m。 （4）当斜井大巷、上、下山位于煤层中时，其保护煤柱宽度，可按本矿区或 与本矿区条件类似的矿区经验确定，或根据实测资料用分析法确定。 斜井或巷道上方的煤层是否留设保护煤柱，应根据巷道距地表的垂深，巷道所 在的围岩性质，巷道与煤层的法线距离等因素确定。斜井或巷道下方煤层，应从巷 道保护煤柱边界起，用岩层移动角圈定保护煤柱。 2. 断层带 及井田径界煤柱的留设 断层带及井田境界煤柱可按照实习矿井所留设煤柱尺寸获取3050m的煤柱宽度来 计算。并不是所有的地面建筑物、河流等均须留置保护煤柱，设计时应结合实习矿井的具 体情况进行分析。 （二） 本井田边界煤柱留设及断层、井筒周边煤柱的留设 井田边界煤柱留设为 30m；断层带煤柱留设为 30m；井筒周边煤柱留设为 15m。 2.2.3 储量计算的评价 本设计矿井的各类储量计算严格执照有关规定执行。由于技术水平所限，储量 的计算设计所得到的各种储量与实际可能有一定误差。 表2-1 矿井可采储量汇总表 水 平 别 煤 层 别 工业储 量 a+b+c 万吨 煤炭损失量 可采 储量 14 2.3 矿井工作制度 生产能力 服务年限 2.3.1 矿井工作制度 根据设计规范 规定： （1）矿井年工作日按 330天计算； （2）矿井每昼夜三班工作，其中两班进行采、掘工作，一班进行检修； （3）每日净提升时间 16h小时。 2.3.2 矿井生产能力及服务年限 1. 根据 煤炭工业 设计规范 ，矿井的设计生产能力应为： 大型矿井： 1.20、1.50、1.80、2.40、3.00、4.00及以上（ mt/a） ； 中型矿井 :0.45、0.60、0.90（mt/a） ； 小型矿井： 0.9、0.15、0.21、0.30（mt/a） ； 除上述井型以外，不应出现介于两种设计生产能力的中间井型。 工业 场地 井田 境界 断 层 其他 损失 开采 损失 合计 损失 223678.67193.17128.17100.45101.18563.921086.92590.77 338121.75247.16282.970221.77233.391784.12769.415352.34 354586.426.52159.795125.23126.15977.501653.882932.52 383678.680128.18100.44101.18612.21942.022736.66 合计 20065.5390.09621.169547.83561.903937.76452.213613.3 224204.245.211124.673116.87115.63950.451352.852851.35 339282350.81323.394253.45255.32024.73207.726074.28 355241.6354.38182.623143.12144.171104.31928.633312.97 384204.2325.64124.672116.87115.63880.341563.172641.03 合计 229321076.0755.362627.32630.744959.88052.3714879.65 15 2. 矿井设计生产能力方案比较 本矿井已查明的工业储量为 42997.5mt,，估算本井田内工业广场煤柱，境界煤柱 等京永久煤柱损失量占工业储量的10%，各可采层均为厚煤层，按矿井设计规范要求 确定本矿的采区采出率为 75%，由此计算确定本井田的可采储量为28492.9504mt。 根据地质报告的资料描述，煤层储量丰富，地质构造比较简单，煤层生产能力 大以及煤层赋存深等因素，初步决定采用大型矿井设计。并初步确定三个方案，即 矿井生产能力为 1.80mt/a， 4.0mt/a和3.00mt/a三个方案，分析论证如下： 按照公式 p=z/ak 式中：p-为矿井设计服务年限， a； z-井田的可采储量 ,mt； a- 为矿井生产能力 ,mt/a； k-为矿井储量备用系数，一般取 1.4； 计算得： p1=111a ； p2=51a； p3=67a； 经与煤矿安全 规程和采矿设计手册相核对，确定 67a为比较合理的服务年限， 即本矿井的生产能力为 3.00mt/a。 2.3.3 矿井设计服务年限 矿井设计服务年限 p=z/ak 式中：p-为矿井设计服务年限， a； z-井田的可采储量 ,mt； a-为矿井生产能力 ,mt/a； k-为矿井储量备用系数，一般取 1.4； 计算得： p= z/ak=28492.9504/（3001.4）=67 16 第第 3 3 章章 井田开拓井田开拓 3.1 概 述 3.1.1 井田内外及附近生产矿井开拓方式概述 平岗煤矿与杏花煤矿为邻，杏花煤矿以立井开拓为主。 3.1.2 影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况 1.该井田所在位置属于丘陵地形，南北两侧高，较低洼。工业场地宜选择在相对 比较开阔的阶地上，标高高于+150m. 2.井田内煤层埋藏深度为 150-600，煤层倾角14左右。其中22#和 33#，35#，37#，38#层间距基本相等大约相距 50m，这四层煤的间距均在 50m左右 ，由 于地质条件的关系 这三层煤 不适合 联合开采。 所以，这四层煤 须单独开采。 地质 条件相 对较稳定。 3.煤层平均倾角约 14，且含水层较少，采用上山开采。 4.构造简单无大、中型构造，有 f9、f11、f12、f14、 、f15、f16、 f18七条断层。 5.顶、底板为粉砂岩，粉细砂岩等硬质岩层，稳定性较好。 3.1.3 确定井田开拓方式的原则 1.贯彻执行有关煤炭工业的技术政策,为多出煤、早出煤、出好煤、投资少、成 本低、效率高创造条件要使生产系统完善、有效、可靠，在保证生产可靠和安全 的条件下减少开拓工程量，尢其是初期建设工程量，节约基建工程量，加快矿井建设 2.合理集中开拓布置，简化生产系统，避免生产分为集中生产创造条件。 3.合理开发国家资源，减少煤炭损失。 4.必须惯彻执行有关煤矿安全生产的有关规定。要建立完善的通风系统，创造 良好的条件，减少巷道维护量，使主要巷道经常性保持良好状态。 17 3.2 矿井开拓方案的选择 3.2.1 井硐形式和井口位置 （一） 井硐形式方案比较 开拓方式的选择应全面考虑各种因素，主要因素包括： 井田地质和水文地质条件；煤层赋存和开采技术条件；地形地貌和地面外部条 件；技术装备和工艺系统条件；施工技术和设备条件；总体设计和矿井生产能力要 求等。对以上因素要综合研究，通过系统优化设计和多方案技术经济比较确定。应根据 煤层赋存条件、地形、水文地质、冲积层组成和厚度、井型、设备供应、施工条件 等因素来考虑。 1、井硐型式的选择 如煤层赋存于较高的山岭、丘陵和沟谷地区，上山部分煤的储量大致满足同类 井型的水平服务年限要求时，应优先考虑采用平硐开拓。当平硐以上煤层垂高或斜 长过大时，可采用阶梯式平硐开拓；一般应优先考虑垂直走向或斜交平硐开拓；当 受地形条件限制时，也可采用走向平硐开拓，但要注意单翼生产的特点，适当确定 井型。对于赋存较浅、表土不厚、水文地质情况简单、井筒不需要特殊施工的缓斜 和倾斜煤层，一般可采用斜井开拓方式。采用不同提升方式的斜井，其井筒倾角一 般规定如下： 串车提升时，井筒倾角不大于 25；箕斗提升时为 2530。但斜井垂高不超过 300m，胶带输送机提升时，则不大于 16。 技术评价：本井田位于山谷底，属于开阔的平原，故此开拓方式不适合。不于 考虑。 斜井开拓： 井筒掘进技术和施工设备比较简单，掘进速度快，地面工业建筑， 井筒装备，井度车场及硐室都比立井投资少；井筒装备和地面建筑物少，不用大型 提升设备，钢材消耗量小；胶带输送机提升增产潜力大，改扩建比较方便，容易实 现多水平生产，并能减少井下石门长度。在自然条件相同时，斜井要比立井长得多； 围岩不稳固时，斜井井筒维护费用高，采用绞车提升时，提升速度低，能力小，钢 丝绳磨损严重，动力消耗大，提升费用高，当井田斜长较大时，采用多段绞车提升， 转载环节多，系统复杂，更要多占用设备和人力；由于斜井较长，沿井筒敷设管路， 电缆所需的管线长度较大；斜井通风风路较长，对瓦斯涌出量大的大型矿井，斜井 井筒断面小，通风阻力过大，可能满足不了通风的要求，不得不另开专用进风或回 风的立井并兼做辅助提升。当表土为富含水的冲积层或流砂层时,斜井井筒掘进技术复杂 , 18 有时难以通过。 技术评价：本井田一水平设在-200m水平标高，根据煤层的赋存情况可以采用双斜 井开拓。 立井开拓的适用条件较广，当不受地形条件限制时，大多可以采用。尤其是在 埋藏较深、表土层厚、水文地质条件比较复杂、井筒需要特殊凿井法施工时，一般 均采用立井开拓。多水平开拓的急斜煤层，也常用立井开拓。 根据井田特点，结合地面布置，当采用单一井硐形式不能满足通风、安全、辅 助提升等不同需要，或者在技术经济上不合理时，也可采用综合开拓方式。 技术评价：根据本井田的地表情况，地质构造，煤层赋存等因素，本井田煤层 赋存最深 -600m标高，平均煤层倾角 14，满足采用双立井开拓，故此方案在技术上也 可行。 除与上面相同的特点以外，本设计开拓形式是考虑了井筒可能 位置的建造资金的经 济比较。 见表3-1。 表3-1 开拓方案经济比较表 19 方案双立井开拓双斜井开拓 工程量工程量内容 数量单位 单价 （元） 费用 （万元）数量单位 单价 （元） 费用 （万元） 基岩段主井 掘进 380m3969150.8221552m2175.3337.60 基岩段副井 掘进 380m4445.7168.93661552m2481.7385.15 基岩段主井 辅助费 370m4278.1158.28971400m1477.4206.83 基岩段副井 辅助费 370m4521.4167.29181400m1720.7240.89 表土层副井 辅助费 30m2343.57.030572m1182.28.51 主井提升费 用 760m0.07250.005513150m0.030.01 副井提升费 用 760m0.26750.020333150m0.060.02 箕斗 2 个 16600033.2- 罐笼 2 个 24000048- 钢丝绳输 送机 -1340m28137.65 串车 20 个 9701.94 主井提升 机 1 个个 1500000150 副井提升 机 1 个 11300001131 个 1030000103 总计986.59644 万元1469.64 万元 吨煤成本3.2886548 元4.8988 元 根据上表本矿井采用双立井开拓。 （二） 井筒位置 20 应首先满足第一水平的开采、缩短贯通距离，减少井巷工程量。在一般情况下，井筒 位置应选择在井田中央或最小货载运点上，但遇下列情况，可视具体条件而定。 井田附近有较大的村镇，应使广场煤柱与村镇煤柱合二为一，要避免首采区迁村； 工业场地布置应尽量不压或少压煤，尤其不压好煤，以便为首采区创造较好 的开采条件； 应避免工业场地处于高山、洼地和受洪水威胁处； 井筒和井底车场运输巷道尽量不穿过断层破碎带和少穿过松散岩层。 3.2.2 开采水平数目和标高 1. 开采水平 简称 “水平 ” 。运输大巷及井底车场所在的位置及所服务的开 采范围。 开采水平的数目、位置，应根据煤层赋存条件、阶段的划分、生产技术水平和 水平接替等因素综合考虑。一般应注意以下几点： 1、要保证第一水平有足够的服务年限，其服务年限不应小于表3-2的规定。 表3-2 第一开采水平设计服务年限 第一开采水平设计服务年限(a) 井型 mt/a 缓斜煤层倾斜煤层急斜煤层 3.05.0 35_ 1.22.4 302520 0.450.9 252015 0.31.5_ 2、在开采水平以上的上山斜长过大，用一个阶段开采技术上有困难、安全上不 可靠，或由于地质构造和煤层产状变化而使井田局部区域用某一个开采水平开采有 困难时，可考虑设计辅助水平； 3、为解决下山采区排水、通风和辅助提升，对某些涌水量大或阶段斜长较长的 下山采区，亦可考虑设置辅助水平。 2. 水平划分方案比较 表3-3 水平划分方案比较表 方案方案一方案二方案三 21 水平数 目 232 水平 标高 -300，-600-100，-300，-600-200，-600 方案 分析 煤炭损失量大，巷道布置时 需要多次过断层 布置费工，技术难度大， 阶段垂高短 比较合理 。 比较 结果 选择方案 三比较合理 综合以上：本设计矿井为 2个水平，一水平标高为 -200，二水平标高为 -600。 矿井开拓方式为双立井为主进行开拓。 总储量为zc=284.929504mt，设计生产能力为 3.00mt/a； 服务年限为t=z/ak=279.867416/(3001.4)=67a。 图3-1 水平划分示意图 3.2.3 开拓巷道的布置 1. 开拓巷道布置方式的选择 （1）、运输大巷的布置与煤层间的联系： 确定运输大巷的布置及其煤层联系时，一般应遵循下列原则： 开采煤层群时，根据煤层数目、煤层间距，可以采用分层运输大巷主要石门 的布置方式；集中运输大巷采区石门的布置方式或分组集中运输大巷主要石门的布 置方式。根据某些矿区的实际经验，煤层间距小于50米时，一般可采用集中运输大巷 的布置方式，要用分组集中运输大巷布置方式时，分组间距一般应大于70m。这些经验仅 作参考。 有些煤层的层间距离较大，但煤层受断层切割，或者赋存状态不稳定，只有 局部地段可采，是且储量较小，不宜单独布置运输大巷，可根据具体情况与其它邻 22 近煤层划为一组布置大巷。对瓦斯量很大或有突然涌水危险的煤层，在技术和安全上必要 时，可考虑分别划成煤组单独布置大巷； 主要运输大巷一般应布置在煤组底板岩石中，但在下列情况下，也可考虑布 置在煤层中； (a)距其它煤层很远，储量有限的单个薄及中厚煤层；(b)煤组或煤系底部 有距离很近的强含水层和富水溶洞，特别是较大的承压水时应慎重；(c)井田走向长度短， 运输大巷服务年限不长，而煤层厚度不大，大巷维护不困难时；(d)煤组或煤系底部有煤 质坚硬，围岩稳定，无自然发火危险的薄及中厚煤层，经过技术经济比较比布置岩 巷有利时。 岩石运输大巷应布置在坚硬、稳定、厚度较大的岩层中，如砂岩、石灰岩和 砂质页岩等。避免在松软、吸水膨胀、易风化的岩层中布置。运输大巷应距煤层有 一定距离，以避开支承压力的不利影响，这个距离一般与煤层1030m，对急斜煤层， 为避免底板移动影响，一般应布置在底板移动范围以外1020m的地方。 在个别情况下，煤层底部岩层水文条件复杂，煤组内煤岩均较松软，维护困 难，也可将运输大巷布置在煤层顶板岩层中，此时，必须根据开采后岩层垮落范围， 留设护巷安全煤柱。 （2、 ）总回风巷的布置及其与煤层的联系 当矿井通风系统要求设置总回风巷时，其布置原则同运输大巷基本相同。当井 田上部边界标高不一致时，总回风巷可按不同标高分段设置，但分段不宜过多。当 井田上部冲积层厚、含水丰富，留有防水煤柱时，总回风巷可以布置在防水煤柱内。 煤层群分组：为了合理开发煤炭，多煤层开采时，应首先考虑煤层群分组。煤 组一般根据以下原则划分： 将层间距近的煤层划分为一组，但要注意各煤层的倾角、厚度、顶底板岩性 的一致性，以及地质构造方面的情况，以利于开采； 对不同煤种和煤质，根据国家需要和用户要求，可考虑分别划组，以便分采 分运，保证煤质； 对有突然涌水危险的煤层或层间距离大的单个煤层，可以考虑单独布置； 对瓦斯涌出量很大，有煤及瓦斯突出危险的煤层，应划分为一组联合布置巷 道，以便采取开采解放层的措施。 2. 阶段或水平是沟通采区与井底车场的交通运输干线，并进行通风、排水及布设 管线。当上一阶段采完后，又可作为下一阶段或水平的总回风道，其工作年限较长。 如果采用单一水平开拓，其工作年限与矿井服务年限相同。见开拓方案比较表和开 拓方案剖面示意图。 23 方 案 一 方 案 二 方 案 三 图3-2 开拓方案剖面示意图 24 表3-4 开拓方案比较表 方案方案一方案二方案三 开拓 巷道 布置 33#于35#中间布置 岩石 集中运输巷 在22#下与38#层下分别布置 岩石集中运输巷 在38#下的岩石中 布置一条岩石集中 运输巷道 方案 分析 33#于35#层间距50m， 掘石门进入煤层，工程 大，且下部煤运输比较 困难。 本方案属于分组集中开采，22# 单独开采， 35#、37#、38#集 中开