采矿工程毕业设计（论文）-内蒙古大雁矿业集团一矿0.9Mta新井设计【全套图纸】 .doc

i 摘 要 本设计新井为大雁矿务局一矿 0.9mt/a 的新井设计，共有 4 层可采煤层， 平均厚度为 2.5m。设计井田的可采储量为 114.67mt。服务年限为 61a。划分 一个水平开采。井田平均走向长 4200m，平均倾斜长 2000m，煤层平均倾角 10，属于缓倾斜煤层。 本设计矿井采用双立井的开拓方式，集中大巷布置方式。共划分 10 个带 区，其中首带区 1 个，达产工作面 1 个。本设计带区采用最新采矿工艺，大巷 装车式下部车场，综合机械化采煤。年工作日为 330 天， “四、六”式工作 制，工作面长为 180m，每刀进度为 0.6m，每日割 9 刀。 提升设备为主井采用箕斗提升，副井采用罐笼提升。 由于井田为缓倾斜煤层，且煤层地质条件赋予稳定，决定本井田内全部采 用倾斜长壁采煤法开采。 由于本人知识有限，缺乏一定的现场经验。因此，本设计中难免会出现一 些问题，请各位专家老师不吝指正。 关键词关键词 可采储量 采煤工艺 倾斜开采 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 ii abstractabstract the task of this design is to construct a 0.9million tons new shaft for shuangyashan ming administration.this mine has three minable coal seam,and its average thickness is 5.1 meters.designed field of minable capacity is 72.94 million tons. it can adapt for 58years, and is divided into two levels. average alignment in farmland in well lengthways 4500 ms, average slant lengthways 4300ms, average rake angle in coal seam 11, belong to the the slant the coal seam. this mine shaft is applied to double indined shaft development method; layout of gathing gallergand mining district eross heading; the well farmland turns to is divided into totally 15 adopt the zone mines and 2 worked faces. this worked fece is west six worked face, words 300 days every year. adapt “thee-eight” work situation, work face is 135 meters length of circle is 0.6meters, and times is 4 one day. because the well farmland slant length is bigger, and incline the coal seam for the , and coal seam geology condition etc. factor effects, deciding this well farmland inside the complete adoption slant. because my limit working ability and time. there must be lots of faults in this design. i plead with dirextors point them out and redify it, and i will accept it sincerely and humblely. key words recoverable reserves the technology of coal mining adoption slant i 目录 摘 要i abstractabstract.ii 绪论 .1 第 1 章 井田概况及矿井地质特征 .2 1.1 井田概况 .2 1.1.1 井田位置及范围 .2 1.1.2 交通位置 .2 1.1.3 地形与河流 .2 1.1.4 气象 .3 1.2 地质特征 .4 1.2.1 矿区范围内的地层情况 .4 1.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造 .4 1.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征 .8 1.2.4 岩石性质、厚度特征 .8 1.2.5 井田内的水文地质情况 .8 1.2.6 沼气、煤尘及煤的自燃性 .10 1.2.7 煤质、牌号及用途 .11 第 2 章 井田境界、储量及服务年限 .12 2.1 井田境界 12 2.1.1 井田周边情况 .12 2.1.2 井田境界确定的依据 .12 2.1.3 井田未来的发展情况 .12 2.2 井田储量 12 2.2.1 井田储量的计算 .12 2.2.2 保安煤柱 .13 2.2.3 储量计算的评价 .13 2.3 矿井工作制度、生产能力及服务年限 14 2.3.1 矿井工作制度 .14 2.3.2 矿井生产能力及服务年限 .15 2.3.3 矿井设计服务年限 .15 第 3 章 井田开拓 .17 ii 3.1 概述 17 3.1.1 井田内外及附近生产矿井开拓方式概述 .17 3.1.2 影响本设计矿井开拓方式的原因及其具体情况 .17 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 .24 3.2.3 开拓巷道的布置 .25 3.3 选定开拓方案的系统描述 35 3.3.1 井硐形式和数目 .35 3.3.2 井硐位置及坐标 .35 3.3.3 水平数目及高度 .36 3.3.4 石门、大巷(运输大巷、回风大巷)数目及布置.36 3.3.5 井底车场形式的选择 .37 3.3.6 煤层群的联系 .39 3.3.7 带区划分 .40 3.4 井筒布置及施工 .42 3.4.1 井硐穿过的岩层性质及井硐维护 .42 3.4.2 井硐布置及装备 .42 3.4.3 井筒延伸的初步意见 .44 3.5 井底车场及硐室 45 3.5.1 井底车场形式的确定及论证 .45 3.5.2 井底车场的布置、存储线路、行车线路布置长度 .45 3.5.3 通过能力计算 .47 3.5.4 井底车场主要硐室 .51 3.6 开采顺序 51 3.6.1 沿煤层走向的开采顺序 .52 3.6.2 沿煤层倾斜方向的开采顺序 .52 3.6.3 带采区接续计划 .52 第 4 章 带区巷道布置与带区生产系统 .54 4.1 带区概况 54 4.1.1 设计带区的位置、边界、范围、采区煤柱 .54 4.1.2 带区地质和煤质情况 .54 4.1.3 带区生产能力、储量及服务年限 .54 iii 4.2 带区巷道布置 .54 4.2.1 区段划分 .54 4.2.2 带区斜巷布置 .55 4.2.3 带区车场布置 .56 4.2.3 带区煤仓形式、容量及支护 .59 4.2.4 带区硐室简介 .60 4.2.5 采区工作面的接续 .61 4.3 带区准备 .62 4.3.1 带区巷道的准备顺序 .62 4.3.2 带区主要巷道的断面及支护方式 .62 第 5 章 采煤方法 .64 5.1 采煤方法的选择 64 5.2 回采工艺 .64 5.2.1 选择和决定回采工作面的工艺过程及使用的机械设备 .64 5.2.2 工作面循环方式和劳动组织形式 .65 第 6 章 井下运输和矿井提升 .69 6.1 矿井井下运输 .69 6.1.1 运输方式和运输系统的确定 .69 6.1.2 矿车的选型及数量 .70 6.1.3 带区运输设备的选择 .71 6.2 矿井提升系统 .72 第 7 章 矿井通风安全 .75 7.1 矿井通风系统的确定 .75 7.1.1 概述 .75 7.1.2 矿井通风系统的确定 .75 7.1.3 主扇工作方式的确定 .76 7.2 风量计算与风量分配 76 7.2.1 矿井风量计算的规定 .76 7.2.2 风量计算 .76 7.2.3 风量分配 .79 7.2.4 风速的验算 .79 7.2.5 风量的调节方法与措施 .80 7.3 矿井通风阻力计算 81 iv 7.3.1 确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力 .81 7.3.2 矿井等积孔计算 .82 7.4 通风设备的选择 84 7.4.1 主扇的选择计算 .84 7.4.2 电动机的选择 .85 7.4.3 反风措施 .86 7.5 矿井安全生产措施 .86 7.5.1 预防瓦斯及煤尘爆炸 .86 7.5.2 火灾与水患的预防 .86 7.5.3 其他事故的预防 .87 7.5.4 避灾路线及自救 .88 第 8 章 矿井排水 .89 8.1 概述 .89 8.1.1 矿井水来源及涌水量 .89 8.1.2 对排水设备的要求 .89 8.2 矿井主要排水设备 .90 8.2.1 排水方式与排水系统简介 .90 8.2.2 主排水设备及管路的选择计算 .91 第 9 章 带区供电 .94 9.1 矿井供电系统概述 .94 9.1.1 电力用户的分级和电压等级 .94 9.1.2 地面变电所 .94 9.1.3 井下供电系统 .94 9.1.4 带区供电 .95 9.2 带区电器设备的型号及数目 .95 9.3 变压器容量选择 .96 9.4 电缆选择计算 .97 第 10 章 技术经济指标 .99 总结 .101 致 谢 辞 .102 参考文献： .103 附录 1 .104 附录 2 .108 v 附录 3 .114 1 绪论 通过大学四年的学习，掌握了很多专业知识，为了能更好的巩固和运用这 些知识，学校为我们安排了毕业设计，我要完成的是大雁一矿新井设计。在毕 业实习中收集了很多大雁一矿的资料。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 还包括通风安全方面、采煤工艺方面、岩石力学方面以及 cad 制图等多方面的 知识。采矿方面的知识日益更新，本设计采用了一种创新模式，这是一个新的 方案，主要是针对小煤层群的开采方法，本方法采用反倾向的巷道布置，不需 要布置上下山，因此，可以节省很多开采费用，也更利于矿井的生产和管理。 本设计主要是通过绘制矿井的各种图纸来，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。 希望通过做本次毕业设计，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，得到很好的锻炼，从而也为我以后的 工作打下良好的基础。 2 第 1 章 井田概况及矿井地质特征 1.1 井田概况 1.1.1 井田位置及范围 大雁一矿则位于 大雁矿区位于大兴安岭西麓海拉尔河中游，隶属于内蒙古 自治区呼伦贝尔鄂温克族自治旗管辖，矿区东接牙克石市，西连海拉尔区，南 邻巴彦嵯岗苏木，北至海拉尔河与陈巴尔虎旗相望。其地理坐标为东经： 120 3056-1203718,北纬491311-491500。 东起 f1断层及煤层 基底；西至 f2断层及煤层基底；南起各煤层露头为界；北至 f3。井田走向近 似东西，倾斜方向近似南北，面积 9.8998 平方公里。 1.1.2 交通位置 矿区交通便利，国防公路301 线在矿区北部通过，滨洲线铁路在 矿区中部穿过。大雁火车站东距牙克石市18 公里 ，向西至海拉尔 区 64 公里。向东经牙克石市可达加格达奇、齐齐哈尔、哈尔滨、 沈阳、北京 以及全国各地。向西经海拉尔区可到我国边陲重镇满洲里市。一矿则 位于大雁矿区的东部，其地理坐标为东经：1203056-1203718,北纬49 1311-491500。 1.1.3 地形与河流 大雁矿区位于大兴安岭西北坡，地势为四周高中部低，呈盆地状，海拨标 高在 640-900 米之间，地表植被以草本植物为主，有部分森林，矿区北部及南 部有水系和沼泽。一矿井田内地形比较简单，其地势为东南高而西北低，海拨 标高在 653.89-716.89 米之间，一般在 675.00 米左右。地貌单元：第 1-5 勘 探线间属沟谷类型，第 5-17 勘探线间属冲积平原型。 海拉尔河为本地区的主要区域性河流，由东向西流经矿区北侧，其距离井 田较远，对井田开发无影响。胜利河流经本区南部后注入海拉尔河，全长约 35 公里，汇流面积约 97 平方公里，该河冬季干涸，夏季畅流，汛期水量聚增， 最大流量为 3.38m3/s,最小流量为 0.067m3/s。大雁煤业公司于 1991 年投入大 量资金对胜利河进行了改道，其对井田开采已无影响。 本区属亚寒带大陆性气候，冬季漫长而寒冷，春季干燥风大，夏季湿润短 3 促，秋季气温骤降，年降雨量小，蒸发量大，年平均降水量为 345.2 毫米，年 平均蒸发量为 1314.7 毫米，年平均气温为-3.1c,最低气温为-46.7c ，最 高气温为 +36.5c ，年平均风速为2.9m/s，最大风速为23 m/s，风向多为西南， 降雪期为每年 9 月到翌年的 5 月中旬，结冻期为每年 10 月至翌年 4 月末，冻 结厚度一般在 3 米左右，并有岛状永久冻土层。本地区地震动峰值加速度 （g）为 0.05，对照地震裂度为 6 度。 区内地势平坦，海拨标高 86.76150.27m，有人工河流三条，自北向南 流，与该区东侧七星河汇合，流入绕力河注入乌苏里江。 1.1.4 气象 本区属亚寒带大陆性气候，冬季漫长而寒冷，春季干燥风大，夏季湿润短 促，秋季气温骤降，年降雨量小，蒸发量大，年平均降水量为 345.2 毫米，年 平均蒸发量为 1314.7 毫米，年平均气温为-3.1c,最低气温为-46.7c ，最 高气温为 +36.5c ，年平均风速为2.9m/s，最大风速为23 m/s，风向多为西南， 降雪期为每年 9 月到翌年的 5 月中旬，结冻期为每年 10 月至翌年 4 月末，冻 结厚度一般在 3 米左右，并有岛状永久冻土层。本地区地震动峰值加速度 （g）为 0.05，对照地震裂度为 6 度。 区内地势平坦，海拨标高 86.76150.27m，有人工河流三条，自北向南 流，与该区东侧七星河汇合，流入绕力河注入乌苏里江本区属大陆性气候，温 差较大，最低温度达-39，一般-2030，每年 11 月至 4 月为结冻期，冻 土带深度达 20 米左右，夏季最高温度零上 38，雨季集中在 7、8、9 月份， 平均降雨量约 452737mm。 4 1.2 地质特征 1.2.1 矿区范围内的地层情况 一、一、地层 大雁一矿则位于 大雁矿区位于大兴安岭西麓海拉尔河中游，隶属于内蒙古自 治区呼伦贝尔鄂温克族自治旗管辖，矿区东接牙克石市，西连海拉尔区，南邻 巴彦嵯岗苏木，北至海拉尔河与陈巴尔虎旗相望。其地理坐标为东经： 120 3056-1203718,北纬491311-491500。 二、二、构造 区域内构造以断裂为主，地层基本是单斜状产出。断裂方向以近东西向的 走向断裂及南北向断裂为主。区内无岩浆岩侵入。 白 垩 系 侏 罗 统 大 磨 拐 河 组 地层单位 地层性状 比 例 1:200 煤岩层 名称 厚度 最小最大 平均 中砂岩 (老顶） 18#煤层 细砂岩 (老底） 砂岩 (老顶） 19#煤层 细砂岩 (老底） 中粗砂岩 (老顶） 25#煤层 中细砂岩 (老底） 中砂岩 (老顶） 26#煤层 中细砂岩 (老底） 岩性描述 硬质胶结坚硬 半暗型半暗型为主 层状解理逐渐出现增厚 层状解理逐渐出现增厚 半亮型光亮型煤 硅质胶结坚硬 硅质胶结坚硬 半亮型光亮型煤为主 坚硬普遍发育 致密成块状结构 以光亮型煤为主 致密成块状结构 0.6-5.9 4.5 3.4-2.85 3.125 22-32 27 22-32 27 3.1-3.4 3.25 25-35 30 25-35 30 2.9-3.3 3.1 25-30 25.5 26-30 25 3.2-3.4 3.3 26-29 25 5 1.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造 一、一、地层 本区附近出露的地层有中生界白垩系下统梅勒图组的酸性熔岩和碎屑岩， 大磨拐河组的凝灰碎屑岩、泥岩、砂岩、煤层及伊敏组的泥岩、粉砂岩及煤层； 新生界第四系的松散沉积物。 现将地层概况由下到上分述如下： （一） 、白垩系下统梅勒图组(k1m)： 本组地层在煤田内大面积出露，是煤系基底，系指广泛发育于大兴安岭各 地的以中基性火山岩为主，并含有酸性熔岩和碎屑岩的一套地层，其岩性主要 由紫-灰紫色-黑色的拉斑玄武岩，气孔杏仁状玄武岩和安山玄武岩所组成，顶 部夹薄层凝灰岩或角砾岩，该地层平行不整合于九峰山组之上，与大磨拐河组 呈不整合接触，其厚度在 200-260 米之间。 （二） 、白垩系下统大磨拐河组(k1d)： 本组地层全区发育，为本区最有经济价值的含煤地层，根据岩性特征，岩 石组合及含煤情况，可划分为上、中、下三个岩段。 、下部泥岩段： 本段地层主要由河流、湖泊相含砾泥岩、砾质砂岩、湖泊相泥岩、沼泽相 砂岩、泥炭沼泽相煤层所组成,含煤性高,共含煤层 4 层,即：33、34、35、36 号煤层，全部煤层为全区不可采。 本含煤段的厚度为 24-110 米，平均 76.6 米，其沉积厚度变化较大，系由 于沉积基底凸凹不平所致，由下到上分别描述如下： 底部砾岩层：厚度不大、分布不普遍，偶见于个别钻孔之中，岩性为灰白 -灰绿色，砾石成份以凝灰岩为主，但夹有玄武岩，砾径在 0.02-0.06 米之间， 分选和磨圆度较差，呈棱角或次棱角状，凝灰质胶结的风化壳残积砾岩层，厚 度一般在 1-2 米之间，与下伏甘河组呈不整合接触。 泥岩砂岩层：位于本段地层的中下部，含 35、36 号两个煤层，岩性特征 为灰-灰白色，块状，层理不发育，泥质和凝灰质胶结，含植物化石碎片的中 砂岩、粉砂岩和泥岩。厚度一般在 35-45 米之间。 含砾泥岩层：位于本段地层的最上部，与上覆中部含煤岩段为连续沉积， 一般多呈灰黑色，灰褐色次之。砾石成份以凝灰岩为主，粉砂岩和玄武岩次之， 分选和磨圆度极差，砾径一般在 0.045-0.05 米，生产实见砾径大者可达 2.00 米，含砾量约 1%左右，由于该岩层特殊，且岩性稳定，因此可以做为全煤层 6 的对比标志。 、中部含煤岩段： 本段地层为一矿现生产揭露最多的含煤段地层，其主要由河流相砂岩、粉 砂岩、沼泽相粉砂岩、泥炭沼泽相煤层和薄层河床砾质砂岩、粗砂岩以及湖泊 相泥岩所组成，含煤性高，共含煤层 18 层，其中 18、19 号煤层全区可采。 、上部泥岩段： 本段地层整合接触于中部含煤段之上，是一套深水湖泊相地层，岩性以砂 岩为主，夹薄层中、细砂岩。岩性特征为灰-灰白色，泥质和凝灰质胶结，泥 岩呈块状。在下部细砂岩中具有因碎屑物质的颜色深浅不同而构成的水平层理， 局部含碎屑植物化石，风化后松散易落。因本区构造原因，该地层在走向或倾 向上除厚度变化外，其岩性还是相当稳定的，为此可以作为全区地层对比的主 要标志。本段地层的厚度为 55-124 米，平均厚度 100 米。 大磨拐河组地层最小厚度 239 米，最大厚度 566 米，平均厚度 451 米。其 含可采和不可采煤层 22 层，煤层平均总厚度 43.03 米，含煤系数为 9.6%。 （三） 、白垩系下统伊敏组(k1ym)： 本组地层平行不整合于大磨拐河组地层之上，主要由湖泊相泥岩、粉砂岩 组成，并夹有河流相的粗、中、细砂岩和泥炭沼泽相的煤层和炭质泥岩，含煤 性底。 （四） 、第四系海拉尔组(q)： 本组地层属未胶结的疏松沉积层，由上部腐植土、风成砂、下部砾石、粘 土和亚粘土组成，最小厚度 6.00 米，最大厚度52.00米，平均厚度 26.00米，与下 伏伊敏组呈不整合接触。本区域地层见表 2： 7 区域地层一览区域地层一览 表 2 三、三、构造 1.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征 本区含煤地层可划分为上下两个组，即上部伊敏组和下部大磨拐河组。其 中：大磨拐河组的 18#、19#、25#、26#。 界系统组符号厚度（m）岩 性 变 化 情 况 化石种类 伊 敏 组 k1ym 233-850 主要为泥岩和粉 砂岩，夹细、中、 粗砂岩、煤层及 碳质泥岩。与下 部地层整合接触。 含蕨类、银 杏、铁杉等 植物化石。 大 磨 拐 河 组 k1d200-620 为主要含煤 组，含煤20 余层， 17 个可 采煤层。 主要含费 尔干蚌，叶 肢介费尔干 蚌视近种， 蕨类、银杏 及铁杉。 梅 勒 图 组 k1m150-370 上为泥岩、 砂岩和薄煤层， 中为中基性熔岩， 下为泥岩夹玄武 岩和薄煤层。 中 生 界 白 垩 系 下 统 龙 江 组 k1lj 500-1200 上部为凝灰 碎屑岩，下部为 中酸性熔岩。 8 1.2.4 岩石性质、厚度特征 详见岩石物理力学性质指标表 1-3： 表 1-3 辉绿岩岩床统计表 床号岩性厚度（m）面积（km2）相应层位 1 辉绿岩1.419.95 10.20 8 号煤层 2 辉绿岩1.010.25 14.5 10 号煤层 3 辉绿岩0.714.25 3.20 12 号煤层 1.2.5 井田内的水文地质情况 1、地表水与地下水的关系 本区含水层以煤系风化裂隙带含水层为主，风化带以下煤系孔隙含水层为 辅。本区第四系基本不含水（仅在井田西部砂砾层含水） ，但却是大气降水渗 入煤系地层含水层的良好通道。 地下水有较完整的循环系统,即:补给、径流、排泄过程天然状态下，地下 水总的径流方向是由南南东向北北西，也就是由南南东补给，排泄于北北西方 向，井田内地下水的水质类型为 hco3-ca 水，矿化度为 366-428 毫克/立升。 2、矿区内含水层及隔水层 本区的含水层可分为如下四类：第四系孔隙含水层、煤系风化裂隙带含 水层、煤系内孔隙含水层及煤层裂隙含水层。 、第四系孔隙含水层： 本区第四系地层全区发育，以不整合接触的方式直接覆盖于煤系地层之 上，厚度约为 6.8 米-16.0 米,为多层结构的松散层，以亚粘土、风成砂、粘 土层、粉砂、细砂和砂砾层为主。井巷工程证实，井田内大面积的沉积层是透 水而非含水的沉积层，是大气降水的良好通道，仅在井田西部第 16 勘探线以 西发育的砂砾层为含水层，静水位标高约为 640 米-644 米，单位涌水量 q=0.4 升/秒.米，因其面积小、厚度薄，其含水量和供水意义不大，是含水中等偏小 的含水层。 、煤系风化裂隙带含水层： 该含水层分布在第四系覆盖下的煤系风化带内，是本区的主要含水层。 9 在风化带深度内，由于风化作用导致煤层裂隙发育，砂岩疏松孔隙增大，煤层 裂隙和砂岩孔隙成了地下水赋存空间和导通渠道，在此深度内的泥岩，由于赋 存浅、压力小，受风化作用影响，也失去了隔水作用。经井巷工程实见证明， 在煤系风化带内，地下水不是赋存在煤层、砂岩层等单一含水层内，而是赋存 于整个风化裂隙带内，如：一矿东二、西四两个采区风井和排矸井是在 32 煤 层底板和 28 煤层中沿地层倾斜方向掘进的，由于它们的疏干作用，在回采位 于风化裂隙范围内一区段的 25、27 煤层时，发现其含水已被超前疏干。 、煤系地层内孔隙含水层： 在煤系风化裂隙带以下部分，煤层的围岩可构成承压含水层，其岩性主 要由砂岩、砂砾岩组成，裂隙不发育，以孔隙含水为主。在本区内可分为以下 几组：25 煤层至 27 煤层间含水组；28 煤层至 29 煤层间含水组；30 煤层至 32 煤层间含水组；含砾泥岩至煤系基底含水组。上述含水组补给来源主要为风化 裂隙带含水层。 、煤层裂隙含水层： 煤系风化带以下煤层裂隙也较为发育，其富水性较强，但与风化裂隙带 内含水层相比，其含水量大幅度减少，含水层主要有 27、28、29、30、32 等 煤层含水层组成，其补给主要来源于风化裂隙带含水及煤系内孔隙水。 本区隔水层主要有如下两层： 、上部泥岩段隔水层：位于 16 煤层以上的厚层泥岩，厚约 125 米。 、32 煤层底板隔水层：岩性为含砾泥岩，厚约 27.1 米。 3、矿区水文、地质特点 本矿区的水文地质条件比较简单，其水文地质特点是： 、本矿区地下水埋藏较浅，主要以煤层裂隙水为主。 、煤层中裂隙发育，导水性强。 、第四系地层有较厚的粘土分布，对大气降水的补给起到一定隔水作用。 、本矿区地势较高，第四系地层水量不大，且补给条件较差，易于疏干。 4、矿井充水因素 通过对井上下不同时期、不同地点的矿井涌水量分析发现，矿井地下水补 给来源有三个： 、降水补给 雨季期间，地表降雨除部分蒸发外，剩余部分通过四系层而缓慢渗入煤系 地层风化带内，天然条件下，渗入的水量小且缓慢，一般需 1.5-3 个月时间才 能补给地下水。但由于一矿井下工作面顶板管理采取自然垮落法，而且为多煤 10 层开采，在井下采动工作面的对应地表形成了面积较大，深度达 14 米的塌陷 坑，坑的边缘发育许多环形裂隙，在雨季，雨水除进入环形裂隙外，大量汇集 于坑内而形成了季节性积水坑，这样就加快了渗入的速度，增大了渗入的水量， 经井下实际观测，在上覆岩层受破坏的情况下，雨水在 20 天左右就可补给地 下水。 、含水层的渗入补给 由于本区井田地层为单斜构造，煤系内煤层裂隙及孔隙含水层的导水性能 较好，煤系中深部含水层可能接受来源于风化裂隙带含水层水的顺层渗入补给。 、断层导水 本区断层均为张扭性正断层，断层破碎带不宽，而煤系地层岩石松软具可 塑性，断层破碎带常被岩石碎屑所充填，并与断盘紧密接触，因此断层的导水 与否要视其被切断的两盘岩性而定。在一矿井田范围内，导水与隔水断层共存 而局部导水断层较多，但出水量不大，多为导通砂岩层中的孔隙水。 综合各项因素评价,一矿水文地质类型为:中等. 1.2.6 沼气、煤尘及煤的自燃性 1、瓦斯：新安煤矿属于低瓦斯矿井，在地质条件简单，开采深度浅，- 350 米水平以上，瓦斯涌出量非常小。随着深度增加，瓦斯涌出量逐渐增加， 各煤层含量均较小。主要可采煤层 ch4平均含量为 0.213m3/t，可燃质、co2各 煤层平均含量为 0.5m3/t，可燃质各主要可采煤层瓦斯自然成分以 n2为主， co2次之，ch4最少，本矿瓦斯相对涌出量为 0.213m3/t，属于低瓦斯矿井。 2、煤尘：根据煤尘爆炸性试验指标，煤尘爆炸指数 45-53%之间，该矿开 采的煤层属于易发生爆炸危险的煤层。 3、煤的自燃：煤层的自然发火期为 56 个月，矿井总体为级自然发火 矿井。 4、地温特征：本区恒温深度 1626 米，温度 6,从地温测量成果计算 分析，本区平均地温梯度为 2.7/100m,平均地热增温率为 38.2m/1，地温 梯度小于 3。本区基本属于地温正常区。但随着开采深度的增加，地温将有 所升高。给生产安全带来负面影响。 5、地压特征：根据地压观测资料，煤岩层在断层附近特别破碎，特别是 在大断层附近表现的尤为明显。随着开采深度的增加，地压增大。 1.2.7 煤质、牌号及用途 根据中国煤炭的分类方案，本区以长焰煤为主，无烟煤、贫煤、弱粘结 11 煤、气煤 1 号等次之。各层煤的牌号分布与煤的原始质料及其转变、聚积环境 及后期变质因素有关。18#、19#为无烟煤、贫煤及弱粘结煤，除 12#深部有少 量气煤 1 号外，其余各层均为长焰煤。 根据大量煤样的工业分析，结焦性试验，7 勘探线以东挥发分大于 35%， 胶质层 35m/m，7 线以西挥发分小于 15%，胶质层为零。根据上述主要煤质 指标，7 线东侧长焰煤可作动力煤，7 线西侧无烟煤亦可作动力煤。而其它煤 种可作动力煤或民用煤。 1灰份：12 层煤基本一致，其它层勘探灰份偏低。 2挥发份：多数相差 1左右，个别层相差 2。 3发热量：发热量相应较高。 12 第 2 章 井田境界、储量及服务年限 2.1 井田境界 2.1.1 井田周边情况 矿区交通便利，国防公路301 线在矿区北部通过，滨洲线铁路在矿区中部 穿过。大雁火车站东距牙克石市18 公里 ，向西至海拉尔 区 64 公里。向东经牙 克石市可达加格达奇、齐齐哈尔、哈尔滨、 沈阳、北京以及全国各地。向西经海拉尔 区可到我国边陲重镇满洲里市。一矿则位于大雁矿区的东部，其地理坐标为东经：120 3056-1203718,北纬491311-491500。 2.1.2 井田境界确定的依据 1.以地理地形、地质条件作为划分井田境界的依据； 2. 划分的井田范围要为矿井发展留有空间；要适于选择井筒位置，合理 安排地面生产系统和各建筑物； 3. 要适于选择井筒位置，合理安排地面生产系统和各建筑物； 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 井田未来的发展情况 本井田周边运输条件较好，且煤层赋予条件优秀，井田内断层少，煤层倾 角小，适合大规模机械化开采，开采潜力大，应发展煤炭加工业，使得井田有 更好的未来。 2.2 井田储量 2.2.1 井田储量的计算 设计井田范围内计算的煤层为 18#、19#、25#、26#三层，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。它不仅包含着煤在地下埋藏的数量，而且还表示煤炭的质量，反映井田 的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。矿井设计储量是矿井工 13 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后的储量。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 后乘以采区回采率的储量。 2.2.2 保安煤柱 按照保护煤柱的设计原则： (1)在一般情况下，保护煤柱应根据围护面积边界和移动角值进行圈定。 (2)地面受保护面积包括受保护对象及周围的保护带。 (3)当受保护边界与煤层走向斜交时，应该根据基岩移动角求得垂直于围护边 界方向的上山方向移动角和下山方向移动角，然后再确定保护煤柱。 (4)立井保护煤柱应按其深度，用途，煤层赋存条件和地形特点留设，立井深 度大于或等于 400 米的以边界角圈定，小于 400 米的以移动角圈定。 为了安全生产，本设计矿井依据煤矿安全规程 ，留设保安煤柱如下： 1.边界断层留设 30m50m 保安煤柱； 2.井田内部断层留设 30m 保安煤柱； 3.河流两侧各留设 15m 宽围护带； 4.地面建筑物留设 20m 宽围护带； 5煤层大巷两侧煤柱各宽 50100m。 按以上方法计算得： 工业广场煤柱损失:4.442mt； 断层、地面、边界保安煤柱损失:5.491 mt； 开采损失量：14.907 mt。 2.2.3 储量计算的评价 本设计矿井的各类储量计算严格按照有关规定执行。 各类储量见表 2-1、2-2： 表 2-1 工业储量计算总表 工业储量（mt） 煤层别 ab ab c abc 183.7867.54211.32813.26824.596 14 193.6847.63111.31514.05725.372 253.9277.43211.35920.32731.686 263.7627.54611.30821.71233.020 总计 15.15930.15145.30269.372114.674 表 2-2 分煤层仰斜俯斜储量计算表 仰 附 别 煤 层 别 工业 储量 a+b+c (mt) 工业 场地 井田 境界 断层 其他损 失 合计 开采 损失 可采 储量 （mt） 1812.1610.9830.6310.1211.4153.1501.5817.430 1912.6250.9970.6470.1271.4153.1861.6417.797 2516.7221.0720.7290.1351.4153.3512.17411.197 俯 2617.1961.1790.7370.1391.4153472.23511.491 合计 58.7044.2312.7440.5225.66013.1577.63137.914 1812.43500.6610.1691.5232.3531.6178.466 1912.74700.6690.1741.5232.3661.6578.724 2514.9640.0840.7040.2141.5232.5251.94510.494 仰 2615.8240.1270.7130.2271.5232.592.05711.177 合计 55.9700.2112.7470.7846.0929.8347.27638.861 总计 114.6744.4425.4911.30611.75222.99114.90776.775 2.3 矿井工作制度、生产能力及服务年限 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）矿井每昼夜四班工作，其三班进行采、掘工作，一班进行检修； （3）每日净提升时间 16 小时。 15 2.3.2 矿井生产能力及服务年限 一. 根据设计规范 ，矿井的设计生产能力应为： 大型矿井：1.2、1.5、1.8、2.4、3.0、4.0 及以上（mt/a） ； 中型矿井:0.45、0.6、0.9（mt/a） ； 小型矿井：0.09、0.15、0.21、0.3（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。 二. 矿井设计生产能力方案比较 本矿井已查明的工业储量为 114.6mt,，估算本井田内工业广场煤柱，境 界煤柱等永久煤柱损失量占工业储量的 9.8%，各可采层均为中厚煤层，按矿 井设计规范要求确定本矿的采区采出率为 87%，由此计算确定本井田的可采储 量为 76.8mt。 根据地质报告的资料描述，煤层储量适中，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，初步决定采用中型矿井设计。并初步确定三个 方案，即矿井生产能力为 0.60mt/a，0.90mt/a 和 1.20mt/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=92a ； p2=61a； p3=46a； 经与规程和采矿设计手册相核对，确定 61a 为比较合理的服务年限， 即本矿井的生产能力为 0.9mt/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； 16 k-为矿井储量备用系数，一般取 1.4； 计算得：p=z/(ak)=76.775/（1.40.9）=61a 17 第 3 章 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 东起 f1断层及煤层基底；西至 f2；南起各煤层露头；北至 f3。井田走向 近似东西，倾斜方向近似南北，面积 8.64 平方公里。东部为二矿，立井开拓， 西部为三矿，也是双斜井开拓。 3.1.2 影响本设计矿井开拓方式的原因及其具体情况 井田开拓方式的选择应全面考虑各种因素，主要因素包括： （1）井田地质和水文地质条件（特别是表土层情况） ； （2）地形地貌和地面外部条件； （3）煤层赋存和开采技术条件； （4）技术装备和工艺系统条件； （5）施工技术和设备条件； （6）总体设计和矿井生产能力要求等。 对以上各种因素要综合研究，通过系统优化和多方案技术经济比较后确定。 影响本设计井田开拓方式的具体因素如下： （1）地表因素： 本井田属于平原地形，地表平均标高+650m。 （2）煤层赋存情况 整个井田的煤层上部标高在+650m，下部标高在+300m，东部以 f1断层为界,西 部以 f2断层线为界。整个矿区共有四层可采煤层，即 18#、19#、25#，26#全区 发育。煤层走向长度为 4.3 公里，倾向 2.2 公里。本井田煤层系缓倾斜中厚煤 层，平均倾角在 10左右。 3.2 矿井开拓方案的选择 3.2.1 井硐形式和井口位置 在一定的井田地质条件、开采技术条件下，矿井开拓巷道有多种布置方式， 18 开拓巷道的布置方式通称为开拓方式。合理的开拓方式，一般应在技术可行的 多种开拓方式中进行技术经济分析比较后，才能确定。 开拓方式按照井筒的倾角不同（水平、倾斜、垂直）分为平硐开拓、斜井 开拓、立井开拓和综合开拓方式（平、斜、立井中的任何二或三种形式相结合 进行开拓）等四种方式。开拓方式依据井筒 （或平硐）与煤层位置的不同又 有若干分类。 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。 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。 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。 1.井筒形式： 平硐开拓是最简单的开拓方式，有很多突出优点。首先我们应该考虑平硐 开拓方式是否可行。参照平硐开拓方式适用条件，结合本设计井田的地形地质 及煤层赋存特征可知：平硐开拓方式的条件不具备。因此，平硐开拓方式对本 设计井田不适用，排除采用平硐开拓方式。立井开拓和斜井开拓方式在技术上 均可行，综合开拓虽然对工业广场布置和井底车场要求很高，但针对本井田的 地质状况，综合开拓方式也可行，应该予以考虑。依据本井田的地质状况、煤 层赋存情况及井型、服务年限等要求，对本井田开拓方式选择提出三种方案： 方案一：双立井开拓方式 方案二：双斜井开拓方式 方案三：主立井副斜井开拓方式 （1）技术比较 方案一：双立井开拓方式 优点：适应性强，技术成熟可靠； 井筒短，提升速度快，提升能力大； 通风断面大，风阻小，满足大风量要求； 便于井筒延伸 对于开采深部赋存煤层有长处。 缺点：初期投资大，建井期限稍长； 需要大型的提升设备； 19 多水平开拓，立井石门长度大，掘进工程量大，掘进费用高。 方案二：双斜井开拓方式 优点：掘进速度快，初期投资较双立井开拓较省； 井筒设备较简单； 建井期稍短些； 缺点：井筒过长，煤柱损失严重； 通风线路长，通风阻力大，费用增加； 井筒过长，如果地质条件复杂，不易维护，安全性降低； 辅助运输时间长。 方案三：主立井副斜井开拓方式 优点：掘进速度快； 可满足最大风量的通风要求； 有助于辅助运输。 缺点：井口相距较远，不利于工业广场的布置； 地面工业建筑分散，生产调度及联系不方便； 地面工业建筑占地多，增加了煤柱损失。 详见技术比较表 3-2-1 表 3-2-1 技术比较表 方 案 名 称 优 点缺 点 双 立 井 开 拓 1.适应性强，技术成熟可靠 2.井筒短，提升速度快，提 升能力大； 3.通风断面大，风阻小，满 足大风量要求 4.便于井筒延伸 5.对于开采深部赋存煤层有 长处。 1.初期投资大，建井期限稍长； 2.需要大型的提升设备； 3.多水平开拓，立井石门长度大， 掘进工程量大，掘进费用高。 20 双 斜 井 开 拓 1.掘进速度快初期投资较双 立井开拓省； 2 井筒设备较简单； 3.建井期稍短些； 1.井筒过长，煤柱损失严重； 2.通风线路长，通风阻力大， 费用增加； 3.井筒过长，地质条件复杂时， 不易维护，安全性降低； 4.辅助运输时间长。 主 立 副 斜 井 1.掘进速度快； 2.满足最大风量的通风要求； 3.有助于辅助运输。 1.井口相距较远，不利工业广场的 布置； 2.地面工业建筑分散，生产调度联 系不方便； 3.地面工业建筑占地多，增加了煤 柱损失。 依据开拓方案技术比较，可初步选定两种较合理开拓方案： 方案一：双立井开拓方式 方案二：双斜井开拓方式（主井采用皮带提升（17） ，副井采用串车 提升（25）如图所示： 600 500 550 400 450 350 300 250 双立井开拓图 21 双斜井开拓图 （2）经济比较 方案一、方案二在技术均较合理，两者之间的区别在于井筒掘进费用以及 他们的维护费用、提升费用，主石门掘进长度等等。两个方案的井底车场、水 平运输大巷以及各种采区石门和采区上山（斜巷）的工程量基本相等。因此， 只需要比较它们的不同之处，即建井工程量、生产经营费用、基建费用和维护 费用等。详见开拓方案经济比较表 3-2-2 表 3-2-2 经济比较表 方案双 立 井 开 拓双 斜 井 开 拓 内容工 程 量 单价（元）费 用 （元） 工程量单 价 （元） 费 用 （元） 单位 名称 数 量 单 位 数 量 数 量 数 量 单 位 数 量 数 量 基岩段 主井掘 进 320m3195.810226561241m1742.32162194.3 基岩段 副井掘 进 300m3991.411974021315m1853.22436958 主井提 升费用 320m0.08527.2400m0.398159.2 副井提 升费用 300m0.27181.3350m0.681238.4 22 箕斗 2 个 243750487500 罐笼 2 个 218750437500 钢丝绳 输送机 1000m495.5495500 串车 10m525.052500 主井提 升机 1 个 101750010175001 个 9200092000 总计 4162666.5 5239549.9 从经济比较表可知，立井开拓比斜井开拓投资少，所以该设计矿井选择方案 一：采用双立井开拓方式。 2.井口位置： 井口位置的选择是井田开拓的重要组成部分。井口位置与开拓方式要相互 协调，经综合比选后择优确定，特别是提、运煤炭的主井位置还要与地面生产 系统、工业广场布置相匹配，需要综合考虑的主要因素和原则如下： 井下条件： 在井田走向的储量中央或靠近中央位置，使井田两翼可采储量基本平衡； 井筒应尽量避开或少穿地质及水文复杂的地层或地段； 勘探程度及初期工程量。 地面条件： 井筒位置应选在比较平坦的地方，并且满足防洪设计标准； 井口要避开地面滑坡、岩崩、雪崩、