采矿工程毕业设计（论文）-黄水坝煤矿1.2Mta新井设计【全套图纸】 .doc

目 录一般部分1 矿区概述及井田地质特征11.1 矿区概述11.1.1 矿区地理位置与交通条件11.1.2 矿区地形、地貌及居民分布情况11.1.3 矿井供配电来源21.1.4 矿区水文概况21.2 井田地质特征21.3 煤层特征31.3.1矿区构造32 矿井境界和储量122.1 井田境界122.1.1 井田境界确定依据122.2 井田地质储量的计算122.3 可采储量142.3.1 计算可采储量时必须考虑永久煤柱的损失142.3.2 各种煤柱损失计算152.3.3 矿井可采储量计算163 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限173.1 矿井工作制度173.2 矿井设计生产能力及服务年限173.2.1 矿井设计生产能力确定的依据173.2.2 核算矿井服务年限174 井田开拓184.1 井田开拓的基本问题184.1.1 井田开拓的基本问题184.1.2 确定井筒形式、数目、位置、坐标194.1.3 工业场地位置204.1.4 开采水平的划分214.1.5 主要开拓巷道214.1.6 开拓方案的确定214.2 矿井基本巷道304.2.1 井筒304.2.2 主要开拓巷道364.2.3 井底车场及硐室364.2.4 主要开拓巷道405 准备方式采区巷道布置455.1 煤层地质特征455.2 采区巷道布置及生产系统465.2.1 确定采区巷道布置及生产系统的原则465.2.2 首采区基本情况及区段划分465.2.3 煤层的开采顺序和区段接替顺序465.2.4 确定采区巷道布置465.2.5 生产系统465.2.6 确定巷道的尺寸、支护、通风方式及掘进方法475.2.7 采区生产能力确定475.3 采区车场选型设计495.3.1 车场495.3.2 采区主要硐室的布置506 采煤方法526.1 采煤工艺方式526.1.1 煤层的赋存特征526.1.2 确定采煤工艺方式526.1.3 确定回采工作面长度、推进方向、推进度536.1.4 回采工作面破煤、装煤方式546.1.5 采煤机工作方式546.1.6 回采工艺556.1.7 回采工作面运煤方式566.1.8 回采工作面支护方式576.1.9 劳动组织和循环作业图表596.1.10主要技术经济指标606.2回采巷道布置616.2.1确定回采巷道布置形式616.2.2回采巷道支护617 井下运输627.1 概述627.1.1 井下运输设计的原始条件和数据627.1.2 矿井运输系统627.2 采区运输设备的选择637.2.1 转载机选型637.2.2 破碎机机选型637.2.3 顺槽皮带送机选型647.2.4 上山胶带输送机选型647.2.5 采区辅助运输647.3 大巷运输设备的选型677.3.1 胶带运输大巷设备选型677.3.2 辅助运输大巷设备选型688 矿井提升688.1 概述688.1.1 矿井提升设计原始条件核数据688.1.2 矿井提升方式698.2 主副井提升698.2.1 主井设备选型698.2.2 副井设备选型709 矿井通风及安全技术719.1矿井通风系统选择719.1.1矿井通风系统的基本要求719.1.2矿井通风方案的技术比较729.1.3通风方式的确定739.1.4采区上（下）山通风系统739.1.5采煤工作面通风739.1.6矿井通风容易和困难时期通风立体示意图及通风网路图759.2采区及全矿所需风量759.2.1矿井风量759.2.2矿井产量759.2.3矿井瓦斯涌出量759.3矿井风量计算759.3.3硐室所需风量829.3.4其它巷道所需风量829.3.5矿井总风量829.4矿井风量分配839.4.1通风容易时期和困难时期的确定839.4.2配风的原则和方法839.5风速验算849.5.2区段运输平巷和区段回风平巷风速验算849.5.3风井风速验算849.6通风阻力的计算859.6.1矿井通风总阻力计算原则859.6.2矿井通风阻力计算的方法869.6.3矿井总风阻和总等积孔889.7选择矿井通风设备899.7.1选择主要通风机899.7.2自然风压899.7.6电动机选型939.8防止特殊灾害的安全措施949.8.1瓦斯管理措施949.8.2煤尘的防治959.8.3预防井下火灾的措施959.8.4预防井下水灾的措施9510 设计矿井基本技术经济指标96专题部分黄水坝煤矿高的高瓦斯治理技术971.1瓦斯的赋存状态971.2 矿井瓦斯来源972.1防止瓦斯积存的措施982.1.1 通风系统合理稳定982.1.2 通风设施完好 可靠992.1.3 加强局部通风992.1.4 瓦斯异常区域装备 ，管理标准1002.2 加强瓦斯管理1043.1措施1073.2.2防止自燃引爆瓦斯1083.2.3 防止电气电弧引爆瓦斯1084.结语109翻译部分英文原文110research on support bearing and top coal stability of fully mechanized caving face in deep mine1101. simulated geological and productive conditions1102. establishment of numerical calculating model1113. analysis and numerical calculating result1124. conclusions113中文译文115深部综放开采顶煤稳定性与支架承载研究1151.模拟的地质及生产技术条件1152.数值计算模型的建立1153.数值计算结果及分析1164结论118致 谢1191 矿区概述及井田地质特征全套图纸，加1538937061.1 矿区概述1.1.1 矿区地理位置与交通条件金沙县黄水坝煤矿位于金沙县城南东面102,直线距离17.8km，行政区划属禹谟镇管辖，矿区地理坐标位置：东经10623051062418，北纬272501272614,。矿界形状为一多边形。黄水坝煤矿位于金沙县禹谟镇，矿井距杨柳沙土公路4km，矿井从禹谟至杨柳29 km，杨柳至金沙县城大约7km，金沙县城至黔北电厂大约4km，至遵义火车南站85km，至遵义市89km，经黔西到贵阳200km，经马家湾至贵阳208km。交通方便。黄水坝煤矿矿区位置见交通位置图1-1。图1-1 交通位置示意图1.1.2 矿区地形、地貌及居民分布情况矿区为侵蚀、溶蚀中低山地貌，矿区总体呈北东、南部高，西部低，最高点位于北部的山头，标高1035.5m，最低点位于中北部的高坎子溪沟与马场河交汇处，标高约880m，相对高差约150.5m。1.1.3 矿井供配电来源矿井设计采用双回路供电：i回：来自金沙县35kv岚头变电站10kv线路(专线，lgj-150导线，15km)。ii回：来自金沙县35kv禹谟变电站10kv线路(专线， lgj-150导线，10km)。矿井验收前矿井必须双回路供电，并与之落实签订供电协议，保证对矿井进行可靠供电。目前矿井签订的供电协议，约定的容量偏小，不能满足矿井建设和正常生产要求，矿井需申请扩容。1.1.4 矿区水文概况从区域水文地质单元看，矿区位于鸭溪向斜东南翼，安底背斜北西翼，属于地表分水岭地带，排泄条件较好。在矿区南东部发育有一条季节性小溪沟，由南东向北西注入北西面的马场河，该溪沟主要是地面雨水汇集而成，其流量受大气影响，随季节变化，流量一般在13m3/h、最大20500m3/h。对矿井地下开采有一定的影响。区外北西面100米处发育的马场河，由北东向南西方向径流，该河流量一般在520m3h、最大50100m3h。对矿井地下开采有一定的影响。区域侵蚀基准面为北西面的马场河，河面海拔标高885m，为最低基准面。煤矿准采标高1050650m, 区内最低侵蚀基准面约为880m，开采最低侵蚀基准面上部的煤炭，直接充水水源主要为顶部的碳酸盐岩岩溶水、基岩裂隙水、老窑采空区积水、地表冲沟水。开采最低侵蚀基准面下部的煤炭，底部承压水突水的可能性很大。考虑到本矿在煤层露头线一带，存在小窑采空区，但积水情况不明，设计按复杂类型设计。1.2 井田地质特征区内出露地层有第四系（q）、三叠系下统夜郎组九级滩段(t1y3)、玉龙山段（t1y2）、沙堡湾段(t1y1)、二叠系上统长兴组（p3c）、龙潭组（p3l）、二叠系中统茅口组(p2m)，分述如下：a、第四系（q）残积、坡积及冲积物为主。分布在地势低洼地带、斜坡中下部及沟谷中。厚06m。b、三叠系下统夜郎组九级滩段(t1y3)出露于矿区外的南西部，岩性为暗紫色钙质泥岩为主，夹薄层泥灰岩及粉砂条带，下部夹薄层生物泥灰岩。厚55513m。c、三叠系下统夜郎组玉龙山段 (t1y2)出露于矿区南西部，岩性为灰至深灰色巨厚厚层状微细晶石灰岩为主，间夹暗紫色薄层钙质泥岩、页岩，中下部为浅灰、灰绿色中薄层状泥质灰岩，局部夹鲕粒灰岩。厚120275m。广泛分布于矿区范围,节理裂隙及岩溶洼地较发育。d、三叠系下统夜郎组沙堡湾段 (t1y1)出露于矿区中部，岩性为黄绿色、浅绿色薄层钙质泥岩，含粉砂质泥岩，顶部与底部见绿色蒙脱石泥岩薄层。 厚1842m。e、二叠系上统长兴组(p3c)出露于矿区中南东部，岩性灰深灰色中厚状石灰岩为主，中间夹薄层脱石粘土岩。厚1763m。节理、裂隙发育。f、二叠系上统龙潭组(p31)出露于矿区南东部，为本区含煤地层，属于海陆交互相沉积环境，总厚80120m之间，一般约100m，岩性为粉砂岩、细砂岩、石灰岩、泥岩、页岩及煤层（线）等组成，含腕足类、羊齿类、蕨类等动植物化石，下伏茅口组（p2m）呈平行不整合接触。一般含510层煤，区域上含可采煤层5层，本矿区内经工程揭露，含可采煤层4层（k5、k8、k9、k13）属较稳定可采煤层。厚110130m。g、二叠系中统茅口组(p2m)出露于矿区南东部，岩性为灰色至深灰色，中厚至巨厚层状石灰岩，带条状燧石结构。含蜓类动物化石，厚度大于200m。1.3 煤层特征1.3.1矿区构造矿区位于鸭溪向斜东南翼，安底背斜北西翼，区内地层为一单斜构造，构造较简单，地层总体产状为：倾向320左右，倾角一般22左右。矿井范围内,褶皱及断裂构造不发育，无岩浆岩，变质作用等地质现象。结合邻区及区域构造特征，本区地质构造复杂程度类型应属简单类型。图1-2 煤层柱状图工作区内的含煤岩系为二叠上统龙潭组（p3l），为一套海陆交互相多旋回沉积组成。岩性以细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂质、泥、炭质泥岩为主，间夹含燧石结核细晶灰岩、泥质灰岩、铝土质泥岩等组成。该区内含煤岩系厚110130米，平均厚120米，其中含煤层（线）510层，可采煤层k5、k8、k9、k13。现将含煤岩系岩性组合特征自上而下简述如下：上覆地层：二叠系上统长兴组(p3c)出露于矿区中南东部，岩性灰深灰色中厚状石灰岩为主，中间夹薄层脱石粘土岩。厚1763m。节理、裂隙发育。下伏地层：二叠系上统龙潭组(p31)根据岩石组合特征，龙潭组大致可分为三段：龙潭组第三段（p313）：灰、深灰色薄至中厚层粉砂岩、粘土岩及泥质粉砂岩为主，中间夹少量浅灰色中至厚层灰岩及煤线，其间k1及k3煤线厚0.40.55m。厚2838m。龙潭组第二段（p312）：上部以灰、深灰色中厚层粉砂岩、粘土岩及泥质粉砂岩为主，中部为黑色中厚层及薄层砂质泥岩，夹少量黄铁矿结核。下部为灰、深灰色、灰紫色薄及中厚层粉砂岩、粘土岩、粉砂质粘土岩夹煤层（线），近底部为一层深 灰色微至细晶含燧石结核灰岩，为划分龙潭组二段结束的标志。此段含k5、k8煤层。k5煤层：黑色，粉状、坚硬、致密、质脆，油脂光泽，以暗煤为主，次有亮煤，内生节理发育，为半暗型煤。k8煤层：黑色，以粉状为主，内生节理发育。厚4050m。龙潭组第一段（p311）：上部为浅黑色，厚层状及中厚层砂质泥岩，含有大量的黄铁矿结晶体和方解石细脉，显斜层层理。中部为灰、深灰色薄至中厚层粉砂层、泥质粉砂岩、砂质粉砂岩、粘土岩夹炭质尼岩及煤层（线），中部夹一层深灰色微至细晶含燧石结核灰岩。下部为浅灰色，中厚层状铝土泥岩，含有大量黄铁矿。此段含k9、k13煤层。k9煤层：黑色，以块状为主，油脂光泽，以暗煤为主，有亮煤、黄铁矿，内生节理发育，为半暗型煤。k13煤层：黑色，块状，粉末状、油脂光泽，次有亮煤，内生节理发育，含黄铁矿，顶部为粉煤，上部为块煤，质优，中下部质差，夹矸为岩泥岩。厚3545m。下伏地层中二叠统茅口组（p2m）灰岩。出露于矿区南东部，岩性为灰色至深灰色，中厚至巨厚层状石灰岩，带条状燧石结构。含蜓类动物化石，厚度大于200m。根据含煤岩系的岩石组合及化石特征，自上而下可建立3个标志层：（1） 标一：灰色中厚层灰岩，具缝合线构造，产动物化石。厚13m 。沿走向、倾向上层位稳定，厚度变化不大。上距长兴组地层35m。（2） 标二：k18煤层顶板,岩性为中厚层灰岩。厚35m，沿走向、倾向上层位稳定，厚度变化不大。上距标一15m。下距k8煤层2m。（3） 标三：k13煤层的底板,岩性为铝土质粘土岩。含植物根茎化石。厚13m，沿走向、倾向上层位稳定，厚度变化不大。下距茅口组57m。1.3.2可采煤层含煤地层及含煤性井田内含煤岩系共含煤层（线）共10层，其中全区可采煤层4层。可采煤层总厚7.25米，含煤岩系平均厚120米，可采含煤系数为6.05%。矿区主要可采煤层为k5、k8、k9、k13煤层，由上到下叙述如下：k5煤层位于p3l中部，煤厚1.301.70m,一般1.5m。局部中间夹1层10cm的夹矸。顶板为细砂岩，底板为粉砂岩。煤层层位、厚度较稳定，属较稳定煤层。上距上三迭统长兴组（p3c）约50m。下距k8煤层约7m。k8煤层位于p3l中部，煤层厚2.703.30m, 平均3.0m，简单结构。伪顶为10cm的炭质页岩，其上为直接顶为粉砂岩，底板为粉砂岩。煤层层位、厚度较稳定，属较稳定煤层。上距k5煤层约7m,下距k9煤层约25m。k9煤层位于p3l中下部，煤厚1.902.30m, 平均2.1m，伪顶为0.10.2m的炭质页岩，其上为粉砂岩直接顶，底板为粉砂岩或细为灰至深灰色粉砂岩，煤层层位、厚度稳定，属稳定煤层。上距k8煤层约25m,下距k13煤层约25m。k13煤层位于p3l下部，下距三迭系中统茅口组约7m。煤厚0.801.00m, 平均0.95m，顶板为深灰色泥质粉砂质泥岩岩，底板为铝土质泥岩。煤层层位、厚度较稳定，属较稳定煤层。煤层特征见表3-4。表3-4 可采煤层特征表顺序煤层名称煤层一般厚度(m)层间距(m)煤层倾角性 质顶底板岩性顶板底板长兴组50灰岩1k51.930块状，局部粉状，条带状结构。半亮型煤粉砂质粘土岩粉砂质粘土岩72k82.230块状，条带状结构，半暗至半亮型煤。内生裂隙发育伪顶为炭质页岩，直接顶为粉砂质粘土岩粉砂岩23k92.830块状、沥青状，条带状结构，半亮型。内生裂隙发育，似金属光泽伪顶为炭质页岩，直接顶为粉砂质粘土岩粉砂质粘土岩254k132.130块状，由亮煤和暗煤组成。半亮型煤粉砂质粘土岩铝质粘土岩茅口组7灰岩煤种为无烟煤。煤的物理性质经肉眼观察和一般鉴定，k5、k8、k9、k13煤层煤岩为黑色、亮黑色，条痕褐黑色，具玻璃光泽褐弱玻璃光泽（暗淡光泽），参差状、阶梯状及菱角状断口，硬度2左右，容量1.401.50，平均1.45吨/米，具块状，粉末状、片状构造，性脆、染手。煤的化学组分根据收集以往矿区已有化验测试成果资料及地质报告工作采样化验测试资料，矿区可采煤层的化学组分如表：表3-5 黄水坝煤矿煤质特征表煤 层编 号水份（mad）%灰份（ad）%挥发份（vdaf）%全硫（st、d）%发热量（qnet）(kj/kg) 煤质评价k50.6311.648.430.931.759低灰，低硫、特高热值煤k81.4313.755.470.8331.269低灰，低硫、特高热值煤k90.5216.676.740.5131.571中灰，低硫、特高热值煤k131.0111.285.590.8331.893低灰，低硫、特高热值煤依据中国煤炭分类国家标准（gb57571-86），本矿k5、k8、k13为低灰、低硫、特高热值无烟煤，k9为中灰、低硫、特高热值无烟煤。可作动力用煤及民用煤。可选性矿山本身不设选矿，直销原煤。未作过精煤的分析。煤的工业用途根据煤矿主采煤层煤质，其所产原煤可用作电力和其它锅炉用煤：本矿内煤的发热量、硫分等均符合其用煤要求。煤层风氧化带区内各煤层地表风化带露头一般为灰黑色粉状，不能燃烧，由于地表风化剥蚀冲刷速度较快，风化带一般深度约1520m，地形较陡的坡边，仅有1015m 左右。风化带之下为氧化带，氧化较强时颜色暗淡，光泽较弱，节理裂隙密集，易碎裂疏松，但仍能燃烧，煤层结构仍清楚，氧化带深度一般仅有2035 米左右，从邻近矿山巷道揭露情况看，风化、氧化带两者加起来的深度约为4050m，多数在斜深50m 左右即见到光亮坚硬的块煤。矿井瓦斯、煤尘爆炸性、煤炭自燃倾向及地温瓦斯依据贵州省煤炭管理局文件(黔煤行管字2007512号)“对毕节地区煤矿2007年度矿井瓦斯等级鉴定报告的批复”、贵州省煤炭管理局文件(黔煤行管字20081547号)“对毕节地区煤矿2008年度矿井瓦斯等级鉴定报告的批复”和贵州省能源局文件(黔能发2009306号)“关于毕节地区煤炭管理局关于请求审批2009年度矿井瓦斯等级鉴定报告的报告的批复”,黄水坝煤矿2007、2008、2009年度瓦斯等级结果均为低瓦斯矿井。矿井瓦斯等级鉴定情况见表3-6。表3-6 年度瓦斯等级情况鉴定年度矿井名称月产量(t)绝对量(m3/min)相对量(m3/t)鉴定等级审批等级2007年度黄水坝煤矿29500.344.17低瓦斯低瓦斯2008年度黄水坝煤矿35007.620.74低瓦斯低瓦斯2009年度黄水坝煤矿35000.9139.391低瓦斯低瓦斯根据2007、2008、2009年度矿井瓦斯等级鉴定情况，最大瓦斯相对涌出量为2009年鉴定结果9.391m3/t。方案根据矿井瓦斯涌出量预测方法（aq1018-2006）预测750m标高,矿井相对瓦斯涌出量49.834m3/t，绝对瓦斯涌出量36.18m3/min；650m标高,矿井相对瓦斯涌出量57.874m3/t，绝对瓦斯涌出量42.02m3/min。矿井应在建设期间进行煤层瓦斯含量测定，投产后必须加强瓦斯含量、瓦斯涌出量的测定，定期进行瓦斯等级鉴定工作，并依据瓦斯测定情况，校核矿井通风系统与生产系统等相关系统能力。煤尘爆炸性根据贵州省煤田地质局实验室2008年6月20日提交的黄水坝煤矿k5、k8、k9、k13号煤层煤尘爆炸性鉴定报告：k5、k8、k9、k13号煤层均无爆炸危险性。表3-7 煤尘爆炸性鉴定结果表煤层编号工业分析(%)焦渣特性爆炸试验爆炸性结论水分灰分挥发分火焰长度mm抑制煤尘爆炸最低岩粉量(%)mad ad vdvdaf k52.885.125.61200煤尘无爆炸性k81.4522.878.85200煤尘无爆炸性k91.8320.186.34200煤尘无爆炸性k131.2611.55.60200煤尘无爆炸性根据贵州省煤田地质局实验室2008年6月20日提交的黄水坝煤矿k5、k8、k9、k13号煤层煤炭自燃倾向性鉴定报告：k5、k8、k9、k13号煤层自燃倾向等级为类(不易自燃煤层)。表3-8 煤层自燃倾向鉴定结果表煤层编号工业分析自燃倾向分级水分mad灰分ad挥发分vdaf真相对密度trdd全硫st，d%煤吸氧量cm3/g干煤k52.885.125.611.510.731.21类k81.4522.878.851.551.571.43类k91.8320.188.601.451.851.45类k131.2611.55.601.511.571.43类备注级： 容易自燃 级： 自燃 级：不易自燃根据中国矿业大学（北京）2008年7月17日提交的金沙县禹谟镇黄水坝煤矿k5、k8、k9煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定和贵州省煤炭管理局批复文件“关于对毕节地区煤炭局关于请求审批金沙县黄水坝煤矿煤与瓦斯突出危险性鉴定报告的报告的批复”（黔煤生产字20081531号）：金沙县禹谟镇黄水坝煤矿k5煤层在开采669m水平标高以上时不具有突出危险性，属非突出危险性煤层；k8煤层在开采703m水平标高以上时不具有突出危险性，属非突出危险性煤层；k9煤层在开采706m水平标高以上时不具有突出危险性，属非突出危险性煤层。本矿按有煤与瓦斯突出危险性矿井设计，在开采k5煤层669m标高以上、k8煤层703m标高以上、k9煤层706m标高以上时，按无突出危险性区域设计。后期开采k5、k8、k9煤层鉴定区域以外及其它煤层时，需重新进行煤与瓦斯突出鉴定，未鉴定前按有煤与瓦斯突出进行设计和管理，鉴定后根据鉴定结果确定设计和管理等级，修改设计相关内容。煤层顶底板k5号煤层顶板顶板为细砂岩，老顶为含泥质夹菱铁岩薄层的粉砂岩，岩层稳定性较差。底板为粉砂岩，强度低，稳定性差。k8号煤层顶板为伪顶约0.1m炭质页岩，其上是粉砂岩，强度低，稳定性差。底为粉砂岩，强度较低，稳定性差。k9号煤层顶板：伪顶约0.1m的炭质页岩，其上是粉砂岩，泥质胶结，易风化破碎，强压较低，稳定性差。底板为粉砂岩、局部夹细砂岩，稳定性差。k13号煤层顶板为粉砂岩，易风化破碎，强压较低，稳定性差，老顶为泥质粉砂岩。综上所述，k5、k8、k9、k13煤层结构简单,煤层稳定类型均为稳定型煤层。而各煤层的顶、底板均为不稳定岩层，根据本区和邻区资料，其工程地质条件中等类型地温根据地质报告：本矿地温正常，地温总体随地层深度的增加而增加，越往向斜轴部，煤层埋深越深，温度越高，当煤层埋深标高低于520m时地温超过31而存在高温区，矿井开采此标高之下的煤层时有热害现象的可能。矿区内无近期岩浆岩侵入，地下热源主要是来自地球深部的内热。1.3.4工程地质条件工程地质岩组矿区的工程地质岩组，根据地层岩性组合关系可划分为三个工程地质岩组，即硬质岩组、软质岩组及松散岩组。坚硬岩组主要包括中微风化的二叠系中统长茅口组（p2m）、 二叠系上统长兴组（p3c）及玉龙山段（t1y2）灰岩及燧石灰岩。岩石坚硬，物理力学性质好。开采情况表明，巷道在该组掘进中不需支护。半坚硬岩组主要包括中微风化的三叠系下统夜郎组沙堡湾段（t1y1）及二叠系上统龙潭组（p3l）细砂岩、粉砂岩等碎屑岩。岩石软硬相间，力学性质较差。开采情况表明，巷道在该组掘进中需支护。软弱岩组主要包括强风化的三叠系下统夜郎组沙堡湾段（t1y1）泥质粉砂岩、泥岩、粘土岩及二叠系上统龙潭组（p3l）碎屑岩、煤层等。力学性质较差。开采情况表明，巷道在该组掘进中需支护。岩土工程地质条件土体工程地质条件第四系残积、坡积及冲洪积土层：主要分布于矿区地势低洼地地带及河谷地段，分布面积较大。由细砂岩、粉砂岩、泥岩、灰岩等经长期风化、剥蚀后的残积、坡积物，土层厚度不大，缓坡及沟谷中稍厚，一般小于10m，土质多为碎石土、砂土、粉质粘土及砂、砾、卵石等，土体呈松散或半固结状，分选性、胶结性差，土体较松散，透水性较好，土体强度弱，压缩性高，受力后土体沉降量大，边坡容易失稳，不适宜直接作工程建筑地基，只有采取加固措施后才可作为工程建筑地基。岩体工程地质条件上覆地层含煤地层上覆围岩主要为碳酸岩，主要为长兴组灰岩、燧石灰岩、夜郎组玉龙山段灰岩，大部份为中厚层状，岩体普遍较完整，岩体多为块状，岩石致密、坚硬，属坚硬类型，抗压强度高，抗风化能力强，rqd值高，岩体多数ii、iii类，岩体稳定性中等良，工程地质条件较好，不良之处是这类岩石岩溶发育较强烈，巷道掘进时应防止高地压、岩爆、掉块、跨塌、涌水、突泥等。含煤地层上覆围岩的碎屑岩，主要为沙堡湾段粉砂质泥岩、九级滩段页岩，岩石多为薄层状，层理特征多为均匀层理、交错层理或水平层理，以泥质胶结为主，泥质含量较高，靠近地表岩石容易遭受风化、剥蚀而形成残积土，地下深部则岩石较完整。此种岩体结构特点是岩体分层多，受沉积因素影响，平面上和剖面上岩相、厚度分布变化较大。受各种结构面的相互影响，结构体形态以长方体、板状体为主，该类岩体抗压强度中等，饱水后强度降低，当失去原岩应力平衡状态后，以离层或沿滑动面滑脱失稳为主要表现形式。总体上该碎屑岩多为层状结构，少量碎裂结构，属中等坚硬岩，岩体多数iii类，岩体质量中等，工程地质条件中等。在该类岩石中掘进巷道时可能出现缩径、软岩挤出、片帮等不良工程地质现象。含煤地层主要为粉砂岩、砂岩、硅质岩、泥质粉砂岩、粘土岩、泥质灰岩、炭质粘土岩及煤层组成，多为层状，少量碎裂结构，该地层中钙质砂、泥质粉砂岩属中等坚硬岩组，力学强度中等，有一定遇水软化性，岩石完整性较好，岩体稳定性中等；粉砂质泥岩、泥岩、炭质泥岩、煤层属软弱岩组，力学强度很低，遇水时极易软化，塑性强，岩石完整性不好，岩体稳定性很差，巷道掘至该层段时，易产生顶部塌陷及底鼓、片帮等现象。下伏地层含煤地层的下伏地层为二叠系中统茅口组，岩石为灰岩，厚层状，溶隙及溶洞发育，属坚硬岩组，岩体致密坚硬，稳定性好。主采煤层顶底板工程地质条件根据矿体及井巷围岩的岩性，厚度，岩体结构，岩石的物理力学性质及岩石的质量指标；各类岩石的力学强度主要取决于岩性及交结程度，一般顶底板岩性为粉砂岩、泥岩等，力学强度中等，局部会发生顶板跨塌，在直接底板为泥岩的地方，力学强度低，可能发生底鼓及支柱下陷。工程地质条件评价综上所述，矿山地形以溶蚀作用为主的中山河谷地，地形有利于大气降水入渗，在含煤地层露头区风化作用强烈，上覆地层岩石工程地质条件一般、下伏地层岩石工程地质条件较好，含煤地层局部地段存在粉砂质泥岩、泥岩、炭质泥岩、煤、小型断层破碎带等软弱层，各煤层顶板力学强度弱中等，煤层底板力学强度很低，可采煤层的顶、底板稳定性较差，如果支护不良，可能出现顶板跨塌、片帮、底鼓、支架下陷等工程地质问题，故本矿山工程地质条件为中等，在开采过程中应加强巷道顶、底、帮的支护管理工作，预防不良事故发生。2 矿井境界和储量2.1 井田境界2.1.1 井田境界确定依据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. 井田有合理尺寸，以保证满足矿井设计生产能力的要求，保证足够的服务年限和足够大的储量。我国合理的走向长度一般为小型矿井不小于1500m，中型矿井不小于4000m，大型矿井不小于7000m。2. 充分利用自然条件进行划分，如地质构造（断层）等；3. 照顾全局：合理规划矿井开采范围，处理好相邻矿井间的关系。4. 直线或折线原则：当不受其他条件限制时，一般以直线或折线形式作为井田边界，尽量避免用曲线作为井田边界，这样有利于矿井设计和生产管理工作。5. 尽量为矿井发展留有余地：划分井田是要尽量划分大一些或者留有一个后备区，已备扩大井型或者单独建井时使用。2.2 井田地质储量的计算图2-2 地质块段划分图2. 井田地质储量的计算 （2.1）式中 ：矿井地质储量，mt；井田倾斜面积，m2；煤层平均厚度，m；煤层的容重，t/m3（取值为1.4 t/m3）。根据公式矿井地质储量为:zd = 1164090891.410_4=14667具体面积计算情况见表2-1。表2-1 面积计算面积块角度cos水平面积倾斜面积a280.8829523978062715675b160.9612647474934938823c200.9396937459903986410合计10891289116409083. 工业储量的计算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，目前可供利用的可列入平衡表内的储量。矿井工业储量是进行矿井设计的资源依据，一般也就是列入平衡表内的储量。矿井工业储量：地质资源量中探明的资源量331和控制的资源量332，经分类得出的经济的基础储量111b和122b、边际经济的基础储量2m11和2m22，连同地质资源量中推断的资源量333的大部，归类为矿井工业储量。储量的分配探明储量、控制储量、推断储量按6:3:1分配，经济基础储量、边际经济基础储量按90%、10%分配，次边际经济基础储量不计。各种储量分配表见表2.2。表2.2 储量分配表类别探明储量(mt)控制储量(mt)推断储量(mt)经济储量(mt)边际储量(mt)经济储量(mt)边际储量(mt)数量7920.18880.023960.09440.011466.7合计8800.24400.11466.7矿井工业储量按下式计算：zg=111b+122b+2m11+2m22+333k （2.2）其中：k取值为0.8：zg=7920.18+3960.09+880.02+440.01+1466.70.8=14373.66mt2.3 可采储量2.3.1 计算可采储量时必须考虑永久煤柱的损失1. 工业广场保安煤柱；维护带宽度为10m20m；2. 井田境界煤柱损失；维护带宽度为25m；3. 采煤方法所产生煤柱损失和断层煤柱损失，断层维护带宽度30m；4. 建筑物、河流、铁路等压煤损失；5. 维护带宽度：风井场地25m，村庄10m。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，工业场地占地面积指标见表2.3。表2.3 工业场地占地面积指标井型（万t/a）占地面积指标（公顷/10万t）240及以上1.01201801.245901.59301.8经设计验算，矿井的设计生产能力为1.2mt/a。根据上述规定，工业场地的占地面积可为14.4公顷,而实际将工业广场定为长400m，宽360m的矩形布置工业场地，工业广场布置在井田的中部。煤层平均倾角22，表土层厚度约为32m，移动角58，上覆岩层的边界角73，下山移动角73，上山移动角65。工业广场围护带宽度为20m，根据垂直剖面法所作的工业广场保护煤柱的尺寸计算如图2.3所示。图2.3 工业广场保护煤柱2.3.2 各种煤柱损失计算1. 井田边界保护煤柱井田边界保护煤柱留设25m宽，则井田边界长15183m。边界煤柱可按下列公式计算 z=lbmr （2.3）式中：z边界煤柱损失量；l边界长度；b边界宽度；断层边界、人为划定边界取25m；m煤层厚度； 9m；r煤的容重：1.4t/m3。则井田的边界保护煤柱为：z =lbmr=151832591.4=478万t2. 断层保护煤柱3. 工业广场保护煤柱工业广场留围护带宽度20m，工业广场面积取14.4公顷。工业广场保护煤柱如图2.3。则工业广场保护煤柱面积为980590m2。工业广场煤柱的损失为：zsmr (2.5)98059091.41235万t4. 井筒保护煤柱主、副井井筒保护煤柱在工业广场保护煤柱范围内，故井筒保护煤柱损失量为0。各种保护煤柱损失量见表2.4。表2.4 保护煤柱损失量煤柱类型煤柱损失量（万吨）井田边界保护煤柱399断层保护煤柱88工业广场保护煤柱686合计11732.3.3 矿井可采储量计算矿井的可采储量是矿井设计的可以开采的储量，其计算公式为：zk=（zgp）c （2.6）式中：zk矿井可采储量，万t；zg矿井工业储量14373.66万t；p永久煤柱损失，为1713万t；c采区采出率（厚煤层不小于0.75，中厚煤层不小于0.80，薄层不小于0.85，地方小煤矿不小于0.7）。代入数据，得zk（13828.781713）0.810128万t计算得出本矿井的可采储量为：10128万t3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限3.1 矿井工作制度矿井设计年工作日330d，“三八”工作制，即其中二班采煤，一班准备，每班8h，每日8点至16点为早班，16点至24点为中班，24点至次日8点为夜班，安排早班检修，中、夜班生产。生产班每班主井提升时间为8h，每天净提升时间16h。3.2 矿井设计生产能力及服务年限3.2.1 矿井设计生产能力确定的依据煤炭工业设计矿井设计规范第2.2.1规定：矿井设计生产能力，应根据资源条件、开采条件、技术装备、经济效益及市场对煤炭需求等因素，经多方案的比较或系统优化后确定。论证矿井设计生产能力应进行第一开采水平或不小于20a配产。配产应符合合理开采程序，厚、薄煤层，不同煤类搭配开采；同时生产的采区数及采区内同时生产的工作面个数，应符合本规范第3.3.5条规定（采区生产能力应根据地质条件、煤层生产能力、采掘机械化程度和采区同时生产的工作面个数及其接替关系等因素确定，应提高工作面单产。采区内同时生产的综采工作面宜一个面，不应超过两个面；普采工作面宜为两个面，不应超过3个面），并应保证采区及工作面的合理接替。矿区规模可依据以下条件确定：1. 资源情况煤田地质条件简单，储量丰富，应加大矿区规模，建设大型矿井，煤田地质条件复杂，储量有限，则不能将矿区规模定得太大；2. 开发条件包括矿区所处地理位置（是否靠近老矿区及大城市），交通（铁路、公路、水运），用户，供电，供水，建筑材料及劳动力来源等，条件好者，应加大开发强度和矿区规模，否则应缩小规模；3. 国家需求对国家煤炭需求量（包括煤种、煤质、产量等）的预测是确定矿区规模的一个重要依据；4. 投资效果投资少、工期短、生产成本低、效率高、投资回收期短的应加大矿区规模，反之则缩小规模。3.2.2 核算矿井服务年限根据矿井实际的地层和煤层特征，平均倾角22，赋存较稳定，多水平开拓。矿井服务年限的计算公式：t= （3.1）式中：t矿井服务年限；k储量备用系数，取1.4；a矿井设计生产能力。该矿井设计生产能力120万t/a，储量备用系数1.4计算，因此，矿井服务年限为：t10128/（1201.4）60a因60a50a，符合2003年我国设计规定的大型矿井服务年限至少在50a以上的标准，满足设计要求。4 井田开拓4.1 井田开拓的基本问题井田开拓是在总体设计已划定的井田范围内，根据精查地质报告和其它补充资料，具体体现在总体设计合理原则，将主要巷道由地表进入煤层，为开采水平服务所进行的井巷布置和开掘工程。其中包括确定主、副井和风井的井筒形式、深度、数量、位置、阶段高度、大巷位置、采（带）区划分以及开采顺序与通风运输系统。4.1.1 井田开拓的基本问题井田开拓是指在井田范围内，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。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，合理选择井筒及工业广场的位置；2. 合理确定开采水平的数目和位置；3. 布置皮带运输大巷、轨道运输大巷、回风大巷，井底车场及其它硐室；4. 正确划分阶段、盘区和采区，合理确定阶段高度和开采水平的数目；5. 正确确定矿井开采顺序及其配采关系，做好采区和开采水平的接替，以保证矿井的均衡生产；6. 进行矿井开拓延深，深部开拓及技术改造；7. 合理确定矿井通风、运输及供电系统。确定开拓问题，需要根据国家政策，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，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。(6) 根据用户需要，应照顾到不同煤质、煤种的煤层分别开采，以及其它有益矿物的综合开采。4.1.2 确定井筒形式、数目、位置、坐标矿井开拓方式按井筒倾角不同分为平硐、斜井、立井三种形式，按井筒形式分为单一开拓和综合开拓。附各种井筒形式优缺点比较表（表4.1）。表4.1 各种井筒形式优缺点比较井筒形式立井开拓斜井开拓平硐开拓主斜副立煤层条件埋藏深表土厚为缓倾斜煤层倾角小于25表土层薄，无流沙层倾角较小，地形复杂井田范围较大优点井身短，通过井筒的各种管线长度小，提升速度快，机械化程度高，对辅助提升有利，人员提升快；井筒断面大，通风阻力小；生产经营费用低，有利于井筒维护，适应性强，技术可靠，不受煤层瓦斯煤层等限制开拓部署能适应产量大、生产集中的要求，主斜井不受长度限制，井筒装备及井底车场，地面设施简单；施工简单，掘进快，初期投资少，延伸方便，安全出口好最简单的开拓方式，技术、经济最有利，主运输环节少，设备少，地面工业广场简单，水可自流，无水仓施工条件好，掘进速度快主斜胶带运输能力大，井筒不受长度限制缺点井筒施工复杂，装备复杂，其建井投资大，井筒延伸困难井身长，通过井筒各种管线长，生产经营费较高，维护难，串车提升能力小，对地质条件适应性差对井田地质构造和自然条件有一定限制综合立井和斜井的优缺点适用条件生产能力大，煤层埋藏深，表土厚或水文条件复杂，开采煤层不受条件限制，凡不适合斜井、平硐、综合方式时均可采用立井开拓地质构造简单井田走向较短山岭、丘陵、沟谷地区煤层埋于山中矿井生产能力大1. 井硐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型水平服务年限要求。斜井开拓与立井开拓相比：井筒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较简单，井筒延伸施工方便，生产干扰少，不易受底板含水煤层的威胁；主提升胶带化有相当大的提升能力，可以满足特大型矿井提升需要；斜井井筒也可以作为安全出口，井下一旦发生事故，人员可以从主斜井迅速撤离。立井开拓不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯及水文地质等自然条件的限制。在采深相同的条件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利，井筒通风断面大，可以满足高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井需风量的要求，且阻力小，对深井开拓特别有利；当表土层为富含水的冲积层时，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能兼顾井田浅部和深部不同产状的煤层。本矿井煤层倾角适中，平均22；表土层较厚，无流沙层；水文地质情况较复杂；井筒不需特殊施工，因此可采用立井开拓，经后面方案比较确定井筒形式