古书院180万吨矿井设计毕业设计说明书.doc

太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书古书院180万吨矿井设计毕业生姓名： 专业： 采矿工程学号：指导教师：所属系（部）：资源系毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解安阳工学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 太原理工大学阳泉学院毕业设计评阅书题目： 古书院180万吨矿井设计说明书 资源系 采矿工程 专业 姓名 宋晓彪 设计时间： 2009年03月15日2009年06月10日 评阅意见： 成绩： 指导教师：（签字） 职务：200 年月日太原理工大学阳泉学院毕业设计答辩记录卡 资源系 系 采矿工程 专业 姓名宋晓彪答 辩 内 容问 题 摘 要评 议 情 况 记录员： （签名）成 绩 评 定指导教师评定成绩答辩组评定成绩综合成绩注：评定成绩为100分制，指导教师为30%，答辩组为70%。 专业答辩组组长：（签名） 200 年月日v摘 要古书院矿位于位于山西省东南部，沁水煤田的东南缘，面积23.4平方公里。主要开采3号煤层。3#煤层埋藏较浅，瓦斯含量低。各层煤自燃性不强，属于不易自燃煤层。本设计的对象是3号煤层。矿井工业储量22113万吨，可采储量16431.75万吨。矿井设计生产能力180万t/a。3号层煤为6.30米厚，倾角3到5度，距地面160米左右。采用斜井、集中大巷开拓方式。沿井田走向布置三条大巷，轨道大巷、运输大巷布置在岩石中，轨道大巷沿3号煤层底板布置。矿井移交生产至达到设计能力时，共开凿3个井筒，即主、副斜井、回风立井。主斜井装皮带，副斜井铺轨道，工业广场位于井田中部。 本井田3号煤层划分为4个采区，采用带区式准备。设计采用倾斜长壁采煤方法开采。回采工艺采用后退式、综合机械化放顶煤采煤法。作业制度为“四六制”，三班采煤、一班检修。工作面的设备有双端可调双滚筒采煤机、液压支架、可弯曲刮板运输机、破碎机、转载机等。采空区采用全部跨落法管理顶板。矿井运输大巷采用皮带运输作为主运输，轨道大巷采用矿车作为辅助运输，通风方式为中央并列式通风。矿井总风量为93.6m3/s，主扇工作方式为机械抽出式，风机型号为：bdno.24，n=740r/min，电机功率为390kw。关键字：斜井 带区式 倾斜长壁采煤方法 abstract gushuyuan gushuyuan coal mine place in shanxi province is located in the south-east, south-east edge of qinshui coal, coal mine area of 23.4 square kilometers. major coal mining on the 3rd. 3 # coal seam buried in shallow, low gas content. spontaneous combustion of coal at all levels is not strong, spontaneous combustion of coal is not easy. the design of the target coal seam is on the 3rd. mine industrial reserves of 221.13 million tons, recoverable reserves of 164,317,500 tons. mine design capacity of 1.8 million t / a. coal on the 3rd floor 6.30 meters thick, 3-5 degree angle, about 160 meters from the ground. focus on the use of inclined to open up the way roadway. along the mine field to the three main roadway layout, the track roadway, transportation roadway layout under coal seams in the rock on the 3rd, the wind back to the 3rd lane along the coal seam floor layout. mine the transfer of production capacity to meet the design of drilled shaft 3, that is, lord, vice-inclined, return air shaft. the main belt inclined shaft installed, the deputy shop inclined orbit. the transfer of the total mine production for a two-year period. industry square is located in the central mine. the no. 3 coal mine is divided into four mining areas, with a zone-type preparations. designed with inclined longwall coal mining method. extraction process using back-style, integrated mechanized sub-level caving mining method. operating system as system 46, three coal mining, a group of maintenance. equipment face a double-side double-drum shearer adjustable, hydraulic support, flexible scraper plane, broken machines, etc. are reproduced. goaf method make use of all cross-loading roof management. transportation roadway mine used as a main transport belt transport track roadway tub used as a supplementary transport, ventilation tied for the central ventilation. mine the total wind capacity of 93.6m3 / s, the main fan for the work out of style, fan model: bdno.24, n = 740r/min, electric power is 390kw.keywords: inclined shaft type bands inclined longwall mining method目 录摘 要i第一章 井田概述和井田地质特征1第一节 矿区概述1一、矿区地理位置1二、矿区地形地貌1三、矿区水文简况1四、矿区的气候2五、矿区的地震资料2六、工农业生产建设概况2七、矿区电力供应基本情况2第二节 井田地质特征2一、井田勘探程度2二、矿区地质层位概况3三、矿区井田构造8第三节 煤层的埋藏特征8一、煤的层数8二、煤的性质及品种9第二章 井田境界与储量11第一节 井田境界11第二节 地质储量的计算11第三节 可采储量计算12第三章 矿井的工作制度及生产能力15第一节 矿井的工作制度15第二节 矿井生产能力及服务年限15第四章 井田开拓16第一节 井田开拓的确定16第二节 井筒位置、形式、数目及矿井通风方式17第三节 开采水平的置19第五章 矿井基本巷道及建井计划21第一节 井筒、石门与大巷21一、主井断面布置21二、副井断面布置21三、回风立井布置21四、回风大巷布置21五、主要运输大巷断面及支护方式21六、井底煤仓22第二节 井底车场形式22一、井底车场空重车线长度的确定、列车运行及调车方式23二、井底车场硐室名称及位置23三、井底车场主要巷道和硐室的支护方式和材料23第三节 主副井硐室布置23第六章 采煤方法24第一节 采煤方法的选择24第二节 盘区巷道布置25一、采区走向长度25二、合理工作面长度的确定26三、采区巷道的布置方式27四、采区内同时生产的工作面数目28第三节 采煤工艺及劳动组织29一、采煤机的选型29二、工作面刮板输送机的选择31三、桥式转载机的选择32四、顺槽脐带运输机的选择32五、乳化液泵站33六、电气设备33七、液压支架的选型33八、工作面作业方式及劳动组织34第七章 井下运输38第一节 运输系统和运输方式38一、运输距离和货载量38二、运输方式38三、运输系统38第二节 运输设备的选择39一、设备选型原则39二、井下运输设备选择及能力验算39三、大巷运输设备选择41第八章 矿井提升43第一节 矿井提升概述43第二节 主副井提升43一、主井提升43二、副井提升设备类型45三、井上下人员运送45第九章 矿井通风与安全46第一节 矿井通风系统的确定46一、矿井通风系统的基本要求46二、矿井通风方式的选择46三、矿井主要扇风机工作方式选择48四、带区通风系统的要求48五、工作面通风方式的选择49第二节 矿井风量计算49一、工作面所需风量计算50二、掘进工作面需风量51三、硐室需风量52四、其它巷道所需风量52五、矿井总风量52六、风量分配53第三节 矿井阻力计算53一、计算原则53二、矿井通风阻力计算54第四节 择矿井通风设备57一、自然风压57二、通风机工作风压58三、初选通风机58四、通风机工况点59第五节 电动机选型59第六节 防止特殊灾害的安全措施61一、预防瓦斯灾害的一般性措施61二、预防煤尘爆炸的措施61三、预防井下火灾的措施62四、预防井下水灾的措施62五、矿井安全出口62六、自救器及安全仪器配备62七、反风措施62第十章 经济部分63第一节 矿井设计概算63一、井巷工程概算的编制依据63二、井巷工程概算的编制方法64三、矿建工程费用的计算方法64第二节 计算劳动定员和劳动生产率65一、定员范围65二、定员依据65三、定员方法65四、计算劳动生产率66参 考 文 献67致 谢68太原理工大学阳泉学院-毕业设计说明书第一章 井田概述和井田地质特征 第一节 矿区概述一、矿区地理位置 古书院矿位于山西省东南部，沁水煤田的东南缘，其地理座标为东经1124834- 1125256，北纬353033353415，行政隶属晋城市管辖。位于晋城市城北。该井田西受白马寺断层控制，北与凤凰山、王台铺井田相接，西南为北岩井田，井田东部有太原焦作铁路经过。本矿专运线5公里与晋城北站接轨，向南于月山，新乡分别与焦枝，京广线相通。207国道从井田西部经过，与207国道平行的正在建设的晋（城）长（治）高速公路已经建成，晋（城）阳（城）、晋（城）焦（作）、长（治）邯（郸）高速公路已建成通车；省级公路四通八达。交通甚为方便（见图） 二、矿区地形地貌井田内地形以构造剥蚀中低山为主。西北高，东南低，最高峰方山海拔1054.8米，一般标高在700800米之间。由方山向东南经向马寺山、大岭头一线为地表分水岭，其东北部为北石店盆地，西南部为钟家庄盆地，地表北部一般为基岩出露，南部为黄土覆盖，地貌属低山丘陵。三、矿区水文简况 晋城市属黄河流域沁河水系。井田内无常年迳流的地表水系，均为季节性河流。雨季流量较大，西南部大气降水经晋城西河、古书院河、晋城东河流入钟家庄盆地，经白水河流经孔庄注入丹河，东北部大气降水汇入刘家川河、司徒河向东于背荫汇流经水东注入丹河。四、矿区的气候本区属太行山西侧山间盆地，属暖温带大陆性气候。四季分明，温和宜人，日照充足。秋季多西北风，春夏季多东南风。年最小降雨量296mm，最大降雨量1010mm，平均686.10mm。降雨量集中在7、8、9三个月。蒸发量一般为降雨量的23倍。气温一般较高，日最高温度达38.6，最低气温22.8，平均气温达11。无霜期较长，全年约180天。冻结期为11月至次年2月，最大冻土深度一般为43cm，最大积雪厚度为21cm。风力不大，一般34级，最大6级。五、矿区的地震资料历年地震资料及文献记载，晋城地区未发生过5级以上的破坏性地震。外围强震的波及曾对本区造成房屋倒塌，人畜伤亡。据山西省地震局1978年省震字第29号文关于颁发山西省地震基本烈度区划图及说明的通知，将本区划为六度地震烈度区。六、工农业生产建设概况在本矿区周围有工厂：水泥厂、氧化铝厂、牛奶厂还有鸭厂、牛山养鸡场和大张村砖厂、煤矸石砖厂还有凤凰山矿、王台铺矿和北岩矿等工业，农业主要以种植玉米、土豆、大棚蔬菜等农作物。七、矿区电力供应基本情况矿区供电主要是由五八电站和阳城电厂双回路供电，安全规程规定：每一矿井应有两回电源线路。当任一回路因发生故障停止供电时，另一回路应仍能担负矿井全部负荷。正常情况下，如果采用一回路运行方式，另一回路必须带电备用，保证井下生产过程中供电的连续性。第二节 井田地质特征一、井田勘探程度古书院矿自1958年7月开设，在建设过程中，原勘探程度不足，由114队对该区进行了精查补充勘探，共施工44个钻孔，进尺4421.48米。并提交有生产补充勘探报告。1987年，由原晋城矿务局组成较强的技术力量，将古书院建矿以来大量的地质资料，进行了一次较全面系统的分析整理，共收集16000多个数据，汇编七大类表格，绘制195个钻孔柱状图。用一年多的时间，于1988年1月编制成古书院矿井生产地质报告。1988年矿井地质报告编制完成之后，随着矿井采掘的进一步深入，矿井地质工作也进入了新阶段。主要的工作方法有钻探和物探两种，钻探主要包括井下和地面钻探，采用的设备主要有煤电钻（干式、湿式两种），岩石电钻和大型的75型、150型钻机，每年探测地质构造的进尺约150m左右，能基本准确地圈出构造地范围，确定构造的位置。物探主要手段就是利用wkt-f3(wkt-e型)无线电波透视仪（简称坑透仪）进行工作面坑透，这种手段主要运用在3号煤层，目前所有的3号煤上层工作面圈出之后均要进行坑透，效果良好。主要手段仍是钻探探测。矿井水文地质工作方法仍主要是在各水文观测站进行定期观测，一般情况每月观测一到二次，雨季观测三次或多次。突水点、出水点做到及时观测，对有水害威胁的区域执行“有疑必探，先探后掘”的原则。主要探测手段为钻探。有效地释放了积水，保证了煤矿生产的正常进行。开拓巷道一般1015米为一个观测点，煤巷50米一个观测点。将收集和观测的地质资料，按盘区、工作面、巷道整理记入台帐或卡片，并标到相应的图件。为了满足生产设计要求，按矿井地质规程，及时编制采区、掘进、回采地质说明书。定期分析研究矿井地质资料，及时修改煤层底板等高线，编制矿井地质和矿井水文地质图纸及工作用图、台卡。按规范要求提出地质、水文地质预报和各种报表工作，有效地满足了矿井设计、生产需要和指导了矿井的安全生产。多年的生产实践表明，以往的勘探成果和矿井地质资料，为矿井的开采、掘进、设计提供了地质依据，是很重要的参考资料，以前的钻孔资料也是准确可靠的，该矿对矿井地质资料的利用率也是相当高的。二、矿区地质层位概况井田内地形以构造剥蚀中低山为主。西北高，东南低，最高峰方山海拔1054.8米，一般标高在700800米之间。由方山向东南经向马寺山、大岭头一线为地表分水岭，其东北部为北石店盆地，西南部为钟家庄盆地，地表北部一般为基岩出露，南部为黄土覆盖，地貌属低山丘陵。该矿区储量计算面积为23.4平方公里，其3#煤层可采，9#、15#煤层不可采。古书院井田地质报告分析，基岩分布面积约占三分之一，主要分布于井田北部、西北部山梁及沟谷零星地段，新生界覆盖面积约占三分之二，主要分布在井田南部、东部的丘陵、低洼地带及沟谷两侧。奥陶系灰岩为煤系地层之基底。区内地层由老至新分述如下：1、奥陶系中统（o2） 仅出露于白马寺逆断层西侧上升盘，断层附近山势陡立，走向nnessw，出露厚度约150米，其岩性接近顶部多为角砾状灰岩，砾石成分复杂，风化后呈黄色，其下为深灰色，质纯而性脆，并含方解石脉的厚层状灰岩。2、石炭系（c） .中统本溪组（c2b） 大部出露于白马寺逆断层之东侧下降盘西部边缘。由含铝质较高的红色及灰白色泥岩组成，中夹薄层砂质泥岩、细砂岩。底部为山西式铁矿。本组厚0.7013.32米，平均4.25 米，与下伏奥陶系呈平行不整合接触。 .上统太原组（c3t） 出露于白马寺断层东侧，为井田主要含煤地层之一。由黑深灰色砂质泥岩、灰黑色砂岩、石灰岩和煤层等组成。底部有一层鲕状结构的砂质泥岩，全组厚51.23米88.23米，平均77.76米，与下伏地层呈整合接触。3、二叠系（p） .下统山西组（p1s） 为本区主要含煤地层之一。井田内出露较多，但均零星不完整。以灰白色砂岩为主，中夹灰色及深灰色泥岩、砂质泥岩及煤层。底部为一层不太稳定的中粒砂岩。本组厚38.02米81.21米，平均54.48米，与下伏地层整合接触。 .下统下石盒子组（p1x） 主要出露在井田内较高的山腰处。由灰色的细中粒砂岩，灰白色的砂质泥岩和泥岩组成。风化后多呈灰绿色或黄绿色，底部为一层厚5米左右的中粗粒长石石英砂岩，为与山西组的分界，俗称骆驼脖子砂岩（k8）。本组厚20.07118.60米，平均53.86米。 .上统上石盒子组（p2s） 主要分布于井田北部的白马寺山、方山、二仙掌等地的较高处。岩性以灰黄色砂质泥岩为主，夹较厚的黄绿、紫红、蓝紫色砂岩和黄色泥岩组成。下部有一层铝土质泥岩或含铝质的砂质泥岩，见铁质浸染，具鲕状结构。风化后鲕粒脱落成小孔，地面易识别，其颜色鲜明，呈桃红色，俗称桃花泥岩。为与下石盒子组分界的辅助标志层。其下为一层不稳定的中粗粒石英砂岩（k10）。井田内钻孔揭露厚度可达197.88米（144孔）。与下伏地层呈整合接触。4、第三系上统（n2） 为深红色粘土，含砂量较多，可见褐铁矿黑色斑点，含钙质结核35层，该层脱水晒干后变得坚硬。在井田中部、北部丘陵地带零星出露，厚度08米，与下伏不同时代地层不整合接触。5、第四系（q） 分布范围较广，与地形起伏相一致，厚度由山梁向边坡递增，最厚达49.53米（205孔），沉积物以红土、黄土为主，冲积物为砂砾层。 .中更新统（q2） 位于黄土之下，多分布于丘陵高地，一般为赤红及紫酱色，可塑性强，腻滑似腊，在红土底部因受水解作用形成大量的钙质结核。本层与上部的黄土分界不甚明显，在颜色上由下而上由深而浅渐变。 .上更新统（q3） 为黄土，多分布于沟谷两侧，构成二级阶地，其厚度变化不一，一般520米，土质致密。 .全新统（q4）为砂卵石、砂土堆积的现代冲积层，厚度大小不一，主要分布于现代河谷中的河漫滩。本井田含煤地层沉积类型和特征与晋东南其他地区大致相同，主要煤层及标识层亦可对比。为了与区域地质资料相一致，本次修编报告仍沿用晋东南地区标志层对含煤地层进行划分。与本矿使用的编号有不同之处，现将其对应关系列表如下。区域资料本次修编报告矿方使用k4上石灰岩k4上石灰岩k4石灰岩k4石灰岩k4石灰岩k3石灰岩k3石灰岩k3石灰岩k2石灰岩k2石灰岩k2石灰岩k1石灰岩古书院井田含煤地层为石炭系太原组和二叠系山西组，以下评述之。太原组（c 3t）：为井田主要含煤地层之一。由黑深灰色的砂质泥岩、灰黑色砂岩、石灰岩和煤等组成 。属海交替相沉积。含煤层、煤线八层，仅9号、15号两层煤可采。全组共含57层海相灰岩，由下而上具有标志意义的由k2-k6五层灰岩，含丰富的蜒、腕足类化石。泥岩、砂质泥岩中都含有丰富的植物化石碎片。底部有一层鲕状结构的砂质泥岩与本溪组相分。全组厚51.23米88.23米，平均77.76米，与下伏地层呈整合接触。k2灰岩:位于太原组下部，是15号煤层的直接顶板，全区稳定，厚7.5411.38米，一般9米左右，深灰色，致密坚硬，顶部含似层状燧石条带为其特征，中部含泥质，裂隙中充填有方解石细脉。含有丰富的动物化石。厚度大且稳定，是岩、煤层对比的主要标志层之一。 k3灰岩:位于k2上部约4米，厚1.803.84米，一般厚3米，呈深灰色，性脆质硬，含少量燧石结核。裂隙被方解石充填，产动物化石。k4灰岩：位于太原组中下部，k3灰岩上约11米，上距9号煤层仅隔1米左右的泥岩，一般厚1米左右，最厚达2.8米，呈灰色，致密坚硬，含少量燧石结核。有时相变为钙质泥岩、砂岩。含丰富的动物化石。k4上灰岩:一般为9号煤层直接顶板，厚1米左右，含燧石结核，呈深灰至黑色，致密坚硬，含黄铁矿，风化后呈黄色或蓝黑色。含动物化石。k5灰岩：距下部k4上灰岩约21米，厚2.304.61米，一般厚3.46米。呈深灰色、致密坚硬，含方解石脉，风化后呈黄灰色，中上部夹有黑色燧石层。k5灰岩之上约25米左右即为山西组的3号煤层。产丰富动物化石。k6灰岩：区内多数钻孔见到，不太稳定，有时相砂岩或砂质泥岩等。上距3号煤层813米，厚0.50米左右。当山西组与太原组分界标志层不稳定时，可作为划分地层的辅助标志层。山西组（p1s）：为井田主要含煤地层之一，以灰白色砂岩为主，中夹灰色及深灰色泥岩、砂质泥岩及煤层。为陆相含煤沉积，砂岩多为中细粒砂岩，石英含量高。砂质泥岩与泥岩层理发育，含植物化石。底部一层不同稳定的中粒砂岩与太原组相分。本组共含煤层、煤线35层，仅3号煤稳定可采，平均6.30米。全组地层厚38.0281.21米，一般54.48米左右。则煤层柱状图为：三、矿区井田构造古书院井田内地层受新华夏构造控制，主体走向与构造相一致，倾向北西西，倾角35度。西部形成自西向东的几个连续的向、背斜，东部以短轴褶曲为主。现将井田内主要构造叙述如下：（1） 二仙掌向斜： 位于白马寺逆断层东侧，轴向ne1222，南起晋普山井田，经北岩井田，进入该区，向北伸入凤凰山井田，全长20000m。（二）石城沟背斜：轴向ne1222，南起寨上，经北岩井田东部，进入本井田牛山、石城沟、长条岭西部，全长5000m，两翼倾角57。（三）方山向斜：位于张岭、牛山、老王圪套经杨庄进入凤凰山井田，纵贯古书院、凤凰山两井田，主体走向ne1030，两翼倾角35，全长12000m。（四）大张村背斜：位于井田东部大张村附近，走向近南北，两翼倾角3左右，全长2500m。（五）王谷坨背斜：位于王谷坨村东，走向近东西向，两翼倾角46，全长1500m。（六）七岭向斜：位于大张村背斜东南（红庙岭一带），走向北西转近南北，全长2000m。两翼倾角平缓，34。（七）孙村向斜：位于大张村与孙村之间。主体走向北东约25，两翼倾角5左右，全长2000m，向北延入王台铺井田。第三节 煤层的埋藏特征 一、煤的层数古书院井田含煤地层属石炭二叠纪。煤系地层总厚123.68142.04米。一般厚132.24米。共含煤10余层，煤层总厚1315米，含煤系数约10。其中石炭系太原组含煤八层，仅9号煤、15号煤二层稳定可采，二叠系山西组含煤五层，仅3号煤层稳定可采。 （一）3号煤层：是主要可采煤层之一，位于山西组下部。下距k5灰岩26.5米左右，距9号煤层50米左右。煤层厚2.816.97米，平均6.30米左右，夹石12层，最多可达5层，多见于中下部，煤层厚度变化不大，全区稳定可采。 （二）9号煤层：位于太原组中部的k4上与k4灰岩之间。下距15号煤层30米左右。煤层厚0.501.50米，平均1.00米，厚度变化大。煤层顶板为k4上灰岩，厚1米左右，底板为砂质泥岩，结构简单，全区不可采。 （三）15号煤层：位于太原组下部，煤厚0.743.27米，平均1.90米，厚度无明显变化规律，夹石12层，最多达5层，夹石厚度一般在0.5米以下。其直接顶板为k2灰岩，厚度9米左右。底板以黑灰色炭质泥岩、铝土质泥岩为主。全区大部可采，属较稳定煤层。 （四）煤层对比：本区3号煤层位于山西组，属陆相沉积，9号、15号煤层位于太原组，属海陆交互相含煤沉积，各煤层厚度、层位、层间距稳定，由于9号、15号煤层厚度相较3号煤层薄对比依据充分，因此本设计只对3号煤层进行可采设计，9号、15号煤层设为不可采。二、煤的性质及品种（一）、物理性质3号煤层为黑灰色，金属光泽，贝壳状断口，致密坚硬，均为条带状结构，由亮煤和镜煤组成，宏观煤岩类型为光亮型。9号煤层为灰黑色，玻璃光泽，致密，性脆，由暗煤和亮煤组成，条带状结构，阶梯状断口，可见黄铁矿结核或呈星散状赋存于煤中。宏观煤岩类型为半光亮型。15号煤层为黑色，油脂光泽，以暗煤为主，夹镜煤条带，平坦状断口，条带状结构，块状结构，煤中富含黄铁矿结核，宏观煤岩类型为半暗淡型。（二）、化学性质各煤层原煤水分一般在11.5之间，洗煤后，3号煤水分有所下降，15号煤稍有增高。原煤灰分产率从上至下，呈递增之趋势，3号煤为低灰煤，9、15号煤为中灰煤。硫分以3号煤最低，属特低硫煤，9号煤以中硫煤为主。在井田南部补66孔周围有一富硫带。而15号煤层在本井田中南部大面积为高硫煤。垂向上，煤中的硫分自上而下增加。经统计，三层煤的灰分变化标准差均小于1，硫分变化标准差3号煤小于0.5，9、15号煤则大于0.8。3号煤层煤质变化小，9、15号煤层煤层煤质变化大。煤中的元素组成以碳为主，约占93，其次为氢约占3，说明煤化程度较高。（三）、煤的有害成分含量及煤的可选性 1.有害成分：3号煤磷含量为0.045，9、15号煤层小于0.01，3号煤属低磷煤，9号、15号为特低磷煤；原煤硫分含量3号煤小于0.5，9号煤为1.81，15号煤为3.05，经1.4比重液洗选后，3号煤硫分略有上升，9号、15号煤则明显下降。 2.可选性：筛分3号煤50mm筛上物产率为33.96，成块率不高，灰分在1006mm级呈增加趋势。9号煤50mm筛上物产率44.57，灰分产率在8025mm粒级增高，+256mm粒级灰分下降，60mm粒级灰分又呈上升趋势，硫分含量在8025mm粒级增加，随后又下降。15号煤在50mm筛上物产率为37.63，灰分产率在8025mm粒级增高，+25mm以下级呈锯齿状变化。硫分含量呈锯齿状变化。（四）、煤的风氧化本井田煤的风氧化作用主要发生在3号煤层露头处，西部、南部及东部均有。风氧化带的深度和宽度，取决于地形、盖层的厚度、岩性，地下潜水位及构造等因素。本井田风氧化带下限的确定，是本矿根据实际生产划定的。风化煤完全失去煤的性质、棕褐色、土状光泽、微具塑性，手感松软，遇水成泥状，可燃性基本全无，灰分中al2o3含量增高。氧化煤较正常煤水分、灰分显著增加，发热量明显下降。风化煤可作为粘土矿开采，根据其质量用于陶瓷制造业，耐火材料及建筑用料。氧化煤的腐植酸若大于20，可作为提取腐植酸的原料、灰分小于46，低位干基发热量在12mj/kg以上的仍可作为动力用煤。第二章 井田境界与储量第一节 井田境界井田西受白马寺断层控制，北与凤凰山、王台铺井田相接，西南为北岩井田，东西长4.7公里，南北宽5.0公里，井田面积23.5平方公里。其主斜井口座标为y530.52，x3933.20，h=780，坡度15，斜长618.19米;副斜井口座标为x3933.21，y530.46，h=782，坡度15，斜长625.92米。煤层倾角3-5，煤层容重为1.5t/m3 ,井田边界北与西南方向受地质构造和人为共同影响，其地质构造主要受白马寺断层的影响，人为边界受晋城矿务局划分的凤凰山矿和王台铺矿的影响以及晋城市区的影响，无扩区的可能。第二节 地质储量的计算井田内大部分地区地层倾角平缓，一般在3到5之间，采用煤层的伪厚度及煤层水平投影面积估算。井田的地质储量的计算公式： z=s*r*m关于以上公式参数的确定： 1.s-用井田的水平投影面积。2. m-煤的平均厚度。 3.r- 煤的容重,1.5t/m 33煤层的平均厚度为6.30m；井田面积为23.4平方公里，煤的容重为1.5t /m 3，由上面的公式可计算出3地质储量为：z=s*r*m= =22113万吨。 第三节 可采储量计算安全煤柱的留设原则:1、建筑物、铁路和公路按保护等级外推围护带，表土按450下推，遇基岩再按65750下推留设保安煤柱。2、井田边界煤柱按20m留设。3、大巷两侧各按30m留设保安煤柱，出于对巷道的保护并且对巷道的扩展，大巷留0.2平方公里的煤柱。4、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15条，工业场地占地面积见表：井型（万t/a）占地面积指标（公顷/10万t）240以上1.01201801.245901.59301.8 工业广场煤柱损失示意图a.确定受保护面积。如图所示，在开拓平面图上通过建筑物四个角分别做平行与煤层走向和倾斜的四条直线，得矩形abcd。在矩形的外缘加上15m宽的维护带，得受保护面积abcd。b.确定受保护煤柱。通过受保护面积中心作一沿煤层倾斜剖面1在这个剖面上，由维护带的边缘点m1，n1起在表土层以o=45度划两条保护线，即m1m2，n1n2。然后在基岩中于下山和上山方向按上山移动角=75和下山移动角=64.6作保护线，与煤层相交得n和k，则通过n和k的走向线分别为保护煤柱的上部和下部边界。以同样的方法在平行煤层走向的剖面2，按其走向移动角=75作保护线，求得沿走向的煤柱边界ab和cd，将nk和ab，cd均绘制在平面图上，即得保护煤柱边界abcd。煤柱是一个梯形。c、工业广场保护煤柱占地面积为：21.6公顷0.216平方公里可采储量的计算： zk=(zg-p) c (据煤矿矿井开采设计手册上册公式：231)式中： zk矿井可采储量，万吨; zg井田地质储量，万吨; p永久煤柱损失，万吨; c采区回采率，厚煤层采区回采率取0.75; 综上所述本矿3号煤层可采储量为： 16431.75万吨。 第三章 矿井的工作制度及生产能力第一节 矿井的工作制度依据煤矿矿井开采设计手册（上册）确定该矿井的年工作数是330天，每天净提升时间为14小时，本设计考虑到采用综合机械化采煤的特性，决定采用“四六”制，即采用三班出煤，一班检修的方式。第二节 矿井生产能力及服务年限 由于本地区储量丰实，地质构造相对简单，煤层生产能力大，开采技术条件好，且煤层稳定，采用综合机械化开采，机械化程度高，初步定为年生产能力为180万吨。矿井的年设计生产能力（井型）a，服务年限t及可采储量zk，三者的关系用下式表达：t=本公式见煤矿矿井采矿设计手册（上册）公式233，式中： k矿井储量备用系数，可取1.4 zk井田可采储量，万吨当a1.8mt/a时，可求得该矿井的服务年限为65年，满足180万吨的矿井服务年限必须大于60年的要求。第四章 井田开拓第一节 井田开拓的确定井田开拓是矿井开采中具有长远影响的战略部署，它不仅关系到矿井的基建工程量，初期投资和建井速度，而且长期决定着矿井的生产条件和技术面貌。 本设计为晋城矿务局古书院矿初步设计，井田面积为23.4平方公里，井田地质构造简单，煤埋藏较稳定，一般倾角为35，走向长4.7km，倾斜长5.0km，基本上呈矩形。由于本区内没有大的地质构造，地质条件较为简单，所以井筒与工业广场的选择不受地形及洪水位的限制，基于上述条件，工业广场应该选在靠近井田储量中心的位置，另外此处的海拔低，靠近煤层，地势平坦。开拓方式的选择：（一）、平硐开拓 平硐开拓有很突出的优点:(1)没有井筒和井底车场，平硐本身相当于运输大巷，煤炭直接运出地面，环节少，能力大，投资省（2）依靠平硐自然排水，直接流出硐口，排水能力大，安全可靠不用设备，不开凿硐室、水仓，无需长期维护清扫（3）施工设备和施工技术简单，进度快，平均月进度可达100米。多数煤层直接露出地表如与采区对头施工，投产很快（4）通风工程较其他开拓方式小，主要采用小风井或小平硐回风，安全条件好。（5）硐口无井架、绞车房、扇风机房等建筑，生产系统简单，占地少（6）平硐进入山体后可按需要变更方位或弯曲，灵活性大，有利于开拓布置。平硐开拓的适用条件：受地形及埋藏条件的限制，必须是平硐水平以上有较多的煤炭储量，也就是说必须找到一地地势比较低，使煤层位于平硐水平以上，而在该矿区内没有这样的地方，所以该矿井不适合用平硐开拓。（二）、斜井开拓 对于煤层赋存较浅，表土层不厚，水文地质情况简单的缓倾斜和倾斜煤层，一般采用斜井开拓。凡是煤层赋存较浅，垂深在200米以内，最大到500米，都要首先研究斜井开拓的可能性与合理性。对于表土层不厚，水文地质简单，井筒不需要特殊施工的缓倾斜及倾斜煤层，不论井型大小均可采用斜井开拓。对于表土层虽厚，地势高，属于干旱贫水区的山西、内蒙和西北地区，应充分注意斜井开拓的优越性。 斜井与立井相比有如下主要优点:井筒施工简单，速度快、投资少 井筒装备和地面建筑少，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。（三）、立井开拓 采用立井开拓的条件一般为：1、煤层赋存较深或冲积层较厚2、水文复杂，井筒需要用特殊方法施工3、多水平开采的急倾斜煤层。立井开拓的适应性很强，一般不受煤层倾角、厚度、瓦斯、水文等自然条件限制。技术上也比较可靠。当地质条件不利于平硐或斜井开拓时均采用立井开拓方式。其优点如下： 1.能通过复杂的地质条件，提升能力大，机械化程度高，易于自动控制。 2.井筒为圆形断面结构合理，维护费用低，有效断面大，通风条件好，管线短，人员升降速度快。 综上所述斜井开拓和立井开拓的优缺点，该矿井3号煤层埋藏浅，水文地质简单，另外从经济条件的合理性考虑（掘进费用、巷道维护费用、与其配套的各种提升系统的费用等等一系列经济费用），该矿井应该采用斜井开采。第二节 井筒位置、形式、数目及矿井通风方式（一）主副井井筒位置形式的选择由本区地质情况及煤层赋存情况，可以将主副井筒位置选在煤层南部露头线井田边界处，而煤层南部露头线的方位大致在矿区储量的中心处，另外根据煤层底板等高线可以看出，在煤层南部露头线处建井后可以将井田分为东西两翼进行开采，而东西两翼一个是上山，一个是下山，井口的布置离煤层最近，所以是合理的，根据以上条件可以确定主井的井口坐标y530.52，x3933.20;副斜井座标为x3933.21，y530.46。矿井移交生产及达到设计生产能力时，共布置3个井筒，即主斜井、副斜井、中央回风立井。各井筒用途分述如下：1、主斜井：担负全矿井煤炭提升任务，兼作进风井和安全出口。2、副斜井：担负矿井人员、设备、材料等辅助运输任务，作进风井、排矸和安全出口。3、回风立井：担负矿井回风任务，不装备。井筒装备及布置：1、主斜井：净断面14.6，掘进断面为16.1m2，装备1400mm宽钢绳芯胶带输送机和600mm检修轨。2、副斜井：净断面为14.6m2，掘进断面为16.6m2 ，1.5吨固定式矿车。3、回风立井:净直径为5m，净断面19.625m2，掘进断面为24.18m2。（二）.阶段垂高、开采水平的规划及其服务年限的确定从该井田煤层的赋存条件可以看出，该井田煤层倾角一般在35度之间，属于近水平煤层，因此对其垂高的计算已经毫无实际意义可言，所以在井田内不应该划分阶段，而是直接划分为盘区进行开采，所以该矿井初步设计为斜井单水平盘区开拓，盘区内进行单一开采，由于采用单一水平进行开采，所以该开采水平的服务年限即为矿井的服务年限为65年。（三）矿井通风方式的选择 1、中央并列式：适用于煤层倾角较大，走向不长，投产初期暂未设置边界安全出口，且自燃发火不严重矿井。它的优缺点是：（1）初期投资少，采区生产集中便于管理（2）节省风井工业场地，压煤少（3）进出风井之间漏风较大，风路较长（4）工业场地有噪音影响。 2、中央分列式：适用于煤层倾角小，走向长度适中的矿井。它的优缺点：（1）比中央前列式安全性好（2）通风阻力小，几个内部漏风少，利于对瓦斯、自燃发火的管理（3）工业场地无噪音影响（4）多留风井煤柱，压煤较多。 3、两翼对角式：适用煤层走向大于4km，井型较大，低瓦斯矿井或瓦斯与自然发火严重的矿井;煤层走向较长，产量较大的矿井。它的优缺点：（1）风流线路是直向式的，风流线路短，阻力小，内部漏风少，安全出口多，抗灾能力强。便于风量调节，矿井风压比较稳定，工业广场不受回风污染和通风机噪声危害（2）井筒安全煤柱压煤较多，初期投资大，投产较晚。 4、分区对角式：煤层埋藏浅，或因地表高低起伏较大，无法开掘总回风巷，它的优缺点：（1）每个采区有独立通风路线，互不影响，便于风量调节，安全出口多，抗灾能力强，建井工期短，初期投资少，出煤快（2）占用设备多，管理分散，矿井反风困难。考虑到该矿井实际情况，该矿井应采用中央并列式通风系统。第三节 开采水平的置为了保证生产使用，便于维护，减少煤柱损失，一般将主要运输大巷布置在煤层底板不受采动影响的坚硬岩层或煤组下部煤