课程设计--矿井开拓设计.doc

一、指导思想课程设计师安全专业学生一项实践性的教学环节，通过开拓方案设计将所学的理论知识，尤其是将矿井设计原理设计程序和设计方法等知识点融会贯通于实践的综合性的学习过程，为学生进行本科毕业设计以及毕业后从事矿井设计矿井建设和生产工作打下一定的基础。二、目的通过开拓方案设计要求达到下列目的 1系统地运用所学的理论知识 2掌握矿井开拓方案设计的步骤和方法 3熟练掌握方案比较法在开拓设计中的应用 4提高和培养学生分析问题解决问题的能力 5提高和培养学生文字编写计算和应用cad绘图的能力。三、设计任务 1编写开拓方案设计说明书一份（4050页左右，每页不少于400字） 2设计图纸部分：开拓平面布置图剖面图（平面图1：10000 剖面图 1：5000）摘要本设计为山东省邹城、兖州、曲阜三市接壤地区东滩矿井开拓设计，全篇共分为五个主要部分：矿井概况及井田地质特征、井田境界及储量、矿井工作制度和设计生产能力、井田开拓和采区巷道布置。区内交通极为便利。京沪铁路大动脉纵贯井田中部，从东滩店车站起，南去邹城6km，徐州162km，上海818km；北去兖州14km，济南156km，青岛549km。另有兖新铁路支线，西去济宁至鲁西南菏泽和河南新乡，与京九铁路和京广铁路联网；东去有兖石铁路专线至石臼港308km。公路四通八达，有104国道、京福高速公路、邹兖公路、济兖公路和济邹公路分别从井田东部、中部、南部和西部通过。京杭大运河由济宁市西流过，一般能通航85t小轮，一、二月份水位变浅，不能通航。东滩矿年设计生产能力300万t/a，服务年限70.年。矿井布置两个综采工作面保证全矿井的产量，煤的运输采用胶带输送机运输。矿井的通风方式采用中央并列式。关键词：立井开拓；多水平延深；大采高；带区开采；服务年限目录绪论5第一章 矿井概述与地质特征6第一节 矿井概述61.1.1 矿井地理位置、地形特点和交通条件概述61.1.2 矿区气候条件61.1.3 矿区水文情况61.1.4 矿区水源和电源61.1.5 生产原料和建设材料71.1.6 附矿区交通位置图7第二节 井田地质特征71.2.1 井田地形地势以及井田的勘探程度7 1.2.2 地层、构造与地温71.2.3 水文地质特征91.2.4 煤层综合柱状图10第三节 煤层特征111.3.1 煤层特征111.3.2 煤层的围岩性质111.3.3 煤的特征12第二章 井田境界13第一节 井田境界132.1.1 井田境界132.1.2 井田特征13第二节 矿井工业储量132.2.1 井田勘探类型、钻孔及勘探分布情况132.2.2 矿井工业储量的计算及储量等级的圈定14第三节 矿井可采储量152.3.1 计算可采储量时必须要考虑的损失152.3.2 各种煤柱损失的计算182.3.3 矿井可采储量22第三章 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限24第一节 矿井工作制度24第二节 矿井设计生产能力及服务年限243.2.1 矿井设计生产能力的确定243.2.2 水平的服务年限243.2.3 井型校核25第四章 井田开拓26第一节 井田开拓的基本问题264.1.1 井筒形式、数目、位置及坐标264.1.2 工业广场的位置、形状和面积的确定284.1.3 确定开采水平284.1.4 煤层生产能力及主要开拓巷道294.1.5 确定开拓方案31第二节 矿井基本巷道414.2.1 井筒414.2.2 井底车场424.2.3 主要开拓巷道43参考文献51致谢52绪论经过半年的学习，让我掌握了较多的专业知识，通过这次课程设计，更让我了解到了理论与实践的差距，同时也感受到了自己在专业课方面的一些不足之处，其目的是巩固和扩大我们所学理论知识并使之系统化，培养我们运用所学理论知识解决实际问题的能力，提高我们计算，绘图，查阅资料的基本技能，为毕业设计奠定基础。 依照老师精心设计的题目，按照大纲的要求进行，要求我们在规定的时间内独立完成计算，绘图及编写说明书等全部工作。 煤层开采设计是煤炭开采重要环节，而煤矿开采技术根据煤层赋存条件的不同有很大差异。开采方式不对会造成煤炭的极大浪费，甚至会造成伤亡事故的发生。在21世纪，能源极为重要的时代，要适应蓬勃发展的社会经济，就必须优化开采技术，体现绿色开采和可持续发展策略，而合理的开采设计则能有效减少煤炭损失，将赋存在地下的煤炭高速度，高效率的回采出，满足祖国经济建设对能源的需求。过本次课程设计，使我学到了更多的采矿专业知识，加深了我对所学专业知识的理解和认识。同时通过课程设计也培养了我们个人在实践中的发现问题、分析问题和解决问题的能力，培养了我们实事求是的科学态度和严谨的工作作风，为将来在工作岗位上更好的发挥自己的能力奠定了坚实的基础。再则，由于自己在学习过程中对于知识的理解以及接收能力有限，所以在设计过程难免出现错误，希望老师给予批评指正。 第一章 矿井概述及井田地质特征第一节 矿井概述1.1.1 矿井地理位置、地形特点和交通条件概述(1) 地理位置：东滩矿井位于山东省济宁专区，地跨邹县、兖州、曲阜三县，为兖州煤田的深部。(2) 地形特点：井田内地势平坦。地面标高+42.46+54.58米，由东北向西南逐渐降低，坡度平缓。矿区地震烈度，根据山东省地震局的（76）鲁发字第110号文件，地震基本烈度按7级考虑。 （3）居民点分布：矿区范围内分布有大小村庄15个，大部分分布在井田边界。另外，在矿区南部有大片职工住宅区。(4) 交通条件：矿区内交通方便，京浦铁路纵贯本井田中部，以东滩站至邹县车站约6km,兖（州）济（宁）铁路支线可通济宁、邹济公路。兖州公路与邹兖公路分别由井田南部、西部与中部通过。1.1.2 矿区气候条件矿区气候属海洋大陆型，年平均降水量732.2mm,雨季多在68月。年平均气温为13.6，日最高气温为40.7，最低气温在-18.6，冰冻期为十二月至次年三月。冻土深度为450mm,风向为南风和东北风。1.1.3 矿区水文情况矿区的白马河、小蓼河、泥河纵贯全井田，向南流入南阳湖。白马河全长75km,河床宽10420米，最大流量为353m3/s, 小蓼河和泥河为季节性小河，是白马河支流，流量随季节变化，冬春季干枯断流。1.1.4 矿区水源和电源矿区已建有110kv罗广区域变电所，向本矿井供电的两回35kv输电线路以建成送电。本井田未曾做过专门的水源勘探工作，但根据地质报告提供的水文地质资料，本区第四系地层上组砂层水分布广，埋藏浅，水量充沛，水质符合要求，故第四系地层上组砂层水是较可靠的水源，能够满足矿井建设和生产的需要。1.1.5 生产原料和建设材料本矿井建设期间，所需要建设材料，除钢材、木材和部分水泥需由国家计划供应外，其它砖、石、砂等土产材料，均由当地供应，满足建设需要。1.1.6附矿区交通位置图第二节 井田地质特征1.2.1井田地形地势以及井田的勘探程度：(1) 地形与地势：井田内地势平坦，由东北向西南逐渐降低，坡度平缓。(2)井田的勘探程度：全区经过普查、详查、精查勘探及使用综合勘探的精查补充勘探后，使完成钻孔145个，地震物理点3466个，平均每平方公里有2.13个，地震物理点23.9个，共计工程量为10621.27米，其中水文钻孔3个，为1865.61米。1.2.2地层、构造与地温(1) 地层：本井田含煤地层属于石炭二迭系的太原组和山西组，煤系平均8.55米，全为第四系所覆盖。煤系底盘为奥陶系灰岩。煤系和煤层沉积稳定，标志层明显。含煤地层上部覆有相当厚的上侏罗系地层，在上侏罗系沉积前，煤系地层上部的东南半部遭受不同程度侵蚀，保留不完整。表21 地层特征表地层系统接触关系层厚(m)地层特征系统两极厚度平均厚度第四系整合整合整合不整合不整合假整合57.26-226.34124.61自西向东，自南向北逐渐变薄，井田内仅在西北边缘见上、中、下组外，其余只有上、中两组，上组一般厚45m左右，透水性强，含水丰富；中组一厚45-50m左右,透水性弱。侏罗系上侏罗统残 厚0794.86分布普遍，由西而东残厚不断增大，上段最大残厚550余m,只见于井田东部，为灰、灰白、灰绿、褐灰色的粉砂岩细砂岩、泥岩、泥质岩与细砂岩互层等，固接良好，下段沉积后300390m,一般320m,岩性基本为一套紫红色，暗红色厚状泥质砂岩，斜层理发育。二迭系下石盒子组残 厚0181.88分布与井田北部和西部，以紫红色、灰绿、灰黄色的杂色粘土岩为主，夹粉砂岩和砂岩，底部有一层超过5m,的粗砂岩或沙砾岩，与山西组分界。山西组105.92-152.6133.98分上、下两段，上段为纯陆相地层不含煤，由杂色粘土岩、灰-灰绿色细-中粒砂岩，灰-深灰色粉砂岩，粘土岩等组成，厚23-50m,一般35m左右。下段为主要含煤段，厚约100m左右,主要由灰-灰白色中粒细砂岩深灰色粉砂岩，细砂岩与粗粉砂岩互层组成，中下部含第2、3煤层。石炭系太原群174-218184.74为海陆交互相沉积，岩性主要为粉砂岩、泥岩、粘土岩、细粒砂岩、夹薄层石灰岩10层，煤24层，其中主要可采煤层为第16上、17煤层，局部可采煤层有第6、15上、18上、灰岩中以三、十、十下两层较厚，且最稳定。本溪群厚度变化大、从南到北，从东向西逐渐变薄，北部厚29.6m,南西部厚38.36m,岩性由灰岩、粘土层、粉砂岩、铝铁质泥岩组成。第十二、十三层灰岩呈砾状，第十四层灰岩层位稳定，但厚度变化大，第十五层灰岩为透镜体沉积。奥陶系灰-青灰色厚层状致密灰岩，夹薄层黄色泥质灰岩，顶部风化裂隙发育。(2) 构造：本井田以宽缓褶皱为主，伴有少数的段裂构造。由于次一级褶皱普遍发育，致使地层产状不论其走向、倾向、倾角都有较大变化。次级褶皱均为宽缓、短轴、波状褶皱。背向斜相间分布，定向排列等特征。轴向总以北东、北东东为主，但轴在平面上有弯曲，在垂直面上也有起伏。这种现象可能是两组基底断裂相互干扰、复合的结果。断层主要为小角度的正断层，断距较大的断层分布于东部和南东部边缘。按其走向可分为四组。井田内共有背向斜10条，断层15条。所有的正断层都切割上侏罗系的红色砂层，且断层不论间距大小，都切割次级褶皱。(3) 地温：本井田内地温未见异常，地温和地温梯度都较低。变化大致有如下几点规律： 地温梯度与地层有密切的关系。上侏罗系红层以上的非煤系地层，地温梯度最低平均每深100米，均温1.5c;第三煤层以上的煤系地层为中梯度，平均每深100米，升温1.8c2.0c左右。第三煤层以下为高梯度，平均每升100米，增温2.5c左右。 第三煤层是良好的隔热层，对地温起着一定的控制作用。一号井东断层东部地温较断层的西部地温高1c3c，平均2.0c左右。1.2.3 水文地质特征(1) 含水层特征及断层导水性区内为主要含水层为第四系含水砂层，上侏罗系地层，第三煤层顶板灰岩，第三层石灰岩。第十二至十四层石灰岩、奥陶系灰岩等。断层导水性不强，煤系含水层补给水源较差。(2) 矿井涌水量经精查补充勘探，参照南屯矿井实际涌水量资料，根据补充地质报告审查意见；本矿井正常涌水量为200m3/h,最大涌水量为500m3/h。1.2.4 附综合柱状图 第三节 煤层特征1.3.1 煤层特征本井田共含煤35层，平均总厚8.77m，含煤系数为5.8%。可采煤层为3号煤层，平均厚度为8.55米，倾角以38为主，平均6，倾向南或南西。其中3号煤层又分为3上和3下两层煤,其间含有平均为0.1米的夹矸，构造简单。1.3.2煤层的围岩性质表12 煤层特征表一章煤层名称煤层厚度（m）层间距（m）稳定程度煤层特征顶板底板最小-最大平均最小-最大平均20-1.840.5571.25-110.5884.963.88-9.375.47.25-16.6110.7834.26-62.9543.7528.49-66.0341.607.53-41.0723.80不稳定通常不含夹石,构造简单东南半部为长石石英粉砂,西部半部为粉砂岩,粘土岩夹层粘土层或泥岩35.65-10.288.5稳定含夹石1-层,厚0.3-0.5m粉砂岩粉砂岩、细砂岩60-1.070.64较稳定无夹石或偶见一层夹石,向南有分叉现象,构造简单粉砂岩或泥质岩一般为细砂岩、部分为粉砂岩15上0-1.580.71较稳定一般无夹石,偶见1-2层,厚在0.10m以下,结构简单九层灰岩,泥岩或粉砂岩一般为中细砂岩，有时为粘土岩伪底16上0.6-1.530.93稳定一般无夹石,偶见一层0.10m以下,结构简单十下层灰岩一般为中细砂岩，有时为粘土层或泥质岩伪底170.62-2.331.03稳定无夹石或有一层夹石,厚多在0.2m以内,结构简单十一层灰岩,泥质岩或粉砂岩粘土岩18上0-0.980.51不稳定结构简单,一般无夹石,偶见一层夹石粘土岩粘土岩 1.3.3 煤的特征(1) 媒质本区媒质稳定，硬度中硬,普氏硬度为23，属中变质气煤，为高硫低灰分。平均容重为1.4t/m3。(2) 瓦斯、煤尘及自燃发火倾向矿井属低沼气矿井，据各煤层取样实验结果，煤尘均有爆炸危险，煤层均有自燃发火倾向，自然发火其36月。第二章 井田境界和储量第一节 井田境界2.1.1井田境界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为：(1) 井田范围内的储量,煤层赋存情况及开采条件要与矿井生产能力相适应；(2) 保证井田有合理尺寸； (3) 充分利用自然条件进行划分，如地质构造（断层）等；(4) 合理规划矿井开采范围，处理好相邻矿井间的关系。根据以上划分原则以及兖州煤田的整体规划以及东滩煤矿实际情况，井田四周境界为：东以峰山断层为界，南至皇莆断层与南屯矿井相邻；西以鲍店煤矿61号孔的连线垂直下切和小广断层相交为界，与兴隆庄矿井相邻；北以矿区的北部边界滋阳断层为界。 2.1.2井田特征:井田南北长12.4km,东西平均宽4.8km,面积约为60km2，地层走向以3060东为主，倾向北西或南东。第二节 矿井工业储量2.2.1井田勘探类型、钻孔及勘探分布情况：全区经过普查、详查、精查勘探及使用综合勘探的精查补充勘探后，使完成钻孔145个，地震物理点3466个，平均每平方公里有2.13个，地震物理点23.9个，共计工程量为10621.27m，其中水文钻孔3个，为1865.61m。京沪铁路以西块段，3、16上、17煤层勘探工程间距和见煤点控制密度为：a级750 m；b级1500 m；c级3000 m。京沪铁路以东块段，3、16上、17煤层勘探工程间距和见煤点控制密度为：a级500m；b级1000 m；c级2000 m。2.2.2 矿井工业储量的计算及储量等级的圈定东滩矿井属于国家投产的特大型矿井。井田的总体范围较大。煤层较厚整个煤田的煤层均厚度为8.55米，煤田大致分为两个部分：第一部分较为平坦，平均倾角1=6，大部分标高大于-600米：第二部分倾角较大，平均2=14，大部分标高位于-1000-600米之间。由此 zg = n1sm/cos1+ n2sm/cos2 式中 zg矿井工业储量，万t；s 每个经纬网方格的面积，m2；n1第一部分煤层倾角较小部分面积，m2；n2第二部分煤层倾角较大部分面积，m2； m煤层平均厚度；煤的平均容重，t/m3；1第一部分煤层平均倾角，；2第二部分煤层平均倾角，。 第一水平工业储量z1=n1sm/cos1=25000010310.441.35/cos7 =365643748第二水平工业储量z2= n2sm/cos2=2500002010.441.35/cos18 =74096334全矿井工业储量zg=z1+z2 = n1sm/cos1+ n2sm/cos2 =25000010310.441.35/cos7+2500002010.441.35/cos18 =365643748+74096334=439740082万t 第三节 矿井可采储量2.31计算可采储量时，必须要考虑以下储量损失： （1）工业广场保护煤柱； 根据关于煤矿设计规范中若干条文修改的决定（试行）之规定：井型在240万t/a及以上，占地面积指标为1.0公顷/10万t。据此，确定工业广场占地面积为24公顷，工业广场的形状为长方形，长600m,宽400m。又根据煤炭工业矿井设计规范之规定，工业广场属二级保护，其围护带宽度为15m。因此，加上围护带，工业广场需要保护的尺寸为：长宽=630430=270900m2。 （2）井田境界煤柱损失；矿井边界煤柱人为边界西部与鲍店矿井边界一侧留设25m保护煤柱；西北部与兴隆庄矿井边界煤柱一侧留设40m保护煤柱。（3）采煤方法所产生煤柱损失和断层煤柱损失；根据东滩矿井现场生产经验，断层按性质、落差大小及其对煤层破坏程度，断层煤柱东断层两侧各留50m煤柱，其他断层按其落差大小不同，落差50m的断层，两侧各留50m的煤柱；落差20m 50m的断层，两侧各留30m煤柱；落差10m 20m的断层，两侧各留20m煤柱；落差10m的断层不留设断层煤柱。（4）建筑物、河流、铁路等压煤损失；京沪铁路煤柱按照原煤炭工业部79煤半字第270号文批复“关于印发山东省东滩矿井初步设计审查意见的通知” ，确定京沪铁路煤柱保护等级为级，保护煤柱围护带宽度为20m。设计留设岩层移动角为：第四系35，上侏罗红层55，煤系地层75。由于京沪铁路基本上垂直煤层走向方向，所以铁路两侧岩层走向移动角可认为近似相等。根据垂直剖面法作图，如图22所示。由此算得的铁路一侧煤柱宽度为： b=95.57/tan35+350.26/tan55+383.14/tan75 =136.4881+245.2547+102.6621 =484.4049（m）根据东滩矿现场生产经验，取b=500m，以保证京沪铁路大动脉的安全。则京沪铁路煤柱总宽度为：b=5002+60=1060（m）兖石铁路煤柱按照山东省煤炭工业局2000鲁煤生字第73号文“关于东滩煤矿偃石铁路和北风井保护煤柱留设的批复” ，确定兖石铁路保护等级为级，保护煤柱卫围护带宽度为15m。保护煤柱岩层移动角拟采用85鲁煤生字第355号文的数据：第四系45，红层65，煤系地层75。由于兖石铁路基本上垂直煤层走向方向，所以铁路两侧岩层走向移动角可认为近似相等。根据垂直剖面法作图，如图所示。由此算得的铁路一侧煤柱宽度为： b=95.57/tan45+350.26/tan65+383.14/tan75 =95.57+163.329+102.662 =361.561（m）取b=370m。则兖石铁路煤柱总宽度为：b=3702+65=805（m）（5）其它各种损失；西风井保护煤柱根据垂直剖面法作图，如图所示。由作图法可得保护西风井煤柱尺寸为： ad=720.9039m；bc=731.6219m；hk=726.2629m。2.3.2 各种煤柱损失计算各类永久煤柱损失的计算公式如下：p=sm/cos （22）式中 p永久煤柱损失煤量，万t；s煤柱的面积，m2； m煤层平均厚度；煤的平均容重，t/m3；煤层平均倾角，。第一水平保护煤柱1. 工业广场煤柱损失本矿井设计年生产能力为400万t/a，按煤矿设计工业规范，占地面积应在400/10*0.8400/10*1.1之间，即3244公顷之间，本设计工业广场取40公顷，长，宽各为500米，800米，工业广场位置煤层深度约-600米，煤层倾角近于0，则b=150ctg+（600+ 50-150）*ctg=312.5（m） 工业广场围护带宽度为15米，则工业广场压煤为：（500+15+312.5）*（800+15+312.5）=1.64*106（m2）=1.64（km2 ）其中第一水平压煤面积为0.9km2，第二水平压煤面积为0.74km2第一水平压煤量为p11=0.9*8.55*1.35=10.39（mt）2风井压煤风井位置处煤层深度约为-550米，煤层倾角近于0，则b=150*ctg+（550+50-150）*ctg=296.2（m）风井井筒围护带为20米，则风井压煤面积：s=（296.2+20）*2）2=0.4（km2）本矿井采用两翼对角式通风，总压煤量：p12=2*0.4*8.55*1.35=9.23（mt）3. 铁路压煤；京沪铁路煤柱，按照原煤炭工业部79煤半字第270号文批复“关于印发山东省东滩矿井初步设计审查意见的通知” ，确定京沪铁路煤柱保护等级为级，保护煤柱围护带宽度为20m。设计留设岩层移动角为：第四系35，上侏罗红层55，煤系地层75。由于京沪铁路基本上垂直煤层走向方向，所以铁路两侧岩层走向移动角可认为近似相等。由此算得的铁路一侧煤柱宽度为： b=95.57/tan35+350.26/tan55+383.14/tan75 =136.4881+245.2547+102.6621 =484.4049（m）根据东滩矿现场生产经验，取b=500m，以保证京沪铁路大动脉的安全。则京沪铁路煤柱总宽度为：b=5002+60=1060（m）p=sm/cos =6339.66964 井田边界及断层压煤；矿井边界煤柱人为边界西部与鲍店矿井边界一侧留设25m保护煤柱；西北部与兴隆庄矿井边界煤柱一侧留设40m保护煤柱。p=sm/cos=824.9250第二水平保护煤柱1. 工业广场压煤； 工业广场保护煤柱； 根据关于煤矿设计规范中若干条文修改的决定（试行）之规定：井型在240万t/a及以上，占地面积指标为1.0公顷/10万t。据此，确定工业广场占地面积为24公顷，工业广场的形状为长方形，长600m,宽400m。又根据煤炭工业矿井设计规范之规定，工业广场属二级保护，其围护带宽度为15m。因此，加上围护带，工业广场需要保护的尺寸为：长宽=630430=270900m2。 p=sm/cos=93.9388 2. 铁路压煤： 兖石铁路煤柱按照山东省煤炭工业局2000鲁煤生字第73号文“关于东滩煤矿偃石铁路和北风井保护煤柱留设的批复” ，确定兖石铁路保护等级为级，保护煤柱卫围护带宽度为15m。保护煤柱岩层移动角拟采用85鲁煤生字第355号文的数据：第四系45，红层65，煤系地层75。由于兖石铁路基本上垂直煤层走向方向，所以铁路两侧岩层走向移动角可认为近似相等。由此算得的铁路一侧煤柱宽度为： b=95.57/tan45+350.26/tan65+383.14/tan75 =95.57+163.329+102.662 =361.561（m）取b=370m。则兖石铁路煤柱总宽度为：b=3702+65=805（m）p=sm/cos=159.32343. 井田边界及断层压煤； 矿井边界煤柱人为边界西部与鲍店矿井边界一侧留设25m保护煤柱；西北部与兴隆庄矿井边界煤柱一侧留设40m保护煤柱。p=sm/cos=184.7136永久保护煤柱总量煤柱类别水平铁路煤柱工业广场煤柱损失井田边界煤柱损失断层煤柱损失风井煤柱总计京沪铁路兖石铁路第一水平6339.6696711.533310.39824.9250391.27509.238287.0229第二水平1419.5509159.323493.9388184.713687.6126113.98992059.1291合计7759.2205870.8567104.32881009.6390478.8876123.219910346.15252.3.3 矿井可采储量可采储量的计算公式为： z=(zc-p)*c式中： z 矿井可采储量，mt；zc矿井工业储量，mt；p永久煤柱损失，m ；c煤炭采出率，取0.8；所以本矿井的可采储量为：z=(zc-p)*c其中第一水平可采储量为：z=(zc-p)*c=（ 3656437488287.0229）*0.8 =292508368.78 第二水平可采储量为：z=(zc-p)*c=(74096334-2059.1291)*0.8 =59275419.89本矿井为两水平开拓，第一水平标高为-620米，平均倾角为6，第二水平标高为-800米，平均倾角为14。开采煤层只有第三层，其矿井的储量表为：（单位：mt）表21储量分配表项目工业储量可采储量第一水平 365643748292508368.78第二水平 74096334 59275419.89第三章 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限第一节 矿井工作制度本矿井年工作日为300天，采用“四六”工作制，即三班采煤，一班准备，每班工作6小时，根据煤炭设计规范规定，矿井日净提升确定为14小时。第二节 矿井设计生产能力及服务年限3.2.1矿井设计生产能力的确定矿井生产能力主要根据矿井地质条件、煤层赋存情况、开采条件、设备供应及国家需煤等因素确定。针对东滩煤矿的实际情况：地质构造简单，储量丰富，煤层赋存稳定，为近水平煤层（倾角6），两水平开拓，主采3号煤层，均厚8.55米；瓦斯和水涌出量小，采用综采放顶煤的开采方法。所以根据以上原则和兖州煤田的整体规划以及东滩煤矿的最初设计，确定本矿井的年设计生产能力为300万t/年。3.2.2水平的服务年限根据矿井实际的地层和煤层特征，本矿井主采3层煤，均厚8.55米，平均倾角6度，赋存稳定。两水平开拓，第一水平标高为-620m，第二水平标高为-800m。 第一水平服务年限的计算公式：t1=z1/a*k 式中： t1为第一水平服务年限，a;z1第一水平可采储量，万 t;a矿井设计年生产能力，万t，a=300;k矿井备用系数，取1.4。所以第一水平的服务年限为：t1=z1/a*k=29250.8/300*1.4=69以上结果符合煤炭工业矿井设计规范的规定。矿井总的服务年限为：t=z/a*k式中： t为水平服务年限，a;z可采储量，万 t;a矿井设计年生产能力，万t，a=300;k矿井备用系数，取1.4。所以矿井的服务年限为：t=z/a*k=（29250.8+5927.5）/300*1.4=83以上结果符合煤炭工业矿井设计规范的规定。3.2.3 井型校核通过对实际煤层开采能力、辅助生产能力、储量条件及安全条件等因素对井型加以校核：（1）煤层开采能力东滩矿井3号煤层为赋存稳定的厚煤层，倾角为38，地质结构简单，易于采用放顶煤开采。据实习矿井生产实际，可布置一个综采放顶煤工作面保产，布置一个备用工作面以备使用，煤层开采能力能满足矿井设计生产能力。（2）辅助生产系统能力校核本设计的矿井为特大型矿井，开拓方式为双立井加双暗斜井开拓。主井采用2个16吨箕斗，提升能力大，能满足提升方面的要求。大巷和石门采用强力胶带输送机运煤，运输能力也能达到要求，且机械化程度高。辅助运输采用电机车牵引矿车运输，所以，本设计中井底车场采用刀把式车场。调车和通过能力均能满足要求，各辅助生产环节都能满足要求，不会影响生产能力。（3） 安全条件校核本矿井瓦斯涌出量为1.5m3/t，属于低瓦斯矿井。煤尘有爆炸性危险。水文地质条件简单，涌水量较小（平均200 m3/h）。在副井中铺设三趟排水管道可满足排水要求。矿井采用两翼对角式通风方式，经通风设计表明：通风满足要求。井田内断层较少，只有一些较大的断层，对于开拓有一定的影响，但是，对于影响生产的小断层较少。所以，各项安全条件均可得到保证，不会影响矿井的年生产能力。第四章 井田开拓第一节 井田开拓的基本问题4.1.1井筒形式、数目、位置、及坐标(1) 井筒形式的选择和数目立井开拓的优点：立井开拓的适应性较强，一般不受煤层倾角、厚度、瓦斯、水文等自然条件的限制；立井的井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利；对井型特大的矿井，可采用大断面的立井井筒，装备两套提升设备；井筒的断面很大，可满足大风量的要求；由于井筒短，通风阻力小，对深井特别有利。根据以上考虑因素，综合东滩煤矿的实际情况：a)表层土较厚，平均为150米，自西向东，自北向南逐渐变薄，风化严重。b)矿井年设计生产能力为400万t/年，为特大型矿井，对提升要求较高。c)地势平坦，地面标高平均50米左右，煤层埋藏深，距地面垂深在5001000米之间，平均为600米。d)井田面积大，通风路线长，风阻大。立井开拓均能解决上述问题，因此主副井均采用立井开拓，在井田西边与北边各设一个风井，即津浦铁路两侧各设一个风井，进行两翼对角式通风。（2）井筒位置的选择：井筒是井下与地面出入的咽喉，是全矿井的枢纽。井筒位置的选择对于建井期限、基本建设投资、矿井劳动生产率以及吨煤生产成本都有重要影响，因此，井筒位置一定要合理选择。选择井筒位置时要考虑以下主要原则：1、有利于井下合理开采（1）井筒沿井田走向的有利位置当井田形状比较规则而储量分布均匀时，井筒沿井田走向的有利位置应在井田的中央；当井田储量分布不均匀时，井筒应布置在井田储量的中央，以形成两翼储量比较均衡的双翼井田，可使沿井田走向的井下运输工作量最小，通风网络较短，通风阻力小。应尽量避免井筒偏于一侧，造成单翼开采的不利局面。（2）井筒沿煤层倾向的有利位置在倾向上井筒宜布置在中偏上的位置，同时考虑到减少煤损，尽量让工业广场保护煤柱圈住一些影响生产的地质构造和断层。2、有利于矿井初期开采选择井筒位置要与选择初期开采区密切结合起来，尽可能使井筒靠近浅部初期开采块段，以减少初期井下开拓巷道工程量，节省投资和缩短建井期。3、尽量不压煤或少压煤确定井筒位置，要充分考虑少留井筒和工业广场保护煤柱，做到不压煤或少压煤。为了保证矿井投产后的可靠性，在确定井筒位置时，要使地面工业场地尽量不压首采区煤层。4、有利于掘进与维护（1）为使井筒的开掘和使用安全可靠，减少其掘进的困难及便于维护，应使井筒通过的岩层及表土层具有较好的水文、围岩和地质条件。（2）为加快掘进的速度，减少掘进费用，井筒应尽可能不通过或少通过流沙层、较厚的冲积层及较大的含水层。（3）为便于井筒的掘进和维护，井筒不应设在受地质破坏比较剧烈的地带及受采动影响的地区。 （4）井筒位置还应使井底车场有较好的围岩条件，便于大容积硐室的掘进和维护。5、便于布置地面工业场地井口附近要布置主、副生产系统的建筑物及引进铁路专用线。为了便于地面系统之间互相联接，以及修筑铁路专用线与国家铁路接轨，要求地面平坦，高差不能太大，专用线短，工程量小及有良好的技术条件，应尽量避免穿过村镇居民区、文物古迹保护区、陷落区或采空冒落区、洪水侵入区；要尽量少占农田、果园经济作物区，尽量避免桥涵工程，尤其是大型桥涵隧道工程。为考虑长期运输的行车安全和管理，要尽量避免与公路或其他农用道路相交，力求使接轨点位于编组站配线一侧。另外，井口标高应高于历年的最高洪水位；还要考虑风向的影响，防止污染。总之，选择井筒位置要统筹井田全局，兼顾前期和后期、地下与地面等各方面因素。不仅要考虑有利于第一水平，还应兼顾其他水平，适当考虑井筒延伸的影响。通过以上分析，考虑到东滩矿实际情况：京沪铁路大动脉和兖石铁路穿过井田中部，且铁路煤柱压煤较多；井田东翼有一大块风化带。为了减少煤柱损失，缩短煤炭外运距离，减少运输费用，平衡井田西（前期）、东（后期）两翼的运输和通风系统，主副井布置在京沪铁路附近即井田储量的中央，以形成两翼储量比较均衡的双翼井田。矿井通风方式为两翼对角式，在井田两翼各布置一个风井。为了使通风路线最短并减少初期建井工程量，西风井布置在井田西翼中部。考虑到减少压煤量并兼顾矿井东翼通风系统，东风井布置在风化带中。（3）井筒的坐标： 综上所述 确定主井坐标为（20490925，3925265，+47.71），副井坐标为（20491005，3925230，+47.71），西风井坐标为（20488620，3924575，+44.85），东风井坐标为（20492560，3927450，+48.56）。4.1.2工业广场的位置、形状和面积的确定工业场地的选择主要考虑以下因素：(1) 尽量位于储量中心，使井下有合理的布局；(2) 占地要少，尽量做到不搬迁村庄；(3) 尽量布置在地质条件较好的区域，同时工业场地的标高要高于最高洪水位；(4) 尽量减少工业广场的压煤损失。根据以上原则和本矿井的实际情况，工业广场与主副井筒布置位置相同，工业广场面积48公顷，定为600800m的矩形。4.1.3 确定开采水平 （1）方案1 京沪铁路以西块段，采用带区式准备；京沪铁路以东块段，大巷北侧采用带区式准备，大巷南侧深部采用下山开采。如图所示。（2） 方案2京沪铁路以西块段，采用带区式准备；京沪铁路以东块段，大巷北侧采用采区式准备，大巷南侧深部采用下山开采。（3）方案3京沪铁路以西块段，采用采区式准备；京沪铁路以东块段，大巷北侧采用带区式准备，大巷南侧深部采用下山开采。4.14 煤层生产能力及主要开拓巷道（1）煤层生产能力：煤层平均可采厚度为4.6m，各煤层的原煤容重均为1.35t/m3 。因此，每层的平均生产能力为6.7t/m3。（2）井底车场：井底车场的型式和布置形式，井底车场采用立井刀式环行车场，其布置形式如图所示（3） 主要开拓巷道： 1、各段巷道风速验算各段巷道的通风验算结果见下表。表48 井巷风速验算表巷道名称风 量(m3/min)巷道断面（m2）实际风速(m/s)允许风速(m/s)验算结果最低最高井底车场4251.5514.34.968符合规定轨道大巷4251.5514.34.968符合规定运输大巷4251.5512.345.740.256符合规定总回风石门4251.5515.674.528符合规定（注：表中风量为通风容易及通风困难两个时期通过各段巷道的最大风量。）通过验算，风速符合规程的规定，所选用巷道断面满足设计要求。2、巷道掘进及支护工艺各种开拓巷道均为岩石巷道，其掘进方式为钻爆法，支护形式为锚喷支护。4.1.5 确定开拓方案(1) 开拓形式的分类根据井筒不同形式，可将矿井开拓分为平峒、斜井、立井、综合开拓四种形式。(2) 开拓形式的特点和使用条件。 平峒开拓是最经济和最简单的一种开拓方式，系统简单、施工容易、建井期短，基建投资和生产成本低，井下不需井底车场，地面不需安装提升设备，减少了矿建、土建的工程量，但是平峒开拓要受地层及煤层埋藏条件的限制，在地形为山岭、丘陵的矿区采用广泛。 斜井开拓和立井开拓相比，施工速度比较简单、建井速度比较快，工期短，投资小，井筒装备和地面工业设施比立井开拓简单，井底车场简单，工程量少。多水平开拓时，石门的掘进量和运输量均比立井开拓要少，就水平延伸方便，特别是采用胶带输送机提升时，提升能力与深度无关，增产潜力大，可连续运输，易于实现自动化。当采用钢丝绳胶带输送机时，还可以兼作提升人员用。但斜井同立井相比，也有其缺点：同样的开采深度，斜井井筒较长，因而井筒铺设的管路、电缆以及其它线路的长度比较大，采用绞车辅助提升速度小，因井筒长而使提升能力小，同时井筒受自然条件影响较大，如采用箕斗或串车提升，就需分段提升，这技术上，经济上是不合理的。当表土层厚，含流砂层时，斜井穿过长度大，施工复杂，当围岩不稳定时，斜井井筒维护困难、维护量大。另外，煤层倾角对斜井开拓有一定的影响。当倾角较大时，采用与煤层角度一致的斜井，提升方式和提升能力均受到限制；当斜井从顶板进入的穿层斜井，井筒保安煤柱将需增大。斜井开拓适用于煤层赋存较浅，表土层不厚，水文地质条件简单的缓倾斜或倾斜煤层。 立井开拓适应性强，一般不受煤层倾角、厚度、瓦斯、水文等自然条件的限制。立井的井筒短、提升速度快、提升能力大，对辅助提升特别有利；对井型特大的矿井，可采用大断面的立井井筒，装备两套提升设备；井筒的断面很大，可满足大风量的要求；由于井筒短，通风阻力小，对深井更为有利。其缺点与斜井对应。因此在地质条件不利于采用平硐或斜井时，都可考虑采用立井开拓。对于煤层赋存较深、表土层厚，或水文情况比较复杂、井筒需要特殊施工，或多水平开采急斜煤层的矿井，一般都应采用立井开拓。对于