毕业设计--四股泉煤矿1#120万t-a新井设计.doc

中国矿业大学银川学院毕业设计1矿区概况及井田地质特征61.1矿区概况61.1.1交通位置61.1.2地形、地势71.1.3气象、地震71.1.4区内工农业情况81.1.5矿区规划情况81.2井田地质特征91.2.1地质构造及煤层特征92矿井储量、生产能力及服务年限172.1井田境界172.1.1井田境界172.1.2 井田境界确定的依据172.2井田储量172.2.1矿井资源/储量计算172.3矿井设计生产能力与服务年限192.3.1设计生产能力192.3.2矿井工作制度212.3.3设计服务年限213井田开拓223.1概述223.1.1井田开拓的原则223.1.2影响开拓方式的地质因素223.2.3确定井筒形式、数目、位置及坐标233.2井田开拓243.2.1确定开拓方案的主要原则243.2.2开拓方式的选择243.2.3井口位置273.2.4水平划分和标高273.2.5开拓巷道布置293.2.6采区划分及开采顺序303.3井筒特征303.3.1主井303.3.2副井313.4井底车场及硐室343.4.1井底车场343.4.2井底车场主要硐室353.5 开采顺序及采区、采煤工作面的配置353.5.1开采顺序353.5.2保证年产量的同采区和工作面数363.5.3采区工作面配置373.5.4矿井产量的验算374准备方式384.1概述394.1.1准备方式应遵循的原则及布置方式394.2节采区储量及服务年限394.2.1采区的生产能力394.2.2采区的工业储量、设计可采储量394.2.3采区服务年限414.2.4确定工作面长度及工作面日生产能力414.2.5确定采区内准备巷道布置及生产系统424.2.6采区硐室474.5采煤工艺484.5.1采煤工艺方式的确定484.6工作面合理长度的验证及采区系统524.6.1采区工作面合理长度的验证524.6.2采区通风、运输及其它系统525矿井运输、提升、排水。565.1井下运输565.1.1运输大巷运输设备的选型565.2矿井提升585.2.1矿井提升概述585.2.2主副井提升585.3矿井排水615.3.1概述615.3.2排水设备的选型616 矿井通风与安全技术636.1 通风系统636.1.1通风方式和通风系统的的选择636.1.2采煤工作面通风方式的确定656.1.3长壁式采煤工作面通风方式的类型和特点666.2风量计算及风量分配686.2.1矿井风量686.2.2风量分配716.3矿井通风阻力计算736.3.1计算原则736.4扇风机的选型776.4.1选择主扇776.4.2选择电动机796.5 防止漏风和降低风阻的措施796.6 矿井安全技术措施806.6.1概述806.6.2预防井下火灾措施826.6.3粉尘的综合防治827矿山保护847.1矿山污染源概述847.1.1水污染源847.1.2固体废弃物污染源847.1.3大气污染源847.1.4噪声污染源857.1.5生态环境影响因素857.1.6地表塌陷857.1.7社会环境影响867.2矿山污染的防治867.2.1生态环境保护措施867.2.2环境空气保护措施877.2.3水环境保护措施877.2.4固体废弃物环境保护措施887.2.5声环境保护措施887.3环境管理与监测897.3.1环境管理组织机构与实施897.3.2环境监督管理897.3.3环境监测计划908 主要经济技术指标928.1主要经济技术指标921矿区概况及井田地质特征1.1矿区概况1.1.1交通位置1、位置四股泉勘查区位于宁夏回族自治区吴忠市东南部，行政区划隶属盐池县惠安堡镇管辖，具体位置在萌城以东，北至贺陡沟，南抵新建队到甘肃省界，东至南河队，西至四股泉村。地理极值坐标：东经10642001064515，北纬370730371230，南北长约10.0km，东西宽约2.50km，面积约24.12km2。 2、交通勘查区北距惠安堡镇42km,东侧有G211公路穿过，北部有盐兴公路和惠安堡至大水坑公路和在建的太中银铁路通过，北至吴忠市、灵武市、银川市，往南到甘肃环县、庆阳，东至盐池、定边，西至红寺堡、中宁县均有公路相通，由G211国道与萌(城)石(板沟)一般公路相通，并从勘查区中部通过，交通便利，见交通位置图。1.1.2地形、地势1、地形地貌四股泉勘查区位于青龙山和萌城石梁所狭持的惠安堡复向斜构造盆地中，盆地内由古近系第四系砂质泥岩、泥岩及砂质黄土组成的残山丘陵与洼地相间排列，地形波浪起伏。丘陵多呈长塬形，长轴呈北西方向展布，丘间洼地展布方向与之相同，地形东南高，西北低，海拔最高为1641.2m，最低为1442.0m，相对高差209.2m，发育的沟谷主要有烟泉沟、沙坡子沟、羊粪沟、苦水河等，呈“”或“”形，一般宽5-40m，切深3-50m不等，呈蛇曲状向北西北延伸，汇集于北部的苦水河中。丘陵区植被不发育，主要生长有骆驼刺、芨芨草、沙蒿、老瓜头、甘草等，另外还有人工种植的拧条、刺槐、杏树等。 2、地表水系勘查区附近水资源缺乏，只是冲沟较发育，烟泉沟、沙坡子沟、羊粪沟、苦水河等有常年性径流，夏天雨季时有短暂的洪水流过，其余季节流量极小，水质较差，无法饮用。主要水系苦水河，年迳流量582万m3，最低侵蚀面1442m。地下水主要补给来源是大气降水和凝结水。1.1.3气象、地震 1、气象属干旱半干旱大陆性季风气候，平均降水量为323.7mm，降水多集中在7-9月份。年蒸发量为3090.3mm。年平均气温8.4，最高气温为37.2，最低气温为-28。夏季多东南风，平均风速16m/s，冬季多北风及西北风，平均风速为6.3m/s。最大冻土深度为1.37m。冻结期为10月至次年3月。 2、地震勘查区地处贺兰山至六盘山南北向构造地震带上，属吴忠地震活动带，历史上属地震多发地区，但震级较小，1010-1991年间发生较强地震11次，震级在4.9-5.5级之间，近期弱震时有发生，且与历史上的地震活动位置比较接近，反映了构造活动至今仍在持续进行。按照宁夏回族自治区人民政府办公厅宁政办发199333号文转发自治区地震局、城乡建设厅关于贯彻执行中国地震烈度区划图（1990）和中国地震烈度区划图（1990）使用规范意见的通知，将本勘查区所在的盐池、环县地区地震烈度确定为度。按照建筑抗震设计规范（GB00112001）附录A我国主要城镇抗震设防烈度设计基本地震加速度和设计地震分组划分及设计基本地震设防烈度为度，加速度值为0.20g。1.1.4区内工农业情况该区经济较为落后，区内有新建队、四股泉村、殷家老庄、北河队、贺陡沟等居民区，人口密度不大，劳动力相对充足。因受自然条件限制，乡村生活条件相对落后。生产条件简单，属自给自足型经济，为旱耕地，农作物一年一熟，有荞麦、糜子、谷子、马铃薯、向日葵等，实行“退耕还林”、“禁牧还草”政策后，一种草植树为主，经济一农牧业为主，副业主要以煤矿、石灰岩、冶镁白云岩开采运输并进行初步加工为主。由于国家大规模经济建设使煤炭价格上扬，同时自治区人民政府批准建立太阳山工业园区，在当地掀起了经济建设热潮，使本地煤炭资源开发利用具备了良好的内部条件和外部条件。勘查区附近有110kv电网通过，电力充足，矿山生产和生活无用电之忧；附近企业主要为水泥厂、石料厂、冶镁白云岩等矿山企业，劳动力为附近及外来民工，生活用水从附近甜水堡拉运或从集水窖解决，所需生活用品、生产物资需从吴忠市、银川市等地区购进。勘查区为中国移动、中国联通无线通讯网络覆盖区，通讯条件方便。四股泉勘查区属新发现的煤炭产地，暂无开采矿井和小窑。1.1.5矿区规划情况矿区设计生产能力为120万t/a，配套建设集中选煤厂、辅助及附属企业，建设萌城至矿区35kV输电线路，刘家沟水库至矿区水厂供水管路，修建外部公路。1、外部建设条件1）交通运输条件工业场地距国道G211公路约8km，有乡村公路相通，能通行施工用各种车辆，以后需改造成二级公路。 2）电源条件萌城35kV变电所正在改造，目前能满足矿井施工需要，萌城110kV变电所距矿区35kV变电所距离约5km，计划修建双回路35kV供电线路。 3）水源条件计划从刘家沟水库通过35km供水管路引水至工业场地水厂，水利厅已批准。另外正在矿区附近进行水文勘探，以建设水源。 4）通信条件矿区移动电话已开通，规划从惠安堡镇电信公司引光缆到矿区总机房。 5）材料供应一般材料由吴忠市供应，重要材料由银川市供应。 6）综合评价矿井建设外部条件已基本具备，本地购地费不太高，不存在移民问题。综合而言，矿井建设的外部条件较好，投资适中。1.2井田地质特征1.2.1地质构造及煤层特征 1、区域地层区域出露地层有青白口系王全口组、震旦系正目观组、寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系、三叠系、古近系和第四系，煤层赋存于山西组和太原组中，由老至新简述如下：表1-2-1 区域地层划分简表 界系组地层代号及接触关系厚度 （m）岩 性 组 合新生界第四系Q砂、粘土、粉砂及黄土古近系清水营组Eq481紫红色泥质夹石膏层、砖红色泥质粉砂岩、泥质长石石英砂岩。中生界古生界三叠系二叠系石炭系白芨芨沟群TB1000灰黄绿色砾岩、砂砾岩、砂岩夹灰黑色粉砂岩、泥岩二马营组Te600-650黄绿、灰绿、紫红色厚层长石砂岩、硬砂质长石砂岩、泥质粉砂岩石千峰群PTS238棕红色砂质泥岩、泥质粉砂岩夹灰绿、棕红等色砂岩石盒子组Psh390-429.3灰白灰黄绿色中厚层中粗粒硬砂质石英砂岩、砂质泥岩、硬砂岩山西组Ps80-100灰白色厚薄层状砂岩，黑灰色泥岩夹细粉砂岩、含煤层太原组CPt110-180灰白色薄中厚层细粒石英砂岩、页岩夹薄煤层及灰岩土坡组Ct350灰黑色石英砂岩夹铝质粘土岩，炭质页岩及煤线奥陶系米钵山组Omb2300以黑色薄中厚层状砾屑灰岩夹深灰色中厚层状泥质条带灰岩、燧石条带灰岩夹泥质硬砂岩、长石石英砂岩马家沟组Om482.00灰深灰色中厚层状泥质条带灰岩、燧石结核（条带）灰岩、白云岩等阿不切亥组Oa433.60上部为灰、浅灰色薄层细晶白云岩夹中厚层细晶白云岩、竹叶状灰岩。下部为灰色中厚层结晶白云岩夹灰色薄层细晶鲕粒白云岩寒武系胡鲁斯台组h144.4上部为紫红色、灰绿色钙质页岩夹灰色鲕状灰岩；下部为灰色薄层灰岩夹灰色厚层状灰岩陶思沟组t109.50上部为灰深灰色薄中厚层状细晶鲕状灰岩夹紫红、灰绿色钙质页岩。下部为灰黄色薄中厚层状灰岩、结晶灰岩、鲕状灰岩夹灰绿色钙质页岩朱砂洞组z13.10主要为灰褐色薄层粉晶白云岩辛集组xj6.60为灰灰褐色中砾岩夹灰黄色薄层粗砂岩上元古界震旦系正目观组Zz35.80上段为褐红色含粉砂质板岩夹铁质胶结细砂岩。下段为灰白乳白色块状角砾岩青白 口系王全口组Qnw707.60以深灰灰白色薄层和中厚层状硅质白云岩夹中厚层状隐晶微晶白云岩 2、矿区地层据钻孔及二维地震勘探资料，勘查区为新生界覆盖，在新生界之下为奥陶系、石炭二叠系太原组、二叠系山西组、石盒子组、二叠三叠系石千峰群等。 3、含煤地层勘查区含煤地层为石炭二叠系太原组、二叠系山西组。含煤地层的基底为奥陶系浅灰绿色、深灰色钙质细粒石英砂岩与钙质条带粉砂岩互层，夹有浅灰色砾屑灰岩、泥质条带灰岩，呈平行不整合接触。聚煤作用始于晚石炭世晚期至早二叠世晚期结束。 4、构造勘查区位于惠安堡沙井子断裂、青龙山平凉断裂之间的惠安堡复向斜的东翼，为单斜构造，地层倾向西，。 5、煤层表1-2-2可采煤层情况一览表煤层编号煤层采用厚度（m）距上煤层间距（m）结构情况(夹矸层数)稳定程度可采程度对比程度最小-最大平均值(点数)最小-最大平均值一般层数两极层数类型六0.46-2.402.04（18）23.01-44.1428.2600-3简单稳定全部可采可靠七0.25-4.041.86（22）12.82-70.5219.6900-2简单稳定全部可采可靠八0.40-4.741.86（29）12.60-40.9123.4620-4简单稳定全部可采可靠九0.26-4.811.76（31）10.59-62.3121.5210-6简单稳定全部可采可靠煤质评价：六煤层：中灰分、中硫、高磷、高热值煤。七煤层：低中灰、特低硫、低磷、高热值煤。八煤层：低中灰、低中硫、低磷、高热值煤。九煤层：低中灰、低中硫、低磷、高热值煤。6、水文地质1）地表水勘查区位于惠安堡复向斜盆地北部东翼，地貌形态为丘陵黄土区，地势南高，向北西倾斜。苦水河从勘查区东部穿过，由东向西径流，河床切深10-30m，宽20-50m，局部大于50m，当切穿第四系含水层时，有泉水渗出补给地表水。其它沟谷均与苦水河汇合流出区外。苦水河勘查区河段枯水期流量50006000m3/d（勘查区西边界处实测）,矿化度4.4g/L，溶解性总固体4.3g/L，总硬度1.5g/l，PH值8.41，氟化物2.6mg/L,属氯化物硫酸盐钠镁型水。2）地下水补给、径流与排泄条件地下水补给、径流与排泄条件受自然地理、地貌气象水文的严格控制。（1）松散岩类孔隙水的补给、径流与排泄条件该类型地下水受丘间洼地的控制，自成体系，主要接受大气降水补给，在丘间洼地向下游径流，径流途径短，埋藏浅，以蒸发和沟谷下降泉的形式排泄地下水。（2）碎屑岩类孔隙裂隙水补给、径流与排泄条件该类型地下水分布于向斜构造东翼，接受上游地下水径流补给和上覆黄土类土孔隙水补给，由东向西沿洼地渗流，以人为开采和向下游渗流方式排泄地下水。（3）基岩裂隙水补给、径流与排泄条件残山丘陵区地下水接受大气降水的垂直入渗补给，沿层间裂隙缓慢向深部运移，形成孔隙裂隙水。在深切沟谷中以下降泉的形式排泄地下水。3）地下水水化学特征影响地下水水化学成份的主要因素是地层岩性的化学成份和补给、径流、排泄条件等。 （1）松散岩类地下水水化学特征丘间洼地中地下水接受降水垂直入渗和丘陵表流水下渗补给，由于古近系红色砂质泥岩和风成黄土类土自身易溶盐成份高，地下水径流迟缓，有条件溶解含水层和表层中盐份，使地下水水质变差，矿化度5.91g/L，属硫酸盐氯化物钠型水。 （2）碎屑岩类地下水水化学特征该类型地下水接受上覆黄土类土渗水和青龙山东麓地下水径流补给，水力坡度稍陡，径流条件尚好，水交替较强烈，地下水水质一般，矿化度1.4-3.3 g/L，属氯化物、硫酸盐钠或钠、镁型水。 （3）基岩裂隙水水化学特征二叠系砂岩由于自身易溶盐分含量高，地下水径流缓慢，有条件溶滤岩层中大量盐份，水质差。浅部孔隙裂隙水矿化度6-9 g/L，深部煤系地层中地下水矿化度13-23g/L，均属氯化物硫酸盐钠型水。 4）地下水动态特征第四系孔隙水和浅部基岩裂隙水动态变化规律都受气象控制。 5）矿床充水因素分析（1）水文地质类型根据矿区水文地质工程地质勘探规范和煤炭资源地质勘探规范的有关规定,经地面测绘和钻探,勘查区地形属丘陵区，有利于自然排水,煤系地层虽位于当地侵蚀基准面以下，附近有地表水体存在，但是，地表水接受地下水补给,河流和丘陵洼地是排泄地下水和泄洪通道，暴雨形成的暂时性流水很快泄出区外，于基岩孔隙裂隙水无明显水力联系。矿床主要充水含水层为砂岩和构造破碎带，属弱富水性，地下水补给条件差，因此勘查区水文地质类型属于第二类第一型，即水文地质条件简单，以裂隙含水层充水为主的矿床。（2）充水因素分析大气降水勘查区属干旱半干旱大陆性气候区，降水量多集中于7、8、9三个月，多年平均降水量292.47mm，最大为399.1mm(2002年)，多年平均蒸发量2024.25mm，最大为2430mm。蒸发量是降水量的7-9倍，由于地势波状起伏，降水多以表流流失，极少产生洪涝天气，对矿井充水的影响极小。地表水苦水河由勘查区东部穿过，径流过程中，沿途接受地下水补给为主。苦水河15120m3/d，二者基底为古近系红色砂质泥岩，河水不易渗失，直接排出区外，地表水在正常情况下不会对未来矿井产生威胁。地下水从水文地质特征和水文地质条件分析，水文地质条件简单，地下水贫乏。泉水流量小于1L/S，钻孔单位涌水量小于0.1L/Sm，属弱富水性含水层。总之，上述三种水源均不会对矿井产生充水威胁。6）涌水量预测四股泉勘查区ZK45孔、ZK57孔单位涌水量0.0023l/s.m0.0026l/s.m，与韦州镇第二煤矿地质、水文地质条件及单位涌水量接近（考虑孔径影响），故以此为参照采用水文地质比拟法预测涌水量。韦州镇第二煤矿一号主井和二号副井，工作面斜距450m，垂深180m，每天断续抽排46小时，排水量95.622m3/d，单位涌水量0.0061 l/s.m，预测开发深度（垂深）800m时，涌水量425m3/d；韦州镇第二煤矿现生产井排水量266.556m3/d、单位涌水量0.0171 l/s.m，预测开发深度（垂深）800m时，涌水量1185m3/d。综合韦州镇第二煤矿一号主井和二号副井、现生产井涌水量预测结果，四股泉勘查区矿井预测涌水量425m3/d1185m3/d。7、开采技术条件1）煤层顶底板六煤层：顶板以粉砂岩、泥质粉砂岩、细砂岩粗砂岩为主，个别工程为泥岩，属半坚硬岩石软弱岩石；底板多以细、粉砂岩为主，局部夹炭质泥岩伪底，属半坚硬岩石。工程地质条件一般。七煤层：顶板以粉砂岩、细砂岩、含砾粗砂岩为主，个别工程为泥岩，属半坚硬坚硬岩石；底板为粉砂岩、中砂岩，属半坚硬坚硬岩石。工程地质条件一般。八煤层：顶板为石灰岩、粉砂岩、细砂岩，个别工程为泥岩，灰岩致密坚硬，具裂隙被方解石脉充填。底板为粉砂岩、泥质粉砂岩、细砂岩，个别工程为泥岩，属半坚硬岩石。工程地质条件一般。九煤层：顶板为粉砂岩、泥质粉砂岩、细砂岩、粗砂岩，个别工程有炭质泥岩伪顶；底板为粉砂岩、泥质粉砂岩、细砂岩，个别工程为炭质泥岩、炭质粉砂岩，属半坚硬岩石。工程地质条件一般。图1-2-1煤层地质柱状图2）瓦斯 （1）煤层瓦斯 主要可采煤层的可燃质总量平均为1.22-4.73ml/g，瓦斯成分中N2平均含量0.63-3.70ml/g，CO2含量0.03-0.28ml/g，C2-4含量0.00-0.11ml/g，CH4含量0.10-3.48ml/g；次要煤层的可燃质总量平均为2.10-9.55ml/g。沼气（CH4）含量点见于个别煤层中。各煤层瓦斯成分以氮气为主，平均为2.02ml/g，占54.45%，甲烷（CH4）次之，平均为1.47ml/g，占39.62%，极少量二氧化碳（CO2）和重烃（C2-4），平均为0.19ml/g和0.04ml/g，占5.12%和1.08%。因此，本勘查区瓦斯分带均属氮气沼气带。综合各煤层瓦斯含量，其分布规律在水平方向和垂向上除个别瓦斯富集点外，瓦斯含量及成分变化不大，没有明显的变化规律。 （2）煤尘爆炸性 各煤层测试的火焰长度绝大部分样品均大于400mm，岩粉用量在75-90%，均属有爆炸性危险。煤的干燥无灰基挥发分（Vdaf）产率与固定碳（FCdaf）之比（爆炸性指数）在24-35之间，远远大于10%的指标，表明本区煤层的煤尘均有爆炸性危险。 （3）煤的自燃倾向性 本矿区煤的可燃等级属于不易自燃级。表1-2-3煤层瓦斯含量统计表煤层瓦斯成分含量（毫升/克、可燃物）瓦斯样工业分析结果N2CO2CH4C24可燃质总量水分（%）灰分（%）挥发分（%）六3.590.280.030.023.920.4873.1352.71七1.390.040.050.013.170.5618.5635.58八4.240.240.290.071.931.3242.4438.05九0.010.010.000.001.040.5721.2236.45 （4）地温 本区的平均地温梯度为2.13/100m属地温正常区。8、环境地质本区位于半干旱沙漠大陆性季风气候带，多风沙，降雨少，昼夜温差大，植被不发育。季风从当年10月至来年的5月，长达7个月，多集中于春秋两季，多为西北风，风力最大可达8级，一般为4-5级，春季沙尘暴频繁，常给矿山建设造成困难。各煤层中微量元素含量较低，锗1-3ppm、镓2-6ppm，不具工业价值。9、勘探程度、资源及开采条件评述1）勘探程度（1）构造复杂程度勘查区位于青龙山萌城石梁之间，无基岩出露，含煤地层被古近系和第四系覆盖。含煤地层沿走向、倾向变化不大，结构简单。（2）煤层稳定程度煤层稳定。2）资源条件评述井田内煤层多，均为薄及中厚煤层，煤层倾角11左右，煤层覆盖全部井田，矿井所产煤为稀缺的1/3焦煤，资源宝贵，矿井资源条件较好。3）开采条件评述井田内大部分煤层赋存不稳定，断层构造较多，水文地质条件简单，矿井属低瓦斯矿井，煤尘有爆炸性危险，无异常高温区，煤层不易自燃发火，煤层顶底较稳定，煤层多，煤层薄及中厚，倾角小，适合于综合机械化开采。总的来说开采条件好。10、 其他矿产资源其他矿产资源有：煤层气、铝土、放射性元素等矿产资源，但不具工业开采价值。2矿井储量、生产能力及服务年限2.1井田境界2.1.1井田境界四股泉井田位于宁夏回族自治区吴忠市盐池县，井田南以省界为界，东以煤层隐伏露头外为界，西以煤层900m底板等高线为界，南北走向长约5.2km，东西倾斜宽平均2.6km，井田面积约13.9km2。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.保证井田有合理的尺寸,为矿井发展留有空间；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。2.2井田储量2.2.1矿井资源/储量计算1、矿井工业储量该工业储量根据煤层地板等高线求得。相邻等高线之间的煤层断面积为： （2-1） 式中：Ls相邻等高线平均长度，m； h相邻等高线之间高差，m； b相邻等高线平距，m；表2-2-1工业储量计算表水平标高L1L2Lsbb+hS第一水平1450-1400527552605267.522050900225.611883481400-1350526052855272.52456252525013181251350-130052855315530022553125230.512216501300-1250531553405327.520042500206.210985301250-120053405310532523557735240.31579597第二水平1200-11505310535053302506500025513591501150-1100535051355392.52456252525013481251100-1050543554505442.530092500304.116550641050-1000545055505500345121525348.619173001000-95055505550555023055400235.41306470950-900555055755562.524060100245.21363925S总=15356284储量 Z=Sh （2-2） 式中：S煤层断面积，m； h煤层厚度，m； 煤的容重，1.3t/m；Z工=S(m1+m2+m3+m4）=15356284（2.04+1.86+1.86+1.76）1.3=147190232t根据矿井地质的岩石垮落角以及冲积层厚度可算出工业场地压煤量为230.5914万t，井田边界各留10m边界煤柱，井下主要巷道及上、下山保护煤柱等总共损失1036.2万t煤量。则Z设计可采=Z工-1036.2万t=10946.25856万t。2、 工业广场根据煤炭工业设计规范中矿井工业广场，占地指标的规定，大型矿井工业广场占地面积为0.91.0公倾/10万t，矿井生产能力越大，取值越小，本矿井设计生产能力1.2Mt，为大型矿井，本井田取0.9公顷/10万t，则工业广场占地面积为：120.9=10.8公顷=1.08105m2 。图2-2-1工业广场压煤计算图广场中心煤层埋深/(m)煤层倾角/()煤层厚度/(m)冲积层厚度/(m)/()/()/()/()285117.526050857585据此可由开拓平面图计算出工业广场压煤平面面积为108000m2，其实际压煤量为：P108000/cos117.521.3=230.5914万t。2.3矿井设计生产能力与服务年限2.3.1设计生产能力1、煤炭工业矿井设计规范的有关规定矿井的设计生产能力应为：大型矿井：120、150、180、240、300、400及以上（万t/a）；中型矿井：45、60、90（万t/a）；小型矿井：9、15、21、30（万t/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。2、该井井煤层赋存稳定，煤层倾角缓，主采层煤层生产能力较大，工业储量为14719.0232万t，可采储量为14488.4318万t，设计可采储量为10946.25856，从矿井生产能力表可以看出，120万t/a的井型适合于该井井，也符合规范的要求，故设计推荐一号井设计生产能力为120万t/a。序号项目方案备注1工业储量（万t）14719.02322可采储量（万t）14488.43183设计可采储量10946.258564设计生产能力（万t/a）1205服务年限（a）65储量备用系数1.46规范规定（a）50 2-3-1矿井生产能力方案表井型矿井设计生产能力（Mt/a）新矿井服务年限扩建后矿井服务年限大型6.0及以上70603.05.060501.22.45040中型0.450.904030小型0.3及以下由各省煤炭厅自定同左注：改建矿井的服务年限，不应低于同类型新建矿井服务年限的50%。2-3-2矿井井型和服务年限2.3.2矿井工作制度年工作日300d，每日井下四班作业、地面三班作业，每日净提升时间16h。2.3.3设计服务年限矿井服务年限计算公式如下： （2-3）式中 矿井设计服务年限，a；井田的可采储量,Mt；矿井生产能力,Mt/a；矿井储量备用系数，一般取1.4。计算得 ：A=65a即矿井服务年限为65a，大于规范的要求。其中第一水平服务年限为29.4a，第二水平为35.6a，满足要求。3井田开拓3.1概述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。3.1.1井田开拓的原则确定开拓问题，需根据国家政策，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。3.1.2影响开拓方式的地质因素井田煤层赋存有以下特点：（1）煤层较多，共有四层全部可采煤层；（2）煤层间距小，均为23m左右；（3）埋藏由浅入深，煤层埋藏深75650m之间；（4）赋存集中，各层煤主要储量均赋存于中南部；（5）无断层；（6）煤层为中厚煤层；（7）水文地质简单，含水层含水性弱；（8）矿井暂定为低瓦斯等级，煤尘有爆炸性危险，煤不易自燃发火；（9）顶底板岩性较好；（10）井田煤层埋藏隐覆露头较浅，深75m左右；（11）地面为丘陵，井口及工业场地的选择受到影响，井田内没有搬迁任务。3.2.3确定井筒形式、数目、位置及坐标（1）井筒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。平硐开拓受地形迹埋藏条件限制，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井型水平服务年限要求。斜井开拓与立井开拓相比：井筒施工工艺、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立井简单，井筒延伸施工方便，对生产干扰少，不易受底板含水层的威胁；主提升胶带化有相当大的提升能力，可满足特大型矿井主提升的需要；斜井井筒可作为安全出口，井下一旦发生透水事故等，人员可迅速从井筒撤离。缺点是：斜井井筒长辅助提升能力少，提升深度有限；通风路线长、阻力大、管线长度大；斜井井筒通过富含水层、流沙层施工技术复杂。立井开拓不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然条件的限制，在采深相同的的条件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利，井筒断面大，可满足高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井需风量的要求，且阻力小，对深井开拓极为有利；当表土层为富含水层或流沙层时，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井田，能兼顾深部和浅部不同产状的煤层。主要缺点是立井井筒施工技术复杂，需用设备多，要求有较高的技术水平，井筒装备复杂，掘进速度慢，基本建设投资大。根据地质资料与技术本矿井确定为三个井筒：1个主井1个副井，1个单独回风井.（2）井筒位置的确定井筒位置的确定原则：有利于第一水平的开采，并兼顾其他水平，有利于井底车场和主要运输大巷的布置，石门工程量少；有利于首采区布置在井筒附近的富煤阶段，首采区少迁村或不迁村；井田两翼储量基本平衡；井筒不宜穿过厚表土层、厚含水层、断层破碎带、煤与瓦斯突出煤层或软弱岩层；工业广场应充分利用地形，有良好的工程地质条件，且避开高山、低洼和采空区，不受崖崩滑坡和洪水威胁；工业广场宜少占耕地，少压煤；距水源、电源较近，矿井铁路专用线短，道路布置合理。综上所述，将主副井位置放在煤炭储量中心，将风井设在井田上部边界中部位置。3.2井田开拓3.2.1确定开拓方案的主要原则1、根据煤层赋存地质特点，选择开拓方式，进行多方案比较，择优而选；2、以经济效益为中心，把矿井建成国内一流的高产高效的现代化矿井；3、应用国内外先进设备，提高生产集中化程度，提高工作面单产，简化生产环节；4、合理加大采区尺寸，增加工作面长度及走向推进长度；5、以煤巷为主，少掘岩巷，尽量减少工程量，缩短建井工期；6、工业场地布置集中，尽量少压煤，少占农田，不受自然灾害的威胁；7、贯彻安全第一的方针；8、便于煤炭外运，降低运输费用。3.2.2开拓方式的选择根据井田煤层的赋存特点，适合于该井的开拓方式有斜井开拓、立井开拓。 1、开拓方案根据开拓设计的主要原则及煤层赋存条件，提出两个开拓方式方案。方案一：斜井开拓方式在井田中部东部边界以外布置主斜井、副斜井、斜风井。地面标高为1525.5m，井下水平标高为1450m。主斜井为皮带斜井，倾角11，斜长3407m，装备1.2m大倾角强力胶带机；副斜井为串车提升，倾角11，斜长3407m，配备3.0m单滚筒绞车。方案二：立井开拓方式在井田中部布置主立井、副立井，斜风井同方案一。地面标高1525.5m，井下水平标高为1450m。主井为提升煤用，其直径为6.5米，副井为提升矸石、运料和人员所用，其直径为6.5米。主副井都采用料石砌碹支护和混凝土锚喷，其中主井壁厚为450mm,副井壁厚为500mm,主、副井壁充填混凝土厚度为50mm。详见主副井井筒断面图，副井井断面图。2、各方案的优缺点方案一：斜井方案优点：工业场地及井筒布置方便，不压煤；初期工程量小，可利用井筒片盘开采一采区；建井工期快，准备期短，装备简单；投资少，见效快；可实现煤炭从工作面至地面连续运输，运输环节少；安全逃生快。缺点：主井胶带机较长，对设备性能要求高；井筒斜长太长，辅助运输能力受极大限制。方案二：立井开拓方式优点：井筒及工业场地布置方便；副立井提升能力大；能很好地兼顾中后期开拓布置及开采。缺点：初期工程量大；运输环节多，不能实现连续运输；立井井筒装备复杂，管理、维修量大，用人相对较多；建井工期长，准备期长，建井装备复杂；投资高，见效慢；工业场地及公路压煤约230.5914万t。3、各方案经济比较各方案经济比较见表3-2-1。只比较可比部分，相同部分不作比较。表3-2-1开拓方案经济比较表（可比部分）序号方案项目方案一斜井开拓方案二立井开拓1井巷工程量（m）340722601、主、副井筒（m）34076502、井底车场（m）2603、运输石门、大巷（m）2004、采区上山（m）1150造价（万元）340745202井筒装备（万元）19803020主井提升设备1.0M胶带机3.254M提升机装备架空行人器罐道、梯子间井架钢井架造价（万元）17002000副井提升设备3.5m绞车3.54M提升机装备轨道罐道、梯子间井架钢井架造价（万元）28010203大巷运输设备（万元）1001004采区提升设备（万元）5可比造价合计（万元）540776406煤柱（万t）230.597比选结果优较优从表中可以看出，方案一投资省，但方案二技术上比较优，且辅助运输能力满足，方案一由于斜长过长，辅助运输能力大受限制，故选择方案二，即立井开拓方式。表3-2-2井田开拓特征表项目名称特征井田范围南北走向长(km)5.2东西倾斜长(km)2.6面积km213.9可采煤层四层煤储量地质储量（万t）14719.0232设计可采储量(万t)10946.25856设计生产能力（万t/a）120矿井服务年限（a）65井田开拓方式双立井水平数目及水平标高1200m水平、900m水平全井田内井筒个数3达产时井筒个数3开拓巷道布置形式1200m主运大巷岩石大巷1200m辅运大巷岩石大巷大巷煤炭运输方式3t底卸式矿车大巷辅助运输方式1.5t固定厢式矿车通风系统及通风方式中央边界式全井田采区个数4工作面装备水平及个数1个综采工作面3.2.3井口位置井口位置应根据矿井地质条件、煤柱、开拓方式、水平布置、初期采区、储量中心位置、地面地形地貌、运输条件、供电、供水条件、工程量等因素综合而定。本矿区地处丘陵区，地面选择受到很大限制，对井口位置的选择有大的影响。3.2.4水平划分和标高1 、开采水平划分的原则开采水平必须要足够的服务年限，因为开拓一个水平需要大量的工程量，耗费大量资金，没有足够的服务年限是不合理的。特别是第一水平，必须按煤炭工业矿井设计规范的有关规定实施，其详见矿井的阶段垂高表和矿井和开采水平设计服务年限表； 矿井的阶段高度（m）煤层倾斜倾斜、缓倾斜煤层急倾斜煤层阶段高度（m）200350100250保证上、下山的合理斜长，水平划分直接影响到阶段斜长，合理的水平划分，应使开采水平范围的井巷工程量和维护费最少，矿井提升、排水、生产和管理费用最低；要有利于采区的正常接替；具有合理的区段数目。 矿井和开采水平服务年限井型矿井设计生产能力万t/a矿井设计服务年限a开采水平设计服务年限/a开采025的煤层矿井开采2545的煤层矿井开采4590的煤层矿井特 大60070303005006030大120、150、180、2405025中45、60、904025小9、15、21、30各省自定 本井田走向长约5.2km，倾斜宽约2.6km；主体构造表现为一走向近南北，向东倾斜的单斜构造；煤层倾角一般1017，平均倾角为11，回采上限为+1450m，回采下限为+900m， 煤层总垂高为550m。煤层赋存稳定，属于缓倾斜中厚煤层。根据上述井田特点，结合矿井开拓布置，为减少水平数目，增加水平服务年限，本设计以2个水平开拓全井田较为合理，考虑到给安全、生产、施工带来的不利因素。所以各水平采用均采用上山的开采方式。一水平标高为1200m，二水平标高定为+90m。水平布置方案：两水平开采，上下水平均采用上山开采； 水平标高：+1200m，+900m；阶段垂高：250m，300m； 一水平服务年限：29.4a；二水平服务年限：35.6a。 井下布置1200m、900m水平运输大巷，由于第九层煤层厚度为1.76米，故可以将上山布置在煤层中。3.2.5开拓巷道布置图3-2-1运输大巷断面特征图布置一条“机规合一”运输大巷，布置在煤层底板中。大巷位于1200m，沿走向布置,见井田开拓方式图，坡度控制在3以内，为锚喷支护半圆拱断面，局部锚索组合梁支护，喷射厚度200 mm。运输