采矿工程毕业设计（论文）-神宁集团羊场湾煤矿采区设计.doc

全套图纸加扣3012250582摘 要 现如今，煤炭在我们的日常生活中已经成为最重要的必需品之一。而煤炭能源在我们的能源利用量中占据了绝大部分。因此，煤炭开采无论是对我们的工业还是日常生活，都变得越来越重要。 本次设计介绍了羊场湾煤矿的基本情况。同时，在开采方法方面，选用三条斜井开拓，采取走向长壁综合放顶煤开采方式进行回采。整个井田划分为四个采区，首采区为一采区，布置一个综合放顶煤工作面。矿井设计年生产能力为2.40Mt/a，一个240m长的工作面即可达到生产能力。并且，设计针对矿井技术经济评价做了相关工作，进一步加深了本次设计的内容。 关键词：羊场湾煤矿；综合放顶煤；走向长壁 ；Abstract Nowadays,the coal has been the one of the most important essential in our daily life.The coal energy is holding the most part of our power source.So the coal mining is becoming more and more important to the industry and our life. This design produce the coal mine of the Yangchangwans basic situation.At the same time, the design choose the development with three slopes,using long-wall mining with sublevel caving.There are four panel in this coal mine,and panel one is the initial mining area with a fully mechanized caving face.The coal mine has the throughput of 2.4 million tones per year with only one mining face witch is 240 meters long.Whats more, it has the tech-economy assessment to support this design. At least,this design shows the details which aims at the measures and the practical application of the top-coal weakening technology.Key words: the coal mine of Yangchangwan long-wall mining fully mechanized caving face the top-coal weakening前 言 毕业设计是采矿工程专业对本专业所学知识的全面复习和巩固，加深理解所学的专业知识，并系统的熟悉矿山开采设计，建设，生产，及安全的各个环节和系统的掌握有关知识，为以后从事矿山设计及技术管理工作做好准备，对矿山规划与设计基础技能（绘图技能、文字表达与计算机处理技能）的全面训练，了解矿山开采中的有关技术政策和法规，熟悉并能正确应用有关规定。 本次设计的依据为：羊场湾井田地质精查报告；羊场湾井田二号煤层底板等高线图；煤矿安全规程（2010年版）；煤炭工业矿井设计规范；采矿设计手册等有关的规程、规范及规定。 本设计的指导思想为：坚持以经济效益为中心，参考相似矿井的实际应用情况，依靠现有技术条件，本着投资少、用人少、效率高的原则，采用先进设备、先进工艺、先进技术，将矿井建设成高产高效的现代化矿井。从而达到良好的经济效益和社会效益。 由于本人能力有限，加之时间紧迫，设计中一定会有许多错误和不足之处，恳请各位老师批评指正。设计人：2014年6月目录摘 要- 1 -Abstract- 2 -前 言- 3 -第1章 井田概况及地质特征- 1 -1.1 井田概况- 1 -1.2地质特征- 3 -1.2.1地质构造- 3 -1.2.2煤层及煤质- 6 -1.3开采技术条件- 12 -1.4水文地质- 14 -1.5地质勘探程度- 16 -第2章 井田开拓- 17 -2.1 井田境界及储量- 17 -2.1.1井田境界- 17 -2.1.2储量- 17 -2.1.3安全煤柱- 18 -2.2矿井生产能力及服务年限- 19 -2.2.1矿井工作制度- 19 -2.3 井田开拓- 20 -2.3.1工业场地及井口位置- 20 -2.3.2井田内地质构造及水文条件对开采的影响- 20 -2.3.3井田开拓- 20 -2.3.4开采水平的划分- 27 -2.3.5运输大巷的布置方式和位置选择- 27 -2.3.6采区划分及开采顺序- 27 -2.4 井筒- 28 -2.4.1 井筒及装备- 28 -2.4.2 支护方式- 33 -2.4.3 井底车场及硐室- 33 -2.5井底车场设计- 34 -2.5.1基本概况- 34 -2.52井底车场设计- 34 -第3章 大巷运输及设备- 39 -3.1煤炭运输- 39 -3.2辅助运输- 39 -3.3 运输设备选型- 40 -3.3.1 胶带输送机选型- 40 -3.3.2 辅助运输设备选型- 40 -第4章 采区布置及装备- 42 -4.1 采煤方法- 42 -4.1.1 采煤方法分析- 42 -4.2 回采工作面参数的确定- 47 -4.2.1 工作面长度- 47 -4.2.2 工作面采高- 47 -4.2.3 工作面设备选型- 47 -4.2.4工作面支护及顶板管理- 53 -4.3工作面生产能力及回采工艺- 54 -4.4 采区布置- 56 -4.4.1 采区布置- 56 -4.4.2 巷道掘进- 57 -4.4.3 技术经济指标分析- 59 -4.5 劳动组织- 61 -4.5.1 工作面循环方式- 61 -第5章 矿井通风与安全- 62 -5.1 拟定矿井通风系统- 62 -5.2 计算矿井总风量- 62 -5.2.1按井下最大班人员计算风量- 62 -5.2.2 综采工作面需风量计算- 63 -5.2.3 综掘工作面配风- 65 -5.2.4 炮掘工作面配风量计算- 66 -5.2.5 其它井巷需要通风的风量总和- 67 -5.3 矿井通风容易与困难时期的通风阻力计算- 68 -5.3.1 通风阻力计算- 68 -5.3.2 考虑自然风压时矿井的风压计算- 68 -5.4计算矿井通风等积孔- 71 -5.5 矿井通风设备选型- 73 -5.5.1设计依据- 73 -5.5.2 设备选型- 73 -5.5.3 通风年电耗- 76 -5.5.4 通风设施- 76 -5.6预防瓦斯、火、矿尘、水和顶板事故的安全技术措施- 76 -5.6.1 火灾及煤层自燃发火的防治措施- 77 -5.6.2 煤层自燃的防治措施- 77 -5.6.3 火灾及自燃发火灭火- 80 -5.6.4 加强通风、安全及生产管理，强化职工防灭火意识，培养防灭火管理人才- 80 -5.6.4预防瓦斯爆炸的措施- 81 -5.6.5水灾的防治措施- 82 -5.6.6避灾路线及安全出口- 83 -第6章 矿井提升、运输、排水、压缩空气设备选型- 84 -6.1 矿井提升设备选型- 84 -6.2 主运输设备选型- 88 -6.2.1设计条件及参数- 88 -6.2.2设备选型计算- 89 -6.3 矿井排水设备选型- 98 -6.3.1 副斜井排水设备选型- 98 -6.3.2 主斜井排水设备选型- 101 -6.4 压缩空气设备选型- 102 -第7章 环境保护- 104 -7.1 环境现状及地面保护物概述- 104 -7.2 主要污染源及污染物- 104 -7.3 资源开发对生态环境影响与评价- 105 -7.3.1 开采沉陷损害影响与评价- 105 -7.3.2 开采沉陷对耕地损害的预计评价- 106 -7.3.3 开采对建（构）筑物的损害- 106 -7.3.4 开采对水资源的破坏影响- 108 -7.3.5 开采对矿区大气环境的影响- 108 -7.3.6 开采可能引起的地质灾害的预测- 108 -7.4 资源开采环境损害的控制与生态重建- 109 -7.4.1 控制开采引起地表建筑设施的开采方法- 109 -7.4.2 开采引起环境损害的控制方法与土地复垦及生态建设- 109 -7.4.3 开采引起水资源的损害的控制方法- 110 -7.4.4 开采引起噪声防治措施- 111 -7.4.5 开采引起的大气环境损害的控制方法- 111 -7.4.6 固体废弃物处置措施- 112 -7.5 矿区环境保护与生态重建投资估算- 113 -7.6 主要结论- 114 -第8章 建井工期- 115 -8.1 矿井设计移交标准- 115 -8.2 井巷工程量- 115 -8.3矿井建设总工期- 115 -8.4 井巷工程排队- 118 -第9章 矿井技术经济- 119 -9.1 劳动人员及劳动生产率- 119 -9.1.1 劳动定员- 119 -9.1.2 劳动生产率- 119 -9.2 建井投资- 121 -9.2.1 投资概算- 121 -9.3 成本及销售收入- 127 -9.3.1 生产成本- 127 -9.3.2 销售收入- 128 -9.4 技术经济分析与评价- 129 -9.4.1 概述- 129 -9.4.2 资金来源及贷款利率- 129 -9.4.3 税金和利润- 130 -9.4.5 结论- 130 -9.5 矿井主要技术经济指标- 132 -参考文献：- 138 - 142 -全套图纸加扣3012250582第1章 井田概况及地质特征1.1 井田概况 1.交通位置羊场湾井田位于宁夏回族自治区灵武市磁窑堡镇境内，灵武矿区中部，地处东经1063510638，北纬37593803之间，交通十分便利。现有黎（家新庄）羊（场湾）矿区公路与307国道、银（川）古（窑子）一级公路（目前正在扩建为高速公路）相连。307国道向西经灵武市（30Km）、吴忠市（70Km）、青铜峡（60Km）与包（头）兰（州）公路和西（安）银（川）公路相接；向东经盐池（110Km）、定边可达陕西榆林、延安等地；由银古一级公路向北（约60Km）可直达银川市，该一级公路紧靠矿区黎家新庄中心区通过。包（头）兰（州）国铁干线于矿区西部约70Km处南北向通过，灵武铁路支线（大坝古窑子）在包兰铁路的大坝站接轨，延至矿区古窑子（矿区辅助企业区）车站。交通位置见图1-1-1。2.自然地理 井田内沙丘广布，属低缓剥蚀残丘地貌，地形起伏不大，总的趋势南高北低，海拔标高一般在+1340+1400m之间，最高点为井田最南部黑疙瘩，标高为+1465.7m，最低点为井田北部13勘探线水石沟，标高为+1340m。含煤地层侵蚀基准面标高平均为+1350.8m。井田北部边界外有西天河源头，该河水量不大，流向北西。3.气象及地震 根据灵武县气象站及白芨滩气象站资料，本区属半干旱半沙漠大陆性气候，年最高温度达41.4（1953年），年最低温度为-28（1954年），昼夜温差大。区内雨量稀少，雨季多集中在7、8、9三个月，年平均降雨量255.2mm，最大降雨量为352.4mm。年平均蒸发量1682.8mm（19811982年），年最大蒸发量达2771mm。初霜期为9月初10月中旬，终霜期为4月初5月下旬，最大冻土深度为109cm。风多集中在春秋两季，多北风和西北风，最大风力达8级，一般45级。 本区位于鄂尔多斯盆地西缘吴忠地震活动带的东侧，地震震中集中在黄河沿。本矿井所在地区灵武市抗震设防烈度为8度。4.矿区经济概况 矿区经济以农业为主，工业不发达。据资料统计，全市人口25.52万人，以回、汉族为主。全市耕地面积40.6万亩，农作物以水稻、小麦为主。主要经济作物及特产有大麻、胡麻、甘草、发菜及滩羊皮等，畜牧业以牛、马、驴、羊为主，2000年农业总产值36770万元，工业总产值58680万元。5. 水源、电源 矿区供水水源地在灵武市以南的黄河冲洪积平原金银滩水源地，距本井田中心22Km该水源地地下水可开采量56000m3/d。金银滩水源地日供水量30000m3/d。目前矿区供水工程已经形成，可给本矿供水5000m3/d。矿井电源引自位于灵新煤矿工业场地北侧的矿区110KV变电站，该变电站已经投运，其电源引自灵武220KV变电站。目前羊场湾矿井工业场地110KV变电站已建成。图1-1-1 图1-1-1羊场湾煤矿地理位置示意1.2地质特征1.2.1地质构造（一）地质年代及地层 本区域位于鄂尔多斯盆地西缘，地层区划属华北地层区、陕甘宁盆缘分区、马家滩小区。古生代地层被广泛发育的中、新生代地层掩盖，埋藏很深，区域地层由老至新有奥陶系、石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系、第三系及第四系。井田内地层中第四系广泛发育，基岩零星出露，钻孔揭露有三叠系、侏罗系及第四系。井田内钻孔揭露的地层由老至新为：1. 三叠系（T） （1）中下统（T1-2）：零星出露于井田北部，下部为灰白、浅紫色含砂岩，夹泥岩条带。砂岩中含石英小砾石、黄铁矿团块。上部为浅兰灰、浅紫灰及灰白色中细粒长石砂岩，夹薄层泥岩，含钙质粉砂岩。中下统厚度650m左右，与下伏石千峰组呈假整合接触。 （2）上统延长群（T3YN）：井田内广泛发育，为侏罗系含煤地层基底。岩性以砂岩、泥岩及粉砂岩为主，总厚756m。与中下统呈假整合。2.侏罗系（J） （1）中下统延安组（J1-2y）：为井田内主要含煤地层。广泛发育，零星出露，为一套陆相碎屑岩含煤建造，岩性为灰白色各粒级砂岩、灰黑色粉砂岩、泥质岩和少量粘土质岩石，含煤30余层，其中编号煤层18层，可采及局部可采煤层17层，与下伏三叠系呈假整合。平均厚度287.84m。 （2）中统直罗组（J2z）：井田内零星出露，自上而下逐渐由细粒过渡到粗粒，并常含石英遂石小砾石呈砂砾岩状，韵律较明显。主要成份为石英，其次有钾微斜长石和条纹长石、酸性长石、粘土化长石。与下伏延安组第一层煤冲刷接触，为直接顶板。平均厚443.52m。 （3）中统安定组（J2a）：分布于井田内向斜轴部，地表零星出露，此地层俗称“红层”，岩性为红色粉砂岩为主，夹有薄层细粒砂岩和粗粒砂岩，顶界为古侵蚀面，底部以一层猪肝色中粗砂岩与下伏地层假整合接触，钻孔揭露最大厚度87.85m。3. 第四系（Q）： 全区发育，由砾石层、冲积砂土层、风积砂层三个岩石层组成。平均厚5.3m，不整合于各地层上。（二）地质构造 本区域地处鄂尔多斯台缘褶带东侧中段的马家滩台陷区内。本台陷区划为石沟驿向斜及磁萌断褶带两个次级构造单元。碎石井矿区位于磁萌断褶带中段。本井田位于碎石井矿区中段，即刘家庄碎石井背斜与磁窑堡长梁山向斜东侧F1断层之间。井田浅部羊场湾区呈北东南西走向、向南东倾斜的单斜构造形态，井田深部东庙区呈北西南东走向、两翼对称的简单背斜构造，由于次级褶曲较为发育，井田内地层产状沿走向和倾向变化较大。次级褶曲有四组，其中黑疙瘩背斜在井田内构成主干构造。井田内主要构造简述如下：1. 赵儿塔井向斜和火烧沟背斜： 位于井田西南赵儿塔井和火烧坡附近。前者为井田边界褶曲，北起井田外孤沙包三角点附近的三叠系地层，南部被白垩系构造掩盖，井田内延展长2.6Km和4.8Km。向斜轴向：南部N15W，中部N43W，北部为N510W；背斜与之近乎平行，北部靠拢向南渐离。二者均向南急剧倾伏，轴面东倾，倾角7783左右，两翼不对称，向斜西翼缓，倾角1530，东翼倾角陡，倾角70左右，背斜东翼510，在剖面形成挠曲构造波幅167382m。2.红湾井向斜和背斜： 展布于红湾井附近，二者并列，北起1920线间，南延至井田外21线以南，井田内延展长1.8和1.3km。轴向N2532W，向南倾伏，轴面东倾，倾角84。两翼近于对称，向斜西翼倾角3左右，东翼815左右；背斜东翼510。波幅在20勘探线为89m。3.山疙瘩向斜和黑疙瘩背斜： 位于黑疙瘩附近，二者并列，井田两个褶曲逐渐靠拢。北起17线北，南至井田外21线以南，井田内延展长1.9和1.3Km。轴向分别为N10W和N33W，轴面东倾，倾角85，向南倾伏，倾伏角很小。两翼近于对称，向斜西翼倾角29，东翼倾角1016，背斜两翼倾角1315。波幅由17线的80m向南至21线增为165m，背斜再向南波幅逐渐减小。此背斜为井田中深部的主要构造。4.园疙瘩向斜和五疙瘩背斜： 位于井田中部，二者近乎平行，北起五疙瘩西，南经园疙瘩至19线南消失，斜交地层走向。延展长5.5和6.0Km.向斜轴向北部N26W，中部呈湾弧状向西突出，南部N40W。轴向东倾，倾角7885，向南倾伏。两翼不对称，向斜西翼倾角48，东翼1630，背斜东翼717。波幅28210m，由北向南逐渐增大。1.2.2煤层及煤质1.煤层井田内主要含煤岩系为早、中侏罗系延安组，共含煤2039层，平均总厚度为32.44m，含煤系数11.3%。编号煤层共18层，自上而下为一、二、二下、三、四、五、六、七、八、九、十、十一、十二、十三、十四、十五、十六、十七煤。除四煤和十七煤为不可采煤层外，井田内二、十四、十五煤层为主要可采煤层，一、九、十二煤层为大部可采煤层，其余煤层均为局部可采煤层。可采煤层平均总厚28.04m，可采含煤系数9.7%。煤层倾角一般815。井田内主要含煤岩系为早、中侏罗系延安组，共含煤2039层，平均总厚度为32.44m，含煤系数11.3%。编号煤层共18层，自上而下为一、二、二下、三、四、五、六、七、八、九、十、十一、十二、十三、十四、十五、十六、十七煤。除四煤和十七煤为不可采煤层外，井田内二、十四、十五煤层为主要可采煤层，一、九、十二煤层为大部可采煤层，其余煤层均为局部可采煤层。可采煤层平均总厚28.04m，可采含煤系数9.7%。煤层倾角一般815。 本井田各可采煤层自上而下分述如下： 一煤：为含煤地层最顶部的薄至中厚可采煤层。由北向南逐渐增厚，井田内最大厚度3.42m，个别地段冲刷尖灭，平均1.66m。顶板为厚层粗粒砂岩，底板多为粉砂岩及细粉砂岩。一般不含夹矸，结构简单。井田内赋存较稳定，除井田北部及深部少数点不可采外大部分可采。 二煤：为全区发育稳定的厚至特厚煤层，上距一煤北部平均11.3m，向南逐渐加大到16.7m，深部20.1m，平均14.91m。北部1251线间，东部大致沿5127、1305、1407、1605等孔连线以西，煤层下部分层逐渐分开为二下煤层。二煤煤层厚度由分岔前的1013m变为分岔后的8m左右，可采厚度4.4213.46m，平均8.52m。煤层顶板为砂岩，常有薄层状泥岩伪顶，底板为砂岩。煤层一般含13层夹矸，集中于煤层下部，最大厚度达1.42m，岩性以泥岩为主，粉砂岩次之，结构较简单。煤层沿走向、倾向变化不大，属稳定煤层。 二下煤：由二煤下部分岔出来，与二煤间距由北向南，自东向西逐渐增大，井田内最大间距19m，平均9.03m。煤层厚度由北向南，自东向西逐渐变薄，最大厚度1.22m，部分地段尖灭，平均0.75m。煤层顶板砂岩，底板砂岩，北部少量为泥岩。煤层结构简单，局部个别点含一层夹矸，最大厚度0.3m。井田内普遍发育，但仅1403、206、207、209、125、2006等孔连线以东地段可采，其它均不可采。属不稳定煤层。 三煤：全区发育，属不稳定薄煤层。上距二下煤8.121.9m，平均4.0m。东北部及井田深部多不可采，厚度01.35m，平均可采厚度0.79m。1455线间的浅部为可采区。煤层顶板为砂岩，底板砂岩，局部泥岩。煤层结构简单，个别点见有一层夹矸，岩性为泥岩，最大厚度0.35m。 五煤：基本上属全区发育、局部可采的薄及中厚煤层，上距三煤平均27.77m。16线以北可采，向南分岔变薄至不可采。煤层最厚2.60m，个别地段冲刷变薄或尖灭，平均可采厚1.19m。煤层顶板为砂岩，底板也为砂岩。煤层结构较简单，可采地段一般含一层夹矸，局部多至3层。夹矸层最大厚度1.65m，岩性泥岩。属不稳定煤层。 六煤：基本全区发育的薄及中厚局部可采煤层。上距五煤层平均11.3m。厚度由北而南，从东向西逐渐分岔变薄，最大厚度3.52m，局部地段尖灭，平均可采厚度1.00m。井田大致沿5124、5225、1045、1604、1707等孔连线以北以东，煤层稳定均达可采，最大可采厚度3.20m。可采区内煤层局部含一层矸石，且不稳定，岩性泥岩，结构简单。煤层顶板为粉砂岩，底板多砂岩，泥岩次之。属不稳定煤层。 七煤：基本全区发育的局部可采薄及中厚煤层。上距六煤11.229.6m，平均18.0m，煤层在4003至213号孔连线以西大部可采，以东不可采。井田内最大厚度2.05m，局部受冲刷变薄至尖灭，平均煤厚1.00m，平均可采厚度0.95m。顶板砂岩，底板砂岩为主，泥岩次之。结构简单，仅局部含一层夹矸且不稳定，岩性多为泥岩。可采区受古河流影响，有部分不可采点，不可采点具有一定方向性。为不稳定煤层。 八煤：基本全区赋存，上距七煤0.915.1m。可采范围很小，为井田内面积最小的煤层，最大厚度1.49m，局部受冲刷尖灭，平均可采厚0.64m。顶板砂岩，底板砂岩及泥岩。结构简单，局部含12局夹矸，岩性泥岩。仅1654线间浅部达可采，平均可采厚度0.94m，煤层属不稳定型。 九煤：全区普遍发育，为井田内大部可采的薄及中厚煤层。上距八煤平均49.4m。煤层厚度基本稳定在12m之间，平均厚度1.40m。煤层顶板以砂岩为主，有少量泥岩，底板以砂岩为主泥岩次之。13线以北夹12层矸，最大0.47m，岩性为泥岩和粉砂岩，结构简单。井田内除局部受冲刷变薄而不可采外，大部可采，属较稳定煤层。 十煤：普遍发育，可采区较少，上距九煤平均8.2m。煤层厚度01.77m，平均可采厚度0.61m。煤层顶板砂岩为主泥岩次之。常有薄层伪顶，底板砂岩。部分含夹矸13层，岩性泥岩，最大厚度0.95m，结构较简单。北部5213线中部及51线以北、南部1756线浅部可采，其余地段均不可采，属不稳定煤层。 十一煤：全区发育且较稳定的局部可采煤层，上距十煤平均9.6m。煤层厚度02.30m，平均0.49m，平均可采厚度0.42m。顶板以砂岩为主，泥岩次之，底板以砂岩居多，有少量泥岩。井田内仅19线以南可采，其余均不可采。可采区内含一层夹矸，岩性为泥岩及粉砂岩，结构较简单。属不稳定煤层。 十二煤：全区赋存，大部可采的薄及中厚煤层，上距十一煤平均12.3m。煤层厚度02.48m，平均厚度1.13m。煤层顶板砂岩。中部有较少伪顶，含一层夹矸，岩性为泥岩，最大厚度0.66m，结构属较简单型。大致沿1702、1502、5324、5226、5124、1205等孔连线以西不可采，为较稳定煤层。 十三煤：全区发育，属层位稳定局部可采薄煤层，上距十二煤平均23.0m。煤层可采范围较小，最大厚度1.88m，平均0.56m。顶板为泥岩，底板以砂岩为主，少量泥岩。可采地段局部有一层夹矸，岩性泥岩，结构简单。井田内102、1406等孔以东大部可采，其余均不可采，为不稳定煤层。 十四煤：全区发育且稳定的中厚煤层，是井田主要可采煤层之一。上距十三煤平均18.3m，煤层厚度较稳定，平均2.55m，最大可采厚度2.93m，最小1.48m，平均2.31m。顶板以砂岩为主，泥岩次之，底板砂岩居多，泥岩较少，偶见伪底。煤层上部发育一层夹矸、岩性为泥岩，最大厚度0.77m，结构较简单。此煤层全井田可采，属稳定型煤层。 十五煤：全井田发育且稳定的薄至厚层状煤层，是主要可采层之一。上距十四煤平均15.6m。煤层厚度变化较大，在0.916.25m之间，平均2.36m（可采厚度0.913.64m，平均2.06m）。煤层顶板砂岩，泥岩次之，局部有薄层伪顶，底板以砂岩为主，有少量泥岩，南部有少量伪底。局部含夹矸，14线以北一四层，以西多为单一结构，19线以南又较普遍有一二层夹矸，岩性泥岩为主，其次粉砂岩，属简单至较复杂型。十六煤：井田内52线以北及磁窑堡向斜西翼深部赋存，54至56线浅部及19线有分布。上距十五煤平均17.5m左右。煤厚平均2.44m，可采厚度平均2.13m。煤层顶板砂岩较多，泥岩其次。底板为砂岩、泥岩。北部发育12层夹矸，个别达5层，最大厚度1.92m，岩性泥岩，其次砂岩，结构属较简单至复杂型。可采范围1417线深部，属不稳定煤层。2.煤层露头及风氧化带 井田内第四系流动沙丘与黄土层广泛发育，煤层封存条件好，煤层赋存有利。煤系地层在井田内有零星出露，煤层露头基本上是以隐伏露头的形式存在。根据风化煤的物理化学特性、变质程度、煤岩类型及死火区的影响，将煤层的风化带深度定于：在火区影响范围内风化带下限定为基岩向下垂深40m，正常煤区域风化带下限定为基岩向下垂深30m。风化煤的主要指标以灰分40%，发热量30004000kcal/kg为准。3. 煤质 本井田煤质为低灰、特低硫、低特低磷、低熔点、较高发热量、较高水分、高活性。煤种较单一，多为不粘煤，少量为长焰煤。图1-2-1 二号煤层综合柱状特征地层岩石名称柱状（1100） 真厚度（m）煤岩性特征描述J41-2y细砂岩 3.81 浅灰灰白色,含有少量的暗色矿物,底部有大量的煤屑 。粉砂岩 1.28浅灰色,薄层状，含大量的泥质。二煤10.28 黑色，半暗型，沥青丝绢光泽，参差状断口，具有不粘结的特点，为稳定的厚煤层，平均煤厚10.28m，煤层普氏系数f=1.61.9。煤层下部有0.5m左右的夹矸,岩性为粉砂质泥岩,遇水变软,夹矸以下煤厚为1.0m左右。-炭质泥岩0.30浅灰色,薄层状，遇水变软。粉砂岩 2.27灰色块状，有植物根化石。1.3开采技术条件1.瓦斯 煤层自然瓦斯含量较低，与北邻磁窑堡煤矿瓦斯含量相当。自然瓦斯含量一般为0.010.05mL/g可燃物，个别最高也仅达0.57mL/g可燃物。自燃瓦斯成份为CH4占0.2433.83%，CO2占1.0762.84%，N2占9.9698.39%。现有生产矿井羊场湾二号井瓦斯涌出量为0.416m3/t，二氧化碳相对涌出量1.005m3/t。故本矿井按低瓦斯矿井设计。2.煤尘 煤尘爆炸指数34.3%，煤尘有爆炸性危险。煤样火焰长度在801140mm，扑灭火焰的岩粉量在3575%之间。但因煤层湿度大，并采取在留子头注水防尘措施、煤尘飞扬不大，生产较安全。如采用机械化采煤，还须考虑防尘措施。3.自燃羊场湾煤矿二号煤层属易自燃的煤层。该煤层的着火温度平均值均小于305，最大值331。煤层的详细自燃情况见煤层自燃倾向等级表1-3-1。4.地温 井田内地温值偏高,+1100m标高地温值一般为1923,平均20.05；+900m标高地温值一般为2528，平均26.14；+760m标高地温值一般为3033，平均30.90。地质部门经观测确定恒温带深度为45m，温度为12.9。地温梯度一般为34.5/100m，平均为3.76/100m。表1-3-1 二号煤层自燃倾向等级着火温度（）350煤质牌号 不粘煤样品着火点温度极小值一极大值平均值（点数）283-303 294（7）着火温度降低值（T）极小值一极大值平均值（点数）38-62 45（7）自燃倾向性等级容易自燃发火5.煤层顶、底板岩性 伪顶岩性为泥岩、炭质泥岩及粉砂岩，厚度为0.120.79m。直接顶大致可分两个岩性区，即砂岩区和粉砂岩泥岩区。砂岩区分布在井田中部至东北部，一般为中粗粒砂岩及细粒砂岩，厚28m。岩石多完整，裂隙不发育。单向抗压强度144246kg/m2，抗拉强度1024kg/m2，属中等易冒落较稳定岩层。粉砂岩泥岩区分布在井田中部至西南部，一般为粉砂岩、砂质泥岩，厚度为19m，岩石完整，质较软，节理裂隙少。单向抗压强度208kg/m2，抗拉强度8kg/m2，属中等冒落较稳定岩层。底板除井田中部（16线52线间）多为细粒砂岩外，其余均以粉砂岩为主，泥岩次之。细粒砂岩厚29m，粉砂岩、泥岩厚为1.53.5m。岩石较完整，节理、裂隙不太发育。细粒砂岩单向抗压硬度151572kg/m2，粉砂岩267kg/m2，抗拉强度为915kg/m2，属中等较稳定岩层。1.4水文地质 区域地貌属于低山丘陵区，并多为沙丘覆盖。水文地质分区不明显，地下水补给来源贫乏，岩层富水性除火区烧变岩外，一般均属含水弱的或微弱的岩层。未发现导水断层，水文地质条件简单。1. 含水层与隔水层： 井田内按含煤组、岩性组合、岩石裂隙发育程度、富水性大小、含水层的含水介质及其埋藏条件等，由上而下划分为以下五个主要含水层组： （1）第四系含水层组； （2）火区烧变岩含水层组； （3）直罗组底部砂岩段至二煤顶板砂岩含水层组； （4）二煤至八煤间砂岩含水层组； （5）八煤至十五煤间砂岩含水层组。 第（1）组：第四系平均厚5.3m，地下水主要赋存于风积沙及冲洪积层中。风积沙在井田内广泛分布，其潜水特点是质优量小且零星分布。冲洪积层分布于沟谷洼地中，平时干枯无水，仅雨后有水流，未见地下水露头。 第（2）组：火烧区变岩分布于一、二煤露头浅部，形成三块不连续的含水层，由西南往北东编号为、号火区，含水面积0.95km2，岩性为砂岩、粉砂岩及泥岩。、号火区分别位于井田西南边界，1540线之间、1213线之间，含水面积各为0.46、0.315、0.169km2，烧变岩平均厚20.5m，裂隙较发育，接受补给条件好，地下水运动缓慢，其渗透系数分别为4.018、48.724、1.375m/d，水矿化度11.1、4.189、1.25g/L不等，水质属酸性含钾、钠离子型水。 第（3）组：本组砂岩总厚平均46.66m，以直罗组底部厚层粗粒砂岩为主，与一煤直接接触，为煤层的直接充水含水层。岩性疏松易碎，透水性好。水位为32.5744.29m，钻孔涌水量0.03460.0054L/sm，渗透系数为0.0740.011m/d。属含水性弱或微弱岩层，水矿化度3.695.42g/L，属酸性含钾、钠离子型水。 第（4）组：本组岩性为砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤组成。各煤层间均无较稳定隔水层，砂岩平均厚51.24m，水位埋深8.2214.34m。钻孔涌水量0.00520.0035L/sm，渗透系数为0.0090.002m/d，属含水弱及微弱岩层，水矿化度为2.853.43g/L。属酸性含钾、钠离子型水。 第（5）组：本组岩性由砂岩、泥岩及煤层组成，含水砂岩平均82.0m厚。水位埋深3.926.07m，钻孔涌水量0.00620.0117L/sm，渗透系数0.0060.017m/d，属含水弱及微弱岩层，水矿化度1.602.10g/L。属酸性含钾、钠离子型水。 井田内煤层顶底板多为泥岩及粉砂岩组成，岩性致密。顶底板岩层和煤层均为良好的隔水层，但大多数不稳定，较为稳定的有以下几个隔水层组： （1）直罗组底部砂岩顶板隔水层，厚15.36m左右，是良好的隔水层。 （2）二煤顶底板粉砂岩及泥岩隔水层，厚7.6m，包括二煤总厚16m左右。 （3）七至八煤底板粉砂岩及泥岩隔水层，厚7.1m，包括煤层总厚8.6m。 （4）十三煤顶板沥青质泥岩隔水层，岩性致密，厚3m左右。 （5）十五煤顶底板粉砂岩及泥岩隔水层，厚5.6m，包括煤层总厚8m左右。2. 地下水的补给、迳流与排泄条件井田内地下水的补给来源主要为大气降水。第四系风积沙层中地下水受降水和沙漠凝结水的补给，并间接渗透补给基岩地下水，以暗流形式沿沟谷向西天河方向排泄。火区烧变岩含水体，由于所处的地形和岩石裂隙发育程度不同而有所差异，号火区所处地形较高，地下水排泄和泾流条件较好，、号火区地形相对低洼，汇水面积大，接受降水补给条件较好，水量大，但泾流排泄条件较差。正常基岩含水组、由于埋藏深、上覆有较好的隔水层，仅沿露头地带接受少量降水的补给，地下水泾流及排泄条件较差。总之，地下水是沿着岩层层面及裂隙，通过沟谷及地下水深处裂隙带由南往北偏西运动排泄。3.矿井涌水量 +850m以上正常涌水量为246m3/h，最大涌水量为370m3/h。1.5地质勘探程度 设计认为该报告主要煤层对比基本可靠，高级储量的比例及分布满足设计生产要求，水文地质条件已查明，瓦斯、煤质分析较详细可靠。第2章 井田开拓2.1 井田境界及储量2.1.1井田境界 羊场湾煤矿井田境界为：井田西北部为煤层浅部，以二号煤层+1250标高为界，井田北部与磁窑堡井田相毗邻。井田东部、南部及西南部均以二号煤层深部+600标高为界，西与赵儿塔井向斜轴为界，与枣泉井田相接。 井田走向长6.4km，东西倾斜宽12.8km，面积51.6km2。2.1.2储量 由于本次设计为羊场湾煤矿二号煤层开采设计，故在此只考虑二号煤层的储量。井田地质储量393.24Mt，其中矿井设计储量365.66Mt，设计可采储量239.13Mt。 二号煤的平均厚度8.52m，为本井田的主采煤层。由于二煤为厚煤层，因此在矿井设计可采储量计算时，采区回采率取75%。可采储量计算结果见矿井可采储量汇总表2-1-1。表2-2-1 矿井可采储量汇总表2.1.3安全煤柱 本井田留设的安全煤柱有：1. 境界煤柱 井田边界煤柱，按沿井田边界两侧各留设20m的原则，本井田内侧二号煤沿井田边界留煤柱20m，采区边界煤柱，沿采区边界两侧各留设10m煤柱。2. 工业场地煤柱 由于受地表环境及交通的影响，本矿井工业场地选在1703与5422号钻孔之间，因此工业场地位于井田边界范围之外，故不留设工业场地的安全煤柱。3. 井筒煤柱 副斜井设在煤层底板，与主斜井和回风斜井水平间距均为50m。主斜井和回风斜井为沿煤层布置斜井，其井筒中心线两侧各留设70m煤柱，即140m煤柱。4. 大巷组及石门组煤柱留设 大巷及石门按照以其中心线两侧各留设50m的原则，即按100m保护带留设，其所在煤层煤柱计算原则与井筒煤柱相同。5. 火区防水煤柱 在本井田浅部二煤露头部分有两处火区烧变岩含水体，编号为III号火区和IV号火区，为了矿井的安全生产，设计对两个火区内的含水按疏干考虑。且火区据采区尚有一定的距离，因此理论上可以不留设煤柱。2.2矿井生产能力及服务年限2.2.1矿井工作制度 设计年工作日为330d，每日三班工作，每日净提升时间16h。1. 矿井设计生产能力 本井田地质构造简单，浅部为一宽缓的单斜构造，初期开采的煤层倾角812，通过各阶段地质勘探，井田内未发现大的影响综采工作面布置的断裂构造，有利于综合机械化开采。井田内主要可采煤层赋存稳定，资源储量丰富可靠，具备建设特大型矿井的资源条件。本井田煤属中灰、低特低硫、低特低磷、低熔点、中高发热量、高化学活性的不粘煤，是良好的动力与气化用煤，目前市场供不应求，有良好的销售前景。 综上所述，设计认为本矿井无论是资源条件、开采技术条件，还是产品销售条件，都适于建设大型矿井，矿井设计生产能力确定为2.40Mt/a，以1个综放工作面即可达到矿井设计能力。 矿井服务年限 根据煤炭工业矿井设计规范，本矿井服务年限计算如下： 式中：T设计服务年限，a； Zk设计可采储量，Mt； A年产量，Mt； K储量备用系数，取1.4。2.3 井田开拓2.3.1工业场地及井口位置 羊场湾井田地处低缓半沙漠丘陵地带，沙丘广布，流动沙丘发育，因此工业场地的选择及矿井专用铁路的选线甚为困难。经过比选，推荐在1703号和5422号钻孔之间的煤层露头地带作为本矿井工业场地。该场地基本位于井田走向中部，两翼走向长度大致相等，不压上组煤，有基岩出露，工程地质条件良好，地表水排泄条件良好，且地形开阔，地面生产系统及其它工程展布不受限制，也有利于铁路专用线布置。因此本次设计将该处作为矿井及选煤厂工业场地。2.3.2井田内地质构造及水文条件对开采的影响 本井田为一宽缓的单斜构造，井田内以褶曲构造为主，地质条件较为简单，煤系地层沿走向和倾向有平缓起伏，对井田开采有一定影响。井田地表无大的水系，井下无强含水层，也未发现导水断层，水文地质条件比较简单。但在一、二煤层隐伏露头浅部有两个火区，火区烧变岩含水丰富，为了矿井的安全生产，在矿井投产前要疏干。2.3.3井田开拓 结合羊场湾井田地形地质，煤层赋存情况和矿井设计产量，本次设计提出了两个开拓方案进行比较。在开拓方案的设计中，分别对工业场地位置、对井筒形式、井下运输、井下巷道布置系统四部分进行比较。1.开拓方案开拓方案一：工业场地选在1703至5422号钻孔之间的煤层露头地带布置。井筒全为斜井开拓，主斜井、副斜井及回风斜井场地集中布置，井筒兼作为一盘区上下山。主井采用胶带输送机运输，副井采用无轨胶轮车辅助运输。主、副井进风，回风井回风。后期延伸主斜井和副斜井，新开回风立井。开拓方式见图2-3-1。 图2-3-1 方案一（斜井开拓） 开拓方案二：工业场地选在2007号钻孔附近，以+850水平为井底车场标高。井筒全为立井开拓。主立井、副立井场地集中布置，回风立井分开布置。主井采用箕斗提升，副井采用罐笼辅助运输。主副井进风，回风井回风。开拓方式见图2-3-2。 图2-3-2 方案二（立井开拓）2.开拓方案技术比较 见表2-3-13.开拓方案经济比较： （1）建井工程量比较 见表2-3-2（2）基建费用 见表2-3-3表2-3-1 开拓方案技术比较方案方案一方案二全斜井优缺点全立井优缺点工业场地位置工业场地选在1703至5422号钻孔之间的煤层露头地带布置地形平坦开阔距离铁路较近有利于煤炭外运。工业场地选在2007号钻孔附近，以+850水平为井底车场标高地形平坦开阔，但距离铁路较远井筒形式井筒全为斜井开拓，主斜井、副斜井及回风斜井场地集中布置井筒施工距离长，维护不便井筒全为立井开拓。主立井、副立井场地集中布置，回风立井分开布置井筒施工距离短，易于维护运输方式主井采用胶带输送机运输，副井采用无轨胶轮车辅助运输主斜井提升连续快速，辅助运输灵活方便主井采用箕斗提升，副井采用罐笼行人及辅助运输运输不连续，且提升时间较长，车场复杂，且投资较大，线路较多井下巷道布置井筒兼作为一采区上下山建井初期投资小，但投产快自+850水平井底车场，向一采区中部开三条上山初期投资较大，建井工期长表2-3-2 建井工程量比较方案方案一方案二三斜井开拓 三立井开拓主井井筒（m）1977500副井井筒（m）2274500回风井（m）2121300石门（m）6202062.21上下山（m）7933.92合计（m）699211296.13表2-3-3 基建费用方案项目方案一 三斜井开拓方案二 三立井开拓工程量单价费用（万）工程量单价费用（万）主井（m）1977194253840500523602618副井（m）2274194254417500523602618风井（m）2121194254120300523601571石门（m）6201942512122062194254006上下山（m）7934194253204合计13589万元