采矿工程毕业设计（论文）-钱营孜矿1.8Mta新井设计（全套图纸）.doc

目录1矿区概述及井田地质特征11.1矿区概述11.1.1 交通地理位置11.1.2 井田自然地理21.1.3矿区经济状况21.2 井田地质特征31.2.1 区域地质31.2.2 井田地质41.3 煤层特征92 井田境界与储量102.1井田境界102.2 矿井工业储量102.2.1储量计算基础102.2.2矿井工业储量计算102.2.3 矿井可采储量112.2.4工业广场煤柱123 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限143.1矿井工作制度143.2矿井设计生产能力及服务年限144 井田开拓164.1井田开拓的基本问题164.1.1 井筒形式的确定164.1.2 井筒位置的确定采（带）区划分184.1.3 工业场地的位置184.1.4 矿井开拓方案比较184.2 矿井基本巷道244.2.1井筒244.2.2井底车场及硐室284.2.3主要开拓巷道304.2.4巷道支护315 准备方式带区巷道布置355.1煤层地质特征355.1.1带区位置355.1.2带区煤层特征355.1.3煤层顶底板岩石构造情况355.1.4水文地质355.1.5地质构造355.2 带区巷道布置及生产系统355.2.1带区准备方式的确定355.2.2带区巷道布置365.2.3带区生产系统375.2.4带区内巷道掘进方法385.2.5带区生产能力及采出率385.3带区车场选型设计396 采煤方法416.1 采煤工艺方式416.1.1 采煤方法的选择416.1.2 回采工作面长度的确定426.1.3 工作面的推进方向和推进度426.1.4 综采工作面的设备选型及配套426.1.5 各工艺过程注意事项486.1.6端头支护及超前支护方式496.1.7循环图表、劳动组织、主要技术经济指标506.1.8 综合机械化采煤过程中应注意事项556.2回采巷道布置556.2.1回采巷道布置方式556.2.2回采巷道参数557 井下运输597.1概述597.1.1矿井设计生产能力及工作制度597.1.2煤层及煤质597.1.3运输距离和辅助运输设计597.1.4矿井运输系统597.2带区运输设备选择607.2.1设备选型原则：607.2.2带区运输设备选型及能力验算607.3大巷运输设备选627.3.1主运输大巷设备选择627.3.2辅助运输大巷设备选择627.3.3运输设备能力验算638 矿井提升658.1矿井提升概述658.2主副井提升658.2.1主井提升658.2.2副井提升设备选型669 矿井通风及安全699.1矿井地质、开拓、开采概况699.1.1矿井地质概况699.1.2开拓方式699.1.3开采方法699.1.4变电所、充电硐室、火药库699.1.5工作制、人数709.2矿井通风系统的确定709.2.1矿井通风系统的基本要求709.2.2矿井通风方式的选择709.2.3矿井通风方法的选择719.2.4带区通风系统的要求719.2.5带区通风方式的确定729.3矿井风量计算729.3.1通风容易时期和通风困难时期采煤方案的确定729.3.2各用风地点的用风量和矿井总用风量739.3.3风量分配769.4矿井阻力计算779.4.1计算原则779.4.2矿井最大阻力路线779.4.3矿井通风阻力计算809.4.4矿井通风总阻力829.4.5总等积孔829.5选择矿井通风设备839.5.1选择主要通风机839.5.2电动机选型859.6防止特殊灾害的安全措施869.6.1瓦斯管理措施869.6.2煤尘的防治869.6.3预防井下火灾的措施879.6.4防水措施8710 设计矿井基本技术经济指标87煤巷中锚杆、锚索支护作用机理88英文原文108中文译文121致 谢136第132页中国矿业大学2012届本科毕业论文1矿区概述及井田地质特征1.1矿区概述1.1.1 交通地理位置井田位于宿州市西南，其中心位置距宿州市约15km，行政区划隶属宿州市和淮北市濉溪县。地理坐标：东径11651001170000；北纬332700333230。勘查区范围：东起双堆断层，西至南坪断层，南以27勘探线和F22断层为界，北至32煤层-1200m等高线地面投影线。勘查许可证号为3400000520045，勘查登记范围见表1.1,勘查登记面积为74.15km2。图1.1 交通位置图区内有南坪集至宿州市的公路和四通八达的支线与任楼、许疃、临涣、童亭、桃园等矿井相连。青疃芦岭矿区铁路支线从勘查区南部由西向东穿过，向东与京沪线、向西与濉阜线沟通。合徐高速公路从勘查区东北部穿过，交通十分便利。见图1.1。1.1.2 井田自然地理地形地貌：勘查区位于淮北平原中部，区内地势平坦，地面标高+19.68+24.72m，一般在+23m左右，地势大致呈西北高，东南低的趋势。淮河支流绘河自本区西部的孙疃向东南流经本区，年平均水位：祁县闸上游水位标高17.22m，下游16.07m；年平均流量：上游的临涣7.85m3/s，下游的固镇23.2m3/s。此外，区内人工渠道纵横，水网相对密集。气候：本区属季风暖温带半湿润性气候，年平均降水量850mm左右，年最小降水量为520mm，雨量多集中在七、八两个月；年平均气温1415，最高气温40.2,最低-14；春秋季多东北风，夏季多东南风，冬季多西北风。地震：淮北地区一千年来共发生有感地震40多次，上世纪60年代以来，发生4级以上地震4次(见表1.1)。根据国家标准GB50011-2001建筑抗震设计规范，本区抗震设防烈度为度，设计基本地震动峰值加速度为0.05g，地震分组为第三组。表1.1 近期来安徽北部地区发生较大地震统计表时 间1965.3.151971.7.131973.9.221979.3.21981.12.201983.11.71999.1.12震中位置固 镇灵 璧临 涣固 镇固 镇菏 泽利 辛地震级别4.03.34.55.03.05.94.21.1.3矿区经济状况区内以农业为主，盛产小麦、玉米、大豆、山芋、棉花、花生、蔬菜以及苹果、梨、桃、葡萄、湖桑等。勘查区所在地宿州市总人口593万人，2003年全市GDP实现208亿元，全年财政收入11亿元，农民人均纯收入2000元，城镇人均可支配收入5500元。经济结构调整成效明显。农业结构初步形成畜牧、水果、蔬菜、种子四大主导产业；工业经济稳步发展，全市已基本形成食品、纺织、建材、能源、医药等五大支柱产业；全市规模以上工业总产值46.2亿元，已逐渐建成为新兴工业城、现代农业市、皖东北商贸中心。井田位于淮北煤田中的宿县矿区，矿区年生产能力已达到年产原煤1500万吨。井田东邻有桃园、祁南、祁东、芦岭、朱仙庄等五对矿井，西有临涣矿区的任楼、许疃、界沟等三对矿井，南部以27勘探线与邹庄井田搭界。区内地表水系有自西向东流经本区的浍河，新生界松散层含水层（组）水量丰富可作为供水水源。本井田西侧有220KV区域变电所,建有120MVA主变压器两台，供电电源可靠。1.2 井田地质特征1.2.1 区域地质淮北煤田中的地层类型，属华北型地层范畴，且为其中淮河地层分区中之淮北地层小区（安徽省地层志1985年）。在地层层序中，除部分缺失外，一般均发育比较齐全，各地岩性和厚度虽存在一些差异，但均可对比。区域内对煤矿床成因有影响的地层为石炭、二叠系。据区域资料对大地构造单元的划分，淮北煤田位于华北板块（级构造单元）东南缘之淮北凹陷（级构造单元）内，东以郯庐断裂与扬子板块相接，南依蚌埠隆起和淮南煤田相望，煤田构造的形成和发展与华北板块总体构造的形成及板缘构造的演化有着密切联系。煤田划分为宿县、涡阳、临涣和濉肖等四个矿区，本区所在的宿县矿区位于煤田的中部、宿县涡阳凹褶带内。淮北煤田的总体构造特征保持着华北板块初始的东西向基本格局，早期形成并在聚煤期后继续活动发展的近东西向断裂严格控制着煤田的展布，燕山早期的挤压机制以及其后至喜山期拉张机制下形成的南北向断裂、褶皱及推覆构造交叉、复合、迭置在近东西向构造线上，形成近似网格状的断块构造格局（见图2.2）。具体表现为近南北向构造切割、改造早期的近东西向构造，属配套成分或低序次的北西和北东向断裂分布在各断块内，使已存的构造变形进一步复杂化。煤田的主导控煤构造以断块方式为主，在煤田的东部、南部部分块段还存在滑脱式、褶皱式控煤构造，现存控煤构造从其成生到最后“定格”，经历过两期或两期以上的地质构造运动，形成两套或两套以上叠加、复合的构造应力场，构造形迹因此而得到不断的改造和迭加。图1.2 淮北煤田构造纲要示意图一、断裂.宿北断裂、.板桥断层、.太河五河断裂、.郯庐断裂、.固镇长丰断裂、.徐宿弧形推覆构造、.南坪断裂、.大刘家断层、.丰涡断裂、.夏邑阜阳断裂二、褶皱.萧西向斜、.萧县复背斜、.闸河向斜、.皇藏峪背斜、.童亭背斜、.南坪向斜、.宿南向斜、.芦岭向斜1.2.2 井田地质1.2.2.1 井田地层井田内地层自下而上划分为奥陶系、石炭系、二叠系、第三系和第四系，简述如下： 奥陶系（O）分布于本区双堆断层之东，邻区钻孔零星揭露，揭露厚度20.56m，为厚层状、灰褐色的白云质灰岩，溶洞发育。 石炭系（C）自下而上划分为本溪组和太原组。 中统本溪组(C2b)本区未揭露，据区域资料本组地层厚857.4m，为浅灰色夹紫斑含鲕粒铝质泥岩,间夹薄层灰岩.与下伏奥陶系呈假整合接触。 上统太原组（C3t）本区未完全揭露，361孔揭露厚度115m，为灰岩、碎屑岩和薄煤层组成。据邻区祁南井田综合资料，本组厚133m，岩性由灰岩、细砂岩、粉砂岩、泥岩及薄煤层组成，夹灰岩814层,一般1112层，其中三、四、十二灰三层较厚。五灰十一灰可合并。灰岩多分布于本组上、下部位，各层灰岩具细晶粗晶结构，局部层段含燧石结核。与下伏本溪组整合接触。粉砂岩为灰深灰色，间夹砂质条带。泥岩为深灰黑色，质细均一，含黄铁矿结核。砂岩为灰浅灰色，微带绿色，细砂岩成分以石英、长石为主，钙泥质胶结，性疏松，具不清晰缓波状层理。 本组含薄煤层311层，厚0.281.54m，其中有3个可采见煤点，分别厚0.70m、1.54m、0.88m，为不稳定不可采煤层。 本组灰岩含有绵骨针、藻类、腹足类、海百合海相动物化石： Lophocarinophy11um sp. （脊板顶柱珊瑚）； Schwagerina sp. (希氏蜓)等 二叠系（P）区内揭露厚度1266.80m，为二叠系下统及上统一部分，自下而上划分为山西组、下石盒子组、上石盒子组。 下统山西组（P1S）底界为太原组一灰之顶，顶界为骆驼钵砂岩之底，厚度为88.50145.50m，平均111.20m。岩性组合为砂岩、砂泥岩互层、粉砂岩、泥岩和煤层，含10、11两个煤层（组），其中11煤层发育不好，10煤层发育稍好，为局部可采煤层。与下伏太原组整合接触。 上段10煤层以上，以浅灰灰白色细中粒砂岩、粉砂岩为主夹泥岩。近10煤层常为石英砂岩，含长石较多，且含泥质包体。 中段1011煤层间，由浅灰白色细砂岩和深灰色粉砂岩泥岩条带呈互层状组成，俗称“叶片状砂岩”。 下段11煤层以下，以深灰黑灰色粉砂岩为主夹泥岩组成，粉砂岩中含细砂条带线理，显示水平层理，底部为黑灰色泥岩。 本组含有植物化石：Pecoperis sp. (栉羊齿)；Sphenophyllum sp. (楔叶)；Callipetis sp. （美羊齿）等 下统下石盒子组（P1XS）底界为骆驼钵砂岩之底，顶界为K3砂岩之底，厚224.00306.50m，平均265.60m。岩性组合为砂岩、粉砂岩、泥岩、铝质泥岩和煤层。含4、5、6、7、8等5个煤层（组），含煤1019层，平均厚约13.57m。其中51、52、53、62、72、82为可采煤层。上部砂岩较发育，中下部煤层发育，为二叠系主要含煤段。4煤上泥岩具少量紫斑，4、5煤附近泥岩常含菱铁鲕粒和结核。7、8煤组间砂岩水平层理发育，底部铝质泥岩和骆驼钵砂岩为区域性标志层。与下伏山西组整合接触。本组富含植物化石，常见有：Pecoperis sp. (栉羊齿)；Lepidodendron sp. (鳞木)；Lobatannularia sp. (瓣轮叶)；Compsoperis sp. (蕉羊齿)；Gigantonoclea sp. (单网羊齿)；Neuropteris sp. (脉羊齿) 等。 上统上石盒子组（P2SS）底界为K3砂岩之底，顶界为平顶山砂岩之底，厚约900余米，区内揭露厚度890m，上部1煤至平顶山砂岩无系统揭露。岩性组合为杂色泥岩、粉砂岩、砂岩和煤层。含1、2、3三个煤组，含煤415层，平均厚度约7.83m，其中32煤为可采煤层。1、2煤组偶有可采点，但灰份高，煤质差。上部（1煤上）岩层色杂，多紫色、灰绿色，由上而下杂色渐少。底部K3砂岩是良好的标志层。与下伏下石盒子组整合接触。本组富含植物化石，常见有：Lobatannularia sp. (瓣轮叶)；Sphenophyllum sp. (楔叶)；Gigantonoclea sp. (单网羊齿)；Annularia sp. (轮叶) Pecoperis sp. (栉羊齿) 等； 上统石千峰组(P2Sh)区内未揭露，据邻区资料，厚度大于200m,岩性为一套陆相砖红色、紫红色砂岩，砂砾岩间夹浅猪肝色、灰绿色花斑状砂质泥岩、粉砂岩。与下伏上石盒子组整合接触。 下第三系（E）主要分布在本区西部及外围，揭露厚度300.26m。其岩性以紫红色砂砾岩和粉砂岩为主。与下伏地层不整合接触。 上第三系 揭露有中新统、上新统，两极厚度52.30236.80m，平均157.12m。3.1.5.1 中新统：与下伏地层呈不整合接触，厚度在0109.20m，平均厚60.29m，根据岩性特征，一般分为上、下两段。 下段：厚度024.55m，平均6.69m，局部缺失，岩性较复杂，一般由土黄色、灰黄色和杂色含泥质中细砂、砂砾、砾石及粘土砾石组成，局部呈半固结状。 上段：厚度084.65m，平均厚度为53.60m，在296、806和696三孔缺失，上中部为灰绿色粘土和砂质粘土组成，下部为砂质粘土、钙质粘土和少量泥灰岩组成。局部夹23层粉砂或细砂、粘土质砂，可塑性强，具膨胀性，少数泥灰岩具溶蚀现象。 上新统：厚度在52.30127.60m，平均厚度为96.83m，可分为上、下两段。 下段：两极厚度42.3098.35m，平均厚78.96m，岩性以浅棕红、棕褐色及灰绿色中、细、粉砂为主，夹34层粘土或砂质粘土，上部砂层一般纯含泥质少，而下部则含泥质多。在顶部夹有12层细砂岩（盘）。 上段：两极厚度10.0029.25m，平均17.88m，岩性由灰黄色、棕红色及灰绿色的粘土或砂质粘土为主，间夹13层薄层透镜状粉砂、细砂等，粘土可塑性强，分布稳定，顶部有一层砂质粘土，富含钙质和黑色铁锰质结核，为一沉积间断的古土壤层，是第三、四系的分界线。 第四系:两极厚度为49.2087.35m，平均厚67.46m。 更新统：两极厚度2149.70m，平均厚34.72m，可分为上、下两段。 下段：两极厚度11.5026.20m，平均厚度19.12m，岩性以灰黄色、棕黄色细砂、粉砂及粘土质砂为主，夹12层粘土或砂质粘土，含有铁锰质及钙质结核。 上段：两极厚度9.5023.50m，平均厚度15.60m，岩性以灰黄色、褐黄色粘土及砂质粘土组成，夹12层粉砂或粘土质砂，一般含较多钙质及铁锰质结核。 全新统：两极厚度为28.2037.65m，平均厚度32.74m，岩性主要为灰黄色、黄褐色的粉砂、粘土质砂及砂质粘土、粘土组成，一般具二元结构，由粉砂与粘土组成23个韵律层，上部0.50m为耕植土，在深度35m处富含砂礓结核，底部普遍发育有一层12m的砂质粘土，富含大量有机质，并保存有大量蚌、螺化石及碎片，并含有钙质结核，是全新统与下伏更新统分界的标志。1.2.2.2 井田构造 总体构造特征井田位于淮北煤田南部中段，处于北东向的南坪断层、双堆断层所夹持的断块内。区内总体构造形态为一较宽缓向南仰起的向斜，并被一系列北东向断层切割。断层较发育，共查出断层45条，其中正断层26条，逆断层18条，滑覆断层1条，断层走向以北东向为主，少数近南北向及北西向。 褶曲 向斜轴向北东，沿轴向南部仰起，两翼浅部较紧密，深部变为宽缓。向斜被一系列北东向断层（F17、F22、F25等）切割，两翼地层产状有一定变化。东翼双堆断层与F17断层之间，地层走向近东西，倾角10左右，在674孔和804孔附近存在小的平缓褶曲。西翼F25、F22断层与F17断层之间，地层走向近南北，倾角1015；F25与F22断层之间，地层走向北东，倾角1530左右；南坪断层与F25之间,地层走向近东西,倾角10左右,在297孔附近有一小的向斜，在35线和36线附近有一小的背斜。 断裂构造 断点的解释及可靠程度a. 岩芯鉴定区内钻探取芯确定的破碎带岩石破碎成碎粒状、糜棱状，岩芯不完整，具有揉皱、滑动现象，挤压错动痕迹明显，地层倾角变化大。部分断层破碎带内斜切裂隙发育。b. 测井解释破碎带岩石破碎后结构疏松、孔隙度大、渗透性强，因而电阻率和密度减少。与不破碎的岩石相比在电阻率（或D3C）曲线上幅值降低，但在人工放射性（HGG）曲线上的幅值有所增高。当破碎带的岩性是砂岩时，它在天然放射性（HG）曲线上幅值又很低。综合以上特点，结合钻探取芯资料，破碎带易于确认，是解释断层存在的依据。c. 破碎带的综合及断点的确定本报告共有52个钻孔确定断点56个，分布在22条断层上。所有断点都是根据岩芯鉴定和煤岩层间距、标志层对比分析并利用测井解释综合确定的，全部断点的确定比较可靠。d. 二维地震对断点的解释断点解释依据:依据时间剖面上的标准反射波同相轴发生相位错动，中断、反射波消失,同相轴骤然增多等现象来解释断层的存在.同时,也可以利用特殊波来解释断层，如断面波绕射现象在大、中断层的断点上较容易产生，因此,在对比解释中，尽可能利用断面波的极小点来确定断点的位置。断层的性质:根据时间剖面上标准反射波错断的相对位置，采用多层次的波组、波系对比原则，参考相邻剖面的构造显示，以及结合钻探和其它已知地质资料，综合分析后而确定的。断点的组合:断点在时间剖面上的显示各有其特征，因此在断点组合时，首先根据断点两盘升降关系及产状的一致，分析相邻断点的落差变化规律，然后参考等值线的搭配，结合钻探资料及区域构造规律，在平面图上进行综合研究、认真分析，最终确定出组合断层的落差大小、走向和延展长度。断点的评级：依据断点在时间剖面上的显示的特征，分为A、B、C三级。A级断点：反射波对比可靠，断点清晰，且产状明显，能可靠确定断层上、下盘。B级断点：达到A级又不是C级断点者。C级断点：两盘反射波连续性比较差，有断点显示，但标志不够清晰，能基本确定断层的一盘或升降关系。依此标准，共解释201个断点，其中A级断点85个，占42.3%；B级断点93个，占46.3%；C级断点23个，占11.4%，A+B级断点178个，占88.6%。 断层组合情况及主要断层控制情况a. 断层组合情况全区根据地震、测井、钻探确定的257个断点组合断层45条，其中正断层26条、逆断层18条,滑覆断层1条。按断层落差分：落差100m的断层19条；落差50100m的断层4条；落差3050m的断层9条, 落差2030m的断层11条，落差20m的断层2条。按断层展布方向大致可分成三组，以北东向为主，少数北西向和近南北向。b. 断层控制程度根据地震、钻探的控制情况，将断层的控制程度分为可查明断层、基本查明断层和查出断层三级。评级原则为： 查明断层：断层由二条或两条以上相邻地震测线控制，且A级断点不低于50%，A+B级断点不低于75%；断面产状、性质明确，落差变化符合地质规律。另有钻孔穿过的，A级断点所占比例可适当降低。 基本查明断层：断层由二条或两条以上相邻地震测线控制，A+B级断点不低于60%；断面产状、性质较明确。或有钻孔控制的。 查出断层：达不到上述要求者，或只有钻孔控制，无法确定其产状者。 本次查出的45条断层中，查明断层26条，基本查明的断层8条，查出断层11条，基本查明以上断层占断层总数的75.6%，断层的查明程度较高。主要断层控制情况区内各断层控制情况见断层情况表（表3.1）。现将主要断层的发育及控制情况叙述如下：南坪断层：是本区西部边界断层。正断层，走向NE，倾向NW，倾角70度，落差大于1000米。区内的延展长度9.6Km。地震有23个点控制，其中A级断点6个，B级断点15个，C级断点2个。属基本查明断层。见图3.1、3.2、3.3、3.4。双堆断层：是本区东部的边界断层。正断层，走向NE，倾向NW，倾角70度，落差大于1000米，在区内的延展长度11.3Km。地震有20个断点控制，其中A级断点4个，B级断点12个，C级断点4个。属基本查明断层。见图3.5、3.6。1.3 煤层特征井田内主要含煤地层为二叠系的上、下石盒子组和山西组，区内揭露地层总厚约1266.80m。自上而下含1、2、3、4、5、6、7、8、10和11等十个煤（层）组，含煤30余层，含煤平均总厚为23.47m,含煤系数为1.9%。其中可采煤层8层，为32、51、52、53、62、72、82和10煤层，可采煤层平均总厚13.12m，占煤层总厚的55.9%。其中32、82为主要可采煤层，51、52、53、62、72、10为次要可采煤层,主要可采煤层平均总厚4.67m，占可采煤层平均总厚的35.6%。32煤全区可采，51、53、82、10煤为大部可采，52、62、72煤为局部可采。1、2、4、11煤组煤层不稳定，变化大，易相变为炭质泥岩或尖灭，均不可采。区内二叠系含煤地层含可采煤层8层，即、51、52、53、62、72、10煤层。 本设计针对32、煤层82煤层。 2 井田境界与储量2.1井田境界 井田位于宿州市西南，其中心位置距宿州市约15km，行政区划隶属宿州市和淮北市濉溪县。地理坐标：东径11651001170000；北纬332700333230。2.2 矿井工业储量2.2.1储量计算基础根据本矿的井田地质勘探报告提供的煤层储量计算图计算；根据煤炭资源地质勘探规范和煤炭工业技术政策规定：煤层最低可采厚度为0.70，原煤灰分40%；依据国务院过函(1998)5号文关于酸雨控制区及二氧化硫污染控制区有关问题的批复内容要求：禁止新建煤层含硫份大于3%的矿井。硫份大于3%的煤层储量列入平衡表外的储量；储量计算厚度：夹石厚度不大于0.05m时，与煤分层合并计算，复杂结构煤层的夹石总厚度不超过每分层厚度的50%时，以各煤分层总厚度作为储量计算厚度；井田内主要煤层稳定，厚度变化不大，煤层产状平缓，勘探工程分布比较均匀，采用地质块段的算术平均法。2.2.2矿井工业储量计算 由地质勘探知，本矿井可采煤层有八层，为32、51、52、53、62、72、82和10煤层，可采煤层平均总厚13.12m，本设计主要针对32、82 煤层进行设计。 由于煤层产状、厚度、煤质比较稳定，本次储量计算采用地质块段法，即以块段面积乘以块段平均煤厚和煤层视密度，即得该块段的储量。根据地质勘探情况，将矿体划分为A、B、C三个块段，如Error! Reference source not found.所示，在各块段范围内，用算术平均法求得每个块段的储量，煤层总储量即为各块段储量之和。表2-2 煤层地质储量计算煤层块段倾角/()块段面积/km2煤厚/m容重/t/m3储量/Mt煤层总储量/Mt总储量/Mt32A209.562.891.436.36130.69236.97B1016.582.891.465.74C117.212.891.428.59 82A209.562.351.429.57106.28B1016.582.351.453.46C117.212.351.423.25根据煤炭工业设计规范，求得以下各储量类型的值：（1）矿井地质资源量矿井地质资源量可由以下等式计算： （2-1）式中：矿井地质资源量，Mt；煤层平均厚度，m；煤层底面面积，m3；煤容重，t/m3。将各参数代入（2-1）式中可得表2-2，所以地质储量为： =236.97（Mt）（2）矿井工业储量根据钻孔布置，在矿井地质资源量中，60%探明的，30%控制的，10%推断的。根据煤层厚度和煤质，在探明的和控制的资源量中，70%的是经济的基础储量，30%的是边际经济的基础储量，则矿井工业资源/储量由式计算。矿井工业储量可用下式计算： （2-2）式中 矿井工业资源/储量； 探明的资源量中经济的基础储量；控制的资源量中经济的基础储量；探明的资源量中边际经济的基础储量；控制的资源量中经济的基础储量； 推断的资源量；可信度系数，取0.70.9。地质构造简单、煤层赋存稳定的矿井，值取0.9；地质构造复杂、煤层赋存较稳定的矿井，取0.7。该式取0.8。99.53（Mt）49.76（Mt）42.65（Mt）21.33（Mt）18.96（Mt）因此将各数代入式2-2得：232.2（Mt）2.2.3 矿井可采储量矿井设计资源储量按式（2-3）计算：式中矿井设计资源/储量断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建筑煤柱等永久煤柱损失量之和。按矿井工业储量的3%算。则：225.23（Mt）矿井设计可采储量式中矿井设计可采储量；工业场地和主要井巷煤柱损失量之和，按矿井设计资源/储量的2%算；C采区采出率，厚煤层不小于75%；中厚煤层不小于80%；薄煤层不小于85%。此处取0.85。则：187.62（Mt）2.2.4工业广场煤柱根据煤炭工业设计规范不同井型与其对应的工业广场面积见表2-3。第5-22条规定：工业广场的面积为1.2平方公顷/10万吨。本矿井设计生产能力为180万吨/年，工业广场面积为21.6公顷。所以取工业广场的尺寸为400m500m的长方形。煤层的平均倾角为10度，工业广场的中心处在井田走向的中央，倾向中央偏于煤层中下部，其中心处埋藏深度为-780m，该处表土层厚度为220m，主井、副井，地表建筑物均布置在工业广场内。工业广场按级保护留维护带，宽度为15m。本矿井的地质掉件及冲积层和基岩层移动角见表2-4。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1.0120-1801.245-901.59-301.8表2-4 岩层移动角广场中心深度/m煤层倾角煤层厚度/m冲击层厚度/m-600102.8922042737342 由图可得出保护煤柱的尺寸为： 由CAD量的梯形的面积是：1779423.3688m2 S=1779423.3688/cos10=1815738.1314m2则：工业广场的煤柱量为：Z工=SMR式中： Z工-工业广场煤柱量，万吨； S -工业广场压煤面积，；M -煤层厚度,2.89m。 R -煤的容重, 1.5t/m3。则：Z工=7871224.7998t=787.12（万吨）3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限3.1矿井工作制度按照煤炭工业矿井设计规范中规定，参考关于煤矿设计规范中若干条文修改的说明，确定本矿井设计生产能力按年工作日330天计算，四六制作业（三班生产，一班检修），每日三班出煤，净提升时间为16小时。3.2矿井设计生产能力及服务年限矿井设计生产能力因为本井田设计丰富，主采煤层赋存条件简单，井田内部无较大断层，比较合适布置大型矿井，经校核后确定本矿井的设计生产能力为180万吨/年。井型校核下面通过对设计煤层开采能力、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）矿井开采能力校核钱营孜矿32、82煤层均为中厚煤层，煤层平均倾角为10度，地质构造简单，赋存较稳定，但矿井瓦斯含量及涌水相对较大，工作面长度不一过大，考虑到矿井的储量可以布置两个综采工作面同采可以满足矿井的设计能力。（2）辅助生产环节的能力校核本矿井为大型矿井，开拓方式为立井开拓，主井提升容器为两对9吨底卸式提升箕斗，提升能力可以达到设计井型的要求，工作面生产原煤一律用带式输送机运到采区煤仓，运输能力很大，自动化程度很高，原煤外运不成问题。辅助运输采用罐笼，同时本设计的井底车场调车方便，通过能力大，满足矸石、材料及人员的调动要求。所以辅助生产环节完全能够满足设计生产能力的要求。（3）通风安全条件的校核本矿井煤尘具有爆炸性瓦斯含量相对较高，属于高瓦斯矿井，水文地质条件较简单。矿井通风采用对角式通风，矿井达产初期对首采只需先建一个风井即可满足矿井的通风需求，后期再建一个风井，可以满足整个矿井通风的要求。本井田内存在若干小断层，已经查到且不导水，不会影响采煤工作。所以各项安全条件均可以得到保证，不会影响矿井的设计生产能力。（4）储量条件校核井田的设计生产能力应于矿井的可采储量相适应，以保证矿井有足够的服务年限。矿井服务年限的公式为：T=Zk/(AK) （3-1）其中：T -矿井的服务年限，年； Zk-矿井的可采储量，187.62Mt； A -矿井的设计生产努力， 180万吨/年； K -矿井储量备用系数，取1.4。则： T=187.62100/（1801.4） =74.5（年）既本矿井的开采服务年限符合规范的要求注：确定井型是要考虑备用系数的原因是因为矿井每个生产环节有一定的储备能力，矿井达产后，产量迅速提高，局部地质条件变化，使储量减少，有的矿井由于技术原因使采出率降低，从而减少储量，为保证有合适的服务年限，确定井型时，必须考虑备用系数。第一水平服务年限校核设计分两个水平开采，主采32 煤层。第一水平可采储量为 84.14Mt。由上式计算可得第一水平开采年限T=33.4(年）本设计中设计生产能力180Mt，整个矿井服务年限74.5年，第一水平服务年限33.4年，符合规范规定。表3-1 不同矿井设计生产能力时矿井服务年限表矿井设计生产能力（万t/a）矿井设计年限（a）第一水平设计服务年限煤层倾角45600及以上7035300-5006030120-2405025201545-90402015154 井田开拓4.1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。确定井筒的形式、数目和配置，合理选择井筒及工业场地的位置；合理确定开采水平的数目和位置；布置大巷及井底车场；确定矿井开采程序，做好开采水平的接替；进行矿井开拓延深、深部开拓及技术改造；合理确定矿井通风、运输及供电系统。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：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。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。合理开发国家资源，减少煤炭损失。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。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。根据用户需要，应照顾到不同媒质、煤种的煤层分别开采，以及其它有益矿物的综合开采。本井田开拓方式的选择，主要考虑到以下几个因素：1）本井田煤层埋藏较深，煤层可采线在-260m，最深处到-890m表土层厚度大，220m。2）本井田瓦斯及涌水比较小,对开拓方式的选择影响不大。3）本矿地表地势平坦，且多为农田，无大的地表水系和水体，地面平均标高为+32m。4.1.1 井筒形式的确定（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。具体见表4-1。本矿井煤层倾角小，平均10，为近水平煤层；表土层厚约220 m，无流沙层；水文地质情况中等简单，涌水量不大；井筒需要特殊施工冻结法建井，因此需采用立井开拓。表4-1 井筒形式比较井筒形式优点缺点适用条件平硐1运输环节和设备少、系统简单、费用低。2工业设施简单。3井巷工程量少，省去排水设备，大大减少了排水费用。4施工条件好，掘进速度快，加快建井工期。5煤炭损失少。受地形影响特别大有足够储量的山岭地带斜井与立井相比：1井筒施工工艺、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。2地面工业建筑、井筒装备、井底车场简单、延深方便。3主提升胶带化有相当大提升能力。能满足特大型矿井的提升需要。4斜井井筒可作为安全出口。与立井相比：1井筒长，辅助提升能力小，提升深度有限。2通风线路长、阻力大、管线长度大。3斜井井筒通过富含水层，流沙层施工复杂。井田内煤层埋藏不深，表土层不厚，水文地质条件简单，井筒不需要特殊法施工的缓斜和倾斜煤层。立井1不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯和水文地质等自然条件限制。2井筒短，提升速度快，对辅助提升特别有利。3当表土层为富含水层的冲积层或流沙层时，井筒容易施工。4井筒通风断面大，能满足高瓦斯、煤与瓦斯突出的矿井需风量的要求。1井筒施工技术复杂，设备多，要求有较高的技术水平。2井筒装备复杂，掘进速度慢，基建投资大。对不利于平硐和斜井的地形地质条件都可考虑立井。（2）井筒位置的确定井筒位置选择要有利于减少初期井巷工程量，缩短建井工期，减少占地面积，降低运输费用，节省投资；要有利于矿井的迅速达产和正常接替。因此，井筒位置的确定原则：1）沿井田走向的有利位置当井田形状比较规则而且储量分布均匀时，井筒的有利位置应在井田走向中央；当井田储量呈不均匀分布时，应布置在储量的中央，以形成两翼储量比较均匀的双翼井田，可使沿井田走向的井下运输工作量最小，通风网路较短，通风阻力小。2）井筒沿井田倾斜方向的有利位置井筒位于井田浅部时，总石门工程量大，但第一水平及投资较少，建井工期短；井筒位于井田中部时，石门较短，沿石门的运输工程量较小；井筒位于井田的下部时，石门长度和沿石门的运输工作量大，如果煤系基底有含水量大的岩层不允许井筒穿过时，它可以延深井筒到深部，对开采井田深部及向下扩展有利。从井筒和工业场地保护煤柱损失看，井筒愈靠近浅部，煤柱尺寸愈小，愈近深部，煤柱尺寸愈大。因此，一般井筒位于井田倾向方向中偏上的位置。3）有利于矿井初期开采的井筒位置尽可能的使井筒位置靠近浅部初期开采块段，以减少初期井下开拓巷道的工程量，节省投资和缩短建井工期。4）地质及水文条件对井筒布置影响要保证井筒，井底车场和硐室位于稳定的围岩中，应尽量使井筒不穿过或少穿过流沙层，较大的含水层，较厚冲积层，断层破碎带，煤与瓦斯突出的煤层，较软的煤层及高应力区。5）井口位置应便于布置工业广场井口附近要布置主，副井生产系统的建筑物及引进铁路专用线。为了便于地面系统间互相连接，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，尽量避免穿过村镇居民区，文物古迹保护区，陷落区或采空区，洪水浸入区，尽量避免桥涵工程，尤其是大型桥涵隧道工程。6）井口应满足防洪设计标准附近有河流或水库时要考虑避免一旦决堤的威胁及防洪措施。由于本井田倾角平缓，厚度变化小，且距离东部国道近。故把井筒置于井田中央，即工业场地之中。（3）井筒数目为了满足井下煤炭的提升，需设置一主井，辅助提升及进风设置一副井。再另设一个风井回风。4.1.2 井筒位置的确定采（带）区划分（1）井筒位置的确定原则1）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，石门的工程量要尽量少；2）有利于首采采区布置在井筒附近的富煤阶段，首采区要尽量少迁村或不迁村；3）井田两翼的储量基本平衡；4）井筒不宜穿过厚表土层、厚含水层、断层破坏带、煤与瓦斯突出煤层或软弱岩层；5）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的威胁；6）工业场地宜少占耕地，少压煤；7）水源、电源较进，矿井铁路专用线短，道路布置合理。4.1.3 工业场地的位置工业场地的位置选择在主、副井井口附近，即井田中部。工业场地的形状和面积：根据表2-3工业场地占地面积指标，确定地面工业场地的占地面积为21.6公顷，形状为矩形，长边垂直于井田走向。根据制图规范1：5000的图按400m* 500m绘制。4.1.4 矿井开拓方案比较（1）提出方案根据以上分析，现提出以下四种在技术上可行的开拓方案，如图4-2，分述如下：方案一：立井单水平上下山开采，井底车场设在-450m处，岩石巷道。方案二：立井单水平上山开采，井底车场设在-660m处，岩石巷道。方案三：立井两水平开采，第一水平设在-450m处，立井延伸至第二水平-660m，岩石巷道。方案四：立井两水平开采，第一水平设在-450m处，暗斜井延伸至第二水平-660m，岩石巷道。（2）技术比较以上四种方案，方案一、二是单水平开采，区别在于方案一是上下山开采，水平深度在-450m处；方案二是上山开采，水平深度在-660m处。方案一深度较浅，立井开拓费用少。但是方案一是上下山开采，对于后期的准备开采都造成很多问题。所以在这两个方案的技术比较上偏向于选择方案二。方案三、四是两水平开采，不同的是第二水平的延伸问题。这个在后面