采矿毕业设计说明书.doc

河北理工大学 毕业设计目录目 录1 矿区概述及井田地质特征11.1 矿区概况11.2 井田地质特征31.3煤层与煤质82 井田境界和储量122.1 井田境界122.2 矿井工业储量122.3矿井可采储量143 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限173.1 矿井的工作制度173.2 矿井设计生产能力及服务年限174 井田开拓204.1 井田开拓的基本问题204.2 矿井的基本巷道245 准备方式盘区巷道布置345.1 煤层的地质特征345.2 盘区巷道布置及生产系统345.3 盘区车场366 采煤方法及工艺376.1 采煤工艺方式376.2 回采巷道布置527 井下运输547.1 概述547.2 盘区运输设备选择557.3 巷道运输设备选择558 矿井提升598.1矿井提升概述598.2主副井提升599 矿井通风639.1 矿井通风系统选择639.2 盘区及全矿所需风量6610 设计矿井基本技术经济指标7411 安全技术措施7611.1 井下火灾防治7611.2 井下水灾防治7611.3 井下热害防治7711.4 粉尘综合防治7711.5 顶板事故防治7711.6 安全装备7811.7 矿山救护78参考文献79谢 辞80iv河北理工大学 毕业设计说明书1 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概况1.1.1位置、交通准格尔煤田位于内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔旗东部，不连沟井田位于准格尔煤田最北部，行政隶属准格尔旗东孔兑乡，隔黄河北与托可托县为邻，东与清水河县相望。地理坐标：东经11114501112014，北纬395523400051。矿区内公路、铁路交通已形成网络，交通十分方便。井田的西部、北部有s103道通过，距呼和浩特约95km，至薛家湾镇约23 km。薛家湾镇有工企级公路分别到达鄂尔多斯市政府所在地东胜区和自治区政府所在地呼和浩特市。另据内蒙古自治区交通规划，呼和浩特东胜高速公路近期将建成通车，途经薛家湾镇。矿区内公路、铁路交通已形成网络，交通十分方便。矿井建成投产后，煤炭外运条件便利。矿区交通位置见图1-1。1.1.2自然条件1、地形、地貌井田位于鄂尔多斯黄土高原，呈典型的黄土高原地貌。地表被广厚的黄土和风积沙大面积覆盖，只在较大的冲沟中才有基岩出露。地形复杂，沟壑纵横，树枝状冲沟十分发育。地形总趋势是西南高，东北低。海拔约1127m1346m，高差219m。2、河流井田内发育有大不连沟、小不连沟、不连沟、房塔沟、水涧沟等，其支沟特别发育，沟源及两侧多有泉水涌出。雨季多爆发山洪，流量大，旱季时有干涸。黄河从井田东缘流过，为井田最大的地表水体。据黄河水利委员会头道拐水文站观测资料，水位高程最低984.52m（1978年7月20日），最高990.33m （1981年9月26日），河水流量最小55.2m3/s（1980年6月27日），最大5150 m3/s（1981年9月26日）。3、气象及地震本区属大陆性干旱气候。冬季严寒，夏季温热而短暂，寒暑变化剧烈，昼夜温差大， 图1-1 交通位置示意图年平均气温5.37.6，最低气温36.3，一般结冰期为每年10月至翌年4月，最大冻土深度1.50 m。降雨多集中在7、8、9三个月，年平均降水量408mm。年总蒸发量为1824.7mm2204.6mm，是降水量的58倍。本地区无霜期约150天。区内受季风影响，冬春季多风，风速一般为16m/s20m/s，最大风速40m/s。区内主导风向为西北风。进入上世纪90年代，本地气候有所变化。气温有逐年增高的趋势，且季节性温差也逐年减小，地区性扬沙天气和沙尘暴次数增多。据中国地震动参数区划图划分，本区地震动峰值加速度（g）为0.10，地震烈度为度。4、人文与经济环境井田内人口少，居住分散，以农业为主，区内土地贫瘠，雨量稀少，粮食常不能自给自足。其次为牧业，手工业、工业甚少。农民生活贫穷，经济相对滞后。近年来国民经济的蓬勃发展带动了地区经济的繁荣，鄂尔多斯市以煤炭、天然气、耐火粘土、羊绒四大支柱产业为优势，创得了很好的经济效益，地区丰厚的资源受到国内外的重视，赢得了很好的投资环境，对鄂尔多斯地区的经济发展起到了积极的推动作用，同时也为煤炭资源开发提供了更广阔的前景。1.2 井田地质特征1.2.1地层矿区地层自下而上发育有下古生界奥陶系中统马家沟组，上古生界石炭系上统本溪组和太原组、二叠系下统山西组和下石盒子组。1、煤田地层准格尔煤田地层区划属于华北地层区鄂尔多斯分区。属晚古生代石炭二叠纪煤田，含煤10层，其地层沉积序列与华北石炭二叠纪各煤田基本相似。地层由老至新有：太古界（ar）、寒武系（）、奥陶系（o）、石炭系（c）、二叠系（p）、三叠系（t）、白垩系（k）、第三系（n）、第四系（q）。2、井田地层井田地层层序自下而上为：下奥陶统亮甲山组、马家沟组，中石炭统本溪组、上石炭统太原组，下二叠统山西组、下石盒子组，上二叠统上石盒子组，下白垩统志丹群，第三系上新统，第四系上更新统及全新统的近代沉积。其中石炭系和二叠系为含煤地层。下面由老到新分别加以叙述：（1）奥陶系（o） a、亮甲山组（o1l）：为浅海相沉积。岩性为浅灰、灰黄色中厚层白云岩。致密性脆，风化后呈黄褐色，化石少见。喀斯特溶洞发育，井田南部526号孔见到此层，厚度18.95m，井田内无出露。b、马家沟组（o1m）：为浅海相沉积，是煤系地层的直接基底。岩性为浅灰黄色、棕灰色薄层泥质灰岩，厚层状石灰岩，间夹薄层结晶灰岩，局部为豹皮状灰岩，下部为黄绿色薄层泥质灰岩，厚层灰岩，钻孔仅揭露其顶部，揭露最大厚度24.55m，平均8.25m。井田内无出露。（2）石炭系（c）a、本溪组（c2b）：为一套浅海过渡相细碎屑岩沉积。岩性由灰色、深灰色粘土岩、泥岩、砂岩组成，上部夹有不稳定的煤线。底部为较稳定的灰色、灰白色厚层状铝土质泥岩，相当于g层铝土矿层位和一层鸡窝状褐铁矿层，即“山西式铁矿”层。本组地层厚度1.50m25.38m，平均11.62m，全井田分布。与下伏地层下奥陶统平行不整合接触。井田内无出露。b、太原组（c3t）：为过渡相陆相沉积，是本井田主要含煤地层。由灰黑色泥岩、砂质泥岩、灰白色粗粒砂岩、细粒砂岩、粉砂岩，薄层深灰色粘土岩、6上、6、6下、9上、9、10号煤层组成。（3）二叠系（p）a、山西组（p1s）：为内陆碎屑岩沉积。是本井田的含煤地层，主要由灰白色粗砂岩、浅灰及灰黑色砂质泥岩、泥岩、深灰色粘土岩及1、3、5号煤层组成。划分上、中、下三段。下段（p1s1）：顶部多以砂质粘土岩出现，局部较纯，部分地区被砂质泥岩取代，中厚层状，井田内大部分布。上部为灰黑色泥岩、砂质泥岩、深灰色砂质粘土岩、灰白色粉砂岩互层。中夹5号煤层，5号煤层不稳定，局部可采，主要分布于井田南部。下部为灰白色粗砂岩（k3），局部含砾，厚度变化在6.60m14.30m，平均10.87m，不稳定，厚砂带在中北部，沿nwse向展布。对下伏地层有冲蚀现象，为山西组与太原组的分界标志层。中段（p1s2）顶部为深灰色粘土岩，大部分为砂质粘土岩，个别地段较纯，中厚层状，井田内大部分布。中上部为灰、灰黑色砂质泥岩、泥岩、深灰色砂质粘土岩、薄层砂岩互层，中夹极不稳定的3号煤层，不可采，分布于井田的中部。下部为灰白色粗砂岩，局部含砾，不稳定。上段（p1s3）：顶部为深灰色粘土岩，大部分为砂质粘土岩，局部变为砂质泥岩、泥岩，上部为浅灰色、灰色砂质泥岩、泥岩、砂质粘土岩互层，局部夹薄层砂岩。下部为灰白色粗砂岩，局部含砾，不稳定。本组地层厚度6.32m82.79m，一般48.58m，全井田分布，与下伏地层太原组（c3t）整合接触。井田内无出露。b、下石盒子组（p1x）：为内陆盆地砂泥质沉积。由紫红色、绛紫色砂岩、砂泥岩、泥岩，灰、灰绿色砂质粘土岩，灰白黄色粗砂岩组成。划分上、下两段。下段（p1x1）：上部为紫色粗砂岩、细砂岩、砂泥岩、泥岩互层，中下部为厚层状紫色砂岩、杂色砂质泥岩，底部为灰白、黄色粗砂岩（k4），局部含砾，成为与山西组的分界标志。上段（p1x2）：主要为灰绿色粗砂岩、砂质泥岩、砂质粘土岩、砂岩，局部含砾。 本组地层厚度10.76m95.50m，一般厚度58.63m，分布于中南部6勘探线以南。与下伏山西组（p1s）整合接触，井田内无出露。c、上石盒子组（p2s）：为内陆盆地砂泥质沉积。其岩性主要有紫红色砂质泥岩，灰绿色细、粉砂岩，间夹灰绿色、浅白色中粗粒砂岩。底部为灰绿色砂砾岩，砾石以分选不好，胶结疏松为特征。本组地层厚度12.70m130.37m，平均厚度60.59m，分布在10勘探线以南，与下石盒子组（p1x）整合接触。井田内无出露。（4）白垩系（k）志丹群（k1 zh）：为内陆开阔盆地河湖砂泥质沉积。根据岩性特征划分三段。下段：由浅紫、紫红色砾岩、砂砾岩、砂质泥岩互层。砾石成分复杂：花岗岩、花岗片麻岩、偶见沉积碎屑、角砾，砾径0.02m0.15m。充填物为砂质。距底部15m处，有一层黑色、灰绿色玄武岩，致密，坚硬。中段：朱红色砂岩、泥岩、砂质泥岩为主，偶见砂砾岩或砾石层。上段：灰白色粗砾岩为主，夹有灰绿色、灰紫色泥岩，厚度不大。以上三段地层，从井田北界煤层露头开始，向南超覆于各时代地层之上。越往南，超覆层位越高。本组地层厚度40.10m256.65m，一般厚度143.35m。不整合于古生界之上。（5）第三系上新统（n2） 主要为红色，砖红色粘土，局部为粉砂质粘土。下部夹钙质结核层。底部为厚度约2m3m的底砾岩层。本统地层厚度11.81m14.53m，一般厚度在12.99m左右。与下伏地层不整合接触，零星出露于各沟谷中。（6）第四系（q）a、上更新统马兰组（q3m）：广布全井田。为浅黄色黄土层。柱状节理发育，含钙质结核。本组地层厚度变化大为084.55m，一般在42.47m左右。不整合于下伏地层之上。b、全新统（q4）：为近代风积沙，冲洪积砂砾层，淤泥、残坡积物等。厚度05.00m，主要分布在井田西北部。1.2.2地质构造1、煤田地质构造准格尔煤田大地构造位置属华北地台鄂尔多斯台向斜的东北缘。按地质力学观点，煤田位于阴山巨型纬向构造带的南缘属新华夏系第三沉降带。其构造格局，主要受阴山构造带和新华夏系构造带的影响。煤田总的构造轮廓为东部隆起、西部坳陷，走向近sn，向w倾斜的单斜构造。北端地层走向转为nw，倾向sw，南端地层走向转为sw至ew，倾向nw或n。倾角一般小于10，构造形态简单。煤田构造主要产生于地壳升降运动，构造形式以褶曲和正断层为主。煤田中东部发育有轴向呈nne的短轴背向斜，如窑沟背斜、东沟向斜、西黄家梁背斜、焦家圪卜向斜、贾巴壕背斜。南部有走向近ew的老赵山梁背斜、双枣子向斜，轴向呈 nww的田家石畔背斜、沙沟背斜、沙沟向斜，走向近sn的罐子沟向斜。煤田内断裂构造不发育，仅见到几条稀疏的张性断层。有龙王沟正断层、哈马尔峁正断层、f2断层、石圪咀正断层、虎石圪旦正断层。2、井田地质特征井田构造特点与煤田区域构造格局大致相同，为一走向nnw向sww倾斜的单斜构造，在单斜背景上，局部有非常宽缓的波状起伏，波幅小于20m，起伏角一般小于5。井田内地层产状平缓，倾角一般35，断裂不发育，有基性玄武岩喷出。玄武岩一般产出于白垩统红色砂砾层中，为致密块状玄武岩或杏仁状玄武岩，对井田内煤层及煤质尚未发现影响。1.2.3水文地质黄河流经井田东缘（距井田东界约8km），是井田及周边最大且唯一的地表水体，黄河标高968.53m（测量点位于井田东南约10km的荒地北贾窑圪旦）。在井田周边的黄河河床均为奥陶系下统，与石炭，二叠系地层未直接接触。黄河水与煤系地层无水力联系，黄河是本井田排泄地表水及地下水的天然场所。本井田以裂隙砂岩充水为主（单位涌水量小于0.01 l/sm），水文地质条件属简单类型。矿井充水水源主要为山西组砂岩裂隙和太原组砂岩裂隙的地下水，充水通道为开采过程中形成的冒落带及裂隙带。大气降水为地下水主要补给来源，但井田地形起伏较大，易于排泄，渗入地下甚微。煤系地层基底的奥陶系含水层与煤系地层间有本溪组稳定隔水层，无水力联系。地质报告按“大井法”预测矿井涌水量66.4m3/h，推荐作为矿井正常涌水量；假定矿井产量1.0 mt/a、按富水系数比拟法预测矿井涌水量228.2m3/h，作为矿井最大涌水量。经过研究和分析，并且矿井按照10.0 mt/a生产规模时的最大涌水量已经过153勘探队的确认，因此设计确定本矿正常涌水量66.4 m3/h，最大涌水量228.2 m3/h。1.2.4其它开采技术条件1、岩石工程地质特征勘探报告根据本井田施工的2个工程地质岩样孔，并参考小鱼沟区施工的112号孔，对本井田岩石物理力学性质进行了统计。本井田地质构造简单，为总体倾向sw，具小型波状起伏（波幅小于20m，起伏角小于5）的单斜，倾角35，未见断层及构造破碎带，风化作用较弱。地表及周边生产小窑未见不良工程地质现象，地下水静水压力极小。各可采煤层强度较低（r30mpa）为主，占83.6；其中6号煤层底板软岩比例较高。本井田主要可采煤层顶底板岩性以泥岩、砂质泥岩、炭质泥岩为主。根据钻孔岩样力学性质统计，泥岩、砂质泥岩、炭质泥岩力学强度普遍低于砂岩且以软岩为主，据岩芯观测，泥岩类易膨胀、崩解。井田工程地质条件简单，工程地质勘查类型为层状岩类的简单型。2、瓦斯地质部门共采集17个瓦斯样进行测定，ch4为0，co2占5.8141.33，n2占58.6794.19%，属二氧化碳氮气带。根据地质报告，井田煤层瓦斯含量低，故本井按低瓦斯矿井考虑。3、煤尘爆炸性、自燃与地温煤尘爆炸性：本井田各可采煤层的干燥无灰基挥发分产率均在37以上，有煤尘爆炸危险。自燃：经对5、6、9上、9煤层煤样燃点测试，井田煤层均属易自燃煤层。根据近年来对部分电厂用煤的调查，准格尔煤田各煤层的自然发火期一般为4060d。地温：本井田对2个钻孔进行了简易地温测量工作，结果表明本井田地温变化不大，未发现高温异常，属于地温正常区域，对井下采煤无危害。1.3煤层与煤质1.3.1煤层井田煤系地层自上而下含有1、3、5、6上、6、6下、9上、9、10号等9层煤层， 井田煤层特征见表1-1。井田煤系地层共含可采煤层6层，其中二叠系山西组有局部可采煤层1层，为5号煤层；石炭系太原组有可采煤层5层，即6上、6、6下、9上、9号煤层，除6上和6下号煤层为局部可采外，6、9上和9号煤层为全区可采或大部可采。其中6煤资源储量为900.72 mt，占总资源储量的64%，为本井主要开采对象。5号煤层：位于山西组底部，赋存于井田南部，煤层自然厚度0.103.85 m，平均1.22 m，煤层可采厚度1.253.25 m，平均1.87 m，不稳定，局部可采。6上煤层：位于太原组上部，为6号煤层分叉的上分层，赋存在井田南部。煤层自然厚度0.257.85 m，平均4.42 m，煤层可采厚度1.257.35 m，平均4.16 m，局部可采，不稳定。与5号煤层间距最小6.06m，最大14.30m，平均10.87m。 表1-1 井田煤层特征表煤层号煤层厚度(m)最小最大平 均夹矸平均厚度 (m)平均层数煤层间距(m)最小最大平 均稳定程度可采性备 注10.110.200.16极不稳定不 可 采30.160.700.420.401极不稳定不 可 采50.103.851.220.310.6不 稳 定局部可采6.6014.3010.876上0.257.854.420.722.5不 稳 定局部可采1.3620.2810.8260.4538.4518.712.639稳定较稳定全部可采主要采煤 层2.6016.5510.676下0.104.451.860.411.4不 稳 定局部可采0.6615.376.389上0.4010.204.040.872.6较稳定大部可采主要可采煤 层0.2512.393.8890.3511.605.360.802.2较稳定大部可采主要可采煤 层0.853.201.21100.251.990.770.311极不稳定不 可 采6号煤层：位于太原组中部，是本井田的主要可采煤层，全井田可采。煤层自然厚度0.4538.45 m，平均18.71 m，煤层可采厚度6.0535.50 m，平均16.53 m。属稳定较稳定煤层。该煤层结构复杂，夹矸最多达22层，最少3层，平均9层； 夹矸总厚度最大8.89m，最小0.45m，平均2.63m；夹矸的岩性多为泥岩、砂质泥岩、粘土岩，部分为炭质泥岩，煤层结构尤以顶部复杂。6号煤层顶底板岩性大部分为泥岩、粘土岩、炭质泥岩，其次为砂岩。6号煤层距6上煤层1.36m20.28m，平均10.82m。6下煤层：位于6号煤层下部，是6号煤层的分叉层。煤层自然厚度0.104.45 m，平均1.86 m，煤层可采厚度0.803.60 m，平均1.87m。局部可采。夹矸层数02层，夹矸厚度最小0.15m，最大0.67m，平均0.41m。与6号煤层间距2.60m16.55m，平均10.67m。在井田西南边缘于y0808、528号孔与6号煤层合并。9上煤层：位于太原组下部，全井田大部可采。煤层自然厚度0.4010.20 m，平均4.04 m，煤层可采厚度0.957.83 m，平均3.39m。属较稳定煤层。煤层结构复杂简单。夹矸层数06层，平均2.64层；夹矸厚度01.99m，平均0.87m。夹矸岩性多为泥岩、砂质泥岩、粘土岩等，9上煤层顶底板岩性为泥岩、砂质泥岩、砂岩等。9上煤层距6下煤层0.66m15.37m，平均6.38m。9号煤层：为本井田主要可采煤层，位于太原组下部。全井田大部可采。煤层自然厚度0.3511.60 m，平均5.36 m，煤层可采厚度1.3510.90 m，平均4.67 m，属较稳定煤层。煤层结构复杂简单，夹矸最多8层，平均2.2层。夹矸最厚2.30m，平均0.80m。夹矸的岩性为泥岩、砂质泥岩及粘土岩。煤层的顶底板岩性为泥岩、砂质泥岩、粘土岩，炭质泥岩及砂岩。9号煤层距9上煤层间距为0.25m12.39m，平均3.88m。1.3.2煤质情况1、水分（mad）：各可采煤层煤芯原煤空气干燥基水分较高，一般在2.47%9.54%之间。6号煤层在2.90%9.54%之间，平均5.01%；9号煤层平均3.88%。浮煤水分略高于原煤，在垂向上，水分变化不大，平面上变化规律不明显。2、灰分（ad）：各可采煤层煤芯原煤灰分在11.37%39.57%之间，在垂向上，上、下部灰分较高，中部较低。5号煤层灰分最高，平均30.76%，为高灰煤。其它各层均为中灰煤。6号煤层煤芯原煤灰分在14.79%29.79%之间，主要集中在15%25%之间，平均20.11%。3、挥发分（vdaf）：各可采煤层浮煤挥发分一般在37%以上，属于高挥发分煤。4、元素分析：浮煤元素组成中碳含量（cdaf）平均值在77.67%79.94%之间，氢含量（hdaf）平均值在4.66%5.30%之间，氮含量（ndaf）平均值在1.29%1.43%之间，氧含量平均值在（odaf）12.32%14.76%之间。5、有害元素分析：硫分（st,d）：各煤层煤芯原煤全硫在0.35%2.73%之间，平均值在0.71%1.14%之间，属低硫煤-中硫煤。其中主要可采煤层，6号煤层平均值为1.04%，9上号煤层平均值为1.08%，9下号煤层平均值为1.00%；均为中硫煤。局部可采煤层6上号煤层平均值为0.71%，为低硫煤。浮煤硫分低于原煤，各煤层平均值在0.57%0.84%之间。煤中硫分以硫酸盐硫及有机硫为主，硫化铁硫含量较低，经过洗选加工后无机硫显著降低，有机硫变化不大。磷分（pd）：各煤层磷含量较低，变化不大，5号煤层平均为0.062%，属中磷煤；其余各煤层在0.022%0.046%之间，为低磷煤。砷（as,d）: 各煤层砷的含量较高，变化大，6号煤层在1ppm98ppm之间，平均16ppm；9上号煤层在1ppm69ppm之间，平均14ppm；9号煤层在081ppm之间，平均15ppm；超出食品工业燃煤小于8ppm的要求，要引起重视。砷多以砷黄铁矿形态存在，硫分高，砷就高，经洗选加工可以明显降低。氟（f）：各煤层原煤氟的含量在160266ppm之间，氟在燃烧时，大部分烟气散到大气中，对环境有影响，应引起重视。氯（cl）: 各煤层氯含量在0.009%0.027%之间,低于0.3%，工业利用危害不大。6、发热量（qnet,ad）：各煤层煤芯原煤空气干燥基低位发热量在14.3926.63mj/kg 之间，6号煤层平均值在22.71 mj/kg，9上号煤层平均值在21.09 mj/kg，9下号煤层平均值在20.58 mj/kg。属于中中高热值煤。7、煤的分类：本矿生产原煤属于长焰煤。832 井田境界和储量2.1 井田境界准格尔煤田位于内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔旗东部，不连沟井田位于准格尔煤田最北部，行政隶属准格尔旗东孔兑乡，隔黄河北与托可托县为邻，东与清水河县相望。地理坐标：东经11114501112014，北纬395523400051。本次设计的不连沟井田范围由7、b、c、d、e、f、a七个拐点连成的不规则多边形构成。井田东西平均宽5.5km，南北平均长8.74km，面积约48.07km2。井田境界拐点坐标见表2-1。 表2-1 井田境界拐点坐标表拐点编号地 理 坐 标北京54直角坐标经 度纬 度x（m）y(m)a11116584000514431238.2737524164.10711119514000204430300.0037528250.00b11120143959144428245.5137528821.80c11118473955234421138.5937526780.93d11114503956314423216.8237521146.22e11115413957384425289.5537522347.53f11116384000174430181.8837523678.142.2 矿井工业储量2.2.1矿井储量分类勘探报告对于稳定较稳定煤层，以1000m1000m网格加中心孔圈定探明的经济基础储量（121b），1000m1000m网格圈定控制的经济基础储量（122b），达不到控制的圈定推断的内蕴经济资源量（333）。由于井田构造简单，主采煤层赋存稳定，勘查类型为一类一型偏复杂，因此，设计认为推断的内蕴经济资源量（333）较为可靠。本矿井构造简单，主要可采煤层赋存稳定，倾角平缓；水文地质条件简单，瓦斯含量很小，其它开采技术条件均简单。矿井主要可采煤层为6、9上和9煤层，均为中厚厚煤层，对比可靠，全区可采或大部可采。6上煤层局部可采，但发育连续、可采面积较大，除可开采区域周边变薄部分外均列为经济储量；6下煤层局部可采，可采范围发育不连续，因此，设计将该煤层厚度较薄、发育范围小、开采成本高的局部区域资源量列为不经济储量。5号煤层局部可采，发育范围很小、较薄，开采成本高，均列为不经济储量。2.2.2矿井工业储量工业储量111b+122b+（333-不经济资源量）可信度系数k。本井田为单斜构造、无断层，地质构造属简单类型；煤层赋存稳定、倾角平缓，对推断的内蕴经济资源量在计算工业资源/储量时，根据各煤层的赋存条件和勘查程度取可信度系数，6、9上和9煤层k=0.9，6上煤层k=0.8，6下煤层k=0.7。经计算，本矿井的工业资源储量为1276.42mt，统计结果见表2-2。表2-2 井田分煤层工业储量统计表 单位：mt 类型煤层号111b122b333（333-不经济资源量）k工业储量111b 工业储量 111122b 工业储量 6上67.9541.4941.49 6201.8999.81599.02539.12840.822436 6下47.6331.6331.63 9上25.3137.41112.66101.39164.111538 956.2943.88109.1198.20198.372851合 计283.49181.10917.84811.831276.4222362.3矿井可采储量2.3.1安全煤柱的留设1、井田境界和盘区边界煤柱留设井田境界煤柱一侧留20m，盘区边界煤柱每侧各留20m。2、地面建（构）筑物煤柱留设（1）地表沟谷本矿位于鄂尔多斯黄土高原，呈典型的黄土高原地貌，沟壑纵横、地形复杂，主要冲沟有大不连沟、小不连沟、不连沟、房塔沟、水涧沟等，雨季多爆发山洪，流量大、时间短。井田地表地形西南高、东北低，煤层赋存为一个单斜构造，东北高、西南低，开采煤层距离地表高差在150m480m之间；居民点零星分布，无集中的大规模建筑群体，井田内有两条220kv高压输电线路从东北至西南穿过，一条10kv输电线路南北穿过，s103省道在井田外大致沿井田西北部边界穿过，井田中部有一废弃的截流水库位于不连沟上。地表地形西南高、东北低，煤层赋存为一个单斜构造，东北高、西南低，开采煤层距离地表较近的位置集中在井田东北部的沟谷处，该处沟谷地表高程在1115m以上，井下距离最近的6号煤层底板高程965m左右，高差约150m。通过计算，矿井的开采将造成地表的沉陷变形，但开采的垮落带和导水裂隙带不会波及地表，不会造成地表水导入井下，因此地表沟谷不留设保护煤柱，但开采中应加强观测和预防。（2）s103省道、输电线路考虑矿井煤层埋藏较深、煤柱量大，为使井下开采煤层保持良好的连续性和完整性，提高回采率和开发强度，设计除对s103省道和道路附近集中的居民点留设保护煤柱外（与井下大巷煤柱重合），其他地表建（构）筑物不留设保护煤柱。井田范围内的一条10kv输电线路不留设煤柱，根据地表变形情况随时进行维护；另外两条220kv高压输电线路电压级别高、较为重要，设计考虑对其进行改线搬迁。对沉陷范围内的居民点根据接续需要逐步进行搬迁，沉陷区边缘的零星住宅可根据其受破坏程度进行必要的修理或搬迁。煤柱留设方法采用垂直剖面法，参考邻近矿区参数资料，表土层移动角取45，基岩移动角取70。围护带宽度按级保护级别，工业场地为15m，s103省道和道路附近集中的居民点为15m。3、主要大巷煤柱留设盘区大巷之间的煤柱为35m，巷道外侧煤柱根据建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程，经计算6煤北翼和南翼主要井巷煤柱留72m煤柱，6煤下分层主要井巷煤柱留60m煤柱，9煤组主要井巷煤柱留50m煤柱。2.3.2矿井可采储量设计可采储量（设计资源/储量工业场地和主要井巷煤柱量）盘区回采率。表2-3 井田分煤层设计可采储量统计表 类型煤层号地 质资源量（mt）工业储量（mt）设计储 量（mt）工业场地及主要井巷煤柱（mt）盘区回采率()设计可采储量（mt）工业场地及井筒大巷煤柱合计6上67.9541.4941.010.000.000.007530.766900.72840.82736.497.6216.5624.1875534.246下47.6331.6326.700.860.000.868020.679上175.38164.11139.891.590.001.5980110.649209.28198.37175.202.220.002.2275129.73合 计1400.961276.421119.2912.2916.5628.85826.04本井田无地层岩层移动角资料，本设计参考相似类型围岩条件矿区的岩层移动角资料，新生界第四系地层岩层移动角取45，石炭系、二叠系地层岩层移动角取70。经计算，本井留设的风井工业场地煤柱量为12.29 mt。主要井巷煤柱，根据开拓部署和计算，6煤北翼和南翼主要井巷煤柱留72m煤柱（大部分与s103省道煤柱重叠，计入s103省道煤柱），6煤下分层主要井巷煤柱留60m煤柱，9煤组主要井巷煤柱留50m煤柱（大部分与s103省道煤柱重叠，计入s103省道煤柱），经计算，煤柱量为1656mt。盘区回采率厚煤层取0.75，中厚煤层0.80，薄煤层0.85。经计算，本矿井的设计可采储量为826.04 mt。矿井设计可采储量汇总见表2-3。3矿井工作制度、设计生产能力及服务年限3.1 矿井的工作制度根据煤炭工业矿井设计规范的相关规定，本设计矿井为新建大型矿井，因此确定矿井设计年工作日330d，工作制度采用“四六制”，每天四班作业，三班生产，一班准备及检修，每班工作6h，矿井每昼夜净提升时间16h。3.2 矿井设计生产能力及服务年限3.2.1矿井设计生产能力井田工业储量为1276.42mt，设计可采储量为826.04mt，按照1.3的储量备用系数，矿井设计生产能力按8.0 mt/a、10.0 mt/a、12.0 mt/a计算，服务年限分别为79.4a、63.5a和53.0a。按照煤炭工业矿井设计规范矿井生产能力在6.0 mt/a以上时设计服务年限不宜小于70a。选用设计生产能力8.0 mt/a，服务年限为79.4a，满足规范要求；选用设计生产能力10.0 mt/a，服务年限为63.5a，与规范要求有6年多的差距，对于一个生产能力10.0 mt/a，服务年限接近70a的矿井而言，也是可行的；选用设计生产能力12.0 mt/a，服务年限仅为53.0a，与规范要求相差较多。结合本井首采煤层需要分层开采的实际情况，按照目前国内外高产高效矿井的技术装备水平和生产实践，在条件适合的矿井，采用一套引进大采高综采设备和两套连续采煤机设备达到年产8.0 mt是完全可以实现的，达到年产10.0 mt则有较大困难；采用一套引进大采高综采设备、一套放顶煤综采设备和两套连续采煤机设备达到年产10.012.0 mt是完全可以实现的，达到年产8.0 mt则设备效率较低；后期矿井采用两套放顶煤综采设备和两套连续采煤机设备达到年产10.012.0 mt是完全可以实现的，达到年产8.0 mt则设备效率较低，如果采用一套放顶煤综采设备和两套连续采煤机设备，达到年产8.0 mt则有一定难度。从工作面装备标准方面，综合考虑矿井前、后期生产能力的均衡性和矿井开采6号煤层上分层适合大采高综采、下分层适合放顶煤开采等因素，矿井产量确定为10.0 mt/a，初期采用一套大采高综采设备、一套放顶煤综采设备和两套连续采煤机设备，后期采用两套放顶煤综采设备和两套连续采煤机设备是比较适合的。综上所述，确定不连沟矿井的设计生产能力为10.0mt/a。3.2.2矿井服务年限矿井设计可采储量826.04mt，矿井设计生产能力10.0 mt/a，考虑1.3储量备用系数，则该矿井服务年限为：p=63.5a （3-1）式中：p矿井服务年限；z矿井可采储量；a矿井设计生产能力；k可采储量备用系数；k取1.3。计算该矿井服务年限为63.5a，根据煤炭工业矿井设计规范矿井服务年限规定，不符合设计要求，与煤炭工业矿井设计规范的要求相差6.5年，考虑到近年来大型矿井的服务年限有缩短的趋势，矿井的生产能力定为10.0 mt/a，其服务年限63.5a目前条件下是可行的。3.2.3井型校核按矿井的实际煤层开采能力、辅助生产能力、储量条件及安全条件因素对井型进行校核：1、煤层开采能力井田内6号煤层平均厚度18.71m，为特厚煤层，赋存稳定，厚度变化不大，为本矿主要可采煤层。根据现代化矿井的发展模式，布置一个大采高综采工作面和一个综采放顶煤工作面保产。2、辅助生产环节的能力校核矿井设计为特大型矿井，采用斜、立井开拓方式，其中初期布置主斜井、副斜井、进风立井和回风立井各一条，后期在井田南部增加一条立井作为安全出口。主斜井采用胶带输送机运煤，副斜井及辅助运输大巷采用无轨胶轮车运输，运煤能力和大型设备的下放可以达到设计井型的要求。工作面生产的原煤经顺槽胶带输送机到大巷胶带输送机运到井底煤仓，再经过主斜井胶带输送机提升至地面，运输能力大，自动化程度高。能够满足矿井10.0 mt/a生产能力的要求。3、通风安全条件的校核矿井瓦斯涌出量小，属于低瓦斯矿井。本矿选择三个进风井、一个回风井服务全井田，即主斜井、副斜井、进风立井入风，专用回风立井回风，后期增加一个安全出口。可以满足矿井通风要求。4、矿井工业储量的校核矿井的设计生产能力与整个矿井的工业储量相适应，保证有合理的服务年限，满足煤炭工业矿井设计规范要求，见表3-1。表3-1 我国各类井型的新建矿井和第一水平设计服务年限矿井设计生产能力mt/a矿井设计服务年限a第一开采水平服务年限煤层倾角456.0及以上70353.05.060301.22.4502520150.450.9040201515本次设计不连沟矿井第一水平的服务年限为45a，煤层平均倾角为35，由表3-1可见，设计第一水平服务年限满足煤炭工业矿井设计规范要求。4 井田开拓4.1 井田开拓的基本问题4.1.1矿井开拓方式的预提影响不连沟矿井井田开拓方式确定的主要因素有：煤层赋存特点、地质构造、建井工程地质条件、地形地貌、煤炭外运流向及技术装备能力等。该井田不具备平峒开拓的条件，因此其开拓方式预提为立井开拓和斜井开拓两种方式。立井开拓的特点是工程量相对较小，提升能力大，施工工期短，缺点是凿井费用高，工业广场及井筒煤柱留设复杂，压煤量较大；斜井开拓的优点是施工组织较简单，工业广场及井筒煤柱流设简单，其缺点是工程量相对较大，提升能力偏小，不适于在冲积层中施工。4.1.2工业场地和井筒形式、数目、位置及坐标位置的选择1、井筒形式的确定根据上述影响矿井开拓方式确定的因素，考虑工业场地征地过程中可能遇到的问题，井筒形式确定采用立井、斜井均可，在技术上可行，需进行进一步比较，最终确定何种形式。2、数目该设计矿井为特大型矿井，井田范围比较大，开采深度不太深且属于低瓦斯矿井，考虑提升运输、通风和安全出口，确定采用一个主井提升煤炭，一个副井担负矿井材料、设备、人员、矸石运输任务，同时兼作安全出口和入风井，两个风井担负矿井的进风和回风任务。3、位置考虑因素：煤层赋存特点、地质构造、建井工程地质条件、地形地貌、煤炭外运流向及技术装备能力等及其压煤量，故确定工业场地及井口位置选择在井田东北角，s103省道东侧，煤层露头以外，7号拐点南1.1km处为优先考虑方案。4.1.3开采水平的确定及盘区划分1、开采水平划分本矿井构造简单，主要可采煤层赋存稳定，倾角平缓，平均倾角为35；水文地质条件简单，瓦斯含量很小，其它开采技术条件均简单。井田开采煤层为6上、6、6下、9上和9号煤层，其中主要开采6、9上和9号煤层，按照各煤层发育范围和间距情况，设计将各可采煤层分成上下两个水平开采，6上、6和6下煤层为一水平， 9上和9号煤层为二水平，分别布置大巷进行开拓。盘区式开采。第一水平标高为+951m,可采储量为585.67 mt， 服务年限为45 a，满足35a规范的基本要求；第二水平标高+911 m，可采储量为240.37 mt，服务年限为18.5 a。2、盘区划分本矿地质条件简单，地面高压输电线路改线后s103省道保护煤柱成为井下煤层开采的主要分界线，矿井采用先进的采、掘、运工艺和装备，系统服务范围很大，有利于采煤工作面连续作业，因此井田平面上以s103省道保护煤柱为界分为两个区域，在纵向上结合各煤层开采工艺，将各主要可采煤层进行分区。全井田共划分十个盘区，分别为6上盘区（放顶煤）、6煤北盘区（放顶煤）、6煤南盘区（放顶煤）、6煤西盘区（放顶煤）、6煤上盘区（大采高）、6下盘区、9上东盘区、9上西盘区、9煤东盘区和9煤西盘区。4.1.4主要开拓巷道设计一水平在6号煤层平行布置辅助运输大巷、带式输送机大巷、回风大巷各一条，担负一水平各煤层的开拓任务。考虑6号煤层底板较软，将辅助运输大巷沿6号煤层底板上部3m层位进行布置以便于维护；带式输送机大巷沿6号煤层中部布置，层位高于辅助运输大巷5m；回风大巷沿6号煤层顶板布置。二水平相同位置布置9煤辅助运输大巷、带式输送机大巷、回风大巷各一条，担负二水平各煤层的开拓任务，辅助运输大巷、带式输送机大巷布置在9号煤层内，回风大巷布置在9上煤层内。6号煤层下分层需要采用综放工艺开采，煤层开采厚度大，工作面推进速度降低，为避免工作面服务年限过长的问题，在井田中部沿南北方向布置6煤下分层辅助运输巷、带式输送机巷、回风巷各一条，担负该区域6号煤层下分层的准备任务，工作面双翼开采。4.1.5方案比较1、根据影响矿井开拓方式的因素，结合工业场地征地过程中可能遇到的问题，设计提出了两个井口位置及井田开拓方案。一方案将工业场地及井口位置选择在井田东北角、s103省道东侧，煤层露头以外，7号拐点南1.1km处，采用一对斜井进行开拓；二方案将工业场地及井口位置设在井田中北部，s103省道西侧，亦采用一对斜井进行开拓。一方案：工业场地地形平坦、开阔，地面高程12151230m，适于工业场地平面及竖向布置；地势高，无沟谷影响，表土之下即为基岩，建井工程地质条件好；西北有s103道通过，交通便利；工业场地地处煤层露头外，工业场地及部分斜井井筒不压煤；地面村庄和储煤场较多。采用斜井开拓，副斜井井筒倾角为530；主斜井井筒倾角530。主副斜井井底落在井田6号煤层赋存最高处。主斜井铺设1.6m钢绳芯带式输送机，担负煤炭提升及入风任务。副斜井底板铺设混疑土，走行无轨胶轮车，担负矿井辅助提升及入风任务。二方案：工业场地地处井田之外沙渠子村附近的峁梁上，地面高程12001210m。东、北、西三面均为冲沟，只有东南方剩下一道山梁与其他峁梁相连。该方案井筒的布置方式和功能与一方案相同。2、经上述技术分析研究，下面对一、二、方案进行比较分析。两个方案均采用斜井开拓，主斜井均安装带式输送机，以实现煤炭的连续运输；而副斜井根据辅助提升方式和设备的不同，存在两个布置方案，一方案：布置小角度斜井，采用无轨胶轮车连续运输；二方案：布置正常角度斜井，采用绞车提升，井口和井底设换装硐室。因此，设计首先对副斜井布置方式进行比较。一方案与二方案相比，具有以下优点：（1）无轨胶轮车从地面直达井下工作面，连续采煤机、液压支架等设备和材料不需换装，可实现一条龙连续运输；（2）井下和地面只有无轨运输一套系统，系统简单；（3）占用人员、设备少，效率高，便于管理。一方案与二方案相比，存在以下缺点：（1）人员、材料和设备升降井时间长； （2）副斜井倾角小，井筒压煤量大。综上所述，一方案可实现从地面库房直达井下工作面一条龙连续运输，可大大简化生产环节、提高效率、增加效益，优点较为明显，因此设计推荐副斜井布置一方案。即布置小角度斜井，采用无轨胶轮车担负井筒内的辅助提升。3、井口位置及井田开拓方式比较一、二两个方案地面相距约2.5km，同处一个比较宽阔的山峁。工业场地地面均有村庄、储煤场等建筑物。从提升方面看，两个方案的井筒特征相同，均采用斜井开拓，煤炭和辅助运输均可以实现从井下至地面的连续化运输。从井筒布置看，二方案的主斜井井底与一方案主斜井井底位置相同，但距离井底车场和井田储量中心较近，主运输距离近约1000m；副斜井井底位置相同；井下煤炭运输和辅助运输方式两个方案相同。现对不同部分比较如下：（1）一方案矿井工业场地四周地形平坦、开阔，远离冲沟，未来发展余地大而灵活；二方案工业场地西北方、东南方各有一条冲沟，相距约600m，对工业场地未来的扩展是个限制。（2）一方案矿井工业场地在s103省道旁，距离近，公路联系方便；二方案矿井工业场地外公路需增加长度约2.0km。（3）一方案矿井工业场地位于煤层露头外，工业场地及部分斜井井筒不压煤，井筒压煤量少；二方案矿井工业场