云驾岭煤矿毕业设计说明书

1、 目 录第一章 矿区概述及井田特征11.1 矿区概述11.2 井田地质特征31.3 矿井水文地质特征51.4 煤层特征8第二章 井田境界和储量122.1 井田境界122.2 井田工业储量122.3 井田可采储量13第三章 矿井生产能力、服务年限及工作制度153.1 矿井生产能力及服务年限153.2 矿井工作制度16第四章 井田开拓184.1 概述184.2 确定井田开拓方式194.3 矿井基本巷道274.4 开拓系统的综述37第五章 采煤方法和采区巷道布置395.1 设计采区的地质概况及煤层特征395.2 采煤方法和回采工艺405.3 开采巷道和生产系统555.4 采区车场设计及硐室585.5

2、 采区采掘计划61第六章 矿井运输与提升636.1 概述636.2 采区运输设备的选择656.3 主要巷道运输设备的选择676.4 主井提升706.5 副井提升设备的选择79第七章 矿井通风与安全817.1 矿井概况、开拓方式及开采方法817.2 矿井通风方式与通风系统的选择827.3 采区及全矿所需风量857.4 矿井通风阻力计算907.5 选择矿井通风设备947.6 防止特殊灾害的安全措施98第八章 矿井排水1028.1 概述1028.2 排水设备选型1038.3 水仓及水泵房1088.4 技术经济指标110第九章 技术经济指标111感 谢113参 考 文 献114120 第一章 矿区概述

3、及井田特征1.1 矿区概述1.1.1 矿区地理位置及交通条件云驾岭煤矿位于河北省武安市北部，以高村为中心，南距武安市约5km。邯郸-长治公路横跨矿区南端，邢台-都党公路纵贯矿区东缘。煤矿运煤专用线在上泉车站与褡午环形铁路接轨，交通十分便利（见图1.1）。图1.1 交通位置图1.1.2 矿区地形、地势及河流矿区位于太行山东麓山前丘陵地带，武安盆地的西部，属山间平原地貌，地形微向东倾斜。北洺河东西向横穿矿区中部，地势北高南低，河北岸往北呈阶地式增高，最高标高达355.77m，河床及其以南地势低缓，最低标高为246.86m，最大高差108.91m。矿区范围内全为新生界近代和下更新统松散沉积物所覆盖。

4、除现代河谷和黄土分布的低平地带外，余者均为下更新统的冰碛泥砾和冰水沉积的灰绿、灰白夹褐红色粘土。在卵石表面可见到擦痕和压坑，卵石大小不一，大者直径可达0.8m，由红色粘土及砂充填。1.1.3 矿区气象本区为温带大陆性气候，四季分明，春旱、夏热、秋雨、冬寒，根据武安市气象站资料统计，年降雨量介于1472mm（1963年）135mm（1966年），平均降雨量600mm，最大月降雨量1026mm（1963年8月），降雨多集中在7、8、9三个月。年蒸发量2000mm左右。平均气温12.6,最高温度41.3(1968年6月11日)，最低温度-19.9(1967年1月15日)。降雪及冻结日期自11月中旬至

5、次年3月初，约90余天，最大冻结厚度41cm。平均风速2.7m/s左右，最大风速22.7m/s，风向北东，北北东居多。1.1.4 矿区地震震级及裂度本区位于环太平洋地震构造带，因而地震极为频繁，且震级较高。邯邢矿区属国家地震重点监测区，按照中国地震裂度区划图（1990）划分，本区地震裂度为7度区。根据中国地震动参数区划图（gb18306-2001）划分，本区所属地震动峰值加速度分区为0.100.15g。1.1.5 矿井井田内小煤矿情况井田范围内无中小煤矿开采。1.2 井田地质特征1.2.1 煤系地层本井田的主要含煤地层为二叠系下统山西组和石炭系上统太原组、中统本溪组。地层总厚度200240m，

6、平均220m，共含煤16层，煤层总厚13.08m，总含煤系数5.9，其中可采煤层2层，可采总厚度7.5m，可采含煤系数4.6，其中太原组和山西组为主要含煤地层。1、山西组（p11s）地层厚度6070m，平均65m。岩性以灰、深灰色粉砂岩、砂质泥岩与浅灰色、灰白色细粒至中粒砂岩为主。底部常以一层灰、深灰色细、中粒砂岩或粉砂岩与太原组分界，整合接触。下部为砂质泥岩，泥岩偶夹煤线。中部以灰、深灰色中、细粒砂岩、粉砂岩为主，间夹灰黑色砂质泥岩、泥岩，含煤3层，编号分别为1上、1、2，煤层总厚4.56m，总含煤系数7.0。位于该组下部的2#煤层为主要可采煤层，1煤层为不可采煤层。可采煤层总厚4.0m，可

7、采含煤系数6.4。2#煤夹矸深灰色(晶质)水云母粘土岩是极可靠的标志层。上部为灰色砂质泥岩、泥岩，局部具泥质或菱铁质细鲕粒结构，间夹粉砂岩，细粒砂岩。2、太原组（c3t）总厚125150m，平均140m。岩性以灰、深灰色粉砂岩和灰、浅灰色细粒至中粒砂岩组成，局部见粗粒砂岩或含砾粗粒砂岩，间夹石灰岩47层，其中沉积普遍，厚度稳定者有大青、中青、伏青和野青灰岩四层，为良好标志层；其余下架、小青和一座灰岩仅局部或偶有沉积。含煤层14层，煤层总厚8.36m，总含煤系数6.0%。从上到下煤层编号为3#、4#、4下#、5上#、5#、5下、6#、6下#、7上#、7#、7下#、8上#、8#、9#，其中可采煤层

8、1层，为4#煤层。可采煤层总平均厚度3.5m，可采含煤系数4.3%。位于太原组底部的8、9#煤层受岩浆岩侵入影响严重。3、本溪组（c2b）地层总厚1520m，平均18m。中下部为灰、灰黑色铝土质泥岩，砂质泥岩，具鲕状结构，间夹细砂岩，粉砂岩。上部为一层深灰色石灰岩，含蜒科动物化石，层位较稳定，称本溪灰岩或尽头灰岩。本组含不稳定薄煤层1层，即10#煤层，为不可采煤层，煤层厚度平均0.15m，含煤系数为0.8%。本组地层为海陆交替相沉积，以泻湖、潮坪等过渡相为主。底部普遍沉积一层比较稳定的铁质泥岩（山西式铁矿），与奥陶系呈假整合接触。1.2.2 区域地质构造图1.2 云驾岭井田的区域构造背景1隆尧

9、南正断层；2曲陌镇背斜邯郸矿区位于太行山东麓，华北盆地西缘。区域构造上属于中朝准地台（）山西断隆（）太行拱断束（）武安拗断束（）武安向斜的西翼，燕山和喜马拉雅山运动控制了区域的构造形态，主构造线方向为北北东北东向。在构造体系上归属新华夏构造体系，煤田西部为太行山隆起中南段，矿区呈北北北东向展布，由赞皇隆起和武安断陷组成。前者由太古代和少量元古代变质岩系组成，后者主要由古生代地层组成。由于西侧太行山隆起的上升和东侧华北盆地的沉降，使邯邢煤田形成走向nne近sn、西边翘起、东边倾降、并具波状起伏的翘倾断块。煤田边界断层多为nee走向的正断层，煤田内发育有大量nnene向正断层及少量nnw向正断层，

10、组成一系列地堑，地垒和阶梯状单斜断块（半地堑或箕状地堑）。自北向南有nne向的晋县栾城坳陷（地堑）、宁晋隆尧隆起（地垒）、巨鹿邯郸坳陷（地堑）及南部的邢台武安坳陷，呈雁行状斜列展布（图3.1）。褶皱与断裂的共同作用形成本区构造轮廓。煤田内褶皱构造主要分布在近东西向的隆尧南正断层以南至洺河一线。轴向nne，与大断层走向平行展布的背、向斜为煤田内主要褶皱构造，延伸较长，形态清晰，ew和nw向褶皱规模小，断续出现。地层倾角比较平缓，一般为1020，局部可达30左右。主要褶皱鼓山复背斜和紫山背斜位于峰峰武安两矿区衔接的中部，纵贯南北，轴向北10东。在紫山以西，鼓山九山背斜之间形成武安和村彭城向斜，其轴

11、向与鼓山复背斜近似平行。鼓山复背斜以东为单斜构造。次一级的褶皱则以小规模、呈串珠状的背斜、向斜、穹隆的形式出现，其轴向大体呈北东向。1.2.3 井田地质构造云驾岭井田以断裂构造为主，褶曲次之。此外，尚有岩浆岩的侵入。以正断层为主，将矿区切割成若干小型的地垒、地堑和断块。在井田范围内有三条落差大于25米的断层：f1位于井田北部，为一偏向走向的断层；f2断层位于井田西南角，为一偏向倾向的断层；f3位于井田南部，为一偏向走向的断层。井田西南角为一对褶曲，倾角较小。表1-1 断层产状表序号编号断 层 产 状落差长度走向倾向倾角1f1n10-25es5030m1.4km2f2n10ee3325m2.0k

12、m3f3n25-40es4430m1.5km1.3 矿井水文地质特征1.3.1 地表水概况区内地表水系不甚发育，无常年性河流，季节性河流主要有海河水系的北洺河、马会河（马河）。区内季节性的小溪和冲沟较多。雨时有水，雨停很快干涸，区内流径主要是上石盒子组石千峰组地层出露区。东马项马会地表分水岭位于本区中部，东西向展布，分水岭以南地表水汇入马会河，以北汇入邑城南河。1.3.2 矿区水文地质概况邯邢水文地质北单元的东南为一形似“鸭蛋圆”储水构造盆地。北以綦村岩体为界，南至杨二庄大断层，西界自北向南为矿山岩体崇义岩体武安岩体环绕，东界为紫泉大断层所包围。煤矿与铁矿勘探，开发的姊妹矿点，大都沿盆地北部与

13、西部分布。“鸭蛋圆”储水构造盆地通过三个主要进水口与一个出水口与外围石灰岩含水体相连，它对盆地内地下水迳流条件及煤矿、铁矿的矿坑充水起着重要的控制作用。新城出水口（綦村岩体新城之间）宽5000m。西石门进水口宽1500m，綦村岩体矿山岩体之间进水口宽4000m，北洺河进水口（矿山岩体崇义岩体之间）宽约9000m。这些口子的特点是岩浆岩托底，灰岩厚度变薄，口内外水位差大，由于岩浆岩穿插灰岩蚀变和重结晶较甚，透水性变弱。武安矿区内含水层可分为三种不同类型，第四系松散孔隙水含水组，二叠系砂岩裂隙水含水组，石炭系及奥陶系石灰岩（以下简称“奥灰”）裂隙岩溶水含水组。第四系松散孔隙水含水组分布范围广泛。厚

14、度0200m，主要由一套冰碛物及冰水沉积物组成，岩相变化大，分选性不好，含水层中充填泥质，致使富水性很弱。二叠系石盒子组及山西组砂岩虽含一定数量的裂隙水，但富水性较弱，对矿井开采威胁不大。石炭系野青、伏青、大青等薄层灰岩，虽属太原组煤层开采时的主要含水层，但因断层将含水层切割成支离破碎的块段，使各含水层在横向上只能通过断层保持微弱的水力联系，因而地下水以静储量为主，煤矿开采时容易疏干与排放。而奥灰则为区域性的主要含水层，严重地影响下三层煤的开采。奥灰为煤系基盘，岩性主要为厚层状灰岩、角砾状灰岩、白云质灰岩及泥质灰岩所组成，厚度约为600m左右，可分为三组八段。o27、o25、o24为主要含水层

15、，o26为主要相对隔水层。表1-2 奥陶系（峰峰马家沟组）分段厚度表 组第三组第二组第一组段八段七段六段五段四段三段二段一段代号o28o27o26o25o24o23o22o21厚度132815701109020655015807080130120352307511010056540表1-3 奥灰群孔抽水试验结果表 项目矿名水位降深（m）涌水量（m3/h）北洺河铁矿2.01125.20王窑铁矿4.001000.00西部山区裸露的寒武、奥陶系灰岩，在接受大气降水补给，沿北洺河进水口流入盆地后，由于沿北洺河河床集中下渗抬高水位，形成了一个天然的地下水分水岭，大致沿贺庄断层（f3）西侧南北分流，向南流

16、往峰峰黑龙洞泉群排泄，向东北主要流经云驾岭、王窑、中关等处，当流出新城出水口后，排泄于邢台百泉泉群。由于岩浆岩在奥中穿插的缘故，迳流途径迂回曲折，水力坡度不一，矿区西缘沿f3断层水力坡度平缓，一般为1，局部地段水力坡度可达1020，出现台阶状特点。此外，奥灰水水力联系密切，有统一的地下水位，传递能力强，抽水时呈现同步、等幅、等速下降的特点。如中关区抽水时很快影响到北洺河区，中关区水位下降9m，王窑水位下降2m，北洺河区水位下降1.5m。从517队对北洺河铁矿及王窑铁矿进行群孔抽水试验以及对五个铁矿进行干扰水量计算的结果，可以认为沿贺庄、郭二庄断层向东北至中关区为一强迳流带。 表1-4 铁矿联疏

17、干奥灰水预计水量 单位：万t/日 矿名水平中关王窑北洺河南名河西石门-110洪水期枯水期23.9212.8716.007.095.500.9424.872.8510.001.00-17026.0914.5715.437.046.811.355.212.8710.001.00-23027.0715.2815.627.046.941.355.793.4210.001.00备注北洺河铁矿单一开采-230水平水量奥灰水向东因受到走向断层及石炭、二叠系地层的阻隔，故奥灰水向东迳流条件很差，因此f3及f4断层以东可视为相对弱迳流区，云驾岭矿区位于弱迳流区的西部边缘地段。奥灰水的动态严格受着大气降雨的控制，

18、雨季集中补给，长年逐渐消耗。据517队观测结果表明，每年7月份雨季来临之前水位最低，接受补给后开始回升，一般在11月份出现高峰，至次年一月开始下降。平水年内水位变化幅度2030m，历年最大可达7080m。1.3.3 含水层特征云驾岭矿区为一单斜构造，本矿区可划分为两个不同的水文地质块段。位于f4断层以西地段，构造复杂，岩溶裂隙发育，煤层赋存浅，覆盖层薄，地表有北洺河河道穿过，因此水文地质条件复杂。而位于f4断层以东地段，煤层埋藏深，覆盖层厚，水文地质条件相对简单。本区水文地质类型属于坚硬裂隙岩层为主的水文地质条件简单偏中等的矿床。本区含水层自上而下依次为：第四系砂砾石及砂层、二叠系石盒子组（三

19、段、一、二段）砂岩，山西组大煤顶板砂岩、太原组野青灰岩、伏青灰岩、大青灰岩、奥陶系灰岩，共计7个含水层。其中，大煤顶板砂岩、伏青灰岩、大青灰岩及奥灰为煤层开采时的主要充水含水。1.4 煤层特征1.4.1 煤层稳定性评价本区含煤地层包括本溪组、太原组和山西组。含煤16层，煤层总厚度约14.34m，含煤系数6.5。含煤地层由于标志层较多，层间距比较稳定，测井曲线特征明显，煤层易于对比。可采与部分可采煤层有：1、2、4、6、7、8、9等7层，煤层总厚度11.40m，可采煤层含煤系数5.2，2、6、9等3层为主要可采煤层，总厚度7.87m。现将各煤层分述如下：1、1号煤（小煤）位于山西组中部，为零星可

20、采煤层，煤层厚度01.18m，平均厚度0.63m。煤层结构简单，厚度变化不大。煤层属极不稳定煤层。煤层顶底板岩性多为粉砂岩，局部顶板为细粒砂岩。2、2号煤（大煤）位于1号煤之下，相距1520m。为本区主要可采煤层，基本全区可采，煤层厚度0.555.94m，平均厚度3.54m。纵观全区厚度无明显变化。含夹矸1-2层，通常煤层下部含1层粉砂岩夹矸，厚0.080.82m，平均夹矸厚0.26m。煤层属较稳定煤层。煤层顶底板岩性为粉砂岩，局部顶底板为细粒砂岩。岩浆岩局部侵入，对煤层影响不大。3、4号煤（野青煤）位于野青灰岩之下，上距2号煤36m，煤层厚度00.97m，平均厚度0.66m。零星可采，结构简

21、单。煤层属极不稳定煤层。顶板为石灰岩，局部为粉砂岩或炭质泥岩，底板粉砂岩。4、6号煤（山青煤）位于伏青灰岩上部，上距4号煤28m，煤层厚度01.86m，平均厚度0.92m。大部可采，煤层结构简单。煤层可属不稳定煤层。岩浆岩对煤层影响不大。顶底板岩性为粉砂岩。5、7号煤（小青煤）位于伏青灰岩之下，中青灰岩上。上距6号煤18m，煤层厚度0.341.39m，平均厚度0.77m。大部可采，煤层结构较简单。煤层属极不稳定煤层。岩浆岩对煤层有干扰破坏。岩浆岩对本煤层局部地段的破坏较严重。其余不可采点多因构造影响。顶底板岩性多以粉砂岩为主，个别孔顶板为石灰岩。6、8号煤（大青煤）位于大青灰岩之下，上距7号煤

22、30m，煤层厚度04.67m，平均厚度1.47m。大部可采，由于岩浆岩的严重干扰破坏，部分被岩浆岩吞蚀或侵蚀，使可采范围变小，但侵蚀点大部分仍可采。煤层的结构简单，且变质程度高于上述各煤层，顶板为厚度稳定的石灰岩或与岩浆岩直接接触。底板为粉砂岩或岩浆岩。煤层属极不稳定煤层。7、9号煤（下架煤）位于8号煤层之下，一般间距小于5m，个别点与8号煤合并为一层。由于岩浆岩的侵入影响使8-9号煤间距增大。受岩浆岩影响使局部煤层不可采或被吞蚀，使可采范围变小。煤层属较稳定煤层。 表1-5 云岭井田可采煤层一览表 编号煤层名称统计点数厚度最小-最大平 均煤层间距（m）可采系数变异系数稳定性煤层结构煤 层 情

23、 况1小煤510-1.180.6315-202037极不稳定简单无岩浆岩干扰,只19线以南个别点受到岩浆岩影响,煤层局部可采2大煤510.55-5.963.64369433较稳定较简单19线以南有岩浆岩干扰，北部基本无岩浆岩影响。煤层稳定。4野青煤540-0.970.66281728极不稳定简单层位稳定，局部可采。岩浆岩干扰较弱。6山青煤500-1.860.92187432不稳定简单煤层厚度稳定，只少数点构造影响不可采，岩浆岩影响不大，只北部云65、云34分别为顶底板7小青煤370-1.390.82305142极不稳定较简单局部可采，岩浆岩对本煤层稍有影响8大青煤120-4.671475838

24、1极不稳定简单因岩浆岩干扰破坏严重，局部缺失和厚度变薄而不可采或被吞蚀9下架煤81.34-4.913.3010033较稳定较复杂因岩浆岩干扰破坏严重，局部缺失和厚度变薄而不可采或被吞蚀表1-6 不可采煤层情况一览表 编号煤层名称厚度最小-最大平 均煤层结构煤 层 情 况1上上层小煤00.670.40简单局部有缺失3一座煤0.300.800.67简单局部受岩浆岩干忧破坏4下野青下00.630.40简单与4号煤间隔2m5上山青上00.610.15较复杂一般含夹矸,局部夹矸超过煤层厚5下山青下00.340.01简单6下伏青煤00.940.31简单层位稳定7上小青上00.760.13简单位于伏青煤与7

25、号煤之间7下小青下00.500.14简单赋存于中青灰岩之上10尽头煤00.850.15简单下架煤下1.4.2 煤的物理性质及煤岩特征各煤层均为滨海沼泽沉积的腐植煤。具有典型高变质无烟煤的特征。外观呈黑、灰黑或钢灰色，似金属光泽，反射率高达15%以上，阶梯状或次平坦状断口，均一状结构，块状构造，比重和硬度均较大，变质程度愈高，块度愈佳。天然焦呈钢灰色，略染手，坚硬块状，与焦炭近似，但孔隙度低，镜下观察见有气孔和花纹构造。1.4.3 煤类的确定及煤类分布本区煤类以高变质无烟煤为主，部分为天然焦。其中，1、2、4、6、7等五层煤主要是无烟煤，仅个别小块段因与岩浆岩接触演变为天然焦。太原组底部的8、9

26、两层煤，因广泛受到岩浆侵入的影响，部分为天然焦。1.4.4 煤的化学性质及有害元素1、 化学性质各主要煤层的水分最低为0.56%，最高达8.17%，一般1%5%，平均值以9号煤为最低（2.41%），6号煤最高（3.81%）各煤层的灰分含量波动较大，变化在2.3338.63%之间，1、2、4、6、7、9等五层煤灰分含量的平均值在20%上下，属中灰煤；8号煤的含灰量平均值为13.66%，属低灰煤。各主要煤层的全硫含量以1、2号煤为最低，平均值分别为0.59%和0.60%；8号煤层平均值为1.68%,6、9号煤层平均值为2.59%和2.05%,4、7号层煤全硫含量较高,其平均值为3%和3.09%。各

27、煤层含磷量变化在0.002%0.041%之间，一般含量均较低，属特低磷分煤和低磷分煤，不超过工业要求。2、元素分析各煤层的原煤无水无灰基碳含量达90%以上，平均值高于92%。无水无灰基氢含量普遍低于3%，1、2号煤平均值在2.5%上下，其它煤层小于2%。碳氢含量随变质程度高低而有一定变化，与煤层的上下层位关系不大，变质程度高，碳含量增大；氢含量相应降低；反之亦然，两者反比关系明显。仅4号煤有些异常，可能为采样点少，代表性较差所引起的，无水无灰基氮含量均小于1.5%，一般不到1%，随碳含量的增高，含氮量稍有降低。第二章 井田境界和储量2.1 井田境界云驾岭矿井田范围内，走向长度最大为7265米，

28、平均长度为5682米，倾向长度最大约为3965米，平均长度约为3237米。在井田范围内，煤层的倾角最大为20，最小为6，平均倾角为10。井田境界以8个点坐标来确定，具体坐标如下表表2-1 边界点坐标经纬边界点12345678纬向40631004056500405775040598004061650406350040645004064550经向1956070019556850195548001955390019553400195534001955510019556700根据以上井田边界点，可以确定井田的水平面积s为21.946891 km2 。井田面积s=21.946891km/cos10=22

29、.29km2。2.2 井田工业储量 2号煤层工业资源储量计算如下： zg2#=s2#m2#r2# （2-1） 式中zg2#2#煤煤层工业储量 s2#煤层面积 m2#煤层厚度 r2#煤的体积质量（视密度） 则2号煤层的工业储量为zg2#=22.2941.6=142.656(mt) （2-2） 4号煤层工业资源储量计算如下： zg4#=s4#m4#r4# （2-3） 式中zg4#煤层工业储量 s4#煤层面积 m4#煤层厚度 r4#煤的体积质量（视密度） 则4号煤层的工业储量为 zg4#=22.293.51.6=124.824（mt） 本井田的总工业储量为2#煤和4#煤工业储量之和 zg=zg2#

30、+ zg4# =142.656+124.824=267.48(mt)。2.3 井田可采储量2.3.1 安全煤柱留设原则（1） 工业场地、井筒留设保护煤柱，对较大的村庄留设保护煤柱，对零星分布的村庄不留设保护煤柱。（2） 各类保护煤柱按垂直断面法或垂线法确定，用岩层移动角确定工业场地、村庄煤柱。（3） 维护带宽度：风井场地20m，村庄10m，其他15m。（4） 断层煤柱宽度20m，井田境界煤柱宽度为20m。（5） 工业场地占地面积，根据煤矿设计规范中若干条文件修改决定的说明中第十五条，工业场地占地面积指标见表2-3 表2-2 工业场地占地面积指标井型/mta-1占地面积指标/haa(0.1mt)

31、-12.4及以上1.01.21.81.20.450.91.50.090.31.8云驾岭煤矿属于邯邢煤田岩层移动角为70，表土层移动角为45。2.3.2 矿井永久保护煤柱损失量1、 井田边界保护煤柱：井田边界保护煤柱留设20m宽。2、 村庄保护煤柱：本井田地面无大型村庄，其他零星村庄也大部分处于井田边界位置，故无需留设保护煤柱。3、 断层保护煤柱：断层按其落差大小及对煤层的破坏程度而留设保护煤柱，区内断层落差15m，开采时可以直接通过，故不用留保护煤柱。f1、f2、f3三条断层各留20m保护煤柱。4、 工业场地保护煤柱：工业场地按级保护，维护带宽度15m，工业场地面积由表2.1确定，取240公顷

32、（500*480），工业场地保护煤柱如图2.3。5、 大巷保护煤柱：大巷中心距为30m，大巷两侧的保护煤柱宽度各为30m。6、 井筒保护煤柱：主副井井筒保护煤柱位于工业场地保护煤柱范围内，风井井筒保护煤柱在大巷保护煤柱范围内，故其煤柱损失与其他合并计算，其保护煤柱损失为0。保护煤柱损失量如下表：表2-3 保护煤柱表煤柱类型储量/mt井田边界保护煤柱11.52断层保护煤柱2.15工业场地保护煤柱14.02合计27.692.3.3 矿井可采储量矿井可采储量是矿井设计的可以采出的储量，可以按照下式计算：zk=(zg-p)c （2-4）式中 zk矿井可采储量，mt； zg矿井工业储量，mt； p 保护

33、工业场地、井筒、井田边界、河流、湖泊、建筑物、大断层 等留设的永久保护煤柱损失，mt； c 采区采出率，厚煤层不小于0.75，中厚煤层不小于0.8，薄煤层 不小于0.85。则矿井设计可采储量为：zk=(142.656-27.694/7.5)0.75+(124.824-27.693.5/7.5)0.8=185.44(mt)第三章 矿井生产能力、服务年限及工作制度3.1 矿井生产能力及服务年限3.1.1 确定依据煤炭工业矿井设计规范第2.2.1条规定：矿井设计生产能力应根据资源条件、外部条件、回采对煤炭资源配置及市场需求、开采条件、技术装备、煤层及采煤工作面生产能力、经济效益等因素，经多方案比较后

34、确定。3.1.2 矿井设计生产能力云驾岭煤矿井田储量丰富，煤层赋存稳定，顶底板条件好，断层褶曲少，倾角小，厚度变化不大，开采条件较简单，技术装备先进，经济效益好，煤质为典型高变质无烟煤，交通运输便利，市场需求量大，宜建大型矿井。确定云驾岭矿井设计生产能力为2.1mt/a。3.1.3 矿井服务年限矿井服务年限必须与井型相适应。云驾岭煤矿的可采储量为185.44 mt，除去1.4储量备用系数，按设计生产能力计算矿井服务年限按设计生产能力2.1mt/a计算，矿井服务年限： （2-1）式中 zk-矿井可采储量（mt） a-矿井设计生产能力（万t/a） t-矿井服务年限（a） k-储量备用系数，取1.4

35、则矿井服务年限为：t=185.44 /（2.11.4）=62.93年按新建矿井设计服务年限，本矿井设计服务年限为62.93年，符合规定。参见表3.1-1表。我国煤矿目前有向大型矿井发展的趋势，设计210万t的井型，达产后，当技术条件适宜时，有充裕的能力来提高产量，用以增产。综合各方面的原因，矿井年产210万t是符合要求的。3.1.4 井型校核按矿井的实际煤层开发能力、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、煤层开发能力。井田内2#煤层平均4m，为厚煤层，4#煤层平均3.5m，为中厚煤层，赋存稳定，厚度变化不大。根据现代化矿井“一矿一井一面”的发展模式，可以布置一个综采工作面保产

36、。2、辅助生产环节的能力校核。矿井设计为大型矿井，开拓方式为双立井单水平开拓，主立井采用箕斗提升，副立井采用罐笼提升和下放材料，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，再经主立井箕斗提升到地面，运输能力大，自动化程度高。副井运输采用罐笼提升、下放物料，能满足大型设备的下放与提升。主运输大巷采用胶带运输机运输，辅助运输大巷采用无轨胶轮车运输，运输能力大，调度方便灵活。3、通风安全条件的校核。矿井煤尘无爆炸危险性，瓦斯涌出量小，属低瓦斯矿井，但为了防止可能出现的瓦斯局部突出，采取预抽瓦斯措施。矿井采用中央并列式通风，辅助运输大巷

37、做进风用，主运输大巷做回风用，可以满足通风需要。4、 矿井的设计生产能力与整个矿井的工业储量相适应，保证有足够的服务年限，满足煤矿工业矿井设计规范要求。3.2 矿井工作制度根据煤炭工业矿井设计规范相关规定，确定矿井设计年工作日为330d，工作制度采用“四六制”，每天四班作业，三班生产，一班准备，每班生产6h。矿井每昼夜净提升时间为16h。图4.1 工作面循环作业图第四章 井田开拓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，简历矿井提升、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

38、术可行的几种开拓方式进行技术经济比较才能确定。4.1 概述4.1.1 地质构造云岭煤矿井田为近南北走向。向东倾斜的单斜构造，以断裂为主，伴随有宽缓的褶曲和岩浆岩的侵入活动。地层倾角15左右。通过此次补勘共发现落差大于25m的断层3条，对于第一水平（150）以浅断层的性质、落差、走向均进行了严密控制。对于f4断层以西f3、f9、f30三条断层只作了初步对比，井田中部f31、f16两条断层的北段无钻孔控制；井田深部的f35、f22两条断层均属推断。对于岩浆岩的侵入情况，以及8、9号煤层的破坏程度，只作了初步了解。4.1.2 煤层赋存状况本井田共可采和局部可采煤层7层，煤层物性标志明显，易于对比，通

39、过此次勘探查清了煤层的层数和厚度。2号、4号、7号三个煤层稳定可采。1号、6号为局部可采煤层。8号、9号煤层受岩浆岩严重破坏，可采性极差。6709孔变为天然焦。其余煤层均为无烟煤。本设计只考虑2#和4#煤层。4.1.3 水文地质情况在原精查报告的基础上，此次补充了6710专门冲积层取芯孔，和8个冲积层电测孔，对河床冲积层结构有了初步了解。根据铁矿东风井井筒资料分析，上部卵石结构松散，渗透性强。下部泥砾层渗透性较弱，冲积层水量在2961m3/h。又根据原精查报告云67孔抽水成果和郭二庄煤矿的调查资料，预算了矿井初采区正常涌水量：2号煤和4号煤为93m3/h，6号煤伏青为105m3/h。2、4号煤

40、层的涌水量可供生产设计使用。大青灰岩预计水量为204m3/h。开采下部煤层时须事先对奥灰水降压疏干，以防水患。4.1.4 地形因素矿区位于太行山东麓山前丘陵地带，武安盆地的西部，属山间平原地貌，地形微向东倾斜。北洺河东西向横穿矿区中部，地势北高南低，河北岸往北呈阶地式增高，最高标高达355.77m，河床及其以南地势低缓，最低标高为246.86m，最大高差108.91m。矿区范围内全为新生界近代和下更新统松散沉积物所覆盖。除现代河谷和黄土分布的低平地带外，余者均为下更新统的冰碛泥砾和冰水沉积的灰绿、灰白夹褐红色粘土。在卵石表面可见到擦痕和压坑，卵石大小不一，大者直径可达0.8m，由红色粘土及砂充

41、填。4.1.5 综述综合上述因素：本井田不具备平硐开拓的地形条件。由于煤层埋藏深、表土层厚，不具备斜井开拓的条件。且水文地质条件属中等类型。故采用立井开拓。符合立井开拓的适用条件及优点：立井开拓的适用条件一般为：（1）煤层赋存较深或冲击层较厚。（2）适用于水文复杂，多水平开采的倾斜煤层。（3）立井开拓的适应性很强，一般不受煤层倾角、厚度、瓦斯、水文等自然条件限制，技术上也比较可靠。当地质条件不利于平硐或斜井开拓时均采用立井开拓方式。其优点如下：（1）能通过复杂的地质条件，提升能力大，机械化程度高，易于自动控制；（2）井筒为圆形断面、结构合理、维护费用低、有效断面大、通风条件好、管线短、人员升降

42、速度快。4.2 确定井田开拓方式4.2.1 确定井筒形式、位置、数目及坐标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。平硐开拓受地形及埋藏条件限制，要求地形条件合适，即在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；主提升胶带有相当大的提升能力，可满足特大型矿井主提升

43、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，辅助提升能力小，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，

44、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。由于煤层埋藏深、表土层厚，提升深度大；不具备斜井开拓的条件，且水文地质条件中等，受奥灰水的影响，辅助运输能力需要大。经后面后面方案比较确定井筒形式为双立井。我国在煤矿开采中，立井开拓的井筒一般都采用圆形断面。它具有承受地压性能好，通风阻力小以及便于施工等优点。根据以上所述情况，本矿井采用圆形井筒。2、井筒位置的确定选择井筒的位置应考虑如下原则：初期开采条件有利，储量可靠，井巷工程量省，建井工期短。井田两翼储量大致平衡，井下运输、通风、开采比较有利。要充分利用地形，少占地，少压煤。井口标高要高于历年最高洪水位。井筒应尽量避免穿过流沙

45、层、含水层、较厚的冲击层，有煤和瓦斯突出危险的煤层。井底距奥陶灰岩要保持一定的安全距离。井底车场及主要硐室尽量布置在较稳定的岩层中，便于硐室的开掘和维护。对井下合理开采的井筒位置：（1）井筒沿井田走向的位置井筒沿井田走向的的有利位置以后应在井田中央。当井田储量呈不均匀分布时，应在储量分布的中央，以此形成两翼储量比较均匀的双翼井田，应尽量避免井筒偏于一侧。井筒设在井田中央（储量分布的中央），可使沿井田走向的井下运输工作量小，而井田偏于一翼边界的相应井下工作量要较前者大； 井筒设在井田中央时，两翼产量分配，风量分配比较均匀，通风网络较短，通风阻力较小。井田偏于一侧时，一翼通风距离较长，风压较大。当

46、产量集中于一翼时，风量成倍增加，风压按二次方关系增加。如要降低风压，就要增加巷道断面，增加掘进工程量。井筒设在井田中央时，两翼分担比较均匀，各水平两翼开采结束的时间比较接近。如井筒偏于一侧，一翼过早采完，然后产量集中于另一侧，将使运输，通风过于集中，采煤掘进互相干扰，甚至影响全矿生产。实际工作中，由于井田地质条件和其他因素的影响，只要尽可能使两翼均衡，同时可将井筒布置在靠近高级储量地段，使初期投产的采区地质构造简单，储量可靠。从而使矿井建设投产后有可能的储量和较好的开采条件，以便迅速达到设计能力。（2）井筒沿煤层倾向的位置立井开拓时井筒沿煤层倾向位置的几个原则。井筒设在井田中部，可使石门总长度

47、最短、沿石门的运输工作量小；井筒设在浅部时，总的石门工程量虽然稍大，但初期（第一水平）工程量较及投资较少，建井期较短；井筒设在深处的初期工程量最大，石门总长度和沿石门的运输工作量也较大，但如煤系基底有含水特大的岩层，不允许井筒穿过时，它可以延伸井筒到深部，对开采井田深部及向下扩展有利；而在浅、中位置，井筒只能打到一、二水平，深部需用暗井或暗斜井开采，生产系统较复杂，环节较多。从保护井筒和工业场地煤柱损失看，愈靠近浅部，煤柱的尺寸愈小，愈近深部，则煤柱损失愈大。（3）对掘进与维护有利的井筒位置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具有较好大的水文、围岩

48、和地质条件。虽然用特殊凿井法可以在水文地质情况复杂的条件下掘砌井筒，但所需的施工设备较多，掘进速度慢，掘进费用高。因此，井筒应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。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采动影响的地区。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。综上所述，在走向方向上：布置在井田储量中央有利于矿井的两翼开采，有利于通风、运输、工作面的接替，故井筒位置选在井田走向中央。在倾斜方向上：布置在井田中央可以避免布置在井田浅部时形成的过长石门开拓，也可以避免布置在井田深部所造成的工业广场压煤过多。故井筒位置选在井田倾向储量中

49、央。井筒数目的确定根据目前的技术经济条件，采用立井开拓时，立井的数目至少在两个以上。同时根据本井田具体的条件，两个立井可以满足井田运输的要求，在本矿井设计中，将西南部边界风井和主、副井作为矿井的初期工程。因此，本矿井设计为三个井筒即：主井、副井和回风立井。井筒特征见表。4.2.2 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2.4所列工业场地占地面积指标，确定地面工业场地的占地面积为20公顷，形状为矩形，长边平行于井田走向，长为500m，宽为480m。4.2.3 采区划分2号煤层倾角平缓，平均为10，为近水平煤层，故设计为两水平开采采区式开采。2

50、号煤层的生产能力为：可采储量142mt，服务年限33.56a。 4号煤层倾角平缓，平均为10，为近水平煤层，故设计为单水平开采采区式开采。4号煤层的生产能力为：可采储量125mt，服务年限29.37a。4.2.4 主要开拓巷道2号煤层平均厚度为4m,4号煤平均厚度3.5m，赋存稳定，底板起伏不大，为近水平煤层，煤层厚度变化不大，且煤质硬度大。矿井开拓大巷布置在岩层中，不留大巷煤柱护巷，大巷间距30m。布置一条皮带运输大巷，一条轨道运输大巷，共两条大巷。为便于在巷道交叉时架设风桥等构筑物，皮带运输大巷和轨道运输大巷在-250水平掘进。4.2.5 方案比较1、提出方案根据以上分析，现提出以下三种在

51、技术上可行的开拓方案，分述如下：方案一：立井单水平开拓主、副井井筒均为立井，布置于井田中央，只设一个-450水平。 图4.1 立井单水平开拓方案图 方案二：立井两水平加暗斜井开拓主、副井井筒均为立井，布置于井田中央。第一水平-265m水平，然后用暗斜井开拓到-450m第二水平,如图所示。图4.2 立井两水平加暗斜井开拓方案图方案三：立井两水平开拓主、副井井筒均为立井，布置于井田中央。井田设两个水平，分别为450m水平、600m水平,如图所示。图4.3 立井两水平开拓方案图技术比较以上三个方案井筒形式相同，区别在于水平的数目和延深的方法不一样。在方案一中，采用上下山结合开采，根据地质条件及上下山

52、结合开采条件，此方案可行。但是该设计的缺陷是上下山倾斜长度过长，技术实施上有困难。方案二采用暗斜井延深，离奥灰岩含水层较远，安全性好，故适宜。其井筒形式、大巷布置位置、延深方式均相同，区别在于水平数目不一样。方案三采用上山开采，设置两个水平，技术上可行，但是煤层倾角太小，设置两个水平掘进量太大。上下山开采的比较：上山开采时，煤向下运输上山的运输能力大，输送机的铺设长度较长，倾角较大时还可以采用自溜运输，运输费用较低，但从全矿看，它有折返运输。下山开采时，向上运煤，没有折返运输，总的运输工作量较小。上山开采时，井下涌水可直接流入井底水仓，排水系统简单。下山开采时，各采区都要解决采区内的排水问题。如涌水量不大，可在每区段下部设临时排水硐室及小水仓，随采掘工作的向下发展，在相应的区段安装排水设备，将采区涌水排至大巷，这样就要多掘硐室及增加排水设备。较常用的做法是，将采区下山一次掘至终深，在其下部掘排水硐室、水仓和安装排水设备，这样就增加总的排水工作量和排水费用。此外，如排水系统发生故障（如水仓淤塞、管路损坏、水泵损坏等），将影响下山采区的生产，而上山开采则没有这个问题。下山掘进的装载、运输、排水等工序比较复杂，因而掘进速度较慢、效率较低、成本较高，尤其当下山