砚北井田设计说明书

1、1 目目 录录 第一章第一章 矿（井）田地质概况矿（井）田地质概况.1 1.1 矿（井）田位置及交通.1 1.1.1 交通位置.1 1.1.2 地形地貌.2 1.1.3 气象及水文情况.2 1.1.4 矿区经济概况.2 1.2 矿（井）田地层及地质构造.3 1.2.1 地层.3 1.2.2 构造.5 1.3 矿体赋存特征及开采技术条件.7 1.3.1 煤层及煤质.7 1.3.2 瓦斯赋存状况、煤尘爆炸危险性、煤的自燃性及地温情况.9 1.3.3 水文地质.9 1.4 矿（井）田勘探类型及勘探程度评价.10 第二章第二章 井田开拓井田开拓.12 2.1 矿井设计生产能力及服务年限 .12 2.1

2、.1 矿井工作制度.12 2.1.2 矿井设计服务年限.12 2.1.3 矿井储量、设计生产能力、服务年限和影响矿井生产能力的主要因素.12 2.2 井田境界及储量.14 2.2.1 矿（井）田境界.14 2.3 井田开拓.15 2.3.1 工业场地及井口位置的选择.15 2.3.2 井筒形式的确定.16 2.3.3 井筒数目的确定.16 2.3.4 井田内划分及开采顺序.17 2.3.5 开采水平的划分及水平标高确定.17 2.4 井筒.17 2.4.1 井筒参数确定及断面设计.17 2.5 井底车场.20 2.5.1 井底车场选择及硐室：.20 2.5.2 道岔参数的确定：.24 2.5.

3、3 井底车场线路设计.26 2.6 方案比较、确定开拓系统 .26 2.6.1 设计任务 .27 2.6.3 方案技术比较.30 2.6.2 方案经济比较.31 第三章第三章 大巷运输及设备大巷运输及设备.32 3.1 大巷运输方式选择.32 3.1.1 大巷煤炭运输方式选择.32 3.1.2 大巷辅助运输方式选择.32 3.1.3 运输系统.33 3.2 矿 车.33 3.2.1、矿井车辆配备.33 3.3 运输设备.34 3.3.1 主要运输设备.34 3.3.2 辅助运输设备.35 第四章第四章 采区布置及装备采区布置及装备.38 4.1 采区布置.38 4.1.1 移交生产时带区数目及

4、位置.38 4.1.2 达到设计产量时的工作面数目及位置.38 4.1.3 开采顺序及接续关系.39 4.1.4 采区通风与排水.39 4.2 采区划分.39 4.3 采煤方法.40 4.3.1 采煤方法的选择.40 4.3.2 工作面参数的确定.44 4.3.3 工作面生产能力及回采工艺.47 4.4 采区巷道布置.50 4.5 巷道掘进与掘进机械化.50 4.5.1 巷道断面与支护方式.50 4.5.2 巷道掘进指标.50 4.5.3 掘进工作面个数及掘进设备.51 4.6 工作面设备确定.51 4.7 劳动组织.59 4.8 主要经济技术指标分析.59 4.8.1 经济技术指标.59 4

5、.8.2 工作面经济技术指标表见表（4-8-1）.59 第五章第五章 矿井通风与安全矿井通风与安全.61 5.1 拟定矿井通风系统.61 5.1.1 矿井通风系统的基本要求.61 5.1.2 矿井通风类型的确定.62 5.1.3 设计服务范围的确定.63 5.1.4 通风系统.64 5.2 矿井通风容易与困难时期的通风阻力计算.64 5.3 计算矿井总风量.68 5.3.1 按井下同时工作的最多人数计算矿井总风量.68 5.3.2 按井下采煤、掘进、硐室及其他工作地点实际需风量总和计算.68 5.4 矿井通风设备的选型.69 5.5 计算矿井通风等积孔.70 5.6 预防瓦斯、火、矿尘、水和顶

6、板等事故的安全技术措施.70 5.6.1 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施.71 5.6.2 煤层自燃火灾的防治.71 5.6.3 氮气防灭火系统.72 5.6.4 辅助防灭火系统.74 5.6.5 综采放顶煤工作面防灭火其它措施.74 5.6.6 外因火灾的防治.75 5.6.7 水灾的防治措施.76 5.6.8 避灾络线及安全出口.76 5.6.9 安全标志牌.77 第六章第六章 提升、运输、排水、压缩空气设备选型提升、运输、排水、压缩空气设备选型.77 6.1 矿井提升设备选型.77 6.1.1 主井提升设备.77 6.1.2 副井提升.77 6.1.3 主井提升.78 6.2 主运输设备选型.

7、80 6.2.1 主运输设备.80 6.2.2 辅运输设备.80 6.3 矿井排水设备选型.83 6.3.1 水平排水设施.83 6.3.2 井下主排水泵房排水设备.84 6.4 压缩空气设备选型.86 6.4.1 设计依据.86 6.4.2 501 采区压缩空气设备及管路.86 第七章第七章 建井工期建井工期.87 7.1 移交标准.87 7.1.1 矿井设计施工准备.87 7.2 井巷工程量.88 7.2.1 矿井建设总工期由施工准备期和施工期构成.88 7.2.2 类工程的施工顺序和施工组织的基本原则.88 7.2.3 矿井设计移交标准.89 参考文献参考文献.90 致致 谢谢.91 1

8、 第一章第一章 矿（井）田地质概况矿（井）田地质概况 1.1 矿（井）田位置及交通矿（井）田位置及交通 1.1.1 交通位置交通位置 砚北井田位于华亭煤田中东部，地理坐标约居东经 10636171063959, 北纬 351316351733之间，行政区划属甘肃省平凉地区华亭县管辖。 1.主要交通： 公路：从华亭县向南沿华（亭）天（水）公路，经庄浪（78km） 、秦安（160km） 可达陇海铁路天水车站（240km） ；向东 20km 至安口镇与宝（鸡）平（凉）公路相接， 经安口镇向南 144.4km 达陇海铁路宝鸡站；向北 80km 到平凉与西（安）兰（州）公路 相通，另外华亭策底峡中平凉为

9、 63km，井田内简易公路四通八达。 铁路：矿井铁路专用线距宝鸡中卫铁路安口南工业站 10.4km,安口南至各大城市的 铁路里程。 。 交通位置图见图(1-1-1) 图 1-1-1 2 1.1.2 地形地貌地形地貌 本区地处六盘山山脉关山东麓，陕甘宁盆地之西缘，属黄土高原的一部分。井田地 貌形态主要是梁峁相间、剥蚀堆积的黄土低山丘陵区，以第三系和侏罗系地层构成基地 格架，表层普遍覆盖有黄土。海拔高度大致在 14301680 米，最高点在井田北部上院峁， 海拔 1693.9 米，最低点在井田南部的北汭水河河床处，海拔 1413.5 米，相对高差 280.4 米，地形总体上是西高东低、北高南低。河

10、谷下切作用较弱，沟脑一般呈“v”型， 中下游则多为“u”型，谷地宽阔堆积有第四系砂砾卵石层。 1.1.3 气象及水文情况气象及水文情况 本区为半干旱半湿润的大陆性气候，冬季严寒干燥，夏秋两季湿润多雨，昼夜温 差较大，最低气温-23.6c，最高气温 35.4 c，年平均气温 6.58.5c， 。年降水量 349.7907.0 毫米，平均 512.6 毫米，一年内降水量多集中在 7、8、9 三个月，占全年 降水总量的 57.17%，年蒸发量在 1007.41539.6 毫米，以 4、5、6、7、8 月最大。年平 均相对湿度 65%79%，年平均风速 1.42.0 米/秒，最大风速 18 米/秒。1

11、1 月至来年 3 月土地冰冻，历史最大冻结深度 0.72 米。年积雪最厚 24cm，基本风压 0.35kn/m2。 区内水文网属泾河水系。北汭水河发源于关山东麓，自西向东在井田南端流过，在 井田东南角和南汭水河相汇合，经安口、崇信至泾川县流入泾河。最小径流量 0.145m3/s，最大 0.95m3/s，平均 0.37m3/s。砚峡沟为斜穿井田的最大沟谷，沟中水量 很小，砚峡沟中水在砚峡乡处流出井田，经东峡口流入汭水河。 1.1.4 矿区经济概况矿区经济概况 砚北井田内无地方煤矿和小窑，但与本井田毗邻的浅部煤层埋藏不深，长期以来小 窑开采剧烈。 矿区内人口较少，区内国民经济以工农业为主，农作物主

12、要有小麦、玉米、土豆， 经济作物主要为胡麻及黄麻。华亭地区工业以煤炭为主，煤田浅部有省、地、县、乡镇 煤矿开采，除此而外，尚有陶瓷、水泥、砖瓦农机、玻璃、灯泡等地方工业。区内砂、 3 石等建筑材料也较丰富。 主要工业有：平凉电厂，西华电厂，供平凉、华亭、安口等地用电，现已并入刘家 峡供电网。安口陶瓷厂产各种日用陶瓷及耐火材料。本区工业以煤炭生产为主，主要销 售用户为宝鸡电厂、平凉电厂等。 1.2 矿（井）田地层及地质构造矿（井）田地层及地质构造 1.2.1 地层地层 1.区域地层 华亭煤田位于华北地层区的西南缘，属陕甘宁盆地盆缘地层分区平凉永寿地层的 北部。其总的特征与华北地层区相似，缺失上奥

13、陶统、志留系、泥盆系和石炭系地层。 本区地层从老到新有：蓟县系、寒武系、奥陶系中下系、二叠系、三叠系、侏罗系、白 垩系下统、上第三系和第四系等。 2.煤矿地层 根据钻孔、巷道揭露和井田内出露的地层，有老到新有：上三叠统延长群（t3yn） ， 下侏罗统富县组（j1f） ，中下侏罗统延安组（j1-2y） ，中侏罗统直罗组（j2c）和安定组 （j1a） 、上第三系甘肃群（ngn）和第四系（q）等，现从老到新。 （一）上三叠统延长群（t3yn） 为侏罗纪煤系地层的沉积基底，与侏落罗纪煤系地层呈平行不整合接触。布露于本 井田以南的刘家沟、老鸦沟及以东的砚峡、以北的策底等地。为陆相碎屑沉积，井田内 仅见上

14、部地层，岩性主要为灰白、灰绿色长石质砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、局部夹有灰 黑色泥岩及煤线，本井田最大揭露厚度为 59.65 米。 （二）侏罗统（j） 仅在华亭煤田东南部的陇州沟、刘家沟、华亭县煤矿、砚峡及北部的策底等地有零 星出露，结合钻孔资料自下而上有：下侏罗统富县组，中下侏罗统延安组及中侏罗统直 罗组和安定组。 4 （1）侏罗统富县组（j1） 该组地层沉积时，由于印支运动的影响，地层风化，沉积基地不平，气候也较为干 燥。因此，沉积物以杂色碎屑岩为主，岩性主要为紫红色砂砾岩、砂岩及泥质岩等，夹 灰色、紫褐色砂质泥岩，具似鲕状结构，层理不清。厚度变化很大，无规律可寻，对煤 系基底起了填平补齐的作

15、用，与下伏延长群呈平行不整合接触。最大厚度 22.73 米，最 小 0.8 米，平均 8.43 米。 （2）中下侏罗统延安组（j1-2y） 是本煤田的含煤地层和勘探对象。主要有河流相、湖泊相和炭质泥岩沼泽相的灰 白、灰色砂岩及煤层所组成，据钻孔统计厚度最大为 302.65 米，最小厚度 164.46 米， 平均为 236.67 米，与下伏富县组延长群呈不整合接触。 （3）中侏罗统直罗组（j2c） 表出露于本井田东部砚峡及井田以南的老鸦沟、陇州沟等地，钻孔揭露较多分布 也广。据钻孔揭露的厚度统计最小 11.32 米，最大 212.79 米，平均 77.57 米。与下伏 延安组呈平行不整合接触。

16、（4）中侏罗统安定组（j2a） 属于半干旱的内陆湖泊沉积。主要分布在东部向斜附近。岩性主要为绛紫、紫红、 灰绿等色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩，间夹数薄层紫红、灰白、灰绿色含砾粗砂岩。最大 厚度 151.17 米，最小厚度 67.57 米，平均 106.12 米。与下伏直罗组呈整合接触。 （三）上第三系甘肃群（ngn） 本井田出露较广泛，根据岩性特征分为两段： 第一段（ngn）：上部以灰黄色粗砂岩为主，夹粗砂岩或含砾粗砂岩，顶部为数米 极疏松的砾岩，砂岩层间常见大型交错层理；下部为土黄色至黄褐色砾岩夹薄层泥岩， 砂泥质胶结，很疏松，砾石成分复杂。最大厚度 63.47 米，最小厚度 11.95 米，平

17、均为 33.03 米。与下伏直罗组或安定组呈角度不整合接触。 第二段（n2gn）：岩性以浅红色砂质泥岩、泥岩及粉砂岩为主，夹薄层砂岩，局部 为淡红色钙质泥岩或含砾粗砂岩。最大厚度 255.61 米，最小厚度 11.72 米，平均 5 133.51 米。 （四）第四系（q） （1） 、上更新统马兰组（q3m） 分布于井田内各山顶，构成塬峁地形，或于沟谷两侧形成冲沟陡壁。为土黄色亚粘 土及亚砂土，上部多致密块状，质均一，垂直节理发育，有孔隙，透水性好；中下部含 钙质结核；底部显红色，且砂砾质碎屑增多。黄土风化后常呈淡褐红色。厚度 014.60 米，与下伏甘肃群呈不整合接触。 （2） 、全新统（q4

18、） 黄色耕植土及风化残积、坡积砂土（q4d1） ，布露于山顶、山脊及山坡地带，为低山 丘陵地形之表层，各处厚度不一，变化于 08 米之间。不整合于其它一切地层之上。矿 井地层见表（1-2-1） 1.2.2 构造构造 砚北煤矿的基本构造形态，从北到南为单斜、背斜和向斜、单斜等。因区内尚未发 现断层和岩浆岩，现对井田内分布的褶皱加以叙述。 1、井田北部单斜：位于 16 勘探线以北，煤5层产状，从北而南由北 15 度西至南 28 度东，倾向南西西，倾角 620 度，延展长 2200 米。 2、井田西部背斜：起于 16 勘探线，止于 12 勘探线以南。背斜轴向由北 13 度西至 南 25 度东，向南倾

19、伏，延展长 2195 米。背斜西翼倾角 611 度，东翼倾角 1116 度，为 一宽缓背斜。 3、井田中东部向斜：起于 16 勘探线，止于 11 勘探线，向斜轴向：北部为北 54 度 西、中部为北 33 度西、南部为南 21 度东，向北抬起，全长 2950 米。向斜西翼倾角 1116 度，东翼倾角 1530 度，为一宽缓背斜。 4、井田南部单斜：实为前一向斜的南延部分的东翼，向斜轴为本井田的深部边界 线，西翼属白草峪井田范畴，起于 11 勘探线，止于 1 勘探线以南，延展长 4800 米。煤 5 层产状，走向北北西至南南东，倾向南西西。倾角，950 米水平以上为 3050 度，一 6 般在 4

20、0 度左右；以下为 3010 度，在井田边界线附近已接近水平。 井田未发现断层和岩浆岩，皱褶构造对煤层、煤质的影响是：沿背斜轴煤层厚度普 遍变薄，向斜轴煤层厚度显著增加；在背斜和向斜区内，煤 5 层的原煤灰分和全硫无明 显变化，煤 5 层的精煤挥发分率却变化较明显。 砚北煤矿地层综合柱状图见图 1-2-1 砚北煤矿地层地质综合柱状图 煤层柱状 分层 厚度 统组 j2-1 y1 25 15 0.81 2.1 15 11.86 25.64 名称 岩性描述 砂岩 砂质 泥岩 煤5 砂岩 密,层理不发育 灰白色,胶结致 深灰色,胶结松软,易 冒落 深灰色,胶结松软, 易冒落 灰白色,胶结致密, 层理不

21、发育 煤5 煤层为黑色,沥青光泽,贝壳 状断口,层理明显,裂隙发育. 煤层倾角一般为5度至16度, 下部结构较简单,上部结构较 复杂,夹矸最多达9层,一般4 至5层,易冒落. 图（1-4-1） 7 1.3 矿体赋存特征及开采技术条件矿体赋存特征及开采技术条件 1.3.1 煤层及煤质煤层及煤质 一煤层 (1)可采煤层特征 本井田可采煤层自下而上有煤5和煤3，分述如下： 1） 、煤5层（全井田主要可采煤层） 。位于延安组第一段中上部，为特厚煤层，全井 田广泛分布，较稳定。厚度在 5.6876.44 米，煤层采用厚度变化于 5.6864.58 米之间， 平均 42.92 米。煤层沿倾向变化：11 线

22、以北，煤层厚度明显向向斜轴部增厚，向背斜轴 部变薄。煤层结构较简单，夹矸薄，绝大部分为单一分层。11 线以南，煤层厚度起伏变 化，但明显表现出由西向东增厚的趋势，与此同时，又向向斜轴部增厚，煤层结构较复 杂，顶部分层增多。 煤5层沿走向变化：煤层厚度总体由北向南增厚，但在 84 线处稍有起伏，2 线以 南又明显减薄，煤层结构由北向南变复杂，而且顶部分层增多，夹石增厚，分层对比困 难。 2） 、煤3层（为局部可采煤层） 。位于煤系第三旋回下部，煤2-3之下。广泛分布于 4 勘探线以北，煤层不稳定，结构简单。最大厚度 3.11 米，最小厚度 0.27 米，平均 1.68 米。采用厚度最小 0.81

23、 米最大为 2.99 米，平均 1.69 米。厚度总的变化趋势由南 向北增厚。可采面积 5.76 平方公里。 可采煤层特征表（1-3-1） 8 煤层厚度 m煤层间距 m 顶底板 岩性 煤 层 名 称 最小最大平均最小最大平均顶板底板 稳定 性 结构 容重 t/m 煤 3 0.273.111.68 砂岩 泥岩 砂岩 泥岩 不稳 定 较简 单 1.34 煤 5 6.1176.2445.99 31102 63 泥岩 砂岩 泥岩 较稳 定 较复 杂 复杂 1.32 二煤质 1.煤的物理性质 各可采煤层均为黑色，条痕为深棕色，具沥青光泽，断口多为贝壳状参差状， 个别层可见阶梯状，棱角状、均一状。节理面有

24、黄铁矿薄膜，裂隙局部发育，为方解石 脉充填。易燃，烟浓焰长，燃烧时基本不膨不融。 2.煤的化学性质 煤5层：原煤 mad5.3313.00%，平均 9.82%，ad3.8517.71%，平均 7.49%，精煤 vdaf35.5941.93%，平均 38.89%，std0.141.34%，平均 0.49%，qarvd27.1930.21mj/kg，平均 28.76mj/kg，粘结指数 gri 为零。 3可采煤层的煤质变化. 煤5层灰份、挥发份、全硫在垂向上变化据所有化验成果表明，顶部和底部三者含 量均略高，灰份沿走向从南向北逐渐略有增高（4.1810.69） ，倾向上据（13，14） 勘探线资料

25、，灰份从东向西由大变小（8.115.47）的趋势。全硫变化与灰份基本相 同。灰份标准差 s 为 2.36，全硫标准差 s 为 0.22，煤质变化程度属变化小类型，挥发 份随着深度增加而减小。 9 1.3.2 瓦斯赋存状况、煤尘爆炸危险性、煤的自燃性及地温情况瓦斯赋存状况、煤尘爆炸危险性、煤的自燃性及地温情况 1. 瓦斯 矿井瓦斯的赋存规律是，背斜轴扭曲部位较高，向斜部位和井田浅部含量较低。井 田内自然瓦斯相对含量均小于 0.5m/t 根据地方煤矿瓦斯资料分析，煤 5 层瓦斯含量较 低，平均沼气相对涌出量均低于 0.5m/t.d，故砚北矿井确定为低沼气矿井。 2煤尘 经对钻孔取样进行测定，结果表

26、明煤 5 层火焰长度均大于 400mm，煤的灰分率很低， 挥发分产率高，故煤尘均具有燃烧性和爆炸性。 3. 煤的自燃性及地温情况 煤 5 层为低燃点煤，属于易自燃和很易自燃煤。 井田内无高温热害区。 1.3.3 水文地质水文地质 1含水层 井田内岩层按其含水性、含水类型及水力特征分为五个主要含水层和三个相对隔水 层，由老到新分别为： （1）第一含水层上三叠统延长群，为第一裂隙承压含水层，单位涌水量 0.1108l/sm，渗透系数 0.0018m/d。 （2）第二含水层下侏罗统富县组至中下侏罗统延安组第一段，煤5层的直接底 板。钻孔单位涌水量 0.0020.00307l/sm。 （3）第三含水层

27、中下侏罗统延安组第二至第三段，为煤5层顶板含水层。单孔 涌水量 1.2271.900m3/d，单位涌水量 0.000170.000531l/sm。 （4）第四含水层上第三系甘肃群，主要为第三系甘肃群第一段砂砾岩层，个 别孔在第二段也有砂砾岩含水层。钻孔单位涌水量 0.15660.4791l/sm。 （5）第五含水层第四系全新统，该含水层主要为第四系砂砾卵石层。分布在 井田南部水河床处及砚峡沟中。单位涌水量为 0.779l/sm。单孔涌水量为 300m3/d。 10 2. 隔水层 三个隔水层位于第二、第三含水层间，三、四含水层间和四、五含水层间。 第三系砂砾岩裂隙孔隙承压水含水层，其主要补给来源

28、在裸露部分接受大气降水补 给，其次是接受地表水及第四系潜水的补给，补给条件差。该含水层的排水一部分是生 产矿井，一部分是华亭供水井开采。 3老窑积水对矿井生产影响 砚北井田内没有矿井，在井田周围的浅部有 10 对地方矿，最大涌水量为 1200m/d，其中大部分为地面灌浆水。所以老窑积水对矿井生产没有影响。 地表水对矿井开采没有影响。第一、第二、第三含水层渗透性和富水性较弱，补给 条件差，对矿井开采影响不大。 4.断层对矿井涌水量影响 井田内构造简单，没有断裂构造，裂隙不发育，直接充分含水层埋深大，水量很小， 单位涌水量 q 0.1l/sm。本井田划分为水文地质条件简单的类型。 砚北井田内第一含

29、水层（t3yn） 、第二含水层（j1f+j1-2y）及第三含水层对矿井开采 影响不大。第四含水层（ngn）为承压复合含水层，该含水层渗透性及富水性较好，为 矿井间接充水含水层，是矿井充水的主要来源。该含水层补给条件差，只靠露头孔隙、 裂隙渗入补给，水头较高，含水层储存量大，补给量小，煤层开采过程中，来自该含水 层的涌水量增大。 砚北井田正常涌水量 158m/h，最大涌水量 162m/h。 5.井巷涌突水情况 砚北矿井 s1201 运输顺槽 2000 年 12 月 16 日掘至测点 01/1 以北 173m 处时，巷道 左侧拱部出现涌水（为局部不规则含砾粗砂岩夹层含水） ，初始涌水量为 12.7

30、m3/h。矿 井其它巷道在施工时均未发生涌突水情况。 1.4 矿（井）田勘探类型及勘探程度评价矿（井）田勘探类型及勘探程度评价 华亭煤田的地质勘探工作始于 1958 年 4 月。先后有 191 队、134 队、146 队和 149 11 队在不同时期和不同阶段进行过勘探，并提交过相应的地质报告，各队在不同时期的勘 探程度及结果如下所述： 19581961 年 191 队提交煤田地质普查报告 1 件，i-v 号井田精查地质报告 5 件， 经 1962 年复审后、因钻探质量低劣，精查降为普查。 19651966 年 134 队提交了华亭煤田详查地质报告 。 1970 年以后 146 队先后提交了南

31、井田、陈家沟井田精查和精补地质报告及策底井田 精查地质报告。 1978 年 149 队提交了砚峡露天建井（精查）勘探报告 。 1992 年 3 月 146 队提交了华亭煤田砚北井田勘探（精查）地质报告经全国矿产 储量委员会全储决字333 号文批准，本报告为设计、建设及生产的主要依据。 12 第二章第二章 井田开拓井田开拓 2.1 矿井设计生产能力及服务年限矿井设计生产能力及服务年限 2.1.1 矿井工作制度矿井工作制度 矿井设计年工作日为 330 天，每天三班作业。其中：采煤两班生产，一班检修；掘 进三班作业。每班工作时间为八小时，工人实行轮休制。主立井每天净提升时间为 16 小时。 根据矿井

32、基础储量及资源类别，地质构造复杂程度、煤层稳定程度和开采方 式等，储量备用系数取1.4，矿井设计服务年限为a。 矿井地面、井下工作人员全部采用“三、八”制作业。 班时安排：每早 6:0014:00；14：0022:00；22:00次日 6:00。 2.1.2 矿井设计服务年限矿井设计服务年限 根据煤层和储量所设计的矿井服务年限为77 年，符合 煤炭工业矿井设 计规范 的规定。 2.1.3 矿井储量、设计生产能力、服务年限和影响矿井生产能力的主要因素矿井储量、设计生产能力、服务年限和影响矿井生产能力的主要因素 1.矿井储量 砚北煤矿井田工业储量为 6.34 亿吨，井田可采储量为 4.31 亿吨。

33、保水煤柱和永久 煤柱损失为 2.03 亿吨。 2.设计生产能力 a =zkc /(t.k) = 431/（771.4）4.0mt/a 3. 矿井服务年限： t=zkc/(ak) =4.31/(4.01.4) 13 =77a 即为 77a 式中 a-矿井设计生产能力 zkc-矿井可采储量 t-矿井设计服务年限 k-储量备用系数。取 1.4 设计年产量为 4.0mt/a 由于该矿井含煤层数少，四号煤层厚度小，大面积不可采，很难安排生产。五号煤 层为可采煤层，地质储量为 6.34 亿吨。从而矿井的可采储量较丰富，为 4.31 亿吨；所 以把矿井分为多水平开拓，对于开采水平设计服务年限的确定既是对矿井

34、的生产能力来 确定，而矿井生产能力的确定主要从以下两个方面来确定： 据矿井的可采储量，按照矿井的生产能力与服务年限的匹配关系进行确定： 我选定矿井的生产能力为 4.0mt/a,按照公式 t=zk/a.k 算出矿井的第一开采水平的 服务年限为 47 年，大于 40 年，符合矿井的生产能力与服务年限的匹配关系； 综合考虑矿床赋存条件、矿井可利用的技术、经济以及人才条件等进行确定： 初步把第一水平划分为二个采区，采用俯斜工作面开采，单个工作面的生产能力为 400 万 t/年，矿井同时生产的工作面数目为一个，每个工作面设计日产量为 13030.2 吨， 根据公式 a=，式中 a矿井可实现的产量，mt/

35、a；第 i 个个工作面 n i gi 1 a n i gi 1 a 的计划产量，mt/a；从而计算出矿井可实现的设计年产量，大于选定的矿井设计生产能 力 400 万吨/年；在比较上述能力，从而确定矿井的生产能力为 4.0 mt/a。 4.影响矿井生产能力的主要因素： 矿井储量：矿井可采储量为 4.31 亿吨，可采储量比较丰富。 矿床赋存条件：井田内西翼煤层为主采煤层，底板倾角在 1- 10 之间平均 7， 煤层厚度最大 64.58m，最小为 5.68m，平均厚度为 42.92m。埋深最深为 881.51m，最浅 为 594.85m，平均 673.30m。井田内东翼急倾斜呈现为北西向斜的单斜构造

36、,煤层倾角 3040，平均 33。属于急倾斜煤层，不利于特大型矿井的建设。 14 2.2 井田境界及储量井田境界及储量 2.2.1 矿（井）田境界矿（井）田境界 1.井田四周自然境界描述及与邻近矿井的关系 井田境界南侧为华亭县城，西侧为陈家沟煤矿，东侧和北侧均为华亭煤矿；其中陈 家沟煤矿、华亭煤矿和砚北煤矿均属于华亭煤集团有限任公司。 田范围拐点及拐点坐标如图（2-1-1）： x x= =3 39 90 05 50 00 00 0 y y= =3 36 63 37 73 36 60 00 0 图（2-1-1） 矿井走向长：3145m；倾向长：4548m；井田面积：12.014km2。 15 2

37、.3 井田开拓井田开拓 2.3.1 工业场地及井口位置的选择工业场地及井口位置的选择 宝中铁路华亭至安口段运煤专线从井田中部横穿而过，将井田分为南北部分。北部 倾斜宽 2.1-3.0km，南部靠近汭水河；以华亭煤矿为界，东部急倾斜煤层斜宽 1-1.2km,埋 深较浅，而且占有井田面积较少。西部近水平煤层斜宽长达 3.5-3.7km，开采条件好。 故选择井口与工业场地时，首先考虑西部近水平 5 号煤层。根据以上条件，砚北煤矿井 田有两处可供选择的场地，分别为北汭水河南岸的北河村旁边的汭河南岸广场和北汭水 河北侧陈家山台地广场。 1.工业场地选择 白草咀工业广场 白草咀工业广场地位于井田北部汭水河

38、以北，地势平坦，开阔，地面工业设施容易 布置，该工业场地处于井田中部以北，属于井田三角地带，难于开采。工业场厂布置于 此压煤少，增大了可采储量与回采率。井底车场及运输大巷处于井田中部，运输方向顺， 运营费用低。此处位于华亭县城以北，道路、通讯及电力网络方便。 该广场缺点是：该工业场地面标高较高，井筒施工费用较高。 乔北台工业广场. 该场地的优点是场地处于井田东部，开采浅部急倾斜煤层容易，建井周期短，煤层 埋深较浅，井筒施工量小，初期投资小。工业场地远离县城，对城市污染小。 缺点：地面交通、通讯及电力不便。位于山区。位于井田一侧不能保障矿井的均衡 生产，矿井后期生产接续困难，开采近水平煤层难度大

39、。工业场地面积得不到保障。 根据以上比较，将工业广场布置在白草咀岸较为合理。 2井筒位置的选择： 白草咀工业场地 优点：主、副、风立井同处于一个工业场地，地面管理集中。方便材料，设备管理 及运输。地面开阔，平坦，工业设施容易布置，井筒施工容易。运营费用低，受气候条 16 件影响小。地面标高在 1460 左右，受河流和洪水的影响小。 缺点：井筒靠近县城对城市污染较大。 2）乔北台工业场地 优点：主副井采用斜井开拓，前期投资小，见煤快。 缺点：地面工业广场位于井田一边，不能均衡布置采区。该场地位于山区，井筒施 工难度大，矿井接续困难，开采近水平煤层时，大巷延伸困难。后期通风线路长，通风 困难。井底

40、附近已有小煤窑开采，潜伏的问题多。交通运输不便。 主、井、风布置在同一地点是最为合理的方案。根据以上条件比较，白草咀具有布 置井筒的优势条件。所以井筒布置在白草咀的工业场地中较为合理。 白草咀工业场井筒南翼汭水河河面高程为：1420m 左右。 主立井坐标：纬距 36377857 经距 3922525 井深 461m 副立井坐标：纬距 36377889 经距 3902492 井深 431m 回风斜井坐标：纬距 36377938 经距 3905017 2.3.2 井筒形式的确定井筒形式的确定 由于煤层埋深较深。松散层较薄，无流沙层和特殊地质构造，且井田范围较大，矿 井生产能力也较大，井田西翼煤层埋

41、最深为 442.51m 最浅 227.85m 平均 335.18m，井口 位置位于埋深 268m-353m 处。煤层倾角在 3-6 之间平均 4.5，不易于井筒沿煤层布 置。经过综合考虑主副井井筒采用立井形式，回风井采用斜井形式。 2.3.3 井筒数目的确定井筒数目的确定 根据通风以及 煤矿安全规程 的要求，一个矿井至少要有两个井筒，且 保证人员在遇到灾难时有两个以上直通地面的安全出口，故在井田内设计 3 个井筒，分别为主运输立井，材料和人员进出为副立井， 1 个回风斜 井。 同时主立井和副立井还担负进风。 17 2.3.4 井田内划分及开采顺序井田内划分及开采顺序 井田内划分 由划分的井田境

42、界和地质资料分析，本次设计的井田范围走向长度为 3.424.37km,倾 向长度为 1.825.54km,，煤层倾角平均为 7，采煤方法考虑为走向长壁法开采，设计 两个水平开拓，一分层划分为两个采区，运输大巷和轨道大巷布置在煤层倾向的中央位 置，井田西翼内煤层高程在+1029 到+1240 之间。井田内划分为两个采区分别为一采区 和二采区，分别为近水平煤层的一采区和急倾斜煤层的二采区。 采顺序 煤层采用倾斜分层开采，共分为三层。第一分层开采顺序为：首先开采一采区，由 采区边界 501 工作面向一采区边界开采。其次开采二采区。第一分层开采年限大约在 40 年。 2.3.5 开采水平的划分及水平标

43、高确定开采水平的划分及水平标高确定 井田境界不 规则，垂高 在 50620m 之间 、煤层倾角平均7 度分析，在 砚北井田境界内设计划分两个开采水平，采用 俯斜开采是合理的。煤层沿走 向基本水平，起伏变化很小，适合掘进半煤半岩大巷，所以将水平运输大巷布置 在+850 处，轨道大巷 布置在 +850 处，回风大巷布置在+900m 处，在 一水平 内布置一 个采区，采区内采用走向长壁开采 。 2.4 井筒井筒 2.4.1 井筒参数确定及断面设计井筒参数确定及断面设计 根据井筒的用途和井筒中的装备计算出井筒的参数和设计出各个井筒的断面。井田 内主、副、风井均为立井，井筒断面均为圆形。 主井井筒参数：

44、 18 如表（2-4-1） 断面 掘净形状 圆形 断面积（m2） 掘进尺寸（mm） 净周长 （m） 砌碹37.3723.7570017.28 围岩类别 稳定基岩 支护方式 支护厚度 （mm） 半径 3450 表（2-4-1） 主井井筒断面图示：如图（2-4-1） 如图（2-4-1） 19 副井井筒参数： 如表（2-4-2） 断面 掘净形状 围岩类别 稳定基岩 支护方式 支护厚度 （mm） 半径 3200圆形 断面积（m2） 掘进尺寸（mm） 净周长 （m） 砌碹32.1719.6370015.71 表（2-4-2） 副井井筒断面图示：如图（2-4-2） 图（2-4-2） 20 风井井筒断面图示

45、：如图（2-4-3） 图（2-4-3） 2.5 井底车场井底车场 2.5.1 井底车场选择及硐室：井底车场选择及硐室： 1井底车场运输形式： 主运输采用箕斗、皮带配套运输；辅助运输采用罐笼配合电机车运输。井底车场主 要参数的确定主要取决于矿车数目、矿车参数和电机车参数等。 21 2.井底车场硐室 中央水泵房和中央变电所 中央水泵房和中央变电所设计为联合布置形式。中央联合硐室布置于副井井 底外西侧，与 副井 的行人通道（即人车停放室）平行，相距16m。中央变电 所经通道直接与副井通道连接，中央变电所与中央水泵房之间用耐火材料砌筑隔 墙，并设置铁板门。中央水泵房由联络巷与副井行人通道连接。联合硐室

46、长 79m（其中：中央变电所38m ，水泵房 41m） 。中央联合硐室的底板标高比井 筒与井底车场连接处巷道轨面高0.5m。中央水泵房由管子道与副斜井井筒 连接。管子道与井筒连接处高出水泵房底板标高8 米，管子道的倾角为 30o。 人车停放室 人车停放室的位置，考虑应方便于井下人员搭乘架空人车和平巷人车。本 设计将人车停放室设置于副井井筒外 41m 的行人通道内。人车停放室长度为 71.5m，由架线式电机车直接拉入人车停放室，方便人员上下车。 电机车修理间 电机车修理间设置于副井底行人通道与运输大巷交叉点以东59m 的运输 大巷上帮侧，修理间长度11m，并设置检修坑及梯步。 水仓 水仓布置于副

47、井东侧车场的底板岩层中，水仓入水口位于副井井筒外 30m 处的车场内巷道上帮。水仓的容量，矿井设计正常涌水量500m h，最 3 大涌水量 800m h,水仓容积 4800m ,中央水泵房设水泵7 台，型号为 200 33 d439 有 7 台，单台排水能约为230m h，ds200-8 有二台，三趟排水管辂， 3 排水能力可达750 当发生突水灾害时，一趟10 寸生活用水管路可 3 作为备用排水管路。水仓的长度根据水仓净断面8m2计算，其长度为 600m。为了便于水仓清理，水仓设主水仓、副水仓各一个，间距为20m。水 仓清理方法采用人工清掏，矿车装运，调度绞车提升。考虑到清理水仓的艰苦， 2

48、2 应减少水仓清掏次数，并在水仓入水口的平巷段内设置沉淀池，使+355m 水 平的井下水，在未进入水仓之前，先经平巷沉淀池沉淀后，再流入水仓。沉淀池 为两个，其中，一个沉淀使用，另一个清掏或备用。沉淀池长度20m。 把钩室 把钩室又为 信号硐室，设于高低道段前端，重车道侧，便于挂钩和收发信 号。 3电机车参数： 轨距900 牵引力（kn）26.6 速度km/h12.9 电压（v）550 牵引电动机功率（kw）522 牵引高度（mm）320 轴距（mm）1700 受电弓工作高度（mm）18002200 最小曲率半径（mm）10 调速方式手动 总长（mm）4900 总宽（mm）1360 机车型号:

49、cdzj14/550 表（2-5-1） 4矿车参数 23 mgc3.3-934501320130011009003.35.3320 mgc1.7-92400115012007509001.72.7320 容积（km3） 最大装载量 (t) 牵引高度(mm)型 号 长度 (mm) 宽度 (mm) 高度 (mm) 轴距 (mm) 轨距 （mm） 表（2-5-2） 5.矿井达产时各类车辆数量及矿车富裕系数为 30%计算。 车辆名称型 号使用地点车辆数量备 注 2.7t侧翻式矿车mgc1.7-9掘进头14出矸 5.3t材料板车mgc3.3-9掘进头5材料 5.3t材料板车mgc3.3-9工作面4材料

50、人车prc18工作面22运人 矿 车 配 备 表 表（2-5-3） 6.人车参数 型 号乘坐人数（位）最大速度（m/s）最大牵引力(kn)水平弯道半径(mm) prc18183308 轨距(mm)牵引高度(mm)长度(mm)宽度(mm)高度(mm) 900380428013001552 表（2-5-4） 7列车长度： 24 人车：l=nll 人电 =4900+42808 =31940mm 出矸车长度：l=n 矿电 ll =4900+2400 9 =38500mm 8根据煤矿开采设计第 393 页有关规定，大型矿井材料存车线长度能容纳 10 个以上的材料车，结合矿井达到产量时所需材料矿车数，确定

51、材料存车线长为十个矿车 长度，即 34.5m。 9根据煤矿开采设计第 393 页有关规定，副井空、重车线长度按 1.01.5 列车 长。达产后矿井各矿车数确定副井重车线长度为 l=4900+2400 9=38500mm，故副井重车线长度定为 46m。n 矿电 ll 10人车场长度：l=4900+42808=31940mm，即为 31.940m。n 人电 ll 电机车修理间：长度为 5m。 2.5.2 道岔参数的确定：道岔参数的确定： 根据煤矿开采设计第 311 页道岔选型表中查询可知应选用 4、5 号道岔。由 煤矿安全规程第 352 条：新建或改扩建的矿井中，对运行 7t 及其以上机车或 3t

52、 及 其以上矿车的轨道，应采用不低于 30kg/m 的钢轨。及副立井提升罐笼型号相对应矿车 为 900mm 轨距。 矿车轨距各参数： 25 轨距（mm） 曲率半径(mm)1.5m/s2.0m/s2.5m/s3.0m/s 102035 122030 15152535 2010203045 2510152535 3010102025 900 表（2-5-5） 综上确定车场道岔选用 zdk930-4-15、zdk930-4-15（左） 、zdc930-4-15、zdx930-4- 15 道岔。 道岔用料统计： 道岔型号数 目 zdk930-4-156 zdk930-4-15左4 zdx930-42

53、zdc930-41 表（2-5-6） 26 2.5.3 井底车场井底车场线路设计线路设计 图（2-5-1） 井底车场巷道参数表 掘净宽高 半圆拱 围岩类别支护方式 稳定基岩 支护厚度 （mm） 断面形状 断面积（m2）掘进尺寸（mm） 净周长 (m） 砌碹2215.21004800400014.82 表（2-5-7） 2.6 方案比较、确定开拓系统方案比较、确定开拓系统 根据本井田煤层赋存状况，设计确定全井田按两个水平分三个开采区域生产，结合 矿井工业场地位置及前面论证的矿井可能的主井井筒、副井井筒及回风井井筒的形式及 27 位置等具体内容，经过技术经济比较之后，选择了最优方案，以下是我进行方

54、案 比较的过程 2.6.1 设设计计任任务务 方案 一：井田 北部白草咀工业广场， 两立井 加回风斜井 两阶段 开拓 。方 案图见（图（ 2-6-1）和图（ 2-6-2） ） 该方案位于 华亭县城以北，北汭水河以南的开阔平坦地带。该场地地势平坦，挖 填量较小，离华亭县城较近，交通顺畅。其北部为北汭水河，有保水煤柱，压煤量较少。 场地布置简单。 立井井口标高 +1437，箕斗运输煤炭； 副立 井井口标高 +1435，罐笼运料和行人； 风立 井井口标高 +1465，回风 ； 根据井田形状，煤层产状，井口位置等，井下设大巷， +1180 水平运 输和+1150 轨道 大巷按 3流水坡度掘进。回风大巷

55、布置高出运输大巷 30m。 矿井移交生产时，采用中央并列式通风系统，抽出式通风方式， 一阶段共划分2 个采区，矿井移交的首采区为一采区。 28 1501 工 业 广 场 风井 x=3905017.93 y=36377938.9 副井 x=3902492 y=36377889 z=431 主井 x=3922525 y=36377857 z=461 煤仓 轨道大巷 运输大巷 水仓 回风上山 运输上山 后期风井 轨道上山 回风上山 进风行人斜巷 回风大巷 溜煤眼 图（ 2-6-1） 29 7 70 00 0 7 75 50 0 8 80 00 0 8 85 50 0 9 90 00 0 9 95 5

56、0 0 1 10 00 00 0 1 10 05 50 0 1 11 10 00 0 1 11 15 50 0 1 12 20 00 0 1 12 25 50 0 1 13 30 00 0 1 15 50 00 0 1 14 45 50 0 1 14 40 00 0 1 13 35 50 0 7 70 00 0 7 75 50 0 8 80 00 0 8 85 50 0 9 90 00 0 9 95 50 0 1 10 00 00 0 1 10 05 50 0 1 11 10 00 0 1 11 15 50 0 1 12 20 00 0 1 12 25 50 0 1 13 30 00 0 1

57、15 50 00 0 1 14 45 50 0 1 14 40 00 0 1 13 35 50 0 501运输顺槽 501辅运顺槽 502回风顺槽 502辅运顺槽 水仓 车场绕道 煤仓清煤巷 副井 x=3902492 y=36377889 z=431 主井 x=3922525 y=36377857 z=461 回风大巷 运输上山 轨道上山 501回风顺槽 轨道运输大巷 502运输顺槽 西安科技大学能源学院采矿工程系 井田开拓剖面图 采矿专业毕业设计 日 期 图 号 比 例 评 阅 指 导 班 级 学 号 姓 名 1 : 5000 华亭煤业集团砚北煤矿煤5层开采设计 徐 鹏 0803010221

58、 采矿08-02 图 2-6-2 方案二：井田东南角乔北台 工业广场， 三斜 井开拓 。方案方案 图见（图 （2-6-3） ） 该方案 位于砚北煤矿的井田东南角，井口位于井田一翼，不便于井下开采，地势 倾斜，不利于工业场地的布置。主、副、风井的开拓工程量大。不利于近水平煤层 的开采。 30 1501 副立井 主立井 井底煤仓 运输石门 轨道石门 回风石门 回风大巷 轨道大巷 运输大巷 通风行人斜巷 150101工作面运输顺槽联络巷 溜煤眼 井底水仓 掘进工作面 风门 采区甩车场 无极绳绞车硐室 风井 aa 后期巷道 通风联络巷 图（ 2-6-3） 2.6.3 方案技术比较方案技术比较 方案一和

59、方案二做技术和经济比较，从而选出其中的最优方案。方案一和方 案二的主要不同之处首先是工业场地的选择不一样，其次是通风方式和大 巷布置方式 不同。关于工业场地的选择在前面已经有所描述，从技术上看把 工业场地选择在方案一的场地上更为有利，所以只需要对大巷布置方 式和通 风进行比较，然后再进行经济比较就可以确定最优方案。（见表 2-5-8） 两方案的优缺点对照表见：表（2-5-8） 31 项目优 点缺 点 方 案 一 地面到井下的运输距离短。 用人少，环节少、占用设备少。 开拓适应性很强，可用于各种地质条件 。 .井巷工程量较少。维护费用低总体基 建费用较低；设管线长度短，节省费用， 下放人员设备、

60、材料速度快。 利用地面原有公路线路，开工前不需要 修建地面道路，省投资。 井口及工业广场位于井田南侧中央处井 筒和工业广场保护煤柱与地面河流保护煤 柱相重合，留设煤柱少。 建井期长、初期投资多、投产期长，出 煤慢。 立井井筒施工复杂，施工准备期长，施 工难度大，井筒装备复杂，且不能充分发 挥提升设备作用，建井总工期长，运输环 节多，效率低开凿费用高，掘进速度慢。 方 案 二 远离县城，对城市的污染小。 周边是沟谷，排矸方便。 此处不需要占用农田. 处在井田东南部边界，井下后期运输距 离长。 通风距离较长。 表（2-5-8） 2.6.2 方案经济比较方案经济比较 因为两个方案中的不同之处主要在与