开滦范各庄矿设计煤矿毕业设计说明书

1、 目录目录1第一章矿区概述及井田地质特征11.1 矿区概述11.1.1 交通位置11.1.2地理位置11.1.3 地形特征21.1.4 气象 地震21.1.5 矿区经济电源21.2井田地质特征21.2.1 井田地层21.2.2 地质结构51.2.3水文地质条件81.3 煤层特征91.3.1 煤质91.3.2 煤的用途101.3.3 瓦斯101.3.4 煤尘10第二章 井田境界和储量122.1 井田境界122.1.1 井田范围122.1.2 井田尺寸122.2 矿井工业储量122.3 井田可采储量132.3.1 矿井设计资源储量132.3.2 矿井设计可采储量14第三章 矿井生产能力、服务年限及

2、工作制度163.1 矿井生产能力及服务年限163.1.1 确定依据163.1.2 矿井设计生产能力163.1.3 矿井生产能力和服务年限的关系173.1.4 矿井服务年限173.2 矿井工作制度18第四章 井田开拓194.1 井田开拓的基本问题194.1.1 确定井筒形式、数目及位置194.1.2工业广场214.1.3开采水平的确定及采区划分214.1.4主要开拓巷道214.1.5方案比较214.2 井筒位置的确定294.2.1工业场地的位置294.2.2井筒294.3 开采水平324.3.1 水平高度的确定324.3.2 设计水平的巷道布置334.4 采区划分及开采顺序344.4.1采区划分

3、344.4.2开采顺序354.5 井底车场354.5.1确定井底车场的形式354.5.2 车场内各种存车线长度计算364.5.3 轨型、道岔及曲线巷道参数384.5.4马头门线路的平面布置计算384.5.5 井底车场的调车方式394.5.6井底车场各硐室布置394.6 开拓系统综述414.6.1 开拓系统414.6.2 初期井巷工程量424.6.3 三量计算42第五章 采煤方法和采区巷道布置435.1 煤层地质特征435.1.1 采区概况435.1.2 煤层特征435.2 采煤方法和回采工艺435.2.1 采煤方法的选择435.2.2 回采工艺的确定455.2.3采煤设备选型485.2.4 工

4、作面长度确定515.2.5 工作面长度合理性的检验525.2.6 工作面支护方式、支架规格和布置方式535.2.7端头支护及超前支护方式555.2.8 循环作业方式及经济技术指标565.2.9 工作面机电设备及经济技术指标585.2.10 各工艺过程的安全注意事项595.3 采区巷道和生产系统645.3.1 概述645.3.2 采区生产能力645.3.3 采区上山布置655.3.4 区段划分655.3.5 采区生产系统665.4 采区车场设计及硐室665.4.1 采区上、中部车场665.4.2 采区下部车场675.4.3 采区硐室设计675.5 采区采掘计划695.5.1 采区巷道的断面和支护

5、形式695.5.2 工作面推进度、年产量及采区回采率69第六章 矿井运输706.1 综述706.1.1 矿井生产能力和工作能力706.1.2 煤层及煤质706.1.3 运输距离和货载量706.1.4 矿井运输系统706.1.5 矿井提升概述716.2 采区运输设备的选择726.2.1 设备选型原则726.2.2 采区运输设备选型及能力验算726.3 主要巷道运输设备的选择746.3.1 主运输大巷设备选择746.4主井提升746.4.1主井提升746.4.2副井提升设备的选择80第七章 矿井通风与安全837.1 矿井通风方式与通风系统837.1.1 煤层特征837.1.2 选择通风系统的原则8

6、37.1.3 矿井通风方式及通风系统847.1.4 通风系统概述857.2 采区及全矿所需风量857.2.1 配风的原则和方法857.2.2 配风的依据867.2.3 采区及全矿所需风量计算867.3 矿井通风阻力计算907.3.1矿井最大阻力路线917.3.2矿井通风阻力计算917.3.3 矿井通风总阻力947.3.4 两个时期的矿井总风阻和总等积孔947.4 扇风机选型957.4.1 选择风机的基本原则957.4.2 选择主要通风机957.5 防止特殊灾害的安全措施977.5.1 瓦斯987.5.2 粉尘997.5.3水灾预防1007.5.4防突管理100第八章 矿井排水系统1018.1

7、概述1018.1.1 概况1018.1.2 排水系统概述1018.2 排水设备选型1028.2.1 初选水泵1028.2.2 管路布置1038.2.3 管道特性曲线及工况的确定1048.2.4 检验计算1078.3 水仓及水泵房1078.3.1 水仓1078.3.2 水泵房1088.4 排水技术经济指标1118.4.1 全年排水电耗1118.4.2 排1m3水电耗1118.4.3 吨煤排水电耗111第9章 技术经济指标112感 谢114参 考 文 献115115第一章 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1 交通位置开滦范各庄矿是我国自行设计、施工的一座大型现代矿井。该矿井是河北省唐

8、山市古冶区的一个矿井，位于唐山市东南约4.4km。井田范围：井田东部以煤气化带为自然边界，西北部以范吕井田边界为边界，南部以经度38000，西部以纬度92500为界。井田南北走向4.7km，东西倾斜宽3.14km，井田面积14.3平方公里。1.1.2地理位置开滦地处于河北省唐山市境内，北依燕山，南望渤海，毗邻京津大城市群，处于环渤海经济开发区腹地；京沈、通坨、大秦和坨港四条铁路干线，京沈、唐津、唐港三条高速公路纵横其中；秦皇岛港、塘沽港毗邻相接，新崛起的京唐港建有开滦业主码头，煤炭可直抵华东、华南市场和全国各地，并远销海外。范各庄矿位于开平向斜之东南翼，属唐山市古冶区管辖境内，北距古冶火车站1

9、0.2公里，矿内铁路与京山线古冶站和林西矿接轨，有公路干线通过井田。矿井地理坐标：东京113度28分，北纬39度33分。详见图1-1：范各庄矿井总布置。图1-1 范各庄矿井总布置图1.1.3 地形特征范各庄矿井田范围内地势平坦，为第四系冲基层所覆盖，并且主要由砂、粘土、卵石组成。1.1.4 气象 地震 本井田，属温暖带半湿润型季风气候，四季分明，光照充足，温差较大。春季多风少雨，夏季炎热湿润，秋季秋高气爽，冬季寒冷多雾。年平均气温14.215.5，年降水量349.2970.1mm年日照时数1787.22566.7h。每年79月份为雨季。据河北省地震局鉴定，本区地震基本烈度为78。1.1.5 矿

10、区经济电源矿区内工业结构以采矿、建材、机械制造、轻工业为主。矿井建设所需主要建材除钢材、木材、水泥由国家调拨或外购外，其余砂、砖、石灰等均由当地得到解决。劳动力来源广，可满足建设需要。范各庄矿中央变电站的电源线计4趟，其中2趟是电网吕家坨变电站35千伏输电线，接矿中央变电站的两台变压器sf7-16000/35、sf7-10000/35，以6000伏电压馈送至一水平；另外两趟是开滦临西电厂35千伏输电线，接矿中央变电站的两台sfl-15000/35变压器，以6000伏电压馈送二水平。1.2井田地质特征1.2.1 井田地层范各庄井田煤系地层主要由石炭系、二叠系地层所组成，其中包括中石碳统唐山组，上

11、石碳统、赵各庄组，下二叠统的大苗庄组、唐家庄组。基底为经过长期剥蚀夷平的中奥陶统，上覆地层为上二叠统古冶组陆相碎屑岩。含煤建造由一套海相、过渡相、陆相地层组成。其中分述如下：（一） 石炭系（1）中统唐山组属石炭系中统。直接覆于奥陶系灰岩之上，与奥陶系地层呈假整合接触，平均厚度约56米。岩性以粉砂岩、泥岩为主，细砂岩次之，底部为鲕状铝土质泥岩（g层），含k1、k2、k3三层灰岩，以k3三层灰岩发育较好，层位稳定，厚度一般为2.53.2米，称为唐山系灰岩。含13层不稳定的薄煤线。（2）上统开平组属石炭系上统。上部止于k6顶板，下起唐山灰岩顶板，本组厚度约52米。岩性以细砂岩和粉砂岩为主，泥岩次之，

12、含k4、k5、k6三层质地不均匀的薄层灰岩和一层局部可采的14层煤层。本组比唐山组颜色较深，多呈深灰色，泥岩显著减少，含砂量增加，植物化石增多，黄铁矿结晶体和菱铁矿结核均匀发育。（3）上统赵各庄组属石灰系上统。上部以11煤层顶板为界，下伏开平组，厚度约86米，为主要含煤地层之一。岩性以粗砂岩、中砂岩和粉砂岩为主，泥岩次之。含二至三层可采煤层，即11煤、12煤12半煤。岩性与开平组比颗粒变粗，接近陆相沉积。（二） 二叠系（1）下统大苗庄组属二叠系下统。上部止于5煤层顶板，下伏赵各庄组，厚度约67米。本组以深灰、黑灰色粉砂岩和泥岩为主，青灰色中砂岩次之，为主要含煤地层之一。含可采煤层四层，即5煤、

13、7煤、8煤、9煤.6煤层分布普遍，但不可采。（2）下统唐家庄组属二叠系下统。上部止于a层顶板，下伏大苗庄组，厚度约270米。岩性以粗砂岩中砂岩为主，细砂岩次之，下不粉砂岩和泥岩比较发育，间夹14薄煤线。掩饰颜色由下部的深灰、浅灰往上变为灰和紫红色，均属于陆相沉积。范各庄井田煤系底层的层的形成过程均属于近海型沉积。其中石灰炭系的唐山组、开平组和赵各庄组属于海陆交互相沉积，二叠系的大苗庄组和唐家庄组属于近海陆相沉积。整个煤系地层厚度、煤层层数、旋回结构明显清晰，易于对比。从相旋回的特征分析，中石炭统地壳升降运动频繁，引起大面积海侵和海退，沉积了一套海陆交互相地层。由于地壳运动短暂而频繁，不宜泥炭堆

14、积，故没有形成可采煤层。在这时期地形比较平坦，海侵和海退范围广泛，沉积了三层薄层灰岩，即k1、k2、k3灰岩。中石炭统地层厚度较薄，约为56米，相旋回结构清晰，易于对比。晚中炭统地层以缓慢上升为主，聚煤作用活跃，海相地层逐渐减少，过渡相地层增多，且出现河流冲积相沉积。在晚灰石炭早起地壳运动还比较频繁，且很不稳定，沉积了三层薄层灰岩，即k4、k5、k6灰岩，到后期地壳运动趋于稳定，适宜植物生长与堆积形成本井田的开采煤层，即11、12煤层和局部可采煤层12半煤层、14煤层。晚石炭统厚度约138米，相旋回结构比较清楚。早二叠统地壳运动仍以上升为主，上升幅度由小渐大，海退范围逐渐扩大，沉积了一套近海陆

15、相地层，湖泊、沼泽遍布，沉积了四层稳定和较稳定的可采煤层（5、7、8、9煤层）。到二叠统中晚期，气候由温润转向干燥，不宜植物的生长。中期只形成薄煤层，到晚期聚煤作用已进入尾声。下二叠统地层厚度约为337米。从煤系地层形成过程来看，地壳运动在中石炭统、下二叠统以上升为主，上升-由小到大，有缓慢上升到直线上升。从岩相来看，为近海相过渡相大陆相。从成煤环境来看，则为滨海平原到内陆湖泊。正是由于地壳运动由弱到强，从海相逐渐转为陆相，在这种地壳运动相对稳定时期，采沉积了本井田的开采煤层，详见表1-1：范各庄矿井田地层划分简。地质时代建组起止层位地层接触关系厚度含煤层主要特征系统相第四系由地表至基岩面不整

16、合整合整合整合整合整合假整合219.5主要由砂、粘土、卵石组成二叠系上统古冶组红色砂岩底面至a层顶面120.0不含煤主要由中砂岩、粉砂岩组成下统唐家庄组a层顶面至5煤层顶面269.7含煤线4-5层主要由中砂岩、粉砂岩组成大苗庄组5煤层顶板至11煤层顶板69.4含煤6层可采4层即5、7、8、9煤由砂岩、粉砂岩、煤和泥岩组成石炭系上统赵各庄组11煤层顶板至k6灰岩顶面86.4含3层煤即可采的11、12、12半煤由砂岩、粉砂岩、煤组成开平组k6灰岩顶面至k3灰岩顶面51.7含煤13层，仅14煤局部可采主要由粉砂岩、泥岩组成，夹三层不稳定的灰岩中统唐山组k3灰岩顶面至奥陶灰岩顶面55.8含13层不稳定

17、薄煤线以粉砂岩为主，细砂岩次之，间夹三层灰岩，底部为g层铝矾土岩开平组由灰岩、白云岩等组成表1-1：范各庄矿井田地层划分简表1.2.2 地质结构 范各庄井田位于开平煤矿的东南翼。开平煤田位于燕山南麓，开平主向斜是煤田的主要骨架，呈复式向斜构造。向斜的总体轴向为ne向，自古冶以北主向斜轴逐渐转为东西向。向斜两翼不对称，西北翼地层倾角比较大，局部地层倒转，发育落差及走向长度较大的逆断层或逆掩断层；东南翼地层倾角比较平缓，由北往南发育两组轴向与主向斜中欧斜交或直交的短轴倾伏褶皱构造；一组由杜军庄背斜、黑鸭子向斜、吕家坨向斜、塔坨向斜、毕各庄向斜及南阳庄背斜等组成；另一组出现在宋家营以南，由李新庄向斜

18、、刘唐堡背斜组成，其规模不如前者。东南翼断层不断发育，规模也较小，多见于褶皱构造的轴部，正断层较多，逆断层较少。范各庄井田的主体构造为井田北翼的塔坨向斜和南翼的毕各庄区域的毕各庄向斜，是由于开平向斜在发育过程中北部受青龙山东西构造带影响，主向斜轴在古冶以北发生偏转呈东西向而派生出的南北应力场形成的次一级构造。塔坨向斜在井田范围内已经由钻探工程、井巷工程严密控制，向斜轴线总体呈东西向，枢纽呈弧形向北凸出。受塔坨向斜影响，往南伴发音了北二背斜和井口向斜。毕各庄向斜主要为钻探工程控制，向斜轴呈nw向，枢纽呈马鞍伏起伏较大，沿轴向形成两个小型盆地。井田内较大的断裂构造主要分布于毕各庄向斜区域：一组是以

19、f5大断层为主的断层带，走向呈nne向。f5断层为正断层，落差达200余米，向北发育，一直切过唐家庄井田。f5断层为喜马拉雅运动中产生的次一级构造；另一组是以f0断层为主的断裂构造带。该断层带在三水平南二石门以南通过钻探、物探、巷道工程得到了比较好的控制，南二石门以北的延展情况及落差变化尚待探查。f0断层为f5大断层的伴生构造。第三组为毕36孔、84-7孔揭露的一组较大落差的正断层。断层多为单孔控制，断层的走向尚未确定，也应属于f5大断层的半生构造或派生构造，有待进一步查明。到目前为止，井田内可能出现的大型构造基本得到了控制。总的开看，塔坨向斜区、毕各庄向斜区构造比较复杂，形成的断裂构造多与区

20、域应力场有关，有明显的规律性。中部单斜区构造相对比较简单。同时随着井田的开发深部延伸，构造发育越来越复杂，断层落差增大，断层面形式多样化，对生产影响也越来越大，特别是f0断层及伴生构造的存在，完全打乱了二水平下半部及三水平上班不的正常生产布局。范各庄井田根据构造特征，划分三个构造区，即井田北部的塔坨向斜区，中部单斜构造区和南部毕各庄向斜区。（一）塔坨向斜区由南一石门往北到井田边界的塔坨向斜区。该区域内以褶皱和陷落柱构造发育为主要特征。褶皱由北往南依次为塔坨向斜、北二背斜、井口向斜。一发现的陷落柱大部分发育在此区域，且集中井口向斜轴部附近。断裂构造发育以小型正断层为主。塔坨向斜：塔坨向斜为本区域

21、的主体构造，对该区内其他褶皱、断裂构造及煤层的后生变化起着决定性的控制作用。塔坨向斜的枢纽呈弧形、向北弯曲。向斜的轴线在-400米以上为n65w ,往深部转为n45e，向斜轴面略向北倾斜。两翼地层不对称，北翼陡，地层倾角可达45，南翼缓，请教在20以下。向斜在浅部较为开阔，而在-300米至-600米之间褶皱比较紧密，并呈复试褶皱构造。向斜深部有向董各庄盆地发展的趋势。北二背斜：属塔坨向斜的次一级褶皱构造，被写的轴线位于北二石门2270下山附近。基本与塔坨向斜轴平行，也呈弧形弯曲，发育于-300米水平以下。井口向斜：位于二水平井底车场，也属于塔坨向斜的次一级构造，由两个小型向斜呈“y”型组合而成

22、。主轴也基本与塔坨向斜轴平行，呈弧形。他仅发育在-300-700米之间，在-400-500米之间这周比较明显。井田内揭露的岩溶陷落柱多集中在此区域。塔坨向斜区域内的断裂构造多数与塔坨向斜的形成有关，集中发育在向背斜的轴部。揭露的断裂构造基本上分为四组，即nw向和nee向、nee向和nww向，其中以nw向和nee向两组断裂较发育，断层落差大，延伸较远，多数为正断层。在垂向上，同一断层在下部煤岩层中的落差要比在上部煤岩层中的落差大，特别是逆断层，当发育到上部7、8煤层时，就往往呈现为煤层的褶皱变形而消失。另外，由于煤层的厚度即顶底板岩石力学性质的差异，不同煤层中断层的发育差异也很大，9煤和11煤层

23、中断层比较发育，7煤、8煤和12煤层中次之。另外，在该区域内还揭露了三种特殊类型的断层。一种是在浅部的7、8煤层中发育的走向断层，走向上有一定的延展长度，但垂向上只发育到9煤层顶板之上，属于层滑构造。第二种揭露与2170下山及2176等工作面中的大型平推断层。断层的落差虽然不大，但断层的延展长度却很大。第三种是同一断层在上部煤层中表现为正断层，在下部煤层中表现为逆断层，断层面在垂向上呈弧形弯曲，拐点多位于9煤层机器顶底板附近。据井下钻孔资料，在塔坨向斜轴部可能发育一条落差6.0米走向平行向斜轴的正断层，需进一步工作查明。（二） 中部单斜构造区南一石门至南四石门为中部单斜构造区。地层走向变化不大

24、，倾向nww向，地层倾角824，由北往南请教逐渐减小，一般在15以下。该区域以小型断裂为主，f0大断层贯穿该区域，在南二石门以北及南四石门以南发育有局部小强褶曲。根据一水平及二水平采掘工程实际揭露的资料，单斜构造区断裂构造的发育特征主要表现为：（1）在成因上，主要分为两类：一类是与区域构造应力场有关的断层，如ne至nee向。nww向发育的断层，表现为断层的规律性很强，在走向上延展的距离较远，有的断层落差虽然不大，也往往错断整个煤层组；另一类是由于断层不均衡沉降或是沉积不均衡压实而形成的局部应力场产生的断裂构造，表现为断层落差较小，规律性不强，沿走向延展的距离短，除少数落差较大的断层可以影响到临

25、近煤层外，往往都仅见于本煤层，尤其以9煤层中比较常见。多为压性、压轴性小型断层。（2）在展布方向上基本分为四组，即nne向，ne至nee向，nne向和nww向。其中以走向ne至nee断裂构造占多数，其次为nww向延展的断层，其他两组仅见少量。（3）在规模上，走向为ne至nee向的断层落差较大，尤其是ne向的断层，大部分为正断层，该组断层水平延展距离较远，并错断整个煤层组，对生产影响较大，nww向断层多位水平断层，虽然落差不大，但水平延展距离较远。（4）在断层形式上，南三石门以北主要为正断层，自南三石门以南则逆断层逐渐增多，井有正断层和逆断层交错相伴出现的现象，所以出现的逆断层绝大部分走向呈ne

26、e向，水平延展的距离较远，初步认为是f5 断层错动产生的附加应力场作用的结果。（三）下面将已经揭露且对二、三水平产生影响较大的断层分别叙述如下： f0断层。该断层实际揭露于南四石门下部车场，根据巷道工程及钻探控制，完备一直延展到井口区附近，该断层为高角度正断层，倾向sww,倾角7084。揭露的最大断层落差为37米，往北延展落差逐渐减小，南三石门处落差为32米，三水平运输大巷在一道半处穿过该断层，落差为15米，在三水平南一石门钻探确定落差为15米，该断层穿过整个单斜构造区，给采掘生产造成了很大影响，同时，在f0断层的两侧伴生有一定规模的较大落差断层。 f17断层：实际属于1477泄水限和2473

27、风、运道。为一落差7.0米哦逆断层，倾向nw，倾角20。该断层向下发育到9煤层中，2491s运道实见落差为4.0米，向下影响到12煤层。对该区域的7、9煤层的采掘生产有较大的影响。f23断层：实见于二水平南一石门及2177斜，斜面边眼。为两条正断层组成的断层组，合计落差为7.0米，断层倾向nee，倾角51，3090上山也揭露该断层，落差为3.0米，预计对下部各断层也有影响。 f24断层：实见于2290上山及2291n运道。上山位置断层落差5.0米运道落差为3.5米，倾向sw，倾角53。该断层向上只发育到8煤层底板，实见落差为2.0米，但由于该断层及半生断层的影响，7煤层在相应位置煤层非常松软，

28、顶板破碎，8、9煤层在南二上山以北约200米的范围小断层十分发育，顶板破碎，煤层厚度变化很大，对12煤层也有一定影响。 f25断层：位于南二至南三石门之间，有一水平直延伸到二水平。该区域各回采工作面的巷道掘进中实际揭露该断层，断层最大落差3.米，倾角6570，在一水平为倾向断层，延伸到二水平逐渐转变为斜交甚至走向断层，二水平南三中部车场及皮带师门8煤层见点处揭露该断层的是及落差为2.0米。该断层的存在对南一南三区域回采工作面的布置影响较大，预计可以影响到以下各个煤层。f26断层：实见于二水平南四石门12煤层底板，为两条平行正断层组成的断层组，合计落差为9.0米，近南北走向，倾向sw，倾角838

29、6，为f0 断层的伴生构造。 f27断层：实见于二水平南四石门8煤层顶板 走向近南北向，倾向sw，落差5.0米。另根据钻探及三维地震资料，在f0断层上盘100米范围还伴生有数条落差较大的断层，请进一步验证。1.2.3水文地质条件（一）井田内仍存在高水位异常区，影响着矿井延伸和生产的正常摆布。（1）是2298高水位异常区。初步查明是12煤层底板砂岩含水层直接受k3含水层补给，间接接受奥灰水补给造成的，造成该区的9煤、11煤、12煤层大面积不能开采，需完成导水裂隙注浆堵水工程后，方可回采。（2）是以204区域为中心的京口区高水位异常区，沿井口向斜轴一直延深到四水平井底车场。该区域12煤层底板含水层

30、水位高，泾流条件好，与k3含水层有较好的水力联系。同时，300车场11#陷落柱的发现，97-j1水文观测孔呈现出高水位异常、奥灰界面发现较大落差断层等，进一步说明该区域水文地质条件十分复杂。是否存在隐伏导水岩溶陷落有待进一步探查。（3）是毕各庄向斜区南五石门以南区域，大型断裂构造较为发育，已有水文观测孔反应12煤层底板含水层、k3含水层水位偏高，并且两者水位比较接近，成为新的异常区，但控制程度较差。（二）生产过程中揭露的f0断层已经查明其向下发育到奥陶灰岩，已基本查明了南一南五石门之间二水平范围的导水、赋水情况。该断层三水平赋水、导水情况尚不清楚。（三）井田南翼单斜构造区属于正常疏降区，12煤

31、层底板水位已经下降至开采水平以下。 表1-2 范各庄矿井田主要标志层情况层 位标志层名称厚度（m）稳定性主要特征系统组二叠系下统唐家庄组a层铝铁质泥岩7.8稳定紫红色，含铝质成分较多大苗庄组5煤层底板砂岩2.2稳定水平层理明显，间层清晰6煤层底板砂岩质泥岩4.7稳定铝制成分，鲕状结构石炭系上统赵各庄组11煤层顶板粉砂岩8.3稳定含泥质结核，贝壳状断口12煤层顶板腐泥质页岩2.2稳定炭质成分很高开平组k6石灰岩0.6不稳定局部相变为粉砂岩k5石灰岩0.7较稳定黑褐色，厚度变化大14煤层底板泥岩6.6稳定有鲕状结构中统唐山组快石灰岩3.2稳定含海相动物化石g层铝矾土岩11.5不稳定鲕状结构明显，铝

32、质成分较高1.3 煤层特征1.3.1 煤质井田内各主要可采掘煤层种均为结焦性良好的1号、2号肥煤和气肥煤。煤质受沉积环境的影响，各煤层变化较大，赋存于赵各庄组的11煤、12煤煤质较好，灰分低、发热量高，但煤的含硫量高；赋存于陆相大苗庄组的5煤、7煤、8煤、9煤则灰分较高，发热量低，但煤的含硫量低。均属于难选或非常难选煤。每层的原生灰分在井田范围内并无大的差异，但原煤的生产灰分却呈现逐渐上升的趋势，个别工作面的生产会分则达到了40%50%以上。（1）造成原煤生产灰分增加的主要原因是生产管理过程中的产品质量意识差，产煤种认为混入大量矸石；是由于个别煤层的特殊赋存条件，如存在伪顶、夹矸，或出现局部薄

33、煤等，生产工艺不合理，出现采伪顶，夹石，破底板等，形成的大量矸石混入煤中；是煤层不能合理配采，7煤、8煤、9煤等高灰分煤层集中生产，造成全矿井原煤生产会分增高，发热量降低。（2）开采煤层的煤质12煤层为复杂结构的厚煤层，煤层厚度1.058.32米，平均3米。中上部含有23层黄铁矿结核层，呈细条带或串珠状分布，比较稳定，煤层中部一层结核厚度可达0.1米。距离底板约0.3普遍含有一层0.10.2米厚的松软泥岩夹石。煤层厚度由北往南逐渐增厚，由毕6孔、毕3孔、83-5孔、87-1孔一线往南与12半煤层合并，厚度可达8米以上。与下伏12半煤的层间距为0.438.9米，平均煤厚6米。1.3.2 煤的用途

34、主要产品为812级精肥煤，低磷、高灰熔点、粘结性能好，是我国稀有的炼焦用煤，被誉为“工业味精”。1.3.3 瓦斯赋存于煤层中的瓦斯是煤矿生产中的重大自然灾害之一，是随着煤化作用产生的有害气体。煤层中瓦斯含量一般受下述因素控制：煤的变质程度、围岩条件、地质构造、埋藏深度以及地下水活动等。范各庄矿ch4的相对涌出量在0.566.5立方米/吨。二氧化残的相对涌出量3.1812.18立方米/吨.天，仍属于低级瓦斯矿井。甲烷、二氧化碳的涌出量随着矿井的逐步延深，二水平部分工作面的甲烷、二氧化碳涌出量有逐渐增加的趋势。从瓦斯成分上看，甲烷百分比含量值增高，现开采水平的各煤层即将接近瓦斯风化带下限。1.3.

35、4 煤尘煤尘是煤矿生产过程中，煤被碎厚形成的粉末状尘埃。煤尘除引起煤肺病，影响人的健康外，其主要危害在于悬浮空气中的煤尘，在一定条件下可以引起燃烧和爆炸，造成巨大的井下事故。决定煤尘是否有爆炸性，以及爆炸请强弱的因素有以下几个方面：煤尘的成分：煤尘的爆炸性与他的可燃性挥发分量有很大关系。当vr3542%时，爆炸性逐渐减弱。以多年的煤质统计数据来看，我矿各煤层的挥发数值均在1536%之间，尤其以2335%范围内数值为多，这说明我矿具有发生煤尘爆炸的潜在危险。煤尘的爆炸性与他的水分和灰分含量也有一定的关系。水分可以阻碍煤尘的燃烧过程，增大尘粒的粘结性和减少煤尘飞扬，当水分含量达到4050%时，煤尘

36、几乎丧失了爆炸性能。巷道空气中煤尘浓度和瓦斯浓度只有煤尘呈悬浮状态，切煤尘浓度达到一定界限，而瓦斯浓度达到下表中数值时，煤尘才有发生爆炸的可能。由于我矿在采掘工作面实行喷水雾降尘，严格控制回风流中的瓦斯浓度，并将甲烷值控制在0.5%以下，从而基本上消除了因瓦斯、煤尘浓度二可能发生引发的煤尘爆炸事故。经鉴定煤层自燃为三级，不易自燃。第二章 井田境界和储量2.1 井田境界2.1.1 井田范围井田东部以煤氧化带为自燃边界，西北部以范吕井田边界为边界。井田南部与西部为人为边界，开采范围以1#9#坐标点圈定。井田走向平均长约6100 m，倾向长平均约3100 m，面积约19 km2，开采标高-160m-

37、800m。井田南部较窄北部较宽，形状不规则。表2.1 井田边界点坐标表边界点坐标1234567x390250390435390023387811386114384097384398y9532194235917173918189200191989949152.1.2 井田尺寸井田的走向最大长度为6.06km，最小走向长度为5.91km，平均为6.10km。井田倾斜方向的最大长度为3.7km，最小长度为2.64km，平均为3.10km。煤层的倾角为9o16o，平均为13o。井田的水平面积按下式计算： s=hl （2.1）式中s井田的水平面积，km2； h井田的水平宽度，km； l井田的平均走向长度

38、，km。 则井田的水平面积为s=6.203.30=19km2 2.2 矿井工业储量 井田参加储量计算的煤层为12#煤层，属单斜层状构造，产状较稳定，倾角为916，平均倾角13。煤层厚度较稳定，变化不大，勘探工程数量较多。因此，储量计算在煤层底板等高线平面投影图上采用地质块段法，结合勘探线、等高线、工程点连线分水平计算，储量采用下列公式计算：zg=sm/cos （2.2）式中 zg工业储量（单位：mt）； s平面积（单位：m2），19072625 m2； 平均煤层倾角（单位：），13； m平均煤层厚度（单位：m)，6.0 m； 煤层视密度（单位：t/m3），1.4 t/m3。则矿井的工业储量zg

39、= 19072625 / cos13 6 1.4 = 164.42 mt2.3 井田可采储量2.3.1 矿井设计资源储量矿井设计资源储量：矿井工业资源储量减去设计计算的断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建（构）筑物煤柱等永久煤柱损失量后的资源储量，称矿井设计资源储量。在本井田范围内，断层和边界煤柱的留设原则为：（1）断层煤柱：断层按其落差大小及对煤层的破坏程度而留设保安煤柱，落差50m者，两侧各留50m（水平距离），落差20m（水平距离），两侧各留20m（水平距离），落差20m 者，不留保安煤柱。（2）井田边界煤拄：按50m（水平距离）留设。考虑到范各庄一矿东边界为煤氧化带为边界，煤氧化带

40、留设20米保护煤柱，其他井田边界保护煤柱留设为50m。开采煤层上方断层较少，且无断层断距超过20m，无需留设断层保护煤柱。矿区上方无村庄和水体，无需留设其他保护煤柱。经测算井田边界煤柱面积为749684 m2。p1=sm/cos （2.2）式中 p1永久煤柱损失量之和（单位：mt）； s永久煤柱平面积（单位：m2），749684 m2； 平均煤层倾角（单位：），13； m平均煤层厚度（单位：m)，6.0 m； 煤层视密度（单位：t/m3），1.4 t/m3。则矿井的工业储量p1= 749684 / cos13 6 1.4 = 6.4629 mt故矿井设计资源储量为：矿井设计储量=矿井工业储量-

41、永久煤柱损失 zs=（zg-p1） （2.3）式中 zs矿井设计储量，mt； p1断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建筑物、地面构筑物煤柱等永久煤柱损失量之和，mt； zs=1644242316462993 =157961238t=157.96 mt2.3.2 矿井设计可采储量矿井设计可采储量：矿井设计资源储量减去工业场地和主要井巷煤柱的煤量后乘以采区回采率，为矿井设计可采储量。井田开采由于在工业广场范围内布置主、副井和其他相关的建筑，根据表2-4确定工业广场面积为1.81.210=21.6公顷，工业广场即布置为480450=216000m2，维护带宽度根据三下采煤规程确定为15m。工业广

42、场煤柱的留设时各角度取值为：基岩移动角=70 =55+0.5（h-50）=72 但 35 72 =72-0.67=62 松散移动角=45 煤层倾角h 上山边界上覆岩层深度故得，松散层移动角=45；走向移动角=70；上山移动角=72；下山移动角=62经过计算（计算过程见图2-1），得工业广场保护煤柱的面积为518580 z工=scosmd = 518580 0.97 6.0 1.42 10000= 4.56 mt表2.4 矿井工业场地占地指标井型/mt.a-1占地面积指标/ha.a(0.1mt)-12.4及以上1.01.21.81.20.450.91.50.090.31.8矿井设计可采储量=（矿

43、井设计储量工业广场、井筒、大巷煤柱）采区回采率 zk=(zs-p2)c （2.4）式中zk矿井设计可采储量，mt； p2工业场地煤柱损失，mt； 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%。本矿12#煤厚6m，属于厚煤层；。得到： zk=(zs-p2)c=（164.424.56）0.75=119.85 mt图 2-1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 确定依据根据煤炭工业矿井设计规范2.2.1：矿井设计生产能力，应根据资源条件、外部建设条件、国家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、

44、经济效益等因素，经多方案比较后确定。矿区规模可依据以下条件确定：（1） 资源情况：煤田地质条件简单，储量丰富，应加大矿区规模，建设大型矿井。煤田地质条件复杂，储量有限，则不能将矿区规模定得太大。（2） 开发条件：包括矿区所处地理位置（是否靠近老矿区及大城市）、交通（铁路、公路、水运）、用户、供电、供水、建筑材料及劳动力来源等。条件好者，应加大开发强度和矿区规模；否则应缩小规模。（3） 国家需求：对国家煤炭需求量（包括煤种、煤质、产量等）的预测是确定矿区规模的一个重要依据。（4） 投资效果：投资少、工期短、生产成本低、效率高。投资回收期短的应加大矿区规模，反之则缩小规模。3.1.2 矿井设计生产

45、能力矿井生产能力是煤矿生产建设的重要指标，在一定程度上综合反映了矿井生产技术面貌，是井田开拓的一个主要参数，也是选择井田开拓方式的重要依据之一。确定矿井生产能力，必须从以下几个方面考虑：1、从煤层赋存条件分析本井田煤层赋存比较稳定，倾角平缓，构造简单，煤层厚度大，开采条件优越，但井田面积较小，且储量不大，具备建设设计生产能力为1.20mt/a的条件。2、从回采工艺和设备方面分析本井田地质条件简单，煤层厚度大，根据国家有关要求，采用长壁机采回采工艺，工作面配备较先进的采煤机、综采放顶煤液压支架、胶带输送机等设备，一个工作面年生产能力完全能够达到1.20mt。因此，从回采工艺和设备方面分析，矿井生

46、产能力应该确定为1.20mt/a。3、从经济效益分析设计对1.20 mt/a、0.90mt/a两种不同井型进行了井巷工程量、单位生产成本、吨煤投资等方面的技术经济比较。1.20 mt/a和0.90mt/a相比，井巷工程量和建井工期基本相同，但万吨掘进率、单位生产成本和吨煤投资显然后者较低，投资回收期短，因此井型为1.20mt/a时投资效益较好。从经济效益分析，由于井田内表土层厚、井筒深，建设费用高，所以应尽可能提高矿井生产能力，减少吨煤投资，提高经济效益 结合国家现行的煤炭工业技术政策，以矿井储量、煤层赋存条件和开采技术条件为依据，以保证采区和工作面的正常接替为原则，在充分考虑发挥投资效益和经

47、济效益的前提下，确定矿井技术改造后设计生产能力为1.2mt/a根据以上分析，设计确定矿井生产能力为1.20mt/a。3.1.3 矿井生产能力和服务年限的关系矿井生产能力和服务年限的关系，实质上就是矿井生产能力和矿井储量的关系。在圈定的井田范围内，矿井储量一定，井型越大，服务年限越短。井型越小，服务年限越长。如前所述，井型增大，基建投资、为全矿开采服务的基建费也增大，分摊到全矿每采吨煤的这部分基建费用则要增加。另一方面，由于生产能力增大和集中生产，提高了效率，一部分生产经营费（如矿井提升、运输、通风、排水及企业管理等费用）并不随产量增大成比例的增加，因此分摊到每吨煤的费用相对减少。这样，随生产能

48、力和服务年限的变化，分摊到采出的每吨煤上的这两部分费用也发生变化，并互相消长，当矿井生产能力与服务年限为某数值时，可使吨煤的总费用最低，相近于这个数值范围，则是合理的生产能力和服务年限。3.1.4 矿井服务年限矿井服务年限： （3.1）式中， z-矿井可采储量（万t）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，一般取1.31.5，本矿井取1.4则矿井服务年限t=9663.3/（1201.4） =57.5a按新建矿井设计服务年限，本矿井设计服务年限为57年，符合规定。参见表3-1表。我国煤矿目前有向大型矿井发展的趋势，设计120万t的井型，达产后，当技术条件适宜时，有

49、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120万t是符合要求的。表3-1 新建矿井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)第一开采水平设计服务年限(a)煤层倾角25煤层倾角 2545煤层倾角455.0及以上7035-3.05.06030-1.22.4502020150.450.9402015153.2 矿井工作制度根据煤炭工业矿井设计规范的规定，矿井生产能力按年工作日330d计算，每天净提升时间为16h。本设计确定年工作日330d，采用“四六”工作制即三班生产，一班准备，每班生产时间6h，昼夜净提升时间为16h。其作业循环图表如表3-2所示：表3-2 作

50、业循环图表第四章 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。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：（1）确定井筒的形式、数目，合理选择井筒及工业场地的位置。 （2）合理确定开采水平的数目和位置。（3）布置大巷及井底车场。（4）确定矿井开采程序，做好开采水平的接替。 （5）进行矿井开拓延深、深部开拓及技术改造。 确定井田开拓方式的过程即是解决上述问题的过程，下面结合南岗矿的特点对

51、上述问题进行讨论和解答。4.1.1 确定井筒形式、数目及位置（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，只有在地形条件合适，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。南岗矿不具备上述地形地质特点，所以不适宜使用平硐开拓。 斜井开拓井筒施工工艺、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的需要；斜井井筒可

52、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少，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。南岗矿表土层较薄，平均厚度为30m，没有流沙层具备斜井开拓的可能性。 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

53、层。主要缺点是立井井筒施工技术复杂，需用设备多，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。 显然南岗矿具备立井开拓的条件。综上所述，根据范各庄一矿的地质地形条件，可以选择斜井或立井开拓。 （2）井筒位置的确定 井筒位置的确定原则： 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，石门工程量少； 有利于首采区布置在井筒附近的富煤阶段，首采区少迁村或不迁村； 井田两翼储量基本平衡；井筒不宜穿过厚表土层、厚含水层、断层破碎带、煤与瓦斯突出煤层或软弱岩层；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威胁； 工业广场宜少占耕地，少压煤； 距水源、电源较近，矿井铁路专用线短，道路布置合理。 南岗矿地面为平原，工业广场不受地形、水源、电力、