鹤壁大禹煤矿矿井设计

1、河北联合大学轻工学院QINGGONG COLLEGE, HEBEI UNITED UNIVERSITY毕业设计说明书设计（论文）题目：鹤壁大禹煤矿矿井设计学生姓名： 学 号：专业班级： 学 部：工程教育部指导教师： 2021年5月20日摘要摘 要本设计为岱河矿0.9Mt/a新井设计。大禹煤矿位于河南省禹州市西北面，交通便利。井田走向（东西）长约3.94.2km，倾向（南北）长约2.2km，井田总面积为8.7km2。主采煤层为二1号煤，平均倾角为13，煤层平均总厚为10m。井田地质条件较为简单。井田工业储量为121.6Mt，矿井可采储量85.5Mt。矿井服务年限为67.8a，涌水量不大，矿井正常

2、涌水量为263m3/h，最大涌水量为447m3/h。矿井瓦斯涌出量较低,为低瓦斯矿井。井田为双立井两水平开拓。水平标高为0m、-250m，双立井开拓，主井装备箕斗，副井装备罐笼。矿井通风方式为两翼对角式通风。矿井年工作日为330d，工作制度为“四六”制。一般部分共包括10章：1.矿区概述及井田地质特征；2.井田境界和储量；3.矿井工作制度及设计生产能力、服务年限；4.井田开拓；5.准备方式-采区巷道布置；6.采煤方法；7.井下运输；8.矿井提升；9.矿井通风与安全技术；10.矿井基本技术经济指标。关键词：立井开拓 ；两翼对角式 ；综采放顶煤 ；矿井通风ABSTRACT This s a new

3、 design of DaYu mine with a production of 1.2Mt/a. DaYu mine lines in Northwest of Yuzhou in HeNan province. . The traffic of road and railway is very convenience to the mine. The run of the minefield is 3.9-4.2km ,the width is about 2.2km，well farmland total area is 8.72.The five is the main coal s

4、eam, and its dip angle is 13 degree. The thickness of the mine is about 10m in all. The proved reserves of the minefield are 121.6Mts. The recoverable reserves are 85.5Mts.The service life of the mine is 67.8 years. The normal flow of the mine is 263m3 percent hour and the max flow of the mine is 44

5、7 m3 percent hour. The mineral well gas gushes the deal lower, for low gas mineral well.The well farmland is two level in shaft well to expand. The level should be located at the lever of 0m and -250m, which use raise and dip mining method of vertical shaft development. The main shaft skip install s

6、kip and the auxiliary shaft install cage. The two wings opposite angles ventilation system is used in the mine.The working system “four-six” is used in the Dayu mine. It produced 330d/a.This design includes ten chapters: 1.An outline of the mine field geology; 2.Boundary and the reserves of mine; 3.

7、The service life and working system of mine; 4.development engineering of coalfield; 5.The layout of banes; 6.The method used in coal mining; 7.Transportation of the underground; 8.The lifting of the mine; 9.The ventilation and the safety operation of the mine; 10.The basic economic and technical no

8、rms.Keywords：vertical shaft development ;two wings opposite angles ventilation system ;Fully mechanized caving ;ventilation of coal pits.目录目 录第一章 矿区概述井田地质特征11.1 矿区概述11.1.1 交通位置11.1.2 地形地貌21.1.3 河流及水体21.1.4 气象及地震21.1.5矿区内工农业生产及主要建筑材料供应情况21.2 井田地质特征31.2.1 井田地质构造31.2.2水文地质31.2.3勘探程度及矿井资源条件评述51.3煤层特征61.

9、3.1 煤层61.3.2 煤质71.3.3 煤层顶底板91.3.4 瓦斯101.3.5 煤尘及煤的自然10第二章 井田境界和储量112.1井田境界112.1.1井田范围112.1.2 开采界限112.1.3井田尺寸112.2 矿井工业储量112.2.1 储量计算基础112.2.2井田地质勘探122.2.3 工业储量计算122.3 矿井可采储量132.3.1 安全煤柱留设原则132.3.2 矿井永久保护煤柱损失量132.3.3 矿井可采储量14第三章 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限153.1 矿井工作制度153.2 矿井设计生产能力及服务年限153.2.1 确定依据153.2.2 矿井设计

10、生产能力153.2.3矿井服务年限163.2.4井型校核16第四章 井田开拓184.1井田开拓的基本问题184.1.1确定井筒形式、数目、位置及坐标194.1.2工业场地位置204.1.3开采水平的确定及采区划分204.1.4主要开拓巷道214.1.5方案比较214.2矿井基本巷道294.2.1井筒294.2.2井底车场硐室334.2.3主要开拓巷道33第五章 准备方式采区巷道布置345.1煤层地质特征345.1.1采区位置345.1.2采区煤层特征345.1.3煤层底板岩石构造情况345.1.4水文地质345.1.5地质构造355.1.6地表情况355.2采区355.2.1采区准备方式的确定

11、355.2.2采区巷道布置355.2.3采区生产系统365.2.4采区内巷道掘进方法365.2.5采区生产能力及采出率365.3采区车场选型设计37第六章 采煤方法406 .1采煤工艺方式406.1.1采区煤层特征及地质条件406.1.2确定采煤工艺方式406.1.3回采工作面参数416.1.4采煤工作面破煤、装煤方式416.1.5采煤工作面支护方式436.1.6端头支护及超前支护方式446.1.7各工艺过程注意事项456.1.8采煤工作面正规循环作业466.2回采巷道布置476.2.1回采巷道布置方式476.2.2回采巷道参数47第七章 井下运输517.1 概述517.1.1矿井设计生产能力

12、及工作制度517.1.2煤层及煤质517.1.3运输距离和货载量517.1.4矿井运输系统517.2采区运输设备选择527.2.1设备选型原则527.2.2采区运输设备选型及能力验算537.3大巷运输设备选择547.3.1主运输大巷设备选择54第八章 矿井通风及安全578.1矿井提升概述578.2主副井提升578.2.1主井提升578.2.2副井提升设备选型59第九章 矿井通风及安全619.1矿井概况、开拓方式及开采方法619.1.1矿井地质概况619.1.2开拓方式619.1.3开采方法619.1.4变电所、火药库619.1.5工作制、人数619.2矿井通风系统的确定629.2.1矿井通风系

13、统的基本要求629.2.2矿井通风方式的选择629.2.3矿井主要通风机工作方式选择639.2.4采区通风系统的要求649.2.5工作面通风方式的选择649.3矿井风量计算659.3.1工作面所需风量的计算659.3.2备用面需风量的计算679.3.3掘进工作面需风量679.3.4硐室需风量689.3.5其它巷道所需风量689.3.6矿井总风量699.3.7风量分配699.4矿井通风阻力计算709.4.1矿井最大阻力路线709.4.2矿井通风阻力计算709.4.3矿井通风总阻力709.4.4两个时期的矿井总风阻和总等积孔719.5选择矿井通风设备729.5.1选择主要通风机729.5.2电动机

14、选型749.6安全灾害的预防措施759.6.1预防瓦斯和煤尘爆炸的措施759.6.2预防井下火灾的措施769.6.3防水措施76第十章 设计矿井基本技术经济指标77参考文献79致 谢80III第1章 矿区概述井田地质特征第一章 矿区概述井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1 交通位置禹州鹤煤大禹矿业有限责任公司位于禹州市西北30km，西南距苌庄乡约4km，区内交通以公路为主，鄢陵花石的S325省道沿矿区东南部通过，乡间简易公路相通。以禹州市区为起点，东南距许昌市37km，南距平顶山市62km，东北距郑州市80 km，西经登封市距洛阳市160km；禹州市到以上各省辖市均为省一级以上公路，车辆通畅

15、，风雨无阻。本区东距京广铁路长葛站约65km，南有神后镇许昌市窄轨铁路及平顶山市禹州市地方铁路，交通方便。详见交通位置图。11.1.2 地形地貌该区为低山丘陵及半掩盖区，沟谷发育，地面高程244320m，相对高差76m，局部基岩出露，地势大致为西高东低。1.1.3 河流及水体该区属淮河流域沙颖河水系，区内有牛头水库，该水库常年有水。冲沟为区内排泄地表水的主要途径，仅丰水期形成地表径流。1.1.4 气象及地震该区地处华北南部，属暖温带大陆性半干燥气候，气温适中，四季分明。解放后年最大降水量为1076.0mm（1964年），年最小降水量为439.9mm（1968年），年平均降水量719mm；降水多

16、集中在每年的六九月份，其降水量占全年的70%；最大年蒸发量为1527.99mm（1966年）。最高气温42.9，最低气温13.9，年平均气温14.4。年风向变化季节性强，夏、秋季多东南风和南风，冬、春季多南北风和北风，历年最大风速2440m/s（1955年），风力一般15级，阵风达5级以上；霜冻期为11月到翌年3月，历年最长霜冻期132天；12月到翌年2月为降雪期，最大积雪深度为20cm，最大冻土深度为25cm。据河南省地震局资料，本区属六度地震烈度区。据禹县县志记载，公元前5年至1949年共发生地震13次，其中大地震3次。解放后，成立了禹州市地震观测台，1966年1980年先后观测到地震10

17、次，其中2级以上地震6次。禹州矿区地震设防烈度根据国家质量技术监督局发布“中华人民共和国国家标准GB183062021 中国地震动参数区划图”禹州市地震动峰值加速度g为0.05，对应的基本烈度为度，其地震设防烈度应按级。1.1.5矿区内工农业生产及主要建筑材料供应情况本区经济较繁荣，工业以煤炭、建材、农产品加工为主，农业以小麦、玉米、烟叶为主。当地农村劳动力多，水源丰富，电力充足，可满足矿井建设的需要。1.2 井田地质特征1.2.1 井田地质构造总体构造形态为以走向100120，倾向南西的单斜构造，地层倾角2040。区内构造形式以北东向断层为主，二1煤层上部发育滑动构造。滑体所在的上覆系统构造

18、复杂，本区二1煤层所在的下伏系统构造相对简单。总体构造复杂程度为中等构造类型。根据已有资料，核查区浅层无岩浆岩侵入和出露。1.2.2水文地质矿区位于禹县煤田蔡寺白沙普查区中段浅部。其北部为灰岩露头区，地下水可直接接收大气降水补给，成为地下水的补给边界；中部和东部为落差50120m的F21正断层，中部为落差2060m的F1正断层，东部为030m的F3正断层，矿区西南为牛头水库，对矿山深部开采存在有潜在威胁。第四系含水层，以钙质结核层和砂、砾石层为主,厚5.025.0m，平均12.0m，含水性与大气降水密切相关，受大气降水直接渗入补给，水位随季节而变化，富水性较强，为孔隙潜水。矿井范围内厚度较小，

19、地形坡度较大，排泄条件较好，一般对煤矿生产无直接影响。二1煤层顶板砂岩裂隙含水层，由大占砂岩、香炭砂岩和砂锅窑砂岩组成，据蔡寺白沙区资料：主要为浅灰色灰色中粒砂岩，厚18.6060.00m，平均51.50m，为砂岩孔隙承压水。其中大占砂岩和香炭砂岩经常合并为一层，是二1煤层顶板直接充水含水层。水质类型属HCO3NaCaMg型。上述含水层富水性较弱，煤层采动后，易造成裂隙淋水，易疏干，对二1煤层的开采影响不大。太原组上段灰岩岩溶裂隙含水层，系指L7以上灰岩段，一般厚14m左右，上距二1煤10m左右，层位稳定，局部岩溶裂隙发育。据钻孔抽水资料，单位涌水量为0.00121.583L/sm，渗透系数0

20、.01634.64m/d，原始水位标高+223.13m。富、导水性不均一，为二1煤层底板直接充水含水层。由于其补给条件好，与地表水体联系密切，属含水中等的岩溶裂隙承压水。水质类型为HCO3NaCaMg型，矿化度小于0.65g/L。太原组下段灰岩岩溶裂隙含水层，系指L4以下灰岩段，一般厚15.00m，层位稳定，局部岩溶裂隙发育，富水性与太原组上部石灰岩含水层相当。为二1煤层底板间接充水含水层。奥陶寒武系灰岩岩溶含水层，系指区内奥陶寒武系顶部70m范围内的灰岩岩溶含水层。层位稳定，岩溶裂隙发育，但极不均一。由于厚度大，补给范围广，根据区域资料，属含水丰富的岩溶含水层。为二1煤层底板间接充水含水层。

21、主要隔水层，冒落裂隙带上部泥质岩类隔水层，冒落裂隙带以上地层中沉积有层位稳定、厚度较大的泥岩、砂质泥岩层，它与各砂岩交互沉积，可有效阻隔上部水对二1煤层开采的危害。二1煤层底板隔水层，二1煤层底板下沉积有一套由泥岩、砂质泥岩夹细粒砂岩条带地层，层位稳定，厚1015m，正常情况下能有效阻隔下部水进入矿井。若遇底板裂隙发育或断层，则可能失去隔水作用。太原组中部砂泥岩段隔水层，主要由砂质泥岩和泥岩组成，局部夹L5、L6薄层石灰岩，厚2025m。其中泥质岩类约占60%。层位稳定，隔水性能较好，可有效阻隔太原组上、下段灰岩含水层之间的水力联系。本溪组铝土质泥岩隔水层，厚810m，层位稳定，但厚度较小，可

22、起一定的隔水作用。地下水的补给、迳流、排泄本区北部大面积出露碳酸盐岩类地层，大气降水可直接通过地表或浅埋岩溶裂隙补给地下水，从而形成地下水补给区。地下水在补给区得到补给后，由北向南运移，流经本区。其排泄遵循区域地下水规律。矿井疏排、机井抽取等人工排泄是地下水的一种主要排泄方式。矿井充水因素，二1煤层底板岩溶裂隙承压水，底板太原组上段灰岩层位稳定，局部裂隙发育，且水头高、压力大。当采矿扰动底板后，灰岩水即通过裂隙进入矿井，如东部底板的四次突水，最大水量达300t/h。；二1煤层顶板砂岩裂隙水，因顶板砂岩裂隙的含水性较弱，据调查，顶板水主要沿顶板裂隙依淋漓形式进入矿井，个别点出现先涌后淋现象，水量

23、不大。；大气降水，因本区位于迳流区的浅部，雨后数日矿井涌水量明显偏大。说明大气降水后沿顶板裂隙进入矿井，成为矿井水的一个重要补给来源。目前该矿井开采二1煤层。涌水量一般为120 m3/h，最大涌水量200 m3/h，以底板进水为主，钻孔单位涌水量0.00121.583L/sm，直接充水含水层与煤层之间有较稳定隔水层，且隔水性能良好。根据煤、泥炭地质勘查规范附录C中水文地质勘查类型划分，第三类第二亚类二型，即以底板进水为主、水文地质条件简单偏中等的岩溶充水矿床。本矿井二1煤层浅部已大面积开采，水文地质条件曝露较充分，其深部水文地质条件应与其相似， 未来二1煤层最大开采水平为50m，水位需下降15

24、0m；总开采面积102.42万m2。预计正常矿井涌水量263m3/h ，最大矿井涌水量447m3/h 。1.2.3勘探程度及矿井资源条件评述大禹煤矿位于禹县煤田蔡寺白沙普查区中段，262270勘查线之间，地质勘查工作始于上世纪五十年代，先后有中南煤田地质局456队、125队等10个单位在本区进行过地质勘查工作。其中2021年12月河南省煤田地质局二队、物测队提交了河南省禹州市蔡寺白沙普查区地质报告，中国煤田地质局2021年5月以煤地发（2021）130号文审查批准了该报告。批准C级资源储量28702万吨，D级资源储量74591万吨。本矿山储量为C级和D级。2021 年1月河南省煤田地质局四队依

25、据当时的矿井开拓资料编制了河南省禹州市苌庄乡梨园沟煤矿储量报告，河南省国土资源厅“豫国土资储认证字（2021 ）100号评审认定证书”批准储量185.64万吨，其中保有储量180.96万吨。 2021 年3月河南省矿业协会依据当时的矿井开拓资料编制了河南省禹州市苌庄乡梨园福顺煤矿二1煤层资源储量核查报告，河南省国土资源厅“豫国土资储备（小）字2021 158号矿产资源储量评审备案证明”批准储量290万吨，其中保有储量258万吨。上述“报告”和矿井开拓提供了大量较真实、可靠的地质成果，详细划分了井田煤系地层，基本查明构造形态和断层分布，基本查明了井田可采煤层的层数、层位、厚度、结构和可采范围，基

26、本查明了二1煤层的煤质特征、煤类和煤的工业利用方向。基本查明了直接充水含水层的岩性、厚度、埋藏条件、含水层的空间发育和分布情况，为矿山建设提供了较可靠的地质资料。本井田资源可靠，储量丰富。本矿开采二1煤层厚812m，平均10.0m，煤层倾角一般为13，煤层赋存较稳定。为低灰、特低硫、低磷、高热值高熔融性煤贫煤，可做民用煤及动力用煤。二1煤层瓦斯含量为2ml/g，daf，为低瓦斯煤层。煤尘有爆炸危险性，煤层不易自燃，资源及煤层开采条件较好，水文地质类型应属第三类第二亚类二型，即以底板进水为主、水文地质条件简单偏中等的岩溶充水矿床。1.3煤层特征1.3.1 煤层核查区含煤地层为石炭系上统太原组、二

27、叠系下统山西组和下石盒子组、二叠系上统上石盒子组，划分九个含煤组段，总厚721.00m，含煤72层，煤层总厚度12.96m，含煤系数1.80。太原组含煤11层，自下而上为一1一11煤，主要煤层为一1和一9煤，两极值为01.24m，平均0.54m，均不可采。山西组为主要含煤地层，含煤7层，其中二1煤为全区可采煤层，二3煤为局部可采煤层。下石盒子组包含三、四、五、六四个煤段，三煤段含煤8层，三8煤较为常见。四煤段含煤10层，以中部的四2、四6煤较为常见，四6煤较发育，局部可采。五煤段含煤9层，以中部的五2、五7煤较常见；其中五7煤极不稳定，偶尔可采。六煤段含煤4层，其中六2煤较发育，极不稳定，不可

28、采。上石盒子组包含七、八、九三个煤段，七煤段含煤6层，以七2、七4煤较常见，其中七4煤较稳定，局部可采；七2煤极不稳定。八煤段含煤6层，常见煤层为八3煤，极不稳定，不可采。九煤段含煤6层，均不可采。综上所述，山西组含煤性最好，次为太原组，上石盒子组的含煤性较差。二1煤层为全区可采煤层，二3、四6、七4煤层为局部可采煤层，其它煤层不可采或偶见可采点。2可采煤层二1煤层：位于山西组下部，上距砂锅窑砂岩70m左右，全区可采，煤厚变化较大，且局部有分叉现象，上分层较薄，下分层较厚。根据巷道揭露，煤厚1.4811.43m，平均5.82m，该区西南部为HF2滑动构造，局部为无煤带，煤层结构简单，局部含夹矸

29、，为较稳定煤层。煤层直接顶板为黑色泥岩，老顶为大占砂岩，底板为黑色致密泥岩，富含硅质，菱铁质结核。煤层埋深30300m，煤底标高+27050m。3煤、岩层对比本次煤、岩层对比主要采用标志层对比，层间距对比，煤、岩层组合特征对比，古生物化石对比、物性特征对比和煤质特征对比等方法。进行了煤组、段划分和煤层综合对比。1.3.2 煤质二1煤：灰黑及黑色，煤的原始结构遭受严重破坏，以糜棱煤为主，碎粒煤次之，偶加碎块煤。煤中揉皱构造及镜面发育。贫煤视密度1.40吨/m3。二1煤为构造煤，宏观煤岩结构不清。二1煤：以镜质组为主，镜质组多为无结构镜质体，并以不均匀基质体居多；半镜质组多为半镜质体，半镜质基质体

30、，丝质组多为破碎状的丝质体及碎片。无机组份主要为粘土矿物，呈团块状或浸染状，另有少量黄铁矿、方解石等。显微煤岩组分定量结果表煤层煤类有机组分（%）无机组分（%）有机总量（%）无机总量（%）镜煤反射率Rmax（%）镜质组半镜质组半丝质组丝质组粘土类硫化物类碳酸岩类氧化物类二1PM71.07.41.48.910.30.20.888.711.32.05二1煤元素主要由碳元素（Cdaf）组成，次为氢元素（Hdaf）。详见下表。原浮煤元素分析结果表煤 层指 标二1PM原煤（%）Cdaf89.6Hdaf4.17Ndaf1.53O+Sdaf4.70浮煤（%）Cdaf91.13Hdaf4.14Ndaf1.53

31、O+Sdaf3.20煤的有害组分：煤中的有害组分通常指水、灰、硫、磷、氟、氯等。水分：二1煤原煤水份分别为0.58%。灰分：二1煤原煤灰分为7.5727.55%，平均15.67%，为低灰分煤。 硫分：二1煤原煤全硫含量为0.211.77%，平均0.38%，为特低硫煤。 根据河南省禹州市禹县煤田蔡寺白沙区普查地质报告资料，二1煤原煤磷、砷、氯含量如下：（P）：二1煤原煤磷含量为0.021%，属低磷煤。（As）：二1煤原煤砷含量为1.0ppm。（Cl）：二1煤原煤氯含量为0.033%。按GB/T 15224.1、GB/T 15224.2、MT/T 5621996和MT/T 8032021标准，综上

32、所述，二1煤为低灰、特低硫、低磷煤。煤的工艺性能发热量：二1煤原煤发热量（Qgr.v.d）为29.56 MJ/kg。煤灰成分及灰熔融性：二1煤灰成分以二氧化硅为主，其次为三氧化二铝，二者含量达75%以上，各层煤三氧化二铁含量小于氧化钙与氧化镁之和，属褐煤型煤灰。二1煤灰熔融性测试软化温度均在1390，属于高熔灰分煤。煤类的确定及煤的工业用途初步评价煤类的确定根据核查区内煤类化验指标，浮煤干燥无灰基挥发份（Vdaf）、粘结指数（GR.I），按我国煤炭分类国家标准GB575186，确定煤类。二1煤：Vdaf为13.72%；GR.I为1，胶质层厚度（Y）0mm，煤类为贫煤。煤的工业用途初步评价二1煤

33、：为低灰、特低硫、低磷、高热值高熔融性煤贫煤，可做民用煤及动力用煤。1.3.3 煤层顶底板二1煤层位于山西组底部，赋存于标Se与大占砂岩之间，大占砂岩以富含白云母碎片和炭质薄膜为特征，底板砂岩多夹泥质条带，具透镜状层理；二1煤层厚度大，层位稳定，其化学组成和煤岩显微组分有别于其它可采煤层；煤层本身和顶板岩层物性特征明显，顶板的大占砂岩DLW曲线呈上下异常突出，中间低的“凹” 字形、煤层本身的HGG和HG曲线界面陡直呈长箱状；以上种种明显特征有别于其它薄煤层，易于辨认，二1煤层对比可靠。1.3.4 瓦斯据根梨园福顺、梨园沟矿井调查资料，二1煤层瓦斯相对涌出量为4.554.66m3/t，d，为低瓦

34、斯矿井；根据河南省禹县煤田蔡寺白沙普查地质报告，核查区二1煤层瓦斯含量等值线在4ml/g.daf以下，亦在瓦斯风化带内，属低瓦斯煤层，故该矿井未来生产中应属低瓦斯矿井。但由于瓦斯赋存的不均衡规律，形成局部瓦斯富集，会对矿井安全产生威胁，由于开采深度的增加，瓦斯含量亦会随之增大，故在未来矿井生产中，应加强瓦斯监测工作，防止瓦斯事故的发生。1.3.5 煤尘及煤的自然根据2021 年9月平煤（集团）通风实验室提供的二1煤层煤尘爆炸性及煤炭自燃倾向鉴定报告：二1煤层煤尘爆炸性指数为24.48%，有煤尘爆炸性危险；煤层自燃等级为类，属不易自燃煤层。在未来矿井生产中应采取灭尘措施，保证安全生产。81第2章

35、 井田境界和储量第二章 井田境界和储量2.1井田境界2.1.1井田范围井田边界拐点坐标表点号纵坐标 （X）横坐标 （Y）S138009703839147S238030153843070S338043133842779S438043123841485S5380361538391002.1.2 开采界限本井田主采煤层为二1煤层，主要开采-250m水平与+250m水平之间的储存煤矿。2.1.3井田尺寸井田走向长度约4200m，倾向长度约2200m。呈不规则矩形形状。2.2 矿井工业储量2.2.1 储量计算基础根据井田地质报告提供的煤层储量计算图计算。储量计算厚度：夹石厚度不大于0.05m时，与煤分层

36、合并计算，复杂结构每层的饿夹石总厚度读不超过每分层厚度的50%时，以各煤分层总厚度计算厚度。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。煤层体积质量：二1煤层体积质量为1.40。2.2.2井田地质勘探大禹煤矿位于禹县煤田蔡寺白沙普查区中段，262270勘查线之间，地质勘查工作始于上世纪五十年代，先后有中南煤田地质局456队、125队等10个单位在本区进行过地质勘查工作。其中2021年12月河南省煤田地质局二队、物测队提交了河南省禹州市蔡寺白沙普查区地质报告，中国煤田地质局2021年5月以煤地发（2021）130号文审查批准了该报告。上述“报告”和矿井开拓提供了大量较真

37、实、可靠的地质成果，详细划分了井田煤系地层，基本查明构造形态和断层分布，基本查明了井田可采煤层的层数、层位、厚度、结构和可采范围，基本查明了二1煤层的煤质特征、煤类和煤的工业利用方向。基本查明了直接充水含水层的岩性、厚度、埋藏条件、含水层的空间发育和分布情况，为矿山建设提供了较可靠的地质资料。2.2.3 工业储量计算 井田面积S：8684863.6按下式计算： =SM式中 工业储量，Mt； S 井田面积，； M 煤层厚度，m； 煤的体积质量，1.40。=8684863.610.01.40=121.6（Mt）2.3 矿井可采储量2.3.1 安全煤柱留设原则工业场地、井筒留设保护煤柱，对较大的村庄

38、留设保护煤柱，对零星分布的村庄不留设保护煤柱。各类保护煤柱按垂直断面法或垂线法确定。用岩石移动角确定工业场地、 煤柱。岩石移动角，表土层移动角为。维护带宽度：风井20m，村庄10m，其他15m。断层煤柱宽度30m，井田境界煤柱宽度20m。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下表。工业场地占地面积指标井 型/占地面积指标/2.4以上1.01.21.81.20.450.91.50.090.31.82.3.2 矿井永久保护煤柱损失量井田边界保护煤柱：井田边界保护煤柱留设20m宽，则井田边界保护煤柱损失量为3.8Mt。工业场地保护煤柱：工业场地

39、按级保护，维护宽度15m，工业场地面积由下表确定，取13.5ha，工业场地保护煤柱如图2.3所示，则工业场地保护煤柱压煤为1.8Mt。大巷保护煤柱：大巷两侧各留30m的保护煤柱，大巷保护煤柱损失3.5 Mt。井筒保护煤柱：井筒保护煤柱位于大巷保护煤柱内，故为0。保护煤柱损失量煤柱类型储量/ Mt井田边界保护煤柱3.8工业场地保护煤柱1.8大巷保护煤柱3.5合计9.12.3.3 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，可按下式计算： =（P）C式中 矿井可采储量，Mt； P 保护场地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物、大断层等留设的永久保护煤柱损失量，Mt； C 采区采出率，厚煤层

40、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：=（121.69.1）0.75=85.5（Mt）第3章 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限第三章 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限3.1 矿井工作制度根据煤炭工业矿井设计规范相关规定，确定矿并设计年工作日为330 d，工作制度采用“四六制”，每天四班作业，三班生产，一班准备，每班工作6 h。矿井每昼夜净提升时间为16 h。3.2 矿井设计生产能力及服务年限3.2.1 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、外部建设条件、回采对煤炭资源配置及市场需求、开采条件、技术装

41、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：对国家煤炭需求址(包括煤种、煤质、产址量等)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

42、.2.2 矿井设计生产能力该井田储量丰富，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，煤质为优质无烟煤，交通运输便利，市场需求量大，宜建中型矿井。确定该矿井设计生产能力为0.9 Mt/a。3.2.3矿井服务年限矿井服务年限必须与井型相适应。矿井可采储量、设计生产能力A和矿井服务年限T三者之间的关系为：式中 T矿井服务年限，a;矿井可采储量，Mt；A设计生产能力，Mt;K矿井储量备用系数，取1.4。则矿井服务年限为：T=85.5/(1.4*0.9)=67.8a一水平服务年限为：T=35.6/(1.4*0.9)=28.3a符合煤炭工业矿井

43、设计规范要求。3.2.4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。井田内二1号煤层平均10m，为特厚煤层，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，可以布置一个大采高工作面保产。(2)辅助生产环节的能力校核。矿井设计为中型矿井，开拓方式为立井两水平开拓，主井采用箕斗提升煤炭，副井采用罐笼运送人员物料、提升矸石，运煤能力和大型设备的下放可以达到设计并型的要求。工作面生产的原煤区段运输巷胶带输送机到运输上山交代输送机到采区煤仓，经大巷矿车运输至井底煤仓。再经主井箕斗提升至地面，运输能力大，自动化程度高。副井运输

44、采用罐笼下放物料，能满足大型设备的下放与提升。 (3)通风安全条件的校核。矿井煤尘有爆炸危险性，瓦斯涌出量小，属于低瓦斯矿井矿井采用两翼对角式通风方式，一水平各采区上部布置一个风井，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，满足煤炭工业矿井设计规范要求，见下表。我国各类矿井的新建矿井和第一水平设计服务年限矿井设计生产能力/矿井设计服务年限/a第一开采水平服务年限/a煤层倾角6.0以上70353.05.060301.22.4502520150.450.9040201515第4章 井田开拓第四章 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

45、内为了采煤，从地面向地下开拓一系列巷道进入煤体，建立矿并提升、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：（1）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。（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。（6）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

46、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：（1）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。（2）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。（3）合理开发国家资源.减少煤炭投失。（4）必须贯彻执行煤犷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.（5）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、发展采煤机城化、综掘

47、机械化、自动化创造条件。（6）根据用户需要.应照顾到不同煤质、煤种的煤层分别开采，以及其他有益矿物的综合开采。4.1.1确定井筒形式、数目、位置及坐标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

48、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。立并开拓不受煤层倾角、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

49、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，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。本矿井煤层倾角小，平均，为缓倾斜煤层；表土层薄，无流沙层；水文地质情况比较简单，涌水量小；井筒不需要特殊施工，因此可采用立井开拓。经后面方案比较确定井筒形式为双立井。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；工业场地应充分利用地形，有良好的工

50、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；工业场地宜少占耕地，少压煤；距水源、电源较近，矿井铁路专用线短，道路布置合理。由于井田西部有耕种农田，东部地势低洼，井田走向长度不大，为便于煤矿开采，经方案比较确定主、副井筒位置在井田中央。井筒坐标主井 x=3802952 y=3840921 z=302副井 x=3802841 y=3841047 z=302风井 x=3802301 y=3842261 z=3134.1.2工业场地位置工业场地的位置选择在主、副井井口附近，即井田西翼中部。工业场地的形状和面积:根据表2. 1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13.

51、5公顷，形状为矩形，长边垂直于井田走向，长为500 m，宽为270 m.4.1.3开采水平的确定及采区划分井田主采煤层为二1号煤层，其他煤层由于厚度较小，近期暂不开采，后期根据需要可采，由于煤层倾角为，井田境界内煤层垂高500m，故而采用多水平上山开采。将井田划分为两个水平，各水平垂高250m，倾斜长度约1000m。井田内走向长度约4200m，所以把将每个水平分为两个采区。各采区走向长度约2200m。4.1.4主要开拓巷道二1号煤层平均厚度为10 m,赋存稳定，底板起伏不大，为缓倾斜煤层，煤层厚度变化不大，且煤质不硬。故矿井开拓大巷布置在岩层中，留煤柱护巷。由于矿井瓦斯涌出量不大，布置一条主运

52、输大巷。主副井均位于井田中央，净断面分别为5m、6m。井田开采采用两翼对角式通风方式，故回风井设在井田北部。4.1.5方案比较井田概况该区为低山丘陵及半掩盖区，沟谷发育，地面高程244320m，相对高差76m，局部基岩出露，地势大致为西高东低。井田内各煤层成层平稳，地质构造简单，无断层，煤质中硬，有煤尘爆炸性危险；平均容重(体积质量)为1.40。二1煤层瓦斯相对涌出量为4.554.66m3/t，d，为低瓦斯矿井。矿井正常涌水量263m3/h。二、储量计算1.工业储量=8684863.610.01.40=121.6（Mt）2.可采储量永久煤柱损失按工业储量的5%计算:P=5%=121.65%=6

53、.1(Mt)=(P）C=(121.66.1)75%=86.6(Mt)式中P永久煤柱损失;C采区采出率，厚煤层不小于75%。矿井设计生产能力和服务年限式中 T矿井服务年限，a;矿井可采储量，Mt；A设计生产能力，Mt;K矿井储量备用系数，取1.4。则矿井服务年限为：T=68.8a在计算矿井服务年限时，考虑矿井投产后，可能由于地质损失增大、采出率降低和矿井增产的原因，使矿井服务年限缩短，设置了备用储址，备用量为:=24.8（Mt）在备用储量中，估计约有50%为采出率过低和受未预知地质破坏影响所损失的储量矿井开拓设计时认定的实际采出的储量约为:86.624.850%=74.3（Mt）四、开拓方案及技

54、术比较1.井筒布置由于本井田地形平坦，不存在平硐开拓条件，表土较厚且有流沙层，斜井施工困难，所以，确定采用立井开拓(主井装备箕斗提升煤炭)，并按流沙层较薄、井下生产费用较低的原则，确定井筒位于井田走向中部流沙层较薄处。为减少巷道掘进工程量，减少通风阻力，决定采用两翼对角式通风方式，回风井布置在井田上部边界走向两边。这样，井田需要开凿主立井、副立井和回风井三个井筒。2.阶段划分和开采水平设置根据井田条件和煤炭工业矿井设计规范的有关规定，本井田可划分为2-3个阶段，设置1一3个开采水平。阶段内采用采区式准备方式，每个阶段沿走向划分为2个走向长1 500 m的采区，采区划分为若干区段。在井田每翼布置一个生产采区，为减少初期工程量，缩短建井时间，采区间采用前进式开采顺序。因井田内瓦斯和涌水量均较大;采用上下山开采