安全工程毕业设计（论文）-高河矿4Ma新井设计

1、目 录全套CAD图纸，联系 153893706一般部分 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc326826432 1 矿区概述及井田地质特征 PAGEREF _Toc326826432 h 1 HYPERLINK l _Toc326826433 矿区概述 PAGEREF _Toc326826433 h 1 HYPERLINK l _Toc326826434 交通条件 PAGEREF _Toc326826434 h 1 HYPERLINK l _Toc326826435 地形地貌 PAGEREF _Toc326826435 h 1 HYPERLINK l _Toc326

2、826436 气象及地震 PAGEREF _Toc326826436 h 2 HYPERLINK l _Toc326826437 矿井建设的外部条件 PAGEREF _Toc326826437 h 2 HYPERLINK l _Toc326826438 井田地质特征 PAGEREF _Toc326826438 h 3 HYPERLINK l _Toc326826439 1地层概述 PAGEREF _Toc326826439 h 3 HYPERLINK l _Toc326826440 井田地质构造 PAGEREF _Toc326826440 h 3 HYPERLINK l _Toc3268264

3、41 1.2.3 地温 PAGEREF _Toc326826441 h 3 HYPERLINK l _Toc326826442 1.2.4 其它有益矿产 PAGEREF _Toc326826442 h 3 HYPERLINK l _Toc326826443 井田的水文地质特征 PAGEREF _Toc326826443 h 5 HYPERLINK l _Toc326826444 煤层及煤质 PAGEREF _Toc326826444 h 9 HYPERLINK l _Toc326826445 煤层特征 PAGEREF _Toc326826445 h 9 HYPERLINK l _Toc3268

4、26446 煤质 PAGEREF _Toc326826446 h 10 HYPERLINK l _Toc326826447 矿井瓦斯 PAGEREF _Toc326826447 h 10 HYPERLINK l _Toc326826448 煤尘 PAGEREF _Toc326826448 h 10 HYPERLINK l _Toc326826449 1.自燃情况 PAGEREF _Toc326826449 h 10 HYPERLINK l _Toc326826450 2 井田开拓 PAGEREF _Toc326826450 h 12 HYPERLINK l _Toc326826451 井田境界

5、及可采储量 PAGEREF _Toc326826451 h 12 HYPERLINK l _Toc326826452 井田境界与可采储量 PAGEREF _Toc326826452 h 12 HYPERLINK l _Toc326826453 矿井设计生产能力及服务年限 PAGEREF _Toc326826453 h 16 HYPERLINK l _Toc326826454 井田开拓 PAGEREF _Toc326826454 h 17 HYPERLINK l _Toc326826455 井田开拓的基本问题 PAGEREF _Toc326826455 h 17 HYPERLINK l _Toc

6、326826456 矿井基本巷道 PAGEREF _Toc326826456 h 27 HYPERLINK l _Toc326826457 大巷运输设备选择 PAGEREF _Toc326826457 h 35 HYPERLINK l _Toc326826458 矿井提升 PAGEREF _Toc326826458 h 39 HYPERLINK l _Toc326826459 3采煤方法及采区巷道布置 PAGEREF _Toc326826459 h 40 HYPERLINK l _Toc326826460 煤层的地质特征 PAGEREF _Toc326826460 h 40 HYPERLINK

7、 l _Toc326826461 采区巷道布置及生产系统 PAGEREF _Toc326826461 h 40 HYPERLINK l _Toc326826462 巷道布置原则 PAGEREF _Toc326826462 h 40 HYPERLINK l _Toc326826463 采区巷道布置 PAGEREF _Toc326826463 h 40 HYPERLINK l _Toc326826464 采区生产系统 PAGEREF _Toc326826464 h 43 HYPERLINK l _Toc326826465 采煤方法的选择 PAGEREF _Toc326826465 h 44 HYP

8、ERLINK l _Toc326826466 采煤工艺方式 PAGEREF _Toc326826466 h 44 HYPERLINK l _Toc326826467 采煤工作面参数的确定 PAGEREF _Toc326826467 h 45 HYPERLINK l _Toc326826468 回采巷道布置 PAGEREF _Toc326826468 h 52 HYPERLINK l _Toc326826469 4矿井通风 PAGEREF _Toc326826469 h 54 HYPERLINK l _Toc326826470 矿井通风系统选择 PAGEREF _Toc326826470 h 5

9、4 HYPERLINK l _Toc326826471 矿井通风系统的确定 PAGEREF _Toc326826471 h 54 HYPERLINK l _Toc326826472 通风方法确定 PAGEREF _Toc326826472 h 58 HYPERLINK l _Toc326826473 PAGEREF _Toc326826473 h 60 HYPERLINK l _Toc326826474 4.2 采区通风 PAGEREF _Toc326826474 h 61 HYPERLINK l _Toc326826475 采区通风方式的确定 PAGEREF _Toc326826475 h

10、61 HYPERLINK l _Toc326826476 通风构筑物 PAGEREF _Toc326826476 h 62 HYPERLINK l _Toc326826477 4.3 掘进通风 PAGEREF _Toc326826477 h 63 HYPERLINK l _Toc326826478 掘进通风的基本要求 PAGEREF _Toc326826478 h 63 HYPERLINK l _Toc326826479 4.3.2 掘进通风方法 PAGEREF _Toc326826479 h 65 HYPERLINK l _Toc326826480 4.3.3 掘进面需风量计算 PAGERE

11、F _Toc326826480 h 67 HYPERLINK l _Toc326826481 4.3.4 掘进面的设计 PAGEREF _Toc326826481 h 67 HYPERLINK l _Toc326826482 4.4 矿井需风量 PAGEREF _Toc326826482 h 69 HYPERLINK l _Toc326826483 矿井需风量计算的原则 PAGEREF _Toc326826483 h 70 HYPERLINK l _Toc326826484 矿井需风量的计算 PAGEREF _Toc326826484 h 70 HYPERLINK l _Toc32682648

12、5 4.4.3 矿井风量分配 PAGEREF _Toc326826485 h 74 HYPERLINK l _Toc326826486 矿井通风阻力 PAGEREF _Toc326826486 h 76 HYPERLINK l _Toc326826487 4.6 矿井主要通风机选型 PAGEREF _Toc326826487 h 87 HYPERLINK l _Toc326826488 4.7 矿井反风措施及装置 PAGEREF _Toc326826488 h 91 HYPERLINK l _Toc326826489 4.8 矿井通风费用概算 PAGEREF _Toc326826489 h 9

13、3 HYPERLINK l _Toc326826490 5矿井安全技术措施 PAGEREF _Toc326826490 h 95 HYPERLINK l _Toc326826491 矿井安全技术概况 PAGEREF _Toc326826491 h 95 HYPERLINK l _Toc326826492 矿井瓦斯涌出概况及防治措施 PAGEREF _Toc326826492 h 95 HYPERLINK l _Toc326826493 矿井粉尘及防治措施 PAGEREF _Toc326826493 h 96 HYPERLINK l _Toc326826494 矿井火灾及防治措施 PAGEREF

14、 _Toc326826494 h 99 HYPERLINK l _Toc326826495 矿井粉尘的综合防治 PAGEREF _Toc326826495 h 100 HYPERLINK l _Toc326826496 必要的防尘措施 PAGEREF _Toc326826496 h 100 HYPERLINK l _Toc326826497 具体防尘措施实施 PAGEREF _Toc326826497 h 101 HYPERLINK l _Toc326826498 矿井水灾 PAGEREF _Toc326826498 h 102 HYPERLINK l _Toc326826499 矿井综合监控

15、 PAGEREF _Toc326826499 h 103 HYPERLINK l _Toc326826500 矿山救护队及消防站 PAGEREF _Toc326826500 h 104 HYPERLINK l _Toc326826501 小结 PAGEREF _Toc326826501 h 104 HYPERLINK l _Toc326826502 结论 PAGEREF _Toc326826502 h 105 HYPERLINK l _Toc326826503 专题部分 PAGEREF _Toc326826503 h 106 HYPERLINK l _Toc326826504 矿井综合防灭火技

16、术及应用研究 PAGEREF _Toc326826504 h 106 HYPERLINK l _Toc326826505 英语原文 PAGEREF _Toc326826505 h 126 HYPERLINK l _Toc326826506 中文译文 PAGEREF _Toc326826506 h 132 HYPERLINK l _Toc326826507 参考文献 PAGEREF _Toc326826507 h 136 HYPERLINK l _Toc326826508 致谢 PAGEREF _Toc326826508 h 138一般部分1 矿区概述及井田地质特征矿区概述 交通条件高河井田位于

17、长治市以西约4km处，行政区划为长治市郊区、长治县、长子县所辖。其坐标为：东经1125720-130615；北纬360440-361557。区内交通极为便利，太（原）焦（作）铁路及长治-太原（208国道）、长治-晋城高速公路沿矿井东部通过，井田中部有长治长子县级公路，各乡镇公路四通八达，均可与干线公路相连，村间大道都可通行汽车。见图1-1。地形地貌井田位于长治盆地西侧，几乎全为新生界黄土覆盖。井田北、中部地形较为平坦，个别地段分布有小的冲沟、土丘，南部沿淘清河河谷地势平坦，其余地方为黄土堆积低山。最高点位于南部白家沟村东南的土顶山（+），最低点位于东北角漳河入水库处（+），地形整体呈南高北低趋

18、势，最大相对高差。主要河流为纵横全区的浊漳河，自西南流入区内，沿中部、东部、北部流出本区，其支流有北部的岚水河、南部的淘清河。气象及地震，无霜期160d。年平均降水量：595mm，雨季多集中在7.8月份，最大降水量：，最小降水量：，年平均蒸发量：1558mm。年主导风向为西北风，夏季风向为东南风，冻土深度：500750m。按山西省地震基本烈度区划图，长治市、长治县基本烈度为7度，长子县为6度。高河矿井工业场地位于长治县境内，地面建筑按7度设防。矿井建设的外部条件1、交通方面： 铁路：太（原）焦（作） 晋煤外运的主要通道 邯（郸）长（治） 到山东的运送距离缩短200km 公路：长治太原（208国

19、道、太长高速） 长治晋城（207国道、长晋高速） 中部有长治长子县级公路，各乡镇公路四通八达，均可与干线公路相连，村间大道均可通行汽车。2、水源方面：井田内奥陶系中统灰岩含水层岩溶较发育，含水较丰富，经过取样分析，水质较好，因此，矿井水源可取自深层奥灰水，用于供应矿井、选煤厂的饮用水和生活用水。井下消防洒水、选煤厂生产补充水、工业场地生产用水，可利用处理过的井下排水。 3、电源方面：双电源分别引自长治220kv变电站110kv出线间隔、城南110kv变电站11kv出线间隔。以长治220kv变电站为主供电源，导线型号LGJ-240，线路长度为11km；城南110kv变电站为备用电源，导线型号LG

20、J-240，线路长度为9km；运行方式为以用以备。4、通讯条件：潞安集团通信公司负责全公司的通信及信息业务，现有以个汇接局、六个市话端局和三个模块局，并与公网互联互通，出入中继长途120路、市话240路，与中国移动出入中继90路，与中国联通出入中继90路，公司与长治网通的传输采用24芯光缆，与长治网通开通了100M数据以太网，公司内部形成了SDH光同不数字环路传输网。本矿井有条件与潞安矿区及长治市现有通讯设施连接建设一套完善的矿井信息系统，集通信、监控、计算机管理于一体，构成语言、数据、图像等多业务宽带传输网络。5、主要建筑材料供应条件本区为国内大型煤炭工业基地，长期以来形成了可靠的材料供应来

21、源，为矿井的建设提供了方便条件。6、综合评价综合上述，本矿区具备方便的交通条件，电源、水源条件可靠，通信、材料供应等其他建设条件配套；同时有邻近矿井的建设生产经验，为本矿井的建设奠定了坚实的基础，因此矿井建设具备优越的外部条件。井田地质特征1.2.1地层概述井田内及其外围广为第四系黄土覆盖，仅北部及西部沟谷中有二叠系上统上石盒子组，石千峰组及三叠系下统刘家沟地层出露。井田内地层从新至老有第四系(Q)、三叠系下统刘家沟组(T1L)、二叠系上统石千峰组 (P2sh)、二叠系上统上石盒子组(P2s)、二叠系下统下石盒子组(P1x)、二叠系下统山西组(P1S)、石炭系上统太原组(C3t)、石炭系中统本

22、溪组(C2b)、奥陶系中统峰峰组(Q2f)。其特征见表1-1。1.2.2井田地质构造矿区主构造线近南北方向，以褶曲为主，向斜紧密，背斜开阔，断裂较少，地层走向近南北，倾向西且略有起伏；倾角310o。褶曲以北北东南北向为主，贯穿全井田的褶曲自西向东依次有坪村向斜、余吾背斜、余吾向斜、苏村背斜及高河向斜。其中以西部的坪村向斜和东部的苏村背斜构成井田内煤层起伏的基本形态。另外，还有东邓向斜和墙则背斜。总之，井田地质构造简单。附可采煤层特征表1-3。 1.2.3 地温井田内恒温带深度约为40m，温度为，略高于该地区常年平均气温 ()，本井田平均地温梯度为/100m，属地温正常区。1.2.4 其它有益矿

23、产1石灰岩太原组含石灰岩39层，层位较稳定的有K2、K4、K5三层石灰岩。石灰岩厚09.45m，一般厚，1406孔采样测试其CaO含量为52.34%。作为建筑材料和煅烧石灰用。2铝质泥岩铝质泥岩主要分布在本溪组中下部。厚020.75m，一般厚。经对22个孔采样测试，含量23.2654.35%；平均36.31%。含量25.2849.60%，平均40.46%。铝硅比值，未达铝矿工业品位要求。但703、1104号孔铝质泥岩含量较高，其值分别为54.35%和51.42%，铝硅比值达和，属局部富集。3铁矿分布在本溪组内的铁矿，多是结核状、透镜状夹于其它岩层中，厚03.90m，不稳定，经部分钻孔采样化验，

24、含量为34.1251.50%，平均44.59%，1059、804、1602三孔全铁含量30.7336.87%，达贫矿品位，局部富集。太原组上部的菱铁矿多呈结核状、厚度极不稳定，不具工业开采价值。表1-1 井田地层特征表地层地层代号地层厚度最小最大平均简 要 特 征系统组第四系Q为黄褐色含砂亚粘土夹粉砂、细砂、中砂及粗砂和砾石组成，顶部为耕植土。三叠系下统刘家沟组T1L浅棕色细砂岩、粉砂岩夹紫红色泥岩二叠系上统石千峰组P2sh192上部为紫红色泥岩，夹灰色结核灰岩；中、下部为黄绿、砖红色中及粗粒砂岩上石盒子组P2S523.50470上部为灰绿紫红色灰黄、灰白砂岩与泥岩互层；中部为泥岩、粉砂岩和细

25、、中粗砂岩；下部为灰色粘土泥岩与砂岩互层下统下石盒子组P1X顶部为铝质泥岩，含锰、铁质；中部为中粒砂岩夹细粒砂岩，中、下部为细砂岩与泥岩互层，偶见薄煤层；底部为中粒砂岩，含菱铁质结核山西组P1S为上部主要含煤地层，本组上部及中部为粉砂岩、中粒砂岩及砂质泥岩;中下部为3号煤层;下部为砂质泥岩及粉砂岩石炭系上统太原组C3t下部含煤地层，岩性为泥岩、粉砂岩、砂岩、石灰岩。9、12、15-2、15-3号煤层位于本组的下部中统本溪组C2b上部为泥岩、粉砂岩互层，中、下部粘土泥岩及砖灰色铝质泥岩，底部局部发育透镜状铁矿层奥陶系中统峰峰组Q2f一般20m局部195205为含煤地层之基底，上部为灰深灰色石灰岩

26、、白云质灰岩、中部为灰色石灰岩，下部为灰色、深灰色泥质灰岩1.2.5井田的水文地质特征1含水层及其水文地质特征井田内钻孔揭露的含水层为10层，其中中奥陶统峰峰组石灰岩岩溶裂隙含水层()、二叠系下统山西组3号煤顶板砂岩裂隙含水层组()、基岩风化带裂隙含水层()对建井和开采3号煤层有一定影响，第四系孔隙含水层()对立井施工有较大影响。其它5个含水层属弱含水层，对矿井开采影响甚微。对矿井施工和开采有影响的5个含水层自下而上分叙如下：（1）中奥陶统峰峰组O2f石灰岩岩溶裂隙含水层()本含水层埋藏深度为，含水层厚度平均，由灰岩、泥岩等组成。上部60m岩溶裂隙不发育，下部有串珠状小溶孔；但连通性差。结合区

27、域和井田资料分析，井田内奥灰岩溶裂隙含水层富水性弱，水循环交替滞缓，地下水滞流或迳流不畅，但因受构造影响，局部有富水的可能。井田内奥灰延深孔除701号孔因发生孔内事故外，其余见明显含水层的钻孔水位标高均与区域水位标高一致(600m)而未见明显含水层的钻孔则水位标高差异较大，详见表1-2。表1-2 有关钻孔奥灰水静水位标高见明显含水层未见明显含水层孔号701903908110185348535853670690290611021406水位标高(m)693.88表1-3 可采煤层特征表地层煤层编号煤层厚度m最小最大一般煤层结构层间距m最小最大平均煤层稳定程度顶底板岩性可采情况煤的容重(t/m)顶板

28、底板二叠系山西组P1s36简单，含夹矸13层稳定泥岩、粉砂岩泥岩、粉砂岩全井田可采石炭系太原组C3t9简单，含夹矸02层不稳定泥岩泥岩局部可采12简单不稳定石灰岩泥岩局部可采15-2复杂不稳定泥岩泥岩或粉砂质泥岩局部可采15-3 复杂，含夹矸13层较稳定泥岩、粉砂质泥岩泥岩或粉砂质泥岩局部可采（2）二叠系下统山西组含水层组()本含水层组为碎屑岩裂隙含水层组，包括K7()、3号煤层顶板()及K8砂岩裂隙含水层，厚34.31m，平均，岩性以中、细粒砂岩为主，该含水层是3号煤层直接充水含水层。根据抽水试验及邻矿排水资料，该含水层富水性弱。（3）基岩风化带裂隙含水层()由于基岩风化程度受构造、岩性、埋

29、藏深度及气侯等条件的影响，其富水性差异较大，裂隙发育程度也不同，厚度一般为5070m，沿绛河两岸可达150m，由于被第四系覆盖，此含水层局部具承压性，局部地段直接与第四系含水层发生水力联系或出露地表，受大气降水影响明显。邻近的常村矿井，井筒施工至本含水层时，涌水量达278m/h。（4）第四系孔隙含水层()除井田北部基岩裸露区外广泛分布，由北到南逐渐加厚，最大厚度达，平均，由粘土、砂质粘土及粗粉砂及砂砾组成。富水性由砂、砾层发育程度而定，井田内水位动态变化受大气降水影响明显。2井田内主要隔水层（1）石炭系上统太原组底部及中统本溪组隔水层由泥岩、铝质泥岩、铁质泥岩及局部夹砂岩透镜体组成、透水性差，

30、厚度为44.45m，平均。不整合于峰峰组灰岩岩溶裂隙含水层之上，阻隔其与上覆含水层的水力联系。（2）二叠系砂岩含水层层间隔水层主要由泥岩、砂质泥岩组成，单层厚度为17.22m，透水性差，呈层状分布于各含水层之间，形成平行复合结构。3断层的导水性（1）断层井田内主要断层有北边界文王山南正断层，南边界西魏正断层，对初期开采无影响。经抽水试验，均显现隔水性质，但由于抽水试验位置有局限性，不排除该断层局部导水的可能性。（2）含水层的补给、迳流、排泄条件井田内除二叠、三叠系有零星出露外，其余均被第四系覆盖。第四系含水层主要接受大气降水的补给，其次是与下伏基岩风化带的相互补给，在河谷中以泉的形式排泄。基岩

31、风化带含水层，主要接受第四系及大气降水的补给，在井田中南部第四系覆盖区具有一定承压性，沿绛河两岸可自流。煤层直接充水含水层为山西组、太原组含水层。井田内均无出露，补给条件差，且与上覆风化带、第四系含水层，下伏奥陶系中统岩溶裂隙含水层均有一定厚度的隔水层相隔，含水层组中夹数层隔水层形成平行复合结构，若无构造沟通或未遭受破坏，则各含水层相对独立，水力联系微弱。地下水运动主要以层间迳流为主，在断层或陷落柱附近，可能会与其它含水层发生水力联系。5矿井涌水量（1）计算范围为初期采区，开采煤层为3号煤层北至7勘探线，南至12勘探线，东为井田边界，西以经线38395000为界，面积约107m2，经计算3号煤

32、层直接充水含水层涌水量为7944.99m/d。（2）上、下石盒子组直接充水含水层涌水量其中含水层厚度(M)采用；静止水位采用+;疏干标高采用+550m(含水层底板)；渗透系数(K)采用/d；水位高度(H)及降深(S)均为静止水位至疏干标高的距离()，经计算，3号煤层上、下石盒子组直接充水含水层预计涌水量为4201.94m/d。（3）矿井涌水量为上述二者之和即12145.93m/d或506.08m/h。计算结果采用，正常涌水量采用水文地质比拟法结果，取533m/h，最大涌水量按800m/h考虑。煤层及煤质煤层特征自上而下的煤层特征为：3号煤层位于二叠系山西组下部，为上煤组，厚。一般6m，煤层稳定

33、，顶板一般为泥岩，粉砂质泥岩，底板为黑色泥岩、粉砂岩，老底为中细粒砂岩。夹矸03层，一般1层，厚，属结构简单至较简单煤层。地质报告中采用煤科总院抚顺分院的计算方法，计算出3号煤层属非突出危险煤层。9号煤层位于石炭二叠系太原组中部K3石灰岩之上，下距12号煤层，平均。煤层厚度0，平均，底板皆为泥岩。为不稳定型局部可采煤层。12号煤层位于石炭系太原组二段中部K3石灰岩之上，下距15-2号煤层，平均。煤层厚度为0，平均，仅在井田中部可采。顶板为泥灰岩。属不稳定型局部可采煤层。15-2号煤层位于太原组一段下部，下距15-3号煤层0.80，平均，煤层仅在井田东北、东南局部可采。顶底板皆为泥岩层,属不稳定

34、型局部可采煤层。15-3号煤层位于太原组一段下部，煤层厚度0，平均，井田内分南、北两片可采，顶板为泥岩、粉砂质泥岩，底板为泥岩、炭质泥岩。该煤层属不稳定型局部可采煤层。9、12、15-2、15-3号煤层为下组煤，因其硫分较高，俗称臭煤。地质综合柱状图详见1-2。煤质3号煤层主要为中灰、特低硫、低磷、高发热量、高熔点灰份贫煤，仅在矿井西部边界部分为无烟煤。9号煤层为富高灰、高硫、特低磷、高熔点灰份贫煤。12号煤层为富灰、高硫、特低磷、高熔点灰份无烟煤及部分贫煤。15-2号煤层为富灰、高硫、特低磷、高熔点灰份无烟煤。15-3号煤层为富高灰、高硫、低磷、高熔点灰份无烟煤。以上9、12、15-2、15

35、-3煤层均属中等发热量。是优良的动力用煤及化工用煤。矿井瓦斯根据高河井田勘探(精查)地质报告有关瓦斯含量资料和3号煤层甲烷含量等值线图，采用抚顺煤科分院的科研成果“分源计算法预测矿井瓦斯涌出量”的计算方法，经计算高河矿井的相对瓦斯涌出量为2.1m/t。所以，高河矿井属低瓦斯矿井。煤尘各煤层火焰长度在315mm之间，扑灭火焰的岩粉量为550%。各煤层煤尘均有爆炸危险性。自燃情况3、9号煤层属不自燃煤层，15-2号煤层属易自燃煤层，15-3号煤层属不易自燃至易自燃。图1-2 地质综合柱状图2 井田开拓井田境界与可采储量山西煤田地质局114勘探队、山西煤田地质局综合普查队提交了山西省潞安矿区高河井田

36、勘探（精查）地质报告，报告经全国矿产储量委员会审查批准,确定的高河矿井井田境界为：北以文王山南断层为界，南以西魏正断层西端点与坐标点连线为界；西以经线38394200为界，东以经线38402180为界, 原国家发展与计划委员会于2002年7月审查了矿井可行性研究报告，批复同意可研报告确定的井田境界，本次设计以此为据。井田走向长16km，倾斜宽10km，面积2。图2-1 井田境界示意图1地质储量矿井地质储量ABCD级为，工业储量ABC级为，其中AB级为，占工业储量的 （先期开采范围内AB级储量为100），矿井总设计储量为 ，在本设计中，3号煤层为主采煤层，参加储量计算的煤层仅考虑3号煤层，其中

37、3号煤层设计可采储量可由通过以下计算得出。2设计可采储量矿井设计储量工业储量永久煤柱损失矿井设计可采储量（矿井设计储量保护煤柱损失）采区回采率式中：工业储量为能利用的ABC级储量；永久煤柱为：井田境界、断层、铁路桥、村庄保护煤柱；保护煤柱为：工业场地、风井场地、主要巷道及上、下山保护煤柱。（1）工业储量依据勘探钻孔见煤厚度，采用平均煤厚计算，则井田的工业储量为： = (公式)式中：工业储量，万t；块段水平投影面积，m2；块段内钻孔见煤厚度的均值，m；块段内煤层的平均倾角，；其中块段水平投影面积Si为2即井田面积；3号煤层的平均厚度为，煤的容重为1.40t/m，煤层平均倾角取7，即 = 106c

38、os7= （2）保护煤柱储量的计算工业广场保护煤柱：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2-1。表2-1 工业场地占地面积指标井 型（万t/a）占地面积指标（公顷/10万t）240及以上120-18045-909-30本设计取1公顷/10万t。本矿井设计井型为400万t/a。因此工业广场面积40公顷，设计工业广场长700m，宽600m。工业广场要垂直于煤层走向的要求，设计采用工业广场保护区域的冲击层移动角为=45。基岩的走向移动角为=73，基岩的上山移动角为=73，基岩的下山移动角为=73，地表维护带宽度取15m，采用垂直剖面法计算工

39、业广场保护煤柱的面积。如图2-2。图2-2 工业广场保护煤柱计算示意图本设计矿井井型为400万吨。工业广场按级保护煤柱宽度15m，工业广场面积有表确定工业广场占地面积为42公顷，工业广场的形状为长方形，长700m,宽600m。又根据煤炭工业矿井设计规范之规定，工业广场属二级保护，其围护带宽度为15m。因此，加上围护带，工业广场需要保护的尺寸为：长宽=700600=420000m2。煤层倾角约7，可以忽略不计。表2-2 工业广场煤层赋存情况煤层标高m煤层倾角煤层厚度m表土层厚度m5607610045734573投影面积为：S98510931076605 m2则工业广场及工业广场保护煤柱压煤量为：

40、 工广1076605井田边界煤柱：根据现有生产矿井经验并结合高河井田赋存较深的特点，煤层大巷煤柱宽度取50m，上山两侧各留45m，上山之间留30m，工作面顺槽之间煤柱20m。井田东西各20m，南北边界为断层，留设煤柱各取50m。边界S 断层煤柱：井田内揭露的大断层共3条，其中正断层2条，逆断层1条。落差大于50m的断层有2条(井田南、北边界断层)，3010m的断层有1条。根据实际经验，断层按性质、落差大小及其对煤层破坏程度，断层煤柱留设如下：落差50m的断层，两侧各留50m的煤柱；落差20m50m的断层，两侧各留30m煤柱；落差10m20m的断层，两侧各留20m煤柱；落差10m的断层不留设断层

41、煤柱。风井保护煤柱：本设计中达产时风井为3个，西风井设在工业广场中压煤计入工业广场保护煤柱，故不予计算保护煤柱损失储量。村庄保护煤柱：计算方法与工业广场保护煤柱计算方法相同。表2-3 可采储量计算表煤层工业储量(Mt)回采率煤 柱 损 失(Mt)可采储量(Mt)断层村庄井田境界大巷及采区上下山工业广场合计3号88（3）可采储量可采储量由下式计算： (公式) =-88) = 式中： 矿井可采储量，； 矿井工业储量，由表2-2可查得；保护工业场地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物等留置的永久煤柱损失量，；采区采出率，厚煤层不小于；中厚煤层不小于；薄煤层小于；地方小煤矿不小于。矿井设计生产能力及服

42、务年限1矿井的年工作日数，每日出煤班数，每班工作小时数（1）矿井年工作日数的确定按照煤炭工业矿井设计规范规定：矿井设计生产能力按年工作日330天计算。所以，本矿井设计年工作日数为330天。（2）矿井工作制度的确定矿井工作制度采用“三八”工作制，即二班采煤，一班准备，每班净工作时间为8个小时。（3）矿井每昼夜净提升小时数的确定按照煤炭工业矿井设计规范规定：矿井每昼夜净提升时间16小时。这样充分考虑了矿井的富裕系数，防止矿井因提升能力不足而影响矿井的增产或改扩建。因此本矿设计每昼夜净提升时间为16小时。2矿井设计生产能力针对高河井田地质情况对矿井生产能力的影响，确定矿井设计生产能力为，主要理由有以

43、下几方面：（1）井田储量丰富，其储量具备建设特大型矿井的物质条件。（2）井田内地质构造简单；煤层赋存条件及开采技术条件好。主要可采的3号煤层为厚煤层且位于其它局部可采的薄煤层之上，全区稳定，结构简单，倾角平缓，适宜综合机械化开采，工作面单产能力较大。（3）潞安集团公司在长期的生产实践中积累了丰富的生产、管理经验，为全国第一个现代化矿务局，效率高，管理水平好，有建设和管理特大型矿井的能力。（4）井田内煤层赋存较深，井筒深度500m以上，表土及基岩风化带较深（6098m），适当增大矿井生产能力，集中生产，减少井筒数目和井上、下工程量，有利于降低投资，提高经济效益。 （5）地质勘探确定该井田地质构造

44、复杂程度为构造简单类。初期采区内虽然零星断层，但断裂方向单一，且呈窄条带状集中分布，因此，对于工作面布置及回采并无太大影响。（6）高河矿井煤炭具有良好的市场前景。目前，我国煤炭出口大幅增长；国内煤炭市场出现好转，供需两旺，价格上涨明显。矿井达产时以1个放顶煤工作面和3个煤巷掘进工作面保证矿井总设计生产能力。故本设计主要考虑首采的南一采区通风系统及其选型。主副井提升能力应满足要求。3矿井服务年限根据矿井开拓部署，设计仅考虑3号煤层的开采矿井服务年限按下式计算：T Z/(KA) (1.54) 式中：T矿井服务年限， Z矿井可采储量， A矿井生产能力， K储量备用系数，取1.5. 经过矿井及第一水平

45、服务年限的核算，并结合表2-2中的规定，因此最终确定矿井的年生产能力为。井田开拓井田开拓的基本问题1对井下开采有影响的地质因素（1）本井田内地质属构造简单类型，断层断裂方向单一；背斜、向斜间隔重复出现，构成煤层起伏形态等会对井下开采略有影响。（2）矿井为低瓦斯矿井，但瓦斯不易抽放，对综采工作面生产能力将有一定影响。（3）煤层赋存较深，开采深度一般为560m左右，地压的增大也会对开采有些影响。（4）在井田范围内3号煤层发育良好，煤层厚度为7.25m，平均可采厚度为6m，煤层赋存稳定给综采工作面高产创造较好的物质条件。2井筒形式及数目的确定(1)一般情况下，井筒的形式有立井、斜井和平峒三种。平峒适

46、用于地形条件合适，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，上山部分的储量大致能满足同类井型水平服务年限要求。斜井适用于井田内煤层埋藏不深，表土层不厚，水文地质情况简单，井筒不需要特殊法施工的近水平和缓倾斜煤层。立井开拓的适应性较强，一般不受煤层倾角、厚度、瓦斯、水文等自然条件的限制；在采深相同的条件下，立井的井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利；井筒的断面大，可满足高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井需风量的的要求，且阻力小，对深井更为有利；当表土层为富含水的冲积层或流沙层时，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，能兼顾井田浅部和深部不同

47、产状的煤层。 综合井田的实际情况：表土层较薄，无风化现象；地形属黄土高原丘陵地貌，地面标高都在+1000m以上，煤层埋藏较深。因此，综合以上因素并结合该矿的实际情况，确定井筒的形式为立井开拓。(2)根据确定的矿井开拓方式，考虑到地面生产系统和总平面布置的需要，矿井达产时共布置主、副立井及西回风立井，后期开采每个采区建设一对进、回风立井。3井筒位置的确定井筒是井下与地面出入的咽喉，是全矿井的枢纽。井筒位置的选择对于建井期限、基本建设投资、矿井劳动生产率以及吨煤生产成本都有重要影响，因此，井筒位置一定要合理选择。选择井筒位置时要考虑以下主要原则：(1)有利于井下合理开采井筒沿井田走向的有利位置当井

48、田形状比较规则而储量分布均匀时，井筒沿井田走向的有利位置应在井田的中央；当井田储量分布不均匀时，井筒应布置在井田储量的中央，以形成两翼储量比较均衡的双翼井田，可使沿井田走向的井下运输工作量最小，通风网络较短，通风阻力小。应尽量避免井筒偏于一侧，造成单翼开采的不利局面。井筒沿煤层倾向的有利位置在倾向上井筒宜布置在中偏上的位置，同时考虑到减少煤损，尽量让工业广场保护煤柱圈住一些影响生产的地质构造和断层。(2)有利于矿井初期开采选择井筒位置要与选择初期开采区密切结合起来，尽可能使井筒靠近浅部初期开采块段，以减少初期井下开拓巷道工程量，节省投资和缩短建井期。(3)尽量不压煤或少压煤确定井筒位置，要充分

49、考虑少留井筒和工业广场保护煤柱，做到不压煤或少压煤。为了保证矿井投产后的可靠性，在确定井筒位置时，要使地面工业场地尽量不压首采区煤层。(4)有利于掘进与维护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层具有较好的水文、围岩和地质条件。为加快掘进的速度，减少掘进费用，井筒应尽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受采动影响的地区。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。(5)便于布置地面工业场地井口附近要布置主、副生产系统的建筑物及引进铁路专用线。为了便

50、于地面系统之间互相联接，以及修筑铁路专用线与国家铁路接轨，要求地面平坦，高差不能太大，专用线短，工程量小及有良好的技术条件，应尽量避免穿过村镇居民区、文物古迹保护区、陷落区或采空冒落区、洪水侵入区；要尽量少占农田、果园经济作物区，尽量避免桥涵工程，尤其是大型桥涵隧道工程。为考虑长期运输的行车安全和管理，要尽量避免与公路或其他农用道路相交，力求使接轨点位于编组站配线一侧。另外，井口标高应高于历年的最高洪水位；还要考虑风向的影响，防止污染。总之，选择井筒位置要统筹井田全局，兼顾前期和后期、地下与地面等各方面因素。不仅要考虑有利于第一水平，还应兼顾其他水平，适当考虑井筒延伸的影响。通过以上分析，考虑

51、到井田的实际情况：井田内为黄土覆盖，北部地形为高原丘陵，中部、南部地形平缓，基本上是低丘平原，井口位置较易选择，且可选择在井田的储量中心。4工业场地位置、形式(1)布置要求井田两翼储量基本平衡；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；水源、电源较近，矿井铁路专用线短，道路布置合理。(2)工业场地位置结合以上要求，根据井筒位置，工业场地的布置：矿井工业场地选择在西场地，在西场地布置3个立井井筒，即主立井、副立井和西回风立井5开采水平的确定井田内3号煤层赋存总趋势是东高西低，煤层较为平缓，井田内以宽缓的褶曲构造为主，

52、在走向和倾斜方向起伏不大，井田近3/4的范围3号煤层底板标高高差在200m左右。根据煤层的赋存特点，煤层大部分范围均在+400m水平上下，虽然在井筒附近由于受褶曲构造的影响煤层隆起，但南北两翼均落在+400m左右，为保证大巷处在合理的位置，经比较确定全井田划分为一个水平，水平标高为+400m。6运输大巷和井底车场的布置(1)运输大巷的布置根据3号煤层的赋存特点、煤层顶底板的岩性及煤层硬度，结合井下主、辅运输方式，确定井下大巷除轨道大巷布置在3号煤层底板岩石中外，其余巷道沿3号煤层布置。在井底车场以内，井底车场主要巷道均布置在3号煤层底板岩石中。一期开采区域根据通风需要布置5条巷道，其中1条为胶

53、带输送机大巷，1条为轨道运输大巷，1条为回风大巷，胶带输送机大巷及轨道运输大巷兼进风。矿井其它采区由于采用分区通风，通往各采区的大巷只需要2条，1条为胶带输送机大巷，1条为轨道运输大巷。(2)井底车场的布置由于井底车场要为整个3号煤层服务，服务年限长，故要布置在较坚硬的岩层中。且与大巷要相符，即布置在3号煤层底板下方。7采区划分及开采顺序（1）采区划分根据矿井开拓方式、水平划分及大巷的布置方式，3号煤层赋存条件和开采技术条件、采煤方法、井下主、辅运输方式等因素，本着合理开发、简化开拓系统，减少井巷工程量，有利于矿井通风和回采，保证矿井生产采区正常接替等原则，将全井田共划分为6个采区，北翼2个采

54、区，南翼4个采区；双翼开采。矿井后期各采区均布置一对进、回风立井，以满足井下分区通风的需要。采区划分见井田开拓方式平面图。（2）开采顺序采区接替原则：尽量保持矿井南、北两翼采区开采的平衡；根据与井筒的位置关系由近及远接替。采区内开采顺序：从大巷附近由近而远向井田东、西境界接替。7矿井开拓延伸方案及深部开拓布置方案后期矿建由于采用分区通风，通往各采区的大巷只需要2条，1条为胶带输送机大巷，1条为轨道运输大巷，故后期开拓时，需要制定详细的措施。8开拓方式方案比较对本矿井开拓方式而言，由于煤层埋藏较深，副井为满足提升能力的需要应采用立井外，主井却有布置立井和斜井两种可能性，设计根据已确定的地面东、西

55、场地位置，结合井下巷道开拓部署和采区布置等条件，对本矿井的开拓方式提出三个方案：(1)方案一：西场地主、副立井方案矿井工业场地选择在西场地，东场地仅作为风井场地；在西场地布置3个立井井筒，即主立井、副立井和西回风立井，东场地布置一对阎庄进回风立井；井底车场和水平大巷布置在+400m水平；矿井铁路专用线修至西场地。(2)方案二：东场地主斜井、西场地副立井方案主工业场地选择在东场地，辅助工业场地选择在西场地；在主工业场地布置1个主斜井、一个东进风立井、一个东回风立井，并布置选煤厂等地面煤炭生产系统；主斜井以倾角16、长度1643m（铺设一条m宽的胶带输送机）见煤后，沿煤层布置大巷、铺设1条宽、长度

56、1200m的胶带输送机至副立井井底担负煤炭提升运输，在辅助场地布置副立井和西回风立井；井底车场和水平大巷布置在+400m水平；铁路专用线修至东场地。(3)方案三：西场地主斜井、副立井方案矿井工业场地选择在西场地，东场地仅作为风井场地；在主工业场地布置1个主斜井、1个副立井、1个西回风立井，并布置选煤厂等地面煤炭生产系统，主斜井以倾角16、斜长1846m（铺设一条宽的胶带输送机）在1103号钻孔东侧见煤后设置井底煤仓，担负煤炭提升运输，在东场地布置一个东进风立井和一个东回风立井；井底车场和水平大巷布置在+400m水平；铁路专用线修至西场地。根据上述三个方案的开拓布置，其优缺点分析如下：(1)方案

57、一：西场地主、副立井方案优点：西场地不需要再购地；立井井筒通过表土段、基岩风氧化带段及表土段中砂层和含水层时施工方法相对简单；工业场地集中，便于管理；井筒靠近储量中心。缺点：地面多修建铁路专用线；地面多修建一座后河铁路大桥。(2)方案二：东场地主斜井、西场地副立井方案。优点：铁路专用线短；不需要建设后河铁路大桥；主运输可实现连续运输，运输能力大，自动化程度高；采用斜井开拓，矿井发生事故时，人员撤离方便，各种管线铺设方便。缺点：辅助材料和大型设备需汽车从东场地运至西场地；东场地需增加购地，其西边为西洼河，增加购地比较困难，且西场地已经完成购地，造成西场地部分已购地面积浪费；两个场地分散布置，不便

58、于管理；主斜井通过表土段砂层（斜长）和含水层时施工相对复杂，凿井措施费用高；初期采区村庄压煤较多，正规工作面少，工作面倒替频繁，采区接替相对紧张。(3)方案三：西场地主斜井、副立井方案优点：胶带输送机转载环节少，可实现煤炭连续运输；自动化程度高，运输能力大；西场地不需要再购地；主井井底靠近储量中心；达产时工作面位置村庄压煤相对较少，有利于工作面接替和矿井产量的稳定；采用斜井开拓，矿井发生事故时，人员撤离方便，各种管线易于铺设。缺点：地面多建铁路专用线；地面多建一座后河铁路大桥；主斜井通过表土层施工相对复杂，凿井措施费用高。通过上述三个方案的优缺点分析可以看出，方案二和方案三主井采用斜井比方案一

59、主井采用立井具有以下优点：采用胶带输送机提煤，可实现连续运输，增产潜力大；斜井可实现井下多点来煤；井下发生事故时，撤离人员快；斜井胶带输送机维护较立井箕斗容易。但是，也存在严重的不足：(1)斜井要穿过8090m表土层和基岩风氧化带，斜长290330m，根据潞矿集团其它矿井井筒通过表土层风氧化带和含水层的经验，立井施工较斜井施工相对容易，且立井施工技术成熟；(2)方案二主斜井长度164tr3m，带宽，带速5m/s，带强5500N/mm，功率6720kw，需三个滚筒六驱动；方案三主斜井长度1846m，带宽，带速5m/s，带强6000N/mm，功率7200kw，需三个滚筒六驱动；所需用的胶带输送机带

60、速高，功率大，带强等级高，国内尚无此设备，设备需要从国外进口。根据上述三个方案的开拓布置，通过其技术分析和经济比较可知，方案一采用主立井的开拓方式，井筒施工容易，均采用成熟设备。因此本设计推荐西场地主、副立井开拓的第一方案。各开拓方案投资比较见表24。 表2-4 开拓方案投资比较表序号项目方案一方案二方案三工程量投资（万元）工程量投资（万元）工程量投资（万元）一井巷工程量一期二期合计1井筒一期主立井2主斜井1643m(其中表土327)16煤层1200m 051846m(其中表土327)16s=173小计4二期阎庄进回风立井；513m 513m 5小计06井底车场一期装载硐室4000m7井底清理