平煤一矿采矿工程毕业设计.doc

前言 毕业实习是大学生学会理论联系实际， 从学校步入社会的关键阶段，是对学生大学阶段所学知识和应用能力的综合检验，也是发挥学生创新能力、提高工作能力的一项重要教学环节。毕业设计是锻炼学生综合运用掌握的知识和技能，独立分析，解决现实问题的能力，目的是让学生得到与本专业工作并进行相关工作的初步训练。二者都是在高等教育体制中不可缺少的人才培养方案，也是培养学生实践和创新能力的重要途径。本次毕业实习时间是开学后三周（2月2号-3月11），之后一周（3月13号-3月20号）的时间写实习报告。然后就是毕业设计的编写时间3月20号-6月2号，最后是6月11号答辩。 本设计是以河南省平煤一矿的地质储量基础，根据熊祖强老师的具体要求进行的矿井初步设计。中平能化集团天安一矿位于平顶山矿区中部，位于平顶山市中心以北3Km处，属平顶山煤田。东部以26勘探线为界与十矿相邻，西以36勘探线为界与四矿、六矿相邻，戊组煤层南临二矿以+50m等高线为界，北至-600m等高线。其地理位置坐标，东经：113º11´45"113º22´30，北纬：33º40´15"33º48´45"。矿区走向长约4972m，倾向长约5041m，总面积约24.96Km2。矿井自然地质条件简单，设计开采煤层为戊8煤层，该煤层赋存较稳定、结构简单（偶含泥岩夹矸一层）。平均厚度1.93m，属中厚煤层。戊8煤层顶板以石英砂岩为主，完整性和稳定性较好，顶板较易管理，底板一般不会发生“底鼓”；全区稳定可采。煤层自燃发火期68个月，煤尘有爆炸危险性，矿井瓦斯含量低，相对瓦斯涌出量为6.56m3/t，为低瓦斯矿井，矿井涌水量不大，正常涌水量120m3/h，最大涌水量150m3/h。井田内明显有2条大断层，矿井工业储量为7198.7万t,可采储量为6577.5万t，矿井设计90万t，服务年限为53a。本矿井采用立井开拓。煤层等高线为50m-600m，故将该井田设计为两个水平开采，第一水平为-174m，服务年限为42a，由于煤层赋存条件简单埋藏均匀倾角小采用带区式准备，第二水平为-477m，服务年限为11a，由于煤层倾角及厚度不稳定和断层的影响故采用采区式准备。矿井开采第一第二水平之间采用暗斜井延伸连接。设计考虑地质构造因素，使工业场地保护煤柱和断层保护煤柱以及大巷保护煤柱尽可能重合，充分考虑矿井开采合理性，确定将井筒位置布置在井田的中部偏上。矿井地面水平标高均为226m，高于本地区最高洪水水位。主井井深为400m2，净断面为15m2：主井负责提煤。副井井深为400m, 净断面为16m2，主要用于矿井升降人员、设备、材料及提升矸石等，并兼作通风、排水。井筒内装备一对1.5t单层双车罐笼（宽、窄各一个），布置排水、压风、洒水、电缆等管线和梯子间，刚性罐道。,风井井深为477m2 净断面为15m2。副井和风井均设置有梯子间作为矿井的两个安全出口。运输大巷为皮带运输，轨道大巷采用8t蓄电式电机车，1.5t矿车作为辅助运输。回风大巷主回风不布置设备，三条大巷均布置在煤层底板岩石中。井底车场环型刀式车场，设计水平为-174m，运输路线见井底车场图。第一水带区式仰斜和俯斜开采，延深暗斜井到第二水平采用采区式开拓。采煤方法为倾斜长壁后退式采煤法，综合机械化采煤、全部垮落法管理顶板，其中生产工序为采煤机割煤装煤移液压支架推移刮板运输机拉液压支架，完成一个工作循环，也就是充分的完成破煤、装煤、运煤、支护、采空区处理各工序的衔接。设计工作面总线长220m，每天6个循环，一个循环0.8m，一个工作面满足矿井正常生产。首采带区，储量为2399万t，服务年限为26a。矿井是两翼对角式通风。前期东翼风井服务年限大于20年，满足设计要求。设计矿井通风方式为抽出式负压通风，采用离心式风机。设计矿井需风量为71.2m3/s,效率为74>70，满足设计要求。设计矿井虽为低瓦斯矿井，但仍应加强瓦斯管理工作，还应加强防水、防尘、防火工作。本设计以实践学大纲及指导书为依据，严格按照安全规程的要求，采用工程技术语言，对矿井的开拓、准备、运输、提升、通风等各个生产系统进行了初步设计。由于个人水平有限，设计中失误之处在所难免，敬请审阅老师给予批评指正！目 录1 井田概况及地质特征11.1 井田概况11.1.1地理位置11.1.2地形21.1.3河 流21.1.4气 侯21.1.5矿井及小窑21.1.6 矿井附近工农业情况31.2地质特征31.2.1 地层31.2.2 井田地质构造61.2.3 含煤性71.2.4 可采煤层71.2.5 煤质特征81.2.6 水文地质91.2.7 瓦斯、煤尘和煤的自燃情况91.2.8 煤尘、煤质特征112 井田开拓12 2.1 井田境界及储量12 2.1.1 井田境界12 2.1.2 井田储量12 2.2 矿井设计生产能力及服务年限17 2.2.1计算依据17 2.2.2 矿井服务年限172.3井田开拓18 2.3.1 概述18 2.3.2 井田的划分192.4井筒20 2.4.1 井筒的选择20 2.4.2 地质条件20 2.4.3 方案的提出与技术比较20 2.4.4 井筒特征242.5井底车场29 2.5.1 设计基本参数29 2.5.2 一些基本问题的确定30 2.5.3 线路联接计算30 2.5.4 轨道线路平面布置33 2.5.5通过能力计算35 2.5.6 坡度37 2.5.7 确定各井底车场硐室位置373 大巷运输及设备41 3.1运输方式的选择41 3.2矿车413.2.1按电机车的粘着力条件计算423.2.2按牵引电动机允许温升条件计算423.2.3按列车制动条件计算443.2.4列车中矿车数量的确定453.2.5电机车台数的计算45 3.3运输设备选型474 采区布置及装备494.1 采煤方法494.2 带区巷道布置49 4.2.1 带区走向长度的确定49 4.2.2 确定带区斜长及分带数目504.2.3 煤柱尺寸504.2.4 带区的布置514.2.5 带区斜巷布置514.2.6 带区联络巷道及下部车场524.2.7 带区硐室534.2.8 带区生产系统54 4.2.9 回采工艺设计544.3巷道掘进及装备60 4.3.1 开采顺序60 4.3.2保证年产量的同采采区数和工作面数60 4.3.3井巷工程的计算625 通风和安全655.1概况655.2矿井通风655.2.1 选择原则655.2.2 选择矿井主扇的工作方法675.2.3选择矿井通风方式675.2.4 风量计算685.2.5风速验算725.2.6 全矿通风阻力计算725.2.7 扇风机选型785.2.8 矿井安全技术措施81结 论84参考文献861 井田概况及地质特征1.1 井田概况1.1.1地理位置中平能化集团天安一矿位于平顶山矿区中部，位于平顶山市中心以北3Km处，属平顶山煤田。东部以26勘探线为界与十矿相邻，西以36勘探线为界与四矿、六矿相邻，戊组煤层南临二矿以+50m等高线为界，北至-600m等高线。其地理位置坐标，东经：113º11´45"113º22´30，北纬：33º40´15"33º48´45"。矿区走向长约4972m，倾向长约5041m，总面积约24.96Km2。天安一矿距平顶山市区约3Km，市内有12路公共汽车直通矿部，并有35路公共汽车经过天安一矿路口。 天安一矿至平顶山火车站9Km，通过矿区专用铁路可直达漯宝铁路。漯宝铁路连接京广、焦柳两大铁路干线。平顶山车站至京广铁路70Km，至焦柳铁路28Km。以平顶山市为交通枢纽，有柏油公路沟通各县市，交通极为方便，如下图1-1所示。 图1-1-1交通位置图1.1.2地形中平能化集团天安一矿位于平顶山矿区中部，平顶山、落凫山位于井田中部，二山南陡北缓，基本呈单面山形，走向近东西，地势北高南低，形成本井田范围内的分水岭。南北两侧冲沟发育，多为季节性冲沟。平顶山海拔+411.13m，落凫山海拔+492.70m，井田内山间冲沟发育。1.1.3河 流井田内没有大的河流，只有季节性小溪冲沟，南侧冲沟汇集入湛河，北侧冲沟汇集入竹园水库（目前为平顶山电厂排灰场），在井田西北角有姚孟电厂排灰场。1.1.4气 侯天安一矿所属区域属于大陆性半干旱气候，年蒸发量大于降雨量，夏季炎热，冬季寒冷。气温-18.842.6，历年平均气温14.9。年降雨量373.9-1323.6mm，平均降雨量742.6mm。雨季集中在7、8、9三个月。年蒸发量1490.5-2825.0mma。平均绝对湿度13.5mm，平均相对湿度67%。冰冻期一般是11月到次年3月，最大冻土深度14cm。最大风速24m/s，风向北西、北北西、北东，常年主风向为北东。1.1.5矿井及小窑天安一矿东与十矿相邻，西与四矿相邻；南与二矿相邻。相邻矿井基本情况如下：天安一矿：位于平顶山市区以北3.0Km处，井田面积为15.76Km2。在井田范围内原有小煤矿十座，由东到西依次为：东联二矿二井、东联一矿、林庵矿、陈家岗矿、李奇庄矿、落凫山矿、永兴矿、豫兴矿、华兴矿、凤凰岭矿。其中东联一矿由于资源枯结已于2006年6月份关闭，豫兴矿由于井下出现事故于06年8月份被迫关闭，华兴矿现停工没有生产。林庵矿2006年4月到期已关闭。正生产矿六个，均依照法规办理了采矿登记和采矿许可证，小煤矿与大矿的边界范围划分明确。1.1.6 矿井附近工农业情况 平顶山地区以煤及农业为主，市区及周边煤化工比较多，因此工业相对较发达，其它地方以农业为主，劳动力资源丰富，具有较好的开采优势。1.2地质特征1.2.1 地层井田内地层出露较差，根据钻孔工程揭露的地层从老到新有寒武系崮山组，上石炭统太原组，二叠系山西组、石盒子组、石千峰组，三叠系刘家沟组和第四系黄土及坡、残积物。含煤地层主要为上石炭统太原组、二叠系山西组、上石盒子组、下石盒子组，其中以二叠系山西组及下石盒子组为重要含煤地层。现将井田地层从老到新分述如下：1寒武系上统崮山组（3g）为石炭二叠系含煤地层的沉积基底。灰-浅灰色厚层状白云质灰岩，显晶质，具部明显的细状结构，顶部风化后为灰黑或淡黄色，井田内地层无出露，据30-8孔揭露厚度大于40m。2石炭系上统太原组（C2t）为含煤地层最下含煤段，平均厚度79m，底部铝土泥岩与下伏寒武系呈平行假整合接触。岩性主要有深灰色石灰岩、黑色泥岩、深灰色砂质泥岩和浅灰色细、中粒砂岩，煤层组成，间夹菱铁质硅质泥岩薄层化石。含煤4-8层，其中一（庚20）煤沉积稳定，井田内普遍可采，本段顶界止于泥灰岩之上的黑色海相泥岩之顶。3山西组（P1sh）平均厚度85m，与下伏太原组地层连续沉积。岩性由深灰色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、细-中粒长石石英砂岩和煤层组成。本段含煤3-5层，其中二2（己15）、二12（己16）、二11（己17）煤层部分发育较好，为井田内次要可采煤层。二（己）组煤层在井田内沉积连续性较差，在-240m水平以深出现了大片薄煤层带和无煤带，属不稳定煤层。4下石盒子组（P1x）四（戊）煤组平均厚度146.0m。由深灰色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、灰白色细、中粒砂岩和煤层组成，含煤5-9层，其中四3（戊8）、四22（戊9）、四21（戊10）为井田内主采煤层。该煤组沉积较稳定，发育良好，全区内普遍开采。五（丁）组煤平均厚度84m。由紫色泥岩、砂质泥岩、灰色粉砂岩、灰白色细-中粒长石石英砂岩和煤层组成。含煤3-5层，五2（丁6）煤为井田内主要可采煤层；五21（丁5）煤层局部可采，属较稳定煤层；五（丁4）煤层井田内偶见可采点，属不稳定煤层。含煤段上部为细、中粒砂岩，颜色灰白-纯白，含杂色较少；泥岩和砂质泥岩中含紫色斑和暗斑；含煤段下部具紫斑和暗斑、含m黄色大鲕粒及豆粒和不规则的菱铁质结核。六（丙）煤段平均厚度93m。由灰-深灰色泥岩、砂质泥岩，灰-灰白色细-中粒砂岩和煤层组成。含煤2-5层，六（丙3）煤层部分可采，属不稳定煤层。本段砂岩内含杂质比五（丁）煤段稍高，泥岩和砂质泥岩中，局部具紫斑、含菱铁质鲕粒。5上石盒子组（P2s）甲、乙煤段平均厚度293m。由灰绿色、浅灰色泥岩、灰绿色粉砂岩、灰色细、中粒砂岩和煤层组成。甲煤段虽含煤多层，但均为薄煤层或炭质泥岩。乙煤段虽也含煤多层，但只是薄煤层、煤线或炭质泥岩。6石千峰组平均厚度300m以上。上部由砖红色、褐紫色砂质泥岩及细-中粒砂岩组成；下部由紫褐色砂质泥岩、泥岩组成，团块状，易风化。图1-2-1 含煤地层柱状图 1.2.2 井田地质构造本井田位于主体构造李口向斜西南翼中段。基本构造为一走向北55°-75°西，向北北东倾斜的平缓单斜构造。地层倾角5°-12°，平均8°，井田内26-29勘探线深部最大倾角18°。井田内构造简单，褶皱一般不发育。煤层沿走向虽有小的起伏，但大断层稀少，仅在井田中、深部发现落差在20-40m的正、逆断层五条，并伴有次一级宽缓向斜和背斜，井田内小断层较发育。（1）褶皱郭庄背斜：背斜轴位于尹充村野猪岭一线，走向北60°西，向北西倾伏，东北翼倾角8°-15°，西南翼倾角6°-11°倾伏端在28勘探线东侧岳家小窑附近出露较明显，向东南沿至十矿，区内延展长度800m。26-8孔、26-6孔、和27-16孔有控制。牛庄向斜：向斜轴部位于五（丁）家村及老沟村一线。轴向与郭庄背斜大致平行。呈北西向展布。由十矿进入本井田，倾伏于老沟附近。区内延展长度600m。（2）断层牛庄逆断层（F1）走向北35°-45°西，倾向北东，倾角40°，落差9-25m，井田内延展长度1500m，西北端消失在28勘探线西侧附近，东南端延伸至十矿井田内。该断层钻孔控制严密，26-12孔、27-9孔28-13孔均有控制。竹园逆断层（F2）走向北35°西，倾向北东，倾角40°，落差13-20m。30-14孔，五2（丁6）-21150采面和五（丁）一下山、四（戊）一下山均有揭露。四（戊）组煤层落差比五（丁）组煤层大。井田内延展长度1000m。张家逆断层（F3）位于张家和竹园一线。走向北35°西，倾向北东，倾角38°，落差16-50m。北西端延出井田外，东南端消失于30勘探线以西30/-19孔附近。龙池正断层（F4）位于36勘探线龙池村附近。走向北60°东。倾向北西，倾角45°，落差20-32m，由36-22孔及五2（丁6）-22160采面控制，西南端入四矿井田，本井田内延展。长度450m。图1-2-2 断层示意图 1.2.3 含煤性本井田含煤地层为石炭系太原组、二叠系山西组和上、下石盒子组。自上而下划分为甲、乙、六（丙）、五（丁）、四（戊）、二（己）、一（庚）等七个煤组。含煤地层总厚780m，含煤七组43层（有编号的煤层23层），其中甲、乙煤组无可采煤层。煤层总厚约26m。含煤系数为3.3%，可采煤层5组10层，总厚约15m，可采含煤系数为1.92%。1.2.4 可采煤层四（戊）煤组位于下石河子组四（戊）煤段中上部。本井田四（戊）组煤层最为发育，厚度大，为主要可采煤层，但结构复杂，分叉合并现象普遍，其变化情况按其范围可分为以下几种类型（夹矸厚度0.7m为分合层线）：一类：四3（戊8）、四22（戊9）、四21（戊10）均为独立煤层（四（戊11）独立分层，不可采），分布在26-30勘探线之间-250m以下、30-34勘探线间-350m以下及34-36勘探线-50m以下。四3（戊8）煤层：上距五2（丁6）煤层80m，煤厚0.25-3.81m，平均煤厚1.93m。属较稳定煤层。煤层结构简单，仅在26-29线间-300m以深含1-2层夹矸（厚0.05-0.41m）。四22（戊9）煤层：上距四3（戊8）煤层0.7-18.5m，煤厚0.35 -2.88m，平均煤厚1.07m，属较稳定煤层。煤层结构简单，仅在27-29勘探线-550m以深存在一不可区。四21（戊10）煤层：上距四22（戊9）煤层0.7-16.0m，煤厚0.85-4.15m，平均煤厚2.42m，为较稳定煤层。含夹矸1-4层，常见1-2层夹矸厚0.01-0.54m。井田内全部可采。二类：四3（戊8）、四22（戊9）、四21（戊10）合层区（四（戊8-10）：在26-34勘探线，从风化带至-250m之间，煤厚3.99-8.90m，平均6.5m，含夹矸3-7层，煤层层位和厚度稳定，沉积连续性好，全部可采，变异系数17%，为稳定煤层。三类：四22（戊9）、四21（戊10）合层区（四（戊9-10）：分布在30-34勘探线-250-350m之间，煤厚1.99-7.34m，平均4.34m（含夹矸3-5层）。全部可采，变异系数40%，为较稳定煤层。1.2.5 煤质特征1、水份各煤层原煤分析基水份平均在0.79-1.4%之间。生产中煤样所测全水份含量一般在2.5-3.5%之间，生产大样则为6.5-8.5%。2、灰份 (1)四3（戊8）煤层：原煤灰分产率26.95%，属中灰煤，经洗选煤的灰分产率下降2-3倍，浮煤的灰分产率10.88%。(2)四22（戊9）煤层：原煤灰分产率16.96%，属低中灰煤，经洗选煤质明显提高，灰分产率9.02%。(3)四21（戊10）煤层：原煤灰分产率27.35%，属中灰煤，经洗选煤质大有提高，灰分产率9.43%。各煤层灰分总的变化特点：大体上由上而下逐渐降低，灰分的主要成分是SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO等。1.2.6 水文地质井田内主要含水层为中、上寒武系、上石炭系太原组碳酸盐裂隙岩溶含水岩组，其次为五、四、二煤组顶板砂岩及平顶山砂岩裂隙含水层和第四系沙砾石层。近十年来由于采掘范围的不断扩大，人为疏放的增强，五、四煤层顶板砂岩含水层地下水多被疏放或局部疏干，一般以滴淋水为主，寒灰岩溶及上石炭系太原组碳酸盐裂隙岩溶含水在一矿开采五、四煤下部，对其开采影响不大，加之加强了水害预报及探放水工作，未曾发生突水事故，确保了矿井的安全生产。1.2.7 瓦斯、煤尘和煤的自燃情况程度烟煤煤层自燃发火期为68个月。故戊8煤层应定为自燃煤层。戊8可采煤层属低中变质该矿井瓦斯涌出量较小，矿井瓦斯鉴定等级一直为低瓦斯矿井。矿井瓦斯相对、绝对涌出量分别为6.68m3/t、39.18m3/min，仍为低瓦斯矿井。实际上随着矿井开采深度的增加，地质构造的复杂，加之生产集中，瓦斯涌出量已有明显增大趋势。表1-2-1 煤尘爆炸指数测试表煤层名称测试项目爆炸指数 （计算值）有无爆炸性火焰长度m/m岩粉量%戊84708538.31有表1-2-2戊8煤层特征表序号煤层厚度煤层间距倾角围岩性质煤牌号硬度容重煤层结构及稳 定性 最大-最小顶板底板平均厚度戊80.6-3.8258大占砂岩波浪带砂岩JM1.51.45稳定1.93表1-2-3 水文地质条件明细表影响回采工作地质资料最大涌水150m3/h正常涌水120 m3/h地温正常地压正常瓦斯绝对涌出量6.68m3/t相对涌出量为39.18m3/min煤尘具有爆炸危险性，爆炸指数37.79自燃煤的自燃发火期最短为180天表1-2-4主要地质构造特征表序号名称断层性质断层走向断层倾向倾角（°）落差（m）位置123458791牛庄断层逆断层北35°45西北东40925井田东部2龙池断层逆断层北53°东西东652032井田北部1.2.8 煤尘、煤质特征戊8煤层主要由半亮型和半暗型组成。黑色，条痕为棕黑色，玻璃光泽，以亮煤和暗煤为主，有时可见条带状及透镜体的镜煤。煤中含有小的扁豆状黄铁矿结核，在裂隙面上有方解石薄膜，硬度1.45度。煤中有机显微组分占72-87%，无机显微组分13-28%，平均为23.75%。有机显微组分中，镜质组含量为59-82%。灰-灰白色以基质镜质体为主，均质镜质体和结构镜质体较少。惰性组含量约11-43%，白色及亮白色，高突起，以粗粒体为主，其次为丝质体和半丝质体，稳定组含量较少，仅见一些小孢子体。粗粒体与基质镜质体互成条带状分布。备注：该煤层煤质属低灰低硫高发热优质炼焦用煤。表1-2-5煤的工业分析表序号煤牌号煤层名称水分（）灰分（）挥发分（）含磷（）含硫（）胶质层厚（MM）发热量MJ/KG1JM戊80.715.91%34.29%0.0050.524.527.912 井田开拓2.1 井田境界及储量2.1.1 井田境界井田境界应根据地质构造、储量、水文、煤层赋存情况、开采技术条件、开拓方式及地貌、地物等因素，进行技术分析后确认。本井田东部以28勘探线为界与十矿相邻，西以36勘探线为界与四矿 、 六矿相邻，南临+5m等高线，北之-600等高线。井田走向为4972m左右，倾向最大值约为5200m，最小值约为4841m，面积大约为24.96km。2.1.2 井田储量矿井储量是指矿井边界范围里，通过地质手段查明的符合国家煤炭储量计算标准的全部储量，又称矿井总储量。它不仅反映了煤炭资源的埋藏量，还表示煤炭的质量。 本井田采用块段法计算储量，该方法是目前我国所用比较广泛的方法之一。块段法是根据井田内钻孔勘探情况，由几个煤厚相近钻孔连成块段。根据此块段的面积，煤的容重，平均煤厚计算此块段的煤的储量，再把各个经过计算的块段储量取和即为全矿井的井田储量。 1、矿井工业储量矿井工业储量是勘探（精查）地质报告提供的“能利用储量”中的A、B、C三级储量之和，其中高级储量A、B级之和所占比例应符合表221的规定。由煤层底板等高线及储量计算图上提供的资料可计算出来设计矿井工业储量汇总表见211。表211 矿井高级储量比例 地质开采条件储量级别比例（）简单中等复杂大型中型小型大型中型小型中型小型井田内A+B级储量占总储量的比例4035253540202515第一水平内A+B级储量占本水平储量的比例70604060503040不作具体规定第一水平内A级储量占本水平内储量的比例4030153020不作具体规定不要求表212 矿井工业储量汇总表煤层名称工业储量（万吨）备注ABA+BCA+B+C 戊87045.87152.837198.707198.7符合总计7045.87152.837198.707198.7符合 2、矿井设计储量矿井工业储量减去设计计算的断层煤柱、防水煤柱、井田边界煤柱和已有的地面建筑物、构筑物需要留设的保护煤柱等永久煤柱损失量后的储量；计算公式如下：矿井设计储量=工业储量永久煤柱损失永久煤柱为：井田境界、断层、铁路桥、村庄保护煤柱等；本井田范围内无河流及其他构筑物，仅有两条落差分别为925m、2032m的牛庄断层、龙池断层，因此只需要计算牛庄和龙池两断层保护煤柱和井田边界保护煤柱。注：本矿井各类煤柱的结构尺寸留设是参照天安一矿临近几个生产矿井及在建矿井取舍的。井田边界煤柱在设计井田一侧可按30m留设；断层煤柱：落差大于采高小于10m者每侧留20m，落差大于10m者每侧留3050m，采空区边界煤柱每侧10m，主要巷道煤柱每侧2030m，井筒及风井按保护对象的等级确定其受保护边界范围的。井田境界处保护煤柱留设30m，断层两侧视情况保护煤柱留设3050m。表213 永久煤柱损失表 名称 边界保护煤柱 断层保护煤柱 保护煤柱损失（万t） 152.18 52.05 合计（万t） 204.23故，矿井设计储量=工业储量永久煤柱损失 =7198.7-204.23 =6994.47万t3、矿井可采储量矿井设计储量减去工业场地保护煤柱、井下主要巷道及上、下山保护煤柱后乘以采区回采率的储量。矿井设计可采储量计算公式如下：矿井设计可采储量=（矿井设计储量保护煤柱损失）×采区回采率保护煤柱为：工业场地、风井场地、主要巷道及上、下山等保护煤柱。因工业场地、矿井井下主要巷道等煤柱损失与井田开拓方式、采煤方法有关，其煤柱损失量待井田开拓、采煤方法确定后才能够确定。为了便于利用矿井可采储量初步确定矿井井型，上述永久煤柱损失与工业场地、井下主要巷道煤柱损失等可暂按工业储量的57%计入。井田及工业场地保护煤柱的计算如下：按规范规定，年产90万t/a的中型矿井，工业场地占地面积指标为1213公倾/Mt。如表2-1-2所示：表2-1-4 矿井工业场地占地面积指标表 井型(Mt/a) 占地面积指标(公倾/Mt) 2.40、3.00 78 1.20、1.80 910 0.45、0.90 1213 0.09、0.30 15用垂直剖面法留设工业广场保护煤柱如下所示：工业广场占地面积为280m2×380m2,平面形状为矩形。煤层地质条件为：煤层倾角8°，煤层在受保护范围内中央的埋深H0=375m，地面标高+224，煤层地板标高-151，松散层厚32m，煤厚1.93m。查的本井田为类型煤田，各参数如下：45° 750.6 70°其中：表土层移动角； 煤柱上山移动角； 走向方向移动角； 煤柱下山移动角； 煤层倾角； 1.用垂直剖面法留设工业广场保护煤柱如下图2-1-5 所示：图2-1-5工业广场保护煤柱计算图作图求出工业广场保护煤柱损失为120.96万吨。 2.井下主要巷道设计煤柱损失计算井下主要压煤巷道为皮带大巷、轨道大巷和回风大巷，皮带大巷和轨道大巷之间设计间距为20m，皮带大巷和回风大巷之间设计间距为20m保护煤柱，计算井下主要巷道设计煤柱损失为：(783361.2+107136.3+167281.5)1.931.45=296万t表2-1-6矿井可采储量汇总表开采水平煤层名称工业储量（万t）矿井设计储量（万t）矿井可采储量 煤柱损失（万t）设计储量设计煤柱损失可采储量断层境界构筑物其他工业场地井下巷道其他合计戊87198.752152006994.47120.9629606577.512.2 矿井设计生产能力及服务年限2.2.1计算依据1、矿井工作制度矿井设计年工作日为330每天4班作业，其中3班生产，1班准备。每天净提升时间为15h。2、矿井设计生产能力矿井生产能力主要根据矿井地质条件、煤层赋存情况、开采条件、设备供应以及国家需煤等因素确定。对于储量丰富、地质构造简单、煤层生产能力大、开采技术条件好的矿区应建设大型矿井。当煤层赋存深、表土层很厚、井筒需要特殊施工时，为扩大井田开采范围，减少开凿井筒数目，节约建井工程量和降低吨煤投资，以建设大型矿井为宜。依据井田资源条件和对资源的分析，具备中型矿井开发条件，同时结合按期达产、采掘接替应变能力强，稳产和增产有保障可持续发展的条件创造；综合评价初期投资少，吨煤投资和万吨掘进率低、经济效益高登技术条件。参考煤矿设计手册，各类井型井田的特征，初步确定矿井设计生产能力为90万t/a。2.2.2 矿井服务年限矿井服务年限按下式计算： T Z/KA 式中：T矿井服务年限，a Z矿井可采储量，Mt A矿井生产能力，Mta K储量备用系数，K=1.31.5，取1.4； T= Z/KA=6577.51/901.4 53 a按设计规范规定，井型为4590万t/a的矿井的服务年限不得小于40年，经计算后的矿井服务年限为53年。满足设计规范规定的服务年限，初步故确定矿井生产能力为90万t/a。2.3井田开拓 2.3.1 概述本井田位于平顶山矿区中部，李口向斜的西南翼中部，呈一大的单斜构造，区内构造以角度近于东西走向的正断层为主，伴有逆断层及宽缓的褶曲，区内构造类型中等; 矿井水文地质条件中等；矿井开采煤层为二迭系下石盒子组丁6煤层，厚度变化较大，伪顶为泥岩或炭质泥岩，直接顶为泥岩、砂质泥岩或砂岩，老顶为中粗粒砂岩，底板为泥岩或砂质泥岩。综上地形、地貌构造特征给矿井巷道的开拓布置、巷道断面的选择、主要巷道的支护和维护、水平的划分、通风和排水系统的安全运行以及后期建设顺利开采都造成了不同程度的影响，通过具体情况具体分析，本设计在开拓部署上、巷道布置及采煤方法上采取了相应的措施，以保护安全有效地完成矿井的回采工作譬如，开采前期与后期倾斜长壁与走向长壁相结合应用，采区的划分以及工作面与断层的协调布置等，解决了地质构造给局部开采工作带来的不便。在井田范围内由东到西存在多个废弃的小煤窑，因此在采掘工作进行的同时，要密切注意老空区积水，特别强调超前探放水工作，把隐患消灭于未然。2.3.2 井田的划分根据目前开采技术水平，一般小型矿井走向长度不少于1500m，中型矿井走向长度不少于4000m，大型矿井走向长度不少于7000m。井田内划分为阶段和水平。在井田范围内，沿着煤层的倾向，按一定的标高把煤层划分为若干个平行于走向的长条部分，每个长条部分成为一个阶段；通常将设有井底车场、阶段运输大巷并且担负全阶段运输任务的水平，成称为“开采水平”，简称水平。阶段与水平的区别：阶段表示井田的一部分范围，水平是指布置大巷的某一标高水平面。由于本矿井煤层倾角为58°左右，小于12°，宜采用倾斜长壁采煤方法，在阶段内沿煤层走向划分若干个具有独立生产系统的带区，带区内划分若干个倾斜分带，每个分带布置一个工作面，一个带区般由26分带组成。条带斜长一般为13001900m，。本矿井条带斜长上山大约为1600m，由于井田下部煤层倾角在8°18°之间变化，用采区开采。2.4井筒2.4.1 井筒的选择1、井筒位置选择在井田中央或最小货载装运点；2、井筒和井底车场运输平巷尽量不穿过断层破碎带和少穿过松散岩层。2.4.2 地质条件由地质部门提供的地质资料可知：该井田表土层大约200m厚，煤层倾角变化在5°18之间变化，煤层厚度在0.6-3.8 m不等，平均煤厚为1.93m。设计开采煤层为戊8煤层，矿井涌水量不大，矿井瓦斯相对、绝对涌出量分别为6.68m/t、39.18m/min，仍为低瓦斯矿井。但局部有高瓦斯区，本井田地质构造较为复杂。注：煤矿安全规程规定：瓦斯相对涌出量小于10m/t且瓦斯绝对涌出量小于40m/min，属于低瓦斯矿井。2.4.3 方案的提出与技术比较 （一）方案提出根据以上地质资料以及现有的生产开采技术，经过分析提出以下两种在技术上可行的开拓方案：1.立井一水平暗斜井二水平 图241 方案示意图2. 立井一二水平暗斜井三水平图242 方案示意图 3斜井一水平，暗斜井2水平 图243 方案示意图从以上方案的简图可以对方案方案一，二和方案三进行比较，三个方案的生产系统均简单可靠，水平服务年限也均符合要求（中型矿井第一水平服务年限应大于20年），其中第二个方案一水平二水平均为带区开采三水平采区开采，由于二水平俯斜开采在巷道掘进时候容易，但是二水平的煤均有折返运输，同时需多开两条4970m的运输与轨道大巷和一条2010m的回风大巷，在经济技术方面比较复杂，故首先不考虑第二方案。第一个方案立井一水平暗斜井二水平，第三个方案斜井一水平暗斜井二水平，由于开采煤层离地面距离较近从表面上很难看出两方案的优劣，因此两方案要通过经济比较才能够确定其优劣。（二）经济比较 经济合理是指所选的方案吨煤生产能力的基建投资少，特别是初期投资少，劳动生产率高，吨煤生产费用低，矿井建设时间短，投资效益好，投资回收期短、利润高。计算各方案不同项目包括：基本建设费用、生产经营费用、建井工程量和生产经营工程量。在经济比较时，作以下几点说明：1）两方案的开采方式均相同，且这些斜巷的掘进单价近似相同，考虑到全井田中条带斜长上山部分的总掘进长度相同，即两种方案条带斜长上山掘进费用基本相同，因此不作比较；2）两种方案因开拓方式不同其他都一样故只需要做立井与斜井以及井底车场的技术经济比较。表2-4-4 各方案工程量计算表时期项目方案1方案3早 期主井井筒/m主立井390+10主斜井1033副井井筒/m主立井390+10副斜井1138井底车场/m1000575表245 基建费用表项目方案1方案3工程量/m单价/ 费用/万元工程量/m单价/ 费用/万元早期主井井筒3955964.9244.510335364.9554.2