靛头煤矿初步.doc

继续教育学院毕业设计（论文）纸 1 目 录 前 言 2 第一章 井田概况及地质特征 3 第二章 井田境界及储量 .14 第三章 矿井工作制度及生产能力 .20 第四章 井田开拓 .22 第五章 矿井基本巷道及建井计划 .30 第六章 采煤方法 .37 第七章 矿井通风与安全 .49 第八章 技术经济 .69 参考文献 77 致 谢 .78 继续教育学院毕业设计（论文）纸 2 前 言 毕业设计是采矿工程专业最后一个教学环节，其目的是使本专业学生 运用大学阶段所学的知识联系矿井生产实际进行矿井开采设计，并就本专 业范围的某一课题进行较深入的研究。以培养和提高学生分析和解决实际 问题的能力，是学生走上工作岗位前进行的一次综合性能力训练，也是对 一个采矿工程技术人员的基本训练。 本次设计的内容是靛头煤矿 2、3 号煤层初步设计。是在靛头煤矿井 田概况和地质特征的基础上，结合搜集到的其它相关原始资料、运用所学 知识、参考煤矿开采学 、 煤炭工业矿井设计规范 、 煤矿矿井开采设 计手册等参考资料，在辅导老师深入浅出的精心指导下独立完成。在设 计的过程中我受益非浅。此次毕业设计是根据国家煤炭建设的有关方针、 政策，结合设计矿井的实际情况，遵照采矿专业毕业设计大纲的要求，在 收集、整理、查阅大量资料的前提下，运用自己所学的专业知识独立完成 设计的。 通过本次设计，我看到了许多以往自己欠缺的地方，提高了综合能力， 知识水平有了很大的提高，由于本人的初次设计，错误难免，恳请各位老 师指正。 本次设计的指导老师在许多方面给予了宝贵意见，为了帮助我们顺利、 正确地完成毕业设计，经常加班加点，牺牲了大量的工作时间和业余时间， 在此表示衷心的感谢和深深的敬意！ 由于本人水平有限，设计中难免存在错误和不足，恳请各位老师不吝 指正。 继续教育学院毕业设计（论文）纸 3 第一章 井田概况及地质特征 第一节 矿井概况 一、交通位置 靛头煤矿位于文水县大风城镇靛头村，行政区划属风城镇管辖。矿区 往东北距文水县城 9km，有土石公路与 307 国道和夏(店)-汾(阳)高速公 路相连，交通十分便利。交通位置见图 1-1-1 图 1-1-1 交通位置图 二、地形地貌 本区地处山岳地带，东临文水平川，总观全井田，区内地形复杂，沟 壑纵横，总体趋势西高东低，北高南低，东南、南向发育 5 条相间的冲沟 继续教育学院毕业设计（论文）纸 4 -自北而南依次为旧坡沟、半峪沟、靛沟、小南山峪沟及大南峪沟。其 间山高坡陡，黄土零星披盖于缓坡处；基岩大面积裸露，区内最高点位于 西北山梁处，海拔 1420.0m，最低点位于靛头沟谷，海拔 942.0m，最大相 对高差 478m，属中高山区。 三、气象及地震 本区地处北半球中纬度内陆地带，属暖温带大陆性气候，冬季短而寒 冷，夏季炎热多雨，春季干旱多风，秋季凉爽，四季分明，气候干燥。年 平均气温 9，一月份最冷，平均气温-8，极端最低气温-22；七月 份最热，平均气温 21，极端最高气温 38。年平均降雨量分部不均， 一般春季占 14，夏季占 59，秋季占 24，冬季最少仅占 3。年平 均蒸发量 2000mm 以上，以五月份蒸发量为最大，十二月份最小，年平均 蒸发量为年平均降雨量的 45 倍。霜冻期为每年十月上旬至翌年五月上 旬，年无霜期 140 天左右，一般冻结期可达 4 个月，最大冻土深度 0.700.80m。 依据中华人民共和国国家标准 GB50011-2001建筑抗震设计规范 附录 A，本地区抗震设防烈度为 7 度，设计基本地震加速度为 0.15g。 四、水文简况 区域内河流为汾河水系文峪河流域，井田及扩区内无河流，雨季各大 冲沟汇有洪流，向东南注入文峪河入汾河，最终注入黄河。本区及附近地 下水发育良好，但因煤矿开采，使潜水遭到一定破坏，不能作为矿区可靠 的生活水源。该矿由一眼深井供水，日出水量约 1200 m3d,能满足改扩 建后的生活用水。井下排水处理后可作为井下消防洒水，矿井水源基本有 保障。 继续教育学院毕业设计（论文）纸 5 五、矿区电力供应 本矿现有一回 10kV 专用线引自店坪 35kV 站，该站电源引自铺上 220kV 站，铺上变电站距本矿仅 4km。正在建设的选煤厂拟建 35kV 变电所， 矿井改扩建后的电源可直接取自选煤厂，双回路供电系统建成后，能满足 矿井生产的用电需求。 六、经济概况 本区以农业为主，主要农作物有谷子、攸麦、豆类及油料等，近年工 矿企业发展较快，主要为煤矿、建材、机械加工及制造业，其中煤矿为该 区重要的行业。 第二节 井田地质特征 一、地层 本区地层出露良好，自西向东由老至新依次出露奥陶系中统峰峰组， 石炭系中统本溪组、上统太原纽，二叠系下统山西组、下石盒子组、上统 上石盒子组、石千峰组、二叠系下统刘家沟组、尚沟组、中统二马营系组， 第四系零星分布于沟谷及缓坡处。分述如下： （一）奥陶系中统峰峰组(O2f) 为煤系之基底，以浅灰、灰色石灰岩、角砾状泥灰岩、白云质灰岩为 主，夹脉状纤维石膏及结晶石膏层。厚度 90m 左右。 （二）石炭系(C) 1、中统本溪组(C2b) 与下伏地层平行不整合接触，下部为“山西式铁矿”及 G 层铝土；中 夹 13 层石灰岩及 12 层不稳定煤线；上部为灰黑色泥岩、粉砂岩及浅 灰色粘土岩。本组厚 27m 左右。 继续教育学院毕业设计（论文）纸 6 2、上统太原组(C3t) 连续沉积于下伏本溪组之上，为一套海陆交互相含煤建造，为区内主 要含煤地层之一，由灰黑色泥岩、砂质泥岩、灰色中细粒砂岩和 3 层石灰 岩及 78 层煤组成，底部以层灰白色、硅质胶结的细中粒砂岩(晋祠 砂岩 K1)为基底与本溪组分界。本组厚 92m 左右。 （三）二叠系(P) 1、下统(P1) （1）山西组(Pls) 与下伏太原组连续沉积，为一套陆相碎屑岩沉积含煤建造，是井田主 要含煤地层之一。由灰黑色泥岩、砂质泥岩、灰色中细砂岩及煤组成，底 部以一层灰色厚层状细砂岩(北岔沟砂岩，K3)为底与太原组分界。本组厚 56m。 （2）下石盒子组(P1x) 连续沉积于下伏山西组之上，由黄绿、灰黄色泥岩、砂质泥岩及 3 5 层砂岩组成，厚 110m。本组按岩性及色调的不同以 K5砂岩为界可分为 上下两段。 下段：(P1x1)，厚 50m，以灰色厚层状中粗粒砂岩(骆驼脖子砂岩 K4) 为基底与下伏地层连续沉积，K4砂岩以石英、长石为主，分选磨圆中等， 常为钙质胶结，坚硬，局部含砾，斜层理发育，纵横向变化急聚，呈透镜 状。K4之上为一套灰灰绿色砂质泥岩及 23 层砂岩组成，下部夹 23 层不稳定的煤线。 上段（P1x2）：厚 60m。底部为黄绿色厚层状中粗粒砂岩(K5)，之上 为一套黄绿色、灰绿色砂质泥岩与粉砂岩的互层，夹 12 层厚度、岩性 变化较大的砂岩，其顶部为一厚层状、暗紫，灰绿相间的杂色铝土质泥岩 继续教育学院毕业设计（论文）纸 7 (桃花泥岩)，可作为划分上下石盒子组的辅助标志。 2、上统(P2s) （1）上石盒子组(P2s) 全厚 456m，以黄绿色中粗粒砂岩(K6)为底与下伏地层连续沉积，由黄 绿色砂岩间灰、黄绿、紫红色泥岩、砂质泥岩及 34 层砂岩组成。本组 以 K7砂岩为界可分为上下两段： 下段(P2s1)：为一套黄绿色、紫外线色厚层状泥岩、砂质泥岩与砂岩 的互层，且以泥岩为主，厚 200m。 上段(P2s2)：由一套黄绿色砂岩，间夹紫红色泥岩组成，厚 256m。 （2）石千峰组(P2sh) 厚 93m，其底部为紫红色石英砂岩(K8)，之上为砖红、紫红色砂质泥 岩与泥岩互层，间夹不稳定砂岩。 （四）三叠系(T) 1、下统 （1）刘家沟组(T1L) 厚 406m，灰紫、浅紫色、紫红色或红色薄板状中细粒长石石英砂岩 为主，偶夹薄层紫红色砂质泥岩、粉砂岩，砂岩具大型交错层理，波痕发 育，底部 K8砂岩为紫色中粗粒含砾石英长石砂岩。 （2）和尚沟组(Tlh) 厚 109m，砖红色、紫红色中细粒、粗粒石英砂岩与深红、土红色砂 质泥岩、泥岩互层，中下部砂岩呈块状。 2、中统二马营组(T1er) 灰色、灰绿色厚层、中厚层状中细粒、粗粒长石石英砂岩夹薄层紫红、 砖红或灰绿色砂质泥岩，下部常为巨厚层状砂岩带。区内最大残积厚度 继续教育学院毕业设计（论文）纸 8 140m 左右。 （五）第四系(Q) 1、上更新统马兰组(Q3m) 厚 030m，浅黄色粉砂土，孔隙较大，垂直节理发育，中下部含 l 一 2 层砂砾层。 2、全新统(Q4) 为近代冲洪积层，主要为砂、砾、卵石，含泥质物，胶结松散。厚 0 一 30m，不整合于下伏不同地层之上。 二、地质构造 （一）区域地质构造 依据 1986 年山西区域地质层 ，本区位于“祁吕贺”山字型构造带 东翼，其整体为一复式向斜，为轴向近南北的“西山向斜组”构造，西陡 东缓，两翼极不对称。如狮子河马兰向斜、石千峰向斜、东社泉寺向斜、 水峪贯向斜等，属于径向构造体系，新华夏系的控制，形成一系列平行带 状分布的、而走向为北北东向的断裂，走向北北西的褶曲呈雁行系列。 本区位于西山煤田的西南隅，即西山向斜西翼。 （二）井田及扩区构造 本区总体呈一向斜构造，即为北武家坡向斜的西北翼，该向斜轴由区 内东南角穿过，该向斜为区域性大向斜，两翼基本对称，局部略有起伏， 井田内地层比较平缓，倾角一般 38°。 井田内尚未发现有断层、陷落柱分布。井田构造属简单。 三、水文地质 （一）区域水文地质 继续教育学院毕业设计（论文）纸 9 本区位于吕梁复背斜东翼，晋中断陷盆地西侧，为构造剥蚀成因的中 低山地形，山脉走向多北东向，从北西向南东地势逐渐低下。区域水文地 质单元属晋祠泉域南泉大断裂排泄区。区内地形切割剧烈，冲沟发育，较 大沟谷有大川河、原平河、狮子河、屯兰河、天池川、文峪河等，这些沟 谷均为汾河支流，由分水岭向北西，向南东流入汾河，汾河由西向东，由 北而南婉蜒穿过区域的北部和东部边缘，沟谷水流携带的砂砾在东南边山 地带倾泻堆积成大大小小的洪积扇群，相互连接构成山前倾斜平原，海拔 在 760850m 间。 本区为大陆性干旱气候，河流均为季节性河流，常年干涸，只有雨季 有流水，年降水量小于蒸发量，7、8、9 月降雨大，本区岩层裸露，易于 接受大气降水，与地表水构成水力联系，在裸露区为潜水，埋藏区为承压 水。 （二）矿井冲水条件 1、地表水 本区为山区，属汾河水系文峪河支系，区内支沟由西北向东南流入文 峪河，常年干涸，雨季排泄地表水。 2、含水层 据区域资料，本区可划分为 4 个含水层组。 （1）奥陶系中统碳酸盐岩类含水层组 本含水组全厚 400m 左右，地表和深部裂隙均较发育，石灰岩岩溶较 为发育，含岩溶裂隙水，具承压性，水头高，压力大，含水丰富，据区域 资料，单位涌水量为 1.1420.65m3/d，属 SO4-Ca.Mg 型，矿化度为 192mgl。 (2)石炭系上统太原组碎屑岩夹碳酸盐岩类含水层组 继续教育学院毕业设计（论文）纸 10 本含水组主要由 Ll、K2、L4等 3 层石灰岩及砂岩组成，厚度 20m 左右， 含岩溶裂隙水，具承压性，据区域资料，单位涌水量 0.00029 0.0248Ls.m，属 S04-HC03-Na.Ca 型，矿化度 104-153mg/l，总硬度 436.25-834.67mgl。 (3)二叠系碎屑岩类含水层组 该含水组为数层中粗砂岩，含裂隙承压水，据区域资料：单位涌水量 0.0075-0.00067Lsm，为 HC03-SO4-Na.Ca 型，矿化度为 0576g1， 总硬度为 313.27mg1。 （4）三叠系碎屑岩类含水层组 含水层为其数层细-粗粒砂岩，含裂隙水，由于其所处位置高，含水 性应不大，为自由潜水，局部可具承压性，沟谷中有泉水出露，流量不大。 （5）第四系松散岩类含水层组 本含水层主要为大沟谷中的窄条带冲积物，厚度很小，水量不大，矿 化度为 0.244g/1，总硬度为 147.62mg/1，属 HCO3-Ca.Mg 型。 3、隔水层 （1）本溪组及太原组底部隔水层 主要由泥岩、铝质泥岩、砂质泥岩组成，系奥陶系中统岩溶含水层与 太原组石灰岩岩溶裂隙含水层间的良好隔水层。 （2）二叠系砂岩裂隙含水层间的隔水层 该隔水层由泥岩、含铝质泥岩、砂质泥岩组成，分布于各砂岩含水层 间，与各层砂岩含水层构成平行复合关系，起间隔水作用。 4、充水因素 本区充水因素主要有以下几方面： 继续教育学院毕业设计（论文）纸 11 （1）本区煤层裸露，风化裂隙发育，可将地表水体勾通，特别是雨季导 致地表积水渗入工作面。 （2）奥陶系灰岩含水层具富水性、水头高；压力较大，应注意带压开采 的可能性。 （3）石炭二叠系砂岩裂隙水及灰岩岩溶裂隙水均具带压的可能性。 （4）古窑及采空区中的积水。 矿井涌水主要从煤层上部及其顶底裂隙渗入，矿井充水类型应为水文 地质条件中等的裂隙水间接进水型矿井。 （三）矿井涌水量 根据对各个坑口调查，每个坑口正常涌水量为 5m3/h 左右，全矿井正 常涌水量 30m3h，最大涌水量 50m3/h。 总之，该区煤层开采中，对水害的防治需引起足够的重视，设置足够 容量的水仓和足够能力的排水设备，并应有备用设备，制定详细的防治措 施。 第三节 煤层的埋藏特征 一、煤层及煤质 （一）煤层 本区含煤地层为太原组和山西组，不同的岩相形成不同的岩性组合， 含煤性也存在有一定的差异性。 太原组为一套海陆交互相含煤建造，含海相灰岩 3 层，共含煤 7 层， 含煤地层总厚 92m，煤层总厚 10.33m，含煤系数 11.23。 山西组为一套陆相碎屑岩含煤地层，共含煤 4 层，地层总厚 56m，煤 层平均总厚 7.49m，含煤系数 13.38。 继续教育学院毕业设计（论文）纸 12 区内山西组、太原组总厚 148m,煤层平均总厚 17.82m,含煤系数 12.04。 区内可采煤层共 2 层，自上而下为 2、3 号煤，分述如下： 1、2 号煤层 俗称“丈二煤” ，位于山西组中部。上距 K4砂岩 30m 左右，煤厚 2.403.40m，平均 2.81m，不含夹矸，结构简单，全区稳定可采。其顶 板为砂质泥岩、底板为细砂岩。 2、3 号煤层 俗称“五尺煤” ，位于山西组中下部。上距 2 号煤层 2.5m 左右，煤厚 2.202.73m，平均 2.46m，不含夹矸，结构简单，全区稳定可采。其顶 板为泥岩，底板为细砂岩。 3、其它煤层不可采。 各可采煤层特征详见表 1-3-1。 表 1-2-1 煤层特征表 煤 层 号 煤层厚度 最小最大 平均(m) 煤层间距 （m) 夹 矸 (层) 煤层 结构 稳定性顶板岩性底板岩性 2 2.403.40 2.81 0 简单稳定泥岩细砂岩 2.78 3 2.202.73 2.46 0-1 简单稳定泥岩细砂岩 （二）煤质 1、煤岩特征 (1)物理性质 继续教育学院毕业设计（论文）纸 13 宏观煤岩类型以半暗煤为主，半亮煤次之，少量暗淡。玻璃、强玻璃 光泽，具棱角状或阶梯状断口，或均状结构。 (2)显微煤岩特征 各可采煤层煤的显微组成中有机组份以镜质组为主，丝质组次之。半 镜质组、无机组份中主要为粘土类，含少量的硫化物。 2、化学性质 2 号煤层：水分(Mad)：原煤 0.87-0.88，平均 0.88；灰分(Ad)： 原煤 13.96-22.07，平均 16.03；挥发分(Vdaf)：原煤 27.47- 27.90，平均 27.69；全硫(St.d)：原煤 0.42-0.40，平均 0.41；焦渣特征(CRC)：原煤 7；胶质层厚度(Y 值)：23.5-25.5mm；固 定碳(Fc，d)：原煤 56.19；磷(Pd)：0.0048；发热量(Qgr.d)：原煤 27.37-35.70MJkg，平均 31.54MJkg。 低中灰-中灰、特低硫、特低磷、高热值-特高热值之焦煤，可作为炼 焦用煤。 3 号煤层：水分(Mad)：原煤 0.80-0.86，平均 0.83；灰分(Ad)： 原煤 10.49-14.78，平均 12.64；挥发分(Vdaf)：原煤 26.57- 26.61，平均 26.59；全硫(St.d)原煤 0.37-1.25，平均 0.81； 焦渣特征(CRC)：原煤 6-7；固定碳(Fc，d)：原煤 65.73；磷 (Pd)0.022；发热量(Qgr.d)：原煤 32.70MJkg。 为低中灰、特低硫-低中硫、低磷、特高热值之肥煤，可作为炼焦用 煤。 各煤层煤质详见表 1-3-2。 表 1-3-2 煤质特征表 煤 层 原 煤 继续教育学院毕业设计（论文）纸 14 编 号 水分 （Mad） (%) 灰分（Ad） (%) 全硫(St.d) (%) 挥发分(Vdaf) (%) 磷(Pd) (%) 发热量 (Qgr.vd) (MJ/kg) 牌号 2 0.87-0.88 0.88 13.96-22.07 16.03 0.42-0.40 0.41 27.47-27.90 27.69 0.004831.54 焦煤 3 0.80-0.86 0.83 10.49-14.78 12.64 0.37-1.25 0.81 26.57-26.61 26.59 0.02232.70 肥煤 二、瓦斯、煤层爆炸性及煤的自然 1.瓦斯 根据地质资料，本矿瓦斯相对涌出量为 8.21m3/t，二氧化碳相对涌出 量为 6.92m3/t，为低瓦斯矿井。 2.煤尘 根据地质报告，各煤层煤尘均有爆炸性危险。 3.煤的自然 根据地质报告，本矿各煤层均为自燃煤层，发火期为 4-6 个月。 第二章 井田境界及储量 第一节 井田境界 煤田划分未井田时，要保证各井田有合理的尺寸和境界，使煤田各部 分都能得到合理的开发。 一、井田范围、储量、煤层赋存及开采条件要与矿井生产能力相适应 对于生产能力较大的机械化现代化矿井，应要求井田有足够的储量和 合理的服务年限，生产能力较小的矿井，储量可少些。矿井生产能力还要 与煤层赋存条件、开采技术装备条件相适应，并要为矿井发展留有余地。 对于煤层总厚度较大，开采条件好，为加快矿井建设和节约初期投资而建 继续教育学院毕业设计（论文）纸 15 设的中小型矿井，更应如此。 二、保证井田有合理的尺寸 一般情况下，为便于合理安排井下生产，井田走向长度应大于倾斜 长度。如井田走向长度过短，则难以保证矿井各个开采水平有足够的储量 和合理的服务年限，造成矿井生产接替紧张； 三、充分利用自然等条件划分井田 利用大断层作为井田边界，或在河流、国家铁路、城镇等下面进行开 采存在问题较多或不够经济，须留设安全煤柱时，可以此作为井田边界。 这样，既降低了煤柱损失，又减少了开采技术上的困难。在地形复杂的地 区，如地表为沟谷、丘陵、山领的地区，划定的井田范围和边界要便于选 择合理的井筒位置既布置工业场地。 本井田划分充分考虑了上述因素，将主要以自然边界为井田边界将村 庄、断层等自然条件作为井田的边界，并且为合理的布置开采减小开采难 度、降低开采成本达到较好的经济效益创造条件。 靛头煤矿位于文水县大风城镇靛头村东侧。本矿井田境界呈梯形，南 北长 6.000km，东西最长为 3.562km，最短为 3.000km。面积 19.688km2， 周长 18.589km。走向为东北到西南，倾向为西北到东南。具体范围由以 下 4 个拐点坐标连线圈定，井田境界拐点坐标见表 2-1-1。 表 2-1-1 井田境界拐点坐标表 标号纬距(X)经距(Y)备注 1415100019584000 2414500019583438 3414500019587000 4415100019587000 （面积 = 19.688 km2，周长 = 18.588810 km） 继续教育学院毕业设计（论文）纸 16 第二节 地质储量的计算 一、矿井所有资源/储量 根据中华人民共和国地质矿产行业标准 DZ/T0215-2002煤、泥炭地 质勘查规范 、中华人民共和国国家标准 GB/T15224.1-2004煤炭质量分 级第 1 部分：灰分 ；中华人民共和国国家标准 GB/T l5224.2-2004煤 炭质量分级第 2 部分：硫分 ；中华人民共和国国家标准 GB/T15224.3- 2004煤炭质量分级第 3 部分：发热量 。 二、储量计算方法 井田地质构造简单，煤层倾角一般为 4-6。，煤层赋存较稳定，采用水 平地质块段法进行储量计算。公式如下： QS×H×D/1000 式中： Q储量（kt） S井田计算面积（m2） H煤层平均厚度（m） D煤层平均容重（tm3） 三、储量计算参数的确定 （一）煤层可采边界 矿区内 2、3 号煤层为大部可采煤层，以矿区边界及煤层最低可采边 界线为可采边界。 （二）煤层厚度 煤层厚度根据矿区内外的钻孔中煤层厚度算术平均值求得。 （三）块段面积 在储量计算平面图上按划定的各块段用电子求积仪测取。 继续教育学院毕业设计（论文）纸 17 （四）容重 据矿方提供勘探区资料：2 号煤层的容重为 1.39 t/m3，3 号煤层的容 重为 1.40 t/m3。 四、工业储量 该矿井井田面积为 19.688km2,2 号煤煤层平均厚度为 2.81m，平均容 重为 1.39t/m3,因此，该矿井 2 号煤层的工业储量为： QS×H×D/100019688000×2.81×1.391000=76899kt 3 号煤层的平均厚度为 2.46m，平均容重为 1.40t/m3,因此，该矿井 3 号煤层的工业储量为： QS×H×D/100019688000×2.46×1.401000=67805kt 该矿井的工业储量为：Q76899+67805=144704kt 2 号煤层的地质储量为 76899kt，3 号煤层的地质储量为 67805kt。本 矿地质储量共计 144704kt。 第三节 矿井设计资源/储量 根据煤炭工业矿井设计规范中规定：计算矿井设计资源/储量时， 应从工业储量中减去断层、防水、井田境界、地面建（构）筑物等永久煤 柱煤量及因法律、社会、环境保护等因素影响不得开采的煤柱煤量。 矿井设计储量计算公式如下： 设计储量 = 工业储量 - 永久煤柱损失井田边界煤柱 其中：永久煤柱一般是指井田境界和大断层两侧的井田境界煤柱和断 层煤柱，以及保护地面建筑物、河流、铁路等而留设的保护煤柱等。 该矿井井田范围内没有河流、铁路、断层，所以不作计算。主要计算 矿井井田边界保护煤柱。 继续教育学院毕业设计（论文）纸 18 （一）井田边界煤柱量的计算 该井田边界全长为 18588.810m，留设煤柱宽度为 20m。 因此，2 号煤层的边界煤柱量为： 井田边界全长×煤柱宽度×煤层平均厚度×煤的平均容重 18588.810×20×2.81×1.391000=1452kt 3 号煤层的边界煤柱量为： 井田边界全长×煤柱宽度×煤层平均厚度×煤的平均容重 18588.810×20×2.46×1.401000=1280kt 该矿井边界煤柱量为：2732kt （二）矿井设计储量计算 因此，2 号煤层的设计储量为=76899-1452=75447kt 3 号煤层的设计储量为=67805-1280=66525kt 该矿井设计储量为：141972kt 本矿井设计资源储量见下表： 表 2-3-1 井设计资源/储量汇总表 工业储量 kt永久煤柱损失 (kt)设计储量（kt） 2 号 76899145275447 3 号 67805128066525 总计 1447042732141972 第四节 可采储量的计算 根据煤炭工业矿井设计规范中规定：计算设计可采储量时，应从 设计资源/储量中减去工业场地、井筒、井下主要巷道等保护煤柱量；其 煤柱留设要求和计算方法，必须符合现行建筑物、水体、铁路及主要井 巷煤柱留设与压煤开采规程的有关规定。 继续教育学院毕业设计（论文）纸 19 矿井设计可采储量计算公式如下： 矿井设计可采储量（矿井设计储量煤柱损失）×采区回采率 其中：煤柱损失包括采空区煤柱、工业场地保护煤柱以及大巷保护煤 柱。 一、矿井工业场地和巷道保护煤柱量的计算 本区地处山岳地带，东临文水平川，总观全井田，区内地形复杂，沟 壑纵横，总体趋势西高东低，北高南低，东南、南向发育 5 条相间的冲沟。 其间山高坡陡，黄土零星披盖于缓坡处；基岩大面积裸露，区内最高点位 于西北山梁处，海拔 1420.0m，最低点位于靛头沟谷，海拔 942.0m，最大 相对高差 478m，属中高山区。经综合考虑，将工业广场布置在井田的西 北部，地表标高为+1100m。工业广场基本为一长 400m，宽 400m 的正方形。 工业广场周围留有 15m 宽的保护带。水平大巷之间留 30m，两侧留 30m 煤 柱，采区边界留 20m，工业场地按二级保护，井筒按一级保护，再根据表 土层和基岩厚度（表土移动角 45°，基岩移动角 72°）计算保安煤柱。 当矿井报废时，预计护巷煤柱损失可回收 50%左右，采区回采率取 0.80。 2 号煤层工业广场和大巷保护煤柱量煤柱面积×煤层平均厚度×煤 的平均容重5968.92kt 3 号煤层工业广场和大巷保护煤柱量煤柱面积×煤层平均厚度×煤 的平均容重5263.05kt 该矿井工业场地和大巷保护煤柱量为：11231.97kt 二、可采储量计算： 2 号煤层可采储量=（75447-5968.92）×0.8=55582.46kt 3 号煤层可采储量=（66525-5263.05）×0.8=49009.56kt 继续教育学院毕业设计（论文）纸 20 该矿井可采储量为：104592.02kt 表 2-4-1 煤矿地质储量，设计储量，可采储量一览表 煤层工业储量（kt）设计储量（kt）可采储量（kt） 2 号煤层 768997544755582.46 3 号煤层 678056652549009.56 合计 144704141972104592.02 第三章 矿井工作制度及生产能力 第一节 矿井工作制度 根据煤炭工业煤矿设计规范的有关规定，矿井设计年工作日为 330d，矿井工作制度为“三八”制，每天净提升时间为 16h。 采煤工作面中的有序循环作业，是指采煤工作面在规定时间内保质、 保量、安全地完成采、装、运、支、处这样一个采煤全过程，对于普采工 作面是以放顶为标志，综采工作面是以移架为标志。循环方式有一日单循 环、多循环两种。 作业形式即一昼夜内工作面中采煤工作与准备工作在时间上的配合 关系。其方式通常有以下四种。 一、两采一准或边采边准 即将一昼夜划为三个班。两采一准，是指两个采煤班一个准备班， 在采煤班内进行“落、装、运、支、移”等工序，准备班进行回柱放顶、 检修设备、推移转载机及伸（缩）运输运输巷胶带输送机等工作，一日完 成一个循环。边采边准，是指三个采煤班，每班设备检修工作约占 2 小时， 采煤、放顶平行作业，一日完成三个循环。 二、 两班半采煤、半班准备 综采生产割煤和移架平行作业，无须单独回柱放顶时间，因此准 继续教育学院毕业设计（论文）纸 21 备班工作量较小，主要是检修设备、更换易损零部件、前移转载机、缩 短输送机胶带、回收运输和回风巷支架、平巷超前支护等工作。在条件 较差的综采面加固煤壁、扶正支架、整理工作面端头等工作也在准备班 进行。但这些工作量可以平行进行。一般用半个班可以完成，另半班可 以进行采煤作业。 三、三班出煤、一班准备 即四六工作制，每班 6 小时工作。 四、四班交叉作业 即每日分为四个班，每班首尾两小时是两班工人共同工作，因此 可以把工作量大的工序集中在人员较多的交叉时间内进行。 该矿井采用“三八”工作制。两采一准，即两个采煤班，一个准 备班。 第二节 矿井生产能力及服务年限 一、矿井生产能力的确定 主要考虑以下几方面因素： 1储量因素：本矿井 2、3 号煤层储量较丰富，其工业储量为 144704kt，设计可采储量为 104592.02kt，但煤层厚度较薄，且赋存较深， 地形地貌较复杂，工业场地的选择和布置较困难。因此，宜选择适宜的井 型。 2开采能力因素：本矿井拟采的两层煤层均为中厚煤层，根据本矿 的生产技术水平和管理水平，工作面拟采用综采工艺。 3生产环节因素：生产环节因素主要指矿井通风，由于矿井南北长 6km 左右，通风路线较长，加之盖山厚度较大，不宜开掘过多井筒。 继续教育学院毕业设计（论文）纸 22 4市场需求因素：本矿井拟开采的煤层，煤质优良，市场需求前景 非常好，因此加大开发力度不仅能产生显著的经济效益，而且能产生较好 的社会效益。 综上所述，矿井设计生产能力确定为 1200kt/a。 二、矿井、水平服务年限 3 . 62 4 . 11200 02.104592 KA Zc T 式中：T矿井设计服务年限，a； Zc矿井设计可采储量，kt； A矿井设计生产能力，kt /a； K储量备用系数，取 1.4。 经计算，矿井服务年限 62.3 年。根据煤炭工业矿井设计规范规 定，设计生产能力为 1200kt/a 的矿井，其设计服务年限不得低于 50a。 所以计算出来的 62.3a 满足要求，确定设计生产能力 A=1200kt/a；设计 服务年限 P=62.3a。我国各类井型的矿井及其服务年限见表 3-2-1 。 表 3-2-1 我国各类井型的矿井及其服务年限 井 型设计生产能力(Mt/a)矿井服务年限 特大3.05.0 60 大1.22.4 50 中0.450.9 40 继续教育学院毕业设计（论文）纸 23 第四章 井田开拓 第一节 井田开拓方式的确定 一、井田开拓方式的确定，应遵循下列原则 .贯彻执行有关煤炭工业的技术政策，为多出煤、早出煤、出好煤、 投资少、成本低、效率高创造重要条件。要使生产系统完善、有效、可靠， 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，为集中生产创 造条件。 3.合理开发国家资源，减少煤炭损失。 4.必须贯彻执行有关煤矿安全生产的有关规定。要建立完善的通风系 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、发展采煤机械化、综合机械化、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。 二、影响开拓方案选择的因素 井田开拓设计应根据煤层赋存条件、地形、水文地质、冲击层组成和 厚度、井型、设备供应、施工条件等因素，通过技术经济比较并进行全面 分析确定。 (一) 井筒的确定 煤层赋存和地形等具有平硐开拓条件时，应首先考虑采用平硐拓。当 继续教育学院毕业设计（论文）纸 24 平硐以上煤层垂高或斜长过大时，多开地面出口有利时，可采用阶梯平硐 开拓。 对于煤层赋存较浅，表土层不厚，水文地质情况简单的缓倾斜、倾斜 煤层，应尽量采用斜井开拓。斜井角度的大小由斜井内所选择的运输设备 确定。 对于有条件的矿井，在急需煤炭地区，其浅部可先采用片盘斜井开拓， 提前出煤，由小到大，然后集中斜井开拓。片盘斜井可一个片盘生产，一 个片盘准备。 对于煤层赋存较深或冲击层厚时，水文地质复杂，井筒需要特殊施工 时，多水平开拓的急倾斜煤层，其他井筒形式无法开拓时，应采用立井开 拓。 根据井田特点，结合地面布置，采用单一的开拓方式不能满足通风、 安全生产、提升、运输时，或单一开拓不合理时，可采用平硐立井，平 硐斜井，斜井立井等综合开拓方式。 (二) 开采水平和阶段高度的确定 开采水平的确定直接影响矿井的基本建设投资及生产经营费用，是井 田开拓的重要参数，必须多方比较后确定。 开采水平高度根据煤层赋存条件、生产技术水平及水平接替等因素综 合考虑确定。应从以下几方面进行分析研究论证： 、具有合理的阶段斜长，主要考虑煤的运输、辅助运输和行人条件 等。 、具有合理的区段数目。 、要有利于采区的正常接替。 、要保证开采水平有合理的服务年限和足够的储量，服务年限必须 继续教育学院毕业设计（论文）纸 25 符合矿井设计规范的规定。 、要使水平垂高在经济上有利。 为扩大水平的开采范围，对倾角在 16°以下的缓倾斜煤层，可以采 用上下山开采。在井田深部受自然条件限制时，且储量不多，深部境界不 一致，设置开采水平有困难或不经济时，可在最终水平以下采用下山开采。 在开采水平以上的上山煤层斜长过大，用一个阶段开采技术上有困难， 安全上又不可靠时，可考虑设置辅助水平。用多水平上、下山开采的矿井， 为了解决下山采区排水、通风和辅助运输等困难，也可以考虑设置辅助水 平。开采近水平煤层分煤层开拓，距开采水平较远的煤层，其储量不大， 设置开采水平不经济时，也可以设置辅助水平。 设置开采水平时，要综合考虑各种因素，择优而定。 （三）井底车场的确定 井底车场的选择应符合下列规定： 1、大巷采用固定式矿车运输时，宜采用环形式车场； 2、当井下煤炭和辅助运输分别采用底卸式及固定式矿车运输时，宜 采用折返与环形相结合形式的车场，并应与采区装车站形式相协调； 3、当大巷采用带式输送机运煤，辅助运输采用无轨系统时，宜采用 折返式或折返与环形相结合形式的车场；若辅助运输采用有轨系统，则宜 采用环形式车场； 4、采用综合开拓方式的新建矿井或改扩建矿井，井下采用多种运输 方式运输时，应结合具体条件，经方案比较后确定； 5、井底车场的位置应选择在稳定坚硬岩层中，并应避开较大断层、 构造应力区、强含水层；不得布置在煤与瓦斯突出危险煤层中和冲击地压 继续教育学院毕业设计（论文）纸 26 煤层中。 （四）大巷布置方式的确定 开拓巷道的布置应符合下列规定： 1、开采近距离多煤层时，宜采用集中或分组运输大巷布置方式；煤 层（组）间距大时，宜采用分层运输大巷的布置方式。 2、开拓巷道不得布置在有煤与瓦斯突出危险煤层中和严重冲击地压 煤层中。 3、当煤层无煤与瓦斯突出危险、无冲击地压，煤层顶底板围岩较稳 定、煤层较坚硬、含水量较小，或自燃发火、高瓦斯煤层采取安全措施在 技术可行、经济合理时，主要运输大巷及总回风巷宜布置在煤层中。 4、近水平多煤层开采，采用分层或分组布置运输大巷时，宜将开采 水平分层（组）运输大巷重迭布置。 5、开拓巷道布置应避开应力集中区和活动断层，且不宜沿断层布置。 （五）开采顺序与采区划分 采区开采顺序必须遵循先近后远，逐步向井田边界扩展的前进式开采。 煤层开采顺序应符合下列规定： 1、近距离多煤层开采顺序，一般应先采上层，后采下层的下行式开 采； 2、开采有煤与瓦斯突出煤层时，经论证需要先开采下部保护层；或 开采煤层间距大，开采下部煤层不影响上部煤层完整性，可采用先采下层， 后采上层的上行式开采； 3、多煤层开采时，应厚、薄煤层合理搭配开采。 继续教育学院毕业设计（论文）纸 27 （六）采区划分应符合下列规定 1、当井田内有对采区巷道布置和工作面回采影响较大的断层或褶曲 区造时，应以其断层和褶曲轴部作为采区划分的自然边界； 2、当井田地面有重要建（构）筑物，按其保护等级划分必须留设保 护煤柱时，采区划分应以其保护煤柱为边界； 3、当井田内无影响工作面正常回采的断层或断层构造较少时，应按 开采工艺、通风、运输和巷道维护要求，合理划分采区； 4、开采有煤与瓦斯突出危险和突水威胁的煤层时，应按开采保护层、 抽放瓦斯及单独开采等技术措施要求，合理划采区； 5、井田内小断层较多且对工作面回采有一定影响，当采区划分避不 开时，宜避免工作面回采方向和断层走向呈小角度斜交； 6、开采煤层群时，应按集中和分组布置开采方式的不同，划分集中 煤组采区和分煤组采区； 7