矿井设计文字说明

目 录第一章 矿区概况及井田地质特征1第一节 矿区概述1第二节 井田地质特征3第三节 煤层特征5第二章 井田境界和储量12第一节 井田境界12第二节 矿井工业储量13第三节 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17第一节矿井工作制度17第二节 矿井设计生产能力及服务年限17第四章 井田开拓19第一节 井田开拓的基本问题19第二节 矿井基本巷道26第五章准备方式采区巷道布置36第一节 煤层的地质特征36第二节采区巷道布置及生产系统39第三节 采区车场选型设计41第六章 采煤方法43第一节 采煤工艺方式43第二节 回采巷道布置60第七章 井下运输65第一节 概述65第二节 采区运输设备选择66第三节 大巷运输设备选择70第八章 矿井提升72第一节 概述72第二节 主副井提升72第九章 矿井通风及安全75第一节 矿井通风系统选择75第二节 防止特殊灾害的安全措施82第十章 设计矿井基本技术经济指标85第一章 矿区概况及井田地质特征第一节 矿区概述一、地理位置及交通条件垞城煤矿位于江苏省徐州市铜山县柳新镇境内，距徐州市23Km，地理极值坐标为北纬342317342706，东经11716041171032。（如图12。 图1-1 矿井交通位置图 矿井内在专用铁路，经庞庄矿在夹河寨车站与西陇海线相连，矿井南北侧均有公路，东与307公路相连，西南和徐沛路相连。水路在矿区东约2.5公里有京杭大运河。二、地形特点及居民点分布含煤地层被第四系冲积层覆盖，地势平坦。地面标高在+32+36m之间，西南高东北低，坡度约二千分之一。井田的东南部有寒武系和奥陶系地层构成的小山。矿区范围内分布有大小村庄5个，大部分分布在井田边界。另外，在矿区东部有大片职工住宅区。三、工农业生产和原料及电力供应矿区内工业以煤炭为主，农业主要种植小麦、玉米、棉花，间杂有果园、桑园、菜园和苗圃等。本矿井建设期间，所需要建设材料，除钢材、木材和部分水泥需由国家计划供应外，其它砖、石、砂等土产材料，均由当地供应，满足建设需要。矿区已建有110Kv柳新区域变电所，向本矿井供电的两回35Kv输电线路已建成送电。四、矿区气候条件根据徐州气象台汇编资料，本区属南温带的鲁淮区，具有长江流域和黄河流域的过渡性，区内气候温和，年降雨量尚充沛，冬寒干燥，夏热多雨，春秋季短，常有寒潮，霜冻，冰雹，旱风等气候。降雨量：全年降雨量平均为859.13毫米，其中七、八、九月份为主要降雨月份，占年降雨量的59%，最大雨量是1982年7月22日，雨量达225.5毫米。气温：年平均气温为14.1度，最低为一月份，平均气温为-0.3度，最高气温为7月份，平均气温为26.9度，日最高气温1972年6月11日，达40.60度，最低气温在1969年2月6日，达-22.6度。风向和风速：全年以偏东风为多，约占16个方位的三分之一，年平均大于或等于8级大风日数，4月26次，6月18次，最大风速17米/秒。霜雪：霜降期一般在十一月至次年的三月，历年年积雪平均60天，最大积雪深度1969年2月达247毫米。地震：徐州市附近，从公元前170年至公元1983年，有史可查的影响徐州的破坏性地震有4次，其中公元462年，震中山东兖州，震级56级，1502年，震中山东濮城，震级56级，1668年，震中山东莒县郯城、震级8.5级；1937年，震中山东荷泽，震级7级，1983年又发生过5.6级地震，本矿区处于地震影响范围以内，按省建委，“苏建抗汤（1989）第372号文”本区建筑物按地震烈度7度设防，重要建筑物（如井架、绞车房等）按8度设防。五、矿区水文及工农业供水矿区内东北部频临微山湖,京杭大运洒、顺堤河，斜穿井田北翼，井田南部有桃园河，其流向由西向东流入京杭大运河，还有一支流入井田深部与顺堤河接通。微山湖面积约6442平方米，湖水长年标高+31米至33米，最高洪水位+36.92米（1957年7月）。本矿区工业及生活用水的主要供水水源为第四系上组砂岩层水和矿井净化水。水质类型为HCO3CaNa，矿化度0.37g/L。供水水源的取水方式采用管状井分散取水。矿井每日排水量约为4500 m3，全部进入污水净化站进行处理，净化水主要用于井下防水注浆、洒尘、电厂冷却、洗煤厂补充用水。第二节 井田地质特征一、井田地形及勘探程度徐州地区在大地构造上属华北地台的鲁西隆起区的部分，位于中国东部新华夏系第二隆起带的西侧与秦岭昆仑纬向复杂构造带的交汇地区，北自沛县断层，南至蒙城断层，东自郯庐断层，西至安徽的淮北煤田。诧城井田位于九里山煤田盆地的东翼边缘，井田总体为一单斜构造，单斜上发育有次级的向斜和背斜，煤层走向从南向北，由近南渐变为北东向，地层倾角9-32。井田的勘探程度：全区经过普查、详查、精查勘探及使用综合勘探的精查补充勘探后，完成钻孔145个，地震物理点3466个，平均每平方公里有2.13个，地震物理点23.9个，共计工程量为10621.27m，其中水文钻孔3个，为1865.61m。二、井田煤系地层井田含煤地层为石炭、二迭系，有三个含煤组，为二迭统下石盒子组和山西组及上石炭统太原组，煤系地层平均厚513.57m，含煤20余层，可采及局部可采煤层6层，平均总厚度16.15m。可采及局部可采煤层1煤、2煤、7煤、9煤、20煤、21煤，主采煤层1、2煤。三、井田地质构造井田内揭露奥陶系、石炭系、二迭系、第四系地层。发育有运河向斜、运河背斜、新桥工人村向斜、陈庄赵庄南背斜、垞城宽缓背斜；另外有垞1、垞2、垞3大中型断层3条，井田内未发现岩浆岩侵入活动。表11 井田主要断层一览表断层名称性质走 向倾向倾角()垂直断距(m)控制情况断层位置诧1逆N35EN18WW65068基本控制边界诧2逆N25EN10WE700125控制清楚深部诧3正N50E近EWS60055控制清楚南翼四、井田水文地质本区处于九里山以西充水区水文地质单元的东北部，区内发育有多条河流：桃园河、顺堤河、京杭大运河等。潜水受大气降水和地表水直接补给，一般和下伏承压含水层不发生直接水力联系，各基岩含水层在井田东部露头处接受大气降水和冲积层水的缓慢补给。与矿床开采有关的含水层有第四系的孔隙水，上、下石盒子组，山西组砂岩裂隙水，太原组灰岩溶隙水和奥陶系灰岩溶隙水，现分述如下：（1）第四系含（隔）水层：本区内第四系地层不整合于下伏各地层之上，厚度35.61109.99m，平均71m，其总体变化趋势东南至西北逐渐增厚。（2）二迭系砂岩裂隙含水层：上石盒子组砂岩裂隙含水层：该组砂岩含水层主要是底部的中粗粒含砾砂岩（俗称奎山砂岩），厚2030m，平均25m，自东南向西北渐厚，与下伏下石盒子组地层整合接触，成分以石英、长石、燧石等为主，裂隙发育不均，受构造影响较大，含水性、透水性较强，露头处接受冲积层缓慢补给，井筒穿过时其最大涌水量为80m3/h，渗透系数为0.00314.18m/d，矿化度为1.05g/l，水质类型Cl-K+Na+，该层砂岩距1煤较远（间距160m），故对煤层开采无影响。下石盒子组砂岩裂隙含水层：该组赋存有78层砂岩，累计厚度为75m，占该组地层的33%。其中1煤开采影响范围60m以内有24层砂岩，累厚平均为13.3m，占该组砂岩总厚的17.7%，是影响1煤开采的主要含水层。以上砂岩含水层对1煤开采影响较小。山西组砂岩裂隙含水层：本组地层砂岩总厚度平均48.5m，占全组地层厚度的40%，主要含水层为7、9煤顶板砂岩。属含水性相对中等的含水层。（3） 石炭系太原组灰岩溶裂隙含水层：本组地层发育十三层灰岩，灰岩总厚度为38.34m，占该组地层总厚的22.2%。太原组各灰岩厚度、岩溶发育程度不同，含水性也不同，各层之间都有不等厚度的泥质隔水层段，在正常情况下，各层之间水力联系较差。（4）下石炭统本溪组与中奥陶统阁庄组隔水层：本溪组与上覆太原组地层以整合接触，厚17.0034.00m，由紫色铁质泥岩，灰岩，泥灰岩组成，局部间夹云煌岩，底部有厚10m左右的紫色铁质泥岩是良好的隔水层。（5）下奥陶统马家沟组厚层石灰岩含水层：厚118.64m，为马家沟组地层，质纯，性脆，溶洞发育，裂隙甚多，是一个含水丰富的强含水层。矿区工业，生活用水大部分取用该含水层地下水，由于有本溪组和阁庄组约80m的相对隔水层在正常情况下对煤系的开采无影响。地质构造对矿井充水的影响本井田断裂构造较为发育，大于20m落差的断层就有14条，钻孔中所有断层破碎带大部分以泥质胶结为主，钻进中孔内不漏水，故其导水性反映不明显，从开采揭露情况看，断层带内充填有粘泥，只有淋水或滴水现象，说明其导水性差。矿井正常涌水量753/，最大涌水量 1103/。第三节 煤层特征一、煤层埋藏条件诧城煤田为石炭二叠系全隐蔽式煤田，其构造形态为一单斜构造，井田倾角932，平均25，煤系和煤层沉积稳定，标志层明显。m m。二、可采煤层特征 井田主要可采煤层一览表煤层(编号)煤厚(m)倾角()容重(t/m3)硬度（摩氏）煤层稳定程度116282属稳定煤层2162923属稳定煤层。7203223属不稳定煤层992923属不稳定煤层1煤： 煤厚82.43m，平均5.22m。倾角1628，平均22。煤层容重1.46，硬度。煤层结构较简单。属稳定煤层。2煤：煤厚72.64m，平均4.2m。倾角1629，平均22。煤层容重1.44，硬度23。煤层结构较复杂，普遍有一层夹矸。从该区域的勘探钻孔及实际揭露看，该煤层全区可采，属稳定煤层。7煤：在该区域仅-800m以下可采。煤厚0.791.37m，平均1.1m。 倾角2032，平均25。煤层容重1.37，硬度23。煤层结构较简单。从本区已有勘探钻孔资料看， 该煤层主要赋存于8-1线到垞柳边界。属不稳定煤层。9煤：在该区域-650m以下可采。煤厚1.092.51m，平均1.77m。倾角929，平均25。煤层容重1.36，硬度23，煤层结构较简单。从本区已有勘探钻孔资料看，9煤主要赋存于8线附近到垞柳边界。属不稳定煤层三、煤层围岩性质 1煤：直接顶多为灰黑色青灰色砂泥岩，近煤层处常常颜色加深，致密，性脆，易碎，块状，易冒，断口为贝壳状，含砂均一，含植物叶部化石碎片（如羊齿类、柯达、轮木等）摩氏硬度为，两极厚度0.4516.02m，平均3.74m。局部地区直接顶为灰黑色泥岩，其厚度大多低于0.5m，以伪顶的形式出现，少数厚度在0.51.2m；该层较为破碎，块状，含大量滑面，滑面有白色膜，有时直接顶相变为细粒砂岩，薄层状两极厚度0.57.9m，平均3.7m，成分为石英、长石矿物为主，分选好，以灰灰白色为主，含菱铁质条带及煤纹，裂隙发育，硬度，回采时易冒，当直接顶板相变为厚层砂岩时，其老顶与直接顶为同一岩性，直接底为泥岩，灰黑色褐黑色，团块状，破碎，近煤层处含大量植物根部化石碎片，两极厚度0.374.0m，平均2.5m。2煤：与1煤层间距变化较大，顶板岩性变化也较大，本矿范围内1、2煤间距为1.7314.0m，当1、2煤间距大于4.0m时，2煤顶板为砂泥岩，浅灰黑色，含砂较1煤顶板略高，断口平坦，性脆，致密，局部含植物叶部化石，和1煤顶板极为相似。局部地区2煤直接顶板为砂岩（如北三-260m以下水平），灰白色，细粒，石英、长石为主，钙质胶结，厚度2.5m9.0m，平均5.7m，2煤老顶即为1煤底板。当1、2煤间距较大时，局部2煤老顶为砂岩，含灰黑色条带，厚度01.2m，细粒结构，灰白色，钙质胶结，块状。当1、2煤间距较小时（小于4m）2煤直接顶板为泥岩。2煤直接底板多为灰黑色泥岩，厚度0.83.5m，大部分地区页岩下伏一薄层砂岩，细粒结构、钙质胶结，水平层理，块状，下伏一煤线。7煤：直接顶为砂页岩，灰白色，细中粒，即7煤大部分直接顶砂岩接触，多为钙质胶结，长石石英矿物为主，中厚层状，近煤层处含煤纹或页岩碎块，具交错层理，有时含植物叶部化石碎片，致密坚硬，硬度为，局部裂隙及节理发育，并伴有不同程度的滴水、淋水现象，平均厚度15m，当7煤分叉两层时，下层煤为主采层，其顶板为砂页岩厚度04.1m，平均1.8m，灰黑色，含砂均一，性脆，贝壳状断口，块状，致密含大量植物化石，多为水草型植物或柯达、芦木等。中部显水平层理或微波状层理，中下部新鲜断口上显现白道条带。局部直接顶板为页岩，较为破碎，含大量白色膜。当煤层直接顶为砂岩时，其老顶即为该层砂岩，7煤直接底为灰黑色砂页岩或砂页岩互层，断口参差，致密，性脆具水平层理或微波状层理，含少量植物根部碎片，硬度，平均厚度5m，其下有时发育不稳定的8煤。9煤：可采区集中在北三及其延深采区，北四采区局部可采，-600m以上水平储量所剩无几，目前已复采完，9煤直接顶板多为灰黑色页岩或砂页岩，顶板砂岩为细中粒，石英、长石为主，致密坚硬，钙质或泥质胶结，硬度，局部裂隙发育，大部分集中在断层处及其两侧，局部有滴水、淋水现象，具波状或微波状层理，近煤层处夹大量泥质条带、炭质纹及菱铁质条带，平均厚36m，最大厚度41m，当煤层分叉及煤层变薄到不可采边界时，其直接顶板为页岩或砂质页岩，页岩为灰黑色，多呈透镜状，致密块状，细腻，断口平坦，性脆局部含炭质较高，呈炭质页岩，厚度05m，平均2.0m。砂页岩，灰黑色，含泥质或炭质条纹，含砂较高，破碎，具波状层理，平均厚度约1.8m。当其直接顶板为砂岩时，其老顶即为该层砂岩，当顶板为页岩或砂页岩时，其老顶为砂岩，9煤底板灰黑色砂页岩，局部含砂岩条带，参差状断口，破碎，近煤层处含大量植物根部化石碎片，硬度，平均厚3.5m。 图1-2 综合柱状图四、煤的特征1、煤质水份： 1煤1.67%、2煤1.61%、7煤1.82%、9煤2.62%、20煤1.40%。灰份：各煤原煤灰份都高于精煤灰份。原煤灰份1煤为30.41%，2煤为28.70%，属富灰煤；7煤为15.37%，9煤为10.18%，20煤为9.15%，属中灰煤。煤层煤样原煤灰份较煤芯煤样原煤灰份1、2煤稍高，7、9煤稍低。各煤层精煤灰份一般在10%以下。灰份成份：从分析数据看，1、2、7煤，SiO2、Al2O3含量较高，Fe2O3、CaO、MgO及SO3含量较较低；9、20、21煤SiO2、Al2O3含量较低，Fe2O3、SO3含量较高。灰熔点（T2）：1煤1500，2煤1310，21煤1290，均属高熔灰份。这与灰份成份中所含SiO2、Al2O3量大有关。挥发份：下石盒子组1、2煤、山西组7、9煤挥发份均大于34%，太原组20、21煤挥发份大于42%，（见表33）自上而下有增大的趋势。硫份：1、2、7、9煤原煤和精煤煤样硫份均小于1%，属低硫煤。20、21煤原煤硫份大于4%，精煤硫份大于2.5%。属富硫煤。10煤原煤硫份大于4%，精煤硫份小于1.0%，硫份虽高，但可洗选去除。磷：据煤层煤样分析结果，1煤为0.0071%，2煤为0.0065%；7煤为0.0041%，9煤为0.004%，都均属特低磷煤。元素分析：根据各煤层煤样分析结果，各煤样含炭量变化在80.6689.6%之间，含氢量变化在4.315.86%之间，含氧量变化在5.67.5%之间，属中变质煤，其中9煤含炭最高，平均87.5%，含氢、氧量最低，平均分别为4.73%、5.6%说明其受岩浆岩影响变质程度稍高。胶质层厚度（Y）：1煤14.00mm、2煤12.30mm、9煤13.18mm、20煤25.25mm。粘结性（G）：1煤：原煤25，精煤47；2煤：原煤25，精煤47；7煤：原煤37，精煤57；9煤：原煤27，精煤27；20煤：原煤47，精煤47；21煤：原煤57，精煤57。发热量：各煤层高位发热量均低于弹筒发热量，各煤层高位发热量平均分别是：1煤22.13Mj/kg，2煤22.88Mj/kg，7煤28.03Mj/kg，9煤30.32Mj/kg，20煤31.165Mj/kg。这与各煤层所含灰份高关系很大，1、2煤为富灰煤发热量便低，7、9、20、21煤为中灰煤，发热量便高。五、煤的工业用途1煤、2煤、7煤、9煤为气煤。1、2、7、9煤在工业分析化验中得出的数据均属低灰份，特低硫份，可作为火力发电用煤和民用煤。六、煤的含瓦斯性瓦斯：我矿自建矿以来，没发生过瓦斯涌出、突出等现象，瓦斯相对涌出量 m3/td，小于10 m3/td，属低瓦斯矿井。地温：恒温带深度30m，温度16.6，其地温梯度1.952.41/100m，平均2.23/100m，据2煤底板地温等值线图和地温剖面图，4线以北-600-870-960m为一级热采区（温度3137）；-960m以下为二级高温区（温度37）。七、煤尘的爆炸性煤尘：我矿1、2、7、9煤可燃基挥发份含量均在3437之间，各煤层均有爆炸危险性。八、煤的自然发火倾向各煤层均属易自燃发火煤层。第二章 井田境界和储量第一节 井田境界一、井田划分的依据在煤田划分为井田时，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。煤田范围划分为井田的原则有：1、井田范围内的储量，煤层赋存情况及开采条件要与矿井生产能力相适应；2、保证井田有合理尺寸；3、充分利用自然条件进行划分，如地质构造（断层）等；4、合理规划矿井开采范围，处理好相邻矿井间的关系。二、井田范围图21 井田境界示意图2。第二节 矿井工业储量一、勘探类型及储量等级的圈定1、 井田勘探类型根据矿井勘探情况，其勘探类型为类型。2、 钻孔及勘探线分布全区经过普查、详查、精查勘探及使用综合勘探的精查补充勘探后，完成钻孔145个，地震物理点3466个，平均每平方公里有2.13个，地震物理点23.9个，共计工程量为10621.27m，其中水文钻孔3个，为1865.61m。二、储量等级的圈定根据对煤矿床的勘探，研究程度和煤炭工业建设的需要，将煤炭储量划分为A、B、C、D四级。由于本矿井煤质稳定，煤类单一，水文地质条件中等，煤系中无岩浆岩破坏活动，因此储量级别的划分主要依据对地质构造和煤层的控制、研究程度。总的来看，整个井田-750m以上为A级储量；-750m至-1000m为B级储量。-900m以下为C级储量。三、煤层最小可采厚度根据生产矿井储量管理规程的规定，确定煤层的最小可采厚度为0.60 m。四、矿井工业储量的计算矿井工业储量是指在井田范围内，经过地质勘探，煤层厚度与质量均合乎开采要求，地质构造比较清楚，目前可供利用的可列入平衡表内的储量。矿井工业储量一般即A+B+C级储量。mmmmm。矿井工业储量的计算公式如下： Zg =SM/cos （21） 式中 Zg矿井工业储量，万t；S 面积，m2； M煤层平均厚度；煤的平均容重，t/m3；煤层平均倾角，；根据地质勘探资料，矿井各级储量具体情况见表21。表21 矿井工业储量表 （单位：万t） 储量级别A+B+C级储量A级储量B级储量C级储量A+B级项目储量百分比全矿井20637.53 10501.92 3894.06 6241.55 14395.98 0.70 第一水平15392.57 10501.92 1850.60 3040.05 12352.52 0.80 第二水平5244.95 0.00 2043.45 3201.50 2043.45 0.39 由表中数据可以看出：井田范围内A+B级储量占工业储量的70.0%，大于40%；第一水平内A+B级储量占水平工业储量的80.0%，大于70%；根据矿井设计指南中关于矿井井型与矿井设计的高级储量比例之规定，本矿井的储量符合煤炭设计规范的要求。第三节 矿井可采储量一、各类永久煤柱的计算1、各类永久煤柱留设宽度及其依据各类永久煤柱包括工业广场煤柱、风井煤柱、矿井边界煤柱、断层煤柱。具体留设如下： （2）工业广场保护煤柱根据关于煤矿设计规范中若干条文修改的决定（试行）之规定。确定工业广场占地面积为14公顷，工业广场的形状为长方形，长400m,宽350m。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=430380=163400m2。根据垂直剖面法作图，如图22所示。 图22 工业广场保护煤柱剖面图由作图法可得工业广场保护煤柱尺寸为： AD=580m；BC=560m；hk=680m。（3）矿井边界煤柱矿井边界煤柱人为边界者留设如下：由于京杭大运河防洪大坝是一级保护，所以北部边界是京杭大运河防洪大坝的保护煤柱线，南部与柳新矿以桃园河为界，由于桃园河地面普通河流，加之表土层有隔水层，地表水对井下无影响，故不需保护，按设计规范，本矿一侧留设40m保护煤柱。（4）断层煤柱根据矿井现场生产经验，本井田揭露断层无出水现象，不需留煤柱。2、各类永久煤柱损失的计算方法各类永久煤柱损失的计算公式如下：P=SM/cos （22）式中 P永久煤柱损失煤量，万t；S煤柱的面积，m2； M煤层平均厚度；煤的平均容重，t/m3；煤层平均倾角，。3、 各类永久煤柱损失的计算结果各类煤柱不可避免会有重叠，当各类煤柱相互重叠时，应根据优先级不同，其储量应算入优先级较高的煤柱之中。计算结果见表22。表22 各类永久煤柱损失煤量计算结果表 (单位：万t)煤柱类别水平工广煤柱边界煤柱总计第一水平606.04 87.92 693.96 第二水平93.94 54.76 148.70 合计699.98 142.68 842.66 二、矿井可采储量的计算矿井可采储量的计算公式如下：ZK =（ZgP）C （23） 式中 ZK矿井可采储量，万t； Zg矿井工业储量，万t；P永久煤柱损失煤量，万t；C采区采出率。根据煤炭工业矿井设计规范的规定，1、2煤采出率取0.75，7煤和9煤采出率取0.80 。计算结果见表23。表23 矿井可采储量汇总表 (单位：万t) 类别水平工业储量煤柱损失有效储量可采储量全矿井14395.98 842.66 13553.32 10164.99 第一水平12352.52 693.96 11658.56 8743.92 第二水平2043.45 148.70 1894.76 1421.07 第三章 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限第一节 矿井工作制度一、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。二、矿井工作制度的确定矿井工作制度设计采用“四六”工作制，即三班采煤，一班准备，每班净工作时间为6个小时。三、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。第二节 矿井设计生产能力及服务年限一、矿井生产能力的确定由于诧城矿煤炭储量丰富，地质构造较简单，煤层生产能力大，开采技术条件好，应建设大型矿井，初步确定矿井生产能力为120万t/年。二、矿井及第一水平服务年限的核算矿井服务年限的计算公式为： T= （31）式中 T矿井的服务年限，a；Zk矿井的可采储量，万t；K矿井储量备用系数，取K=1.4；A矿井设计生产能力，万t/a。由第二章计算结果可知：矿井可采储量为10164.99万t，则矿井服务年限为 T= 60.5a 50a以上结果符合煤炭工业矿井设计规范的规定。第一水平服务年限的计算公式为： T1= （32）式中 T1第一水平的服务年限，a；Zk1第一水平的可采储量，万t；K矿井储量备用系数，取K=1.4；A矿井设计生产能力，万t/a。由第二章计算结果可知：第一水平可采储量为8743.92万t，则第一水平服务年限为 T1= 52.0a 25a以上结果符合煤炭工业矿井设计规范的规定。经过矿井及第一水平服务年限的核算，二者均符合煤炭工业矿井设计规范之规定，因此最终确定矿井的生产能力为120万t/a。第四章 井田开拓第一节 井田开拓的基本问题一、井筒形式及数目的确定一般情况下，井筒的形式有立井、斜井和平硐 三种。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缓斜和倾斜煤层。平峒适用于地形条件合适，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。综合诧城煤矿的实际情况：（1）表土层较厚，平均为97.7m，且风化严重；（2）地处平原，地势平坦，地面标高平均为+36m左右，煤层埋藏较深，距地面垂深在1001200m之间。因此，斜井及平峒均不适用于垞城矿。由于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产状的煤层。因此，综合以上因素并结合诧城矿的实际情况，确定井筒的形式为立井。 本矿井采用一对立井开拓：主立井采用箕斗提煤；副立井采用罐笼提升矸石，升降人员、设备、材料，且兼作进风井。副井安装梯子间，作为一个安全出口。考虑到诧城井田范围不大，矿井通风方式经过比较后确定为中央并列式通风（具体比较情况见第九章），在井田上部边界掘一个风井，风井安装梯子间，作为回风井并兼作安全出口。二、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（1）井筒沿井田走向的有利位置当井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。（2）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（1）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。（2）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。（3）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。（4）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，考虑到诧城矿实际情况：主副井布置在井田的中央，以形成储量比较均衡的双翼井田。矿井通风方式为可中央并列式，在井田上部布置一个风井。三、 工业广场位置、形状和面积的确定工业场地的选择主要考虑以下因素：（1） 尽量位于井田储量中心，使井下有合理的布局；（2） 占地要少，尽量做到不搬迁村庄；（3） 尽量布置在地质条件较好的区域，同时工业场地的标高要高于最高洪水位；（4） 尽量减少工业广场的压煤损失。根据以上原则并结合本矿井的实际情况，工业广场与主副井筒位置相同。依据关于煤矿设计规范中若干条文修改的决定（试行）之规定、确定工业广场占地面积为12公顷。工业广场形状为矩形，其尺寸为：长宽=350m400m=140000m2。四、开采水平数目、位置和标高的确定诧城井田范围内煤层倾角平均25，为倾斜煤层。全区范围内可采煤层为1煤、2煤和7、9煤，其中1煤和2煤间距平均4.46m，可集中布置；而7、9煤与这两层相距98.48m，应分开布置。其中，第一水平标高为500m； 第二水平标高为800m。五、开拓方案的确定1、方案的提出由于本井田地形平坦，表土层较厚，所以采用立井开拓（主井设箕斗），并按井下运输量最小的原则确定了井筒位于井田储量的中央。为避免采用箕斗井回风时封闭井塔等困难和减少开凿风井的数目，决定采用中央并列式通风（具体见第九章），风井位置见矿井开拓平面图。考虑到主采煤层1、2煤层为厚煤层，布置煤层大巷及煤层上下山，巷道维护困难，维护费用高。并且煤层有褶曲，若大巷沿煤层布置，巷道坡度及方向变化较大，辅助运输矿车的运行将受到限制。又根据诧城矿地质资料，各煤层均有自燃发火倾向。因此，布置煤层大巷及煤层上山在技术和经济上均不合理，故不予考虑布置煤层大巷及煤层上下山。为减少煤柱损失和保证大巷及上下山的维护条件，运输大巷和上下山均设于2#煤层底板下垂距1555m的厚层砂岩内，方向与煤层走向大体平行，沿直线掘进。设3的流水坡度。根据前述各项决定，提出三种在技术上可行的方案：图41 方案1图42 方案2图43 方案3（1）方案1主、副井掘至-800m水平，分别在-500m、-800m水平建立井底车场，运输大巷。第一水平采用上山开采，第二水平采用上、下山开采。如图41。（2）方案2主、副井掘至-500m水平建立井底车场，运输大巷。第一水平采用上山开采，第二水平延深用暗斜井掘至-800m水平，再建立井底车场，运输大巷。第二水平采用上、下山开采。如图42。（3）方案3主、副井掘至-1000m水平，分别在-500m、-800m、1000m水平建立井底车场，运输大巷。各水平都采用上山开采。如图43。2、开拓方案技术比较各方案的区别在于延深水平采用立井直接延深和采用斜井延深。三方案相比见表41。表41 各方案估算费用表方案方案方案工程量m费用万元工程量m费用万元工程量m费用万元初期主井井筒550165055016505501650副井井筒550165055016505501650井底车场100010001000100010001000主石门450450450450450450运输大巷150018001500180015001800小计405065504050655040506550后期主井井筒30090080024005001500副井井筒30090080024005001500井底车场100010001000100020002000主石门8008000019001900运输大巷450054004500540075009000小计690090007100112001240015900优点工程量少投资小系统简单后期延深对生产无影响系统简单缺点后期延深对生产有一定的影响 运输系统复杂设备占用多工程量大投资高4、 综合评价优选从以上技术经济比较结果可以看出：方案1最优，因此选用方案1 。六、采区和采区的划分及布置根据上述所确定开拓方案，井田范围内主要采用采区式准备，只在水平深部采用下山开采。由此，全矿第一水平共划分为2个采区。具体布置见诧城煤矿开拓平面图。七、煤层生产能力3。因此，1煤的煤层生产能力为7.6212 t/m2，2煤的煤层生产能力为6.132 t/m2。八、矿井开拓延伸及深部开拓布置方案根据前述，当第一水平采完时，开采第二水平采用直接延伸立井井筒的方案。因本井田瓦斯和涌水都不大，水平内采用下山开采在技术上是可行的。因此，水平内开采深部时采用岩石下山开采。九、矿井水平间、采区间和煤层间接替顺序1、水平间接替顺序矿井投产后，首先开采第一水平，在第一水平减产前11.5年，完成下一个开采水平的基本井巷工程和准备、安装工程。2、采区间接替顺序第一水平内首先开采井田南翼采区。然后开采北翼采区。 3、煤层间接替顺序自上而下，首先开采1煤、2煤，然后联合开采7煤和9煤，其接替顺序同水平间的接替顺序。第二节 矿井基本巷道一、井筒1、主井:如图44，主井井筒断面形状为圆形，净直径为6.5m，净断面积为33.18，掘进断面44.18，井深800m。井筒井壁为混凝土砌碹井壁，厚450mm，充填混凝土厚50mm。主井采用一对912t箕斗即可。副井一对双层单车（3t）罐笼。2、副井:如图42，掘进断面59.45 m2，井深800m。井筒井壁为混凝土砌碹井壁，厚550mm，充填混凝土厚50mm。副井布置一对1.5t固定箱式矿车双层四车罐笼，一个带平衡锤的加宽双层四车罐笼。3、风井:如图46风井井筒为圆形断面，净直径为5m，净断面积为19.63，掘进断面26.42 m2，深115m，井筒井壁为混凝土砌碹井壁，厚350mm，充填混凝土厚50mm。风井设梯子间。风速验算如下表。表42 井筒风速验算表井筒名称风 量(m3/min)井筒断面（m2）实际风速(m/s)允许风速(m/s)验算结果最低最高副井井筒8符合规定风井井筒15符合规定（注：新鲜风流主要从副井进入井下，主井不作为进回风井，故其风速不需验算。表中风量为通风容易及通风困难两个时期通过各井筒的最大风量。）通过验算，风速符合规程的规定，所选用井筒断面满足设计要求。图44 主井井筒断面布置图表43 井筒特征井型240万t/a提升容器两对12t长型箕斗多绳摩檫轮提升机井筒直径井深净断面积33.18井筒支护混凝土砌碹厚450充填混凝土厚50基岩段毛断面积表土段毛断面积44.18图45 副井井筒断面布置图表44 井筒特征井型120万t/a提升容器t固定箱式矿车双层四车罐笼；一个带平衡锤的加宽双层四车罐笼井筒直径m井深m净断面积m2井筒支护混凝土砌碹厚550mm充填混凝土厚50基岩段毛断面积 m2表土段毛断面积 m2 图46 风井井筒断面布置图表45 井筒特征井型240万t/a净断面积19.63井筒直径5m基岩段毛断面积26.42井深表土段毛断面积26.42二、井底车场1、 井底车场的型式和布置形式井底车场采用立井刀式环行车场，其布置形式见图47。2、 验算主、副井空重车线长度（1）主井空重车线长度验算由于井下煤炭采用胶带输送机运输，所以，主井的空重车线不需验算。（2）副井空重车线长度验算9B，其外形尺寸为：240011501150（mm）（长宽高）。参考煤矿现场生产经验，一列车一般为20辆矿车，则一列车长度为48m。而副井重车线长度为60.94m，空车线长度为49.209m，均大于1列车的长度，符合煤炭工业矿井设计规范的规定。3、调车方式设计采用顶推调车方式：电机车牵引重列车驶入车场调车线，电机车摘钩，驶过道岔N2，经错车线，过N1道岔绕至列车尾部，将列车顶入副井重车线。然后，电机车经过道岔N2绕道回车线，进入副井空车线，牵引列车驶向采区。4、各种峒室的布置井底车场各种峒室及其布置见图47。三、主要开拓巷道1、各种巷道的断面形式及其参数本设计中的主要开拓巷道有运输大巷、轨道石门、运输石门、总回风巷等。各种巷道的断面形式、断面大小、支护方式及其它参数见图48图411。2、各段巷道风速验算各段巷道的通风验算结果见下表。表46 井巷风速验算表巷道名称风 量(m3/min)巷道断面（m2）实际风速(m/s)允许风速(m/s)验算结果最低最高井底车场8符合规定轨道大巷8符合规定运输大巷6符合规定总回风石门8符合规定（注：表中风量为通风容易及通风困难两个时期通过各段巷道的最大风量。）通过验算，风速符合规程的规定，所选用巷道断面满足设计要求。3、巷道掘进及支护工艺各种开拓巷道均为岩石巷道，其掘进方式为钻爆法，支护形式为锚喷支护。图47 井底车场布置图图48 运输石门断面图表47巷道特征围岩类别断面（m2）掘进尺寸（mm）喷射厚度mm锚杆净周长(m)净掘宽高形式外漏长度排列方式间排距锚深规格L煤48003900100钢筋沙浆50矩形8001600190016图49 轨道石门断面图表48巷道特征掘进断面16.6 m2锚杆间距800 mm喷层厚度100 mm净断面14.3 m2锚深1600 mm巷道坡度3水沟S掘0.36 m2锚杆排距800 mm岩石硬度F=46水沟S净0.20 m2锚杆排数12根净周长14.8 m每米锚杆数15根图410 运输大巷断面图表49巷道特征围岩类别断面（m2）掘进尺寸（mm）喷射厚度mm锚杆净周长(m)净掘宽高形式外漏长度排列方式间排距锚深规格L煤48003900100钢筋沙浆50矩形8001600190016图411 总回风巷断面图表49 巷道特征掘进断面 m2锚杆间距800 mm型式树脂锚杆净断面 m2锚杆排距800 mm外露长度100mm掘进宽度4800mm锚杆长度2100mm喷层厚度100 mm掘进高度4000 mm锚杆直径16mm巷道坡度3净周长15 m排列方式菱形岩石硬度F=46第五章 准备方式采区巷道布置第一节 煤层的地质特征一、煤系地层本区均被第四纪冲积层覆盖，揭露地层从老到新排列为石炭系、二迭系、第四系。该采区下二迭统下石盒子组1、2煤，山西组7煤可采及局部可采，故对下石盒子组、山西组地层预以叙述；下石盒子组：本组为内陆湖泊沼泽相沉积地层，全组厚194265m，平均226.24m， 主要由灰绿色砂岩，杂色泥岩，灰深灰色泥岩，灰色砂质泥岩，有时为砂质泥岩和砂岩、砂泥岩互层，灰白色细中粒砂岩和数层煤组成，煤层主要赋存在本组地层的下部，含煤二七层，其中1煤全区可采，2煤深部地区局部不可采。山西组 ：本组属近海河湖沼泽相沉积地层，整合于太原组地层之上，全组厚100137m，平均120.59m。主要由灰深灰色泥岩，砂质泥岩，砂页岩互层，灰灰白色，细中粒砂岩组成，含煤二五层，其中7煤为本区局部可采煤层。二、煤层和煤质1、煤层1、2煤：该采区（-75-500水平）1、2煤广泛发育，从穿过1、2煤的7个钻孔看：1煤厚度2.438.0m,平均5.22m，属厚煤层，结构简单。2煤厚度2.647.00m,平均4.2m，属厚煤层，结构复杂，含有一层夹矸，局部二层夹矸；1、2煤倾角2330，平均25。2、煤质1煤：半暗淡型，油脂光泽，片状、粉状或块状，质地松散，性脆易碎，含黄铁矿，条痕灰黑色，硬度1.52。2煤：半亮型，油脂或玻璃光泽，片状或块状，性脆易碎，含黄铁矿及方解石细脉，硬度23。各煤层均属低水份、中灰份、特低硫、特低磷煤（具体见表5-1）。表5-1 可采煤层特征表煤层编号煤种灰份含硫发热量（Mi/kg）倾角（度）厚度（m）小-大/平均层间距（m）小-大/平均容重煤层结构稳定分类直接顶直接底1气煤27简单不稳定砂质泥岩泥岩2气27简单较稳定泥岩泥岩三、煤层顶底板（见表5-2）表5-2 煤层顶底板特征煤 层类 别岩 石 名 称厚 度（m）主 要 岩 性 特 征（含 水 性）1顶板伪顶直接顶砂质泥岩青灰色、贝壳状断口、性脆、富含植物叶部化石。老顶砂岩灰白色、细粒、以石英为主、具水平层理、夹煤纹。底板直接底泥岩灰黑色、团块状、含植物根部化石、多滑面。老底2顶板伪顶炭质泥岩黑灰色、含炭质、破碎、易冒。直接顶泥岩灰黑色、团块状、含植物根部化石、多滑面老顶底板直接底泥岩灰黑色、以粘士为主、团块状、含植物根部化石。老底砂岩灰白色、层理发育、含大量菱铁矿条带。 四、其它开采技术条件1、瓦斯：我矿自建矿以来，瓦斯相对涌出量小于10 m3/td，属低瓦斯矿井。同一区域，下石盒子组高于山西组；同一煤层，深部大于浅部。2、煤尘：挥发份大于30就有爆炸危险性，该采区1煤挥发份36.72，2煤挥发份36.48，7煤挥发份38.51，均大于30。故该采区煤尘具有爆炸危险性3、煤的自燃：我矿各煤层均属易燃发火煤层，自燃发火期12个月。五、水文地质1、该采区水文地质条件较为简单，没有大的含水构造，据12112材料道、溜子道、-500水平大巷揭露，均无出水现象，但不可掉以轻心，在布置1、2煤上限工作面时要留设一