峰峰煤矿新三矿90万ta新井设计

本科生毕业设计 第147页目 录1 矿区概述及井田地质特征31.1矿区概述31.2 井田地质特征41.3 煤层特征102井田开拓152.1井田境界及可采储量152.2 井田开拓193.1 煤层的地质特征343.2采区巷道布置及生产系统353.3采煤方法424. 矿井通风514.1通风方式和通风系统的选择514.2带区通风564.3矿井所需风量594.4矿井通风阻力694.5 矿井主要通风机选型784.6矿井反风措施及装置824.7矿井通风费用概算835.1 矿井安全概况865.2矿井火灾931煤与瓦斯突出机理概述1052 预防煤与瓦斯突出的主要技术措施1143.瓦斯的利用120An automaticre searching and suppression126大空间火灾探测与自动灭火系统134参考文献141主要参考书目1411 矿区概述及井田地质特征1.1矿区概述峰峰煤矿是我国特大型煤炭生产基地，盛产优质焦煤、动力煤和无烟煤。峰峰煤田位于河北省南部，邯郸市西南35km，在太行山支脉九山东麓，京广铁路西侧，地跨峰峰、磁县、武安等县市；北起洺河，南至漳河，南北长45km，东西宽28km，矿区总面积1250km2，其中，含煤地层面积约562km2。峰峰矿区中部有鼓山横贯南北，鼓山东侧为低缓山谷及间隔洼地，鼓山西侧为和村孙庄向斜。地面标高为105280m。矿区内南有漳河，中有滏阳河，北有洺河，区内冲沟发育。在漳河河道上建有岳城水库，滏阳河由奥灰群泉水汇流而成，在矿区东部建有东武仕水库。矿区地理位置优越，交通便利，矿区环行铁路与京广铁路相接，矿区公路与107国道及京珠高速公路连接，通达全国各地。1.1.1矿井地理位置及交通条件峰峰集团有限公司新三矿（原名吝家沟矿，以下统一称为新三矿），地处河北省南部，邯郸市峰峰矿区大峪镇。位于河北省邯郸市之西南，西北距峰峰集团公司约10km，东距磁县县城约15km，地理坐标为东经11412401141430，北纬3622936245之间，行政区划属邯郸市峰峰矿区管辖。井田范围：北以 F29号断层与泉头井田分界；南至F25号断层与梧桐庄井田相邻；西至煤层露头及技术边界与三矿井田相隔；东至F8号断层与九龙矿相望；井田南北平均长4.25km，东西平均宽3.25km，井田面积13.83km2。由44个拐点圈定一不规则多边形。井田西部已有专用铁路线，在临水（新市区）与峰峰矿区环行铁路相接，经马头车站与京广线铁路连通，临水车站距马头车站20km。此外，还有岳峰公路从本矿西部通过，北部有新市区南环公路与磁县相通。附地理位置交通图111。1.1.2气象及地震 本区为大陆性半干旱气候，现将峰峰矿区气象站本区气象资料简述如下：降水量：年总量最大 1240.6mm,最小391.9mm,平均628.9mm，集中于6月底至9月初，可占全年一半。蒸发量：年总量最大2229.5mm,最小1427.5mm，平均1908.7mm，5月7月最大。气温：历年最高气温41.9,最低15.7，年平均气温14左右。冰冻期为每年12月初至来年3月初。风向风速：本区春季多东南风，夏季风向不定，秋季多西南风，冬季偏北风，最大风速可达20m/s。地震：本区历史记载有地震活动，根据国家地震局地震大队1977年3月15日地鉴字第030号文件认为：“峰峰矿区地震基本烈度为八度”，因此在矿井建设等方面均应充分专虑这一因素。现将历吏记载的对峰连附近地区有破坏隆的地震资料列表如下：时 间震级烈度对峰峰地区的破坏程度13141056涉县死亡326 人，武安死亡14人1556年8磁县清泉寺倾倒1830.06.1275滏阳河干涸，磁县死5485人，彭城死伤1700人1966.03.0868武安坍塌房屋253间，磁县12间1966.03.2272波及磁县1.1.3山文水文新三矿井田位于鼓山东麓，属平缓的丘陵地形，冲沟比较发育。区内西高东北低，最高处为赵家庄西南之山岗，标高205.74m,最低侵蚀基准面为滏阳河床，标高107.46米,相对高差近百米。区内地表水系不发育海河流域子牙河水系上游的淮阳河起源于井田北西外围放山奥陶系灰岩泉群，由黑龙洞泉，娘娘泉，广胜泉，郭家庄泉等泉群汇集，由西向东在井田北侧外围穿过，根据水源开发队资料，河流流量62.42m3/s5.51m3/s,平均流量11.81m3/s，最高洪水位标高122m左右。井田范围内唯一地表溪流为固义小溪，由大气降水、浅层地下水、矿坑水等汇集，自西向东横贯井田，流量在1 m3/s以内。1.2 井田地质特征1.2.1 井田地形本区为半裸露区，除井田中部多为被第四系所掩盖外，四周及毗邻区自奥陶系至上二迭系石千峰地层均有零星出露。现将各地层情况自上而下简述如下：1 奥陶系马家沟组岩性为白云质，灰质角砾岩与白云质灰岩、纯灰岩、花斑状灰岩，交替出极具清晰的沉积韵律，地下岩溶发育，以溶裂、溶孔和小型溶洞为主。全厚300m。2. 中石炭统本溪组岩性以深灰色粉砂岩、砂质泥岩与浅灰色至灰白色铝土质泥岩为主，含有煤层一层，中上部有时夹厚层中粒砂岩，底部为紫红色铁质铝土质泥岩，偶见透镜状铁矿。附：井田地理位置交通图井田地理位置交通图 121沉积厚度较大，厚度相差一倍以上，无明显规律，井田内未见灰岩层，但北大峪地面偶见极薄灰岩夹层。3. 上石炭统太原组为海陆交替相沉积，厚度比较稳定，总厚110m至120.78m，沉积的岩层为深灰色至灰黑色粉砂岩、砂质泥岩、泥岩与浅灰色中鲕粒岩，其中石灰岩68层，含煤69层。粉砂岩与泥岩中含有丰富的植物化石。石灰岩中产丰富的海相动物化石，有蜓类、腕族类、瓣腮类、复足类、珊瑚、海百合等。灰岩自上而下分别名为一座、野青、山青、伏青、小青、中青、大青、下架，除一座与中青沉积稍欠稳定外，其余沉积发育良好，以野青、伏青、大青较厚，一般在2m至5m。本组4、6、7、8、9为全区可采煤层，3、5下、6下为局部可采煤层。峰峰地区多以石灰岩顶板命名，如野青大青煤等。由于沉积稳定，灰岩均匀间隔，地层和煤层对比容易。与山西组为连续沉积，分界不明显，采用一座灰岩上部一层中细粒砂岩分界。二迭系按岩性岩相、古生物特征，可划分为山西组、下石食子组、上石盒子组和石千峰组，各组间均为连续沉积，分界不明显。山西组与石盒子组分界，采用以紫色岩层绝迹后第一层中粗粒砂岩为界()相当干骆驼脖砂岩）。下石盒子与上石盒子组划分，考虑到与毗邻井田统一，仍以第三段分界砂岩划分，()全国地层编表根据所采标准植物化石将分界从原三段底界下推120米，即三段下的百米砂岩）。石盒子组以上至石千峰组地层为陆相沉积，变化较大。4下二迭统山西组主要为过渡相海陆相沉积。岩性以灰白色中细粒砂岩与深灰色粉砂岩为主，夹灰黑色砂质泥岩，泥岩与煤层，含煤36层，东北角含煤程度较高，可达6层，下部的2号煤层为本区主要可采煤层。顶部灰色砂质泥岩中普便具有灰褐色细鲕状结构，可作为标志岩层，井与其上灰色中粒砂岩为界划分山西组与石盒子组，上部0号煤顶底板泥岩中含较高的铝土、高岭质成分，为峰峰地区重要陶瓷原料。最底部一层厚5米左右的中粒砂岩相对稳定，为山西组与太原组分界。厚度56.38m89.15m，平均厚78.34m，岩性变化较大，无明显标志层，砂质泥岩中植物化石丰富，见有烟叶大羽羊齿、三角织羊齿、鳞木、芦木、苛达特等。5下二迭统石盒子组第一、二段岩性上下不易区分，厚200.60m232.90m，平均216.47m，东北部稍厚，西南部稍薄，不够明显。从顶界至2号煤层距离稳定，一般为268m，两极差不超过15m，成为对比上的一个依据。上界与上石盒子组第三段底界砂岩分界明显。岩性可分上下两部，上部厚110m左右，以灰绿色、紫斑色粉砂岩和紫斑色铝土质泥岩为主，夹23层灰白色厚510m中细粒砂岩，其中底部一层在全区较为稳定。在距三段底40m80m处的紫斑色铝土质泥岩中常见有黄褐色菱铁质粗鲕状结构、呈瘤状体集结，具有相对的标志性。下部厚76m。岩性为灰绿、紫黄斑、灰色的粉砂岩、砂质泥岩，下部间夹深灰色砂质泥岩和灰色铝土质泥岩12呈，中细粒砂岩，颜色愈下愈深，砂岩泥质成分增加，成分中含金、黑云母增加，底部一层砂岩厚510m，为骆驼脖砂岩，本段含有较多的植物化石见有：中国瓣轮叶、星轮叶、带羊齿。6上石盒子组第三段浅灰、灰白色中粗粒石英长石含砾砂岩，占全层70，间夹紫灰绿色粉砂岩，砂岩多斜交层理和凸镜状、楔形层理。下部夹有一层紫花色含铝质成分高、色泽鲜艳、腊状光泽、性韧、质纯的泥岩，局部具鲕状结构，厚515m。其下砂岩具缓波状水平层理，砂岩中常间夹有深灰、灰黑色泥岩，三者结合成一个标志层段。以砂岩为主体的本段岩层，宏观上从岩性、物性、厚度上组成石盒子组标志层段。厚度99122m之间，平均110.82m，变化不大，稍有由北东向南西减厚趋势。本段底界以下至2号煤层268m；以上至5段底界厚220m，全区变化不达，可作对比依据。顶部多以一层厚23m的灰绿色含红色矿物多含砾中粗砂岩为界。本段下部含有少量植物化石，如：带羊齿、大羽羊齿等。7上石盒子组第四段紫斑、紫灰绿色的砂质泥岩、粉砂泥岩为主组成了以泥质岩类为特点的层段，砂岩很少，中下部夹12层薄层细砂岩，局部含鸡蛋绿高岭质泥岩。下部层位中常有一层薄层片状深灰黑色泥岩，见有海豆芽动物化石。本段含植物化石甚少，厚度一般104m，变化不大。8上石盒子组5、6段紫红色、紫色绿色粉砂岩、泥岩为主，夹有纯度不均匀的含铝质泥岩，均匀的分布有34层紫红、粉红色中细粒砂岩，多红色矿物而与下段砂岩区别。泥质岩中，多黄色斑状物及豆状、瘤状的泥质、铁质结合体。下部含数层0.10.2m硅质层，具有标志性。底部为一层厚层状石英长石中粗粒含砾砂岩，厚10m左右，沉积相对稳定，具有标志性，与四段分界。本段厚一般150m，变化不大，底界至2煤层一般480m，可作为对比依据。上二迭统石千峰组为一套纯陆相沉积地层，岩性单一，厚度巨大的紫红色岩层，无论从岩性、岩相等方面与石盒子组有着截然的不同。根据岩性、岩相可分三段，本井田仅见二段下部层位，由下而上述之。9石千峰组第一段全厚200m，可分上中下三段。上部由紫红色页岩与薄层细砂岩互层，以及粉砂岩组成。粉砂岩中含钙质结核，厚70m。中部为紫红色粉砂岩、泥岩和泥灰岩组成()浅水灰岩）。泥灰岩在全区稳定，一般45层，其它区在泥灰岩中找有偏体鱼类化石，厚约50m。下部为紫色、紫红色粉砂岩、泥岩，间夹数层中厚层紫色中细粒砂岩组成，泥质岩类中含大量顺层分布的瘤状钙质结核，厚80m。10石千峰组第二段红色、粉红色薄层状具良好的水平层理的细砂岩、粉砂岩、砂质泥岩组成，含有与岩体同生的椭球形结核包体，厚度不祥。11.新第三系上新统仅在石桥山顶出露，与下复地层成不整合接触，主要为疏松的淡黄、黄色中粗砂和细砂组成，间夹砾石，厚6m。12.第四系全新统厚7m，分布于河漫滩及一级阶地之上，为砂、亚砂土、砂砾透镜土组成。岩层电性特征及其对比情况：本区煤系上覆地层厚度大，岩性标志性差，但沉积厚度相对稳定，物性条件较好，规律性明显，依据自然放射性()）,视电阻率曲线()在各段不等的幅值及异常显示,形成各不同沉积段的对比标志,密度曲线(r)对一般的断裂带均有所反映,综合各自特点,成为研究对比主要手段,为本区中、小断层确定提供了依据。地层岩性见综合地层柱状图122 综合地层柱状图 图1221.2.2 井田水文特征新三矿处在F11、F29、F8、F26断层切割的封闭区域内，在边界附近，受F11、F29、F8大断层的影响，2号煤与大青灰岩及奥灰含水层发生对接，煤层开采直接受灰岩含水层水威胁，需留设防水煤柱。井田内分布的主要含水层有：石盒子组砂岩含水层、野青灰岩含水层、山伏青灰岩含水层、大青灰岩含水层以及奥灰含水层。太原组各层灰岩之间，在垂向上随着埋藏深度的增加富水性显著减弱。井田内以各含水层的水量、水位、水质等资料分析，在正常情况下，各含水层之间无水力联系。现矿井正常涌水量为2.5m3/min。1.3 煤层特征1.3.1 煤层埋藏条件本区石炭二迭纪煤系地层，包括本溪组、太原组和山西组，煤系总厚度达220m，含煤1216层，煤层总厚度约9.7m。由上而下编号为1号()小煤）、2上()大煤分层）、2号()大煤）、3号()一座）、4号()野青）5号、5下、6号()山青）、6下()伏青）、7上、7号()小青）、8号()大青）、9上、9号()下架）等煤层。新三矿主采煤层为2号和4号煤层，其余为远景储量。太原组地层沉积稳定，标志层明显，层间距、煤厚、煤质变化不大，煤层的物性特征标志，具有特定的曲线形态，煤层易于对比。山西组煤岩层沉积变化较大，除2号、4号煤层较稳定外，其他煤层有分叉、尖灭现象，但尚有规律可寻，现将可采煤层分述如下：2号煤：为本区主要可采煤层，在全区沉积较稳定，一般煤厚2.14.2m之间，平均厚2.63m，发育较好，厚度大。个别情况由于后期构造影响，在断层附近有加厚减薄现象，如607孔受F11断层影响，煤层厚度增大到10.36m；910孔受F8断层影响，减薄至1.06m,除此外厚度变化不明显。宏观上，东部边沿靠F8断层一带略有所变薄，但幅度不大。煤层倾角512,平均8。煤层直接顶板为深灰色砂质泥岩和灰色炭质泥岩，厚度0.54m，抗压强度15.547.4Mpa；老顶为中细砂岩，厚度410m左右，其抗压强度48.4115.7Mpa；直接底为砂质泥岩，厚度3.0m左右，抗压强度68.6Mpa左右。4号煤：距2号煤40m左右，煤层直接顶板为野青灰岩，厚2.64m，抗压强度126Mpa；底板为砂质泥岩、砂岩，厚度5m左右，抗压强度42.1Mpa左右。煤层在全区沉积稳定，厚度变化不大，两极厚0.891.87m，平均煤厚1.64m。煤层结构简单，偶有夹矸一层。煤层倾角520，平均10。各煤层情况见煤层地质柱状图133，2号、4号煤层特征见每层特征表134。煤层地质柱状图 133岩石名称层 厚()m）岩性柱状累 厚()m）岩 性 描 述细粒砂岩25 25褐灰色，成份以石英长石为主，薄层状，具微波状水平层理。粉砂岩70. .95深灰色，薄层状，微细波状水平层理，成份以石英为主，含植物化石碎片。.粉、细砂岩互层30. .125褐灰色，薄层状，夹宽条带粉砂岩。 .细粒砂岩164 1414灰色，薄层状，波状水平层理，含植物化石。中粒砂岩516. .193浅灰色，薄层状，成份以石英为主，含长石及黑色矿物，具微波状水平层理。砂质泥岩11_204灰黑色，厚层状，含炭化植物化石。煤2上0662169黑色，亮煤为主，玻璃光泽，含炭质夹石层，厚度50mm。砂质泥岩074_2243黑灰色，薄层状，水平层理，含植物化石碎片。粉粒砂岩128. .2371深灰色，薄层状，具不明显水平层理，含少量炭化植物化石碎片。.砂质泥岩129_250黑灰色，薄层状，下部含砂量高，近于粉砂岩，隐显水平层理，夹少许镜煤条带。_粉粒砂岩29. .279深灰色，薄层状，中下部夹少量细砂条带，微波状水平层理，含炭化植物化石。细砂岩187 2977浅灰色，薄层状，具微波状水平层理。中细砂岩534. . .3511浅灰色，中厚层状，成份以石英为主，含长石及黑色矿物，波状水平层理。砂质泥岩01.7_3681灰黑色，薄层状，炭质程度高，隐约显出水平层理。2号煤2633981黑色，粉末状，亮煤为主，玻璃光泽。砂质页岩322-.-.-.-.-.4303灰黑色，薄层状，块状结构，具水平层理。细砂岩291 4594灰黑色，薄层状，含丰富的炭化植物根部化石碎片。砂质页岩419-.-.-.-.-.5013灰黑色，厚层状，局部含炭质结核。细粒砂岩575 5588褐灰色，间夹粉砂条带，具有清晰的连续水平层理，并含炭化植物化石碎片。砂质泥岩101_5689灰黑色，薄层状，局部含炭质结核。粉粒砂岩291. 598灰黑色，薄层状，上部含细砂条带，断续水平层理。砂质泥岩072_6052灰黑色，厚层状，块状结构，水平层量。一座灰岩0226074深灰色，具隐晶质结构，泥质程度较高。砂质泥岩151_6225灰黑色，薄层状，块状结构，水平层理。粉粒砂岩561. .6786灰黑色，薄层状，水平层理，中部夹0.15米厚铁质结核。3号煤0716857黑色，亮煤为主，玻璃光泽，煤质较好。粉粒砂岩446. .7303深灰色，薄层状，含丰富的炭化植物根部化石，断续水平层理。砂质泥岩105_ 7408灰黑色，薄层状，水平层理。野青灰岩2397647褐灰色，块状结构，中部含炭质。4号煤164773黑色，碎块状，亮煤为主，玻璃光泽，结构简单。 评价 指标煤层编号煤层厚度等级全井田厚度最小最大平均厚度()m）稳定程度结构夹石层数厚度()m）2中厚煤层0.54m263较稳定较简单35层0.05-0.2m4中厚煤层0.891.87m168稳 定简单01层00.14m 煤层特征表 表134断层情况：井田内最大的一条断层为F2号斜交正断层，位于井田中央，落差1327m，使井田分割为南北两部分，可作为采区边界。断层走向N5E,在13线以北转为N40E，倾向SE，倾角5070，由SW向NE递减。其它DF1、DF10、DF12、F22断层长度和落差不大，对开采影响可忽略不计。1.3.2 煤层围岩性质2号煤煤层直接顶板为深灰色砂质泥岩和灰色炭质泥岩，厚度0.54m，抗压强度15.547.4Mpa；老顶为中细砂岩，厚度410m左右，其抗压强度48.4115.7Mpa；直接底为砂质泥岩，厚度3.0m左右，抗压强度68.6Mpa左右。4号煤煤层直接顶板为野青灰岩，厚2.64m，抗压强度126Mpa；底板为砂质泥岩、砂岩，厚度5m左右，抗压强度42.1Mpa左右。 2号煤层顶底板岩性特征表 表134顶底板名称岩石名称厚度()m）岩性特征老顶粉砂岩2.97深灰色，薄层状，局部含植物化石直接顶粉砂岩1.39深灰色，含云母植物化石伪顶泥岩0.52灰黑色，碎块状，含植物化石直接顶砂质泥岩3.22灰黑色，坱状，水平层理老底细砂岩2.91浅灰色，薄层状，水平层理1.3.3 煤的特征新三矿瓦斯绝对涌出量12.87m3/min，相对涌出量6.08m3/t，2号煤层煤尘爆炸指数29.74，煤层自燃等级属于三类不易自燃。瓦斯等级鉴定结果，新三矿为高瓦斯、低二氧化碳矿井。新三矿主产炼焦烟煤，煤质为肥煤，灰分为20.2，硫分为0.48，发热量为20.1MJ/kg。煤的主要用途是供炼焦厂炼焦用。煤质特征表 表135 煤质情况MadAdVdQb.adFCdSt.dY(mm)工业牌号0.9313-4723.1525.850.3048260肥煤35 影响煤层其它情况 表136最大涌水量2.0m3/min正常涌水量0.5m3/minCO2CO2= 0.2m3/min煤尘煤尘爆炸指数为29.74。煤的自燃类无自燃现象地温26地压0.405MPa2井田开拓2.1井田境界及可采储量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，处理号相邻矿井间的关系。 本区划分，以F11、F29、F8、F26四个大断层为划分依据，北以 F29号断层与泉头井田分界；南至F25号断层与梧桐庄井田相邻；西至煤层露头及技术边界与三矿井田相隔；东至F8号断层与九龙矿相望； 2.1.1 井田境界井田北以 F29号断层与泉头井田分界；南至F25号断层与梧桐庄井田相邻；西至煤层露头及技术边界与三矿井田相隔；东至F8号断层与九龙矿相望；井田南北平均长4.25km，东西平均宽3.25km，井田面积13.83km2。检测范围是按2005年6月峰峰集团有限公司下达的边界拐点计算。新三矿矿井边界拐点坐标如下表：点号XY点号XY14032420385216502340301103851792024031300385216252440301903851733034030325385215752540307553851741544029825385215802640310253851756054029420385214902740311853851755064028080385210102840313853851767574027660385206852940316803851770084027315385202753040315003851811094027195385199353140314603851845510402659038519085324031320385187251140267253851876533403125038519000124027525385188753440307953851911513402765538518955354030650385192701440279003851895536403040538519170154027980385179503740301503851917016402805038518125384030345385192451740289203851810539403057538519540184029000385182504040310503852020019402917038518000414031045385205102040294403851796542403150038520850214029800385179754340321653852113022402972538517915444032330385213152.1.2 可采储量1矿井工业储量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。本矿井设计只对2号、4号煤层进行开采设计， 首采煤层2号煤平均厚度为2.63m，4号煤层平均厚度1.64m，倾角520，平均8。 本次储量计算是在精查地质报告提供的1：2000煤层底板等高线图上计算的，储量计算可靠。井田范围内的煤炭储量是矿井设计的基本依据，煤炭工业储量是由煤层面积、容重及厚度相乘所得，其公式一般为：Zg = S M R 式中： Zg 矿井的工业储量； S 井田的倾斜面积，13.93平方公里； M 煤层的厚度，4.47m； R 煤的容重，1.45t/m；则： Zg = 13.931004.271.45 = 9048.928万t2. 矿井可采储量1)边界煤柱可按下列公式计算Z = L b M R 式中： Z 边界煤柱损失量； L 边界长度； B 边界宽度；断层边界、人为划定边界取40m； M 煤层厚度；4.27m；R 煤的容重：1.45t/m。由井田开拓平面图量得边界长度约9.714km，则井田的边界断层煤柱为：Z = L b M R =9.174404.271.45=240.6万吨 扣除工业广场、断层煤柱及开采损失后，可采储量5655.18万吨,2号煤为4279.869万吨，4号煤为3159.05万吨见可采储量汇总表 ： 可采储量汇总表 表211煤层可利用工业储量()万吨）永久煤柱()万吨）开采损失(万吨)可采储量(万吨)工业广场()万吨）边 界()万吨）小 计()万吨）25312.2055143527240.6 167587796.83 496.88315998.55943716.524557.473. 安全煤柱及各种煤柱的留设和计算方法1). 建筑物、铁路和公路按保护等级外推围护带，表土按450下推，遇基岩再按650750下推留设保安煤柱。2). 井田边界煤柱按40m留设。3). 大巷两侧各按30m留设保安煤柱。附：井田赋存状况图井田赋存状况 图表2122.1.3 矿井设计生产能力及服务年限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300天计算。所以，本矿井设计年工作日数为300天。2. 矿井工作制度的确定矿井工作制度设计采用“三八”工作制，即二班生产，一班准备，每班净工作时间为8个小时。3. 矿井设计生产能力的确定矿井设计生产能力确定为90万t/a。其主要因素如下：1). 本井田煤层储量较贫乏，但是赋存以稳定、较稳定型为主，倾角一般512，平均8，比较适宜综合机械化开采，宜建设现代化中型矿井。2). 井田内地质构造简单，以宽缓的褶曲为主，断层、陷落柱稀少，无岩浆岩侵入。井田内水文地质条件简单。适合建设中型矿井。3). 2号煤和4号煤为中灰、低硫、低磷、易选的炼焦煤，是优质的炼焦厂用煤。为此，从矿井资源条件、煤层开采技术条件和煤的加工利用以及煤炭外运条件和可研批复等方面综合考虑，矿井年设计生产能力确定为90万t/a比较合理。4. 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14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14小时。5. 矿井生产能力的确定矿井设计生产能力确定为90万t/a。其主要因素如下：1).本井田煤层储量较贫乏，但是赋存以稳定、较稳定型为主，倾角一般510，比较适宜综合机械化开采，宜建设现代化中型矿井。2).井田内地质构造简单，以宽缓的褶曲为主，断层、陷落柱稀少，无岩浆岩侵入。井田内水文地质条件简单。适合建设中型矿井。3).2号煤和4号煤为中灰、低硫、低磷、易选的炼焦用煤，是优质的炼焦厂用煤。为此，从矿井资源条件、煤层开采技术条件和煤的加工利用以及煤炭外运条件和可研批复等方面综合考虑，矿井年设计生产能力确定为90万t/a比较合理。6. 矿井服务年限的核算矿井服务年限的计算公式为：T = Z/AK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=1.3；A 矿井设计生产能力，万t/a;由上计算结果可知：矿井可采储量为48683.7万t，则矿井服务年限为：T = Z/AK =5998.559/901.3=51.27 a以上结果符合煤炭工业矿井设计规范的规定。经过矿井服务年限的核算，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90万t/a。2.2 井田开拓主要设计原则： 1首采煤层开拓布置原则，既考虑新三矿后期通风的要求，又要根据下组煤水文地质条件，利于下组煤安全开采。2首采煤层的开采与新三矿井下开采布置尽量相互独立，避免相互影响。3力求井下巷道布置简单，工程量少，做到投产快、效益好。4为求稳妥可靠，首采面布置在富水性弱的区域。2.2.1 井田开拓的基本问题1地质条件对开采的影响在第一章中已对开采2号煤有影响的主要含水层水文地质条件做了叙述。新三矿处在F11、F29、F8、F26断层切割的封闭区域内，在边界附近，受F11、F29、F8大断层的影响，2号煤与大青灰岩及奥灰含水层发生对接，煤层开采直接受灰岩含水层水威胁，需留设防水煤柱。特别是F11断层与峰局一矿发生突水事故的F1断层有相似之处，因此断层附近必须按规定留设保安煤柱。按照目前根据泉群构成的排泄带及其补给径流区所划分的水文地质单元中之相对位置，本区属于邯刑地区南单元，水文地质边界北起北洺河地下分水岭，南至漳河南岸，西起涉县长亭大断层，东止梧东、九龙口、大淑村、北李庄等井田深部边界。新三矿井田位于南单元中的峰峰南大峪区，该区边界北起紫山断层，西至鼓山断层，东部和南部边界与单元边界相同，主要补给来源为鼓山露头部位大气降水及西侧的侧向补给，由于井田位于强径流带东侧，奥陶系灰岩埋藏较深，大部垂距地面550m以上，因此岩溶发育远远不如浅部强烈。根据钻孔揭露资料，在100m的段距内大致可划分三个含水带：第一带距界面525m，厚度3m，漏水及严重消耗钻孔占25，相当于O82底部或O72顶部；第二带距界面4651m，厚2m，漏水孔占20，相当于O72中上部；第三带距界面7885m，厚2m，严重消耗钻孔占33，相当于O72中下部。根据这个初步资料，可以推断奥陶系灰岩中对上部煤层开采影响最大的含水层层位在O72中下部。本区开采上部煤层时矿井充水的主要来源为各含水层地下水，井田内分布的主要含水层有：石盒子组砂岩含水层、野青灰岩含水层、山伏青灰岩含水层、大青灰岩含水层以及奥灰含水层。太原组各层灰岩之间，在垂向上随着埋藏深度的增加富水性显著减弱。井田内以各含水层的水量、水位、水质等资料分析，在正常情况下，各含水层之间无水力联系。 开采2号煤层初期，以顶板砂岩水为主，末期由于顶板塌陷，将导致潜部地段石盒子组底部砂岩水渗入矿井；开采4号煤层初期有一定数量的野青灰岩水，随着开采时间的增加，将会逐渐疏干。综上所述2号煤开采时，断层附近必须按规定留设保安煤柱，尤其与F11断层相接处应特别留意。2采区开拓布置原则1)采区开拓布置原则，既考虑新三矿矿井后期通风的要求，又要根据下组煤水文地质条件，利于下组煤安全开采。2)采区的开采与新三矿井下开采布置尽量相互独立，避免相互影响。3)力求井下巷道布置简单，工程量少，做到投产快、效益好、以利安全。影响矿井开拓部署的主要因素：1)井田地处低山丘陵区，区内梁峁发育，地形比较复杂，可供选择的工业场地位置较少。2)矿井瓦斯含量较低。3)2号煤距4号煤层平均40m左右。4)井田内煤层赋存平缓，大部为缓斜煤层，地质构造简单，对矿井使用现代化设备、建设高产高效矿井有利。3井口及工业场地位置的选择1)井筒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。根据煤矿设计规范要求，井筒及工业广场的位置，一般情况下应选择在井田中央或沿井田走向储量的中心。但遇到下述情况是可因地而异：“工业广场遇到高山、低洼和洪水威胁时，井筒位置可以不在井田储量中心”。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。采区范围内为农用耕地。采区南部为北大峪村，工业广场选择受到一定限制。结合上述条件，以改善矿井通风系统并利于下组煤开采的目的，对井筒及工业广场位置选择，在可行性研究阶段曾提出三个方案进行比选。现简述如下：方案：井口及工业场地位于北大峪村北180m处，岳峰公路东200m处。方案：井口及工业场地位于北大峪村北150m处，岳峰公路东600m处。方案：井口及工业场地位于北大峪村东北约400m处。因地表条件限制，综合分析，设计认为方案技术更为合理、优于方案、。理由如下：1)地形平坦，距岳峰公路仅0.2km，交通条件优越，并且不影响铁路运输的畅通。2)工业场地保护煤柱与村庄保护煤柱重合，减少了呆滞煤量。3)井筒、井底车场及硐室位于2煤层顶、底板岩层中，可靠程度高。4)井位处钻孔控制程度高，且构造简单，利于井筒及车场巷道施工。综合以上分析结果，推荐方案。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。工业场地占地指标表井 型大 型 井公顷/10万t中 型 井公顷/10万t小 型 井公顷/10万t占地指标0.801.101.301.802.002.50注：1.占地指标中包括围墙内铁路站线的占地面积； 2.井型小的取大值，井型大的取小值； 3.在山区，占地指标可适当增加； 4.附近矿井有选煤厂时，增加的数值为同类矿井占地面积的3040； 5占地指标单位中的10万t指矿井的年产量。工业场地的布置应结合地形、地物、工程地质条件及工艺要求，做到有利生产，方便生活，节约用电。根据上述规定，本井田工业广场占地面积S取值如下：S = 1.390/10 =11.7公顷 = 117000 m故本矿井工业场地的面积为11.7公顷，由于长方形便于布置地面建筑，所以初步设定工业广场为长方形，即长方形长边为390m，短边为300m。3.开采水平数目、位置和标高的确定根据矿井的地质条件,本矿井采用单水平开拓，生产水平标高为520m。，回风水平标高510m。4井田开拓方案一般情况下，井筒的形式有立井、斜井和平峒三种。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。综合新三矿的地质实际情况，则斜井及平峒均不适用于新三矿。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；能兼顾井田浅部和深部不同产状的煤层。综合新三矿的地质实际情况，由于煤层埋藏较深，且立井开拓的适应性较强，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，且阻力小等特点，确定井筒的形式为立井。采区范围内地表面积为农用土地，供工业场地选择的区域较小，无建斜井条件，因此新三矿采用一对立井-单水平开拓。本矿井采用一对立井开拓：主立井采用箕斗提升，且兼作进风井；副立井采用罐笼提升，主要用于提升矸石、升降人员、设备、材料，并兼作进风井。矿井通风方式为中央分列式，主、副井进风，回风井回风，通风机工作方式为抽出式。5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、基建投资、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。根据煤矿设计规范要求，井筒及工业广场的位置，一般情况下应选择在井田中央或沿井田走向储量的中心。但遇到下述情况是可因地而异：“工业广场遇到高山、低洼和洪水威胁时，井筒位置可以不在井田储量中心”。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。(3)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。(4)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。(5)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。(6)便于布置工业广场井口附近要布置主、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，考虑到新三矿实际情况，确定主井坐标为（28839.62， 20033.03），副井坐标为（28943.12, 20069.6）,地面标高118m。具体位置见新三矿开拓平面图。2.2.2 矿井基本巷道1井筒主井井筒净直径4.5m，内设一对钢丝绳罐道8t箕斗，敷设梯子间，主井主要担负试采区煤炭提升任务，兼做安全出口，并承担采区内进风，井深。副井井筒净直径5.0m，内设一对一吨矿车单层单车标准罐笼（钢丝绳罐道），敷设金属梯子间、排水管路、动力、通讯及供水、压风管路。主要承担人员、设备、材料、矸石等辅助提升任务，兼做进风井。其井筒特征见表2-2-3，主井、副井断面图见。1)井筒施工方法从井筒检查孔柱状图可以看出，主要以砂岩、泥岩为主，采用普通法施工。2)井壁结构主、副井筒采用双层钢筋混凝土井壁。主副井壁厚400mm。井 筒 特 征 表 表222 项目名称单位主井副井风井井底标高m520490490井筒全深m638608568井筒净直径m4.55.06.0壁 厚mm400400400材 料混凝土混凝土混凝土井筒装备一对8.0t箕斗，金属梯子间、钢丝绳罐道一对1.2吨矿车单层单车标准罐笼，金属梯子间，排水、供水压风管及电缆、钢丝绳罐道金属梯子间2井底车场井底车场是井筒附近连接井筒和主要运输大巷的一组巷道和硐室的总称，是连接矿井提升和井下运输的枢纽，井下的煤炭和矸石通过井底车场运到地面，地面的材料和设备通过井底车场运到井下用料场所、排水、动力供应及人员上下必须通过井底车场。因此，井底车场设计是否合理，直接影响着矿井的安全的生产。各主要巷道原则上采用锚喷支护，但在围岩条件较差地段可采用混凝土砌碹支护；各主要硐室采用混凝土砌碹支护。根据煤矿矿井井底车场设计规范，井底车场设计应符合下列要求：1) 井底车场巷道的位置应选择在稳定坚硬的岩层中，宜避开较大断层、强含水层和松软岩层和有煤与瓦斯突出危险煤层，并应兼顾主要硐室的位置；2) 井底车场线路布置应结构简单、运行及操作系经统安全可靠、管理使用方便、布局合理；3) 节省工程量；4) 便于施工和维护；5) 井底车场的设计通过能力，应满足矿井设计所需要通过井底车场的运量要求，并应留有一定的富余通过能力。(1)井底车场的型式和布置形式根据开拓部署，车场层位及运输能力，井底车场采用梭式车场。在井筒位置处，井底车场水平470m，车场层位位于底板砂岩中。(2)调车方式及通过能力主井系统采用皮带运输，年运输能力达110万t，副井系统采用1.2吨普通矿车运输，井底车场只承担采区的材料、设备、矸石调运任务，其空、重车线按25个矿车长度考虑，调车线长度按1列车长度考虑，采用机车顶车调车方式，其能力满足90万吨产量辅助运输能力。(3)各种峒室的布置为满足生产需要，在井底车场设以下硐室:煤炭提升系统设有上仓运输机头硐室、井底煤仓()容量6000t）、定量运输机硐室、箕斗装载硐室、井底撒煤清理硐室，为了减少井筒工程量，利于撒煤清理，设计确定主井装载方式为上装载式。副井提升系统设有井底马头门硐室、等候室、调度室。供电、排水硐室设有中央变电所、中央水泵房、管子道、水仓。水仓容量按8小时正常涌水量考虑，有效容量4800m3/h。