羊场湾煤矿1.2Mta新井初步设计

中文题目：羊场湾煤矿1.2Mt/a新井初步设计毕业设计共100页图纸共 2张说明书共108页完成日期：2013年4月28日答辩日期：2013年5月13日摘 要本设计的井田面积为10.8平方千米，年产量120万吨。井田内煤层赋存比较稳定，煤层倾角815。共含煤层18层，其中可采煤层2层，间距65m，可采煤层平均总厚度8.5m。地层总体构造形态为走向近南北，向东倾斜的单斜构造，地层倾角多为815，井田未发现断层。整体地质条件简单。沼气和二氧化碳含量较低。井田内未发现大含水层，涌水量不大，水文地质条件简单。根据实际的地质资料情况进行井田开拓和准备方式的初步设计，该矿井决定采用立井上下山开采，2煤层采用多煤层单层准备方式，设计采用综合机械化一次采全高回采工艺，走向长壁采煤法，用全部跨落法处理采空区。并对矿井运输、矿井提升、矿井排水和矿井通风等各个生产系统的设备选型计算，以及对矿井安全技术措施和环境保护提出要求，完成整个矿井的初步设计。关键词：立井；走向长壁；一次采全高；综合机械化；目 录1矿井概况及井田地质特征12矿井储量，生产能力及服务年限112.1井田境界112.2井田储量112.2.1矿井工业储量112.2.2矿井设计可采储量132.3矿井生产能力及服务年限142.3.1矿井工作制度14.2.3.2确定矿井的生产能力与服务年限153井田开拓163.1概述16.3.1.1井田开拓的基本问题163.2井田开拓173.2.1井田内划分及开采水平数目及位置173.2.2井筒形式的确定173.2.3井筒数目193.2.4井筒位置确定采区划分193.2.5工业场地的位置203.2.6矿井开拓方案比较203.3井筒特征243.3.1主井243.3.2副井263.3.3风井273.3.4运输上山283.3.5轨道上山293.3.6胶带顺槽303.3.7轨道顺槽313.4井底车场及硐室323.4.1选择井底车场形式323.4.2线路总平面布置设计323.4.3确定井底车场硐室373.4.4井底车场总平面布置图383.5开采顺序及采区采煤工作面的配置383.5.1开采顺序383.5.2同采采区及工作面数393.6井巷工程量和建井工期403.6.1平巷掘进速度403.6.2井巷施工进度414采煤方法444.1采煤方法的选择444.1.1选择的要求444.1.2采煤方法444.1.3开采技术条件444.1.4工作面长度的确定444.1.5采煤机械选择和回采工艺确定464.2采区巷道布置及生产系统514.2.1采区走向长度的确定514.2.2确定区段斜长和区段数目524.2.3煤柱尺寸524.2.4采区溜煤眼的布置524.2.5区段平巷的布置524.2.6联络巷的布置524.2.7采区车场形式选择524.2.8采区硐室534.2.9确定采区巷道掘进方法544.2.10采区生产系统 544.3采煤工艺设计564.3.1综采工作面机械设备564.3.2掘进工作面机械设备 574.3.3工作面循环方式和循环作业图表的编制 625矿井通风与安全 655.1矿井通风系统的选择655.1.1概述655.1.2通风方式的选择665.1.3通风方法的选择675.2风量计算及风量配备675.2.1工作面的供风及工作面风量的计算原则及要求675.2.2矿井需风量计算675.3全矿通风阻力计算725.3.1通风容易时期示意图725.3.2通风困难时期示意图735.3.3通风容易时期阻力计算735.3.4通风困难时期阻力计算755.4扇风机选型775.4.1计算风量775.4.2巷道阻力计算方法775.4.3计算等积孔775.4.4通风设备选型785.5矿井安全技术措施785.5.1顶板安全技术措施785.5.2瓦斯防治措施795.5.3粉尘防治措施795.5.4防灭火措施806矿井运输，提升及排水816.1矿井运输816.1.1井下运输系统和运输方式的确定816.1.2采区运输设备的选型826.1.3大巷运输设备856.2矿井提升856.2.1矿井提升概述856.2.2主副井提升866.3矿井排水906.3.1概述906.3.2排水设备选型计算907采区供电设计947.1井下负荷及电缆选择947.2采区变电所947.3井下主要电器设备选型947.4井下继电保护957.5井下接地958 技术经济指标 96致谢 98参考文献 99附录A1001 矿井概况及井田地质特征1.1 交通位置羊场湾井田位于宁夏回族自治区灵武市宁东（原磁窑堡）镇境内，灵武矿区中部，地处东经1063510638，北纬37593803之间，交通十分便利。现有黎（家新庄）羊（场湾）矿区公路与307国道、银（川）古（窑子）高速公路相连。307国道向西经灵武市（30Km）、吴忠市（70Km）、青铜峡（60Km）与包（头）兰（州）公路和西（安）银（川）公路相接；向东经盐池（110Km）、定边可达陕西榆林、延安等地；由银古高速公路向北（约60Km）可直达银川市，该高速公路紧靠矿区黎家新庄中心区通过。包（头）兰（州）国铁干线于矿区西部约70Km处南北向通过，灵武铁路支线（大坝古窑子）在包兰铁路的大坝站接轨，延至矿区古窑子（矿区辅助企业区）车站，已于1995年投入运营。现有古羊矿区铁路专用线从古窑子站接轨已通达羊场湾煤矿。交通位置见下图。图1-1 交通位置图1.2 地质年代及地层本区域位于鄂尔多斯盆地西缘，地层区划属华北地层区、陕甘宁盆缘分区、马家滩小区。古生代地层被广泛发育的中、新生代地层掩盖，埋藏很深，区域地层由老至新有奥陶系、石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系、第三系及第四系。井田内地层中第四系广泛发育，基岩零星出露，钻孔揭露有三叠系、侏罗系及第四系。井田内钻孔揭露的地层由老至新为： 1. 三叠系（T）（1） 中下统（T1-2）：零星出露于井田北部，下部为灰白、浅紫色含砂岩，夹泥岩条带。砂岩中含石英小砾石、黄铁矿团块。上部为浅兰灰、浅紫灰及灰白色中细粒长石砂岩，夹薄层泥岩，含钙质粉砂岩。中下统厚度650m左右，与下伏石千峰组呈假整合接触。 （2） 上统延长群（T3YN）：井田内广泛发育，为侏罗系含煤地层基底。岩性以砂岩、泥岩及粉砂岩为主，总厚756m。与中下统呈假整合。2 侏罗系（J） （1） 中下统延安组（J1-2y）：为井田内主要含煤地层。广泛发育，零星出露，为一套陆相碎屑岩含煤建造，岩性为灰白色各粒级砂岩、灰黑色粉砂岩、泥质岩和少量粘土质岩石，含煤30余层，其中编号煤层18层，可采及局部可采煤层17层，与下伏三叠系呈假整合。平均厚度287.84m。 （2） 中统直罗组（J2z）：井田内零星出露，俗称“七里镇砂岩”，自上而下逐渐由细粒过渡到粗粒，并常含石英遂石小砾石呈砂砾岩状，韵律较明显。主要成份为石英，其次有钾微斜长石和条纹长石、酸性长石、粘土化长石。与下伏延安组第一层煤冲刷接触，为直接顶板。平均厚443.52m。 （3） 中统安定组（J2a）：分布于井田内向斜轴部，地表零星出露，此地层俗称“红层”，岩性为红色粉砂岩为主，夹有薄层细粒砂岩和粗粒砂岩，顶界为古侵蚀面，底部以一层猪肝色中粗砂岩与下伏地层假整合接触，钻孔揭露最大厚度87.85m。3. 第四系（Q）：全区发育，由砾石层、冲积砂土层、风积砂层三个岩石层组成。平均厚5.3m，不整合于各地层上。表1-1 井田综合柱状图界系统组地层厚度（m）煤层名称（m）地层柱状煤层厚度（m）岩性描述新生界侏罗系第四系中下统延安组287.84一煤3咋咋咋转在咋咋咋咋.8岩性为灰白色各粒级砂岩、灰黑色粉砂岩、泥质岩和少量粘土质岩石中统直罗组443.52主要成份为石英，其次有钾微斜长石和条纹长石、酸性长石、粘土化长石中统安定组87.85岩性为红色粉砂岩为主，夹有薄层细粒砂岩和粗粒砂岩，顶界为古侵蚀面古生界三叠系三叠系650浅紫色含砂岩，夹泥岩条带。砂岩中含石英小砾石、黄铁矿团块上统延长群756岩性以砂岩、泥岩及粉砂岩为主1.3 地质构造本区域地处鄂尔多斯台缘褶带东侧中段的马家滩塌陷区内。本塌陷区划为石沟驿向斜及磁萌断褶带两个次级构造单元。碎石井矿区位于磁萌断褶带中段，在本井田内无大的地址构造。如下表：表1-2 主要地质构造序号名称断层性质断层走向断层倾向倾角（）落差（m）水平断距（m）位置及范围1无2无3无4无5无1.4 煤 层井田内主要含煤岩系为早、中侏罗系延安组，共含煤2039层，。编号煤层共18层，自上而下为一、二、二下、三、四、五、六、七、八、九、十、十一、十二、十三、十四、十五、十六、十七煤。一 二煤为可采煤层。可采煤层平均总厚8.5m，煤层倾角一般815。本井田各可采煤层自上而下分述如下：一煤：为含煤地层最顶部的薄至中厚可采煤层。由北向南逐渐增厚，井田内最大厚度4.0m，个别地段冲刷尖灭，平均3.8m。顶板为厚层粗粒砂岩，底板多为粉砂岩及细粉砂岩。一般不含夹矸，结构简单。井田内赋存较稳定，除井田北部及深部少数点不可采外大部分可采。二煤：上距一煤北部平均65.7m，向南逐渐加大到70m，深部75m，平均68m。北部1251线间，东部大致沿5127、1305、1407、1605等孔连线以西，煤层下部分层逐渐分开为二下煤层。二煤煤层厚度由分岔前的4.85.5m变为分岔后的5.1m左右，煤层顶板为砂岩，常有薄层状泥岩伪顶，底板为砂岩。煤层一般含13层夹矸，集中于煤层下部，最大厚度达5m，岩性以泥岩为主，粉砂岩次之，结构较简单。距一煤65m，属可采煤层。二下煤：由二煤下部分岔出来，与二煤间距由北向南，自东向西逐渐增大，井田内最大间距19m，平均9.03m。煤层厚度由北向南，自东向西逐渐变薄，最大厚度1.22m，部分地段尖灭，平均0.75m。煤层顶板砂岩，底板砂岩，北部少量为泥岩。煤层结构简单，局部个别点含一层夹矸，最大厚度0.3m。井田内普遍发育，属不可煤层。三煤层：全区发育，属不稳定薄煤层。上距二下煤8.121.9m，平均4.0m。东北部及井田深部多不可采，厚度01.35m，平均可采厚度0.79m。1455线间的浅部为可采区。煤层顶板为砂岩，底板砂岩，局部泥岩。属不可采煤层。五煤：个别地段冲刷变薄或尖灭，平均可采厚1.19m。煤层顶板为砂岩，底板也为砂岩。岩性泥岩。属不可采煤层。六煤：上距五煤层平均11.3m。厚度由北而南，从东向西逐渐分岔变薄，最大厚度1.52m，局部地段尖灭，平均可采厚度1.00m。可采区内煤层局部含一层矸石，且不稳定，岩性泥岩，结构简单。煤层顶板为粉砂岩，底板多砂岩，泥岩次之。属不可采煤层。七煤：上距六煤11.229.6m。井田内最大厚度2.05m，局部受冲刷变薄至尖灭，平均煤厚1.00m，平均可采厚度0.95m。顶板砂岩，底板砂岩为主，泥岩次之。结构简单，仅局部含一层夹矸且不稳定，岩性多为泥岩。可采区受古河流影响，有部分不可采点，不可采点具有一定方向性。为不可采煤层。八煤：基本全区赋存，上距七煤0.915.1m。可采范围很小，为井田内面积最小的煤层，最大厚度1.49m，局部受冲刷尖灭，平均可采厚0.64m。顶板砂岩，底板砂岩及泥岩。结构简单，局部含12局夹矸，岩性泥岩。仅1654线间浅部达可采，平均可采厚度0.94m，为不可采煤层。九煤：上距八煤平均49.4m。煤层厚度基本稳定在12m之间，平均厚度1.40m。煤层顶板以砂岩为主，有少量泥岩，底板以砂岩为主泥岩次之。13线以北夹12层矸，最大0.47m，岩性为泥岩和粉砂岩，结构简单。井田内除局部受冲刷变薄而不可采，属不可采煤层。十煤：普遍发育，可采区较少，上距九煤平均8.2m。煤层厚度01.77m，平均可采厚度0.61m。煤层顶板砂岩为主泥岩次之。常有薄层伪顶，底板砂岩。部分含夹矸13层，岩性泥岩，最大厚度0.95m，结构较简单。北部5213线中部及51线以北、南部1756线浅部可采，其余地段均不可采，属不开采煤层。十一煤：全区发育且较稳定的局部可采煤层，上距十煤平均9.6m。煤层厚度00.70m，平均0.49m，平均可采厚度0.42m。顶板以砂岩为主，泥岩次之，底板以砂岩居多，有少量泥岩。井田内仅19线以南可采，其余均不可采。可采区内含一层夹矸，岩性为泥岩及粉砂岩，结构较简单。属不可采煤层。十二煤：上距十一煤平均12.3m。煤层厚度02.48m，平均厚度1.13m。煤层顶板砂岩。中部有较少伪顶，含一层夹矸，岩性为泥岩，最大厚度0.66m，结构属较简单型。大致沿1702、1502、5324、5226、5124、1205等孔连线以西不可采，为不可采煤层。十三煤：全区发育，属层位稳定局部可采薄煤层，上距十二煤平均23.0m。煤层可采范围较小，最大厚度1.88m，平均0.56m。顶板为泥岩，底板以砂岩为主，少量泥岩。可采地段局部有一层夹矸，岩性泥岩，结构简单。井田内102、1406等孔以东大部可采，其余均不可采，为不可采煤层。十四煤：。上距十三煤平均18.3m，煤层厚度较稳定，平均2.55m，最大可采厚度2.93m，最小1.48m，平均2.31m。顶板以砂岩为主，泥岩次之，底板砂岩居多，泥岩较少，偶见伪底。煤层上部发育一层夹矸、岩性为泥岩，最大厚度0.77m，结构较简单。此煤层全井田可采，属不可采煤层。十五煤：全井田发育且稳定的薄煤层，。上距十四煤平均15.6m。煤层厚度变化较大，在0.916.25m之间，平均2.36m（可采厚度0.913.64m，平均2.06m）。煤层顶板砂岩，泥岩次之，局部有薄层伪顶，底板以砂岩为主，有少量泥岩，南部有少量伪底。局部含夹矸，最多达五层，14线以北一四层，以面多为单一结构，19线以南又较普遍有一二层夹矸，岩性泥岩为主，其次粉砂岩，属简单至较复杂型，属不可采煤层。十六煤：井田内52线以北及磁窑堡向斜西翼深部赋存，54至56线浅部及19线有分布。上距十五煤平均17.5m左右。煤厚平均2.44m，可采厚度平均2.13m。煤层顶板砂岩较多，泥岩其次。底板为砂岩、泥岩。北部发育12层夹矸，个别达5层，最大厚度1.92m，岩性泥岩，其次砂岩，结构属较简单至复杂型。可采范围1417线深部，属不可采煤层。1.5 煤层露头及风氧化带井田内第四系流动沙丘与黄土层广泛发育，煤层封存条件好，煤层赋存有利。煤系地层在井田内有零星出露，煤层露头基本上是以隐伏露头的形式存在。根据风化煤的物理化学特性、变质程度、煤岩类型及死火区。风化带下限定为基岩向下垂深30m，一般正常煤区域风化带下限定为基岩向下垂深30m。风化煤的主要指标以灰分40%，发热量30004000kcal/kg为准。表1-3 煤层特征表含煤地层煤段编号煤层厚度（m）最小最大平均煤层夹矸层数厚度可采性稳定性容重（t/m3）顶底板岩性顶板底板早中侏罗系延安 组一03.83.5010.20全区可采属较稳定1.38顶板为厚层粗粒砂岩底板多为粉砂岩及细粉砂岩。一般不含夹矸，结构简单。早中侏罗系延安 组二05.55.0010.19全区可采属较稳定1.38顶板为厚层粗粒砂岩底板多为粉砂岩及细粉砂岩。一般不含夹矸，结构简单。1.6 煤 质本井田煤质为低灰、特低硫、低特低磷、低熔点、较高发热量、较高水分、高活性。煤种较单一，多为不粘煤，少量为长焰煤。表1-4 煤的工业分析表煤层水份Mad灰分Ad全硫St,d磷Pd发热量Qnet，v，d MJ/kg挥发分Vdaf灰熔点结渣性热稳定性可磨性HGI一0.98.90.560.02120.313.39650171低低灰特低硫低较高低低不粘中等易磨碎二0.98.70.560.02120.813.2650159低低灰特低硫低较高低低不粘中等易磨碎1.7 煤尘顶底板条件一 二煤：直接顶板均为粗粒砂岩，平均厚度为35.91m，岩石完整，较松软，节理、裂隙均不发育。单向抗压强度3387kg/cm2。属易冒落中等易冒落较稳定岩层。底板多为粉砂岩，厚17m。单向抗压强度232296kg/cm2，抗拉强度843kg/cm2。属中等较稳定岩层。1.8 水文地质条件区域地貌属于低山丘陵区，并多为沙丘覆盖。水文地质分区不明显，地下水补给来源贫乏，岩层富水性除火区烧变岩外，一般均属含水弱的或微弱的岩层。未发现导水断层，水文地质条件简单。 1.8.1 含水层与隔水层：井田内按含煤组、岩性组合、岩石裂隙发育程度、富水性大小、含水层的含水介质及其埋藏条件等，由上而下划分为以下五个主要含水层组： （1） 第四系含水层组；（2） 火区烧变岩含水层组；（3） 直罗组底部砂岩段至二煤顶板砂岩含水层组；（4） 二煤至八煤间砂岩含水层组；（5） 八煤至十五煤间砂岩含水层组。第（1）组：第四系平均厚5.3m，地下水主要赋存于风积沙及冲洪积层中。风积沙在井田内广泛分布，其潜水特点是质优量小且零星分布。冲洪积层分布于沟谷洼地中，平时干枯无水，仅雨后有水流，未见地下水露头。第（2）组：火区烧变岩分布于一、二煤露头浅部，形成三块不连续的含水层，由西南往北东编号为、号火区，含水面积0.95Km2，岩性为砂岩、粉砂岩及泥岩。、号火区分别位于井田西南边界，1540线之间、1213线之间，含水面积各为0.46、0.315、0.169Km2，烧变岩平均厚20.5m，裂隙较发育，接受补给条件好，地下水运动缓慢，其渗透系数分别为4.018、48.724、1.375m/d，水矿化度11.1、4.189、1.25g/L不等，水质属酸性含钾、钠离子型水。 第（3）组：本组砂岩总厚平均46.66m，以直罗组底部厚层粗粒砂岩为主，与一煤直接接触，为煤层的直接充水含水层。岩性疏松易碎，透水性好。水位为32.5744.29m，钻孔涌水量0.03460.0054L/sm，渗透系数为0.0740.011m/d。属含水性弱或微弱岩层，水矿化度3.695.42g/L，属酸性含钾、钠离子型水。 第（4）组：本组岩性为砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤组成。各煤层间均无较稳定隔水层，砂岩平均厚51.24m，水位埋深8.2214.34m。钻孔涌水量0.00520.0035L/sm，渗透系数为0.0090.002m/d，属含水弱及微弱岩层，水矿化度为2.853.43g/L。属酸性含钾、钠离子型水。 第（5）组：本组岩性由砂岩、泥岩及煤层组成，含水砂岩平均82.0m厚。水位埋深3.926.07m，钻孔涌水量0.00620.0117L/sm，渗透系数0.0060.017m/d，属含水弱及微弱岩层，水矿化度1.602.10g/L。属酸性含钾、钠离子型水。 井田内煤层顶底板多为泥岩及粉砂岩组成，岩性致密。顶底板岩层和煤层均为良好的隔水层，但大多数不稳定，较为稳定的有以下几个隔水层组： （1）直罗组底部砂岩顶板隔水层，厚15.36m左右，是良好的隔水层。 （2）二煤顶底板粉砂岩及泥岩隔水层，厚7.6m，包括二煤总厚16m左右。 （3）七至八煤底板粉砂岩及泥岩隔水层，厚7.1m，包括煤层总厚8.6m。 （4）十三煤顶板沥青质泥岩隔水层，岩性致密，厚3m左右。 （5）十五煤顶底板粉砂岩及泥岩隔水层，厚5.6m，包括煤层总厚8m左右。 1.8.2 地下水的补给、迳流与排泄条件 井田内地下水的补给来源主要为大气降水。第四系风积沙层中地下水受降水和沙漠凝结水的补给，并间接渗透补给基岩地下水，以暗流形式沿沟谷向西天河方向排泄。火区烧变岩含水体，由于所处的地形和岩石裂隙发育程度不同而有所差异，号火区所处地形较高，地下水排泄和泾流条件较好，、号火区地形相对低洼，汇水面积大，接受降水补给条件较好，水量大，但泾流排泄条件较差。正常基岩含水组、由于埋藏深、上覆有较好的隔水层，仅沿露头地带接受少量降水的补给，地下水泾流及排泄条件较差。总之，地下水是沿着岩层层面及裂隙，通过沟谷及地下水深处裂隙带由南往北偏西运动排泄。1.8.3 矿井涌水量预计羊场湾矿现开采水平为+950m以上，生产中实际涌水量为598.06m3/h。+850m水平以下只做了详查地质工作，因此未对+850m水平以下涌水量做详细调查和计算工作。按照1.2Mt/a的矿井生产能力，本设计对该矿井涌水量采用“大井法”重新进行了核算，预测基岩含水组涌水量，即矿井涌水量。计算结果如下： 当矿井生产能力达到1.2Mt/a时，预计全矿井正常涌水量为25.06m3/h，最大涌水量为253.95m3/h。1.8.4 矿井瓦斯等级，煤尘爆炸危险性，煤层自燃发火性1. 瓦 斯煤层自然瓦斯含量较低，与北邻磁窑堡煤矿瓦斯含量相当。自然瓦斯含量一般为0.010.05mL/g可燃物，个别最高也仅达0.57mL/g可燃物。自燃瓦斯成份为CH4占0.2433.83%，CO2占1.0762.84%，N2占9.9698.39%。现在生产中羊场湾矿井沼气实际涌出量为3.07m3/min，二氧化碳相对涌出量1.122m3/t。故本矿井按低沼气矿井设计。 2. 煤 尘 煤尘爆炸指数34.3%，煤尘有爆炸性危险。煤样火焰长度在801140mm，扑灭火焰的岩粉量在3575%之间。3. 自 燃 二、二下、五、八、九、十、十二和十三煤属不易自燃的煤层。一和十五煤属容易自燃自燃的煤层。十四煤属容易自燃可能自燃的煤层。各煤层的着火温度平均值均小于305，最大值331。各层煤的详细自燃情况见煤炭自燃倾向等级表。2 矿井储量、生产能力及服务年限2.1 井田境界井田位于碎石井矿区中段，即刘家庄碎石井背斜与磁窑堡长梁山向斜东侧F1断层之间。井田浅部羊场湾区呈北东南西走向、向南东倾斜的单斜构造形态。羊场湾一矿井田走向长约4.7Km，倾斜宽平均约2.3Km，井田面积为10.81。可采煤层为一，二号煤层。2.2 井田储量2.2.1 矿井工业储量1. 边界煤柱的留设如下井田边界煤柱20m运输大巷煤柱25m 采区上（下）山煤柱20m 区段平巷煤柱15m 采区边界10m 主要回风巷20m2.工业广场保护煤柱留设由设计规范规定：工业场地占地面积：45-90万t/年，1.21.3公顷/10万t；120-180万t/年，0.91.0公顷/10万t；240-300万t/年，0.70.8公顷/10万t，400-600万t/年，0.45-0.6公顷/10万t。本矿井设计年产120万t，则工业广场占地面积为S=（120/10）1.2=14.4公顷=144000m2。则工业广场设计成长400m ,宽360m的矩形。在确定地面保护面积后，用移动角圈定煤柱范围，工业场地地面受保护面积应包括保护对象及宽度15m的围护带。在工业场地内的井筒，圈定保护煤柱时，地面受保护对象应包括绞车房、井口房或通风机房、风道等，围护带宽度为15m。表2-1 工业广场保护煤柱设计参数表煤层倾角（）煤厚（m）（）（）（）（）埋深（m）8-158.545607575500 -300图2-1 工业广场保护煤柱计算图根据垂直断面法求得工业广场保护煤柱为上底703m，下底749m，高784m的梯形矿井基本情况如表2-1表2-2 矿井基本情况走向/m倾向/m倾角厚度/m比重备用系数4706.32298.58158.5.1.381.3工业储量/t边界煤柱/t工业广场/t可采储量/t生产能力/t服务年限/a1268013003284400667652880987550120000051.92.2.2 矿井设计可采储量羊场湾煤矿井田一二煤层以探明储量为126801300 吨。矿井的工业储量：勘探地质报告中提供的能利用储量中的A、B、C三级储量。本井田的工业储量的计算：1）工业储量井田煤层埋藏深度为800-1200标高之间。工业储量为: Eg108100008.51.38=126801300 t2）井田永久煤柱井田永久煤柱损失包括井田境界煤柱，采区煤柱 ，护巷煤柱和工业广场煤柱。a井田境界煤柱井田四周各留设20米宽煤柱，其总面积为4700202+2300202=280000m,故此井田边界煤柱损失为：2800008.51.38=3284400tb采区煤柱损失采区边界留设10m的边界煤柱，总长为2210m；井田境界保护煤柱所占面积为44200m，经计算，故采区边界保护煤柱损失为：442006.91.38=42.087万t。c 工业广场煤柱损失5691848.51.38=6676528.32td护巷煤柱损失运输大巷留设25m护巷煤柱 上山留设30m煤柱 区段平巷留设15m煤柱 则护巷煤柱损失为60121021.388.5+6010008.51.382+5047001.388.52=11734692t则p1=42.08+328.4+168.9+1173.47=1712.85万t3）矿井设计储量Es= EgP112680.131712.8510967.25万t4）采区回采率矿井采区回采率，应该符合下列规定：厚煤层不应小于75；中厚煤层不应小于80；薄煤层不应小于85。全矿采区回采率按下式计算：=0.755）矿井设计可采储量 Ek（ EsPz） （2-1）式中 Ek设计可采储量Es井田设计储量Pz煤柱损失采区平均回采率煤柱损失Pz主要包括工业广场压煤、 阶段间煤柱等工业广场压煤Y Y4003608.51.38168.91万t则 Pz168.91万t设计可采储量： Ek =（EsPz）=（10967.25168.91 ）0.75 8098.755万t2.3 矿井生产能力及服务年限2.3.1 矿井工作制度1、矿井年工作日数为330d 2、日作业班数四班 3、每日净提升时数16h 2.3.2 确定矿井的生产能力与服务年限根据设计任务书确定矿井生产能力为1.2atM。 按储量计算矿井服务年限 =(80.98/1.21.3)=51.9式中T矿井服务年限a Z矿井设计可采储量Mt A矿井设计生产能力Mt/a K储量备用系数取1.33 井田开拓3.1 概述3.1.1 井田开拓的基本问题 井田开拓是指在井田范围内为了采煤，从地面向地下开拓一系列巷道进入煤体，建立矿井提升、运输、通风、排水和动力供应等生产系统。这些用于开拓的井下巷道的形式、数量、位置及其相互联系和配合称为开拓方式。合理的开拓方式需要对技术可行的几种开拓方式进行技术经济比较才能确定。 井田开拓主要研究如何布置开拓巷道等问题，具体有下列几个问题需认真研究。 1确定井筒的形式、数目和配置合理选择井筒及工业场地的位置 2合理确定开采水平的数目和位置 3布置大巷及井底车场 4确定矿井开采程序做好开采水平的接替 5进行矿井开拓延深、深部开拓及技术改造 6合理确定矿井通风、运输及供电系统。 确定开拓问题，需根据国家政策，综合考虑地质、开采技术等诸多条件，经全面比较后才能确定合理的方案。在解决开拓问题时，应遵循下列原则： 贯彻执行国家有关煤炭工业的技术政策，为早出煤、出好煤高产高效创造条件。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。 合理集中开拓部署，简化生产系统，避免生产分散，做到合理集中生产。合理开发国家资源，减少煤炭损失。必须贯彻执行煤矿安全生产的有关规定。要建立完善的通风、运输、供电系统，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。要适应当前国家的技术水准和设备供应情况并为采用新技术、新工艺、发展采煤机械化、综掘机械化、自动化创造条件。 根据需要，应照顾到不同媒质、煤种的煤层分别开采，以及其它有益矿物的综合开采。本井田开拓方式的选择，主要考虑到以下几个因素： 1本井田瓦斯较低，水文地质复杂程度简单,对开拓方式的选择影响较小。 2本矿地表地势平坦，无大的地表水系和水体，地面平均标高为+1450m。3.2 井田开拓3.2.1 井田内划分及开采水平数目及位置根据煤层赋存赋存特征、井田内划分一般根据以下原则：1.井田内划分阶段时，阶段要有合理的斜长，以利于运输、通风、巷道维护等。上山采用输送机时，辅助提升一般采用一段单钩串车提升，绞车滚筒直径一般不大于1.6m。根据绞车的缠绳量、阶段斜长一般不超过800m。对煤层赋存条件好。生产能力较大的采用滚筒直径2.0m绞车，有效提升距离可达900余米至1000米。根据以上分析，阶段垂高一般可按下列范围确定：倾斜、缓斜阶段垂高为200350m，急倾斜煤层100250m，倾角及以下煤层、瓦斯含量低、涌水量小时，采用上、下山开采相结合的方式。2煤层倾角小于采用倾斜长壁时，条带斜长上山部分一般为10001500m，下山部分一般为8001000m。 3煤层倾角在以下的近水平煤层，宜采用盘曲开采。如果煤层层数不多，间距较近，可以用一个开采水平所有煤层。盘曲上山的长度一般不超过1500m，盘区下山的长度不超过1000m。如果煤层数目多，上下煤层间距又较大，此时开采水平位置界定者盘区的倾斜尺寸。 综上所述，以及结合本井田的地质特征。本井田适合划分一个开采水平，上下山联合开采。即以950m为一个开采水平。由于本井田内煤层倾角。一煤厚度为3.5m所以本井田内煤层属于缓倾斜中厚煤层。则为了适应本井田的生产能力，则本井田选择综合机械化采煤的开采方式。本井田开拓方式的选择，主要考虑到以下几个因素：1）本井田瓦斯较低，水文地质条件简单,对开拓方式的选择影响较小。2）本矿地表地势平坦，无大的地表水系和水体，地面平均标高为+1450m。3.2.2 井筒形式的确定1）井筒形式的确定井筒形式有三种：平硐、斜井、立井。一般情况下，平硐最简单，斜井次之，立井最复杂。具体见表3-1。本矿井煤层倾角小，平均12，为缓倾斜煤层；表土层厚约30m，水文地质情况简单，涌水量不大。表3-1开拓方式的比较 井筒形式优点缺点适用条件平硐1）运输环节和设备少、系统简单、费用低。2）工业设施简单。3）井巷工程量少，省去排水设备，大大减少了排水费用。4）施工条件好，掘进速度快，加快建井工期。5）煤炭损失少。受地形影响特别大有足够储量的山岭地带斜井与立井相比：1）井筒施工工艺、设备与工序比较简单，掘进速度快，井筒施工单价低，初期投资少。2）地面工业建筑、井筒装备、井底车场简单、延深方便。3）主提升胶带化有相当大提升能力。能满足特大型矿井的提升需要。4）斜井井筒可作为安全出口。与立井相比：1）井筒长，辅助提升能力小，提升深度有限。2）通风线路长、阻力大、管线长度大。3）斜井井筒通过富含水层，流沙层施工复杂。井田内煤层埋藏不深，表土层不厚，水文地质条件简单，井筒不需要特殊法施工的缓斜和倾斜煤层。立井1）不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯和水文地质等自然条件限制。2）井筒短，提升速度快，对辅助提升特别有利。3）当表土层为富含水层的冲积层或流沙层时，井筒容易施工。4）井筒通风断面大，能满足高瓦斯、煤与瓦斯突出的矿井需风量的要求。1）井筒施工技术复杂，设备多，要求有较高的技术水准。2）井筒装备复杂，掘进速度慢，基建投资大。对不利于平硐和斜井的地形地质条件都可考虑立井。 根据煤炭工业设计规范规定：煤层埋藏较深、表土层较厚、水文地质条件复杂及主要可采煤层赋存比较稳定储量比较丰富等特点本设计采用立井开拓 2）井筒位置的确定井筒位置选择要有利于减少初期井巷工程量，缩短建井工期，减少占地面积，降低运输费用，节省投资；要有利于矿井的迅速达产和正常接替。因此，井筒位置的确定原则：（1）沿井田走向的有利位置当井田形状比较规则而且储量分布均匀时，井筒的有利位置应在井田走向中央；当井田储量呈不均匀分布时，应布置在储量的中央，以形成两翼储量比较均匀的双翼井田，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。（2）井筒沿井田倾斜方向的有利位置井筒位于井田浅部时，总石门工程量大，但第一水平及投资较少，建井工期短；井筒位于井田中部时，石门较短，沿石门的运输工程量较小；井筒位于井田的下部时，石门长度和沿石门的运输工作量大，如果煤系基底有含水量大的岩层不允许井筒穿过时，它可以延深井筒到深部，对开采井田深部及向下扩展有利。从井筒和工业场地保护煤柱损失看，井筒愈靠近浅部，煤柱尺寸愈小，愈近深部，煤柱尺寸愈大。因此，一般井筒位于井田倾向方向中偏上的位置。（3）有利于矿井初期开采的井筒位置尽可能的使井筒位置靠近浅部初期开采块段，以减少初期井下开拓巷道的工程量，节省投资和缩短建井工期。（4）地质及水文条件对井筒布置影响要保证井筒，井底车场和硐室位于稳定的围岩中，应尽量使井筒不穿过或少穿过流沙层，较大的含水层，较厚冲积层，断层破碎带，煤与瓦斯突出的煤层，较软的煤层及高应力区。（5）井口位置应便于布置工业广场井口附近要布置主，副井生产系统的建筑物及引进铁路专用线。为了便于地面系统间互相连接，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，尽量避免穿过村镇居民区，文物古迹保护区，陷落区或采空区，洪水浸入区，尽量避免桥涵工程，尤其是大型桥涵隧道工程。（6）井口应满足防洪设计标准附近有河流或水库时要考虑避免一旦决堤的威胁及防洪措施。3.2.3 井筒数目为了满足井下煤炭的提升，需设置一主井，一副井，一个风井。3.2.4 井筒位置确定采（带）区的划分井筒位置的确定原则（1）有利于第一水平的开采，并兼顾其它水平，有利于井底车场和主要运输大巷的布置，石门的工程量要尽量少；（2）有利于首采采区布置在井筒附近的富煤阶段，首采区要尽量少迁村或不迁村；（3）井田两翼的储量基本平衡；（4）井筒不宜穿过厚表土层、厚含水层、断层破坏带、煤与瓦斯突出煤层或软弱岩层；（5）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的威胁；（6）工业场地宜少占耕地，少压煤；（7）水源、电源较进，矿井铁路专用线短，道路布置合理本矿井走向长度较大地势平坦,主副井筒布置在储量中央,且两井筒的地面标高大于历年最高洪水位标高。3.2.5 工业场地的位置工业场地的位置选择在主、副井井口附近。工业场地的形状和面积：根据表3-2工业场地占地面积指标，确定地面工业场地的占地面积为10公顷，形状为矩形。表3-2 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0.70.8120-1800.91.045-901.21.39-301.53.2.6 矿井开拓方案比较方案一：双立井开拓主副井筒均为立井，第一水平布置在950m水平，大巷布置在岩层中，主运大巷和回风大巷沿底板掘进。独立风井回风，位于井田边界中央，呈中央边界式通风，内设排水管路，兼作安全出口，如图3-1所示。 图3-1 方案一方案二：双斜井开拓主副井筒为斜井开拓，风井为立井，第一水平布置在950m水平，辅助运输采用1t固定式矿车，大巷布置在岩层中，主运大巷和回风大巷沿底板掘进，辅运大巷沿顶板掘进。独立风井回风，位于井田中央呈中央并列式通风，内设排水管路，兼作安全出口，回采方式与方案一相同。如图3-2所示。图3-2 方案二开拓方案技术经济比较在经济比较中，需要说明以下几点：(1)主、副井及风井均布置在岩层中，维护费用较低，故未对比其维护费用的差别；(2)井筒大巷的辅助运输费用，均按占运输费用的20%进行估算； (3)主、辅运输大巷断面不同，大巷维护费用按平均维护费用估算。方案一与方案二聚集经济比较见下表3-3： 41 项目 方案 方案一方案二工程量单 价费 用工程量单价费用()(元/)(万元)（m）(元/)（万元）初期主井井筒506.274827.6244.4069758.94827.6366.3666副井井筒496.295708.9283.327496.295708.9283.327风井226.23645.8982.47003226.23645.8982.47003井底车场225.7041830.9169.4871925.7041830.9169.4871井底车场硐室及通路1094.51830.9200.3921049.51830.9192.153运输大巷10501299.9136.4810501299.9136.48小 计1116.51230.229后期采区下部车场313.552085.565.39085313.552085.565.39085采区溜煤眼379.25225685.5588379.252256.685.58156行人眼及联络巷240.11830.943.95991240.11830.943.95991区段运输与回风平巷1686.21830.9308.72641686.21830.9308.7264采区回风石门247.81830.945.36