毕业设计论文-长治市襄垣县东里煤矿一采区3#煤开采设计论文

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1、前言一、概述东里煤矿位于襄垣县城西南5km，地域属长治市襄垣县古韩镇管辖，隶属襄五煤业有限责任公司。（原崔家庄煤矿东里矿井）襄垣县古韩镇华能焦化有限公司。东里煤矿井田系东里村安全煤柱的一部分，位于潞安煤业（集团）公司五阳煤矿井田范围内，是沁水煤田长治勘探区的一部分，井田面积0.775km2，开采3号煤层，该煤层平均厚度6.39m，倾角一般小于15，煤层结构简单，顶底板岩性良好，地质构造简单，属不易自燃煤层。根据相邻五阳煤矿资料，与本井田相邻采区瓦斯涌出量为6.5m3/t。井田内3号煤层能利用储量6690kt，实际可采储量4716kt。3号煤层为低灰中灰、特低硫低硫、中热值特高发热值瘦煤（SM）

2、，主要用作炼焦配煤，动力及民用煤，主供焦化厂。焦煤和配焦煤是煤炭市场紧缺煤种，目前市场缺口很大，供不应求，即使在前几年煤炭市场持续疲软的情况下，也一直是卖方市场。随着我国化工、冶金工业对此煤种需求量的日益增大，本矿3号煤层市场优势和价格优势将会进一步体现出来，其市场潜力巨大。二、编制依据1襄五煤业有限公司（原崔家庄煤矿东里矿井）关于委托我公司编制东里煤矿初步设计的“委托书”。2山西省煤炭工业局晋煤行便字（2004）第14号文关于襄垣县人民政府移村办矿请示的意见书。3襄垣县人民政府襄政函（2004）第10号文关于移村办矿建小康的建议函。4潞安煤业（集团）公司潞矿办字（2004）第108号文件关于

3、襄垣县人民政府移村办矿的请示。5潞安煤业（集团）公司五阳煤矿潞矿五办字（2004）第27号文件关于襄垣县人民政府关于移村办矿建小康建议函的请示。6山西煤田地质勘探114队编制的山西省襄五煤业有限责任公司东里煤矿3号煤层地质报告。7.襄垣县古韩镇东里村移村办矿创建小康村协议；8.关于襄五煤业公司占地意向的协议。9.东里煤矿可行性研究报告。三、设计的指导思想以市场经济为导向，加大矿井设计改革的力度，在保证矿井规模和安全生产的前提下，尽量简化环节，减少行政福利设施。系统设计简单实用，设备选型切合实际，经济合理，最大限度地降低矿井建设初期投资和缩短建井工期，力争通过精心设计和科学管理，把该矿井建设成安

4、全可靠、工程量少、投资低、工期短、见效快、煤炭资源回收率高、效益好、符合市场经济的新型煤矿。目 录前言i第一章 矿井概况1第一节 矿井基本概况1第二节 矿井开拓概况9第二章 采区基本开采条件10第一节 采区基本条件10第二节 采区开采煤层条件15第三章 采区巷道布置19第一节 采区巷道布置方案19第二节 采区主要生产系统25第三节 采区开采顺序26第四章 采煤工作面采煤工艺及劳动组织29第一节 工作面采煤工艺29第二节 工作面劳动组织35第三节 工作面主要技术经济指标36第五章 采区通风与安全38第一节 概述38第二节 采区通风方式及系统38第三节 采区风量计算及分配41第四节 采区总风压及等

5、积孔计算43第五节 安全通风措施47第六章 安全技术措施48第一节 一般措施48第二节 瓦斯爆炸的措施49第三节 防煤尘爆炸措施50第四节 水灾的预防50第五节 火灾事故发生后的应急措施51第六节 顶板管理52第七节 其它55致 谢61参考文献62iii阳泉职业技术学院-毕业设计说明书 第一章 矿井概况第一节 矿井基本概况一、井田境界及四邻关系依据东里煤矿井田系东里村安全煤柱的一部分，位于潞安煤业（集团）公司五阳煤矿井田范围内，井田四界外均为五阳煤矿所属采区。在井田的东南方向是五阳煤矿的主皮带巷，邻近采区工作面均已采完；西南方向为七四轨道暗斜井和皮带暗斜井，其相应采区也已采完；井田西北方向边界

6、是以断层来划分的，未开采；井田东北方向以河流为界划分边界，也未开采。地质报告，矿井批准开采3号煤层。井田范围由下列6个坐标点（6度带）连线圈定：1、X=4041172.6 Y=19680682.62、X=4041342.5 Y=19680645.3 3、X=4041544.4 Y=19680154.64、X=4040960.5 Y=19679402.25、X=4040421.8 Y=19680099.56、X=4040661.9 Y=19680.354.2井田面积0.775km2。二、交通位置东里煤矿位于襄垣县城西南5km，地界属襄垣县古韩镇管辖，矿区边界为不规律多边形。其地理座标为东径113

7、00071130058，北纬362837362914。井田位于潞安煤业（集团）公司五阳矿井田范围内。拟选的工业场地位于古韩镇现东里村的南部。北距襄垣县城5km，距长治45km，距太原215km。太焦铁路从井田东北部穿过，太焦线北接石太、同浦线，南接陇海线，距襄垣县车站2.5km，距五阳车站3.5km，在襄垣县和五阳煤矿设有车站。各乡村之间均有公路与周围的208国道、榆黄公路、长韩公路、长临公路相连，区内交通四通八达。三、地形、地貌及河流井田地处太行山西麓，地貌特征为低山丘陵类型。井田内地面平均标高为876m，相对高差不超过20m。地势北高南低，西高东低。区内主要河流是浊漳河西源，该河从本井田北

8、部自西向东流过，属海河水系漳河流域，其支流有淤泥河，与南漳河在五阳井田汇合后至襄垣城东与浊漳河北源汇合流出。浊漳河为常年流水性河流，但流量变化较大，洪水期流量大，干旱期流量较小。位于井田西侧的淤泥河只在雨季有水流，平时干涸无水。四、矿井煤层赋存情况（一）含煤地层井田内主要含煤地层为石炭系太原组及二叠系山西组，总厚平均为178.50m。（二）含煤性井田内煤层主要分布在二叠系下统山西组（P1S）和石炭系上统太原组（C3t）。含煤14层，煤层平均厚度14.91m；平均含煤系数8.35%。其中可采煤层三层（3、151、153号煤），平均总厚度8.22m，可采含煤系数为4.6。1山西组（P1S）含煤3层

9、，煤层总厚4.737.60m，平均厚7.02m。本组平均厚度58.60m，含煤层数7.8215.51，平均11.98。3号煤层位于本组下部，厚度稳定，是井田主采、首采煤层。2太原组（C3t）含煤15层，由上至下依次为5、6、7、81、82、9上、9、11、121、122、13、14、151、152、153号煤层。煤层总厚4.8115.37m，平均厚9.51m。平均含煤系数7.93。其中151号煤层位于一段中部，局部可采，153号煤层位于一段下部，大部可采。（三）煤岩层对比1对比方法及依据井田内含煤层沉积稳定，岩性组合及地球物理特征规律明显，煤层、标志层自身特征显著，分布广泛，这就为煤层对比提供

10、了可靠的地质依据。本次主要采用标志层及层间距法，并辅以物性特征及沉积环境的演变规律。2各煤层对比标志1号煤层，位于K8砂岩下06.00m，平均2.82m，一般直接与K8砂岩接触，层位不稳定。2号煤层，位于1号煤层下5.7920.32m，平均13.88m，下距3号煤层13.6229.88m，平均21.48m。夹于3号煤层顶板上的两套砂岩间，层位极不稳定。3号煤层，位于山西组下部，以本身特有的厚度及稳定性为特征，易于同其它煤层区别。视电阻率曲线形如笋状，具稳定的异常幅宽；伽玛伽玛及天然伽玛曲线呈箱形，煤层对比可靠。此外，该煤层的地震反射波T3波也是井田最主要的地震标准波，波形稳定，动力学特征明显，

11、一般为23个强相位，全井田可连续追踪对比，是井田构造解释的主要依据。（四）可采煤层13号煤层位于山西组下部，3号煤层厚5.957.12m，平均6.39m。属结构简单稳定型煤层。煤层顶板为砂质泥岩、泥岩、细砂岩；底板为泥岩或砂质泥岩。该煤层距下部153号煤层120m。2151号煤层位于太原组下段，厚01.42m，平均1.05m，属较稳定型局部可采煤层。煤层结构简单，一般无夹矸，下距主要可采煤层153，平均4.47m。顶板岩性为泥岩、砂质泥岩；底板为泥岩。3153号煤层该煤层全区发育稳定，煤层厚01.85m，平均1.42m。结构简单，一般不含夹矸，煤层顶板为泥岩、粉砂岩，底板为泥岩、粉砂岩、细粒砂

12、岩。该煤层位稳定，厚度变化不大，属较稳定型煤层。（五）煤质概述1化学性质据邻近钻孔426、423采样测试结果简述如下：（1）3号煤层原煤灰分（Ad）11.8714.56 ，平均13.22，精煤灰分（Ad）7.537.92 ，平均7.73，为低中灰分煤。洗煤挥发分（Vdaf） 14.3615.18 ，平均14.77，变化不大。原煤硫分（St，d）为0.32，属特低硫煤。原煤干基弹筒发热量（Qb，d）为33.85MJ/Kg，属特高热值煤。元素分析：碳（Cdaf）含量为91.05，氢（Hdaf）含量为4.36 ，氮（Ndaf）为1.58。氧（Odaf）含量为3.02。另据五阳矿地质测量科提供3号煤煤

13、层样测试结果：原煤灰分（Ad）9.1823.95，平均14.18，属低灰中灰煤。原煤硫分（St，d）0.110.65，平均0.41属特低低硫煤。原煤空气干燥基弹筒发热量（Qb，ad）为17.6733.97MJ/Kg，平均29.55MJ/kg。属中高热值特高热值煤。粘结指数为3040。（2）153号煤层原煤灰分（Ad）16.25，精煤灰分（Ad）9.15，属低中灰分煤。洗煤挥发分（Vdaf）13.41。原煤硫分（St，d）2.33。属中高硫分煤。原煤空气干燥基弹筒发热量（Qb，ad）为32.49MJ/Kg。属特高热值煤。（3）151号煤层原煤灰分（Ad）16.84，洗煤灰分（Ad）8.14，属低

14、中灰分煤。洗煤挥发分（Vdaf）13.73。原煤硫分（St，d）1.00，属低硫分煤。原煤空气干燥基惮筒发热量（Qb，ad）为32.52MJ/Kg。属特高热值煤。2煤的工艺性能本井田以往未对煤的工艺性能做测试工作，现依据邻区资料简述如下：（1）煤的可磨性3号煤层哈氏可磨性指数（KHG）变化在9099之间。属易磨煤。（2）煤对CO2反应性1100时3号煤层二氧化碳还原率为29.6，属中等。（3）煤的结渣性当鼓风强度为0.3米/秒.时，结渣率为28.4。为强结渣煤。3煤类本井田煤类确定，3号煤层按中国煤炭分类国家标准（CBS75186）分类，以精煤挥发分为主要分类指标，粘结指数为辅助指标。3号煤层

15、精煤挥发分（Vdaf）在14.3615.18之间，粘结指数为3040之间，据此可划分为瘦煤（SM）。4工业用途评价3号煤层为低中灰中灰分、特低硫低硫、中热值特高发热值瘦煤（SM），主要用作炼焦配煤，也可做为动力及民用煤。（六）储量本井田内主要的可采煤层为山西组的3号煤层和太原组的15号煤层。此次只估算3号煤层资源量（331）669.0万t。五、地质特征1区域地质构造本区大地构造位置处在我国东部新华夏构造体系第三隆起带的中段，即太行山隆褶带。太行山隆褶带系一西缓东陡的大型复背斜隆起。北段逐渐往北东弯曲，南段往南西乃至往西扭转，总体延伸方向为北2030度东。它与其他隆起带和沉降带彼此平行，并呈雁行

16、排列。而且这种排列关系，不仅表现在一级构造带各段落主轴的排列方位上，其二、三、四级的隆起与坳陷、褶皱与断裂也往往形成这种雁行式的多字型排列。2井田地质构造本井田总体为一走向北东的向斜，即天仓向斜，两翼地层倾角512，局部15以上，西翼较陡，东翼较缓，另据大黄庄精查及南峰详查资料，西部井田边界外有南峰正断层、西大巷正断层、小黄庄断层、崔家庄断层，断距在50120m不等。东部井田边界外有数条正断井田地层东里煤矿位于五阳井田内，而五阳井田内主要构造以褶曲为主，至目前为止，仅发现井田西边界西川正断层。因此井田整体构造类型为简单类型。3.本井田全部为第四系黄土覆盖。现依据钻孔资料将各地层由老到新简述如下

17、：1）奥陶系中统峰峰组（O2f）为含煤地层基底，主要由石灰岩、泥灰岩组成。溶解中常夹后生黄铁矿结核。2）石炭系中统本溪组（C2b）与下伏奥陶系地层呈平行不整合接触。厚4.0031.77m，平均10m。主要与一套泻湖潮坪沉积的灰深灰色的泥岩、砂质泥岩、夹细粒砂岩、石灰岩及薄煤层，底部含铁铝质泥岩。含菱铁矿、黄铁矿结核、含动植物化石。3）石炭系上统太原组（C3t）为井田内主要含煤地层之一。厚82.70141.45m，平均119.90m。为一套海陆交互相沉积。主要由灰深灰色砂岩、粉砂岩、泥岩、煤层及石灰岩组成。层理构造发育，动植物化石丰富。根据岩性组合及沉积特征分为上、中、下三段。4）二叠系下统山西

18、组（P1S）为本井田主要含煤地层之一，本组厚48.3371.89m，平均58.60m。由砂岩、粉砂岩、泥岩及煤层组成。本组以色浅、含砂成分较高、交错层理发育、生物扰动构造多，植物化石丰富为特点。属滨海三角州沉积。底部以K7砂岩与下伏地层呈整合接触。5）二叠系下统下石盒子组（P1X）K8砂岩底K10砂岩底，厚43.3085.10m，平均58.70m。主要为浅灰色深灰色泥岩、砂质泥岩、灰白色砂岩，顶部常含较稳定的带紫斑的鲕粒铝质泥岩，俗称“桃花泥岩”。以K8砂岩与下伏地层整合接触。6）二叠系上统上石盒子组（P2S）K10砂岩底K14砂岩底，厚94.46567.50m，平均厚515.80m。以杂色砂

19、泥岩组成，依据岩性组合特征可分为上、中、下三段。 上段：紫红色、黄绿色、灰绿色之泥岩夹细粒砂岩及粉砂岩。上部常夹有透镜状、微层状硅质层，具断续水平层理及韵律层理。底部为灰白色含砾粗砂岩，局部为细砾岩，具缓波状层理及水平层理。本段厚度一般200m。中段：上部为紫色、绿灰色泥岩夹含砾粗砂岩、中、细粒砂岩，具板状斜层理及韵律层理。中下部为浅灰绿色、灰白色、紫红色之粗粒砂岩与泥岩互层，以及灰色、灰绿色、紫色泥岩夹含砾粗砂岩，常见斜层理，砂岩中含团块状菱铁矿球粒。本段厚度一般140m。下段：上部为灰绿色、紫色砂质岩泥岩夹中细粒砂岩；中部为绿灰、浅灰色中粒砂岩夹细粒砂岩。下部为灰色、灰褐色泥岩夹细砂岩粒。

20、具断续水平层理，板状，楔形层理。底界砂岩（K10）为浅灰、灰白色中粗粒砂岩，偶夹薄层砂质泥岩，具韵律层理及大型斜层理。本段厚度一般176m。7）第四系（Q）区内第四系厚度10.4844.46m，平均厚31.33m。岩性主要为黄、褐色粘土、亚粘土，含钙质结核，顶部为耕植土，浊漳河河床见冲积层层，断距240m不等。井田内未见断层及陷落柱，无岩浆侵入。构造属简单类。六、井田水文地质类型1主要可采煤层3号煤层的直接充水含水层为顶板砂岩裂隙含水层。据夏店详查区抽水资料，单位涌水量为0.005L/sm，含水性较弱，加之井田内构造简单，以宽缓褶曲为主，因此水文地质条件属简单类型，即二类一型。2井田内3号煤层

21、充水因素分析3号煤层直接充水含水层为顶板砂岩裂隙含水层，由于开采造成的塌陷裂隙可能沟通下石盒子组砂岩裂隙含水层，而使其成为煤层开采充水的间接充水含水层。煤层开采时，底板扰动破坏深度也可能达到K7砂岩，使其成为间接充水含水层。由于3号煤层埋藏较深，一般为440550m，受基岩风化带及第四系含水层水的影响不明显。井田内中奥陶统灰岩含水层区域水位标高676m左右，具有较高的水头压力，但3号煤层至中奥陶统间有较厚的岩层阻隔，一般不致造成底板突水危险。由于3号煤层直接充水含水层含水性较弱，加之构造简单，故水文地质条件属简单类型。仅在构造等部位，才有可能造成水文地质条件的复杂化。3矿井涌水量预算根据井田地

22、质报告，井田内无抽水试验资料，故无法进行涌水量预算。现仅依据邻近矿井资料用比拟法进行矿井涌水量预算。井田开采面积0.775km2，水文地质条件与井田东南约400m处的五阳煤矿七三采区相似，采用面积比拟法可求得，矿井正常涌水量为28.72m3/h，最大涌水量为53.55m3/h。七、瓦斯、煤尘、煤的自燃性1瓦斯本井田未对煤层瓦斯含量作采样测试工作。根据区域资料3、153号煤层甲烷含量和甲烷成份测定结果，详见表1-2-3。表1-2-3 煤层甲烷含量成份测定结果表煤层号甲烷含量ml/g.daf甲 烷 成 份CH4311.3085.5115311.2386.06从表中可以看出3、153号煤层瓦斯成份均

23、以甲烷为主，达80以上，属甲烷带。另据五阳矿地测科提供3号层资料：3号煤层瓦斯相对涌出量为3.010.0m/t。紧邻本井田的五阳煤矿七三采区实际瓦斯涌出量6.5 m3/t。虽属低瓦斯矿井但煤层的内瓦斯含量较高，在开采时应加强瓦斯地质工作，防止瓦斯危害。以利于安全生产。2煤尘、煤的自燃发火性据邻区钻孔采样对煤尘爆炸性试验结果及五阳矿地测科提供资料，3号煤层火焰长度15mm，扑灭火焰岩粉量50，煤尘有爆炸危险性。据邻区部分钻孔采样作煤的自燃趋势试验结果及五阳矿地测科提供资料，3号煤层的T1-325，属不易自燃煤层。八、存在的主要问题1井田位于五阳矿井田内、井田边界内必须留20m矿界保安煤柱。应收集

24、五阳矿有关开采情况的资料、包括采空区、采区及巷道布置情况，以及矿井开采技术条件等，互通情报，确保五阳矿及本矿的安全生产。2地质构造相对比较简单，但受天仓向斜及周边断裂构造的影响，可能会出现中小型断层、陷落柱等地质构造，在开采过程中应加强生产地质工作，遇到构造采取针对性的措施，确保安全生产。3该井田3号煤层底板标高为+440360m，而中奥陶统灰岩含水层区域水位标高+676m左右，具有较高水头压力，建议进一步对井田水文地质条件进行勘探和研究，确保安全生产。第二节 矿井开拓概况一、矿井开拓的基本概况鉴于井田内煤层埋藏较深，井田面积仅0.775km2，煤层垂深达450m以上，本井田采用立井方式开拓。

25、矿井工业场地选择在井田东北部，布置一对立井，分别作为主立井和副立井。主立井：担负全矿井煤炭提升任务，兼做回风井和安全出口。副立井：担负全矿井材料、设备、矸石和人员的提升任务，兼作进风井和安全出口。根据确定的井田开拓部署，结合矿井井型和工作面装备水平，布置一个采区开拓全井田。根据开拓方式及井田形状，共布置7个工作面。井田范围内煤层高差80m，煤层倾角015，井田倾斜长度800m，全井田一个水平，水平标高+389.5m，井底建立卧式环行车场。二、大巷的布置方式、运输方法沿井田北部边界煤柱布置运输大巷和回风大巷，从胶带输送机上仓斜巷下部在矿井工业场地煤柱内向南布置南运输大巷和南回风大巷。全井田设一个

26、水平（+389.5m）来完成矿井的开拓及开采任务。根据井田几何形状以及开采煤层的赋存条件，确定副立井落底于3号煤层后，在井底建立卧式环形车场，西运输大巷和西回风大巷沿井田东北部边界向西开拓，从胶带输送机上仓斜巷下部在矿井工业场地煤柱内向南布置南运输大巷和南回风大巷。两条大巷均平行布置，大巷间距30.0m，在大巷南侧以倾斜条带方式直接布置开采，回采工作面回采走向长度为850.0m左右。根据井田开拓布置及井田形状等特点，全井田一个采区走向长壁布置开拓全井田。矿井大巷煤炭运输全部采用胶带输送机，回采工作面顺槽胶带输送机直接与大巷胶带输送机搭接，通过大巷胶带机、上仓皮带直接运至煤仓，通过主立井箕斗提升

27、运至地面。矿井大巷辅助运输采用JD25调度绞车牵引1t系列矿车的方式。大巷辅助运输（回风）通过风门与副立井井底车场（进风）相连。三、矿井通风方法、通风系统1矿井通风系统采用边界并列式；矿井通风方法为机械负压抽出式。2通风系统新鲜风流副立井运输大巷运输顺槽回采工作面（乏风）回风顺槽回风大巷主立井地面（扇风机）。 第二章 采区基本开采条件第一节 采区基本条件一、采区四邻关系及开采情况在井田的东南方向是五阳煤矿的主皮带巷，邻近采区工作面均已采完；西南方向为七四轨道暗斜井和皮带暗斜井，其相应采区也已采完；井田西北方向边界是以断层来划分的，未开采；井田东北方向以河流为界划分边界，也未开采。二、采区储量计

28、算储量计算采用地质块段法，即Q=DLS公式计算，式中：Q块段煤炭储量，t；D煤的容重，t/m3；3号煤层为1.35；L块段煤层平均厚度，m；S块段煤层水平投影面积，m2。根据煤炭工业矿井设计规范的有关规定对采区内设计储量和设计可采储量进行计算。1采区地质和工业储量经计算，采区3号煤层地质和工业储量均为6690kt。2采区设计储量计算采区设计储量 = 采区工业储量 - 永久煤柱损失永久煤柱损失包括已有的地面建（构）筑物、村庄、断层、防水煤柱等永久性煤柱。经计算，采区3号煤层设计储量为6139kt。计算结果详见表2-1-1。表2-1-1 采区设计储量计量表 单位：kt煤层编号工业储量（A+B+C）

29、永久煤柱损失设计储量井田境界366905516139合 计669055161393采区设计可采储量采区设计可采储量按下列公式计算：Zk=（ZsP）C式中：Z k采区设计可采储量，kt；Zs采区设计储量，kt；P煤柱损失量，开采时需留设的煤柱有：工业场地及风井场地、大巷和采区等主要巷道需留设的保护煤柱；C采区回采率，取80%经计算，采区3号煤层设计可采储量为4391kt，按照采区及工业场地煤柱50%的回收率，则矿井实际可采储量为4716kt。计算结果详见表2-1-2。采区可采储量计算表 单位：kt煤层编号设计储量开采煤柱损失开采损失设计可采储量实际可采储量井筒及工业场地 下山巷道小 计36139

30、466184650109843914716合计6139466184650109843914716 备注： 1、井筒及工业场地煤柱与大巷煤柱部分合并，合并部分计算在井筒煤柱内。 2、3号煤层采区回采率取80%。 3、采区及工业场地煤柱按50的回收率。三、采区设计生产能力的确定该采区3号煤层赋存稳定、构造简单、开采条件好，且瓦斯涌出量较低。从矿井建设角度讲，3号煤层埋藏较深，其初期投资较大，生产能力须达到一定规模，才能保证矿井的经济效益。综合考虑采区的技术装备、开采技术条件、管理水平及以上种种因素，确定采区设计生产能力为300kt/a这一经济合理的建设规模。回采工作面生产能力计算设计生产能力时，以

31、一个综放工作面保证采区生产能力： A采=M1lLrC1+M2lLrC2式中：M1 采煤工作面机采高度，3.0m；M2 采煤工作面放煤高度,3.39m；l工作面长度，80m；L 工作面年推进度；r煤的容重，1.35t/m3；C1工作面机采回采率，0.93；C2采煤工作面放煤回采率，0.80。则： A采=385.0kt/a即一个综放工作面产量可满足矿井设计生产能力300kt/a的要求。四、服务年限服务年限按下式计算：T=Z/AK式中：T服务年限，a； Z设计可采储量，kt， Z=4716kt； A设计生产能力，kt/a，300 kt； K储量备用系数，取1.3。本采区系五阳煤矿井田内的原村庄保护煤

32、柱，煤炭储量可靠，勘探精度高，井田内地质构造简单。可以不考虑储量备用系数，经计算此矿服务年限达15.7年。五、采区主要采煤工艺的合理选择1.采煤方法的选择 采区开采3号煤层，该煤层赋存稳定，平均厚度6.39m，煤层倾角平缓，一般39，南部煤层局部达15，地质构造简单。顶板为砂质泥岩、粉砂岩、细粒砂岩；底板为灰黑色泥岩或粉砂岩，局部为细粒砂岩。均为半坚硬岩石。比较适合综合机械化开采。采区正常涌水量为28.72 m3/h，最大涌水量为53.55 m3/h。水文地质条件比较简单。3号煤层相对瓦斯涌出量为6.5 m3/t，属低瓦斯矿井。从煤层赋存及开采技术条件分析，结合矿井建设规模，比较适合的采煤方法

33、有高档分层普采、悬移支架放顶煤开采及综采放顶煤开采三个方案。现将三个方案分述如下：1）分层普采走向长壁下行分层金属网假顶采煤法，顶板管理采用全部垮落法。分二层开采，上分层采高2.0m，下中分层采高4.39m。先开采上分层，后开采下分层放顶中分层。开采上分层时铺设金属网假顶，以有利于采下放中时顶板管理。上、下分层工作面顺槽采用内错半巷布置。工作面后退与回采采区两翼工作面交替衔接。采区内各区由近至远前进式推进。这种采上、采下放中的采煤工艺，优点是巷道掘进率高，系统简单，提高了块煤率，煤炭售价高。缺点是在分层间要铺设人工假顶，或对直接顶冒落岩块注水、灌浆，促使其形成再生顶板从而增加相应的工序。2）悬

34、移支架放顶煤开采悬移支架放顶煤采煤是利用滚筒式采煤机、悬移支架、刮板输送机及其它附属设备等进行配套生产，实现采煤工艺过程部分机械化。这种采煤方法相比较分层开采而言，使生产更集中，大大提高了产量，适应性也较强，但其缺点是放顶煤时，悬移支架放煤速度较慢，工序较繁琐。3）综采放顶煤开采综采放顶煤开采就是利用滚筒式采煤机、放顶煤液压支架、刮板输送机及其它附属设备进行配套联合生产，实现采煤工艺过程全部机械化。综采放顶煤开采优点为生产集中、产量较大，利于稳产、超产，材料消耗少，适应性强，效率高；与分层开采相比，可简化巷道布置及开采工艺，减少巷道掘进工程量和巷道维护费，容易保证采掘关系的协调，块煤率高；工作

35、面出煤多，生产集中化程度高，工作面单产高、工效高。与悬移支架放顶煤开采相比，虽然都是利用地压破碎，依靠自重有控制的放煤，但综放单位进度采煤能力大，可相对降低成本。综放的缺点是煤炭混矸率较高，回采率略微偏低，放煤过程中产尘量较大，使采煤工作面瓦斯、煤尘、煤尘自燃等问题复杂化。结合东里煤矿3号煤层地质资料分析，3号煤层含矸率低，属低瓦斯矿井、煤尘有爆炸性、无自燃发火倾向。通过采用低位放煤、煤层注水等技术措施，可减少开采过程中的产尘量，实现矿井安全、高产。综合三种开采方法对比分析，结合东里煤矿生产能力、地质资料及矿方的意见，设计确定选用综采放顶煤开采方法。2采区煤炭运输1）煤炭运输方式根据井田开拓部

36、署，本采区采煤工作面选用可弯曲刮板输送机运输，运输顺槽、运输大巷选用胶带输送机运输。胶带输送机有如下优点：具有运输能力大、潜力大、运输连续、效率高、操作简单，容易实现自动控制和集中管理的特点，对矿井实现高产、高效和现代化管理有利；具有系统简单、环节少，占用人员少，维修工作量小，对辅助运输干扰小等优点，对矿井提高效率和安全生产均十分有利；胶带输送机安全生产性好，据统计其事故率为0.00023，仅是矿井运输事故的6.4；胶带输送机运输具有适应煤层变化能力强，井巷工程量省，可多做煤巷、少做岩巷等优点，对矿井环保工作和采掘接替有利。2）煤炭运输系统回采工作面（可弯曲刮板输送机）运输顺槽（可伸缩胶带输送

37、机）运输大巷（胶带输送机）上仓皮带巷（胶带输送机）井底煤仓箕斗装载硐室 主立井（箕斗）地面生产系统。掘进煤运输系统：掘进工作面（刮板输送机）运输顺槽，装入胶带输送机进入矿井运煤系统。3采区辅助运输采区布置一个综采放顶煤工作面来保证矿井的年设计生产能力，井下巷道的掘进大部分为煤层巷道，矸石量很小，掘进煤直接进入胶带主运输系统，整个矿井的辅助运输量较少，运输距离又不长，设计考虑采用调度绞车牵引，而调度绞车牵引矿车具有投资少，对沿煤层起伏布置的巷道变化适应性强，生产调度机动灵活，占用人员设备少等特点，较易适应运量少，运距短的生产特点，故本次设计矿井的辅助运输方式确定为调度绞车牵引矿车的运输方式。1）

38、运矸系统掘进头矸石（调度绞车牵引矿车）回风顺槽（调度绞车牵引矿车）回风大巷（调度绞车牵引矿车） +389.5m水平井底车场副立井（罐笼）地面汽车集中排弃。2）采区辅助运输系统副立井（罐笼） +389.5m水平井底车场回风大巷（调度绞车牵引矿车）回风顺槽（调度绞车牵引矿车）回采工作面。第二节 采区开采煤层条件一、采区开采煤层赋存特征、煤质状况（一）可采煤层13号煤层位于山西组下部，3号煤层厚5.957.12m，平均6.39m。属结构简单稳定型煤层。煤层顶板为砂质泥岩、泥岩、细砂岩；底板为泥岩或砂质泥岩。该煤层距下部153号煤层120m。2151号煤层位于太原组下段，厚01.42m，平均1.05m

39、，属较稳定型局部可采煤层。煤层结构简单，一般无夹矸，下距主要可采煤层153，平均4.47m。顶板岩性为泥岩、砂质泥岩；底板为泥岩。3153号煤层该煤层全区发育稳定，煤层厚01.85m，平均1.42m。结构简单，一般不含夹矸，煤层顶板为泥岩、粉砂岩，底板为泥岩、粉砂岩、细粒砂岩。该煤层位稳定，厚度变化不大，属较稳定型煤层。其余煤层不再叙述。见表1-2-1表1-2-1 可采煤层特征表煤层名称煤层度/m煤层间距/m煤层结构顶底板岩性煤层稳定性煤层可采性备注最小最大平均夹矸层数夹矸厚度/ m顶板底板35.957.126.3911501砂质泥岩泥岩、砂泥岩稳定可采15101.421.05无0泥岩、砂质泥

40、岩泥岩较稳定局部可采4.4715301.851.42无0泥岩、粉砂岩泥岩、粉砂岩较稳定可采（五）煤质概述1化学性质据邻近钻孔426、423采样测试结果简述如下：（1）3号煤层原煤灰分（Ad）11.8714.56 ，平均13.22，精煤灰分（Ad）7.537.92 ，平均7.73，为低中灰分煤。洗煤挥发分（Vdaf） 14.3615.18 ，平均14.77，变化不大。原煤硫分（St，d）为0.32，属特低硫煤。原煤干基弹筒发热量（Qb，d）为33.85MJ/Kg，属特高热值煤。元素分析：碳（Cdaf）含量为91.05，氢（Hdaf）含量为4.36 ，氮（Ndaf）为1.58。氧（Odaf）含量为

41、3.02。另据五阳矿地质测量科提供3号煤煤层样测试结果：原煤灰分（Ad）9.1823.95，平均14.18，属低灰中灰煤。原煤硫分（St，d）0.110.65，平均0.41属特低低硫煤。原煤空气干燥基弹筒发热量（Qb，ad）为17.6733.97MJ/Kg，平均29.55MJ/kg。属中高热值特高热值煤。粘结指数为3040。详见表1-2-2。表1-2-2 主要可采煤层煤质特征表煤层名称煤种水分Mad灰分Ad挥发分Vdaf硫分St，,d煤干基弹筒发热量Qb，ad（MJkg1）粘结指数GR，1备注3配焦煤1.6413.2214.770.3233.853040（2）153号煤层原煤灰分（Ad）16.

42、25，精煤灰分（Ad）9.15，属低中灰分煤。洗煤挥发分（Vdaf）13.41。原煤硫分（St，d）2.33。属中高硫分煤。原煤空气干燥基弹筒发热量（Qb，ad）为32.49MJ/Kg。属特高热值煤。（3）151号煤层原煤灰分（Ad）16.84，洗煤灰分（Ad）8.14，属低中灰分煤。洗煤挥发分（Vdaf）13.73。原煤硫分（St，d）1.00，属低硫分煤。原煤空气干燥基惮筒发热量（Qb，ad）为32.52MJ/Kg。属特高热值煤。2煤的工艺性能本井田以往未对煤的工艺性能做测试工作，现依据邻区资料简述如下：（1）煤的可磨性3号煤层哈氏可磨性指数（KHG）变化在9099之间。属易磨煤。（2）煤

43、对CO2反应性1100时3号煤层二氧化碳还原率为29.6，属中等。（3）煤的结渣性当鼓风强度为0.3米/秒.时，结渣率为28.4。为强结渣煤。3煤类本井田煤类确定，3号煤层按中国煤炭分类国家标准（CBS75186）分类，以精煤挥发分为主要分类指标，粘结指数为辅助指标。3号煤层精煤挥发分（Vdaf）在14.3615.18之间，粘结指数为3040之间，据此可划分为瘦煤（SM）。4工业用途评价3号煤层为低中灰中灰分、特低硫低硫、中热值特高发热值瘦煤（SM），主要用作炼焦配煤，也可做为动力及民用煤。二、采区内地质构造、煤层及水文等条件对开采的影响采区内地质构造简单，断层和陷落柱不发育，无岩浆岩活动，仅

44、发育宽缓的褶曲构造，地层倾角一般小于15，地质构造对煤层开采影响很小。根据五阳煤矿3号煤层的开采情况，主要可采层3号煤层伪顶为炭质泥岩或泥岩，厚度0.30.7m。岩石硬度系数（f）34。直接顶板为砂质泥岩，厚度为28m，岩石硬度系数（f）37。老顶为中粒长石石英砂岩，厚515m，岩石硬度系数（f）515。顶板岩石硬度小，强度低，易破碎，回柱后可当即冒落。自然充填，一般35个月自然压实即稳定。初次来压68m，周期来压1521m，顶板容易管理。3号煤层底板为泥岩或粉砂质泥岩，无泥化膨胀现象，较易管理。井田内各含水层对3号煤层的开采影响不大。虽然中奥陶统灰岩含水层具有较高水头压力，但由于3号煤层与奥

45、灰水之间隔水层的厚度较大，因此，3号煤层受奥灰水影响不大。但开采时要注意与断层保持一定距离，防止断层导水造成底板突水。地表浊漳河北源从井田北部边缘流过，常年性流水,但是本井田煤层埋深大且地质构造简单，顶部有较厚的可靠隔水层，因此煤层与地表水之间无水力联系,但在开采浊漳河附近3号煤层时, 一旦采空区冒落裂隙带波及到浊漳河，可能造成矿井突水，该区域开采前要对浊漳河与该井田的距离作出准确测定，以便在开采该区域煤层时留设足够的河流保安煤柱，但在开采过程中，仍应加强防探水工作。浊漳河支流淤泥河只在雨季有水流，平时干涸无水，且因本井田煤层埋深大且地质构造简单，顶部有较厚的可靠隔水层，因此可不留设保安煤柱。

46、但在开采淤泥河附近3号煤层时，应加强防探水工作。 第三章 采区巷道布置第一节 采区巷道布置方案一、方案的确定1开拓方案的提出根据本井田井上下条件，选择不同工业场地位置，按立井开拓方式拟定井下巷道布置方案，设计提出以下两个方案进行技术经济比较。（1）方案一：根据采区几何形状以及开采煤层的赋存条件，确定副立井落底于3号煤层后，在井底建立卧式环形车场，西运输大巷和西回风大巷沿井田东北部边界向西开拓，从胶带输送机上仓斜巷下部在矿井工业场地煤柱内向南布置南运输大巷和南回风大巷。两条大巷均平行布置，大巷间距30.0m，在大巷南侧以倾斜条带方式直接布置开采，回采工作面回采走向长度为850.0m左右。根据井田

47、开拓布置及井田形状等特点，全井田一个采区走向长壁布置开拓全井田。采区大巷煤炭运输全部采用胶带输送机，回采工作面顺槽胶带输送机直接与大巷胶带输送机搭接，通过大巷胶带机、上仓皮带直接运至煤仓，通过主立井箕斗提升运至地面。采区大巷辅助运输采用JD25调度绞车牵引1t系列矿车的方式。大巷辅助运输（回风）通过风门与副立井井底车场（进风）相连。本方案大巷工程量为1800m。由于本矿井为新建矿井，未揭露煤层，无本井田煤层的实际瓦斯资料，且相邻的五阳煤矿七五和七六采区，瓦斯涌出量均较大，因此，本矿井虽为低瓦斯矿井，但不排除将来瓦斯鉴定等级变为高瓦斯矿井的可能性，开拓巷道布置考虑留设专用回风巷位置，平行于回风大

48、巷（辅助运输），且相距30m。（2）方案二：全井田一个水平，水平标高+389m，井底建立卧式环行车场，直接联接布置在井田中央的大巷，全井田一个采区走向长壁布置开拓全井田。在井田中央布置运输大巷、回风大巷，两条大巷均平行布置，大巷间距30.0m，在大巷南侧以回采工作面回采走倾斜条带方式直接布置开采，向长度为450m左右。采区大巷煤炭运输全部采用胶带输送机，回采工作面顺槽胶带输送机直接与大巷胶带输送机搭接，通过大巷胶带机、上仓皮带直接运至煤仓，通过主立井箕斗提升运至地面。采区大巷辅助运输采用JD25调度绞车牵引1t系列矿车的方式。大巷辅助运输（回风）通过风门与副立井井底车场（进风）相连。本方案大巷

49、及顺槽巷道工程量为1300m。2开拓方案比较及选定上述两方案在技术上各有优缺点。（1）方案一的主要优缺点方案一的主要优点是：1）井下因素A、初期西部大巷仅400m，工程量不大，且都是煤巷，因此，对于矿井初期达产及效益影响不大，符合“少投资、早出煤、快受益的建井思想”。B、开拓布局合理，系统简单流畅，巷道布置简单、灵活，生产环节少、占用设备少、用人少、事故少、生产经营费用低。工作面连续推进长度大，比较切合煤矿综采的特点。C、根据矿方意见，将来井田还有扩界、提高生产能力的可能，因此考虑采用综采放顶煤开采工艺，以满足矿井高产、高效，可持续发展的要求。D、本方案工作面推进长度长，具备布置综采工作面的条

50、件。E、考虑到原可研推荐方案（方案二）仅装备一个井筒，提升富裕能力小，不利于企业的发展，且原提升系统采用采用双层罐笼，操车困难，对于小煤矿，技术操作不熟练，实际提升能力受到限制，因此，初设改为装备两个井筒，主立井采用箕斗提煤，副立井采用罐笼提升。方案一的主要缺点是：初期工程量及投资均大于一方案。由于目前煤炭形势好，矿方愿意加大投资，谋求企业的发展。（2）方案二的主要优缺点方案二的主要优点是：开拓工程量及投资均比方案一少。方案二的主要缺点是：A、由于运输和回风大巷布置在井田中部，增加了大巷保护煤柱损失，造成矿井资源回收率降低。方案二比方案一煤柱损失多170kt。B、由于工业广场布置在井田中部，上

51、下山开采，工作面推进度短，不具备上综采的条件，于矿井未来扩界，生产能力提高的发展趋势不相适应。结合井下和工业场地技术比较和经济比较，以及考虑矿方意见确定本设计推荐方案一。图3-1-1井田开拓平面图 方案一（推荐）开拓剖面图 方案一（推荐）图3-1-3井田开拓平面图 方案二图3-1-4井田开拓剖面图 方案二二、主要运输巷道断面、支护方式、坡度及钢轨型号：运输巷道断面按铺设胶带输送机和检修轨来设计，回风大巷按铺设双轨来设计，同时考虑矿井的通风要求，确定运输大巷和回风大巷均采用半圆拱断面，锚喷支护。运输大巷净宽4.0m，净高3.5m，净断面12.28m2，运输大巷铺设胶带输送机和检修轨，轨距为600

52、mm，轨型为22kg/m，运输大巷沿煤层底板布置。回风大巷净宽3.8m，净高3.2m，净断面10.61 m2，回风大巷铺设双轨，轨距为600mm，轨型为22kg/m，运输大巷沿煤层顶板布置。当地质条件不好时，矿方根据具体条件加强支护。运输大巷检修下料时严格执行“行人不行车，行车不行人”的规定。工作面的划分根据采区巷道的部署，结合采区工作面装备水平，布置一个采区开拓全井田。根据开拓方式及井田形状，共布置7个工作面。第二节 采区主要生产系统采区运煤、辅助运输、通风及排水系统 1煤炭运输系统（1）回采煤炭运输系统回采工作面（可弯曲刮板输送机）运输顺槽（转载机）运输顺槽（可伸缩胶带输送机）运输大巷（胶

53、带输送机）上仓皮带巷井底煤仓箕斗装载硐室主立井（箕斗）地面生产系统。（2）掘进煤运输系统掘进工作面（刮板机）运输顺槽，装入胶带机入矿井运煤系统。2辅助运输系统设计采用调度绞车牵引矿车的辅助运输系统。（1）运矸系统掘进头矸石（调度绞车牵引矿车）回风顺槽（调度绞车牵引矿车） 回风大巷（调度绞车牵引矿车）+389.5m水平井底车场副立井地面汽车集中排弃。（2）材料运输系统副立井（罐笼） +389.5m水平井底车场回风大巷（调度绞车）回风顺槽（调度绞车）回采工作面。3采区通风系统新鲜风流副立井运输大巷运输顺槽回采工作面（乏风）回风顺槽回风大巷主立井地面（扇风机）。5采区排水系统回采工作面运输顺槽运输大

54、巷联络巷井底水仓主排水泵房副立井地面（井下水处理系统）。第三节 采区开采顺序工作面接替顺序根据井田开拓、井田（采区）形状及确定的1.掘进工作面个数及井巷工程量根据回采工作面推进进度及各类巷道掘进进度，本着以保证矿井正常生产时合理的采掘关系为原则，共布置一个顺槽综掘工作面，一个大巷普掘进工作面。采区布置一个回采工作面，二个掘进工作面，采掘比1:2。井巷工程量见表3-3-1表3-3-1井巷工程量汇总表采区部署，结合矿井井型和工作面装备水平，共布置7个工作面，回采工作面采用后退式回采，其开采顺序为从西往东依次：301302303304305306307工作面巷道掘进序号项目名称长度（m）掘进体积（m

55、3）备 注煤巷岩巷小计井巷硐室小计1运 输 大 巷5025026847.286847.282回 风 大 巷500500585058503运 输 顺 槽93093012489.912489.94回 风 顺 槽93093010611.310611.3合 计2862 286235798.48 35798.48 2.巷道掘进工程排队301顺槽302顺槽303顺槽304顺槽305顺槽306顺槽307顺槽 南运输大巷、南回风大巷两个掘进工作面同步进行，顺槽掘进布置一个综掘工作面，南大巷掘进布置一个普掘工作面，掘进率135.31米/万吨。南大巷的掘进按实际情况完成，最迟为掘304顺槽以前完成。三、采区运输、

56、回风巷掘进一）巷道断面和支护形式运输大巷沿煤层底板布置，采用矩形断面，巷道断面积12.28m2，锚喷支护。回风大巷沿煤层顶板布置，采用矩形断面，巷道断面积10.61m2，锚喷支护。工作面顺槽沿煤层底板布置，采用矩形形断面，运输顺槽断面积12m2，回风顺槽巷道断面积10.26m2，均采用锚杆W钢带支护。工作面开切眼为矩形断面，采用木支架临时支护。二）巷道掘进进度指标根据掘进工艺、设备、劳动组织确定掘进进度指标如下：岩巷：130m/月大巷：250m/月综掘煤巷：400m/月硐室及交岔点：800 m3/月煤巷普掘面：200m/月；三）掘进工作面个数及装备根据回采工作面推进进度及各类巷道掘进进度，本着

57、以保证矿井正常生产时合理的采掘关系为原则，矿井达到设计生产能力时，共布置一个顺槽综掘工作面，一个大巷普掘进工作面。设 备 名 称综 掘 工 作 面普 掘 工 作 面型号功 率(kW)数量型 号功率(kW)数量煤巷掘进机S1001451可伸缩胶带输送机DSP-1010/800902胶带转载机JZP100/A101风稿G8A4喷雾泵站WPB250/5.5301调度绞车JD25256JD25254岩石电钻EZ22.02.02EZ22.02.03小水泵BQX1530444BQX1530444局部扇风机DSF-6.3/60、2302JBT52-2112刮板输送机SGD7301809025煤电钻MZ121

58、.22MZ12A1.23耙斗装岩机P30B171混凝土搅拌机安5.51混凝土喷射机PZ-5B5.51锚杆打眼安装机MGJ101MGJ101蟹爪式装煤机ZMZ3B-17171表4-3-1 掘进工作面主要设备配备表四、矿井生产时采掘比例关系，掘进率和矸石量预计矿井布置一个回采工作面，二个掘进工作面，采掘比1:2。正常生产期间掘进率135.31米万吨。矿井生产时，由于井下无岩巷掘进，井下矸石只是风桥局部和爬坡部分掘进矸石量4.5kt/a，最大班提矸量为12.5t。五、井巷总工程量矿井移交生产时井巷总工程量为4259.2m，其中煤巷2862m，岩巷1397.2m；煤巷占67.1%，岩巷32.9%。总掘进体积为70162.4 m3，其中硐室体积4827 m3。万吨掘进率为141.9m万吨。第四章 采煤工作面采煤工艺及劳动组织第一节 工作面采煤工艺一、采煤工艺设计选型一）结合采区生产能力、地质资料及矿方的意见，设计确定选用综采放顶煤开采方法。二）、工作面采煤、装煤、运煤设备选型矿井以一个采区、一个综放工作面保证矿井300kt/a的生产能力。根据矿井设计生产能力及本井田煤层赋存条件，结合国内综采设备配套情况，采煤工作面主要设备选型如下：工作面采煤设备选用MG150型采煤机，采用双向割煤，采高1.43.0m，截深0