二矿东距阳泉采矿设计设计书a方案

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1、 中国矿业大学2011届本科生毕业设计（论文） 第123页1 采区概况及地质特征1.1矿井概况1.1.1地理位置与交通 二矿东距阳泉市约5km，其地理座标为东经11325171133307，北纬374644375219。井田以东为大阳泉井田，以西为正在勘探的西上庄井田，南部与五矿井田相邻，北部以石太铁路为界，隔桃河与三矿、四矿相望。井田走向长8km，倾向长78km，面积为624186km2。二矿现有一对生产井口一-西四尺井，两个生产水平470水平和560水平，原小南坑与东四尺井已经报废。现生产井口坐标如下：西斜井 X=99967.135，Y=96710.090，Z=733.000东斜井 X=1

2、0030.427，Y=96748.240，Z=718.900二矿的交通条件极为便利。石太线为复线电气化铁路，东西贯穿本矿，成为煤炭运销的大动脉。307国道由西向东，在阳泉市区与阳左公路和阳盂公路十字相交，构成网络，连通全国各地。太石高速公路南北横穿井田。详见图11。距有关主要城市、城镇里程见表11。 表11铁 路城市名称北 京太 原石家庄天 津郑 州大 同里程(km)393124107526527777公 路城镇名称寿 阳昔 阳和 顺盂 县平 定娘子关里程(km)30451022812401.1.2自然环境 井田位于桃河南侧，地形陡峻，沟谷纵横。东部最高为狮脑山，高程1171.0米，西部最高为

3、龙门山，高程1246.9米，最低处为井田北界桃河，高程约700米，相对最大高程差达540余米。本区植被不太发育，大部分地区基岩裸露于地表。中部与西部第四系覆盖物甚少，覆盖面积约10左右，东部覆盖面积较大，在20以上。井田内河流呈树枝状分布，两岸有坡积物和坡积裙，崩塌堆积和滑坡地貌也时而可见。高山顶部和陡峻地段一般由不易风化的砂岩构成。桃河两岸阶梯状地貌明显。第四系黄土覆盖地区高程一般在900米以下，其上布有梯田，是本地农作物主要产地。河流阶地也有分布但不发育。 本区河流属海河流域的滹沱河水系。除河流外，无其它大的水体。河流呈树枝状分布，均属季节性河流，在枯水期大部分呈断流和潜流。现分述各河流如

4、下： 1.桃河：流域面积1324km2，全长80km，源于寿阳，流经阳泉、井陉注入滹沱河。流量：洪水期平均为4.125m3s，枯水期为0.3m3s。2.桑掌河：流域面积33km2，全长1lkm，源于中庄村盘道岩一采，流量为00.55m3s。3.龙门河：流域面积18 km2，全长6km，流量为0.00140.143m3s。 4.小南沟河：流域面积5.2 km2，全长4.65km，源于南山村香草台。流量为0.01915.60m3s。 5.大南沟河：流域面积4.5km2，全长3.7km，源於大南沟虎头梁。流量为0.0178.0lm3s。 6.北川河：流域面积14.8km2，全长7.22km，源於潘家

5、峪麻地沟，流量为0.025m3s。 7.西峪掌河：流域面积5.2km2，全长11.Okm源於西峪掌乔家峪。流量为0.0280.114m3s。 阳泉矿区气候干燥，属温采大陆性气候。全年平均气温最高17.1，最低5.5，历年平均为10.9，历史上最高气温达40.20，最低气温-19.10。年最大降水量为866.4mm，年最小降水量为240.4mm，年平均降水量为609.8mm，多集中与7、8、9三个月，这三个月的降水量一般均占全年总降水量的70以上，如1966年8月23日，一天内降水量达261.5mm。年蒸发量最大2381.9mm,最小蒸发量1319.1mm,历年平均1885.9 mm。全年风向多

6、变， 以西北风为主，雨季多偏东风，冬季盛行偏西风，历史上的最大风速为1989年8月24日20时10分至20时25分，阳泉市遭受到一次罕见的飓风暴雨、冰雹的袭击，最大风力12级，最大风速为35米秒，历年平均1.7米秒。阳泉市最早初霜期1980年9月23日, 终霜期1963年4月29日,历年平均初霜期在10月中旬，终霜期在4月上旬，年无霜期平均为184天,最大冻土深度0.68米。相对湿度历年月最大34.1毫巴, 最小0.4毫巴, 历年平均8.9毫巴。井田无详细地震记载。据国家地震局1976年9月中国地震基本烈度区划资料(比例尺为三百万分之一)及山西省地震局晋震发业字(1984)第110号文，阳泉矿

7、区除昔阳县境内基本烈度为7度区外，其余地区均为6度区。1.1.3矿井附近工农业情况矿井地处山区，附近地区工农业不很发达，主要种植玉米、小麦。1.1.4水源、电源、劳动力及建材来源二矿生产生活用水主要由矿务局自来水网供给，并利用部分矿井水供井下采煤、掘进、生产工艺用水和井上基建、绿化、洗煤用水。矿务局自来水网负担全局的生产生活供水，其水源主要为桃河冲积层水、奥灰水、K2和K3灰岩水，不足部分向阳泉市自来水公司购进。阳泉市自来水公司由娘子关提水工程担负向矿务局供水。阳煤集团二矿地面现有35/6kV变电站四座，供电电源可靠。劳动力资源丰富。钢材、木材、水泥灯物资可通过公路及铁路直接运至矿井工业广场。

8、1.2 矿井水文地质工作1.2.1 水文地质工作程序 水文地质人员外出调查与现场观测要严格执行规程，文字记录清楚，数字不准涂改。通常观测资料当天计算并登入台帐。遇井下突水及时深入现场观测。探放老空水或贯通老窑积水区时要跟班观测，发现水情及时汇报。1.2.2 水文地质观测的具体规定 地表水体即河流、井、泉、水池、水库等每年雨季和旱季各观测一次，现采区的主要河流每月观测一次，根据井下采掘工程进展及其涌水量情况，需要时可适当增加观测次数。井下观测站是分煤层、分水平、分采区设置的，一般情况每月观测一次，雨季每月观测两次。对新揭露的出水点在水量稳定前，适当增加观测次数，稳定后转入正常观测。井下疏水钻孔流

9、量、水压的观测，稳定前适当增加观测次数，基本稳定后转入正常观测。对井田内，及其邻近开采的小煤窑的构造、煤层、水文、采掘。工程进展情况一般每年调查一次。 1.2.3 水文地质资料的分析与预测预报 水文地质资料在不断积累的基础上，通过作图分析，如充水性图，各种相关因素历时曲线图等找出充水水源，预测矿井、煤层、水平、采区、工作面的涌水量。根据采掘衔接安排，分别提交年、月水文地质预报。 1.2.4 矿井防治水工作 井下开采已进入深部，盖山厚度均大于200米，地表水、河床冲积层水对开采基本不受影响。影响生产的含水层，富水性弱，开采前不进行疏放水工作。主要影响安全生产的是老空水和老窑积水。对此类积水在开采

10、前要提出探放水资料，并参与研究治理方案和探放水工程的施工。1.3 矿井地测工作1.3.1 煤系地层、煤层及构造的观测 1. 凡经井巷、钻探揭露的煤系地层及其岩性特征、厚度均进行逐层的观测与编录，对煤层、标志层、煤层顶底板要做重点观测，必要时采取标本和样品进行鉴定、化验和测试工作。 2. 煤层的观测。井巷揭露的煤层不论可采与否均进行观测和描述；井筒、石门和其它穿层巷道编录一帮素描图，构造复杂时，编录展开图。凡揭露煤层的地点均布设观测点，沿可采煤层掘进的巷道，在连续观测的基础上布设观测点。其间距，单一煤层中的采区上下山和高档或普采工作面顺槽100米，综采工作面顺槽50米；分层开采的厚煤层一律50米

11、。当煤厚变化大时可适当加密观测点或编录一帮素描图和素描展开图。 3. 地质构造的观测。凡揭露的断层不论大小均进行观测，地层倾角在10以下时，只测铅直断距，10以上时同时测量地层断距，引捩较大时还应测出实际影响断距。褶皱的观测与描述：起伏在一米以上的褶曲两翼应有产状控制，并测出轴的位置与倾伏方向，局部地层倾角增大的地段加密产状或实测剖面，推测出影响生产的范围。顶压、底窿观测描述内容：位置、形状(脊状、圆弧状)两侧产状、宽度、煤层薄化程度、压下或鼓起幅度、煤的正常厚度。古河流冲刷观测描述内容：冲刷面形状和倾角变化情况，冲刷宽度，切割深度，冲刷面与顶底板交线的位置，冲刷体岩性和旁侧应变状态，冲刷类型

12、等。除以上规定外，未提到的部分均按规程进行。 4 地形测量 阳泉矿务局自从1950年成立以后，随着生产规模的不断扩大，地质勘探设计、生产等各方面所需要的地质及地形图测量的数量迅速增加，质量也相应提高。1956年矿区地面控制网建成以后，本局自拟较完善的地形图图式及地形测量细则，统一了作业方法和地形图规格。 阳泉矿区的地形图是采用独立座标系统，1956年黄海高程系。1958年后执行地质部颁发的大比例尺测图规范及国家测绘局颁发的1：5000、1：10000地形图图式，采用经纬仪配合小平板测图，已经应用到国民经济各部门。阳泉矿务局井田区域1600km2的1；5060地形图400幅，首次应用航测方法完成

13、，外业仪器检测， 图纸的地理及数学精度均达到优质品要求。1980年由民航第二飞行中队使用直升飞机对阳泉生产矿区的工业广场摄制1：4000航片首次测制1：1000地形图135幅。成图经外业检测，地理及数学精度均达到良级要求。截至1990年底，二矿井田内(包括邻近边界)有关各种比例尺的地形图幅数量见表32。表12 地形图成图统计表比 例 尺图 幅 数成图日期测绘单位1：5000301973年煤炭部航测大队l；200061979年矿务局地测处1：200091970年矿务局地测处l：10005419811982年煤炭部航测大队l：1000331984年矿务局地测处1：100091986年工程处地测科二

14、矿井田内地面各级平面、高程控制点的情况见表33。表3一3 地面各级平面、高程控制点统计表等 级平 面 控 制 点水 准 点三角点现 状导线点现 状数 量现 状1已动l已毁22全毁105个已动65个全毁补3全毁31.4 地 层1.4.1 区域地层 阳泉矿区赋存的地层有太古界阜平群和龙华河群，下元古界滹沱群和上元古界震旦亚界长城系，古生界寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系，中生界的三叠系及新生界的第三系、第四系。现根据区域地质资料从古生界奥陶系开始由下而上依次叙述如下： 1. 奥陶系；与下伏地层寒武系为连续沉积，广泛出露于矿区东北部的弧形区域内，即昔阳白羊峪、东寨平定郭家山、石门口阳泉白羊墅、张家井盂

15、县仙人村、长池、峰岭村一采。 下统：地层总厚度120200米、主要由含燧石结核的亮晶白云岩及白云质灰岩组成。底部为黄绿色白云质页岩或钙质页岩，下部以含燧石条采或燧石结核的白云岩为主，中、上部为白云岩及少量白云质灰岩，含网格笔石、小栉虫、蛇卷螺等化石。中统：地层总厚度415810米。 2. 石炭系：平行不整合于奥陶系中统灰岩之上，主要由铝铁岩、泥岩、砂质泥岩、砂岩、煤层及石灰岩组成的海陆交互相含煤建造，主要出露于阳盂、阳左公路两侧及盂县土塔、牛村和平定巨城、移稂等地。 3. 二叠系；与下伏地层石炭系为连续沉积，是一套砂岩、砂质泥岩、泥岩和煤组成的陆相沉积。为矿区范围内地表出露最广泛的地层，主要出

16、露于阳左、阳盂公路以西，和顺紫罗、三奇掌一昔阳杨家坡、桑园、冀家庄、马道岭平定寨平村、磐道岩、岳家沟、柳渠、南沟掌、晓庄、高垴、北水草一线以东的广大区域内。 4. 三迭系：与下伏地层二叠系为连续沉积，出露在阳泉矿区西南边缘至和顺、榆社、太谷、榆次交界地区，含芦木、脐根座等植物化石。 5. 上第三系：与下伏地层三叠系呈不整合接触。 上新统：地层总厚度425米，岩性为红色粘土夹砂砾石、钙质结核，主要分布于平定西回及盂县西潘等地。 6. 第四系：主要分布于河流两岸、山间洼地及山坡上，与下伏地层第三系呈不整合接触。 1.4.2 井田煤系地层 二矿井田煤系地层沉积于晚石炭世和早二叠世。煤系地层从老到新依

17、次为上石炭统太原组，下二叠统山西组，下伏地层为中石炭统本溪组，上覆地层为下二叠统下石盒子组。由下而上依次叙述如下： 1.本溪组：地层总厚度4060米，平均53.7米，主要由灰黑色、灰色砂质泥岩、泥岩、细至中粒砂岩、铝土矿(或铝质泥岩)及23层石灰岩组成，含不稳定小煤24层(厚度一般小于0.20米)。下部石灰岩，俗称香炉石，沉积较稳定，厚2.25.5米，平均4.0米，含纺缍虫、海百合及腕足类化石；底部铝土矿(或铝质泥岩)，普遍发育，厚5.013.0米，平均9.4米，具鲕状结构，有滑感，其下常有厚1.5米左右的鸡窝状赤铁矿或黄铁矿层。 2. 太原组；地层总厚度90130米，平均118.67米，主要

18、由黑灰色砂质泥岩、泥岩、灰白色砂岩，三层石灰岩及煤组成。与下伏地层本溪组连续沉积，其基底为灰白色细至中粒砂岩(K1)，厚0.815.3米，平均5.0米，虽然厚度及岩性变化较大，但尚较稳定，可作为分界标志层。三层石灰岩沉积广泛，厚度稳定，是本组的良好标志层；下层K2灰岩，夹23层海相泥岩，将灰岩分成34层，故称四节石，厚3.214.3米，平均7.34米，井田西北角较厚，下距K1砂岩平均29.18米，含燧石结核或团块，含中国海百合Sinocrinus Tien，分喙石燕Choristites SP.等动物化石，底面向下10米左右为15#煤；中层K3灰岩，富含动物化石海百合茎Sinocrinus T

19、ien，由于海百合茎之横断面形若古钱，俗称钱石，厚1.25.0米，平均3.0米，下距K2灰岩平均12.92米，K3灰岩之下发育13#煤层；上层K4灰岩，性脆、坚硬，风化后残留在地表者形状奇特，俗称猴石，厚0.684.9米，平均2.3米，含泥质较高。总的趋势是西部厚，东部薄，下距K3灰岩平均20.77米，含动物化石分喙石燕Choristites SP黄河角石Huanghoceras SP.。K4灰岩与K3灰岩之间含12#煤；K4灰岩之上6.0米左右局部发育K6砂岩，岩性与厚度变化较大，不稳定，但与K4灰岩互为上下佐证，可做为本组标志层之一；K4灰岩，上距山西组底部K7砂岩平均38.16米，中间夹

20、8#、9#煤。8#煤直接顶板砂质泥岩或泥岩，厚4.016.0米，平均11.60米，沉积稳定广泛，含大量黄铁矿和菱铁矿结核，含化石：采羊齿Taeniopteris SP，脉羊齿Neuropteris SP.，舌形贝Linguia SP等，似应为一海相层，可做为煤层对比中的辅助标志层。本组含煤79层，其中可采煤层5层，即8#、9#、12#、13#、15#煤层。1.4.3 区域地质构造 阳泉矿区位于沁水盆地东北边缘，新华夏系第三隆起采中段西侧，祁吕贺山字型前弧东翼以东。 1. 平面展布特征： 西部处于北东向和近东西向区域构造体系的复合部位，受两种构造体系综合作用影响形成以22l钻孔为中心，直径约2k

21、m，长短轴之比小于3：1，核部甚为平坦的桑掌穹窿构造，四周为弧状，放射状的短轴向背斜，主要有：北垴背斜、五龙庙向斜、桑掌向斜、桑掌背斜、前南沟背斜、前南沟向斜、柳树垴向斜、潘家峪背斜、王七岭背斜，王七岭向斜、五亩垴背斜、五亩垴向剩，曹梁向斜、中庄背斜等14条褶曲。褶曲轴延展长度一般为10002000米左右，褶幅在20米左右。均为宽缓向背斜。它们和桑掌穹窿一起组成了一个小型构造单元。 2. 纵向变化特征： 煤系上部与下部的主褶曲轴面并不都是直立，而是有些倾斜，煤层下部的层间褶皱特别发育，除了一些较大的褶皱构造外，上部褶皱构造与下部褶皱构造往往表现很不协调，它们在曲率、形态和空间展布上都不太一样，

22、特别是表现在山西组与太原组煤系之间，下部15#煤层褶皱比上部3#煤层褶皱的密度大而且要复杂的多。造成以上情况的主要原因是由于不同岩石力学性质差异引起的，在太原组煤系地层中页岩、砂质页岩与煤层的比例较大，它们在围压较大而形变又比较缓慢的情况下均具有较高的塑性。山西组煤系地层中砂岩(厚层状)的比例相对来说较大，围压比较小，而且具有较高的脆性，所以塑性形变就比较少而脆性断裂多，因而造成了本井田上部断裂较多褶曲较少，下部断裂较少而褶曲较多的构造特点。 3. 断层 二矿井田大中型断层(落差在20米以上)不发育，全区仅见三条，平均为0.05条km2，小型断裂构造发育。以3#煤层为代表进行统计，落差在1.0

23、米以上，20米以下断层共有299条，其中落差5米以上17条，5米以下282条，大部分为开采中所揭露。已采区断裂密度为11.1条km2。 断层展布以北东向正断层为主，北西向次之。主体断层平行相间。条采状分布。大致可分为东部、中南部、西北部三个区。1.5 煤层及煤质1.5.1 煤层 二矿井田煤系地层总厚度平均178.9米，煤层总厚度平均19.59米，含煤系数10.95。山西组地层总厚度5482米，平均60.23米，煤层总厚度平均4.42米，含煤系数7.34，含煤46层，可采煤层为3#、6#煤层。太原组地层总厚度95130米，平均118.67米，煤层总厚度15.17米，含煤系数12.78，含煤79层

24、，可采煤层为8#、9#、12#、13#、15#煤层。各可采煤层从上而下依次叙述如下： 15#煤层 位于太原组底部K2灰岩之下10米左右，上距13#煤层23.040.0米，平均29.75米，煤层厚度5.38.9米，平均6.83米，全井田稳定可采。煤层结构复杂，含夹石14层，局部可达7层，根据夹石情况和煤岩特征可分为9个自然分层，从上而下叙述如下： 小炭以镜煤为主，厚0.25，0.40米，平均0.30米，顶部局部含一层薄层炭质泥岩。 八寸石二黑色泥岩，厚0.050.25米，平均0.15米，含炭质较多，厚度及层位稳定。 毛顶由亮煤、暗煤及丝炭组成，厚0.71.2米，平均0.95米，局部含黄铁矿结核。

25、 斗盖泥岩及炭质泥岩，厚度00.05米，平均0.02米。斗由亮煤及镜煤组成，厚0.81.2米，平均1.1米，局部含核。三尺由亮煤、镜煤组成，厚0.72.1米，平均1.4米，顶部一般发育一层厚0.05米的炭质页岩，为三尺与斗的分界层。驴石黑色泥岩或炭质泥岩，厚01.2米，平均0.15米，局部含有煤屑和砂粒与三尺呈补偿关系，厚度变化较大，常呈凸镜状分布。 连岩煤与泥岩互层，局部泥岩尖灭，厚0.51.2米，平均0.76米。脆炭及其下部煤层以亮煤为主，夹镜煤条采，厚0.902.30米，平均2.0米，性脆，具贝壳状、参差状断口，下部含一层00.2米厚的夹石，岩性为炭质泥岩。1.5.2 煤质1 物理性质和

26、煤岩特征 井田内的可采煤层均为3#无烟煤，即年轻无烟煤，外观呈灰黑色，玻璃光泽，具内外裂隙，呈贝壳状、眼球状及阶梯状断口，硬度一般较大，具层状气条采状结构。宏观煤岩类型以光亮型和半光亮型为主，显微组分主要为镜质组，凝胶化组分含量为6080，镜煤平均最大反射率(Rmax)为2.8893.108，显微硬度(HY)多在50Kgmm2以下，一般为3133Kgmm2。 2 煤质特征总的煤质特征；原煤水分变化在0.2039.6之间，平均1.30；原煤灰分在5.53%38.45之间，平均16.96，太原组煤层原煤灰分自上而下呈递减趋势；原煤挥发分在5.65%14.55之间，平均8.89；原煤全硫含量0.30

27、%5.90，平均1.23，原煤发热量为33.236.0MJKg(79508618卡克)，平均35.3MJKg，精煤灰分3.13%10.74，平均7.05；精煤挥发分6.32%9.29，平均7.88；精煤全硫0.31%1.23，平均0.68。15#煤层：原煤工业分析指标：水分0.48%3.62，平均1.67；灰分5.53%23.89，平均1318，挥发分5.65%10.15，平均7.45；全硫0.55%3.04，平均1.31；发热量34.836.0MJKg(83208618卡克)，平均，35.3MJKg(8443卡克)。精煤工业分析指标：灰分4.31%7.72，平均5.85；挥发分6.32%8.

28、71，平均7.46；全硫0.66%0.88，平均0.80，属低灰低硫高热值无烟煤。 3 煤的工艺性能及用途 各煤层热稳定性均较好(Rw+6均大于70，一般在85%96之间)。 可磨性较好，一般属于易磨，3#煤层哈氏可磨指数在7080之间， 6#、8#、9#、12#煤层哈氏可磨指数一般为65左右，15#煤层的可磨性较差，哈氏可磨指数在5058之间。 有害成分磷的含量0.002%0.072，平均0.038，一般属低磷煤，3#煤层磷含量0.002，属特低磷煤层，8#煤层磷含量0.072，属中磷煤层，9#煤层含磷0.033，属低磷煤层，12#煤层含磷0.025，属低磷煤层，15#煤层含磷0.058，属

29、中磷煤层。 井田东北部边缘有煤层出露，并有风氧化采存在，现井田生产已发展至深部，最上部之3#煤层盖山厚度已达250300米左右，故本报告不再叙述有关风氧化采情况。 目前二矿生产销售的商品煤分洗大块、洗中块、洗小块、筛未煤四个品种，均为优质产品，广泛用于化工、 电力、冶金、 国防、机械行业、民用等，其中民用量约占销售总量的30。此外尚有部分特殊用途： 1高炉喷吹的理想燃料。3#煤，洗选后挥发分810，哈氏可磨指数高达80，其他指标如安息角、灰分、热值，含碳量，水分等都符合高炉喷吹的质量要求。 2炭素材料。15#煤层，中层块是制作高炉炉衬的最佳材料，还是制造铅电解槽、 电解糊的优质材料，由于热稳定

30、性好，固定碳高，洗产炭化硅的材料。 3.生产合成氨的好原料。无烟煤抗碎强度好，机械强度高，热稳定性好，固定碳高，很适合化肥生产。 4可选性 各煤层均属于易选煤，根据中国煤炭可选性标准和1989年二矿各煤层生产煤筛分沉浮试验结果列表如下：表61煤层分选液比重中煤产率%可选性煤层分选液比重中煤产率%可选性3#1.520.161中等12#1.547.5极难3#1.610.921易12#1.626.961中等3#1.77.100极易12#1.712.159易8#1.551.632极难15#1.550.916极难8#1.620.611中等15#1.612.137易8#1.715.305易15#1.710

31、.960易从上表可以看出，当分选比重为1.5时，8#、12#、15#煤为极难选煤，当分选比重为1.7时，均为易选煤。2 井田境界和储量2.1 井田境界2.1.1井田境界井田境界应根据地质构造、储量、水文、煤层赋存情况、开采技术条件、开拓方式及地貌、地物等因素，进行技术分析后确定。一般以下列情况为界：1 以大断层、褶曲和煤层露头、老窑采空区为界；2 以山谷、河流、铁路、较大的城镇或建筑物的保护煤柱为界；3 以相临的矿井井田境界煤柱为界；4 人为划分井田境界。2.1.2井田尺寸山西国阳新能股份有限公司二矿属于国有煤炭企业。井田最大走向长7.5km，最小走向4.7km，平均6.5km。井田倾向最大长

32、10.0km，最小倾向6.4，平均倾向8.0km。煤层的最大倾角4，最小倾角2，平均倾角为3。井田赋存状况示意图如2-1所示：图2-12.2 矿井工业储量2.2.1井田勘探井田基本构造形态与阳煤二矿煤田整体构造形态基本一致，为东北相西南倾斜的单斜构造，地层倾角215。断层发育较少，无岩浆活动，属于构造简单地区。2.2.2矿井工业储量工业储量计算结果见表2-1。 表2.1 各块工业储量 块名面积/m2倾斜角度/ o倾斜面积/m2厚度/m煤层容重/gm-3合计（万吨）级别A10554442.3210561627.63.21.43274.7111bB20090257.7220103138.03.51

33、.46935.2C10238573.5310252174.93.11.43075.7总计40783273.540816940.613285.6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。2.3 矿井可采储量矿井可采储量=（矿井工业储量-永久煤柱损失）矿井回收率。计算矿井可采储量时，必须要考虑以下损失：1 工业广场保护煤柱；2 井田境界煤柱损失；3 采煤方法所产生的煤柱损失和断层煤柱损失；4 建筑物、河流、铁路等压煤损失；5 其他损失。本井田中永久煤柱损失主要有：工业广场保护煤柱、井田境界煤柱损失和断层保护煤柱等。依据建筑物、水体、铁路及主要

34、井巷煤柱与压煤开采规程之相关条款规定，部分煤柱的留设方法如下，见表2.2。表2.2 煤柱留设方法名 称留 设 方 法工业广场根据建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱与压煤开采规程第72条：工业广场维护采宽度为15 m井田边界边界煤柱20 m断 层断层煤柱每侧20 m大 巷大巷煤柱每侧30 m1. 工业广场煤柱留设根据煤炭工业设计规范，工业场地占地指标如表2.3。表2.3 工业场地占地指标井型/Mta-1占地面积指标/ha（0.1Mt）-12.4及以上1.01.21.81.20.450.91.50.090.31.8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；

35、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，本井田工业场地占地面积S取值如下：S=1.44公顷=144000 m故本矿井工业场地的面积为14.4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。长为400m,宽为360m.查地质资料，根据地质岩性，参照地质资料，确定地层移动角=45，=70，=35 72。用作图法求出工业广场保护煤柱量。1 工业广场占地面积S=1.44ha

36、,选取长为400m, 宽为360m.另外根据规定留设15m的围护采宽度。所以，实际的工业广场面积为：S = 430430 =184900m20.2 根据垂直刨面法设计保护煤柱的尺寸为：(7号煤层)由画图得保护煤柱为一断面为梯形的四棱体梯形.煤柱体积为： V=972.862900.0923.42地面工业广场煤柱损失量的计算：Pg=V=973.862900.0926.851.42=3.00Mt断层煤柱损失量Pd的计算：Pd=BLh=20263103.421.42 =1.2275 Mt其中，B表示断层边界煤柱宽度，m; L表示断层边界长度，m.井田边界煤柱损失量Pb的计算：Pb= BLh=20314

37、61.33.421.42 =3.0605 Mt其中，B表示井田边界煤柱宽度，m; L表示井田边界长度，m.永久煤柱损失量的计算:P = Pg + Pd + Pb =3.00+1.23+3.06=7.26Mt井田边界各煤柱损失煤量见表2.4。表2.4 工业场地占地指标煤柱名称煤柱损失量/万t15号煤井田边界300断 层123工广保护煤柱306小计7263.可采储量计算由以上计算可知，断层煤柱及其他煤柱损失煤量为726万t，矿井的回收率没有具体规定，一般为不低于60%，结合本矿实际情况，为了充分利用煤炭资源，参照采区回采率，煤15为厚煤层，所以矿井回收率取80%。经计算矿井工业储量为13285.6

38、万t，全矿永久煤柱损失为726.0万t，则矿井可采储量=（13285.6-726.0）0.8=10047.68万t，矿井储量计算结果见下表2.5所示。表2.5 储量总表 矿井名称煤 层工业储量/万t可采储量/万t阳煤二矿1513285.610047.683 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限3.1 矿井工作制度由煤炭工业矿井设计规范第223条规定,矿井的年工作天数为330天，采煤实行“四六制”，两班半出煤半班检修。每昼夜净提升小时数为18小时。3.2 矿井设计能力3.2.1 矿井设计生产能力的确定由煤炭工业矿井设计规范第221条规定：矿井生产能力主要根据井地质条件、煤层赋存情况、开采条件、设

39、备供应及国家需煤等因素确定。矿区规模可依据以下条件确定：1 资源情况：矿井地质构造简单，储量丰富，煤层赋存稳定，开采条件优越，应将矿井定为较大的井型；煤田地质条件复杂，储量有限，则不能将矿井规模定的太大；2 开发条件：包括矿区所处的地理位置，交通是否便利，用户，供电，供水，建筑材料及劳动力来源等；3 国家需求：对国家煤炭需求量（包括煤质、产量等）的预测是确定矿区规模的一个重要依据；4 投资效果：投资少、工期短、生产成本低、效率高、投资回收期短的应加大矿区规模，反之则缩小规模。针对旁庄矿区地质构造简单，储量丰富，煤层赋存稳定，开采条件优越，开采条件简单，技术装备先进，经济效益好，矿区交通便利，生

40、活条件优越，供电、供水方便，宜建大型矿井。结合本矿实际和当前技术水平，为了更好的发挥煤炭资源的经济效益，采用综合机械化放顶煤的开采方法。本矿储量丰富，按照矿井设计规范规定，将该矿井生产能力预定为1.2 Mt/a。3.2.2 矿井服务年限矿井设计生产能力定为1.2 Mt，根据设计可采储量、井型与服务年限之间的相适应关系得：矿井的设计服务年限T可按下式计算：式3.1式中： T 矿井服务年限，a； 矿井可采储量，Mt；A 矿井生产能力，Mt/a； K 储量备用系数，根据15号煤层赋存情况及水文、构造分析，并与邻近矿比较，煤层的实际揭露不会变化太大，因此设计取储量备用系数K=1.30。由前面计算可知：

41、ZK=10047.68 Mt，则：T=12559.6/ (1.21.3) =65a50a按设计手册规定：新设计的120 Mt的大型矿井服务年限应大于50a。本设计服务年限为50a，是符合要求的。即本煤矿的服务年限约为65a。根据矿井开拓布置，本矿井平均倾斜角度为3，所以采用单水平开采15号煤层。 4 井田开拓4.1井田开拓的方案4.1.1井田特点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、位置及其互相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案进行技术经济

42、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要认真研究。1 确定井筒的形式、数量和配置，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 进行矿井开拓延伸、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开拓方案。在解决开拓问题时，应遵循下列几个原则：1 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

43、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，做到合理集中生产；3 合理开发国家资源，减少煤炭损失；4 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；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、综掘机械化、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，以及其它有益矿物的综合开采。4.1.2确定井筒形式、数目、位置及坐标一、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

44、之，立井最复杂。1 平硐开拓受地形埋藏条件的限制，只有在地形条件合适，煤层赋存较高的山岭、丘陵或沟谷地区，且便于布置工业广场和引进铁路，上山部分储量大致能满足同类型井型水平服务年限的要求。2 斜井开拓与立井开拓相比：井筒施工工艺、施工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；地面工业建筑、井筒装备、井底车场及硐室都比立井简单，井筒延伸施工方便，对生产干扰少，不易受矿井底板含水层的威胁；主提升胶采输送机有相当大的提升能力，可满足特大型矿井主提升的需要；斜井井筒可作为安全出口，井下一旦发生透水事故等，人员可迅速从井筒撤离。缺点是：斜井井筒长、辅助提升能力小、提升深度有限、通风路线

45、长、阻力大、管线长度大；斜井井筒通过富含水层、流沙层施工技术复杂。3 立井开拓不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然条件的限制。在采深相同的条件下，立井井筒短、提升速度快、提升能力大，对辅助提升特别有利，井筒断面大，可满足高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井需风量的要求，且阻力小，对深井开拓极为有利；当表土层为富含水层或流沙层时，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，能兼顾深部和浅部不同产状的煤层。主要缺点是：立井井筒施工技术复杂，需用设备多，要求有较高的技术水平，井筒装备复杂，掘进速度慢，基本建设投资大。本矿井煤层倾角小，平均倾角为3o，为近水平煤层；表土层薄，无流沙层；

46、水文地质情况比较简单，涌水量小，因此可采用斜井开拓或立井开拓。经后面方案比较确定井筒形式为主斜副立综合式。二、井筒位置的确定井筒位置的确定原则：有利于第一水平的开采，并兼顾其他水平；有利于井底车场和主要运输大巷的布置，石门工程量少；有利于首采区布置在井筒附近的富煤阶段，首采区少迁村或不迁村；井田两翼储量基本平衡；井筒不宜穿过厚表土层、厚含水层、断层破碎采、煤与瓦斯突出煤层或软弱岩层；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威胁。工业广场宜少占耕地，少压煤；距水源、电源较近，矿井铁路专用线短，道路布置合理。4.1.3工业场地的位置 工业场地的位置

47、选择在主、副井井口附近，即井田中部附近。工业场地的形状和面积：根据设计制图标准，确定地面工业场地的占地面积为300*400m，形状为矩形。4.1.4开采水平的确定及采区划分井田主采煤层为15号煤层。本设计只针对15号煤层。水平标高为+550 m，采区式开采。4.1.5主要开拓巷道15号煤层平均厚度为3.4 m，赋存稳定，底板起伏不大，为近水平煤层，煤层厚度变化不大，且煤质硬度较大。考虑到矿井服务年限较长，为便于在巷道后期维护，故矿井开拓大巷布置在煤层底板岩层中，大巷间距30 m。由于矿井瓦斯涌出量大，布置一条胶采运输大巷，一条轨道运输大巷和一条回风大巷，共三条.后期的采区巷道布置则用上下山开采

48、.4.2方案比较4.2.1方案说明根据前述各项决定，决定本井田在技术上可行的开拓方案有下列四种。如图4.1所示。 立井单水平 主斜副立单水平 立井两水平，直接延伸 图4.1 技术上可行的三种开拓方案4.2.2开拓方案技术比较对以上叙述的四种方案所需费用粗略估算如表4.1所示。表4.1 各方案粗略估算费用表方案一:立井单水平开拓项 目数量(10m)基价(元)费用(万元)费用(万元)基建费用(万元)主井开凿表土段12.00 137685165.22 429.19 基岩段29.489786263.97 副井开凿表土段12170602204.72 494.68 基岩段27.3106211289.96

49、井底车场煤巷12047520570.24 570.24 小计1494.11 生产费用(万元)立井提升系数煤量(万t)提升高度(km)基价(元/t.km)6377.65 1.28181.51370.4061.6排水涌水量(m3)时间(h)服务年限(年)基价(元/t.km)919.80 50876052.50.4大巷运输系数煤量(万t)平均运距(km)基价(元/t.km)6283.40 1.28181.51371.60.4小计13580.86 合计费用(万元)15074.97 方案二:主斜副立单水平开拓项 目数量(10m)基价(元)费用(万元)费用(万元)基建费用(万元)主井开凿表土段36.39

50、112485.00 409.33 846.94 基岩段70.12362405.00 437.60 副井开凿表土段12170602204.72 479.28 基岩段25.85106211274.56 井底车场中硬岩12047520570.24 570.24 小计1896.45 生产费用(万元)主井提升系数煤量(万t)提升高度(km)基价(元/t.km)5573.06 1.28181.51371.18260.48排水涌水量(m3)时间(h)服务年限(年)基价(元/t.km)919.80 50876052.50.4大巷运输系数煤量(万t)平均运距(km)基价(元/t.km)6283.40 1.281

51、81.51371.60.4小计12776.27 合计费用(万元)14672.72 方案三:立井两水平开拓项 目数量(10m)基价(元)费用(万元)费用(万元)基建费用(万元)主井开凿表土段12.00 137685165.22 543.80 基岩段42.16589786.00 378.58 副井开凿表土段12170602204.72 634.13 基岩段40.43106211429.41 井底车场中硬岩12047520570.24 570.24 井底车场中硬岩12047520570.24 570.24 小计2318.42 生产费用(万元)立井提升系数煤量(万t)提升高度(km)基价(元/t.km

52、)费用(万元)第一水平1.24905.64860.431.64050.10 第二水平1.23275.8650.561.63522.21 排水涌水量(m3)时间(h)服务年限(年)基价(元/t.km)919.80 50876052.50.4 大巷运输系数煤量(万t)平均运距(km)基价(元/t.km)费用(万元)第一水平1.24905.64861.60.43767.54 第二水平1.23275.8651.60.42515.86 小计14775.52 合计费用(万元)17093.93 表4.2 开拓方案汇总表方案方案二方案一方案三名称主斜副立单水平开拓立井单水平开拓立井两水平开拓基建费用(万元)1

53、896.451494.112318.42生产费用(万元)12776.2713580.8614775.52合计(万元)14672.7215074.9717093.94百分比100102.8100方案1主副井均为立井，立井开拓不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然条件的限制。本井田地处黄土高坡，表土层厚，瓦斯较大，宜用立井开拓。方案2主井为斜井，斜井的运输能力比立井大，有相当大的运输提升能力，可满足特大型矿井的需要；可是斜井的辅助提升比较困难，通风也不利（特别是开采深部煤层时，斜井分段提升辅助环节多，能力小；而且通风线路长、阻力大、风量小，不能满足生产要求）而立井作为副井能弥补这方面的不足。方

54、案3立井延深施工困难，要求技术水平较高；生产与延深相互干挠；增加了工程量和运输环节。但是由于煤层近水平，故立井直接延伸距离短，基建投资少。经过以上技术分析、比较，再结合粗略估费用结果，在方案一、方案二和方案三中选择方案一.4.3矿井的基本巷道4.3.1井筒由前述确定的开拓方案可知：+360m水平，主井、副井都为立井，并在井田中部并列设一个风井。一般来说，立井井筒的横断面形状有圆形和矩形，但圆形断面的立井服务年限长，承压性能好，通风阻力小，维护费用低及便于施工等优点，因此，本井田的主、副井及风井均采用圆形断面。4.3.1.1主井主井井筒采用立井形式，圆形断面，井深520m，净直径为6.5m，净断

55、面面积33.17m2，井筒内装备两套16t的长形箕斗，多绳摩擦轮提升机，井壁采用混凝土砌碹（厚度500mm）支护方式。此外，还布置有检修道、动力电缆、照明电缆、通讯信号电缆、人行台阶等设施。主井井筒断面和井筒特征表见图4.2。4.3.1.2副井副井井筒采用立井形式，圆形断面，井深516m，净直径为7.5m，净断面面积为44.16m2，井筒内装备一对1.5吨矿车双层四车罐笼，配备多绳摩落地摩擦轮提升机作为副井提升机，井壁采用混凝土砌碹（厚度500mm）支护方式，井筒主要用于提料、运人、提升设备、矸石等。采用金属罐道梁，行钢组合罐道，端面布置，罐道梁采用通梁式布置方式。副井内除装备罐笼外，还设有梯

56、子间作为安全出口，并设有管子道、电缆道。副井井筒断面和井筒特征表见 图4.3。4.3.1.3风井风井井筒采用立井形式，圆形断面，风井井深509m，净直径为5m，净断面面积为19.63 m2，采用混凝土支护方式，井壁厚度为350mm，备有安全出口。风井井筒断面和井筒特征表见图4.4。4.3.1.4风速验算所选定的副井作为进风井，风井作为回风井，其断面的大小必须符合风速要求。由第九章矿井通风与安全的风速验算可知，所选择的井筒符合风速要求。4.3.2井底车场4.3.2.1井底车场的设计选型原则井底车场是连接矿井主要提升井筒和井下主要运输巷道的一组巷道和硐室的总称，它联系着井筒提升和井下运输两大生产环

57、节，为提煤、提矿石、下料、通风、排水、供电、升降人员等各项工作服务，它是井下运输的总枢纽。其选型原则为：1、要留有一定的富余通过能力，一般大于矿井设计生产能力的30；2、设计时要考虑矿井增产的可能；3、尽可能提高机械化水平，简化调车作业，提高通过能力。4.3.2.2车场形式从矿车在井底车场的运行特点看，井底车场有两大类，即环形式和折返式。本矿井设计年产量为120万吨/年。大巷运输采用胶采输送机，直接运煤入井底煤仓再到主井的形式。由于主副井离主要巷道比较近，故选用环形卧式平场。井底车场线路布置以及调车方式及硐室的布置如图4.5所示。4.3.2.3车场硐室布置1、主井系统硐室主井系统硐室由上仓皮采机头驱动硐室井底煤仓，装载胶采巷和装载硐室组，清理井底撒煤硐室及水窝泵房组成，是井底煤流汇集和装载提升的枢纽，箕头装载硐室布置在坚硬稳定的岩层中，其他硐室的布置由线路布置所决定。2、副井系统硐室副井系统硐室由主排水泵房，水仓及清理水仓硐室，中央变电所调度室及等候室组成。为节省管材，电缆现及方便管理，同时考虑到安全因素，把中央变电所和主水泵布置在副井附近，并设有防爆密封门，水仓布置在井底车场的最低处。3、其他硐室其他硐室有医疗室，