井田采矿毕业设计

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1、第一章 井田概况及地质特征第一节： 井田概况一井田位置(位于东经112度53分,北纬25度48分)唐洞矿井是三都矿区南部的一个矿。位于湖南省资兴市区行政区划隶属资兴市管辖。西距市区中心三公里，北去资兴矿务局（或三都镇约7公里）。 二交通：交通运输以铁路为主。京广铁路许家洞车站，有许三支线经过本矿区唐洞车站。煤炭销售经唐洞车站运往各地公路交通北经安仁至醴陵、长沙；东至资兴、桂东、江西，交通四通八达，尚称方便。三地形地势：三都煤田地形多为高山峻岭。山系走向为东南至南西，八一井东南濒临高山峻岭，西北为三都山间冲积平原。矿内无河流，只有季节性的唐垅小溪，自北而南，溪流一般在610月份时，水流中断，在矿

2、区的东南3公里处，有东江河流，水源丰富，可行驶13吨木船。四气象及地震情况本矿区及附近地区冬春多雨潮湿，夏秋酷热干燥，气候变化异常，矿内一般从11份至次年4月份末，阴雨绵绵，降雨量较大时为2月份。近几年来，气温偏低，最低气温为零下67度。本矿区不位于地震强烈带，无地震发生。五供电及供求矿区用电主要以鲤鱼江发电厂，三都自备厂形成的电网线路供给。民用水和工业用水是从东江河用管路引入矿区内，改变了煤矿用水较难的状态。六矿区内生产情况：唐洞矿现有二个生产矿井，即八一井和唐一窟井于一九五八年十月份改建井。投产时间为1961年8月，设计能力为30万吨/年，开拓方式是平峒暗斜井。1980年核定能力为21万吨

3、/年。八一井是1970年8月1日建井，设计能力为30万吨/年，开拓方式是穿岩斜井，主井井口标高+151m，井底标高-200m,倾角为30度，付井标高+151m,井底标高200m,倾角25度。目前，两井均突破设计能力，去年全矿井生产能力已经达到72万吨/年。第二节地质特征一区域地质简述本区属三都矿区南端的一个生产井田。具有较长时间的生产勘探开发史，因而对该区煤田生成条件，地层划分，构造，归属等等，本区呈“北北东，南南西之单斜构造。”“晚三佚世末期，又产生了轻微的地壳运动，使煤田南北两端升出地面，煤系顶部地层几一煤层被浸蚀”。二地层特征：1地层及煤系地层： 本采区出露地层由老到新为石碳系，三佚系，

4、朱罗系，第四系，地层呈不接合接触。1）.石碳系：神龙桥灰岩（C1）深灰色质纯石碳岩，富含方解百脉和蜒蝌，珊瑚之类动物化石，厚度数百米。2).三佚系：该地层为三都煤田的煤系地层，分为两层。A出碳垄层：本层位于神龙桥岩之上，呈不接合接触，以灰渴色石英长石中细粒砂岩和砂质为主，本地层为三都煤田第二含煤层。根据钻孔资料及巷道揭露情况，含十一煤层，本地层厚度在148米左右。杨梅垄层：本层接合于出碳垄层之上，以砂质岩为主是该采区主要含煤地层，共含一煤，二煤，三煤，负三煤，四煤，五煤，可采煤层只有一煤，二煤，三煤，四煤层，本地层厚为69.12米。3）朱罗系：该地层由唐垄层（Tt）和茅仙冷层(Jm)组成,它不

5、合于杨梅垄层之上，而唐垄层为煤系地层上标志层，主要以黑白相同的砂质，页岩和灰褐色的中数细粒石英砂岩为主，厚度为87.04米，茅仙岭层以白色长石中粒砂岩为主，并含植物化石碎屑，厚度为299米。4）第四系：接合于茅仙岭层之上，以黄土，砂石为主，厚度在5.68米左右。2煤层结构特征：1煤：属复合煤层，由清煤，炭质页岩组成，煤层厚度为2.5米，煤层含硫化铁结亥，本层稳定。2煤：属单一煤层，结构简单质纯，由镜煤组成，煤层厚度为1.5米，本层稳定。3煤：属复合煤层，由清煤，炭质页岩组成，煤层厚度约为1.4米，煤层局部地质含硫化铁结亥，本层较稳定。4煤：属单一煤层，结构简单质纯，由镜煤组成，煤层厚度为2米，

6、本层稳定。3主要地质构造：八一井田地质构造形态为单一斜构造，地层走向NE-SW，倾向NW，平均倾角25度，地质构造以断层为主，褶皱不发育。三都平野断层为井田的主干构造，倾向断层有唐三正断层，落差由浅至深部变小至-400水平消失。各断层参数见下表：主要断层特征表1-2-1：（单位：米）断层名称性质走向倾向倾角落差（米）备注三都平野逆断层北NNENWW57度/唐三垅断层正断层300-315度SW60-80度70-90（2）褶皱构造：本区呈单斜构造，地层走向NE-SW(NE15-20度),倾向NW,平均倾角25度次级褶皱不发育，井田南侧在靠近断层构造有牵引的褶曲现象。3煤层及煤质：（1）煤层层次、厚

7、度、结构及稳定性本区主要含煤地层为三迭统杨梅垄组：出炭垄组次之，共含煤八层可采煤层，可采局部煤层四层，即上部杨梅垄组的1煤层（可采），2煤层，3煤层（可采）和下部出炭垄组的4煤层（仅局部煤层点达到可采）。各煤层厚度及特征：该采区煤层属杨梅垄地层，煤呈单斜构造，赋存情况简单，可采煤层为1煤层，2煤层，3煤层，4煤层，各煤层厚度及特征为：1煤：厚度为2.5米，倾角为22度，容重为1.44，煤层牌号为肥焦2号，1煤至2煤间距为20米。2煤：厚度为1.5米，倾角为25度，容重为1.45，煤层牌号为肥焦2号，2煤至3煤间距为19米。3煤：厚度为1.4米，倾角为26度，容重为1.49，煤层牌号为主焦煤。3

8、煤至4煤间距为10米。4煤：厚度为2米，倾角为25度，容重为1.、49，煤层牌号为肥焦2号。2）煤层顶底岩生及特征：1煤：顶板由直接顶、老顶组成，直接顶呈深灰色砂质页岩夹薄层细砂岩，中含石英脉，厚度为1.95米，老顶为灰色石英质细砂岩，致密坚淮，f=2.47m。2煤：底板是深灰色页岩夹植物化石及煤线和碳质页岩，厚度为2-4.8米。3煤：直接顶是深灰色页岩夹煤线含植物化石，厚度为2米左右，老顶为灰色石英质细砂岩，致密坚硬，f=1.5-2m, 底板是深灰色砂质页岩，含植物化石及菱铁矿结垓，有节理f=4-7m,4煤：顶板由灰色砂质页岩，有垂直节理，含方解石及石英细脉的直接顶及菱铁质的老顶组成，厚度为

9、f=3.7-5.5米, 底板是深灰色砂质页岩, 含植物化石f=1-3m。现按地层次序自上而下按地质时代分述如下：见煤系地层综合柱状图1-2-2。顶部：深灰色厚度层状粉砂岩夹薄层粗砂岩，在O线以东为黄色泥岩厚635m,中部：粗砂岩或砾岩，间夹粉砂岩，砾石成份以石英、燧石为主，一般为泥质或硅质胶结，厚度为1150m, 一般35m。下部：灰色泥岩混少量粉砂岩为主，呈块状结构，其间夹有少量炭页岩或煤线，相当于边图1-2-2 煤层综合柱状图槽层位，厚325m，一般15m。4瓦斯，煤层，自然性：根据资唐安字（84）第123号文件可知，该矿八一井为年低沼矿井，其相对涌出量CH4为3.14m3/t,co2为5

10、328 m3/t。煤层有爆炸危险，无自然发火性，其爆炸指数为26.639.85%。5.水文地质及老空区情况：本采区水文地质情况简单，唐垄第三断层虽有水，但不导水，影响该井田的主要充水因有大气降水、断裂带、邻近井田矿山坑道等，具体影响如下：1.大气降水对矿井充水的影响： 矿井涌水量与天气降水成正比关系。一般雨水季节，渗漏期36小时左右。矿井涌水量明显增大，干旱季节，矿井涌水量相对减少。2) 断裂带对矿井充水的影响：断裂带目前由生产巷道揭露者较少，仅有八一井主井，负井身所揭露，仅发现平野断层上盘的灰岩有涌水现象。故对矿井充水影响不大。3)邻近井田矿山坑道充水的影响：在1984至1985年鲤鱼江煤矿

11、采空了其边界附近的八一井，唐一窿之间的隔水煤柱，近年来可能还在采这个隔水煤柱，将使唐一井的矿井水对八一井造成危害，建议各主管部门引起重视，阻止其继续开采这块隔水煤柱，以确保矿井安全。6、矿井涌水量： 本区水文地质条件简单，通过对矿井涌水量的实测资料综合分析，矿井涌水量约为230m3。7.地质勘探程度及存在问题：经历的时间比较长，收集和整理大量的地质资料，查明了井田区主要构造和影响水平。采区划分的各级断裂构造，掌握其变化规律，提高了地质研究程度，探明了各级储量，达到补勘设计的目的，但在补勘过程中还存在某些问题。一.存在的问题：1.施工14个钻孔，有14个钻孔打在煤层，其中C2012孔打在二煤层，

12、钻孔打在煤层的深度及厚度，利用了测井资料，直接影响了井田区储量评级和据此得出的煤层的评价。2.钻孔定位偏离勘探线距离超限，最大者达120米。影响资料对比和利用。3.在本次补勘施工的个别钻孔中，发现四煤层局部有分叉现象。在分层对比时，只利用下分层。因此，对四煤层的上部分叉及其赋存情况未作进一步研究。4.由于本次补勘，没有对钻孔进行瓦斯采样工作，根据历年矿井实测资料分析，属低沼矿井。但随着开采水平的延深，延深水平的瓦斯含量及其变化规律不得而知，在开采深部煤层时，为了安全生产，应采取相应的预测，预报及防范措施。三、几点建议：1.经过补勘工程揭露和控制的抬轿垄断层，断距大，其走向与井田内煤层，岩层走向

13、近乎平行。它与煤层的交切位置，无疑将是选择和确定矿井延深下一水平的位置。为此，建议这个位置选择在360米水平，是适宜的。2.延深（360米）水平下的采探工作建议：(1) 位置选择在C21b勘探线附近：(2) 采探断层上盘煤层以该勘探线附近的距离为最短，符合工期短，投资少，见效快的原则。3.本区水文地质条件简单，但不排除局部出现异常区的可能性。(1) 三都平野逆断层上盘覆盖着大面积的石磴子灰岩，对矿井充水有影响，但目前三都各矿均未采掘至该断层，开采后是否突水尚缺乏资料和数据。建议生产部门随着生产建设的深入发展，在地表开展岩移观测等试验工作，并根据新的资料进行分析研究，及时采取有效的防巷措施，以确

14、保安全。(2) 井田区往南边境上有郴州地区煤炭局鲤鱼江煤矿。该矿往北曾掘一探煤下山，标高已至174米水平以下，是导致未来矿井突水的大隐患。为此，建议矿方应加强与矿之间的密切联系，共同遵守协约，允许互相派人员监测以杜绝不应有的水害事故的发生。(3) 本次补勘施工的C2106孔，发生断钻杆事故后，封孔未到底。在402.6米往下垂高116.22米，区间包含了抬轿垄逆断层的破碎带。据此分析认为，有可能破坏地下水系巡流循环，客观上为地表水渗漏井下成为良好通道，给矿井未来的安全生产留下了隐患。为此建议生产部门必须按照煤矿安全规程的要求，采取有效防范措施，做到有疑必探，先探后掘，以确保安全生产的顺利进行。(

15、4) 位于抬轿垄断层下降盘的11采区，是本井田范围内，聚煤条件最优的块段之一。本次探明该区储量约占全井总储量的1/3左右，而位于其上方的地表：则是八一主、付井身。工业广场和工业与民用建筑部门应把加强“三下”采煤的科学研究，纳入自己的议事日程，解放“三下”压煤。在该井田的地位已经到了刻不容缓的地步了。4低瓦斯，高CO2矿井）绝对瓦斯涌出量4.59m3/min ）相对瓦斯涌出量2.25%m3/t日）点相对瓦斯涌出量4.75m3/t日）绝对CO2涌出量16.47m3/min）相对CO2涌出量10.42m3/t日煤尘爆炸指数 39.11%43.98% 属煤尘强爆炸矿井大槽煤有自燃倾向煤层发火期 个月，

16、属一级自燃发火矿井）瓦斯涌出梯度 0.0154m3/t日地温：井温梯度 1.19/百米1.71/百米四水文地质1、含水层、隔水层分布发育情况及其变化规律本区划分为七个含水层，依地层柱状从上面下命名（附表5-3）。地表水系不发育，兼之无大的水体补给个含水层，因而补给条件差。2、矿井充水条件1）大气降水对矿井充水的影响 本区最低侵蚀基准面为海拔标高+133.4米，最高山峰海拔标高946米。相对高差812.6米。地貌特征属低山类型（注：水文地质手册我国山地高度分类表）。由于地形切割形成悬崖峭壁，使地表大气降水对各含水层的补给条件差。然而，随着开采面积的日益增大，使地表发生下沉而产生裂隙，从而加强了大

17、气降水对矿井的补给能力。据生产矿井获得的资料证明，矿井涌水量与天气降水成正比关系。一般雨水季节，渗漏期为36小时左右（据唐洞矿的经验数值），矿井涌水量明显增大，干旱季节矿井涌水量相对减少。2）断裂带对矿井充水的影响： 区内断裂构造不甚发育，按断裂结构面的力学性质分为二组。经生产，勘探证明对矿井充水有影响的断裂为具有压扭性质的断裂组，如平野，白石江，抬轿垄逆等等，上述断裂带具有以下特征：(1) 本组断裂发生的时间较晚，从而有机会利用和改造前期断裂构造的可能。此外还由于走向长度大，接触面积广，地表出露位置较低，有利于接受大气降水的补给。(2) 断裂带与地层走向近乎平行，倾角较地层倾角大，因而在不同

18、的部位切割了各个含水层，从而在一定程度上加强了各含水层间的水力联系。(3) 上述断裂带目前由生产巷道揭露者较少，今有八一井主、付井身所揭露，并发现平野断层上批判的灰岩有涌水现象。(4) 因本次补勘没有布置专门的水文孔，对上述断裂带的导水性能尚掌握，在C2405孔和C2205孔平野上盘灰岩中有小量的涌水。在C2105孔穿过白石江，抬轿垄断层时有漏水现象。建议矿井设计及生产部门采取必要的安全措施，在井田深部接近这些断层时采取边探边采的方法，以确保矿井安全生产。其余断裂，因其地表位置较高，浅部经生产巷道开采，揭露使含水层内大部分净储量均已泄压，故对矿井充水影响不大。3、 邻近井田矿山坑道充水的影响；

19、(1) 唐一窿位于本井田的东侧，是本井田的上延部分。该井平峒开拓，上山开采各煤层，井口海拔高+268.58米，+270米水平以上的矿井水经平峒水沟自流出井口。另往下开凿有斜井一对，开采+50米水平以上，+270米水平以下的诸煤层。401区的33采区和鲤鱼江煤矿有部分矿井水经由334轨道上山，炸药库回风上山流入八 一井，据该井1986年涌水量的统计资料表明，最大涌水量为36.04m3/小时，最小涌水量为17.20m3/小时。八六年在炸药库回风上山的上部设立堵水墙，把这部分水作为八一井的采区防尘用水。在1984至1985年鲤鱼江煤矿采空了其边界的八 一井，唐一窿之间的隔水煤柱，近年来可能还在采这个

20、隔水煤柱，将使唐一井的矿井水对八一井造成危害，建议各主管部门引起重视，阻止制其继续开采这块隔水煤柱，以确保矿井安全。（2） 鲤鱼江煤矿，位于本井田的南部，该矿隶属湖南郴州煤炭局，因此在资料的收集，利用方面极为不方便。该矿采用平峒暗斜方式开拓，平峒上山开采+200米水平以上各煤层，最大涌水量为430 m3/小时，由平峒截流至地表。延深至+100米以下，最大涌水量为90 M3/小时。现又有一探煤下山延深至174米以下，已跨越八一井田的南部边界，准备开采其边界煤柱，如果同八一井田采通的话，将发生严重的突水事故。建议有关部门引起重视，阻制其违法行为。矿井水涌出量见表1-2-4：（单位：m3/min）一

21、水平二水平三水平全矿井值3.6663.4165.48149.3577.64、地质勘探程度及存在问题：1）、少数深部钻孔质量较差，煤层回采率低，根据称态层，层间距下煤层变化规律判断，钻孔确定的煤层层位正确，但能取用的厚度偏小，使煤层全厚减小，影响到储量计算的精度。2）、深部状构造仅被钻孔控制根据石门揭露F2断层破碎带的情况来看，叠瓦状构造在空间的展布仍难以确切掌握。第二章 井田境界及储量一确定计算边界的依据及工业指标。（1）确定计算边界的依据。本次储量计算的范围，是根据地质补勘设计提出的范围，在指导老师的指导下予以确定的。 根据生产发展的需要，目前按照开采深度划分为三个水平：一水平为现生产-20

22、0米水平，二水平为延伸-360米水平，三水平为深部-450米水平。（2）工业指标1，煤层最底可采厚度值：按煤炭部颁煤炭资源地质勘探规范缺煤地区储量计算标准规定： 容重：按照唐洞煤矿八一井田历年采用的数值各可采层容重值分别为1煤层1.44t/m3,2煤层为1.45t/m3,3煤层为1.49t/m3，4煤层为1.49t/m3。第一节 储量一、煤层煤质条件4层煤的数据如表2-2-1；煤层名称均厚(m)倾角倾角范围平均斜长间距结构稳定性1煤层2.5221527102620不复杂较稳定2煤层1.5261228.7102619不复杂较稳定3煤层1.4251228102610不复杂较稳定4煤层2.02515

23、331026不复杂较稳定二.储量计算：1.可采边界的确定方法：当煤层点的质量达到可采时，采用插入法求出厚度最底可采边界，然后连接各点，确定边界。2.块段法：块段划分是按照生产的需要，结合补勘工程量控制的程度，煤层底板等高线，可采边界及其构造特征等进行划分的。煤层平均厚度采用大块段内煤点的算术平均值。3.各块段用求积仪测量3次，求其算术平均值即假面积除以倾角的余玄函数并运用下面公式式中：Q1=S*M*DM-煤层真厚度 ； S-真面积 ； D-煤的容重。根据煤层底板等高线图可知，走向长度为2100米，倾向长度为1800米，煤层真面积为: S=2100*1800=3800000(m2)其中，第一水平

24、为:S1=1900000(m2)第二水平为:S2=1220000(m2)第三水平为:S3=680000(m2)煤层平均厚度为：1煤2.5m,2煤1.5m，3煤1.4m，4煤2.0m.故，第一水平储量为：1煤： S1*2.5*1.44=684.00（万吨）2煤： S1*1.5*1.45=413.25（万吨）3煤： S1*1.4*1.49=396.34（万吨）4煤： S1*2*1.49=566.20（万吨）小计：2059.79（万吨）第二水平为：1煤： S2*2.5*1.44=439.20（万吨）2煤： S2*1.5*1.45=265.35（万吨）3煤： S2*1.4*1.49=254.49（万吨

25、）4煤： S2*2*1.49=363.56（万吨）小计：1322.60万吨）第三水平储量为：1煤： S3*2.5*1.44=244.80（万吨）2煤： S3*1.5*1.45=147.90（万吨）3煤： S3*1.4*1.49=141.85（万吨）4煤： S3*2*1.49=202.64（万吨）小计：737.19（万吨）总计：4119.58（万吨）储量计算表2-2-2： 矿井地质储量表：煤层水平ABC工业储量A+B+CA+BA+B+C%D地质储量A+B+C+D一煤层一42815210468484.80684.00二2101009040077.539.2439.20三8040802006044.

26、8244.80合计718292274128478.7841368.00二煤层一3265730.25413.2592.70413.25二1509010034070.625.35365.25三57283612170.226.9147.90总计513195166.25874.2580.952.25926.50三煤层一2708046.34396.3488.30396.34二125536224074.214.49254.49三55263411570.426.85141.85总计450159142.34751.3480.941.34792.68四煤层一40010066.20566.2088.30566.2

27、0二1509010034070.613.56363.56三83426018567.617.64202.64合计633232226.201091.2079.331.21132.40矿井总计2314878808.794000.7979.8198.794119.58 第二节各种煤柱的损失和计算方法一、煤柱损失计算采区煤柱包括大巷，上山和区段巷道的保护煤柱，采区边界煤柱及采区内较大断层的煤柱。采区煤柱尺寸与煤柱上的矿山压力大小和煤体本身的强度有关。煤体本身强度愈大，采区煤柱的尺寸就愈小，反之，采区煤柱尺寸愈小。目前关于煤柱的规定见表2-2-3：表2-2-3 采区煤柱尺寸位置名称薄及中厚煤层煤柱宽度(m

28、)厚煤层煤柱宽度(m)巷道一侧两巷之间巷道一侧两巷之间水平大巷20302550主要回风巷202030采区上山20202530402025区段巷道8251520采区边界1010断层落差大，含水断层一侧留3050m；落差小，断层一侧留1015m；采区内落差小的断层通常不留煤柱。矿井可采储量汇总表水平煤层工业储量A+B+C永久煤柱损失开采损失可采储量冲积层防水断层工业场地小计一一68424.427.6288020584二413.2515.416.82456.211.6345.45三396.3414.615.22150.810.2335.34四566.2019.622.12566.715.4484.1

29、合计2059.7974.081.798253.755.61770.49二一40099.522.40121.916262.1二34057.513.6071.19259.9三24052.412.3064.77168.2四34071.617.6089.212238.8合计1320271.065.90336.944939.1三一20016.314030.314155.7二12112.69021.6990.4三11511.4819.4887.6四18513.212025.212147.8合计62153.543096.543517.5总计4000.79398.5190.698687.1142.63227.

30、09其中采区上山是采用的跨上山开采，区段巷道是采用沿空掘巷，所以，采区上山和区段巷道临时煤柱都不计算在内。 第三章 矿井设计生产能力及服务年限 第一节 矿井生产能力一， 矿井工作制度：设计年工作日、工作班数、每天净提升小时数见下表： 表3-1-1：年工作日数（天）班/日小时/日300314二、矿井设计生产能力及服务年限矿井生产能力主要根据矿井地质条件、煤层赋存情况、储量、开采条件、设备供应及国家需煤等因素确定。对于具体的矿井，应根据国家需要，结合该矿地质和技术条件、开拓、准备和通风方式，以及机械化水平等因素，在保证生产安全，技术经济合理的条件下，综合计算开采能力和各生产环节所能保证的能力，并根

31、据矿井储量，验算矿井和水平服务年限是否能够达到规定的要求。1、开采能力即按矿井开采条件所能保证的原煤生产能力，主要是同时正常生产的采区生产能力的总和。在具体条件下，根据煤层赋存情况、顶底板岩石性质、所选用的回采工艺和设备、相应的回采工作面长度和推进度，可确定回采工作面的生产能力。以此基础上，根据采区巷道布置类型、回采工作面接替等因素，并结合采区运输、通风条件，可确定采区内同时生产的回采工作面数目，从而确定采区生产能力。在划定的井田范围内，当矿井生产能力A一定时，可计算出矿井的设计服务年限T其计算公式：T=Zk/A*KK煤矿储量备采系数取R=1.4；唐洞矿井型确定比较方案见下表3-1-2：表3-

32、1-2：总产量生产能力(万t)服务年限（年）规范标准(a)2305.06433077304552506039509026501202060经上表分析可得， 45万t/a较接近设计要求，因此该矿井的井型为45万t/a。服务年限为52年。根据矿井井田斜长（垂高）的大小、开采煤层的多少和煤层倾角的陡缓，井田内可设一个或几个开采水平。开采水平的划分与井田内阶段的划分密切相联系，而井田内划分阶段多少主要取决于井田斜长和阶段尺寸大小。阶段倾斜方向尺寸大小以阶段垂高或斜长表示。前面说过，阶段是按标高划分的，阶段上下边界的标高一经确定，阶段垂高为定值。然而阶段斜长却因煤层倾角的不同而变化，同一个井田的不同采区

33、，甚至相邻的采区，因倾角不同而阶段斜长不等是很普遍的。开采水平的尺寸以水平垂高表示。水平垂高是指该水平开采范围的垂高。若一个开采水平只开采一个上山阶段，阶段的垂高就是水平的垂高，通常所说的水平高度，如不附加说明，即指阶段高度。若一个水平开采上下山各一个阶段，水平垂高就应是这两个阶段的总垂高。在极少数情况下，一个开采水平开采两个上山阶段，水平垂高就应包括两个上山阶段的垂高。对开采近水平煤层的矿井，井田内各煤层的斜长可能很长，但其垂高不大，也不划分为阶段，而是划分为盘区。如开采煤层不多、上下可采煤层的间距不大，可以采用单水平开拓。如开采煤层数目较多，上下可采煤层的间距较大，就要划分煤组，各煤组分别

34、设置开采水平，实行多水平开拓。采区斜长与垂高比较见下表3-1-4：（单位m）表3-1-4：K=1.4水平名称储量45万t60万t90万t一水平1470332417二水平943211612三水平4441085根据设计规范，第1水平T125年，则A=45万t符合设计要求。所以：T=45万t，为所定井型，T=52年为该矿井的服务年限。由该矿井 45万t/a，可求得日生产能力为1500t/a（以300天计）。第四章井田开拓第一节 井田地质一 井田地形、构造、水文地质对其开拓的影响。 八一矿井位于唐洞矿区南翼，其地形标高一般为+ 50米，属底山丘陵地形，因此不适应平峒开拓，而可考虑立井、斜井开拓。在井田

35、内无大的 水系。本井田位于甘溪冲向斜东段的东南翼，为单一向斜，其煤层倾角为22度。因此在考虑开拓时，应考虑立井或斜井开拓。井田内无大的断层，且小断层少，对开拓无影响。二 井口数目和位置的选择本矿井采用主副井双井筒开采，其位置见方案比较图。三水平划分及阶段垂高的确定此矿可采煤层为三层，总垂高500米，倾角平均24，斜长1800米，划分为三个水平：-200.-360.-450以下。其垂高分别为250米.160米.90米。第一水平划分为三个阶段，其阶段垂高为66米。四、工业广场工业场地是指矿井地面工业生产的场所，包括生产指挥机构在内。例如，主、副井，矿井变电所和压风机站，煤炭加工生产系统（筛煤或洗煤

36、厂、铁路装车站，储煤场和煤仓，矸石排放或处理设施），供水、供热，机电维修场以及行政福利设施等。地理位置实际上反映着主、副井的位置。而且应该尽量不压煤或尽量少压煤，尽量缩小占地面积、减少煤柱损失，尽量利用荒山、坡地、不占良田。所以考虑地理位置和交通形式决定选择不压煤或少压煤的五 预定方案的提出 因本井田地质、水文条件简单，煤层倾角为22度。因此本着基建费用底，施工简单思想。对于主、副立井则预选方案如下： 一方案、 - 200水平以上采用立井开拓，-200以下采用暗斜井开拓，井筒在煤层上部，其开拓剖面图如图41二方案、 -360水平以上采用立井开拓，-360水平以下采用立井延伸开拓。其开拓布置剖面

37、图如图42所示。三方案： 斜井开拓。其开拓布置剖面图如图43所示。四方案、主斜井暗立井开拓。其开拓布置剖面图如图44所示五方案、反斜井开拓方式。其开拓布置剖面图如图45所示。六方案： -200水平以上用主副立井开拓，以下水平用0暗斜井开拓。且井筒在煤层以外，其开拓剖面图如图46 七方案：-200水平用主副立井开拓，以下水平用立井延伸开拓。且井筒在煤层以外，其开拓剖面图如图47八方案：-200水平以上采用立井开拓，-200水平以下采用立井延伸开拓。其开拓布置剖面图如图48所示。对以上各方案要确定哪一个才是最终可行方案，则要根据其技术、经济上仔细分析比较之后才能得出结论，下面就技术和经济两方面进行

38、比较。1，技术比较 以上所提各方案所适应的地质条件及优缺点汇成表41。表41适用条件优点缺点一方案煤层赋存深度为200到1000米冲积层厚度为20到400米煤层上赋岩层水文地质条件复杂，井筒施工需用特殊方法施工多水平开采的急倾斜煤层一般不受煤层倾角厚度瓦斯水文等自然条件限制能通过复杂的地质条件，提升能力大，机械化程度高圆形断面井筒维护费用底，有效断面大，通风条件好井筒铺设的管线短，人员材料升降速度快井下石门较长井筒施工复杂，掘进速度慢开凿费用高，基建费用高投产时间长第一水平时井底车场布置在煤层顶板，增加煤柱损失二方案同上除以上优点外，在斜井延伸过程中，还有施工方便、节约立井开掘工程量和投资费用

39、、立井井筒随开采深度增加而石门工程量大的缺点同上三方案煤层赋存较浅，垂深在200M以内，最大到500M都要首先研究斜井开拓的可能性与合理性。过去多用于中，小型矿井。对于煤层赋存较浅，表土层不厚，水文地质情况简单的缓倾斜和倾斜煤层，都采用此开拓方式。因为斜井开拓有施工简便，建设快，投资少的优点，使一般生产能力较小，生产费用高，过去多用于中，小型矿井。且斜井倾角可在一定范围内调整，井口位置和井底位置的机动性和适应性较大。在开采深度相等的条件下，斜井井筒长度比立井长，铺设的管线也长维护费用高通风、排水阻力大受自然条件限制提升有一定困难四方案同上除以上优点外，对暗立井有提升速度快，提升能力大，而便于扩

40、建等优点除上述外，对暗立井有施工难，设备费用高等缺点五方案煤层赋存深度在当地侵蚀基准面以下200到1000米冲积层厚度在20到400米采用单一的开拓方式不能满足通风、安全、充填、提升等不同需要或技术经济不合理时主井井筒短，提升速度快，能力大井田浅部开掘副井施工方便且可节约立井井筒工程量和基建投资主、副井口相距远，则管理不方便若两井口相距近而井底相距远，则使井下联系不方便六方案同第三方案克服了三方案中两次提升的困难，一次提升较为方便新建井筒长，用串车提升时较难。用胶带运输机，因井筒有淋水，倾角不宜过大，则井筒斜长更加增加，而使提升困难，且更难维护和废弃第一水平的开拓巷道七方案同第一方案减少石门工

41、程量，克服用暗斜井时二次提升带来的困难，一次提升方便、速度快立井施工较难，增加二期建设投资，废弃第一水平的开拓巷道八方案煤层赋存深度为0到500米冲积层厚度小于20到40米水文地质情况简单井筒施工简单掘进速度快费用低有利于矿井延伸施工和新旧水平接替井筒装备和地面建筑少，不用大型提升设备，钢材消耗量小减少井下石门长度投产时间快，基建投资少在开采深度相等的条件下，斜井井筒长度比立井长，铺设的管线也长维护费用高通风、排水阻力大受自然条件限制 由此可知，开拓方案可分为立井（2、7、8），斜井开拓（3、5），综合开拓（1、4、6）。由于综合开拓比立井、斜井开拓要复杂，仅在特殊情况下采用，故不予考虑，下面

42、对立井与斜井开拓方案进行初步论证。 在自然条件相同时，斜井要比立井长的多，围岩不稳固时，斜井井筒维护费用高；采用绞车提升时，提升速度低，能力较小，钢丝绳磨损严重，动力消耗大，提升费用较高；当井田斜长较大时，采用多段绞车提升，转载环节较多，系统复杂，更要多占设备和人力，由于斜井较长，沿井筒敷设电缆、管线的长度大；另外，斜井的通风风路较长，斜井井筒断面小，通风阻力较大；当表土为富含水的冲积层时，斜井井筒掘进技术复杂。而立井开拓的适应性很强，一般不受煤层倾角、厚度、瓦斯、水文等自然条件的限制。立井的井筒短、提升速度快、提升能力大；井筒断面大，可满足通风的要求。由地质资料可知，本矿地质条件复杂，含表土

43、冲积层较厚，不适宜采用斜井开拓，下面对2、7、8方案再做比较。2、7、8方案均为立井开拓，但7方案的井筒位置在煤层之外，虽有减少煤柱损失的好处，但大大增加了石门的掘进量，以及生产过程中的运输量，不合算，舍去，下面就2、8方案作技术比较。2、8方案的区别主要在于：2方案为以-360水平以上为立井开拓，以下为立井延伸开拓，8方案为以-200水平以上为立井开拓，以下为立井延伸开拓，两方案均符合矿井设计规范，技术上均可行，难以明显区分技术上的优劣。由于2方案要开拓到-360水平，初期投资较多，但仅需一次延伸，而8方案虽初期投资较少，但仅需两次延伸，建两次井底车场，多掘一条运输大巷以及石门，因此需进一步

44、的经济比较。经济比较：费用计算比较说明：1、 两方案的各采区均布置两条采区上山，且费用相近，所以不作比较。2、 立井、大巷、石门、及采区上山的运输费用均系按总运输费用的20%计算。3、 井筒、井底车场、主石门及运输大巷、回风大巷等均系布置在坚硬的岩层中，维护费用低，所以在比较中未予计算。4、 由于矿井瓦斯涌出量很小，矿井通风费用未比较，地面费用也未比较。两方案相异部分比较如表4-2由表4-2可知，方案8比方案2更为经济，而且方案8的初期投资较少，所留的保安煤柱也少于方案2，方案8明显优于方案2，故选方案8。表42项目2方案8方案工程量总价工程量总价基建井筒600441.12600441.12投

45、资 万元车场7502323.17503484.65运输大巷1050*2862.261050*31293.39石门1000205.31800369.54生产经营费用运输费用1161.2653.3提升费用3021.32032.5维护费用784.2352.2排水费1193.8631.2总计7991.286257.9四、 井筒位置 由上述方案比较确定，本井田用主、副立井开拓。采用中央对角式通风，风井也为立井。现将其中井筒特征表述如表43所示表43项目主井副井风井井口座标MX3060545.53060575.53060051Y37583427.537583427.537584070井口标高M+150+1

46、50+150井底标高-200-2000开采顺序开采顺序是指矿井采掘工作应有计划有步骤地按一定顺序进行，做到采掘并举，掘进先行，因此，要研究采煤和掘进安排特点，了解有关政策与规程。合理的开采顺序应满足下列要求：1、保证开采水平、采区、采煤工作面的生产正常接替，以保证矿井持续稳产、高产。2、符合煤层采动影响关系，最大限度地开采煤炭资源。3、合理集中生产，充分发挥机械设备的能力，提高矿井的劳动生产率，简化巷道布置。4、尽量降低掘进率，减少井巷工程量和基建投资。沿煤层走向方向的开采顺序煤层走向是从采区边界向上山方向开采，采到停采线，然后搬家到别一侧，从别一侧采，最后采用跨上山开采。对于上山采区，一般采

47、用后退式在垂直方向上,即煤层或煤组之间，一般采用下行式开采顺序，如图4-2-10： 图4-2-10 下行开采顺序图上层采煤工作面超前下层采煤工作面的最小距离，即上下层工作面的安全错距，可用下列公式计算： min=/tg+L+式中min上下煤层工作面的安全错距，m两煤层间距，m层间岩后移动角，坚硬岩石为这里取60度；备用距离 40mB1-上煤最大控顶距最小：min25/tg60+40+4.15 58.6m最大：max50/tg60+40+4.15 73m三，水平采区划分由于一水平走向长度较长，用一个采区则过长，一般采区长度为10001500米，倾向垂高不大于250米，所以，划分适当的采区，及工作

48、面个数，对开采及管理都有很大的好处。本井田走向长为2100米，倾向长平均为1800米，本井田划分为三个水平，每个水平划分为两个采区。第五章 矿井基本巷道第一节 井筒（一）、副立井井筒的断面布置1.副立井井筒断面形状： 由于圆形断面井筒采用混泥土或料石砌碹支护，具有服务年限长，承受地压性能好，维护费用低，通风阻力小，施工方便等优点，结合本矿井的实际情况，所以决定采用圆形断面。2.罐道梁的选择：罐道梁的截面形式，除了满足强度、刚度和耐腐蚀的要求外，还应满足通风阻力小，钢材消耗少，投资省，安装维护方便等要求。在多绳提升或使用钢丝绳防坠器的井筒，尤其是深井，宜选用槽钢或型钢组合封闭型空心罐道梁。根据本

49、矿井的伸深较深，而且又是多水平开采的特点，决定选用槽钢钢板组合罐道梁，如图5-1，其参数情况如下表5-1： 表5-1 立井罐道参数表罐道梁名 称技 术 特 征H(mm)B(mm)(mm)F(cm)2P(kg/m)Ix(cm4)Iy(cm4)Wx(cm3)Wy(cm3)槽钢钢板组合 梁36010013119.293.41761319069783873.罐道的选择：当前生产矿井用得最多的是钢丝绳罐道和刚性罐道。3.1 钢丝绳罐道：是利用钢丝绳作为提升容器运行的罐道，罐道绳的两端在井上和井底用专用装置固定和拉紧，井筒内不许要装置罐道梁。与刚性罐道比较有如下优点：（1）结构简单，安装方便，节省钢材，施

50、工期短，安装工作量小，速度快；（2）井筒内不设置罐道梁，减少通风阻力，井壁不凿梁窝，减轻井壁负荷，有利于提供井壁的整体性和防水性；（3）钢丝绳罐道有一定的柔性，提升容器运行平稳，没有冲击碰撞和噪音，改善提升系统的受力状况，允许采用较高的提升速度，减少断绳、卡罐事故；（4）使用寿命长，便于维护，更换钢丝绳也较简单，对生产影响较小。主要缺点有：（1）钢丝绳罐道要求提升容器之间和容器与静碧之间的安全间隙比刚性罐道大，故井筒断面一般要相应加大；（2）由于悬挂罐道绳、防撞绳、防坠器制动绳，以及拉紧重锤使井架负荷加大，井底水窝也要求较深；（3）在进出车水平还需要另设刚性罐道稳罐，中间水平的稳罐装置尚不够理

51、想，有待进一步解决。 3.2 刚性罐道：刚性罐道由罐道和罐道梁组成，沿井筒全深度设置，作为提升容器安全运行的导向。与钢丝绳罐道比较有如下优点：（1）井筒不止按间隙要求，其直径一般比钢丝绳罐道布置时要小一级，深度也相应减小；（2）中间水平稳罐设置可使容器全速通过，有利于多水平提升；（3）近年来广泛采用端面罐道，配以胶轮滚动罐耳，罐道磨损量小，使用寿命长，提升容器运行平稳，有利于提高运行速度。主要缺点有：（1）一般情况下，钢材消耗量较大，结构较复杂，安装工作量大；（2）一般需要预留或现凿梁窝，施工复杂，进度慢，影响建井工期。近年来采用树脂锚杆固定罐道梁，不再留设梁窝，施工速度相应加快，情况有所改善

52、。经过以上的比较，结合本矿井是多水平开采，立井井筒深，为提高提升能力、效率和安全性，采用型钢组合刚性罐道，如图5-2所示。4. 刚性罐道布置形式的选择刚性罐道的形式有三种，其适用条件核优缺点如下表5-2。表5-2 罐道布置形式的适用条件及优缺点布置形式适 用 条 件优 缺 点罐道布置在容器一侧单侧适用于钢轨罐道长条形罐笼提升井筒优点：井筒装备简单、罐道梁少、省钢材、容器运行平稳、通风阻力小、便于下放大型设备。缺点：闭口滑动罐耳磨损严重，改用刚性滚动罐耳，磨损可减小。罐道布置在容器两侧双侧适用于提升容器长宽比不大，采用钢轨罐道的箕斗井或木罐道的罐笼井缺点：井筒装备比较复杂、罐道梁多、耗钢材、通风

53、组了相应加大、罐道布置在罐道梁中心，罐道承受弯矩大，容器运行平稳性差，摆动大。现一般不采用。罐道布置在容器两端端面适用于提升速度高、终端荷载大，长条形容器的单水平提升；近年来多用于多绳提升、型钢组合罐道和胶轮滚动罐耳的井筒中优点：井筒装备简单、容器布置紧凑，断面利用率高、有利于降低通风阻力，容器摆动小，运行平稳。根据这三种布置形式的优缺点和适用条件，结合本矿井的实际情况，选取罐道布置在容器一侧的布置形式，如图5-3所示。5.立井罐笼的选择由于罐道的布置形式已经确定，又从第八章可知，选择1吨矿车双层单车普通罐笼，其主要技术参数如下表5-3：表5-3 选定矿车主要技术参数表名 称装载车数（辆）进出

54、车方式罐 道主要尺寸(mm)罐笼自重（t）允许乘载人数(个)布置方式规 格间 距(mm)AB1吨矿车双层单车普通罐 笼2双侧单侧钢罐 道38kg/m钢 轨1550255010104.12246 井筒断面的确定方法以煤矿中典型的罐笼提升带梯子间的井筒为例，其断面布置及有关尺寸如图所示。初步选定井筒断面布置，罐笼规格以及罐道、罐道梁尺寸型号后，即可计算井筒断面内提升间和梯子间尺寸如图5-4所示。图中的罐道梁中心线的间距可由下式求得：式中 L1、2号罐道梁中心线间距，mm；L11、3号罐道梁中心线间距，mm；a两侧罐道中间距离，mm；h木罐道厚度，mm；钢罐道梁卡入木罐道深度，mm；b1 ，b2，

55、b31、2、3号罐道梁的宽度，都选为100mm。梯子间尺寸M、S、T根据梯子间和管子间的布置和结构尺寸，按下列公式计算： 式中 M梯子间最长边和2号梁中心线距离，mm；600两梯子的中心距离，mm；600梯子中心到壁板距离加另一梯子中心到井壁距离，mm；m梯子间壁板总厚度，根据梯子间壁板结构确定，一般木梯子间为50mm，金属梯子间为77mm。梯子孔前后长度一般不小于700mm，加上梯子梁宽度100mm，一般取S+T=2(700+100)=1600mm。右侧布置梯子间，左侧布置管路，一般取T=300400mm，因此S=1600-T=13001200mm。根据以上所求得的提升间和梯子间布置尺寸，用

56、解释法或图解法确定井筒近似直径和罐笼在井筒中的位置。用解释法计算可列方程：因为：，式中 R井筒净半径，mm；K1号罐道梁中心线与井筒中线的距离，K值可确定罐笼在井筒中的位置，mm；A、B罐笼的长和宽，mm；x、y罐笼转角的收缩尺寸，其转角为圆角； f1罐笼与井壁之间的安全间隙，一般取200mm。以上的公式中，除K、T外，均为已知数。通过计算，可得罐笼的半径为R=2.35m，所以直径为D=2R=4.706m，取D=5.00m。 7.立井支护7.1 支护类型：井筒的支护类型有四种，具体列表如下表5-4。锚喷混泥土混泥土(锚杆、金属等)在岩层较稳定、淋水小且井筒装备少或钢丝绳罐道的井筒中采用1.掘进

57、工程量较小，施工进度较快，效率较高；2.喷射工程中回弹率高、粉尘多；3.井筒采用时多种条件限制。整体预制式、预制装配式大型配筋砌块、丘宾筒及地面整体浇注、预制钢筋混泥井筒使用于钻井法、沉井法施工时，需要地面预制的井筒；地压大的深井井筒中，常采用丘宾筒、组合钢板等支护结构1.丘宾筒、地面预制混泥土构件强高；2.丘宾筒、混泥土砌块在深流沙层中，必须与防水材料配套使用根据本矿井是地质复杂、井下水多的实际情况和上表中所述的各种支护类型的适用条件，选取整体浇注式的立井支护类型。7.2支护材料的选择： 在上面支护类型选定为整体浇注式后，根据煤矿矿井采矿设计手册，加上本矿井的立井延伸较深，所受的地压大，所以要选取强度较大的支护材料，因此，决定选用混泥土及钢筋混泥土作为本矿井的支护材料。8.立井的地压计算：根据设计，立井的深度设计为900m，而且本矿井范围内的喀斯特地形发育，井下涌水大，根据煤矿矿井采矿设计手册的各种计算地压公式的适用条件，宜选用重液公式计算本矿井的地压。计算公式如下： P=Hty2(45/2)式中 P计算处地压，t/m2；H计算处深度，m；土层的容重，取1.75y/m3；土层内摩擦角，取30。所以井筒在900m深处处的所受地压是：P=1.75900tg