矿区的特征及作用-建筑毕业论文

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1、 XX大学20XX届本科生毕业设计 XXXXXXX学院毕业设计题 目 姓 名 学 号 专业班级 分 院 指导教师 20XX年XX月XX日目 录1 矿区概述及井田地质特征 3 1.1 矿区概述3 1.2 井田地质特征6 1.3 煤层特征102 井田境界和储量12 2.1 井田境界12 2.2 矿井工业储量12 2.3 矿井可采储量143 矿井工作制度及设计生产能力、服务年限15 3.1 矿井工作制度15 3.2 矿井设计能力及服务年限154 井田开拓24 4.1 井田开拓的基本问题24 4.2 矿井基本巷道355 准备方式45 5.1 煤层的地质特征45 5.2 带区巷道布置及生产系统47 5.

2、3 带区车场选型设计486 采煤方法51 6.1 采煤工艺方式51 6.2 回采巷道布置637 井下运输69 7.1 概述69 7.2 大巷、采区运输设备选择708 矿井提升73 8.1 概述73 8.2 主副井提升739 矿井通风与安全90 9.1 矿井通风方式选择90 9.2 矿井风量计算91 9.3 矿井通风阻力计算91 9.4矿井通风设备选择94 9.5 矿井灾害的防治措施9410 矿井基本技术经济指标961 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述一、位置与交通刘店井田位于安徽省涡阳县境内，西南距涡阳县城约15km，行政区划隶属马店镇、龙山镇和新兴乡管辖。井田的勘查范围由以下11个拐点

3、圈定，面积为110.15km2。勘查范围拐点坐标见表1-1-1。勘查范围拐点坐标表 表1-1-1拐点号坐标北纬东经XY133.4054116.1545372866239431611233.4148116.1827373029739435795333.4051116.2307372849539442996433.3802116.2052372331039439488533.3857116.1954372501439438002633.3733116.1658372245639433449733.3624116.1652372033139433279833.3540116.143937189993

4、9429840933.3506116.11313717989394249841033.3716116.11303721994394249901133.3854116.1247372499939426998濉阜铁路从井田外东侧经过；井田周围尚有以涡阳县城为中心的公路网直达淮北、永城、亳州、阜阳、蒙城和宿州等地。交通十分方便。见图1-1-1。二、地形与河流本井田地处淮北平原西南部，地形平坦，地面标高介于+30.16+31.47m之间，总体趋势为北高南低。井田内主要河流为涡新河，其支流胜利河、岭孜河、大寨沟、五道沟、白洋沟、洪沟和青龙河等均流入涡新河。上述沟、河流量均受大气降水的影响而随季节性变化。

5、三、气候与气象本井田所在地属大陆与海洋过渡性气候，四季分明，冬冷夏热。该地区每年夏季多东南风，冬季多西北风，最大风速14.0m/s；年均气温14.0左右，最高气温40.0，最低气温-17. 2；年均降雨800mm左右，且雨量在每年的7、8月份最高；全年无霜期在212天左右。四、地震基本烈度根据建筑抗震设计规范（GB50011-2001）的有关规定，本井田所在地的抗震设防烈度为7度。1.2 井田地质特征一、地层本井田为全隐蔽含煤区，钻探所及地层由老到新依次有石炭系、二叠系和新生界。二、构造本井田位于淮北煤田涡阳向斜的东翼，总体构造形态为一走向北东、倾向北西、倾角一般为5°30°

6、;且发育有一系列次级褶曲和断层的单斜。井田内共查出李庄向斜、庚庄背斜、武大寨向斜和石塚背斜等次级褶曲4个。全井田共发现断层109条，其中正断层95条，逆断层14条。若按断层的最大落差大小来分，则有大于等于100m的8条，小于100m而大于等于50m的4条，小于50m而大于等于20m的27条，小于20m的70条。断层的展布方向主要为近东西向和北北西向，其它方向较少。断层主要特征见表1-2-1。本井田的东部岩浆侵入较为严重，一般呈岩脉状和似层状侵入煤系，其中0线以南主要入侵7煤组及其上下层位，且多集中在东部和西南部；0线以北则多入侵7至10煤组，岩体西厚东薄。岩浆所及，往往破坏煤层的结构，使煤的变

7、质程度增高直至质变为天然焦，或使煤层厚度变薄乃至被吞蚀。本井田尚未发现岩溶陷落柱。总体来看，本井田的构造复杂程度为中等。三、煤质本井田可采煤层以中灰、低硫低中硫、低磷、低挥发份、高熔灰分、中高热值的贫煤和瘦煤为主，伴有少量焦煤和无烟煤。其中焦煤和瘦煤可作炼焦用煤，贫煤可作动力用煤和民用煤，无烟煤可作民用煤。本井田基岩的风氧化带深度为自新生界底界向下垂深25m。四、水文地质（一）主要水文地质特征1地表水体井田内无大的地表水体，流经其中的河流主要有王道沟、白洋沟、涡新河与淝河。涡新河为人工渠，在井田西部经过，流向自北向南，河床宽20m左右，深45m；淝河流经井田中部，流向自北向南，河床宽2040m

8、，深34m。上述河流均属淮河水系，为雨源型的间歇性河流，流量受大气降水影响，雨期暴涨，流量猛增，枯水期流量很小，甚至断流。当地最高洪水位为31.05m。2新生界本井田新生界松散层厚度在290.00390.00m左右，总体趋势为西厚东薄。按照沉积物的组合特征和含、隔水情况，可将新生界松散层自上而下大致分为一含、一隔、二含、二隔、三含和三隔计3个孔隙含水层（组）和3个隔水层（组）。其中三隔主要由粘土和亚粘土组成，局部夹薄层细、中砂和12层部分固结成岩的钙质粘土或亚粘土，底部含较多砾石。该层（组）厚度大，介于10.00110.00m之间，分布较稳定，隔水性能好，可以阻隔上覆一、二、三含及地表水与下伏

9、基岩含水层（组）间的水力联系，系井田内重要的隔水层之一。3二叠系本井田二叠纪煤系主要由泥岩、粉砂岩、砂岩和煤层组成。根据地层顺序及其与煤层间的相互关系，自上而下大致可分为上石盒子组砂岩裂隙含水层、下石盒子组7煤顶（底）板砂岩裂隙含水层和山西组10煤顶（底）板砂岩裂隙含水层。尽管上石盒子组砂岩裂隙含水层含水较丰富，但因其下距7煤层约150m左右，故与矿坑联系不密切，系矿井开采的间接充水水源；7、10二煤层顶（底）板砂岩裂隙含水层均位于可采煤层与泥岩之间，岩性、厚度变化较大，且砂岩裂隙发育不均，一般富水性较弱，补给条件较差，以消耗储存量为主，是矿井开采的直接充水含水层。4石炭系本井田石炭系太灰岩溶

10、裂隙含水组主要由灰岩与其间的泥岩、粉砂岩和细砂岩组成，其中含灰岩13层，累厚40m左右。灰岩中充填裂隙较发育，局部具溶蚀现象，钻进过程中多数钻孔在该含水组顶部冲洗液明显消耗，总体富水性弱，是10煤层底板直接充水含水层。但淮北地区太灰岩溶裂隙发育不均，富水性差异较大，部分矿井其富水性可达中等强。鉴于该组上距10煤层在正常地段为16.1158.98m，受构造影响处仅为6.1724.50m，如果直接开采10煤层，绝大部分地段很可能因太灰水压过高而引发底板突水事故。5. 另据区域地层资料，本井田的东南部和东北部外围尚有奥陶系（厚度347377 m）和寒武系（厚度大于600m）二富含岩溶裂隙水的含水组存

11、在。6. 断层带本井田共发现断层109条，其中正断层95条，逆断层14条。断层落差不等，延展长度不一。从钻孔揭露的情况来看，断层带多见以泥质胶结为主的角砾岩，且在断层带及其附近，闭合状裂隙较为发育，岩芯较破碎，局部泥化强烈，绝大部分钻孔在穿过断层地段的冲洗液消耗不明显，表明其导水性较差。但是，若受采动影响，部分断层有可能被活化而成为导水的重要通道。综上所述，本井田新生界松散层孔隙水对井下开采基本没有影响，但二叠纪煤系砂岩裂隙水和石炭系太灰岩溶裂隙水则系矿井开采的主要充水因素。因此，本井田的煤矿床属于水文地质条件中等的裂隙充水矿床。（二）矿井涌水量安徽省涡阳县刘店煤矿勘探地质报告采用比拟法预计的

12、一水平（-650m）矿井正常涌水量和最大涌水量分别为450m3/h 和610m3/h；采用地下水动力学法预计的一水平（-650m）太灰岩溶裂隙含水组的可能突水量为109m3/h。目前，本矿井的一水平已调整为-641m，但与-650m相差不大。因此，按照安徽省涡阳县刘店煤矿勘探地质报告采用的比拟法和地下水动力学法及其相关参数分别预计的一水平（-641m）矿井涌水量和太灰岩溶裂隙含水组的可能突水量均比原一水平（-650m）的小，但小得不多。为更趋安全，本次设计仍然采用安徽省涡阳县刘店煤矿勘探地质报告提供的一水平（-650m）矿井涌水量和太灰岩溶裂隙含水组的可能突水量。然而，考虑到在建设和生产过程中

13、可能受井筒淋水、井下洒水和防火灌浆等因素的影响，矿井的正常排水量和最大排水量分别取500m3/h 和660m3/h。五、其它开采技术条件（一）煤层顶（底）板岩石工程地质特征本井田可采煤层顶（底）板主要为泥岩、粉砂岩、砂岩和岩浆岩，局部为炭质泥岩。岩石的单向抗压强度为：泥岩、粉砂岩介于20.056.6Mpa之间，细、中砂岩介于60.3128.4Mpa之间。一般情况下，相同岩石的物理力学性质差异不大，但不同岩石的的力学强度则有所不同，其中砂岩较高，粉砂岩次之，泥岩较低。然而，若受构造或风化作用，各类岩石的力学强度均明显降低。因此，本井田可采煤层顶（底）板主要为坚硬半坚硬岩类，软岩类次之。按照煤炭科

14、学研究院煤层顶（底）板岩性指标分类：本井田的砂岩属中等稳定型，粉砂岩属中等不稳定型，泥岩属不稳定型。本矿井的工程地质类型属以坚硬半坚硬岩类为主的层状矿床，工程地质条件中等。但考虑到淮北矿区各生产矿井煤层顶（底）板中泥岩多遇水软化，强度明显降低，故建议在矿井生产过程中，对这一问题引起足够的重视，认真总结邻近矿井的成功经验，加强对顶（底）板的管理工作，确保安全生产。（二）瓦斯本井田共采集瓦斯样品31个。从瓦斯煤样测试成果来看，可采煤层的瓦斯含量虽有随煤层埋深的增加而增高的趋势，但普遍较低。可采煤层实测瓦斯含量除10煤层的1个点达2.43 m3/t以外，其余均小于1.00m3/t；瓦斯成分则以N2为

15、主。然而，部分样品中重烃含量相对较高则应引起足够重视。考虑到南邻涡北井田的瓦斯等级较高，本次设计暂按高瓦斯矿井对待。（三）煤尘爆炸与煤的自燃本井田可采煤层均有煤尘爆炸危险。本井田10煤层为不自燃不易自燃煤层，7煤层为不易自燃煤层。（四）地温本井田所在地的恒温带深度为自地表向下垂深25m，相应的温度为17.2。本井田地温梯度为2.35/hm，属正常地温区。预计本井田在510m以下开始进入一级高温区。1.3 煤层特征本井田的含煤岩系为华北型石炭、二叠系，其中二叠系的山西组与下石盒子组为主要含煤层段。井田内二叠系含煤层段总厚877m，煤层总厚30.30m，含煤系数为3.45%。其中山西组含煤三组，1

16、4层，煤层累厚0.2414.64m， 9煤和11煤不发育，不可采，仅10煤层可采，其厚度介于07.29m之间，平均2.23m，系主要可采煤层；下石盒子组含煤五组，17层，煤层累厚0.3415.66m， 4煤、5煤和6煤极不稳定，不可采，8煤零星可采，仅7煤层可采，其厚度为07.37m，平均1.94m，但受岩浆侵入影响，7煤层多质变为天然焦。本井田的可采煤层为大部可采的中厚煤层，煤层的结构简单较简单，煤层的稳定性属较稳定型。可采煤层主要特征见表2-2-2。本井田可采煤层以中灰、低硫低中硫、低磷、低挥发份、高熔灰分、中高热值的贫煤和瘦煤为主，伴有少量焦煤和无烟煤。其中焦煤和瘦煤可作炼焦用煤，贫煤可

17、作动力用煤和民用煤，无烟煤可作民用煤。本井田基岩的风氧化带深度为自新生界底界向下垂深25m2 井田境界和储量2.1 井田境界一、井田境界刘店井田位于安徽省淮北矿区涡阳区的东北隅，其南、东分别自八里槽断层（DF1）和10煤层隐伏露头，北、西分别至宿北断层（F41）、7煤层-1000m底板等高线和经线39425000。全井田走向长约18.0km，倾斜宽5.5km左右，面积约99.0km2。2.2 矿井工业储量（一）资源/储量估算范围、对象、方法及参数1估算范围本井田资源/储量的估算范围为各可采煤层的井田范围，其中浅部自各可采煤层的风氧化带底界，深部至各可采煤层的-1000m底板等高线。电子版地质报

18、告还估算了大高家断层以西块段-1000-1200m的深部资源量。2估算对象本井田参加资源/储量估算的煤层有7、10计2层。3估算方法本次资源/储量估算运用地质块段法在各可采煤层底板等高线图上进行。4估算参数（1）煤层最低可采厚度为0.70m，天然焦最低可采厚度为0.80m；（2）原煤最高可采灰分产率为40%；（3）原煤最高硫分为3%；（二）资源/储量估算结果1. 资源/储量按照安徽省涡阳县刘店煤矿勘探地质报告（电子版）中7、10二煤层底板等高线及资源/储量估算图与相应煤层储量估算明细表核算，本井田共有资源/储量（121b+122b+2S22+333）318561kt，扣除148356kt天然焦

19、资源量（2S22）后，共有煤炭资源/储量（121b+122b+333）170205kt。其中大高家断层以西有煤炭资源/储量（121b+122b+333）和天然焦资源量（2S22）分别为156514kt和45853kt，以东有煤炭资源量（333）和天然焦资源量（2S22）分别为13691kt和80428kt。煤炭资源/储量见表2-1-1。此外，大高家断层以西块段尚有-1000-1200m的深部煤炭资源量（334？）和天然焦资源量（2S22）分别为24252kt和22075kt。鉴于大高家断层以东煤炭资源量少，多为天然焦，而目前天然焦市场前景较差，故该块段资源量暂不考虑开采，以作矿井后备之用。因此

20、，本次设计的对象为井田内大高家断层以西煤炭资源/储量。2设计储量（1）永久性煤柱损失量a防砂煤柱量：按照建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程（2000版）的有关规定，本井田新生界底部虽无含水层分布，但为防止垮落带波及松散层，必须在可采煤层的浅部留设一定高度的防砂煤柱。本次留设的防砂煤柱高度一般在50m左右（详见本章第三节）。经计算，共有防砂煤柱量1667kt。b断层煤柱量：考虑到井田内断层对开采可能造成的危害程度不同，本次参照淮北矿区生产矿井断层煤柱留设的经验，暂按断层的最大落差大于等于100m、小于100m而大于等于50m和小于50m而大于等于20m，分别在其两侧各留100m、

21、50m和30m宽度作为断层煤柱。经计算，共有断层煤柱量15700kt。当然，在正式开采之前，各断层煤柱的安全尺寸尚须按照取得的基本参数计算确定。（2）设计储量大高家断层以西查明煤炭资源/储量扣除永久性煤柱损失量后，共有设计储量139147kt。3. 经济储量（1）工业场地煤柱量按照建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程（2000版）中淮北矿区地表移动实测参数（=45°，=73°，=73°-0.57，=73.3°）计算，本矿井共有工业场地煤柱量8976kt。（2）非经济储量为提高矿井的投资效益，本次将F-4、F32和F34三断层围成的孤立块段内

22、的煤炭资源量作为非经济储量。经计算，共有非经济储量2209kt。（3）经济储量设计储量扣除工业场地煤柱量和非经济储量后，共有经济储量127962kt。2.3 矿井可采储量（1）开采损失量因井田内可采煤层均属中厚煤层，故将各煤层的经济储量乘以20%的采区回采损失率后即为开采损失量，共有28333kt。（2）可采储量经济储量扣除开采损失量后，共有可采储量99629kt。3 矿井工作制度及设计生产能力、服务年限3.1 矿井工作制度矿井设计年工作日为330d。每天3班作业，其中2班生产，1班检修。每班工作8h，每天净提升时间为14h。3.2 矿井设计能力及服务年限刘店矿井设计生产能力，淮北矿区总体规划

23、和可行性研究均确定为1.50Mt/a，并分别获得国家发改委和集团公司的审查批准。本次设计针对影响矿井设计生产能力合理确定的主要因素，进一步分析论证如下：（一）矿井建设的外部因素1交通运输便捷 本井田东南约8km有濉（溪）阜（阳）铁路，南有涡北矿区铁路专用线；淮北涡阳公路从井田东侧通过，涡阳永城公路贯穿井田西部。矿井铁路专用线及进场公路较短，交通运输十分方便。2供电电源可靠矿井西南侧约13km处有涡阳城北110kV区域变电所，西南约16km处有涡阳城南220kV区域变电所，东南约40km处有电力系统新建的杨柳220kV区域变电所。矿井供电电源充足、可靠。3供水水源充足本井田新生界松散含水层分布广

24、，沉积厚度大，蓄水量丰富，水质较好，消毒后能够满足矿井生活用水对水质及水量的要求。另外，矿井井下正常排水量为500 m3/h，经处理后，水质能够达到生产用水标准。因此，矿井水源充足可靠。4市场条件煤炭是我国的主要能源，长期以来，煤炭在我国一次性能源中占70%左右，虽然近几年国家实行经济结构和能源结构调整，以及技术进步的影响，使煤炭在一次性能源中的比重有所下降，但我国“煤多、油少”的能源资源结构，使煤炭是我国主要能源的地位不会改变。综合考虑未来我国经济发展、结构调整、高效清洁能源的加快利用、环境保护、节能技术、能源供应经济与安全以及能源结构变化等因素。“十五”及其以后相当长时期内，我国煤炭供求形

25、势总体上将趋于紧张。从消费方面看，由于国民经济将继续保持较高的发展速度，对能源的需求也将保持在一定水平上，煤炭作为我国的主要能源，其消费总量总体呈上升趋势；从供给方面看，随着老矿区老矿井的衰老报废减产，国家环境保护政策对高硫、高灰等劣次煤炭的限制，以及对不符合安全生产条件的小煤矿实行关闭整顿，煤炭生产能力将大为下降，而国有重点煤矿生产准备能力又严重不足。据有关方面的预测，2005年、2010年和2020年中国煤炭消费需求将达20亿吨、22亿吨和25亿吨左右。根据现有生产矿井的能力和在建规模，剔除衰老报废矿井因素的影响，2010年和2020年全国现有煤矿和在建煤矿的供应能力分别为19.0亿吨和1

26、5亿吨。因此，2010年和2020年全国需要规划新增产能3亿吨和10亿吨，以实现煤炭的产需平衡。 本井田地处华东腹地，区位优势明显，主要可采煤层以特低低硫、低磷、中高发热量的贫瘦煤为主，为国家稀缺煤种，市场竞争力强，销售前景看好，在目前的市场背景下，刘店矿井应珍惜难得的市场机会，以提高企业效益为宗旨，在井田资源条件许可的情况下，宜适当地加大矿井的生产能力。5矿区接替淮北矿区后继煤炭资源相对不足，尤其是勘探程度较高、可用于近期矿区接替的井田更为缺乏；而睢肖老区经过近40年的开采，煤炭资源逐渐枯竭，煤炭产量逐年递减；因此，从确保矿区正常接替，稳定和扩大集团公司的生产规模考虑，矿井井型宜适当加大。（

27、二）影响矿井生产能力的资源条件1资源/储量条件本井田含可采煤层2层，平均总厚度4.17m；全井田共有煤炭资源/储量194.457Mt，扣除大高家断层以东后备区13.691Mt后，井田煤炭资源/储量180.766Mt，可采储量99.629Mt；分别按0.90、1.20、1.50、1.80Mt/a井型计算，储量备用系数取1.35，矿井服务年限分别为82a、61.5a、49.2a、41.0a。从本井田资源/储量条件上看，0.90Mt/a井型服务年限偏长，1.80Mt/a井型服务年限偏短。2勘探程度上述勘查工作，查明了井田的地层层序及总体构造形态，查明或基本查明了井田内较大断层的发育情况，基本查明了岩

28、浆岩的分布特点；查明了7、10可采煤层的厚度、结构、间距和稳定性等主要特征，煤层对比可靠；查明了可采煤层的煤质特征及其变化情况，并划分了煤类；基本查明了井田的水文地质特征，确定了井田的煤矿床属水文地质条件中等的裂隙充水矿床，分析了矿井的充水因素，预计了矿井涌水量；对岩体工程地质、瓦斯、煤尘、煤的自燃、地温和环境地质等其它开采技术条件也作了不同程度的了解和评价；估算了可采煤层的资源/储量。总的来看，本井田的地质勘查程度是比较高，为矿井的工作面布置和生产能力的提高提供了可靠保证。3煤层赋存条件本井田含可采煤层2层，其中10煤层两极厚度07.29m，平均厚度2.23m。其顶板为泥岩，粉砂岩或细粒砂岩

29、。煤层底板多为暗色泥岩或细粉砂岩。主要分布在-1勘探线以西。10煤层厚度相对均匀，1线7线之间煤厚在23m，南部一带厚度较薄，西南角部分地段不可采，F32断层以东大部分不可采。总体上看煤层结构简单，稳定性较好，煤层生产能力较大；7煤层受岩浆岩的影响，煤层厚度变化较大（平均为1.94m），为较稳定性煤层，煤层生产能力相对较小。4煤种条件本井田可采煤层以中灰、低硫低中硫、低磷、低挥发份、高熔灰分、中高热值的贫煤和瘦煤为主，为国家稀缺煤种，市场竞争力强，销售前景看好。（三）井田构造与初期采场条件1井田构造本井田位于淮北煤田涡阳向斜的东翼，总体构造形态为一走向北东、倾向北西的单斜构造。井田内断层及褶皱

30、较发育，煤层倾角变化较大，一般50300。全井田共发现断层109条，其中正断层95条，逆断层14条。若按断层的最大落差大小来分，则有大于等于100m的8条，小于100m而大于等于50m的4条，小于50m而大于等于20m的27条，小于20m的70条。断层的展布方向主要为近东西向和北北西向，其它方向较少。首采区三维地震勘探证实采区内部小构造发育较多，不利于工作面布置。本井田的东部岩浆侵入较为严重，一般呈岩脉状和似层状侵入煤系，其中0线以南主要入侵7煤组及其上下层位，且多集中在东部和西南部；0线以北则多入侵7至10煤组，岩体西厚东薄。岩浆所及，往往破坏煤层的结构，使煤的变质程度增高直至质变为天然焦，

31、或使煤层厚度变薄乃至被吞蚀。本井田构造条件是影响工作面单产提高的重要因素。2初期采场条件为了提高矿井前期效益，本矿井初期开采厚度较大、条件较好的10煤层；为了减少初期工程量、缩短建井工期、初期在工业场地保护煤柱线两侧分别布置东一（10）和北一（10）2个采区，分别移交1个10煤层高档普采和综采工作面。其中东一（10）采区走向长11001400m，倾斜宽450900m，煤层倾角200300，平均煤厚2.20m，可采储量4081.8kt；采区内受断层影响较大，工作面走向长度较短，适合布置高档普采工作面；采区生产能力按500kt/a计算，采区服务年限为6.0a。北一（10）采区走向长11001200

32、m，倾斜宽600900m，煤层倾角为100150，平均煤厚3.05m，可采储量5700.5kt，适合布置综采工作面；采区生产能力按1000kt/a计算，采区服务年限为4.2a。从首采区开采条件上看，各采区内只能布置1个综采或1个普采面生产，全矿井初期以1个综采面和一个普采面同采为宜。因此，从首采区储量、煤层倾角、工作面回采难度上看，初期工作面单产不宜过高。（四）水文地质条件本井田新生界松散层孔隙水对井下开采基本没有影响，但二叠纪煤系砂岩裂隙水和石炭系太灰岩溶裂隙水则系矿井开采的主要充水因素。其中石炭系太灰岩溶裂隙含水组主要由灰岩与其间的泥岩、粉砂岩和细砂岩组成，其中含灰岩13层，累厚40m左右

33、。灰岩中充填裂隙较发育，局部具溶蚀现象，钻进过程中多数钻孔在该含水组顶部冲洗液明显消耗，总体富水性弱，是10煤层底板直接充水含水层。但淮北地区太灰岩溶裂隙发育不均，富水性差异较大，部分矿井其富水性可达中等强。鉴于该组上距10煤层在正常地段为16.1158.98m，受构造影响处仅为6.1724.50m，如果直接开采10煤层，绝大部分地段很可能因太灰水压过高而引发底板突水事故。随着开采强度和深度的增大，井下涌水将制约生产能力的提高。因此，对矿井的设计生产能力应充分考虑其影响。（五）工作面接替条件本井田主要可采煤层2层，首采的煤层为10煤层；煤层赋存较浅、厚度较大、开采条件较好、适合综采面前期接替的

34、块段主要是DF60断层以北的东二（10）采区和F10以北3线的北二（10）采区两个10煤层开采块段，因此，综采工作面接替条件较好，能保证矿井一个综采工作面的稳定生产和接替。位于井田南翼的南一（10）采区和南二（10）采区是东一（10）采区的主要接替块段，其采区走向长度短、断层较多、煤层较薄，只适合普通机械化开采或炮采，可保证矿井普采工作面的生产接替。因此，矿井前期南、北两翼各保证一个工作面接替比较容易，矿井后期随着南部和北部采场的打开，可适时增加一个炮采工作面，来稳定矿井的生产能力。（六）工作面单产本井田东部的任楼煤矿目前开采中组煤的7282煤层（任楼井田内10煤层不发育），平均煤厚2.02.

35、8m，由于该井田内斜切断层较发育，造成综采面走向推进长度普遍较短（一般5001500m），加之工作面装备较差，综采面单产一般为0.60.8Mt/a，局部煤厚较大的轻放工作面单产达到1.0Mt/a。本井田地质条件与任楼井田相近，初期综采开采块段的10煤层厚度较大（平均3m），单从煤层厚度上看，综采面有高产的条件；但考虑到井田内断层、褶皱较发育、煤层倾角变化较大以及煤层稳定性等制约因素，并结合淮北矿区实际单产水平，本设计认为矿井初期开采10煤层时，综采面单产可达到0.81.00Mt/a。构造较复杂、煤层较薄的南翼普采工作面长度均不足800m，结合本区邻近生产矿井的实际情况，工作面单产考虑0.30.

36、5Mt/a。因此，本矿井以1个综采工作面达到1.20Mt/a的设计生产能力较为困难，1.50Mt/a设计生产能力以2个工作面同采来保证，就工作面接替和工作面单产而言，相对较为容易实现。而1.80Mt/a设计生产能力需要2个综采工作面同采来保证，矿井初期综采工作面接替较为紧张。综上所述，从本井田外部建设条件、市场条件、煤种条件以及矿区接替要求等方面看，本井田开发规模应适当加大；但考虑到井田储量有限、构造较复杂、可采煤层较少、首采区小断层较多，结合采场接替条件以及工作面单产水平等制约因素，本矿井建设规模又不宜过大。结合矿井开拓布置，本设计对矿井生产能力提出1.50、1.80、1.20Mt/a 3个

37、井型方案进行分析比较：方案I：矿井设计生产能力为1.5Mt/a。该方案矿井投产时，工业场地内布置主井、副井、回风井3个井筒；井下南、北翼分别移交东一（10）和北一（10）2个10煤层采区，采区内10煤层平均厚度分别为2.20、3.05m，分别装备1个10煤层高档普采工作面和1个10煤层综采工作面，工作面单产分别为0.5Mt、1.0Mt/a。矿井后期23个工作面生产。矿井计算服务年限49.2年。该方案移交井巷工程量28941.0m，万吨掘进率193.0m；矿井出煤工期28.5个月，竣工工期45.8个月；矿井静态总投资103798.4万元，静态吨煤投资685.3元/t。该方案矿井投产时井下巷道布置

38、见图2-2-1。方案：矿井设计生产能力为1.8Mt/a。该方案井筒布置、首采煤层、建井工期均与方案I相同。初期移交北一（10）采区1个综采工作面和东一（10）采区一个综采工作面。该方案北一（10）采区综采面单产按1.0Mt/a，东一（10）采区综采工作面按0.8Mt/a。矿井初期2个工作面同时生产。矿井计算服务年限41.0年。该方案移交井巷工程量29026m，万吨掘进率161.3m；矿井出煤工期28.5个月，竣工工期45.8个月；矿井静态总投资109992.5万元，静态吨煤投资611.1元/t。该方案矿井投产时井下巷道布置参见图2-2-2。方案：矿井设计生产能力为1.2Mt/a。该方案矿井投产

39、时，工业场地内布主井、副井、回风井3个井筒；井下移交北一（10）采区（区内10煤层平均厚度3.0m），装备1个10煤层综采工作面，工作面单产为1.2Mt/a。矿井计算服务年限61.5年。该方案移交井巷工程量20251m，万吨掘进率168.8m；矿井出煤工期28个月，竣工工期28个月；矿井静态总投资95992.5万元，静态吨煤投资799.9元/t。以上3个井型方案技术经济比较见表2-2-1。井型方案主要技术经济指标比较表表2-2-1序号 方 案项 目单位方案I方案方案1矿井生产能力Mt/a1.51.81.22矿井服务年限a49.241.061.53移交井筒数目个3334移交采区名称东一(10)采

40、区北一(10)采区东一(10)采区北一(10)采区北一(10)采区5移交工作面数目个1个10煤层高普面,1个10煤层综采面2个10煤层综采面 1个10煤层综采面6移交井巷工程量m2894129026202517万吨掘进率m193.0161.3168.88建井工期（出煤/竣工）月28.5/45.828.5/45.828/289矿井静态投资 万元103798.4109992.595992.510静态吨煤投资元/t685.3611.1799.93个井型方案相比，方案（1.20Mt/a）初期移交1个综采工作面，井巷工程量少、初期投资小；考虑到本井田构造相对复杂，以一个综采工作面达到设计产量，工作面单产

41、偏高，实现的难度较大，而且井田开发强度低，因此，本设计不予采用。方案（1.80Mt/a）虽然吨煤投资小；但井田开发强度偏大，服务年限偏短，工作面接替紧张；在本井田断层、褶皱较发育、煤层倾角变化较大的开采条件下，矿井初期达产和后期稳产难度大。相对而言，方案I（1.50Mt/a）矿井设计生产能力与资源条件相适应，矿井开发强度和服务年限适中，有利于稳定发挥矿井资源优势和投资效益；工作面单产与井田构造和煤层条件相适应，工作面接替容易，矿井达产、稳产有保证；因此，本设计采用井型方案I，即1.50Mt/a井型方案。三、矿井服务年限按1.50Mt/a设计生产能力，并考虑1.35的储量备用系数，矿井计算服务年

42、限为49.2年。其中一水平计算服务年限为36a。4 井田开拓4.1 井田开拓的基本问题一、井田主要特点本井田具有以下主要特点：（一）新生界松散层较厚。厚度介于290.00390.00m之间，一般在300m左右；（二）井田总体构造形态为一倾向北西、倾角5°30°、不对称的向斜，其向斜轴部大致在7线附近，7线以北向西倾斜，7线以南向北倾斜。（三）煤层埋藏较深，回采上限在-260-380m之间；回采下限为-1000m。（四）煤层赋存特征：井田内二迭系煤系地层中含7、10可采煤层共2层，平均煤厚分别为1.94、2.23m。从煤层稳定性上看，7、10煤层均属较稳定煤层。从煤层间距上看

43、，7、10煤层平均相距90 m，10煤层具备上行开采的条件。井田内10煤层厚度大，储量丰富，赋存稳定，适宜做首采煤层。10煤层F7以东和F25线2个块段，煤层赋存浅、厚度大、构造简单，适合矿井前期开采。（五）储量分布规律：本井田共有煤炭资源/储量170.205Mt；其中，大高家断层以西156.514Mt，占91.96%；大高家断层以东（后备区）13.691Mt，占8.04%。在大高家断层以西的156.514Mt煤炭储量中，7煤层为56.544 Mt、占36.13%，10为99.970Mt、占63.87%；按水平分：-641m以上59.755 Mt，占38.18%，-641-800m为56.62

44、8 Mt、占36.18%， -800-1000m为40.131 Mt、占25.64%。（六）井田东部岩浆侵入较为严重，一般呈岩脉状和似层状侵入煤系，其中0线以南主要入侵7煤组及其上下层位，且多集中在东部和西南部；0线以北则多入侵7至10煤组，岩体西厚东薄。岩浆所及，破坏煤层的结构，使煤的变质程度增高直至质变为天然焦，或使煤层厚度变薄乃至被吞蚀。（七）井田开采范围大。东西长约18km，南北宽约5.5km，面积约99km2。其中大高家断层以西约60 km2。二、开拓方式根据井田上述特点，本矿井采用立井、两翼集中石门及大巷开拓方式。三、井口及工业场地位置选择（一）井口及工业场地位置的选择 本设计在确

45、定井口位置时主要依据以下原则：1井口位置尽量靠近构造简单、煤层赋存浅、厚度大、储量丰富且易于初期开采的块段，以便首采区布置；2井口位置应尽量靠近井田储量中心，以利于全井田南、北两翼煤层的开拓开采；3井口处表土较薄，井底车场特别是主要硐室的岩性好；4井口及工业场地尽量避开村庄、道路、河流；5工业场地尽量少压煤，特别是少压开采条件好的煤；6地面铁路专用线走向顺直流畅，并尽量少穿河流。根据上述原则，结合地面条件、井下首采块段位置、表土层厚度及矿井开拓布置情况等因素，设计提出3个井口位置方案进行比选。方案I：井口位于7线G73孔西南200m处，地面标高+30.87m，表土厚约300m。初期工业场地内设

46、主、副、回风3个井筒，井底水平标高为-641m，位于7煤层顶板约90m处的细、粉砂岩中。后期在井田西翼深部设1个西回风井。初期移交东一（10）及北一（10）2个10煤层采区，分别装备1个10煤层高档和综采工作面，采区生产能力分别为0.50Mt/a和 1.00Mt/a。该方案移交井巷工程量28831m，万吨掘进率192.2m出煤工期30.5月，竣工工期44.8月。工业场地压煤量8580kt。地面铁路专用线长9.776km，进场及地销煤公路长11.824km。方案：井口位于7线G75孔西南270m处，地面标高+30.98m，表土厚约325m。初期工业场地内设主、副、回风3个井筒，井底水平标高为-6

47、41m，位于7煤层顶板约110m处的粉砂岩中。后期在井田西翼深部设1个西回风井。初期移交东一（10）及北一（10）2个10煤层采区，分别装备1个10煤层高档和综采工作面，采区生产能力分别为0.50Mt/a和 1.00Mt/a。该方案移交井巷工程量28941m，万吨掘进率193.0m，出煤工期28.5月，竣工工期45.8月。工业场地压煤量10220kt。地面铁路专用线长9.745km，进场及地销煤公路长10.754km。该井口位置方案井下开拓布置见图2-3-2及图2-3-3。方案：井口位于7线04-13孔东南300m处，地面标高+30.70m，表土厚约340m。工业场地内设主、副、回风3个井筒。

48、井底水平标高为-650m，位于7煤层顶板约180m处的砂岩、砂质泥岩中。初期移交北一（10）和南二（10）2个10煤层采区，分别装备1个10煤层综采和高档普采工作面，采区生产能力分别为1.00Mt/a和 0.50Mt/a。该方案移交井巷工程量29978m，万吨掘进率199.9m，出煤工期31.5月，竣工工期46.8月。工业场地压煤量14860kt。地面铁路专用线长9.654km，进场及地销煤公路长11.611km。以上3个井位方案技术经济比较见表2-3-1。井口位置方案比较表表2-3-1 方案名称比较项目井口位置方案井口位置方案井口位置方案井口位置7线G73孔西南200m处7线G75孔西南27

49、0m处7线04-13孔东北300m处井口处地形、地貌地面平坦地面平坦地面平坦、无村庄井口处原始标高（m）+30.87+30.98+30.70井口处表土层厚度（m）300325340井筒数目(初期/后期)3/43/43/3水平标高（m）-650-641-650井底车场层位及岩性7煤顶板90m细砂岩7煤顶板110m粉砂岩7煤顶板180m砂岩、砂质泥岩移交采区及工作面数2/22/22/2工业场地煤柱（kt）85801022014860铁路专用线长度（km）9.7769.7459.654场外公路长度（km）11.82410.75411.611井巷工程量（m）288312894129978井巷工程投资（

50、万元）38538.738709.040307.4万吨掘进率（m/万t）192.2193.0199.9建井工期(月)(出煤/竣工)30.5/44.828.5/45.831.5/46.8以上3个井位方案相比，方案I具有以下主要优点：1.井口位于井田东翼浅部，靠近DF2以东开采条件较好的10煤层块段，初期采场条件好，工程量较少，建井工期短。2.井口处表土层较薄，节省井筒投资。3.工广压煤量最少，分别比方案和方案少1640kt和6280kt。方案I主要缺点：1.井口偏于井田浅部，后期通风、运输距离长，开采井田深部需补打回风井。2.初期巷道需穿落差200m的DF2断层。3.井口位置受到DF2、DF61

51、两条断层的影响，井底车场巷道岩性较差。4.矿井后期形成单翼开采。方案主要优点：1.井口位于井田中浅部，初期可打开DF2以东和36线2个开采条件较好（煤层赋存浅、厚度大、构造简单、适合前期开采）的10煤层块段，尤其是距离适合综采的块段较近，矿井达产有保证。2.井口附近构造相对较简单，井底车场巷道及硐室岩性相对较好。3.建井工期相对方案较短。方案主要缺点：1.井口距DF2断层以东首采块段稍远，竣工工期较长。2.初期巷道需穿DF2（落差0200m）断层。3.井口处表土层相对方案较厚。方案主要优点：1.井口位于井田中部，有利于后期井田深部煤层的开采。2.井口附近构造简单，有利于井底车场巷道施工和维护。

52、3.矿井后期不需增设回风井。方案主要缺点：1.该井口位置井筒距离开采条件好、煤层埋藏浅及勘探程度高的东部块段较远，首采面的可靠性较差。2.工业场地压煤量大，分别比方案和方案多6280kt和4640kt，且压好煤多。3.井口处表土层厚，增加矿井初期建设投资。综上分析，上述3个井口位置均不同程度地受到井下构造、首采区条件、表土层厚度及地面条件的限制，井位选择的难度较大；相对而言，方案井口位于井田中浅部，靠近DF2以东和36线2个条件较好的10煤层开采块段，即距离适合综采的开采块段较近，初期采场条件好，工程量较少，投产工期较短，移交工作面勘探程度高，且井口处表土层相对较薄；因此，设计采用井位方案（井

53、口位于7线G75孔西南270m处）。（二）前期回风井位置关于前期回风井的位置，设计考虑了2个方案。方案I：回风井设在工业场地内，矿井前期采用中央并列式通风方式。方案：回风井设在井田浅部7线04-13孔西南200m处，矿井前期采用中央分列式通风方式。2个方案相比，工期、工程量相差不大，虽然方案具有回风井井筒较浅、井筒投资较省、对矿井通风管理、灾害应变能力有利等优点，但却存在以下不足：12个工业场地，生产管理不便；2场地分开布置，占地面积大，压煤多，且对东一采区的走向条带布置极为不利；3回风大巷须布置在10煤层顶板，需要留设保护煤柱；410煤层露头走向变化较大，回采上限标高相差120m（-260m

54、-380m）回风大巷布置、施工较为困难。5生产期间回风大巷的掘进处在回风流中，施工条件较差；6矿井前期通风线路短，负压低；后期通风线路长，负压高，西部和北部需各打一个风井。前、后期需设5个井筒。综合上述分析认为，中央分列式通风方式不及中央并列式通风方式好，故设计采用方案I。（三）后期风井及其位置后期开采深部采区煤层时，南翼采区最大通风距离将达到18km左右，超过了回风井风机通风能力范围，必须增设一个风井。设计提出开凿回风井（方案）和开凿进风井（方案）2个方案进行分析比较。方案：在井田西部第9勘探线G911孔东约160m处开凿1个西回风井，回风水平标高-800m，布置-800m总回风巷，用采区回

55、风石门与总回风巷联络，形成采区通风系统。该方案的优点是：1南北两翼实行分区通风，通风系统稳定、可靠，利于矿井风量的调节。2采区巷道服务时间短，巷道维护工程量小。3后期南翼采区回风水平标高-800m，进风水平标高-1000m，抗灾能力强；井筒施工工程量小。该方案缺点是：1人员只能从副井下井，到作业地点的线路长，增加了工人的劳动强度。2进风路线长，对工作面降温不利。方案：在井田西部第9勘探线G911孔西约500m处开凿1个进风井，井筒内安装提升设备，可以上下人员，回风水平标高-1000m。该方案的优点：1进风井可以上下人员，到作业地点的线路短，可以降低工人劳动强度，且不需增加风机管理人员。2进风路

56、线短，有利于工作面的降温。该方案的缺点：1全矿井只有1个回风井，不利于井下风量的调节。2进、回风水平在同一水平标高，抗灾能力小。3深部采区总回风巷布置在-1000m水平，压力大，服务时间长，巷道维护工程量大；井筒施工工程量大（比方案多施工200m）。综上分析，方案南北两翼实行分区通风，通风系统更加稳定、可靠，井下风量调节容易，矿井抗灾能力强，井巷维护工程量小，因此，本设计推荐此方案，即在井田西部第9勘探线G911孔东约160m处开凿1个回风井。四、井筒数目及用途根据矿井提升和通风要求，本矿井初期在工业场地内设主井、副井和回风井3个井筒。主井净直径5.0m，装备1套16t双箕斗，用于井下煤炭提升

57、并兼进部分风。副井净直径6.8m，装备1套1.5t双层四车1宽1窄罐笼，用于井下辅助提升和进风。井筒内设梯子间，作为矿井的一个安全出口。回风井净直径5.5m，主要用于矿井回风。井筒内装备密闭梯子间，作为矿井的另一个安全出口。矿井后期，在井田西部增设一个西回风井。矿井前期采用中央并列式通风，后期为混合式通风。综上所述，矿井初期在工业场地内设主、副、回3个井筒，后期增设1个西回风井，全矿井前、后期共设4个井筒。五、水平划分及水平标高的确定（一）水平划分本井田煤层回采上限为-260-380m，平均-320m，回采下限-1000m，回采总高度为680m，煤层倾角5°30°，井田浅部

58、、深部煤层倾角较大，中部煤层倾角较小。根据井田的具体特点，本设计在水平划分时，着重考虑了以下主要原则：1第一水平应有较合理的储量和较适中的服务年限；2本矿井采用走向长壁与倾斜长壁相结合的采煤方法，水平划分时应保证工作面有一个合理的有效推进长度和合理的区段数目；3井底车场所处层位岩性较好，以便于车场巷道的维护。根据上述原则，结合井田煤层倾角变化较大的具体特点，本设计提出2个水平划分方案进行比较：方案：全井田采用一个水平上、下山开采方式。该方案水平标高设为-800m，上山部分阶段垂高420540m，由于水平以上垂高过大，考虑在-641m水平建立包括运输、通风等系统的辅助水平。方案：全井田划分为二个

59、水平开采，矿井后期通过暗斜井延深方式。一水平标高-641m，采用上、下山开采方式，下山采至-800m；二水平标高-1000m。上述两个方案相比，虽然方案对-800m以浅、-641m以深开采有利，但由于主、副立井受太灰水影响，不能直延至-800m水平；且矿井初期投资大、工期长，故设计不采用。根据本井田的具体特点，结合井底车场及相关硐室的岩性，设计确定全井田划分为二个水平开采。第一水平标高为-641m，采用上、下山开采方式，下山采至-800m；第二水平标高暂定为-1000m，采用暗斜井延深方式。（二）水平标高的确定1防砂煤柱的计算基础本井田基岩被厚度在290.00390.00m的西厚东薄的新生界松散层所覆盖。按照沉积物的组合特征和含、隔水情况，可将新生界自上而下大致分为一含、一隔、二含、二隔、三含和三隔计3个含水