采矿工程毕业设计（论文）-开滦矿务局范各庄矿180万ta新井设计

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1、设计总说明本设计包括两个部分：一般部分和专题部分。一般部分为开滦矿务局范各庄矿新井设计，全篇共分为十个部分：矿井概括及井田地质特征、井田境界及储量、矿井工作制度和设计生产能力、井田开拓、采区巷道布置、采煤方法、井下运输、矿井提升、矿井通风与安全和矿井主要经济技术指标。范各庄井田，矿井东西长约为2570m，南北宽约为5700m，面积为14.25km2。井田内的可采煤层为5煤、7煤、9煤，其中主采为9煤，该煤层赋存稳定，平均厚度5.4米。倾角平均为13，为缓斜厚煤层。井田内工业储量23706.87万吨，可采储量15452.98万吨。矿井最大涌水量为1140/h，相对瓦斯涌出量0.649，属于低瓦斯

2、矿井。范各庄矿年设计生产能力180万t/a，服务年限61.3年。采用立井单水平加暗斜井延伸开拓，第一水平标高-450m，第二水平标高-650m。矿井采用单一走向长壁综合机械化采煤法。矿井布置一个综采工作面保证全矿井的产量，长度200m，煤的运输采用10t架线式电机车牵引3t固定式矿车运输。矿井的通风方式采用中央分列式通风。关键词：综放；立井加斜井开拓；两水平全套图纸加扣 3346389411或3012250582The Brief Introduction of the DesignThis design including two parts: general part and specia

3、l part.The general part is a new design of Fangezhuang Mine in Kailuan Group. It has ten chapters: the outline of the mine and coalfield geology, boundary and reserves, the designed annual production capacity, service life and working area, underground transportation, lifting, ventilation and safety

4、, the economy and technology index of the mine.The Fangezhuang coal field lies in the city of Hebei province. The boundary of the mine runs 2.57 km from west to east and 5.7km from north to south on average. The total area of the mine is about 10.98 km2. there are two available seams:5#,7#, 9#.They

5、buried stably and belonging to lesser pitching coal seam, with the average angle 13degree. The industry reserves of the mine are 187.8 million tons and the usable 140.6 million tons. The average flow of the mine water is from 1140 m3/h. It is a lower gas mine.The production annual capacity of Fangez

6、huang mine is 1.2 million tons, and its service life is 60.1 years. There are 2 levels in the mine. The first development level located at the -400m, the second is 650m. The mining method is fully mechanized along the coal bed strike.There is only one working face in the mine. The length of the face

7、 is 180m. Coal is transported by the bottomdump mine car which capacity is 3t and dragged by 10 ton accumulator electrical engineering cars. The form of ventilation is the limitrophe to the coalfields center.Key words：Mechanized t op coal caving; the primary slant hole and secondary shaft; two level

8、s 第 169 页 共 169 页一般部分 1 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1交通位置范各庄矿位于唐山市古冶区境内,北距古冶火车站10.2公里，矿内铁路与京山线古冶站和林西矿接轨，有公路干线通过井田 。井田南北走向长5.7km，东西最大倾斜长2.57km，井田总面积为10.98,为开平煤田的一部分。交通十分方便，具体见交通位置图1-1。矿井地理坐标：东经113度28分，北纬39度33分，井田北部、西北部及西部与吕家坨矿相接，井田西及西南部与钱家营矿相邻，井田东部及南部以14煤层的基岩露头为界。井田地理位置优越，交通线四通八达。西距唐山市区23公里，丰南区31公里。西南距天津市

9、121.5公里，西北距北京市192.3公里；北距古冶205国道10公里，京沈高速榛子镇入口23公里；南距唐港高速青坨营镇入口16公里，曹妃甸新区41公里，曹妃甸港67公里；东距滦县新城26.7公里，秦皇岛港100公里。东南距滦南县城24公里，乐亭县城46公里，京唐港66公里（以范各庄矿为中心，直线距离）。 图1-1开滦矿区矿井分布及交通位置平面图1.1.2自然地理1)井田地形、地貌 该地区地貌形态属于华北平原地带。地形高差不大，地面标高平均为+20米。范各庄南矿井田是被第四系冲积层所覆盖。地貌简单，地表平坦，地势呈现北高南低，坡度12左右，地表海拔标高+13到+23m。由于受多年开采的影响，矿

10、区南北各有一个塌陷坑，随开采的进行而逐步扩大并有大量的积水。矿区范围内分布有村庄1个，分布在井田东南部。2)水系因为煤系地层上覆盖着巨厚的冲积层，大气降水后大部分从地表流走，所以矿井涌水量无季节性变化，历史最高洪峰水位为19.572m。本矿区工业及生活用水的主要供水水源为第四系上组砂岩层水和矿井净化水。水质类型为HCO3CaNa，矿化度0.37g/L。供水水源的取水方式采用管状井分散取水。矿井每日排水量约为4500 m3，全部进入污水净化站进行处理，净化水主要用于井下防水注浆、洒尘、电厂冷却、洗煤厂补充用水。3)气象情况矿区气候属于大陆季风气候，春季东风和西风交替出现，气候干燥少雨；夏秋两季东

11、南和南风交替由海面带来潮湿空气，使矿区多雨；冬季因受西伯利亚蒙古一带冷气压影响多西北风。自建井以来，多年平均降雨量为617.45mm，降雨多集中在79月，这三个月的降雨量为463.79 mm。矿区气候属大陆型季风气候，夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥，气候变化较大，春季东风和西北风交替出现，气候干燥少雨，夏秋两季东南和南风常有海面带来的潮湿空气，使矿区多雨；冬季因受西伯利亚蒙古一带冷空气压的影响，多西北风，气候寒冷干燥。每年的7、8、9三个月降雨量占全年降雨量的76。年平均气温10.8C，常年最高气温37.6C，最低气温-22.6，冻土深度0.50.7m，结冰期：11月中旬至次年的3月中旬。4)水电

12、供给情况我矿工业、生活用水均从地面自备深水井和井下清污分流工程取水；进入矿中央输电线。本矿井建设期间，所需要建设材料，除钢材、木材和部分水泥需由国家计划供变电站的电源线计四趟，其中两趟是电网吕家坨变电站35千伏输电线，另外两趟是开滦林西电厂35千伏应外，其它砖、石、砂等土产材料，均由当地供应，满足建设需要。1.2 井田地质特征1.2.1地层范各庄煤田区域地层表1-1表1-1 范各庄煤田区域地层表 系统组含煤层厚度岩性第四系219.5砂、粘土、卵石二迭系下白垩统大苗庄组5、7煤69.4砂岩、粉砂岩煤和泥岩石炭系上侏罗统赵各庄组9煤86.4砂岩、粉砂岩、煤组成奥陶系中统无86.4灰岩、白云石1.2

13、.2构造1）区域构造范各庄井田位于开平煤田的东南翼。开平煤田位于燕山南麓，煤系地层为石炭二迭系。开平主向斜是煤田的主要构造骨架，呈复式向斜构造。向斜的总体轴向为NE向，自古冶以北主向斜逐渐转为东西向。2）井田构造(1) 褶曲 范各庄井田的主体构造为井田北翼的塔坨向斜和南翼毕各庄区域的毕各庄向斜，是由于开平向斜在发育过程中北部受青龙山东西构造带影响，主向斜轴在古冶以北发生偏转呈东西向而派生出的南北应力场形成的次一级构造。(2) 断层 井田内共有两条断层，F0、F1、F2走向东-西两条倾角都较大，F0属于正断层F1和F2属于逆断层。（详见断层一览表1-2） 表1-2 断层一览表名称性质断层面走向倾

14、向倾角（）落差（m）影响范围F0正断层南北东西679036较大F1逆断层南北东西6104较小F2逆断层南北东西5903.5较小1.2.3井田内水文地质情况57煤层间砂岩裂隙承压含水层，79煤层间砂岩裂隙承压含水层。抽水试验结果，单位涌水量为180.6m3/h，渗透系数为0.0121.725/昼夜。水质类型变化较大，为重碳酸-钠钙镁型。范各庄南矿井田水文地质情况复杂，煤系上下各有一个含水层，上为冲积层强含水层，其为厚度不等的卵石层，下有一黏土层有隔水作用；下为奥灰含水层。它们之间联系密切，以煤层露头线为联系，相互沟通，煤层地质有两个含水层：5S顶板砂岩含水层和12S-14S砂岩组含水层，它们是矿

15、井的主要出水来源。矿井涌水量为39t/min，矿井最大涌水量为3180t/min。矿井涌水量无季节性变化，不受大气降雨的直接影响。因为煤系地层上覆盖着巨厚的冲积层，大气降雨后，大部分从地表流走，少部分渗入地下，首先形成潜水，然后再慢慢地向下渗透到底部卵砾石层，形成孔隙承压水。通过基岩隐伏露头补给煤系地层，然后经构造和裂隙渗入巷道和采空区，变成矿井涌水。地表水体与第四系冲积层中的潜水层水量呈互补关系。在雨季地表水体水位高于潜水层水位，地表水补给潜水；在旱季地表水体水位低于潜水位，潜水补给地表水。地表水体和大气降水一样，在正常情况下，只是通过渗透补给冲积层底部卵砾石含水层，间接补给煤系地层。1）地

16、下含水层及其特征在煤系地层中，对矿井直接充水的含水层是5煤层顶板砂岩裂隙承压含水层。5煤层顶板砂岩裂隙承压含水层：该层在5煤层顶板以上，平均厚度约74.4米，岩性主要为中、细砂岩及粉砂岩。该层裂隙发育，含水较丰富。采掘过程中大都表现为淋滴水，局部表现为涌水现象。2）地质构造对矿井充水的影响范各庄南矿井田煤系地层下部以奥陶系石灰岩为基底，上部有巨厚冲积层覆盖。井田北部为单斜构造，南部为向斜构造，有良好的储水条件，地下水极易沿岩层的孔隙、裂隙集中而达到饱和，其结果使所有含水层均为承压状态。经钻孔实测奥陶系石灰岩含水层水压在-310水平为3.03.3兆帕，在-490米水平为4.85.0兆帕。突水与构

17、造密切相关，断裂构造规模和力学性质以及区域内断裂构造的复杂程度是发生突水的重要因素。1.2.4 沼气，煤尘及煤的自燃性 矿井瓦斯等级：低瓦斯矿井矿井瓦斯绝对涌出量：0.73矿井瓦斯相对涌出量：0.12煤尘爆炸指数为41.38%，各层均属于很自燃性煤，发火等级为1。1.2.5顶地板岩石力学性质表1-3 井田内各煤层顶底岩石力学性质及分类表煤顶底板岩性厚度/米特征及赋存情况5煤伪顶粉砂岩01.3岩石破碎，夹多层煤线直接顶粉砂岩3.0水平层理，层理面附大量植物化石，富含泥质结核，成细层状或串珠状分布。老顶砂岩4.0硅质胶结，局部含钙质。直接底粉砂岩0.51.0含大量植物根化石。老底细砂岩2.03.0

18、水平层理，分布稳定。7煤伪顶泥岩0.52.5一般在1.0米以下，岩性破碎，局部增厚可达2.5米，相变为粉砂岩或细砂岩。中夹一层煤线，顶部一层煤线与直接顶相隔。续表1-3 井田内各煤层顶底岩石力学性质及分类表煤顶底板岩性厚度/米特征及赋存情况7煤直接顶粉砂岩2.43.5水平层理，含植物化石。井田中部厚度增大至68米，北翼及深部局部被冲蚀掉。老顶中砂岩0.56.0硅质胶结，坚硬。北翼及深部局部直接沉积于煤层上。直接底粉砂岩0.52.5南一石门以北厚度小于1.0米，松软破碎，含大量植物根化石，同时8煤层顶板，北翼局部缺失，直接为8煤层，即7、8煤层合群。南二石门以南逐渐增厚。老底细砂岩02.5层状结

19、构，南二石门以南逐渐增厚。9煤伪顶无伪顶。直接顶粉砂岩4.0含炭质成分及菱铁矿结核，小断层、节理十分发育，比较破碎。北三石门以北相变为细砂岩。老顶细砂岩4.5水平层理，层理面附炭质薄膜，分布稳定。顶底板岩性厚度/米特征及赋存情况直接底粉砂岩2.0局部缺失。顶部含大量植物根化石。井田中部较厚。老底细砂岩3.0硅质胶结，坚硬，局部相变为粉砂岩。1.2.6 煤质，牌号及用途井田各煤层由腐植煤构成。其宏观煤岩组分以亮煤为主，暗煤次之，镜煤和丝炭较少；其煤岩类型以半亮型煤和半暗型煤为主，光亮煤较少，具条带状-线状层理。显微煤岩组分以镜质组占绝对优势。井田内各主要可采煤层的煤种均为结焦性良好的1号、2号肥

20、煤和气肥煤。赋存于陆相大苗庄组的5煤、7煤则灰分较高，发热量较低，但煤的含硫量低。均属于难选或非常难选煤。表 1-4 原煤工业分析综合表项目灰分 Ag（%）硫分 S（%）挥发分 Vr（%）发热量（大卡/克）灰熔融性煤质牌号备注5煤层10.7820.870.530.9834.0339.2040407902135015001、2号肥煤为主，局部气肥煤15.820.7436.9459017煤层26.7238.290.430.5827.7336.80552076521、2号肥煤为主，局部肥焦煤和气肥煤在井田东南翼煤层结构复杂，夹石增厚，灰分增大。31.090.4729.8660609煤层24.1731

21、.701.052.4430.6338.7146007630117015001、2号肥煤南翼煤层下部夹石层增厚，灰分增加。28.801.6335.1060161.3煤层特征1.3.1煤层地层1)唐山组 该组地层属于石炭系中统，直接覆于奥陶系灰岩之上，与奥陶系地层呈假整合接触，平均厚度约为56米。岩性以粉砂岩、泥岩为主，细砂岩次之，底部为土质泥岩。2)开平组 属于石炭系上统， 上部赵各庄灰岩顶板，下起唐山灰岩顶板，本组厚度约为52米。岩性以细砂岩和粉砂岩为主，泥岩次之。本组比唐山组颜色较深，多呈深灰色，泥岩显著减少，含砂量增加，植物化石增多，黄铁矿结晶体和菱铁矿结合较发育。(3)赵各庄组 属于石炭

22、系上统，上部以11煤层顶板为界，下伏开平组，厚度约为86米，为主要含煤层之一，岩性以粗砂岩、中砂岩和粉砂岩为主，泥岩次之。(4)大苗庄组 属于二迭系下统，厚度约为67米。本组以深灰、黑灰色粉砂岩和泥岩为主，青灰色中砂岩次之，为主要含煤地层之一。含可采煤层2层，即7 煤、8煤。植物化石的种类显著增多。 表15 范各庄矿井田地层划分简表 地质时代建组起止层位地层接触关系厚度含煤性主 要 特 征系统组第四系由地表至基岩面不整合整合整合整合整合整合假整合219.5主要由砂、粘土、卵石组成。二迭系上统古冶组红色砂岩底面至A层顶面120.0不含煤主要由中砂岩、粉砂岩组成下统唐家庄组A层顶面至5煤层顶面26

23、9.7含煤线4-5层主要由中砂岩、粉砂岩组成大苗庄组5煤层顶板至11煤层顶板69.4含煤6层可采3层即5、7、9煤由砂岩、粉砂岩、煤和泥岩组成。石炭系上统赵各庄组11煤层顶板至K6灰岩顶面86.4含3层煤即不可采的11、12、12半煤由砂岩、粉砂岩、煤组成开平组K6灰岩顶面至K3灰岩顶面51.7含煤13层主要由粉砂岩、泥岩组成，夹三层分布不稳定的灰岩中统唐山组K3灰岩顶面至奥陶灰岩顶面55.8含13层不稳定薄煤线以粉砂岩为主，细砂岩次之，间夹三层灰岩，底部为G层铝矾土岩奥陶系中统开平组由灰岩、白云岩等组成1.3.2.煤层赋存情况及可采煤层特征井田内共三层可采煤层，厚度及一般特征描述如下：5煤层

24、：5煤层为简单结构煤层，煤层厚度1.2m，厚度变化尚有规律，西北薄，东南厚。均在可采范围，为较稳定煤层。煤岩类型以光亮型煤为主，间夹半亮型煤。内生节理发育，性脆。煤的硬度f=0.30.5，密度1.36 克/厘米3。5煤与下伏的6煤间距810米，与7煤层的间距2943米，平均32.2米，由北往南逐渐变薄。7煤层：7煤层为复杂结构厚煤层。煤厚3.4m。煤层厚度由北往南逐渐变薄，煤岩类型以半亮型和半暗淡型煤为主，中间夹12层暗淡型煤，底部为光亮型煤。煤层中节理裂隙发育，棱角状断口。煤的硬度f=0.40.9，密度1.57克/厘米3。7煤与下部8煤层间距变化较大，间距015米。在井口区7、8煤层合群，往

25、南间距逐渐增大，在井田北翼7、8煤层间距为0.30.5米。9煤层:9煤层为复杂结构的中厚煤层。煤层厚度5.4m。含有12层泥岩、粉砂岩夹石，夹石分布广泛，变化较大，由北往南逐渐增厚，由0.1米至0.9米，9煤层厚度的变化较大，多是由于煤层底板起伏变化较大和煤层顶板小型断层比较发育造成。煤岩类型以光亮型为主。内生节理发育，玻璃光泽。煤的硬度f=0.40.7，密度1.51克/厘米3。与下伏11煤层间距5.321.0米，平均9.3米。表1-6 煤层综合柱状图表 1.3.3 煤层赋存状况及可采煤层特征本井田共有可采煤层三层，从上到下依次为5、7和9煤层。煤层倾角平缓，倾角一般为914。煤层埋藏较浅，一

26、般在-150-800米，煤层总厚度10.0米，煤层层间距不大。具体参数及相关特征见煤层特征表1-5和煤层综合柱状图表1-4。 煤层名称煤厚（m）层间距（m）倾 角（）围岩煤的牌号硬度（f）容重（t/m3）最大最小顶板底版平均51.856.16015914砂岩细砂岩1、2号肥煤为主，局部气肥煤0.30.51.361.270.32.646.32.6中砂岩细砂岩1、2号肥煤为主，局部肥焦煤0.40.91.573.491.058.320.138.9细砂岩细砂岩2号肥煤为主，局部气肥煤0.40.71.515.4 表1-8 可采煤层特性一览表1.3.4 勘探程度及可靠性在范各庄井田范围内进行过大量的精查工

27、作。除以往工作量外最后一次在精查区内又探了100个钻孔，基本上搞清了本井田的煤层赋存情况和主要地质构造情况。但由于地质构造复杂和勘探的水平所限，有一部分地质构造是推定的，控制程度还是有较大摆动。根据本地区断裂的一般规律，在大断层附近还有较多的小的断裂没有控制，这些都需要在生产过程中予以注意，有的孔斜较大，对构造的推定有一定的影响。表1-9 煤层稳定性分析成果表煤层可采性指数km(%)厚度变异系数r（）综合评价579.450.7不稳定710025.3较稳定998.328.8较稳定2 井田境界和储量2.1井田境界2.1.1 井田划分的依据1）在井田划分时，它保证各井田合理的尺寸和境界，使煤的各部分

28、得到合理性开发。井田划分的范围、储量、煤层赋存及开采条件与矿井生产能力相适应。对于现代化大型矿井，要求井田有足够储量和合理服务年限，生产能力小的矿井可小些。同时考虑到矿井发展余地，井田范围应适当的划的大些。本设计生产能力为180万t/a,属于大型矿井。因此在划分井田范围时，应与该生产能力相适应。2）保证井田有合理的尺寸。通常情况下，为合理安排井下生产，井田走向长度应大于倾斜长度。如井田长度过短，则难以保证矿井各个开采水平有足够的储量和合理的服务年限。造成矿井接替紧张。井田走向长度过长，又会给矿井通风，井下运输带来不便。根据实际地质情况，并参照我国煤矿的实践经验，选择一个合理的尺寸。3）合理划分

29、矿井开采范围，处理相邻矿井关系。划分矿井边界时，通常把煤层倾角不大，沿倾斜延展很宽的煤田，分成浅部和深部两部分。一般应先浅后深，先易后难，分别开发建井，以节约初期投资。4）选择好井口与工业广场位置划分应考虑井筒与工业广场位置的选择，使有利于井田开拓和采区布置，有利于矿井建设施工和工业场地布置。2.1.2开采界限井田煤系地层主要由石炭系、二迭系地层组成，其中包括中石炭统唐山组，上石炭统开平组、赵各庄组，下二迭统的大苗庄组、唐家庄组。含煤14层，可采煤层3层，分别为5、7、9煤层。其中主采煤层为9号煤层，5、7煤层为后期储备资源开采。矿井设计只针对9号煤层。开采上限：5煤层以上没有可采煤层。下部边

30、界：9煤层以下没有可采煤层。2.1.3井田尺寸井田赋存状况示意图如图2-1所示图2-1 井田赋存状况示意图井田的最大走向长度为5.5km，最小长度为5.5km,平均长度为5.5km。井田倾斜方向的最大长度为3.5km, 最小长度为2.5km,平均长度为3km。煤层的倾角最大为16，最小为10，平均为13。井田的水平面积按下式计算：S=LH 2-1-1式中：S井田的水平面积，m2;H井田平均水平宽度,m;L井田的平均走向长度,m。则井田的水平面积为；S = 57 500 500 = 14.25（）2.2矿井工业储量2.2.1勘探类型及储量等级的圈定1）井田勘探类型根据矿井勘探情况，其勘探类型为类

31、型。2）钻孔及勘探线分布全区经过普查、详查、精查勘探及使用综合勘探的精查补充勘探后，使完成钻孔145个，地震物理点3466个，平均每平方公里有2.13个，地震物理点23.9个，共计工程量为10621.27m，其中水文钻孔3个，为1865.61m。2.2.2储量等级的圈定根据对煤矿床的勘探，研究程度和煤炭工业建设的需要，将煤炭储量划分为A、B、C、D四级。本矿井煤质稳定，煤类单一，水文地质条件中等，煤系中无岩浆岩破坏活动，因此储量级别的划分主要依据对地质构造和煤层的控制、研究程度。邻近不可采边界的块段均不圈定高级储量；断层煤柱不圈定高级储量，一律降为C级储量；2.2.3煤层最小可采厚度该井田煤层

32、倾角均小于15，各煤层经洗选后均能达到炼焦用煤要求，根据生产矿井储量管理规程的规定，确定煤层的最小可采厚度为1.2 m。2.2.4矿井工业储量的计算矿井工业储量是指在井田范围内，经过地质勘探，煤层厚度与质量均合乎开采要求，地质构造比较清楚，目前可供利用的可列入平衡表内的储量。矿井工业储量一般即A+B+C级储量。井田范围内全区可采煤层为5煤、7煤和9煤共3层煤。其中，5煤平均厚度为1.2m， 7煤平均厚度为3.4m，9煤平均厚度为5.4m，可采煤层总厚为10.0m。矿井的工业储量根据经纬网网格法来计算。经过计算，得出井田范围内有57个经纬网格，煤层倾角没有较大的变化，在7到16左右。计算数据的依

33、据及方法：1计算数据的求取（1）投影面积：以1：5000煤层底板等高线图为基础，划分储量计算块段，块段形状规则的以几何图形求面积的方法计算，不规则的，则用AutoCAD在计算机上求得。（2）煤层厚度及倾角：计算块段储量使用的煤厚及倾角是按储量规程要求计算的控制该块段的工程揭露的各见煤点的煤厚及倾角平均值。（3）容重：计算块段储量使用的容重是1975年测定的数据，（见表2-2）表2-2煤层容重（单位：吨/米3）煤层5煤层7煤层9煤层容重1.361.571.51（4）设计回采率：我矿采用储量规程规定的各类煤层的回采率数据如表2-3表2-3煤层回采率 煤层5煤层7煤层9煤层回采率85%75%75%2

34、、储量计算公式：按生产矿井储量管理规程规定储量计算采用公式为：(1)块段地质储量=斜面积x煤厚x容重(2)块段可采储量=（Q1-P）x（1-n）x KQ1=工业储量；P=永久煤柱储量；n=地质及水文地质损失系数；K=设计采区回采率(3)煤层地质储量=该煤层各块段地质储量之和(4)水平地质储量=该水平各煤层块段地质储量之和(5)煤层可采储量=该煤层各块段可采储量之和(6)水平可采储量=该水平各煤层块段可采储量之和(7)全矿地质储量=各煤层地质储量之和=各水平地质储量之和(8)全矿可采储量=各煤层可采储量之和=各水平可采储量之和依据勘探钻孔见煤厚度，采用地质块段法计算。公式见2-1Q = （2-1

35、）式中：Q工业储量，万tSi块段水平投影面积，m2Mi块段内钻孔见煤厚度的均值，mA块段内煤层的平均倾角，度计算得井田内工业储量23706.87万t。2.3矿井可采储量2.3.1保护煤柱储量计算要计算井田可采储量，首先要确定各种永久煤柱损失。永久煤柱一般是指保护工业广场和井筒的保护煤柱，井田境界和大断层两侧的井田境界煤柱和断层煤柱，以及保护地面建筑物、河流、铁路等而留设的保护煤柱等。1）工业广场保护煤柱受保护面积边界是由受保护建筑物和主要井筒的边界向外加上一部分备用量即维护带确定的。受保护建筑物边界一般不是直接以被保护建筑物的外边界为准，而是取平行于煤层走向或倾斜方向的与受保护建筑物外缘相连的

36、直线所围成的面积，作为受保护建筑物的边界。地面建筑物和主要井筒的保护煤柱是从受保护的边界起，按基岩移动角、和及表土层移动角所做的保护平面与煤层的交线来确定。煤层群开采时，应采用重复采动条件下的移动角值。基岩移动角和表土层移动角如图2-3所示。图2-3 岩层移动角示意图安全煤柱的留设与计算一般用垂直断面法求得。煤柱的留设的计算方法与步骤如下：(1) 确定受保护面积如图2-4所示，在开拓平面图上通过建筑物四个角分别做平行与煤层走向和倾斜的四条直线，得矩形abcd。在矩形的外缘加上20m宽的维护带，得受保护面积abcd。图2-4 用垂直断面法确定建筑物下安全煤柱(2) 煤柱煤量计算工业场地煤柱煤量=

37、梯形面积煤层厚度煤层密度工业广场面积的取值，依据设计井型大小按煤矿设计规范中关于煤矿设计规范中若干条文修改的决定（试行）之规定选取。表2-1 工业场地占地面积指标井型/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本矿井井型为180万吨/年，故工业广场占地面积为： 181.2 = 21.6（ha）, 即 216000设计工业广场形状为长方形，长为540 m, 宽为400m。矿井的表土层厚度为50米，煤层平均倾角13，= 70 =72，=64，冲击层移动角35，围护带宽度为20 m。表2-4 地表层移动角及岩层移动角地表

38、层厚度（m）()()()()8035727064经计算得：梯形高度h = 753m；梯形上底AB = 895m；梯形下底CD = 1036m，工业广场保护煤柱面积： = 0.5 （AB + CD） = 0.5（875.4+1028.4）947.8 = 902210.8（） 工业广场保护煤柱煤量= 梯形面积煤层平均厚度煤层平均密度 各煤层所以工业场地煤柱量计算如下： 5煤层工业场地煤柱量 902210.81.21.36 1472408（t） 7煤层工业场地煤柱量 902210.83.41.57 4816001.3（t） 9煤层工业场地煤柱量 902210.85.41.51 7356626.9（t

39、）故 总工业场地煤柱量 1364.5万t 2）断层保护煤柱根据有关规定，为保证矿井的安全生产，根据断层的大小确定断层两侧保护煤柱的大小。大断层F0两侧保护煤柱留30m, F1与F2两侧保护煤柱留15m。其中F1与F2之间的间距较小（计算时看成一条）该矿区的断层总长为4706m。断层保护煤柱煤量断层长度煤柱宽度煤层厚度煤的密度则各断层保护煤柱储量为： 断层保护煤柱储量为 2470630(1.21.36+3.41.57+5.41.51) 427（万t）3）边界保护煤柱根据有关规定，边界煤柱留25m。本井田边界长度为17342m，则边界保护煤柱储量为：P1 = 50 L H r 2-3-1 式中：P

40、1井田边界煤柱损失量；L井田边界保护煤柱线长度；H煤层厚度；r煤容重。P1=5017342(1.21.36+3.41.57+5.41.51)=1311.4Mt4）村庄保护煤柱根据煤炭工业设计规范补充规定，为保证安全，村庄下必须留设保护煤柱。但是村庄已迁出，无需留村庄保护煤柱。5）保护煤柱总的储量损失为：1364.5+427+1311.4=3102.9万t表2-2 保护煤柱损失量煤柱类型占用储量/t 工业广场保护煤柱 1364.5 断层保护煤柱 427 井田边界保护煤柱 1311.4 村庄保护煤柱0 合 计 3102.92.3.2可采储量计算可采储量由下公式计算： 式中：Zg-矿井工业储量，万t

41、； P-保护煤柱损失储量，万t； C-采区回采率，取75%。则，Zk=（23706.87-3102.9）75%=15452.98万t2.3.3井田储量汇总表在井田内水平煤层工业储量和可采储量汇编成表，见表2-3：表2-3 井田储量计算表煤层名称工业储量/t永久煤层损失量/t采区回采率可采储量/tA+B+C工业场地煤柱边界煤柱断层煤柱合计5煤层2558160014724081415107460812202312785%188467787煤层836731504816001462857915072371095181775%581770669煤层1278139507356627707033323023

42、631672932375%88867701总计237068700136450361311401942704113102946675%1545297753 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限3.1矿井工作制度按照煤炭工业矿井设计规范规定：矿井设计生产能力按年工作日330天计算。所以，本矿井设计年工作日数为330天。矿井工作制度设计采用“四六”工作制，即三班采煤，一班准备，每班净工作时间为6个小时。按照煤炭工业矿井设计规范规定：矿井每昼夜净提升时间16小时。这样充分考虑了矿井的富裕系数，防止矿井因提升能力不足而影响矿井的增产或改扩建。因此本矿设计每昼夜净提升时间为16小时。3.2 矿井设计生产能

43、力及服务年限3.2.1矿井生产能力的确定由于范各庄矿井田范围大，煤炭储量丰富，地质构造较简单，煤层生产能力大，开采技术条件好，应建设大型矿井，初步确定矿井生产能力为180万t/a。3.2.2矿井及第一水平服务年限的核算矿井服务年限的计算公式为： （3-1）式中T矿井的服务年限，a； Zk矿井的可采储量，万t； K矿井储量备用系数，取K=1.3； A矿井设计生产能力，万t/a。由第二章计算结果可知：矿井可采储量为15452.9 万t，则矿井服务年限为 T=15452.98(1801.4)=61.3a 50a以上结果符合煤炭工业矿井设计规范的规定。第一水平服务年限的计算公式为： （32）式中 第一

44、水平的服务年限，a； 第一水平的可采储量，万t； K 矿井储量备用系数，取K=1.4；A矿井设计生产能力，万t/a。由第二章计算结果可知：第一水平可采储量12467万 t，则第一水平服务年限为 T=12467/（1801.4）=37.1a 25a 表3-1 矿井及水平服务年限表矿井设计生产能力（Mt/a）矿井设计服务 年限（a）第一水平设计服务年限/a煤层倾角025煤层倾角2545煤层倾角45906.0及以上70353.05.060301.22.4502520150.450.940201515以上结果符合煤炭工业矿井设计规范的规定。经过矿井及第一水平服务年限的核算，二者均符合煤炭工业矿井设计规

45、范之规定，因此最终确定矿井的生产能力为180万t/a。4 井田开拓4.1 井田开拓的基本问题4.1.1 确定井筒的形式、数目、配置1）井筒形式选择的一般标准煤层赋存和地形等条件具有平硐开拓条件时，应首先考虑采用平硐开拓。当平硐以上煤层垂高或斜长过大时，多开地面出口有利时，可采用阶梯平硐开拓。对于煤层赋存较浅，表土层不厚，水文地质条件简单的缓倾斜、倾斜煤层，应尽量采用斜井开拓。各种提升方式的斜井井筒倾角一般规定如下： 串车提升 25 箕斗提升 25-35 输送机 16对于有条件的矿井，在急需煤炭地区，其浅部可采用片盘斜井开拓，提前出煤，由小到大，然后集中斜井开拓。片盘斜井可一个片盘生产，一个片盘

46、准备。 采用立井开拓的一般条件为： 煤层赋存较深或冲积层较厚时； 水文地质条件复杂，井筒需要特殊施工时； 多水平开拓的急倾斜煤层； 其他井筒形式无法开拓的条件。综合范各庄煤矿的实际情况：（1）表土层较厚，平均为50m，且风化严重；（2）地处平原，地势平坦，地面标高平均为+29m左右，煤层埋藏较深，距地面垂深在150800m之间。（3）井田范围内煤层倾角1013，平均13，为缓倾斜煤层。因此，斜井开拓和平峒开拓均不适用于范各庄矿，确定井筒形式为双立井加暗斜井。第一水平采用立井开拓的大中型矿井，其延深方式可采用延深井筒方法开拓深部水平，或采用胶带输送机暗斜井和延深副井的开拓方式。当条件受限制时，主

47、副井不能直接延深时，采用暗斜井延伸至第二水平开拓. 2）矿井的井筒形式 由于范各庄矿井煤层埋藏较深，冲积层厚度中等，所以，本矿井采用立井单水平加暗斜井开拓方式。3）井筒数目采用斜井或立井开拓时，新建矿井一般要开凿一对井筒，满足提升和辅助运输的需要并满足矿井通风和施工的需要。风井的个数是根据通风系统要求以及安全生产的需要合理确定的。若采用主井通风，用箕斗或胶带输送机井筒做风井时，应符合煤矿安全规程的规定。范各庄矿为新建矿井，且瓦斯涌出量低，综合考虑后确定布置 1 个主井、1 个副井、1 个风井。4.1.2 确定工业广场及井口位置1）工业广场及井口位置确定的原则（1）对初期开采有利，即储量必须可靠

48、，井巷工程量省，建井工期较短。（2）应使井田两翼储量大致平衡，即井筒应位于储量中心，利于井下运输、通风和开采系统布置，减少生产经营费用。（4）尽量不占良田、少占农田。充分利用地形地貌布置工业广场，以便使地面生产系统合理，便于与外界沟通，使运输方便。（5） 井筒应尽量避免穿过流沙层、较大含水层、较厚的冲积层、有煤和瓦斯突出的煤层以及较大面积的采空区和大断层，以减少施工困难，并尽量少压煤。（6）工业广场和井筒应有良好的工程地质条件，不受洪水、岩崩、泥石流、滑坡及森林火灾的威胁。（7）用斜井开拓时，应考虑井筒层位的合理选择，考虑其经济技术的合理性。范各庄矿工业广场和主副井井口布置在井田走向的中央，对

49、于本矿井井田走向中央也大致是井田储量中央。2）风井位置的确定风井位置应根据通风系统合理选择。（1） 采用中央边界式通风系统时，主、副井筒设在井田中央，风井设在井田上部边界中央。（2） 采用中央并列式通风系统时，进、回风井并列在工业广场内。一般可利用其一井筒进风，另一井筒回风，主副井筒相距3050m。大型矿井相距可达60100m，并在井田上部边界附近设安全出口，如果矿井水文地质条件简单，无突水危险时，且主副井筒均能上下人员，也可以单独设置安全出口。 （3） 采用对角式通风系统时，风井设在井田两翼上部边界。（4） 采用分区式通风系统时，回风井设在各采区的上部边界。根据范各庄矿的生产实际：产量为18

50、0万吨/年，走向不太长。为保证井下生产时有足够的风量，本矿井开采前期采用中央分列式通风。4.1.3 确定开采水平和阶段高度开采水平的确定是矿井设计的关键，它直接关系到矿井的基本建设投资及生产经营费用，是矿井开拓的重要参数。开采水平的高度根据煤层赋存条件、生产技术水平及水平接替等因素综合考虑决定。从以下方面进行分析论证： 是否有合理的阶段斜长； 阶段内是否有合理的区段数目； 要保证开采水平有合理的服务年限和足够的储量； 要使水平高度在经济上合理。其中开采水平有合理的服务年限很重要，须符合规范规定。水平垂高可按下表选取。表4-1 矿井水平垂高表井 型缓倾斜、倾斜煤层急倾斜煤层大、中型矿井15025

51、0m100150m小型矿井80120m60120m采用上下山开拓时，水平垂高可大于250 m。对于开采近水平煤层的矿井，用盘区上（下）山准备时，盘区上山长度一般不宜超过1500 m，盘区下山不宜超过1000 m。用盘区石门和溜煤眼开采时，盘区斜长可根据具体确定。采用倾斜长壁采煤法时，阶段斜长可取10001500 m。为扩大水平的开采范围，对倾角在16以下的缓倾斜煤层，可采用上下山开拓。在井田深部受自然条件限制时，且储量不多，深部境界不一致，设置开采水平有困难或不经济时，可在最终水平以下设下山开采。 在开采水平以上的上山煤层斜长过长，用一个阶段开采技术上有困难，安全上又不可靠时，可考虑设置辅助水

52、平。用多水平上下山开采的矿井，为解决下山采区排水、通风和辅助运输等困难，也可考虑设置辅助水平。开采近水平煤层分煤层开拓，距开采水平较远的煤层，其储量不大，设置开采水平不经济时，也可以设置辅助水平。根据以上标准，范各庄矿计划设两个水平，第一水平采用上山开拓，第二水平采用上下山开采。第一水平标高为450m，第二水平标高为650m，第一水平垂高为：300m，第二水平垂高为：200 m。两个阶段斜长分别为：1333 m, 889m。4.1.4 开采水平布置及井底车场的选型开采水平布置的原则：1） 开采煤层群时，应根据煤层数目、煤层间距条件，选择采用分煤层运输大巷主要石门的布置方式，或集中运输大巷采区石

53、门的布置方式，或者采用分组集中打巷主要石门的布置方式。某些矿区的经验表明：煤层间距小于50 m时，一般可采用集中运输大巷的布置方式；而采用分组集中大巷的布置方式时，分层间距一般应大于70 m。2） 有些煤层的层间距虽然较大，但煤层受断层切割，或者赋存状态不稳定，只有局部可采，储量较少，不宜单独布置运输大巷，可根据具体情况，与其他相邻煤层化为一组。对于瓦斯涌出量很大的有些煤层，为了满足技术上和安全上的要求，也可以分别划分为煤组。对有突然涌水危险的煤层也可考虑单独划组。 3） 运输大巷一般布置在底板岩层中，但在下列条件下，也可考虑布置在煤层中： （1） 距其他煤层很远，储量有限的单个薄及中厚煤层；

54、 （2）煤组（或煤系）底部有距离很近的富含溶洞水或含水层，不宜布置底岩石运输大巷，而在煤层中有坚硬顶板、有布置大巷条件的薄及中厚煤层； （3） 井田走向较短，运输大巷服务年限不长，而煤层厚度又不大、大巷维护不困难时； （4） 煤组（或煤系）底部有煤质坚硬、围岩稳固、无自然发火危险的薄及中厚煤层，经技术经济比较有利时； （5） 煤层赋存不稳定、地质构造复杂的中、小矿井，尤其是地方小矿井或生产勘探性矿井。3） 大巷若布置在煤层中，需在上下帮两侧各留3040 m 保护煤柱。4） 岩石运输大巷应布置在坚硬、稳定、厚度较大的岩层中，应考虑大巷距上部煤层的法线距离。根据我国经验，这一法线距离一般为2030

55、 m。对急倾斜煤层，一般应布置在底板移动线之外，并留出1020 m 的安全岩柱。5） 大巷的方向与煤层走向大体一致。为便于机车行使，大巷应尽量取直，不宜弯曲折转过多。但要注意，不要因取直巷道造成大巷维护不利和开采困难。6） 近水平煤层的大巷应与井田内煤层的主要延展方向一致，便于在其两侧布置盘区。采用分煤层（组）布置大巷时，上下煤层（组）的大巷方向应一致，平面位置宜重叠，便于留设安全煤柱，并便于上下煤层配采。7） 矿井通风系统要求设置总回风道时，总回风道的布置原则，同上述运输大巷基本相同。矿井第一水平的总回风道应尽可能保持标高一致。当井田上部边界标高不一致时总回风道可按不同标高分段设置，但分段不

56、宜过多。当井田上部冲积层厚、含水丰富，留有防水煤柱时，总回风道应布置在防水煤柱内。范各庄矿井可采煤层的间距较小，地质条件较简单，故设计采用集中大巷布置。4.1.5 采区划分及其布置采区划分应遵循以下原则：1）采区宜双翼布置，当受地质条件限制时，或在安全上有特殊要求时，可以单翼布置。采区走向长度的确定应以技术上可行、经济上合理为原则。2）开采煤层群时，宜集中或分组布置采区。煤层群分组时，应根据具体的矿山地质和开采技术条件，综合考虑技术经济上的合理性。在矿山地质条件方面，应将层间距较近的煤层化为一组，但要适当注意个煤层的倾角、厚度、顶底板岩性的一致性以及地质构造方面的情况，以利于开采。根据我国经验

57、，当煤层间距小于2030m时，适合采用联合布置采区；煤层数多、可采总厚度大时，采用联合布置更为有利。关于在开采水平范围内的采区布置问题，应考虑：矿井初期开采的采区，应尽量布置在井筒附近，贯彻先进后远、采区前进式开采的原则，逐步向井田边界扩展；应优先考虑布置中央采区的可能性；主、副井和风井贯通距离应尽量缩短；对倾角小于16的煤层，采用上下山同时布置采区；初期开采的采区，应尽量布置在高级储量区域内。在井田范围内，采区的开采顺序，一般采用前进式（即从井田中央开始，向井田两翼边界推进的方式）；如采用上下山开采时，上山阶段可采用前进式，下山阶段采用后退式。煤层组与组间的开采顺序是：原则上采用下行式，即先采上组煤层，依次开采下组煤层。但在煤层间距远，上下山煤层不受采动影响时，经论证可行时，也可先布置下组煤的开采。矿井开拓水平内同时生产的采区个数应符合“规范”规定，见表4-2。