何庄煤矿0.9Mta新井设计

目 录1摘 要本设计的井田面积为 15.1 平方千米，年产量 90 万吨。井田内煤层赋存比较稳定，煤层倾角 13.41° 34.56°，平均煤厚 4.46m，整体地质条件比较简单，沼气和二氧化碳含量低，涌水量也不大。根据实际的地质资料情况进行井田开拓和准备方式的初步设计，该矿井决定采用立井斜井单水平上下山开采，煤层采用采区上下山联合布置的开拓方式，设计采用综合机械化综采放顶煤回采工艺，走向长壁采煤法，用全部跨落法处理采空区。并对矿井运输和矿井通风等各个生产系统的设备选型计算，以及对矿井安全技术措施和环境保护提出要求，完成整个矿井的初步设计。矿井全部实现机械化，采用先进技术和借鉴已实现高产高效现代化矿井的经验，实现一矿一面高产高效矿井从而达到良好的经济效益和社会效益。关键词：立井、走向长壁、放顶煤、综合机械化、高产高效XX 大学成人高等教育毕业设计2Abstract These designed allotment area for 15.1 square kilometers，Yearly Output ninty trillion. Allotment intrinsically ocurrence of coal seam compare stabilize，coal seam pitch 13.4134.56 acid， average coal thick 4.46m，integrally nature condition compare simplicity，Both methane and carbon dioxide content relatively low, and neither do inflow of water no large either. On the basis of Preliminary Design，said shaft opt in adopt three vertical shaft fluctuate mountain exploitation，coal seam grouping band region fluctuate mountain co- disposal 'mode of opening，design adopt comprehensive mechanization full-seam mining stopper art，incline longwall method，treat goaf with whole straddle alight law from actual geologic information instance proceed allotment exploit and stand-by mode. The Preliminary Design of the both both combine versus mine haul, shaft exaltation, shaft drain and ventilation of mines isopuant systemic equipment lectotype count，as well as versus shaft technical safety measures and environmental protection claim， complete wholly shaft. Both shaft whole realize mechanization，adopt advanced techniques and use for reference afterwards realize high yield highly active modernization shaft 'experience，realize one mine not both high yield highly active shaft thereby run up to favorable economic benefit and social benefit. Keyword： Vertical shaft, comprehensive mechanization, high yield highly active 目 录3目 录前 言 11 矿区概述及井田地质特征 .21.1 矿区概述 .21.1.1 矿井位置和矿区地形 21.1.2 交通条件 21.1.3 矿区气候 31.1.4 矿区水文情况 31.2 井田地质特征 .31.2.1 井田煤系地层概述 31.2.2 地层概况 31.2.3 井田地质构造 81.2.4 井田水文地质特征 81.2.5 煤层特征 102 井田储量、年产量及服务年限 .122.1 井田境界 122.1.1 井田范围 122.1.2 井田境界 122.2 矿井储量 .132.2.1 储量计算基础 132.2.2 矿井地质资源/储量 .142.2.3 矿井工业资源/储量 .152.2.4 矿井设计资源/储量 .162.2.5 矿井设计可采储量 192.3 矿井年产量及服务年限 .202.3.1 矿井工作制度 .202.3.2 矿井设计生产能力及服务年限 .203 矿井开拓 .223.1 概述 223.1.1 井田开拓的基本问题 223.1.2 井筒的形式、位置 233.1.3 工业广场位置、形状的确定 253.2 井田开拓 263.2.1 开采水平的确定及采采区划分 263.2.2 方案比较 273.3 井筒特征 353.3.1 主井 353.3.2 副井 353.3.3 斜风井 353.3.4 井筒特征 353.4 井底车场及硐室 38XX 大学成人高等教育毕业设计43.4.1 井底车场 383.4.2 验算主副井的空、重车线的长度 393.4.3.井底车场调车方式 403.4.4. 井底车场硐室 403.4.5. 井底车场主要巷道支护方式和支护材料 413.5 开采顺序及采区、采煤工作面的配置 413.5.1. 井田的开采顺序 413.5.2. 采区、采煤工作面的配置 424 准备方式 .434.1 概述 .434.1.1 煤层的埋藏条件 434.1.2 采区煤层特征 434.1.3 地质构造 434.1.4 顶底板特性 434.1.5 水文地质 444.1.6 地表情况 444.2 准备方法 454.2.1 采区数目及首采带区位置 454.2.2 采区巷道布置 454.2.3 采区生产系统 454.2.4 采区生产能力及采出率 464.2.5 采区主要硐室布置 474.2.6 掘进系统 484.3 采区车场选型设计 524.3.1 上部车场 524.3.2 中部车场 524.3.3 下部车场 534.4 采区上山设计 544.4.1 采区上山位置及条数 544.4.2 采区上山特征 545 矿井通 风与安全 .555.1 通风系统 555.1.1 矿井概况 555.1.2 矿井通风系统的基本要求 555.1.3 矿井通风类型的确定 565.1.4 主要通风机工作方法的确定 575.1.5 采区通风系统的要求 575.1.6 回采工作面通风方式 585.2 矿井风量计算及风量分配 .595.2.1 风量计算的标准及原则 595.2.2 采煤工作面需风量 605.2.3 掘进工作面需风量 615.2.4 各种峒室需风量 62目 录55.2.5 全矿总风量的计算 635.2.6 风量分配 645.3 矿井通风阻力计算 .645.3.1 计算原则 645.3.2 确定矿井通风容易时期和困难时期 655.3.3 矿井最大阻力路线 655.3.4 各段通风阻力 655.3.5 全矿总风阻和等积孔 675.4 矿井通风设备选择 .685.4.1 通风机选型 685.4.2 电动机选型 705.4.3 矿井主要通风设备的要求 716 矿井安全技术措施 766.1 煤尘爆炸的防治措施 766.2 沼气爆炸的防治措施 766.3 沼气与瓦斯突出的防治措施 776.4 矿井水灾的防治措施 776.5 矿井火灾的防治措施 786.6 矿山污染的防治 786.6.1 大气污染 786.6.2 废水排放 786.6.3 固体废弃物排放 796.6.4 噪声污染 796.6.5 矿山污染源的防治 79参考 文献 .82致谢 .83前 言1前 言本次毕业设计是在河南在焦煤集团何庄矿进行的毕业实习中所收集的矿井生产图纸和资料，并作了一些改动以后，对矿井进行的初步设计。采矿工程毕业设计是采矿工程专业全部教学进程中的最后一个环节。作为对大学生在学校的最后一次综合性的知识技能考查，它主要是考查学生这些年来对基础知识及其专业知识的掌握情况，使学生学会自我思考、自行设计。在设计过程中，把所学的理论知识与实践经验综合起来应用。这样达到了对理论知识“温故而知新“的作用，同时也学到了一些实际生产过程中的经验。设计的过程就是一个不断认识和学习的过程。在本次设计过程中，认真贯彻矿产资源法、煤炭法煤炭工业技术政策、煤炭安全规程、煤炭工业矿井设计规范以及国家其它发展煤炭工业的方针政策，积极采用切实可行高产高效的先进技术与工艺，力争自己的设计成果达到较高水平。本设计以实践教学大纲及指导书为依据，严格按照安全规程的要求，采用工程技术语言，对矿井的开拓、准备、运输、通风等各个生产系统进行了初步设计。由于时间关系和设计者水平有限，设计中失误之处在所难免，敬请审阅老师给予批评指正！XX 大学成人高等教育毕业设计21 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1 矿井位置和矿区地形何庄煤矿位于河南省洛阳市伊川县城关的半坡乡境内，距伊川县城约 25km,据登封至伊川县干线公路 6km，现有简易公路自半坡乡由井田北部绕过马岭山直达井田南部风井场地及乡镇煤矿。隶属河南煤业化工集团焦作煤业公司，新井设计生产能力 0.9 Mt/a，设计服务年限 53 年，井田总面积 15.13 平方千米。矿区内地形为低山丘陵地区，沟壑发育，山坡北缓南陡，地面坡度较大，区内最高标高马岭山799.5m。最低标高段庄附近+422.8m，相对高差 376.7m。区内地形切割剧烈，沟壑纵横，地面坡度较大，有利于大气降水的排泄。1.1.2 交通条件何庄煤矿位交通较为便利距伊川县城约 25km,据登封至伊川县干线公路6km，现有简易公路自半坡乡由井田北部绕过马岭山直达井田南部风井场地及乡镇煤矿，详见图 111。图 111 交通位置示意图第一章 矿区概述及井田地质特征31.1.3 矿区气候本矿区属于暖温带大陆性季风气候，具有四季分明之特点。 7 月至 9 月三个月为降水期，降水量占年降水量的 50左右，年平均降水量 641.55mm，年平均蒸发量 1833.24mm，潮湿系数为 0.35。最热月（7 月）,平均气温 27.30，最冷月（元月）平均气温 0.48。主导风向为西北风，次为北风或东北风1.1.4 矿区水文情况本区属黄淮两河分水岭地带，水系以季节性溪流为主，无大河流。溪流主要靠大气降水和少量的地下水补给，季节性变化甚大，据查资料：79 月为洪水期，流量大流势急，洪峰涨落极快，最大洪流量可造成西岸附近低洼地被淹，农田被毁。1.2 井田地质特征1.2.1 井田煤系地层概述何庄矿井田主要含煤地层为石炭系及二叠系的中下部含煤地层，共有九个煤组可采及局部可采煤层有一 7、二 1 煤共层，一 7 煤层厚度 6.3418.96m ，平均9.84m，二 1 煤层厚度 0.613.2m，平均 4.46m，其中二 1 煤层为主采煤层。1.2.2 地层概况本地层划属化北地层区豫西地层分区嵩山地层小区。地层自老而新有：寒武系、石炭系、二叠系、三叠系及第三系、第四系。除覆盖层外呈南老北新的单斜地层。其中石炭系及二叠系的中下部为含煤地层。1)寒武系（ ）(1)中统张夏组（ 2） 3灰至深灰色厚层状细晶饵状石灰岩，下部具有豆状及肾状结构，与下伏徐庄组（ 22）整合接触，厚 124m。(2)上统崮山组（ 3） 1灰色厚至巨厚状白云质石灰岩，含不均一的鲕粒，中夹薄层泥岩和砾屑灰岩，XX 大学成人高等教育毕业设计4顶部溶洞发育，常有本溪组的铝土岩或铝土岩质泥岩充填，与下伏张夏组连续沉积，厚 212.42m。2)石灰系（ C）地表裸露零星，下统缺失，中统平行不整合覆与寒武系崮山组之上，平均厚度 48.31。(1)中统本溪组（ C2）上部为灰深灰铝土岩，具豆状，鲕状结构；下部为灰色铝土质泥岩，中含环铁矿结核，偶夹古钻煤，厚 2.9813.62m，平局 8.79.(2)上统太原组（C 3）与中统连续沉积。为一套海陆交替相的含煤地层。及一组煤，厚 39.52m。依其岩性组合和沉积环境划分为上、中、下三段.下部灰岩段系指太原群底界至 L4 灰岩顶界的一套地层。主要与灰至深灰色生物质灰泥石灰岩及生物质砾屑灰岩夹薄层泥岩，煤层组成。灰岩计有四层。即 L1L4,其下分别有一 1一 4 不可采煤层。 L1 及 L2 灰岩局部合并， L4 灰岩不稳定，具有鸟眼结构。本段厚 4.2117.36m，平均厚 8.92m。中部碎屑岩段自 L4 灰岩顶界一 6 煤层底界，岩性主要为灰黑色泥岩，灰色薄层状细粒石英砂岩（俗称胡石砂岩）夹薄层砂质泥岩、透镜状生物碎屑灰岩（L 5），不可采一5 煤层赋存于 L5 灰岩之下。砂岩具波状，脉状及透镜状层理，含黄铁矿结核，层面上具有动物爬迹及斜交层面的潜穴。本段厚 16.28m。上部灰岩段自一 6 煤层底界至二 1 煤层底板砂岩（Se）底界，由灰至深灰色灰岩、泥岩菱铁岩、砂质泥岩和薄煤层组成，灰岩分为三层（L 6L8）。主要为普遍发育，厚度稳定、标志性强的 L7，其岩性为深灰色生物灰泥石灰岩。底部 L6 灰岩呈薄层状，上部的 L8 灰岩在 46 线以东普遍发育，以西时而出现，各灰岩之下相应伏有一 6一 8 煤层，仅一 7 煤层偶尔可采，本段厚 14.32m。3)二叠系（ P）上部为非含煤地层，中下部为煤系地层。包括八个煤组（二九）。含煤 34层。各煤组间均以特征的砂岩标志层分界，下为石炭系，上和三叠系全为整合接触，总厚度 906.43m，现自下而上予以分述。第一章 矿区概述及井田地质特征5（1）下统（P 1）山西组（P 11）二 1 煤层底板砂岩之低为下界，沙锅窑砂岩之底为上界。为一套深至深灰色泥岩，砂质泥岩，粉砾岩及中细料石英砂岩为主而成的富煤地层，及二煤组，含煤八层，其中二 1 煤为本区主要勘探对象。基本全区可采，沉积旋回清晰，标志层多且特征明显。该组厚 62124m（自西向东逐渐趋变薄）。平均 87.85m。下石盒子组（P 21）三煤组本组系指沙锅窑砂岩底至四煤底砂岩底界的一套地层，底部为标志层沙锅窑砂岩（S sh）, 灰至灰白色厚层状中粗粒石英砂岩，具有大型板状层理，槽状层理，正粒序，对下伏 P11 地层常有冲刷现象。本组下部的泥大紫岩覆于 Ssh 之上，为绿灰紫红泥岩、砂质泥岩。含不均一的紫斑及鲕粒。局部相变为灰色泥岩，偶夹薄煤层，即三 1 煤（付 3102 见其煤厚 0.33m）。中上部为灰、绿灰色泥岩、砂质泥岩及紫色、紫斑泥岩夹中厚层状细粒长石石英砂岩。偶夹薄层炭质泥岩，本组厚 66.62m。（2）上统（P 2）上石盒子组 P2)指四底砂岩（Ss）d 底界至平顶山砂岩底界间的一套含煤地层，以田家沟砂岩为界分上、下两段，总厚 438.62m。下段（P 1-12）：包括四、五、六三个煤组，连续沉积，厚 233.10m。上段（P 2-12）：系田家沟砂岩（St）底界至平顶山砂岩底界，包括七、八、九三个煤组，总厚 205.52m。平顶山组（P 21）地层裸露良好，构成横贯全区的尖山脊，为一套岩性较单一、厚度稳定及标致性强的砂岩，主题为灰白色厚至巨厚层状中粒长石石英砂岩：主要含石英，次有长石、硅质胶结，石英普遍具次生加大现象，具有大型板状斜层理，柱状节理相当发育，为下粗上细的正粒序，顶部有时出现灰色中细粒长石砂岩，底部多为粗粒石英砂岩，局部含石英细砾，偶夹着薄层泥岩。与本区西端石门处清晰可见其与下伏九煤组间假整合接触（凹凸不平的介面上见标志古分化壳的透镜状铁质石英细粒岩），本组厚 65114m，93.97m 。土门组（P 31）XX 大学成人高等教育毕业设计6指平顶山砂岩顶界至金斗山砂岩底界间的一套非含煤地质，总厚 229.37m，与 P22 地层整合接触，按岩性组合划分为上、中、下三段。下段：（P 2-12）：下部为以紫色为主的杂色（灰、绿灰、紫红等）泥岩杂灰色薄层细粒砂岩，上部为浅灰色中细粒石英砂岩夹薄层泥岩，厚 1555m，平均46.05m。中段（P 3-22）：为浅灰色及绿灰色中厚 厚层状中细粒石英砂岩与紫红色泥质互层，含钙质结核，偶夹薄层灰色泥岩，底部为一层较稳定的灰绿色厚层状中细粒长石石英砂岩，具中型交错层理。其底含石英细砾和泥砾，是划分中、上段的标志层，本段后 122.33m。上段（P 3-32）；灰绿色中厚至厚层状细粒石英砂岩砾屑灰岩、粉砂岩、砂质泥岩及杂色泥岩，顶部为灰绿色含铁饼状钙质结核的粉砂岩，底部为较标志的细粒石英砂岩：灰至浅灰色,含扁平状孔洞（泥砾脱落而成），本段厚 60.90m。4)三叠系（ T）区内仅涉及正统以 圈门群下部的两个层段，裸露较好，与土门组整合接触。圈门群一段（T 11）金豆山砂岩为特征突出，岩性单一的良好的标志层，地貌上形成次级山脊，岩石主要为紫红色（底部有时呈灰白色）厚层状中细粒石英砂岩，含较均一的铁质斑点，具普遍发育的中型交错层理，碎屑成分中石英达 95%以上，普遍具次生加大波状消光，硅质胶结，厚度 75.50m。圈门群二段（T 21）岩性为暗紫红色砂质泥岩、粉砂质夹薄层紫红色泥岩、中细粒长石石英砂岩，砂岩分选较好，含泥砾，层面上具有虫迹及雨痕，偶夹着、透镜状砾屑灰岩，本段厚度大于 85.80m。5)上第三系（N）区内与 570 孔南侧山包上见有浅灰色中砾岩，成分复杂，泥沙质胶结，较紧密，厚 7.49m，和区域资料对比归属洛阳组。6)第四系（ Q）广布全区，以角度不整合覆于各地层之上，成因类型主要为残坡积及冲洪积型，岩性有粘土、亚砂土、残坡积碎石及松土砾石层，顶部常有腐植层，时代归属为 3-4、厚度 028.06m（平均 14.03m）。第一章 矿区概述及井田地质特征7主采煤层煤层综合柱状图见图 121图 121 主采煤层煤层综合柱状图XX 大学成人高等教育毕业设计81.2.3 井田地质构造本区地层的主体走向为近东西，地层倾南北，地层倾角为 1748°。井田内构造比较简单，主要有何庄向斜，大郭沟（暴 F38）断层及马 F39 断层。何庄向斜：何庄向斜仅位于井田中部，呈一开阔向斜，走简短，轴向近于南北，西翼倾角较陡，东翼倾角较缓。暴 F38 断层：该断层位于井田西部边界，全长 3.5km，走向近南北，倾向近东西、倾角约 70°，地表较陡 80-85°，为一斜交走向逆断层，断距北小南大 50-129m，控制程度可靠。马 F39 断层：该断层西起 3003 孔附近，东至 3303 孔东侧，全长约 2.3km，主体走向东西，属走向正断层，倾向北及东北，倾角 60-70°，落差 15-40m，30-33线东部的二 1煤层被切断，地表及钻孔均有大量作证资料，控制程度可靠。详见主要断层特征表 1-2-1。表 1-2-11.2.4 井田水文地质特征1含水层和隔水层根据岩性，含水层及地层组合关系，自下而上共划分 9 个含水层和 6 个隔水层，其中与二 1 煤有直接充水关系的含水层隔水层有：太原群上段由 L6L8 灰岩组成的含水层，其中 L7 灰岩较发育，厚 18.96-6.34m，平均 9.84m，该层上距二 1 煤平均 12m，经钻孔透水试验q=0.000266L/s.m,K=0.00243m/日，属岩溶裂隙承压水，含水性弱，导水性差，且不均一。断层名称 性质 走向 倾向 倾角(。) 落差（m） 备注大郭沟断层（暴F38）逆断层 SN E 70 50120马 F39 断层 正断层 EW N.NE 6070 1540第一章 矿区概述及井田地质特征9山西组砂岩含水层，由中、粗粒砂岩组成，以大占岩，香炭砂岩为主，总厚054.23m，平均 16.44m，q=0.0001090.000217L/s.m ，K=0.140.000721，该层属二 1 的上部，含水性弱，透水性小，且不均一。隔水层主要有二 1 煤底板隔水层，该层赋存于太原群上段灰岩与二 1 煤之间，主要与泥岩砂质泥岩组成，局部夹有细、中粗砂岩，最大厚度 35.42m，最小厚度4.8m，平均 13.52m，正常情况下可阻止太原群上段灰岩水进入开采二 1 煤层内。 2.断层对矿床充水性的影响暴 F39 断层：根据 2071 孔太原群灰岩抽水，q=0.00243，大郭沟煤矿开采时遇到小型断层多次，但水量甚弱，且不均一。马 F39 断层：属于张裂性断层，并伴有小型断层，断层内由砾岩，断层泥组成，冲洗液消耗小于 1.0 /h，具有一定的隔水性能。其断层影响带裂隙较发3m育，影响带含水性较弱，且不均一。3地表水及地下水补给关系区内无大的河流、溪流，泉水流量和生产井的涌水量随季节变化，有些溪流和泉水旱季时甚至发生干枯或断流。本区二 1 煤属于水文地质条件简单的矿。4.矿井涌水量预计二 1 煤层直接直接充水含水层为山西组砂岩及太原群上段灰岩，其涌水量的总和接近矿井的总涌水量，故以此利用比拟法进行计算。马岭山勘查区精查地质报告中采用比拟法进行计算矿井涌水量的公式为：= ·Q141/F21/S式中：Q、F、S 分别为预计矿井涌水量（ /h），开采面积（ ）和3m2m水位降低（m）；Q1、F 1、S 1分别为已知生产矿井的涌水量（ /h）、开采面积（ ）32和水位降低（m）。地质报告中提供涌水量的生产矿井是友谊煤矿和新建煤矿，由于两矿的涌水量相差较大，本矿取其平均值，据计算：-208m 水平的正常涌水量山西组砂岩水128 /h，太原群上段灰岩水 85 /h，总计 213 /h，雨季最大涌水量按 1.67 系3 3m3数为 356 /h。XX 大学成人高等教育毕业设计101.2.5 煤层特征1.可采煤层特征井田内主要可采煤层为二叠系下统山西组，二 1 煤层为区内主要可采煤层，位于山西组大占砂岩之下，下距 L7 岩 12m。何庄矿井位于马岭山勘探区的西端，根据豫煤规定1996第 682 号文确定确定井田边界为 35 线以西，-600 等高线以上，此范围内共有 42 个孔，不可采空 2个（0.6 及 0.62m）,均位于 35 线浅部附近。其中 0.7-1.3m 孔 3 个，1.3-3.5m 孔 14个，大于 3.5m 孔 23 个。煤层厚度 0.6-13.2m。全区可采钻孔平均厚度 4.69m（全区平均 4.46m），煤层在走向和倾向均有变化。为稳定至偏不稳定的厚煤层，煤层结构简单，局部含有 1-3 层夹矸。煤层容重 1.39t/ ，煤层倾角 18-48°,30-333m线较缓，井田两端较陡，特别是大郭沟断层附近在 50°左右。2）.煤质二 1 煤的化学性质：原煤灰分 8.05-33.23%，平均 15.51%，多属低中灰煤，属于高熔融灰分，磷、砷及氯含量均较低。低位发热量 28.6MJ/kg。煤的牌号为底中灰，特低硫、低磷、中高发热量，高熔融性以粉状产出为主的贫煤（PM）。二 1 煤的可选性：粒度由大到小逐渐增加，大于 50 占 6.2%，其中矸石0.2%， 50-25 占 5.4%，25-13 占 8.1%，小于 13 占 80.3%。当分选比重采用 1.5 时，精煤产率平均 77.38%，灰分 9.35%，中煤产率 13.33%，灰分 27.33%，±0.1 含量35.34%，从精煤产率看为易选，从中煤量为中等易选，±0.1 含量看为难选。根据以上资料，二 1 煤层抗碎强度低，中等易选，可磨性细珊瑚 182，热稳定性好，化学反应性中等，结渣性中等。2.煤质(1).二 1 煤的物理性质：层理不是很明显，质软而且较松散，多呈粉状与鳞片状产出，孔隙度 8%，井下落实验法测定，大于 25mm 块煤产率 29-40￥，抗碎强度低，可磨性系数 137-223，松散原煤容重 0.9t/ ,静止角 30.2°。3m(2).二 1 煤的化学性质：原煤灰分 8.05-33.23%，平均 15.51%，多属低中灰煤，属于高熔融灰分，硫分 0.27-4.02%，平均含量 0.96%，属特低硫，经 1.4 比重液选后，精煤全硫含量平均为 0.48%，脱硫率 50%，以硫化铁硫为主,磷、砷及氯含量均较低。低位发热量 28.6MJ/kg。第一章 矿区概述及井田地质特征11煤的牌号为底中灰，特低硫、低磷、中高发热量，高熔融性以粉状产出为主的贫煤（PM）。(3).二 1 煤的可选性：粒度由大到小逐渐增加，大于 50 占 6.2%，其中矸石0.2%， 50-25 占 5.4%，25-13 占 8.1%，小于 13 占 80.3%。当分选比重采用 1.5 时，精煤产率平均 77.38%，灰分 9.35%，中煤产率 13.33%，灰分 27.33%，±0.1 含量35.34%，从精煤产率看为易选，从中煤量为中等易选，±0.1 含量看为难选。根据以上资料，二 1 煤层抗碎强度低，中等易选，可磨性细珊瑚 182，热稳定性好，化学反应性中等，结渣性中等。3.其他开采技术条件二 1 煤顶底板：本井田内顶板岩性在 30-32 线的浅部多-粗粒砂岩，中深部为粉砂岩，其余地区为泥岩或砂纸泥岩，地板以泥岩或砂纸泥岩为主。瓦斯：根据煤科总院抚顺分院 2006 年的实测结果，本矿井部分瓦斯突出参数超标，且临近矿井发生了煤与瓦斯突出事故，因此本矿井应按照煤与瓦斯突出矿井设计。但根据抚顺分院 2006 年 12 月 10 日提交的“伊川电力集团何庄煤矿11013 工作面（首工作面）突出危险性预测研究报告” ，确认首采工作面无煤与瓦斯突出危险性。煤尘：经鉴定二 1 煤火焰长为 20.2mm，抑制煤尘爆炸最低盐粉量为 50.8%，为有煤尘爆炸危险的煤层。根据生产矿井调查均未发生过爆炸事故。自然；煤炭科学研究总院重庆分院煤炭自燃倾向性等级鉴定报告，本矿二 1煤为不易自燃煤层。地温：本矿井为无地热害区。4.其他有益矿床主要有铝土矿，赋存于石炭系本溪组地层中，零星露于南部边缘，小郭沟矿体总长 850m，平均厚 3.2m，倾角 20-40°，含矿系数 0.74%，储量 130 万 t，上距二 1 煤地板 68m。平顶山砂岩及金豆山砂岩均是良好的建筑材料。二 1 煤中的矸石及伪底均可做煤矸石利用，Ag=74.6%，Q=6.55MJ/kg，发热量偏低。 XX 大学成人高等教育毕业设计122 井田储量、年产量及服务年限2.1 井田境界2.1.1 井田范围矿井西以大郭沟断层（暴 F38 断层）为界与宝雨山矿及大郭沟矿相邻，东以35 勘探线为界与马岭山井田相连；浅部以+300m 二 1 煤底板等高线为界与盛兴、新兴、新华、兴建、宏盛、何庄二矿六个乡镇煤矿相连；深部以-600m 二 1 煤层底板等高线为界；矿区呈东西向展布，东西长约 5.8km，南北宽约 4.2km。2.1.2 井田境界 根据河南省国土资源厅于 2007 年 3 月下发的采矿许可证（证4100000720056），何庄矿井田面积 15132821 ，井田范围由 15 个拐点圈定，2m详见表 2-1-1。井田境界拐点坐标一览表表 2-1-1点号X 座标 Y 座标 点号 X 座标 Y 座标1 3805050.00 38383450.00 9 3800475.00 38381365.002 3803850.00 38383525.00 10 3800475.00 38380165.003 3803415.00 38383525.00 11 3801495.00 38380165.004 3803452.50 38383633.00 12 3802275.00 38377915.005 3802875.00 38383510. 00 13 3803160.00 38377900.006 3802448.00 38382123.00 14 3804525.00 38377750.007 3802039.00 38382147.00 15 3803805.00 38378275.008 3801795.00 38381365.00限采二 1 煤层，标高：+400 米至-530 米( 开采标高按储量核查结果确定)。井田赋存情况示意图如图 2-1-1 所示。第二章 井田储量、年产量及服务年限13图 2-1-1 井田赋存情况示意图2.2 矿井储量2.2.1 储量计算基础矿井储量是矿井开发和各项建设工作的客观基础条件，因此，对储量的圈定与计算必须以十分认真的态度，严肃对待。为保证储量具有足够的可靠性，在进行矿井储量技术时，应按照下列步骤进行。原始资料的检查储量是确定矿井生产能力的基础。因此，首先对计算储量用的各类原始地质资料进行全面的研究和审核。确定勘探类型并选择不同储量级别的勘探密度当对勘探工程作出可靠性的评价以后，应根据规范中对勘探区的构造复杂程度及煤层稳定程度，确定勘探类型与选择不同储量级别的勘探密度，以此编制储量计算平面图。XX 大学成人高等教育毕业设计14确定不同储量级别的边界线按照不同的煤层，参照其勘探类型规定的各级储量计算所需要的勘探密度，结合设计矿井的具体地质条件，分别确定其不同储量级别的边界线。选择储量计算的方法根据地质构造、煤层变化、勘探工程等情况，结合煤矿设计的具体要求，选择合理的储量计算方法，以保证计算出的储量可靠，满足设计要求。2.2.2 矿井地质资源/储量井田可采煤层倾角约为 17.3°，二 1 煤层煤类为非炼焦用煤；按照 煤、泥炭地质勘 查规范（DZ/T02152002）附录 E 中表 E.2 规定，工业指标如下： （1）煤层厚度0.70m ； （2）最高灰份 Ad:40%； （3）最高硫份 St,d:3%； （4）最低发热量 Qnet,d:17.00MJ/kg。 煤层容重取值根据煤芯样测定，取其平均值 1.39t/m3。根据采矿许可证，何庄井田限采一 7 煤和二 1 煤，但井田精查期间钻遇的一7 煤层多不可采，资源储量核实报告也未估算一 7 煤层的资源储量，因此，本设计仅对二 1 煤层资源储量进行计算，计算范围为井田境界全部范围。 采用地质块断法计算矿井地质资源量，地质块段法就是根据一定的地质勘探或开采特征，将矿体划分为若干块段，在圈定的块段法范围内可用算术平均法求得每个块段的储量。煤层总储量即为各块段储量之和，每个块段内至少应有一个以上的钻孔。煤层储量的计算公式为：（2-2-1） Q、 2 分别为各块段的储量，万 t ；n11QSM22nn123.nQ第二章 井田储量、年产量及服务年限15、 分别为各块段的面积， m2；1S2n、 分别为各块段内煤层的平均厚度；M、 分别为各块段内煤层的容重；块段的面积 S 必须采用真面积（即煤层斜面积） 。用煤层底板等高线上的水平投影面积换算成真面积。（2-2-2） 式中 s真面积，m 2；水平投影面积，m 2 ；/煤层倾角，采用块段内的平均倾角，（°）； ia根据地质勘探情况，将矿体划分为 12 个块段（见图 2-1-1），在各块段范围内，用算术平均法求得每个块段的储量，煤层总储量之和。表 2-2-1 2.2.3 矿井工业资源/储量根据钻孔布置，在矿井地质资源量中，60%是探明的，30%是控制的，10%是推断的。根据煤层厚度和煤质，在探明的和控制的资源量中，70%是经济的基础储量，何庄煤矿二 1 煤地质资源量计算表地质块段区域块段投影面积平均倾角（º）块段实际面积平均厚度煤层容重 块段地质储量蓝色 1792181.19 22.86 1944943.165 5.56 1.39 15031298.76绿色 3666430.98 19.37 3886415.919 4.75 1.39 25660061.1紫色 6860214.76 18.39 7229413.001 4.09 1.39 41099935.85灰绿色 974684.21 14.15 1005182.396 5.1 1.39 7125738.005深黄色 1208361.37 13.41 1242230.26 3.98 1.39 6872266.247咖啡 803125.27 34.56 975219.7625 6.28 1.39 8512888.351总地质资源量为 104302188.3 t/coisaXX 大学成人高等教育毕业设计1630%是边际经济的基础储量，则矿井的工业资源/储量由式 (2-3-1)计算。Zg=Z111b+Z122b+Z2M11+Z2M22+Z333k 公式 (2-2-3)式中： Zg矿井工业资源/储量；Z111b探明的资源量中经济的基础储量；Z122b控制的资源量中经济的基础储量；Z2M11探明的资源量中边际经济的基础储量；Z2M22控制的资源量中边际经济的基础储量；Z333推断的资源量。k可信度，由于本矿井三维地震后发现断层较多，地质构造较复杂，煤 层赋存较稳定，因此设计将 k 值取 0.8。Z111b104302188.3×60%×70%43806919.09tZ122b104302188.3×30%×70%21903459.54tZ2M11104302188.3×60%×30%18774393.89tZ2M22104302188.3×30%×30%9387196.947tZ333k104302188.3×10%×0.88344175.064tZgZ111bZ 122bZ 2M11Z 2M22Z 333k43806919.09 +21903459.54+18774393.89+9387196.947+8344175.064102216144.5 t2.2.4 矿井设计资源/储量矿井设计资源/储量按式(2-4-1)计算：Zs(Z gP 1) (2-2-4)式中：Z s矿井设计开采储量；P1 断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建（构）物煤柱等永久煤柱损失量之和。本井田中永久煤柱损失主要有：地面工业广场保护煤柱、井田境界煤柱损失和断层保护煤柱等。井田范围内计算煤柱损失的取值为：马 F39 断层两侧各留煤柱 30m，暴 F39第二章 井田储量、年产量及服务年限17断层留 60m 保护煤柱，风氧化带及边界防水煤柱取 20m，工业广场及主运输石门煤柱根据邻近生产矿井的岩石移动角计算留设，其岩石移动角为：表土 =45°，基岩 =70°，=65° ，=70 °。1）井田边界煤柱可按式(2-2-5) 计算：Z=L×b×M×R (2-2-5)式中：Z井田边界煤柱损失量，t；L井田边界长度，20642.05m；b井田边界煤柱宽度，20 m；M煤层厚度为 4.46 m；R煤的容重 1.39t/m3。则井田边界煤柱损失量为：Z1=L×b×M×R=20642.05×20×4.46×1.39=2559366.50 t2）断层保护煤柱同理可用可式(2-2-5) 计算：则断层保护煤柱损失量为：Z2=L×b×M×R= 2531.82×2×30×4.46×1.39=941745.89 t3）地面工业广场保护煤柱煤矿设计规范中若干条文修改决定的说明中第十五条关于减少广场占地问题中，工业场地（包括选煤厂）占地面积指标应控制在表 2-2-2 的范围内。表 2-2-2 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。经设计验算，矿井的设计生产能力为 0.9 Mt/a。根据上述规定，由表 2.1 确定， 工业场地的占地面积应为 13.5 公顷以内。取地面工井型（万吨/年） 占地面积指标（公顷/10 万吨）240 及以上 1.0120-180 1.245-90 1.59-30 1.8XX 大学成人高等教育毕业设计18业广场需要保护的尺寸为：长×宽=400 ×300=120000m2 的矩形，工业广场的中心处在井田走向的中央，主井、副井，地表建筑物均布置在工业广场内。工业广场按级保护留维护带，宽度为 15 m。二 1 煤平均倾角 17.3º，松散层厚度约为4.78 m，移动角 =45º，基岩走向移动角 =70°，下山移动角 =65°，上山移动角=70°。用垂直剖面法留设工业广场保护煤柱求得: 工业广场保护梯形的上底，845.94m工业广场保护煤柱梯形的下底为 1115.74m工业广场保护梯形的高为 1189.96m工业广场按级保护围护带宽度为 15 m。工业广场保护煤柱如图 2-2-1。则二 1 煤工业广场保护煤柱压煤量为：Z3=1/2（ AD+BC） ×h×m×r (2-2-6)式中： AD工业广场保护煤柱梯形的下底 1139.79m；BC工业广场保护梯形的上底 864.8m；h工业广场保护梯形的高 1267.31m；m煤层的厚度，4.46m；r煤的容重，1.39t/m 3。 代入数据得：Z3=（864.8+1139.79）× 1267.31/2×4.46×1.39=7874592.42t总上，矿井设计资源/储量：Zs(Z gP 1)102216144.52559366.50941745.897874592.4290840439.69t第二章 井田储量、年产量及服务年限19图 2-2-1 工业广场保护煤柱2.2.5 矿井设计可采储量矿井设计可采储量按式(2-2-7) 计算：Zk=(Zs P2) ×C (2-2-7)式中： Zk矿井设计可采储量；P2工业场地和主要井巷煤柱损失量之和；C采区采出率，厚煤层不小于 75 %；中厚煤层不小于 80 %；薄煤层不小于 85 %。其中 P2 按矿井设计资源 /储量的 2 %估算，则：Zk=(90840439.6990840439.69×2 %)×75 %=66767723.17 tXX 大学成人高等教育毕业设计202.3 矿井年产量及服务年限2.3.1 矿井工作制度根据煤炭工业矿井设计规范（GB50215-2005）要求，矿井工作制度确定为年工作日为 330 天，每天三班作业，其中两班生产，一班检修准备，每天净提升时间 16h。2.3.2 矿井设计生产能力及服务年限由煤炭工业矿井设计规范规定：矿井设计生产能力，应根据资源条件、外部建设条件、国家对煤炭资源配置及市场需求、开采条件、技术装备、煤层及采煤工作面生成能力、经济效益等因素，经多方案比较后确定。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。针对何庄煤矿地质构造简单，煤层赋存稳定，开采条件优越，经济效益好，煤质本区以贫煤为主，供电、供水方便，宜建中型矿井。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，采用综采放顶煤的开采方法。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 0.9 Mt/a。矿井的设计服务年限 T 可按下式计算：(2-3-1)KAZ第二章 井田储量、年产量及服务年限21式中： V 矿井服务年限，a；Zk 矿井可采储量，万 t；A 矿井生产能力，万 t/a；K 储量备用系数，根据二 1 煤层赋存情况及水文、构造分析，因此设计取储量备用系数 K=1.4。由前面计算可知：Z K=66.768 Mt，则：T=66.768/ (1.4×0.9) =53a 40a 按设计手册规定：新设计的 0.9 Mt 吨的中型矿井服务年限应大于 40 年。本设计服务年限为 53a，是符合要求的。即本煤矿的服务年限约为 53a。经计算其中第一水平的服务年限为 34a，符合要求。矿井服务年限必须与井型相适应，我国各类井型的矿井和第一水平的设计服务年限如表 2-3-1 所示。表 2-3-1 第一开采水平服务年限/a煤层倾角 煤层倾角 煤层倾角矿井设计生产能力/万 t·a-1矿井设计服务年限/a45°600 及以上 70 35 300500 60 30 120240 50 25 20 154590 40 20 15 15930 各省自定 XX 大学成人高等教育毕业设计223 矿井开拓3.1 概述3.1.1 井田开拓的基本问题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、位置、数目及相互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式进行技术经济比较，才能确定。井田开拓主要研究如何布置开拓巷道问题，具体有下列几个问题需要认真研究。1、正确的确定井筒的形式、数目和配置，合理选择井筒及工业场地的位置；2、正确的确定矿井的生产能力，合理确定开采水平的数目和位置；3、正确地布置运输、回风大巷，井底车场及其它硐室；4、正确划分阶段、盘区和采区，合理确定阶段高度和开采水平的数目；5、正确确定矿井开采顺序及其配采关系，做好采区和开采水平的接替，以保证矿井的均衡生产；6、进行矿井开拓延深、深部开拓及技术改造；7、合理确定矿井通风、运输及供电系统。确定开拓问题，需要根据国家政策，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方案。在解决开拓问题时，应遵循下列原则：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，尤其是初期建设工程量，节约基建投资，加快矿井建设。2、合理集中开拓布署，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。第三章 矿井开拓235、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。3.1.2 井筒的形式、位置一、井筒形式和数目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，斜井次之，立井最复杂。平硐开拓受地形及埋藏条件限制，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，且便于布置工业场地和引进铁路，平硐水平有足够的煤炭储量，煤层埋藏深度在当地侵蚀基准面之上，冲积厚度小于 10 米。斜井开拓与立井开拓比较：斜井井筒施工工艺、施工设备与工序比较简单，掘进速度快，井筒施工费用低，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，井筒延深施工方便，对生产干扰少，不易受底板含水层的威胁；采用胶带提升时，提升能力大，可满足大型矿井主提的需求；斜井井筒也可作为安全出口，井下一旦发生事故，人员可迅速从斜井撤离。缺点：斜井井筒长，辅助提升能力小，提升深度有限；在开采深度相同的条件下，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；斜井井筒通过富含水层、流沙层时施工技术复杂。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；对复杂地质构造和煤层产状特殊时，能兼顾深部和浅部不同煤层的开采需求。主要缺点：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，开凿费用高，投资大。第三系为浅灰色中砾岩，成分复杂，泥沙质胶结，较紧密，厚 7.49m。 第四系以角度不整合覆于各地层之上，成因类型主要为残坡积及冲洪积型，XX 大学成人高等教育毕业设计24岩性有粘土、亚砂土、残坡积碎石及松土砾石层，顶部常有腐植层，厚度028.06m（平均 14.03m）。井田内煤层倾角为 13.41°34.56°，平均为 17.3°左右，煤层属缓倾斜煤层，属于煤与瓦斯突出矿井，预计矿井正常涌水量为 213 m3/h，最大涌水量为365m3/h，正常情况下，采掘工程、矿井安全受水害影响不大。该煤田之上为马岭山，马岭山为东西走向，南坡和北坡坡度都较陡，都不易设井筒和工业广场，马岭山北坡为煤层深部，南坡为煤层浅部，南坡地质条件适合设斜井作风井。综合煤层上覆岩层地质特征、煤层的埋藏地质特征及各开拓方式的优缺点，设计采用综合开拓，主立井提煤兼做进风井，副立井提升人员、材料兼做进风井，风井为斜井。采用中央边界式通风，在井田上边界浅部设置一个风井，满足矿井通风要求。二、井筒的位置井筒是井下与地面出入的咽喉，是全矿井的枢纽。井筒位置的选择对于建井期限、基本建设投资、矿井劳动生产率以及吨煤生产成本都有重要影响，因此，井筒位置一定要合理选择。选择井筒位置时要考虑以下主要原则：1、有利于井下合理开采（1）井筒沿井田走向的有利位置当井田形状比较规则而储量分布均匀时，井筒沿井田走向的有利位置应在井田的中央；当井田储量分布不均匀时，井筒应布置在井田储量的中央，以形成两翼储量比较均衡的双翼井田，可使沿井田走向的井下运输工作量最小，通风网络较短，通风阻力小。应尽量避免井筒偏于一侧，造成单翼开采的不利局面。（2）井筒沿煤层倾向的有利位置在倾向上井筒宜布置在中偏上的位置，同时考虑到减少煤损，尽量让工业广场保护煤柱圈住一些影响生产的地质构造和断层。2、有利于矿井初期开采选择井筒位置要与选择初期开采区密切结合起来，尽可能使井筒靠近浅部初期开采块段，以减少初期井下开拓巷道工程量，节省投资和缩短建井期。3、尽量不压煤或少压煤确定井筒位置，要充分考虑少留井筒和工业广场保护煤柱，做到不压煤或少