1、目录1 矿区概述及井田特征 .11.1 矿区概述 11.1.1 矿区的地理位置、地形特点及井田范围 .11.1.2 矿区交通条件 .21.1.3 矿区的气候条件 .21.1.4 矿区水文地质 .31.2 井田地质特征 41.2.1 井田的地形 .51.2.2 井田构造 .51.3 煤层特征 51.3.1 煤层 .51.3.2 煤质 .71.3.3 瓦斯、煤尘及自燃性 .72 井田境界及储量 .92.1 井田境界 92.2 可采煤层 92.3 矿井储量 102.4.1 储量计算基础 102.4.2 安全煤柱留设原则 .102.4.3 矿井工业储量 102.4.6 矿井可采储量 113 矿井工作制
2、度、设计生产能力及服务年限 .133.1 矿井工作制度 133.2 矿井设计生产能力及服务年限 133.2.1 确定依据 133.2.2 矿井设计生产能力 133.2.3 矿井服务年限 133.2.4 井型校核 144 井田开拓 .154.1 井田开拓的基本问题 154.1.1 确定井筒形式、数目、位置及坐标 154.1.2 工业场地的位置 164.1.3 主要开拓巷道 .174.1.4 开拓方案比较 174.2 矿井基本巷道 224.2.1 井筒 224.2.2 井筒数目及用途 244.2.3 井筒断面的确定 .244.2.4 主要开拓巷道 275 准备方式 带区巷道布置及装备 .325.1
3、 采区巷道布置 325.1.1 带区煤柱的确定 325.1.2 工作面的长度及数目的确定 .325.1.3 采区巷道布置 .325.1.4 生产系统 .325.1.5 掘进系统 .335.2 采区生产能力的确定 336 采煤方法 .356.1 采煤方法的确定 356.2 综采工作面放顶煤采煤工艺流程 376.2.1 回采工艺流程 376.2.2 采煤机割煤 376.2.3 移架 376.2.4 放顶煤 386.2.5 放煤工序 386.2.6 放顶煤工艺要求 386.2.7 拉后部输送机 386.2.8 推移前部输送机 396.2.9 推移前部输送机的要求 396.3 落煤方法 396.3.1
4、 落煤方式 396.3.2 工作面进刀方式 396.3.3 采煤机割煤质量要求 406.3.4 装煤及运煤方式 406.4 主要生产系统 416.5 各工艺过程注意事项 416.6 回采工作面正规循环作业 436.6.1 劳动组织形式 436.6.2 作业循环图标表 446.7 回采巷道布置 467 井下运输 .497.1 井下运输系统 497.2 大巷运输及设备选择 497.2.1 运输大巷 .497.2.2 轨道大巷 .507.3 三机选择 507.3.1 液压支架选型 .507.3.2 采煤机选型 .517.3.3 刮板输送机选型 .527.3.4 运输顺槽运输设备的选择 .537.3.
5、5 轨道顺槽设备的选择 .548 矿井提升 .558.1 矿井提升概述 558.2 主副井提升 558.2.1 主井提升 558.2.3 副井提升 .579 矿井通风及安全 599.1 矿井通风系统的选择 599.2 全矿井风量计算 599.2.1 矿井风量计算原则 599.2.2 各用风地点风量计算方法 599.2.3 矿井需风量计算 639.2.4 矿井风量分配 639.3 矿井通风阻力计算及风机选型 649.3.1 矿井通风阻力计算 649.3.2 矿井等积孔 669.4 通风机选型 669.4.1 通风机的风量 66fQ9.4.2 计算通风机的风压 679.4.3 初选通风机 679.
6、4.4 求通风机的实际工况点 676.3.6 确定通风机的型号和转速 686.3.7 电动机的选择 689.5 防治特殊灾害的安全措施 709.5.1 煤及瓦斯的防突措施 .709.5.2 单一煤层的防突措施 719.5.3 石门和岩石巷道揭露煤防突措施 719.5.4 设计闭灾硐室 719.5.5 井下急救袋 729.5.6 煤层自燃及防治措施 729.5.7 瓦斯和煤尘爆炸及防治措施 739.5.8 水灾防治 739.5.9 突然涌水及防治措施 749.5.10 自然发火预防 759.5.11 其它火灾预防措施 759.5.12 粉尘防治 7510 设计矿井的基本经济指标 77参考文献 .
7、78分倾斜厚煤层顶板控制 .79倾斜厚煤层顶板控制 .80摘要： .80关键词： .80绪论 .821 工作面生产技术条件 .831.2 巷道布置 831.3 采煤方法及顶板控制 832 现场观测 .842.1 测点布置及监测方法 842.2 现场观测结果分析 842.2.1 沿走向矿山压力显现规律 .842.2.2 沿倾斜工作面矿压显现特征 .852.2.3 支架荷载分析 .863 巷道矿压观测 .884 顶煤移动规律 894.1 实验 894.2 实验结果分析 905 覆岩活动 926 顶板及片帮控制 957 结论 96参考文献: .981 矿区概述及井田特征1.1 矿区概述徐州矿务（集团
8、）新疆天山矿业有限责任公司是徐州矿务集团率先响应党中央西部大开发号召，在新疆维吾尔族自治区阿克苏地区投资组建的全资子公司，公司所属的俄霍布拉克煤矿是“十五”期间重点建设的能源项目。俄霍布拉克煤矿位于库拜煤田东部，库车县城北约 69km（公路约 110km）。俄霍布拉克煤矿位于库拜煤田东部，库车县城北约 69km（公路约 110km）。库车俄霍布拉克勘探区精查地质报告 1978 年由新疆维吾尔自治区重工业局审查批准。1996 年乌鲁木齐煤矿设计研究院编制完成了新疆维吾尔自治区库车俄霍布拉克矿区总体规划，并于 1997 年 4 月经国家计划委员会审查批准。根据徐州矿务集团有限公司与阿克苏地区行政公
9、署于 2001 年 9 月签订的新疆阿克苏地区俄霍布拉克矿区投资协议书，徐州矿务集团有限公司为建设国家煤炭基地，开发南疆现代化矿区，独资开发建设经营俄霍布拉克煤矿。2002 年 2 月，徐州矿务集团设计研究院编制完成了徐州矿务（集团）新疆天山矿业有限责任公司俄霍布拉克煤矿可行性研究报告，2002 年 6 月完成了徐州矿务（集团）新疆天山矿业有限责任公司俄霍布拉克煤矿矿井初步设计 。全套图纸加 1538937061.1.1 矿区的地理位置、地形特点及井田范围俄矿位于库拜煤田东部，库车县城直线北约 69km。矿区中心地理坐标：东经 8359 26，北纬 421243。行政区划隶属库车县阿格乡管辖，
10、见图 1-1。井田东部 14km 处有国道 217 线（独山子 -库车公路）通过，公路距库车约 110 公里，交通方便。井田面积 33.05km2。矿井采矿许可证开采深度为+1940m 至+1250m。矿区由 7 个拐弯点控制，坐标见表 1-1。表 1-1 井田境界拐点坐标表拐点编号 X（m） Y（m）S1 4676965.000 28412275.000S3 4677496.000 28414765.000S4 4678000.000 28421000.000S9 4673880.000 28412275.000S10 4672950.000 28421000.000S11 4673456.
11、000 28420424.000S12 4674030.000 28416652.000图 1-1 矿井交通位置图1.1.2 矿区交通条件俄霍布拉克煤矿位于库拜煤田东部，库车县城北约 69km（公路约110km）。井田东部 14km 处有国道 217 线（独山子-库车公路）通过，公路距库车约 110 公里，交通方便。1.1.3 矿区的气候条件该区大陆性暖温带干旱气候，热量丰富；昼夜温差大，无霜期长，降水较少，是全国年平均晴天最多的县。冬季干冷，夏季酷热，夏季白天日照最长达16 小时，冬季白天日照最短也达 10 小时以上，多年平均的年日照数近 3000 小时，年平均气温 115，年平均降水量 6
12、5 毫米，全年无霜期达 266 天，主导风向为北风，年平均风速为 2.6ms。1.1.4 矿区水文地质地表水情况井田东部克孜库坦河属库车上游，为季节性河流，45 月份开始有水，流量 1295m3/d，7 月份最大可达 40414m3/d，9 月份末为 10454m3/d，以后干涸。9 月份水流在流经煤层自燃区时，在 400m 流程内水流全部漏失，补给给地下水，造成烧空区的大量充水，对煤炭的开采有一定的影响。西部俄霍布拉克、依尼其克布拉克两个山口有长年泉水，受北部约 7km 处的卡特古尔河渗透补给及大气降水，俄霍布拉克泉水涌水量 3 月份最小为 3500m3/d，10 月份最大为5325m3/d
13、。依尼其克布拉克泉水涌水量 1 月份最小为 108m3/d，8 月份最大为219m3/d，长年不断。这些泉水经人工引流而消耗，小部分流出山口，垂直渗透到第四系砂砾层中，成为孔隙潜水，分布在 1km 的范围内，埋藏深度812m，再向南流入中侏罗统（J2）地层中，成为砂岩裂隙潜水，流入下侏统（J1）的下含煤组（J12）地层成为浅部砂岩裂隙层水和中深部裂隙承压水，对矿井西翼有一定影响。地下水向南迳流 5.8km 至提克买克及布拉克阿克孜，因受东西向凸起的坚硬中侏罗统（J2）的中含煤组（J22）地层的阻截水位上升，在山口和深谷呈侵蚀下降泉群，向南排泄，泉水流量为 6480m3/d。地下含水层情况依据地
14、层岩性，地下水埋藏类型划分为三个含水层，为第四系松散层孔隙水，标准砂岩裂隙承压潜水（其分为两个含水层），煤系砂岩裂隙水。因此，俄霍布拉克煤矿地下水的补给水源有大气降水、天山南麓洪水和泉水。影响矿井生产的含水层（体）有：第四系松散层孔隙水、标准砂岩风化裂隙水、标准砂岩层构造裂隙水、煤系砂岩裂隙水、小煤矿老空积水和火烧区空洞积水。（2）断层带及导通道水文特征断层导水性：F1 、F2 、F3 逆断层及 F4 正断层在矿区以外，未对其进行水文地质分析。而 F5 旋扭断层分布于勘探区南部。经钻孔控制 F5 旋钮断层以东J1a 地层重复。垂直断距 0140m，走向近于东西，倾向南，倾角 5560左右。-0
15、8 孔揭露 F5 断层时，孔深 160166m（标高+1727.78+1733.78m）冲洗液大量漏失，水位至孔底。说明 F5 断层在该段阻水性不强。电法资料和第四系潜水等水位线图也未反映出断层的导、富或阻水的差异。导水通道特征：经过水位地质勘探可推断在矿井区有两条南北向的导水通道，发育方向近南北。为了方便对导水通道的叙述，将两个导通以主井为界，以西称为西导水通道，以东称为东导水通道。西导水通道特点：导水通道的规模较大，东西向最长影响 1600m；对正在开采的各个工作面均有不同程度的影响，尤其是对主井以西的各工作面；导水的路径错综复杂，出现分支又融合的现象；由于地形北高南低，水的补给主要由北向
16、南补给；总体上分析，下 1 煤底板界面的渗水性较强。东导水通道特点：该导水通道的规模与西通道相比相对小一些，但就其本身的规模也比较大，东西向最长影响 1600m；导水的路径与西导水通道相比相对简单；由于地形北高南低，水的补给主要由北向南补给；该通道所处的位置正好位于较大的河沟中，也就是说该推断导水通道与所处的地形条件有一定的关系。（3）矿井充水因素俄霍布拉克井田水文地质条件较为复杂，补给水源有大气降水、天山南麓洪水、雪融水和泉水。影响矿井生产的含水层（体）有：第四系松散层孔隙水；标准砂岩风化裂隙水；标准砂岩层构造裂隙水；煤系砂岩裂隙水；断层水；小煤矿老空积水；火烧区空洞积水。（4）影响矿井安全
17、生产的水害及其威胁程度第四系含水层水：其危害程度较大；下 1 煤顶板砂岩裂隙水、下 1、下 5 煤构造裂隙水、下 5 煤底板砂岩水，其中顶板砂岩水和构造裂隙水危害程度大，有时甚至导致工作面在掘进或回采时发生突水而淹没等不良后果；小煤窑老空积水，其危害程度最大；火烧区空洞积水，其危害程度较小。（5）矿井涌水量目前，矿井涌水量为 18408m3/d，即 767m3/h，最大涌水量为正常涌水量的1.73 倍，矿井最大涌水量为 31800m3/d，即 1325m3/h（2009 年 5 月 12 日）。（6）工程地质条件目前，矿井开采煤层为下 1 煤和下 5 煤，其中下 1 顶板为灰白色中粗砂岩或砾岩
18、，其硬度为 5，底板岩性以粉砂岩为主，其硬度为 4，下 1 煤层顶板为易冒落的顶板。下 5 顶板岩性以炭质泥岩、粉砂岩为主，底板岩性以粉砂岩、细砂岩为主，下 5 顶底板岩性硬度均为 4，下 5 煤层顶板为中等冒落的顶板。1.2 井田地 质特征（1）地层井田内揭露地层主要由上而下：第四系（Q），第三系（ N2-Q1），侏罗系（J）中侏罗统克孜勒努尔组、下侏罗统阿合组（ J1a）和塔里奇克组（J1t），三迭系（T ）。（2）地质构造该区位于天山褶皱南麓山前凹陷地带，勘探区东西两端宽缓略有波状起伏，中间呈收敛的扇形，东端倾向南西，由于挤压、褶皱、扭动的作用，产生了本区的断裂构造。根据断层特点，分布范
19、围划分为三组。第一组由 F1 逆断层及派生的次一级 F1-1、F1-2、F1-3 等断层组成，分布于勘探区北部三叠纪地层中。第二组断层分布于下含煤组北部边缘地带。由 F2、F3 逆断层及 F4 正断层所组成。第三组 F5 旋扭断层：分布于勘探区南部。褶曲与断裂均受南北侧压力及SEENWW 扭应力所控制，由于本区处于复式背斜的倾伏端，因此，构造复杂程度为简单（一类）。1.2.1 井田的地形该区位于天山褶皱南麓山前凹陷地带，勘探区东西两端宽缓略有波状起伏，中间呈收敛的扇形，东端倾向南西，由于挤压、褶皱、扭动的作用，产生了本区的断裂构造。根据断层特点，分布范围划分为三组。第一组由 F1 逆断层及派生
20、的次一级 F1-1、F1-2、F1-3 等断层组成，分布于勘探区北部三叠纪地层中。第二组断层分布于下含煤组北部边缘地带。由 F2、 F3 逆断层及 F4 正断层所组成。第三组 F5 旋扭断层：分布于勘探区南部。褶曲与断裂均受南北侧压力及SEENWW 扭应力所控制，由于本区处于复式背斜的倾伏端，因此，构造复杂程度为简单（一类）。1.2.2 井田构造矿区位于天山褶皱带的南麓，塔里木地块北缘，山前拗陷地带。由于后期燕山运动及喜马拉雅运动的影响，形成了大致平行天山的东西向的山前二级褶皱单元。在形成东西向褶皱的同时受到了南东东、北西西扭应力的作用，因而产生了次一级波状起伏（见区域地质图）。由北向南有捷斯
21、德里克向斜、捷斯德里克背斜、夏阔坦向斜、比尤勒包古孜复式背斜、阿艾向斜、阿艾背斜等。除区域北部有一条较大的东西向断裂（F）外，其余均属局部构造。1.3 煤层特征矿井煤层赋存条件较好，为缓倾斜煤层，浅部煤层倾角大，平均 14.5 度，深部煤层倾角变缓，由于目前矿井主要回采下 1 煤和下 5 煤，其产状如下：下1 煤属中厚煤层，平均厚度 3.25m（最小 0.98m，最厚 4.04m），煤层走向：E-W0，倾向： SN0，倾角：5201430 ；下 5 煤属厚煤层，平均厚度为 9.56m（最小 7.63m，最厚 12.71m），煤层走向：E-W0 ，倾向：SN0，倾角：52510。1.3.1 煤层
22、本区含煤地层为侏罗系下统塔里奇克组（J1t）。煤系地层总厚度为326.58m。含煤 16 层，煤层平均总厚 37.58m。根据含煤建造的特征分为上、中、下三个含煤段。上含煤段（J1t3）：层厚 134.64m，为含煤最发育地段。含煤 11 层（即下1下 8），煤层平均总厚 33.09m。中含煤段（J1t2）：层厚 98.2m，含煤 4 层（即下 9下 12），煤层平均总厚度为 3.95m。下含煤段（J1t1）：厚度 93.74m，含煤 1 层（即下 13 煤层），煤层平均总厚度 0.54m。其中可采煤层 12 层，即下 1、下 2、下 3-1、下 3-2、下 4、下 5、下 6、下7-1、下
23、7-2、下 7-3、下 8、下 10。平均可采总厚度 32.53m。而下 1、下 5、下7-2、下 8 则为本区内主要可采煤层（见表 1-2 可采煤层特征表）。表 1-2 可采煤层特征表顶底板岩性煤层名称煤层厚度最薄最厚-平均 (m)煤层间距最近最远-平均 (m)夹石层数稳定性可采性煤的容重(t/m3) 顶板岩性 底板岩性下 14.040.98-3.25(33)1稳定全区可采1.4 砾岩炭质泥岩 粉砂岩泥岩下1.920.94-1.28(36)1稳定难采低效1.35 泥岩细砂岩 泥岩中砂岩下 3-12010.58-1.45(38)1-2稳定难采低效1.3 炭质泥岩中砂岩粉砂岩炭质泥岩下 3-21
24、.090.00-0.75(35)0较稳定难采低效1.3 粉砂岩泥质 粉砂岩中砂岩下 41.460.59-1.02(39)2稳定难采低效1.3 炭质泥岩中砂质炭质泥岩粉砂岩下 512.717.63-9.57(41)1-2稳定全区可采1.35 炭质泥岩粉砂岩 细砂岩粉砂岩下 62.580.75-1.69(40)1-2稳定难采低效1.3 中砂岩粗砂岩炭质泥岩细砂岩下 7-11.660.00-1.22(16)1较稳定难采低效1.3 粉砂岩炭质泥岩 粉砂岩细砂岩下 7-210.793.01-7.35(43)8.114.765.97(37)14.115.6710.73(36)10.344.166.70(3
25、5)16.5410.9214.16(35)22.8216.5119.72(39)23.347.1617.74(40)4.862.724.36(16)11.851.305.44(16)16.078.1211.93(43)1-5稳定全区可采1.3 粉砂岩 粉砂岩泥岩煤层名称煤层厚度最薄最厚-平均 (m)煤层间距最近最远-平均 (m)夹石层数稳定性可采性煤的容重(t/m3)顶底板岩性顶板岩性 底板岩性下 85.911.94-4.03(43)1-3稳定全区可采1.3 砾岩粉砂岩 泥岩粉砂岩下 102.710.32-1.36(15)1较稳定难采低效1.3 砂砾岩泥岩 炭质泥岩中砂岩下 111.910.3
26、3-0.81(15)1 不稳定不可采 1.3 炭质泥岩粉砂岩 砂岩中砂岩下 121.040.00-0.76(13)0 不稳定不可采 1.3 炭质泥岩粉砂岩 炭质泥岩粉砂岩下 130.970.00-0.63(2)102.250.5471.08(1)7.467.46(1)14.932.179.41(16)7.472.175.45(13)66.7866.6566.72(2)1 不稳定不可采 1.3 炭质泥岩细砂岩 粉砂岩1.3.2 煤质矿区含煤地层为侏罗系下统塔里奇克组（J1t）。区内各煤层物理性质基本相似，颜色均为黑色，条痕色为深棕色，具沥青光泽和弱玻璃光泽，具参差状、贝壳状断口，呈条带状，线理状
27、，及均一状结构。垂直节理发育，沿节理面和层面可见充填有黄铁矿及碳酸盐薄膜现象。各煤层视密度平均在 1.301.47t/m 3之间。宏观煤岩类型为亮煤及半亮煤，夹丝炭，易燃，坚硬（f=23）。根据井田内各可采煤层原煤挥发分、胶质层厚度、粘结指数，结合中国煤炭分类国家标准（GB5751-86）中的规定，确定井田内各可采煤层的煤类，下 7-2、下 8 煤为弱粘煤，其余均为长焰煤，属低灰、低硫、高发热量的优质动力煤。1.3.3 瓦斯、煤尘及自燃性（1）瓦斯根据地质报告钻孔取样资料，下 1 煤层瓦斯含量为 0.12ml/g，下 5 煤层为0.23ml/g，矿井煤层瓦斯含量平均 5m3/t。2011 年
28、5 月份矿井瓦斯等级鉴定结果为：矿井绝对瓦斯涌出量为 4.463m3/min，相对瓦斯涌出量为 0.430m3/t，绝对二氧化碳涌出量为 5.207m3/min，相对二氧化碳涌出量为 0.502m3/t；鉴定结果显示：在开采+1460m 以上下 1、下 5 煤层无瓦斯喷出和瓦斯异常涌出现象，俄霍布拉克煤矿属低瓦斯矿井。（2）煤尘及自燃倾向性情况2010 年 6 月，经新疆煤炭科学研究所煤炭检测实验室鉴定：下 1 煤煤尘爆炸指数 35.63%、下 5 煤煤尘爆炸指数 34.03%，均具有爆炸性。下 1 煤、下 5煤均具有自燃倾向性，属于自燃煤层。2 井田境界及储量2.1 井田境界资源/储量估算边
29、界以 2002 年 6 月核发的中华人民共及国采矿许可证 (证号：6500000211805)给定的拐点坐标为准。井田范围拐点坐标如表 2-1 所示：表 2-1 井田境界拐点坐标表拐点编号 X（m） Y（m）S1 4676965.000 28412275.000S3 4677496.000 28414765.000S4 4678000.000 28421000.000S9 4673880.000 28412275.000S10 4672950.000 28421000.000S11 4673456.000 28420424.000S12 4674030.000 28416652.000井田范围
30、东起勘探线以东 50m 左右，西起 P勘探线以东 100m 左右，北部以下 5 煤层地面露头为界，南部以大断层为界。井田的平均走向长度约 8.72km，井田的平均倾向约 3.8km。下 5 煤层的倾角最大 25，最小为 5，平均为 11.4，平下 5 煤层均厚度 9.57m，井田的平均水平宽度 5.76km。井田的水平面积按下式计算：S=HL /cos11.4 （2.1） 式中 S井田的水平面积， ;H井田的平均水平宽度，m；L井田的平均走向长度，m；则井田的水平面积为 S=8.723.8 /cos11.4=33.67（k）2.2 可采煤层本区含煤地层为侏罗系下统塔里奇克组（J1t）。煤系地层
31、总厚度为326.58m。含煤 16 层，煤层平均总厚 37.58m。根据含煤建造的特征分为上、中、下三个含煤段。上含煤段（J1t3）：层厚 134.64m，为含煤最发育地段。含煤 11 层（即下1下 8），煤层平均总厚 33.09m。中含煤段（J1t2）：层厚 98.2m，含煤 4 层（即下 9下 12），煤层平均总厚度为 3.95m。下含煤段（J1t1）：厚度 93.74m，含煤 1 层（即下 13 煤层），煤层平均总厚度 0.54m。其中可采煤层 12 层，即下 1、下 2、下 3-1、下 3-2、下 4、下 5、下 6、下7-1、下 7-2、下 7-3、下 8、下 10。平均可采总厚度
32、32.53m。本次设计针对下5 煤层。2.3 矿井储量2.4.1 储量计算基础（1） 根据俄霍布拉克煤矿井田地质勘探报告提供的煤层储量计算图计算。（2） 储量计算厚度：夹矸厚度不大于 0.05m，与煤分层合并计算，复杂结构煤层的夹矸厚度不超过每分层厚度的 50%时，以各煤分层厚度作为储量计算厚度。（3）井田内主要煤层稳定，厚度变化不大，煤层产状平缓，勘探工程分布比较均匀。（4）煤层体积质量：下 5 煤层容重为 1.35t/m。2.4.2 安全煤柱留设原则（1）工业场地、井筒留设保护煤柱，对较大的村庄留设保护煤柱，对零星分布的村庄不留设保护煤柱。（2）各类保护煤柱按垂直断面法或垂线法确定，用岩层
33、移动角确定工业场地，村庄煤柱。（3）断层煤柱宽度 40m，井田境界煤柱宽度 50m。（4）维护带宽度：风井场地 20m，村庄 10m，其它 15m。（5）工业场地占地面积，根据煤矿设计规范中若干条文件修改决定的说明书中第十五条，工业场地占地面积指标见表 2-2。表 2-2 工业场地占地面积指标井型与设计能力（万吨/年） 占地面积指标（公顷/10 万吨）240300 0.70.8120180 0.91.04590 1.21.3930 1.5备注：占地面积指标中小井取大值、大井取小值。2.4.3 矿井工业储量矿井主采煤层为下 5 煤层，煤的平均厚度为：H 煤厚=9.57m矿井地质储量按下式计算：Z
34、= SR 平均H 煤厚/cos（） （2.2）式中 Z储量，Mt；S面积，33.67 ；R 平均煤的平均容重，1.35t/ m 3H 煤厚煤的平均厚度，9.57m；各块段煤层平均倾角，11.4。则下 5 煤层总的地质储量为：Z= 33.671.359.57/cos11.4=443.75Mt。2.4.6 矿井可采储量矿井设计可采储量按下式计算：Zk=(ZS-P2)C 式中 Zk矿井设计可采储量，M t；P2工业场地和主要煤柱损失之和， Mt；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%。本矿下 5 煤厚 9.57m，属于厚煤层，故取 0.75。（1）工业场地煤
35、柱井筒及工业广场煤柱按岩层移动角留取。工业广场保护煤柱示意图见图 2-1。根据建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程有关规定和永城地区其他矿井的经验数据，各参数选取如下：表土层移动角：40上山移动角： 70下山移动角： 70-0.7走向移动角： 76 保护煤柱根据上述参数，采用垂线法计算。所做的工业广场保护煤柱所示：得： S=1057815 并且已知： R 平均 =1.35 t/ m3 H 煤厚 =9.57m =11.4由公式 2.1 可得保护煤柱压煤量为：Z=10578151.359.57/cos(11.4)=13.95Mtdmka qcn2b2nm2f1hf12 3qf21qk
36、fh1k32mn： 地 表 沿 煤 层 走 向 保 护 范 围 ；qk： 地 表 沿 煤 层 倾 向 保 护 范 围 ；h： 表 土 层 厚 度 ；a： 煤 层 倾 角 ；： 下 山 移 动 角 ；： 上 山 移 动 角 ；f： 松 散 层 移 动 角 ； 走 向 移 动 角 。C(k )mA(q )323 B(q )D( )2I - I - ：图 2-1 工业广场压煤示意图（2）主要井巷煤柱主要井巷煤柱是指大巷保护煤柱，大巷距离为 45m，大巷两侧的保护煤柱宽度各位 30m，井田走向长度为 8.6km。则大巷保护煤柱压煤量为；（60+90）18529.571.35/cos(11.4)=3.6
37、6Mt（3）矿井边界煤柱矿井边界煤柱宽度 50 米，则边界煤柱压煤量为；50258389.571.35/cos(11.4)=17.0Mt（4）断层保护煤柱断层保护煤柱宽度 40 米，则断层煤柱压煤量为；40287829.571.35/cos(11.4)=9.26Mt由上得 P2=13.95+3.66+17.04+9.26=43.91Mt。则由公式 2.5 计算可得矿井设计可采储量为：Zk=(Zs-P2)C=（443.75-43.91 ）0.75=299.88Mt3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限3.1 矿井工作制度根据煤炭工业矿井设计规范相关规定，确定矿井设计年工作日为330d，工作制度
38、采用四六制，每天四班作业，三班生产，一班准备，每班工作6h。 矿井每昼夜净提升时间为 16h。3.2 矿井设计生产能力及服务年限3.2.1 确定依据煤炭工业矿井设计规范第 2.2.1 条规定：矿井设计生产能力应根据资源条件、外部建设条件、回采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产能力、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：煤田地质条件简单，储量丰富，应加大矿区规模。建设大型矿井。煤田地质条件复杂，储量有限，则不能将矿区规模定的太大。（2）开发条件：包括矿区所处地理位置（是否靠近老矿区及大城市）、交通（铁路、公路、水运）、用户
39、、供电、供水、建筑材料及劳动力来源等。条件好者，应加大开发强度和矿区规模；否则应缩小规模。（3）国家需求：对国家煤炭需求量（包括每种、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，反之缩小规模。3.2.2 矿井设计生产能力（1）主要开采煤层为下 5 煤层为矿井开采对象，煤层厚度平均 9.57m，一般倾角 525，顶底板条件好，易于管理，是较理想的高产煤层。（2）从市场需求分析，矿井地处缺煤的南疆地区，煤炭需求紧张，宜加大矿井设计生产能力。（3）从经济效益分析，由于井田内表土不厚、埋深浅，建设费用不高，所以应尽
40、可能提高矿井生产能力，减少吨煤投资，提高经济效益。生产能力2.4Mt/a。3.2.3 矿井服务年限矿井服务年限必须与井型相适应。矿井设计可采储量 Zk，设计生产能力 A 和矿井服务年限 T 三者之间的关系为：T=Zk/AK (3.1)式中 T矿井服务年限，a；Zk矿井可采储量，Mt；A设计生产能力，Mt；K储量备用系数，取 1.4。则矿井服务年限为：T =299.88/（2.41.4 ）=89.25a3.2.4 井型校核按煤矿的实际煤层开采能力、辅助生产能力、储量条件及安全条件因素对井型进行校核：（1）煤层开采能力。井田内下 5 煤层平均 15m，为厚煤层，赋存稳定，厚度变化不大。根据井田形状
41、分为两翼开采，前期首采区在一翼，布置一个综采工作面，保证达产。（2）辅助生产环节的能力校核。（3）通风安全条件的校核。矿井煤尘有爆炸危险性，瓦斯涌出量小，属煤尘爆炸性低瓦斯矿井。（4）矿井的设计生产能力与整个矿井的工业储量相适应，根据第四章开拓介绍本矿采用立井单水平开拓，故矿井及水平服务年限均满足煤炭工业设计规范要求。见表 3-1。表 3-1 我国各类井型的矿井和第一水平设计服务年限第一开采水平设计服务年限/a矿井设计生产能力 /万 ta-1 矿井设计服务年限/a 煤层倾角 45600 及以上 70 35 300500 60 30 120240 50 25 20 154590 40 20 15
42、 10930 各省自定4 井田开拓4.1 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媒体，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等问题，具体有下列几个问题需认真研究。1、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、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、进行矿井开拓延深、深部开拓及技术改造
43、；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
44、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。4.1.1 确定井筒形式、数目、位置及坐标1、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，斜井次之，立井最复杂。平硐开拓受地形迹埋藏条件限制，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，上山部分储量大致能满足同类井型水平服务年限要求。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
45、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，不易受底板含水层的威胁；主提升胶带化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少，提升深度有限；通风路线长、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。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
46、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 11，为缓倾斜煤层；表土层不厚，无流沙层；水文地质情况比较复杂，矿井涌水量较大；井筒在穿过含水层局部需要特殊施工，经后面比较确定井筒形式为主副立井单水平开拓，主井位于井田北部边界中央，副井位于井田中央。2、井筒位置的确定（1）井筒位置的确定原则：（2）有利于水平的开采，有利于井底车场和主要运输大巷的布置，石门工程量少；（3）井田两翼储量基本平衡，从而形成两翼储量较相等
47、的双翼井田，可以使走向的井下运输工作量达到最小，通风网路长度较短，通风阻力比较小。（4）井筒不宜穿过厚表土层、厚含水层、断层破碎带、煤与瓦斯突出煤层或软弱岩层；（5）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；（6）工业广场宜少占耕地，少压煤，确定井筒位置时，要充分考虑少留井筒及工业广场的保护煤柱。为减少工业广场的压煤，使大巷保护煤柱以及工业广场保护煤柱有一部分重合则会减少保护煤柱的面积。所以工业广场可以布置在大巷附近，且可保证在井田走向中央。（7）距水源、电源较近，矿井铁路专用线短，道路布置合理。井口附近要布置主井副井生产系统的建筑物以及引
48、进铁路线。为了便于地面系统间的互相联接，以及修筑铁路专用线与国家铁路的接轨，要求地面平坦，高差不能太大，专用线较短，工程量小以及有良好的技术条件。经后面方案比较确定主井，主井与副井位于井田中央，风井位于井田边界。4.1.2 工业场地的位置工业场地的位置在主、副井井口附近，即设在井田中央。工业场地的选择主要考虑以下因素：1尽量处于储量中心，使矿井下有合理的布局；2占地要求少，尽量做到不搬迁村庄；3尽量布置在地质条件较好的区域，且工业场地的标高要高于当地最高洪水位；4尽量减少工业广场的压煤损失。根据以上原则及本矿井的实际情况，工业广场和主副井筒布置位置相同，工业广场面积为 50 公顷，定为 500m1000m 的矩形，距煤层深度 463m。4.1.3 主要开拓巷道开拓大巷方案的选择开采下 5 煤层时，采用立井单水平开拓方式。大巷既可以布
