1、目 录全套 CAD 图纸，联系 153893706一般部分设计目 录 1一般部分 11 矿区概述及井田地质特征 11.1 矿区概况 .11.1.矿井地理位置、地形特点和交通条件概述 .11.1.2 矿区气候条件 .21.1.3 矿区水文及地震情况 .21.2 井田地形地势以及井田的勘探程度 .21.2.1 综合柱状图 .31.2.2 井田地质构造及特征 .41.2.3 矿井水文地质特征 .51.2.4 矿井涌水量 .51.3 煤层特征 .51.4 地温 .72 井田开拓 82.1 井田境界及可采储量 .82.1.1 井田境界 .82.1.2 可采储量 102.1.3 矿井设计生产能力及服务年限
2、 132.2 井田开拓 152.2.1 井田开拓的基本问题 152.2.2 矿井基本巷道 182.2.3 运输设备的选择 282.2.4 矿井提升 323 采煤方法及带区巷道布置 .373.1 煤层的地质特征 373.2 带区巷道布置及生产系统 373.2.1 带区的位置和划分 373.2.2 生产系统 373.2.3 带区内同采工作面数的确定 383.2.4 煤层和工作面的开采顺序和接替顺序 403.2.5 确定带区各种巷道的尺寸、支护方式及通风方式 403.2.6 确定带区生产能力和采出率 413.3 采煤方法 423.3.1 采煤工艺方式 423.3.2 回采巷道布置 474 矿井通风
3、.494.1 矿井通风系统的选择 494.1.1 矿井通风系统的基本要求 494.1.2 矿井通风方式的选择 494.1.3 主要通风机工作方法 534.2 采区通风方式 544.2.1 采区通风概述 544.2.2 采区通风系统的要求 554.2.3 工作面通风方式的选择 564.2.4 通风构筑物 594.2.5 采区通风网络 594.2.6 采区风量 594.2.7 采区通风合理性评价 614.3 掘进通风 614.3.1 掘进通风的基本要求 614.3.2 掘进工作面通风系统设计原则 624.4 矿井所需风量 664.4.1.硐室需风量计算 664.4.2 其他用风巷道的需风量计算 6
4、64.4.3 矿井总风量计算 664.4.4 矿井风量分配 674.5 矿井通风阻力 684.5.1 矿井通风阻力计算的方法 684.5.2 矿井通风总阻力 734.5.3 两个时期的矿井总风阻和总等积孔 734.6 矿井通风设备的选择 734.6.1 矿井通风设备的要求 744.6.2 选择主要通风机 744.6.3 电动机选型 784.7 矿井反风措施及装置 784.7.1 矿井反风的目的意义 784.7.2 反风方法及安全可靠性分析 794.8 概算矿井通风费用 794.9 防止特殊灾害的安全措施 814.9.1 瓦斯管理措施 814.9.2 煤尘的防治 814.9.3 防火 814.9
5、.4 防水 825 矿井安全技术措施 .835.1 矿井安全技术概况 835.1.1 煤的自燃 835.1.2 瓦斯概况 835.1.3 煤尘 835.1.4.矿井煤与瓦斯突出危险性 845.1.5.冲积地压及地温情况 845.1.6 矿井涌水量及突水 845.2 矿井灾害预防及处理计划 845.2.1 应急救援的范围 845.2.2 预案启动 855.2.3 应急救援原则 855.2.4 重大事故应急救援组织机构及职责 865.2.5 应急救灾原则步骤 865.2.6 事故可能发生的范围、类型及后果 895.2.7 事故处理措施 915.2.8 井下瓦斯煤尘爆炸事故的应急救援预案 975.2
6、.9 井下火灾事故的应急救援预案 .1015.2.10 应急预案的保障措施 105专题部分 1081 矿井概况 1081.1 交通位置 1081.1.2 可采煤层及储量 .1091.2 矿井通风方式及瓦斯情况 .1122 矿井 2#煤层瓦斯参数的测定 1142.1 煤体坚固性系数 F值的测定 .1142.1.1 煤体坚固性系数测定原理 .1142.1.2 煤体坚固性系数的测定方法和步骤 .1162.1.3 测定结果 .1162.2 瓦斯放散初速度P 测定 1172.2.1 测试原理 .1172.2.2 试样制备 .1182.2.3 测定结果 .1192.3 煤的孔隙率及真、视密度的测定 .11
7、92.3.1 煤层孔隙的分类 .1192.3.2 煤层微孔隙性的研究意义 .1202.3.3 煤层微孔隙性的研究方法及测定结果 .1212.4 煤样的工业分析 .1222.4.1 测试设备 .1222.4.2 水分测定 .1222.4.3 灰分测定 .1222.4.4 挥发分测定 .1232.4.5 固定碳计算 .1232.4.6 测试结果 .1232.5 煤样的吸附常数测定 .1242.5.1 测试原理 .1242.5.2 测试设备 .1252.5.3 测试方法 .1262.5.4 测试结果 .1272.6 矿井 2#煤层瓦斯含量和瓦斯压力 1272.6.1 测定原理 .1272.6.2 测
8、试结果 .1312.6.3 煤层瓦斯压力与瓦斯含量的关系 .1322.7 矿井 2#煤层瓦斯参数测定结果汇总 1343 结论 136英文原文 138中文译文 150参考文献： 159致 谢 160一般部分中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 1 页一般部分1 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概况1.1.矿井地理位置、地形特点和交通条件概述丰城矿务局建新煤矿位于赣江中下游的丰城市境内，在丰城市西北向，其中心距丰城市 10km，它东邻坪湖矿，西以建新井、八一煤矿的无煤区为界，北起 B4煤层露头线，南至禄糖、毛眼塘水库一线，走向长约 6.12km，倾斜宽 4.02km，面积 24.66km
9、2。所在地理坐标为：东经：11544381154705，北纬：281507281714，主井井口坐标为X=3130366.283、Y=3937896.564、Z=+54.013m，矿井开采煤层深度为：-35-650m。图 1.1 矿井交通位置图矿井属赣江流域丘陵地带，地势起伏较小，中部地势稍高，南北中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 2 页部地势比较低平，主要丘岭有骑马岭、南神岭、梅仙岭、仙姑岭等（建新煤矿位于仙姑岭） ，基本上延东西向分布，纵贯本区中部，形成南北水系的分水岭，岭高 一 般 在 120 159.91m， 呈 单 斜 山 形 、 南 坡 平缓 ： 坡 角 在 8 12，
10、 北 坡 稍 陡 ： 坡 角 在 25 35。区内发育自北向南的较多沟谷以及较多的水库，其中矿区西部的洪塘水库的覆盖面积最大，且水库小溪及河流的流量，水位变化均受季节控制，矿井受地表水的影响不大，矿井水文地质较简单，主要受防尘水以及老塘采空区影响。丰 城 矿 务 局 建 新 煤 矿 隶 属 于 江 西 省 煤 炭 集 团 公 司 ， 为 国 家 大 二 型 企业 ， 位 于 丰 城 市 上 塘 镇 镜 内 ， 西 距 （ 南 ） 昌 -樟 （ 树 ） 高 速 公 路 5 公 路 。东 距 丰 城 市 区 10 公 里 接 105 国 道 。 赣 江 从 其 东 侧 约 3 公 里 自 南 而
11、北 入鄱 阳 湖 ， 另 有 铁 路 专 用 支 线 与 浙 赣 铁 路 衔 接 、 交 通 便 捷 。1.1.2 矿区气候条件本矿区属于半干燥大陆性气候，具有长江流域的过渡性质，而又接近北方气候，总特点是入冬较晚，而回春均较早，冬季干燥，夏季多雨，降水表现为集中度高，年变化大，形成春季易旱，盛夏易涝的气候特点，年平均降雨量为 799.4mm，据丰城气象资料，多年平均气温，年平均气温 14.9摄氏度，历年最高气温 42.6，最低气温零下18.8，年平均降雨量 794.6mm，全年风向频率多为东南偏东风，四季风向变化较大，春季多东南风，秋季多偏北风，年平均风速 4.2m/s，最大风速 23m/s
12、。1.1.3 矿区水文及地震情况建新矿水文地质情况较为简单，最大涌水量 107m3/h，一般为 25-35m3/h，主要含水层有：1）长兴灰岩含水层：为煤系地层顶部的主要含水量，分布于阳坑小河南北二侧，岩溶发育，含水性较好，距 B4 煤层约 300m，对 B4 开采影响极小，对 C 煤组开采威胁较大。2）老山砂岩含水组：主要为几层含裂隙水的细砂岩层，含水性弱，开采时一般为滴水。3）茅口灰岩含水层：裂隙发育，位于 B4 煤层之下，对 B4 开采无影响，主要是矿区供水水源。水害对建新矿危害较小，多为采空区积水渗透，水量小。1.2 井田地形地势以及井田的勘探程度中国矿业大学 2012 届本科生毕业设
13、计 第 3 页地形与地势：本区位于华南海盆的萍乡一乐平反“S”形拗陷带中部。区内以发育有华夏系的北东向褶皱，南北向断裂，东西向的褶皱，其北、。地 层 系 统 地 层 厚 度界 系 统 组 段 最 小 平 均 累 计层 厚 岩 性柱 状1： 20层序号 岩 性 描 述 水 文 特 征 备 注上老山亚段 40. 69165.01灰 深 灰 色 粉 砂 岩 ， 间 夹 薄 层 石 英 细 砂 岩 面 含 白 云 母 碎 片 ， 具 水平 波 状 层 理 含 菱 铁 矿 结 核 ， 产 动 物 化 石中老山亚段 4.61145.02深 灰 灰 黑 色 页 岩 ， 岩 性 致 密 ， 结 构 均 一 ，
14、 含 菱 铁 矿 结 核 ， 富 产头 足 、 腕 足 类 动 物 化 石 隔 水 层0.9365147.923灰 浅 灰 色 细 砂 岩 ， 钙 质 胶 结 ， 分 选 较 好 ， 富 含 动 物 化 石 含 水 层 标 志 层 S8.50. 4深 灰 色 粉 砂 岩 ， 含 少 量 云 母 片 ， 见 不 连 续 的 水 平 层 理 ， 含 少 量 菱铁 矿 结 核 隔 水 层4.201.25灰 黑 色 砂 质 页 岩 ， 致 密 性 脆 ， 含 少 量 白 云 母 片 和 动 物 化 石 隔 水 层6676灰 黑 色 页 岩 ， 致 密 含 菱 铁 矿 结 核 和 动 物 化 石 隔 水
15、 层 标 志 层.540.87暗 灰 色 钙 质 细 砂 岩 ， 薄 层 状 ， 产 大 量 动 物 化 石 层 含 水 层 标 志 层 S71.3164.28炭 质 页 岩 ， 含 大 量 植 经 石 ， 有 时 含 浮 煤 ， 为 B6层 位 弱 含 水 层 标 志 层8599浅 灰 色 薄 层 状 泥 质 细 砂 岩 ， 交 错 层 理 ， 分 选 差 含 水 层.71437. 10灰 白 色 细 中 粒 石 英 砂 岩 ， 层 面 具 白 云 母 片 ， 致 密 坚 硬 ， 分 选 磨园 较 差 标 志 层 S6.01.92灰 黑 色 页 岩 隔 水 层7 2灰 黑 色 页 岩 ， 致
16、 密 ， 含 较 多 菱 铁 结 核 弱 含 水 层.14083. 13暗 灰 色 钙 质 细 砂 岩 或 细 砂 岩 ， 条 贷 砂 岩 及 砂 页 岩 ， 含 黄 铁 矿 结 核 ，产 腕 足 化 石 标 志 层 S51. 4B5煤 ， 顶 具 炭 页 岩 标 志 层1.245灰 黑 色 砂 质 页 岩 ， 层 理 不 明 显 ， 致 密 性 脆 ， 含 少 量 动 物 化 石08.7316深 灰 色 粗 粉 砂 岩 ， 夹 薄 层 细 砂 岩 隔 水 层5.190. 7灰 黑 色 砂 质 页 岩 ， 致 密 性 脆 ， 见 不 明 显 水 平 层 理 ， 含 少 量 植 物 化石 ， 节
17、 理 发 育 隔 水 层6.06.7318灰 黑 色 页 岩 ， 节 理 较 发 育 ， 致 密 含 较 多 菱 铁 矿 结 核 和 动 物 化 石 隔 水 层1829浅 灰 色 条 贷 及 适 镜 状 细 砂 岩 ， 致 密 坚 硬 标 志 层 S48.0. 20上 部 深 灰 色 条 货 砂 岩 ， 下 部 深 灰 色 细 粉 砂 岩 ， 产 植 物 化 石 ， 致 密性 脆 ， 裂 隙 发 育 ， 底 部 含 炭 质 ， 具 煤 线 隔 水 层0.1526.381灰 质 页 岩 ， 鳞 片 状7B4煤 层 ， 中 厚 层 状 ， 结 构 简 单.20.923炭 质 页 岩180218灰
18、白 色 泥 质 粉 砂 岩 ， 含 根 化 石.53. 5灰 色 粗 粉 砂 岩 ， 块 状 结 构26B3煤 位 ， 有 时 为 煤 线 ， 赋 存 不 稳 定2.0215.87深 灰 色 泥 质 粉 砂 岩 ， 致 密 ， 具 鲕 状 （ 无 B3煤 时 ， 不 具 鲕 状 ） ，含 少 量 菱 铁 质 结 核1.6.328深 灰 色 厚 层 状 砂 质 页 岩 ， 具 菱 铁 结 核7.02.89褐 灰 色 薄 中 厚 层 状 硅 质 砂 岩 ， 岩 性 致 密 ， 坚 硬 ， 层 面 构 造 明 显 ，含 黑 色 炭 化 物 标 志 层 S34.7.330深 灰 色 粉 砂 岩 ， 致
19、 密 ， 块 状 结 构01浅 灰 色 细 砂 岩 ， 节 理 发 育1.5029.582暗 灰 色 厚 层 状 粗 粉 砂 岩313暗 灰 色 细 砂 岩.7.74浅 灰 色 页 岩 ， 夹 薄 层 粉 砂 岩古生界二叠系上二叠统龙潭组 下老山亚段50285灰 深 灰 色 细 砂 岩 ， 厚 层 状 ， 有 时 过 渡 为 粗 粉 砂 岩最 大 .80.2.3. -25中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 4 页图 1.2 综合柱状图其西分别为九岭及武功山东西向构造，它居于昆仑-秦岭马南岭绋向构造带之间区域性。东西向造带，由于与华夏系的复合而形成反“S”型。对井田构造关系较密切的区域
20、构造当属东西向构造-曲江向斜，仙姑岭矿区总体走向 N80E，倾向南东。倾角 10左右，向西至梅仙岭也随之增大，其在西部增至有 23，走向北西突出的弧形，沿倾斜方向倾角基本无变化，仅在-1000 米左右的深度倾角变平，然后逐渐转变成向 NE 倾斜，从而构成一个开阔而简单的向斜，轴向 N70E。建新井田位于曲江向斜的北翼。1.2.1 井田煤系地层概述（见图 1.2 地质综合柱状图）1.2.2 井田地质构造及特征1.2.2.1 区域地质构造建新煤矿属于丰城矿区曲江向斜的北翼，总体为一单斜构造，地层走向为北东东及近东西向，倾向南及南东，倾角 511（由西向东倾角逐渐增大） ；在西翼 F5 断层和牛坊山
21、背斜之间地层走向为北东，倾向北西。地质构造总体来讲较简单，断裂构造多分布在井田边界，影响矿井生产及工程布置的构造较少，矿区范围内共发育有三条落 差 较大 延 伸 较 长 的 断 层 ， F3、 F4、 F5。 F3 断 层 走 向 10W、 倾 角 67， 落差1026m，F4 断层组（由 F4-1、F4-2、f4-3 组成）断层走向从西到东由 S40至 60E，偏转为 N60至 80，总落差在 1085m 之间，F5断层走向 6080，倾角为 2555，范差为 124180m。表 1.1 构造运动及其地质建造构造运动 运动特点 构造格架 备注中岳运动 北东南西向 挤压 前震旦系形成北西南 东
22、向的褶皱基底怀远运动、加里东运动 两次抬升缺失奥陶系至中石灰系地层加里东运动、印支运动 相对稳定 形成晚石生代含煤地层中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 5 页印支运动 抬升 缺失侏罗系、白垩系地 层燕山运动 隆起、拗陷 北西南东向褶皱和断 裂 伴随有岩浆活 动喜马拉雅山运动 拗陷 新生代沉积1.2.2.2 井田地质构造本井田主干断裂构造多分布在井田边界，影响矿井生产及工程布置的构造较少，形成相对简单的构造类型。井田内有两组较发育呈“X“型的小型断层。在井田的东翼以走向北东，倾向北西或南东的断层为主，西翼发育以走向北西倾向北东或南西的断层为主，断层的倾角一般在 4560之间。在牛坊山
23、背斜以西与 F5 之间的地块内发育许许多张性为主的破碎带较宽的扭张性断层，走向北 20-50东之间，倾向南东。倾角都在 60以上，落差 110 米不等，其特征为延伸短，破碎带宽。1.2.3 矿井水文地质特征己组煤层顶板砂岩裂隙承压含水层，以中、粗粒砂岩为主，钙质胶结。裂隙发育，补给条件差，以静储量为主，根据一，四，六矿外勘探报告及吴寨矿地质报告。该含水层 K=0.0576m/d，q=0.0183L/sm.己组煤层底板灰岩岩溶裂隙承压含水层（L 2） ，以灰岩为主，岩溶裂隙发育，补给水源主要来自基岩风化带和南部灰岩裸露区接受大气降水补给，浅部含水丰富，-130 水平以下含水条件较差，含水层厚度
24、810m.煤层顶、底板灰岩岩溶裂隙含水层（L5L7） ，以薄层状灰岩组成，顶板 L5 灰岩厚 45 米，底板灰岩 L6，L7 灰岩厚度共计 810 米，本含水层下为铝土质泥岩，厚 812 米，与寒武系灰岩相隔，寒武系灰岩为庚组煤层开采的间接充水含水层。1.2.4 矿井涌水量建新矿水文地质情况较为简单，最大涌水量 107m3/h，一般为 25-35m3/h，以上正常和最大涌水量可作为采区排水系统配置和设备选型的参考。1.3 煤层特征主要可采煤层情况，煤层赋存条件、煤层层数、厚度，资源储量，中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 6 页煤质，煤种建新矿井田范围内煤系地层为上二迭乐平统龙潭煤系
25、，含煤层有官山层、老山层及王潘层。自下由上分别为官山层含三号煤层，老山层含四号煤层，王潘里层含五号煤层，仅三号煤层可采，为建新矿开采煤层。四号煤层和五号煤层局部可采，是地方小井的开采煤层。建新井田在仙姑岭矿区的西部，曲江向斜的北翼，煤层产状总体走向是 N80E，倾角 10左右，向西至梅仙岭倾角随之增大，其在西部增至 23，呈向北西突出的弧形，沿倾斜方向倾角无变化。仅在负1000 米左右的深度倾角变平，然后逐渐变成向 NE 倾斜，从而构成一个开阔而简单向斜轴向 N70E。建新矿水文地质情况较为简单，最大涌水量 107m3/h，一般为 25-35m3/h，主要含水层有：1）长兴灰岩含水层：为煤系地
26、层顶部的主要含水量，分布于阳坑小河南北二侧，岩溶发育，含水性较好，距三号煤层约 300m，对三号开采影响极小，对四号煤层开采威胁较大。2）老山砂岩含水组：主要为几层含裂隙水的细砂岩层，含水性弱，开采时一般为滴水。3）茅口灰岩含水层：裂隙发育，位于三号煤层之下，对三号煤层开采无影响，主要是矿区供水水源。水害对建新矿危害较小，多为采空区积水渗透，水量小。可采煤层特征表 1.2 可采煤层特征表厚度（m） 与下层间距（m）最小最大 最小最大煤层 号平均顶板岩性 底板岩性平均1.24.0 18.7328.78三号3.77深灰色砂岩、细砂岩、砂质泥岩 灰色泥岩23.30.51.2 40.3272.55四号
27、0.8灰色泥岩、砂质泥岩 泥岩、砂岩62.210.31.1五号0.7石灰岩、沙泥岩 砂质泥岩、 细砂岩中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 7 页1 煤质及其类别：本区煤质稳定，根据井田内各煤层挥发份、粘结指数、胶质层最大厚度，结合中国煤炭分类国家标准（GB575286） ，对照中国煤炭分类简表，本矿区各煤层特性如下： 三号煤层煤岩特征为：有机组分占总量的 86%，其中镜质组分又占86%，无机组分占 14%，以粘土质为主，含量占 94%，各种显微组分含量较齐全，显微煤岩结构为条带状结构。三号煤层的水分（Wf）为 0.451.14%，平均值为 0.81%，原煤灰份（Ad）为 10.662
28、3.87%，平均值为 17.6，挥发份（Vdaf）为19.2720.03，平均值为 19.76，硫份（Ftd）为 0.531.74%，平均值为 31.11MJ/kg；固定炭（C）为 59.7472.46%，平均值为65.03，故三号煤层为低中灰、低硫粉、低挥发性，特变热值煤。根据对三号煤的胶质层测定，煤质牌号为焦煤、井田深部煤变质程度较高，牌号为瘦煤。煤层中的有害成份主要是硫和磷。2 煤的用途：根据本矿的煤质情况及当地市场的需求，本矿生产的原煤和经加工的块煤主要用于电厂、热电厂和分散客户，可主要作为电力、船舶、锅炉用煤及其他工业用煤。3 煤的容重及硬度系数：经过化验分析得出三号，四号，五号各煤
29、层的容重均为为 1.4t/m3；己 15、己 17煤 f=3；庚 20 煤 f2.5。4 瓦斯含量：建新煤矿三号煤层属“双突”高沼气矿井，随着开采深度的增加，瓦斯涌出量增加，瓦斯梯度为 12m/m3/t，工作面瓦斯绝对涌出量为：西部 23.25m3/分，中部为 27.09m3/分，东部为26.59m3/分；按低瓦斯采区管理。5 煤尘及其爆炸性：煤尘具有强烈爆炸危险，述测定表明，开采煤层定为有煤尘爆炸性危险，故生产中应采取有效的预防措施，以保证安全生产。因此生产设计中应注意做好洒水及其它的防范工作。6 煤的自燃性：煤层具有自然倾向，自燃发火期为 24 个月，地压因素也越来越明显，地温增温梯度为
30、4.45.4/百米。 。所以设计中应该提高采掘速度，合理安排回采与掘进之间的关系，尽量减少煤巷空闲情况的出现，采空区要求封闭严实，以防止余煤的自燃。1.4 地温地压因素也越来越明显，地温增温梯度为 4.45.4/百米。属地温异常区，所以应在深部开采时应采取相应的降温措施。中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 8 页2 井田开拓2.1 井田境界及可采储量2.1.1 井田境界1井田范围在煤田划分为井田时，要保证各井田有合理的尺寸和境界，使煤田各部分都能得到合理的开发。煤田范围划分为井田的原则有：（1）井田范围内的储量，煤层赋存情况及开采条件要与矿井生产能力相适应；（2）保证井田有合理尺寸；
31、（3）充分利用自然条件进行划分，如地质构造（断层）等；（4）合理规划矿井开采范围，处理好相邻矿井间的关系。本井田位于丰城矿务局总体发展规划中的同忻联合井田建新分区南部，根据以上原则，矿西北以 F1和 F2断层为界，东北以 F3断层为界，南部以 F4断层和人为边界为界，东南及西南以人为边界，按矿区内统一划分的井田边界，井田总体呈长方形。2开采界限本井田的主要含煤地层由老至新为：太古界集宁群、寒武系、奥陶系马家沟组、石炭系中统本溪组、上统太原组、二叠系下统江西组、下石盒子组、上统上石盒子组、第四系中、上更新统、全新统。本设计涉及的含煤地层为石炭系太原组，太原组含煤地层，厚32.13m120.92m
32、，一般厚 75.90m，由灰、灰白、灰黑色砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩、煤层等组成。砂岩以灰黑色为主，成份主要为石英，次为长石和岩屑，胶结较好，磨圆度中等，多为次圆和次棱角状，含有较为丰富的植物化石。太原组在该井田内共含煤 6 层（2、3、5、6、7、8） ，煤层总厚 2.6012.12m，平均厚 8.94m，含煤系数 16.3% 。其中可采煤层为 3 号煤，其它为薄而不稳定煤层，工业价值不大。中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 9 页3井田尺寸井田的走向最大长度为 7.12 km，最小长度为 5.40km，平均长度为 6.12 km。井田的倾斜方向最大长度为 4.21 km，最小长
33、度为 3.60 km，平均长度为 4.02 km。煤层的倾角最大为 12，最小为 1，平均为 4。井田的水平面积按下式计算：HLS式中： S井田的水平面积，km 2；H井田的平均水平宽度，km；L井田的平均走向长度，km；则井田的水平面积为：S=6.12 4. 02/cos4 =24.66 km2 。本次储量计算是在精查地质报告提供的 1：10000 煤层底板等高线图上计算的，储量计算可靠，井田面积 24.60 km2。图 2.1 井田边界及煤层赋存状况示意图中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 10 页4井田的工业储量 （1）储量计算基础1）根据建新井田地质勘探报告提供的煤层储量计算
34、图计算；2）依据煤炭资源地质勘探规范关于化工、动力用煤的标准：计算能利用储量的煤层最低可采厚度为 0.8m，原煤灰分不大于40%。计算暂不能利用储量的煤层厚度为 0.70.8m；3 依据国务院过函（1998）5 号文关于酸雨控制区及二氧化硫污染控制区有关问题的批复内容要求：禁止）新建煤层含硫份大于 3%的矿井。硫份大于 3%的煤层储量列入平衡表外的储量；4）储量计算厚度：夹石厚度不大于 0.05m 时，与煤分层合并计算，复杂结构煤层的夹石总厚度不超过每分层厚度的 50%时，以各煤分层总厚度作为储量计算厚度；5）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，采用地质块段的
35、算术平均法。6）煤层容重：3 号煤层容重为 1.4t/m3.。（2）井田地质勘探井田地质勘探类型为精查，属详细勘探。井田范围内钻孔分布，井田内北部边界附近和西部及东部边界附近，钻孔布置较少；其它区域钻孔分布比较均匀，勘探详细。井田内北部边界附近、西部边界附近以及东部边界附近属 B 级储量，断层附近属 C 级储量，其它区域为 A 级储量。高级储量占 99.6%，符合煤炭工业设计规范要求。（3）工业储量计算井田范围内的煤炭储量是矿井设计的基本依据，矿井主采煤层为3 号煤层，采用算术平均法。即煤炭工业储量是由煤层面积、容重及厚度相乘所得，其公式一般为：RMSZg其中：Zg矿井的工业储量，t；S 井田
36、的倾斜面积，26.4km 2；M煤层的厚度，3.77m；R 煤的容重，t/m3，取 R=1.4 t/m3。则：Zg = 26.40/cos4 03.771.4=139.7Mt中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 11 页2.1.2 可采储量1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，搬迁井田内地表的小村庄。（2）各类保护煤柱按垂直断面法或垂线法确定。用岩层移动角确定工业场地、村庄煤柱。岩层移动角为 75，表土层移动角为 45；（3）维护带宽度：风井场地 20m，其他 15m；（4）断层煤柱宽度 30m，井田境界煤柱宽度为
37、 20m；（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中第十五条，工业场地占地面积指标见表 2.1。表 2.1 工业场地占地面积指标井 型（万 t/a） 占地面积指标（公顷/10 万 t）240 及以上 1.0120-180 1.245-90 1.59-30 1.8以指标规定建新矿工业场地计算为：（1）占地面积指标取：1.5 公顷/10 万 t（2）面积计算：90 万 t 1.5 公顷/10 万 t =13.5 公顷2矿井保护煤柱量（1）边界断层保护煤柱边界保护煤柱损失量可按下列公式计算 RMBLp其中：P边界煤柱损失量，m；L边界保护煤柱宽度，m；B边界长度，m；M煤层
38、厚度，m；R煤的容重，t/m 3，取 R=1.4 t/m3。井田边界断层煤柱按经验值 30m 的宽度留置，西北部 F1 为4.24km，F2 为 2.06 km， F3 为 3.88 km，F4 为 4.12 km，总长度为：14.30km。井田的边界断层保护煤柱为：P=14.30103303.77/cos41.4=2.34Mt中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 12 页（2）煤层露头的安全防水煤柱本井田无须留设安全防水煤柱。（3）人为边界保护煤柱人为边界按照 20m 留置，北部、东南、西南部边界为人为边界，长度为分别为 0.38km、1.24km、3.96km、2.36km，总长度
39、为：7.94km。P3=7.9410 203.77/cos41.43=0.84Mt（4）井田内断层保护煤柱井田内断层 F5 较小，可直接采过，不计保护煤柱，P4=0。（5）工业广场保护煤柱工业广场按级保护留围护带宽度 20m，工业广场面积由表 2.1 确定，取 13.5 公顷，长为 450m 宽为 300m 长的方形。3 煤层： 由此根据上述已知条件，画出如图 2.2 所示的工业广场保护煤柱的尺寸，并由图可得出保护煤柱的尺寸为：S=梯形面积=(上宽+下宽)高/（2cos4） S=（650+718）8152=190180m 2/（2cos4）则：工业广场的煤柱量为：RMSZ式中： Z i工业广场
40、煤柱量；S工业广场面积；M煤层厚度；R煤的容重。则：Z=2.9M 万 t综合以上计算，则矿井的可采储量按下式计算：Zk=(Zg-P) C 其中：Zk-矿井的可采储量，t；Zg-矿井的工业储量，t；P-保护工业场地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物等留设的永久煤柱损失量，t； C -采区采出率，三煤层为 75%。3 煤层 33)(PZg=（139.7-6.08）75%中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 13 页 -2503467-50-7065-0-504-0 1 - -=100.22Mt则：Z k =Z3=100.22Mt即矿井可采储量为 100.22M 吨。表 2.2 保护煤柱损
41、失量煤 柱 类 型 损失量（Mt）边界断层保护煤柱 2.34人为边界保护煤柱 0.84工业广场煤柱 2.9合 计 6.082.1.3 矿井设计生产能力及服务年限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 330 天，工作制度采用“三八制” ，每天三班作业，两班生产，一班准备，每班工作 8 小时。矿井每昼夜净提升时间为 16 小时。中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 14 页2矿井设计生产能力确定的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、开采条件、技术装备、经济效益及国家对煤炭的需求等因素，经多方案比较或系统优化后确定
42、。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得太大；（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，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（包括煤中煤质、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。3矿井设计生产能力建新井田储量丰富，煤层赋存稳定，顶底板条件好，
43、断层褶曲少，倾角小（4 度） ，厚度变化不大，开采条件较简单，技术装备先进，经济效益好，煤质为优质动力煤，交通运输便利，市场需求量大，宜建大型矿井。确定建新矿井设计生产能力为 90 万 t/a。矿井生产能力主要根据矿井地质条件、煤层赋存情况、开采条件、设备供应及国家需煤等因素确定。4矿井服务年限矿井服务年限必须与井型相适应。矿井可采储量 Zk、设计生产能力 A 矿井服务年限 T 三者之间的关系为：KZTk式中: T矿井服务年限，a；Zk矿井可采储量，万 t；A设计生产能力,万 t；K矿井储量备用系数，取 1.4；中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 15 页则，矿井服务年限为：T =1
44、00.22/(901.4)=80a符合煤炭工业矿井设计规范要求。5井型校核下面按矿井的实际矿井开采能力，及辅助生产环节的能力、储量条件及安全条件等因素对井型进行校核。（1）矿井开采能力校核矿井的开采能力取决于回采工作面和带区的生产能力，根据本设计矿井开拓及后面采煤方法可知，该矿井由于煤层地质条件好，主采煤层煤层厚 3.77m，可布置一个一次采全高工作面保产，煤层开采能力能满足矿井设计生产能力。（2）辅助生产环节的能力校核本设计的矿井年产 90 万吨/年，为中型矿井，开拓方式为立井单水平开拓。主井采用一对 20t 箕斗，提升能力大，能满足提升方面的要求。大巷采用胶带输送机运煤，运输能力很大，自动
45、化程度高。辅助运输采用固定箱式矿车运输，运输能力大。井底车场采用卧式车场，调车方便，通过能力大，满足矸石、材料及人员的运输要求。因此辅助生产环节完全能够满足设计生产能力的要求。（3）通风安全条件的校核本矿井瓦斯相对涌出量为 11m3/t，属于低瓦斯矿井，煤层的挥发份在 33.546.14%之间，灰分在 12.9240.17%之间。经计算各煤层的煤尘爆炸指数在 41.7264.57%之间，存在着煤尘爆炸的危险性。矿井通风在第一水平初期时采用中央并列式通风，通风系统简单，有专门的风井回风，可以满足矿井通风的要求。水文地质条件简单，涌水量为 190 m3/h，无突水危险。2.2 井田开拓井田开拓是指
46、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、数量、位置及其相互联系和配合称为开拓方式。其中包括确定，主、副井和风井的井筒形式、深度、数量、位置、阶段高度、大巷位置、采（带）区划分以及开采顺序与通风运输系统。中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 16 页2.2.1 井田开拓的基本问题1地质条件对开采的影响（1）井田地处低山丘陵区，地形不很复杂，可供选择的工业场地位置较多。（2）矿井瓦斯含量低，矿井容易达到通风安全要求。（3）井田首采 3 号煤层赋存平缓，地质构造简单，其顶、底板为细中粒砂岩，
47、厚层状泥岩，局部为砂质泥岩或落层状泥岩，抗压强度较大 ，岩石的完整性，稳定性较好，顶板易于管理，底板虽有发生底鼓的可能性，但是如果管理恰当的话，不影响巷道布置，开采条件比较好，对矿井使用现代化设备、建设高产高效矿井有利。2井筒形式、数目的确定（1）井硐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
48、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。对于平原地区的建新矿的来说，由于煤层埋藏深度大，不能建斜井。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，可满足低瓦斯矿井、
49、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中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 17 页平，井筒装备复杂，掘进速度慢，基本建设投资大。根据自然地理条件、技术经济条件等因素，综合考虑建新矿的实际情况：1）表层土较厚，口泉河冲积形成，风化严重；2）地面标高平均+1430m 左右，煤层埋藏较深，距地面垂深在400600m 之间；3）矿井年设计生产能力为 90 万 t/a，为中型矿井。该矿井采用立井开拓为宜。根据矿井提升的需要与本矿的地质条件及煤矿安全规程的规定，在
