1、目 录全套图纸，完整版设计，加 153893706一般部分1 矿区概述及井田地质 .11.1 矿区概述 .11.1.1 地理位置与交通 11.1.2 地形特点 11.1.3 居民点分布情况 11.1.4 气候条件 11.1.5 水文情况 11.2 井田地质特征 .21.2.1 工程地质 21.2.2 井田地层与构造 21.2.3 井田水文地质特征 51.2.3 井田水文地质特征 61.3 煤层特征 .71.3.1 煤层埋藏条件 71.3.2 煤层群及煤层围岩性质 71.3.3 煤的特征 91.3.4 瓦斯、煤尘、煤的自燃及地温 112 井田境界和储量 .132.1 井田境界 .132.1.1
2、井田划分的依据 132.1.2 井田范围 132.1.3 井田尺寸 132.2 矿井工业储量 .142.2.1 储量计算的工业指标 142.2.2 工业储量计算 142.3 矿井可采储量 .152.3.1 安全煤柱留设原则 152.3.2 矿井永久保护煤柱损失量 153 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 .193.1 矿井工作制度 .193.2 矿井设计生产能力及服务年限 193.2.1 确定依据 193.2.2 生产能力的确定 193.2.3 矿井服务年限 193.2.4 井型校核 204 井田开拓 .214.1 井田开拓的基本问题 .214.1.1 确定井筒形式、数目、位置 214.1
3、.2 工业场地位置选择 224.1.3 水平划分 224.1.4 井田开拓方案比选 234.2 矿井基本巷道 .324.2.1 井筒 324.2.2 井底车场及硐室 374.2.3 主要开拓巷道 394.2.4 巷道支护 405 准备方式 带区巷道布置 .445.1 煤层的地质特征 .445.1.1 带区位置 445.1.2 带区煤层特征 445.1.3 煤层顶底板岩石构造情况 445.1.4 水文地质 445.1.5 地质构造 445.1.6 地表情况 445.2 带区巷道布置及生产系统 455.2.1 首采带区概况 455.2.2 采煤方法及工作面长度的确定 455.2.3 带区尺寸及巷道
4、布置 455.2.4 工作面接替顺序 455.2.5 带区通风 455.2.6 带区生产系统 455.2.7 带区煤、矸运输方式及设备选型，带区通风和排水 .465.2.8 巷道掘进 465.2.9 带区生产能力与回采率 515.3 带区车场选型设计 .516 采煤方法 .536.1 采煤工艺方式 .536.1.1 带区煤层特征及地质条件 536.1.2 采煤工艺方法的选择 536.1.3 工作面长度及采高的确定 546.2 采煤方法及回采工艺 .546.2.1 回采工作面设备选型与配套 546.2.2 工作面回采工艺 606.2.3 各工艺过程注意事项 646.3 回采巷道布置 .656.3
5、.1 回采巷道布置方式 656.3.2 回采巷道参数 657 井下运输 .677.1 概述 .677.2 带区运输设备选择 .677.2.1 设备选型原则： 687.2.2 带区煤、矸运输方式及设备选型 687.3 大巷运输设备选择 .687.3.1 运输方式选择 687.3.2 主要运输设备选型 697.3.3 辅助运输设备选型 708 矿井提升 .718.1 概述 .718.2 主副井提升 .718.2.1 主井提升 718.2.2 副井提升设备 729 矿井通风及安全技术 .739.1 矿井地质概况 .739.2 矿井通风系统选择 .739.2.1 矿井通风系统的基本要求 739.2.2
6、 矿井通风方式的选择 739.2.3 带区通风系统的要求 769.2.4 矿井主要通风机工作方式选择 779.2.5 工作面通风方式 779.2.6 工作面风流方向的选择 789.2.7 掘进通风及硐室通风 789.3 矿井风量计算 .789.3.1 工作面所需风量的计算 799.3.2 掘进工作面需风量 809.3.3 硐室需风量 809.3.4 其它巷道所需风量 809.3.5 矿井总风量 809.3.6 风量分配 819.4 矿井阻力计算 .839.4.1 矿井最大阻力路线 839.4.2 矿井通风阻力计算方法 879.4.2 矿井通风阻力计算方法 889.5 选择矿井通风设备 .909
7、.5.1 选择主扇 909.5.2 电动机选型 939.5.3 矿井主要通风设备的配置及要求 939.6 防止特殊灾害的安全措施 949.6.1 瓦斯灾害的预防 949.6.2 预防煤尘爆炸的措施 949.6.3 预防井下水灾的措施 949.6.4 井下火灾的预防措施 949.6.5 顶板事故的预防 959.6.6 井下消防洒水和防灭火 9510 设计矿井基本技术经济指标 .97主要参考文献： .98综放开采高产高效综述 .991.1 综放高产高效的意义 991.2 综采放顶煤研究现状 992.1 放煤口煤岩界面移动过程研究 1022.1.1 实验基础 1022.1.2 椭球体放矿理论 102
8、2.1.3 单放煤口放煤煤岩界面移动过程 1032.1.4 工作面倾斜方向的放煤顺序 1042.1.5 放煤方式 1052.1.6 顶煤的运动和破碎 1052.1.7 顶煤放出规律 1062.2 放顶煤工作面矿压显现规律 1062.2.1 直接顶和老顶的垮落特点及矿压显现 1062.2.2 来压期间工作面矿压显现 1082.2.3 上扭岩层拱壳结构失稳的特征和控制 1083.1 放煤步距 .1093.2 采放比 .1093.3 回采率 .1103.4 放煤口的高度 .1124.1 综放工作面回采率的影响因素 1164.2 提高综放回采工作面产量和效率的途径 1174.2.1 减少初采损失 11
9、74.2.2 采用合理的放煤方式 1184.2.3 合理选择放煤步距 1204.2.4 合理选择液压支架放煤口的高度 1214.2.5 合理选择放顶煤的高度 1214.2.6 采用深孔爆破降低开采损失 1214.2.7 煤层预注水，软化煤体，缩小顶煤块度，提高回采率 .1224.2.8 提高采放比 1234.2.9 排头架放煤 1234.2.10 开采线与停采线两线放煤 1244.2.11 两巷提前放煤 1244.2.12 混矸煤单放出 1244.2.13 调整合理的支架受力状态 1244.2.14 回收底煤 1244.2.15 要优化综采工作面设备的配套选型 1254.2.16 优化采面设计
10、，减少设计损失 1254.2.17 搞好煤层厚度的探测工作 1264.2.18 加强培训和监督管理 1265.1 保障系统分类 .126参考文献 .128英文原文 .125中文译文： .130中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 125 页1 矿区概述及井田地质1.1 矿区概述1.1.1 地理位置与交通内蒙古伊东煤炭集团有限责任公司准旗窑沟乡扶贫煤矿位于准格尔煤田小鱼沟详查区，行政隶属于鄂尔多斯市准格尔旗窑沟乡，南距薛家湾镇 15km，北距呼和浩特市 125km，经矿区公路至呼（市）大饭（铺）公路约 9km，距大准铁路 15km。井田地理坐标为：东径：11120011112219北纬：
11、395547395724矿井交通以公路为主，南距准格尔旗政府所在地薛家湾镇 15km，北距呼和浩特市 125km。矿井距矿区 4.6km 砂石路已改建为油路，经矿区公路至呼（市）大（饭铺）公路约 9km，本矿距大准铁路 15km。井田对外交通十分便利，详见图 1.1。1.1.2 地形特点本区属鄂尔多斯黄土高原，地形十分复杂，沟谷纵横交错，沟深壁陡，断面多呈 V 字形，树枝状分布，沟谷中有基岩外露。本井田地形西高东低，海拔标高在 13001088m 之间，相对高差 212m，一般标高 1180m。1.1.3 居民点分布情况本区煤炭资源丰富，经济落后，区内居民稀少且居住分散，多聚居在山谷低凹处。当
12、地居民多从事农业生产，牧副业次之，经济相对滞后。矿井建设用三大主材需外购，其它建材可在区内就地解决或部分从外地调入。矿井供电电源引自唐公塔 110kV 变电站和薛家湾 220kV 变电站，供电距离均为 15km。1.1.4 气候条件本区属大陆性气候，冬季严寒而漫长，夏季炎热而短暂，寒署变化剧烈，昼夜温差大。最低气温-24.3，最高气温为 39.5，年平均气温 5.07.8。十月至翌年四月为结冰期，最大冻土深度 1.5m，年总降水量 238732mm，多集中在七、八、九月，占全年降水量的 6070，蒸发量为 17922155m ，为降水量的四倍多，常年发生春旱。全年多西北风，风速一般为 1015
13、m/s，最大风速 18m/s。1.1.5 水文情况中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 126 页黄河是流经井田东缘唯一的地表水，年平均最大流量 9303390m3/s，年平均最大含砂量 5.7424.30，井田内最低标高 839.62m，低于黄河水位 140多米，但据 126 号探测，孔内无水位，又无大的断裂与黄河沟通，未见黄河水补给井田。矿井水源主要依靠准格尔旗科源水务有限责任公司供水管网供给。矿井水经净化处理后用于井下消防洒水及地面灌溉，做为补充水源。1.2 井田地质特征1.2.1 工程地质井田绝大部分被第四系黄土覆盖，厚度大，固结性差，基岩仅出露在沟谷之中。矿区和井田内有工程地
14、质孔两个，即 38 号和 112 号钻孔，经岩石物理力学性质试验表明，大部分岩石属半坚硬坚硬岩石，只有煤层、泥岩等抗压强度低于 100kg/cm2。6 号煤层的顶底板岩性为泥岩，抗压强度 Rc=50kg/cm2，老顶为砂岩，裂隙发育，其顶板属于不稳定岩石，在建井和开采时应加强顶板的维护。底部泥岩又可能造成底鼓现象。9 号煤层顶板以砂岩为主，其次为泥岩、粘土岩，属半坚硬岩石，底板以泥岩为主，抗压强度100kg/cm 2，但水浸后将降低物理力学性能指标。应予重图 1.1 矿区交通位置图中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 127 页视。井田工地程地质类型属类二型三型，即层状岩类，工程地质条
15、件中等复杂。1.2.2 井田地层与构造（一）区域地层本区地层分区属华北地层大区晋冀鲁豫地层区，鄂尔多斯地层区东胜小区，区域出露的地层由下而上有：1、上寒武系炒米店组（3c）：下部为竹叶状灰岩、生物碎屑灰岩，鲕状灰岩夹泥岩；中部为灰岩、白云质灰岩夹生物碎屑灰岩；上部为白云质灰岩、泥质灰岩夹竹叶状灰岩，厚度 330m。2、寒武系上统奥陶系下统三山子组（3O1s） 、中统马家沟组（O1-2m）：地质填图未分，为白云岩、白云质灰岩、泥质灰岩或豹皮灰岩，厚度115m226m。3、石炭系上统太原组（C2t）：下部为铁质砂泥岩夹鸡窝状铁质结核（山西式铁矿） 、泥岩及砂岩。中部为粗砂岩、砂泥岩、泥岩夹 7、8
16、、9、10 号煤层，上部粘土岩、砂泥岩、泥岩，顶部为 6 号煤层，厚度 17m157m 。4、二叠系下统山西组（P1sx）：由粗砂岩、砂泥岩、泥岩夹 15 号煤层组成，其中 3 号、5 号局部可采，厚度 21m95m。5、二叠系下统上统石盒子组（P1-2sh）：由紫红色泥岩、砂泥岩、粉砂质泥岩、长英砂岩含砾粗砂岩组成，厚度大于 170m。6、白垩系下统志丹群（K1z）：为紫红色砂砾岩、砂岩、砂泥岩互层，厚度大于 392m。7、第三系上新统（N2）：红色泥岩、砂质泥岩、砂砾岩，含钙质结核，厚度 090m。8、第四系上更新统（Q3）：黄土、粉砂土含钙质结核，厚度 0120m。9、第四系全新统（O4
17、h）：风积砂土、冲洪积砂砾石层、残破积层。（二）区域构造准格尔煤田位于鄂尔多斯台向斜东部边缘，总体为一走向近南北、倾向西，倾角 10 度以下的单斜构造，沿走向分布有一系列波状起伏。煤田南部受田家石畔挠断带的控制，形成了一系列走向北西的褶皱构造，有田家石畔长滩挠断带，田家石畔背斜，沙沟向斜、老赵山梁背斜、双枣子向斜。中北部受黄家梁背斜窑沟背斜的控制，形成次一级走向北东的褶皱和断裂。有东沟向斜、焦家疙卜向斜、贾巴壕背斜，石疙咀正断层，虎石疙旦正断层，哈马尔峁正断层，龙王沟正断层、F3 断层。（三）井田地层井田内广被第四系黄土以及风积砂土覆盖，基岩露头很少，仅在井田北部脑包沟、东部脑包沟支沟，及井田
18、南部小鱼沟有少量白垩系下统志丹群出露，地层由老至新分述如下：中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 128 页1、石炭系上统太原组（C2t）：是区内主要含煤地层，地表未出露。下部岩性为砂泥岩夹鸡窝状铁矿结核（山西式铁矿） 、砂质粘土岩，砂泥岩、泥岩夹粗砂岩。该套地层原报告定为本溪组，根据 1996 年全国地层划分内蒙古分册（15） ，已并入太原组。中部为灰白色粗砂岩、黑色泥岩夹 8、9 上、9、10 号煤层，在 8 与 9 上煤层之间夹一层厚约 10m 的灰白色粗砂岩，全区分布，是 8号和 9 上煤层标准层之一。在 11 号煤层底部有一层厚约 1020m 的灰白色粗砂岩（K1） ，是底部
19、煤层标志层。上部为黑色泥岩、砂泥岩、碳质泥岩夹 6 上及 6 号煤层，以灰白色粗砂岩（K2）厚 1015m 与中部分界， （K2 ）是 6 煤组与 8 号煤层主要对比标志。本组厚度 61.77133.93m ，平均厚度 96.86m。北部、西部薄，东部部分被剥蚀。太原组含煤建造，基本可以划分四个旋回，从奥陶系灰岩不整合面之上铁质砂岩开始至（K1）粗砂岩底，由一个完整的由粗细沉积韵律组成。第二旋回为（K1）粗砂岩9 上号煤层结束；第三旋回 9 上号煤层顶部粗砂岩开始，到 8 号煤层结束；第四旋回由粗砂岩（K2 ）6 上号煤层顶部砂质泥岩结束（见图 1.2） 。2、二叠系下统山西组（P1sx）：是
20、区内含煤岩系之一，无可采煤层。由灰白色粗砂岩，砂泥岩、泥岩、含 3、5 号煤层，地层厚度较稳定，厚53.2672.03m，一般在 60m 左右，与太原组整合接触。3、二叠系下统中统石盒子组（P1-2sh）：岩性为紫红色砂岩、砂泥岩、泥岩、砂质粘土岩及粗砂岩。最大厚度 77m，与下伏山西组呈整合接触。4、白垩系下统志丹群（K1z）：由上而下为紫红色砾岩、砂砾岩、砂泥岩互层，厚度不等，不整合于下伏石盒子组之上。出露于井田北部及东南部较大的沟谷中。5、第四系上更新统（Q3）：黄土、轻亚粘土、细粉砂夹钙质结核。全新统（Qh）：地表为风积砂及风成砂土，地质填图未分，矿区钻孔所见厚度最大118m。（四）井
21、田构造井田总体为北西单倾斜构造，倾角小于 10 度，沿走向具有缓波状起伏，形成宽缓的背向斜构造。井田北部有脑包沟背斜，中部为贺家山向斜，井田南端有窑沟背斜。1、脑包沟背斜：位于井田北部，长约 1.5km，轴向北东 45，褶皱两翼平缓，倾角 13 ，波幅小于 20m，经钻孔验证为穹隆状构造，已控制并于查明。2、贺家山向斜：位于井田中部 11、10 勘探线之间，轴向北东 50，长约1.5km。东北端紧密，西南端宽缓，南翼陡，北翼缓，南翼倾角为 13。3、窑沟背斜（北西翼）：背斜轴向北东 45，从井田南端通过，影响了井田南部的煤层产状，倾向北西，倾角 1013之间，褶皱已控制查明。综上所述，井田构造
22、复杂程度属于简单类型。（五）岩浆活动井田内施工的钻孔尚未见到火成岩体。中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 129 页图 1.2 地质综合主状图地 层 单 位界 系 统 组 层 厚（ m） 柱 状1： 50 标 志层 及煤 层编 号 岩 石 名 称 岩 性 简 述古界生石炭系C上统C太原组C33t黄 土砾 岩 、 砂 砾 岩 、砂 泥 岩 互 层互 岩岩 石 为 主粗 砂 岩志丹群 64 轻 亚 粘 土 、 细 粉 砂 夹 钙 质 结 核 。89 厚 度 不 等 ， 不 整 合 于 下 伏 石 盒 子 组 之 上 。7 岩 性 为 紫 红 色 砂 岩 、 砂 泥 岩 、 泥 岩 、 砂
23、 质粘 土 岩 及 粗 砂 岩 。60 含 3、 5号 煤 层 ， 地 层 厚 度 较 稳 定 ， 厚 53.26 72.03m， 一 般 在 60m左 右2.63 灰 白 色 ， 以 石 英 为 主 ， 长 石 次 之 ， 分 选 较好 ， 半 园 状 ， 裂 隙 较 发 育5.05 泥 岩 ： 块 状 ， 贝 壳 状 断 口 ， 含 植 物 碎 屑 ，致 密 ， 上 部 有 一 层 薄 煤 结 构 为 0.3(4.75)泥 岩12.78 块 状 及 碎 片 状 构 造 ， 宽 条 带 状 结 构 ， 煤 岩组 分 以 暗 煤 为 ， 含 少 量 镜 煤 ， 半 暗 型 煤 及半 亮 型 煤
24、煤黑 灰 色 ， 断 口 平 坦 ， 局 部 含 砂 质 及 植 物 碎 屑 ，胶 结 致 密泥 岩217.93 粗 砂 岩中 砂 岩14.7 黑 色 为 9号 上 部 薄 煤 线煤 线0.1黑 灰 色 ， 断 口 平 坦 ， 含 植 物 碎 屑 致 密泥 岩3.06 煤3.28黑 灰 色 ， 平 坦 状 断 口 ， 裂 屑 较 发 育 致 密泥 岩1.5煤5.9黑 灰 色 ， 参 差 状 断 口 ， 含 植 物 碎 屑泥 岩1.57煤1.68黑 色 ， 块 状 ， 平 坦 状 断 口 ， 致 密 ， 底 部 含 有0.1细 砂 岩泥 岩13.452.9细 砂 岩成 份 以 石 英 为 主 ，
25、 长 石 次 之 ， 分 选 较 差 ， 半园 状 ， 泥 质 胶 结灰 白 色 ， 以 石 英 为 主 ， 长 石 次 之 ， 分 选 较 好 ，半 园 状 ， 裂 隙 较 发 育黑 色 ， 块 状 构 造 ， 均 一 状 结 构 ， 煤 岩 组 份 以暗 煤 为 主 ， 半 暗 型 煤 ， 含 黄 铁 矿 结 核 ，黑 色 ， 块 状 及 粉 末 状 构 造 ， 中 条 带 状 结 构煤 岩 组 份 以 暗 煤 为 主 ， 半 暗 型 煤 ， 沥 青 光泽黑 色 ， 块 状 构 造 ， 均 一 状 结 构 ， 煤 岩 组 份 以暗 煤 为 主 ， 半 暗 型 煤 ， 沥 青 光 泽 ， 结
26、 构 为 ：灰 白 色 ， 成 份 以 石 英 为 主 ， 长 石 次 之 ， 分 选较 好 ， 半 园 状 ， 较 坚 硬Q3上统下统K1Z（ P1-2sh）6#9上 #9#10#中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 130 页1.2.3 井田水文地质特征（一）地形地貌及气候条件本区属鄂尔多斯黄土高原，因流水作用的冲蚀，地形变的十分复杂，沟谷纵横交错，沟深壁陡，断面多呈 V 字型，树枝状分布，沟谷中有基岩外露。本井田地形西高东低，海拔标高在 1088m1300m 之间，一般标高 1180m。本区属大陆性气候，冬季严寒而温长，夏季炎热而短暂，寒署变化剧烈，昼夜温差大，气候干燥，蒸发量大
27、，为降水量的四倍多，而降水多集中在七、八、九月，形成集中补给和集中排汇。由于地下水补给主要来源于大气降水，但地表冲沟切割太深，所以不利于地下水富集。（二）含、隔水层特征1、岩性特征及含（隔）水性：井田位于小鱼沟矿区南部，面积7.596km2，井田北部为脑包沟背斜，南部小鱼沟背斜，矿井处于贺家山向斜之中，井田地形标高 13001088m，相对高差达 212m。沿北部脑包沟及其支沟、小鱼沟均有泉水溢出，上部地层地下水多以泉水排泄。（1）第四系全新统冲洪积层（Qhal+pl ）：分布在脑包沟、小鱼沟及其支沟中，以中粗砂、砾为主，厚度不大，水量不丰富，潜水位变化大。（2）上更新统黄土（Q3）：全区分布
28、，厚度达 118m，有少量泉水出露，流量为 0.030.1L/s，施工钻探过程中，大多在底部发生严重漏水，为一透水不含水层。（3）志丹群（K1z ）：钻孔最大厚度 226m，由砾岩、砂砾岩、粉砂岩及砂质泥岩组成；地表有泉水出露，流量一般在 0.010.1L/s 之间，HCO3Ca型。根据小鱼沟矿区 ZK14 号抽水孔，该孔水柱高度 4.0m，水位埋深162.99m，水位标高 1017.43m，因水柱高度不足，未能正式抽水实验。（4）石盒子组（P1-2sh）：出露于小鱼沟中上游，钻孔厚度 77m，由砂质泥岩、砂岩、砾岩等组成，在该岩段钻进时严重漏水，未见泉水出露。（5）山西组（P1sx）：地表被
29、覆盖，钻孔中厚度 5372m ，由砂岩、泥岩、砂质泥岩、粘土岩夹 15 号煤层组成。井田内 37 号孔属水位观察孔、136 号孔 38 号孔做了抽水试验，37 号孔水柱高度 14.31m，水位标高 988.10m，136 号孔水柱高度 2.55m，水位深度 245.86m，水位标高 993.89m，38 号孔水柱高0.25m，两孔因水柱高度不足，未能进行抽水试验。地表未见泉水出露，该含水组为 6 号煤层充水含水层。（6）太原组（C2t）：厚度 62.30134.73m，砂岩、泥岩夹 610 煤层，钻孔施工过程中大部分钻孔严重漏水。底部有一层铝土质粘土岩、砂质粘土岩全区发育，是一良好隔水层，该层
30、距 9 煤层 1547m 。（7）中下奥陶统（Q1-2）：矿区内有 19 个钻孔揭露或穿过该层，厚度0.641.55m，岩溶不发育，裂隙多被钙质充填。黄河是迳流矿区东缘唯一地表水体，水位标高 989m，井田内 126 孔孔底标高 839.62m，底于黄河 149m，孔内无水位，又无大的断裂与黄河沟通。未见黄中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 131 页河水补给井田。通过上述含水层分析，矿区和井田均属于孔隙裂隙岩层为主的水文地质条件简单的矿床，即一类二类一型。（三）井田涌水量经井田外 ZK14 号孔和井田内 38、136 号孔三抽水孔均因水柱高度不足未能正式抽水试验。原报告对矿井涌水量
31、预算采用邻区（窑沟精查区）157 孔抽水资料。该空共计抽了三个试段水；下石盆组、山西组中上部、山西组中下部。下石盆组抽水试验，因抽水时间仅延续 2 小时 45 分，其精度较低。山西组中上部的抽水试验仅一次降深，延续时间 12 小时 5 分钟，其精度也较低，故上述两个试段，在计算中未采用，以山西组中下部抽水资料为依据。报告计算了小鱼沟矿区 25.7km2 最大涌水量为 202m3/d,本次计算井田内（取其规则形态 7km2）最大涌水量为 104m3/d。上述成果反映了勘探阶段基本查明了矿区及井田水文地质条件，查明了各含水层的岩性、厚度与地表水的水力联系，计算矿井涌水量。设计考虑邻近矿井牛连沟曾发
32、生突水事故，矿井正常涌水量按小鱼沟矿区最大涌水量 202m3/d 计算排水设备能力。1.3 煤层特征1.3.1 煤层埋藏条件准格尔煤田位于鄂尔多斯台向斜东部边缘，总体为一走向近南北、倾向西，倾角 10 度以下的单斜构造，沿走向分布有一系列波状起伏。煤田南部受田家石畔挠断带的控制，形成了一系列走向北西的褶皱构造，有田家石畔长滩挠断带，田家石畔背斜，沙沟向斜、老赵山梁背斜、双枣子向斜。中北部受黄家梁背斜窑沟背斜的控制，形成次一级走向北东的褶皱和断裂。有东沟向斜、焦家疙卜向斜、贾巴壕背斜，石疙咀正断层，虎石疙旦正断层，哈马尔峁正断层，龙王沟正断层、F3 断层。1.3.2 煤层群及煤层围岩性质（一）含
33、煤性本区属华北型石炭二叠纪煤田。含煤地层为上石炭统太原组与下二叠统山西组，矿区内含煤 8 层，编号分别为 3、5、6 上、6、8、9 上、9、10 号煤层，煤层平均总厚 27.3m，煤系地层总厚 140.70m，含煤系数 19.4%。太原组含煤 6 层：为 6 上、6、8、9 上、9、10 号煤层，可采煤层 4 层，不可采煤层 2 层。6 上煤层仅见 41、43、44 号孔，零星分布；厚度 0.200.79m平均厚度 0.34 米属不可采煤层， 6 号煤层为特厚煤层，全区大部分可采；8 号煤层局部可采；9 上煤层全区可采；9 号煤层全区可采；10 号煤层厚度03.14m，平均厚度 0.69 米
34、属不可采煤层。各煤层平均总厚 25.96m，太原组平均厚度 78.96m，含煤系数 33%。山西组含煤 2 层， 3 号煤层厚度 00.70m，平均厚度 0.38m 属不可采煤层，5 号煤层厚度 0.10 0.51m，平均 0.35m 属不可采煤层。煤层平均总厚 0.69m，地层平均总厚 61.74m，含煤系数 1%。中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 132 页（二）煤层井田内可采煤层 4 层：即 6、8、9 上、9 号，其中 6、9 号为主要可采煤层。1、6 号煤层：位于太原组顶部，是井田内主要可采煤层，全区可采，厚度1.7120.80m，平均 15.18m。可采厚度 1.711
35、6.86m ，平均 12.78m，属较稳定煤层。结构复杂，为复煤层，含夹矸最多达 21 层，平均 10 层，煤层中夹矸总厚 04.66m，平均 2.23m。夹石岩性为粘土岩、砂质粘土岩、泥岩及炭质泥岩，结构尤以顶部最为复杂。顶板岩性大部为泥岩、粘土岩，其次为砂岩。底板岩性主要为泥岩，其次为粘土岩、砂岩。2、8 号煤层：位于太原组中上部，主要分布井田西部，东部缺失，大部分可采，煤层厚度 03.24m，平均 1.44m，可采厚度 0.802.64m，平均 1.52m，厚度变化大，属不稳定煤层。含夹矸 1 层，平均厚度 0.13m。顶底板岩性均为砂岩、泥岩、粘土岩。距 6 号煤层 13.6125.0
36、3m ，平均 16.88m。3、9 上煤层：位于太原组中下部，煤层厚度 1.665.59m ，平均 3.61m，可采厚度 1.104.25m，平均 2.84m，矿区属大部可采，井田内全部可采，由于煤层灰分高、变化大，影响了高类型资源储量的圈定，煤层稳定类型确定为较稳定不稳定煤层。煤层结构简单复杂，平均含夹矸 4 层，平均总厚 0.75m。顶底板岩性为砂岩、泥岩、粘砂岩。距 8 号煤层 2.4017.67m ，平均 10.74m。当 8 号煤层缺失时，与 6 号煤间距为 31.1740.36m ，平均 35.38m。4、9 号煤层：为井田主要可采煤层，位于太原组中下部，全区可采。煤层厚度 1.4
37、36.90m，平均 3.54m；可采厚度 1.015.40m，平均 3.26m。煤层结构简单复杂，含夹矸最多 11 层，平均 3 层，单层夹矸最大厚度 1.0m 左右，平均夹矸厚度 0.26m，煤层中夹石平均总厚为 0.66m，岩性为粘土岩、泥岩、碳质泥岩。煤层顶底板岩性均为砂岩、泥岩、粘土岩。距 9 上煤层间距0.2419.27m，一般在 7m 左右。属较稳定煤层，井田煤层特征见表 1.1表 1.1 煤层特征表煤层编号煤层厚度(m)小 大平 均 （点 数 ）可采厚度(m)小 大平 均 （点 数 ）煤 层 间 距(m)小 大平 均 （点 数 ）含 矸 情 况(m)夹 矸 总 厚 (夹 矸 层
38、)平 均 厚 度 (平 均 层 数 ) 结构特征顶底板岩性 顶板底 板 可采范围煤 层稳定性61.71-20.8015.18(23) 1.71-16.8612.78(23) 0-4.66(0-21)2.23(10) 极复杂泥 岩 、粘 土 岩泥 岩 、粘 土 岩 全区较稳定8 0.0-3.241.44(17) 0.8-2.641.52(12)13.16-25.0316.88（16）31.17-40.3635.38 0-0.60(0-5)0.13(1) 简单至复砂 岩 、泥 岩砂 岩 、泥 岩 部分不稳定中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 133 页杂2.40-17.6710.74(1
39、6)9上1.66-5.593.61(22) 1.10-4.252.84(22) 0-1.51(0-7)0.75(4) 复杂砂 岩 、泥 岩砂 岩 、泥 岩 全区较稳定不稳定9 1.43-6.903.54(22) 1.01-5.403.26(22)50 m 的断层，两侧各留 50 m 的煤柱；落差20 m 50 m 的断层，两侧各留 30 m 煤柱；落差10 m20 m 的断层，两侧各留 20 m 煤柱；落差10 m 的断层不留设断层煤柱。.井田境界煤柱宽度为 20 m。.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，工业场地占地面积见表 2.2。表 2.2 工业场地占
40、地面积指标井型/Mta -1 占地面积指标/ha(0.1Mt) -12.40 及以上 11.201.80 1.20.450.90 1.50.090.30 1.82.3.2 矿井永久保护煤柱损失量1.井田边界保护煤柱井田边界保护煤柱留设 20m 宽，则井田边界保护煤柱损失量为 4.55 Mt。2.断层保护煤柱本井田煤层赋存条件好，地质结构简单，区内无大断层，断层保护煤柱损中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 141 页失为 0。3.工业广场保护煤柱工业广场煤柱损失量 Z 工工业场地按矿区建筑物和构筑物保护等级属于级，保留维护带宽度 20 m，工业场地面积由表 2-2 确定，取 14.4
41、公顷。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。工业场地保护煤柱如图 2.3 所示。根据上述规定，本井田工业场地占地面积 S 取值如下：S=1.2120/10=14.4 公顷=140000 m所以取工业广场的尺寸为 500 m280 m 的长方形。在计算矿井可采储量时，工业广场保护煤柱可按井田工业储量的 5%留置，因此工业广场的煤柱量为：Z 工=5%Zg=5%12316=615.8(万 t)工业广场保护煤柱又可按垂直剖面法设计：煤层倾角 5，煤矿工业广场地面标高+75.42 m，松散层厚度为 35 m，移动角 =45，上覆岩层的边界角=75，下山
42、移动角 =70，上山移动角 =75。Si=梯形面积=(上宽+下宽) 高/（2cos3） =588833.75 () 则： Z 工 = 588833.7512.781.4 = 10.53 Mt4.大巷及井筒保护煤柱大巷中心距离为 30m，大巷两侧的保护煤柱宽度各为 35m，主、副井井筒相距 25m 风井距副井 60m，则大巷及保护煤柱损失量为 8.51 Mt。5. 露头风氧化带保护煤柱煤层露头内推 50m 作为风氧化带，则保护煤柱损失量为 1.64 Mt。各种保护煤柱损失量见表 2.3。表 2.3 保护煤柱损失量煤 柱 类 型 储 量（Mt）井田边界保护煤柱 4.55断层保护煤柱 0工业广场保护
43、煤柱 10.53大巷及井筒保护煤柱 8.51露头风氧化带保护煤柱 1.64合 计 25.23中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 142 页2.3.3 可采储量计算方法矿井可采储量是矿井设计的可以采出的储量，可按下式计算：Zk = （Zg-P）C （式2.4）式中： Zk矿井可采储量，万 t；P保护工业场地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物、大断层等留设的永久保护煤柱损失量，万 t；C采区采出率，厚煤层不小于 0.75；中厚煤层不小于 0.8；薄煤层不小于 0.85；地方小煤矿不小于 0.7。则，矿井设计可采储量：Zk =（12440-1599 ）0.75=8130（万 t）详见矿井
44、可采资源储量汇总表 2.4。中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 143 页表 2.4 矿井可采资源储量汇总表 单位：Mt永久煤柱损失地质资源储量 井田境界井筒大巷工业场地露头风氧化带剩余储量带区回采率可采资源储量6 124.40 2.82 5.63 6.63 0.91 107.71 75% 81.309 上 9.40 0.64 1.14 1.51 0.23 5.88 80% 4.7049 35.93 1.09 1.74 2.39 0.50 29.83 80% 24.16合计 169.73 4.55 8.51 10.51 1.64 143.24 110.1中国矿业大学 2012 届本科
45、生毕业设计 第 144 页3 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 330天，每日三班作业，两班生产，一班检修准备，日净提升时间 14 小时。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、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。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
46、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。3.2.2 生产能力的确定矿井生产能力主要受煤层赋存条件，储量、矿井装备水平及市场条件制约，本井田储量丰富，煤层赋存较为稳定，倾角小，地质条件简单，适合综合机械化开采。确定生产能力为 1.50Mt/a。3.2.3 矿井服务年限矿井服务
47、年限必须与井型相适应。矿井可采储量 、设计生产能力 A、和矿井服务年限 T 三者之间的关系为：kZ矿井服务年限：TZk/AK 式（3.1）式中：T矿井设计服务年限，a；Zk矿井可采储量，Mt；中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 145 页A矿井设计生产能力，Mt/a；K储备备用系数，取 1.4。则矿井服务年限为：T = 110.1/(1.41.5) = 52a6 号煤层服务年限为：T = 81.30/(1.41.5) = 38a符合煤炭工业矿井设计规范要求3.2.4 井型校核按矿井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 6 号
48、煤层平均 12.78m，为中厚煤层，赋存稳定，厚度变化不大。根据现代化矿井“一矿、一井、一面 ”的发展模式，可以布置一个放顶煤综采的工作面保产。2）辅助生产环节的能力校核。矿井设计开拓方式为斜井单水平开拓，工作面生产的原煤经顺槽胶带输送机到大巷,后大巷胶带输送机到井底煤仓井底煤仓，再经主斜井胶带运输机提升至地面，运输能力大，自动化程度高。副井运输采用绞车双钩串车提升、下放物料，能满足大型设备的下放与提升。3）通风安全条件的校核。矿井煤尘无爆炸危险性，瓦斯涌出量不大，属低瓦斯矿井。矿井采用中央并列式通风方式，可以满足通风需要。4）矿井的设计生产能力与整个矿井的工业储量相适应，满足煤炭工业矿井设计
49、规范的要求，因此最终确定矿井的生产能力为 1.5Mt/a。中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 146 页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；6）合理确
