1、 中国矿业大学 2008 届本科毕业设计 第 1 页1 矿区概述及井田地质特征全套扣 1538937061.1 矿区概述1.1.1 矿区地理位置与交通条件邯郸矿业集团陶二煤矿位于河北省邯郸县境内，隶属河北省邯郸县工程乡、康庄乡管辖。本区东距邯郸市 15 km，西距武安市 20km，中心位置地理坐标为：东经 1142036北纬 363604。除西北部归沙河市显德旺乡外，其它均属武安市矿山镇和土山乡管辖。按照邯郸矿业集团有限公司根据矿井初步设计方案提供的井田范围，本区北部与永年县焦窑煤矿相接；西部以陶二煤矿采矿许可证的东部边界和 F1、F20 断层为界，大致相当 2 煤-450m 等高线；东部以
2、F32 断层和拟登记的东部边界为界。邯(郸) 长(治)铁路从本区北部通过，在邯郸与京广铁路交汇。邯郸至武安公路分别从本区中部及北部通过，该矿东距京广铁路线 31km，有午汲褡裢镇铁路从井田北部通过，并与邯郸峰峰环行铁路在午汲接轨。邢台都党公路从井田西边通过，距矿 2km，交通比较方 便（ 附 矿 井交通位置图 1-1） 。煤炭产品主要销往河北，部分销往河南、山东、安 徽 、 江苏等地。1.1.2 矿区地形特点井田位于太行山与华北平原交接处的丘陵地带，为中低丘陵区，地 势起 伏不平，大致南高北低，西高东低，最高点在西南边缘玉石洼铁矿生活区 的 东南角，海拔 388.00m，一般相对高差 5080
3、m，基本为煤层-450m 等高线，煤层埋深约 550m。1.1.3 矿区气候条件本区属半干旱暖温带大陆性季风气候，夏热冬寒，四季分明。据邯郸气象站资料，多年平均气温为 13.4，极端最高气温为 42.5、极端最低气温为21.0；多年平均无霜期 202 天，积雪最大厚度14.0016.00cm，冻土最大深度 37.0042.00cm；年内风向多为南风和西北风，最大风速 20m/s。降水主要受太平洋东南季风气候影响，多年平均降水量为 562.7mm。历年最大降水量为 1026.3mm（1968 年 8 月） ，最小降水量本科毕业设计 第 2 页为 220.0mm（1986 年） ，主要降水集中在
4、69 月份，降水量占全年总量的76%，7 月份温度最高，元月份最低，降雪及冻结日期自 11 月中旬至次年 3月初，约 90 余 天 ， 最 大 冻 结 厚 度 41 厘 米 （ 77 年 2 月 ） 。 春 季 多 风 ， 风向 以 NE， NNE， 南 风 居 多 ， 给 人 民 生 活 带 来 一 定 影 响 。1.1.4 矿区水文情况本区地表水系不发育，仅有海河流域子牙河水系滏阳河的支流沁河流经。受地形控制，沁河由西南部的师窑支流和西部的王沟支流在牛叫河村附近汇合而成，流经井田中部，沿张岩嵛村流出井田，并向东汇入滏阳河。河谷底部常年流水，水量随季节变化增减，井田内河床一般宽 3050m，
5、最宽处可逾百米，谷底与地面的最大高差可达 24m，底部常有涓涓细流，亦为雨季之泄洪通道。其上游西沟支流建有北牛叫和北李庄水库，西南支流建有康庄水库，沁河建有八河坝水库，总库容量为 290.90 万 m3。1963 年最高洪水位在陶庄附近为+157m，在牛叫河村桥北小庙下部地台边缘最高洪水位为+123.00m本科毕业设计 第 3 页邯 郸 市武 安 市大 淑 村康 二 城焦 窑煤 矿陶二姬 庄煤 矿陶煤矿一煤矿二陶煤矿扩大区陶 二 煤 矿 扩 大 区 交 通 位 置 图峰 峰 矿 务 局 新 坡 马 头107国道1415 14303640363036403630新峰 支 线 郸峰图 11邯 环
6、行路铁长邯 铁路路铁马公 路武邯路南路武邯公铁路清 化 村 乡工 程 乡从 中 乡野 河 乡 蔺 家 河 乡南 大 社长邯广京143014151-1 矿井交通位置图1.1.5 水源及电源矿 井 生 活 用 水 水 源 取 自 处 理 后 的 浅 层 地 表 水 ； 工 业 用 水 取 自 处 理 后的 井 下 排 水 。陶二矿 35KV 变电站为矿业公司供电核心，以该变电站为核心向周边敷设式供电，郭庄 35KV 变电站内安装两台主变，每台主变容量为 12500KVA,型号为 SF1112500/35，变比为 35kV/6kV，一台运行，一台备用，变电站两路架空电缆分别来自惠兰 110KV 变电
7、站及陶二 35KV 变 电 站 。 陶 二 变 电站 出两趟 6KV 架空线路供电至立井变电所，立井变电所馈出两路电缆至第一 水 平中央变电所，立井变电所还同时负担着地面所有用电负荷，地面大型 建 筑 均设置了避雷装置（避雷针、避雷线） 。立井变电所出两路 6kV 架空本科毕业设计 第 4 页线路 供 电至淮河沟配电室，淮河沟配电室出两路架空线供电至风井配电室，淮 河 沟 配电室出两路入井电缆（型号为 YJV226 395）给采区变电所供电，风 井主扇均为双回路供电，主立井、副井及泵房均为双回路供电，井下中 央 变 电所设置了小电流接地保护装置。1.2 井田地质特征1.2.1 地层情况陶二井田
8、西部广泛出露奥陶系中统峰峰组地层，石炭系中、上统本 溪 、太 原 组 地 层 环 绕 奥 陶 系 露 头 呈 现 扇 形 零 星 出 露 。 二 叠 系 下 统 山 西 组 及下石盒子组，均呈条带状由老至新依次排列分部于本井田的中部和东部 地区，上石盒子组一段至四段地层及二叠系石千峰组地层也在本区有零星 出露。第四系地层覆盖于老地层之上，厚薄变化较大。本井田地层由老至新分别为：奥陶系中统上马家沟组（O2s） 、峰峰组（O2f） ；石炭系中、上统本溪 组（C2b） 、太原组（C3t） ；二叠系下统（P1）山西组（ P1S） 、下石盒子 组 （P1x） ；二叠系上统（P2）上石盒子组一段至四段（P
9、2 S14） 、石千峰组（P2Sh） ；三叠系下统（T1）刘家沟组(T1l)，第四系（Q） 。井田煤层（1 号9 号煤层）赋存于石炭系及二叠系下统山西组含煤地层。该节着 重描 述 石 碳 系太原组及二迭系下统山西组含煤地层。石炭系太原组（C3t）与本溪组 呈 整合接触，为浅海相、滨海相过渡相沉积，岩性为黑色泥岩、浅灰色灰 色 铝 土泥岩和粉砂岩，含植物化石，间夹厚层状浅灰色中细粒砂岩，可采及 局 部 可采煤层有 9 号煤、8 号煤、6 号煤、2 号煤、1 号煤。不可采煤层有 7 号 煤、4 号煤、3 号煤层等共 11 层。含 57 层石灰岩，由下而上为下架灰岩、大青灰岩、中青灰岩、小青灰岩、伏
10、青灰岩、野青灰岩、一座灰岩。本 组 厚 106 210m， 平 均 厚 131m。 二 叠 系 下 统 山 西 组（ P1s） ： 底 界 为 北 岔 沟 砂 岩，以灰色中厚层细粒砂岩、中粒砂岩夹薄层粉砂岩，含菱铁矿结核与太原组呈整合接触，向上为深灰色粉砂岩、泥岩及细粒砂岩，夹薄煤一层（ 为 2 下）不稳定，多分布在井田北、中部地段，其上为本井田主要可采的 2 号 煤 ， 顶板为粉砂岩，含丰富的植物化石，局部相变为细粒砂岩，向上含薄层 1 3 层，一般多不可采，极不稳定，本组厚度 4498m，平均厚度 74m。本科毕业设计 第 5 页图18.02 43596 为 恢 色 铝 土 质 具 鳞 状
11、 结 构 泥 岩 、 粉 砂 岩 、 中 细 砂 岩 及 1-2层 灰 岩 、煤 层 组 成 。 底 部 为 灰 铝 土 质 砂 岩 、 细 砂 岩 、 略 带 紫 色 ， 局 部 为 紫 红色 赤 铁 矿 （ 山 西 式 铁 矿 ） 。此 层 由 上 到 下 ， 分 别 是 浅 灰 色 、 紫 灰 粘 土 岩 ， 深 灰 色 石 灰 岩 ， 灰 白 石灰 岩 ， 厚 度 致 密 ， 下 为 铝 质 泥 岩 。6. 7由 一 套 灰 -灰 黑 色 粉 砂 岩 组 成 ， 富 含 黄 铁 矿 细 晶 .下 部 为 深 灰 色 石 灰 岩 ，顶 底 部 多 泥 岩 。 9号 煤 层 ， 为 本 区
12、 主 要 含 煤 层 段 ； 顶 底 板 以 粉 砂 岩 ， 中 砂 岩 为 主041528以 中 砂 岩 ， 粉 砂 岩 为 主 ， 煤 层 顶 板 常 为 粉 砂 岩 ， 富 含 植 物 化 石 。9 粉 砂 岩 ： 黑 灰 色 ， 较 质 密 ， 波 状 层 理 ， 裂 隙 发 育 ， 含 星 点 状 铁 矿 晶 粒及 植 物 化 石 .2号 煤 层 ， 为 本 区 主 要 含 煤 层 段 ； 黑 色 ， 玻 璃 光 泽 ， 性 脆 易 破 碎 ， 硬度 为 中 硬 。0 51.87. 基 岩 层 ： 紫 色 ， 厚 层 状 细 砂 岩 簿 层 状 粉 砂 岩 ； 上 部 为 猪 肝 色
13、 、 紫 红、 暗 红 紫 色 细 砂 岩 ， 中 细 砂 岩 、 粉 砂 岩 、 泥 岩 、 下 部 数 层 淡 水 灰 岩石 ， 靠 近 底 部 有 一 层 褐 灰 色 簿 层 状 硅 质 层 底 部 为 比 灰 色 中 厚 层 中 粒含 砾 砂 岩 。 26表 土 层 ， 上 部 由 河 卵 石 、 砂 土 及 残 破 积 物 构 成 ； 下 部 为 冰 渍 砾 石 层 ， 含少 量 岩 肖 .砾 石 为 紫 红 色 ， 灰 白 色 石 英 岩 及 火 成 岩 等 砾 径 -10cm， 压坑 等 冰 渍 特 征 ， 砾 石 表 面 多 包 有 灰 白 ， 棕 红 色 粘 土 。岩 层 名
14、 称 及 岩 性 描 述柱 状厚 度 （ m）0151.2 煤层综合柱状图1.2.2 地质构造本井田位于新华夏和第三隆起带太行山隆起带东部边缘地带 ， 处于 显德旺向斜和邑城背斜的南部边缘，武安向斜北部矿山隆起的东翼。本井田基本为单斜构造。地层总体走向为北东，倾向南东，一般倾 角 ：南翼 1325，北翼小于 15。井田内构造复杂程度除区域性控制外 ，还受矿山岩体的影响。由于西部矿山岩浆岩体的控制，所以井田内的地层构造具有明显的变化，并伴有轴向近东西的呈“W”型的简单宽缓褶皱构造。在 24 勘探线附近，有一明显的“马鞍型”构造，由店子背斜、史村向斜及史村东北部的向斜组合而，其马鞍型轮廓清晰。地层
15、倾角在轴部都很平缓为 6左右，在两翼较陡。1.2.3 水文地质特征本科毕业设计 第 6 页(一 )含 水 层井田内的含水层自下而上主要有奥陶系中统石灰岩、石炭系上统大 青灰 岩、伏青灰岩、野青灰岩、二叠系砂岩及第四系砂砾石层。 陶 二 矿 业 公 司 具 有 多 年 的 开 采 历 史 ， 开 采 的 对 象 为 山 西 组 2 号 煤层。目前巷道揭露的含水层主要为石盒子组和 2 号煤顶板砂岩含水层。矿井 充水源以老窑、采空积水及地表水为主，其次为砂岩含水层。奥陶系灰岩 上 距太原组底部可采煤层的相对隔水层厚度只有 2045m，因此，奥陶系灰 岩 地下水对煤层开采具有相当大的威胁，特别是奥陶系
16、峰峰组地下水，是 影 响 下组煤开采的主要充水水源。所以 9 号煤为暂不可采煤层。表 1-3 井田内主要含水层特征含水层名称 平均厚度 富水性 据钻孔抽水试验涌水量l/sm 水质类型中奥陶第岩溶裂隙含水层 600m六段为弱,七、八段为强北部 0.1886南部 0.138.3重碳酸硫酸钙镁型大青灰岩裂隙含水层 5.15m 中等 外围资料 0.0675 重碳酸钠钙伏青灰岩裂隙含水层 2.52m 弱中等据 A4 孔、云 400.0620.278野青灰岩裂隙含水层 2.12m 弱云 14、CK300.01050.015第四系砂砾石孔隙含水层 019.6m 中等 0.6631.4 重碳酸钙型岩浆岩裂隙含
17、水层 1020m 微弱CK30、A4 孔0.0500.182(二 ) 隔 水 层 特 征 ：井田内各含水层之间，普遍发育着一定厚度及隔水能力的泥岩及粉 砂岩，从而切断了各含水层之间的垂向水力联系。奥灰含水层距 9 号煤底 板平 均厚 28.5 米，最薄 9.75 米，最厚 49.73 米，井田南部及北部为较厚带 ，岩 性为铝土泥岩、粉砂岩、分布不稳定的本溪灰岩及岩浆岩，正常情况下为 良 好的隔水层。断层破坏了其正常厚度，减弱了其隔水能力。（ 三 ） 矿 井 涌 水 量目前矿井-50 水平最小涌水量 102.5m3/h，最大涌水量 210.0m3/h，平均涌水量 136.5m3/h； -250
18、水 平 最 小 涌 水 量 113.5m3/h， 最 大 涌 水 量237.3m3/h，平均涌水量 153.7m3/h；全矿井最小涌水量 216m3/h，最大 涌 水量 447.3m3/h，平均涌水量 290.2m3/h。1.3 煤层特征本科毕业设计 第 7 页1.3.1 煤层埋藏条件本井田煤系地层属石炭系中统本溪组、上统太原组和二叠系下统山 西组。煤系总厚度约 174267m，平均厚度 207m（注：未计算岩浆岩厚度） ，本溪组一般平均厚度 19m，含煤 2 层；太原组平均厚 131m，含煤 17 层；山西组平均厚约 74m， 含 煤 7 层 ； 整 个 煤 系 地 层 共 含 煤 26 层
19、 ， 其 中 可 采和 局部可采 5 层，即 1、2、6、8、9 号煤层，平均可采厚度 9.09m，煤层总 厚 度 18.12m，含煤系数 9.1%。煤层稳定程度属类不稳定型。见可采煤层 特 征一览表：表 1.4 可采煤层特征一览表煤厚地层时代煤层号最小最大平均（点数）煤层结构煤层间距（米）稳定程度顶板岩性底板岩性可采程度备注102.840.82（197）较简夹矸12 层极不稳定粉砂岩及砂岩粉砂岩局部可采全区有五分之二的范围尖灭20山西组207.412.27（219）较简单夹矸13 层稳定粉砂岩及砂岩粉砂岩可采个别尖灭井田东北部煤层变薄69601.80.76（156）简单局部有一层夹矸极不稳定
20、粉砂岩细砂岩粉砂岩或泥岩局部可采有部分尖灭及吞蚀6289803.741.26（117）简单局部有夹矸一层极不稳定石灰岩局部泥岩粉砂岩岩浆岩局部可采出现分叉变薄或吞蚀太原组90.389.282.85（139）较复杂有25 层夹矸4.718.8较稳定 粉砂岩粉砂岩 可采局部被岩浆岩穿插或吞蚀1.3.2 煤质特征1) 煤的工业分析本区可采煤层为低变质的气煤类(QM)，煤种单一，一般为中灰、低硫、低磷。仅施庄向斜西翼西南端，井田边界处因受岩浆影响，有无烟煤及自本科毕业设计 第 8 页然焦。(1) 灰份：本煤层主要属于低灰分煤层，局部为中灰，灰分一般在2.0011.2.88%，平均在 8.5%(2) 挥
21、发分：一般为 16.842.3%，平均为 35.9%；(3) 硫含量：一般为 0.210.55%，平均为 0.40%，均小于 1%；(4) 磷含量：为 0.0010.005%，远小于 0.01%， ；(5) 胶质层厚度：7.516.6mm，平均 12.0mm；2）煤的牌号根据资源勘探阶段煤质化验结果，煤层的工业牌号为低变质的气煤（QM） 。3）煤的硬度可采煤层的单向抗压强度为 200300Mpa。 灰 分以 2 号煤层及 8 号煤层灰分最低，属中灰煤，6 号 9 号煤层稍高些，属低富灰煤，其它各层煤属中高灰煤。表 1.5 煤质特征表级别煤层低灰1015中灰1525富灰2540高灰40 备注小煤
22、（1）12.8914.831386（2）16.224.942035（13）25.7436.413017（6） 中富大煤(2)11.1814.7613.57（16）15.0923.611886（30）25.4837.602976（7） 低中山青煤(6) 1261（1）16.4624.791986（12）25.0334.402992（6） 中富大青煤(8)10.7314.991271（12）15.0123.561929（13）27.1431.572972（3） 低中下架煤(9)11.13151372（16）15.1424.17922（29）25.1138.502978（13）4391（1） 低富
23、水 分 、 挥 发 分 和 全 硫水分一般在 4.96%左右，个别点达到 89%。挥发分各煤一般在3.88 4.99%，垂向变化幅度不大，基本上是由浅到深逐渐减小，亦即随变质程 度 逐渐加深。硫分 2 号煤层（0.48%） 、1 号煤层（0.48%）属低硫煤，而其 它 煤层属中高硫煤，全硫中以黄铁矿硫和有机硫为主，易脱硫。各煤层 发 热 量相差不大，最小 31.72MJ/kg，最大 33.21 MJ/kg。本科毕业设计 第 9 页表 1.4 可采煤层及局部可采煤层煤质分析成果表项目煤层 Mad（%）Ad（%）Vdaf（%）FCd（%）St.d（%）P（%）Qb（MJ/kg）煤质牌号1 4.19
24、 22.54 4.67 74.68 0.48 0.1108 33.05 WY2 4.68 18.78 4.33 75.61 0.48 0.075 33.03 WY6 4.41 22.26 4.99 71.07 2.72 0.0072 33.21 WY8 4.76 17.29 4.06 80.38 2.03 0.012 32.03 WY9 5.33 19.69 3.88 76.06 2.20 0.021 32.14 WY1.3.3 煤的特征矿井鉴定等级为低瓦斯矿井，瓦斯绝对涌出量 7.400m3/min，相对涌 出量 3.800 m3/td；煤炭为三类不易自燃；煤尘爆炸指数为 3.83%，不具有
25、 爆炸 性 。1989 年委托煤研所对煤层煤尘的爆炸性进行鉴定，煤层有爆炸危险，爆炸指数为 36.7937.28%。详见表 1.6表 1.6 煤的爆炸性工业分析 爆炸性试验挥发份试样号试样名称水份Wf灰分Af Vf Vr火焰长度(cm)抑制煤尘爆炸最低岩粉量(%)爆炸性结论87 爆-29南翼钻孔2.63 16.53 30.13 37.28 70 75煤尘有爆炸性87 爆-30北翼钻孔2.37 16.46 29.86 36.79 100 75煤尘有爆炸性2 井田开拓2.1 井田境界及可采储量本科毕业设计 第 10 页2.1.1 井田境界1）井田划分的依据在煤田划分为井田时，要保证各井田有合理的尺
26、寸和境界，井田境界应根据地质构造，储量，水文，煤层赋存情况，开采技术条件，开拓方式及地貌，地物等因素，进行技术分析后确定，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) 充分利用自然条件进行划分；(3) 保证井田有合理尺寸；(4) 合理规划矿井开采范围，处理号相邻矿井间的关系。2）井田范围边界以北为显德望井田，东部为章村井田；西部以下架露头为界，南部 以 云 19， 云 36， 云 37， 云 21， 云 34 各 钻 孔 的 连 线 ， 以 南 为 云 张庄井田，即经省局审批的井田精查地质报告中的 9
27、 条勘探线作为陶二井 田的 界线，东部以各煤层-400 米标井田高为界，其东为陶二矿深部区，有待今后继续勘探。井田内一般宽 27003500 米， （东部均以小煤-450 计 算 ） ，东 北 西 南 方 向 长 5.50 公 里 ， 最 大 有 效 面 积 17.9 Km2。2.1.2 可采储量1）储量计算基础1根据陶二井田地质勘探报告提供的煤层储量计算图计算。2根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 0.7 m0.8m3根据国务院国函（1998）5 号文关于酸雨控制区及二氧化硫
28、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的煤层储量列入表外储量。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 煤层的夹石总厚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井田那主要煤层稳定，厚度变化不大，煤层产状平缓，勘探过程 分布比较均匀，采用地质块段的算术平均法。6煤层容重：2 号煤 r =1.4t/m32）工业储量和可采储量本科毕业设计 第 11 页井田的走向最大长 5.38km,最小长度 5.04km，平均走向长度 5.3km； 倾 斜方向的最大长度 4.20 km，最小长度 3.20km，平均
29、倾斜长度 3.9km。煤层 的最大倾角 22，最小倾角 11，平均倾角为 17。 井田的水平面积按下式计算：2.1 S=HLCos式中：s井田的水平面积， m 2;H井田的平均倾斜宽度，m;L井田的平均走向长度，m.则井田的水平面积为：s22.1km 2工业储量按下式计算：Zg=SMr/Cos17式中： Z G煤的工业储量，吨煤的容量，t/m 3M煤层厚度，m S井田面积，m 2则： Z G1.45.822.110 61.79510 8t2、矿井边界煤柱损失按煤炭工业设计规范 （此后统称设计规范 ）规定，矿井边界煤柱留设 20-40m，与其他矿井相临时留设 20m 煤柱。3）安全煤柱留设原则1
30、工业场地、井筒、水库等均留设保护煤柱，对较大的村庄留设保护煤柱，对零星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。用岩层移动角确定工 业场地、村庄煤柱，用裂隙角确定水库煤柱。岩层移动角 70，裂隙角 75。3维护带宽度：风井场地 20m,村庄 10m，其他 15m。4断层煤柱宽度 50m,井田境界煤柱宽度 30m，风化带保护煤柱宽度为 50 米。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一定的范围 内 。本科毕业设计 第 12 页3）工业广场煤柱损失表 2.1 工业场地占地面积指标明细表井型（万 t/a
31、） 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经设计验算，矿井的设计生产能力为 180 万吨/年。根据上述规定， 工业场地的占地面积应为 13.5 公顷。取南北 450m,东西 300m，的矩形布置 工业 场地，工业广场布置在井田的中上部。矿井永久保护煤柱损失量：2 号煤层平均倾角 17，松散层厚度约为 100m，表土层移动角 ： 50，基岩段移动角 74， 下山移动角 =-0.6=64，上山 移动 角 =72 。工业广场围护带宽度为 20m，根据垂直剖面法所作的工业广场保护煤柱的尺寸计算如图 2.2 所示据设计规范规定见表
32、 2.1，大型矿井工业场地占地指标为 1.2 公顷/10 万吨，本矿井井型为 180 万吨/年，所以工业广场面积为：1212000144000 米 2。表 2.1 工业场地占地指标井型（万吨/年） 占地面积指标（公顷/10 万吨）240 以上 1.0120180 1.24590 1.5930 1.8取工业广场尺寸为：长：a430m宽：b360m则受保护边界为：长：c450m宽：d390m计算工业广场煤柱各参数的取值见表 2.2本科毕业设计 第 13 页表 2.2 工广煤柱参数表井筒中心过煤层深度（m）煤层倾角（）煤层、厚度（m） （） ()101 10 8 45 75工业广场煤柱的计算，如图
33、2.2：因此工业煤柱广场损失煤柱：Zs 1/2(x+y)hm/cos式中： Z sg二煤工业广场煤柱损失，t；x,y,h图中梯形上下底、高，高；mm煤层厚度，m；煤的容量，t/m 3煤层倾角，度。图 2.2 工业广场保护煤柱本科毕业设计 第 14 页矿井可采储量=（矿井工业储量-永久煤柱损失）矿井回收率Zk=( ZgP)C 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、建筑物等留置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 0.80，薄煤层不小于 0.85，地方小煤矿不小于 0.70矿 井 可 采 储 量 Zk=( Z
34、g P)C Zk=(Zg-5%Zg） C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 等 留 置 的 永 久 保 护 煤 柱 损 失 量 ； 一 般 都 取 可 采 储量 的 5%C 采 区 采 出 率 ， 厚 煤 层 不 小 于 0.75， 中 厚 煤 层 不 小 于0.80， 薄 煤 层 不 小 于 0.85， 地 方 小 煤 矿 不 小 于0.70。各永久保护煤柱损失量经计算得： 其他煤柱损失如：大巷保护煤柱损失，采区保护煤柱损失等，按工业 储量的 5%计算。Z=Zg5%=19048.4
35、25%=952.42 万 t合 计 ： 952.42 万 t代 入 数 据 ， 得Zk (1 9048.49 52.4)0.75=180960.7513572 万 t2.1.3 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“四六制” ，每天四班作业，三班生产，一班准备，每班工作 6 小时。2)矿井每昼夜净提升小时数的确定本科毕业设计 第 15 页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
36、16 小时。3）矿井设计生产能力的依据煤炭工业设计矿井设计规范第 2.2.1 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、经济效益及市场对煤炭需求等因素，经多方案的比较或系统优化后确定。论证矿井设计生产能力应进行第一开采水平或不小于 20 年配产。配产应符合合理开采程序，厚、薄煤层，不同煤类搭配开采；同时生产的采区数及采区内同时生产的工作面个数，应符合本规范第 3.3.5 条规定（采区生产能力应根据地质条件、煤层生产能力、采掘机械化程度和采区同时生产的工作面个数及其接替关系等因素确定。应提高工作面单产。采区内同时 生 产 的综采工作面宜一个面，不应超过两个面；普采工作面宜为两个
37、面，不 应 超 过三个面） ，并应保证采区及工作面的合理接替。4）矿井规模可根据以下条件确定：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；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；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；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) 矿井服务年限的核
38、算矿井服务年限的计算公式为：T= 公式 23KAZk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 2.1.2 计算结果可知：矿井可采储量为 13572 万 t，则矿井服务年限本科毕业设计 第 16 页为 T=13572(1801.3)T =58a按 设 计 手 册 规 定 ： 新 设 计 的 180 万 吨 的 中 型 矿 井 服 务 年 限 应 大于 50 年 。 本 设 计 服 务 年 限 为 58 年 ， 是 符 合 要 求 的 。陶二井田煤层赋存稳定，顶底板条件好，无断层褶曲，倾角小，厚度变化不大，开采条件
39、较简单，适宜大型综采，煤炭储量能满足大型矿井服务年限的要求。确定陶二矿井设计生产能力为 1.8 Mt/a。2.2 井田开拓2.2.1 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、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。1）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认真研究: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；合理确定开采水平的数目和位置；布置大巷及井底车场；确
40、定矿井开采程序，做好开采水平的接替；进行矿井开拓延深、深部开拓及技术改造；合理确定矿井通风、运输及供电系统。2）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：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，节约建设投资，加快矿井建设。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。合理开发国家资源，减少煤炭损失。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、本科毕业设计 第 17 页供电系统，创
41、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。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。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。井田地处低山丘陵区，区内梁峁发育，沟谷密集，地形比较复杂，可供选择的工业场地位置较少。井田东北边界靠近阳泉市区，且属井田煤层埋深较深的区域。矿井瓦斯含量较高，矿井通风会直接影响开拓部署。井田内煤层赋存平缓，地质构造简单，对矿井使用现代化设备、建设高产高效矿井有利3）确定工业场地的位置、形状和面积矿井的工业场地位置选择，在以前的设计阶段已进行了详细的
42、技术经济比较，本次设计根据可研批复意见，将工业场地确定在井田中央，主要理由如下：(1) 工业场地用地较为平缓，有利于建设主井、副井、风井等广场设施。并且靠近居住区等后勤服务区，不仅对减少辅助设施、辅助人员有利，而且对稳定职工队伍有利。(2) 工业场地距国铁、国道近，矿井铁路专用线、进场公路建设方便，投资省。(3) 矿井初期带区布置于瓦斯相对较小区，有利于矿井的稳步发展。工业场地的形状、面积在工业场地的煤柱留设部分前面已经说明。4）井筒形式、数目、位置的确定(1)井 筒 沿 井 田 走 向 的 位 置 井田的井筒沿井田走向的有利位置建立在储量分布的中央，以此形成两翼储量比较均匀的双翼井田，避免井
43、筒便于一侧。这样可使沿井田走向的井下运输工作量最小，而井筒偏于一翼边界则相应增大井下运输工作量。井筒设在井田中央时，两翼产量分配、风量分配比较均匀，通风网络比较短，通风阻力较小。井田偏于一侧时，一翼通风距离较长，风压增大。当产量集中于一翼时，风量成倍增加，风压按二次方关系增 加 。 如 要 降 低风 压，就要增加巷道端面，增加掘进工程量。考 虑 到 本 井 田 储 量 比 较 均 匀 ， 可 将 井 筒 布 置 在 井 田 中 央 地 段 ， 初本科毕业设计 第 18 页期投产的采区地质构造简单、储量可靠，从而使矿井建设投产后能有可 靠的 储量和较好的开采条件，以便迅速达到设计能力。(2)井
44、筒 沿 煤 层 倾 向 的 位 置井筒设在井田中部，可使石门总长度最短、沿石门的运输工作量小 ；井 筒设在浅部时，总的石门工程量虽然稍大，但初期（第一水平）工程量较及投资较少，建井期较短；井筒设在深处的初期工程量最大，石门 总 长度 和 沿石门的运输工作量也较大，但如煤系基底有含水特大的岩层，不允许 井 筒 穿过时，它可以延伸井筒到深部，对开采井田深部及向下扩展有利；而 在 浅 、 中位置，井筒只能打到一、二水平，深部需用暗井或暗斜井开采，生产 系 统 较复杂，环节较多。从保护井筒和工业场地煤柱损失看，愈靠近浅部，煤柱的尺寸愈小，愈近深部，则煤柱损失愈大。(3)对掘进与维护有利的井筒位置。为使
45、井筒的开掘和使用安全可靠，减少其掘进的困难及便于维护，应使 井筒通过的岩层及表土具有较好的水文、围岩和地质条件。虽然用特殊凿井法可以在水文地质情况复杂的条件下掘砌井筒，但 所需 的施工设备较多，掘进速度慢，掘进费用高。因此，井筒应尽可能不通过 流 沙层、较厚的冲击层及较大的含水层。为便于井筒的掘进和维护，井筒不应设在受地质破坏比较剧烈的地 带及 采动影响的地区。井筒位置还应使井底车场有较好的围岩条件，便于大容积硐室的掘 进与 维护。(4)位置应便于布置工业场地井口附近要布置主、副生产系统的建筑物及引进铁路专用线。为了 便于 地面系统之间互相联接，以及修筑铁路专用线与国家铁路接轨，要求地面 平
46、坦，高差不能太大，专用线短，工程量小及有良好的技术条件，应尽量 避 免 穿过村镇居民区、文物古迹保护区、陷落区或采空冒落区、洪水侵入区 ； 要 尽量少占农田、果园经济作物区，尽量避免桥涵工程，尤其是大型桥涵 隧 道 工程。为考虑长期运输的行车安全和管理，要尽量避免与公路或其他农 用 道 路相交，力求使接轨点位于编组站配线一侧。另外，井口标高应高于历年的最高洪水位；还要考虑风向的影响，防止 污染。总之，选择井筒位置要统筹井田全局，兼顾前期和后期、地下与地 面 等各方面因素。综合考虑矿井的地质条件，煤炭储量情况，瓦斯含量情况，在本矿 井中 可提出 3 个技术可行性方案。本科毕业设计 第 19 页方
47、案 1：用双立井两水平，直接延深开拓。方案 2：用双立井两水平，暗斜井延深开拓。方案 3：用双立井两水平，直接延深开拓。各方案剖面图如图所示-50-22+350 方 案 三 （ 双 立 井 两 水 平 ， 直 接 延 深 ， 上 下 山 开 采 ） -50-2+2350 方 案 二 （ 双 立 井 两 水 平 ， 暗 斜 井 延 深 ， 上 下 山 开 采 ）-50-2+2350 方 案 一 （ 双 立 井 两 水 平 ， 上 下 山 开 采 ）技 术 可 行 的 三 种 方 案本科毕业设计 第 20 页5)开拓方案技术比较根据前述各项决定，本井田在技术上可行的开拓方案有下列三种，如表 2.2
48、 所示。表 2.2 陶二矿井开拓方案比较项 目 方 案 描 述方案一双立井两水平，上下山开采一对立井两水平开拓，一水平标高为-50m，二水平标高为-250m ，两水平之间通过立井延深，一水平采用上山开采方式。井底车场为刀式车场，立井井口设在井田中央，井口标高为+350m。主要运输大巷沿煤层走向布置。方案二双立井两水平，暗斜井延深，上下山开采一对双立井两水平开拓，一水平标高为-50m，二水平标高为-250m ，两水平之间通过暗斜井延深。井底车场为刀式车场，立井井口设在井田中上部，井口标高为+350m 。主要运输大巷沿煤层走向布置。方案三双立井两水平，直接延深，上下山开采一对立井两水平开拓，一水平标高为-50m，二水平标高为-250m ，
