1、目 录全套 CAD 图纸，联系 153893706一般部分1 矿区概述及井田地质特征 .11.1 矿区概述 .11.1.1 交通条件 11.1.2 地形地貌 11.1.3 气象及地震 21.1.4 矿井建设的外部条件 21.2 井田地质特征 .31.2.1 地层概述 31.2.2 井田地质构造 31.2.3 地温 .31.2.4 其它有益矿产 .31.2.5 井田的水文地质特征 51.3 煤层及煤质 .91.3.1 煤层特征 91.3.2 煤质 101.3.3 矿井瓦斯 101.3.4 煤尘 101.3.5 自燃情况 102 井田开拓 .122.1 井田境界及可采储量 .122.1.1 井田境
2、界与可采储量 122.1.2 矿井设计生产能力及服务年限 162.2 井田开拓 .172.2.1 井田开拓的基本问题 172.2.2 矿井基本巷道 272.2.3 大巷运输设备选择 352.2.4 矿井提升 393 采煤方法及采区巷道布置 .403.1 煤层的地质特征 .403.2 采区巷道布置及生产系统 .403.2.1 巷道布置原则 403.2.2 采区巷道布置 403.2.3 采区生产系统 433.3 采煤方法的选择 .443.3.1 采煤工艺方式 443.3.2 采煤工作面参数的确定 453.3.3 回采巷道布置 524 矿井通风 .544.1 矿井通风系统选择 .544.1.1 矿井
3、通风系统的确定 544.1.2 通风方法确定 584.1.3 矿井主扇工作方式选择 604.2 采区通风 614.2.1 采区通风方式的确定 614.2.2 通风构筑物 624.3 掘进通风 634.3.1 掘进通风的基本要求 634.3.2 掘进通风方法 .654.3.3 掘进面需风量计算 .674.3.4 掘进面的设计 .674.4 矿井需风量 694.4.1 矿井需风量计算的原则 704.4.2 矿井需风量的计算 704.4.3 矿井风量分配 .744.5 矿井通风阻力 .764.6 矿井主要通风机选型 874.7 矿井反风措施及装置 914.8 矿井通风费用概算 935 矿井安全技术措
4、施 .955.1 矿井安全技术概况 .955.1.1 矿井瓦斯涌出概况及防治措施 955.1.2 矿井粉尘及防治措施 965.2 矿井火灾及防治措施 .995.3 矿井粉尘的综合防治 .1005.3.1 必要的防尘措施 1005.3.2 具体防尘措施实施 1015.4 矿井水灾 .1025.5 矿井综合监控 .1035.6 矿山救护队及消防站 .1045.7 小结 .104结 论 .105专题部分 .106矿井综合防灭火技术及应用研究 .106英语原文 .126中文译文 .132参考文献 .136致 谢 .138一般部分中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 1 页 1 矿区概述及井田地
5、质特征1.1 矿区概述 1.1.1 交通条件高河井田位于长治市以西约 4km 处，行政区划为长治市郊区、长治县、长子县所辖。其坐标为：东经 1125720-130615；北纬 360440-361557。区内交通极为便利，太（原）焦（作）铁路及长治-太原（208 国道） 、长治-晋城高速公路沿矿井东部通过，井田中部有长治长子县级公路，各乡镇公路四通八达，均可与干线公路相连，村间大道都可通行汽车。见图1-1。1.1.2 地形地貌中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 2 页 井田位于长治盆地西侧，几乎全为新生界黄土覆盖。井田北、中部地形较为平坦，个别地段分布有小的冲沟、土丘，南部沿淘清河河
6、谷地势平坦，其余地方为黄土堆积低山。最高点位于南部白家沟村东南的土顶山（+1003.20m） ，最低点位于东北角漳河入水库处（+902.2m） ，地形整体呈南高北低趋势，最大相对高差 101.17m。主要河流为纵横全区的浊漳河，自西南流入区内，沿中部、东部、北部流出本区，其支流有北部的岚水河、南部的淘清河。1.1.3 气象及地震本区属东亚季风区暖温带半湿润地区，大陆季风气候显著，冬季寒冷，夏季暖湿多雨。年平均气温：9.1，最高气温+37.6，最低气温：-29.3，无霜期 160d。年平均降水量：595mm，雨季多集中在 7.8 月份，最大降水量：832.9mm，最小降水量：340.9mm，年平
7、均蒸发量：1558mm。年主导风向为西北风，夏季风向为东南风，冻土深度：500750m。按山西省地震基本烈度区划图，长治市、长治县基本烈度为 7 度，长子县为 6 度。高河矿井工业场地位于长治县境内，地面建筑按 7 度设防。1.1.4 矿井建设的外部条件1、交通方面：铁路：太（原）焦（作） 晋煤外运的主要通道邯（郸）长（治） 到山东的运送距离缩短 200km公路：长治太原（208 国道、太长高速）长治晋城（207 国道、长晋高速）中部有长治长子县级公路，各乡镇公路四通八达，均可与干线公路相连，村间大道均可通行汽车。2、水源方面：井田内奥陶系中统灰岩含水层岩溶较发育，含水较丰富，经过取样分析，水
8、质较好，因此，矿井水源可取自深层奥灰水，用于供应矿井、选煤厂的饮用水和生活用水。井下消防洒水、选煤厂生产补充水、工业场地生产用水，可利用处理过的井下排水。 3、电源方面：双电源分别引自长治 220kv 变电站 110kv 出线间隔、城南 110kv 变电站11kv 出线间隔。以长治 220kv 变电站为主供电源，导线型号 LGJ-240，线路长度为 11km；城南 110kv 变电站为备用电源，导线型号 LGJ-240，线路长度为 9km；运行方式为以用以备。中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 3 页 4、通讯条件：潞安集团通信公司负责全公司的通信及信息业务，现有以个汇接局、六个市话
9、端局和三个模块局，并与公网互联互通，出入中继长途 120 路、市话 240 路，与中国移动出入中继 90 路，与中国联通出入中继 90 路，公司与长治网通的传输采用 24 芯光缆，与长治网通开通了 100M 数据以太网，公司内部形成了 SDH 光同不数字环路传输网。本矿井有条件与潞安矿区及长治市现有通讯设施连接建设一套完善的矿井信息系统，集通信、监控、计算机管理于一体，构成语言、数据、图像等多业务宽带传输网络。5、主要建筑材料供应条件本区为国内大型煤炭工业基地，长期以来形成了可靠的材料供应来源，为矿井的建设提供了方便条件。6、综合评价综合上述，本矿区具备方便的交通条件，电源、水源条件可靠，通信
10、、材料供应等其他建设条件配套；同时有邻近矿井的建设生产经验，为本矿井的建设奠定了坚实的基础，因此矿井建设具备优越的外部条件。1.2 井田地质特征1.2.1 地层概述井田内及其外围广为第四系黄土覆盖，仅北部及西部沟谷中有二叠系上统上石盒子组，石千峰组及三叠系下统刘家沟地层出露。井田内地层从新至老有第四系(Q)、三叠系下 统刘家沟组(T 1L)、二叠系上统石千峰组 (P2sh)、二叠系上统上石盒子组(P 2s)、二叠系下 统下石盒子 组(P 1x)、二叠系下统山西组(P 1S)、石炭系上统太原 组(C 3t)、石炭系中统本溪组(C 2b)、奥陶系中统峰峰组(Q 2f)。其特征见表 1-1。1.2.
11、2 井田地质构造矿区主构造线近南北方向，以褶曲为主，向斜 紧密，背斜开阔，断裂较少，地层走向近南北，倾向西且略有起伏；倾角 310 o。褶曲以北北东南北向为主，贯穿全井田的褶曲自西向东依次有坪村向斜、余吾背斜、余吾向斜、苏村背斜及高河向斜。其中以西部的坪村向斜和东部的苏村背斜构成井田内煤层起伏的基本形态。另外， 还有东邓向斜和墙则背斜。总之，井田地质构造简单。附可采煤层特征表 1-3。 1.2.3 地温井田内恒温带深度约为 40m，温度为 9.5，略高于该地区常年平均气温 (8.9)，本井田平均地温梯度为 1.8/100m，属地温正常区。中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 4 页 1
12、.2.4 其它有益矿产1石灰岩太原组含石灰岩 39 层，层位较稳定的有 K2、K4、K5 三层石灰岩。石灰岩厚 09.45m，一般厚 7.28m，1406 孔采样测试其 CaO 含量为52.34%。作为建筑材料和煅烧石灰用。2铝质泥岩铝质泥岩主要分布在本溪组中下部。厚 020.75m ，一般厚 6.85m。经对 22 个孔采样测试， 含量 23.2654.35%；平均 36.31%。 含量32OAl 2Si25.2849.60% ，平均 40.46%。铝硅比值 0.9，未达铝矿工业品位要求。但703、1104 号孔铝质泥岩 含量较高，其值分别为 54.35%和 51.42%，32l铝硅比值达
13、2.15 和 4.4，属局部富集。3铁矿分布在本溪组内的铁矿，多是结核状、透镜状夹于其它岩层中，厚03.90m，不稳定，经部分钻孔采样化验， 含量为 34.1251.50%，32OFe平均 44.59%， 1059、804、1602 三孔全铁含量 30.7336.87%，达贫矿品位，局部富集。太原组上部的菱铁矿多呈结核状、厚度极不稳定，不具工业开采价值。表 1-1 井田地层特征表地层系 统 组地层代号地层厚度最小最大平均简 要 特 征第四系 Q 0139.4844.53为黄褐色含砂亚粘土夹粉砂、细砂、中砂及粗砂和砾石组成，顶部为耕植土。三叠系 下统 刘家沟组 T1L 53.38 浅棕色细砂岩、
14、粉砂岩夹紫红色泥岩石千峰组 P2sh 192上部为紫红色泥岩，夹灰色结核灰岩；中、下部为黄绿、砖红色中及粗粒砂岩二叠系 上统上石盒子组 P2S 523.50 470503.17上部为灰绿紫红色灰黄、灰白砂岩与泥岩互层；中部为泥岩、粉砂岩和细、中粗砂岩；下部为灰色粘土泥岩与砂岩互层中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 5 页 下石盒子组 P1X 459.6063.57顶部为铝质泥岩，含锰、铁质；中部为中粒砂岩夹细粒砂岩，中、下部为细砂岩与泥岩互层，偶见薄煤层；底部为中粒砂岩，含菱铁质结核下统山西组 P1S 43.4064.1051.15为上部主要含煤地层，本组上部及中部为粉砂岩、中粒砂岩
15、及砂质泥岩;中下部为 3 号煤层;下部为砂质泥岩及粉砂岩上统 太原组 C3t91.38123.4103.59下部含煤地层，岩性为泥岩、粉砂岩、砂岩、石灰岩。9、12、15-2、15-3号煤层位于本组的下部石炭系中统 本溪组 C2b2.5033.6012.70上部为泥岩、粉砂岩互层，中、下部粘土泥岩及砖灰色铝质泥岩，底部局部发育透镜状铁矿层奥陶系 中统 峰峰组 Q2f一般 20m局部195205198.80为含煤地层之基底，上部为灰深灰色石灰岩、白云质灰岩、中部为灰色石灰岩，下部为灰色、深灰色泥质灰岩1.2.5 井田的水文地质特征1含水层及其水文地质特征井田内钻孔揭露的含水层为 10 层，其中中
16、奥陶统峰峰组石灰岩岩溶裂隙含水层()、二叠系下统山西组 3 号煤顶板砂岩裂隙含水层组()、基岩风化带裂隙含水层()对建井和开采 3 号煤层有一定影响，第四系孔隙含水层()对立井施工有较大影响。其它 5 个含水层属弱含水层，对矿井开采影响甚微。对矿井施工和开采有影响的 5 个含水层自下而上分叙如下：（1）中奥陶统峰峰组 O2f 石灰岩岩溶裂隙含水层()本含水层埋藏深度为 512.21m799.29m，含水层厚度平均 198.8m，由灰岩、泥岩等组成。上部 60m 岩溶裂隙不发育，下部有串珠状小溶孔；但连通性差。结合区域和井田资料分析，井田内奥灰岩溶裂隙含水层富水性弱，水循环交替滞缓，地下水滞流或
17、迳流不畅，但因受构造影响，局部有富水的可能。井田内奥灰延深孔除 701 号孔因发生孔内事故外，其余见明显含水层的钻孔水位标高均与区域水位标高一致(600m)而未见明显含水层的钻孔则水位标高差异较大，详见表 1-2。中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 6 页 表 1-2 有关钻孔奥灰水静水位标高见明显含水层 未见明显含水层孔号 701 903 908 1101 8534 8535 8536 706 902 906 1102 1406水位标高(m)690.51 661.74 656.31 657.31 657.69 659.35 658.70 674.79 726.78 667.10 6
18、93.88 767.96中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 7 页 7表 1-3 可采煤层特征表顶底板岩性地层 煤层编号煤层厚度 m最小最大一般煤层结构层间距 m最小最大平均煤层稳定程度顶板 底板可采情况 煤的容重 (t/m)二叠系山西组P1s3 5.007.256 简单，含夹 矸 13 层 稳定 泥岩、粉砂 岩 泥岩、粉砂 岩 全井田可采 1.450.4873.1261.839 02.070.85 简单，含夹 矸 02 层 不稳定 泥岩 泥岩 局部可采 1.497.6235.6813.3812 01.950.71 简单 不稳定 石灰岩 泥岩 局部可采 1.4524.8045.122
19、9.915-2 02.000.71 复杂 不稳定 泥岩 泥岩或粉砂 质泥岩 局部可采 1.51石炭系太原组C3t15-3 02.95 1.18 复杂，含夹矸 13 层0.85.502.62 较稳定 泥岩、粉砂质泥岩泥岩或粉砂质泥岩 局部可采 1.50中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 8 页 （2）二叠系下统山西组含水层组()本含水层组为碎屑岩裂隙含水层组，包括 K7() 、3 号煤层顶板()及 K8 砂岩裂隙含水层，厚 4.4734.31m，平均 22.23m，岩性以中、细粒砂岩为主，该含水层是 3 号煤层直接充水含水层。根据抽水试验及邻矿排水资料，该含水层富水性弱。（3）基岩风化
20、带裂隙含水层()由于基岩风化程度受构造、岩性、埋藏深度及气侯等条件的影响，其富水性差异较大，裂隙发育程度也不同，厚度一般为 5070m ，沿绛河两岸可达 150m，由于被第四系覆盖，此含水层局部具承压性，局部地段直接与第四系含水层发生水力联系或出露地表，受大气降水影响明显。邻近的常村矿井，井筒施工至本含水层时，涌水量达 278m/h。（4）第四系孔隙含水层()除井田北部基岩裸露区外广泛分布，由北到南逐渐加厚，最大厚度达139.48m，平均 44.53m，由粘土、砂质粘土及粗粉砂及砂砾组成。富水性由砂、砾层发育程度而定，井田内水位动态变化受大气降水影响明显。2井田内主要隔水层（1）石炭系上统太原
21、组底部及中统本溪组隔水层由泥岩、铝质泥岩、铁质泥岩及局部夹砂岩透镜体组成、透水性差，厚度为 8.3244.45m，平均 20.76m。不整合于峰峰组灰岩岩溶裂隙含水层之上，阻隔其与上覆含水层的水力联系。（2）二叠系砂岩含水层层间隔水层主要由泥岩、砂质泥岩组成，单层厚度为 0.5017.22m ，透水性差，呈层状分布于各含水层之间，形成平行复合结构。3断层的导水性（1）断层井田内主要断层有北边界文王山南正断层，南边界西魏正断层，对初期开采无影响。经抽水试验，均显现隔水性质，但由于抽水试验位置有局限性，不排除该断层局部导水的可能性。（2）含水层的补给、迳流、排泄条件井田内除二叠、三叠系有零星出露外
22、，其余均被第四系覆盖。第四系含水层主要接受大气降水的补给，其次是与下伏基岩风化带的相互补给，在河谷中以泉的形式排泄。基岩风化带含水层，主要接受第四系及大气降水的补给，在井田中南部第四系覆盖区具有一定承压性，沿绛河两岸可自流。中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 9 页 煤层直接充水含水层为山西组、太原组含水层。井田内均无出露，补给条件差，且与上覆风化带、第四系含水层，下伏奥陶系中统岩溶裂隙含水层均有一定厚度的隔水层相隔，含水层组中夹数层隔水层形成平行复合结构，若无构造沟通或未遭受破坏，则各含水层相对独立，水力联系微弱。地下水运动主要以层间迳流为主，在断层或陷落柱附近，可能会与其它含水层
23、发生水力联系。5矿井涌水量（1）计算范围为初期采区，开采煤层为 3 号煤层北至 7 勘探线，南至12 勘探线，东为井田边界，西以经线 38395000 为界，面积约 107m2，经计算 3 号煤层直接充水含水层涌水量为 7944.99m/d。（2）上、下石盒子组直接充水含水层涌水量其中含水层厚度(M)采用 4.00m；静止水位采用+892.34m;疏干标高采用+550m(含水层底板)；渗透系数(K)采用 0.19m/d；水位高度(H)及降深(S)均为静止水位至疏干标高的距离(342.34m)，经计算， 3 号煤层上、下石盒子组直接充水含水层预计涌水量为 4201.94m/d。（3）矿井涌水量为
24、上述二者之和即 12145.93m/d 或 506.08m/h。计算结果采用，正常涌水量采用水文地质比拟法结果，取 533m/h，最大涌水量按 800m/h 考虑。1.3 煤层及煤质1.3.1 煤层特征自上而下的煤层特征为：3 号煤层位于二叠系山西组下部，为上煤组，厚 5.007.25m 。一般6m，煤层稳定，顶板一般为泥岩，粉砂质泥岩，底板为黑色泥岩、粉砂岩，老底为中细粒砂岩。夹矸 03 层，一般 1 层，厚 0.27m，属结构简单至较简单煤层。地质报告中采用煤科总院抚顺分院的计算方法，计算出 3 号煤层属非突出危险煤层。9 号煤层位于石炭二叠系太原组中部 K3 石灰岩之上，下距 12 号煤
25、层7.6235.68m，平均 13.38m。煤层厚度 02.07mm，平均 0.52m，底板皆为泥岩。为不稳定型局部可采煤层。12 号煤层位于石炭系太原组二段中部 K3 石灰岩之上，下距 15-2 号煤层 24.8045.12m，平均 29.9m。煤层厚度为 01.95m ，平均 0.71m，仅在井田中部可采。顶板为泥灰岩。属不稳定型局部可采煤层。15-2 号煤层位于太原组一段下部，下距 15-3 号煤层 0.805.50m ，平均 2.62m，煤层仅在井田东北、东南局部可采。顶底板皆为泥岩层 ,属不稳中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 10 页 定型局部可采煤层。15-3 号煤层位
26、于太原组一段下部，煤层厚度 02.95m ，平均 1.18m，井田内分南、北两片可采，顶板为泥岩、粉砂质泥岩，底板为泥岩、炭质泥岩。该煤层属不稳定型局部可采煤层。9、12、15-2、15-3 号煤层为下组煤，因其硫分较高，俗称臭煤。地质综合柱状图详见 1-2。1.3.2 煤质3 号煤层主要为中灰、特低硫、低磷、高发热量、高熔点灰份贫煤，仅在矿井西部边界部分为无烟煤。9 号煤层为富高灰、高硫、特低磷、高熔点灰份贫煤。12 号煤层为富灰、高硫、特低磷、高熔点灰份无烟煤及部分贫煤。15-2 号煤层为富灰、高硫、特低磷、高熔点灰份无烟煤。15-3 号煤层为富高灰、高硫、低磷、高熔点灰份无烟煤。以上 9
27、、12、15-2、15-3 煤层均属中等发热量。是优良的动力用煤及化工用煤。1.3.3 矿井瓦斯根据高河井田勘探(精查)地质报告有关瓦斯含量资料和 3 号煤层甲烷含量等值线图，采用抚顺煤科分院的科研成果“分源计算法预测矿井瓦斯涌出量”的计算方法，经计算高河矿井的相对瓦斯涌出量为 2.1m/t。所以，高河矿井属低瓦斯矿井。1.3.4 煤尘各煤层火焰长度在 315mm 之间，扑灭火焰的岩粉量为 550%。各煤层煤尘均有爆炸危险性。1.3.5 自燃情况3、9 号煤层属不自燃煤层，15-2 号煤层属易自燃煤层，15-3 号煤层属不易自燃至易自燃。中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 11 页
28、厚 度(m)地 层地 层 单 位界 系 统 组 标 志 层 厚最 小 -最 大平 均 (m)煤 层间 距 柱 状 煤 层及 标志 层编 号 煤 层 及 标 志 层 特 征细 、 中 粒 石 英 砂 岩 ， 胶 结 良 好 ， 岩 性 坚 硬 。古 二 下 山二叠 西叠系 统 组石 上 太生 石炭 原炭系 统 组界 煤 系 地 层 综 合 柱 状 图制 图清 绘审 核科 长 总 工图 号比 例日 期图 例页 岩灰 岩 铝 土砂 岩 粉 砂 岩煤 层 及 夹 矸位 于 山 西 组 顶 部 K8砂 岩 之 下 ,为 极 不 稳 定 之 不 可 采 煤层 ,系 中 灰 低 硫 之 肥 煤 发 热 量
29、较 高 ,容 重 1.35t/m3,从 南 而 北 变 质 程 度 加 深 顶 板 为 泥 岩 底 板 为 砂 岩 。3号 煤 层 位 于 二 叠 系 山 西 组 下 部 ， 为 上 煤 组 ， 厚5.07.25m。 一 般 6m， 煤 层 稳 定 ， 顶 板 一 般 为 泥岩 ， 粉 砂 质 泥 岩 ， 底 板 为 黑 色 泥 岩 、 粉 砂 岩 ， 老底 为 中 细 粒 砂 岩 。石 英 砂 岩 ,厚 度 变 化 大 ,亦 不 稳 定 ,井 田 中 不 易 对 比 。位 于 太 原 组 顶 部 ,井 田 内 常 尖 灭 ,为 不 稳 定 之 不可 采 煤 层 ,其 顶 板 为 K7砂 岩
30、底 板 为 泥 岩 。位 于 太 原 组 上 部 属 不 稳 定 之 不 可 采 煤 层 ,其 顶 板 为泥 岩 底 板 为 K6砂 岩 。灰 白 色 细 粒 -中 粒 石 英 砂 岩 ,胶 结 良 好 .位 于 太 原 组 上 部 ,在 井 田 内 常 尖 灭 ,为 极 不 稳 定煤 层 ,其 顶 底 板 增 为 页 岩 。深 灰 色 石 灰 岩 产 有 海 相 动 物 化 石 在 井 田 西 北 部相 变 为 黄 色 细 粒 砂 岩 。位 于 K4石 灰 岩 之 下 ,为 不 稳 定 之 不 可 采 煤 层 ,其顶 底 板 均 为 泥 岩 。位 于 太 原 组 中 部 K5、 4石 灰 岩
31、 之 间 ,为 不 稳 定 之 局 部 可采 煤 层 ,系 中 -高 灰 分 ,中 硫 -富 硫 之 焦 煤 发 热 量 较 高 ,其 顶 板 为 页 岩 、 砂 质 泥 岩 ， 底 板 为 砂 质 页 岩 ， 细 -中 粒砂 岩 。深 灰 色 石 灰 岩 ， 夹 有 燧 石 带 条 及 团 块 ， 产 有 海 相 动物 化 石 。位 于 K3石 灰 岩 之 下 ， 部 分 地 区 尖 灭 ， 为 极 不 稳 定 之不 可 采 煤 层 ， 顶 板 为 K3石 灰 岩 ， 底 板 为 砂 岩 。位 于 太 原 组 中 下 部 ， 常 常 尖 灭 ， 为 极 不 稳 定 之 不 可采 煤 层 ，
32、其 顶 底 板 均 为 砂 岩 、 粉 砂 岩 。为 厚 层 深 灰 色 石 灰 岩 ， 其 中 有 条 带 状 及 团 块状 黑 色 燧 石 ， 石 灰 岩 下 部 常 有 一 层 黑 色 页 岩 ，厚 度 在 1.5m左 右 ， 石 灰 岩 中 产 有 较 为 丰 富 的海 相 动 物 化 石 ， 系 矿 井 充 水 的 直 接 水 源 。9号 煤 层 位 于 石 炭 二 叠 系 太 原 组 中 部 K3石 灰 岩 之上 ， 下 距 12号 煤 层 7.6235.68m， 平 均 1.8m。煤 层 厚 度 0.m， 平 均 02， 底 板 皆 为 泥 岩 。为 不 稳 定 型 局 部 可
33、采 煤 层 。12号 煤 层 位 于 石 炭 系 太 原 组 二 段 中 部 K3石 灰 岩 之 上 ， 下 距 15-2号 煤 层 24.8045.12m， 平 均 29.m。 煤 层 厚 度 为 01.95m， 平 均0.7m， 仅 在 井 田 中 部 可 采 。 顶 板 为 泥 灰 岩 。 属 不 稳 定 型 局 部 可采 煤 层 。图 1-2 地质综合柱状图中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 12 页 2 井田开拓2.1 井田境界及可采储量2.1.1 井田境界与可采储量山西煤田地质局 114 勘探队、山西煤田地质局综合普查队提交了山西省潞安矿区高河井田勘探（精查）地质报告 ，
34、报告经全国矿产储量委员会审查批准,确定的高河矿井井田境界为：北以文王山南断层为界，南以西魏正断层西端点与坐标点连线为界；西以经线 38394200 为界，东以经线38402180 为界, 原国家发展与计划委员会于 2002 年 7 月审查了矿井可行性研究报告，批复同意可研报告确定的井田境界，本次设计以此为据。井田走向长 16km，倾斜宽 10km，面积 160.24km2。图 2-1 井田境界示意图1地质储量矿井地质储量 ABC D 级为 1528.28Mt，工业储量 ABC 级为1278.63Mt，其中 AB 级为 634.44Mt，占工业储量的 49.62（先期开采范围内 AB 级储量为
35、100） ，矿井总设计储量为 926.88Mt，在本设计中，3 号煤层为主采煤层，参加储量计算的煤层仅考虑 3 号煤层，其中 3 号煤层设计可采储量可由通过以下计算得出。2设计可采储量矿井设计储量工业储量永久煤柱损失1:0完 成 时 间评 阅 日 期评 阅 日 期设 计 人指 导 教 师比 例 尺评 阅 教 师中 国 矿 业 大 学 应 用 技 术 院 安 全 工 程 专 业屯 留 矿 通 风 系 统 图王 浩3896038903840403 4028 4026 402 402 42389420 40324033896038403890402 402 4024032 403 402850文王
36、山 南正 断 45040305404504035025403890389703840138950 4031 4029 4027 4025 40214023 389503897038905050450 3350405050450 40450 40350303052023503504403502501501023504030540450450450450450 45050504503505045035035045040350404035030F13840138402140234025402740294031403层断正魏西384021 4026450中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 1
37、3 页 矿井设计可采储量（矿井设计储量保护煤柱损失）采区回采率式中：工业储量为能利用的 ABC 级储量；永久煤柱为：井田境界、断层、铁路桥、村庄保护煤柱；保护煤柱为：工业场地、风井场地、主要巷道及上、下山保护煤柱。（1）工业储量依据勘探钻孔见煤厚度，采用平均煤厚计算， 则井田的工业储量为：= (公式 2.1)QiiniarMScos11式中：工业储量，万 t；块段水平投影面积，m 2；is块段内钻孔见煤厚度的均值，m；i块段内煤层的平均倾角， ；i其中块段水平投影面积 Si为 160.24km2 即井田面积； 3 号煤层的平均厚度为 6.0m，煤的容重为 1.40t/m，煤层平均倾角取 7，即
38、= 160.241066.01.40cos7Q= 882.4Mt（2）保护煤柱储量的计算工业广场保护煤柱：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本设计取 1 公顷/10 万 t。本矿井设计井型为 400 万 t/a。因此工业广场面积 40 公顷，设计工业广 场长 700m，宽 600m。中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 14 页 工业广场要垂直于煤层走
39、向的要求，设计采用工业广场保护区域的冲击层移动角为 =45。基岩的走向移动角为 =73，基岩的上山移动角为 =73，基岩的下山移动角为 =73，地表 维护带宽度取 15m，采用垂直剖面法计算工业广场保护煤柱的面积。如 图 2-2。 75 45 7545368 +10+10 9587 6+04321-03 9587 6+04321 -03 kl lkBAbdc aDCn12m21 图 2-2 工业广场保护煤柱计算示意图本设计矿井井型为 400 万吨。工业广场按级保护煤柱宽度 15m，工业广场面积有表 2.2 确定工业广场占地面积为 42 公顷，工业广场的形状为长方形，长 700m,宽 600m。
40、又根据煤炭工业矿井设计规范之规定，工业广场属二级保护，其围护带宽度为 15m。因此，加上围护带，工业广场中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 15 页 需要保护的尺寸为：长宽=700600=420000m 2。煤层倾角约 7，可以忽略不计。表 2-2 工业广场煤层赋存情况煤层标高m煤层倾角 煤层厚度m表土层厚度m 560 7 6 100 45 73 45 73投影面积为：S9851093 1076605 m2则工业广场及工业广场保护煤柱压煤量为： 工广 10766056.01.49.0435QMt井田边界煤柱：根据现有生产矿井经验并结合高河井田赋存较深的特点，煤层大巷煤柱宽度取 50m
41、，上山两侧各留 45m，上山之间留 30m，工作面顺槽之间煤柱 20m。井田东西各 20m，南北边界为断层，留设煤柱各取 50m。边界 S6.0 1.401047709.0466.01.40 8.81 Mt断层煤柱：井田内揭露的大断层共 3 条，其中正断层 2 条，逆断层 1 条。落差大于50m 的断层有 2 条(井田南、北 边界断层)， 3010m 的断层有 1 条。根据实际经验，断层按性质、落差大小及其对煤层破坏程度，断层煤柱留设如下：落差50m 的断层，两侧各留 50m 的煤柱；落差20m50m 的断层，两侧各留 30m 煤柱；落差 10m20m 的断层，两侧各留 20m 煤柱；落差10
42、m 的断层不留设断层煤柱。风井保护煤柱：本设计中达产时风井为 3 个，西风井设在工业广场中压煤计入工业广场保护煤柱，故不予计算保护煤柱损失储量。村庄保护煤柱：计算方法与工业广场保护煤柱计算方法相同。表 2-3 可采储量计算表煤层 工业储量回采率 煤 柱 损 失(Mt) 可采储量(Mt)中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 16 页 (Mt) 断层 村庄 井田境界 大巷及采区上下山 工业广场 合计3 号 882.4 0.75 0.48 19.20 8.81 50.43 9.05 88 604.49（3）可采储量可采储量由下式计算：(公式 2.2)CPZgk)(=(882.4-88)0.7
43、5= 595.8 Mt式中： k矿井可采 储量， ； tgZ矿井工 业储量， ，由表 2-2 可查得；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煤柱损失量， ；tC采区采出率，厚煤层不小于 0.75；中厚煤层不小于 0.8；薄煤层小于 0.85；地方小煤矿不小于 0.7。2.1.2 矿井设计生产能力及服务年限1矿井的年工作日数，每日出煤班数，每班工作小时数（1）矿井年工作日数的确定按照煤炭工业矿井设计规范规定：矿井设计生产能力按年工作日330 天计算。所以，本矿井设计年工作日数为 330 天。（2）矿井工作制度的确定矿井工作制度采用“三八”工作制，即二班采煤，一班准备，每班
44、净工作时间为 8 个小时。（3）矿井每昼夜净提升小时数的确定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 16 小时。2矿井设计生产能力针对高河井田地质情况对矿井生产能力的影响，确定矿井设计生产能力为 4.00 ，主要理由有以下几方面：aMt/（1）井田储量丰富，其储量具备建设特大型矿井的物质条件。（2）井田内地质构造简单；煤层赋存条件及开采技术条件好。主要可采的 3 号煤层为厚煤层且位于其它局部可采的薄煤层之上，全区稳定，结构简单，倾角平缓，适宜综合机械化开采，工作
45、面单产能力较大。中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 17 页 （3）潞安集团公司在长期的生产实践中积累了丰富的生产、管理经验，为全国第一个现代化矿务局，效率高，管理水平好，有建设和管理特大型矿井的能力。（4）井田内煤层赋存较深，井筒深度 500m 以上，表土及基岩风化带较深（6098m） ，适当增大矿井生产能力，集中生产，减少井筒数目和井上、下工程量，有利于降低投资，提高经济效益。（5）地质勘探确定该井田地质构造复杂程度为构造简单类。初期采区内虽然零星断层，但断裂方向单一，且呈窄条带状集中分布，因此，对于工作面布置及回采并无太大影响。（6）高河矿井煤炭具有良好的市场前景。目前，我国煤
46、炭出口大幅增长；国内煤炭市场出现好转，供需两旺，价格上涨明显。矿井达产时以 1 个放顶煤工作面和 3 个煤巷掘进工作面保证矿井总设计生产能力 4.00 。故本设计主要考虑首采的南一采区通风系统及其选aMt/型。主副井提升能力应满足 4.00 要求。at/3矿井服务年限根据矿井开拓部署，设计仅考虑 3 号煤层的开采矿井服务年限按下式计算：T Z/(KA)595.8(1.54)99.3式中：T矿井服务年限， aZ矿井可采储量， Mt/A矿井生产能力，K储量备用系数，取 1.5. 经过矿井及第一水平服务年限的核算，并结合表 2-2 中的规定，因此最终确定矿井的年生产能力为 4.00 。at/2.2
47、井田开拓2.2.1 井田开拓的基本问题1对井下开采有影响的地质因素（1）本井田内地质属构造简单类型，断层断裂方向单一；背斜、向斜间隔重复出现，构成煤层起伏形态等会对井下开采略有影响。（2）矿井为低瓦斯矿井，但瓦斯不易抽放，对综采工作面生产能力将有一定影响。（3）煤层赋存较深，开采深度一般为 560m 左右，地压的增大也会对中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 18 页 开采有些影响。（4）在井田范围内 3 号煤层发育良好，煤层厚度为 5.007.25m ，平均可采厚度为 6m，煤层赋存稳定给综采工作面高产创造较好的物质条件。2井筒形式及数目的确定(1)一般情况下，井筒的形式有立井、斜井和平峒三种。平峒适用于地形条件合适，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，上山部分的储量大致能满足同类井型水平服务年限要求。斜井适用于井田内煤层埋藏不深，表土层不厚，水文地质情况简单，井筒不需要特殊法施工的近水平和缓倾斜煤层。立井开拓的适应性较强，一般不受煤层倾角、厚度、瓦斯、水文等自然条件的限制；在采深相同的条件下，立井的井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利；井筒的断面大，可满足高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井需风量的的要求，且阻力小，对深井更为有利；当表土层为富含水的冲积层或流沙层时，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
