1、目 录一般部分1 矿区概述及井田地质特征 11.1矿区概述 .11.1.1交通位置 11.1.2地形地貌 11.1.3河流水系 11.1.4气象及地震特征 21.1.5主要自然灾害 31.1.6矿井电源、水源及通讯情况 31.2井田地质特征 .41.2.1井田地质构造 41.2.2水文地质 51.3煤层特征 .71.3.1煤层赋存条件 71.3.2煤质 81.3.3矿井瓦斯、煤尘爆炸及煤层自燃倾向性 92 井田开拓 .102.1井田境界和可采储量 102.1.1井田境界 .102.1.2矿区范围及面积 .102.2矿井工业储量 122.2.1钻探工程量 .122.2.2工业储量计算 .122.
2、3矿井可采储量 132.3.1煤柱的留设 .132.3.2可采储量计算 .143 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 .163.1矿井工作制度 163.2矿井设计生产能力 163.2.1矿井设计生产能力计算的依据 .163.2.2矿井设计生产能力确定 .163.2.3矿井设计生产能力计算 .163.2.4矿井设计生产能力校核 .174 井田开拓 .194.1井田开拓基本问题 194.1.1井田开拓的地质因素 .194.1.2井筒形式和数目的确定 .194.1.3井筒位置的确定 .204.1.4工业场地位置、形式和面积 .214.1.5开采水平的确定 .214.1.6矿井开拓方案 .214.2
3、矿井基本巷道 284.2.1井筒 .284.2.2井底车场 .324.3主要开拓巷道及支护方式 335 准备方式-带区巷道布置 355.1煤层的地质 355.1.1煤层埋藏条件 .355.1.2煤质情况 .355.2带区巷道布置及生产系统 355.2.1带区数目及位置 .355.2.2带区走向长度的确定 .365.2.3确定区段和区段数目 .365.2.4煤柱尺寸的确定 .365.2.5带区上山布置 .375.2.6区段平巷的布置 .375.2.7带区内工作面的接替顺序 .375.2.8带区生产系统 .385.2.9确定带区生产能力 .385.2.10带区采出率 395.3带区车场选型 405
4、.3.1带区上部车场选型 .405.3.2带区中部车场选型 .405.3.3带区下部车场选型 .425.3.4带区主要硐室 .426 采煤方法 .436.1采煤工艺方式 436.1.1采煤工艺的确定 .436.1.2确定回采工作面长度及工作面推进方向和推进度 .436.1.3回采工作面破煤、装煤方式的确定 .446.1.4 采煤机的工作方式 466.1.5 采煤其它设备选型 466.1.6端头支护及超前支护方式 .496.1.7采煤工艺 .516.1.8各工艺过程安全注意事项及回采工作面吨煤成本 .526.1.9工作面劳动组织和作业循环图表 .556.2回采巷道布置 576.2.1回采巷道布置
5、方式 .57中国矿业大学 2009届本科生毕业设计 第 3 页6.2.2回采巷道参数 .577 井下运输 .597.1概述 597.1.1井下运输系统 .597.2带区运输设备选择 597.2.1设备选型原则 .597.2.2带区运输设备选型及能力验算 .617.2.3带区辅助运输设备的选择 .637.3大巷运输设备选择 658 矿井提升 .688.1概述 688.2主副井提升 689 矿井通风 .719.1矿井通风系统选择 719.1.1矿井概况 .719.1.2矿井通风系统的基本要求 .719.1.3通风方法的确定 .729.1.4确定矿井的通风方式 .739.1.5带区通风 .799.1
6、.6工作面通风系统 .799.1.7矿井通风网络 .819.1.8通风系统立体图与网络图 .819.2矿井所需风量 839.2.1回采面所需风量的计算 .849.2.2掘进工作面需风量 .859.2.3硐室需风量 .869.2.4备用工作面的需风量 .879.2.5其他需风量 .879.2.6井总风量及其分配 .879.3全矿通风阻力的计算 909.3.1矿井通风阻力 .909.3.2矿井总风阻、等级孔计算 .949.4矿井主要通风机选型 959.4.1矿井自然风压 .959.4.2主要通风机选型 .969.4.3电动机选型 .989.5矿井反风措施及装置 999.6矿井通风费用概算 .100
7、9.7矿井通风系统的综合评价 .10110 矿井基本技术经济指标 .103专题部分采空区防灭火技术综述与思考 106翻译部分英文原文 135中文译文 141参考文献： 145致 谢 147中国矿业大学 2009届本科生毕业设计 第 5 页一般部分中国矿业大学 2009届本科生毕业设计 第 1 页1 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1 交通位置小峪煤矿位于朔州市怀仁县小峪镇与新家园镇之间。行政隶属朔州市怀仁县。地理坐标为东经 11251301125440，北韩 394801395021。井田的走向最大长度为 7.12 km，最小长度为5.40 km，平均长度为 6.12 km，井田
8、的倾斜方向最大长度为 4.21 km，最小长度为 3.60 km，平均长度为 4.02 km。煤矿铁路专用线向东 14 公里与北同蒲线的宋家庄车站相接，铁路编组站在小峪口山前冲击平原上，由编组站到宋家庄车站向北在大同与京包线相接，向南至朔州和太原。从井田有混凝土公路向东 10 公里与大（同）-运（城）二级公路相通，交通便利。本区距各大城市距离见表 1-1-1，表 1-1-1:怀仁至各大城市距离地名 大同 包头 北京 太原 原平公里 42 493 424 313 1891.1.2 地形地貌本区位于大同煤田东北部，属于高原地带的山岳地区，煤田的西北边缘为近期喷发的玄武岩组成的牛心山，西及西南部为管
9、涔山，东为口泉山，南部与朔州平原相接，其间呈一带状的向斜盆地。井田内地形复杂，沟谷切割剧烈，地形高峻，区内最高点尖子山海拔为 1635.7m，最低点小峪口公路桥河床 1155m，相对高度为 480m。1.1.3 河流水系本区属海河流域，永定河水系，桑干河支系。区内河谷以小峪沟为主，水系纵横交错，于小峪村分两支，一支为大东沟（车道沟） ，源于北部睡佛寺山，老婆山分水岭，为扇状水系，区内全长约 8.6km，坡度 0.024。上游冲沟中有细小的泉水出露，水量时有时无极不稳定，日常流量1.641.96L/s，山涧短时洪流为 0.544m3/s。另一支为大西沟，源于西北山疙瘩、睡佛山分水岭一带，全长约
10、7.7km，坡度 0.027,为扇状水系，平时径流时有时无，短时洪流为 1.37m3/s。图 1-1-1 小峪矿交通位置图云 冈石 窟煤 峪 口下 窝 寨里 八 庄雁 崖 鹅 毛 口39501怀 仁 线四 老 沟 南 信 庄白 洞北 羊 路40碾 子 大 斗 沟 永 定 庄同 家 梁口 泉沟 新 村忻 州 窑荣 华 皂四 台109国 道 云 冈上 深 涧4103下 深 涧 西 村 马 辛 庄蒲 135北同 毛 家 皂 3950大 秦 线109国 道矿 务 局赵 家 小 村平 旺 西 韩 岭马 军 营晋 华 宫 市同大 线 40古 店135401包 京图 1-1-1 小峪矿交通位置图1.1.4
11、气象及地震特征本区属中温带半干旱大陆气候，据怀仁县气象站 19721980 年资料：1、气温：各月年平均气温 6.98.2，各月平均气温9.622，季温和日夜温差显著，自当年十一月起至翌年三月，为寒冷冰冻时间，冻结深度为 1.5m，月平均气温14.22.7，自四月起温度回升，五九月气候温暖，月平均气温 6.723.3，极端最高气温 31.536.6，极端最低气温2126.3，平均日温差 1.2314.8。2、降水量：年降雨量 244564.9mm，年平均降雨量 379.5mm，一般中国矿业大学 2009届本科生毕业设计 第 3 页为 313.5448.1mm，多集中于 69 月，占全年降雨量
12、65%86%，历年各月日最大降雨量 87mm，历年各月日一小时最大降雨量 33.9mm，历年各月最大降雨量 259.3mm，最高洪水位为 300mm，降雨最多日数 12.8 天。3、蒸发量：年蒸发量 1883.52367.5mm，以 5、6、7 三个月蒸发量最大，占全年蒸发量的 50%60%，蒸发量大于降水量 49.5 倍。4、风力：各月年平均风速 2.83.3m/s，全年多在 36 月的风速最大，次数最多，时间最长，日数 3.37.9 天。最大风速 20.3m/s，多为西风、西北风，各月沙暴日数以 36 四个月最多。5、结冰和解冻：每年初霜日期 9 月底或 10 月初，终霜日期翌年 4 月底
13、或 5 月初，历时半年之久。土壤冻结在 11 月底或 12 月初，冻结深度为105186cm。6、地震：根据山西省地震局【78】省震字第 29 号文关于颁发山西省地震基本烈度区划图及说明的通知 ，怀仁县地震基本烈度为 78 级。1.1.5 主要自然灾害主要自然灾害有顶板事故、水灾、火灾、煤尘爆炸、瓦斯积聚。1.1.6 矿井电源、水源及通讯情况1、供电电源小峪矿井现有一座 35/6KV 中央变电所，35KV 电源一回引自怀仁110KV，一回引自王坪 110KV。变压器总装机容量 12500KVA，变压器两台，一台运行，一台备用。2、供水水源小峪口外山前平原潜水水量充沛，水质好，是主要的供水水源。
14、本矿在小峪口己有六口深水井，出水量 200m3/h，大东窑也有一口深水井，出水量 150m3/h。3、通讯生产公司调度系统原有的电话通讯设施安装于 1989 年，由于使用时间长，造成维修和使用过程中的难度较大。为使生产调度人员及时了解全矿的生产情况，迅速地进行调度指挥，因此小峪矿于 2004 年投资 17.34 万元购买了国营 834 厂 DDK6M160 门数字程控交换机，并配置了相关材料，于 2004 年 12 月 29 日开始机架安装和线路整理，于 2005 年元月 5 日正式开通运行。1.2 井田地质特征1.2.1 井田地质构造1、地层小峪煤田位于大同向斜的南东边缘，为一向西北倾斜的单
15、斜构造，地层走向 N2040E，边缘陡立，向内逐渐变平缓，地层倾角一般310，地质构造简单，地层出露地层完整，但断层及岩墙较多。本区出露地层由老至新有：（一） 、上太古界五台群的花岗片麻岩；（二） 、寒武系粉砂岩、泥灰岩、白云岩、鲕状灰岩等，厚度 540余米；（三） 、奥陶系灰岩厚度 40余米；（四） 、石炭系由陆土泥岩、陆土岩、泥岩、沙泥岩、砂砾岩、砂岩、煤层组成，所含煤层为本区主要开采对象，自下而上有：10、9、8、5、51、41、3、2 号八层煤，地层厚度一般 108m；（五） 、二迭系，主要有砂岩、砂砾岩、砂质泥岩、泥岩，夹有煤层。下部含主要可采煤层山 4号，上部夹不稳定煤层山 1、山
16、 2、山 3号薄煤层。厚度一般 360余米；（六） 、白垩系为中粗砾岩，灰绿色，区內零星分布，厚度 0.8m左右；（七） 、第四系为风积层，由黄色亚砂土、亚粘土组成，垂直节理发育、疏松，含少量钙质结核和小砾石，一般厚 7m左右。2、地质构造（一）褶皱：本区位于大同向斜的南东翼。区内发育北东向的，与主向斜轴平行的次级褶皱小峪向斜和背斜。向斜轴走向 40-45，向南西方向倾伏。背斜轴平行向斜轴，北西翼产状 6-10。褶曲沿吴家窑东山村小峪煤矿一线展布，延展长度约 6km，向斜在小峪煤矿上石盒子组下部地层中表现为轴部平缓开阔的箱状褶曲。(二)、断层：区内出露之断层落差大于 10m的有四条，最大落差为
17、47m，均为正断层。对巷道布置及回采工作有一定的影响。主要断层特征见表 1-2-1中国矿业大学 2009届本科生毕业设计 第 5 页表 1-2-1：主要断层特征表编号 出露地点 性质 走向 倾向 倾角 延伸长度 (m)F11 小峪煤矿至蔡家洼沟东一带 正 NE 288 42124 1960F12 青羊沟东南一 带 正 NE 124 70124 815F13 大河湾至张家 沟南 正 NW 124124 61124 2110F14 二道洼至阳圪 塔北 正 NWW 124124124124 41124 27451.2.2 水文地质井田内除第四纪冲积孔隙水及风化壳含水量较丰富外，其下伏中生界、古生界地
18、层岩石固结坚实，裂隙少，岩石一般不含水或含水微弱，水文地质条件简单。地下水主要靠大气降水含水，冲积层、风化壳距地表近，易接受补给。岩石裂隙不发育，含水补给条件差，含水性很弱，又因井田地势高峻，沟谷切割剧烈，排水条件好。水质类型为 HCO3SO4-CaMg水，固形物 6mg/L。全硬度 19.97。 ，PH 值为 7.4，水质较好，对建筑材料和设备腐蚀性较小。矿井正常涌水量 4060m3/h，最大涌水量为 90m3/h。下图为井田地质综合柱状图 1-2-1、 、-、,、.、,、,、K4、,、,、5、,、,-,- 、K3、1.5m、K2、,、,、:1.40 t/m3,、,3m、,#、,、2.5、,
19、、 、,、,、:1.40t/m3,、,0.3m、,、8#、,、.85图 1-2-1井田地层综合柱状中国矿业大学 2009届本科生毕业设计 第 7 页1.3 煤层特征1.3.1 煤层赋存条件该井田内赋存中生代侏罗系大同组、二叠系山西组和石炭系上统太原组煤层，本设计开采为石炭系上统太原组煤层。太原组含煤地层，厚 32.13m220.92m，一般厚 175.90m，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 7 层（2、3、5、6、7、8、9）
20、，煤层总厚 2.6012.12m ，平均厚 8.94m，含煤系数 16.3% 。其中可采和局部可采煤层为 3、9 号煤，其它为薄而不稳定煤层，工业价值不大。1、煤层情况区内太原组可采煤层分述如下。（1）3 号煤层：位于太原组上部，煤厚 06.40m ，平均厚 6.5m，含有15 层夹石，为简单结构，分布于本区大部，北部西部有无煤区，属于较稳定煤层。（2）9 号煤层：煤厚 06.82m，平均厚 3.85m，结构较简单，局部含夹石，大部可采，仅在本区南部及北部有两个面积很小的不可采区分布。属较稳定煤层。开采煤层特征见表 1-3-1表 1-3-1 煤层特征表岩 性煤层厚度最小 最大层间距最小 最大层
21、号平均 平均 顶板 底板夹矸稳定性及可采性06.432.15 1.3015.75炭质泥岩、细砂岩 炭质泥岩 15较稳定大部可采08.8293.85 17.31炭质泥岩、细砂岩炭质泥岩、粉砂岩 04 稳定可采2、煤层顶底板情况各煤层顶底板岩性：石炭系上部煤层的顶板受到山西组不同程度的冲刷，岩性变化大，而且 35、56、89 煤层之间局部为近距离煤层，层间距变化亦较大。（1）3 号煤层：顶板一般为灰黑色炭质泥岩，细砂岩、砂质砾岩，有时相变为灰白色砾岩，局部发育有伪顶，岩性为炭质泥岩。底板为炭质泥岩。（2）9 号煤层：顶板厚 1.3716.53m，平均 7.89m。为深灰色炭质泥岩，或灰褐色细砂岩。
22、底板为炭质泥岩或粉砂岩。1.3.2 煤质1、物理性质本区山 4、2、3、51、5 号煤层，大多数以弱玻璃光泽为主，8、9 号煤层大多数以玻璃光泽为主。各可采煤层均为黑色，阶梯参差状断口，比重一般在 1.4 左右，个别略高。除 8、9 号煤层出现叶片状结构外，大多数以条带状结构为主。各可采煤层宏观特征均以半暗淡半光亮型为主，个别为暗淡型及光亮型，内生裂隙发育。从全区来看，各可采煤层均属低变质阶段，除在辉绿岩、煌斑岩岩墙两侧 12m 内煤层发生接触变质外，一般变化很小，基本属同一变质阶段。2、化学性质（1）水分：原煤空气干燥基水分两极值在 0.373.56%，各煤层水分平均含量一般在 1.50%左
23、右。（2）灰分：原煤灰分较高，属中灰分富灰分 Ag=24.1730.00%。（3）挥发分：挥发分一般在 37.0138.98%。（4）全硫分：全硫含量在上下煤层中差异较大，上部山 4、2、3、5号煤全硫含量一般在 0.50%左右，并以有机硫为主，原煤经过洗选后，全硫含量反而略有上升。下部 8、9 号煤层原煤全硫含量增高到 2.072.31%，并以硫化铁为主，原煤经过洗选全硫含量明显下降，一般为 0、8%。（5）发热量：发热量一般为 19.1330.46Mj/Kg。纵观太原组煤层从上到下，灰份、全硫含量逐渐增大，挥发份变化不大，精煤回收率在 7.676.28%之间，属于低中等。精煤灰分大多小于
24、10%，全硫大多小于 1%，挥发份为 3741%，胶质层厚度在 1920mm 之间，故多为气煤与肥气煤。矿井原煤煤质化验结果和精煤煤质化验结果分别见表 1-3-2、1-3-3。从上述煤质资料及经济效益考虑，主要可作动力用煤及工业锅炉和民用燃煤，也可用于气化和炼焦配煤。此外，煤的含油率较高，变质程度低，可考虑作液化用煤。表 1-3-2 煤质化验表中国矿业大学 2009届本科生毕业设计 第 9 页项目煤层号 Ad% Vdaf% St.d%Qgr.daf(MJ/kg)18.0134.29 38.1940.48 0.61.02 32.6534.22326.86(5) 39.41(5) 0.74(5)
25、33.42(5)14.4428.97 36.2540.55 0.412.20 23.1628.16922.24(9) 38.27(9) 0.99(9) 25.09(3)表 1-3-3 精煤煤质化验表项目煤层 Ag% Vdaf% St.d% Y(mm) 精煤回收率（%）7.25-9.53 37.31-41.05 0.51-0.6938.15 38.664 0.57414.517.5 49.695.10-11.27 33.30-41.76 0.46-0.91 27.95-68.1597.70 37.90 0.65 13-20 49.531.3.3 矿井瓦斯、煤尘爆炸及煤层自燃倾向性1、瓦斯根据地质
26、报告和生产实践，本矿瓦斯含量不大，属低沼气矿井。但从本矿历年来生产情况来看，沼气含量是逐年增加的，最低为 2.33m3/t，最高为 5.14m3/t。二氧化碳含量也同样增加，最低为 3.30m3/t，最高为6.48m3/t。矿井内未发生过沼气突出和爆炸事故，但却发生过因通风不良造成瓦斯局部超限致使职工窒息死亡事故。故随着煤层开采深度的加深，瓦斯含量有逐渐增高的趋势，应采取相应的安全措施。2、煤尘煤尘爆炸指数为 3341%，属有煤尘爆炸危险的矿井。应采取有效防尘洒水措施。3、煤的自燃煤层有自燃发火倾向。井下现已有发火区两处，自燃发火期为 1224个月。采空区需要灌浆防火或灌浆灭火工作。4、矿井煤
27、与瓦斯突出危险性根据山西煤田地质勘探 115 队 2005 年 5 月提交的山西省大同小峪井田煤炭资源勘探地质报告 ，该井田的煤层不存在煤与瓦斯突出的危险性。2 井田开拓2.1 井田境界和可采储量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；（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。本井田位于大同矿务局总体发展规划中的，根据以上原则，按矿区
28、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、二叠系下统山西组、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 32.13m220.92m ，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 7 层（2、3、5、6、7、8、9） ，煤层总厚 2.6012.12
29、m ，平均厚 8.94m，含煤系数 16.3% 。其中可采和局部可采煤层为 3、9 号煤，其它为薄而不稳定煤层，工业价值不大。开采上限：9 号煤层以上无可采煤层。下部边界：人为划分的下部井田边界。2.1.2 矿区范围及面积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：S HL 式（2-1）中国矿业大学 2009届本科生毕业设计 第 11 页式中： S井田的水平面积， km2；H井
30、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 =6.124.02/cos4=24.66km2 。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 24.60km2。+940+140+120+10+108+106+104+102+10+980+960+960+980+10+102+104+106+108+10+120+140542705427054280542805420542054205420542305423054204130 41350 410 4150 4150 4150 4160 416504418181
31、81717161614150415041041350 4141741705420542305423054205420 28528272726526252井 田 煤 层 赋 存 图小 峪 矿 开 拓 平 面 图中 国 矿 业 大 学 应 用 技 术 学 院采 矿 工 程 系1:50209.5N图 2-1-1 井田边界及煤层赋存状况示意图2.2 矿井工业储量1）储量计算基础（1）根据小峪井田地质勘探报告提供的煤层储量计算图计算；（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
32、；（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，采用地质块段的算术平均法。（6）煤层容重：3 号煤层容重为 1.4t/m3，9 号煤层容重为 1.4t/m3。2.2.1 钻探工程量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
33、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 号煤层厚度平均为 2.15m，9 号煤层厚度平均为 3.85m。2.2.2 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 9 号煤层以及 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：Zg=SMR 式（2-2）其中：Zg矿井的工业储量，t；S井田的倾斜面积， k
34、m2；M煤层的厚度，m；R煤的容重，t/m 3，取 R=1.4t/m3。中国矿业大学 2009届本科生毕业设计 第 13 页Zg=24.60106/cos40（ 2.15+3.85）1.4= 207.1648Mt其中：9 煤层：Z 3g=24.60106/cos403.851.4 = 132.9307Mt3 煤层：Z 5g=24.60106/cos402.151.4 = 74.2341Mt2.3 矿井可采储量2.3.1 煤柱的留设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
35、或垂线法确定。用岩层移动角确定工业场地、村庄煤柱；(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 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 2-3-1。表 2-3-1 工业场地占地面积指标井型（Mt/a） 占地面积指标（公顷/0.1Mt）2.4 及以上 1.01.2-1.8 1.20.45-0.9 1.50.09-0.3 1.8以指标规定小峪矿工业场地计算为：（1）占地面积指标取：1.2 公顷/0.1Mt（2）面积计算：1.2Mt1.2 公顷/0.1M t=14.4 公顷2、
36、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P=LBMR 式（2-3-1）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：P1=14.3010330（3.85+2.15）/cos41.4=3.6124Mt其中九煤层为：2.3.80Mt三煤层为：1.2944Mt(2)煤层露头的安全
37、防水煤柱本井田无须留设安全防水煤柱，P 2为 0。(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，总长度为：7.94km 。P3=7.9410320（3.85+2.15）/cos41.4=1.3372Mt其中九煤层为：0.8581Mt三煤层为：0.4792Mt(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，P 4=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 2-3-1 确定，取 14.4 公顷，为边长 380m 的矩形。工业广
38、场保护煤柱如图 2-3 则工业广场保护煤柱 P5=7.8275Mt；其中九煤层：4.4057Mt三煤层：3.4218Mt2.3.2 可采储量计算综合以上计算，则矿井的可采储量按下式计算：Zk=(Zg-P) C 式（ 2-3-2）其中 ： Zk-矿井的可采储量，Mt；Zg-矿井的工业储量，Mt；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,九煤层为 75，三煤层为 80%。现在分煤层计算可采储量：九煤层 Z9 = (Zg9-P9) C9=（13293.07-1225.02）75%= 91.5004Mt中国矿业大学 2009届本科生毕业设计 第
39、15 页三煤层 Z3= (Zg3-P3) C3=（7423.41-780.24）80%=53.1454Mt则：Zk = Z9+Z3= 91.50.04+53.1454=144.6458Mt即矿井可采储量为 144.6458Mt。 图 2-3 工业广场保护煤柱表 2-3-2 保护煤柱损失量煤 柱 类 型 损失量（Mt）边界断层保护煤柱 3.6124人为边界保护煤柱 1.3372工业广场煤柱 7.8275大巷保护煤柱 7.2754合 计 20.05253 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，工作制度采用“ 三八
40、制 ”，每天三班作业，两班生产，一班准备，每班工作 8 小时。矿井 1 每昼夜净提升时间为 16 小时。3.2 矿井设计生产能力3.2.1 矿井设计生产能力计算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。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
41、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 矿井设计生产能力确定小峪井田储量丰富，煤层赋存稳定，顶底板条件好，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。确定小峪矿井设计生产能力为 1.2Mt/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
42、家需煤等因素确定。3.2.3 矿井设计生产能力计算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：式（3-2-1）KATk式中: T矿井服务年限，a；中国矿业大学 2009届本科生毕业设计 第 17 页Zk矿井可采储量，Mt；A设计生产能力,Mt；K矿井储量备用系数，取 1.4；则，矿井服务年限为：T =144.6458/1.21.4 =86.1a符合煤炭工业矿井设计规范要求。3.2.4 矿井设计生产能力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
43、于回采工作面和采区的生产能力，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 9 煤层厚 3.85m，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 1.2Mt/年，为大型矿井，开拓方式为立井两水平开拓。主井采用 1 对 20 t 底卸式提升箕斗，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，自动化程度很高，原煤外运没有问题。辅助运输采用 1.5t 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
44、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 0.7m3/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 60 m3/h，无突水危险。(4)第一水平服务年限校核由本设计的储量计算得出，第一水平的可采储量即为九煤层可采储量91.5004Mt，那么第一水平的服务年限的计算公式为：T=Zk1/(AK) 式（ 3-2-2）其中：
45、T 矿井第一水平的服务年限，a；Zk1矿井第一水平的可采储量，Mt ；A 矿井的设计生产能力，1.2Mt/a；K 矿井储量备用系数，取 1.4。则：T =91.5004/(1.21.4)= 54.5 a 不同矿井设计生产能力时矿井服务年限如表 2.3 所表示。表 3-2 不同矿井设计生产能力时矿井服务年限第一水平设计服务年限矿井设计生产能力 矿井设计服务年限煤层倾角（Mt/a） （a） 456.0 及以上 70 35 30 253.05.0 60 30 25 201.22.4 50 25 20 150.450.9 40 20 15 15由表 3-2 可知，矿井的开采服务年限完全符合规范的要求，
46、第一水平的服务年限符合矿井设计规范的的要求。中国矿业大学 2009届本科生毕业设计 第 19 页4 井田开拓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。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。4.1 井田开拓基本问题4.1.1 井田开拓的地质因素(1)井田地处低山丘陵区，地形不很复杂。(2)矿井瓦斯含量低（0.7m 3/t） ，矿井容易达到通风安全要求。(3)井田所
47、采 9号煤层赋存平缓，地质构造简单，其顶、底板为细中粒砂岩，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。4.1.2 井筒形式和数目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
48、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。对于小峪矿的来说，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时，立井井筒比斜井容易施工；对地质构
