安全工程毕业设计（论文）-东坪煤矿2.4Mta新井通风安全设计【全套图纸】 .doc

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1、 中国矿业大学2013届本科毕业设计 76第一章 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1 矿区交通 全套图纸，加1538937061. 位置井田位于内蒙古自治区准格尔煤田的中部，龙王沟详查区的南部，行政区划属于鄂尔多斯市准格尔旗黑岱沟乡管辖。其地理坐标为：东经11109451111405，北纬394550394800。2、公路薛魏公路从井田东部通过，沿薛魏线北行10km可至准格尔旗政府所在地薛家湾镇。薛家湾镇可分别到达鄂尔多斯市142km（109国道）；内蒙古自治区政府所在地呼和浩特市118km（呼大公路）。井田内除主要公路干线外，乡间道路四通八达，但路况相对较差，交通尚属便利。3、

2、铁路大（同）准（格尔）电气化铁路：神华准格尔能源有限责任公司矿区铁路，东起大同，西至准格尔旗薛家湾镇，全长264km，为国铁I级电气化铁路，通过能力15.0Mt/a。该线正拟改扩建，至2020年设计运力将达60.0Mt/a。准（格尔）东（胜）铁路:：内蒙古伊泰集团有限公司发起并控股的地方工企级电气化单线铁路。准东铁路是大准线的向西延伸线，属国家路网规划中大同石嘴山线路中的一段.该线东起大准铁路薛家湾站，西接包(头)神(木)）铁路巴图塔站，全长145km,设计运输能力31.0Mt/a。二期工程（2006年7月开工）设计运输能力60.0Mt/a。呼（呼和浩特）准 （准格尔）铁路:地方I级电气化单线

3、铁路。南起准格尔旗周家湾站，北到呼和浩特攸攸板站，全长124km，运力26.7Mt/a。呼准铁路增建二线工程:全长124km,设计运输能力45.0Mt/a，计划20112020期间开工建设。交通位置见图11 图1-1东坪矿交通位置图本井田距附近主要城市距离如下：表11 井田与附近主要城市里程表城市里程（km）城市里程（km）呼和浩特市110包头180鄂尔多斯市130榆林200薛家湾镇101.1.2 地形、地貌、水系本区为鄂尔多斯黄土高原的一部分，黄土覆盖广泛，厚度较大，小部分为风积砂覆盖，由于受水流风蚀等影响，区内沟谷纵横交错，沟谷呈树枝状，十分发育。地势虽高但地势平坦，相对高差不超过2030

4、m，最高绝对标高580m（区外），一般标高544m，煤田四周低山所环，而山势多为缓坡状，1530。左右。1.1.3 气象特征本区属于大陆性干旱气候，夏季温热而短暂，寒暑变化剧烈，昼夜温差较大，年平均气温5.78.8，最高气温39.5，最低气温-36.3，一般结冰期为每年十月至翌年四月，最大冻土深度1.33m，降雨最多集中于79月，占总降水量的6070%，年总降水量为230.2544.1mm，年总蒸发量为1875.02657.4mm，是降雨量的58倍，常发生春旱，春季多风。1.1.4地震情况及其它地质灾害本区地震动峰值加速度为0.10g，相对烈度为度。据调查，本区至今无破坏性地震记录，近年来也未

5、发生过有感地震，区域稳定性较好。据调查，区内基本无滑坡及泥石流现象发生，仅井田西部黑岱沟在雨季有洪水爆发，但由于河床较宽，山洪量较小，不会对矿区造成危害。1.1.5 地区经济概况本矿井位于鄂尔多斯市准格尔旗，准格尔旗地处内蒙古自治区西南部，鄂尔多斯高原东端，晋陕蒙三省区交界处。全旗总面积7692km，总人口27.6万人，辖1个自治区级开发区（准格尔经济开发区）、1个新区（大路新区）、8个乡镇、1个苏木，居住着蒙、汉、回、满、藏、壮、达斡尔、鄂温克、鄂伦春等14个民族。北、东、南为黄河环绕，过境长度197km。旗府薛家湾镇北倚自治区首府呼和浩特100km，毗邻钢城包头180km，东距首都北京65

6、0km，西距鄂尔多斯市120km。准格尔旗地域辽阔，资源富集。全旗境内有矿藏近20种。现已探明煤炭储量544亿吨，远景储量1000亿吨；软质高岭土探明储量60多亿吨；石灰石储量50亿吨；铝矾土储量1亿吨。现已建成并投入运营的坑口火电厂5座，装机容量244.4万kw。水电站1座，装机108万kw，在建水电站1座，装机42万kw。境内有大准铁路、准东铁路、呼准铁路，109国道横贯东西，呼准高速公路与呼包、包东高速公路连为一体，交通运输十分便利。2007年，全旗煤炭产量达到9641万吨，地区生产总值300亿元，财政收入60亿元，城镇居民人均可支配收入17416元，农民人均纯收入6288元，全社会固定

7、资产投资197.5亿元。在第七届全国县域经济基本竞争力评价中，列全国2002个县域单位第57位，西部百强第3位；在第二届中国中小城市科学发展评价中，列2006年度全国中小城市综合实力百强第68位。1.2 井田地质特征1.2.1井田的地形及勘探程度本井田勘探工作控制了井田地质构造形态，查明了主要褶曲发育情况，查明了主要可采煤层层位、层数、厚度、结构、可采范围及变化。对其他开采条件如：瓦斯、地温、煤层自燃等作了定性和定量表述。井田水文地质条件简单，涌水量较小。井田位于准格尔煤田中部，是一个处于向斜盆地西翼北部，地质构造简单，基本为一单斜构造，伴有一些以走向断层和斜交断层为主的正断层，褶曲不发育，无

8、火成岩侵入。地层倾角由盆地边缘至深部由陡变缓，由于地层倾角的不协调性，使得深部向斜轴部附近的层群在向斜倾伏端收敛的要快，所以层群急剧向东偏斜，走向呈NE78SE75，倾向SESW，倾向1.5 5,而层群走向则呈NE4170，倾向SE，倾角一般57，最大达9，使得层群和层群在走向上呈由南向北的喇叭状。地层自下而上分述如下：(1)前寒武系变质岩组：分布于嵯岗附近，以绿色片岩、花岗片麻岩为主，夹石灰岩，厚度不详，与上伏地层接触关系不详。(2)上古生代石炭-二迭系变质岩组：分布于煤田东部阿尔公双山子一带，呈弧岛分布，岩石以变质砂岩，石灰岩为主，厚度不详，与上覆地层接触关系不详。(3)侏罗系上统兴安岭群

9、：兴安岭火山岩组分布于煤田四周，上部以凝灰质砂岩、玄武安山岩为主，下部以流纹岩、粗面岩为主，厚度不详。(4)白垩系下统扎赉诺尔群：分布范围东以阿尔山双山子一带，西至矿区边缘山地，向南延伸至达赉湖，北至中苏边界，面积为1035km2，煤系地层厚度1100m以上，本区按东北地层表划分为伊敏组和大磨拐河组，系由一整套砂岩、泥岩、砂质泥岩、砂砾岩及煤层组成，为本区主要含煤地层。 (5)第四系厚1025m，最厚达60m，以砂、砂砾为主，中夹粘土层，本系曾发现披毛犀、猛犸象等古脊椎动物化石，并做过详细研究。1.2.2井田地质构造1区域构造：准格尔煤田位于内蒙古高原西部，在大地构造单元上，属新华夏系第三沉降

10、带准格尔沉降区凹陷北部，东邻差岗隆起，西邻西巴格那隆起带，早白垩世含煤组沉积在前寒武纪古老花岗片麻岩，花岗岩和上古生代石炭、二迭系变质岩组成的一个构造盆地内，盆地走向呈北北东南南西向延伸。由于煤田形成后，受地壳运动影响较小，所以构造比较简单，呈缓波状起伏。图1-2东坪矿综合柱状图2井田构造井田位于向斜盆地西翼北部，地质构造简单，基本为一单斜构造，伴有一些以走向断层和斜交断层为主的正断层，褶曲不发育，无火成岩侵入。地层倾角由盆地边缘至深部由陡变缓，由于地层倾角的不协调性，使得深部向斜轴部附近的层群在向斜倾伏端收敛的要快，所以层群急剧向东偏斜，走向呈NE78SE75，倾向SESW，倾向1.5 5,

11、而层群走向则呈NE4170，倾向SE，倾角一般57，最大达9，使得层群和层群在走向上呈由南向北的喇叭状。1.2.3水文地质条件1、含水层及隔水层（1）松散层孔隙潜水含水层第四系风积砂层（Q4eol）主要分布于各大沟谷边坡及地形平缓处，由于受风力作用，经常无规律移动，堆积成砂垅或砂丘，厚度约05m左右，矿物成分多为石英颗粒。该层可直接接受降雨补给，但透水性较强，含水性差，在沟掌及地形低洼处有泉水渗出，流量0.0540.128L/s。 第四系黄土（Q3m）井田内广泛分布，为黄褐色、土黄色轻亚粘土，未胶结，含大量钙质结核。该层在沟边陡峭处，受风化作用垂直节理较发育。本次钻孔揭露厚度2.0086.56

12、m，平均厚度33.25m。由于井田内沟谷发育，该层切割较深，不具备储水条件，仅见与基岩接触面处有微量地下水渗出。 第三系红土（N2）井田内各沟谷两侧均有出露，为红色及棕红色粘土，成分以粘土质为主，含有分布不均的钙质结核，下部含砂量较高，未胶结。本次钻孔揭露厚度040.56m，平均厚约17.46m。该层夹有12层较稳定的钙质粘土，钙质含量较高，致密坚硬，厚度约24m左右，为半胶结。该层不含水，为良好的隔水层。（2）碎屑岩类孔隙、裂隙含水层三叠系下统刘家沟组（T1L）主要出露和分布于井田西北部，钻孔揭露厚度081.50m。岩性以粉红、肉红、浅灰色细砂岩为主，夹棕红色粉砂质泥岩及砂砾岩，交错层理发育

13、，表层风化，疏松易碎，未见泉水出露。二叠系上统石千峰组(P2Sh)主要出露和分布于井田西部，岩性为黄绿色、灰绿色含砾粗砂岩及粗细粒砂岩、砂质泥岩，棕色、棕红色泥岩，钻孔揭露厚度0115.79米，厚度变化较大。表层风化，疏松易碎，未见泉水出露。二叠系上统上石盒子组(P2S)井田中部及东部各沟谷中均有出露，上部为绛紫色泥岩、粘土岩、粉砂岩与黄绿色砂岩、砂砾岩互层；下部为灰白色、黄绿色中粗砂岩。钻孔揭露厚度0216.76m，平均厚度约134m，厚度变化较大。含孔隙、裂隙潜水承压水。地表出露泉水流量0.080.140L/s。二叠系下统下石盒子组（P1X）主要出露于井田东南部沟谷中，井田内均有分布，钻孔

14、揭露厚度22.22149.99m，平均厚99.91m。上部是紫红色砂质泥岩、泥岩，隔水性较好；中部为黄褐色砂岩，杂色粘土岩、泥岩互层，隔水性好；底部为含砾粗砂岩，厚层状，地表未见泉水出露。二叠系下统山西组（P1S）为本井田含煤地层，地表没有出露，本次钻孔揭露厚度为24.6294.09m，平均厚度49.85m。岩性上段为深灰、灰白色粗砂岩、粘土岩、泥岩等；中段为灰白、灰黑色中细砂岩、砂质泥岩，含3号煤层；下段为粗砂岩，含5号煤，岩层裂隙较发育。井田内多数钻孔钻至该层时普遍漏水，简易水文观测水位均在百米以下。石炭系上统太原组（C2t）为本井田主要含煤地层。地表没有出露，本次钻孔揭露厚度42.781

15、02.29m，平均63m，含6号煤组、9上、9、10号煤层。岩性上段为6号煤组及深灰、灰黑色砂质泥岩、泥岩、粘土岩；中段由灰黑色、深灰色泥岩及9上、9号煤层组成，夹透镜状砂岩；下段以深灰色、灰白色中粗粒石英砂岩为主。由于6号煤组及顶板以上岩层裂隙较发育，简易水文观测井田内多数钻孔钻至该层漏水严重，水位在百米以下。B14、B17号水文孔抽a煤层底板以上基岩水，因漏水严重，孔内水位在363.40416.95m处，位于a煤层中，且水柱高度仅5.47.8m，故未能进行抽水试验。石炭系上统本溪组（C2b）井田内没有出露，为煤系地层基底，本次钻孔揭露厚度025.40m。岩性中上部为灰色、灰黑色铝土岩、泥岩

16、、砂质泥岩及灰白色石英砂岩；底部为深灰绿色粘土岩，厚36m，一般夹有12层灰岩或泥灰岩，厚0.51.0m。该组地层一般不含水，为良好的隔水层。2、构造导水性本井田地质构造简单，地层平缓，倾角一般10，为单斜构造，无断层及岩浆岩侵入，对沟通地下水通道的可能性不大。井田附近无老窑及生产矿井，不存在老窑积水问题。3、充水因素（1）大气降水本井田位于干旱少雨地区，根据鄂尔多斯地区历年气象资料，年平均降水量381.8mm，蒸发量2287.7mm，为降水量的6倍。降雨多集中在79月份，占全年总降水量的70%，降雨历时短，多为中至大雨，地表滞留时间短。大部分降水沿沟谷排泄于井田外，渗入地下很少，地形、地貌均

17、不具备储水条件，对矿井充水影响很小。（2）地表水井田内无大的地表水体，仅黑岱沟由北西向南东流经本井田的西南部。流量随季节变化大，一般雨季流量较大，枯雨季流量较小或干涸。井田内其它沟谷均为间歇性沟溪，一般多为干枯无水。但矿井开采至沟谷下部时，应注意采空区冒落后产生的导水裂隙带与地表沟通，需加强防御措施，避免雨季地表水沿裂隙带流入矿井。（3）地下水本井田地层平缓，虽各含水层或多或少含有孔隙、裂隙水，但补给来源很贫乏。再加沟谷发育，切割较深，浅部地下水多沿沟谷渗出。深部承压含水层由于裂隙较发育，地下水位较深，多在6煤组底部。据邻区酸刺沟煤矿调查资料，矿井涌水量小于5m3/h，水量很小。属以静储量为主

18、要储水条件的地下水，对造成矿井大量充水的可能性较小。4、矿井水文地质类型本井田地层平缓，构造简单，无断层及岩浆岩侵入，附近无大的地表水体，地形有利于自然排水。含煤地层为二叠系下统山西组和石炭系上统太原组，岩性以砂岩、含砾砂岩、砂质泥岩、煤层等互层为主，煤层埋藏较深，直接充水岩层主要为坚硬之裂隙砂岩，充水空间发育，但补给来源贫乏。且地下水位埋藏较深，以静储量为主，直接充水含水层单位涌水量小于0.01L/sm，含水层富水性很弱，造成矿井大量充水的可能性较小。综合分析，本井田水文地质勘探类型为二类一型，即以裂隙含水层为主的水文地质条件简单的矿床。1.2. 井田地温特性本次勘查对井田内10个钻孔进行了

19、钻孔简易测温工作，最深测至630m，钻孔内温度在16.225.2之间，并进行了地温梯度计算。详见地温梯度计算结果表12。表12 东坪井田地温梯度计算结果表孔号地温梯度/100m孔号地温梯度/100mB21.05B141.45B31.08B171.09B51.13B191.14B60.80B200.17B70.84B211.09本次工作按非稳态测温孔公式计算本次工作区的地温梯度，其计算公式为：式中：T恒、H恒恒温带的温度和深度；T、H 孔底的温度和深度。其中，T恒、H恒实测值分别为18.6和50m。通过算术平均值估算，本次工作区的平均地温梯度为0.171.45/100m，平均为0.98/100m

20、，小于3/100m，属于地温正常区，地温不会对煤矿开采带来影响。1.3 煤层特征1.3.1煤层本区含煤地地层为白垩系下统扎赉诺尔群伊敏组和大磨拐河组，含煤地层总厚度为600950m，属陆相沉积。分两个煤组，上部为伊敏组，下部为大磨拐河组，本矿井开采、三个煤层组，井田可采煤层总厚度为20.11m。 矿井一水平开采a煤层，该煤层赋存稳定、结构简单，倾角5左右，属近水平煤层.煤层厚度为9m。各可采煤层特征及其变化规律详见表1-3。1.3.2煤质井田内可采煤层煤类为褐煤。(1)物理性质：区内煤质牌号单一，褐黑色，煤岩类型为暗淡型，含丝炭较多，暗淡光泽，断口平滑或呈参差状，贝壳状，层状或块状构造。 表1

21、-3 可 采 煤 层 特 征 表煤层名称煤 层 厚 度最薄最厚/平均（M）至上煤层间距平均（M）夹石层数稳定性/可采性煤的容重顶底板岩性顶板底板2a0.3516.0/5.935稳定/可采1.25泥岩泥岩2b0.052.33/1.156.81不稳定/可采1.2泥岩泥岩2c0.204.9/1.7210.252不稳定/可采1.2泥岩泥岩3a0.356.3/2.0521.752不稳定/可采1.2泥岩泥岩3b10.11.85/0.724.20不稳定/可采1.2泥岩泥岩3b20.819.93/4.993.42稳定/可采1.2泥岩泥岩3c0.25.36/1.988.92不稳定/可采1.2泥岩泥岩12.057

22、.6/5.27180.01不稳定/可采1.2泥岩泥岩1-21.02.28/1.721不稳定/可采1.2泥岩泥岩11.18.35/3.94142.8714不稳定/可采1.2泥岩泥岩31.036.3/2.5139.9515不稳定/可采1.2泥岩泥岩(2)煤的化学性质：见表1-4。 煤层水份12.9%以上，挥发份41.74%，未粘结，分析基发热量平均为20.97 MJ/Kg，为一典型褐煤。本区煤呈黑褐色，条痕褐色，弱沥青光泽，断口多呈平坦状、贝壳状及参差状，性脆易碎，易风化，可见龟裂现象。见有不发育的内生裂隙。煤的结构常以条带状为主，线理状、透镜状次之。煤的构造多为水平层理；煤的硬度系数为2.5，长

23、焰煤视密度为1.251.33g/cm3，平均为1.29g/cm3。真密度为1.471.62g/cm3，平均为1.53g/cm3。褐煤视密度为1.281.37g/cm3，平均为1.31g/cm3。真密度为1.541.63g/cm3，平均为1.58g/cm3。褐煤的化学性质1)煤的水分（Mad）：一般在6.90%12.29%之间，平均为10.17%。2)煤的灰分（Ad）：一般在6.38%24.04%之间，平均为14.23%。1煤为中灰煤。3)挥发分（Vdaf）：一般在39.71%45.01%之间，平均为42.52%。4)全硫（St,d）：一般在0.24%0.61%之间，平均为0.39%。属特低硫煤

24、。5)磷分(Pd):一般在0.004%0.026%之间,平均为0.013%。1煤属中磷煤。6)粘结指数（GRI）：均为0。7)透光率（PM）：一般在23%45%之间，平均为33%。8)发热量（Qb,ad）：一般在19.65MJ/Kg23.96MJ/Kg之间，平均为21.72MJ/Kg。9)恒湿无灰基高位发热量（QGW-A.GN）：一般在21.49MJ/Kg22.60MJ/Kg之间，平均为22.12MJ/Kg。长焰煤的化学性质1)煤的水分（Mad）：一般在5.20%9.06%之间，平均为7.19%。2)煤的灰分（Ad）：一般在9.18%22.40%之间，平均为14.20%。31+2、3煤为低灰煤

25、。3)挥发分（Vdaf）：一般在40.94%45.71%之间，平均为41.91%。4)全硫（St,d）：一般在0.14%0.47%之间，平均为0.32%。属特低硫煤。5)磷分（Pd）：一般在0.007%0.065%之间，平均为0.02%。属低磷煤。6)粘结指数（GRI）：最小为0，最大为3，一般多为0。7)透光率（PM）：一般在54%68%之间，平均为62%。8)发热量（Qb,ad）：一般在23.19MJ/Kg24.96MJ/Kg之间，平均为24.32MJ/Kg。9)恒湿无灰基高位发热量（QGW-A.GN）：一般在23.38MJ/Kg26.15MJ/Kg之间，平均为24.63MJ/Kg。(3)

26、煤炭产品用途井田内煤层属中灰、低硫、低磷煤层，工业牌号为褐煤，主要做为动力用煤、化工用煤。 表1-4煤层主要煤质指标煤 层煤类原煤工业分析 净煤工业分析2a褐煤Mt（%）Ad（%）Vdaf（%）Qnet,dMJ/KgSt,d(%)Ad(%)Vdaf(%)Qnet,ad(%)St,d(%)31.2012.4942.1020.970.279.7341.9222.270.291.3.3 瓦斯、煤尘爆炸及煤的自燃（1）瓦斯与本矿井邻近生产井均为低瓦斯矿井。本井勘探阶段采集了6个孔13个瓦斯测试结果，根据井筒检查钻瓦斯鉴定资料，L3孔煤瓦斯含量总计为0.53ml/g。因此，本井按低瓦斯矿井设计。（2）煤

27、尘根据褐煤层、长焰煤层的煤尘爆炸测试结果，均有爆炸性。与本井邻近生产矿井爆炸指数为42.9%，具有爆炸危险性。因此，本井煤尘有爆炸危险性。（3）煤的自燃煤属不容易自燃煤层，根据井田内着火点的测试结果，煤层大于305C。故本井煤属不容易自燃。（4）地温本井无地温危害。第二章 井田开拓2.1井田境界及可采储量2.1.1 井田境界本井田位于内蒙古自治区准格尔煤田的中部，龙王沟详查区的南部，行政区划属于鄂尔多斯市准格尔旗黑岱沟乡管辖。其地理坐标为：东经11109451111405，北394550394800。勘探区南北宽6.4 km，东西长3.7 km，面积为23.3 km2。图21井田境界示意图表2

28、-1井田范围拐点坐标表序 号编 号纬距（）经距（Y）1695483325.0039557635.002685480165.0039560380.003715477535.0039556800.004725478745.0039555387.005595477970.0039554848.006615478493.0039554230.007675480090.0039553202.002.1.2可采储量1、矿井工业储量井田范围内的煤炭储量是矿井设计的基本依据，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：式中：Zg矿井的工业储量； S 井田的面积，km； M 煤层的厚度，m； R

29、 煤的容重，t/m； 煤层倾角，5。Z= 23.391.4/0.99=296.5 Mt2.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；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。岩石移动角流沙层中采用45，煤系地层据扎局生产矿井实测资料采用653.维护带宽度：风井场地20m，村庄10m，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，工业场地占指标见表2-2。表2-2 工业场地占地面积指标井 型（万t/a

30、）占地面积指标（公顷/10万t）240及以上1.0120-1801.245-901.59-301.82矿井永久保护煤柱损失量各类永久煤柱包括井田边界保护煤柱、断层保护煤柱、工业广场保护煤柱、风井保护煤柱，具体留设如下： (1)边界煤柱损失量式中：边界煤柱损失量； 边界长度， 边界宽度，20m； 煤层厚度，9m； 煤的容重，1.40 t/m3。经计算边界煤柱损失量=4.9Mt 经计算，矿井设计资源储量为=296.5-4.9=291.6（Mt）矿井永久保护煤柱损失量(2)工业场地煤柱本矿井工业场地的面积为24公顷，由于长方形便于布置地面建筑，所以初步设定工业广场为长方形，即长方形长边为600 m，

31、短边为400 m。用作图法求出工业广场保护煤柱量。 式中：边界煤柱损失量，； 工业广场面积，； 煤层厚度，； 煤的容重，1.40。经计算工业场地煤柱量为3.02Mt。(3)主要大巷煤柱根据东坪矿井实际情况及开拓部署，主要大巷煤柱留30m煤柱，煤柱量为4.94Mt。(4)带区境界煤柱带区境界线两侧各留20m煤柱，其煤柱量为3.22Mt。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4.9工业广场保护煤柱3.02大巷保护煤柱4.94带区保护煤柱3.22合 计16.08矿井可采储量井田的可采储量Zk按下式计算：Zk=(Zg-P) C 式中：Zg矿井工业储量，Mt; Zk矿井可采

32、储量，Mt; P各种永久煤柱的储量之和，M t;P=4.9+3.02+4.94+3.22=16.08（M t) C 带区回采率，厚煤层不低于0.75；中厚煤层不低于0.80；薄煤层不低于0.85；本矿取0.75。Zk=（296.5-16.08）0.75=210.3(M t)由此可得本矿井可采储量为210.3百万吨。2.1.3矿井服务年限 矿井可采储量210.3Mt，储量备用系数1.4，经计算矿井服务年限为62.6a，符合煤炭工业矿井设计规范要求。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： 式中: T矿井服务年限，a； Zk矿井可采储量，Mt；

33、 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 =210.3/(2.41.4) = 62.58a=63a2.2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。 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

34、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) 合理确定矿井通风、运输及供电系统。 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：(1) 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，节约基建投资，加快矿井建设。(2) 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。(3) 合理开发国家资源，减少煤炭损

35、失。(4) 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、供电系统，创造良好的生产条件，减少巷道维护量，使主要巷道经常保持良好状态。(5) 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。(6) 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。2.2.2确定井筒形式、数目、位置井筒形式的确定 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

36、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。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

37、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平，装备复杂，掘进速度慢，基本建设投资大。 井筒开拓形式的使用条件和优缺点比较表 2-4各优缺点及适用条件井筒形式立井开拓斜井开拓平硐开拓主斜副立煤层条件埋藏深表土厚为缓倾斜煤层倾角小于25表土层薄，无流沙层倾角较小，地形复杂井田范围较大优点井身短，通过井筒的各种管线长度

38、小，提升速度快，机械化程度高，对辅助提升有利，人员提升快；井筒断面大，通风阻力小；生产经营费用低，有利于井筒维护，适应性强，技术可靠，不受煤层.煤层瓦斯等限制开拓部署能适应产量大、生产集中的要求，主斜井不受长度限制，井筒装备及井底车场，地面设施简单；施工简单，掘进快，初期投资少，延伸方便，安全出口好最简单的开拓方式，技术、经济最有利，主运输环节少，设备少，地面工业广场简单，水可自流，无水仓施工条件好，掘进速度快主斜胶带运输能力大，井筒不受长度限制缺点井筒施工复杂，装备复杂，其建井投资大，井筒延伸困难井身长，通过井筒各种管线长，生产经营费较高，维护难，串车提升能力小，对地质条件适应性差对井田地质

39、构造和自然条件有一定限制综合立井和斜井的优缺点适用条件生产能力大，煤层埋藏深，表土厚或水文条件复杂，开采煤层不受条件限制，凡不适合斜井、平硐、综合方式时均可采用立井开拓地质构造简单井田走向较短山岭、丘陵、沟谷地区煤层埋于山中矿井生产能力大2.2.3井筒位置的确定(1)井筒位置的确定原则 有利于第一水平的开采，并兼顾其他水平，有利于井底车场和主要运输大巷的布置，石门工程量少；有利于首带区布置在井筒附近的富煤阶段，首带区少迁村或不迁村；井田两翼储量基本平衡；井筒不宜穿过厚表土层、厚含水层、断层破碎带、煤与瓦斯突出煤层或软弱岩层；工业广场应充分利用地形，有良好的工程地质条件，且避开高山、低洼和采空区

40、，不受崖崩滑坡和洪水威胁；工业广场宜少占耕地，少压煤；水源、电源较近，矿井铁路专用线短，道路布置合理。(2)井筒位置的确定 根据以上确定原则，结合井下开拓布置及地面要求，本着尽可能节省建设投资，缩短建井工期，为矿井提供最有利的生产条件，以获得最佳经济效益，特别是初期经济效益，把主副井井筒设在井田中央靠近煤层的上部。(3)井筒数目的确定 结合风井的布置情况，本设计中设主副井各一个，风井一个。2.2.4确定开采水平的数目、位置和标高(1)开采水平及阶段的划分原则： 要有合理的阶段斜长，指在采用合理的回采工艺及合理的工作面参数、带区巷道布置及生产系统、一定的带区设备条件下所能达到的阶段斜长。需考虑以

41、下因素：煤的运输 开采近水平煤层的矿井，采用带区上山准备时，可以采用绞车牵引矿车，或者采无极绳绞车牵引辅助运输 辅助运输采用绞车时，由于井下运输、安装不方便，所以一般绞车的直径一般不大于1.8m。开采近水平煤层或者采用倾斜长壁开采时的阶段斜长可达15001800m，可采用两段或三段提升。所以，阶段的斜长有所加长。行人 对于没有人车或其他运人的设备到工作面的矿井，阶段斜长过大会使行人不方便。(2)要有合理的区段数 为保证带区正常的生产和接替，就需要有合理的区段数目，它从另一个侧面反映了阶段斜长的要求。要保证带区内的工作面的正常接替，区段数目多一些比较有利，但是这样斜长过大，对辅助运输和煤炭的运输

42、以及行人等都有不利的影响。所以选用一个合理的斜长是很重要的。目前，近水平煤层区段数目可取37个。(3)要有利于带区的正常接替 为保证矿井均衡生产，一个带区开始减产，另一个带区开始应投入生产。阶段斜长大时，带区储量就大，服务年限就长，吨煤的开拓准备工程量也少。(4)要保证开采水平要有足够的储量和合理的服务年限 这是水平划分的最重要的部分，对于年设计产量240万t/a的矿井来说，第一水平服务年限应不少于30年。(5)水平高度在经济上有利 从技术与经济统一的观点来说，技术上合理的水平垂高能获得较好的经济效果，可以通过经济的比较方法选择有利的水平垂高，经济比较的项目包括：水平范围内的开拓工程量及掘进费

43、用、井巷维护费、煤炭提升费、排水费等，如果带区巷道布置类型和参数不同，还应该比较带区的巷道掘进、维护及煤的运输费用。根据比较的结果综合考虑技术、管理、安全等因素，从而获得合理的水平高度。水平及阶段的划分考虑到技术和经济的合理性，根据本井田条件和设计规范相关规定，本井田可划分12个水平（即24个阶段），阶段内采用带区式准备。2.2.5方案的提出方案一 双立井单水平开拓；方案二 双斜井单水平开拓；方案三 主斜副立单水开拓；2.2.6方案的比较2-5各方案粗略费用估算比较立井斜井工程量/m费用/万元工程量/m费用/万元工程量/m费用/万元前 期主井井筒82833786375311 13074951307495副井井筒82834136352291 1121464352291井底车场及硐室162214451000162 8001161000162小计764 1074948