采礦工程畢業(yè)設計（論文）-錢營孜礦1.5Mta新井設計（全套圖紙）

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1、中國礦業(yè)大學2012屆本科生畢業(yè)設計 第21頁 目 錄 1 礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征 1 1.1礦區(qū)概述 1 1.1.1井田位置和交通 1 1.1.2井田自然地理、經(jīng)濟狀況 2 1.2井田地質(zhì) 2 1.2.1井田地層 2 1.2.2井田構(gòu)造 5 1.2.3水文地質(zhì) 5 1.3煤層特征 7 1.3.1可采煤層 7 1.3.2煤質(zhì) 7 1.4煤層開采技術條件 8 1.4.1煤的自燃 8 1.4.2松散土層工程地質(zhì)特征 9 1.4.3礦床工程地質(zhì)類型 9 1.4.5瓦斯情況 9 1.4.6 井下熱害 9

2、2 井田境界與儲量 10 2.1井田境界 10 2.2礦井地質(zhì)儲量 10 2.2.1儲量計算基礎 10 2.2.2礦井地質(zhì)儲量 11 2.2.3礦井工業(yè)儲量 11 2.3 礦井可采儲量 12 2.3.1井田邊界保護煤柱 12 2.3.2工業(yè)廣場煤柱 12 2.3.3斷層保護煤柱 13 2.3.4大巷保護煤柱 13 2.3.5礦井可采儲量 13 3 礦井工作制度、設計生產(chǎn)能力及服務年限 15 3.1礦井工作制度 15 3.2礦井設計生產(chǎn)能力及服務年限 15 3.2.1確定依據(jù) 15 3.2.2礦井設計生產(chǎn)能力 15 3.2.3礦井服務年限 15 3.2.4井型

3、校核 16 4 井田開拓 17 4.1井田開拓的基本問題 17 4.1.1確定井筒形式、數(shù)目、位置 17 4.1.2階段劃分和開采水平的確定 19 4.1.3主要開拓巷道 19 4.1.4開拓方案比較 20 4.2礦井基本巷道 27 4.2.1井筒 27 4.2.2井底車場及硐室 27 4.2.3大巷 29 4.2.4巷道支護 37 5 準備方式—采區(qū)巷道布置 38 5.1煤層地質(zhì)特征 38 5.1.1采區(qū)位置 38 5.1.2采區(qū)煤層特征 38 5.1.3煤層頂?shù)装鍘r石構(gòu)造情況 38 5.1.4水文地質(zhì) 38 5.1.5主要地質(zhì)構(gòu)造 38 5.1.6地表

4、情況 38 5.2采區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng) 40 5.2.1采區(qū)范圍及區(qū)段劃分 40 5.2.2煤柱尺寸的確定 40 5.2.3采煤方法及首采工作面工作面長度的確定 40 5.2.4確定采區(qū)各種巷道的尺寸、支護方式 40 5.2.5采區(qū)巷道的聯(lián)絡方式 40 5.2.6采區(qū)接替順序 40 5.2.7采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng) 41 5.2.8采區(qū)內(nèi)巷道掘進方法 42 5.2.9采區(qū)生產(chǎn)能力及采出率 42 5.3采區(qū)車場選型設計 43 6 采煤方法 45 6.1采煤工藝方式 45 6.1.1采區(qū)煤層特征及地質(zhì)條件 45 6.1.2確定采煤工藝方式 45 6.1.3回采工作面參數(shù) 4

5、5 6.1.4回采工藝及設備 45 6.1.5回采工作面支護方式 48 6.1.6端頭支護及超前支護方式 50 6.1.7各工藝過程注意事項 51 6.1.8回采工作面正規(guī)循環(huán)作業(yè) 52 6.2回采巷道布置 55 6.2.1回采巷道布置方式 55 6.2.2回采巷道參數(shù) 55 7 井下運輸 58 7.1概述 58 7.1.1井下運輸設計的原始條件和數(shù)據(jù) 58 7.1.2運輸距離和貨載量 58 7.1.3礦井運輸系統(tǒng) 58 7.2采區(qū)運輸設備選擇 59 7.2.1設備選型原則 59 7.2.2采區(qū)運輸設備的選型 59 7.3大巷運輸設備選擇 60 7.3.1運

6、輸大巷設備選擇 60 7.3.2輔助運輸大巷設備選擇 60 8 礦井提升 63 8.1概述 63 8.2主副井提升 63 8.2.1主井提升 63 8.2.2副井提升 65 9 礦井通風及安全 67 9.1礦井地質(zhì)、開拓、開采概況 67 9.1.1礦井地質(zhì)概況 67 9.1.2開拓方式 67 9.1.3開采方法 67 9.1.4變電所、充電硐室、火藥庫 67 9.1.5工作制、人數(shù) 67 9.1.6回采工作面進回風巷道的布置 67 9.2礦井通風系統(tǒng)的確定 68 9.2.1礦井通風系統(tǒng)的基本要求 68 9.2.2礦井通風方式的選擇 68 9.2.3礦井通風方

7、法的選擇 69 9.2.4采區(qū)通風系統(tǒng)的要求 69 9.2.5工作面通風方式的確定 70 9.3礦井風量計算 70 9.3.1礦井風量計算方法概述 70 9.3.2回采工作面風量計算 71 9.3.3掘進工作面風量計算 72 9.3.4硐室需要風量的計算 73 9.3.5其他巷道所需風量 73 9.3.6礦井總風量計算 73 9.3.7風量分配 74 9.4礦井通風阻力 74 9.4.1確定礦井通風容易時期和困難時期 74 9.4.3礦井通風阻力計算 78 9.4.4礦井通風總阻力 78 9.4.5礦井總風阻及總等積孔 80 9.5礦井通風設備選型 80 9.

8、5.1通風機選擇的基本原則 80 9.5.2通風機風壓的確定 81 9.5.3電動機選型 82 9.5.4礦井主要通風設備的要求 84 9.5.5對反風裝置及風硐的要求 84 9.6特殊災害的預防措施 85 9.6.1預防瓦斯和煤塵爆炸的措施 85 9.6.2預防井下火災的措施 85 9.6.3防水措施 85 10 設計礦井基本技術經(jīng)濟指標 86 參考文獻 87 專題部分 巖層控制的柔性關鍵層理論 88 1關鍵層理論研究背景 88 1.1關鍵層理論概述 88 1.2關鍵層理論的工程實踐 89 2柔性關鍵層的提出 90 3柔性關鍵層的判別 92 4柔性關鍵層對

9、關鍵層復合破斷和礦壓顯現(xiàn)的影響 95 5組合梁對關鍵層和柔性關鍵層的影響 96 5.1組合梁的力學分析 96 5.2組合梁對關鍵層和柔性關鍵層的影響 98 5.3對錨桿支護組合梁的解釋 100 6結(jié)論 100 7延伸問題 100 翻譯部分 英文原文 102 中文譯文 120 致 謝 135 1 礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征 1.1礦區(qū)概述 1.1.1井田位置和交通 井田位于宿州市西南，其中心位置距宿州市約15km，行政區(qū)劃隸屬宿州市和淮北市濉溪縣。地理坐標：東徑116°51′00″～117°00′00″；北緯33°27′00″～33°32′30″?？辈閰^(qū)范圍

10、：東起雙堆斷層，西至南坪斷層，南以27勘探線和F22斷層為界，北至32煤層-1200m等高線地面投影線?？辈樵S可證號為3400000520045，勘查登記面積為74.15km2。 區(qū)內(nèi)有南坪集至宿州市的公路和四通八達的支線與任樓、許疃、臨渙、童亭、桃園等礦井相連。青疃～蘆嶺礦區(qū)鐵路支線從勘查區(qū)南部由西向東穿過，向東與京滬線、向西與濉阜線溝通。合徐高速公路從勘查區(qū)東北部穿過，交通十分便利。 圖1-1 礦區(qū)地理位置 1.1.2井田自然地理、經(jīng)濟狀況 （1）自然地理 ①地形地貌：勘查區(qū)位于淮北平原中部，區(qū)內(nèi)地勢平坦，一般在+0m左右，地勢大致呈西北高，東南低的趨勢。 淮河支流—繪河

11、自本區(qū)西部的孫疃向東南流經(jīng)本區(qū)，年平均水位：祁縣閘上游水位標高17.22m，下游16.07m；年平均流量：上游的臨渙7.85m3/s，下游的固鎮(zhèn)23.2m3/s。此外，區(qū)內(nèi)人工渠道縱橫，水網(wǎng)相對密集。 ②氣候：本區(qū)屬季風暖溫帶半濕潤性氣候，年平均降水量850mm左右，年最小降水量為520mm，雨量多集中在七、八兩個月；年平均氣溫14～15℃，最高氣溫40.2℃,最低-14℃；春秋季多東北風，夏季多東南風，冬季多西北風。 ③地震：淮北地區(qū)一千年來共發(fā)生有感地震40多次，上世紀60年代以來，發(fā)生4級以上地震4次。根據(jù)國家標準GB50011-2001《建筑抗震設計規(guī)范》，本區(qū)抗震設防烈度為Ⅵ度，

12、設計基本地震動峰值加速度為0.05g，地震分組為第三組。 （2）經(jīng)濟狀況 區(qū)內(nèi)以農(nóng)業(yè)為主，盛產(chǎn)小麥、玉米、大豆、山芋、棉花、花生、蔬菜以及蘋果、梨、桃、葡萄、湖桑等?？辈閰^(qū)所在地宿州市總?cè)丝?93萬人，2003年全市GDP實現(xiàn)208億元，全年財政收入11億元，農(nóng)民人均純收入2000元，城鎮(zhèn)人均可支配收入5500元。經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整成效明顯。農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)初步形成畜牧、水果、蔬菜、種子四大主導產(chǎn)業(yè)；工業(yè)經(jīng)濟穩(wěn)步發(fā)展，全市已基本形成食品、紡織、建材、能源、醫(yī)藥等五大支柱產(chǎn)業(yè)；全市規(guī)模以上工業(yè)總產(chǎn)值46.2億元，已逐漸建成為新興工業(yè)城、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)市、皖東北商貿(mào)中心。 井田位于淮北煤田中的宿縣礦區(qū)，礦區(qū)年生

13、產(chǎn)能力已達到年產(chǎn)原煤1500萬噸。井田東鄰有桃園、祁南、祁東、蘆嶺、朱仙莊等五對礦井，西有臨渙礦區(qū)的任樓、許疃、界溝等三對礦井，南部以27勘探線與鄒莊井田搭界。 1.2井田地質(zhì) 1.2.1井田地層 井田內(nèi)地層自下而上劃分為奧陶系、石炭系、二疊系、第三系和第四系，簡述如下： （1）奧陶系（O） 分布于本區(qū)雙堆斷層之東，鄰區(qū)鉆孔零星揭露，揭露厚度20.56m，為厚層狀、灰褐色的白云質(zhì)灰?guī)r，溶洞發(fā)育。 （2）石炭系（C） 自下而上劃分為本溪組和太原組。 （3）中統(tǒng)本溪組(C2b) 本區(qū)未揭露，據(jù)區(qū)域資料本組地層厚8～57.4m，為淺灰色夾紫斑含鮞粒鋁質(zhì)泥巖,間夾薄層灰?guī)r.與下伏奧陶

14、系呈假整合接觸。 （4）上統(tǒng)太原組（C3t） 本區(qū)未完全揭露，361孔揭露厚度115m，為灰?guī)r、碎屑巖和薄煤層組成。據(jù)鄰區(qū)祁南井田綜合資料，本組厚133m，巖性由灰?guī)r、細砂巖、粉砂巖、泥巖及薄煤層組成，夾灰?guī)r8～14層,一般11～12層，其中三、四、十二灰三層較厚。五灰～十一灰可合并?；?guī)r多分布于本組上、下部位，各層灰?guī)r具細晶～粗晶結(jié)構(gòu)，局部層段含燧石結(jié)核。與下伏本溪組整合接觸。 粉砂巖為灰～深灰色，間夾砂質(zhì)條帶。泥巖為深灰～黑色，質(zhì)細均一，含黃鐵礦結(jié)核。砂巖為灰～淺灰色，微帶綠色，細砂巖成分以石英、長石為主，鈣泥質(zhì)膠結(jié)，性疏松，具不清晰緩波狀層理。 （5）二疊系（P） ①下統(tǒng)山西組

15、（P1S） 底界為太原組一灰之頂，頂界為駱駝缽砂巖之底，厚度為88.50～145.50m，平均111.20m。巖性組合為砂巖、砂泥巖互層、粉砂巖、泥巖和煤層，含10、11兩個煤層（組），其中11煤層發(fā)育不好，10煤層發(fā)育稍好，為局部可采煤層。與下伏太原組整合接觸。 上段10煤層以上，以淺灰～灰白色細～中粒砂巖、粉砂巖為主夾泥巖。近10煤層常為石英砂巖，含長石較多，且含泥質(zhì)包體。 中段10～11煤層間，由淺灰白色細砂巖和深灰色粉砂巖～泥巖條帶呈互層狀組成，俗稱“葉片狀砂巖”。 下段11煤層以下，以深灰～黑灰色粉砂巖為主夾泥巖組成，粉砂巖中含細砂條帶～線理，顯示水平層理，底部為黑灰色泥巖。

16、 ②下統(tǒng)下石盒子組（P1XS） 底界為駱駝缽砂巖之底，頂界為K3砂巖之底，厚224.00～306.50m，平均265.60m。巖性組合為砂巖、粉砂巖、泥巖、鋁質(zhì)泥巖和煤層。含4、5、6、7、8等5個煤層（組），含煤10～19層，平均厚約13.57m。其中51、52、53、62、72、82為可采煤層。上部砂巖較發(fā)育，中下部煤層發(fā)育，為二疊系主要含煤段。4煤上泥巖具少量紫斑，4、5煤附近泥巖常含菱鐵鮞粒和結(jié)核。7、8煤組間砂巖水平層理發(fā)育，底部鋁質(zhì)泥巖和駱駝缽砂巖為區(qū)域性標志層。與下伏山西組整合接觸。 ③上統(tǒng)上石盒子組（P2SS） 底界為K3砂巖之底，頂界為平頂山砂巖之底，厚約900余米，

17、區(qū)內(nèi)揭露厚度890m，上部1煤至平頂山砂巖無系統(tǒng)揭露。巖性組合為雜色泥巖、粉砂巖、砂巖和煤層。含1、2、3三個煤組，含煤4～15層，平均厚度約7.83m，其中32煤為可采煤層。1、2煤組偶有可采點，但灰份高，煤質(zhì)差。上部（1煤上）巖層色雜，多紫色、灰綠色，由上而下雜色漸少。底部K3砂巖是良好的標志層。與下伏下石盒子組整合接觸。 ④上統(tǒng)石千峰組(P2Sh) 區(qū)內(nèi)未揭露，據(jù)鄰區(qū)資料，厚度大于200m,巖性為一套陸相磚紅色、紫紅色砂巖，砂礫巖間夾淺豬肝色、灰綠色花斑狀砂質(zhì)泥巖、粉砂巖。與下伏上石盒子組整合接觸。 （6）下第三系（E） 主要分布在本區(qū)西部及外圍，揭露厚度300.26m。其巖性以

18、紫紅色砂礫巖和粉砂巖為主。與下伏地層不整合接觸。 （7）上第三系 揭露有中新統(tǒng)、上新統(tǒng)，兩極厚度52.30～236.80m，平均157.12m。 ①中新統(tǒng)：厚度在0～109.20m，平均厚60.29m，根據(jù)巖  圖1-2 綜合地質(zhì)柱狀圖  性特征，一般分為上、下兩段。 下段：厚度0～24.55m，平均6.69m，局部缺失，巖性較復雜，一般由土黃色、灰黃色和雜色含泥質(zhì)中細砂、砂礫、礫石及粘土礫石組成，局部呈半固結(jié)狀。 上段：厚度0～84.65m，平均厚度為53.60m，在296、806和696三孔缺失，上中部為灰綠色粘土和砂質(zhì)粘土組成，下部為砂質(zhì)粘土、鈣質(zhì)粘土和

19、少量泥灰?guī)r組成。局部夾2～3層粉砂或細砂、粘土質(zhì)砂，可塑性強，具膨脹性，少數(shù)泥灰?guī)r具溶蝕現(xiàn)象。 ②上新統(tǒng)：厚度在52.30～127.60m，平均厚度為96.83m，可分為上、下兩段。 下段：兩極厚度42.30～98.35m，平均厚78.96m，巖性以淺棕紅、棕褐色及灰綠色中、細、粉砂為主，夾3～4層粘土或砂質(zhì)粘土，上部砂層一般純含泥質(zhì)少，而下部則含泥質(zhì)多。在頂部夾有1～2層細砂巖（盤）。 上段：兩極厚度10.00～29.25m，平均17.88m，巖性由灰黃色、棕紅色及灰綠色的粘土或砂質(zhì)粘土為主，間夾1～3層薄層透鏡狀粉砂、細砂等，粘土可塑性強，分布穩(wěn)定，頂部有一層砂質(zhì)粘土，富含鈣質(zhì)和黑色

20、鐵錳質(zhì)結(jié)核，為一沉積間斷的古土壤層，是第三、四系的分界線。 （8）第四系:兩極厚度為49.20～87.35m，平均厚67.46m。 ① 更新統(tǒng)：兩極厚度21～49.70m，平均厚34.72m，可分為上、下兩段。 下段：兩極厚度11.50～26.20m，平均厚度19.12m，巖性以灰黃色、棕黃色細砂、粉砂及粘土質(zhì)砂為主，夾1～2層粘土或砂質(zhì)粘土，含有鐵錳質(zhì)及鈣質(zhì)結(jié)核。 上段：兩極厚度9.50～23.50m，平均厚度15.60m，巖性以灰黃色、褐黃色粘土及砂質(zhì)粘土組成，夾1～2層粉砂或粘土質(zhì)砂，一般含較多鈣質(zhì)及鐵錳質(zhì)結(jié)核。 ②全新統(tǒng)：兩極厚度為28.20～37.65m，平均厚度32.74

21、m，巖性主要為灰黃色、黃褐色的粉砂、粘土質(zhì)砂及砂質(zhì)粘土、粘土組成，一般具二元結(jié)構(gòu)，由粉砂與粘土組成2～3個韻律層，上部0.50m為耕植土，在深度3～5m處富含砂礓結(jié)核，底部普遍發(fā)育有一層1～2m的砂質(zhì)粘土，富含大量有機質(zhì)，并保存有大量蚌、螺化石及碎片，并含有鈣質(zhì)結(jié)核，是全新統(tǒng)與下伏更新統(tǒng)分界的標志。 1.2.2井田構(gòu)造 井田位于淮北煤田南部中段，處于北東向的南坪斷層、雙堆斷層所夾持的斷塊內(nèi)。區(qū)內(nèi)總體構(gòu)造形態(tài)為一較寬緩向南仰起的向斜，并被一系列北東向斷層切割。斷層較發(fā)育，共查出斷層45條，其中正斷層26條，逆斷層18條，滑覆斷層1條，斷層走向以北東向為主，少數(shù)近南北向及北西向。 1.2.3

22、水文地質(zhì) （1)含、隔水層（組、段） 該區(qū)新生界松散層的沉積厚度受古地形控制，厚度變化大，除少數(shù)基巖裸露區(qū)外，厚度為40～500m，其變化規(guī)律是自北向南、自東向西逐漸增厚，從地層剖面上可劃分為四個含水層（組）和三個隔水層（組）（局部地區(qū)缺失四含、三含或三隔）。 二疊系含煤地層根據(jù)主采煤層的賦存層位，一般分為三個砂巖裂隙含水層（段）和四個隔水層（段）。 石炭系太原組和奧陶系兩個石灰?guī)r巖溶裂隙含水層（段）。 （2)含水層（組、段）水文地質(zhì)特征 根據(jù)區(qū)域地層巖石的含水條件、含水賦存空間分布，可劃分為新生界松散層孔隙含水層（組）、二疊系主采煤層砂巖裂隙含水層（段）和太原組及奧陶系石灰?guī)r巖溶

23、裂隙含水層（段）。 （3)隔水層（組、段）的水文地質(zhì)特征 ①新生界松散層隔水層（組） 除第四含水層（段）直接覆蓋在煤系之上外，新生界第一、二、三含水層（組）之間分別對應有第一、二、三隔水層（組）分布。它們主要由粘土、砂質(zhì)粘土及鈣質(zhì)粘土組成，厚度10～158m，分布穩(wěn)定，粘土塑性指數(shù)為19～38，隔水性能較好，尤其是第三隔水層（組），以灰綠色粘土為主，單層厚度大，可塑性強，塑性指數(shù)21～38，膨脹量近13.7%，隔水性能良好，是區(qū)域內(nèi)重要的隔水層（組）。 表1-1 區(qū)域含水層（組、段）主要水文地質(zhì)特征表 含 水 層 (組、段)名稱 厚 度(m q(l/s.m) K(m/d)

24、 富水性 水 質(zhì) 類 型 新生界一含 15-30 0.1-5.35 1.03-8.67 中等～強 HCO3-Na.Mg 新生界二含 10-60 0.1-3 0.92-10.95 中等～強 HCO3.SO4-Na.Ca HCO3-Na.Ca 新生界三含 20-80 0.143-1.21 0.513-5.47 中等-強 SO4.HCO3-Na.Ca HCO3.SO4-Na.Ca 新生界四含 0-57 0.00024-2.635 0.0011-5.8 弱～強 SO4.HCO3-Na.Ca HCO3.Cl-Na.Ca 3-4煤間砂巖(K3)含

25、水層 20-60 0.02-0.87 0.023-2.65 弱-中等 HCO3.Cl-Na.Ca SO4-Ca.Na 7-8煤砂巖 含水層 20-40 0.0022-0.12 0.0066-1.45 弱-中等 HCO3.Cl-Na.Ca SO4-Ca.Na 10煤上下砂巖含水層 25-40 0.003-0.13 0.009-0.67 弱-中等 HCO3.Cl-Na HCO3-Na 太原組灰?guī)r 含 水 層 47-135 0.0034-11.4 0.015-36.4 弱～強 HCO3.SO4-Ca.Mg SO4.Cl-Na.Ca 奧陶系灰

26、巖 含 水 層 約500 0.0065-45.56 0.0072-60.24 強 HCO3-Ca.Mg SO4.HCO3-Ca.Mg ② 二疊系隔水層（段） 主要由泥巖及粉砂巖組成，對應各主采煤層砂巖裂隙含水層（段），劃分為四個隔水層（段）：1～2煤隔水層段、4～6煤隔水層段、8煤下鋁質(zhì)泥巖隔水層段和10煤下海相泥巖隔水層段，它們的隔水性能一般較好。 （2)礦井涌水量 利用地下水動力學法預算礦井正常涌水量為450m3/h；比擬法預算礦井正常涌水量為434m3/h，最大涌水量為885m3/h。礦井涌水量計算公式和參數(shù)選擇合理，兩種方法預算正常涌水量結(jié)果近似，符合本井田水文地

27、質(zhì)條件和實際水文地質(zhì)資料反映的規(guī)律，建議采用比擬法預算的礦井正常涌水量434m3/h和最大涌水量885m3/h，可供礦井選擇排水設備設計時利用。 1.3煤層特征 1.3.1可采煤層 井田內(nèi)主要含煤地層為二疊系的上、下石盒子組和山西組，區(qū)內(nèi)揭露地層總厚約1266.80m。自上而下含1、2、3、4、5、6、7、8、10和11等十個煤（層）組，含煤30余層，含煤平均總厚為23.47m,含煤系數(shù)為1.9%。其中可采煤層8層，為32、51、52、53、62、72、82和10煤層，可采煤層平均總厚13.12m，占煤層總厚的55.9%。其中32、82為主要可采煤層 32煤層：位于上石盒子組下部，上與

28、2號煤層平均間距116.5m，煤層厚0.58～8.22m，平均煤厚2.89m。煤層厚度除個別點較薄或不可采（358孔）外，一般見煤點的厚度均在2～3m以上。煤層含煤面積49.61km2，可采面積49.55km2，可采系數(shù)達99.9%。為全區(qū)可采的較穩(wěn)定的主要可采煤層。煤層結(jié)構(gòu)較復雜,具夾矸,116個可采見煤點中夾矸一層的有49個點，2層的有29個點，3層以上有16個點。夾矸以泥巖和炭質(zhì)泥巖為主,少數(shù)為含炭泥巖。頂板、底板巖性以泥巖為主，次為粉砂巖和細砂巖。為全區(qū)可采的較穩(wěn)定的主要可采煤層。 82煤層：位于下石盒子組下部，上與72煤層平均間距28.12m。煤層厚0～5.46m，平均厚1.78m

29、。96個鉆孔穿過點中，無巖漿侵入的正常見煤點62個，其中不可采或尖滅點9個，在井田F17斷層以東深部、271、2710、324孔等處形成不可采區(qū)。巖漿侵入點32個，其中不可采點9個，吞蝕點1個，在井田F22斷層以東淺部，F(xiàn)22～F30斷層間中部形成大面積巖漿侵蝕不可采區(qū)，另有341、349孔等零星巖漿侵蝕不可采區(qū)，該煤層分布面積42.44km2，其中可采面積24.69km2，可采系數(shù)58.2%，區(qū)內(nèi)煤層大部可采，為較穩(wěn)定煤層 。煤層結(jié)構(gòu)簡單，少數(shù)點有一層夾矸，巖性為炭質(zhì)泥巖，頂板為細砂巖、粉砂巖及泥巖，底板為泥巖及粉砂巖。 1.3.2煤質(zhì) （1）煤類分布 本區(qū)煤類總體以氣`為主，又有少量

30、的不粘煤、貧煤、焦煤、弱粘煤。在勘探區(qū)內(nèi)，32煤層全區(qū)為QM。82煤層受巖漿巖侵入影響較小，全區(qū)以1/3JM為主。 （2）煤的工業(yè)分析 ①原煤水分（Mad）： 各可采煤層原煤空氣干燥基水分平均在1.28-1.39%之間，以51煤層較低，53、72煤層較高，但變化不甚明顯。 ②灰分（Ad） 區(qū)內(nèi)各可采煤層原煤干燥基灰分平均值在18.37～28.89%之間，53煤層較高，10煤層較低，均屬中灰煤。 ③浮煤揮發(fā)分（Vdaf） 各可采煤層浮煤干燥無灰基揮發(fā)分平均值在27.91～38.60%之間，以32煤層較高，72煤層較低。72煤屬中等揮發(fā)分煤，32煤屬高揮發(fā)分煤，其余煤層均屬中高揮發(fā)分

31、煤。各可采煤層原煤揮發(fā)分平均值在26.92～38.86%之間。除72煤因受巖漿巖侵入影響較大，原煤揮發(fā)分比浮煤揮發(fā)分略低外，其余煤層原煤揮發(fā)分都比浮煤揮發(fā)分略高。 （3）有害元素 全硫（St.d）：各可采煤層原煤干燥基全硫平均值在0.37～1.05%之間，通過與各煤層干燥基高位發(fā)熱量換算后所得的原煤干燥基全硫平均值在0.37～1.03%之間，32煤屬中硫煤，82煤為低硫煤，其余煤層均屬特低硫煤。32煤層硫分相比其它煤層略有偏高，主要是其中的硫化鐵硫含量相對較高所致。 32煤層以中硫煤為主，次為低硫煤，少量中高硫煤和特低硫煤；51煤層以特低硫煤為主，少量低硫煤和中高硫煤，52、82煤層以特

32、低硫煤為主，少量低硫、中硫和中高硫煤，53、62、72、10煤層以特低硫煤為主，少量中硫煤和低硫煤。 （4）發(fā)熱量（Qbd） 區(qū)內(nèi)各可采煤層原煤干燥基彈發(fā)熱量平均值在23.88～28.67MJ/Kg之間，由原煤干燥基彈筒發(fā)熱量求出各煤層原煤干燥基高位發(fā)熱量，其平均值在23.81～28.66MJ/Kg之間，32、51、52、53、62煤層為中熱值煤，72、82、10煤層為高熱值煤。 （5）粘結(jié)性和結(jié)焦性 粘結(jié)指數(shù)（GR.I）：各煤層粘結(jié)指數(shù)平均值在47.0～82.1之間，62、72煤層屬中粘結(jié)性煤，其余煤層均屬強粘結(jié)性煤。 膠質(zhì)層最大厚度（Y）：各煤層膠質(zhì)層最大厚度平均值在12.2-1

33、8.4mm之間，均屬中等結(jié)焦性煤，焦塊特征為部熔～完全熔合狀態(tài)。 （6）煤的可磨性 本報告對區(qū)內(nèi)各煤層做了可磨性測定，可磨性系數(shù)在65～142之間，均為易破碎煤。綜合以上本區(qū)瓦斯資料，再結(jié)合鄰區(qū)任樓及祁東礦井的瓦斯資料，認為本區(qū)瓦斯在-600m以淺含量較低，而-600m以深瓦斯含量相對較高，且在F22斷層與F17斷層之間的夾塊內(nèi)及F22以西局部塊段具有富集的可能。因此在開采中應予以充分重視，特別是在壓性斷層附近及少數(shù)高瓦斯區(qū)要注意防止瓦斯突出現(xiàn)象。 （7）煤塵 區(qū)內(nèi)各可采煤層火焰長度在40～300mm之間或顯示有火，巖粉量最大可達90%,因此本區(qū)各可采煤層均有煤塵爆炸危險性。 1.4

34、煤層開采技術條件 1.4.1煤的自燃 各煤層自燃傾向等級為：32、51煤層為不自燃～很易自燃，52、10煤層為不自燃，53煤層為不易自燃～易自燃，62煤層為不自燃～很易自燃，72、82煤層為不自燃～易自燃。 1.4.2松散土層工程地質(zhì)特征 本井田新生界松散層厚度124.60～251.30m，上部砂層多、含水豐富，有大量流砂層；下部為半固結(jié)狀粘土，故井筒宜采用凍結(jié)法施工。 1.4.3礦床工程地質(zhì)類型 煤礦床是以碎屑巖組為主的堅硬～半堅硬層狀巖類礦床，煤系地層巖性大多膠結(jié)良好。煤層直接頂、底板以泥巖為主，特別是頂?shù)装鍨樘抠|(zhì)泥巖、含炭泥巖，厚度小，巖石辦學指標相對較低，多屬軟巖，穩(wěn)定性差

35、。粉砂巖和砂泥巖互層屬中等堅硬巖類，細砂巖、中砂巖膠結(jié)良好，巖石堅硬致密，抗壓強度高，穩(wěn)定性好，工程地質(zhì)條件良好。礦床淺部基巖風化帶巖芯不完整，斷層帶巖石破碎，均屬軟弱結(jié)構(gòu)面。綜上所述，本井田礦床工程地質(zhì)條件為中等類型。 1.4.5瓦斯情況 可采煤層瓦斯甲烷成分最高達96.36%，瓦斯含量最高達24.79m3/t·燃（32煤）。瓦斯含量隨著煤層埋深的增加，其瓦斯含量有逐漸增大的趨勢，煤層埋深-600m水平以上瓦斯平均含量均小于2.5 m3/t·燃。 1.4.6 井下熱害 本井田的恒溫帶深度是33m，溫度為17.9℃，溫度梯度為1.1～2.8℃/百m；一級高溫區(qū)（≥31℃）-662～-8

36、37m以下，二級高溫區(qū)（≥37℃）-862～-953m以下；而-650m水平的溫度在30℃左右，已達到或接近一級高溫。由于井下溫度高，對井下工人工作條件不利，今后生產(chǎn)中都應采取有效地措施。 2 井田境界與儲量 2.1井田境界 井田位于宿州市西南，其中心位置距宿州市約15km，行政區(qū)劃隸屬宿州市和淮北市濉溪縣。地理坐標：東徑116°51′00″～117°00′00″；北緯33°27′00″～33°32′30″。勘查區(qū)范圍：東起雙堆斷層，西至南坪斷層，南以27勘探線和F22斷層為界，北至32煤層-1200m等高線地面投影線?？辈樵S可證號為3400000520045，勘查登記范圍見表1.1,

37、勘查登記面積為74.15km2。 2.2礦井地質(zhì)儲量 2.2.1儲量計算基礎 （1）根據(jù)本礦的井田地質(zhì)勘探報告提供的煤層儲量計算圖計算； （2）根據(jù)《煤炭資源地質(zhì)勘探規(guī)范》和《煤炭工業(yè)技術政策》規(guī)定：煤層最低可采厚度為0.70m，原煤灰分≤40%； （3）依據(jù)國務院過函（1998）5號文《關于酸雨控制區(qū)及二氧化硫污染控制區(qū)有關問題的批復》內(nèi)容要求：禁止新建煤層含硫份大于3%的礦井。硫份大于3%的煤層儲量列入平衡表外的儲量； （4）儲量計算厚度：夾石厚度不大于0.05m時，與煤分層合并計算，復雜結(jié)構(gòu)煤層的夾石總厚度不超過每分層厚度的50%時，以各煤分層總厚度作為儲量計算厚度； （5

38、）井田內(nèi)主要煤層穩(wěn)定，厚度變化不大，煤層產(chǎn)狀平緩，勘探工程分布比較均勻，采用地質(zhì)塊段平均法。 圖2-1 塊段劃分示意圖 2.2.2礦井地質(zhì)儲量 礦井可采煤層為32#煤、82#煤。由于礦井井田形狀規(guī)整，本區(qū)礦井儲量采用網(wǎng)格法，將井田分為A、B、C四個塊段（根據(jù)等高線疏密程度劃分面積小塊）具體分塊情況見圖2-1井田地質(zhì)儲量計算面積劃分示意圖，根據(jù)每個面積小塊的等高線水平間距和高差計算出面積小塊的煤層傾角，用CAD命令計算面積小塊的水平面積，由此可計算得出每個塊段的不同儲量，礦井地質(zhì)總儲量即為各塊段儲量相加之和。 再根據(jù)： （2-1） 式中

39、 Z——礦井地質(zhì)儲量，t S ——井田塊段面積，m2 m——煤層平均厚度 γ ——煤層的容重，1.4 t/m3 —— 各塊段煤層的傾角 由式2-2及礦井塊段劃分圖，得各塊段地質(zhì)儲量計算見下表2-3-1： 表2-1 礦井地質(zhì)儲量計算表 塊段名稱 傾角/° 面積/km2 煤層厚度/m 儲量核算/Mt 32 82 A 15.8 7.476 2.89 1.78 50.80 B 12.6 18.25 2.89 1.78 121.76 C 12.9 7.225 2.89 1.78 48.46 總計 221.02 則礦井地質(zhì)儲量Z=221.

40、02Mt 2.2.3礦井工業(yè)儲量 根據(jù)鉆孔布置，在礦井地質(zhì)資源量中，60%探明的，30%控制的，10%推斷的。根據(jù)煤層厚度和煤質(zhì)，在探明的和控制的資源量中，70%的是經(jīng)濟的基礎儲量，30%的是邊際經(jīng)濟的基礎儲量，則礦井工業(yè)資源/儲量由式計算。 礦井工業(yè)儲量可用下式計算： （2-2） 式中 ——礦井工業(yè)資源/儲量； ——探明的資源量中經(jīng)濟的基礎儲量； ——控制的資源量中經(jīng)濟的基礎儲量； ——探明的資源量中邊際經(jīng)濟的基礎儲量； ——控制的資源量中經(jīng)濟的基礎儲量； ——推斷的資源量； ——可信度系數(shù)，取0.7~0.9。地質(zhì)構(gòu)造簡單、煤層賦存穩(wěn)定

41、的礦井，值取0.9；地質(zhì)構(gòu)造復雜、煤層賦存較穩(wěn)定的礦井，取0.7。該式取0.8。 92.83（Mt） 46.41（Mt） 39.78（Mt） 19.89（Mt） 17.68（Mt） 因此將各數(shù)代入式2-2得：216.59（Mt） 2.3 礦井可采儲量 2.3.1井田邊界保護煤柱 根據(jù)朱集礦的實際情況，鑒于本井田大部分邊界為斷層邊界，按照《煤礦安全規(guī)程》的有關要求，井田邊界內(nèi)側(cè)暫留30m寬度作為井界煤柱，則井田邊界保護煤柱的損失按下式計算。 （2-3） 式中： P——井田邊界保護煤柱損失，萬t。 H——井田邊界煤柱寬度，30

42、m； L——井田邊界長度，26606m； m——煤層厚度，m； r——煤層容重，1.4t/m3； 代入數(shù)據(jù)得： P=30×26606×（2.89+1.78）×1.4=5.22Mt 2.3.2工業(yè)廣場煤柱 根據(jù)《煤炭工業(yè)設計規(guī)范》不同井型與其對應的工業(yè)廣場面積見表2-2。第5-22條規(guī)定：工業(yè)廣場的面積為0.8-1.1平方公頃/10萬噸。本礦井設計生產(chǎn)能力為150萬噸/年，所以取工業(yè)廣場的尺寸為300m×400m的長方形。煤層的平均傾角為10度，工業(yè)廣場的中心處在井田走向的中央，傾向中央偏于煤層中上部，其中心處埋藏深度為-480m，該處表土層厚度為220m，主井、副井，地表建筑物均

43、布置在工業(yè)廣場內(nèi)。工業(yè)廣場按Ⅱ級保護留維護帶，寬度為15m。本礦井的地質(zhì)掉件及沖積層和基巖層移動角見表2-3。 表2-2 工業(yè)場地占地面積指標 井 型（萬t/a） 占地面積指標（公頃/10萬t） 240及以上 1.0 120-180 1.2 45-90 1.5 9-30 1.8  表2-3 巖層移動角 廣場中心深度/m 煤層傾角 煤層厚度/m 沖擊層厚度/m ф δ γ β -500 12.6° 2.89 220 42 73 73.3 69 由此根據(jù)上述以知條件，畫出如圖2-2所示的工業(yè)廣場保護煤柱的尺寸。 2.3.3斷層保護

44、煤柱 井田32煤層賦存范圍內(nèi)存在數(shù)條斷層，兩側(cè)各留30 m保護煤柱，則其煤柱損失可由下式求得： （2-4） 式中： Pf——煤柱損失，t； Li——斷層長度，m； m——13-1#煤層厚度，m； ——煤層容重，t/m3。 已知=1.4t/m3，m=2.89 m，代入（2-5）可得： 2.3.4大巷保護煤柱 取大巷保護煤柱的寬度為30m計算可得大巷保護煤柱總量為：2.91Mt 綜上，礦井的永久保護煤柱損失量匯總見表2-4。 表2-4 永久保護煤柱損失量 煤柱類型 儲量/Mt 井田邊界保護煤柱 5.22 斷層

45、保護煤柱 2.79 大巷保護煤柱 2.91 工業(yè)廣場保護煤柱 4.35 合計 15.27 2.3.5礦井可采儲量 礦井可采儲量是礦井設計的可以采出的儲量，可按下式計算： （2-5） 式中： Zk—— 礦井可采儲量，t； Zg—— 礦井的工業(yè)儲量，216.6Mt； P—— 保護工業(yè)場地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物、大斷層等留設的永久保護煤柱損失量，15.27Mt； C——帶區(qū)采出率； 根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》2.1.4條規(guī)定：礦井的采出率，厚煤層不小于0.75；中厚煤層不小于0.8；薄煤層不小于0.85。本

46、設計礦井32煤層厚度為4m，屬于厚煤層，且為主采煤層，因此帶區(qū)采出率選擇0.8。 則代入數(shù)據(jù)得礦井設計可采儲量： 圖2-2 工廣保護煤柱 3 礦井工作制度、設計生產(chǎn)能力及服務年限 3.1礦井工作制度 根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》2.2.3條規(guī)定，礦井設計宜按年工作日330d計算，每天凈提升時間宜為16h。礦井工作制度采用“三八制”作業(yè)，兩班生產(chǎn)，一班檢修。 3.2礦井設計生產(chǎn)能力及服務年限 3.2.1確定依據(jù) 《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》第2.2.1條規(guī)定：礦井設計生產(chǎn)能力應根據(jù)資源條件、開采條件、技術裝備、經(jīng)濟效益及國家對煤炭的需求等因素，經(jīng)多方案比較或系統(tǒng)優(yōu)化后確定。

47、 礦區(qū)規(guī)?？梢罁?jù)以下條件確定： （1）資源情況：煤田地質(zhì)條件簡單，儲量豐富，應加大礦區(qū)規(guī)模，建設大型礦井，煤田地質(zhì)條件復雜，儲量有限，則不能將礦區(qū)規(guī)模定得太大； （2）開發(fā)條件：包括礦區(qū)所處地理位置（是否靠近老礦區(qū)及大城市），交通（鐵路、公路、水運），用戶，供電，供水，建筑材料及勞動力來源等。條件好者，應加大開發(fā)強度和礦區(qū)規(guī)模，否則應縮小規(guī)模； （3）國家需求：對國家煤炭需求量（包括煤中煤質(zhì)、產(chǎn)量等）的預測是確定礦區(qū)規(guī)模的一個重要依據(jù)； （4）投資效果：投資少、工期短、生產(chǎn)成本低、效率高、投資回收期短的應加大礦區(qū)規(guī)模，反之則縮小規(guī)模。 3.2.2礦井設計生產(chǎn)能力 本礦井井田范圍內(nèi)煤

48、層賦存簡單，地質(zhì)條件較好，首采煤層平均厚度4m，煤層平均傾角2~5°，屬近水平煤層，易于發(fā)揮工作面生產(chǎn)能力。全國煤炭市場需求量大，經(jīng)濟效益好。結(jié)合本礦區(qū)的煤炭儲量，確定本礦井設計生產(chǎn)能力為1.5Mt/a。 3.2.3礦井服務年限 礦井可采儲量、設計生產(chǎn)能力A和礦井服務年限T三者之間的關系為： T=Zk/(A×K) （3-1） 式中： T —— 礦井服務年限，a； ZK —— 礦井可采儲量，161.06Mt； A —— 設計生產(chǎn)能力，1.5Mt/a； K —— 礦井儲量備用系數(shù)。 礦井投產(chǎn)后，產(chǎn)量迅速提高，礦井各生產(chǎn)環(huán)節(jié)

49、需要有一定的儲備能力。例如局部地質(zhì)條件變化，使儲量減少；或者礦井由于技術原因，使采出率降低，從而減少了儲量。因此，需要考慮儲量備用系數(shù)?！睹禾抗I(yè)礦井設計規(guī)范》第2.2.6條規(guī)定：計算礦井及第一開采水平設計服務年限時-，儲量備用系數(shù)宜采用1.3～1.5。結(jié)合本設計礦井的具體情況，礦井儲量備用系數(shù)選定為1.5。 把數(shù)據(jù)代入公式3-1得礦井服務年限： T=161.06×100/（150×1.5） =71.58（年） 3.2.4井型校核 按礦井的實際煤層開采能力，運輸能力，儲量條件及安全條件因素對井型進行校核： （1）煤層開采能力的校核 井田內(nèi)32煤層為首采煤層，煤厚2.89m，為厚煤

50、層，賦存穩(wěn)定，厚度基本無變化。煤層傾角平均12°，地質(zhì)條件簡單，根據(jù)現(xiàn)代化礦井“一礦一井一面”的發(fā)展模式，可以布置一個綜采大采高工作面來滿足井型要求。 （2）運輸能力的校核 礦井設計為大型礦井，開拓方式為立井兩水平開拓。井下煤炭運輸采用膠帶輸送機運輸，工作面生產(chǎn)的原煤經(jīng)膠帶輸送機到大巷膠帶輸送機運到井底煤倉，運輸連續(xù)、能力大，自動化程度高，機動靈活；井下矸石、材料和設備采用軌道運輸，運輸能力大，調(diào)度方便靈活。 （3）通風安全條件的校核 礦井采用中央并列式通風系統(tǒng)，抽出式通風方式，井田中央各布置一個回風井，可以滿足通風要求。 （4）儲量條件的校核 根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》第2.2

51、.5條規(guī)定：礦井的設計生產(chǎn)能力與服務年限相適應，才能獲得好的技術經(jīng)濟效益。井型和服務年限的對應要求見表3-1。 表3-1 我國各類井型的礦井和第一水平設計服務年限 礦井設計生產(chǎn) 能力萬/t·a-1 礦井設計服務年限/a 第一開采水平服務年限 煤層傾角 <25° 煤層傾角 25°～45° 煤層傾角 >45° 600及以上 70 35 — — 300～500 60 30 — — 120～240 50 25 20 15 45～90 40 20 15 15 9～30 各省自定 由上表可知：煤層傾角低于25°，礦井設計生產(chǎn)能力為1.2～

52、2.4Mt/a時，礦井設計服務年限不宜小于50a，第一開采水平設計服務年限不宜小于30a。 本設計中，煤層傾角低于25°，設計生產(chǎn)能力為1.5Mt/a，礦井服務年限為71.58a，符合《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》的規(guī)定。 4 井田開拓 4.1井田開拓的基本問題 井田開拓是指在井田范圍內(nèi)，為了采煤從地面向地下開拓一系列巷道進入煤體，建立礦井提升、運輸、通風、排水和動力供應等生產(chǎn)系統(tǒng)。這些用于開拓的井下巷道的形式、數(shù)量、位置及其相互聯(lián)系和配合稱為開拓方式。合理的開拓方式需要對技術可行的幾種開拓方式進行技術經(jīng)濟比較才能確定。 井田開拓具體有下列幾個問題需要確定： （1）確定井筒的形式、數(shù)目和

53、配合，合理選擇井筒及工業(yè)廣場的位置； （2）合理確定開采水平的數(shù)目和位置； （3）布置大巷及井底車場； （4）確定礦井開采程序，做好開采水平的接替； （5）進行礦井開拓延深、深部開拓和技術改造； （6）合理確定礦井通風、運輸及供電系統(tǒng)。 開拓問題解決的好壞，關系到整個礦井生產(chǎn)的長遠利益，關系到礦井的基建工程量、初期投資和建設速度，從而影響礦井經(jīng)濟效益。因此，在確定開拓方式是要遵循以下原則： （1）貫徹執(zhí)行國家有關煤炭工業(yè)的技術政策，為早出煤、出好煤、高產(chǎn)高效創(chuàng)造條件。在保證生產(chǎn)可靠和安全的條件下減少開拓工程量；尤其是初期建設工程量，節(jié)約基建投資，加快礦井建設。 （2）合理集中開

54、拓部署，簡化生產(chǎn)系統(tǒng)，避免生產(chǎn)分散，做到合理集中生產(chǎn)。 （3）合理開發(fā)國家資源，減少煤炭損失。 （4）要建立完善的通風、運輸、供電系統(tǒng)、創(chuàng)造良好的生產(chǎn)條件，減少巷道維護量，使主要巷道經(jīng)常保持良好的狀態(tài)。 （5）要適應當前國家的技術水平和設備供應情況，應為采用新技術、新工藝、發(fā)展采煤機械化、綜合機械化、自動化創(chuàng)造條件。 （6）根據(jù)用戶需要，應照顧到不同媒質(zhì)、煤種的煤層分別開采，以及其它有益礦物的綜合開采。 4.1.1確定井筒形式、數(shù)目、位置 （1）井筒形式的確定 井筒形式有三種：平硐、斜井、立井，各井筒形式優(yōu)缺點比較及適用條件見表4-1。 錢營孜礦為第一水平井深480m，二水平7

55、00m煤層傾角平均12°，為緩傾斜煤層，主采煤層3-2埋深平均-480m，表土層厚約220m，綜上適合采用立井施工，井筒需采用特殊施工方法——表土段采用凍結(jié)法施工，基巖段采用地面預注漿施工。 （2）井筒數(shù)目的確定 對初期工業(yè)場地內(nèi)的井筒數(shù)目提出了如下方案： 工業(yè)場地內(nèi)布置主井、副井、中央風井共三個井筒。其中主井井筒主要承擔礦井煤炭提升及兼進部分風；副井井筒主要擔負矸石、人員、設備及材料等輔助提升和進風，井筒內(nèi)裝備梯子間，作為礦井的安全出口，井筒內(nèi)布置有壓風管、灑水管、動力電纜和通訊電纜；風井承擔礦井回風。 表4-1 各井筒形式優(yōu)缺點比較及適用條件 井筒形式 優(yōu)點 缺點 適用條件

56、 平硐 ①環(huán)節(jié)和設備少、系統(tǒng)簡單、費用低②工業(yè)設施簡單③井巷工程量少，省去排水設備，大大減少了排水費用④施工條件好，掘進速度快，加快建井工期⑤煤炭損失少。 受地形影響特別大 有足夠儲量的山嶺地帶 斜井 與立井相比： ①井筒施工工藝、設備與工序比較簡單，掘進速度快，井筒施工單價低，初期投資少②地面工業(yè)建筑、井筒裝備、井底車場簡單、延伸方便③主提升膠帶化有相當大提升能力，能滿足特大型礦井的提升需要④斜井井筒可作為安全出口。 與立井相比： ①井筒長，輔助提升能力小，提升深度有限②通風線路長、阻力大、管線長度大③斜井井筒通過富含水層，流沙層施工復雜。 井田內(nèi)煤層埋藏不深，表土層不厚

57、，水文地質(zhì)條件簡單，井筒不需要特殊法施工的緩斜和傾斜煤層。 立井 ①不受煤層傾角、厚度、深度、瓦斯和水文地質(zhì)等自然條件限制②井筒短，提升速度快，對輔助提升特別有利③當表土層為富含水層的沖積層或流沙層時，井筒容易施工④井筒通風斷面大，能滿足高瓦斯、煤與瓦斯突出的礦井需風量的要求，風阻小，對深井開拓極為有利。 ①井筒施工技術復雜，設備多，要求有較高的技術水平②井筒裝備復雜，掘進速度慢，基建投資大。 對不利于平硐和斜井的地形地質(zhì)條件都可考慮立井。 （2）井筒數(shù)目的確定 對初期工業(yè)場地內(nèi)的井筒數(shù)目提出了如下方案： 工業(yè)場地內(nèi)布置主井、副井、中央風井共三個井筒。其中主井井筒主要承擔礦井煤炭

58、提升及兼進部分風；副井井筒主要擔負矸石、人員、設備及材料等輔助提升和進風，井筒內(nèi)裝備梯子間，作為礦井的安全出口，井筒內(nèi)布置有壓風管、灑水管、動力電纜和通訊電纜；風井承擔礦井回風。 （3）井筒位置的確定 本設計在選擇井口位置時主要依據(jù)以下原則： ①工業(yè)場地應盡量靠近地質(zhì)構(gòu)造簡單、塊段完整且儲量豐富的塊段，以利于首采盤區(qū)位置選擇和首采工作面布置，并盡量減少初期工程量，減少投資，縮短建井工期； ②工業(yè)場地盡量避開村莊、道路、溝渠等； ③井筒、井底車場盡量避開斷層、陷落柱等構(gòu)造帶； ④井底車場巷道特別是主要硐室的巖性要好； ⑤場地盡量少壓煤，特別是少壓開采條件較好的煤； ⑥井位的確定兼

59、顧分區(qū)劃分的合理性； ⑦工業(yè)場地盡量布置在開闊地帶，并盡量靠近已有的公路及鐵路，盡量減少鐵路、公路、供電線路的長度，以降低工程造價； ⑧井田兩翼儲量基本平衡。 基于上述原則，結(jié)合本礦井實際地質(zhì)資料，本設計將主井井口定于井田中央處。該處表土層厚度約220m，地面平坦、無村莊。該方案的主要優(yōu)點如下： ①工業(yè)場地位于井田中央及儲量中心，便于兩翼均衡開采; ②工業(yè)場地所在地無村莊，不需拆遷，可降低投資、縮短建井工期; ③工業(yè)場地兩側(cè)首采塊段勘探程度高，煤層賦存條件較好; ④礦井兩翼邊界均有安全出口，抗災能力強; ⑤礦井后期最長通風線路較短。 圖4-1 工業(yè)廣場位置 4.1.2階

60、段劃分和開采水平的確定 根據(jù)井田條件和《煤炭工業(yè)設計規(guī)范》的有關規(guī)定，本井田可劃分為2個階段，設置2個水平。開采水平劃分的依據(jù)： （1）是否有合理的階段斜長； （2）階段內(nèi)是否有合理的帶區(qū)數(shù)目； （3）要保證開采水平有合理的服務年限和足夠的儲量； （4）要使水平高度在經(jīng)濟上合理。 本設計主采煤層為32號煤層，平均傾角為12.6°,本礦區(qū)內(nèi)32煤煤層絕大部分賦存標高在-240m~-750m之間，根據(jù)《煤炭工業(yè)設計規(guī)范》規(guī)定，緩傾斜、傾斜煤層的階段垂高為200~350m，針對于本礦井的實際條件，決定煤層的階段垂高為250m左右，設兩個水平。 4.1.3主要開拓巷道 32煤層平均厚度

61、為2.89m，賦存穩(wěn)定，為緩傾斜煤層，煤層厚度變化不大?？紤]到礦井服務年限較長，巷道埋深較深，地壓大，為便于巷道后期維護，故礦井軌道大巷和膠帶運輸大巷和回風大巷布置在32煤層底板巖層中，大巷間距50m。布置一條軌道大巷，一條膠帶運輸大巷和一條回風大巷，共三條。 4.1.4開拓方案比較 （1）提出方案 根據(jù)以上分析及礦井的實際情況，現(xiàn)提出以下四種在技術上可行的開拓方案，分別如圖4-2～圖4-5所示。 方案一：雙立井單水平開拓，軌道大巷、膠帶運輸大巷和回風大巷皆為巖石大巷，布置在32煤層底板巖層中；大巷兼做上山開采中間塊段，設置輔助石門開采中間塊段上半部分和西區(qū)塊段；通風方式初期采用中央并

62、列式通風，即將風井布置在井田中央的工業(yè)廣場內(nèi)，與主副井一起，后期采用區(qū)域式通風，如圖4-2所示； 方案二：雙立井單水平開拓，軌道大巷、膠帶運輸大巷和回風大巷皆為巖石大巷，布置在32煤層底板巖層中；大巷兼做上山開采中間塊段，設置輔助大巷開采中間塊段上半部分和西區(qū)塊段；通風方式初期采用中央并列式通風，即將風井布置在井田中央的工業(yè)廣場內(nèi)，與主副井一起，后期采用區(qū)域式通風，如圖4-3所示； 方案三：雙立井兩水平開拓，一水平布置在-480m，二水平-700m，二水平主井、副井、風井立井延伸，軌道大巷、膠帶機大巷和回風大巷皆為巖石大巷，布置在32煤層底板巖層中；通風方式采用中央并列式通風，即將風井布置

63、在井田中央的工業(yè)廣場內(nèi)，與主副井一起，如圖4-4所示。 方案四：雙立井兩水平開拓，一水平布置在-480m，二水平-700m，二水平主井暗斜井延伸，副井、風井立井延伸，軌道大巷、膠帶機大巷和回風大巷皆為巖石大巷，布置在32煤層底板巖層中；通風方式采用中央并列式通風，即將風井布置在井田中央的工業(yè)廣場內(nèi)，與主副井一起，如圖4-5所示。 （2）技術比較 以上所提的四種方案中，方案一、方案二主要區(qū)別在于西翼和中部塊段的上部的開采時，輔助水平的設置方式不同：方案一中設置石門輔助水平，方案二中設置大巷輔助水平。由于中間塊段煤層的垂高大于350m，按照規(guī)程若采用單水平開采需設置輔助水平。方案一在-500

64、水平開鑿垂直于煤層走向方向的石門；方案二在-500水平沿煤層走向開鑿大巷。方案一石門直接連通西翼采區(qū)節(jié)省巷道，建井工期短，但是石門與大巷連接處還需開鑿上山等為中部塊段上半部分的開采做準備，巷道連通復雜，容易發(fā)生應力集中，因而要留著足夠的保護煤柱并且加強支護。而方案二大巷沿走向開鑿至井田邊界后石門連接西翼采區(qū)，中部塊段上部開采開鑿上山和大巷交匯處可適當錯開距離，應力集中不明顯，利于巷道的維護，但巷道距離相應增加。 方案三、方案四的主要區(qū)別在二水平延伸方式的不同。方案三主井均采用立井直接延伸，而方案四主井采用暗斜井延伸。，方案三多開立井井筒200 m、階段石門1000 m，采用立井提升優(yōu)點是提升

65、能力達，礦井延深在條件允許時，設備增加較少；但施工條件差，施工速度慢，開拓維護費用高。采用斜井提升時，施工速度快，費用低，但需要與暗斜井配套的設備、人員，考慮到方案一減少了運煤環(huán)節(jié)，減少了運輸距離，膠帶運輸適用傾角不大的暗斜井，方案四優(yōu)于優(yōu)于方案三。 中國礦業(yè)大學2012屆本科生畢業(yè)設計 第22頁 圖4-2 方案一：雙立井單水平石門輔助水平布置 圖4-3 方案二：雙立井單水平大巷輔助水平布置 中國礦業(yè)大學2012屆本科生畢業(yè)設計 第63頁 圖4-4 方案

66、三：兩水平立井直接延伸 圖4-5 方案四：兩水平主井暗斜井延伸副井立井直接延伸 （3）粗略經(jīng)濟比較 四種方案進行詳細的經(jīng)濟比較步驟較多，因此，把相近的方案一和方案二，方案三和方案四先分開分別進行粗略的經(jīng)濟比較，選出經(jīng)濟上有明顯優(yōu)勢的方案進行下一步的詳細經(jīng)濟比較。 各方案的粗略估算費用見表4-2。 表4-2 各方案粗略估算費用表 方案一 方案二 基建費 輔助水平石門開鑿 1.2×1.462×2659.7 =4666.2 輔助水平大巷開鑿 1.2×2.919×2659.7 =9316.4 生產(chǎn)費 石門運輸 1.2×4064×1.462×0.35 =2495.5 大巷運輸 1.2×4064×2.919×0.35 =4982.4 總計 費用/萬元 7161.7 費用/萬元 14298.8 百分數(shù)(%) 100.00 百分數(shù)(%) 199.66 方案三 方案四 基建費 主井立井延伸 1.2×0.2×9138.5=2193.2 主井暗斜井延伸 1.2×1.248×3543.1 =5292.7 石門開鑿 1.2×