采礦工程本科畢業(yè)設計劉橋二礦

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1、目目 錄錄一般設計部分一般設計部分1 礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征 .11.1 礦區(qū)概述.11.2 井田地質(zhì)特征 .11.3 煤層特征 .72 井田境界與儲量井田境界與儲量 .162.1 井田境界.162.2 礦井儲量計算 .163 礦井工作制度、設計生產(chǎn)能力及服務年限礦井工作制度、設計生產(chǎn)能力及服務年限 .213.1 礦井工作制度.213.2 礦井設計生產(chǎn)能力及服務年限.214 井田開拓井田開拓 .234.1 井田開拓的基本問題.234.2 礦井基本巷道 .325 準備方式準備方式帶區(qū)巷道布置帶區(qū)巷道布置 .405.1 煤層地質(zhì)特征.405.2 帶區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng) .41

2、5.3 帶區(qū)車場選型設計.476 采煤方法采煤方法 .486.1 采煤工藝方式 .486.2 回采巷道布置.647 井下運輸井下運輸 .667.1 概述.667.2 帶區(qū)運輸設備選擇.677.3 大巷運輸設備選.698 礦井提升礦井提升 .738.1 礦井提升概述.738.2 主副井提升.739 礦井通風及安全礦井通風及安全 .779.1 礦井地質(zhì)、開拓、開采概況.779.2 礦井通風系統(tǒng)的確定.789.3 礦井風量計算.819.4 礦井阻力計算.899.5 選擇礦井通風設備.949.6 安全災害的預防措施.9910 設計礦井基本技術經(jīng)濟指標設計礦井基本技術經(jīng)濟指標 .101參考文獻.103專

3、題設計部分專題設計部分淺析大采高綜采面礦壓顯現(xiàn)特征與控制淺析大采高綜采面礦壓顯現(xiàn)特征與控制 .1050 引言引言 .1051 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 .1071.1 大采高綜采技術現(xiàn)狀.1071. 2 大采高綜采工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律研究現(xiàn)狀.1082 大采高綜采工作面礦壓觀測大采高綜采工作面礦壓觀測 .1112. 1 沙曲礦 24101 大采高綜采工作面概況.1112.2 24101 大采高綜采工作面礦壓觀測方案.1132. 3 24101 大采高綜采工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律 .1143 大采高綜采工作面礦壓顯現(xiàn)特征分析大采高綜采工作面礦壓顯現(xiàn)特征分析 .1193. 1 沙曲礦大采高綜采工作面礦

4、壓特征分析.1193.2 康家灘礦大采高綜采工作面礦壓特征分析.1213.3 寺河礦大采高綜采工作面礦壓特征分析.1234 大采高綜采工作面煤巖組合力學模型及其控制大采高綜采工作面煤巖組合力學模型及其控制 .1254. 1 大采高綜采工作面煤巖組合力學模型的建立.1254.2 大采高綜采工作面煤巖組合力學模型計算實例.129結(jié)論結(jié)論 .131翻譯部分翻譯部分英文原文.135中文譯文.142致致 謝謝 .148一 般 部 分 1 礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征1.1 礦區(qū)概述1.1.1 礦區(qū)地理位置礦區(qū)地理位置劉橋二礦位于安徽省淮北市濉溪縣劉橋鎮(zhèn)境內(nèi)。西以省界與河南省永城市毗鄰，東距濉溪縣約 10km，

5、東北距淮北市約 13km。其地理坐標為：東經(jīng)：11637301164115北緯：335430335800礦井東東南淺部以土樓斷層和劉橋一礦為界，西西北以省界與河南省永城市的新莊煤礦相接。礦井交通十分方便，濉溪縣至永城市公路從礦區(qū)通過，可直接接通河南省和安徽省內(nèi)公路網(wǎng)。礦井鐵路專用線經(jīng)濉溪站轉(zhuǎn)接京滬、隴海和京九三大干線通往全國各地，交通極為便利，如圖 1-1 所示。1.1.2 礦區(qū)氣候條件礦區(qū)氣候條件本區(qū)氣候溫和，屬北溫帶季風區(qū)海洋大陸性氣候。氣候變化明顯，四季分明。冬季寒冷多風，夏季炎熱多雨，春秋兩季溫和。據(jù)淮北市氣象局19802000 年觀測資料，年平均氣溫 14.3，最高氣溫 40.3（1

6、988 年 7 月8 日） ，最低氣溫-10.9（1988 年 12 月 16 日） 。年平均降雨量 785mm，雨量多集中在 7、8 月份。最大凍土深度 0.17m，年平均風速 2.2m/s，最大風速達20 m/s,主導風向東東北風。無霜期 210240 天，凍結(jié)期一般在 12 月上旬至次年 2 月中旬。1.1.3 礦區(qū)的水文情況礦區(qū)的水文情況本礦地處淮北平原中部。礦區(qū)內(nèi)地勢平坦，地表自然標高+30m+32m 左右，有自西北向東南傾斜趨勢?；鶐r無出露，均為巨厚新生界松散層覆蓋。本區(qū)屬淮河流域。區(qū)內(nèi)有王引河、丁溝、任李溝、曹溝等小型溝渠自西北向東南經(jīng)礦區(qū)后，再經(jīng)沱河注入淮河。礦區(qū)內(nèi)農(nóng)用灌溝縱橫

7、， 零星坐落這幾個村莊。地表下潛水豐富，一般居民生活用水及部分工業(yè)用水皆取于此。1.2 井田地質(zhì)特征礦井東東南淺部以土樓斷層和劉橋一礦為界，西西北以省界與河南省永城市的新莊煤礦相接。井田走向長度為 5.085.71km，平均走向長度為5.62km，傾斜寬為 2.383.63km，平均為 3.26 km，平均傾角為 7.13 度，井田水平寬度為 2.713.04 km，水平面積為 18.05 平方公里。 圖圖 1-1 劉橋二礦交通位置示意圖劉橋二礦交通位置示意圖安徽省蘇徐州市淮北市蕭縣河南省永城市宿州市濉溪青龍山 河G310 引 江 1.2.1 煤系地層煤系地層劉橋二礦屬于淮北煤田濉肖礦區(qū)，位于

8、淮北煤田中西部，在地層區(qū)劃分上屬于華北地層區(qū)魯西地層分區(qū)徐宿小區(qū)。本區(qū)地層出露甚少，多為第四系沖、洪積平原覆蓋。礦井范圍內(nèi)無基巖出露，均為新生界松散層所覆蓋，經(jīng)鉆孔揭露地層有奧陶系（O1+2） 、石炭系（C2+3） 、二疊系（P） 、第三（N）和第四系（Q） ，地層厚度大于 1500m，見圖 1-2，由老至新概述如下：（1）奧陶系（O）奧陶系中、下統(tǒng)老虎山組馬家溝組（O2l-O1m） ，層厚度 118.89m。巖性為淺灰色厚層狀的石灰?guī)r，質(zhì)純、性脆、微晶結(jié)構(gòu)，局部含白云質(zhì)，高角度裂隙發(fā)育。（2）石炭系（C）地層厚度 129.73m，為本溪組和太原組。1）中統(tǒng)本溪組（C2b）地層厚度 14.18

9、23.10m。巖性以淺灰色到暗紅色的雜色含鋁泥巖為主，夾有少量的泥質(zhì)灰?guī)r。含鋁泥巖為中厚層狀，含有鐵質(zhì)結(jié)核及菱鐵鮞粒。與下伏奧陶系地層呈假整合接觸。2）上統(tǒng)太原組（C3t）地層厚度 115.55m。巖性以深灰色的泥巖、粉砂巖及灰色的砂巖為主，灰到深灰色的石灰?guī)r次之，夾少量的薄煤層。泥巖、粉砂巖中多見有炭屑或植物化石碎片 。下伏本溪組地層呈整合接觸。（3）二疊系（P）1）下統(tǒng)山西組（P1s）下部以太原組頂部一灰之頂為界，上界為鋁質(zhì)泥巖之底。地層厚度84.00124.00m，平均 108.50m。巖性由砂巖、粉砂巖、泥巖和煤層組成。含2 個煤層（組） ，其中 6 煤層為本礦井主要可采煤層之一。2）

10、下統(tǒng)下石盒子組（P1xs）下界為 4 煤層下鋁質(zhì)泥巖底界面，上界為 K3 砂巖底界面，地層厚度201.80248.20m，平均 227.10m。巖性由砂巖、粉砂巖、泥巖、鋁質(zhì)泥巖和煤層組成，為本礦井主要含煤段。含 4 個煤層（組） ，除 3 煤層為局部可采煤層、4 煤層為礦井主要可采煤層外，其余均為不可采煤層。與下伏地層呈整合接觸。3）上統(tǒng)上石盒子組（P2SS）下界為 K3 砂巖之底，未見上界，最大厚度約為 298.58m，巖性由砂巖、粉砂巖和泥巖組成，自下而上,泥巖、粉砂巖顏色變雜，紫色綠色增多。含 3個煤層（組） ，均不可采。與下伏地層呈整合接觸。（4）上第三系（N） 總厚 5.9067.

11、20m，平均厚度 28.94m。不整合于二迭系地層之上。 OOO老虎山下統(tǒng)奧陶系本溪中統(tǒng)石灰?guī)r鋁質(zhì)泥巖19.00115.55下石盒子組P1xs系疊二生界古巖性簡述巖石名稱標志層及煤層編號柱狀1：500層厚（ ）組統(tǒng)系界地層單位118.89淺灰色、層狀、性脆、微晶結(jié)構(gòu)、純質(zhì)，高角度裂隙發(fā)育。淺灰色到暗紅色、中厚層狀、含有鐵質(zhì)結(jié)核上統(tǒng)太原 組泥巖、粉砂巖、砂巖灰到、深灰色、炭屑或植物化石碎片石炭系下統(tǒng)P1山西組P1s55.53.33.0453.4砂巖、粉砂巖、泥巖砂巖、粉砂巖、泥巖泥巖和粉砂巖6號煤灰黑黑色、條帶狀、層狀結(jié)構(gòu)、碎塊下統(tǒng)P137.502.353.25.78160鋁質(zhì)泥巖泥巖、粉砂巖、

12、砂巖淺灰色到暗紅色、中厚層狀、含有鐵質(zhì)結(jié)核泥巖、砂巖灰到、深灰色、炭屑或植物化石碎片4號煤砂巖上統(tǒng)P2上石盒子組P2SS煤煤煤80.160.6094.270.4170.870.5454.30泥巖、粉砂巖泥巖、粉砂巖泥巖、粉砂巖、砂巖泥巖、粉砂巖、砂巖顏色變雜，紫色綠色增多顏色變雜，紫色綠色增多顏色變雜，紫色綠色增多顏色變雜，紫色綠色增多上第三系N7.6413.587.64粘土、薄層砂中砂、細砂及少量粗砂粘土、砂質(zhì)粘土灰綠色、灰白色，粘土可塑性強灰白色、淺黃色，砂層結(jié)構(gòu)松散棕黃色、灰綠色，頂部富含鈣質(zhì)鐵錳結(jié)核第四系Q更新統(tǒng)Q1-3全新統(tǒng)Q47.647.647.64細砂、粘土、砂質(zhì)粘土粘土、砂質(zhì)粘

13、土細砂、粉砂、粘土質(zhì)砂淺黃色及淺灰綠色、灰白色棕黃色夾淺灰綠色、頂部含有鈣質(zhì)鐵錳質(zhì)結(jié)核褐黃色、含螺螄、蚌殼化石，近地表為耕植土壤圖圖 1-2 綜合地質(zhì)柱狀圖綜合地質(zhì)柱狀圖 （5）第四系（Q）1）更新統(tǒng)（Q1-3）總厚 38.8093.70m，平均厚度 63.97m。與第三系呈假整合接觸。下部主要由淺黃色及淺灰綠色、灰白色細、中砂組成，其中夾 12 層粘土或砂質(zhì)粘土；部主要由棕黃色夾淺灰綠色粘土、砂質(zhì)粘土組成，夾 13 層砂或粘土質(zhì)砂，頂部含有較多鈣質(zhì)或鐵錳質(zhì)結(jié)核。2）全新統(tǒng)（Q4）厚度為 20.1839.80m，平均厚度 32.79m。以褐黃色細砂、粉砂、粘土質(zhì)砂為主，夾粘土及砂質(zhì)粘土，含螺螄

14、、蚌殼化石，近地表為耕植土壤，屬現(xiàn)代河流泛濫相沉積。1.2.2 水文地質(zhì)特征水文地質(zhì)特征本礦為第三、四系松散層覆蓋下的裂隙充水礦床。根據(jù)含水層賦存介質(zhì)特征自上而下劃分為第三、四系松散層孔隙含水層（組） ，二疊系煤系砂巖裂隙含水層（段） ，太原組石灰?guī)r巖溶裂隙含水層（段） ，奧陶系石灰?guī)r巖溶裂隙含水層（段） 。各含水層（組、段）之間又分布有相應的隔水層（組、段） ，因此各含水層（組、段）自然狀態(tài)下補給、逕流、排泄條件顯著不同，從而在水化學特征上也存在明顯的差別。根據(jù)鉆探及測井、抽（注）水試驗、簡易水文觀測、水文長觀孔及巷道、工作面實際揭露的水文地質(zhì)資料，對本礦主要含水層水文地質(zhì)特征敘述如下：（1

15、）新生界松散層含、隔水層（組）1）第一含水層（組）一般自地表垂深 35m 起，底板埋深 28.0041.60m，平均 33m。含水層主要由淺黃色粉砂、粘土質(zhì)砂及細砂組成，夾薄層砂質(zhì)粘土，局部含有砂礓塊。含水砂層厚度為 15.0028.60m，平均 22m。2）第一隔水層（組）底板埋深 53.5086.60m，平均深度 72m，由棕黃色夾淺灰綠色斑塊的粘土及砂質(zhì)粘土組成，其中夾 25 層砂或粘土質(zhì)砂。粘土類兩極厚度14.0045.60m，平均厚度 29.50m。粘土塑性指數(shù)為 14.2026.80。粘土類質(zhì)純致密，可塑性較強。該層（組）分布穩(wěn)定，隔水性能較好，能阻隔其上、下的含水層的水力聯(lián)系。3

16、）第二含水層（組）底板埋深 72.30105.60m，平均埋深 88m，由淺黃色及淺灰色綠色、灰白色細、中砂夾 14 層粘土或砂質(zhì)粘土組成。含水砂層厚 3.7031.70m，平均11.00m。砂層分布不穩(wěn)定，厚度變化大，局部地段僅有相應的層位，無明顯 的含水砂層存在，由于含水砂層發(fā)育分布不均，富水性也相對強弱不一。4）第二隔水層（組）底板埋深 99.30120.00m 平均埋深 105m，隔水層厚度 4.9022.60m。巖性以棕黃色、淺灰綠色的粘土或砂質(zhì)粘土為主，部分夾 13 層砂或粘土質(zhì)砂，呈透鏡狀分布。5）第三含水層（組）底板埋深 112.60170.60m，平均 138m。巖性以灰白色

17、、淺黃色細砂、中砂及少量粗砂為主，夾 13 層粘土或砂質(zhì)粘土。含水砂層分布不穩(wěn)定，兩極厚度 5.843.70m，平均厚度 21.60m。6）第三隔水層（組）本層（組）底部深度 112.00191.80m。其不整合于二迭系之上，主要由灰綠色、淺黃色粘土及砂質(zhì)粘土夾 13 層砂層組成，偶夾鈣質(zhì)及鐵錳質(zhì)結(jié)核。隔水層兩極厚度 037m，平均厚度 11.80m。粘土層可塑性好，膨脹性強，塑性指數(shù) 18.221.0，隔水性良好。本礦內(nèi)三隔在大部分地帶均能起到較好的隔水作用，使三含之水不能成為礦井的直接充水水源。（2）二疊系煤系含、隔水層（段）1）五含上隔水層（段）除部分地段該層位缺失外，厚度為 68215

18、.59m，一般大于 100m，巖性為泥巖、粉砂巖、砂巖相互交替，以泥巖、粉砂巖為主，砂巖裂隙不發(fā)育，穿過該層段的鉆孔沖洗液只有 02-1、03-4 等少數(shù)孔發(fā)生漏失現(xiàn)象，說明該層段的隔水性能較好。2）第五含水層（段） （K3砂巖裂隙含水層）巖性主要由灰白色中、粗砂巖組成，厚約 30m，巖體剛性強，是巖層受力區(qū)構(gòu)造破裂極為發(fā)育的介質(zhì)條件。該層段厚度大，分布穩(wěn)定，垂直裂隙發(fā)育。在鉆探過程中曾多次發(fā)生涌漏水現(xiàn)象，有些孔漏失嚴重，據(jù)主檢孔抽水試驗資料，平均 q=0.1613l/s.m，K=12.07m/d，水位標高+0.04m，水化學類型為SO4.Cl- Na. Ca 類型，礦化度為 1.97g/L。

19、3）K3砂巖下隔水層（段）主要由泥巖、粉砂巖夾少量砂巖組成，除少數(shù)孔缺失該層段外，厚度為5085m，穿過該層位的鉆孔只有個別鉆孔沖洗液發(fā)生漏失現(xiàn)象，說明該層（段）的隔水性是好的。4）第六含水層（段） （區(qū)域 5 煤上下砂巖裂隙含水層）六含主要由 13 層灰白色中、細粒砂巖夾泥巖或粉砂巖組成。砂巖厚度330m，一般厚度 15m 左右，其巖性致密，堅硬，裂隙發(fā)育，據(jù)風檢和副檢 孔抽水試驗資料，平均 q=0.00240.7563l/s.m，K=0.007512.89m/d，水化學類型為 SO4-K+ Na. Ca 類型，礦化度為 2.1782.242g/L。以上資料說明，六含砂巖裂隙發(fā)育不均一，局部

20、裂隙發(fā)育好，富水性中等。5）4 煤上隔水層（段）此層（段）間距 3381m，主要由泥巖、粉砂巖夾 12 層砂巖組成，巖性致密完整，裂隙不發(fā)育，只有個別孔出現(xiàn)沖洗液漏失現(xiàn)象，此層（段）隔水性能較好。6）4 煤上、下砂巖裂隙含水層巖性以灰白色中、細粒砂巖為主，夾泥巖、粉砂巖。七含砂巖厚度4.5041.20m，平均 20.20m，見表 5107。七含在本礦中部和 9 線以北砂巖厚度較大，含水性相對較強。據(jù)鉆孔抽水試驗資料q=0.04360.0921l/s.m，K=0.10090.1897m/d，富水性弱。水化學類型為 SO4-K+ Na 類型，礦化度為 2.3173.412g/L。以上資料表明該含水

21、層富水性較好，但含水性、導水性很不均一，局部較強。其地下水處于封閉半封閉環(huán)境，以儲存量為主。是開采 4 煤層的直接充水水源。7）4 煤下鋁質(zhì)泥巖隔水層(段)此層段厚度為 2065m。一般厚度為 25m 左右，巖性以鋁質(zhì)泥巖為主，局部夾薄層砂巖，該鋁質(zhì)泥巖為淺灰灰白色，含紫色花斑，性脆含較多菱鐵鮞粒，巖性特征明顯，層位、厚度穩(wěn)定，是中、下部煤組的分界。其巖性致密，隔水性能較好。8）6 煤上下砂巖裂隙含水層該含水層砂巖厚度 5.2049.87m，平均 21.50m 左右。巖性以灰白色中、細砂巖為主，夾灰色粉砂巖及泥巖。砂巖裂隙發(fā)育不均，局部多發(fā)育垂直裂隙。6 煤上砂巖在 14 勘探線以北厚度較大，

22、含水較豐富。在勘探施工時，曾發(fā)生多次沖洗液消耗量大或漏失現(xiàn)象。據(jù) 12-13-1 孔抽水試驗，q=0.0104l/s.m，K=0.0383m/d，水化學類型為 SO4-K+ Na 類型，礦化度為3.693g/L。據(jù) 2005 年 04-4（水 17）鉆孔流量測井資料，八含水位標高為-147.204m， K=1.13m/d。6 煤上下砂巖裂隙含水層流量測井資料。6 煤上下砂巖裂隙含水層是開采 6 煤層時礦井直接充水含水層。本礦井最大涌水量為 683.40m3/時，正常涌水量為 525.44 m3/時。1.3 煤層特征1.3.1 可采煤層可采煤層 本礦井可采煤層有 4、6 兩個個煤層，其煤層特征見

23、表 1-1。（1）4 煤層位于下石盒子組下部,上距 3 煤層 012.30m,平均 5.50m。下距分界鋁質(zhì)泥巖 2460.50m，平均 37.50m。煤層結(jié)構(gòu)簡單，無夾矸。煤層厚 05.54m，平均3.2m，屬中厚煤層?？刹尚灾笖?shù) 91.0%，變異系數(shù) 39%，可采區(qū)內(nèi)平均厚度為3.2m，可采面積占 92.7%，屬較穩(wěn)定煤層。煤層頂板以泥巖為主，粉砂巖次之，中部為少量砂巖；底板以泥巖為主，次為粉砂巖。（2）6 煤層位于山西組中部，上距鋁質(zhì)泥巖 3970m，平均 55.5m；下距太原組第一層灰?guī)r 40.565m，平均 53.4m。煤層結(jié)構(gòu)簡單，以單一煤層為主，局部含一層泥巖夾矸。以中厚厚煤層為

24、主，煤層厚度 0.555.93m,平均 3.3m。可采性指數(shù) 97.5%，變異系數(shù) 26%，可采區(qū)內(nèi)平均厚度為 3.3m，可采面積 94.6%，屬較穩(wěn)定煤層。在礦井的東北部具巖漿巖侵區(qū)和沖刷區(qū)，煤層頂板以泥巖為主，粉砂巖次之，少量砂巖，底板多為泥巖和粉砂巖。綜上所述，4、6 煤層為全區(qū)可采，結(jié)構(gòu)較簡單的較穩(wěn)定中厚煤層,下面的設計只針對這兩層煤。表表 1-1 可采煤層特征表可采煤層特征表層間距/m厚度/ m煤層最大最小平均最大最小平均變異系數(shù)1%穩(wěn)定類型頂、底板主要巖性405.543.239較穩(wěn)定頂板多為泥巖，底板多為泥巖及粉砂巖6129.668.191.905.933.326較穩(wěn)定頂板多為泥巖

25、及砂巖，底板多為泥巖及粉砂巖1.3.2 煤的特征煤的特征煤的物理性質(zhì)見表 1-2。表表 1-2 各各煤煤層層物物理理性性質(zhì)質(zhì)統(tǒng)統(tǒng)計計表表 特 煤層 征 性 質(zhì) 46顏 色灰黑黑色灰黑黑色 條 痕黑、棕黑灰黑、棕黑光 澤弱玻璃玻璃玻璃結(jié) 構(gòu)條帶狀、線理狀條帶狀、線理狀構(gòu) 造層狀層狀塊 度粉末、碎塊碎塊內(nèi)生裂隙發(fā)育較發(fā)育視 密 度1.511.47斷 口參差狀、階梯狀參差狀、階梯狀煤巖特征特征見表 1-3。表表 1-3各各煤煤層層宏宏觀觀煤煤巖巖特特征征表表 煤層 特征特征 類別46組 分亮暗煤為主亮煤為主，暗煤次之類 型半暗半亮煤半亮煤煤的化學性質(zhì)（1）揮發(fā)分（Vdat）本礦井各煤層均屬低揮發(fā)分煤

26、。4、6 煤層的揮發(fā)分產(chǎn)率見表 1-4表表 1-4 各煤層揮發(fā)分產(chǎn)率統(tǒng)計各煤層揮發(fā)分產(chǎn)率統(tǒng)計貧煤揮發(fā)分一般在 10%15%之間，無煙煤揮發(fā)分一般在 8%10%之間。本礦井各煤層揮發(fā)分產(chǎn)率與煤層相對深度有一定的相關性。在縱向上由淺到深，揮發(fā)分產(chǎn)率逐漸減??；在平面上，沿走向自東向西有逐漸減小的趨勢。46 含 煤量 層煤樣兩 極 值平均值(點)兩 極 值平均值(點)原 煤9.0225.7913.84(48)7.7917.6612.05(52)精 煤8.2914.5811.27(80)7.3719.8010.16(82) 本礦井揮發(fā)分產(chǎn)率總體較低，與淮北煤田大部分礦井相比較，顯示出較高異常，說明本區(qū)在

27、接受深成變質(zhì)的同時，還受到巖漿熱力變質(zhì)作用。（2）有害組分各煤層的有害組分見表 1-5。1）水分（Mad）各可采煤層原煤水分平均在 0.881.04%之間， （2） 、灰分（A.d）灰分產(chǎn)率1根據(jù)礦井各煤層的回采煤樣灰分測試（表 1-6） ，4 煤層的回采煤樣原煤平均灰分高于可采煤樣灰分 6.12%左右，6 煤層的回采煤樣原煤平均灰分約高出可采煤樣灰分 2.27%左右，說明 4 煤層及頂?shù)装褰Y(jié)構(gòu)遭受構(gòu)造破壞，增加頂板管理難度，在采掘過程中有滑脫夾矸或頂?shù)装鍘r石在采煤時混入煤內(nèi)，增加了開采灰分。表表 1-5 有害組分統(tǒng)計表有害組分統(tǒng)計表46 煤層 含量項目兩 極 值平均值(點數(shù))兩 極 值平均值

28、(點數(shù))原煤0.414.581.04(87)0.373.860.92(84)Mad(%)精煤0.462.100.98(80)0.442.40.93(82)原煤8.2932.6521.22(83)6.8532.7417.01(84)A.d(%)精煤1.2615.427.58(78)2.1311.836.16(80)St.d(%)原煤0.260.710.49(76)0.280.830.45(73)原煤0.00100.00730.0039(11)0.00160.00500.0027(8)P.d(%)精煤0.00110.00410.0021(14)0.00070.00510.0017(21)Fd(PP

29、M)原煤無測定21.38118.4569.92(2) 灰成分及灰熔點2各煤層灰成分分析見表 1-7。表表 1-6 回采煤樣原煤灰分統(tǒng)計表回采煤樣原煤灰分統(tǒng)計表 空氣干燥水灰 分 Aad灰 分 Ad最大值（%）2.2628.9629.23最小值（%）0.5413.2813.44平均值（%）1.3819.2819.454樣品數(shù)（點）454545最大值（%）1.8934.6735.29最小值（%）0.5624.6124.85平均值（%）1.3027.3427.106樣品數(shù)（點）404040表表 1-7 灰成份統(tǒng)計表灰成份統(tǒng)計表46 煤層項目兩極值平均值(點數(shù))兩極值平均值(點數(shù))Si0233.885

30、2.9646.96(15)31.4754.4343.47(18)Al2O326.8035.4731.35(15)23.4631.3527.80(18)Fe2O34.277.835.62(15)4.367.905.33(18)CaO2.0119.205.55(15)3.5931.0312.31(18)MgO0.781.481.20(15)0.591.671.16(18)灰成份分析%SO31.437.653.27(15)2.527.055.13(18)成分含量煤層 TiO20.942.241.67(15)0.952.101.44(18)DT12801500(17)13001490(15)ST130

31、01500(14)13301500(15)煤灰熔融性FT13401500(9)13401500(15)各煤層的灰分組成基本相同，主要為酸性化合物，其中以 SiO2和 Al2O3為主，少量 SO3；堿性化合物中以 Fe2O3和 CaO 為主，少量 MgO、TiO2和K2O 等。4 煤層 SiO2+Al2O3平均含量為 78.13%；6 煤層 SiO2+Al2O3平均含量為71.27%，可見 6 煤層的酸性化合物低于 4 煤層。煤灰成分組成的差異，表明煤層（組）成煤古地理環(huán)境不同。反映了在煤系地層形成和演變過程中，含煤沉積由海陸交互相逐漸演變?yōu)殛懴嗟奶攸c。從測試結(jié)果，各煤層煤灰熔點均屬高熔難熔。硫

32、分（St.d）3各可采煤層原煤全硫含量平均為 0.450.65%之間，屬低硫煤，顯示出淡水泥炭沼澤成煤特征。標準差一般小于 0.10，屬變化小。各煤層中的硫含量較低時，硫分以有機硫為主，所以，在精煤中測定的全硫含量接近原煤，表明在洗選過程中，脫硫效果較差。磷（P.d）4各煤層原煤的磷含量在 0.00150.0035%之間，精煤磷含量0.0040%，屬特低磷煤。氯、三氧化二砷和氟（Cl、As2O3、F）5各煤層含量均很低，對煤的工業(yè)利用沒有影響或影響甚微。（3）元素分析各煤層煤的元素分析成果統(tǒng)計見表 1-8。通過對各煤層的氫碳原子比和氧碳原子比進行計算統(tǒng)計，在克瑞威倫煤帶圖上，本礦的煤位于無煙煤

33、區(qū)。表表 1-8 元素分析統(tǒng)計表元素分析統(tǒng)計表煤層Cdaf(%)Hdaf(%)Odaf(%)H/C(%)O/C(%)Ndaf(%)(O+S)daf(%) 兩極值平均值兩極值平均值兩極值平均值兩極值平均值兩極值平均值兩極值平均值兩極值平均值482.99-93.0691.34(28)3.48-4.464.38(18)1.82-5.612.70(13)0.0470.0300.86-1.581.41(28)1.32-12.193.38(21)687.48-93.1492.04(27)3.45-4.413.94(28)0.80-5.611.89(14)0.0430.0211.21-1.561.35(27

34、)1.27-7.712.61(22)（4）煤的工藝性能1）粘結(jié)性和結(jié)焦性本礦井各煤層 G 值及 Y 值較低（表 1-9） ，多為高變質(zhì)的貧煤、無煙煤。其粘結(jié)性和結(jié)焦性很低，甚至不具粘結(jié)性及結(jié)焦性。表表 1-9 煤煤 層層 粘粘 結(jié)結(jié)性性 指指標標 統(tǒng)統(tǒng)計計 表表煤層指標346GRI（%）0.19(32)0.25(28)y（mm）2.300(27)0(37)2）燃燒性發(fā)熱量1各煤層發(fā)熱量情況見表 1-10。經(jīng)過換算， 4、6 煤層的干燥基高位發(fā)熱量分別為： 27.22 MJ/kg、28.93 MJ/kg，由此可見：3 煤層、4 煤層和 6 煤層均為高熱值煤。表表 1-10 各各 煤煤 層層 發(fā)發(fā)

35、熱熱 量量情情 況況統(tǒng)統(tǒng) 計計Qb.adQb.dQb.daf煤 層兩 極 值平均值(點數(shù))兩 極 值平均值(點數(shù))兩 極 值平均值(點數(shù))421.11-34.0527.44(69)21.44-34.4527.96(52)22.188-37.7434.29(66)624.48-33.5029.13(70)23.29-33.9129.30(68)25.88-36.4435.00(70)商品煤26.93-30.2128.41 熔渣性和結(jié)污性2本礦各煤層的灰渣屬酸性，堿酸比平均在 0.160.26 之間，6 煤層較 4 煤層偏高，但熔渣、結(jié)污指數(shù)均0.15，各煤層均為低熔渣、低結(jié)污、高熔灰煤，對鍋爐爐

36、壁和對流管道危害很小，宜采用固態(tài)排渣（見表 1-11） 。表表 1-11 灰灰 渣渣特特 征征一一 覽覽表表煤層酸性物質(zhì)量（%）堿性物質(zhì)量（%）堿酸比鐵鈣比硅鋁比結(jié)渣指數(shù)結(jié)污指數(shù)461.6285.2179.98(15)7.6125.4412.69(15)0.165.62/5.55=1.0146.96/31.35=1.50 0.078 0.093656.0681.4672.72(18)9.6836.7818.95(18)0.265.33/12.31=0.4343.47/27.80=1.56 0.117 0.127燃料比3各可采煤層煤的固定碳含量在 6875%之間，6 煤相比較 4 煤含量偏高。燃

37、料比一般大于 6，如以日本動力用煤對其評價，均屬優(yōu)質(zhì)燃料煤。3）可磨性（HGI）煤對 CO2反應測定見表 1-12，從表中可見，反應溫度和還原率成正比，溫度愈高，CO2愈大。當溫度達 950以上時，6 煤對 CO2的反應性比 4 煤好，貧煤比無煙煤反應性好。6 煤活性之所以比 4 煤好，在于 6 煤層的煤的灰成分中，Ca 含量較 4 煤層高（CaO10%） ，因為 CaO+Fe2O3對 CO2有較強的催化作用?？傊跇藴蕼囟认拢?50） ，貧煤活性比無煙煤好，但各煤層均屬反應性較好煤層。如要使 CO260%，必須升高爐溫至 1000以上。表表 1-12 煤及焦碳對二氧化碳化學反映性成果煤及焦

38、碳對二氧化碳化學反映性成果PM3.9516.0051.3977.2893.2298.004WY13.5023.5045.2062.5075.5081.301(%)6WY7.2321.1347.5868.8380.5085.841.3.3 其它有益礦產(chǎn)其它有益礦產(chǎn)（1）微量元素煤中微量元素種類繁多，但大多含量甚微，沒有明顯富集。通過光譜半定量分析，對煤層和鋁質(zhì)泥巖中易于富集的鎵、鍺二種元素進行了測定 (見表 1-13)。從表中可以看出，各煤層的鎵、鍺的含量差異不大，其含量均未達到國家規(guī)定的最低工業(yè)品位要求，在目前經(jīng)濟技術條件下尚無回收利用價值。 表表 1-13 鎵鎵 鍺鍺含含 量量統(tǒng)統(tǒng) 計計表表

39、 樣別Ga(PPM)Ge(PPM)煤層最大最小平均點數(shù)最大最小平均點數(shù)414.09.011.9131.8100.9514煤芯煤樣614.04.08.01710.9201.7017鋁質(zhì)泥巖106.018.041.7114.830.402.0911（2）鋁質(zhì)泥巖在本礦井下石盒子組底部（4 煤層下）發(fā)育 12 層，厚 24m 鋁質(zhì)泥巖，層位穩(wěn)定，分布較廣。從取樣化驗分析結(jié)果看，采樣化驗結(jié)果 Al2O3含量大部分在 22.76%32.56%之間，達到三級粘土礦品位，但 AL2O3/SIO245）0.50.60.60.40.40.5最低灰分%4050本礦井設計對 4，6 煤層進行開采設計，它們的厚度分別

40、為 3.2、3.3，基巖無出露，均為巨厚新生界松散層覆蓋。本次儲量計算是在精查地質(zhì)報告提供的 1：5000 煤層底板等高線圖上計算的，儲量計算可靠。 4 煤層和 6 煤層，采用塊段法計算工業(yè)儲量。地質(zhì)塊段法就是根據(jù)一定的地質(zhì)勘探或開采特征，將礦體劃分為若干塊段，在圈定的塊段法范圍內(nèi)可用算術平均法求得每個塊段的儲量。煤層總儲量即為各塊段儲量之和，每個塊段內(nèi)至少應有一個以上的鉆孔。塊段劃分如圖 2-1 所示。圖圖 2-1 塊段劃分示意圖塊段劃分示意圖根據(jù)煤炭工業(yè)設計規(guī)范 ，求得以下各儲量類型的值：（1）礦井地質(zhì)資源量礦井地質(zhì)資源量可由以下等式計算： （2-0.000001zZmF 1）式中：礦井地

41、質(zhì)資源量，Mt；zZ煤層平均厚度，m；m煤層底面面積，m3；F煤容重，t/m3。將各參數(shù)代入（2-1）式中可得表 2-2，所以地質(zhì)儲量為： =177.74（Mt）zZ1-700-650-300-350N-700-600-750-700-550-600-650-300-350-400-450-500-600-550-500-350-400-450-400-450-500-650-500-550-300-250-250 采礦工程系 比例1 5000設計人指導老師評閱老師尉瑞完成日期評閱日期評閱日期2345 表表 2-2 煤層地質(zhì)儲量計算煤層地質(zhì)儲量計算煤層塊段傾角/()塊段面積/km2煤厚/m容重

42、/t/m3儲量/Mt煤層總儲量/Mt總儲量/Mt16.42.833.21.513.66253.363.21.516.19313.73.893.21.519.2144.23.623.21.517.444#56.34.353.21.521.0187.5116.42.833.31.514.09253.363.31.516.69313.73.893.31.519.8144.23.623.31.517.996#56.34.353.31.521.6690.24177.74（2）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

43、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）1111222 11222333gbbmmZZZZZZk式中 礦井工業(yè)資源/儲量； gZ探明的資源量中經(jīng)濟的基礎儲量；111bZ控制的資源量中經(jīng)濟的基礎儲量；122bZ探明的資源量中邊際經(jīng)濟的基礎儲量；2 11mZ控制的資源量中經(jīng)濟的基礎儲量；222mZ推斷的資源量；333Z可信度系數(shù)，取 0.70.9。地質(zhì)構(gòu)造簡單、煤層賦存穩(wěn)定的k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kk0.8。74.65（Mt）111*60%*70%bzZZ

44、37.33（Mt）122*30%*70%bzZZ31.99（Mt）2 11*60%*30%mzZZ16.00（Mt）222*30%*30%mzZZ14.22（Mt）333*10%*zZkZk因此將各數(shù)代入式 2-2 得：174.19（Mt）gZ 2.2.3 礦井可采儲量礦井可采儲量礦井設計資源儲量按式（2-3）計算：1()sgZZP式中礦井設計資源/儲量sZ斷層煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建筑煤柱等永1P久煤柱損失量之和。按礦井工業(yè)儲量的 3%算。則：168.96（Mt）1()174.19 174.19 3%=sgZZP礦井設計可采儲量2()kkZZP C式中礦井設計可采儲量；kZ工業(yè)場

45、地和主要井巷煤柱損失量之和，按礦井設計資源/儲2P量的 2%算；C采區(qū)采出率，厚煤層不小于 75%；中厚煤層不小于 80%；薄煤層不小于 85%。此處取 0.85。則：140.75（Mt）2()(168.96 168.96 2%) 0.85kkZZP C2.2.4 工業(yè)廣場煤柱工業(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 2-3。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 300m400m 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

46、層中上部，其中心處埋藏深度為-500m，該處表土層厚度為 120-160m，主井、副井，地表建筑物均布置在工業(yè)廣場內(nèi)。工業(yè)廣場按級保護留維護帶，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 2-4。表表 2-3 工業(yè)場地占地面積指標工業(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1.0120-1801.245-901.5 9-301.8表表 2-4 巖層移動角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-500103.2、3.315045757565由此根據(jù)上述以知條件，畫出如圖 2-1 所示的工業(yè)廣場保護煤柱的尺寸：圖圖 2-

47、1 工業(yè)廣場保護煤柱工業(yè)廣場保護煤柱由圖可得出保護煤柱的尺寸為：由于兩層煤，需算兩個保護煤柱。由 CAD 量的兩個梯形的面積分別是：748138.19m2和 854064.19 m2 S4 煤=748138.19/cos10=759667.57m2S6 煤=854064.19/cos10=867225.97m2則：工業(yè)廣場的煤柱量為：Z工=SMR式中： Z工-工業(yè)廣場煤柱量，萬噸； S -工業(yè)廣場壓煤面積，； M -煤層厚度，4 煤 3.2 m，6 煤 3.3m； R -煤的容重, 1.5t/m3。則： Z4煤=759667.573.21.510-4 =364.64(萬噸)Z6煤=867225

48、.973.31.510-432-800-750-700-650-600-550-500-450-400-350-300-250-200-150-100-900-850 =429.28(萬噸)Z工=364.64+429.28=793.92(萬噸) 3 礦井工作制度、設計生產(chǎn)能力及服務年限3.1 礦井工作制度按照煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范中規(guī)定，參考關于煤礦設計規(guī)范中若干條文修改的說明 ，確定本礦井設計生產(chǎn)能力按年工作日 330 天計算，四六制作業(yè)（三班生產(chǎn)，一班檢修） ，每日三班出煤，凈提升時間為 16 小時。3.2 礦井設計生產(chǎn)能力及服務年限1.礦井設計生產(chǎn)能力因為本井田設計豐富，主采煤層賦存條件簡

49、單，井田內(nèi)部無較大斷層，比較合適布置大型礦井，經(jīng)校核后確定本礦井的設計生產(chǎn)能力為 150 萬噸/年。2.井型校核下面通過對設計煤層開采能力、輔助生產(chǎn)能力、儲量條件及安全條件等因素對井型加以校核。（1）礦井開采能力校核劉橋二礦 4、6 煤層均為中厚煤層，煤層平均傾角為 8 度，地質(zhì)構(gòu)造簡單，賦存較穩(wěn)定，但礦井瓦斯含量及涌水相對較大，工作面長度不一過大，考慮到礦井的儲量可以布置兩個綜采工作面同采可以滿足礦井的設計能力。（2）輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能力校核本礦井為大型礦井，開拓方式為立井開拓，主井提升容器為兩對 9 噸底卸式提升箕斗，提升能力可以達到設計井型的要求，工作面生產(chǎn)原煤一律用帶式輸送機運到采區(qū)煤倉

50、，運輸能力很大，自動化程度很高，原煤外運不成問題。輔助運輸采用罐籠，同時本設計的井底車場調(diào)車方便，通過能力大，滿足矸石、材料及人員的調(diào)動要求。所以輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)完全能夠滿足設計生產(chǎn)能力的要求。（3）通風安全條件的校核本礦井煤塵具有爆炸性瓦斯含量相對較高，屬于高瓦斯礦井，水文地質(zhì)條件較簡單。礦井通風采用對角式通風，礦井達產(chǎn)初期對首采只需先建一個風井即可滿足礦井的通風需求，后期再建一個風井，可以滿足整個礦井通風的要求。本井田內(nèi)存在若干小斷層，已經(jīng)查到且不導水，不會影響采煤工作。所以各項安全條件均可以得到保證，不會影響礦井的設計生產(chǎn)能力。（4）儲量條件校核井田的設計生產(chǎn)能力應于礦井的可采儲量相適應，以

51、保證礦井有足夠的服務年限。 礦井服務年限的公式為：T=Zk/(AK) （3-1）其中：T -礦井的服務年限，年； Zk-礦井的可采儲量，140.75Mt； A -礦井的設計生產(chǎn)努力， 150 萬噸/年； K -礦井儲量備用系數(shù)，取 1.4。則： T=140.75100/（1501.4） =67.02（年）既本礦井的開采服務年限符合規(guī)范的要求。注：確定井型是要考慮備用系數(shù)的原因是因為礦井每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)有一定的儲備能力，礦井達產(chǎn)后，產(chǎn)量迅速提高，局部地質(zhì)條件變化，使儲量減少，有的礦井由于技術原因使采出率降低，從而減少儲量，為保證有合適的服務年限，確定井型時，必須考慮備用系數(shù)。5）第一水平服務年限校核

52、由本設計第四章井田開拓可知，礦井是單水平上下山開采，水平在-450m，水平服務年限即為全礦井服務年限，為 67.02 年。即本設計第一水平的服務年限符合礦井設計規(guī)范的的要求。表表 3-1 不同礦井設計生產(chǎn)能力時礦井服務年限表不同礦井設計生產(chǎn)能力時礦井服務年限表第一水平設計服務年限煤層傾角礦井設計生產(chǎn)能力（萬 t/a）礦井設計年限（a）45600 及以上7035300-5006030120-2405025201545-9040201515 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

53、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。井田開拓主要研究如何布置開拓巷道等問題，具體有下列幾個問題需認真研究。確定井筒的形式、數(shù)目和配置，合理選擇井筒及工業(yè)場地的位置；合理確定開采水平的數(shù)目和位置；布置大巷及井底車場；確定礦井開采程序，做好開采水平的接替；進行礦井開拓延深、深部開拓及技術改造；合理確定礦井通風、運輸及供電系統(tǒng)。確定開拓問題，需根據(jù)國家政策，綜合考慮地質(zhì)、開采技術等諸多條件，經(jīng)全面比較后才能確定合理的方案。在解決開拓問題時，應遵循下列原則：貫徹執(zhí)行國家有關煤炭工業(yè)的技術政策

54、，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。合理集中開拓部署，簡化生產(chǎn)系統(tǒng)，避免生產(chǎn)分散，做到合理集中生產(chǎn)。合理開發(fā)國家資源，減少煤炭損失。必須貫徹執(zhí)行煤礦安全生產(chǎn)的有關規(guī)定。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)常保持良好狀態(tài)。要適應當前國家的技術水平和設備供應情況，并為采用新技術、新工藝、發(fā)展采煤機械化、綜掘機械化、自動化創(chuàng)造條件。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。本井田開拓方式的選擇，主要考慮到以下幾個因素：1）本

55、井田煤層埋藏較深，煤層可采線在-250m，最深處到-850m 表土層厚度大，120160m。2）本井田瓦斯及涌水比較小,對開拓方式的選擇影響不大。3）本礦地表地勢平坦，且多為農(nóng)田，無大的地表水系和水體，地面平均 標高為+32m。4.1.1 井筒形式的確定井筒形式的確定（1）井筒形式的確定井筒形式有三種：平硐、斜井、立井。一般情況下，平硐最簡單，斜井次之，立井最復雜。具體見表 4-1。本礦井煤層傾角小，平均 7.13，為近水平煤層；表土層厚約 120160 m，無流沙層；水文地質(zhì)情況中等簡單，涌水量不大；井筒需要特殊施工凍結(jié)法建井，因此需采用立井開拓。表表 4-1 井筒形式比較井筒形式比較井筒形

56、式優(yōu)點缺點適用條件平硐1 運輸環(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、延深方便。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)

57、煤層埋藏不深，表土層不厚，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。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）井筒位置的確定井筒位置選擇要有利于減少初期井巷工程量，縮短建井工期，減少占地面積，降低運輸費用，節(jié)省投資；要有利于礦井的迅速達產(chǎn)和正常接替。

58、因此，井筒位置的確定原則：1）沿井田走向的有利位置當井田形狀比較規(guī)則而且儲量分布均勻時，井筒的有利位置應在井田走向中央；當井田儲量呈不均勻分布時，應布置在儲量的中央，以形成兩翼儲量比較均勻的雙翼井田，可使沿井田走向的井下運輸工作量最小，通風網(wǎng)路較短，通風阻力小。2）井筒沿井田傾斜方向的有利位置井筒位于井田淺部時，總石門工程量大，但第一水平及投資較少，建井工期短；井筒位于井田中部時，石門較短，沿石門的運輸工程量較??；井筒位于井田的下部時，石門長度和沿石門的運輸工作量大，如果煤系基底有含水量大的巖層不允許井筒穿過時，它可以延深井筒到深部，對開采井田深部及向下擴展有利。從井筒和工業(yè)場地保護煤柱損失看

59、，井筒愈靠近淺部，煤柱尺寸愈小，愈近深部，煤柱尺寸愈大。因此，一般井筒位于井田傾向方向中偏上的位置。3）有利于礦井初期開采的井筒位置盡可能的使井筒位置靠近淺部初期開采塊段，以減少初期井下開拓巷道的工程量，節(jié)省投資和縮短建井工期。4）地質(zhì)及水文條件對井筒布置影響要保證井筒，井底車場和硐室位于穩(wěn)定的圍巖中，應盡量使井筒不穿過或少穿過流沙層，較大的含水層，較厚沖積層，斷層破碎帶，煤與瓦斯突出的煤層，較軟的煤層及高應力區(qū)。5）井口位置應便于布置工業(yè)廣場井口附近要布置主，副井生產(chǎn)系統(tǒng)的建筑物及引進鐵路專用線。為了便于地面系統(tǒng)間互相連接，以及修筑鐵路專用線與國家鐵路接軌，要求地面平坦，高差不能太大，盡量避

60、免穿過村鎮(zhèn)居民區(qū)，文物古跡保護區(qū)，陷落區(qū)或采空區(qū)，洪水浸入?yún)^(qū)，盡量避免橋涵工程，尤其是大型橋涵隧道工程。6）井口應滿足防洪設計標準附近有河流或水庫時要考慮避免一旦決堤的威脅及防洪措施。由于本井田傾角平緩，厚度變化小，且距離東部國道近。故把井筒置于井田中央，即工業(yè)場地之中。（3）井筒數(shù)目為了滿足井下煤炭的提升，需設置一主井，輔助提升及進風設置一副井。 因為低瓦斯礦井，井田面積較小，表土層厚度大，不宜用邊界式通風，所以不再另設風井，可用主井回風。共計兩個井筒。4.1.2 井筒位置的確定采（帶）區(qū)劃分井筒位置的確定采（帶）區(qū)劃分（1）井筒位置的確定原則1）有利于第一水平的開采，并兼顧其他水平，有利于

61、井底車場和主要運輸大巷的布置，石門的工程量要盡量少；2）有利于首采采區(qū)布置在井筒附近的富煤階段，首采區(qū)要盡量少遷村或不遷村；3）井田兩翼的儲量基本平衡；4）井筒不宜穿過厚表土層、厚含水層、斷層破壞帶、煤與瓦斯突出煤層或軟弱巖層；圖圖 4-1 采帶區(qū)劃分示意圖采帶區(qū)劃分示意圖5）工業(yè)廣場應充分利用地形，有良好的工程地質(zhì)條件，且避開高山、低洼和采空區(qū)，不受崖崩滑坡和洪水的威脅；6）工業(yè)場地宜少占耕地，少壓煤；-250-250-300-550-500-650-500-450-400-450-400-350-500-550-600-450-400-350-300-650-600-550-700-750

62、-600-700N-350-300-650-700 采礦工程系 比例1 5000設計人指導老師評閱老師尉瑞完成日期評閱日期評閱日期東一帶區(qū) 東三采區(qū) 西二帶區(qū) 西十帶區(qū) 西六采區(qū) 西八采區(qū) 西四采區(qū) 7）水源、電源較進，礦井鐵路專用線短，道路布置合理。（2）井筒位置的確定本礦井走向長度較大地勢平坦,主副井筒布置在儲量中央,且兩井筒的地面標高大于歷年最高洪水位標高。具體采區(qū)、帶區(qū)劃分見圖 4-1。4.1.3 工業(yè)場地的位置工業(yè)場地的位置工業(yè)場地的位置選擇在主、副井井口附近，即井田中部。工業(yè)場地的形狀和面積：根據(jù)表 2-3 工業(yè)場地占地面積指標，確定地面工業(yè)場地的占地面積為 12 公頃，形狀為矩形

63、，長邊垂直于井田走向。根據(jù)制圖規(guī)范 1：5000 的圖按 300m* 400m 繪制。4.1.4 開采水平的確定開采水平的確定本礦井主采煤層為 4, 6 號煤層，其它煤層屬急薄且不穩(wěn)定煤層，近期暫不開采可作為后備儲量。4, 6 號煤層屬緩斜煤層，平均傾角為 7,煤層無露頭，煤層埋藏最深處達-850m，垂直高度達 900m。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 200350m，針對于本礦井的實際條件，決定煤層的階段垂高為 300m 左右。由于本礦井瓦斯,涌水及煤層傾角比較小,所以可以考慮上下山的開采方案,考慮到井田范圍不大,所以本礦井也可采用兩水平的開采方式。采用兩個水平劃分時

64、，立井開拓第一水平,由于 6 煤下 200 米有奧灰?guī)r含水層，所以二水平的延深不能考慮采用立井延深，因此，采用暗斜井延深。4.1.5 礦井開拓方案比較礦井開拓方案比較（1）提出方案根據(jù)以上分析，現(xiàn)提出以下四種在技術上可行的開拓方案，如圖 4-2，分述如下：方案一：立井單水平上下山（巖石大巷) 主、副井均為立井，布置于井田中央，大巷布置在巖層當中。方案二：立井單水平上下山（煤層大巷)主、副井均為立井，布置于井田中央，大巷布置在煤層當中。方案三：立井兩水平暗斜井延深（巖石大巷）主、副井均為立井，布置于井田中央，暗斜井延深，大巷布置在巖層當中。方案四：立井兩水平暗斜井延深（煤層大巷）主、副井均為立井

65、，布置于井田中央，暗斜井延深，大巷布置在煤層當中。（2）技術比較 以上所提四個方案中，井筒位置、數(shù)量和軌道大巷、回風大巷長度以及一、二水平采區(qū)和帶區(qū)布置總體一致。區(qū)別在于二水平的開拓方式不同而引起部分基建、生產(chǎn)經(jīng)營費用不同。圖圖 4-2 開拓方案示意圖開拓方案示意圖方案一、二中，區(qū)別在于一方案中巖石大巷，這樣就增加了巖石巷道的掘進，使后期基建費用加大；增加了設備的配備；維護費用；但其優(yōu)點也是顯而易見的：減少了大巷保護煤柱，運輸系統(tǒng)干擾降低，各種運輸暢通，由于是厚煤層開采，通風安全性提高，通風條件優(yōu)化，可以適當減少煤巷的維護，提高了煤炭采出率。方案二中，巖石掘進量明顯較少，而且設備少，環(huán)節(jié)簡單；

66、開拓準備時間短。但通風條件差；巷道維護費用增加。故兩方案中暫取方案一。詳見表 4-2。 方案三、四中，區(qū)別在于大巷的布置位置。方案三中大巷布置在巖層中，這樣就導致巖石掘進量高，開拓費用增加，開拓準備時間增加，但其優(yōu)點突出：維修費用低，可以定向取直，有利于輔助運輸工具的使用，安全性高，保護煤柱少。有利于提高煤炭采出率。方案四中，軌道大巷布置在煤層中，掘進容易，速度快，費用低；開拓準備時間短。但后期的維護費用較高；保護煤柱損失大。經(jīng)粗略估算，兩方案中暫取方案三。詳見表 4-2。（3）經(jīng)濟比較方案一、三有差別的建井工程量、生產(chǎn)經(jīng)營工程量、基建費、生產(chǎn)經(jīng)營費和經(jīng)濟比較結(jié)果，分別匯總于表 4-3表 4-7 中。在上述經(jīng)濟比較中需要說明以下幾點：兩方案大巷布置數(shù)目及位置相同；1.主、副井布置在巖層中，維護費用較低，故未對比其維護費用的差別；2.主、輔運輸大巷斷面大小不同，大巷維護費用按平均維護費用估算；3表表 4-2 各方案粗略估算費用表各方案粗略估算費用表方案一方案二巖石44669.561574.810-4=煤層44669.561299.910-4=基建費大巷2941.45大巷2427.98巖石