1、中國礦業大學2011屆本科畢業生設計（論文） 目 錄一般部分設計1 礦區概述及井田地質特征11.1礦區概述11.1.1 礦區地理位置11.1.2 礦區氣候條件21.1.3 礦區的水文情況21.2 井田地質特征21.2.1 煤系地層31.2.2 水文地質特征41.3 煤層特征61.3.1 可采煤層61.3.2 煤的特征71.3.3 瓦斯，煤塵及自燃82 井田開拓92.1井田境界及開采儲量92.1.1 井田境界92.1.2 礦井儲量計算92.1.3設計生產能力及服務年限142.2 井田開拓152.2.1井田開拓的基本問題152.2.2 礦井基本巷道242.2.3 井下運輸設備選擇312.2.4 礦

2、井提升373 采煤方法及帶區巷道布置403.1煤層地質特征403.1.1帶區位置403.1.2帶區煤層特征403.1.3煤層頂底板巖石構造情況413.1.4水文地質413.1.5地質構造413.1.6地表情況413.2 帶區巷道布置及生產系統423.2.1帶區準備方式的確定423.2.2帶區巷道布置423.2.3帶區生產系統433.2.4帶區內巷道掘進方法453.2.5帶區生產能力及采出率453.2.6帶區車場選型設計463.3 采煤方法473.3.1 采煤工藝方式473.2.2回采巷道布置594 礦井通風604.1礦井通風系統選擇604.1.1礦井地質概況604.1.2開拓方式604.1.3

3、開采方法604.1.4礦井通風方式的選擇614.1.5主要通風機工作方式的選擇624.2帶區通風624.2.1井下通風構筑物624.2.2帶區通風要求：644.2.3工作面通風方式的確定644.3掘進通風664.3.1掘進工作面通風方式664.4.2掘進工作面的風量計算684.4.3局部通風機的選取694.4.4礦井所需風量694.4.5風量分配724.5礦井通風阻力734.5.1計算原則734.5.2通風容易時期和困難時期的確定734.5.3礦井最大阻力路線764.5.4計算礦井摩擦阻力和總阻力：784.5.5個時期的礦井總風阻和總等積孔804.6礦井主要通風機的選型804.6.1選擇通風機

4、的基本原則804.6.2電動機選型854.6.3礦井主要通風設備的配置及要求854.6.4礦井通風費用概算864.7礦井反風措施及裝置874.7.1礦井反風的目的意義874.7.2反風方法及安全可靠性分析875 礦井安全技術措施885.1礦井安全概況885.2礦井火災895.2.1礦井自燃發火概況895.2.2地熱災害895.2.3井下火災的措施895.3礦井瓦斯905.3.1礦井瓦斯地質條件905.3.2預防瓦斯事故措施915.4礦塵915.4.1礦塵的危害及治理915.4.2事故預防及處理計劃的編制96參考文獻99專題部分設計我國礦井瓦斯抽放技術現狀的分析100摘 要1011 瓦斯抽放技術

5、的發展與現狀1011.1瓦斯抽放技術的發展情況1011.2瓦斯抽放率1021.3瓦斯抽放技術的發展1022瓦斯抽放的目的、條件及意義1033瓦斯抽放系統的構成1034瓦斯抽放基本參數1075瓦斯抽放技術分析1096國內礦井瓦斯抽放率低的原因分析1147提高礦井瓦期抽放率的途徑1168對瓦斯抽放的幾點看法1179結論117參考文獻119翻譯部分mitigation of methane emissions from coal mine ventilation air121中文翻譯126煤礦通風系統中瓦斯散發的控制126致 謝130一一般部分設計中國礦業大學2011屆本科畢業生設計（論文） 第 1

6、31 頁1 礦區概述及井田地質特征1.1礦區概述1.1.1 礦區地理位置 平溝煤礦位于安徽省淮北市濉溪縣內。本設計主要設計的是平溝新礦井平溝礦。平溝礦西以省界與河南省永城市毗鄰，東距濉溪縣約10km，東北距淮北市約13km。其地理坐標為： 東經：11637301164115 北緯：335430335800圖1-1 平溝礦交通位置示意圖 礦井東東南淺部以土樓斷層和平溝一礦為界，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通過，可直接接通河南省和安徽省內公路網。礦井鐵路專用線經濉溪站轉接京滬、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.

7、1.2 礦區氣候條件 本區氣候溫和，屬北溫帶季風區海洋大陸性氣候。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（1988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，凍結期一般在12月上旬至次年2月中旬。1.1.3 礦區的水文情況 本礦地處淮北平原中部。礦區內地勢平坦，地表自然標高+30m+32m左右，有自西北向東南傾斜趨勢

8、。基巖無出露，均為巨厚新生界松散層覆蓋。 本區屬淮河流域。區內有王引河、丁溝、任李溝、曹溝等小型溝渠自西北向東南經礦區后，再經沱河注入淮河。礦區內農用灌溝縱橫，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用水皆取于此。1.2 井田地質特征 礦井東東南淺部以土樓斷層和平溝一礦為界，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。1.2.1 煤系地層圖1-2 綜合地質柱狀圖 平溝二

9、礦屬于淮北煤田濉肖礦區，位于淮北煤田中西部，在地層區劃分上屬于華北地層區魯西地層分區徐宿小區。本區地層出露甚少，多為第四系沖、洪積平原覆蓋。礦井范圍內無基巖出露，均為新生界松散層所覆蓋，經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巖，質純、性脆、微晶結構，局部含白云質，高角度裂隙發育。 （2）石炭系（c） 地層厚度129.73m，為本溪組和太原組。 1）中統本溪組（c2b）

10、 地層厚度14.1823.10m。巖性以淺灰色到暗紅色的雜色含鋁泥巖為主，夾有少量的泥質灰巖。含鋁泥巖為中厚層狀，含有鐵質結核及菱鐵鮞粒。與下伏奧陶系地層呈假整合接觸。 2）上統太原組（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，灰到深灰色的石灰巖次之，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）下統山西組（p1s） 下部以太原組頂部一灰之頂為界，上界為鋁質泥巖之底。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

11、可采煤層之一。 2）下統下石盒子組（p1xs） 下界為4煤層下鋁質泥巖底界面，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5.9067.20m

12、，平均厚度28.94m。不整合于二迭系地層之上。 （5）第四系（q） 1）更新統（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層粘土或砂質粘土；部主要由棕黃色夾淺灰綠色粘土、砂質粘土組成，夾13層砂或粘土質砂，頂部含有較多鈣質或鐵錳質結核。 2）全新統（q4） 厚度為20.1839.80m，平均厚度32.79m。 以褐黃色細砂、粉砂、粘土質砂為主，夾粘土及砂質粘土，含螺螄、蚌殼化石，近地表為耕植土壤，屬現代河流泛濫相沉積。1.2.2 水文地質特征 本礦為第三、四系松散層覆蓋下的裂隙充水礦床。根據

13、含水層賦存介質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），太原組石灰巖巖溶裂隙含水層（段），奧陶系石灰巖巖溶裂隙含水層（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資料，對本礦主要含水層水文地質特征敘述如下： （1）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

14、砂、粘土質砂及細砂組成，夾薄層砂質粘土，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粘土組成，其中夾25層砂或粘土質砂。粘土類兩極厚度14.0045.60m，平均厚度29.50m。粘土塑性指數為14.2026.80。粘土類質純致密，可塑性較強。該層（組）分布穩定，隔水性能較好，能阻隔其上、下的含水層的水力聯系。 3）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層粘土或砂質粘土組成。含水砂層厚3.7031

15、.70m，平均11.00m。砂層分布不穩定，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粘土為主，部分夾13層砂或粘土質砂，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、淺黃色細砂、中砂及少量粗砂為主，夾13層粘土或砂質粘土。含水砂層分布不穩定，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11

16、2.00191.80m。其不整合于二迭系之上，主要由灰綠色、淺黃色粘土及砂質粘土夾13層砂層組成，偶夾鈣質及鐵錳質結核。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18.221.0，隔水性良好。本礦內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68215.59m，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，砂巖裂隙不發育，穿過該層段的鉆孔沖洗液只有02-1、03-4等少數孔發生漏失現象，說明該層段的隔水性能較好

17、。 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，是巖層受力區構造破裂極為發育的介質條件。該層段厚度大，分布穩定，垂直裂隙發育。在鉆探過程中曾多次發生涌漏水現象，有些孔漏失嚴重，據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。 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生漏失現象，說明該層（段）的隔水性是好的。 4）第六含水層（

18、段）（區域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，裂隙發育，據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，六含砂巖裂隙發育不均一，局部裂隙發育好，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，裂隙不發育，只有個別孔出現沖洗液漏失現象，此層（段）隔水性能較好。 6）4#煤上、下砂

19、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，巖性以鋁質泥巖為主，局部夾

20、薄層砂巖，該鋁質泥巖為淺灰灰白色，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。砂巖裂隙發育不均，局部多發育垂直裂隙。6煤上砂巖在14勘探線以北厚度較大，含水較豐富。在勘探施工時，曾發生多次沖洗液消耗量大或漏失現象。據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2005年04-4（水17）鉆孔流量測

21、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 本礦井可采煤層有4、6兩個個煤層，其煤層特征見表1-1。 （1）4煤層 位于下石盒子組下部,上距3煤層012.30m,平均5.0m。下距分界鋁質泥巖2460.50m，平均37.50m。煤層結構簡單，無夾矸。煤層厚05.04m，平均3.0m，屬中厚煤層。可采性指數91.0%，變異系數39%，可采區內平均厚度為3.0m，可采面積

22、占92.7%，屬較穩定煤層。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，上距鋁質泥巖3970m，平均55.5m；下距太原組第一層灰巖40.565m，平均53.4m。煤層結構簡單，以單一煤層為主，局部含一層泥巖夾矸。以中厚厚煤層為主，煤層厚度0.555.13m,平均2.9m。可采性指數97.5%，變異系數26%，可采區內平均厚度為2.9m，可采面積94.6%，屬較穩定煤層。在礦井的東北部具巖漿巖侵區和沖刷區，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煤層為全區可采，結構較簡單的較穩定中厚煤層,

23、下面的設計只針對這兩層煤。表1-1 可采煤層特征表煤層層間距/m厚度/ m變異系數1%夾矸穩定類型頂、底板主要巖性最大-最小平均最大-最小平均40-5.043.039無較穩定頂板多為泥巖，底板多為泥巖及粉砂巖6129.6-68.191.90.55-5.132.926局部含一層較穩定頂板多為泥巖及砂巖，底板多為泥巖及粉砂巖1.3.2 煤的特征 煤的物理性質見表1-2。表1-2 各煤層物理性質統計表 特 煤層 征性 質 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 構條帶狀、線理狀條帶狀、線理狀構 造層狀層狀塊 度粉末、碎塊碎塊內生裂隙發育較發育視 密 度1.511.4

24、7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1-3各煤層宏觀煤巖特征表 煤層特征 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 （1）揮發分（vdat） 本礦井各煤層均屬低揮發分煤。4、6煤層的揮發分產率見表1-4表1-4 各煤層揮發分產率統計 含 煤 量 層煤樣46兩極值平均值(點)兩極值平均值(點)原 煤9.02-25.7913.84(48)7.79-17.6612.05(52)精 煤8.29-14.5811.27(80)7.37-19.8010.16(82) 貧煤揮發分一般在10%15%之間，無煙煤揮發分一般在8%10%之間。本礦井各煤層

25、揮發分產率與煤層相對深度有一定的相關性。在縱向上由淺到深，揮發分產率逐漸減小；在平面上，沿走向自東向西有逐漸減小的趨勢。 本礦井揮發分產率總體較低，與淮北煤田大部分礦井相比較，顯示出較高異常，說明本區在接受深成變質的同時，還受到巖漿熱力變質作用。1.3.3 瓦斯，煤塵及自燃 （1）瓦斯 根據精查地質報告的瓦斯地質資料，全礦井最大絕對瓦斯涌出量為5.622 m3/min,最大相對瓦斯涌出量為1.732m3/t，礦井瓦斯等級應定為低瓦斯礦井。 （2）煤塵和煤的自燃 據煤塵爆炸，測試結果，各煤層火焰長度為2540mm，均有爆炸危險性，須通入2045%的巖粉方能抑制爆炸。建議采用濕式打眼、煤層注水、放

26、炮噴霧、凈化水幕、轉載點噴霧、沖洗巷幫等綜合防塵措施。 據煤的自燃發火傾向測試結果，各煤層均屬不自燃發火煤層（級）。2 井田開拓2.1井田境界及開采儲量2.1.1 井田境界 平溝二礦位于安徽省淮北市濉溪縣劉橋鎮境內。西以省界與河南省永城市毗鄰，東距濉溪縣約10km，東北距淮北市約13km。 礦井范圍東東南淺部以土樓斷層和平溝一礦為界，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5.08-5.71km，平均走向長度為5.62km，傾斜寬為2.38-3.63km，平均為3.26 km，平均傾角為約為7度，井田水平寬度為2.71-3.04 km，水平面積為18.32平方公里。2.1.2

27、礦井儲量計算 1構造類型 煤層內傾角為415，褶曲與斷層均較發育，無巖漿活動，為中等構造地區，屬于第二類。 2 礦井工業儲量 礦井工業儲量是指在井田范圍內，經地質勘探，煤層厚度和質量均合乎開采要求，地質構造比較清楚。 根據已看勘探的煤種以貧煤為主，其次是無煙煤，由表2-1知最低可采厚度為0.7m。表2-1 儲量計算厚度、灰分指標儲量類別能利用儲量尚可利用儲量煤的種類煉焦用煤非煉焦用煤褐煤煉焦用煤非煉焦用煤褐煤最低可采厚度/m緩斜煤層（0-25）0.70.70.80.50.60.7傾斜煤層（25-45）0.60.70.70.40.50.6急斜煤層（45）0.50.60.60.40.40.5最低灰

28、分%4050 本礦井設計對4，6煤層進行開采設計，它們的厚度分別為3.0、2.9，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儲量。地質塊段法就是根據一定的地質勘探或開采特征，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，每個塊段內至少應有一個以上的鉆孔。塊段劃分如圖2-1所示。圖2-1 塊段劃分示意圖 根據煤炭工業設計規范，求得以下各儲量類型的值：（1）礦井地質資源量 礦井地質資源量可由以下等式計算： （2-1）式中

29、：礦井地質資源量，mt； 煤層平均厚度，m； 煤層底面面積，m3； 煤容重，t/m3。 將各參數代入（2-1）式中可得表2-2，所以地質儲量為： =142.94（mt）表2-2 煤層地質儲量計算煤層塊段傾角/()塊段面積/km2煤厚/m容重/t/m3儲量/mt煤層總儲量/mt總儲量/mt4#16.42.433.01.510.9472.69142.94253.063.01.513.77313.73.493.01.515.7144.23.223.01.514.4956.33.953.01.517.786#16.42.432.91.510.5770.25253.062.91.513.31313.73

30、.492.91.515.1844.23.222.91.514.0156.33.952.91.517.18 （2）礦井工業儲量 根據鉆孔布置，在礦井地質資源量中，60%探明的，30%控制的，10%推斷的。根據煤層厚度和煤質，在探明的和控制的資源量中，70%的是經濟的基礎儲量，30%的是邊際經濟的基礎儲量，則礦井工業資源/儲量由式計算。 礦井工業儲量可用下式計算： （2-2）式中 礦井工業資源/儲量； 探明的資源量中經濟的基礎儲量； 控制的資源量中經濟的基礎儲量； 探明的資源量中邊際經濟的基礎儲量； 控制的資源量中經濟的基礎儲量； 推斷的資源量； 可信度系數，取0.70.9。地質構造簡單、煤層賦存

31、穩定的礦井，值取0.9；地質構造復雜、煤層賦存較穩定的礦井，取0.7。該式取0.8。 68.65（mt） 31.23（mt） 20.09（mt） 10.00（mt） 8.22（mt） 因此將各數代入式2-2得：138.19（mt）3工業廣場煤柱 根據煤炭工業設計規范不同井型與其對應的工業廣場面積見表2-4。第5-22條規定：工業廣場的面積為0.8-1.1平方公頃/10萬噸。本礦井設計生產能力為120萬噸/年，所以取工業廣場的尺寸為300m400m的長方形。煤層的平均傾角為10度，工業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-500m，該處表土層厚度為120-16

32、0m，主井、副井，地表建筑物均布置在工業廣場內。工業廣場按級保護留維護帶，寬度為15m。本礦井的地質條件件及沖積層和基巖層移動角見表2-3。表2-3 巖層移動角廣場中心深度/m煤層傾角煤層/m沖擊層/m-500103.0、2.915045757565表2-4 工業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1.0120-1801.245-901.59-301.8 由此根據上述以知條件，畫出如圖2-2所示的工業廣場保護煤柱的尺寸：圖2-2 工業廣場保護煤柱2）各類保護煤柱面積計算邊界煤柱留設計算邊界煤柱 /cos (2-3)式中：邊界煤柱損失量，萬t； 邊界長度,

33、km； 邊界寬度,m； 煤層厚度,m； 煤的容重，1.5。4#煤層:zb=83.28萬t6#煤層:zb=80.5萬t 工業廣場煤柱留設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/cos7=755694.95m2 s6煤=854064.19/cos7=862691.10m2 則：工業廣場的煤柱量為： z工=smr （2-4） 式中： z工工業廣場煤柱量，萬噸； s工業廣場壓煤面積，； m 煤層厚度，4煤3.0m，6煤2.9m； r 煤的容重, 1.5t/m3。 則： z

34、4煤=755694.953.01.510-4 =340.06(萬噸) z6煤=862691.102.91.510-4 =375.27(萬噸) z工=340.06+375.27=715.33(萬噸)地面建筑物煤柱的留設 本井田范圍內住有零散村民，在開采過程中將對其搬遷，因此不需留設煤柱。 大巷保護煤柱 大巷中心距離為50m，大巷兩側的保護煤柱寬度各為25m，根據式2-3計算，則大巷保護煤柱為： 4#煤層86.44萬t，6#煤層83萬t 井筒保護煤柱：主、副井井筒保護煤柱在工業場地保護煤柱范圍內，工業廣場不在開采范圍內，故不需留設。各種損失見表2-5所示。表 2-5 可采儲量計算表煤層工業儲量（m

35、t）煤 柱 損 失（萬t）工業廣場井田邊界大巷合計472.9340.0683.2886.44509.78670.25375.2780.583538.774礦井可采儲量 礦井設計可采儲量 （2-5） 式中zk礦井設計可采儲量； p2工業場地和主要井巷煤柱損失量之和； c采區采出率，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：zk（zkp2）c（138.1910.4855）0.85108.44（mt）2.1.3設計生產能力及服務年限1礦井工作制度 按照煤炭工業礦井設計規范中規定，參考關于煤礦設計規范中若干條文修改的說明，確定本礦井設計生產能力按年工作日330

36、天計算，四六制作業（三班生產，一班檢修），凈提升時間為16小時。2礦井設計生產能力及服務年限 (1)礦井設計生產能力 因為本井田設計豐富，主采煤層賦存條件簡單，井田內部無較大斷層，比較合適布置大型礦井，經校核后確定本礦井的設計生產能力為120萬噸/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 平溝二礦4、6煤層均為中厚煤層，煤層平均傾角為7度，地質構造簡單，賦存較穩定，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）輔助生產環節的能力校核 本

37、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，工作面生產原煤一律用帶式輸送機運到采區煤倉，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車方便，通過能力大，滿足矸石、材料及人員的調動要求。所以輔助生產環節完全能夠滿足設計生產能力的要求。 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，水文地質條件較簡單。礦井通風采用對角式通風，礦井達產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。本井田內存在若干小斷層，已經查到且

38、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能力。 4）儲量條件校核 井田的設計生產能力應于礦井的可采儲量相適應，以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) （2-6） 其中：t礦井的服務年限，年； zk礦井的可采儲量，108.44mt； a 礦井的設計生產能力，1.2mt/a； k礦井儲量備用系數，取1.4。 則： t=108.44（1.21.4） =64.57（年） 既本礦井的開采服務年限符合規范的要求。 注：確定井型是要考慮備用系數的原因是因為礦井每個生產環節有一定的儲備能力，礦井達產后，產量迅速提高，局部地質條件變化，使儲

39、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。 5）第一水平服務年限校核 由本設計下一部分井田開拓部分中可知，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64.57年。 即本設計第一水平的服務年限符合礦井設計規范的的要求。表2-6 不同礦井設計生產能力時礦井服務年限表礦井設計生產能力（萬t/a）礦井設計年限（a）第一水平設計服務年限煤層傾角45600及以上7035300-5006030120-2405025201545-90402015152.2 井田開拓2.2.1井田開拓的基本問題1.地質條件對開

40、采的影響 井田開拓是指在井田范圍內，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系統。這些用于開拓的井下巷道的形式、數量、位置及其相互聯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、數目和配置，合理選擇井筒及工業場地的位置； 合理確定開采水平的數目和位置； 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。 確定開拓問題，需根

41、據國家政策，綜合考慮地質、開采技術等諸多條件，經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： 貫徹執行國家有關煤炭工業的技術政策，為早出煤、出好煤高產高效創造條件。在保證生產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，節約基建投資，加快礦井建設。 合理集中開拓部署，簡化生產系統，避免生產分散，做到合理集中生產。 合理開發國家資源，減少煤炭損失。 必須貫徹執行煤礦安全生產的有關規定。要建立完善的通風、運輸、供電系統，創造良好的生產條件，減少巷道維護量，使主要巷道經常保持良好狀態。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、發展采煤機械化、綜掘機

42、械化、自動化創造條件。根據用戶需要，應照顧到不同媒質、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，且多為農田，無大的地表水系和水體，地面平均標高為+32m。2 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2-7。 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

43、流沙層；水文地質情況中等簡單，涌水量不大；井筒需要特殊施工凍結法建井，因此需采用立井開拓。表2-7 井筒形式比較井筒形式優點缺點適用條件平硐1運輸環節和設備少、系統簡單、費用低。2工業設施簡單。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，

44、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。井田內煤層埋藏不深，表土層不厚，水文地質條件簡單，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

45、短建井工期，減少占地面積，降低運輸費用，節省投資；要有利于礦井的迅速達產和正常接替。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小；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

46、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。從井筒和工業場地保護煤柱損失看，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，節省投資和縮短建井工期。 4）地質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。 5）井口位置應便于布置工業廣場 井口附近要布置主，副井生產系統的建筑物及引進鐵路

47、專用線。為了便于地面系統間互相連接，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，盡量避免穿過村鎮居民區，文物古跡保護區，陷落區或采空區，洪水浸入區，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，即工業場地之中。 （3）井筒數目 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。3.井筒位置的確定采（帶）區

48、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）有利于首采采區布置在井筒附近的富煤階段，首采區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； 5）工業廣場應充分利用地形，有良好的工程地質條件，且避開高山、低洼和采空區，不受崖崩滑坡和洪水的威脅； 6）工業場地宜少占耕地，少壓煤； 7）水源、電源較進，礦井鐵路專用線短，道路布置合理。圖2-3采區、帶區劃分示意圖 （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

49、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、帶區劃分見圖2-3。4工業場地的位置 工業場地的位置選擇在主、副井井口附近，即井田中部。 工業場地的形狀和面積：根據表2-3工業場地占地面積指標，確定地面工業場地的占地面積為12公頃，形狀為矩形，長邊垂直于井田走向。根據制圖規范1：5000的圖按300m400m繪制。5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。根據煤炭工業設計規范規定，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，立井開拓第一水平,由于6煤下