淮北礦業(yè)集團石臺煤礦初步設計【優(yōu)秀采礦工程課程畢業(yè)設計+含7張CAD圖紙+帶任務書+132頁加正文4.33萬字】-tmsj01
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井底車場總平面圖.dwg
井田開拓剖面圖.dwg
井田開拓平面圖.dwg
交通位置.dwg
工作面循環(huán)圖.dwg
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采區(qū)巷道布置及機械配置剖面圖.dwg
采區(qū)巷道布置及機械配置平面圖.dwg
淮北礦業(yè)集團石臺煤礦初步設計
摘 要
本設計的井田面積為20.1平方千米，年產量120萬噸。井田內煤層賦存比較穩(wěn)定，煤層傾角8－22°，平均煤厚3.48m，整體地質條件比較簡單，在井田范圍南部和中央均有斷層發(fā)育。瓦斯和二氧化碳含量相對不高，涌水量也不大。根據實際的地質資料情況進行井田開拓和準備方式的初步設計，該礦井決定采用三立井上山開采，煤層分采區(qū)上山聯(lián)合布置的開拓方式，設計采用綜合機械化一次采全高回采工藝，走向長壁采煤法，用全部跨落法處理采空區(qū)。并對礦井運輸、礦井提升、礦井排水和礦井通風等各個生產系統(tǒng)的設備選型計算，以及對礦井安全技術措施和環(huán)境保護提出要求，完成整個礦井的初步設計。礦井全部實現(xiàn)機械化，采用先進技術和借鑒已實現(xiàn)高產高效現(xiàn)代化礦井的經驗，實現(xiàn)一礦一面高產高效礦井從而達到良好的經濟效益和社會效益。
關鍵詞：立井 、走向長壁、一次采全高、綜合機械化、高產高效
Abstract
These designed allotment area for 20.1 square kilometers，Yearly Output 120 trillion. Allotment intrinsically ocurrence of coal seam compare stabilize，coal seam pitch 8－22acid，average coal thick 3.48m，integrally nature condition compare simplicity，at allotment scope east normalizing function of the stomach and pleen center equal have got dislocation upgrowth. Both methane and carbon dioxide content relatively do not high, and neither do inflow of water no large either. On the basis of Preliminary Design，said shaft opt in adopt three vertical shaft fluctuate mountain exploitation，coal seam grouping band region fluctuate mountain co- disposal 'mode of opening，design adopt comprehensive mechanization full-seam mining stopper art，Alignment longwall method，treat goaf with whole straddle alight law from actual geologic information instance proceed allotment exploit and stand-by mode. The Preliminary Design of the both combine versus mine haul, shaft exaltation, shaft drain and ventilation of mines isopuant systemic equipment lectotype count，as well as versus shaft technical safety measures and environmental protection claim，complete wholly shaft. Both shaft whole realize mechanization，adopt advanced techniques and use for reference afterwards realize high yield highly active modernization shaft 'experience，realize one mine not both high yield highly active shaft thereby run up to favorable economic benefit and social benefit.
Keywords： Vertical shaft, Alignment long wall , full-seam mining, comprehensive mechanization, high yield highly active.
前 言
本次畢業(yè)設計是據在淮北礦業(yè)集團石臺煤礦進行的畢業(yè)實習中所收集的礦井生產圖紙和資料，并作了一些改動以后，對礦井進行的初步設計。
采礦工程畢業(yè)設計是采礦工程專業(yè)全部教學進程中的最后一個環(huán)節(jié)。作為對大學生在學校的最后一次綜合性的知識技能考查，它主要是考查學生這四年來對基礎知識及其專業(yè)知識的掌握情況，使學生學會自我思考、自行設計。在設計過程中，把所學的理論知識與實踐經驗綜合起來應用。這樣達到了對理論知識“溫故而知新“的作用，同時也學到了一些實際生產過程中的經驗。
設計的過程就是一個不斷認識和學習的過程。在本次設計過程中，認真貫徹《礦產資源法》、《煤炭法煤炭工業(yè)技術政策》、《煤炭安全規(guī)程》、《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》以及國家其它發(fā)展煤炭工業(yè)的方針政策，積極采用切實可行高產高效的先進技術與工藝，力爭自己的設計成果達到較高水平。
本設計以《實踐教學大綱及指導書》為依據，嚴格按照《安全規(guī)程》的要求，采用工程技術語言，對礦井的開拓、準備、運輸、提升、排水、通風等各個生產系統(tǒng)進行了初步設計。由于時間關系和設計者水平有限，設計中失誤之處在所難免，敬請審閱老師給予批評指正！
目 錄
1 礦區(qū)概況及井田地質特征 1
1.1礦區(qū)概況 1
1.1.1 地理位置與交通 1
1.1.2 自然環(huán)境 2
1.1.3 礦井附近的工農業(yè)情況 2
1.1.4 水源、電源、勞動力及建材來源 2
1.2 井田地質特征 3
1.2.1 地層 3
1.2.2 構造 3
1.2.3 煤層及頂底板巖性特征 5
1.2.4 水文地質特征 6
1.2.5 沼氣、煤塵和自燃 10
1.2.6 煤質、煤的牌號與用途 10
2 礦井儲量、年產量及服務年限 12
2.1井田境界 12
2.2 井田儲量 12
2.2.1 礦井工業(yè)儲量 13
2.2.2 礦井設計儲量 14
2.2.3 礦井設計可采儲量 15
2.3 礦井年產量及服務年限 18
2.3.1礦井工業(yè)制度 18
2.3.2礦井設計生產能力 18
2.3.3井型校核 18
3 井田開拓 21
3.1概述 21
3.1.1 開拓方式選擇 21
3.1.2 影響礦井開拓的主要因素分析 21
3.2 井田開拓 22
3.2.1 井田開拓方式 22
3.2.2 井筒形式、數目、及其配置 22
3.2.3井底車場和大巷的布置 25
3.2.4 方案的提出及方案比較 26
3.3井筒特征 34
3.3.1 主井 34
3.3.2 副井 35
3.3.3 風井 37
3.4 井底車場及主要巷道 38
3.4.1 車場設計基本參數 39
3.4.2一些基本問題的確定 40
3.4.3 線路連接計算 41
3.4.4 車場區(qū)段劃分及調車 43
3.4.5坡度計算 47
3.4.6確定各井底車場硐室位置 47
3.4.7主要巷道 49
3.5 開采順序及采區(qū)回采工作面的配置 51
3.5.1開采順序 51
3.5.2保證年產量的同采采區(qū)數和工作面數 51
3.6井巷工程量及建井工期 54
3.6.1概述 54
3.6.2井巷工程量和建井周期的各計算圖表 54
4 采煤方法 57
4.1 采煤方法的選擇 57
4.2 采區(qū)巷道布置及生產系統(tǒng) 57
4.2.1采區(qū)走向長度的計算的確定（以第一水平采區(qū)為例） 57
4.2.2確定采區(qū)走向長度及工作面數目 57
4.2.3回采巷道的布置 58
4.2.4聯(lián)絡巷的布置 58
4.2.5采區(qū)上、中、下部車場形式 58
4.2.6采區(qū)硐室 60
4.2.7 采區(qū)千噸掘進率、采區(qū)掘進出煤率及采區(qū)回采率 60
4.2.8確定采區(qū)巷道掘進方法、設備數量及掘進工作面數 62
4.2.9采區(qū)生產系統(tǒng) 63
4.3 回采工藝設計 64
4.3.1綜采工作面的主要設備 64
4.3.2工作面循環(huán)方式和循環(huán)作業(yè)圖表的編制 66
5 礦井運輸、提升及排水 69
5.1 概述 69
5.1.1 井下運輸設計的原始條件和數據 69
5.1.2 礦井運輸系統(tǒng) 69
5.1.3 礦井運輸設備選型應遵循的原則 70
5.2運輸設備的選型計算 70
5.2.1 采區(qū)運輸設備的選型 70
5.2.2 大巷運輸設備 72
5.3 礦井提升 81
5.3.1 礦井提升設計的主要依據和原始資料 81
5.3.2 提升設備的選型計算 82
5.4 礦井排水 91
5.4.1概述 91
5.４.2排水設備選型計算 92
6 礦井通風系統(tǒng)的選擇 100
6.1礦井通風系統(tǒng) 100
6.1.1通風設計的基本依據 100
6.1.2礦井通風系統(tǒng)要符合下列要求： 100
6.1.3礦井通風系統(tǒng)的確定 101
6.2 風量計算及風量分配 101
6.2.1采煤工作面實際需風量 102
6.2.2掘進工作面所需風量 103
6.2.3峒室實際需風量 103
6.2.4風速驗算： 105
6.3 礦井通風阻力計算 105
6.3.1計算原則 106
6.3.2計算方法 107
6.3.3計算礦井的總風阻及總等積孔 109
6.4扇風機的選型 110
6.4.1選擇主扇 110
6.4.2選擇電動機 111
6.5礦井安全技術措施 112
6.5.1預防瓦斯爆炸的措施 112
6.5.2防塵措施 113
6.5.3預防井下火災的措施 113
6.5.4為防止井下水災的措施 114
6.5.5大巷穿越斷層的措施 114
6.5.6井底車場三角巖柱的支護措施 115
7 礦山環(huán)保 116
7.1礦山污染源概述 116
7.1.1大氣污染 116
7.1.2廢水排放 116
7.1.3固體廢棄物排放 117
7.1.4噪聲污染 117
7.2 礦山污染源的防治 117
7.2.1大氣污染防治 117
7.2.2礦山水污染的防治 118
7.2.3礦渣利用 118
7.2.4噪聲的控制 118
結論 120
致謝 122
參考文獻 123
1 淮北礦業(yè)集團石臺煤礦初步設計 摘 要 本設計的井田面積為 產量 120萬噸。井田內煤層賦存比較穩(wěn)定，煤層傾角 8－ 22°，平均煤厚 體地質條件比較簡單，在井田范圍南部和中央均有斷層發(fā)育。瓦斯和二氧化碳含量相對不高，涌水量也不大。根據實際的地質資料情況進行井田開拓和準備方式的初步設計，該礦井決定采用三立井上山開采，煤層分采區(qū)上山聯(lián)合布置的開拓方式， 設計采用綜合機械化一次采全高回采工藝，走向長壁采煤法，用全部跨落法處理采空區(qū)。 并對礦井運輸、礦井提升、礦井排水和礦井通風等各個生產系 統(tǒng)的設備選型計算，以及對礦井安全技術措施和環(huán)境保護提出要求，完成整個礦井的初步設計。礦井全部實現(xiàn)機械化，采用先進技術和借鑒已實現(xiàn)高產高效現(xiàn)代化礦井的經驗，實現(xiàn)一礦一面高產高效礦井從而達到良好的經濟效益和社會效益。 關鍵詞 ：立井 、走向長壁、一次采全高、綜合機械化、高產高效 2 0.1 20 of － 22at of do do of no On in of of of as as up to 3 前 言 本次畢業(yè)設計是據在淮北礦業(yè)集團石臺煤礦進行的畢業(yè)實習中所收集的礦井生產圖紙和資料， 并作了一些改動以后，對礦井進行的初步 設計。 采礦工程畢業(yè)設計是采礦工程專業(yè)全部教學進程中的最后一個環(huán)節(jié)。作為對大學生在學校的最后一次綜合性的知識技能考查，它主要是考查學生這四年來對基礎知識及其專業(yè)知識的掌握情況，使學生學會自我思考、自行設計。在設計過程中，把所學的理論知識與實踐經驗綜合起來應用。這樣達到了對理論知識“溫故而知新“的作用，同時也學到了一些實際生產過程中的經驗。 設計的過程就是一個不斷認識和學習的過程。在本次設計過程中，認真貫徹《礦產資源法》、《煤炭法煤炭工業(yè)技術政策》、《煤炭安全規(guī)程》、《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》以及國家其它發(fā)展煤 炭工業(yè)的方針政策，積極采用切實可行高產高效的先進技術與工藝，力爭自己的設計成果達到較高水平。 本設計以《實踐教學大綱及指導書》為依據，嚴格按照《安全規(guī)程》的要求，采用工程技術語言，對礦井的開拓、準備、運輸、提升、排水、通風等各個生產系統(tǒng)進行了初步設計。由于時間關系和設計者水平有限，設計中失誤之處在所難免，敬請審閱老師給予批評指正！ 4 目 錄 1 礦區(qū)概況及井田地質特 征 ........................ 9 ..................................... 9 理位置與交通 ..................................... 9 然環(huán)境 .......................................... 10 井附近的工農業(yè)情況 .............................. 10 源、電源、勞動力及建材來源 ...................... 10 田地質特征 ................................ 11 層 .............................................. 11 造 .............................................. 11 層及頂底板巖性特征 .............................. 13 文地 質特征 ...................................... 14 氣、煤塵和自燃 .................................. 18 質、煤的牌號與用途 .............................. 18 2 礦井儲量、年產量及服務年限 ................... 20 .................................... 20 田儲量 ................................... 20 礦井工業(yè)儲量 ..................................... 21 礦井設計儲量 ..................................... 22 礦井設計可采儲量 ................................. 23 井年產量及服務年限 ........................ 26 ....................................... 26 ................................... 26 5 ........................................... 26 3 井田開拓 .................................... 29 ........................................ 29 拓方式選擇 ...................................... 29 響礦井開拓的主要因素分析 ........................ 29 田開拓 ................................... 30 田開拓方式 ...................................... 30 筒形式、數目、及其配置 .......................... 30 ............................... 33 案的提出及方案比較 .............................. 34 .................................... 42 井 .............................................. 42 井 .............................................. 43 井 .............................................. 45 井底車場及主要巷道 ......................... 46 場設計基本參數 .................................. 47 ................................. 48 線路連接計算 ..................................... 49 車場區(qū)段劃分及調車 ............................... 52 ........................................... 56 ............................. 56 ........................................... 58 開采順序及采區(qū)回采工作面的配置 ............. 60 ........................................... 60 采區(qū)數和工作面數 ................... 60 6 ........................ 63 ............................................... 63 ................... 63 4 采煤方法 ................................... 66 煤方法的選擇 .............................. 66 采區(qū)巷道布置及生產系統(tǒng) ..................... 66 第一水平采區(qū)為例） ..... 66 ....................... 66 ..................................... 67 ....................................... 67 、下部車場形式 ........................... 67 ........................................... 69 區(qū)千噸掘進率、采區(qū)掘進出煤率及采區(qū)回采率 ........ 69 備數量及掘進工作面數 ....... 71 ....................................... 72 采工藝設計 ................................. 73 ............................... 73 ................. 75 5 礦井運輸、提升及排水 ......................... 78 述 ....................................... 78 下運輸設計的原始條件和數據 ...................... 78 礦 井運輸系統(tǒng) ..................................... 78 礦井運輸設備選型應遵循的原則 ..................... 79 輸設備的選型計算 ........................... 79 7 區(qū)運輸設備的選型 ................................ 79 巷運輸設備 ...................................... 81 井提升 ................................... 90 井提升設計的主要依據和原始資料 .................. 90 升設備的選型計算 ................................ 91 井排水 ................................. 100 .............................................. 100 2排水設備選型計算 ................................. 101 6 礦井通風系統(tǒng)的選擇 .......................... 109 井通風系統(tǒng) ................................ 109 ................................ 109 ...................... 109 ................................ 110 量計算及風量分配 ......................... 110 .............................. 111 ................................ 112 .................................... 112 ........................................ 114 礦井通風阻力計算 .......................... 114 .......................................... 115 .......................................... 116 ........................ 118 ............................... 119 8 .......................................... 119 ........................................ 120 ........................... 121 ................................ 121 .......................................... 122 ................................ 122 .............................. 123 ................................ 123 ........................ 124 7 礦山環(huán)保 ................................... 125 山污染源概述 .............................. 125 .......................................... 125 .......................................... 125 .................................... 126 .......................................... 126 山污染源的防治 ........................... 126 ...................................... 126 .................................. 127 .......................................... 127 ........................................ 127 結論 .......................................... 129 致謝 .......................................... 131 參考文獻 ...................................... 132 9 1 礦區(qū)概況及井田地質特征 區(qū)概況 理位置與交 通 石臺礦位于皖、蘇兩省交接的淮北市東北部 ,行政區(qū)劃分為杜集區(qū)石臺鎮(zhèn)管轄 ,上級主管部門為安徽省淮北礦業(yè)集團 ,井田南部及東部以人為邊界分別與淮北礦業(yè)集團張莊礦、永固礦分界 ,西以 北至煤層露頭線 ,南北長約 m ,東西寬約 ,面積約 20理位置為東經 116° 37? 17?，北緯 33° 55? 25?。 該礦西至淮北市 15㎞，北距江蘇省徐州市 50㎞，西北 150 ㎞可達京九、隴海兩主干鐵路的交通樞紐 北 50㎞到津浦、隴海兩鐵路之樞紐 內鐵路運輸 有礦用鐵路經符夾線至符離集，可通往華東各工業(yè)城市。公路可直通徐州、宿州、阜陽等地，交通十分便利。優(yōu)越的地理位置為煤炭市場的開發(fā)創(chuàng)造了得天獨厚的條件。 交通位置圖見圖 1籬集徐州徽安交通位置示意圖淮南常州無錫蕪湖鎮(zhèn)江合肥南京清江蚌阜符籬集清江阜陽周口淮北連云港棗莊濟寧商丘開封岳城灰古集夾河寨程莊郭莊杜樓馬井張大莊花溝集觀堂集宿縣礦區(qū)臨渙礦區(qū)渦陽礦區(qū)濉肖礦區(qū)蘇江永固集朔里岱河張莊石臺肖縣徐州市淮北市亳州市永城市南河安 徽 淮 北 礦 業(yè) 集 團煤 田 平 面 圖 及交 通 位 置 圖圖 1石臺礦交通位置圖 10 然環(huán)境 本礦區(qū)屬于黃淮沖積平原，區(qū)內地勢平坦，地面標高 +右，井田西部約 3㎞有閘河向南注入淮河，最大排洪量 s。 1973年 7月 14日最高水位：閘河 +深 位隨季節(jié)變化，冬季有干涸的現(xiàn)象。工業(yè)廣場的附近一帶歷史最高水位標高不大于 +區(qū)開發(fā)建設的過程中逐步完善排澇工程，內澇基本解除，地表水對礦井開采及礦區(qū)建設沒有危害。 礦區(qū)為半干燥大陸性氣候，夏季多東南風，冬季多西北風。據淮北市氣象站氣象資料表明， 70年代中間氣候明顯變化， 1970年 — 1973年夏季多東風和東北風，冬季多西風和西北風。最大風速 16 m/s（ 1971年 3月西北風）。年平均氣溫 14℃，最高氣溫 42℃ （ 1998 年 8 月 12 日），最低氣溫 礦區(qū)內降雨多集中在 6— 8月。最大降雨量 963年 )，最低降雨量 537.7 1966年）。冬季 12月至翌年 3月為降雪期，11月至翌年 4月為凍土期，最大凍土厚度為 19㎝。 礦區(qū)所在地區(qū)歷史上沒有發(fā)生過較大地震。據《中國地震目錄》第二集稱，自公元 925 年以來，安徽省蕭縣等一帶曾發(fā)生強烈地震 38次，按烈度表記載，淮北蕭縣烈度小于 6度。 井附近的工農業(yè)情況 石臺礦附近地主要廠礦企業(yè)有：南部有淮北礦業(yè)集團張莊礦，東部有永固礦，西北部有 朔里礦，西部為岱河礦區(qū)。礦井所在地為黃淮沖積平原，地勢平坦，農業(yè)比較發(fā)達，主要農作物為：小麥、玉米、大豆、棉花。 源、電源、勞動力及建材來源 礦井用水主要分為地面用水和井下用水。地面用水主要是有二眼水源井及一座水廠來供應；井下降塵用水采用井下排水經處理后再返回井下。礦井采用雙回路供電，一路來自馬莊區(qū)域變電所，供電距離 14㎞，另一路來自朔里礦 35面變電所，供電距離 礦區(qū)位于皖北平原上 11 的人口稠密區(qū)，勞動力資源比較豐富。土產建筑材料磚、瓦、石子和料石均可就地供應，鋼材 、木材和水泥等物 資可經公路及鐵路直接運至礦井工業(yè)廣場。 田地質特征 層 井田含煤層由下至上有太原群、山西組、下石盒子組、上石盒子組。 太原群（ 120m～ 145m，平均 性主要由隱晶質灰?guī)r、泥巖組成，共由 12 層石灰?guī)r及薄層海相灰色細砂巖與粉砂巖組成，底部為含鋁質泥巖，石灰?guī)r厚度大于 8m 者有 3、 4、 12 層，其中 4 灰層最厚 15m～ 20m，含燧石的石灰?guī)r有 4、 9、 10、 12 層。頂部灰?guī)r穩(wěn)定，厚度 2m，為 標志，底部灰?guī)r厚 13m～ 17m，一般 15m，以含燧石結核為主要特 征。 山西組（ 度 125 m，由灰白色細 巖互層及灰色粉沙巖。山西組上部為砂巖含水組（ 6 煤含水組），以細砂巖為主，砂巖厚度 15m～ 50m，一般 25m，為 6 煤層直接頂板砂巖。底部隔水層以粉砂巖、砂質泥巖、泥巖組成，厚度 20m～ 40m，一般 25m，下部泥巖厚度 8m～ 12m，巖性致密，隔水性能強，分布穩(wěn)定，是一良好隔水層。 下石盒子組（ 度 175m～ 246m，平均厚度 198m。以灰、灰綠色富含菱鐵質鮞子的泥巖、粉砂巖。局部為灰 中粒砂巖，底部為湖泊相淺灰色鋁土泥巖， 為 上石盒子組（ 度大于 600m，底部為 部為暗紫色的粗 分較雜的泥巖帶厚層砂巖；中部以灰綠色為主的碎屑巖，會暗紫色及少量紫黃色斑快、含量星分布的鮞子狀砂巖。 造 本礦區(qū)屬于秦嶺緯向構造之東延伸部分，在區(qū)內形成了閘河盆地復式 12 向斜，位于其中部，在朔里背斜的東部。區(qū)內主要有童臺向斜和張莊向斜。地層傾向北北西至北北東，傾角 8°～ 22°，平均 16°，其規(guī)律是：在 0°左右，在 高線逐漸 變?yōu)?10°～22°。本區(qū)以寬緩褶區(qū)為主，由于沿走向的傾向變化和沿傾向的傾向變化，形成了次一級的褶區(qū)較多。地質主要褶區(qū)特征表見 1 較大的斷層構造受復式向斜的影響，有一定的規(guī)律，近南北者以正斷層為主，近東西者以逆斷層為主。井田內在勘探中共發(fā)現(xiàn)斷層 3條： 斷層位于井田西部 ,為井田之西界。該斷層略呈彎曲分布 ,總體走向 40° W,斷層面傾向 角 70° ,西盤上升 ,東盤相對下降 ,為一逆斷層。斷層落差南小北大 ,落差為 30m～ 100m。在井田范圍內走向長約 部向張莊礦區(qū)延伸 ,向北 延伸至朔里礦區(qū) ,斷層旁側煤層牽引明顯。 層分布于井田的中部 ,走向 30° E,斷層面傾向 角75° ,西盤下降 ,東盤相對上升 ,落差 40m～ 90m,落差中部較大 ,為一正斷層 ,西北部消失于煤層風氧化帶處 ,向東南尖滅于張莊向斜軸處 ,斷層破壞了向斜的橫向連續(xù)性。 斷層特征表見表 1 1主要地質構造特征表 序號 名稱 位置 走向 盆地深度 兩翼產狀 1 2 3 4 5 6 1 張莊向 斜 井田東部 26° 6 煤層 10°～ 22° 2 童 臺向斜 井田中偏北 W 6 煤層0° 3 朔里背 斜 井田外西北 部 E 10° 表 1 斷層特征表 序號 名稱 斷層性質 斷層面走向 斷層面傾向 傾角 (° ) 落差 (m) 1 2 3 4 5 6 7 1 斷層 30° E 5 40～ 90 13 2 斷層 40° W 0 30～ 100 層及頂底板巖性特征 本井田煤系地層總厚度 1136m，含煤 14層，平均煤層總厚度 煤系數 1%。其中可采煤層為 下石盒子組的 3 煤層及局部可采的 5 煤和山西組的局部可采的 6煤層。共劃分為八個煤組： 1煤組位于上石盒子組下部，煤層上部巖性較細，以灰色為主， 1煤層一般不可采，局部可達 1.0 m，其間常有泥巖夾石，地層不穩(wěn)定； 2煤組、 3煤組、 4煤組、 5煤組位于下石盒子組的中下部； 6煤組位于山西組中部含 2層煤， 61， 62煤層； 7煤組位于山西組下部，有 1— 2 個煤層，均不可采。井田內普遍可采者 3煤層為主要可采煤層， 5煤層、 6煤層為局部可采的薄煤層，余者偶爾可見可采點，多屬于不可采煤層，其中 3煤層為本設計的主要可采煤層。 井田構造較簡單 ，煤層間距厚度比較穩(wěn)定，標志層明顯。 3煤層：頂部以泥巖～粉沙巖為主，在 4線～ 8線間煤層厚度變化在 m～ 8 線～ 11 線間的煤層厚度變化在 m～ m，在 11 線～ 14線之間煤層厚度變化在 m～ 7.6 m 左右。 3煤層距 5煤層約 15 m，距6煤組約 120 m 左右，煤層結構簡單。 主要煤層特征見表 1 組 煤層名 稱 穿過層見 煤 點 可采 點數 煤 厚 度 （ M） 煤 層 結 構 穩(wěn) 定 程 度 頂底板巖性 煤層 傾角（°） 可采 程度 14 表 1文地質特征 1. 地表水特征 井田內無大的地表水系，井田西部有閘河、岱河等季節(jié)性人工河，南部、北部各有個人工溝渠。因地勢低 洼平坦，一般河谷寬緩，河床較淺，水流坡度很小，雨季洪水期河水水位上漲，近河低洼地段，平地小溝及西部采空區(qū)沉陷地表常積水內澇，地表水補給地下水。由于近幾年地下水水位下降，河道內的水位顯著下降，有時出現(xiàn)干涸，斷流現(xiàn)象。 最小～最大 (平 均 ) 可采點 平均 頂板 底板 上石盒子 1 50 12 4 單 極不穩(wěn)定 泥巖 砂巖 10～ 28 零星 下 石 盒 子 組 2 193 100 11 復 雜 不穩(wěn) 定 粉砂巖 砂巖 15 零星 3 194 192 182 單 較穩(wěn) 定 砂巖 粉砂巖 10～ 22 主要 4 194 32 6 單 不穩(wěn) 定 泥巖 泥巖 局部 5 186 64 22 單 不穩(wěn) 定 粉砂巖 砂巖 局部 山 西 組 61 111 47 16 單 不穩(wěn) 定 粉砂巖 砂巖 局部 15 2 石臺礦井田含水層組有太原群灰?guī)r含水組（Ⅰ）、二迭系砂巖含水組（Ⅱ）、全新統(tǒng)含水組（Ⅲ）。 太原群灰?guī)r含水組（Ⅰ）：以灰?guī)r裂隙、溶洞為主的含水組，灰?guī)r厚度 55m～ 60m，自上而下共 12 層， 3、 4、 12 層較厚，單層厚度最大者達15m～ 25m， 2～ 4 層灰?guī)r露水，裂隙、溶洞一 般在淺部盆地邊緣較發(fā)育，富水性強，自深部還逐漸減弱，鉆孔單位涌水量 2 M，水質類型為 量豐富，水質良好，是礦主要供水水源。 二迭系砂巖含水組（Ⅱ）：（ 1） . 山西組砂巖含水組（Ⅱ下），以細砂巖為主，砂巖厚度 15 m～ 50 m，一般 25 m，為 6煤層直接頂板砂巖，裂隙不發(fā)育，鉆孔單位涌水量為 2 M。其底部有隔水層，以粉砂巖、砂質泥巖、泥巖組成，厚度 20 m～ 40 m，一般 25 m，下部泥巖厚度8 m～ 12 m，巖性致密，分布穩(wěn)定，隔 水性能強。（ 2） 中）（ 3煤含水組），以細 — 中粒砂巖為主，由 2煤層頂板第一層砂巖到鋁土泥巖間的砂巖厚度 16 m～ 45 m，一般 25 m。 3 煤頂板砂巖分布不穩(wěn)定，多數為薄層粉砂巖、砂質泥巖，該含水組砂巖裂隙不發(fā)育，鉆孔單位涌水量 2 M，水質為 或 。（ 3） 上），以中，粗粒砂巖為主，南部 1煤以下為粗砂巖，裂隙發(fā)育，鉆孔時揭露時有露水現(xiàn)象，露失量 1～3L/H，鉆孔抽水單位涌水量 2 M。（ 4） 化砂巖，灰?guī)r裂隙為主，厚度 15布于基巖露頭，富水性大小與基巖露頭的巖性有關，礦井生產時淺部有可能受到影響。 全新統(tǒng)含水組（Ⅲ）：由黏土，粉砂組成，厚度 21m～ 32m,一般 27m,含水層主要為粉砂、黏土質砂、局部細砂，厚度約 4m～ 8m，被黏土，砂質黏土分隔為 3— 4層，呈透狀分布，上部為粘土或砂質粘土覆蓋，地表以下 5m～ 6大氣降水影響，下部砂層為承壓水，2 M，透水系數大于 1m/d,水質類型為 另外，在上石 盒子組上部有一更新統(tǒng)隔水層，由粘土、砂質粘土、粘土質砂，粘土夾礫或鈣質結核組成，位于含水層之下，覆蓋于基巖之上，厚度 6m～ 37m，一般 23m，分布較穩(wěn)定，粘土、砂質粘土塑性好，與礫石 16 或鈣質結核結合緊密，為一良好的隔水層。礦區(qū)內水的來源主要是煤系地區(qū)本身的砂巖裂隙水，還有風化帶裂隙水，其他含水層組，因受相應的隔水層所阻，一般不易造成礦床充水。 礦井充水的主要巖層為 3和 6煤層的頂班砂巖裂隙水，淺部較深部發(fā)育，且富水性強。礦井涌水量與地表水無水力聯(lián)系，斷層導水性弱，本礦井水文地質條件屬于以裂隙巖層充水為主的簡單類 型。在 平以上預計全礦涌水量為 h,在 平以下預計正常涌水量為 329.2 m3/h，最大涌水量為 h。 井田地質鉆孔綜合柱狀圖見圖 1 17 圖 1地質綜合柱狀圖 18 氣、煤塵和自燃 礦井的瓦斯含量根據勘探過程中以及在礦井的生產過程當中的測量結果，在 平以上瓦斯相對涌出量為 m3/t, 平 以下瓦斯相對涌出量為 m3/t。根據《煤礦安全生產規(guī)程》規(guī)定：相對瓦斯相對涌出量≤ 10 m3/40 m3/低瓦斯 ；相對瓦斯相對涌出量≥ 10 m3/t 且絕對瓦斯涌出量＞40 m3/高瓦斯。 通過煤塵爆炸性測定及煤塵爆炸指數計算， 2、 3、 6等煤層均具有爆炸危險的煤層。 根據實驗室采用“著火溫度降低值測定法”結果還原與氧化著火溫度差較大，煤層具有自燃發(fā)火傾向，預計自燃發(fā)火期在 11個月。 質、煤的牌號與用途 井田內煤的變質作用以接觸變質為主，由于巖 漿的侵入作用，煤的變質程度顯著增高，煤種較多。 3煤層以焦煤為主，占 焦煤到貧煤（混合煤）次之，占 無煙煤占 天然焦占 3煤層屬于低硫、低磷、中灰中等可選煤層， 2、 5、 6等煤層屬于低硫中灰煤層。所有可采煤層的煤質指標均達到了工業(yè)要求。煤的工業(yè)分析表見表 1 1 煤的工業(yè)分析表 序 號 煤層 名稱 牌號 水分 （ %） M 灰分 （ %） A 揮發(fā)分 （ %） V 含硫量 （ %） S 發(fā)熱量 Q 備注 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 三 焦煤（ 300 毛煤 3 號煤層塊狀為深黑色，條痕為黑帶棕色，強玻璃光澤，中等 9 結性，凝膠化基質占 90%以上，主要為絲炭化基質體，膠結著凝膠化物及碎片，變質程度較高。 煤的工業(yè)利用方向， 從實驗結果可以看出，煤的發(fā)熱量很大，可以單獨煉焦且焦碳優(yōu)質。由于井田煤炭的硫、磷含量較低，灰分中的氮化鎂含量低，井田內煤炭主要用來冶煉鋼鐵和配焦，煉焦，還可以用于火力發(fā)電和民用。 20 2 礦井儲量、年產量及服務年限 田境界 井田境界應根據地質構造、儲量、水文、煤層賦存情況、開采技術條件、開拓方式及地貌、地物等因素，進行技術分析后確定。一般以下列情況為界： 以大斷層、褶曲和煤層露頭、老窯采空區(qū)為界； 以山谷、河流、鐵路、較大的城鎮(zhèn)或建筑物的保護煤柱為界； 以相臨的礦井井田境界煤柱為界； 人為劃分井田境界。 石臺煤礦井田境界：東部以永固礦井井田邊界為界，西部以朔里逆斷層和朔里礦井井田邊界為界，南部以張莊礦井井田邊界和 3號煤層 田東西 走向最大為 小走向為 向長約 m。井田面積約 田面積約 田儲量 礦井儲量是指礦井井田邊界范圍內，通過地質手段查明的符合國家煤炭儲量計算標準的全部儲量，又稱礦井總儲量。它不僅反映了煤炭資源的埋藏量，還表示了煤炭的質量。 本井田采用塊段法計算的各級儲量，塊段法是我國目前廣泛采用的儲量計算方法之一 。 塊段法是根據井田內鉆孔勘探情況，由幾個煤層相近的鉆孔連成塊段，根據此塊段的面積，煤的容重，平均煤層厚度計算此塊段的煤的儲量 ，再把各個經過計算的塊段儲量取和即為全礦井的井田儲量。 1．計算儲量的工業(yè)指標 根據煤炭工業(yè)部頒發(fā)的《生產礦井儲量管理規(guī)定》規(guī)定，計算儲量工業(yè)指標如下： 21 （ 1） 最低開采厚度在煤層傾角小于 25°時取 25°～ 45°時取 （ 2） 最高灰分指標為 40%； （ 3） 夾矸剔除厚度≥ 2．儲量計算方法 在計算儲量時，選用地質塊段法，由于礦區(qū)內煤層傾角的變化范圍一般介于 8°～ 22°，采用斜面積和真厚度，采用的計算公式為： Q=S3 M3 d 式中 Q— 儲量 萬噸 S— 塊 段井田面積 平方米 α — 塊段煤層平均傾角 M— 塊段煤層平均厚度 米 ｄ — 煤的容重，均采用 礦井工業(yè)儲量 礦井工業(yè)儲量是勘探（精查）地質報告提供的“能利用儲量”中的探明的資源量（ 111） ，控制的資源量（ 121），預可采資源量（ 122）三級儲量之和，其中高級儲量 111， 121 之和所占比例應符合表 2— 2— 1的規(guī)定。由煤層底板等高線及儲量計算圖上提供的資料可計算出來礦井工業(yè)儲量匯總表見 2— 2— 2。 22 表 2— 2— 1 礦井高級儲量比例 地質開采條件 儲量級別 比例（ %） 簡單 中等 復雜 大型 中型 小型 大型 中型 小型 中型 小型 井田內 111+121 級儲量占總儲量的比例 40 35 25 35 40 20 25 15 第一水平內 111+121級儲量占本水平儲量的比例 70 60 40 60 50 30 40 不作具體規(guī)定 第一水平內 111 級儲量占本水平內儲量的比例 40 30 15 30 20 不作具體 規(guī)定 不要求 表 2— 2— 2 礦井工業(yè)儲量匯總表 煤層名稱 工業(yè)儲量（萬噸） 備注 111 121 111+121 122 111+121+122 3 號煤層 合 天然焦 總計 合 礦井設計儲量 礦井設計儲量（ 121b）是礦井工業(yè)儲量減去設計計算的斷層煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱和已有的地面建筑物、構筑物需要留設的保護煤柱等永久煤柱損失量。而在該井田范圍內只有煤田境界和斷層煤柱。 井田邊界煤柱：井田邊界保護煤柱在井 田邊境留設 20煤柱損失量為： Q 邊 = 23 斷層保護煤柱：斷層兩側各留設 35，則煤柱損失量為 Q 斷 =礦井設計可采儲量 礦井設計可采儲量（ 111b）為礦井設計儲量減去工業(yè)場地保護煤柱、礦井井下主要巷道及上下山保護煤柱后乘以采出率所得的儲量。本礦井的煤層厚度為 于中厚煤層，根據煤礦設計要求中厚煤層的采出率不應該小于 80%的規(guī)定，該設計取 80%。 礦井的井下巷道及上下山保護煤柱根據本礦的煤層賦寸條件，在布置巷道 是采用采區(qū)上山開采，上山之間留設 30上山的另一側各留設 20m 的保護煤柱，兩條大巷布置在煤層的底板巖層中，由于巖層穩(wěn)定，所以在大巷的兩側不再留設煤柱。 工業(yè)廣場的煤柱保護：計算工業(yè)廣場地壓煤量時其場地面積可參考表2— 2— 3。工業(yè)場地一般布置成長方形，其長邊垂直于走向。根據礦井儲量的初步估算，礦井井型定為 a。 表 2— 2— 3 礦井工業(yè)場地占地面積指標 井型與設計能力（萬噸 /年） 占地面積指標（公頃 /10萬噸） 240～ 300 20～ 180 5～ 90 ～ 30 注：占地面積指標中小井取大值、大井取小值。 由表 2— 2— 3 知本設計 a 礦井工業(yè)廣場占地面積為 12 公頃（ 120000 ?），確定工業(yè)廣場的地表面積長方形為 3003 400 ?，用垂直剖面法留設保護煤柱。 各種主要巷道的保護煤柱及可采儲量見表 2— 2— 4；礦井工業(yè)場地 24 煤柱留設見圖 2— 2— 1；工業(yè)廣場保護煤柱設計計算參數見表 2— 2— 5。 表 2— 2— 4 礦井可采儲量匯總表 開采水平 煤層名稱 工業(yè)儲量（ 111+112+333） 萬噸 礦井設計儲量（萬噸） 礦井可采儲量（萬噸） 永久性煤柱損失 設計儲量 設計煤柱損失 可采 儲量 斷層 境界 工業(yè)廣 場 井下巷道 Ⅰ 3 2— 2— 5 工業(yè)廣場保護煤柱設計參數表 煤層傾角（°） 煤厚（ M） φ（°） γ（° ） β (° ) δ (° ) 埋深（ M） 22 5 73 55 73 25 圖22工業(yè)廣場保護煤柱圖 26 井年產量及服務年限 井工業(yè)制度 根據《礦井設計規(guī)范（ 2006版）》第 井設計生產能力按年工作日 330d，每天凈提升 16h；礦井實行“三八”工作制度，每班工作 8h。 井設計生產能力 本井田儲量豐富，設計開采煤層賦存穩(wěn)定，煤層厚度大部分比較穩(wěn)定，屬中厚煤層 (為緩傾斜煤層（平均傾角 16° ）。礦井總的工業(yè)儲量為 t，可采儲量為 t。因地質構造簡單，同時煤田范圍較大，開采技術好的礦井應建設大型礦井，故本設計初步確定礦井的設計生產能力為 型校核 下面按礦井的實際煤層開采能力，各輔助生產環(huán)節(jié)的能力，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 礦井的開采能力取決于回采工作面和采區(qū)的生產能力，根據本設計第三章（礦井開拓）與第四章（采煤方法）的設計可知，該礦由于煤層地質條件較好， 3號煤厚度較厚，布置一個一次采全高綜采工作面完全可以達到本設計的產量。 （ 2）輔助生產 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，主井提升容器為一對 8煤能力和大型設備的下放可以達到設計井型的要求。工作面生產的原煤一律用強力膠帶輸送機運到采區(qū)煤倉，運輸能力也很大，自動化程度較高。輔助運輸采用雙層罐籠，大巷輔助運輸采用 6007 軌距的 時本礦井井底車場調車方便，通過能力大，滿足矸石，材料和人員的調動要求。所以各輔助生產環(huán)節(jié)完全可以達到設計生產能力的要求。 （ 3）通風安全條件的校核 本礦井有煤塵爆炸性，瓦斯含量一水平低，屬于低瓦斯礦井。水文地質 條件中等，在副井中鋪設兩趟水管路可以滿足排水要求。礦井采用采區(qū)式通風，有專門的風井，可以滿足要求。井田內大斷層有 于開拓有一定的影響，留設有保護煤柱。 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 礦井的設計生產能力應與礦井的工業(yè)儲量相適應，以保證有足夠的服務年限。 礦井井型和服務年限應滿足表 2— 3— 1 表 2— 3— 1 礦井井型和服務年限 井型 礦井設計生產能力（ Mt/a） 新礦井服務年限 （ a） 擴建后礦井服務 年限（ a） 大型 以上 0 60 50 60 50 40 中型 0 30 小型 以下 由各省煤炭廳自 定 同左 注：改礦井的服務年限，不應低于同類型新建礦井服務年限的 50%。 礦井服務年限的計算，根據公式： K? ? 式中： T — 礦井服務年限，年； Z — 礦井可采儲量，萬噸； 28 A — 礦井生產能力，萬噸 /年； K — 儲量備用系數， K=處取 由此驗算礦井服務年限如下： 7 0 3 6 . 8 61 2 0 1 . 3T ? ? = 基本符合礦井設計的要求 第一水平服務年限應滿足表 2 表 2 第一開采水平設計服務年限 礦井設計生產能力 （ Mt/a） 第一開采水平設計服務年限（ a） 緩斜煤層 傾斜煤層 急斜煤層 以上 35 — — 0 — — 5 20 15 0 15 15 本設計中第一水平傾斜范圍為 一水平服務年限的計算公式為： 1 4 5 2 4 . 7 0 . 8 2 3 . 21 2 0 1 . 3K? ?? ? ???式中 : 第一水平服務年限， a 本礦井的服務年限以及第一水平的服務年限的設計服務年限基本符合規(guī)定。 29 3 井田開拓 述 拓方式選擇 原礦井采用的是立井多水平開拓方式，二、三水平采用延深暗主井。立井開拓的適應性很強，一般不受煤層傾角、厚度、瓦斯、水文等自然條件的限制；立井的井筒短，提升能力大，對輔助提升特別有利。而斜井開拓掘進和施工技術比較簡單，掘進速度快，初