甘肃省窑街煤电集团三矿一采区设计 - 图文

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摘 要

本设计为甘肃窑街煤电集团三矿1.8Mt/a新井设计。共分8章：1.矿区概述及井田地质特征；2矿井储量、设计生产能力及服务年限；3.井田开拓；4.采煤方法；5.矿井通风与安全；6矿井运输、提升及排水；7.矿山环保8.矿井基本技术经济指标。

窑街煤电皮带斜井井田位于甘肃省兰州市红古区窑街镇，井田走向长约8.4Km，倾斜宽平均约0.8Km，井田面积为2.99Km2。主采煤层为2号煤，平均厚27.41m，井田地质条件简单。矿井工业储量为238216147t。矿井瓦斯涌出量低，为低瓦斯矿井。

矿井为双立井两水平开拓，大巷采用3t底卸式矿车运煤，辅助运输采用1t固定矿车运输，矿井通风方式为中央并列式通风。矿井采用倾斜长壁综合机械化放顶煤开采法。

矿井年工作日为330d，每天净提升时间16h。矿井工作制度采用“三八”制，两班生产、一班准备。

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Abstract

The design of Gansu Yaojie Coal Mine Group Three1.8Mt / a well design. Is divided into 8 chapters: an overview of1mining area and geological features;2mine reserves, production capacity and service life;34mine field development; mining method;5mine ventilation and safety of mine transport;6, enhance and drainage;7environmental protection in mine8mine basic technical and economic index.

Yaojie Coal Belt inclined shaft mine is located in Gansu province Lanzhou Honggu District kiln street town, mine to about 8.4Km long, sloping wide average of about0.8Km, well cropland area for2.99Km2. The main mining seam in No. 2coal mine, the average thickness of 27.41m, the simple geological conditions. Mine industrial reserves of 238216147t. Mine gas emission low, low gas mine.

Mine for double shaft two level development, lane, using 3T bottom dump car coal, auxiliary transportation using 1t fixed Tramcar Transportation, mine ventilation for the parallel-type ventilation. The mine uses the inclined long wall fully mechanized top coal caving mining method.

Mine year work on330D, time 16h net every day promotion. Mine working system using\eight\

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第一章 矿区概况及井田地质特征

第一节 矿区概况

一、井田位置、范围和交通条件

窑街煤电皮带斜井井田位于甘肃省兰州市红古区窑街镇，其地理坐标为东经102°53′03″，北纬36°24′42″。

井田走向长约8.4Km，倾斜宽平均约0.8Km，井田面积为2.99Km2。

窑街煤电集团公司三矿地处甘、青两省交界处甘肃侧，东距甘肃省兰州市120Km，西至青海省西宁市124Km。矿区内有专用铁路支线（海窑铁路），由铁运处集配站向南13.7Km到海石湾火车站与兰青铁路接轨；向北25Km经连城铝厂、连城电厂至西北铁合金厂；向东2.5Km到三矿选煤楼装车点。矿区公路向南17Km到海石湾与兰青公路相接；向北66Km至永登县与兰新公路衔接。铁路、公路交通运输十分便利。

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18305至铁合金厂1831018315大通40至永登浦家庄乐山村40 40 40苏家庄四 渠河深乐山坪红山坪杨家坪红山村螯塔部下庄扩医院大沙村上窑村獐儿沟煤矿大40 35井斜山根村40 35红古区炭洞沟煤矿区带皮井主斜皮四号主井三号平硐四号竖井二号平硐三号井马庄一号竖一号平硐井区二 号 井海窑甘肃省青海省一 号 井划拨一号井40专40 30 30用线海石湾井海窑公路享堂镇大通甘青公路红古区政府宗家台西宁至格40尔木河河海石湾火车站兰州炭素厂窑街煤电公司下海石王家台至水40 25 25虎头崖湟湟水河兰青 海 省青线甘 肃 省至兰州183051831018315

窑街煤田交通位置图 图1-1

二、井田地形、地势

一）井田地形

皮带斜井井田展布于大通河河谷东侧Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级阶地上，西部及西北部地势比较平

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坦，东南部、东部及东北部为中山区。海拔标高在1791～2060m之间，大通河自北向南从井田西侧流过，经享堂峡汇入湟水河。

二）矿区雨季、雨量

窑街矿区属干旱大陆性山地气候，降雨量少，蒸发量大，气候干燥。根据气象资料，年降雨量最小值为198.6mm（1965年），最大值为573.2mm（1967年）。每年降雨多在7、8、9三个月，11、12、1月降雨较少。年蒸发量最小值为1360.9mm（1989年），最大蒸发量为2111.2mm（1965年），年蒸发量是年降雨量的4.6倍。

三）矿区温度变化及风速变化

矿区内6、7、8三个月气温较高，12、1、2三个月气温较低。月平均最高气温21.6℃（1961年7月），月平均最低气温-9.2℃（1977年1月）。气温极值：最高气温40.5℃（1956年8月2日），最低气温-22.2℃（1972年2月8日）。

矿区多山谷风，根据气象资料，历年最大风速20m/s（1961年7月），历年月内最大风速一般为8～12m/s。

四）矿区内河流的基本情况

根据气象资料，矿区最早冻结日期为11月中旬，最迟解冻日期为次年3月底，历年土壤最大冻结深度为108cm（1977年2月）。

大通河为矿区内唯一的常年河流，河水最大流量为1540m3/s，最小流量为7.13m3/s，一般流量为100～200m3/s，最大流速4.74m/s，一般流速3.6m/s。年总径流量为20～36亿立方米。

五）矿区内地震情况

窑街在中国主要地震区和地震带上，位于祁连山褶皱系地震带内，祁连山褶皱带内的地震活动性总的来看并不很高，但在某些地段则相当强烈。1995年7月22日发生在永登七山的5.8级地震，窑街、海石湾一带震感强烈。根据井田周边区域发生的地震情况综合分析，本区地震烈度定为八度为宜。 六）矿井附近小煤窑情况

据不完全统计，在皮带斜井井田范围内及周边地带，小煤窑有数据记载的达126个（实际数量大于此资料），目前大部分小煤窑已关闭或停采，但井田范围内或周边区域仍有28个（对）小煤窑正在开采。关闭和正在开采小煤窑的井口地面位置大多分布在红沟、炭洞沟、獐儿沟一带，少数分布于三分库、原供应处、矸石山周围及葛家庄等一带，但其井下开采范围是井田内所有采掘工作面、井田隔离煤柱、风井及地面建筑物保护煤柱。

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第二节 井田地质特征

一、井田内的地形情况

皮带斜井井田地表绝大部分被第四系黄土层所覆盖，仅在其东北、东南部的獐儿

沟、炭洞沟、红沟、东山坡一带，有煤系基底元古界震旦系变质岩、中生界白垩系、侏罗系沉积岩、新生界第四系烧变岩地层出露，在井田东北部F19—1断裂带的变质岩地层中，还有岩浆岩侵入体存在。现根据地面勘探钻孔和井巷揭露资料对井田范围内的地层（见图3—1）自上而下分述如下：

表1-1 窑街煤田皮带斜井井田地层综合柱状图

地 层 层 代 次 界 系 统 群 组 号 地层单位 新生 界 第 四 系 1 Q 2 分层厚度 （米） 最大-最小 平均 0~74.70 19.51 0~43.08 8.53 柱状 岩石名称 岩性描述 黄土层 上部为腐植煤，下部为淡黄色黄土层。 灰色砾石层，空隙间被中、细砂充填。 上部紫红色、灰绿色砂质泥岩、粉砂岩、细砂岩；下部紫红色厚层状沙砾岩、砂岩，夹粉砂岩或砂质泥岩。 上部紫红色为主的杂色砂岩，砂质泥岩；下部灰白色、灰绿色含砾砂岩为主，夹薄层紫红色砂岩及砂质泥岩 上部厚层状砂岩；中部粘土岩和砂岩互层；下部粗砂岩夹粘土岩及煤线。 油叶岩（油一、二、三层）、砂岩、砂质泥岩 厚层状灰绿色、深灰色铝质泥岩，致密。 灰黑色油叶岩（油四层） 砾石层 砂质泥岩 粉砂岩 砂岩 砂砾岩 白 可下垩口 统 群 系 中 侏 生 罗 界 享 上 堂 统 群 Klh 3 未见全厚 J3x 4 0~336.49 134.00 砂岩 砂质泥岩 含砾砂岩 砂岩 粘土岩 粗砂岩 油叶岩 砂岩 砂质泥岩 铝质泥岩 第 五 J52x 组 第 4四 J2x 组 第 三 J32x 组 5 0~132.30 46.50 0~192.98 64.01 0~38.71 17.61 0~18.32 10.11 窑 中 街统 群 系 6 7 第 2J2x 8 二 油叶岩 毕业论文

层 9 0~26.93 4.54 0~109.88 27.41 砂岩 灰白色石英砂岩 10 煤二层 为井田主采煤层，分布稳定。 一）新生界（Kz） 第四系（Q）

1、黄土层 上部为腐植土及近代河床冲积层，下部为黄土层。黄土层为淡黄色，以轻亚粘土为主，含砂量大。厚度为0～74.70m（534号孔），平均厚19.51m。

2、砾石层 主要成分以花岗岩、片麻岩、石英岩等为多见，獐儿沟一带含超基性岩砾石，分选性差，滚圆度中等，一般未胶结或甚松散，砾石间空隙被中、细砂所充填，局部见钙质或砂泥质胶结，为河床相沉积。厚度0～43.08m（527号孔），平均厚8.53m。与下伏地层呈不整合接触。

3、烧变岩 烧变岩是窑街煤田的一种特殊地质产物，之所以被划归第四系，因为它是在第四纪中后期由煤层及煤系地层中的可燃有机岩自燃发火，从而使其围岩受到强烈的脱水、氧化、烘烤、熔化等作用，改变原岩的结构和成分后而形成。烧变岩的原岩主要为煤系地层中的煤层、油叶岩、炭质泥岩、砂岩、铝质泥岩、粘土岩及第四系黄土层。

烧变岩主要分布于井田的东南部，覆盖范围约占整个井田面积的33.5%。分布深度最低达1640水平，距地表最大深度为273.55m（508号孔）。

烧变岩从岩种上大致可分为变砾岩、硬板岩和泥板岩三种。颜色包括紫红、淡红、砖红、紫黑、灰褐、淡黄、橙黄、褐黄、灰白等。结构按烧变程度的不同，分为炉渣结构、砾块结构、粒状结构、蜂窝结构、致密结构等。构造有巨砾块状、炉渣团块状、碎块状、似层状、层状、片状和页片状。空隙一般较大，空隙率在30%左右。烧变岩的接口呈不规则犬齿状。

二）中生界（Mz） （一）白垩系（K） 下统河口群（K1h）

仅在井田东北部边界外F19断层以东出露，井田范围内无分布。上部为紫红色、灰绿色砂质泥岩、粉砂岩、细砂岩及少量的砂砾岩，含灰绿色条带或团块；下部为紫红色厚层状砂砾岩、砂岩，泥质胶结，夹灰或灰绿色粉砂岩或砂质泥岩。本群未见全厚，厚度不详。与下伏侏罗系享堂群地层呈不整合接触。

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（二）侏罗系（J）

为一套含煤碎屑岩建造，自上而下为： 1、侏罗系上统享堂群（J3x）

井下没有揭露，根据钻孔资料，中上部为以紫红色为主的杂色砂岩、砂质泥岩；下部以灰白 色、灰绿色含砾粗砂岩为主，夹薄层紫红色砂岩及砂质泥岩。厚度0～336.49m（552号孔），平均厚134.00m。与下伏地层窑街群呈假整合接触。化石有：Euaclistochara Lufengensis Minor；E.stipita；E.cf.nuquishanenis；Aclistochara sp.；Darwnnula sp. 2、侏罗系中统窑街群（J2y）

为井田内主要含煤地层，在沉积相上是一套河床相砾岩、河漫相砂岩、沼泽相煤层、滨湖相粉、细砂岩、深湖相油叶岩、铝质泥岩共生组合，显示了典型的断陷盆地含煤建造的沉积特征。

井田内窑街群煤系地层在走向上从东北部向西南部由厚变薄，在倾向上从东南部向西北部由薄变厚。该群地层平均厚度为220.93m，与下伏炭洞沟群地层呈假整合接触，该群地层根据其岩性及其组合特征，又可分为五个岩性组，自上而下分别为：

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①第五组（J2y）

该组岩层井下没有揭露，根据钻孔资料，上部为厚层状粗粒石英、长石砂岩，泥质胶结，胶结类型为接触式。结构疏松，见有较多的顺层菱铁矿结核。砂岩中交错层理较发育，显示了冲积相特征。中部为粘土岩和石英砂岩互层，粘土岩含有铁质结核。下部为石英、长石粗砂岩夹粘土岩及煤线或薄煤层（煤A层）。本组地层在许多钻孔中被冲刷剥蚀，厚度为0～132.30m（428号孔），平均厚46.50m。下部产锥叶蕨植物化石和淡水动物化石：Equisetites sp．；Cladophlebis sp.； Nilssonia Orientalis Heer；Pityophyllum staratschini（Heer）Nathorst；Podozamites sp.；Coniopteris sp.等。

4

②第四组（J2y）

该组岩层井下没有揭露，根据钻孔资料，上部主要灰黑色层状油叶岩（油一层），夹多层菱铁矿透镜体和砂质泥岩，含鱼类及植物化石： Ptycholepis sp.；Dapediuskis sp.；Podozamites sp.

中部为灰色、灰白色中细粒砂岩和深灰色砂质泥岩、灰黑色油叶岩（油二层）互层。 下部为灰黑色、灰色油叶岩与砂岩、砂质泥岩互层，夹薄层菱铁矿及煤线，其底部常

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有一层较稳定的油叶岩（油三层）。含鱼类及植物化石：

Dapedius sp.；Ptycholepis sp.；Dapediuskis sp.；Podozamites sp.；Ginkgopsida；Cladophlebis sp.

本组岩层厚度为0～192.98m（521号孔），平均厚64.01m。 3

③第三组（J2y）

井下见于各水平石门（全层没有揭露），为厚层状灰绿色、深灰色铝质泥岩，致密，常含砂质，有时夹薄层泥灰岩或油叶岩，局部相变为隐晶质灰岩。厚度为0～38.71m（418号孔），平均厚17.61m。

2

④第二组（J2y）为本井田煤系地层中的主要含煤组，见于井下各水平石门，平均厚度为50.11m，根据岩性自上而下分为：

（1）灰黑色厚层状油叶岩（油四层），含油率较高，以指甲划之有明显的油痕，有时夹薄层砂岩和菱铁矿透镜体。厚度为0～18.32m（422号孔），平均厚7.06m。

（2）灰色、灰白色石英砂岩，为煤二层直接顶板，主要为细砂岩，局部相为粗砂岩或粉砂岩，成份以石英为主，其次为长石和云母等，硅质胶结，厚层状，致密坚硬，分布比较稳定，厚度为0～26.93m（601号孔），平均厚4.18m。含植物化石：Czekanowskia sp.；Elatocladus sp.；Coniopteris sp.；Cladophlebis sp.； Ginkgopsida； Ginkgoites sp.； Podozamites sp.等。

（3）黑色炭质泥岩，为煤二层伪顶，中夹有煤线，片状、鳞片状构造，极易垮落，厚度为0～4.08m（632号孔），平均厚0.81m。

（4）煤二层，为井田主要可采煤层，分布稳定，结构复杂，含多层夹石，厚度为0～109.88m（575号孔），平均厚27.41m。

二、井田及其附近的主要地质构造

窑街煤田位于祁吕贺“山”字型构造体系西翼的“多”字型构造部分的第二条斜列褶带—哈拉古背斜和第三条斜列褶带—马牙雪山大背斜之间的门源槽地的东南端。窑街煤田的成煤环境自始至终都受着祁吕贺“山”字型构造体系的控制。侏罗纪晚期到白垩纪早期，由于受区域应力的作用，在煤田西南部沉积边缘附近形成了北东向的一系列短轴褶皱构造，分别为喇嘛沟背斜、马家岭向斜、程家窑背斜、塌山向斜、羊场背斜、机修厂向斜等。

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一)断裂构造

皮带斜井井田断裂构造十分发育，目前发现的断层共有1条,走向近SN向（一般为N15°W—N20°E左右），其特点是落差相对较小，延伸长度较短，如F60。

表1-2皮带斜井井田的主要断层

产 状 走 向 倾向 (°) 北段N50～80E 南段 N5～15E (°) 倾角 (°) 延伸 长度 (m) 断层 名称 性 质 落 差 (m) 揭 露 地 点 备 注 F604 逆 SWNW 80～85 90～260 “78.5.2炭10、532—1、5604”事故发钻孔、1650北大巷、生于该断1000以上 5521工作面探巷及层上 钻孔 三、煤层及其顶底板岩石特征

一）煤系

窑街煤田煤系形成于中生代侏罗纪中世，即侏罗系中统窑街群地层。其成因类型为陆相山间盆地型。基底为元古界下震旦统湟源群变质岩；垫层为中生界下侏罗统炭洞沟群杂色碎屑岩和泥岩；盖层有三种：第一是第四系黄土层、砾石层等，第二是第四系烧变岩，第三是侏罗系上统红色沉积层。皮带斜井井田的西南端为煤田的沉积边缘，煤系地层超覆于下震旦系变质岩之上。煤系地层在井田内沿走向向西南方向变薄，向东北方向逐渐增厚，但在接近F604断层及以北地区煤系地层特别是侏罗系中统窑街群第二组地层明显变薄，且无窑街群第三组的沉积；沿倾向方向浅部（南东方向）较厚，向深部（北西方向）变薄（见煤岩层对比图）。

皮带斜井井田范围内煤系地层总厚度为0～109.88m，平均厚为27.41m，煤系地层中共含煤一层，为煤二层，总厚度为0～109.88m，平均厚27.31m，含煤系数为14.97%。煤2

层位于窑街群下部的第二组（J2y）地层中。煤层的成因类型为腐植煤，其中煤二层分别为特厚煤层，分布较稳定，普遍可采，为井田内的主采煤层。 二）煤层

煤二层为矿井主采煤层，黑色，沥青光泽，块状构造，条带状结构，阶梯状断口。中上部特别是中部以光亮型、半亮型煤为主，间夹暗煤条带，下部以半亮型、半暗淡型煤为主，间夹亮煤条带。煤层结构复杂，一般含夹矸4～8层，有时可达20余层。在井田的西

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南部（六采区）距煤层顶板约1米左右，夹有两层炭质泥岩（俗称CA、CB），厚度分别为0.3和0.4米，层间距一般为0.2～0.5米，它们是判断六采区煤二层是否到顶的标志层。在井田的中部距煤二层底板约2～3米左右，夹有一层厚0.2～0.4米厚的灰白色粘土岩（俗称软矸），局部相变为细砂岩，在井田的深部这层粘土岩尖灭消失，它是判断煤二层是否到底板的标志层。其余夹矸层分布不稳定，多呈透镜状，且多集中于煤二层底板附近。

煤二层厚度为0～109.88m，平均厚27.41m，属特厚煤层，分布不稳定。在井田范围内煤二层从西南部向东北部逐渐变厚，在F604附近煤层最厚（575号钻孔煤二层厚109.88m）；在六采区西南部煤层厚度由浅部向中部增厚，再由中部向深部逐渐变薄，煤层等厚线呈现向西南凸出的“U”字形状，东北部煤厚在20～30m之间，变化不大，并向深部有变薄之趋势；在一、二、三采区煤层受烧变影响而产生的厚度变化除外，煤厚在25～35m之间，且在二、三采区煤厚呈由浅部向深部增厚的趋势；在四采区煤厚在30～35m之间，煤厚变化不大；五采区是井田内煤层厚度最大区域，且变化较大，在50～90m之间。 三）煤层倾角

井田内煤层的倾角变化较大，在8°～70°之间，在井田的浅部煤层倾角较平缓，而

在深部较陡，煤层倾角小于25°的煤量占全矿井煤量的19.57%，25°～45°的煤量占全矿井煤量的23.98%，大于45°的煤量占全矿井煤量的56.44%。因此倾角应属Ⅲf类。 四）煤层顶底板条件

煤二层

直接顶板为灰白色中细粒石英砂岩，厚层状，主要矿物成分为石英、长石、云母，硅质胶结，致密坚硬，平均厚4.54米。井田内局部在石英砂岩之下有薄层的炭质泥岩，为煤二层的伪顶，页片状，松软易冒落。煤二层的老顶为油叶岩（油四层）。在井田东部烧变岩区一带，煤二层直接顶为烧变岩，烧变岩松散、破碎、易冒落，顶板管理极难。直接顶板石英砂岩的抗压强度为46.1～107.8MPa。

直接底板为黑色炭质泥岩或炭质粉砂岩夹煤线，致密块状，遇水易膨胀变软，平均厚2.15米，该岩石的抗压强度为24.5～78.4MPa，软化系数为0.16～0.5。有时煤二层底板相变为砂岩或砂砾岩，此类岩石致密坚硬，机械强度较高，稳定性好。

根据上述煤层顶底板的情况，对照矿井地质条件分类的标准，皮带斜井煤层顶底板条件应属Ⅲe。

四、水文地质特征

皮带斜井井田范围内矿井充水主要因素有：一是原皮带斜井井田范围内的烧变岩空隙

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水，二是六采区范围内及井田深部的砾石层潜水，三是1350水平以下侏罗系下统炭洞沟群砂砾岩空隙裂隙水。

第四系砾石层潜水是现皮带斜井矿井主要充水因素。由于砾石层水受大通河水的补给，因此有充足的补给来源。

侏罗系下统炭洞沟群砂砾岩裂隙孔隙水在1350水平，水压高度达2米以上，随着开采深度延伸，水压也将随着增大。

为了有针对性地做好矿井水文地质，按照目前皮带斜井的含水层、涌水量、开采受水害影响及防治水的难易程度，根据《矿井水文地质规程》第二章矿井水文地质类型的划分及其工作要求将皮带斜井矿井水文地质类型分析如下： 一）受采掘破坏或影响的含水层

皮带斜井在四采区深部和六采区大部分煤系地层之上分布有强透水强含水的第四系冲积层，砾石层与井田西侧的常年性河流大通河连通，形成砾石层潜水，其补给条件好，补给水源充沛，单位涌水量在0.534～3.47公升/秒·米；煤层底板之下煤系地层底部的侏罗系下统炭洞沟群由厚层状砂岩、砂砾岩、砾岩、砂质泥岩等组成，在井田的1350水平以下含承压水，经测定初始涌水量为14.92m3/h，水头高度在2m以上（属承压水），本含水层之空隙裂隙水补给条件差，补给水源少或极少。受采掘破坏或影响的含水层的水文地质复杂类型属中等。 二）涌水量

皮带斜井矿井平均涌水量为254.06m3/h，最大涌水量为533.95m3/h（2004年）。井田内有代表性的含水层为砾石层，而砾石层的涌水量约占矿井涌水量的75%，因此，砾石层潜水的平均涌水量为190.55m3/h。水文地质复杂类型应属中等。 三）开采受水害影响程度

采掘工程受水害影响，但不威胁矿井安全。因小煤窑在井田内无序地开采，使井田内有大量的小窑废巷存在，而这些废巷和地面相通，一但发生暴雨，洪水沿小窑井筒及废巷溃入皮带斜井井下，威胁矿井安全。属中等。 四）防治水的难易程度

防治水的工程量较大，但难度不大，防治水的经济技术效果较好。属中等。 从以上受采掘破坏或影响的含水层、涌水量、开采受水害影响程度及防治水工作的难易程度四个方面综合评价，皮带斜井矿井水文地质类型应属中等。

五、煤质

煤质即与煤有内在联系的各种物理、化学指针的综合。皮带斜井井田范围内共有140

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个钻孔采过煤样，煤二层128个，在生产过程中也采了不少煤样，但都不是全层厚的样，煤质分析结果汇总如下表。 1、物理性质

黑色，沥青光泽，阶梯状或参差状断口，硬度为2.5～3.0，容重1.40t/m3，比重1.57t/m3，易燃，呈黄色火焰，内外生裂隙均较发育，性脆。

项 目 工 业 分 析(%) f g 煤层 W A 煤二层 错误! 错误! 表1-3 皮带斜井井田煤质分析结果汇总表 发热量(MJ/kg) r g g r V SQ QDT QDT 7.61～46.920.20～0.8614.82～29.56 错误! 31.970.4424.93煤 灰 分 析(%) r N 1.07 r O SiO2 Fe2O3 12.45 Al2O3 20.57 CaO 12.37 MgO 5.31 磷 g P 0.0311 胶质层测定 X Y 项 目 元素分析(%) r r 煤层 C H 煤二层 80.45 项 目 焦渣 煤层 特征 煤二层 1—4 4.54 13.16 44.09 低温干馏 g T (%) 6.58 40.67 0 容重 罗加 指数 LR 11.54 灰熔点(℃) T1 1236 T2 1273 T3 1304 t/m 1.40 32、化学工艺性质 经精查勘探和生产补充勘探阶段钻孔煤样及生产过程中采样化验成果确定，原煤工业f

分析结果，分析基水分（W ）为0.82～

r g

16.72%，平均为7.17%，可燃基挥发分（V ）为7.61～46.92%，平均为31.97%，灰分（A ）g

为7.36～39.80%，平均为17.55%，干燥基发热量（QDT）为14.82～29.56MJ/kg，平均为r

24.93MJ/kg，可燃基发热量（QDT）为24.25～32.72MJ/kg，平均为30.93MJ/kg，焦渣特g g

征1—4，全硫平均（SQ）0.44%，磷分平均（P ）0.0311%，罗加指数（LR）11.54，低温干馏焦油产率6.58%，胶质层最终收缩率（X）值为40.67mm，胶质层厚度（Y）为0，焦

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炭粉状，曲线形态呈平滑下降，灰熔点1236—1304℃。煤灰成分分析结果：SiO2 44.09%，Fe2O3 12.45%，Al2O3 20.57%，CaO 12.37%，MgO 5.31%。元素分析结果：Cr80.45%， Hr4.54%， Nr1.07%， Or13.16%。平均着火点为286.3℃。根据煤炭质量分级(GB/T 15224.1—2004)，煤二层按照动力煤质量分级标准为：中灰、特低硫、高热值的不粘煤。虽然煤二为特低硫煤，但煤质牌号为不粘煤，焦油产率低，不能做炼焦和配焦煤，而其发热量较高，为良好的动力用煤（机车和火力发电）、化工用煤及民用煤（露头附近的煤腐植酸含量较高，可制化肥或提取腐植酸等）。

3、井田内煤二层灰分、挥发分和发热量的变化规律

①煤二层灰分

窑街煤田成煤环境为山间断陷盆地，有丰富的陆源碎屑物补给，因此盆地边缘附近灰分较盆地中间高，煤层的顶底部较煤层中间灰分含量高。煤层在井田东部大面积受烧变、烧烤影响，其灰分比未烧变区的高。

⑴在井田东部部分地段煤层灰分大于40%，局部达到70%，为烧变无煤区。 ⑵在井田东部靠近烧变区附近煤层灰分大于29%的区域，属 高灰煤区。

⑶在井田东部靠近烧变区附近煤层灰分在16～29%之间的区域，属中灰煤区。 ⑷井田大部分区域灰分在10～16%之间，属低灰区。 ②煤二层挥发分

皮带斜井井田范围内煤二层挥发分在7.61～46.92%之间，平均为31.97%。煤二层挥发分较低区域仅分布在井田东部煤层受严重烧烤的烧变区内，是因煤层受高温烘烤使其部分挥发物质逸散消失，并不是煤化程度高所致。在未烧变或受烧变影响较轻的绝大部分区域内挥发分含量都在30～35%之间，因此，31.97%基本能够反映井田内煤二层挥发分的特征，也符合对煤二层挥发分的分类。

③发热量

皮带斜井井田内煤的发热量不但与煤的成因类型、煤化程度和煤岩组分相关，而且还受到烧变地质作用的严重影响。在皮带斜井井田的东部有大面积的烧变岩存在，烧变范围约占整个井田面积的34%左右。烧变岩区由于部分挥发物质逸散，特别是氢元素的逸散，从而使煤的发热量降低。另外，在井田的东部煤层结构较其它区域复杂，也是其发热量较低的原因。井田大部分区域为高热值煤区，而在五采区边缘，因受烧变影响，煤的发热量小于16 MJ/kg，属特低热值煤区，其开采价值不大。

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第二章 矿井储量、生产能力及服务年限

第一节 井田境界

一、井田边界四周和毗邻矿井名称

皮带斜井井田位于窑街煤田中部，基本呈北东—南西向不规则的条带状展布。 井田毗邻的矿井分别有:三号井、红古区炭洞沟煤矿、红古区獐儿沟煤矿等地方煤矿。

二、井田境界的确定依据，以及将来扩大的可能性 井田境界的确定是以井田周围的地质构造为依据。

西部以煤层零点边界线为界；南部以煤层露头、原窑街矿务局确定的人工边界及1735岩石中巷为界，与已报废的三号井相邻；北部以1100水平为界，东部以F604断层为界。有扩大的可能性。

三、井田范围

井田走向长约5.6087km，倾斜宽平均约0.5Km，井田面积为2845000m。 限采煤层为：第二层煤。

2

第二节 井田储量

皮带斜井井田煤二层累计探明储量为238216147吨。

表2-1 矿井基本情况

走向/m 5608.7 工业储量/t 238216147

倾向/m 500 边界煤柱/t 11270615

倾角 63.43

工业广场/t 0

厚度/m 27.14 可采储量/t 170209149

比重 1.4 生产能力/t 1800000

备用系数 1.5 服务年限/a 63.04043

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第三节 矿井生产能力及服务年限

一、矿井工作制度

1、矿井年工作日数为：330d

2、日作业班数：三班 3、每日净提升时数：16h

二、确定矿井的生产能力与服务年限

根据设计任务书确定矿井生产能力为：1.8Mt

a仅考虑第二层煤的开采。 按储量计算矿井服务年限： T?ZK=(17.0209149/1.8*1.5)=63.04043 a A?K式中：T——矿井服务年限，a； Z——矿井设计可采储量，Mt； A——矿井设计生产能力，Mt/a； K——储量备用系数，取1.5

即按矿井设计可采储量计算的第二层煤服务年限为63.04043a。

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第三章 井田开拓

第一节 概述

一、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：

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。

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。合理开发国家资源，减少煤炭损失。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。要适应当前国家的技术水准和设备供应情况，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。

根据需要，应照顾到不同媒质、煤种的煤层分别开采，以及其它有益矿物的综合开采。

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本井田开拓方式的选择，主要考虑到以下几个因素：

1）本井田瓦斯较低，水文地质复杂程度属于中等,对开拓方式的选择有一定影响。 2）本矿地表地势平坦，无大的地表水系和水体，地面平均标高为+1900m。

二、井筒形式的确定

1）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。具体见表3-1。

本矿井煤层倾角大，平均63.43°，为急倾斜煤层；表土层厚约28m，水文地质情况中等—简单，涌水量不大。

表3-1 开拓方式的比较

井筒 形式 优点 1）运输环节和设备少、系统简单、费用低。 2）工业设施简单。 3）井巷工程量少，省去排水设备，大大减少了排水费平硐 用。 4）施工条件好，掘进速度快，加快建井工期。 5）煤炭损失少。 与立井相比： 与立井相比： 井田内煤层埋藏受地形影响特别大 有足够储量的山岭地带 缺点 适用条件 1）井筒施工工艺、设备与工序比较简单，掘进速度快，1）井筒长，辅助提升能力不深，表土层不井筒施工单价低，初期投资少。 小，提升深度有限。 厚，水文地质条件2）地面工业建筑、井筒装备、井底车场简单、延深方2）通风线路长、阻力大、简单，井筒不需要便。 斜井 管线长度大。 特殊法施工的缓斜和倾斜煤层。 3）主提升胶带化有相当大提升能力。能满足特大型矿3）斜井井筒通过富含水井的提升需要。 4）斜井井筒可作为安全出口。 层，流沙层施工复杂。 立井 1）不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯和水文地质等自1）井筒施工技术复杂，设对不利于平硐和然条件限制。 备多，要求有较高的技术斜井的地形地质毕业论文

2）井筒短，提升速度快，对辅助提升特别有利。 水准。 条件都可考虑立3）当表土层为富含水层的冲积层或流沙层时，井筒容2）井筒装备复杂，掘进速井。 易施工。 4）井筒通风断面大，能满足高瓦斯、煤与瓦斯突出的矿井需风量的要求。 度慢，基建投资大。 综上所述，以及根据井田的地质条件，本井田的开拓方式选为主副井立井开拓，风井

也为立井通风。

2）井筒位置的确定

井筒位置选择要有利于减少初期井巷工程量，缩短建井工期，减少占地面积，降低运输费用，节省投资；要有利于矿井的迅速达产和正常接替。因此，井筒位置的确定原则：

（1）沿井田走向的有利位置

当井田形状比较规则而且储量分布均匀时，井筒的有利位置应在井田走向中央；当井田储量呈不均匀分布时，应布置在储量的中央，以形成两翼储量比较均匀的双翼井田，可使沿井田走向的井下运输工作量最小，通风网络较短，通风阻力小。

（2）井筒沿井田倾斜方向的有利位置

井筒位于井田浅部时，总石门工程量大，但第一水平及投资较少，建井工期短；井筒位于井田中部时，石门较短，沿石门的运输工程量较小；井筒位于井田的下部时，石门长度和沿石门的运输工作量大，如果煤系基底有含水量大的岩层不允许井筒穿过时，它可以延深井筒到深部，对开采井田深部及向下扩展有利。从井筒和工业场地保护煤柱损失看，井筒愈靠近浅部，煤柱尺寸愈小，愈近深部，煤柱尺寸愈大。因此，一般井筒位于井田倾向方向中偏上的位置。

（3）有利于矿井初期开采的井筒位置

尽可能的使井筒位置靠近浅部初期开采块段，以减少初期井下开拓巷道的工程量，节省投资和缩短建井工期。

（4）地质及水文条件对井筒布置影响

要保证井筒，井底车场和硐室位于稳定的围岩中，应尽量使井筒不穿过或少穿过流沙层，较大的含水层，较厚冲积层，断层破碎带，煤与瓦斯突出的煤层，较软的煤层及高应力区。

（5）井口位置应便于布置工业广场

井口附近要布置主，副井生产系统的建筑物及引进铁路专用线。为了便于地面系统间

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互相连接，以及修筑铁路专用线与国家铁路接轨，要求地面平坦，高差不能太大，尽量避免穿过村镇居民区，文物古迹保护区，陷落区或采空区，洪水浸入区，尽量避免桥涵工程，尤其是大型桥涵隧道工程。

（6）井口应满足防洪设计标准

附近有河流或水库时要考虑避免一旦决堤的威胁及防洪措施。

三、井筒数目

为了满足井下煤炭的提升，需设置一主井，一副井，一个风井。

四、井筒位置的确定采（带）区划分

井筒位置的确定原则

（1）有利于第一水平的开采，并兼顾其它水平，有利于井底车场和主要运输大巷的布置，石门的工程量要尽量少；

（2）有利于首采采区布置在井筒附近的富煤阶段，首采区要尽量少迁村或不迁村； （3）井田两翼的储量基本平衡；

（4）井筒不宜穿过厚表土层、厚含水层、断层破坏带、煤与瓦斯突出煤层或软弱岩层；

（5）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，不受崖崩滑坡和洪水的威胁；

（6）工业场地宜少占耕地，少压煤；

（7）水源、电源较进，矿井铁路专用线短，道路布置合理

本矿井走向长度较大地势平坦,主副井筒布置在储量中央,且两井筒的地面标高大于历年最高洪水位标高。

五、 工业场地的位置

工业场地的位置选择在主、副井井口附近。

工业场地的形状和面积：根据表2-2工业场地占地面积指标，确定地面工业场地的占地面积为24公顷，形状为矩形。

表3-2 工业场地占地面积指标

井 型（万t/a） 240及以上 占地面积指标（公顷/10万t） 0.7~0.8

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120-180 45-90 9-30 0.9~1.0 1.2~1.3 1.5

六、矿井开拓方案比较

方案一：双立井开拓

主副井筒均为立井，第一水平布置在1350水平，辅助运输采用1t固定式矿车，大巷布置在岩层中，主运大巷和回风大巷沿底板掘进，辅运大巷沿顶板掘进。独立风井回风，位于井田中央呈中央并列式通风，内设排水管路，兼作安全出口，如图2所示。

图3-1 方案一

方案二：

主井筒为斜井与暗立井联合开拓，副井筒为立井，第一水平布置在1350水平，辅助运输采用1t固定式矿车，大巷布置在岩层中，主运大巷和回风大巷沿底板掘进，辅运大巷沿顶板掘进。独立风井回风，位于井田中央呈中央并列式通风，内设排水管路，兼作安全出口，如图3所示。

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图3-2 方案二

开拓方案技术经济比较

在经济比较中，需要说明以下几点：

(1)主、副井及风井均布置在岩层中，维护费用较低，故未对比其维护费用的差别； (2)井筒大巷的辅助运输费用，均按占运输费用的20%进行估算； (3)主、辅运输大巷断面不同，大巷维护费用按平均维护费用估算。

方案一与方案二聚集经济比较见下表：

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项目 方案 主井井筒 副井井筒 中央风井 井底车场 井底车场硐室及通路 运输大巷 小 计 工程量 (ｍ) 506.27 496.29 226.2 925.704 1094.5 36.35 方案一 单 价 (元/ｍ) 4827.6 5708.9 3645.89 1830.9 1830.9 1299.9 2085.5 2256 1830.9 1830.9 1830.9 1830.9 1830.9 1830.9 1830.9 1299.9 方案二 费 用 (万元) 244.4069 283.327 82.47003 169.4871 200.392 4.725137 984.8082 65.39085 85.5588 171.0701 43.95991 308.7264 45.3697 8.760857 4.57725 66.58617 15.22183 815.2219 1800.03 313.55 379.25 934.35 240.1 1686.2 247.8 47.85 25 363.68 117.1 工程量 （m） 758.9 496.29 226.2 925.704 1049.5 36.35 2085.5 2256.6 1830.9 1830.9 1830.9 1830.9 1830.9 1830.9 1830.1 1299.9 单价 (元/ｍ) 4827.6 5708.9 3645.89 1830.9 1830.9 1299.9 费用 （万元） 366.3666 283.327 82.47003 169.4871 192.153 4.725137 1098.529 65.39085 85.58156 171.0701 43.95991 308.7264 45.3697 8.760857 4.57725 66.55708 15.22183 815.2155 1913.744 初期 采区下部车场 采区溜煤眼 运料眼 行人眼及联络巷 区段运输与回风平巷 后期 采区回风石门 采区煤仓 工作面切眼 水泵房、变电所通道及水仓 集中回风大巷 小 计 总 计 313.55 379.25 934.35 240.1 1686.2 247.8 47.85 25 363.68 117.1 表3-3 方案经济技术比较

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在上述方案估计计算中，方案二的总费用高于方案一。故放弃方案二。方案一井筒位于井田中央，多水平开采。

第二节 井田开拓

一、井田内划分及开采水平数目及位置

根据煤层赋存赋存特征、井田内划分一般根据以下原则：

1、井田内划分阶段时，阶段要有合理的鞋厂，以利于运输、通风、巷道维护等。上山采用输送机时，辅助提升一般采用一段单钩串车提升，绞车滚筒直径一般不大于1.6m，根据绞车的缠绳量、阶段斜长一般不超过800m。对煤层赋存条件好。生产能力较大的采用滚筒直径2.0m绞车，有效提升距离可达900余米至1000米。根据以上分析，阶段垂高一般 可按下列范围确定：倾斜、缓斜阶段垂高为200~350m，急倾斜煤层100~250m，倾角16。及以下煤层、瓦斯含量低、涌水量小时，采用上、下山开采相结合的方式。 2、煤层倾角小于12。，采用倾斜长壁时，条带斜长上山部分一般为1000~1500m，下山部分一般为800~1000m。

3、煤层倾角在5。~8。以下的近水平煤层，宜采用盘曲开采。如果煤层层数不多，间距较近，可以用一个开采水平所有煤层，盘曲上山的长度一般不超过1500m，盘区下山的长度不超过1000m。如果煤层数目多，上下煤层间距又较大，此时开采水平位置界定者盘区的倾斜尺寸。

综上所述，以及结合本井田的地质特征。本井田适合划分两个开采水平，即以250m为一个开采水平。由于本井田内煤层倾角63.43。，厚度为27.41m，所以本井田内煤层属于急倾斜特厚煤层。则为了适应本井田的生产能力，则本井田选择分层综采放顶煤的开采方式。

二、井硐形式、数目及其配置

应根据煤层赋存条件、地形、水温地质、冲击层组成和厚度、井型、设备供应、施

工条件等因素来考虑。

1、井硐形式的选择：

本井田煤层埋深304m，表土层较厚。本矿井划分为两个开采水平，为多水平开拓的急斜煤层，则选择立井开拓比较合适。

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2、井筒数目：

本井田煤层发火期为3~6个月，同时煤尘也具有爆炸性。则该井田选择三个井筒，分别为主、副井和一个风井。

3、井筒位置的选择： 1）井筒位置的确定原则

（1）有利于第一水平的开采，并兼顾其它水平，有利于井底车场和主要运输大巷的布置，石门的工程量要尽量少；

（2）有利于首采采区布置在井筒附近的富煤阶段，首采区要尽量少迁村或不迁村； （3）井田两翼的储量基本平衡；

（4）井筒不宜穿过厚表土层、厚含水层、断层破坏带、煤与瓦斯突出煤层或软弱岩层；

（5）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，不受崖崩滑坡和洪水的威胁；

（6）工业场地宜少占耕地，少压煤；

（7）水源、电源较进，矿井铁路专用线短，道路布置合理

本矿井走向长度较大地势平坦,主副井筒以及风井布置在井田上部边界中央,且三个井筒的地面标高大于历年最高洪水位标高。

三、运输大巷和总回风巷的布置及与煤层间的联系方式

1、运输大巷的布置与煤层间的联系

确定运输大巷的布置及其联系时，一般应遵循下列原则：

1）开采煤层群时，根据煤层数目、煤层间距，可以采用分层运输大巷主要石门的布置方式；集中运输大巷采区石门的布置方式或分组集中运输大巷主要石门的布置方式。根据某些矿区的实际经验，煤层间距小于50米时，一般可采用集中运输大巷的布置方式，要用分组集中运输大巷布置方式时，分组间距一般应大于70m。

2）有些煤层的层间距较大，但煤层受断层切割，或者赋存状态不稳定感，只有局部地段可采而且储量较小，不宜单独布置运输大巷，可根据具体情况与其它邻近煤层划分为一组布置大巷。对瓦斯量很大或有突然涌水危险的煤层，在技术和安全上必要时，可考虑分别划成煤组单独布置大巷。

3)主要运输大巷一般应布置在煤组底板岩石中，但在下列情况下，也可 考虑布置在煤层中：

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（1）距其它煤层很远，储量有限的单个薄及中厚煤层；（2）煤组或煤系底部有距离很近的强含水层和富水溶洞，特别是较大的承压水时应慎重；（3）井田走向长度短，运输大巷服务年限不长，而煤层厚度不大，大巷维护不困难时；（4）煤组或煤系底部有煤质坚硬，围岩稳定，无自然发火危险的薄及中厚煤层，经过技术经验比较布置岩巷有利时。 4)岩石运输大巷应布置在坚硬、稳定、厚度较大的岩层中，如砂岩、石灰岩和砂质叶岩等。避免在松软、吸水膨胀、易风化的岩层中布置。运输大巷应距煤层有一定距离，以避免支撑压力的不利影响，这个距离一般与煤层15~30m，对急倾斜煤层，为避免底板移动影响，一般应布置在底板移动范围以外10~20m的地方。

5)个别情况下，煤层底部岩层水文条件复杂，煤组内煤岩均松软，维护困难，可将运输大巷布置在煤层顶板岩层中，此时必须根开采后岩层垮落范围，留设护巷安全煤柱。

综上所述，以及由于本井田共有一层煤，且属于特厚急倾斜，。则选择运输大巷在煤层底板坚硬岩石内，且布置在底板移动范围以外20m的地方。

2、总回风巷的布置及其云煤层的联系

当矿井通风系统要求设置总回风巷时，其布置原则与运输大巷基本相同。

由于本井田上部冲积层较厚，含水丰富，留有防水煤柱时，总回风巷当布置在防水煤柱之内。

第三节 井筒特征

井筒断面尺寸

主井：

表3-4 主井基本情况

主井 1:80 井型 井筒直径 井深 净断面积 基岩毛断面积 1.8Mt\\a 6.5m 540（740）m 33.18m2 64.90m2 井筒支护 提升容器 一套12t双箕斗 一套12t单箕斗带平衡锤 混凝土砌旋厚500mm 冻结段井壁厚1450~1550mm 充填混凝土厚50mm 毕业论文

表土段毛断面积 72.38m2 风速校核： 根据： V?Q V

max

=

MS?Vmax=12m\\s

式中：V——通过井筒的风速，m\\s； Q——通过井筒的风量，m3\\s; S——井筒的净断面积，m2；

M——井筒的有效断面系数，圆形井为0.8；

V——《安全规程》规定的最大允许风速。《规程》规定无专为升降物料的井筒最大允许风速为12m\\s。 井筒断面形状：

图3-3 主井

副井：

表3-5 副井基本情况

副井1:80 井型 1.8Mt\\a 提升容器 一对3t矿车双层单车罐笼带平衡毕业论文

井筒直径 井深 净断面积 基岩毛断面积 表土段毛断面积 7.7m 479.7~679.7m 46.56m 60.82m 86.59m2 22锤 混凝土砌旋厚500mm 井筒支护 冻结段井壁厚1350mm 充填混凝土厚50mm 风速校核： 根据： V?Q V

max

=

MS?Vmax=8m\\s

式中：V——通过井筒的风速，m\\s； Q——通过井筒的风量，m3\\s; S——井筒的净断面积，m2；

M——井筒的有效断面系数，圆形井为0.8；

V——《安全规程》规定的最大允许风速。《规程》规定升降人员和物料的井筒最大允许风速为8m\\s。 井筒断面形状：

图3-4副井

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风井：

表3-6风井基本情况表

风速校核： 根据： V?Q V

max

风井 1:50 井型 井筒直径 井深 净断面积 基岩毛断面积 表土段毛断面积 1.8Mt\\a 5.0m 479.7~679.7m 19.63m2 27.34m 27.52m 22=

MS?Vmax=15m\\s

式中：V——通过井筒的风速，m\\s； Q——通过井筒的风量，m3\\s; S——井筒的净断面积，m2；

M——井筒的有效断面系数，圆形井为0.8；

V——《安全规程》规定的最大允许风速。《规程》规定无提升设备的风井和风硐最大允许风速为15m\\s。 井筒断面形状：

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图3-5 风井

第四节 井底车场及硐室

一、选择井底车场形式

对于开采缓斜和倾斜煤层的立井和穿岩斜井，当井筒距运输大巷较近可采用卧式

环形车场或梭式车场；井筒距大巷较远时可采用立式环形车场或尽头式车场；井筒距大巷适中，井筒出车方向与大巷斜交，且距离不太远时，可选用斜式环形车场；开采急斜煤层，可采用刀式环形车场或尽头式车场。

综上所述，本井田属于与急斜煤层，则可采用刀式环形车场。

二、线路总平面布置设计

1、井筒相互位置

当井底车场内有两个或两个以上井筒时，各井筒之间的相互位置是布置井底车场线路的基本依据。各井筒之间的相互位置系指平行和垂直于存车线方向各井筒之间的距离。 由于井筒位置受地面条件的制约，必须根据地面条件确定井筒位置时，设副井井筒中心为a点，坐标为（51081.9,49853.959），主井井筒中心为b点，坐标为（50992.15,49764.35）。

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2、根据上述确定的车场形式及线路布置，对相关设备进行选型

根据本矿井的实际情况确定的车场形式及线路布置方式以及运行的车辆类型，选择

轨型、弯道曲率半径及岔道类型为： 电机车：直流架线电机车 ZK10-6/250

10t 600mm轨距 电压：250kv 尺寸：4500*1060*1550（mm） 矿 车：1、底卸式矿车 MD3.3-6

3t 600mm轨距 尺寸：3450* 1200*1400（mm） 2、固定式材料矿车 MG1.1-6A

1t 600mm轨距 尺寸：2000*880*1150（mm） 道 岔：单开道岔 DK630-5-20

，

600mm轨距 30kg/m轨型 5号道岔（11。25，6，）

轨 型：30kg/m

三、确定井底车场硐室

（1）主井系统硐室

立井系统硐室由东西两面上仓皮带机头驱动硐室、井底煤仓、装载胶带巷、清理井底撒煤硐室及水泵房等组成，是井底煤流汇集和装载提升的枢纽。箕斗装载硐室布置在坚硬稳定的岩层中，其它硐室的布置由线路布置决定。为了保证矿井正常生产，充分发挥胶带运输机和箕斗提升的潜力，井底设置一个直径10m，高20m的圆筒煤仓，总容量约3000t。煤仓底下设给煤硐室装载胶带机巷和装载硐室定量仓。这种装载系统灵活可靠，能够确保大型矿井稳定高产的需要。

（2）副井系统硐室

副井系统硐室由中央水泵房、水仓、清理水仓硐室、中央变电所、调度室及等候室组成，为节省管材，电缆及方便管理，同时考虑到锚索的安装，故把中央变电所和中央水泵房布置在附近，并设有防爆密闭门。水仓布置在井底车场最低处。

（3）其它硐室

医疗硐室、机修硐室、消防车硐室、井下材料库、火药库、卸载硐室、换矸硐室、乘人车场等。

四、井底车场总平面布置图

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图3-6 井底车场布置图

第五节 开采顺序及采区、采煤工作面的配置

一、开采顺序

在井田范围内，采区的开采顺序一般采用前进式，即从井田中央开始，想井田两翼推进的方式。如果采用上、下山开采时，上山阶段采用前进式，下山阶段可采用后退式。

在采区范围的煤层和区段的开采顺序，一般也是下行式开采，即现采上层煤及上区段，然后依次开采下煤层及下区段，但在特殊情况下，也可考虑上行式的开采顺序，如近水平煤层，就可先布置盘曲的下区段先采；缓倾斜煤层，顶板淋水较大时，为了减少水对开采的影响，也可采用上行式。

综上所述，以及根据本矿井的情况，本矿井选择上行前进式开采较为合适。

二、同采采区数和工作面数

1、保证年产量的同采采区数和工作面数

采区的上产能力应根据地质条件、煤层生产能力、机械化程度和采区内工作面接替关

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系等因素确定，当采用机械化采煤时，采区生产能力一般为0.6~1.0Mt/a。 各类矿井正常上产的采区个数一般按下表规定

表3-7 矿井同时生产的采区个数

矿井设计生产能力（Mt\\a） 2.4~3.0 1.5~1.8 1.2以下 采区个数（个） 2~3 2~3 1~2 则根据本矿井的实际情况，本矿井同时生产的采区个数为两个。

2、矿井达到设计产量时采煤工作面个数

（1）确定达到设计产量时工作面总线长：

B?1800000?0.9A?x=

?m?r?L?k327.41?1.4?792?95% =56.11m 式中：B——采煤工作面总线长，m； A——矿井设计年产量，t/a；

x——回采出煤率（采煤工作面产量占采区常量的比例），可取0.9； ∑m——同采煤层总厚度，m； r——煤层容重，t/3；

K3——工作面采出率，97%、95%或93%； L——年推进度，

L?330?n?I??=330*4*0.6*1 =792m 式中：330——矿井年工作日，天； n——日循环数，个； I——循环进度，m；

?——正规循环系数，?=0.8~1. （2）确定同采工作面个数

56.11?1N?Bn==2.1

l27式中：N——同采工作面数，个； B——工作面总线长，m； n——同采煤层数（或分层数）； l——采煤工作面长度，m。

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3、采区工作面配置

采区内同采工作面数目应根据煤层赋存特征，所确定的采煤工艺等确定，同时应以符

合合理的开采顺序，保证安全生产，提高工作面单产为原则。采区内同时生产的综采工作面宜为一个，不应超过两个。 4、矿井产量的验算

根据所配置同采工作面的具体条件，验算投产初期矿井年产量，验算公式如下：

An??mi?Ii?li?ri?ki

i?1n =1960000t 式中：An——矿井同采工作面产量总和，万t； mi——第i号工作面采高，m； Ii——第i号工作面长，m； li——第i号工作面年推进度，m/a； ri——第i号工作面煤得容重，t/m； n——同采工作面数；

ki——工作面采出率，97%、95%或93%；

计算结果An加上全矿井掘进煤之和应大于矿井设计产量A,但不宜超过1.15A。

第六节 井巷工程量和建井工期

表3-8 平巷掘进速度表 掘进机械化程度 综合机械化掘进机组 钻爆法 液压钻车作业线 风动凿岩机 连续采煤机 巷道煤岩类别 月进速度（m） 煤 半煤岩 煤 半煤岩 岩 岩 煤 500 350 300 200 200 120 1500

表3-9 井巷施工进度表

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序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 工程名称 建井工期 掘进工程速度 掘进时第一年 第二年 第三年 第四年 量 （m/间（月） 111111111（m） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 月） 0 1 2 0 1 2 0 1 2 506.27 200 496.29 200 226.2 925.7 200 120 2.53135 2.48145 1.131 7.7142 主井井筒 副井井筒 中央风井 井底车场 井底车场 硐室及通路 运输大巷 采区下部车场 采区溜煤眼 运料眼 行人眼 及联络巷 区段运输与回风平巷 1094.5 120 36.35 313.55 200 120 9.12083 0.18175 2.61291 1.08357 2.66957 0.686 4.817714 0.708 379.3 350 934.4 350 240.1 350 1686.2 350 采区回风石门 247.8 350 采区煤仓 工作面切眼 47.85 350 25 500 120 0.13671 0.05 3.030667 水泵房、变电363.6所通道及水仓 8 集中回风大巷 117.1 120 总计 7640.2 0.97583 39.9316

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第四章 采煤方法

第一节 采煤方法的选择

本井田的煤层厚度为27.41m，煤层倾角63.43。。则本矿井可选择水平分层放顶煤的开采方法。

第二节 采区巷道布置及生产系统

一、采区走向长度的确定

由于本矿井采用综合机械化水平分层放顶煤的采煤方法，工作面回风和运输巷分别沿

煤层顶底板布置，则工作面净长度约为25m。

二、确定区段斜长及区段数目

本矿井采用综合机械化水平分层放顶煤的采煤方法，并且采用MGD250/300-NAWD型采煤机。

三、煤柱尺寸

为了保护采区内各种煤层巷道处于良好状态，目前比较常用的是留设一定尺寸的煤柱。

煤柱尺寸主要根据实际经验来确定。则本矿井留设煤柱的尺寸如下：

表4-1 矿井留设煤柱标准

巷道类别 尺寸 水平大巷 主要回风巷 采区溜煤区段平巷 （运料）眼 20 20 10 采区边界 10 断层 50 四、采区溜煤（运料）眼的布置

采区溜煤（运料）眼的数目可根据采区生产能力和开采技术条件确定，一般情况下，当采区上产能力较大时，瓦斯涌出量亦较大情况下，也可布置三条或四条。

在本采区中，将溜煤眼和运料眼都岩煤层顶底板布置，可减少工程量，缩短工期。 采区溜煤和运料眼走向方向距离一般为20~30m。在垂直方向，一般多使两条巷道在层位上保持一定高差，把溜煤眼设在运料眼之下，一般比运料眼低2~4m。在本矿井中都将两条巷道设在煤层顶底板中，其中溜煤眼沿煤层底板步子，运料眼沿煤层顶板被布置。

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五、区段平巷的布置

由于煤层倾角为63.43。，且本矿井采用综合机械化分层放顶煤的开采方法，则在本矿

井中，适合采用水平式布置区段平巷。

六、联络巷道的布置

采区联络巷道有集中巷与区段平巷之间的联络及采区上山与区段巷道之间的联络巷

道。

由于本矿井煤层倾角为63.43。，且采用水平式布置区段平巷，所以联络巷采用石门联接。

采区上山与区段集中巷之间的联系方式主要根据运输需要确定，在本矿井中巷道运料眼与区段集中巷之间采用石门联接，而区段与采区溜煤眼之间采用溜煤眼的联系方式。

七、同采工作面的合理错距

本矿井煤层属于厚煤层，且采用综合机械化水平分层放顶煤的采煤方法，则上分层采

煤工作面超前下分层工作面的距离，应使下分层工作面处于上分层工作面顶板岩石垮落活动终止或基本稳定地带，也可根据实际经验确定。一般情况下，第一、二层应相隔1.5~2.0个月综采推进速度较快，大致应保持140~160m。

同一煤层两个相邻区段的采煤工作面需要同采时，一般应保持40~50m以上的错距，以减少顶板冒落和运输工作的互相干扰。

在本矿井中，采用统一区段两工作面同时开采，为两翼同采。

八、采区车场形式选择

由于本矿井煤层倾角为63.43。，则适合使用顶板绕道式下部车车场，如下图所示:

图4-1 采区下部车场

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九、采区硐室

采区硐室包括采区煤仓、采区绞车房和采区变电所。

1、采区煤仓

本矿井中采区煤仓的形式采用倾斜式圆形断面。煤仓的直径为4m，其相应的高度为20m。煤仓设在底板岩层中。应用砌碹支护，壁厚400mm，底板铺设钢轨。

2、采区绞车房

采区绞车房布置在煤层顶板岩层中，其中围岩稳定，地压小，无淋水，易维护。旁边也没有断层构造，含水层，同时也不受开采影响。绞车房与相邻巷道有10m的保护煤柱。应用不可燃材料支护，绳道和风道5m以内，也应用不可然材料支护。

3、采区变电所

采区变电所设在采区井底车场内，其周围围岩稳定，地压小，通风良好，无淋水，并且靠近运料眼。采用不可燃材料支护。

十、确定采区巷道掘进方法、设备数量及掘进工作面数目

本采区采用综合机械化掘进

表4-2 采区掘进设备选型

序号 1 2 3 4 5 6 设备名称 耙岩机 喷浆机 架线电机车 风钻 双风机开关 风电闭锁开关 7 8 9 照明开关 开关 水泵 BZX-80 QBZ-80 潜水泵 台 台 台 1 4 1 照明开关 设备开关 排水 设备型号 P-30B 新Ⅵ型 YT-24/YT-28 BQZ-2*8 QJZ-200 单位 台 台 台 台 台 台 数量 1 2 2 4 1 1 用途 装岩 喷浆 运输 打眼 风机专用 闭锁总开关 采掘工作面的比例关系计算：

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十一、采区生产系统

1、采煤工作面布置图

图4-2 采区工作面机械布置图

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2工作面进刀示意图

图4-3 采区工作面进刀示意图

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第二节 采煤工艺设计

1、综采工作面机械设备

(1)采煤机选用MGD250/300-NAWD型

主要参数：

采高范围：2.5~3.2m 工作面倾角：<25。 卧底量： 499mm 过煤高度：600mm 牵引速度：0~17m/min 进水压力：2Mpa 滚筒转速：2r/min 滚筒截深：630mm 滚筒直径：?1800mm 摇臂长度：616mm 机身高度：1396mm 喷雾方式：内外喷雾 整机重量：22T 最大牵引力：250KN 牵引方式：交流变频调速，销轨式无链牵引 （2）工作面前部采用SGZ-730/90型中双链刮板运输机

主要参数：

输入功率：90KW 适应角度：<25。 运输能力：500t/h 链速：0.92m/s

中部槽尺寸：1500×730×220mm 圆环链规格：?26×92mm 刮板间距：1104mm 垂直弯曲率：±1。 水平弯曲率：±1。

（3）基本液压支架：采用ZF4800/17/31支撑掩护式液压支架 主要参数：

支架高度：1.7~3.1m 供液泵压：31.5Mpa 支架宽度：1.43~1.6m 初撑力：3956KN 支架中心距：1.5m 支架工作阻力：4800KN 支架强度：0.7Mpa

(4)端头支架一套：型号ZT14400/20/31型 主要特点和技术参数：

该端头支架由主架和左、右一副副架组成。

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主要参数：

主架宽：1650~1800mm（有侧护板) 副架宽：650~800mm（有侧护板）

支护长度：13.065m 支护总宽：2950~3400mm 总支护面积：26.8m2 支护高度：2000~3100mm 支护强度：0.53Mpa 工作阻力：14400KN 初撑力：11870KN

2、掘进机工作面机械设备 S100A型掘进机

○1S100A型掘进机整机参数

型号：S100A 总体长度：约8.3m 总体高度：约1.8m 总体宽度：约2.8m；2.5m 总 重：约31T 截割范围：

高度：约2.3～4.63m 宽度：约2.5～5.3m

面积：约21m2（定位截割） 截割部

截割头形状：圆锥台形 截割头转数：23/46rpm—50Hz 截割头伸缩量：0.51m

电动机：100/60KW-4/8P 双速切换 水冷方式 1台 喷雾：截割头内、外喷雾方式 铲板部

装载形式：星轮式

装载宽度：2.8m；2.5m 耙爪转数：27rpm —50HZ 装载能力：3m3/min（最大）

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原动机： 液压马达 NHM11—1300 2台 第一运输机

形式：双链刮板式

溜槽尺寸：0.5m（宽）×0.4m(高) 速度：59m/min—50HZ 运输能力：4m3/min—50HZ

原动机：液压马达 NHM6-600 1台 行走装置

形式：履带式 履带宽度：0.45m 制动方式：园盘制动器 对地压力：0.12MPa

行走速度：3.5m/min(慢速)；7.5m/min(快速) 爬坡能力：±16°

原动机：柱塞马达ME300 2台 液压系统

三联泵（齿轮泵） 50/40/32ml/r 1台 二联泵（齿轮泵） 50/32ml/r 1台 液压马达 1301ml/r 2台 284ml/r 2台 594ml/r 1台 36ml/r 1台 油箱容量： 约350L 换向阀

七联换向阀（油缸用） 1台 二联换向阀（行走用） 1台 一联换向阀（铲板用） 1台 一联换向阀（第一运输机、喷雾用） 1台 油冷却装置

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水冷式油冷却器 1台 油箱散热器 1台 油泵电动机

空冷式DEB-45-4P 45KW 1台

喷雾泵

型号：PQ-40 水量：40L/min 水压：最大6MPa 常用3MPa

原动机：轴向柱塞马达 XM36 36ml/r 1台 2S100A型掘进机的电气部分 ○

电源电压：AC660V—50HZ

主回路电压：AC660V—50HZ

控制回路电压：AC220V、 AC120V、AC100V、AC36V、 A—50HZ、DC24V

照明灯电压：交流24V—50HZ 本质安全回路电压：直流20V 截割电机

型式：DEBD-100/60-4/8S 1台 隔爆、水冷、双鼠龙形转子

规格：4/8P-100/60KW-660V-50HZ H级绝缘 油泵电机： 1台

型式：DEB-45

规格：4P-45KW-6660V-50HZ F级绝缘 连续工作制

电气开关箱： 1台 型式：MDK-100-1隔爆兼本安全 规格：主回路电压：AC660V-50HZ 控制回路电压：AC220V-50HZ DC24V 本质安全回路：开放电压：DC1.8V 短路电流：DC3.2mA

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内装部件： 一套断路器 一套真空交流接触器 一套热继电器 一套换流器 一套控制变压器 一套熔断器 一套辅助继电器 一套时间继电器 一套电机保护 一套电机负荷监视器 一套本质安全装置 一套直流电源装置 一套电压表 一套电流表 一套计时器 一套指示灯 操作箱 1台 型式：MCZ-100-1隔爆型 规格：控制回路电压DC24V 内装部件：一套按钮开关包括： 截割电机：闭合、断开 油泵电机：闭合、断开 第二运输机：闭合、断开 截割警报 信号 紧急停止开关

一套组合开关（转换开关）包括： 截割高、低速的切换 运输机的联动、单动切换

一套指示灯包括： 电源 电机正常 截割电机140℃以下

截割负荷显示：75%、100%、125%过负荷（150%） 按钮开关器 型式：隔爆型

规格：250V 5A 附带锁紧装置

用途：1）一个用于紧急停止，位于机体右侧（操作者右手侧） 2）一个用于截割停止，位于机体左侧（操作者左手侧） 蜂鸣器 ： 1台

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型式：XEFB-127/150隔爆型 规格：127V 50HZ 用途：截割启动报警；信号

照明灯 ： 3台 型式：KBZ-60隔爆型 规格：24V 60W

联动开关： 1台 型式：LXK-111密封式 规格：回路电压直流1.8V 用途：第一、第二运输机联动用 电磁阀（适用原S100,在S100A中取出） 型式：24GD-H10B-T隔爆型

规格：127V-50HZ连续，2个位置，弹簧复位型 用途：截割头停止进给 生产厂家：中国佳木斯煤矿机械有限公司

3、工作面循环方式和循环作业图表的编制

(1) 作业方式

采用“三、八”制作业，边采边准备作业方式。 （2）循环方式

采用边采边准备多循环方式，循环进度为0.6m。 （3）正规循环作业组织措施及要求

1）按正规循环图表规定，由工长将本班任务安排落实到人头，充分利用作业空间和时间，使循环时间缩短到最低值，各工序之间要相互协作，密切配合，互创条件，充分发挥职工的积极性和责任感，保证在规定时间内，按作业规程的要求，保质保量地完成各项工作。

2）建立健全各工种岗位责任制的管理制度，加强劳动纪律，组织技术学习，提高技术素质和操作熟练程度。

3）定期检修机械设备，加强设备的包养，是机电设备完好率不低于98%。

4）有跟班队长负责组织正规循环作业，工长具体负责循环作业及安全工作，副工长负责机械设备及生产工作，验收员全面负责质量验收。

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（4）正规循环图表

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第五章 矿井通风与安全技术

第一节 矿井通风系统的选择

一、矿井通风系统的基本要求

选择任何通风系统，都要符合投产较快、出煤较多、安全可靠、技术经济指标合理等总原则。具体地说，要适应以下基本要求：

1）矿井至少要有两个通地面的安全出口；

2）进风井口要有利于防洪，不受粉尘等有害气体污染； 3）北方矿井，冬季井口需装供暖设备； 4）总回风巷不得作为主要行人道；

5）装有皮带机的井筒不得兼作回风井。做进风井时其风速巴不得超过4m/s，并应有可靠的防尘措施，保证粉尘浓度符合工业卫生标准。井筒中还必须装有自动报警灭火装置和敷设消防管路。

6）装有箕斗的井筒不得作为主要进风井。兼做回风井时井筒中的风速不得超过6m/s，并应有可靠的防尘措施，保证粉尘浓度符合工业卫生标准。井筒中还必须装有自动报警灭火装置和敷设消防管路。

7）所有矿井都必须采用机械通风，主要扇风机必须安装在地面。 8）工业广场不得受扇风机的噪音干扰；

9）每个矿井必须有完整的独立通风系统，不宜把两个可以独立通风的矿井合并为一个通风系统。在条件允许时，尽量使总进风早分开，总回风晚汇合；

10）采用多台分区主扇通风时，为了保持联合运转的稳定性，总进风道的断面不宜过小，尽可能减少公共风路的风阻；各分区主扇的回风流，中央主扇和每一翼主扇的回风流都必须严格隔开；

11）采煤工作面、掘进工作面都应采用独立通风。 12）通风系统要为防瓦斯、火、尘、水及高温创造条件； 13)通风系统要有利于深水平式或后期通风系统的发展变化；

二、矿井通风方式的确定

选择矿井通风方式时，应考虑以下两种因素：

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1）自然因素：煤层赋存条件、埋藏深度、冲击层深度、矿井沼气等级。 2）经济因素：井巷工程量、通风运行费、设备装备费。

一般说来，新建矿井多数是在中央并列式、中央分列式、两翼对角式和分区对角式中选择。下面对这几种通风方式的特点及优缺点适用条件列表比较，见表9-1。

表5-1 通风方式比较

通风 方式 中央并列式 中央分列式 两翼对角式 分区对角式 优点 通风阻力较小，内部漏风小，增加了一个安全出口，初期投资较少，工业广场没有主要通风机出煤较多。 的噪音影响；从回风系统铺设防尘洒水管路系统比较方便。 风路较长，风阻较大，采空区漏风较大。 煤层倾角大、埋藏深，但走向长度并不大，而且瓦斯、自然发火都不严重。 建井期限略长，有时初期投资稍大。 风路较短，阻力较小，采空区的漏风较小，比中央并列式安全性更好。 通风路线短，阻力小。 缺点 适用条件 建井期限略长，有时初期投资稍大。 井筒数目多基建费用多。 煤层距地表浅，或因地表高低起伏较大，无法开掘浅部的总回风道。 煤层走向较大（超过煤层倾角较小，埋藏较浅，4km），井型较大，走向长度不大，而且瓦斯、煤层上部距地表较自然发火比较严重。 浅，瓦斯和自然发火严重的新矿井。 结合本矿的实际条件：

按照开拓设计方案，确定本矿通风方式为：中央并列式通风。风井的具体位置见开拓平面图。

三、主要通风机工作方式选择

煤矿主要通风机的工作方法基本上分为抽出式与压入式两种。现将两种工作方法的优缺点对比如下：

（1）抽出式主要通风机使井下风流处于负压状态，当一旦主要通风机因故停上运转时，井下风流的压力提高，有可能使采空区瓦斯涌出量减少，比较安全；压入式主要通风机使井下风流处于正压状态，当主要通风机停转时，风流压力降低，有可能使采空区瓦斯涌出量增加，比较危险。

（2）采用压入式通风时，须在矿井总进风路线上设置若干构筑物，使通风管理工作比较困难，漏风较大。

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（3）在地面小塌陷区分布比较广并和采区相沟通的条件下，用抽出式通风，会把小窑积存的有害气体抽到井下，同时使通过主扇的一部分风流短路，总进风量和工作面有效风量都会减少；压入式通风则能用一部分回风把小窑塌陷区的有害气体压到地面；

（4）如果能够严防总进风路线上的漏风，则压入式主要通风机的规格尺寸和通风电力

费用都较抽出式为小。

（5）在由压入式通风过渡到深水平抽出式通风时，有一定困难，过渡时期是新旧水平同时产生，战线较长，有时还须额外增掘一些井巷工程，使过渡期限拉得过长。如果用抽出式通风，就没有这些缺点。

综上所述，一般地说，在地面塌陷区漏风严重、开采第一水平和低沼气矿井等条件下，采用压入式通风是比较合适的，否则不宜采用压入式通风。而矿井生产能力大，且周围小煤窑较少，采用抽出式通风比较安全，漏风小。因此，确定该矿井采用抽出式通风。

四、采区通风系统的要求

1）采区通风总要求

（1）能够有效地控制带区内风流方向、风量大小和风质； （2）漏风少；

（3）风流的稳定性高；

（4）有利于排放瓦斯，防止煤尘自燃和防尘； （5）有较好的气候条件，有利于控制和处理事故； （6）安全经济合理技术。 2）采区通风的基本要求：

（1）每一生产水平和每一采区都必须布置单独的回风道，实行分区通风; （2）回采工作面和掘进工作面都应采用独立通风;

（3）煤层倾角大于12°的回采工作面，采用下行通风时，须报总工程师批准，并须遵守下列规定：

a回采工作面风速，不得低于1m/s。

b机电设备设在回风道时，回采工作面回风道风流中的甲烷不得超过1%，并应装有甲烷自动检测报警断电装置。

（4）掘进工作面和回采工作面的进风和回风，都不得经过采空区和冒落区; （5）井下机电硐室必须设在进风风流中;

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