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摘 要 本設計為雙鴨山礦業(yè)集團東榮三礦3.0Mt/a的新井設計。此礦區(qū)內有5層煤全區(qū)可采，且其均為厚煤層，煤層平均厚度為3.9m，走向長度為8km，傾向長度為3.1km，煤層平均傾角為12。本井田內可采儲量為326.2Mt，服務年限為78a。煤的工業(yè)牌號為肥氣煤。本設計采用立井多水平開拓，聯(lián)合開采和集中大巷布置，大巷采用10t架線式電機車牽引5t底卸式礦車運輸。采煤方法為走向長壁采煤法，采煤工藝為綜合機械化采煤，采空區(qū)處理方法為全部垮落法。 關鍵詞： 井田開拓 開采水平 走向長壁 采煤工藝 Abstract This new mine is designed for ShangyaShan mineral industry group limited liability company the third coal mine,which capacity is 3.0Mt/a.There are 4 coal seams can be adopted in this area, and the average thickness in coal seam is 3.9 meters. It is 8,000 meters along the longwall,and is 3,100 meters along the inclined longwall, the average rake angle is 12.0 degree in this coal seam.The whole of recoverable reserves is 326.24 million ton，which can be serviced 78 years.All of the coal seams are thick seam, and the indrstry card of the coal is fatty gas coal.We design two mining levels to develop all coal seams, adopting the single lamella arrange the sum the cent set concentrates the main roadway arranges, the main roadway adopts 10 ton a line type electrical engineering cars lead 5.0 ton bed unload type car, pit tub carriage.The mining technology is along the longwall coal mining, and the mining texhnology is full-mechanized,the gob waste treats method is complete caving method. Key Words： vertical shaft development mining Level longwall coal minning coal mining technology 目　錄 摘要 I Abstract II 緒　論 1 第1章 井田概況及地質特征 2 1.1　井田概況 2 1.1.1　交通位置 2 1.1.2　礦區(qū)經濟概況 2 1.1.3　本礦區(qū)鄰礦區(qū)煤炭生產建設及規(guī)劃情況 3 1.1.4　氣象 地震 3 1.1.5　地形 地勢 3 1.2 地質特征 4 1.2.1　礦區(qū)范圍內的地層情況 4 1.2.2　構造 4 1.2.3　煤層賦存狀況及可采煤層特征 6 1.2.4 巖石性質、厚度特征 7 1.2.5　井田內水文地質情況 8 1.2.6　瓦斯、煤的自燃、地溫及頂板情況 8 1.2.7　煤質、牌號及工業(yè)用途 9 1.3　勘探程度及可靠性 10 第2章　井田境界 儲量 服務年限 11 2.1　井田境界 11 2.1.1　井田周邊狀況 11 2.1.2　井田境界確定的依據 11 2.1.3　井田未來發(fā)展狀況 11 2.2 井田儲量 11 2.2.1　井田儲量計算 11 2.2.2　保安煤柱 12 2.2.3　儲量計算方法 12 2.2.4　儲量計算評價 13 2.3　礦井工作制度 生產能力及服務年限 13 2.3.1　工作制度 13 2.3.2　生產能力 14 2.3.3　礦井設計服務年限 14 第3章　井田開拓 15 3.1　概 述 15 3.1.1　井田內外及附近生產礦井開拓方式概述 15 3.1.2　影響本井田設計礦井開拓方式的因素及具體原因 15 3.1.3　確定井田開拓方式的原則 15 3.2　礦井開拓方案的選擇 16 3.2.1　井硐形式和井口位置 16 3.2.2　開采水平數目和標高 25 3.2.3　開拓巷道的布置 26 3.3　選定開拓方案的系統(tǒng)描述 27 3.3.1　井筒形式和數目 27 3.3.2　井筒位置及坐標 27 3.3.3　水平數目及高度 27 3.3.4　石門、大巷(運輸大巷、回風大巷)數目及布置 27 3.3.5　井底車場形式的選擇 30 3.3.6　煤層群的聯(lián)系 31 3.3.7　采區(qū)劃分 31 3.4　井筒布置及施工 33 3.4.1　井筒穿過的巖層性質及井筒維護 33 3.4.2　井筒布置及裝備 33 3.4.3　井筒延伸的初步意見 34 3.5　井底車場及硐室 36 3.5.1　井底車場形式的確定及論證 36 3.5.2　井底車場的布置 存車線路 行車線路布置長度 37 3.5.3　井底車場通過能力驗算 40 3.5.4　井底車場主要硐室 40 3.6　開采順序 42 3.6.1　沿井田走向的開采順序 42 3.6.2　沿井田傾斜方向的開采順序 42 3.6.3　采區(qū)接續(xù)計劃 43 3.6.4　“三量控制”情況 43 第四章　采區(qū)巷道布置 45 4.1　采區(qū)概況 45 4.1.1　設計采區(qū)位置、邊界、范圍采區(qū)煤柱 45 4.1.2　采區(qū)的地質和煤層情況 45 4.1.3　采區(qū)生產能力、儲量及服務年限 45 4.2　采區(qū)巷道布置 47 4.2.1　區(qū)段劃分 47 4.2.2　采區(qū)上山布置 47 4.2.3　采區(qū)車場布置 48 4.2.4　采區(qū)煤倉形式、容量及支護 55 4.2.5　采區(qū)硐室簡介 56 4.2.6　采區(qū)工作面接續(xù) 57 4.3　采區(qū)準備 59 4.3.1　采區(qū)巷道準備順序 59 4.3.2　采區(qū)巷道的斷面圖及支護方式 59 第5章　采煤工藝 62 5.1　采煤方法的選擇 62 5.1.1　采煤方法的選擇 62 5.2 回采工藝 63 5.2.1　選擇和決定回采工作面的工藝過程及使用的機械設備 63 5.2.2　工作面循環(huán)方式和勞動組織形式 64 第6章 井下運輸和礦井提升 66 6.1　礦井井下運輸 66 6.1.1　運輸方式和運輸系統(tǒng)的確定 66 6.1.2　礦車的選型及數量 66 6.1.3　采區(qū)運輸設備的選擇 67 6.2　礦井提升系統(tǒng) 69 6.2.1 礦井提升設備的選擇與計算 69 第7章　礦井通風與安全 71 7.1　礦井通風系統(tǒng)的確定 71 7.1.1　概述 71 7.1.2　通風系統(tǒng)確定因素 71 7.2　風量計算與風量分配 72 7.2.1　礦井風量計算的規(guī)定 72 7.2.2　風量計算 73 7.2.3　風量分配 76 7.2.4　風速驗算 76 7.2.5　風量調節(jié)方法與措施 76 7.3　礦井通風阻力計算 77 7.3.1　確定全礦井最大通風阻力和最小通風阻力 77 7.3.2　礦井等積孔的計算 79 7.4　通風設備的選擇 80 7.4.1　主扇的選擇計算 80 7.4.2　電動機的選擇 81 7.4.3　反風措施 81 7.5　礦井安全技術措施 82 7.5.1　預防瓦斯及煤塵爆炸 82 7.5.2　火災與水患的預防 82 7.5.3　其他事故的預防 83 第8章　礦井排水 85 8.1　概述 85 8.1.1　礦井水來源及涌水量 85 8.1.2　對排水設備的要求 85 8.2　礦井主要排水設備 86 8.2.1　排水方式與排水系統(tǒng)簡介 86 8.2.2　主排水設備及管路的選擇計算 87 第９章 礦井主要技術經濟指標 90 總　結 92 致　謝 93 參考文獻 94 附錄1 95 附錄2 105 VI 緒　論 大學四年的學習，讓我掌握了較多的專業(yè)知識，能過這次畢業(yè)設計和畢業(yè)答辯，更讓我了解到了理論與實際的差距，同時也感受到了自己在專業(yè)課方面的一些不足之處。 本設計為雙鴨山礦業(yè)集團東榮三礦3.0Mt/a的新井設計，根據畢業(yè)實習時在東榮三礦所收集來的地質條件，以及指導教師所分的課題方向，本設計主要是關于新礦井的建設，其中包括了井田開拓、采煤工藝、采區(qū)設計、通風安全等方面的設計。本礦井走向長度為8km，傾向長度為3.1km，在本井田內共有5層煤，且其全為厚煤層，平均厚度為3.9m，煤層平均傾角為12。本井田內可采儲量為326.2Mt，服務年限為78a。煤的工業(yè)牌號為肥氣煤。本設計采用立井多水平開拓，聯(lián)合開采和集中大巷布置，大巷采用10t架線式電機車牽引5t底卸式礦車運輸。采煤方法為走向長壁采煤法，采煤工藝為綜合機械化采煤，采空區(qū)處理方法為全部垮落法。 本設計能過多方案比較和綜合技術比較以及相應的經濟比較優(yōu)化設計，其中開拓方案的比較，以大量的經濟數據來核算，以便使設計更加合理。同時在設計過程中，結合了礦井的地質情況、煤層的受力等情況以及國內外的先進經驗進行分析，這樣使建成的礦井更加與實際相符。 通過本次畢業(yè)設計，使我學到更多的采礦專業(yè)知識，更重要的是，讓我所學的理論知識與實踐條件相結合了起來，從而也為我以后的工作打下良好的基礎。 第1章 井田概況及地質特征 1.1　井田概況 1.1.1　交通位置 雙鴨山礦業(yè)集團東榮三礦位于黑龍江省集賢煤田東南端，西南距福利鎮(zhèn)48km,經福利鎮(zhèn)到礦業(yè)集團所在地——雙鴨山市為56km。如下圖1-1交通位置圖。 圖1-1　交通位置圖 1.1.2　礦區(qū)經濟概況 本區(qū)為農業(yè)區(qū)，工業(yè)基礎較薄弱。但是，雙鴨山礦業(yè)集團距本區(qū)較近，可以借助老區(qū)力量建設新區(qū)，人力來源及材料供應條件都是良好的。 雙鴨山地區(qū)現(xiàn)有大型火力發(fā)電廠三座。在礦區(qū)總體設計階段。供電電源方案已達成協(xié)議，所以，供電電源已經解決。 1.1.3　本礦區(qū)鄰礦區(qū)煤炭生產建設及規(guī)劃情況 東榮礦區(qū)東西寬8～11km,南北長16～29km。面積為230km2,《東榮礦區(qū)總體設計》規(guī)劃用三對井進行開發(fā)?？傄?guī)模這6.40Mt/a。 本礦井內沒有生產、在建及停閉礦，也沒有小煤窯。 本礦區(qū)第三季地層廣泛分布，地下含水量較豐富，供水水源較充足。 1.1.4　氣象 地震 本地區(qū)屬寒溫帶大陸性氣候。冬季寒冷。夏季氣溫較高，年平均最高氣溫為20.1～23.7C；年降水量325.7～692.3㎜；年蒸發(fā)量1095.5～1460.6㎜，年平均風速4.1～4.7m/s，風向多偏西風。年平均最低氣溫為－17.4～－23.9C，最低氣溫可達－35C。每年十月至次年五月為凍結期，最大凍結深度為1.55～2.08m。 根據國家地震局資料，東榮及其鄰區(qū)地震裂度在5以下，過去無強烈地震記載。 1.1.5　地形 地勢 本井田處于三江平原的西南部，屬高沙漫灘，地勢低平，地面標高為＋55～＋78m，井田東部有雙山子，標高＋164.7m, 南臨完達山北，西依索利崗山，標高為＋107.9m， 北面廣闊平坦。 本井田內沒有大的河流，只有沙流河等季節(jié)性河流，從東，西兩個方向流入本區(qū)。雨季沙流河流量為2.9m3/s.近年來隨著農業(yè)生產的發(fā)展，在井田外側修筑了一些排水渠道，致使?jié)竦孛娣e有所減少。 1.2 地質特征 1.2.1　礦區(qū)范圍內的地層情況 本井田的可采煤層均賦存在上侏羅系雞西群城子河組。其上為雞西群穆棱組。在穆棱組上覆有巨厚的第三、第四紀地層。晚侏羅第煤系地層不完全整合于元古界～古生界基底之上，基底由元生界麻山群泥盆系青龍山組及侵入的花崗巖組成。 上侏羅系上統(tǒng)雞西群城子河組，這本井的主要含煤地層，該層主要由灰白色長石、石英、砂巖、灰色粉砂巖及少量的泥巖、凝灰?guī)r、礫巖和砂質泥巖等組成。(附煤層綜合柱狀圖1-2) 第四系地層在田內廣泛分布。主要由礫砂和粗砂組成。中間夾有不連續(xù)的亞粘土。在砂層上，伏有粘土及層厚8～10m的黑腐植土。區(qū)內四紀層厚度為東西薄、中間厚、南部薄、北部厚。 第四系地層，除在井田內14～16層勘探線上部有三塊缺失，形成“三窗”外，其余各處均廣泛分布。該地層由粉砂巖、泥巖組成。巖石膠結松散。以灰綠色為主，厚度變化不大。 本井田內的斷層多為正斷層，褶曲較少，部分煤層有地表露頭，但都有風化的痕跡，經過雙鴨山測繪公司的多次勘測，對大部分的地質構造已經基本掌握清楚。 1.2.2　構造 本井田位于三江盆地的西部，三江盆地是中生代以來的一個斷陷——凹陷地，區(qū)域構造屬新華夏系第二隆起帶北段由一些北北東向展開的次一級隆起帶和凹陷帶組成，這便導致本礦區(qū)形成壓扭性斷裂和斷層，并且其斷層多為傾向性斷層。 由于本井田處于區(qū)域性三種構造應力場的復合部位，應力集中構造較為復雜，特別是北部背向斜處構造對煤層的破壞較大，煤的變質程度有所提高，而且部分煤層有露頭。 井田主要構造分述如下： 1.斷層　如下表1-1所示： 圖1-2 煤層綜合柱狀圖 表1-1　斷層特征表 序號 名稱 性質 產狀 落差 傾角 斷層可靠性 1 F48 逆 NE20 170～340 60 可靠 2 F9 正 NE35 0～130 73 可靠 3 F29 正 NE31 0～46 71 可靠 4 F45 逆 EW70 0～4 70 可靠 5 F84 正 NE45 0～67 37 可靠 6 F72 正 NE67 10～20 30 可靠 7 F10 逆 NS146 0～60 73 可靠 2.巖漿活動： 本井田內的巖漿巖以侵入為主，大多呈巖脈及巖床侵入于侏羅紀煤系地層中，為燕山后期產物，以酸性石英閃長巖，中性輝綠巖玄武巖為主，巖漿巖主要分布在F9斷層與精查線17之間，或巖床侵入煤層中，使煤層局部變質。 1.2.3　煤層賦存狀況及可采煤層特征 本井田開采之煤層主要位于侏羅系雞西群城子河含煤組，含煤性好，主要可采厚度19.8m，平均厚度為3.9m，地層總厚度700m，含煤系數5.27%，本區(qū)煤層發(fā)育較穩(wěn)定，標志層清晰，物性特征明顯，煤巖層相對可靠。 可采煤層特征如下： 16#煤層：全區(qū)發(fā)育且較穩(wěn)定，煤層結構單一，厚度較大，煤質穩(wěn)定，肉眼鑒定為半亮～半暗型，塊狀。由南向北，由東向西增厚，煤層厚度為4.0～4.8m,平均厚度為4.2m，煤層頂部和底部局部出現(xiàn)了1～2層夾石，厚度為0.05～0.10m，巖性多為炭質泥巖，煤層頂板為粉砂巖，底板為炭質細砂巖及含炭質泥巖。煤層有露頭，在0標高之上局部不可采。 17#煤層： 該煤層基本上全區(qū)發(fā)育，僅在井田南部的淺部局部不可采，煤層的開采厚度在3.4～3.8m之間，平均厚度為3.6m，賦存較穩(wěn)定，結構屬復煤層，有1～2層夾矸，厚0.1～0.25m，巖性多為頁巖，煤層頂板多為中砂巖，底板多為細砂巖。煤層有露頭，在－10m標高之上發(fā)育不穩(wěn)定，煤變質程度較高，且有風化現(xiàn)象。 18#煤層：大部可采煤層，可采厚度3.6～4.1m，平均厚度3.8m?？刹煞秶鷥让簩雍穸确€(wěn)定，南西薄，向北、東增厚，結構屬單一煤層，局部有薄層炭質泥巖或粉砂巖夾層石，頂板為粉砂巖，細砂巖及中砂巖，底板為細砂巖，砂巖。 20#煤層：該層在全井田大部分區(qū)域發(fā)育，煤層在斷層F9之后，逐漸變薄，結構單一，煤層厚度在3.4～4.4m，平均厚度為4.1m，煤層頂板為粉砂巖，底板為細砂巖。煤層有露頭，露頭煤質不穩(wěn)定，且在0標高之上局部不可采。 22＃煤層：全井田發(fā)育，只在井田南部淺部變薄，煤層結構較單一，厚度為3.1～4.0m，平均厚度為3.8m，在井田深部，煤層傾角有變大的傾向，煤層頂板為中細砂巖，底板為中砂巖。煤層在井田中部，有煤層露頭，且煤質也有風化的傾向，在－10m標高之上發(fā)育不穩(wěn)定，且局部不可采。 具體各煤層厚度、結構和頂底板情況分層如下表1-2所示： 表1-2　煤層特征表 煤層 煤厚 層間距 穩(wěn)定性 結構 發(fā)育程度 頂板 底板 露頭情況 范圍 平均 16# 4.0～4.8m 4.2m 20m 較穩(wěn)定 單一 全區(qū)發(fā)育 粉砂巖 細砂巖 有 17# 3.4～3.8m 3.6m 較穩(wěn)定 復雜 全區(qū)發(fā)育 細砂巖 粉砂巖 有 12m 18# 3.6—4.1m 3.8m 較穩(wěn)定 單一 大部發(fā)育 粉砂巖中砂巖 細砂巖 無 28m 20# 3.4～4.4m 4.1m 較穩(wěn)定 單一 大部發(fā)育 粉砂巖 細砂巖 有 16m 22# 3.1～4.0m 3.8m 較穩(wěn)定 單一 全區(qū)發(fā)育 細砂巖 中砂巖 有 1.2.4 巖石性質、厚度特征 煤層頂底板的厚度一般都大于8m,多為砂巖。詳見下表1-3。 表1-3 巖石力學強度指標表 名 稱 抗壓強度/σc(MPa) 抗拉強度/σt(MPa) 摩擦角/φ() 內聚力/C(MPa) 細砂巖 20～200 4～25 35～50 8～40 粉砂巖 10～100 2～20 30～40 4～30 1.2.5　井田內水文地質情況 1、井田內各地段的水文地質特征各有不同，現(xiàn)分述如下： 第三系孔隙含水層：在井田內廣泛分布。其厚度發(fā)育規(guī)律為由東南往西北逐漸增厚，向東變薄。涌水量為0.001～0.83 L/Sm。 第三系裂隙透水層：本井田廣泛發(fā)育，除山坡地區(qū)較薄外，其余均很厚。發(fā)育規(guī)律為：由南往北逐漸增厚。水的主要補給來源是大氣降水及山區(qū)地下水。涌水量為0.705～7L/Sm。 基底巖層裂隙水：分布于低山和丘陵地帶。由白玉巖、安同山巖及火成巖等組成。對煤系裂隙含水帶補給量甚微，而且對礦床充水無影響。 煤系裂隙含水帶：本含水帶是直接充水含水層。它與第三系有水力聯(lián)系，但很微弱。 2、地面水及各含水層之間的水力聯(lián)系 本井田煤系裂隙含水帶補給條件不好，隔水性較弱。開采初期，礦井涌水量最大。隨著開采的不斷進行，水的靜儲量逐漸消耗，礦井的涌水量將會逐漸減少，并趨于相對穩(wěn)定狀態(tài)。 礦井在開采過程中，排水將以疏干煤系風化裂隙帶的儲水量為主。本井田最大涌水量為279m3/h，正常涌水量為237 m3/h。 3、井田內的主要隔水層有第四系頂部粘土、亞粘土；中部粘土。亞粘土層和第三系泥巖、砂巖層。 1.2.6　瓦斯、煤的自燃、地溫及頂板情況 本礦井屬于低瓦斯礦井，相對涌出量1.43m3/t，絕對涌出量為3.95 m3/min，煤塵無爆炸危險，且煤層無自燃傾向性。隨著開采深度的延伸，瓦斯涌出量大會給礦井的安全生產帶來一定的困難。 本礦井瓦斯取樣的控制深度為２40.5～733.2m，在737.5m深以上，甲烷成分為0.75～36.75％；在400.4～633.2m深度為28.18～45.26％；平均為34.31～37.05％。二氧化碳一般為6.44～8.95％，瓦斯成份及含量均很低。由于地質報告沒有明確提出礦井的瓦斯等級，所以，本設計只能根據上述數據進行分析，同時參考東榮二礦的煤塵及瓦斯情況，初步確定本礦井初期的瓦斯等級為低沼氣礦井，并沒有煤塵爆炸危險和自燃發(fā)火傾向。 本礦井的恒溫帶溫度為＋5.6C，深度為30m。－400m水平的平均地溫為20.5C；－700m水平的平均地溫度為28.3C。 煤層頂底板巖石主要為粉砂巖和中細砂巖?？箟簭姸纫话阍?00～1100kg/cm2左右。預計本礦井各煤層頂底板類別均在一級以上。 1.2.7　煤質、牌號及工業(yè)用途 1、煤種及其變化 本礦井煤的揮發(fā)份一般大于30％，屬低變質煤。各煤層y值平均為5～9m/m，粘結性較低。煤種主要為氣煤、肥煤次之，煤種在垂直方向上無明顯變化。 2、發(fā)熱量 各煤層煤的平均發(fā)熱量(QfD)為6306～6849大卡/kg。 3、元素分析 各煤層碳(Cr)的平均含量為80.84～82.66％；(Or)的平均含量為10.61～12.62％；(Hr)的平均含量為5.32～5.86％。說明煤的元素組成穩(wěn)定，屬低腐質煤。 4、煤的有害成分 灰分：本井田煤的灰分含量(Ag)為10.96～24.45％，多屬中低灰分煤層。 硫：各煤層硫的含量均很低，原煤全硫(SgQ)為0.1～0.41％，屬特低硫煤。 磷：各煤層原煤磷的平均含量為0.003～0.061％，屬特低～低磷煤。 5、工業(yè)用途評價 本井田原煤按現(xiàn)行煤炭實用分類法，屬于Ⅰ～Ⅱ氣煤，由于本區(qū)氣煤低灰、低磷、低硫，具有一定的膠質層厚度，所以，本礦井原煤經洗選加工后可作為優(yōu)良的配焦和化工精煤。副產品可供動力及民用。 6、可選性 所有煤層的煤均屬于易選～中等可選。 1.3　勘探程度及可靠性 礦井總體設計確定，本井田包括精查區(qū)，東南部的一塊詳查區(qū)兩個區(qū)域，其井田的邊界范圍為北起 F48斷層，南至井田邊界，西起F9斷層斷層，東至煤層露頭線。在井田范圍內，由于地質構造簡單，煤層賦存穩(wěn)定，其勘探程度較精確。 對地質勘探程度的評價：井田儲量以外，最后一次精查區(qū)內又鉆了238個孔，13.6萬余米，基本上搞清本井田的煤層賦存情況和主要的地質構造情況。但由于設備較落后，因此相當一部分斷裂仍是推定的，控制程度還有較大擺動。根據本區(qū)斷裂的一規(guī)律，往往在大斷裂附近還有很多較小的斷裂，再者由于煤層走向變化大，還可能有新的斷裂沒有控制，這些都需要在建井和生產過程中給予以注意。有的鉆孔孔斜較大，對構造的推定也有一定的影響。 第2章　井田境界 儲量 服務年限 2.1　井田境界 2.1.1　井田周邊狀況 本井田北部以斷層F48為界，南部以鄰礦東榮二礦為界，西以－600m標高為界，東以煤層天然露頭為界。 2.1.2　井田境界確定的依據 在煤田劃分為井田時，要保證各井田有合理的尺寸和境界，使煤田各部分都能得到合理的開發(fā)。應按以下原則來劃分： 1.以地理地形、地質條件作為劃分井田境界的依據。 2.井田范圍、儲量、煤層賦存及開采條件要與礦井生產能力相適應。 3.劃分的井田范圍要為礦井發(fā)展留有空間。 4.保證井田有合理的尺寸，以利于機械化程度的不斷提高。 2.1.3　井田未來發(fā)展狀況 該井田內煤層埋藏較淺，傾角較小，隨著技術的進步和勘探水平的提高，井田范圍內探明的儲量會越來越精確，可能在更深部發(fā)現(xiàn)可采煤層，遠景儲量豐富。 2.2 井田儲量 2.2.1　井田儲量計算 井田內可采煤層為16＃、17＃、17＃、20＃、22＃煤層。礦井儲量是指礦井內所埋藏的，具有工業(yè)價值的煤炭數量。礦井儲量可分為礦井地質儲量，礦井工業(yè)儲量和礦井可采儲量。 礦井工業(yè)儲量是指平衡表內A＋B＋C級儲量的總和。礦井設計儲量是礦井工業(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后的儲量。礦井可采儲量是指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煤量后乘以采區(qū)回采率的儲量。 2.2.2　保安煤柱 為保護地面建筑物及工程設施的安全，本設計對井筒及工業(yè)廣場、規(guī)劃中的大斷層留設安全煤柱。其留設情況如下: 1.采區(qū)邊界留設20m保安煤柱。 2.邊界斷層留設40m煤柱。 3.井田內部斷層留設30m煤柱。 4.地面留設50m煤柱。 主、副井筒均位于工業(yè)場地內，主、副井筒深度已超過300m，工業(yè)場地東西長540m，南北最大寬度為430m，按照現(xiàn)行《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規(guī)程》規(guī)定，工業(yè)場地圍護帶寬度為15m，煤柱按巖層移動角圈定，井田境界煤柱按40m留設，境界線兩側各30m，采區(qū)煤柱按20m留設，兩側各20m。井筒煤柱地面受護面積包括井架、提升機房和圍護帶面積包括工業(yè)場內為煤炭生產直接服務的工業(yè)廠房、服務設施和其他基礎性設施。 按以上計算方法得： 工業(yè)廣場煤柱損失：2.09Mt；周邊、斷層保安煤柱損失：35.03Mt。 損失總量：82.41Mt； 總損失率為：20.54%。 2.2.3　儲量計算方法 計算儲量以《儲量管理規(guī)程》為依據，公式如下： 塊段儲量＝塊段面積cos(平均傾角)平均厚度視密度； 礦井設計儲量＝工業(yè)儲量－永久煤柱； 回采率要求：厚煤層不小于75%，中厚煤層不小于80%，薄煤層不小于85%； 根據儲量圖、通過等高線塊段法計算本井田工業(yè)儲量為401.188Mt，可采儲量為326.2421Mt。 2.2.4　儲量計算評價 東榮三礦的煤層相對可靠，煤層厚度比較穩(wěn)定，傾角較平緩，煤層地板起伏不大，構造控制基本可靠，無巖漿巖，水文地質條件中等，儲量計算較可靠。其具體情況如下表2-1所示： 表2-1 可采煤層儲量總表 單位：萬t 水平 煤層 工業(yè)儲量 煤炭損失量 可采儲量 工業(yè)場地 井田境界 斷層 合計 開采損失 Ⅰ 16# 3518.55 17.1 54.86 228.21 300.17 403.61 2861.47 17# 3015.92 13.14 44.17 238.46 295.77 343.38 2452.69 18# 3072.58 15.27 58.9 268.38 342.55 350.06 2500.41 20# 3434.78 13.02 56.42 213.25 282.69 391.07 2793.34 22# 3292.33 16.93 65.23 268.38 350.54 374.85 2677.49 小計 16336.16 75.46 279.58 1216.68 1571.72 1862.97 13285.41 Ⅱ 16# 4121.78 28.46 88.19 344.45 461.1 583.14 4165.3 17# 4390.1 24.48 84.17 283.81 392.46 458.84 3570.26 18# 4510.93 27.79 99.2 311.3 438.29 513.59 3668.52 20# 4999.84 24.04 87.52 292.68 404.24 569.26 4066.13 22# 4757.09 29.18 91.82 323.42 444.42 541.62 3868.71 小計 23779.72 133.95 450.9 1555.66 2140.51 2666.45 19338.9 總合計 40115.88 209.41 730.48 2772.34 3712.23 4529.43 32624.31 計算可得：礦井可采儲量為：326.2431Mt。 2.3　礦井工作制度 生產能力及服務年限 2.3.1　工作制度 根據《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》規(guī)定： (1)礦井工作日按330d計算； (2)每日凈提升時間16h； (3)礦井每晝夜四班工作，其中三班進行采掘，一班進行檢修。 2.3.2　生產能力 井田煤炭儲量豐富(可采儲量為326.2431Mt)，地質構造及水文地質簡單，煤層賦存平緩(平均傾角12)，煤質優(yōu)良，具有建設特大型礦井的條件。 方案一：建2.4Mt/a的礦井。 方案二：建3.0Mt/a的礦井。 方案三：建4.0Mt/a的礦井。 根據《煤礦工業(yè)礦井設計規(guī)范》礦井投產后服務年限不應過長，可由服務年限確定。(附礦井服務年限表2-2) 表2-2 礦井服務年限表 井型 礦井設計生產能力/（Mt/a） 礦井設計服務年限/a 特大 ≥6.0 3.0～5.0 70 60 大型 1.2，1.5，1.8，2.4 50 中型 0.45，0.6，0.9 40 小型 0.09，0.15，0.21，0.3 各省自定 2.3.3　礦井設計服務年限 礦井設計服務年限公式： 式中——礦井設計可采儲量，Mt； ——生產能力， Mt／a； ——礦井儲量備用系數，＝１.3～1.5。 礦井設計一般取K＝1.4，地質條件復雜的礦井及礦區(qū)總體設計可取K＝1.5，地方小煤礦可取K＝1.3 。根據本設計礦井實際情況，K值取1.4。 方案一：＝32624.31/(2401.4)＝97.10a； 方案二：＝32624.31/(3001.4)＝77.68a； 方案三：＝32624.31/(4001.4)＝58.26a。 從保證礦區(qū)均衡生產來看，井型較大的礦井對保證礦區(qū)產量起骨干作用，同時考慮到本礦井對振興老東北工業(yè)基地的需要，其服務年限也應略長些，從礦井儲量條件來看，雖然本井田地質儲量大，可采儲量多，但是煤層儲量大部分集中于二水平，從一水平的服務年限上看，選擇選擇方案二較要較合理一些，因此最終確定該礦井生產能力為3.0Mt/a，礦井服務年限為77.68a。 第3章　井田開拓 3.1　概 述 3.1.1　井田內外及附近生產礦井開拓方式概述 　　東榮三礦與東榮二礦為鄰，東榮二礦以立井開拓為主。 3.1.2　影響本井田設計礦井開拓方式的因素及具體原因 1.該井田所在位置屬于丘陵地形，南北兩側高，中部平坦，工業(yè)場地宜選擇在相對比較開闊的階地上，標高高于＋50m。 2.井田內煤層埋藏深度為＋50～-650m，煤層傾角12左右，其中16#和17#的煤層層間距約為20m，17#、18#、20#、22#之間的煤層間距分別為12m，28m和16m，總體來說，煤層相當集中，可直接采用集中布置聯(lián)合開采。 3.煤層傾角在12左右，且含水層較少，可直接采用上山開采。 4.煤層構造相對簡單，無大、中型構造，共計7條斷層，大斷層為井田邊界，中央的小斷層對礦區(qū)的總體布置無太大的影響。 5.頂、底板為粉砂巖、粉細砂巖等硬質巖層，穩(wěn)定性較好。 6.煤層厚度較大，而且結構較單一，雖然有煤層中含有少許夾層，但夾層多為頁巖、泥巖，并不會對采煤工序產生太大的影響。 3.1.3　確定井田開拓方式的原則 1.合理開發(fā)國家資源，減少煤炭損失。 2.貫徹執(zhí)行有關煤炭工業(yè)的技術政策,為多出煤、早出煤、出好煤、投資少、成本低、效率高創(chuàng)造條件。 3.必須貫徹執(zhí)行有關煤礦安全生產的有關規(guī)定。要建立完善的通風系統(tǒng)，創(chuàng)造良好的通風環(huán)境，減少巷道維護量，使主要巷道保持良好狀態(tài)。 4.合理集中開拓布置，簡化生產系統(tǒng)，避免生產過于分散，為集中生產創(chuàng)造條件。 3.2　礦井開拓方案的選擇 3.2.1　井硐形式和井口位置 (一)井硐形式方案比較： 開拓方式的選擇應全面考慮各種因素，主要因素包括： 井田地質和水文地質條件；地形地貌和地面外部條件；技術裝備和工藝系統(tǒng)條件；施工技術和設備條件；煤層賦存和開采技術條件；總體設計和礦井生產能力要求，當地的交通及經濟條件等。 針對以上因素要綜合研究，需通過系統(tǒng)優(yōu)化設計和多方案技術經濟比較確定。 1.雙立井開拓 優(yōu)點： (1)井筒為圓形斷面，結構合理，維護費用低，有效斷面大通風條件好，管線短，人員升降速度快，生產系統(tǒng)比較簡單，運輸環(huán)節(jié)少，建井速度快，投產早。 (2)機械化程度高，易于自動控制。 (3)立井的井筒短，提升速度快，提升能力大，對輔助提升有利。 適用條件：煤層賦存深度在200～1000m，含水層厚度20～400m。立井開拓的適應性很強，一般不受煤層傾角、厚度、瓦斯、水文等自然條件限制。技術上也比較可靠。當地質條件不利于平硐或斜井開拓時均采用立井開拓方式。 技術評價：根據本井田的地表情況，地質構造，煤層賦存等因素，本井田煤層賦存最深－650m標高，煤層平均傾角12，滿足采用雙立井開拓，故此方案在技術上可行。 2.雙斜井開拓 斜井與立井相比有如下優(yōu)點： (1)斜井采用膠帶輸送機，其提升能力和增產潛力大，改擴建比較方便，并且能容易實現(xiàn)多水平生產，并相應地能減少井下石門長度。 (2)井筒掘進技術和施工設備比較簡單，掘進速度快，地面工業(yè)建筑，井筒裝備，井底車場及硐室都比立井投資少，并且在斜井延伸過程中，生產和延伸相互影響較小。 (3)井筒裝備和地面建筑物少，不用大型提升設備，鋼材消耗量小，井筒結構簡單。 缺點： (1)圍巖不穩(wěn)固時，斜井井筒維護費用高，材料提升速度低，能力小，絞車鋼絲繩磨損嚴重，動力消耗大，提升費用高，當井田斜長較大時，采用多段絞車提升，轉載環(huán)節(jié)多，系統(tǒng)復雜，需要多占用設備和人力。 (2)在自然條件相同時，斜井要比立井長得多。 (3)斜井通風風路較長，相對通風阻力也較大，當表土為富含水的沖積層或流砂層時,斜井井筒掘進技術復雜,井筒的維護也相對困難。 (4)由于斜井較長，沿井筒敷設管路、電纜所需的管線長度較大，并且相應地就提出了建井初期的基建費。 適用條件：煤層賦存較淺，垂深在200m以內，煤層賦存深度為0～－500m，含水砂層厚度小于20～40m，不含流砂層，并且表土層不厚，水文地質情況簡單的煤層。井筒不需要特殊方法施工的緩傾斜及傾斜煤層。 技術評價：本井田內部分煤層有露頭，根據煤層的賦存情況,可以考慮雙斜井開拓。 針對本礦井的實際情況和現(xiàn)有的技術條件，可行的方案如下圖3－1所示。 圖3-1開拓方案示意圖 3.開拓方案技術比較： 方案Ⅰ和方案Ⅱ區(qū)別在于第二水平是立井開拓還是暗斜井開拓兩方案比較，方案Ⅰ需要多開立井井筒200m，階段石門850m，并相應增加了井筒和石門的運輸，提升，排水費用；方案Ⅱ多開主暗斜井960m(傾角12)，并相應增加了斜井的提升和排水費用，粗略估算表明，兩方案費用相差不大，采用立井提升，優(yōu)點是提升能力大，礦井延伸在條件允許時，增加的設備較少，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設備，人員，材料運輸需轉載，考慮到方案Ⅰ的提升，排水工作環(huán)節(jié)少，人員上下較方便，在方案Ⅱ中未計入暗斜井上下部車場的石門運輸費用，以及方案Ⅰ在通風方面優(yōu)于方案Ⅱ，決定選用方案Ⅰ。(方案Ⅰ與方案Ⅱ具體的基建費用比較如下表3-1所示，由于在建井初期，方案Ⅰ和方案Ⅱ相同，所以只需要比較建井后期；同樣，方案Ⅲ和方案Ⅳ也如此。) 方案Ⅲ與方案Ⅳ比較同方案Ⅰ與方案Ⅱ類似，從國情上考慮，用暗立井延伸的礦井較少，而且考慮到在技術上，在暗立井通風、運輸以及車場布置上，存在一定不可靠性。最后，通過粗略估計，方案Ⅳ比方案Ⅲ中所留保護煤柱的損失多，決定采用方案Ⅲ。(方案Ⅲ與方案Ⅳ具體的基建費用比較如下表3-2所示) 余下的方案Ⅰ與方案Ⅲ技術上均可行，水平服務年限也均符合要求，需要通過經濟比較，確定優(yōu)劣。 表3-1　方案Ⅰ和方案Ⅱ建井后期基建費用表 方案 方案Ⅰ 方案Ⅱ 項目 工程量(m) 單價/元m-1 費用（萬元） 工程量(m) 單價/元m-1 費用(萬元) 立井井筒 200＋20 9000 198 960＋20 3000 294 副井井筒 200＋10 9000 189 960＋10 3000 291 井底車場 1200 2700 324 900 2700 243 主石門 1600 2400 384 750 2400 180 運輸大巷 5500 2100 1155 5500 2100 1155 合　計 2250 2163 百分率 104.02% 100% 表3-2　方案Ⅲ和方案Ⅳ建井后期基建費用表 方案 方案Ⅲ 方案Ⅳ 項目 工程量(m) 單價/元m-1 費用（萬元） 工程量(m) 單價/元m-1 費用（萬元） 立井井筒 960＋20 3000 294 200＋20 9000 198 副井井筒 960＋10 3000 291 200＋10 9000 189 井底車場 900 2700 243 1200 2700 324 主石門 450 2400 108 1300 2400 312 運輸大巷 5500 2100 1155 5500 2100 1155 合　計 2091 2178 百分率 100% 104.16% 4.開拓方案的經濟比較(方案Ⅰ和方案Ⅲ方案) 在上述后期的基建費用上，方案Ⅰ與方案Ⅲ相差不大，而初期的基建費用比較表如下3-3所示。通過比較，同時我們也發(fā)現(xiàn)方案Ⅰ與方案Ⅲ在前期的基建費用上也不大，因此，我們得進行更一步的經濟比較。方案Ⅰ與方案Ⅲ有差別的基建費在上面表中已經比較了，有差別的生產經營工程量和生產經營費和經濟比較結果，分別計算匯總于表3-4、3-5、3-6。 表3-3　方案Ⅰ和方案Ⅲ建井初期基建費用表 方案 方案Ⅰ 方案Ⅲ 項目 工程量／m 單價／元m-1 費用(萬元) 工程量／m 單價／元m-1 費用(萬元) 主井井筒 325＋20 9000 310.5 1300＋20 3000 396 副井井筒 325＋15 9000 306 1100＋5 3000 331.5 井底車場 1200 2700 324 900 2700 243 主石門 800 2400 192 450 2400 108 運輸大巷 5500 2100 1155 5500 2100 1155 回風大巷 5500 1800 990 5500 1800 990 合計 3277.5 3223.5 百分率 101.68% 100% 在上述經濟比較中需要說明以下幾點： (1)兩方案在各采區(qū)均布置有三條采區(qū)上山，且這些上山的開掘單價近似相同。針對采區(qū)上部、中部、下部車場數目相同，兩方案雖略有差別，但基建費的差別很小，故不能作為其經濟比較的重要指標。 (2)采區(qū)上、中、下部車場的維護費用均按占采區(qū)上山維護費用的20%估算，采區(qū)上山的維護單價按采動影響與未受采動影響的平均單價估算。對于方案Ⅰ與方案Ⅲ，我們只算第一水平的采區(qū)上、中、下部車場的維護費來作比較。 (3)井筒、井底車場、主石門、階段大巷及總回風大巷和采區(qū)中部車場均布置于堅硬的巖層中，它們的維護費用低于15元/am，故比較中未對比其維護費用的差別。 (4)立井、大巷、石門及采區(qū)上山的輔助運輸費用均占運輸費用的20%進行計算。 (5)在初期投資中，方案Ⅲ在一水平時需多掘運煤上山及軌道上山各30m，在比較中未列入。 (6)在列表中，對于風井掘進量，我們假定其是相同的，對于通風費用，我們在礦井的風量相同的條件下，可以根據經驗比較判斷出方案Ⅲ的費用較高（因為斜井的風路較長一些），但因其差別較小，故我們不作比較。 ①生產經營費工程量比較(如下表3-4）： 表3-4 生產經營費工程量 項目 方案Ⅰ 項目 方案Ⅲ 運輸提升/萬tkm 工程量 運輸提升/萬tkm 工程量 采區(qū)上山運輸 一區(qū)段 二區(qū)段 三區(qū)段 四區(qū)段 23.0961.9540.487＝11243.27 23.0961.9530.487＝8432.45 23.0961.9520.487＝5621.64 23.0961.9510.487＝2810.82 采區(qū)上山運輸 一區(qū)段 二區(qū)段 三區(qū)段 四區(qū)段 1.23.0102040.537＝7887.47 1.23.0102030.537＝5915.59 1.23.0102020.537＝3943.73 1.23.0102010.537＝1971.86 大巷和石門運輸 一水平 二水平 1.211159.74(5.5＋0.8)2＝42183.82 1.216244.67(5.5＋1.6)2＝69202.29 大巷和石門運輸 一水平 二水平 1.211159.74(5.5＋0.45)2＝39840.27 1.216244.67(5.5＋0.45)2＝57993.47 立井提升 一水平 二水平 1.211159.740.825＝11048.14 1.216244.671.5＝29240.41 斜井提升 一水平 二水平 1.211159.741.2＝16070.03 1.216244.671.9＝37037.85 采區(qū)上山維護（萬ma） 1.2362964.9534.6710-4＝144.38 采區(qū)上山維護（萬ma） 1.2362102041.2510-4＝181.76 排水/萬m3 一水平 二水平 23724365102.3910-4＝21257.39 23724365124.8410-4＝25918.28 排水/萬m3 一水平 二水平 2372436590.2110-4＝18728.68 23724365105.2610-4＝21853.24 ②生產經營費比較(如下表3-5）： 表3-5　生產經營費比較 項目 方案Ⅰ 方案Ⅲ 工程量/萬t km-1 單價/元(t km) -1 費用/萬元 工程量/萬t km-1 單價/元(t km) -1 費用/萬元 運輸提升 一區(qū)段 二區(qū)段 三區(qū)段 四區(qū)段 11243.27 8432.45 5621.64 2810.82 1．52 1．96 2．28 2．48 17089.77 16527.6 12817.34 6970.83 7887.47 5915.59 3943.73 1971.86 2.01 2.28 2.50 2.76 15853.69 13487.55 9859.33 5443.33 小計 28108.18 53405.54 19718.65 44642.90 大巷及石門 一水平 二水平 42183.82 69202.29 1.18 1.14 49976.91 78890.61 39840.27 57993.47 1.18 1.14 47011.52 66112.56 小計 128867.52 113124.08 立、斜井 一水平 二水平 11048.14 29240.41 2.28 1.83 25189.76 53509.95 16070.03 37037.85 2.42 1.74 38889.47 64445.86 小計 78699.71 103335.33 運提費合計 207567.23 216459.49 維護采區(qū)上山 144.38 42 6063.96 181.76 42 7633.92 排水費 一水平 二水平 21257.39 25918.28 0.151 0.253 3209.87 6557.33 18728.68 21853.24 0.184 0.310 3446.08 6774.50 小計 9767.2 10220.58 合計 227102.89 276803.93 211424.09 278957.32 ③費用匯總表(如下表3-6）： 表3-6　費用匯總表 方案 方案Ⅰ 方案Ⅲ 項目 費用/萬元 百分率／% 費用/萬元 百分率/% 初期建井費 5527.5 104.08% 5314.5 100% 基建工程量 227102.89 107.42% 211424.09 100% 生產經營費 276803.93 100% 278957.32 100.78% 總費用 282332.43 100% 284358.82 100.72% 　　5.綜合比較 從前述技術比較結果來看，雖然方案Ⅰ的基建工程量略高于方案Ⅲ，但是從經濟上可以看出，方案Ⅰ其生產費用和和礦井總費用要小于方案Ⅲ，而初期建井費用相對礦井生產費而言，其費用較小，所以可以認為方案Ⅰ相對較優(yōu)。從建井期來看，雖然方案Ⅰ初期的工程量要大于方案Ⅲ，但考慮到投產及達產方面，立井明顯優(yōu)于斜井；從國內外技術水平看，特大型緩傾斜礦井的立井技術相對斜井技術，要成熟一些。從生產過程中的提升、運輸、通風、排水及安全角度，立井也要優(yōu)于斜井。 (二)井口位置： 井口位置的選擇是井田開拓的重要組成部分。井口位置與開拓方式要相互協(xié)調，經綜合比較后擇優(yōu)確定，特別是提、運煤炭的主井位置還要與地面生產系統(tǒng)、工業(yè)廣場布置相匹配，需要綜合考慮的各種因素。其主要原則如下： （1）地面條件： ①工業(yè)場地不占或少占用良田； ②井筒位置應選在比較平坦的地方，并且滿足防洪設計標準，同時要避開地面滑坡、巖崩、雪崩、泥石流、流砂等危險地區(qū)； ③井口及工業(yè)場地位置必須符合環(huán)境保護的要求； ④井口位置要與礦區(qū)總體規(guī)劃的交通運輸、供電、水源、居住區(qū)、輔助企業(yè)等的布局相協(xié)調，使之有利生產、方便生活。 （2）井下條件： ①盡量減少井筒及工業(yè)場地煤柱數量，特別是少壓或不壓前期開采條件好的煤層，盡量降低煤柱損失。 ②井筒應盡量布置井田走向的儲量中央或靠近中央位置，使井田兩翼可采儲量基本平衡； ③開拓方式和井口位置選擇時，一定要與初期移交達產采區(qū)的位置及其接續(xù)統(tǒng)一考慮。井筒應靠近初期移交、達產采區(qū)。從井筒到井底巷道掘出井筒場地保護煤柱后即可掘進準備采區(qū)和工作面，使基建工程量少和貫通連鎖工程短，達到投資少，建井工期短的好效果。初期采區(qū)要選擇在地質（特別是構造、煤層厚度及穩(wěn)定性、頂底板）和水文條件好、煤層儲量豐富、勘探程度高、地面無建筑物或少量易遷建筑物，便于迅速達產和增產的地段，同時盡量靠近井田儲量中部； ④在井田傾斜方面：采用單水平開采時考慮上、下山合理的長度，井筒與上山下部運輸大巷靠近，與井底車場形成一體，盡可能不建石門。采用多水平開拓時，在考慮各水平石門工程量總和小的同時，應首先考慮第一水平的開采，然后兼顧其他水平，要將井筒與井底車場及主要運輸大巷位置的選擇統(tǒng)一考慮； ④井筒應盡量避開或少穿地質及水文復雜的底層或地段，同時要將井底車場大巷的形式和井筒位置聯(lián)系起來，注意將井底車場置于地