潞新煤矿设计说明书

第一章 矿区概况及井田地质 ................................................. 1.

1.1地理位置、交通情况 ................................................ 1. 1.2地形气候与水电概况 ................................................ 2.

1.2.1地形及地貌 ................................................... 2. 1.2.2气象及地震 .................................................. 2. 1.3矿井地质特征 ...................................................... 4.

1.3.1 地层 ......................................................... 4. 1.3.2 构造 ......................................................... 4. 1.3.3水文地质 .................................................... 7. 1.4煤的物理特性及工业用途 ............................................ 9.

第二章

井田境界和储量 .................................................... 11

2.1 井田境界 ........................................................... 11 2.2矿井工业储量 ......................................................... 11

2.2.1 矿井地质资源/储量 ........................................... 11 2.2.2矿井工业储量 ................................................. 12 2.2.2矿井设计资源/储量............................................ 1.3 2.3矿井可采储量 ...................................................... 1.3

2.3.1井田边界保护煤柱 ............................................ 1.3 2.3.2矿井工业场地保护煤柱 ........................................ 1.4 2.3.3 断层保护煤柱 .............................................. 15 2.3.4井筒保护煤柱 ................................................. 16 2.3.5矿井设计可采储量 ............................................. 16

第三章矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 ................................ 仃

3.1 矿井工作制度 .................................................... 1.7

3.2矿井设计生产能力及服务年限 ........................................ 1.8

3.2.1确定依据 .................................................... 1.8 3.2.2矿井设计生产能力 ............................................. 18 3.2.3 矿井服务年限 ............................................... 18

第四章 井田开拓 ........................................................... 20

4.1确定井筒形式、数目、位置及坐标 .................................... 20

4.1.1.井筒形式的确定 ............................................... 20 4.1.2井筒位置的确定 ............................................... 21

4.2 工业场地位置、形状和面积 ........................................ 22 4.3开采水平的数目及采区的划分 ........................................ 22 4.4主要开拓巷道 ...................................................... 22 4.5矿井开拓延伸及深部开拓布置方案 ................................... 22

4.5.1开拓方案: ................................................... 22 4.5.2开拓方案的比较 .............................................. 24 4.5.3采区开拓间的接替方式 ........................................ 28

参考文献： ................................................................ 29

第一章 矿区概况及井田地质

1.1地理位置、交通情况

潞安煤化工（集团）有限责任公司一矿井田位于维吾尔自治区哈密三道岭 矿区中部，行政区划属哈密市管辖， 地理坐标：东经92° 40' 02〃92° 43°

07'

07〃

42'

Q,'匕纬

—43° 08' 1。煤矿以北4.0km ,有312国道通过,南13.5km处有兰新铁路通过，交通方便。 煤矿采矿许可证规定的矿界范围由 理坐标：见表 1-1。

6个拐点坐标限定，一矿井田矿界范围拐点坐标及地

表1-1 拐点 S1 S2 S3 S4 S5

矿井地理坐标 X值 47762.00 47776.00 47776.00 4777233.00 4776261.00 4776226.00 Y值 173048.00 匕 173283.00 匕 174938.00 175275.00 175275.00 173048.00 匕 匕 经度 92 ° 42 ' 05 92 ° 41 ' 55 匕 43 ° 08' 17〃 43 ° 08' 17〃 纬度 43 ° 08 ' 06 92 ° 40' 11 匕 S6 43 ° 07 ' 92° 40 ' 02 匕 58 〃 92 ° 40 ' 02 43 ° 07 ' 09 〃 92 ° 42 ' 05 43 ° 07' 07〃 区内的总人口为34883人，主要分布在井田北部。井田面积内没有建筑及耕田，也 没有人员居住。区内公路交错，运输便利。工业以煤炭生产为主，同时具备煤炭勘查、 煤炭设计、煤矿施工、热电厂、建材、化工、机械加工及维修、汽车运输、棉纺、硅铁、 电石、石材开采及加工、农业种植、仓储服务，物业管理、钢材销售等企业。

一矿井田北部和东部以 F2断层为界，东北角以 4#煤层底板等高线+960为界，西部 以X川排勘探线为界，南部以4#煤层底板等高线+580为界。井田东西走向平均长 4.0km , 南北宽2.5km，面积约为10.0km2,开采深度由+960m至+580m标高。矿区内有公路、 铁路贯穿，东距哈密市

84km，西至乌鲁木齐 508km，国道312线及省道通过。兰新铁

1-1。

路柳树泉站距矿区13.5km，设有专用线，交通方便。见图

92

图1-1 交通位置图

1.2地形气候与水电概况 1.2.1地形及地貌

该井田地处巴尔库山南侧戈壁平原，地势较平坦，地形北高南低，坡度千分之二十 左右，海拔高度980〜1150m,属戈壁丘陵准平原地形，

由干涸河床、河漫滩及低缓山丘

相间的风蚀地貌组成。无常年性河流和湖泊，井田内除保留有浅而干涸的冲沟和风积丘 岗外，均为平坦戈壁。

1.2.2气象及地震

矿区气候属性气候，多风、干旱、少雨雪，最高气温

40C以上（7〜8月），最低

气温-23.4 C以下（元月），冻结期5个月（11〜3月）?，冻结深度为 0.7m，年平均降雨为 26mm，蒸发量高达4269mm，最大积雪厚度为 30mm ;春秋两季多风，风向以东北风为 主，最大风速为 47m / s。

三道岭气候基本气象要素（见表1〜2）,根据《中国地震参数区划图》 2001）,该区地震动峰加速度为 0.1 g,地震动反应谱特征周期为 裂度为四度。见表1-2。

（GB18306 —

0.4 s,对应的地震基本

表1-2 i j—心区— 气象要素 年平均 一月平均 气 温 七月平均 年极端最高 年极端最低 j-— 三道岭 10.02 -19.2 37.3 40.5 -23.4 3440 173 3056 4269 26 20.9 106.6 30 0.5 158 三道岭气候基本气象要素综合表

C > 19活动气温 平均无霜冻期（天） 年日照数（小时） 年蒸发总量（mm） 年降水总量（mm） 一日最大降水量（mm） 年大风日数（天） 年最大积雪深度（Cm） 年冰雹日数（天） 太阳辐射年总量 资料年代 2000-2004 潞安煤化工集团公司有自备火力电厂一座，内装 3000kW 机组一台，6000kW

机组三台，总装机容量达 21000kW，并且由柳树泉区域变电所架设一回路 35kV输电线 路将哈密电厂的电引入矿区，矿区用电基本保证。

矿井供电由集团公司自备电厂引出的

6kV双回路到一矿井田工业广场地面高压变电

所，其后以6kV输送到矿井各供电区间和设备，满足日常生产需要。

矿井供水由集团公司在沙枣泉水源地和在天山白杨沟水源地内建有的水库经过分配 后，由中心区铺设管路供给矿井生产、生活使用。

1.3矿井地质特征

潞安煤化工集团公司哈密三道岭煤矿矿区位于东天山褶皱带内的山间盆地的冲 洪积扇前缘，北有巴尔库山，南为觉罗塔格山。三道岭煤田为中下侏罗系沉积煤田，受 天山纬向构造带的影响，在第三系晚期经喜马拉雅运动改造，形成现煤田中部隆起被剥 蚀，即现在的西山倾伏背斜，

致使煤田呈现西部封闭， 东部开放的“马蹄形”煤田格局，

其次在煤田内发育有次一级北东〜南西走向和近东西走向的断层，进一步切割了煤田的 整体形态。

1.3.1地层

1） 第四系：基本为全区分布，厚度 0〜260m，以砂砾层为主，局部为砂质垆坶层， 厚度最大处位于西山倾伏背斜的北翼，其他区域厚度较薄。

2） 第三系：基本为全区分布，厚度 0〜600m，以砖红色砂砾岩、泥岩和砂岩及过渡 岩性为主，厚度最大处主要分布在煤田南部外围，其他区域厚度在 部直接出露地表成丘陵。

3） 侏罗系：基本全区分布，厚度在 30〜700m，以灰色、灰绿色、灰黑色的泥岩、 砂岩为主，其中下侏罗系含煤

6层。

100m左右，煤田西

4 ）石炭二迭系：厚度不详，主要出露在天山内和西山倾伏背斜轴部。

1.3.2构造

根据精查地质报告，一矿井田位于三道岭西山倾伏背斜的南翼，煤系地层总体为一 向南倾的单斜构造， 走向NE — SW,倾向ES,由于整个煤田处于天山褶皱带内，

其构造

形态受纬向构造的控制。因此区内主要构造线的走向大致呈东西方向。区内中小构造较 为发育，现分述如下：

1） 褶曲

主要是位于南部的宽缓向斜，褶曲对生产影响不大。

2） 断裂 （1）

E，为一向北倾斜的高角度逆断

层，倾角约80°断距约500m左右。该断层发生在第三系沉积以前， 上覆第三系地层未受破坏

将侏罗系地层断开，

北盘平

F1号逆断层：位于井田的南部，走向近N50

（或断距很小），断层两侧的第三系地层厚度变化很大，

均厚185.02 m，南盘厚约 700m。

（2） 层倾角

24 - °断距18

F2号逆断层：向西倾并南转与地 Fi号断层相交，断

—120 m,为一、二矿分界的自然标志。

（3疔糧下断层：位于一矿井田幻V勘探线西附近， 断层走向NE250SW，长约500m , 倾向东南，倾角°落差25〜30m，往深部减少。

（4）揭露的断层一般落差在 2m左右，对生产影响不大。

（5）、三维地震勘探揭露的断层落差均在 3〜6m之间，倾向南东，倾角在 45°〜70° 之间，不会影响正常生产。

一矿井田地处天山地槽褶皱时所形成的凹陷盆地〜哈密凹陷中。在这凹 地中又沉积了侏罗系、第三系和第四系等地层，其厚度

1500m。在这些地层

的沉积过程中，又发生了燕山运动和喜马拉雅山运动，使中新生界地层产生 了褶皱，形成侏罗系背斜、向斜和第三系向斜，伴随着褶皱的同时，又产生 了各种性质的断裂。由于沉积间断，使中新生代地层之间形成了不整合。

3） 本区所见地层由新到老有第四系、 第三系、侏罗系、石炭二迭系等，现分述如下： （1） 第四系（Q）:冲、洪积砾石层，下部有粗砂、亚砂、亚粘土及砾石，厚度 12.84m，平均厚度5.80m，与下伏地层呈不整合接触。

（2） 第三系（E）:厚度在0〜60m，岩性由砖红色泥岩、砂质泥岩、泥质砂岩、杂 色砾岩所组成，底部为含钙砂质泥岩、泥质砂岩与下伏地层呈不整合接触。

（3） 下侏罗八道湾组（J1b）:揭露厚490.98m，由上至下分为三个岩性段：

a、 八道湾组上段（J1b3）:灰绿色泥岩、细砂岩及泥质细砂岩为主，以黑色泥岩、炭 质泥岩的K2标志层为界与下伏地层接触。

b、 八道湾组中段（J1b2）:上部为灰色至灰绿色中细砂岩夹泥岩及砾岩组成韵律清晰 的旋迴构造，中部以青灰色、灰绿色泥岩、砂质泥岩为主，有炭质泥岩数层，中夹薄层 砂砾岩及中〜细砂岩，下部以灰红色细砂岩、粉砂岩为主。底部以灰色粗砂岩、砂砾岩 的K1标志层与下伏地层接触。

c、 八道湾组下段（J1b3）:是矿区的主要含煤地层，以砂岩、泥岩、粉砂岩和煤层组 成，共含煤6层，其中4#、是矿区的主采煤层，煤层间由砾岩、砂岩及灰黑色、灰色粉 砂岩、泥岩等组成，

0〜

与下伏地层呈不整合接触。

4） 石炭二迭系（C〜P）:由流纹岩、石英斑岩、火山角砾岩、凝灰岩等中酸性火山岩 组成，为煤系地层基底，厚度不详。

一矿井田由于位于西山倾伏背斜的南翼浅部，地层单一，煤系地层以特殊的标志层 即可进行对比，所以较为可靠。

本区主要含煤地层为下侏罗统八道湾组，该组揭露厚

490.98m，主要岩性为：

上段砾岩层以暗红、黄绿色及杂色砂岩、砂砾岩为主，中夹黄绿色砾岩、黑色泥岩、 炭质泥岩等，在井田内被剥蚀，该段平均厚

9.80m。

中段以灰绿色深灰色粉砂岩、 细砂岩为主，中夹粗砂岩、薄层砂砾岩及菱铁矿结核， 包括K3砾岩标志层，该层平均厚为

147.16m。

下段以K1砾岩标志层为界，分上下两个部分。上部为灰色、灰绿色泥岩、砂岩及 砾岩组成韵律比较清晰之旋回结构。下段含煤

6层，煤层间由砾岩、砂岩及黑色、灰色

203.09m。

粉砂岩、泥岩等组成，具旋回结构，该层揭露平均厚度

煤田含煤6层，自上而下编号为1〜6#煤层，其中4#煤层为可采煤层，其它煤层为 不可采煤层，平均可采厚度为 11m (见表：可采煤层特征表)，4#煤层为现主采煤层。现 将各煤层特征分述如下：

1#煤层：多呈断续的煤组出现，结构复杂，煤层厚度小( 为极不稳定煤层。

2#煤层：平均厚度 1.45m,分为1〜3个分层。结构复杂，极不稳定，仅在少数钻孔 见到。1〜2号煤层平均间距10.43m。

3#煤层：不含或含 一层夹矸，结构简单，平均厚度 4#煤层：为本区主要可采煤层，最大厚度

1.00m。

0.30〜1.80m)而变化大，

11.2m，最小厚度8.9m，平均厚度10.1m ,

结构简单〜较复杂，厚而稳定，一般遵循着由西向东逐渐变薄、由北向南增厚的规律。 该煤层内普遍含有 1〜2层含鲕状铁质结核、灰分达

30%的薄分层，常以此特征作为本

区对比标志，属稳定煤层。于 2号煤层平均间距21.68m。

5#煤层：一矿井田井田该煤层只有局部出露。于 6#煤层：煤层结构简单，煤层厚度在

4#煤层平均间距6.38m。

0.52〜1.34 m之间，平均煤厚在 0.93m，具有

5#煤层平均间距19.26m。

北薄南厚、东西相差不大的特点，属较稳定煤层。于

主采4#煤层顶板：直接顶为粉砂岩、泥岩、细砂岩，老顶为厚层状砂砾岩。

4#煤层底板：为砂质泥岩、细砂岩、中砂岩组成。贴近煤层多为泥岩，厚度0.4〜1.2m 不等。 岩性特征

(1) 砂砾岩：砾度不等，胶结物多为泥，钙质，未湿水硬度较大，湿水后胶结物软 化，易于

分解。

(2 )中、粗砂岩：较致密，硬度大，往往以透镜体出现，覆于砂砾岩层之上， 层厚度不大。

(3)

岩多与泥岩或者粉砂质泥岩互层出现，

粉砂岩，细砂岩：细砂具有明显之层理。

单

粉砂岩单纯者较少，以过渡岩性为多，个别具有层理，成层好，易顺层理脱落。

(4 )泥岩：赋存在煤层附近的泥岩，一般性软，遇水具有一定的膨胀性，其它地段

泥岩多含有砂质，呈团块状，滑面发育，膨胀不明显，但较破碎。

一矿井田内4#煤层顶底板多为粉砂岩、泥岩、细砂岩、粉砂质泥岩、中砂岩等，老 顶为厚层状砂砾岩，比较稳定，从本次勘探钻孔煤、岩芯中可以看出，组成煤层顶底板 的岩性主要为泥岩，其次为粉砂岩、泥质粉砂岩。详见地质综合柱状图

1-2。

1.3.3水文地质

一矿井田对应地表为平坦之戈壁，地貌单一，北为巴尔库山，本井田则位于山前倾 斜平原前缘地带。由于长期侵蚀切割，形成了南北宽缓之冲沟和狭长之平台。西部局部 基岩裸露，东部则为广阔的戈壁砂砾石所覆盖。区内缺少天然地表水体，唯一补给区为 巴尔库山之融雪水，在流出沟口不远，即潜流于地下，故冲沟常年呈干涸状态，唯每年 6〜7月，山区融雪水汇流而下，但为时甚短。

据三道岭气象资料统计，年降雨量约为

26mm,而年蒸发量则高达 4000mm,常年少

具有季节性，

雨，气候干燥。因此，地下水的补给主要受山区大气降水与融雪水的影响，

其补给来源受到。由此可见，本区地下水的各种补给条件是十分有限的，地下水的 补给量很小。

综合上述，由于巴尔库山融雪水的补给源远，缺少地表径流，蒸发量很大，加之矿 床上覆地层透水性很弱，隔水性较强，并且无透水地质构造，由此构成了矿床充水因素 的水文地质条件较为简单。

原精查地质报告根据本区水文地质调查情况，将井田地层按含水特征划分为三个含 水层组，即第四系岩性松散易受补给，为孔隙水，但水储量以静储量为主，补给源水量 较小，此为第一含水层。第三系岩性较疏松，其上段受风化作用影响，风化带裂隙较发 育，可接受第四系底部水的补给，

受水条件亦较好，为孔隙〜裂隙水。此为第二含水层。

侏罗系岩性总体坚硬致密，受水补给条件恶劣，为裂隙〜孔隙水，此为第三含水层。岩 层含水性的特点是：岩层含水性随着埋藏深度而减弱，其单位涌水量依其地层层序，向 深部递减5倍以上，此为补给区同一而岩性各异之故。同时各含水层间无直接联系。因 各含水层间以泥岩、粉砂质泥岩作为隔水层。

第一含水层（H1）:即第四系松散沉积含水层，分布在整个井田，在延深区域范围内 厚度不一，最大厚度为 12.84m,平均厚度在 5.80m左右，岩

序号 岩柱 厚度 岩层名称 岩性描述 ■s 1 1 r 1 r ■ i 1 / \\ 17 表土层 冲积砾石层下部有砂土层 图1-2底层柱状图

性主要为松散的砂砾石、亚砂土等，该含水层通过本次补勘工程的简易水文观测工作证 明其基本

不含水。

第二含水层（H2）:即孔隙〜裂隙水，为下第三系善鄯群，零星分布在矿井

+700水平

以上区域，第三系厚度为0〜60m，含水层厚度一般20〜30m左右。该层单位涌水量 0.125 l/s m；渗透系数0.0000448m/s，岩性中上部主要为砂质泥岩和泥质砂岩， 钙质结核之砂岩、砂砾岩，胶结物为泥钙质，胶结程度差，较为松散。

第三含水层（H3）:即裂隙〜孔隙水，为下侏罗统八道湾组下段，据已有资料，本层 含水性比较明显的层段主要集中在

K1标志层至6#煤层之间，其上部岩性以灰、灰绿色

10.5m，单位涌水量0.02774l/s m,渗透系数

中下部主要为富含

砂岩为主，致密坚硬，偶有节理，静止水位

0.000109m/h ;各煤层本身皆为弱含水层，煤巷掘进后，巷道内滞后涌水效果明显，但出 水方式多为潮湿、滴淋水，在裂隙发育地段或构造带附近，涌水较大。在其它层段掘进 时巷道内普遍干燥无水。据已有勘探资料，

K1标志层以上及6#煤层以下，涌水量微弱，

24m3/h,

尤其是6#煤以下的岩层，涌水量极微，可视为不含水岩层。井田平均涌水量为 最大涌水量为106m3/h。

该矿井范围内地质构造属中等，主要不良工程地质问题为煤层顶板稳固性较差，煤 层底板遇水膨胀造成底鼓现象，应属工程地质条件较差的矿井。针对煤层顶底板稳固性 差的实际问题，提醒采矿权人在矿井开采过程中因采取切实可行的防治措施，避免事故 发生。

1.4煤的物理特性及工业用途

一矿井田各煤层肉眼观察，物理性质基本相似。颜色呈黑色、条痕呈黑褐色，含丝 炭高者黑度深，极易污手，为暗淡光泽〜沥青光泽。

成规则层状产出，以条带结构为主。易燃，火焰为黄红色，烟少，无沥青味，膨胀 不明显，燃烧后为灰白色粉沫无煤渣。

一矿井田可采煤层的煤岩成份以半亮煤为主，暗煤次之，显微结构为条带状，成份 以丝炭化物质为主（占 39.87%）,半凝胶化物质（29.74% ）、凝胶化物质（28.94%）及角 质化物质次之（4.92%），煤质稳定，煤岩类型应属半亮型〜暗淡型煤。

各可采煤层煤元素含量值相当接近，变化极其微小。有机质是煤的主要化学组成， 其中碳、氧、氢、氮、等元素占主导地位。矿井内碳元素含量介于

70.5〜85.%，氢含

量介于2.98〜5.57%，氮含量介于 0.15〜1.47%,氧含量在9.42〜20.47%之间。 井下主要可采煤层的原煤全硫含量均不高，本矿区各煤层硫的含量测定在

0.83%，属低硫分煤，磷含量在 0.0025 — 0.0177%，属特低磷煤。1、煤的工业分析

1）煤的工业分析主要包括水分，灰分，挥发分。

（1）水分（mad）原煤水分含量在 0.98%〜7.27%之间，精煤在5.36%〜6.33%之间。

0.08〜

（2） 灰分（Aa）原煤灰分率为 2.20%〜25.70%之间，精煤在 2.36%〜3.46%之间。 （3） 挥发分（Vdaf）井下各主要可采煤层的原煤挥发分产率为 间。

2）煤的发热量（Qb.d）本矿井煤层发热量普遍较高， 原煤（Qb.d）两极值为24.06〜 27.27MJ/Kg，按照煤发热量的级别都属高热值煤。

一矿井田可采煤层煤质基本相同，煤种确定的主要指标是可燃基挥发分产率和粘结 性指数，井田内4#煤层其精煤可燃基挥发分在 22.83%〜33.00% ,粘结指数为2,胶质层 Y值为0。根据《中华人民共和国国家标准》 （GB5751〜86） , 4#煤种可划定为不粘煤

（BN21 ），该矿井的主要可采煤层为低硫、低磷、低灰分、高发热量的动力煤和民用煤， 煤的各项指标均可满足动力用煤和民用煤的需要。

矿井中瓦斯含量与二氧化碳含量经测定，为低瓦斯矿井，井田内各煤层有自燃发火 倾向，属自燃煤层，发火期为3〜6个月。煤尘具爆炸性。

20.94%〜44.80%之

第二章

2.1 井田境界

井田境界和储量

潞安煤化工（集团）有限责任公司一矿井田位于维吾尔自治区

哈密三道岭矿区中部，行政区划属哈密市管辖，地理坐标：东经

92° 40 ' 02〃

92° 42' 05〃纬43° 07' 0743° 08' 17井田东西走向平均长 4.0km，南北宽 2.5km，井田面积约为10.0km

2

2.2 矿井工业储量 2.2.1矿井地质资源/储量

矿井走向长度为4.0km,倾斜长度为2.5km,其中4#煤层为可采煤层，其它 煤层为不可采煤层，最大厚度11.2m，最小厚度8.9m，平均厚度10.1m。如

图所示，将矿井大致划分为三块段，面积由图上测量得出，计算其地质资源 量为：

ZZ=( 3008391/cos7 +3149603/cos9° +813405/12°) *1.4*10.仁9970.7 万 t

222矿井工业储量

Z111b=9970.7*60%*70%=4187.694 万 t 乙22b=9970.7*30%*70%=2093.847 万 t Z2M11=9970.7*60%*30%=1794.726 万 t Z2M22=9970.7*30%*30%=7.363 万 t

由于地质构造简单，k在0.8以上取值

Z333=9970.7*10%*0.8=797.656 万 t

式中 Zg —矿井工业资源/储量 乙n —探明的资源量中经济的基础储量 乙22b —控制的资源量中经济的基础储量

b

Z2M11—探明的资源量中边际经济的基础储量 Z2M22 —控制的资源量中边际经济的基础储量

Z333 —推断的资源量 则

Zg= Zlllb +Zl22b +Z2M11 +Z2M22 +

Z333=4187.694+2093.847+1794.726+7.393+797.656=9771.28万 t

2.2.2矿井设计资源/储量

Zs= Zg -Pi=9771.286-9771.286*3%=9478.14742万 t

2.2.3矿井设计可采资源/储量

Zk= (9478.14742-9478.14742*2%) *80%=9288.584 万 t

2.3矿井可采储量 2.3.1井田边界保护煤柱

Z=L x bx M x r/ cos a

式中:Z-边界煤柱损失量，t

L-边界长度，m b-边界宽度，30m m-煤厚，10.1m

a ――层平均倾角；

则井田的断层边界煤柱为：考虑 10m以内的断层不设置保护煤柱，经过 测量得边界长度为11113m,保护煤柱宽度取30m，带入数值得:

11113X 30 X 10.1 X 1.4/cos10° =478.6866 万 t

2.3.2矿井工业场地保护煤柱

本矿的年设计生产能力取90万t,工业广场的面积为1.5平方公顷/10万t, 所以取长轴为500m,短轴为300m。工业广场所在位置煤层倾角为 场内。维护带宽度按 20m计算。

9°,其中

心埋藏深度标高为760m,该处表土层厚度为17m，主副井、地表建筑物均布 置在工业广

工业场地占地面积表

井 型 /万t a-1 占地面积/公顷（10万t）-1 > 240 1.0 1.2 1.5 1.8 120 〜180 45 〜90

9〜30

本矿井的地质条件及基岩和松散层移动角见下表。 广场中 心深度 标咼/m 煤层倾 角/° 煤层厚 度/m 松散层 厚度/m / ° S / ° 丫 /° B /° 760 9 10.1 17 50 70 70 65 由以上条件画出工业广场保护煤柱剖面图如图所示:

由此可得工业广场保护煤柱面积：

S =0.5 H(Li L2)

式中S ——工业广场保护煤柱平面面积，m 2；

H——梯形面的高，m；

Li —— 煤柱上边长度，m; L2 ――煤柱下边长度，m。

已知H =4.25m，L1 =6m L2 =590m带入上式公式可得: S=0.5*4.25*( 6+590)

2

=302356 m 所以煤层底板面积及煤柱损失量：

F =307020.84

Pg =397.84 万 t

2.3.3断层保护煤柱

由地质概况知，断层落差均在3-6m之间，属于可控范围，不会对生产较

P y

大影响，由 =LXm X >h忽/COS a

f

式中：

Pf――煤柱损失，t;

L ――断层长度，m； m ----- 煤层厚度，m；

——煤层容重，t/m3;

h ------ 留设煤柱宽度，m。

已知r=1.4 t/m3，m=10.1 m，代入上式可得：

Pf =(584.243+612.909)

2 10.1 1.4 30 /cos10 -103.14 万 t

2.3.4井筒保护煤柱

井筒布置在工业广场，包括在工业广场保护煤柱中，不再累计 综上，可汇总永久保护煤柱损失量如表:

永久保护煤柱损失量 煤柱类型 井田边界保护煤柱 断层保护煤柱 工业广场保护煤柱

储量/万 t 478.6866 103.14 397.84 979.6666 合计 2.3.5矿井设计可采储量

矿井可米储量是矿井设计的可以米出的储量，可按下式计算：

Zk =(Zg -p)y

式中： — 矿井可采储量，万t；

Zk

P

——保护工业场地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物、大断 层等留设的永

久保护煤柱损失量，万t；

C ――采区采出率，厚煤层不小于0.75,中厚煤层不小于0.8,薄煤层 不小于0.85。 则矿井设计可米储量为：

Zk

= (9771.286-979.6666 *0.75=6593.715 万 t

矿井储量汇总见表:

煤 层 工业资源储量/万 t Z331 6281.1 Z332 2692.0 Z333 797.656 矿井资源 皿日 储量 /万t 永久煤柱 损失 /万 t 979.67 设计可采 皿日 储量 /万t 6593.715 #4 9970.7 第三章矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 3.1矿井工作制度

根据按照《煤炭工业矿井设计规范》中规定，确定本矿井设计生产能 力按年工作

日330 d计算，三八制作业（两班生产，一班检修），每日两班出 煤，净提升时间为16

ho

3.2 矿井设计生产能力及服务年限

3.2.1确定依据

《煤炭工业矿井设计规范》第2.2.1条规定：矿井设计生产能力应根据资 源条件、开采条件、技术装备、经济效益及国家对煤炭的需求等因素，经多 方案比较或系统优化后确定。

矿区规模可依据以下条件确定：

1） 资源情况：煤田地质条件简单，储量丰富，应加大矿区规模，建设大 型矿井。

煤田地质条件复杂，储量有限，则不能将矿区规模定得太大；

2） 开发条件：包括矿区所处地理位置（是否靠近老矿区及大城市）

大开发强度和矿区规模，否则应缩小规模；

，交 通

（铁路、公路、水运），用户，供电，供水，建筑材料及劳动力来源等。条 件好者，应加

3） 国家需求：对国家煤炭需求量（包括煤中煤质、产量等）的预测是确 定矿区规

模的一个重要依据；

4） 投资效果：投资少、工期短、生产成本低、效率高、投资回收期短的应 加大矿

区规模，反之则缩小规模。

3.2.2矿井设计生产能力

由地质资料可知：本井田储量丰富、地质结构简单、煤层稳定、开采技术 条件好，有足够的条件建成大型矿井，结合本井田的工业储量和可开采储量 最终选定矿井设计生产能力90万t/a。

3.2.3 矿井服务年限

下面通过对设计煤层开采能力、 辅助生产能力、储量条件及安全条件等因 素对井型加以校核。

1）矿井开采能力校核

潞新一矿4#煤层为厚煤层，煤层平均倾角为12°地质构造简单，赋存 稳定，矿井瓦斯含量及涌水少，工作面长度受以上因素影响小，考虑到矿井 的储量及开采条件，可布置综放工作面。

2)辅助生产环节的能力校核

本矿井为大型矿井，开拓方式为立井开拓，

主井提升容器为一对16吨提

升箕斗，提升能力可以达到设计井型的要求，工作面生产原煤一律用带式输 送机运到带区、采区煤仓，运输能力很大，自动化程度很高，原煤外运不成 问题。辅助运输采用罐笼，同时本设计的井底车场调车方便，通过能力大， 满足矸石、材料及人员的调动要求。所以辅助生产环节完全能够满足设计生 产能力的要求。

矿井服务年限必须与井型相适应。矿井设计生产能力通常指矿井设计的 年生产能力，是煤矿生产建设的重要指标，是选择井田开拓方式的重要依据 之一。矿井可采储乙、设计生产能力A、矿井服务年限力T三者之间的关系 为：

T= /AK

Zk

式中：T ——矿井服务年限，a；

Zk

――矿井可采储量，万t；

A ――设计生产能力，万t;

K ――矿井储量备用系数，取1.4。

确定井型时需要考虑备用系数的原因是，矿井各生产环节有一定的储备 能力，矿井投产后，产量迅速提高；局部地质条件变化，使储量减少；有的 矿井由于技术原因，使采出率降低，从而减少了储量。

贝矿井服务年限为：

T =6593.715/ (90*1.4) =52.33 (a)

第一水平服务年限为：

T = — =52.33>20 符合设计要求。

AK

不同矿井设计生产能力时矿井服务年限 第一水平设计服务年限 矿井设计生产能力 (Mt/a )

矿井设计服务年限 (a) 煤层倾角 <25 ° 25 °45 O 一 一 20 15 >45 ° 一 一 15 15 6.00及以上 3.00~5.00 1.20~2.40

70 60 50 40 35 30 25 20 0.45~0.90 第四章 井田开拓

4.1确定井筒形式、数目、位置及坐标 4.1.1.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。

平硐开拓受地形迹埋藏条件，只有在地形条件合适，煤层赋存较高 的山岭、丘陵或沟谷地区，且便于布置工业场地和引进铁路，上山部分储量 大致能满足同类井型水平服务年限要求。

斜井开拓与立井开拓相比：井筒施工工艺、施工设备与工序比较简单， 掘进速度快，井筒施工单价低，初期投资少；地面工业建筑、井筒装备、井 底车场及硐室都比立井简单，井筒延伸施工方便，对生产干扰少，不易受底 板含水层的威胁；主提升胶带化有相当大的提升能力，可满足特大型矿井主 提升的需要；斜井井筒可作为安全出口，井下一旦发生透水事故等，人员可 迅速从井筒撤离。缺点是：斜井井筒长辅助提升能力少，提升深度有限；通 风路线长、阻力大、管线长度大；斜井井筒通过富含水层、流沙层施工技术 复杂。

立井开拓不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然条件的， 在采深相同的的条件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提 升特别有利，井筒断面大，可满足高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井需风量的 要求，且阻力小，对深井开拓极为有利；当表土层为富含水层或流沙层时， 立井井筒比斜井容易施工；对地质构造和煤层产状均特别复杂的井田，能兼 顾深部和浅部不同产状的煤层。主要缺点是立井井筒施工技术复杂，需用设 备多，要求有较高的技术水平，井筒装备复杂，掘进速度慢，基本建设投资 大。

本矿井煤层倾角平均10°为缓倾斜煤层；水文地质情况比较简单，涌水 量较小，地势平坦，可使用立井或斜井开拓。

4.1.2井筒位置的确定

井筒位置的确定原则：

① 有利于第一水平的开采，并兼顾其他水平，

有利于井底车场和主要运输

大巷的布置，石门工程量少；

② 有利于首采区布置在井筒附近的富煤阶段，首采区少迁村或不迁村； ③ 井田两翼储量基本平衡；

④ 井筒不宜穿过厚表土层、厚含水层、断层破碎带、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威胁；

⑥ 工业广场宜少占耕地，少压煤；

⑦ 距水源、电源较近，矿井铁路专用线短，道路布置合理。

综合考虑以上各方面原因，经方案比较确定主、副井筒位置在井田偏下。

4.2 工业场地位置、形状和面积

工业场地的位置选择在主、副井井口附近，即井田位置。 工业场地的形状和面积：根据工业场地占地面积规定， 万吨。本矿井的设计生产能力

为矩形，短边平行于井田走向，长为 500m,宽为300 m。

0.8〜1.2公顷/10

90万吨/年，故确定地面工业场地的占地面积

4.3 开采水平的数目及采区的划分

井田主采煤层为4#煤层，4#煤层倾角为6〜20°平均为10°为缓倾斜 煤层，设计为单水平开采，水平标高+740 m。综合考虑机械大修期、工作面搬 家和连续推进长度，工业广场西部采用采区式上下山开采，东部采用带区式 开米,北部米区米用单翼米区式开米。矿井的生产能力为

储量为6593.715万t,服务年限为53 a。

90万t/a。设计可米

4.4主要开拓巷道

4#煤层平均厚度为10.1 m,赋存稳定，底板起伏不大，为缓倾斜煤层， 煤层厚度

大，服务年限长。故矿井开拓大巷布置在煤层底板的岩层中。大巷 可位于井田，沿走向布置，按 3%o〜5%o的坡度布置。

4.5 矿井开拓延伸及深部开拓布置方案 4.5.1根据上述分析，可提出以下几种开拓方案

：

方案一（立井单水平上下山开采）：井口及工业广场布置在井田偏下， 主、副采用立井开拓，主、副立井落至 740m水平车场。井底车场与下山采 用石门连接。

方案二（斜井单水平上下山开采）：井口及工业广场布置在井田，主、 副采用斜井开拓，主、副斜井落至+740m环形车场，井底车场与下山采用石 门连接。

方案三：（主斜副立单水平上下山开采）：井口及工业广场布置在井田之 内的场地，副井采用立井开拓，主井采用斜井开拓，主、副井落至 平，井底车场与下山采用石门连接。

+740m水

方案四（立井双水平上山开采）：井口及工业场地布置在井田中部，主、 副立井采用立井开拓，采用双水平上山开采，第一水平设置在 +740m,第 水平设置在+500m,主，副井落至两水平与井底车场采用石门连接。

4.5.2开拓方案的比较

4.521开拓方案的技术比较：

（一） 建井工期方面：方案一比方案二、方案三、方案四的井筒贯通距离 短，斜井开拓技术简便，但贯通距离长。主斜副立开拓又不利于集中管理。 主井双水平开拓费用最高。因此相对建井工期快，投产快。

（二） 基建投资：方案一与方案二、方案三、方案四比较，方案二的初期 基建投资最少，其次是方案一，再次是方案三，最后是方案四，故方案一与 方案三的总费用相差不大，宜选用方案一。

（三） 运输方面：方案一运输环节少，辅助提升能力大，生产运输能力大, 故选择方案一。

4.5.2.2开拓方案的粗略比较

（一）方案一与方案二的差别在于方案一采用立井开拓，方案二采用斜井开 拓•

万案 方案一（单位/万元） 斜井 方案二（单位/万元） 基 立井 建 费 开凿 2X 300X3000X 10-4=180 开 凿 井底 2X 1140X 1050 X 10-4=239.4 / 井底 万

车场 1000 X 900 X 10=90 -4 4车 1000X 900X10 =90 -4 4 元 小计 立井 提升 生 产 费 大巷 场 270 1.2 X 6593.715 X 0.331 X 0.85=2226.1 小计 立井 提 升 大巷 329.4 1.2 X 6593.715 X 1.142 X 0.48=4337.29 1.2 X 6593.719 X 0.625 X 0.381=1884.16 106 X 24 X 365 X 52.33 X / 运输 万 元 立井 排水 小计 费用 运 输 1.2 X 6593.719 X 0.625 X 0.381=1884.16 106 X 24 X 365 X 52.33 X 排水 0.1525X 10-4=741.021 4851.281 5121.281 小计 费用 0.063 X 10-4=306.127 6527.577 6856.977 万元 百分 总 计 万元 百分 100% 率 率 133.% 经过计算，方案一与方案二费用相差较大， 方案一比方案二费用低很多, 百分率相差

33.%，又考虑到方案一的提升、排水工作环节少，人员上下较 方便，结构简单，综合

比较，选用方案一。

（二）方案三与方案四的比较

方案三与方案四的差别在于方案三采用主斜副立单水平上下山开拓，方 案四采用立井双水平上山开拓，方案四增加了水平开拓量，相应的增加了水 平运输量的费用。 万案 万案三 基 建

-4 方案四 立井 开凿 300X3000X10 4 =90 41140X1050X10 =119.7 -4 立井 开 2X500X 3000X 10 4=300 -4 费 斜井 开凿 凿 / 万 井底 井底 元 车场 1000 X 900 X 10=90 -4 4车 场 1000X900X 10 4=90 -4 小计 立井 提升 生 产 费 大巷 运输 299.7 1.2 X 6593.715 X 0.331 X 0.85=2226.1 小计 立井 提 升 大巷 390 1.2 X 6593.715 X 0.5 X 0.85=3362.79 1.2 X 6593.719 X 0.625 X 0.381=1884.16 运 输 1.2 X 6593.719 X 0.625 X 0.381=1884.16 / 万 元 排 水 106 X 24 X 365 X 52.33 X 排 0.1525X 10=741.021 4851.281 5150.981 4-4 106 X 24 X 365 X 52.33 X 0.1525X 10=741.021 5987.971 6377.971 -4 4水 小计 费用 总 计 万元 百分 小计 费用 万元 百分 100% 率 率 123.82% 经过计算，方案三和方案四对比，方案三比方案四费用低，两者费用相差 明显，而且方案三采用主斜副立单水平开拓，相对降低了费用，增加了生产 的灵活性和对地质条件的适应能力，宜选用方案三开拓布置。 4.523开拓方案的经济详细比较

经过上述粗略估算各开拓方案的费用并进行比较之后，排除了方案二和 方案四，留下的方案一和方案三需要经过详细的经济比较之后，才能确定那

《采矿学》课程设计 个方案是最优方案，两方案的经济比较如下。

万案 方案一（单位/万元） 方案三（单位/万元） 初 期 基 立井开 建 费 用 凿 2 x 300 x 3000 x 104=180 -4 主、斜井开凿 300X3000X10 =90—4 1140X1050X104 =119.7 A —4 井底车 / 万 场 1000X 900 x 10 =90 A —4 井底车场 1000 X 900 X 10 =90 A —4 元 小计 270 小计 299.7 后 期 基 建 费 用/ 运输 大 巷 2 X 1350 X 运输大巷 2 X 1350 X 0.381=1028.7 0.381=1028.7 万 元 生 产 立井提 升 1.2 X 6593.715X 0.331 1.2 X 6593.715 X 立井提升 X 0.85=2226.1 0.331 X 0.85=2226.1 费 / 万 元 1.2 X 6593.719 X 大巷运 输 1.2 X 6593.719 X 0.625 大巷运输 0.625 0.381=1884.16 1.2 X 2596 X 26.8=83487.36 X X 0.381=1884.16 1.2 X 2596 X 26.8=83487.36 1.2 X 208.32 X 29.1 X 顺槽运输 大巷维 护 大巷维护 顺槽运 输 1.2 X 208.32X 29.1 X 0.33=2400 106 X 24 X 365 X 52.33 X 0.1525 X 10-4=741.021 小计 费用万元 0.33=2400 106X 24X 365X 52.33 立井排 水 X 0.1525 X 排水 10-4=741.021 90738.881 91008.881 小计 总 计 90738.881 91038.581 100.032% 费用万 元 百分率 100% 百分率 经过以上对方案一和方案三的详细经济比较，确定方案一为最佳经济方 案，煤层埋深不深，方案一初期基建费用少，并有利于主、副井集中布置， 压煤量少，选用方案一是最

佳选择。

4.5.3采区开拓间的接替方式

采区开采时，首先开采西一采区，随后开采西二采区，采用上下山开采 再次开采

东三带区，最后采用单翼上山开采北四采区。

参考文献:

卜杜计平、孟宪锐，《采矿学》，徐州：中国矿业大学， 2009。

、，《井巷工程》，徐州：中国矿业大学，2005。 、李增学，《煤矿地质学》，北京：煤炭工业出版社， 2009。

、张荣立•何国伟，李铎《采矿工程设计手册》 ，北京：煤炭工业出版社,

2003。[1[2] [3] [4]