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'毕业设计（说明书）题目:荥经县坎上煤矿90Kt/a技改矿井初步设计姓名：李小洪编号：（）字号中国矿业大学2014年7月10日 中国矿业大学成人教育学院专科生毕业设计姓名：李小洪学号：178120089函授站：成都函授站学院：中国矿业大学专业：煤矿开采2012设计题目：荥经县坎上煤矿90Kt/a技改矿井初步设计指导教师：郑西贵职称：副教授2014年7月10日 中国矿业大学成人教育学院毕业设计(论文)任务书函授站(点)成都函授站专业年级煤矿开采2012学生姓名李小洪任务下达日期：2014年7月10日设计(论文)日期：2014年7月12日至2014年9月22日设计(论文)题目：荥经县坎上煤矿90Kt/a技改矿井初步设计设计(论文)主要内容和要求：荥经县荥河乡坎上煤厂与荥河乡楠木沟头煤矿、荥河乡四社煤厂矿区范围内的煤炭资源与周围闲置的煤炭资源进行整合，增加保有资源储量，整合后生产能力为年产9万吨。整合后矿山名称为荥经县坎上煤业有限公司坎上煤矿。指导教师签字： 中国矿业大学成人教育学院毕业设计(论文)指导教师评阅书指导教师评语(包含①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力；③研究内容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点；⑤工作态度及工作量；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：建议成绩：指导教师签字：年月日 中国矿业大学成人教育学院毕业设计(论文)答辩及综合成绩函授站(点)成都函授站专业年级2012煤矿开采学生姓名李小洪说明书页图纸张其它材料答辩情况提出问题回答问题正确基本正确有一般性错误有原则性错误没有回答答辩委员会评语及建议成绩：答辩委员会主任签字：年月日 摘要坎上煤矿位于荥经县城269°方向，直距约14km，属荥经县荥河乡楠木村所辖。井口坐标为X：3303008，Y：18278663，标高：957.7m。整合后新设矿区中心地理坐标：东经102°42′50″，北纬29°48′37″。荥经县坎上煤业有限公司坎上煤矿矿区范围由1～5号拐点圈定，矿区面积约2.7203km2，走向长度为1500m，倾斜宽度2500m，准采五连煤层,批准开采标高为+1050m～+900m,开采三叠系上统须家河组二段的五连煤层，煤层倾角为1~5，煤层平均厚0.95m。井田地质条件较为简单。保有资源储量1714kt,其中（122b）经济基础储量1199kt，（333）类515kt。矿井建设规模90kt/a，初步设计服务年限10.6a。涌水量不大，矿井正常涌水量为2m3/h，最大涌水量为10.25m3/h。矿井瓦斯相对涌出量为15.43m3/t，绝对涌出量为1.05m3/min，为高瓦斯矿井。井田开拓方式为平硐暗斜井开拓。采用胶带输送机运煤，采用矿车进行辅助运输。矿井划分一个水平（+930m）,5个带区。矿井通风方式为对角式。矿井年工作日为330d，工作制度为“三八”制。设计在+930m水平运输大巷上山方向的一带区布置一个对拉采煤工作面，工作面采用一次采全高回采工艺，后退式自然垮落法采煤，工作面长度为100m。一次采全高。。关键词：整合；暗斜井；单水平；带区；对角式通风 目录第一章矿区概述及井田地质特征1第一节矿区概述1第二节井田地质特征2第三节煤层特征8第二章井田境界和储量11第一节井田境界11第二节矿井工业储量11第三节矿井可采储量11第三章矿井工作制度、设计生产能力及服务年限15第一节矿井工作制度15第二节矿井设计生产能力及服务年限15第四章井田开拓18第一节井田开拓的基本问题18第二节矿井基本巷道24第五章带区巷道布置30第一节煤层地质特征30第二节带区巷道布置及生产系统36第六章采煤方法41第一节采煤工艺方式41第二节回采巷道布置42 中国矿业大学成人教育学院2012届采矿工程专科毕业设计第一章矿区概述及井田地质特征第一节矿区概述一、交通位置矿山位于荥经县城269°方向，直距约14km，属荥经县荥河乡楠木村所辖。原坎上煤矿主井口坐标为X：3303008，Y：18278663，标高：957.7m，原楠木沟头煤矿主井口坐标为X：3302567，Y：18279040，标高：1023.0m。楠木四社煤厂因关闭多年，其井口本次未测量。新设矿区中心地理坐标：东经102°42′50″，北纬29°48′37″。从成都经雅安—荥经的108国道与矿区公路相接，荥经至成都的公路总里程213km，矿区至108国道线约6km，为乡村硬化水泥路面，矿山到荥经县城约28km，矿区向南经汉源、石棉可到达西昌，交通十分方便（详见交通位置图，图1-1）。二、地形、地貌及水文矿区位于四川盆地西缘山区，邛崃山脉南支夹金山山岭南段，属中山中等切割地貌类型。区内山脉走向呈近东西方向展布，区内地势南高，北低，地形坡度一般15°～30°。区内最高海拔+1837m，位于矿区南部，最低海拔+1085m，位于矿区北端，相对高差达752m。矿区内无常年性河流，为荥经河受水区域，属青衣江水系一级支流。区内有几条季节性冲沟，水系较发育。区内植被覆盖较好，以杉木、松木、杂木、灌木为主，覆盖面积较广，植被覆盖率达80%。矿区外围有少量民居、农田和耕地。三、气象区内气候属亚热带湿润季风气候，年平均气温15.1℃，最高气温33.17℃，最低气温-3.5℃。年均日照时数为860小时，年均无霜期为288天，年平均降水量达1735mm，每年6～9月为雨季，每年11月至次年3月为霜冻期，第46页 中国矿业大学成人教育学院2012届采矿工程专科毕业设计第46页 中国矿业大学成人教育学院2012届采矿工程专科毕业设计主要自然灾害有低温、阴雨、洪涝、干旱、冰雹等，滑坡、泥石流等地质灾害少，地震基本烈度为Ⅶ。四、矿区经济状况当地居民以汉族为主，主要经济来源为农业收入，农业区主要沿山谷地带分布，农作物以种植小麦、水稻、玉米为主，经济作物有油菜、大豆、马铃薯、蔬菜、水果等，粮食尚不能完全自给；农副产品及其他土特产品也是当地经济收入之一，如竹笋、香菇、茶叶等，但受相关条件制约，均没有形成产业化规模。工业产品有原煤、铜矿、水泥等，经济尚不发达。矿区周边无大型工矿企业，采矿业是地方经济的支柱产业之一，对增加当地财政收入以及安排一定数量的农村富余劳动力起到了不可替代的作用。五、水源和电源1、电源矿井由两回10kV电源线路供电，其中一回电源由泗坪35kV变电站（变压器容量：6300kVA），经架空线路（LGJ-50/2.0km）输送供给；另一回电源由荥河乡水电站（装机容量：2000kW+1000kW），经架空线路（LGJ-50/2.0km）输送供给。泗坪35kV变电站属国网变电站，荥河乡水电站输出10kV电源并入地方水电网，故矿井供电电源较可靠。2、水源矿井生活用水和生产用水水源取自流经矿区的溪流和少量泉水，流经井口的溪流其水量和水质能满足矿井生活和生产所需用水，是理想的供水水源。第二节井田地质特征一、井田勘探程度四川鑫顺矿业股份有限公司储量核实工作，所依照的主要资料是原普查报告和各矿历年的资源储量核实报告和矿山开采资料，扩大区主要依靠调查访问资料。第46页 中国矿业大学成人教育学院2012届采矿工程专科毕业设计以矿区附近的国家四等三角点为起算点，野外利用GPS辅以半仪器法测量，地质勘探工作遵照相应的技术规范进行；通过对能进入的井巷进行实测，对原矿区采空区范围进行了圈定，并补充测定了井下见煤点的位置、煤层厚度、内部结构和煤层产状的资料，收集了矿井涌水量和顶底板稳定性等其它开采技术条件的资料，核实工作基本达到了详查研究程度。二、地层矿区出露的地层主要有第四系（Q）、侏罗系中统沙溪庙组（J2s）、侏罗系中下统自流井组（J1-2zl）、三叠系上统须家河组（T3xj）和垮洪洞组（T3k）、三叠系中统雷口坡组（T2l）、三叠系下统嘉陵江组（T1j）和飞仙关组（T1f），岩层沿走向变化不大，比较稳定，属稳定的单斜岩层，各地层特征由老至新简述如下。各地层特征详见表1-2-1。三叠系下统飞仙关组（T1f）为一套滨海相碎屑岩，岩性单一，主要为紫红色砂岩、砂砾岩夹砾岩、钙质粉砂岩、页岩，厚68～138m，整合于二叠系上统宣威组之上。三叠系下统嘉陵江组（T1j）下部为一套滨海—浅海相砂页岩与灰岩岩互层组成的杂色地层，上部主要为一套浅海相灰岩、白云岩间夹砂页岩，总厚127～227m，整合于飞仙关组之上。三叠系中统雷口坡组（T2l）为浅海相碳酸盐岩，厚16～79m，整合于嘉陵江组之上，主要为泥质白云岩夹灰岩、粉砂岩，底部有一层相当于是盆地“绿豆岩”的铝土质粘土岩与嘉陵江组分界。三叠系上统垮洪洞组（T3k）为一套海陆交互相砂页岩夹灰岩，厚10～38m，岩性上部为灰黑色含砾岩屑砂岩、细粒石英砂岩夹泥质白云岩，中部为细粒石英砂岩、泥砂质白云岩、泥岩，下部为泥质粉砂岩、泥质白云岩，底部为灰色含砾砂岩，灰岩中产海相化石，砂页岩中产植物化石碎片，偶含煤线，与下伏雷口坡组呈假整合接触。第46页 中国矿业大学成人教育学院2012届采矿工程专科毕业设计表1-2-1区域地层与岩性特征简表地层单位代号厚度(m)岩性特征界系统组段新生界第四系Q＜5残坡积物（砂、粉砂、粘土、亚粘土和腐植土等）。中生界侏罗系中统遂宁组J2sn385～1719紫红色泥岩，粉砂岩。沙溪庙组J2s227～979杂色泥岩、粉砂岩夹含石英砂岩。中下统自流井组J1-2zl97～387紫红色泥岩，黄灰色粉砂岩夹浅黄绿色石英细砂岩及少量岩屑石英砂岩。三叠系上统须家河组三段T3xj392～496灰色、浅灰色中～厚层状细砂岩、粉砂岩，夹薄层砂质页岩、页岩及少量炭质页岩。二段T3xj217～242灰色、黄灰色薄～中层状粉砂岩与页岩、炭质页岩、砂质页岩互层。一段T3xj175～257灰色、黄灰色薄～中层状粉砂岩、细砂岩与页岩、炭质页岩互层夹煤层，底部为砾岩、砂砾岩。垮洪洞组T3k10～38薄层状灰黑色含砾岩屑砂岩、细粒石英砂岩夹泥质白云岩中统雷口坡组T2l16～79灰～黄灰色厚层状泥质白云岩、灰岩、粉砂岩夹页岩。下统嘉陵江组T2j127～227浅灰色中至厚层状灰岩，白云岩夹砂页岩。飞仙关组T1f68～138厚层状紫红色砂岩、砂砾岩夹砾岩、钙质粉砂岩、页岩三叠系上统须家河组（T3xj）为区内分布最广的地层，为一套陆相含煤碎屑夺，厚290～863m，根据岩性、含煤特征及生物组合等由上而下分为一、二、三段：三叠系上统须家河组一段（T3xj1）：假整合于垮洪组之上，厚75～257m，岩性由砂岩—粉砂岩—砂质页岩—页岩—第46页 中国矿业大学成人教育学院2012届采矿工程专科毕业设计炭质页岩或煤组成约四个韵律层，沉积旋回间常为冲刷接触，底部为砾岩、砂砾岩。中上部夹煤和菱铁矿层，发育有煤层1～2层，在其他矿区见有具工业价值的一层为三连煤层，产于该段顶部，本矿区内三连煤层情况需作进一步工作。三叠系上统须家河组二段（T3xj2）：与一段地层虽局部为冲刷接触，但区域上仍为整合接触，厚17～242m，岩性由砂岩—粉砂岩—砂质页岩—页岩—炭质页岩—煤组成多个韵律层，中、上部夹较发育煤层和菱铁矿层，底部为粗砂岩，局部为砂砾岩。发育有2～3层局部可采煤层，矿区内具工业价值的一层为五连煤层，产于该段中上部，其余煤层在矿区内不可采。三叠系上统须家河组三段（T3xj3）：与二段呈整合接触，厚92～496m，岩性单一，主要由灰至浅灰色中至厚层细砂岩、粉砂岩组成，夹砂质页岩、页岩及少量炭质页岩，一般不含煤。侏罗系中下统自流井组（J1-2zl）为一套河湖相—滨海相沉积，岩性为紫红色泥岩，黄灰色粉砂岩夹浅黄绿色石英细砂岩及少量岩屑石英砂岩。底部常为黄色厚层中细粒石英砂岩或含砾砂岩整合或假整合在须家河组之上，厚97～387m。侏罗系中统沙溪庙组（J2s）为河湖相沉积的大套杂色层，厚227～979m，岩性为紫红、黄绿色等组成的一套杂色泥岩、粉砂岩，下部夹较发育的岩屑砂岩及长英砂岩，底部为黄灰色厚层块状长英砂岩，底部为黄灰绿色厚层块状长英砂岩，含较多黄铁矿结核，砂岩中除长石、石英外，尚含磁铁矿、云母及其他一些暗色岩屑，并具大型斜层理，上部则以泥岩为主夹少量砂岩及粉砂岩，且普遍含钙质，具较多泥灰质、粉砂质团块及钙质结核，局部夹有灰岩透镜体，与下伏自流井整合接触。第四系（Q）主要为分布于荥河河谷及阶地的洪积物和冲积物，以砾石、块石为主，次为砂砾，分选差，次磨圆状，厚0～5m；坡残积物主要分布于矿区山麓及缓坡地带，以片石及腐植土为主，厚0～3m。三、构造第46页 中国矿业大学成人教育学院2012届采矿工程专科毕业设计新设矿区位于茶厂背斜的南西翼，地层产状为178°～202°∠5°～8°。矿区北东面的韩家沟断层（F4）将矿区内五连煤层错断，断层产状为215°～235°∠58°～80°，断层具扭曲拖拽现象。岩层节理裂隙发育中等，井田内出露南北向和东西向两组相互切割的节理，产状分别为5°～15°∠70°～90°和162°～262°∠81°～83°，倾角陡直，节理面平整延长较长，为张性节理，节理面较粗糙。本区地质构造简单。本区新构造运动活动较为强烈，以间歇性上升运动为主，并伴有新生代断裂、褶皱、地震和局部下降，主要表现为剥夷面、河流阶地、悬谷以及水系的不对称性等。本区地处宝兴地震带西南边缘与安宁河地震带北缘，区内地震活动较为频繁，自1990年以来，区内4级以上的有感地震有3～5次，对本区构成一定影响，区域稳定性较差。根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）,矿区抗震设防烈度为Ⅷ度，设计地震分组为第二组，设计基本地震加速度值为0.20g。2008年5月12日汶川8级特大地震对矿山影响较小。四、水文地质特征1、地表水矿区位于四川盆地西缘山区，邛崃山脉南支夹金山山岭南段，属中高山中深切割地貌类型。区内地势南面高，北西低，地形总体走势为南高北低，向北西呈缓坡降低，矿区内最高海拔+1837m，位于矿区南部，最低海拔+1030m，位于矿区北端，地形坡度一般15°～30°。局部地段坡度可达30°以上。在矿区范围内无大的常年流水（河流），均为季节性冲沟。本区雨量充沛，年均降雨量1735mm，大气降水以地表径流为主，少量渗透地下，补给地下水。地下水多沿岩层层面或裂隙径流，在地形低洼处以泉的形式排泄于地表或沟谷中，地表水沿斜坡以面流形式汇入沟谷。地表水与地下水有一定的水力联系。矿区内无地表水体分布，矿山开采过程中，未发现地表泉、井、池塘的干涸，矿山开采对地下水疏干影响轻微，对区域水资源影响较小。第46页 中国矿业大学成人教育学院2012届采矿工程专科毕业设计2、地下水区内拟采煤层的上覆地层主要为三叠系上统须家河组第二段、第三段和侏罗系中下统自流井组，主要岩性为泥岩、页岩与粉砂岩、细砂岩互层，其中泥岩、页岩为主要隔水层，粉砂岩、细砂岩为主要含水层。岩石孔隙与裂隙均为地下水的良好储水构造和运移通道，但岩石裂隙发育一般，地下水含量不丰富，由于受泥岩、页岩隔水层的阻挡，砂岩含水层之间一般无水力联系。区内地下水类型主要为碎屑岩类层间孔隙裂隙水，沟谷地带有松散岩类孔隙潜水分布。松散岩类孔隙潜水主要接受大气降水和地表水体补给，而碎屑岩类层间孔隙裂隙水则主要接受大气降水和同层径流补给，受断层和裂隙影响，也存在一定程度的越层补给。矿区导流各含水层的裂隙主要为张性裂隙，其发育密集地段在地表以下70m～150m，而矿区地下水本身不丰富，故地下水一般不会对矿井带来突水，涌水等威胁，矿区主要为地表水补给地下水。3、矿井涌水矿区内拟开采的煤层为赋存于须家河组二段中上部，其上部为泥岩、页岩与粉砂岩、细砂岩互层，以泥岩、页岩隔水层为主。砂岩含水层裂隙发育一般，含水性差，受泥岩、页岩隔水层的阻挡，水力联系弱，补给不畅，主要为同层补给。矿坑内涌水量较小，涌水主要为沿裂隙和岩层浸水，局部为滴水，雨季矿坑涌水量有一定增加。矿山拟采煤层距三叠系上统垮洪洞组灰岩距离较大（＞200m），岩溶积水对矿山开采影响不大。矿区地下水不丰富，地下水量变化不大，故矿坑涌水量较小，矿井正常涌水量40～45m3／d，最大涌水量246m3／d，对矿山开采有一定影响。矿山应配备有足够的排水设备，预防为主。随着开采深度的增加，在雨季（丰水期）矿坑涌水量将增大，对矿山生产具潜在威胁。因此，应加强矿山矿坑涌水的管理，严防老窑积水产生矿坑突水事件。第46页 中国矿业大学成人教育学院2012届采矿工程专科毕业设计矿区老窑、采空区分布较广，老窑积水对矿坑充水有一定影响。今后在矿山开采时，应加强矿井涌水量管理，同时应注意雨季及构造裂隙带地下水量的突然增加，配备好相应的抽水设施，确保安全生产，防止井下突水事故的发生。综上所述，地下水和地表水对矿山开采活动有一定影响，而矿山开采对地表水的疏干影响小，对地下水水质基本无影响。坑内涌水量较小，地质构造简单，水文地质条件属简单。根据矿山开采资料及地质报告预测矿井正常涌水量为50m3/h，最大涌水量为100m3/h。第三节煤层特征一、煤层本区煤层属陆缘沉积型煤矿床，矿区内可采煤层只有一层，为五连煤层，赋存于上三叠统须家河组第二段，煤层特征如下述：C5（五连煤层）：位于三叠系上统须家河组二段（T3xj2）中上部，延长约8000m，全矿区有分布。为复合煤层，由四层夹矸和五层煤组成，故名五连炭，单分层厚0.08～0.17m，纯煤厚度0.59～0.64m，夹矸厚0.05～0.17m，煤层厚0.94～1.02m，平均厚0.95m；矿区内剔除矸石后，采用厚度0.59～0.64m，平均纯煤厚0.61m，由页岩、砂质页岩组成，顶板为炭质页岩、粉砂岩，底板为含云母细砂岩。可采煤层特征见表1-3-1表1-3-1可采煤层特征表煤层名称煤层厚度/m煤层结构顶底板岩性煤层稳定性煤层可采性煤层视密度倾角最小～最大平均夹矸层数夹矸厚度／ｍ顶板底板1.40°C5（五连）0.94～1.020.9540.05～0.17炭质页岩、粉砂岩细砂岩较稳定可采1.403～5°第46页 中国矿业大学成人教育学院2012届采矿工程专科毕业设计二、煤质由于本矿未进行详细的煤质化验工作，故根据原《荥经煤田冯家坝井田初步勘探评价报告书》（1961年四川省地质局103地质队），将矿山准采的五连煤层煤质特征简述如下：C5（五连煤层）：肉眼鉴定以半暗煤夹镜煤条带为主，半亮煤次之，暗淡煤很少，个别暗煤达60%以上。显微镜鉴定以凝胶物质为主（55～60%），见镜煤、木质镜煤、结构镜煤和凝胶基质等，丝炭物质（35～40%），见丝炭、木煤丝炭及凝胶丝质等，角质物质在1%以下为小孢膜植物细微碎片。根据《荥经煤田冯家坝井田初步勘探评价报告书》中对五连煤层煤质化验分析结果，矿山拟采的五连煤层化学分析结果见表1-3-2。表1-3-2煤质分析结果表煤层水分Mad（％）灰份Vad（％）挥发份Aad（％）固定炭FCad（％）全硫St，ad（％）发热量Qnet，ad（MJ/kg）煤质分类第46页 中国矿业大学成人教育学院2012届采矿工程专科毕业设计五连煤层（原煤）1.7816.79.3~12.979.850.3~0.436.43~36.64低灰特低硫特高热值无烟煤从表2-2分析项目可以看出，矿山拟采的五连煤层为低灰特低硫特高热值无烟煤。按照《煤炭质量、煤炭灰分、煤炭硫分、煤炭发热量分级标准》(GB/T15224.1～3-2004)，煤质分类属无烟煤或贫煤。可作为电煤和工业燃料用煤。三、瓦斯、煤尘、煤的自燃倾向性及地温1、瓦斯根据雅安市安全生产监督管理局文件（雅市安监【2008】340号）关于2008年度瓦斯等级鉴定结果的批复，2008年矿井相对瓦斯涌出量为15.43m3/t，绝对瓦斯涌出量为1.05m3/min，为高瓦斯矿井。2、煤的自燃倾向性根据四川省煤炭产品质量监督检验站出具的检测报告，矿井所采煤层属Ⅲ级不易自燃煤层。3、煤尘爆炸性根据四川省煤炭产品质量监督检验站出具的检测报告，矿井所采煤层煤尘无爆炸危险性。4、地温及冲击地压根据井田内生产小煤矿调查，未发现有地温异常区，矿井不受冲击地压威胁。第46页 中国矿业大学成人教育学院2012届采矿工程专科毕业设计第二章井田境界和储量第一节井田境界根据四川省煤炭资源整合办公室关于雅安市煤炭矿业权设置调整方案的复函（川煤整合函【2008】13号）文拟划定的矿区范围,矿区范围由1～5号拐点圈定，矿区面积约2.7203km2，走向长度为1500m，倾斜宽度2500m，开采标高为+1050m～+900m。由于+1030m以上煤炭资源在矿区平面范围外，建议调整开采标高为+1030m～+900m。矿井口拐点坐标详见表2-1-1。表2-1-1矿区范围拐点坐标表点号XY点号XY13301805182782204329966318279330233021801827946253299830182786703330182018279880开采煤层：五连煤层。井田范围内煤炭资源开发历史悠久，在本矿区范围内，矿业秩序整顿前有小窑进行小规模开采，一般采用平硐开拓，已于2005年全部关闭。第二节矿井工业储量根据四川鑫顺矿业股份有限公司二00九年五月提交的《四川省荥经县冯家坝井田坎上煤厂煤炭资源储量核实报告》和评审意见书，坎上煤矿在矿区范围内保有资源储量1714kt，其中（122b）类1199kt，（333）类515kt。第三节矿井可采储量一、煤柱留设第46页 中国矿业大学成人教育学院2012届采矿工程专科毕业设计根据煤矿设计规范和煤矿安全规程的有关规定，结合矿井地质条件、煤层厚度、倾角、采煤方法，合理留设保护煤柱，在安全可靠的前提条件下，力求提高资源回收率。1、边界煤柱：周边邻近矿井之间划定范围时已留设有安全距离，不需再留设边界煤柱。2、工业场地及地面建(构)筑物煤柱：矿井工业场地位于开采区之外，距开采煤层较远不受开采煤层影响，工业场地不留煤柱；矿区范围内无村庄及大型地面建(构)筑物，无地面建(构)筑物煤柱。3、采空区隔离煤柱：采空区隔离煤柱按20m留设，共留设21.13kt。4、带区煤柱：带区隔离煤柱按20m留设；按60%比例回收。留设14.33（kt）。5、断层煤柱：开采范围内未发现断层，不留设断层煤柱。6、大巷煤柱：主要回风巷布置在煤层中，共留设大巷煤柱131.45kt。二、设计动用资源/储量矿井设计动用资源/储量=1714（kt）。三、可采储量经计算，矿井煤柱量139.88kt，矿井煤柱损失量为198.37kt；带区煤柱量27.03kt，带区损失量58.49kt（带区煤柱损失量为12.08kt,工作面落煤损失量46.41kt）。详见煤柱计算表2-3-1。表2-3-1五连煤层煤柱计算表煤柱编号煤柱尺寸（m）厚度（m）视密度（t/m3）煤柱量（kt）煤柱性质长度宽度1439200.611.407.50采空区隔离煤柱2209200.611.403.57采空区隔离煤柱3589200.611.4010.06采空区隔离煤柱4640200.611.4010.93大巷保护煤柱5763400.611.4026.06大巷保护煤柱第46页 中国矿业大学成人教育学院2012届采矿工程专科毕业设计6763400.611.4026.06大巷保护煤柱71087600.611.4055.70大巷保护煤柱8839200.611.4014.33带区隔离煤柱9835100.611.407.13排水巷煤柱10652100.611.405.57排水巷煤柱表2-3-2矿井煤柱损失计算表分类名称宽度（m）长度（m）厚度（m）容重（t/m3）煤量(kt）回收率（％）损失量（kt）带区带区隔离煤柱208390.611.4014.33605.73排水巷煤柱1014870.611.4012.70506.35小计27.0312.08矿井采空区隔离煤柱200.611.4021.13021.13露头隔离煤柱000000井田边界煤柱0000000大巷保护媒柱08401.171.40118.750118.75小计139.88139.88合计166.91151.96备注：带区煤柱按60%回收，大巷煤柱按50%回收，其它煤柱不回收。矿井资源动用量为1714kt，带区动用储量=矿井动用源量－矿井永久煤柱量，=1714－139.88=1574.12（kt）。工作面落煤损失=（带区动用储量－带区煤柱）×（1－工作面回采率）=（1574.12－27.03）×（1－0.97）=46.41（kt）。矿井可采储量=矿井动用储量－矿井损失量。=1714－198.37=1515.63（kt）。详见矿井资源/储量计算表2-3-3第46页 中国矿业大学成人教育学院2012届采矿工程专科毕业设计表2-3-3矿井资源/储量计算表工作面落煤损失（Kt）带区损失量（Kt）矿井损失量（Kt）矿井动用量（Kt）矿井回采率（%）带区动用量（Kt）带区回采率（%）矿井可采量（Kt）落煤损失3%采煤方法损失工作面损失带区煤柱损失小计采区损失矿井永久煤柱地质及水文地质合计煤量损失量煤量损失量1234567891011121314151646.41046.4127.0312.0858.4958.49139.88139.880198.37171488.431574.1296.281515.63第46页 中国矿业大学成人教育学院2012届采矿工程专科毕业设计第三章矿井工作制度、设计生产能力及服务年限第一节矿井工作制度设计矿井年工作日数330d，“三、八”作业制度，每班工作8h，“两采一准”循环作业方式，每日2班出煤。矿井每昼夜净提升时间12小时。第二节矿井设计生产能力及服务年限一、矿井设计生产能力的确定矿井设计生产能力系按设计规定的工作制度和各生产环节正常生产条件下持续、稳定、安全地完成年产量。矿井设计的原则是使矿井生产获得最大经济效益。矿井设计生产能力是关系到矿井效益的首要影响因素，使矿井生产长期获得最佳效益的生产能力才是合理的生产能力。1、确定矿井生产能力的因素影响确定矿井生产能力的因素很多，不仅要考虑资源总量、煤层生产能力、开采技术条件、各系统的技术装备水平、经营管理能力及其区域规划等因素，还要考虑其能保证正常安全生产并获得最佳经济效益。结合本井田内煤层赋存条件及开采技术条件，在确定矿井生产能力时主要考虑以下因素：1）储量本井田储量比较可靠，全井田仅有五连煤层1层煤可采，在划定的井田范围内保有资源储量1714kt，本次矿井设计可采储量1239.66kt。2）煤层赋存及开采技术条件矿区位于茶厂背斜的南西翼，为一单斜构造，地质构造简单，未见岩浆岩出露。地层倾角3～5°。矿区开采范围内破坏煤层的断裂稀少，地质构造属简单类型。区内划定可采煤层1层，煤层平均倾角4°,煤层纯煤厚度平均0.61m第46页 中国矿业大学成人教育学院2012届采矿工程专科毕业设计，煤层为复合结构，含夹矸4层，煤层直接顶板一般为炭质页岩、粉砂岩，煤层底板为细砂岩，稳定性较差，工程地质条件属中等。该矿为高瓦斯矿井，所采煤层为不易自燃煤层，无煤尘爆炸危险性。3）煤质及用途矿井开采的煤层可作为一般工业用煤和民用煤。4）投入与产出目前煤炭市场较好，矿井的开发如何抓住当前有利时机，做到初期投入少、见效快、尽快收回投资、滚动发展、形成规模并能长时间稳定生产，是确定矿井设计生产能力必须考虑的一个重要因素。2、矿井设计生产能力的确定综合考虑以上因素，根据该井田煤层赋存情况和开采技术条件，设计考虑了三个井型方案。一方案：矿井设计生产能力60kt/a（整合拟扩建规模）；二方案：矿井设计生产能力90kt/a；三方案：矿井设计生产能力150kt/a；上述三个方案技术分析比较如下：1）本井田划定矿区范围内有可采储量1239.66kt。矿井服务年限见表3-2-1。表3-2-1矿井生产能力及水平服务年限表方案矿井生产能力(kt/a)矿井服务年限(a)备注一方案6015.9二方案9010.6三方案1506.4从表3-2-1中可以看出，一方案和二方案的服务年限满足要求，三方案的服务年限较短，不能满足《煤炭工业小型矿井设计规范》的7.5a服务年限要求。因此，三方案不满足要求。由上述分析决定，该矿井设计生产能力宜为90kt/a或60kt/a。2）从井下采煤工作面生产能力看第46页 中国矿业大学成人教育学院2012届采矿工程专科毕业设计本井田可采煤层1层，煤层纯煤厚度平均为0.61m，按工作面长度100m，年推进度528m计算，则1个对拉采煤工作面生产能力可达90kt/a。从采煤工作面生产能力来看，矿井生产能力宜为90kt/a。3）从经济上考虑矿井设计生产能力为90kt/a时具备井巷工程量较少、投资省等优点，而矿井生产能力为60kt/a所需井巷工程量相差不大，但投入相对较大，经济效益较差，经济上不合理。因此，从技术上可行、经济上合理考虑，矿井生产能力宜为90kt/a。二、同时生产工作面数该井田可采煤层有1层，属薄煤层，储量比较可靠。设计生产能力按90kt/a计算。因此，矿井布置1个对拉采煤工作面生产即能达到矿井设计生产能力。三、矿井服务年限矿井及水平服务年限按下式计算：T==10.6a式中：T——矿井或水平服务年限，年；ZK——矿井或水平可采储量，kt；K——储量备用系数1.3～1.5，取1.3；A——矿井设计服务年限，kt/a。经计算，矿井扩建后，生产能力90kt/a，矿井服务年限为10.6年，符合《煤炭工业小型矿井设计规范》的规定。第46页 中国矿业大学成人教育学院2012届采矿工程专科毕业设计第四章井田开拓第一节井田开拓的基本问题一、井田地质构造，老窑及水文地质条件对矿井开采的影响矿区地质构造简单，未见大的地质构造。地层为一单斜构造，地层倾角3～5°。地质构造属简单类型。矿井为一裂隙含水层作为顶底板直接充水的矿床，所采煤层位于地下水位线以上，地层倾角小，接受大气降水补给能力差。所以本矿井是以大气降水为主要充水水源，同时存在顶底板岩溶裂隙含水层充水的水文地质条件简单矿床。开采过程中，重点应预防砂岩含水层造成矿井充水的危害，生产中应加强水文地质工作以指导安全生产。由于+972m以上煤层已基本采空，因此必须留设防水煤柱，以防发生突水事故。二、矿井开拓方式（一）矿井现状该矿井田范围内原有3个煤矿，即原荥经县荥河乡坎上煤矿、荥经县荥河乡楠木沟头煤矿、荥经县荥河乡四社煤厂。其基本情况简述如下：（一）、原荥经县荥河乡坎上煤矿（整合主体矿井）原坎上煤矿位于荥经县荥河乡楠木村境内，开采三叠系上统须家河组二段的五连煤层。该矿于2004年7月获得四川省国土资源厅颁发的采矿许可证，证书号：5100000430647，有效期限为7年（自2004年7月至2011年7月），采矿权人为荥经县荥河乡坎上煤矿，经济类型为集体企业，开采方式为地下开采，允许开采标高+1040～+984m，核定生产规模为3.0万吨/年，平硐开拓，倾斜长壁采煤法，放炮落煤，木支柱支护顶板。（二）、原荥经县荥河乡楠木沟头煤矿（被整合矿井）第46页 中国矿业大学成人教育学院2012届采矿工程专科毕业设计原楠木沟头煤矿位于荥经县荥河乡楠木村境内，与原坎上煤矿及楠木四社煤厂相邻，开采三叠系上统须家河组二段的五连煤层。该矿于2004年12月获得四川省国土资源厅颁发的采矿许可证，证书号：5100000431081，有效期限为10年（自2004年12月至2014年12月），采矿权人为荥经县荥河乡楠木沟头煤矿，经济类型为私营独资企业，开采方式为地下开采，允许开采标高+1050～+983m，核定生产规模为6.0万吨/年，平硐开拓，倾斜长壁采煤法，放炮落煤，木支柱支护顶板。（三）、原荥经县荥河乡四社煤厂（被整合矿井）该矿于2004年7月获得四川省国土资源厅颁发的采矿许可证，证书号：5100000320552，有效期限为7年（自2004年7月至2011年7月），采矿权人为荥经县荥河乡四社煤厂，经济类型为集体企业，开采方式为地下开采，允许开采标高+1011~+950m，核定生产规模为3.0万吨/年，平硐开拓，倾斜长壁采煤法，放炮落煤，木支柱支护顶板。（二）井口位置的选择该矿井原坎上煤矿+957m主平硐井口和原沟头煤矿+1023m主平硐具有畅通的场外公路，已形成简易工业场地，已具备建设施工供电、供水、通讯等条件，无论从技术的角度还是从经济的角度考虑，矿井原坎上煤矿+957m平硐井口处和原沟头煤矿+1023m主平硐井口处做为矿井工业场地都比较合理。设计考虑两个方案：针对矿井己形成的格局，在充分利用原有井筒的前提下，提出两个开拓方案。方案1：平硐开拓方案。设计确定利用原坎上煤矿+957m平硐作主平硐，铺设皮带运输，在+957m平硐末端煤层底板做主暗斜井，通过运输石门揭穿煤层，在煤层底板做水平运输巷；利用原楠木沟头煤矿+1023m平硐作副平硐，铺设轨道运输材料、矸石和设备，二级暗斜井提升；在煤层中布置总回风巷，利用原坎上煤矿+1075m回风平硐回风。矿井划分一个水平（+930m）,5个带区。方案2：平硐开拓方案。第46页 中国矿业大学成人教育学院2012届采矿工程专科毕业设计设计确定利用原坎上煤矿+957m平硐作主平硐，铺设轨道运输煤炭、材料和矸石，在+957m平硐末端煤层底板做主暗斜井，通过运输石门揭穿煤层，在煤层底板做水平运输巷；利用原楠木沟头煤矿+1023m平硐作副平硐，用于矿井辅助进风并兼作安全出口；在煤层中布置总回风巷，利用原坎上煤矿+1075m回风平硐回风。矿井划分一个水平（+930m）,5个带区。两个方案都能充分利用原有巷道和地面设施，二方案主提升为一级提升和排水，初期投入较小，3个安全出口；一方案煤炭运输采用皮带运输，矸石和材料采用轨道运输，二级暗斜井提升，初期投入大，但皮带运输为连续运输，需要人员较少，安全性较好，且运输能力大于方案二，矿井总投资方案一大于方案二366.8万元，但后期经营费用方案二明显都大于方案一，由于矿井服务年限较长，加之业主要求选择方案一，因此本设计尊重业主意见确定选用方案一。矿井开拓方案详见图4-1-1和图4-1-2。开拓方案比较，详见表4-1-1：表4-1-1矿井开拓方案比较表项目名称优点缺点方案一1、可以充分利用原工业广场和部分地面设施。2、矿井运输能力富裕系数较大。3、已具备供电、供水和运输等条件。4、安全性较好。5、井下运输人员较少。1、井巷工程量较大。2、初期投资大。方案二1、井巷工程量较少。2、初期投资小。1、轨道运输安全性差；2、井下运输人员较多。3、矿井运输能力富裕系数小。第46页 中国矿业大学成人教育学院2012届采矿工程专科毕业设计图4-1-1开拓方案一(剖面图)第46页 中国矿业大学成人教育学院2012届采矿工程专科毕业设计图4-1-2开拓方案二(剖面图)第46页 中国矿业大学成人教育学院2012届采矿工程专科毕业设计表4-1-2矿井开拓方案技术经济比较表方案内容方案二方案一备注一、井筒及装备平硐暗斜井开拓，利用+957m原坎上煤矿主平硐，3个井筒，主平硐铺设15kg/m钢轨，回风平硐安2台主要通风机。平硐暗斜井开拓，利用+957m原坎上煤矿主平硐，3个井筒，主平硐安装皮带运输机，副平硐铺设15kg/m钢轨，回风平硐安2台主要通风机。二、工程量主平硐（长度m、利用）1475（利用）1475（利用）人行上山847水平运输大巷10871087副平硐（长度m、利用）635（利用）635（利用）回风平硐（长度m/倾角o）219（利用）219（利用）相同主暗斜井136168相同主运输石门612642相同+930运输石门699小计（m）26822596比较0-86一、经济比较（一）井巷工程投资（万元）主平硐（长度m、利用）177（改造）177（改造）人行上山212水平运输大巷326326副平硐（长度m、利用）064改造回风平硐（长度m/倾角o）6060改造主暗斜井5467主运输石门184193+930运输石门280小计（万元）10391167比较0+128(二)占地情况相同（三）土方工程土石方工程量挖方（m3）2653413540填方（m3）2521712620小计（m3）5175126160费用（万元）28.916.5比较（万元）+12.40（四）场外运输相同（五）机械设备一台绞车2台绞车、3台皮带小计（万元）40280比较0+240第46页 中国矿业大学成人教育学院2012届采矿工程专科毕业设计（六）外部电源场外架线（km）01.4小计（万元）011.2比较（万元）0+11.2总投资（万元）1107.91474.7比较部分总投资比较（万元）0+366.8三、水平划分根据煤层赋存和矿井装备水平以及矿井开采垂高等情况，设计将矿井划分为1个水平开采，即+930m水平。四、关于回风平硐服务范围本矿布置有1个风井，担负全矿井的回风任务，服务年限约10.6年。五、带区划分根据矿井开拓布局，走向长仅1500m，倾斜宽仅2500m，设计将井田划分为5个带区。矿井开拓布置详见《开拓方式平面图（C2138-109-1）、开拓方式剖面图（C2138-109-2）》。第二节矿井基本巷道一、井筒1、+957m主平硐：净断面8.8m2，担负全矿井运煤和进风等任务，井筒内布置有水沟等，如图4-2-1所示(详见断面图册122-1)。井筒特征详见表4-2-1。第46页 中国矿业大学成人教育学院2012届采矿工程专科毕业设计图4-2-1主平硐断面图2、+1023m副平硐：净断面6.0m2，担负辅助进风、运输矸石、材料设备和行人任务,如图4-2-1所示(详见断面图册122-12)。图4-2-2副平硐断面图第46页 中国矿业大学成人教育学院2012届采矿工程专科毕业设计3、+1075m回风平硐：净断面8.9m2，担负矿井回风等任务，并兼作安全出口，如图4-2-3所示(详见断面图册122-8)。图4-2-3回风平硐断面图表4-2-1井筒特征表井筒名称+957m主平硐+1023m副平硐+886m回风平硐井口坐标X330300133025673302144Y182786321827904018279643Z+957.70+1023+1075.70α9°10°50°井筒倾角(°)00°0井筒长度(m)1475635310井筒净宽（m）3.22.63.3井筒净高（m）3.12.63.0井筒断面(m2)净8.86.08.9掘进12.17.211.6井筒支护支护材料料石砂浆、锚杆料石断面形式半圆拱半圆拱半圆拱厚度(mm)30080300支护形式砌碹锚喷砌碹井筒装备安装皮带运输机15kg/m安装主要通风机第46页 中国矿业大学成人教育学院2012届采矿工程专科毕业设计二、井底车场(一)井底车场型式本矿采用平硐暗斜井开拓，主暗斜井井底车场和上部车场形式均为平车场。车场内设调车线和空重车线，按2列车长度考虑（每列车30个矿车），长度为120m。车场采用半圆拱形断面，净宽3.6m，墙高1.5m，净断面积10.1m2。如图4-2-4所示(详见断面图册122-10)。图4-2-4车场断面图(二)车场通过能力计算1、计算公式：A＝60×16×330×N×G/〔104×k1×(1+R)×T〕＝60×16×330×20×0.85/〔104×1.15×(1+0.2)×T〕＝35.4式中：A——运输量，万t/a；N——每列车矿车数，辆/列；G——每辆车装煤量，t/辆；R——通过大巷运输矸石、材料、设备等占原煤运量比重，%；k1——不均均衡系数，取1.15；T——大巷中相邻两列车间隔时间，min/列[T=(2L/v+t1+t2）/n)=（2×620/172＋10＋5）/2]=11。2、经计算主暗斜井井底车场通过能力为35.4万t/a，满足矿井9万t/a生产能力要求。(三)主暗斜井井底车场硐室第46页 中国矿业大学成人教育学院2012届采矿工程专科毕业设计井底车场设摘挂钩硐室、躲避及信号硐室和消防材料库。(四)井底车场巷道和硐室支护井底车场和硐室均采用锚喷支护，锚杆间排距为700mm，喷浆支护厚度视巷道或硐室断面大小而定，一般为10～30mm。三、主要开拓巷道（一）运输大巷本矿井开采煤层属近水平薄煤层。水平运输巷沿五连煤层底板布置，距离煤层法线距离距离15m。如图4-2-5所示(详见断面图册122-4)。图4-2-5运输大巷断面图第46页 中国矿业大学成人教育学院2012届采矿工程专科毕业设计（二）回风大巷根据煤层赋存、顶底板围岩状况及巷道使用期限，设计将回风大巷沿五连煤层布置，回风上山也布置在五连煤层中。如图4-2-6所示(详见断面图122-5)。图4-2-6回风大巷断面图第46页 中国矿业大学成人教育学院2012届采矿工程专科毕业设计第五章带区巷道布置第一节煤层地质特征一、煤层本带区煤层属陆缘沉积型煤矿床，为五连煤层，赋存于上三叠统须家河组第二段，煤层特征如下述：C5（五连煤层）：位于三叠系上统须家河组二段（T3xj2）中上部，延长约8000m，全矿区有分布。为复合煤层，由四层夹矸和五层煤组成，故名五连炭，单分层厚0.08～0.17m，纯煤厚度0.59～0.64m，夹矸厚0.05～0.17m，煤层厚0.94～1.02m，平均厚0.95m；带区内剔除矸石后，采用厚度0.59～0.64m，平均纯煤厚0.61m，由页岩、砂质页岩组成，顶板为炭质页岩、粉砂岩，底板为含云母细砂岩。一带区煤层特征见表5-1-1表5-1-1一带区煤层特征表煤层名称煤层厚度/m煤层结构顶底板岩性煤层稳定性煤层可采性煤层视密度倾角最小～最大平均夹矸层数夹矸厚度／ｍ顶板底板1.40°C5（五连）0.94～1.020.9540.05～0.17炭质页岩、粉砂岩细砂岩较稳定可采1.403～5°二、煤质由于本矿未进行详细的煤质化验工作，故根据原《荥经煤田冯家坝井田初步勘探评价报告书》（1961年四川省地质局103地质队），将一带区的五连煤层煤质特征简述如下：第46页 中国矿业大学成人教育学院2012届采矿工程专科毕业设计C5（五连煤层）：肉眼鉴定以半暗煤夹镜煤条带为主，半亮煤次之，暗淡煤很少，个别暗煤达60%以上。显微镜鉴定以凝胶物质为主（55～60%），见镜煤、木质镜煤、结构镜煤和凝胶基质等，丝炭物质（35～40%），见丝炭、木煤丝炭及凝胶丝质等，角质物质在1%以下为小孢膜植物细微碎片。根据《荥经煤田冯家坝井田初步勘探评价报告书》中对五连煤层煤质化验分析结果，矿山拟采的五连煤层化学分析结果见表5-1-2。表5-1-2一带区煤质分析结果表煤层水分Mad（％）灰份Vad（％）挥发份Aad（％）固定炭FCad（％）全硫St，ad（％）发热量Qnet，ad（MJ/kg）煤质分类五连煤层（原煤）1.7816.79.3~12.979.850.3~0.436.43~36.64低灰特低硫特高热值无烟煤从表5-1-2分析项目可以看出，矿山拟采的五连煤层为低灰特低硫特高热值无烟煤。按照《煤炭质量、煤炭灰分、煤炭硫分、煤炭发热量分级标准》(GB/T15224.1～3-2004)，煤质分类属无烟煤或贫煤。可作为电煤和工业燃料用煤。三、开采技术条件(一)带区水文地质1、地表水带区位于四川盆地西缘山区，邛崃山脉南支夹金山山岭南段，属中高山中深切割地貌类型。区内地势南面高，北西低，地形总体走势为南高北低，向北西呈缓坡降低，带区内最高海拔+1837m，位于矿区南部，最低海拔+1030m，位于矿区北端，地形坡度一般15°～30°。局部地段坡度可达30°以上。在矿区范围内无大的常年流水（河流），均为季节性冲沟。本区雨量充沛，年均降雨量1735mm，大气降水以地表径流为主，少量渗透地下，补给地下水。地下水多沿岩层层面或裂隙径流，在地形低洼处以泉的形式排泄于地表或沟谷中，地表水沿斜坡以面流形式汇入沟谷。地表水与地下水有一定的水力联系。带区内无地表水体分布，矿山开采过程中，未发现地表泉、井、池塘的干涸，矿山开采对地下水疏干影响轻微，对区域水资源影响较小。2、地下水第46页 中国矿业大学成人教育学院2012届采矿工程专科毕业设计区内拟采煤层的上覆地层主要为三叠系上统须家河组第二段、第三段和侏罗系中下统自流井组，主要岩性为泥岩、页岩与粉砂岩、细砂岩互层，其中泥岩、页岩为主要隔水层，粉砂岩、细砂岩为主要含水层。岩石孔隙与裂隙均为地下水的良好储水构造和运移通道，但岩石裂隙发育一般，地下水含量不丰富，由于受泥岩、页岩隔水层的阻挡，砂岩含水层之间一般无水力联系。区内地下水类型主要为碎屑岩类层间孔隙裂隙水，沟谷地带有松散岩类孔隙潜水分布。松散岩类孔隙潜水主要接受大气降水和地表水体补给，而碎屑岩类层间孔隙裂隙水则主要接受大气降水和同层径流补给，受断层和裂隙影响，也存在一定程度的越层补给。矿区导流各含水层的裂隙主要为张性裂隙，其发育密集地段在地表以下70m～150m，而矿区地下水本身不丰富，故地下水一般不会对矿井带来突水，涌水等威胁，矿区主要为地表水补给地下水。3、矿井涌水矿区内拟开采的煤层为赋存于须家河组二段中上部，其上部为泥岩、页岩与粉砂岩、细砂岩互层，以泥岩、页岩隔水层为主。砂岩含水层裂隙发育一般，含水性差，受泥岩、页岩隔水层的阻挡，水力联系弱，补给不畅，主要为同层补给。矿坑内涌水量较小，涌水主要为沿裂隙和岩层浸水，局部为滴水，雨季矿坑涌水量有一定增加。矿山拟采煤层距三叠系上统垮洪洞组灰岩距离较大（＞200m），岩溶积水对矿山开采影响不大。矿区地下水不丰富，地下水量变化不大，故矿坑涌水量较小，矿井正常涌水量40～45m3／d，最大涌水量246m3／d，对矿山开采有一定影响。矿山应配备有足够的排水设备，预防为主。随着开采深度的增加，在雨季（丰水期）矿坑涌水量将增大，对矿山生产具潜在威胁。因此，应加强矿山矿坑涌水的管理，严防老窑积水产生矿坑突水事件。第46页 中国矿业大学成人教育学院2012届采矿工程专科毕业设计带区老窑、采空区分布较广，老窑积水对矿坑充水有一定影响。今后在矿山开采时，应加强矿井涌水量管理，同时应注意雨季及构造裂隙带地下水量的突然增加，配备好相应的抽水设施，确保安全生产，防止井下突水事故的发生。综上所述，地下水和地表水对矿山开采活动有一定影响，而矿山开采对地表水的疏干影响小，对地下水水质基本无影响。坑内涌水量较小，地质构造简单，水文地质条件属简单。根据矿山开采资料及地质报告预测矿井正常涌水量为50m3/h，最大涌水量为100m3/h。(二)工程地质条件1、工程地质条件现状评价带区内出露的地层岩性主要有粉砂岩、泥岩、页岩、细砂岩等，按照岩性组合特征、岩性工程地质特征、力学强度及稳固性，将与矿床开采有关的岩石划分为3个工程地质岩组。一是以松散堆积物为主的散体结构的松散软弱岩组，主要是第四系残坡积、冲积、崩坡积堆积物。结构松散，整体呈散体结构，稳固性差，易垮塌。因分布于地表浅部，且厚度较小，对深部矿床开采影响较小。二是以细砂岩、粉砂岩为主的坚硬～半坚硬工程地质岩组，岩石较坚硬，抗压剪强度较高，力学性能好，抗风化能力强，不易变形破坏，部分地段节理裂隙较发育，稳定性较好。三是以泥岩、页岩及煤层为主的软质工程地质岩组，岩石硬度小，抗压强度低，力学性能差，易变形。矿山所采煤层的顶底板均为页岩，极不稳定，属软质岩石，抗压强度低，故矿井巷道顶板稳定性较差，岩层较破碎，极易垮塌，应加强巷道支护和井巷管理，防止垮塌、顶板伤害等事故发生。矿区东部边缘韩家沟断层将五连煤层错断，断层破碎带易垮塌，开采至该矿段时，应加强巷道支护和井巷管理或停止掘进，防止垮塌、顶板伤害等事故发生。第46页 中国矿业大学成人教育学院2012届采矿工程专科毕业设计区内岩层两组节理裂隙较发育，而采矿活动将加速岩体中节理裂隙的形成，使岩体的抗剪强度降低，且顶板局部为薄层泥岩，受其影响巷道易产生顶板冒落及片帮，增大了巷道维护工作难度。因此，应加强顶底板管理，注意及时回填和支护。2、工程地质条件预测评价在开采过程中，随着开采深度的加深，采空区的增大，岩体原有的内部应力平衡被破坏，岩层局部地段节理裂隙较发育或受断层影响，岩层相对破碎，易形成垮塌，在采掘过程中，应按规定留足保安煤柱，及时作好巷道支护，并及时回填采空区，避免垮塌、片帮等事故发生。根据《矿区水文地质工程地质勘探规范》（GB12719-91）的划分，该区工程地质条件中等。(三)环境地质条件1、带区环境地质现状评价带区位于四川盆地西缘山区。区内沟谷发育，地形坡度一般15°～30°，局部地段坡度较陡，大于30°，甚至形成绝壁陡崖。从岩性组合可以看出，泥岩、页岩出露区往往形成宽缓斜坡，而砂岩和灰岩出露区则多呈陡坡。斜坡稳定性较好。矿区地层为向南倾斜的单斜构造，倾角一般在3～8°之间。区内地形较平坦，地表植被较发育，林木茂盛，水土保持良好，不易造成滑坡、塌陷、泥石流等地质灾害。带区出露岩石主要为粉砂岩、泥岩、页岩，属半坚固岩石～半软质岩石，带区山体由上述岩石组成，除局部陡坡外，总体地形坡度不大，区内仅局部地段有小规模崩塌体堆积，未发现大的崩塌、滑坡、泥石流等不良地质现象。矿山废渣大部分充填采空区，少量弃渣矸石运出矿井，并修建了矸石场堆放。矿山弃渣矸石堆放可能造成环境破坏问题。从矿井中抽出的水煤尘轻微污染，呈半浑浊状态，直接排放，对地表水污染轻微，但煤层中有害元素含量低，以物理污染为主，对农作物种植影响较小。矿山采矿活动对煤层的顶板稳定性有一定的破坏作用，导致煤层顶板岩层裂隙发育加剧，对此区地表水有轻微的疏干作用，但总体上对当地村民的生产生活影响程度较小。第46页 中国矿业大学成人教育学院2012届采矿工程专科毕业设计综上所述，矿山目前存在的主要地质环境问题为矸石不合理堆放，水土污染、危岩坠石及地表水疏干，因其规模不大，危害和影响程度较小，对当地村民的生产生活影响程度较轻，矿山地质环境条件良好。2、带区环境地质预测评价a）危岩崩塌及滑坡预测区内沟谷两侧地形较陡，局部地带形成陡崖，由于岩层中存在“X”型共轭剪切裂隙，加之卸荷裂隙发育，在暴雨、重力、地震等外营力作用下，裂隙将进一步扩张，易形成崩塌或坠石，对矿山建设及居民具有潜在危害。根据本区地貌特点，应在斜坡上植树造林，利用植被阻挡可能产生的坠石。区内松散堆积层位于矿区内沟谷地带，故本区雨季时可能发生的滑坡、泥石流等地质灾害，应利用植树造林，减小震动等方式设访。b）矸石堆失稳及水土污染矿山开采产生的废渣多数回填采空区，但仍有一定量废渣运出地表，随着矿山开采的继续，废渣增多，应注意合理堆放，由于废渣结构松散，稳定性极低，在暴雨作用下，易形成泥石流。因此应采取合理的拦护，加强废渣堆放管理，确保矿山和下游居民安全。为减小对水土的污染，矿山应修建沉砂池，避免矿井流出的矿坑水直接排放，对地表水土产生污染，因此将矿坑水和矸堆渗透水沉淀后再行排放。c）地裂缝、地表塌陷预测根据岩性特征和煤炭部门的开采经验，其裂隙变形带的最大发育程度一般位于75～100m采高之间。矿山开采的各煤层大部分地段埋深在100m左右，但在矿区外北部煤层埋深较浅，直接出露地表，上述地段为老采空区，可能产生地裂缝、地表塌陷的区域，矿业活动对区内地表、地面建筑和水体都将产生一定的不良影响。今后在开采过程中应加强巷道管理，及时回填，埋深小于60m的地段应禁止开采。d）地下水疏干范围预测第46页 中国矿业大学成人教育学院2012届采矿工程专科毕业设计矿区内地形坡度缓，村民居住稀少，矿区大部分地段煤层埋深较深，但在矿区外北面煤层埋深较浅，出露地表。加之岩层节理裂隙的发育，采矿活动对此区地表水有一定的疏干作用。随着矿山开采活动的加剧，对当地村民的生产生活用水有一定的影响。e）老窑突水矿区内有老采空区存在，不排除老窑积水的可能，故矿山在采矿过程中应密切注意矿坑水变化情况，一旦发现涌水异常、岩石“冒汗”、水色水味异常等老窑透水迹象，应立即停止生产，查明水源，并采取适当的疏排措施处置后才可进行生产。(四)瓦斯、煤尘、煤的自燃倾向性及地温1、瓦斯根据雅安市安全生产监督管理局文件（雅市安监【2008】340号）关于2008年度瓦斯等级鉴定结果的批复，2008年矿井相对瓦斯涌出量为15.43m3/t，绝对瓦斯涌出量为1.05m3/min，为高瓦斯矿井。2、煤的自燃倾向性根据四川省煤炭产品质量监督检验站出具的检测报告，矿井所采煤层属Ⅲ级不易自燃煤层。3、煤尘爆炸性根据四川省煤炭产品质量监督检验站出具的检测报告，矿井所采煤层煤尘无爆炸危险性。第二节带区巷道布置及生产系统一、带区尺寸及巷道布置一带区走向长约600m，倾斜宽800m左右。设计一带区划分为3个条带，在每个条带的中部布置运输巷，在条带两翼布置回风巷，从而形成对拉采煤工作面。其具体布置详见《采区巷道布置及机械设备配备图》。二、移交生产和达到设计生产能力时的采区数目、位置、工作面生产能力计算本矿井型为90kt/a。根据矿井煤层赋存情况及开采技术条件，矿井移交生产时布置1个带区1个回采工作面即可达到90kt/a的设计生产能力。第46页 中国矿业大学成人教育学院2012届采矿工程专科毕业设计该矿为整合矿井，根据煤层的实际赋存情况，本着减少井巷工程量、节省初期投资、缩短建井工期、使矿井早达产的原则，本设计在+930m水平运输大巷上山方向的一带区布置一个对拉采煤工作面。详见《矿井开拓方式平面图、剖面图》及《采区巷道布置及机械设备配备图》。矿井投产时，在五连煤层中布置一个对拉采煤工作面保证90kt/a的设计生产能力。A采＝L1M1l1r1C1×10-3＝2×100×0.61×1.4×528×0.97×10-3＝87.5kt式中：Li：工作面长度100m；Mi：煤层平均厚度，五连煤层纯煤厚度平均为0.61m；li：工作面年推进度，528m；ri：煤层视密度，1.4t/m3Ci：工作面回采率，薄煤层取0.97。考虑5％的掘进出煤，矿井移交生产时的生产能力为：A＝1.05A采＝1.05×87.5＝91.8kt/a因此，1个对拉回采工作面能保证达到90kt/a的矿井设计生产能力。主要设计参数为：回采工作面长度100m，年推进度528m（年工作日330天，每天2个循环，两采一准，每个循环进度1.0m，正规循环率80%）。三、回采方式在五连煤层中沿煤层倾向布置工作面运输巷，在运输巷两翼分别布置工作面回风巷，从而形成对拉工作面。其布置详见《带区巷道布置及机械设备配备垂直投影图》。工作面回采方式为后退式。四、带区煤、矸运输和辅助运输及设备选择，采区通风与排水一）、采煤工作面装备及煤炭运输第46页 中国矿业大学成人教育学院2012届采矿工程专科毕业设计据矿井生产能力90kt/a，按一个对拉采煤工作面（6142、6152采煤工作面）布置，采面按90kt/a的生产能力设计。采煤工作面采用放炮落煤,煤炭经刮板运输机运输至运输巷，经皮带运输机运输至联络眼，经联络眼自溜载入+930m水平运输大巷的矿车内，组车外运。二）掘进工作面装备及矸车运输各掘进工作面采用ZY-24型风动凿岩机打眼,爆破落岩,人力装车。912运输巷掘进工作面矸车由绞车下放至联络眼，经联络眼自溜载入+930m水平运输大巷的矿车内，组车外运。+935m水平回风巷掘进工作面矸车运输至联络眼，经联络眼自溜载入+930m水平运输大巷的矿车内，组车外运。三）采煤工作面所需材料经由主暗斜井串车提升运至主暗斜井井底车场，由柴油机车牵引运输至采煤工作面运输巷，然后由人力运至各使用地点。四）各采掘进工作面均为独立通风。为了保证安全，采掘工作面必须实行监测监控，安设瓦斯监测仪和瓦斯断电仪。在生产中必须时刻注意监测瓦斯浓度，严格将其控制在允许范围内。五）带区各巷道均设有水沟，平巷水沟坡度为3‰～5‰，矿井涌水经巷道水沟自溜至主暗斜井井底水仓，经水泵排至主平硐水沟自流出井。五、巷道掘进(一)巷道断面和支护形式根据各巷道围岩性质、服务年限、运输、行人、通风等因素综合考虑确定。主平硐、回风平硐采用料石砌碹支护；副平硐采用锚喷支护，工作面轨道运输巷和回风巷采用梯形断面，金属支架支护（详见《巷道断面图册C2138-122》）。(二)巷道掘进进度指标根据规范及本矿井实际情况，确定巷道掘进进度指标如下：岩石平巷100m/月岩石斜巷60～70m/月煤层平巷180m/月煤层斜巷120m/月（向上施工）第46页 中国矿业大学成人教育学院2012届采矿工程专科毕业设计(三)掘进工作面个数、掘进机械设备配备矿井投产时布置有+935m回风巷、912运输巷掘进工作面；全矿共2个掘进工作面，各掘进工作面各配备1台FBD№5.0型2X5.5kW局部通风机和1台ZY-24型气腿式凿岩机。各掘进工作面配备的机械设备型号和数目详见《采区巷道布置及机械设备配备图》。设计配备了一台TXU—75型探水钻，用于井下采掘进工作面可疑突水地点的探放水。(四)采掘比例关系和矸石率预计矿井达产时，布置1个对拉采煤工作面和2个掘进工作面，采掘工作面个数比为1：2。预计矿井掘进出矸率为15％，为13.5kt/a。(五)井巷工程量和移交生产时的三个煤量三个煤量见表5-2-1。井巷工程量汇总见表5-2-2。表5-2-1三个煤量及其可采期煤量及可采期开拓煤量准备煤量回采煤量煤量（kt）1239.66341.6093.26可采期10.6年2.9年12.0月(六)移交标准及建井工期矿井投产时，移交1个带区，1个对拉采煤工作面、2个掘进工作面。1个采煤工作面长度为100m，井巷工程量总长度5934m，扩巷2724m，掘进体积49379m3。井巷施工连锁工程：主暗斜井——+930m水平运输石门——+935m水平回风巷——9112回风巷——采煤工作面开切眼。连锁工程量2068m。矿井井巷施工工期15个月，准备工期2个月，矿井试生产试运转期3～6个月，其施工进度详见“井巷工程施工进度图”。第46页 中国矿业大学成人教育学院2012届采矿工程专科毕业设计表5-2-2矿井移交生产及达产时井巷工程量表顺序单位工程名称井巷工程量掘进断面长度(m)体积（m3）煤巷半煤巷岩巷小计煤巷半煤岩巷岩巷小计m2一井筒1+957m主平硐扩巷147514754425442532+1023m副平硐扩巷6356356356351.03+1075m回风平硐扩巷614614122812282.04主暗斜井1681687957955.85小计168168795795二开拓巷道1+930m水平运输石门612612440644067.22+930m水平运输大巷744744535753577.23+935m水平回风巷506506369436947.34回风上山10641064776777677.35人行上山847847567556756.76小计24171326374317136976326899三带区巷道19111回风巷6816817219721910.62911运输巷6416416795679510.639112回风巷6696697091709110.64911开切眼2002005805802.95小计200199121915802110521685四累计200440813265934580382411055849379第46页 中国矿业大学2012届专科生毕业设计第六章采煤方法第一节采煤工艺方式一、采煤方法的选择该矿可采煤层一层，倾角3～5°，与地层产状基本一致。煤层厚度多在0.50～0.8m之间变化，纯煤平均厚度为0.61m,产出较稳定，矿区范围内大部分可采，可采范围内煤层平均厚度变化不大,煤层为复合煤层，含夹矸4层，属较稳定煤层。本矿为高瓦斯矿井，煤层为不易自燃煤层，煤尘无爆炸危险性。采煤方法：综合考虑各方面因素，并结合本矿地质条件和相邻矿井以及本矿井的开采经验等实际情况，设计采用倾斜长壁采煤法后退式开采。二、工作面长度的确定和采煤、装煤、运煤方式及设备选型以及顶板管理方式1、工作面长度的确定根据该矿的煤层赋存特征、开采技术条件、开拓方式和有关政策规定，设计确定该矿工作面长度为100m。2、工作面设备选型及采、装、运方式根据该矿煤层赋存条件、开采技术水平以及该地区在开采同类煤层工作面装备情况，设计在工作面采用ZMS-12型湿式煤电钻打眼，放炮落煤，工作面采用刮板运输机运输，运输巷采用皮带运输机转运至联络眼，在水平运输大巷装入矿车，组车由机车外运至主暗斜井井底车场。3、工作面支护与顶板管理方式回采工作面采用DZ10-25/80单体液压支柱配HDJA-1000金属铰接顶梁或厚度不小于80mm的坑木支护顶板，“三、五”排控顶，排距为1000mm，柱距为800mm（其计算过程详见第九章第二节），最大控顶距5.0m，最小控顶距3.0m。液压泵站为XRB-63/20，配JH-14型回柱绞车回柱，采用全部垮落法管理顶板。4、采煤工作面的循环数、月进度、年进度及工作面长度第46页 中国矿业大学2012届专科生毕业设计回采工作面每天2个循环，每个循环进度为1.0m，正规循环率80%，年推进度528m，回采工作面长度为100m。三、采煤工作面的循环数、月进度、年进度及工作面长度回采工作面每天2个循环，每个循环进度为1.0m，正规循环率80%，年推进度528m，回采工作面长度为100m。四、采区及工作面回采率该矿煤层属薄煤层，根据设计规范规定带区回采率为85%，工作面回采率97%。本设计带区巷道布置，采煤方法，落煤工艺和煤柱留设均能满足上述要求。五、生产时主要材料消耗指标雷管：900发/kt炸药：300kg/kt木材：4.5m3/kt钢材：0.4t/kt第二节回采巷道布置一、回采方式综合考虑各方面因素，并结合本矿地质条件和相邻矿井以及本矿井的开采经验等实际情况，设计采用倾斜长壁采煤法后退式开采。二、回采巷道布置带区巷道就是该对拉采煤工作面的回采巷道，在带区中间沿煤层倾向布置工作面运输巷，在运输巷两翼分别布置工作面回风巷，从而形成对拉工作面。本设计在+930m水平运输大巷上山方向的一带区布置一个对拉采煤工作面，带区宽度200m，单个采面长100m。其具体布置详见《采区巷道布置及机械设备配备图》。1、911运输巷第46页 中国矿业大学2012届专科生毕业设计在+940m水平运输巷中开口，沿煤层倾向掘至+972m水平(一带区边界)。巷道为梯形巷道，11#矿用工字钢三节棚支护，掘进断面10.6m2，净断面8.6m2，巷道中安装皮带运输机，为进风巷道。如下断面图示：911运输巷断面图2、9111、9112回风巷在运输巷两侧相距100m的地方，+945m水平回风巷中开口，沿煤层倾向掘至+972m水平(一带区边界)。两个巷道断面、支护等一致：为梯形巷道，11#矿用工字钢三节棚支护，掘进断面10.6m2，净断面8.6m2，巷道中安装600mm轨距的15Kg/m轨道，为采面回风巷道。如下断面图示：第46页 中国矿业大学2012届专科生毕业设计9111、9112回风巷断面图三、带区煤、矸运输和辅助运输及设备选择，采区通风与排水一）、采煤工作面装备及煤炭运输据矿井生产能力90kt/a，按一个对拉采煤工作面（6142、6152采煤工作面）布置，采面按90kt/a的生产能力设计。采煤工作面采用放炮落煤,煤炭经刮板运输机运输至运输巷，经皮带运输机运输至联络眼，经联络眼自溜载入+930m水平运输大巷的矿车内，组车外运。二）掘进工作面装备及矸车运输各掘进工作面采用ZY-24型风动凿岩机打眼,爆破落岩,人力装车。912运输巷掘进工作面矸车由绞车下放至联络眼，经联络眼自溜载入+930m水平运输大巷的矿车内，组车外运。第46页 中国矿业大学2012届专科生毕业设计+935m水平回风巷掘进工作面矸车运输至联络眼，经联络眼自溜载入+930m水平运输大巷的矿车内，组车外运。三）采煤工作面所需材料经由主暗斜井串车提升运至主暗斜井井底车场，由柴油机车牵引运输至采煤工作面运输巷，然后由人力运至各使用地点。四）各采掘进工作面均为独立通风。为了保证安全，采掘工作面必须实行监测监控，安设瓦斯监测仪和瓦斯断电仪。在生产中必须时刻注意监测瓦斯浓度，严格将其控制在允许范围内。五）带区各巷道均设有水沟，平巷水沟坡度为3‰～5‰，矿井涌水经巷道水沟自溜至主暗斜井井底水仓，经水泵排至主平硐水沟自流出井。第46页 中国矿业大学2012届专科生毕业设计参考文献[1]何满潮,谢和平,彭苏萍,等.深部开采岩体力学研究[J].岩石力学与工程学报,2005,24(16):2803–2813.[2]何满潮,袁和生等.中国煤矿锚杆支护理论与实践[M],北京:科学出版社,2004.[3]赵先刚.锚注联合支护技术在高应力松软围岩巷道中的应用[J],煤炭工程,2007(2);38–40.[4]何满潮，谢和平，彭苏萍，等.深部开采岩体力学研究[J].岩石力学与工程学报，2005，24(16)：2803～2813.[5]赵生才.深部地下空间开发利用[J].地球科学进展，2005，20(1)：115～118.[6]贺永年，韩立军，邵鹏，等.深部巷道稳定的若干岩石力学问题[J].中国矿业大学学报，2006，35(3)：287～295.[7]张泓，王绳祖，彭格林，等.淮南煤田煤层气成藏动力学系统的机制与地质模型研究[J].煤田地质与勘探，2005，33(4)：29～34.[8]何满潮，景海河，孙晓明.软岩工程力学[M].北京：科学出版社，2003.[9]康红普.软岩巷道底臌的机理及防治[M].北京：煤炭工业出版社，1993.[10]孔德森，蒋金泉.深部巷道围岩稳定性预测与锚杆支护优化[J].矿山压力与顶板管理，2002，(2)：29～33.[11]谢文兵，陆士良，殷少举.软岩硐室围岩注浆加固作用及浆液扩散规律[J].中国矿业大学学报，1998，27(4)：406～409.[12]《四川省荥经县冯家坝井田坎上煤厂煤炭资源储量核实报告》，四川鑫顺矿业股份有限公司2009.[13]郑西贵·毕业实习与毕业设计指导书·徐州：中国矿业大学出版社，2011[14]洪晓华.矿井运输提升.徐州：中国矿业大学出版社，2005[15]刘刚，井巷工程.徐州：中国矿业大学出版社，2001[16]王德明.矿井通风与安全.徐州:中国矿业大学出版社，2007[17]林在康.井筒断面图册.徐州:中国矿业大学出版社，2008第46页 中国矿业大学2012届专科生毕业设计致谢本设计从拟定题目到定稿，历时数月。整个设计是在郑西贵及其团队师老师的指导下完成的。在本设计完成之际，首先我要向郑老师及其团队老师们致以诚挚的谢意。他们治学严谨、学识渊博，平易近人，尤其是他们严谨求实的治学态度、勤勤恳恳的工作作风深深的感染着我。从这些老师们身上我不仅学到了扎实的专业知识，也在怎样为人处事等方面收益颇丰；另外在整个设计过程中，除郑西贵及其团队老师外，我所在本单位的技术工程人员也给了我许多的帮助和建议。在此我谨向郑西贵及其团队老师和我所在单位的工程技术员表示衷心的感谢和深深的敬意。同时，我要感谢在这三年中曾经执教过我们专业课和基础课的各位老师们，正是他们的传道、授业、解惑，让我掌握了丰富的专业知识理论，懂得如何去求知治学、如何为人处事，也让我对今后的学习和工作更加充满信心和希望。我还要感谢中国矿业大学成人教育学院和我矿的上级主管部门和领导，是她们为我提供了良好的学习和生活环境，让我度过了三年丰富而充实的本科生活，为我的人生留下了精彩的回忆。另外，衷心感谢我的同窗们，在我毕业设计过程中，与他们的探讨交流使我收益颇多；也正是他们无私的帮助和支持，使我更加懂得了团结合作的意义。我的知识有限，其中避免不了有许多遗漏和错误之处，谢谢各位老师对本设计提出的批评和指正。最后，再次向我尊敬的老师们和亲爱的同学们表示深深的谢意，他们给予我的教育、理解、关心和支持使我不断进步。祝愿大家身体健康，万事如意第46页'