祁東煤礦1.2 Mta新井設計含5張CAD圖.zip,祁東煤礦1.2,Mta新井設計含5張CAD圖,祁東,煤礦,1.2,Mta,設計,CAD 祁東煤礦1.2 Mt/a新井設計 摘 要 本設計包括三部分：一般部分、專題部分和翻譯部分。 一般部分為祁東煤礦1.2 Mt/a新井設計，共分十章：礦井概述及井田地質特征，井田境界和儲量，礦井工作制度、設計生產能力及服務年限，井田開拓，采區(qū)巷道布置，采煤方法，井下運輸，礦井提升，礦井通風及礦井基本技術經濟指標。 位于安徽省宿州市東南，距離市中心20km。礦區(qū)對外交通便利。區(qū)內地勢較為平坦，井田走向長度約9 km，傾斜方向長約4 km。面積為23.16 km2。井田主采煤層為 煤層，厚度平均為4.70 m。煤層傾角平均為14°，屬于緩斜煤層。 井田工業(yè)儲量為157.6 Mt，礦井可采儲量92.4 Mt。礦井服務年限為55 a，礦井正常涌水量為437.06，最大涌水量為586.10。礦井為高瓦斯礦井,礦井是突出礦井。 祁東煤礦礦井工作制度為“三八”制，一個綜采工作面保產。開拓方式為立井暗斜井延伸兩水平，水平標高分別為-650 m，-900 m，準備方式為采區(qū)巷道布置。礦井主井采用箕斗提煤，副井采用罐籠作為輔助提升。工作面采用長壁采煤法，面長180 m，采煤工藝為綜采。礦井主運輸為膠帶運輸，輔助運輸采用架線電機車牽引1.5 t固定式礦車運輸。礦井通風采用采區(qū)式通風。 針對南二采區(qū)采用了采區(qū)準備方式，共劃分11個區(qū)段工作面，并進行了運煤、通風、運料、排矸、供電系統(tǒng)設計。 專題部分題目是煤礦深井巷道礦壓顯現及其控制研究。論文以相關工程測試結合目前理論研究，進行了詳實的礦壓顯現觀測數據收集與整理，給出了深井軟巖巷道的變形收斂規(guī)律，結合規(guī)律提出了控制的建議，對礦井生產實踐具有顯著的指導意義。 翻譯部分對壓力拱理論結合回采率進行房柱式開采中計算支柱荷載進行了介紹，其英文題目為Coal pillar load calculation by pressure arch theory and near field extraction ratio。 關鍵詞：祁東礦井；雙立井；采區(qū)布置；綜采大采高；采區(qū)式；軟巖巷道；礦壓顯現 Abstract This design contains three parts:the general part,the special part and the translated part. The general part is a new design of Qi Dong coal mine located in southeast of Suzhou whose production capacity is 1.2 Mt per year.It has ten chapters as follows:the outline of mine and mine field geology, boundary and reserves, working system and productive capacity and service life, development method of the mine, the main roadways, coal mining method and layout or roadways in working area,transportation of underground, mine lifting, mine ventilation and safety, main technique—economic induces. The QI Dong mine filed lies in the north of J southeast of Suzhou about 20 kilometers.The transportation is convenient and.It covers 23.16 square kilometers. The boundary of the minefield run 9 kilometers on the strike and the pitch length is 4 kilometers. Three is the main coal seam,its dip angle is 14 degree and thickness is about 4.70m on average. The proved reserves of the minefield are 157.6 million tons,and the recoverable reserves are 92.4 million tons. The designed productive capacity is 1.2 million tons percent year, and the service life of the mine is 55 years. The normal flow of the mine is 437.06m3 percent hour and the max flow of the mine is 586.10m3 percent hour. The mineral well gas gushes is high, It is a high gas mineral well. The working system is “three-eight”.One productive place meets the requirement. The mode of development this design uses a duel-vertical shaft and inclined shaft two-level development method. The mine has two levels, the first level locates in the level of –650 meters, the second in the level of –900 meters.The main shaft uses skip hoisting and the auxiliary shaft adopts cage hoisting. The working face adopts long wall retreating to the strike.Its length is 180 meters.The technology of the working face is the full-mechanized mining.Belt Conveyor to transit coal is used chiefly to transport coal, the auxiliary transportation uses 1.5t solid car. Districts ventilation is used for Xu Chang coal mine. The design applies strip preparation against the first district of South Two which divided into 11 districts totally, and conducted coal conveyance, ventilation, gangue conveyance and electricity designing. The monographic study entitled " Pressure behavior and control of deep mine ", with the theoretical research related engineering test, conducted a detailed pressure observation data collection and processing, gave the deformation and convergence law of soft rock roadway,with law we can recommend some control measures which really have a important influence. The english topic of translation part is Coal pillar load calculation by pressure arch theory and near field extraction ratio. Keywords:Qidong coal mine; double vertical shaft; district mode; full-height coal caving; districts ventilation; soft rock roadway; pressure observatin  目 錄 1 礦區(qū)概述及井田地質特征 1 1.1 礦區(qū)概述 1 1.1.1 交通位置 1 1.1.2 河流 1 1.1.3 礦區(qū)氣候條件 1 1.1.4 工農業(yè)生產情況 1 1.2 井田地質特征 2 1.2.1 井田地形及煤系地層概述 2 1.2.2 井田地質構造 3 1.2.3 井田水文地質 4 1.3 井田煤層特征 7 1.3.1 煤層埋藏條件及圍巖性質 7 1.3.2 煤層特征 7 2 井田境界與儲量 9 2.1 井田境界 9 2.1.1 井田境界劃分的原則 9 2.1.2 井田境界 9 2.2 礦井工業(yè)儲量 10 2.2.1 井田勘探類型 10 2.2.2 礦井工業(yè)儲量的計算及儲量等級的圈定 10 2.3 礦井可采儲量 10 2.3.1 計算可采儲量時，必須要考慮以下儲量損失 10 2.3.2 各種煤柱損失計算 11 3 礦井工作制度、設計生產能力及服務年限 14 3.1 礦井工作制度 14 3.2 礦井設計生產能力及服務年限 14 3.2.1 確定依據 14 3.2.2 礦井設計生產能力 14 3.2.3 礦井服務年限 14 3.3 井型校核 15 4 井田開拓 16 4.1 井田開拓的基本問題 16 4.1.1 影響井田開拓的主要因素 16 4.1.2 井筒形式、數目的確定 16 4.1.3 工業(yè)廣場的位置、形狀和面積的確定 17 4.1.4 開采水平的確定 18 4.1.5 井底車場和運輸大巷的布置 18 4.1.6 礦井開拓延伸及深部開拓方案 18 4.1.7 開采順序 18 4.1.8 方案比較 19 4.2 礦井基本巷道 25 4.2.1 井筒 25 4.2.2 井底車場 28 4.2.3 主要開拓巷道 30 5 采區(qū)巷道布置 33 5.1 煤層的地質特征 33 5.1.1 首采區(qū)煤層特征 33 5.1.2 頂底板特征 33 5.1.3 水文地質 33 5.1.4 地表情況 33 5.2 采區(qū)巷道布置及生產系統(tǒng) 33 5.2.1 采區(qū)位置及范圍 33 5.2.2 采煤方法及工作面長度的確定 34 5.2.3 確定采區(qū)各種巷道的尺寸、支護方式及通風方式 34 5.2.4 煤柱尺寸的確定 34 5.2.5 采區(qū)巷道的聯(lián)絡方式 34 5.2.6 采區(qū)接替順序 34 5.2.7 采區(qū)生產系統(tǒng) 35 5.2.8 采區(qū)內巷道掘進方法 35 5.2.9 采區(qū)生產能力及采出率 36 5.3 采區(qū)車場選型設計 37 5.3.1 確定采區(qū)車場形式 37 5.3.2 采區(qū)主要硐室布置 38 6 采煤方法 40 6.1 采煤工藝方式 40 6.1.1 采煤方法的選擇 40 6.1.2 確定采煤工藝方式 40 6.1.3 回采工作面參數 42 6.1.4 回采工作面破煤、裝煤方式 46 6.1.5 回采工作面支護方式 47 6.1.6 端頭支護及超前支護方式 48 6.1.7 各工藝過程注意事項 48 6.1. 9回采工作面正規(guī)循環(huán)作業(yè) 50 6.2回采巷道布置 53 6.2.1 回采巷道布置方式 53 6.2.2 回采巷道參數 53 7 井下運輸 56 7.1 概述 56 7.1.1 井下運輸設計的原始條件和數據 56 7.1.2 運輸距離和貨載量 56 7.1.3 礦井運輸系統(tǒng) 56 7.2 采區(qū)運輸設備選擇 57 7.2.1 設備選型原則 57 7.2.2 采區(qū)設備的選型 57 7.3 大巷運輸設備選擇 59 7.3.1 輔助運輸大巷設備選擇 59 8 礦井提升 61 8.1 概述 61 8.2 主副井提升 61 8.2.1 主井提升 61 8.2.2 提升能力驗算 63 8.2.3 副井提升 64 9 礦井通風及安全 66 9.1 礦井通風系統(tǒng)的選擇 66 9.1.1 礦井通風系統(tǒng)的基本要求 66 9.1.2 礦井通風系統(tǒng)的確定 66 9.1.3 采區(qū)通風系統(tǒng)的確定 68 9.2 礦井風量計算 68 9.2.1 通風容易時期和通風困難時期采煤方案的確定 69 9.2.2 各用風地點的用風量和礦井總用風量 71 9.2.3 掘進工作面風量計算 72 9.2.4 硐室需風量計算 73 9.2.5 礦井風量計算 74 9.2.6 風量分配 75 9.2.7 通風構筑物 76 9.3 礦井通風阻力計算 76 9.3.1 計算原則 76 9.3.2 礦井最大阻力路線 77 9.3.3 礦井通風阻力計算 77 9.4 選擇礦井通風設備 79 9.4.1 選擇主要通風機的基本原則 80 9.4.2 通風機風壓的確定 80 9.4.3 主要通風機工況點 82 9.4.4 主要通風機的選擇及風機性能曲線 82 9.4.5 電動機選型 83 9.5 安全災害的預防措施 84 9.5.1 預防瓦斯和煤塵爆炸的措施 84 9.5.2 預防井下火災的措施 84 9.5.3 防水措施 85 10 礦井基本技術經濟指標 86 參考文獻 87 致 謝 88 1 礦區(qū)概述及井田地質特征 1.1礦區(qū)概述 1.1.1交通位置 祁東礦井位于安徽省宿州市東南，京滬鐵路西側，井田中心距宿州市約20km。地理坐標： 東經117°02′49″-117°10′18″北緯33°22′45″-33°26′53″。 圖1-1 祁東礦交通位置圖 京滬鐵路、宿—固公路從本區(qū)東北通過，宿—蚌公路206國道經由井田西側，礦井專用公路6.5公里與206國道相連，青（疃）—蘆（嶺）礦區(qū)鐵路從井田北通過，礦井專用鐵路線807公里連接青蘆線，澮河從井田西南部穿過，流經本井田約10km，常年通航，交通十分便利（見圖1-1）。 1.1.2河流 礦井內地勢平坦，地表標高約+21m，澮河從井田南部穿過，河水自西北流向東南，屬淮河支流，為季節(jié)性河流。 1.1.3礦區(qū)氣候條件 年平均溫度：14~15℃，最高40.2℃；最低—20.6℃。年平均降雨量：1260mm，最大降雨量1420mm。 最大風速18m/s，春季多東北風，夏季多東—東南風，冬季多北—西北風。 凍結期一般自每年11月中旬至次年3月下旬。 1.1.4工農業(yè)生產情況 村莊和人口稠密，澮河是區(qū)內最大地表水體，也是農業(yè)灌溉的主要水源，由于澮河沿岸的煤礦長期把未經凈化的差并含有大量煤粉及其他雜質的地下水）排到河內后，造成了河廢水（礦化度高、硬度大、水質水嚴重污染，使河水變質，無法飲用。 1.2井田地質特征 1.2.1井田地形及煤系地層概述 井田的地形： 祁東煤礦位于淮北煤田宿縣礦區(qū)宿南向斜內。宿南向斜的大地構造位置屬徐淮隆起的徐宿坳陷區(qū)的南部，其主體構造表現為向斜斷塊形態(tài)，故宿南向斜為一由掀斜塊段控制而東翼又為后期逆沖構造切割的不完整向斜，向斜軸向近南北，東翼受西寺坡逆沖斷層由東向西推覆擠壓影響，淺部地層傾角較大，并發(fā)育有一系列逆斷層；西翼構造較為簡單，地層傾角較平緩，斷層稀少（圖1-1）。 宿南向斜東南部中生代巖漿巖活動較為強烈，侵入層位主要為6、7、8、9、10煤層，其中對10號煤層影響較大。從向斜東南部到西北部，從下部煤層到中部煤層，巖漿侵入有逐漸減弱的趨勢。 井田的勘探程度： 祁東煤礦位于宿南向斜的東南端，屬宿南向斜的東南翼，其構造形態(tài)基本為一走向近東西、傾向北、傾角為10~15°左右的單斜構造，并在其上發(fā)育有次一級褶曲和斷層。 地質精查階段在區(qū)內查出褶曲2個、斷層15條（不含龍王廟勘探區(qū)內的F16和F20）。地震補勘階段在補勘范圍內查出褶曲一個，組合斷層45條，其中落差5m以下的為22條。本次在原地質精查報告的基礎上，結合建井地質資料，對地震補勘所組合的斷層進行了充分研究，考慮到二維數字地震的分辨能力和測線網度的限制，對地震所發(fā)現的落差小于5m的小斷層一般未予組合利用，對落差較大的斷層在確認存在斷點的基礎上進行了合理組合，全區(qū)共查出褶曲2個，斷層20條。查出的褶曲為魏廟斷層以南的馬灣向斜及魏廟斷層以北淺部的圩東背斜。在查出的20條斷層中，按斷層性質分：正斷層13條，逆斷層7條。按斷層落差分：落差大于或等于50m以上的斷層7條，落差在50～30m之間的斷層3條，落差30～20m之間的斷層3條，落差在20～10m之間的斷層6條，落差在10～5m之間的斷層1條。按斷層走向分：走向北東或北北東的斷層9條，走向北西的斷層5條，走向近南北的斷層4條，走向近東西的斷層2條，設計中進行中僅保留一個。 井田煤系地層概述： 本區(qū)含煤地層為石炭二疊系，石炭系暫未作勘探對象。二疊系含煤地層為山西組、下石盒子組、上石盒子組，其總厚大于788米，共含煤10～30余層，其中可采者有14層，可采煤層平均總厚15.15米（本設計僅對進行設計厚4.70m）。由老到新分述如下： （1）二疊系下統(tǒng)山西組（P1S） 本組下界為石炭系太原組一灰之頂，其間為整合接觸，上界為鋁質泥巖下砂巖之底。地層厚度為100～135m，平均124m。含11、（不可采）10（可采）兩個煤層。其巖性由砂巖、粉砂巖、泥巖和煤層組成，下部（11煤下）以深灰-灰黑色粉砂巖為主，局部地段夾灰色細砂巖；中部（11～10煤間）以粉砂巖和砂泥巖互層為主，上部（10煤以上）由砂巖、粉砂巖和泥巖組成。 （2）二疊系下統(tǒng)下石盒子組（P1X） 本組下界為鋁質泥巖下分界砂巖之底，與山西組呈整合接觸，上界為K3砂巖之底。地層厚度為205～245m，平均234m。含4、6、7、8、9五個煤組十余層煤，可采者為60、61、62、63、71、72、81、82、9計九層。巖性由泥巖、粉砂巖、砂巖、煤層和鋁質泥巖組成。砂巖多集中于63～9煤間和4煤上；該組底界“分界砂巖”位于鋁質泥巖下10～28米，平均13m左右，但該層砂巖在本區(qū)不穩(wěn)定、不甚發(fā)育，常被泥巖和粉砂巖代替。鋁質泥巖位于9煤層下3～21m，平均8m左右，巖性為淺乳灰白色，雜有紫色、綠色、黃色花斑，具鮞狀結構，富含鋁土，為本區(qū)煤巖層對比的良好標志層。 （3）二疊系上統(tǒng)上石盒子組（P2S） 本組下界為K3砂巖之底，與下伏下石盒子組為整合接觸，上界不清，地層厚度大于400米。含1、2、3三個煤層組，其中可采者為1、22、23、32四層。本組由粉砂巖、泥巖、砂巖和煤層組成，下部（3煤下）由砂巖、雜色泥巖、煤層組成，砂巖為白色-灰白色，細～中顆粒，底部砂巖成份單一，石英含量可高達90%以上；泥巖為灰色雜有大量紫色花斑，含分布不均的菱鐵鮞粒和鋁土質。中下部（3～2煤間）以紫色和灰色泥巖為主，砂巖層較少，常在3煤層頂板附近發(fā)育有厚層中細砂巖。中上部（2～1煤間）以粉砂巖和泥巖為主，間夾砂巖。上部（1煤上）以粉砂巖和砂巖為主，夾泥巖。 1.2.2井田地質構造 祁東礦井田總體構造形態(tài)為走向近東一西、傾向北、傾角為10°~15°的單斜構造，其上發(fā)育有一系列次級褶曲（見圖1-2）。 次級褶曲，延伸方向為南東向，延伸長度不超過2km.這些小褶曲一般北東翼 陡，南西翼緩，使并田以東地層呈現波狀起伏的特征。以西的褶皺規(guī)模較大，主要為位于魏廟帶南側的馬灣向斜及北側的圩東背斜（圖1-2）。這里主要介紹馬灣向斜及圩東背斜。 馬灣向斜位于魏廟斷層以南，為寬緩向斜，軸向近東一西向，軸長4.5km,兩翼產狀正常，其中北翼較陡，為魏廟斷層切割，南翼較緩，傾角為10°~20°核部地層為上二疊統(tǒng)上石盒子組，翼部為下二疊統(tǒng)下石盒子組、山西組及上石炭統(tǒng)太原組。 圖1-2 宿縣礦區(qū)構造綱要示意圖 1.2.3井田水文地質 含水層、隔水層及其特征： （1）祁東煤礦新生界松散層含隔水層組 礦井內地勢平坦，地表標高約+21m，澮河從井田南部穿過，河水自西北流向東南，屬淮河支流，為季節(jié)性河流。新生界松散層厚度為234.70～453m，首采區(qū)一般厚度350～375m，魏廟斷層以南一般厚度大于400m，松散層厚度變化規(guī)律受古地形制約，在小張家潛山和閻夏潛山及其之間谷口向南形成的開闊盆地地貌和新構造斷裂影響下，松散層自東北向西南逐漸增厚。其巖性主要由粘土、砂質粘土、粘土質砂、粉砂、細砂、中砂、砂礫、粘土質礫石、礫石等組成，為多層含、隔水層交互沉積結構。新生界松散層可按其巖性組合特征以及含、隔水性分為4個含水層組和3個隔水層組（表1-1）。 第一含水層組（簡稱一含），底板埋深約31m，含水層總厚約15～20m，29-30線北東厚度可達30m左右。巖性主要為土黃色粉砂、粘土質砂、細砂夾薄層粘土及砂質粘土。接受大氣降水和地表徑流補給，水位標高為+17.32m，單位涌水量0.57l/s.m，導水系數70.1156m2/d，滲透系數2.9094m/d，礦化度為0.356g/l，全硬度為12德國度，水質為重碳酸鉀鈉鎂鈣水。富水性中等。 表1-1 祁東煤礦新生界松散層含隔水層劃分情況一覽表 含、隔水層劃分 含、隔水層厚（m） 巖 性 一含 15～20 以土黃色粉砂、粘土質砂、細砂夾薄層粘土及砂質粘土為主 一隔 8～14 以灰黃色及淺黃色粘土、砂質粘土為主，夾2～3層薄層砂和粘土質砂 二含 10～25 以淺黃色細砂、粉砂及粘土質砂為主，含水層中夾粘土層一般3～5層 二隔 10～16 以棕黃色、淺棕紅色粘土及砂質粘土為主，夾2～3層透鏡狀砂及粘土質砂 三含 55～70 上部以淺紅色、灰白色中、細砂和粘土質砂為主，砂層中含泥質少，夾3～4層粘土；下部以灰黃色、灰綠色細砂、粉砂及粘土質砂為主，砂層中含泥質較多，夾2～3層粘土 三隔 80～100 以灰綠色、棕黃色粘土為主，夾多層薄層粘土質砂和粉細砂 四含 35～50 谷口沖洪積扇內以礫石、砂礫、粘土礫石、砂、粘土質砂為主，夾多層薄層粘土或砂質粘土；殘坡積～漫灘沉積以砂、粘土質砂、粘土礫石、砂礫為主，夾薄層粘土，含礫粘土、砂質粘土的層數增多 第一隔水層組（簡稱一隔），底板埋深約48m，隔水層總厚約8～14m，巖性主要由灰黃色及淺黃色粘土、砂質粘土組成，夾2～3層薄層砂和粘土質砂?？伤苄暂^好，塑性指數為15.6～21.0，分布穩(wěn)定，隔水性較好。本組在局部粘土變薄地段，具有弱透水性，形成一含與二含之間的越流補給。 第二含水層組（簡稱二含），底板埋深約88m，含水層總厚約10～25m，巖性為淺黃色細砂、粉砂及粘土質砂。含水層中夾粘土層一般3～5層，組成一復合含水層組，以河間階地沉積物為主，砂層不發(fā)育，多呈薄層狀，富水性弱，而河漫灘沉積地帶砂層較發(fā)育，富水性中等。 第二隔水層組（簡稱二隔），底板埋深約111m，隔水層總厚10～16m，巖性主要由棕黃色、淺棕紅色粘土及砂質粘土組成，夾2～3層透鏡狀砂及粘土質砂，可塑性好，塑性指數16.9～27.6，分布穩(wěn)定，隔水性好。本組局部厚度小于1m，含鈣質結核的砂質粘土具有透水性，形成二含與三含之間的越流補給。 第三含水層組（簡稱三含），底板埋深約199m，含水層總厚約55～70m，在26-27線之間含水層總厚可達90m左右。全層厚度大，分布穩(wěn)定，在埋深145～170 m左右有1～2層厚約10～20m的粘土層把含水層（組）分為上、下兩部分。其上部巖性由淺紅色、灰白色中、細砂和粘土質砂組成，砂層中含泥質少，夾3～4層粘土，含水層厚約30～40m，分布穩(wěn)定，水位標高+19.40～+19.79m，單位涌水量0.78～0.87l/s.m，導水系數233.497～257.1955m2/d，滲透系數6.4139～6.768m/d，礦化度0.662～0.776g/l，全硬度16.42～21.04德國度，水質為重碳酸鉀鈉鎂水和重碳酸硫酸鉀鈉鎂水，富水性中等；下部巖性由灰黃色、灰綠色細砂、粉砂及粘土質砂組成，砂層中含泥質較多，夾2～3層粘土，含水層厚約25～30m，分布穩(wěn)定，水位標高+19.22m，單位涌水量0.14l/s.m，導水系數 143.566m2/d，滲透系數4.587m/d，礦化度1.113g/l，全硬度31.44德國度，水質為硫酸重碳酸鉀鈉鎂鈣水，富水性中等，較上部弱。 第三隔水層組（簡稱三隔），底板埋深約332m，隔水層總厚約80～100m，最薄處位于小張家潛山頂，厚度約31.90m。巖性主要由灰綠色、棕黃色粘土組成，夾多層薄層粘土質砂和粉細砂，質純細膩，塑性指數16.9～35.9，可塑性強。本組分布穩(wěn)定，水平穩(wěn)定性強，在古潛山地帶直接與基巖接觸，隔水性良好，是井田內重要隔水層（組），阻隔了其上方的地表水及一含、二含、三含與其下方的四含和煤系地層之間的水力聯(lián)系。 第四含水層組（簡稱四含），直接與煤系地層接觸，兩極厚度0～59.10m，平均厚度35～40m，井田內四含厚度變化大，由于沉積條件和環(huán)境各不相同，顯示了巖性組合及富水性強弱都有明顯差異。由于受古地貌形態(tài)的制約，井田中部偏西為一近南北向谷口沖洪積扇，其東西兩側為殘坡積～漫灘沉積，四含主要分布在此范圍內，在古潛山附近和29-30線以東無四含分布，屬四含缺失區(qū)。其中，谷口沖洪積扇巖性主要由礫石、砂礫、粘土礫石、砂、粘土質砂組成，夾多層薄層粘土或砂質粘土。含水層總厚35～50m，水位標高+19.00～+21.75m，單位涌水量0.034～0.219l/s.m，導水系數107.68～161.8m2/d，滲透系數0.114～3.282m/d，礦化度1.458～1.582g/l，全硬度31.52～44.15德國度，水質為硫酸氯化鉀鈉鈣鎂水，富水性中等；殘坡積～漫灘沉積主要由砂、粘土質砂、粘土礫石、砂礫組成，夾薄層粘土，含礫粘土、砂質粘土的層數增多，含水層總厚約10～20m，富水性較谷口沖洪積扇弱，水位標高+20.71m，單位涌水量0.100l/s.m，滲透系數0.855m/d，礦化度1.418g/l，全硬度27.96德國度，水質為硫酸重碳酸氯化鉀鈉水。殘坡積～漫灘沉積與風化剝蝕區(qū)的分界線為四含的隔水邊界。據建井期間（2000年10月～12月）所施工的SQ1、SQ2、SQ3共3個四含長觀孔的抽水試驗資料，水位標高+8.281～+9.809m，單位涌水量0.0385～0.3093l/s.m，滲透系數0.07551～0.6843m/d，礦化度1.482～1.56g/l，水質為重碳酸硫酸氯化鉀鈉水。建井時期（2000年10月～12月）的水位較精查時期（1983～1984年）約降低了10.719～11.941m。 （2）祁東煤礦二疊系主要可采煤層間含隔水層 煤系地層砂巖裂隙不發(fā)育，即使局部地段裂隙稍發(fā)育，但亦具有不均一性，其富水性弱，不能明顯劃分含、隔水層（段）的界線，僅根據煤系地層巖性組合特征和主要可采煤層（組）的賦存條件劃分含、隔水層（段），其中與目前礦井已開采煤層有關的含、隔水層（段）主要如下所述。 1～2煤（組）隔水層（段），頂界與第三系呈角度不整合接觸，風化帶深度約15～30m。巖性由泥巖、粉砂巖和砂巖組成，以泥巖、粉砂巖為主。隔水層總厚92.50～134.00m，平均厚度115m，裂隙不發(fā)育，隔水性良好。 3煤（組）上、下砂巖裂隙含水層（段），主采煤層32煤的直接頂、底板一般為泥巖。煤下35m左右有淺灰色細～中粒砂巖（K3砂巖）分布，厚度約0～20m，變化較大，本段含水層總厚9.5～35.5m，平均25m，裂隙較發(fā)育，水位標高+15.22～+18.27m，單位涌水量0.00085～0.0047l/s.m，導水系數1.2087m2/d，滲透系數0.002～0.0508m/d，礦化度0.801～0.817g/l，水質為重碳酸氯化鉀鈉水和重碳酸硫酸氯化鉀鈉水。以靜儲量為主，補給條件極差。 4～6煤（組）隔水層（段），巖性主要由泥巖及粉砂巖組成，夾2～4層砂巖。隔水層總厚50～134m，平均91m，巖芯致密完整，裂隙不發(fā)育，隔水性良好。 7～9煤（組）間砂巖裂隙含水層（段），以中～細粒砂巖為主，主采煤層71、82和9煤的直接頂底板多為砂巖，其中82煤在26線與27線之間有巖漿巖為其直接頂底板，9煤在26線以東其直接頂底板多數為巖漿巖，含水層總厚11～58m，平均36m。裂隙較發(fā)育，但具不均一性，差異較大，水位標高+18.78～+19.00m，單位涌水量0.0044～0.023l/s.m，導水系數1.63～7.51m2/d，滲透系數0.048～0.3362m/d，礦化度1.085～1.525g/l，水質為硫酸重碳酸鉀鈉水，富水性弱。 二疊系煤系地層巖性一般較致密，砂巖裂隙不發(fā)育，富水性弱，主要受區(qū)域層間徑流補給，同時淺部露頭帶接受松散層底部四含水的緩慢滲入補給。由于區(qū)域范圍內煤系水補給水源缺乏，水平徑流微弱，以靜儲量為主，所以，區(qū)域煤系水的補給對采礦影響不大。礦坑直接充水水源為二疊系主采煤層頂底板砂巖裂隙水，本礦水文地質條件屬簡單～中等。 祁東煤礦煤系地層基巖面標高約為-210～-430m。 （3）祁東煤礦石炭系太原組灰?guī)r含水層（段） 礦井內有26-276孔完整揭露了太原組，25-262孔于太原組五灰終孔。全組厚194m，含石灰?guī)r10層，總厚約80m左右，占全組厚度的40%左右，區(qū)域和本井田石灰?guī)r的主要富水地段都在淺部隱伏露頭帶，淺部巖溶裂隙發(fā)育，向深部減弱。由于巖溶裂隙發(fā)育不均一性，其富水性差異明顯。1～4層石灰?guī)r厚度31.45～33.60m，巖溶裂隙發(fā)育，富水性強，鉆探揭露有25-262、26-276和2711等3個鉆孔漏水。據25-262孔抽水試驗資料，水位標高+19.60m，單位涌水量0.183l/s.m，導水系數114.99m2/d，滲透系數3.4223m/d，礦化度1.578g/l，全硬度44.88德國度，水質為硫酸氯化鉀鈉鈣水。據2000年10月～12月所施工的ST1號太原組1～4層灰?guī)r長觀孔抽水試驗資料，水位標高為+10.005m，單位涌水量0.02742l/s.m，滲透系數0.10614m/d，礦化度1.486g/l，水質為重碳酸氯化物硫酸鉀鈉水。 第一層石灰?guī)r頂板距71煤165m左右，距61煤大于200m，在正常情況下石灰?guī)r巖溶裂隙水對61煤開采無影響。 （4）礦井涌水量 地質報告中預計礦井涌水量： 正常437.06m3/h 最大586.10m3/h。 （5）井田水文地質類型 二疊系煤系地層巖性一般較致密，砂巖裂隙不發(fā)育，富水性弱，主要受區(qū)域層間徑流補給，同時淺部露頭帶接受松散層底部四含水的緩慢滲入補給。由于區(qū)域范圍內煤系水補給水源缺乏，水平徑流微弱，以靜儲量為主，所以，區(qū)域煤系水的補給對采礦影響不大。礦坑直接充水水源為二疊系主采煤層頂底板砂巖裂隙水，本礦水文地質條件屬簡單～中等。 1.3井田煤層特征 1.3.1煤層埋藏條件及圍巖性質 三采區(qū)含煤地層共含有61、63、71、72、82、9煤等6層，其中主要可采煤層有61煤。根據三采區(qū)范圍內所有鉆孔資料統(tǒng)計得出的各可采煤層的層間距情況如表1-2所示。本項目所涉及的煤層為主要開采煤層61煤，主要分述如下： 表1-2 各可采煤層層間距情況一覽表 煤 層 61 63 71 72 82 9 層間距 （m） 極小～極大值 平均值 14.98~20.67 19.07 19.55~31.29 22.0 0~7.62 3.37 22.73~33.42 26.82 7.65~16.26 11.28 煤層埋藏條件： （1）61煤 本采區(qū)主要可采煤層，上距60煤約5.31～9.84m，平均7.02m，煤層厚度4.50~4.90m，平均4.70m。煤層厚度變化較大，煤厚變異系數52.8%，可采性指數1，煤層結構簡單，區(qū)內17個鉆孔揭露61煤，僅有一孔有泥巖夾矸0.7m。綜合評價為較穩(wěn)定煤層。 圍巖性質： 61煤頂板為灰色～淺灰色泥巖、粉砂巖及細粉砂巖，厚度1.72～6.38m，平均4.70m，致密、塊狀，自然狀態(tài)下單向抗壓強度為17.2～17.5MPa，平均17.4 MPa；底板為灰色泥巖、粉砂巖，厚度1.69～7.83m，平均4.26m，自然狀態(tài)下單向抗壓強度為21.6～28.9 MPa，平均25.3MPa。 1.3.2煤層特征 （1）煤的容重 61煤的實體容重為1.4 t/m3 （2）煤的工業(yè)分析及用途 61煤為中灰煤，基本在（20～25）%之間；61煤為中高發(fā)熱量、中～高揮發(fā)分、特低磷、特低硫。主要煤種為肥煤、1/3焦煤。 （3）瓦斯、煤塵及自燃 瓦斯：61煤區(qū)內有3個鉆孔瓦斯樣，總體上區(qū)內大部為低瓦斯含量區(qū)，但在28線以東-500m以深存在瓦斯含量富集區(qū)，局部可能存在瓦斯積聚區(qū)。 煤塵：煤層具有煤塵爆炸危險。 自燃：煤層為自燃煤層。 附煤層柱狀圖： 圖1-3 地質鉆孔 2 井田境界與儲量 2.1井田境界 2.1.1井田境界劃分的原則 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)。煤田范圍劃分為井田的原則有： （1） 井田的儲量，煤層賦存情況及開采條件要與礦井生產能力相適應； （2） 保證井田有合理尺寸； （3） 充分利用自然條件進行劃分，如地質構造（斷層）等； （4） 合理規(guī)劃礦井開采范圍，處理好相鄰礦井間的關系。 2.1.2井田境界 根據以上劃分原則以及祁東煤礦的實際情況，確定四周邊界。 本井田西以F22斷層為界與祁南礦井相鄰；東以33勘探線為界，與龍王廟勘探區(qū)接壤；南到太原組灰?guī)r頂界面，北以32煤層-800m 底板等高線垂直投影為界；井田走向長平均約7.08km，傾斜寬平均約5. 0km，面積約35.4km2。 礦井設計生產能力為1.2Mt/a，本井田范圍內地勢平坦，地面標高+17.02~+22.89m；新生界松散層厚度234.7~453.0m，有三個隔水層和四個含水層，四含直接覆蓋于煤系地層之上，為礦井充水的主要補給水源；井田為一向北的單斜構造地層傾角平緩，一般為10~15°。本井田地質構造復雜程度屬于中等類型。 礦井工業(yè)儲量是指在井田范圍內，經地質勘探，煤層厚度和質量均合乎開采要求，地質構造比較清楚。 圖2-1 地質分塊 表2-1 各地質分塊的參數 塊段號 角度/（°） 塊段面積/ 塊段煤層面積/ 煤厚/m 1 14.64 2.352 2.424 4.9 2 13.84 2.595 2.666 4.5 3 11.57 3.321 3.384 4.5 4 12.28 1.107 1.131 4.5 5 15.48 2.36 2.441 4.5 6 11.961 1.976 2.016 4.5 7 14.20 3.052 3.140 4.9 8 14.17 2.277 2.342 4.9 9 12.72 1.575 1.611 4.9 10 15.89 1.933 2.005 4.9 合計 23.158 4.7 2.2礦井工業(yè)儲量 2.2.1井田勘探類型 精查地質報告查明了本井田的煤層賦存情況、構造形態(tài)、煤質及水文地質條件。井田勘探類型為中等。 2.2.2礦井工業(yè)儲量的計算及儲量等級的圈定 本礦井設計中只對61煤層進行開采設計，煤層傾角平均α=14°，61煤層平均容重1.4t/m3。邊界煤層露頭線為-350m，-900m以下的煤炭儲量目前尚未探明，作為礦井的遠景儲量。 礦井工業(yè)儲量： 由AutoCAD軟件測得井田面積為23158065。煤容重為1.4，煤層傾角平均14°，煤厚平均為4.70m。 井田范圍內的煤炭儲量是礦井設計的基本依據，煤炭工業(yè)儲量由煤層面積、厚度及容重相乘所得，其計算公式一般為： Zg=100S×M×γ/cosα （2-1） 式中：Zg——為井田工業(yè)儲量，萬t； S——井田面積，km2； M——煤層平均厚度，4.71m； γ——煤的容重，t/m3，1.4t/m3 α——煤層平均傾角，14°； 則：Zg =23.158×4.71×1.4/cos14°=157.557Mt。 2.3礦井可采儲量 2.3.1計算可采儲量時，必須要考慮以下儲量損失 （1）工業(yè)廣場保護煤柱； （2）井田邊界煤柱損失； （3）采煤方法所產生煤柱損失和斷層煤柱損失； （4）建筑物、河流、鐵路等壓煤損失； （5）其它各種損失。 2.3.2各種煤柱損失計算 （1）工業(yè)廣場保護煤柱 本礦井設計年生產能力為1.2Mt/a，按《煤礦設計工業(yè)規(guī)范》，占地面積指標應在1.2公頃/10萬噸。占地面積為12×1.4＝14.4×104m2。故設計工業(yè)廣場的尺寸為350×450m2的長方形，面積為：15.8×104m2，尺寸為350×450m2的長方形。 工業(yè)廣場位置處的煤層的平均傾角為12°，工業(yè)廣場的中心處在井田走向中央，傾向中央偏于煤層中上部，該處表土層厚度根據26-2710鉆孔知為330m。主井、副井、地面建筑物均在工業(yè)廣場內。工業(yè)廣場按大型礦井Ⅱ級保護，留圍護帶寬度為15m。 表2-2 工業(yè)場地占地面積指標 井 型（萬t/a） 占地面積指標（公頃/10萬t） 240及以上 1.0 120-180 1.2 45-90 1.5 9-30 1.8 本礦的地質條件及沖積層和基巖層移動角見表2-3： 表2-3 礦井地質條件及沖積層和基巖層移動角 廣場中心煤層深度 煤 層 傾 角α 煤層 厚度 沖積層厚度 沖積層移動角Φ 走向移動角 δ 下山移動角 γ 上山移動角 β m ° m m ° ° ° ° -550 12 4.54 330 45 75 75 68 由此根據上述已知條件，畫出如圖2-2所示的工業(yè)廣場保安煤柱的尺寸，并由圖得出保護煤柱的尺寸為： 工業(yè)廣場保護煤柱面積： S=梯形面積=1/2×（上寬×下寬） ×高 =1/2×（1328＋1489） ×1398 =1969083m2 則工業(yè)廣場壓煤為：＝S×M×r/cosα ＝1969083×4.71×1.4/ cos12° ＝1327.391萬t 圖2-2 工業(yè)廣場保護煤柱示意圖 （2）井田邊界煤柱損失 井田南部以煤層露頭為邊界，由于煤層上部為第四含水層，留設100m防水煤巖柱；井田北部邊界為人為劃分的邊界，留20m的邊界煤柱；井田西部邊界為人為劃分的邊界，留20m的邊界煤柱；井田東部邊界為人為劃分的邊界，留20m的邊界煤柱。則井田邊界壓煤量為： =（911400.3206＋272702.9736）×4.71×1.4/cos14°=804.676萬t （3）斷層煤柱 斷層煤柱可按下式計算： Z =L×b×M×R （2-3） 其中：L——斷層的長度； B——斷層煤柱的寬度； M——煤柱的平均厚度，4.71m； R——煤柱的平均容重，1.4t/m3；； 則井田邊界斷層煤柱： 由于斷層落差較大，長度為3645.4m，斷層兩邊各留煤柱30米，則斷層保護煤柱損失是： ＝3645.4×2×30×4.71×1.4/cos14o ＝148.637萬t （4）大巷保護煤柱 礦井設計布置兩條大巷，大巷保護煤柱寬度為180m，長度總計為5570m，則其總壓煤量為： ＝180× 5570×1.4×4.71/cos14o＝681.333萬t。 其中，各類煤柱損失量如下： ＝=1670.646萬t ＝＝2998.037萬t 2.3.4礦井設計可采儲量 礦井設計可采儲量是礦井設計的可以采出的煤量，是從礦井設計儲量中減去工業(yè)場地、井筒、井下主要巷道等保護煤柱煤量后得出的儲量?？砂聪率接嬎悖? （24） 式中——礦井可采儲量，萬t； ——工業(yè)場地和主要井巷煤柱損失量之和，萬t； ——采區(qū)采出率。 關于采出率C有如下規(guī)定：厚煤層不小于0.75；中厚煤層不小于0.8；薄煤層不小于0.85；地方小煤礦不小于0.7。 則礦井設計可采儲量為： =（157.557-29.980）×0.75=92.4Mt 3 礦井工作制度、設計生產能力及服務年限 3.1礦井工作制度 根據《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》相關規(guī)定，確定設計礦井年工作日為330 d，工作制度采用“三八制”。每天三班作業(yè)，每班工作8小時，其中兩班生產，一班準備。礦井每晝夜凈提升時間為16 h。 3.2礦井設計生產能力及服務年限 3.2.1確定依據 《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》第2.2.1條規(guī)定：礦井設計生產能力應根據資源條件、開采條件、技術裝備、經濟效益及國家對煤炭的需求等因素，經多方案比較或系統(tǒng)優(yōu)化后確定。 礦區(qū)規(guī)?？梢罁韵聴l件確定： （1）資源情況：煤田地質條件簡單，儲量豐富，應加大礦區(qū)規(guī)模，建設大型礦井； （2）開發(fā)條件：包括礦區(qū)所處地理位置（是否靠近老礦區(qū)及大城市），交通（鐵路、公路、水運），用戶，供電，供水，建筑材料及勞動力來源等。條件好者，應加大開發(fā)強度和礦區(qū)規(guī)模；否則應縮小規(guī)模； （3）國家需求：對國家煤炭需求量（包括煤中煤質、產量等）的預測是確定礦區(qū)規(guī)模的一個重要依據； （4）投資效果：投資少、工期短、生產成本低、效率高、投資回收期短的應加大礦區(qū)規(guī)模，反之則縮小規(guī)模。 3.2.2礦井設計生產能力 祁東礦井田儲量豐富，煤層賦存穩(wěn)定，頂底板條件中等，斷層、褶曲少，傾角小，厚度變化不大，開采條件較簡單，技術裝備先進，經濟效益好，煤質為肥煤，交通運輸便利，市場需求量大，宜建設大型礦井。 故確定祁東礦礦井設計生產能力為1.2Mt/a。 3.2.3礦井服務年限 礦井服務年限必須與井型相適應。 礦井設計可采儲量Zk、設計生產能力A礦井服務年限T三者之間的關系為： （31） 式中：T——礦井服務年限，a； Zk——礦井設計可采儲量，百萬t； A——設計生產能力，萬t； K——礦井儲量備用系數，取1.4。 則礦井服務年限為： T=92.4×100/（120×1.4） =55（年） 因此，本礦井的開采年限符合規(guī)范的要求。 本設計中第一水平傾斜范圍為-400m～-650m，第一水平服務年限的計算公式為： T ==27.63a 式中: T——第一水平服務年限，a 本礦井的服務年限以及第一水平的服務年限的設計服務年限符合規(guī)定。 3.3井型校核 按礦井的實際煤層開采能力、輔助生產能力、儲量條件及安全條件等因素對井型進行校核： （1）煤層開采能力 井田內 煤平均4.71 m，為厚煤層，賦存穩(wěn)定，厚度變化不大。根據現代化礦井“一礦一井一面”的發(fā)展模式，可以布置一個綜放工作面保產。 （2）輔助生產環(huán)節(jié)的能力校核 礦井設計為大型礦井，開拓方式為主副立井單水平。主副立井采用罐籠運輸。運煤能力和大型設備的下放可以達到設計井型的要求。 （3）通風安全條件的校核 礦井煤塵有爆炸危險性，屬高瓦斯礦井。礦井通風方式為：對角式通風，可以滿足通風需要。 （4）礦井的設計生產能力與整個礦井的工業(yè)儲量相適應，有足夠的服務年限，滿足《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》關于表 31的有關要求。 表31 新建礦井設計服務年限 礦井設計生產能力（Mt/a） 礦井設計服務年限（a） 第一開采水平設計服務年限（a） 煤層傾角 <25° 煤層傾角 25°～45° 煤層傾角 >45° 6.0及以上 70 35 — — 3.0～5.0 60 30 — — 1.2～2.4 50 25 20 15 0.45～0.9 40 20 15 15 4 井田開拓 井田開拓是在總體設計已經劃定的井田范圍內，根據精查地質報告和其它補充資料，具體體現在總體設計合理原則，將主要巷道由地表進入煤層，為開采水平服務所進行的井巷布置和開掘工程。其中包括確定主、副井和風井的井筒形式、深度、數量、位置、階段高度、大巷位置、采（帶）區(qū)劃分以及開采順序與通風運輸系統(tǒng)。 4.1井田開拓的基本問題 4.1.1影響井田開拓的主要因素 地形平坦，地勢高差小，有內澇威脅； 第四系覆蓋層較厚，井筒需要特殊鑿井方法施工；為防止第四系水潰入井下，需留設合理的防水煤柱； 太原組灰?guī)r水壓較大，水量相對豐富，巖溶裂隙比較發(fā)育，選擇井筒位置需留有足夠的隔水巖柱。 4.1.2井筒形式、數目的確定 井硐形式的確定 斜井與立井開拓的優(yōu)缺點比較： 斜井開拓與立井開拓相比，井筒施工工藝、施工設備與工序比較簡單，掘進速度快，井筒施工單價低，初期投資少；地面工業(yè)建筑、井筒裝備、井筒裝備、井底車場及垌室都比立井簡單，井筒延深施工方便，對生產干擾少，不易受底板含水層的威脅；主提升膠帶化有相當大的提升能力，可滿足特大型礦井主提升的需要；斜井井筒可作為安全出口，井下一旦發(fā)生透水事故等，人員可迅速從井筒撤離。 與立井開拓相比，斜井開拓的缺點是：斜井井筒長，輔助提升能力小，提升深度有限；通風路線長、阻力大，管線長度長；斜井井筒通過富含水層、流砂層施工技術復雜。對井田內煤層埋藏不深，表土層不厚，水文地質情況簡單，井筒不需特殊法施工的緩斜和傾斜煤層，一般可采用斜井開拓。 根據自然地理條件、技術經濟條件等因素，綜合考慮祁東煤礦的實際情況： 第三、第四系覆蓋層較厚，井筒需要特殊鑿井方法施工； 地勢平坦，地面標高平均+24m左右，煤層埋藏較深； 礦井年設計生產能力為1.2Mt/a，為大型礦井。 綜上所述，本礦采用立井開拓。 （2）主、副井井筒位置的選擇 a) 井筒位置的確定原則 Ⅰ有利于第一水平的開采，并兼顧其他水平，有利于井底車場和主要運輸大巷的布置，石門工程量少； Ⅱ有利于首采