《南梁煤矿1.2Mta新井设计浅析大采高综采面矿压显现特征与控制.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《南梁煤矿1.2Mta新井设计浅析大采高综采面矿压显现特征与控制.doc（120页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、目 录一般部分1 矿区概述及井田地质特征11.1 矿井概况11.1.1 地理位置与交通11.1.2 自然地理11.1.3 交通运输条件11.1.4 水源条件21.1.5 电源与通信条件21.1.6 主要建材供应条件21.2 井田地质特征21.2.1 地层及构造21.2.2 水文地质51.3 煤 层 特 征51.3.1 煤层条件51.3.2 开采技术条件62 井田境界与储量82.1 井田境界82.1.1 井田境界及划分82.1.2 井田面积82.2 矿井工业储量92.2.1 储量计算基础92.2.2 矿井地质储量计算92.2.3 矿井工业储量计算92.3 矿井可采储量102.3.1 井田边界保护
2、煤柱102.3.2 工业广场煤柱102.3.3 风井保护煤柱122.3.4 大巷保护煤柱122.3.5矿井可采储量123 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限133.1 矿井工作制度133.2 矿井设计生产能力及服务年限133.2.1 确定依据133.2.2 矿井设计生产能力133.2.3 矿井服务年限133.2.4 井型校核144 井田开拓164.1 井田开拓的基本问题164.1.1 确定井筒形式、数目、位置及坐标164.1.2 工业场地的位置174.1.3 开采水平的确定及盘区划分174.1.4 主要开拓巷道184.1.5 开拓方案比较184.2 矿井基本巷道244.2.1 井筒244.2
3、.2 井底车场及硐室274.2.3 主要开拓巷道285 准备方式盘区巷道布置295.1 煤层地质特征295.1.1 煤层埋藏条件295.1.2 煤质特征295.1.3 煤层顶、底板条件295.1.4 煤层的含瓦斯特征295.1.5 水文地地质特征305.1.6 地质构造305.1.7 煤尘的爆炸性和自然发火危险性305.2 盘区巷道布置及生产系统305.2.1 首采盘区的概况305.2.2 采煤方法及工作面长度的确定315.2.3 巷道的布置315.2.4 生产系统315.2.5 盘区生产能力及采出率325.3 盘区车场及主要硐室345.3.1 盘区下部车场设计345.3.2 盘区主要硐室34
4、6 采煤方法356.1 采煤工艺方式356.1.1 盘区煤层特征及地质条件356.1.2 确定采煤工艺方式356.1.3 回采工作面参数的确定366.1.4 回采工作面破煤、装煤方式366.1.5 回采工作面支护方式406.1.6 端头支护及超前支护方式416.1.7 工作面快速搬家技术426.1.8 各工艺过程注意事项426.1.9 回采工作面正规循环作业436.2 回采巷道布置446.2.1 回采巷道布置方式446.2.2 回采巷道支护参数446.2.3 巷道掘进断面与支护方式466.2.3 掘进工作面个数及掘进设备467 井下运输487.1 概述487.1.1 井下运输的原始数据487.
5、1.2 井下运输系统487.2 煤炭运输方式和设备选择497.2.1 煤炭运输方式选择497.2.2 盘区煤炭运输设备选型及验算497.2.3 煤炭运输大巷设备选型及验算507.3 辅助运输方式和设备选择507.3.1 选择无轨胶轮车507.3.2 设备选择518 矿井提升548.1 矿井提升的原始数据和条件548.2 主副斜硐提升548.2.1 主斜井提升548.2.2 副斜硐提升559 矿井通风及安全569.1 矿井通风系统选择569.1.1 矿井概况569.1.2 矿井通风系统的基本要求569.1.3 矿井通风方式的确定569.1.4 主要通风机工作方式选择579.1.5 盘区通风系统的
6、要求589.1.6 工作面通风方式的选择599.1.7 回采工作面进回风巷道的布置599.2 盘区及全矿所需风量609.2.1 采煤工作面实际需要风量609.2.2 备用面需风量的计算619.2.3 掘进工作面需风量619.2.4硐室需风量629.2.5其它巷道所需风量629.2.6矿井总风量计算629.2.7 风量分配629.3 矿井通风总阻力计算639.3.1 矿井通风总阻力计算原则639.3.2 确定矿井通风容易和困难时期639.3.3矿井最大阻力路线639.3.4 矿井通风阻力计算669.3.5 矿井通风总阻力669.3.6两个时期的矿井总风阻和总等积孔679.4 选择矿井通风设备67
7、9.4.1 选择主要通风机679.4.2电动机选型709.5 防止特殊灾害的安全措施719.5.1 瓦斯管理措施719.5.2煤尘的防治719.5.3预防井下火灾的措施719.5.4防水措施7210 设计矿井基本技术经济指标73参考文献75专题部分浅析大采高综采面矿压显现特征与控制76翻译部分英文原文100中文译文110致 谢118中国矿业大学2012届本科生毕业设计（论文） 第116页1 矿区概述及井田地质特征1.1 矿井概况1.1.1 地理位置与交通南梁井田位于神府矿区新民开采区内，地处陕西省神木、府谷两县交界处的黄羊城沟北侧，行政区划隶属府谷县老高川乡管辖。南梁煤矿的交通位置见图1.1。
8、图1. 1 南梁煤矿交通位置图1.1.2 自然地理本井田位于毛乌素沙漠东南缘与陕北黄土高原北端的接壤地带，区内为典型的黄土地陵沟壑区，地形复杂，沟壑纵横，坎陡沟深，地表侵蚀强烈。井田地势总体呈中部高而南北低，最高处位于神树梁，海拔高程为+1321.2 m，最低处位于井田西北界的白火盘，海拔高程+1083.38 m。本区属中温带半干旱大陆性季风气候，冬季漫长寒冷，夏季较短且炎热，春季风沙频繁，秋季凉爽，四季冷热多变，昼夜温差悬殊。本区干旱少雨，蒸发强烈，全年降水多集中在七、八、九三个月，无霜期短，每年十月初上冻，次年三月解冻。秋冬多西北风，春夏多东南风。1.1.3 交通运输条件西（安）-包（头）
9、铁路、210国道西（安）包（头）公路从本井田西侧通过，神（木北）朔（州）铁路以及府店一级公路均从井田南缘黄羊城沟内通过，紧邻矿井工业场地。区内各县乡之间均有公路相通，并与省内“米”字型公路网络相通，向省外辐射，与蒙西、晋北以及宁北地区形成四通八达的公路网。神朔铁路线上的新城川车站、黄羊城车站分别距离矿井工业场地15 km和9 km。而直达我国东部各省及出海港口的朔（州）黄（骅）铁路、黄骅港煤码头均已投入使用，矿井交通运输状况良好。1.1.4 水源条件南梁矿业公司委托地矿部地质工程勘察院重点在矿井周围的黄羊城沟内进行水文勘探，打管井5眼，大口井1眼，提供总水量846 m3/d，可作为矿井供水水源
10、。另外，南梁煤矿的井下正常涌水量为40 m3/h，最大涌水量为60 m3/h。井下排水经过处理后，复用于井下消防洒水。1.1.5 电源与通信条件南梁工业场地北侧约500 m处建有一座35/10 kV变电站，作为矿井目前的主供电源。矿井通信可利用神木县店塔镇或利用府谷县老高川乡在该地区的电话通信网对外联系。另外，中国移动、中国联通的通信网络已覆盖本矿，对外联系十分方便。1.1.6 主要建材供应条件矿井建设所需主要材料如钢筋、木材等均须由外地运入，砖、瓦、砂石以及石灰、水泥等大宗建材可就地取材，但多数质量不高，矿井建设时应严格把关。1.2 井田地质特征1.2.1 地层及构造 1) 地层年代及地层特
11、征本区属神府矿区，是陕北侏罗纪煤田的一部分，地层区域属鄂尔多斯盆地的东北部。中生代后期，受燕山运动影响，陕北区域东部抬升，地层遭受强烈剥蚀，从而使地层自东而西由老到新出露，大致呈北北东向带状分布。区域地层由老到新依次为：三叠系、侏罗系、白垩系、第三系及第四系。本井田除南部沿各支沟有基岩零星出露外，大部被第四系覆盖。井田地层由老到新依次有：三叠系上统永坪组（T3y）、侏罗系下统富县组（J1f）、侏罗系中统延安组（J1-2y）、第三系上新统三趾马组（N2）及第四系松散层（Q）。1. 三叠系上统永坪组（T3y）为含煤地层沉积基底，井田内无出露，仅有少数钻孔揭露至该组顶部，岩性为一套灰绿色巨厚层状细中
12、粒长石石英砂岩。发育大型板状交错层理、槽状、契形交错层理。本组地层厚度一般厚80200 m。2. 侏罗系下统富县组（J1f）该组地层一般厚度20 m左右，岩性以浅灰、灰白色中粗粒长石石英砂岩为主，夹紫杂色、灰灰绿色粉砂岩及泥岩。与下伏地层假整合接触。3. 侏罗系中统延安组（J1-2y）为井田含煤地层，假整合于三叠系上统永坪组或连续沉积于侏罗系下统富县组之上。因遭受后期剥蚀，残存厚度变化较大。一般厚152.45 m293.36 m，平均厚236.03 m。宏观上有如下特征：(1) 砂岩以细中砂岩居多,少量粗粒或含砾砂岩,多集中在含煤地层的上下部位(2) 细碎屑以粉砂岩占优势,泥岩仅局限于几个层位
13、(3) 含煤地层中上部含较多菱铁矿结核或透镜体,中下部含少量泥灰岩透镜体，砂岩多为泥质胶结，局部钙质胶结。4. 第三系上新统三趾马组（N2）三趾马红土广布全区，以阴梁神树梁一带厚度最大，厚度069.80 m，平均为39.95 m。与下伏地层不整合接触。岩性为砖红色粘土，夹数层钙板层或钙质结核层。5. 第四系松散层（Q）全区分布，不整合于基岩或第三系红土之上，在河谷地段为冲积层，岩性为沙、泥及河砾石；在梁峁为黄土耕作层，下部为土黄色亚粘土。全层厚度057.71 m，一般30 m左右。 2) 构造陕北侏罗纪煤田位于华北地台鄂尔多斯台地向斜东部陕北斜坡上，属单斜构造。井田属新民区向斜构造南翼（即黄羊
14、城向斜）的一部分，总体受其格架控制，地层走向NE，倾向NW，倾角平缓，一般12度。无岩浆活动，未发现较大的断裂和褶曲，构造堪属简单。目前，井田未发现较大的断裂构造。 如下是南梁煤矿地质综合柱状图，见图1.2。图1.2 南梁煤矿地质综合柱状图1.2.2 水文地质本井田为片沙覆盖的黄土梁峁丘陵区，地表属窟野河流域。在井田中部以折家梁为分水岭，其南北两侧是沟谷深切的黄土梁峁丘陵地貌。其流量受季节性影响，变化较大。1) 主要含、隔水层1. 第四系冲积层孔隙潜水主要分布于黄羊城等河谷地段，厚度一般1.5 m左右，岩性为卵砾石、细粉沙及黄土状亚砂土，富水性中等，并受季节变化影响。2. 第四系上更新统黄土裂
15、隙孔隙潜水广布全区，岩性为灰黄色亚沙土，结构疏松具大孔隙，厚6.1553.71 m，平均29.21 m。含水微弱，但透水性强。3. 第三系红土隔水层在井田内广泛分布，多沿冲沟两侧陡壁出露，层厚10.069.8 m，平均39.95 m。岩性为浅棕红色粘土、亚粘土，夹多层钙质结构，且呈不等厚互层或块状。其结构致密，具粘滑感，是良好的隔水层。4. 侏罗系中统延安组砂岩裂隙水本组为含煤地层，在区内沟谷两侧多有出露，第三系红土直接覆盖其上。厚152.45293.36 m，平均236.03 m，由中、细粗砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩和众多煤层及炭质泥岩组成。上部普遍发育风化裂隙，但风化带富水较弱。各煤层的
16、直接充水含水层为其顶板以上的浅灰白色细、中粒砂岩，按煤层赋存情况划分成如下几个含水岩段：(1) N2底2-2煤含水岩段(2) 2-23-1煤含水岩段综上所述，煤层直接充水含水层富水性弱。其原因为岩层裂隙不发育，砂体彼此连续，上部有红土隔水层，补给条件差。2) 地下水的补给、径流及排泄条件区内地下水主要接受大气降水补给，降水量年际、月际变化很大，蒸发量为降水量的4倍，但降水主要集中在7、8、9三个月，为地下水补给提供了有利条件。其次为地表或降水形成的地表径流流经风化基岩露头处，通过风化裂隙直接补给地下水。井田中部南高北低，冲沟发育，大部被红土、黄土所覆盖，降水大部以地表径流排泄，不利于地下水补给
17、。潜水在接受部分降水补给后，多于沟脑或沟侧以下降泉的形式排泄，流入各支沟内。承压水除在区外露头接受降水补给外，部分接受潜水的渗透补给。多沿发育微弱的网状裂隙顺岩层运动，除排泄为地表水外，部分通过径流补给潜水。3) 矿井涌水量预计矿井采用分煤层开拓，根据精查地质报告，选用水文地质比拟法计算矿井涌水量，预计开采2-2煤层时矿井正常涌水量为40 m3/h，最大涌水量为60 m3/h。1.3 煤 层 特 征1.3.1 煤层条件1) 煤层井田内延安组共含煤十余层，参与储量计算的可采煤层有两层，即2-2、3-1煤层，2-2、3-1两层为井田主要可采煤层。现将上述两层煤分述如下：1. 2-2煤层全区分布，为
18、一结构简单的稳定型中厚煤层，在井田南、北边界沟谷地段出露，并在北部沟谷两侧沿露头自燃。煤厚1.202.70 m，平均2.05 m，井田大部地段煤厚大于2.0 m，其范围呈半圆形分布于中部及西南部，并向东减薄，至东南角最薄。该煤层厚度稳定，结构简单，普遍不含夹矸。2. 3-1煤层在井田西北部杨山沟、小板兔川出露，并沿露头有窄条带状自燃区分布，该煤层全区可采，属稳定煤层。煤层煤厚在4 m以上，由南向北变薄，岩性为泥岩、炭质泥岩。 矿井主要可采煤层特征见表1.1。1.2 矿井主要可采煤层特征表煤层号煤层厚度特征结 构层间距最小最大平均（m）可采面积（km2）稳定类型极小值极大值平均值（m）标准差变异
19、系数2-21.202.702.050.280.14零星一层夹矸0.020.13m25.1738.2535.221.83.52.462.5992.9584.0815.6稳定3-13.864.714.120.240.06局部12层夹矸0.090.60m18.35稳定1.542.88分叉2.110.390.1913层夹矸0.080.24m2) 煤质及煤类井田内各煤均属低变质烟煤，煤岩特征是：宏观煤岩成分以暗煤、亮煤为主，含有较多丝炭条带及透镜体，煤岩类型以半暗型、半亮型占优；显微煤岩成分镜质以不均匀基质及结构镜质体为主，惰性组以木质体、木质半丝质体及基质为主。本区煤挥发分产率高、热值高，低灰、特低硫
20、、低硫、低砷，热稳定性及抗碎强度均优，是良好的动力燃料和工业气化用煤。煤类多为不粘煤31号，少量为长焰煤41号。1.3.2 开采技术条件1）煤层顶底板稳定性评价2-2煤层：伪顶在高路梁及石岩沟一带零星分布，直接顶区约占本区总面积45%，岩性一般为泥岩、砂质泥岩、薄层粉砂岩、细粒砂岩等，厚度一般2.0 m。基本顶区占总面积的55%，岩性一般为中、细粒砂岩，次为厚度较大层理不甚明显的粉砂岩。在井田南部区，2-2煤上覆基岩厚度较薄。井田2-2煤层顶板大部分属中等冒落难冒落的坚硬顶板，A-A勘探线以南属易冒落的松软顶板。3-1煤层：伪顶在井田南部零星分布，直接顶区约占本区总面积55 %，岩性一般为泥岩
21、、砂质泥岩、粉砂岩、中细粒砂岩薄层等，厚度一般5.0 m，基本顶区占总面积的45 %，岩性一般为中、粗粒砂岩及细粒砂岩，次为厚度较大层理不甚明显的粉砂岩。煤层顶板属中等冒落难冒落的坚硬顶板。各煤层底板岩性主要为粉砂岩、砂质泥岩，其次为泥岩中、细粒砂岩，多属隔水层，本区各煤层底板属中硬坚硬底板。2）瓦斯根据南梁井田勘探（精查）地质报告，本矿井2-2煤层埋藏浅，位于侵蚀基准面之上，其上覆的基岩节理裂隙发育，又有煤层露头，为瓦斯集散、运移提供了必要的条件，因此瓦斯含量很低。根据南梁煤矿2002年委托神东公司安监局的鉴定结果：矿井最大相对瓦斯涌出量为1.33 m3/t，最大二氧化碳相对涌出量为1.62
22、 m3/t，为低瓦斯矿井。3）煤尘本井田2-2煤依据煤炭科学研究总院重庆分院2003年7月对煤尘爆炸特性测试报告的结果：爆炸指数为31.65 %，煤尘云最低着火温度580 ，煤尘爆炸下限浓度150 g/m3，煤尘具有爆炸危险。4）自燃本井田2-2煤依据煤炭科学研究总院重庆分院2003年7月对煤炭的自燃倾向等级鉴定测试报告。煤炭的自燃倾向特性：煤样氧化着火点温度320 ，还原着火点温度340 ，煤样着火点温度为325 ，为有自燃发火倾向煤层。5）地温本地区煤层埋藏浅，属地温正常区，无地热危害。2 井田境界与储量2.1 井田境界2.1.1 井田境界及划分 南梁煤矿位于陕西省榆林市神府煤田府谷区内。
23、整个井田由10个拐点圈定。井田范围及拐点图详见图2.1。表2.1 井田拐点坐标一览表点号坐 标点 号坐 标XYXY 14326500.00037462590.000 64331350.00037459150.000 24327546.00037461805.000 74331950.00037460420.000 34329010.00037461970.000 84331600.00037461935.000 44329575.00037460940.000 94332350.00037465000.000 54330510.00037459985.000104327870.00037465
24、000.0002.1.2 井田面积井田东西长3.34.9 km，南北宽4.8 km，面积19.3364 km2。1）井田走向和倾向尺寸南梁井田走向最大长度约为4.9 km，最小约为3.3 km，平均约为4.8 km；井田的倾斜长度最大为4.8 km，最小约为3.3 km，平均为4.0 km。2）井田面积井田面积计算见公式2-1。 （2-1）式中：井田走向平均长度，4.8 km；井田倾向水平平均长度，4.0 km；井田内煤层平均倾角，1；井田面积，km2。将数据代入式2-1得： km2 2.2 矿井工业储量2.2.1 储量计算基础1）根据本矿的井田地质勘探报告提供的煤层储量计算图计算；2）根据煤
25、炭资源地质勘探规范和煤炭工业技术政策规定：煤层最低可采厚度为0.70 m，原煤灰分40 %；3）依据国务院过函（1998）5号文关于酸雨控制区及二氧化硫污染控制区有关问题的批复内容要求：禁止新建煤层含硫份大于3 %的矿井。硫份大于3%的煤层储量列入平衡表外的储量；4）储量计算厚度：夹石厚度不大于0.05 m时，与煤分层合并计算，复杂结构煤层的夹石总厚度不超过每分层厚度的50 %时，以各煤分层总厚度作为储量计算厚度；5）井田内主要煤层稳定，厚度变化不大，煤层产状平缓，勘探工程分布比较均匀，采用地质块段的算术平均法。2.2.2 矿井地质储量计算矿井可采煤层为2-2、3-1煤。本区矿井储量用CAD命
26、令计算面水平面积，矿井地质总储量即为各储量相加之和。再根据： （2-2）式中：Z矿井地质储量，tS 井田块段面积，m2m煤层平均厚度 煤层的容重，1.4 t/m3 各块段煤层的倾角则矿井地质储量：2.2.3 矿井工业储量计算矿井工业储量是指在井田范围内，经过地质勘探，煤层厚度与质量均合乎开采要求，地质构造比较清楚，目前可供利用的可列入平衡表内的储量。矿井工业储量是进行矿井设计的资源依据，一般也就是列入平衡表内的储量。矿井工业储量：地质资源量中探明的资源量331和控制的资源量332，经分类得出的经济的基础储量111b和122b、边际经济的基础储量2M11和2M22，连同地质资源量中推断的资源量3
27、33的大部，归类为矿井工业储量。储量的分配探明储量、控制储量、推断储量按6：3：1 分配，经济基础储量、边际经济基础储量按90 %、10 % 分配，次边际经济基础储量不计。Zg=126.62 Mt2.3 矿井可采储量2.3.1 井田边界保护煤柱根据朱集矿的实际情况，鉴于本井田大部分边界为断层边界，按照煤矿安全规程的有关要求，井田边界内侧暂留20 m宽度作为井界煤柱，则井田边界保护煤柱的损失按下式计算。 （2-3）式中： P井田边界保护煤柱损失，万t。 H井田边界煤柱宽度，20 m； L井田边界长度，17295 m； m煤层厚度，m； r煤层容重，1.4 t/m3；代入数据得：P = 20172
28、95（2.05+6.97）1.4=0.31 Mt2.3.2 工业广场煤柱工业广场的尺寸为400 m120m的长方形。工业广场所在位置煤层倾角为1，其中心处埋藏深度为0 m，该处风积沙层厚度为15 m，主斜井、副平硐，地表建筑物均布置在工业广场内。工业广场按级保护留维护带，宽度为15 m。本矿井的地质条件及冲积层和基岩移动角见表2.2。表2.2 岩层移动角广场中心深度/m煤层倾角/煤层厚度/m风积沙层厚度/m/0171545707570由工业广场保护煤柱图2.1，可得出保护煤柱的尺寸计算公式见2-4： （2-4） 将数据代入式2-4得：则工业广场的煤柱量计算见公式2-5： (2-5)式中：Zi工
29、业广场煤柱量； S 工业广场压煤面积；0.024 km2将数据代入式2-5得：Zi34万t矿井的永久保护煤柱损失量汇总表见表2.3。表2.3 保护煤柱损失量煤 柱 类 型储 量（万t）井田边界保护煤柱31工业广场保护煤柱34合 计65 图2.1 工业广场保护煤柱 2.3.3 风井保护煤柱按照建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程（2000版）中参数计算，取东西风井工业场地为100 m100 m，同样采用垂直剖面法计算东西风井压煤量为：9万t2.3.4 大巷保护煤柱取大巷保护煤柱的宽度为30m计算可得大巷保护煤柱总量为：2.16 Mt综上，矿井的永久保护煤柱损失量汇总见表2.4表2.
30、4 永久保护煤柱损失量煤柱类型储量/Mt井田边界保护煤柱0.31断层保护煤柱0大巷保护煤柱2.16东西风井保护煤柱0.09工业广场保护煤柱0.34合计2.902.3.5矿井可采储量矿井可采储量是矿井设计的可以采出的储量，可按下式计算： （2-6）式中：Zk 矿井可采储量，t；Zg 矿井的工业储量，126.62 Mt；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，2.9 Mt；C盘区采出率；根据煤炭工业矿井设计规范2.1.4条规定：矿井的采出率，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。本设计矿井2-2煤层厚度为2 m，属于中厚煤
31、层，且为主采煤层，因此带区采出率选择0.8。则代入数据得矿井设计可采储量：3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限3.1 矿井工作制度根据煤炭工业矿井设计规范GB50215-2005中2-23条规定，矿井设计生产能力宜按年工作日330 d计算，每天净提升时间宜为16小时。矿井工作制度 “三八制”作业，两班生产，一班检修。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
32、，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），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，应加大开发强度和矿区规模，否则应缩小规模；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 矿井设计生产能力近年来，我国的煤矿高产高效综采技术发展很快。无论是厚煤层的综采放顶煤还是中厚厚煤层综采一次采全高开采技术，都取得了长足
33、的发展，赶上并超过了世界先进水平。在2004年度167处全国煤炭工业高产高效矿井中，采用一次采全高综采生产工艺的矿井有88处，占到53。与南梁矿井2-2煤层厚度近似的兖矿集团济宁二号煤矿，3上煤层的平均厚度为2.1 m，为中厚偏薄煤层，赋存较稳定，结构简单。在工业性试验期间，工作面总推进1200 m，累计产煤0.968 Mt；最高日产达到13454 t，平均日产6867.2 t，最高工效244.6 t工，具备了年产2.50 3.00 Mt的生产能力，各项指标均创中厚煤层一次采全高综采工作面历史最高记录。黄陵一号井，煤层厚度22.3 m，2004年工作面产量达到了2.0 Mt/a。 因此，从采煤
34、技术的现状与发展方面考虑，南梁煤矿的煤层具有采用综采技术达到1.2 Mt/a设计生产能力的条件。3.2.3 矿井服务年限矿井服务年限必须与井型相适应。矿井可采储量Zk、设计生产能力A矿井服务年限T三者之间的关系为： （3-1）式中：矿井服务年限，a； 矿井可采储量，98.98 Mt； 设计生产能力，120万t； 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。则，矿井服务年限为：T =98.98/1.21.4=58.9 a2-2煤层服务年限
35、为：T =21.98/1.21.4 = 13.1 a符合煤炭工业矿井设计规范要求。3.2.4 井型校核按矿井的实际煤层开采能力，辅助生产能力，储量条件及安全条件因素对井型进行校核：1）煤层开采能力井田内2号煤层为主采煤层，煤厚2.1 m，为中厚煤层，赋存稳定，厚度基本无变化。煤层倾角平均03，地质条件简单，根据现代化矿井“一矿一井一面”的发展模式，可以布置一个一次采全高综采工作面。2）辅助生产环节的能力校核设计的矿井为大型矿井，开拓方式为主斜井-副平硐分水平开拓。主斜井采用钢丝绳芯胶带运输机运输煤炭，工作面生产的原煤经顺槽胶带输送机运达运输大巷，再运输大巷胶带输送机运达井底煤仓，再经主斜井钢丝
36、绳芯胶带运输机运输至地面，运输能力大，自动化程度高；副平硐采用无轨胶轮车运输人员和材料。运煤能力和大型设备的下放可以达到设计井型的要求。大巷辅助运输及顺槽辅助运输采用无轨胶轮车运输，运输能力大，调度方便灵活。3）通风安全条件的校核本矿井为低瓦斯矿井，瓦斯涌出量极低，但煤尘具有爆炸危险，煤炭有自然发火倾向，发火期40-60天。矿井投产前期采用中央并列式通风，后期采用两翼对角式通风。辅助运输大巷进风，煤炭运输大巷回风，工作面采用后退式U型通风，通过第九章的通风设计知可以满足通风需要。4）矿井的设计生产能力与服务年限相适应，才能获得好的技术经济效益。煤炭工业矿井设计规范给出了井型和服务年限的对应要求
37、，见表3.1。 表3.1 我国各类井型的矿井和第一水平设计服务年限矿井设计生产能力（万t/a）矿井设计服务年限（a）第一开采水平服务年限（a）煤层倾角45600及以上7040300500603512024050302520459040252015930各省自定4 井田开拓4.1 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。本矿井开拓方式的确定，主要考虑到以下
38、因素：1) 主采煤层为近水平煤层；2) 煤层埋深浅，薄基岩，厚风积沙；4) 矿井涌水量不大，不威胁生产；5) 本矿井为低瓦斯矿井；6) 本矿地表为鄂尔多斯高原丘陵地区，沟谷纵横。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：1) 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。2) 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。3) 合理开发国家资源，减少煤炭损失。4) 必须贯彻
39、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。5) 要适应当前国家的技术水平和设备供应情况，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。6) 根据用户需要，应照顾到不同煤质、煤种的煤层分别开采，以及其它有益矿物的综合开采。4.1.1 确定井筒形式、数目、位置及坐标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。1. 平硐开拓受地形迹埋藏条件限制，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
40、大致能满足同类井型水平服务年限要求。2. 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，提升深度有限，辅助提升能力小；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。3. 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限制，在采深相同的的条件下，立
41、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。由于矿井位于陕北，地表大部被风积砂覆盖，典型的高原侵蚀丘陵地貌，煤层埋深浅。根据矿井提升的需要与本矿的地质条件及煤矿安全规程的规定，确定采用主斜-副平硐单水平开拓。设立主斜井、副平硐各一个，主斜井用来运输煤炭，副平硐用来运送
42、人员、材料、设备及通风等。本矿井瓦斯涌出量小，矿井采用盘区式开采，但由于井田面积大，通过第九章的比较，前期采用中央并列式，后期采用两翼对角式的通风方式。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
43、水源、电源较近，矿井铁路专用线短，道路布置合理。依据本矿实际条件，井田南翼为府-店公路，从井田南翼向北井田全部为丘陵高原地区，考虑到考虑布置在储量中心和尽量减少工广压煤的原则，确定把主斜井副平硐的选址定在井田南翼公路偏北的一个地势平缓地区。4.1.2 工业场地的位置井田位于黄羊城沟与琵琶沟之间，其内沟谷纵横、梁峁相间，地表多为风积沙及厚层压沙土层覆盖。南梁煤矿工业场地及居住区位于红草沟以西、小则沟以东、黄羊城沟以北的二、三级台地上。其中工业场地位于二级台地上，居住区位于工业场地西侧的三级台地上，两台地高差约28-35m。工业场地的位置选择在主、副平硐井口附近。为了满足矿井通风的要求在井田中部满瓮沟布置另一工业场地，在其内设一回风斜井。工业场地的形状和面积：根据工业场地占地面积指标，确定地面工业场地的占地面积为40公顷，形状为矩形，长1000 m,宽400 m。为
