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1、 . . . 目 录1矿区概述与井田特征11.1 矿区概述11.1.1 矿区地理位置与交通条件21.1.2 矿区地形、地势与河流21.1.3 矿区气象21.1.4 矿区地震震级与裂度21.1.5 矿井井田小煤矿情况21.2 井田地质特征21.2.1 煤系地层21.2.2 区域地质构造31.2.3 井田地质构造41.3 矿井水文地质特征111.3.1 地表水概况111.3.2 矿区水文地质概况111.3.3 含水层特征111.3.4 断裂带水文地质特征121.4 煤层特征121.4.1 煤层稳定性评价121.4.2 煤的物理性质与煤岩特征121.4.3 煤类的确定与煤类分布121.4.4 煤的化
2、学性质与有害元素132井田境界和储量142.1 井田境界142.2 井田工业储量142.3 井田可采储量152.3.1 矿井设计资源储量162.3.2 矿井设计可采储量173矿井生产能力、服务年限与工作制度183.1 矿井生产能力与服务年限183.1.1 确定依据183.1.2 矿井设计生产能力193.1.3 矿井服务年限193.1.4 井型校核203.2 矿井工作制度204井田开拓214.1 概述214.1.1 地质构造224.1.2 煤层赋存状况224.1.3 水文地质情况224.1.4 地形因素224.1.5 综述224.2 确定井田开拓方式234.2.1 确定井筒形式、位置、数目与坐标
3、234.2.2 工业场地的位置234.2.3 带区划分264.2.4 主要开拓巷道264.2.5 方案比较264.3 矿井基本巷道304.3.1 井筒304.3.2 井底车场与硐室344.3.3 主要开拓巷道414.4 开拓系统的综述425采煤方法和带区巷道布置445.1 煤层的地质特征445.1.1 带区位置445.1.2 带区煤层煤层特征445.1.3 开采煤层的瓦斯与煤尘情况445.1.4 煤层顶底板岩石构造情况455.1.5 水文地质465.1.6 地质构造465.1.7 地表情况465.2 采煤方法和回采工艺475.2.1 采煤方法的选择475.2.2 回采工艺485.2.3 工作面
4、设备选型535.2.4 工作面长度的确定605.2.5 支护方式615.2.6 正规循环方式和劳动组织方式625.2.7 机电设备的使用、维护、检修与搬运635.3 开采巷道和生产系统685.3.1 概述685.3.2 带区生产能力和服务年限685.3.3 带区形式695.3.4 带区带区划分705.3.5 带区储量与回采率705.3.6 带区生产系统705.4 带区车场设计与硐室705.5 带区采掘计划715.5.1 带区巷道的断面和支护形式715.5.2 带区巷道的掘进方法和作业方式715.5.3 带区工作面配备与三量管理725.5.4 工作面推进速度、生产能力、带区回采率726矿井运输与
5、提升746.1 概述746.1.1 矿井设计生产能力与工作制度746.1.2 煤层与煤质746.1.3 运输距离和货载量746.1.4 矿井运输系统756.1.5 矿井提升概述766.2 带区运输设备的选择766.2.1 设备选型原则766.2.2 带区运输设备选型与能力验算776.3 主要巷道运输设备的选择786.3.1 主运输大巷设备选择786.3.2 辅助运输大巷设备选择796.3.3 运输设备能力验算806.4 主井提升816.4.1 主井提升原始数据816.4.2 提升容器的确定816.4.3 钢丝绳的选择836.4.4 提升机的选择856.4.5 提升电动机的选择866.4.6 提
6、升机相对井筒的位置866.4.7 提升系统的总变位质量876.4.8 对防滑性能的分析916.4.9 提升机提升能力的验算926.5 副井提升设备的选择926.5.1 选型依据926.5.2 罐笼的选择926.5.3 钢丝绳的选择926.5.4 提升机的选择947矿井通风与安全957.1 矿井概况、开拓方式与开采方法957.1.1 矿井地质概况957.1.2 开拓方式957.1.3 开采方法957.1.4 变电所、充电硐室、火药库967.1.5 工作制、人数967.2 矿井通风方式与通风系统的选择967.2.1 矿井通风系统的基本要求967.2.2 矿井通风方式的选择977.2.3 矿井主要通
7、风机工作方式选择977.2.4 带区通风系统的要求987.2.5 工作面通风方式的选择987.3 带区与全矿所需风量997.3.1 工作面所需风量的计算997.3.2 备用面需风量的计算1007.3.3 掘进工作面需风量1017.3.4 硐室需风量1027.3.5 其他巷道所需风量1027.3.6 矿井总风量1027.3.7 风量分配1037.4 矿井通风阻力计算1057.4.1 矿井通风总阻力计算原则1057.4.2 矿井最大阻力路线1077.4.3 矿井通风阻力计算1077.4.4 矿井通风总阻力1097.4.5 两个时期的矿井总风阻和总等积孔1107.5 选择矿井通风设备1107.5.1
8、 选择风机的基本原则1107.5.2 选择主要通风机1117.5.3 电动机选型1127.6 防止特殊灾害的安全措施1137.6.1 预防瓦斯的措施1137.6.2 预防粉尘的措施1147.6.3 防止井下火灾的措施1147.6.4 防水措施1157.6.5 顶板管理1157.6.6 防突管理1158矿井排水1178.1 概述1178.1.1 概况1178.1.2 排水系统概述1178.2 排水设备选型1188.2.1 初选水泵1188.2.2 管路的确定1198.2.3 管道特性曲线与工况的确定1208.2.4 检验计算1228.3 水仓与水泵房1238.3.1 水仓1238.3.2 水泵房
9、1238.4 技术经济指标1249技术经济指标12610经济技术综述128感130参考文献131132 / 1381 矿区概述与井田特征1.1 矿区概述1.1.1 矿区地理位置与交通条件古顺矿位于市西南约38km，南部与地区武安市相接。东距京广铁路褡裢车站25km，煤矿外运铁路专线从矿山村铁路专线权村站接轨，延伸到矿工业广场。井田有两条主要公路邢（）渡（渡口）、邢（）都（都党）与通向各村的简易公路，交通极为方便（如图1.1）。图1.1 古顺矿交通位置图1.1.2 矿区地形、地势与河流古顺井田位于太行山中段东麓山前丘陵地带，地势西高东低，海拨在194.10339.6m之间，地表起伏较大，基岩裸露
10、面积较小，属山前冰碛台地地形。井田地表水系不发育，仅有中关小溪、栾卸小溪和紫牛湾小溪3条季节性小溪，均属北洺河支流，雨季时出现水流，旱季断流。该矿区最高洪水位+114m。1.1.3 矿区气象井田所在地区属季风暖温带半湿润气候，季节性明显，冬冷夏热。该地区年均气温15.1，两极气温分别为41.2和-22.8；一般春、夏季多东南与东风，秋季多东南与东北风，冬季多东北与西北风，平均风速3.18m/s，最大风速20m/s；年均降雨量926.33mm，最大达1723.5mm；雪期一般在每年11月上旬至次年3月中旬，最大降雪厚度16cm；土壤的最大冻结深度为30cm。1.1.4 矿区地震震级与裂度地区于1
11、966年3月8，在隆尧县白家寨发生6.8级地震，余震不断，东庞矿区距隆尧县45公里，有三级震感。同年3月22日在宁晋县发生了7.2级震。根据国家地震局、建设部发办1992160号文“关于发布中国地震烈度区划图和中国地震烈度区划图使用规的通知”，地区地震烈度为7度。1.1.5 矿井井田小煤矿情况古顺井田周边共有正在生产的小煤窑10个，分别属沙河白塔镇或武安邑城镇，详情见后古顺周边小煤矿井口坐标附表。开采下组煤的主要集中在井田西部的石岗地区和井田北部的上关、新村附近以与井田东部章村井田，开采上组煤的主要分布在井田的西部和南部。小煤窑的非法开采和越界开采给该矿造成重大的经济损失，对安全生产构成严重威
12、胁，另外工业广场附近分布有古小窑，开采年限与开采情况已无法考证。1.2 井田地质特征1.2.1 煤系地层本井田的煤系地层为石炭、二叠系，其中二叠系的组与上、下石盒子组为主要含煤层段。井田二叠系含煤层段总厚734m，含煤33层，煤层总厚度为30.08m，含煤系数为4.10%，自下而上依次分为7个含煤段。在中、下部厚约490m的一五含煤段中，集中分布9层可采煤层，平均总厚24.11m。其中13-1、11-2 、8、6-2和1煤层为主要可采煤层，平均总厚21.14m；17-2、13-1下、7-2和4-1为局部可采煤层，平均总厚2.97m。可采煤层主要特征详见表1-2-2。1.2.2 区域地质构造煤田
13、位于新华夏系第二沉降带（华北平原沉降带）西部，西与新华夏系第三隆起带（即太行山隆起带）毗邻，位于前述沉降带和隆起带之间的太行山山前断裂带的东侧，属于华北平原沉降带畴。煤田形成后，受到我国东部中新生代多次构造运动的影响，尤其受到新华夏系的强烈改造。邯邢煤田位于太行麓，华北盆地西缘。煤田西部为太行山隆起的中南段，整体走向呈北东向展布，由赞皇隆起和武安断陷组成。前者由太古代和少部分元古代变质岩系组成，后者主要由古生代地层组成。古顺井田即位于武安断陷北部太行山隆起带东侧，为新生代华北盆地的西部边缘。由于西侧太行山隆起的上升和东侧华北盆地的沉降，使邯邢煤田形成走向NNE近SN，西边翘起，东边倾降，并具波
14、状起伏的翘倾断块。煤田边界断层多为走向NNE的正断层，煤田发育有大量NNENE向正断层与少量NNW向正断层，组成一系列地堑、地垒和阶梯状单斜断块。自北向南有NNE向的晋县栾城断陷(地堑)、宁晋隆尧断隆(地垒)、巨鹿断陷(地堑)与南部的断陷（与太行山隆起带中的武安断陷共同构成武安断陷），呈雁行状斜列展布。煤田褶皱构造主要分布在近东西向的隆尧南正断层以南至洺河一线。轴向NNE，与大断层走向平行展布的背、向斜为煤田主要褶皱构造，延伸较长，形态清晰,EW向NW向褶皱规模小，断续出现。地层倾角比较平缓，一般为10°20°，局部可达30°左右。现将煤田对古顺井田有控制作用的区
15、域性构造简述如下： （1）隆尧南正断层：展布于隆尧南宫一带，横贯煤田中部，总体走向近EW，断层面向南倾斜，倾角55°左右，落差9002900m。在煤田延伸长度约44km，将邯邢煤田分为南北两个构造单元。其下盘（北侧）构成尧山山系，出露煤系基底奥系灰岩；其上盘（南侧）有煤系地层广泛赋存。（2）太行山山前大断裂南段：由隆尧之间的唐庄农场断层、晏家屯断层、间的百泉断层、临洺关断层等组成，总体走向NNE，唐庄农场断层走向NE。断层面均向东或SE倾斜，落差5001800m。太行山山前大断裂是太行山隆起带与华北盆地的分界，在隆尧南断层以南构成太行山隆起带和华北盆地次一级构造单元武安断陷与巨鹿断陷
16、之间的分界。图1.2 区域构造纲要略图1.2.3 井田地质构造煤系地层总体形态为一走向近南北、倾向东、倾角多为5°15°的反“S”型单斜构造。其中发育有一系列宽缓褶曲和断层。根据褶曲和断层发育特点，可将本井田划分为北部宽缓褶曲挤压区、中部简单单斜区、中南部“X”型共轭剪切区和南部单斜构造区四部分。经综合精查地质勘探和高分辨率数字地震补充勘探，全井田共查出小庄背斜、胡桥子向斜、后老庄背斜和桂集向斜等次一级褶曲4个。发现断层67条，其中正断层37条，逆断层30条，大致可分为近东西向、北西向和北东向三个断层组。按落差大小来分，大于等于100m的13条，小于100m而大于等于50m
17、的11条，小于50m而大于等于20m的45条，小于20m而大于等于10m的63条，小于10m的35条。此外，尚有21个孤立断点未能组合成断层。主要断层特征见表1-2-1。本井田可采煤层煤质稳定，煤种单一，属中灰富灰、特低硫、低磷特低磷、富油高油、高熔难熔灰分、具较强粘结性的气煤和1/3焦煤。可作良好的配焦和动力、化工用煤。各主要可采煤层煤质特征见表1-2-3，煤的工业分析见表1-2-4。本井田水文地质条件属巨厚覆盖层下多煤层、多含水层、充水因素复杂的矿床，其富水性属简单中等，与地表水体无水力联系。表1-2-1 主 要 断 层 特 征名称性质走向倾 向倾 角(度)落差(m)延展长度(km)可靠性
18、名称性质走向倾向倾角(度)落差(m)延展长度(km)可靠性F81正NEEN6065>300>4.0可靠FD92-2正NWSW70°0201.5可靠F81-1正NEEN60652006.0可靠FD92-3正NWSW750220.5可靠性差F81-2逆NEES455058270>7.0可靠FD92-6正NWSW65700452.0可靠F84逆NWS306515300>6.0可靠F93正NESE750261.9可靠F81-1逆NWSW5060332.0可靠F94正NWWS75800403.0可靠F85逆NWS506512505.9可靠F94-1正NWNE500200
19、.4较可靠F86-1逆NWSW55650140>4.0可靠F94-2正NWNE308400.5较可靠F85-3正NWNE257035402.0可靠F95正NESE700441.0可靠F86正NEEEWSSES55702570>12.0可靠F95-2正NWSW550480.9可靠F86-1正NEES50550351.15可靠F97正NESE5565042>4.5可靠F87正EWS55750705.6可靠F99正NESE60750201.1可靠F87-1正NENW600251.5可靠F100正NWNE758015140>6.0可靠F88正NWSW55600200.82可靠F
20、101正NWNE750400.8可靠F90正NWNE55600443.1可靠性差F102正NWSW6065020>3.5可靠性差F90-1逆NWNE600270.83可靠性差F103正NENW607050140>5.5可靠F92正NWSW65750763.0可靠FD103-1正NWSW700250.3较可靠FD92-1正NWWS650201.0可靠F101逆NWNE60750972.6可靠表1-2-1 主 要 断 层 特 征煤层厚度（m）最小最大平均间距（m）顶 板 岩 性底板岩性结 构可采性稳定性17-204.350.97泥岩和中砂岩泥岩简单局部可采不稳定10413-11.708
21、.254.65泥岩，局部为细砂岩泥岩较间接全区可采稳定113-1下01.850.56泥岩泥岩简单局部可采不稳定7411-20.897.233.10浅部为中、细砂岩，其它地段为泥岩泥岩简单较简单全区可采稳 定80805.152.52古河流冲蚀处为石莫砂岩，其余为泥岩泥岩，局部为含炭泥岩简单大部可采较稳定47-202.940.76泥岩，局部为砂岩泥岩，局部为砂岩较间接局部可采不稳定416-20.607.103.41泥岩，局部为砂岩泥岩简单基本全区可采稳定404-105.200.68泥岩泥岩简单局部可采不稳定8311.8511.897.46砂质泥岩，部分为砂岩砂质泥岩较复杂全区可采稳定表1-2-3
22、可 采 煤 层 物 理 性 质煤层名称颜 色结构、构造光 泽煤岩成份煤岩类型其它17-2黑色局部灰黑色粉末状为主，少量块状、鳞片状暗淡光泽油脂光泽。暗煤为主，亮煤次之，夹少量镜煤条带。半暗型为主，少量半亮型。13-1黑 色上部块状为主，下部粉末状为主，局部少量鳞片，片状。弱玻璃光泽玻璃光泽暗煤、亮煤为主，夹镜煤条带。半暗型半亮型。局部生裂隙发育13-1下黑 色块状为主，次为鳞片、片状粉末状暗淡光泽玻璃光泽暗煤为主，次为亮煤，夹少量镜煤条带。暗淡型半暗型，少量半亮型。11-2黑 色块状粉末状，少量鳞片、片状暗淡光泽油脂光泽。亮煤、暗煤为主，夹少量镜煤条带。半暗型半亮型。8黑 色粉末状为主，次为块
23、状，、片状、鳞片状弱油脂光泽油脂光泽暗煤、亮煤为主，夹少量镜煤条带与丝炭。半暗型半亮型。7-2黑 色碎块、块状为主，次为粉末状弱玻璃光泽玻璃光泽暗煤为主，亮煤次之，夹少量镜煤条带。半暗型。6-2黑 色粉末状为主，次为块状，鳞片状，片状弱玻璃光泽玻璃光泽少量暗淡光泽暗煤、亮煤为主，夹少量镜煤条带与线炭。半亮型半暗型。部分地区下部煤质较上部好4-1黑 色块状为主，局部粉状和片状油脂光泽。暗煤、亮煤为主，夹少量镜煤条带和丝炭。半暗型半亮型。1黑 色粒状，粉末状为主，少量块状、鳞片状弱油脂光泽油脂光泽，少量玻璃光泽。暗煤、亮煤为主，夹少量镜煤条带与丝炭。半亮型半暗型。局部生裂障发育，含黄铁矿表1-2-
24、4 煤层煤质特征汇总表 项目数煤 值层 名称牌号水分Mf(%)灰分Ag(%)灰分Ag精煤(%)灰发份Vr(%)胶质层厚Y(m)粘结指数G容重(cm3)含硫量S(%)含磷量P(%)发热量Q（J/g）Tf(%)T2()最小最大平均(数)最小最大平均(数)最小最大平均(数)最小最大平均(数)最小最大平均(数)最小最大平均(数)最小最大平均(数)最小最大平均(数)最小最大平均(数)最小最大平均(数)最小最大平均(数)最小最大平均(数)17-2焦煤0.732.681.91(21)17.7632.6325.10(19)8.5413.9410.71(17)38.3342.8439.88(17)71710.8
25、(10)718475.4(5)1.271.651.41(10)0.250.820.39(16)0.00120.01190.0036(6)530966265936(15)7.1311.869.61(6)11901500/31396(50)13-1气煤0.702.631.52(82)11.1832.3119.20(82)7.4014.079.81(80)37.9345.4841.75(79)816.511.7(68)44.29071.7(20)1.241.551.40(61)0.120.610.27(75)0.00070.09880.0308(43)587584356621(77)10.216.9
26、913.48(24)12051500/121388(19)13-1下焦煤0.802.261.49(13)21.4235.9829.46(13)8.9314.2211.33(11)37.9644.5241.48(11)911.510.3(5)627468(2)1.251.561.44(9)0.170.720.325(11)0.00270.00330.0031(3)490363845665(12)10.012.3410.81(8)1500/31500(3)11-21/3焦煤1.022.651.76(77)15.4632.8021.38(76)5.5513.418.20(75)33.9639.873
27、6.53(75)6.513.510.2(65)609378.7(13)1.331.601.39(43)0.282.060.62(66)0.00110.04460.0105(37)549667466293(62)7.5112.349.82(16)12851500/141303(6)81/3焦煤0.712.671.76(60)12.3430.3221.35(60)6.5313.089.15(56)33.1539.5336.71(56)6.521.511.4(46)358473.7(13)1.301.501.41(26)0.121.010.37(50)0.00070.01660.0095(23)54
28、4570706253(49)7.2511.309.45(15)12701500/51386(8)7-21/3焦煤0.562.361.59(27)16.6033.0024.48(26)6.9814.649.50(26)34.1838.3236.82(26)91310.8(16)538575.8(9)1.351.631.43(14)0.190.810.48(22)0.00150.00570.0028(11)519567325962(23)7.9810.309.45(5)1500/31500(3)6-2气煤、1/3焦煤0.603.351.61(64)12.7736.9920.81(63)5.8913
29、.859.56(62)34.4640.4738.20(63)1016.512.5(50)24.99074.73(15)1.241.551.37(25)0.272.850.51(55)0.00110.01000.0036(30)497771186394(56)7.513.0211.20(15)13251500/51426(10)4-11/3焦煤0.952.401.74(14)18.9737.3927.57(13)7.1411.068.51(10)33.4737.3035.73(11)91210.3(3)328678(1)1.291.521.38(4)0.401.530.93(9)0.00190.
30、00320.0025(4)488464285732(10)6.609.388.26(3)14801500/11490(2)1气煤、1/3焦煤0.652.121.41(67)8.2732.9715.69(66)4.3715.227.42(66)33.7542.2636.86(67)10.52014.1(63)27.89379.51.251.541.35(31)0.234.960.903(61)0.00140.07440.0109(32)552176096893(62)9.4312.6810.76(15)11501500/21307(22)1.3 矿井水文地质特征1.3.1 地表水概况井田围没有常
31、年性地表水，季节性的小溪流有中关小溪、栾卸小溪和紫牛湾小溪。虽然位于井田外围，但仍处于井田所属水文地质单元。对本矿井具有间接充水意义的河流有南沙河和马会河等。1.3.2 矿区水文地质概况本井田水文地质条件属巨厚覆盖层下多煤层、多含水层、充水因素复杂的矿床，其富水性属简单中等，与地表水体无水力联系。1.3.3 含水层特征本井田基岩被厚度介于224.10576.00m之间的西北厚、东南薄的新生界松散层所覆盖。按松散沉积物组合特征与其含、隔水性能不同，自上而下大致可分为4个含水组、4个隔水组和1个碎石层。其中第三隔水组除在局部古地形隆起处变薄或缺失外，绝大部分分布稳定，厚度一般为3055m，系其上、
32、下含水层间的良好隔水层。第四含水组在七线以北与基岩直接接触，厚度多为3080m，系基岩含水组的主要补给水源。底部的碎石层若与含水层接触时，有可能起到一定的导水作用。二叠系砂岩以中、细粒为主，局部裂隙发育，一般为钙质充填，富水性弱，以储存量为主，且因间夹泥岩和煤层，含水组之间在自然状态下无密切的水力联系。但是，若被断层切割或受采动影响而致地下水水力均衡遭到破坏时，上、下含水层之间有可能互相沟通，从而导致局部砂岩裂隙水突溃现象的发生。石炭系太灰岩溶裂隙含水组主要由自上而下编号的13层灰岩与其间的泥岩、粉砂岩和薄煤层组成。其中第1、3、4、5和12层灰岩分布稳定,并以第3、4和12层灰岩厚度较大。该
33、含水组上距1煤层较近，一般为1620m，且灰岩水压较高，如果直接开采1煤层，必将因太灰的水压超过1煤层底板隔水层抗压强度而引发突水事故。矿区资料表明：奥系灰岩中下部岩溶裂隙比较发育，虽分布不均，但富水性弱中等，系太灰的主要补给水源。本井田断层带多为泥岩和粉、细砂岩碎块充填，并呈胶结状，正常情况下可起到相对隔水作用。但是，若不同层位的含水层受断层切割而对口，且断层带又未被泥质和岩屑所充填，或受到采动影响，导致断层活化，破坏了地下水的水力均衡，断层带则很可能成为地下水突溃的主要途径。综上所述，本井田新生界第四含水层孔隙水、二叠系砂岩裂隙水和石炭系太灰岩溶裂隙水对井下开采均有较大影响。但是，只要在可
34、采煤层浅部留设适当的防水煤柱，四含水一般不致于溃入矿坑而对煤层开采构成大的威胁。这样，二叠系砂岩裂隙水和石炭系太灰岩溶裂隙水便成为本矿井开采的主要充水因素。1.3.4 断裂带水文地质特征井田的断裂构造多表现为高角度正断层。除栾卸附近有NW向断裂外，大多呈NE或NNE向，即基本与古顺向斜轴平行。生产揭露的中小断层大小693条，性质均为正断层，其中有水或导水断层仅数条。1#、2#煤层生产中揭露的中小断层具有在2#煤层以下、4#煤层以上落差变小或尖灭之特征，有水断层表现为以静储量为主，一般初始水量仅56m³/h左右，且短时间即可被疏干，一般不需特别处理。深部富水断层部分表现为静储量为主，部
35、分与灰岩含水层联通性较好，2004年2月20日，九煤一采运输上山巷道掘进时，遇一落差5m断层，初始水量20m³/h，数日后水量渐增大至30m³/h，当该巷向前揭露大青灰岩后，原出水点水量明显减小。1.4 煤层特征1.4.1 煤层稳定性评价）本井田煤层下距石炭系太灰一般只有1620m，如果直接开采，势必会太灰水压过大而破坏1煤层的隔水底板，或沿落差较大且未被岩屑和泥质物充填的断层向矿坑突水，对矿井安全构成巨大威胁。显然在矿井开采初期，不能将1煤层作为首采对象，只有到矿井后期，才能考虑其开采问题。当然，在后期正式开采1煤层之前，还需对太灰补做专门的水文地质工作，以便在掌握可靠的
36、水文地质资料的基础上，采取疏水降压等切实可行的措施，确保安全生产。1.4.3 煤类的确定与煤类分布1、2、9各主要可采煤层煤布着贫煤和无烟煤两大类，各煤层煤类以三号无烟煤为主，局部为贫煤。1#煤层以第10勘探线为界，2#煤层以第10勘探线以北150m为界，3#煤层以第7勘探线为界，北部为贫煤，南部为无烟煤。4#、5#、6#、7#、8#、9#、10#煤层全属无烟煤。1.4.4 煤的化学性质与有害元素A 化学性质6#、7#、8#、9#煤的水分为2.232.67%，其它煤层煤的水分为1.501.85%，风氧化的煤水分明显增高，达3.11%以上，最高达20.78%。各煤层灰分变化较大，3#、6下#、8
37、#煤层属低灰煤； 1#、2#、4#、5#、6#、7#、9#、10#煤层属中灰煤。各煤层经1.41.5比重液洗选后灰分大大降低，浮煤灰分一般在8%左右。各煤层中1#、2#煤层属特低硫煤；3#、4#、5#、6#、6下#和9#煤层属中高硫煤；7#、8#和10#煤层属高硫煤。经过浮选组各煤层硫分含量有较大幅度降低，脱硫率在40%以上。B 有害元素依据现行磷含量和砷含量分级标准，3#、4#、6下#煤层属特低磷分煤；2#、6#、8#、9#、10#煤层属低磷分煤；1#、7#煤层属中磷分煤。各煤层原煤砷均属一级含砷煤。2 井田境界和储量2.1 井田境界毕业设计的井田境界：北起F87断层，南至F92断层，西起煤
38、层露头，东至850m煤层底板等高线。走向长为5.3Km,倾向长为3.9 Km。参加储量计算的煤层为：11-2煤层。煤层计算面积约21Km2，煤层厚2.23.2m，平均厚3.1m，结构较简单。煤层平均容重为1.4t/ m3。2.2 井田工业储量工业储量采用地质块段法，在煤层底板等高线上计算储量。本井田采用块段法计算的各级储量，块段法是我国目前广泛使用的储量计算方法之一。块段法是根据井田钻孔勘探情况，由几个煤厚相近钻孔连成块段。根据此块段的面积，煤的容重，平均煤厚计算此块段的煤的储量，再把各个经过计算的块段储量取和即为全矿井的井田储量。计算公式：Q A × M × D×
39、;10-4其中：Q-工业储量（万吨）A-计算面积（m2）M-计算采用厚度（m）D-煤层平均容重（吨/m3）矿井工业储量是勘探(精查）地质报告提供的“能利用储量”中的A、B、C三级储量之和，其中高级储量A、B级之和所占比例应符合表2-2-1的规定。经块段法计算本设计矿井工业储量汇总见表2-2-2。表2-2-1 矿井高级储量比例 地质开采条件储量级 井 型别比例（）简单中等复杂大型中型小型大型中型小型中型小型井田AB级储量占总储量的比例4035253540202515第一水平AB级储量占本水平储量比例70604060503040不作具体规定第一水平A级储量占本水平储量的比例4030153020不作
40、具体规定不要求表2-2-2 矿井工业储量汇总表煤层名称工业储量（万吨）备注ABABCABCAB级储量占总储量的48.3411-2煤层1969.142367.714336.854633.938970.782.3 井田可采储量矿井设计储量减去工业场地保护煤柱、井下主要巷道与上、下山保护煤柱煤量后乘以采区回采率的储量。矿井设计可采储量计算公式如下：矿井设计可采储量（矿井设计储量保护煤柱损失）×采区回采率保护煤柱为：工业场地、风井场地、主要巷道与上、下山保护煤柱。1、工业场地保护煤柱的计算：按规规定，年产90万t/a的中型矿井，工业场地占地面积指标为1.2公顷/10万吨。故可算得工业场地的总
41、占地面积：S1.2×910.8公顷108000m2。工业广场占地面积为270×400m2,平面形状为矩形。根据垂直剖面可计算工业广场的保护煤柱的留设：计算如下所示：表2-2-3 工业广场保护煤柱设计参数表煤层倾角（ °）煤厚（m）松散层厚（m）（ °）（ °）（ °）（ °）埋深（m）43.19045707070700其中：表土层移动角；煤柱上山移动角；走向方向移动角；煤柱下山移动角；用垂直剖面法留设工业广场保护煤柱如下图所示：图2-2-1 工业广场保护煤柱上图中，四边形ABCD的面积即工业场地煤柱的压煤面积，经计算可得，工
42、业场地共压煤326.4万吨；2、井下主要巷道设计煤柱损失计算井下主要压煤巷道为皮带大巷、轨道大巷和回风大巷，三条水平大巷之间设计间距为30m，巷道两侧各留40m保护煤柱，计算出井下主要巷道设计煤柱损失为322.03万吨。矿井储量汇总表如下表2-2-4所示表2-2-4 可采储量汇总表开采水平煤层名称工业储量（ABC）万吨矿井设计储量（万吨）矿井可采储量（万吨）永久性煤柱损失设计储量设计煤柱损失可采储量断层境界构筑物其他工业场地井下巷道其他111-28970.780159.71008811.07326.4322.0306530.11合计11-28970.780159.71008811.07326.
43、4322.0306530.113 矿井生产能力、服务年限与工作制度3.1 矿井生产能力与服务年限3.1.1 确定依据煤炭工业矿井设计规第2.2.1条规定：矿井设计生产能力应根据资源条件、外部条件、回采对煤炭资源配置与市场需求、开采条件、技术装备、煤层与采煤工作面生产能力、经济效益等因素，经多方案比较后确定。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（是否靠近老矿区与大城市）、交通（铁路、公路、水运）、用户、供电、供水、建筑材料与劳动力来源等。
44、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（包括煤种、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。3.1.2 矿井设计生产能力古顺一矿井田储量丰富，煤层赋存稳定，顶底板条件好，断层褶曲少，倾角小，厚度变化不大，开采条件较简单，技术装备先进，经济效益好，煤质为优质无烟煤，交通运输便利，市场需求量大，宜建大型矿井。确定古顺一矿矿井设计生产能力为90万t/a。3.1.3 矿井服务年限矿井服务年限必须与井型相适应。矿井服务年限：T式中：T矿井设计服务年限
45、，a；矿井可采储量，Mt；A矿井设计年产量，Mt/a；K储量备用系数，K1.4。即得：T 52a >50 a 符合矿井服务年限要求若设计生产能力为120万t/a。则矿井服务年限：T 39<60 a不符合矿井服务年限要求。所以此矿井设计生产能力为90万t/a，设计服务年限为52年。 3.1.4 井型校核按矿井的实际煤层开发能力、辅助生产能力、储量条件与安全条件因素对井型进行校核：（1） 煤层开发能力。（2）型设备的下放辅助生产环节的能力校核。（3） 通风安全条件的校核。（4） 矿井的设计生产能力与整个矿井的工业储量相适应，保证有足够的服务年限，满足煤矿工业矿井设计规要求，见表3-1。
46、3.2 矿井工作制度本矿井设计年工作日为300天。每天三班作业，其中二班生产、一班检修。每班工作8h，每天净提升时间14h。图3.1 作业循环图表4 井田开拓井田开拓是指在井田围，为了采煤，从地面向地下开拓一系列巷道进入煤体，简历矿井提升、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、位置与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。井田开拓主要研究如何不知开拓巷道等问题，具体有下列几个问题需认真研究：（1） 确定井筒的形式、数目和配置，合理学则井筒与工业场地的位置。（2） 合理确定开采水平的数目和位置。（3）
47、布置大巷与井底车场。（4） 确定矿井开采程序，做好开采水平的接替。（5） 进行矿井开拓延深、深部开拓与技术改造。（6） 合理确定矿井通风、运输与供电系统。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：（7） 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。（8） 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。（9） 合理开发国家资源，减少煤炭损失。（10） 必须贯彻执行煤矿安全
48、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。（11） 要适合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。（12） 根据用户需要，应照顾到不同煤质、煤种的煤层分别开采，以与其他有益矿物的综合开采。4.1 概述4.1.1地质构造古顺井田位于太行山隆起带与山前大断层之间的过渡地带，即武安断陷的北部。为一不完整的、被NNE向断层切割的NNE向古顺向斜向斜称为古顺向斜。该向斜宽缓开阔，略显波状起伏，向斜形态较清晰完整。在第12勘探线以南，发育一轴向NWW向的向斜，与NWW向栾卸
49、向斜相复合的构造。井田东部规模较大的NNE向称为栾卸向斜。古顺向斜与栾卸向斜之间还有石岗向斜与石岗南背斜等次级褶皱构造。区大中型断层大多分布在古顺向斜东翼与栾卸向斜西南翼，井田南半部有火成岩岩床侵入，井田为单斜构造，以断裂构造为主。矿井地质构造简单。地层走向为34 º，倾向向东南倾斜，倾角10º15º。断层基本为高角度正断层，断层面倾角一般7080º，以NNE与NS为主，断层面一般不宽。北部构造相对简单，大中型断层一般相互交叉或切割，落差大的切割落差小的。小构造比较发育，走向与其邻近的大中型断层基本一致，但延伸不远即消失。4.1.2煤层赋存状况该井田含煤
50、56层,煤层总厚度约15m，其中以6、7号煤层为矿井主采煤层。10、11、12号煤层赋存状态极不稳定，为局部可采煤层，故暂不可采。各煤层变质程度较高，煤种牌号为无烟煤。4.1.3水文地质情况井田含水层自下而上有奥灰强含水层，厚度大，富水性较强；大青灰岩含水层厚度56m，为较强含水层；伏青灰岩含水层厚度3.5m左右，为较强含水层；野青灰岩含水层含水性差，一般不含水；组砂岩含水层厚7.0m左右，含水性弱到中等；上石盒子组细砂岩以上含水层厚度大于100m，虽含水性不强，但静储量比较大；第四系砂砾石层最厚94m，一般5060m，富水性较强。矿井正常涌水量192m³/h，最大211m3/h。4
51、.1.4地形因素本井田位于太行麓山前丘陵地带，武安盆地的西部，呈山前过渡平原地形特征。井田地面海拔标高在+246.87+355.77m。4.1.5综述综合上述因素：本井田不具备平硐开拓的地形条件。由于煤层埋藏深、表土层厚，不具备斜井开拓的条件。且水文地质条件属中等类型。故采用立井开拓。符合立井开拓的适用条件与优点：立井开拓的适用条件一般为：（1）煤层赋存较深或冲击层较厚。（2）适用于水文复杂，多水平开采的倾斜煤层。（3）立井开拓的适应性很强，一般不受煤层倾角、厚度、瓦斯、水文等自然条件限制，技术上也比较可靠。当地质条件不利于平硐或斜井开拓时均采用立井开拓方式。其优点如下：（1）能通过复杂的地质
52、条件，提升能力大，机械化程度高，易于自动控制；（2）井筒为圆形断面、结构合理、维护费用低、有效断面大、通风条件好、管线短、人员升降速度快。4.2 确定井田开拓方式4.2.1确定井筒形式、位置、数目与坐标（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。平硐开拓受地形与埋藏条件限制，要求地形条件合适，即在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
53、车场与硐室都比立井简单，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，辅助提升能力小，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、瓦斯与水文等自然条件的限制，在采深一样的条件下，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
54、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。由于煤层埋藏深、表土层厚，提升深度大；不具备斜井开拓的条件，且水文地质条件中等，受奥灰水的影响，辅助运输能力需要大。经后面后面方案比较确定井筒形式为双立井。我国在煤矿开采中，立井开拓的井筒一般都采用圆形断面。它具有承受地压性能好，通风阻力小以与便于施工等优点。根据以上所述情况，本矿井采用圆形井筒。（2） 井筒位置的确定选择井筒的位置应考虑如下原则：（1）初期开采条件有利，储量可靠，井巷工程量省，建井工期短。（2）井田两翼储量大致平衡，井下运输、通风、开采比较有利。（3）要充分利用地形，少占地，少压煤。（4）井口标高要高于历年最高洪水位。（5）井筒应尽量避免穿过流沙层、含水层、较厚的冲击层，有煤和瓦斯突出危险的煤层。（6）井底距奥灰岩要保持一定的安全距离。（7）井底车场与主要硐室尽量布置在较稳定的岩层中，便于硐室的开掘和维护。对井下合理开采的井筒位置：（1）井筒沿
