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辽宁工程技术大学成人教育学院毕业设计（论文）-1--1-1.矿区概述及井田特征1.1矿区概述1.1.1地理位置五龙煤矿位于阜新市西南10公里处，阜新煤田的中部，井田东为海州立井和海州露天矿，西至F2断层，南至煤层最低可采边界线，北至－100米标高线。其行政区域属于阜新市所辖。1.1.2交通状况五龙煤矿东北距阜新火车站3.5km，有矿区专用线与新义铁路线连接，西北5km处有锦阜公路通过，交通比较便利，1.1.3自然地理1）矿区地形、地貌五龙矿地表呈丘陵构造，地面标高为+173.5m。总的趋势是东高西低，南高北低。井田内无较大地表水系，对本井影响较小。2）矿区的气候、雨期及降雨量本区属大陆干旱气候，蒸发量大，降水量小，夏季短而干燥，冬季漫长。年平均气温-3.3℃，最低气温-46.7℃，最高气温+36.5℃。月平均降雨量为60.8mm，最小降雨量为37.3mm，最大降雨量为178.5mm。月平均蒸发量99.1mm，一月份最小为4.3mm，五月份最大为258.3mm。3）矿区的风速、风向及冻结期、冻结深度年平均风速2.9m/S，最大风速为23m/S。夏季多东北风，冬季多为西北风。降雪期为每年12月份至次年2月中旬。冻结期为每年11月中旬至次年3月末，冻结深度在3m以下，并有岛状永久冻土层存在。1.2矿井地质概况五龙矿区内构造比较简单，经钻探、物探证实，共有九条断裂。这些断裂分别属于近乎走向的北东东（F1、F2、F4、F5、F6、F9）组和斜交走向的北西西（F3、F7、F8）组，其力学性质皆属于张扭性。煤系地层共含煤21层，煤层总厚43.03m。可采及局部可采煤17层，其中全区发育辽宁工程技术大学成人教育学院毕业设计（论文）-2--2-稳定可采煤层有25#、27#、30#、36#层，全区发育较稳定煤层有28#层下、29#层。煤层走向北40o～80o东，向西北倾斜，倾角变化较大，浅部16o～22o，深部0o～3o，呈单斜构造，煤层深部被F2断层所切割。第四系地层为弱含水层，主要含水层是煤系风化带风化裂隙含水层；次要含水层为风化带下承压含水层，该地层中厚层泥岩为良好隔水层。风化带含水层在全区发育，含水层厚度为28.8～44m，平均35.76m。本区风化带垂深15m、斜长为50m，煤系风化带含水层与风化带下承压含水层有较密切的水力联系。区内无地表水，且第四系含水层不发育，地表与地下水联系不大。根据水文地质资料和近年来矿井的涌水情况分析，矿井生产时正常涌水量为208m3/h，最大333m3/h。1.3煤层赋存条件开采煤层群有三个可采煤层，赋存情况见下表：表1—3煤层特征一览表Tab.1-3TableofCoalbedfeatureslist煤层号煤层厚度（m）发育情况煤层间距（m）15．6全区发育173024．8全区发育34．2全区发育辽宁工程技术大学成人教育学院毕业设计（论文）-3--3-地层层序岩性地层平均厚度柱状图岩土描述123456粉砂岩1号煤粉砂岩中粗砂砂页岩101074-2煤为全区发育可采煤层，是矿井的主采煤层，平均厚5.6米。粉砂：黄色，湿至很湿稍密，级配不均,冲积成因。矿物成分主要为长石及石英质。平均厚10米。中粗砂：黄色，很湿至饱和，中密，级配不均，冲积成因。物质成分主要为长石及石英质颗粒。平均厚7米。2号煤为全区可采煤层，是矿井的主采煤层，煤层厚度约为4.8米。砂页岩：黄绿色，砂页岩互层状分布。散体结构，层状构造，泥质胶结。结构大部分破坏，风化裂隙发育，裂隙中有大量松散充填物。岩体被切割成碎块状。该层厚度大于15米。5.64.82号煤15粉砂：黄色，湿至很湿稍密，级配不均,冲积成因。矿物成分主要为长石及石英质。平均厚10米。34粉砂岩中粗砂87粉砂：黄色，湿至很湿稍密，级配不均,冲积成因。矿物成分主要为长石及石英质。平均厚8米。中粗砂：黄色，很湿至饱和，中密，级配不均，冲积成因。物质成分主要为长石及石英质颗粒。平均厚7米。23号煤3号煤为全区发育可采煤层，是矿井的主采煤层，平均厚4.2米。4.26砂页岩砂页岩：黄绿色，砂页岩互层状分布。散体结构，层状构造，泥质胶结。结构大部分破坏，风化裂隙发育，裂隙中有大量松散充填物。岩体被切割成碎块状。该层厚度大于15米。15图1-1综合柱状图Fig.1-2synthesiscolumnarfigure辽宁工程技术大学成人教育学院毕业设计（论文）-4--4-2井田境界及储量2.1井田境界东北侧以21堪探线为界，西南侧以30号堪探线为界，东部和西部均以+250等高线为界。井田走向近似东西方向，平均走向长约4.3km，倾斜方向近似南北，平均宽度约3.9km，井田面积约16.6km2。2.2井田储量2.2.1井田的工业储量矿井的工业储量：勘探地质报告中提供的能利用储量中的A、B、C三级储量。工业储量的计算：则该井田的工业储量ZG=M×S×R=14.6×16600000×1.4=3.39亿吨式中：Z——矿井的工业储量，tM——煤层的厚度之和，mS——井田面积，m²r——煤的容重，r=1.4t/m³其中1煤储量：5.6×16600000×1.4=1.30亿吨2煤储量：4.8×16600000×1.4=1.12亿吨3煤储量：4.2×16600000×1.4=0.97亿吨2.2.2矿井的永久煤柱损失总计永久煤柱损失：井田南部、北部、西部和东部各留设30米边界保护煤柱：Zy=30×16209×14.6×1.4=993.94万吨2.2.3矿井的可采储量辽宁工程技术大学成人教育学院毕业设计（论文）-5--5-矿井的设计可采储量：是指矿井的设计储量减去工业广场保护煤柱、矿井井下主要巷道及上下山保护煤柱量后乘以采区回采率的储量。1)矿井工业广场保护煤柱损失：1号煤广场保护煤柱梯形损失：Z1=（922.4+925.7）×927×5.6÷2×1.4=671.6吨2号煤工业广场保护煤柱梯形损失：Z2=（943.65+946.7）×947÷2×4.8×1.4=601.5万吨3号煤工业广场保护煤柱梯形损失：Z3=（957+959.6）×960÷2×4.2×1.4=541万吨工业广场保护煤柱损失量：Zg=Z1+Z2+Z3=671.6+601.5+541=1814.1万吨2)井田内阶段保护煤柱损失的计算本井田分两个阶段进行开采，留设阶段煤柱斜长为60米，故Zj=3345×60×14.6×1.4=407.4万吨3)井田的设计可采储量：CPZcZ式中：Z——矿井可采储量Zc——矿井工业储量P——保护工业广场、井筒、井田境界等留置的永久煤柱损失量。C——采区采出率。中厚煤层不低于0.8，厚煤层不低于0.75。P=Zy+Zg+Zj=993.94+1814.1+407.4=3201.04所以，井田的设计可采储量：Z=(3.39-0.32)×0.75=2.29亿吨辽宁工程技术大学成人教育学院毕业设计（论文）-6--6-3矿井的年产量、服务年限及一般工作制度3.1矿井设计生产能力和服务年限3.1.1矿井的产量一般情况下，对储量丰富、埋藏浅、构造简单、开采技术条件好的煤田，特别是冲击层厚、井筒深的煤田，宜建设大型骨干矿井；对储量分散、埋藏较浅、煤层较薄、地质条件较复杂的煤田，应建设中、小型矿井。一般的说，井型大，则生产集中、机械化程度高，劳动生产率高，生产成本降低。但是随着井型的扩大，矿井的基本建设投资也将增大。如果井田的储量相同，则井型越大，每采出一吨煤所分摊的基建投资也愈大。由于有一部分吨煤费用随着井型的增大而增大，而另一部分吨煤费用则随之减少。并且当矿井生产能力过小时，家大矿井生产能力能够降低吨煤总费用；相反，当矿井生产能力过大时，缩小矿井生产能力也能收到改善矿井经济效益的效果。因此，综合起来看，在经济上存在着吨煤费用最低的矿井合理生产能力的取值范围。根据设计任务书的要求，该矿设计年产量为1.5Mt/a。其合理原因为：1、储量丰富煤炭储量是决定矿井生产能力的主要因素之一。本井田内可采的煤层达到3层，保有工业储量为3.39亿吨，按照1.5Mt/a的生产能力，能够满足矿井服务年限的要求，而且投入少、效率高、成本低、效益好。2、开采技术条件好本井田煤层赋存稳定，煤层倾角小，结构简单，水文地质条件及地质构造简单，瓦斯含量井田内局部较高，按高瓦斯矿井设计，煤层结构单一，适宜综合机械化开采，可采煤层均为中厚煤层，适合高产高效工作面开采。3、建井及外运条件本井田内良好的煤层赋存条件为提高建井速度、缩短建井工期提供了良好的地质条件。井田有专用铁路与国有铁路接通。区内公路交通比较便利。辽宁工程技术大学成人教育学院毕业设计（论文）-7--7-4、具有先进的开采经验近年来，“高产高效”工艺在煤矿成产中有了很大发展，而且该工艺投入少、效率高、成本低、效益好、生产集中简单、开采技术基本趋于成熟。综上所述，由于矿井优越的条件及外部运输条件，有利于把本矿井建设成为一个高产高效矿井。矿井的生产能力为150万吨是可行的、合理的。3.1.2服务年限矿井保有工业储量3.39亿吨，设计可采储量2.29亿吨，按1.5Mt/a的生产能力，考虑1.4的矿井储量备用系数，则T=Z/AK（3-1）其中T——矿井服务年限（年）Z——井田设计可采储量（万吨）A——矿井设计年产量（万吨）K——矿井储量备用系数K=1.4故T=22900/（240·1.4）=71年3.1.3矿井增产和减产期，产量增加的可能性建井后，产量会出现增长，其可能性为：（1）因在设计中考虑90%的工作面正规循环率，投产后由于技术管理水平的提高，突破90%的循环率，故全矿产量会增大。（2）矿井各个生产环节有一定的储备能力，矿井投产后，迅速突破设计能力，提高了年产量。（3）工作面的回采率提高，导致在相同的条件下，产量也会提高。（4）带区地质构造简单，储量可靠，因此投产后有可靠的储量及较好的开采条件。3.2矿井的工作制度根据《煤炭工业设计规范》，矿井设计工作日330天，采用“四六”工作制，即每天四班，其中三班采煤一班准备，采煤班工作6h，准备班工作6h，每天净提升16h。关于本矿井设计生产能力的确定，本矿井设计产量150万吨。采用储量备用系数为1.4，矿井平均服务年限71年。辽宁工程技术大学成人教育学院毕业设计（论文）-8--8-4井田开拓井田开拓方式应根据矿井设计生产能力、地形地貌条件、煤层赋存条件、开采技术条件、装备条件、地面外部条件等因素，通过方案比较或是系统优化后确定。4.1井筒形式及井筒位置的确定4.1.1确定开拓方式的主要依据1)根据已批准的设计文件。2)根据煤层赋存条件：在诸条件中，其中以煤层赋存深浅和冲击层的水文地质条件对开拓方式影响最大，一般煤层赋存深度不超过200m，冲击层厚不大于20m时，水文地质条件简单，多数采用斜井开拓。当煤层赋存深度达200m以上，用斜井或立井开拓要看具体分析，当深度大于500m或冲击层较厚，含水丰富时，绝大多数采用立井开拓。3)根据技术装备。确定矿井开拓方式，必须充分考虑各个主要工艺系统的机械化装备水平。4)根据井型大小和投资多少。5)根据经济效果，初期投资、见效快、收益大。4.1.2开拓方式的确定原则1)贯彻执行有关煤炭工业的技术政策[2]，为多出煤、早出煤、出好煤、投资少、成本低、效益高创造条件。2)合理集中开拓部署，简化生产系统，避免生产分散，为集中生产创造条件。3)合理开发国家资源，减少煤炭损失。4)必须贯彻执行有关煤矿安全生产的有关规定，要建立完善的通风系统，创造良好的生产条件，减少巷道维护量，使主要巷道保持良好状态。5)要适应当前国家的技术水平和设备供应情况，尽量采用新技术、新工艺,发展采煤机械化、综合机械化、自动化。辽宁工程技术大学成人教育学院毕业设计（论文）-9--9-4.1.3井筒形式的选择1)井筒形式的选择根据井筒不同形式，可分为平硐、立井、斜井和混合式。依岭东矿煤层埋藏的特点，即本井田地势平坦，全区海拔在+680米，煤层倾角为0°，陆相沉积，全隐蔽煤田，不具备平硐开拓条件。本井田内表土层不厚，井筒不需要特殊施工法，可以采用斜井开拓，