新郑煤电有限责任公司--赵家寨矿井初步设计.pdf

新郑煤也有限责任公司赵家寨矿井初步设计目录1 引言.-1-2 矿区概况及井田地质特征.-3-2.1 矿区概况.-3-2.2 井田地质特征.-5-2.3 井田勘探程度.-9-2.3.1 地质报告的编制情况.-9-2.3.2 勘探类型和基本网度.-9-2.3.3 地质构造对开采的影响.-10-2.3.4 煤层对比的可靠性和稳定性.-10-2.3.5 地质储量的复核、验算及高级储量的范围.-11-2.3.6 水文地质、瓦斯等级、煤质分析等资料的精确程度.-11-2.3.7 对地质资料的评价、存在问题及补充勘探的建议.-11-3 矿井储量、年产量及服务年限.-13-3.1 井田境界.-13-3.2 井田储量.-13-3.2.1 矿井地质资源量.-13-3.2.2 矿井设计资源/储量.-15-3.2.3 矿井年产量及服务年限.-18-4 井田开拓.-21-4.1 概述.-21-4.2 井田开拓.-22-4.3 井筒特征.-25-4.4 井底车场及胴室.-30-4.4.1 井底车场型式.-30-4.4.2 井底车场胴室.-30-4.4.3 井底车场主要巷道和胴室的支护方式.-33-0-4.5 开采顺序及采区、采煤工作面的配置.-34-4.6 井巷工程量和建井工期.-36-5 准备方式.-39-5.1 概述.-39-5.1.1 煤层赋存及开采技术条件.-39-5.1.2 采煤方法的选择.-39-5.2 准备方式.-41-6 矿井运输、提升、排水及采区供电.-43-6.1 井下运输.-43-6.1.1 煤炭及辅助运输方式.-43-6.1.2 矿车的型号和数量.-43-6.1.3 大巷运输设备的选择计算.-43-6.2 矿井提升.-58-6.2.1 主井提升设备.-58-6.2.2 副井提升设备.-64-6.3 矿井排水.-71-6.3.1 主排水设备.-71-6.3.2 副井井底水窝排水设备.-73-6.3.3 采区供电系统.-75-7 矿井通风与安全技术.-78-7.1 通风系统.-78-7.1.1 通风方式和通风系统的选择.-78-7.1.2 风井数目及服务范围.-78-7.2 风量计算及风量分配.-81-7.3 矿井通风阻力计算.-85-7.3.1 矿井通风负压.-85-7.3.2 矿井通风等积孔.-86-7.4 通风设备选择.-86-8 矿井安全技术措施.-88-8.1 预防瓦斯灾害的措施.-88-8.2 瓦斯抽采设备与管路.-89-8.3 预防煤尘灾害的措施.-89-8.4 矿井防灭火.-90-8.5 隔爆措施.-91-8.6 预防井下水灾的措施.-91-9 结论.-92-10 附录I参考文献.-93-11 附录H公式说明.-94-12 附录III致谢.-97-2-引言引言赵家寨矿井资源丰富，煤层赋存条件较好，开采技术条件中等，外部交通、供电、供水等条件便利，用户可靠，市场前景看好。矿井设计生产能力3.OOMt/a,开拓、开采布局合理，回采工艺先进且适合本 矿井条件。从经济评价结果看，全部投资财务内部收益率税后为13.57%,财务净 现值税后为41369.44万元（折现率为10%）,全部投资利润率为8.60%,全部投资 利税率为15.94%。税后投资回收期为9.18年。本项目具有较好的盈利能力，风险 小，抗风险能力强，可在较短的时间内回收投资，财务评价可行。总之，赵家寨矿井的建设，不仅技术可行，而且经济效益显著，对河南省新 郑煤电有限责任公司的发展有着举足轻重的意义，对区域经济的发展亦将会起到 重要作用，社会效益明显。河南理工大学成人高等教育毕业设计（论文）-2-1矿区概况及井田地质特征1 矿区概况及井田地质特征1.1 矿区概况赵家寨井田位于河南省新郑市西侧，行政区划属新郑市辛店镇和城关镇及新 密市大隗镇管辖。其地理坐标为：东经113。34，007 113 43，00，北纬34 23，30 34。26,30。G107国道、郑新公路、京广铁路、京珠高速、郑石高速公路从井田东侧通过,新密公路从井田南部通过（图l-l）o区内绝大部分为第三、四系冲积层覆盖，为平原微丘地形。地势总体比较平 坦，仅西北部冲沟较发育，西部边缘地带出现一些小E陵和零星突起。井田内海 拔标高一般在+100m+175m,平均为+125m左右，相对高差约为75m。本区主要河流为双洎河，属淮河水系。双洎河上游有泊、漆二源，泊水发源 于登封东北阳城山（马岭山），入新郑境约4km,深水发源于新密市白寨乡牌坊沟，入新郑境约1km,泊、漆二水于邓湾寨西汇合，以下河段称为双洎河。双洎河在新 郑市境内流经戴湾、人和寨、云湾、泥河寨、市区、双龙寨，至梨河镇黄湾村出 境入长葛，至扶沟县北流入贾鲁河。新郑市境内河段全长35.5km,河床宽度10 30m,河底平均低于地面16m,正常流量2m3/s,平均行水深度0.5m,河底坡降1/200 1/1200,河底岩性为沙壤土。双洎河为常年性河流，该河自西北向东南流经本井 田。河流流量受季节影响较大，旱季较小，雨季较大。根据新郑市人和寨观测站 资料，最大洪水流量为256 nl3/s,洪水位标高为+122.33m。本区属大陆性半干旱气候，其特点是干湿季节性交替明显，年温差较大，四 季分明，夏季炎热，冬季寒冷，春秋两季气候宜人。年平均气温14.1C,月最高 气温38.6C（1976年6月），月最低气温为-8.1（1977年1月）。每年6图1-1赵家寨矿井交通位置图河南理工大学成人高等教育毕业设计（论文）9月为雨季，年最大降水量为977.lmm（1954年），最小降水量为213.9mm（1985 年），年均降水量为592.6mm。年蒸发量为16802041mm。本区风向风力随季节交 替变化，夏季多东南风和南风，冬季多西北风和北风，年平均风速2.37m/s,最大 风速为18m/so月平均相对湿度8月最大为83%,1月最小为63%,年平均相对湿 度为70%o年均霜期为159天，年均雾日为32天。结冰期一般为12月至翌年3月，冻土深度为lOOmni150ninb 积雪厚度150 mm200mmo根据河南省地震局资料，本区历史上未发生过大的地震，按照建筑抗震设 计规范（GB500H2001）附录A我国主要城镇抗震设防烈度设计基本地震加速 度和设计地震分组划分，本矿井所在地区新郑市抗震设防烈度为7度，设计基 本地震加速度值为0.10g,设计地震分组为第一组。赵家寨井田属于郑州矿区新密煤田。新密煤田面积780 km?,以新密市、新郑 市为主，新密市已全部开发，新郑市为规划开发区。根据新郑市煤炭资源赋存分 布情况和构造特点，目前该区主要规划为三个井田和一个勘查区：-4-1矿区概况及井田地质特征赵家寨井田：地质资源量438.34Mt,其中能利用资源量387.56MJ王行庄井田：地质资源量316.33Mt,规划矿井生产能力李粮店井田：地质资源量269.23Mt,目前正在进行项目建设的前期准备工作。位于赵家寨井田东北部的贾梁勘查区：地质资源量181.45M（普查）。赵家寨矿井工业场地位于新郑市辛店镇，辛店镇现代通讯设施完备，信息传 播方便、快捷，通讯网络与全国联网运行。并开办了 ADSL32宽带、数字数据专线（DDN）、分组交换、电话信息、图文传真、邮政特快（EMS）等20多项新业务。工业经济发展迅猛，拥有亚洲最大的机制水泥瓦生产基地，年产3.2亿张机制水 泥瓦，占全国总产量的三分之一，享有中国“第一瓦乡”之美誉，产品畅销全国 各地，出口到蒙古、俄罗斯等国。辛店镇镇域企业260家，初步形成了能源、建 材、机电、化工、食品、卷材六大支柱产业。围绕能源开发，辛店镇已形成煤电、水泥、焦炭、铝等产业链，被新郑市委、市政府确定为能源建材工业园。矿井电源取自胡庄和辛店兴龙变电站，水源主要利用矿井排水处理后复用，矿井电源水源情况可靠。1.2 井田地质特征赵家寨井田内地层均被新生界地层覆盖，由老到新依次为寒武系上统、奥陶 系中统、石炭系中上统、二叠系及第三、四系，简述如下：1、寒武系上统长山组（3ch）：钻孔揭露最大厚度为154.41m,岩性以灰、灰白色厚层状白云质灰岩为主，夹薄层状泥灰岩、钙质泥岩、砂质泥岩及细 状石灰岩。裂隙具方解石脉，见不规则状溶洞。与下伏地层平行不整合（假整合）接触。河南理工大学成人高等教育毕业设计（论文）2、奥陶系中统马家沟组（Q2m）：钻孔揭露厚度为25.3379.95m,平匀54.70m。图1-2井田构造纲要图为灰色中厚层状石灰岩，上部夹泥灰岩，下部夹砾屑灰岩，底部为钙质泥岩 和砂质泥岩。与下伏地层平行不整合接触。3、石炭系（C）缺失下统，中上统揭露厚度49.36131.39m,平均86.71m。-6-1矿区概况及井田地质特征4、二叠系(P)区内西部有零星出露。据钻孔揭露，井田内二叠系保留不全，石千峰组上部 第四段与第三段上部受蚀殆尽。保留厚度661.781037.16m,平均829.46m,含 煤24层，分上下两统，与下伏地层整合接触。新密煤田地处秦岭纬向构造带北亚带一一嵩箕隆起带东段，风后岭与荥巩背 斜之间，基本构造形态为一西窄东宽、轴向近东西，西端仰起、东端倾伏的复式 向斜构造(新密复式向斜)，区内构造形迹以断裂为主，伴有发育程度不同的褶皱,其中走向近东西的断裂规模大，延展长，多为南升北降、倾向北东的高角度正断 层。本区主体构造为一两翼地层产状平缓，倾角315,轴向NWWSEE的宽缓 背斜构造。井田内断裂构造发育，共有断层18条。表1-2-1煤层特征表煤层 名称两极厚度 平均厚度(m)煤层结构稳定程度煤层间距(m)七40.49-2911.11含夹肝1-2层，较简单较稳定，局部可采38.50-98.50二 30-6.981.37含夹肝1层，较简单不稳定，大部可采153.305.04-39.50二 10-21.755.50含夹肝12层，较复杂较稳定，主要可采18.6054-128.00一 10-4.551.46含夹肝层，较简单不稳定，大部可采80.35顶板：伪顶多为炭质泥岩、页岩，易破碎，伪顶厚度00.5m,局部厚度达到 1.5mo伪顶零星分布在中部911、904孔以及东南部的1614、2202孔附近。泥岩、砂质泥岩顶板主要在3勘探线以东，与砂岩顶板相间分布，厚度1.1n.23m,占 井田面积40%左右，岩石结构致密，抗压强度15.328.2MPa,一般较稳定；砂岩 顶板全区均有分布，占井田面积50%左右，厚度1.133nb平均11.06m,岩石致 密、坚硬，抗压强度21.4168.4MPa。由此可见，大部分区段二】煤顶板为砂岩老 顶，岩石力学强度较高稳固性较好，在断层发育处及背斜轴部地带，岩石原生结 河南理工大学成人高等教育毕业设计（论文）构遭到破坏，裂隙较发育，容易造成巷道矿压显现强烈。底板：伪底多为炭质泥岩，易破碎，主要分布在508505孔、官刘庄断层以 及14081803孔一带，占井田面积的15.8%o砂岩底板主要分布在5087012钻 孔、12071107钻孔以及19n2205钻孔附近,占井田面积13.2%,厚度1.1 10m,平均3.8m,岩石抗压强度为53.2193.lMPao泥岩、砂质泥岩为大面积分 布的直接底板，厚度0.7517.19m,平均3.10m,层理普遍发育，岩石抗压强度 7.886.IMPa,属较稳定底板。区内有两条河流，双洎河和沂水河。最高洪水位标高，一般为+102.33m+103.31m,新郑市西关双洎河桥位置洪水位标高为+105.68m,其桥面标高为+108.04m,洪水期对地面建筑无影响，河流距主要开采煤层二1煤约400m左右，且对地下水的补给仅限于局部地段，补给量很小，对开采影响不大。井田西部瓦斯成分以CH4为主，为沼气带范围，两极值为6.4398.71%,次为 岫和CO2。中东部瓦斯成分则以2和CO2为主，为瓦斯风化带，CH4成分较低木区瓦 斯呈西高东低的特征，总体东北部属瓦斯风化带，西南部为瓦斯带范围。CH,含量 总的变化趋势是随煤层埋深的增大而升高。根据矿井煤层瓦斯含量结合瓦斯含量 等值线图分析，矿井后属低瓦斯矿井。七八二3和二1煤层火焰长度分别为10mm、141nm和10mm；加岩粉量分别为40%、43%和43%,结论为均有爆炸危险性。一煤无煤尘爆炸性资料。通过地质报告钻孔样品燃点测试结果，确定二3和二煤层均为不易自燃煤层。二煤宏观煤岩成分不易分辨，二3煤、一 煤均以亮煤为主，可见镜煤条带，为半亮型。七4煤以亮煤为主，可见暗煤，为半暗半亮型。二1、二3和一 1煤中矿物含量较少，以粘土矿物为主，次为硫化物和碳酸盐等。一煤硫化物远远高于二1、二3煤层，七4煤层粘土矿物达18.9%,硫化物、碳酸 盐、氧化物则均匀分布。各煤层粘土矿物多呈侵染状、团块状或微细层状分布，黄铁矿则呈团块状、球状分布，碳酸盐多呈裂隙充填物，少量为细脉状，氧化物 类矿物含量甚微。-8-1矿区概况及井田地质特征表1-1各煤层元素分析结果表煤层原煤()浮煤()H/C(原子比)CdarHdarNdar(O+S)dafCdarHdatNdar(O+S)daf七489.785.561.323.2990.345.291.213.150.702二 390.494.241.393.8891.714.251.372.670.556二 189.923.991.624.4791.474.121.602.810.541一 186.703.860.918.5388.373.870.936.830.5261.3 井田勘探程度1.3J地质报告的编制情况本区地质工作历时较长，地质勘探工作是在河南省煤田地质局一队1978年提 交的详查报告基础上，于1981年至2002年分阶段进行的，前后共分为三个阶段。第一阶段为19811989年，主要任务是查明主要含水层的水文地质特征及水 文地质边界条件，基本查明边界断层的水文地质和地温特征，基本查明主要可采 煤层顶底板岩性组合特征，预测煤层底板可能突水地段、突水量、水质及其变化 情况。第二阶段为19921993年，该阶段主要任务是查出第一水平内落差等于和大 于30nl的断层，查明七八二3、二1、一 1煤层的厚度、结构和可采范围，查明二1 煤层露头位置，计算可采煤层各类别资源储量。第三阶段20012002年，该阶段主要完成了补钻及全部野外地质工作，同时，通过对地质资料的细致分析研究，最终提交了河南省新密煤田赵家寨井田勘探 报告。1.3.2 勘探类型和基本网度本区构造复杂程度中等，二煤层较稳定，勘探类型属二类二型。以500m的 网度圈定A级储量，1000m的网度圈定B级储量，2000m网度圈定C级储量，以C 河南理工大学成人高等教育毕业设计(论文)级网度的1/2线距圈定D级储量。七4、二3、一 I煤层属较稳定不稳定煤层，其勘探类型为二类二型三型，结合本区勘探工程实际控制情况，以7501n的网度圈定B级储量，1500m的网度圈 定C级储量，以C级网度的1/2线距圈定D级储量。处在A级和B级储量块段内的断层、薄无煤带及煤层风氧化带附近，一般沿 其边界向外留设50m圈定C级储量。根据井田内地质构造及煤层赋存条件，勘探类型和网度符合地质勘探规范要 求。1.3.3 地质构造对开采的影响本井田主体构造为两翼地层产状平缓的宽缓背斜构造，井田内共有断层18条,断裂构造发育，全区构造复杂程度属中等。断层对矿井的开采影响较大，矿井生 产时必须予以重视。1.3.4 煤层对比的可靠性和稳定性本区煤岩层对比主要根据标志层、层间距、煤层、岩性特性、测井曲线、煤 质特征等进行了对比，认为主要可采煤层层位清楚，对比可靠。表1-2煤层特征表煤层 名称两极厚度 平均厚度(m)煤层结构稳定程度煤层间距(m)七40.49-2.011.11含夹阡1-2层，较简单较稳定，局部可采38.50-98.50二 30-6.981.37含夹肝1层，较简单不稳定，大部可采153.305.04-39.50二 10-21.755.50含夹研12层，较复杂较稳定，主要可采18.6054-128.00一 10-4.551.46含夹肝层，较简单不稳定，大部可采80.35-10-1矿区概况及井田地质特征1.3.5 地质储量的复核、验算及高级储量的范围根据国土资源部矿产储量中心国土资矿评储字20037号河南省新密煤田赵 家寨井田勘探报告矿产资源储量评审意见书，经评审认定，勘探报告的各项 勘查工作达到了勘探程度，资料齐全，编制符合要求，能够反映全部勘探成果。资源储量计算方法正确，参数合理，计算结果可靠，可以作为矿井建设设计的依 据。根据勘探报告，井田勘探面积50km2,共获得能利用资源量387.56MJ1.3.6 水文地质、瓦斯等级、煤质分析等资料的精确程度勘探过程中，查明了煤层顶底板充水含水的性质，查明了断层的水文地质特 征，客观分析了井田的充水因素，确定了水文类型，对矿井涌水量作了预测，并 对矿井设计和生产提出了建设性意见。井田内二煤瓦斯呈西高东低的特征，总体东北部反属瓦斯风化带，西南部为 沼气带范围。根据矿井煤层瓦斯含量和生产能力预测，矿井生产时瓦斯相对涌出 量为4.436川3/。绝对瓦斯涌出量为30.806m3/min,矿井皮属低瓦斯矿井。通过对井田煤样的各种项目的分析化验，主要煤质指标比较清楚，可以满足 生产需要。1.3.7 对地质资料的评价、存在问题及补充勘探的建议赵家寨井田勘探类型和网度符合地质勘探规范要求和客观实际，各项勘探工 程质量和勘探研究程度高，地质基础资料齐全、准确、可靠，对井田构造、可采 煤层的厚度、结构、产状及分布已查明，煤的用途已评价，储量数据可靠，可以 满足矿井设计的需要。勘查级别较高的区域主要分布在井田中部区域。为查清小断层等地质构造，确保首采区资源的可靠性，使矿井移交后能很快达产、稳产高效，建设单位在首 采区域补充了三维地震勘探工作。同时设计建议对5线以西至井田边界的首轮接 替区域在适当时机也适当补充勘探工作，以保证矿井的长期稳产。另外，应采用综合方法对矿井涌水量及断层突水的可能性等进一步核定，以 河南理工大学成人高等教育毕业设计（论文）利生产安全。矿井揭露煤层后，尽早请具有资质单位对矿井瓦斯等级、煤层自燃 倾向性和煤尘爆炸危险性等安全基础参数进行鉴定。若鉴定资料及地质资料与井 田地质勘探报告相差较大时，需修改安全设施设计相关内容。-12-2矿井储量、年产量及服务年限2矿井储量、年产量及服务年限2.1 井田境界根据河南省新密煤田赵家寨井田勘探报告及其矿产资源储量评审意见书（国土资矿评储字20037号），国土资源部国土资矿划字2008046号关于河南 省新郑煤电有限责任公司赵家寨煤矿矿区范围的批复（2008年9月），赵家寨矿井井 田范围为：北部以大隗断层为界，南部西段以欧阳寺断层为界，南部东段以新密 公路为界，西部以二1煤-800m底板等高线为界，东部以贾梁断层和二1煤露头线 为界。地理坐标为：东经113。34，00113。43，00，北纬34。23，30 34 26，30。井田东西走向长13.5km,南北倾斜宽34km,面积约50klli?22井田储量2.2.1 矿井地质资源量参与地质资源量计算的共有4层煤，分别为一|煤、二煤、二3煤和七4煤。其中二I煤属于主要可采煤层，一 I煤、二3煤和七4煤属大部分可采煤层。矿井共 获得地质资源量438.34Mt,由于一 I煤距奥灰较近，受奥灰岩溶裂隙承压水的影响，目前的开采技术条件尚不成熟，故列为暂不能利用资源量。一 煤地质资源量为 50.78Mt o赵家寨井田能利用的地质资源量为387.560Mt,其中二1煤319.310Mt,占 82.4%；二3煤58.030 Mt,占15.0%；七4煤10.220Mt,占2.6%。井田能利用地质资源量详见表2-lo河南理工大学成人高等教育毕业设计(论文)单位：Mt表2-1赵家寨井田能利用地质资源量汇总表储量 类别煤层 编号煤类储 量ABCDA+B+C+D能 利 用 储里二 1PM61.7970.4575.9425.89234.07WY85.2485.24小计61.7970.45161.1825.89319.31二 3PS3.6110.725.9820.31PM8.8424.6333.47WY4.254.25小计12.4539.605.9858.03七4FM5.634.5910.22小计5.634.5910.22合计FM5.634.5910.22PS3.6110.725.9820.31PM61.7979.29100.5725.89267.54WY89.4989.49合计61.7982.90206.4136.46387.56河南省新密煤田赵家寨井田勘探报告矿产资源储量评审意见书中，根据 矿产资源量套改技术要求，对矿井资源储量按新标准进行了套改。二和二3煤A+B 级套改为121b及121,C、D级套改为122b和122,其中基础储量按0.5的可采系 数计算预可采储量。七4煤层C级套改为332,D级套改为333。一】煤层属高硫煤 层，且水文地质条件复杂，A+B级套改为2S21,C和D级套改为2S22O套改后的 结果为：预可采储量(121)72.35Mt；预可采储量(122)116.33Mt；探明的经济基础储量(121b)144.69Mt；控制的经济基础储量(122b)232.65Mt；控制的内蕴经济资源量(332)5.63Mt；推断的内蕴经济资源量(333)4.59Mt；探明的(预可研)次边际经济资源量(2S21)3.24Mt；控制的次边际经济资源量(2S22)47.54Mto分煤层、分水平、分块段的地质资源量详见表2-2。-14-2矿井储量、年产量及服务年限表2-2赵家寨井田地质资源量汇总表 单位：Mt层编号地质资源量二 1二 3七4合计赵家寨井田（能利用部分）-325m以浅178.34942.60810.220231.177-325m以深140.96115.4220156.383合计319.31058.03010.220387.560注：报告中一 1煤暂不能利用煤炭资源储量（2S21+2S22）为50.78Mt。根据煤炭工业矿井设计规范：矿井工业资源/储量=121b+122b+332+333Xk=144.69+232.65+5.63+4.59X0.8=386.642 Mt经计算，赵家寨井田的工业资源/储量为386.642M,其中二】煤319.31Mt,二3煤58.03M3七4煤9.302MJ 一1煤层属高硫煤层，且水文地质条件复杂，套 改后为次边际经济资源量，按规范规定不计入工业资源/储量。2.2.2 矿井设计资源/储量矿井设计资源/储量是矿井工业资源量/储量减去设计计算的断层煤柱、防水 煤柱、井田境界煤柱、地面建（构）筑物煤柱等永久煤柱损失后的资源/储量。为保证矿井的安全生产，矿井需要留设的安全煤柱有：1）断层煤柱采用矿井水文地质规程中导水断层防隔水煤柱留设公式，计算导水断层 煤柱。L=0.5kM 包（m）、V kP、，式中：k安全系数；取2.5；M一煤层厚度,取5.5m；p水头压力,2.59.2MPa；kp一煤的抗张强度，取O.IMPa。井田断层较多，且以高角度正断层为主，经计算在断层两侧，留设60114nl 宽的煤柱。同时，底加强断层导水性以及水头压力和煤岩抗张强度的研究，以便 及时调整煤柱宽度，确保安全生产。河南理工大学成人高等教育毕业设计（论文）2）村庄及地面建构筑物煤柱井田内地面村庄较多。根据建设单位意见结合矿区经验，对开采影响较大的 村庄进行搬迁；对开采影响较小或村庄规模较大搬迁困难的村庄考虑留设煤柱。其岩层移动角为：表土二45。，基岩6二75。，B=63。，y=75。留设煤柱的村庄主要包括初期的赵家寨、谷庄、周庄及后期的东土桥、人和 寨、马寨、后小庄、前小占庄、官庄。另外，由于南水北调干渠煤柱尺寸较大，杨楼、王老庄、徐庄可考虑充分利用干渠煤柱来避免村庄受开采的影响和破坏。另外，在井田东部井田边界附近还存在郑韩故城的北部城墙、宫殿遗址和金 须胡庄墓葬区三处国家级文物。由于均位于南水北调中线干渠以东，且位于井田 边界附近，为矿井最后期开采的范围，因此对井田的开拓与开采影响较小。设计 对三处国家级文物区均按留设煤柱考虑。3）井田境界煤柱井田境界煤柱以计算的断层煤柱为准，但不小于20联4）南水北调中线干渠防水煤柱对南水北调中线干渠按建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开 采规程中的相关规定，留设防水安全煤柱。Hsh=Hu+Hb+Hfe式中：Hsh防水煤柱垂高，m；Hu导水裂隙带最大高度，m；Hb-保护层厚度，m；Hfe基岩风化带深度，mo根据煤层上覆岩性特征，结合矿区内煤层防水煤柱留设经验，经计算，初步 计算干渠两侧煤柱宽度为750920m。由于规划的南水北调工程位于矿井后期（约 40a左右）开采影响范围之内，后期开采时皮根据实测的井上下数据结合实际实施 的南水北调干渠工程情况对安全煤柱尺寸进行核准。5）其它煤柱留设（采区）边界煤柱：沿各采区边界两侧各留设10m煤柱。G107国道位于井田东部边界附近，后期开采时根据实测的井上下数据对是否 留设安全煤柱尺寸进行确定。风井工业场地布置及地面供电线路走廊和采区上山位置方向基本一致，以尽 量减少保护煤柱尺寸。-16-2矿井储量、年产量及服务年限矿井设计资源/储量计算结果详见表2-2-3o矿井设计资源/储量减去工业场地和主要井巷煤柱的煤量后乘以采区回采率，为矿井可采储量。工业场地保护煤柱：矿井工业场地按I级保护级别维护，围护带范围取20m,其岩层移动角为：表土二45。，基岩6二75。，B=63。，=75。采区回采率按照设计规范要求，厚煤层不小于75%,中厚煤层不小于80%,薄煤层不小于85%O经计算，赵家寨井田设计可采储量为223.981M,其中二1煤为183.411Mt,二3煤为33.811Mt,七4煤为6.759 Mt,其中-325m水平以浅的设计可采储量为 145.245Mto矿井设计可采储量详见表2-4。表2-3赵家寨井田设计资源/储量汇总表 单位：Mt煤层水平工业 储量煤 柱设计 储量边界断层地面建筑河流（含文物保护、南水北调干渠）小计二 1-325m以上178.3491.57410.93810.47922.991155.358-325m以下140.9612.44617.02024.25843.72497.237小计319.314.02027.95834.73766.715252.595二 3-325m以上42.6080.7544.8035.76211.31931.289-325m以下15.4220.0760.4860.5831.14514.277小计58.030.8305.2896.34512.46445.566七4-325m以上9.3020.1060.2610.0100.3778.925-325m以下000000小计9.3020.1060.2610.0100.3778.925合 计386.6424.95633.50841.09279.556307.086河南理工大学成人高等教育毕业设计（论文）表2-4赵家寨井田可采储量汇总表 单位：Mt煤层水平设计 储量煤柱开采损失可采 储量工广巷道小计二 1-325m以上155.3586.8276.82732.677115.854-325m以下97.23710.62610.62619.05467.557小计252.59517.45317.45351.731183.411二 3-325m以上31.2892.9992.9995.65822.632-325m以下14.2770.3030.3032.79511.179小计45.5663.3023.3028.45333.811七4-325m以上8.9250.9730.9731.1936.759-325m以下0000.0000.000小计8.9250.9730.9731.1936.759合 计307.08621.72821.72861.377223.9812.2.3 矿井年产量及服务年限1、矿井工作制度矿井年工作日330d,每天四班作业，三班生产，一班准备，每天净提升时间 16ho2、储量及服务年限赵家寨井田可采储量为223.981M,从矿井设计生产能力及服务年限来看，井 田具备建设大型矿井的资源条件。由表2-2-1可知，生产能力4.OOMt/a时，服务 年限偏小，不能满足设计规范的要求。生产能力3.00Mt/a时，对照设计规 范要求，其服务年限也稍微偏小，但一水平服务年限满足规范要求的30a的要 求。而生产能力为2.40Mt/a、1.80Mt/a时，则全矿井及一水平服务年限均能满足 设计规范要求，但服务年限特别是一水平服务年限又显得偏长。从煤层赋存条件，同类矿井生产实践及对本矿井工作面装备看，二煤布置一 个工作面可以保证1.20l.50Mt/a左右的生产能力，而0.9 Mt/a的设计生产能 力不能充分发挥人机潜力和投资效益，L 80 Mt/a则对设备和管理水平等要求较高，增加了达到设计生产能力的难度。井田内断裂构造多，除落差较大的断层（精查 勘探已发现）之外，难免还会有许多影响工作面推进的小断裂构造存在。另外，井田部分块段地温较高，水文地质条件中等偏复杂，以上条件均是影响工作面产 量提高的重要因素，这从邻近矿区的开采实践中也得到了证实。因此，设计认为二1煤一个工作面生产能力按1.20L50Mt/a考虑，既能符-18-2矿井储量、年产量及服务年限合目前实际水平，又具有一定的先进性，较为适宜。赵家寨井田可采储量为223.981Mt,规模按3.OOMt/a考虑，储量备用系数采 用1.4,则计算矿井服务年限为53.3ao其中，-325m水平以上可采储量为 145.245M3 服务年限为34.6a。需要说明的是，位于井田东北部的览梁勘查区：地质储量181.45Mt（普查），由于地质条件相对复杂，位于新郑市城区附近，单独建井的难度非常大，可考虑 作为矿井的后备区，以充分有效利用资源。河南理工大学成人高等教育毕业设计（论文）-20-3井田开拓3井田开拓3.1 概述本井田为新生界地层所覆盖的隐伏煤田，井田地表地形较为平坦，新生界表 上层厚度从数十米到400nl不等，西南薄，东北厚。主采煤层二1煤埋深230930m,倾角大部分812。，局部稍大，但也在25以下，水文地质条件中等偏复杂。矿井 具备立井或斜井开拓的条件，需结合井口位置比较确定。针对本井田的具体特点，在选择井口位置及开拓方式时，主要考虑以下因素:1、地形及地势：井田范围内绝大部分被第三、第四系冲积层覆盖。冲积层厚 度变化趋势为西、南薄，东、北厚，西部和南部为数十米厚，东部边缘为400nl以 上，中部在200m左右。区内地势平坦，村庄密集，从井筒施工条件来看，井口位 置宜选在表土层相对较薄的东南部位置。2、交通：井田东部边界附近有107国道，京广铁路和京珠高速公路通过；井 田北部有新密铁路专用线通过，井田南部为新密公路、新密至刑口铁路，井口位 置的选择成靠近现有的交通设施，减少新修公路长度，从而降低矿井建设投资。3、煤层埋藏深度及开采垂高本井田主要开采煤层为二煤，二煤最高的见煤标高位于海沱背斜轴上的 1052孔,标高为T09.07nl，最深开采标高为-800m,煤层的赋存垂高最大为690.93m。主采的二煤煤厚沿走向、倾向虽有所变化，但变化不大、煤层较稳定。矿井的开 拓方式要考虑煤层的埋藏深度及开采垂高，合理进行开拓开采布置，减少生产环 节和掘进工程量。4、由于受到多级构造复合控制，致使区内构造复杂化，源沱背斜控制着煤层 的赋存形态，为中间隆起的拱形结构。井田南北边界均为落差较大的断层。井筒、井底车场及井下主要开拓巷道底尽量避开断层带，少穿大的断层，确保施工和生 产安全。5、井田走向长13.5km,倾斜宽34km,面积50kmz左右。沿走向的储量中心 在911线附近，沿倾斜方向的储量中心在海沱背斜轴南部，井口位置宜尽量靠 近储量中心，以减少矿井总体运营费用。河南理工大学成人高等教育毕业设计（论文）6、井田内勘查程度最高、地质和水文条件相对简单、煤层储量丰富、开采技 术条件好的区域主要分布在东土桥断层以西、官庄断层以北，513线之间的块段。该块段宜作为矿井初期投产采区，便于迅速达产和增产，取得良好的经济效益。井口位置宜尽量靠近投产采区位置，以减少矿井初期井巷工程量。3.2 井田开拓通过对影响木矿井井口及工业场地位置选择的各种因素分析，本着“有利于 整个井田的开发，有利于矿井初期生产、后期接续，减少矿井的基建投资和煤柱 损失，有利于地面工业场地布置，提高矿井建设和生产期间安全性”的原则，结 合开拓方式，经初步优化比较，设计提出了四个井口位置、五个井田开拓方式方 案。方案I（赵家寨方案）：井口位置位于赵家寨村东，结合开拓方式，方案I又 分为方案L（一对立井开拓）和方案L（一立一斜联合开拓）两个方案。方案L：赵家寨东一对立井开拓方案。该方案主副井井口位于赵家寨村东约 120210m,10-4孔西北约200m。井口标高+139m,井筒落底水平标高-325m。主 立井井筒直径为5.0m,装备一对20t箕斗，副立井井筒直径为6.5m,装备一对（一 宽一窄）1.5t双层四车罐笼。方案12：赵家寨东一立一斜联合开拓方案。该方案井口位置位于赵家寨东约 120210m,井口标高+139m,主斜井落底标高T50m,和首采区输送机上山（-325-150m）直接连接。副立井落底水平标高-325m。主斜井倾角a二16,斜长L=1048m,采用B=1200mm钢丝绳芯带式输送机运煤；副立井井筒直径为6.5m,装备一对一 宽一窄1.5t双层四车罐笼。开拓方式见图2-3-4,5O方案II（东土桥方案）：东土桥东南一对立井开拓方案。该方案井口位置位于 东土桥村东南约550nb井口标高+131m,井筒落底水平标高T30m,井筒深度261m。主立井井筒直径为5.0m,装备一对20t箕斗，副立井井筒直径为6.5m,装备一对 一宽一窄单层二车罐笼。开拓方式详见图2-3-6,7O方案III（袁集方案）：即袁集东南一对立井开拓方案。该方案井口位于袁集 村东南约400m,井口标高+146m,落底水平标高T30nb井深276m。开拓方式详见 图 2-3-8,9o-22-3井田开拓方案IV（界牌方案）：即界牌村南一对立井开拓方案。井口位于界牌村南约 400nl处，井口标高+143m,井筒落底水平标高-325m,井深468m。主立井井筒直径 为5.0m,装备一对20t箕斗，副立井井筒直径为6.5m,装备一对一宽一窄1.5t 双层四车罐笼。开拓方式见图2-3-10,11。各井口位置及开拓方式方案综合分析评价如下：方案I（赵家寨方案）和方案II（东土桥方案）井口与工业场地位置分别位 于井田初期开发块段的南北边界附近。方案II（东土桥方案）落底水平浅，为浅 部井方案，井筒较短，初期投资省，初期运营费用少；方案I（赵家寨方案）井筒 相对较深，初期投资稍大，但有利于采区接替和后期开发。两个方案各有优缺点，需技术经济比较确定。方案III（袁集方案）井口距井田的储量中心较近，工业场地地面条件较好，井筒深度浅，初期投资省，但该方案首采区较好的开采块段成为工业广场煤柱，对投产采区的工作面布置影响较大，不利于矿井的初期开采。另外，由于地质 构造的原因，该方案井筒落底标高只能到-130m,先期无论是开采海沱背斜轴南翼 还是北翼，均是下山开采，矿井初期的排水、运输环节多，通风困难，生产条件 差，不利于稳定矿井产量。同时，井筒落底水平浅，不利于向深部延伸，对整个 井田的开发不利。因此，方案ni不再进行更详细的分析比较。方案IV（界牌方案）井口及工业场地位置表土层较薄，厚度约51nb距离断层 较远，井筒及车场帆室施工容易，矿井初期投采的西部采区和接续的中部采区均 为双翼采区，且西部块段可采用上下山开采，矿井采区接续条件较好。但该方案 井口位于井田西部，位置偏西距井田走向储量中心约2km,先期开发的井田西部块 段，勘查程度相对较低，煤层瓦斯含量较高，且不利于矿井向东部发展，因此，方案IV也不宜作为矿井开拓的推荐方案。根据以上分析，结合开拓方式，设计对方案I和方案H进行了进一步的技术 经济比较，方案n为