采矿学兴隆庄煤矿课程设计说明书

目录1 矿井概况与地质特征 .11.1 矿井概述 .11.1.1 地理位置与交通 .11.1.2 动力供应 .11.1.3 地形与河流 .21.1.4 气象 .21.1.4 自然地震 .21.2 井田地质特征 .21.2.1 地质特征 .21.2.2 构造特征 .41.2.3 水文地质 .41.2.4 开采技术条件 .41. 3 煤层特征 .51.3.1 煤质特征 .52 井田境界和储量 .72.1 井田境界 .72.1.1 井田划分的依据 .72.1.2 井田边界 .72.1.3 开采界限 .72.1.4 井田尺寸 .72.2 矿井工业储量 .82.2.1 储量计算基础 .82.2.2 工业储量计算 .92.3 矿井可采储量 .102.3.1 安全煤柱留设原则 .102.3.2 矿井永久保护煤柱损失量 .102.3.3 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 .154.1 井田开拓的基本问题 .154.1.1 确定井筒形式、数目、位置及坐标 .154.1.2 工业场地位置、形状和面积 .164.1.3 阶段划分和开采水平设置及参数 .164.1.4 开拓方案及经济技术比较 .18课程设计总结 .2111 矿井概况与地质特征1.1 矿井概述1.1.1 地理位置与交通兴隆庄矿井位于山东省兖州市境内，井田横跨兖州、曲阜两市。津浦铁路干线纵贯井田东北部，兖济铁路从井田北侧向西延伸，兖石铁路自井田南侧向东延伸，西接京九线，东至石臼所新港，矿区铁路经大东章集配站与津浦铁路相接。公路四通八达，104 国道沿井田东部通过，兖济公路沿井田西部通过，兖邹公路贯穿井田范围，区内地势平坦，交通十分方便。矿井北距兖州市 8 km，东距程家庄 2.1 km，东南距邹城市 14 km。矿井交通位置图见图 1-1。 南 屯 煤 矿 田 庄 井 田 太 平 煤 矿 鲍 家 店 煤 矿 新 集 井 田 落 陵 煤 矿 东 滩 煤 矿 里 彦 煤 田 唐 村 煤 矿 曲 阜 区 兴 隆 庄 煤 矿 北 宿 煤 矿 杨 村 煤 矿 杨 庄 煤 矿本 矿 井 其 它 生 产 矿 及 曲 阜 区北兖 州 市 邹 城 市里 程 表到 站 公 里济 南青 岛徐 州上 海石 臼 所156649162818298徐 州 连 云 港石 臼 所 港兖 州 煤 田 临 沂陶 枣 青 岛新 汶 淄 博肥 城济 南 烟 台渤 海峄 山断 层津浦铁路兖新铁路黄河黄海 滋 阳 断 层图 1-1 矿井交通位置图1.1.2 动力供应矿井供电系统共有两个电源，分别来自济宁电业局的马青变电站和兴隆庄煤泥自备热电厂。来自马青变电站的电源线路共有两回，线路电压等级为 35 kV，导线型号2LGJ-185。运行方式为：一回运行，一回带电热备用。来自兴隆庄煤泥自备热电厂的电源线路共有三回。一回为 6 kV 电源线路，导线型号为 YJLV-3150-6，6 条并用；另两回 35 kV 电源线路，导线型号分别为 YJV22-1150-35 和YJV22-1240-35。1.1.3 地形与河流区内为第四系冲积平原，地形平坦，由东北向西南逐渐降低，坡度极为平缓。地面标高变化于+52 m+44 m 之间，井口附近地势较高，工业广场标高为+49.20 m。除特大洪水外，一般不受威胁。区内有泗河纵贯全区。泗河全长 142 km，河宽 1001000 m，流域面积 2590 km2，最大流量 3380 m3/s；流经本区 3层煤隐伏露头的部分地段，向西南注入南阳湖，属一季节性河流，与第四系潜水有一定的水力联系。1.1.4 气象本区为温带半湿润季风区，属大陆与海洋间过渡性气候，四季分明。据济宁、兖州、邹城气象站 19592001 年的观测资料，年平均气温 14.1，气温最低月为元月，平均气温-2。最高气温为 7 月份，平均气温 29，最高可达40以上。年平均降雨量 712.7 mm，年最小降雨量 347.90 mm，最大降雨量1179.3 mm。雨季多集中在 78 月，有时延至 9 月，其降雨量约占全年降雨量的 65%。年平均蒸发量 1884.8 mm，最大蒸发量多在 47 月，约占全年蒸发量的 45%。风向频率多为南及东南风，年平均风速 2.73 m/s，极端最大风速 24 m/s，最大风速的风向多为偏北风。结冰期由 11 月至翌年 3 月，最大冻土深度0.45 m，最大积雪厚度 0.19 m。1.1.4 自然地震兖州市的地震烈度为 7 度。据中国地质资料年表记载，本区地震活动性不强。但本区无感地震频发。据记载，充州、邹县共发生地震 36 次（截止1999） ，其中破坏性地震 7 次。1.2 井田地质特征兴隆庄井田位于兖州煤田东北隅，属全隐蔽井田。北部以滋阳断层为界，南邻鲍店井田，东接东滩井田，西靠杨村井田，西北以兖州城安全煤柱接上组煤层露头为界。1.2.1 地质特征兖州煤田为一轴向北东、向东倾伏的不对称向斜。兴隆庄煤矿位于兖州向斜的北翼，为一走向北东北西，倾向南北北东，倾角 214的单斜构造。主要含煤地层为下二叠统山西组和上石炭统太原组，煤系和煤层沉积稳定，为华北型含煤岩系, 无岩浆侵入，平均厚度 310 m，全部为第四系冲积层所覆盖，井田地质综合状况如图 1-2。32煤 0.8480.9512.整 合0.619.805分 界砂 岩 上 段 由 杂 色 泥 岩 、 中 、 细 砂 岩 组 成 。综 合 柱 状1:50煤 层 标 志 层名 称 层 间 距 （ m） 岩 性 特 征整 合不 整 合不 整 合 以 紫 红 色 厚 层 细 砂 岩 或 中 、 细 粒 砂 岩 为 主 ， 间夹 细 砂 岩 与 泥 岩 互 层 ， 下 部 岩 性 松 散 ， 底 部 偶 见薄 层 底 砾 岩 ， 本 组 地 层 仅 分 布 在 井 田 的 东 部 边 缘 。 为 灰 色 、 紫 色 等 杂 色 泥 岩 、 砂 质 泥 岩 ， 颗 粒 不 均 。本 组 地 层 仅 在 井 田 北 部 的 83号 孔 和 4号 孔 附 近 有 残 留以 杂 色 粘 土 岩 为 主 ， 间 夹 灰 灰 绿 色 薄 层 粗 、 中 、 细砂 岩 及 粉 砂 岩 。 偶 见 大 羽 羊 齿 、 科 达 木 等 植 物 化 石 。底 部 普 遍 发 育 一 层 灰 灰 白 色 粗 砂 岩 或 含 砾 粗 砂 岩 ，孔 隙 大 ， 硅 质 接 触 式 胶 结 ， 岩 性 稳 定 ， 可 作 为 对 比 标志 。321.07328十 灰5煤 .6八 灰 49.263048.5.10.1七 灰 762.1 煤 3.902.85810七 八九15三 五 灰 046.4粉 砂 岩 为 主 ， 含 煤 7层 ， 其 中 16上 、 7层 煤 稳 定 可 采 。 十 下 ： 浅 灰 灰 色 石 灰 岩 ， 岩 溶 裂 隙 较 发 育 。 上 段 以 深 灰 色 粉 砂 岩 、 泥 岩 为 主 ， 下 段 以 灰 色细 砂 岩 及 灰 绿 色 中 砂 岩 为 主 ， 共 含 薄 煤 12层 ， 灰岩 6层 ， 其 中 五 灰 层 位 稳 定 ， 十 上 灰 岩 较 稳 定 。 三 灰 ： 灰 深 灰 色 石 灰 岩 ， 岩 溶 裂 隙 较发 育 。654 由 暗 灰 灰 黑 色 粉 砂 岩 、 泥 岩 组 成 ， 含 薄 层煤 三 层 ， 第 二 层 灰 岩 较 少 见 。整 合 下 段 为 含 煤 段 发 育 有 第 2、 3层 煤 ， 其 间 为 灰 灰 白色 厚 层 中 砂 岩 夹 粉 细 砂 岩 ， 构 成 煤 顶 板 砂 岩 。 下部 为 灰 深 灰 色 细 、 中 砂 岩 或 粉 砂 岩 ， 为 3煤 底 板 砂岩 。5.81276三 灰 53216煤 .96.9448.23015煤 4.92.857假 整 合7.248.693 浅 灰 青 灰 色 石 灰 岩 ， 上 部 夹 薄 层 铝 质 泥 岩 ，顶 部 岩 溶 裂 隙 较 发 育 。105.2.3.91灰 乳 白 色 石 灰 岩 及 杂 色 铝 质 泥 岩 为 主 ， 含 薄 煤 一层 ， 底 部 为 铁 质 岩 或 铝 质 岩 。 十 四 灰 岩 溶 裂 隙 较 发 育 。5857整 合十 四 灰 .3十 三 灰 0.十 二 灰五 9十 五十 四十 三十 二187十 一6十 .9煤6煤 十 灰2.40.9771厚 度 (m)第 二 段 ： 由 浅 灰 色 、 灰 绿 色 、 杂 色 粘 土 及 中细 砂 质 粘 土 等 组 成 ， 分 布 稳 定 。32.15.032.9 第 四 段 ： 由 土 黄 色 或 褐 黄 色 粘 土 和 粉 砂 质 粘 土等 组 成 ， 分 布 较 稳 定 。 第 一 段 ： 以 含 粘 土 的 中 、 粗 砂 及 砂 砾 为 主 ，中 夹 粘 土 透 镜 体 。 第 三 段 ： 由 深 黄 色 或 深 褐 色 细 砂 以 及 粘 土 、砂 质 粘 土 、 粘 土 质 砂 （ 砂 砾 ） 等 相 间 组 成 。 第 五 段 ： 由 棕 黄 色 为 主 的 粘 土 、 砂 质 粘 土 、 粘土 质 砂 （ 砂 砾 ） 、 砂 （ 砂 砾 ） 层 等 相 间 组 成 。 其中 粘 土 类 约 占 68%。 砂 土 类 由 长 石 、 石 英 组 成 ，松 散 。40.539872.4.52.17.地 层厚 度（ m）地 层 系 统界 系 统 组 235.91.40867新生界 系四第Q中生界 系罗侏J上统 3092.上统P2上石盒子组 1079.二叠系P下统 1下石盒子组 21P08.6山西组 13.97.45太原组本溪组上统 2C系炭石古生界 系陶奥O中下统 21 73.84.20.537.9.04第四系厚度在 132.4235.29 m 之间，平均厚度 184.08 m，分上中下三组，以粘土、砂质粘土，含粘土的砂（砾） ，或砂（砾）等相间组成，不整合于侏罗系之上。侏罗系的上侏罗统，最大残厚 330.46 m，仅保留于本区东南部的边缘地段，由紫红色细砂岩或中细粒砂岩，间夹细砂岩与泥岩互层所组成，底部偶见砾岩，与二叠系成不整合接触。二叠系之石盒子组最大残厚 181.88 m，一般厚度 60 m 左右，以粘土岩为主，间夹细砂岩，其底部全区普遍发育着一层粗砂岩或含砾砂岩，孔隙度大，硅质接触式胶结，岩性稳定，整合于主要含煤地层山西组之上。二叠系山西组厚 84.82152.91 m，一般厚为 129.62 m，为本煤田的主要含煤地层， 含有不可采的 2 层煤和稳定可采的 3 层煤，其中 3 层煤是井田的主采煤层，煤层底部多为细砂岩、粉砂岩互层，有时相变为中砂岩，整合于石炭系之上。上石炭系的太原群厚 148.53185.13 m，一般厚度 173.42 m，以粉砂岩和泥质岩为主，间加中砂岩、粘土岩、薄层灰岩及煤层组成，共含煤23 层，均不可采。中石炭系本溪群厚 21.4936.00 m，一般厚度 28.75 m，以灰岩为主，假整合于奥陶系之上。奥陶系马家沟统总厚 725.20 m，以石灰岩为主，有裂隙和洞穴，与下覆寒武系呈整合接触。1.2.2 构造特征井田位于兖州向斜的北翼。为一倾向南东至北东,倾角 214，一般为48，走向北东至北北西的单斜构造，并发育着次一级小型的宽缓波状起伏。区内北东向逆断层不发育，而北西向的高角度正断层较发育，并具有断层走向的弯曲、分叉、合并、落差时大时小、呈“入”字型构造形态等特点。煤层有古河床冲刷切割。地质构造整体比较简单，但有的采区比较复杂，局部不能开采。1.2.3 水文地质矿井水文地质比较简单。主要含水层为上覆的第四系覆盖层，总厚度平均184.08 m，分上、中、下三组，除中组粘类的厚度占 73%左右，透水性弱，含水不丰富外，其上、下两组均为含水丰富的砂及砂砾岩层。上组含水层局部地段与地表径流和降雨进行垂直渗透补给，补给和排泄条件良好。下组含水层间夹有不稳定的粘土层，其上有中组为隔水层，故含水性虽强，但补给和排泄条件较差，其底部含水层为煤系含水层的主要补给水源。基岩主要含水层对矿井充水直接有关的为第 3 层煤顶部砂岩，第三层灰岩和第十层灰岩。当有断层构造时，其它含水层也可成为奥陶系灰岩水的通道，直接影响矿井安全开采。煤系底部的奥陶系灰岩，厚度在 450750 m 之间，虽然含水丰富， 但因距主采煤层甚远，故近期内对矿井生产不产生影响。根据地质报告预测，矿井正常涌水量为 215.64 m3/h，最大涌水量为 312.13 m3/h。1.2.4 开采技术条件1）地温5据钻孔测定：非煤系地层地温梯度较小，一般为每百米 1.6。煤系地层地温梯度相应增高，一般为每百米 2.7；综合平均梯度每百米2.44。通常-650 m 以上层段的地温不超过 31；-650-750 m 层段的地温为3137。2）瓦斯、煤尘及自然发火根据地质资料，本矿井第 3、16、17 层煤都属于氮气带，沼气和二氧化碳含量很底，均小于 10 m3/t，属低瓦斯矿井。可采煤层均有煤尘爆炸危险，煤尘爆炸指数一般为 37%42%。各煤层都有自燃发火倾向，自燃发火期为 36 个月。1. 3 煤层特征井田含煤地层共含有 26 层煤，总厚度 17.88 m。其中稳定可采的仅有 3 号层煤，煤层厚度为 8.0410.05 m，加权平均厚度为 9.00 m，为特厚煤层，约占煤层总厚的 50.3%，是矿井的主采煤层。煤层倾角为 210，平均 6，为近水平煤层。煤层硬度系数 f2.3。1.3.1 煤质特征本区煤质稳定，各层煤的主要指标变化很小，均为中变质程度的气煤。山西组煤层（第 2、3 层煤）属低硫中灰中等可选至易选煤，为沥青弱玻璃光泽，厚层状，视密度为 1.35 t/m3，煤岩成分以暗煤为主、亮煤次之，煤岩类型为亮暗煤，煤质牌号为气煤 43，属低硫、低磷、低灰分、高发热量之煤种，是良好的动力用煤和炼焦配煤；太原群煤层（第 616、17 层煤）属中灰富硫至高硫的易选煤，不宜单独作炼焦配煤，为动力用煤。表 1-1 煤种和煤质一览表Ma.d(%)Ad(%)Vadf(%)Qgr.d(Mj/kg)Cdaf(%)St.d(%)Y(mm)工业牌号2.35 14.30 39.90 33.30 43.00 0.45 10 QM43煤质情况煤岩成分以暗煤为主、亮煤次之，煤岩类型为亮暗煤，煤质牌号为气煤 43，属低硫、低磷、低灰分、高发热量之煤种，是良好的动力用煤和炼焦配煤。表 1-2 煤层特征表煤层厚度 8.0410.05 m，加权平均厚度为 9.27 m，为特厚煤层煤层倾角 210，平均 6，为近水平煤层煤层硬度系数 f2.36表 1-3 煤层顶底板情况一览表顶底板名称岩石名称厚度（m ） 特性描述中砂岩 20.34灰白色，少量燧石及菱铁质点，粒度相下渐粗，底部以粗粒为主，微层状缓波状层理为主，少量斜层理老顶 粉、中砂岩互层11.5深灰、浅灰色，成分石英为主，下部以细粒为主，粉砂粒细，中层状具缓波状层理发育，中部斜层理为主。下部呈浑浊状层理。直接顶粉砂岩 3.20深灰色，含苛达树等叶化石，显隐伏微波状水平层理。直接底粉砂岩 7.04深灰色，具水平层理。顶部含根化石以下含细羊齿及苛达树化石。老底 中砂 岩 9.22 灰灰白色，致密坚硬，以石英长石为主，钙泥质胶结，斜层理为主。72 井田境界和储量2.1 井田境界2.1.1 井田划分的依据在煤田划分为井田时，要保证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开发。煤田范围划分为井田的原则有：（1）井田范围内的储量，煤层赋存情况及开采条件要与矿井生产能力相适应；（2）保证井田有合理尺寸；（3）充分利用自然条件进行划分，如地质构造（断层）等；（4）合理规划矿井开采范围，处理号相邻矿井间的关系。2.1.2 井田边界兴隆庄井田位于兖州向斜的北翼。东部与兖州向斜轴部的东滩煤矿相邻；北界为津浦铁路和大岗头断层；西南与鲍家店相邻；西部以铺子断层为界；西北与杨村煤矿相邻；南邻为鲍店煤矿。因它处于兖州向斜构造北翼。所以，本井田总体为一单斜构造。但因受到次一级褶曲的影响，如巨王林背