采矿工程毕业设计（论文）-临沂矿务局古城矿1.8Mta新井设计【全套图纸】

中 国 矿 业 大 学 本科生毕业设计 姓 名： 学 号：21056006 学 院： 应应用技用技术术学院学院 专 业： 采采矿矿工程工程 设计题目：临临沂沂矿务矿务局古城局古城矿矿 1.8Mt/a 新井新井设计设计 专 题：深部深部矿矿井开采冲井开采冲击击地地压压的的预预防与治理防与治理 指导教师： 职 称： 教教 授授 2009 年 6 月 徐州 摘 要 本设计包括三个部分：一般部分、专题部分和翻译部分。 一般部分为古城矿 1.8 Mt/a 新井设计。古城煤矿位于山东济宁，交通 便利。井田东西走向 6.5km，南北宽 25km，井田总面积为 16.62km2。主 采煤层为 3 号煤，平均倾角为 9，煤层平均总厚为 8.75 m，井田地质条 件简单。 井田工业储量为 194.71 Mt，矿井可采储量 139.51Mt。矿井服务年限为 59.61 a，最大涌水量为 430 m3/h。矿井瓦斯涌出量较低,为低瓦斯矿井， 瓦斯相对涌出量为 2.54m3/t，瓦斯绝对涌出量为 10.34m3/min。 井田为立井单水平开拓。大巷采用胶带运输机运煤，辅助运输采用电机 车和无极绳连续运输，矿井通风方式为中央并列式通风。 矿井年工作日为 330d，工作制度为“三八”制。 一般部分共包括 10 章：1.矿区概述及井田地质特征；2.井田境界和储 量；3.矿井工作制度及设计生产能力、服务年限；4.井田开拓；5.准备方 式-带区巷道布置；6.采煤方法；7.井下运输；8.矿井提升；9.矿井通风与 安全技术；10.矿井基本技术经济指标。 专题题目: 深部矿井开采冲击地压的预防与治理 翻译部分主要内容: 采动对工作面内瓦斯释放的影响 英文题目为: INFLUENCE OF TREMORS INDUCED BY MINING ON THE LIBERATION OF METHANE IN TO WORKINGS 全套图纸，加全套图纸，加 153893706153893706 ABSTRACT This design includes of three parts: the general part, special subject part and translated part. Mine the general part of the ancient city of 1.8 Mt / a new well design. Mine is located in Jining city in Shandong, transport facilitation. East-west Waida 6.5km, north-south width 2 5km, total area of the mine 16.62km2. For the main coal seam of coal on the 3rd, the average angle of 9 , the average total seam thickness is 8.75 m, Waida simple geological conditions. Mine industrial reserves of 194.71 Mt, mine recoverable reserves 139.51Mt. Shaft length of service for 59.61 a, the largest water yield for the 430 m3 / h. Lower gas emission in coal mine for the low-gas coal mine. For single-level mine shaft to open up. Roadway used coal belt conveyor, auxiliary transport wuji rope used for transport, for the central ventilation shaft ventilation tied. Mine was working for the 330d, system as a “38“ structure. The general part of a total of 10 chapters: 1. Mine and mine geological features outlined; 2. Waida realm and reserves; 3. Mine system and design capacity, length of service; 4. Waida development; 5. To prepare the way - with the district roadway layout ; 6. mining methods; 7. underground transport; 8. mine hoist; 9. mine ventilation and security technologies; 10. mine the basic technical and economic indicators. Thematic topics for the deep mining of rock burst prevention and treatment. 一一 般般 部部 分分 一般部分一般部分 1 1 矿区概述及井田地质特征 1 1.1 矿区概述.1 1.1.11.1.1 矿井地理位置、地形特点和交通条件概述矿井地理位置、地形特点和交通条件概述1 1.1.21.1.2 矿区的气候条件矿区的气候条件.2 1.1.31.1.3 矿区的水文情况矿区的水文情况.2 1.2 井田地质特征2 1.2.11.2.1 地形地貌、地质构造地形地貌、地质构造.2 1.2.21.2.2 地质构造地质构造.3 1.2.31.2.3 矿区的水文地质情况矿区的水文地质情况.6 1.2.41.2.4 岩层地温特性岩层地温特性7 1.3 煤层特征7 1.3.11.3.1 可采煤层特征可采煤层特征.7 1.3.21.3.2 煤的特征煤的特征9 1.3.31.3.3 瓦瓦斯斯9 1.3.41.3.4 煤尘煤尘9 1.3.51.3.5 煤的自然煤的自然9 2 井田境界和储量 11 2.1 井田境界.11 2.2 储量计算.11 2.2.12.2.1 矿井地质资源量矿井地质资源量11 2.2.22.2.2 矿井工业资源矿井工业资源/ /储量储量12 2.2.32.2.3 矿井设计资源矿井设计资源/ /储量储量13 2.2.42.2.4 矿井设计可采储量矿井设计可采储量13 3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 16 3.1 矿井工作制度16 3.2 矿井设计能力16 3.2.13.2.1 矿井设计生产能力的确定矿井设计生产能力的确定.16 3.3 矿井服务年限的确定16 3.3.13.3.1 矿井服务年限的计算矿井服务年限的计算16 4 井田开拓 18 4.1 井田开拓的基本问题.18 4.1.14.1.1 确定井筒形式、数目、位置及坐标确定井筒形式、数目、位置及坐标18 4.1.24.1.2 工业场地的位置工业场地的位置19 4.1.34.1.3 开采水平的确定及采盘区划分开采水平的确定及采盘区划分19 4.1.44.1.4 确定开拓方案确定开拓方案.19 4.1.54.1.5 开拓方案比较开拓方案比较21 4.2 矿井基本巷道.24 4.2.14.2.1 井筒井筒24 4.2.24.2.2 井底车场井底车场24 4.2.34.2.3 主要开拓巷道主要开拓巷道24 4.2.44.2.4 巷道支护巷道支护25 5 准备方式带区巷道布置 31 5.1 煤层的地质特征31 5.2 带区巷道布置及生产系统32 5.2.15.2.1 带区的划分带区的划分.32 5.2.25.2.2 生产系统生产系统.32 5.2.35.2.3 确定带区各种巷道的掘进方法。确定带区各种巷道的掘进方法。.32 5.2.45.2.4 带区生产能力带区生产能力32 5.2.55.2.5 带区采出率带区采出率.33 6 采煤方法 34 6.1 采煤工艺方式.34 6.1.16.1.1 煤层概况煤层概况34 6.1.26.1.2 采煤方法的确定采煤方法的确定34 6.1.36.1.3 回采工作面长度的确定回采工作面长度的确定35 6.2 采煤方法及回采工艺.35 6.2.16.2.1 回采工作面设备选型与配套回采工作面设备选型与配套.35 6.2.26.2.2 工作面回采工艺工作面回采工艺39 6.3 回采巷道布置.42 7 井下运输 43 7.1 概述.43 7.1.17.1.1 运煤系统运煤系统43 7.1.27.1.2 运料系统运料系统43 7.1.37.1.3 行人系统行人系统43 7.2 带区运输设备选型.43 7.2.17.2.1 工作面运煤设备的选型工作面运煤设备的选型43 7.2.27.2.2 运输设备的能力验算运输设备的能力验算45 7.2.37.2.3 带区辅助运输设备的选型与设计带区辅助运输设备的选型与设计46 7.3 大巷运输设备选型.47 8.1 概述.49 8.2 主副井提升选型.49 8.2.18.2.1 主井提升主井提升49 8.2.28.2.2 副井设备选型副井设备选型50 9 矿井通风及安全技术 51 9.1 矿井概况及开采方法.51 9.1.19.1.1 地质概地质概况况51 9.1.29.1.2 安全条件安全条件51 9.1.39.1.3 开拓方式开拓方式51 9.1.49.1.4 煤矿安全规程煤矿安全规程51 9.2 矿井通风系统的确定.51 9.2.19.2.1 矿井通风系统确定的原则矿井通风系统确定的原则51 9.2.29.2.2 矿井通风方式的选择矿井通风方式的选择51 9.2.3 矿井主扇工作方式选择矿井主扇工作方式选择.53 9.2.4 带区通风系统的要求带区通风系统的要求.53 9.2.59.2.5 工作面通风方式工作面通风方式54 9.2.69.2.6 工作面风流方向的选择工作面风流方向的选择55 9.3 矿井风量计算及分配55 9.3.19.3.1 采煤工作面风量计算采煤工作面风量计算55 9.3.2.9.3.2.掘进工作面所需风量掘进工作面所需风量.57 9.3.39.3.3 硐室所需风量硐室所需风量58 9.3.49.3.4 矿井风量矿井风量58 9.3.59.3.5 风量分配风量分配63 9.3.69.3.6 矿井通风阻力矿井通风阻力63 9.4 主要风机选型.68 9.5 安全技术设施.73 9.5.19.5.1 对反风、风峒的要求对反风、风峒的要求73 9.5.29.5.2 瓦斯管理措施瓦斯管理措施73 9.5.39.5.3 煤尘的防治煤尘的防治74 9.5.49.5.4 防火防火74 9.5.59.5.5 防水防水74 10 设计矿井基本技术经济指标 75 专题部分专题部分 77 1 冲击矿压分析 78 1.1 冲击矿压影响因素分析.78 1.2 冲击矿压特征及分类79 1.2.11.2.1 冲击矿压的分类冲击矿压的分类80 2 工作面开采方案设计 82 2.1 冲击矿压煤层的设计原则.82 2.1.12.1.1 工作面参数的选择工作面参数的选择82 2.2 冲击矿压危险程度分析.87 2.2.12.2.1 综合指数方法简介综合指数方法简介87 3 冲击地压监测预报 90 3.1 检测系统.90 3.1.13.1.1 微震法微震法90 3.2.23.2.2 电磁辐射法电磁辐射法90 3.2.33.2.3 钻屑法钻屑法91 4 冲击矿压防治方案 93 4.1 煤体注水.93 4.2 煤体大直径钻孔卸压.94 4.3 煤体卸压爆破.96 4.3.14.3.1 爆破安全技术措施爆破安全技术措施97 4.3.24.3.2 冲击矿压解危效果检验冲击矿压解危效果检验98 4.4 其他防护措施.98 5 结 论 101 翻译部分翻译部分 103 参考文献参考文献 122 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 1 页 一般部分一般部分 1 矿区概述及井田地质特征 1.1 矿区概述 1.1.11.1.1 矿井地理位置、地形特点和交通条件概述矿井地理位置、地形特点和交通条件概述 古城矿井位于兖州市之东，曲阜市以西，分属兖州、曲阜两市，坐标 为东经 11650121165400，北纬 35331235 3610。 矿井交通方便，京沪、新菏、兖石铁路在兖州交汇。307 国道贯通井田， 各村间均有简易公路相通。 兖州火车站至附近车站里程见表 1-1-1 表 1-1 兖州至附近车站里程表 站名济南徐州济宁青岛泰安石臼所菏泽 里程（km）1561613254971316139 图 1-1： 古城矿位置交通图 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 2 页 北 (1) (2) (3) (8) (9) (7) (4) (6) (12) (5) (11) (10) (14) (13) 兖州市 峰 山 断 层 浦 津 铁 路 兖 新 铁 路 邹城市 渤海 济南 肥城 淄博 新汶 临沂 陶枣 徐州 连云港 石臼所港 烟台 青岛 兖州煤田 黄 海 黄 河 本矿井 其他生产矿井 (1)古城煤矿(2)东滩煤矿(3)鲍家店煤矿(4)南屯煤矿 (5)北宿煤矿(6)里彦煤矿(7)新集煤矿(8)田庄井田 (9)杨村煤矿(10)唐村煤矿(11)落陵煤矿(12)太平煤矿 (13)杨庄煤矿 曲阜区 到 站公 里 里 程 表 济南156 青岛649 徐州162 上海818 石臼所298 矿井交通位置图 (14)兴隆庄煤矿 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 3 页 电源：矿区供电由兖州红庙变电站（110/35KV）馈出的专用铁塔架空 线路 LGJ-3150,35KV，分别来自红庙变电站 I、II 段母线。矿安装 SF7-80 00/35，SF9-8000/35 型变压器各一台，供矿所有用电设备。 农业：井田内经济作物以粮棉为主。一年两熟，夏季小麦，秋季玉米 及棉花。兖州、曲阜两市，近年来基础工业发展较快，正向着工农业共同 发展的现代化中小型城市迈进。 1.1.21.1.2 矿区的气候条件矿区的气候条件 井田的气候温和，属温带季风区，海洋至大陆性气候，由于被鲁南山 区所隔，受海洋影响较小，气候变化显著，四季明显，夏季炎热，冬季寒 冷。根据曲阜、兖州两县气象站 1963 年至 1982 年的统计资料，年平均降 水 702.7mm，年最大降水量 1179.3mm（1964 年兖州） ；月最大降水量 405.5mm（1970 年 7 月曲阜）最大降水量 160mm（1972 年 7 月 6 日兖州） 雨量均集中在 79 月份，降水量占全年的 61%。年平均蒸发量 1719.5mm， 最大蒸发时间约为 49 月份，约占全年蒸发量的 80%。年平均相对湿度 67.7%，绝对湿度 12.7 毫巴，年平均气温 13.8 摄氏度，最高气温达 41 摄氏 度（1967 年 6 月 4 日曲阜） ，最低气温-19.3 摄氏度（1981 年 1 月 27 日曲阜） 。年平均风速 7.9m/s。极端最大风速 24m/s，最大风速的风向多为偏北风 （1963 年 3 月 15 日兖州） 。风相随季节变化，一般春季为南风，夏季东南 风，冬季东北风。雷暴雨一般出现在 310 月份。11 月份到次年 3 月份为冻 结期，最大冻土厚度 45cm（1958 年 1 月 25 日26 日兖州） ，降雪期从 12 月份开始至次年三月份结束，最大厚度 19cm（1955 年 12 月 3 日） 。 1.1.31.1.3 矿区的水文情况矿区的水文情况 水源：井田内有泗河和沂水两条河流过。泗河发源于新泰市太平顶山 的西部，全长 142km，流域面积 2750km2，该河为全年性河流，主要补给水 源为泗水县的泉村，石缝两条，河水洪峰期流量为 4020m3/s。在井田内泗 河的流量属于红旗闸的泄水量。沂水河发源于曲阜市尼山，在兖州城东的 粉店村汇入泗河，属泗河支流，全长 60km，流域面积 620km2，洪峰期流量 445m3/s。工业用水（初期）及居民用水采用自来水供给。 1.2 井田地质特征 1.2.11.2.1 地形地貌、地质构造地形地貌、地质构造 井田内地势平坦，为一冲积平原。海拔标高为+48.77+61.82 米，一 般高程在 + 50.00m 左右，地势东高西低。 本井田位于兖州市向斜的东北隅，由于受滋阳、峄山两边界断层的影 响，除保留了向斜构造形态外，其断裂构造发育，且地层倾角变陡为其特 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 4 页 征。本 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 5 页 井田范围内地层走向：南东南北北东，为一向南东东敞开的簸箕 形单斜构造，地层倾角浅部陡，深部缓，浅部 1835，平均倾角 23； 深部 815，平均 10。构造以断层为主，主要断层的展布方向以北 西方向为主，井田内共有落差大于 10 米的断层 5 条，矿井建设和生产过程 中新发现落差 310 米的断层 3 条，并发现一定数量的小断层，断层发育 程度为a；井田内褶曲不发育，基本不影响采区或工作面的布置，定为 b；岩浆岩仅在井田西北部 35 号孔有所见，属小型侵入体的边缘部分， 对井田内煤层无影响，定为c。 1.2.21.2.2 地质构造地质构造 一、地层 本区为全掩盖区，经勘探查明的地层层序由下而上简述如下： （1）奥陶系中统马家沟组（O2） 厚度 640660m，岩性主要为灰岩，与下伏地层整合接触。 （2）石炭系中统本溪群（C2） 厚度为 16.0547.55m，平均厚度 27.21m。 本群地层假整合于中奥陶系马家沟灰岩之上，底部一层褐红色含铁很 高的铁铝质泥岩。 本群地层为一套滨海相铝质沉积，由泥岩、粘土岩、粉砂岩、铝土岩、 石灰岩及薄煤层组成。石灰岩为十四灰、十三灰、十二灰，位于太原群中 部和顶部。 （3）石炭系上统太原群（C3） 厚度 143.3193.5m，平均厚度 173.37m。 本群地层由砂岩、泥岩、粘土岩、石灰岩及油页岩和煤组成，其中石 灰岩 11 层，自上而下依次编号为二灰、三灰、四灰、五灰、六灰、七灰、 八灰、九灰、十上灰、十下灰、十一灰。 本群含煤 19 层，其中可采或局部可采 5 层，即 6、10 下、15 上、16 上、17 等煤层。 （4）二迭系下统山西组（P11） 该组是本区最主要含煤地层，厚度 56.797.8m，平均厚度 76.12m。岩 层主要由灰色至灰黑色细砂岩、中砂岩、粉砂岩、夹砂质泥岩、泥岩和含 砾砂岩组成。 本组含煤 24 层，可采煤层为 2 上和 3 煤两层。 （5）二迭系石盒子组（P） 为一套陆相碎屑岩，厚度东北薄，西南厚，一般厚度为 280320m， 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 6 页 与 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 7 页 下伏地层山西组为整合接触。 （6）侏罗系上统蒙阻组（J3） 分布于 18 勘探线以西及西南部，为砖红色、灰绿色的陆相碎屑岩沉积， 厚度变化大，最薄为 75.9m，最厚 564.9m。 （7）下第三系（E） 分布于 14 勘探线以东，为断陷盆地沉积，为砂岩、粘土岩、泥岩，与 下伏地层呈不整合接触。厚度变化大，为 0680.2m。 （8）第四系（Q） 主要由亚粘土、亚砂土及砂层组成，厚度 107.9254.5m，一般 170180m，由东北向西南逐渐变薄。 二、构造 本区位于兖州向斜的东北隅，由于受滋阳、峄山两边界断层的影响， 除保留了向斜构造形态外，其断裂构造发育，且地层倾角变陡为其特征。 地层倾向南东-南东东，西南部由于受滋阳断层的牵引，地层走向由北 东转为南东，因而本区的单独形态为一个轴向近东西的向斜，但东端由于 被峄山断层切割，所以整个井田的构造形态呈一向南东敞开的簸箕形，地 层倾角北翼陡，南翼缓，边缘陡，深部缓。北部边缘地层倾角 514， F14 断层以东倾角变缓约为 10左右，F14 断层以西，地层倾角一般 10 左右。 地层走向为 F14 断层以东，地层走向北 4050东，F14 断层以西 由近南北走向转为北 30西。 构造以断层为主。地层沿走向显有波状起伏，由于受断层的拖引，局 部有小的短轴背斜和向斜出现。井田内共有断层 35 条。 三、岩浆岩 仅在井田西北部 35 号孔有所见，为基性辉绿岩和辉绿玢岩，呈脉状 沿 F5 断层带侵入太原群地层中，最大厚度 10.22m，最小厚度 0.22m。从岩 浆岩的产状和围岩情况看，属小型侵入体的边缘部分，对井田内煤层无影 响。 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 8 页 图 12： 地层综合柱状图 (m) 层 厚 名 称 煤 岩 1：200 柱 状 (m) 累 厚 岩 性 描 述 中砂岩 8.4046.65 5.8538.25 8.4532.4 1.7923.95 灰白色，微带绿色，成分以石英为主， 长石次之，含云母星点黑色矿物较多， 硅泥质胶结，隐显斜水平层例。 8.75 4.40 6.60 2.83 紫红色，成分以石英为主，含云母星 点，无层理。 砂质泥岩 11.0 13.83 22.163煤 砂质泥岩 灰黑色，致密,厚层状，中夹菱铁矿结 核和少量黄铁矿散晶，有少量植物化 石，有滑面。 灰色，泥质胶结，有明显的黑色泥质 量条带,具波状层理。 灰黑色，致密、性脆，块状构造，含 菱铁矿结核，偶见黄铁矿散晶，具纵 向裂隙。 黑色烟煤，半亮型为主，夹有镜煤条 带，煤层结构呈条带状，夹有矸石薄 层。 粉砂岩 黑灰色，块状构造，性脆，含植物化 石，呈滑面。 以白色为主，少带灰白色，含暗色矿 物，钙质胶结。 细砂岩 中砂岩 砂质泥岩 4.40 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 9 页 1.2.31.2.3 矿区的水文地质情况矿区的水文地质情况 （1）含水层 井田内主要含水层有 6 层，自上而下分别为： 1、第四系砂砾松散孔隙含水层组： 该层厚度 107.9254.5m，平均为 180.05m，其厚度变化从东北向西南 逐渐变薄，且是由上、中、下三组构成。 2、山西组 3 号煤顶板砂岩裂隙水含水层 该层厚度 0.9236.69m，平均 17.46m，属于上煤组顶板直接充水含水 层，煤在开采过程中，预计顶板冒落以后，导水裂隙带高度可达下石盒子 组底部砂岩。单位涌水量 0.00568L/s.m，渗透系数 0.0156m/d，属重碳酸 纳型水。 3、太原群第三层石灰岩岩溶裂隙含水层 该层厚度 1.78.15m，平均 4.86m，层位稳定，全区发育。三灰含水层 以静储量为主，易于流干。本层上距 3 号煤 39.865.65m。根据钻孔抽水 试验，单位涌水量为 0.00250.0382L/s.m,渗透系数为 0.07271.492m/d。 4、太原群第十层下石灰岩岩溶裂隙含水层 本层位于 16 号煤直接顶板外，在 17 号煤冒落带之内。是下煤组开采 时的顶板直接充水含水层，富水性弱，单位涌水量 0.0000687L/S.m，属重 碳酸钠型水。 5、本溪群第十四层石灰岩岩溶裂隙含水层 该层厚度 0.413.1m，平均 4.95m。岩溶不发育，富水性弱。本层上距 17 号煤底板 10.14m48.04m，属于下煤组开采时底板直接充水含水层。 6、中奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层 奥陶系石灰岩是煤系的基底，是开采下煤组的间接充水含水层，从揭 露奥陶系石灰岩岩性看，裂隙较发育，岩溶不够发育。 富水性在水平垂直方向上表现出极不均匀性，井田内在假整合面 15m 以下富水性强，平面分布上主要富水区段为西部和北部奥灰埋藏较浅地段 以及东部构造复杂区，一般单位涌水平均在 1L/S.m 以上。 （2）隔水层 井田内各含水层间隔水层较多，主要有以下三层： 1、第四系底界隔水层 井田北部为煤系地层露头部位，但在此区段第四系底部有一层厚度 2.9312.4m 较稳定的粘土类地层与下伏地层相隔可起到隔水作用。 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 10 页 2、下二迭系山西组以下隔水层组 井田内二迭系地层由北向南逐渐增厚，其岩性主要为泥岩、砂质泥岩、 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 11 页 粘土泥岩、夹有细粗粒砂岩，此段隔水层组可以防止上部裂隙水下 渗补给其它含水层。 3、17 号煤至奥灰隔水层组 井田内 17 号煤至奥灰顶面正常地段间距为 32.75m61.65m，该段岩性 主要为粘土泥岩、砂质泥岩、细粒砂岩及三层石灰岩，该层可以起到一定 的隔水作用。未来矿井深部开采 17 号煤时，由于十四灰，奥灰都具有强大 高水头压力，隔水层厚度难以承受，会给开采 17 号煤带来威胁。因此，应 对十四灰、奥灰进行疏干降压。 （3）断层的导水性 从井田钻孔揭露，抽水资料及简单水文观测资料上看，井田断层富水 性和导水性较弱。 （4）水文地质类型 勘探查明，2 上、3 层煤的水文地质类型为二类一型，即以裂隙含水层 为主，水文地质条件简单的矿床；16 上煤、17 煤为三类第一亚类一型，即 以岩溶含水层为主的顶板进水，水文地质条件简单的矿床，当底鼓突水时， 可以转化为水文地质条件中等复杂的底板进水岩溶充水矿床。 1.2.41.2.4 岩层地温特性岩层地温特性 本区平均地温梯度为 1.20/100m 左右，属地温正常区。地温一般随 深度的加深而增高，地温增温率为垂深 77m，地温增加 1。非煤系和煤系 地层的地热增温率稍有差异，前者增温小于后者。 地温等值线与煤层底板等高线近似平行趋势。3 号煤层-800m 标高，一 般为 2131.9，平均 25。 1.3 煤层特征 本井田含煤地层为华北型石炭、二叠系含煤建造。主要含煤地层为太 原组和山西组。本井田内可采及局部可采煤层 7 层，分别为 2 上、 3、6、10 下、15 上、16 上、17 煤。2 上煤，煤厚 01.01 米，平均厚 0.61 米，为部分可采的不稳定煤层；3 煤为本井田最重要的可采煤层，容重 1.35t/m3，煤厚 5.3312.17 米，平均厚 8.75 米，为全区可采的稳定煤层； 其它 5 层煤由于硫分大于 3%，其储量已划为暂不能利用储量。本井田煤层 以 3 煤为主，煤层稳定性为d。 1.3.11.3.1 可采煤层特征可采煤层特征 本井田含煤地层为华北型石炭、二叠系含煤建造。主要含煤地层为太 原群和山西组。含煤地层平均总厚为 249m，共含煤 2426 层，煤层平均 总厚度 19.82m。含煤系数为 7.9%。其中可有可采煤层 7 层，厚为 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 12 页 12.95m，主要 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 13 页 可采煤层分述如下： （1）2 上煤：位于山西组中上部。距山西组顶界 1539m，平均 25m，煤厚 0-1.07m，平均 0.61m，厚度变化较大。可采点多分布在 3 线以 南及 13 线至 16 线之间；未发现有夹石，直接顶板常为厚 35m 的泥岩或 砂质泥岩；老顶为灰白色中粒砂岩；底板多为厚 46m 的砂质泥岩，有时 相变为粘土岩和细砂岩，下距 3 煤 32m。属结构简单部分可采不稳定煤层。 （2）3 煤：是本区最重要的可采煤层。位于山西组的下部，距山西组 底界 10m 左右，距三灰 50m 左右；厚度 5.3312.17m，平均 8.75m，层位 稳定，厚度变化不大，全区可采。结构简单，有 7 个钻孔发现有夹石，厚 0.031.25m。直接顶板为深灰色，厚 3m 左右的砂质泥岩，有少数孔伪顶 为泥岩。老顶是灰白色含黑色矿物较多的中粒砂岩，底板为 57m 的且有 清楚波状层理及生物扰动构造的细砂岩，常相变为灰黑色的砂质泥岩，有 时为泥岩。 （3）6 煤：位于太原群上部。属薄煤层：厚 0-1.15m，平均 0.72m。可 采点主要分布在 F19 断层西南，F19 与 F21 断层间之南部，厚度变化大， 除 30-1 孔和 13-2 孔发现有 0.25 和 0.06m 厚的泥岩夹矸外，其余各孔无夹 矸。顶底板多为深灰色的砂质泥岩，9 线至 14 线间顶板多为中、细砂岩， 底板往往相变为细砂岩和粉砂岩。6 煤上距 3 煤 40m 左右；下距三灰 10m 左右，为结构简单，部分可采的较稳定煤层。 （4）10 下煤：位于太原群中部，上距五灰和三灰各为 16m 及 34m 左 右，煤厚 01.1m，平均 0.67m。属薄煤层，煤厚变化较大，可采点主要分 布在 15 勘探线至 F5 断层之间，全区仅仅 5 个孔发现有夹石，夹石厚度均 在 0.050.15m，顶板多为深灰色的细砂岩或中砂岩，有时逆变成砂质泥岩， 厚度约 3.5m。10 下煤属结构简单，部分可采的较稳定煤层。 （5）15 上煤：薄煤层，位于太原群中下部，煤厚 01.46m，平均 0.76m。可采点主要分布在 9 线至 14 线间-800 水平以浅和 4 线以南，26 线 以南深部多数钻孔未达层位或受构造破坏而断失，因而煤层控制程度较差。 全区 9 点发现含有泥岩或砂质泥岩夹石一层，厚 0.040.5m。煤层顶板为 一薄层泥灰岩（九灰） ，厚 01.82m，往往为砂质泥岩所代替，底板为比较 厚的灰色细、中砂岩。厚 10m 左右，含炭屑和植物化石，下距十一灰岩 28m 左右。为简单结构，局部可采的不稳定煤层。 （6）16 上煤：位于太原九下部，薄煤层。煤厚 01.61m，平均 0.8m，厚度变化较小，全区大部分可采。不可采点主要分布在 15 线以东、 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 14 页 26 线以南，-1000m 以深的钻孔多未达层位，控制程度较差。含夹石 12 层，厚 0.10.2m，直接顶板为十下灰岩，上距 3 煤 160m 左右，底板多为 厚 2m 左右的 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 15 页 灰黑色铝土质的泥岩，局部变成深灰色彩的砂质泥岩。15 线以东大部 可采，煤层本身层位稳定，厚度变化近于稳定，为结构较复杂的较稳定煤 层。 （7）17 煤：位于太原群下部，上距十下灰 14m 左右，层位稳定，全 区大部分可采。煤层厚 0.281.3m，平均 0.9m，14 线以东由于构造复杂， 煤层常被断薄，26 线以南及-1000m 以深钻孔多未达层位，控制较差。含夹 石 12 层，厚 0.050.19m。顶板十一灰为薄层灰岩，一般厚 1m 左右，不 稳定，常相变为粉砂岩或泥岩。底板为浅灰色具鲕状结构的泥岩。17 煤属 结构较复杂、大部分可采的较稳定稳定煤层。 主要可采煤层顶板经采样实验，气力学性质见表 1-2-1 表 1-2 主要可采煤层顶板特征表 煤 层 顶板类 别 顶板冒落 性能 岩性 岩块实验单向抗压强度 （104pa） 3 中等帽落 的 砂质泥岩 、细砂岩、 泥岩 4811.89476.6 1.3.21.3.2 煤的特征煤的特征 井田内各煤层为多种用途煤种，即可以做为炼焦配煤，又可做为各种 动力及民用燃料用煤。 山西组煤层属半暗型煤，条带状结构，层理不明显，本组可采煤层 2上 煤层属中灰，特低硫、特低磷、高发热量、高熔灰份煤，易洗选一号气煤。 3 号煤为低灰，特低硫、低磷、低砷、高发热量、高熔灰份易洗，优等回收 率的二号气煤。 太原统煤层以半亮型煤为主，层里分界明显，在层理面及裂隙中，常 见方解石及黄铁矿薄膜。太原群中可采煤层属低灰、富硫、高发热量、粘 结性较强，灰熔点较低、易选、可与低硫煤做配焦煤，属二、三号气煤。 3 号煤层有 7 个钻孔发现有夹石，厚 0.031.25m，容重为 1.35t/m3， 煤层硬度指数 f=23 范围。 1.3.31.3.3 瓦斯瓦斯 本矿井为低瓦斯矿井，瓦斯鉴定结果为矿井 CH4=2.54m3t、CO2 =4.45m3t，根据煤矿安全规程第 133 条之规定，古城矿为低瓦斯矿井。 无煤和瓦斯突出现象。 1.3.41.3.4 煤尘煤尘 据煤芯煤样爆炸性实验：煤尘爆炸指数 36.41%,故各煤层均有爆炸性危 险。且随开采深度的增加煤尘爆炸指数为上升趋势。 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 16 页 1.3.51.3.5 煤的自然煤的自然 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 17 页 据煤芯煤样测定结果，自燃发火等级为 II 类，各煤层都有程度不同的 自然发火倾向。山西组煤自燃发火的倾向不大，太原群煤均存在自燃发火 的可能性，特别是 16（上）煤自燃发火的倾向更大，根据邻矿资料，本区 各煤层均应按有自燃发火倾向考虑。 据矿实际生产资料统计发火期一般在36月，最短发火期为48天。 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 18 页 2 井田境界和储量 2.1 井田境界 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、要充分利用自然条件划分，在可能的条件下，应尽量利用地形、地 物、地质构造、水文地质以及煤层特征等自然条件，以减少煤柱损失，提 高资源采出率，充分保护地面设施； 2、要有与矿区开发强度相适应的井田范围，要保证井田范围与矿井生 产能力相适应，有足够的储量和服务年限及合理的尺寸； 3、照顾全局，处理好与临矿的关系； 4、直线原则，井田的划分应尽量采用直线或折线，有利于矿井的设计 和生产管理工作的开展。 根据以上划分原则，以及考虑到古城煤矿煤田内地质构造等原因，本 井田在能满足生产开发强度的前提条件下，不但要考虑了自然条件原因， 而且要考虑到矿区的整体规划，故将古城煤矿的井田范围：西以京沪铁路 东侧煤柱线及兖州市煤柱线，即 Z1Z8、Z12Z17 各点连成为界，东至 F33 断层，北以 F18 断层及 D1D5 各点连成与单家村煤矿为界，南以 31 勘探线及-1200 米煤层地板等高线为界，井田东西走向 6.5km，南北宽 25km，井田面积约 16.62km2。 2.2 储量计算 2.2.12.2.1 矿井地质资源量矿井地质资源量 (1)把整个井田划分为三块地质块段如图 2-1: 图 2-1 地质储量计算分块图 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 19 页 （2）各地质块段面积、平均倾角、煤厚见表 2-1 表表 2-1 3#煤地质资源储量计算表 储 量 块号 倾角 （） cos 平面面积 （m2） 煤层面积 （m2） 煤 厚 （m） 容 重 （t/m3）（万 t） I90.9988 4516092.29 4521743.29 8.75 1.35 5341.31 II100.9985 6241090.17 6250733.89 8.75 1.35 7383.68 III100.9985 5868502.78 5877570.77 8.75 1.35 6942.88 合计16625685.2 16650047.9 19667.87 号地质块段平均倾角为 9o; 1 号地质块段平均倾角为 10o; 号地质块段平均倾角为 10o; 在图上量取其面积分别为： s =4516092.29m ； 1 2 s =6241090.17m ； 2 2 s =5868502.78m 。 3 2 矿井地质储量: ZZ= s h 其中：S煤层的面积，m2； h煤层平均厚度，m； r煤的容重，取 1.35 t/m . 3 a煤层平均倾角 所以矿井的工业资源储量为 ZZ =19667.87 万 t 2.2.22.2.2 矿井工业资源矿井工业资源/ /储量储量 矿井工业资源/储量按式（2-1）计算： Zg = Z111b + Z122b+ Z2m11+ Z2m22+ Z333k 式（2-1） 式中 Zg矿井工业资源/储量； Z111b探明的资源量中经济的基础储量； Z122b控制的资源量中经济的基础储量； Z2m11探明的资源量中边际经济的基础储量； Z2m22控制的资源量中边际经济的基础储量； Z333推断的资源量； k可信度系数，取 0.7-0.9，地质构造简单、煤层赋存稳定取 0.9；地 质构造复杂、煤层赋存不稳定取 0.7。 根据钻孔布置，在矿井地质资源量中，60%是探明的，30%是控制的， 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 20 页 10% 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 21 页 是推断的。 根据煤层厚度和煤质，在探明的和控制的资源量中，70%的是经济的基 础储量，30%的是边际经济的基础储量， Z111b=19667.87 60% 70% = 8260.5054 Z122b=19667.87 30% 70% = 4130.2527 Z2m11=19667.87 60% 30% = 3540.2166 Z2m22=19667.87 30% 30% = 1770.1083 由于地质条件简单，k 取值 0.9 Z333 k = 19667.87 10% k = 1770.1083 即： Zg = Z111b + Z122b+ Z2m11+ Z2m22+ Z333k = 19471.1913 万 t 2.2.32.2.3 矿井设计资源矿井设计资源/ /储量储量 矿井设计资源/储量按式（2-2）计算： Zs = ( Zg - P1 ) 式（2-2） 式中 Zs矿井设计资源/储量； P1断层煤柱 Pd、井田边界煤柱 Pb、地面建筑物煤柱等永久煤柱损 失量之和； 断层煤柱损失量 Pd 的计算： Pd=Sh=314599.698.751.35=371.62 万 t 其中，S表示断层边界煤柱面积，m2，直接在平面图上量取得； 井田边界煤柱损失量 Pb 的计算： Pb=BLh =5021381.38578.751.35 =1262.83 万 t 其中， B表示井田边界煤柱宽度，m，本设计留设 50m； L表示井田边界煤柱周长，m，在平面图上量取 矿井设计资源/储量按式（2-2）计算： Zs=(Zg-P1)=19471.1913-371.62-1262.83=17836.73 万 t 2.2.42.2.4 矿井设计可采储量矿井设计可采储量 矿井设计可采储量按式（2-3）计算： Zk=(Zs -P2)C 式（2-3） 式中 Zk矿井设计资源/储量； P2工业场地 Pg、主要井巷煤柱损失量之和 Ph； C采区采出率，厚煤层不小于 75%，中厚煤层不小于 80%，薄煤层 不小于 85%。 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 22 页 （1）工业广场煤柱损失量 Pg 的计算： 根据煤炭工业设计规范 ，大型矿井工业广场占地指标为 0.8 1.1（公顷/10Mt） ，中型矿井工业广场占地指标为 1.31.8，小型矿井工业 广场占地指标 2.02.5。取 0.95 公顷/10Mt。本矿井为年产 180Mt 的大型 矿井，工业场地的面积为 17 公顷，由于长方形便于布置地面建筑，所以初 步设定工业广场为长方形，既长方形长边为 500m，短边为 340m。 根据建筑物，水体，铁路及主要井巷煤柱与压煤开采规程第 72 条： 工业广场围护宽度为 15m。 查地质资料。本地区表土移动角 45，岩层移动角为 75，上山移动 角 75，下山移动角 65。用作图法求出工业广场保护煤柱量。(如图 2-2) 工业广场占地面积 S=170000m2 ， 选取长为 500m, 宽为 340m.另外 1 根据规定留设 15m 的围护带宽度。所以，实际的工业广场面积为：S = 530370 =196100m2短边垂直走向布置,长边沿走向布置. 根据垂直刨面法设计保护煤柱的尺寸为：由画图得保护煤柱为一断 2 面为梯形的四棱体梯形短边长：976m；梯形长边长：1088m。 地面工业广场煤柱损失量的计算： Pg =（976+1088）119228.75 1.35 =166.06 万 t （2）主要大巷保护煤柱 Ph计算： Ph = BL8.75 1.35 式中 B 表示煤柱宽度，本设计主要大巷保护煤柱为 30m。L 为大巷保护煤柱 总长度，在平面图上量取，其中有和工业广场保护煤柱、边界保护煤柱重 合的地方，所以只量取不重合的。 主要大巷保护煤柱 Ph计算： Ph = BL8.751.35= 306536.9898.751.35 =231.65 万 t 矿井设计可采储量按式（2-3）计算： Zk=(Zg -P2)C =(17836.73 - 166.06 -231.65) 0.8 = 13951.21 万 t 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 23 页 图 2-2 工业广场保护煤柱设计图 ad bc II I I I I ad I -I a1 d1 ad c b d c I I -I I 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 24 页 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 由煤炭工业矿井设计规范第 223 条规定,矿井的年工作天数为 330 天，采煤实行“三八制” ，两班半生产半班检修。每昼夜净提升小时数为 16 小时。 3.2 矿井设计能力 3.2.13.2.1 矿井设计生产能力的确定矿井设计生产能力的确定 由煤炭工业矿井设计规范第 221 条规定：矿井生产能力主要根据 井地质条件、煤层赋存情况、开采条件、设备供应及国家需煤等因素确定。 矿区规模可依据以下条件确定： （1）资源情况：矿井地质构造简单，储量丰富，煤层赋存稳定，开采 条件优越，应将矿井定为较大的井型；煤田地质条件复杂，储量有限，则 不能将矿井规模定的太大； （2）开发条件：包括矿区所处的地理位置，交通是否