采矿工程毕业设计（论文）-徐州矿业集团庞庄矿1.5Mta新井设计【全套图纸】

I 摘 要 本设计矿井为徐州矿业集团庞庄矿的新井设计，共有 4 层可采煤层，平均 厚度 2.8m。煤层工业牌号为 1、4 煤层以气煤为主，局部气肥，设计井田的可 采储量 146.1Mt，服务年限为 70a，本矿井设计采用双立井方案开拓，划分两 个水平，一个工作面达产。采用集中大巷布置，大巷采用 14t 架线式电机车牵 引 3t 底卸式矿车运输，采煤方法为倾斜长壁采煤法，采煤工艺为综合机械化 采煤工艺。 关键词关键词 采煤工艺 倾斜长壁采煤法 综合机械化 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 II Abstract This design mineral well as the new well of Xu Zhou mineral industry group Pang Zhuang mineral designs, having totally 4 layers can adopt the coal seam, average thickness 2.8 m. Coal seam industry card number is 1 and 4 gas coals in numbers are lords, the partial spirit is fatty coals, design the well farmland can adopt to keep the 146.1 Mts of deal, service time limit is 70 as, this mineral well design adoption a stand well project expand, dividing the line tow levels, one works reach to produce.The adoption cent set concentrates the big lane arranges, the big lane adopts a 14 ton a line type electrical engineering car leads 3 ton bottom unload type mineral car transports, adopting coal method as alignment long the wall adopts the coal method, adopting coal craft as to synthesize the mechanization adopts the coal craft. Key words Adopt the coal craft Alignment the long wall adopts the coal method Synthesize the mechanization III 目目 录录 摘 要.I Abstract .II 绪论1 第 1 章 井田概况及地质特征2 1.1 井田概况.2 1.1.1 井田位置及交通2 1.1.2 地形、地势2 1.1.3 气象、地震3 1.1.4 河流3 1.1.5 井田区及邻区经济状况3 1.1.6 煤田开发史及近况3 1.1.7 原材料及水电供给情况4 1.2 地质特征.4 1.2.1 矿区范围内的地层情况4 1.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造6 1.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征8 1.2.4 岩石性质、厚度特征8 1.2.5 井田内水文地质情况9 1.2.6 沼气、煤尘及煤的自燃性9 1.2.7 煤质、牌号及用途9 第 2 章 井田境界、储量、服务年限10 2.1 井田境界.10 2.1.1 井田周边情况10 IV 2.1.2 井田境界确定的依据10 2.1.3 井田未来发展情况10 2.2 井田储量.10 2.2.1 储量计算方法10 2.2.2 保安煤柱11 2.2.3 储量计算11 2.2.4 储量计算评价12 2.3 矿井工作制度 生产能力 服务年限.14 2.3.1 矿井工作制度14 2.3.2 矿井设计生产能力14 2.3.3 服务年限14 第 3 章 井田开拓15 3.1 概述.15 3.1.1 井田内外及附近生产矿井开拓方式概述15 3.1.2 影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况15 3.2 矿井开拓方案的选择.16 3.2.1 井硐形式和井口位置16 3.2.2 开采水平数目和标高18 3.2.3 开拓巷道的布置22 3.3 选定开拓方案的系统描述.23 3.3.1 井筒形式和数目23 3.3.2 井筒位置及坐标23 3.3.3 水平数目及高度23 3.3.4 石门、大巷(运输大巷、回风大巷)数目及布置 .23 3.3.5 井底车场形式的选择24 3.3.6 煤层群的联系24 3.3.7 带区划分24 3.4 井筒布置和施工24 3.4.1 井筒穿过的岩层性质及井硐支护24 3.4.2 井筒布置及装备24 3.4.3 井筒延深的初步意见24 3.5 井底车场及硐室.24 3.5.1 井底车场形式的确定及论证24 3.5.2 井底车场的布置、存车线路、行车路线布置长度24 V 3.5.3 井底车场通过能力验算24 3.5.4 井底车场主要硐室24 3.6 开采顺序.24 3.6.1 沿煤层走向的开采顺序24 3.6.2 沿井田倾向的开采顺序24 3.6.3 带区接续计划24 3.6.4 “三量”的控制.24 第 4 章 带区巷道布置24 4.1 带区概况.24 4.1.1 带区的位置、边界、范围及带区煤柱24 4.1.2 带区地质和煤层情况24 4.1.3 带区的生产能力、储量及服务年限24 4.2 带区巷道布置24 4.2.1 区段划分24 4.2.2 带区斜巷布置24 4.2.3 带区车场布置24 4.2.4 带区煤仓形式、容量及支护24 4.2.5 带区硐室简介24 4.2.6 带区工作面的接续24 4.3 带区准备24 4.3.1 带区巷道的准备顺序24 4.3.2 带区主要巷道的断面示意图及支护方式24 第 5 章 采煤工艺24 5.1 采煤方法的选择24 5.2 回采工艺24 5.2.1 选择和决定回采工作面的工艺过程及使用的机械设备24 5.2.2 选择采面循环方式和劳动组织形式24 第 6 章 井下运输和矿井提升24 6.1 矿井井下运输24 6.1.1 运输方式和运输系统的确定24 6.1.2 矿车的选型及数量24 6.1.3 带区运输设备的选择24 6.2 矿井提升系统24 VI 第 7 章 矿井通风与安全24 7.1 矿井通风系统的确定24 7.1.1 概述24 7.1.2 矿井通风系统的确定24 7.1.3 主扇工作方式的确定24 7.2 风量计算与风量分配.24 7.2.1 矿井风量计算的规定24 7.2.2 风量计算24 7.2.3 风量分配24 7.2.4 风速的验算24 7.2.5 风量的调节方法与措施24 7.3 矿井通风阻力的计算.24 7.3.1 确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力24 7.3.2 矿井等积孔计算24 7.4 通风设备的选择.24 7.4.1 主扇的选择计算24 7.4.2 电动机的选择24 7.4.3 反风措施24 7.5 矿井安全技术措施24 7.5.1 预防瓦斯及煤尘爆炸24 7.5.2 火灾与水患的预防24 7.5.3 其他事故的预防24 7.5.4 避灾路线及自救24 第 8 章 矿井排水24 8.1 概述24 8.1.1 矿井水来源及涌水量24 8.1.2 对排水设备的要求24 8.2 矿井主要排水设备24 8.2.1 排水方式与排水系统简介24 8.2.2 主排水设备及管路的选择计算24 第 9 章 矿井主要技术经济指标24 总结24 致 谢24 参考文献24 VII 附录 1.24 附录 2.24 1 绪论 这是对我们知识、能力进行综合性培养和锻炼的设计，是塑造我们理论联 系实际、严肃认真的科学态度和工作作风，是对自己所学知识和能力的综合考 验；其次是让我们更加接近现场实际情况，深入现场实际的学习过程，培养我 们深入了解专业知识、绘图、计算应用能力，与此同时也是对煤炭工业方针、 政策有了进一步的深入了解。 本设计是关于新矿井的建设，其中包括开拓方式、采煤工艺、支护方式、 设备选型以及矿井的各个系统。本设计涉及到好多方面的知识，包括通风安全 方面、采煤工艺方面、岩石力学方面以及 CAD 制图方面的知识。本设计采用倾 斜长壁开采方法，不需要布置上下山，因此，可以节省很多开采费用，也更利 于矿井的生产和管理。本设计主要是通过绘制矿井的各种图纸来，来进行矿井 的优化设计，这其中文字部分包括大量的方案比较，以便使设计更加合理。在 设计时，需要对矿井的地质情况、煤层的受力等情况进行分析，这样才能使建 成的矿井更符合实际情况。 通过本设计加深对所学专业知识更加深刻的理解和认识，同时通过做毕业 设计也培养了我们个人发现问题、分析问题和解决问题的真实能力,培养我们 实事求是的科学态度和严谨的工作作风，为将来在工作岗位上更好的发挥自己 的能力奠定了坚实的基础。 由于本人所学到的知识有限，所以在设计中难免出现些错误，希望各位老 师、同学们给予批评指正。 2 第 1 章 井田概况及地质特征 1.1 井田概况 1.1.1 井田位置及交通 徐州矿业集团公司庞庄矿位于江苏省徐州市西北郊 13km 处，铜山县境内， 井田东西长约 5.1km，南北宽约 3 km，面积约 15.3km2，矿区内有专用铁路， 西与陇海线夹河寨站相连接，东与京沪铁路茅村站相连接，徐沛公路从矿门口 通过，可与皖北、鲁南、苏北、豫东各县相接，矿区东北角有京杭大运河穿过， 经徐州矿区贯穿南北，因此，庞庄矿水陆交通条件极为便利。交通图见图 1 1。 图 1-1 交通示意图 1.1.2 地形、地势 庞庄井田为古黄河泛滥的冲积平原，地面较平坦，略显西北高，东南低的 趋势，冲击层平均厚度 69.19m，地面绝对标高 3541.5m，坡度约为 3 1：2000，由于常年的煤炭开采活动，使地表受到严重破坏，大面积塌陷，积 水成塘，塌陷区最深可达 56m，矿区的东南侧有奥陶纪、寒武纪石灰岩构成 为数不多的低心丘陵，断断续续大致呈北 60东方向延伸，自西向东为大孤 山，小孤山，霸王山，琵琶山，其中以九里山最高，山顶绝对标高为 173.2m。 1.1.3 气象、地震 该矿区东距黄河 170km，位于徐州矿区西北郊，地势西北高而东南低，矿 区受海洋性气候影响，气候类型属南温带半湿润型气候。矿区常有冰雹、霜冻、 寒潮等灾害性天气，全年最高气温为 3639,最低气温为-13-19,年平 均气温 14.4,历史最高温度达 43.3(1958.7.15)，最低气温达-22.6 (1969.2.16)气温 14.4。 全年四季，以偏东南风居多，最大风速 24.3m/s(1959.6.4)。结冻期从每 年的 10 月上旬开始，至次年 4 月下旬解冻，土壤冻结深度 29cm，积雨最大厚 度为 21cm。 1.1.4 河流 井田内地表水体主要为塌陷区积水，常年积水面积约 2.51km2，年平均水 位 34.3m，洪水期间最高水位 36.25m(1982.7.22)，由于第四纪冲击层内含有 多层粘土隔水层，故对井下采煤没有影响。地表还有拾新河、拾屯河、围城河 等季节性河流，拾新河位于铜山县境内，常年积水深达 56m 之多，河床不连 续且与塌陷区积水联成一片，拾屯河从矿区南部自西向东穿过，全长 13km。 除上述地表水体外，还有零星的排水沟渠分布，因此，矿区内地表水较为发育。 1.1.5 井田区及邻区经济状况 设计矿区内以农业为主，其次种植少量经济作物如蔬菜、黄烟等。 1.1.6 煤田开发史及近况 1956 年原华东煤田地质勘探局 124 队在徐州九里山地区进行普查找矿时， 施工钻孔 34 个，总工程 量 5360.06m。发现了九里山煤田。 19571963 年江苏省煤炭工业局煤田地质勘探 169 队在本区进行勘 探 工作，共施工 97 个钻孔，总工程量 27119.73m，并分别于 1958 年 7 月提 交 4 了拾屯矿区精查报告 (包括王庄、东城、庞庄、桃园、拾屯及邓庄六个井 田)，1959 年 10 月提交了拾屯矿区深部补充勘探报告 ，1962 年 9 月提交了 东城-庞庄煤矿地质勘探最终报告补充资料 ，1963 年 6 月提交了王庄煤 矿地质勘探最终补充报告 ，1963 年 7 月提交了拾桃井田地质勘探最终报告 (精查) ，同时在拾桃方案设计研究时将拾桃井田的拾屯区划归庞庄煤矿，桃 园区划归夹河煤矿。 19781982 年，徐州矿务局地质勘探队在本井田深部进行勘探，共施工 钻孔 99 个，总工程量 45556.76m，于 1982 年提交了庞庄煤矿补充勘探报告 。 1986 年，徐州矿务局地勘队在第 5 勘探线深部进行生产勘探，共施工钻 孔 2 个，总工程量 720.02m，严密地控制了 F1断层产状要素，为顶水采煤提 供了可靠的地质依据。 1991 年安徽煤田地质物测队对庞庄井田深部进行了二维地震勘探。其范 围 ：第 13 勘探线至第 17 勘探线之间，-370m 水平以下至 F1断层，面积 231km2，完成地震测线 17 条，测线总长度 26.44km。并于同年 10 月提交了 徐州矿务局庞庄煤矿深部水平地震开发勘探报告 。 1999 年 10 月，委托煤炭科学研究总院西安分院对庞庄井田深部的庞4断 层与 F1断层之间区域进行瞬变电磁法勘探工作，查明庞4、庞4-1、F1-1、F1断 层的含水层分布情况，推断、核实上述断层位置及含水破碎带宽度，并查明- 600以内的太原组四灰、十灰及奥陶系灰岩水的水力联系。完成测线 46 条， 施测了 601 个物理点，于 2000 年 2 月提交了庞庄煤矿庞4、庞4-1、及 F1-1 断层带含水性探测成果报告 。 1.1.7 原材料及水电供给情况 本设计井田的生产和生活用水主要来自于开采地下水；矿区供电由柳新变 电所双回路供电，矿区内有 25/6kv 变电所一座。 1.2 地质特征 1.2.1 矿区范围内的地层情况 井田内无基岩出露，现据区外露头所见及钻孔揭露资料，将井田地层自下 而上简述如下： 1.寒武系() 5 井田钻孔未见，仅在矿区外围群山有出露。主要分布于徐州复背斜的轴部， 与下伏地层震旦系(Z)呈假整合接触。下部以砂页岩为主，夹薄层状灰岩；中、 上部则由中、厚层状灰岩组成。 2.奥陶系(O) 仅见于少数钻孔，是徐州复背斜构造的两翼主要地层组成部分。也是煤系 地层的沉积基底。区内只发育有下统和中统，上统缺失。其中： 奥陶系下统(O1)：与下伏地层寒武系呈整合接触关系。 下部由中厚层竹叶状白云岩、泥质白云岩、页片状泥质灰岩、钙质白云岩 及厚层状灰岩组成。 上部的马家沟组则由中厚层巨厚层的豹皮状灰岩组成，顶部夹有紫灰色 薄层钙质白云岩，厚 450530m，平均 484m。 奥陶系中统阁庄组(O2g)：厚 65.270.9m 平均 68m。由青灰色黄灰灰 色薄中厚层钙质白云岩、白云质灰岩、白云岩组成。 3.石炭系(C) 本系地层仅发育有中统和上统，下统缺失。 （1）石炭系中统本溪组(C2b) 本组地层厚 17.842.7m，平均 27m,假整合于奥陶系之上。是在奥陶系中 统之后地壳整体长期上升、剥蚀夷平的基础上广泛海侵的浅海相沉积。其岩性 自下而上为： 下部为紫色、灰绿色页岩(相当于华北山西式铁矿层位)，含铁不均匀，厚 度较小，一般在 6m 左右，系本组与下伏奥陶系之分界标志层。 中部：为浅灰色铝土质页岩，厚度多小于 5m。 上部：浅灰色厚层状石灰岩，含黄铁矿，夹透镜状页岩，厚约 16m。 （2）石炭系上统太原组(C3t) 本组地层厚 124.0208.2m，平均 156.0m。为本区主要含煤地层之一。整 合于本溪组之上，为海陆交互相沉积，主要有灰白灰黑的灰岩、页岩、砂质 页岩组成，夹极不稳定稳定薄煤 710 层，可采者两层。各层石灰岩中常含 有丰富的蜓科、腕足类及海百合化石。 4.二迭系(P) 区内二迭系地层沉积有下统-山西组、下石盒子组、上统上石盒子组。现 分述如下： （1）二迭系下统山西组（P11 s） 6 本组地层厚 96.5145.4m，平均 113.0m。为本区主要含煤地层之一。整 合于太原组地层之上，为近海河湖沼泽相沉积。主要由灰色页岩、砂质页岩、 灰色粉砂岩及石英砂岩组成。中、下部以石英砂岩为主，其次为深灰灰白色 页岩、砂质页岩组成。夹稳定极不稳定的薄中厚煤层 46 层，其中 8、9 煤为稳定可采煤层。各煤层上、下的页岩中常含有保存较为完整的植物化石， 常见有栉羊齿、楔叶木、轮木、丁氏蕨等。 （2）二迭系下统下石盒子组(P12 x) 本组厚：170.7299.0m，平均 217.0m，为本区主要含煤地层之一，整合 于山西组地层之上，为内陆湖泊沼泽相沉积。主要由灰绿深灰色砂质页岩组 成，上部以灰色为主，下部以深灰色为主。自上而下夹数层杂色页岩。含煤 69 层，其中 1、2 煤可采。 本组下部的煤层附近地层中常保存有较为完整的植物化石：辨轮木、轮木、 芦木、大羽羊齿、柯特木和丁氏蕨等。 （3）二迭系上统上石盒子组（P21 s） 厚 3.9269.2m，平均 250m，整合于下石盒子组之上。为炎热气候下内陆 河湖相沉积。以杂色、灰绿色，灰色砂页岩、页岩为主夹灰绿色、浅灰色细 中粒砂岩，中下部时夹有煤线及炭页岩，底部为灰灰白色石英长石粗粒含砾 砂岩，间夹灰色，杂色页岩。为本组与下统下石盒子组分界标志层，产烟叶大 羽羊齿、剑形瓣轮木等化石。 5.第四系(Q) 区内厚度 52.7124.0m，平均 76.0m，不整合于各地层之上，主要由砾石、 砂礓、粘土、亚粘土、粉砂土和腐植土组成。井田范围内由东南向西北逐渐增 厚。 详见煤系地层综合柱状图 1-2。 1.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造 庞庄井田位于九里山向斜的中段由 2 个背斜、3 个向斜组成，总体上为一 不对称的复式向斜构造；东南翼较陡，西北翼相对较缓；大中型断裂亦较为发 育,受褶曲构造的影响，地层产状沿走向和倾向上均有变化，一般为 8l0； 在 12 勘探线以西的浅部或煤层露头产状可达 60以上，局部近乎直立。由于 西北翼被 F1断层切割，其构造的完整性遭到了一定程度的破坏。 1.断层 本井田内断裂构造较为发育，揭露的大中型断层有 F1，庞4、F46等，井田 7 小断层较为发育，对生产影响不大，F1逆断层位于井田南部边缘，是与张小楼 矿的自然边界，自西向东纵贯全区，F46断层位于庞庄矿井东翼边界。如表 1- 1。 8 100O 2 2 奥 陶 系 中 统 阁 庄 组 厚层白层质灰岩。 下 古 生 界 中 统 本 溪 组 2C25 150 中厚层灰岩。 石 炭 系 上 统 太 原 组 C3 9煤 8煤 2.0 2.2 黑灰色页岩，主要含煤地层。 上 古 生 界 120 1 1 P 山 西 组 2.6 3.0 7煤 1煤 灰色页岩，主要含煤地层。 下 统 下 石 盒 子 组 P 2 1200 杂色、灰绿色页岩，浅灰、 中细粒砂岩。 上 统 上 石 盒 子 组 2 1 250P 杂色、灰绿色页岩，砂页岩， 下部中粒奎山砂岩。 黄土、粉砂夹棕红色粘土 76Q 第 四 系 新 生 界 (m)(m) 组统系界 地层单位 岩 性 描 述 煤层 厚度 地 层 符 号 地层 厚度 煤 层 名 称 1：10000 地层柱状 二 迭 系 图 12 综合柱状图 9 2.其它地质构造 在井田东部 55 和 58 两钻孔，揭露的太原组地层内发现有岩浆岩，主 要沿 8 煤侵入，使部分煤层蚀成天然焦，破坏范围不大，影响较小。 表 1-1 主要断裂构造表 顺序名称性质 断层面 走向 断层面 倾向 倾角 落差 /m 水平断 距/m 1F3 正 NEWE65o 010020 2F1 正 WESN75o 1001503065 3F46 正 WENS55o 1050524 4F48 正 WENS65o 0506 5F51 正 WENS70o 0403 1.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征 该井田煤系地层较为平缓，平均倾角 10，煤系地层总厚度为 48.8m，含 煤比较稳定，其中可采煤层为 4 层（1，4，8，9 煤） ，总厚度 9.8m，厚度分别 为 1 煤 3.0m，4 煤 2.6m，8 煤 2.2m，9 煤 2.0m 可采煤层特征表见表 1-2。 表 1-2 可采煤层特征表 厚度（m） 煤层 最大最小平均 煤层特征顶板底板 视密度 （t/m3） 13.42.63.0 中厚煤层砂页岩砂页岩 1.34 43.22.42.6 中厚煤层砂页岩砂页岩 1.31 82.52.02.2 中厚煤层第 10 灰层页岩 1.31 92.21.72.0 中厚煤层第 12 灰层砂页岩 1.28 1.2.4 岩石性质、厚度特征 有关岩石性质及厚度特征详见表 1-3 所示。 表 1-3 岩石性质及厚度特征表 床号岩性厚度/m面积 /km2相应层位 1 灰色页岩 1.419.9510.20 1#煤层 2 灰色页岩 1.0-10.2514.5 4#煤层 3 黑灰色页岩 1.0-10.012.0 8#煤层 4 黑灰色页岩 0.7-14.253.20 9#煤层 10 1.2.5 井田内水文地质情况 矿区内历史最高水位为+36.25m，地面标高为+35+141.5m，主要含水层 为太原组灰岩溶隙含水层、第四系孔隙含水层、奥陶系灰岩溶隙含水层、二迭 系砂岩裂隙含水层。现庞庄井正常涌水量为 150m3/h。 1.2.6 沼气、煤尘及煤的自燃性 本矿为低瓦斯矿井，涌出量低。 本矿井各可采煤层的爆炸指数均较高，都具爆炸危险性。 可采煤层的自燃倾向均为二类，属有可能自燃发火的矿井。 1.2.7 煤质、牌号及用途 本设计井田煤层属高等陆生植物生成的腐植煤类，山西组 1、4 煤属气煤， 太原组 8、9 煤为气肥煤。原煤分析见表 14 所示。 煤的主要用途：冶金用煤，发电厂，动力用煤次之。 表 1-4 煤质工业分析成果表 工 业 分 析有害成份发 热 量 煤 层 Mad () Ad () Vdaf (90) () 固定炭 () St,d () Pd () Qad (KJ/g) Qnet,ad (KJ/g) 12.217.3837.4156.790.420.00230.9731.05 41.8033.4743.7446.773.350.00223.0522.01 1.3 勘探程度及可靠性 本井田的精查工作量是很大的，除以往工作量以外，最后一次精查区内又 钻了 260 个孔，15.8 万余米，基本上搞清本井田的煤层赋存情况和主要的地 质构造情况。但由于地质构造复杂，相当一部分断裂仍是推定的。根据本区断 裂的一般规律，往往在大断裂附近还有很多较小的断裂，再者由于煤层走向变 化大，还可能有新的断裂没有控制，这些都需要在建井和生产过程中予以注意。 矿井瓦斯等级、涌水量是用是根据临矿实际情况推算出来的，所以可靠 性不足，待矿井建成投产后，根据实际生产情况重新确定。 11 第 2 章 井田境界、储量、服务年限 2.1 井田境界 2.1.1 井田周边情况 庞庄矿井田北部分别与王庄矿、拾屯矿为界，西以 17 勘探线与夹河矿为 界，东到 F46断层，南以庞断层与张小楼井相望，其余为人为边界，井田东 西长 5.1km，南北宽 3km，面积 15.3km2，煤层平均倾角 10。本矿无扩展的 可能性。 2.1.2 井田境界确定的依据 1.划分的井田范围要为矿井发展留有空间； 2.井田要有合理的走向长度，以利于机械化程度的不断提高； 3.以地理地形、地质条件作为划分井田境界的依据； 4.要适于选择井筒位置，合理安排地面生产系统和各建筑物。 2.1.3 井田未来发展情况 庞庄矿井田东到 F46断层，西以 17 勘探线与夹河矿为界，北部分别与王 庄矿、拾屯矿为界，南以庞4断层与张小楼井相望范围，随着技术的进步和勘 探水平的全面提高，井田范围内的储量会越来越精确，可能在更深部发现可采 煤层。 2.2 井田储量 2.2.1 储量计算方法 设计井田范围内计算的煤层有 1#、4#、8#、9#四层，各煤层储量计算边界 与井田境界基本一致。矿井储量是指矿井内所埋藏的数量，具有工业价值的煤 炭数量。它不仅包含着煤矿在地下埋藏的数量，而且还表示煤炭的质量，反映 井田的勘探程度及开采技术条件。矿井储量可分为矿井地质储量、矿井工业储 量和矿井可采储量。 矿井工业储量是指平衡表内 A+B+C 级储量的总和。矿井设计储量是矿井工 业储量减去设计计算的断层煤柱、井田境界煤柱、防水煤柱和已有的地面构筑 12 物、建筑物需要留设的保护煤柱等永久煤柱损失量后的储量。矿井可采储量是 指矿井设计储量减去矿井井下主要巷道及上下山保护煤柱、工业场地保护煤柱 后乘以采区回采率的储量。 2.2.2 保安煤柱 根据煤炭工业矿井设计规范中相关的规定，大型矿井工业广场占地面 积为 0.91.0 公倾/10 万 t，矿井生产能力越大，取值越小，本矿井设计生产 能力 1.5Mt，为大型矿井，本井田取 1 公顷/10 万 t，则工业广场占地面积为： 1501/10=15 公顷=15104m2 工业广场布置为 300m400m 的矩形，另外，根据规定，长边与宽边都加 15m 的围护带，煤层倾角 =9.46，表土层厚度为 40m，基岩移动角中：沿 煤层方向走向移动角 =70，上山移动角 =70，下山移动角 =70- 0.7=70-0.79.46=62，表土层移动角 =50，以上的数据均根据徐州 矿务局地测处中国矿业大学测物系在全国矿山测量学术会议上发表的徐州矿区 地表移动规律综合分析，材料中关于地表移动主要参数的计算所载。本设 计矿井依据煤矿安全规程规定，留设保安煤柱如下： 1.各煤层在露头处留设 20m 保安煤柱； 2.边界断层留设 20m 保安煤柱； 3.井田内部断层留设 20m 保安煤柱； 4.河流两侧各留设 20m 保安煤柱； 5.地面建筑物留设 50m 保安煤柱。 按以上方法计算得： 工业广场煤柱损失： 2.29Mt； 断层、地面、边界保安煤柱损失： 8.68Mt； 总损失量：40.5 Mt； 损失率： 21.7%。 2.2.3 储量计算 1.储量计算参数的确定 煤层厚度按块段内或附近各见煤点，均采用煤层真实厚度，计算其算术平 均值，作为该块段的煤层平均厚度。如前所述，1 煤平均厚度 3.0m，4 煤平均 厚度 2.6m，8 煤平均厚度 2.2m，9 煤平均厚度 2.0m。 煤层视密度采用前值，即 1 煤 1.34t/m3，4 煤 1.31t/m3， 8 煤 13 1.31t/m3，9 煤 1.28t/m3。 2.工业储量计算 工业储量计算公式： MSZc 式中 工业储量，Mt； c Z 井田总面积，m2；S 煤层平均厚度，m；M 煤层平均视密度，t/m3。 则 1 煤、4 煤、8 煤、9 煤工业储量计算分别为： Mt 3 . 5834 . 1 0 . 310 5 . 14MSZ 6 111c1 Mt 4 . 4931 . 1 6 . 210 5 . 14MSZ 6 444c4 Mt8 .4131. 12 . 2105 .14MSZ 6 888c8 Mt 1 . 3728. 10 . 210 5 . 14MSZ 6 999c9 则矿井工业储量： Mt 6 . 186ZZZZZ c9c8c4c1c 3.可采储量的计算 根据生产矿井储量管理规程相关规定，计算可采储量如下： CPZZ CK )( 式中 可采储量，Mt； K Z 工业储量，Mt； C Z 永久煤柱损失，Mt；P 矿井回采率，%。C 回采要求：中厚煤层不应小于 80%，薄煤层不应小于 85%。经各煤层可采 储量计算，汇总计算出本设计井田可采储量为 146.1Mt，如表 2-1。 2.2.4 储量计算评价 本矿井的煤层厚度较稳定，倾角缓倾斜，发育良好，井田范围内大的构造 控制可靠，水文地质条件中等，储量计算较为可靠。煤层储量见表 22。 14 表 2-1 矿井可采储量汇总表 煤炭损失(Mt) 水 平 别 煤 层 别 工业 储量 A+B+C (Mt) 工业 场地 井田 境界 断层 其他损 失 合计 开采 损失 (Mt) 可采 储量 （Mt） 123.600.6830.4160.24110.21.403.7218.48 419.9960.3810.30930.47888.31.16913.49915.328 816.9180.4050.3540.3125.61.1272.38413.407 915.0290.47040.3790.558614.11.5492.50611.974 合计 75.531.93941.10431.27838.25.428110.91859.189 134.700.2010.3480.18410.40.8376.61127.252 429.4040.1540.27210.20114.30.77016.15323.108 824.8820.0540.2050.1025.90.2645.04819.57 922.0790.0350.3040.0547.60.383.71817.981 合计 111.070.4551.1290.18538.23.25720.90287.911 总计 186.602.392.2331.76376.48.6831.82146.10 表 22 煤层储量计算表 煤层号面积/m2 工业储量 /Mt 损失煤量 /Mt 可采储量 /Mt 占总储量 百分比 114.510658.312.845.531.14% 414.510649.410.938.526.35% 814.510641.89.432.422.17% 914.510637.17.429.720.32% 总计 186.640.5146.1 15 2.3 矿井工作制度 生产能力 服务年限 2.3.1 矿井工作制度 根据煤炭工业矿井设计规范有关规定，确定本矿井每年生产天数为 330d，矿井工作制度采用“三八”工作制，其中二班半生产，半班检修。为充 分考虑矿井的富余系数，防止矿井因提升能力不足而影响矿井的增产或改扩建， 本设计规定每天净提升时间为 16h。 2.3.2 矿井设计生产能力 庞庄煤矿地处煤炭储量丰富地区，故本设计矿井的服务年限尽可能长一点， 根据本矿的条件，若井型过小，则矿井服务年限过长，不能满足大型矿井的服 务年限，现暂定 1.5Mt/a，若不符合规定，再作调整。 2.3.3 服务年限 本井田查明的工业储量为 186.6Mt，除去井田境界，工业广场等煤柱损失， 带区回采率取 0.80，则可采储量为 146.1Mt，设计生产能力为 1.5M t/a，在 划归井田范围内，当矿井生产能力一定时，利用公式，计算出矿)/(KAZT 井的设计服务年限 T： )/(KAZT 式中 矿井的设计服务年限，a；T 矿井生产能力，Mt/a；A 矿井设计的可采储量，Mt；Z 矿井储量备用系数，取 1.4；K 则矿井的服务年限： =146.1/(1.51.4)=70aT 根据设计规范规定，年产 1.5Mt 的大型矿井，服务年限为 70a，符合规定， 故矿井生产能力确定为 1.5Mt/a 比较合理。 16 第 3 章 井田开拓 3.1 概述 3.1.1 井田内外及附近生产矿井开拓方式概述 徐州矿业集团庞庄矿与王庄煤矿、夹河矿为邻，王庄煤矿以双斜井开拓为 主，夹河矿以双立井开拓为主。 3.1.2 影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况 1.该矿处于徐州矿区西北郊，地势西北高而东南底。井田处于九里山向斜 的一翼，总体上为一平缓构造，西北翼被下断层切割，破坏了构造的完整性。 由于井田地表受到严重破坏，大面积塌陷，因此井田内地表主要水体为塌陷区 积水。工业场地宜选择在相对比较开阔的阶地上，标高高于+50m。 2.井田内煤层埋藏深度为-50-600m，煤层倾角平均 10，主采煤层四 层，分别为 1#，4#，8#，9#，其中 1#、4#层间距 20m，4#、8#层间距 100m，8#、9#层间距 30m，可采用分组集中大巷式开采。 3.井田内构造比较简单，主要有 F48、F49、庞4断层。 4.顶底板为粉砂岩、粉细砂岩等硬质岩层，稳定性较好。 5.确定井田开拓方式的原则： （1）必须贯彻执行有关煤矿安全生产的有关规定，建立完善的通风系统， 创造良好的条件，减少巷道维护量，使主要巷道经常性保持良好状态。 （2）合理集中开拓布置，简化生产系统，避免生产分为集中生产创造条 件。 （3）合理开发国家资源，减少煤炭损失。 （4）贯彻执行有关煤炭工业的技术政策,为多出煤、早出煤、出好煤、投 资少、成本低、高效率创造条件。要使生产系统完善、有效、可靠，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，节约基建工 程量，加快矿井建设。 17 3.2 矿井开拓方案的选择 3.2.1 井硐形式和井口位置 1.井硐形式 根据庞庄井田的地表及煤层等实际情况，平硐开拓方式技术上不合理，应 直接否定。现依据庞庄井田的地形、地质构造、煤层赋存等因素，提出三种井 筒开拓方案，具体情况如下： 方案 I 双立井开拓 方案 II 双斜井开拓 方案 III 主斜井副立井开拓 以上三种井筒开拓方案技术比较如下： （1）双立井开拓 优点： 1）立井的井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利； 2）机械化程度高，易于自动控制； 3）井筒为圆形断机结构合理，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。 缺点：与斜井优点相对应。 适用条件：煤层赋存深度 2001000m，含水砂层厚度 20400m,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。 技术评价：根据井田的地表情况，地质构造，煤层赋存等因素，采用双立 井开拓方案可行。庞庄矿井田的地表，地质构造，煤层赋存等因素，适合采用 双立井开拓，故此方案在技术上可行。 （2）双斜井开拓： 斜井与立井相比有如下优点： 1）井筒掘进技术和施工设备比较简单，掘进速度快，地面工业建筑，井 筒装备，井度车场及硐室都比投资少； 18 2）井筒装备和地面建筑物少，不用大型提升高备，钢材消耗量小； 3）胶带输送机提升增产潜力大，改扩建比较方便，容易实现多水平生产， 并能减少井下石门长度。 缺点： 1）在自然条件相同时，斜井要比立井长得多； 2）围岩不稳固时，斜井井筒维护费用高，采用绞车提升时，提升速度低， 能力小钢丝绳磨损严重，动力消耗大，提升费用高，当井田斜长较大时，采用 3）多段绞车提升，转载环节多，系统复杂，更要多占用设备和人力； 由于斜井较长，沿井筒敷设管路，电缆所需的管线长度较大； 4）斜井通风风路较长，对瓦斯涌出量大的大型矿井，斜井井筒断面小， 通风阻力过大，可能满足不了通风的要求，不得不另开专用进风或回风的立井 并兼做辅助提升； 5）当表土为富含水的冲积层或流砂层时,斜井井筒掘进技术复杂,有时难 以通过。 适用条件 ：煤层赋存较浅，垂深在 200m 以内，煤层赋存深度为 0500m，含水砂层厚度小于 2040m，表土层不厚，水文地质情况简单的煤 层，以及井筒不需要特殊方法施工的缓倾斜及倾斜煤层。 技术评价：本井田一水平设在270m 水平标高，根据煤层的赋存情况不 宜采用双斜井开拓庞庄矿井田赋存深度为-50m-600m在技术上是不可行 的。故不宜采用双斜井开拓。 （3）主斜井副立井开拓 优点：兼有斜井和立井的优点，主井采用斜井开拓，井筒施工简单，掘进 速度快，费用低。副井采用立井开拓，井筒容易维护，有效断面大，有利于通 风，提升速度快。 缺点：如果井口相近，则井底相距较远，井底车场布置，井下的联系就不 太方便，如井底相近，由井口相距较远，地面工业建筑物就比较分散，生产调 度及联系不方便，占地面积大，相应地增加了煤柱损失。 适用条件：介于双立井与双斜井之间 技术评价：根据设计井田的地表状况，煤层赋存及工业广场的布置等实际 情况，如用综合开拓不利于地面工业广场的布置，也不利于井底车场的布置， 井下的联系和生产调度较为繁琐，故该方案在技术上不合理，不适合本设计矿 井。所以本井田不利于用综合开拓。 19 2.井口位置 井口位置与开拓方式要相互协调，需要经过综合比选后择优确定，特别是 提、运煤炭的主井位置还要与地面生产系统、工业广场布置相匹配，井口位置 的选择是井田开拓的重要组成部分，需要综合考虑。选择的主要因素和原则为： （1）井下条件： 1）在井田走向的储量中央或靠近中央位置，使井田两翼可采储量基本平 衡； 2）井筒应尽量避开或少穿地质及水文复杂的地层或地段； 3）勘探程度及初期工程量。 （2）地面条件： 1）井筒位置应选在比较平坦的地方，并且满足防洪设计标准； 2）工业场地不占或少占用良田； 3）井口及工业场地位置必须符合环境保护的要求； 4）井口要避开地面滑坡、岩崩、雪崩、泥石流、流砂等危险地区； 5）井口位置要与矿区总体规划的交通运输、供电、水源、居住区、辅助 企业等的布局相协调，使之有利生产、方便生活。 在本设计井田中，井筒沿走向的有利位置应在井田的中央。当井田储量呈 不均匀分布时，应在储量分布的中央，在此开成两翼储量比较均衡的双翼井田， 尽量避免井筒偏于一侧，造成单翼开采的不利局面。 已确定井口位于井田走向方向的中部，但倾斜方向还不能确定，于是提出 三种沿井田倾斜方向的井筒位置方案： 方案一：井筒位于井田浅部 方案二：井筒位于井田中部 方案三：井筒位于井田深部 （3）三个方案的优缺点为： 1）井筒位于井田浅部，煤柱尺寸最小，压煤最少，但石门最长； 2）井筒位于井田中部时，煤柱尺寸稍大，但石门长度较短，且沿石门的 运输工程量也小； 3）井筒位于井田深部，煤柱尺寸最大，压煤量最大，且初期工程量大， 石门也较长，但对于开采井田深部煤层及井通延伸有利； 4）本井田煤层均为缓倾斜中厚煤层，井田走向长度不大，但倾斜长度较 大，从有利井下运输和保证初水平合理的服务年限出发，也应该将井筒布置在 20 井田中部或稍靠上方的位置。 由此可确定本设计井田的井筒位置选择方案二，在井田的中部稍靠上方。 3.2.2 开采水平数目和标高 煤层赋存为倾斜状态时，一般以浅部向深部开采，以达到工程量少、建设 速度快、投资省、成本低的效果。根据煤层的赋存条件和倾斜长度，一个井田 可以单水平开采，也可以多水平开采（从上往下逐水平开采） 。每个开采水平 设井底车场和运输大巷，供该水平各带区煤的外运、辅助运输和通风用。 本矿地质条件简单，矿井涌水量较低，瓦斯含量较低，平均倾角为 10， 故采用条带式采煤法，跳采留煤柱开采。当采到深部时，由于矿山压力显现强 烈，带区斜巷采用双巷布置，采用依次接替，根据上述各项决定，确定开拓方 案有四种： 方案：立井两水平开拓，如图 31； 方案：立井两水平，主暗斜井开拓，如图 32； 方案：立井三水平开拓，如图 33； 方案：立井三水平，主暗斜井开拓；如图 34。 图3- 立井三水平、主暗斜井开拓（方案） 图3- 立井三水平开拓（方案） 图3- 立井双水平、主暗斜井开拓（方案） 图3-1 立井双水平开拓（方案） -270 -450 -270 -450 -200 -350 -500 -200 -350 -500 方案和方案区别在于第二水平是立井开拓还是主暗斜井开拓两方案比 较，方案需要多开立井井筒 180m，阶段石门 600m，并相应增加了井筒和石 门的运输，提升，排水费用；方案多开主暗斜井 785m（倾角 16） ，并相应 增加了斜井的提升和排水费用，粗略估算表明，两方案费用相差不大，采用立 井提升，优点是提升能力大，矿井延伸在条件允许时，增加的设备较少，但施 工条件差，施工速度慢，开拓维护费用高，采用斜井提升时，施工速度快，费 用低，但需要与暗斜井配套设备，人员，材料运输需转载，考虑到方案的提 升，排水工作环节少，人员上下较方便，在方案中未计入暗斜井上下部车场 的石门运输费用，以及方案在通风方面优于方案，决定选用方案。 方案与方案比较同方案与方案类似，但粗略估计方案比方案 费用高出 7.3%，决定采用方案。 余下的方案与方案技术上均可行，需要通过经济比较，确定优劣。具 体经济比较见表 3-1、3-2、3-3 所示。 表 3-1 开拓方案经济比较 方案方案 21 立井 开凿 2195300010- 41170 立井开凿 230300010- 4690 石门 开凿 (650+620)80010- 4101.6 斜井开凿 785105010- 482.4 井底 车场 100090010-490 上下斜井 车场 80090010-472 基 建 费 (万元) 小计 308.6 小计 227.4 立井 提升 1.24114.280.695 0.852911.6 斜井提升 1.220570.7850 .48930.1 石门 运输 1.24114.280.65 0.3811222.68 立井提升 1.220570.590. 921339.8 立井 排水 1202436534.29 0.152510- 4549.7 排水 1202436516( 0.053+0.14)10- 4324.6 生 产 费 (万元) 小计 4688.98 小计 2599.5 总计 费用/万 元 4997.58 费用/万元 2822.9 表 3-2 基建费用表 方案方案 项 方案 目 工程量 /m 单价 /元. m-1 费用 /万元 工程量 /m 单价 /元.m-1 费用 /万元 立井井筒 340+206000169.5260+206000144 副井井筒 340+106000163.5260+106000139.5 井底车场 100090090100090090 主石门 650+620800101.6540+57080088.8 运输大巷 5000-360800371.25000-360800371.2 回风大巷 50008004005000800400 初 期 小计 1294.31223.5 立井井筒 130600058.5170600051 副井井筒 195600058.54006000120 22 井底车场 1000900901800900162 斜井 785105082.