采矿工程专业毕业论文120万t矿井设计

一般部分 第119页1 矿区概述及井田地质特征1.1矿区概述1.1.1地理位置与交通鹤壁二矿属于河南省鹤壁市管辖，位于鹤壁矿区中北部，地理位置：东经11407391141119，北纬355553355923。鹤壁二矿井田范围为2006年河南省国土资源厅颁发的采矿许可证（证号：4100000620086）划定，由59个边界坐标点依次连接而圈定，各边界拐点坐标见表1-1。矿区南北长约6.3km，东西宽约3.3km，面积17.2km2。表11 鹤壁二矿边界拐点坐标一览表序号直角坐标序号直角坐标XYXY1398374838515866313980040385131002398350438516110323980146385131843398320038515806333980220385130444398306638515646343980120385129725398253638515217353980324385126966398237238514994363980580385128407398225038514880373980510385130788398212438514779383980675385131929398169638514585393981000385131921039814053851450940398102438513314113981166385144794139812803851331012398080038514240423981450385133871339806203851414243398159638513387143980316385139174439816193851336615397984738513762453982027385137181639794543851343246398221738513867173979130385132774739823503851399218397874038513080483982495385141151939787423851288349398264538514214203978706385127425039828153851432621397863638512624513982921385143502239785163851254652398308538514170233978652385125585339835553851418324397883838512574543983576385147422539789463851262455398383238514980263979053385127145639841633851530527397964438512994573984128385153802839796563851300658398419038515518293979820385129805938940003851561330397992038512980开采标高：+100-260m 鹤壁二矿南距鹤壁市区约6km，东距107国道和京广铁路约22km，有鹤壁至新市区的主干公路与107国道相连，通过矿区铁路专用线与京广铁路相接，交通十分便利。见图1-2。图1-1 矿区位置交通图1.1.2地形地貌鹤壁二矿总体属低缓丘陵地带，地势总体南高北低，西高东低，最高标高239.46m（鹤塔西），最低标高170m（矿井边界4号点），相对高差70m。矿井中部和北部分布着起伏较大的低缓丘陵，丘陵顶部多为第三系粘土或砾石组成，丘岗之间发育第四系冲沟坳地和平坦地带。1.1.3河流及水体 本区属海河流域卫河水系。矿井范围内有三条汇入水面积比较大的河流，即古楼河、马驹河、赵家荒河。古楼河分布在井田南部，马驹河分布在井田中部，赵家荒河分布在井田北部，大雨季节，大量洪水分别汇集在三条河流中，洪水发生期间往往在暴雨降临间或雨后46小时之内，干旱季节，古楼河河床无水，马驹河有一矿从井下排出的废水，赵家荒河有四矿从井下排出废水流经本矿井田。根据历年来的地面水文观测资料，1963年8月8日发生洪水，马驹河最高洪水位208.9m，最大流量1320m3/min，马驹河九孔桥站最高水位186.5m，最大流量1447 m3/min，赵家荒水库最高洪水位192.5m。目前二矿几个井口标高都高于历年的最高洪水位。矿井内地表没有大型水体，北翼三水平西部一、二矿交界处地表有一个水库（赵家荒水库），面积约1800m3，蓄水能力约40000m3。该区表土层较厚不容易渗入井下，根据实际生产经验，表土层厚大于采厚的68倍，水不易渗入井下，如021、022工作面位于古楼河河床下，地表层厚度20.0m，井下采煤厚度8.0m，1963年8月8日大雨期间，洪水顺塌陷裂缝灌入井下水量达400m3/h，该工作面东部115工作面，同样在古楼河床下，地表表土层厚51.0m，河床同样遭到8.0m采厚的破坏，洪水却没有灌入井下，起到了隔水的作用。1.1.4气候本矿区属北暖温带季风气候，夏热冬冷，四季分明。据鹤壁市气象站观测资料统计：全年气温以六、七月间为最高，达42.3C，一月份最低，达-15.5，年平均温度为14.5。年平均绝对湿度为11.63毫巴，年平均相对湿度为60.43%。历年降雨量最高为1394.1mm(1963年)，最低为266.6mm(1965年)，平均为649.55mm，每年六八月间为降雨量最多时期。年蒸发量1637.42016.6mm，平均1811.25mm。每年八月至来年二月多刮北风，最大风速23m/s，每年三月至七月多刮南风，最大风速14 m/s。最大冻土深度30cm。1.1.5自然地震根据华北地区地震目录记载，近600年来，波及本区烈度达级以上的地震有20余次。详见表1-2。根据国家质量技术监督局发布“中华人民共和国国家标准GB183062001中国地震动参数区划图”核实区内地震动峰值加速度为0.20g，本区对应的基本烈度为度，其地震设防应为，如表1-2所示，表1-3为地震动峰值加速度分区与地震基本烈度对照表。表1-2 本区烈度达级以上的地震情况一览表发震时间震中位置震中强度本区烈度年月日地 点纬 度()经 度()震 级烈 度1303917山西平遥考义36.3111.781314105河北涉县武安36.6113.86.2515021017山东濮县35.7115.36.51556123陕西华县34.5109.781587410河南修武35.3113.5616141023山西平遥、榆社37.2112.5616681025山东莒县、郯城35.3118.68.51695518山西临汾、襄陵36.0111.58181424河南汤阴、浚县35.8114.45.251830612河北磁县36.4114.27.51900河南安阳、林县36.1114.34.7551917河南滑县、淇县35.6114.3519201216甘肃海沅36.5105.78.5193781山东菏泽35.2115.371947河南安阳、鹤壁36.1114.34.251954河南林县196638河北隆尧37.3114.96.81966322河北宁晋东汪37.5115.07.21967326河南辉县1983117山东东明、菏泽35.3115.35.9表1-3 地震动峰值加速度分区与地震基本烈度对照表地震动峰值加速度分区0.05g0.05 g0.1 g0.15 g0.2 g0.3 g0.4 g地震基本烈度值1.1.6矿区内工农业生产等概况 鹤壁市位于河南省北部，设置于1957年，面积2182km2，人口130.9万，劳动力资源丰富；辖3区2县，25个乡镇，10个街道办事处。主要粮食作物有小麦、玉米、大豆、高粱、谷子和红薯，主要经济作物有棉花、花生、油菜和蔬菜等，是河南省畜牧业的生产基地。鹤壁市拥有煤炭电力、机械电子、冶金建材、化工医药、轻纺、食品、陶瓷等门类较为齐全的工业体系；矿产资源有30种，煤炭资源丰富，还有水泥灰岩、白云岩、玄武岩、大理石、重晶石等。1.1.7区域电源 拥有火力发电装机容量44.8万千瓦，发电量31.4亿千瓦时。1.2井田地质特征1.2.1地层 鹤壁二矿位于安鹤煤田的南部，根据河南省综合地理地层区划，安鹤煤田东西横跨华北地层区山西分区的太行山小区和华北平原分区的豫北小区。据区域地层出露及钻孔揭露，区域内发育地层由老至新有：太古界元古界的前震旦系；下古生界寒武系、奥陶系，上古生界石炭系、二叠系；中生界三叠系以及新生界新近系、第四系。太古界与元古界多出露于煤田南部的淇县境内，寒武系与奥陶系主要出露于煤田西及西南部山区，石炭二叠系含煤地层在煤田均有赋存，三叠系仅隐伏于煤田深部，新生界广泛覆盖于上述各地层之上，见图1-2。地层时代系统组煤层名称柱状标志层岩段岩 性 描 述厚度(m)1：1000太原组石炭系本溪组下部灰岩段二1 煤大占砂岩段香炭砂岩段四煤段马家沟组中统奥陶系下石盒子组P1x山西组第四系下统二叠系35.057.86 岩性由灰、深灰色紫斑泥岩、砂质泥岩、砂岩及煤层组成，有三、四、五六4个煤段。底部为灰至灰白色厚层状中粗粒长石石英砂岩，含石英岩细砾及泥砾，具大型板状交错层理及正粒序层理。石灰岩中部碎屑岩段36.45.P1sh.二2煤上统.C2bC3t.7.5.30.0小紫泥岩段铝土质泥岩Q 上部为耕植土及黄土，中、下部为粘土、亚沙土及疏松砾石层。38.5535.0 由深灰色泥岩、砂质泥岩组成，含铝质及菱铁矿鲕粒，局部见二4、二51、二52煤层，但均不可采，煤层局部夹细粒砂岩及粉砂岩。由03层砂岩、泥岩和砂质泥岩组成，香炭砂岩具波状层理，泥岩或砂质泥岩中含少量植物化石碎片，偶见二3煤层，局部富集菱铁质鲕粒。下部为深灰、灰黑色泥岩及砂质泥岩。中部为灰至深灰色中厚层状中粒长石石英砂岩，层面富集白云母碎片，含菱铁质团块，钙质胶结,具水平层理。上部为二2、二3二4、二5煤层及其顶板砂岩，中上部为灰黑色泥岩、砂质泥岩，含大量植物化石。 底部发育一层浅灰深灰色中粒、细粒砂岩，具交错和波状层理，底部具冲蚀面。之上为黑色泥岩、砂质泥岩及二1煤层，二1煤层下偶见二0煤。 岩性主要为灰黑色泥岩、薄层状细粒石英砂岩夹薄层砂质泥岩、透镜状生物碎屑灰岩，含薄煤810层，其中一11、一22煤层大部和局部可采。L2、L8灰岩厚且稳定，为全区重要标志层。底部为灰色鲕状铝质泥岩夹紫红色铁质泥岩，中上部为砂质泥岩、砂岩,夹煤线，间夹23层薄层透镜状石灰岩。底部为灰色石灰岩、泥质灰岩、白云质灰岩；中下部为黑灰色花斑状石灰岩；中上部为纯质石灰岩及黄灰色泥灰岩、白云质灰岩互层；上部为青灰色纯质石灰岩。456.46558.57498.4278.26137.87107.00123.16160.86132.8620.0040.0035.24392.94厚 度(m)最小最大 平均OO2C2CP1P上部灰岩段二1煤段30.49二3煤二4煤二5煤O2m中统C3 L2 7.79一11煤 2.11一22煤 0.84. L8 5.08S101S11S12A三煤段82.8850.61五煤段84.4六煤段72.93上石盒子组P2s中统.207.20新近系N. 由黄褐色粘土、砂质粘土，灰色细中粒砂岩组成。由灰绿色及灰白色石英砂岩、青灰及灰紫色泥岩和砂质泥岩组成。中部以灰白色石英砂岩为主，胶结物以钙质为主，次为硅质、泥质。青灰色泥岩和砂质泥岩中夹紫斑。018.927.100207.2894.72S18田家沟砂岩.图1-2 矿井地层综合柱状图1.2.2井田地质构造安鹤煤田位于太行山隆起带与华北沉降带之间过渡带的南端，西依太行山，东临华北平原。根据河南省构造分区图，属于太行构造亚区之太行断隆，夹持于汤东断裂与林县断层之间，受汤东断裂直接控制。太行构造亚区NNE和NWW向两组断裂组成网格系统，将地壳分成五个矩形断块（太行断隆、汤阴断陷、内黄隆起、东濮断陷及菏泽隆起），在剖面上组成“三隆夹二拗”的掀斜断块型式。安鹤煤田即位于太行断隆东部斜坡地带和汤阴断陷的西侧。安鹤煤田位于汤东断裂控制下断块内的阶地上，总体构造形态一单斜构造，地层走向NNE，倾向SEE，倾角310 ；发育3个较大型褶皱；大于50m断层3条，NNE、NE、EW与NW向展布。本井田总的构造形态为地层走向北东，倾向南东，倾角736，一般610左右的单斜构造。区内断裂构造发育，以断层为主，褶曲较少。除F1为西北部边界，F3断层组成东南部边界外，区内断层以北东向压扭性正断层为主，多呈平行斜列展布。局部发育陷落柱，区内无见岩浆岩。1.2.3水文地质条件本区位于太行山隆起带与华北平原沉降带之间的过渡地段，其西部为太行山中低山，东部为华北平原，地势总体为西南高东北低。根据本区所处的位置、地下水流向、地质构造、岩性组合等特征，总体属安阳-鹤壁矿区许家沟泉岩溶水系统。该岩溶水系统北起大闾寨马投涧一线地表分水岭、南至封门口断层，西起漕旺水盘石头施家沟石碑头地下分水岭、东至青羊口断层，面积约615km2，其中灰岩裸露面积415km2。西部太行山区奥陶、寒武系石灰岩呈裸露或半裸露型，沟壑纵横，裂隙岩溶发育，有利于大气降水及地表水的渗入和补给。当地下水在西部山区接受补给后由西向东迳流。在迳流过程中若遇北西、北北东向阻水断裂，部分地下水则以泉的形式排出地表，如许家沟泉群，部分改变流向后继续向深部运移。由此可见，地质构造对区域地下水的运移、富集具有明显的控制作用。山前广泛分布的冲、洪积砾石层和沿河流两岸分布的砂砾层，能直接接受降水和地表水的补给，在西部还可接受奥陶系灰岩地下水的补给，在地形适宜的地段可见季节性泉水出露。本区处于许家沟泉岩溶水系统的中部地下水迳流区内，见图1-3。本矿井正常涌水量25m3/h、最大涌水量为30m3/h。 图1-3 区域水文地质图1.3煤层特征1.3.1煤层 本矿井含煤地层为石炭二叠系，煤系地层为石炭系上统太原组、二叠系下统山西组与下石盒子组、二叠系上统上石盒子组，含煤地层总厚度753m，共含煤15层，煤层总厚度13.31m，含煤系数1.77%。其中二叠系下、上石盒子组仅含煤线，含煤性较差；下二叠统山西组和上石炭统太原组含可采煤层，含煤性较好，是本区主要含煤地层，发育可采、大部和局部可采煤层3层（其中山西组二1煤全区可采,太原组一11煤大部可采、一2 2煤局部可采）,可采煤层总厚10.30m，可采系数为1.37%。可采煤层：1）一煤：俗称下夹下煤（八煤），位于太原组底部，上距L2灰岩平均间距8.22m，下距奥陶系灰岩平均38.74m，煤层顶板为L1、L2灰岩；底板为砂质泥岩及含铝泥岩。煤层厚度03.86m，平均厚度2.11m，为中厚煤层，煤厚变化较大，结构较复杂，含26层。煤层厚度的变异系数r=31%，一煤为大部可采较稳定型中厚煤层。2）一煤：俗称下夹上煤（六煤），L2灰岩为其直接顶板，下距一煤7.38m，上距二1煤133.79m，厚度01.15m，平均厚度0.84m，为薄煤层，结构简单。煤层厚度变异系数r=26%，薄煤带的展布无明显规律。一煤为局部可采不稳定薄煤层。3）二1煤：俗称大煤（一煤），位于山西组下部，为矿区主要可采煤层，厚度大且稳定，二1煤顶板为深灰色砂质泥岩和薄层砂、泥岩互层，底板为黑色砂质泥岩，含鳞木等植物化石，再下为砂岩。煤厚4.9211.52m，平均厚度7.5m。煤层结构较简单，一般含较稳定夹矸一层，局部23层，夹矸岩性为泥岩，平均厚度0.39m。煤层全区可采，可采性指数Km=1，煤层厚度变异系数r=21%，二1煤为全区可采较稳定型厚煤层。煤层赋存标高+100m260m。1.3.2煤层顶底板二1煤直接顶板为黑色泥岩和砂质泥岩，厚度6.6529.39m，平均18.58m，采后易冒落，它的老顶为灰发褐色中粒砂岩，厚度1.1724.53m，平均8.24m，属类顶板。矿井二1煤直接顶板采煤防顶后易跨落，局部顶板可能发生软化，有冒落、片帮现象。二1煤直接底板为黑色泥岩或砂质泥岩，厚度3.57.5m，属于松软类底板。它的老底为中粒砂岩及砂质泥岩互层，砂岩厚度发育不均衡。二1煤层底板总体上岩体质量较差，局部底板遇水可能发生底鼓现象。1.3.3煤质及工业用途1）物理性质和煤岩特征二1煤为黑灰黑色碎粒状、粉状，局部块状。似金钢光泽，条带状、均一状结构。以亮煤为主，次为镜煤和暗煤，煤的宏观煤岩类型为半亮型煤。视密度为1.44t/m3。显微煤岩组分以有机组分为主，占显微煤岩组分的81.491.5%，以镜质组为主、含量为71.787.6%，惰质组含量为3.816.8%。镜质组中显微亚组分多为无结构镜质体，少量碎屑镜质体和结构镜质体；无结构镜质体又以均质镜质体为主、基质镜质体次之，少量的碎屑镜质体；均质镜质体多呈团块状分布，基质镜质体胶结有机显微组分及矿物杂质；结构镜质体中有结构镜质体和少量的结构镜质体，细胞腔内充填粘土矿物。惰质组以丝质体为主，次为微粒体、粗粒体，和少量碎屑惰质体，丝质体可见结构较完好的火焚丝质体。无机显微煤岩组分占显微煤岩组分的8.518.6%；主要为粘土矿物，含量为5.714.3%，次为碳酸盐和少量硫化物，偶见石英等。粘土矿物多呈团块状、透镜状、不规则状充填于胞腔或有机质裂隙中；方解石充填于有机质裂隙中；黄铁矿呈莓状结核体或呈颗粒状散布于基质中。一煤组中：显微煤岩组分与二1煤层大同小异，有机组分占显微煤岩组分84.689.6%；无机组分占10.415.4%，黄铁矿呈结核状散布于煤层中。由于成煤环境不同，一1 1煤层的硫化物（主要成分为黄铁矿）含量明显高于二1煤层。2）化学性质杨家庄井田地质精查报告中对钻孔穿见二1煤层及部分一煤组进行了取样化验，其测试结果见附表，煤质化验结果统计表见表1-4。表1-4 钻孔煤样测试结果统计表煤层原 煤浮 煤水分Mad(%)灰分Ad(%)挥发分Vdaf(%)全硫St.d(%)水分Mad(%)灰分Ad(%)挥发分Vdaf(%)二10.161.620.55(18)10.7124.2514.59(18)13.5418.6316.36(18)0.220.480.33(11)0.321.280.62(7)2.4212.318.09(7)14.2017.7116.28(7)质量分级低灰煤特低硫煤一煤0.152.670.83(13)4.0232.0317.63(13)11.3217.5214.72(13)1.292.952.34(6)0.351.330.81(6)2.5013.166.67(6)13.2816.2014.32(6)质量分级低灰煤中高硫煤（1）水分（Mad）二1煤原煤水分0.161.62%，平均0.55%。浮煤水分0.321.28%，平均0.62%。一煤原煤水分0.152.67%，平均0.83%。浮煤水分0.351.33%，平均0.81%。（2）灰分（Ad）二1煤原煤灰分10.7124.25%、平均14.59，依据现行质量标准属低灰煤。浮煤灰分2.4212.31%、平均8.09，平均降灰率41.7%。一煤原煤灰4.0232.03%，平均17.63%，依据现行质量标准属低灰煤。浮煤灰分2.5013.61%，平均14.32%。（3）挥发分（Vdaf）二1煤原煤挥发分13.5418.63%、平均16.36。浮煤挥发分14.2017.71%、平均16.28%。一煤原煤挥发分11.3217.52%、平均14.72。浮煤挥发分13.2816.20%、平均14.32%。（4）全硫（St.d）二1煤原煤全硫含量0.220.48%、平均0.33%，依据现行质量标准属特低硫煤。一煤原煤全硫含量1.292.95%、平均2.34%，依据现行质量标准属中高硫煤。3）煤的工艺性能取样化验结果见附表及统计结果表1-5。表1-5 二1煤的工艺性能统计结果表统计发热量Qgr,d(MJ/kg)胶质层厚度煤灰分熔融性()X（mm）Y（mm）变形温度DT软化温度ST流动温度FT二126.4230.7528.89(6)172621(7)000(7)133013511340(3)138914151405(3)141014311422(3)质量分级高发热量煤一煤22.5832.9726.64(6)81914(6)000(6)质量分级中高发热量煤（1）发热量（Qgr,d）二1煤层原煤干燥基高位发热量为26.4230.75MJ/Kg，平均28.89MJ/Kg，依据现行质量标准属于高发热量煤。一煤原煤干燥基高位发热量为22.5832.97MJ/Kg，平均26.64MJ/Kg，依据现行质量标准属于中高发热量煤。（2）煤灰分成分及灰熔融性二1煤煤灰成分以酸性矿物质为主，二氧化硅和三氧化二铝含量达70%以上，其中二氧化硅平均为46.77%、三氧化二铝平均为30.24%，次为氧化钙11.71%和三氧化二铁5.73%，其他少量，详见附表及表1-6。表1-6 二1煤煤灰成分统计表统计二氧化硅SiO2三氧化二铝Al2O3三氧化二铁Fe2O3氧化钙CaO氧化镁MgO三氧化硫SO3氧化钠Na2O氧化钾K2O五氧化二磷P2O5最小值44.1528.125.5410.730.653.590.30.530.32最大值49.3932.365.9112.690.884.050.840.840.53平均值46.7730.245.7311.710.773.820.570.690.43点数222222222煤灰的变形温度在13301351之间，软化温度在13891415之间，流动温度1400，按现行标准评价，属较高软化温度灰、较高流动温度灰。（3）粘结性据钻孔测试资料及邻近生产矿井资料，胶质层Y值均为0，曲线为平滑下降型，粘结性指数09，粘结性和结焦性均较差。4）煤的可选性据该矿井2004年建立的地面干式洗煤系统，洗选指标：精煤灰分9.5%；分选密度1.50.1含量为23.67%。属于中等可选性煤。5）煤类确定该矿井二1煤的浮煤挥发分（Vdaf）为14.2017.71%、平均16.28%，胶质层厚度为0，粘结性指数为09。依椐现行煤炭分类国家标准GB57512009，按浮煤干燥无灰基挥发分（Vdaf）和粘结性指数确定二1煤煤类为贫瘦煤。6）工业用途 该矿井二1煤为中灰、特低硫、高发热量、中等可选性之贫瘦煤，可作炼焦配煤，主要可作动力和民用煤。一煤为中灰、中高硫、中高发热量之贫瘦煤贫煤，主要可作动力和民用煤。1.3.4瓦斯根据以前矿井瓦斯等级鉴定，本矿井为低瓦斯矿井，瓦斯涌出量较小，具体数据如下：煤层的相对瓦斯涌出量一般在0.233.29m3/t，绝对瓦斯涌出量为0.322.62 m3/t。1.3.5煤尘 据2004年8月煤炭科学研究总院重庆分院和2008年9月煤炭科学研究总院抚顺分院对该矿井下采样，分别对二1煤进行煤尘爆炸性试验，结果详见表1-7。该煤矿二1煤煤尘具有爆炸性。因此，在生产过程中应采取必要的防尘措施。表1-7 历年二1煤煤尘爆炸性试验结果表试验日期采样地点Mad（%）Aad（%）Vad（%）Vdaf（%）火焰长度（mm）加岩粉量（%）爆炸性结论2004.83804工作面0.578.6314.8116.213050有2004.83602工作面0.5619.9014.7518.411040有2008.93107（中）上顺槽0.898.3314.7916.295020有2009.8.16.86有2010.9.16.86有1.3.6煤的自然 据2004年8月煤炭科学研究总院重庆分院和2008年9月煤炭科学研究总院抚顺分院对该矿井下采样，分别对二1煤进行自燃倾向等级试验，结果详见表1-8。该煤矿二1煤自燃倾向等级为类，属不易自燃煤层。表1-8 历年二1煤自燃倾向等级试验结果表试验日期采样地点着火温度（）比重(g/cm3)自燃发火期（月）自燃等级自燃倾向性氧化（T3）原样（T2）还原（T1）2004.83804工作面406407411类不易自燃2008.93107（中）上顺槽3793861.29类不易自燃2009.9.37类不易自燃2010.9.37类不易自燃1.3.7地温 矿井地热背景值较低，根据中国科学院地温研究所鹤煤地温简报所载矿区地温梯度为1.51.7oC/100m,位地温正常区。据冷泉井19-4孔所测地温梯度为0.82oC/100m，二矿未做地温工作，根据上述资料推论，矿区属地温正常区，开采无热害影响。2 井田境界和储量2.1井田境界2.1.1井田范围 鹤煤（集团）公司二矿井田经多次变更，现在范围：西南端起自煤层露头氧化带以下，西北侧以F为界，东南侧以F2断层为界，井田走向长度约8.34km,倾向长度约2.96km。见图2-1.图2-1 鹤煤二矿井田范围2.1.3井田尺寸井田面积约为18.8km2。2.2矿井工业储量2.2.1地质资源储量计算储量时，选用地质块段法，由于矿区内煤层倾角的变化范围一般介于310之间，采用斜面积和真厚度，采用的计算公式为：Q = （S * sec）* M * D （公式2-1）式中：Q资源量（单位：104 t）；S平面积（单位：104m2）平均煤层倾角（单位：度）M煤层平均真厚度（单位：m）；D煤层视密度（单位：t/m3）根据地质勘探情况，将矿体划分为4个块段，如图2-2。图2-2 井田赋存情况示意图在各块段范围内，用算术平均法求得每个块段的储量，煤层总储量之和。块段的面积S必须采用真面积（即煤层斜面积）。用煤层底板等高线上的水平投影面积换算成真面积。 S = s/cosi (公式2-2) 式中：S真面积，m2； s水平投影面积，m2 ； i煤层倾角，采用块段内的平均倾角，（）表2-1 各块段面积地质块段区域平均倾角（）平均厚度（m）块段投影面积（)块段实际面积（)煤层重（t/m3）块段地质储量（t）块一87.52534646.842559556.271.4427643207.7块二67.512303144.8612370914.321.44133605875.3块三77.52460074.492478549.221.4426768331.6根据上表可知，井田的地质资源储量为18801.7万t。2.2.2工业资源/储量根据钻孔布置，在矿井地质资源量中，60%是探明的，30%是控制的，10%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%是经济的基础储量，30%是边际经济的基础储量，则矿井的工业资源/储量由式(2-3)计算。Zg=Z111b+Z122b+Z2M11+Z2M22+Z333k (公式2-3)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0.70.9，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。Z111b =188017414.660%70%=78967314.1tZ122b=188017414.630%70%=39483657.1tZ2M11=188017414.660%30%=33843134.6tZ2M22=188017414.630%30%=16921567.3t由于地质条件一般，k取0.8。Z333k=188017414.610%k=15041393.2 tZg=Z111b+Z122b+Z2M11+Z2M22+Z333k =78967314.1+39483657.1+33843134.6+16921567.3+15041393.2 =184257066t2.3矿井可采储量2.3.1安全煤柱留设原则安全煤柱曾称保安煤柱。在煤矿开采范围内为地面建筑和矿井生产的安全而保留的不开采的煤。例如为了保护区内地表铁路、桥梁、城镇和村庄而在相应地下区内保留的安全煤柱。为了矿井安全生产，防止地表河流、湖泊等地表水漏人坑道；为了井巷的两侧在没有特殊措施时的安全等而保留的煤柱。其形状、大小，是根据地表被保护物的形状、重要性和煤层埋藏深度而确定的。永久煤柱包括井田境界、断层、铁路桥、村庄保护煤柱。储量计算时，必须扣除安全煤柱。对于井田境界煤柱留设，井田边境保护煤柱在井田边境留设20m的保护煤柱；对于断层煤柱留设，正常情况下，当落差大于50m时，断层两侧各留40m，煤柱，小于50m时各留30m。2.3.2矿井永久保护煤柱损失量本井田中永久煤柱损失主要有：地面工业广场保护煤柱、井田境界煤柱损失和断层保护煤柱等。井田境界煤柱和断层保护煤柱取40 m。1）井田边界煤柱可按式（2-4）计算：Z=L * b * M * R (公式2-4)式中：Z井田边界煤柱损失量,t； L井田边界长度,m； b井田边界煤柱宽度,40m； M煤层厚度；7.5m； R煤的容重，1.44t/m3。则井田边界煤柱损失量为：Z1 =L*b*M*R =17524.54*40*7.5*1.44 =7570601.28t2）断层保护煤柱同理可用可式(2-4)计算：则断层煤柱损失量为：Z2 =L*b*M*R =17657*40*7.5*1.44 =7627824t3)地面工业广场保护煤柱按规范规定，年产150万t/a的大型矿井，工业场地占地面积指标为0.9公顷10万吨。故可算得工业场地的总占地面积：S=0.915=13.5公顷=135000 m2根据垂直剖面可计算工业广场的保护煤柱的留设：计算如下所示：工业广场占地面积为450300m2,平面形状为矩形。煤层地质条件为：煤层倾角7,煤层在受保护范围内中央的埋深H0=280m，地面标高200m，煤层底板标高-100m，松散层厚50m，此处煤厚7.5m。查的本井田各参数如下：42 58 70其中：表土层移动角； 煤柱上山移动角； 走向方向移动角； 煤柱下山移动角； 煤层倾角；图2-3 工业广场保护煤柱Z3=0.5（AD+BC）* h * m * r/cos (公式2-5)式中：AD工业广场保护煤柱梯形的下底，m； BC工业广场保护梯形的上底，m； h工业广场保护梯形的高，m； m煤层的厚度，m； r煤的容重，m； 煤层平均倾角，。代入数据得： Z3=0.5 *（709.45+646.23）* 826.29 * 7.5 * 1.44 / cos7=6094424.9t由以上可得永久煤柱损失量P1= Z1 +Z2+Z3=7570601.28t+7627824t+6094424.9t=21292850.18t2.3.3矿井可采储量1）矿井设计资源/储量矿井设计资源/储量可按式（2-6）计算：Zs= ZgP1 (公式2-6)代入数据得：Zs=184257066t21292850.18t =162964486t2）矿井设计可采储量矿井设计可采储量课按式（2-3-4）计算，其中P2按矿井设计资源/储量的2%估算。Zk= (ZsP2)C (公式2-7)式中：Zk矿井设计可采储量； P2主要井巷煤柱损失量之和； C盘区采出率，厚煤层不小于75 %；中厚煤层不小于80 %；薄煤层不小于85 %。代入数据得：Zk=（1629644861629644862%）75 %=11977.98万t3 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 按照煤炭工业矿井设计规范规定：矿井设计生产能力按年工作330d计算，矿井每昼夜净提升时间为16h。所以，本矿井设计年工作日数为330d。工作制度采用“三八制”，每天三班作业，三班准备，三采三准。每班工作8h。3.2矿井设计生产能力及服务年限3.2.1确定依据由煤炭工业矿井设计规范规定：矿井设计生产能力，应根据资源条件、外部建设条件、国家对煤炭资源配置及市场需求、开采条件、技术装备、煤层及采煤工作面生成能力、经济效益等因素，经多方案比较后确定。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，交通是否便利，用户，供电，供水，建筑材料及劳动力来源等；3）国家需求：对国家煤炭需求量（包括煤质、产量等）的预测是确定矿区规模的一个重要依据；4）投资效果：投资少、工期短、生产成本低、效率高、投资回收期短的应加大矿区规模，反之则缩小规模。3.2.2矿井设计生产能力参照大型矿井服务年限的下线要求，矿井设计生产能力可按式（3-1）计算： A=Zk/TK (公式3-1)式中：A矿机设计生产能力，万t/a； Zk矿井设计资源/储量，万t； T矿井服务年限，取50a； K储量备用系数，矿井设计一般取1.31.5，本设计取1.5。代入数据得：A=119778897.21/(501.5)=159.7万t/a根据煤层赋存情况和矿井设计可采储量，按煤炭工业矿井设计规范规定，将矿井设计生产能力确定为150万t/a。3.2.3服务年限矿井服务年限可按式（3-2）计算： T= Zk/AK (公式3-2)代入数据得：T=11977.9/(1501.5)= 53.24a3.2.4井型校核根据大型矿井的矿井设计服务年限为50a以上，而本矿的服务年限大于50a，设计生产能力为150万t/a，故符合建立大型矿井。4 井田开拓4.1井田开拓的基本问题4.1.1确定井