采矿工程毕业设计（论文）-唐口煤矿1.5Mta新井设计【全套图纸】.pdf

摘 要 本设计包括三个部分：一般部分、专题部分和翻译部分。 一般部分为山东济宁唐口煤业集团唐口煤矿 1.5mt/a 新井设计，共分 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、设计生产能力及服务年限；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；10.矿井基本技术经济指标。 唐口煤矿位于山东省西南部济宁市西部，其地理座标为东经 1162636116 3207，北纬 352142352908。东与淄矿集团公司的岱庄煤矿相邻，北 与济宁矿业集团运河煤矿为邻，西南与里能矿业集团新河煤矿毗邻。 矿井的南界兖（州）新（乡）铁路，向西 109km 在菏泽站与京九铁路相接，再向西 190km 在新乡站与京广铁路相接。济宁站向东 30km 在兖州站与京沪铁路接轨，再向东经 临沂可至石臼港。 区内公路四通八达，北京至珠海的 105 国道、连云港至菏泽的 327 国道均经过本区， 交通十分方便。 矿井南北走向平均长度约为 9.58km； 而东西倾向最长约为 6.06 km， 最短约为 5.37km， 平均长 5 .7km。本矿井的煤层倾角为 16，平均为 3属于近水平煤层，除去井田 内有一大的断层影响，煤层赋存基本稳定。井田的水平面积约为 63.70km2。 井田工业储量为 251.94mt，可采储量 177.76mt，矿井服务年限为 79a。井田地质条 件简单。表土层平均厚度 36m；矿井正常涌水量为 200m3/h，最大涌水量为 287m3/h；可 采煤层为3号煤层， 平均厚度为3.1m， 平均容重为1.3 t/m3。 矿井相对瓦斯涌出量1.789m3/t， 属低瓦斯矿井；煤尘无自燃倾向性和爆炸性。 矿井采用单水平立井开拓，前期采用中央并列式通风，后期采用两翼对角式通风。一 矿一面，采用一次采全高，后退式自然垮落法采煤。煤炭运输采用胶带运输机，辅助运输 采用无极绳绞车。 矿井年工作日为 330d，每天净提升时间 16h。矿井工作制度为： “三八”制。 专题部分题目是浅析采煤工作面断层处的灾害机理及其防治措施。 翻译部分是一篇关于现代测量技术在采矿中的应用的论文，英文原文题目为：the application of modern surveying technology in mining。 关键词：立井；带区；一次采全高 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 abstract this design can be divided into three sections: general design, monographic study and translation of an academic paper. the general design is about a 1.5 mt/a new underground mine design of tangkou coal mine. it contains ten chapters: 1.overview and the geographical features of the mining field; 2.boundary and reserves of the mining field; 3.working system, designed mine capacity and mine life; 4.development of mining field; 5.preparation in strip district; 6.coal mining method; 7.underground conveying; 8.mine exaltation; 9.mine ventilation and safety technology; 10.the basic technical and economic index. gulong coal mine lies in jining, shandong province. the traffic is very convenient. its about 9.58km on the strike and 5 .7 km on the dip,with the 63.70 km2 total horizontal area. the minable coal seams of this mine are 3 with an average thickness of 3.1 m. the proved reserves of this coal mine are 251.94mt and the minable reserves are 177.76 mt, with a mine life of 79a.the geological condition of the mine is relatively simple. the normal mine inflow is 200m3/h and the maximum mine inflow is 287 m3/h. it is bituminous coal 1.789m3/t with low mine gas emission rate and coal spontaneous combustion tendency, and its not a coal seam liable to explosion. based on the geological condition of the mine, this design uses a duel- vertical shaft single- level development method we work 330 days per year ,and exaltate 16 hours one day .the “threeeight” is applied for coal mining. the monographic study is analysis the disaster mechanism and prevention briefly when the coal face come at the fault place. mainly aims at the disaster mechanism in the fault place, proposing the part prevention measure. the translated academic paper is the application of modern surveying technology in mining。 keywords：shaft; strip district; full- seam mining 目目 录录 一般设计部分一般设计部分 1 概述及井田地质特征概述及井田地质特征 . 1 1.1 矿区概述 1 1.1.1 矿井位置、范围及交通 . 1 1.1.2 自然地理 1 1.1.3 矿区水文情况 . 2 1.2 井田地质特征 2 1.2.1 煤系地层 . 2 1.2.2 井田构造 . 5 1.2.3 岩浆岩 . 5 1.2.4 构造变动情况 . 5 1.2.5 井田的水文地质特征 . 5 1.3 煤层特征 6 1.3.1 煤层特征 . 6 1.3.2 煤质 . 8 1.3.3 煤的化学特征 . 8 1.3.4 煤的工业用途 . 9 1.3.5 其它有益矿产 . 10 2 井田境界和储量井田境界和储量 . 11 2.1 井田境界 11 2.1.1 井田境界划分的原则 11 2.1.2 井田境界 11 2.2 井田地质勘探 12 2.3 矿井地质储量 12 2.3.1 储量计算基础 . 12 2.3.2 矿井地质储量计算 . 12 2.4 矿井可采储量 14 2.4.1 矿井工业储量 . 14 2.4.2 矿井可采储量 . 14 2.5 工业广场煤柱 15 3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 . 16 3.1 矿井工作制度 16 3.2 矿井设计生产能力及服务年限 16 3.2.1 确定依据 . 16 3.2.2 矿井设计生产能力 . 16 3.2.3 矿井服务年限 . 16 3.2.4 井型校核 . 17 4 井田开拓井田开拓 . 18 4.1 井田开拓的基本问题 18 4.1.1 确定井筒形式、数目、位置 . 18 4.1.2 工业场地的位置 . 19 4.1.3 开采水平的确定及采区划分 . 20 4.1.4 主要开拓巷道 . 20 4.1.5 开拓方案比较 . 20 4.2 矿井基本巷道 . 25 4.2.1 井筒 . 25 4.2.2 井底车场及硐室 . 30 4.2.3 大巷 . 31 4.2.4 巷道支护 . 35 5 准备方式准备方式带区巷道布置带区巷道布置 . 36 5.1 煤层地质特征 36 5.1.1 带区位置 . 36 5.1.2 带区煤层特征 . 36 5.1.3 煤层顶底板岩石构造情况 . 36 5.1.4 水文地质 . 36 5.1.5 地质构造 . 36 5.1.6 地表情况 . 36 5.2 带区巷道布置及生产系统 36 5.2.1 带区准备方式的确定 . 36 5.2.2 带区巷道布置 . 37 5.2.3 带区生产系统 . 38 5.2.4 带区巷道掘进 . 39 5.2.5 带区生产能力及采出率 . 39 5.2.6 带区车场设计 . 40 6 采煤方法采煤方法 . 42 6.1 采煤工艺方式 42 6.1.1 带区煤层特征及地质条件 . 42 6.1.3 回采工作面参数 . 43 6.1.4 回采工作面采煤机、刮板输送机选型 . 43 6.1.5 采煤工作面支护方式 . 45 6.1.6 端头支护及超前支护方式 . 48 6.1.8 采煤工作面正规循环作业 . 51 6.1.9 综合机械化采煤过程中应注意事项 54 6.2 3101 首采工作面回采巷道布置 . 54 6.2.1 回采巷道布置方式 . 54 6.2.2 回采巷道参数 . 55 7 井下运输井下运输 . 58 7.1 概述 58 7.1.1 矿井设计生产能力及工作制度 . 58 7.1.2 煤层及煤质 . 58 7.1.3 运输距离和货载量 . 58 7.1.4 矿井运输系统 . 58 7.2 带区运输设备选择 59 7.2.1 设备选型原则 . 59 7.2.2 带区设备的选型 . 59 7.2.3 带区运输能力验算 . 61 7.3 大巷运输设备选择 62 8 矿井提升矿井提升 . 65 8.1 矿井提升概述 65 8.2 主井提升 65 8.2.1 箕斗 . 65 8.2.2 提升机 . 65 8.2.3 钢丝绳技术特征 . 66 8.2.4 提升能力验算 . 66 8.3 副井提升 68 9 矿井通风及安全矿井通风及安全 . 69 9.1 矿井通风系统选择 . 69 9.1.1 矿井概况 69 9.1.2 矿井通风系统的基本要求 69 9.1.3 矿井通风方式的确定 69 9.1.4 主要通风机工作方式选择 72 9.1.5 带区通风系统的要求 72 9.1.6 工作面通风方式的选择 73 9.1.7 回采工作面进回风巷道的布置 73 9.1.8 确定矿井通风容易时期和困难时期及其用风地点 74 9.2 矿井风量计算及风量分配 . 78 9.2.1 选择通风系统的原则和方法 78 9.2.2 配风依据 78 9.2.3 风量计算 79 9.3 计算矿井的通风阻力 . 83 9.3.1 计算原则 83 9.3.2 矿井最大阻力路线 83 9.3.3 各段通风阻力 84 9.3.4 全矿通风总阻力 85 9.3.5 两个时期的矿井总风阻和总等积孔 85 9.4 选择矿井通风设备 . 86 9.4.1 选择通风机的基本原则 86 9.4.2 通风机的选型 86 9.4.3 电动机的选择 88 9.4.4 对矿井主要通风设备的要求 90 9.4.5 对反风、风峒的要求 90 9.5 防止特殊灾害的安全措施 . 91 9.5.1 瓦斯管理措施 91 9.5.2 煤尘的防治 91 9.5.3 预防井下火灾的措施 91 9.5.4 防水措施 91 10 设计矿井基本技术经济指标设计矿井基本技术经济指标 . 93 参考文献参考文献 944 专题设计部分专题设计部分 浅析采煤工作面断层处的灾害机理及其防治措施浅析采煤工作面断层处的灾害机理及其防治措施 . 95 1 概述概述 . 95 2 工作面断层处冒顶机理及控制工作面断层处冒顶机理及控制 . 95 2.1 冒顶机理 96 2.2 控制措施 97 2.3 综采工作面断层处控顶设计 98 3 工作面断层处突水机理及控制工作面断层处突水机理及控制 . 102 3.1 断层处突水机理 102 3.2 断层处突水防治措施 103 4 工作面断层处瓦斯突出机理和防治措施工作面断层处瓦斯突出机理和防治措施 . 109 4.1 工作面断层处瓦斯突出机理 109 4.1 工作面断层处瓦斯突出防治措施 110 参考文献参考文献 112 翻译部分翻译部分 英文原文 113 中文译文 118 致谢致谢 . 122 一 般 部 分 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 1 页 1 概述及井田地质特征 1.1 矿区概述 1.1.1 矿井位置、范围及交通矿井位置、范围及交通 唐口煤矿位于山东省西南部济宁市西部，其地理座标为东经 1162636116 3207，北纬 352142352908。东与淄矿集团公司的岱庄煤矿相邻，北与 济宁矿业集团运河煤矿为邻，西南与里能矿业集团新河煤矿毗邻。 矿井的南界兖（州）新（乡）铁路，向西 109km 在菏泽站与京九铁路相接，再向西 190km 在新乡站与京广铁路相接。济宁站向东 30km 在兖州站与京沪铁路接轨，再向东经 临沂可至石臼港。 区内公路四通八达，北京至珠海的 105 国道、连云港至菏泽的 327 国道均经过本区， 交通十分方便（图 1- 1- 1） 。 莱芜沂源 临朐 安丘 蒙阴沂水 临沂 唐口 煤矿 亳州 商丘 菏泽 台前 泰安 青岛 胶州 淄博 聊城 济南 永城 淮北 徐州 单县 金乡 济宁 兖州 微山 枣庄 宿迁 连云港 东港 历城 山 东 省 江 苏 微 山 湖 黄 河 黄 河 京 杭 运 河 图图 1- 1 - 1 交交通通位位置置示意示意图图 1.1.2 自然自然地理地理 （一）地形地貌 区内地形平坦，地面标高+35+38m，为鲁西南冲积平原北部边缘部分，地势东北部 略高，东南部略低，地形坡度万分之二左右。 （二）河流水系 区内主要地面水系为京杭运河，由此向南注入南阳湖，历年最高洪水位+36.67m（1964 年 9 月 5 日）,最大流量为 626m3s。矿区中心距南阳湖约 12km。南阳湖最高湖水位标高为 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 2 页 36.86m（1957 年 7 月 15 日） 。 （三）气象 本矿区气候温和，属温带季风海洋大陆性气候。据济宁气象站 1959 年 1 月至 2004 年 12 月的观测资料： 气温： 历年平均气温 13.5， 月平均最高气温 34.3 （1957 年 7 月） ， 日最高气温 41.6 （1960 年 6 月 21 日） ，月平均最低气温- 9.8（1963 年 1 月） ，日最低气温- 19.4（1964 年 2 月 18 日） ，多年来最低平均气温月为 1 月，平均最高气温月为 7 月。 雨量：年平均降雨量 688.86mm，年最大降雨量为 1186mm（1964 年） ，年最小降雨量 为 156.8mm（2001 年） ，日最大降雨量 177.1mm（1965 年 7 月 9 日） ，降雨多集中于每年 的 7.8 月份。 一般春季雨量少， 时有春旱。 年平均蒸发量 1814.1mm， 年最大蒸发量 2228.2mm （1960 年） ，年最低蒸发量 1493.0mm（1984 年） 。 风向、积雪厚度及冻土深度：春夏两季多东及东南风，冬季多西北风，最大风力8 级，平均风速为 2.3m/s。历年最大积雪厚度 0.15m，最大冻土深度 0.31m。 （四）自然地震 根据国家地震局、 建设部震发办1992160 号文 “关于发布 中国地震烈度区图 （1990） 和中国地震烈度区图（1990） 使用规定的通知” ，济宁市任城区地震烈度为 7 度。 1.1.3 矿区水文情况矿区水文情况 一、供水水源 供水水源主要有：一是第四系砂层水，包括第四系上、中段砂砾层含水层，其富水性 强，水质较好，为目前工农业生产和生活用水水源。二是矿井东邻岱庄煤矿北部奥灰级 富水区和西部嘉祥断层以西奥灰隐伏区，奥灰埋藏浅，富水性较强，只要补作少量水源勘 探工作即可作为矿井的永久供水水源，从而可以避免取用第四系水引起工农业用水矛盾。 二、矿井供水现状 目前矿井供水水源来自第四系砂层水，水源井于 2000 年 7 月份施工，现有水源井 2 个， 位于主井东 300m 处，孔深为 140m，静止水位 12m，井管直径f360mm，内径 300mm， 安装规格为 200qj80- 66/6 水泵，出水量 80m3h，扬程 66m，转速 2850r/min，电机功率 22kw，供水管路规格f170mm，供水时间始于 2001 年 5 月份。现最大取水量 1090m3d。 1.2 井田地质特征 1.2.1 煤系地层煤系地层 本区含煤地层为山西组和太原组。 一、山西组（p1s ) ） 厚约 87m，为本区主要含煤地层。以中、细粒砂岩为主，其次为粉砂岩、泥岩和煤层。 共含煤 4 层（1、2、3（3上） 、3下） ，其中 3上、3下煤层有时合并，称 3 煤层，它是本区主 采煤层，又是最上一层可采煤层。本组底界以太原组海相泥岩（或一灰）之顶为界；顶界 因与石盒子组连续沉积，无明显界线而不易划分。 本组的中、细粒砂岩按其所处位置，分为 s1.s2.s3三套砂岩（或称砂体。 ）s3砂体为 3 （3上）煤层以上至山西组顶界之间所沉积的一套中、细粒砂岩，灰至灰白色，石英为主， 长石次之，含有燧石、石英岩、泥岩岩屑，次圆次棱角状，分选中等。该砂岩有时为 3 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 3 页 （3上）煤层的直接顶板。3上与 3下煤层之间的砂岩称 s2砂体，石英为主，长石次之，含有 菱铁矿及云母，含泥质、粉砂质包裹体。镜下鉴定石英约占 60%，无色透明，表面干净， 无裂纹，波状消光不明显；长石主要为正长石和酸性斜长石；岩屑主要为硅质岩屑；孔隙 式胶结，胶结物以杂基为主。另见有海绿石及少量重矿物。该砂岩的宏观特征为夹大量泥 岩和粉砂岩包体，俗称“花砂岩” 。对 3下煤层有冲刷现象。3下煤层以下至山西组底界之间 的砂岩为 s1砂体，浅灰色，主要矿物成分为石英、长石，少量黑云母、白云母、黄铁矿。 镜下鉴定石英约占 70%，长石约占 20%，岩屑为硅质岩。另见有海绿石、磷灰石及锆石等。 脉状及透镜状层理比较发育，底栖动物通道和浑浊状层理普遍发育。 本组属陆相为主的海陆过渡相地层。 二、太原组（c2p1t） 厚 157.35188.37m， 平均 168.00m。 地层厚度稳定， 主要由细碎屑岩层组成， 为泥岩、 粉砂岩，其次为砂岩、石灰岩和煤层。本组地层粒度韵律清楚，层序结构明显，为典型的 海陆交互相沉积，岩、煤层易于对比。现分段叙述如下： 1.上段（三灰段） ：本段自太原组顶界至五灰厚约 60m。以灰黑色泥岩及粉砂岩为主， 夹灰岩和煤层，偶含薄层砂岩。顶部海相泥岩呈灰黑色，含菱铁矿结核，产个体小、壳薄、 数量较少的腕足类、瓣鳃类及海百合茎化石，全区稳定，是太原组顶部辅助标志层。含灰 岩三层 （一、 二、 三灰） ， 一、 二灰不稳定， 经常相变为泥岩。 三灰全区稳定， 平均厚 5.20m， 灰至深灰色，厚层状，产丰富的海百合茎及蜒科化石，是本区主要标志层。本段含煤七层 （4、5、6、7、8上、8中、8下煤层） ，但均较薄，只有 6 煤层为局部可采煤层，其余煤层均 不可采。 2.中段（八灰段） ：本段从五灰顶至 15上煤层，厚约 28m。以泥岩、粉砂岩和细砂岩为 主，夹薄层灰岩和煤层。在 10 煤层和 12 煤层附近常有细砂岩出现，并冲刷煤层及其他细 碎屑岩石。含薄层灰岩五层（五、六、七、八、九灰） ，其中六灰和七灰常相变为泥岩或 被砂岩代替，五灰和九灰相对较稳定。八灰在全区稳定，平均厚度 2.87m，灰色、厚层状， 动物化石丰富，主要为腕足类、棘皮类、有孔虫及介形虫等，是本区主要标志层之一。本 段含煤 10 层（9、10上、10中、10下、11、12上、12中、12下、14、15上煤层） ，其中 15上和 10下煤层为局部可采煤层，其余均不可采。 3.下段（十灰段） ：底部以十三灰底板与本溪组分界，厚约 60m。以灰黑色泥岩和粉砂 岩为主，其次为细砂岩，夹薄层灰岩和煤层。含灰岩五层（十上、十下、十一、十二、十三 灰） ， 十一灰经常相变为泥岩， 十上灰虽薄， 只有几十厘米， 但较稳定。 十下灰平均厚度 5.02m， 全区稳定，深灰色，厚层状，有黄铁矿呈星点状分布，产丰富的动物化石，主要为有孔虫、 腕足类、瓣鳃类及海百合等动物化石，是全区最主要的标志层之一。共含煤 6 层（15下、 16、17、18上、18中、18下煤层） ，为太原组主要含煤段。其中 16 和 17 煤层属稳定煤层， 全区可采，其余煤层均不可采。 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 4 页 图图 1- 2- 1 综合地质柱状图综合地质柱状图 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 5 页 1.2.2 井田构造井田构造 一、井田构造概况 济宁煤田唐口区位于济宁地堑西侧北部。东界为济宁断层，西界为嘉祥断层，由之构 成本区的地堑构造。因受孙氏店、济宁及嘉祥等南北向区域性断层的控制，区内次级构造， 以南北向、北北东向断层为主，局部因受南北二侧东西向构造带控制，也存有少量东西向 断层。本区东、西边界地带受南北向济宁断层和嘉祥断层控制形成较多的附生断层。区内 则以北东向断层居多。 二、地层产状及主要褶曲 全区呈宽缓褶曲构造，次一级褶曲发育。早期主要为北东北东东向褶曲，后期受南 北向断裂控制，使其发生扭曲和改造，形成了南北向褶曲。翼部倾角较缓，一般为 5左 右，局部达 10。东、西、北边界地带因受断层影响，倾角变陡，可达 15以上，局部 达 3050。各褶曲因受多次改造及断层切割，形态不完整。区内主要褶曲自东向西大 体划分为十里铺背斜、南张向斜、火头湾背斜和漕井桥向斜，其主要特征分述如下： 三、断层 本区断层主要分为南北向、北东向正断层二组。近南北向正断层主要分布在本区东、 西边界，且次一级附生断裂发育，形成复杂断裂带；区内广大范围内主要为北东向正断层， 其中 f2 断层之间为一复杂断裂带，f2 断层以西的井田主体部分主要发育走向北东的小断 层。近东西向的正断层仅局部发育，分布在北东向断层带中系北东向断层的附生断裂；经 地震与钻探发现和证实的断层的落差为 20m 左右。 1.2.3 岩浆岩岩浆岩 本区在上侏罗统蒙阴组下亚组的中上部，普遍发育一层岩浆岩，呈岩床状分布。厚 3.60125.20m，平均厚 70.26m，北薄南厚（见图 3- 3- 1） 。岩性主要为灰绿色、致密坚硬， 显晶质。辉长结构，块状构造。裂隙较发育，充填方解石脉。镜下鉴定为橄榄苏长辉长岩。 矿物成分主要有斜长石、辉石、角闪石、橄榄石和黑云母，并有少量磁铁矿、锆石、磷灰 石等。岩石因次生蚀变，橄榄石呈蛇纹石化，辉石、角闪石发生绿泥石化。据同位素绝对 年龄值测定，距今 1.064 亿年，属燕山期，地质时代相当于中生代末期的晚白垩世。岩浆 岩底界距最上一层可采煤层 3（3上）的最小距离为 463.99m，对本区煤层、煤质均无影响。 1.2.4 构造变动情况构造变动情况 一、褶曲构造变动情况 精查报告对矿井褶曲构造划分为十里铺背斜、南张向斜、火头湾背斜和漕井桥向斜。 建井期间矿井北部大部分做了三维地震勘探，对主要煤层底板形态做了严密控制，由于是 分区、分阶段做的三维地震勘探，三维地震勘探区内控制了幅度 5m 以上的褶曲，在构造 图上对褶曲划分比较细致， 本次报告根据精查和各期三维地震报告， 对全矿井褶曲统一为： 十里铺背斜，南张向斜、火头湾背斜、大王村向斜、南田背斜、漕井桥向斜。 1.2.5 井田的水文地质特征井田的水文地质特征 区域水文地质概况 区域范围：东起峄山断层，西至嘉祥断层，南起凫山断层，北至长沟断层。东西宽 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 6 页 4258km，南北长 4755km，面积约 2500km2。 峄山断层为正断层，东升西降，落差 15002500m，区域内奥陶系灰岩与区域外前震 旦系变质岩对接；凫山断层为正断层，北升南降，落差2000m，区域内奥灰与区域外上 侏罗系地层在深部接触；嘉祥断层为正断层，西升东降，落差 7001000m，落差较小部位， 区域内奥陶系灰岩与区域外寒武系变质岩系对接；其东部的济宁断层为东升西降的正断 层，落差 100m，与嘉祥断层组成唐口隔水地堑，在地堑较深处的 t1- 4 号孔奥灰群孔抽水， 水质属 so4. ca 型，矿化度 2.972g/1，高于济宁断层以东相应部位的指标，证明济宁断层 两侧的奥灰水水力联系不密切；长沟断层为正断层，南升北降，落差 300500m，区域内 奥陶系与区外二叠系地层接触，侧向补给不良。 唐口煤矿位于区域水文地质单元的西北部，奥灰属 i 级富水区。 1.3 煤层特征 1.3.1 煤层特征煤层特征 一、概况 唐口煤矿含煤地层为山西组和太原组，两组地层平均总厚 255m 左右。可采煤层有 3 （3上） 、3下、6、10下、15上、16、17 共七层，平均总厚 12.00m，含煤系数为 4.7%。主要 可采煤层 3（3上） 、3下、16、17，平均总厚 9.76m，占可采煤层总厚的 81.3%；其中以 3（3 上）煤层最厚，最大厚度 10.55m，全区平均 5.51m，占可采煤层总厚的 56.5%。又是最上一 层可采煤层，是先期开采的主要对象。 二、煤层在含煤地层中的分布及组合特征 山西组含煤 4 层,即 1、2、3(3上)、3 下煤层；太原组含煤 23 层,即 4、5、6、7、8上、8 中、8下、9、10上、10中、10下、11、12上、12中、12下、14、15上、15下、16、17、18上、18 中、18下煤层。其中 3(3上)、16、17 煤层全区可采,3下、6、10下、15上四层为局部可采煤层。 按煤层在含煤地层中的位置，可采煤层可分成上、下两个可采煤组,上组煤包括 3(3上)、3下 和 6 煤层,下组煤包括 10下、15上、16 和 17 煤层。主要可采煤层特征见表 1- 3- 1。 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 7 页 表表 1- 3- 1 主要可采煤层特征表主要可采煤层特征表 煤层 常见 层厚 主要曲线上的形态特征与层位特征 3 厚 视电阻率1000m，中部最高，两侧稍低，有浅的低凹或平台，密度值极小， 在 1.31.4g/cm3。自然伽玛呈相对低值，30api，常有 3 个以上楔形上凸。 距山西组底界一般27m，视电阻率曲线上该段底部常呈斜坡，由中阻逐渐下 降，最低处为一灰上部海相泥岩。 3上 中厚 厚 各种曲线上，异常均较突出，界面均较清楚，幅值与 3 煤层相似。自然伽玛曲 线上，常有 2 个楔形上凸，有时形成为夹矸。下距山西组底界距离较大，其间 常有较厚的中高阻、较大密度的砂岩异常。与 3 下煤层距离在 046.74m。 3下 薄 中厚 密度曲线与声速曲线上异常明显，在视电阻率曲线与自然伽玛曲线上,有时与 顶、底板无大差异。与 3 上煤层接近时，顶板以低阻、较小密度岩层为主;与 3 上煤层远离时，顶板多为中高阻、较大密度岩层,底板至山西组底界特征同 3 煤层。 6 薄 视电阻率曲线与密度曲线上均呈锥形。 自然伽玛曲线上与底板差异不明显， 常 缓慢地由低变高。 与三灰间距稳定， 其间电阻率曲线常由锯齿状的中阻下降至 平坦的的低阻。 10下 薄 视电阻率曲线与密度曲线上，常显示有两个分层构成，其中幅值相对较低者， 有时变为炭质泥岩。异常中间的低谷，有时形成为夹矸。下距六灰、11 煤层 一般仅 410m ，其间多为低阻砂岩。 15上 薄 视电阻率曲线上， 常与九灰组合成较宽的高异常， 界面处有时有低凹或不显著 的台阶。密度曲线上仅有煤层的锥形异常。上距八灰、14 煤层一般约 7m，其 间以锯齿状的中低幅值粉砂岩为主，有时也有中高阻砂岩。 16 薄 中厚 视电阻率曲线上，与十上灰、十下灰连成一体，幅值高（煤层相对较低） ，底 部常有一个略为分离的较低的小异常，相当于 16 下煤层层位。在密度曲线上 灰岩呈低值，煤层异常十分明显，且常有 2 处低谷，上部低谷相当于炭质砂岩 或炭质粉砂岩夹矸层位，下部低谷能与电阻率曲线对应，相当于 16 上与 16 下煤层之间的泥岩夹矸， 有时底部的小分层在各种曲线上幅值低微， 仅为炭质 泥岩。 17 薄 中厚 各种曲线上的异常均较突出， 当有十一灰顶板时， 在视电阻率与自然伽玛曲线 上常连为一体， 界面有时有浅的低凹或台阶。 密度曲线上有时出现针锥状低谷， 一般为炭质粉砂岩夹矸。上距 16 煤层约 8m，其间多为中低阻、锯齿状的粉砂 岩或细砂岩。 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 8 页 1.3.2 煤质煤质 一、物理性质及煤岩特征 （一）煤的主要物理性质 本区各层可采煤层均为黑色、黑褐色条痕，其它物理性质见表 1- 3- 2。 表表 1- 3- 2 主要主要煤层煤层物性物性特征特征表表 项目 煤层 光 泽 坚固性 系 数 真 密度 视 密度 断 口 裂隙 3（3上） 玻璃、沥青、油脂 0.92 1.45 1.38 阶梯状、参差状、贝壳状 较发育 3下 玻璃、沥青、油脂 1.35 1.51 1.41 阶梯状参差状 较发育 6 玻璃、沥青、油脂 1.28 1.43 1.35 阶梯状平坦状 发育 10下 沥青 1.45 1.39 阶梯状贝壳状 发育 15上 玻璃、沥青 0.81 1.44 1.36 阶梯状贝壳状 发育 16 玻璃、沥青 0.73 1.40 1.35 阶梯状、贝壳状 发育 17 玻璃、沥青、油脂 0.85 1.44 1.31 阶梯状、参差状 发育 （二）宏观煤岩特征 各煤层以亮煤、暗煤为主，夹少量镜煤及丝炭条带，为条带状结构， 层状构造，半亮 半暗型煤。 1.3.3 煤的煤的化学化学特征特征 一、煤的化学成分 1.灰分：原煤灰分平均值各煤层均为低中灰，各煤层一般以低中灰为主，6、16、17 煤层有低灰出现。从平面分布上看，3（3上）全为低中灰、16、17 煤层均以低中灰为主。 16 煤层在矿井南半部的中区及矿井北部边界处为低灰，另在矿井北部零星分布中灰；17 煤层在矿井北部零星分布低灰，中部零星分布中灰。 2.硫分 山西组煤层硫分均小于 1%，为低硫煤，且以硫化物为主，次为有机硫。太原组煤层 硫分变化于中高硫高硫之间，其中 6 煤层平均为中高硫，10下、15上、16、17 煤层为高 硫，各煤层均以有机硫为主，次为硫化物硫。本区太原组煤层有机硫含量相对较高,主要是 沉积植物受海水影响,即半咸水、咸水环境下的植物在吸收水份的同时，也吸收硫分，因而 有机硫含量相对较高。 3.磷分 3（3上） 、6、10下煤层原煤平均为低磷，属特低- 低磷煤，其余煤层均为特低磷。各煤 层经- 1.4 比重液洗选平均磷分均降低为特低磷，脱磷系数见表 1- 3- 3。 表表 1- 3- 3 各各煤层煤层脱磷系数脱磷系数 煤层 3（3上） 3下 6 10下 15上 16 17 脱磷系数 0.47 0.38 0.28 0.33 0.42 0.40 0.46 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 9 页 4.氯、砷、铜、铅、锌 氯在各煤层中的最高含量为 0.08%，作为炼焦或锅炉燃烧用煤不会腐蚀锅炉及炉壁。 砷在各煤层中的最高含量为 26ppm，其平均值均小于 5ppm，不超过酿造和食品工 业小于 8ppm 的要求。各煤层中铜、铅、锌的最高含量分别为 543、1017、1130ppm，均 符合工业用煤要求。 一般相对瓦斯涌出量为 1.789 m3/t；矿井的瓦斯绝对涌出量为 2.04m3/min。 二、煤的工艺性能 （一）煤的结焦性 山西组煤层的粘结指数为 6285，胶质层厚度为 1018mm。奥亚膨胀度为 3640， 自由膨胀序数为 25.9，罗加指数为 5884。太原组煤层上述指标均比山西组煤层高。从 上述各煤层的粘结性指标和成焦率，葛金干馏的半焦产率、焦渣特征（见表 1- 3- 4）都显示 出各煤层具有良好的结焦性能。 表表 1- 3- 4 煤层 项目 3（3上） 3下 6 10下 15上 16 17 成焦率% 73.97 73.19 70.08 72.80 69.00 70.06 69.38 半焦% 74.65 73.78 70.16 71.00 70.59 70.53 70.38 焦渣特征 37 57 67 37 67 7 67 1.3.4 煤的工煤的工业用途业用途 本区各煤层经过洗选加工后均可用作炼焦配煤、动力燃料、气化、液化等工业用煤， 现评述如下： （一）炼焦用煤 本区各煤层精煤为特低灰、特低磷、粘结性能好，成焦率较高。山西组煤层为气煤， 低硫煤，焦炭强度 m40=4550%，m10=1827%。但太原组煤层为气煤、气肥煤。中高 硫至高硫煤。因此，山西组和太原组煤层精煤可用作炼焦配煤，但太原组煤层因硫分较高 经过洗选后仍要控制配煤比，或应用“缚硫焦”工艺，则能使各煤层硫分均符合炼焦配煤 的要求。 （二）动力燃料用煤 各煤层的挥发分、发热量、灰分、硫分等指标均符合火力发电厂固态除渣煤粉锅炉用 煤要求，但太原组煤层的灰熔融性（st）1350，结渣性较强，灰粘度较大，必须和灰 熔融性高的煤掺混或和低发热量煤掺混（使 qnet，v,ar12.54mj/kg） ，才能使之符合煤粉 锅炉用煤要求。 （三）气化、液化用煤 各煤层对 co2反应性试验温度在 900950时二氧化碳分解率均小于 60%/。山西组 煤层为中等结渣、中等粘结性煤；太原组煤层为强结渣、强粘结性煤，且灰熔融性较低， 灰粘度较大。因此，不宜于固定层和沸腾煤层气发生炉用煤。粉煤悬浮床气化炉对煤质要 求不严，特别是太原组高硫、低熔点、强粘结气煤、气肥煤，均可适用于 k- t 炉气化用煤 的要求。 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 10 页 各煤层焦油产率均大于 7%，但胶质层厚度 y 值9mm，热稳定性为粘结（济宁三井 田资料） ， 因此不符合干馏法炼油的要求。 但 16、 17 煤层碳氢比16， 有机物质 vdaf35%， 灰分5%，精煤可考虑用氢化法提炼焦油。各煤层大都符合液化用煤工业要求，特别是太 原组煤层具有较高的有机硫，有利于液化反应，从煤岩组分看，气煤、气肥煤多含有最易 液化的树皮类稳定组分，可大大提高液化效果。 1.3.5 其它有益矿产其它有益矿产 一、微量元素 各煤层中锗、镓、铀、钍含量见表 1- 3- 5。其最大值均达不到工业品位要求。 表表 1- 3- 5 煤 层 锗（p.p.m） 镓（p.p.m） 铀（p.p.m） 钍（p.p.m） 3（3上） 03 1(43) 410 7(43) 415 9(34) 319 7(33) 3下 18 3(10) 616 10(10) 018 10(10) 021 7(10) 6 113 8(26) 411 7(26) 014 7(23) 19 5(23) 10下 3(1) 10(1) 15上 314 8(10) 48 6(11) 222 7(10) 210 5(10) 16 07 3(13) 09 5(14) 08 4(11) 06 3(10) 17 112 5(13) 38 5(14) 010 4(12) 09 3(11) 二、铝土岩 在二叠系上统上石盒子组底部含铝土岩一层，称 b 层铝土岩，常相变为铝质泥岩，根 据 60 个钻孔资料统计，其厚度为 0.704.30m，平均厚 2.14m，多呈灰青灰色，致密有 滑腻感。该层铝土岩 al2o3含量最高为 41.27%，平均为 36.68%，铝硅比平均值1，不能 列为铝土矿，工业利用价值不大。邻近岱庄矿井采取 b 层铝土岩样 13 个，al2o3最高含 量为 42.90%，平均为 33.02%，铝硅比平均值1，与本区结果一致。 t5- 8 孔的铝土岩进行了耐火度，差热分析试验，耐火度为 16501700，以高岭石为 主，含少量水云母和炭质。 三、夹矸 本区除 6、15 上煤层无夹矸外，其余煤层均含夹矸。各煤层发热量都大于 6.74mj/kg， 因此，各煤层夹矸可用作沸腾锅炉的燃料，也可制造砖、瓦、水泥制品，与煤掺合，制造 煤球或蜂窝煤。这样不仅解决矸石堆放问题，而且还变废为宝。 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 11 页 2 井田境界和储量 2.1 井田境界 2.1.1 井田境界划分的原则井田境界划分的原则 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，处理好相邻矿井间的关系。 2.1.2 井田境界井田境界 根据地质报告，矿井的南界兖（州）新（乡）铁路，向西 109km 在菏泽站与京九 铁路相接，再向西 190km 在新乡站与京广铁路相接。济宁站向东 30km 在兖州站与京沪铁 路接轨，再向东经临沂可至石臼港。 矿井东部以淄矿集团公司的岱庄煤矿为界，北部以济宁矿业集团运河煤矿为界，西南 与里能矿业集团新河煤矿毗邻。 矿井南北走向平均长度约为 9.58km； 而东西倾向最长约为 6.06 km， 最短约为 5.37km， 平均长 5 .7km。本矿井的煤层倾角为 16，平均为 3属于近水平煤层，除去井田内 有一大的断层影响，煤层赋存基本稳定。井田的水平面积约为 63.70km2。 59 h=35m 59 h= 35m 南 北 向 济 宁 断 层 南 北 向 济 宁 断 层 图 例 铁 路 井田边界 g327 公 路 河 流 煤层底板等高线 8.93 t23-1 35.40 -1089.66 钻 孔 井下探放水孔井下疏放水钻孔 山东唐口煤业有限公司 3上煤层采掘工程平面图 制 图 校 对 科 长 总工程师 矿 长 制图日期 比 例 尺 编 号 1:10000 2009年3月 图图 2- 1- 1 井田井田赋存状况示意赋存状况示意图图 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 12 页 2.2 井田地质勘探 1991 年山东煤田地质局第三勘探队和物探测量队提出了 山东省济宁煤田唐口区勘探 （精查）地质报告 ，精查报告采用综合勘探方法，普、精查各勘探阶段在本矿井内施工 钻孔 84 个，矿井外临界钻孔 20 个（由于矿井范围变化，一些钻孔在矿界外） 。二维数字 地震总有效物理点 22238 个，测线总长 401.77km，获得实际时间剖面 355.08km；三维数 字地震有效物理点 4087 个，面积 5.4km2。同时完成了相应测量、测井、水文地质调查及 煤质、煤层、工程地质采样测试等工作，获得能利用储量 a+b+c 级 73824 万吨，暂不能 利用储量 c+d 级 12986 万吨。 2002 年 5 月淄博矿业集团有限责任公司提交了山东省济宁煤田济(宁)北矿区唐口煤 矿矿产资源储量核实报告 ，2002 年 8 月由北京中矿联咨询中心组织评审，国土资源部以 “国储资认储字2002245 号”文批准。 2004 年 11 月淄博矿业集团有限责任公司唐口煤矿委托山东中煤物探测量总公司提交 了山东省淄博矿业集团有限责任公司唐口煤矿资源储量检测报告（2003 年度） 。 本次资源储量年度检测报告资源储量检测结果： 1.至 2003 年底矿井保有资源储量（- 650- 1300m）为 78532.9 万吨； 2.至 2003 年底矿井累计查明资源储量（- 650- 1300m）为 78861.4 万吨。 2005 年 3 月山东省国土资源厅以“鲁资储核字20054 号”文批准了该报告。 2.3 矿井地质储量 2.3.1 储量计算基础储量计算基础 （1）根据本矿的井田地质勘探报告提供的煤层储量计算图计算； （2）根据煤炭资源地质勘探规范和煤炭工业技术政策规定：煤层最低可采 厚度为 0.70m，原煤灰分40%； （3）依据国务院过函（1998）5 号文关于酸雨控制区及二氧化硫污染控制区有关问 题的批复内容要求：禁止新建煤层含硫份大于 3%的矿井。硫份大于 3%的煤层储量列入 平衡表外的储量； （4）储量计算厚度：夹石厚度不大于 0.05m 时，与煤分层合并计算，复杂结构煤层 的夹石总厚度不超过每分层厚度的 50%时，以各煤分层总厚度作为储量计算厚度； （5）井田内主要煤层稳定，厚度变化不大，煤层产状平缓，勘探工程分布比较均匀， 采用地质块段的算术平均法。 2.3.2 矿井地质储量计算矿井地质储量计算 本次储量计算是在精查地质报告提供的 1：10000 煤层底板等高线图上计算的，储量 计算可靠。本矿井设计对和 6 煤层进行矿井地质储量计算。3 煤层的厚度为 3.1，基岩无出 露，均为巨厚新生界松散层覆盖。6 煤层的厚度为 0.4m。 由于矿井井田形状规整，本区矿井储量采用网格法，将井田分为 1、2、3、4、5 个块 段（根据等高线疏密程度划分面积小块）具体分块情况见图 2- 3- 1 井田地质储量计算面积 划分示意图，根据每个面积小块的等高线水平间距和高差计算出面积小块的煤层倾角，用 cad 命令计算面积小块的水平面积，由此可计算得出每个