采矿工程毕业设计（论文）-赵固一矿2.4Mta新井设计.pdf

中国矿业大学进修生毕业设计（论文） 第 1 页 中 国 矿 业 大 学 本科生毕业设计 全套图纸，加全套图纸，加153893706 姓 名： 学 号： ： 学 院： 应用技术学院应用技术学院 专 业： 采矿工程 采矿工程 设计题目： 赵固一矿 2.4 mt/a 新井设计赵固一矿 2.4 mt/a 新井设计 专 题： 软岩巷道支护的选择与应用软岩巷道支护的选择与应用 指导教师： 职 称： 2009 年 6 月 徐州 中国矿业大学进修生毕业设计（论文） 第 2 页 中国矿业大学毕业设计任务书 学院 应用技术学院应用技术学院 专业年级 采矿采矿 09- 8 级级 学生姓名 任 务 下 达 日 期 ：任 务 下 达 日 期 ： 年年 月月 日日 毕业设计日期：毕业设计日期： 年年 月月 日至日至 年年 月月 日日 毕业设计题目：毕业设计题目： 赵固一矿赵固一矿 2.4 mt/a 新井设计新井设计 毕业设计专题题目：毕业设计专题题目： 软岩巷道支护的选择与应用软岩巷道支护的选择与应用 毕业设计主要内容和要求：毕业设计主要内容和要求： 院长签字： 指导教师签字： 中国矿业大学进修生毕业设计（论文） 第 3 页 中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书 指导教师评语（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力；研究内容的理论依 据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度及工作量；总体评价及建议成绩；存在问 题；是否同意答辩等） ： 成 绩： 指导教师签字： 年 月 日 中国矿业大学进修生毕业设计（论文） 第 4 页 中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书 评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题 的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩； 存在问题；是否同意答辩等） ： 成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日 中国矿业大学进修生毕业设计（论文） 第 5 页 中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩 答 辩 情 况 提 出 问 题 回 答 问 题 正 确 基本 正确 有一 般性 错误 有原 则性 错误 没有 回答 答辩委员会评语及建议成绩： 答辩委员会主任签字 年 月 日 学院领导小组综合评定成绩： 学院领导小组负责人 年 月 日 中国矿业大学进修生毕业设计（论文） 第 6 页 摘 要 本设计包括三个部分：一般部分、专题部分和翻译部分。 一般部分为赵固一矿 2.4mt/a 新井设计。赵固一矿位于河南省焦作市辉县区境内，隶 属河南煤化焦煤分公司。交通便利。井田走向（南北）长平均约 5.5 km，倾向（东西）长 平均约 9.53 m，二 1 煤层平均总厚为 5.1 m。井田地质条件较为简单。 井田工业储量为 375454 万 t，矿井可采储量 165423 万 t。矿井服务年限为 57 a，矿井 正常涌水量为 2377.36 m3/h m3/h，最大涌水量为 2971.7 m3/h。矿井瓦斯涌出量较低，为低 瓦斯矿井。 井田为立井单水平开拓。大巷采用胶带运输机运煤，辅助运输采用连续无极绳设备。 矿井通风方式前期为中央并列式通风，后期为中央边界式通风。 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.矿井通风及安全； 10.矿井基本技术经济指标。 专题部分题目是软岩巷道支护的选择与应用。 翻译部分主要内容为充气对瓦斯压力快速测定的影响研究，英文题目为：effect of aeration on fast gas pressure tests。 中国矿业大学进修生毕业设计（论文） 第 7 页 abstract the design consists of three parts: general, thematic segment and translated segments. general zhao gu ore 2.4mt/a in part of the new design. zhao territory of solid mine in jiaozuo city, henan province, hui county area, membership of henan coal coking coal branch. convenient transportation. geological trend (north and south) average about 5.5 km long, (something) average about 9.53 m long, average total 21 coal seam thickness of 5.1 m. mine relatively simple geological conditions. geological reserves of industrial 3,754,540,000 t, 1,654,230,000 t recoverable reserves of coal mine. mine service span of 57 a, normal water in mine 2377.36 m3/h m3/h, maximum discharge of 2971.7 m3/h. mine gas emission rate is low, low gas mine. mine shaft levels open up. tunnel belt conveyor of coal and auxiliary continuous, endless- rope for transport equipment. early of mine ventilation system for central side- by- side ventilation, late for the boundaries of the central ventilation the working system “three- eight” is used in the jisan mine. it produced 330d/a. this design includes ten chapters: 1.an outline of the mine field geology; 2.boundary and the reserves of mine; 3.the service life and working system of mine; 4.development engineering of coalfield; 5.the layout of panels; 6. the method used in coal mining; 7. transportation of the underground; 8.the lifting of the mine; 9. the ventilation and the safety operation of the mine; 10.the basic economic and technical norms. special subject parts of topics is about the selection and application of soft rock roadway support. translation part of main contents is 软岩巷道支护的选择与应用，english topic is: effect of aeration on fast gas pressure tests. 中国矿业大学进修生毕业设计（论文） 第 8 页 目录 一般部分 1 1 矿区概述及井田地质特征. 12 1.1 矿区概述 . 13 1.1.1 矿井位置和矿区地形 13 1.1.2 交通条件 13 1.1.3 矿区气候 13 1.1.4 矿区水源及电源情况 14 1.1.5 矿区经济概况 14 1.2 井田地质特征 . 14 1.2.1 井田勘探程度 14 1.2.2 井田煤系地层概述 15 1.2.3 地层概况 15 1.2.4 井田地质构造 18 1.3 煤层特征 . 18 1.3.1 可采煤层特征 18 1.3.2 煤的特征 18 1.4 其他开采技术条件 . 19 1.4.1 瓦斯 19 1.4.2 煤尘爆炸性 20 1.4.3 煤的自燃倾向 20 1.4.4 地温 20 1.4.5 顶、底板工程地质条件 20 2 井田境界和储量 22 2.1 井田境界 . 22 2.1.1 矿区范围与井田划分 22 2.1.2 井田范围 22 2.2 矿井地质资源量 . 23 2.2.1 储量计算基础 23 2.2.2 资源储量 23 2.3 矿井工业资源/储量 24 中国矿业大学进修生毕业设计（论文） 第 9 页 2.4 矿井设计资源/储量 25 2.5 矿井设计可采储量 . 27 3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 . 28 3.1 矿井工作制度 . 28 3.2 矿井设计生产能力 . 28 3.3 矿井服务年限 . 29 4 井田开拓 30 4.1 井田开拓的基本问题 . 30 4.2 矿井基本巷道 . 38 4.3 主要开拓巷道 . 46 5 准备方式带区巷道布置 . 51 5.1 煤层地质特征 . 51 5.2 带区巷道布置及生产系统 . 53 5.3 带区车场选型设计 . 56 6 采煤方法 57 6.1 采煤工艺方式 . 57 6.2 回采巷道布置 . 70 7 井下运输 71 7.1 概述 . 71 7.2 带区运输设备选择 . 73 7.3 大巷运输设备选择 . 74 8 矿井提升 76 8.1 概述 . 77 9 矿井通风及安全技术 80 9.1 矿井通风方式选择 . 80 9.2 矿井风量计算 . 85 9.3 全矿通风阻力的计算 . 88 9.4 选择矿井通风设备 . 97 9.5 防止特殊灾害的安全措施 . 101 10 矿井设计基本技术经济指标 103 参考文献： 104 专题部分 105 中国矿业大学进修生毕业设计（论文） 第 10 页 专题部分 106 软岩巷道支护的选择与应用. 106 前言 106 1 纤维配比的确定 107 1. 1 摇纤维的遴选特性. 107 1.2 摇试块条件 . 107 1. 3 试验结果分析 107 2 喷层厚度的确定 110 2.1 喷层厚度的确定方法 . 110 2 .2 不同喷层厚度支护效果的计算机模拟 . 110 3 喷射工艺 112 3.1 机械设备 . 112 3.2 施工工艺 . 112 4 试验效果分析 113 4.1 现场检测结果与分析 . 113 4.2 巷道表面位移的观测结果分析 . 113 4.3 喷层应力分析 . 114 5 结论 . 115 参考文献: . 115 翻译部分 116 翻译部分 117 英文原文： 117 effect of aeration on fast gas pressure tests 117 1. mathematical model . 118 1.1 stable radial flow model34 118 1.2 model building for gas pressure and time . 119 1.3 determination of parameters57 122 2 . numerical analysis . 123 3.case study 126 4. conclusions . 128 中文译文： 129 充气对瓦斯压力快速测定的影响研究 . 129 中国矿业大学进修生毕业设计（论文） 第 11 页 1.测压过程中瓦斯涌出的理论计算模型 130 1.1 瓦斯压力测定钻孔的径向稳定流动模型 2 . 130 1.2 测压钻孔中瓦斯压力与时间关系的模型建立 131 1.3 模型中间参数的确定3,4 . 133 2.充气对加快瓦斯压力测定的数值分析 134 3.充气对加快测压速度的现场验证 137 4 结论 139 致 谢 140 中国矿业大学进修生毕业设计（论文） 第 12 页 1 矿区概述及井田地质特征 中国矿业大学进修生毕业设计（论文） 第 13 页 1.1 矿区概述 1.1.1 矿井位置和矿区地形矿井位置和矿区地形 赵固一矿煤矿位于河南省辉县市任城区境内，隶属焦作煤业（集团）有限责任公司， 新井设计生产能力 2.4 mt/a，设计服务年限 57 年，井田总面积 45.595 km2。 井田位于焦作煤田东部、太行山南麓，本区属于太行山前冲洪积平原，地面海拔标高 75100m ，全区呈 北高南低缓慢倾斜地势，地形简单，自然坡度 25。 1.1.2 交通条件交通条件 本区交通方便，井田中心东南距新乡市 39km，西南距焦作市 50km，东北至辉县市 17km，南距获嘉县 20km，其间均有公路相通。井田南距新（乡）焦（作）铁路获嘉车 站 21.5km，西南距焦作矿区专用铁路古汉山车站 20 km。新乡至辉县吴村 762 窄轨铁路在 井田内东西向穿过，交通十分便利。 图图 1-1-2 赵固一矿交通图赵固一矿交通图 1.1.3 矿区气候矿区气候 本区属暖温带大陆性气候，年平均气温 14.114.9。年平均降水量 580600mm， 降雨集中在七、八月份，约占年降水量的 70%以上。年蒸发量 16802041mm，最低气温 -8.1，最高气温 38.6，夏季多东南和南风，冬季多西北和北风，年平均风速 2.37m/s， 最大风速 18m/s。 中国矿业大学进修生毕业设计（论文） 第 14 页 1.1.4 矿区水源及电源情况矿区水源及电源情况 井田内可供选择的水源有：新近系中部承压水以及处理后的矿井井下排水。利用地下 水水质易保证且处理简单，利用矿井排水符合节水政策，因此，设计中两个水源均考虑利 用，建井初期生产及生活用水利用新近系砂砾石层地下水，矿井生产期间生产、生活及选 煤厂洗煤用水利用处理后的矿井排水。 井田周围有李固 110kv 变电站和冯营 250mw 自备电厂以及冀屯 110kv 变电站，相距 本矿井分别为 22km、27km 和 3km，为确保矿井供电质量及可靠性，设计利用李固 110kv 变 电站和冯营 250mw 电厂作为矿井双回供电电源。目前，双回 110kv 输电线路已架设一回 至矿井工业广场，另一回正在架设，故电源落实可靠。 1.1.5 矿区经济概况矿区经济概况 本区矿产资源丰富。矿区工业以煤炭、电力、冶金、耐火材料为主，矿区农业以种植 小麦、玉米、红薯等为主，经济作物主要有烟叶、花生、棉花、药材。另外，太行山区旅 游业发展势头迅猛，云台山、八里沟等风景名胜全国知名，带动了地区经济的发展。矿区 所在辉县市，现有耕地面积 88 万亩，人口 75 万，辖 11 镇 15 乡，534 个行政村 1450 个自 然村。 1.2 井田地质特征 1.2.1 井田勘探程度井田勘探程度 本区以往地质工作始于 1955 年，先后由中南煤田地质局、河南煤田地质局物测队、 河南煤田地质局三队和河南煤炭地质勘察研究院在本区进行过地质工作，止 2003 年 8 月， 全井田以往施工钻孔 39 孔，工程量 22472.57m，完成二维地震测线 25 条，剖面长 65km， 物理点 3936 个。提交的成果有焦作煤田墙南辉县地区地震勘探报告 、 河南省焦作煤 田赵固矿区普查报告 。 本次勘探始于 2003 年 10 月，止于 2004 年 6 月，完成钻孔 20 孔，其中一般地质孔 14 孔，水文孔 6 孔，工程量 13800m，完成二维地震测线 29 条，剖面长 127km，物理点 6660 个，首采区完成三维地震勘探，三维范围在 f16与 f17断层之间，深部至 6405 孔，浅部至 11901 孔，三维面积 11km 2。经过钻探和物探，查明了井田构造形态、井田边界断层、先期 开采地段大于等于 30m 断层，首采区落差大于 5m 断层，查明了煤层赋存条件及其开采技 术条件，确定了水文地质勘探类型并预算了矿井涌水量。 综合历次勘探，全井田范围共施工钻孔 59 孔，平均每平方 km1.24 个钻孔，勘探方法 采用了综合勘探方法，地震与钻探相互利用，互为补充，勘探工程层次分明，重点突出， 尤其是井底车场及首采区进行了三维地震，大大提高了勘探精度，满足了矿井设计和生产 要求。 本井田资源可靠，储量丰富，煤层属稳定型厚煤层，倾角26，大部分区域属近水平煤 中国矿业大学进修生毕业设计（论文） 第 15 页 层，煤质属低中灰、特低硫的优质无烟煤。煤层瓦斯小，属低瓦斯矿井，煤尘无爆炸性，煤 层不易自燃，地温正常，煤层开采技术条件较简单，井田构造和水文地质条件中等，矿井开 采条件较好，但建井条件较为复杂，煤系地层上覆巨厚冲积层，需要冻结法凿井，冻结深度 达 575m，虽然冻结深度较深，但通过冻结凿井技术攻关井筒已顺利建成。 1.2.2 井田煤系地层概述井田煤系地层概述 井田含煤地层为石炭系太原组、二叠系山西组和下石盒子组。含煤地层总厚 237.53m， 划分 5 个煤组段，含煤 21 层，煤层总厚 11.41m，含煤系数 4.80%。山西组和太原组为主 要含煤地层，山西组下部的二1煤层和太原组底部的一2煤层为主要可采煤层，其余煤层偶 尔可采或不可采，可采煤层总厚 9.51m。 1.2.3 地层概况地层概况 本区为新近系、第四系全掩盖区，钻孔揭露地层由老到新为：奥陶系中统马家沟组、 石炭系中统本溪组、石炭系上统太原组、二叠系下统山西组与下石盒子组、新近系、第四 系。 其中石炭系上统太原组和二叠系下统山西组为主要含煤地层， 地层从老到新分述如下： 1、奥陶系中统马家沟组（o2m） 以深灰色巨厚层状隐晶质石灰岩为主，致密坚硬，裂隙发育，多充填方解石。本组实 际厚度大于 400m，揭露厚度 2.25-100.41m，平均 21.10m。 2、石炭系中统本溪组（c2b） 底部为铝质泥岩，中部为灰色砂质泥岩，上部为黑色泥岩和砂质泥岩。本组厚 3.57 19.05m，平均 11.73m。与下伏地层呈平行不整合接触。 3、石炭系上统太原组（c3t） 由石灰岩、砂岩、砂质泥岩、泥岩和煤层组成，本组下起一2煤层底，上至二1煤层底 板砂岩底，厚 91.28112.90m，平均 105.95m，与下伏地层整合接触。据其岩性组合特征 可分为上、中、下三段： （1） 、下段：自一2煤层底至 l4灰岩顶，平均厚度 41.12m。岩性以石灰岩、煤层为主， 夹砂质泥岩、泥岩。含石灰岩 3 层（l2l4） ，多为煤层顶板，其中 l2石灰岩普遍发育，为 本区主要标志层，厚 9.2618.46m，平均厚度 14.86m。底部赋存一2煤层基本全区可采， 一2煤层有分岔合并现象。 （2） 、中段：自 l4灰岩顶至 l8灰岩底，平均厚度 39.02m。以砂岩、砂质泥岩、泥岩 为主，底部常有一层中粗粒石英砂岩。灰岩 l5、l6不稳定，有时相变为砂岩和砂质泥岩。 （3） 、上段：自 l8灰岩底至二1煤层底板砂岩底，平均厚度 25.81m。以石灰岩、砂质 泥岩、泥岩为主，夹薄煤四层，皆不可采。含灰岩 2 层（l8 、l9） ，其中 l8石灰岩普遍发 育，厚 0.2511.0m，平均厚 7.80m，为本区主要标志层。l9石灰岩亦较稳定。 4、二叠系下统山西组（p1sh） 下起二1煤层底板砂岩底，上至砂锅窑砂岩底，厚 66.0189.64m，平均 77.42m，岩 性由砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤层组成，为本区主要含煤地层，含煤三层，其中二 1煤为 主要可采煤层。据其岩性特征自下而上分为二 1煤层段、大占砂岩段、香炭砂岩段、小紫 中国矿业大学进修生毕业设计（论文） 第 16 页 泥岩段。其中二1煤层段和大占砂岩段自二1煤层底板砂岩底至香炭砂岩底，厚 48.87m， 大占砂岩为中粗粒砂岩，厚 1.4918.41m，平均 9.79m，为主要标志层。大占砂岩距二1 煤层 4.8310.6m，平均 6.27m。本组与下伏太原组地层整合接触。 5、二叠系下统下石盒子组（p1x） 据区内钻孔揭示，仅保留本组下部三、四煤段地层，下起砂锅窑砂岩底，上至基岩剥 蚀面，保留厚度 0.90131.00m，平均 42.43m。本组与下伏山西组地层整合接触。 6、新近系、第四系 覆盖于上述各时代地层之上，由坡积、洪积与冲积形成的粘土、砂质粘土、砾石及砂 层等组成。厚 366.68m（7202 孔）808.10m（6810 孔） ，平均 480.02m，且由北而南、由 西向东逐渐增厚。 中国矿业大学进修生毕业设计（论文） 第 17 页 图图 1-2-1 地层综合柱状图地层综合柱状图 中国矿业大学进修生毕业设计（论文） 第 18 页 1.2.4 井田地质构造井田地质构造 井田总体构造形态为一走向北西、倾向南西、倾角 26，局部 12的单斜构造。受区 域构造控制，本区构造特征以断裂为主，发育的断层有 nw 向和近 sw 向两组，其中以 sw 向为主。sw 向断层延伸长、落差大、频度高。 井田内没有岩浆岩活动。 1.3 煤层特征 1.3.1 可采煤层特征可采煤层特征 井田含可采煤层 21 层，主要可采煤层 2 层，现就主要可采煤层厚度、可采特征分述 如下： (一)可采煤层基本特征 1. 二1煤层：赋存于山西组下部，上距大占砂岩 4.8310.6m，平均 5.2m，距砂锅窑 砂岩 49.175.33m，平均 58.20m；下距 l8灰岩 24.0839.89m，平均 31.94m，其层位稳 定。井田内计有 19 孔穿过二1煤层，全部可采，煤层厚度 1.217.10m，平均 5.29m，其 中煤厚 3.58.0m 的钻孔 12 个，占见煤钻孔的 94.7%。煤厚变异系数 0.22，标准差 1.18， 可采性指数 100%，属全区可采的稳定型厚煤层。 二1煤层厚度变化小，且变化规律明显。井田南西部厚度较小，一般 3.84.15m，其余 块段除断层边缘零星分布有4点煤厚小于4m外， 绝大多数点煤层厚度均稳定在5.56.96m。 初期采区统计见煤点 22 个，煤层厚度 3.926.96m，除去一个最厚点和一个最薄点，平均 煤厚 6.14m。 38 个钻孔中有 24 孔见二1煤层有夹矸，其中夹矸 1 层者有 16 孔，2 层有 5 孔，3 层有 3 孔，夹矸厚度 0.050.42m，多为炭质泥岩和泥岩，故煤层结构简单。 二1煤层赋存标高-300-690m，埋藏深度 380770m。 2. 一2煤层：赋存于太原组底部，上距二1煤层 106.96121.47m，平均 116.26m， 下距奥陶系顶界面 3.5719.05m，平均 11.73m。全区 41 孔中，14 孔穿见，全区可采，揭 露煤厚 1.385.68m，平均 3.62m。煤层结构简单较复杂，一2煤局部分叉为一2 1、一 2 2、 一2 3，分叉后下部两层煤属局部可采或偶尔可采煤层。 由于一2煤下距奥陶系灰岩仅有 11.73m，其直接顶板又为 l2强灰岩含水层，处于两强 含水层之间，水文地质条件极复杂，且煤质属中灰、高硫煤，属政策限采煤层，未列为勘 探对象，设计暂不考虑开采。 泥岩、炭质粉砂岩、炭质细砂岩、粉砂岩、泥岩及黄铁矿等。可采性指数(km)0.98， 煤厚变异系数(g)17.6 %，为全区可采的稳定煤层。 1.3.2 煤的特征煤的特征 原煤硫分为 0.280.49%，平均 0.38%，属特低硫煤形态以有机硫为主，次为硫化铁 中国矿业大学进修生毕业设计（论文） 第 19 页 硫； 磷含量为 0.027%， 为低磷煤。 原煤挥发份产率 5.7111.18%， 平均 7.93， 水分 1.33%， 原煤恒容低位干燥基发热量 28.7331.50mj/kg，平均 29.90mj/kg。 二1煤属高强度煤，抗碎强度平均为 68.6%65，可磨性指数为 3440，属难磨煤。 二1煤属弱结渣性，高熔灰分煤。 综上所述二 1煤层为低中灰、特低硫、低磷、高熔融性、高强度、弱结渣性，不易破 碎的高发热量三号无烟煤。其块煤产率较高，块煤可做化工造气，末煤可用作高炉喷吹、 动力或民用燃料。 二1煤风氧化带推定为基岩面以下垂深 10m。 1.4 其他开采技术条件 1.4.1 瓦斯瓦斯 本区以往地质工作二1煤层集气式采瓦斯样 5 个，解吸法采瓦斯样 3 个，本次地质勘 探解吸法采瓦斯样 9 个，采样深度 421.2815.3m，并进行了瓦斯成分、含量测定，测定结 果见表 1-2-3。 由表 1-2-3 可知，二1煤层瓦斯成分中以 n2为主，占 58.46%，ch4成分占 26.14%，通 常情况下，瓦斯成分中 ch4成分小于 80%，称为瓦斯风化带，本井田 ch4成分远小于 80%， 二1煤层处在 ch4成分极小的瓦斯风化带之中。瓦斯含量中 ch4含量在 09.96ml/g，二1煤 层 15 个瓦斯取样点测试，除 1 孔位于井田最深部（11807）含量 9.96ml/g 外，余下 14 个 孔最高 ch4含量 4.93ml/g，其中有 7 孔 ch4含量小于 0.1ml/g，平均 2.02ml/g。根据 ch4含 量按照最新颁发的矿井瓦斯涌出量预测方法（aq 行业标准） ，预测未来矿井生产相对瓦斯 涌出量 6.12m 3/t，绝对瓦斯涌出量 31m3/min，矿井应属低瓦斯矿井。 矿井建设到目前为止，已掘进煤巷数千米，巷道瓦斯涌出量很小，实测仅有 0.3 0.4m 3/min。 表表 1-2-3 二二1煤层瓦斯测试结果表煤层瓦斯测试结果表 煤层 统计 结果 瓦斯成分（%） 瓦斯含量（ml/g r） o2（%） 煤质分析（%） co2 ch4 n2 co2 ch4 n2 自然 加热 mad ad 二1 最大值 30.37 82.96 90.42 0.77 9.96 4.30 14.28 6.18 2.35 39.10 最小值 1.42 0.00 10.59 0.24 0.00 0.38 1.07 0.24 0.36 4.90 平均值 15.40 26.14 58.46 0.51 2.02 1.31 5.89 1.83 0.94 14.15 点数 13 13 13 14 14 14 13 14 14 14 分析本井田瓦斯较低的原因是：井田构造以断裂为主，断裂构造具有多期活动性，使 煤系地层经历了长期暴露和强裂剥蚀，原始含气量降低，加之煤层上覆基岩残留较薄，覆 盖松散地层巨厚，断层形成的断块和张性裂隙较发育，为瓦斯逸散又提供了良好通道，从 而造成本井田瓦斯普遍较低。 中国矿业大学进修生毕业设计（论文） 第 20 页 1.4.2 煤尘爆炸性 测定 5 个点 8 个样，无火焰产生，二1煤鉴定无煤尘爆炸危险性。 1.4.3 煤的自燃倾向 测定 5 个点 8 个样，还原样与氧化样着火点温度之差为 916，均小于 25，故二 1煤层属不易自燃煤层。 1.4.4 地温地温 赵固勘探区普查阶段进行了 8 个孔简易测温，最大测温深度 760m（4403 孔） ，最 高温度 20.4（11602） ，平均地温梯度 0.7/百米，二1煤层底板温度 15.818.2， 全区二1煤层无热害，地温正常。 1.4.5 顶、底板工程地质条件顶、底板工程地质条件 1、新生界冲积层条件 新生界平均厚度 480.02m，上部第四系为一山前冲积沉积，第四系底部为冲、洪积卵 石层，富水程度较强；下部新近系大部分为粘土、粉砂质粘土，其次为中、细砂，部分受 上覆土层自重压力影响， 部分呈半固结状态。 粘土、 粉砂质粘土抗压强度 0.1472.373mpa， 内聚力 0.00390.481 mpa，塑限 10.622.7%，膨胀率 1.1535.03%，孔隙比 0.310.65， 含水量 9.421.2%。 2、煤层顶板基岩保留层条件 煤层顶板基岩主要为山西组和下石盒子组地层，厚度一般大于 30m，不足 30m 的范围： 在 f16断层以北分布于 11201 孔东侧；f16和 f17之间分布有三处，一是 1220511901 孔一线， 宽度 8001500m，第二处是 7304 孔至 f17之间，第三处是煤层露头附近，宽度 200500m。 总体趋势是由东向西逐渐增厚， 煤层顶板基岩厚度小于 30m 范围多为破碎状态， 结构疏松， 30m 以下基本保留原岩特征。 3、煤层顶、底板工程地质条件 二1煤顶板：直接顶厚度一般 36m，岩石完整性与稳定性均较好，顶板易于管理。岩 性有砂质泥岩及粉矿岩、泥岩和少部分砂岩。分布情况为：f16f17块段中部（含首采区） 和 f15f16块段浅部 6004 孔以浅，直接顶为砂质泥岩和粉砂岩，11602 孔和 11902 孔周围 直接顶为砂岩， 其余范围包括 f16f17块段浅部和整个井田深部均为泥岩顶板。 按面积统计， 砂岩顶板占 5， 粉砂岩和砂质泥岩占 35， 泥岩占 60。 砂质泥岩抗压强度 8.523.2mpa， 属半坚硬岩类。零星分布的伪顶厚 0.30.5m，随采随落。老顶多为 812m 中粗粒砂岩（大 占砂岩） ，局部相变为砂质泥岩，吸水后抗压强度 16.479.9mpa，岩石坚硬、稳定性较好。 二 1煤底板：底板以泥岩、砂质泥岩为主，二1煤下部到第一层石灰岩之间厚度 8.3227.8m，一般 1015m，底板岩层总体完整性较好，但部分泥岩底板有泥化现象。与顶 板大占砂岩相对应，底板有中细粒砂岩，厚 7.8m 左右。 中国矿业大学进修生毕业设计（论文） 第 21 页 4、巷道围岩稳定性评价 （1）岩石 rqd 指标统计：首采区内 4 个孔统计结果以中等差为主，其他区域 5 个孔 统计 rqd 指标中等好为主。分析首采区指标低的原因是这些钻孔多数靠近断层分布。 （2）泥岩和砂质泥岩吸水后强度明显降低，泥岩干燥状态下抗压强度 2430mpa，吸 水后 3.912.8mpa，砂质泥岩干燥状态下强度 1336mpa，吸水后 624mpa。但在长达 1030 天的岩石浸水试验观测中，各类岩块没有泥化、崩解现象，显示了顶底板岩石遇水变化不 大的特点。 （3）断层发育处，岩石原生结构遭到破坏，裂隙发育，强度降低。 中国矿业大学进修生毕业设计（论文） 第 22 页 2 井田境界和储量 2.1 井田境界 2.1.1 矿区范围与井田划分矿区范围与井田划分 本井田位于赵固矿区内。赵固矿区位于焦作煤田东部，矿区西南以峪河断层(f20)及二 1煤-1100m 底板等高线为界，西及西北部以耿村断层（f15）为界，北及东北部以一1煤层露 头为界， 东部以石庄断层(f19)为界， 东西长约 23km， 南北宽 2.510km， 矿区面积 161.17km 2。 最小者为 f16断层 50150m 左右，最大者为 f17 及 f17-1断层达 500m，各块段煤层赋存深度 自西北向东南呈阶梯状逐级下降。 考虑到 f17 及 f17-1断层断距较大，整个矿区建一对矿井开发，井下巷道不仅穿越断层 多、风险大、不安全，而且井下水平多、开拓部署困难，在断裂构造较发育的条件下，全 矿区建一个矿井，其开发强度过大，中、后期保产困难，技术经济不合理。鉴于此，根据 矿区地质条件和煤层分布情况，全矿区规划为两对矿井，两矿井之间以 f17断层为界，f17 断层以西为赵固一矿，f17断层以东为赵固二矿，矿区先期勘探开发赵固一矿。 2.1.2 井田范围井田范围 赵固一矿井田西北起 f15断层，东南止 f17断层，东北起二1煤层隐伏露头，西南止 f20 断层和 f17断层西段。走向长 2.05.5km，倾斜宽 9.511.0km。 井田赋存情况示意图如图 2-1-2 所示。 图图 2-1-2 赵固一矿井田赋存情况示意图赵固一矿井田赋存情况示意图 中国矿业大学进修生毕业设计（论文） 第 23 页 2.2 矿井地质资源量 2.2.1 储量计算基础储量计算基础 矿井储量是矿井开发和各项建设工作的客观基础条件，因此，对储量的圈定与计算必 须以十分认真的态度，严肃对待。为保证储量具有足够的可靠性，在进行矿井储量技术时， 应按照下列步骤进行。 1、 原始资料的检查 储量是确定矿井生产能力的基础。因此，首先对计算储量用的各类原始地质资料进行 全面的研究和审核。 2、 确定勘探类型并选择不同储量级别的勘探密度 当对勘探工程作出可靠性的评价以后，应根据规范中对勘探区的构造复杂程度及煤层 稳定程度，确定勘探类型与选择不同储量级别的勘探密度，以此编制储量计算平面图。 3、 确定不同储量级别的边界线 按照不同的煤层，参照其勘探类型规定的各级储量计算所需要的勘探密度，结合设计 矿井的具体地质条件，分别确定其不同储量级别的边界线。 4、 选择储量计算的方法 根据地质构造、煤层变化、勘探工程等情况，结合煤矿设计的具体要求，选择合理的 储量计算方法，以保证计算出的储量可靠，满足设计要求。 2.2.2 资源储量资源储量 本区以气煤为主， 有部分气肥煤， 属炼焦配煤。 煤层倾角一般在 15 以下。 根据 煤、 泥炭地质勘查规范(dz/t 0217-2002)的规定：煤层最低可采厚度为 0.70 m，煤层灰分 40 %。 参加资源储量估算的煤层有 3下煤和 16上煤。估算范围为采矿许可证及根据煤层地质 条件界定的济宁三号煤矿全区范围，东起孙氏店支断层东部风氧化带，西至 3上煤-1000 m 底板等高线垂切，北起 3910000 纬线，南至 3902500 纬线。 采用地质块断法计算矿井地质资源量，地质块段法就是根据一定的地质勘探或开采特 征， 将矿体划分为若干块段， 在圈定的块段法范围内可用算术平均法求得每个块段的储量。 煤层总储量即为各块段储量之和，每个块段内至少应有一个以上的钻孔。煤层储量的计算 公式为： （公式 2-2-1） 1 111 qsmg= 2 222 qsmg= n nnn qsmg= 123 . n qqqqq=+ 中国矿业大学进修生毕业设计（论文） 第 24 页 式中： 1 q、 2 q n q分别为各块段的储量，万 t ； 1 s、 2 s n s分别为各块段的面积，m 2； m1、m2mn分别为各块段内煤层的平均厚度； 1 g、 2 g n g分别为各块段内煤层的容重,二1煤取 1.46 t/m 3。 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。 （公式 2-2-2） 式中： s 真面积，m 2； / s水平投影面积，m 2 ； i a煤层倾角，采用块段内的平均倾角， （） ； 根据地质勘探情况，将矿体划分为 4 个块段（见图 2-1-1） ，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。 表表 2-2-1 赵固一矿二赵固一矿二 1 煤地质资源量计算表煤地质资源量计算表 2.3 矿井工业资源/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(2-3-1)计算。 zg=z111b+z122b+z2m11+z2m22+z333k (公式 2-3-1) 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； 河南省赵固一矿二 1 煤地质资源量计算表 地质块 段区域 块段投影 面积( km2) 平均倾角（） 块段实际 面积 (km2) 平均厚度 煤层容重 块段地质储量 (t) a 8.01 4.75 8.03 4.38 1.46 51350240 b 7.95 3.21 7.96 5.54 1.46 64383360 c 1.76 5.72 1.77 5.96 1.46 15401830 d 11.48 6.10 11.54 5.07 1.46 85421390 e 10.76 2.83 10.77 4.67 1.46 73432010 总计/平均 39.96 3.322 40.07 5.124 1.46 289989100 / cos i s s a = 中国矿业大学进修生毕业设计（论文） 第 25 页 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。 z111b28998910060%70%=121795422t z122b=28998910030%70%=60897711t z2m11=28998910060%30%=52198038t z2m22=28998910030%30%=26099019t 由于地质条件简单，k 在 0.8 以上取值。 z333k=28998910010%k=23199128t zg =z111bz122bz2m11z2m22z333k =121795422t+60897711t+52198038t+26099019t+23199128t =284189318t 2.4 矿井设计资源/储量 矿井设计资源/储量按式(2-4-1)计算： zs=(zgp1) (公式 2-4-1) zs矿井设计开采储量； p1 断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建（构）物煤柱等永久煤柱损失量 之和。 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(2-4-2)计算： z=lbmr (公式 2-4-2) 式中： z井田边界煤柱损失量，t； l井田边界长度，34849.897m； b井田边界煤柱宽度，40 m； m平均煤层厚度，5.124； r煤的容重，1.46 t/m 3。 则井田边界煤柱损失量为： z1 =lbmr =34849.897405.1241.46 =10428539 t 2）断层保护煤柱同理可用可式(2-4-2)计算： 则断层保护煤柱损失量为： z2 =lbmr =(9241+6162.8)405.1241.46 中国矿业大学进修生毕业设计（论文） 第 26 页 =4609457.76 t 3）地面工业广场保护煤柱 煤矿设计规范中若干条文修改决定的说明中第十五条关于减少广场占地问题中， 工业场地（包括选煤厂）占地面积指标应控制在表 2-1 的范围内。 表表 2-4-1 工业场地占地面积指标明细表工业场地占地面积指标明细表 工业场地的布置应结合地形、地物、工程地质条件及工艺要求，做到有利生产，方便 生活，节约用电。经设计验算，矿井的设计生产能力为 2.4 mt/a。根据上述规定，由表 2.1 确定， 工业场地的占地面积应为 24.0 公顷以内。取地面工业广场需要保护的尺寸为： 长宽=500400=200000m 2 的矩形，煤层的平均倾角为 2.94，工业广场的中心处在井田 走向的中央，主井、副井及风井，地表建筑物均布置在工业广场内。工业广场按级保护 留维护带，宽度为 20 m。3下煤平均倾角2.94，松散层厚度约为 40100 m，基岩走向 移动角=70，下山移动角=67，上山移动角=70。 工业广场按级保护围护带宽度为 15 m。工业广场保护煤柱如图 2-4-1。 则 3下煤工业广场保护煤柱压煤量为： z3 =1/2（ad+bc）hmr (公式 2-4-3) 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。 代入数据得： z3 =（1170.7+1125.6）9651/25.1241.46 =8288728.6t 总上，矿井设计资源/储量： zs =(zgp1) =284189318 t10428539t4609457.8 t8288728.6 t =260862592.6t 井型（万吨/年） 占地面积指标（公顷/10 万吨） 240 及以上 1.0 120-180 1.2 45-90 1.5 9-30 1.8 中国矿业大学进修生毕业设计（论文） 第 27 页 图图 2-4-1 工业广场保护煤柱工业广场保护煤柱 2.5 矿井设计可采储量 矿井设计可采储量按式(2-5-1)计算： zk=(zsp2) c (公式 2-5-1) 式中： zk 矿井设计可采储量； p2 工业场地和主要井巷煤柱损失量之和； 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 %。 其中 p2按矿井设计资源/储量的 2 %估算，则： zk =(260862592.6 t260862592.6t2 %)75 % =191734005.6t 中国矿业大学进修生毕业设计（论文） 第 28 页 3