济北煤田3.0Mta新井设计

目 录1 矿区概况与井田地质特征51.1 矿井概况51.1.1 井田位置51.1.2 交通51.1.3 地形与河流61.1.4 气象61.1.5 自然地震61.1.6 矿区经济概况61.1.7 水源及电源61.2 井田地质特征71.2.1 矿井勘探71.2.2 井田地层概述71.2.3 井田含煤地层概述81.2.4 井田地质构造81.2.5 井田水文地质特征121.3 煤层特征121.3.1 煤层121.3.2 煤质141.3.3 煤层开采技术条件152 井田境界和储量192.1 井田境界192.2 矿井工业储量192.2.1 储量计算基础192.2.2 全矿井工业储量的具体计算192.3 矿井可采储量202.3.1 安全煤柱留设原则202.3.2 矿井永久保护煤柱损失量212.3.3 矿井可采储量223 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限233.1 矿井工作制度233.2 矿井设计生产能力及服务年限233.2.1 确定依据233.2.2 矿井设计生产能力233.2.3 矿井服务年限233.2.4 井型校核244 井田开拓264.1 井田开拓的基本问题264.1.1 确定井筒形式、数目、位置的确定264.1.2 开采水平及带区的划分284.1.3 主要开拓巷道284.1.4 方案比较294.2 矿井基本巷道344.2.1 井筒354.2.2 井底车场及大巷385 准备方式425.1 煤层地质特征425.1.1 煤层特征425.1.2 煤层顶底板组成425.1.3 煤层内主要地质构造和水文地质条件425.1.4 煤层上方地形、地貌425.2 带区巷道布置及生产系统425.2.1 采煤方法及工作面长度425.2.2 工作面接替425.2.3 带区内各煤柱的尺寸435.2.4 确定同时生产的数目435.2.5 带区巷道布置435.2.6 生产系统435.2.7 带区巷道掘进445.2.8 带区生产能力和采出率456 采煤方法486.1 采煤工艺方式486.1.1 采煤方法选择的依据和选择原则486.1.2 带区煤层特征及地质条件486.1.3 采煤方法的选择486.1.4 采煤工艺与采空区处理496.1.5 工作面设备选型及其技术特征506.1.6 超前支护方式546.1.7 放顶步距、放煤方式和采放比546.1.8 确定回采工作面长度、推进方向、推进度546.1.9 各工艺过程注意事项556.1.10 工作面吨煤成本566.1.11 回采工作面正规循环作业566.2 回采巷道布置586.2.1 回采巷道布置方式586.2.2 回采巷道断面大小及支护597 井下运输627.1 概述627.1.1 井下运输的原始条件和数据627.1.2 井下运输系统627.2 带区运输设备的选择627.2.1 设备选型原则627.2.2 工作面及顺槽运输设备选型637.2.3 运输能力验算657.3 大巷运输设备的选择657.3.1 确定大巷的运输方式657.3.2 主运输大巷设备选择667.3.3 辅助运输方式的选择677.3.4 矿井辅助运输系统687.3.5 井下换装697.3.6 胶轮车运输708 矿井提升728.1 矿井提升概述728.2 主副井提升728.2.1 主井提升系统728.2.2 副井提升系统739 矿井通风及安全759.1 矿井概况759.1.1 矿井概况759.1.2 矿井通风系统的主要原则和基本要求759.2 矿井通风系统的确定759.2.1 选择通风系统主要考虑的因素759.2.2 各通风系统的使用条件和优缺点分析769.2.3 矿井通风方式选择799.2.4 带区通风系统的要求799.2.5 回采工作面进回风的布置809.3 矿井风量的计算829.3.1 风量计算的标准829.3.2 风量计算的原则829.3.3 矿井风量的计算829.3.4 掘进工作面所需风量849.3.5 峒室所需风量859.3.6 其它巷道所需风量869.3.7 矿井总风量869.4 矿井风量的分配869.4.1 配风的原则和方法869.4.2 风量分配及风速验算879.4.3 风速验算879.5 矿井风阻的计算889.5.1 计算原则889.5.2 确定矿井通风容易时期和困难时期899.5.3 矿井最大阻力路线899.5.4 各段通风阻力及总阻力899.5.5 全矿总风阻和等积孔919.6 选择矿井通风设备929.6.1 通风机风压的确定929.6.2 计算电动机功率949.6.3 对矿井主要通风设备的要求959.6.4 对反风、风峒的要求959.7 矿井灾害的防治措施959.7.1 瓦斯管理措施969.7.2 煤尘的防治969.7.3 防火969.7.4 防水9710 矿井基本技术经济指标103英文原文1051. Introduction1052. Approach and scope of the study1073. The physical concept of subsidence caused by excavation108中文译文1141、简介1142论文的概括和范围1153、由开采造成的下沉的物理概念116专题1201 引言1202 顶板离层分析1202.1 顶板离层的表现形式1202.2 与顶板离层相关各因素分析1223 顶板离层的监测1233.1 顶板离层监测原理及方法1233.2 顶板离层临界值确定方法1243.3 锚杆支护质量监测系统软件介绍1254 顶板离层指示仪的原理及其安装1264.1 工作原理1264.2 顶板离层指示仪的构成1274.3 顶板离层指示仪的安装与监测1284.4 顶板离层仪在锚杆支护参数优化中应用1295 结论132参 考 文 献134致 谢136 第 134 页 1 矿区概况与井田地质特征济北煤田是我国重要的煤炭基地，矿井地质构造简单，煤层稳定，储量丰富，地势平坦，交通方便，生产的煤炭可供华东工业区，运销海外，进行国际贸易。1.1 矿井概况1.1.1 井田位置许厂煤矿位于济宁煤田的东北部，属山东省济宁市任城区所辖。地理坐标为东经1163611643。北纬35243531。1.1.2 交通图1-1 矿井交通位置图本区中心距济宁市8km，交通方便，铁路、公路及水路运输均很发达。连接京沪、京九两大南北铁路干线的新(乡)菏(泽)兖(州)石(臼港)铁路，从本区南侧通过，区内设有济宁、孙氏店及兖州西站。由济宁市东行30km至兖州，与京沪铁路相接，向西109km至菏泽站与京九铁路相接，菏泽至新乡190km与京广铁路相连。正在建设的济北矿区铁路专用线从本区中部通过，从兖州西站接轨，煤炭铁路外运十分方便。327国道一级公路从矿区南部横贯东西，兖州、济宁、邹城的公路已成环形，并与104国道相连，公路运输极为便利(见图1-1)。著名的京杭大运河由北向南流经济宁市构成重要的水上运输要道，河宽6080m，平均水深2m ,全年除一、二月份因水浅不能通航外，其余时间均可通航。根据水利交通部门规划，京杭运河将建成为南北水上运输的主要航道。经疏通后年通过能力为2500万t。1.1.3 地形与河流本区为冲积、湖积平原，地形平坦，地势呈东北高，而西南低，地面标高为35.2041.44m，自然地形坡度为0.04%，区内河流稀少，水系不甚发育。1.1.4 气象本区气候温和，属温带季风区海洋大陆性气候。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701.1mm，年最大降雨量为1186.0mm(1964年)，日最大降雨量177.1mm(1965年7月9日)，年最小降雨量为441.9mm(1966年)，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1790.3mm，年最大蒸发量2228.2mm(1960年)，年最低蒸发量1493.0mm(1984年)。春夏两季多东及东南风，冬季多西北风，平均风速为2.3ms。历年最大积雪厚度0.15m，最大冻土深度0.31m。1.1.5 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。1.1.6 矿区经济概况本井田位于济北矿区的西东北部，矿井建设所需的主要建筑材料，除钢材、木材及部分水泥需外地供应外 ，其余的砖、瓦、砂石等土产材料，均可以由当地供应。本区地处冲积平原，土地肥沃，农作物主要以水稻、小麦、玉米为主。1.1.7 水源及电源本地区主供电源为济宁电厂，装机容量300MW，矿井东约4km有二十里铺农用35KV变电所一座，南约8km有北郊35KV变电所一座，另有拟建设的代庄110KV变电所荷济宁西北郊220KV变电所各一座，因此，可供选择的电源余地较大。 本区供水水源可靠。可供矿井选择的水源有第四系砂层水和奥灰岩溶裂隙水。第四系砂层上端含水丰富，水质较好，是较理想的供水资源。本井田奥灰水为中等富水区，但埋藏较深，补给条件较差。1.2 井田地质特征1.2.1 矿井勘探济宁煤田发现于1957年底，1959年12月提出山东省济宁第二煤田综合普查报告 。1968年10月提出山东省济宁煤田综合详查报告。1981年11月提交济宁煤田(东区)详查地质报告。1986年9月提出济宁煤田许厂井田精查地质报告，报经全国储委审查批准。1.2.2 井田地层概述本矿井地层区划属华北区鲁西南分区济宁小区，区内地层包括中、下奥陶统，中石炭统本溪组、上石炭统太原组、下二迭统山西组、下石盒子组，上二迭统上石盒子组，上侏罗统蒙阴组及第四系。属全隐蔽式华北石炭二迭系煤田。具体情况见表1-1表1-1 地层特征表地 层 系 统接 触关 系厚 度（m）地 层 特 征系统组第四系（Q）全新更新统不整合122282196.77主要由粘土、砂质粘土、粘土质砂、砂及砂砾层组成。 侏罗系（J）上 统(J3)蒙阴组(J3m)不整合0225.2主要有砖红色粘土质细粒及中粒砂岩组成。二 迭 系 （P）上 统(P2)上石盒子组(P21)整合0286.00主要由灰绿色砂岩及灰绿、紫红等杂色粘土岩组成。下 统(P1)下石盒子组(P12)整合31.069.8048.69主要由黄绿、灰、紫等杂色粘土层，粉砂岩、灰绿色砂岩组成。山西组(P11)整合59.999.3583.67主要由浅灰、灰白及灰绿色砂岩，深灰，灰黑色粉砂岩组成。石 炭 系 （C）上 统(C3)太原组(C3)整合141.7176.55162.66由深灰、灰黑色粉砂岩、泥岩、灰色砂岩、薄层石灰岩组成。中 统(C2)本溪组(C2)整合200.0063.0030.88由杂色粘土岩，粉砂岩，铝铁质泥岩及石灰岩组成。奥 陶 系 （O）中 下 统(O1-2)800m左右主要为灰深灰色、褐灰色厚层状石灰岩组成1.2.3 井田含煤地层概述本区含煤地层为上石炭统太原组及下二迭统山西组。一、上石炭统太原组(C3)：本组地层厚141.70176.20m，平均162.66m，地层厚度变化不大。主要由深灰、灰黑色粉砂岩、泥岩、粘土岩、灰色细砂岩、夹薄层灰岩及煤层组成。泥质含量较高，砂岩比率较低，属海陆交互相沉积。本组地层粒度韵律清晰，相及旋回结构稳定，变化具有明显的规律性，易于对比。二、下二迭统山西组(P)本组地层厚59.90114.70m，局部有剥蚀现象，平均78.57m，为含煤地层中的主要含煤组，具有经济价值的3上、3下煤层就赋存于本组的中上部及下部。本组由砂岩、粉砂岩、粉、细砂岩互层、粘土岩、煤层组成，以灰灰白色、灰绿色砂岩为主，砂岩含量高，多以厚层状分布于煤层的顶板及底板，以3上与3下煤层间的砂岩最为发育，该砂岩为浅灰灰白色、灰绿色，厚层状，以石英为主，长石次之，分选中等至较好，次棱角状次园状，孔隙式接触式胶结，以硅质、粘土质胶结为主，局部为钙质胶结，具交错层理、斜层理及韵律层理，含大量粉砂岩、泥岩包裹体及镜煤屑，本组以过渡相沉积为主，相环境变化较大，沉积分异明显，对煤层的形成及后期改造具有重要影响。 具体情况见图1-2 岩性岩相示意图。1.2.4 井田地质构造本矿井位于南北向的济宁地堑构造内，孙氏店断层构成矿井的东部及东北部边界。由于受区域性构造的控制，致使区内发育一组走向北东、向南西倾伏的宽缓褶曲及走向近南北的西倾高角度正断层组，使煤系地层向西呈阶梯式下降，构造中等，局部偏复杂或偏简单。一、主要褶曲1、济宁背斜：位于井田的西部边缘，八里铺断层近侧，轴向北东北300-400 m，轴部被八里铺断层切割破坏成数段。该背斜在井田内延展长度12 km，两翼跨度0.5-2.5 km，褶曲幅度50-150 km。该背斜计有碍8条勘探线和38条地震测线控制，已属查明。2、小屯向斜：位于井田的中部，轴线在孙氏店支2断层的西侧。该向斜是本井田主要褶曲，轴向近南北-北东，井田内延展长度8km，西翼与济宁背斜东翼相连，东翼被孙氏店支2断层所切割破坏，两翼跨度2-3 km，褶曲幅度100-200 m。该向斜计有14条勘探线和35条地震测线控制，已属查明。二、断层井田内主要发育一组受区域性大断层所控制的走向近南北的高角度正断面，南北贯穿全井田。断层特征见表1-2。表1-2 断层特征表断层名称性质落差断层产状区内走向长度（km）导水性走向倾向倾角孙氏店支2断层正0170北西北东近西西706中等陈厂断层正070北西北东704弱本矿井褶曲构造简单，区内主要大的褶曲为北北东向的济宁背斜、小屯向斜褶曲幅度、跨度均较大，北东东向的卢营北向斜等小褶曲的幅度、跨度均比较小，地层倾角除东部孙氏店支1断层西侧局部峭陡外，均在38之间，对采煤和运输排水影响均较小，即不影响采区划分和工作面布置。因此本矿井内影响采区工作面布置的主要构造是断层。图1-2 岩性岩相示意图1.2.5 井田水文地质特征一、井田水文地质概况本井田水文地质边界东以孙氏店支1断层为界，西至八里铺断层，南起八里营断层，北至孙氏店断层。由此四条断层包围形成封闭的地质小块段，构成独立的水文地质小单元。井田水文地质条件属中等类型，其中上组煤含水层富水性中等，补给条件不良，下组，下组煤含水层富水性中等，补给条件良好。二、含水层与隔水层井田内主要含水层有第四系，3下煤层顶底板砂岩，三灰，十下灰及奥灰含水层，第四系除为含水层外，还是良好的隔水层。此外，石盒子组及奥灰压盖岩层组均是良好的隔水层。三、边界水文地质条件与断层导水性许厂井田水文地质边界完全由断层构成。西部边界阻水，南部边界弱导水，井田内各含水层主要在北部及东南部接受井田外强富水奥灰水的补给，其中，上组煤系含水层只在孙氏店断层长约2 km开口段接受补给，补给面积较小；下组煤系含水层大范围地接受奥灰水补给，补给条件良好。纵向比较，孙氏店支2断层以东含水层接受补给较支2断层以西强。根据济宁煤田奥灰岩溶水专门水文地质勘探报告及许厂矿井达产采区地震（水文）补充勘探报告，本矿井各断层导水性见表1-2-3。四、奥灰底鼓水对开采下组煤的影响地质部门按规程公式计算的安全隔水层厚度（开采-510 m第二水平下组煤时）分别为33.50 m及34.65 m，小于正常地段奥灰压盖隔水层厚度35.2176.90 m。且还有以下因素有利于阻止奥灰水底鼓：下组煤首先开采16上，煤层其与奥灰之间的压盖隔水层厚度，抵抗奥灰水底鼓的能力强。1.3 煤层特征1.3.1 煤层本井田含煤地层为下二迭统山西组和上石炭统太原组，平均总厚246.33 m,共含煤25层，平均总厚19.90m,含煤系数4.3%。其中可采及局部可采煤层有3上、3下、15上、16上、17共5层，平均总厚18.58m,含煤系数3.8%,其主要煤层为3上、3下、16上、17煤层，平均总厚17.98m，占可采煤层总厚的97%，主要煤层中又以3上、3下煤层厚度较大，平均厚度为7.1 m和9.7m,且埋藏浅，储量丰富，是本井田首采，主采煤层。按各主要煤层在含煤地层中的位置，地质报告中将3上、3下煤划分为主可采煤组，将16上及17煤划分为局部可采煤组。现将各煤层赋存情况分述如下:一、3上煤层: 位于山西组中上部，该煤层由于受原始沉积成煤条件不利的影响煤层主要赋存于第10勘探线以西，属稳定煤层，结构简单，一般不含夹石，该煤层厚度大，变化小，储量丰富，是本井田的主采及首采煤层。二、3下煤层: 位于山西组下部。赋存于全区，煤层厚度变化较小，属稳定煤层，煤层厚度具有东厚西薄的特点，平均厚度达到9.7 m，结构简单，一般不含夹石，个别点含13层夹石，多为炭质泥岩或粉砂岩。该煤层厚度大，变化小，储量丰富，是本井田的主采及首采煤层。三、15上煤层: 位于太原组中部。该煤层可采点分布比较紊乱，可采范围常呈零星分布，属不稳定煤层，结构简单，偶含夹石。四、16上煤层: 位于太原组下部，该煤层层位较稳定，对比可靠，煤厚变化比较大，结构较复杂，属全部可采煤层，含夹石03层，多为炭质砂岩、泥岩或粘土岩。五、17煤层: 位于太原组下部，该煤层煤厚变化大，结构简单，属于局部可采煤层，含夹石01层，多为泥岩或粉砂岩。上述各可采煤层特征见表1-3。表1-3 煤层特征表煤层煤层厚度（m）最小-最大平均煤层间距（m）最小-最大平均夹石层数稳定程度可采情况顶底板特性顶板底板3上5.648.607.1212.3767.3139.85109.6142.6118.8024.7644.5835.501.0110.354.3502稳定可采中砂岩及粉砂岩泥质岩及粉砂岩3下7.2110.429.7103稳定可采中砂岩及粉砂岩泥质岩及粉砂岩15上01.410.6501不稳定不可采石灰岩粘土岩16上01.5306603不稳定不可采石灰岩泥质岩及粉砂岩170.501.890.5301不稳定局部可采薄层石灰岩、泥岩及粉砂岩泥质岩及粉砂岩1.3.2 煤质山西组煤层煤岩类型以亮煤为主，裂隙较发育，均为气煤，且以气煤二号为主。精煤为特质灰、特质磷、结焦性能好，成焦率高。是优质炼焦配煤及动力燃料用煤，亦可作为气化液化用煤。太原组煤层煤岩类型以亮煤型为主，裂隙发育，为气煤、气肥煤。除硫分含量高外，其余指标均比山西组煤层强。该煤按比例与山西组煤混合使用，可符合炼焦配煤的要求，也可作为动力燃料用煤或进行气化液化用煤。各煤层煤质特征见表1-4。表1-4 煤层煤质特征表项目煤层3上3下15上16上17水 份Wf (%)原 煤0.683.282.46（12）1.193.372.36（55）1.032.61.93（35）0.82.241.71（73）1.242.541.88（58）精 煤1.852.922.49（12）1.483.042.44（55）1.352.702.06（32）1.072.441.78（74）1.182.691.91（58）灰 份A(%)原 煤11.5839.3422.72（12）9.0724.5513.78（55）7.1732.5413.88（34）5.2624.5312.50（74）3.7921.8710.07（57）精 煤5.959.807.80（12）4.298.555.98（55）3.388.585.37（32）2.488.744.50（74）1.935.693.21（57）挥发份V(%)原 煤37.9248.1140.94（11）32.1440.9836.53（51）39.8245.0742.64（33）40.0547.7243.70（72）41.9146.2243.90（56）精 煤38.6941.8640.38（12）34.9043.9338.32（54）40.7646.2843.32（32）42.2946.5244.34（73）42.6146.7844.48（58）全硫SQ（）原 煤0.611.701.12（12）0.360.960.53（54）1.927.613.51（33）2.526.913.64（69）2.267.203.70（57）精 煤0.601.200.92（10）0.330.750.49（51）1.312.831.83（31）2.514.143.06（69）2.023.622.67（57）磷P（）原 煤0.0020.00760.004（5）0.00440.03810.0165（12）0.00080.00890.0033（10）0.00240.01130.0048（17）0.00170.00880.0043（00）精 煤0.00140.00260.0019（4）0.00080.02230.0058（24）0.00080.00260.0016（15）0.00080.00360.0018（23）0.00080.00570.0024（24）原煤发热量Cal/g490270696189 (9)578373246793（40）611776217030 (26)586678387081 (50)607779877373（40）489472116313 (94)591474296938（40）607477217085 (26)581978607112 (50)610980667424 (40)胶质层厚度Y(mm)11.017.013.7( 9)8.516012.4（52）14.531.021.2( 29)22.036.027.8( 69)21.034.027.0( 57)焦油产率Tg(%)10.7212.2511.48 (2)8.8612.9111.27（15）12.6817.9215.64 (8)13.8518.6815.81 (21)14.4918.9716.62(20)煤灰熔融性T2 (%)1500 (2)132015001443（17）108512501142 (7)106513801230 (21)106012251151(16)粘结指数GRI67.888.476.7 (8)43.586.371.4（43）71.195.788.0 (23)90.4103.076.7 (55)91.999.996.8( 45)1.3.3 煤层开采技术条件一、瓦斯全井田太原组主采煤层瓦斯含量最低，但二氧化碳含量略高于山西组煤层，瓦斯含量与煤层厚度呈正比，在煤层顶底板中虽亦有游离瓦斯存在，但其含量很小。本井田属低瓦斯矿井二、煤尘井田内各煤层的火焰长度均大于200 ，最大达750 ，扑灭火焰的岩粉用量在6095%之间，可燃基挥发分一般都大于37%，灰分除3上、6煤层外均小于15%，根据挥发分（Vr）和固定碳（CrGD）计算的煤尘爆炸指数，山西组煤层为39.34%,太原组煤层为44.06%,故各煤层均有煤尘爆炸的危险性。三、煤的自燃:本井田各煤层的原样着火温度在325349 之间，还原样与氧化样的着火点之差（T）在241 之间，从不易自燃到最容易自燃均有，但以较容易自燃为主，故各煤层均有自燃发火倾向。四、地温:井田内在总体详查阶段已在6个钻孔内进行了井温测量，其中A12-5号孔为近似稳态测量，共获得588个点的地温资料，确定属于“地温正常区”。在精查勘探中在5个钻孔内进行了井温测量，共获得628个测温点资料，除X12-9和X7-8号孔内地温较高外，其它均属正常。通过上述地温测量工作，基本查清了本井田的地温状况。本井田地温规律是随着深度的增加而升高，在非煤系地层中，低温梯度一般在2/100m，在煤系地层中，低温梯度较高，一般在2.6/100m。平均地温梯度2.3/100m,在向斜轴部及断层带附近有温度偏高现象。通过对低温资料的分析和对比研究，确定本区属低温正常区，-500 m水平线以浅低温都在31以下，不会有高温热害发生，-500-800m水平地温在3137之间，属一级高温区。五、主要煤层顶底板岩性特征1、煤层顶底板岩石的力学性质根据岩石的岩性，抗压强度，普氏硬度系数，容重等指标，精查地质报告中对煤层顶底板各类岩石进行了等级划分，见表1-5。表1-5 煤层顶底板岩石等级划分岩石等级岩性抗拉强度（/2）容重（g/3）普氏硬度不坚固岩石粘土岩粉砂岩8002.5-3.09据此分类，本井田主采煤层中，3上、3下煤顶底板以坚固岩石为主，次为中等坚固岩石；16上煤顶板为极坚固岩石，底板为不坚固岩石；17煤顶板以中等坚固岩石为主，次为极坚固岩石，底板为不坚固岩石。各主要煤层顶底板岩石物理力学性质及分类见表1-6表1-6 主要煤层顶、底板物理力学性质及分类层位项岩 目石名称抗压强度（/cm3）抗拉强度(/cm3）容重（g/cm3）普氏硬度（f）抗剪强度分类级别正应力内摩擦角30453上 顶粉砂岩（4）455122.45217136砂岩（10）633242.4687151293上底粉砂岩（7）458212.59338529砂岩（10）673362.61100144263下 顶粉砂岩（4）474132.56237435砂岩（10）637262.4890154303下底粉砂岩（7）453192.55318030砂岩（10）671352.60991422716上顶石灰岩（17）1222392.6614.0711162416上底粘土岩（3）183102.542.0粉砂岩（6）186142.572.817顶粉砂岩（9）398152.586.54611014石灰岩（4）972822.6512.117底粘土岩（10）189112.651.0粉砂岩（5）325112.593.01130272、顶底板岩性及稳定性3上、3下煤层直接顶板主要为中砂岩，次为粉砂岩，零星分布有细砂岩、泥岩，首采区孙氏店支2断层以东以较稳定顶板为主，次为不稳定及较稳定顶板；孙氏店支2断层以西以稳定顶板为主，次为较稳定及不稳定顶板。X7-8、X9-6号孔附近为坚硬顶板。3上、3下煤层直接底板均以泥质岩类和粉砂岩为主，零星分布有细砂岩。16上煤层直接顶板为石灰岩（十下），一般厚5.41 m，属坚硬顶板，据兖州矿区资料，石灰岩（十下）中下部有一泥质软弱结构面，本井田开采16上煤层时请注意观察，以防止冒顶事故发生，17煤层直接顶板主要为薄层石灰岩（十一），部分地区相变为泥岩，粉砂岩。石灰岩（十一）厚度变化大，X7-2号孔仅0.15 m，且裂隙发育，故以较稳定不稳定顶板为主，次为稳定顶板，16上、17煤层底板岩性均以泥质岩类为主，次为粉砂岩。六、矿井涌水量预计1、第一水平涌水量:矿井正常涌水量: 包括孙氏店支2断层以东的3下煤顶底板砂岩正常涌水量，三灰及井筒涌水量，为251(m3/h)。矿井最大涌水量: 包括孙氏店支2断层以东的3下煤顶底板砂岩正常涌水量，孙氏店支2断层以西的3下煤顶底板砂岩及三灰、井筒涌水量，为290(m3/h)。2 井田境界和储量2.1 井田境界东起孙氏店断层及各煤层露头，西至八里铺断层；北迄孙氏店断层及各煤层露头，南到兖新铁路，即地质矿产部于1993年5月6日以地采发通字1993第012号文批准的许厂煤矿采矿许可证规定的矿井开采范围以内。矿井开采范围面积22.08km2。2.2 矿井工业储量2.2.1 储量计算基础1.根据许厂、济北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。6.煤层容重：3上、3下煤煤层容重为1.39t/m3、1.37t/m3。2.2.2 全矿井工业储量的具体计算由于煤层产状、厚度、煤质比较稳定，本次储量计算采用地质块段法，即以块段面积乘以块段平均煤厚和煤层视密度，即得该块段的储量。根据地质勘探情况，将矿体划分为A、B、C、D四个块段（见图2-1），在各块段范围内，用算术平均法求得每个块段的储量，煤层总储量即为各块段储量之和。A块段面积为11.28Km2，倾角为4度，3上、3下煤平均厚度7.1，9.8m；B块段面积为1.73Km2，倾角为12度，3上、3下煤平均厚度6.9，9.4m；C块段面积为2.14Km2，倾角为13度，3上、3下煤平均厚度7.0，9.3m；D块段面积为6.91Km2，倾角为5度，3上、3下煤平均厚度7.3，9.6m； 由Zg=Sh得Zg=3.85(t)其中：S表示3煤层的面积，m2；h表示煤层厚度，m2； 表示煤的容重。Kg/m3符合煤炭工业设计规范的要求。图2-1 井田赋存状况示意图2.3 矿井可采储量2.3.1 安全煤柱留设原则1.工业场地、井筒留设保护煤柱，对较大的村庄留设保护煤柱，对零星分布的村庄不留设保护煤柱；2.各类保护煤柱按垂直断面法或垂线法确定。用岩层移动角确定工业场地、村庄煤柱。岩层移动角为70，表土层移动角为45；3.维护带宽度：风井场地20m，村庄10m，其他15m；4.断层煤柱宽度50m，井田境界煤柱宽度为50m；5.工业场地占地面积，根据煤矿设计规范中若干条文件修改决定的说明中第十五条，工业场地占地面积指标见表2-1。表2-1 工业场地占地面积指标井 型（万t/a）占地面积指标（公顷/10万t）240及以上1.0120-1801.245-901.59-301.82.3.2 矿井永久保护煤柱损失量1.井田边界保护煤柱井田边界保护煤柱留设50m宽，则井田边界保护煤柱损失量为202.86万t。2.断层保护煤柱断层煤柱留设50m宽，则断层保护煤柱损失量为：108.68万t。3.工业广场保护煤柱许厂矿工业广场地面标高+40m，松散层厚度为220m，移动角=45，上覆岩层的边界角=70，下山移动角=80，上山移动角=75。工业广场按级保护留围护带宽度10m，工业广场面积由表2-1确定，取30公顷。工业广场保护煤柱如图2-2。则工业广场保护煤柱压煤量为：100.28万t 和139.87万t 。 图2-2 工广保护煤柱4.井筒保护煤柱主、副井井筒保护煤柱在工业广场保护煤柱范围内，风井井筒保护煤柱在大巷保护煤柱范围内，故井筒保护煤柱损失量为0。各种保护煤柱损失量见表2.2。表2.2 保护煤柱损失量煤 柱 类 型储 量（万t）井田边界保护煤柱202.86断层保护煤柱108.68工业广场保护煤柱240.15井筒保护煤柱0合 计551.692.3.3 矿井可采储量矿井可采储量是矿井设计的可以采出的储量，可按下式计算：Zk = （Zg-P）C 式中： Zk矿井可采储量，万t；P保护工业场地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物、大断层等留设的永久保护煤柱损失量，万t；C采区采出率，厚煤层不小于0.75；中厚煤层不小于0.8；薄煤层不小于0.85；地方小煤矿不小于0.7。则，矿井设计可采储量：Zk =（38500-551.69）0.75=28461（万t）3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限3.1 矿井工作制度矿井采用“四六”制工作制度，三班生产一班检修，每班工作六个小时。按照煤炭工业设计规范规定：本矿井设计中按年工作日330 d规划计算，矿井每昼夜净提升为16 h。3.2 矿井设计生产能力及服务年限3.2.1 确定依据煤炭工业矿井设计规范第2.2.1条规定：矿井设计生产能力应根据资源条件、开采条件、技术装备、经济效益及国家对煤炭的需求等因素，经多方案比较或系统优化后确定。矿区规模可依据以下条件确定：（1）资源情况：煤田地质条件简单，储量丰富，应加大矿区规模，建设大型矿井。煤田地质条件复杂，储量有限，则不能将矿区规模定得太大；（2）开发条件：包括矿区所处地理位置（是否靠近老矿区及大城市），交通（铁路、公路、水运），用户，供电，供水，建筑材料及劳动力来源等。条件好者，应加大开发强度和矿区规模;否则应缩小规模；（3）国家需求：对国家煤炭需求量（包括煤中煤质、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 矿井设计生产能力由地质资料可知：本井田储量丰富、煤层稳定、倾角小、厚度变化不大，开采条件较简单，开采技术条件好，有足够的条件建成大型矿井。结合本井田的工业储量和开采储量最终选定矿井设计生产能力3.0Mt/a。3.2.3 矿井服务年限矿井服务年限必须与井型相适应，我国各类井型的矿井和第一水平的设计服务年限如表3-1所示。矿井可采储量Zk、设计生产能力A矿井服务年限T三者之间的关系为：T = Zk/ (A K) （3.1）式中: T矿井服务年限，a；Zk矿井可采储量，Mt；A设计生产能力,万t；K矿井储量备用系数，取1.3；则，矿井服务年限为：T =28461/3001.3 = 72.98a第一水平服务年限为：T =22763/3001.3 = 58.37a符合煤炭工业矿井设计规范要求。表3.1 我国各类井型的矿井和第一水平设计服务年限矿井设计生产能力（万t/a）矿井设计服务年限（a）第一开采水平服务年限（a）煤层倾角45600及以上7035300500603012024050252015459040201515930各省自定3.2.4 井型校核（1）校核煤层开采能力是否满足设计生产能力井田内3上煤层平均7.1 m，为特厚煤层，赋存稳定，厚度变化不大。根据现代化矿井“一矿一井一面”的发展模式，可以布置一个大综采工作面保产。Q=330nLMBC (3-2)式中： 330年工作日，取330 d； n日进刀数，6； L工作面的长度，m； M煤层厚度，m； B采煤机的截深，0.8 m； 煤的容重，t/m3； C工作面的采出率，80；Q工作面的生产能力，万t/a。Q=33062507.10.81.3980=312.65 （万t/a）可以满足年产300万t的设计要求。（2）校核各种辅助生产环节的能力本矿井是根据矿井生产能力考虑一定的富裕系数来确定各种辅助环节能力的，矿设计能力为300万t/a，由于各方面条件都较好日后有望在此基础上扩产，因此在设备选型上都有很大富裕，所以辅助生产能力是满足设计能力的。4 井田开拓井田开拓设计是研究确定由矿井地面进入煤层（或矿体）通达地下开采区的主要井巷布置和开掘工程。它要保证矿井生产时开采、掘进、运输、提升、通风安全、排水和动力供应等各系统能正常高效的运行。井田开拓主要研究如何布置开拓巷道等问题，具体有下列几个问题需认真研究：（1）确定井筒的形式、数目和配置，合理选择井筒及工业场地的位置；（2）合理确定开采水平的数目和位置；（3）布置大巷及井底车场；（4）确定矿井开采程序，做好开采水平的接替；（5）进行矿井开拓延深、深部开拓及技术改造；（6）合理确定矿井通风、运输及供电系统。矿井开拓方式的确定，需要根据国家政策，综合考虑地质、开采技术等诸多因素后，经全面比较才能确定经济可靠的开拓方案。井田开拓应遵以下原则：（1）贯彻执行国家有关煤炭工业的技术政策，为早出煤、出好煤高产高效创造条件。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，节约基建投资，加快矿井建设；（2）合理集中开拓部署，简化生产系统，避免生产分散，做到合理集中生产；（3）合理开发国家资源，减少煤炭损失；（4）必须贯彻执行煤矿安全生产的有关规定。要建立完善的通风、运输、供电系统，创造良好的生产条件，减少巷道维护量，使主要巷道经常保持良好状态；（5）要适应当前国家的技术水平和设备供应情况，并为采用新技术、新工艺、发展采煤机械化、综掘机械化、自动化