采矿工程毕业设计（论文）-赵固一矿2.4Mta新井设计【全套图纸】.docx

中国矿业大学进修生毕业设计（论文） 第148页中 国 矿 业 大 学本科生毕业设计全套图纸，加153893706姓 名： 学 号： 学 院： 应用技术学院 专 业： 采矿工程 设计题目： 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 指导教师： 职 称： 2009年 6 月 徐州中国矿业大学毕业设计任务书学院 应用技术学院 专业年级 采矿09-8级 学生姓名 任务下达日期： 年 月 日毕业设计日期： 年 月 日至 年 月 日毕业设计题目： 赵固一矿2.4 Mt/a新井设计毕业设计专题题目： 软岩巷道支护的选择与应用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。ABSTRACTThe 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.目录一般部分11 矿区概述及井田地质特征31.1 矿区概述31.1.1 矿井位置和矿区地形31.1.2 交通条件31.1.3 矿区气候31.1.4 矿区水源及电源情况31.1.5 矿区经济概况31.2 井田地质特征31.2.1 井田勘探程度31.2.2 井田煤系地层概述31.2.3 地层概况31.2.4 井田地质构造31.3 煤层特征31.3.1 可采煤层特征31.3.2 煤的特征31.4 其他开采技术条件31.4.1 瓦斯31.4.2 煤尘爆炸性31.4.3 煤的自燃倾向31.4.4 地温31.4.5 顶、底板工程地质条件32 井田境界和储量32.1 井田境界32.1.1 矿区范围与井田划分32.1.2 井田范围32.2 矿井地质资源量32.2.1 储量计算基础32.2.2 资源储量32.3 矿井工业资源/储量32.4 矿井设计资源/储量32.5 矿井设计可采储量33 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限33.1 矿井工作制度33.2 矿井设计生产能力33.3 矿井服务年限34 井田开拓34.1 井田开拓的基本问题34.2 矿井基本巷道34.3 主要开拓巷道35 准备方式带区巷道布置35.1 煤层地质特征35.2 带区巷道布置及生产系统35.3 带区车场选型设计36 采煤方法36.1 采煤工艺方式36.2 回采巷道布置37 井下运输37.1 概述37.2 带区运输设备选择37.3 大巷运输设备选择38 矿井提升38.1 概述39 矿井通风及安全技术39.1 矿井通风方式选择39.2 矿井风量计算39.3 全矿通风阻力的计算39.4 选择矿井通风设备39.5 防止特殊灾害的安全措施310 矿井设计基本技术经济指标3参考文献：3专题部分3专题部分3软岩巷道支护的选择与应用3前言31 纤维配比的确定31. 1 摇纤维的遴选特性31.2 摇试块条件31. 3 试验结果分析32 喷层厚度的确定32.1 喷层厚度的确定方法32 .2 不同喷层厚度支护效果的计算机模拟33 喷射工艺33.1 机械设备33.2 施工工艺34 试验效果分析34.1 现场检测结果与分析34.2 巷道表面位移的观测结果分析34.3 喷层应力分析35结论3参考文献:3翻译部分3翻译部分3英文原文：3Effect of aeration on fast gas pressure tests31. Mathematical model31.1 Stable radial flow model3431.2 Model building for gas pressure and time31.3 Determination of parameters5732 . Numerical analysis33.Case study34. Conclusions3中文译文：3充气对瓦斯压力快速测定的影响研究31.测压过程中瓦斯涌出的理论计算模型31.1 瓦斯压力测定钻孔的径向稳定流动模型 231.2 测压钻孔中瓦斯压力与时间关系的模型建立31.3 模型中间参数的确定3,432.充气对加快瓦斯压力测定的数值分析33.充气对加快测压速度的现场验证34 结论3致 谢3一般部分1 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1 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1-1-2 赵固一矿交通图1.1.3 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。1.1.4 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11km2。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3.5719.05m，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。图1-2-1 地层综合柱状图1.2.4 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煤局部分叉为一21、一22、一23，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6.12m3/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0.30.4m3/min。表1-2-3 二1煤层瓦斯测试结果表煤层统计结果瓦斯成分（%）瓦斯含量（ml/gr）O2（%）煤质分析（%）CO2CH4N2CO2CH4N2自然加热MadAd二1最大值30.3782.9690.420.779.964.3014.286.182.3539.10最小值1.420.0010.590.240.000.381.070.240.364.90平均值15.4026.1458.460.512.021.315.891.830.9414.15点数13131314141413141414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。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。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。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161.17km2。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2-1-2 赵固一矿井田赋存情况示意图2.2 矿井地质资源量2.2.1 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）式中：、分别为各块段的储量，万t ；、. 分别为各块段的面积，m2；、.分别为各块段内煤层的平均厚度；、分别为各块段内煤层的容重,二1煤取1.46 t/m3。 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，m2； 水平投影面积，m2 ；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2-2-1赵固一矿二1煤地质资源量计算表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)A8.014.758.034.381.4651350240B7.953.217.965.541.4664383360C1.765.721.775.961.4615401830D11.486.1011.545.071.4685421390E10.762.8310.774.671.4673432010总计/平均39.963.32240.075.1241.462899891002.3 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； 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%=121795422tZ122b=28998910030%70%=60897711tZ2M11=28998910060%30%=52198038tZ2M22=28998910030%30%=26099019t由于地质条件简单，k在0.8以上取值。Z333k=28998910010%k=23199128tZg =Z111bZ122bZ2M11Z2M22Z333k=121795422t+60897711t+52198038t+26099019t+23199128t=284189318t2.4 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/m3。则井田边界煤柱损失量为：Z1 =LbMR =34849.897405.1241.46=10428539 t2）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 =4609457.76 t3）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2-4-1 工业场地占地面积指标明细表井型（万吨/年）占地面积指标（公顷/10万吨）240及以上1.0120-1801.245-901.59-301.8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=200000m2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图2-4-1 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 %=191734005.6t3 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330 d计算，矿井每昼夜净提升时间为16个小时。所以，本矿井设计年工作日数为330 d。工作制度采用“四六制”，每天四班作业，三班生产，一班检修，每班工作6小时。3.2 矿井设计生产能力矿井设计生产能力取决于煤层赋存条件及开采技术条件、采煤机械化装备水平、煤层及采煤工作面生产能力、市场需求等因素，同时设计可采储量要保证矿井有合理的服务年限，现从以下几方面进行分析论证。1、煤层赋存及开采技术条件本井田煤层倾角一般26，属近水平煤层，煤厚一般57m，属稳定型厚煤层，煤层生产能力710t/m2，也是理想的高产煤层。井田为低瓦斯、煤尘无爆炸性、煤层不易自燃、地温正常、构造和水文地质条件中等，煤层开采技术条件比较简单。同时井田含煤面积43.8km2，地质资源储量3.7349亿吨，其勘探程度高，资源丰富可靠，为建设高产高效的大型现代化矿井提供了良好的资源条件和开采条件。2、采煤工作面装备标准本矿井煤层赋存及开采条件十分适宜综合机械化开采，尤其是煤层顶底板较稳定、三维物探探明首采区小构造不太发育，煤层倾角又小、瓦斯低，能充分发挥综采设备威力，实现矿井高产高效。结合本井田煤层赋存条件，煤厚变化不大，采用综采分层开采。3、工作面生产能力及数目论证本矿井投产和接替采区平均煤厚5.1m，分层开采工作面生产能力及相应的工作面参数计算列于下表3-2-1。表3-2-1工作面生产能力及参数表（分层开采）工作面生产能力(Mt)煤厚(m)采高(m)工作面长度采煤机有效截深(m)每天刀数日进度(m)年进度(m)日产量(t)备注2.185.15.12200.674.213866880从工作面设计生产能力指标看，矿井设计生产能力2.4Mt/a，装备一个综采工作面再加上10%掘进煤可实现达产。4、矿井设计生产能力与服务年限的关系根据矿井设计可采储量，矿井设计生产能力考虑了1.8 Mt/a、2.4Mt/a和3.0Mt/a三个方案：当生产能力为1.8Mt/a时，服务年限为65.3a；当生产能力为2.4Mt/a时，服务年限为69.0a；当