采矿工程毕业设计（论文）-临矿集团王楼煤矿0.45Mta新井设计.doc

山东科技大学毕业设计（论文） 第76页目 录毕业设计题目：临矿集团王楼煤矿0.45Mt/a新井设计毕业设计专题题目：大采高综采支架适应性研究摘 要本设计包括三个部分：一般部分、专题部分和翻译部分。一般部分为临矿集团王楼煤矿0.45Mt/a新井设计。王楼煤矿位于山东省济宁市以南，行政区划归济宁市管辖。以王楼村为起算点，北距济宁市约25km。井田工业储量为49.45Mt，矿井可采储量34.48Mt。矿井涌水量不大，矿井正常涌水量为60m3/h，最大涌水量为140m3/h。矿井瓦斯涌出量较低，为低瓦斯矿井。王楼煤矿年设计生产能力为0.45Mt/a，服务年限为65.1a。矿井年工作日为300d，工作制度为“三八”制。井田为双立井单水平开拓。大巷采用胶带运输机运煤，辅助运输采用矿车设备。矿井通风方式为中央并列式通风。矿井的采煤方法为综采一次采全高，工作面长度为120m。一般部分共包括8章：1.矿区概述及井田地质特征；2. 开采范围与生产能力；3. 矿井开拓；4. 采区设计；5. 矿井生产系统与主要机械设备；6. 矿井供电；7. 安全技术措施；8. 劳动定员与主要技术经济指标。专题部分题目是大采高综采支架适应性研究。主要采用规范论证和实证分析的手段，对大采高下的支架适应性技术进行了研究。翻译部分主要内容题目为Extra-thick seam caving gas emission laws And comprehensive management（特厚煤层综放开采瓦斯涌出规律及综合治理）。关键词：新井设计 一次采全高 支架适应性第一章 矿井概述1.1矿区概述1.1.1矿区位置及范围王楼煤矿位于山东省济宁市以南，行政区划归济宁市管辖。以王楼村为起算点，北距济宁市约25km。地理坐标为东经11632101164114，北纬350748351339。 矿区范围北至3900000坐标线附近（1、15、14、13、12、11坐标点联线），与济宁三号煤矿、泗河煤矿为界，南至张集断层（3、4坐标点联线），与济宁市鹿洼煤矿为界，东南至煤层露头（4、5、6、7、8、9、10、11坐标点联线），西至济宁支断层（1、2、3坐标点联线）。南北长约11km，共有1个坐标点圈定，东西宽513.5km，面积约90km2。见表1-1-1。采矿许可证号为：1000000410012。 矿区范围拐点坐标表 表1-1-1点号YX点号YX120457700.003900645.00920469790.003896450.00220458000.003897620.001020469735.003896170.00320459230.003889545.001120471375.003897700.00420462550.003889610.001220469220.003898000.00520463290.003890795.001320469190.003899660.00620463700.003889940.001420460550.003899710.00720465040.003891390.001520460554.003900635.00820465020.003891720.001.1.2交通条件矿区北距兖新铁路济宁火车站约25km，自济宁向东距京沪铁路兖州站32km，往东经临沂可至石臼港。由济宁至菏泽与京九铁路接轨。区内公路四通八达，京杭运河自北向南从本区东部穿过，交通方便，见交通位置图（图1-1-2）。图1-1-21.1.3自然地理1、地貌矿区地形由滨湖平原及湖区构成。南阳湖西岸堤坝以西为滨湖冲积平原，地势平坦，沟渠纵横，地面标高+33.2034.90m，地势西高东低，自然地形坡度0.3，堤坝以东为南阳湖区+31.5033.50m，局部高地可达+35.80m。2、湖泊河流矿区内水系发育，大部分为南阳湖覆盖，湖区面积约占全区面积的55，是附近水系的汇集地。南阳湖湖区面广水浅，边缘多为芦苇沼泽地，中部则是水草泥底。一般常年积水，中部水深约2m，枯水季节小于1m。历年最低湖水位32.32m（1962年6月17日），最高水位36.98m（1964年9月15日），防洪水位36.00m。湖西坝顶最低高程39.00m，坝顶宽约6m。矿区内主要河流自南而北有新万福河、蔡河、洙赵新河等，它们以湖盆为中心汇入南阳湖，均为引洪、排涝为目的的人工河渠。京杭运河最高水位36.67m，汛期最大流量626m3/s（1964年9月6日），旱季流量变小，乃至局部干涸。洙赵新河位于井田北部，自北西向南东穿过初期采区经侯楼村南侧流入南阳湖，河床宽约200m，汛期最大流量1584m3/s，最小至断流。3、气象本地区为温带半湿润季风区，属海洋与大陆间过渡性气候，四季分明。据济宁气象局1959年至1995年的观测资料，年平均气温为13.6。多年平均最低气温月为1月，平均气温为2。1967年12月气温最低为-4.1，日最低气温为-19.4（1964年2月 18日），7月份气温最高，月平均气温最高为29（1959年7月），日最高气温为41.6（1960年6月21日），年平均降雨量677.2mm，最小347.9mm（1988年），最大1186mm（1964年）降雨多集中在78月份，日最大降雨量183.7mm（1993年8月5日），年平均蒸发量1785.2mm。4、自然地震 据地震历史资料记载，济宁地区自公元前618年至1937年8月1日，共发生地震128次，其中破坏性地震11次。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划图（1990）和使用规定的通知”济宁市市中区烈度为7度。5、水源条件可供作矿井水源的有第四系冲积层的砂层水和本区南部的奥灰水。其中第四系砂层水分布面广，水量丰富，水量及水质均能满足矿井生产和生活的需要。1.1.4地层井田内地层自上而下依次为：第四系冲积、洪积层，上侏罗统蒙阴组，二迭系上统上石盒子组，下统下石盒子组和山西组，石炭系上统太原组及中统本溪组，奥陶系中、下统。煤系地层包括中石炭统本溪组、上石炭统太原组及下二迭统山西组和下石盒子组，上二迭统上石盒子组。主要含煤岩系为太原组和山西组。现分述如下：第四系(Q)厚185.56338.76m，平均272.18m，由粘土、砂质粘土、钙质粘土、砂及砂砾层等组成，西南厚东北薄，根据岩性和物性特征分上、中、下三组。上组：厚62.3082.70m，平均约70m，地表均为灰褐褐黄色的粘土,膨胀性及粘性均很强。上部为黄褐色砂质粘土夹粘土质砂、粉、细砂层。下部为褐黄色、棕黄色砂质粘土、灰黄色粘土质砂及浅黄色中、细砂层。中组：厚50.8076.10m，平均约65m，以粘土、钙质粘土、砂质粘土为主，为隔水层。下组：厚98.60143.60m，平均约120m，分上、下两段。上段砂层分选性好，松散、富水性强，为含水层；下段顶部有一较稳定粘土层，使上下两段的水力联系微弱，底部多为粘土，含水性弱。与下伏地层呈角度不整合接触。侏罗系上统蒙阴组(J3)最大厚度667.80m，平均300.85m，由东南向西北逐渐增厚，与下伏地层呈角度不整合接触。本井田存有一、二、三、四段，自上而下分述如下：四段：为灰深灰、灰绿色粉砂岩、细砂岩及粉细砂岩互层。三段：紫灰、暗紫色及灰绿色中、细砂岩及砾岩透镜体。西北部有岩浆岩侵入，钻孔揭露最厚136.60m，向东南逐渐变薄，岩性为橄榄辉长岩。二段：主要为紫红、暗红色中、细砂岩及砾岩，局部夹粉砂岩、泥岩薄层。一段：主要为暗紫、褐红色中、细砂岩。二迭系下统上石盒子组(P12)井田内保留较少，仅有11孔见到，钻孔揭露最大残厚为98.50m，平均厚度42.97m。由黄绿、灰、灰紫、紫红等杂色泥岩、粉砂岩及灰绿色砂岩等组成，底部较稳定的B层铝土岩为本组重要标志层。二迭系下统下石盒子组(P21)最大厚度64.80m，平均厚度43.54 m。 全井田平均厚度20.68m。主要为灰绿、紫红色杂色泥岩、粉砂岩，夹灰绿色砂岩，与下伏地层呈现整合接触。二迭系下统山西组(P11)最大厚度119.20m，平均72.37m，正常沉积厚度平均105.49m。为本区主要含煤地层，主要由浅灰、灰白及浅绿色砂岩，深灰灰黑色泥岩、粉砂岩及煤层组成，为本区主要含煤地层。 其中3上煤层厚度较大，储量较丰富，为本区主采煤层。石炭系上统太原组(C3)本组地层保留不全，最大厚度182.50m,平均146.92m，正常沉积平均厚度169.09m。主要由深灰、灰黑色泥岩、粉砂岩、灰色砂岩、石灰岩及煤组成。为一套典型的海陆交互相沉积，本组共含石灰岩十一层(由上而下为一、二、三、五、六、七、八、九、十上、十下、十一),是煤层对比的良好标志层。其中三、八、十下层灰岩稳定且厚度较大，是煤层对比的主要标志层。本组共含煤17层(6、8、9、10下、11、12上、12下、14、14下、15上、15下、16上、16下、17、18上、18中、18下),均为薄煤层，其中16上煤层为稳定煤层，全区可采；12下煤层大部可采， 10下、17煤层为局部可采煤层。本组为井田内主要含煤地层。石炭系中统本溪组(C2)厚34.5645.05m，平均38.62m，由灰、灰绿、深灰、紫色泥岩及石灰岩组成。奥陶系(O)厚度大于800m。由厚层石灰岩组成，是开采下组煤时的主要充水含水层。本区有8个钻孔揭露，最大揭露厚度为51.18m。1.1.5地质构造王楼井田以近南北向断层为主，褶曲构造不发育，在南部和北部也发育有近东西向断层，区内以断裂构造为主，近南北向断层伴有附生断层。本区的南西部靠边界断层附近构造偏复杂，其余地段偏简单。井田内基本为一向北西倾伏的单斜构造，地层产状一般510，局部受构造影响地层倾角变陡，可达20。本井田共发现断层27条（详见表121），井田内断层按落差细分，100m的有7条，50100m的有6条，3050m的有7条，30m的有7条。本区西北部有一橄榄辉长岩侵入体，呈岩床状侵入到上侏罗统蒙阴组，厚度由21.00136.60m，平均96.96m，南薄北厚，在本区的东南部被第四系剥蚀。岩浆岩下距3上煤层顶界196.68336.80m，平均278.93m，对煤层及煤质均无影响。1.1.6水文地质特征（一）含水层1、第四系孔隙含水层第四系厚185.56338.76m，平均272.18m，东薄西厚，为冲、湖积沉积物，根据沉积环境、岩相组合，结合物性特征第四系可分为上、中、下三组，下组又可分为上(Q下2)、下(Q下1)两段，其中上组及下组上段为含水段。中组及下组下段为相对隔水层，现分述如下： 上组(Q上)由棕黄色砂、粘土质砂及粘土、砂质粘土相间沉积而成，厚62.3082.70m，一般70m。砂层较松散，透水性较好。含砂39层，砂层厚8.5040.70m，含砂率12.11%60.84%。鹿洼矿附近饮用水井深40m，静水位1.94m，水量30m3/h，水质属SO4.HCO3-N王楼.Mg.C王楼型，矿化度1.334g/l。属强富水孔隙含水层，为工农业生产及生活用水主要水源。 下组上段由灰绿、黄褐等色粘土、砂质粘土和淡绿色、灰白色的中、细、粗砂组成，厚55.10108.60m，一般厚80m，含砂49层，含砂率56.9%79.63%，砂层较稳定，含水性较强。2、上侏罗统砂砾岩裂隙含水层区内最大残厚667.80m。按其岩性、物性特征自下而上可分为第一、二、三、四段，在第三段的下部有岩浆侵入，岩浆岩厚21.00136.60m，平均102.17m，按其富水性自上而下划分为岩浆岩顶部及邻近J3砂岩段、岩浆岩底部及邻近J3砂岩段、J3下部砂砾岩段三个含水段。 岩浆岩顶部及邻近J3砂岩段岩浆岩顶部及邻近的砂岩在岩浆侵入过程中，受到挤压、烘烤，因此裂隙发育，井田内24孔穿过此层位，有8孔10层次漏水，漏水孔率33%，漏失量为0.8m3/h全漏，富水性较强。 岩浆岩底部及邻近J3砂岩段此段有4孔漏水，漏水孔率17%,漏失量为1.6m3/h漏水，其中有2孔位于断层附近。富水性中等。 J3下部砂砾岩段此含水段包括上侏罗统第一段与二段下部。此含水段主要在中、细砂岩及砾岩中含水。共有35孔揭露此层，其中5孔漏水，漏水孔率14%，漏失量为8.4m3/h全漏，其中有2孔在3上煤赋存区内。12-2、24-1孔抽水试验，水位标高19.7420.30m，单位涌水量0.0006140.00077l/s.m，富水性弱。3、山西组3上煤层顶、底板砂岩裂隙含水层3上煤顶、底板砂岩统称3砂。3上煤层顶板砂岩，以中、细砂岩为主、局部为粗砂岩，厚度为3.3047.24m，平均11.50m，3上煤底板砂岩厚度为14.6173.30m，平均42.45m，一般为浅灰至灰白色中、细砂岩，大部分岩石坚硬、完整，有20个孔穿过该层，均未发生漏水现象，充水空间不发育。3砂富水性弱，补给条件较差，主要以静储量为主。3砂为开采3上 煤层的直接充水含水层。4、太原组石灰岩岩溶裂隙含水层 三灰厚2.2010.50m，平均6.56m。井田内有30孔见三灰，未发生漏水现象。济宁三号井精查勘探抽水试验，水位标高34.2734.76m，降深54.64m时，单位涌水量0.0031l/s.m，矿化度2.3034g/l，水质属HCO3-NA型。鹿洼精查勘探抽水，水位标高28.7129.26m，单位涌水量为0.033830.0562l/s.m，矿化度2.0662.352g/l，水质属SO4-C王楼.NA型。区内三灰上距3上煤层93.46105.55m，平均100.13m，下距12下煤层43.7557.79m，平均48.68m，正常情况下与煤层开采无关。 十下灰厚3.835.87m，平均4.99m，区内共有29个孔揭露十下灰，仅有位于断层附近的H9-2号孔漏水，漏失量0.68m3/h，十下灰富水性很不均一，浅部富水性中等、深部富水性较弱。十下灰为开采16上煤层的直接充水含水层。 其它灰岩五九灰为12下煤层附近的灰岩，其中五灰厚0.104.10m，平均1.87m。揭露该层的22孔中，仅有1孔漏水。八灰厚1.293.85m，平均2.66m，26孔中仅有1孔漏水 ，漏失量为4.5m3/h。其它灰岩均未发生漏水，说明这几层薄层灰岩充水空间不发育，因此正常情况下，这些薄层灰岩对煤层开采影响不大。5、奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层区内揭露奥灰钻孔8个，有3个孔揭露厚度大于50m。井田内深部奥灰富水性弱，浅部富水性可能会变强。（二）隔水层1、第四系中组隔水层由灰绿色、灰白色的粘土、钙质粘土、砂质粘土夹粘土质砂组成，厚50.8076.10m，平均65m左右，含粘土39层。东部与南部钙质粘土、粘土较厚，向北粘土变薄，砂层增厚，但砂层多为透镜状，连续性较差，以隔水性能为主，为重要的隔水层，能有效地阻止大气降水、地表水及上组水与下部含水层的水力联系。2、第四系下组下段隔水层厚45.0778.60m，受古地形影响，厚度变化较大，岩性以灰白、灰绿色粘土、钙质粘土、砂质粘土为主，一般含粘土28层，在本段顶部有一层较为稳定的粘土层，厚638m，使得下组上段含水层与本段砂层的水力联系变弱。本段底部局部为砂层，但砂层为透镜状。下组下段含水性较弱，以隔水性能为主。3、3上煤层上覆隔水层除3上煤露头附近外，在3上煤顶板之上皆赋存着上、下石盒子组，上石盒子组厚098.50m，下石盒子组厚064.80m，均以泥岩为主，夹薄层砂岩，能起到良好的隔水作用，阻止上侏罗统下部砂砾岩水的下渗。4、17煤下伏隔水层17煤至奥灰正常间距为51.1367.96m，平均58.29m，岩性主要为泥岩、粉砂岩、铁铝质泥岩和石灰岩。十三灰平均厚2.93m，十四灰平均厚2.40m，均未发现漏水现象。因此，本段中的泥岩、粉砂岩、石灰岩共同组成压盖隔水层，阻止奥灰水底鼓。（三）断层的导、富水性区内有16孔见断层，仅有H9-2断层带内的十下灰消耗量为0.68m3/h，其它断点均未发生漏水现象。济宁三号煤矿建井期间，井下揭露的断层数量较多，揭露落差最大的断层为八里铺东断层，垂直断距58m，断层带宽0.50m，断层无水，其它断层绝大多数无水，仅少数断层有淋水现象。鹿洼煤矿建井时所揭露断层也无水，说明区内断层带不富水。但从漏水钻孔分布规律看，断层附近漏水点增多，说明在断层附近岩石较破碎，裂隙发育，因此，在大断层两侧富水性相对增强。区内最大的断层为董庄断层，其落差北部较小，为55m，由北向南渐大，最大达220m，因此，在南部奥灰与太原组各含水层对口接触，在采煤时应予以重视。（四）地下水的补给及排泄条件本区的东部为南阳湖区，湖区面积52.77km2，约占全区总面积的55%。陆地地表低洼、平坦，地表水系十分发育。由于第四系中组及下组下段中的粘土类隔水层发育良好，因此，各基岩含水层与地表水、大气降水及第四系上组含水层无直接水力联系。区内3上煤露头主要隐伏于上侏罗统之下，3砂通过露头接受上侏罗统下部砂砾岩水的补给。上侏罗统砂砾岩、三灰、十下灰及奥灰露头均隐伏于第四系之下，接受第四系下组下段砂层水的补给，由于第四系下组下段以粘土、砂质粘土及钙质粘土为主，仅下部有透镜状的细、粉砂层。因此，各基岩含水层的补给条件较差，迳流排泄缓慢。精查勘探对上侏罗统下部砂砾岩含水层、3砂、十下灰及奥灰进行抽水试验，水量均较小，3砂与十下灰抽干，进一步说明井田内各基岩含水层补给量较少，以静储量为主。（五）水文地质类型开采3上煤的直接充水含水层为3上煤层顶、底板砂岩，富水性弱，局部块段开采3上煤时，冒裂带高度可达到上侏罗统下部砂砾岩含水层，其富水性弱；开采12下煤层的直接充水含水层为五九灰间的薄层灰岩及砂岩，据简易水文观测资料漏水点较少；因此，本井田水文地质类型3上煤层属裂隙类简单型，12下煤层属岩溶裂隙类简单型。 （六）矿井涌水量精查地质报告预计本矿井开采3上煤层时矿井涌水量为40m3/h，三灰正常涌水量为20m3/h。考虑矿井防火灌浆及消防洒水用水，确定矿井正常涌水量按140 m3/h考虑。地质综合柱状图见图1-2。地质综合柱状图见图1-2。第二章 开采范围与生产能力2.1 开采范围根据王楼井田精查地质报告，其井田范围北起3900000纬线，南至张集断层及17煤层隐伏露头，东至泗河煤矿16上煤层-350m底板等高线垂切线及17煤层露头，西至济宁支断层。南北长11km，东西宽513.5km，面积约90km2，其中湖区面积约51.84km2，陆地面积约43.31km2。2.2矿井工业储量一、储量（一）地质储量计算1、参加储量计算的煤层参加储量计算的煤层为3上、10下、12下、16上、17煤层共5层。其中3上煤层在赋存区内除1个见煤点（18-3）冲刷变薄（0.57m）外，其余均为可采点，16上煤层全区可采，10下煤层局部可采，12下、17煤层大部可采。2、计算范围西起济宁支断层，东至泗河煤矿16上煤层-350m底板等高线垂切线与各煤层交线，东南至各煤层风化带，南至张集断层，北至3900000座标线。最大计算面积约91.73km2，计算深度为各煤层底板的-1200m等高线。-1200m以深所计算的储量，作为远景后备储量，不参加全区储量汇总。3、工业指标本区煤层为气煤、气肥煤。煤层倾角一般在150以下，依规范规定，煤层最低可采厚度为0.7m，原煤灰分不大于40%。4、计算方法本井田绝大部分块段煤层倾角15。因此，采用地质块段法直接在煤层底板等高线图上计算储量。在煤层倾角15时，煤层厚度用伪厚，15时煤层厚度用真厚。煤层采用厚度：块段煤层平均厚度，采用块段内和邻近控制点的见煤点煤厚，以算术平均法求得。夹石处理：夹石厚度005m者予以剔除；005m者计算在煤厚之内。夹石厚度最低可采厚度时，若煤分层厚夹石厚度，则上、下煤分层合并计算储量；若煤分层夹石厚度则煤分层予以剔除。5、煤层风氧化带3上煤层露头位于井田的中部（揭露第四系上侏罗统后的露头），其它各煤层（10下、12下、16上、17）露头（揭露第四系后的露头）位于井田的东南部，风氧化带深度因每层煤露头部位的不同而异，根据煤质化验资料、煤层顶板岩性及隔水性能、煤层厚度、岩芯观察结果，并参照邻区资料，统一确定自基岩顶界（第四系、侏罗系底界面）向下垂深20m为煤层风氧化带深度。风氧化带煤不计算地质储量。6、断层两侧煤柱的留设按断层落差大小两侧各留一定水平宽度的安全煤柱；落差50m的断层两侧各留50m，落差3050m的断层两侧各留30m，落差30m的断层两侧,上组煤不留，下组煤断层两侧各留30m作为断层两侧储量。断层两侧储量列为暂不能利用储量。7、煤的视密度区内各可采煤层煤质较稳定，煤类单一，各煤层的平均视密度值详见表211。根据以上储量计算依据及计算方法，全井田共获得1200m以浅地质储量(ABCD)40000万t，其中能利用储量32000万t。另外，估算1200m以深尚有储量8000万t. 可采煤层视密度一览表 表2-1-1煤层名称煤 类视 密 度（t/m3）备 注两极值平均值(点数)3上QM451.341.421.39(13)10下QF46 QM45 1.261.481.36(12)12下QF46 QM451.241.481.33(15)16上QF46 QM451.201.481.30(20)17QF46 QM451.261.421.35(8)（二）地质储量调整根据邻近矿井采矿权登记的井田拐点坐标，王楼井田北部开采范围进行了局部调整，浅部约2.72km2划归济宁三号矿井，深部约1.78km2划归王楼井田。井田边界调整后，井田面积约94.21km2，其中湖区面积49.67km2，陆地面积44.54km2。各煤层地质储量调整情况见表212。 各煤层地质储量调整情况表 表212 级别名称划入划出增减BCDBCDBCD3上59465195130-65-195+46410下无煤区12下139236-9716上250193193-193+5717192309-117合计117565388868-65-388+307根据井田开采范围调整情况及精查地质报告，对王楼井田地质储量进行了调整。调整之后，矿井地质储量（级）41000万t。其中，工业储量（能利用储量中级）12758万t。（三）设计储量矿井工业储量减去防水煤柱、边界煤柱、建（构）筑物煤柱、高硫分煤即为矿井设计储量。1、第四系防水煤柱根据煤层实际赋存情况及“三下开采规程”、“水文地质规程”，3上煤层的防水煤柱计算数据为从煤层露头向下垂深50m。2、边界煤柱本井田北部与济宁三号煤矿为界，王楼矿井一侧设计留设50m边界煤柱。3、建（构）筑物煤柱本井田范围内，地面建（构）筑物较多（主要有村庄、湖河堤坝、节制闸等）。为此，临沂矿务局委托天地科技股份有限公司开采所事业部对“王楼矿井首采区建（构）筑物下采煤方法”进行了论证，根据其论证结论并结合国内部分矿井的生产经验，确定采用条带开采方法。按照采120m，留120m的条带法开采时，地表变形量较小，满足朱赵新河湖口闸的保护要求，湖口闸压煤部分按50回收率计算。4、高硫分煤3上煤层原煤平均为低硫，12下煤层为中高硫，10下、16上、17煤层平均为高硫分。国务院国函19985号文关于国务院关于酸雨控制区和二氧化硫污染控制区有关问题的批复中指出， 禁止新建煤层含硫量大于3的矿井。因此，仅考虑12下煤层含硫量小于3部分计算设计储量，对10下、16上、17煤层暂不计算设计储量。需要说明的是，在矿井开采过程中，应积极探讨脱硫技术，使国家已探明资源得到充分利用。根据上述情况，经计算矿井设计储量为4549万t。详见表213。矿井设计储量计算表 单位：万t 表213 煤层工业储量煤柱及高硫分煤设计储量防水煤柱边界煤柱建(构)筑物煤柱高硫分煤小计3上439424450148442395210下139713971397012下19361071232133959716上4843484348430171188118811880合计13758244502558660920945492.3 矿井可采储量矿井设计储量扣除工业场地煤柱及开采损失即为可采储量。1、工业场地保护煤柱参照邻近矿区开采后地表塌陷观测资料，结合本井田的地质情况，第四系地层移动角取45，侏罗系地层取65，煤系地层取75，以此来圈定工业广场保护煤柱。2、开采损失3上煤层开采范围内为中厚煤层，其开采损失取20；12下煤层开采范围内为薄煤层，其开采损失取15。经计算，矿井可采储量为3448万t。详见表214。 矿井可采储量计算表 单位：万t 表214煤层设计储量煤柱及开采损失可采储量工广煤柱开采损失小计3上395227785812314012下59723554289308合计4549262924110134482.4生产能力与服务年限2.4.1矿井工作制度根据煤炭工业矿井设计规范，矿井设计年工作日按300d计算。每天三班工作，其中二班生产，一班检修，每天净提升时间为14h。随着采掘综合机械化的发展和技术管理水平的提高，可以改变工作制度，增加生产和提升时间，以充分发挥机械化设备效能，达到增产和增效的目的。2.4.2矿井设计生产能力根据本井田煤炭储量、煤层赋存及开采条件、市场需求状况等因素，经多方案分析比较，在本矿井可行性研究报告中提出45万t/a、60万t/a、90万t/a三个生产能力方案并进行了详细的技术经济论证，推荐45万t/a的矿井设计生产能力，山东省发展计划委员会已以鲁计基础(2002)1157号文批复同意。推荐矿井设计生产能力为45万t/a主要依据如下：1、主采的3上煤层储量较少全井田地质储量为43017万t，工业储量13758万t，其中3上煤层地质储量(ABCD)6895万t，工业储量4394万t，可采储量为2742万t，具备建设中型矿井（4590万t/a）的储量基础。但主采的3上煤层储量少，因此矿井设计生产能力不宜过高。、3上煤层埋藏深、地温高本井田主采3上煤层埋深在6501200m之间、大部位于一级二级高温区。矿井开采时地压较大、支护相对困难，因此，采煤工作面及矿井生产能力不宜太大。3、下组煤为高硫、薄煤层除3上煤层外，10下、12下、16上、17煤层难以采用机械化开采，煤层生产能力小，矿井生产效率低。4、井巷工程量若井型定为6090万t/a，由于煤层生产能力小，需布置两个投产工作面，矿井基建工程量增加，加大了矿井的初期投资，工作面的接续也比较紧张。2.4.3矿井服务年限根据矿井可采储量（4099万t），按照煤炭工业现行的技术政策及设计规范规定，采用1.4的储量备用系数，则矿井服务年限为： 经计算，矿井服务年限65.1a，其中3上煤层服务年限为43.5a。需要说明的是，在矿井生产过程中，随着井田勘探程度的提高，矿井的可采储量将不断增加。因此，矿井的服务年限亦将有所增加。第三章 矿井开拓3.1水平延伸方案的选择3.1.1开拓方式王楼井田主要特点是：面积较大，储量较丰富；第四系地层较厚，在井筒附近为270m左右；地面水系发育，陆地部分村庄较稠密；地质构造中等偏简单。煤层赋存条件：3上煤层平均厚度2.14m，为中厚煤层，稳定性较好，埋藏较深。太原组主采煤层12下煤层平均厚1.14m，16上煤层平均厚度1.17m。由于本井田第四系地层较厚，厚度185.56338.76m，平均272.18m。富水性较强且含流沙层，井筒需采用特殊法施工，因此采用立井开拓方式。根据煤层赋存特点及目前国家的产业政策，矿井初期开采赋存有3上煤层的董庄断层以西、小吴断层以北块段；矿井投产后配采12下煤层，在矿井生产的中后期，待煤炭脱硫技术突破后，考虑开拓开采井田南部及湖区的小槽煤。3.1.2井口及工业场地位置的选择井口及工业场地位置选择原则：1、井上、下条件相结合，尽量不压开采条件好的3上煤层。2、井口位置距初期开采块段近，初期工程量少；兼顾矿井前后期开拓，有利于井下煤炭运输、矿井通风，使前后期巷道布置简单、合理，尽量多打煤巷、少打岩巷。3、坚持“少投入，多产出；早出煤、早见效、以矿养矿，滚动发展”的办矿方针；4、工业场地综合条件好。根据矿井前期主要开采3上煤层的实际，结合井上下具体条件，对井口及工业场地位置提出以下三个方案：第方案：井口位于后王楼村以北，D274钻孔附近，以双立井开拓。第方案：井口位于后王楼村以北，D274钻孔附近，以主斜副立开拓。第方案：井口位于后王楼村以西、蔡河以北，后王楼村与徐庄之间，双立井开拓。设计对第I、第II、第三个方案的特征、优缺点、工程量及投资进行了详细的分析比较。详见表231。通过技术经济分析比较，设计认为：方案双立井井口位置适中，3上煤层初期采区煤层埋藏较浅(露头处约为-600m)、构造简单、-700m水平以上3上煤层储量较丰富。矿井生产初期，可在掘进采区集中下山的同时，开采-700m水平以上的3上煤层，矿井初期工程量少、建设工期短，可以达到早出煤、早见效的目的。同时，对全井田的开拓开采也较为有利。立井开拓不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯及水文地质等自然条件的限制。在采深相同的条件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利，井筒通风断面大，可以满足高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井需风量的要求，且阻力小，对深井开拓特别有利；当表土层为富含水的冲积层时，立井井筒比斜井容易施工；对地质构造和煤层产状均特别复杂的能兼顾井田浅部和深部不同产状的煤层。方案主斜副立井井口，3上煤层初期采区煤层埋藏较浅(露头处约为-600m)、构造简单、-700m水平以上3上煤层储量较丰富。矿井生产初期，可在掘进采区集中下山的同时，开采-700m水平以上的3上煤层，斜井开拓与立井开拓相比：井筒施工设备与工序比较简单，掘进速度快，井筒施工单价低，初期投资少，地面工业建筑井筒装备、井底车场及硐室都比较简单，井筒延伸施工方便，生产干扰少，不易受底板含水煤层的威胁；主提升胶带化有相当大的提升能力，可以满足特大型矿井提升需要；斜井井筒也可以作为安全出口，井下一旦发生事故，人员可以从主斜井迅速撤离。方案井口位置较偏，3上煤层初期采区煤层埋藏较深，有3条落差较大的断层，-700m水平以上3上煤层储量极少，矿井生产初期即为下山开采，需待下山排水系统形成之后，才能开采3上煤层。矿井初期工程量大，建设工期长。经上述综合分析比较，设计推荐第方案。 井口及工业场地位置方案比较表 表231序号项目名称第I方案第II方案第方案II- I数量 （m）投资 (万元)数量 (m)投资 (万元)数量（m）投资 (万元)数量(m)投资 (万元)1井巷工程量井筒15034509220855001503450900井底车场硐室22162881403645532216288100主要运输巷道23009202300920700280-1600-640采区巷道3109933401015006520195634111023合计912897031255412473700465183803832场外公路（h王楼）7.89367.89368.510203首采区-700m以上可采储量（万吨）及服务年限可采储量：284万吨服务年限4.5a可采储量：244万吨服务年限4.3a可采储量31万吨服务年限0.5a4工业场地特征井口位置井口位于后王楼村以北，D274钻孔附近井口位于后王楼村以北，D274钻孔附近井口位于后王楼村以西、蔡河以北，后王楼村与徐庄之间地面标高+33.934.2m+33.434.2m占地面积10.6ha10.6ha10.6ha5主要优缺点 优点：井筒位于初期开采的3上煤层储量中心线附近，初期采区开采条件好，-700m以上3上煤层可采储量多，对矿井生产接续有利。工广距村庄较远，受外界干扰少。 缺点：矿井初期开拓石门较长。优点：井筒位于初期开采的3上煤层储量中心线附近，初期采区开采条件好，-700m以上3上煤层可采储量多，对矿井生产接续有利。工广距村庄较远，受外界干扰少。 缺点：矿井初期开拓石门较长优点：矿井开拓石门短。缺点：井口位置较偏，-700m以上3上煤层可采储量少，初期采区为下山开采，需建立完善的下山排水系统之后，才能进行首采工作面的回采。因此矿井初期工程量大，投资高、工期长，而且，工广靠近村庄，受外界干扰较大，场外公路占地多。3.1.3井筒个数根据矿井生产能力、开拓部署、初期采区布置及排水、通风等因素，并参照邻近类似矿井的建设经验，设计确定采用主、副两个井筒开拓董庄断层以西、小吴断层以北块段。主井装备箕斗，担负井下煤炭的提升，兼做回风井；副井装备罐笼，担负人员、材料、矸石、设备的提升，兼做进风井。矿井生产后期，开拓开采井田南部及湖区的小槽煤时，在井田南部袁洼村以北设副井、风井两个井筒，副井担负辅助提升，兼做进风井，风井专门回风，以解决矿井生产后期通风距离长及辅助运输时间长的问题。在南阳湖内候楼和郑埝村之间设置一对进回风井，以解决井田东部湖区开采时的通风问题。井下生产的煤炭通过胶带输送机运到井底煤仓，仍由主井提升。3.1.4水平划分与标高 1、水平划分本井田煤层倾角一般为50100，属缓倾斜煤层。3上煤层赋存标高在-600-1200m之间；小槽煤（10下、12下、16上、17煤层）赋存标高在200m1200m之间，其中初期开采的井田西北块段（董庄断层以西、小吴断层以北）赋存标高在500m1200m之间。根据本井田煤层赋存状况，结合选定的井口位置，推荐采用两个水平开拓3上煤层及井田西北块段的小槽煤。其余部分分别建立辅助水平开采。2、标高根据精查地质报告、投产采区具体位置以及煤层赋存特点，设计对水平标高提出了两个方案：方案I：水平标高-650m；方案：水平标高-680m。方案：水平标高-700m。开拓水平定在-650m，则可出工业场地煤柱即沿煤层布置集中轨道下山及胶带机下山。该方案井筒及石门工程量省，但由于采用下山开采，回采工作面投产时需建立完善的排水系统，故投产时井巷工程量大、建设工期长。开拓水平设置在-680m时，井筒及石门工程量比方案多，但矿井投产时可在-700m以浅布置采煤工作面，实现自流排水；矿井投产时总的井巷工程量省、建设工期短。开拓水平设置在-700m，主井装载采用全上提方式，出工业场地煤柱向北即沿煤层布置集中轨道下山及胶带机下山。该方案井筒及石门工程量较大，故投产时井巷工程量大、建设工期长。因此，本设计初步考虑第一水平标高为680m，第二水平标高为-900m。两水平间采用集中下山联络。根据小槽煤（10下、12下、16上、17煤层）赋存标高，对井田南部及湖区的小槽煤设置辅助水平开拓，开采水平暂按450m考虑。3.1.5大巷布置根据开拓部署和矿井初期通风及运输的需要，设计自井底车场布置两条石门，进入3上煤层后，沿煤层开拓集中轨道下山及胶带输送机下山。南、北两翼沿12下煤层及底板布置两条大巷，一条为轨道大巷兼进风，另一条为胶带输送机大巷兼回风。3.1.6采区划分及开采顺序本着合理开采、简化工艺、有利于机械化开采并保证接续的原则，根据煤层赋存特点、断层切割及大巷布置等实际情况，将3上煤层分为三个采区。开采顺序采用先近后远、先易后难的原则，编排了3上煤层的开采接续计划，详见采区开采顺序及接续表232。 采 区 储 量 及 接 续 表 表232采区名称可采储量 （万t）生产能力 （万t/王楼）服务年限 （王楼）开采起止时间 (王楼王楼)接续采区一12984521021二二85245142235三三59245936443.2井筒及井底车场3.2.1井筒(一)井筒装备及布置根据矿井开拓部署及生产能力，本矿井前期在工业场地内布置主井和副井两个井筒。主井担负全矿井的提煤任务，并兼作回风井；副井担负全矿井人员、材料、矸石及设备的提升任务，并作为矿井进风井。根据提升容器的规格、型号、数量、罐道型式，并考虑通风、临时提升等因素，主、副井直径及断面布置方式如下： 1、主井井筒在本矿井可行性研究报告中对主井直径提出了两个方案，即净直径5.5m和净直径5.0m方案。方案：井筒净直径5.5m，装备一对8t多绳箕斗，采用钢罐道，设有玻璃钢梯子间，层间距6m。井筒内设有一趟灌浆管、一趟洒水管、通讯信号电缆等，其平面布置见图241。方案：井筒净直径5.0m，装备同方案。两方案比较见表2-4-1。主井井筒布置方案综合分析比较表 表2-4-1序号 项 目方 案方案对比差值-1井筒净直径(m)5.55.00.52罐道型式钢钢3梯子间层间距(m)6.06.04井筒掘砌费用(万元)1697.51409.4+288.15井筒负压(p王楼)初期271485-214后期482863-3816初期通风运营费用(万元/王楼)16218624.0从表中可以看出，方案由于井径较大，基建投资增加288.1万元，生产期间井筒负压减小214381Pa，通风运营费用节省24万元。从长期效益及矿井安全生产方面分析比较，确定主导方案为方案。(二)井筒施工方法及井壁结构1、井筒穿过的地层情况根据精查地质报告，井田内地层自上而下有第四系、侏罗系上统、二迭系上统上石盒子组、下统下石盒子组和山西组、石炭系上统太原组、中统本溪组、奥陶系中下统。其中，第四系厚185.56338.76m，平均272.18m，由粘土、砂质粘土、钙质粘土、砂及砂砾层等组成，其下为基岩段。2、井筒施工方法根据井筒穿过的地层情况，并参照邻近矿井井筒施工的成功经验，井筒第四系表土层段采用冻结法施工，冻结深度定为320m左右。井筒基岩段采用普通法施工，由于基岩段含水层较多，涌水量较大，根据井筒检查钻资料确定采用地面预注浆或工作面预注浆方法治理。 3、井壁结构井筒冻结段井壁采用双层钢筋砼结构，深厚粘土层段铺设泡沫塑料板，以缓解冻结壁对井壁的压力并改善砼的养护条件。基岩段采用素砼井壁。主、副井井筒特征详见表243。3.2.2井底车场1、设计依据（1）煤流运输方式：南、北两翼大巷胶带输送机将煤运到井底煤仓（D8m），煤仓上口标高-618.5m，装载胶带机巷水平标高为-648.5m。（2）辅助运输：采用600mm轨距ZK76/550型架线式电机车牵引1t矿车或平板车。列车组成：牵引掘进煤、矸石车1520辆，材料车15辆。副井空、重车线及调车线均按1列车长度设计，空车线一侧设有材料车线，可容纳20个材料车。井底车场巷道及轨道运输大巷均采用30kg/m钢轨，钢筋混凝土轨枕，铺设碎石道渣道床。 井 筒 特 征 表 表2-4-3序号名 称单位主 井副 井1井口座标纬距（X）m39448803944905经距（Y）m39470410394704902井口设计标高m37.