采矿工程毕业设计（论文）-卧龙湖煤矿1.2Mta新井设计（全套图纸）.docx

目 录1 矿区概述及井田地质特征11.1 矿区概述11.2 水文地质61.3 煤层特征82 井田境界和储量122.1 井田境界122.2 矿井工业储量122.3 矿井可采储量143 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限183.1 矿井工作制度183.2 矿井设计生产能力及服务年限183.3 井型校核194 井田开拓204.1 井田开拓的基本问题204.2 矿井基本巷道285 准备方式盘区巷道布置375.1 煤层的地质特征375.2 盘区巷道布置及生产系统386 采煤方法446.1 采煤工艺方式446.2 回采巷道布置587 矿井通风及安全技术607.1 矿井概况、开拓方式及开拓方法607.2 矿井通风系统的确定617.3 矿井风量计算658 设计矿井基本技术经济指标72参考文献731 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1 矿区地理位置卧龙湖煤矿位于安徽省濉溪县铁佛、岳集境内，东距百善煤矿约15 km，北以省界与河南省永城县毗邻，南北长约89 km，东西宽约3.54 km，面积约30 km。其地理座标为（探矿权登记座标见表1-1）：东经：11626451163000北纬：334515335230全套图纸设计，加153893706区内交通方便，周围铁路及公路纵横交错，具有完备的交通网络。宿（州）永（城）公路从煤矿东北缘横穿而过，濉（溪）岳（集）公路纵横南北。公路与附近的青阜铁路、津沪铁路、陇海铁路相接。因此矿井产出的煤炭能够轻而易举的运往全国各地，有利于矿区的长远发展。矿区地理位置详见交通位置图1-1。图1-1 交通位置表1-1 探矿权登记坐标序号东 经北 纬序号东 经北 纬11162645”334545”211162930”335215”21162645”334630”221162930”335200”31162700”334630”231163000”335200”41162700”334715”241163000”334745”51162715”334715”251162900”334745”61162715”334730”261162900”334645”71162730”334730”271162845”334645”81162730”334800”281162845”334630”91162745”334800”291162830”334630”101162745”334845”301162830”334615”111162800”334845”311162815”334615”121162800”334930”321162815”334600”131162745”334930”331162800”334600”141162745”335130”341162800”334545”151162730”335130”351162745”334545”161162730”335200”361162745”334530”171162830”335200”371162715”334530”181162830”335230”381162715”334515”191162845”335230”391162700”334515”201162845”335215”401162700”334545”1.1.2 自然地理概况区内地势平坦，地面标高在+30 m左右，浍河从矿井西南流过，南沱河流经矿井东北缘。矿井内有米沟（东西向）及清沟（南北向）等季节性沟渠穿过。本区气候温和，属季风温暖带半湿润气候，年平均气温14.1 ，年平均降水量837 mm，雨量多集中在七、八两个月。年蒸发量1400 mm，全年无霜期218天左右，冰冻期一般在十二月至次年二月。气温：1974-1984年观测，月平均最高气温26.89 （7月份），最低气温-0.32 ，年平均温度14.1 。日最高气温41 (1959年7月30日)，最低-19 (1957年2月21日)。降雨量：最大降雨量1022.5 mm（1977年），最小为630.4 mm，年平均813.6 mm；日最大降雨量207 mm(1957年7月I4日)，一次最大降雨量为443.4 mm ( 1965年7月5日-18日)。蒸发量：历年最大蒸发量1985.7 mm（1978年），最小1603.2 mm，(1975年)，平均1745.4 mm。相对湿度平均68%-73.16%。冬春季多西北风，夏季多东北风偶有东南风，最大风速183 m/s(1982年4月21日)。每年12月至翌年3月为降雪和冰冻期，最大冻土深度19 cm。1.1.3 矿井周边情况本矿井处于淮北煤田的西部，东北有刘桥一矿及刘桥二矿，东与百善煤矿相望，东南有临涣、海孜及童亭等三对生产矿井。2002年各煤矿生产情况为：刘桥一矿年产量90万吨（设计60万吨），主采煤层为8煤层及10煤层；刘桥二矿年产量160万吨（设计120万吨），主采煤层为8煤层及10煤层；百善煤矿年产量160万吨（设计90万吨），主采煤层为10煤层；海孜煤矿年产量120万吨（设计120万吨），主采煤层为7、8及10煤层；临涣煤矿年产量150万吨（设计150万吨），主采煤层为7、8煤层；童亭煤矿年产量90万吨（设计90万吨），主采煤层为7、8及10煤层。1.1.4 以往地质工作本矿井地质勘探工作自1959年开始进行，至1973年详查勘探结束，共施工钻孔64个，工程量32866.15 m。一、普查找煤阶段原省地矿局325队于1959年4月在本区普查第三、第四系石膏矿，发现本区赋存煤层，随即对煤层进行了普查勘探，其中位于本矿井内钻孔3个,工程量1031.43 m。二、详查阶段1965年，原华东煤炭基建公司物测队进入本区开展工作，并提交了电法、磁法勘探报告。1971年5月，原省燃化建设物测队地震一队来本区开展地震勘探，并于1973年9月提交了安徽省濉溪铁佛地区地震勘探报告。安徽煤田地质局第三勘探队遵照省燃化局及省燃化建设公司指示，于一九七一年八月进入此区勘探。同年七月、十二月先后编制了卧龙湖煤矿第一批钻孔设计、卧龙湖勘探第二批钻孔设计，两个设计均得到省燃化建设公司主管部门负责同志同意。矿井内共施工钻孔61个，工程量31834.72 m。其中8-3、8-4两孔因未取得系统测斜资料而不予利用，工程量797.39 m；另启封延深钻孔1个（j9），工程量439.21 m。进行抽水试验3次。2001年12月，安徽煤田地质局第三勘探队对本区资料重新进行整理，提交了安徽省濉溪县卧龙湖勘探区详查地质报告，报告编制范围北至省界，南至13勘探线；西以F2断层为界，东至F7断层。利用钻孔109个，工程量46261.80m，获得能利用储量9408万吨，天然焦储量11610万吨。其中与本报告相同范围内共有钻孔64个，获得能利用储量8247万吨，天然焦储量9715万吨。表1-2 各阶段勘探工程量统计勘探阶段施工时间钻 探 工 程孔 数(个)工程量(m)抽 水(次)普查找煤1959-196131031.43详 查1965-19736131834.723合 计6432866.1531.1.5 地层区域内除灵壁、泗县、濉溪、涡阳的石弓、龙山等地有震旦、寒武、奥陶系地层及烈山、白土有石炭、二叠系地层出露外，其它均为第四系所覆盖。地层由老至新有青白口系、震旦系、寒武系、奥陶系、石炭系、二迭系、侏罗系、白垩系、第三系及第四系。矿井内钻孔揭露的地层有石炭系太原组、二叠系山西组、下石盒子组、上石盒子组和石千峰组以及上第三系和第四系。从老至新分述如下：（一）石炭系上统太原组（C3t）本矿井太原组揭露不全。据临涣煤矿资料，本组地层厚133.21 m，含灰岩912层，中下部各灰岩下发育有薄煤层，含煤6层，总厚3.45 m，煤层薄而不可采。顶部一灰为浅灰色，方解石晶体粗大，富含动物化石，其顶界面为山西组与太原组的分界。本组与下伏地层本溪组整合接触。（二）二叠系（P）矿井内揭露地层有山西组、下石盒子组、上石盒子组及石千峰组。1、下统山西组（P1s）为本矿井主要含煤地层之一，厚69120 m，平均100 m。岩性主要由灰白色细碎屑岩及分选较差、厚度不大的中细粒砂岩组成。本组底部沉积有一厚度稳定、岩性均一致密的海相粉砂岩层，其间常见有成岩期生成的菱铁质结核。本组中部含可采煤层10煤层；下部含11煤层，一般不可采。本组与下伏地层太原组整合接触。2、下统下石盒子组（P1xs）为本矿井主要含煤地层。厚167245 m，平均215 m。岩性主要由粉砂岩、泥岩及煤层组成，以灰色为主，少量绿色及暗斑。上部含较多菱铁质，下部砂岩增多，并具有多种类型的层理：波状层理、缓波状层理、槽状层理等，反映出较强的水动力条件。本组含4、5、6、7、8等五个煤层（组），6、7、8煤层为可采煤层。本组以8煤层下铝质泥岩底界与山西组分界，其与山西组整合接触。3、上统上石盒子组（P2ss）矿井内最大揭露厚度388.35 m（6-7孔），其上界不详。岩性主要为泥岩、粉砂岩，浅灰微显绿色，局部含紫斑。3煤层下富含菱铁鲕粒，并具薄层含铝质泥岩。本组含1、2、3等三层煤层（组），一般不可采。本组与下伏地层下石盒子组整合接触。4、上统石千峰组（P2sh）本区F2断层上盘有少量揭露（2-7、B2-8孔）。岩性主要为紫红色砖红色砂岩、粉砂岩及少量泥岩组成。本组不含煤层，其为干旱、氧化环境下的沉积产物。本组与下伏地层整合接触。（三）上第三系、第四系（N+Q）厚195.00255.80 m，平均为233.80 m。由浅黄色、棕黄色、灰绿色粘土、砂质粘土及各类砂层、粘土质砂层组成，局部有少量小砾石。与下伏地层不整合接触。本矿井煤系地层为石炭系、二叠系。石炭系无可采煤层，未作为勘探对象。二叠系含煤地层自下而上分为山西组、下石盒子组及上石盒子组。（一）二叠系含煤地层特征1、下统山西组（P1s）厚93127 m，平均108 m，含10、11两层煤层（组）。据沉积环境及岩性特征，其可分为上、下两段。(1)下段：自太原组一灰顶至10煤层，厚4373 m，平均53 m。底部为深灰色、灰黑色泥岩或粉砂岩，向上岩石粒度逐渐变粗，近10煤层处发育一层浅灰色叶片状砂岩，具波状、透镜状、混浊状层理，层面上多白云母片，具底栖动物通道，含菱铁质结核及黄铁矿颗粒。(2)上段：自10煤层至铝质泥岩，厚4370 m，平均55 m。岩性由砂岩、粉砂岩和泥岩组成。再向上发育一层灰灰绿色长石石英砂岩，其胶结疏松，俗称泡砂岩。本组含植物化石有：Sphenopteris tenuis 弱楔羊齿Pecopteris taiyuanensis 太原栉羊齿Pecopteris Orientalis 东方栉羊齿Pecopteris cyathea 木沙罗栉羊齿Taeniopteris multinervis 多脉带羊齿Crodaites Principalis 带科达Tingia hamuguchii 菱齿叶2、下石盒子组（P1xs）厚165244 m，平均207 m。岩性由砂岩、粉砂岩、泥岩及煤层组成，含4、5、6、7、8等五个煤层（组），其中6、7、8煤层为可采煤层。本组底界铝质泥岩为浅灰灰白色，具紫斑、黄斑，含菱铁鲕粒，层位较稳定，为良好的标志层。本组含植物化石有：Pecopteris hemitelioides 简脉栉羊齿Fascipteris hallei 弧束羊齿Cordaites Principalis 带科达Lobatannularia ensifolia 剑瓣轮叶Lobatannularia lingulata 舌瓣轮叶3、上石盒子组（P2ss）区内最大揭露厚度388.35 m，岩性由砂岩、粉砂岩、泥岩和煤组成。含1、2、3等三个煤层（组），一般不可采。分为两段：(1)3煤组下：厚2484 m，平均58 m，岩性由砂岩、粉砂岩和泥岩组成，底部K3砂岩为浅灰灰白色中粗粒石英砂岩，具韵律层理及斜层理。下部含少量紫斑，含分布不均的菱铁鲕粒和铝质。(2)3煤组上：岩性为杂色泥岩、粉砂岩及砂岩，砂岩由下而上石英含量逐渐减少，长石含量相应增加。本组含植物化石有：Taeniopteris angustifolia 狭带羊齿Taeniopteris taiyuanensis 太原带羊齿Pecopteris hemilelioides 简脉栉羊齿Annularia gracilescers 纤细轮叶Cordaites principalis 带科达Stigmaria ficoides 脐根座（二）含煤地层沉积环境1、山西组沉积环境早二叠世早期，由于阴山古陆的抬升，陆地向南扩展，导致了海水自北向南退出，呈现出一个山前冲积平原、滨海平原与泻湖海湾环境所组成的海退式古地理景观。本区属远离剥蚀区的滨临浅海环境，岩性以粉砂岩、泥岩为主，少量粗碎屑岩。10煤层下海相泥岩普遍发育，应属泻湖海湾相；而10煤层之上则逐渐过渡为滨海湖泊相、三角洲相及河床相。从地层剖面上看，旋回结构明显，常常发育几个河床相湖泊相旋回。2、下石盒子组沉积环境随着海退的进一步扩张，本区下石盒子组过渡相沉积减少，陆相沉积增多，以三角洲沉积相为主，在此沉积环境下，形成了6、7、8等多层可采煤层。由其岩性组合情况看，本组沉积环境可分为两段，下段为6煤层下，其沉积相由水下三角洲相依次过渡到湖泊相、沼泽相及泥炭沼泽相；6煤层上则形成4个陆相旋回，相序自河床相开始，至湖泊相告终。3、上石盒子组沉积环境本组与下石盒子组连续沉积。3煤下为三角洲平原相，其沉积环境相对稳定，3煤层较为发育。3煤层上岩石呈灰绿色，含紫斑，波状层理发育，其为潮坪沉积相。淮北煤田构造框架属纬向构造体系与北北东向新华夏系相互作用的结果，主要表现为北北东向构造改造早期的纬向构造。从构造区划看，淮北煤田位于华北板块东南缘，豫淮坳陷的东部，东以郯庐断裂为界与杨子板块相接，南以蚌埠隆起与淮南煤田相邻。区内构造受东西向构造及郯庐断裂所控制，加上多期构造运动迭加的结果，使得区内形成了东西向大断裂及北北东向大断裂网状交错的构造格局。在煤系地层的后期改造中则形成一系列短轴褶曲构造，其轴向多为北北东向。1.2 水文地质1.2.1 地形和地表水淮北煤田位于淮北平原的北部，在地貌单元上属于华北大平原的一部分，为黄河、淮河水系形成的冲积平原。除肖县、濉溪、宿县北部有震旦、寒武、奥陶系岩层出露形成剥蚀残丘低山外，绝大部分地区被第四、第三系松散层覆盖，形成平原地形。低山的海拔标高为180408 m，平原地面标高一般为2050 m。地势总体上由西北向东南微微倾斜。本区河流均属淮河水系的一部分，主要有濉河、新汴河、沱河、浍河及涡河等，它们自西北流向东南汇入淮河，流经洪泽湖然后入海。这些河流均属季节性河流，河水受大气降水控制，雨季各河水位上涨，流量突增；枯水期间河水流量减少甚至干涸。各河年平均流量3.5272.10 m3/s，年平均水位标高为14.7326.56 m。1.2.2 含、隔水层（组、段）该区新生界松散层的沉积厚度受古地形控制，厚度变化大，除少数基岩裸露区外，厚度为40500 m，其变化规律是自北向南、自东向西逐渐增厚，从地层剖面上可划分为四个含水层（组）和三个隔水层。（局部地区缺失四含、三含或三隔）。二迭系含煤地层根据主采煤层的赋存层位，一般分为四个砂岩裂隙含水层（段）和五个隔水层（段）。另有石炭系太原组和奥陶系两个石灰岩岩溶裂隙含水层（段）。（一）含水层（组、段）水文地质特征根据区域含水层的含水介质条件、赋存空间分布，可划分为新生界松散层孔隙含水层（组）、二迭系主采煤层砂岩裂隙含水层（段）和太原组及奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层（段），其主要水文地质特征见表1-3。表1-3 区域含水层水文地质特征表含水层名称厚 度q(l/s.m)K(m/d)富水性水 质 类 型新生界一含15-300.1-5.351.03-8.67中强HCO3-Na.Mg新生界二含10-600.1-30.92-10.95中强HCO3.SO4-Na.CaHCO3-Na.Ca新生界三含20-800.143-1.210.513-5.47中等-强SO4.HCO3-Na.CaHCO3.SO4-Na.Ca新生界四含0-570.00024-2.6350.0011-5.8弱强SO4.HCO3-Na.CaHCO3.Cl-Na.Ca3煤砂岩(K3)含水层(五含)20-600.02-0.870.023-2.65弱-中等HCO3.Cl-Na.CaSO4-Ca.Na5煤砂岩含水层(六含)3-300.0024-0.75630.0075-12.89弱-中等SO4-Na.Ca7-8煤砂岩含水层(七含）20-400.0022-0.120.0066-1.45弱-中等HCO3.Cl-Na.CaSO4-Ca.Na10煤上下砂岩含水层(八含)25-400.003-0.130.009-0.67弱-中等HCO3.Cl-NaHCO3-Na太原组灰岩含 水 层47-1350.0034-11.40.015-36.4弱强HCO3.SO4-Ca.MgSO4.Cl-Na.Ca奥陶系灰岩含 水 层约5000.0065-45.560.0072-60.24强HCO3-Ca.MgSO4.HCO3-Ca.Mg（二）隔水层（组、段）的水文地质特征1、新生界松散层隔水层（组）除第四含水层（组）直接覆盖在煤系之上外，新生界第一、二、三含水层（组）之下分别对应有第一、二、三隔水层（组）分布。隔水层分布稳定，粘土塑性指数为19-38，隔水性能较好，尤其是第三隔水层（组），以灰绿色粘土为主，单层厚度大，可塑性强，塑性指数21-38，膨胀量近13.7%，隔水性能良好，是区域内重要的隔水层（组）。2、二迭系隔水层（段）主要由泥岩及粉砂岩组成。对应各主采煤层砂岩裂隙含水层（段），划分为五个隔水层（段）：12煤隔水层段（K3砂岩上）、4煤隔水层段（K3砂岩下），7煤上隔水层段，8煤下铝质泥岩隔水层段和10煤下海相泥岩隔水层段，它们的隔水性能一般较好。（三）地下水补给、排泄条件1、新生界含水层（组）一含以大气降水补给为主，水平迳流补给次之，排泄方式为垂直蒸发和人工抽取，一含上部水和地面水体互补。二、三含以区域层间径流补给为主，局部在第一、二隔水层（组）较薄地段，一、二、三含之间将产生越流补给，地下水主要为水平迳流和排泄。四含地下水以区域层间迳流补给为主，在矿区通过煤系地层浅部风化裂隙垂直渗透排泄至井下。2、二迭系煤系砂岩裂隙含水层（段）其地下水在浅部受新生界四含补给，区域层间径流补给微弱。总的来说补给水源不足，处于封闭或半封闭的水文地质环境，地下水迳流缓慢。在矿区，由于受矿井排水影响，各主采煤层砂岩裂隙含水层（段）地下水位呈下降趋势。3、石炭系太原组和奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层（段）二者部分地带在北部裸露区受大气降水补给，向南部平原地区径流和排泄，它们一般浅部岩溶裂隙发育，富水性较强，尤其是奥灰水，在局部富水性极强。1.2.3 区域矿井水文地质特征淮北煤田各矿正常涌水量为100500 m3/h，矿坑直接充水水源为煤层顶底板砂岩裂隙含水层，出水点水量大小与构造裂隙发育程度和补给源有密切关系，只要没有富水含水层补给，一般水量呈衰减趋势，矿井初期开采时水量增长较快，投产几年后，涌水量渐趋稳定，以后随采区接替和开采水平延深，矿井涌水量只是有所增长。井下出现的出水点，大多为滴水、淋水，个别出水点涌水量较大，若不与石灰岩含水层沟通，一般是开始水量较大，后逐渐减小甚至干涸。勘探和生产矿井水文地质资料证实，淮北煤田断层一般富水性较弱，导水性亦差。太原组石灰岩与10煤层间距一般大于50 m，在正常情况下不会发生“底鼓”突水，若遇构造或岩溶陷落柱，使煤层与太灰以至奥灰含水层对口或间距缩短，太灰（或奥灰）水有可能对矿坑产生直接充水，对生产产生大的危害。例如相城矿二水平东大巷-280 m过F5断层滞后突水，水量为750 m3/h，水源为太灰水。1988年10月杨庄煤矿II617工作面发生底板突水，水量3153 m3/h，造成二水平被淹。1996年3月，任楼煤矿7222工作面发生岩溶陷落柱特大突水灾害，流量为11854 m3/h，高峰流量达34570 m3/h，使年产百万吨煤炭的大型矿井停产半年多。突水水源主要是奥灰水。综上所述，淮北煤田是被新生界松散层所覆盖的全隐伏型煤田。整个煤田是以孔隙水和裂隙水为主要充水水源的矿床，在正常情况下，水文地质条件大多属于简单或简单中等，但局部地区太灰、奥灰有可能大量突水，个别矿井水文地质条件也可为复杂类型。卧龙湖矿井属于濉肖矿区，濉肖矿区为淮北岩溶水系统，南部以宿北断裂为界，东西部分别受丰涡断层和黄殷断层控制，北部以地表的丘陵山地为分水岭，卧龙湖矿井则位于该岩溶水系统的西南部。本区位于徐宿弧形构造的西缘，属大吴集复向斜西南部的次一级构造，为一被多条断层切割的破裂背斜的西翼。其地表均为厚度200多米的新生界松散层所覆盖，以下地层依次为二迭系上、下石盒子组、山西组、石炭系太原组、本溪组，基底为奥陶系石灰岩。1.3 煤层特征1.3.1 煤层本矿井可采煤层有6、7、8、10等四层。一、6煤层位于下石盒子组中下部，为本矿井第一层可采煤层，煤厚02.71 m,平均0.74 m。煤层结构简单，可采指数35.2%，可采面积占23.6%。该煤层4-5线以南被岩浆侵蚀皆变质为天然焦，其可采性大大降低，北区煤层稳定有所提高，可采指数50.8%，可采面积占40.1%。该煤层属不稳定煤层。二、7煤层位于6煤下约13 m，厚05.77 m，平均1.26 m。煤层结构较简单，可采指数51.5%。该煤层5线以北受岩浆影响较小，可采指数68.3%，可采面积占42.1%。就全矿井而言，该煤层属不稳定煤层；而在北区，煤层可采范围连续稳定，可采面积占65.1%，应属较稳定煤层。三、8煤层位于7煤下约12 m，其下约20 m发育一层铝质泥岩。煤层厚07.68 m，平均2.19 m。煤层结构较复杂，可采指数60.2%，可采面积占46.9%。岩浆侵蚀区在5线以南,就5线以北而言，其稳定性较高，可采指数可达81.0%，可采面积占89.3%，属较稳定煤层。四、10煤层位于山西组中部，下距太原组一灰约50 m。煤厚04.31 m，平均1.67 m。该煤层受岩浆侵蚀最为严重，仅在矿井西部5-6线至8线残留一小块可煤层可采区。煤层（天然焦未计）可采指数25.4%。表 1-4 可 采 煤 层 情 况 统 计煤 层项 目67810夹 矸(层数)061696358141518620181穿过点(个)91979871见煤点(个)66858965可采点(个)32505918不可采点(个)171262天然焦点(个)17232445沉缺点(个)9430断缺点(个)3454岩浆岩点(个)13412可采指数(%)35.251.560.225.4煤 厚(m)02.710.7405.771.2607.682.1904.311.671.3.2 煤质1、 物理性质本矿井煤层为黑色，粉末状碎块状，强玻璃光泽，性脆，裂隙发育，断口粗糙，视密度为1.341.57 t/m3；而天然焦则为铅黑色，块状，弱金属光泽，硬度大，脆度小，裂隙不发育，视密度为1.611.71 t/m3。二、化学性质各煤层主要煤质指标见表1-5。表 1-5 煤 质 综 合 成 果煤 层Mad（%）A.d（%）Vdaf（%）St.d（%）P.d（%）Qb.ad(MJ/kg)Qb.daf(MJ/kg)6原煤0.69-4.141.34(33)16.65-37.5926.24(33)3.14-16.4011.49(33)0.16-0.580.34(26)0.0010-0.10000.0115(17)19.46-29.2125.42(23)30.11-40.8934.47(23)精煤0.56-1.620.80(24)0.13-16.268.37(24)7.11-16.4111.55(24)0.31-0.500.39(7)0.0012-0.00210.0017(6)7原煤0.52-1.381.26(39)15.96-38.8924.58(39)2.93-18.9311.89(39)0.16-1.290.47(33)0.0020-0.01000.0065(19)19.62-29.6925.39(33)30.62-35.7234.35(33)精煤0.61-0.830.80(31)3.56-11.718.24(31)7.40-13.1310.85(31)0.45-0.590.50(8)0.0005-0.00070.0006(2)8原煤0.55-1.521.54(53)11.76-38.4726.07(53)2.59-18.4410.42(53)0.06-0.840.44(41)0.0040-0.02400.0070(26)19.88-28.5124.30(41)31.98-44.1534.48(41)精煤0.51-2.260.93(34)3.86-13.878.55(34)4.23-13.9610.13(34)0.42-0.690.52(7)0.0021-0.00290.0024(3)10原煤0.57-7.401.83(45)10.97-35.3319.51(45)3.21-11.205.90(45)0.08-1.280.37(27)0.0027-0.01340.0063(15)22.10-29.2226.06(34)30.90-35.4533.15(34)精煤0.79-1.801.01(4)5.51-13.098.81(4)4.94-13.9010.02(4)0.51(1)0.0009(1)1.3.3 开采技术条件1、 顶底板特性煤层顶板岩石结构简单，岩石的强度略高，中等厚度，直接顶为类，中等稳定顶板，老顶为级来压明显老顶。由于矿压呈现规律，两带发育高度除与回采工艺有关外，还与采场的地质构造和顶板的岩性变化有关，如直接顶由泥岩变为砂岩，其稳定程度将大大改变，这在生产中应引起注意。2、 瓦斯本矿井瓦斯成分以CH4为主，其含量平均值在5cm3/g左右，但局部存在瓦斯富集，最高值可达14.11 cm3/g。由于受后期构造运动的改造,本矿井瓦斯分带现象不甚明显。3、 煤尘爆炸性本矿井精煤挥发分产率均小于15%，理论上讲应无爆炸危险性;从测试结果看，本矿井煤层亦无煤尘爆炸危险性。4、 煤的自燃本矿井各煤层均为不易自燃至不自然煤层，其自燃发火等级属级。5、 地温从各钻孔测温结果可知，本矿井开采水平内普遍存在一级热害。按地温梯度3.31/百米计算，出现一级热害深度为460 m，出现二级热害深度为640 m；按地温梯度3.01/百米计算，出现一级热害深度为500 m，出现二级热害深度为700 m。2 井田境界和储量2.1 井田境界卧龙湖煤矿井田总体的走向呈北西至南东方向，总体倾向呈南西至北东方向。井田形状大致呈矩形。井田南至边界断层，北至河南省界。井田东西长度最小2699.8 m，东西长度最大3403.2 m，平均3200 m。南北长度最小7176.4 m，最大9075.0 m，平均8800 m。井田面积约30.22 km2。卧龙胡煤矿井田形状较为规整，井田示意图如图2-1所示。图2-1 井田示意图2.2 矿井工业储量2.2.1 井田构造井田内煤层倾角最小0，最大8，平均5。褶曲和断层较少，岩浆活动无影响，为中等构造地区。2.2.2 矿井工业储量工业储量是指井田范围内煤层厚度和质量符合开采要求的储量。本矿井主采煤层为8煤，该煤层较稳定，厚度变化不大，煤层厚度2.22 m-3.24 m，平均3.0 m。不含有夹矸，属稳定煤层，储量较丰富，容重1.40 t/m。由于卧龙湖煤矿煤层倾角存在比较大的变化，起伏不定，最平缓处为0，即水平状态，而倾角最大可达8，虽然利用平均倾角也可以计算，但势必存在较大误差，因此可用分块法计算。分块法即块段法，即将倾角大致相同的区域看做同一块段，分别计算。然后再将其加总，可得总量。需要注意，分块的面积和和井田面积可以存在一定误差，但不能太大。而且每一块内需有钻孔。由分块法计算而得的储量较为精确，但这是建立在划分合理的基础之上的，因此我们在划分块时要用心。块段的划分情况如图2-2所示。 图2-2 块段划分图根据规范设计资料，可以求各储量：1、矿井地质资源量矿井地质资源量可由以下等式计算：/cos (2-1)式中：矿井地质资源量，Mt；煤层平均厚度，m；煤层平面面积，m；煤容重，1.40 t/m3。将各参数代入（2-1）式中可得表2-2表2-2 各块段储量煤层块段倾角/()块段面积/km2煤厚/m容重/t/m3储量/Mt总储量/Mt8#18.08.953.01.4037.96127.5925.53.393.01.4014.3036.56.563.01.4027.7343.811.303.01.4047.60所以地质储量为：=127.59 Mt2、矿井工业储量根据钻孔情况，在矿井的所有地质资源量中，其中约60%为探明的，30%控制，10%推断。依据煤厚和煤的质量即物理化学性质，在探明控制的资源量中，70%是经济储量，30%为边际经济基础储量。矿井工业储量可用下式计算： （2-2）式中：矿井工业资源/储量； 探明的资源量中经济的基础储量；控制的资源量中经济的基础储量；探明的资源量中边际经济的基础储量；控制的资源量中边际经济的基础储量；推断的资源量；可信度系数，取0.7-0.9。地质构造简单、煤层赋存稳定的矿井，值取0.9；地质构造复杂、煤层赋存较稳定的矿井，取0.7。该式取0.85。53.60 Mt26.72 Mt22.96 Mt11.48 Mt10.84 Mt因此将各数代入式2-2得：125.6 Mt2.3 矿井可采储量在实际的采矿工作中，并不能将地质储量全部开采，这和采矿技术的先进性无关，是因各种原因而需留设煤柱，用于保护井筒、地面建筑等。因此实际的可采储量不等于地质储量，即小于地质储量。在煤矿设计中，我们要充分考虑各种各样的情况，计算各种煤柱，从而得出可采储量，进而为更深层次的设计服务。煤柱的类型主要有井田边界的煤柱、大巷保护煤柱、工广煤柱、井筒煤柱、地面煤柱等。2.3.1 井田边界煤柱边界保护煤柱指沿着井田边界留的煤柱，煤柱宽度根据实际情况选取。因为井田边界是本矿井与其它矿井或区域的界限，因此需留一部分煤柱，这部分煤不可采。由于卧龙湖煤矿大致呈矩形，北为河南省界，西南以一断层为界，因此其余部分边界煤柱取50 m。煤柱量可按公式2-3计算： （2-3）式中：P1边界煤柱损失量，t；L井田边界长度，m；b保护煤柱宽度，m；M煤层厚度，m；煤层倾角，。煤的容重，t/m。可知，煤厚为3.0 m，边界长度L为24379.6 m。煤柱宽度为50 m，煤的容重为1.40 t/m3。井田边界保护煤柱：P1 = 24379.63.01.450/ = 5139272.5 t = 5.14 Mt2.3.2 断层保护煤柱断层煤柱是在断层周边留的部分煤炭资源，由于断层的存在，对煤炭开采产生了影响，为减轻矿压等方面的影响，需在断层两侧留保护煤柱。煤柱的大小依断层的属性而定。断层煤柱的留设按照原则：落差大于50 m，断层两侧各留40 m，落差小于50 m，两侧各留30 m。卧龙湖煤矿井田中有一条较大断层，应留煤柱以保护采煤工作，大断层落差为0-100 m,因此煤柱取40 m。 P2=（LBM0.000001）/ （2-4）式中：P2断层煤柱，Mt；L断层周长，m；b保护煤柱宽度，m；M煤层厚度，m；煤层倾角。已知断层周长为3910.8 m，煤柱宽度40 m，因此断层煤柱： P2=（3910.8403.01.40.000001）/cos8. = 0.66 Mt2.3.3 工广保护煤柱工业广场是井口及地面建筑所在地，当工业广场地下有煤时，为防止开采引起岩层移动和变形影响井筒及建筑物，下方需留保护煤柱。保护煤柱的大小和工业场地的面积有关，而工业场地的面积由煤矿井型确定。井型越大，当然工业场地面积越大，标准如表2-3。由表可知，卧龙湖煤矿选取工业广场面积为14.4公顷，选取工业场地长400 m，宽360 m，维护带宽度20 m。表 2-3 工业广场占地面积指标表井型/Mta-1占地面积指标/ha0.1Mt-12.4及以上1.01.21.81.20.450.91.50.090.31.8工广保护煤柱的计算利用垂直剖面法，即沿煤层走向和倾向做剖面，在其上由移动角确定煤柱大小，并投影到平面图上，从而求得煤柱面积。卧龙湖煤矿井田地质情况及岩层移动角如表2-4所示：表2-4 卧龙湖井田地质及岩层移动角广场中心深度/m煤层倾角/煤层厚度/m表土层厚度/m-5508.03.01045707068工业广场煤柱可由公式2-5求得 P3=SMcos 式中：S 工业广场保护煤柱平面面积，m 2； M 煤层厚度，m； 煤的容重；煤层倾角。可知面积为1134294.2 m 2，煤层厚度为3.0m，煤的容重1.40 t/m，煤层倾角为6，因此可求得工业广场煤柱：P3 = 1134294.23.01.4cos6 = 4.79 Mt2.3.4 大巷保护煤柱由于暂未确定开拓方案，因此大巷煤柱按地质储量的5%计算，因此大巷保护煤柱： P4 = 128.16 5% = 6.41 Mt此外，井筒布置在工业场地内，不需另外计算其保护煤柱。工业广场保护煤柱如图2-3所示：矿井各煤柱量如表2-5所示：表2-5 永久保护煤柱损失量煤柱类型储量/Mt井田边界煤柱5.14断层保护煤柱0.66工业广场煤柱4.79大巷保护煤柱6.41合计17.0 图2-3 工业广场保护煤柱2.3.5 矿井设计可采储量矿井的可采储量是矿井设计中的可以采出的储量，可按下式计算： Zk = （Zg P） C （2-7）式中：Zk矿井可采储量，Mt； P保护煤柱损失量，Mt； 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。则矿井设计可采储量为： Zk=127.59-17.00.8 =88.5 Mt储量汇总见表2-6表2-6 矿井储量汇总煤层工业资源储量/Mt矿井工业资源 储量/Mt永久煤柱损失/Mt设计可采储量/Mt八53.6026.7222.9611.4810.84125.617.088.53 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限3.1 矿井工作制度依煤炭工业矿井设计规范规定，本矿井设计生产能力按工作日330天计算，日净提升时间为18小时。本矿井作业采取“四六”工作制，三班生产，一班检修。3.2 矿井设计生产能力及服务年限3.2.1 矿井设计生产能力及服务年限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。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 矿设计生产能力卧龙湖煤矿储量比较丰富，赋存稳定，顶底板条件较好，煤层为中厚煤层，厚度变化不大，煤层倾角较小，平均倾角5，为近水平煤层，开采条件一般，技术装备先进，经济效益较好，交通较为便利，因此初步确定其设计生产能力为1.2Mt/a。3.2.3 矿井服务年限矿井服务年限是矿井在一定技术经济条件下能连续开采的时间，矿井服务年限与可采储量及生产能力有关。矿井服务年限影响煤矿乃至一个地区的经济发展，因此要选取合适的服务年限，既不能过长，也不能过短。要综合考虑经济效益状况与技术条件。可采储量Zk、设计生产能力、服务年限三者之间的关系为： T=Zk/AK （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，Mt；K矿井储量备用系数，取1.3。备用系数在1.3至1.5之间，依据煤矿具体情况而定。之