采矿工程毕业设计（论文）-孔庄煤矿2.4Mta新井设计（全套图纸）.doc

中国矿业大学2012届本科生毕业设计 目 录一般部分1 矿区概述及井田地质特征11.1矿区概述11.1.1井田位置、范围、自然地理及交通11.1.2矿区工农业生产及矿井建设和生产时期的原料供应、供电情况11.2井田地质特征21.2.1井田内断层构造有如下规律：51.2.2岩浆岩倾入的情况51.2.3矿井水文地质51.3煤层特征61.3.1含煤性61.3.2煤层围岩性质81.3.3煤的特征82 井田境界与储量102.1井田境界102.1.1井田划分的依据102.1.2井田范围102.2 矿井工业储量102.3 矿井可采储量112.3.1工业煤柱压煤112.3.2边界保护煤柱112.3.3断层保护煤柱112.3.4其它煤柱损失122.3.5矿井总设计损失储量122.3.6矿井可采储量122.3.7水平可采储量123 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限133.1矿井工作制度133.2矿井设计生产能力及服务年限134 井田开拓154.1井田开拓的基本问题154.1.1井筒形式的确定154.1.2井筒位置的确定采（带）区划分174.1.3工业场地的位置174.1.4开采水平的确定184.1.5矿井开拓方案比较184.2 矿井基本巷道234.2.1井筒234.2.2开拓巷道234.2.3井底车场及硐室235 准备方式带区巷道布置315.1煤层地质特征315.1.1带区位置315.1.2带区煤层特征315.1.3煤层顶底板岩石构造情况315.1.4水文地质315.1.5地质构造315.1.6地表情况325.2 带区巷道布置及生产系统325.2.1带区准备方式的确定325.2.2带区巷道布置335.2.3带区生产系统335.2.4带区内巷道掘进方法345.2.5带区生产能力及采出率355.3带区车场选型设计366 采煤方法376.1 采煤工艺方式376.1.1 采煤方法的选择376.1.2 回采工作面长度的确定376.1.3 工作面的推进方向和推进度386.1.4 综采工作面的设备选型及配套386.1.5 各工艺过程注意事项466.1.6 工作面端头支护和超前支护476.2回采巷道布置536.2.1回采巷道布置方式536.2.2回采巷道参数537 井下运输547.1概述547.1.1矿井设计生产能力及工作制度547.1.2煤层及煤质547.2带区运输设备选择557.2.1设备选型原则：557.2.2带区运输设备选型及能力验算557.3大巷运输设备选择567.3.1主运输大巷设备选择567.3.2辅助运输大巷设备选择577.3.3运输设备能力验算588 矿井提升608.1矿井提升概述608.2主副井提升608.2.1主井提升608.2.2副井提升设备选型619 矿井通风及安全649.1矿井地质、开拓、开采概况649.1.1矿井地质概况649.1.2开拓方式649.1.3开采方法649.1.4变电所、充电硐室、火药库649.1.5工作制、人数659.2矿井通风系统的确定659.2.1矿井通风系统的基本要求659.2.2矿井通风方式的选择659.2.3矿井通风方法的选择669.2.4带区通风系统的要求679.2.5带区通风方式的确定679.3矿井风量计算689.3.1通风容易时期和通风困难时期采煤方案的确定689.3.2各用风地点的用风量和矿井总用风量689.3.3风量分配739.4矿井阻力计算749.4.1计算原则749.4.2矿井最大阻力路线759.4.3计算矿井摩擦阻力和总阻力：759.5选择矿井通风设备799.5.1选择主要通风机799.5.2电动机选型829.6安全灾害的预防措施839.6.1预防瓦斯和煤尘爆炸的措施839.6.2预防井下火灾的措施839.6.3防水措施8410 设计矿井基本技术经济指标85参考文献86专题部分87浅析采空区充填技术881 引言882 采空区地表沉陷影响因素及控制方法882.1采空区地表沉陷影响因素882.1.1 煤层赋存条件892.1.2 采空区上覆岩层性质892.1.3 煤层开采条件及采场结构特征892.2 采空区地表沉陷控制方法892.2.1 留设保护煤柱892.2.2 局部开采892.2.3 采空区充填902.2.4 离层充填902.2.5 协调开采903 充填采煤技术在煤层开采中的技术要点分析913.1膏体充填采煤技术913.2矸石充填采煤技术913.3高水材料充填煤采技术924 国内外充填开采技术研究现状934.1水力充填法934.2胶结充填法934.2.1全尾矿胶结充填944.2.2块石砂浆胶结充填944.3膏体泵送充填945 充填开采技术研究展望955.1膏体充填技术955.1.1膏体充填技术研究背景955.1.2膏体充填技术的特点965.1.3膏体充填技术应用实例975.2超高水材料充填开采试验研究975.2.1地质与生产条件概况975.2.2超高水材料简介975.2.3超高水材料采空区充填方法简介975.2.4超高水材料充填工艺系统985.2.5充填开采效果评价995.2.6经济效益和社会效益1005.3固体废物膏体充填不迁村采煤1015.3.1固体废物膏体充填不迁村采煤的意义1015.3.2不迁村采煤固体废物膏体充填方法1035.3.3固体废物膏体充填不迁村采煤的研究与发展1046 结论107翻 译部分109英文原文110中文译文119致 谢128一 般 部 分 中国矿业大学2012届本科生毕业设计 第128页1 矿区概述及井田地质特征1.1矿区概述1.1.1井田位置、范围、自然地理及交通孔庄煤矿地处江苏省沛县和山东省境内，在沛县城北4km处，位于大屯矿区的最南端，是全掩盖区。南与沛县沛城矿、北与徐庄矿毗邻，东与山东枣庄矿务局接壤。井田范围：西起徐沛铁路，东至原刘仙庄断层位置，南以21号煤层露头为界，北到7号煤层1000m水平垂直投影。井田东西走向13.0km，南北宽约3.4km，面积约46.8k。全套图纸，加153893706本区属黄淮冲击平原，为第四系全掩盖区。地势平坦，地形西高东低，地表广泛分布古黄河泛滥的砂质粘土。陆地部分标高为33.035.5m，井田东部位于微山湖及京杭大运河水体下，湖区地势平坦，标高一般32m 左右，。本区气候具长江流域与黄河流域的过度性质，属季风型大陆气候，冬季严寒干燥，夏季炎热多雨，年平均气温13.36，日最低气温-21.3（1967年1月4日），最高气温40.7（1966年7月18日）。年平均降雨量788.93mm，最高达1178.9mm（1971年），最低仅492.4mm（1981年）。春夏多东南风，秋冬多偏北风，全年以东南偏东风为主，平均风速3.3s/m，最大达20s/m，雷雨期在49月间。据国家地震局1976年9月地震裂度区划分资料，本区为7度（强）地震区。大屯矿区交通方便。自营徐（州）沛（屯）铁路专用线至沙塘站与龙海线接轨可达全国各地；区内公路四通八达，南经沛县至徐州市，北经鱼台至济宁市，东至山东藤州、枣庄市；井田东部有京杭运河，可供100吨级船舶航行，见图1.1。1.1.2矿区工农业生产及矿井建设和生产时期的原料供应、供电情况（1）工、农业生产情况矿区工业主要以煤炭产业为主，区内煤矿较多，是徐州地区煤炭的主要产地，生产的煤炭除供应本地区使用外，还向南部地区供应；矿区农业以大豆、小麦、红薯、玉米、棉花为主，粮食基本可以自给。（2）矿井建设及生产时的原料供应、供电情况 矿区建设及生产时所使用的原料在本地区内皆可自给。如区内石灰岩和粘土可制成料石、水泥等供矿区建设和生产时使用。矿区内电力供电由公司电厂两路35KV线路供电。（3）工业及居民用水矿区供水分工业和生活用水两部分。工业用水主要由矿井排水净化后提供；生活用水则由五口水源井提供，水源井水质好，符合饮用水国家标准。图1.1 交通位置图1.2井田地质特征孔庄井田位于大屯矿区最南端，属于山东地台“鲁西穹折”的丰沛背斜之北翼，靠近背斜轴部 ，构造形态为一倾向北西的单斜构造。地层走向NE50 90E,陆地部分地层走向一般在60左右，湖下扩区部分的地层走向变化大，主要原因是受井田的大断层的影响，地层走向NE50 90E，倾向北西，地层倾角12 18，在断层附近的产状稍有变化。本区受地域构造运动影响，构造以断裂为主，断层较发育，且多为张扭性正断层为主，褶曲不发育。构造受先期北东向应力影响，断层多为以北东为主。后期背斜形成后又受张应力影响，即“先扭后张”，由于背斜轴部断裂发育，岩浆多从背斜轴部断裂带涌出，形成时期为燕山期。北东向断层产生早于北西向断层，被北西向断层切割。根据勘探及井下开拓资料，断层大致都平行展布，倾向一致，断层面倾角都较大。北东向大断层呈现北西升南东降的阶梯状块段。次一级的北西向断层切割北东向断层。井田内大构造几乎切割第四系以下的所有岩层。本区为全掩盖式煤田，属华北型石炭二迭系含煤地层，区内揭露的最老地层中奥陶统（O2）。见图1.2地质综合柱状图，现将地层由老至新叙述如下：图1.2 地质综合柱状图（1）中奥陶统（O2）区内揭露最厚度为48.30m。岩性为浅灰色、灰褐色厚层状石灰岩、白云质灰岩，隐晶质，质较纯，质密坚硬、裂隙发育且被方解石及泥质充填，偶见有黄铁矿结核，与上覆地层假整合接触。（2）中石炭统本溪组（C2b）两极厚度为23.87m 46.91m，平均厚度为33.92m。该组底部主要由紫红色含铁制泥岩及铝土质泥岩组成。含铁制泥岩发育较厚，铝土质泥岩发育厚度不一。上部以灰白色、棕褐色灰岩为主，间夹灰色、灰绿色泥岩及铝土质泥岩，灰岩较纯，致密坚硬，裂隙发育，多间有方解石脉，有时见有黄铁矿斑点。灰岩内见有蜓科动物化石 。本统含灰岩系数为52%，不含煤。与上覆地层呈整合接触。（3）上石炭统太原组（C3t）两极厚度为137.97m 161.96m，平均厚度为154.67m。由灰黑色、灰色砂质泥岩、砂岩、1617 层灰岩及20层煤层组成，为一套海陆交互相含煤沉积。其特点是岩相旋回十分清楚，灰岩、煤层多而且薄，标志层明显，层间距稳定，易于对比。开采煤层17、21号煤层位于本组的中下部。在灰岩中富含蜓科、腕足类、珊瑚、海百合茎等动物化石。灰岩总厚度平均在34.82m，含灰岩系数22.65%；煤层总厚度平均13m，含煤系数5.6%。与上覆地层呈整合接触 （4）下二迭统山西组（P 11Sh）该组为区内主要含煤地层。两极厚度92.67 136.13 m，平均厚度109.29m。由灰色、深灰色砂质泥岩、泥岩、砂岩组成，含煤34层富含植物化石。与上覆地层呈整合接触（5）下二迭统下石盒子组（P21xs）该组地层在全区发育，两极厚度187.21 293.00m，平均厚度223.5m。在西部的浅部较薄，深部较厚，由西至东有变厚的总体趋势。岩性主要为杂色、灰绿色泥岩及灰白、灰绿色砂岩组成。下部含1 3层不稳定的煤线。根据岩性、岩相特征及测井曲线对比，由下而上可分为两个区段： 下段（柴煤组段）：由底部分界砂岩向上至柴煤，厚度一般在75.5m左右。岩性主要为杂色、灰绿色、灰色泥岩及灰白、灰绿色砂岩组成。本段底部有一层厚而稳定的砂岩（称为分界砂岩），两极厚度3.0 23.0m平均9.35m，该层砂岩一般呈灰白色、灰绿色，中、粗结构，底部常含石英小砾石及泥包体。分界砂岩下距7号煤层54.8 90.5m，平均约73.00m。砂岩上下一般均有杂色鲕状泥岩，其底板为本组与山西组底层分界。上部的“柴煤组”厚度在40m左右，含大量植物化石和植物炭化体。段（砂岩、泥岩段）：厚度比较稳定，两极厚度120.0160.0m，平均148.0m左右。岩性主要为泥岩、砂岩互层。泥岩为杂色，砂岩为灰绿、灰白色，多为细粒结构。本段鲕状结构较常见，含有较多的植物化石。与上覆地层呈整合接触。（6）上二迭统上石盒子组（P12SS）本组揭露最大残厚为321.56m。引其顶部与侏罗白垩系的底界砾岩或第四系呈不整合接触，故厚度变化较大，具西薄东的总体趋势。据测井曲线对比和分段取芯的岩性特征，该组分为两段：下段（奎山砂岩段）：两极厚度36.0 58.0m，平均55.0m。岩性为紫红、灰绿紫色中粗粒石英砂岩，间夹杂色泥岩、砂质泥岩。上段（泥岩段）厚度西部150m，东部240m，平均厚度220m，厚度变化大。岩性主要为杂色、紫红色、灰绿色泥岩、砂质泥岩组成，间夹灰绿色细砂岩。具部见有少量植物化石。与上覆地层呈整合接触。（7）第四系（Q） 两极厚度90.33 196.00m，平均141.61m。由西向东逐渐变薄，中部基底存在一东西向隆起带。1.2.1井田内断层构造有如下规律：（1）主断层：从井田的西部至东部，断层展布方向由东北逐渐转为北北东后再转为北东向，在平面呈S型。（2）断层以高度角正断层为主，断层倾向主要有南东及西两组，在剖面上呈地垒或地堑状出现。（3）断层发育的密度：根据勘探揭露资料，大断层由西向东逐渐增多，即湖下扩区段比陆地区段构造复杂，这将会影响湖下采区的布置。1.2.2岩浆岩倾入的情况西翼：岩浆岩一般呈岩床沿层侵入。由于岩浆岩的侵入使煤层遭到强烈焦化，灰分也相应增加，煤质变坏。煤层分叉变薄，后生结构复杂增加了开拓的难度。根据钻孔资料，8号勘探线以西不可采。故本矿井实际井田西边界为8号勘探线。东翼：从东翼揭露的断层看，基本上起阻隔作用（徐州矿大在我区用磁法探测岩浆岩的分布也证明断层能阻隔岩浆岩的侵入），似与西翼有不同之处。背斜隆起后该部遭受剥蚀，接受第四系沉积形成不整合的接触面，造成原以为岩浆岩的通道是断层，而实际上后期断层是阻隔岩浆岩侵入的主要地质因素。1.2.3矿井水文地质孔庄矿井田为一倾向NW缓倾斜单斜构造，地层走向NE600,倾角15320,井田深部边界以北为徐庄断层，南部与西部被石楼沛城断层、徐庄断层所切割，东部边界为刘仙庄断层。这些断层均在数百米以上，导水性弱，井田西部北部被透水性较弱的侏罗夏白垩统、石盒子组地层所环绕。上覆较厚的第四系地层，第四系地部含水砂砾层发育。井田浅部边界以南有较大面积的奥陶系灰岩隐伏出露，各基岩含水层通过第四系底部砂砾层及断层的导水部位相互渗透，形成一个独立的封闭、半封闭的水文地质块段。主要含水层的水文地质特征（1）第四系两极厚度90.30196.0m，平均厚度141.6m，自东向西逐渐增厚，岩性结构复杂，主要由粘土、砂质粘土、混粒土和不同粒级的砂层组成，含水砂层变化大，加厚、变薄至尖灭现象屡见，多呈透镜体分布，根据岩性组合特征及全矿区资料，第四系划分为6各含水组、5个隔水组。第四系含水砂层中对矿井开采影响较大的是第含水层，层厚014.25m，平均7.14m，该层直接覆盖于基岩之上，由杂色砂砾石组成，俗称低砾石层，砾径24mm，大者达5cm，分选性差，磨园度好，间隙多被泥质充填，富含空隙承压水，富水性不均，湖下与陆地相接处基底隆起，该层末沉积，平均埋深129.68m。（2）下白垩上侏罗统该组地层厚约250300m，西部k24孔揭露最大残厚318.20m（伪厚），东部钻孔揭露最大残厚209.58m，上部岩性以泥岩、细粉砂岩为主，夹薄层砾岩，棕红色，钻工施工没有漏水现象；下部为厚层的紫红色砾岩，成份以石灰岩为主，砾径16cm，分选差，磨园好，砂质、铁质充填，致密坚硬，该层溶洞裂隙发育，富水性强，钻孔施工严重漏浆，厚度一般在40左右，湖下扩区勘探时曾有2孔因此报废。（3）上石盒子组底部奎山砂岩 平均厚度50m，紫红色，中粗粒结构，夹薄层泥岩，三水平补充勘探中有2孔漏浆，湖下报告及原精查报告中对此层砾岩认为裂隙不发育。此层距山西组顶界约200m。（4）下石盒子组底部分界砾岩盖层发育厚度10m左右，较稳定，底部含砾，全井田共有9个孔在此层位漏水。从漏水资料分析，漏水深度多在垂深300m以上，属于风化构造裂隙带。该含水层在有构造影响的情况下，将为矿井直接冲水水源。（5）山西组7号煤层以上平均厚度70m，上部主要为泥岩、砂质泥岩，下部主要为灰白色中细砂岩，分选磨园好，泥质、钙质胶结，致密坚硬，该段砂岩厚度为1.9755.29m，平均23m左右，裂隙不发育，全井田所施工钻孔均无漏水现象，为空隙裂隙承压水。据K5孔抽水资料：静止水位标高22.06m，Q=0.06L/S.m，K=0.02m/d，总硬度31德国度，矿化度为2.181g/L，为SO24(K+Na+)型水。山西组7煤以下至海相泥岩，平均厚度35m左右，主要由砂岩、砂质泥岩及煤组成，含水砾岩陆地部分平均厚度30.5m，湖下部分平均厚15.63m，据60-18号孔抽水资料：静止水标高34.51m，q、k值几乎为零，含水性极弱。(6)太原组平均厚度为150m，由泥岩、砂质泥岩、灰岩及煤层组成。本组共含16层灰岩，其中分布稳定，对矿井开采有威胁的是L4、L8-9及L12,分数如下：L4，平均厚9.7m，致密坚硬，含燧石结核，钻孔施工普遍漏水，漏水深度一般在400以浅，溶洞裂隙发育，最大溶洞直径1.2m，全井田及东部微山井田共做过四次抽水试验。L8-9：l8平均厚度1.72m，l9平均厚2.65m，两层相距1.9m，l9距17号煤层2.4m，是开采17煤层的直接充水含水层，据k57号孔抽水资料：静止水位标高23.45m，q=0.064L/Sm，K=4.51m/d，矿化度为2.363g/L，总硬度31德国度，Ph=7.6, SO24-Ca2+-(K+Na+)型。L12：平均厚度4.96m，浅灰、浅黑色，是21号煤层的直接顶板，岩性致密坚硬，裂隙多为方解石充填，全井田仅湖5号孔漏浆。静止水位标高24.03m，q=0.00816升/秒.m，K=0.25m/日，矿化度为4.417克/升，水质为SO24- (K+Na+)-Ca2+型。(7)本溪组平均厚度33.9m，由泥岩、棕色灰岩组成，全矿井所有施工钻孔均无漏水现象，区域资料表明该组灰岩含水性弱，可视为相对隔水层。(8)奥陶统该层井田东部有6个孔。西部有9个孔探至此层位，揭示最大厚度为48.3m，上距21号煤层50.43m，主要由灰岩、白云质岩组成，致密坚硬，裂隙发育并被方解石和泥质充填，钻孔无严重漏水现象。区域资料表明，奥陶系是强含水层，其各组地层溶洞裂隙发育，程度不均，富水性差异大。1.3煤层特征1.3.1含煤性本区含煤底层由太原组、山西组、下石盒子组，平均地层总厚度264.67m，含煤20余层，煤层平均总厚度17.8m，含煤系数6.7%；开采煤层1层（7煤），含可采煤系数4.1%。太原组：底层平均厚度109.2m，含煤20层，煤层总厚度8.6m，含煤系数5.6%；可采煤层两层（17、21），可采煤层平均总厚度2.4m，含可采煤系数1.6% 。山西组：地层平均总厚度109.298m。含煤4层（7、7下、8、8下），煤层平均总厚度13.55m，含煤系数8.7%；可采煤层1层（7），可采煤层总厚度8m，含可采煤系数7.7% 。下石盒子组：该组为一套陆相含煤建造，无可采煤层，仅下部含有1 3层薄煤层，俗称柴煤段，未见有可采点，无经济价值。 可采煤层：（1）7号煤层7号煤层在本区共有119个控制其中受岩浆岩侵人的点有15个，受岩浆岩影响的共有3个，缺失点有3个，煤层风氧化点有1个，受断层影响而煤厚不全的点有3个，共计有25个点。参与煤层稳定性评价的有94个点。可采性指数为1，煤厚变异系数21%，7号煤层为全区可采的稳定性煤层。 7号煤层上距下盒子组底界54.8 90.5m，平均约37.0m。下距太原组顶界平均37.0m。煤层发育普遍，煤层厚度2.0516.80m，平均约8 m。厚度变化不大， 7号煤层结构简单，仅有18个点见12层夹矸，夹矸厚度0.051.47m。夹矸岩性多为泥岩，少数为碳质泥质泥岩。夹矸主要发育在浅部。 煤层的直接顶板为泥岩，砂质泥岩，局部为细砂岩，上距下石盒子组底界为54.890.5m，平均73.0m。煤层底板多为砂质泥岩，泥岩，局部为细砂岩，个别点为碳质泥岩。下距太原组顶界为15.8664.0m，平均37.0m。7号煤层为主采煤层，本设计只对7号煤层开采进行设计。(2)8号煤层 8号煤层位于山西组底部，较发育，上距7号煤层4.1740.18m，平均为20.28m。层间距由东往西逐渐增大，煤厚0.295.85m，平均3.09m，煤层沉积不连续，从平面图上看可分为三个地段：即4勘探线以西；1013勘探线之间及14勘探线以东。煤层在1勘探线以西可采，且有岩浆岩侵入；在1013勘探线除靠近冲刷带附近煤层厚度变化较大外，一般都在2.53.5m，由浅部往深部逐渐变薄；在14勘探线以东煤层厚度在1.525.43m，厚度较稳定，全部地段均可采。煤厚变导系数为53%，可采性指数为0.77。8号煤层为全区较稳定的中厚煤层。 8号煤层结构简单，大部分被岩浆侵入破坏，煤大部分被焦化，甚至吞蚀，失去了工业价值，本设计不作为开采考虑。 （3）17号煤层17号煤层位于太原组中部，上距8号煤层约110m，在整个井田内有分布，煤层的原始沉积厚度稳定，煤厚在0.191.28m，平均0.81m。由于岩浆岩的侵入破坏，煤大部分被焦化，甚至吞蚀，失去了工业价值。可采地段仅在7勘探线以东的中、浅部，煤层两极厚度在0.341.28m。平均为0.8m。煤层结构单一，仅有少量钻孔见有一层夹矸，夹矸厚度0.10.64m。夹矸岩性为泥岩，煤层顶板多为泥岩，底板为无名灰岩，个别点为泥岩。由于岩浆的侵入破坏，17号煤层为一局部可采的不稳定煤层。 （4）21号煤层21号煤层是太原组最下一层局部可采煤层，上距17号煤层为38.3864.32m，平均为51.68m。下距 为1.713.89m，平均为2.55m。沉淀层位稳定，在全井田分布，但受岩浆侵入破坏严重，使大部分地段的煤层分叉变薄和强烈焦化而失去工业价值，为不可采煤层见表1.1。表1.1 开采煤层特征表煤层号每层厚度平均（m）顶板岩性底板岩性夹矸厚度夹矸层数（m）夹矸岩性层间距平均（m）71. 2116.89.83泥岩砂质泥岩细砂岩砂质泥岩泥岩细砂岩051.4712泥岩砂质泥岩炭质泥岩岩浆岩0811.097下321.270.87细砂岩泥岩砂质泥岩250.951泥岩岩浆岩164.1740.181.3.2煤层围岩性质（1）7号煤层：直接顶板尾砂质泥岩或泥岩为主，厚度为0.5116.11m，平均厚度4.25m。厚度变化大，沿走向、倾向上都很不稳定。一般抗压强度38229114帕。属于中等稳定性顶板。老顶为灰白色中细粒砂岩，厚度为1.8718.76m。 成分以石英、长石为主及少量暗色矿物，可选性磨圆度较好，泥质、钙质胶结，坚硬，节理较发育。此层厚度变化大，无明显规律，局部地段为7号煤层直接顶板，含有砂岩裂隙水，对采掘有一定的影响。底板由泥岩、砂质泥岩组成，两极厚度0.2910.16m，一般厚度1.852.65m左右。泥岩、砂质泥岩一般抗压强度为43128722帕。底板砂岩多为细粒结构，厚度023.66m，平均5.88m。1.3.3煤的特征（1）煤质灰分7号煤灰分平均为14.86%，属于低灰中灰煤，受岩浆岩侵入的影响，灰分有所提高，变化一般在15.3040.55%，平均为25.53%，属于高灰分煤。8号煤灰分平均为12.91%，属于特低灰中灰煤。煤的牌号7号煤层以气煤为主（QM），局部为1/3焦煤（1/3JM），煤的灰分产率可参见表1.2。 表1.2 煤质主要特征表项煤灰 分（）硫 分（）磷 分（）挥发分（%）发热量（MJ/kg）容 重（t/m3）牌 号7煤14.860.530.01435.28321.38QM.1/3JM（2）工业用途：7号煤层可作为炼焦配煤和良好的动力用煤。（3）煤的含瓦斯性区内各煤层的瓦斯含量与瓦斯成分的变化都较大，经分析认为与地质构造有密切的关系，有穿过断层的煤层，瓦斯含量明显低于其他地点。另外埋藏深度的加深瓦斯含量则相应增加。根据采样试验结果表明，井田内各煤层瓦斯含量较低，属低瓦斯区。（4）煤尘影响煤尘爆炸的主要因素是煤中的挥发分产率，煤的挥发分愈高，煤尘爆炸的危险性愈大。本矿井煤的可燃基挥发分产率Vdaf均在35以上，又据矿井资料分析，煤尘的爆炸性指数均在38以上，煤尘有爆炸性危险。（5）煤的自然发火倾向 本区共有34点做过煤的燃点测定，按煤炭资料勘探规范中煤层自燃倾向等级分类标准：各煤层均为不易自燃不自燃。根据矿井资料可知，-620水平以下的7、8号煤层的自燃发火期为16个月，自燃难易程度为不自燃煤。2 井田境界与储量2.1井田境界 2.1.1井田划分的依据在煤田划分为井田时，要保证各井田有合理的尺寸和境界，使煤田各部分都能得到合理的开发。煤田范围划分为井田的原则有：(1) 井田范围内的储量，煤层赋存情况及开采条件要与矿井生产能力相适应；(2) 保证井田有合理尺寸；(3) 充分利用自然条件进行划分，如地质构造（断层）等；(4) 合理规划矿井开采范围，处理号相邻矿井间的关系。2.1.2井田范围根据煤炭部煤办字（1983）生产矿井储量管理规程确定孔庄煤矿境界为西起徐沛铁路（但根据第一章说述，由于西翼受岩浆侵入严重，故实际井田西边界为8号勘探线），东至原刘仙庄断层位置，南以21号煤层露头为界，北到7号煤层1000m水平垂直投影。井田东西走向7 km，南北宽3.6 km，面积17.2 km2。井田赋存状况示意图见下页图2.1。图2.1 井田赋存状况示意图2.2 矿井工业储量本井田参加计算的煤层为7层煤。 计算范围：西起8号勘探线，东至原刘仙庄断层位置，南以21号煤层露头为界，北到7号煤层1000m水平垂直投影。本矿区井田范围内7号煤层均属炼焦用煤和动力用煤，地层倾角为823度,平均倾角16度。最低可采厚度为0.7m，平均煤厚8米。天然焦0.8m，最高可采灰分不大于40%。8号每层平均厚度5米。1矿井地质资源量ZZ=17.21.38（8+5）Sec16=32100.3116万t2. 矿井工业资源/储量Z111b=32100.311660%70%=13482.131万tZ122b=32100.311630%70%=6741.065万tZ2M11=32100.311660%30%=5778.056万tZ2M22=32100.311630%30%=2889.028万t由于地质条件简单，k在0.8以上取值。Z333k=32100.311610%k=2568.025万tZg= Z111b+ Z122b+ Z2M11+ Z2M22+ Z333k =13482.131+6741.065+5778.056+2889.028+2568.025=31458.305万t2.3 矿井可采储量本井田煤柱损失主要有井田边界煤柱、矿井工业场地保护煤柱、断层保护煤柱、巷道（大巷、上山、回采巷道等）保护煤柱。2.3.1工业煤柱压煤查设计手册，孔庄矿区走向移动角=66，岩石移动角=66,=70。井筒穿煤层时深度，7煤层H7=545m。查设计手册，本矿井设计年产量为240万t，工业广场占地面积为0.24 km2。设计为600m400m，再加上维护据垂直剖面法所作的工业广场保护煤柱的尺寸计算如图2.2所示：带20m，所以工业广场为620m420m. 工业广场围护带宽度为20m， 工业广场压煤面积： 7煤：S7=0.7821 km2工业广场压煤： 7煤：Z7=S77h7Sec16=0.78211061.38（8+5）Sec16=1459.6万t。 Z公广=1459.6万t2.3.2边界保护煤柱井田边界保护煤柱和煤层露头留30m的保护煤柱。Z边界= Sh =17834.5301.38（8+5）Sec16 =998.5万t2.3.3断层保护煤柱断层保护煤柱在断层两侧各留30m。Z断层= Sh =(4259.8302+264356)1.38（8+5）=932.8万t图2.2 工业广场保护煤柱2.3.4其它煤柱损失按工业储量的5%计算。Z其它=Z5%=32100.31165%=1605.0万 t2.3.5矿井总设计损失储量P= Z公广+Z边界+ Z断层+Z其它=1459.6+998.5+932.8+1605.0=4995.9万 t2.3.6矿井可采储量Zk=(ZG-P) C式中：C采区回采率 ，取0.75Zk=(32100.3116-4995.9) 0.75=20328.3 万t 2.3.7水平可采储量全矿井共分为两个水平，两水平煤层状况相似，故根据一、二水平煤层的水平面积计算各水平的可采储量。一水平经纬网格数为41，二水平为53。 故一水平可采储量Zk2= Zk41/94=8866.6万t二水平可采储量Zk1= Zk53/94=11461.7万t 表2.1 矿井储量分配表（单位：万吨）水平煤层名称工业储量可采储量高级储量全矿井7#31479.420328.325672.4一水平7#12764.18866.610561.2二水平7#18715.311461.715111.23 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中规定，参考关于煤矿设计规范中若干条文修改的说明，确定本矿井设计生产能力按年工作日330天计算，三八制作业（两班生产，一班检修），每日两班出煤，净提升时间为16小时。3.2矿井设计生产能力及服务年限1.矿井设计生产能力因为本井田设计丰富，主采煤层赋存条件简单，井田内部无较大断层，比较合适布置大型矿井，经校核后确定本矿井的 设计生产能力为240万吨/年。2.井型校核下面通过对设计煤层开采能力、辅助生产能力、储量条件及安全条件等因素对井型加以校核。（1）矿井开采能力校核孔庄矿7、8煤层均为中厚煤层，煤层平均倾角为16度，地质构造简单，赋存较稳定，矿井瓦斯含量及涌水相对较小，考虑到矿井的储量只需布置一个综采工作面就可以满足矿井的设计能力。（2）辅助生产环节的能力校核本矿井为大型矿井，开拓方式为立井开拓，主井提升容器为两对16吨底卸式提升箕斗，提升能力可以达到设计井型的要求，工作面生产原煤一律用带式输送机运到带区煤仓，运输能力很大，自动化程度很高，原煤外运不成问题。辅助运输采用罐笼，同时本设计的井底车场调车方便，通过能力大，满足矸石、材料及人员的调动要求。所以辅助生产环节完全能够满足设计生产能力的要求。（3）通风安全条件的校核本矿井煤尘具有爆炸性瓦斯含量相对较低，属于低瓦斯矿井，水文地质条件较简单。矿井通风采用中央并列式通风，可以满足整个矿井通风的要求。本井田内存在若干小断层，已经查到且不导水，不会影响采煤工作。所以各项安全条件均可以得到保证，不会影响矿井的设计生产能力。（4）储量条件校核井田的设计生产能力应于矿井的可采储量相适应，以保证矿井有足够的服务年限。矿井服务年限的公式为：T=Zk/(AK) （3-1）其中：T -矿井的服务年限，年； Zk-矿井的可采储量，203.28Mt； A -矿井的设计生产能力， 240万吨/年； K -矿井储量备用系数，取1.4。则： T=203.28100/（2401.4） =60.5（年）既本矿井的开采服务年限符合规范的要求。注：确定井型是要考虑备用系数的原因是因为矿井每个生产环节有一定的储备能力，矿井达产后，产量迅速提高，局部地质条件变化，使储量减少，有的矿井由于技术原因使采出率降低，从而减少储量，为保证有合适的服务年限，确定井型时，必须考虑备用系数。5）第一水平服务年限校核由本设计第四章井田开拓可知，矿井是两水平上下山开采，一水平在-450m，二水平在-670m，水平服务年限即为全矿井服务年限，为60.5年。即本设计第一水平的服务年限符合矿井设计规范的的要求。表3-1 不同矿井设计生产能力时矿井服务年限表矿井设计生产能力（万t/a）矿井设计年限（a）第一水平设计服务年限煤层倾角45600及以上7035300-5006030120-2405025201545-90402015154 井田开拓4.1井田开拓的基本问题井田开拓是指在井田范围内，为了采煤，从地面向地下开拓一系列巷道进入煤体，建立矿井提升、运输、通风、排水和动力供应等生产系统。这些用于开拓的井下巷道的形式、数量、位置及其相互联系和配合称为开拓方式。合理的开拓方式，需要对技术可行的几种开拓方式进行技术经济比较，才能确定。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。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；合理确定开采水平的数目和位置；布置大巷及井底车场；确定矿井开采程序，做好开采水平的接替；进行矿井开拓延深、深部开拓及技术改造；合理确定矿井通风、运输及供电系统。确定开拓问题，需根据国家政策，综合考虑地质、开采技术等诸多条件，经全面比较后才能确定合理的方案。在解决开拓问题时，应遵循下列原则：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。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。合理开发国家资源，减少煤炭损失。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。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、自动化创造条件。根据用户需要，应照顾到不同媒质、煤种的煤层分别开采，以及其它有益矿物的综合开采。本井田开拓方式的选择，主要考虑到以下几个因素：1）本井田煤层埋藏较深，煤层可采线在-250m，最深处到-850m表土层厚度大，平均140m。2）本井田瓦斯及涌水比较小,对开拓方式的选择影响不大。3）本矿地表地势平坦，且多为农田，无大的地表水系和水体，地面平均标高为+32m。4.1.1井筒形式的确定（1）井筒形式的确定井筒形式有三种：平硐、斜井、立井。一般情况下，平硐最简单，斜井次之，立井最复杂。具体见表4-1。本矿井煤层倾角小，平均16，为缓倾斜煤层；表土层厚约140 m，无流沙层；水文地质情况中等简单，涌水量不大；井筒需要特殊施工冻结法建井，因此需采用立井开拓。表4-1 井筒形式比较井筒形式优点缺点适用条件平硐1运输环节和设备少、系统简单、费用低。2工业设施简单。3井巷工程量少，省去排水设备，大大减少了排水费用。4施工条件好，掘进速度快，加快建井工期。5煤炭损失少。受地形影响特别大有足够储量的山岭地带斜井与立井相比：1井筒施工工艺、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。2地面工业建筑、井筒装备、井底车场简单、延深方便。3主提升胶带化有相当大提升能力。能满足特大型矿井的提升需要。4斜井井筒可作为安全出口。与立井相比：1井筒长，辅助提升能力小，提升深度有限。2通风线路长、阻力大、管线长度大。3斜井井筒通过富含水层，流沙层施工复杂。井田内煤层埋藏不深，表土层不厚，水文地质条件简单，井筒不需要特殊法施工的缓斜和倾斜煤层。立井1不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯和水文地质等自然条件限制。2井筒短，提升速度快，对辅助提升特别有利。3当表土层为富含水层的冲积层或流沙层时，井筒容易施工。4井筒通风断面大，能满足高瓦斯、煤与瓦斯突出的矿井需风量的要求。1井筒施工技术复杂，设备多，要求有较高的技术水平。2井筒装备复杂，掘进速度慢，基建投资大。对不利于平硐和斜井的地形地质条件都可考虑立井。（2）井筒位置的确定井筒位置选择要有利于减少初期井巷工程量，缩短建井工期，减少占地面积，降低运输费用，节省投资；要有利于矿井的迅速达产和正常接替。因此，井筒位置的确定原则：1）沿井田走向的有利位置当井田形状比较规则而且储量分布均匀时，井筒的有利位置应在井田走向中央；当井田储量呈不均匀分布时，应布置在储量的中央，以形成两翼储量比较均匀的双翼井田，可使沿井田走向的井下运输工作量最小，通风网路较短，通风阻力小。2）井筒沿井田倾斜方向的有利位置井筒位于井田浅部时，总石门工程量大，但第一水平及投资较少，建井工期短；井筒位于井田中部时，石门较短，沿石门的运输工程量较小；井筒位于井田的下部时，石门长度和沿石门的运输工作量大，如果煤系基底有含水量大的岩层不允许井筒穿过时，它可以延深井筒到深部，对开采井田深部及向下扩展有利。从井筒和工业场地保护煤柱损失看，井筒愈靠近浅部，煤柱尺寸愈小，愈近深部，煤柱尺寸愈大。因此，一般井筒位于井田倾向方向中偏上的位置。3）有利于矿井初期开采的井筒位置尽可能的使井筒位置靠近浅部初期开采块段，以减少初期井下开拓巷道的工程量，节省投资和缩短建井工期。4）地质及水文条件对井筒布置影响要保证井筒，井底车场和硐室位于稳定的围岩中，应尽量使井筒不穿过或少穿过流沙层，较大的含水层，较厚冲积层，断层破碎带，煤与瓦斯突出的煤层，较软的煤层及高应力区。5）井口位置应便于布置工业广场 井口附近要布置主，副井生产系统的建筑物及引进铁路专用线。为了便于地面系统间互相连接，以及修筑铁路专用线与国家铁路接轨，要求地面平坦，高差不能太大，尽量避免穿过村镇居民区，文物古迹保护区，陷落区或采空区，洪水浸入区，尽量避免桥涵工程，尤其是大型桥涵隧道工程。6）井口应满足防洪设计标准附近有河流或水库时要考虑避免一旦决堤的威胁及防洪措施。由于本井田倾角平缓，厚度变化小，且距离东部国道近。故把井筒置于井田中央，即工业场地之中。（3）井筒数目为了满足井下煤炭的提升，需设置一主井，辅助提升及进风设置一副井。因为低瓦斯矿井，井田面积较小，表土层厚度大，不宜用边界式通风，所以采用中央并列式通风，在工业广场设风井回风。共计三个井筒。4.1.2井筒位置的确定采（带）区划分（1）井筒位置的确定原则1）有利于第一水平的开采，并兼顾其他水平，有利于井底车场和主要运输大巷的布置，石门的工程量要尽量少；2）有利于首采采区布置在井筒附近的富煤阶段，首采区要尽量少迁村或不迁村；3）井田两翼的储量基本平衡；4）井筒不宜穿过厚表土层、厚含水层、断层破坏带、煤与瓦斯突出煤层或软弱岩层；5）工业广场应充分利用地形，有良好的工程地质条件，且避开高山、低洼和采空区，不受崖崩滑坡和洪水的威胁；6）工业场地宜少占耕地，少压煤；7）水源、电源较进，矿井铁路专用线短，道路布置合理。（2）井筒位置的确定本矿井走向长度较大地势平坦,主副井筒布置在储量中央,且两井筒的地面标高大于历年最高洪水位标高。具体采区、带区划分见图4-1。4.1.3工业场地的位置工业场地的位置选择在主、副井井口附近，即井田中部。工业场地的形状和面积：根据表2-3工业场地占地面积指标，确定地面工业场地的占地面积为24公顷，形状为矩形，长边垂直于井田走向。根据制图规范1：5000的图按400m* 600m绘制。4.1.4开采水平的确定本