采矿工程毕业设计（论文）-姚桥煤矿1.8Mta新井设计.docx

编号：（ ）字 号本科生毕业设计（论文）题目： 姚桥煤矿1.8Mt/a新井设计 薄煤层工作面长度优化方法研究 姓名： 陈昌超 学号： 06082530 班级： 采矿工程2008-2班 二 一 二 年 六 月中 国 矿 业 大 学本科生毕业设计姓 名： 陈昌超 学 号： 06082530 学 院： 矿业工程学院 专 业： 采矿工程 设计题目： 姚桥煤矿1.8 Mt/a新井设计 专 题： 薄煤层工作面长度优化方法研究 指导教师： 许兴亮 职 称： 副教授 2012年6月 徐州中国矿业大学毕业设计任务书学院 矿业工程学院 专业年级 采矿工程2008级 学生姓名 陈昌超 任务下达日期：2012年1月8日毕业设计日期：2012年3月12日 至 2012年6月8日毕业设计题目： 姚桥煤矿1.8 Mt/a新井设计毕业设计专题题目： 薄煤层工作面长度优化方法研究毕业设计主要内容和要求：以实习矿井姚桥煤矿条件为基础，完成兴隆庄煤矿1.8Mt/a新井设计。主要内容包括：矿井概况、矿井工作制度及设计生产能力、井田开拓、首带区设计、采煤方法、矿井通风系统、矿井运输提升等。结合煤矿生产前沿及矿井设计情况，撰写一篇关于薄煤层工作面长度优化方法研究的专题论文。完成2011年国际岩石力学与采矿科学杂志上与采矿有关的科技论文翻译一篇，题目为“Effects of frequency and grouted length on the behavior of guided ultrasonic waves in rock bolts”， 论文4225个字符。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论文答辩及综合成绩答 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：一般设计部分、专题设计部分和翻译部分。一般部分为姚桥矿1.8 Mt/a的新井设计。姚桥煤矿位于江苏省徐州市境内，距江苏省徐州市西北大约82km，距沛县县城约17km。区内铁路交通方便。井田走向（东西）长平均约6.43 km，倾向（南北）长平均约3.43km，井田水平面积为20.80 km2。主采煤层一层，即7号煤层，平均倾角8.7，厚约7.64 m。井田工业储量为260.04 Mt，可采储量181.68 Mt，矿井服务年限为72.2 a。井田地质条件简单。矿井正常涌水量为320 m3/h，最大涌水量为340 m3/h；煤层硬度系数f=2.3，煤质牌号为气煤44；矿井绝对瓦斯涌出量为0.77 m3/min，属低瓦斯矿井；煤层有自燃发火倾向，发火期36个月。煤尘具有爆炸危险性。根据井田地质条件，最终确定方案：将主采煤层划分为两个水平立井开采，一水平标高-650 m，二水平标高-950 m。矿井采用中央并列式通风。设计首采区采用采区准备方式，工作面长度200 m，采用综采放顶煤采煤法。矿井采用“三八”制作业，两班生产，一班检修。生产班每班2个循环，检修班1个循环，日进5个循环，循环进尺0.686 m，日产量6007.63 t。大巷采用带式输送机运煤，辅助运输采用1.5 t固定箱式矿车。主井装备两套16 t箕斗带平衡锤提煤，副井装备一对3 t矿车双层四车罐笼带平衡锤担负辅助运输任务。专题部分题目：薄煤层工作面长度优化方法研究翻译部分是一篇关于频率和锚固长度对超声波在锚杆中传播行为的影响的论文，英文原文题目为：Effects of frequency and grouted length on the behavior of guided ultrasonic waves in rock bolts。关键词：立井；综采放顶煤；单巷掘进；中央并列式ABSTRACTThis design includes three parts: general design section, design project section and translation section.General section is the 1.8 Mt/a new well design of Yaoqiao ore. Yaoqiao coal mine is located in Jiangsu Xuzhou city, it is about 82 km from northwest of Jiangsu Xuzhou, and about 17 km from the county of Peixian. The railway traffic is convenient. Seam strike (from east to west) is average 6.43 km, the other side is about 3.43 km, the horizontal area is 20.80 km2. The principal coal seam is the first seam, or NO.7 coal seam with average 8.7 angle, about 7.64 m thick. The coal field wells industrial reserves is about 260.04 Mt and recoverable reserves is 181.68 Mt.The mine field can service 72.2 years and its geological conditions is simple. Normal water inflow is 320 m3 / h, and the maximal is 340 m3 / h, coefficient of hardness is 2.3 .The rank of the coal is long flame coal 44. The absolute emission quantity of gas is 0.77 m3 / min, belong to low gas mine.It has the tendency of spontaneous combustion and dust explosion risk.According to the field geological conditions,the final plan is : divide the main mine field into two shaft. One horizontal elevation is -650 m,the other one is -950m. The mine pit uses central compound -like to ventilateThe first mining area use stand-by mode with the length of 200 m. Longwall face roof coal drawing method is chosen. Both teams produce, one team repairs in a day . Produce teams produce two circle, maintenance crew produce one circle , in the aggregate,five circle one day.The excavation footage cycle is0.686 m. Daily output is 6007.63 t.The main roadway uses belt conveyor. Auxiliary transportation use 1.5 t Solid-bottom wagon. The main shaft equip two 16 t skips with counterweight. auxiliary shaft equipment a pair of 3 t harvesters double four car with the cage for auxiliary transport task balance hammer.The project section topic: the thin coal seam face length optimization method researchTranslation part is an article about the influence of the frequency and anchor length of ultrasonic in the transmission of the ultrasonic wave in the anchor, the original English title: the Effects of frequency and grouted length on the behavior of guided ultrasonic waves in rock bolts .Keywords: vertical shaft; Fully mechanized caving coal face; Single lane tunneling; The central paratactic type目 录1矿井概况及井田地质特征11.1矿区概况11.1.1地理位置与交通情况11.1.2地形、地貌及水系11.1.3气象与地震31.1.4井田位置、井田面积及相邻矿井边界关系31.2井田地质特征41.2.1井田地质概况、地层、含煤地层及构造情况41.2.2水文地质情况及开采技术条件71.3煤层特征81.3.1主要可采煤层情况82井田境界和储量92.1井田境界92.2矿井工业储量92.2.1煤层赋存情况92.2.2矿井工业储量计算102.2.3 矿井可采储量112.2.4工业场地煤柱123 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限143.1 矿井工作制度143.2 矿井设计生产能力及服务年限143.2.1 矿井生产能力144 井田开拓164.1井田开拓的基本问题164.1.1 井筒形式的确定174.1.2 井筒位置的确定采（带）区划分184.1.3 工业场地的位置194.1.4 开采水平的确定194.1.5 矿井开拓方案比较194.2 矿井基本巷道284.2.1井筒284.2.2井底车场及硐室324.2.3主要开拓巷道344.2.4巷道支护355 准备方式带区巷道布置385.1煤层地质特征385.1.1带区位置385.1.2带区煤层特征385.1.3水文地质385.1.4地质构造385.1.5地表情况385.2带区巷道布置及生产系统385.2.1带区位置及范围385.2.2采煤方法及工作面长度的确定385.2.3确定带区各种巷道的尺寸、支护方式及通风方式395.2.4煤柱尺寸的确定405.2.5带区巷道的联络方式415.2.6带区接替顺序415.2.7采区生产系统415.2.8带区内巷道掘进方法425.2.9带区生产能力及采出率425.3带区车场选型设计445.3.1带区主要硐室布置445.3.2分带下部车场456 采煤方法466.1采煤工艺方式466.1.1带区煤层特征及地质条件466.1.2确定采煤工艺方式466.1.3确定工作面长度476.1.4回采工作面破煤、装煤方式476.1.5工作面运煤方式486.1.6回采工作面支护方式536.1.7放顶煤参数确定556.1.8回采工作面劳动组织和正规循环作业556.2回采巷道布置596.2.1回采巷道布置方式596.2.2回采巷道参数597 井下运输627.1概述627.1.1井下运输设计的原始条件和数据627.1.2运输距离和货载量627.1.3矿井运输系统627.2采区运输设备选择637.2.1设备选型原则637.2.2采区设备的选型647.3大巷运输设备选择657.3.1运输大巷设备选择657.3.2辅助运输大巷设备选择668 矿井提升688.1概述688.2主副井提升688.2.1主井提升688.2.2副井提升719 矿井通风及安全749.1矿井通风系统选择749.1.1矿井概况749.1.2矿井通风系统的基本要求749.1.3矿井通风方式的确定749.1.4主要通风机工作方式选择759.1.5采区通风系统的要求769.1.6工作面通风方式的选择779.1.7回采工作面进回风巷道的布置779.2 带区及全矿所需风量789.2.1 采煤工作面实际需要风量789.2.2 备用面需风量的计算799.2.3 掘进工作面需风量809.2.4硐室需风量809.2.5其它巷道所需风量819.2.6矿井总风量819.2.7风量分配819.3矿井通风总阻力计算829.3.1矿井通风总阻力计算原则829.3.2确定矿井通风容易和困难时期829.3.3矿井最大阻力路线839.3.4矿井通风阻力计算859.3.5矿井通风总阻力889.3.6总等积孔889.4选择矿井通风设备899.4.1选择主要通风机899.4.2电动机选型939.5防止特殊灾害的安全措施949.5.1瓦斯管理措施949.5.2煤尘的防治949.5.3预防井下火灾的措施949.5.4防水措施9410 矿井基本技术经济指标96薄煤层工作面长度优化方法研究980 引言981.绪论981.1课题的背景及意义981.2国内外研究现状1012.影响薄煤层工作面长度因素1062.1影响薄煤层长壁工作面长度的地质因素分析1063最优工作面长度范围方法1083.1影响薄煤层综采工作面的经济因素分析1083.2薄煤层综采工作面长度影响因素的分析1113.3薄煤层综采工作面“三机”选型1204薄煤层工作面长度优化方法研究总结122参考文献123英文原文124中文译文133致 谢1401矿井概况及井田地质特征1.1矿区概况1.1.1地理位置与交通情况姚桥煤矿座落在江苏省沛县和山东省微山县境内，昭阳湖西畔，距江苏省徐州市西北大约82km，距沛县县城约17km，距微山县县城约10km。区内铁路交通方便，有徐（州）沛（屯）铁路专用线，在沙塘与陇海铁路线接轨，支线直达姚桥煤矿。沛屯集配站距各大城市距离见表1-1。表1-1 沛屯集配站距各大城市距离铁路沛屯集配站至 单位：km沙塘徐州连云港上海浦口北京兖州石臼所63.382.4305833422893243.4543.4区内公路交通也十分方便，徐州至济宁省级公路从矿井西侧穿过，东与京沪高速公路相连。京杭大运河从矿区东部通过，可供100吨级机船常年航行，水路交通也较为方便。矿井交通位置图见图1-1。1.1.2地形、地貌及水系姚桥井田地貌属黄淮冲积平原，为第四系地层覆盖地区，矿井陆地部分地势平坦，略向东倾斜，陆地地面高程33.5437.47m，东部昭阳湖湖底高程为30.0033.00m，湖内常年积水。井田内较大的地表水体有如图1-1：1、东部昭阳湖二级坝以北，井田所及部位长年积水，水位标高一般为33.0034.00m，最高水位36.90m，湖水面积602km2，湖容量为3817Mm3，最低水位32.02m，湖水面积87km2，湖容量18 Mm3，每年1月份湖面冰封，57月份湖水减少难以通航。2、京杭大运河位于湖陆交界处，本井田范围内与湖水贯通。3、杨屯河贯穿井田中部，水面宽4050m，全年可通航。4、沿河位于井田西端，大部分时间干枯。图1-1 矿区概况1.1.3气象与地震1、气象姚桥煤矿所在地气候属北温带鲁淮区气候，具有长江流域和黄河流域过渡性特点。冬季多在大陆性冷高压控制下，天气寒冷干燥；春季冷暖气团交错，天气多变，干旱少雨夏季处于副热带高压边缘，高温多雨；秋季阳光充足，天高气爽，四季分明。年平均降雨量789.2mm，平均降水日81.8d，雨季开始67月，极端降水1178mm/a（1971年）和492.4mm/a（1981年），最大日降水量393mm/d（1971年）。年平均气温13.8，七月最热（27），一月最冷（-1.1）霜期约170d。2、地震姚桥煤矿位于大地构造体北断块区的南部，秦岭东西构造带东段，新华夏系第二隆起带的西侧，东距郯城庐江断裂带约150km，西距聊城断裂带约160km，附近有丰邳断裂、沛县断裂、微山断裂等次一级断裂构造。矿区具有发生五级左右地震的条件。较大地震条件不明显，造成破坏性影响的主要是来自邻区的大震。国家地震局1976年9月地震烈度区划资料本区属七度地震区。1.1.4井田位置、井田面积及相邻矿井边界关系姚桥煤矿浅部主井地理坐标为东经：116 5443，北纬34 5251，深部主井地理坐标为东经：116 5429，北纬：34 5309。井田处于江苏省沛县杨屯镇与山东省微山县张楼乡境内，北以F19断层为界与上海大屯能源股份有限公司龙东煤矿接壤；南以F14断层为界与上海大屯能源股份有限公司徐庄煤矿相邻；西北以F19断层为界与徐州矿务集团三河尖煤矿毗邻，东为山东微山崔庄煤矿。姚桥井田的范围：以国土资源部2009年2月19日批准的采矿许可证中25个拐点坐标圈定的范围为准，井田面积走向长度13.70km，倾斜长度4.65 km，采矿登记面积为63.7581 km2，开采深度为-135m-1300m。由于本井田范围第四系冲积层较厚，无小煤矿及老窑。姚桥煤矿矿区范围拐点坐标见表1-2。表1-2 姚桥煤矿矿区范围拐点坐标 点号XY点号XY点号XY5386108539498000338635003949800013864850394980004386200039498000238645003949800003386525039498000043865100394960700638655003949192089386325039488000053865950394836009038640903949000088386281039486500G386313539486305I38626873948294518386210039482940H386297039485813K38622453948238519386116039484500203859500394852702238582303948710087385954039480500213858270394865902338587003948925086386017039481250853860670394932001.2井田地质特征1.2.1井田地质概况、地层、含煤地层及构造情况该井田第四系冲积层广泛分布，为全掩盖式煤田，最老地层为寒武系凤山组（3 f），最新地层为第四系（Q）。现将地层由老至新分述如下：1、寒武系凤山组（3 f）：最大厚度60.78m，岩性主要为浅灰灰色泥晶灰岩、鲕粒灰岩、夹少量竹叶状灰岩。与上覆地层整合接触。2、奥陶系（O）：奥陶系地层最大厚度为569.30m，灰色、厚中厚层状，以白云岩、白云质灰岩为主,多具水平层理。与上覆地层假整合接触。3、石炭系（C）(1)、本溪组（C2b）：两极厚度26.64m41.46m，平均厚度37.40m左右，中下部由泥岩、砂质泥岩组成，夹薄层灰岩；上部以浅灰灰白色石灰岩为主，夹薄层灰绿色泥岩。与上覆地层整合接触。(2)、太原组（C3t）：本组地层两极厚度为146.29m182.63m，平均厚度160m左右，为一套海陆交互相含煤沉积地层。本组有灰岩1415层，全井田稳定。可采煤层17号和21号位于本组中下部。与上覆地层整合接触。4、二迭系（P）(1)、山西组（P11sh）：该组地层为井田内主要含煤地层，两极厚度64.16m130.83m，平均厚度105m左右，砂岩、砂质泥岩、泥岩和煤组成，富含植物化石，含煤4层，其中7、8号煤层位于本组地层中下部，为井田内主要可采煤层。与上覆地层整合接触。(2)、下石盒子组（P21xs）：该组地层两极厚度200.57m297.13m，平均厚度242m左右，岩性主要由砂质泥岩、泥岩及砂岩组成，底部是一层厚而稳定的中、粗砂岩，平均厚度10m左右，下距山西组7号煤层60m左右。与上覆地层整合接触。(3)、上石盒子组（P12ss）：该组地层最大残厚为211.95m，岩性以砂质泥岩、泥岩为主；底部发育一厚层状中、粗粒砂岩。与上覆地层不整合接触。5、下白垩上侏罗统（K1+J3）井田内该地层最大残厚为448.76m，为一套干燥气候条件为主的内陆盆地沉积。与上覆地层不整合接触。6、第四系（Q）井田内该地层两极厚度为80.60m226.86m，平均厚度163m左右，自东向西，由南至北，该地层有逐渐增厚的趋势，岩性主要由粘土、砂质粘土、混粒土及各种粒级的砂组成。井田内断裂构造较发育，落差2m的断层共有378条，其中落差5m的断层共有138条，5m20m有88条，落差20m有50 条，大多数为高角度正断层，逆断层较少只有6条。 姚桥井田由于受区域构造的影响，断裂构造较发育，南、北、西边界皆为落差较大的断层，总体为一向北西倾斜的单斜构造，地层走向在陆上的西部为N15E左右，中部和东部为N3040E， 靠近北部袁堂断层附近为NE向。湖区次一级褶曲较发育，地层在走向和倾向上均有起伏变化。从采掘资料来看，以7勘探线为界，西翼浅部地层倾角为1216，中部及湖区地层倾角为58。如下图1-2地质综合柱状图：图1-2 综合柱状图1.2.2水文地质情况及开采技术条件1、水文地质情况姚桥井田南、北、西三面被大断层切割，为补给不畅的相对隔水边界，但在袁堂断层局部及井田东南、西南煤层露头区存在水源补给，为一相对独立的封闭半封闭的水文地质单元。井田内主要含水层自上而下有：第四系松散砂层含水层、下白垩上侏罗统砾岩含水层、下石盒子组底部分界砂岩含水层、7煤顶底板砂岩裂隙含水层、太原组灰岩含水层、奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层。第四系粘土层发育，其中3隔、4隔岩性主要为粘土，厚度平均为33.56m、13.79m,且分布稳定，隔水性强，有效地阻隔了大气降水、地表水、第四系中上部砂层水与第四系底部含水层水、基岩地下水的水力联系。井田内7、8煤层距L4灰距离较大，其间地层主要为砂质泥岩、细砂岩、粉砂岩、泥岩、薄层灰岩组成，可以作为良好的隔水层，一般对7、8煤开采没有威胁。受袁堂断层的影响，断层下盘奥灰强含水地层与上盘煤系地层对接，奥灰含水层在袁堂断层局部区段与煤层顶板砂岩裂隙含水层及L4灰含水层产生水力联系，对矿井充水。由上述可知，矿井不仅接受直接揭露的含水层水的补给，同时也接受与之有水力联系的其它含水层水的间接补给。矿井历年年平均涌水量为325m3/h,年平均最大涌水量为465m3/h，1993年以来年平均涌水量为355 m3/h。矿井月平均最大涌水量577m3/h。400m水平平均涌水量200m3/h，最大涌水量577m3/h；650m水平平均涌水量100m3/h，最大涌水量193m3/h。排水系统根据2003年矿井地质报告预计正常涌水量为508m3/h，最大涌水量为609m3/h。井田水文地质条件复杂程度，综合评定为中等类型。2、开采技术条件(1)、7号煤层的直接顶板为灰黑色、深灰色砂质泥岩或泥岩，局部为中、细砂岩，一般厚度为34m，其上多发育一层灰灰白色中细粒砂岩，7号煤层顶板稳定性较好，以中等稳定为主，局部为稳定型。底板一般为深灰色砂质泥岩、泥岩，厚度一般为26m，以中等稳定型为主。(2)、8号煤层直接顶板多为泥岩、砂质泥岩或炭质泥岩，局部为中细砂岩，以中等稳定型为主，局部为稳定型；直接底板为泥岩、砂质泥岩或泥岩，个别孔为细砂岩，一般厚度3m左右，以中等稳定型为主，局部为稳定型。(3)、17号煤顶板岩性为灰黑色泥岩，一般厚度36m左右，为不稳定型；老顶为L9灰岩，平均厚度1.48m左右，抗压强度高；底板岩性多为灰岩，局部为泥岩、粉砂岩，一般厚度3m左右，为稳定中等稳定型底板。(4)、21号煤直接顶板为L12灰岩，厚度一般5.0m左右，为稳定型顶板；底板一般为泥岩、砂质泥岩，厚度2.5m左右，为中等稳定不稳定型底板。 (5)、姚桥矿矿井瓦斯成份以二氧化碳为主，甲烷含量很低。瓦斯相对涌出量远远小于10 m3/t，属低瓦斯矿井。(6)、姚桥煤矿各主要可采煤层的可燃基挥发分都较高，均有爆炸性危险，且太原组各主要可采煤层的可燃基挥发分的平均较大，因此煤尘爆炸性更大。(7)、姚桥矿投产至今，已发生多次煤层自燃现象，发火原因多是因为采空区封闭不好、漏风等引起煤层自燃，处理方法多采用封闭、注浆、注水等方法灭火。(8)、恒温带深度为30m，恒温带的温度为16。地温梯度平均约为2.35/百米，属于地温正常区。1.3煤层特征1.3.1主要可采煤层情况姚桥井田含煤层有太原组、山西组、下石盒子组，平均地层总厚503米，含煤20余层，煤层总厚15.42m，可采煤层有山西组7、8号煤和太原组17、21号煤，含煤系数3.1。截至2005年底查明资源储量56543.8Mt。7煤层两极厚度1.38m9.86m，平均厚度4.86m，煤厚变异系数24%， 7号煤层厚度大多在4.5m5.5m之间，7号煤层结构简单，局部含夹矸23层，厚度0.042.42m，夹矸层位一般位于7号煤层中下部，为全井田可采的稳定型厚煤层。8煤层位于山西组地层下部，煤层厚度05.95m，平均厚度3.32m，煤厚变异系数35%，煤层厚度变化无明显规律，煤层结构简单，多为一层，局部为两层，夹矸两极厚度为12.73m，为局部可采的较稳定煤层。17煤层厚度02.65m，平均厚度1.14m，煤层可采性指数为0.70，结构简单，夹矸一层，局部两层，厚度0.050.92m，岩性多为泥岩、炭质泥岩，为大部分可采的较稳定煤层。21煤层厚度02.66m，平均厚度1.36m，以中厚煤层为主，21号煤层结构简单，一般含夹矸一层，少数含矸两层，厚度0.200.30m，岩性以泥岩为主，为大部分可采的稳定煤层。姚桥井田可采煤层为7、8、17、21号煤层，煤性脆，易碎成粉末状，坚硬程度多为松软级。天然焦为黑色钢灰色，光泽暗淡，硬度大，变质程度高者不染手。 姚桥井田煤层属于中等偏低变质的烟煤，各层挥发份产率普遍较高， 7号煤的平均挥发份产率为38.88%，8号煤的平均挥发份产率为36.56%，17号煤的平均挥发份产率为42.89%，21号煤的平均挥发份产率为44.92%。姚桥井田各煤层原煤水分含量为1.301.67%，属低水分煤层。各煤层原煤灰分普遍较低，7号煤层平均灰分为14.31%， 8号煤层平均灰分在11.57%左右， 17号煤层平均灰分在15.87%左右， 21号煤层平均灰分12.52%，以上各煤层均为低灰煤。原煤中的硫分主要以有机硫和黄铁矿形式存在。7号煤层原煤全硫含量为0.74%，为低硫煤；8号煤层原煤全硫含量为0.93%，为中硫煤；17号煤层原煤全硫含量均2.08%，为中高硫煤层；21号煤层全硫含量3.86%为高硫煤层。 7号煤层高位发热量为28.03 MJ/Kg；8号煤层高位发热量为29.35MJ/Kg，17号煤层高位发热量为28.34 MJ/Kg； 21号煤层高位发热量为29.76 MJ/Kg；各煤层的发热量均属特高热值煤。煤的工业分类按照中国煤炭分类国家标准（GB 5751-86）进行分类确定。7、8、17号煤层为气煤（QM）。21号煤层 为肥煤（QF）。 7、8号煤层可作为炼焦配煤和良好的动力用煤。17、21号煤层的工业用途基本与7、8号煤层相同。但由于两煤层含硫分较高，应采取相应的脱硫措施。2井田境界和储量2.1井田境界姚桥煤矿浅部主井地理坐标为东经：116 5443，北纬34 5251，深部主井地理坐标为东经：116 5429，北纬：34 5309。井田处于江苏省沛县杨屯镇与山东省微山县张楼乡境内井田面积走向最大长度8.04km，平均6.43Km。平均倾斜长度3.43 km，采矿登记面积为22.0549 km2开采深度为-500m-1050m。本井田范围第四系冲积层较厚，无小煤矿及老窑。 2.2矿井工业储量2.2.1煤层赋存情况姚桥井田含煤层有太原组、山西组、下石盒子组，平均地层总厚503米，含煤20余层，煤层总厚15.42m，可采煤层有山西组7、8号煤和太原组17、21号煤，含煤系数3.1。截至2005年底查明资源储量56543.8Mt。7煤层两极厚度1.38m9.86m，平均厚度4.86m，煤厚变异系数24%， 7号煤层厚度大多在4.5m5.5m之间，7号煤层结构简单，局部含夹矸23层，厚度0.042.42m，夹矸层位一般位于7号煤层中下部，为全井田可采的稳定型厚煤层。8煤层位于山西组地层下部，煤层厚度05.95m，平均厚度3.32m，煤厚变异系数35%，煤层厚度变化无明显规律，煤层结构简单，多为一层，局部为两层，夹矸两极厚度为12.73m，为局部可采的较稳定煤层。17煤层厚度02.65m，平均厚度1.14m，煤层可采性指数为0.70，结构简单，夹矸一层，局部两层，厚度0.050.92m，岩性多为泥岩、炭质泥岩，为大部分可采的较稳定煤层。21煤层厚度02.66m，平均厚度1.36m，以中厚煤层为主，21号煤层结构简单，一般含夹矸一层，少数含矸两层，厚度0.200.30m，岩性以泥岩为主，为大部分可采的稳定煤层。姚桥井田可采煤层为7、8、17、21号煤层，煤性脆，易碎成粉末状，坚硬程度多为松软级。天然焦为黑色钢灰色，光泽暗淡，硬度大，变质程度高者不染手。 姚桥井田煤层属于中等偏低变质的烟煤，各层挥发份产率普遍较高， 7号煤的平均挥发份产率为38.88%，8号煤的平均挥发份产率为36.56%，17号煤的平均挥发份产率为42.89%，21号煤的平均挥发份产率为44.92%。姚桥井田各煤层原煤水分含量为1.301.67%，属低水分煤层。各煤层原煤灰分普遍较低，7号煤层平均灰分为14.31%， 8号煤层平均灰分在11.57%左右， 17号煤层平均灰分在15.87%左右， 21号煤层平均灰分12.52%，以上各煤层均为低灰煤。原煤中的硫分主要以有机硫和黄铁矿形式存在。7号煤层原煤全硫含量为0.74%，为低硫煤；8号煤层原煤全硫含量为0.93%，为中硫煤；17号煤层原煤全硫含量均2.08%，为中高硫煤层；21号煤层全硫含量3.86%为高硫煤层。 7号煤层高位发热量为28.03 MJ/Kg；8号煤层高位发热量为29.35MJ/Kg，17号煤层高位发热量为28.34 MJ/Kg； 21号煤层高位发热量为29.76 MJ/Kg；各煤层的发热量均属特高热值煤。煤的工业分类按照中国煤炭分类国家标准（GB 5751-86）进行分类确定。7、8、17号煤层为气煤（QM）。21号煤层 为肥煤（QF）。 7、8号煤层可作为炼焦配煤和良好的动力用煤。17、21号煤层的工业用途基本与7、8号煤层相同。但由于两煤层含硫分较高，应采取相应的脱硫措施。2.2.2矿井工业储量计算本矿井设计对7，8,17,21煤层进行开采设计，它们的厚度分别为7.4m、3.32m、1.14m、1.36m。由于本次提供煤层地板等高线为7#煤层。设计要求是对7#煤层。其他煤层暂时不考虑。本次储量计算是在精查地质报告提供的1：5000比例7#煤层底板等高线图。储量计算可靠。7#煤层采用块段法计算工业储量。由于7号煤层厚度和角度整体变化不大。所以对整体取一个平均厚度和平均角度。取8.7。如图2-1所示。图2-1 块段划分示意图根据煤炭工业设计规范，求得以下各储量类型的值：（1）矿井地质资源量矿井地质资源量可由以下等式计算： （2-1）式中：矿井地质资源量，Mt；煤层平均厚度，m；煤层底面面积，m3；煤容重，t/m3。将各参数代入（2-1）式中可得表2-2，所以地质储量为： =260.04（Mt）表2-1 煤层地质储量计算总面积平均倾角容重煤层厚度 工业储量24377759.72 8.7000 1.38 7.64 260040000（2）矿井工业储量根据钻孔布置，在矿井地质资源量中，60%探明的，30%控制的，10%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%的是经济的基础储量，30%的是边际经济的基础储量，则矿井工业资源/储量由式计算。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；控制的资源量中经济的基础储量；推断的资源量；可信度系数，取0.70.9。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0.8。109.22（Mt）54.61（Mt）46.81Mt）23.40（Mt）20.80Mt）因此将各数代入式2-2得：254.84（Mt）2.2.3 矿井可采储量矿井设计资源储量按式（2-3）计算： （2-3）式中：矿井设计资源/储量断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建筑煤柱等永久煤柱损失量之和。按矿井工业储量的3%算。则：247.19（Mt）矿井设计可采储量 （2-4）式中：矿井设计可采储量；工业场地和主要井巷煤柱损失量之和，按矿井设计资源/储量的2%算；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%。此处取0.85。则：181.68（Mt）2.2.4工业场地煤柱根据煤炭工业设计规范不同井型与其对应的工业广场面积见表2-3。第5-22条规定：工业广场的面积为0.8-1.1平方公顷/10万吨。本矿井设计生产能力为150万吨/年，所以取工业广场的尺寸为300m400m的长方形。煤层的平均倾角为10度，工业广场的中心处在井田走向的中央，倾向中央偏于煤层中上部，其中心处埋藏深度为-500m，该处表土层厚度为120-160m，主井、副井，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15m。本矿井的地质掉件及冲积层和基岩层移动角见表2-4。表2-2 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1.0120-1801.245-901.59-301.8表2-3 岩层移动角广场中心深度/m煤层倾角/煤层厚度/m冲击层厚度/m/6307.57.6416045757565由此根据上述以知条件，画出如图2-2所示的工业广场保护煤柱的尺寸：结合本井田周边矿井类似围岩的情况及上覆岩层移动规律，表土移动角取；下山移动角取（为煤层倾角）；上山移动角取；走向移动角取。按照以上指标用垂直剖面法设计，工业场地煤柱见图2-1。其中小梯形区域为7号煤层工广保护煤柱范围，由图2-2计算可得：7号煤层工业广场保护煤柱为8.27Mt；图2-2 工业广场煤柱留设图3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限3.1 矿井工作制度矿井年工作日为330d。矿井工作制度采用“三八”制，两班生产，一班准备，日净提升时间16h。3.2 矿井设计生产能力及服务年限3.2.1 矿井生产能力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180万吨/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）矿井开采能力校核姚桥煤矿7煤层均为厚煤层，煤层平均倾角为8.5度，地质构造简单，赋存较稳定，矿井瓦斯含量及涌水相对不大，考虑到矿井的储量可以布置1个综采工作面采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9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采区煤仓，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，煤层一发火，水文地质条件较简单。矿井前期通风采用中央并列式通风，矿井达产初期对首采只需先建一个风井即可满足矿井的通风需求，后期再建一个风井，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，181.86Mt；A -矿井的设计生产努力， 180万吨/年；K -矿井储量备用系数，取1.4。则： T=181.86100/（1801.4） =72.2（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