采矿工程毕业设计（论文）-运河煤矿180万ta新井设计【全套图纸】.doc

中国矿业大学2006届本科生毕业设计1 矿区概况与井田地质特征济北煤田是我国重要的煤炭基地，矿井地质构造简单，煤层稳定，储量丰富，地势平坦，交通方便，生产的煤炭可供华东工业区，运销海外，进行国际贸易。全套图纸，加1538937061.1 矿井概况1.1.1 井田位置井田位于山东省济北煤田、唐口勘探区的北部露头区域。根据山东省计委（93）鲁计工字第1149号关于将济（宁）北矿区唐口井田北部块段（运河煤矿）划归济宁地方开采的批复，运河煤矿井田范围为：东起3煤层露头和济宁断层，西至3层煤露头，北起F11断层，南至BF7断层和T59与A2416孔连线垂切与唐口井田分界。井田东西长约4km，南北宽约3.5km，面积约14km2。1.1.2 交通运河井田位于山东省济宁市西北郊的南张乡境内，属唐口勘探区。距济宁市约10km。本区水、陆交通方便。兖新铁路从济宁经过，西经菏泽与京九铁路相接，至新乡与京广铁路相接，东至兖州与津浦铁路接轨，再往东经临沂可至石臼所。井田东部有105国道（北京珠海），南部有327国道和济宁梁山公路。纵贯南北的京杭大运河从井田西侧流过，大型运输船队直达长江，钱塘江各口岸，运河支流跃进沟从井田中央流过，河宽水深，稍加修建将是一个天然的货运码头，船队可直接在井田内装货，经运河直接流向江浙、上海。井田距济宁机场30km，该机场已开通济宁至广州、上海、北京等航线。水路、陆路、铁路、航空、交通运输四通八达。矿井交通位置如图111.1.3 地形与河流区内地形平坦，地面标高+35+38m，地势东北部略高，东南部略低，地形坡度万分之二左右。井田中部有南跃进沟，其与西北流向的天宝寺沟在井田西部边界汇合并连接京杭运河1.1.4气象图1-1 矿井交通位置图本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。年平均气温为13.6，日最高气温达41.6，最低气温为19.4，一月份最冷，平均气温2。年平均降水量667.17mm，最小347.90mm，最大1186.00mm，降雨多集中在78月份，日最大降水量177.10mm。年平均蒸发量1728.28mm。春夏两季多东及东南风，冬季多北及西北风，平均风速2.3m/s，最大风力8级。历年最大积雪厚度0.15m,最大冻土深度0.31m。百年一遇的最高洪水位37.7m。1.1.5自然地震据地震历史资料记载，济宁地区自公元前618年至公元1937年8月1日，共发生地震128次，其中破坏地震11次，1977年，山东省地震局将该地区划为7度地震烈度带1.1.6矿区经济概况本井田位于济北矿区的西北部，矿井建设所需的主要建筑材料，除钢材、木材及部分水泥需外地供应外 ，其余的砖、瓦、砂石等土产材料，均可以由当地供应。本区地处冲积平原，土地肥沃，农作物主要以水稻、小麦、玉米为主。井田内由4个村庄，其中梁家营庄位于井田东北边界附近，霍家庄等三个村庄位于井田南部边界附近，村庄对矿井初期的开采影响部大。1.1.7水源及电源本地区主供电源为济宁电厂，装机容量300MW，矿井东约4km有二十里铺农用35KV变电所一座，南约8km有北郊35KV变电所一座，另有拟建设的代庄110KV变电所荷济宁西北郊220KV变电所各一座，因此，可供选择的电源余地较大。 本区供水水源可靠。可供矿井选择的水源有第四系砂层水和奥灰岩溶裂隙水。第四系砂层上端含水丰富，水质较好，是较理想的 供水资源。本井田奥灰水为中等富水区，但埋藏较深，补给条件较差。1.2井田地质特征1.2.1地质特征济宁煤田唐口勘探区位于济宁地堑构造。因受孙氏店、济宁及嘉祥等南北向区域性断层的控制，区内次级构造以南北向，北东向断层为主，局部因受南北二侧东西向构造带控制，也存有少量东西向断层。本区早期褶曲为北东向，后来到南北向断裂的改造，呈现南北向褶曲。运河井田位于济宁煤田唐口勘探区的北边缘，东起3煤层露头和济宁断层，西至3层煤露头，北起F11断层，南至BF7断层和T59与A2416孔边线垂切与唐口井田分界。井田地层综合柱状图如图1-2图1-2 地层综合柱状图第四系厚度在132.4235.29m之间，平均厚度184.08m，分上中下三组，以粘土、砂质粘土，含粘土的砂（砾），或砂（砾）等相间组成，不整合于侏罗系之上。侏罗系的上侏罗统，最大残厚330.46m，仅保留于本区东南部的边缘地段，由紫红色细砂岩或中细粒砂岩，间夹细砂岩与泥岩互层所组成，底部偶见砾岩，与二叠系成不整合接触。二叠系之石盒子组最大残厚181.88m，一般厚度60m左右，以粘土岩为主，间夹细砂岩，其底部全区普遍发育着一层粗砂岩或含砾砂岩，孔隙度大，硅质接触式胶结，岩性稳定，整合于主要含煤地层山西组之上。二叠系山西组厚84.82152.91m，一般厚为129.62m，为本煤田的主要含煤地层， 含有局部可采的2层煤和稳定可采的3层煤，其中3层煤是井田的主采煤层，煤层底部多为细砂岩、粉砂岩互层，有时相变为中砂岩，整合于石炭系之上。上石炭系的太原群厚148.53185.13m，一般厚度173.42m，以粉砂岩和泥质岩为主，间加中砂岩、粘土岩、薄层灰岩及煤层组成，共含煤23层。 其中16层、17层煤是全井田可采的薄煤层，主要标志层为第三层灰岩和第十层灰岩，地层多为粉砂岩和深灰色泥岩为主，间夹以中砂岩、粘土岩和薄层灰岩，整合于本系的本溪群之上。中石炭系本溪群厚21.4936.00m，一般厚度28.75m，以灰岩为主，假整合于奥陶系之上。奥陶系马家沟统总厚725.20m，以石灰岩为主，有裂隙和洞穴，与下伏寒武系呈整合接触。1.2.2构造特征全井田为一宽缓褶曲构造，并发育着次一级小型褶曲及断裂构造。早期主要北东北东东向褶曲，后期受南北向断裂控制，使其发生扭曲和改造，形成了南北向褶曲，井田内地层倾角一般在612，局部高达25。区内深部产状较稳定，倾角较小一般在5左右，而浅部地区，特别是靠近边界断层附近，因受牵引影响，地层产状有较大变化，地层倾角一般在15以上，最大可达25左右。在BF7断层附近，因受逆断层牵引影响，地层倾角一般也在20以上，局部可达60。断裂是井田的主要构造。主要发育两组断层，一组为近南北向的正断层（济宁断层、济宁支二断层、嘉祥支四断层）。另一组为走向近东西，按其性质又可分为两类，一类为正断层如井田北部的F11、F31、F32等断层，一类为逆断层如中部的BF7、F10 和BF1等断层。1.2.3井田重要构造特征及控制研究程度（1）南张向斜位于井田中央，轴向北北东，向南倾伏。在井田内延展长度2.8km，为本井田的骨架构造。幅度100400m，跨度23km，西翼倾角南部510，北部1018，北部及中部被F11、F31、F32、F10、BF7等断层所切，形态不完整。井田内共有15条地震测线通过，钻探有8个钻孔控制，已经查明。（2）L8向斜：井田内次一级褶曲较发育，但幅度小，延展短，地震测网已经严密控制，仅对其中较大L8向斜进行命名，轴向北北东，区内长1.5km，起伏幅度200m，两翼倾角1530。（3）嘉祥支四断层（正）：位于本区西北部，延展长度3.7km，区内延伸长0.35km。走向北北东，倾向南东东，倾角70，落差200m，西升东降，上下盘均有煤系保存，但北段下盘3煤已剥蚀。有8条地震线穿过，8个断点控制（A：3、B：5），有T71、T51孔穿过，属基本查明断层。（4）济宁支二断层（正）：为区域性断层济宁断层的支断层，区内延伸长1.6km，是本区的东界断层，走向近南北，倾向西，倾角70度，落差1580m，有T13和A2416号孔穿过，5条地震测线控制，其中A级断点3个，B级断点2个，属已查明断层。（5）济宁断层（正）：为区域性断层，北起汶上，南至鱼台。区内延伸长1.8km, 走向近南北, 倾向西，倾角70度，落差2090m，有A2219号孔和A238号孔穿过，3条地震线控制，其中A级断点3个，B级断点1个，属查明断层。（6）F11断层（正）：为本区北部边界断层，区内长度3km。走向近东西，倾向北，倾角70度，落差50750m。南升北降，中段上下盘均有3煤层保存，东西段均被剥蚀。时间剖面上该断层中段分支为5条断层，地层倾角陡，落差变小，西段上盘有一较深（-850m）的地堑，故落差变大，有4条地震线穿过，5个断点控制（A：2、B：3），并有T31孔穿过，N31与N32孔控制，已查明基本查明。（7）F31断层（正）：位于本区北部，区内延伸长2.3km。走向近东西，倾向北，倾角70，落差20100m，3条地震线控制，其中A级断点3个，B级断点1个，属查明断层。（8）F32断层（正）：位于本区N11孔北部附近，区内延伸长度2.1km。走向近东西，倾向南，倾角70，落差070m，3条地震线控制，B级断点2个，C级断点1个，属基本查明断层。（9）F10断层（逆）：位于本区跃进沟以北，区内延伸长2.3km。走向近东西，倾向北，倾角45，落差65330m。有T12号孔穿过，20条地震线控制，其中A级断点11个，B级断点9个，属查明断层。（10）BF7断层（逆）：位于本区中部跃进沟附近，区内延伸长度3.8km，走向近东西，倾向北，倾角45，落差0100m，有T11、T14、T15及T59，副检孔穿过，21条地震线控制，其中A级断点6个，B能断点14个，C级断点1个，属查明断层。（11）BF1断层（逆）：位于本区北部，区内延伸长0.4km。走向北东东，倾向南南东，倾角45，落差032m，3条地震线控制，其中A级断点1个，B级断点2个属查明断层。（12）BF4断层（逆）：位于T14号和T11号之间。区内延伸0.5km。走向北北西，倾向北东东，倾角45度，落差030m，3条地震线控制，其中A级断点2个，B级断点1个，属查明断层。No-2、F33、BF8断层以及BF3断层、BF5断层、BF6断层、BF2断层及孤立断点详见表1-1表1-1 运河煤矿主要断层特征表组别断层名称断层位置断层性质断层产状落差（m）长度Km断点及级别查明程度走向倾向倾角地震线钻孔条ABC孔号级别南北正断层济宁断层东部边界正SNW7020-901.833122-1923-8AB查明济宁支二断层东部边界正NNENWW7015-801.6532A24-16T1-3AA查明嘉祥支四西部边界正SNE702000.3511T5-1C基本查明东西向正断层F11北部边界正EWN7050-7503423TO3-1N3-1N1-2CCC查明基本查明F31北部正ENN7020-1002.3331查明F32N1-1附近正ENS700-702.1321查明东西向逆断层F10跃进沟北逆EWN4565-3302.3119T1-2C查明BF7跃进沟逆EWN450-1003.8216141T1-1T1-4T1-5A查明BF1北部逆NEESSE450-300.4312查明BF2北部逆EWN450-300.45312查明BF4T1-4与T1-1中部逆NNWNEE450-300.5321查明其它断层BF5东部逆ENSE450-100.433查明BF6北部正ENNW700-90.1412基本查明BF3北部正NWSW700-300.45211T1-4T1-5AA基本查明BF8T2-1孔东正NWSW700-500.86222查明F33北部正NWSE700-651.122查明另外还有八个孤立断点1、2、3、4、5、6、7、8、1.2.4煤层特征本区山西组含煤4层，即1、2、3（3上）、3下煤层，太原组含煤23层，即4、5、6、7、8上、8中、8下、9、10上、10中、10下、11、12上、12中、12下、14、15上、15下、16、17、18上、18中18煤层。其中3（3上）、16、17煤层全区可采，3下、6、10下、15上四层煤为局部可采煤层。按煤层在含煤地层中位置可将煤层可分成上、下两个可采组，上组煤包括3（3上）、3下和6煤层，下组煤包括10下、15上、16和17煤层。而第三层煤全区稳定，平均厚度为8.64m，占可采煤层总厚的63%，是矿井的主采煤层。设计时只考虑3煤。各煤层的厚度、稳定性、结构及间距变化情况见表1-2。表1-2 各煤层特征表煤层名称煤层厚度（m）最小-最大平均煤层间距（m）稳定性顶底板岩性顶板底板3 6.8910.248.6412.03稳定中、细粒砂岩泥岩、粉砂岩均以泥岩粉砂岩为主3上2.405.754.16较稳定稳定中、细粒砂岩泥岩、粉砂岩20.513下03.521.22不稳定中、细粒砂岩泥岩、粉砂岩3660.211.471.15不稳定较稳定泥岩、粉砂岩48.2010下0.271.050.50不稳定泥岩、粉砂岩35.4515上00.920.50不稳定九灰32.12160.781.391.08稳定十下灰岩11.65170.641.391.00稳定十一灰、粉砂岩可采煤层有：（1）、3及3上煤层3煤层：位于山西组中下部，上距石盒子组B层铝土岩平均97.31m，下距太原组6煤层40余米，在L4线及延长线以北。煤层趋于合并，煤层最厚可达10.24m，平均厚度8.64m，称3煤层（即3上、3下煤合并区），其余地段均分叉为3上、3下两层煤。总的来看，3煤厚度变化小，且有一定规律，结构简单，一般不含夹石，有时含12层夹石，属稳定煤层，顶板主要为粉砂岩，少部分中、细砂岩，底板为泥岩或粉砂岩。3上煤层：该煤层为3煤的上分层，位于山西组中部。下距3下煤层046.24m，平均20.51m。全区除合并区外，均有分布，全部可采。结构较简单，一般不含夹石，有时含12层夹石，厚度变化由2.405.75m，平均4.16m。属较稳定稳定煤层。顶板主要为粉砂岩，少部分为中、细砂岩，底板为泥岩。由于3上煤层全部可采，煤厚较稳定稳定，与3煤层又连在一起，故将二者合在一起编制煤层底板等高线和储量计算图以及煤层等厚线图，有关章节在叙述时也将二者合在一起叙述，称之为3（3上）煤层。3下煤层：该煤层为3煤的下分层，位于山西组下部，下距6煤层平均36m，由于受冲刷等影响，有较大范围无煤区。煤层厚度03.57m，平均1.22m。可采范围内煤厚0.703.56m，平均1.78m。厚度变化大，且规律性不强，可采边界不规则，含夹石13层，为不稳定煤层。顶板为粉砂岩和中、细砂岩，底板为泥岩或粉砂岩。（2）、6煤层：位于太原组上部，下距三灰平均10.93m，距10下煤层平均48.20m。煤层厚度0.450.86m，平均0.73。顶板为泥岩和粉砂岩，底板为泥岩。不含夹石，结构单一。区内煤厚大部分可采，煤厚比较稳定。为稳定煤层。（3）、10下煤层：位于太原组中部，下距15上煤层平均35.45m，煤层厚度00.94m，平均0.75m。可采范围主要在本区的北部，顶板为泥岩、粉砂岩，底板为泥岩，少数为细砂岩。不含夹石，结构单一，为不稳定煤层。（4）、15上煤层：位于太原组中部，下距16煤平均30.12m,煤厚00.92m，平均0.72m。仅在本区局部可采。顶板为九灰，底板为泥岩，不含夹石，结构单一，为不稳定煤层。（5）、16煤层：位于太原组下部，下距17煤层平均11.65m，煤层厚度0.781.39m，平均1.08m。顶板为十下层灰岩，底板为泥岩或粉砂岩。多含12层夹石，为炭质砂岩和泥岩。该层煤全区可采，而且厚度相当稳定，为稳定煤层。（6）、17煤层：位于太原组下部, 下距太原组底界平均15.83m, 距奥灰33.1258.90m，平均45.12m。煤厚0.641.30m，平均1.00m。全区仅有一个孔A2220号孔，煤厚为0.64m，不可采，由于其紧靠断层，可能受构造影响所致。其余地段见煤均在1米左右。总的来看，全区可采煤厚变化不大，为稳定煤层。顶板为十一灰，有时相变为泥岩或粉砂岩，底板为泥岩。一般含一层夹石，岩性为泥岩。1.2.5煤质特征本区煤质稳定，各层煤的主要指标变化很小，均为中变质程度的气煤。山西组煤层（第2、3层煤）属低硫中灰中等可选至易选煤，是良好的炼焦配煤或动力用煤；太原群煤层（第616、17层煤）属中灰富硫至高硫的易选煤，不宜单独作炼焦配煤，为动力用煤。1.2.6水文地质本井田共有七个含水层（组），即第四系砂层，上侏罗统砂岩，下石盒子组砂岩，山西组砂岩，太原组三灰，十下灰以及奥陶系石灰岩。由于区内煤系地层埋藏很深，水文地质条件有三个重要特征。煤系上覆地层含水层与隔水层煤系之上，含水层和隔水层相间沉积，而隔水性能最好最厚者在下部，是本井田的重要特征之一。它使得雨水、地表水、第四系砂层水、侏罗系砂岩裂隙水受到多个隔水层的重重阻隔，不能给矿井充分补给。（1）第四系含水层组与隔水层组上段厚42.566m。由综黄、灰黄色粘土、砂质粘土与褐黄色砂多层相间沉积而成。含水层以细砂、中砂为主，顶界埋深812m，含砂层多至8层，厚度最大为19.94m，且连续性好。水位埋藏59m，另据济宁市集中纸浆厂水源孔取芯资料，上段含有较厚的砂质粘土与细砂互层，水源勘查对此段20个农业机井作试验，单井出水量为3090m3/h,水质较好，被广泛用于工农业水源。、中段厚55.2398.35m。多为灰黄色、褐色砂层与灰白色、灰绿色粘土，砂质粘土相间沉积。据水源ZG3号孔对中段抽水实验，该段砂层单井出水量1192.32m3/d，单位涌水量1.0271.378L/s.m，属强富水段，为重碳酸硫酸钾钠钙水, 总硬度为257.55(mg/L)CaCO3，矿化度为0.631g/L, 水位距地表6.04m,可以作为供水水源。、下段厚60.2596.33m，以灰绿、灰白色粘土、钙质粘土为主，粘土局部含石膏晶体和石膏团，一般还有12层，砂层累厚小于10m。砂层多含风化长石及白色粘土，以粉砂细砂为主，局部为中粗砂。砂层连续性差，多为透镜体状，粘土连续性好，其厚度占全段厚度72.73%100%，且以纯粘土为主，单层厚度大。本段底部多为粘土层，所以本段隔水性能良好，覆盖于煤层露头及侏罗系之上，使得雨水、地表水、第四系上段和中段水被本段所隔，不能向下补给。（2）、上侏罗统含水层段本区受不同程度的剥蚀，最大残留厚度244m，平均厚度168.74m。主副井筒揭露深度分别为207.4287.3m；260295.5m。系由红色中砂岩细砂岩组成,岩石完整性好，成分以石英为主，长石次之，泥质胶结，仅底部铁质胶结，坚硬。局部裂隙较发育，以高角度张裂隙为主，呈充填半充填状态。主井检查孔强风化带深度206.50m, 厚2m。副井检查孔强风化带深度211.32m, 厚1.96m, 其强风化带岩性松软，手捻即碎。副井检查孔对其做了抽水实验，单位涌水量0.00185 L/s.m，渗透系数K=0.0254m/d，含水微弱。井筒实际揭露涌水量最大为3m3/h，基本无水。（3）、二迭系下石盒子组（P2）主副井实际揭露深度分别418.4463.2m，418.8462.8m。岩层由砂岩、细砂岩、粉砂层及粘土岩组成。其中有三层含水层皆为中粒砂岩，裂隙十分发育，且以高角度张裂隙为主，含水量大，最大单孔涌水量为52m3/h。直接充水含水层埋藏深，充水空间不发育，富水性不强，是本井田的重要水文特征之二。现将井田煤系中直接充水含水层的富水性分述如下：（1）山西组、3煤顶板砂岩含水层。主副井筒实际揭露厚度分别为5.8m和9.4m，岩性为灰白色中粒砂岩，裂隙较发育，主井检查孔对其作了抽水实验，其单位涌水量q=0.025 L/s.m，渗透系数为0.02m/d，富水性弱。主副井筒施工中揭露该含水层时，单孔最大涌水量小于15m3/h。、3煤底板砂岩含水层。主副井筒实际揭露厚度分别为9.3m和10.5m。岩性为灰灰白色中细砂岩，裂隙相当发育。主检孔对其做了三次降深抽水实验,最大单位涌水量0.0085 L/s.m，渗透系数为0.074m/d，富水性较弱。主副井筒施工揭露及西大巷开拓放水情况，单孔最大涌水量60m3/h。、本井田在精查勘探时，对3煤顶板砂岩、底板砂岩进行了两次混合抽水实验，其单位涌水量0.023L/s.m。水质类型为重碳酸钾钠型，富水性较弱。（2）太原组、三灰：厚3.657.40m，平均5.20m。由于本井田煤层有褶曲起伏，巷道开拓时要穿过三灰，所以三灰也是3煤开采的直接充水含水层。主检孔三灰做了抽水实验，其单位涌水量为0.00446 L/s.m，渗透系数K=0.0756m/d。、十下灰：厚3.408.10m，平均5.17m，浅灰至深灰色，含有丰富的动物化石。精查抽水试验单位涌水量0.006126L/s.m，富水性弱。十下灰是16煤的直接顶板，是采下组煤的直接充水含水层。（3）、本溪组本井田本溪组厚8.6040.05m，平均24.36m。主要由紫灰、灰绿色泥岩、砂岩及灰岩组成，含灰岩3层，通过钻孔简易水文观测，钻探取芯描述及T14孔流量测井等资料的分析，本溪组的灰岩无泥浆消耗，岩芯完整，流量测井反映均不出水，且埋藏深，说明本井田本溪组灰岩基本不含水，为相对隔水层。（4）、中奥陶统石灰岩本井田有8个钻孔揭露奥灰，据取芯资料，奥灰岩芯较致密，见裂隙和溶隙，但多被充填。又据简易水文资料与抽水试验成果分析，区内奥灰富水性可分为中等富水区（级）和弱富水区（级）。其中BF7至F11之间，钻孔漏水率33.33%，抽水单位涌水量为0.15750.1726L/s.m，为级富水区。BF7断层以南，济宁断层以西大片范围内，钻孔漏水孔率为9.09%，抽水单位涌水量0.00170.0056L/s.m，为级富水区。奥灰中等富水区（级）该级区虽然富水性中等，但补给条件都很差。这是由于加祥断层对该分区没有补给；而加嘉祥支三、支二断层使该区内奥灰与断层东侧煤系相接触，对该分区无补给；F10和F11之间的奥灰处在上升盘，与南北两侧下降盘的煤系接触对该区无补给，所以水量在疏放时不能持久，会迅速减少。奥灰弱富水区（级）该区补给来源虽相对较好，但其本身富水性太弱，据T81号抽水试验，抽水量0.114L/s，这样小的水量使相距543.54m的T97观测水位下降0.80m，单位涌水量仅0.0017L/s.m。所形成的降落漏斗达1km2以上，可见富水性很弱。通过5年的涌水量和矿井涌水相关因素分析，矿井涌水的来源及构成主要是：3煤顶板砂岩水、3煤顶板分界砂岩水、三灰水、老塘水、和矿井生产用水。根据地质报告预测，开采前期矿井正常涌水量为400m3/h，最大涌水量为500m3/h；开采后期正常涌水量为550m3/h，最大涌水量为650m3/h。（5）断层的导水性井田内属导水性较强、落差较大的正断层有铺子、铺子支一、孙家庄、巨王林、巨王林支一及大岗头等断层。表1-3 历年矿井涌水量情况表年度19992000200120022003最大(m3/h）84.286.875.582.5105.9最小(m3/h)5763.361.0564.273.3平均(m3/h)67.478.167.870.489.71.2.7开采技术条件（1）地温据钻孔测定：非煤系地层地温梯度较小，一般为每百米1.6；煤系地层地温梯度相应增高，一般为每百米2.7；综合平均梯度每百米为2.44。通常-650m以上层段的地温不超过31；-650-750m层段的地温为3137。（2）瓦斯、煤尘及自然发火根据地质资料，本矿井第3、16、17层煤都属于氮气带，沼气和二氧化碳含量很底，均小于10m3/t，属低瓦斯矿井。可采煤层均有煤尘爆炸危险，煤尘爆炸指数一般为37%42%。各煤层都有自燃发火倾向，自燃发火期为个月。2 井田境界与储量2.1 井田境界井田境界东起17煤层露头和济宁断层，西至17煤层露头，北起F1断层。井田为不规则形状，东西走向约为4km，南北长3.5km，面积14km2。2.2 矿井工业储量2.2.1全矿井工业储量的具体计算（1） 井田的水平投影面积为：S=0.25100=25（Km2）由于煤层的平均倾角为6度，所以井田中3煤层的实际面积为： S=25/cos6=25.138（Km2）（2） 工业储量为：Zg=Sh =8.291.3 =2.709(t)其中：S表示3煤层的面积，m2；h表示煤层厚度，m2； 表示煤的容重，取1.3 t/m.符合煤炭工业设计规范的要求。2.3 矿井可采储量2.3.1永久煤柱损失量P包括工业广场煤柱损失量Pg、铁路煤柱损失量Pt、断层煤柱损失量Pd、井田边界煤柱损失量Pj。（1）工业广场煤柱损失量Pg的计算。工业广场保护煤柱见图2-1所示。 工业广场占地面积S=180101.210000 =0.216 k m2选取长为600m, 宽为 360m.另外根据规定留设15m的围护带宽度。所以，实际的工业广场面积为：S = 630390 =245700 m2 根据垂直刨面法设计保护煤柱的尺寸为：pq= = =186m保护煤柱为一断面为梯形的四棱体梯形短边长：q1k1=2(340-186)tan15 + 2186tan45 +630 =1084.53m梯形长边长：q2k2=2(360-180) tan15 + 2186tan45 +630 =1095.25m 煤柱体积为： V=（1084.53+1095.25）860.428.29所以，煤柱损失量为：Pg=V=（1084.53+1095.25）860.428.291.3=1.0110 (吨) 图2-1 工业广场保护煤柱 断层煤柱损失量Pd的计算。断层煤柱损失量Pd为：Pd=BLh =354623.38.291.3 =1.7410(吨)其中，B表示断层边界煤柱宽度，m; L表示断层边界长度，m. 井田边界煤柱损失量Pb的计算。井田边界煤柱损失量Pb为： Pb= BLh =2015342.58.291.3 =3.3110 (吨)其中，B表示井田边界煤柱宽度，m; L表示井田边界长度，m.所以，永久煤柱损失量: P = Pg + Pd + Pb + Pt =1.0110+1.7410+3.3110=1.52 10 (吨)2.3.2 矿井可采储量： Zk=(Zg-P)C =(2.709-1.52 10)0.75 =19.18 10 (吨)其中，C表示带区采出率，厚煤层不小于0.75；中厚煤层不小于0.80；薄煤层不小于0.85。3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限3.1 矿井工作制度矿井的年工作天数为300天，采煤实行“四六制”，三班出煤一班检修。每昼夜净提升小时数为14小时。3.2 矿井设计生产能力及服务年限矿井设计生产能力为180万吨，根据可采储量、井型与服务年限之间的想适应关系得：矿井服务年限为：T=Zk/(AK) = 1.92 10/(1.8101.4) = 76.1 (年)其中，K表示矿井储量备用系数，一般取 1.31.5。这里取1.4。经核算，矿井及第一水平的服务年限符合煤炭工业设计规范的规定。4 井田开拓井田开拓是在总体设计已经划定的井田范围内，根据精查地址报告和其它补充资料，具体体现在总体设计合理原则，将主要巷道由地表进入煤层，为开采水平服务所进行的井巷布置和开掘工程。合理的确定井田开拓方式是矿井设计的一个重要环节，因为开拓方式一经确定，并按设计施工后，就难以再改变，如果确定的开拓方式不合理，不仅影响基本建设费用和建井速度，更重要的是在整个服务年限期间会使矿井的正常生产和技术经济指标受到影响。因此，确定矿井开拓方式时必须慎重考虑矿井开拓设计，包括确定主、副井和风井的井筒形式、深度、数量、位置、阶段高度、大巷位置、采（带）区划分以及开采顺序与通风运输系统。4.1 井田开拓的基本问题本井田开拓主要考虑以下几个因素：（1） 煤层赋存稳定，倾角为10到20度，平均为15度，冲击层为186m,煤层厚度平均为8.64m.（2）矿区地势平坦，地面标高变化于+35m+38m之间，其多为农田，没有大的地表水系和水体，有津浦铁路穿过。4.1.1 井筒形式、数目的确定 （1）井筒形式的确定 由于本地区的地势条件所限制，故不能用平硐开拓。 斜井开拓与立井开拓的优缺点比较斜井开拓与立井开拓相比：井筒施工工艺、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、井底车场及垌室都比立井简单；井筒延伸施工方便，对生产的干扰少，不易受地板含水的威胁；主提升能力大可满足特大型矿井主提升的需要；斜井井筒可作为安全出口，井下一旦发生透水事故等，人员可迅速从井筒撤离。与立井开拓相比，斜井井筒长、辅助提升能力小、提升深度有限；通风线路长、阻力大；管线长度长；过表土层等特殊地层时施工技术复杂。根据兴隆庄矿井的自然地理条件，技术经济条件等因素，综合考虑其实际情况：地势起伏不平，地面标高平均+36m左右，煤层埋藏较稳定，距地面垂深在-220-900m之间；矿井年设计生产能力为180万t/a，为大型矿井。综上所述，立井开拓和斜井开拓在本矿都可以采用。（2）工业广场及井筒位置确定的原则工业广场应尽量位于井田中央或走向煤炭运量的中心，以形成双翼井田，降低运输、通风、巷道维护费用，做到均衡生产，综合经济效益好；工业广场应不压煤或少压煤；工业广场有较好的地形和工程地质条件；井筒应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；有利于首采区或带区布置在井筒附近的富煤地段，以保证有良好的前期效益；井筒不宜穿过厚表土层、厚含水、断层破坏带、煤与瓦斯突出煤层或软弱煤层；离水源、电源较进，矿井专用铁路线短，道路布置合理。（3） 井筒形式、数目和位置的确定根据以上的一些基本原则和不同开拓的分析可知，本矿井采用立井开拓在技术、经济、安全等方面综合起来最合理。工业广场位于井田的中央。风井位置的确定要兼顾到矿井后期的通风情况。一个主井、一个副井、两个风井。（4） 开采水平的确定本矿井煤层倾角较小，可以考虑划分一个或两个水平。用两水平时，需考虑第一水平的服务年限和第二水平的延伸。（5） 大巷和井底车场的布置考虑到系统的可靠性和生产的方便，决定开拓一条运输大巷、一条轨道大巷、一条回风大巷。由于服务于整个井田，年限比较长，故大巷全部布置在煤层底板沙岩中，距煤层30米，大巷之间的距离为25米。布置在岩层中，其优点是巷道维护条件好，维护费用低，可以较好的控制方向和坡度；另外可以减少煤柱损失，同时便于设置分带溜煤眼和煤仓。（6） 技术上可行的开拓方案方案的说明根据前述的比较分析决定，提出以下四种在技术上可行的方案。如图41 所示。方案一 立井单水平开拓方案二 斜井单水平开拓方案三 两水平立井延深方案四 两水平暗斜井延深图41 四种在技术上可行的方案开拓方案技术经济比较对以上四种方案所需费用进行粗略比较 。具体比较程序为：方案一和方案二比较，方案三和方案四比较。 如表41和表42所示。表41 方案一和方案二粗略比较方案方案一方案二基建费/万元主立井开凿4900.77301=378.77主斜井开凿1704.70.33366=568.79副立井开凿4901.0078=493.82副斜井开凿1496.40.39319=588.37井底车场10000.091=90.0斜井车场8000.09=72.0小计962.60小计1229.16生产费/万元立井提升1.223100.3750.963=1001.04斜井提升1.25965.711.4770.52=5498.28立井排水400243659202330.0001=7511.2斜井排水40024365920.2330.00011.0435=7837.9小计8512.24小计13336.18总计费用/万元9474.83费用/万元14565.34百分率100%百分率153.54%表42 方案三和方案四粗略比较方案方案三方案四基建费/万元主立井开凿950.77301=73.4主斜井开凿1360.50.33366=453.9副立井开凿7510078=75.6副斜井开凿1096.40.39319=431.1井底车场10000.091=90.0上下斜井车场8000.09=72.0石门开凿11000.37247=409.7小计648.7小计957生产费/万元立井提升1.2110000.450.963=5720.2暗斜井提升1.2110001.20.28=4435.2立井排水40024365460233 0.0001=1936.7主井提升1.2110000.370.9630.000=4703.3石门运输1.2110001.10.117=1936.7主、斜井排水40024365460.2350.00011.0435=4435.2小计11412.5小计13062.5总计费用/万元12061.2费用/万元14006.7百分率100%百分率116.10%方案一和方案二的主要区别在于主副井是立井还是斜井。两方案相比，第二方案比一方案的井筒长，因此提升和排水的路径就长，但是其运输、提升和排水的单价也比立井相应低一些，所以应比较其总费用。经粗略比较，方案二比方案一高53.54%。综合考虑选用方案一。方案三和四的区别仅在于第二水平是用暗斜井还是立井直接延伸。两方案的生产系统较简单，两方案相比，第三方案需要多开立井井筒、阶段石门和主井井底车场，并相应增加了井筒和石门的运输、提升和排水的费用。第四方案则多开了暗斜井井筒和暗斜井上下部车场，并相应增加了斜井的提升和排水费用，粗略比较方案相差16.1%。综合考虑选用方案三。余下的方案一和方案三，两方案均属技术上可行，水平服务年限也均符合要求（大型矿井第一水平服务年限应大于30年）。两者相比，方案一的总投资比方案三低一些，其初期投资投资较少。因此两方案需要通过经济比较，才能确定其优劣。对方案一和方案三进行详细的经济比较。方案一和方案三有差别的建井工程量、生产经营工程量、基建费、生产经验费的经济比较结果如下面表4-3、表4-4、表4-5、表4-6、表4-7所示。表4-3 建井工程量项目方案一方案三初期主井井筒490+20490+20副井井筒490+5490+5井底车场10001000运输大巷9090后期主井井筒0105副井井筒0105井底车场01000主石门01500运输大巷5700+66005700+66002表4-4 生产经营工程量项目方案一方案三运输提升/万t/km工程量工程量立井提升1.218894.80.405=8502.71.2(59690.35+11192.30.455)=8575.96排水/万m34002436592/10000=32236.84002436592/10000=32236.8维护工程量1.226600/10000=1.5841.246600/10000=3.168表4-5 基建费用表方案方案一方案三项目工程量/m单价/元m-1费用/万元工程量/m单价/元m-1费用/万元初期主井井筒5107730.1394.25107730.1394.2副井井筒4951007.849.94951007.849.9井底车场100090090100090090主石门000000运输大巷903635.232.7903635.232.7小计566.8566.8后期主井井筒07730.102107730.1162.3副井井筒01007.802101007.821.2井底车场09000100090090主石门00011000399.9运输大巷5700+66003635.24471.35700+660023655.26870.5小计4471.37543.9总计5308.18110.7表4-6 生产经营费用表项目方案一方案三运输提升工程量/m单价/元m-1费用/万元工程量/m单价/元m-1费用/万元立井提升8502.70.8917576.0022464.9810.7631880.786110.9750.8915444.98排水32236.80.2337511.17411423.040.1782033.30120813.760.2334849.606维护工程量1.584402.04636.8313.168383.641215.3715石门运输20847.350.1208