采矿工程毕业设计（论文）-花西郎煤矿1.8 Mta新井初步设计.doc

第128页中国矿业大学2009届毕业设计中 国 矿 业 大 学本科生毕业设计姓 名： 学 号： 169090074 学 院： 云南能源职业技术学院 专 业： 采矿工程 设计题目： 花西郎煤矿1.8 Mt/a新井初步设计 指导教师： 职 称： 讲师 年 月 云南中国矿业大学毕业论文任务书学院 云南能源学院 专业年级 采矿工程09级 学生姓名徐 刚 任务下达日期：2011年7月12日毕业论文日期：2011年7月15日至2011年10月18日毕业论文题目： 花西郎煤矿1.8Mt/a新井初步设计毕业论文主要内容和要求：院长签字： 指导教师签字：中国矿业大学毕业论文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论文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 要本设计为花西郎煤矿1.8 Mt/a的新井设计。花西郎煤矿位于云南省楚雄市境内，交通便利。井田走向（东西）长平均约7.43 km，倾向（南北）长平均约2.74 km，井田水平面积为17.16 km2。主采煤层一层，即3号煤层，平均倾角12，煤层平均厚度4.25 m，井田地质条件简单。矿井工业储量227.49 Mt，可采储量154.59 Mt，服务年限为66.06 a。矿井正常涌水量136 m3/h，最大涌水量178 m3/h；矿井相对瓦斯涌出量4.84 m3/min，为低瓦斯矿井。根据井田地质条件，提出四个技术上可行开拓方案。方案一：立井两水平直接延深上下山开拓；方案二：立井两水平暗斜井延深上下山开拓；方案三：立井三水平直接延深上山开拓；方案四：立井三水平暗斜井延深上山开拓。通过技术经济比较，最终确定方案二为最优方案。矿井采用立井两水平暗斜井延深上下山开拓方式，将主采煤层划分为两个水平，一水平标高-665 m，阶段斜长1400 m，阶段垂高285 m，二水平标高-990 m，阶段斜长890 m，阶段垂高225 m。设计首采区西二采区采用采区准备方式，工作面长度200 m，采用一次采全高采煤法，全部跨落法处理采空区。矿井采用“三八”制作业，两班半生产，半班检修。生产班每班2个循环，日进5个循环，循环进尺0.6 m，日产量3288.85 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。主井装备一对16 t箕斗提煤，副井装备一对1.5 t双层四车罐笼担负辅助运输任务。矿井采用两翼对角式通风。通风容易时期矿井总需风量7507.68 m3/min，矿井通风总阻力2590.65 Pa，风阻0.465 Ns2/m8，等积孔2.93 m2，矿井通风容易。矿井通风困难时期矿井总风量7507.68 m3/min，矿井通风总阻力2877.87 Pa，风阻0.184 Ns2/m8，等积孔2.77 m2，矿井通风容易。设计矿井的吨煤成本65.20 元/t。目 录1 矿区概况及井田地质特征21.1 矿区概况21.2 井田地质特征51.3 煤质特征122 井田境界和储量172.1 井田境界172.2 矿井工业储量182.3 矿井可采储量203 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限233.1 矿井工作制度233.2 矿井设计生产能力及服务年限234 井田开拓264.1 井田开拓的基本问题264.2 矿井基本巷道415 准备方式采区巷道布置535.1 煤层地质特征535.2 采区巷道布置及生产系统545.3 采区车场选型设计606 采煤方法636.1 采煤工艺方式636.2 回采巷道布置747 井下运输777.1 概述777.2 采区运输设备选择807.3 大巷运输设备选择818 矿井提升848.1 概述848.2 主副井提升849 矿井通风及安全879.1 矿井通风系统选择879.2 采区及全矿所需风量929.3 矿井通风总阻力计算989.4 选择矿井通风设备1069.5 防止特殊灾害的安全措施11010 矿井基本技术经济指标1131 矿区概况及井田地质特征1.1 矿区概况1.1.1 交通位置楚雄市三街镇花西郎煤矿位于云南省楚雄市265方向，平距65km处，地处楚雄市与南华县交界处。行政区划隶属于云南省楚雄市三街镇管辖。地理坐标为：东经：10100551010114，北纬：250048250118。矿区经五街至楚大高速公路（沙桥镇）为四级柏油公路约51km，距南华县城75km。经二街至南华县城为普通砂石公路约65km，距楚雄城137km，交通较为方便（详见花西郎煤矿交通位置图1）。1.1.2 地形矿区属于构造剥蚀、侵蚀中山地貌，地势中部高，南、北部低，地形切割强烈，沟谷纵横，山势陡峻。矿区位于花西郎矿区北部，分布面积小，海拔标高为22502506m，相对高差约256m。区内地表水系不发育，仅有季节性溪流，雨季流量变化较大，旱季干枯断流。1.1.3 水系区内地表水系不发育，仅有季节性溪流，雨季流量变化较大，旱季干枯断流。（一）含（隔）水层特征1、三叠系上统罗家大山组上段地层（包括T3L35、T3L36）：弱裂隙含水层。岩性以细砂岩、粉砂岩为主，夹泥质粉砂岩、粉砂质泥岩及煤层组成，属弱裂隙含水层。对矿床直接充水含水，雨季受大气降水影响，对矿床充水有一定影响。2、第四系（Q）残坡积、冲洪积孔隙含水层：主要分布在矿区的沟谷及缓坡低洼处，厚度变化05m。对矿床开采影响不大。（二）断层破碎带富水性与导水性区内断层不发育，未发现规模较大的断层。（三）地表水对矿床充水的影响区内地形切割强烈，有利于地表水排泄，且无大的地表水体，仅有一些季节性冲沟，排泄沟口均低于最低开采界线，对矿床开采影响较小。（四）矿区地下水补给、迳流、排泄大气降水为矿区地下水主要补给源，各含水层具有雨季补给，长年排泄和季节性排泄特点。泉水流量最小为11月至次年5月间，最大流量为610月间。各含水层在浅部接受大气降水补给，在浅部风化裂隙中迳流，其地下水迳流与地层走向基本一致，随着深度增加，裂隙逐渐趋于闭合或被泥质充填，地下水交替循环缓慢，地下水由补给区向深部逐渐过渡为裂隙承压水。由于区内构造，地形切割等因素，有利于地下水的排泄，排泄方向与地表水排泄方向基本一致，地下水主要以下降泉的形式排出地表。1.1.4 气候区内属亚热带季风气候区，地处云贵高原中偏西部，冬无严寒，夏无酷暑，日照充足，昼夜温差不大。冬春季天气晴朗，夏秋冬季多雨湿润，最高气温33.8，最低气温-2.4，多年平均为14.7。最冷月（1月）平均气温7.4，霜期较短；最热月（6月）平均气温21.4。每年11月至次年5月为旱季，6月至10月为雨季，年平均降雨量8001000mm，年均蒸发量19002000mm。2月至4月为风季，主导风向为西南风，最大风速达19m/s，年平均风速2.1m/s。1.1.5 自然地震根据历史资料，淮南、颖上地区地震活动强度不大，根据中国地震动参数区划图（GB183062001）规定，矿区地处地震动峰值加速度区划的0.15区，分组为第二组，地震动反应谱特征周期为0.45。地震基本烈度为7度。1.1.6 电源供电电源来自三街镇220 kv变电所，由二回110 kv辅电线供至矿井工业110 kv变电所。110 kv变电所设主变电器三台，其中两台SFSZL72000/110110/35/6.3 kv三线变压器，一台SFZ2720000/100110/6.3 kv双卷变压器，东西风景均设35 kv变电所。1.2 井田地质特征1.2.1 井田地质构造总体构造特征：矿区地形切割强烈，有利于地表水及地下水排泄，区内地形南西部高，北东部低，海拔标高一般在2250m以上。具有典型的云贵高原气候特点，冬春季天气晴朗，夏秋季多雨湿润。年平均气温14.7，每年11月至次年5月为旱季，6-10月为雨季，雨量充沛，年均降雨量800-1000mm。井田内断层较少，一般规模不大，对煤层的影响、破坏作用较弱，规模较大的主要为井田边界断层或发育在井田深部；且以北东、北北东向斜切正断层为主，偶见其它走向断层，逆断层发育较少。地层：1)古生界（1）寒武系（）：据矿区北部八1孔揭露，为浅灰浅灰绿色，薄层厚层状结晶灰岩，夹有泥质灰岩、泥灰岩、紫色页岩和少量粉细砂岩。灰岩中有时含海绿石，局部具带状结构。揭露厚度24.54m。（2）奥陶系中下统马家沟组（O1+2）：区内有水1、八6、七-八11、补6等孔探至奥灰，最大揭露厚度56.89 m。为浅灰、棕灰、浅肉红色灰岩、白云质灰岩，泥晶细晶结构，浑浊状块状层理。顶部夹有数层薄层状紫红色、灰绿色泥岩。近年来安徽区测队在马家沟组之上分出老虎山组并定为中统。此次将原马家沟组统称为中下统。（3）石炭系（C）：石炭系中统（C2）：据区内水1、八6、七-八11孔所见，为浅灰，青灰色铝质泥岩，夹紫红、锈黄色铁质及黄铁矿，局部具淋滤现象。厚3.055.40 m，平均4.67 m。与下伏奥陶系马家沟组呈假整合接触，缺失下统。石炭系上统（C3）：据水1、八6、水217孔揭露，厚102.84104.35 m，平均103.38 m。由13层灰岩与泥岩、细砂岩相间组成，局部具有燧石、黄铁矿结核，含薄煤或炭质页岩56层，均不稳定，不可采。（4）三叠系（T）：三叠系上统罗家大山组上段第四亚段（T3L34）：广泛出露于核实区南西部外围，厚度大于170m主要岩性为深灰色中厚层状细砂岩、褐灰色厚层状粉砂岩组成。成分以长石石英为主，含少量炭屑，分选性中等。铁、硅质胶结，夹薄层中厚层泥质粉砂岩及泥岩，水平微层理发育。含铁质、硅质结核，风化后疏松易碎，局部夹薄层煤线。 三叠系上统罗家大山组上段第五亚段（T3L35）：广泛出露于核实区中部，厚480550m。为矿区主要含煤段，上部岩性以深灰色、褐灰色粉砂岩、粉砂质泥岩及煤层为主。砂岩呈薄层状，分选性好，含较多植物叶、茎化石，顶部含瓣腮类动物化石，夹12层厚0.10-0.30m薄煤层。下部为灰色、灰白色粉砂岩、细砂岩夹薄层中粒砂岩及煤层。砂岩呈中厚层状，成分以长石石英为主，分选性差，局部含少量岩屑，致密、坚硬，铁、硅质胶结，沿层面充填0.03-0.05m石英脉。本段含煤2-4层，其中2层可采，编号为1、2号煤层，1煤层最小厚1.03m，最大厚2.90m，平均厚2.08m，赋存于该段顶部；2煤层赋存于该段中上部，距1煤层97m，平均厚1.82m左右。三叠系上统罗家大山组上段第六亚段（T3L36）：广泛出露于核实区北东部，厚度大于150m。岩性以浅灰色细砂岩、粉砂岩为主，夹薄层状粉砂质泥岩及黑色泥岩，具水平层理，硅质胶结，细砂岩成分以长石石英为主，分选性中等，局部夹0.10-0.25m煤线2-3层，黑色泥岩风化后呈鳞片状，页理发育。2)中生界三迭系（T）：据区内构1等5个孔所见，最大揭露厚度396.19 m，为一套红色地层。由棕红、砖红及紫红色的砂岩、粉砂岩和泥岩组成。分选性及磨园度都较差。同下伏地层石千峰组整合接触。3)新生界（1）第三系（N）第三系（N11）“红层”红层厚052.04 m,平均6.64 m。由紫红色、灰白色大小不等岩块及砂、砾岩混杂组成。主要为坡积物，偶夹固结粘土薄层。中新统中下段（N1+21）中部含水层组厚0240 m，平均201.67 m。以灰绿色、灰白色含砾中砂、粗中砂，间多层粘土及砂质粘土，属河漫滩沉积相。中新统上中段（N2+31）中部隔水层组厚089.20 m,平均40 m。以浅灰绿、棕红色固结粘土为主，局部夹砂层透镜体。上新统上段（N32）上部隔水层组厚010m,平均2.98 m。灰绿、杂棕黄色、灰白色粘土、砂质粘土及钙质团块，局部夹细粉砂薄层。为第三、四系地层分界标志。（2）第四系（Q14）上部含水层组厚101.35143.40 m,以灰色、灰黄色中粗砂、细粉砂为主，次为粘土质砂间夹砂质粘土。上部30 m受大气降水和地表水补给，水量较富，水质较好，是矿区的主要供水水源。本区含煤地层为石炭系上统太原组，二迭系山西组、上、下石盒子组。1)石炭系上统太原组（C3）由灰岩、砂岩、泥岩和煤层相间组成，厚103.38 m，含煤5层，薄而不稳定，均不可采，无经济价值。2)二迭系山西组，上、下石盒子组二迭系山西组，上、下石盒子组是本区主要含煤地层，总厚约727 m，可分七个含煤段，分述如下：（1）山西组（P11）即第一含煤段，厚约71 m。底部为灰黑色富含腕足类化石的泥岩、砂质泥岩，其上为砂泥岩互层，浑浊层理发育，具虫孔构造，夹菱铁结核。下部含煤层1层。中上部以粉砂岩、泥岩为主，夹一至二层灰白色石英砂岩、中细砂岩，局部含煤砾及泥质包体。1煤层上25 m左右有时见一薄煤层。（2）下石盒子组（P21）即第二含煤段，厚约116 m，为本区主要含煤段之一，含煤系数达10%。含煤811层，编号为419煤层，其中可采煤层6层。底部为含砾中粗砂岩，具冲刷现象。其上发育一套花斑状泥岩、带状泥岩和铝质泥岩。中部常见薄层状粉细砂岩、砂泥岩互层，具浑浊层理和底栖动物通道，含舌形贝。8煤层与5煤层顶板常发育石英砂岩、中细砂岩。上部以灰色、深灰色泥岩为主，夹有细中砂岩和石英砂岩。8煤层、5煤层顶板多产植物化石。（3）上石盒子组（P12）第三含煤段：厚约109 m。底部常发育一层灰白色石英砂岩或中砂岩。下部以细、中砂岩为主，夹有泥岩。上部以灰色泥岩、砂质泥岩为主，夹浅灰灰白色细、中砂岩。含煤5层，其中11-2煤属于可采煤层，顶部有时有一层花斑状泥岩。11-2煤底板常有菱铁鲕粒，顶板富含植物化石。第四含煤段：厚约82 m，是主要含煤段之一，以灰色泥岩、砂质泥岩为主，中下部发育花斑状泥岩，局部含鲕粒。顶部有时发育花斑状泥岩。底部为灰白色细、中砂岩或石英砂岩。中上部含煤5层。13-1煤为主要可采煤层，其上、下均产植物化石。第五含煤段：厚约90 m，多青灰色、灰绿色。以泥岩、砂质泥岩为主，夹粉砂岩、砂泥岩互层和细、中砂岩。下部发育多层花斑状泥岩，底部常有细、中砂岩或石英砂岩。含煤4层，其中16-1、17-1煤层局部可采。其附近常见个体较大的舌形贝，上部产植物化石。第六含煤段：厚约118 m。以浅灰、青灰、灰绿色粉砂岩，细、中砂岩为主，夹深灰、灰色泥岩，砂质泥岩。中部含煤45层，其中18煤厚度大部可采。1819煤层附近常见12层薄层燧石层，富含海绵骨针（海绵岩），18煤底板常见铝质泥岩，鲕状或花斑状泥岩。综合地质柱状图如图1-2。断层：井田内主要发育一组受区域性大断层所控制的走向近南北的高角度正断面，南北贯穿全井田。断层特征见表1-1。表1-1 断层特征及控制程度表序号断层名称性质落差/m断 层 产 状走向长度/km控制程度走 向倾 向倾角1F10断层正030N12WS80W753.0查明2F11断层正020N20EN68W702.8查明3F22断层正018N53WN33E553.6查明4F27断层正1520SNW702.4查明5F20断层正45110N513EN7785W713.0查明图1-2 综合地质柱状图1.2.2 水文地质矿区地形切割强烈，有利于地表水及地下水排泄，区内地形南西部高，北东部低，海拔标高一般在2250m以上，最高海拔约2506m，相对高差256m。具有典型的云贵高原气候特点，冬春季天气晴朗，夏秋季多雨湿润。年平均气温14.7，每年11月至次年5月为旱季，6-10月为雨季，雨量充沛，年均降雨量800-1000mm。（一）含（隔）水层特征矿区内地层含水性如下：1、三叠系上统罗家大山组上段地层（包括T3L35、T3L36）：弱裂隙含水层。岩性以细砂岩、粉砂岩为主，夹泥质粉砂岩、粉砂质泥岩及煤层组成，属弱裂隙含水层。对矿床直接充水含水，雨季受大气降水影响，对矿床充水有一定影响。2、第四系（Q）残坡积、冲洪积孔隙含水层：主要分布在矿区的沟谷及缓坡低洼处，厚度变化05m。对矿床开采影响不大。（二）断层破碎带富水性与导水性区内断层不发育，未发现规模较大的断层。（三）地表水对矿床充水的影响区内地形切割强烈，有利于地表水排泄，且无大的地表水体，仅有一些季节性冲沟，排泄沟口均低于最低开采界线，对矿床开采影响较小。（四）矿区地下水补给、迳流、排泄大气降水为矿区地下水主要补给源，各含水层具有雨季补给，长年排泄和季节性排泄特点。泉水流量最小为11月至次年5月间，最大流量为610月间。各含水层在浅部接受大气降水补给，在浅部风化裂隙中迳流，其地下水迳流与地层走向基本一致，随着深度增加，裂隙逐渐趋于闭合或被泥质充填，地下水交替循环缓慢，地下水由补给区向深部逐渐过渡为裂隙承压水。由于区内构造，地形切割等因素，有利于地下水的排泄，排泄方向与地表水排泄方向基本一致，地下水主要以下降泉的形式排出地表。（五）矿井涌水量矿井涌水量明显受季节性影响，据矿山提供资料和本次实地考察，花西郎煤矿为平硐开采，自流排水，坑道内排水量雨季最大96m3/d；旱季排水量48 m3/d。（六）老窑储水矿区内煤炭资源开采时间较长，煤层埋藏浅，沿煤层露头老硐、老窑密度较大，虽然现在私挖乱采现象已杜绝，但这些老硐、空巷皆会有不同程度的积水，因开采而造成的地表开裂现象存在，地表水很容易沿此渗透到井下。因老硐、老窑水具有突发性，水量来势猛，具含大量H2S，CO2等有毒气体，对矿井威胁大，矿井在开采中应特别注意防范老窑积水。（七）水文地质条件类型矿区属低中山侵蚀地貌，所处地形位置高，最低侵蚀基准面位于矿界3号拐点标高2270m，资源储量大部份位于最低侵蚀基准面以上，地表无大的地表水体，只分布有短时迳流，且迳流条件好。大气降水大部份沿地表坡面向低处沟谷迅速汇集排泄。矿床直接充水含水层（T3L3）为弱裂隙含水层，其富水性和导水性弱。矿井未发生过淹井、涌水等水患事故，矿区属弱裂隙含水层充水的水文地质条件简单类型。即属二类一型。1.2.3 地质勘察程度报告利用了区内不同时期、不同勘探阶段和不同单位施工的钻孔229个，工程量147367.14 m，其中水文孔35个，工程量16664.66 m，抽(提)水26次，利用各类样品741个；二维地震补充勘探测线42条，测长185 km；三维地震4462个物理点；井巷见煤点、断层及断点155个。在构造简单，煤层稳定较稳定的地质条件下，以有钻孔形成400800 m线距的基本勘探线，线上孔距一般不大于500 m；线间一般都有加密孔。高分辨率二维地震补充勘探，主测线距300400 m（局部为700800 m），联络线距400 mm，控制了4-2煤层露头至13-1煤层-720 m水平范围内的构造形态。在东一和西一采区进行的高分辨率三维地震，查明和基本查明了两采区落差5 m以上断层，查出了一些落差小于5 m的断层和断点，控制了煤层赋存形态。矿区构造形态由二维、三维地震及钻孔进行控制；煤层厚度、结构、煤质及其变化情况由钻孔控制；已经形成的线距及网度符合规范的规定1.3 煤质特征1.3.1 煤层区内含煤地层为石炭系上统太原组、二叠系下统山西组、下石盒子组及上统上石盒子组。石炭系太原组含煤56层，薄而不稳定，无开采价值，为非勘探对象。二迭系山西组及上、下石盒子组，共含定名煤层31层，总厚31.42 m，含煤系数为4.3%，其中可采煤层11层，自下而上依次为1、4-2、5、6、7-1、7-2、8、11-2、13-1、16-1、17-1煤层，可采煤层总厚23.10 m，占煤层总厚的73.5%。13-1、8、4-2、1煤层为主要可采煤层，总厚14.58 m，占可采煤层总厚度的63.1%。井田主要可采煤层4层，倾角1015，平均12。各主要煤层分述如下：1)13-1煤层：为稳定的全区可采煤层，厚度0.798.28 m，平均3.72 m。上距16-1煤层平均为90.48 m。变异系数30%，可采系数100%。九线以西深部煤厚有变薄趋势。结构较简单，含炭质泥岩或泥岩夹矸12层，底部一层夹矸普遍发育，从西向东逐渐变厚，使煤层分叉，最大厚度2.62 m；顶底板岩性均为泥岩及砂质泥岩。2)8煤层：为稳定的可采煤层，厚度1.195.87 m，平均4.25 m。上距11-2煤层平均为86.70 m。变异系数27%，可采系数99%。煤层结构简单，局部含炭质泥岩夹矸一层。顶板以泥岩为主，八线以东多为砂岩及石英砂岩；底板为泥岩及砂质泥岩。3)4-2煤层：为区段稳定较稳定的全区可采煤层，厚度04.33 m，平均2.13 m。上距5煤层平均7.50 m，与下部发育的4-1煤层系合并、分叉关系。变异系数41%，可采系数94%。补线以西煤层发育良好，厚度稳定，厚度1.124.33 m，平均2.46 m，变异系数26%，为稳定区段；以东煤层厚度02.80 m，平均1.49 m，变异系数58%，为较稳定区段。煤层结构简单，局部含12层炭质泥岩或泥岩夹矸。顶板为泥岩及砂质泥岩，底板以泥岩为主。4)1煤层：为区段稳定较稳定的全区可采煤层，厚度010.74 m，平均4.48 m。上距4-2煤层平均为88.82 m。变异系数57%，可采系数95%。区内煤层厚度大而稳定，七西线以西厚09.29 m，平均3.68 m，变异系数60%，为较稳定区段；以东厚度010.74 m，平均6.20 m，变异系数37%，为稳定区段。煤层结构较简单，局部含12层炭质泥岩或泥岩夹矸。顶板多为石英砂岩，少量为泥岩、砂质泥岩及砂泥岩互层，底板为细砂岩及砂泥岩互层。各主要可采煤层特征见表1-2，各煤层顶底板岩石物理性质见表1-3。表1-2 主要可采煤层特征煤层煤层厚度/m煤层间距/m煤层结构（夹矸层数）容重/tm-3稳定程度顶底板特性顶板底板13-1121.30稳定泥岩及沙质泥岩泥岩及沙质泥岩53.65811.40稳定泥岩泥岩58.884-2121.35稳定较稳定泥岩及沙质泥岩泥岩88.821121.40稳定较稳定石英砂岩细砂岩表1-3 煤层顶底板岩石物理性质层位岩石名称自然状态下抗压强度/Mpa普氏硬度系数比重容重/tm-3一般变异范围13-1号煤顶板泥岩64.1542.05105.856.42.662.65沙质泥岩99.0547.05123.759.92.632.5813-1号煤底板泥岩53.9523.45121.855.32.752.63沙质泥岩73.5540.05107.657.32.652.598号煤顶板泥岩49.0536.4564.054.92.692.408号煤底板泥岩42.5621.7562.154.22.662.471.3.2 煤质本区主要煤层煤质稳定，煤类较单一，WY03，仅1、4-2煤层局部块段有少量1/3JM。特低低硫分、特低低磷、中灰分煤为主、中等发热量、高熔灰分。各煤层煤质特征表见表1-4。表1-4 各煤层煤质特征表煤层Mad/%Ad/%Vdaf/%St,d/%Pd/%Qb,d/MJ-1原煤原煤精煤精煤原煤精煤原煤13-10.67-3.1012.00-36.746.95-13.7737.56-46.050.15-0.650.0017-0.078120.89-30.531.57(43)20.24(43)9.21(40)41.77(37)0.26(32)0.0285(20)27.40(38)80.76-2.6811.49-37.326.59-10.0235.10-40.740.23-1.460.0040-0.039026.30-31.811.75(39)18.11(39)8.31(38)37.79(32)0.51(28)0.0168(9)28.38(31)4-20.59-3.0211.77-39.195.89-12.9833.78-44.370.24-4.040.0013-0.017519.95-31.241.77(33)21.54(33)8.05(31)36.78(28)0.86(26)0.0055(9)26.78(31)10.90-3.036.66-34.604.97-10.1433.81-44.850.20-4.170.0010-0.010121.79-33.911.49(39)15.42(39)6.80(38)37.88(36)1.13(27)0.0033(12)29.32(36)1.3.3 瓦斯1)瓦斯区域预测的依据瓦斯区域预测的基础资料为：煤层赋存条件及其稳定性、煤的结构类型及工业分析、煤层围岩性质及厚度、构造类型及其特征、煤层瓦斯含量、煤层瓦斯成分、煤的瓦斯放散初速度指标、水文地质情况以及勘探过程中钻孔透煤时的瓦斯涌出动力现象等。2)突出危险性临界指标按“防突细则”突出危险性临界指标主要有：（1）煤的破坏类型：、类；（2）瓦斯放散初速度(P)：10；（3）煤的坚固性系数(f)：0.5；（4）k值：15；（5）煤层瓦斯压力(Mpa)：0.74。3)实测突出危险性指标综合建井时期和投产以来的实测资料，补充勘探钻孔采样测试成果，各项指标列于表1-5中。表1-5 煤层瓦斯突出危险性评价水平突出危险性指标突出危险性指标13-1煤11-2煤8煤-665煤的破坏类型、瓦斯放散初速度31026510煤的坚固性系数0.561.400.691.600.260.92k值3.6711.861.258.703.7026.92煤层瓦斯压力 /Mpa0.863.200.204.800.305.00煤层瓦斯含量 /m3t-15.414.16-990煤的破坏类型、瓦斯放散初速度2957煤的坚固性系数0.740.960.210.81k值2.0812.166.1730.99煤层瓦斯压力 /Mpa煤层瓦斯含量 /m3t-16.305.584)区域突出危险性预测花西郎煤矿井田地质构造较简单，为一单斜构造，煤层走向、倾角均较为稳定，以倾向正断层为主，没有明显影响瓦斯分区的构造，没有发生过与构造有关的瓦斯动力现象。但从开采揭示的实际资料来看，8煤、13-1煤层中均有层滑构造存在，造成局部性的煤层增厚、变薄现象和构造煤分布，对这种不良地质现象必须引起重视。从表1-4所列突出危险性指标值，反映煤的破坏类型基本为类，局部为类；k值基本在15以下，局部超过15；瓦斯含量不大；但瓦斯压力比较高，最大达4.85.0 Mpa。第一水平以上基本为突出危险区，为此本设计对全矿井按煤与瓦斯突出矿井设计。5)矿井相对瓦斯涌出量全矿井相对瓦斯涌出量4.84 m3/t，绝对瓦斯涌出量16.59 m3/min，按照煤矿安全规程规定，日产一吨煤瓦斯涌出量在10 m3以下的矿井为低瓦斯矿井，本矿为低瓦斯矿井。1.3.4 煤层自然按煤的自燃倾向性等级分类表，本矿各可采煤层自燃等级为：WY001、WY002煤层为不自燃，WY011煤层为不易自燃，WY01、WY02、WY06、WY05煤层为不自燃不易自燃，3、2、1煤层均为不自燃易自燃。1.3.5 煤尘爆炸根据煤矿2005年委托江西煤矿矿用安全产品检验中心测试煤尘样的爆炸性结果 ：1号煤的煤样经鉴定，煤尘无爆炸性。2 井田境界和储量2.1 井田境界2.1.1 井田范围花西郎矿井井田东以F209断层为界与张集矿井相接，西至F10断层与刘庄勘探区相邻，南以煤层-1000 m地板等高线的地面投影线为界，北至张集勘探勘探区线。东部边界：以八号钻孔连线与中山矿井相接。西部边界：以补号钻孔连线与八角接壤。南部边界：与马扎拉矿区的黄山井田背斜。北部边界：与三街背斜。经后期补充勘探，煤层-1000m以下底板等高线储量丰富，有延深的可能。2.1.2 开采界限井田内含煤地层为石炭系上统太原组，二迭系山西组、上、下石盒子组，总厚730.70 m，含煤31层。13-1、3、4-2、1煤层为主要可采煤层。矿井设计只针对3号煤层。开采上限：3号煤层以上无可采煤层。下部边界：3号煤层以下无可采煤层。2.1.3 井田尺寸花西郎矿井井田东以F209断层为界与中山矿井相接，西至F10断层与八角勘探区相邻，其走向最大长度为7.50 km，最小长度为7.36 km，平均长度为7.43 km。南以煤层-1000 m地板等高线的地面投影线为界，北至三街勘探勘探区线，倾斜方向的最大长度为3.07 km，最小长度为2.42 km，平均长度为2.74 km。煤层倾角最大为15，最小为10，平均为12。井田的水平面积按下式计算：S=HL （2-1）式中： S井田的水平面积，km2；H井田的平均水平宽度，km；L井田的平均走向长度，km。井田的水平面积为：S=7.432.74=17.16 (km2)2.2 矿井工业储量2.2.1 储量计算基础本次储量计算是按照煤、泥炭地质勘查规范DZ/0215-2002要求的工业指标进行资源储量计算。1)根据井田地质勘察报告提供的煤层储量图计算。2)储量计算厚度，夹石厚度不大于0.05 m时，与煤层合并计算，复杂结构煤层的夹石总厚度不超过每分层厚度的50时，以各层总厚度作为储量计算厚度。3)井田内主要煤层稳定，厚度变化不大，煤层产状平缓，勘探工程分布比较均匀，采用地质块段的算术平均法。4)煤层体积质量：3号煤层体积质量1.40 t/m3,2号煤层体积质量1.30 t/m3。2.2.2 井田地质勘探井田中部钻孔分布均匀，地质勘探类型为精查，北部的东半部分钻孔分布均匀，为详细勘探区，西半部钻孔较少，为普查区。井田内断层附近由于控制精度低故均属122b级储量，由于煤层赋存条件好，故除断层附近外其他都算作111b级储量。高级储量占94.15%，符合煤炭工业设计规范要求。3煤层最小可采厚度为1.19 m，最大可采厚度为7.87 m，平均4.25 m。2.2.3 工业储量计算矿井主采煤层为3号煤层，采用地质块段法来计算储量。2号煤层采用算术平均法。根据地质勘探情况，将矿体划分为111b-甲、111b-乙、111b-丙、111b-丁、111b-戊、122b-1、122b-2、122b-3八个块段，块段划分如图2-2。在各块段范围内，用算术平均法求得每个块段的储量，煤层总储量即为各块段储量之和，其储量结果见表2-1。图2-2 井田块段划分图表2-1 储量计算块段面积/煤厚/m容重/tm-3水平长度/m高差/m煤层倾角/储量/Mt111b-甲1.54.251.42422.2860013.919.19111b-已5.674.251.41837.4340012.2834.53111b-丙3.184.251.41980.2140011.4219.30111b-丁1.454.251.43003.7360011.308.80111b-戊6.174.251.4929.2720012.1537.55122b-10.664.251.42526.2560013.364.04122b-20.584.251.41927.1040011.733.52122b-30.724.251.42879.7260011.774.38总储量121.31由上表可知3号煤层工业储量Zg3=121.31 Mt。根据上述同样的计算方法，可得13-1号煤层工业储量Zg13=106.18 Mt。2.3 矿井可采储量1)工业场地、井筒留设保护煤柱，对较大的村庄留设保护煤柱，对零星分布的村庄不留设保护煤柱；2)各类保护煤柱按垂直断面法或垂线法确定。用岩层移动角确定工业场地、村庄煤柱。岩层移动角为75，表土层移动角为45；3)维护带宽度：风井场地20 m，其它15 m；4)断层煤柱宽度30 m，井田境界煤柱宽度为50 m；5)工业场地占地面积，根据煤矿设计规范中若干条文件修改决定的说明中第十五条，工业场地面积指标见表2-2。6)根据井田水文地质条件，经过对煤层露头附近钻孔资料的分析，应留设50 m防水煤柱。表2-2 工业场地占地面积序号井型 /Mta-1占地面积 /km2（0.1Mt）-112.40.0121.21.80.01230.450.90.01540.90.30.0182.3.2 矿井永久保护煤柱1)井田边界保护煤柱井田边界保护煤柱留设50 m宽，则井田边界保护煤柱损失量为5.14 Mt。2)断层保护煤柱断层F1煤柱留设30 m宽，则断层保护煤柱损失量为：3.57 Mt。3)工业广场保护煤柱本矿井设计生产能力为1.80 Mt/a，取工业广场的尺寸为500 m400 m的矩形。工业广场所在位置煤层倾角为8.9，其中心处埋藏深度为-450 m，该处表土层厚度为70 m，主井、副井，均布置在工业广场内。工业广场按级保护留维护带，宽度为15 m。本矿井的地质条件及冲积层和基岩层移动角见表2-3，工业广场保护煤柱见图2-2。计算工业广场保护煤柱为8.00 Mt。表2-3 岩层移动角煤层倾角/煤层厚度/m冲积层厚度/m/12.44.2534040757060图2-2 工业广场保护煤柱4)大巷保护煤柱大巷虽布置在岩层中，但考虑大巷沿走向长度过长，故应留设保护煤柱，在大巷正上方煤层中留设20 m保护煤柱。大巷保护煤柱损失为2.54 Mt。5)井筒保护煤柱主、副井井筒保护煤柱在工业场地保护煤柱范围内，故井筒煤柱损失为0。6)防水煤柱防水煤柱留设50 m，这防水煤柱损失量为2.12 Mt。各种保护煤柱损失量见表2-4。表2-4 保护煤柱损失序号煤柱类型储量 /Mt1井田边界保护煤柱5.142断层保护煤柱3.573工业场地保护煤柱8.004大巷保护煤柱2.545防水煤柱2.12合计21.372.3.3 矿井可采储量矿井可采储量是矿井设计的可以采出的储量，可按下式计算：Zk=(Zg-P)C （2-2）式中：Zk矿井可采储量，Mt；P保护工业场地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物、大断层等留设的永久保护煤柱损失量，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；地方小煤矿不小于0.7。Zk =(227.49-21.37)0.75=154.59 (Mt)矿井储量汇总表见表2-5。表2-5 矿井储量汇总表煤层工业储量 /Mt111b/(111b+122b）矿井设计储量/Mt永久煤柱损失/Mt设计可采储量/Mt111b-甲111b-乙111b-丙111b-丁111b-戊122b-1122b-2122b-313-18.0530.2216.907.7032.873.533.093.8390.2%227.4921.37154.5989.1934.5319.308.7937.554.033.524.373 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限3.1 矿井工作制度根据煤炭工业矿井设计规范相关规定，确定矿井设计年工作日为330 d，工作制度采用“三八制”，每天三班作业，二班半生产，半班准备，每班工作8 h。矿井每昼夜净提升时间为16 h。3.2 矿井设计生产能力及服务年限3.2.1 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。矿区规模可依据以下条件确定：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。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 矿井设计生产能力花西郎煤矿井田储量丰富，煤层赋存稳定，顶底板条件好，断层褶曲少，倾角小，厚度变化不大，开采条件较简单，技术装备先进，经济效益好，煤质为优质气肥煤，交通运输便利，市场需求量大，宜建大型矿井。确定花西郎煤矿井设计生产能力为1.8 Mt/a。3.2.3 矿井服务年限矿井服务年限必须与井型相适应，我国各类井型的矿井和第一水平的设计服务年限如表3-1所示。表3-1 我国各类井型的矿井和第一水平设计服务年限矿井设计生产能力/Mta-1矿井设计服务年限 /a第一开采水平服务年限 /a煤层倾角煤层倾角煤层倾角456及以上70353560301.22.4502520150.450.9402015150.90.3各省自定矿井可采储量Zk、设计生产能力A矿井服务年限T