采矿工程毕业设计（论文）-国投新集刘庄煤矿1.5Mta新井设计【全套图纸】.doc

编号：( )字 号本科生毕业设计(论文)全套图纸，加153893706题目： 国投新集刘庄煤矿1.5Mt/a新井设计 低透气性煤层群无煤柱煤与瓦斯共采技术 姓名： 学号： 班级： 采矿工程07-5班 二一一年六月中 国 矿 业 大 学本科生毕业论文姓 名： 学 号： 学 院： 矿业工程学院 专 业： 采矿工程专业 论文题目： 国投新集刘庄煤矿1.5Mt/a新井设计 专 题： 低透气性煤层群无煤柱煤与瓦斯共采技术 指导教师： 职 称： 副 教 授 2011年 06月 徐州中国矿业大学毕业论文任务书学院 矿业工程学院 专业年级 采矿工程07-5班 学生姓名 任务下达日期： 2011年 03月 10日毕业论文日期： 2011年 03月 10日 至 2011年 06月 09日毕业论文题目： 国投新集刘庄煤矿1.5Mt/a新井设计毕业论文专题题目： 低透气性煤层群无煤柱煤与瓦斯共采技术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 要本设计包括三个部分：一般部分、专题部分和翻译部分。一般部分为国投新集刘庄煤矿1.5Mt/a新井设计。刘庄煤矿位于安徽省阜阳市颍上县北部，南距县城约20km，西至阜阳市40km左右。井田走向(东西)长度约6.35km，倾斜(南北)宽度约2.25km，井田总面积约13.3km2。主采煤层为13-1煤和11-2煤，其中13-1煤位于11-2煤上部，两煤层间距平均约70m，煤层倾角为417.5，平均约12，属于缓倾斜煤层，煤层平均总厚为13-1煤4.24m、11-2煤3.29m。井田地质条件较为简单。井田工业储量为140.28Mt，矿井可采储量106.68Mt。矿井服务年限为54.7a，第一水平服务年限54.7a。矿井正常涌水量为550m3/h，最大涌水量为960m3/h。矿井最大相对瓦斯涌出量8.7 m3/t，属于低瓦斯矿井。井田开拓方式为立井单水平上下山开拓。大巷采用胶带输送机运煤，辅助运输采用电机车牵引固定矿车运料。矿井通风方式为中央并列式通风。矿井年工作日为330d，工作制度为“四六”制。一般部分共包括10章：1、矿区概述及井田地质特征；2、井田境界和储量；3、矿井工作制度及设计生产能力；4、井田开拓；5、准备方式采区巷道布置；6、采煤方法；7、井下运输；8、矿井提升；9、矿井通风与安全技术；10、矿井基本技术经济指标。专题部分题目是低透气性煤层群无煤柱煤与瓦斯共采技术。翻译部分主要内容是一种新型的无支护水力冲洗长壁采煤方法，其英文题目为：Hydraulic Sluiced Longwall Mining Without Supports。关键词：单水平；井田开拓；中央并列式通风；无支护；水力采煤ABSTRACTThis design consists of three parts: the general part, special subject part and translated part.The general part is a new design for LiuZhuang mine. LiuZhuang mine is located in the North of YingShang county in FuYang city of AnHui province. It is about 20 km south to the county and 40 km west to the city. The length of the minefield is about 6.35 km and the width is about 2.25 km with a total area of 13.3 km2. The 13# and 12# is the main coal seam. And the 13# is above the 12# with a vertical distanceof about 70 m. The dip angle of the coal is 417.5 degree and the average one is 12 degree. The average thickness of the coal is 4.24 m in 13# and 3.29 m in 12#. The geologic structure of this minefield is simple.The proved recoverable reserves of the minefield are 140.28 million tons, and the minable reserves are 106.68 million tons. The designed productive capacity is 1.5 million tons per year, and the service life of the mine is 54.7 years. The normal flow of the mine is 550 m3 per hour and the max flow of the mine is 960 m3 per hour. The relative mine gas gush is 8.7 m3/t, It is a low gas mine. The mine is a single level in three shafts to develop. The central laneway uses Belt Conveyor to transit coal, and trolley wagons are used for accessorial transportation in the roadway.The ventilation mode of this mine is center juxtapose form.The “four-six” working system is used in the mine. It produces for 330 days a year.This design includes ten chapters: 1. An outline of the mine field geology; 2. Boundary and the reserves of mine; 3. The service life and working system of mine; 4. Development engineering of coalfield; 5. The layout of panels; 6. The method used in coal mining; 7. Underground transportation of the mine; 8. The lifting of the mine; 9. The ventilation and the safety operation of the mine; 10. The basic economic and technical norms of the designed mine.The topic of special subject parts is Technique of Integrated Pillarless Coal Production and Methane Extraction in Multiseams of Low Permeability.Translation part is about a kind of mining method using hydraulic sluicing technique. Its English title is “Hydraulic Sluiced Longwall Mining Without Supports”.Keywords：Single level; Development engineering of coalfield; Center juxtapose ventilation; Without supports; Hydraulic mining中国矿业大学2011届本科生毕业设计目 录一般部分1 矿区概况及井田地质特征31.1矿区概况31.2井田地质特征31.3煤层特征32 井田境界与储量32.1井田境界32.2矿井储量计算33 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限33.1矿井工作制度33.2矿井设计生产能力及服务年限34 井田开拓34.1井田开拓的基本问题34.2矿井基本巷道35 准备方式 采区巷道布置35.1煤层的地质特征35.2采区巷道布置及生产系统35.3采区车场选型设计36 采煤方法36.1采煤工艺方式36.2回采巷道布置37 井下运输37.1概述37.2采区运输设备选择37.3大巷运输设备选择38 矿井提升38.1概述38.2主副井提升39 矿井通风及安全技术39.1矿井概况、开拓方式及开拓方法39.2矿井通风系统的确定39.3矿井风量计算39.4矿井阻力计算39.5选择矿井通风设备39.6安全灾害的预防措施310 设计矿井基本技术经济指标3参考文献3专题部分低透气性煤层群无煤柱煤与瓦斯共采技术31 引言32 无煤柱煤与瓦斯共采技术思路的提出33 无煤柱留巷钻孔法抽采瓦斯技术33.1留巷钻孔法抽采卸压瓦斯机理33.2抽采首采关键层采空区瓦斯技术33.3抽采远程卸压煤层瓦斯技术34 谢一煤矿望峰岗井煤与瓦斯共采实践34.1试验工作面概况34.2沿空留巷设计34.3立体瓦斯抽采设计34.4工作面设备及参数34.5煤与瓦斯共采效果考察与分析34.6结论及建议35 主要结论3参考文献3翻译部分英文原文3HYDRAULIC SLUICED LONGWALL MINING WITHOUT SUPPORTS3中文译文3无支护水力冲洗长壁采煤法3致谢3一 般 部 分中国矿业大学2011届本科生毕业设计第152页1 矿区概况及井田地质特征1.1矿区概况1.1.1矿区位置与交通 刘庄井田位于安徽省阜阳市颍上县北部，南距县城约20km，西至阜阳市40km左右。其地理坐标是：东经：11607301162040。北纬：324500325115。井田内有简易公路多条，可达阜阳等地；井田外东部有颍（上）利（辛）公路经过，并与潘（集）谢（桥）公路相接。斜穿井田西南隅的淮（南）阜（阳）铁路，经由淮南和阜阳车站均可达全国各地；矿井铁路专用线接自颍上车站，西经阜阳站与京九线相接，东经水家湖站可通京沪线。流经井田西南外缘的颍河常年通航，并可转接淮河水运。因此，刘庄矿井对外交通运输十分方便，如图1-1-1所示。图1-1-1 国投新集刘庄矿交通位置图1.1.2矿区地形与河流本井田地处淮河冲积平原，地形平坦，地面高程一般为+24+26m左右。济河自西北向东南流经井田的东北部，至井田外的西淝河后汇入淮河。该河河道宽约20m，水深1m左右，属排洪、灌溉的季节性河流。其最高洪水位+25.90m，河堤标高+27.40m，区内无内涝现象。1.1.3矿区气候与气象本井田所在地区属过渡带气候，季节性明显。该地区年均气温15.1,两极气温分别为41.4和-21.7；全年一般春季多东南及东风，秋季多东南及东北风，冬季多东北及西北风，风速一般为2.83.6m/s，平均3m/s；年均降雨量926.33mm，最大1723.5mm，雨期多集中在6、7、8三个月；雪期一般在每年11月上旬至次年3月中旬，最大降雪量为16cm；土壤的最大冻结深度为30cm。1.1.4矿区地震根据中国地震烈度区划图（1990）的使用规定，本区地震基本烈度为6度。1.1.5矿区供电电源本区附近有淮南电厂（490MW）、洛河电厂（4300MW）及平圩电厂（4600MW）等3座电厂，总装机容量为4090MW。其中洛河、平圩电厂与区域电网相联，并以500kV超高压线路经繁昌与江南电网相联。区内建有芦集和张集2座220kV的大型区域变电所，2座变电所设计均装设2台120MVA主变压器。其中芦集变电所2回220kV线路中1回经南坪220kV变电所与淮北电厂相联，1回经蔡家岗220kV变电所与淮南电厂相联；张集变电所2回220kV线路中1回来自芦集变电所，1回经阜阳变电所与淮北电厂相联。本矿井供电电源充足可靠。1.1.6矿区供水水源本矿井西南外缘的颍河常年有水，但距工业场地较远，不宜采用。本矿井地下水丰富，其中第四系上更新统砂层孔隙含水层水质符合饮用水标准，水位标高23.835m，单位涌水量为0.279L/sm，用作饮用水水源。本矿井正常涌水量为550m3/h，涌水量较大，经深度净化处理后，可用于矿井其它生活、生产用水要求。本矿井供水水源充足可靠。1.2井田地质特征刘庄井田东与谢桥矿毗邻；西与口孜集勘探区接壤；南至17-1 煤层-1000m 底板等高线的地面投影，北至1煤层隐伏露头。东西走向长约6.3km，南北倾斜宽为2.02.3km，面积约13.3km2。1.2.1井田地层与构造刘庄井田属于全隐蔽含煤区，钻探所及地层由老到新依次有寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系、三叠系和第四系（见表1-2-1）。本井田位于淮南复向斜中的次一级褶皱陈桥背斜之南翼，基岩由原地系统与推覆体两部分组成。其中原地系统的总体形态为一轴向北西西的不对称向斜之西部转折端，北翼地层走向近东西，倾角浅陡 （1020）深缓（35）；南翼地层比较平缓，大部分为推覆构造所切割，形态保存不完整；转折端部分则呈窄小的马鞍平台，其两侧地层的走向呈相向凸出的弧形，分别向北西和南东两个方向倾斜。推覆体为阜凤逆冲断层的上盘，主要由寒武系和石炭、二叠系组成，该部分地层走向混乱，倾向多变，规律性不明显。精查地质资料和高分辨率三维地震资料表明：本井田有F19和F19-5两条大断层，均位于井田中部，其主要的断层特征见表1-2-2。本井田原地系统的次一级褶曲不甚发育，但推覆体的煤系内却发育有两向两背的不对称紧密褶皱。本井田的详细地质情况如图1-2-1所示。表1-2-1 井田地层简表地 层揭露厚度（米）主 要 特 征 简 述界系统组新生界（KZ）第四系（Q）全新统（Q4）27.1548.20黄色砂质粘土，夹粉、细砂层上更新统（Q3）24.5845.25灰黄、锈黄色中、细砂层，间夹砂质粘土中更新统（Q2）0419.00上部为灰色粘土层，间夹细砂；中、下部为中细砂，间夹粘土层下更新统（Q1）0115.70上部为灰色致密粘土；下部为由具椭圆状、角砾状的紫红色石英砂岩组成的碎石层中生界（MZ）三叠系（T）最大304.34以棕红、褐红和紫红色砂岩为主古生界（Pz）二叠系（P）上 统（P2）石千峰组（P22）平均125.00浅灰、紫红、灰绿等杂色泥岩和砂岩上石盒子组（P21）平均535.00灰色泥岩和砂岩，含煤1020层，可采5层下 统（P1）下石盒子组（P12）平均109.00灰色砂岩和泥岩，含煤10层，可采7层山西组（P11）平均75.00灰黑色、深灰色泥岩和砂岩，含1层可采煤层石炭系（C）上 统（C3）太原组（C3t）平均120.00灰岩、泥岩和砂岩相间，含煤25层，薄而不稳定，均不可采奥陶系（O）中、下统（O1+2）最大32.42以厚层白云质灰岩为主，局部夹泥质条带。寒武系（）最大666.80以鲕状灰岩、结晶灰岩和白云质灰岩为主，夹紫色泥岩和粉砂岩。表1-2-2 主要断层特征表名 称性 质走 向倾 向倾角（）落差（m）走向长度（km）查明程度*F19正NENW388901707.4查明*F19-5正NENW40510701.4查明1.2.2井田水文地质特征（1）主要水文地质条件1）本井田基岩为厚度介于60550m的南薄北厚的第四系松散层所覆盖。按照沉积物的组合特征，可将第四系大致分为3个含水层（组）、2个隔水层（组）和1个碎石层。其中中更新统孔隙含水组在井田中部与基岩直接接触，砂层平均厚度约235m，富水性中等，为基岩含水层的主要补给水源。下更新统隔水组除在古地形隆起处缺失以外，大部分分布稳定，平均厚度40m左右，系其上、下含水层（组）间的良好隔水层。底部的碎石层因厚度小、富水性很弱，即使局部上覆中更新统孔隙含水组直接相连，也不致于对矿井开采构图1-2-1 地质综合柱状图成大的威胁。2) 二叠系砂岩裂隙发育不均，富水性弱，以储存量为主，补给水源贫乏，且在主要可采煤层与粘土岩之间，多呈不稳定分布，在自然状态下，含水层之间无密切的水力联系。若被断层切割或受采动影响而致水力均衡遭到破坏时，上、下含水层可能互相沟通，从而导致局部砂岩裂隙水突溃现象的发生。3) 石炭系太原组灰岩岩溶裂隙含水组上部岩溶裂隙发育不均，富水性弱，具补给水源贫乏的储存量消耗型特征，但因其水压较高，上距1煤层较近（平均15m左右），故在开采1煤层时，若太灰的水头压力超过1煤层底板隔水层的抗压强度时，势必发生底板突水事故。4）本井田的断层破碎带多以泥质岩屑为主，且含砂岩碎块，钻探过程中未见含水和泥浆漏失现象，正常情况下有一定的阻水作用。若受采动影响而致断层活化，很可能成为矿井突水的主要途径。综上所述，本井田的第四系中更新统孔隙含水组、二叠系砂岩裂隙含水组和石炭系太原组灰岩岩溶裂隙含水组对井下开采影响较大。但是，只要在可采煤层的浅部留设适当高度的防水煤柱，第四系中更新统孔隙水一般不致于溃入矿坑而对煤层的开采构成大的威胁。这样，二叠系砂岩裂隙含水组和石炭系太原组灰岩岩溶裂隙含水组便成为矿井开采的主要充水因素。因此，在正常情况下，17-15煤层属裂隙类充水矿床，水文地质条件简单；1煤层属以岩溶裂隙底板进水为主类型充水矿床，水文地质条件中等。井田主要水文地质特征见表1-2-3。（2）矿井涌水量预计根据本井田的水文地质条件，运用比拟法和地下水动力学法预计的矿井涌水量为：17-15煤层的正常涌水量为550m3/h，最大涌水量为960m3/h。1煤层太灰的正常突水量为126m3/h。1.2.3井田的地质勘探程度刘庄井田精查地质勘探工作从1982年开始，历时5年，在面积约13.3km2的范围内，采用400500m的地震基本测网，共施工测线479.195km，计20363个物理点，平均每平方公里达226个；确定了800m的钻探工程基本线距，施工钻孔79个，包括其前的普查、找煤孔44个，全井田共施工钻孔123个，工程密度为1.37个孔/km2，并对79个钻孔全部进行测井，加上27个普查孔和15个找煤孔，实际测井121个。上述勘探工作，较好地控制了井田的构造形态，查明或基本查明了煤层和煤质特征。煤炭储量计算方法正确，参数选取得当，采用按构造控制程度和煤层稳定性进行单项分析、综合确定储量级别的原则是可行的，结果比较真实、可靠。为了进一步查明小构造的发育情况，并对已有构造予以验证，1998年又对主要开采煤层13-1煤层进行高分辨率三维地震勘探工作，共完成地震测线48束，物理点7571个，有效控制面积约12.21km2。三维地震勘探成果表明，本井田的13-1煤层-800m底板等高线以浅的构造分布情况与精查地质报告中该范围内的构造分布情况基本一致；构造的发育程度为西部高于东部，与精查地质报告相吻合；小构造的分布同样表现出西多东少的特点。由此可见，本井田精查地质勘探阶段对较大构造的控制程度是比较高的，说明在资源勘探中采用地震先行、钻探验证和测井定厚的综合勘探方法是行之有效的，也是切实可行的。因此，本井田的精查地质报告与三维地震勘探报告均可作为矿井设计的依据。表1-2-3 井田主要水文地质特征表地 层含、隔水层(组)平均厚度(m)主 要 特 征水位高程/m单位涌水量/L/s-1m-1水温/界系统组新生界第四系全新统孔隙弱含水组32.40以灰黄色砂质粘土为主、含粉、细砂，受大气降水及地表水补给，富水性较强上更新统孔隙含水组33.65由灰黄杂锈黄色中、细砂和砂质粘土相间组成，受上部含水组越流补给，富水性中等23.8350.27918.5中更新统隔水组12.90以浅灰绿色固结粘土为主，局部夹薄层砂土，结构致密，具隔水作用孔隙含水组295.75上部以灰绿色中、细砂为主，含粗砂及粉、细砂，局部夹薄层粘土；下部由灰绿色杂浅棕色中、细砂与固结粘土互层。在古地形隆起处，与基岩直接接触24.50224.5881.0281.03227.0下更新统隔水组38.38由紫红杂灰绿、灰白色固结含钙粘土组成，致密质硬，局部钙质富集，呈块状，半岩化，具良好的隔水作用，仅在古地形隆起处有缺失孔隙含水组10.52由以紫红、灰白色石英砂岩为主的碎块组成，偶见灰岩块，泥质充填固结，部分岩芯呈短柱状，分布不受古地形控制，呈片状位于基岩顶部邻区抽水试验结果表明：涌水量7L/h，富水性很弱古生界二叠系上、下统上石盒子组山西组砂岩裂隙含水组460.00主要位于主采煤层及粘土岩之间，除1煤层顶板砂岩较稳定外，其余均不稳定，砂岩以中、细粒为主，硅质胶结，少量为铁、钙质胶结，裂隙发育不均，主要在构造比较复杂地段。QS曲线呈对数型，水位恢复缓慢，表明以储存量为主，补给水源贫乏21.57529.5520.0002640.01827.027.5石炭系上统太原组灰岩岩溶裂隙含水组120.00主要由灰岩、泥岩和砂岩相间组成，其中灰岩1113层，总厚55m左右。上部14层灰岩为1煤层底板直接充水含水层，岩溶裂隙发育不均。QS曲线呈对数型，水位恢复缓慢，表明具补给水源贫乏的储存量消耗型特征。24.89525.6530.009290.09727.033.01.3煤层特征1.3.1煤系及煤层（1）煤层埋藏条件本井田为一不完整的略有起伏的宽缓向斜。位于井田中部的F19和F19-5两个大断层落差为0170m，将井田分为东西两个主要块段。西部地层走向为近东西的略偏东北西南方向，长约3.0km，中深部地层出现转折，煤层倾角一般为4.417.5，局部近水平。东部地层走向为东西方向，长约3.3km，煤层倾角一般为12.216.5，构造简单。本井田煤系为全隐伏煤层，煤层的隐伏露头在井田北部边界的-400m煤层底板等高线附近处，煤层的埋深在-400m-920m之间。煤层没有风化带。（2）主要可采煤层本井田的煤系地层为石炭、二叠系，其中二叠系的山西组与上、下石盒子组为主要含煤层段。井田内二叠系的含煤层段总厚度约为719m，共含煤30余层，煤层总厚度32.82m，含煤系数为4.6%。共有主要可采煤层2层，平均总厚度7.53m；其他煤层由于煤层厚度变化较大或者煤层太薄作为储量后备资源，暂不开采。其煤层特征见表1-3-1。表1-3-1 可采煤层主要特征表煤 层纯煤厚度(m) 最小最大平均平均间距（m）顶板岩性底板岩性结构 类型可采性稳定性13-1 2.415.73 4.24以砂质泥岩、泥岩为主、砂岩少量以砂质泥岩、泥岩为主简单较复杂全区可采稳定70.0011-2 1.375.40 3.29以砂质泥岩、泥岩为主、砂岩少量以砂质泥岩，泥岩为主，砂岩少量简单较复杂全区可采稳定1.3.2主要可采煤层的围岩性质本井田可采煤层的顶板，均以泥岩、砂质泥岩为主，少量为砂岩；其中泥岩的抗压强度较低，砂质泥岩稍高，砂岩比较高。不同的岩性作为直接顶板的稳定性分类表明：泥岩属不稳定类，砂质泥岩属不稳定中等稳定类，砂岩属中等稳定稳定类。底板多为泥岩和砂质泥岩。由此可见，本井田可采煤层顶板岩石的工程地质条件均比较差，巷道支护和顶板管理较为困难。本井田主要可采煤层13-1煤层的直接顶板以泥岩和砂质泥岩为主，少量为砂岩，其厚度分别为泥岩0.289.43m、砂质泥岩0.537.17m、砂岩2.0m以上。老顶一般为粉砂岩、细砂岩或粉细砂岩，厚度在4m以上。直接底板一般为泥岩和砂质泥岩，也有砂岩，其厚度分别为泥岩0.474.62m、砂质泥岩0.387.37m、砂岩4.0m以上。老底以砂岩为主，厚度为2.0724.47m。顶底板的抗压强度如下：砂岩为72.0214.8MPa，一般为96.7149.1MPa；砂质泥岩为45.276.2 MPa；泥岩为16.029.3MPa。顶底板抗拉强度细粒砂岩以上的一般1.15.77 MPa，砂质泥岩、粉砂岩0.504.8 MPa，泥岩0.572.1 MPa。可见砂质泥岩、粉砂岩、细粒砂岩的强度指标较高，泥岩强度偏低。关于主采13-1煤层和11-2煤层的直接顶板稳定性分类见表1-3-2。表1-3-2 主采煤层的直接顶板稳定性分类表煤层实 测 值直 接 顶 板 分 类岩 性抗压强度（MPa）岩 性厚 度（m）稳定程度13-1泥岩16.029.3泥岩、砂质泥岩为主泥岩 0.289.43不稳定砂质泥岩45.276.2砂质泥岩0.537.17不稳定中等砂岩 2.0中等稳定11-2泥岩8.8泥岩、砂质泥岩为主泥岩 0.474.62不稳定粉砂岩96.7砂质泥岩0.387.37不稳定中等石英砂岩101.0125.5砂岩 4.0中等稳定（局部无直接顶板）1.3.3煤的特征本井田可采煤层的煤质主要属中灰、低硫特低硫、低磷特低磷、高挥发份、中等发热量、具弱粘结性、高熔难熔灰分和富油高油的气煤，尚有极少量的1/3焦煤和1/2中粘煤。各煤层均难洗选。可作电力、配焦、化工、锅炉和生活用煤。主采13-1煤以黑色，块状为主，片状次之，少量粉末状；弱玻璃光泽；成分以暗煤为主，亮煤次之，夹有镜煤条带，为半亮型煤。1.3.4煤层的瓦斯、煤尘、自燃与地温（1）瓦斯本井田自基岩界面向下垂深平均约210m为瓦斯风化带与瓦斯带的分界面。根据主采煤层的瓦斯含量与煤层埋深之间的相关关系式可计算不同水平的平均瓦斯含量，从计算结果看，13-1煤层的瓦斯含量较大，11-2煤层的瓦斯含量较小，其分水平平均瓦斯含量及瓦斯梯度情况见表1-3-3。表1-3-3 主采13-1煤层分水平平均瓦斯含量表 单位：m3/t 水平(m)煤 层-500-600-700-800-900-1000梯度（m/m3/t）13-11.542.443.344.245.146.0411111-21.131.622.112.603.093.58204由上表可知，各水平的相对瓦斯涌出量均小于10.0 m3/t，经计算得矿井的最大相对瓦斯涌出量为8.7 m3/t，小于10.0 m3/t，故本矿井按低瓦斯矿井设计。（2）煤尘与自燃主采13-1煤层和11-2煤层的煤尘均具有爆炸危险性。13-1煤的自燃倾向性为易自燃，11-2煤的自燃倾向性为很易自燃，两煤层煤的自燃发火期为36个月。（3）地温本井田的恒温带深度为自地表向下30m，相应的温度为16.8。实测地温资料表明：本井田地温有随深度的增加而增高的趋势。其中井田南部地温梯度小于3/百米，属地温正常区；北部地温梯度多大于3/百米，为地温异常区。主采煤层分水平地温见表1-3-4。表1-3-4 主采13-1煤层分水平地温预测表 单位： 水平(m)煤 层-500-600-700-800-900-100013-130.933.536.138.741.343.911-231.734.136.538.941.343.72 井田境界与储量2.1井田境界刘庄井田位于安徽省阜阳市颍上县北部，南距县城约20km，西至阜阳市40km左右。井田东与谢桥矿毗邻；西与口孜集勘探区接壤；南至17-1 煤层-1000m 底板等高线的地面投影，北至1煤层隐伏露头。井田东西走向长度约6.35km，井田水平宽度为1.992.30km，平均为2.25km，南北倾斜长度为2.042.35km，平均为2.30km。煤层倾角为4.417.5，平均为12.2。井田的水平面积按下式计算： （2-1）式中：S 井田的水平面积，m2； H 井田的平均水平宽度，m； L 井田的平均走向长度，m。由上式计算的井田的水平面积为S =13.3km2 。因13-1煤层和11-2煤层赋存条件相对简单，本井田主采13-1煤层和11-2煤层；其他煤层由于煤层的厚度变化较大或者煤层太薄，作为储量后备资源，暂不开采。因此，本矿井的设计只针对13-1煤层和11-2煤层。井田的赋存状况如图2-1-1所示。图2-1-1 井田赋存状况示意图2.2矿井储量计算2.2.1井田地质勘探刘庄井田精查地质勘探工作从1982年开始，历时5年，在面积约12.7km2的范围内，采用400500m的地震基本测网，共施工测线479.195km，计20363个物理点，平均每平方公里达226个；确定了800m的钻探工程基本线距，施工钻孔79个，包括其前的普查、找煤孔44个，全井田共施工钻孔123个，工程密度为1.37个孔/km2，并对79个钻孔全部进行测井，加上27个普查孔和15个找煤孔，实际测井121个。根据勘探知，井田范围内煤炭资源储量绝大部分属于探明的经济的基础储量（111b），煤层隐伏露头处和断层附近处属于控制的经济的基础储量（122b），高级储量符合煤炭工业设计规范的要求。2.2.2矿井工业储量矿井工业储量是指在井田范围内，经地质勘探，煤层厚度和质量均合乎开采要求，地质构造比较清楚的储量。本矿井勘探的煤以气煤为主，有少量焦煤，根据表2-2-1知煤层的最低可采厚度为0.7m，最低可采灰分为40%。表2-2-1 储量计算厚度、灰分指标表储量类别能利用储量尚可利用储量煤的种类炼焦用煤非炼焦用煤褐煤炼焦用煤非炼焦用煤褐煤最低可采厚度/m缓斜煤层(025)0.70.70.80.50.60.7倾斜煤层(2545)0.60.70.70.40.50.6急斜煤层(45)0.50.60.60.40.40.5最低灰分%4050主采13-1煤层最大煤层厚度为5.73m，最小煤层厚度为2.41m，平均煤层厚度为4.24m；主采11-2煤层最大煤层厚度为5.40m，最小煤层厚度为1.37m，平均煤层厚度为3.29m；两个煤层全层都在可采范围内。本次储量计算针对13-1煤层和11-2煤层，在精查地质报告提供的1：2000煤层底板等高线图上计算，储量计算精确、可靠。计算方法采用地质块段法。地质块段法就是根据一定的地质勘探或开采特征，将矿体划分为若干块段，在圈定的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，每个块段内至少应有一个以上的钻孔。本井田地质块段的划分主要根据煤层倾角大致一致、兼顾煤层厚度基本稳定相等的原则进行，平均每个块段内有4个钻孔，且每个块段都不少于2个钻孔，块段的划分如图2-2-1所示。图2-2-1 主采13-1煤层地质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下式计算： （2-2）式中： 矿井地质资源量，Mt； 煤层平均厚度，m； 煤层真实底面面积，m2； 煤的容重，t/m3。将块段内的各个参数带入式（2-2）可以得到各块段的煤炭储量以及13-1煤层的总地质储量。总地质储量为：=141.70（Mt）各块段的地质储量祥见表2-2-2。表2-2-2 煤层地质储量计算表煤 层块 段倾角/（）块段面积/（km2）煤厚/（m）容重/（t/m3）块段储量/（Mt）煤层总储量/（Mt）总储量/（Mt）13-1117.492.684.241.3715.5879.79141.70211.471.294.241.377.52316.504.514.241.3726.19410.982.054.241.3711.8954.430.764.241.374.41612.242.444.241.3714.2011-2117.492.683.291.3712.0961.91211.471.293.291.375.84316.504.513.291.3720.33410.982.053.291.379.2354.430.763.291.373,42612.242.443.291.3711.02（2）矿井工业储量矿井工业储量由下式计算： （2-3）式中：Zg 矿井工业资源储量，Mt；Z111b 探明的资源量重经济的基础储量，Mt；Z122b 控制的资源量中经济的基础储量，Mt；Z2M11 探明的资源量中边际经济的基础储量，Mt；Z2M22 控制的资源量中边际经济的基础储量，Mt；Z333 推断的资源量，Mt；K 可信度系数，取0.70.9，地质构造简单，煤层赋存稳定取0.9；地质构造复杂、煤层赋存不稳定取0.7。根据本矿实际条件，取0.9。根据勘探地质报告，本矿井地质资源分类见表2-2-2。表2-2-3 地质资源分类表探明的资源量控制的资源量推断的资源量经济的基础储量边际经济的基础储量经济的基础储量边际经济的基础储量111b2M11122b2M2233360%30%10%则矿井的工业储量为：（Mt）。2.2.3矿井可采储量矿井设计资源储量按下式计算： （2-4）式中： 矿井设计资源储量，Mt； 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%计算。则：=140.28-140.283%=136.07（Mt）。矿井设计可采储量由下式计算： （2-5）式中： 矿井设计可采储量，Mt； 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； 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0.80。则：=(136.07-136.072%)0.8=106.68（Mt）。本矿井的储量汇总见表2-2-4。表2-2-4 矿井储量汇总表煤 层地质资源储量（Mt）工业储量（Mt）设计资源储量（Mt）设计可采储量（Mt）13-179.7978.9976.6260.0711-261.9161.2959.4546.61合 计141.70140.28136.07106.682.2.4工业广场煤柱根据煤炭工业设计规范的规定，不同井型与其对应的工业广场面积见表2-2-5；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。由第三章内容知本矿井设计生产能力为150万吨/年，取工业广场的尺寸为300m400m的长方形，工业广场的中心处在井田走向的中央，由于断层的影响，工业广场在倾向上的布置偏于煤层上部，其中心处埋藏深度为-620m，该处表土层厚度为100120m，煤层的平均倾角为11.5度，主井、副井和风井以及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。本矿井的地质条件、松散层移动角和基岩移动角见表2-2-6。表2-2-5 工业广场占地面积指标井 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2-2-6 岩层移动角广场中心深度/m煤层倾角煤层厚度/m松散层厚度/m-62011.54.24、3.2912045757568由上述条件，利用垂直剖面法，可以做出工业广场保护煤柱的尺寸，如图2-2-2所示。图2-2-2 工业广场保护煤柱尺寸本井田开采两层煤，需设两层保护煤柱。由Acad测出两层梯形保护煤柱的面积分别为0.81km2和0.88 km2，则两层保护煤柱的实际面积分别为：S13-1=0.81/cos11.5=0.826 km2S11-2=0.88/cos11.5=0.898 km2工业广场保护煤柱量由下式计算： （2-6）式中：Z工 工业广场保护煤柱量，Mt；S 工业广场压煤面积，km2；M 煤层厚度，13-1煤平均厚4.24m，11-2煤平均厚3.29m；R 煤的容重，本井田的煤层为1.37t/m3。则，压煤量为：Z13-1=0.8264.241.37=4.798（Mt）Z11-2=0.8983.291.37=4.048（Mt）Z工= Z13-1+ Z11-2