采矿工程毕业设计（论文）-赵屋煤矿0.90Mta新井设计【全套图纸】.doc

中国矿业大学2011届本科生毕业设计（论文）中 国 矿 业 大 学本科生毕业设计全套图纸，加153893706姓 名： 学 号： 学 院： 矿业工程学院 专 业： 采矿工程 专 题： 设计题目： 赵屋煤矿0.90 Mt/a新井设计 指导教师： 职 称： 副教授 2011年 6月 徐州中国矿业大学毕业设计任务书学院 矿业学院 专业年级 采矿工程07级 学生姓名 任务下达日期：2011年3月15日毕业设计日期：2011年3月20日至2011年6月09日毕业设计专题题目： 毕业设计题目：赵屋煤矿0.90 Mt/a新井设计毕业设计主要内容和要求：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：新井设计，专题部分和英文翻译。专题部分重点研究了矿采空区充填方法的选择及可行性分析。文章根据煤矿采空区当前的现实情况为出发点，提出了采空区充填的现实依据。但由于采空区的治理在国际上也属于难题，采空区的治理效果还不是很理想，采空区的有效治理仍任重而道远。采用全部充填工艺时一般不会形成采空区，因此推广应用该工艺，可以有效减轻采空区的治理压力。文章从点柱式膏体充填技术，覆岩离层注浆技术及采空区全部充填等不同角度对煤矿采空区的充填进行了研究。 一般不分是赵屋煤矿0.9Mt新井设计。赵屋煤矿位于山西省长治市壶关县境内，面积约17.226Km2，该矿距离长治市约37Km,长陵公路从井田中部由西向东穿过，距离太焦线长治站22km，交通较为便利。井田 内地形属于中低山区，主要山梁走向为北东-南西。井田总体地势为东高西低。但地面最高点位于井田西南角，海拔标高为1392.30m，最低点位于井田西北部的沟谷中，海拔标高为1103.00m，最大高差为289.30m。整体看来，本矿煤层地质条件简单，适合采用综合机械化采煤。设计本矿井采用走向长壁一次采全高方式开采。主采煤层为15号煤层，煤层倾角350，煤层厚度为2.7m。井田设计可采储量为2794.9万吨，设计服务年限为23.9年。矿井正常涌水量为90m3/h，最大涌水量为150m3/h，矿井绝对瓦斯涌出量为1.86m3/min，煤尘无爆炸危险性。矿井采用双斜井加回风立井单水平开拓，一矿一面，采用中央并列式通风方式通风。矿井实行四六制的工作制度。 翻译部分的主要内容为使用数值模拟的设计方法，通过程序的最优化设计得出深层煤层采区巷道留设小煤柱的技术，与锚杆支护技术的结合。关键词：近水平 ；单水平 ；采空区 ；充填 ；小煤柱ABSTRACTThis design can be divided into three sections: monographic study, general design and translation of an academic paper.The special subject research the choice of methods of mined-out area filling ore and feasibility analysis. Based on the reality of coal goaf current proposed as the starting point, the reality of mined-out area filling basis. But because of the governance in goaf on international problem, also belong to the governance of mined-out area the effect still is not very ideal, the effective governance mined-out area still lags. Using all filling process generally wont form the mine-out area, thus promoting mined-out area using this technology, can effectively reduce the governance pressure mined-out area. This article from the points column type paste filling technology, overburden grouting technology and goaf coal goaf various angles such as the filling is studied.General subject of is Zhaowu coal mines 0.9 Mt of a new well design. Zhaowu coal mine is in HuGuanxian Changzhi Shanxi Province, with an area of about 17.226 km2, about 37km distance away from changzhi city, changling road from the field through central from west to east, 22km away from TaiJiao rail way beside changzhi, traffic is convenient here. In low mountainous terrain belong to run, mainly for the north east - against toward the south west. For the general topography no.1 high west low. But the ground in southwest high elevation compartmentalized, altitude 1392.30 m, lowest is located in no.1 in the valleys, at northwestern 1103.00 m, the biggest elevation 289.30 m for altitude. As a whole, this mine coal seam geological conditions for using the comprehensive mechanized simple and coal. Design the longwall mine adopt to all in one high way mining. The Lord CaiMeiCeng for 15 coal seam, Angle 3 , coal seam thickness of coal seam for 2.7 m. Field design recoverable reserves for 2794.9 tons, design services of schooling for in 23.9. Mine 90m3/ h for normal section, the maximum yield 150m3/ h, the mine for absolute gas flow-volume 1.86 m3 / min, coal-dust no explosion hazard. Mine with double slope add return air shaft, a single levels expanding side, use a central mine ventilation mode paratactic type ventilation. Mine the working system executes his system.The main content of translation part for the use of numerical simulation design methods, through the procedure that the optimal design of deep coal seam mining coal roadway a set of technology, with little bolting technical combination.Keywords: nearly level ; Single level ; Mined-out area ; Filling ; Small coal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交通位置11.1.2自然地理11.1.3地形地貌21.1.4水文情况21.1.5气候条件31.1.6地震资料31.2井田地质特征31.2.1井田地层概述31.2.2含煤地层概述41.2.3地质构造特征51.2.4水文地质特征51.3煤层特征71.3.1煤层赋存情况71.3.2煤质81.3.3煤层顶底板岩石的工程地质特征81.3.4瓦斯等级、煤尘爆炸性及煤层自燃倾向性92.1井田境界112.1.1井田境界112.2矿井工业储量122.2.1井田勘探类型、钻孔及勘探情况122.2.2矿井工业储量的计算及储量等级的圈定122.3矿井设计可采储量133 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限163.1矿井工作制度163.2矿井设计生产能力及服务年限163.2.1确定依据163.2.2矿井设计生产能力163.2.3矿井服务年限163.2.4井型校核174 井田开拓184.1井田开拓的基本问题184.1.1确定井筒形式、数目、位置184.1.2工业场地的位置194.1.3开采水平的确定及采区的划分204.1.4主要开拓巷道204.1.5开拓方案比较204.2矿井基本巷道264.2.1井筒264.2.2井底车场及硐室294.2.3主要开拓巷道314.2.4巷道支护325 准备方式采区巷道布置325.1煤层地质特征325.1.1采区位置325.1.2采区煤层特征325.1.3煤层顶底板岩石构造情况335.1.4水文地质情况335.1.5地质构造特征335.1.6地表情况335.2采区巷道布置及生产系统345.2.1采区位置及范围345.2.2采煤方法及工作面长度的确定345.2.3确定采区各种巷道的尺寸、支护方式及通风方式345.2.4煤柱尺寸的确定345.2.5采区巷道的联络方式345.2.6采区接替顺序345.2.7采区生产系统355.2.8采区内巷道掘进方法355.2.9采区生产能力及采出率355.3采区车场选型设计365.3.1确定采区车场形式365.3.2采区主要硐室布置386 采煤方法386.1采煤工艺方式386.1.1采区煤层特征及地质条件386.1.2确定采煤工艺方式386.1.3回采工作面参数396.1.4回采工作面破煤、装煤方式426.1.5回采工作面支护方式436.1.6端头支护及超前支护方式446.1.7各工艺过程注意事项456.1.8回采工作面正规循环作业476.2回采巷道布置496.2.1回采巷道布置方式496.2.2回采巷道参数497 井下运输527.1概述527.1.1井下运输设计的原始条件和数据527.1.3矿井运输系统527.2采区运输设备选择537.2.1设备选型原则537.2.2采区设备的选型537.3大巷运输设备选择547.3.1运输大巷设备选择547.3.2辅助运输大巷设备选择548 矿井提升558.1概述558.2主副斜井提升558.2.1主斜井带式输送机558.2.2副井提升569 矿井通风及安全589.1矿井通风系统选择589.1.1矿井概况589.1.2矿井通风系统的基本要求589.1.3矿井通风方式的确定599.1.4主要通风机工作方式选择599.1.5采区通风系统的要求609.1.6工作面通风方式的选择619.1.7回采工作面进回风巷道的布置619.2采区及全矿所需风量629.2.1矿井风量629.3矿井通风总阻力计算679.3.1矿井通风总阻力计算原则679.3.2确定矿井通风容易和困难时期679.3.3矿井最大阻力路线679.3.4矿井通风阻力计算699.3.5矿井通风总阻力719.3.6总等积孔729.4选择矿井通风设备729.4.1选择主要通风机729.4.2通风机运行工况点参数739.4.3电动机选型749.5防止特殊灾害的安全措施759.5.1瓦斯管理措施759.5.2煤尘的防治759.5.3预防井下火灾的措施759.5.4防水措施7610 矿井基本技术经济指标76专题部分1 概述811.1采空区充填选择的背景及必要性812 岩层移动及地表沉陷的控制方法822.1 覆岩离层带注浆充填技术822.2 充填开采822.3 部分开采833 充填方法的应用研究833.1点柱式膏体充填833.1.1 采掘东西向煤巷。沟通工作面平巷，铺设充填管道843.1.2 “采一封一充”协调作业，形成膏体充填体与煤柱混合条带支撑体843.1.3 开采残留煤柱，形成膏体充填体和保护煤柱共存的点柱式支撑结构843.2 煤矸石与粉煤灰综合充填采矿技术843.2.1充填材料的物理化学组成853.2.2 输运系统工作原理853.2.3实验结果与分析863.2.4 输送过程中常见问题及对策873.3覆岩离层注浆充填883.3.1 工作面地质采矿与注浆概况883.3.2 地表减沉效果的观测883.3.3 覆岩破坏形态的连续观测893.4 快速复原式充填开采防治水技术933.4.1底板的赋存及水文地质特征933.4.2 底板阻水能力计算943.4.3充填工作面采煤方法及工艺943.4.4 充填施工工艺953.5 花管注浆953.5.1全充填压力注浆的机理和要求963.5.2 浆液正循环花管注浆与裸孔注浆对比963.5.3 浆液正循环花管注浆方案973.5.4 应用实例证明浆液正循环花管注浆法能保证治理质量983.5.5 钻探物探检查证明浆液正循环花管注浆法能保证治理质量984 充填法选择的可行性分析994.1 点柱式充填方法的可行性分析994.1.1 地表沉陷控制效果分析994.1.2 点柱式膏体充填采煤法优越性分析994.1.3 工程模拟预计分析1004.1.4 点柱式膏体充填采煤法存在问题1014.2 充填开采与煤矿安全的关系1014.2.1 充填开采工艺应用概况1014.2.2 充填开采对安全生产的影响分析1015 参考文献103翻译部分106致谢119 一般部分124中国矿业大学2011届本科生毕业设计（论文）1 矿区概述及井田地质特征1.1矿区概述1.1.1交通位置该矿位于壶关县百尺镇赵屋村西侧，行政区划属壶关县百尺镇管辖。井田呈不规则条带状，面积17.226km2。其地理坐标为:北纬355319-355412，东经1131139-1131410。该矿距长治市约37km，距壶关县约24km，长陵公路从井田中部由西向东穿过，距太焦铁路线长治站22km，距壶关县集店煤炭集运站30km，荫城(山西)林州(河南)公路从井田北部通过，距本矿8km，交通较为便利。详见交通位置图1-1。1.1.2自然地理井田位于太行山区，区内属低山丘陵地貌。井田内地形属中低山区，主要山梁走向北东-南西，井田总体地势为东高西低。但地面最高点位于井田西南角，海拔标高为1392.30m，最低点位于井田西北部的沟谷中，海拔标高为1103.00m，最大相对高差为289.30m。图1-1 赵屋煤矿交通位置1.1.3地形地貌矿区位于太行山区，区内均属山前丘陵地貌，地形山峦起伏、沟谷纵横、地势四周高、中部低、地表大部被第四系黄土覆盖。地面最高点位于井田西部，海拔1393m，最低点位于井田中部，标高为1160m。1.1.4水文情况矿区地表无河流，地表为南、西、北高，中间低，平时地表干涸无水，雨季地表水由西向东排出，沟谷多为“V”字型冲沟，若遇暴雨时节，常有洪流发生。1.1.5气候条件本区属东亚季风区大陆性气候，四季分明，夏季炎热多雨，冬季干寒。年平均气温8.7，最高气温7月份，平均气温为22.6，最低气温1月份，平均气温-6.4，无霜期160天。年平均降雨量570mm。气候干燥。最大冻土深度为0.39m。风向冬季多西北风，春夏季多东南风，最大风速26m/s。1.1.6地震资料据中国地震动参数区划图（GB18306-2001），本区属地震动峰值加速度0.05g区。据中国地震烈度区划图（1996），本区地震基本烈度为度。1.2井田地质特征1.2.1井田地层概述井田位于太行块隆中部，晋获褶断带的东侧，区域地层总体走向北北东，倾向北西，由东向西依次出露奥陶系、石炭系、二叠系等地层，第四系松散沉积物广泛覆盖于各时代地层之上，其地层主要特征见井田地层简表11。表11 井田地层简表界系统组段代号厚度（m）最小最大一般厚度（m）岩性描述新生界第四系Q0120浅红色亚粘土、浅黄色亚砂土及砂砾石层上古生界二叠系上统上石盒子组三段P2s3灰黄、黄绿、紫红色泥岩夹中粗粒砂岩，顶部夹有燧石层二段P2s2灰黄、黄绿色泥岩夹粉砂岩、砂岩一段P2s1杏黄色泥岩夹粉砂岩、砂岩下统下石盒子组P1x黄绿、杏黄色泥岩、粉砂岩夹砂岩，近顶部有透镜状锰铁矿山西组P1s灰白、灰绿色石英砂岩、粉砂岩、页岩及煤层（线）石炭系上统太原组C3t灰白、灰色薄层状中细粒石英砂岩、粉砂岩、泥岩及石灰岩、煤层（线）中统本溪组C2b2.88.9灰白色铁铝岩、粘土岩，底部见“山西式铁矿”下古生界奥陶系中统峰峰组O2f中厚层状豹皮灰岩、灰色薄层状白云质灰岩上马家沟组O2s上部灰黑色中厚层状豹皮状灰岩夹灰岩，下部为泥灰岩、角砾状泥灰岩下马家沟组O2x青灰色中厚层灰岩，下部为确砾状泥灰岩，底部为浅灰、黄绿色钙质泥岩寒武系下统O1青灰色厚层状白云岩，含燧石条带1.2.2含煤地层概述含煤地层主要为石炭系上统太原组（C3t）和二叠系下统山西组（P1s），含煤地层总厚124m，含煤1013层，煤层总厚13.87m，含煤系数11.99%，可采或局部可采煤层3层，分别3号、9号和15号煤层，其中3号、15号煤层区域上稳定可采，9号煤层较稳定，局部可采。矿区内出露地层主要为二叠系下统下石盒子组，山西组、石炭系上统太原组地层，第四系沿沟谷两侧大面积分布，主要为第四系更新统地层。结合井筒资料及邻区资料，将该区地层由老至新分述如下：1. 奥陶系中统峰峰组（O2f）为含煤地层基底。该组岩性主要由中厚层状石灰岩组成，石灰岩致密、质纯。2. 石炭系中统本溪组（C2b）主要由平行不整合于奥陶系峰峰组之上的灰浅灰色含鲕粒铝土质泥岩、浅灰色黄铁矿、浅灰色细砂岩组成。底部含有一层透镜状、局部为团块的山西式铁矿层，铁矿层厚度及品位不稳定，本组地层变化较大，一般厚7.009.40m，平均厚约8.20m左右。3. 石炭系上统太原组（C3t）为海陆交互相沉积，为本区主要含煤地层之一。主要由连续沉积于本溪组之上的黑色、灰黑色泥岩、砂质泥岩和浅灰、灰色砂岩、石灰岩及煤层组成，共含煤38层，其中15号煤层为主要可采煤层。本组地层平均厚106.3m。根据沉积旋回和岩石组合特征，可划分为三个岩段：一段（C3t1）自太原组底K1中细粒石英砂岩至K2灰岩底，由中细粒砂岩、粉砂岩、泥岩和15号煤层组或局部夹一层薄层石灰岩，底部泥岩多含铝质，具鲕状结构、泥岩中含植物化石碎片，顶部15号煤层为主要可采煤层，平均厚3.13m，结构简单，本段厚12.37m。二段（C3t2）自K2石灰岩底至K4石灰岩顶，由3层深灰色黑灰色层位稳定的石灰岩间夹粉砂岩、细砂岩、泥岩和薄煤层组成，以色深粒细，逆粒序为特征，平均厚26.7m。三段（C3t3）至K4石灰岩顶至K7砂岩底，由砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩、煤及灰岩组成，其中上部K5、K6石灰岩较稳定，富含腕足类及蜒科动物化石，K6石灰岩含燧石，常相变为燧石灰岩，平均厚66.6m。4. 二叠系下统山西组（P1s）为三角洲平原沉积。本组连续沉积于太原组地层之上，主要由灰黑浅灰色泥岩、砂质泥岩、泥质细砂岩、灰白色中、细粒砂岩及煤层组成。本组平均厚约44.75m。底部以K7砂岩与太原组分界。3号煤层位于山西组下部，距底界K7砂岩约7.0m，结构简单，平均5.2m，为稳定可采煤层。本组平均厚度约57.9m。5. 二叠系下统下石盒子组（P1x）为一套河流相沉积岩系。连续沉积于山西组地层之上，主要由灰绿深灰色细砂岩与灰白色中粒砂岩组成。底部发育一层厚5.0010.00m的中粒岩屑石英砂岩（K8），风化后成同心圆结构，与山西组分界。顶部多为紫红色铁铝质泥岩，具鲕状结构俗称“桃花泥岩”。为地层分界的良好辅助标志层。本组厚045m。6.第四系（Q3）主要为黄色亚粘土亚砂土组成，含钙质结核，一般厚020m，沿山坡零星分布。7.第四系全新统(Q4)主要为现代河床沉积、洪积物，由砂砾石、粉砂土组成，厚015m。1.2.3地质构造特征井田位于太行山块隆中部，晋获褶断带的东侧。区域内构造总体表现为宽缓的褶曲构造，井田西部为一向南西西倾伏的向斜，东部为一背斜。倾角35。矿区内未见断裂构造，也未见陷落柱及岩浆活动。矿区构造属简单类型。1.2.4水文地质特征矿区位于太行山块隆中部，晋获褶断带东侧。区内地形地貌类型为构造剥蚀丘陵区。最高标高1393m，最低标高1160m，相对高差233m。水系均为季节性洪流沟谷。（一）主要含水层特征1. 第四系松散沉积物孔隙含水层区内第四系中、上更新统一般均为透水、不含水层或相对隔水层，含水层主要为砂砾石、亚砂土层。该含水层赋存潜水，接受降水、河水补给，含水层厚度不大，水位埋深较浅，富水性较弱。2. 二叠系砂岩及风化带裂隙含水层区内含水层位主要为二叠系下统下石盒子组砂岩与基岩风化带。由于开采煤层的影响，上部含水层已基本完全演变为透水不含水层，局部可能存在季节性含水层，以往出露的少量地表泉水目前均已干沽。3. 石炭系上统太原组灰岩及砂岩岩溶裂隙含水层该含水层主要由K2、K3、K4、K5灰岩组成，K2灰岩是15号煤层的直接充水含水层。4. 奥陶系中统灰岩岩溶含水层矿区内奥灰岩溶含水层及其水位埋深较大，补给来源以区域奥灰岩溶水的侧向补给为主，其富水性往往是上部微弱，下部一般为中等富水性，含水层岩溶裂隙较发育。矿区内奥灰水位标高648656m。（二）主要隔水层矿区内3号煤以上的隔水层基本上已不复存在，目前主要有以下隔水层。1. 本溪组及太原组底部泥岩类隔水层该隔水层位于15号煤之下，岩性为泥岩、铝土质泥岩等，岩石裂隙一般呈闭合状且不发育，正常情况下在15号煤与奥陶系之间可起到良好的隔水作用。2. 太原组及山西组底部含水层层间泥岩类隔水层井田内该隔水层位于3号煤或基岩风化带之下，主要岩性由泥岩、粉砂质泥岩组成，单层厚度不等，呈层状分布于灰岩、砂岩含水层之间，在其所处层位的基岩风化带及目前下组煤层采空区顶板冒裂带范围以外地段可隔断或减弱各含水层之间的水力联系。（三）构造对地下水的影响矿区内构造简单，产状平缓，对地下水影响不大，但应注意小构造对老窑积水勾通产生的不安全因素。（四）井田水文地质类型区内3号、15号煤层均系煤层以上的砂岩、灰岩为主要充水含水层的岩溶、裂隙充水矿床，一般富水性较弱。区内晚新生界松散层分布普遍、厚度不等、地表自然排水畅通。构造条件简单，区域奥灰岩溶水位标高650m左右，低于15号煤层最低底板标高1120m。但长期开采条件下，3号、15号煤层不仅发育相互连通的顶板冒裂带，甚至在部分地段可与基岩风化带连通或直接影响到地表。开采15号煤层可能与区内3号煤层采空区沟涌，从而在一定程度上产生不同方面的水力联系。由此分析，矿区15号煤层水文地质勘探类型应属水文地质条件中等的三类二型。1.3煤层特征1.3.1煤层赋存情况矿区内主要含煤地层为二叠系下统山西组和石炭系上统太原组。含煤地层总厚164.2m,含煤1013层,可采煤层2层，其中3号、15号煤层为全区稳定可采煤层，煤层平均厚度8.33m，可采煤层含煤系数5.07%。山西组为一套陆相含煤地层，平均厚度57.9m，含煤13层，总厚度5.68m，含煤系数9.81%；其中1、2号煤层为不稳定不可采煤层，3号煤层为全区稳定可采煤层，煤层平均厚度5.2m，可采煤层含煤系数8.98%。太原组为一套海陆交互相含煤地层，平均厚度106.3m，本组含煤7层，煤层总厚5.93m，含煤系数5.58%，可采煤层15号煤层，平均厚度3.13m，可采煤层含煤系数为2.94%。3号煤层位于山西组中下部，下距太原组顶10m左右，井田内3号煤层，平均厚5.2m，属稳定可采煤层。煤层结构简单，直接顶板为灰黑色粉砂质泥岩，底板为灰黑色粉砂质泥岩或炭质泥岩,区内采空。15号煤层位于太原组下部K2灰岩之下，下距太原组底砂岩（K1）顶平均6.24m，15号煤层，平均厚3.13m，煤层结构简单，一般含01层夹矸。15号煤层顶板为K2灰岩，底部为泥岩或粉砂岩，全区稳定可采。矿区内含煤地层沉积稳定，岩性组合特征具有规律性，标志层及煤层特征明显，变化规律清晰，为煤层对比提供了可靠的依据。煤层对比的标志层主要有K2、K3、K4、K5四层灰岩及K7、K8砂岩。另外3号、9号和15号煤层本身的厚度及其组合关系也是重要的标志特征。各标志层特征及其在对比中的意义简述如下：K2灰岩：位于太原组下部，为15号煤层的直接顶板，该岩层含燧石条带，富含蜒科化石，厚度大层位稳定。K2灰岩厚6.609.10m，平均厚7.90m。下部常夹薄层泥岩，本层是对比15号煤层的重要标志。K3灰岩：位于太原组中下部，为13号煤层的直接顶板，岩石坚硬致密，含燧石团块及蜒科化石，泥质含量少，该岩层下距K2灰岩8.70m左右，K3灰岩厚2.703.60m，平均3.30m，是对比12号、13号煤层的主要标志。K4灰岩：位于太原组中部，岩石致密坚硬，含泥质团块及蜒科化石。下距K3灰岩4.5m左右，平均厚2.3m，K4灰岩与K3灰岩之间赋存11号煤层。K5灰岩：位于太原组中上部，层位较稳定，岩石坚硬，含蜒科化石及其它动物化石，K5灰岩厚3.96.8m，平均厚5.20m，K5与K4灰岩间赋存7号、8号、9号煤层。K7砂岩：位于山西组底部，为深灰色细粒砂岩，横向上常相变为粉砂岩或砂质泥岩，层厚0.35.0m，平均厚3.0m，层位较稳定，是对比3号、5号煤层的重要标志。综上所述，依据标志层、层间距、煤层结构和组合关系及旋回特征等方法，可采煤层3号、15号煤层对比可靠。煤层特征见表1-2。表1-2 煤层特征表煤层编号煤层厚度(m)最小-最大平均夹矸层数结构稳定性可采性顶底板岩性顶板底板152.3-3.12.71简单稳定全井田可采K2灰岩泥岩、粉砂岩1.3.2煤质物理性质：3号煤宏观煤岩特征：为黑色灰黑色，以亮煤和镜煤为主，玻璃似金属光泽，矿物含量较多时光泽变暗，2.7阶梯状、贝壳状断口，硬度较大，煤岩结构较复杂，条痕为黑或褐黑色，内生裂隙较发育。15号煤宏观煤岩特征：为黑色灰黑色，半亮光亮型煤，似金属光泽，条带状结构，粒状、阶梯状断口为主，贝壳状次之，条痕为灰黑色，裂隙较为发育，常见黄铁矿充填，属高变质煤层。化学性质、工艺性能：15号煤层灰分（Ad）：13.03% 挥发分（Vdaf）：14.54% 全硫（St,d）：2.53% 结合邻区煤质分析结果，本区15号煤层为中灰、中高硫、高发热量贫煤。根据中国煤炭分类国家标准（GB5751-86）划分，参照区域资料本区15号煤层属无烟煤类（PM）。1.3.3煤层顶底板岩石的工程地质特征矿区内15号煤层顶板一般为厚度较大的K2石灰岩，力学强度较高，稳定性好，单向抗压强度干燥状态为101.23MPa，饱和状态为80.46 MPa，属难冒落型顶板，但局部有易塌落的薄层泥岩或炭质泥岩伪顶。底板为泥岩或粉砂岩，强度低，工程地质性能差。据区域资料，15号煤层部分顶、底板岩石的物理力学性质见表1-3表1-3 煤层顶底板岩石物理力学性质层位岩石名称物 理 特 征含水量(%)力 学 指 标比重容重(g/cm3)抗压强度(MPa)抗拉强度(MPa)内聚力(MPa)干燥饱和15号煤顶板石灰岩2.712.650.33101.3780.5718.5425.4215号煤底板铝土泥岩2.982.910.885.4213.74从井田工程地质条件看，工程地质类型总体属第三类中等型。1.3.4瓦斯等级、煤尘爆炸性及煤层自燃倾向性A 瓦斯等级根据壶关县煤管局资料，赵屋煤矿瓦斯相对涌出量为0.98m3/t，属低瓦斯矿井，但采掘时应注意瓦斯的局部聚集，做好通风工作。B 煤尘爆炸性据生产矿井和相邻矿井调查， 15号煤层未发生过煤尘爆炸事故。C 煤层自燃倾向性据邻区矿井料，15号煤未发生过自燃，但应注意在风氧化作用下易引起的煤的自燃。附：赵屋煤矿地层综合柱状图2 井田境界和储量2.1井田境界2.1.1井田境界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，处理好相邻矿井间的关系。井田走向长7km，井田倾斜平均宽6.25km，煤层倾角35，井田面积17.226km2，田内15号煤层保有资源/储量40.58Mt，其中探明的经济基础储量（111b）为32.82Mt，占保有资源/储量的82%。井田范围由以下20个拐点坐标连线圈定而成。点号北京54坐标系西安80坐标系XYXY13977700197062403977651.26219706171.67723977700197076403977651.25819707571.68533976020197076403975971.24819707571.68043976020197079803975971.24719707911.68153975550197079803975501.24419707911.68063975550197090403975501.24119708971.68673974820197090403974771.23719708971.68483974697197079773974648.24019707908.67793974697197074203974648.24119707351.674103974280197074203974231.23919707351.673113974280197067003974231.24119706631.669123974100197067003974051.24019706631.668133973960197063693973911.24019706300.666143973960197062403973911.24119706171.665153973884197060803973835.24119706011.664163973900197058053973851.24219705736.663173972950197058053972901.23719705736.660183972950197049203972901.23919704851.655193974920197049203974871.25019704851.661203974920197062403974871.24619706171.668井田赋存状况示意如图2-1。图2-1 井田赋存状况示意2.2矿井工业储量2.2.1井田勘探类型、钻孔及勘探情况本矿井为生产矿井，西部采掘巷道密布，有一定面积采空区。井田构造简单，15号煤层层位稳定，煤种单一。井田内及周边有13个见煤钻孔，井田西部见煤工程控制密，东部工程控制较稀。依据煤、泥炭地质勘查规范DZ/T0215-2002的相关规定。井田西部以1000m以内间距见煤点连线及外推400m区域，资源储量确定为111b类型；井田东部见煤点间距大于2000m，煤层、煤质变化情况欠清楚，且煤层埋藏浅，资源储量确定为333类型。2.2.2矿井工业储量的计算及储量等级的圈定资源/储量估算块段划分遵循在同一资源储量类型范围内划分原则，结合煤层厚度、煤质、地质构造、生产井巷、采空区等因素进行划分。本井田15号煤层共划分出111b块段27个，122b块段2个，333块段14个。资源/储量计算方法：井田内15号煤层稳定，厚度、煤质变化不大，煤层倾角35，资源/储量计算采用地质块段算术平均法。计算公式如下：Q=SMd式中：Q块段资源储量，t；S块段水平投影面积，m2；M块段内煤层平均厚度，m；d煤层视密度，t/m3。经计算，田内15号煤层保有资源/储量4109万t，其中探明的经济基础储量（111b）为3361万t，占保有资源/储量的82%。矿井15号煤层资源/储量计算结果汇总见表2-1表2-1 资源储量计算结果汇总表 单位:万吨 煤层号煤类资源/储量（万t）111b总量(%)111b+122b总量(%)111b122b333现保有15PM3361470278410982932.3矿井设计可采储量煤炭工业矿井设计规范指出矿井设计储量减去工业场地和主要井巷煤柱的煤量后乘以采区回采率为矿井设计可采储量。而矿井设计储量是指矿井工业储量减去设计计算的断层、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建（构）筑物煤柱等永久煤柱量后的资源量。安全煤柱留设原则:（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；（3）维护带宽度：风井场地20m，村庄10m，其他15m；（4）断层煤柱宽度50m，井田境界煤柱宽度为30m；（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，工业场地占地面积指标见表2-2。表2-2 工业场地占地面积指标井型/Mta-1占地面积指标/km2Mt-12.4及以上101.21.8120.450.9150.090.318矿井设计可采储量依据下式进行计算：矿井设计可采储量=(矿井设计储量-保护煤柱损失)采区回采率式中：保护煤柱损失为工业场地及井筒、大巷等保安煤柱；采区回采率：15号煤层为75%。1. 工业场地、井筒、村庄和公路保安煤柱工业场地和公路按级保护,围护带宽度按15m计算；井筒按级保护，围护带宽度按20m计算；村庄按级保护，围护带宽度按10m计算；再根据表土层和基岩厚度(表土移动角45，基岩移动角70)计算各类保安煤柱。经计算，工业场地和公路保安煤柱为60m，井筒保安煤柱为65m，村庄保安煤柱为55m。1050115011001200+1250mnqkm2n2m1n1k2q1q2q3k3abdcA(q3)D(d3)C(k2)B(q2)IIIIIIIIIIII110011501050qk图2-3 工业广场保护煤柱2. 15号煤层巷道煤柱式中：S1巷道保护煤柱的水平宽度，m；H巷道的最大垂深，m；M煤层厚度，m；f煤的强度系数。设计巷道煤柱取30m。井田边界煤柱留20m，一采区巷道之间煤柱留30m，采区巷道回采工作面一侧留30m煤柱。当矿井报废时，预计护巷煤柱可回收50%左右。根据以上计算,矿井设计可采储量为825万吨。矿井设计可采储量汇总见表2-3 表2-3 矿井设计可采储量计算表 单位：万吨 煤层编号设计储量保护煤柱损失开采损失设计可采储量工业场地及井筒大巷小计153857.2692998964.32794.93 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，确定矿井的工作制度为：年工作日330d，每天四班作业，三班生产，一班准备，日净提升时间18h。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