采矿工程毕业设计（论文）-鑫珠春矿0.9Mta新井设计【全套图纸】.doc

第135页中国矿业大学2012届本科生毕业设计一般部分1矿井概述及井田地质特征全套图纸，加1538937061.1矿区概述1.1.1位置及交通情况一、位置鑫珠春矿井田位于焦作煤田西南部，东距焦作市区5Km，行政区划隶属焦作市中站区朱村乡管辖。其地理坐标为：东经1130748.71131149.5,北纬351240.2351428.7。该矿区包括整个鑫珠春井田，北部以天官区断层为界，与王封矿井、李封矿井相邻；南部三十九号井断层为界；东西部以人为开采边界划分，东部与焦西矿井相邻。 目前王封、李封、焦西三个矿井均已闭坑。鑫珠春矿矿区东西长5.2千米，南北宽2.1千米，矿区面积10.92平方公里。二、交通矿区内交通便利，焦作枝城铁路和焦作济源公路从矿区南部穿过，焦作克井公路从矿区北部穿过，焦作晋城高速公路从矿区西部穿过，朱村矿铁路专用线与焦柳线相接。详细情况见图1-11.1.2自然地理一、地形地貌鑫珠春井田位于太行山南麓，北距太行山约5Km。地貌形态为山前冲洪积平原，地势由西北向东南倾斜，西部海拔为+156m，东部海拔为+124m，地势较平坦。地表全部被第四系黄土层覆盖。二、水文条件区内无固定水系和水体，仅有两条季节性洪沟自北而南从矿区西部和中部穿过 ，为雨季排洪通道，一般干涸无水，对开采无影响。工业以及居民用水主要靠的是地下水。三、气候状况本区属暖温带半大陆性半干旱季风型气候，春天干旱多风，夏季炎热多雨，秋季昼暖夜凉，冬季干燥寒冷。（1） 气温日极端最高气温43.6，最低-19.9，年平均15，通常68月最高，12月至次年2月最低。 图1-1（2） 降水平均年降雨量644mm，最大降雨量764.9mm，最大降雪量116mm，最大积雪厚度500mm，最大冻结深度300mm。（3） 年蒸发量年蒸发量1517.22313.1mm，平均1938.22mm。（4） 风向、风速风向随季节变化，夏季多为东风或东南风，冬季多为西风或西北风，瞬时最大风速30.0m/s。（5）冰冻冰冻期为当年12月至次年2月，最大冻结深度310 mm。1.2井田地质特征1.2.1井田地形及含煤地层一、井田地形矿区位于太行山隆起带的东南缘，新华夏构造体系与秦岭纬向构造体系的复合部位、晋东南山字型构造体系的前弧东翼。整个焦作地区煤田受太行山隆起和武陟隆起控制，区内褶皱不发育，以北东向和近东西向断裂构造为主，断裂多为高角度正断层，形成一系列地垒、地堑及阶梯状单斜构造。二、地层根据地表的出露和钻孔的揭露，地层最老的有奥陶系，最新的为第四系，从下而上依次为: 奥陶系（O）；中石炭本溪组(C2b)；上石炭山西组(C3T)；二叠系山西组（P1S）；二叠系下石盒子组：(P1X)；第四系（Q）。1、奥陶系中统马家沟组（O2m ）为本区含煤地层的基底岩系。主要岩性为灰色浅灰色厚层状石灰岩、白云质灰岩，岩石岩溶裂隙发育，含水丰富，为本区主要含水层。该组总厚度350400m。2、石炭系（C）（1）中统本溪组（C2b）主要由灰色、浅灰色厚层状铝质泥岩、粘土矿、砂岩、粉砂岩及砂质泥岩组成，中下部普遍含黄铁矿。本组厚5.033.0m，平均15.0m，与下伏奥陶系呈平行不整合接触。（2）上统太原组（C3t）该组下自一2煤底界，上止L9灰岩顶界，为一套海陆交互相沉积建造。与下伏本溪组呈整合接触。该组总厚度59.078.0m，平均68.0m。是本区一煤组的赋存层位。该组主要由灰黑色泥岩、粉砂岩、灰色砂岩、深灰色石灰岩、煤层及煤线互层组成。据岩性组合可分为三段：下段：以石灰岩为主，夹砂质泥岩、泥岩及煤层，偶夹薄层细砂岩。底部一2煤层直接顶板为L2灰岩，厚2.2214.67m，平均6.75m，层位稳定，全区发育，为一2煤层的直接标志层；中下部有一层浅灰色厚层状细粒石英砂岩，硅质胶结；中部L3灰岩不稳定，常相变为砂岩或砂质泥岩，中上部的L4灰岩常有泥岩夹层，不稳定；上部一5煤直接顶板L5灰岩为该段顶部，厚1.025.75m，灰黑色厚层状，常见黄铁矿结核或晶体，层位稳定，全区发育，为一5煤层的直接标志层。 中段：由灰色黑色的细纱岩、砂质泥岩及泥岩互层组成，夹薄层石灰岩及煤线，本段含L6、L7两层灰岩，区内不稳定，常相变为细砂岩或粉砂岩。 上段：主要由深灰色、灰色石灰岩、粉砂岩及砂质泥岩组成，夹薄层状细砂岩及泥岩，下部L8灰岩呈灰黑色，致密坚硬，具有垂直裂隙，厚 2.7211.32m，平均6.0m，层位稳定，全区发育，为石炭系上统太原组 与二叠系下统山西组分界的主要标志层 ；上部为粉砂岩或砂质泥岩夹细砂岩、泥岩薄层；顶部L9灰岩厚0.24.39m平均2.0m，较稳定，为石炭系上统太原组与二叠系下统山西组分界的直接标志层。3、二叠系（P）（1）下统山西组（P1s）下自L9灰岩顶面，上止砂锅窑砂岩底面，本组厚80.090.0m，平均85.0m。为一套滨海河湖相碎屑岩沉积建造，是本区二煤组的含煤层位。该组与下伏太原组呈整合接触。主要由灰色、深灰色、灰黑色砂岩、粉砂岩及泥岩组成，下部含主采煤层煤层及局部可采的二2煤层。岩层颜色由下向上逐渐变浅，泥岩及粉砂岩中含丰富的植物化石，砂岩中斜层理发育，层面含大量白云母以及炭质。根据岩性组合特征，本组可分为三段：下段：由泥岩、砂质泥岩及煤层组成，偶夹砂岩及粉砂岩薄层，其中二1煤层位于该段中下部，二2煤层位于该段中部，与二1煤层相距812m，平均10m。中段：厚层状中细粒砂岩（俗称大占砂岩），为二1煤层顶板，厚2.0718.6m，平均8.4m，主要矿物成分为石英，次为长石，含少量暗色矿物，层面上有大量的白云母片及炭质，泥质胶结，斜层理发育。上段：由灰色砂岩、泥岩及粉砂岩组成，夹细粒薄层砂岩及泥岩，该层段不含煤。（2）下统下石盒子组（P1x）由灰色、灰白色、黄绿色砂岩、粉砂岩及泥岩组成，夹灰质泥岩及铝质泥岩薄层，底部为一层白色厚层状中粗粒砂岩（俗称砂锅窑砂岩），是该区地层分界的重要标志层。由于受不同程度的风化剥蚀，区内残存厚度0155.0m，平均58.55m。与下伏山西组呈整合接触。4、第三、第四系（R+Q）主要为冲积、洪积物，由褐色至棕红色亚砂土、粘土、红土结核、黄土结核及砂砾石层组成，底部局部为砾岩层，区内总厚度22.0127.0m，由西北向东南逐渐增厚。与下伏地层呈角度不整合接触。三、含煤地层井田内含有可采煤层两层，即二叠系山西组的二1煤和石炭系太原组的一5煤。二1煤为主可采煤层，煤厚0.811.73m，平均5.28m，赋存稳定。一5煤煤厚在1.021.5m之间，平均1.30m。 详细情况可见鑫珠春矿地质综合柱状图，见图1-21.2.2井田地质构造一、地质特征矿井地质构造较复杂，地质构造以断层为主，井田基本上被高角度正断层所包围，处于北部天官区断层、南部三十九号井断层之间，呈单斜地垒构造；井田中部有三号井断层横贯东西，将井田分割成南北两大区域，区内落差大于20m的断层有多条（详见表1-1）。井田内褶曲构造发育不甚明显，主要表现为走向方向上的挤压现象，形成一系列的宽缓褶曲，使煤层底板等高线呈现一种缓波状的起伏现象，范围和幅度均较小，对生产影响不大。朱村井田大中型断层一览表断 层名 称性质倾向(度)倾角（度）落 差（m）走向长度（m）1天官区断层正断层SE60-7035-10062502三号井断层正断层NW60-700-8044123三十九号断层正断层S700-1206320表1-11.2.3水文地质特征一、含水层第三、第四系砂砾石孔隙含水层。主要由冲积形成的褐色至棕红色亚砂土、粘土、钙质结核及砂砾石组成，底部 由砾岩层。厚22-127m平均65m由西北向东南逐渐增厚。底部的砂砾岩为 主要含水层厚0-25.75m.一般10m左右。该含水层由大气降水补给。第三、第四系砂砾石孔隙含水层主要是 通过井筒涌入矿井。 （1）二叠系砂岩裂隙含水层砂岩裂隙水对二1煤开采有直接充水影响，上部是 基岩风华带，厚20-40m，为 潜水或浅承压水，与上部冲积层含水有密切联系，具有统一水位，但含水性弱。下部是二1煤顶板，含水性弱，采动后导水裂隙透水性较强，对生产有一定影响（2）石炭系薄层灰岩溶裂隙含水层(组)图1-2石炭系太原组平均厚68.0m该组的灰岩层是该区的主要岩溶裂隙含水层，其中分布稳定的L8、L5、L2灰岩含水层。石炭系太原组平均厚68.0m，该组的石灰岩层是该区的主要岩溶裂隙水含水层。其中不稳定的有L8、L5和L灰岩岩溶含水层。L8灰岩岩溶裂隙含水层，厚2.72-11.32m分布稳定。上距二1煤约21m，下距一5煤约25m。是矿井充水主要含水层，是二1煤开采过程中底板突水的直接水源，对二1没有开采有影响。L5灰岩岩溶裂隙含水层，平均厚2米左右，分布稳定，是一5煤开采过程中顶板发水的直接水源。该含水层岩溶发育不甚，水源补给有限。L2灰岩岩溶裂隙含水层，厚2.22-14.67m平均厚6m左右，上距一5煤13-23m一般17m，是 一5煤的间接充水含水层，在大中型断层的沟通下可直接向矿井充水，该含水层岩溶裂隙发育。溶洞规模较大，富水性强，与O2灰岩岩溶水有较强的水力联系。一5煤开采过程中底板突水的直接水源。（3奥陶系中统厚层灰岩裂隙溶洞含水层奥陶系马家沟组（O2）400 m米左右，其顶面距一5煤底板24-62m，一般38m。隔水层为铝土质泥岩。O2是煤系地层的基底，受水区域广，岩石岩溶裂隙发育，富水性强，连通性号，具有高压水头，也可通过区域导水断层补给上部含水层。若采掘中不揭露大断层，该含水层对煤层开采影响不大。二、隔水层 （1）二叠系泥质粉砂岩、泥岩隔水层。 主要分布在二2煤层之上，隔水层厚度不均，总厚度30-60m。该隔水层使上不第四系砂砾石层水和基岩风化带水不能直接用入矿井。 （2）L8灰岩与 二1煤层之间的泥岩粉砂岩隔水层厚度14.52-23.19米，一般21米左右，在开采二1煤过程中起阻隔L8灰岩岩溶裂隙水直接突入矿井的作用。 （3）L8灰岩底与L8灰岩顶之间的泥岩、粉砂岩隔水层厚度16.50-29.58米，一般厚24米左右其间夹薄矸层。它隔断了L8与L5灰岩溶裂隙水的联系。 （4）一5煤与L2煤之间的泥岩粉砂岩隔水层厚度10.0-21.99米一般16-17米。中间夹两层灰岩及两层煤线；在开采一5煤时阻隔着L2灰岩岩溶裂隙水直接进入矿井。 （5）石炭系中统本息组的粉砂岩、铝土质泥岩隔水层5.0-33.0米，一般厚15-16米，其顶部为一2煤它阻隔了O2灰岩岩溶裂隙水与L2灰岩岩溶裂隙水的税利联系。三、地表水 鑫珠春矿位于山前冲积平原地带，地表为较厚的黄土覆盖，地势平坦，地表无水体，矿区中部和西部有两条季节性自然冲沟，一般干涸无水，对生产无影响。四、矿井涌水量1、顶板水（1）第四系砂砾石层中的孔隙水和基岩风化带水：它们主要是通过井筒揭露涌入矿井。其水量大小的变化规律是随井筒数量的增加而增加。只要井筒数量确定，水量基本为一常量。约占矿井总涌水量的25%。（2）二叠系砂岩裂隙水：为二1煤直接顶板水。主要通过小断层、裂隙突水及淋水涌入矿井。突水点涌水量大多数小于0.5m3/min，其特点是：随着井巷向前掘进，新的出水点出现，老的出水点逐渐干涸，说明其补给量不充足。约占总涌水量的12.6%。2、底板水L8灰岩及灰岩岩溶裂隙水：L8、L9灰岩是二煤开采过程中底板突水的主要水源。根据资料统计，底板突水共75次，最大涌水量3m3/min，多数在0.52.0m3/min。其中L9灰岩岩溶水造成的底板突水42次，占56%；L8灰岩岩溶水造成的底板突水33次，占44%。L9灰岩岩溶水突水特征为：突水点涌水量小，多数小于0.5m3/min，最大涌水量为1.96m3/min，随着巷道的推进，老的出水点逐渐干涸，目前L9灰岩岩溶水突水点几乎全被疏干。L8灰岩岩溶水突水点其特征为突水点涌水量较大，是构成二煤底板水的主要水源。目前底板突水总量为8m3/min,占总突水量的57%.综上所述，二1煤开采过程中矿井充水有顶板水及底板水，顶板水的水源是第四系砂砾石层水、基岩风化带水及二叠系砂岩裂隙水。矿井总涌水量11m3/min，其中，顶板水主要是通过井筒、砂岩裂隙和小断层以淋水、滴水方式进入矿井，因涌水量较小且较稳定，易于疏排，对二1煤开采不会造成淹井威胁。底板突水水源为L8灰岩岩溶水，主要通过断层裂隙的密集分布带及底鼓突水进入矿井，其特点是来势猛、水量大，且水量稳定。底板突水随着开采深度的增加而增大。周边的王封、李封、焦西矿的相继关闭，L8灰岩岩溶水水位在+60m以上，根据地下水文地质观测资料，井田的东南区和东北区是两个主要进水地区，对二1煤的开采有较大的威胁。3、供水水源矿区可供利用的供水水源主要为O2灰岩岩溶水，次为冲积层孔隙水，根据水质分析，均符合饮用水条件。目前，朱村矿共有供水量大于180m3/h的O2灰岩岩溶水水井两眼，供水量大于90m3/h的冲积层孔隙水两处。综上所述，鑫珠春矿属以底板岩溶水充水、水文地质条件较为复杂。因此，在采掘过程中必须要坚持有疑必探、先探后掘、先掘后采的防水原则，备足排水设施，严防事故发生。1.3煤层特征1.3.1煤层基本情况井田内含有可采煤层两层，即二叠系山西组的二1煤和石炭系太原组的一5煤。二1煤为主可采煤层，煤厚0.811.73m，平均5.28m，赋存稳定。一5煤煤厚在1.021.5m之间，平均1.30m。 1.3.2煤层特征区内含煤地层自下而上分别为上石炭统太原组及下二叠系山西组，总厚度153m。可见煤3层，煤层总厚6.45m，含煤系数44.22%。各含煤地层特征如下：一、太原组（C3t）厚度6580m，平均68m，岩性以海陆交互相沉积为特征，由灰岩、砂岩、泥岩及煤层或煤线组成。该组所见灰岩共8层，每层灰岩之下均有煤层或煤线，其中L5灰岩之下的一5煤厚度较大，全区可采；一5煤赋存于太原组中部，距二1煤底板5060m，厚0.231.57m，平均厚1.17m。煤层顶板为L5灰岩，厚1.025.75m，层位对比可靠。该煤层是本次核查的主要对象。一2煤层赋存于太原组底部，距二1煤底板7580m，厚0.101.64m，平均厚0.68m，属局部可采煤层，煤层顶板为L2灰岩，厚2.2214.67m。太原组煤层总厚度2.74m，含煤系数4.0%。二、山西组（P1s）为一套河湖相沉积建造，主要由砂岩、泥岩、泥质砂岩及煤层组成，根据岩性特征，大致可分为7层：1、砂质泥岩：灰黑色，粉砂泥质结构，薄层状构造，层面含白云母及炭质，层厚812m。2、炭质泥岩：灰黑色，泥质结构，片状层理构造，普遍含炭质，中部含硅质结核及少许方解石脉，厚2.17m。该岩性层为二1煤的直接底板。3、二1煤：暗灰黑色，块粉末状，条带状结构，煤层结构简单，内生裂隙发育，厚0.8611.73m，平均厚5.28m。该煤层是采矿许可证核准的开采煤层，是本次工作的主要对象。4、细中粒砂岩：灰深灰色，中细粒结构，中厚层状构造，主要成分为长英质，泥质充填或胶结，层面富含云母碎片。层厚812m，为 二1煤层的直接顶板5、二2煤：灰黑色，粉末状，结构简单。煤层厚01.60m，平均厚0.40m。6、中细粒砂岩，灰灰黑色，中厚层状，富含白云母及植物化石，厚68m。7、砂质泥岩、泥岩：黄绿色灰黑色，间夹薄层砂岩，局部夹煤线，厚3540m。该组总厚度7090m，平均85m，含煤系数6.9%。1.3.3煤层一、二2煤层 二2煤层位于山西组中下部，下距二1煤812米煤厚一般小于1米，平均0.4米厚度变化系数43.5属于部稳定煤层，可采范围较小，要分布在井田西部。可采范围较小，仅为0.5平方公里，主要分布在井田西部，仅个别达到可采厚度，井田东部均不可采。二、二1煤层二1为鑫珠春矿主要可采煤层，该煤层位于山西组下部，上距下石盒子组底部石英砂岩（俗称砂锅岩砂岩）平均75m厚，煤层产状与围岩一致，倾角一般3度-9度。惊天煤层底板标高+0-180m。煤层埋深140-300m，二1煤埋藏简单，仅局部夹矸。三、一5煤层一5煤层上距二1煤层50-60米，下距太原组L2辉岩35m左右。煤层厚0.23-1.57m平均厚 1.17m厚度变异系数为39.0%属较稳定煤层，煤层结构较简单全区大部分可采。产状与 围岩一致，走向NE-NNE倾角一般5-10度，近断层产状较陡峭，井田内煤层底板标高+110256m煤层 埋深150-385m，其 直接顶为L5辉，厚度稳定结构简单，但水文地质条件较复杂。四、一2煤一2煤位于太原组底部，其直接顶为L2灰岩。煤层厚度0.1-1.64m平均0.68m,厚度变异系数47.1%。可采范围肺部在井田中部和东部，可采面积较小，属不稳定煤层。该煤层结构复杂，一般含矸2-3层，分为上下两个分层，其上分层一般不可采下分层一般含矸2-3层。受其顶板L2灰岩含水层影响，水文地质条件较复杂，在目前开采技术条件下难以开采。1.3.4煤的物理性质及煤岩特征二1煤为钢灰色，具金属光泽或亚金属光泽，硬度一般为2，断口为贝壳状；条带状结构，层状构造； 煤层中部一般为块状结构，顶、底部一般有鳞片状、粉末状分层，平均视密度1.50t/m3。煤岩类型为半暗型半亮型。煤岩成分以凝胶化基质为主，含有半丝炭和本煤丝炭，矿物杂质含量3%，以劣质泥岩碎片为主。鑫珠春矿二1煤属低中灰、特低硫、热稳定性好、发热量高、灰熔点高、块煤产率较高的典型无烟煤。一2煤属中灰、富硫(有机硫为主)、粉状煤产率高的典型无烟煤。一5煤为黑色，分块状、粒状和粉末状，块状煤亚金属光泽，贝壳状断口，视密度1.60 t/m3。1.3.5煤层顶底板及夹矸二1煤层老顶为灰色细中粒中厚层状砂岩（俗称大占砂岩），泥硅质胶结，斜层理发育，层面富含白云母碎片、植物化石碎片及炭质，岩石性脆易碎，稳定性差，易塌落。适于全部陷落法管理。该层厚度2.0718.6m，平均8.4m。直接顶板为黑色、灰黑色泥岩、粉砂质泥岩，局部为粉砂岩，厚1.32.7m。伪顶为黑色炭质泥岩，富含植物化石碎片，很不稳定，厚01.0m，一般0.20.4m。二1煤层直接底板为砂岩.泥岩、粉砂岩，其层理分布较稳定。煤层一般无夹矸，仅局部见0.10.5m厚的泥质粉砂岩透镜体，但延伸不长。一5煤顶板为L5灰岩，岩石致密坚硬、性脆，稳定性好，底板为灰黑色薄层状粉砂岩，含黄铁矿和植物化石，岩石坚硬，稳定性较1.4井田勘探程度本井田精查地质勘探报告是由河南省冶金煤炭厅地质勘探基建公司第三队勘探对本井田主要褶曲，断层等基本探明，控制了地层变化规律可采煤层的赋存特征，水文地质条件及煤质牌号，煤层分析资料基本可靠，勘探程度能满足设计生产之要求。2井田境界和储量2.1井田境界2.1.1井田边界划分的原则井田划分时要保证各井田都要有合理的尺寸和境界，使井田的各部分都能得到合理的开发。应综合各方面的因素并进行技术经济比较后在确定。实际的井田范围与形状差异很大，划分时应遵循以下原则：1、与矿井的生产能力相适应。生产能力大的矿井，一般机械化程度都比较高，服务年限较长，应有足够的储量与之相对应，所以井田范围就要大些。生产能力小的矿井反之。2、尽量的利用自然条件。为了减小煤炭损失提高采出率减小开采过程中的技术困难，保护地面设施等，应尽量自然条件作为划分的依据。3、要有合理的尺寸和足够的储量。一般井田的走向长度大于倾斜长度，并且井田的走向长度要在合理的范围内。我国合理的井田走向长度一般为：中型矿井为不小于4.0km；大型矿井不小于8.0km。4、统筹兼顾，照顾全局。要处理好与邻近矿井的关系，不要因为一个矿井的划分而影响到另一个矿井的合理边界。5、留有余地。划分井田应该相应的划分的大一些，或是在井田范围外留一个后备区暂不建井，以备将来扩建发展。6、直（折）线原则。在不受地质条件限制时，应尽量避免曲线，以利于矿井设计和生产管理。根据以上的原则，鑫珠春矿的井田划分为北部以天官区断层为界，与王封矿井、李封矿井相邻；南部以朱村断层为界；东部以人为开采边界划分，与焦西矿井相邻。 西部也是人为划定。目前王封、李封、焦西三个矿井均已闭坑。鑫珠春矿矿区东西长5.2Km，南北宽2.1Km，矿区面积10.92Km2。2.2矿井的工业储量2.2.1勘探类型一、井田勘探类型其勘探类型确定合理，勘探工程间距适宜，勘探工程量充足，可满足相应级别储量的控制要求。二、勘探类型及勘探线分布1、补充勘探：是在矿井采区设计前进行的，主要为采区的设计提供可靠的地质依据。勘探采用井下钻探，钻孔的设计，根据所掘出的巷道来进行对照所要探明煤层的可采边界上补孔。钻孔的角度，根据钻探施工地点所在煤层的层位不同，采用不同的角度。2、生产地质勘探生产地质勘探，系指开采前的地质勘探工作，也称为采前勘探，其任务主要是在矿井补充勘探的基础上，进一步查明影响采区和采面生产的一些地质问题（如地质构造、古岩溶陷落的破坏、古河流对煤层的冲蚀、上覆煤层老采空区的积水等等）。根据开采对象的不同、采用不同的勘探手段。（1）物探：我矿的井下物探工作，主要是在回采工作面切割出来以后，对采面里的隐状构造进行探测；（2）巷探：本区的巷探是在一些地面难以用钻探手段和物探手段查明直接诶影响生产的地址问题（如煤层中的冲蚀变薄带或尖灭带，地质构造对生产的影响范围等），一般用巷探；（3）钻探：在开采前的钻探工作，主要用于探放上覆已采空区的积水。2.2.2矿井的地质储量一、矿井资源/储量分类矿井资源/储量分类是矿井设计和生产建设的主要依据，长期以来我国用于评价固体矿产资源与储量的主要依据是矿产资源的勘探程度。分类主要有经济的储量，边际经济储量，次边际经济储量，内蕴经济储量。二、地质储量计算Zd=ABM （2-1）式中 矿井地质储量，MtA煤层的走向长度m；B煤层的倾斜长度m；煤层平均厚度，m； 煤层的容重，t/m3；取值为1.5。根据公式矿井地质储量为:Zd=5606.021629.755.281.5=7236.0375万t2.2.3矿井的工业储量矿井工业储量是指在井田范围内，经过地质勘探，煤层厚度与质量均合乎开采要求，地质构造比较清楚，目前可供利用的可列入平衡表内的储量。矿井工业储量是进行矿井设计的资源依据，一般也就是列入平衡表内的储量。矿井工业储量：地质资源量中探明的资源量331和控制的资源量332，经分类得出的经济的基础储量111b和122b、边际经济的基础储量2M11和2M22，连同地质资源量中推断的资源量333的大部，归类为矿井工业储量。它们之间的关系见图2-1：储量的分配探明储量、控制储量、推断储量按6：3：1 分配。经济基础储量、边际经济基础储量按70%、30% 分配,次边际经济基础储量不计。各种储量分配表见表2-1：类别探明储量(Mt)控制储量(Mt)推断储量(万t)经济储量(万t)边际储量(万t)经济储量(万t)边际储量(万t)506.5226数量3039.13581302.48681519.5679651.2434合计4341.62662170.8113表2-1储量分配表矿井工业储量按下式计算：Zg=Z111b+Z122b+Z2M11+Z2M22+Z333k （2-2） 其中：k 取值为0.8其中 Z111b= Zd6070=7236.03756070=3039.1358万t Z112b= Zd3070=7236.03753070=1519.5679万t Z2M11= Zd6030=7236.03756030=1302.4868万t Z2M22= Zd3030=7236.03753030=651.2434万t Z333k= Zd10k=7236.0375100.7=506.5226万tk可信度系数，取值在0.70.9因为该煤层地质复杂，赋存不稳定固去0.7总上Zg=7018.9565万t图2-12.2.4矿井的设计储量矿井设计储量：矿井工业储量减去设计计算的断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建(构)筑物煤柱等永久煤柱损失量后的储量，称矿井设计储量。即 Zs=Zg-P1 (2-3)Zs矿井的设计资源/储量P1断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建(构)筑物煤柱等永久煤柱损失量后的储量之和。一、 各类永久煤柱的计算1、 井田边界保护煤柱井田边界煤柱采用50m保护煤柱。保护煤柱煤量计算公式如下：Pb=(S井内S保内)/cosM0.0001 （2-4）式中Pb井田保护煤柱量，万t；S井内井田边界内水平面积，m2； S保内保护煤柱内水平面积，m2； 煤层平均倾角；取值为6；M煤层平均厚度，m； 煤层的容重，t/m3；取值为1.5。Pb=(S井内S保内)/cosM0.0001 =269058.36/cos65.281.50.0001=214万t2、 工业广场的保护煤柱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2-3。据此，确定工业广场占地面积为15公顷，工业广场的形状为长方形，长500m,宽300m。又根据煤炭工业矿井设计规范之规定，工业广场属二级保护，其围护带宽度为20m。由井筒深小于安全深度可知，立井井筒和工业场地只需留一个总的安全煤柱。因此，加上围护带，工业广场需要保护的尺寸为：长宽=540340=183600m2。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煤层倾角=6，煤层埋藏深度Ho=140 m，松散层厚h=60 m，煤层厚度5.28 m。矿区=70，=55，=70，松散层移动角=45根据垂直剖面法作图，如图2-2所示。经计算梯形ABCD的面积为保护煤柱压煤面积，经计算为S=（530+480）767/2=387335m2。保护煤柱压煤量为：Q=SM=3873355.281.5/cos60.0001= 308.3(万t) 式中:S保护煤柱面积，m2； M煤层厚度，m； 煤层容重，t/m33、 其他各类的永久煤柱损失的计算方法各类永久煤柱损失的计算公式如下：P=SM/cos （2-5）式中 P永久煤柱损失煤量，万t；S煤柱的面积，m2； M煤层平均厚度,m；煤的平均容重，t/m3；煤层平均倾角，取6。图2-24、 其他各类的永久煤柱损失的计算方法各类永久煤柱损失的计算公式如下：P=SM/cos （2-6）式中 P永久煤柱损失煤量，万t；S煤柱的面积，m2； M煤层平均厚度,m；煤的平均容重，t/m3；煤层平均倾角，取6。各类煤柱不可避免会有重叠，当各类煤柱相互重叠时，应根据优先级不同，其储量应算入优先级较高的煤柱之。边界保护煤柱为Pb=214万t工业广场保护煤柱为Pg=308.3万t 三号井断层保护煤柱为=114.6万t大巷的保护煤柱为1=3.25万t 顾总上Zs= Zg-P1=7018.956-214-308.3-114.6-3.25=6738.806万t2.2.5矿井的设计开采储量矿井设计可采储量：矿井设计储量乘以采区回采率，为矿井设计可采储量。即 Zk=Zsc （2-7）式中 Zk矿井可采储量,Mt； Zs矿井设计储量,Mt； c采区回采率，根据煤炭工业矿井设计规范的规定，厚煤层不小于75；中厚煤层不小于80；薄煤层不小于85。 所以Zk=6738.80680=5103.0448Mt3矿井工作制度、设计生产能力及服务年限3.1矿井工作制度一、矿井年工作日数的确定按照煤炭工业矿井设计规范规定：矿井设计生产能力按年工作日330天计算。所以，本矿井设计年工作日数为330天。二、矿井工作制度的确定矿井工作制度设计采用“三八”工作制，即两班采煤，一班检修，每班净工作时间为8个小时，作业方式为追机作业。三、矿井每昼夜净提升小时数的确定按照煤炭工业矿井设计规范规定：矿井每昼夜净提升时间16小时。这样充分考虑了矿井的富裕系数，防止矿井因提升能力不足而影响矿井的增产或改扩建。因此本矿设计每昼夜净提升时间为16小时。3.2矿井设计生产能力根据煤炭工业矿井设计规范2.2.1规定：矿井设计生产能力，应根据资源条件、外部建设条件、国家对煤炭资源配置及市场需求、开采条件、技术装备、煤层及采煤工作面生产能力、经济效益等因素，经多方案比较后确定。具体矿井设计生产能力的确定应考虑如下因素：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。煤田地质条件复杂，储量有限则不能将矿区规模定的太大。2、开发条件：包括矿区所处的地理位置、交通条件、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。具体结合鑫珠春情况：井田储量丰富，煤层赋存稳定，煤质好为优质无烟煤，市场需求状况好，经济效益好，但受地质条件限制不适宜建特大型矿井，为此，从矿井资源条件、煤层开采技术条件和煤的加工利用以及煤炭外运条件等方面综合考虑，矿井年设计生产能力确定为0.9Mt/a。3.3矿井服务年限的验证根据煤炭工业矿井设计规范2.2.5规定：矿井设计服务年限，应符合下列规定：新建矿井及其第一开采水平的设计服务年限，不宜小于表3-1的规定；表3-1新建矿井设计服务年限矿井设计生产能力(Mta)矿井设计服务年限(a)第一开采水平设计服务年限(a)煤层倾角25煤层倾角2545煤层倾角4560及以上7035-30506030-12245025201504509402015 15矿井服务年限的计算公式为： T=Zk/(KA) （3-1）式中 T矿井的服务年限，a；Zk矿井的可采储量，万t；K矿井储量备用系数，取K=1.3；A矿井设计生产能力，万t/a。由第二章计算结果可知：矿井可采储量为4701.9Mt，则矿井服务年限为 T=5103.0448/(901.3)=43.6 a40a以上结果符合煤炭工业矿井设计规范的规定4井田开拓井田开拓是指在井田范围内，为了采煤，从地面向地下开拓一系列巷道进入煤体，建立矿井提升、运输、通风、排水和动力供应等生产系统。这些用于开拓的井下巷道的形式、数量、位置及其互相联系和配合称为开拓方式。合理的开拓方式，需要对技术可行的几种开拓方案进行技术经济比较，才能确定。4.1井田开拓的基本问题井田开拓主要研究如何布置开拓巷道等问题，具体有下列几个问题需要认真研究。1、确定井筒的形式、数量和配置，合理选择井筒及工业场地的位置；2、合理确定开采水平的数目和位置；3、布置大巷及井底车场；4、确定矿井开采程序，做好开采水平的接替；5、进行矿井开拓延伸、深部开拓及技术改造；6、合理确定矿井通风、运输及供电系统。上述开拓问题解决的是否正确，关系到整个矿井生产的长远利益，关系到矿井的基建工程量，初期投资和建设速度，从而影响矿井的经济效益。而且矿井开拓方案一经实施，再发现不合理而改动，那将耽误许多时间，浪费巨大投资。因此确定开拓问题，需根据国家政策，综合考虑地质、开采技术等诸多条件，经全面比较后才能确定合理的开拓方案。在解决开拓问题时，应遵循下列几个原则：1、贯彻执行国家有关煤炭工业的技术政策，为早出煤、出好煤、高产高效创造条件。在保证生产可靠和安全的条件下减少开拓工程量，尤其是初期建设工程量，节约基建投资，加快矿井建设；2、合理集中开拓部署，简化生产系统，避免生产分散，做到合理集中生产；3、合理开发国家资源，减少煤炭损失；4、必须贯彻执行煤矿安全生产的有关规定。要建立完善的通风、运输、供电系统，创造良好的生产条件，减少巷道维护量，使主要巷道经常保持良好状态；5、要适应当前国家的技术水平和设备供应情况，并为采用新技术、新工艺，发展采煤机械化、综掘机械化、自动化创造条件；6、根据用户需要，应照顾到不同煤质、煤种的煤层分别开采，以及其它有益矿物的综合开采。有地质部门提供的地质条件可知；该矿井表土层大约35m，煤层倾角变化在39之间变化，煤层厚度在3.86m不等，平均煤厚为5.28m,设计开采煤层为煤层，矿井涌水量较大，矿井相对瓦斯涌出量为8.21m/t，属低瓦斯矿井，本井田地质构造较为简单。注：煤矿安全规程规定：瓦斯相对涌出量小于10m/t且瓦斯绝对涌出量小于40m/min，属于低瓦斯矿井。4.1.1井田的划分根据目前开采技术水平，一般小型矿井走向长度不少于1500m，中型矿井走向长度不少于4000m，大型矿井走向长度不少于8000m。井田内划分为阶段和水平。在井田范围内，沿着煤层的倾向，按一定的标高把煤层划分为若干个平行于走向的长条部分，每个长条部分成为一个阶段；通常将设有井底车场、阶段运输大巷并且担负全阶段运输任务的水平，成称为“开采水平”，简称水平。阶段与水平的区别：阶段表示井田的一部分范围，水平是指布置大巷的某一标高水平面。井田划分阶段时，阶段要有合理的斜长，以利于运输、通风、巷道维护等。上山采用输送机时，辅助提升一般采用一段单钩串车提升，绞车滚筒直径一般不大于1.6m，根据绞车的缠绳量、阶段斜长一般不超过800m，对煤层赋存条件好、生产能力较大的采用滚筒直径20m绞车，有效提升距离可达900余米。根据以上分析，阶段垂高一般可按下列范围确定：缓斜、倾斜阶段垂高为150250m，急斜煤层100150m，倾角16及以下煤层、瓦斯含量低、涌水量小时，应采用上、下山开采相结合的方式。阶段内采区划分一般应考虑沿走向有无大的地质构造变化，如断层、无煤带、倾角变化较大等，若有可利用这些地质变化带作为采区边界。在没地质条件限制时，采区划分应综合考虑技术经济的合理性，确定最优方案。在毕业设计中，如果不能专题论述时，采区走向长度可参照下列数值确定：综采工作面单翼布置时，走向长度一般不小于1000m，双翼布置时一般不小于2000m；高档普采的双翼采区，其走向长度一般为10001500m；炮采工作面，双翼采区走向长度一般为8001000m。对于顶底板松软巷道难以维护，地质构造复杂或自然发火期短的煤层，以及装备水平低的小型矿井，采区走向长度适当缩短。具体划分时，应该使矿井初期开采的采区，尽量布置在井筒附近，应优先考虑布置中央采区的可能性。采用胶带输送机斜井开拓时，初期中央采区上山可利用主、副斜井，以减少井巷工程量；采区一般宜双翼布置。当受地质构造限制，或在安全上有特殊要求时，也可布置单翼采区。综采工作面采区单翼布置有利于跨上山或跨石门连续开采，以减少工作面搬家次数。采区内要有合理的区段数目，以保证采区正常生产和工作面接替。在我国目前技术条件下，缓斜煤层可按35个选取，倾斜和急斜煤层不少于23个。煤层倾角小于12，采用倾斜长壁时，条带斜长上山部分一般为10001500m，下山部分一般为7001000m。也可参考实习矿井实际采用的尺寸。煤层倾角在810以下的近水平煤层，宜采用盘区开采。如果煤层层数不多，间距较近，可以用一个开采水平开采所有煤层，盘区上山的长度一般不超过1500m，盘区下山的长度不宜超过1000m。如果煤层数目多，上下煤层间距又较大，此时开采水平的位置决定着盘区的倾斜尺寸。开采水平的数目、位置，应根据煤层赋存条件、阶段的划分、生产技术水平和水平接替等因素综合考虑。一般应注意以下几点： (1)在开采水平以上的上山斜长过大，用一个阶段开采技术上有困难、安全上不可靠，或由于地质构造和煤层产状变化而使井田局部区域用某一个开采水平开采有困难时，可考虑设计辅助水平。(2)为解决下山采区排水、通风和辅助提升，对某些涌水量大或阶段斜长较长的下山采区，亦可考虑设置辅助水平。 要使设置的开采水平在经济上有利，一般可根据矿井具体条件，提出几个水平设置方案，进行技术、经济分析和比较，选择最佳方案。但在毕业设计中，如果不作专题论证时，可以不进行水平设置的经济比较，而在综合考虑上述因素的基础上加以确定。井硐形式、数目及其配置。应根据煤层赋存条件、地形、水文地质、冲积层组成和厚度、井型、设备供应、施工条件等因素来考虑。4.1.2井筒形式、数目、位置的确定一、井筒形式的确定一般情况下，井筒的形式有立井、斜井和平峒三种。斜井适用于井田内煤层埋藏不深，表土层不厚，水文地质情况简单，井筒不需要特殊法施工的缓斜和倾斜煤层。采用不同提升方式的斜井，其井筒倾角一般规定如下：串车提升时，井筒倾角不大于25；箕斗提升时为2530。但斜井垂高不超过300m，胶带输送机提升时，则不大于16。平峒适用于地形条件合适，煤层赋存较高的山岭、丘陵或沟谷地区，且便于布置工业场地和引进铁路。上山部分煤的储量大致满足同类井型的水平服务年限要求时，应优先考虑采用平硐开拓。当平硐以上煤层垂高或斜长过大时，可采用阶梯式平硐开拓；一般应优先考虑垂直走向或斜交平硐开拓；当受地形条件限制时，也可采用走向平硐开拓，但要注意单翼生产的特点，适当确定井型。立井开拓的适应性较强，一般不受煤层倾角、厚度、瓦斯、水文等自然条件的限制；在采深相同的条件下，立井的井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利。根据井田特点，结合地面布置，当采用单一井硐形式不能满足通风、安全、辅助提升等不同需要，或者在技术经济上不合理时，也可采用综合开拓方式。结合本矿井的实际情况，初步确定为双立井开拓。二、井筒的数目的确定采用斜井或立井开拓时，一般只开凿一对提升井筒(主、副井)。在技术经济上合理时，也可开凿两个以上的提升井筒。风井的个数应根据安全生产、通风要求和一井多用的原则合理确定。当利用箕斗提升井或装有胶带输送机的井筒兼作风井使用时，必须符合煤矿安全规程(以下简称规程)第110条的规定。确定井筒数目，还必须符合规程第18条关于安全出口规定。综上采用立井开拓时，一般只开凿一对提升井筒（主、副井）和一个风井，风井的数目应该根据安全生产、通风需要、和一个多用的原则合理确定。本矿井为低瓦斯矿井，走向较长，考虑到经济问题，矿井初期可先建一井风，后期可另外建一个风井。三、井筒位置的确定选择井筒位置时要考虑以下主要原则：1、有利于井下合理开采（1）井筒沿井田走向的有利位置当井田形状比较规则而储量分布均匀时，井筒沿井田走向的有利位置应在井田的中央；当井田储量分布不均匀时，井筒应布置在井田储量的中央，以形成两翼储量比较均衡的双翼井田，可使沿井田走向的井下运输工作量最小，通风网络较短，通风阻力小。应尽量避免井筒偏于一侧，造成单翼开采的不利局面。（2）井筒沿煤层倾向的有利位置在倾向上井筒宜布置在中偏上的位置，同时考虑到减少煤损，尽量让工业广场保护煤柱圈住一些影响生产的地质构造和断层。2、有利于矿井初期开采选择井筒位置要与选择初期开采区密切结合起来，尽可能使井筒靠近浅部初期开采块段，以减少初期井下开拓巷道工程量，节省投资和缩短建井期。3、尽量不压煤或少压煤确定井筒位置，要充分考虑少留井筒和工业广场保护煤柱，做到不压煤或少压煤。为了保证矿井投产后的可靠性，在确定井筒位置时，要使地面工业场地尽量不压首采区煤层。4、有利于掘进与维护（1）为使井筒的开掘和使用安全可靠，减少其掘进的困难及便于维护，应使井筒通过的岩层及表土层具有较好的水文、围岩和地质条件。（2）