安居煤矿年产150万吨新井设计说明书-本科毕业论文

山东科技大学学士学位论文 摘 要 摘要本设计包括两个部分：设计部分和专题部分。设计部分为安居煤矿150万t/a新井设计。安居煤矿位于山东省济宁市市中区内，兖新铁路以南，京杭运河以西。行政区划属济宁市市中区管辖。安居煤矿年设计生产能力为150万t/a，服务年限为63.7a。矿井年工作日为330d，工作制度为“四六”制。大巷采用胶带运输机运煤，辅助运输采用矿车设备。矿井通风方式为两翼对角式通风。矿井的采煤方法为综采一次采全高，工作面长度为190m。基于相关国家政策以及安居煤矿的具体地质条件，本论文完成了安居煤矿的初步设计工作。主要设计并确定了矿井的开拓方案、采区设计及其矿井的运提、通风、排水等系统。专题题目为深井小煤柱护巷技术探讨。关键词：矿井初步设计; 开拓设计;采区设计; 生产系统; 矿井通风与安全山东科技大学学士学位论文 摘要ABSTRACTThe design includes two parts: the design of parts and special parts. The general part of the preliminary design for the group An Ju 15Mt/a coal mine. An Ju coal mine is located in the central city of Jining City of Shandong Province, the new railway to the south, west of Beijing Hangzhou canal. The administrative division of Jining City District jurisdiction.Annual production capacity of coal mine is An Ju 15Mt/a, length of service for 63.7a. Working for the mine 330D, work system for four six system. Tape transport roadway used to transport coal, the mine auxiliary transport equipment. Mine ventilation way for the two wings of diagonal ventilation. . The mine coal mining methods for fully mechanized once mining full height, the length of working face 190m. The relevant state policies and the specific geological conditions of housing based on coal mine, this paper has completed the preliminary design work Anju mine. The main design and determine the development plan, the design of mining area and mine transport, ventilation, drainage systems.Keywords: preliminary design of mine; development design; the design of mining area; production system; mine ventilation and safety.山东科技大学学士学位论文 目录目录1 矿井概述11.1矿区概况11.2 地质特征32 矿井生产能力及服务年限162.1开采范围及储量162.2 矿井生产能力与服务年限193井田开拓233.1开拓方式及井口位置233.2 井筒及井底车场294 采区设计374.1 采区地质特征374.2 采区生产能力及服务年限404.3 采煤方法及采区参数404.4 采区巷道布置434.5 采区车场及硐室504.6 采煤工作面配备和生产能力验算514.7 采掘工作525 矿井通风与安全635.1 矿井通风635.2 井下灾害防治776 矿井主要生产系统896.1 矿井通风系统896.2 矿井运输提升946.3 矿井排水1097 劳动定员及主要技术经济指标1137.1 劳动定员及劳动生产率1137.2 矿井主要技术经济指标113专题：深井小煤柱护巷技术探讨116参考文献127致谢129附录：文献翻译130山东科技大学学士学位论文 矿井概述1 矿井概述1.1矿区概况1.1.1 交通位置 安居井田位于山东省济宁市市中区内，兖新铁路以南，京杭运河以西。行政区划属济宁市市中区管辖。本井田交通非常方便，兖新铁路在北缘经过，西至菏泽与京九铁路相接，东至兖州与京沪铁路接轨，再往东经临沂至日照。京杭大运河在井田东部通过，105国道从井田中部通过，井田内公路四通八达。井田北邻兖州新乡铁路，东至济宁站约7km，西至济宁西站约1.6km，煤炭外运运输条件优越。井田邻近济宁市，城区外环路、济宁鱼台、济宁金乡等公路均从井田内通过，公路交通运输便利。京杭运河从井田东部通过，可水运至南方苏、浙、沪地区，水运条件也比较优越。图1.1 交通位置图1.1.2 地形地貌井田内地形平坦，地势北高南低，地面高程+35m左右，地形坡度约0.4%，为一由西北向东南逐渐降低的滨湖冲积平原，井田东南部上覆南阳湖。1.1.3地面水系井田内沟渠河流成网，主要河流有京杭大运河，系人工河，位于井田的东北边界处，自北向南流入南阳湖，河床宽约200m，最高水位标高+36.67m，汛期最大流量626m3/s（1964年9月6日），旱季流量变小甚至断流。另有小型沟渠，总体流向南阳湖。1.1.4气象特征本井田位于北温带半湿润季风区，属海洋大陆性气候，四季分明。年平均气温13.5，月平均最高气温29，日最高气温41.6；月平均最低气温4.11，日最低气温-19.4。年平均降雨量701.9mm，降雨多集中于7、8月份，春季雨量少。年平均蒸发量1654.7mm，年最大蒸发量1819.5mm。春、夏季多东及东南风，冬季多西北风，平均风速2.3m/s。历年最大积雪厚度0.15m，最大冻土厚度0.31m。1.1.5矿区建设及规划概况安居井田位于山东省济宁市市中区内兖新铁路以南，京杭运河以西。行政区划属济宁市市中区管辖。本井田属济宁煤田，井田在鲁西煤炭基地规划范围之内。邻近矿井有济宁二号煤矿（本井田东北部）、济宁三号煤矿（本井田东南部）、唐口煤矿（本井田北部）、新河煤矿（本井田西北部）和王楼煤矿（本井田东南部），本井田南部为唐口南勘查区。以上矿井均为生产矿井，尤其唐口矿井对本井田的开发具有很强的参考价值。唐口煤矿位于井田北部，南北长1213km，东西宽4.58km，面积约78km2。2005年2月投产，井深1029m，设计井型3.0Mt/a，3（3上）煤层为主采煤层，最大厚度10.55m，全区平均5.51m。南部区域采煤工艺5.5m以上煤层为综采放顶煤采煤工艺，5.5m以下煤层为综采一次采全高采煤工艺。1.2 地质特征1.2.1 井田境界安居井田境界由24个拐点圈定，井田南北长约13km，东西宽约2.310km，面积约75.4028km2。有效期自2011年7月25日至2026年3月30日，开采深度由-820m至-1800m标高。1.2.2 井田地层及地质构造 1.2.2.1 地层本井田为华北型全隐蔽井田，含煤地层为石炭、二迭系，上覆第四系和上侏罗统蒙阴组，煤系基盘为奥陶系中、下统。由于煤层埋藏较深，太原组煤层薄，含硫高，难以开采利用，钻探仅揭露至三灰。井田内地层自上而下有第四系、侏罗系蒙阴组、二迭系上统上石盒子组、二迭系下统下石盒子组和山西组、石炭系上统太原组、本溪组及奥陶系中、下统。详见表1.1，矿井地层一览表。1）第四系（Q）厚219.05246.30m，平均227.57m，地层厚度比较稳定，南部略厚。主要由黄色、灰白色、灰绿色粘土、砂质粘土、粘土质砂和砂层组成，分为上、中、下三组。地层系统接触关系地层厚度(m)地层特征系统（组）第四系(Q)合计219.05246.30227.57分为上、中、下3组上组(Q上)60.4596.3577.71主要由褐黄色粘土、砂质粘土及中、细砂层组成，砂层富水性较好。中组(Q中)20.0551.2035.27主要由灰绿色、黄褐色砂质粘土和少量的粘土质砂组成，富水性差，属隔水层。下组(Q下)102.95147.60114.59主要由灰绿色、灰白色砂质粘土、粘土质砂和粘土质砂砾组成，其中上部砂层发育，含水性强；下部以粘土为主，具隔水性不整合上侏罗系J3蒙阴组(J3)441.201113.65690.50分为五段五段(J35)0395.10多有剥蚀，西部有残留。主要由泥岩、粉砂岩、细砂岩组成，水平层理发育。四段(J34)0237.45发育不全，西部有保留。以泥岩、粉砂岩为主，夹少量细砂岩薄层。三段(J33)233.95349.40292.52主要由细砂岩组成，夹少量粉砂岩。下部有灰绿岩体侵入。二段(J32)70.20103.2090.45主要为中、细砂岩夹少量的粉砂岩。一段(J31)56.50-117.6083.51主要由粉砂岩、泥岩组成，夹少量砂岩。不整合二迭系(P)上石盒子组(P23)83.65244.20161.39主要由中、细砂岩及泥岩、粉砂岩组成。近底部发育一层含铝质泥岩。下石盒子组(P22)37.5057.6048.59主要由泥岩、粉砂岩及少量中、细砂岩组成，上部以泥岩、粉砂岩为主，下部以砂岩为主。山西组(P11)61.90102.2975.29主要由中、细砂岩、泥岩、粉砂岩和3上煤层组成。3上煤层上下以中、细砂岩为主。整合上组（Q上）：厚60.4596.35m，平均77.71m，主要由褐黄色的粘土、表1.1 矿井地层一览表砂质粘土及中、细砂层组成，砂层富水性较好。中组（中）：厚20.0551.20m，平均35.27m，主要由灰绿色、黄褐色砂质粘土和少量的粘土质砂组成，富水性差，属隔水层。下组（下）：厚102.95147.60m，平均114.59m，主要由灰绿、灰白色砂质粘土、粘土质砂和粘土质砂砾组成，其中上部砂层发育，含水性强，下部以粘土为主，具有隔水性。第四系属河湖相沉积，与下伏地层呈不整合接触。2）上侏罗统蒙阴组（J3）厚441.201113.65m（包括岩浆岩侵入厚度），平均690.50m，地层厚度与煤层的埋藏深度有关，本组自上而下可依次划分为五段、四段、三段、二段和一段，各段情况如下：五段：本段多已剥蚀，井田西部有残留，残留厚0395.10m，主要由灰深灰色、灰绿色泥岩、粉砂岩、细砂岩组成，局部见有紫色，水平层理发育。四段：本段发育不全，井田西部有保留，残留厚0237.45m，以灰绿色夹灰紫色泥岩、粉砂岩为主，夹少量的细砂岩薄层，粉砂岩、细砂岩中多夹有泥质条带，水平层理。三段：本段发育完全，厚233.95349.40m，平均292.52m，主要有紫红色的细砂岩组成，夹少量的粉砂岩，上部往往夹有灰灰绿色的泥岩条带。二段：本段发育完全，厚70.20103.20m，平均90.45m，主要为紫红色的中、细砂岩，夹少量的粉砂岩。一段：本段发育完全，厚56.50117.60m，平均83.51m，主要由棕红色、灰绿色、灰色粉砂岩、泥岩组成，夹少量细砂岩。本组属河湖相沉积，与下伏地层呈不整合接触。3）二迭系（P）（1）上统上石盒子组（P21）本组虽经剥蚀，但在井田内均有保留，厚83.65244.40m，平均161.39m，主要由灰灰绿色中、细砂岩及灰色、灰紫色、灰绿色等杂色泥岩、粉砂岩组成。（2）下统下石盒子组（P12）本组厚37.5057.6m，平均厚48.59m，主要由灰色、灰紫色、灰绿色等杂色泥岩、粉砂岩及少量灰灰绿色中、细砂岩组成。（3）下统山西组（P11）本组厚61.90102.49m，平均厚75.29m，主要由灰色、灰白色中、细砂岩及深灰色、灰黑色泥岩、粉砂岩和煤组成。含煤三层（2、3上、3下）。本组为内陆沉积为主的过渡相沉积，与下伏地层连续沉积，整合接触。4）石炭系上统太原组（C3）井田内钻孔主要揭露三灰以上层段，P11三灰底板厚36.0146.53m，平均40.22m，主要由深灰色、灰黑色泥岩、粉砂岩组成，发育不稳定的5煤层和6煤层，底板为厚而稳定的三灰。1.2.2.2 地质构造1）褶曲本井田大部地段位于济宁断层和嘉祥断层组成的地堑构造单元内，总体构造形态为一向南西方向倾伏的宽缓向斜，地层倾角414，短轴褶曲发育紧密，背斜、向斜相互对接，发育规律不明显。设计开采范围及附近主要褶曲有：（1）X23号孔向斜：位于井田北部济宁断层西侧，轴向近南北，延展长1700m，褶曲幅度约20m。已查明。（2）X11号孔背斜：位于井田中北部济宁断层西侧，轴向近南北，延展长3300m，褶曲幅度约50m。已查明。（3）X10号孔背斜：位于井田东北部，轴向北东，井田内延展长2000m，褶曲幅度约20m。已查明。（4）X25号孔向斜：位于井田东北部，轴向北东，井田内延展长1500m，褶曲幅度约10m。已查明。（5）X29号孔背斜：位于井田东北部，轴向北东，井田内延展长1500m，褶曲幅度约10m。已查明。2）断层井田内断层较发育，地震与钻探资料相结合，共组合正断层46条。详见表1.2，断层特征表。表1.2 断层特征表断层走向断 层名 称性 质断层落差（m）断层产状延展长度(km)测线条数控制程度走向倾向倾角()近南北向嘉祥断层正断层1000近NSE60704.56初步控制济宁断层正断层100280近NSW607015.036查明济宁支一正断层70150近NSW60701.53查明济东断层正断层150260近NSW60708.08基本查明FX23正断层2050近NSE701.85查明北东至北北东FX56正断层120NENW701.01控制差FX55正断层80160NESE701.54初步控制F3正断层120220NENW702.58基本查明F17正断层20140NENW707.020查明F17-1正断层1020NENW700.82初步控制F17-2正断层20120NENW702.56查明FX51正断层120200NESE703.010查明FX52正断层2080NENW702.39查明FX53正断层2030NESE701.02初步控制F1正断层0180NESE704.511查明F20正断层20110NENW708.020查明FX49正断层090NESE702.010查明济宁支二正断层090NENW701.33查明续表1.2 断层特征表FX54正断层10120NENW701.52初步控制FX24正断层5070NENW702.58基本查明F4正断层40260NESE703.510查明FX41正断层1060NESE702.310查明FX42正断层5060NENW701.64基本查明FX25正断层80280NESE705.59基本查明FX26正断层60120NENW702.56基本查明F6正断层20130NENW706.010基本查明FX27正断层0150NESE700.82基本查明FX44正断层020NENW701.02初步控制FX45正断层020NENW700.82初步控制FX46正断层0100NENW704.57基本查明按断层走向分组：南北向5条；北东北东东向28条；北西向7条，其余6条。按断层落差分组：大于100m的20条；50100m的8条；550m的12条；小于5m的6条。按构造控制程序分组：39条主要断层中，控制差的1条，即嘉祥断层，为井田深部西边界；初步控制的9条，均位于井田深部边界附近非开采区内；基本查明的13条，查明的16条。设计开采范围内的均为查明或基本查明。井田内断层的分布以西北部密度较大，被北东北东东向断层切割为若干个地堑、地垒、阶梯状狭窄的条带，且煤层埋藏深度大，不利于矿井开拓开采布置，但其余大部范围内构造比较简单，适合机械化开采。因此，井田构造复杂程度总体为中等，西北部和中部偏复杂。3）岩浆岩受燕山期岩浆岩活动影响，全井田侏罗系蒙阴组第三段下部有一层岩床状岩浆岩侵入体，厚56.90186.70m，平均124.05m，主要成分为辉石、斜长石、黑云母，硬度大，裂隙发育，岩性为辉长岩，下距3上煤层339.00m，对煤层、煤质没有影响。该岩浆岩体给钻探施工增加了较大的难度，但为覆岩离层带注浆、减缓地表下沉、实现“三下”采煤创造了有利条件。1.2.3 煤层由于井田内煤层埋藏较深，且太原组煤层为高硫煤，厚度薄，勘探仅将山西组3煤层作为目的层，可采煤层仅有3上煤层，位于山西组上部，上至石盒子组（P2）底界一般70m左右；下至石炭系太原组顶界平均55m；下距三灰89.50m，煤厚2.14.60m，平均2.85m，倾角414。煤厚变异系数为27%，全区可采，属较稳定稳定煤层；局部含一层夹矸，厚0.13m0.55m，夹矸岩性为炭质泥岩，结构简单。3下煤层位于山西组下部，井田内大部区域遭冲刷，仅X27号孔附近发育，据地震波反映其分布范围很小，揭露点厚度为3.42m，上距3上煤层26.86m，下距山西组底界约20m。1.2.4 水文地质1.2.4.1 煤系上覆含（隔）水层第四系上组和下组的上部地层为含水层，中组和下组的下部为隔水层，隔水层的厚度大，稳定性好，隔水性能可靠，且3上煤层在井田范围内无露头，第四系含水层对矿井开采无影响。侏罗系地层厚441.201113.65m，平均厚690.50m，上、中部主要由中、细砂岩组成，属裂隙承压含水层，富水性较弱，全区仅有3个孔漏水，漏水层均在靠近岩浆岩顶底部砂岩处，据唐口井田T101孔抽水资料，单位涌水量为0.00125L/sm。底部一段（J3）厚56.50117.60m，平均83.51m，主要由粉砂岩、泥岩组成，夹少量细砂岩，属隔水层组，且侏罗系底界至3上煤层之间约230m左右为隔水层组，二者合计约300m以上，而开采3煤层的冒裂带高度只有50m左右，正常情况下侏罗系含水层对3上煤层开采无影响。石盒子组隔水层，本井田石盒子组厚度较大，厚121.15302.00m，平均209.98m，上石盒子组下部及下石盒组主要为泥岩、粉砂岩，隔水性能良好。虽局部夹有厚层状砂岩，但多不是连续沉积，呈透镜状，该组不构成含水层。1.2.4.2 3上煤层以下含（隔）水层三灰含水层：上距3上煤层平均89.50m，厚4.956.90m，平均5.70m，局部具裂隙。井田内7个钻孔揭露，无一漏水，充水空间不发育，含水性不强。据北部相邻的新河和唐口井田抽水资料，单位涌水量为0.000730.01032L/sm，为弱含水层。由于三灰至3上煤层间距较大，且山西组底界至三灰顶厚30.1140.50m，平均35.00m，主要为泥岩、粉砂岩，隔水性能良好，正常情况下，对开采3上煤层无影响。奥灰含水层：上距3上煤层约200m，正常情况下对矿井开采无影响。1.2.4.3 矿井充水含水层3上煤层顶、底板砂岩，总厚平均57.32m，是矿井开采的直接充水含水层。顶板砂岩厚20m左右，主要是硅泥质胶结的中、细砂岩；底板砂岩厚37m左右，主要是中、细砂岩，含有泥岩和粉砂岩包裹体。钻探揭露20孔次，无漏水现象，充水空间不发育，含水性不强。据井田内X28号孔（位于断层破碎带）抽水资料，单位涌水量为0.000115L/sm，水位标高24.234m；据北部相邻的唐口井田浅部241和深部T15-5钻孔抽水资料，单位涌水量分别为0.001760.023 L/sm和0.0004L/sm，属弱含水层。1.2.4.4 断层导水性本井田断层较多，落差大于100m的断层有20条，50100m的断层有8条。钻孔揭露8个孔点，无一钻孔漏水现象，说明断层在非含水层对接的情况下是隔水的，含水层与含水层对接的条件下区域性规律为富水性低于正常含水层段。济宁断层位于井田中部，落差大于200m，使煤系地层与奥灰对接，井田西边界嘉祥断层为区域性大断层，落差大于1000m，超过奥灰厚度，下盘寒武系页岩与井田内奥灰对接，对奥灰没有补给，对煤系为补给边界。因此矿井开采时应留足防水煤柱或超前探放水。井田内断层富水性和导水性虽弱，但这仅仅是断层在自然状态下的性质，矿井开拓中在矿压的作用下断层发生移动或激化，使断层的导水性发生改变，原来不导水或导水性弱的断层也可转变为导水断层。从本井田分析，突水点多发生在断层附近裂隙发育区。因此矿井开采时对断层导水性问题应引起足够重视，避免水患的发生。1.2.4.5 含水层间的水力联系第四系上组的上部属潜水，下部属承压水，上下部水力联系密切，为多层结构的复杂含水层组，主要靠大气降水和地表水垂直渗透补给，循环交替条件好，随季节动态变化大，主要排泄途径为蒸发、人工开采及通过中组微弱的渗透性向下组补给。第四系下组为多层结构的承压含水层组，以区域间径流补给为主，其次是接受上组的微量补给。由于第四系至3煤层间距大，第四系下组对煤层开采基本无影响。侏罗系砂岩属裂隙承压含水层，主要接受第四系下组的垂直渗透补给，另外受井田边界断层（嘉祥断层）的影响，奥陶系灰岩与侏罗系直接接触，从而接受灰岩的侧向补给。3上煤层顶底板砂岩属裂隙承压含水层，岩性一般较致密，裂隙不发育，渗透性弱，主要受区域层间径流补给。当受断层影响与三灰、十下灰、奥灰接触时就会接受其侧向补给。1.2.4.6 本井田开采3上煤层充水因素分析3上煤层隐伏于上侏罗统之下，距侏罗系底界165.52 311.51m，3上煤层厚2.10 4.60m，根据兴隆庄煤矿巨厚含水砂层下综放顶水开采及合理回采上限试验报告中导水裂隙带观测研究成果，采用导水裂隙带最大高度计算公式：H=100 M/（0 .84M+4.57）+6.30 计算了本井田导水裂隙带最大高度。详见表1.3，3上煤层冒裂带高度计算表。通过计算看出，导水裂隙带高度至侏罗系底界均在100m 之上，初期采煤范围内不会受侏罗系砂砾岩水的影响。三灰上距3上煤层底板71.85110.19m平均厚度90.00m，且埋藏深，岩溶、裂隙不发育，补给、径流条件差，富水性较弱，以静储量为主，正常条件下与采煤无关。因此，开采3上煤层的直接充水含水层为3上煤层顶底板砂岩含水层。1.2.4.7 矿井涌水量预计1）邻近矿井涌水量情况济宁煤田现已建成二号井、三号井、许厂、代庄、鹿洼、唐口等大型1.3 3上煤层冒裂带高度计算表cJ3底板深度(m)3上煤底板深度(m)3上煤厚度(m)3上煤至J3底界间距(m)冒裂带高度(m)冒裂带高度与间距差值(m)X1908.801220.31421311515823-253.28X2764.8099402290226324769-178.63X5874.401114.802.18238.2240.36-197.86X6667.60874.102.10206.5039.45-167.05X9973.701181.982.60205.6854.36-151.32X10743.40963.543.00220.1448.61-171.53X111035.801292.782.25254.7341.13-213.60X12871.501064.843.87189.4755.78-133.69X14802.201003.753.58197.9753.55-144.42X23918.901194.672.86275.7747.32-228.45矿井，主采煤层为3煤层，均处于同一水文地质单元。本井田东边界与济宁二号煤矿毗邻，设计年产能力4.0Mt，第一开采水平-550m，第二开采水平-750m。1991年7月初见水量40.93m3/h，1992年4月，风井井筒北翼3下煤运输进风大巷涌水量增大，火药库通道突水，矿井涌水量由69.35m3/h增至116.98m3/h。1993年平均涌水量85.68m3/h ，至 1997年11月投产最大涌水量为202.60m3/h，矿井平均涌水量为139.57 m3/h， 2001年矿井平均涌水量为161.78m3/h，可看出随矿井的开拓涌水量不断增加。济宁二号煤矿多年平均涌水量统计见表1.4，济宁二号煤矿多年平均涌水量统计表。2）矿井涌水量计算方法勘探报告在对本井田水文地质条件分析和与相邻井田比拟的基础上采用大井法进行计算。3）涌水量预算结果预计本矿井正常涌水量约137.34m3/h左右，当开拓巷道揭露三灰（预计涌水量34.70m3/h，矿井涌水量约增加35 m3/h），矿井正常涌水量为172.34m3/h左右。表1.4 济宁二号煤矿多年平均涌水量统计表 单位：m3/h年 份1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001矿井最大涌 水 量67.67142.43107.92121.2166.45202.60174.30122.27250.00195.00215.00矿井平均涌 水 量43.4896.5785.68108.75148.00164.93139.57111.19122.53133.05161.78设计采用勘探报告预计正常涌水量大值，并考虑井筒淋水、消防洒水、防火灌浆析出水等因素，矿井设计正常涌水量采用200m3/h。勘探报告未进行最大涌水量的预计，设计按照正常涌水量的1.5倍（300 m3/h）考虑相关设备的选型。设计建议请有资质单位进行最大涌水量的预测工作，以确保安全。1.2.5 其他地质条件1.2.5.1 瓦斯赋存状况瓦斯：CH4为03.489cm3/g，平均0.27cm3/g；CO2为0.0100.349cm3/g，平均0.121cm3/g，属瓦斯矿井。3上煤层瓦斯成分及含量见表1.5，3上煤层瓦斯成分及含量一览表。表1.5 3上煤层瓦斯成分及含量一览表项目 煤层瓦斯成分（%）瓦斯含量（cm3/g）CH4CO2N2及其它CH4CO23上074.376.23(15)0.0627.414.06(15)19.2099.9489.50(15)03.4890.270(15)0.0100.3490.121(15)1.2.5.2 煤的自燃根据表1.6，3上煤层还原样与氧化样着火点之差（T）值为623，平均12，自燃等级为不自燃。但相邻矿井生产实践表明存在自然发火倾向。表1.6 煤的自燃发火指标一览表项 目煤 层原样()氧化样()还原样()T()自 燃等 级氧 化程 度3上327338334(6)320336329(6)334350341(6)62312(6)(1)(5)0.500.860.58(6)1.2.5.3煤尘爆炸3上煤层为气煤，挥发分较高，经测试，火焰长度在1001500mm之间，扑灭火焰的岩粉量为6595%，爆炸指数为0.43，煤尘有爆炸危险性。详见表1.7，煤尘爆炸性指标一览表。表1.7 煤尘爆炸性指标一览表 项目煤 层火焰长度（mm）岩粉量（%）爆炸指数爆炸结论3上100150065950.43有爆炸危险1.2.5.4 地温恒温带深约60m，恒温带温度为19.6；非煤系地层平均地温梯度约1.79/100m；煤系地层平均地温梯度约2.47/100m左右；由于煤层埋藏深度大，导致地温较高。根据本井田测温资料和高温矿井调研，预计本矿井主要设计开采范围内开采深度为-820m-1200m时，原始岩温为3640，至-1500m时矿井原岩温度将达到51.7，矿井应采取机械降温措施。1.2.5.5 3上煤层顶底板3上煤层直接顶板一般为粉砂岩、泥岩，其抗压强度为49.4105.3MPa，平均79.5 MPa；老顶中、细砂岩厚约20m，其抗压强度为77.5105.6 MPa，平均95.0 MPa。3上煤层直接底一般为泥岩，其抗压强度49.671.0MPa，平均59.7 MPa；底板主要为中、细砂岩，夹少量粉砂岩，中、细砂岩抗压强度49.2126.3MPa，平均83.4 MPa。根据顶底板稳定性的划分原则，3上煤层顶底板为极稳定顶底板。131山东科技大学学士学位论文 矿井生产能力及服务年限2 矿井生产能力及服务年限2.1开采范围及储量2.1.1开采范围井田南北长约13km，东西宽约2.310km，面积约75.4028km2。有效期自2011年7月25日至2026年3月30日，开采深度由-820m至-1800m标高。2.1.2 资源储量2.1.2.1 矿井地质资源量全井田获总资源量268.527Mt，地质资源量213.142Mt，其中：探明的(可研)经济基础储量(111b)为29.862Mt，控制的经济基础储量(122b)13.897Mt；推断的内蕴经济资源量(333)169.383Mt。以上地质资源量已经过国土资源部国土资储备字200530号文件进行了储量评审备案，其地质资源量可靠。2.1.2.2 矿井工业资源/储量矿井工业储量的计算方法较多，在此采用等高线法。等高线法是在煤层底板等高线图上，按煤层厚度或倾角大致稳定的范围内，沿煤层底板等高线划分为若干块段，分别计算各块段的储量。煤层总储量即为单个块段储量之和。 QSiMii/cosi （2.1）式中 Q煤炭工业储量 Mt；Si块段水平投影面积 m2；Mi块段内煤层的厚度 m；i块段内煤层的容重 t/m3；i煤层倾角，采用块段内的平均倾角矿井工业资源/储量计算，详见表2.1，矿井设计资源/储量计算表。2.1.2.3矿井设计资源/储量根据矿井煤层赋存特点，矿井设计资源/储量按下式计算：矿井设计资源/储量工业资源/储量-断层煤柱-井田边界煤柱。1）断层煤柱根据精查地质报告断层保护煤柱：落差100m以上的断层两盘各留100m煤柱；落差50100m的断层两盘各留50m煤柱；落差3050m的断层，两盘各留30m煤柱；小于30m的暂不留煤柱。2）井田边界煤柱井田边界可采部分留40m井田边界煤柱。3）村庄及地面建（构）筑物煤柱村庄及建（构）筑物下采取上覆岩浆岩下离层带注浆等措施，进行建、构筑物下采煤，不留保护煤柱。在开采村庄及建（构）筑物下煤炭前必须编制专项论证报告，并通过评审后方可回采。2.1.2.4 矿井设计可采储量矿井设计可采储量设计资源/储量-工业场地及井筒保护煤柱-大巷煤柱-开采损失1）工业场地保护煤柱表土移动角取45，侏罗系地层移动角取65，基岩移动角取75，保护带宽度取15m。通过计算工业场地保护煤柱为3.397Mt。2）后期风井场地保护煤柱根据开拓部署，后期在南部增加2个风井井筒，其保护煤柱计算表土移动角取45，侏罗系地层移动角取65，基岩移动角取75，保护带宽度取15m。通过计算后期风井场地保护煤柱为4.277Mt。表2.1 矿井设计资源/储量计算表项目块段 投影面积（106m2）倾角()倾斜面积(106m2)煤厚(m)容重(t/m3)工业储量(Mt)边界煤柱(Mt)断层煤柱(Mt)设计储量(Mt)10.8305.31.0040.8332.11.42.4510.2100.2891.95221.2967.31.0081.3062.461.44.4990.2190.1114.16931.69212.261.0231.73131.47.2720.1160.3446.81243.28012.261.0233.35531.414.0930.1553.24010.69852.1107.651.0092.1292.851.48.4950.1613.0075.32761.2766.51.0061.2842.21.43.9550.0901.5182.34771.8507.61.0091.8662.21.45.7470.0621.9923.69384.8939.51.0144.9602.11.414.5840.1132.74611.72591.1606.51.0061.1673.51.45.7180.5380.9764.204104.0744.41.0034.0862.151.412.2990.2733.1778.849110.4996.51.0060.5022.51.41.75700.8700.887121.0878.51.0111.0992.851.44.38501.2703.115130.43371.0080.4363.871.42.3621.2530.6170.492141.4457.41.0081.4573.581.47.3021.1350.2275.940151.7058.81.0121.7263.581.48.6512.1461.5794.926160.2884.31.0030.2892.91.41.1730.3960.1730.604175.2588.71.0125.3212.91.421.6031.1246.43814.041180.6116.91.0070.6143.581.43.0790.3090.5092.261190.3167.11.0080.3183.581.41.9500.1630.1251.662200.3649.21.0130.3693.581.41.4800.1620.4910.755210.5757.51.0080.5802.91.42.3560.5120.6901.154225.23410.11.025.3394.61.434.382.5030.39131.486233.5926.61.0063.6144.61.423.270.2792.34820.643242.10511.01.0182.1434.211.412.6300.7103.3208.600251.6279.51.0141.6494.211.49.7190.0702.8106.839260.9389.71.0140.9514.211.45.6050.1801.1204.305271.01510.31.0161.0314.211.46.0770.4500.5605.067281.13612.51.0241.1634.211.46.85501.6605.195工业资源/储量233.747设计资源/储量177.7483）大巷煤柱根据计算，大巷两侧各留设90m的保护煤柱，大巷煤柱共计1.706Mt。4）采区回采率3上煤层为中厚煤层，采区回采率取80%。通过计算采区开采损失为35.804Mt。经计算，矿井设计可采储量为133.836Mt。表2.2，矿井设计可采储量计算表。煤层设计资源/储量煤柱及开采损失设计可采储量工业场地煤柱后期风井煤柱大巷煤柱开采损失小计煤层179.0203.3974.2771.70635.80445.184133.836合计179.0203.3974.2771.70635.80445.184133.8362.2 矿井生产能力与服务年限2.2.1 矿井工作制度根据煤炭工业矿井设计规范（GB50215-2005），矿井设计年工作日按330d计算，采用“四六”工作制，每天四班工作，其中三班生产，一班检修，每班工作6h，每天净提升时间为16h。2.2.2 矿井生产能力由我院2004年编制的山东里能集团有限公司新河二号矿井初步设计中设计生产能力为0.45Mt/a，根据国家发展和改革委员会发改办能源20061773号文件关于组织开展2006年第一批煤炭产业升级改造项目前期工作的通知和国家发展改革委能源局关于山东里能集团新河二号矿井项目核准有关事项的通知（能煤函【2007】7号），山东省发展和改革委员会于2011年11月28日以鲁发改能交【2011】1653号文关于济宁矿业集团有限公司安居矿井及选煤厂升级改造项目核准的批复对本项目进行了核准，同意济宁矿业集团有限公司开展安居矿井及选煤厂升级改造项目，矿井生产能力由0.45Mt/a提高到1.50Mt/a，配套建设同等规模选煤厂。本初步设计对矿井设计生产能力论述如下。1、从政策符合性角度分析根据上述国家发展和改革委员会发改办能源20061773号、国家发展和改革委员会能源局能煤函【2007】7号文件和山东省发展和改革委员会于2011年11月28日以鲁发改能交【2011】1653号文，同意济宁矿业集团有限公司开展安居矿井及选煤厂升级改造项目，矿井生产能力由0.45Mt/a提高到1.50Mt/a。建设单位在升级改造项目核准前分别向国土资源部、山东省国土资源厅、省煤矿安全监察局、省水利厅、环保厅等部门、济宁市国土资源局、环保局、水利局、供电局、林业局等部门报送了相应的矿井建设和升级改造申请，均获得了批准（详见本报告附件）。说明项目建设符合省发改委、各级国土、环保、城市及水利、林业、电力等部门中长远期规划。因此，本矿井按照1.50Mt/a