课程设计(张集矿)

1、第一章 井田概况及地质特征第一节 井田概况1.1.1、交通位置本井田位于江苏省徐州市铜山县境内，距徐州市约22公里。交通：铁路，徐沛路与陇海铁路在该井田南部相交，铁路专用线与徐沛铁路在刘集站接轨。公路，井田东部有徐沛公路通过，矿用公路在唐沟站与徐沛公路连接，交通极便。交通位置图见图11。图11 交通位置图1.1.2、地形地势本井田地貌属黄淮冲积平原，地表岩性性主要以黄淮堆积的亚粘土。地势平坦，地面标高为+35+45米，微向东及北东倾斜，地面坡度为0.1%，矿区内无洪水，内涝现象。1.1.3、河流湖泊矿区内地表水系重要有废黄河和桃园河两条河流。废黄河，斜穿井田西南部，呈北西-东南延展，河道宽浅，

2、河床大部分干枯，为季节性河流。两岸筑有防洪堤坝，堤坝标高+43米+44米.桃园河，为一条季节性河流，由西向东流入京杭运河，只有尾端和支流伸入井田东部，河道较浅，讯期泄水，排涝，旱期断流。在井田以东约15公里，有徐州地区最大地表水体微山湖（全湖面积644平方公里）湖面水位常年标高+31米+33,最高洪水位36.9米（1957年）。自1958年以来，微山湖大堤多次进行培修，堤顶标高一般增高到+38.5米+39.5米,堤宽为6米10米,同时开挖了京杭运河。疏竣了流通河道，兴建了配套、节制、灌溉等工程。基本上解决了洪水危害。1.1.4、矿区气候条件1、矿区气候性质及气温变化：据地质报告提供徐州气象站资

3、料：本矿区气候属南温带鲁淮区，具有长江与黄河流域气候的过度性质，但接近北方气候的特点。气候温和，四季明显，日照充足，春秋季短，入冬和回暖较早，冬寒干燥，夏热多雨。春秋干旱突出，并伴有寒潮、霜冻、风雪、台风、冰雹和暴雨等灾害性天气出现。气温：历年年平均为14.2摄氏度，最高气温40.6C，（1972年6月11日），最低温度零下22.6摄氏度（1969年2月6日），35.2摄氏度以上高温天数年平均为11天，零下10摄氏度的低温年平均6天。2、雨季时间、年平均及最大降雨量：据徐州气象站1951-1982年资料，历年平均降雨量866.7毫米，最大降雨量出现在1962年，达1360毫米，最少降雨量出现于

4、1953年，仅为595.2毫米。降雨量多集中在每年夏季的6-8月，平均为511.2毫米，占全年降雨量的59%，年平均降雨为32天，暴雨日年平均仅为4天，日最大降雨量为255.5毫米。3、结冰及解冻日期、最大冻结深度、最大积雪厚度：据徐州气象站资料，本区河港封冻日期，平均在12月底-1月低最早12月15日，最晚为1月30日。历年最大冻土厚度为24厘米（1968年1月2日），最早解冻日期为元月1日、（1974年），最晚为2月21日（1957）年，平均解冻日期为1月22日，最大积雪厚度为25厘米（1964年2月15日）。4、全年最大频率风向和最大风速：本区历年四季风向均为偏东风为主，ENE频率为13

5、%，年平均风速为30米/秒，年平均大风日为15.3天，34月最多，最大风速为19.3米/秒（1952年5月），瞬时最大风速曾达12级。台风直接影响本区平均3-5年一次，而台风倒槽影响本区较多，年均有一次，多出现在8-9月。常常带来暴雨。1.1.5、地震及地震烈度：据国家地震局南京地震大队（1977年编制的江苏地震中记载，江苏记载地震开始于公元前179年至公元1982年，发生有感地震600多次，破坏地震29次，其徐州附近发生有感地震36次，破坏性地震4次，其中最大2次，即一次发生于公元1668年7月25日，震中山东省郯城，震级8.5级，震中烈度12度，当时铜山（徐州）城市建筑倾覆过半，远近压死者

6、不计其数。第二次发生于1937年8月1日，震中山东荷泽，震级7级，震中烈度9度，本区处于波及影响范围，房屋摇动，旧房坍塌50余间，伤亡20余人，按国家地震局烈度区划，规定徐州建筑物按地震烈度7度设防，重要建筑物按8度设防。1.1.6、临近矿井其临近矿井东有年产120万吨的张小楼煤矿和年产能力为120万吨的庞庄煤矿，东北有年产90万吨的坨城煤矿和年产能力为90万吨的柳新矿。西北有年产能力的120万吨的马坡矿。1.1.7、水源和电源1、水源：该矿以前曾利用距工业广场2.9公里的59-41号钻孔建成水源井，该水源虽水量能满足需要，但水质经多次化验，因硫酸根离子、氧化物及铁的含量较多，引用危害极大，已

7、经停用。现在取用的饮用水取自井下-300水平太原群灰岩水。2、电源：工业广场内建110/25/6KV变电所一座，有坨城电厂110KV供电。第二节 地质特征1.2.1、井田地形本矿区位于黄淮冲击平原，地势平缓，微向东及北东倾斜，地面标高+35米+45米，地面坡降为千分之一。 1.2.2、井田的勘探程度张集井田从1957年至2000年共施工地震详查测线51条，测长121.57公里，地震测线49条，测长105.67公里。地质钻孔179个，工程量134000米。1、以往勘探工作：（1）5759电法勘探，资料无法收集；（2）1975年12月76年4月，江苏地勘公司在张集进行地震详查勘探；（3）1974年

8、1976年江苏煤田地探四、二队在张集精查勘探，提出了江苏省张集勘探区精查地质报告（最终）；2、建井后补充勘探工作：（1）1984年为验证物探效果，在张集东采区施工4个验证孔，工作量2587.38米；（2）1994年为查明矿下部采区边界断层位置，7煤构造形态及煤层厚度变化情况进行勘探。1.2.3、地质构造1、煤田和井田地质构造及其关系本井田位于新华夏第二隆起带西侧，丰沛隆起带南侧，起构造以新华夏为主，受郯庐带的影响，形成了张集背斜，李庄背斜，姚庄背斜一组褶皱和断裂带。在井田的西南部由于燕山运动早期华夏系再次活动的加剧了原有的断裂，构成了火岩层侵入通道，形成井田西南部，成岩株状入侵，使围岩拱起，媒

9、质受热变坏，呈细脉状，岩株状侵入附近的太原组和本溪组地层中，对本区煤层起了破坏性作用。燕山运动后期，受郯庐断裂带左行扭动影响，是本井田东南部边界断层F1下盘想西北急骤下降，落差很大，并以西部火成岩为砥柱，形成向西南收敛，向东北撇开。由于紧密的褶皱和层见的强烈的滑动，从而是有的煤层变的很薄，尖灭。2、地质年代、地层层序、沉积厚度和岩石特征：徐州煤田处于丰沛隆起的南侧，张集井田属于徐州九里山外围煤田，夹于鲁西和两淮煤田之间，根据地质物探资料、井田地层、下奥陶系贾汪组、小家屿组、马家沟组、中奥陶系白土组、石炭系本溪组和太原组、二叠系山西组、上下是石盒子组、石子峰组及第四系。现就对煤系地层及第四系地层

10、按生成次序概述如下：1、 系中统本溪组，吼8.0322.68米，平均厚度14.33米，属滨海沉积。其岩性为：上部为“十四”层灰白色石炭夹灰绿粘土层，富含黄铁矿结核，中下部为绿色泥岩，和杂粉沙岩及薄层砂岩，底部为紫红色铁质泥岩和残余铁矿曾，与下地层曾平行不整合接触。2、石炭系中统太原组，厚123.33187.16米，平均153.78米，本组属滨海平原海陆交互相沉积，有石灰岩、粉沙岩、泥岩、粘土层、中细沙岩几煤层组成，含石灰岩十三层，各层在全区比较的稳定，尤以一、四、九、十、十二层灰岩特别突出，为本区标志层。本组含煤16层，均为薄煤层，基本上都不可采，只有层在全区内稳定可采。其煤层赋存变化，沿走向

11、自东向西变薄，沿倾向，浅薄深厚。3、系山西组，厚71.6159.61米，平均为108.92米，本组为滨海冲积沉积，含煤碎岩相与太原组呈整合接触，其岩性为：上部为泥岩，中细砂岩组成，偶夹12层煤线。中部为B、C层煤含煤段，有中粗、细粒石英砂岩，粉沙岩及煤层组成。下部由粉沙岩与细砂岩互层及泥岩组成。4、系石盒子组，全组厚为156.9274.5米，平均218米，本组含煤广布分布，其底部以灰绿或灰白色含砾中粗砂岩与山西组整合接触，含煤构造为海陆冲击平原陆相含煤碎岩沉积，其岩性：上部由粉沙岩、泥岩夹薄层中细砂岩组成，中部以中厚层中粗砂岩、细砂岩、粉砂岩，偶加煤线，下部为中组煤含煤段，有粉砂岩、粘土岩、中

12、细顺眼及煤层组成，含煤1-8层，一般四层，煤层总后为3米左右，均为不可采煤层。5、二叠系上石盒子组，全组厚为323.40586.35米，平均为426.91米，井田内大部分钻孔揭露，其底部以含砾、粒砂岩与下层呈整合接触。含煤屑及碎岩沉积。岩相主要为泥岩粉砂岩、含砾粗砂岩，偶见薄煤。6、第四系：有下更新统、中更新统、上更新统及全更新统组成。由东南往西北方向逐渐加厚。总厚度在93.59170.30米之间，其岩性由粉砂岩、淤泥质沙质粘土、粘土及砂岩等组成。1.2.3、地质构造1、构造形态本井田总体成单斜构造，地层走向由东向西为：北东向，近东西渐变为北西向；井田东北部出现近南北向，上煤层露头在西部走向近

13、南北，地层总体向南倾，倾角为914º，倾角由浅向深逐渐减小，至井田南部及较大断层附近倾角又开始变大。2、断裂构造本井田中部及东部断裂构造简单，断层稀少，而西南部构造发育复杂，有一大的正断层，落差比较大，两侧节理较发育。3、褶皱构造井田内发育着次一级的宽缓褶皱，褶曲比较发育，且具有短轴宽缓的特点，特别是井田西部、南部褶曲更发育，褶曲轴向成北东东至近东西向，与区域褶曲轴向基本一致。综上所述，井田地层产状变化有一定的规律性，基本上随褶皱轴向变化而变化，与淮阴山脉的走向、倾向大体一致，其倾角具有浅大深小的特点，背斜平缓,本井田属于地质构造简单,倾角平缓,以波状起伏为主的类井田。1.2.4 井

14、田的水文地质 张集煤矿位于半封闭的腾县背斜储水构造水文地质单元的西南侧，本区是一个相对封闭的断块型水文地质构造煤系。第四系含水层组与煤系地层各含水层的水力联系较弱，断层导水性较弱，为含水层之间水力联系不密切，加之煤系地层埋深较大。深部地下水循环缓慢，补给不良，排泄不畅。矿井水文地质规程中矿井水文地质条件分类标准，张集井田属于水文地质条件简单型的矿井。矿井充水来源主要是山西组砂岩裂隙水，太原组灰岩岩溶裂隙水。目前，张集煤矿正常涌水量为86m3/h。矿井最大涌水量平均为正常矿井涌水量的1.3倍。1、含水层与隔水层（1）第四系地层，井田内发育完全，由下更新统、中更新统、上更新统及完全更新统组成，由东

15、南向西北逐渐增厚，总厚度为93.59163.65米。按沉积时代，由新到老叙述如下：全新统，为黄河泛滥相和湖沼相沉积，厚度13.518.45米之间，主要有黄色含粘土粉岩、砂质粘土、淤泥质砂质粘土组成，据邻取、区抽水资料，单位涌水量为0.0076升/秒每米，水位标高+31.22641.3714米季节性变化，水质属弱碱性及硬淡水。上更新统埋藏深度为31.6939.60米，厚度为16.422.20米，为冲积相湖沼相沉积，有黄褐、砖红色粘土、砂质粘土及粉细杉组成。底部见分散浆块，厚度稳定，粘土16层，总厚5.6515.30米，平均10.48米。单位涌水量为0.360.91升/秒每米。属弱碱性，弱矿化度极

16、硬水。中更新统，埋藏深度为67.787.51米，厚度32.6948.09米,平均37.91米。为河床相湖沼相沉积，岩性主要为浅砖红色粉砂、中细砂、砂姜粘土、砂质粘土及粘土组成。总厚度为14.9632.50米，平均24.96米，厚度比较稳定，具有良好的隔水性能。本统上部有一稳定的粘土和砂质粘土层，厚度为7m，连续性好，为较好的隔水层。水位标高为+35.30米，单位涌水量0.334升/秒每米。下更新统埋藏深度为82.20m118.40米,厚8.050.7米东南部发育不全，基岩隆起区厚度较薄，为河床、河漫、湖沼相沉积。岩性主要为黄土、棕黄色含砾粘土、砂质粘土钙质层组成。粘土29层，厚度稳定，其上部有

17、一稳定的粘土层厚516米，平均厚度10米，分布连续，为良好的隔水层。单位涌水量为0.20060.52升/秒每米。水位标高为-12.03+24.13每。（2）上第三系中新统上新统，主要见于井田西北中深部，埋藏深度为101163.65米，平均131.46米，厚0.035.16米，为浅湖相沉积，岩性主要由厚层灰绿色粘土、薄层细砂及粘土质砂砾组成。据8个钻孔资料表明，以厚层粘土为主，厚2.031.61米，平均18.20米，隔水性能较好。（3）石千峰组，深部有22个钻孔资料表明，厚度485.95米，上部为泥岩、粉砂岩夹薄层细砂组成，为相对隔水段。下部由16层中粗粒砂岩组成，节理裂隙不发育，富水性较弱。（

18、4）上石盒子组，平均厚度为426.95米，含水平均4层，由砾中粗砂岩组成。含水砂岩厚度5.266.70米，平均26米，富水中等，对煤层开采无影响。（5）下石盒子组，厚度156.90274.50米，平均218米，由粉砂岩、泥岩、煤层及中细砂岩含水层组成。对于采煤层有直接影响的含水层是煤层顶部米，以内15层的中细砂岩，水位标高+37.09米,单位涌水量0.017升/秒每米，富水性差。（6）山西组，厚71.64159.61米。上、下部由泥岩、粉砂岩夹薄层细砂岩组成，中部为含煤段，对B、C煤层有直接影响的是B层煤顶部40米以内的砂岩含水层和C煤层的顶板砂岩。B煤层顶部砂岩17层，总厚度为4.1540.

19、51米，平均15.87米。一般距煤层8米左右，岩性为细中粒石英砂岩，高角度裂隙较发育。C层煤顶板，为中细粒长石英砂岩，12层，平均厚度17.39米。抽水资料，水位标高+36.21+20.02米，单位涌水量0.0241.5米/秒每米。（7）太原组，厚123.38187.16米，由石灰及中细砂岩、岩溶含水层及砂岩粘土岩、煤层组成。最大涌水量为120m3/时，正常涌水量2.040米.3/时，由于补给条件差，矿井生产排水量不断消耗其静水量，是可以疏干的其它各层灰岩情况有待以后查明。（8）本溪组（C2），厚度8.0322.68米，平均14.23米。由灰岩、粘土岩、粉砂岩、铝土岩及铁质泥岩组成。邻近抽水试

20、验，单位涌水量0.0020.038升/秒每米。可视为相对隔水层。（9）奥陶系（0）有13个钻孔资料揭露，厚度5.2575.44米，前后有5次抽水试验,32个 长期观察孔，水位标高+36.76-6.43米，单位涌水量0.05366.18升/秒每米，富水性不均一。以静水储量为主，补给不足，且于太原组岩溶含水层有着水力联系。2、断层导水性根据钻孔资料分析，断层一般的破碎带一般不明显，钻孔抽水证明，断层一般导水性比较的差。在断层尖灭端或两条断层相交处，因应力集中，岩石破碎，裂隙发育，含水层导水性增强，隔水岩层性能相对减弱，断层导水性相对增强。3、地下水的补给条件及水力条件井田西南部有各含水层隐伏露头带

21、，又被F1正断层所截。并有一隆起块段，四周环以弱透水岩层，有被较稳定的粘土隔水层的第四系覆盖，基岩裂隙岩溶水不受大气降水的直接补给从抽水试验资料看，地下水补给条件不良。矿井直接充含水层是石盒子组中组煤顶部砂岩，山西组B、C煤层顶板砂岩裂隙含水层和太原组十灰、十二灰、岩溶含水层及已被揭露的四灰。直接补给途径和部位，主要通过第四系底部沙砾层，基岩露头风化裂隙带，从上复第四系底部含水层孔隙及下部高水头的奥陶岩溶裂隙水获得补给，构成水力联系。4、水质从化学成份上看，第四系属重碳酸硫酸盐氯化物钙钠型水。矿化度为0.462.65克/升。第三系属氯化物、硫酸盐钠型水，矿化度为1.514.17克/升。二迭系水

22、质属重碳酸盐氯化物硫酸盐钠镁钙型水，矿化度1.093.28克/升。石炭系水质属重碳酸盐及硫酸盐钙型、钾钠行水，矿化度0.7320.402克/升。5、矿井涌水量 采用邻近矿井（庞庄）齐全的矿井涌水量资料及该矿1974年以来积累的涌水量计算，和降深资料参加回归计算，又考虑了抽水试验成果，其涌水量为：正常涌水量为86米3/h，最大涌水量为112 米3/h。1.2.5 附综合柱状图井田地层综合柱状图如图1-2所示。第三节 煤层特征1.3.1 煤层埋藏条件和特征本矿区煤层埋藏较深，地面标高为+43米，煤层露头线为-120米，煤层最深超过-900米。共有八层煤，分别为中3、中4、B1上、B1下、C1上、C

23、1下、7、9煤层，但除了7煤层厚度为58.8米外，其余均为不可采煤层。7煤位于太原组中下部，平均厚度为5.8米,煤层倾角平均为11.6度。上距层24米。下距层煤为28米，老顶为粉细砂岩。井田内共有96个钻孔穿过，可采点93个，不可才采点1个，层位不清楚点为2个。煤层赋存稳定，煤层变化不大，为稳定煤层。1.3.2 煤层的围岩性质（见表1-1）表1-1 7煤顶底板特征类别直接顶老顶直接底老底名称粗砂岩粉细互层粗砂岩细砂岩厚度2.2610.001.754.56硬度（f）4-68-104-68-10强度米pa4505004005001.3.3 煤层露头及风氧化带本井田煤层被百米左右的冲积层覆盖，经风氧

24、化带取样试验，水分增高，粘结性、发热量、结焦性、灰熔点、燃点、碳、氢等降低。氧含量突增，煤尘爆炸无火，煤质指标的变化均为风化煤的特征，风氧化带深度为由冲积层底部向下25米。1.3.4 煤层特征1、煤质本井田煤层属高陆等陆生植物生成的腐植煤类。煤层以深成变质为主，煤层工业牌号以肥煤、焦煤为主，多为中等挥发分，粘结性强，结焦性好，特低硫，特底磷。1) 水分：煤层原煤Mad一般为0.51.70，水分标准差为5.98，属中等变化。2) 灰分：煤层中灰煤，一般值1325，灰分标准差为4.80，属变化小煤层。3) 硫：各煤层均属特低硫煤。4) 磷：煤层属低磷煤。5) 发热量：各煤的Qb.d值约为26.00

25、米J/KG。6) 煤的用途：本矿区洗精煤为配煤炼焦，中煤可作动力煤及民用。经热处理后可用于小化肥工业。7) 煤层属有煤尘煤炸危险。8) 煤的自燃、各煤层属不自燃发火易自燃发火。2、瓦斯、煤尘、煤的自燃性及地温（1）瓦斯钻孔取样瓦斯测定结果如下1-2表。表1-2 瓦斯钻孔取样瓦斯测定结果煤层中3中4BC瓦斯含量CH40.95-4.991.411.31-5.920.53-4.890.001-3.60.001-4.692.573.062.920.641.10CO20.21-1.411.300.29-4.950.34-0.850.10-1.460.22-1.550.711.730.570.360.69

26、等级低瓦斯低瓦斯低瓦斯低瓦斯低瓦斯低瓦斯根据表可以知道各层煤瓦斯测定结果属低瓦斯矿井。（2）煤尘爆炸危险性及煤的自燃性：据地质报告提供资料，中组煤煤尘指数为29.4237.60%，参照邻近坨城和张小楼矿煤层有自然发火倾向的实际情况，煤尘具有爆炸性。（3）地温：徐州地区是北纬34º15¹，恒温带深度为2530米，温度为16.6摄氏度，多年平均恒温度为15.1摄氏度，地温梯度值平均为2.6摄氏度/100米，每38.4米增加1摄氏度。各测量孔同深度地温差异见表1-3 。3、冲击地压冲击地压现象已成为深部开采的一大难题，是威胁煤矿安全生产的主要灾害之一。本矿井煤层埋藏深，有冲击地压

27、危险。影响冲击地压的主要因素有开采深度、煤层和顶底板岩石的性质和特征，地质构造因素。除地质因素外，还有开采技术条件。各种因素间相互联系，又相互制约，往往是几个影响因素同时作用。表1-3 钻孔温度与深度关系表序号钻孔号300米()500米()800米()900米()140624.430.239.0240925.732.4341024.530.3441327.533.542.3541723.027.534.3642122.827.434.539.1742323.829.036.742.0842924.028.9943823.728.91044025.331.81144523.528.636.312

28、45424.029.337.442.71345624.330.01445823.729.036.81546522.426.733.51647225.41747323.528.435.91847522.526.81947722.927.52048024.029.337.32147623.728.636.0差异3.27.38.8图12 综合柱状图第二章 井田境界和储量第一节 井田境界2.1.1 井田划分的原则（1）要充分利用其自然条件划分井田。（2）要有与矿区开发强度相适用的矿井数目和井田范围。（3）要照顾全局。（4）要为矿井的发展留有余地。（5）井田划分的直（折）线原则。（6）要达到安全、经济效

29、果好。2.1.2 划分井田的方法（1）按地质构造划分井田。（2）按煤层赋存条件划分井田。（3）按媒质、煤种分布规律划分井田。（4）按地形、地物界限划分井田。（5）按伴生有益矿产富集带或其他开采技术条件划分井田。（6）人为划分井田。2.1.3 井田境界本设计井田境界，北以-115米煤层露头线为边界，南以大断层为边界，东以人为倾斜法划分井田，西以与坨城矿界线为界。全矿井东西长约5.875公里，南北水平宽3.573公里，煤层平均倾角11.6度，井田倾斜长度约3.648公里，井田面积约为18500000平方米。井田境界详见开拓图。第二节 矿井工业储量本井田钻孔数总计270个，总工程量179260.59

30、米，网度达到每公里11.25孔，达到了精查要求。煤层最小可采厚度0.8米，煤层平均厚度6.5米，平均倾角11.6度，最大倾角14.1度，最小倾角9.16度，煤的容重为每立方米1.4吨。 据生产矿井储量管理规程规定煤层最低可采厚度为0.70米，核定工业储量。g= S×米×d/cosa17186万吨其中：g矿井的工业储量，吨。S井田的水平面积，平方米。米 煤层的可采厚度，米。d煤的容重，d1.4方米。 煤层倾角，11.6度。第三节 矿井可采储量2.3.1 井田各种储量损失的确定（1） 边界煤柱（含边界断层）根据煤矿安全规程规定，边界煤柱留设3050 米的边界煤柱，本设计留30米

31、。由于本矿的露头有一层风氧化带，另外边界有大断层，所以可把此作为井田的边界煤柱。边界煤柱占煤量Q边 Q边30×L×米×d460万吨（2） 断层煤柱断层煤柱留设20米，本井田保留一条断层，其断层占煤量Q断 Q断20×2×L×米×d69.2万吨（3） 河流煤柱本井田内没有河流，在井田外南部有一河流，但对本矿区安全生产无威胁，所以不留设煤柱。（4） 工业广场煤柱规程规定150万t矿井占地面积标准为0.81.1公顷/10万t。本设计矿井所占地面积为（0.81.1）*15=1216.5公顷，取150000米2。为充分利用地形，工业广场

32、设计为长方形，取边长300×500米。工业广场布置在井田走向中央，其岩层移动角见下表2-1：表21 岩层移动角地质采矿条件基岩移动角/度松散层移动角/度主要岩层松散层厚度/米倾角/度采厚/米45砂岩、页岩、石灰岩、砂质页岩5011.66.57464.3671.04图2-1工业广场图用垂直剖面法设计保护煤柱见上图：保护煤柱 高h740米 上底长L1820米 下底长L2920米水平梯形面积 S（L1×L2）×h/2=643800平方米工业广场保护煤柱Q广场：Q广场S×米×d/cosa=598.05万吨2.3.2 矿井的可采储量矿井总的可采储量Zk:

33、 Zk=(Zg-P)×C =13650万吨式中： Zg矿井工业储量，万吨。 P 矿井煤柱煤量，万吨，P=Q边+Q断+Q广1127.25万吨 C 采区采出率，根据要求取C=0.85。2.3.3 按开采水平计算的矿井可采储量井田开拓时设计-550以上为第一水平。-550以下为第二水平（详见第四章 矿井开拓），则可采储量见表2-2：表2-2 矿井储量项目水平工业储量（万t）损失储量（万t）可采储量（万t）第一水平9057.5846.556979.30第二水平8128.3280.786670.39第三章 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限第一节 矿井工作制度3.1.1 确定矿井工作天数按照

34、规范规定：矿井设计生产能力按年工作日300天计算。所以，本矿井设计年工作日为300天，“三八”工作制，即两班采煤，一班准备，每班工作八小时。3.1.2 确定矿井每昼夜净提升小时数按照规范规定：矿井每天净提升时间14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。因此本矿设计每天净提升时间为14小时。第二节 矿井设计生产能力及服务年限3.2.1 确定矿井的生产能力根据本井田可采储量，以及矿井的地质构造，确定本矿井设计生产能力为150万t/年。3.2.2 矿井服务年限的验算由 T=Z/（K×A）其中： T矿井的服务年限（年）Z矿井的可采储量（万t）K矿

35、井储量备用系数，K取1.4A矿井生产能力（万t/年）T=13650/（1.4×150）=64.99（年）>60年符合规程规定，故本矿井的生产能力为150万t合理。第三节 一水平服务年限的验算水平服务年限的计算公式：T1=Z/（K×A） =6979.30/（1.4×150） =33.23（年）根据规定150万吨/年的矿井，第一水平服务年限要大于30年，而本矿井为33.23年符合设计规范的要求。第四章 井田开拓第一节 井田开拓的基本问题4.1.1 井田特点（1） 井田赋存条件好，地势平坦，易于开采；（2） 煤层埋藏浅（-115米-900米），储量够用；（3） 煤

36、层倾角9.16º14.1º，产状平直，稳定；（4） 井田面积较大（18.5公里2），地势平坦（+40+50米）；（5） 煤层沼气含量较小，自燃周期长。4.1.2 井筒形式、数目的确定井田地面标高+43米左右，地面较平缓，无大的波动，因此井筒位置不受地形限制。选择井筒位置时应考虑到：尽量不占、少占农田，不拆或少拆村庄。同时要考虑到地面的运输，应尽量靠近地面主运输系统。从地下条件看：井筒位置应布置在浅部煤层上方，这样可以减少工广煤柱压煤；从井下运输量考虑，应尽量把井筒布置在井田中央。张集矿地处平原，故无平硐开拓的可能性；而又煤层埋深在-115米900米，考虑有斜井开拓的可能性；

37、又能用立井开拓。斜井井口在井田边上。主立井用箕斗提升；副井用罐笼提升矸石，下放人员、物料，并兼作进风井。副井安装梯子间，作为一个安全出口。据规程规定：每个生产矿井至少有两个能行人通到地面的安全出口。各出口间距不得小于30米。故除副井外，在北部开设一风井，作为回风井兼安全出口用。4.1.3 确定开采水平的数目、位置、标高、垂高本矿井煤层倾角9.16º14.1º，平均11.6º。考虑到第一开采水平的服务年限要求和矿井的实际情况将第一水平定在-115米550米井筒落底350米，水平垂高435米，可采储量6979.30万t，服务年限33.23年。-550米900米为第二水

38、平，井筒落底700米，水平垂高350米,可采储量6670.39万吨，服务年限31.76年。4.1.4 矿井开拓延伸布置方案1、 方案1采用立井两水平上下山开拓。第一水平井底在350米，大巷在煤层底板坚硬岩层中；采用上下山开拓。第二水平井底在700米，大巷布置在煤层底板坚硬岩层中，同样采用上下山开拓。草图见下图： 2、 方案2采用立井单水平加暗斜井延伸开拓。第一水平井底在350米，大巷在煤层底板坚硬岩层中；采用上下山开拓。然后采用暗斜井延伸，落底在700米,大巷布置在煤层底板坚硬岩层中；同样采用上下山开拓。草图见下图：3、 方案3采用主斜副立两水平上下山开拓。主井采用斜井落底在350米，副井采用

39、立井落底在350米，大巷在煤层底板坚硬岩层中；采用上下山开拓。第二水平采用主井依然斜井延伸，副井立井延伸，落底在700米, 大巷布置在煤层底板坚硬岩层中；同样采用上下山开拓。草图见下图：4、 方案4采用斜井两水平上下山开拓。主副井采用斜井落底在350米, 大巷在煤层底板坚硬岩层中；采用上下山开拓。然后采用暗斜井延伸，落底在700米,大巷布置在煤层底板坚硬岩层中；同样采用上下山开拓。草图见下图：4.1.5 矿井开拓方案粗略比较四个方案的粗略比较如下表41：表41 矿井开拓延伸布置方案粗略比较项目方案1方案2基建费用/万元立井开凿2×350×3000×104210.0

40、主暗斜井开凿1350×1050×104141.75石门开凿1425×800×104114.0副暗斜井开凿1350×1150×104155.25井底车场1000×900×10490.0上下暗斜井车场（300500）×900×10472.00石门开凿250×800×10420.0小计414.0小计389.0生产费用/万元立井提升1.2×6670.39×0.743×0.855055.22副暗斜井提升1.2×6670.39×1.35&

41、#215;0.485186.89石门运输1.2×6670.39×1.425×0.3814345.83立井提升1.2×6670.39×0.393×1.023208.67立井排水269.2×24×365×31.76×0.1525×1041142.17石门运输1.2×6670.39×0.25×0.381762.43斜井排水269.2×24×365×31.76×（0.0630.127）×1041423.03小计10

42、543.22小计10581.02总计费用/万元10957.2210970.02百分率100100.2项目方案3方案4基建费用/万元副立井开凿743×3000×104222.9副斜井开凿（13001175）×1050×104284.6石门开凿（1425175）×800×104128.0石门开凿（340175）×800×10441.2小计350.9小计325.8生产费用/万元立井排水（85×33.23269.2×31.76）×24×365×0.1525×104

43、1519.49斜井排水（85×33.23269.2×31.76）×24×365×0.193×1041922.98小计1519.49小计1922.98总计费用/万元1870.392248.78百分率100120.2方案1、2的区别在于第二水平是用暗斜井开拓还是直接延伸立井。两方案对比，方案1需多开立井井筒、阶段石门、立井车场，并增加了相应的费用。方案2则多开了暗斜井井筒、一段石门，还有斜井车场，并增加了相应的费用。考虑方案1的提升、排水工作的环节少、人员上下方便，以及通风方便，且不留保护煤柱等方面优势，所以取方案1。方案3、4的区别在于

44、矿井是用副井开拓还是用副斜井开拓。两方案对比，方案3多了副立井开凿、石门开凿、和排水费用。方案4多了副斜井开凿及相应石门、排水费用也不同，两方案相差20，其主要差别在于斜井排水费用。综合考虑经济和技术因素，方案3均优于方案4，故选取方案3参加经济比较。在经历了方案的粗略比较以后，方案1和方案3均属技术上可行，以下进行详细的经济比较，以确定最终方案。4.1.6 矿井开拓方案经济比较方案1和方案3有差别的建井工程量、生产经营工程量、基建费用、生产经营费用和经济比较结果分别汇总于表。表42 建井工程量项目方案1方案3初期主井井筒/米393+201300+20副井井筒/米393+5393+5井底车场/

45、米10001000主石门/米175340后期主井井筒/米3501175副井井筒/米350350井底车场/米10001000主石门/米1425175表43 生产经营工程量项目方案1项目方案3运输提升/万t公里 工程量运输提升/万t公里工程量石门运输石门运输一水平1.2×979.30×0.1751465.65一水平1.2×6979.30×0.342847.55二水平1.2×6670.39×1.42511406.37二水平1.2×6670.39×0.1751400.78立井提升斜井提升一水平1.2×6979.3

46、0×0.3933291.43一水平1.2×6979.30×1.310887.71二水平1.2×6670.39×0.7435947.32二水平1.2×6670.39×0.1759405.25表44 基建费用表方案方案1方案3项目工程量/米单价/元米-1费用/万元工程量/米单价/元米-1费用/万元初期主井井筒4137730.1319.2513205264.8694.95主石门1752989.352.313402989.3101.64小计371.56796.59后期主井井筒3507730.1270.511755264.8618.6

47、1主石门14252989.3425.91752989.352.31小计696.53670.92共计1068.091467.51表45 生产经营费用表方案方案1方案3项目工程量/米单价/元米-1费用/万元工程量/米单价/元米-1费用/万元石门一水平1465.650.381558.412847.550.3811084.92二水平11406.370.3814345.831400.780.381533.69小计4904.241618.61立井一水平3291.431.324344.6810887.710.55443.86二水平5947.320.855055.229405.250.585455.05小计9

48、399.9010898.91合计14304.1412517.52表46 费用汇总表方案方案1方案3项目费用/万元百分率/费用/万元百分率/初期建井费371.56100796.59214.4基建工程费1068.091001467.51137.4生产经营费14304.14114.212517.52100总费用15743.79106.514781.62100关于上述经济比较中需要说明的几点：（1） 两方案的开采水平以及上下山划分方法基本相同，所以其相同项目未列入比较行列。（2） 两方案均由副井排水，故排水费用未列入比较行列。（3） 立井、石门、大巷等运输费用均按占运输费用的20进行估算。（4） 井筒

49、、井底车场、主石门、阶段大巷以及总回风巷均布置在坚硬岩层中，它们的维护费用低于5元/每米年，所以比较中未对其维护费用进行比较。（5） 采区上中下车场均相同，所以未加比较。综上对比结果可知：方案1和方案3的总费用近似相同（相差6.5），所以要对两方案作评价而选优。方案1比较方案3有如下优点：（1） 方案1的主副井布置在工业广场中，集中而易于管理；方案3的广场分散，生产环节多，从而管理困难。（2） 方案1除去工业广场煤柱外，未留有煤柱；方案3除需要为广场留煤柱外，还要给主斜井保留保护煤柱，浪费资源。（3） 方案1采用立井直接延伸，生产系统简单；方案3采用斜井延伸，生产系统相对复杂。（4） 方案1采

50、用立井通风较为方便；方案3的主副井较长，维护和通风困难。（5） 方案1采用箕斗提升，安全快速；方案3由于斜井较长，转载环节多而不利于安全生产。（6） 方案1在初期建井费用和基建工程费用上，远远优于方案3，从而在初期投资上大幅减小，建井工期缩短，投产快。综上考虑，可知方案1虽然费用略微高于方案3，但是其在很多方面均远优于方案3，所以最终选取方案3作为本矿井的最终开拓方案。第二节 矿井基本巷道4.2.1 井筒特征、用途及装备（一） 井筒断面布置形式本矿井井筒采用立井开拓，副井以及风井均为立井。由于半圆拱形断面的井筒有利于采用混凝土、石料和锚喷等永久支护，同时半圆拱形断面具有承受地压性能好、通风阻力

51、小、服务年限长、维护费用少以及便于施工等优点，所以本矿井井筒形式均采用半圆拱形断面。（二） 影响井筒直径的因素井筒净直径主要根据提升容器的大小和数量、井筒装备、井筒布置和各个安全间隙来确定。用作通风时，必须进行通风速度校核，在满足煤矿安全规程有关规定的条件下才算合格。而井筒的掘进直径由井筒净直径和井筒永久支护厚度决定。井筒永久支护厚度的设计，经常采用计算与经验类比相结合的方法来确定。根据本矿井的设计生产能力，参考井筒断面图集确定各个井筒的断面。（三） 主副井和风井的井筒形式和特征参数1主井井筒主井井筒净直径为6.5米井筒内装备两套20t双箕斗，四个扁箕斗一排布置（异侧装卸载），专供提煤之用。罐道与罐道梁采用组合槽钢，树脂锚杆牛腿托架固定方式。另敷设控制信号电缆卡二趟。见图4-1。2副井井筒副井井筒净直径8.0米，井筒全深700.0米，井筒内装备一套双钩1.5t双层四车罐笼和一套单钩5.0吨双层二车罐笼带平衡锤。本井筒为矿井进风井之一，提升矿井部分材料、设备及上下人员，设有玻璃钢梯子间并作矿井安全出口之用。采用槽钢对焊组合矩形罐道及罐道梁，树脂锚杆牛腿托架固定方式。井筒敷设排水