采矿工程专业毕业论文煤层注水防尘工艺及其参数选择（济三矿6.0 mta新井设计）

1、 摘 要本设计包括三个部分：一般部分、专题部分和翻译部分。一般部分为济三矿6.0 Mt/a新井设计。济宁三号煤矿位于山东省济宁市任城区境内，隶属兖州煤业股份。交通便利。井田走向（南北）长平均约7.14 km，倾向（东西）长平均约7.02 km，井田总面积为50.43 km2。主采煤层为3下煤和16下煤，平均倾角为，3下煤层平均总厚为6.63 m，16下煤层平均总厚为5.33 m。井田地质条件较为简单。井田工业储量为82774.03万t，矿井可采储量56319万t。矿井服务年限为72.2 a，矿井正常涌水量为 m3/h，最大涌水量为552.5 m3/h。矿井瓦斯涌出量较低，为低瓦斯矿井。井田为立

2、井单水平开拓。矿井初期只开采3下煤，16下煤作为矿井远景资源开发。大巷采用胶带运输机运煤，辅助运输采用无轨胶轮车设备。矿井通风方式前期为中央并列式通风，后期为中央边界式通风。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：；3.矿井工作制度及设计生产能力、服务年限；带区巷道布置；9.矿井通风及安全；基本技术经济指标。专题部分题目是煤层注水防尘工艺及其参数选择。翻译部分主要内容为采场底板岩层应力的分析模型及应用，英文题目为：Analytical model and application of stress distribution on mining coal floor。

3、ABSTRACTThis design includes of three parts: the general part, special subject part and translated part. The general part is a new design of Jisan mine. Jisan mine lines in JiNing in ShanDong province. The traffic of road and railway is very convenience to the mine. The run of the minefield is 7.14

4、km ,the width is about 7.02 km，well farmland total area is 50.43 km2.The three and the sixteen are the main coal seams. The thickness of the three mine is about6.63 m in all。The thickness of the sixteen mine is about5.33 m in allThe proved reserves of the minefield are 827.74 million tons. The recov

5、erable reserves are 563.19 million tons. The designed productive capacity is 6 million tons percent year, and the service life of the mine is 72. 2 years. The normal flow of the mine is m3 percent hour and the max flow of the mine is m3 percent hour. The mineral well gas gushes the deal lower, for l

6、ow gas mineral well.The well farmland is a single level in an inclined well to expand.The working system “four-six” is used in the Jisan mine. It produced 330d/a.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 wor

7、king system of mine; 4.development engineering of coalfield; 5.The layout of panels; 6. The method used in coal mining; 7. Transportation of the underground; 8.The lifting of the mine; 9. The ventilation and the safety operation of the mine; 10.The basic economic and technical norms.Special subject

8、parts of topics is about the technique of Coal Seam Waterflooding and selection of parameters for Coal Seam Waterflooding.Translation part of main contents is analytical model and application of stress distribution on mining coal floor，English topic is: Analytical model and application of stress dis

9、tribution on mining coal floor.目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc2327000011 矿区概述及井田地质特征 页一般部分1 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述矿井位置和矿区地形济宁三号煤矿位于山东省济宁市任城区境内，隶属兖州煤业股份，新井设计生产能力6.0 Mt/a，设计服务年限7年，井田总面积 km2。井田地形由南阳湖区及滨湖冲积平原组成，南阳湖区面积约占三分之二。东部为滨湖冲积平原，地势平坦，沟渠纵横。 m，地势东高西低，自然坡度0.4；泗河口冲积扇处地面高程一般在+33+35 m。交通条件本区交通方便，铁路、公路及

10、水路运输均很发达(图1-1)。铁路有兖(州)新(乡)铁路通过济宁市，向东32 km至兖州站，与京沪线相接；向西在菏泽东站与京九线相接，在新乡与京广线相接轨。通往日照港的兖(州)石(臼所)铁路全长316 km。矿区铁路专用线与国家铁路网相连结，铁路运输四通八达。兖州、济宁、邹城的公路已成环形，济东矿区公路横贯井田北部，公路运输甚为便利。京杭运河由北向南流经井田西部，河宽6080 m，平均水深2 m，全年除一、二月份因水浅不能通航外，其余时间均可通航。根据水利交通部门规划，京杭运河将建成为南北水上运输的主要航道，经疏通后年通过能力为2500万吨。图1-1矿区气候本区气候温和，属温带季风区海洋大陆性

11、气候。据济宁市气象局1959年至2007年观测资料： mm(1993年8月5日 mm(1964年)。 C，月平均最高气温为29 C (1960年6月21日 C (1964年2月18日)，多年最低平均气温月为1月，平均气温为-2 C。 m/s(1979年6月25日)。 m。.4矿区水文情况南阳湖分布于井田的西部及西南部，是附近地表水的聚积地。湖区面广水浅，边缘多为芦苇沼泽地，中部则是水草泥底，一般常年积水，中部水深2 m左右，枯水季节常小于1 m(1962年3月8日)。洪水季节水深可达4 m(1957年7月15日)，当时曾因湖水上涨导致湖水外溢，加上泗河决口，淹没了周围大片村庄，淹没范围北至济宁

12、，南至鱼台，东至马坡，西至嘉祥、金乡县境内，本区也曾被淹没。南阳湖周边修筑有湖堤，井田内南阳湖堤堤顶高程为+ m，一般高出地面3 m。 m，汛期最大流量为626 m3/s(1964年9月6日 m。洸府河位于井田北部，自北向南至辛店西侧流入南阳湖，河床宽约400 m，汛期最大流量400 m3/s(1964年9月1日)，旱季流量减小乃至干涸，井田内洸府河的堤顶高程为+ m。泗河发源于新泰市的太平山西部，由东向西流经曲阜后转向南西流经兖州煤田和济宁煤田，在井田东南部的辛闸村以南注入南阳湖，全长142 km，流域面积2590 km2，河床宽度1001000 m，河水流量受降水控制，每年79月最大，34

13、月最小，最大流量3380 m3/s(1957年7月24日，据鲍家店勘探区精查地质报告)，最小干涸，河水涨退迅速，属季节性河流，井田内泗河的堤顶高程为+ m。东南部尚有幸福河等，均为季节性河流，井田内幸福河的堤顶高程为+ m。1.2 井田地质特征1.2.1井田勘探程度济宁煤田发现于1957年。1957年至1959年由原山东省煤炭工业地质勘探局123队进行过普查勘探，于1959年12月提出济宁第二煤田综合普查报告。1965年至1968年由原华东煤炭基建公司第二勘探队和物测队进行了详查勘探，于1968年10月提出了济宁煤田综合详查报告。1980年至1981年由山东煤田地质公司一、二、三勘探队和物测队

14、进行了济宁煤田(东区)总体详查，于1981年11月提出了山东省济宁煤田(东区)总体详查地质报告。1981年至1983年由山东煤田地质公司勘探三队进行了精查勘探，于1983年11月提出了三井田精查地质报告，该报告曾被国家地质局评为优质报告。 m，抽水10次。提交了济宁三号井井筒检查钻孔施工地质报告，为原三个井筒的设计、施工提供了较详实的地质、水文地质、土工试验成果、岩石物理力学实验成果以及各种土壤参数和抽水试验成果等资料。1997年6月至10月，为了掌握井筒附近不同含水层水位动态变化，以及时采取合理的防止井筒破坏措施，济宁三号煤矿委托兖矿集团地质工程公司施工了P1-1、J3-1、Q下 m，抽水2

15、次，提交了钻孔施工总结、钻孔综合柱状图及水质化验成果资料。1998年以来，先后采用地面钻探、地震勘探和井下巷探、钻探等手段进一步查明生产开拓采区地质条件、摸清地质构造发育规律和煤层赋存状态、矿井水文地质条件，以满足设计、生产部门对地质资料的需要。特别是1998年12月以来，为了进一步查明井田地质特别是构造、煤层被冲刷侵蚀情况，以及查明井田水文地质特征，在全井田进行了生产勘探。全井田共施工钻孔55个，即S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11、S12、S13、S14、S15、S16、S17、S18、S19、S20、S21、S22、S23、S24、S25、S26、S27

16、、S28、S29、S30、S31、S32、S33、S34、S35、S36、S37、S38、S39、S40、S41、S42、S43、S44、S45、S46、S49、P1-2、P1-3、J3-5、J3-6、J3-7、Q下-2、Q下-3、Q下 m。另外，在孙氏店断层以东施工了O2 m。生产勘探工程全部由兖矿集团东华建设施工，施工严格按照矿方提出的要求进行，在每个钻孔完成后均提交了施工总结报告，钻孔质量较高。井田煤系地层概述 m，可采及局部可采煤层有3上、3下、6、10下、12下、15上、16上及17煤共8层，平均总厚16.39 m，含煤系数为3.72%。其中主要可采煤层为3上、3下及16上、17煤，

17、平均总厚13.95 m，占可采煤层总厚的76.67%。以3上、3下煤两层厚度较大，平均厚度达6.63 m，占可采煤层总厚的58.4%，且埋藏浅，位于含煤地层上部，是先期开采的主要对象。地层概况济三井田地层区划属华北地层区鲁西地层分区济宁地层小区。在区域上，除东北部有太古界、震旦系、寒武系和奥陶系出露外，其余均被第四系覆盖。第四系之下发育有新近系、古近系、侏罗系、二叠系和石炭系。缺失上奥陶统、志留系、泥盆系、下石炭统和三叠系等。1第四系(Q)：厚0500 m。广布于全区，以西南部较厚。主要由粘土、砂、砂砾及砾石组成。不整合于下伏不同时代地层之上。2新近系(N)：厚0836 m。主要分布于郓城、鄄

18、城、菏泽、曹县等地，以曹县地区厚度最大。为一套棕黄、红色泥岩、粉砂岩，底部常见砂砾岩，下部有时夹泥煤薄层。时代属中上新世，与下伏古近系为不整合接触。3古近系官庄组(E23g)：厚2401000 m。分布在成武、郓城、梁山、汶上、宁阳至泗水一线。以土红、灰绿等杂色粘土岩为主，下部普遍含有石膏。时代属始新渐新世，与下伏地层为不整合接触。4上侏罗统蒙阴组(J3m)：最大厚度在1300 m以上，分布较广。本组分为上、下两部分。下部以红砂岩为主，底部有一层不稳定的砾岩，最大厚度可达700 m；上部为灰绿色粉、细砂岩互层夹泥岩，厚度可达600 m以上。与下伏二叠系地层呈不整合接触，或超覆于不同时代地层之上

19、。5二叠系(P)：全厚达630 m以上。包括太原组上中段、山西组、下石盒子组和上石盒子组。分布范围与上石炭统相同，在负向构造范围内有广泛分布。山西组厚70150 m，由灰白、浅灰及灰绿色砂岩和深灰色粉砂岩、泥岩及煤层组成，为本区主要含煤地层；下石盒子组厚65 m，由灰绿色砂岩和杂色铝质泥岩、粉砂岩组成，富含植物化石。上石盒子组，厚度500 m，主要为一套紫红、灰绿等杂色铝质泥岩、粉砂岩和灰色粉砂岩等，含植物化石，底部含B层铝土岩。本系与下伏上石炭统地层呈整合接触。6上石炭统(C2)：厚205 m左右。包括本溪组和太原组下段，在负向构造内有广泛分布。本溪组厚2080 m，一般35 m，以杂色铝质

20、泥岩为主，夹薄层灰岩；太原组厚170 m左右，以深灰色粉砂岩、泥岩为主，夹部分砂岩、石灰岩及煤层。与下伏中、下奥陶统为假整合接触。7奥陶系中、下统(O1-2)：厚约750 m。为厚层状灰岩、豹皮灰岩及白云质灰岩等，区内广泛分布，与下伏寒武系为整合接触。8寒武系()：包括下、中、上统，总厚388750 m。下统包括馒头组、毛庄组，厚200 m，主要为暗紫色泥岩及薄层灰岩；中统包括徐庄组、张夏组，厚240 m，下部为暗紫色云母页岩、砂岩夹薄层灰岩，上部则以厚层鲕状灰岩为主；上统包括崮山组、长山组和凤山组，厚280 m，以竹叶状薄板状灰岩为主，夹少量泥质岩。本系与下伏震旦系土门组为假整合接触。9震旦

21、系土门组(Z)：仅见于凫山南侧，厚约30余米，主要为灰黄色硅质灰岩。与下伏太古界为不整合接触。10太古界泰山群(Art)：总厚度大于6000 m。主要为一套深变质岩系及太古代晚期侵入岩(泰山期)。区内广泛分布。现将井田内的地层层序、时代、厚度、岩性及其分布范围等简述如下：1第四系(Q) m，东薄西厚。根据井田内对第四系进行了全取芯钻进的钻孔的岩性、颜色、物性特征等资料，第四系可分为上、中、下三组。(1)第四系上组 m。(2)第四系中组 m。(3)第四系下组 m。不整合2侏罗系上侏罗统(J3) m，由西北向东南逐渐变薄。剥蚀边界位于井田东南边界以外17线以南。蒙阴组按岩性特征分为上、下二个亚组，

22、下亚组含一、二、三段；上亚组含四、五段，分段叙述如下：(1)上亚组第五段：为较单一的灰、灰绿色粉细砂岩互层，以细砂岩为主，多为泥、钙质胶结，下部含数十米厚的叶肢介化石层，并常见鱼化石。第四段：为灰、深灰、灰绿色粉细砂岩互层，以粉砂岩为主，夹泥质粉砂岩、泥岩和较多的泥质条带，尤以下部为多，且常夹有紫灰色岩层。(2)下亚组第三段：主要为紫灰、暗紫色中、细粒砂岩，顶部含较多的粉、细砂岩，且常夹有灰及灰绿色岩层。本段中、下部侵入有灰绿色辉长岩层状侵入体，呈岩床存在，主要含角闪辉长岩及橄榄辉长岩等。岩浆岩顶底部及其邻近的本段砂岩内裂隙较发育，砂岩受岩浆岩烘烤而变硬，颜色变浅形成含水段。第二段：为暗紫、紫

23、红色细至中粒砂岩，下部夹泥岩薄层，底部处常含有砂砾岩或砾岩层。第一段：以砖红色粘土质细至中粒砂岩为主，含铁质，胶结较松散。底部常发育有一层砾岩，成分以石英岩为主，石灰岩次之，铁泥质胶结 ，较坚硬，具裂隙。不整合3二叠系(P) m，主要为一套紫红、灰绿等杂色铝质泥岩、粉砂岩和灰色粉砂岩等，含植物化石，底部含B层铝土岩。下石盒子组残厚约50 m。中上段以粉砂岩、泥岩、砂质泥岩、石灰岩和煤层的互层为特色，发育三灰和十下灰两层重要的灰岩，16上煤为重要的可采煤层。太原组中上段为重要的含煤地层。本系与下伏上石炭统地层呈整合接触。整合4石炭系上石炭统(C2) m，以杂色铝质泥岩为主，夹23层薄层灰岩。与下

24、伏中、下奥陶统为假整合接触。 假整合 5奥陶系中、下统(O12)区域上厚度约750m。为厚层状灰岩、豹皮灰岩及白云质灰岩等，为含煤地层的基底。含腕足类化石Strophomenoid(扭月贝类)等。井田地质构造济宁煤田位于华北地台鲁西台背斜的西南缘，在鲁西南断块坳陷济宁地堑的东部。根据地质力学观点，位于昆仑秦岭纬向构造带的东延北支部分，并处于和新华夏系第二沉降带的复合端。济宁煤田北部和南部分别为二个近东西向的地堑构造。北部为汶上宁阳地堑构造，南部为菏泽断层、凫山断层与单县断层所控制的成武鱼台地堑构造。它们成东西向延展、横贯于济宁煤田的北部和南部。煤田东部为滋阳背斜、兖州向斜、滕县背斜构成的NE向

25、褶曲组，西部为NNE向的巨野向斜。在煤田区域构造特征方面，无论褶曲或断裂构造均与其所处的大地构造位置、区域构造单元的相互组合及其变化等有着较明显的规律性。三井田位于南北向的济宁地堑构造内，位于济宁煤田(东区)的中南部。东西二侧分别为南北向的区域性断裂孙氏店断层和济宁断层，井田内断层则以受此区域性断裂控制的南北向断层为主。井田的褶曲形态北部以宽缓褶曲为特点，往南逐渐转成北东向、向北西倾伏的单斜构造。三井田煤系赋存特点是，东部及东南部浅，西部深。由北至南为一近南北走向、向西倾伏逐渐转成北东走向向北西倾伏的单斜构造。浅部具宽缓褶曲的特点，形成次一级的向背、斜构造。地层倾角平缓，一般在59左右，唯东部

26、孙氏店支一断层西侧，因受断层牵引影响，倾角局部以上。井田内褶曲构造因地层倾角平缓，褶曲幅度又不大，所以形态不甚明显。济三井田以南北向断层为主。如孙氏店断层、孙氏店支一断层、北王断层、八里铺东断层和八里铺西断层等。且多为东升西降的西倾正断层，使本区地层自东向西呈台阶式下降，控制着本区的主要构造形态。也发育有南北向的东倾正断层，如F8断层、KF7断层与董庄断层等，与西倾正断层间构成小的地堑、地垒构造。其次尚发育有一组北东东至东西向的正断层，如C17-2断层与泗河口断层等。但在济三井田内分布较零散，不占主导地位。井田内断层以正断层为主，也见有少数较小落差的逆断层，落差一般在10 m以下。唯井田西南部

27、的C19-16断层为一落差较大的逆断层，3上煤重复，落差达30 m。经资源勘探、地震探测、建井时期开拓，由钻孔资料、地震解释资料和开拓开采实际揭露资料证实，井田内发育褶曲构造，在煤层底板等高线图上显示出褶曲的基本形态，但由于地层倾角不大，褶曲幅度较小，因而褶曲宽缓。图3-5基本展示出了井田内褶曲的分布特点和延展方向。济三井田内褶曲发育特点，反映了褶曲形成受构造应力作用的特点，褶曲是井田内煤层产状变化表现出的地层走向变化规律，可以看出，褶曲不是在一期构造运动中形成的，至少遭受南北向挤压和北东-南西向挤压两次挤压作用的影响。但是，井田内的褶曲是煤田区域构造的次级构造，可能是井田外围大型断裂构造的派

28、生构造。井田地层总体倾角平缓，褶曲构造不甚发育，褶曲幅度不大。图1-2-1 m。总体上东部薄，西部厚(图3-10)。岩性以橄榄辉长岩为主，也有角闪辉长岩等。灰绿色，等粒状晶质结构，岩层中部颗粒较粗，结晶及自形程度好。据薄片鉴定资料，主要矿物为基性斜长石(拉长石)、辉石、橄榄石及角闪石，副矿物有少量磷灰岩、磁铁矿及黑云母等。岩石因次生蚀变，橄榄石有蛇纹石化，辉石、角闪石发生绿泥石化。在济宁矿区总体详查阶段，岩浆岩曾采样测定过绝对年龄。据二机部第三研究所同位素地质研究室对细粒橄榄辉长岩中的黑云母进行钾-氩法同位素地质年龄测定，其年龄值为1.064亿年，地质时代相当于中生代末期的早白垩世。岩浆活动与

29、构造运动密切相关。鲁西南地质构造形态于中生代形成雏形，新生代喜山期使之加强而形成现今构造格局。即上侏罗统红色砂岩沉积之前，煤系地层已有轻度褶曲，表现为井田北部石盒子组地层保存厚、南部薄，这是燕山运动第一幕；随着上侏罗统红色砂岩的沉积，煤系及红层发生褶曲，并伴随有岩浆活动，形成辉长岩等呈层状侵入于红色砂岩上部，这是第二幕，也是较强的一幕。岩浆岩体自西向东侵入；其后随着地应力的变迁，产生有北西轻微褶曲的干扰和较强烈的断裂活动。井田内尤以南北向、向西倾的断层为主，它们切断了奥陶系灰岩至上侏罗统红色砂岩地层及岩浆岩层状侵入体，这是燕山运动晚期至喜山运动所致。到目前为止，井田内尚未发现岩溶陷落柱。图1-

30、2-2井田水文地质特征济宁煤田处于东起峄山断层、西至济宁断层、北起长沟断层、南至凫山断层的区域水文地质单元的西部。该水文地质单元面积约2000 km2，东部为兖州煤田，西部为济宁煤田，北部为曹洼奥灰水源地(奥灰地下水年可开采量为7104 m3105105 m3/d)。区内主要河流有泗河、京杭运河、白马河、洸府河等，自北向南流入南阳湖。东南部为寒武系灰岩裸露区，形成凫山，边缘有零星奥灰出露；北部滋阳山为奥灰零星露头。除凫山和滋阳山外，区内全部被第四系覆盖，地表水对矿井开采无影响。区域水文地质特征主要取决于边界条件、奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层、第四系孔隙含水层和粘土类隔水层这三者的水文地质特征。区域

31、范围内奥陶系灰岩具有裸露型、覆盖型、埋藏型，是一个边界条件比较明显，具有地下水循环应有的补给、径流、排泄条件在内的完整的水文地质单元。裸露区岩溶化严重，有接受大气降水和地表水补给的方便条件，地下水动态变化大，主要分布在北部滋阳山和南部凫山出露区，面积较小。覆盖区岩溶裂隙比较发育，具有经常接受第四系孔隙水补给的条件，富水性比较强。在兖州煤田之外与济宁煤田以东范围内均属覆盖区。覆盖区绝大部分属级富水区(1q10 L/sm)，南部有长达30 km的级强富水区(q10 L/sm)，该富水带以北和以南的地下水均流向本区，属强径流带。埋藏区深埋于石炭二叠系之下，不具备接受大气降水、地表水和第四系孔隙水补给

32、的条件，富水性较弱。兖州煤田内奥灰埋藏区绝大部分属q15001447(11)126014601359(23)114012701201(4)109011551125(6)119515001334(7)111013301164(10)111013351200(17)106012151154(15)(二)煤的元素分析1元素组份 %。各煤层元素组分见表1-表1-3-5 项目煤层元素组份(%)CdafHdafNdafOdaf+Sdaf3上3下610下12下15上16上172其它有害元素井田内除6、10下、12下煤为低磷外，其余煤层磷的含量级别为特低。脱磷系数见表1-表1-3-6 煤层3上3下610下12

33、下15上16上17脱磷系数 mg/kg，均在8 mg/kg以下，符合酿造和食品工业用煤要求。氟的含量约为25 mg/kg。(三)煤的灰成份及其特征各煤层的灰成份主要由二氧化硅、三氧化二铝、二氧化钛等酸性矿物组成，酸性矿物总量与煤的灰份产率关系密切，并按煤层顺序呈自上而下变小的规律。山西组煤层的灰熔融性(ST)均大于1250C，为高熔难熔灰份，太原组煤层均为以低熔为主的低高熔灰份。井田内四个主采煤层共做八个灰粘度样，经综合分析认为，煤在作为工业锅炉用时，小于50、100、250泊的排渣温度应大体上符合表1-表1-3-7 小于50、100、煤层灰粘度3上3下16上、17250泊1600138013

34、30100泊16251440139050泊164014901500根据煤灰的化学成份计算确定的结焦指数和结渣指数(表1-3-8)表明，各煤层的结污类别属低的；结渣类别3上、3下煤属低的，16表1-3-8 煤层3上3下16上17酸性矿物总量(SiO2+Al2O3+TiO2)%碱性矿物(Fe2O3+CaO+MgO+K2O+Na2O)%碱酸比/Na2O含量%结污指数Na2O结污类别低的低的低的低的结渣指数St，d结渣类别低的低的严重的严重的(四)煤的工艺性能1煤的结焦性 mm，粘结指数101.070.4，为强粘结性煤。从煤的成焦率和低温干镏的半焦产率和焦渣特征看(表1-表1-3-9 煤层项目3上3下

35、610下12下15上16上17GRI焦渣待征5656566756676757成焦率(%)70半焦率(%)2炼油性 %，为以富油为主含少量高油的煤层。太原组除12下煤含有较少富油点外，其余全部为高油煤。3气化性各煤层二氧化碳分解率(表1-3-10)较清楚地表明，3上、3下、17煤的各温度分解率相差不大，16上煤分解率均比上述三层煤低。试验温度900950 C的二氧化碳分解率均小于60表1-3-10 各煤层二氧化碳分解率表 温度C煤层8509009501000105011003上3下16上17山西组煤大于6 %，3上煤为中等结渣煤，3下煤为以中等到强结渣煤为主的中等难结渣煤。太原组16上、17煤的

36、结渣率多大于25 %，为强结渣煤，因此给气化和部分工业锅炉用煤带来较大困难。主采煤层的结渣性汇总资料见表1-表1-3-11 流速m/s煤层3上3下16上174可磨性主采煤层的可磨性系数变化在5067之间(表1-表1-3-12 煤层3上3下16上17可磨性系数HGI505953(4)556760(6)596260(3)596160(2)(五)煤的分类按中国煤炭分类标准(GB5751-86)，以精煤挥发分产率(Vdaf)和粘结指数(GR.I)为主要指标结合胶质层厚度(Ymm)和奥亚膨胀度(b )为辅助指标，本区煤类划分结果为：3上、3下、6、10下、12下煤以 QM45 为主，3上、3下煤零星分布

37、有QM44和1/3JM35；10下、15上煤有QF46点出现；16上煤以QM45为主，QF46次之；17煤以QF46为主，QM45次之。1.煤的可选性井田内共采32个煤层点样做组孔和单孔简易可选试验10件，其中3上煤3件，3下煤5件，16上、17煤各1件，具体采样钻孔见表1-表1-3-13 煤层钻孔样号(钻孔)3上C3-1081选3上(C4-9、C6-9、C8-1)C8302 (C5-15、C6-14、C8-7、C8-11)3下C3-10、C6-1、C6-9、C10-480群选3下(C2-1、C3-3、C4-3、C7-2、C9-5、C12-2)16上81简选16上(C4-7、C5-11、C8-

38、12、C8-1、C8-4、C9-11、C10-1)1781简选17(C4-7、C5-11、C5-12、C8-1、C8-4、C9-11、C10-1)(一)原煤筛分 mm四级进行筛分，求得各级粒度级别的产率和质量(表1-3-14)，3下煤群孔可选性试验入筛煤重56(二)煤粉筛分与浮沉 %。在各级小筛分产率中4080网目两粒级占全样的57 %(见表1-煤粉浮沉以-1.4级精煤为主，山西组煤层占60 %以上，太原组煤层占70 % 以上(表1-3-16)。表1-3-14 煤层粒度(mm)3上3下16上17产率Ad产率Ad产率Ad产率Ad136631040合计100.00表1-3-15 煤层网目(mm)3

39、上3下16上17产率(%)Ad(%)产率(%)Ad(%)产率(%)Ad(%)产率(%)Ad(%)2040406060808010010012012020040095有爆炸危险性S231740095有爆炸危险性表1-3-24 煤层原样(C)氧化样(C)还原样(C)T(C)自然发火等级结论3上323353326(14)298341325(14)334355344(14)84319(14)(1)(3)(5)(5)极易自燃不自燃3下326350338(32)315340330(31)335355346(32)12716(39)(1)(20)(11)易自燃不自燃6333341337(3)31533232

40、6(3)339347342(3)92516(2)(1)不易自燃不自燃10下327332330(6)305326317(7)330340336(7)142518.9(7)(7)不易自燃12下318339331(8)294330313(8)332347341(8)174427.3(8)(1)(2)(5)极易自燃不易自燃15上323338331(10)295330315(10)327342335(10)94019.3(10)(1)(8)(1)易自燃不自燃16上326345335(19)310338323(19)332353340(19)83017.1(19)(1)(14)(4)易自燃不自燃17322

41、345333(18)311336322(18)330350341(17)72417.1(18)(16)(2)不易自燃不自燃通过煤科总院抚顺分院对济宁三号煤矿目前生产的3上及3下煤自燃倾向性鉴定，济宁三号煤矿目前开采煤层为二类自燃煤层(表1-表1-3-25 煤层水份ad(%)灰份Ad(%)挥发份Vdaf(%)全硫St,d(%)真密度TRD(g/cm3)吸氧量(ml/g干煤)自燃倾向等 级3下/二类自燃3上/二类自燃利用西安科技大学煤低温自然发火实验台，济宁三号煤矿煤样在实验条件下进行自然发火实验测试，煤样自燃特性参数及发火期见表1-表1-3-26 项 目参数实验条件实验台号XK-IV型实验时间2

42、000.910煤样平均粒度(mm)煤样空隙率实验起始温度(C)供风量(m3/h)特征温度矿井地温(C)2530临界温度(C)7080干裂温度(C)100110冒青烟温度(C)310冒浓烟温度(C)40实验最短自然发火期(d)36升温速度T (C/h)放热强度q0 (10-5Jcm-3s-1)耗氧速度V0(10-11molcm-3s-1)CO产生率Vco(10-1molcm-3s-1)CO2产生率Vco2 (10-11molcm-3s-1)出现等标志气体C出现等标志气体C极限漏风强度(10-2cm3cm-2h=2mT=30下限氧浓度Cmin(%)h=1mT=30最小浮煤厚度hmin(m)Q=/s

43、T=30由于济宁三号煤矿投产时间短，尚未出现自然发火事故。据兖矿实际统计资料，在正常情况下，综放面月均推进度一般都在62173 m之间，而漏风“三带”之前两带(即散热带和可能自燃带)宽度之和在70151 m之间，因此，只要综放面正常回采，自燃带未及发火就已进入窒息带，难以发火，即工作面采空区自然发火危险性相对较小。2 井田境界和储量 井田境界井田范围东以孙氏店断层为界；西以3上煤的-1000m等高线垂切至各煤层为界；北以3910000纬线与济宁二号煤矿相毗邻；南以3902500纬线与王楼煤矿分界；东南以16上煤-350 m等高线、C17-2断层、C16-1和 C15-2号孔连线及孙氏店支一断层

44、与泗河煤矿分界。开采界限井田内主要含煤地层自上而下分别为山西组和太原组。 m。主要由浅灰、灰白及灰绿色砂岩，深灰、灰黑色粉砂岩、泥岩及煤层组成。含煤4层(1、2、3上和3下煤)，可采煤层2层(3上、3下煤)，尤以3下 m。由深灰色、灰黑色粉砂岩、泥岩、灰色砂岩、石灰岩及煤层组成。含煤层22层，分别为4、5、6、8上、8下、9、10上、10下、11 、12上、12中、12下、14、15上、15下、16上、16下、17、18上、18中、18下和19煤，其中6、10下、12下、15上、16上和17煤等6层煤层为可采或局部可采煤层。各主要煤层的稳定程度为：3上为不稳定煤层，6、10下、12下和15上煤

45、为极不稳定煤层，3下和17煤为较稳定煤层，16上为稳定煤层。本矿井设计只考虑3下煤，16上煤作为矿井的远景开发煤层。井田尺寸 km，最小长度 km，平均长度 km。井田倾斜方向的最大水平 km，最小水平 km，平均水平长度为 km。 。井田的水平面积按下式计算：SHL (2-式中： S井田的水平面积，m2； H井田的平均水平长度，m； L井田的平均走向长度，m。则井田的水平面积为：S (km2)井田赋存情况示意图如图2-图2-1 矿井地质资源量储量计算基础矿井储量是矿井开发和各项建设工作的客观基础条件，因此，对储量的圈定与计算必须以十分认真的态度，严肃对待。为保证储量具有足够的可靠性，在进行矿

46、井储量技术时，应按照下列步骤进行。 原始资料的检查储量是确定矿井生产能力的基础。因此，首先对计算储量用的各类原始地质资料进行全面的研究和审核。 确定勘探类型并选择不同储量级别的勘探密度当对勘探工程作出可靠性的评价以后，应根据规范中对勘探区的构造复杂程度及煤层稳定程度，确定勘探类型与选择不同储量级别的勘探密度，以此编制储量计算平面图。 确定不同储量级别的边界线按照不同的煤层，参照其勘探类型规定的各级储量计算所需要的勘探密度，结合设计矿井的具体地质条件，分别确定其不同储量级别的边界线。 选择储量计算的方法根据地质构造、煤层变化、勘探工程等情况，结合煤矿设计的具体要求，选择合理的储量计算方法，以保证

47、计算出的储量可靠，满足设计要求。2.2.2矿井地质资源/储量本区以气煤为主，有部分气肥煤，属炼焦配煤。煤层倾角一般在15 m，煤层灰分40 %。参加资源储量估算的煤层有3下煤和16上煤。估算范围为采矿许可证及根据煤层地质条件界定的济宁三号煤矿全区范围，东起孙氏店支断层东部风氧化带，西至3上煤-1000 m底板等高线垂切，北起3910000纬线，南至3902500纬线。采用地质块断法计算矿井地质资源量，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，在圈定的块段法范围内可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。煤层储量的计

48、算公式为：（公式2-2-1、分别为各块段的储量，万t ；、. 分别为各块段的面积，m2；、.分别为各块段内煤层的平均厚度；、分别为各块段内煤层的容重，3下 t/m3，16下6 t/m3；块段的面积S必须采用真面积（即煤层斜面积）。用煤层底板等高线上的水平投影面积换算成真面积。 （公式2-2-2式中 s真面积，m2； 水平投影面积，m2 ； 煤层倾角，采用块段内的平均倾角，（）； 根据地质勘探情况，将矿体划分为12个块段（见图2-1-1），在各块段范围内，用算术平均法求得每个块段的储量，煤层总储量之和。表2-2-1 济宁三号煤矿3下煤和16下煤地质资源量计算表地质块段区域块段投影面积平均倾角（）

49、块段实际面积平均厚度煤层容重块段地质储量蓝色绿色紫色灰绿色5.89深黄色咖啡深红浅黄真红左上角最大最上面中心黑灰煤区边界总计/平均同理，利用地质块断法计算得16上地质资源量为372654741.43 t，煤层平均厚度为5.33 m。总地质资源量为8 t。2.3 矿井工业资源/储量根据钻孔布置，在矿井地质资源量中，60%是探明的，30%是控制的，10%是推断的。根据煤层厚度和煤质，在探明的和控制的资源量中，70%是经济的基础储量，30%是边际经济的基础储量，则矿井的工业资源/储量由式(2-3-1)Zg=Z111b+Z122b+Z2M11+Z2M22+Z333k (2-3-1式中： Zg矿井工业资

50、源/储量； Z111b探明的资源量中经济的基础储量； Z122b控制的资源量中经济的基础储量； Z2M11探明的资源量中边际经济的基础储量； Z2M22控制的资源量中边际经济的基础储量； Z333推断的资源量。Z111b860%70%354745826.43 tZ122b844632830%70%177372913.22 tZ2M11860%30%152033925.61 tZ2M22830%30%76016962.81 t由于地质条件简单，k在0.8以上取值。Z333k810%k67570633.61 tZgZ111bZ122bZ2M11Z2M22Z333k +1+827740261.67

51、t2.4 矿井设计资源/储量矿井设计资源/储量按式(2-3-1)Zs(ZgP1) (2-4式中：Zs矿井设计开采储量； P1 断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建（构）物煤柱等永久煤柱损失量之和。本井田中永久煤柱损失主要有：地面工业广场保护煤柱、井田境界煤柱损失和断层保护煤柱等。井田境界煤柱和断层保护煤柱取40 m。1）井田边界煤柱可按式(2-3-2)计算 Z=LbMR (2-4式中：Z井田边界煤柱损失量，t； L井田边界长度，m； b井田边界煤柱宽度，40 m； M煤层厚度；分别为6.63 m和5.33 m； R煤的容重 t/m3。则井田边界煤柱损失量为：Z1=LbMR=28461.89

52、40(3)=18 t2）断层保护煤柱同理可用可式(2-3-2)则断层保护煤柱损失量为：Z2=LbMR= (11241.27+ )40(6.63+5.33)2 =20507253.4 t3）地面工业广场保护煤柱煤矿设计规范中若干条文修改决定的说明中第十五条关于减少广场占地问题中，工业场地（包括选煤厂）占地面积指标应控制在表2-1的范围内。表2-4-1 井型（万吨/年）占地面积指标（公顷/10万吨）240及以上120-18045-909-30工业场地的布置应结合地形、地物、工程地质条件及工艺要求，做到有利生产，方便生活，节约用电。经设计验算，矿井的设计生产能力为6.0 Mt/a以内。取地面工业广场

53、需要保护的尺寸为：长宽=500400=200000m2的矩形，工业广场的中心处在井田走向的中央，主井、副井及风井，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15 m。3下煤平均倾角6.37，松散层厚度约为133252 m，移动角=50，基岩走向移动角=70，下山移动角=73，上山移动角=-15=58。工业广场按级保护围护带宽度为15 m。工业广场保护煤柱如图2-4-1。则3下煤工业广场保护煤柱压煤量为：Z3=1/2（AD+BC）hmr (2-4-3式中： AD工业广场保护煤柱梯形的下底，m； BC工业广场保护梯形的上底，m； h工业广场保护梯形的高，m； m煤层的厚度，m；

54、 r煤的容重，m。 代入数据得：Z3=（+1083.1）1158.1/26.631.36=4 t由于工业广场布置在断层上方，所以应去掉部分断层保护煤柱：Z3去=LbMR= 1158.1 401.362=9 t同理：Z16=（1333.4+ 1204.3）1315.5/25.331.36= 12099495.3 tZ16去=LbMR= 1315.5 40 t总上，矿井设计资源/储量：Zs(ZgP1)20507253.44+912099495.3+ t图2-42.5 矿井设计可采储量矿井设计可采储量按式(2-5-1Zk=(ZsP2) C (2-5-1式中： Zk矿井设计可采储量； P2工业场地和主

55、要井巷煤柱损失量之和； C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 %。其中P2按矿井设计资源/储量的2 %估算，则：Zk(2 %)75 %= t3 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330 d计算，矿井每昼夜净提升时间为16个小时。所以，本矿井设计年工作日数为330 d。工作制度采用“四六制”，每天四班作业，三班生产，一班检修，每班工作6小时。 矿井设计生产能力及服务年限由煤炭工业矿井设计规范规定：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

56、、技术装备、煤层及采煤工作面生成能力、经济效益等因素，经多方案比较后确定。矿区规模可依据以下条件确定：1、资源情况：矿井地质构造简单，储量丰富，煤层赋存稳定，开采条件优越，应将矿井定为较大的井型；煤田地质条件复杂，储量有限，则不能将矿井规模定的太大；2、开发条件：包括矿区所处的地理位置，交通是否便利，用户，供电，供水，建筑材料及劳动力来源等；3、国家需求：对国家煤炭需求量（包括煤质、产量等）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。针对济宁三号煤矿地质构造简单，储量丰富，煤层赋存稳定，开采条件优越，技术装

57、备先进，经济效益好，煤质本区以气煤为主，有部分气肥煤，属炼焦配煤。矿区交通便利，生活条件优越，供电、供水方便，宜建大型矿井。结合本矿实际和当前技术水平，为了更好的发挥煤炭资源的经济效益，采用综采放顶煤的开采方法。本矿储量丰富，按照矿井设计规范规定，将该 矿井生产能力预定为6.0 Mt/a。矿井的设计服务年限T可按下式计算： (3-式中： T 矿井服务年限，a； Zk 矿井可采储量，万t；A 矿井生产能力，万t/a； K 储量备用系数，根据3下煤层赋存情况及水文、构造分析，并与邻近矿比较，两煤层的实际结果不会变化太大，因此设计取储量备用系数K=1.30。由前面计算可知：ZK=563.190 Mt

58、，则：T=563.190/ (1.3) =72.20 a70 a 按设计手册规定：新设计的 Mt吨的大型矿井服务年限应大于70年。本设计服务年限为72.20 a，是符合要求的。即本煤矿的服务年限约为72.20 a。经计算，矿井第一水平（3下煤）服务年限 a，能够符合要求。矿井服务年限必须与井型相适应，我国各类井型的矿井和第一水平的设计服务年限如表3-1所示。表3-2-1 矿井设计生产能力/万ta-1矿井设计服务年限/a第一开采水平服务年限/a煤层倾角煤层倾角煤层倾角45600及以上7035300500603012024050252015459040201515930各省自定4 井田开拓 井田开

59、拓的基本问题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、位置、数目及相互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式进行技术经济比较，才能确定。井田开拓主要研究如何布置开拓巷道问题，具体有下列几个问题需要认真研究。1、正确的确定井筒的形式、数目和配置，合理选择井筒及工业场地的位置；2、正确的确定矿井的生产能力，合理确定开采水平的数目和位置；3、正确地布置运输、回风大巷，井底车场及其它硐室；4、正确划分阶段、盘区和采区，合理确定阶段高度和开采水平的数目；5、正确

60、确定矿井开采顺序及其配采关系，做好采区和开采水平的接替，以保证矿井的均衡生产；6、进行矿井开拓延深、深部开拓及技术改造；7、合理确定矿井通风、运输及供电系统。确定开拓问题，需要根据国家政策，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方案。在解决开拓问题时，应遵循下列原则：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、合理集中开拓布署，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