《采礦學(xué)》—興隆莊煤礦課程設(shè)計說明書

1、目錄目錄1 礦井概況與地質(zhì)特征礦井概況與地質(zhì)特征 .11.1 礦井概述.11.1.1 地理位置與交通.11.1.2 動力供應(yīng).11.1.3 地形與河流.21.1.4 氣象.21.1.4 自然地震.21.2 井田地質(zhì)特征.21.2.1 地質(zhì)特征.21.2.2 構(gòu)造特征.41.2.3 水文地質(zhì).41.2.4 開采技術(shù)條件.41. 3 煤層特征 .51.3.1 煤質(zhì)特征.52 井田境界和儲量井田境界和儲量 .72.1 井田境界.72.1.1 井田劃分的依據(jù).72.1.2 井田邊界.72.1.3 開采界限.72.1.4 井田尺寸.72.2 礦井工業(yè)儲量.82.2.1 儲量計算基礎(chǔ).82.2.2 工業(yè)儲

2、量計算.92.3 礦井可采儲量.102.3.1 安全煤柱留設(shè)原則.102.3.2 礦井永久保護煤柱損失量.102.3.3 礦井可采儲量.123 礦井工作制度、設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限礦井工作制度、設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 .133.1 礦井工作制度.133.2 礦井設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限.133.2.1 確定依據(jù).133.2.2 礦井設(shè)計生產(chǎn)能力.133.2.3 礦井服務(wù)年限.133.2.4 井型校核.144 井田開拓井田開拓 .154.1 井田開拓的基本問題.154.1.1 確定井筒形式、數(shù)目、位置及坐標(biāo).154.1.2 工業(yè)場地位置、形狀和面積.164.1.3 階段劃分和開采水平設(shè)置及參數(shù).1

3、64.1.4 開拓方案及經(jīng)濟技術(shù)比較.18課程設(shè)計總結(jié)課程設(shè)計總結(jié) .2111 礦井概況與地質(zhì)特征礦井概況與地質(zhì)特征1.1 礦井概述礦井概述1.1.1 地理位置與交通地理位置與交通興隆莊礦井位于山東省兗州市境內(nèi)，井田橫跨兗州、曲阜兩市。津浦鐵路干線縱貫井田東北部，兗濟鐵路從井田北側(cè)向西延伸，兗石鐵路自井田南側(cè)向東延伸，西接京九線，東至石臼所新港，礦區(qū)鐵路經(jīng)大東章集配站與津浦鐵路相接。公路四通八達，104 國道沿井田東部通過，兗濟公路沿井田西部通過，兗鄒公路貫穿井田范圍，區(qū)內(nèi)地勢平坦，交通十分方便。礦井北距兗州市 8 km，東距程家莊 2.1 km，東南距鄒城市 14 km。礦井交通位置圖見圖

4、1-1。南屯煤礦田莊井田太平煤礦鮑家店煤礦新集井田落陵煤礦東灘煤礦里彥煤田唐村煤礦曲阜區(qū)興隆莊煤礦北宿煤礦楊村煤礦楊莊煤礦本礦井其它生產(chǎn)礦及曲阜區(qū)北兗州市鄒城市里 程 表到 站公 里濟南青島徐州上海石臼所156649162818298徐州連云港石臼所港兗州煤田臨沂陶棗青島新汶淄博肥城濟南煙臺渤 海嶧山斷層津浦鐵路兗新鐵路黃河黃海滋陽斷層圖 1-1 礦井交通位置圖1.1.2 動力供應(yīng)動力供應(yīng)礦井供電系統(tǒng)共有兩個電源，分別來自濟寧電業(yè)局的馬青變電站和興隆莊煤泥自備熱電廠。來自馬青變電站的電源線路共有兩回，線路電壓等級為 35 kV，導(dǎo)線型號2LGJ-185。運行方式為：一回運行，一回帶電熱備用。來

5、自興隆莊煤泥自備熱電廠的電源線路共有三回。一回為 6 kV 電源線路，導(dǎo)線型號為 YJLV-3150-6，6 條并用；另兩回 35 kV 電源線路，導(dǎo)線型號分別為 YJV22-1150-35 和YJV22-1240-35。1.1.3 地形與河流地形與河流區(qū)內(nèi)為第四系沖積平原，地形平坦，由東北向西南逐漸降低，坡度極為平緩。地面標(biāo)高變化于+52 m+44 m 之間，井口附近地勢較高，工業(yè)廣場標(biāo)高為+49.20 m。除特大洪水外，一般不受威脅。區(qū)內(nèi)有泗河縱貫全區(qū)。泗河全長 142 km，河寬 1001000 m，流域面積 2590 km2，最大流量 3380 m3/s；流經(jīng)本區(qū) 3層煤隱伏露頭的部分

6、地段，向西南注入南陽湖，屬一季節(jié)性河流，與第四系潛水有一定的水力聯(lián)系。1.1.4 氣象氣象本區(qū)為溫帶半濕潤季風(fēng)區(qū)，屬大陸與海洋間過渡性氣候，四季分明。據(jù)濟寧、兗州、鄒城氣象站 19592001 年的觀測資料，年平均氣溫 14.1，氣溫最低月為元月，平均氣溫-2。最高氣溫為 7 月份，平均氣溫 29，最高可達40以上。年平均降雨量 712.7 mm，年最小降雨量 347.90 mm，最大降雨量1179.3 mm。雨季多集中在 78 月，有時延至 9 月，其降雨量約占全年降雨量的 65%。年平均蒸發(fā)量 1884.8 mm，最大蒸發(fā)量多在 47 月，約占全年蒸發(fā)量的 45%。風(fēng)向頻率多為南及東南風(fēng)，

7、年平均風(fēng)速 2.73 m/s，極端最大風(fēng)速 24 m/s，最大風(fēng)速的風(fēng)向多為偏北風(fēng)。結(jié)冰期由 11 月至翌年 3 月，最大凍土深度0.45 m，最大積雪厚度 0.19 m。1.1.4 自然地震自然地震兗州市的地震烈度為 7 度。據(jù)中國地質(zhì)資料年表記載，本區(qū)地震活動性不強。但本區(qū)無感地震頻發(fā)。據(jù)記載，充州、鄒縣共發(fā)生地震 36 次（截止1999） ，其中破壞性地震 7 次。1.2 井田地質(zhì)特征井田地質(zhì)特征興隆莊井田位于兗州煤田東北隅，屬全隱蔽井田。北部以滋陽斷層為界，南鄰鮑店井田，東接?xùn)|灘井田，西靠楊村井田，西北以兗州城安全煤柱接上組煤層露頭為界。1.2.1 地質(zhì)特征地質(zhì)特征兗州煤田為一軸向北東

8、、向東傾伏的不對稱向斜。興隆莊煤礦位于兗州向斜的北翼，為一走向北東北西，傾向南北北東，傾角 214的單斜構(gòu)造。主要含煤地層為下二疊統(tǒng)山西組和上石炭統(tǒng)太原組，煤系和煤層沉積穩(wěn)定，為華北型含煤巖系, 無巖漿侵入，平均厚度 310 m，全部為第四系沖積層所覆蓋，井田地質(zhì)綜合狀況如圖 1-2。32煤0 2.200.8480.9955.50 120.80整合0.60 19.805.50分界砂巖上段由雜色泥巖、中、細砂巖組成。綜合柱狀1:500煤層標(biāo)志層 名稱層間距（m）巖 性 特 征整合不整合不整合 以紫紅色厚層細砂巖或中、細粒砂巖為主，間夾細砂巖與泥巖互層，下部巖性松散，底部偶見薄層底礫巖，本組地層僅

9、分布在井田的東部邊緣。 為灰色、紫色等雜色泥巖、砂質(zhì)泥巖，顆粒不均。本組地層僅在井田北部的83號孔和84號孔附近有殘留以雜色粘土巖為主，間夾灰灰綠色薄層粗、中、細砂巖及粉砂巖。偶見大羽羊齒、科達木等植物化石。底部普遍發(fā)育一層灰灰白色粗砂巖或含礫粗砂巖，孔隙大，硅質(zhì)接觸式膠結(jié)，巖性穩(wěn)定，可作為對比標(biāo)志。32 1.070 3.28十 灰15 煤0 1.100.61 八灰0 4.041.769.263.60 24.802.50 25.1410.000.410 1.45七灰7.685.71 10.53 0.620 1.1710 煤3.90 23.8515.398 1010 七八九15 三五灰0 4.6

10、01.2017.668.35 25.24粉砂巖為主，含煤7層，其中16上、17層煤穩(wěn)定可采。 十下：淺灰灰色石灰?guī)r，巖溶裂隙較發(fā)育。 上段以深灰色粉砂巖、泥巖為主，下段以灰色細砂巖及灰綠色中砂巖為主，共含薄煤12層，灰?guī)r6層，其中五灰層位穩(wěn)定，十上灰?guī)r較穩(wěn)定。三灰：灰深灰色石灰?guī)r，巖溶裂隙較發(fā)育。654 由暗灰灰黑色粉砂巖、泥巖組成，含薄層煤三層，第二層灰?guī)r較少見。整合下段為含煤段發(fā)育有第2、3層煤，其間為灰灰白色厚層中砂巖夾粉細砂巖，構(gòu)成 3煤頂板砂巖。下部為灰深灰色細、中砂巖或粉砂巖，為3煤底板砂巖。5.181.27 6.64三灰5.32 15.5610.116煤0 0.970.6836.

11、1924.15 46.348.282.30 10.653煤14.95 42.8529.75假整合7.24 8.677.93 淺灰青灰色石灰?guī)r，上部夾薄層鋁質(zhì)泥巖，頂部巖溶裂隙較發(fā)育。1.70 9.354.434.641.40 12.1012.32 25.9117.59 灰乳白色石灰?guī)r及雜色鋁質(zhì)泥巖為主，含薄煤一層，底部為鐵質(zhì)巖或鋁質(zhì)巖。十四灰?guī)r溶裂隙較發(fā)育。5.78 12.557.95整合十四灰1.71 4.513.16十三灰0.45 104.481.460.13 5.7十二灰五9十五十四十三十二 1817十一 16十 1.000.50 1.2917煤 16 煤1.090.60 2.35十 灰

12、2.56 10.705.13 2.40 27.9019.557.00 28.2718.07厚度(m) 第二段：由淺灰色、灰綠色、雜色粘土及中細砂質(zhì)粘土等組成，分布穩(wěn)定。32.3 15.0 32.9 第四段：由土黃色或褐黃色粘土和粉砂質(zhì)粘土等組成，分布較穩(wěn)定。第一段：以含粘土的中、粗砂及砂礫為主，中夾粘土透鏡體。 第三段：由深黃色或深褐色細砂以及粘土、砂質(zhì)粘土、粘土質(zhì)砂（砂礫）等相間組成。第五段：由棕黃色為主的粘土、砂質(zhì)粘土、粘土質(zhì)砂（砂礫）、砂（砂礫）層等相間組成。其中粘土類約占68%。砂土類由長石、石英組成，松散。40.0539.80 57.2012.5 41.052.1 117.1地層厚度

13、（m）地 層 系 統(tǒng)界系 統(tǒng) 組235.29132.40186.27新生界系四第Q中生界系羅侏J上統(tǒng)J30 392.23上統(tǒng)P2上石盒子組P210 79.90二疊系P下統(tǒng)P1下石盒子組21P 0181.88 60.00 山西組P11132.3977.43152.91太原組本溪組上統(tǒng)2CC系炭石古生界系陶奧O中下統(tǒng)O2O1173.78148.53185.1320.0228.8537.9725.20 4第四系厚度在 132.4235.29 m 之間，平均厚度 184.08 m，分上中下三組，以粘土、砂質(zhì)粘土，含粘土的砂（礫） ，或砂（礫）等相間組成，不整合于侏羅系之上。侏羅系的上侏羅統(tǒng)，最大殘厚

14、330.46 m，僅保留于本區(qū)東南部的邊緣地段，由紫紅色細砂巖或中細粒砂巖，間夾細砂巖與泥巖互層所組成，底部偶見礫巖，與二疊系成不整合接觸。二疊系之石盒子組最大殘厚 181.88 m，一般厚度 60 m 左右，以粘土巖為主，間夾細砂巖，其底部全區(qū)普遍發(fā)育著一層粗砂巖或含礫砂巖，孔隙度大，硅質(zhì)接觸式膠結(jié)，巖性穩(wěn)定，整合于主要含煤地層山西組之上。二疊系山西組厚 84.82152.91 m，一般厚為 129.62 m，為本煤田的主要含煤地層， 含有不可采的 2 層煤和穩(wěn)定可采的 3 層煤，其中 3 層煤是井田的主采煤層，煤層底部多為細砂巖、粉砂巖互層，有時相變?yōu)橹猩皫r，整合于石炭系之上。上石炭系的太

15、原群厚 148.53185.13 m，一般厚度 173.42 m，以粉砂巖和泥質(zhì)巖為主，間加中砂巖、粘土巖、薄層灰?guī)r及煤層組成，共含煤23 層，均不可采。中石炭系本溪群厚 21.4936.00 m，一般厚度 28.75 m，以灰?guī)r為主，假整合于奧陶系之上。奧陶系馬家溝統(tǒng)總厚 725.20 m，以石灰?guī)r為主，有裂隙和洞穴，與下覆寒武系呈整合接觸。1.2.2 構(gòu)造特征構(gòu)造特征井田位于兗州向斜的北翼。為一傾向南東至北東,傾角 214，一般為48，走向北東至北北西的單斜構(gòu)造，并發(fā)育著次一級小型的寬緩波狀起伏。區(qū)內(nèi)北東向逆斷層不發(fā)育，而北西向的高角度正斷層較發(fā)育，并具有斷層走向的彎曲、分叉、合并、落差時

16、大時小、呈“入”字型構(gòu)造形態(tài)等特點。煤層有古河床沖刷切割。地質(zhì)構(gòu)造整體比較簡單，但有的采區(qū)比較復(fù)雜，局部不能開采。1.2.3 水文地質(zhì)水文地質(zhì)礦井水文地質(zhì)比較簡單。主要含水層為上覆的第四系覆蓋層，總厚度平均184.08 m，分上、中、下三組，除中組粘類的厚度占 73%左右，透水性弱，含水不豐富外，其上、下兩組均為含水豐富的砂及砂礫巖層。上組含水層局部地段與地表徑流和降雨進行垂直滲透補給，補給和排泄條件良好。下組含水層間夾有不穩(wěn)定的粘土層，其上有中組為隔水層，故含水性雖強，但補給和排泄條件較差，其底部含水層為煤系含水層的主要補給水源?；鶐r主要含水層對礦井充水直接有關(guān)的為第 3 層煤頂部砂巖，第三

17、層灰?guī)r和第十層灰?guī)r。當(dāng)有斷層構(gòu)造時，其它含水層也可成為奧陶系灰?guī)r水的通道，直接影響礦井安全開采。煤系底部的奧陶系灰?guī)r，厚度在 450750 m 之間，雖然含水豐富， 但因距主采煤層甚遠，故近期內(nèi)對礦井生產(chǎn)不產(chǎn)生影響。根據(jù)地質(zhì)報告預(yù)測，礦井正常涌水量為 215.64 m3/h，最大涌水量為 312.13 m3/h。1.2.4 開采技術(shù)條件開采技術(shù)條件1）地溫5據(jù)鉆孔測定：非煤系地層地溫梯度較小，一般為每百米 1.6。煤系地層地溫梯度相應(yīng)增高，一般為每百米 2.7；綜合平均梯度每百米2.44。通常-650 m 以上層段的地溫不超過 31；-650-750 m 層段的地溫為3137。2）瓦斯、煤塵及

18、自然發(fā)火根據(jù)地質(zhì)資料，本礦井第 3、16、17 層煤都屬于氮氣帶，沼氣和二氧化碳含量很底，均小于 10 m3/t，屬低瓦斯礦井?？刹擅簩泳忻簤m爆炸危險，煤塵爆炸指數(shù)一般為 37%42%。各煤層都有自燃發(fā)火傾向，自燃發(fā)火期為 36 個月。1. 3 煤層特征煤層特征井田含煤地層共含有 26 層煤，總厚度 17.88 m。其中穩(wěn)定可采的僅有 3 號層煤，煤層厚度為 8.0410.05 m，加權(quán)平均厚度為 9.00 m，為特厚煤層，約占煤層總厚的 50.3%，是礦井的主采煤層。煤層傾角為 210，平均 6，為近水平煤層。煤層硬度系數(shù) f2.3。1.3.1 煤質(zhì)特征煤質(zhì)特征本區(qū)煤質(zhì)穩(wěn)定，各層煤的主要指

19、標(biāo)變化很小，均為中變質(zhì)程度的氣煤。山西組煤層（第 2、3 層煤）屬低硫中灰中等可選至易選煤，為瀝青弱玻璃光澤，厚層狀，視密度為 1.35 t/m3，煤巖成分以暗煤為主、亮煤次之，煤巖類型為亮暗煤，煤質(zhì)牌號為氣煤 43，屬低硫、低磷、低灰分、高發(fā)熱量之煤種，是良好的動力用煤和煉焦配煤；太原群煤層（第 616、17 層煤）屬中灰富硫至高硫的易選煤，不宜單獨作煉焦配煤，為動力用煤。表表 1-1 煤種和煤質(zhì)一覽表煤種和煤質(zhì)一覽表Ma.d(%)Ad(%)Vadf(%)Qgr.d(Mj/kg)Cdaf(%)St.d(%)Y(mm)工業(yè)牌號2.3514.3039.9033.3043.000.4510QM43

20、煤質(zhì)情況煤巖成分以暗煤為主、亮煤次之，煤巖類型為亮暗煤，煤質(zhì)牌號為氣煤 43，屬低硫、低磷、低灰分、高發(fā)熱量之煤種，是良好的動力用煤和煉焦配煤。表表 1-2 煤層特征表煤層特征表煤層厚度8.0410.05 m，加權(quán)平均厚度為 9.27 m，為特厚煤層煤層傾角210，平均 6，為近水平煤層煤層硬度系數(shù)f2.36表表 1-3 煤層頂?shù)装迩闆r一覽表煤層頂?shù)装迩闆r一覽表頂?shù)装迕Q巖石名稱厚度（m）特性描述中砂巖20.34灰白色，少量燧石及菱鐵質(zhì)點，粒度相下漸粗，底部以粗粒為主，微層狀緩波狀層理為主，少量斜層理老頂粉、中砂巖互層11.5深灰、淺灰色，成分石英為主，下部以細粒為主，粉砂粒細，中層狀具緩波狀

21、層理發(fā)育，中部斜層理為主。下部呈渾濁狀層理。直接頂粉砂巖3.20深灰色，含苛達樹等葉化石，顯隱伏微波狀水平層理。直接底粉砂巖7.04深灰色，具水平層理。頂部含根化石以下含細羊齒及苛達樹化石。老底中砂巖9.22灰灰白色，致密堅硬，以石英長石為主，鈣泥質(zhì)膠結(jié)，斜層理為主。72 井田境界和儲量井田境界和儲量2.1 井田境界井田境界2.1.1 井田劃分的依據(jù)井田劃分的依據(jù)在煤田劃分為井田時，要保證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開發(fā)。煤田范圍劃分為井田的原則有：（1）井田范圍內(nèi)的儲量，煤層賦存情況及開采條件要與礦井生產(chǎn)能力相適應(yīng)；（2）保證井田有合理尺寸；（3）充分利用自然條件進行

22、劃分，如地質(zhì)構(gòu)造（斷層）等；（4）合理規(guī)劃礦井開采范圍，處理號相鄰礦井間的關(guān)系。2.1.2 井田邊界井田邊界興隆莊井田位于兗州向斜的北翼。東部與兗州向斜軸部的東灘煤礦相鄰；北界為津浦鐵路和大崗頭斷層；西南與鮑家店相鄰；西部以鋪子斷層為界；西北與楊村煤礦相鄰；南鄰為鮑店煤礦。因它處于兗州向斜構(gòu)造北翼。所以，本井田總體為一單斜構(gòu)造。但因受到次一級褶曲的影響，如巨王林背斜、大施村向斜及大廟背斜等，使本礦成為一個向東突出的弧形單斜構(gòu)造。以巨王林背斜為界，其北為北西走向至軸部逐漸成近南北，以南逐漸轉(zhuǎn)為北東走向。局部處因更小一級褶曲的影響，形成走向上的局部扭曲，使煤層走向多變。次一級褶曲在井田內(nèi)主要呈近東

23、西走向，個別也有呈北東走向的。區(qū)內(nèi)除巨王林背斜橫跨井田中部，控制著全區(qū)煤層的走向變化外，其它小型向、背斜構(gòu)造均延展較短，僅局部控制煤層的走向變化。2.1.3 開采界限開采界限本井田只有 3 號煤層全局可采。2.1.4 井田尺寸井田尺寸井田的走向最大長度為 10.0km，最小長度為 3.2km。井田傾斜方向的最大長度為 8.2km，最小長度為 3.9km。煤層的傾角 2-10o，平均為 6。井田的水平面積為 39.93km2。8圖 2-1 興隆莊煤礦底板等高線圖2.2 礦井工業(yè)儲量礦井工業(yè)儲量2.2.1 儲量計算基礎(chǔ)儲量計算基礎(chǔ)1儲量計算范圍本次儲量計算范圍，是以上述中上級批準(zhǔn)所定的計算邊界為準(zhǔn)

24、。 2工業(yè)指標(biāo)根據(jù)煤炭資源地質(zhì)勘探規(guī)范和煤炭工業(yè)技術(shù)政策規(guī)定，煤層最低可采厚度 0.7m，煤層灰份 40%；0.60.7m 的煤層儲量列為暫不能利用儲量；小于 0.6m 的煤層不計算儲量。3夾石處理（1）凡夾石厚度大于 0.05m 者予以剔除，小于等于 0.05m，計算在煤厚之內(nèi)。（2）凡夾石厚度大于等于 0.7m 者，則其上、下煤分層，作為獨立煤層，分別計算儲量；夾石厚度小于 0.7m 且上、下煤分層大于夾石厚度者，則上、下煤分層合并計算儲量；若上、下煤分層中有的小于夾石厚度時，則將此煤分層剔除。（3）個別煤層的夾石厚度大于等于 0.7m，但面積極小，上、下煤分層均大于等于 0.7m，且分布

25、零星，無法作為獨立煤層計算儲量時，則作為特殊點將上、下煤分層合并計算儲量。4煤層容重煤層容重為 1.35 t/m3。92.2.2 工業(yè)儲量計算工業(yè)儲量計算1礦井地質(zhì)資源量：煤容重取 1.35t/m3，煤層傾角平均 6，煤厚平均為 9.00m。地質(zhì)資源量的計算公式見下式：Zz=S M r/cos 式中： Zz地質(zhì)儲量，Mt；S井田面積，39930000 m2；M煤層平均厚度，9.00m；r煤的平均容重，1.35t/m3；煤層平均傾角，6；故地質(zhì)資源量為：Zz=399300009.001.3510-4/cos6=48782.2 萬 t2礦井工業(yè)資源/儲量按式計算： Zg= Z111b + Z122

26、b + Z2m11 + Z2m22 + Z333k 式中： Zg礦井工業(yè)資源/儲量；Z111b探明的資源量中經(jīng)濟的基礎(chǔ)儲量；Z122b控制的資源量中經(jīng)濟的基礎(chǔ)儲量；Z2m11探明的資源量中邊際經(jīng)濟的基礎(chǔ)儲量；Z2m22控制的資源量中邊際經(jīng)濟的基礎(chǔ)儲量；Z333推斷的資源量；k可信度系數(shù)，取 0.70.9，地質(zhì)構(gòu)造簡單、煤層賦存穩(wěn)定取 0.9；地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、煤層賦存不穩(wěn)定取 0.7。根據(jù)鉆孔布置，在礦井地質(zhì)資源量中，60%是探明的，30%是控制的，10%是推斷的。根據(jù)煤層厚度和煤質(zhì)，在探明的和控制的資源量中，70%的是經(jīng)濟的基礎(chǔ)儲量，30%的是邊際經(jīng)濟的基礎(chǔ)儲量。Z111b=48782.2 60

27、% 70% =204.9MtZ122b=48782.2 30% 70% = 102.4MtZ2m11= 48782.2 60% 30% = 87.8MtZ2m22=48782.2 30% 30% = 43.9Mt由于地質(zhì)條件簡單，k 取值 0.9Z333 k =48782.2 10% 0.9=43.9Mt即： Zg = Z111b + Z122b+ Z2m11+ Z2m22+ Z333k =482.9Mt3.礦井設(shè)計資源/儲量Zs=482.9-482.93%=468.4Mt102.3 礦井可采儲量礦井可采儲量2.3.1 安全煤柱留設(shè)原則安全煤柱留設(shè)原則（1）工業(yè)場地、井筒留設(shè)保護煤柱，對較大的

28、村莊留設(shè)保護煤柱，對零星分布的村莊不留設(shè)保護煤柱。（2）各類保護煤柱按垂直斷面法或垂線法確定。用巖層移動角確定工業(yè)場地、村莊煤柱。巖石移動角流沙層中采用 45，煤系地層據(jù)生產(chǎn)礦井實測資料采用 75。（3）維護帶寬度：風(fēng)井場地 20m，村莊 10m，其他 15m。（4）斷層兩側(cè)煤柱寬度各為 25m，井田境界煤柱寬度為 50m。（5）工業(yè)場地占地面積地面積，根據(jù)煤礦設(shè)計規(guī)范中若干條文件修改決定的說明中第十五條，工業(yè)場地占指標(biāo)見表 2-1表 2-1 工 業(yè) 場 地 占 地 面 積 指 標(biāo)井 型（萬 t/a）占地面積指標(biāo)（公頃/10 萬 t）240 及以上1.0120-1801.245-901.59-

29、301.82.3.2 礦井永久保護煤柱損失量礦井永久保護煤柱損失量1井田邊界保護煤柱礦井邊界煤柱：在礦井周圍邊界內(nèi)側(cè)各留 20m，作為與其他礦井之隔離煤柱。如以斷層為邊界時，留 3050m 的邊界煤柱。津浦鐵路煤柱：以鐵路中心線為起點，向西留 50m。所以邊界煤柱的損失量為：邊界煤柱可按下列公式計算Z=SMR10-4/cos 式中：Z邊界(斷層)煤柱損失量，萬 t；S邊界(斷層)煤柱面積，660012.0 m2；M煤層厚度，9.00m；R煤的容重，1.35 t/m3；煤層的平均傾角，6，斷層平均傾角，6。則： Z=660012.09.001.3510-4/ cos6=806.3 萬 t2工業(yè)廣

30、場保護煤柱工業(yè)場地的布置應(yīng)結(jié)合地形、地物、工程地質(zhì)條件及工藝要求，做到有利生產(chǎn)，方便生活，節(jié)約用電。根據(jù)煤炭工業(yè)工程項目建設(shè)用地指標(biāo)規(guī)定：4.0Mt/a 礦井的工業(yè)廣場面積為 40 公頃。本礦井設(shè)計生產(chǎn)能力為 4.0Mt/a，所11以取工業(yè)廣場的尺寸為 500m800m 的長方形。煤層的平均傾角為 6o，工業(yè)廣場的中心處在井田走向和傾向的中央，其中心處埋藏深度為-386m，該處表土層厚度為 40m，主井、副井，地表建筑物均布置在工業(yè)廣場內(nèi)。工業(yè)廣場按 I級保護留維護帶，寬度為 20m。表 2-2 巖 層 移 動 角廣場中心深度/m煤層傾角煤層厚度/m沖擊層厚度/m38669.004045757

31、575由此根據(jù)上述以知條件，畫出如圖 2-2 所示的工業(yè)廣場保護煤柱的尺寸：圖 2-2 工 業(yè) 廣 場 保 護 煤 柱由圖 2-2 可得出保護煤柱的尺寸為：S=梯形面積=（上寬+下寬）高/2 =895595.08則：工業(yè)廣場的實際煤柱量為：Z1=S MR10-4/ cos 式中：Z工業(yè)廣場煤柱量，萬 t；S工業(yè)廣場壓煤面積，923936；M煤層厚度，9.00m；12R煤的容重，1.35t/m3；為煤層傾角， 6。則：Z1=9239369.001.3510-4/ cos6=1128.77 萬 t3斷層保護煤柱斷層煤柱留設(shè) 50m 寬，則井田中間的斷層保護煤柱損失量為：Z=25735.3509.0

32、01.3510-4/ cos6=1572.0 萬 t4津浦鐵路保護煤柱鐵路煤柱留設(shè) 50m 寬，則井田中間的鐵路保護煤柱損失量為: Z=6959.6509.001.3510-4/ cos6=425.1 萬4井筒保護煤柱主、副井井筒保護煤柱在工業(yè)廣場保護煤柱范圍內(nèi)，故只計算東西風(fēng)井井筒保護煤柱損失量。表 2-3保護煤柱損失量煤 柱 類 型儲 量（Mt）井田邊界保護煤柱10.9斷層保護煤柱15.7工業(yè)廣場保護煤柱11.3井筒保護煤柱0津浦鐵路保護煤柱4.3合 計42.22.3.3 礦井可采儲量礦井可采儲量礦井可采儲量是礦井設(shè)計的可以采出的儲量，可以按下式計算：Zk=( Zs P ) C式中：Zk礦

33、井可采儲量，Mt；Zs礦井設(shè)計資源/儲量，Mt ；P永久煤柱損失煤量，Mt；C采區(qū)采出率，厚煤層不小于 0.75；中厚煤層不小于 0.8；薄煤層不小于 0.85。則：Zk =（468.4-42.2）0.8=340.96Mt礦井儲量匯總見表 2-4 所示：表 2-4 礦 井 儲 量 匯 總 表根據(jù)礦井設(shè)計指南中關(guān)于礦井井型與礦井設(shè)計的高級儲量比例之規(guī)定，本礦井的儲量符合煤炭設(shè)計規(guī)范的要求。煤層工業(yè)儲量（Mt）永久煤柱損失（Mt）礦井設(shè)計儲量（Mt）設(shè)計可采儲量（Mt）3#482.9 42.2468.4340.96133 礦井工作制度、設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限礦井工作制度、設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限3.

34、1 礦井工作制度礦井工作制度根據(jù)煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范相關(guān)規(guī)定，確定礦井設(shè)計年工作日為 330天，工作制度采用“三八制” ，每天三班作業(yè)，兩班生產(chǎn)，一班檢修備，每班工作 8h。礦井每晝夜凈提升時間為 16h。3.2 礦井設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限礦井設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限3.2.1 確定依據(jù)確定依據(jù)煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范第 2.2.1 條規(guī)定：礦井設(shè)計生產(chǎn)能力應(yīng)根據(jù)資源條件、開采條件、技術(shù)裝備、經(jīng)濟效益及國家對煤炭的需求等因素，經(jīng)多方案比較或系統(tǒng)優(yōu)化后確定。礦區(qū)規(guī)?？梢罁?jù)以下條件確定：（1）資源情況：煤田地質(zhì)條件簡單，儲量豐富，應(yīng)加大礦區(qū)規(guī)模，建設(shè)大型礦井。煤田地質(zhì)條件復(fù)雜，儲量有限，則不能將礦區(qū)規(guī)模

35、定得太大。（2）開發(fā)條件：包括礦區(qū)所處地理位置（是否靠近老礦區(qū)及大城市） ，交通（鐵路、公路、水運） ，用戶，供電，供水，建筑材料及勞動力來源等。條件好者，應(yīng)加大開發(fā)強度和礦區(qū)規(guī)模;否則應(yīng)縮小規(guī)模。（3）國家需求：對國家煤炭需求量（包括煤中煤質(zhì)、產(chǎn)量等）的預(yù)測是確定礦區(qū)規(guī)模的一個重要依據(jù)。（4）投資效果：投資少、工期短、生產(chǎn)成本低、效率高、投資回收期短的應(yīng)加大礦區(qū)規(guī)模，反之則縮小規(guī)模。3.2.2 礦井設(shè)計生產(chǎn)能力礦井設(shè)計生產(chǎn)能力兗州煤田儲量豐富，煤層賦存穩(wěn)定，頂?shù)装鍡l件好，斷層褶曲少，傾角小，厚度變化不大，開采條件較簡單，技術(shù)裝備先進，經(jīng)濟效益好， 、交通運輸便利，市場需求量大，宜建大型礦井。

36、確定興隆莊煤礦設(shè)計生產(chǎn)能力為 4.0Mt/a。3.2.3 礦井服務(wù)年限礦井服務(wù)年限礦井服務(wù)年限必須與井型相適應(yīng)。礦井可采儲量 Zk、設(shè)計生產(chǎn)能力 A 礦井服務(wù)年限 T 三者之間的關(guān)系為礦井服務(wù)年限的公式為：/kTZA K式中：T礦井的服務(wù)年限，年； 14kZ礦井的可采儲量，萬噸；A礦井的設(shè)計生產(chǎn)能力，萬噸/年；K礦井儲量備用系數(shù)，取 1.3。則：T=34096/（4001.3）年=65.6 年60 年符合煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范要求。3.2.4 井型校核井型校核按礦井的實際煤層開采能力，輔助生產(chǎn)能力，儲量條件及安全條件因素對井型進行校核：（1）煤層開采能力井田內(nèi) 3#煤層平均 9.00m，為特厚煤

37、層，賦存穩(wěn)定，厚度變化不大。根據(jù)現(xiàn)代化礦井“一礦一井一面”的發(fā)展模式，可以布置一個綜采放頂煤工作面保產(chǎn)。（2）輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能力校核礦井設(shè)計為特大型礦井，開拓方式為雙立井單水平開拓，運煤能力和大型設(shè)備的下放可以達到設(shè)計井型的要求。工作面生產(chǎn)的原煤經(jīng)順槽膠帶輸送機到大巷膠帶輸送機運到井底煤倉，再經(jīng)主立井提升至地面，運輸能力大，自動化程度高。副立井運輸采用罐籠直接下放物料。同時也能滿足大型設(shè)備的下放與提升。大巷輔助運輸采用有軌運輸，運輸能力大，調(diào)度方便靈活。（3）通風(fēng)安全條件的校核礦井瓦斯無爆炸危險性，有煤塵爆炸危險。須采取降塵措施。（4）礦井的設(shè)計生產(chǎn)能力與整個礦井的工業(yè)儲量相適應(yīng)，保證有足夠的

38、服務(wù)年限，滿足煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范要求，見表 3-1。表 3-1 我國新建各類井型的礦井和第一水平設(shè)計服務(wù)年限第一開采水平設(shè)計服務(wù)年限（a）礦井設(shè)計生產(chǎn)能力（Mta）礦井設(shè)計服務(wù)年限（a）煤層傾角25煤層傾角2545煤層傾角456.0 及以上7035-3.05.06030-1.22.4502520150.450.9402015 15154 井田開拓井田開拓4.1 井田開拓的基本問題井田開拓的基本問題井田開拓是指在井田范圍內(nèi)，為了采煤，從地面向地下開拓一系列巷道進入媒體，建立礦井提升、運輸、通風(fēng)、排水和動力供應(yīng)等生產(chǎn)系統(tǒng)。這些用于開拓的井下巷道的形式、數(shù)量、位置及其相互聯(lián)系和配合稱為開拓方式。合

39、理的開拓方式，需要對技術(shù)可行的幾種開拓方式進行技術(shù)經(jīng)濟比較，才能確定。井田開拓主要研究如何布置開拓巷道等問題，具體有下列幾個問題需認(rèn)真研究。（1）確定井筒的形式、數(shù)目和配置，合理選擇井筒及工業(yè)場地的位置。（2）合理確定開采水平的數(shù)目和位置。（3）布置大巷及井底車場。（4）確定礦井開采程序，做好開采水平的接替。（5）進行礦井開拓延深、深部開拓及技術(shù)改造。（6）合理確定礦井通風(fēng)、運輸及供電系統(tǒng)。確定開拓問題，需根據(jù)國家政策，綜合考慮地質(zhì)、開采技術(shù)等諸多條件，經(jīng)全面比較后才能確定合理的方案。在解決開拓問題時，應(yīng)遵循下列原則：（1）貫徹執(zhí)行國家有關(guān)煤炭工業(yè)的技術(shù)政策，為早出煤、出好煤高產(chǎn)高效創(chuàng)造條件。

40、在保證生產(chǎn)可靠和安全的條件下減少開拓工程量；尤其是初期建設(shè)工程量，節(jié)約基建投資，加快礦井建設(shè)。（2）合理集中開拓部署，簡化生產(chǎn)系統(tǒng)，避免生產(chǎn)分散，做到合理集中生產(chǎn)。（3）合理開發(fā)國家資源，減少煤炭損失。（4）必須貫徹執(zhí)行煤礦安全生產(chǎn)的有關(guān)規(guī)定。要建立完善的通風(fēng)、運輸、供電系統(tǒng)，創(chuàng)造良好的生產(chǎn)條件，減少巷道維護量，使主要巷道經(jīng)常保持良好狀態(tài)。（5）要適應(yīng)當(dāng)前國家的技術(shù)水平和設(shè)備供應(yīng)情況，并為采用新技術(shù)、新工藝、發(fā)展采煤機械化、綜掘機械化、自動化創(chuàng)造條件。（6）根據(jù)用戶需要，應(yīng)照顧到不同媒質(zhì)、煤種的煤層分別開采，以及其它有益礦物的綜合開采。4.1.1 確定井筒形式、數(shù)目、位置及坐標(biāo)確定井筒形式、數(shù)

41、目、位置及坐標(biāo)1主井、副井該礦井主要含煤地層為下二疊統(tǒng)山西組和上石炭統(tǒng)太原組，煤系和煤層沉積穩(wěn)定，為華北型含煤巖系, 無巖漿侵入，平均厚度 310m，全部為第四系沖積層所覆蓋，地形平坦，由東北向西南逐漸降低，坡度極為平緩。地面標(biāo)高變化于+52m+44m 之間。分析以上特點，發(fā)現(xiàn)不具備平硐開采的條件。只能采用立16井或斜井開采。 主、副井井筒位置的選擇：（1） 井筒沿井田走向方向的有利位置。本井田形狀比較對稱，儲量分布比較均勻，故井筒的有利位置應(yīng)在井田走向的儲量中央，以形成兩翼儲量比較均勻的雙翼井田，可使井田走向的井下運輸工作量減小，通風(fēng)網(wǎng)路較短，通風(fēng)阻力較小。（2） 井筒沿傾斜方向的有利位置。

42、立井開拓時，應(yīng)沿傾向中部布置，考慮儲量，井筒定于井田傾斜方向的中部略靠下。（3） 有利于礦井初期開采的井筒位置。（4） 盡量不壓煤或減少壓煤。（5） 地質(zhì)及水文條件也必須考慮。（6） 井口位置應(yīng)便于布置工業(yè)場地。經(jīng)后面方案比較及綜合考慮確定主、副井筒位置在井田中央的位置。2風(fēng)井本井田煤層賦存條件比較好，屬于緩傾斜煤層，初期將風(fēng)井布置在井田的中央，后期再在邊界布置邊界風(fēng)井。4.1.2 工業(yè)場地工業(yè)場地位置、形狀和面積位置、形狀和面積工業(yè)場地的選擇應(yīng)主要考慮以下因素：（1） 盡量位于儲量中心，使井下有合理的布局；（2） 占地要少，盡量做到不搬遷村莊；（3） 盡量布置在地質(zhì)條件比較好的區(qū)域，同時工業(yè)

43、場地的標(biāo)高要高于最高洪水位；（4） 盡量減少工業(yè)場地的壓煤損失。本礦井設(shè)計生產(chǎn)能力為 4.0Mt/a，所以取工業(yè)廣場的尺寸為 500m800m 的長方形。煤層的平均傾角為 6o，工業(yè)廣場的中心處在井田走向和傾向的中央，其中心處埋藏深度為-386m，該處表土層厚度為 40m，主井、副井，地表建筑物均布置在工業(yè)廣場內(nèi)。4.1.3 階段劃分和開采水平設(shè)置及參數(shù)階段劃分和開采水平設(shè)置及參數(shù)1階段和開采水平設(shè)置根據(jù)井田條件和煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范的有關(guān)規(guī)定，本井田劃分為兩個階段。階段內(nèi)采用采區(qū)式準(zhǔn)備方式，在井田每翼布置一個生產(chǎn)采取，為減少初期工程量，縮短建井時間，采區(qū)間采用前進式開采順序。上山開采優(yōu)點：（

44、1）上山開采時，煤向下運輸，上山運輸能力大，輸送機的鋪設(shè)長度較長，傾角較大時還可采用自溜運輸，運費低；（2）上山開采時，井下涌水可直接流入井底水倉，排水系統(tǒng)簡單；（3）上山開采時新鮮風(fēng)流由進風(fēng)上山進去采區(qū)，污風(fēng)經(jīng)回風(fēng)上山流入回風(fēng)17道，新與污風(fēng)均向上流動，沿傾斜方向的風(fēng)路較短；（4）上山掘進的裝載、運輸、排水等相對簡單，掘進速度速快、效率高、成本相對比較低，沒有跑車事故的安全隱患。上山開采的缺點：（1）從全礦看，上山開采有折返運輸；（2）但水平服務(wù)年限短，開采水平數(shù)目多，不利于合里集中生產(chǎn)。下山開采的優(yōu)點：（1）下山開才時，向上運輸，無折返運輸，總的運輸工作量較少；（2）上下山同時開采的優(yōu)點是

45、水平服務(wù)年限長，礦井開采水平數(shù)目少；有利于合理集中生產(chǎn)；新建礦井，可減少巷道工程量，縮短建井工期，降低噸煤投資費用。下山開采的缺點：（1）下山開采時，各采區(qū)要解決采區(qū)的排水問題；（2）下山掘進的裝載、運輸、排水等復(fù)雜，掘金速度慢、效率較低、成本高；（3）下山開采新風(fēng)由進風(fēng)下山進入采區(qū)，污風(fēng)經(jīng)回風(fēng)下山到回風(fēng)道，風(fēng)流在進風(fēng)下山和回風(fēng)下山內(nèi)方向相反，采區(qū)范圍內(nèi)沿傾斜方向的風(fēng)路長，在通風(fēng)最困難時，約比上山采區(qū)長一倍?？傊律介_采的優(yōu)點主要是充分利用原有開采水平的井巷和設(shè)施， ，節(jié)省開拓工程量和基建投資，可延長水平服務(wù)年限，推遲礦井下一水平延深的期限；上山開采在生產(chǎn)技術(shù)上較優(yōu)越。上山開采適用條件：（1）

46、開采薄或中厚煤層的單一煤層采區(qū)，采區(qū)服務(wù)年限短；（2）開采只有兩個分層的單一煤層采區(qū)，煤層頂?shù)装鍘r層比較穩(wěn)固，煤質(zhì)在中硬以上，上山不難維護，（3）煤層群聯(lián)合準(zhǔn)備的采區(qū)，下部有維護條件較好的薄及中厚煤層；（4）為部分煤層服務(wù)的，維護期限不長的專用于通風(fēng)或運煤的上山。下山開采適用條件：（1）對傾角小于 16 度的緩斜煤層，瓦斯及水的涌出量不太大，前述下山開采的缺點并不嚴(yán)重，而其節(jié)約工程量的優(yōu)點則較突出；（2）當(dāng)井田深部受自然條件限制，儲量不多，深部境界不一，設(shè)置開采水平有困難或不經(jīng)濟時，可在最終水平以下設(shè)一部分下山采區(qū)；（3）一些多水平開采的礦井，由于開采強度大，井田走向長度短，水平接替緊張，原有

47、生產(chǎn)水平保證不了礦井產(chǎn)量時，可在街坊鄰里中央部分布置一個或幾個下山采區(qū)，安排一部分生產(chǎn)任務(wù)，同時通過采區(qū)下山掘一部分下開采水平的大巷，車場及硐室，以加快下水平的開拓延深。本設(shè)計由于采用綜采放頂煤工藝進行回采，瓦斯涌出量相比分層開采相對要高一些，而且階段斜長相對要長一些。綜合考慮不宜采用下行的通風(fēng)方式，18在以安全為前提綜合考慮決定本設(shè)計各階段均采用上山開采。本設(shè)計由于采用綜采放頂煤工藝進行回采，瓦斯涌出量相比分層開采相對要高一些，而且階段斜長相對要長一些。綜合考慮不宜采用下行的通風(fēng)方式，在以安全為前提綜合考慮決定本設(shè)計各階段均采用上山開采。2階段和開采水平參數(shù)（1）各階段設(shè)計儲量的計算Zg=S

48、MR10-4/cos 式中：Zg階段的設(shè)計儲量，萬 t；S 階段井田水平面積， m2；M煤層的厚度， 9.00m；R 煤的容重，1.35t/m3；為煤層傾角， 6。第一階段：Zg= 176085009.001.3510-4/cos6=21512.2 萬 t第一階段：Zg= 48782.221512.2=27270 萬 t（2）各階段可采儲量的計算階段可采儲量是礦井設(shè)計的該階段的可以采出的儲量，可以按下式計算：Zk=ZgC 式中：Zk礦井可采儲量，萬 t；Zg礦井設(shè)計儲量，萬 t；C采區(qū)采出率，厚煤層不小于 0.75；中厚煤層不小于 0.8；薄煤層不小于 0.85。第一階段：Zk =21512.

49、20.8=17209.8 萬 t（3）第一階段的服務(wù)年限T1=Zk1/（AK）式中：T1階段的服務(wù)年限，年； Zk1階段的可采儲量，萬噸；A礦井的設(shè)計生產(chǎn)能力，萬噸/年。則：T1=17209.8/（4001.3）=33.1 年30 年符合煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范要求的第一階段的服務(wù)年限。4.1.4 開拓方案及經(jīng)濟技術(shù)比較開拓方案及經(jīng)濟技術(shù)比較井田延伸方案有兩種：立井延伸和斜井開拓。這兩種延伸方案在經(jīng)濟和技術(shù)上都是可行的，所以都可以采用。綜合以上四種情況，提出以下技術(shù)上可行的兩種開拓方案：方案一、 立井多水平雙斜井延深（如圖 4-1） ，方案二 、 立井多水平雙立井延深（如圖4-2） 。 方案一 立井多水平雙斜井延深190-160-240-320-400-480+490-160-240-320-400-480-560-5600-160-240-320-400-480-560+490-160-240-3