1、中 国 矿 业 大 学本 科 生 毕 业 设 计姓 名： 学 号：21056006学 院： 应用技术学院 专 业： 采矿工程 设计题目：临沂矿务局古城矿 1.8Mt/a 新井设计专 题：深部矿井开采冲击地压的预防与治理指导教师： 职 称： 教 授 2009 年 6 月 徐州摘 要本设计包括三个部分：一般部分、专题部分和翻译部分。一般部分为古城矿 1.8 Mt/a 新井设计。古城煤矿位于山东济宁，交通便利。井田东西走向 6.5km，南北宽 25km，井田总面积为 16.62km2。主采煤层为 3 号煤，平均倾角为 9，煤层平均总厚为 8.75 m，井田地质条件简单。井田工业储量为 194.71
2、Mt，矿井可采储量 139.51Mt。矿井服务年限为59.61 a，最大涌水量为 430 m3/h。矿井瓦斯涌出量较低,为低瓦斯矿井，瓦斯相对涌出量为 2.54m3/t，瓦斯绝对涌出量为 10.34m3/min。井田为立井单水平开拓。大巷采用胶带运输机运煤，辅助运输采用电机车和无极绳连续运输，矿井通风方式为中央并列式通风。矿井年工作日为 330d，工作制度为“三八”制。一般部分共包括 10 章：1.矿区概述及井田地质特征；2.井田境界和储量；3.矿井工作制度及设计生产能力、服务年限；4.井田开拓；5.准备方式-带区巷道布置；6.采煤方法；7.井下运输；8.矿井提升；9.矿井通风与安全技术；10
3、.矿井基本技术经济指标。专题题目:深部矿井开采冲击地压的预防与治理翻译部分主要内容:采动对工作面内瓦斯释放的影响英文题目为:INFLUENCE OF TREMORS INDUCED BY MINING ON THE LIBERATION OF METHANE IN TO WORKINGS全套图纸，加 153893706ABSTRACTThis design includes of three parts: the general part, special subject part and translated part.Mine the general part of the ancient
4、 city of 1.8 Mt / a new well design. Mine is located in Jining city in Shandong, transport facilitation. East-west Waida 6.5km, north-south width 2 5km, total area of the mine 16.62km2. For the main coal seam of coal on the 3rd, the average angle of 9 , the average total seam thickness is 8.75 m, Wa
5、ida simple geological conditions.Mine industrial reserves of 194.71 Mt, mine recoverable reserves 139.51Mt. Shaft length of service for 59.61 a, the largest water yield for the 430 m3 / h. Lower gas emission in coal mine for the low-gas coal mine.For single-level mine shaft to open up. Roadway used
6、coal belt conveyor, auxiliary transport wuji rope used for transport, for the central ventilation shaft ventilation tied.Mine was working for the 330d, system as a “38“ structure.The general part of a total of 10 chapters: 1. Mine and mine geological features outlined; 2. Waida realm and reserves; 3
7、. Mine system and design capacity, length of service; 4. Waida development; 5. To prepare the way - with the district roadway layout ; 6. mining methods; 7. underground transport; 8. mine hoist; 9. mine ventilation and security technologies; 10. mine the basic technical and economic indicators.Thema
8、tic topics for the deep mining of rock burst prevention and treatment.一般部分一般部分 11 矿区概述及井田地质特征 11.1 矿区概述 .11.1.1 矿井地理位置、地形特点和交通条件概述 11.1.2 矿区的气候条件 .21.1.3 矿区的水文情况 .21.2 井田地质特征 21.2.1 地形地貌、地质构造 .21.2.2 地质构造 .31.2.3 矿区的水文地质情况 .61.2.4 岩层地温特性 71.3 煤层特征 71.3.1 可采煤层特征 .71.3.2 煤的特征 91.3.3 瓦斯 91.3.4 煤尘 91.3.
9、5 煤的自然 92 井田境界和储量 112.1 井田境界 .112.2 储量计算 .112.2.1 矿井地质资源量 112.2.2 矿井工业资源/储量 122.2.3 矿井设计资源/储量 132.2.4 矿井设计可采储量 133 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 163.1 矿井工作制度 163.2 矿井设计能力 163.2.1 矿井设计生产能力的确定 .163.3 矿井服务年限的确定 163.3.1 矿井服务年限的计算 164 井田 开拓 184.1 井田开拓的基本问题 .184.1.1 确定井筒形式、数目、位置及坐标 184.1.2 工业场地的位置 194.1.3 开采水平的确定及采盘
10、区划分 194.1.4 确定开拓方案 .194.1.5 开拓方案比较 214.2 矿井基本巷道 .244.2.1 井筒 244.2.2 井底车场 244.2.3 主要开拓巷道 244.2.4 巷道支护 255 准备方式 带区巷道布置 315.1 煤层的地质特征 315.2 带区巷道布置及生产系统 325.2.1 带区的划分 .325.2.2 生产系统 .325.2.3 确定带区各种巷道的掘进方法。 .325.2.4 带区生产能力 325.2.5 带区采出率 .336 采煤方法 346.1 采煤工艺方式 .346.1.1 煤层概况 346.1.2 采煤方法的确定 346.1.3 回采工作面长度的
11、确定 356.2 采煤方法及回采工艺 .356.2.1 回采工作面设备选型与配套 .356.2.2 工作面回采工艺 396.3 回采巷道布置 .427 井下运输 437.1 概述 .437.1.1 运煤系统 437.1.2 运料系统 437.1.3 行人系统 437.2 带区运输设备选型 .437.2.1 工作面运煤设备的选型 437.2.2 运输设备的能力验算 457.2.3 带区辅助运输设备的选型与设计 467.3 大巷运输设备选型 .478.1 概述 .498.2 主副井提升选型 .498.2.1 主井提升 498.2.2 副井设备选型 509 矿井通风及安全技术 519.1 矿井概况及
12、开采方法 .519.1.1 地质概 况 519.1.2 安全条件 519.1.3 开拓方式 519.1.4 煤矿安全规程 519.2 矿井通风系统的确定 .519.2.1 矿井通风系统确定的原则 519.2.2 矿井通风方式的选择 519.2.3 矿井主扇工作方式选择 .539.2.4 带区通风系统的要求 .539.2.5 工作面通风方式 549.2.6 工作面风流方向的选择 559.3 矿井风量计算及分配 559.3.1 采煤工作面风量计算 559.3.2.掘进工作面所需风量 .579.3.3 硐室所需风量 589.3.4 矿井风量 589.3.5 风量分配 639.3.6 矿井通风阻力 6
13、39.4 主要风机选型 .689.5 安全技术设施 .739.5.1 对反风、风峒的要求 739.5.2 瓦斯管理措施 739.5.3 煤尘的防治 749.5.4 防火 749.5.5 防水 7410 设计矿井基本技术经济指标 75专题部分 771 冲击矿压分析 781.1 冲击矿压影响因素分析 .781.2 冲击矿压特征及分类 791.2.1 冲击矿压的分类 802 工作面开采方案设计 822.1 冲击矿压煤层的设计原则 .822.1.1 工作面参数的选择 822.2 冲击矿压危险程度分析 .872.2.1 综合指数方法简介 873 冲击地压监测预报 903.1 检测系统 .903.1.1
14、微震法 903.2.2 电磁辐射法 903.2.3 钻屑法 914 冲击矿压防治方案 934.1 煤体注水 .934.2 煤体大直径钻孔卸压 .944.3 煤体卸压爆破 .964.3.1 爆破安全技术措施 974.3.2 冲击矿压解危效果检验 984.4 其他防护措施 .985 结 论 101翻译部分 103参考文献 122中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 1 页一般部分1 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1 矿井地理位置、地形特点和交通条件概述古城矿井位于兖州市之东，曲阜市以西，分属兖州、曲阜两市，坐标为东经 11650121165400，北纬 3533123536
15、10。矿井交通方便，京沪、新菏、兖石铁路在兖州交汇。307 国道贯通井田，各村间均有简易公路相通。兖州火车站至附近车站里程见表 1-1-1表 1-1 兖州至附近车站里程表 站名 济南 徐州 济宁 青岛 泰安 石臼所 菏泽里程（km） 156 161 32 549 71 316 139图 1-1： 古城矿位置交通图中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 2 页北(1)(2)(3)(8)(9)(7) (4)(6)(12) (5)1(10)(14)(13)兖 州 市 峰 山 断层 浦津 铁路兖新铁路邹 城 市渤 海济 南肥 城 淄 博新 汶 临 沂陶 枣徐 州 连 云 港 石 臼 所 港 烟
16、台青 岛兖 州 煤 田 黄海黄河本 矿 井其 他 生 产 矿 井(1)古 城 煤 矿 (2)东 滩 煤 矿 (3)鲍 家 店 煤 矿 (4)南 屯 煤 矿5北 宿 煤 矿 6里 彦 煤 矿 7新 集 煤 矿 8田 庄 井 田(9)杨 村 煤 矿 (10)唐 村 煤 矿 (1)落 陵 煤 矿 (12)太 平 煤 矿13杨 庄 煤 矿曲 阜 区到 站 公 里里 程 表济 南 156青 岛 49徐 州 162上 海 8石 臼 所 29矿 井 交 通 位 置 图4兴 隆 庄 煤 矿中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 3 页电源：矿区供电由兖州红庙变电站（110/35KV）馈出的专用铁塔架空线
17、路 LGJ-3150,35KV，分别来自红庙变电站 I、II 段母线。矿安装 SF7-8000/35，SF 9-8000/35 型变压器各一台，供矿所有用电设备。农业：井田内经济作物以粮棉为主。一年两熟，夏季小麦，秋季玉米及棉花。兖州、曲阜两市，近年来基础工业发展较快，正向着工农业共同发展的现代化中小型城市迈进。1.1.2 矿区的气候条件井田的气候温和，属温带季风区，海洋至大陆性气候，由于被鲁南山区所隔，受海洋影响较小，气候变化显著，四季明显，夏季炎热，冬季寒冷。根据曲阜、兖州两县气象站 1963 年至 1982 年的统计资料，年平均降水 702.7mm，年最大降水量 1179.3mm（196
18、4 年兖州） ；月最大降水量405.5mm（1970 年 7 月曲阜）最大降水量 160mm（1972 年 7 月 6 日兖州）雨量均集中在 79 月份，降水量占全年的 61%。年平均蒸发量 1719.5mm，最大蒸发时间约为 49 月份，约占全年蒸发量的 80%。年平均相对湿度67.7%，绝对湿度 12.7 毫巴，年平均气温 13.8 摄氏度，最高气温达 41 摄氏度（1967 年 6 月 4 日曲阜） ，最低气温-19.3 摄氏度（1981 年 1 月 27 日曲阜）。年平均风速 7.9m/s。极端最大风速 24m/s，最大风速的风向多为偏北风（1963 年 3 月 15 日兖州） 。风相
19、随季节变化，一般春季为南风，夏季东南风，冬季东北风。雷暴雨一般出现在 310 月份。11 月份到次年 3 月份为冻结期，最大冻土厚度 45cm（1958 年 1 月 25 日26 日兖州） ，降雪期从 12月份开始至次年三月份结束，最大厚度 19cm（1955 年 12 月 3 日） 。1.1.3 矿区的水文情况水源：井田内有泗河和沂水两条河流过。泗河发源于新泰市太平顶山的西部，全长 142km，流域面积 2750km2，该河为全年性河流，主要补给水源为泗水县的泉村，石缝两条，河水洪峰期流量为 4020m3/s。在井田内泗河的流量属于红旗闸的泄水量。沂水河发源于曲阜市尼山，在兖州城东的粉店村汇
20、入泗河，属泗河支流，全长 60km，流域面积 620km2，洪峰期流量445m3/s。工业用水（初期）及居民用水采用自来水供给。1.2 井田地质特征1.2.1 地形地貌、地质构造井田内地势平坦，为一冲积平原。海拔标高为+48.77+61.82 米，一般高程在 + 50.00m 左右，地势东高西低。本井田位于兖州市向斜的东北隅，由于受滋阳、峄山两边界断层的影响，除保留了向斜构造形态外，其断裂构造发育，且地层倾角变陡为其特中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 4 页征。本中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 5 页井田范围内地层走向：南东南北北东，为一向南东东敞开的簸箕形单斜构造，
21、地层倾角浅部陡，深部缓，浅部 1835，平均倾角 23；深部 815，平均 10。构造以断层为主，主要断层的展布方向以北西方向为主，井田内共有落差大于 10 米的断层 5 条，矿井建设和生产过程中新发现落差 310 米的断层 3 条，并发现一定数量的小断层，断层发育程度为a；井田内褶曲不发育，基本不影响采区或工作面的布置，定为b；岩浆岩仅在井田西北部 35 号孔有所见，属小型侵入体的边缘部分，对井田内煤层无影响，定为c。1.2.2 地质构造一、地层本区为全掩盖区，经勘探查明的地层层序由下而上简述如下：（1）奥陶系中统马家沟组（O2）厚度 640660m，岩性主要为灰岩，与下伏地层整合接触。（2
22、）石炭系中统本溪群（C2）厚度为 16.0547.55m，平均厚度 27.21m。本群地层假整合于中奥陶系马家沟灰岩之上，底部一层褐红色含铁很高的铁铝质泥岩。本群地层为一套滨海相铝质沉积，由泥岩、粘土岩、粉砂岩、铝土岩、石灰岩及薄煤层组成。石灰岩为十四灰、十三灰、十二灰，位于太原群中部和顶部。（3）石炭系上统太原群（C3）厚度 143.3193.5m，平均厚度 173.37m。本群地层由砂岩、泥岩、粘土岩、石灰岩及油页岩和煤组成，其中石灰岩 11 层，自上而下依次编号为二灰、三灰、四灰、五灰、六灰、七灰、八灰、九灰、十上灰、十下灰、十一灰。本群含煤 19 层，其中可采或局部可采 5 层，即 6
23、、10 下、15 上、16上、17 等煤层。（4）二迭系下统山西组（P11）该组是本区最主要含煤地层，厚度 56.797.8m，平均厚度 76.12m。岩层主要由灰色至灰黑色细砂岩、中砂岩、粉砂岩、夹砂质泥岩、泥岩和含砾砂岩组成。本组含煤 24 层，可采煤层为 2 上和 3 煤两层。（5）二迭系石盒子组（P）为一套陆相碎屑岩，厚度东北薄，西南厚，一般厚度为 280320m ，中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 6 页与中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 7 页下伏地层山西组为整合接触。（6）侏罗系上统蒙阻组（J3）分布于 18 勘探线以西及西南部，为砖红色、灰绿色的陆相碎屑
24、岩沉积，厚度变化大，最薄为 75.9m，最厚 564.9m。（7）下第三系（E）分布于 14 勘探线以东，为断陷盆地沉积，为砂岩、粘土岩、泥岩，与下伏地层呈不整合接触。厚度变化大，为 0680.2m 。（8）第四系（Q）主要由亚粘土、亚砂土及砂层组成，厚度 107.9254.5m ，一般170180m，由东北向西南逐渐变薄。二、构造本区位于兖州向斜的东北隅，由于受滋阳、峄山两边界断层的影响，除保留了向斜构造形态外，其断裂构造发育，且地层倾角变陡为其特征。地层倾向南东-南东东，西南部由于受滋阳断层的牵引，地层走向由北东转为南东，因而本区的单独形态为一个轴向近东西的向斜，但东端由于被峄山断层切割，
25、所以整个井田的构造形态呈一向南东敞开的簸箕形，地层倾角北翼陡，南翼缓，边缘陡，深部缓。北部边缘地层倾角 514，F14 断层以东倾角变缓约为 10左右，F14 断层以西，地层倾角一般 10左右。地层走向为 F14 断层以东，地层走向北 4050东，F14 断层以西由近南北走向转为北 30西。构造以断层为主。地层沿走向显有波状起伏，由于受断层的拖引，局部有小的短轴背斜和向斜出现。井田内共有断层 35 条。三、岩浆岩仅在井田西北部 35 号孔有所见，为基性辉绿岩和辉绿玢岩，呈脉状沿 F5 断层带侵入太原群地层中，最大厚度 10.22m，最小厚度 0.22m。从岩浆岩的产状和围岩情况看，属小型侵入体
26、的边缘部分，对井田内煤层无影响。中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 8 页图 12： 地层综合柱状图(m)层 厚名 称煤 岩 1： 20柱 状 累 厚 岩 性 描 述中 砂 岩8.40655.83258.45321.79235灰 白 色 ， 微 带 绿 色 ， 成 分 以 石 英 为 主 ，长 石 次 之 ， 含 云 母 星 点 黑 色 矿 物 较 多 ，硅 泥 质 胶 结 ， 隐 显 斜 水 平 层 例 。8.754.06.02.83紫 红 色 ， 成 分 以 石 英 为 主 ， 含 云 母 星点 ， 无 层 理 。砂 质 泥 岩 112163煤砂 质 泥 岩灰 黑 色 ， 致 密
27、 ,厚 层 状 ， 中 夹 菱 铁 矿 结核 和 少 量 黄 铁 矿 散 晶 ， 有 少 量 植 物 化石 ， 有 滑 面 。灰 色 ， 泥 质 胶 结 ， 有 明 显 的 黑 色 泥 质量 条 带 ,具 波 状 层 理 。灰 黑 色 ， 致 密 、 性 脆 ， 块 状 构 造 ， 含菱 铁 矿 结 核 ， 偶 见 黄 铁 矿 散 晶 ， 具 纵向 裂 隙 。黑 色 烟 煤 ， 半 亮 型 为 主 ， 夹 有 镜 煤 条带 ， 煤 层 结 构 呈 条 带 状 ， 夹 有 矸 石 薄层 。粉 砂 岩 黑 灰 色 ， 块 状 构 造 ， 性 脆 ， 含 植 物 化石 ， 呈 滑 面 。以 白 色
28、为 主 ， 少 带 灰 白 色 ， 含 暗 色 矿物 ， 钙 质 胶 结 。细 砂 岩中 砂 岩砂 质 泥 岩4中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 9 页1.2.3 矿区的水文地质情况（1）含水层井田内主要含水层有 6 层，自上而下分别为：1、第四系砂砾松散孔隙含水层组：该层厚度 107.9254.5m，平均为 180.05m，其厚度变化从东北向西南逐渐变薄，且是由上、中、下三组构成。2、山西组 3 号煤顶板砂岩裂隙水含水层该层厚度 0.9236.69m，平均 17.46m，属于上煤组顶板直接充水含水层，煤在开采过程中，预计顶板冒落以后，导水裂隙带高度可达下石盒子组底部砂岩。单位涌水
29、量 0.00568L/s.m，渗透系数 0.0156m/d，属重碳酸纳型水。3、太原群第三层石灰岩岩溶裂隙含水层该层厚度 1.78.15m，平均 4.86m，层位稳定，全区发育。三灰含水层以静储量为主，易于流干。本层上距 3 号煤 39.865.65m 。根据钻孔抽水试验，单位涌水量为 0.00250.0382L/s.m,渗透系数为0.07271.492m/d。4、太原群第十层下石灰岩岩溶裂隙含水层本层位于 16 号煤直接顶板外，在 17 号煤冒落带之内。是下煤组开采时的顶板直接充水含水层，富水性弱，单位涌水量 0.0000687L/S.m，属重碳酸钠型水。5、本溪群第十四层石灰岩岩溶裂隙含水
30、层该层厚度 0.413.1m，平均 4.95m。岩溶不发育，富水性弱。本层上距17 号煤底板 10.14m48.04m，属于下煤组开采时底板直接充水含水层。6、中奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层奥陶系石灰岩是煤系的基底，是开采下煤组的间接充水含水层，从揭露奥陶系石灰岩岩性看，裂隙较发育，岩溶不够发育。富水性在水平垂直方向上表现出极不均匀性，井田内在假整合面 15m以下富水性强，平面分布上主要富水区段为西部和北部奥灰埋藏较浅地段以及东部构造复杂区，一般单位涌水平均在 1L/S.m 以上。（2）隔水层井田内各含水层间隔水层较多，主要有以下三层：1、第四系底界隔水层井田北部为煤系地层露头部位，但在此区段第
31、四系底部有一层厚度2.9312.4m 较稳定的粘土类地层与下伏地层相隔可起到隔水作用。中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 10 页2、下二迭系山西组以下隔水层组井田内二迭系地层由北向南逐渐增厚，其岩性主要为泥岩、砂质泥岩、中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 11 页粘土泥岩、夹有细粗粒砂岩，此段隔水层组可以防止上部裂隙水下渗补给其它含水层。3、17 号煤至奥灰隔水层组井田内 17 号煤至奥灰顶面正常地段间距为 32.75m61.65m ，该段岩性主要为粘土泥岩、砂质泥岩、细粒砂岩及三层石灰岩，该层可以起到一定的隔水作用。未来矿井深部开采 17 号煤时，由于十四灰，奥灰都具有
32、强大高水头压力，隔水层厚度难以承受，会给开采 17 号煤带来威胁。因此，应对十四灰、奥灰进行疏干降压。（3）断层的导水性从井田钻孔揭露，抽水资料及简单水文观测资料上看，井田断层富水性和导水性较弱。（4）水文地质类型勘探查明，2 上、3 层煤的水文地质类型为二类一型，即以裂隙含水层为主，水文地质条件简单的矿床；16 上煤、17 煤为三类第一亚类一型，即以岩溶含水层为主的顶板进水，水文地质条件简单的矿床，当底鼓突水时，可以转化为水文地质条件中等复杂的底板进水岩溶充水矿床。1.2.4 岩层地温特性本区平均地温梯度为 1.20/100m 左右，属地温正常区。地温一般随深度的加深而增高，地温增温率为垂深
33、 77m，地温增加 1。非煤系和煤系地层的地热增温率稍有差异，前者增温小于后者。地温等值线与煤层底板等高线近似平行趋势。3 号煤层-800m 标高，一般为 2131.9，平均 25。1.3 煤层特征本井田含煤地层为华北型石炭、二叠系含煤建造。主要含煤地层为太原组和山西组。本井田内可采及局部可采煤层 7 层，分别为 2 上、3、6、10 下、15 上、16 上、17 煤。2 上煤，煤厚 01.01 米，平均厚 0.61米，为部分可采的不稳定煤层；3 煤为本井田最重要的可采煤层，容重1.35t/m3，煤厚 5.3312.17 米，平均厚 8.75 米，为全区可采的稳定煤层；其它 5 层煤由于硫分大
34、于 3%，其储量已划为暂不能利用储量。本井田煤层以 3 煤为主，煤层稳定性为d。1.3.1 可采煤层特征本井田含煤地层为华北型石炭、二叠系含煤建造。主要含煤地层为太原群和山西组。含煤地层平均总厚为 249m，共含煤 2426 层，煤层平均总厚度 19.82m。含煤系数为 7.9%。其中可有可采煤层 7 层，厚为中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 12 页12.95m，主要中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 13 页可采煤层分述如下：（1）2 上煤：位于山西组中上部。距山西组顶界 1539m ，平均25m，煤厚 0-1.07m，平均 0.61m，厚度变化较大。可采点多分布在
35、3 线以南及 13 线至 16 线之间；未发现有夹石，直接顶板常为厚 35m 的泥岩或砂质泥岩；老顶为灰白色中粒砂岩；底板多为厚 46m 的砂质泥岩，有时相变为粘土岩和细砂岩，下距 3 煤 32m。属结构简单部分可采不稳定煤层。（2）3 煤：是本区最重要的可采煤层。位于山西组的下部，距山西组底界 10m 左右，距三灰 50m 左右；厚度 5.3312.17m，平均 8.75m，层位稳定，厚度变化不大，全区可采。结构简单，有 7 个钻孔发现有夹石，厚0.031.25m。直接顶板为深灰色，厚 3m 左右的砂质泥岩，有少数孔伪顶为泥岩。老顶是灰白色含黑色矿物较多的中粒砂岩，底板为 57m 的且有清楚
36、波状层理及生物扰动构造的细砂岩，常相变为灰黑色的砂质泥岩，有时为泥岩。（3）6 煤：位于太原群上部。属薄煤层：厚 0-1.15m，平均 0.72m。可采点主要分布在 F19 断层西南， F19 与 F21 断层间之南部，厚度变化大，除 30-1 孔和 13-2 孔发现有 0.25 和 0.06m 厚的泥岩夹矸外，其余各孔无夹矸。顶底板多为深灰色的砂质泥岩，9 线至 14 线间顶板多为中、细砂岩，底板往往相变为细砂岩和粉砂岩。6 煤上距 3 煤 40m 左右；下距三灰 10m左右，为结构简单，部分可采的较稳定煤层。（4）10 下煤：位于太原群中部，上距五灰和三灰各为 16m 及 34m 左右，煤
37、厚 01.1m，平均 0.67m。属薄煤层，煤厚变化较大，可采点主要分布在 15 勘探线至 F5 断层之间，全区仅仅 5 个孔发现有夹石，夹石厚度均在 0.050.15m，顶板多为深灰色的细砂岩或中砂岩，有时逆变成砂质泥岩，厚度约 3.5m。10 下煤属结构简单，部分可采的较稳定煤层。（5）15 上煤：薄煤层，位于太原群中下部，煤厚 01.46m ，平均0.76m。可采点主要分布在 9 线至 14 线间-800 水平以浅和 4 线以南，26 线以南深部多数钻孔未达层位或受构造破坏而断失，因而煤层控制程度较差。全区 9 点发现含有泥岩或砂质泥岩夹石一层，厚 0.040.5m 。煤层顶板为一薄层泥
38、灰岩（九灰） ，厚 01.82m，往往为砂质泥岩所代替，底板为比较厚的灰色细、中砂岩。厚 10m 左右，含炭屑和植物化石，下距十一灰岩28m 左右。为简单结构，局部可采的不稳定煤层。（6）16 上煤：位于太原九下部，薄煤层。煤厚 01.61m ，平均0.8m，厚度变化较小，全区大部分可采。不可采点主要分布在 15 线以东、中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 14 页26 线以南，-1000m 以深的钻孔多未达层位，控制程度较差。含夹石 12层，厚 0.10.2m，直接顶板为十下灰岩，上距 3 煤 160m 左右，底板多为厚 2m 左右的中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 1
39、5 页灰黑色铝土质的泥岩，局部变成深灰色彩的砂质泥岩。15 线以东大部可采，煤层本身层位稳定，厚度变化近于稳定，为结构较复杂的较稳定煤层。（7）17 煤：位于太原群下部，上距十下灰 14m 左右，层位稳定，全区大部分可采。煤层厚 0.281.3m，平均 0.9m，14 线以东由于构造复杂，煤层常被断薄，26 线以南及-1000m 以深钻孔多未达层位，控制较差。含夹石 12 层，厚 0.050.19m。顶板十一灰为薄层灰岩，一般厚 1m 左右，不稳定，常相变为粉砂岩或泥岩。底板为浅灰色具鲕状结构的泥岩。17 煤属结构较复杂、大部分可采的较稳定稳定煤层。主要可采煤层顶板经采样实验，气力学性质见表
40、1-2-1表 1-2 主要可采煤层顶板特征表煤层顶板类别顶板冒落性能 岩性岩块实验单向抗压强度（10 4pa）3 中等帽落 的 砂质泥岩 、细砂岩、 泥岩 4811.89476.61.3.2 煤的特征井田内各煤层为多种用途煤种，即可以做为炼焦配煤，又可做为各种动力及民用燃料用煤。山西组煤层属半暗型煤，条带状结构，层理不明显，本组可采煤层 2 上煤层属中灰，特低硫、特低磷、高发热量、高熔灰份煤，易洗选一号气煤。3 号煤为低灰，特低硫、低磷、低砷、高发热量、高熔灰份易洗，优等回收率的二号气煤。太原统煤层以半亮型煤为主，层里分界明显，在层理面及裂隙中，常见方解石及黄铁矿薄膜。太原群中可采煤层属低灰、
41、富硫、高发热量、粘结性较强，灰熔点较低、易选、可与低硫煤做配焦煤，属二、三号气煤。3 号煤层有 7 个钻孔发现有夹石，厚 0.031.25m，容重为 1.35t/m3，煤层硬度指数 f=23 范围。1.3.3 瓦斯本矿井为低瓦斯矿井，瓦斯鉴定结果为矿井 CH4=2.54m3t、CO 2 =4.45m3t，根据煤矿安全规程第 133 条之规定，古城矿为低瓦斯矿井。无煤和瓦斯突出现象。1.3.4 煤尘据煤芯煤样爆炸性实验：煤尘爆炸指数 36.41%,故各煤层均有爆炸性危险。且随开采深度的增加煤尘爆炸指数为上升趋势。中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 16 页1.3.5 煤的自然中国矿业大
42、学 2009 届本科生毕业设计 第 17 页据煤芯煤样测定结果，自燃发火等级为 II 类，各煤层都有程度不同的自然发火倾向。山西组煤自燃发火的倾向不大，太原群煤均存在自燃发火的可能性，特别是 16（上）煤自燃发火的倾向更大，根据邻矿资料，本区各煤层均应按有自燃发火倾向考虑。据矿实际生产资料统计发火期一般在36月，最短发火期为48天。中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 18 页2 井田境界和储量2.1 井田境界在煤田划分为井田时，要保证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开发。煤田范围划分为井田的原则有：1、要充分利用自然条件划分，在可能的条件下，应尽量利用地形、地物、
43、地质构造、水文地质以及煤层特征等自然条件，以减少煤柱损失，提高资源采出率，充分保护地面设施；2、要有与矿区开发强度相适应的井田范围，要保证井田范围与矿井生产能力相适应，有足够的储量和服务年限及合理的尺寸；3、照顾全局，处理好与临矿的关系；4、直线原则，井田的划分应尽量采用直线或折线，有利于矿井的设计和生产管理工作的开展。根据以上划分原则，以及考虑到古城煤矿煤田内地质构造等原因，本井田在能满足生产开发强度的前提条件下，不但要考虑了自然条件原因，而且要考虑到矿区的整体规划，故将古城煤矿的井田范围：西以京沪铁路东侧煤柱线及兖州市煤柱线，即 Z1Z8、Z12Z17 各点连成为界，东至F33 断层，北以
44、 F18 断层及 D1D5 各点连成与单家村煤矿为界，南以 31勘探线及-1200 米煤层地板等高线为界，井田东西走向 6.5km，南北宽25km，井田面积约 16.62km2。2.2 储量计算2.2.1 矿井地质资源量(1)把整个井田划分为三块地质块段如图 2-1:图 2-1 地质储量计算分块图中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 19 页（2）各地质块段面积、平均倾角、煤厚见表 2-1表 2-1 3#煤地质资源储量计算表储 量块号 倾角（ ） cos平面面积（m 2）煤层面积（ m2）煤 厚（m ）容 重（t/m 3） （万 t）I 9 0.9988 4516092.29 4521
45、743.29 8.75 1.35 5341.31 II 10 0.9985 6241090.17 6250733.89 8.75 1.35 7383.68 III 10 0.9985 5868502.78 5877570.77 8.75 1.35 6942.88 合计 16625685.2 16650047.9 19667.87 号地质块段平均倾角为 9o; 1号地质块段平均倾角为 10o;号地质块段平均倾角为 10o;在图上量取其面积分别为：s =4516092.29m ；12s =6241090.17m ； 2s =5868502.78m 。3矿井地质储量: Z Z= s h 其中：S煤层
46、的面积，m 2；h煤层平均厚度，m； r煤的容重，取 1.35 t/m .3a煤层平均倾角 所以矿井的工业资源储量为 Z Z =19667.87 万 t2.2.2 矿井工业资源/储量矿井工业资源/储量按式（2-1）计算：Zg = Z111b + Z122b+ Z2m11+ Z2m22+ Z333k 式（2-1）式中Zg矿井工业资源/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；k可信度系数，取 0.7-0.9，地质构造简单、煤层赋存稳定取 0.9
47、；地质构造复杂、煤层赋存不稳定取 0.7。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，中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 20 页10%中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 21 页是推断的。根据煤层厚度和煤质，在探明的和控制的资源量中，70%的是经济的基础储量，30%的是边际经济的基础储量，Z111b=19667.87 60% 70% = 8260.5054Z122b=19667.87 30% 70% = 4130.2527Z2m11=19667.87 60% 30% = 3540.2166Z2m22=19667.87 30% 30% = 1770.1
48、083由于地质条件简单，k 取值 0.9Z333 k = 19667.87 10% k = 1770.1083即： Z g = Z111b + Z122b+ Z2m11+ Z2m22+ Z333k = 19471.1913 万 t2.2.3 矿井设计资源/储量矿井设计资源/储量按式（2-2）计算：Zs = ( Zg - P1 ) 式（2-2）式中Zs矿井设计资源/储量；P1断层煤柱 Pd、井田边界煤柱 Pb、地面建筑物煤柱等永久煤柱损失量之和；断层煤柱损失量 Pd 的计算：Pd=Sh =314599.698.751.35=371.62 万 t其中，S表示断层边界煤柱面积，m 2，直接在平面图上量取得；井田边界煤柱损失量 Pb 的计算：Pb=BLh =5021381.38578.751.35 =1262.83 万 t其中，B表示井田边界煤柱宽度，m，本设计留设 50
