1、目 录一般部分1 矿井概述及井田地质特征 .11.1 矿区概述 11.1.1 地理位置及交通条件 11.1.2 居民、经济、资源供应 11.1.3 地形地貌 11.1.4 主要河流 11.2 井田地质特征 .21.2.1 地层 21.2.2 地质构造 31.2.3 水文地质条件 41.2.4 地温 41.3 煤层地质特征 .51.3.1 煤层埋藏条件 51.3.2 煤质 61.3.3 煤层顶底板 71.3.4 瓦斯、煤尘等 72 井田境界与储量 .82.1 井田境界 .82.1.1 井田境界划分的原则 82.1.2 井田特征 82.2 矿井工业储量 .82.2.1.井田地质勘探 82.2.2
2、储量计算依据 92.2.3 矿井工业储量 92.3 矿井可采储量 .112.3.1 安全煤柱留设原则 112.3.2 矿井永久保护煤柱损失量 112.3.3 矿井可采储量 133 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 .143.1 矿井工作制度 .143.2 矿井设计生产能力及服务年限 .143.2.1 矿井设计生产能力及服务年限确定依据 143.2.2 矿设计生产能力 143.2.3 矿井服务年限 143.2.4 井型校核 154 井田开拓 .174.1 井田开拓的基本问题 174.1.1 确定井筒形式、数目、位置及坐标 174.1.2 工业场地的位置 194.1.3 开采水平的确定及带（采
3、）区划分 204.1.4 运输大巷和井底车场的布置 204.1.5 矿井开拓延伸方案及阶段划分 204.1.6 确定采区间的接替顺序 224.1.7 方案比较 224.2 矿井基本巷道 304.2.1 井筒 304.2.2 井底车场及硐室 304.2.3 主要开拓巷道 325 准备方式 带区巷道布置 .395.1 煤层地质特征 .395.1.2 采区煤层特征 395.1.3 地质构造 395.1.4 顶底板特性 395.1.5 水文地质 405.1.5 地表情况 .405.2 采区巷道布置及生产系统 .405.2.1 采区位置及范围 405.2.2 采区煤柱尺寸的确定 405.2.3 区段斜长
4、的确定 405.2.4 采区巷道布置 415.2.5 采区巷道的联络方式 415.2.6 采区接替顺序 415.2.7 采区生产系统 415.2.8 采区巷道掘进 425.2.9 采区生产能力及采出率 435.3 采区车场选型设计 .445.3.1 确定采区、带区车场形式 445.3.2 采区主要硐室 466 采煤方法 .486.1 采煤工艺方式 486.1.1 采煤方法的选择 .486.1.2 确定采煤工艺方式 486.1.3 回采工作面长度的确定 496.1.4 回采工作面的推进方向和推进度 496.1.5 综采工作面的设备配套 506.1.6 回采工作面破煤、装煤方式 506.1.7 回
5、采工作面支护方式 536.1.8 工作面端头支护和超前支护 556.1.9 各工艺过程注意事项 566.1.10 回采工作面正规循环作业和工作面成本 586.2 回采巷道布置 .606.2.1 回采巷道布置方式 606.2.2 回采巷道参数 607 井下运输 .627.1 概述 .627.1.1 井下运输的原始条件和数据 627.1.2 运输距离和货载量 627.1.3 矿井运输系统 627.2 带区运输设备选择 637.2.1 设备选择原则 637.2.2 带区设备的选型 637.2.3 辅助运输方式和设备选择 647.3 大巷运输设备选择 .647.3.1 运输大巷设备选择 647.3.2
6、 轨道大巷设备选择 658 矿井提升 .668.1 矿井提升概述 .668.2 主副井提升 .668.2.1 主井提升 668.2.2 副井提升 689 矿井通风及安全 .709.1 矿井地质、开拓、开采概况 .709.1.1 矿井地质概况 709.1.2 矿井通风系统的基本要求 709.1.3 矿井通风方式的确定 709.1.4 主要通风机工作方式选择 729.1.3 带区通风系统的确定 739.1.7 回采工作面进回风巷道的布置 739.1.8 通风构筑物 749.2 矿井风量计算 .749.2.1 采煤工作面实际需要风量 749.2.2 备用面需风量的计算 769.2.3 掘进工作面风量
7、计算 769.2.4 硐室需风量 779.2.5 其它巷道风量计算 779.2.6 矿井总风量计算 779.2.3 风量分配及风速验算 789.2.4 通风构筑物 799.3 矿井通风阻力计算 .799.3.1 计算原则 799.3.2 确定矿井通风容易和困难时期 809.3.3 矿井最大阻力路线 829.3.4 矿井通风阻力计算 859.3.5 两个时期的矿井总风阻和总等积孔 889.4 选择矿井通风设备 .889.4.1 选择主要通风机 889.4.2 主要通风机的选择 899.4.2 电动机选型 929.5 安全灾害的预防措施 .929.5.1 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施 929.5.2
8、预防井下火灾的措施 939.5.3 防水措施 9310 设计矿井基本技术经济指标 .94参考文献 .95专题部分城郊矿村庄下压煤开采技术研究 .961 概 述 .962.采煤方法的选择 962.1 地表移动与变形对建筑物的影响 .972.2 村庄下开采的可行性分析 .972.3 村庄下的采煤方法 .982.4 采煤方法的选择 .993.条带开采设计 1013.1 条带开采的地表移动与变形特点 .1013.2 条带开采设计步骤 .1023.3 采区条带开采设计 .1034.条带开采安全技术措施 1074.1 采矿措施 .1084.2 建筑结构措施 .1085.结果分析 1085.1 城区压煤开采
9、效益分析 .108参考文献 .108翻译部分英文原文 .109汉语翻译 .124致谢 .135中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计（论文） 第 1 页1 矿井概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1 地理位置及交通条件永夏矿区位于河南省永城市境内，面积为 1150 km ，其中含煤面积为 716 km ，全2 2区探明储量 2556 Mt，其中精查储量 1476 Mt。全矿区规划 7 对矿井，规划能力 10.05 Mt，其中统配矿井 4 对（车集、陈四楼、城郊、新桥） ，地方矿井 3 对（葛店、新庄、刘河） 。城郊井田位于矿区的中部，覆盖城关乡、城厢乡的全部及侯岭、双桥、十八里、蒋口乡
10、的一部分。井田南北长约 6.7 km，东西宽约 11.6 km，面积 79 km2。矿井北临陈四楼井田，南接新桥井田，地理坐标为：东经 11617301162521，北纬335352340035。矿区内交通方便，永城市西北至陇海铁路商丘东站约 95km，夏邑东站 62 km，东北至京沪铁路徐州车站约 100 km，东南至宿州车站约 75 km，距京九铁路的亳州车站 55 km，且均有柏油公路相通，乡村之间公路相通。1986 年国家计委关于河南省永夏矿区总体设计的批复中确定矿区铁路支线在青阜线青町车站接轨，目前青町至永城矿区集配站段铁路已经竣工。城郊矿井铁路专线在集配站接轨。 （见图 1.1）1
11、.1.2 居民、经济、资源供应本区地处黄淮冲击平原东部，土地肥沃，人口稠密，在井田范围内有大小村庄 179个，户数约 12437 户，居民 53954 人。平均每平方公里约 70 户，区内人均耕地不足 1.5亩。土产材料砖、瓦、石子和料石均可就地供应，钢材、木材和水泥等物资可经公路及铁路直接运至矿井工业场地。供电电源双回路均可来自矿区自备电厂，电压为 110kv，自备电厂装机容量为75000kw，一期工程装机容量 25000kw，目前已正式发电，二期工程已设计完毕。本矿井可供选择的水源，地下水有新生界松散层和生产期间井下排水，地表水有沱河水。 1.1.3 地形地貌本区位于黄淮冲积平原的东部，地
12、势平坦开阔，西北高，东南低，坡度为1/45001/6000。城郊井田东南部的 3405 孔最低，地面标高 31.03m；井田西北角的 0612孔最高，地面标高 34.58m。海拔标高在+31+34m 之间，微向东南倾斜。区内新生界松散沉积物广泛分布，厚度一般为 220m 左右。工业广场标高 +30.0m。1.1.4 主要河流城郊井田内地表水系不发育，仅有淮河支流的沱河从本区北中部自西向东流过，沱河源于商丘北侧响河，雨季流量剧增，旱季干涸无水，属季节性河流。实测最高洪水位标高+29.79m ， （1963 年 8 月 9 日） ，年平均水位标高+26.39m ，最大流量 384 m3/s（ 19
13、63 年 8 月 9 日） ，年平均流量一般为 12m3/s。其上游永城市段常年关闸蓄水，致使下游断流无水。中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计（论文） 第 2 页本区地处中纬 34 附近，属半干旱、半湿润季风型气候，蒸发量大于降雨量，干湿差大，四季分明。年平均气温 14.3 ，日最高气温 41.5，日最低气温为-23.4。年平均降水量 962.9，年最大降水量 1518.6，年最小降水量 556.2。大气降水量多集中在78 月份，可占全年降水量的 50%以上，年蒸发量 1808.9。永城地区受地震影响不大，地震烈度小于 6 度。图 1.1 城郊矿矿井位置图1.2 井田地质特征1.2.1
14、地层永夏矿区的区域地层属华北地层区，鲁西分区、徐州小区。上奥陶至下石灰统、三叠系至古新统缺失。井田地层基本与区域地层相一致，根据钻孔揭露自下而上可分为中奥陶统（O ） ，中、2上石灰统（C C ） ，二叠系（P）和新生界（Kz） 。231）中奥陶统（O ）2城 郊 矿勘 探 区公 路铁 路图 例宿 县淮 北 市涡 阳茴 村薛 湖 徐 州 市商 丘 市 砀 山芒 山亳 州夏 邑永 城 市顺 和30204034020401701601701603020403402040省 南河 江 苏 省省 徽安山 东 省图 1- 城 郊 矿 矿 井 位 置 图中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计（论文） 第
15、 3 页在井田内穿见最大厚度达 490.42m，可能包括部分下奥陶统。2）中石灰统、本溪组（C b）2主要由铝土泥岩和鲕状铝土泥岩组成，厚度 4.5411.42m，平均厚 8.21m。3）上石灰统太原组（C t）3由较稳定的薄厚层状灰岩、泥岩、砂质泥岩组成，局部夹有鲕状铝土泥岩。含煤最多时达 10 层，单煤层厚度 0.180.75m，平均厚度 0.4m。本组厚度 135.7159.2m，平均厚度 145.82m。4）下二叠统山西组（P S）1主要由泥岩、砂质泥岩、砂岩及煤层组成，厚度 72.4130.1m，平均 102.54m。含煤3 层，位于该组中部的二 煤层为本井田的主要可采煤层。25）下
16、二叠统下石盒子组（P X）1由泥岩、砂质泥岩、砂岩，鲕状铝土泥岩及煤层组成，厚度 45.03105.00m，平均69.63m，含煤 57 层，其中三 为可采煤层，是井田内又一重要的含煤地层。26）上二叠统上石盒子组（P S）由泥岩、铝土泥岩，中细粒沙岩组成，本组平均厚度 747.59m。7）上二叠统石干峰组（P sh）2主要由泥岩、砂质泥岩、粉砂岩组成，夹有紫斑泥岩和砂岩。8）第三系（R）中新统（N ）：厚度 76.10170.16m，平均厚度 99.41m，底部局部有次生灰酸岩沉1积，中上部以粘土为主，夹亚粘土及少量砂土。上新统（N ）：厚度 151.69192.97m，平均厚度 171.5
17、7m，以细中砂土为主，与粘2土、亚粘土交替沉积。9）第四系（Q）更新统（Qp）：厚度 45.2079.50m，平均厚 59.76m，由粉砂、细砂与粘土、亚粘土及少量亚砂土所组成，局部见有中砂。粘性厚度大于砂性土。全新统（Qh）：厚度 27.1848.90m，平均厚 34.17m，以粘土、亚粘土为主，夹细砂及亚粘土。1.2.2 地质构造在区域构造体系中，本区位于、华北台快东南偶、山东台背斜徐蚌凹折带中；秦岭昆山维向构造带东段北支的南侧，新华夏系第二沉降带的东侧。城郊井田位于北北东向的永城隐伏背斜的西翼中段，北北东向断层构造居主导地位，其次是近东西向构造，局部发育有北西向构造。总体构造特征是以宽缓
18、褶皱为主，伴随一定数量的断裂构造，且多集中在表现明显的背、向斜两侧。井田内褶皱构造除柏窑背斜与蒋阁向斜比较紧密外，其余均属褶幅不大的隆起和凹陷地层产状总趋势向南西西方向倾斜。地层倾角一般在 3 6 ，个别地段达到08 16 。已查明断层 8 个，断裂构造 20 条。见图 1.2城郊井田构造纲要图 。01）褶皱构造井田内褶皱构造除柏窑背斜与蒋阁向斜比较紧密外，其余均属褶幅不大的隆起和凹陷。主要有：四里禅向斜、柏窑背斜。中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计（论文） 第 4 页2）断裂构造井田地层走向为北北东向，中部、北部由于受小褶曲的影响，呈波状起伏，走向变化较大。地层产状总趋势向南西西方向倾
19、斜，地层倾角一般在 36,褶皱和断裂构造呈北北东向和近东西展布。本井田精查勘探时在 41km2 范围内组合大小断层 5 条，其中较大的断层有 2 条，井田东北部即以一大断层 F5 为界。总之，整个井田以近北北东向断层构造居主导地位，其次是近东西向构造，局部发育有北西向构造。总体构造特征是以宽缓褶皱为主，伴随一定数量的断裂构造。晚古生代中基性岩浆岩活动比较强烈，并对煤层有一定的破坏作用。1.2.3 水文地质条件新生界松散层划分为四个含水层组及四个隔水层组，由于新生界底部砂层少，富水性又弱，与基岩之间有平均厚 44.29m 的粘土隔水层，对矿床一般无充水影响。煤层顶板砂岩裂隙水是矿床主要直接充水的
20、水源，但由于井田内砂岩富水性很弱，渗透性差，径流滞缓，补给源不足，故对将来的矿床开采一般不会造成太大的威胁。太原组上段灰岩是开采二 2 煤层的间接充水含水层，二 2 煤底板下距 K3（L 11 灰岩，平均厚 1.64m）平均距离 50m，距 L8 灰岩（平均厚 10.49m）平均距离 80m，L8 上距 L11一般平均在 30m 左右，其间又有泥岩，砂质泥岩相隔，基本无水力联系，因此，如不受断裂构造影响，正常情况下不会造成突水。本井田断层富水性微弱，具有一定的隔水性能，一般情况下不会发生大导水威胁。综上所述，本井田是一个与外部水力联系微弱，补给不足的较完整的独立水文地质单元，开采煤层远离地表水
21、体，无流水影响，间接充水岩层“灰岩” 虽然单位涌水量较大，局部在断层处有与煤层对接的可能性，如留好煤柱，远离断层，一般是不会突水的，本矿井水文地质，工程地质条件属中等类型。矿井正常涌水量 220m3/h，考虑上段灰岩突水，最大涌水量为 500m3/h。1.2.4 地温井田内地温仅随深度的增加而增加。井田的平均地温梯度为 2.67 /100m，从地温梯度看，浅部地温梯度较高，深部地温梯度较低。中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计（论文） 第 5 页从二煤组煤层、三煤组煤层地温等值线图上看出，等温线与煤层底板等高线基本平行，二煤组煤层-500m 以浅的地温一般低于 30C，-600m 以深的地
22、温除井田东南部小面积低温区外，一般为一级高温区。在 3127 孔（F3 断层西侧）-700m 以深地段，地温大于31，为一级高温区，其余地段地温一般低于 31。图 1.2 城郊矿井构造纲要图1.3 煤层地质特征1.3.1 煤层埋藏条件煤层走向为西北东南走向，东北高西南低，平均倾角为 5.82，高差为 550m 左右。其中上部煤层更加平缓，倾角只有 3 度到 4 度，下部煤层倾角较大，部分地方达到1520 度。煤层上部露头深度大约有-330m。本井田的主要含煤地层有下二叠统山西组（P 1s）及下石盒子组（P 1 x） ，两组煤系地层总厚度平均 172.17m，煤层总厚度平均 9.22m，总的含煤
23、系数为 5.93%。下二叠统山西组（P 1s）含二煤组，由 13 个分层组成，分层编号从下至上分别为二 1、二 2、二 3，二 2煤层平均厚度为 2.95m，含煤系数为 3.8%。下石盒子组（ P1x）含三煤组，由 47 个分层组成，分层编号从下至上分别为三 1、三 21、三 、三 3、三 4、 、三 5、 、 、 、 三 6 及三 7，合并为 3#煤，三 煤层厚度为 2.98m，含煤系数为 9.0%。井田内二 2、三 煤层为可采煤层。2三 煤层赋存于三煤组中下部，下距三 煤层顶板平均间距 4.19m，上距三 煤层底板平均2 4间距 8.42m，煤层平均厚度 2.98m，属主要可采煤层。二 2
24、 煤层赋存于山西组之中部，至四洪岗背斜 向 堂 四里禅 禅里四 城永 斜向 郊城F30曹 楼 断 陷曹 楼 F963F1柏F4洪 岗屈 庄 F34小 莫 庄小 莫 庄 向 斜 F28F27 F20蒋 阁F5174马 岗 蒋阁向斜马岗背斜 背 斜 轴向 斜 轴正 断 层二 2煤 层 露 头井 田 边 界二 2F12堂柏 窑 楼四陈斜向楼陈 二2屈庄向斜 窑背斜 1N图 1-城 郊 井 田 构 造 纲 要 图中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计（论文） 第 6 页上部 K 标志层平均距离 52.02m，距下部 K 标志层顶 5.93m，含煤系数为 9.0%。井田内4 3二 2、三 2 煤层为可
25、采煤层，详见煤层情况一览表 。表 1.1 煤层情况一览表煤组号煤层编号煤分层数煤厚最小最大平 均(m)间距最 小 最 大平 均(m)夹矸层数可 采情 况含 煤系 数煤层稳定性三7 10.200.500.380 不可采 不稳定0.6221.024.10三6 10.121.200.530 不可采 不稳定0.4314.293.75三5 120.201.170.5701 偶见可采点 不稳定0.9014.406.57三4 130.053.550.4502 不可采 较稳定0.409.354.10三3 10.20.950.30 不可采 不稳定0.5215.214.32三2 10.403.202.9801 可
26、采较稳定（31线以南稳定）25.3032.4228.86三12 10.200540.340 不可采 不稳定三煤组三11 120.32.030.3540.3652.2946.33 01 不可采9.0%较稳定偏不稳定二3 10.20.400.300 不可采 不稳定1.408.224.81二2 120.327.682.9501 全区可采 稳定二煤组二1 120.250.550.4023.0140.0830.47 01 不可采3.8%不稳定1.3.2 煤质二 2 煤层属低灰分，特低硫，特低磷，高发热量，易选的优质无烟煤三 煤层为中灰分，特低硫，特低磷，中高发热量，中等可选性的无烟煤。各可采煤层中贫煤数
27、量较少，除它的发热量稍高于无烟煤外，其它煤质特征与无烟中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计（论文） 第 7 页煤相似。二 2 煤层为无烟煤，首先可作为化工用煤，包括气化用煤及发生炉煤气用煤和化肥用煤，其次作为动力用煤及民用燃料等。三煤组各层煤可用于发电，水泥工业及民用，详见表 1.2各主采煤层的煤质特征表。表 1.2 各主采煤层的煤质特征表原 煤 精 煤煤层编号煤质牌号Ad(%) St.d(%) Qnet.ad(MJ/kg) Ag(%) Vr(%) Cc(%) Hr(%)WY13.6834.0420.10(83)0.231.470.62(57)18.130.627.5(76)2.4513.
28、368.04(72)6.309.538.36(67)90.6393.6992.23(40)3.524.433.93(40)三 2TR16.7926.3020.72(11)0.420.610.54(7)24.629.327.5(11)4.3611.887.89(11)9.9711.4410.55(11)90.4091.9591.14(9)3.814.494.16(9)WY8.6435.6714.41(178)0.141.050.498(8)20.732.428.5(155)2.5011.536.23(147)5.629.867.80(145)91.0395.2992.76(98)3.244.20
29、3.78(101)二 2TR13.3215.0114.35(4)0.101.000.49(8)29.630.429.9(4)3.978.966.58(4)10.0310.7210.41(5)90.5291.7091.23(3)3.944.194.05(3)1.3.3 煤层顶底板三煤组煤层直接顶板，底板主要为薄层状泥岩，砂质泥岩，局部为粉砂岩，抗压强度一般小于 600kg/cm2（局部大于 600kg/cm2） ，稳定性差，管理有一定困难。二煤组煤层直接顶，底板多为细中粒砂岩，厚层状泥岩（厚度一般大于 5m） ，局部为砂质泥岩或落层状泥岩，抗压强度一般大于 600kg/cm2 ，岩石的完整性，稳
30、定性较好，顶板易于管理，底板一般不易发生底鼓。1.3.4 瓦斯、煤尘等井田中各煤层沼气含量一般小于 0.0005m3/t，属低沼气矿井。各煤层均无煤尘爆炸危险。各煤层均属不自燃发火煤层。综上所述，本井田具有储量丰富、资源可靠，水文地质条件简单、煤层无自然、煤层不爆炸、低沼气等有利的资源条件，地质勘探程度达到了精查勘探的要求，可作为矿井设计、建设、生产的依据。井田内各煤层均为低中灰、高发热量、特低硫、特低磷的优质无烟煤，又邻近华东缺煤区，应积极开发。但在构造、煤层、村庄搬迁及开采技术等诸多方面，在一定程度上还存在着对井田开发不利的因素中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计（论文） 第 8 页2
31、 井田境界与储量2.1 井田境界2.1.1 井田境界划分的原则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）井田的储量，煤层赋存情况及开采条件要与矿井生产能力相适应；2）保证井田有合理尺寸；3）充分利用自然条件进行划分，如地质构造（断层）等；4）合理规划矿井开采范围，处理好相邻矿井间的关系。2.1.2 井田特征矿井井田范围东部边界为人为划分和 F1 断层为界，西部以 F7 断层为界，南部以F20 断层为界，北部以 F9 断层和认为划定边界为界，西北角以煤层露头为界。井田走向长度约为 11.6 km ，南北长 6.47.5km
32、 ，平均长约为 6.7km。煤层的倾角最大为30，最小为 2，平均为 7。煤层上部平缓，下部区域倾角较大。井田面积约 79 km2,由于开采上限为煤层露头，故无扩大的可能；煤层下部边界有待继续进一步的勘探，尚有扩大的可能。在井田的中间有两个断层，分别是 F14，长约 4000m;F48，长约 2500km.下图 2.1 为井田边界及煤层赋存状况示意图。2.2 矿井工业储量2.2.1.井田地质勘探本井田 1983 年详查勘探结束，1988 年 1 月转入精查报告编制阶段，至 1988 年 8月底提交精查地质报告。1989 年 6 月经河南省矿产储备委员会审查批准。该井田历经 29 年勘探，施工钻
33、孔 335 个，总进尺 191546.11m，平均每平方公里3.3 个。其勘探类型确定合理，勘探工程间距适宜，勘探工程量充足，可满足相应级别储量的控制要求。煤层最小可采煤厚为 2.95m，最大可采煤层厚度为 4.18m。煤层层数为 11 层，其中只有三煤组三 2 煤层和二煤组二 2 煤层是可采煤层，三 2 煤层平均厚度 2.98m, 二 2 煤层平均厚度为 2.95m。井田内北部边界附近、西部边界附近以及东部边界附近属 B 级储量，断层附近属C 级储量，其它区域为 A 级储量。高级储量占 99.6%，符合煤炭工业设计规范要求。综上所述，设计认为该井田已达到精查勘探的要求，可以作为矿井设计及建设
34、的依据。中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计（论文） 第 9 页2.2.2 储量计算依据1）根据城郊煤矿井田地质勘探报告提供的煤层储量计算图计算；图 2.1 煤层储量计算图2）依据煤炭资源地质勘探规范关于化工、动力用煤的标准：计算能利用储量的煤层最低可采厚度为 0.8m，原煤灰分不大于 40%。计算暂不能利用储量的煤层厚度为 0.70.8m；3）依据国务院过函（1998）5 号文关于酸雨控制区及二氧化硫污染控制区有关问题的批复内容要求：禁止新建煤层含硫份大于 3%的矿井。硫份大于 3%的煤层储量列入平衡表外的储量；4）储量计算厚度：夹石厚度不大于 0.05m 时，与煤分层合并计算，复杂结构
35、煤层的夹石总厚度不超过每分层厚度的 50%时，以各煤分层总厚度作为储量计算厚度；5）井田内主要煤层稳定，厚度变化不大，煤层产状平缓，勘探工程分布比较均匀，采用地质块段的算术平均法。6）煤层容重：三煤组三 2 煤层和二煤组二 2 煤层均为优质无烟煤，其容重均为1.40t/m3。2.2.3 矿井工业储量本矿井的主采煤层为三煤组三 2 煤层和二煤组二 2 煤层，其厚度分别为2.98m、2.95m。因此在计算工业储量时只针对这两层煤，对于其它不可采煤层不予以计算。-60-650 -50 -450 - -70 -65-0 -50 -450 -40-30-750 -8-350-70-60-750 -30
36、-350 -40-5 -60 5-70-50-350-480 -50-450-450 -40 -350-40-450 -50-650 -60-50-70 -70-50-450-50-40 -50-40 -650-40 -80-650-750 -650 -650 -70-750 -80 -80-850-50 -60-650 -450-50-60-650 -750-650 -70 -450-450-850 -850-80-850 -80-850-650-750-70 -40 -60 -750-650-750-80-70-750-70 -750 -70-50-50-40-70-750-70-750-
37、850 -850-90 -850 - -750-750 -750 -750-80 -750-750-70 -70-750-80-70-750-80-80 -850 -90 -80 -750 -750 -750-80-5-90 -90 -850-80 -80-80 -70-80 -70 -650-650-50-70 -50-750 -80 -6-650-80 -650-7- -60 -50-5 -70-750-650-750 -75-80中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计（论文） 第 10 页本设计的储量计算是在精查地质报告提供的 1：10000 煤层底板等高线图基础上计算出来的，因此计算
38、数据真实可靠。井田范围内的煤炭储量是矿井设计的基本依据，煤炭工业储量是由煤层面积、容重及厚度相乘所得，其公式一般为：式中：Zg矿井的地质储量；S 井田的面积；M煤层的厚度； 煤的容重，本矿井为 1.4 t/m3；矿井的地质储量计算数据如下表 2.1：表 2.1 矿井的地质储量计算表煤层 面积（k） 倾角（） 煤厚 密度(t/m) 储量（Mt）三 2 79.96 7 2.95 1.4 332.7307二 2 79.96 7 2.98 1.4 336.1144总量 668.8451309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
39、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，则矿井工业资源/储量由下列各式计算。Z111b=668.845130960%70%=280.91495MtZ122b=668.845130930%70%=140.45748 MtZ2M11=668.845130960%30%=120.39212MtZ2M22= 668.845130930%30%=60.196062 Mt式中 矿井工业资源/储量； g探明的资源量中经济的基础储量；1b控制的资源量中经济的基础储量；2探明的资源量中边际经济的基础储量；mZ控制的资源量中经济的基础储量；推断的资源量；3可信度
40、系数，取 0.70.9。地质构造简单、煤层赋存稳定的矿井，k值取 0.9；地质构造复杂、煤层赋存较稳定的矿井， 取 0.7。该式取 0.8。k k矿井工业储量计算结果如下表 2.2表 2.2 矿井工业储量探明储量/Mt 控制储量/Mt类别经济储量 边际储量 经济储量 边际储量推断储量/Mt31cosgiiZSM (2-1)中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计（论文） 第 11 页数量 280.91495 120.39212 140.45748 60.196062合计 401.3070786 200.6535393 66.884513由于地质条件稍微复杂，k 在 0.8 以上取值。Z333k
41、=668.845130910%k=53.50761MtZg= Z111b+ Z122b+ Z2M11 +Z2m22 +Z333k=280.91495+120.39212+140.45748+60.196062+58.65778=655.4682Mt2.3 矿井可采储量2.3.1 安全煤柱留设原则1）工业场地、井筒留设保护煤柱，对较大的村庄留设保护煤柱，对零星分布的村庄不留设保护煤柱；2）各类保护煤柱按垂直断面法或垂线法确定。用岩层移动角确定工业场地、村庄煤柱。3）维护带宽度：风井场地 20m，村庄 10m，其他 15m；4） 根据经验井田边界保护煤柱留 50m，断层保护煤柱的留设按落差大于 5
42、0m 时，断层两侧各留 40m，落差大于 50m 时，两侧各留 30m。本矿井井田内的几条大断层的落差均大于 50m，因此在两侧各留 40m 的保护煤柱。5）工业场地占地面积，根据煤矿设计规范中若干条文件修改决定的说明中第十五条，工业场地占地面积指标见表 2.3。表 2.3 工业场地占地面积指标井 型（万 t/a） 占地面积指标（公顷/10 万 t）240 及以上 0.8-1.1120-180 1.245-90 1.59-30 1.82.3.2 矿井永久保护煤柱损失量1）井田边界保护煤柱根据城郊矿的实际情况，鉴于本井田大部分边界为断层边界，按照煤矿安全规程的有关要求，井田边界（包括认为边界，断
43、层边界和风氧化带）内侧暂留 50m 宽度作为井界煤柱，则井田边界保护煤柱的损失按下式计算。（2-2）rmLHP1式中：P1井田边界保护煤柱损失，Mt。H井田边界煤柱宽度，50m；L井田边界长度，36615m；m煤层厚度，2.95+2.98m；r煤层容重，1.4t/m3；代入数据得：P1=5036615（2.95+2.98）1.4/cos7=15.3130Mt中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计（论文） 第 12 页2）工业广场保护煤柱本矿井生产能力较大，为 4.0Mt。根据表 2.1工业场地占地面积指标工业广场的面积为 0.8-1.1 平方公顷/10 万吨。本矿工业广场面积取 0.8 平方
44、公顷/10 万吨，故工业广场面积为 32 公顷。所以取工业广场的尺寸可以设为近似 600m500m 的长方形。煤层的平均倾角为 7，工业广场的中心处在井田走向的中央，倾向中央偏于煤层中上部，其中心处埋藏深度为-500m，该处表土层厚度为 200m，主井、副井，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 20m。本矿井的地质条件及冲积层和基岩层移动角见表 2.4。表 2.4 岩层移动角广场中心深度/m 煤层倾角 煤层厚度/m 冲击层厚度/m 580 6.2 2.95+2.98 220 41 70 70 65.8由此根据上述以知条件，画出如图 2.2 所示的工业广场保护煤柱的尺
45、寸图 2.2 工业广场保护煤柱的尺寸从图中量得保护煤柱的倾斜面积为 1658125，则占用的煤量为：P2=1658125（2.95+2.98 ） 1.4=13.7658Mt3）断层保护煤柱根据经验井田断层保护煤柱的留设按落差大于 50m 时，断层两侧各留 50m，落差大于 50m 时，两侧各留 30m。本矿井井田内的几条大断层的落差均大于 50m，因此在两侧各留 50m 的保护煤柱。各大断层长度：F 3 断层： 10217m-1023-4056-70 -1023-4056-70-40-50-60中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计（论文） 第 13 页DF3 断层：3441mF14 断层：
46、4193mF5 断层：4968m断层煤柱损失量：P 3=(10217+3441+4193+4968)5021.4/cos7=3.2186Mt4）主要井巷保护煤柱矿井布置煤巷时，需要在巷道两侧留设保护煤柱，其占有量可以按照总储量的2来算。所以：主要井巷煤柱 P4=655.46820.02=13.10936Mt各种保护煤柱损失量见表 2.5。表 2.5 保护煤柱损失量煤 柱 类 型 储 量（Mt）井田边界保护煤柱 P1 15.3130工业广场保护煤柱 P2 13.7658断层保护煤柱 P3 3.2186主要井巷煤柱 P4 13.10936合 计 P 45.40676所以矿井设计储量 Zs=Zg-P
47、=655.4682-45.40676=610.0615Mt2.3.3 矿井可采储量矿井可采储量可按式 2-3 计算：（2-3）kgZC式中：Zs矿井设计储量；矿井设计可采储量；kZC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%。此处取 0.8。矿井设计可采储量：Zk=ZsC=Zs80%=488.0492Mt中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计（论文） 第 14 页3 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中规定，矿井设计生产能力宜按工作日 330 天计算，每天净提升时间宜为 16 小时。参考关于煤矿设计规范中若干条
48、文修改的说明 ，本矿井作业采取“ 四六” 工作制，每日三班生产、出煤，一班检修，每日提升时间为 16小时。3.2 矿井设计生产能力及服务年限3.2.1 矿井设计生产能力及服务年限确定依据煤炭工业矿井设计规范第 2.2.1 条规定：矿井设计生产能力应根据资源条件、开采条件、技术装备、经济效益及国家对煤炭的需求等因素，经多方案比较或系统优化后确定。矿区规模可依据以下条件确定：1)资源情况：煤田地质条件简单，储量丰富，应加大矿区规模，建设大型矿井。煤田地质条件复杂，储量有限，则不能将矿区规模定得太大；2)开发条件：包括矿区所处地理位置（是否靠近老矿区及大城市） ，交通（铁路、公路、水运） ，用户，供电，供水，建筑材料及劳动力来源等。条件好者，应加大开发强度和矿区规模;否则应缩小规模；3)国家需求：对国家煤炭需求量（包括煤中煤质、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
