采礦工程畢業(yè)設計

1、中 國 礦 業(yè) 大 學本科生畢業(yè)設計姓 名： 學 號： 學 院： 礦業(yè)工程學院 專 業(yè)： 采礦工程 設計題目： 徐州三河尖煤礦1.2Mt/a新井設計 專 題： 煤礦沖擊礦壓預測與防治技術 指導教師： 陸菜平 職 稱： 講師 2009 年 6月 徐州中國礦業(yè)大學畢業(yè)設計任務書學院 礦業(yè)學院 專業(yè)年級 采礦工程 學生姓名 任務下達日期：2009年2月16日畢業(yè)設計日期： 2009年3月10日至2009年6月20日畢業(yè)設計題目： 徐州三河尖煤礦1.2Mt/a新井設計畢業(yè)設計專題題目：煤礦沖擊礦壓預測與防治技術畢業(yè)設計主要內(nèi)容和要求：根據(jù)采礦工程專業(yè)畢業(yè)設計大綱，本畢業(yè)設計分為一般部分、專題部分和翻譯

2、部分，具體包括：1、徐州三河尖煤礦1.2Mt/a新井設計。2、完成專題：煤礦沖擊礦壓預測與防治技術。3、翻譯一篇3000字以上的專業(yè)英語文章。院長簽字： 指導教師簽字：中國礦業(yè)大學畢業(yè)設計指導教師評閱書指導教師評語（基礎理論及基本技能的掌握；獨立解決實際問題的能力；研究內(nèi)容的理論依據(jù)和技術方法；取得的主要成果及創(chuàng)新點；工作態(tài)度及工作量；總體評價及建議成績；存在問題；是否同意答辯等）：成 績： 指導教師簽字： 年 月 日中國礦業(yè)大學畢業(yè)設計評閱教師評閱書評閱教師評語（選題的意義；基礎理論及基本技能的掌握；綜合運用所學知識解決實際問題的能力；工作量的大??；取得的主要成果及創(chuàng)新點；寫作的規(guī)范程度；總

3、體評價及建議成績；存在問題；是否同意答辯等）：成 績： 評閱教師簽字： 年 月 日中國礦業(yè)大學畢業(yè)設計評閱教師評閱書評閱教師評語（選題的意義；基礎理論及基本技能的掌握；綜合運用所學知識解決實際問題的能力；工作量的大小；取得的主要成果及創(chuàng)新點；寫作的規(guī)范程度；總體評價及建議成績；存在問題；是否同意答辯等）：成 績： 評閱教師簽字： 年 月 日中國礦業(yè)大學畢業(yè)論文答辯及綜合成績答 辯 情 況提 出 問 題回 答 問 題正 確基本正確有一般性錯誤有原則性錯誤沒有回答答辯委員會評語及建議成績：答辯委員會主任簽字： 年 月 日學院領導小組綜合評定成績：學院領導小組負責人： 年 月 日摘 要本設計包括三個

4、部分：一般部分、專題部分和翻譯部分。一般部分為三河尖煤礦1.2Mt/a新井設計。共分10章：1.礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征；2.井田境界和儲量；3.礦井工作制度及設計生產(chǎn)能力、服務年限；4.井田開拓；5.準備巷道布置；6.采煤方法；7.井下運輸；8.礦井提升；9.礦井通風與安全技術；10.礦井基本技術經(jīng)濟指標。三河尖煤礦位于徐州礦區(qū)的西北部。主采煤層為7號煤、9號煤，7號煤平均厚3.0m，9號煤平均厚2.5m，井田地質(zhì)條件簡單。礦井工業(yè)儲量為143.01Mt，可采儲量86.57Mt。礦井正常涌水量為120m3/h，最大涌水量為198m3/h。礦井瓦斯涌出量低，為低瓦斯礦井。礦井采用雙立井兩水平開拓

5、，前期采用中央并列式通風，后期采用兩翼對角式通風。一礦一面，采煤方法為長壁放頂煤全部垮落法。煤炭運輸采用鋼絲繩芯膠帶，輔助運輸采用電機車。礦井年工作日為330 d，每天凈提升時間16 h。礦井工作制度為：實行“三八”制。專題部分題目是煤礦沖擊礦壓預測與防治技術。主要是對當前國內(nèi)煤礦中沖擊礦壓及其防治技術進行分析與研究。專題部分主要內(nèi)容是印度露天采煤和地下采煤的工作效率和生產(chǎn)率增長的學習一個DEA（數(shù)據(jù)封裝分析）分析。英文題目為：Study of efficiency and productivity growth in opencast and underground coal mining

6、in India: a DEA analysis.The three parts are included in this design, i.e., the general part， special subject part and translated part.The general part is a new design of Xuzhou sanhejian mine. This design includes ten chapters. 1. An outline of the mine field geology. 2. Boundary and the reserves o

7、f mine. 3. The service life and working 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 system of the mine. 9. The ventilation and the safety operation of the mine. 10. The basic

8、 economic and technical norms.Xuzhou sanhejian mine lies in Northwest of Xuzhou mine .The run of the mine field is 2.33.5 km，the width is about km，mine farmland total area is 21 km 2. The seven and nine is the main coal seam，The thickness of the two main coal is about 3.0m and 2.5m respectively. The

9、 coalfield geological condition is simple.The proved reserves of the coalfield are 143.01 million tons. The recoverable reserves are 86.57 million tons. The normal flow of the mine is 120 m3 percent hour and the max flow of the mine is 198 m3 percent hour. The mineral gas gushes the deal lower，for l

10、ow gas mineral mine.Special subject parts of topics is a formulation about the research on monitoring and preventionpractice of rock burst in coal mines. The main contents of the special subject is about the technology used in coal mine to intenerate rock burst in coal mines.Translation part of main

11、 contents is about “Study of efficiency and productivity growth in opencast and underground coal mining in India: a DEA analysis.目 錄一般設計部分1礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特1 1.1 礦區(qū)概述1 1.2 井田地質(zhì)特征6 1.3 煤層特征132 井田境界和儲量17 2.1 井田境界17 2.2 礦井工業(yè)儲量18 2.3 礦井可采儲量203 礦井工作制度及設計生產(chǎn)能力、服務年限22 3.1 礦井工作制度22 3.2 礦井設計能力及服務年限224 井田開拓24 4.1 井田開

12、拓的基本問題24 4.2 礦井基本巷道315 準備方式-d帶區(qū)巷道布置42 5.1 煤層的地質(zhì)特征42 5.2 盤區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)42 5.3 盤區(qū)車場選型設計466 采煤方法49 6.1 采煤工藝方式49 6.2 回采巷道布置597 井下運輸66 7.1 概述66 7.2 盤區(qū)運輸設備選擇67 7.3 大巷運輸設備選擇698 礦井提升72 8.1 概述72 8.2 主副井提升729 礦井通風與安全74 9.1 礦井通風系統(tǒng)的確定74 9.2 礦井風量計算77 9.3 礦井阻力計算81 9.4 選擇礦井通風設備90 9.5 安全技術措施9510 礦井基本技術經(jīng)濟指標97專題部分煤礦沖擊礦壓

13、預測與防治技術100參考文獻138翻譯部分英文原文140中文譯文146致謝150一般部分1 礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征1.1礦區(qū)概述徐州礦務集團有限公司三河尖煤礦坐落在江蘇省徐州市沛縣龍固境內(nèi)，風景秀麗的微山湖畔，主井地理座標為東經(jīng)1164725，北緯345438。地處蘇魯邊界，東臨昭陽湖、西臨豐縣、北與山東省魚臺縣接壤，東南距徐州市92Km。南距沛縣27Km，西北距山東省魚臺縣城19Km。東北至京航大運河6Km。礦區(qū)交通十分方便，自徐州至魚臺、濟寧等地的省際公路途經(jīng)本井田；井田內(nèi)有鐵路專用線與徐沛鐵路接軌，南望隴海鐵路，東可從大運河水路運輸；公路、鐵路、水路四通八達。礦區(qū)內(nèi)綠樹成蔭、花團錦簇，漫

14、步在工業(yè)廣場內(nèi)仿佛置身于公園中，令人心曠神怡、流連忘返。見圖1-1-1交通位置示意圖。本井田為一平原區(qū)，地勢平坦，略向東北傾斜，地面標高35.4137.04m，蘇魯交界古泗水沖積平原因黃河奪淮形成南四湖（獨山湖、南陽湖、昭陽湖、微山湖）。本區(qū)屬南四湖南端的西部堆積區(qū)。區(qū)內(nèi)主要河流為姚橋河，自西向東注入微山湖，為季節(jié)性河流，雨季泄洪，旱季斷流，不具備通航條件。1960年二級壩建成后，獨山、昭陽湖為一級湖，微山湖為二級湖。 南四湖總面積為600Km2，流域面積2726Km2，歷史最大匯水量107億立方米（1957年），據(jù)南陽站觀測：最高水位+36.89m,最大蓄洪量25.6億立方米(1964年9月

15、)最低水位+32.32m,最小蓄洪量0.57億立方米(1962年6月),湖底高程+31m,湖堤高程+39m。井田內(nèi)河流稀少， 除大沙河為天然河流外,尚有姚樓河、蘇魯河、義河、復興河、徐沛運河等均為興修水利人工開掘的河流。坡降均小于1/2000。河水位同于湖水位，屬季節(jié)性河流，農(nóng)業(yè)上用河道引水灌溉，同時地面南北、東西向的灌溉渠道縱橫交錯。河流狀況見表1-1-1：表1-1-1 河流狀況表名 稱流域面積(km2)發(fā)源地堤頂標高（m）河底標高（m）河底寬度（m）經(jīng)受過最大流水量（m3/min）義河128豐沛運河39.0031.5015.0076復興河7277碭山、玄帝廟40.5031.50135.00

16、628蘇魯河148山東、單縣39.5031.5060-7097大沙河豐縣、高莊39.0034.00250-32074姚樓河39.5031.0032-60徐沛運河沛城60-80區(qū)內(nèi)地面標高+34.3+37.04m，1958年前本區(qū)經(jīng)常有洪水及內(nèi)澇，1957年7月南四湖湖堤決口，本區(qū)+36.50m以下全淹，洪水持續(xù)20余日。本區(qū)屬南溫帶黃淮區(qū)，氣象具有長江流域與黃河流域的過渡性質(zhì)，接近北方氣候的特點，冬季寒冷干燥，夏季炎熱多雨。春秋常有干旱及寒潮、霜凍等自然災害，但四季分明，氣候溫和。本區(qū)屬于季風型大陸性氣候。據(jù)沛縣氣象站歷史資料:氣溫：年平均氣溫13.8C，日最高氣溫40.70C（1966年7月

17、10日），日最低氣溫-21.3C（1967年1月4日）。降水量：年平均降水量811.7mm，最大年降水量1728.9mm（1971年），最小降水量550mm（1968年），最大日降水量340.7mm（1971年8月9日），降水多集中于7、8月份，占全年降水量的60%。蒸發(fā)量：年平均蒸發(fā)量1623.7mm。風向：全年以東南、偏東風為最多，年平均風速3.2m/s。凍土：歷年最大凍土深度19cm(1969年)，平均12cm。地震：自公元462年以來，據(jù)不完全統(tǒng)計，本區(qū)共記載有感地震30余次，其中影響較大的有1668年7月25日山東莒縣郯城8.5級地震，1937年8月18日山東荷澤7級地震。本區(qū)屬華北

18、地震區(qū)，距郯廬斷裂約100Km，該斷裂總長約1000Km，為一長期活動的斷裂帶，亦為強地震帶，郯城至新沂一帶具有發(fā)生強地震的地質(zhì)構(gòu)造背景。地震基本烈度：1970年9月25日中國科學院中南大地構(gòu)造研究室鑒定沛縣地區(qū)基本烈度為七度，1977年7月國家地震局南京地震大隊再次確認沛縣地區(qū)基本烈度為七度。按照2000年地震等級劃分新標準，三河尖煤礦地震等級為0.05G（相當于老標準六度）。礦區(qū)工業(yè)發(fā)展迅速，已形成鑄造、釀酒、繅絲、紡織、塑編、木材加工、機械制造等八大工業(yè)體系，工業(yè)產(chǎn)品100余種。礦區(qū)農(nóng)副產(chǎn)品資源豐富，有優(yōu)質(zhì)小麥、“無公害水稻”、“高蛋白玉米”等糧食作物7.4萬畝，蕓豆5000 畝，黃皮洋

19、蔥1000 畝、脫毒土豆1000 畝、東北毛茄1000 畝、越冬甘蘭1000 畝、大沙河無籽西瓜14000 畝、優(yōu)質(zhì)紅富干蘋果4000 畝、桑園5000 畝。有年出欄300 萬羽的肉鴨養(yǎng)殖基地、年出欄150 萬羽的合同雞養(yǎng)殖基地、有大型的波爾山羊養(yǎng)殖基地。三河尖煤礦初步設計根據(jù)1976年9月江蘇省煤田地質(zhì)勘探公司提交的三河尖勘探區(qū)地質(zhì)報告由江蘇省煤礦設計院負責設計。礦井設計生產(chǎn)能力開始按1.80Mt/a設計，1982年2月經(jīng)部以（82）基字第239號文批準設計能力由1.80Mt/a改為1.20Mt/a。礦井建有一座洗選原煤120萬噸的洗煤廠。三河尖煤礦是國家“七五”期間重點工程之一，于1979

20、年12月破土動工，1988年8月建成投產(chǎn)，1991年達到設計生產(chǎn)能力。隸屬大屯煤電公司，1987年移交徐州礦務局。1998年5月，經(jīng)江蘇省人民政府批準徐州礦務局改制為徐州礦務(集團)有限公司，三河尖煤礦成為徐礦集團下屬的一個分公司，全稱為徐州礦務（集團）有限公司三河尖煤礦分公司，開始步入現(xiàn)代企業(yè)制度的運行軌道。2003年江蘇省經(jīng)貿(mào)委和徐礦集團對三河尖礦生產(chǎn)系統(tǒng)進行重新核定，核定生產(chǎn)能力為150萬噸/年。2005、2006年核定生產(chǎn)能力均為720萬噸/年。2001年以來的實際產(chǎn)量為：2001年163.99萬噸；2002年168.11萬噸；2003年726.66萬噸；2004年721.60萬噸；2

21、005年167.81萬噸； 2006年169.98萬噸。2004年集團公司決定對三河尖礦進行改擴建，提升礦井生產(chǎn)能力，為此，委托淮海工業(yè)建筑設計研究院進行了三河尖煤礦改擴建初步設計。該設計于2006年4月完成。礦井改擴建工程將于2007年完成，完成后批準的礦井生產(chǎn)能力為2.20 Mt/a。自1991年以來，在礦山壓力的誘發(fā)下，礦井陸續(xù)發(fā)生了多次沖擊地壓。沖擊地壓均發(fā)生于-540m水平以下，初次來壓步距30m左右，沖擊地壓也已成為影響礦井安全生產(chǎn)的又一地質(zhì)災害。礦井110 kV主電源引自沛縣220 kV變電站，備用電源引自大屯110 kV變電站，由110 kV線路送至距礦井110 kV變電站（1

22、）龍東煤礦：（2）姚橋煤礦：1.2 井田地質(zhì)特征三河尖井田位于滕魚背斜向西南的延伸部位，受后期構(gòu)造運動的切割作用，形成了一套不完整的NE向次一級復背斜構(gòu)造；以龍固背斜為主體向東西兩翼又伴生次一級的向背斜及逆斷層。又經(jīng)燕山期劇烈的構(gòu)造運動，產(chǎn)生一系列較大張性斷裂，破壞了龍固背斜的完整性；同時有巖漿巖侵入。按構(gòu)造線方向主要可分為NE、NW、EW、NNE向四組。井田內(nèi)褶皺的特點是：褶曲寬緩，地層傾角036，次一級小褶曲較發(fā)育，并伴生斷裂。主要褶皺有：龍固背斜、王莊背斜、張莊向斜、三里廟向斜、吳莊向斜。經(jīng)地震測線控制、鉆孔穿過及生產(chǎn)揭露證實的大中型斷層30條，井田內(nèi)走向近SN，斷層傾角7085，落差2

23、0050m；F1正斷層：東段為三河尖井田與姚橋井田的分界斷層；西段為三河尖勘探區(qū)與劉莊勘探區(qū)的分界。走向EWNWW，傾向S，傾角5065，落差210595m；F24正斷層：該斷層為三河尖井田南部邊界斷層，向東又轉(zhuǎn)為SSE向，為姚橋井田西部邊界。傾向S，傾角6070，落差大于1500m；三河尖煤礦位于半封閉的滕縣背斜儲水構(gòu)造單元的西南側(cè)，地下水流向由東北向西南方向，地下水主要通過東部嶧山斷層進水口得到基巖補給及滕縣背斜軸部奧陶系灰?guī)r溶隙直接接受第四系底部含水層組的補給。該儲水構(gòu)造單元由東往西水文條件逐漸變?yōu)楹唵?。（一）礦井主要含水層 第四系孔隙潛水承壓含水層：組厚度184.70262.75m，平

24、均厚度222.00m。 上石盒子組底部奎山砂巖含水層：厚度066.50m，平均50.00m，是以靜儲量為主的弱含水層。 下石盒子組底部分界砂巖含水層：厚度3.6043.80m，平均15.00m，是以靜儲量為主的弱含水層。 山西組7、9煤頂?shù)装迳皫r含水層：7煤頂板砂巖平均厚度12.44m；9煤頂板砂巖一般厚度1020m。 太原組石灰?guī)r含水層：主要含水層為四灰、十二灰，四灰平均厚度8.69m，十二灰平均厚度4.91m，為富水性較好靜儲量為主的弱含水層。 奧陶系石灰?guī)r含水層：在區(qū)域內(nèi)富水性及透水性強，且變化大。是一局部富水較強的含水層。（二）礦井涌水量 目前實測礦井正常涌水量為2.33 m3/min

25、（ 140 m3/h），其中三河尖區(qū)正常涌水量為2.0 m3/min（ 120 m3/h），劉莊區(qū)正常涌水量為0.33 m3/min（ 20 m3/h）。劉莊、吳莊區(qū)投產(chǎn)后預計：三河尖區(qū)正常涌水量為1.84m3/min（110m3/h），最大涌水量為3.3m3/min（198m3/h）；劉莊區(qū)的正常涌水量為1.64m3/min（98m3/h），最大涌水量為2.62m3/min（157m3/h）；吳莊區(qū)的正常涌水量4.07m3/min（244m3/h），最大涌水量為6.51m3/min（391m3/h）。全礦井正常涌水量為7.55 m3/min（453 m3/h）,最大涌水量為12.43m3/m

26、in(746m3/h)。該涌水量預計得到徐礦集團公司的同意（徐礦司復200451號文批復）。（三）瓦斯、煤塵、煤的自燃、地溫及沖擊礦壓礦井屬低沼氣礦井，但在局部地段可能出現(xiàn)富集現(xiàn)象。各可采煤層揮發(fā)份均大于35%，根據(jù)煤塵爆炸性試驗指標，各煤層抑制煤塵爆炸最低巖粉量均在80%以上，均屬于有煤塵爆炸危險性煤層。各主采煤層均為氣煤，各煤層均為易自燃煤層，自燃發(fā)火期為36個月。根據(jù)地質(zhì)勘探報告可知，礦井地層在垂向上-500-700m原始巖溫在3137，為一級高溫區(qū)；-700m以下原始巖溫大于37，為二級高溫區(qū)。地溫梯度為：3.42/100m。1.3煤 層 特 征含煤地層三河尖井田主要含煤地層為石炭系、

27、二迭系，包括兩個含煤組，即太原組、山西組。下二迭統(tǒng)山西組（P11）為一套近海河湖、泥炭沼澤相沉積，主要為河控三角洲沉積，是井田內(nèi)主要的含煤地層。主要由中細砂巖、粉砂巖、砂質(zhì)泥巖及少量粗砂巖、含礫砂巖、雜色泥巖、薄厚煤層組成。以中細砂巖為主體，本組厚62.76131.16m，平均116.20m，主要可采煤層為7、9煤，位于本組中下部。上石炭統(tǒng)太原組（C3）為一套海陸交替相沉積，為區(qū)域主要含煤地層。地層標志明顯、沉積韻律十分清楚，旋回結(jié)構(gòu)突出，海相沉積與陸相沉積交替出現(xiàn)，厚層薄層石灰?guī)r與薄層煤交替，其間夾有泥巖、砂巖、砂泥巖沉積層，石灰?guī)r1314層，煤層816層。本組厚度150.68189.95m

28、，平均165.30m。主要可采煤層有72和21煤，位于本組中下部。（二）可采煤層區(qū)內(nèi)主要可采煤層共有四層，自下而上依次為21、72、9、7煤，現(xiàn)分述如下（可采煤層層間距見表2、可采煤層發(fā)育情況見表3）：太原組21煤：煤厚0.213.47m，平均1.23m。三河尖勘探區(qū)：F2下盤屬全區(qū)可采的穩(wěn)定的薄煤層；F2上盤屬大部分可采的較穩(wěn)定中厚煤層。吳莊勘探區(qū)屬大部分可采的穩(wěn)定的薄煤層。劉莊勘探區(qū)屬可采的穩(wěn)定的薄煤層。井田內(nèi)綜合評定21煤屬大部分可采的較穩(wěn)定的薄煤層。太原組72煤：最厚2.58m，平均1.35m。三河尖勘探區(qū)：F2下盤屬全區(qū)可采的穩(wěn)定薄煤層；F2上盤屬大部分不可采的極不穩(wěn)定極薄煤層。吳莊

29、勘探區(qū)屬大部分可采的較穩(wěn)定中厚煤層。劉莊勘探區(qū)屬可采的穩(wěn)定中厚煤層。井田內(nèi)綜合評定72煤屬大部分可采的較穩(wěn)定的中厚煤層。山西組9煤：最厚為4.83m，平均煤厚2.5m。三河尖勘探區(qū)：F2下盤屬不穩(wěn)定的局部可采中厚煤層；F2上盤屬大部分可采的不穩(wěn)定中厚煤層。吳莊勘探屬大部分可采的不穩(wěn)定的中厚煤層。劉莊勘探區(qū)屬大部分可采的較穩(wěn)定中厚煤層。井田內(nèi)綜合評定9煤屬大部分可采的不穩(wěn)定的中厚煤層。山西組7煤：最厚為東一采區(qū)7、9煤合并區(qū)，厚10.01m，礦井平均煤厚3.15m，煤層厚度變化較大，但厚度相近的點往往集中成片出現(xiàn)。三河尖勘探區(qū)：F2下盤屬可采的穩(wěn)定厚煤層；F2上盤屬大部分可采的不穩(wěn)定中厚煤層。吳

30、莊勘探區(qū)和劉莊勘探區(qū)屬大部分可采的較穩(wěn)定中厚煤層。井田綜合評定7煤屬大部分可采的較穩(wěn)定的中厚煤層。表1-3-1 各主要可采煤層與標志層層間距表煤質(zhì) 1.山西組7煤層煤巖類型以半亮型煤為主，其次是半暗型煤及暗淡型煤。從凝膠化物質(zhì)含量來看，頂部較少。原煤經(jīng)過洗選后凝膠化物質(zhì)相對增多，而絲炭化物質(zhì)減少，凝膠化物質(zhì)呈線理狀或條帶狀分布，多為均一基質(zhì)體。絲炭化物質(zhì)以基質(zhì)體為主，有少量絲炭和木質(zhì)鏡煤絲炭。角質(zhì)化物質(zhì)多分布在絲炭化基質(zhì)中，主要有小孢子，其次是樹皮、角質(zhì)層、樹脂體等。礦物質(zhì)以泥質(zhì)為主，其次是碳酸巖類，再次是氧化硅和黃鐵礦。煤的變質(zhì)屬第階段。2.山西組9煤層煤巖類型以半亮型煤為主，其次是半暗型煤

31、。凝膠化物質(zhì)從上向下漸增多。原煤經(jīng)洗選后凝化物質(zhì)相對增多而絲炭物減少。凝膠化物質(zhì)多呈線理狀、條帶狀分布。凝膠化物質(zhì)與絲炭化物質(zhì)兩者含量大致相等，互有消長。角質(zhì)化物質(zhì)含量少，角質(zhì)化物質(zhì)中以小孢子分布最普遍，其次是角質(zhì)層、樹脂體、樹皮等。角質(zhì)化物質(zhì)多存在于絲炭化基質(zhì)體中。因此，洗選后其含量并末明顯增多。礦物質(zhì)以泥巖為主，其次為碳酸巖類，其它很少。煤的變質(zhì)屬第階段。3.太原組17、21煤煤巖類型以光亮型為主，其次為半亮性煤。煤中以凝膠化物質(zhì)為主，其次是少量的絲炭化物質(zhì)和角質(zhì)化物質(zhì)。凝膠化物質(zhì)多呈條帶狀及線理狀，分布較規(guī)則。絲炭化物質(zhì)多為碎片體。角質(zhì)化物質(zhì)含量少，主要是小孢子。礦物質(zhì)主要是泥巖，其次是

32、黃鐵礦，碳酸巖含量變化大，其他礦物含量少。黃鐵礦呈侵染狀，部分黃鐵礦呈微粒狀侵染于凝膠化物質(zhì)中。煤的變質(zhì)屬第階段。山西組7、9煤：該組煤層為黑色，油脂光澤弱玻璃光澤，條痕為黑褐色。條帶狀結(jié)構(gòu)，不規(guī)則斷口，以塊煤為主，硬度23。太原組72、21煤：該組煤層為黑色，瀝表光澤玻璃光澤，條痕為棕黑色褐黑色。條帶狀結(jié)構(gòu)，參差狀斷口，性脆易破碎，塊狀或粉狀，外生裂隙發(fā)育，硬度23。容重：各主采煤層采樣測試結(jié)果見表1-3-3。表1-3-2可采煤層發(fā)育情況一覽表煤層勘探區(qū)可采性指數(shù)K煤層厚度變異系數(shù)（r）穩(wěn)定程度井田穩(wěn)定程度最小最大平均77煤三河尖區(qū)F2上盤12.1810.015.4524穩(wěn)定較穩(wěn)定的大部可采

33、中厚煤層F2下盤0.8907.872.8262.5不穩(wěn)定劉莊區(qū)0.90.83.272.2739較穩(wěn)定吳莊區(qū)10.32.821.5640較穩(wěn)定99煤三河尖區(qū)F2上盤0.850.54.712.0264不穩(wěn)定不穩(wěn)定的局部可采中厚煤層F2下盤0.8504.341.7763.5不穩(wěn)定劉莊區(qū)0.70.324.702.1640較穩(wěn)定吳莊區(qū)0.8404.831.4562不穩(wěn)定172煤三河尖區(qū)F2上盤0.910.321.641.224穩(wěn)定較穩(wěn)定的局部可采中厚煤層F2下盤0.2701.10.4770.9極不穩(wěn)定劉莊區(qū)0.920.81.891.3819.5穩(wěn)定吳莊區(qū)102.581.4637較穩(wěn)定219煤三河尖區(qū)F2

34、上盤0.950.211.581.2537穩(wěn)定穩(wěn)定的大部可采薄煤層F2下盤0.950.353.471.3739較穩(wěn)定劉莊區(qū)10.241.311.0472穩(wěn)定吳莊區(qū)10.891.381.11112.9穩(wěn)定表1-3-3 主采煤層原煤煤樣實測容重統(tǒng)計表煤 層797221測定值1.341.501.421.331.391.361.38.621.531.311.991.56礦采用值1.451.451.321.412 井田境界及儲量2.1井田境界三河尖井田東以F1、孫氏店斷層(F1)與姚橋、龍東井田相鄰，南以F24、F1斷層為界，西以經(jīng)線39471500為界，北以-900m各煤層底板等高線為界。井田東西長3.

35、56.5Km，南北寬2.23.5Km，面積約21Km2。采礦許可證上的開采范圍為-300-900m。井田的走向最大長度為6.5 km，最小長度為3.5 km，平均長度為6 km。井田傾斜方向的最大長度為3.5 km，最小長度為2.2 km，平均長度為3.5 km。煤層的傾角最大為13，最小為2，平均為6.5.。井田的水平面積按下式計算：S=H L （2.1）式中： S井田的水平面積，m2；H井田的平均水平寬度，m；L井田的平均走向長度，m；則，井田的水平面積為：S = 63.5= 21（km2）井田賦存狀況示意圖如圖2-1-1。圖 2-1-1 井田賦存狀況示意圖井田內(nèi)含煤地層為上石炭統(tǒng)太原群及

36、下二疊統(tǒng)山西組，總厚123.38 m，含煤4層。其中含可采煤層2層，為7#煤層和9#煤層。其中72#煤層為不可采的煤層，21#煤層由于含硫分較高，作為后期儲備資源開采。礦井設計只針對7#煤層和9#煤層。開采上限：7#煤層以上無可采煤層。下部邊界：9#煤層以下有72#煤層為不可采煤層，列入平衡表外儲量。2.2 礦井工業(yè)儲量 儲量計算的步驟為保證儲量具有足夠的可靠性，在進行礦井儲量技術時，應按照下列步驟進行。（1）原始資料的檢查儲量是確定礦井生產(chǎn)能力的基礎。因此，首先對計算儲量用的各類原始地質(zhì)資料進行全面的研究和審核。（2）確定勘探類型并選擇不同儲量級別的勘探密度當對勘探工程作出可靠性的評價以后，

37、應根據(jù)規(guī)范中對勘探區(qū)的構(gòu)造復雜程度及煤層穩(wěn)定程度，確定勘探類型與選擇不同儲量級別的勘探密度，以此編制儲量計算平面圖。（3）確定不同儲量級別的邊界線按照不同的煤層，參照其勘探類型規(guī)定的各級儲量計算所需要的勘探密度，結(jié)合設計礦井的具體地質(zhì)條件，分別確定其不同儲量級別的邊界線。（4）選擇儲量計算的方法根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造、煤層變化、勘探工程等情況，結(jié)合煤礦設計的具體要求，選擇合理的儲量計算方法，以保證計算出的儲量可靠，滿足設計要求。本次儲量計算是按照煤、泥炭地質(zhì)勘查規(guī)范DZ/0215-2002要求的工業(yè)指標進行資源儲量計算。1）平均可采厚度為7#3.0m，9#2.5m。2）最高可采灰分不大于40%。3）最低

38、發(fā)熱量不低于72.0 mJ/kg。4）最高硫分不大于3%。5）煤層容重：7#9#煤層容重為1.45 t/m3。工業(yè)儲量計算礦井主采煤層為7#煤層，采用地質(zhì)塊段法，7#煤層工業(yè)儲量計算：根據(jù)地質(zhì)勘探情況，將礦體劃分為A,B,C,D四個塊段，塊段劃分如圖2-2-1圖 2-2-2井田塊段劃分塊段內(nèi)，用算術平均法求得每個塊段的儲量，煤層總儲量即為各塊段儲量之和。各塊段的地質(zhì)資源儲量見表2-2-1。表2-1-1 由表可以得出，礦井地質(zhì)資源量Z為萬t.由此111b=Z60%70%=6098.028 萬t122b=Z60%30%= 3049.013萬t2M11=Z30%70%= 2613.44萬t2M22=

39、Z30%30%= 1306.72萬t333k=Z0.8510%=1234.125 萬t礦井的工業(yè)資源儲量為 2.3 礦井可采儲量安全煤柱留設原則（1）工業(yè)場地、井筒留設保護煤柱，對較大的村莊留設保護煤柱，對零星分布的村莊不留設保護煤柱；（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。巖層移動角為75，表土層移動角為40；（3）斷層煤柱寬度25 m，井田境界煤柱寬度為30 m。礦井永久保護煤柱損失量（1）井田邊界保護煤柱井田邊界保護煤柱留30 m寬，則井田邊界保護煤柱損失量為491.7704萬t。（2）斷層保護煤柱斷層F1煤柱留設30m寬，則斷層保護煤柱損失量為：

40、7249.872 萬t。（3）工業(yè)廣場保護煤柱工業(yè)廣場按級保護留圍護帶寬度20 m，工業(yè)廣場面積由表2.1確定，取20 公頃。工業(yè)廣場保護煤柱如圖2-3。則工業(yè)廣場保護煤柱壓煤量為634.196萬t。（4）大巷保護煤柱大巷布置在煤層底板巖石中，保護煤柱為0（5）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)故井筒保護煤柱損失量為0。圖2-3 工業(yè)場地保護煤柱2.3.3 式中 491.777249.872礦井可采儲量礦井可采儲量是礦井設計的可以采出的儲量，可按下式計算：Zk = （Zs-P2）C （2.5）式中： Zk礦井可采儲量，萬t；P2保護工業(yè)場地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建

41、筑物、大斷層等留設的永久保護煤柱損失量，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；地方小煤礦不小于0.7。則，礦井設計可采儲量：Zk =（-634.196-0.05）0.80=8657.48 萬t表2-2 保護煤柱損失量煤 柱 類 型儲 量（萬t）1井田邊界保護煤柱491.77042斷層保護煤柱7249.8723工業(yè)廣場保護煤柱634.1964合 計28753 礦井工作制度、設計生產(chǎn)能力及服務年限3.1礦井工作制度根據(jù)煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范相關規(guī)定，確定礦井設計年工作日為330 d，工作制度采用“三八制”，每天三班作業(yè)，兩班生產(chǎn)，一班準備，每班工作8

42、h。礦井每晝夜凈提升時間為16 h。3.2礦井設計生產(chǎn)能力及服務年限確定依據(jù)煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范第條規(guī)定：礦井設計生產(chǎn)能力應根據(jù)資源條件、開采條件、技術裝備、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，應加大礦區(qū)規(guī)模，建設大型礦井。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，應加大開發(fā)強度和礦區(qū)規(guī)模;否則應縮小規(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）的預測是確定礦區(qū)規(guī)模的一個重要依據(jù)；4）投

43、資效果：投資少、工期短、生產(chǎn)成本低、效率高、投資回收期短的應加大礦區(qū)規(guī)模，反之則縮小規(guī)模。礦井設計生產(chǎn)能力三河尖井田儲量豐富，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，技術裝備先進，經(jīng)濟效益好，煤質(zhì)為優(yōu)質(zhì)氣肥煤，交通運輸便利，市場需求量大，宜建大型礦井。確定三河尖礦井設計生產(chǎn)能力為1.2Mt/a。礦井服務年限礦井服務年限必須與井型相適應。礦井可采儲量Zk、設計生產(chǎn)能力A礦井服務年限T三者之間的關系為：式中: T礦井服務年限，a；Zk礦井可采儲量，萬t；A設計生產(chǎn)能力,萬t；K礦井儲量備用系數(shù)，取1.4；則，礦井服務年限為：T =8657.48 /1201.4

44、 = 51.5a符合煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范要求。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)7#9#煤層厚3 m、2.5m，為中厚煤層，賦存穩(wěn)定，厚度變化不大。2） 輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能力校核礦井設計為大型礦井，開拓方式為雙立井兩水平開拓，主立井采用箕斗運煤，副立井也采用罐籠輔助運輸，運煤能力和大型設備的下放可以達到設計井型的要求。工作面生產(chǎn)的原煤經(jīng)平巷膠帶輸送機到上山膠帶輸送機運到采區(qū)煤倉，再到大巷到井底煤倉，再經(jīng)主立井箕斗提升至地面，運輸能力大，自動化程度高。副井運輸采用罐籠提升、下放物料，能滿足大型設備的下放與提升。大巷輔助運輸采

45、用電機車運輸，運輸能力大，調(diào)度方便靈活。3） 通風安全條件的校核礦井煤塵有爆炸危險性，瓦斯涌出量小，屬低瓦斯礦井。礦井前期采用中央并列式通風，后期采用兩翼對角式通風4） 礦井的設計生產(chǎn)能力與整個礦井的工業(yè)儲量相適應，保證有足夠的服務年限，滿足煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范要求，見表3-2-1。表3-2-1 我國各類井型的礦井和第一水平設計服務年限礦井設計生產(chǎn)能力（萬t/a）礦井設計服務年限（a）第一開采水平服務年限（a）煤層傾角45600及以上7035300500603012024050252020459040201515930各省自定4 井田開拓4.1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

46、煤，從地面向地下開拓一系列巷道進入煤體，建立礦井提升、運輸、通風、排水和動力供應等生產(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。合理的開拓方式，需要對技術可行的幾種開拓方式進行技術經(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 確定礦井開采順序，做好開采水平的接替；5 進行礦井開拓延深、深部開拓及技術改造；6 合理確定礦井通風、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

47、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，應遵循下列原則：1 貫徹執(zhí)行國家有關煤炭工業(yè)的技術政策，為早出煤、出好煤高產(chǎn)高效創(chuàng)造條件。在保證生產(chǎn)可靠和安全的條件下減少開拓工程量；尤其是初期建設工程量，節(jié)約基建投資，加快礦井建設。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)的有關規(guī)定。要建立完善的通風、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 要適應當前國家的技術水平和設備供應情況，并為采用新技術、新工藝、發(fā)展采煤機械化、綜掘機械化、自動化創(chuàng)造條件。

48、6 根據(jù)用戶需要，應照顧到不同煤質(zhì)、煤種的煤層分別開采，以及其它有益礦物的綜合開采。確定井筒形式、數(shù)目、位置及坐標1井筒形式的確定井筒形式有三種：平硐、斜井、立井。一般情況下，平硐最簡單，斜井次之，立井最復雜。平硐開拓受地形跡埋藏條件限制，只有在地形條件合適，煤層賦存較高的山嶺、丘陵或溝谷地區(qū)，且便于布置工業(yè)場地和引進鐵路，上山部分儲量大致能滿足同類井型水平服務年限要求。斜井開拓與立井開拓相比：井筒施工工藝、施工設備與工序比較簡單，掘進速度快，井筒施工單價低，初期投資少；地面工業(yè)建筑、井筒裝備、井底車場及硐室都比立井簡單，井筒延伸施工方便，對生產(chǎn)干擾少，不易受底板含水層的威脅；主提升膠帶化有相

49、當大的提升能力，可滿足特大型礦井主提升的需要；斜井井筒可作為安全出口，井下一旦發(fā)生透水事故等，人員可迅速從井筒撤離。缺點是：斜井井筒長輔助提升能力少，提升深度有限；通風路線長、阻力大、管線長度大；斜井井筒通過富含水層、流沙層施工技術復雜。立井開拓不受煤層傾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然條件的限制，在采深相同的的條件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，對輔助提升特別有利，井筒斷面大，可滿足高瓦斯礦井、煤與瓦斯突出礦井需風量的要求，且阻力小，對深井開拓極為有利；當表土層為富含水層或流沙層時，立井井筒比斜井容易施工；對地質(zhì)構(gòu)造和煤層產(chǎn)狀均特別復雜的井田，能兼顧深部和淺部不同產(chǎn)狀的煤層。主要缺點

50、是立井井筒施工技術復雜，需用設備多，要求有較高的技術水平，井筒裝備復雜，掘進速度慢，基本建設投資大。本礦井煤層傾角不大，平均13，為緩傾斜煤層；水文地質(zhì)情況比較簡單，涌水量較小，地勢平坦；由于受地形條件限制，因此只能采用立井開拓。2井筒位置的確定井筒位置的確定原則：有利于第一水平的開采，并兼顧其他水平，有利于井底車場和主要運輸大巷的布置，石門工程量少；有利于首采區(qū)布置在井筒附近的富煤階段，首采區(qū)少遷村或不遷村；井田兩翼儲量基本平衡；井筒不宜穿過厚表土層、厚含水層、斷層破碎帶、煤與瓦斯突出煤層或軟弱巖層；工業(yè)廣場應充分利用地形，有良好的工程地質(zhì)條件，且避開高山、低洼和采空區(qū)，不受崖崩滑坡和洪水威脅；工業(yè)廣場宜少占耕地，少壓煤；距水源、電源較近，礦井鐵路專用線短，道路布置合理。2有利于礦井初期開采選擇井筒位置要與選擇初期開采區(qū)密切結(jié)合起來，盡可能使井筒靠近淺部初期開采塊段，以減少初期井下開拓巷道工程量，節(jié)省投資和縮短建井期。3盡量不壓煤或少壓煤確定井筒位置，要充分考慮少留井筒和工業(yè)廣場保護煤柱，做到不壓煤或少壓煤。為了保證礦井投產(chǎn)后的可靠性，在確定井筒位置時，要使地面工業(yè)場地盡量不壓首采區(qū)煤層。4有利于掘進與維護（1）為使井筒的開掘和使用安全可靠，