采矿毕业设计鹤煤三矿120万ta新井设计煤与瓦斯突出煤层开采

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1、中 国 矿 业 大 学本科生毕业论文姓 名： 学 号：21098234学 院： 应用技术学院 专 业： 采矿工程 设计题目： 鹤煤三矿1.2Mt/a新井设计 专 题： 煤与瓦斯突出煤层开采 指导教师： 职 称： 2012年6月 徐州中国矿业大学毕业论文任务书学院 应用技术学院 专业年级 采矿09-7 学生姓名 闫利兵 任务下达日期：2012年2月 20日毕业论文日期：2012年3月5日至2012年6月4日毕业论文题目：鹤煤三矿1.2Mt/a新井设计毕业论文专题题目： 煤与瓦斯突出煤层开采毕业论文主要内容和要求： 按采矿工程毕业设计大纲要求，完成鹤煤三矿1.20Mt/a新井设计。专题为煤与瓦斯突

2、出煤层开采，翻译为3000字符的英译汉文章。院长签字： 指导教师签字：中国矿业大学毕业论文指导教师评阅书指导教师评语（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力；研究内容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度及工作量；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 指导教师签字： 年 月 日中国矿业大学毕业论文评阅教师评阅书评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日中国矿业大学毕业

3、论文答辩及综合成绩答 辩 情 况提 出 问 题回 答 问 题正 确基本正确有一般性错误有原则性错误没有回答答辩委员会评语及建议成绩：答辩委员会主任签字： 年 月 日学院领导小组综合评定成绩：学院领导小组负责人： 年 月 日摘 要本设计包括三个部分：一般部分、专题部分和翻译部分。一般部分为鹤煤三矿1.2Mt/a新井设计。鹤煤三矿位于河南省鹤壁市东北部，交通便利。井田南北长约4km，东西长约3km，井田总面积为11.5km2。主采煤层为二1号煤，平均倾角为16，煤层平均总厚为8.5m。井田地质条件较为简单。井田工业储量为13937.2万t，矿井可采储量89904.3万t。矿井设计生产能力1.2Mt

4、 /a,服务年限为57a。最大涌水量为310m3/h。矿井瓦斯涌出量较低，为低瓦斯矿井。井田划分为两水平，水平标高为-320m，-600m，双立井加暗斜井开拓，主井装备箕斗，副井装备罐笼。通风方式为两翼对角式通风。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.准备方式及采区巷道布置；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.矿井基本技术经济指标。专题部分题目是“煤与瓦斯突出煤层开采”，介绍了工作面瓦斯防治的方法和开采技术方向。翻译部分介

5、绍了用煤矿瓦斯预防和治理，本文的主要目的是建立实地测量，使用一些不标准的采矿控制风险评估方法的一部分，并分析了深部煤层瓦斯矿井直立的行为，以及防止发生瓦斯事故的关键参数。最终目标是在开采条件的改善，提高矿井的安全性。关键词：新井设计；综采放顶煤；开拓方法； 瓦斯防治ABSTRACTThis design consists of three parts: the general part, the special part and translated part.The general part is a new design of Hemei 3th mine,1.2Mt/a. Hemei 3

6、th mine lines in Northeast of Hebi in HeNan province. The traffic of road and railway is very convenience to the mine. The N-S of the minefield is 4km ,the W-E is about 3 km，the area is 11.52.The two one and sixteen is the main coal seam, and its dip angle is 8.5 degree. The thickness of the mine is

7、 about 8.5m in all. The geological structure of this area is simple. The proved reserves of the minefield are 139.37 million tons. The recoverable reserves are 89.90million tons. The designed productive capacity is 12 million tons percent year, and the service life of the mine is 57 years. The max f

8、low of the mine is310 m3 percent hour, and the gas of the mine is low gaseous mine.The field has been divided one mining levels. The level should be located at the lever of -320m and -600m which use raise and dip mining method of vertical shaft development . The main shaft skip install skip and the

9、auxiliary shaft install cage. The two wings opposite angles ventilation system is used in the mine.The working system “three-eight” is used in this 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 l

10、ife 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 of the mine; 9. The ventilation and the safety operation of the mine; 10.The basic economic and technical norms.The s

11、pecial subject parts of topics are Coal and gas outburst coal seam mining.” Introduces the working face gas control methods and technology.Translation part introduces the comprehensive mechanization mining of deep mine seam of current and future technical condition evaluation. As can be seen, reduce

12、 the concentration level of mining and pillar mining method to reduce the proportion of the increase, behind working face mining roadway support difficulty and make working face roof fall prevention more difficult.Keywords：New design of mine；Fully mechanized caving；Method of opening；Gas prevention a

13、nd control.一 般 部 分 中国矿业大学2012届本科生毕业设计 第 119 页1 矿区概述及井田地质特征1.1矿区概述1.1.1矿区地理位置、地形特点及交通条件三矿井田位于鹤壁市区北约4.4公里，河南省北部太行山东麓和华北平原的过渡地带,为低山丘陵地貌，地势西北部高，南东低，海拔标高144.22216.4m。三矿井田交通便利，有安阳-鹤壁公路经过井田，又有矿区铁路专线与京广铁路连通，下图为井田交通条件图。图1.1井田交通位置图1.1.2矿区的气候条件本区属北温带大陆性干旱型季风气候，年平均气温最高15.3（1963年），最低13.1（1964年），一般14.5。气温极值最高42.3

14、（1967年6月4日），最低-15.5（1967年1月15日）。据鹤壁市气象局1988年至1999年气象资料，年降水量371.88825.71mm，平均635.26mm，年蒸发量1637.42016.6mm，平均1711.25mm，年平均相对湿度为60.43%。据历年统计资料，8月至来年2月多为北风，最大风速23m/s，3月至7月多为南风，最大风速14m/s。1.1.3矿区的水文情况地面有两条小河经过，汤泉河位于本井田南翼，发源于孙圣沟村西北角的汤泉，向东流经教场、罗村而流出井田，平时流量0.3-0.4m3/s，洪水期最大流量25.44m3/s。羑河：流经鹤壁集、马驹河村，位于井田北部边界，水

15、源来源于一矿井下排水和鹤壁集工业废水，常年有水，平时流量很小，洪水常发生在大雨后数小时。1.2.井田地质特征1.2.1井田的地形、勘探程度及煤系地层情况本矿位于华北地层区豫北分区太行山小区。区内地层自老到新发育有奥陶系中统马家沟组、石炭系中统本溪组和上统和上统太原组、二迭系下统山西组和下石盒子组及上统上石盒子组、新第三系鹤壁组及第四系。本区分别被第三、四系地层所覆盖，钻孔及井巷实际揭露的地层由老至新有：奥陶系、石炭系、二迭系、第三系和第四系，现由老至新叙述如下：一、 奥陶系中统上马家沟组（C2）由灰一深灰色泥灰岩，白云质灰岩、角砾状灰岩组成，结构均匀，致密坚硬，含头足类动物化石。最大厚度400

16、米，与上覆石炭系中统本溪群呈平行不整合接触。二、石炭系（C）、中统本溪群（O2）下部为紫红色铁铝质泥岩，局部为灰白色铝士岩；中部为中细粒石英砂 岩和灰白色铝士质泥质，中夹1-2层薄层状灰岩，灰岩之下局部压薄煤；上部为深灰色泥岩及砂质泥岩，富含植物根部化石，具菱铁质鲕粒和黄铁矿晶体。厚主为14.48-48.43米，平均31.82米，与上覆太原群呈整合接触。2、上统太原群（C3）是一套由灰色砂岩、深灰色砂质泥岩、泥岩和灰岩、煤层组成的海陆交互相地层。含九层生物灰岩，其中L1、L4、L5、L6、L7、L8、L9直接压煤。灰岩中含海百合茎、蜓科、珊瑚、腕足类等海相动物化石，据岩性特征可分四段：底部含煤

17、段：砂质泥岩和L1灰岩组成，其中一11煤层大部分可采，一22煤局部可采。下部灰岩段：由L2、L3、L4及其间的泥岩砂质泥岩和细粒砂岩组成，该三层灰岩发育紧凑，组合特征明显，在地层对比中易于区分。中部碎屑岩段：由深灰-灰色中的细粒砂岩、粉砂岩、灰黑色泥岩、砂质泥岩、灰色铝士质泥岩、L5、L6灰岩及薄层组成，碎屑岩矿物成份多变，沉积环境不稳定。上部灰岩段：由L7、L8、L9灰岩及深灰色-灰黑色泥岩、砂质泥岩、铁质泥岩、硅质泥岩、粉砂岩、中细粒砂岩和薄煤层组成。L8灰岩底板常有浅海相黑色泥岩一层，以富含大量海相动物化石为特征。L2、L8发育较好，厚度大且层位稳定，常含透镜关和串珠状燧石结核。是良好的

18、标志层。L2一般厚6。20-10.03米，平均8.32米，L8一般厚1.00-7.00米，平均3.19米。本群砂质泥岩和泥岩中含羊齿、芦木、轮木植物化石，本群以一11煤底板与下伏本溪群分界。本群厚度101.64-135.07米，平均118.97米，与上覆二迭系山西组显整合接触。砂质泥岩及泥岩在本组中部和下部多为深灰、灰黑色、含轮木、羊齿及苛达等植物化石。上部为浅灰色及银灰色含铝质具鲕状结构。根据沉积旋回本组可分四个层段：第一含煤段： S9砂岩为灰-深灰色，中细粒岩屑石英砂岩，泥质胶结，含大量不规则黑色泥岩包裹体和少量黄铁矿结核，具波状层理其厚度不稳定，常相变为砂质泥岩。上部为深灰-灰黑色泥岩、

19、砂质泥岩和二0、二1、二2等煤层组成，二0、二2煤层厚度不稳定，常相变尖灭，不可采。二1煤层位于第一含煤段中部属全区可采厚煤层。第二含煤段：下部为大占砂岩（S10），为灰、深灰色中、中细粒岩屑石英砂岩，硅泥质胶结含泥质团块，具斜层理，层面含炭质，间夹薄层泥岩。上部为灰色、深灰色砂质泥岩，夹二3煤层，该煤厚度不稳定，不可采。第三含煤段：其下部为二层香炭砂岩（S11），为褐灰-深灰色中、细粒长石石英砂岩，含大量暗色岩屑，菱铁质鲕粒及少量绿泥石矿物，分选差，具波状层理及交错层理，层面含炭质及大片白云母，该砂岩在区内普遍发育，是一良好标志层。上部为深灰-灰黑色泥岩及砂质泥岩，局部为炭质泥岩，具水平层理

20、，含植物化石，夹二14和二24两层煤，均不可采。上部砂岩段：下部为头层香炭砂岩，为褐灰色中、细粒长石石英砂岩，含大量暗色岩屑，长石多呈褐色具斜层理，层面含炭质及大量白云母片，硅泥质胶结，局部含菱铁质鲕粒。上部为灰-深灰色泥岩或砂质泥岩，水平层理，含铝土质 及黄铁矿鲕粒，深灰色泥岩中富含植物化石。本组厚度一般为76.50-140.50米，平均厚度为129.46米。3、下统下石盒子组（P21）由砂岩、砂质泥岩、铝土质泥岩和煤线组成。砂岩呈灰带绿色，为细粒、中粒结构。成份以石英长石为主，含暗色矿物及棕云母片，含灰色泥岩包体，层面呈黑色，具斜层理和波状层理，钙、泥质胶结。铝土质泥岩位于本组中下部，浅灰

21、-青灰色，脂状光泽，富含菱铁质鲕粒。本组以S12砂岩底面与下伏山西组地层分界，地层厚度一般为85.32-137.40米，平均110.42米。4、上统上石盒子组（P12）下段底部为S15砂岩，岩性为灰、灰白色中细粒岩屑石英砂岩，含深灰色泥岩包裹体，具斜层理和波状层理。中部为S16砂岩，分三层：S16-1、S16-2、S16-3，岩性为灰白色中、粗粒石英砂岩，具灰色泥岩包体，含绿泥石，绿帘石及钻石等矿物。一般具底砾岩，三层砂岩均呈正粒序，砂岩厚而稳定。特征明显，易于辨认，为石盒子组中的良好标志。本段层厚113.10-205.03米，平均厚159.32米。上段底部S17砂岩岩性为灰白色中粗粒石英砂岩

22、，含肉红色矿物及少量燧石，次棱角状接触式硅质胶结，具底砾岩和灰色泥岩包体，为本区主要标志层之一。中部和上部有S18、S19砂岩，分别由1-2个分层组成，岩性为浅灰、灰绿色中细粒岩屑长石砂岩和石英砂岩，岩石颗粒为棱角-次棱角状，钙质胶结，含石英砾石，绿泥石等，具斜层理。各层砂岩夹暗紫、灰绿、青灰、灰色粉砂岩，砂质泥岩、泥岩、局部含铝质及黄铁矿晶体，偶含鲕粒。本段层厚244.34-305.94米，平均274.65米。（1）上统平顶山组（P22）由2-3层细、中、粗粒石英，长石石英砂岩组成（S20），底部为灰-灰白色，中上部为浅灰-绿灰色，各分层均呈正粒序，分选性好，钙质胶结，含少量绿泥石，具斜层理

23、，为本区一良好标志层。各分层间夹暗紫色为主，灰绿色、灰色粒砂岩，砂质泥岩、泥岩，局部含铝质。本组层厚77.97-88.25米，平均83.34米。（2）上统石千峰组（P32）本组地层可分三段，下段为紫红色泥岩，具水平层理，中段为暗紫色中细粒长石石英砂岩含少量白云母片及泥岩包裹体，分选性好，硅泥质胶结；上段为紫红色细粒砂岩和粉砂岩，呈互层状，成份以石英为主，次为长石及岩屑，含星点状白云母片，含泥岩包裹体，具波状层理，中夹数层同生砾屑灰岩。本组层厚为55.33-99.97米，平均69.66米。三、 新第三系上统鹤壁组（N12）岩性为褐黄、棕黄、浅棕色砂质粒土，花斑状半固结泥岩和数层青灰色、深灰色砾组

24、成，砾岩一般5-8层，砾岩成份主要为灰岩，次为石英砂岩和燧石，砾径大小不一，一般0.5-8cm，分选差，钙质胶结，与下伏二迭纪地层呈不整合接触。本组厚度101.40-383.00米，平均厚度210.48米。四、第四系（Q）由黄、黄褐色砂质粘土组成，含钙质结核，垂直裂隙发育，局部形成陡坎。底部有薄层砾石层。本系地层厚度0-21.00米，平均10.20米，与下伏地层呈整合接触。 图1.2 地质综合柱状图1.2.2井田地质构造一、 断层井田内断层的展布具有一定的规律，断层都为正断层，走向多为NE向、NNE向，与岩层走向有一定的夹角。井田中南北走向的断层主要有三条，均为F19断层组，F19断层组长10

25、00多米，落差最大处80米。东西方向的主要有一条断层。该断层为边界断层F16，因其在没在井田中，对采区的划分及回采并无多大影响，因此对矿井地质条件分类影响不大，所以F16断层可作为井田南部边界。二、 褶皱整个井田内有一个向斜、两个背斜。向斜321延伸长度2600米，两翼岩层产状变化大，对采区划分有一定影响，轴线为采区的分界。322号背斜轴线延伸2500米，两翼产状变化不大，为宽缓的褶皱，对采区的划分影响不大。323号背斜延伸长度大于500米，两翼产状变化较大，因此对采区的划分有一定的影响。三 、 岩浆岩本井田内无岩浆岩侵入，因此岩浆岩对矿井地质条件分类无影响1.2.3井田水文地质特征一、井田主

26、要含水层本井田有较稳定的含水层五层，主要有奥陶系灰岩含水层，石炭系C3L2灰岩含水层和C3L8灰岩含水层。详见表1.1所示：表1.1 含水层种类序号含水层名称地层时代含水层代号水力性质1奥陶系灰岩含水层O2O2裂隙岩溶水2太原群C3L2灰岩含水层C3C3L2裂隙岩溶水3太原群C3L8灰岩含水层C3C3L8裂隙溶隙水4二1煤顶板砂岩含水层P1S10裂隙水5第三系砾岩含水层RN裂隙孔隙水1、奥陶系灰岩含水层奥陶系灰岩含水层，厚约400米，与二1煤间距平均164.47米，矿区西部山区广泛出露，有利于大气降水的补给。从以往勘探钻孔来看，奥陶系灰岩含水层是富水极强的含水层，如三矿水源孔，揭露奥灰厚度29

27、3.32米，分别于标高-495.00米和-563.00米，见到直径1米的溶洞各一个，631孔中揭奥灰厚89.07米，于标高-46.38米见直径2米溶洞一个，且在-53.72米、-112.67米也见到大小不一的溶洞，钻孔内单位涌水量q=0.6577升/秒米；渗透系数K=0.7840米/昼夜；水位标高130.5米。2、C3L2灰岩含水层C3L2灰岩为一22煤直接顶板，距二1煤73.89-125.16米，平均111.22米，厚度一般为7.72米，下距奥灰顶面38.72米，据钻孔观测资料统计，冲洗液消耗量大于10m3/h的钻孔一个（383-10），1-5m3/h的钻孔5个（383-4、383-1、38

28、3-2、3838、3839），矿务局地测处在三矿深部补勘探地质报告中述及：C3L2钻孔单位涌水量q在0.01242.6193升/秒.米，渗透系数K为3.34933.44米/昼夜，水质为HCO3CaMg型，矿化度0.39克/升，PH值7.3，属岩溶裂隙强含水层。C3L2灰岩出露面积小，仅在井田西部有零星出露，在井田内由于构造破坏或采动影响，局部地段发生水力联系，C3L2灰岩水补给C3L8灰岩含水层，进而汇入矿井，C3L2灰岩为二1煤层的间接充水岩层。3、C3L8灰岩含水层C3L8灰岩含水层，厚度一般为4.50米，位于二1煤下23.0344.74米，平均间距34.98米。钻孔观测资料统计，冲洗液消

29、耗量大于10m3/h的钻孔五个（3836、3833、3822、38210、3821）；510m3/h的钻孔一个，（3834）；15m3/h的钻孔两个（3835、38310）。C3L8灰岩裂隙溶隙发育，含水丰富。浅部645孔资料：钻孔单位涌水量q为0.5324升/秒.米；渗透系数K=12.09米/昼夜；水质为HCO3CaMg型矿化度0.32克/升，PH=7.1属富水性中等的溶隙裂承压含水层。1973年在第一水平（-68）对该含水层进行了放水试验，放水孔水头下降86米，稳定流量157m3/h，于1983年在第一水平和第二水平（-291）进行联合多孔放水试验，稳定流量302m3/h，不同放水孔水头下

30、降不一，第二水平的放水也水头大致下降313米，水压和流量均呈稳定状态。94年在三水平进行探放水，最大涌水量为20m3/h，稳定流量为16.8m3/h；95年在三水平进行探放水，最大涌水量为30m3/h，稳定流量为25.7m3/h。由于采掘活动及疏排水的影响，该层水位已大幅度下降，不同块段水位下降幅度差异甚大，181孔水位标高103.27米，3858孔水位标高-204.7米。在疏放水过程中，深部突水或钻孔放水后，浅部的出水点一般随之减小，但大多数出水点水量不枯谒，说明深部出水点不能完全袭夺浅部的出水点水量，这反映了该层在不同深度受到其它含水层通过导水渠道源源不断地补给，致使该含水层不能被疏干，据

31、实际观测F11断层，推测F40断层，都是主要的补给渠道，再者亦反映了该含水层导水能力较差，空间上联通性不畅，不能形成统一的疏排下降漏斗，且动水位水力坡度甚大。4、二1煤顶板砂岩含水层（S10）S10层砂岩含水层，距二1煤的距离为025.47米，平均5.79米，其厚度为0.5021.81米，一般为8.26米。钻孔统计表明，冲洗液消耗量10m3/h的有3个钻孔（38312、38212、3822）；15 m3/h的钻孔4个（3835、38210、3824、3826），顶板砂岩含水层，裂隙发育程度较低，富水性较差，根据井下揭露情况看，一水平曾出现过出水淹下顺槽机电设备的情况，水量约20m3/h左右，对

32、矿井生产威胁不大。5、第三系砾岩含水层此含水层在本区发育总厚度345.3米，一般为15层，单层厚度128米，属孔隙裂隙水，水量不大，且与开采煤层间隔大，对矿井生产无直接影响。综观全井田主要为单斜构造，轻微坡状起伏，断裂较少，各含水层见有良好的泥岩，粉砂岩隔水层存在，因此，地下水无水力联系，水文地质条件简单，对井下开采无大的水患威胁。实际涌水量为310m3/h。1.3 煤层特征1.3.1煤层的概况本井田含煤地层为石灰系本溪群、太原群和二迭系山西组，总厚度平均210米，发育两个煤组，即一煤组和二煤组，共含煤24层，总厚度11.47米，含煤系数5.46%，山西组二1煤为主要可采煤层，太原群一11煤大

33、部分可采，一22煤局部可采。其它煤层均属不稳定薄煤层，分布范围小，没有工业价值，但在地层对比中有重要意义，现将各煤层分述如下：1、二1煤层位于山西组底部S10砂岩之下，底为S9砂岩，下距C3L8灰岩35米，结构比较简单，煤层厚5.95-9.23米，平均8.26米，煤层厚度变异系数r=9.59%，可采性指数Km=1。煤层下部有2-3层夹矸，比较稳定的夹矸有一层，厚度0.05-0.67米，平均0.30米，夹矸下煤厚平均1.7-2.0米，属稳定特厚煤层。2、一22煤（下夹上煤）位于太原群下部，C3L2灰岩为其顶板。煤层厚度为0.45-0.97米，平均0.75米，可采性指数为Km=0.58，煤厚变异系

34、数r=22.2%，属不稳定薄煤层。3、一21煤（下夹中煤）位于C3L2灰岩之下6.73米，一11煤之上3.97米，煤层厚度一般为0.30-0.93米，平均0.63米，不含夹矸，属简单结构煤层，因其工业价值不大，不计算其煤厚变异系数和可采性指数。4、一1煤（下夹下煤）赋存于太原群底部，以底板泥岩与本溪群分界，上距C3L2灰岩8.22米，其层位稳定，煤层厚度1.00-1.90米，平均1.45米，煤厚变异系数r=21.42%，可采性指数Km=1，煤中含夹矸1-3层，厚度约0.05-0.19米，平均0.15米，为稳定的复杂结构薄-中厚煤层。1.3.2煤质及特征1、煤的物理性质二1煤为黑色，玻璃-金钢光

35、泽，条带黑色略带浅灰色，属半亮型煤，具条带状结构，比重1.41，硬度为3，松软易碎。一22煤硬度小，易破碎，内生节理发育，煤岩类型为半亮型煤，多具条带状结构。一21煤和一11煤基本相似，黑色，金刚光泽，呈粉粒块状，参差状断口，属半亮型煤，含有较多的黄铁矿结核，有臭味，比重较大，约1.55。2、煤的化学性质表1.2 二1煤开采期间煤质化验成果如下表所示工作面WQ（%）Ag(%)Vr(%)焦渣特征SfQ(%)QgDT(卡/克)31011.6515.2017.2660.36725131031.2114.7816.6260.36736430021.4417.0717.0560.36723230041.

36、3816.1117.2360.36718330062.0116.5316.8860.367149表1.3 二1煤精煤分析见下表项目最小值最大值平均值总数水份Wf%0.371.951.0630灰份Ag%3.169.296.7430挥发份Vr%14.6016.6115.1930全硫SgQ%0.210.390.3222发热量卡/gQgDT79008243810917QYDT86688760872020胶质层X13.7034.5021.9021Y010.504.2520粘结指数G5763425二1煤为低灰、特低硫、低磷、高熔灰分的粉粒状煤，以瘦煤为主，有水量贫瘦煤。表1.4 二1煤及一11煤的煤岩特征

37、分析见下表煤层二1煤一11煤数值名称最小最大平均最小最大平均有机组份%镜质组5369.660.75981.366.5半镜质组0.730.620.81.821.212.7半丝质组1.533.66.72.66.24丝质组0.210.22.10.37.22.6稳定组0.10.10.1合计90.485.8无机组分%粘土44138336193117硫化物010101052614碳酸盐0133105131氧货物011105合计95142ROmax164185177192二1煤的煤岩组成以镜煤为主，镜质组和半镜质组为81%有机组分平均占90.4%。一11煤镜质半镜质占有机组分的90%，有机组分占85.8%。

38、1.3.3煤的自然、爆炸性及瓦斯涌出情况1、煤的自燃根据我国的经验，煤的着火温度降低值T=8-10时一般无自燃倾向；T=10-25时，稍有自燃倾向；T25时，为有自燃倾向性煤层。三矿在曾由抚顺煤炭研究所作了二1煤自燃倾向性鉴定，经鉴定本井田为有自燃倾向性煤层。2、煤的爆炸指数根据1984年矿井瓦斯监定资料，二1煤的煤尘爆炸指数为14.25-17.25%。3、瓦斯涌出情况三矿井田自开采以来积累了不少实际资料，本矿井的相对瓦斯涌出量一般在7m3/t以下，绝对瓦斯涌出量一般在9m3/t以下，属低沼矿井。2 井田境界和储量2.1井田境界2.1.1井田边界在煤田划分为井田时，要保证各井田有合理的尺寸和境

39、界，使煤田各部分都能得到合理的开发，并且要符合规定的标准服务年限。井田边界确定时我们一定要考虑井田中的断层、褶皱、水文情况及煤层赋存情况等。井田划分的原则为如下几点：1、井田范围内的储量，要与煤层赋存情况、开采条件和矿井生产能力相适应； 2、保证井田有合理的尺寸；3、充分利用自然条件划分，如地质构造（断层）等；4、合理规划矿井开采范围，处理好相邻矿井之间的关系。三矿井田位于鹤壁市区北约4.4公里。井田范围：北部与相邻的二矿划分的界限为界；西部以二1煤层露头为界；南部原以F16断层组与五矿为界，后扩大至五矿-450水平以下；东部以-800二1煤层底板等高线为界。井田南北走向约3-5公里，东西倾向

40、宽约3公里井田面积约11.5平方公里。煤层倾角1020，平均16，属于倾斜煤层。井田边界图见下图2.1：图2.1 井田边界图2.1.2开采边界扩大的可能性根据地质资料，本矿井周围皆与其他矿井相邻为界且所处环境的限制，所以没有在扩大的可能性了。2.2矿井储量矿井储量是在划定的井田范围内，根据勘探资料计算而得，是进行矿井设计和生产建设的依据。本井田含煤地层为石灰系本溪群、太原群和二迭系山西组，总厚度平均210米，发育两个煤组，即一煤组和二煤组，共含煤24层，总厚度11.47米，含煤系数5.46%，其中一煤组：太原群一11煤大部分可采，一22煤局部可采；二煤组：山西组二1煤：现为主要可采煤层。其它煤

41、层均属不稳定薄煤层，分布范围小，没有工业价值，所以本井田只针对二1煤层。2.2.1储量计算基础1、工业指标的确定依据煤炭工业矿井设计规范有关规定，储量计算中煤质化验结果见下表2.1：表2.1 煤质化验结果表煤层灰分A9%挥发份Vv%硫份S9%发热量（大卡）二1煤6.60-21.3612.92-19.640.23-0.596459-6872下夹中煤13.50-57.5215.69-16.401.53-2.938815-8655下夹下煤23.65-32.0212.06-16.751.27-3.026455-79662、其他计算依据（1）根据鹤煤三矿井田地质详查勘探报告和地质组提供的煤层资料计算。（

42、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0.80m，原煤灰分不大于40%。计算暂不能利用储量的煤层厚度为0.700.80m。（3）依据国务院（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，煤层产状平稳，勘探工程分布比较均匀，采用地质块段的算术平均值。（6）煤

43、层容重：二1煤容重平均为1.41t/m3。2.2.2地质储量计算根据储量计算公式，利用地质块段法计算。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，应当指出，每个块段内至少应有一个以上的钻孔。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。分块图见下图2.2：图2.2 井田分块图 公式2-1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，（。） Mi块段煤层的平均真厚度，m;煤层厚度M应采用其厚度的平均值，即根据计算面

44、积内各见煤点的厚度，均换算成真厚度（垂直层面方向的厚度），而后用算术平均法进行计算。公式2-2式中 煤层真厚度的平均值，m；n参加计算的见煤点数（地段中的钻孔数） 该地段中各见煤点的煤层真厚度，m； 块段内煤层容重，t/m2。煤层储量的计算公式为： 公式2-3. 公式2-4、. 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厚度，m、分别为各块段内煤层的容重，t/m2。本井田内主要可采煤层为二1煤层其平均厚度分别为8.5 m。由上式计算结果见下表1.5：表2.2 储量计算表地质块段号平均倾角（）平均厚度（m）煤层容重(t/m3)投影面积(m2)实际面积(m

45、2)块段储量(t)块一168.51.412837064.332951396.4235372486.1块二148.51.412589032.112668291.7831979477块三168.51.412275077.232366761.5628365637.3块四208.51.411718014.951828273.3221911855.7块五148.51.411987314.222048153.1224547115.1合计168.51.4111406502.811866178.4142216148由上表得出全矿井的地质储量为142216148吨。2.2.3工业储量计算根据钻孔布置，在矿井地质

46、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，则矿井工业储量计算由下式计算。Zg=Z111b+Z122b+Z2M11+Z2M22+Z333k 公式2-5其中 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；Z333k推断的资源量。根据上式计算如下： Z111b=14221614860%70%=59730782.2t Z122b=142216

47、14830%70%=29865391.1t Z2M11=14221614860%30%=25598906.6t Z2M22=14221614830%30%=12799453.3t根据地质条件，k取0.8。则: Z333k=14221614810%k=11377291.8t Zg=Z111b+Z122b+Z2M11+Z2M22+Z333k=59730782.2+29865391.1+ 公式2-625598906.6t+12799453.3t+11377291.8=139371825t上式计算得出工业储量为139371825t。2.2.4矿井设计资源量计算计算矿井设计资源量，必须考虑以下煤的损失：

48、工业广场保护煤柱；井田境界煤柱损失；采煤方法所产生的煤柱损失和断层煤柱损失；建筑物、河流、铁路等压煤损失；其他损失。本井田中永久煤柱损失主要有：工业广场保护煤柱、井田境界煤柱损失、村庄保护煤柱和断层保护煤柱等。表2.3 煤柱留设情况如下：名 称留 设 方 法工 业 广 场根据建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱与压煤开采规程第72条：工业广场维护带宽度为15m井 田 边 界因为有一条边界是以断层为边界的，所以该边界留煤柱为40米，其它边界留煤 柱30米。断 层断层留煤柱40米1、 井田边界和断层需要留设的煤量表2.4 井田边界、断层煤柱留设情况名 称煤 量井 田 边 界3938776.77t断 层

49、3389182.92t2、地面工业广场留煤柱计算按规范规定，年产120万t/a的大型矿井，工业场地占地面积指标为1.2公顷10万吨。故可算得工业场地的总占地面积：S=1.212=14.4公顷=144000 m2工业广场占地面积为360400m2,平面形状为矩形。煤层地质条件为：煤层倾角16，煤层在受保护范围内中央的埋深H0=580m，地面标高140m，煤层地板标高-440m，松散层厚117.5m，此处煤厚8.5m。查的本井田各参数如下：45 75 76其中： 表土层移动角； 煤柱上山移动角； 走向方向移动角； 煤柱下山移动角； 煤层倾角；用垂直剖面法留设工业广场保护煤柱如下图所示：图2.2 工

50、业广场保护煤柱根据上图计算工业广场保护煤柱，计算公式及计算如下：Z3=0.5（上底+下底）hmr/cos 公式2-7式中： h工业广场保护梯形的高，m； m煤层的厚度，m； r煤的容重，m。 煤层平均倾角，代入数据得出：Z3=0.5（834.13+966.23）866.58.51.41/cos16= 9725105.65t令，井田边界损失保护煤柱为Z1；断层保护煤柱为Z2；则，工业广场保护煤柱为Z3，由此可得出永久煤柱损失量P1= Z1 +Z2+Z3，则：P1= Z1 +Z2+Z3=3938776.77+3389182.92+9725105.65=17053065.3t通过上面的计算我们可算出

51、设计储量，则设计储量为：ZS= Zg- P1=139371825-17053065.3=122318759.7t由上式计算结果设计储量为：ZS=122318759.7t2.2.5矿井可采储量计算通过上面的计算，我们得到了矿井的设计储量，则我们需要通过设计储量计算出矿井的可采储量。矿井的可采储量计算由下式计算：Zk=（ZS- ZS2%）75%=（122318759.7-122318759.72%）75%=89904288.8t通过上式计算，可得出本矿井的可采储量为：Zk=87574142.3t。通过计算本矿井的储量计算数据如下：表2.5 储量计算矿 井 名 称煤 层工业储量/万t可采储量/万t鹤

52、 煤 三 矿二1 煤 层139371825t89904288.8t3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限3.1矿井工作制度由煤炭工业矿井设计规范第223条规定，矿井设计年工作日330 d，每日3班工作，每班工作8 h，2班生产，一班检修；掘进3班作业；所以我们采用的是“三八制”工作制度。昼夜净提升时间为16 h。3.2矿井设计生产能力3.2.1矿井设计生产能力确定的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，

53、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、投资回收期短的应加大矿区规模，反之则缩小规模。3.2.2矿井设计生产能力本矿井储量较大，煤层赋存稳定，平均倾角不是很大，且煤层厚度较厚，平均厚度为8.5米，厚度变化不大；此地区交通便利，且市场需

54、求量大，所以经考虑宜建大型矿井。确定鹤煤三矿设计生产能力为1.2 Mt/a。3.2.3矿井服务年限矿井服务年限必须与井型相适应，大型矿井必须满足大型矿井国家的标准服务年限。矿井可采储量Zk、设计生产能力A矿井服务年限T三者之间的关系为：T= Zk/Ak 公式3-1式中: T矿井服务年限，a； Zk矿井可采储量，Mt； A设计生产能力, Mt； K矿井储量备用系数，取1.3；则矿井服务年限为：T= Zk/Ak=89904288.8t/(12000001.3)= 57.6309544a,计算的服务年限大于国家的标准服务年限50年，符合煤炭工业矿井设计规范要求。通过上面一系列计算，可以建设年产量为1

55、.2Mt的大型矿井，符合国家标准服务年限，初步计算确定可服务57.6309544年。3.3.1 第一水平服务年限结合目前我国煤炭行业的实际情况和随着采煤技术及社会生产力的发展，一水平服务年限年符合当前实际并且满足煤炭工业矿井设计规范要求。具体要求见下表3.1。表3.1 我国各类矿井及第一水平设计服务年限矿井设计生产能力（Mta）矿井设计服务年限（a）第一开采水平设计服务年限煤层倾角 25度煤层倾角2545度煤层倾角45度600及以上703530050060301.22.4502520150.450.940201515第一水平服务年限的计算公式为： 公式3-2式中： T1第一水平的服务年限，a；

56、Zk1第一水平的可采储量，万t；K矿井储量备用系数，取K=1.3；A矿井设计生产能力，万t/a。根据矿井开拓布置，利用块段法计算出矿井第一水平可采储量为4710万t，所以第一水平的服务年限为： T1=4710/(1201.3）=30.1a25 a经过矿井及第一水平服务年限的核算，二者均符合煤炭工业矿井设计规范之规定。 4 井田开拓4.1井田开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、数量、位置及其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。一、井田开拓主要研究如何布置开拓巷道等问题，具体有下列几个问题需认真研究。1、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、合理确定开采水平的数目和位置；3、布置大巷及井底车场；4、确定矿井开采程序，做好开采水平的接替；5、进行矿井开拓延深、深部开拓及技术改造；6、合理确定矿井通风、运输及供电系统。二、确定开拓问题，需根据国家政策，综合考虑地质、开采技术等诸多条件，经