采矿工程毕业设计－淮北矿业集团石台煤矿1.5 Mta新井设计

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1、 中 国 矿 业 大 学本科生毕业设计姓 名： 学 号：21056061学 院： 应 用 技 术 学 院 专 业： 采 矿 工 程 设计题目：石 台 煤 矿 Mt/a 新 井 设 计 专 题：复合顶板条件下回采巷道锚杆支护技术 指导教师： 职 称： 副 教 授 年 月 徐州摘 要本设计包括三局部：一般局部，专题局部，翻译局部。一般局部为淮北矿业集团石台煤矿 Mt/a新井设计，共分十章：矿井概述及井田地质特征，井田境界和储量，矿井工作制度、设计生产能力及效劳年限，井田开拓，准备方式采区巷道布置，采煤方法，井下运输，矿井提升，矿井通风及矿井根本技术经济指标。石台矿区位于距离淮北市中心东约15 km

2、，矿区对外交通便利。区内地势较为平坦，井田走向长度7.0 km，倾斜方向长 km。面积为21.39 km2。井田可采煤层4#煤层厚度为4.5 m，。煤层倾角平均为13。井田可采储量为134.61 Mt，新井设计生产能力为1.5 Mt/a，效劳年限为64a。石台矿工作制度为“三、八制，一面保产。开拓方式为立井两水平开拓，水平标高分别为-250 m，-700 m。矿井主井采用箕斗提煤，副井采用罐笼作为辅助提升。工作面采用走向长壁采煤法，采用集中布置，工作面斜长196 m，采煤工艺为大采高一次采全高。运输大巷采用胶带运输， t固定式矿车运输。矿井采用采区式通风，主扇工作方式为抽出式。专题局部：复合顶

3、板条件下回采巷道锚杆支护技术。翻译局部：煤矿环保中的问题及对策。关键词： 立井开拓； 综合机械化采煤工艺； 大采高； 走向长壁采煤法； 锚网梁支护。ABSTRACTThis design contains three parts: the general part, the special part and the translated part.Huaibei mining bureau whose production capacity is .It has ten chapters as follows: the outline of mine and mine field geolog

4、y, boundary and reserves, working system and productive capacity and service life, development method of the mine, the main roadways, coal mining method and layout or roadways in working area, transportation of underground, mine lifting, mine ventilation and safety, main techniqueeconomic induces.Sh

5、itai Huaibei mining area is located in the city center from the east about 15 , outbound traffic to facilitate the mining area. Relatively flat topography of the region, the length of mine to 7.0 km, tilt the direction of long km. An area of 21.39 km2. Mine coal seam to coal seam thickness of 4# m,.

6、 Seam inclination averaged 13. Recoverable reserves for the mine 134.61Mt, the design production capacity of new wells 1.5Mt / a, length of service for 64 year. The working system is “3-8. one productive places meet the requirement. The mode of development about the mine is shaft development. The mi

7、ne has two levels, the first level locates in the level of 250 meters, the second in the level of 700 meters. The main shaft uses skip hoisting and the auxiliary shaft adopts cage hoisting. The working face adopts long wall retreating to the strike; its length is 196 meters. The technology of the wo

8、rking face is the top-coal caving mining. Flexible belt conveyor is used in the coal transportation., the auxiliary transportation uses 1.5t solid car. Mine ventilation using mining area, the main fan for the work out of style.the special part: Composite under the condition of roadway roof bolting t

9、echnologythe translated part: Problems and countermeasures of environmental protectlon in coal mines Keywords: vertical shaft development; fully-mechanized coal winning technology; large mining height; longwall mining on the strike; Roof bolting with bar and wire mesh.目 录一般局部1 井田概述及井田地质特征1矿区概况1井田地质特

10、征31.3 煤层特征92 井田境界和储量15井田境界15矿井工业储量152.3 矿井可采储量193 矿井工作制度、设计生产能力及效劳年限22矿井工作制度22矿井设计生产能力及效劳年限224 井田开拓24井田开拓的根本问题24矿井根本巷道335 准备方式采区巷道布置44煤层的地质特征44采区巷道布置及生产系统45采区车场选型536 采煤方法566.1采煤工艺方式566.2回采巷道布置747 井下运输79概述79采区运输设备的选择867.3 大巷运输设备选择868 矿井提升88概述88主副井提升889 矿井通风及平安技术91通风系统91采区通风93全矿通风阻力的计算103通风机选型106矿井灾害防

11、治措施11010 设计矿井根本技术经济指标117专题局部119复合顶板条件下回采巷道锚杆支护1201T313工作面地质概况1202根本支护思想1223锚杆支护理论1244T313工作面巷道锚网索支护参数确实定1285矿压检测方案1436结论144参考文献145翻译局部146英语原文147中文翻译153致 谢157一般部分1 井田概述及井田地质特征矿区概况本局部将主要介绍石台矿区井田地质特征，包括矿井地层特征、可采煤层特征、主要断层、综合地质柱状图等内容。井田位置及范围闸河煤田位于安徽省北部，北起徐州市以南6 km，南至濉溪县城。南北长约45 km，东西宽约48 km，面积约250 km2。石台

12、煤矿隶属安徽省淮北矿业集团，位于闸河煤田中部偏东，西南距安徽省淮北市约15 km，东北距江苏省徐州市约40 km。石台井田地理坐标：X=3762770至3770193，Y=39489294至39495239。南北长至 km，东西宽至 km。设计面积约21.39 km2。地形地貌石台矿区地势平坦，由于山系影响，呈东北偏高，西南偏低的平原地形。矿区海拔标高：至+36.5 m。石台矿区内东有闸河、拦碱河，西有龙河，河流受季节影响。闸河、龙河均由北向南流经该井田，拦碱河位于闸河西侧，为静水河。矿区东西两侧有凤凰山、关山、萝卜山、程蒋山、方房山、香山。交通条件石台矿区内有矿区专用铁路线，向南经符夹线至符

13、离集站，北接龙海南连津浦可通往华东各工业城市。公路可直通徐州、宿州、阜阳等地区，在矿区北侧8 Km可进入连霍高速公路，东临合徐高速公路，与全国构成交通网路，对外交通颇为便利，所示。自然地理石台煤矿位于淮北平原中部，属季风暖温带，半湿润气候。夏季炎热多雨，冬季寒冷多风，春秋两季气候暖和，年平均温度14.5度，一年之中7、8月份天气最热，最高温度一般为35-40度。12月至次年2月天气最冷，最低温度一般为零下12至18度。土壤冻结深 m。石台矿年平均降水量86 mm，降雨多集中在6至8月份的雨季。月最大降水量1500 mm。石台矿区春夏季以东南、东风为主，冬季多北风。年平均风速为 m/s，其中月平

14、均最大风速为 m/s。9月份平均风速最小,为 m/s。图1.1 石台煤矿交通示意图水文地质影响该井田的地表水系主要有东侧闸河、西侧龙河、闸河由北向南流经该井田，洪水位一般为 m，历年1982年7月22日的最高洪水位为36.586 m。拦碱河位于闸河西侧，为静水河，水位变化不大。龙河自北向南流经该井田，洪水位一般为6 m，历年1982年7月22日的最高洪水位为6 m，另在龙河东侧有人工河道和塌陷积水。河流及塌陷积水均受季节控制。1.1.6其它1供电：由马庄区域性变电所架35 kV线路两回路通至本矿工业广场内东侧35 kV变电所，线路总长15 km，导线型号：LGJ-70，线路电压35 kV，双回

15、路，供全矿用电；2供水：石台矿区所用水由塑里镇张庄村所建4口水源井，用4台300RJC185-1210型水泵，通过管路向已建成的几座蓄水池集水，供给井口及生活用水；3通讯：机关通讯室安装1台供电式 总机JGL8，通过120门分机 对石台地区，对井上下通讯联系；4地震：淮北地区位于苏鲁豫皖交界地区，东有庐大断裂，西有阜阳麻城断裂，北有秦岭纬向构造带，南有宿南断裂五河至利辛断裂。根据全国地震烈度区划分和淮北地震局资料，石台矿区在7度范围内，以8级烈度考虑其工程建筑。井田地质特征井田的地形石台矿区地势平坦，由于山系影响，呈东北偏高、西南偏低的平原地形。矿区海拔标高：+32.0至+36.5 m。矿区范

16、围内，因煤层地下开采，造成地表塌陷水，塌陷最深可达 m，一般 m。塌陷区范围约12万 km2。1井田的勘探程度：矿井投产前，井田内共施工钻孔135个，工程量43610 m，网度为6.8个/ km2，投产后共施工钻孔126个，工程量46 m。见表。2普查：石台井田原属22井田的一局部，于1958至1962年由安徽省地质局325队进行普查找煤，共施工钻孔87个，工程量26 m，并对其中61个钻孔进行了测井，并编制了22井田普查地质报告。3精查：1965至1966年由原华东煤炭工业公司根本建设公司第三勘探队在闸河煤田后石台孜勘探区进行精查勘探，其中有48个钻孔 m的工程量落在现石台井田范围内，并对此

17、48个钻孔全部进行了测井，1966年由第三勘探队提交了?闸河煤田后石台孜勘探区精查地质勘探报告?。表1.1 历年钻探施工情况表施工日期/年钻孔数/个工程量/个施工单位备注195819628726325队61个测井资料1965196648皖煤三勘全部测井资料1977198157136局勘全部测井资料19823818084.66局勘全部测井资料1984199419局勘全部测井资料19941本矿全部测井资料199711766局勘全部测井资料4井田煤系地层概述：石台井田位于闸河煤田的中部，所处大地构造位置为华北淮地台鲁西隆起徐州褶断带的西侧，本区地层自上而下有第四系，二叠系，石炭系等。第四系厚6 m，

18、主要为松散砂和粘性土，下部全部为粘土和砂质粘土。含煤地层下二叠统下石盒子组，厚度180210 m，含7、8、9号煤层。下二叠统山西组，厚度120145 m，含10号煤组，石炭系太原群厚125140 m，夹多层薄煤，没有开采价值。地质柱状图见图。井田地层特征由钻孔揭露本井田地层由老至新为石炭系、二叠系、第四系，其中石炭系、二叠系为本区含煤地质，以下分述之：1中石炭统本溪组C2b假整合于中奥陶统老虎山组石灰岩之上，厚2238 m，一般30 m。上部以浅灰灰白色隐晶质石灰岩为主、夹紫色泥岩；下部为灰白棕色，紫色铝质泥岩。底部铁质结核较多。2上石炭统太原组C3t与本溪组整合接触，为一套海陆交互相沉积，

19、厚120145 m,平均 m。一般由十二层灰岩及薄层海相灰色细砂岩、粉砂岩组成，含不可采薄煤7层。煤层总厚3.74 m。顶部为一层厚812 m的黑色海相泥岩，上部第一层灰岩为浅灰色结晶质，厚度稳定，一般2 m左右，是本区主要标志层K1之一。3下二叠统山西组与下伏地层整合接触。为一套以砂岩、粉砂岩为主夹泥岩、煤层的过渡相沉积，厚110182 m，一般为135 m ,含6、7两个煤组，煤层总厚 m ,6煤层局部可采，7煤不可采。7煤组以下主要为灰色粉砂岩，76煤组间主要为灰白色细中粒砂岩。水平层里发育，呈片状，系6煤层底部良好标志之一。6煤组以上为灰白色细中砂岩，夹粉砂岩，上部1015 cm，多为

20、灰绿色，紫红色泥岩、粉砂岩，无层理。4下二叠统下石盒子组P2/1xs与山西组整合接触，厚170230 m,一般195 m，大致可分为上下段;下段为主要含煤层，厚80110 m,一般90 m，底部为浅灰灰白色铝质泥岩，无层理，层位及厚度稳定，系良好标志层k2之一。中部以深灰色泥岩及含菱铁质细砂岩为主，含主采煤层4煤层和局部可采煤层2、3、5煤层，煤层总厚7 m。上段厚80120 m,主要由灰、紫色泥岩、粉砂岩组成，局部为中细粒砂岩。底部常发育一厚度为815 m的灰白色中粒砂岩。5上二叠统上石盒子组P1/2ss与下伏地层整合接触，总厚度大于66 m，为一陆相沉积。底部为一厚1263 m，一般40

21、m的灰白色中粗粒砂岩。硅钙质胶结，坚硬，为区内主要标志层K3)之一。下段厚230280 m，以灰绿色碎屑为主，夹杂色泥岩，含薄煤23层，煤层总厚度0.65 m，上部为灰白暗紫色粗巨粒砂岩，含砾石，成分复杂；下部以细碎屑岩为主，稍具鲕状结构，夹杂色斑块等。6第四系Q与下伏地层不整合接触，厚2373 m，一般40 m，由北向南、由东向西渐厚。上部为棕红色、灰色粘土及砂质粘土；中部由粘土和粉砂组成，夹细、粉砂34层，厚48 m;下部为棕黄色、桔红色粘土夹砾石，厚637 m ,一般23 m，岩性均一，塑性较好，分布稳定，并含大量砾石和钙质、铁锰质结核。图1.2 石台煤矿地质柱状图地质构造石台井田位于闸

22、河复式向斜的中部，张庄向斜西翼，主体构造为张庄向斜。以Fj2断层为界，南部以褶曲为主，北部以断裂为主。区内岩浆侵蚀范围广泛，主要侵蚀Fj2断层以东的大局部地区。1.2.2.2褶曲井田只有一条张庄向斜，位于井田东部，轴向N326E，轴向SE倾斜，枢纽起伏，东陡西缓，东翼地层倾角4575，西翼地层倾角525，其核部地层为上石盒子组，北部因F3断层轴向呈弧形弯曲，为一不对称向斜盆地，此褶曲贯穿全井田。1.2.2.3断层井田有1、2两条大断层。1断层是正断层，倾角在3050，落差1535 m；2号断层是正断层，倾角为4060，落差为2045 m。另有两条小断层，落差都在715 m。1.2.2.4岩浆侵

23、入活动和岩溶塌陷井田内岩浆岩分布范围广泛，岩石种类以辉绿玢岩为主，次为花岗斑岩。各类岩石分布规律是：辉绿玢岩主要分布于井田东部及中部13线以东地区，花岗斑岩分布于井田13线以北，岩浆岩在煤层中呈床状、透镜状、串珠状、岩墙状及其它不规那么分布，垂向上可有多层。岩浆通道主要受井田东部大的NNE向构造带控制，区内NE向大断裂两侧岩浆岩的厚度与分布范围有明显差异，井下生产中实见小断层切割岩浆岩的现象，说明岩浆侵入在断层形成之前，从Fj2及F4断层两盘岩浆岩分布情况也说明了这一点。到目前为止尚未发现岩浆顺断层侵入的例证。水文地质根据以往勘探阶段的简易水文观测，抽水实验成果及生产中实际水文地质资料的分析，

24、将井田自上而下划分为6个含水组和2个隔水层。主要含水层特征1第四系全新统孔隙含水组以粉砂、细砂为主，砂层厚度48 m,中间被砂质粘土或粘土砂层分隔成34层，多呈透镜状分布，水力性质为承压水，地表以下56 ml/s，渗透系数k=12 m/d，水质类型为HCO3-CL-Ca-Mg型。2风氧化带含水组以风化砂岩裂隙为主，厚度15 m左右。该组富水性大小与基岩露头的岩性、裂隙发育程度有关。一水平生产时，浅部突水点水量较大，就是受到风氧化带水的影响。3石盒子组上段裂隙含水组以中粗粒砂岩为主，顶部为一厚层粗砂岩K3,裂隙较发育，钻孔揭露时有漏水现象，漏失量13 t。4石盒子组下段3煤裂隙含水组以中、细砂岩

25、为主，砂岩厚度1545 m，一般在25 624 m/d，水质类型属于CL-Na或CO-CL-Na型。5山西组裂隙含水组6煤层含水组以中、细粒砂岩为主，厚度1550 m，一般25 m左右，为6 ml/s.m，水质类型属于HCO-SO-Ca-Mg型水。该组水量较为丰富，水质量好，是工业广场和工人村饮用水的水源。主要隔水层特征及隔水性能1第四系更新统隔水层以粘土、砂质粘土及粘土、砂质粘土夹砾石或者钙质结核组成，厚度637 m，一般23 m，该层分布较为稳定，而且粘塑性好，同时又与砾石或钙质胶结紧密，隔断了风氧化带含水组和全新统孔隙含水组之间的水力联系。2山西组底部隔水层以黑色泥岩、粉砂岩及泥岩互层为

26、主，厚度在25 m左右，岩性致密，隔水性能较强，分布较稳定，为太原组与山西组之间的良好的隔水层。各含水组之间的水力联系从上述各含水组、隔水层的划分可见，水量较为丰富的含水组有三个：第四系全新统孔隙含水组、石盒子组中上段裂隙含水组和太原组裂隙岩溶含水组。第四系全新统孔隙含水组受大气降水和地表水的影响比拟大，地表水和大气降水是该含水组的主要补给水源，但由于在全新统含水组与基岩之间有更新统隔水层，这样就隔断了全新统含水组与以下各含水组之间的水力联系，所以大气降水及地表水对煤系地层没有直接影响。石盒子组上段裂隙含水组的水量为静储量，没有外界补给水源，随着出水时间的增长，而被逐渐疏干。太原组灰岩岩溶含水

27、组富水性很强，水压较大，但有太原组顶部黑色泥岩隔水层，隔断了灰岩水与上部各含水组之间的水力联系。灰岩水对3煤层开采是没有影响的，但在该矿后期开采6煤层时，太灰水应该引起注意。矿井涌水量矿井生产初期涌水量：246.9 t/h，平均涌水量110 t/h。随开采范围和深度的增加，涌水量有增大的趋势。在生产初期19761983，涌水量增大的比拟明显，但在19841988年，涌水量反而减少，估计是砂岩水补给缺乏的缘故。1断层导水情况该矿井揭露的断层大都为正断层，说明形成断层的应力为拉应力。该矿井的断层导水性差异很大，Fj2断层是该井田的一条落差2045 m的正断层，该断层沟通了4煤层顶底板砂岩裂隙含水组

28、，但在实际揭露时，并没有大的断层水出现。2矿井水文地质类型从上述内容可知，该矿井主要充水岩层是受采掘破坏或影响的4煤层顶底板砂岩裂隙含水组，含水组充水裂隙稍发育，补给条件一般。采掘工程有时受水害影响，但不威胁矿井平安，防治水工作易于进行。根据煤炭部一九八四年五月颁发的煤矿水文地质类型分类依据，该矿井水文地质类型属于中等型。煤层特征地层的含煤性概述井田内含煤地层为石炭、二叠系，以二叠系下石盒子组为主，山西组次之，区内煤系地层总厚113 m，含煤22层，其中以4#煤层主采，1、2、3、5、6 %。主要煤层特征1二叠系上石盒子组煤层1#煤层该煤层位于K3砂岩之上10.6 m，一般15 m左右，距3煤

29、层之上190230 m，一般210 m左右，井田内共有86 m，平均0.65 m，变异系数为60 %。1煤层为极不稳定的薄煤层，仅见零星可采点。2二叠系下石盒子组12#煤层该煤层位于K2铝质泥岩之上3555 m，一般为45 m，下距3煤层15 m左右，井田内共有195个钻孔穿过其层位，见煤点95个，占49 1.07 m，平均煤厚0.55 m，可采点只有11个，占见煤点的12 6 m。为极不稳定零星可采之薄煤层。煤层局部受岩浆侵蚀影响变为天然焦。23#煤层该煤层位于2煤层之上，位于K2铝质泥岩之上3045 m，一般38 m左右，井田内共有196个钻孔穿过其层位，其中见煤点达92个，见煤点占46

30、%，可采范围内煤层变异系数为86.5 %，3煤层为极不稳定的薄煤层，仅见零星可采点。34#煤层该煤层为井田内主要可采煤层，主要分布于井田23线以南，其次是12线中部，井田内共有196 %，煤层厚4.3 m，平均煤厚4.5m，可采指数为0.92 %，煤层结构简单复杂。可采范围内煤层变异系数为17.7 %，为较稳定的厚煤层，是本矿的主要可采煤层。(4) 5#煤层该煤层位于K2煤层之上13 m左右，而在971孔等附近仅6 m左右，主要分布于井田东北部、西南部和东部。井田内穿过5煤层位的钻孔有190个，其中见煤点176个，占 %，煤层厚2.9 m，平均煤厚m，煤层结构复杂。可采指数为 %，变异系数为

31、%，属稳定局部可采中厚煤层。3二叠系山西组煤层本煤层含6#煤，其中6#煤组为局部可采煤层。6#煤层位于山西组中部，K1灰岩之上5565 m，一般60 m，主要分布于井田的西南部，其次是井田北部，井田内有112个钻孔穿过其层位，见煤点仅62个，占55 m，平均煤厚0.66 m，达可采者20个，占32 %，煤层结构简单，由于古河流冲刷，使煤层变薄或尖灭。6 %，变异系数为89.6 %，属极不稳定局部可采薄煤层。4石炭系太原组煤层区内控制钻孔较少，共计7个钻孔，且资料不全，仅有3个钻孔穿过太原组地层，其余只穿过2灰或3灰，就见煤情况简述如下：井田内共含太原组煤层7层，煤厚 m，在3灰、89灰、12灰

32、下均有个别见煤点，煤厚分别为 m、6 m和 m，其余皆为不可采煤层。煤层结构简单，但因该组煤层埋深大，地压高，就现有生产技术条件，煤层开采经济价值不大。煤层顶底板1#煤层：顶底板多为泥岩、粉砂岩。2#煤层：顶板为泥岩或粉砂岩，其上以灰白色中细粒长石、石英砂岩为标志，底板为泥岩。3#煤层：顶板一般为泥岩或粉砂岩，夹有薄层细砂岩，局部顶板为细砂岩，底板为泥岩。4#煤层：顶板一般为泥岩、砂质泥岩，局部为细砂岩，底板为泥岩。5#煤层：顶板为厚中、细砂岩或条带状泥质胶结的细砂岩，底板为泥岩。6#煤层：顶板为中厚层的中、细粒砂岩，底板为波纹状的条带状沙岩。各可采煤层特征见表1.2。表1.2 可采煤层特征表

33、煤层及标志层煤层结构稳定程度顶板岩性底板岩性层间距范围平均值可采性1简单极不稳定泥岩粉砂岩泥岩不可采 K31302煤层简单极不稳定泥岩粉砂岩粉砂岩 泥岩不可采3煤层简单复杂极不稳定泥岩泥岩不可采4煤层简单稳定砂岩泥岩泥岩可采5煤层简单较稳定泥岩粉砂岩泥岩 粉砂岩局部可采K2铝质泥岩61煤层简单极不稳定粉砂岩砂岩粉砂岩条带状砂岩局部可采62煤层简单极不稳定粉砂条带状砂岩泥岩粉砂岩30局部可采7煤层简单极不 稳定粉砂岩砂岩砂岩20煤质1煤质概述区内煤层因受区域变质影响及岩浆侵入接触变质影响，煤类以焦煤为主，其次为贫煤、瘦煤、无烟煤；煤层局部受岩浆侵蚀严重，成为天然焦。2各煤层分述12#煤层2煤层受

34、岩浆侵入影响范围很小，除个别孔构1孔等受岩浆侵蚀影响变质程度增高为瘦煤外，其余一般为焦煤。2煤黑色发亮，油脂光泽，属光亮型煤，其性脆，参差状、贝壳状断口。属低硫、低磷、中等灰分、粘结性和结焦性较好的煤层，可作为炼焦用煤。23#煤层3煤层以焦煤为主，其次有肥煤、贫煤、瘦煤、无烟煤等，另有大面积的天然焦。34#煤层以焦煤为主，其次是瘦煤。焦煤在井田广泛分布，其物理性质和煤岩特性：黑色发亮、光亮型、油脂光泽，煤岩成分以亮煤和镜煤为主，其中夹有暗煤和丝炭的透镜体，一般条带结构不明显，近似均一结构，内生裂隙发育，脆度较大，机械强度小，易于破碎，常具贝壳状断口。瘦煤仅分布于井田西部边缘及1线中部，厚度缺乏

35、 m,其余为焦煤。灰分Ad中灰为主，灰分Ad=6 %。发热量Q：Q=13.8936.77 MJ6 MJ %.灰渣：SiO2+AL2O383 %贫煤和瘦煤在区内分布较少，厚度较小，一般位于岩浆岩和天然焦附近，灰分为23.2727.62 MJ/Kg，可作为动力煤。 t/m以上，着火点高。主要分布于井田东部，在井田的东部边缘也有分布。灰分Ad=23.6 %，挥发分Vdaf %；发热量Q=22.6 MJ/Kg.粘结性丧失，可作为民用或化工用煤。45#煤层以焦煤为主，仅12个钻孔见有肥煤和瘦煤，灰分Ad %，井田西部一般在20 %以下，其余一般在25 %以上；挥发分Vdaf28.62 %，平均25.62

36、 %；发热量Q MJ/Kg。有害杂质含量低，属中灰煤，可作为炼焦用煤。56#煤层6煤层变质程度较低，仅14-2孔见有岩浆侵入，煤类为无烟煤和低级天然焦，其余大局部为焦煤。可采局部以焦煤为主，灰分Ad=11.69 6 %，挥发分Vdaf %，平均20.07%；发热量Q MJ/Kg。平均28.97 MJ/Kg.。大局部为中灰，少数为富灰13线间，低硫、低磷。瓦斯赋存1矿井瓦斯等级石台煤矿-450 m水平以上相对瓦斯涌出量在4.3 m/t以下，绝对瓦斯涌出量为16 m/min,预计-450m-700 m水平瓦斯相对涌出量有增大现象，但相对涌出量10 m/t。根据?煤矿平安规程?规定属底瓦斯矿井。1.

37、3.6煤的自燃和煤尘爆炸性1煤的自燃倾向对井田内主要可采4、5煤层都做过煤的自燃倾向评定，其评定方法以煤的自燃倾向为依据，见下表1.3。表1.3 煤的燃点测定表煤层号孔号样品厚m样品止深m燃点氧化程度%等级自燃倾向原样氧化样复原样4煤20-137337237566不易自燃4-16336.6136536137366不易自燃4-1359359362100不易自燃11-136536136950不易自燃11-135935437069不易自燃11-133832434430不易自燃5煤2-4632.336936837275自燃发火2煤尘爆炸性对4#、5#煤层均做过煤层爆炸性测定及煤尘爆炸性指数计算，见下表

38、1.4，表1.5。表 煤层爆炸性测定表煤层号孔号评价方法火焰长度cm混岩量%有无爆炸危险4煤11-120-5055-65有8-320-5055-65有5煤2-430-5070有11-430-5070有表 煤尘爆炸指数计算表煤层号孔号爆炸性指数有无爆炸危险4煤46-111弱8-214弱5煤4616有12-213弱从上表可知：煤尘具有爆炸危险性，爆炸指数为13%。煤层具有自燃发火倾向，发火期为810个月。2 井田境界和储量井田境界井田境界确实定在煤田划分为井田时，要保证各井田有合理的尺寸和储量，使煤田各局部都能得到合理的开发。煤田范围划分为井田的原那么为：1井田内的储量，与煤层赋存情况、开采条件和

39、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。根据以上规那么和矿区总设计任务书的要求，结合煤层的赋层情况，地质构造，开采技术条件，并保证各井田都有合理的尺寸和边界，石台矿的边界划分如下：其井田边界如下：1南与张庄矿相邻；2西接房庄和岱河矿；3东以张庄向斜轴与永堌井田相连；4北至14线北侧煤层风氧化带。开采界限矿井浅部以4#煤层分氧化带为界，深部至4#煤层-850 m底板等高线。井田尺寸井田 km，最小长度为5.8 km，平均长度为7 km km km km。煤层的倾角最大为20，最小为5，平均13。井田水

40、平面积为：21.39 k。矿井工业储量储量等级的圈定根据?煤炭资源地质勘探标准?及说明，石台矿地质构造属中等，主采4煤层属较稳定煤层，5、6煤层属不稳定煤层，因而4煤层按类型圈定储量级别，5、6煤层按类型圈定储量级别，各级别网度按照83年部颁?生产矿井储量管理规程?。岩浆岩地区煤层的储量级别参照集团公司?生产矿井储量管理规程实施细那么?圈定。岩浆岩区不圈定A级储量。有以下情况之一者不圈定高级储量：1岩浆侵入规律不明显的块段；2在设计和生产中实际意义不大的小而孤立的块段；3临近不可采边界的块段；4大断层两侧各50 m的块段；5小构造发育地段。按部87煤地字第73号文批准把天然焦列入暂难利用储量不

41、再分级。图 井田赋存状况示意图储量计算原那么1容重确实定 t/m，焦煤的容重为1.40 t/m，无烟煤的容重为1.55 t/m，天然焦的容重为1.80 t/m。2煤厚及天然焦厚度确实定原那么1 m时，夹矸与煤合并计算；2 m时，被分开的煤分层作为独立煤层单独计算储量；3 m时，煤分层不作为独立分层。煤分层厚度等于或大于夹矸厚度时，上下煤分层厚度加在一起作为煤层的利用厚度；4岩浆侵蚀区煤厚及天然焦厚度确定原那么：当钻孔连续既见天然焦又见煤时，两者分别到达可采厚度，分别计算；假设天然焦可采，煤不可采，将煤与天然焦合并按天然焦计算；假设煤层可采，天然焦不可采，按煤层计算储量，天然焦不参与计算；假设两

42、者均达不到最低可采厚度，而合并到达天然焦可采厚度，按天然焦计算。其余原那么同1、2、3。3工业储量计算本矿只有4#和5#煤层具有开采价值。边界露头线为-20 m。本次矿井储量计算是在精查地质报告提供的1：5000的煤层底板等高线上计算的，储量计算可靠。井田范围内的煤炭储量是矿井设计的根本依据，根据?矿井设计指南?中矿大出版社 陈吉昌主编，4#煤层采用地质块段法计算工业储量。地质块段法就是根据一定的地质勘探或开采特征，将矿体划分为假设干块段，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。根据地质勘探情况，将井田划分

43、为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10共十个块段进行计算，根据勘探情况，在全矿内111b的储量占总储量的90%以上，各块段的水平面积分别测量三次，取其中的平均值作为其面积，井田的水平面积即为各块段平均面积之和。如以下图所示。 石台矿井田块断划分图块段的面积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。1块段的水平面积:三次测量值：S/1 =2.12 km2; S/1=2.11 km2; S/1=2.10 km21块段的平均水平面积S/1 =2.11 km21块段平均倾角:=131块段的真面积：由公式2.1计算得： S = S/ / cos 2.1式中：S-真面

44、积，km2； S/-水平投影面积，km2 ；-煤层倾角，采用块段内的平均倾角，。1块断的真面积：S1 = 2.17 km2同理可得： S2 = 1.77 km2S3 = 0 km2S4 = 2.11 km2S5 =1 .54 km2S6 = 3 km2S7 = 2.88 km2S8 = 2.62 km2S9 = 3.02 km2S10 = 3 km2所以本井田的实际总面积为：S = S1 + S2+ S3 + + S10 = 21.39 km2 本井田4#煤层工业储量：工业储量：由公式2.2计算得： Q = S M R 2.2式中：Q矿井工业储量，Mt； S矿井真面积，km2； M煤层厚度，m

45、；R t/m3。算出4#煤层工业储量为：135.38 Mt。同理算出5#煤层工业储量为：66.2 Mt。那么全矿井的工业储量为：Q= Mt 2.3矿井可采储量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，对于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。岩层移动角为75，表土层移动角为45；3断层煤柱宽度2080 m，井田境界煤柱宽度为50 m；4工业场地占地面积，根据?煤矿设计标准中假设干条文件修改决定的说明?中第15条。矿井可采储量=矿井工业储量-永久煤柱损失矿井回收率。本井田中永久煤柱损失主要有：工业广场保护煤柱、井田

46、境界煤柱损失、断层保护煤柱等。见表2.1。表2.1 煤柱留设方法名 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15 m井田边界边界煤柱50 m断 层大断层煤柱每侧2080 m大 巷大巷煤柱每侧30 m1边界煤柱可按以下公式计算 Z = L b M R 2.3式中：Z边界煤柱损失量； L边界长度； b边界宽度； M煤层厚度； R煤的容重。取 t/m3。其煤柱损失量见表所示：表2.2 石台矿边界煤柱损失表煤柱类型储量Mt井田边界保护煤柱断层保护煤柱3.4工业广场保护煤柱6.4井筒保护煤柱0合计22.12工业广场煤柱留设根据?煤炭工业

47、设计标准?，工业场地占地指标如表2.3。表2.3 工业场地占面积指标井型(Mt/a)占地面积指标公顷/2.4工业场地的布置应结合地形、地物、工程地质条件及工艺要求，做到有利生产，方便生活，节约用电。根据上述规定，本井田工业场地占地面积S取值如下：S = 150/10=18公顷故本矿井工业场地的面积为18公顷，由于长方形便于布置地面建筑，所以初步设定工业广场为长方形，即长方形长边为480 m，短边为375 m。表2.4 岩层移动角广场中心深度煤层倾角煤层厚度冲积层厚度MMM-285145545757565用作图法求出工业广场保护煤柱量，工业广场保护煤柱留设见图。由此根据上述条件，画出如图2.3所

48、示的工业广场保护煤柱的尺寸，并由图可得出保护煤柱的尺寸为：S4 = 梯形面积=(上边+下边)高/2cos 2.4S4 = 527902 m2S5 = 571726 m2那么：工业广场的煤柱量为：Z4 = S M R 2.5式中：Z4工业广场煤柱量； S工业广场面积；M煤层厚度，m； R t/m3。那么： Z4 = 4.1 MtZ5 = 2.3 Mt图2.3 垂线法计算工业广场保护煤柱边界示意图可采储量计算矿井的回收率没有具体规定，一般为不低于60 %，结合本矿实际情况，为了充分利用煤炭资源，矿井回收率取80 %。经计算矿井工业储量为 Mt，全矿永久煤柱损失为22.1 Mt。那么矿井设计可采储量

49、=-22.10.75=134.61 Mt。矿井储量汇总表见表2.5。 矿井储量汇总表煤层工业资源储量/Mt11b+122b/总储量永久煤柱损失/Mt矿井设计储量/Mt设计开采损失/Mt设计可采储量/Mt111b122b333k4115.799.4%5合计3 矿井工作制度、设计生产能力及效劳年限矿井工作制度矿井年工作日数确实定按照?煤炭工业矿井设计标准?规定：矿井设计生产能力按年工作日330天计算。所以，本矿井设计年工作日数为330天。矿井工作制度确实定矿井工作制度设计采用“三八工作制，即二个半班采煤，半班准备，每班净工作时间为8个小时。矿井每昼夜净提升小时数确实定按照?煤炭工业矿井设计标准?规

50、定：矿井每昼夜净提升时间16 h。这样充分考虑了矿井的富裕系数，防止矿井因提升能力缺乏而影响矿井的增产或改扩建。因此本矿设计每昼夜净提升时间为16 h。矿井设计生产能力及效劳年限矿井生产能力确实定?煤炭工业矿井设计标准?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，经多方案比拟或系统优化后确定。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，那么不能将矿区规模定的太大；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，

51、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；否那么应缩小规模；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、生产本钱低、效率高、投资回收期短的应加大矿区规模，反之应缩小规模。石台井田范围大，煤炭储量丰富，地质构造简单，煤矿具有开采价值的煤层为4煤，本次设计主要考虑4煤层，煤层稳定，采区储量较大，接替条件较好，以焦煤为主，根据埋藏量及井下开采条件初步拟定定为150万吨。矿井及第一水平效劳年限的核算矿井效劳年限的计算公式为：T = Zk /A K 3.1式中：T矿井的效劳年限，a；Zk矿井的可采储量，Mt；K矿

52、井储量备用系数，取K = 1.4；A矿井设计生产能力，Mt/a。由第二章计算结果可知：矿井可采储量为134.61 Mt，那么矿井效劳年限为 T=134.61/ = 64a50a第一水平效劳年限的计算公式为：T = Zk /A K 式中：T1第一水平的效劳年限，a；Zk1第一水平的可采储量，Mt；K矿井储量备用系数，取K=1.4；A矿井设计生产能力，Mt/a。根据矿井开拓布置，第一水平可采储量为 Mt，所以第一水平的效劳年限为：T1 = /1.5 = 4225a经过矿井及第一水平效劳年限的核算，二者均符合?煤炭工业矿井设计标准?之规定，见表，因此最终确定矿井的生产能力为1.5 Mt/a。表 我国

53、各类井型的矿井和第一水平设计效劳年限矿井设计生产能力 Mt/a 矿井设计效劳年限a第一开采水平效劳年限a煤层倾角456.0及以上6035-3.05.05030-1.22.4402520150.450.930 2015150.090.3各省自定4 井田开拓井田开拓的根本问题井田开拓是指在井田范围内，为了采煤，从地面向井下开拓一系列巷道进入煤体，建立矿井提升、运输、通风、排水和动力供给等生产系统。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拟，才能确定。井田开拓主要研究如何布置开拓巷道等问题，具体有以下几个问题需

54、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。确定开拓问题，需要根据国家政策，综合考虑地质、开采技术等诸多条件，经全面比拟后才能确定合理的方案。在解决开拓问题时，应遵循以下原那么：1贯彻执行国家有关煤炭工业的技术政策，在保证生产可靠和平安的条件下减少开拓工程量；节约基建投资，加快矿井建设；2合理集中部署，简化生产系统，防止生产分散，做到合理集中生产；3合理开发国家资源，减少煤炭损失；4要适应当前国家的技

55、术水平和设备供给情况，并为采用新技术、新工艺、开展采煤机械化、综掘机械化、自动化创造条件。确定井筒形式、数目、位置及坐标1井筒形式确实定井筒形式有三种：平硐、斜井、立井。一般情况下，平硐最简单斜井次之，立井最复杂。平硐开拓受地形埋藏条件限制，只有在地形条件下适宜，煤层赋存较高的山岭、丘陵或沟谷地区，且便于布置工业场地和引进铁路，上山局部储量大致能满足同类井型水平效劳年限要求。斜井开拓与立井开拓相比：井筒施工工艺、施工设备与工序比拟简单，掘进速度快，井筒施工单价低，初期投资少；地面工业建筑、井筒装备、井底车场及硐室都比立井简单，井筒延伸施工方便，对生产干扰少，不易受底板含水层的威胁；主提升胶带化

56、有相当大的提升能力，可满足特大型矿井主提升的需要；斜井井筒可作为平安出口，井下一旦发生透水事故等，人员可迅速从井筒撤离。缺点是:斜井井筒长期辅助提升能力少，提升深度有限；通风线路长、阻力大、管线长度大；斜井井筒通过富含水层、流沙层施工技术复杂。立井开拓与不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自燃条件的限制，在采深相同的条件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利，井筒断面大，可满足高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井需风量的要求、且阻力小，对深井开拓极为有利；当表土层为富含水层或流沙层时，立井井筒比斜井容易施工；对地质构造和煤层产状均特别复杂的井田，能兼顾深部和浅部不同产状的煤层。主

57、要缺点是立井井筒施工技术复杂，需要设备多，要求有较高的技术水平，井筒装备复杂，掘进速度慢，根本建设投资大。2井筒位置确定原那么:井筒是井下与地面出入的咽喉，是全矿井的枢纽。井筒位置的选择对于建井期限、根本建设投资、矿井劳动生产率以及吨煤生产本钱都有重要影响，因此，井筒位置一定要合理选择。选择井筒位置时要考虑以下主要原那么：1有利于井下合理开采；2尽量不压煤或少压煤；3有利于掘进与维护；4便于布置地面工业场地。另外，井口标高应高于历年的最高洪水位；还要考虑风向的影响，防止污染。总之，选择井筒位置要统筹井田全局，兼顾前期和后期、地下与地面等各方面因素。不仅要考虑有利于第一水平，还应兼顾其他水平，适

58、当考虑井筒延伸的影响。通过以上分析，考虑到石台煤矿实际情况：为了减少煤柱损失，缩短煤炭外运距离，减少运输费用，平衡井田南北两翼的运输和通风系统，主副井布置在井田储量的中央，以形成两翼储量比拟均衡的双翼井田。工业场地的位置工业场地的位置应选择在主副井井口附近，即井田中部。工业场地的形状和面积：根据表工业场地占地面积指标，确定地面工业广场的占地面积为18公顷，形状为矩形，长边垂直于井田走向，长为480 m，宽为375 m。开采水平确实定及采区划分井田主采煤层为4#煤层，设计对4#煤层，本矿井煤层露头标高-20 m，煤层埋藏最深处达-850 m，垂直高度达-830 km，倾斜长4.67 km，煤层平均倾角13