采矿工程毕业设计（论文）-兖州煤田东滩煤矿240万ta新井设计【全套图纸】.doc

中国矿业大学毕业设计说明书第一章 矿区概况及井田地质特征第一节 矿区概述全套图纸，加153893706一、地理位置及交通条件东滩井田位于山东省邹城、兖州、曲阜三市接壤地区，矿井地理位置为东经1165345,北纬352616（如图11）。井田东以峄山断层为界；东北以FS18断层和FS68断层为界；南至F60断层与南屯井田相邻；西与鲍店矿井相邻；北接兴隆庄矿井。井田东西长约6.77km，南北宽约4.84km，面积32.75km2。开采深度标高为-400 -1000m。图11 东滩煤矿地理位置图区内交通极为便利。京沪铁路大动脉纵贯井田中部，从东滩店车站起，南去邹城6km，徐州162km，上海818km；北去兖州14km，济南156km，青岛549km。另有兖新铁路支线，西去济宁至鲁西南菏泽和河南新乡，与京九铁路和京广铁路联网；东去有兖石铁路专线至石臼港308km。公路四通八达，有104国道、京福高速公路、邹兖公路、济兖公路和济邹公路分别从井田东部、中部、南部和西部通过。京杭大运河由济宁市西流过，一般能通航85t小轮，一、二月份水位变浅，不能通航。二、地形特点及居民点分布区内为第四系冲积平原，地形平坦，地面标高+42.46+54.58m，地势由东北向西南逐渐降低，坡度极为平缓。矿区范围内分布有大小村庄15个，大部分分布在井田边界。另外，在矿区南部有大片职工住宅区。三、工农业生产和原料及电力供应矿区内工业以煤炭为主，农业主要种植小麦、玉米、棉花，间杂有果园、桑园、菜园和苗圃等。本矿井建设期间，所需要建设材料，除钢材、木材和部分水泥需由国家计划供应外，其它砖、石、砂等土产材料，均由当地供应，满足建设需要。矿区已建有110Kv罗广区域变电所，向本矿井供电的两回35Kv输电线路已建成送电。四、矿区气候条件本区属温带季风区的海洋大陆性气候。根据邹城市气象局19591999年气象资，历年平均气温17.9，最高气温40.3，最低气温-18.3。历年平均降水量为708.14mm，年最大降水量为1263.8mm。区内冬季多北风，夏季多南风，最大风速16m/s。冰冻期为十二月至次年三月，最大冻土深度0.27m。五、矿区水文及工农业供水区内主要河流有白马河及其支流泥河，纵贯全区，向南流入南阳湖，皆属季节性河流。白马河全长76km，河床宽10420m，曾测得最大流量为568m3/s，流量随季节变化，由干枯断流至洪水泛滥，与第四系有水力联系。在东滩井田范围内，白马河长7km，并有支流泥河和友谊河。井田内白马河河床宽2090m，河堤经加固后实测标高为+45.50+52.91m，历年最高洪水位为+39.62m+60.87m。本矿区工业及生活用水的主要供水水源为第四系上组砂岩层水和矿井净化水。水质类型为HCO3CaNa，矿化度0.37g/L。供水水源的取水方式采用管状井分散取水。矿井每日排水量约为4500 m3，全部进入污水净化站进行处理，净化水主要用于井下防水注浆、洒尘、电厂冷却、洗煤厂补充用水。第二节 井田地质特征一、井田地形及勘探程度兖州煤田构造形态为一宽缓的不对称倾伏向斜，轴向北东东，向东倾伏。向斜内次一级宽缓褶皱发育，伴有为数不多的断裂构造。东滩井田为于兖州向斜的轴部和深部，倾角平缓，一般39，平均7，最大18，最小近水平状态。井田的勘探程度：全区经过普查、详查、精查勘探及使用综合勘探的精查补充勘探后，完成钻孔145个，地震物理点3466个，平均每平方公里有2.13个，地震物理点23.9个，共计工程量为10621.27m，其中水文钻孔3个，为1865.61m。二、井田煤系地层兖州煤田含煤地层为中石炭统本溪组、上石炭统太原组和下二叠统下部山西组。1、中石炭统本溪组（C2b）本组与下伏中奥陶统马家沟组呈假整合接触，顶界至十二灰顶面为界，全厚29.638.36m，平均厚34m左右。岩性主要由灰色至乳白色石灰岩、浅灰至灰色铝质泥岩、粉砂岩和杂色铝质泥岩组成，属小幅度震荡频繁的滨海浅海沉积环境；在短暂海退时，沉积了两层薄煤层，均无工业价值。2、上石炭统太原组（C3t）本组与下伏中石炭统本溪组呈假整合接触，顶面至山西组分界砂眼底面为界，全厚174218m,平均厚184.74m，一般厚度180190m。区内保存完整，未受侵蚀，为海陆交互相沉积，岩相旋回和粒度韵律清晰、稳定。岩性主要为深灰至灰黑色粉砂岩、泥质岩、灰色铝质泥岩、灰绿至灰白色中、细砂岩，含薄层石灰岩10层，煤层24层。其中主要可采煤层有第16上、17煤层，局部可采煤层有第6、15上、18上2煤层。石灰岩中三灰和十下灰两层较厚，层位厚度稳定，为全区煤层对比的主要标志层。据岩性、岩相及其沉积特征分为上、中、下三段。（1）上段第三层灰岩以上至山西组分界砂岩底界为上段，厚3545m，一般40m左右。沉积环境为宁静的滨海平原沉积，岩性、岩相稳定，以深灰色、灰黑色粉砂岩、泥质岩为主，含煤三层，即4、5、6煤层，第6煤层局部可采。（2）中段第三层灰岩至第十下灰岩以上为中段，厚100120m。沉积环境为小幅度震荡频繁的滨海平原沉积，岩性、岩相有一定变化，相律不明显，结构复杂，灰岩、煤层多而薄，中下部含可采煤层一层，即15上煤层。（3）下段第十下灰岩以至本溪组十二灰顶界为下段，厚3540m，为宁静的滨海平原沉积，岩性、岩相稳定，以深灰色、灰黑色粉砂岩、泥质岩、铝质泥岩为主，富集第16上、17、18上2等三层煤层，其中第16上、17煤层全区可采，第18上2煤局部可采。3、下二叠统下部山西组（P11s）本组与上石炭统太原组呈整合接触，顶面至下石盒子组分界的粗砂岩底面为界，全厚105.92152.63m，平均厚度133.98m，厚度有一定变化，西北厚，东南薄，遭受不同程度的侵蚀，在侵蚀教严重的地段，蒙阴组红层下出现第2、3煤层侵蚀露头，根据岩性、岩相及含煤特征，本组可分为上、下两段。（1）上段由杂色铝质泥岩下石盒子分界粗粒砂岩为界，厚2350m，一般厚35m左右，由北向南逐渐变薄，为纯陆相地层，岩性由杂色铝质泥岩、灰至灰绿色细中粒砂岩、灰至深灰色粉砂岩等组成，不含煤。底部杂色粘土岩距下段第2煤层一般3050m，其间距由北向南逐渐增大。（2）下段由山西组底界砂岩至杂色铝质泥岩底界，厚100m左右，为本区主要含煤段，由陆相和过渡相组成。岩性主要由灰灰白色中粒砂岩、细砂岩、深灰色粉砂岩、细砂岩与粉砂岩互层及煤层组成。中下部含可采煤层23层，即第2、3（3上、3下）煤层，其中第2煤层为局部可采煤层，第3（3上、3下）煤层厚度大，有5.1610.54m，平均8.53m，为本区主要煤层。本段砂岩比较发育，其中第2煤之上约20m处的河床相中、粗砂岩和第3煤层底板具浑浊状层理和底栖动物通道的滨海相中粒砂岩，为良好的标志层。另外，在第2煤层之上约10m处的灰至浅灰色鲕状铝质泥岩，亦可作为对比的辅助标志。二、井田地质构造兖州煤田的大地构造位于华北地台鲁西台背斜的西缘，鲁西南断块坳陷济宁地堑的东部。兖州煤田北部和南部分别为两个近东西向的地堑构造。北部为汶泗断层与郓城断层所控制的汶上宁阳地堑构造；南部为荷泽断层、凫山断层与单县断层所控制的成武鱼台地堑构造。峄山断层两侧，由北至南，分布着一系列北东走向的宽缓褶曲，背斜、向斜相邻相间。东滩井田位于兖州向斜的核部和深部，地质构造复杂程度属较简单，以宽缓的褶皱为主，伴有一定数量的断裂构造。（1）褶皱构造东滩井田受区域地质构造的制约，井田内地层产状平缓，次一级褶皱普遍发育，致使地层产状不论其走向、倾向和倾角均有较大变化。地层走向大致以北3060东为主，倾向北西或南东，倾角一般39，平均7，最大可达18（断层带除外），最小接近水平状态。次级褶皱大部属宽缓的、短轴的、波状褶皱，背斜、向斜相邻相间、定向排列，轴向总的以北东至北东东向为主，井田南端因受峄山断层影响，褶皱轴向转为东西至北西向。褶皱轴不仅在平面上有弯曲，而且在剖面上有起伏（见表11）。表11 井田主要褶曲一览表褶曲名称性质褶曲轴向褶曲长度(m)褶曲宽度(m)褶曲指数褶曲幅度(m)褶曲位置C1背斜N78近EW向285010000.06565井田南部第12勘探线C2向斜NEEEWNWW28606200.01612井田东南第46勘探线C3背斜N5570E呈S形弯曲42009000.06155井田中南第27勘探线C4向斜N3565E呈反S形弯曲280010000.04545井田中南第26勘探线C5背斜N75W近EW向16007000.02115井田中部第56勘探线C6向斜N75W EWNE6080 E540012000.03845井田中部第711勘探线C7背斜N35E N7555EEWN80W700011000.04550井田中部第45线至1112线C8向斜EWN45EN70EN55W550010000.05050井田中部第913勘探线C9背斜N55EEWN60E34009000.06155井田东北第1417勘探线(2)断裂构造本井田经勘探发现和证实的主要断层有7条（见表12）。落差较大的断层大部分都分布在井田的东部和北部边缘，构成井田和煤田的自然边界。断层以高角度的正断层为主，影响生产的大断层两条。所有的正断层都切割上侏罗系的红色砂层，且断层不论间距大小，都切割次级褶皱。 井田内未发现岩浆岩侵入活动。表12 井田主要断层一览表断层名称性质走 向倾向倾角()垂直断距(m)控制情况断层位置峄山断层正N35EN18WW802000基本控制边界一号井东断层正N25EN10WE70060控制清楚南东翼F11断层正N50E近EWS70015控制清楚东翼F6断层正N1525WE70080初步控制南翼FS18断层正N1530WS70020基本控制边界FS68断层正N15W 10ES70020基本控制边界F60断层逆N4060ENW50045基本控制边界三、井田水文地质兖州煤田东面被峄山断层切割，对盘为太古界片麻岩和寒武系地层，南北西三面以煤层露头为界，分别由水量丰富的邹西、兖西及曲阜奥灰水源所围。由于煤田东部峄山断层的下盘为隔水层，其余三面煤系含水层与奥灰水不对接，第四系全区发育，故兖州煤田为一相对独立的水文地质单元。煤田内地下水的补给、排泄条件均不良，水文地质条件属简单中等类型。1、 含水层根据岩性、含水介质特征及地下水类型，井田内含水层自上而下可分为：第四系砂层、砂砾层孔隙承压含水层，侏罗系上统蒙阴组砂岩孔隙裂隙承压含水层，二迭系山西组第3层煤顶、底板砂岩裂隙承压含水层，石炭系太原组第三层灰岩，第十下层灰岩岩溶裂隙承压含水层，本溪组第十四层灰岩岩溶裂隙承压含水层及奥陶系灰岩岩溶裂隙承压含水层（见表13）。2、 隔水层（1）第四系中组隔水层组中组厚28.30163.70m，平均61.59m。岩性以灰绿色粘土、砂岩粘土为主，夹粘土质砂砾层，含少量砂浆及铁质结核。粘土类厚度占本组厚度的75.1%，较稳定的粘土层有45层，厚23.675.5m，平均42.4m，且单层粘土厚度较大，可塑性较高，因而本隔水层性能良好，能有效地阻隔第四系上组水和大气的入渗补给。（2）下石盒子组隔水层组厚度0181.88m，分布于井田的北部及西部，岩性为紫红、灰绿色的花斑状杂色粘土岩为主，间夹粉砂岩及灰白、灰绿色砂岩，底部普遍发育厚5m的底砾岩。本组隔水性能良好。（3）太原组泥岩、铝质泥岩隔水层组太原组三灰至十下灰平均间距110m。主要由灰深灰色粉砂岩，棕深灰色铝质泥岩、泥岩和灰深灰色中细砂岩组成，中夹薄层不稳定灰岩6层和薄层不可采煤层11层。其中泥岩、铝质泥岩为良好的隔水层组，可有效地阻隔三灰与十下灰含水层之间的水力联系。（4）17煤到十四灰泥岩、铝质泥岩隔水层组17煤到十四灰平均间距29.5m。主要由灰深灰色铝质泥岩、细砂岩、粉砂岩组成，中夹薄层不稳定灰岩2层和薄层不可采煤层4层。其中铝质泥岩为良好的隔水层组，可有效地阻隔十下灰与十四灰含水层之间的水力联系。（5）十四灰至奥灰铝质泥岩、泥岩隔水层组十四灰到奥灰间距2.516.89m，平均6.50m。主要由铝土岩和铁质泥岩组成，为良好的隔水层组。正常地段，可以有效地阻隔奥灰与十四灰的水力联系，但在隔水层组较薄处或断裂构造发育部位需引起重视。3、 边界断层的导水性（1）东部边界峄山断层走向NW30NE30，倾向W，倾角70，落差2000m。井田内煤系地层与对盘太古界片麻岩接触，裂隙不发育，属于弱透水隔水边界，据南屯矿矿井地质报告，峄山断层在南屯井田范围内为导水断层。（2）北部边界滋阳断层走向NW30NW65，倾向NE，倾角70，落差400m，中段被宣村断层及北宫村断层切割。井田范围内煤系地层与曲阜井田的侏罗系上统蒙阴组对接。据水文资料，属于不均一透水边界。（3）南部边界皇甫断层走向NW83NE60，倾向N，倾角50，落差0100m。据水文资料，属于弱透水边界。（4）西北部、西部、西南部边界作为人为边界，东滩矿分别与兴隆庄、鲍店、南屯矿相邻。由于这三个浅部矿井先行开采，东滩矿受浅部矿井排水影响，局部地区已形成侏罗系红层水位降落漏斗。4、 井田涌水量据矿井地质资料，井田最大涌水量为713 m3/h，正常涌水量为249 m3/h。表13 含水层水文地质特征表备 注来源于精补、基建期间水源井资料来源于精补、基建期间主井筒、西风井两检查孔资料精补报告东6号孔资料建井时北回风上山化验资料精补期间东49号孔抽水实验资料含水类型孔隙承压水孔隙承压水孔隙承压水孔隙、裂隙承压水孔隙、裂隙承压水裂隙承压水裂隙承压水岩溶裂隙承压水岩溶裂隙承压水岩溶裂隙承压水岩溶裂隙承压水井下最大涌水量（m3/h）54.257052.9115.2矿化度(g/L)0.370.5331.3481.1351.321.32水质类型HCO3Ca2+Na+SO42HCO3Na+SO42HCO3Na+HCO3Na+Ca2+HCO3Na+HCO3Na+单位涌水量（L/S.m）1.788.870.00160.0059 3.7520.0346 0.04390.00004690.3240.480.0032静水位标高（m）+39.2+40.43+29.8 +33.81+26.71+38.88+37.5厚度（m） 最小最大 平均7.1718.49.47030.914.10118.60121.81248.37.5341.7223.781537204.311.26.412.567.535.372.5016.896.5450730含水层名称上组中组下组上段下段3煤顶板砂岩3煤底板砂岩第三层石灰岩第十下层石灰岩第十四层石灰岩奥陶系灰岩第 四 系侏罗系上统蒙阴组二迭系下统山西组石炭系上统太原组石炭系本溪组奥陶系第三节 煤层特征一、煤层埋藏条件兖州煤田为石炭二叠系全隐蔽式煤田，其构造形态为一宽缓的不对称倾伏向斜，轴向北东东，向东倾伏。东滩井田倾角平缓，一般39，平均7，最大18，最小近水平状态。煤系和煤层沉积稳定，标志层明显。煤层露头深度606.6m，风化带深度588.4 m。二、可采煤层特征1、 含煤性 本井田含煤地层为山西组和太原组，平均厚度319m，含煤27层，煤层平均总厚18.77m，含煤系数5.88。全区可采煤层计有3、16上、17等三层煤。2、 可采煤层（1）3煤层位于山西组下部，下距第三层石灰岩4550m左右，比较稳定。该煤层有分岔合并，该煤层大致在第13勘探线以北和靠近兴隆庄、鲍店井田的西部边缘一带为单一煤层，厚度5.1610.54m，平均8.53m，含夹矸23层，属稳定煤层。（2）16上煤层位于太原组下部，煤层厚度0.601.25m，平均0.93，一般无夹石，偶见一层0.10m以内的夹石，结构简单，属稳定煤层。（3）17煤层位于太原组下段富集煤层群的中部，煤层厚度0.622.36m，平均0.98m。无夹石或偶有一层夹石，厚度多在0.2m以内，结构简单，属稳定煤层。表14 可采煤层基本情况一览表 评价 指标煤层编号煤层厚度等级全井田 厚度最小最大平均厚度（m）稳定程度结构夹石层数厚度（m）间距（m）最小最大平均3特 厚 煤 层5.1610.548.53稳定复杂230.020.6099.74239.56169.8116上薄煤层0.601.250.93稳定简单0100.107.2516.6110.7817薄煤层0.622.360.98稳定简单0100.20三、煤层围岩性质 1、3煤层直接顶板以粉砂岩（64.2）为主，厚1.0012.88m，平均3.14m。次为泥岩（29.7）和细砂岩（6.1），节理发育，破碎易冒落，局部区域发育一层炭质泥岩伪顶，厚0.3m，老顶厚1020m，为中细砂岩，厚层状，硅质胶结，属最坚固至坚固岩石，抗压强度9001300kg/cm2。煤层直接底板一般为深灰色粉砂岩，次为灰色细砂岩，局部区域发育一层深灰色泥岩伪底。2、16上煤层直接顶板为十下石灰岩，一般无伪顶，稳定较好。灰岩厚2.567.53m，平均5.38m，属于坚固至很坚固岩石，抗压强度16002400kg/cm2，灰岩下部有时含泥质后灰质条带，则力学强度有较大降低，底板一般为中、细砂岩，有时有铝质泥岩或泥岩伪底。3、17煤层直接顶板以第十一层石灰岩（59.8）为主，厚0.584.05m，平均1.33m，十一灰岩沉积不稳定，厚度变化较大，经常相变为粉砂岩（16.9），泥岩（11.7）和细砂岩（11.6），无明显规律。十一灰岩抗压强度为23503200kg/cm2，而粉砂岩为435662kg/cm2，相差悬殊，给顶板管理造成一定困难。底板普遍为铝质泥岩，厚1m左右，再下一般为粉砂岩。图12 煤层综合柱状图四、煤的特征1、煤质（1）灰分3煤层原煤灰分平均为14左右，属于低中灰煤；16上、17煤层原煤平均为12左右，属于低灰煤。见表15。（2）硫分山西组煤层均为特低硫煤，太原组煤层硫分含量较高，属中高硫煤，一般为富硫煤，详见表15。（3）磷分3煤层为低磷煤，16上、17煤层为特低磷煤，详见表15。表15 煤质主要特征表项目煤层灰分（）硫分（）磷分（）挥发分（%）发热量（MJ/kg）容重（t/m3）牌号3煤14.160.440.011838.0928.961.32QM16上煤12.333.180.010044.0829.401.32QM17煤11.553.640.009044.2729.881.34QM2、煤的牌号根据资源勘探阶段煤质化验结果，各煤层的工业牌号均为低变质的气煤（QM），太原组煤层较山西组煤层略偏肥。主采煤层3#煤为气肥煤（QM44）。3、煤的硬度可采煤层的单向抗压强度为200300Mpa。五、煤的工业用途1、山西组各煤层经洗选后各项指标均能达到炼焦用煤要求，宜作配焦用煤，太原组煤层硫分含量较高，若与低硫煤混合降低硫分后，亦可作配焦用煤。2、山西组煤层均为气煤，低灰低硫低磷，高发热量高灰熔点，系良好的动力用煤。太原组煤层因含硫分较高，仅适合热电用煤。3、本矿井各煤层煤的焦油产率较高，一般为富油煤和高油煤，均符合低温干馏用煤要求，经进一步半工业性炼油试验后，亦可考虑用作炼油用煤。六、煤的含瓦斯性根据勘探阶段取样器采区主要煤层3、16上、17煤层的19个瓦斯煤样化验结果，瓦斯都不大。从瓦斯含量看，CH4平均含量小于1cm3/g。本矿井瓦斯等级为一级瓦斯矿，本矿井投产以来，据19901998年矿井历年瓦斯鉴定成果；全矿井瓦斯相对涌出量为0.666m3/t，绝对涌出量为3.316m3/min，采区最大相对涌出量为0.788 m3/t；矿井CO2相对涌出量为2.139m3/t，绝对涌出量为10.601m3/min，采区最大相对涌出量为3.209m3/t，矿井瓦斯等级可以定级为低瓦斯矿井。七、煤尘的爆炸性影响煤尘爆炸的主要因素是煤中的挥发分产率，煤的挥发分愈高，煤尘爆炸的危险性愈大。本矿井煤的可燃基挥发分产率Vdaf均在35以上，又据矿井资料分析，煤尘的爆炸性指数均在38以上，煤尘有爆炸性危险。八、煤的自然发火倾向各煤层均有自然发火的倾向，属二类自燃，发火期一般为36个月，最短发火期为18天，本矿井煤的自燃发火等级为12级，即容易自燃发火至自燃发火。第二章 井田境界和储量第一节 井田境界一、井田划分的依据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、井田范围内的储量，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，处理号相邻矿井间的关系。二、井田范围图21 井田境界示意图东滩井田位于山东省邹城、兖州、曲阜三市接壤地区。井田境界为：东北以FS18断层和FS68断层为界；东以峄山断层为界；西南以鲍61号孔和204号孔的连线垂直下切与鲍店煤矿为界；西北以35号孔及54号孔连线为界；西以54号孔与218号孔的连线垂直下切与兴隆庄煤矿相临；南至F60断层与南屯井田相邻（如图21）。井田东西长约6.77km，南北宽约4.84km，面积32.75km2。开采深度标高为-400-1000m。地层走向以3060东为主，倾向北西或南东。第二节 矿井工业储量一、勘探类型及储量等级的圈定5、 井田勘探类型根据矿井勘探情况，其勘探类型为类型。6、 钻孔及勘探线分布全区经过普查、详查、精查勘探及使用综合勘探的精查补充勘探后，使完成钻孔145个，地震物理点3466个，平均每平方公里有2.13个，地震物理点23.9个，共计工程量为10621.27m，其中水文钻孔3个，为1865.61m。京沪铁路以西块段，3、16上、17煤层勘探工程间距和见煤点控制密度为：A级750 m；B级1500 m；C级3000 m。京沪铁路以东块段，3、16上、17煤层勘探工程间距和见煤点控制密度为：A级500m；B级1000 m；C级2000 m。二、储量等级的圈定根据对煤矿床的勘探，研究程度和煤炭工业建设的需要，将煤炭储量划分为A、B、C、D四级。由于本矿井煤质稳定，煤类单一，水文地质条件中等，煤系中无岩浆岩破坏活动，因此储量级别的划分主要依据对地质构造和煤层的控制、研究程度。总的来看，京沪铁路以西地质构造复杂程度总体上偏简单，以东偏中等，一号井东断层以西，第14勘探线以南，地质构造复杂程度较简单；一号井东断层以东，第14勘探线以北，地质构造复杂程度偏复杂。邻近不可采边界的块段均不圈定高级储量；断层煤柱不圈定高级储量，一律降为C级储量；对难以开采的小而孤立的块段，不圈定储量，不进行单独计算。三、煤层最小可采厚度该井田煤层倾角小于25，各煤层经洗选后均能达到炼焦用煤要求，根据生产矿井储量管理规程的规定，确定煤层的最小可采厚度为0.70 m。四、矿井工业储量的计算矿井工业储量是指在井田范围内，经过地质勘探，煤层厚度与质量均合乎开采要求，地质构造比较清楚，目前可供利用的可列入平衡表内的储量。矿井工业储量一般即A+B+C级储量。井田范围内全区可采煤层为3煤、16上煤和17煤共3层煤。其中，3煤平均厚度为10.44m， 16上煤平均厚度为0.93m，17煤平均厚度为0.98m，可采煤层总厚为10.44m。矿井的工业储量根据经纬网网格法来计算。经过计算，得出井田范围内有123个经纬网格，根据煤层倾角分为两部分：第一部分煤层平均倾角平均7，完整方格个数为90个，不完整部分拼合方格13个；第二部分煤层平均倾角为18，完整方格个数为12个，不完整部分拼合方格8个。每个经纬网方格的面积为S=500500=250000m2，煤的容重取1.35 t/m3。矿井工业储量的计算公式如下： Zg = N1SM/cos1+ N2SM/cos2 （21） 式中 Zg矿井工业储量，万t；S 每个经纬网方格的面积，m2；N1第一部分煤层倾角较小部分面积，m2；N2第二部分煤层倾角较大部分面积，m2； M煤层平均厚度；煤的平均容重，t/m3；1第一部分煤层平均倾角，；2第二部分煤层平均倾角，。则矿井的工业储量为：Zg = N1SM/cos1+ N2SM/cos2=25000010310.441.35/cos72500002010.441.35/cos18 =43974.2513万t根据东滩矿地质勘探资料，矿井各级储量具体情况见表21。表21 矿井工业储量表 （单位：万t） 储量级别项目A+B+C级储量A级B级储量C级储量A+B级储量百分比储量百分比全矿井43974.251320381.93910.46312894.059210698.253033275.99830.757第一水平35929.153617461.56860.48610850.60447616.980628312.1730.788第二水平8045.09772920.37050.3632043.45483081.27244963.82530.617（其中，百分比为该级储量与其对应工业储量的比率。）由表中数据可以看出：井田范围内A+B级储量占工业储量的75.7%，大于40%；第一水平内A+B级储量占水平工业储量的78.8%，大于70%；第一水平内A级储量占水平工业储量的48.6%，大于40%。根据矿井设计指南中关于矿井井型与矿井设计的高级储量比例之规定，本矿井的储量符合煤炭设计规范的要求。第三节 矿井可采储量一、各类永久煤柱的计算1、各类永久煤柱留设宽度及其依据各类永久煤柱包括京沪铁路煤柱、兖石铁路煤柱、工业广场煤柱、西风井煤柱、矿井边界煤柱、断层煤柱。具体留设如下： （1）铁路煤柱京沪铁路煤柱按照原煤炭工业部79煤半字第270号文批复“关于印发山东省东滩矿井初步设计审查意见的通知” ，确定京沪铁路煤柱保护等级为级，保护煤柱围护带宽度为20m。设计留设岩层移动角为：第四系35，上侏罗红层55，煤系地层75。由于京沪铁路基本上垂直煤层走向方向，所以铁路两侧岩层走向移动角可认为近似相等。根据垂直剖面法作图，如图22所示。图22 京沪铁路保护煤柱剖面图由此算得的铁路一侧煤柱宽度为： b=95.57/tan35+350.26/tan55+383.14/tan75 =136.4881+245.2547+102.6621 =484.4049（m）根据东滩矿现场生产经验，取b=500m，以保证京沪铁路大动脉的安全。则京沪铁路煤柱总宽度为：B=5002+60=1060（m）兖石铁路煤柱按照山东省煤炭工业局2000鲁煤生字第73号文“关于东滩煤矿偃石铁路和北风井保护煤柱留设的批复” ，确定兖石铁路保护等级为级，保护煤柱卫围护带宽度为15m。保护煤柱岩层移动角拟采用85鲁煤生字第355号文的数据：第四系45，红层65，煤系地层75。由于兖石铁路基本上垂直煤层走向方向，所以铁路两侧岩层走向移动角可认为近似相等。根据垂直剖面法作图，如图23所示。图23 兖石铁路保护煤柱剖面图由此算得的铁路一侧煤柱宽度为： b=95.57/tan45+350.26/tan65+383.14/tan75 =95.57+163.329+102.662 =361.561（m）取b=370m。则兖石铁路煤柱总宽度为：B=3702+65=805（m）（2）工业广场保护煤柱根据关于煤矿设计规范中若干条文修改的决定（试行）之规定：井型在240万t/a及以上，占地面积指标为1.0公顷/10万t。据此，确定工业广场占地面积为24公顷，工业广场的形状为长方形，长600m,宽400m。又根据煤炭工业矿井设计规范之规定，工业广场属二级保护，其围护带宽度为15m。因此，加上围护带，工业广场需要保护的尺寸为：长宽=630430=270900m2。根据垂直剖面法作图，如图24所示。图24 工业广场保护煤柱剖面图由作图法可得工业广场保护煤柱尺寸为： AD=1370.5922m；BC=1424.1821m；hk=1197.3872m。（3）西风井保护煤柱根据垂直剖面法作图，如图25所示。图25 西风井保护煤柱剖面图由作图法可得保护西风井煤柱尺寸为： AD=720.9039m；BC=731.6219m；hk=726.2629m。（4）矿井边界煤柱矿井边界煤柱人为边界者留设如下：西部与鲍店矿井边界，按95兖矿局生字第678号文，本矿一侧留设25m保护煤柱；西北部与兴隆庄矿井边界煤柱，按鲁煤生1999第145号文，本矿一侧留设40m保护煤柱。（5）断层煤柱根据东滩矿井现场生产经验，断层按性质、落差大小及其对煤层破坏程度，断层煤柱留设如下：一号井东断层两侧各留50m煤柱，其他断层按其落差大小不同，落差50m的断层，两侧各留50m的煤柱；落差20m 50m的断层，两侧各留30m煤柱；落差10m 20m的断层，两侧各留20m煤柱；落差10m的断层不留设断层煤柱。2、各类永久煤柱损失的计算方法各类永久煤柱损失的计算公式如下：P=SM/cos （22）式中 P永久煤柱损失煤量，万t；S煤柱的面积，m2； M煤层平均厚度；煤的平均容重，t/m3；煤层平均倾角，。7、 各类永久煤柱损失的计算结果各类煤柱不可避免会有重叠，当各类煤柱相互重叠时，应根据优先级不同，其储量应算入优先级较高的煤柱之中。例如，京沪铁路煤柱与兖石铁路煤柱相重叠部分，其储量应算入京沪铁路煤柱；铁路煤柱与工业广场煤柱相重叠部分，其储量应算入铁路煤柱；矿井边界煤柱与断层煤柱重叠部分，其储量应算入矿井边界煤柱，其余类推。计算结果见表22。表22 各类永久煤柱损失煤量计算结果表 (单位：万t)煤柱类别水平铁路煤柱工广煤柱边界煤柱断层煤柱风井煤柱总计京沪铁路兖石铁路第一水平6339.6696711.5333419.5275824.9250391.2750509.07539196.0058第二水平1419.5509159.323493.9388184.713687.6126113.98992059.1291合计7759.2205870.8567513.46631009.6390478.8876623.065211255.1349二、矿井可采储量的计算矿井可采储量的计算公式如下：ZK =（ZgP）C （23） 式中 ZK矿井可采储量，万t； Zg矿井工业储量，万t；P永久煤柱损失煤量，万t；C采区采出率。根据煤炭工业矿井设计规范的规定，3煤采出率取0.75，16上煤和17煤采出率取0.85。计算结果见表23。表23 矿井可采储量汇总表 (单位：万t) 类别水平工业储量煤柱损失有效储量可采储量全矿井43974.251311255.134932719.116425137.9342第一水平35929.15369196.005826733.147820049.8608第二水平8045.09772059.12915985.96865088.0733第三章 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限第一节 矿井工作制度一、矿井年工作日数的确定按照煤炭工业矿井设计规范规定：矿井设计生产能力按年工作日300天计算。所以，本矿井设计年工作日数为300天。二、矿井工作制度的确定矿井工作制度设计采用“四六”工作制，即三班采煤，一班准备，每班净工作时间为6个小时。三、矿井每昼夜净提升小时数的确定按照煤炭工业矿井设计规范规定：矿井每昼夜净提升时间14小时。这样充分考虑了矿井的富裕系数，防止矿井因提升能力不足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14小时。第二节 矿井设计生产能力及服务年限一、矿井生产能力的确定由于东滩矿井田范围大，煤炭储量丰富，地质构造较简单，煤层生产能力大，开采技术条件好，应建设大型矿井，初步确定矿井生产能力为240万t/年。二、矿井及第一水平服务年限的核算矿井服务年限的计算公式为： T= （31）式中 T矿井的服务年限，a；Zk矿井的可采储量，万t；K矿井储量备用系数，取K=1.4；A矿井设计生产能力，万t/a。由第二章计算结果可知：矿井可采储量为25137.9342万t，则矿井服务年限为 T= 74.81a 60a以上结果符合煤炭工业矿井设计规范的规定。第一水平服务年限的计算公式为： T1= （32）式中 T1第一水平的服务年限，a；Zk1第一水平的可采储量，万t；K矿井储量备用系数，取K=1.4；A矿井设计生产能力，万t/a。由第二章计算结果可知：第一水平可采储量为20049.8608万t，则第一水平服务年限为 T1= 59.67a 30a以上结果符合煤炭工业矿井设计规范的规定。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，因此最终确定矿井的生产能力为240万t/a。第四章 井田开拓第一节 井田开拓的基本问题一、井筒形式及数目的确定一般情况下，井筒的形式有立井、斜井和平峒三种。斜井适用于井田内煤层埋藏不深，表土层不厚，水文地质情况简单，井筒不需要特殊法施工的缓斜和倾斜煤层。平峒适用于地形条件合适，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，上山部分的储量大致能满足同类井型水平服务年限要求。综合东滩煤矿的实际情况：（1）表土层较厚，平均为95.57m，且风化严重；（2）地处平原，地势平坦，地面标高平均为+50m左右，煤层埋藏较深，距地面垂深在5001100m之间。因此，斜井及平峒均不适用于东滩矿。由于立井开拓的适应性较强，一般不受煤层倾角、厚度、瓦斯、水文等自然条件的限制；在采深相同的条件下，立井的井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利；井筒的断面大，可满足高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井需风量的的要求，且阻力小，对深井更为有利；当表土层为富含水的冲积层或流沙层时，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，能兼顾井田浅部和深部不同产状的煤层。因此，综合以上因素并结合东滩矿的实际情况，确定井筒的形式为立井。 本矿井采用一对立井开拓：主立井采用箕斗提煤；副立井采用罐笼提升矸石，升降人员、设备、材料，且兼作进风井。副井安装梯子间，作为一个安全出口。考虑到东滩井田范围较大，矿井通风方式经过比较后确定为两翼对角式通风（具体比较情况见第九章），在井田西翼和东翼各掘一个风井，即西风井和东风井，每个风井均安装梯子间，作为回风井并兼作安全出口。二、井筒位置的确定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、基本建设投资、矿井劳动生产率以及吨煤生产成本都有重要影响，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则：1、有利于井下合理开采（1）井筒沿井田走向的有利位置当井田形状比较规则而储量分布均匀时，井筒沿井田走向的有利位置应在井田的中央；当井田储量分布不均匀时，井筒应布置在井田储量的中央，以形成两翼储量比较均衡的双翼井田，可使沿井田走向的井下运输工作量最小，通风网络较短，通风阻力小。应尽量避免井筒偏于一侧，造成单翼开采的不利局面。（2）井筒沿煤层倾向的有利位置在倾向上井筒宜布置在中偏上的位置，同时考虑到减少煤损，尽量让工业广场保护煤柱圈住一些影响生产的地质构造和断层。2、有利于矿井初期开采选择井筒位置要与选择初期开采区密切结合起来，尽可能使井筒靠近浅部初期开采块段，以减少初期井下开拓巷道工程量，节省投资和缩短建井期。3、尽量不压煤或少压煤确定井筒位置，要充分考虑少留井筒和工业广场保护煤柱，做到不压煤或少压煤。为了保证矿井投产后的可靠性，在确定井筒位置时，要使地面工业场地尽量不压首采区煤层。4、有利于掘进与维护（1）为使井筒的开掘和使用安全可靠，减少其掘进的困难及便于维护，应使井筒通过的岩层及表土层具有较好的水文、围岩和地质条件。（2）为加快掘进的速度，减少掘进费用，井筒应尽可能不通过或少通过流沙层、较厚的冲积层及较大的含水层。（3）为便于井筒的掘进和维护，井筒不应设在受地质破坏比较剧烈的地带及受采动影响的地区。（4）井筒位置还应使井底车场有较好的围岩条件，便于大容积硐室的掘进和维护。5、便于布置地面工业场地井口附近要布置主、副生产系统的建筑物及引进铁路专用线。为了便于地面系统之间互相联接，以及修筑铁路专用线与国家铁路接轨，要求地面平坦，高差不能太大，专用线短，工程量小及有良好的技术条件，应尽量避免穿过村镇居民区、文物古迹保护区、陷落区或采空冒落区、洪水侵入区；要尽量少占农田、果园经济作物区，尽量避免桥涵工程，尤其是大型桥涵隧道工程。为考虑长期运输的行车安全和管理，要尽量避免与公路或其他农用道路相交，力求使接轨点位于编组站配线一侧。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，适当考虑井筒延伸的影响。通过以上分析，考虑到东滩矿实际情况：京沪铁路大动脉和兖石铁路穿过井田中部，且铁路煤柱压煤较多；井田东翼有一大块风化带。为了减少煤柱损失，缩短煤炭外运距离，减少运输费用，平衡井田西（前期）、东（后期）两翼的运输和通风系统，主副井布置在京沪铁路附近即井田储量的中央，以形成两翼储量比较均衡的双翼井田。矿井通风方式为两翼对角式，在井田两翼各布置一个风井。为了使通风路线最短并减少初期建井工程量，西风井布置在井田西翼中部。考虑到减少压煤量并兼顾矿井东翼通风系统，东风井布置在风化带中。为此，确定主井坐标为（20490925，3925265，+47.71），副井坐标为（20491005，3925230，+47.71），西风井坐标为（20488620，3924575，+44.85），东风井坐标为（20492560，3927450，+48.56）。具体位置见东滩煤矿开拓平面图。三、 工业广场位置、形状和面积的确定工业场地的选择主要考虑以下因素：（1） 尽量位于井田储量中心，使井下有合理的布局；（2） 占地要少，尽量做到不搬迁村庄；（3） 尽量布置在地