孫村煤礦1.8 Mta新井設計含5張CAD圖,孫村煤礦1.8,Mta新井設計含5張CAD圖,煤礦,1.8,Mta,設計,CAD 孫村煤礦1.8 Mt/a新井設計 摘 要 本設計包括三個部分：一般設計部分、專題設計部分和翻譯部分。 一般部分為孫村煤礦1.8 Mt/a的新井設計。孫村煤礦位于山東省泰山東側的新泰市新汶辦事處孫村鎮(zhèn)境內(nèi)，地處新汶煤田東部，位居山東新汶礦業(yè)集團公司腹地，東與張莊煤礦，西與良莊煤礦相鄰，南依蒙山山系，北與蓮花山相望，柴汶河自東向西流經(jīng)井田之上。井田走向（東西）長平均約7.82 km，傾向（南北）長平均約5.49 km，井田水平面積為41.55 km2。主采煤層一層，即2號煤層，平均傾角15°，厚約5.0 m。井田工業(yè)儲量為301.12 Mt，可采儲量156.51 Mt，礦井服務年限為66.9 a。井田地質條件簡單。表土層平均厚度70 m；礦井正常涌水量為0.059 m3/h，最大涌水量為0.108m3/h；煤層硬度系數(shù)f=2.3，礦井絕對瓦斯涌出量為2.7m3/min，屬低瓦斯礦井；煤層有自燃發(fā)火傾向，發(fā)火期3~6個月，煤塵具有爆炸危險性。 根據(jù)井田地質條件，提出四個技術上可行開拓方案。方案一：立井五水平開采，暗斜井延深至；方案二：立井三水平開采，暗斜井延伸；方案三：主斜副立五水平上山開拓，暗斜井延伸；方案四：主斜副立三水平上山開拓，暗斜井延伸。通過技術經(jīng)濟比較，最終確定方案一為最優(yōu)方案。將主采煤層劃分為五個水平，一水平標高-250 m，二水平標高-600 m，三水平標高-900 m，四水平標高-1100 m，五水平標高-1450 m。 設計首采區(qū)采用采區(qū)準備方式，工作面長度180 m，采用一次采全高采煤法，全部跨落法處理采空區(qū)。礦井采用“三八”制作業(yè)，兩班生產(chǎn)，一班檢修。生產(chǎn)班每班3個循環(huán)，日進6個循環(huán)，循環(huán)進尺0.8 m，日產(chǎn)量5624.64t。 大巷采用帶式輸送機運煤，輔助運輸采用1.5 t固定箱式礦車。主井裝備一套12 t雙箕斗和一套12 t單箕斗帶平衡錘提煤，副井裝備一對3 t礦車雙層單車罐籠帶平衡錘擔負輔助運輸任務。礦井采用中央并列式通風。通風容易時期礦井總需風量4608 m3/min，礦井通風總阻力2096 Pa，風阻0.35 N·s2/m8，等積孔2.03 m2，礦井通風容易。礦井通風困難時期礦井總風量4608 m3/min，礦井通風總阻力2746 Pa，風阻0.46 N·s2/m8，等積孔1.74 m2，礦井通風中等困難。設計礦井的噸煤成本110 元/t。 專題部分題目是深井巷道錨桿支護技術。采用MATLAB 7.1矩陣實驗軟件來進行有關圖形的繪制。 翻譯部分是一篇關于煤炭綠色開采的激勵機制研究的論文，英文原文題目為：Effects of frequency and grouted length on the behavior of guided ultrasonic waves in rock bolts。 關鍵詞：立井；上下山開采；大采高；單巷掘進；中央并列式 ABSTRACT This design can be divided into three sections: general design, monographic study and translation of an academic paper. The general design is about a 1.8 Mt/a new underground mine design of Zhangshuanglou coal mine. Zhangshuanglou coal mine lies in Xuzhou, Jiangsu province. As Peitun railway run across the east part of the mining field connect to Longhai railway, the traffic is very convenient. It’s about 8.23 km on the strike and 3.88 km on the dip,with the 31.93 km2 total horizontal area. The minable coal seam of this mine is only 7 with an average thickness of 5.0 m and an average dip of 8.9°. The proved reserves of this coal mine are 226.69 Mt and the minable reserves are 156.51 Mt, with a mine life of 66.9 a.The geological condition of the mine is relatively simple. The normal mine inflow is 320 m3/h and the maximum mine inflow is 340 m3/h. It is bituminous coal 44 with low mine gas emission rate and coal spontaneous combustion tendency, and it’s a coal seam liable to explosion. Based on the geological condition of the mine, I bring forward four available project in technology. The first is vertical shaft development with two mining levels and the extension of inclined shaft go to -700 m; thr second is vertical shaft development with two mining levels and the extension of vertical shaft go to -700 m; the third is vertical shaft development with two mining levels and the extension of inclined shaft go to -820 m; the last is vertical shaft development with two mining levels and the extension of vertical shaft go to -820 m. The first project is the best comparing with other three project in technology and economy. The first level is at -450 m, The second level is at -700 m, Because a major fault lies in the center of mine field, the mine field is divided into the north section and the south section, the south section is one level service scope, and the north section is two level service scope. Designed first mining district makes use of the method of preparation in mining area, the length of working face is 223 m, which uses fully-mechanized coal mining technology, and fully caving method to deal with goaf. The working system is “three-eight”,with two teams mining, and the other overhauling. Every mining team makes three working cycle, with six working cycle everyday. Advance of working cycle is 0.6 m, and quantity of 5432.16 ton coal is makedeveryday. Main roadway makes use of belt conveyor to transport coal resource, and mine car to be assistant transport. Main shaft makes use of skip to transport coal resource, when subsidiary shaft makes use of cage to be assistant transport. In the prophase of mining the mine makes use of centralized ventilation method,when in the evening of mining the mine makes use of areas ventilation method. At the easy time of mine ventilation, the total air quantity is 4608 m3 per minute, the total mine ventilation resistance is 2096 Pa, the coefficient of resistance is 0.355 N·s2/m8, equivalent orifice is 2.03 m2. At the difficult time of mine ventilation, the total air quantity is about 4608 m3 per minute, the total mine ventilation resistance is 2746 Pa, the coefficient of resistance is 0.465 N·s2/m8, equivalent orifice is 1.74 m2. The cost of the designed mine is 110 yuan per ton. The monographic study is bolting technology of deep well drawed by MATLAB 7.1. The translated academic paper is about effects of frequency and grouted length on the behavior of guided ultrasonic waves in rock bolts。 Keywords：shaft; up-dip and down-dip minging; large mining height; single thunnel drivage; centralized juxtapose ventilation. 目錄 摘 要 1 ABSTRACT 0 1 礦區(qū)概述及井田地質特征 6 2 井田境界及儲量 16 3 礦井工作制度、設計生產(chǎn)能力及服務年限 21 4 井田開拓 24 4.1井田開拓的基本問題 24 4.1.1確定井筒形式、數(shù)目、位置及坐標 25 4.1.2工業(yè)場地的位置 26 5 準備方式——采區(qū)巷道布置 43 5.1煤層地質特征 43 5.1.1采區(qū)位置 43 5.1.2采區(qū)煤層特征 43 5.1.3煤層頂?shù)装鍘r石構造情況 43 5.1.4水文地質 43 5.1.5地質構造 43 5.1.6地表情況 44 5.2 采區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng) 44 5.2.1采區(qū)位置及范圍 44 5.2.2采煤方法及工作面長度的確定 44 5.2.3確定采區(qū)各種巷道的尺寸、支護方式及通風方式 44 5.2.4煤柱尺寸的確定 44 5.2.5采區(qū)巷道的聯(lián)絡方式 45 5.2.6采區(qū)接替順序 45 5.2.7采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng) 45 5.2.8采區(qū)內(nèi)巷道掘進方法 46 5.2.9采區(qū)生產(chǎn)能力及采出率 46 5.3采區(qū)車場選型設計 47 5.3.1確定采區(qū)車場形式 47 5.3.2采區(qū)主要硐室布置 49 6 采煤方法 50 6.1采煤工藝方式 50 6.1.1采區(qū)煤層特征及地質條件 50 6.1.2確定采煤工藝方式 50 6.1.3回采工作面參數(shù) 51 6.1.4回采工作面破煤、裝煤方式 52 6.1.5回采工作面支護方式 55 6.1.6端頭支護及超前支護方式 57 6.1.7各工藝過程注意事項 58 6.1.9回采工作面正規(guī)循環(huán)作業(yè) 60 6.2回采巷道布置 63 6.2.1回采巷道布置方式 63 6.2.2回采巷道參數(shù) 63 7 井下運輸 67 7.1概述 67 7.1.1井下運輸設計的原始條件和數(shù)據(jù) 67 7.1.2運輸距離和貨載量 67 7.1.3礦井運輸系統(tǒng) 67 7.2采區(qū)運輸設備選擇 69 7.2.1設備選型原則 69 7.2.2采區(qū)設備的選型 69 7.3大巷運輸設備選擇 70 7.3.1運輸大巷設備選擇 70 7.3.2輔助運輸大巷設備選擇 71 8 礦井提升 73 8.1概述 73 8.2主副井提升 73 8.2.1主井提升 73 8.2.2副井提升 76 9 礦井通風及安全 78 9.1礦井通風系統(tǒng)選擇 78 9.1.1礦井概況 78 9.1.2礦井通風系統(tǒng)的基本要求 78 9.1.3礦井通風方式的確定 78 9.1.4主要通風機工作方式選擇 80 9.1.5采區(qū)通風系統(tǒng)的要求 80 9.1.6工作面通風方式的選擇 81 9.1.7回采工作面進回風巷道的布置 81 9.2 采區(qū)及全礦所需風量 82 9.2.1 采煤工作面實際需要風量 82 9.2.2 備用面需風量的計算 84 9.2.3 掘進工作面需風量 84 9.2.4硐室需風量 85 9.2.5其它巷道所需風量 85 9.2.6礦井總風量 85 9.2.7風量分配 86 9.3礦井通風總阻力計算 86 9.3.1礦井通風總阻力計算原則 86 9.3.2確定礦井通風容易和困難時期 87 9.3.3礦井最大阻力路線 87 9.3.4礦井通風阻力計算 92 9.3.5礦井通風總阻力 93 9.3.6總等積孔 94 9.4選擇礦井通風設備 94 9.4.1選擇主要通風機 94 9.4.2電動機選型 96 9.5防止特殊災害的安全措施 99 9.5.1瓦斯管理措施 99 9.5.2煤塵的防治 99 9.5.3預防井下火災的措施 99 9.5.4防水措施 100 10 礦井基本技術經(jīng)濟指標 101 參考文獻 103 致 謝 104 1 礦區(qū)概述及井田地質特征 第一節(jié) 礦 區(qū) 概 述 一、井田位置及交通 孫村煤礦位于山東省泰山東側的新泰市新汶辦事處孫村鎮(zhèn)境內(nèi)，地處新汶煤田東部，位居山東新汶礦業(yè)集團公司腹地，東與張莊煤礦，西與良莊煤礦相鄰，南依蒙山山系，北與蓮花山相望，柴汶河自東向西流經(jīng)井田之上。主井井口地理坐標：東徑117°40′57″，北緯35°52′16″，東北距新泰市9km，西距磁窯68km，西北距濟南168km。孫村煤礦在新汶煤田中的地理位置如圖1—1所示。 圖1—1 孫村煤礦在新汶煤田中的地理位置 如圖1—2所示，孫村煤礦交通方便，磁（磁窯）萊（萊蕪）鐵路穿過礦井生產(chǎn)區(qū)與生活區(qū)，與京滬鐵路接軌，鐵路運輸可暢通全國各地。礦井駐地公路四通八達，井田南部有京滬高速公路和蒙館公路；井田北部有直通泰安市的一級公路和博徐公路，并與京滬高速公路交匯。 圖1—2 孫村煤礦交通圖 二、地形與地貌 孫村井田位于蓮花山和蒙山山脈兩大分水嶺之間，地面為平緩的丘陵地帶，地面標高在+165～+210m之間。井田西部地形較平坦，東部起伏較大。總的趨勢是西北部地形較低，東南部較高。煤系地層大部為沖積層所掩蓋，只有溪溝中略有出露。奧陶系石灰?guī)r廣泛出露于井田南部區(qū)域。井田中南部有柴汶河縱貫東西。工業(yè)場地建在柴汶河南岸的小平原之上。20世紀90年代圍繞千米北立井建設的北立井工業(yè)場地位于柴汶河北岸，井口標高為199.5m。 三、水文情況 本工作面水文地質條件簡單，據(jù)工作面巷道掘進過程中揭露，在煤層頂板裂隙發(fā)育地段有很少量砂巖裂隙水以滴水形式出現(xiàn)。本工作面的正常涌水量為0.059m3/min。最大涌水量按正常涌水量的2倍計算：最大涌水量為0.108m3/min。 四、氣象及地震情況 孫村煤礦駐地屬季節(jié)型大陸性氣候，冬季寒冷和干燥，夏季炎熱和潮濕。 1．氣溫 年平均氣溫12.4°C，一月份最低，平均為-3.3°C，歷年最低為-21.6°C；七月份最高，平均26°C，歷年最高為42.5°C。 2．降水量 根據(jù)1957年至2003年氣象站資料，歷年平均降水量為725mm，最大降水量為1395.4mm，最小降水量為450.2mm，年降水量的68%集中在6月下旬至9月上旬。7月份的降水量占全年降水量的38%，春季降水量占全年的13%，冬季降水量占全年的4%。 3．蒸發(fā)量 歷年平均蒸發(fā)量為1837.5mm，為降水量的2.5倍。6月份蒸發(fā)量最大，平均為290.7mm，為該月降水量的3.3倍。 4．濕度 歷年平均濕度為65%，一年中七、八月份濕度最大，為80%。一～五月份濕度最小，平均為57%，比較干燥。 5．風向和風速 全年盛行東南風，春季多西南風，夏季多南風，秋季多東北風。年平均風速2.4m/s，瞬時最大風速可達42m/s。 6. 地震 本區(qū)抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速值為0.15g。 五、礦區(qū)經(jīng)濟概況 新汶位于柴汶河畔，國家重要的煤炭基地，新汶辦事處，新汶礦務局所在地。京滬高速在此設有出口?？偯娣e42.1平方公里，轄12個行政村，6個居委會，總人口11.2萬，其中農(nóng)業(yè)人口2.7萬人。 2005年，全處實現(xiàn)工農(nóng)業(yè)總收入58億元，同比增長38%；實現(xiàn)地方財政收入10443萬元，同比增長33%，首次突破了億元大關；完成固定資產(chǎn)投資22億元，同比增長57%；引進國內(nèi)資金18億元，同比增長50%；引用外資448萬美元；農(nóng)民人均純收入達到5680元，同比增長14%。綜合經(jīng)濟實力繼續(xù)位列泰安市鄉(xiāng)鎮(zhèn)前列，是泰安市經(jīng)濟工作先進單位，泰安市教育工作強鄉(xiāng)鎮(zhèn)，泰安市“五個好鄉(xiāng)鎮(zhèn)黨委”，泰安市和諧共進先進單位，泰安市文明單位。 6、 周邊小窯概況 孫村煤礦井田范圍內(nèi)（也包括一部分張莊和良莊煤礦的井田）的古小煤窯均位于井田南部的煤層露頭地段，因開采年代過久，井口均被黃土掩埋，目前僅能了解井口的大概位置，井下情況多為歷代傳述，能基本確定位置的清末明初古小煤窯有70個，如圖1—3所示。 圖1—3 孫村煤礦古小煤窯井口位置 這些古小煤窯主要開采孫村煤礦井田內(nèi)的后組煤層，也就是9#、11#、15#煤層及少量的13#煤層，每個古小煤窯開采范圍沿走向長約50～400m，沿傾斜約50～150m。 七、主要建材供應條件 本區(qū)主要建筑材料磚、瓦、砂、石等大宗建材當?shù)鼗蜞徑鼐猩a(chǎn)，鋼材、木材、高標號水泥等可由外地購入，滿足礦井建設的需要。 八、水源與電源 目前安太堡露天礦的給水工程和供水管線已形成，其水源取自耿莊水源地。礦井電源取自在建的木瓜界110kV變電站。 第2節(jié) 井 田 地 質 特 征 一、區(qū)域地質特征 本區(qū)地處新汶礦務局的南部，新汶礦務局的東西邊緣有呈條帶狀的上太古界變質巖系、上元古界震旦系環(huán)狀出露。盆地的中心位于煤田中南部，其上部有侏羅系含煤地層出露，第三系和第四系地層在煤田內(nèi)的廣大地區(qū)均有不同程度的分布。地層總厚2600～3500m以上。 二、地層特征 1.地層 新汶煤田系華北石炭二疊系近海型煤田，下伏奧陶系石灰?guī)r，上覆侏羅系、第三系紅層、第四系黃土和流砂層。孫村煤礦井田內(nèi)地層綜合柱狀圖如圖1-6所示。 奧陶系 奧陶系石灰?guī)r厚約800m，厚度大，分布廣，露頭大面積出露于地表，大部分裸露于井田南端，可直接接受大氣降水補給，淺部巖溶裂隙發(fā)育，容水性強。下部主要為白云質厚層狀結晶石灰?guī)r，下與寒武系薄層石灰?guī)r為假整合接觸，厚約80～120m；上部主要為厚層狀石灰?guī)r，厚約700m，分三個含水段。 ⑵中石炭本溪組 本組厚34～93m，一般為54m左右，與下中奧陶和上覆太原組都為假整合接觸，主要由石灰?guī)r、砂巖和泥巖組成，海相沉積為主，含18#和19#薄煤層，屬于局部可采或者不可采。 ⑶上石炭統(tǒng)太原組 本組厚147～238m，一般厚188m，與下伏本溪組呈整合接觸，海陸交互相沉積，以砂巖、粉砂巖及泥巖為主，含一灰和四灰兩層石灰?guī)r，含煤層（6#～17#）12層，分別是11#、13#和15#煤層，屬于局部可采或者不可采。 ⑷下二疊統(tǒng)山西組 該組地層在井田東側境界附近遭剝蝕，保留厚度65～130m，為陸相含煤段，以砂巖、粉砂巖及泥巖為主，含2#、3#和4#煤層，其中2# 為主采煤層。 ⑸上侏羅系蒙陰組 該組地層與二疊系地層呈不整合接觸，厚200～300m，井田自西向東變厚，以紫色及淺紅色中細粒砂巖和粉砂巖為主，間夾灰綠色泥巖。 ⑹第三系官莊組 該組地層在井田內(nèi)由西向東加厚，厚度為0～1000m，主要為淺紅色砂巖、粉砂巖、雜色礫巖和泥巖組成，層理不清。 ⑺第四系沉積層 該層厚0～15m，平均10m，包含含水砂層及黃土層。 2.構造 F1斷層將孫村井田分為南北兩區(qū)，兩區(qū)基本上屬簡單的單斜構造形態(tài)，并有寬緩的褶曲存在，井田地質構造以斷層為主。 孫村煤礦井田內(nèi)的斷層多以高角度正斷層為主，逆斷層少見。 孫村井田內(nèi)的大中型斷層以近傾向斷層為主，這些近傾向斷層將煤層沿走向分割成多個塊段，多成為采區(qū)走向邊界，造成采區(qū)走向長度較短，準備工程量大，工作面搬家頻繁，采掘接替緊張。開拓煤量、準備煤量和回采煤量減少，巷道掘進率增高。 3.水文地質特征 地表水系 柴汶河及其支流經(jīng)孫村井田之上長約2700m，構成主要地表水系，該河為一季節(jié)性河流，雨季有水，枯季近于干涸，因其覆于煤系地層露頭之上，淺部開采時為礦井充水主要補給水源。孫村礦現(xiàn)已進入深部開采，其補給水源及通道有限，對礦井影響較小，已構不成危害。 含水層 孫村井田地層內(nèi)主要含水層及對開采的影響分述如下： （1）第四系含水層 該層平均厚10m，靠大氣降水補給，雨季有孔隙水，村季干燥無水，對深部采掘基本無影響。 （2）第三系礫巖 該層平均厚438.72m，屬非均質巖溶裂隙潛水含水層或承壓含水層，主要靠大氣降水補給。由于受第三系中下部和侏羅系中下部巨厚的粘土質粉砂巖及石盒子組雜色粘土巖的屏閉作用，該層對煤層開采無影響。 （3）侏羅系厚砂巖 該層平均厚253.3m，以紅色中細砂巖為主，內(nèi)夾粉砂巖。該含水層露頭位于汶河河床之下，接受第四系潛水補給，富水性較強，因漏水點距首采煤層法線距離較大，為211.0～329.0m，故該層對煤層開采無影響。 （4）山西組砂巖 該層平均厚32.5m，為2#和4#煤層頂板，由3～4層中粒砂巖組成，隨采深增加，含水性變?nèi)?，對開采無影響。 （5）太原群一層石灰?guī)r 該層平均厚3.2m，-75m水平以上補給循環(huán)條件較好，富水性中等或較強。隨采深增加，裂隙及含水性明顯減弱，至-210m水平及以下，僅有淋水出現(xiàn)，對開采無影響。 （6）太原組第四層石灰?guī)r 該層平均厚6.0m，位于13#煤層之上，在-75m水平為富水性較強的巖溶裂隙承壓含水層，在-300m水平已成為弱含水層，在-600m水平已干枯無水，在深部對開采無影響。 （7）本溪組徐家莊石灰?guī)r和草埠溝石灰?guī)r 徐家莊石灰?guī)r平均厚12m，上距15#煤層25.5～70m，下距奧陶系石灰?guī)r29.0～61m。該巖層裂隙發(fā)育程度隨采深增大而明顯減弱。 草埠溝石灰?guī)r平均厚12.0m，下距奧陶系石灰?guī)r5～25m，露頭位于古河床之處，大面積裸露于地表，主要接受大氣降水補給，淺部巖溶裂隙發(fā)育，富水性較強，隨采深增加，富水性明顯減弱，在-400m水平以下已基本不含水，因距奧陶系石灰?guī)r較近，稍有斷層錯動，都會使其與奧陶系石灰?guī)r接近或對口接觸，從而影響15#煤層開采。 （8)奧陶系石灰?guī)r 該層厚800m，在淺部巖溶裂隙發(fā)育，富水性強，連通性好，可直接受大氣降水補給，交替循環(huán)條件優(yōu)越。-210m水平以上屬富水性強的巖溶裂隙承壓含水層，斷層附近巖溶裂隙尢為發(fā)育，是地下水活動的主要徑流部位。隨采深加大，該層石灰?guī)r富水性逐漸減弱。奧陶系石灰?guī)r上距15#煤層54.5～155.0m，正常地段對煤層開采威脅較小。因大斷層附近既是地質構造薄弱點，也是地下水的匯集點，生產(chǎn)過程中必須超前探查，留足安全防水煤柱。 第三節(jié) 煤 層 特 征 一、煤層 孫村井田含煤地層為石炭二疊系煤系地層，總厚度246～489m，平均厚度340m左右；其中石盒子組不含煤層，山西組和太原組為主要含煤地層，本溪組中偶含不可采或不穩(wěn)定薄煤層。 煤系地層為共含煤層19層，總厚13.9m，含煤系數(shù)為4.09%，其中主要可采煤層為2號煤層，平均厚度5m，其它煤層屬于不穩(wěn)定煤層或者不可采煤層。 （1） 太原組含煤地層 太原組平均厚168.65m，含6#～16#煤層11層，煤層平均總厚度為8.43m，含煤系數(shù)5.0%；其中含可采煤層為2號煤層，平均厚度5m。 （1）山西組含煤地層 山西組平均厚9.8m，含1#～4#煤層4層，煤層平均總厚度5.08m，含煤系數(shù)5.18%，其中主要可采煤層為2#，可采煤層平均總厚度5m，可采煤層的含煤系數(shù)為4.14%。 2、 可采煤層 2#煤層 2#煤層平均厚度5m，是井田內(nèi)的主采煤層．該煤層賦存不完整，井田東部依一號斜井井口劃80°方向線至礦邊界被侵蝕，西部存有沖刷帶。-600m水平四采區(qū)也發(fā)現(xiàn)沖刷變薄區(qū)，除此全井田可采。 2#煤層的厚度在薄、中厚和厚煤層之間變化，井田范圍內(nèi)自東向西有變薄的趨勢。在-300m標高至F10斷層以南屬厚煤層。最大厚度為4.35m，最小厚度為0.7m。 .2#煤層下距3#煤層5.0m，上距第三系紅色砂巖310.0m。 孫村煤礦可采煤層特征如表1-2所列。隨采深加大，可采煤層厚度有變薄的趨勢，深部各可采煤層厚度變化如表1-3所列。 表1-2 孫村煤礦可采煤層特征 煤層 厚度（m） 結構 穩(wěn)定性 2# 較復雜 較穩(wěn)定 表1-3 孫村煤礦深部可采煤層厚度變化 煤層 -600m水平厚度(m) -800m水平厚度(m) -1000m水平厚度(m) 2# 三、可采煤層頂?shù)装逍再| ⑴2#煤層頂?shù)装鍘r性 2#煤層的直接頂板為粉砂巖，局部存在泥巖偽頂，深灰色，易碎且厚度變化較大。直接頂板之上的基本頂是灰白色中粒砂巖，鈣質膠結，致密堅硬，厚4～9m，層間含植物化石，侵蝕面附近為紅色砂巖，性脆，易冒落，不穩(wěn)固，強度明顯降低。 2#煤層底板為砂巖，厚2～4m，含深灰色植物碎屑化石。 孫村煤礦井田內(nèi)可采煤層的頂?shù)装鍘r性特征如表1-4所列。 表1-4 煤層頂?shù)装鍘r性特征 煤層 直 接 頂 基 本 頂 底 板 巖性 厚度（m） 巖性 厚度（m） 備注 巖性 厚度（m） 備注 2# 粉砂巖 4.0～9.0 ——— 7.0 中粒砂巖 31.0 局部有泥巖偽頂 砂巖 2.0～4.0 ——— 3.0 4、 煤質 煤質指標 孫村煤礦井田內(nèi)可采的2#煤層屬氣煤，屬于中變質程度的煙煤，具有較強的粘結性和一定的結焦性，工業(yè)用途為煉焦配煤。煤質指標如表1-5所列。 表1-5 可采煤層煤質指標 煤層 水分 (%) 灰分 (%) 揮發(fā)份(%) 發(fā)熱量 （kj/g） 全硫 (%) 磷 (%) 膠質層厚度（mm） 煤種 2# 1.02～3.94 2.58 10.98～37.82 25.89 35.25～45.17 38.47 30.69～33.89 33.20 0.59～1.09 0.79 0.004～0.022 0.013 17.33 氣煤 2#煤層的揮發(fā)分平均值在36%～43%之間，平均膠質層厚度16mm～20mm之間，可采煤層的發(fā)熱量均較高，原煤可燃基彈筒低位發(fā)熱量均在22.00～30.90MJ/kg之間，精煤大于30MJ/kg，為中高～特高熱值煤，達到動力用煤的標準要求，是良好的動力和民用燃料用煤。 可采煤層的原煤灰分在13～43%之間，為富灰煤。煤層經(jīng)1.4比重液洗選后，精煤灰分均小于10%，為低灰煤。 可采煤層中的全硫分主要為黃鐵礦和有機硫，少量為硫酸鹽硫。前兩者自上而下有明顯增高的規(guī)律。2#煤層全硫分均小于1%，為低硫煤。 1.3.4可采煤層頂?shù)装鍘r性 2#煤層的直接頂板為粉砂巖，局部存在泥巖偽頂，深灰色，易碎且厚度變化較大。直接頂板之上的基本頂是灰白色中粒砂巖，鈣質膠結，致密堅硬，厚4～9m，層間含植物化石，侵蝕面附近為紅色砂巖，性脆，易冒落，不穩(wěn)固，強度明顯降低。 2#煤層底板為砂巖，厚2～4m，含深灰色植物碎屑化石。 表1-6 煤層頂?shù)装鍘r性特征 煤層 直 接 頂 基 本 頂 底 板 巖性 厚度（m） 巖性 厚度（m） 備注 巖性 厚度（m） 備注 2# 粉砂巖 4.0～9.0 ——— 7.0 中粒砂巖 31.0 局部有泥巖偽頂 砂巖 2.0～4.0 ——— 3.0 五、瓦斯、煤塵和煤的自燃傾向 ⑴瓦斯 通過歷年瓦斯鑒定，孫村煤礦在向深部發(fā)展過程中一直為低瓦斯礦井，也是低二氧化碳礦井。 孫村煤礦瓦斯涌出量隨開采深度增加呈增加趨勢，但沒有明顯增加，而是隨開采強度的大小而增減，相對涌出量隨采煤工作面產(chǎn)量增大而減小。 孫村煤礦近年來各開采煤層的相對瓦斯涌出量見表1-7。 表1-8 開采煤層相對瓦斯涌出量測定結果 煤層 測定時間 地點 CH4相對涌出量(m3/t) CO2相對涌出量(m3/.t) 2# 2000.8 北風井總回風巷 2.00 3.02 ⑵煤塵 根據(jù)撫順煤科分院和新汶礦業(yè)集團公司通風實驗室完成的煤塵爆炸性測試結果，孫村煤礦開采的各煤層均有煤塵爆炸危險，煤塵爆炸(可燃揮發(fā)分)指數(shù)都超過了28%，屬煤塵爆炸性很強的煤層。隨著開采深度不斷加大，煤巖呈干燥趨勢，相對瓦斯涌出量呈增高趨勢，煤塵爆炸危險性加大。 孫村煤礦各開采煤層在實驗室測定的煤塵爆炸性結果如表1-9。 表1-9 各開采煤層實驗室煤塵爆炸性測定結果 煤層 煤的工業(yè)分析 煤塵爆炸性實驗 水分Wf（%） 灰分Ag （%） 爆炸(揮發(fā)分)指數(shù)Vr (%) 火焰長度 (mm) 巖粉用量 (%) 2# 1.08 12.32 34.59 600 75 ⑶煤層的自燃傾向性 孫村煤礦開采的各煤層均具有自燃發(fā)火傾向，發(fā)火期為6～12個月，2#煤層為Ⅲ類不易自燃煤層，開采煤層自燃傾向性測定結果如表1-10。 表1-10 煤層自燃傾向性測定結果 煤層 工作面 全硫（%） 密度（g/cm3） 吸氧量(cm3/g) 自燃等級及傾向性 2# 2218 1.07 1.54 0.28 Ⅲ、不易自燃 5213 1.04 1.73 0.27 Ⅲ、不易自燃 1217下 0.64 1.48 0.39 Ⅲ、不易自燃 2 井田境界及儲量 第一節(jié) 井田境界 1．現(xiàn)在的井田境界 孫村煤礦現(xiàn)在的井田境界如圖1-4所示。 橫貫井田中部的F1斷層將井田劃分為南北兩區(qū)。 （1）井田南區(qū) 南區(qū)東以F6斷層為界，與張莊煤礦相鄰。西以F2斷層與汶河煤礦為界，南邊界線為自各煤層露頭，北邊界深至-1000m水平人為邊界。 （2）井田北區(qū) 北區(qū)以千米立井為中心分東西兩翼，北起F10斷層，西至F8斷層，南以-450m水平技術邊界與良莊煤礦毗鄰，北至-1050m水平煤層底板等高線，東至F6和F10斷層以北侏羅系沖刷帶與張莊煤礦為界。 井田走向在-450m水平以上為2 km，-450～-600m水平為5 km，-600～-800m水平為6 km，，-800～-1050m水平為7.2 km。井田南北寬約3.6km，面積約21.2km2。 2．動態(tài)的井田境界 隨著向深部發(fā)展，根據(jù)孫村煤礦自身的生產(chǎn)需要和集團公司內(nèi)有關各礦的發(fā)展狀況，孫村煤礦與相鄰礦井的井田境界經(jīng)多次調(diào)整，以致呈現(xiàn)在的不規(guī)則形狀。其動態(tài)變化主要是指深部開采下限的變化和東西兩側井田邊界的調(diào)整。孫村煤礦井田境界變化如圖1-5所示。 1955年，孫村煤的開采下限為-320m，1958年，依據(jù)新煤基字第79號文，孫村煤礦東邊界以No3號鉆孔北東85°向深部劃定，西以F2號斷層與張莊煤礦為界，深部暫定為-500m水平。井田（東西）長2km，傾斜（南北）寬1.95m，井田面積3.9km2。 1964年，依據(jù)華東煤地字4號文批復，孫村煤礦東邊界改為以F6號斷層與張莊煤礦為界。 1977年和1984年，經(jīng)山東省煤炭工業(yè)管理局批準，良莊井田-450～-800m標高范圍內(nèi)的儲量劃歸孫村煤礦，西部以F13號斷層為界。 1978年，孫村煤礦深部精查地質報告批準后，井田南區(qū)開采下限定為-800m，井田走向長度擴大到4.0km，傾斜寬為3.2km，井田面積為12.8km2。 1995年，由魯煤管生（1995）1053號文批準，孫村煤礦井田深部邊界調(diào)整至-1000m。 1998年，由魯煤管生（1998）16號文批準，-600m水平以下，孫村煤礦與良莊煤礦的井田邊界由F13斷層為界調(diào)整為以F8斷層為界，原六采區(qū)劃歸為良莊井田.調(diào)整前，孫村煤礦已開采了六采區(qū)的前組煤層。 1999年，由 號文批準，孫村井田東邊界向東擴展，形成孫村井田深部擴大區(qū)，該擴大區(qū)深部邊界為-1050m。 2001年，孫村煤礦完成了深部區(qū)精查地質報告，由魯國土資能（2002）1號文批準，深部邊界延深至-1050m。 3．井田周邊煤礦 孫村煤礦西以F2和F8號斷層為界與新汶礦業(yè)集團公司的良莊煤礦相鄰，該礦生產(chǎn)系統(tǒng)完善，產(chǎn)量120～150萬t/a，分4個開采水平，一水平（±0m）和二水平（-195m）已開采結束，三水平（-350m）和四水平（-580m）正在生產(chǎn)。 孫村煤礦東以F6號斷層為界，在F10號斷層以上，與集團公司的張莊煤礦相鄰，該礦資源已趨于枯竭，產(chǎn)量大幅降低，目前已改制成股份制公司，其生產(chǎn)系統(tǒng)仍保持完善，能維持正常生產(chǎn)。在F1斷層以下，擴大區(qū)東邊界與汶南煤礦為界。目前，兩煤礦在邊界附近沒有采掘工程。 孫村煤礦西側還有汶河煤礦，該礦生產(chǎn)系統(tǒng)完善，年產(chǎn)量在30萬t/a 左右，屬地方煤礦，與孫村煤礦以F2號斷層相隔 第2節(jié) 儲 量 一．礦井工業(yè)儲量 礦井工業(yè)儲量是指在井田范圍內(nèi)，經(jīng)地質勘探，煤層厚度和質量均合乎開采要求，地質構造比較清楚。 本次儲量計算是在精查地質報告提供的1：5000煤層底板等高線圖上計算的，儲量計算可靠。 2煤層，采用塊段法計算工業(yè)儲量。 地質塊段法就是根據(jù)一定的地質勘探或開采特征，將礦體劃分為若干塊段，在圈定的塊段法范圍內(nèi)可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，每個塊段內(nèi)至少應有一個以上的鉆孔。塊段劃分如圖2-1所示 圖2-1 塊段劃分示意圖 根據(jù)《煤炭工業(yè)設計規(guī)范》，求得以下各儲量類型的值： （1）礦井地質資源量 礦井地質資源量可由以下等式計算： 估算公式： 儲量（萬t）=面積（m2）×厚度（m） ×視密度（t/ m3）/10000 （2-1） 將各參數(shù)代入（2-1）式中可得表2-2，所以地質儲量為：451.30（Mt） 表2-2 煤層地質儲量計算 煤層 塊段 傾角/(°) 塊段面積/km2 煤厚/m 容重/t/m3 儲量/Mt 煤層總儲量/Mt 總儲量/Mt 2# 11 21 10．34 3.5 1.4 59.70 254.21 254.21 22 12 15.68 3.5 1.4 86.40 33 28 17.71 3.5 1.4 108.11 （2）礦井工業(yè)儲量 根據(jù)鉆孔布置，在礦井地質資源量中，60%探明的，30%控制的，10%推斷的。根據(jù)煤層厚度和煤質，在探明的和控制的資源量中，70%的是經(jīng)濟的基礎儲量，30%的是邊際經(jīng)濟的基礎儲量，則礦井工業(yè)資源/儲量由式計算。 礦井工業(yè)儲量可用下式計算： Zg=111b+122b+2M11+2M22+333k （2-2） 式中：Zg —— 礦井工業(yè)儲量； k —— 可信度系數(shù)，本井田地質構造簡單、煤層賦存穩(wěn)定，k值取0.9； 111b —— 探明的資源量中的經(jīng)濟的基礎儲量； 122b —— 控制的資源量中的經(jīng)濟的基礎儲量； 2M11 —— 探明的資源量中的邊際經(jīng)濟的基礎儲量； 2M22 —— 控制的資源量中的邊際經(jīng)濟的基礎儲量； 333k —— 推斷的資源量。 計算結果： ——可信度系數(shù)，取0.7~0.9。地質構造簡單、煤層賦存穩(wěn)定的礦井，值取0.9；地質構造復雜、煤層賦存較穩(wěn)定的礦井，取0.7。該式取0.8。 根據(jù)公式 （2-2）及表中的數(shù)據(jù)得出礦井工業(yè)儲量為254.21（Mt）。 三． 礦井可采儲量 礦井設計資源儲量按式（2-3）計算： Zk=(Zg-P)×C （2-4） 式中：Zk——礦井可采儲量，Mt； P——保護工業(yè)場地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物、大斷層等留設的永久保護煤柱損失量，Mt； 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。 Zk =(188.3149-12.2232)×0.8 =140.8734(Mt) (1)井田邊界保護煤柱 根據(jù)孫村礦的實際情況，鑒于本井田大部分邊界為斷層邊界，按照《煤礦安全規(guī)程》的有關要求，井田邊界內(nèi)側暫留50m寬度作為井界煤柱，則井田邊界保護煤柱的損失按下式計算。 （2-4） 式中： P’——井田邊界保護煤柱損失，萬t。 H——井田邊界煤柱寬度，50m； L——井田邊界長度，26000m； m——煤層厚度，煤厚5m； r——煤層容重，1.4t/m3 代入數(shù)據(jù)得： P’=(50×26000×5×1.4）/0.9336=974.72Mt (2)斷層保護煤柱 根據(jù)地質狀況與孫村礦的實際情況，按照安全要求，大斷層一側暫留50m寬、小斷層留30m寬作為斷層煤柱，則：斷層壓煤量為： （2-5） 式中： P’’——井田斷層保護煤柱損失，萬t。 H——井田斷層煤柱寬度，50m； L——井田斷層長度，41369.25m； m——煤層厚度，5m； r——煤層容重，1.4t/m； 代入數(shù)據(jù)得： P’’=(100×41369.25×1.4×5）/cos28=25.57Mt 則礦井設計資源儲量為： 礦井設計可采儲量 式中 ——礦井設計可采儲量； ——按礦井設計資源/儲量的1%算； C——采區(qū)采出率，厚煤層不小于75%；中厚煤層不小于80%；薄煤層不小于85%。此處取0.80 則： 四．工業(yè)廣場煤柱 根據(jù)《煤炭工業(yè)設計規(guī)范》不同井型與其對應的工業(yè)廣場面積見表2-3。第5-22條規(guī)定：工業(yè)廣場的面積為0.8-1.1平方公頃/10萬噸。本礦井設計生產(chǎn)能力為180萬噸/年，所以取工業(yè)廣場的尺寸為21.6公頃。煤層的平均傾角為21度，工業(yè)廣場的在井田的外面，主井、副井，地表建筑物均布置在工業(yè)廣場內(nèi)。工業(yè)廣場按Ⅱ級保護留維護帶，寬度為15m。因此本礦工業(yè)廣場設在煤田外面，因此無工業(yè)廣場保護煤柱。 表2-3 工業(yè)場地占地面積指標 井 型（萬t/a） 占地面積指標（公頃/10萬t） 240及以上 1.0 120-180 1.2 3 礦井工作制度、設計生產(chǎn)能力及服務年限 第1節(jié) 礦井工作制度 礦井年工作日為330天。礦井工作制度采用“三·八”制，兩班生產(chǎn)，一班準備，日凈提升時間16天。 第2節(jié) 礦井設計生產(chǎn)能力及服務年限 1、 礦井生產(chǎn)能力 3.2.1確定依據(jù) 《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》第2.2.1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、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。 3.2.2礦井設計生產(chǎn)能力 因為井田儲量豐富，煤層賦存穩(wěn)定，井田內(nèi)部有較大斷層，比較合適布置大型礦井，經(jīng)校核后確定本礦井的設計生產(chǎn)能力為180萬噸/年。 3.2.3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： T=Zk/(A×K) （3-1） 式中：T——礦井服務年限，a； Zk——礦井可采儲量，Mt； A——設計生產(chǎn)能力，Mt； K——礦井儲量備用系數(shù)，取1.3。 則礦井服務年限為： T=140.8734/(1.8×1.3) =60.2(a) 第一水平礦井保護煤柱損失見表3-1。第一水平工業(yè)儲量為99.8383 Mt，所以第一水平服務年限T1為： T1=(99.84-11.96)×0.75/(1.3×1.8) =28.2 (a) 符合《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》要求。 表3-1 保護煤柱損失量 煤 柱 類 型 儲量（Mt） 井田邊界保護煤柱 3.6075 斷層保護煤柱 2.0013 工業(yè)廣場保護煤柱 6.3471 井筒保護煤柱 0.0000 合 計 11.9560 3.2.4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)2號煤平均厚度5.0 m，為厚煤層，賦存穩(wěn)定，厚度變化不大。根據(jù)現(xiàn)代化礦井“一礦一井一面”的發(fā)展模式，可以布置一個大采高工作面保產(chǎn)。 2、輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能力校核 礦井設計為大型礦井，主立井采用箕斗運煤，副立井采用罐籠輔助運輸，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)平巷膠帶輸送機到大巷膠帶輸送機運到井底煤倉，再經(jīng)主立井提升至地面，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。大巷輔助運輸采用架線電機車運輸，運輸能力大，調(diào)度方便靈活。 3、通風安全條件的校核 礦井煤塵具有爆炸危險性，瓦斯涌出量小，屬低瓦斯礦井。礦井采用中央并列式通風，可以滿足通風需要。 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。 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、確定礦井開采程序，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、開采技術等諸多條件，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。 6、根據(jù)用戶需要，應照顧到不同媒質、煤種的煤層分別開采，以及其它有益礦物的綜合開采。 4.1.1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