刘庄煤矿1.5 Mta新井设计-高瓦斯煤层放顶煤安全开采与瓦斯治理新技术.doc

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1、 编号：（ ）字 号 本科生毕业设计 姓 名： 学 号： ： 学 院： 矿矿 业业 工工 程程 学学 院院 专 业： 采采 矿矿 工工 程程 专专 业业 设计题目： 刘庄煤刘庄煤矿矿 1.5 Mt/a 新井新井设计设计 专 题： 高瓦斯煤高瓦斯煤层层放放顶顶煤安全开采与瓦斯治理新技煤安全开采与瓦斯治理新技术术 指导教师： 职 称： 副副 教教 授授 二一二年六月 中国矿业大学毕业设计任务书 学院 矿业矿业工程学院工程学院 专业年级 采采矿矿工程工程专业专业 2008 级级 学生姓名 任任务务下下达达日日期期： 年年 月月 日日 毕业设计日期：毕业设计日期： 年年 月月 日至日至 年年 月月 日

2、日 毕业设计题目：刘庄煤矿毕业设计题目：刘庄煤矿 1.5 Mt/a 新井设计新井设计 毕业设计专题题目：高瓦斯煤层放顶煤安全开采与瓦斯治理新技术毕业设计专题题目：高瓦斯煤层放顶煤安全开采与瓦斯治理新技术 毕业设计主要内容和要求：毕业设计主要内容和要求： 本设计包括三个部分：一般部分、专题部分和翻译部分。 一般部分一般部分 题目：刘庄煤矿 1.50 Mt/a 新井设计。井田走向长度约 3.884.97 km，倾 向长度约 1.672.37 km，面积约 9.152 km2。主采煤层为 13-1、11-2、8、5 和 1 号煤层，平均倾角为 12，平均厚度为 18.5 m。井田工业储量为 234.

3、4 Mt，可采储量为 1147.14 Mt，矿井服务年限为 75.46 a。 专题部分专题部分 题目：高瓦斯煤层放顶煤安全开采与瓦斯治理新技术。介绍我国放顶煤 开采技术的发展过程，阐明放顶煤采煤法是一种既高产又安全的采煤方法。 对于高瓦斯煤层进行放顶煤开采，在硬顶煤和硬顶板特殊的地质条件下，必 须采取特殊的措施才能安全开采。 翻译部分翻译部分 题目：Coal facies studies in Spain 院长签字： 指导教师签字： 摘 要 本设计包括三个部分：一般部分、专题部分和翻译部分。 一般部分为刘庄煤矿 1.50 Mt/a 新井设计。刘庄井田位于安徽省阜阳市。东西走向长 约 3.884

4、.97 km，南北倾向长 1.672.37 km，面积约 9.152 km2。主采煤层为 13-1、11- 2、8、5 和 1 煤层，平均倾角为 12，平均厚度为 18.5 m。井田工业储量为 234.4 Mt，可 采储量为 147.14 Mt，矿井服务年限为 75.46a。矿井正常涌水量为 250 m3/h，最大涌水量 为 750m3/h。矿井绝对瓦斯涌出量为 27.46m3/min，属于高瓦斯矿井。 根据井田地质条件，提出四个技术上可行的开拓方案。方案一：立井一水平开采 （岩石大巷） ；方案二：立井一水平开采（煤层大巷） ；方案三：立井两水平开采（岩石 大巷） ；方案四：立井两水平开采（煤

5、层大巷） 。通过技术经济比较，最终确定方案一为 最优方案。水平标高-700 m。 设计首采区采用采区准备方式，工作面长度 230 m，采用一次采全高，矿井年工作日 为 330 d，工作制度为“四六制” 。 大巷采用胶带输送机运煤，辅助运输采用矿车运输。矿井通风方式为中央分列式。 专题部分题目：高瓦斯煤层放顶煤安全开采与瓦斯治理新技术，介绍我国放顶煤开 采技术的发展过程，阐明放顶煤采煤法是一种既高产又安全的采煤方法。对于高瓦斯煤 层进行放顶煤开采，在硬顶煤和硬顶板特殊的地质条件下，必须采取特殊的措施才能安 全开采；煤与瓦斯共采；煤与瓦斯突出动态预测技术；煤与瓦斯突出区域预测技术；瓦 斯煤尘爆炸危

6、险性预测评价技术。 翻译部分题目 Coal facies studies in Spain 西班牙的煤炭相关研究。 关键词关键词： 立井；岩石大巷； 采区布置； 一次采全高； 中央分列式。 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 1.50 Mt/a new underground mine design of Liuzh

7、uang coal mine. Liuzhuang coal mine lies in FuYang City, Anhui provinceIts about 3.884.97 km on the strike and 1.672.37 km on the dip, with the 9.152 km2 total horizontal area.The minable coal seam is13-1、11-2、8、5 and 1 with an average thickness of 18.5 m and an average dip of 12. The proved reserve

8、s of this coal mine are 234.4 Mt and the minable reserves are 147.14 Mt, with a mine life of 75.46 a. The normal mine inflow is 250 m3/h and the maximum mine inflow is 750m3/h. The mine gas emission rate is 27.46 m3/min, the mine belongs to high gas mine. Based on the geological conditions of the mi

9、ne, I bring forward four available projects in technology.The first is vertical shaft development with one mining level (rock); the second is vertical shaft development with one mining level (mine) ; the third is vertical shaft development with two mining levels (rock); the last is vertical shaft de

10、velopment with two mining levels (mine). The first project is the best comparing with other three projects in technology and economy.The level is at -700 m. Designed first mining district makes use of the method of the mining district preparation.The length of working face is 230 m, which uses fully

11、-mechanized coal caving mining method. The working system is “four-six” which produces 330 d/a. Main roadway makes use of belt conveyor to transport coal resource, and mine car to be assistant transport. The type of mine ventilation system is separate ventilation. The monographic study is High-gas c

12、oal to Caving safe exploitation and the gas control technology The translated academic paper is Coal facies studies in Spain Keywords: Vertical shaft; The rock roadway ; Mining district preparation; Coal full-height mining ; separate ventilation 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 I 页 目目 录录 一一 般般 部部 分分 1 1 矿区概述及

13、井田地质特征矿区概述及井田地质特征 1 1 1.1 矿区概述.1 1.2 井田地质特征.2 1.3 煤层特征.4 2 2 井田境界和储量井田境界和储量 7 7 2.1 井田境界.7 2.2 矿井工业储量.7 2.3 矿井可采储量.8 3 3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 1111 3.1 矿井工作制度11 3.2 矿井设计生产能力及服务年限11 4 4 井田开拓井田开拓 1313 4.1 井田开拓的基本问题13 4.2 矿井基本巷道22 5 5 准备方式准备方式采区巷道布置采区巷道布置 3131 5.1 煤层地质特征31 5.2 采区巷道布置及生产系

14、统32 5.3 采区车场选型设计38 6 6 采煤方法采煤方法 3939 6.1 采煤工艺方式39 6.2 13101 首采工作面回采巷道布置 49 7 7 井下运输井下运输 5252 7.1 概述52 7.2 采区运输设备选择53 7.3 大巷运输设备选择55 8 8 矿井提升矿井提升 5757 8.1 矿井提升概述57 8.2 主井提升57 8.3 副井提升59 9 9 矿井通风及安全矿井通风及安全 6161 9.1 矿井地质、开拓、开采概况61 9.2 矿井通风系统的确定61 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 II 页 9.3 矿井风量计算64 9.4 矿井通风阻力69 9.

15、5 矿井通风设备选型74 9.6 特殊灾害的预防措施78 1010 设计矿井基本技术经济指标设计矿井基本技术经济指标 8080 参考文献参考文献 .81 专题部分专题部分 高瓦斯煤层放顶煤安全开采与瓦斯治理新技术高瓦斯煤层放顶煤安全开采与瓦斯治理新技术 8282 高瓦斯煤层放顶煤安全开采相关技术问题 .82 1 概 述.82 2 高瓦斯煤层放顶煤开采应具备的条件82 3 高瓦斯煤层放顶煤开采的巷道布置85 4 高瓦斯放顶煤工作面的采煤工艺87 5 高瓦斯煤层放顶煤工作面的防火问题87 煤与瓦斯共采 .88 1 概 述.88 2 理论的提出与初步成效88 3 煤与瓦斯共采的成效91 4“淮南经验

16、”惠及全行业 92 5 科学开采面临的问题与思考93 瓦斯煤尘爆炸危险性预测评价技术 .94 煤与瓦斯突出区域预测技术 .95 煤与瓦斯突出动态预测技术 .95 结论 .96 参考文献 .97 翻译部分（英文原文）翻译部分（英文原文） COAL FACIES STUDIES IN SPAIN9898 ABSTRACT.98 1. INTRODUCTION98 2. SYNTHESIS OF SPANISH COAL FACIES98 2.1 CENOZOIC COALS99 2.2 MESOZOIC COALS (CRETACEOUS) 100 2.3 PALEOZOIC (CARBONIFE

17、ROUS) COALS.104 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 III 页 REFERENCES108 中文译文中文译文 西班牙的煤炭相关研究西班牙的煤炭相关研究 110110 1 前言.110 2 西班牙煤相的合成.110 2.1 新生代煤.111 2.2 中生代煤（白垩纪）.112 2.3 古生代（石炭纪）煤.114 参考文献： 119 致致 谢谢 122122 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 1 页 1 矿区概述及井田地质特征 1.1 矿区概述 1.1.1 地理位置与交通地理位置与交通 刘庄井田位于安徽省阜阳市颍上县北部，南距县城约 20 km，西至阜阳市 4

18、0 km 左 右。地理坐标介于东经 1160730“1162040“与北纬 324500“325115“之间。 井田内有简易公路多条，可达阜阳等地；井田外边东部有颍（上）利（辛）公路经 过，并有潘（集）谢（桥）公路相接。斜穿井田西南隅淮（南）阜（阳）铁路，经由 淮南和阜阳车站均可达全国各地。流经井田西南外缘的颍河常年通航，并可转接淮河水 运。交通方便（见图 1-1-1） 。 图图 1-1-1 交通位置示意图交通位置示意图 1.1.2 矿区气候条件矿区气候条件 该地区年均气温 15.115.1 ，两极气温分别为 41.415.1 和-21.715.1 ;全年一般春 季多为东南及东风，秋季多东南及

19、东北风，冬季多东北及西北风，风速一般为 2.83.6 m/s。平均 3 m/s；年均降雨量 926.33 mm，最大 1723.5 mm，语气多集中在 6、7、8 三个 月；学期一般在每年 11 月上旬至次年 3 月中旬，最大降雪量 16 cm；土壤的最大冻结深 度为 30 cm。 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 2 页 1.1.3 矿区的水文情况矿区的水文情况 济河自西北向东南流流经井田的东北部，至井田外的西淝河后汇入淮河，该河道宽 约 20 m，水深 1 m 左右，属排洪、灌溉的季节性河流。其最高洪水位+25.90 m，河堤标 高+27.40 m，区内无内涝现象。 1.2 井

20、田地质特征 1.2.1 煤系地层煤系地层 刘庄井田属于全隐蔽含煤区，钻探所及地层由老到新依次有寒武系、奥陶系、石炭 系、二叠系和第四系（见表 1-2-1） 。 表表 1-2-1 地层简表地层简表 地层 界系统组 揭露厚度（m）主要特征简述 全新统 （Q4） 2715-48.20黄色砂质粘土，夹粉、细砂层 上更新统 （Q3） 24.58-45.25 灰黄、锈黄色中、细砂层，间夹砂质 粘土 中更新统 (Q2) 0-419.00 上部为灰色粘土层，间夹细砂；中、 下部为中细砂，间夹粘土层 新生界 （Kz） 第四系 （Q） 下更新统 (Q1) 0-115.70 上部为灰色致密粘土；下部为由具椭 园状、

21、角砾状的紫红色石英砂岩组成 的碎石层 中生界 （Mz） 三叠系 （T） 最大 304.34以棕红、褐红和紫红色砂岩为主 石千峰组 （P22） 平均 125.00浅灰、紫红、灰绿等杂色泥岩和砂岩 上 统 （P2）上石盒子 组（P21） 平均 535.00 灰色泥岩和砂岩，含煤 1020 层， 可采 5 层 下石盒子 组（P12） 平均 109.00 灰色砂岩和泥岩，含煤 10 层，可采 7 层 二叠系 （P） 下 统 （P1）山西组 （P11） 平均 75.00 灰黑色、深灰色泥岩和砂岩，含 1 层可采煤层 石炭系 （C） 上 统 （C3） 太原组 （C3t） 平均 120.00 灰岩、泥岩和砂

22、岩相间，含煤 25 层，薄而不稳定，均不可采 奥陶系 （O） 中、下统 （O1+2） 最大 32.42 以厚层白云质灰岩为主，局部夹泥质 条带。 古生界 （Pz） 寒武系 （） 最大 666.80 以鲕状灰岩、结晶灰岩和白云质灰岩 为主，夹紫色泥岩和粉砂岩。 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 3 页 1.2.2 井田地质构造井田地质构造 本井田位于淮南复向斜中的次一级褶皱陈桥背斜之南翼，基岩由原地系统与推 覆体两部分组成。其中原地系统的总体形态为一轴向 NWW 的不对称向斜之西部转折端， 北翼地层走向近东西，倾角浅陡（10 20 ）深缓（3 5 ）；南翼地层比较平 缓，大部分为推覆

23、构造所切割，形态保存不完整；转折端部分则呈窄小的马鞍平台，其 两侧地层的走向呈相向凸出的弧形，分别向 NW 和 SE 两个方向倾斜。按构造形态及断层 分布情况，自西向东可分为 F12F14、F14F19 和 F19F5 三部分。推覆体为阜凤逆冲 断层的上盘，主要由寒武系和石炭、二叠系组成，该部分地层走向混乱，倾向多变，规 律性不明显。 精查地质资料和 F22F31 块段高分辨率三维地震资料表明：本井田共发现最大落差 大于等于 15 m 的断层 80 条，其中正断层 72 条，逆断层 8 条。此外，尚有落差小于 15 m 而大于等于 5 m 的断层 76 条。断层的展布方向以 NE 向为主，NW

24、W 向次之，NW 向 甚少。主要断层特征见表 1-2-2。 表表 1-2-2 主要断层特征表主要断层特征表 名称性质走向倾向 倾角（）落差 （m） 走向长度 （km） 查明程度备注 F19 正NENW38890170 7.4 查明 井田中部 大断层 F25 正NESE49830160 6.4 查明 井田中部 大断层 地系统的 F14F5 块段内共有断层 71 条，其中正断层 66 条，逆断层 5 条。按最大 落差大小区分，大于等于 100 m 的有 6 条，小于 100 m 而大于等于 50 m 的有 8 条，小于 50 m 而大于等于 30 m 的有 18 条，小于 30 m 而大于等于 1

25、5 m 的有 39 条。此外，尚有落 差小于 15 m 而大于等于 5 m 的断层若干条。本井田原地系统的次一级褶曲不甚发育，但 推覆体的煤系内却发育有两向两背的不对称紧密褶皱。 1.2.3 水文地质条件水文地质条件 本井田基岩为厚度介于 60550 m 的南薄北厚的第四系松散层所覆盖。按照沉积物 的组合特征，可将第四系大致分为 3 个含水层（组）、2 个隔水层（组）和 1 个碎石层。 其中中更新统孔隙含水组在井田中部与基岩直接接触，砂层平均厚度约 235 m，富水性中 等，为基岩含水层的主要补给水源。下更新统隔水组除在古地形隆起处缺失以外，大部 分分布稳定，平均厚度 40 m 左右，系其上、

26、下含水层（组）间的良好隔水层。底部的碎 石层因厚度小、富水性很弱，即使局部上覆中更新统孔隙含水组直接相连，也不致于对 矿井开采构成大的威胁。 二叠系砂岩裂隙发育不均，富水性弱，以储存量为主，补给水源贫乏，且在主要可 采煤层与粘土岩之间，多呈不稳定分布，在自然状态下，含水层之间无密切的水力联系。 若被断层切割或受采动影响而致水力均衡遭到破坏时，上、下含水层可能互相沟通，从 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 4 页 而导致局部砂岩裂隙水突溃现象的发生。 石炭系太原组灰岩岩溶裂隙含水组上部岩溶裂隙发育不均，富水性弱，具补给水源 贫乏的储存量消耗型特征，但因其水压较高，上距 1 煤层较近（

27、平均 15 m 左右），故在 开采 1 煤层时，若太灰的水头压力超过 1 煤层底板隔水层的抗压强度时，势必发生底板 突水事故。 本井田的断层破碎带多以泥质岩屑为主，且含砂岩碎块，钻探过程中未见含水和泥 浆漏失现象，正常情况下有一定的阻水作用。若受采动影响而致断层活化，很可能成为 矿井突水的主要途径。综上所述，本井田的第四系中更新统孔隙含水组、二叠系砂岩裂 隙含水组和石炭系太原组灰岩岩溶裂隙含水组对井下开采影响较大。但是，只要在可采 煤层的浅部留设适当高度的防水煤柱，第四系中更新统孔隙水一般不致于溃入矿坑而对 煤层的开采构成大的威胁。这样，二叠系砂岩裂隙含水组和石炭系太原组灰岩岩溶裂隙 含水组便

28、成为矿井开采的主要充水因素。因此，在正常情况下，17-14 煤层属裂隙类充 水矿床，水文地质条件简单；1 煤层属以岩溶裂隙底板进水为主类型充水矿床，水文地质 条件中等。 井田主要水文地质特征见表 1-2-3。 根据本井田的水文地质条件，运用比拟法和地下水动力学法预计的矿井涌水量为： 开采 17-14 煤层的正常涌水量为 550 m3/h，最大涌水量为 750 m3/h。开采 1 煤层时太灰 的正常突水量为 126 m3/h。 1.3 煤层特征 1.3.1 煤层煤层 本井田的煤系地层为石炭、二叠系，其中二叠系的山西组与上、下石盒子组为主要 含煤层段。井田内二叠系的含煤层段总厚度约为 719m，共

29、含煤 30 余层，煤层总厚度 32.82m，含煤系数为 4.6%。共有可采煤层 13 层，平均总厚度 27.58m；其中 13-1、11- 2、8、5 和 1 煤层为主要可采煤层，平均总厚度 18.51m，占可采煤层总厚度的 67.1%；17-1、16-1、11-1、9、7-2、6-1、5-1 和 4 煤层为次要可采煤层，平均总厚度 9.07m，占可采煤层总厚度的 32.9%。各可采煤层主要特征见表 1-3-1。 表表 1-3-1 可采煤层主要特征表可采煤层主要特征表 煤 层 纯煤厚 度(m) 最小 最大 平均 平均间距 （m） 顶板岩性底 板 岩 性 结 构 类 型 可 采 性 稳 定 性

30、备注 17-1 0.00 2.12 0.93 以泥岩、砂质泥 岩为主，尚有粉 砂岩和细砂岩 以泥岩、砂 质泥岩为主简单 部分 可采 不稳 定11.40 16-1 0.39 2.22 1.34 以泥岩、砂质泥 岩为主，尚有少 量砂岩 以泥岩、砂 质泥岩为主简单 大部 可采 较稳 定 88.20 13-1 2.41 5.73 70.00 以砂质泥岩、泥 岩为主、砂岩少 以砂质泥岩、 泥岩为主 简单 较复 全区 可采 稳定 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 5 页 4.24量杂 11-2 1.37 5.40 3.29 以砂质泥岩、泥 岩为主、砂岩少 量 以砂质泥岩， 泥岩为主， 砂岩少量

31、 简单 较复 杂 全区 可采 稳定 2.90 11-1 0.00 2.60 0.83 浅中部为泥岩、 砂质泥岩， 中深部为粉细砂 岩 以泥岩、砂 质泥岩为主， 偶见粉砂岩 简单 局部 可采 不稳 定 13 线以东全 部可采 66.90 9 0.00 1.69 0.63 以泥岩、砂质泥 岩为主，偶见粉 砂岩 以泥岩、砂 质泥岩为主单一 局部 可采 不稳 定 1531 线间 大部可 采11.80 8 0.96 4.45 2.54 以泥岩、砂质泥 岩为主、砂岩少 量 以泥岩、砂 质泥岩为主简单 全区 可采 稳定 5.40 7-2 0.00 1.92 0.75 以砂质泥岩、泥 岩为主 以砂质泥岩、 泥

32、岩为主简单 局部 可采 不稳 定 17 线以东大 部可采 26.60 6-1 0.00 3.86 1.48 以泥岩、砂质泥 岩为主，粉、细 砂岩少量 以砂质泥岩、 泥岩为主简单 大部 可采 较稳 定 10.80 5 0.00 7.70 4.24 以泥岩、砂质泥 岩为主，细砂岩 少量 以粉、细砂 岩为主，泥 岩少量 简单 大部 可采 区段 稳定 11 线以西全 部可采 2.20 5-1 0.55 3.00 1.51 以泥岩、砂质泥 岩为主，中、细 砂岩少量 以粉、细砂 岩为主简单 大部 可采 较稳 定 仅限于 17 线以东部 分5.40 4 0.00 3.27 1.51 多为泥岩、砂质 泥岩 多

33、为泥岩、 砂质泥岩简单 大部 可采 较稳 定 1 0.00 9.39 4.20 90.10以石英砂岩、中 细砂岩为主 泥岩和砂质 泥岩简单 部分 可采 区段 稳定 27 线以东大 部可采 1.3.2 煤质煤质 本井田的可采煤层主要属中灰、低硫特低硫、低磷特低磷、高挥发份、中等发 热量、具弱粘结性、高熔难熔灰分和富油高油的气煤，尚有极少量的 1/3 焦煤和 1/2 中粘煤。各煤层均难洗选。可作电力、配焦、化工、锅炉和生活用煤。 1.3.3 主要可采煤层顶、底板岩石力学特征主要可采煤层顶、底板岩石力学特征 本井田主要可采煤层的顶板，除 1 煤层以砂岩为主外，其余均以泥岩、砂质泥岩为 主，少量为砂岩

34、；其中泥岩的抗压强度较低，砂质泥岩稍高，砂岩比较高。不同的岩性 作为直接顶板的稳定性分类表明：泥岩属不稳定类，砂质泥岩属不稳定中等稳定类， 砂岩属中等稳定稳定类（见表 1-3-3） 。底板多为泥岩和砂质泥岩。由此可见，本井田主 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 6 页 要可采煤层除 1 煤层外，顶板岩石的工程地质条件均比较差，巷道支护和顶板管理较为 困难。望有关部门加强对井下岩体工程地质研究，确保矿井建设与生产的安全。 表表 1-3-3 主要可采煤层直接顶板稳定性分类主要可采煤层直接顶板稳定性分类 实测值直接顶板分类 煤层 岩性 抗压强度 （Mpa） 岩性厚度（m）稳定程度 泥岩

35、16.029. 3 泥 岩 0.289.43不稳定 砂质泥岩 0.537.17不稳定中等 13-1 砂质泥 岩 45.276. 2 泥岩、砂质泥岩为主 砂 岩 2.0中等稳定 泥岩8.8泥 岩 0.474.62不稳定 粉砂岩96.7砂质泥岩 0.387.37不稳定中等 11-2 石英砂 岩 101.012 5.5 泥岩、砂质泥岩为主 砂 岩 4.0 中等稳定（局部无 直接顶板） 泥岩2.3泥 岩 0.576.67不稳定 砂质泥 岩 49.5砂质泥岩 0.558.78不稳定中等 细砂岩96.4 8 石英砂 岩 149.121 4.8 泥岩、砂质泥岩为主 砂 岩 4.0 中等稳定（局部无 直接顶板

36、） 5泥岩 13.244. 3 泥岩为主泥 岩 0.434.47不稳定中等 砂质泥 岩 1.8 砂质泥岩 0.7012.55 不稳定 粉、细砂岩 0.996.81 中 等 砂质泥岩 0.352.61不稳定1 粉、细 砂岩 72.0石英砂岩为主 石英砂岩 2.0724.47 稳定坚硬（半数以 上无直接顶板 1.3.41.3.4 瓦斯瓦斯 本井田自基岩界面向下垂深平均约 210m 为瓦斯风化带与瓦斯带的分界面。从据各主 要可采煤层的瓦斯含量与煤层埋深之间的相关关系式计算的不同水平平均瓦斯含量来看， 13-1 和 5 煤层的瓦斯含量较大，11-2 和 8 煤层较小。各主要可采煤层分水平平均瓦斯含 量

37、及瓦斯梯度情况见表 1-3-4。 表表 1-2-5 各主要可采煤层分水平平均瓦斯含量表各主要可采煤层分水平平均瓦斯含量表 单位：单位：m3/t 煤层 水平（m） 13-111-2851 -5001.541.130.150.640.13 -6002.441.620.721.971.03 -7003.342.111.293.301.93 -8004.242.601.864.632.83 -9005.143.092.435.963.73 -10006.043.583.007.294.63 梯度（m/m3/t）11120417575111 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 7 页 2 井田

38、境界和储量 2.1 井田境界 2.1.1 井田范围井田范围 刘庄井田位于安徽省阜阳市颍上县的北部，南距颍上县城 20 km，西至阜阳市 40 km。 井田范围：东以 F31断层以东 200 m 到 700 m 为界；西以 F25断层为界；南自 13-1煤 层-1000 地板等高线的地面投影线，北至 1 煤层隐伏露头。东西走向长约 3.884.97 km， 南北宽 1.672.37 km，面积约 9.152 km2。 2.2 矿井工业储量 矿井工业储量是指在井田范围内，经地质勘探，煤层厚度和质量均合乎开采要求， 地质构造比较清楚。 根据已看勘探的煤种以气煤为主，本矿井设计对 13-1、11-2、

39、8、5 和 1 煤层进行开采 设计，其中 13-1、11-2、5 和 1 煤层为厚煤层，8 煤层为中厚煤层，顶板以砂岩泥岩、泥岩 为主、砂岩少量，底板以砂质泥岩、泥岩为主，顶底板比较稳定。 本次储量计算是在精查地质报告提供的 1：5000 煤层底板等高线图上计算的，储量 计算可靠。 根据煤炭工业设计规范 ，求得以下各储量类型的值： （1）矿井地质资源量 矿井地质资源量可由以下等式计算： （2-1）0.000001 z ZmF 式中：矿井地质资源量，Mt； z Z 煤层平均厚度，m；m 煤层底面面积，m3； F 煤容重，t/m3。1.37 t/m3 13-1、11-2、5 和 1 煤层平均煤厚

40、15.97 m，煤层底面面积 9.152/cos14=9.432 km2 ，计 算矿井地质资源量 将各参数代入（2-1）式中可得表，所以地质储量为： 0.000001 z ZmF =15.97*9.432*1.37=206.37 Mt 8 煤层煤厚 2.54 m，煤层底面面积 9.152/cos14=9.432 km2 ，计算矿井地质资源量 0.000001 z ZmF =2.54*9.432*1.37=32.82 Mt （2）矿井工业储量 根据钻孔布置，在矿井地质资源量中，60%探明的，30%控制的，10%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%的是经济的基础储量，30

41、%的是边际 经济的基础储量，则矿井工业资源/储量由式计算。 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 8 页 矿井工业储量可用下式计算： （2-2） 1111222 11222333gbbmm ZZZZZZk 式中 矿井工业资源/储量； g Z 探明的资源量中经济的基础储量； 111b Z 控制的资源量中经济的基础储量； 122b Z 探明的资源量中边际经济的基础储量； 2 11m Z 控制的资源量中经济的基础储量； 222m Z 推断的资源量； 333 Z 可信度系数，取 0.70.9。地质构造简单、煤层赋存稳定的矿井，值取 0.9；kk 地质构造复杂、煤层赋存较稳定的矿井，取 0.7。

42、该式取 0.8。k 13-1、11-2、5 和 1 煤层矿井工业储量为 206.37*60%*70%=86.68 Mt111 *60%*70% bz ZZ 206.37*30%*70%=43.34 Mt122 *30%*70% bz ZZ 206.37*60%*30%=37.15 Mt2 11 *60%*30% mz ZZ 206.37*30%*30%=18.57 Mt222 *30%*30% mz ZZ 206.37*10%*0.8=16.51 Mt 333 *10%* z ZkZk 因此将各数代入式 2-2 得：202.24（Mt） g Z 8 煤层矿井工业储量为 32.82*60%*70

43、%=13.78 Mt111 *60%*70% bz ZZ 32.82*30%*70%=6.89 Mt122 *30%*70% bz ZZ 32.82*60%*30%=5.91 Mt2 11 *60%*30% mz ZZ 32.82*30%*30%=2.95 Mt222 *30%*30% mz ZZ 32.82*10%*0.8=2.63 Mt333 *10%* z ZkZk 因此将各数代入式 2-2 得：32.16（Mt） g Z 2.3 矿井可采储量 计算可采储量时，必须考虑以下煤柱的损失 1） 工业广场保护煤柱； 2） 井田边界煤柱损失； 3） 采煤方法所产生煤柱损失和断层煤柱损失； 4）

44、建筑物、河流、铁路等压煤损失； 5） 其它各种损失。 2.3.1 各种煤柱损失计算各种煤柱损失计算 1）工业广场煤柱损失见表 2-1 所示。 表表 2-1 工工 业业 场场 地地 占占 地地 面面 积积 指指 标标 井 型/万 t/a占地面积指标/公顷/10 万 t 240 及以上1.0 1201801.2 45901.5 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 9 页 9301.8 本矿井设计年生产能力为 150 万 t/a，按煤矿设计工业规范 ，本设计工业广场占 地面积为 151.218104 m2，长、宽分别为 400 m、450 m，工业广场布置在井田的中 央位置。该处表土层厚度

45、为 135 m。主井、副井、地面建筑物均在工业广场内。工业广场 按大型矿井级保护，留围护带宽度为 15 m。 本矿井的地质条件及冲积层和基岩层移动角见表 2-2 及 2-3。 表表 2-2 13-1、11-2、5 和和 1 煤层煤层 广场中心深度/m 煤层倾角 / 煤层厚度/m 冲积层厚度 /m / +301415.9713545757565 表表 2-3 8 煤层煤层 广场中心深度/m 煤层倾角 / 煤层厚度/m 冲积层厚度 /m / +30142.5413545757565 根据垂直剖面法所作的工业广场保护煤柱的尺寸计算如图 2-1 所示 图图 2-1 工业广场保护煤柱工业广场保护煤柱 保

46、护煤柱的水平面积： S1=梯形面积=1/2(上宽+下宽) 高 (2.2) 1.05 km2 则 13-1、11-2、5 和 1 煤层工业广场压煤为 Q1= S1Mr/cos1.0515.971.37/cos14=19.17 Mt 8 煤层工业广场压煤为 Q1= S1Mr/cos1.052.541.37/cos14=3.05 Mt 2）井田边界和断层煤柱损失 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 10 页 井田边界和断层都留设 30 m 煤柱，经测量共长 22.68 km 则 13-1、11-2、5 和 1 煤层井田边界和断层煤柱为 Q2=22.68*0.03*15.97*1.37/co

47、s14 =15.34 Mt 8 煤层井田边界和断层煤柱为 Q2=22.68*0.03*2.54*1.37/cos14 =2.44 Mt 2.3.2 井田的可采储量井田的可采储量 井田的可采储量 Z 按下式计算： Z=(QP)C (2.3) 式中：Q矿井工业储量， P各种永久煤柱的储量之和， Mt C采区回采率，厚煤层不低于 0.75；中厚煤层不低于 0.80。薄煤层不低于 0.85。 则 13-1、11-2、5 和 1 煤层可采储量为： Z=(QP)C=（202.2415.34-19.17）0.75=125.8 Mt 8 煤层可采储量为： Z=(QP)C=（32.162.44-3.05）0.8

48、=21.34 Mt 由此可得本矿井的可采储量为 147.14 Mt。 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 11 页 3 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 按照煤炭工业矿井设计规范中规定，参考关于煤矿设计规范中若干条文修改 的说明 ，确定本矿井设计生产能力按年工作日 330 天计算，四六制作业（三班生产，一 班检修） ，每日三班出煤，净提升时间为 16 小时。 3.2 矿井设计生产能力及服务年限 3.2.1 矿井设计生产能力矿井设计生产能力 因为本井田设计丰富，主采煤层赋存条件简单，比较合适布置大型矿井，经校核后 确定本矿井的设计生产能力为 150 Mt/a。 3.2.2 井型校核井型校核 下面通过对设计煤层开采能力、辅助生产能力、