钱营孜煤矿15Mta新井设计综采工作面矸石充填技术初探

1、中 国 矿 业 大 学本科生毕业设计姓 名： 学 号： 学 院： 矿业工程学院 专 业： 采矿工程 设计题目： 钱营孜煤矿1.5 Mt/a新井设计 专 题： 综采工作面矸石充填技术初探 指导教师： 职 称： 副 教 授 2012年6月 徐州中国矿业大学毕业设计任务书学院 矿业工程学院 专业年级 采矿工程2008级 学生姓名 窦宏忠 任务下达日期：2012年1月8日毕业设计日期：2012年3月12日 至 2012年6月8日毕业设计题目： 钱营孜煤矿1.5 Mt/a新井设计毕业设计专题题目： 综采工作面矸石充填技术初探毕业设计主要内容和要求：以实习矿井钱营孜煤矿条件为基础，完成钱营孜煤矿1.5Mt

2、/a新井设计。主要内容包括：矿井概况、矿井工作制度及设计生产能力、井田开拓、首采区设计、采煤方法、矿井通风系统、矿井运输提升等。结合煤矿生产前沿情况，撰写一篇关于综采工作面矸石充填技术的专题论文。完成2008年矿山技术上与采矿有关的科技论文翻译一篇，题目为“Recent Developments and Practices to Control Fire in Underground Coal Mines”，论文10257字符。院长签字： 指导教师签字：目 录1 矿区概述及井田地质特征11.1矿区概述11.1.1 矿区地理位置11.1.2 矿区气候条件11.2 井田地质特征11.2.1 煤系地

3、层21.2.2 水文地质特征41.3 煤层特征51.3.1 可采煤层51.3.2 煤的特征62 井田境界与储量122.1井田境界122.2矿井地质储量122.3矿井地质储量计算122.4 矿井可采储量142.5工业广场煤柱143 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限173.1矿井工作制度173.2矿井设计生产能力及服务年限17确定依据17矿井设计生产能力17矿井服务年限17井型校核184 井田开拓194.1井田开拓的基本问题194.1.1 井筒形式的确定194.1.2 井筒位置的确定采（带）区划分214.1.3 工业场地的位置214.1.4 开采水平的确定224.1.5 矿井开拓方案比较224

4、.2 矿井基本巷道26井筒26开拓巷道26井底车场及硐室265 准备方式采区巷道布置345.1煤层地质特征34采区位置34采区煤层特征34煤层顶底板岩石构造情况34水文地质34地质构造345.2采区巷道布置及生产系统34采区范围及区段划分34煤柱尺寸的确定34采煤方法及首采工作面工作面长度的确定35确定采区各种巷道的尺寸、支护方式35采区巷道的联络方式35采区接替顺序35采区生产系统35采区内巷道掘进方法36采区生产能力及采出率365.3采区车场选型设计386 采煤方法396.1采煤工艺方式39采区煤层特征及地质条件39确定采煤工艺方式39回采工作面参数39回采工艺及工作面设备选型39采煤工作

5、面支护方式42端头支护及超前支护方式44各工艺过程注意事项45采煤工作面正规循环作业466.2回采巷道布置48回采巷道布置方式48回采巷道参数487 井下运输517.1概述51井下运输设计的原始条件与数据51运输距离和货载量51井下运输系统517.2采区运输设备选型52设备选型原则52采区运输设备的选型及能力验算527.3大巷运输设备选型54运煤设备54辅助运输设备选择548 矿井提升568.1矿井提升概述568.2主副井提升56主井提升56副井提升579 矿井通风及安全599.1矿井地质、开拓、开采概况59矿井地质概况59开拓方式59开采方法59变电所、充电硐室、火药库59工作制、人数599

6、.2矿井通风系统的确定59矿井通风系统的基本要求59矿井通风方式的选择60矿井通风方法的选择60采区通风系统的要求61工作面通风方式的确定61回采工作面进回风巷道的布置629.3矿井风量计算62矿井风量计算方法概述62回采工作面风量计算63掘进工作面风量计算65硐室需要风量的计算65其他巷道所需风量65矿井总风量计算66风量分配669.4矿井通风阻力67确定矿井通风容易时期和困难时期67矿井通风容易时期和困难时期的最大阻力路线69矿井通风阻力计算69矿井通风总阻力69矿井总风阻及总等积孔709.5矿井通风设备选型71通风机选择的基本原则71通风机风压的确定72电动机选型74矿井主要通风设备的要

7、求76对反风装置及风硐的要求769.6特殊灾害的预防措施76预防瓦斯和煤尘爆炸的措施76预防井下火灾的措施77防水措施7710 设计矿井基本技术经济指标78参考文献79综采工作面矸石充填技术初探801引言802长壁工作面矸石充填工作原理简介822.1长壁综采工作面矸石充填工作原理简述82长壁普采或炮采矸石充填工作原理简介822.1.2 长壁工作面采空区矸石充填效果分析832.1.3 矸石充填体的有效充填厚度852.1.4 长壁工作面矸石充填的等效采厚852.2 长壁综采工作面矸石充填开采覆岩破坏高度控制效果分析852.3 长壁综采工作面矸石充填开采地表沉陷控制效果分析862.4 结论873工作

8、面充填开采的充填比与充填效应分析873.1充填比的确定873.2 工作面充填开采的数值模拟893.21 RFAP的基本原理893.2.2 数值模型的建立及参数确定893.3 结论924 综采工作面矸石充填技术分析924.1 充填系统924.2.充填效果分析954.3 结论965 结论96参考文献96英文原文97中文译文102致 谢1061 矿区概述及井田地质特征1.1矿区概述1.1.1 矿区地理位置井田位于宿州市西南，其中心位置距宿州市约15km，行政区划隶属宿州市和淮北市濉溪县。地理坐标：东径116°5100117°0000；北纬33°270033°3

9、230。勘查区范围：东起双堆断层，西至南坪断层，南以27勘探线和F22断层为界，北至32煤层-1200m等高线地面投影线。勘查许可证号为3400000520045，勘查登记范围见表1.1,勘查登记面积为74.15km2。区内有南坪集至宿州市的公路和四通八达的支线与任楼、许疃、临涣、童亭、桃园等矿井相连。青疃芦岭矿区铁路支线从勘查区南部由西向东穿过，向东与京沪线、向西与濉阜线沟通。合徐高速公路从勘查区东北部穿过，交通十分便利。见图1.1。1.1.2 矿区气候条件本区属季风暖温带半湿润性气候，年平均降水量850mm左右，年最小降水量为520mm，雨量多集中在七、八两个月；年平均气温1415，最高气

10、温40.2,最低-14；春秋季多东北风，夏季多东南风，冬季多西北风。图1-1 矿区地理位置1.2 井田地质特征井田位于淮北煤田南部中段，处于北东向的南坪断层、双堆断层所夹持的断块内。区内总体构造形态为一较宽缓向南仰起的向斜，并被一系列北东向断层切割。断层较发育，共查出断层45条，其中正断层26条，逆断层18条，滑覆断层1条，断层走向以北东向为主，少数近南北向及北西向。1.2.1 煤系地层井田内地层自下而上划分为奥陶系、石炭系、二叠系、第三系和第四系，简述如下：奥陶系（O）分布于本区双堆断层之东，邻区钻孔零星揭露，揭露厚度20.56m，为厚层状、灰褐色的白云质灰岩，溶洞发育。 石炭系（C）自下而

11、上划分为本溪组和太原组。中统本溪组(C2b)本区未揭露，据区域资料本组地层厚857.4m，为浅灰色夹紫斑含鲕粒铝质泥岩,间夹薄层灰岩.与下伏奥陶系呈假整合接触。 上统太原组（C3t）本区未完全揭露，361孔揭露厚度115m，为灰岩、碎屑岩和薄煤层组成。据邻区祁南井田综合资料，本组厚133m，岩性由灰岩、细砂岩、粉砂岩、泥岩及薄煤层组成，夹灰岩814层,一般1112层，其中三、四、十二灰三层较厚。五灰十一灰可合并。灰岩多分布于本组上、下部位，各层灰岩具细晶粗晶结构，局部层段含燧石结核。与下伏本溪组整合接触。粉砂岩为灰深灰色，间夹砂质条带。泥岩为深灰黑色，质细均一，含黄铁矿结核。砂岩为灰浅灰色，微

12、带绿色，细砂岩成分以石英、长石为主，钙泥质胶结，性疏松，具不清晰缓波状层理。二叠系（P）区内揭露厚度1266.80m，为二叠系下统及上统一部分，自下而上划分为山西组、下石盒子组、上石盒子组。下统山西组（P1S）底界为太原组一灰之顶，顶界为骆驼钵砂岩之底，厚度为88.50145.50m，平均111.20m。岩性组合为砂岩、砂泥岩互层、粉砂岩、泥岩和煤层，含10、11两个煤层（组），其中11煤层发育不好，10煤层发育稍好，为局部可采煤层。与下伏太原组整合接触。上段10煤层以上，以浅灰灰白色细中粒砂岩、粉砂岩为主夹泥岩。近10煤层常为石英砂岩，含长石较多，且含泥质包体。中段1011煤层间，由浅灰白色

13、细砂岩和深灰色粉砂岩泥岩条带呈互层状组成，俗称“叶片状砂岩”。下段11煤层以下，以深灰黑灰色粉砂岩为主夹泥岩组成，粉砂岩中含细砂条带线理，显示水平层理，底部为黑灰色泥岩。下统下石盒子组（P1XS）底界为骆驼钵砂岩之底，顶界为K3砂岩之底，厚224.00306.50m，平均265.60m。岩性组合为砂岩、粉砂岩、泥岩、铝质泥岩和煤层。含4、5、6、7、8等5个煤层（组），含煤1019层，平均厚约13.57m。其中51、52、53、62、72、82为可采煤层。上部砂岩较发育，中下部煤层发育，为二叠系主要含煤段。4煤上泥岩具少量紫斑，4、5煤附近泥岩常含菱铁鲕粒和结核。7、8煤组间砂岩水平层理发育，

14、底部铝质泥岩和骆驼钵砂岩为区域性标志层。与下伏山西组整合接触。上统上石盒子组（P2SS）底界为K3砂岩之底，顶界为平顶山砂岩之底，厚约900余米，区内揭露厚度890m，上部1煤至平顶山砂岩无系统揭露。岩性组合为杂色泥岩、粉砂岩、砂岩和煤层。含1、2、3三个煤组，含煤415层，平均厚度约7.83m，其中32煤为可采煤层。1、2煤组偶有可采点，但灰份高，煤质差。上部（1煤上）岩层色杂，多紫色、灰绿色，由上而下杂色渐少。底部K3砂岩是良好的标志层。与下伏下石盒子组整合接触。上统石千峰组(P2Sh)区内未揭露，据邻区资料，厚度大于200m,岩性为一套陆相砖红色、紫红色砂岩，砂砾岩间夹浅猪肝色、灰绿色花

15、斑状砂质泥岩、粉砂岩。与下伏上石盒子组整合接触。下第三系（E）主要分布在本区西部及外围，揭露厚度300.26m。其岩性以紫红色砂砾岩和粉砂岩为主。与下伏地层不整合接触。上第三系揭露有中新统、上新统，两极厚度52.30236.80m，平均157.12m。中新统：与下伏地层呈不整合接触，厚度在0109.20m，平均厚60.29m，根据岩性特征，一般分为上、下两段。下段：厚度024.55m，平均6.69m，局部缺失，岩性较复杂，一般由土黄色、灰黄色和杂色含泥质中细砂、砂砾、砾石及粘土砾石组成，局部呈半固结状。上段：厚度084.65m，平均厚度为53.60m，在296、806和696三孔缺失，上中部为

16、灰绿色粘土和砂质粘土组成，下部为砂质粘土、钙质粘土和少量泥灰岩组成。局部夹23层粉砂或细砂、粘土质砂，可塑性强，具膨胀性，少数泥灰岩具溶蚀现象。上新统：厚度在52.30127.60m，平均厚度为96.83m，可分为上、下两段。下段：两极厚度42.3098.35m，平均厚78.96m，岩性以浅棕红、棕褐色及灰绿色中、细、粉砂为主，夹34层粘土或砂质粘土，上部砂层一般纯含泥质少，而下部则含泥质多。在顶部夹有12层细砂岩（盘）。上段：两极厚度10.0029.25m，平均17.88m，岩性由灰黄色、棕红色及灰绿色的粘土或砂质粘土为主，间夹13层薄层透镜状粉砂、细砂等，粘土可塑性强，分布稳定，顶部有一层

17、砂质粘土，富含钙质和黑色铁锰质结核，为一沉积间断的古土壤层，是第三、四系的分界线。第四系:两极厚度为49.2087.35m，平均厚67.46m。更新统：两极厚度2149.70m，平均厚34.72m，可分为上、下两段。下段：两极厚度11.5026.20m，平均厚度19.12m，岩性以灰黄色、棕黄色细砂、粉砂及粘土质砂为主，夹12层粘土或砂质粘土，含有铁锰质及钙质结核。上段：两极厚度9.5023.50m，平均厚度15.60m，岩性以灰黄色、褐黄色粘土及砂质粘土组成，夹12层粉砂或粘土质砂，一般含较多钙质及铁锰质结核。全新统：两极厚度为28.2037.65m，平均厚度32.74m，岩性主要为灰黄色、

18、黄褐色的粉砂、粘土质砂及砂质粘土、粘土组成，一般具二元结构，由粉砂与粘土组成23个韵律层，上部0.50m为耕植土，在深度35m处富含砂礓结核，底部普遍发育有一层12m的砂质粘土，富含大量有机质，并保存有大量蚌、螺化石及碎片，并含有钙质结核，是全新统与下伏更新统分界的标志。1.2.2 水文地质特征该区新生界松散层的沉积厚度受古地形控制，厚度变化大，除少数基岩裸露区外，厚度为40500m，其变化规律是自北向南、自东向西逐渐增厚，从地层剖面上可划分为四个含水层（组）和三个隔水层（组）（局部地区缺失四含、三含或三隔）。 二叠系含煤地层根据主采煤层的赋存层位，一般分为三个砂岩裂隙含水层（段）和四个隔水层

19、（段）。 石炭系太原组和奥陶系两个石灰岩岩溶裂隙含水层（段）。a. 含水层（组、段）水文地质特征根据区域地层岩石的含水条件、含水赋存空间分布，可划分为新生界松散层孔隙含水层（组）、二叠系主采煤层砂岩裂隙含水层（段）和太原组及奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层（段），其主要水文地质特征见表6.1。b. 隔水层（组、段）的水文地质特征a) 新生界松散层隔水层（组）除第四含水层（段）直接覆盖在煤系之上外，新生界第一、二、三含水层（组）之间分别对应有第一、二、三隔水层（组）分布。它们主要由粘土、砂质粘土及钙质粘土组成，厚度10158m，分布稳定，粘土塑性指数为1938，隔水性能较好，尤其是第三隔水层（组），以

20、灰绿色粘土为主，单层厚度大，可塑性强，塑性指数2138，膨胀量近13.7%，隔水性能良好，是区域内重要的隔水层（组）。表1-1 区域含水层（组、段）主要水文地质特征表含 水 层(组、段)名称厚 度(m)q(l/s.m)K(m/d)富水性水 质 类 型新生界一含15-30中等强HCO3-Na.Mg新生界二含10-600.1-3中等强HCO3-Na.Ca新生界三含20-80中等-强新生界四含0-57弱强3-4煤间砂岩(K3)含水层20-60弱-中等7-8煤砂岩含水层20-40弱-中等SO4-Ca.Na10煤上下砂岩含水层25-40弱-中等HCO3.Cl-NaHCO3-Na太原组灰岩含 水 层47-

21、135弱强奥陶系灰岩含 水 层约500强HCO3-Ca.Mgb） 二叠系隔水层（段）主要由泥岩及粉砂岩组成，对应各主采煤层砂岩裂隙含水层（段），划分为四个隔水层（段）：12煤隔水层段、46煤隔水层段、8煤下铝质泥岩隔水层段和10煤下海相泥岩隔水层段，它们的隔水性能一般较好。矿井涌水量利用地下水动力学法预算矿井正常涌水量为450m3/h；比拟法预算矿井正常涌水量为434m3/h，最大涌水量为885m3/h。矿井涌水量计算公式和参数选择合理，两种方法预算正常涌水量结果近似，符合本井田水文地质条件和实际水文地质资料反映的规律，建议采用比拟法预算的矿井正常涌水量434m3/h和最大涌水量885m3/h

22、，可供矿井选择排水设备设计时利用。1.3 煤层特征1.3.1 可采煤层 32煤层：位于上石盒子组下部，上与2号煤层平均间距116.5m，煤层厚0.588.22m，平均煤厚3.2m。煤层厚度除个别点较薄或不可采（358孔）外，一般见煤点的厚度均在23m以上。煤层含煤面积49.61km2，可采面积49.55km2，可采系数达99.9%。为全区可采的较稳定的主要可采煤层。煤层结构较复杂,具夹矸,116个可采见煤点中夹矸一层的有49个点，2层的有29个点，3层以上有16个点。夹矸以泥岩和炭质泥岩为主,少数为含炭泥岩。顶板、底板岩性以泥岩为主，次为粉砂岩和细砂岩。为全区可采的较稳定的主要可采煤层。 82

23、煤层：位于下石盒子组下部，上与72煤层平均间距28.12m。煤层厚05.46m，平均厚1.78m。96个钻孔穿过点中，无岩浆侵入的正常见煤点62个，其中不可采或尖灭点9个，在井田F17断层以东深部、271、2710、324孔等处形成不可采区。岩浆侵入点32个，其中不可采点9个，吞蚀点1个，在井田F22断层以东浅部，F22F30断层间中部形成大面积岩浆侵蚀不可采区，另有341、349孔等零星岩浆侵蚀不可采区，该煤层分布面积42.44km2，其中可采面积24.69km2，可采系数58.2%，区内煤层大部可采，为较稳定煤层 (见图4.6)。煤层结构简单，少数点有一层夹矸，岩性为炭质泥岩，顶板为细砂岩

24、、粉砂岩及泥岩，底板为泥岩及粉砂岩。1.3.2 煤的特征煤类分布本区煤类总体以气煤、1/3焦煤为主，又有少量的不粘煤、贫煤、焦煤、弱粘煤。在勘探区内，32煤层全区为QM。82煤层受岩浆岩侵入影响较小，全区以1/3JM为主。化学性质区内各煤层主要煤质指标见表1.2。表1-2 各可采煤层主要煤质指标汇总表 煤层指标3251525362728210最小-最大最小-最大最小-最大最小-最大最小-最大最小-最大最小-最大最小-最大平均(点数)平均(点数)平均(点数)平均(点数)平均(点数)平均(点数)平均(点数)平均(点数)Mad (%)原煤1.32(106)1.28(61)1.32(55)1.39(3

25、2)1.32(51)1.39(45)1.33(63)1.35(21)Ad (%)原煤27.85(106)27.31(60)26.95(54)28.89(32)27.66(51)24.95(45)23.88(62)18.37(21)标准差5.4195.8326.4167.0927.1776.4206.6766.796浮煤9.84(106)10.28(62)9.84(56)10.24(33)10.13(55)9.21(46)9.43(64)8.67(21)Vdaf (%)原煤38.86(105)36.96(60)36.93(54)36.89(32)31.76(51)26.92(45)31.84(6

26、2)33.12(21)浮煤38.60(106)36.26(62)36.69(55)36.02(33)30.86(55)27.91(46)31.09(64)32.59(21)St,d (%)原煤1.05(105)0.37(64)0.42(55)0.40(33)0.44(58)0.44(47)0.61(65)0.42(21)标准差0.4230.3020.4080.2410.2250.2260.3860.290浮煤0.89(99)0.39(57)0.42(49)0.45(31)0.47(51)0.44(42)0.57(58)0.41(18)换算后St,d(%)原煤1.03(103)0.37(60)0

27、.41(53)0.42(32)0.44(49)0.39(44)0.57(60)0.38(19)Pd (%)原煤0.007(103)0.011(63)0.009(55)0.011(33)0.010(53)0.020(46)0.010(65)0.008(22)Cld (%)原煤0.011(96)0.011(58)0.016(50)0.018(31)0.015(52)0.022(42)0.014(59)0.013(18)Asd (ppm)原煤5.6(98)2.5(59)3.4(50)1.9(30)2.9(53)1.9(43)3.0(60)1.8(18)Qb,d(MJ/Kg)原煤24.55(106)2

28、4.69(60)25.05(54)23.88(32)24.47(50)25.87(45)26.21(62)28.67(21)Qgr,d(MJ/Kg)原煤24.42(103)24.62(60)24.95(53)23.81(32)24.39(50)25.79(45)26.02(60)28.66(19)中热值煤中热值煤中热值煤中热值煤中热值煤高热值煤高热值煤高热值煤Cdaf(%)浮煤85.28(39)84.69(26)84.30(24)85.09(19)86.20(28)87.72(23)87.10(33)86.31(12)GRI浮煤80.4(104)73.0(62)78.4(56)74.6(33)

29、53.9(54)47.0(46)66.0(63)82.1(21)Y(mm)浮煤15.2(97)15.2(45)15.2(40)14.5(22)13.2(37)12.2(34)13.8(46)18.4(19)Tar,ad (%)原煤11.01(34)8.84(27)9.34(20)9.76(6)6.46(22)5.42(12)8.37(25)6.59(9)ST()原煤>1291->15001260->15001330->15001320->15001300->15001060->15001170->15001310->1500>1400

30、(47)>1408(39)>1421(33)>1427(16)>1419(37)>1390(24)>1402(39)>1420(12)煤类QM(95)1/3JM(8)FM(1) SM(1)QM(28)1/2ZN(4)1/3JM(27)BN(1)CY(1)RN(2)1/3JM(30)QM(25)BN(1)RN(1)1/3JM(18)QM(13)RN(2)1/3JM(23)QM(13) 1/2ZN(2)BN(4)PM(6)PS(1)RN(6)WY(1)1/3JM(12)1/2ZN(2)QM(9)FM(1) BN(3)JM(4)PM(10)RN(7)TR(3

31、9)1/3JM(34)1/2ZN(3)QM(10)BN(5)JM(4)PM(1)RN(6)TR(13)WY(1)1/3JM(9)QM(4)FM(2)JM(4)PM(1)TR(3)a.原煤水分（Mad）：各可采煤层原煤空气干燥基水分平均在1.28-1.39%之间，以51煤层较低，53、72煤层较高，但变化不甚明显。b.灰分（Ad） 原煤灰分：区内各可采煤层原煤干燥基灰分平均值在18.3728.89%之间，53煤层较高，10煤层较低，均属中灰煤。c.浮煤挥发分（Vdaf）各可采煤层浮煤干燥无灰基挥发分平均值在27.9138.60%之间，以32煤层较高，72煤层较低。72煤属中等挥发分煤，32煤属高

32、挥发分煤，其余煤层均属中高挥发分煤。各可采煤层原煤挥发分平均值在26.9238.86%之间。除72煤因受岩浆岩侵入影响较大，原煤挥发分比浮煤挥发分略低外，其余煤层原煤挥发分都比浮煤挥发分略高。有害元素全硫（St.d）：各可采煤层原煤干燥基全硫平均值在0.371.05%之间，通过与各煤层干燥基高位发热量换算后所得的原煤干燥基全硫平均值在0.371.03%之间，32煤属中硫煤，82煤为低硫煤，其余煤层均属特低硫煤。32煤层硫分相比其它煤层略有偏高，主要是其中的硫化铁硫含量相对较高所致。从各煤层硫分分布频率直方图中可看出：32煤层以中硫煤为主，次为低硫煤，少量中高硫煤和特低硫煤；51煤层以特低硫煤为

33、主，少量低硫煤和中高硫煤，52、82煤层以特低硫煤为主，少量低硫、中硫和中高硫煤，53、62、72、10煤层以特低硫煤为主，少量中硫煤和低硫煤。1.3.2.4 工艺性能各可采煤层原煤发热量值见表5.3。区内各可采煤层原煤干燥基弹发热量平均值在23.8828.67MJ/Kg之间，由原煤干燥基弹筒发热量求出各煤层原煤干燥基高位发热量，其平均值在23.8128.66MJ/Kg之间，32、51、52、53、62煤层为中热值煤，72、82、10煤层为高热值煤。粘结性和结焦性粘结指数（GR.I）：各煤层粘结指数平均值在47.082.1之间，62、72煤层属中粘结性煤，其余煤层均属强粘结性煤。胶质层最大厚度

34、（Y）：各煤层胶质层最大厚度平均值在之间，均属中等结焦性煤，焦块特征为部熔完全熔合状态。综合以上本区瓦斯资料，再结合邻区任楼及祁东矿井的瓦斯资料，认为本区瓦斯在-600m以浅含量较低，而-600m以深瓦斯含量相对较高，且在F22断层与F17断层之间的夹块内及F22以西局部块段具有富集的可能。因此在开采中应予以充分重视，特别是在压性断层附近及少数高瓦斯区要注意防止瓦斯突出现象。煤尘与自燃性本区煤层煤尘爆炸危险性试验成果见表1.3。表1-3 煤尘爆炸性试验成果表煤层孔号火焰长度(mm)岩粉量(%)爆炸危险3268430-4035有296有火75-80有29-304>40075有346有火35

35、有5125630075有29-30412070有364有火25-30有5229-30430075有53346有火55-60有6229-30412075有722564065有29-3041535有364有火55-60有82346有火40-50有364有火55-60有10346有火85-90有从表中可看出，区内各可采煤层火焰长度在40300mm之间或显示有火，岩粉量最大可达90%,因此本区各可采煤层均有煤尘爆炸危险性。 煤的自燃本区煤层自燃趋势试验成果见表1.4从表中可看出，各煤层自燃倾向等级为：32、51煤层为不自燃很易自燃，52、10煤层为不自燃，53煤层为不易自燃易自燃，62煤层为不自燃很易

36、自燃，72、82煤层为不自燃易自燃。表1-4 煤的自燃趋势实验成果一览表煤层孔号燃 点 自燃倾向等级煤层孔号燃 点 自燃倾向等级原样氧化样还原样t原样氧化样还原样t3227129829532429易自燃6225636032237856很易自燃2963303293323不自燃29-30436032237856很易自燃30330529831416不易自燃35538236739629不易自燃80337736738316不自燃7225634132537146易自燃80136331637155很易自燃29-30438437641842不易自燃80136532636943易自燃35539138041838

37、不易自燃80136131536752很易自燃3643383353405不自燃80136231736952很易自燃8225633932637246易自燃3463303273336不自燃29-30436335037222不易自燃5129-30435731637862很易自燃3463413373447不自燃36433032633610不自燃35535233237846易自燃8043583543628不自燃3643363343395不自燃5229-30436635637216不自燃8043553503599不自燃5334633031933213不易自燃1080435835236210不自燃355334

38、32438763易自燃3463313293345不自燃煤的可磨性本报告对区内各煤层做了可磨性测定，测试结果见表1.5，可磨性系数在65142之间，均为易破碎煤。表1-5 煤的可磨性试验成果汇总表煤层孔号可磨性系数备注32298117易破碎355108易破碎5129890易破碎5229892易破碎53355108易破碎62298100易破碎35578易破碎72281142易破碎355123易破碎8229891易破碎355118易破碎1029892易破碎无名298120易破碎355104易破碎矿床工程地质类型煤矿床是以碎屑岩组为主的坚硬半坚硬层状岩类矿床，煤系地层岩性大多胶结良好。煤层直接顶、底板

39、以泥岩为主，特别是顶底板为炭质泥岩、含炭泥岩，厚度小，岩石办学指标相对较低，多属软岩，稳定性差。粉砂岩和砂泥岩互层属中等坚硬岩类，细砂岩、中砂岩胶结良好，岩石坚硬致密，抗压强度高，稳定性好，工程地质条件良好。矿床浅部基岩风化带岩芯不完整，断层带岩石破碎，均属软弱结构面。综上所述，本井田矿床工程地质条件为中等类型。瓦斯情况可采煤层瓦斯甲烷成分最高达96.36%，瓦斯含量最高达24.79m3/t·燃（32煤）。瓦斯含量随着煤层埋深的增加，其瓦斯含量有逐渐增大的趋势，煤层埋深-600m水平以上瓦斯平均含量均小于2.5 m3/t·燃，而-600m水平以下瓦斯含量较高。2 井田境界与

40、储量2.1井田境界 井田位于宿州市西南，其中心位置距宿州市约15km，行政区划隶属宿州市和淮北市濉溪县。地理坐标：东径116°5100117°0000；北纬33°270033°3230。勘查区范围：东起双堆断层，西至南坪断层，南以27勘探线和F22断层为界，北至32煤层-1200m等高线地面投影线。勘查许可证号为3400000520045，勘查登记范围见表1.1,勘查登记面积为74.15km2。2.2矿井地质储量储量计算基础（1）根据本矿的井田地质勘探报告提供的煤层储量计算图计算；（2）根据煤炭资源地质勘探规范和煤炭工业技术政策规定：煤层最低可采厚度为0

41、.70m，原煤灰分40%；（3）依据国务院过函（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的储量；（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，煤层产状平缓，勘探工程分布比较均匀，采用地质块段的算术平均法。2.3矿井地质储量计算矿井可采煤层为32#煤、82#煤。由于矿井井田形状规整，本区矿井储量采用网格法，将井田分为A、B、C三个块段（根据等高线疏密程

42、度划分面积小块）具体分块情况见图2-3-1井田地质储量计算面积划分示意图，根据每个面积小块的等高线水平间距和高差计算出面积小块的煤层倾角，用CAD命令计算面积小块的水平面积，由此可计算得出每个块段的不同储量，矿井地质总储量即为各块段储量相加之和。图2-1 块段划分示意图再根据： （2-1）式中Z矿井地质储量，tS 井田块段面积，m2m煤层平均厚度 煤层的容重，1.4 t/m3 各块段煤层的倾角由式2-2及矿井块段划分图，得各块段地质储量计算见下表2-1：表2-1 矿井地质储量计算表块段名称倾角/°面积/km2煤层厚度/m储量核算/Mt3282A15.87.4763.21.7854.1

43、7B11.518.253.21.78129.85C12.97.2253.21.7851.67总计235.69则矿井地质储量Z=235.69 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%的是边际经济的基础储量，则矿井工业资源/储量由式计算。矿井工业储量可用下式计算： （2-2）式中 矿井工业资源/储量； 探明的资源量中经济的基础储量； 控制的资源量中经济的基础储量； 探明的资源量中边际经济的基础储量； 控制的资源量中经济的基础储量； 推断的资源量； 可信度系数，取0

44、.70.9。地质构造简单、煤层赋存稳定的矿井，值取0.9；地质构造复杂、煤层赋存较稳定的矿井，取0.7。该式取0.8。 92.83（Mt） 46.41（Mt） 39.78（Mt） 19.89（Mt） 17.68（Mt）因此将各数代入式2-2得：216.59（Mt）2.4 矿井可采储量矿井设计资源储量按式（2-3）计算： （2-3）式中 矿井设计资源/储量断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建筑煤柱等永久煤柱损失量之和。按矿井工业储量的3%算。 224.03（Mt）矿井设计可采储量 式中 矿井设计可采储量；工业场地和主要井巷煤柱损失量之和，按矿井设计资源/储量的2%算；C采区采出率，厚煤层不小

45、于75%；中厚煤层不小于80%；薄煤层不小于85%。此处取0.85。则： 186.62（Mt）2.5工业广场煤柱根据煤炭工业设计规范不同井型与其对应的工业广场面积见表2-3。第5-22条规定：工业广场的面积为平方公顷/10万吨。本矿井设计生产能力为150万吨/年，所以取工业广场的尺寸为300m×600m的长方形。煤层的平均倾角为10度，工业广场的中心处在井田走向的中央，倾向中央偏于煤层中上部，其中心处埋藏深度为-500m，该处表土层厚度90m-120m，主井、副井，地表建筑物均布置在工业广场内。工业广场按级保护留维护带，宽度为20m。本矿井的地质掉件及冲积层和基岩层移动角见表2-4。

46、表2-3工业场地占地面积指标井 型（万t/a）占地面积指标（公顷/10万t）240及以上1.0120-1801.245-901.59-301.8表2-4岩层移动角广场中心深度/m煤层倾角煤层厚度/m冲击层厚度/m-52012.6°3.222040657575由此根据上述以知条件，画出如图2-2所示的工业广场保护煤柱的尺寸。0-100-150-200-250-300-350-400-450-500-550-600-650-700-750-800-850-900-950-100-150-200-250-300-350-400-450-500-550-600-650-700-750-800

47、-850-900-950+25+25-65+6540°75°65°40°040°40°75°75°图2-2 工业广场保护煤柱3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限3.1矿井工作制度根据煤炭工业矿井设计规范条规定，矿井设计宜按年工作日330d计算，每天净提升时间宜为16h。矿井工作制度采用“三八制”作业，两班生产，一班检修。3.2矿井设计生产能力及服务年限确定依据煤炭工业矿井设计规范第条规定：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

48、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，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。矿井设计生产能力本矿井井田范围内煤层赋存简单，地质条件较好，首采煤层平均厚度3

49、.2m，煤层平均倾角1015°，煤层倾角不大，易于发挥工作面生产能力。全国煤炭市场需求量大，经济效益好。结合本矿区的煤炭储量，确定本矿井设计生产能力为1.5Mt/a。矿井服务年限矿井可采储量ZK、设计生产能力A和矿井服务年限K三者之间的关系为： T=Zk/(A×K) （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，1.5Mt/a；K 矿井储量备用系数。矿井投产后，产量迅速提高，矿井各生产环节需要有一定的储备能力。例如局部地质条件变化，使储量减少；或者矿井由于技术原因，使采出率降低，从而减少了储量。因此，需要考虑储量备用系数。煤炭工业矿井设计规范第条规定：计算矿井及第一开采水平设计服务年限时，储量备用系数宜采用1.31.5。结合本设计矿井的具体情况，矿井储量备用系数选定为1.5。把数据代入公式3-1得矿井服务年限： T=×100/（150×1.5）= 82.9（年）井型校核按矿井的实际煤层开采能力，运输能力，储量条件及安全条件因素对井型进行校核：（1）煤层开采能力的校核井田内32煤层为首采煤层，煤厚3.2m，为中厚煤层，赋存稳定，厚度基本无变化。煤层倾角平均12°，地质条件简单，根据现代化矿井“一矿