郭屯煤矿设计

目录

第一篇郭屯煤矿初步设计概况

1矿区概况与地质特征.........................7

1.1井田概况....................................7

1.1.1、井田位置及交通.........................7

1.1.2,地形地貌...............................8

1.1.3、水系...................................8

1.1.4、气象及地震.............................9

1.1.5、区域经济概况及建筑材料..................9

1.1.6、水源...................................9

1.1.7、电源...................................10

1.2地质特征.....................................10

121、地质构造................................10

1.2.2地质构造.................................12

123、煤层及煤质..............................15

2矿井开拓与开采.............................18

2.1井田境界及储量...............................18

2.1.k井田境界..............................18

2.1.2、储量..................................19

2.2矿井设计生产能力及服务年限...................21

221、矿井工作制度...........................21

2.2.2、矿井设计生产能力.......................21

223、矿井设计服务年限.......................21

2.3井田开拓.....................................22

2.3.1井田开拓方式............................22

2.3.2井口及工业场地位置......................22

2.3.3水平标高的确定..........................23

3矿井主要生产系统..........................26

3.1、运输系统及设备选择..........................26

3.1』、煤炭运输方式的选择....................26

3.1.2、辅助运输设备选型......................27

3.2设备选择.....................................27

3.2.1、矿车..................................27

3.2.2运输设备选型............................29

3.3.矿井通风排水设备.............................30

3.3.1矿井通风安全............................30

3.3.2排水设备................................31

3.4矿井特征及设备...............................32

3.4』、井筒用途及装备.........................32

3.4.2、井筒特征...............................38

3.5井底车场及爆室................................41

3.5』.、井底车场形式选择.......................41

3.5.2、井底车场胴室布置.......................42

353、井底车场主要巷道及胴室支护.............43

4工业广场布置与地面建筑.....................43

4.1广场布置.....................................43

4.2运输系统.....................................45

4.3广场管线布置.................................46

4.3』、工业场地管线种类......................46

4.3.2、管线综合布置原则：...................46

4.3.3、管线敷设方式.........................47

5矿井建设主要经济指标.......................49

5.1投资概算与资金筹措...........................49

5.2原煤生产成本.................................50

5.3经济分析及评价...............................52

5.3］、基本参数：............................52

5.3.2、产品销售价格的确定...................53

5.3.3、财务评价指标.........................53

第二篇郭屯矿大型碉室锚注支护技术研究

1研究课题的提出.............................54

1.1深井工程特点.................................54

1.1.1深井巷道的矿压规律......................54

1.1.2深井工程存在的问题......................55

1.1.3深井软岩巷道特征.......................55

1.2影响深井工程稳定的主要因素....................56

1.2.1客观因素..............................56

1.2.2主观因素................................58

2研究方法及研究内容.........................59

2.1深井巷道围岩控制方法..........................59

2.1.1控制巷道围岩稳定的途径.................59

2.1.2深井巷道支护预案机制....................59

2.1.3支护方法................................61

2.1.4预案的选择...........................62

2.2井下大型嗣室支护设计研究方法................63

2.2.1研究方法................................63

2.2.2主要研究的内容..........................65

3巷道破坏状况及破坏机理分析.................66

3.1矿井工程概况及地质情况.......................66

3.1.1前言....................................66

3.1.2矿井工程概况和水文地质状况..............67

3.2井下主要洞室施工状况.........................68

3.2.1西区运输大巷............................68

3.2,2井下等候室通道..........................68

3.2.3井下消防材料库..........................69

324临时泵房，液压泵站.......................70

3.2.5井底车场1#交岔点.......................70

3.2.6井底车场东绕道及水仓通道................71

3.2.7主排水泵房...........................72

3.2.8风井总回风大巷..........................74

3.3巷道与洞室破坏机理...........................75

3.3.1概述....................................75

3.3.2地下水的作用............................76

3.3.3构造应力的影响..........................80

3.3.4围岩性质和强度的因素....................80

3.3.5施工因素................................81

4深井巷道支护特点及国内外研究概况...........82

4.1巷道支护特点及原则............................82

4.1.1支护结构设计总原则......................82

4.1.2科学技术原则............................83

4.1.3深井高应力软岩巷道支护设计技术原则....83

4.2国内外支护概况................................84

4.2.1深井高应力软岩巷道支护的共性............84

4.2.2国外深井工程概要........................85

4.2.3国内深井工程概要........................85

4.3国内外支护现状................................86

4.3.1国外软岩巷道支护现状....................86

4.3.2国内软岩巷道支护的发展和现状............88

4.4国内巷道主要支护形式..........................91

4.5底曦的防治...................................92

4.5.1底板锚杆。..............................93

4.5.2锚注法加固。.............................93

4.5.3底板反底拱和底板梁......................93

4.5.4底板卸载法..............................94

4.5.5底脚斜锚杆..............................94

4.5.6综合防治法..............................94

5巷道与碉室支护技术方案.....................94

5.1各类巷道支护技术方案及加固机理................94

5.1.1锚杆类支护技术..........................94

5.1.2锚杆桁架支护机理........................96

5.1.3锚索类支护..............................97

5.1.4锚注法支护..............................98

5.1.5预应力多功能复合锚杆支护...............102

52洞室及巷道支护设计参数........................102

5.2.1锚杆参数...............................102

5.2.2锚索参数...............................105

5.2.3喷射混凝土参数.........................106

5.2.4网参数.................................106

5.3副井马头门支护预案技术设计...................107

5.3.1设计概况图5-3-1岩层柱状图.....108

5.3.2地质简况...............................108

5.3.3施工概况...............................109

5.3.4不稳定岩层内马头门支护预案.............109

5.3.5极不稳定岩层内.........................112

5.4主变电所支护设计.............................119

5.4.1概况...................................119

5.4.2支护参数................................120

5.5中央泵房支护设计.............................122

5.5.11-1断面设计条件........................122

5.5.2支护参数设计...........................122

5.6其他胴室支护设计.............................124

5.6.1支护材料要求...........................124

5.6.2支护参数要求...........................124

5.7施工工艺.....................................126

5.7.1锚索施工...............................126

5.7.2锚注法施工.............................128

5.7.3桁架锚杆施工...........................131

5.7.4预应力多功能复合锚杆...................131

5.7.5其它施工技术...........................131

5.7.6极不稳定地层中马头门施工...............133

6不稳定巷道矿压观测........................134

6.1锚杆（索）受力测试...........................134

6.1.1抗拔力检测.............................134

6.1.2工作载荷（轴向力）检测.................135

6.1.3锚杆支护体受力测试.....................135

6.2巷道围岩收敛变形观测........................136

6.2.1围岩深部位移测试.......................136

6.2.2巷道表面收敛变形量测...................137

6.3顶板离层测试.................................138

6.3.1测点布置...............................138

6.3.2量测频率...............................139

7质量与安全.................................139

7.1施工质量要求.................................139

7.1.1掘进...................................140

7.1.2注浆锚杆...............................140

7.1.3锚索...................................140

7.1.4钢筋网喷射碎支护.......................141

7.1.5模板...................................142

7.1.6碎支护.................................142

7.2主要安全措施.................................143

7.2.1顶板管理及防片帮措施...................143

7.2.2锚索施工..............................143

7.2.3喷浆管理..............................144

7.2.4放炮及火工品管理......................145

7.2.5注浆施工..............................146

第三篇专题设计

1前言.......................................148

1.1加强支护法...................................148

1.2超前锚杆支护法...............................149

1.3撞楔法.......................................151

致谢................................................153

附录1...................................................................................154

附录2...................................................................................157

第一篇郭屯煤矿初步设计概况

1矿区概况与地质特征

1.1井田概况

1.1.1、井田位置及交通

郭屯井田位于巨野煤田中北部，山东省郛城县境内。井田北

邻郛城县城，地理坐标为东经115。50，~116。0,0",北纬35。27,00"~

35°34,30,,o井田西距荷泽市约60km,东距济宁市约75km。

矿井地处郛城县境内，井田中部距郛城县城约10km,京九铁

路从井田西部4km处通过。郛城至附近主要县市均有公路相通，

滨州至郑州220国道经过郛城，日照至东明高速公路通过本矿井

南部，济南至荷泽高速公路经过本区东部。区内现有公路可达荷

泽、梁山、巨野、济宁等县市，乡、镇公路也十分发达。本区交

通运输十分方便。见交通位置图1—1—1。

1.1.2、地形地貌

矿井地处黄河冲积平原，地势平坦，略呈西高东低之势，地

面标高+41.60〜+45.38m。自然地形坡度2%。。

1.1.3、水系

区内河流主要有郛邺河、郛巨河、郛城新河等，多为人工挖

掘，纵横交错。井田西北距黄河约31km0井田内主要河渠有宋

金河、华营沟、吕月屯沟等。各河沟均通过其他河流与黄河苏阁

引黄闸相通，旱时灌溉，雨季排涝。

1.1.4、气象及地震

本区属温带半湿润季风区域大陆性气候，年平均气温14.8℃,

最冷月一月份平均气温-L8C,最热月七月份平均气温26.6℃,

日最低温度-12.3C,日最高温度35.7℃。年平均降雨量694.7mm,

年平均相对湿度70%o春季多南至东南风，秋冬季多北到东北风。

据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001),本区地震动

峰值加速度为0.1〜0.15g,地震基本烈度为VII度。

1.1.5、区域经济概况及建筑材料

井田位于鲁西南平原，土地肥沃，村庄稠密。本区以农业为

主，主要农作物有小麦、玉米、大豆、棉花等，粮、油、肉、蛋、

蔬菜等主副食品供应充足。区内工业欠发达。

荷泽市是鲁西南政治、经济、文化中心城市，郛城县城是郛

城县政府所在地，是郛城县政治、经济、文化的中心。矿井依托

郛城县城，交通便利，邮电通信畅通，供电可靠，劳动力资源充

足，具有建设矿井良好的自然条件、经济条件和社会基础。

矿井建设中的钢材、木材、水泥等材料主要由外地供应，砖、

瓦、砂、石等材料可由当地解决。

1.1.6、水源

据调查资料和现有供水水井取样化验证实，第四系、上第三

系水可作为供水水源，但水质条件较差。区内河流多引自黄河水,

经取样化验，可作为供水水源，但黄河水为地表水，易受污染，

卫生指标严重超标，并受季节影响，所以不宜作为永久供水水源,

本区外围奥灰隐伏区，面积大，岩溶裂隙发育，含水丰富，建议

进行水源勘探开发，作为矿井供水水源。

郛城县水资源管理委员会于2001年12月n日出具了“关于

郭屯矿井用水保证情况的证明”函，认为当地浅层地下水和深层地

下水（奥灰水）可以满足矿井生产和生活用水需要。

另外，矿井也可适时利用电厂水源作为供水水源。

但目前矿井尚未进行正式水资源勘探，本初步设计暂按奥灰

水作为矿井生活用水供水水源。

1.1.7、电源

本区现有荷泽、济宁两座发电厂。荷泽电厂装机容量850MW,

济宁电厂装机容量300MW,两电厂以220KV网络与山东电网相

联。《荷泽煤电项目》规划的电厂装机容量4X600MW,与郭屯矿

井相邻而建。矿井附近电源点有U0KV郛城中心变电所、220KV

巨野三里庙变电所和220KV水浒变电所。

根据矿井可行性研究报告批复意见及荷泽电业局、荷泽供电

公司关于郭屯矿井供电方案、供电线路出线口位置的批复意见，

本矿井一回电源引自220KV水浒变电站，另一回电源由220KV

三里庙变电站5915三郛线T接。

1.2地质特征

1.2.1、地质构造

本井田位于巨野向斜西翼，为全隐蔽的华北型石炭二迭系煤

田，煤系以中、下奥陶统为基底，沉积了石炭系中统本溪组、上

统太原组、二迭系下统山西组和下石盒子组及上石盒子组，其上

被新生界第三系和第四系所覆盖。井田内新生界厚度一般为

530〜650m,平均590m。主要含煤地层为太原组和山西组，其中

山西组所含3煤层是本矿井主要可采煤层。

(1)地层

1)第四系(Q)

厚100.70-156.40m,平均133.27m。分为上、下两段，上段

主要由黄褐色、棕黄色粘土、砂质粘土夹粉细砂及中砂薄层，松

散且透水性好，是第四系的主要含水层。下段主要为灰绿、棕黄、

浅紫红色砂质粘土、粘土，夹粘土质砂等，底部为一层粘土层，

隔水性良好，属河湖相沉积，不整合于上第三系之上。

2)上第三系(N)

厚227.80〜542.75m,平均443.74m。按岩性和物性特征可分

为上、下两段：

上段：厚91.80~385.20m,平均285.97m。上部以棕黄、浅

红色厚层粘土、砂质粘土为主夹粉、细砂及粘土质砂，岩性松软,

大部分未固结，局部微固结；下部为灰绿、棕黄色细砂、粉砂、

粘土质粉砂夹浅紫色粘土，为上第三系主要含水段。

下段：厚85.80〜229.50m,平均157.77m。主要为棕色、灰

绿色厚层粘土，砂质、粉砂质粘土，局部夹粉砂、细砂薄层，大

部半固结，局部未固结。与下伏地层呈不整合接触。

3)二迭系(P)

上统上石盒子组，最大残厚445.50m,主要由杂色泥岩、粉

砂岩及中、细砂岩组成。与下伏地层呈整合接触。

下统包括下石盒子组和山西组。两者连续沉积，分界砂岩不

稳定，其界面不易划分。

下石盒子组厚33.00〜87.00m,平均53.08m,上部为紫色、

灰绿色泥岩、粉砂岩夹砂岩。下部为灰色、灰白色砂岩夹灰绿色

粉砂岩、泥岩，底部以不稳定的厚层状砂岩与山西组分界。

山西组厚44.30~85.20m,平均66.66m,由浅灰至灰白色砂

岩、深灰至灰黑色泥岩、粉砂岩及煤层组成，为主要含煤地层，

局部有岩浆岩侵入。与太原组连续沉积。

4)石炭系(C)

上统太原组厚158.31〜185.66m,平均171.09m。由灰至灰黑

色泥岩、粉砂岩、薄层灰岩及煤层组成，底部有杂色含鲍粒泥岩,

局部地段有岩浆岩侵入。与本溪组连续沉积。

中统本溪组厚5.20〜16.22m,平均10.52m。主要由紫色、灰

色泥岩、砂岩及石灰岩组成。底部常为一层紫红色铝铁质泥岩。

与下伏奥陶系地层呈假整合接触。

5)奥陶系中、下统(01一2)

井田内共有9个钻孔揭露，揭露厚度2.97〜54.98m。主要为

灰至深灰色厚层状石灰岩，夹多层白云质灰岩、白云岩及薄层泥

岩。岩溶裂隙发育，为煤系下伏地层主要充水含水层。

1.2.2地质构造

(1)区域构造

巨野煤田位于鲁西南断块坳馅的西北部，鲁西南地区的基本

构造特征明显表现为断块型，无论褶曲、断层均与大地构造位置、

区域构造单元的相互组合及变化有明显关系，早期以北东、东西

向褶曲为主，并伴有东西向正断层，晚期以近南北向断层为主,

形成鲁西南地区“棋盘格”式构造形态。

（2）井田构造

本区总体呈走向大致南北，倾向东的单斜构造，发育宽缓褶

曲，并伴有一定数量的断层，构造复杂程度中等。

1）地层产状及主要褶曲

全区呈宽缓褶曲构造，次一级褶曲发育，翼部倾角较缓，为

5〜10。，由于向阳断层、东董断层、八里河断层、八里庄断层、

田桥断层等的影响，井田北部倾角较陡，纵观全区地层呈西、南

部缓，北、东部陡的趋势。井田内褶曲从东向西依次为丁官屯背

斜、丁里长向斜、八里河背斜、郭屯向斜、文庄背斜、王营向斜、

车楼背斜、郭庄向斜、辛庄向斜、辛庄向斜、付庄背斜、付庄向

斜、李垓背斜、王老虎向斜、高庄背斜、吴庙向斜等。

2）断层

区内共解释、组合断层35条，按走向分为近南北向、北东

向、北西向及东西向四组，其中近南北向断层最多，北东向和北

西向断层次之。按落差分，落差大于100m的断层5条，落差50〜

100m的断层6条，落差30〜50m的断层5条，落差小于30m的

断层19条。

（3）水文地质

1）区域水文地质概况

区域内煤系中的直接充水含水层有山西组3煤顶、底板砂岩

裂隙含水层，太原组三灰和十下灰岩溶裂隙含水层，部分矿井的侏

罗系砂岩亦为直接充水含水层（如南屯煤矿等）。3煤层顶、底板

砂岩含水层厚度30〜60m,一般约40m,区域内最大单位涌水量

为0.504L/s.m；三灰含水层厚度比较稳定，平均约5m,兖州、济

宁煤田三灰最大单位涌水量0.480L/s.m,上述两含水层为开采上

组煤的直接充水含水层；十下灰含水层厚度平均约5m,济宁煤田

最大单位涌水量0.484L/s.m,是开采16、17煤层时的主要充水含

水层。

本井田位于巨野煤田中北部，东部边界为田桥断层，落差大

于500m,西升东降，为阻水边界。西部以奥灰隐伏露头为界，

为补给边界。南、北部为人为划定勘探边界。

2)主要含水层

区内含水层自上而下依次是Q+N砂砾层、二迭系上、下石

盒子组砂岩、3煤层顶、底板砂岩太原组三灰、十下灰及奥陶系灰

岩。其中3煤顶、底板砂岩和太原组三灰是对开采上组煤的直接

充水含水层；十下灰及奥灰为开采下组煤的直接充水含水层。

本井田上组煤的直接充水含水层为3煤层顶、底板砂岩和太

原组。3砂裂隙含水层，富水性弱，三灰岩溶裂隙含水层的富水

性弱至中等，上述两含水层的补给条件较差，故本井田上组煤的

水文地质类型为裂隙、岩溶类简单〜中等类型。下组煤的直接充

水含水层为太原组十下灰和奥灰。十下灰的富水性弱至中等，但基

底奥灰含水层的富水性较强，补给较充沛，采下组煤时有底鼓水

的威胁。故下组煤的水文地质类型为裂隙岩溶类中等类型。

(4)瓦斯、煤尘及煤的自燃

1)瓦斯

本井田3上3(3下)煤层共采取瓦斯样13件。分析结果表明，

瓦斯(CH4)成份和含量最高分别为1.02%和0.017cn?/g•燃；CO2

成分和含量最高分别为14.80%和0.222cn?/g.燃，应属瓦斯风化带

和氮气带。根据钻孔测得的瓦斯含量资料，本井田瓦期含量较低，

但由于井田内各煤层埋藏较深，又有岩浆岩侵入，局部煤的变质

程度高，会有较高瓦斯带存在，因此，在生产过程中应加强瓦斯

管理，以防止瓦斯聚集，发生瓦斯爆炸事故。

2）煤尘爆炸性和煤的自燃

各煤层煤尘爆炸性试验结果表明，火焰长度在50〜600mm

之间，扑灭火焰的岩粉量变化在25〜27%之间，可燃基挥发分一

般都大于37%,根据挥发分和固定碳计算的煤尘爆炸指数变化在

38.64〜47.09%之间，故各煤层均有煤尘爆炸危险性。

根据各煤层煤样测试结果，各煤层原样着火温度变化在

332〜391℃之间，还原样与氧化样着火点之差为4〜28℃,变化

在不自燃〜易自燃之间，各煤层均属于易自燃发火煤层。

1.2.3、煤层及煤质

（1）煤层

井田内主要含煤地层为下二迭系山西组和上石炭统太原组，

平均总厚237.75m。含煤25层，其中山西组含煤3层；太原组含

煤22层。煤层平均总厚10.35m,含煤系数4.3%,可采及局部可

采煤层有5层3（3上、3下）煤、15上煤、16上煤、17煤和18中煤。

平均厚8.67m,占煤层总厚的84%,其中3（3下）煤层平均厚

4.73m,占可采煤层厚度的55%,是本矿井主要可采煤层。

（2）煤质

1）灰分

由该表可看出，各煤层原煤灰分平均值3上、3（3下）、15匕、17

煤均为低中灰，16上煤为低灰，18中煤为中灰。经-1.4比重液洗选

后3上、3（3下）、15上、18中煤层均降为低灰，16上、17煤层降为特

低灰。平面上3上煤层靠近冲刷区边界灰分含量较高。3（3下）煤层

东南部天然焦区灰分相对较高，为中灰煤，其余均为低中灰煤。

各煤层主要煤质指标表表1—2—1

3上3(3下)15上16±1718中

1.70〜2.1.26〜22

M原1.17(21.37(1.54(31.02(3

364

ad煤)3)))

1.94(11)1.70(31)

(

1.51〜2.1.26〜2.0

%精1.17(21.63(1.52(31.39(3

265

)煤)3)))

1.80(11)1.63(31)

11.23〜2

9.45〜23.

n原2.6910.31(8.30(19.31(29.48(

A16

煤17.13(12)3)3)3)

d15.24(31)

1)

(

5.90〜9.

%332〜99

精17

)7

煤6.74(43

6.74(43)

)

V28.12〜428.12〜42

da原2.55.55

f煤37.1537.15

((43)(43)

%23.52〜4

23.52〜42

)精2.29

.29

煤37.55(4

37.55(44)

4)

0.24〜1.

004〜L8

原86

6

煤0.72(42

全硫0.72(42)

)

St,d

0.31〜1.

(%)0.31〜1.3

精36

6

煤0.63(41

0.63(41)

)

0.005〜0

0005〜0.

原.031

031

煤0.013(3

磷0.013(36)

6)

Pd

0.002〜0

(%)0002〜0.

精.020

020

煤0.009(3

0.009(36)

6)

20挥发分

3（3卜3下）煤层原煤挥发分31.53〜38.88%,平均36.62%,

精煤挥发分32.93〜39.65%,平均36.27%,均为高挥发分煤。15

上煤层为高挥发分煤，18中煤层为中挥发分煤。

3）硫分

3（3上、3下）煤层原煤全硫0.39〜0.95%,平均0.6%,精煤

全硫0.35

0.94%,平均0.51%,属特低〜低硫煤。15上〜18中煤层原煤全硫

2.4〜4.42%,精煤全硫1.82〜2.45%,属高硫煤。

4）磷分

3上、3（3下）、18中煤属低磷煤，15上、16上属特低磷煤，17

煤属中磷煤。各煤层经洗选后磷分均有所降低。

5）发热量

原煤低位干基发热量平均值，3（3上，3下）煤为28.10MJ/

kg,15上〜18中煤为24.31〜32.49MJ/kg。各煤层均属特高热值

煤。

6）微量元素

各煤层微量原素含量如氯、碑、铜、铅、锌等均符合工业用

煤要求。

2矿井开拓与开采

2.1井田境界及储量

2.1.1、井田境界

根据批准的郭屯矿井可行性研究报告和矿井初步设计，本井

田境界为：东起田桥断层及田桥支断层，西至煤系地层底界露头,

南起3925000纬线，北至25勘探线。井田南北长约16km,东西

2

宽约14km,井田面积222.1km2。其中3煤层赋存面积89.8km0

由于火成岩侵入，3煤在井田南、北部分别有24.0km2,9.7km2

变质为天然焦，剩余3煤面积为56.1km2o

2.1.2、储量

（1）地质储量

1）储量计算范围及工业指标

a参加储量计算的煤层

参加储量计算的煤层有3上、3（3下）、15上、16」：、17、和18

中共6层煤。其中，3上、3（3下）、17煤层为大部分可采煤层，15

上、16上、18中为零星可米煤层。

（2）计算范围

南起3925000纬线，北至25勘探线，东起田桥断层及田桥

支断层，西至各煤层露头，最大计算面积约138km2,计算深度至

各可采煤层底板-1200m。

（3）工业指标

煤类主要为1/3JM、QM、QF、FM、PM、BN,均属炼焦配

煤。局部地段因受岩浆岩活动影响煤层变质为天然焦。最低可采

厚度0.7m,天然焦最低可采厚度0.8m,原煤灰分不大于40%。

（4）储量计算结果

据山东省矿产资源委员会鲁资准[2000]1号文批准，井田地

质储量：A+B+C+D=78285.5万to

其中：3煤（包括3上、3下）35852.5万t3煤防水煤柱2798.8

万t详见表2—2—1。

地质储量计算表表2—2—1

煤A+B+C防水

ABCA+B+CD合计

层+D煤柱

338511286.2798

煤5345.415361.124565.935852.538651.3

上9.46.8

、天

178.

3然938193815321.914702.914881

1

、焦

合38516608.2976

35345.424742.133946.950555.453532.3

计9.45.9

下

太原

24753.224753.2

组煤

全矿38516608.2976

5345.424742.133946.975308.678285.5

井9.45.9

（5）可采储量

矿井可采储量=（设计利用储量一各类永久煤柱）x采区回采

采区回采率厚煤层取75%,中厚煤层取80%。

根据以上计算结果，矿井可采储量17602万to详见表

2—2—20

2.2矿井设计生产能力及服务年限

2.2.1、矿井工作制度

矿井年工作日330d,井下实行“四六制”，每天四班作业，

其中三班生产，一班检修，每日净提升时间为16ho地面实行“三

八制”，每天三班作业，其中两班生产，一班检修。

2.2.2、矿井设计生产能力

根据国家发展与改革委员会对郭屯矿井可行性研究报告的审

批意见以及初步设计审查意见，确定本矿井设计生产能力为240

万t/a。

2.2.3、矿井设计服务年限

矿井服务年限=可采储量/(设计生产能力X储量备用系数)

=17602/(240x1.4)

=52.4(a)

经计算，矿井设计服务年限52.4a。

可采

设计暂

设计利开采储量

煤层A+B+CD不利用

用储量损失

储量

3上、煤27364.727364.74395.65367.117602

3、11286.611286.6

3下天

然9559.15321.914881

焦

合

36923.816608.51488127364.74395.65367.117602

计

太原组

24753.224753.2

煤

全矿井36923.841361.750920.827364.74395.65367.117602

可米储量计算表表2—2—2

2.3井田开拓

2.3.1井田开拓方式

本井田为全隐蔽型井田，新生界地层厚，故采用立井开拓方

式。

2.3.2井口及工业场地位置

(1)影响本井田井口及工业场地位置的主要因素

1)井田3煤赋存面积南北长14km,东西宽4〜9.7km,面积

89.8km2南北两端受岩浆侵入变质为天然焦。煤层在井田中部分

岔为3上、3下，西南及东北部为合并区，煤层较厚。储量中心

位于J—2孔附近。

2)3煤赋存为一单斜构造，走向南北，倾向东，倾角15。以

To

3）井田中部勘探程度高，储量级别高，宜作为首采区。

4）井田内新生界地层厚度530〜650m,分布规律东薄西厚。

5）井田内地面村庄稠密，且单垓、房集、邵集、李垓、马集、

劳豆营等村庄较大，初期应尽量避开。

6）井田内公路四通八达、交通方便。郛城至郭屯、荷泽至济

宁公路从井田中部穿过，郛城至黄安公路从井田西北部通过。

7）矿井铁路接轨点在京九铁路郛城车站，供电线路接自巨野

三里庙变电所和郭城水浒变电所。

8）根据山东荷泽煤电项目规划，4x600MW火力发电厂建在

郭屯井田东部无煤区，位于郭屯、彭庄、郛城、赵楼四对矿井中

部。矿井井口及工业场地应尽量靠近电厂，减少煤炭运输费用。

（2）井口及工业场地位置的选择

根据以上影响因素，结合矿井初步设计阶段提出三个井口及

工业场地位置方案，并进行技术经济比较。

2.3.3水平标导的确定

在矿井可行性研究阶段中，根据井田地质构造形态，煤层赋

存特点及井口位置等因素，着重对-800m、-820m水平标高方案进

行了分析对比，并暂推荐-820m水平标高。

在矿井初步设计阶段，根据井筒检查钻资料，设计对水平标

高进行优化，推荐水平标高-808m。在矿井初步设计阶段，根据

井筒检查钻资料，设计对水平标高进行优化，推荐水平标高

-808m,主要理由如下：

（1）可保证井底车场处于较好岩层中。通过调整，副井马头

门处于厚12m的细、粉砂岩互层中。

（2）减少井筒深度60m,降低投资100余万元，缩短建井工

期。

（3）减少井筒提升时间，有利于增加主、副井提升能力。

（4）根据首采区三维地震勘探资料，-808m水平一采区石门

较-820m水平更易提前进入煤层，有利于缩短岩巷长度，减少投

资，加快建井速度。

（5）两方案对上山煤和下山煤的开采差别不大。

本次优化设计，根据井筒检查孔资料，对井底车场及主要胴

室所处层位做了进一步分析和研究。

井底车场主要巷道为石门穿层布置，在不同层位将分别穿过

细砂岩、粉砂岩、泥岩等不同岩层。水平标高的调整只能力求使

井底车场主要胴室的层位位于围岩条件较好的岩层中。从图2—3

—9中可以看出，水平标高为一808m时，副井井筒与井底车场连

接处位于细砂岩和细砂岩互成，岩性较稳定。因此，水平标高确

定为一808m是合适的。

（6）井底车场主要嗣室层位的确定

初步设计确定的箕斗装载胴室位于泥岩之中，不利于箕斗装

载胴室的支护。为使井底车场主要胴室位于稳定的岩层中，本次

优化设计将主井箕斗装载洞室层位向上平移12m,使箕斗装载胴

室由厚层泥岩层位调整至稳定的粉砂岩层中，井底煤仓上口机头

胴室相应向上平移18m,使井底煤仓上口由泥岩层位调整至稳定

的粉砂岩层位。风井井筒井底标高向上平移18m。

（7）巷道布置

1）主石门布置

由-808m水平井底车场向西布置3条石门，分别为轨道石门、

胶带输送机石门、回风石门。位于3煤层之上，岩巷布置。约至

工业场地煤柱边界，东董断层、F3断层之间见3下煤层，并于该

点与一采区上山相接。

2）北翼大巷布置

从一采区上山下口附近，向北偏西约8。布置北翼大巷，至一

采区北部边界（李垓村附近）分别向西、东开拓三采区上山和五、

七、九采区下山，三采区上山同时可以作为后期开采井田北部天

然焦（或煤焦混合区）的准备巷道。

北翼大巷基本可以沿3下煤层-808m等高线布置，实现全煤巷

布置，但为矿井排水方便，轨道大巷以煤层底板岩石平巷为主，

回风及胶带输送机大巷以煤巷布置为主。

3）南翼大巷布置

从一采区上山下口附近，向南偏西约19。布置南翼大巷，至一

采区南部边界（127孔附近）向西开拓二采区、六采区上山。由

于南翼3下煤层埋藏较深（一般在-830m〜-840m之间），因此南翼

轨道大巷沿3煤顶板岩石水平布置，至二、六采区上山下口进入

3下煤层底板，胶带输送机及回风大巷可先下扎至煤层后沿煤层布

置。

4）大巷条数

根据通风和运输需要，南、北翼大巷均布置轨道运输大巷、

胶带输送机大巷和专用回风大巷，轨道运输大巷兼做进风。设计

也曾考虑利用胶带输送机大巷兼做回风，取消专用回风大巷，但

由于本矿井地温高，配风量大，若采用胶带输送机兼做回风，巷

道净断面需达到近20m2,施工和维护难度大。因此推荐采用专用

回风大巷。

（8）采区划分

根据本井田具体条件，采区划分主要考虑以下原则：

1）充分利用地质构造及永久煤柱作为采区自然边界。

2）采区尺寸和储量，要有利于矿井机械化的使用和发展。

3）适应矿井管理水平，有利于矿井稳产高产。

4）采区划分要为合理布置采区巷道，创造有利条件。

5）根据3上煤层和3下煤层间距，能联合布置的就联合布置。

不能联合布置或联合布置不合理的单独划分采区。

根据上述原则，井田内A+B+C级储量区共划分6个采区，采区

走向长度单翼采区一般在2300〜3300m,双翼采区一般在4400-

4900m,扣除上山煤柱，工作面连续推进长度一般在2200〜

2900m,根据国内特别是兖州矿区等现代化矿区发展高效综采的

经验，这样的采区尺寸是适宜的。

3矿井主要生产系统

3.1、运输系统及设备选择

3.1.1、煤炭运输方式的选择

根据本井田构造形态和开拓部署，考虑到本矿井生产能力较

大，大巷及上下山均沿煤层底板布置，井底车场装载系统为全抬

高方式，煤炭采用矿车运输则存在系统复杂，多段转载，工程量

大等缺点，因此，设计从简化运输系统，减少运输环节，节省巷

道工程量，实现煤炭运输连续化、自动化和集中化出发，推荐采

用胶带输送机运输方式。

矿井初期投产时，集中胶带输送机下山直接与井底煤仓相连,

选用MDT型强力胶带输送机设备，运量大，安全可靠。

3.1.2、辅助运输设备选型

A辅助运输方式

根据井田煤层赋存条件和矿井开拓特点，设计分析研究了国

内外的各种辅助运输形式：单轨吊、卡轨车、卡轨胶套轮车、齿

轨车、齿轨胶套轮车、无轨胶轮车、架线电机车等。

上述几种运输设备，各有优点，也存在一些不足。根据本矿

井实际条件，结合邻近矿井辅助运输设备使用经验，设计重

点对无轨胶轮车运输、齿轨车运输及架线电机车运输方案做详细

论证。设计暂推荐大巷采用电机车运输，上山及工作面顺槽采用

连续运输车运输方式。

3.2设备选择

3.2.1、矿车

(1)矿车类型

本矿井矿车只承担辅助运输，采用600mm轨距1.5吨固定车

箱式矿车，运送矿井生产能力约15%的研石和材料等。

(2)各类矿车数量

根据排列法计算L5t矿车数量见表3—2—2,材料车及平板

车数量按设计规范规定配备表3-2-le

排列法计算的1.5t矿车数量表3—2一1

序号用车地点单位数量矿车数量备注

1副井井底车场列118

2工作电机车（2台）列236

3采区中部车场（4个）列236

每列

4运输大巷掘进组（1个）列118

车由

5采区掘进组（7个）辆7070

18辆

6井底清理撒煤辆55

1.5t

7井筒运行