谢晓光11 10 自动保存的 恢复1

1、中国矿业大学本科生毕业论文姓名：谢晓光学号： 0 1 0 7 00 2 4学院：矿 业 工程 学 院专业：采 矿工 程论文题目： 济三煤矿 7.0Mt/a 新井设计专题：深部巷道变形机理及支护技术分析指导教师： 王旭锋职称： 讲 师二一一年六月 徐州中国矿业大学毕业论文任务书学院 矿业工程学院 专业年级 采矿工程 2007 级 学生姓名 谢晓光任务下达日期： 2011 年 1 月 14 日毕业论文日期：2011 年 3 月 14 日至 2011 年 6 月 9 日毕业论文题目：济宁三号煤矿 7.0Mt/a 新井设计毕业论文专题题目：深部巷道变形机理及支护技术分析毕业论文主要内容和要求：根据采矿

2、工程专业毕业设计大纲，本毕业设计分为一般部分、专题部分和翻译部分，具体包括：1、一般部分：济宁三号煤矿 7.0Mt/a 新井设计。2、专题部分：深部巷道变形机理及支护技术分析。3、翻译一篇 3000 字以上的专业英语文章。院长签字：指导教师签字：中国矿业大学毕业论文指导教师评阅书指导教师评语（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力；研究内容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度及工作量；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩：指导教师签字：年月日中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实

3、际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩：评阅教师签字：年月日中国矿业大学毕业论文答辩及综合成绩答辩情况提出问题回答问题正确基本正确有一般性错误有原则性错误没有回答答辩委员会评语及建议成绩：答辩委员会主任签字：年月日学院领导小组综合评定成绩：学院领导小组负责人：年月日摘要本设计全篇有三个部分：一般部分、专题部分和翻译部分。一般部分为济三矿 7Mt/a 井型设计。济三煤矿位于山东省西南部，交通便利。井田走向（东西）长约 8km，倾向（南北）长约 7.5km，井田总面积为 55km2。主采煤层为 3 上、3 下及 1

4、6 上号煤，平均倾角为 4，煤层平均总厚为 10.21m。井田地质条件较为简单。井田工业储量为 91954 万 t，矿井可采储量 66020 万 t。矿井服务年限为 72.55a。矿井涌水量较小，矿井正常涌水量为 240m3/h。矿井瓦斯涌出量为 0.65m3/t，为低瓦斯矿井。煤层具有自然发火倾向。井田为立井单水平开拓，水平标高-540m。矿井采用盘区式准备方式，主运输大巷采用胶带运输机运煤，辅助运输采用无轨胶轮车设备。矿井通风方式为中央并列式通风方式。矿井采用放顶煤采煤方法，采 3.6m 放 5.66m。矿井年工作日为 330d，工作制度为“四六”制。日循环进九刀，截深 0.865m。专题

5、部分题目是“深部巷道变形机理及支护技术分析”。主要分析我国深部巷道在高应力的状态下所表现的变形特征，以及如何针对不同的条件选择适当的支护时机采取不同的支护方式。翻译部分主要内容为关于破碎软岩巷道变形特征分析，英文题目为：Deformation characteristics of surrounding rock of broken and soft rock roadway。关键词：济三煤矿设计；软岩巷道；变形特征ABSTRACTThis design consists of three parts: the general part, the special part and transl

6、ated part.The general part is a new design of JiNing NO.3 mine. Jining mine lines in Southwest of Jining in ShanDong province. The traffic of road and railway to the mine is very convenience. The geological structure of this area is simple. It is about 8 km in the run from the north to the south of

7、the minefield, and It is about 8 km in the run from the east to the west of the minefield. The area is 60km2.The third and the sixteen seam is the main coal seam, and its dip angle is 4 degree. The thickness of the mine is about 10.21m in all. The proved reserves of the minefield are 919.54 million

8、tons. The recoverable reserves are 660.20 million tons. The designed productive capacity is 7 million tons percent year, and the service life of the mine is 72.55 years. The normal water inflow of the mine is 240 m3 percent hour , and the gas outflow is 0.65 ml/g， and the mine is low gaseous mine. T

9、he caol seam is self-ignition in nature.The field has been divided two mining levels. The first level should be located at the lever of -540m, which use raise and dip mining method of vertical shaft development. The main shaft skip install skip and the auxiliary shaft install cage. The main entry tr

10、ansportation of the coal is using with the belts, and the auxiliary entry is using of track and rubber tyre car.In the earlier stage, the system that wing ventilation is located at the center is used in the mine. In the later stage, the system that wing ventilation are locted at the boundary is used

11、 in the mine. The caol mining is excating seam in 3.6m and releasing seam in 5.66m.In the Jining NO.3 mine, there are three four teams each day, and each work team works six hours. It produced 330d/a.The topic of the special part is stratification mining of thick seam and determining reasonable posi

12、tion. Main analyse the deep roadway in a state of high stress deformation characteristics shown, for different conditions and how to select the appropriate supporting opportunity to take a different support ways.The translation part main introduces the Deformation characteristics of surrounding rock

13、 of broken and soft rock roadwayKeywords： mine designing; soft rock roadway; deformation characteristics.目录1矿区概述及井田地质特征11.1 矿区概述11.1.1 交通位置11.1.2 地形地貌11.1.3 河流及水体11.1.4 气象及地震11.1.5 矿区居民点分布情况11.2 井田地质特征21.2.1 井田地质构造21.2.2 水文地质41.3 煤层特征51.3.1 煤层51.3.2 煤层顶底板51.3.3 煤的特征6井田境界及储量102.1 井田境界102.1.1 井田境界102.

14、1.2 开采界限102.1.3 井田尺寸102.2 矿井工业储量102.2.1 储量计算基础102.2.2 工业储量计算112.3 矿井可采储量122.3.1 安全煤柱留设原则122.3.2 矿井永久保护煤柱损失量13矿井工作制度、设计生产能力及服务年限153.1 矿井工作制度153.2 矿井设计生产能力及服务年限153.2.1 矿井生产能力153.2.2 矿井服务年限16井田开拓174.1 井田开拓的基本问题174.1.1 确定井筒形式、数目、位置及坐标174.1.2 工业场地的位置184.1.3 开采水平的确定及盘区划分184.1.4 主要开拓巷道184.2 开拓方案比较194.2.1 提

15、出开拓方案192344.2.2 开拓方案经济比较214.3 矿井基本巷道224.3.1 井筒224.3.2 井底车场234.3.3 井底车场硐室234.3.4 井底车场巷道及硐室支护244.3.5 主要开拓巷道24准备方式带区准备方式305.1 煤层的地质特征305.1.1 首采区位置及煤层特征305.1.2 首采区煤层顶底板岩石构造情况及物理力学特性305.1.3 瓦斯与水文地质情况305.1.4 主要地质构造305.2 带区巷道布置及生产系统305.2.1 带区数目及位置305.2.2 带区巷道布置305.2.3 煤柱尺寸的确定305.2.4 带区内工作面的接替情况315.2.5 带区通风

16、、运输及其他系统315.2.7 带区内各种巷道的掘进方法325.2.8 带区生产能力325.3 带区车场选型设计32采煤方法346.1 采煤工艺方式346.1.1 采煤方法的确定346.1.2 工作面参数的确定346.1.3 工作面推进方向和推进度356.1.4 工作面主要设备选型366.1.5 回采工作面支护386.1.6 循环图表、劳动组织、工作面经济与技术指标426.1.7 各工艺过程注意事项446.2 回采巷道布置456.2.1 回采巷道布置方式456.2.2 回采巷道参数45井下运输477.1 概述477.1.1 矿井设计生产能力及工作制度477.1.2 煤层及煤质477.1.3 运

17、输距离和货载量477.1.4 矿井运输系统475677.2 盘（带）区运输设备选择487.2.1 设备选型原则487.2.2 盘（带）区运输设备选型及能力验算497.2.3 辅助运输设备的选型507.3 大巷运输设备选择517.3.1 主运输大巷设备选择517.3.2 辅助运输设备选择527.3.3 运输设备能力验算52矿井提升538.1 矿井提升概述538.2 主副井提升538.2.1 主井提升容器选择538.2.2 副井提升系统54矿井通风及安全569.1 矿井概况、开拓方式及开采方法569.1.1 矿井地质概况569.1.2 开拓方式569.1.3 开采方法56899.1.4 变电所、充

18、电硐室、库569.1.5 工作制、人数569.2 矿井通风系统的确定569.2.1 矿井通风系统的基本要求569.2.2 矿井通风方式的选择579.2.3 矿井通风方法选择589.2.4 盘区通风系统的要求589.2.5 工作面通风方式599.3 矿井风量计算609.3.1 工作面所需风量的计算609.3.2 掘进工作面需风量619.3.3 硐室需风量629.3.4 其它巷道所需风量629.3.5 矿井总风量629.3.6 风量分配639.4 矿井阻力计算639.4.1 矿井通风总阻力计算原则639.4.2 矿井最大阻力路线659.4.3 矿井通风阻力计算659.4.4 矿井通风总阻力669.

19、4.5 两个时期的矿井总风阻和总等积孔669.5 选择矿井通风设备679.5.1 主要通风机选型679.5.2 电动机选型699.5.3 主要通风机附属装置709.6 矿井安全技术措施719.6.1 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施719.6.2 预防井下火灾的措施719.6.3 防水措施7110 设计矿井基本技术经济指标72 参考文献74深部巷道变形机理及支护技术分析7512引言75国内外研究现状752.1 国外研究现状752.2 国内研究现状75深部岩体变形机理76深部岩石的变形性质764.1 深部岩体的脆延转化764.2 深部岩石的流变特性774.3 深部岩石的扩容性质77深部巷道围岩控制原理7

20、85.1 提高围岩强度785.2 减小巷道围岩应力785.3 采用合理的锚杆支护技术78深部回采巷道围岩稳定的关键理论786.1 围岩稳定理论786.2 深部围岩岩爆理论796.3 深部软岩非线性大变形理论79深部回采巷道围岩稳定控制技术807.1 释放膨胀变形能807.2 分步、有控支护817.3 高水速凝材料注浆加固破碎区81工程应用828.1 工程应用实例 1828.1.1 生产地质条件828.1.2 巷道支护技术828.1.3 巷道维护效果848.2 工程应用实例 2848.2.1 前言848.2.2 地质概况848.2.3 支护方式843456788.2.4 支护参数及质量要求848

21、.2.5 结语869 结论86参考文献86英文原文87中文译文94 致谢100一般部分中国矿业大学 2011 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 交通位置兖州矿区包括兖州煤田大部和济宁煤田（东区）中部，位于山东省西南部，东经 11630117，北纬 35103540，地跨济宁市任城区、邹城市、兖州市、曲阜市和微山县等五市县区。兖州煤田现有六座生产矿井，面积 240.4km2；济宁煤田（东区）中部现有济宁二号和济宁三号两座矿井，面积 200km2。兖州矿区矿井分布如图 2-1 所示。济三煤矿位于济宁煤田（东区）中部，北距济宁市 14km，东距兖州矿业集团公

22、司所在地邹城市 40km。兖（州）新（乡）铁路通过济宁市区，东与京沪线在兖州站相接，西与荷泽站与京九线相接。兖州石臼所铁路支线全长 316km，在矿区中部穿过，矿区内铁路专线已建成通车， 铁路运输便利。如图 1-1。兖州、济宁、邹城的公路互为连通，四通八达，济东矿区公路横贯井田北部与高速公路联通。京杭运河流经井田西部，河宽 6080m，平均水深约 2m，内河航运可由京杭运河直达江、浙；海运由石臼所港可达国内、外港口，水路运输十分便利。1.1.2 地形地貌济三井田地表由湖区及滨湖平原组成，井田总面积为 55km2。东部堤外为湖滨冲积平原，标高+32.53+37.78m，地势东高西低，自然坡度为

23、1.4；西部堤内为南阳湖区，标高+31.68+35.99m。湖区东南泗河口冲积扇地形稍高，一般在+33+35 左右。湖区分布于井田西南部，为附近地表水系的汇聚地，其面积约占井田总面积的三分之二，边缘多为芦苇沼泽地，中部常年积水，水深 2m 左右，枯水季节小于 1m。历年最低水位+32.22m。洪水期水深可达 4m 以上。解放后最高洪水位+36.53m，当时泗河决口，湖水外溢，汇连成片。1.1.3 河流及水体井田内主要河流有京杭运河、泗河、幸福河及河。京杭运河汛期最大流量 626m3/s； 河位于井田北部，河床宽约 400m，最大流量 400m3/s；泗河位于井田东部，为季节性河流。上述各河流均

24、流入南阳湖内。1.1.4 气象及地震本区为温带半湿润季风区，属海洋大陆性气候，四季分明。年平均降雨量701.9mm， 年最大降雨量 1186mm，最小 441.9mm。降雨多集中在七、八月份。年平均蒸发量 1819.5mm，年最大蒸发量 2228.2mm，最小 1654.7mm。春夏多东及东南风，冬季多西北风。历年最大积雪厚度 0.15m，最大冻土深度 0.31m。1.1.5 矿区居民点分布情况井田内地面村庄密集，全井田受开采影响的自然村共有 15 个，受开采影响人数达 1 万人左右。同全国所有矿区一样，济三矿在矿井一投产就面临着严峻的村庄下采煤问题。并随着矿区生产的持续进行，地下开采与地面村

25、庄搬迁之间的矛盾将越来越突出。中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计第2页图 1-1 井田交通地理位置图1.2 井田地质特征1.2.1 井田地质构造本井田含煤地层为二叠系山西组和石炭系太原组，煤系地层平均总厚250m。地层特征矿井综合柱状如图 1-2 所示。井田位于南北向的济宁地堑构造内，东西两侧分别为南北向的区域性断裂孙氏店断层和济宁断层，井田内断层受其控制以南北向断层为主。井田的构造形态，北部以宽缓褶皱为特点，往南逐渐围成北东走向，向北西倾伏的单斜构造。井田构造中等偏简单。井田东及东南浅部地层倾角平缓，一般小于 5，宽缓褶皱，走向多边。西及西南部，倾角一般 59。孙氏店支一断层两侧，在

26、5 至 7 勘探线处可达 18以上。中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计第3页井田内断层具有明显的规律性，南北向断层组，多为东升西降的正断层，因而井田地层自东向西呈台阶下降。另一组北东东至东西向的断层，分布规律性不明显，个别为落差较小的逆断层。井田落差 20m 以上的断层共 3 条，其中落差在 100m 以上的 2 条(包括 1 条边界断层)，落差 50100m 的 2 条，落差 2050m 的 3 条。主要断层特征表见表 1-1。表 1-1 主要断层特征断层名称性质落差断层产状区内控制程度走向长度走向倾向倾角(km)孙氏店断层正450北北西西70102 个钻孔穿过，7 个钻孔控制，5 线

27、以南已基本查明八里铺东段层正060南北西707.413 个钻孔穿过， 控制严密，已予查明F8 断层正0100北北东至东7569 个钻孔穿过，2 个钻孔控制，已予查明南北井田内普遍有燕山期的岩浆活动，呈层状侵入上侏罗统红色砂岩内。岩浆岩下距上侏罗统红砂岩底界 99.30259.00m，对煤层无影响。井田内普遍有燕山期的岩浆活动，呈层状侵入上侏罗统红色砂岩内。岩浆岩下距上侏罗统红砂岩底界 99.30259.00m，对煤层无影响。因此本井田内影响采区工作面布置的主要构造是断层，影响结果如下。（1） 断层对采区划分的影响由于济宁三号煤矿设计巷道大部分为沿煤层掘进的巷道，落差 10m 以上的断层使开拓巷

28、道长距离在岩层中，影响了工作面布置，因此 10m 以上的断层应作为采区边界。小断层较多但不影响采区的布置。（2） 小断层对综采工作面生产的影响由于 3 上、3 下煤层厚度变化较大，工作面中遇到小断层使煤层变薄，当断层带厚度小于 2.00 m 时，工作面必须破顶板或底板推进。因此 3 上煤层中落差 1 m 左右的断层、3 下煤层中落差 2 m 以上的断层均将造成破顶板或底板推进，降低了工作面进度，即产量下降，而且原煤中矸石、灰分增高，使煤的质量变差。另外，断层三角带顶板难于控制，容易造成冒顶事故，危及着安全生产。3 上、3 下煤层顶板砂岩局部有对煤层冲刷地段，使得煤层呈带状变薄，工作面在该段中也

29、需破顶、底板推进，对生产影响严重。（3）断层对水文地质条件的影响程度井田东部边界为孙氏店断层，其使断层东部下盘的奥陶系石灰岩与对盘的煤系地层对接。井田内落差较大的张性断层也可能将基底的奥陶系石灰岩水导至采空区。尤其大面积开采后，地应力集中于煤柱之上，使原岩应力下导水差的断层变为导水断层的可能性更大。中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计第4页因此，在井田内断层将使水文地质条件变得较为复杂。煤层厚度地层系统标志统组厚度岩性柱状岩相柱状岩性描述及水文地质生特征统系系组 （m） 层上组岩性由粘土、砂质粘土及砂砾层等组成，东薄西厚。（Q ）：以黄灰黄色粘土、砂质粘土及细、中砂为主，厚度为上55.02

30、-90.04m,q=0.4895-6.2688/s.m,水平标高+32.48-33.40m;（Q 中+Q 下）:由灰绿、灰白砂砾、粘土质砂砾、粘土、砂质粘土组成，厚度72.68-147.61m,q=0.045-3.398l/s.m。第新Q上四 中生组Q上下组 Q上系Q系自下而上有紫红色砾岩、暗绿色组粉砂岩、紫红色砂岩、灰紫、灰褐、灰绿色细砂岩等组成。第一组：厚0-218.00m，q=0.0764-0.1293l/s.m； 第二组：厚0-173.70m，q=0.18420-0.00466/s.m； 第三组：厚0-266.30m；第四组：厚0-435.70m；第五组：厚0-256.00m，q=0.

31、0006-0.0888l/s.m。中侏罗系J蒙阴组J3生系上下石盒子组上石盒子组（P ）：杂色铝质泽岩、粉砂岩及灰绿色砂岩组成，12残厚0-185.80m；下石盒子组（P ）：以灰绿色砂岩、杂色铝质泥岩为主，夹灰至21深灰色泥岩，厚65.08-95.65m。二迭系PP21为本井田主要含煤岩系、以浅灰、灰白及浅灰绿色砂岩为主，并由深灰、灰黑色粉砂岩、泥岩及煤层组成。其含煤4层（1、2、3 山西组1、3 ），1、2层煤不稳定，3 、3 煤层较稳定，为井田内主采煤下上下 层。3 下 煤顶板砂岩q=0.0075l/s.m。P1古生二灰三灰界太原组C3五灰以深灰色泥质岩、粉砂岩、灰色粘土、灰绿色砂岩组成

32、。其中夹有灰岩9层和薄煤层20层，第16层、17号煤层位居下部，为全区可采薄煤层。第6号、15号和18号等层为局部可采煤层。q=0.000745-0.058l/s.m 水平标高+34.16-+40.20。 石炭系C七灰12上 八灰九灰16十灰上十一灰 17十二灰本溪组C2十三灰十四灰十五灰以灰白色灰岩、杂色粘土岩、铝铁质泥质页、铝土等组成。q=0.139-0.91l/s.m 水平标高+36.12-+40.00。奥陶马家系 沟 组以灰褐、灰白色级密状厚层灰岩为主，间夹虎皮状岩。图 1-2 综合柱状图1.2.2 水文地质含水层由上向下：第四系含水段分上、下两段(上段由粘土、砂质粘土及砂层组成；下段

33、由砂砾、粘土质砂砾、粘土及砂质粘土等组成)、上侏罗统含水段(第一段由岩浆岩顶部及邻近砂岩；第二段由岩浆岩底部及其邻近砂岩；第三段是上侏罗统下部砾岩)、山西组 3层煤顶底板砂岩、太原组第三层灰岩、太原组 10 下层灰岩及奥陶系石灰岩等。预计首采区3 层煤顶底板砂岩涌水量为 240 m3/h，三灰涌水量为 46 m3/h，上侏罗统下部砾岩涌水量为（ ）（ ） （ ）（ ）（ ）（ ）（ ）（ ）（ ）（ ）（ ）（ ）400.00200.0017.92-59.50/34.9565.08-485.45/34.950-684.9/272.8216.67-255.90/184.57中国矿业大学 2011

34、 届本科生毕业设计第5页230 m3/h，合计涌水量为 516 m3/h。1.3 煤层特征1.3.1 煤层共含煤 26 层，可采与局部可采 8 层，平均总厚 14.44 m，含煤系数为 4.2%。其中，主要可采煤层为 3 上、3 下及 16 上，平均总厚为 11.38 m，占可采煤层总厚的 78.8%； 3 上、3 下煤层厚度较大，平均厚度达 10.21 m，占可采总厚的 70.7%。可采煤层特征见表 1-2。各主要可采煤层情况分述如下：3 上煤层位于山西组中部，可采块段内的平均厚度 1.72 m，大部分为中厚煤层，厚度较稳定，按一定的规律变化，东薄西厚。在井田中部有两条冲刷无煤区，其中一条由

35、北向南纵贯井田中部直至第四勘探区，延展长度 10km，宽 12km。另一条在上述冲刷带中间往东再折转向南直至煤层露头，延展长度 4.5km，宽 0.50.7km。3 下煤层位于山西组下部，可采范围内的煤层平均厚度 9.26m。大部分为厚煤层，厚度较稳定，呈东厚西薄的变化规律。东部陆地煤层厚度多为 810m，个别地段则因冲刷影响发生局部变薄现象。西部湖区煤层变薄，15 线以南以及成无煤区。C10-8 号孔周围煤层受冲刷形6 煤层位于太原组上部，平均厚度 1.17m，下距三灰 11m。北部赋存较稳定，有可采块段，往南逐渐变薄直至沉缺，大部分不可采，为不稳定局部可采薄煤层。10 下煤层位于太原组中部

36、，下距 12 下煤层 15m。该煤层东部较稳定，有可采块段，西部及南部大部不可采，为不稳定局部可采薄煤层。12 下煤层位于太原组下部，下距 15 上煤层 16m。煤层北薄南厚，南及西南部大部可采， 且厚度可达 1 m 以上，为不稳定至较稳定的局部可采薄煤层。15 上煤层位于太原组中下部，下距 16 上煤层 38m。煤层在东部陆地较好，有可采块段； 西部则差，属不稳定局部可采煤层。16 上煤层位于太原组下部，平均煤层厚度 1.17m，属薄煤层。本煤层全区可采，厚度变化小，为稳定可采煤层。17 煤层位于太原组下部，下距十三灰 21m，距奥灰 65m，可采范围内煤层平均厚度0.81 m，属较稳定局部

37、可采薄煤层。1.3.2 煤层顶底板矿井当前开采 3 下煤层，其顶、底板条件如下：顶板以中砂岩、粉砂岩、细砂岩为主，厚 0.6060.00m。粉砂岩顶板主要分布在首采区的东部、中部和西部，其余较大面积顶板为砂岩。伪顶分布较零散，主要为泥岩和粉砂岩，厚 0.100.45m，伪顶之上的直接顶板主要为中、细砂岩，厚 0.9029.65m。抗压强度平均值：粉砂岩为 54MPa，细砂岩为 77.2MPa，中砂岩为 67.6MPa。在 C5-12 号孔至 C6-5 号孔一带主要由抗压强度较低的粉砂岩组成，划为不稳定顶板，其它主要为较稳定稳定顶板，在 C4-4、119、C10-11 号孔附近，分布有坚硬顶板。

38、底板在矿井北部多分布中等坚固的泥岩，厚 0.604.20m；首采区中部底板为细砂岩、粉细砂岩互层，其中粉砂岩厚 0.606.45m，粉细砂岩互层厚 4.3512.15m，湖区及南部地区为粉砂岩、砂质泥岩底板。泥岩底板为中等稳定底板，细砂岩、粉细砂岩互层底板为稳中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计第6页定底板，粉砂岩、砂质泥岩底板为不稳定中等稳定底板。表 1-2 各主要可采煤层情况煤层全井田可采范围平均厚度/m煤层间距煤层结构稳定性顶底板岩性名称厚度/m/m最小/最大/平均最小/最大/平均夹石结构顶板底板层数3 上0/5.80/1.211.7217.92/59.50/34.8403简单较稳定

39、粉砂岩粘土岩，粉砂岩3 下0/9.69/5.005.2603较简单较稳定粉砂岩及砂岩粉，细砂岩23.57/52.29/35.0060/1.39/0.440.6901简单不稳定粉砂岩及泥岩粉砂岩37.21/60.05/49.9210 下0/1.52/0.580.7001简单不稳定同上细砂岩9.31/22.48/15.3412 下0/1.96/0.620.9501不稳定较稳定简单同上粘土岩泥岩9.87/27.06/16.4515 上0/1.30/0.650.7301简单不稳定石灰岩粘土岩28.50/54.59/38.1216 下0.66/1.94/1.171.1703较简单稳定同上粉砂岩及粘土岩2

40、.32/11.09/5.02170.26/1.34/0.790.8102较简单较稳定不稳定同上粘土岩1.3.3 煤的特征本矿井瓦斯含量为 0.65m3/t，属低瓦斯矿井。各煤层均有煤尘爆炸危险性，并有自然发火倾向。在生产过程中要进行实测、化验，以防局部瓦斯富集。1）煤的物理性质井田内八层可采煤层均为黑色、黑褐条痕色的软中等坚硬煤层。煤的硬度(坚固性系数)平均 1.04，山西组煤层硬于太原组煤层，煤的最大硬度达 1.89(3 上煤)，单轴抗压强度中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计第7页为 5.1912.54MPa(3 下煤)。各煤层的物性特征见表 1-3(据精查报告)。 表 1-3 各煤层

41、的物性特征表项目煤层3 上3 下610 下12 下15 上16 上17光泽硬度真密度视密度断口裂隙沥青玻璃玻璃玻璃沥青玻璃、油脂玻璃玻璃、沥青、油脂玻璃油脂玻璃、沥青、油脂1.351.041.461.441.451.411.401.391.391.361.381.361.351.371.371.341.311.30贝壳、参差状参差、阶梯、贝壳状较发育较发育阶梯、贝壳状贝壳、阶梯状参差、贝壳状阶梯、贝壳状阶梯、参差、贝壳状0.870.930.991.04发育发育2）煤的工业分析及元素分析（1）煤的工业分析灰份井田内各可采煤层的原煤平均灰份产率均为低中灰，原煤灰份的变化范围27.123.28%。1

42、.4 比重级精煤灰份，3 上、3 下、6、10 下和 12 下煤为低灰，15 上、16 上和 17 煤为特低灰，变化范围 1.888.82%。精煤回收率 66.64%。挥发份山西组煤层的精煤挥发份产率(Vdaf)平均 38.60%，比太原组煤层低 5.73%，除 3 上煤个别点较小外，其余均大于 35%，为高挥发份煤。特别是太原组 10 下、15 上、16 上和 17 煤， 最低挥发份大于 42%，最高 49.55%，煤化程度较高。发热量山西组原煤分析基弹筒发热量(Qb，ad)28.28MJ/ kg。变化范围 23.8731.90MJ/kg。太原组除 12 下煤层较低外，其余均大于 29MJ/

43、kg，变化范围在 25.1132.94MJ/kg 间。硫份山西组煤层硫份主要为低硫。太原组 6 煤为中高硫，12 下煤为低中硫，其余煤层均为高硫。（2）煤的元素分析井田内煤层属于同一变质阶段，煤的元素组成差别不大，碳含量平均 82.5583.83%， 氢含量平均 5.415.87%，氮含量平均 1.351.68%。各煤层元素组分见表 1-4。中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计第8页表 1-4各煤层元素组分表项目元素组份(%)Ndaf 1.441.551.521.601.681.501.351.37煤层Cdaf 83.8383.6183.7482.6083.2483.3682.5582.7

44、0Hdaf 5.475.415.655.875.675.745.695.76Odaf+Sdaf 9.269.439.079.939.589.4010.4110.173 上3 下610 下12 下15 上16 上173）煤的工业用途（1）炼焦用煤 山西组气煤，灰、等有害成份低，结焦性能好，成焦率较高，通过洗选可以生产多种级别的冶炼用炼焦精煤，配以其它煤种炼焦效果更好。（2） 动力燃料用煤山西组煤发热量大于 27MJ/kg，灰融熔性均大于 1250，灰、硫、挥发份均符合主要锅炉用煤的要求，是优质动力燃料用煤。太原组 12 下煤硫含量低，灰融熔性高，可与山西组煤同样使用。其余五层煤由于硫份大于 2%

45、，灰融熔性低于 1250，交通运输及一般工业锅炉用煤的要求不完全符合。（3） 气化、液化用煤井田内各煤层由于粘结性能好，热稳定性能差(粘结)，化学活性差(900950时 a9mm)，热稳定性差，故不宜于使用低温干镏法进行炼油，可燃基挥发份均大于 35%，山西组煤碳氢比 15.38，太原组煤碳氢比 14.0714.82，均小于规定指标，符合氢化法炼油的要求。4）瓦斯、煤尘爆炸及煤的自燃（1）瓦斯根据勘探时期和东部已采区的瓦斯实测资料，矿井瓦斯含量较低。瓦斯成份、含量见表 1-5。表 1-5 煤层瓦斯成份和含量数瓦斯含量(cm3/g，daf)最大(平均)煤层采样深度(m)最浅-最深瓦斯成份(%)

46、最大(平均)CO2 28.28(16.32)53.22(20.56)50.69(20.00)34.72(22.96)CH4 1.27(0.56)2.01(0.65)1.88(0.78)1.60(0.86)CO2 0.76(0.43)2.12(0.62)3.41(0.78)0.79(0.69)CH4 45.32(19.28)65.20(21.20)62.82(20.37)31.32(23.77)N2 79.62(64.40)93.41(58.24)91.19(59.63)66.04(53.25)3 上3 下16 上17468.88-891.44423.38-797.76308.90-940.16

47、739.07-879.03（2）煤尘爆炸中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计第9页勘探时期测试资料，各煤层的火焰长度均大于 380mm，扑灭火焰的岩粉量 3590%(表1-6)，原煤可燃基挥发份平均值都大于 37%，根据挥发份(Vdaf)和固定碳计算的煤尘爆炸指数，山西组煤 38.21%，太原组煤 44.26%。各煤层均有煤尘爆炸危险性。表 1-6 煤层煤尘爆炸指标试验成果表煤尘火焰长度(mm)岩粉量(%)结 论煤层3 上3 下610 下12 下15 上16 上17煤的自燃400670(10)380700(20)630670(2)500750(5)400700(6)400740(11)40

48、0750(18)400750(17)5590/70.5(10)3590/75.3(19)85(2)7090/81(5)6085/74.2(6)6090/75(11)6590/78.8(18)6090/79.7(16)有爆炸危险有爆炸危险有爆炸危险有爆炸危险有爆炸危险有爆炸危险有爆炸危险有爆炸危险勘探时期测试资料，各煤层的原样着火温度在 322353C间。还原样和氧化样的着火点之差(DT)143C，从不自然发火到很易自然发火的煤均有。3 上、12 下煤为()极易自燃不自燃煤层；3 下煤为()易自燃不自燃煤层；6、17 煤为()易自然发火不自然发火煤层；10 下煤()为不易自燃煤层；15 上、16

49、 上煤层为()易自然发火不易自燃煤层。故本井田各煤层均有自然发火倾向中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计第10页2 井田境界及储量2.1 井田境界2.1.1 井田境界井田东以孙氏店断层为界；西以各煤层的-900m 等高线为界；北以 3909500 纬线与济二井田分界；南以 3901500 纬线与第四勘探区分界；东南以 C17-2 断层和 16 煤层-350m 等高线与泗河口矿井为界。井田南北走向长 78km，东西倾斜宽 89km，面积约 55km2。2.1.2 开采界限本井田含煤地层为二叠系山西组和石炭系太原组，煤系地层平均总厚 250 m。地层特征矿井综合柱状如图 1-2 所示。共含煤

50、26 层，可采与局部可采 8 层，平均总厚 14.44 m，含煤系数为 4.2%。其中，主要可采煤层为 3 上、3 下及 16 上，平均总厚为 11.38 m，占可采煤层总厚的 78%； 3 上、3 下煤层厚度较大，平均厚度达 10.21 m，占可采总厚的 70.7%。开采上限：3 上煤层以上无经济可采煤层。下部边界：16 上煤层以下无经济可采煤层。2.1.3 井田尺寸井田的走向最大长度为 7.70km，最小长度为 4.67km。井田倾斜方向的最大长度为 8.00km，最小长度为 5.40km。煤层的倾角最大为 7，最小为 2，平均为 5。井田的水平面积按下式计算：S=HL（2-1）式中：S井田的水平面积，m2； H井田的平均水平宽度，m； L井田的平均走向长度，m。则井田的水平面积为：S=54.9（km2） 井田赋存状况示意图如图 2.1。2.2 矿井工业储量2.2.1 储量计算基础1） 根据济宁三号井田地质勘探报告提供的煤层储量计算图计算；2） 依据煤炭资源地质勘探规范关于化工、动力用煤的标准：计算能利用储量的煤层最低可采厚度为 0.8m，原煤灰分不大于 40%。计算暂不能利用储量的煤层厚度为0.70.8m；3）依据过函（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内容要求：禁止