濟北煤田3.0Mta新井設計

目 錄1 礦區(qū)概況與井田地質特征51.1 礦井概況51.1.1 井田位置51.1.2 交通51.1.3 地形與河流61.1.4 氣象61.1.5 自然地震61.1.6 礦區(qū)經(jīng)濟概況61.1.7 水源及電源61.2 井田地質特征71.2.1 礦井勘探71.2.2 井田地層概述71.2.3 井田含煤地層概述81.2.4 井田地質構造81.2.5 井田水文地質特征121.3 煤層特征121.3.1 煤層121.3.2 煤質141.3.3 煤層開采技術條件152 井田境界和儲量192.1 井田境界192.2 礦井工業(yè)儲量192.2.1 儲量計算基礎192.2.2 全礦井工業(yè)儲量的具體計算192.3 礦井可采儲量202.3.1 安全煤柱留設原則202.3.2 礦井永久保護煤柱損失量212.3.3 礦井可采儲量223 礦井工作制度、設計生產(chǎn)能力及服務年限233.1 礦井工作制度233.2 礦井設計生產(chǎn)能力及服務年限233.2.1 確定依據(jù)233.2.2 礦井設計生產(chǎn)能力233.2.3 礦井服務年限233.2.4 井型校核244 井田開拓264.1 井田開拓的基本問題264.1.1 確定井筒形式、數(shù)目、位置的確定264.1.2 開采水平及帶區(qū)的劃分284.1.3 主要開拓巷道284.1.4 方案比較294.2 礦井基本巷道344.2.1 井筒354.2.2 井底車場及大巷385 準備方式425.1 煤層地質特征425.1.1 煤層特征425.1.2 煤層頂?shù)装褰M成425.1.3 煤層內主要地質構造和水文地質條件425.1.4 煤層上方地形、地貌425.2 帶區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)425.2.1 采煤方法及工作面長度425.2.2 工作面接替425.2.3 帶區(qū)內各煤柱的尺寸435.2.4 確定同時生產(chǎn)的數(shù)目435.2.5 帶區(qū)巷道布置435.2.6 生產(chǎn)系統(tǒng)435.2.7 帶區(qū)巷道掘進445.2.8 帶區(qū)生產(chǎn)能力和采出率456 采煤方法486.1 采煤工藝方式486.1.1 采煤方法選擇的依據(jù)和選擇原則486.1.2 帶區(qū)煤層特征及地質條件486.1.3 采煤方法的選擇486.1.4 采煤工藝與采空區(qū)處理496.1.5 工作面設備選型及其技術特征506.1.6 超前支護方式546.1.7 放頂步距、放煤方式和采放比546.1.8 確定回采工作面長度、推進方向、推進度546.1.9 各工藝過程注意事項556.1.10 工作面噸煤成本566.1.11 回采工作面正規(guī)循環(huán)作業(yè)566.2 回采巷道布置586.2.1 回采巷道布置方式586.2.2 回采巷道斷面大小及支護597 井下運輸627.1 概述627.1.1 井下運輸?shù)脑紬l件和數(shù)據(jù)627.1.2 井下運輸系統(tǒng)627.2 帶區(qū)運輸設備的選擇627.2.1 設備選型原則627.2.2 工作面及順槽運輸設備選型637.2.3 運輸能力驗算657.3 大巷運輸設備的選擇657.3.1 確定大巷的運輸方式657.3.2 主運輸大巷設備選擇667.3.3 輔助運輸方式的選擇677.3.4 礦井輔助運輸系統(tǒng)687.3.5 井下?lián)Q裝697.3.6 膠輪車運輸708 礦井提升728.1 礦井提升概述728.2 主副井提升728.2.1 主井提升系統(tǒng)728.2.2 副井提升系統(tǒng)739 礦井通風及安全759.1 礦井概況759.1.1 礦井概況759.1.2 礦井通風系統(tǒng)的主要原則和基本要求759.2 礦井通風系統(tǒng)的確定759.2.1 選擇通風系統(tǒng)主要考慮的因素759.2.2 各通風系統(tǒng)的使用條件和優(yōu)缺點分析769.2.3 礦井通風方式選擇799.2.4 帶區(qū)通風系統(tǒng)的要求799.2.5 回采工作面進回風的布置809.3 礦井風量的計算829.3.1 風量計算的標準829.3.2 風量計算的原則829.3.3 礦井風量的計算829.3.4 掘進工作面所需風量849.3.5 峒室所需風量859.3.6 其它巷道所需風量869.3.7 礦井總風量869.4 礦井風量的分配869.4.1 配風的原則和方法869.4.2 風量分配及風速驗算879.4.3 風速驗算879.5 礦井風阻的計算889.5.1 計算原則889.5.2 確定礦井通風容易時期和困難時期899.5.3 礦井最大阻力路線899.5.4 各段通風阻力及總阻力899.5.5 全礦總風阻和等積孔919.6 選擇礦井通風設備929.6.1 通風機風壓的確定929.6.2 計算電動機功率949.6.3 對礦井主要通風設備的要求959.6.4 對反風、風峒的要求959.7 礦井災害的防治措施959.7.1 瓦斯管理措施969.7.2 煤塵的防治969.7.3 防火969.7.4 防水9710 礦井基本技術經(jīng)濟指標103英文原文1051. Introduction1052. Approach and scope of the study1073. The physical concept of subsidence caused by excavation108中文譯文1141、簡介1142論文的概括和范圍1153、由開采造成的下沉的物理概念116專題1201 引言1202 頂板離層分析1202.1 頂板離層的表現(xiàn)形式1202.2 與頂板離層相關各因素分析1223 頂板離層的監(jiān)測1233.1 頂板離層監(jiān)測原理及方法1233.2 頂板離層臨界值確定方法1243.3 錨桿支護質量監(jiān)測系統(tǒng)軟件介紹1254 頂板離層指示儀的原理及其安裝1264.1 工作原理1264.2 頂板離層指示儀的構成1274.3 頂板離層指示儀的安裝與監(jiān)測1284.4 頂板離層儀在錨桿支護參數(shù)優(yōu)化中應用1295 結論132參 考 文 獻134致 謝136 第 134 頁 1 礦區(qū)概況與井田地質特征濟北煤田是我國重要的煤炭基地，礦井地質構造簡單，煤層穩(wěn)定，儲量豐富，地勢平坦，交通方便，生產(chǎn)的煤炭可供華東工業(yè)區(qū)，運銷海外，進行國際貿(mào)易。1.1 礦井概況1.1.1 井田位置許廠煤礦位于濟寧煤田的東北部，屬山東省濟寧市任城區(qū)所轄。地理坐標為東經(jīng)1163611643。北緯35243531。1.1.2 交通圖1-1 礦井交通位置圖本區(qū)中心距濟寧市8km，交通方便，鐵路、公路及水路運輸均很發(fā)達。連接京滬、京九兩大南北鐵路干線的新(鄉(xiāng))菏(澤)兗(州)石(臼港)鐵路，從本區(qū)南側通過，區(qū)內設有濟寧、孫氏店及兗州西站。由濟寧市東行30km至兗州，與京滬鐵路相接，向西109km至菏澤站與京九鐵路相接，菏澤至新鄉(xiāng)190km與京廣鐵路相連。正在建設的濟北礦區(qū)鐵路專用線從本區(qū)中部通過，從兗州西站接軌，煤炭鐵路外運十分方便。327國道一級公路從礦區(qū)南部橫貫東西，兗州、濟寧、鄒城的公路已成環(huán)形，并與104國道相連，公路運輸極為便利(見圖1-1)。著名的京杭大運河由北向南流經(jīng)濟寧市構成重要的水上運輸要道，河寬6080m，平均水深2m ,全年除一、二月份因水淺不能通航外，其余時間均可通航。根據(jù)水利交通部門規(guī)劃，京杭運河將建成為南北水上運輸?shù)闹饕降?。?jīng)疏通后年通過能力為2500萬t。1.1.3 地形與河流本區(qū)為沖積、湖積平原，地形平坦，地勢呈東北高，而西南低，地面標高為35.2041.44m，自然地形坡度為0.04%，區(qū)內河流稀少，水系不甚發(fā)育。1.1.4 氣象本區(qū)氣候溫和，屬溫帶季風區(qū)海洋大陸性氣候。氣溫：歷年平均氣溫13.5，月平均最高氣溫34.3（1957年7月），日最高氣溫41.6（1960年6月21日），月平均最低氣溫9.8（1963年1月），日最低氣溫19.4(1964年2月18日)，多年來最低平均氣溫月為1月，平均最高氣溫月為7月。雨量：年平均降雨量701.1mm，年最大降雨量為1186.0mm(1964年)，日最大降雨量177.1mm(1965年7月9日)，年最小降雨量為441.9mm(1966年)，降雨多集中于每年的7、8月份。一般春季雨量少，時有春旱。年平均蒸發(fā)量1790.3mm，年最大蒸發(fā)量2228.2mm(1960年)，年最低蒸發(fā)量1493.0mm(1984年)。春夏兩季多東及東南風，冬季多西北風，平均風速為2.3ms。歷年最大積雪厚度0.15m，最大凍土深度0.31m。1.1.5 自然地震根據(jù)國家地震局、建設部震發(fā)辦1992160號文“關于發(fā)布中國地震烈度區(qū)圖(1990)和中國地震烈度區(qū)圖(1990)使用規(guī)定的通知”，濟寧市任城區(qū)地震烈度為7度。1.1.6 礦區(qū)經(jīng)濟概況本井田位于濟北礦區(qū)的西東北部，礦井建設所需的主要建筑材料，除鋼材、木材及部分水泥需外地供應外 ，其余的磚、瓦、砂石等土產(chǎn)材料，均可以由當?shù)毓?。本區(qū)地處沖積平原，土地肥沃，農(nóng)作物主要以水稻、小麥、玉米為主。1.1.7 水源及電源本地區(qū)主供電源為濟寧電廠，裝機容量300MW，礦井東約4km有二十里鋪農(nóng)用35KV變電所一座，南約8km有北郊35KV變電所一座，另有擬建設的代莊110KV變電所荷濟寧西北郊220KV變電所各一座，因此，可供選擇的電源余地較大。 本區(qū)供水水源可靠?？晒┑V井選擇的水源有第四系砂層水和奧灰?guī)r溶裂隙水。第四系砂層上端含水豐富，水質較好，是較理想的供水資源。本井田奧灰水為中等富水區(qū)，但埋藏較深，補給條件較差。1.2 井田地質特征1.2.1 礦井勘探濟寧煤田發(fā)現(xiàn)于1957年底，1959年12月提出山東省濟寧第二煤田綜合普查報告 。1968年10月提出山東省濟寧煤田綜合詳查報告。1981年11月提交濟寧煤田(東區(qū))詳查地質報告。1986年9月提出濟寧煤田許廠井田精查地質報告，報經(jīng)全國儲委審查批準。1.2.2 井田地層概述本礦井地層區(qū)劃屬華北區(qū)魯西南分區(qū)濟寧小區(qū)，區(qū)內地層包括中、下奧陶統(tǒng)，中石炭統(tǒng)本溪組、上石炭統(tǒng)太原組、下二迭統(tǒng)山西組、下石盒子組，上二迭統(tǒng)上石盒子組，上侏羅統(tǒng)蒙陰組及第四系。屬全隱蔽式華北石炭二迭系煤田。具體情況見表1-1表1-1 地層特征表地 層 系 統(tǒng)接 觸關 系厚 度（m）地 層 特 征系統(tǒng)組第四系（Q）全新更新統(tǒng)不整合122282196.77主要由粘土、砂質粘土、粘土質砂、砂及砂礫層組成。 侏羅系（J）上 統(tǒng)(J3)蒙陰組(J3m)不整合0225.2主要有磚紅色粘土質細粒及中粒砂巖組成。二 迭 系 （P）上 統(tǒng)(P2)上石盒子組(P21)整合0286.00主要由灰綠色砂巖及灰綠、紫紅等雜色粘土巖組成。下 統(tǒng)(P1)下石盒子組(P12)整合31.069.8048.69主要由黃綠、灰、紫等雜色粘土層，粉砂巖、灰綠色砂巖組成。山西組(P11)整合59.999.3583.67主要由淺灰、灰白及灰綠色砂巖，深灰，灰黑色粉砂巖組成。石 炭 系 （C）上 統(tǒng)(C3)太原組(C3)整合141.7176.55162.66由深灰、灰黑色粉砂巖、泥巖、灰色砂巖、薄層石灰?guī)r組成。中 統(tǒng)(C2)本溪組(C2)整合200.0063.0030.88由雜色粘土巖，粉砂巖，鋁鐵質泥巖及石灰?guī)r組成。奧 陶 系 （O）中 下 統(tǒng)(O1-2)800m左右主要為灰深灰色、褐灰色厚層狀石灰?guī)r組成1.2.3 井田含煤地層概述本區(qū)含煤地層為上石炭統(tǒng)太原組及下二迭統(tǒng)山西組。一、上石炭統(tǒng)太原組(C3)：本組地層厚141.70176.20m，平均162.66m，地層厚度變化不大。主要由深灰、灰黑色粉砂巖、泥巖、粘土巖、灰色細砂巖、夾薄層灰?guī)r及煤層組成。泥質含量較高，砂巖比率較低，屬海陸交互相沉積。本組地層粒度韻律清晰，相及旋回結構穩(wěn)定，變化具有明顯的規(guī)律性，易于對比。二、下二迭統(tǒng)山西組(P)本組地層厚59.90114.70m，局部有剝蝕現(xiàn)象，平均78.57m，為含煤地層中的主要含煤組，具有經(jīng)濟價值的3上、3下煤層就賦存于本組的中上部及下部。本組由砂巖、粉砂巖、粉、細砂巖互層、粘土巖、煤層組成，以灰灰白色、灰綠色砂巖為主，砂巖含量高，多以厚層狀分布于煤層的頂板及底板，以3上與3下煤層間的砂巖最為發(fā)育，該砂巖為淺灰灰白色、灰綠色，厚層狀，以石英為主，長石次之，分選中等至較好，次棱角狀次園狀，孔隙式接觸式膠結，以硅質、粘土質膠結為主，局部為鈣質膠結，具交錯層理、斜層理及韻律層理，含大量粉砂巖、泥巖包裹體及鏡煤屑，本組以過渡相沉積為主，相環(huán)境變化較大，沉積分異明顯，對煤層的形成及后期改造具有重要影響。 具體情況見圖1-2 巖性巖相示意圖。1.2.4 井田地質構造本礦井位于南北向的濟寧地塹構造內，孫氏店斷層構成礦井的東部及東北部邊界。由于受區(qū)域性構造的控制，致使區(qū)內發(fā)育一組走向北東、向南西傾伏的寬緩褶曲及走向近南北的西傾高角度正斷層組，使煤系地層向西呈階梯式下降，構造中等，局部偏復雜或偏簡單。一、主要褶曲1、濟寧背斜：位于井田的西部邊緣，八里鋪斷層近側，軸向北東北300-400 m，軸部被八里鋪斷層切割破壞成數(shù)段。該背斜在井田內延展長度12 km，兩翼跨度0.5-2.5 km，褶曲幅度50-150 km。該背斜計有礙8條勘探線和38條地震測線控制，已屬查明。2、小屯向斜：位于井田的中部，軸線在孫氏店支2斷層的西側。該向斜是本井田主要褶曲，軸向近南北-北東，井田內延展長度8km，西翼與濟寧背斜東翼相連，東翼被孫氏店支2斷層所切割破壞，兩翼跨度2-3 km，褶曲幅度100-200 m。該向斜計有14條勘探線和35條地震測線控制，已屬查明。二、斷層井田內主要發(fā)育一組受區(qū)域性大斷層所控制的走向近南北的高角度正斷面，南北貫穿全井田。斷層特征見表1-2。表1-2 斷層特征表斷層名稱性質落差斷層產(chǎn)狀區(qū)內走向長度（km）導水性走向傾向傾角孫氏店支2斷層正0170北西北東近西西706中等陳廠斷層正070北西北東704弱本礦井褶曲構造簡單，區(qū)內主要大的褶曲為北北東向的濟寧背斜、小屯向斜褶曲幅度、跨度均較大，北東東向的盧營北向斜等小褶曲的幅度、跨度均比較小，地層傾角除東部孫氏店支1斷層西側局部峭陡外，均在38之間，對采煤和運輸排水影響均較小，即不影響采區(qū)劃分和工作面布置。因此本礦井內影響采區(qū)工作面布置的主要構造是斷層。圖1-2 巖性巖相示意圖1.2.5 井田水文地質特征一、井田水文地質概況本井田水文地質邊界東以孫氏店支1斷層為界，西至八里鋪斷層，南起八里營斷層，北至孫氏店斷層。由此四條斷層包圍形成封閉的地質小塊段，構成獨立的水文地質小單元。井田水文地質條件屬中等類型，其中上組煤含水層富水性中等，補給條件不良，下組，下組煤含水層富水性中等，補給條件良好。二、含水層與隔水層井田內主要含水層有第四系，3下煤層頂?shù)装迳皫r，三灰，十下灰及奧灰含水層，第四系除為含水層外，還是良好的隔水層。此外，石盒子組及奧灰壓蓋巖層組均是良好的隔水層。三、邊界水文地質條件與斷層導水性許廠井田水文地質邊界完全由斷層構成。西部邊界阻水，南部邊界弱導水，井田內各含水層主要在北部及東南部接受井田外強富水奧灰水的補給，其中，上組煤系含水層只在孫氏店斷層長約2 km開口段接受補給，補給面積較?。幌陆M煤系含水層大范圍地接受奧灰水補給，補給條件良好?？v向比較，孫氏店支2斷層以東含水層接受補給較支2斷層以西強。根據(jù)濟寧煤田奧灰?guī)r溶水專門水文地質勘探報告及許廠礦井達產(chǎn)采區(qū)地震（水文）補充勘探報告，本礦井各斷層導水性見表1-2-3。四、奧灰底鼓水對開采下組煤的影響地質部門按規(guī)程公式計算的安全隔水層厚度（開采-510 m第二水平下組煤時）分別為33.50 m及34.65 m，小于正常地段奧灰壓蓋隔水層厚度35.2176.90 m。且還有以下因素有利于阻止奧灰水底鼓：下組煤首先開采16上，煤層其與奧灰之間的壓蓋隔水層厚度，抵抗奧灰水底鼓的能力強。1.3 煤層特征1.3.1 煤層本井田含煤地層為下二迭統(tǒng)山西組和上石炭統(tǒng)太原組，平均總厚246.33 m,共含煤25層，平均總厚19.90m,含煤系數(shù)4.3%。其中可采及局部可采煤層有3上、3下、15上、16上、17共5層，平均總厚18.58m,含煤系數(shù)3.8%,其主要煤層為3上、3下、16上、17煤層，平均總厚17.98m，占可采煤層總厚的97%，主要煤層中又以3上、3下煤層厚度較大，平均厚度為7.1 m和9.7m,且埋藏淺，儲量豐富，是本井田首采，主采煤層。按各主要煤層在含煤地層中的位置，地質報告中將3上、3下煤劃分為主可采煤組，將16上及17煤劃分為局部可采煤組?，F(xiàn)將各煤層賦存情況分述如下:一、3上煤層: 位于山西組中上部，該煤層由于受原始沉積成煤條件不利的影響煤層主要賦存于第10勘探線以西，屬穩(wěn)定煤層，結構簡單，一般不含夾石，該煤層厚度大，變化小，儲量豐富，是本井田的主采及首采煤層。二、3下煤層: 位于山西組下部。賦存于全區(qū)，煤層厚度變化較小，屬穩(wěn)定煤層，煤層厚度具有東厚西薄的特點，平均厚度達到9.7 m，結構簡單，一般不含夾石，個別點含13層夾石，多為炭質泥巖或粉砂巖。該煤層厚度大，變化小，儲量豐富，是本井田的主采及首采煤層。三、15上煤層: 位于太原組中部。該煤層可采點分布比較紊亂，可采范圍常呈零星分布，屬不穩(wěn)定煤層，結構簡單，偶含夾石。四、16上煤層: 位于太原組下部，該煤層層位較穩(wěn)定，對比可靠，煤厚變化比較大，結構較復雜，屬全部可采煤層，含夾石03層，多為炭質砂巖、泥巖或粘土巖。五、17煤層: 位于太原組下部，該煤層煤厚變化大，結構簡單，屬于局部可采煤層，含夾石01層，多為泥巖或粉砂巖。上述各可采煤層特征見表1-3。表1-3 煤層特征表煤層煤層厚度（m）最小-最大平均煤層間距（m）最小-最大平均夾石層數(shù)穩(wěn)定程度可采情況頂?shù)装逄匦皂敯宓装?上5.648.607.1212.3767.3139.85109.6142.6118.8024.7644.5835.501.0110.354.3502穩(wěn)定可采中砂巖及粉砂巖泥質巖及粉砂巖3下7.2110.429.7103穩(wěn)定可采中砂巖及粉砂巖泥質巖及粉砂巖15上01.410.6501不穩(wěn)定不可采石灰?guī)r粘土巖16上01.5306603不穩(wěn)定不可采石灰?guī)r泥質巖及粉砂巖170.501.890.5301不穩(wěn)定局部可采薄層石灰?guī)r、泥巖及粉砂巖泥質巖及粉砂巖1.3.2 煤質山西組煤層煤巖類型以亮煤為主，裂隙較發(fā)育，均為氣煤，且以氣煤二號為主。精煤為特質灰、特質磷、結焦性能好，成焦率高。是優(yōu)質煉焦配煤及動力燃料用煤，亦可作為氣化液化用煤。太原組煤層煤巖類型以亮煤型為主，裂隙發(fā)育，為氣煤、氣肥煤。除硫分含量高外，其余指標均比山西組煤層強。該煤按比例與山西組煤混合使用，可符合煉焦配煤的要求，也可作為動力燃料用煤或進行氣化液化用煤。各煤層煤質特征見表1-4。表1-4 煤層煤質特征表項目煤層3上3下15上16上17水 份Wf (%)原 煤0.683.282.46（12）1.193.372.36（55）1.032.61.93（35）0.82.241.71（73）1.242.541.88（58）精 煤1.852.922.49（12）1.483.042.44（55）1.352.702.06（32）1.072.441.78（74）1.182.691.91（58）灰 份A(%)原 煤11.5839.3422.72（12）9.0724.5513.78（55）7.1732.5413.88（34）5.2624.5312.50（74）3.7921.8710.07（57）精 煤5.959.807.80（12）4.298.555.98（55）3.388.585.37（32）2.488.744.50（74）1.935.693.21（57）揮發(fā)份V(%)原 煤37.9248.1140.94（11）32.1440.9836.53（51）39.8245.0742.64（33）40.0547.7243.70（72）41.9146.2243.90（56）精 煤38.6941.8640.38（12）34.9043.9338.32（54）40.7646.2843.32（32）42.2946.5244.34（73）42.6146.7844.48（58）全硫SQ（）原 煤0.611.701.12（12）0.360.960.53（54）1.927.613.51（33）2.526.913.64（69）2.267.203.70（57）精 煤0.601.200.92（10）0.330.750.49（51）1.312.831.83（31）2.514.143.06（69）2.023.622.67（57）磷P（）原 煤0.0020.00760.004（5）0.00440.03810.0165（12）0.00080.00890.0033（10）0.00240.01130.0048（17）0.00170.00880.0043（00）精 煤0.00140.00260.0019（4）0.00080.02230.0058（24）0.00080.00260.0016（15）0.00080.00360.0018（23）0.00080.00570.0024（24）原煤發(fā)熱量Cal/g490270696189 (9)578373246793（40）611776217030 (26)586678387081 (50)607779877373（40）489472116313 (94)591474296938（40）607477217085 (26)581978607112 (50)610980667424 (40)膠質層厚度Y(mm)11.017.013.7( 9)8.516012.4（52）14.531.021.2( 29)22.036.027.8( 69)21.034.027.0( 57)焦油產(chǎn)率Tg(%)10.7212.2511.48 (2)8.8612.9111.27（15）12.6817.9215.64 (8)13.8518.6815.81 (21)14.4918.9716.62(20)煤灰熔融性T2 (%)1500 (2)132015001443（17）108512501142 (7)106513801230 (21)106012251151(16)粘結指數(shù)GRI67.888.476.7 (8)43.586.371.4（43）71.195.788.0 (23)90.4103.076.7 (55)91.999.996.8( 45)1.3.3 煤層開采技術條件一、瓦斯全井田太原組主采煤層瓦斯含量最低，但二氧化碳含量略高于山西組煤層，瓦斯含量與煤層厚度呈正比，在煤層頂?shù)装逯须m亦有游離瓦斯存在，但其含量很小。本井田屬低瓦斯礦井二、煤塵井田內各煤層的火焰長度均大于200 ，最大達750 ，撲滅火焰的巖粉用量在6095%之間，可燃基揮發(fā)分一般都大于37%，灰分除3上、6煤層外均小于15%，根據(jù)揮發(fā)分（Vr）和固定碳（CrGD）計算的煤塵爆炸指數(shù)，山西組煤層為39.34%,太原組煤層為44.06%,故各煤層均有煤塵爆炸的危險性。三、煤的自燃:本井田各煤層的原樣著火溫度在325349 之間，還原樣與氧化樣的著火點之差（T）在241 之間，從不易自燃到最容易自燃均有，但以較容易自燃為主，故各煤層均有自燃發(fā)火傾向。四、地溫:井田內在總體詳查階段已在6個鉆孔內進行了井溫測量，其中A12-5號孔為近似穩(wěn)態(tài)測量，共獲得588個點的地溫資料，確定屬于“地溫正常區(qū)”。在精查勘探中在5個鉆孔內進行了井溫測量，共獲得628個測溫點資料，除X12-9和X7-8號孔內地溫較高外，其它均屬正常。通過上述地溫測量工作，基本查清了本井田的地溫狀況。本井田地溫規(guī)律是隨著深度的增加而升高，在非煤系地層中，低溫梯度一般在2/100m，在煤系地層中，低溫梯度較高，一般在2.6/100m。平均地溫梯度2.3/100m,在向斜軸部及斷層帶附近有溫度偏高現(xiàn)象。通過對低溫資料的分析和對比研究，確定本區(qū)屬低溫正常區(qū)，-500 m水平線以淺低溫都在31以下，不會有高溫熱害發(fā)生，-500-800m水平地溫在3137之間，屬一級高溫區(qū)。五、主要煤層頂?shù)装鍘r性特征1、煤層頂?shù)装鍘r石的力學性質根據(jù)巖石的巖性，抗壓強度，普氏硬度系數(shù)，容重等指標，精查地質報告中對煤層頂?shù)装甯黝悗r石進行了等級劃分，見表1-5。表1-5 煤層頂?shù)装鍘r石等級劃分巖石等級巖性抗拉強度（/2）容重（g/3）普氏硬度不堅固巖石粘土巖粉砂巖8002.5-3.09據(jù)此分類，本井田主采煤層中，3上、3下煤頂?shù)装逡詧怨處r石為主，次為中等堅固巖石；16上煤頂板為極堅固巖石，底板為不堅固巖石；17煤頂板以中等堅固巖石為主，次為極堅固巖石，底板為不堅固巖石。各主要煤層頂?shù)装鍘r石物理力學性質及分類見表1-6表1-6 主要煤層頂、底板物理力學性質及分類層位項巖 目石名稱抗壓強度（/cm3）抗拉強度(/cm3）容重（g/cm3）普氏硬度（f）抗剪強度分類級別正應力內摩擦角30453上 頂粉砂巖（4）455122.45217136砂巖（10）633242.4687151293上底粉砂巖（7）458212.59338529砂巖（10）673362.61100144263下 頂粉砂巖（4）474132.56237435砂巖（10）637262.4890154303下底粉砂巖（7）453192.55318030砂巖（10）671352.60991422716上頂石灰?guī)r（17）1222392.6614.0711162416上底粘土巖（3）183102.542.0粉砂巖（6）186142.572.817頂粉砂巖（9）398152.586.54611014石灰?guī)r（4）972822.6512.117底粘土巖（10）189112.651.0粉砂巖（5）325112.593.01130272、頂?shù)装鍘r性及穩(wěn)定性3上、3下煤層直接頂板主要為中砂巖，次為粉砂巖，零星分布有細砂巖、泥巖，首采區(qū)孫氏店支2斷層以東以較穩(wěn)定頂板為主，次為不穩(wěn)定及較穩(wěn)定頂板；孫氏店支2斷層以西以穩(wěn)定頂板為主，次為較穩(wěn)定及不穩(wěn)定頂板。X7-8、X9-6號孔附近為堅硬頂板。3上、3下煤層直接底板均以泥質巖類和粉砂巖為主，零星分布有細砂巖。16上煤層直接頂板為石灰?guī)r（十下），一般厚5.41 m，屬堅硬頂板，據(jù)兗州礦區(qū)資料，石灰?guī)r（十下）中下部有一泥質軟弱結構面，本井田開采16上煤層時請注意觀察，以防止冒頂事故發(fā)生，17煤層直接頂板主要為薄層石灰?guī)r（十一），部分地區(qū)相變?yōu)槟鄮r，粉砂巖。石灰?guī)r（十一）厚度變化大，X7-2號孔僅0.15 m，且裂隙發(fā)育，故以較穩(wěn)定不穩(wěn)定頂板為主，次為穩(wěn)定頂板，16上、17煤層底板巖性均以泥質巖類為主，次為粉砂巖。六、礦井涌水量預計1、第一水平涌水量:礦井正常涌水量: 包括孫氏店支2斷層以東的3下煤頂?shù)装迳皫r正常涌水量，三灰及井筒涌水量，為251(m3/h)。礦井最大涌水量: 包括孫氏店支2斷層以東的3下煤頂?shù)装迳皫r正常涌水量，孫氏店支2斷層以西的3下煤頂?shù)装迳皫r及三灰、井筒涌水量，為290(m3/h)。2 井田境界和儲量2.1 井田境界東起孫氏店斷層及各煤層露頭，西至八里鋪斷層；北迄孫氏店斷層及各煤層露頭，南到兗新鐵路，即地質礦產(chǎn)部于1993年5月6日以地采發(fā)通字1993第012號文批準的許廠煤礦采礦許可證規(guī)定的礦井開采范圍以內。礦井開采范圍面積22.08km2。2.2 礦井工業(yè)儲量2.2.1 儲量計算基礎1.根據(jù)許廠、濟北井田地質勘探報告提供的煤層儲量計算圖計算；2根據(jù)煤炭資源地質勘探規(guī)范和煤炭工業(yè)技術政策規(guī)定：煤層最低可采厚度為0.70m，原煤灰分40%；3.依據(jù)國務院過函（1998）5號文關于酸雨控制區(qū)及二氧化硫污染控制區(qū)有關問題的批復內容要求：禁止新建煤層含硫份大于3%的礦井。硫份大于3%的煤層儲量列入平衡表外的儲量；4.儲量計算厚度：夾石厚度不大于0.05m時，與煤分層合并計算，復雜結構煤層的夾石總厚度不超過每分層厚度的50%時，以各煤分層總厚度作為儲量計算厚度；5.井田內主要煤層穩(wěn)定，厚度變化不大，煤層產(chǎn)狀平緩，勘探工程分布比較均勻，采用地質塊段的算術平均法。6.煤層容重：3上、3下煤煤層容重為1.39t/m3、1.37t/m3。2.2.2 全礦井工業(yè)儲量的具體計算由于煤層產(chǎn)狀、厚度、煤質比較穩(wěn)定，本次儲量計算采用地質塊段法，即以塊段面積乘以塊段平均煤厚和煤層視密度，即得該塊段的儲量。根據(jù)地質勘探情況，將礦體劃分為A、B、C、D四個塊段（見圖2-1），在各塊段范圍內，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。A塊段面積為11.28Km2，傾角為4度，3上、3下煤平均厚度7.1，9.8m；B塊段面積為1.73Km2，傾角為12度，3上、3下煤平均厚度6.9，9.4m；C塊段面積為2.14Km2，傾角為13度，3上、3下煤平均厚度7.0，9.3m；D塊段面積為6.91Km2，傾角為5度，3上、3下煤平均厚度7.3，9.6m； 由Zg=Sh得Zg=3.85(t)其中：S表示3煤層的面積，m2；h表示煤層厚度，m2； 表示煤的容重。Kg/m3符合煤炭工業(yè)設計規(guī)范的要求。圖2-1 井田賦存狀況示意圖2.3 礦井可采儲量2.3.1 安全煤柱留設原則1.工業(yè)場地、井筒留設保護煤柱，對較大的村莊留設保護煤柱，對零星分布的村莊不留設保護煤柱；2.各類保護煤柱按垂直斷面法或垂線法確定。用巖層移動角確定工業(yè)場地、村莊煤柱。巖層移動角為70，表土層移動角為45；3.維護帶寬度：風井場地20m，村莊10m，其他15m；4.斷層煤柱寬度50m，井田境界煤柱寬度為50m；5.工業(yè)場地占地面積，根據(jù)煤礦設計規(guī)范中若干條文件修改決定的說明中第十五條，工業(yè)場地占地面積指標見表2-1。表2-1 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1.0120-1801.245-901.59-301.82.3.2 礦井永久保護煤柱損失量1.井田邊界保護煤柱井田邊界保護煤柱留設50m寬，則井田邊界保護煤柱損失量為202.86萬t。2.斷層保護煤柱斷層煤柱留設50m寬，則斷層保護煤柱損失量為：108.68萬t。3.工業(yè)廣場保護煤柱許廠礦工業(yè)廣場地面標高+40m，松散層厚度為220m，移動角=45，上覆巖層的邊界角=70，下山移動角=80，上山移動角=75。工業(yè)廣場按級保護留圍護帶寬度10m，工業(yè)廣場面積由表2-1確定，取30公頃。工業(yè)廣場保護煤柱如圖2-2。則工業(yè)廣場保護煤柱壓煤量為：100.28萬t 和139.87萬t 。 圖2-2 工廣保護煤柱4.井筒保護煤柱主、副井井筒保護煤柱在工業(yè)廣場保護煤柱范圍內，風井井筒保護煤柱在大巷保護煤柱范圍內，故井筒保護煤柱損失量為0。各種保護煤柱損失量見表2.2。表2.2 保護煤柱損失量煤 柱 類 型儲 量（萬t）井田邊界保護煤柱202.86斷層保護煤柱108.68工業(yè)廣場保護煤柱240.15井筒保護煤柱0合 計551.692.3.3 礦井可采儲量礦井可采儲量是礦井設計的可以采出的儲量，可按下式計算：Zk = （Zg-P）C 式中： Zk礦井可采儲量，萬t；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，萬t；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。則，礦井設計可采儲量：Zk =（38500-551.69）0.75=28461（萬t）3 礦井工作制度、設計生產(chǎn)能力及服務年限3.1 礦井工作制度礦井采用“四六”制工作制度，三班生產(chǎn)一班檢修，每班工作六個小時。按照煤炭工業(yè)設計規(guī)范規(guī)定：本礦井設計中按年工作日330 d規(guī)劃計算，礦井每晝夜凈提升為16 h。3.2 礦井設計生產(chǎn)能力及服務年限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。煤田地質條件復雜，儲量有限，則不能將礦區(qū)規(guī)模定得太大；（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)能力由地質資料可知：本井田儲量豐富、煤層穩(wěn)定、傾角小、厚度變化不大，開采條件較簡單，開采技術條件好，有足夠的條件建成大型礦井。結合本井田的工業(yè)儲量和開采儲量最終選定礦井設計生產(chǎn)能力3.0Mt/a。3.2.3 礦井服務年限礦井服務年限必須與井型相適應，我國各類井型的礦井和第一水平的設計服務年限如表3-1所示。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,萬t；K礦井儲量備用系數(shù)，取1.3；則，礦井服務年限為：T =28461/3001.3 = 72.98a第一水平服務年限為：T =22763/3001.3 = 58.37a符合煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范要求。表3.1 我國各類井型的礦井和第一水平設計服務年限礦井設計生產(chǎn)能力（萬t/a）礦井設計服務年限（a）第一開采水平服務年限（a）煤層傾角45600及以上7035300500603012024050252015459040201515930各省自定3.2.4 井型校核（1）校核煤層開采能力是否滿足設計生產(chǎn)能力井田內3上煤層平均7.1 m，為特厚煤層，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，可以布置一個大綜采工作面保產(chǎn)。Q=330nLMBC (3-2)式中： 330年工作日，取330 d； n日進刀數(shù)，6； L工作面的長度，m； M煤層厚度，m； B采煤機的截深，0.8 m； 煤的容重，t/m3； C工作面的采出率，80；Q工作面的生產(chǎn)能力，萬t/a。Q=33062507.10.81.3980=312.65 （萬t/a）可以滿足年產(chǎn)300萬t的設計要求。（2）校核各種輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能力本礦井是根據(jù)礦井生產(chǎn)能力考慮一定的富裕系數(shù)來確定各種輔助環(huán)節(jié)能力的，礦設計能力為300萬t/a，由于各方面條件都較好日后有望在此基礎上擴產(chǎn)，因此在設備選型上都有很大富裕，所以輔助生產(chǎn)能力是滿足設計能力的。4 井田開拓井田開拓設計是研究確定由礦井地面進入煤層（或礦體）通達地下開采區(qū)的主要井巷布置和開掘工程。它要保證礦井生產(chǎn)時開采、掘進、運輸、提升、通風安全、排水和動力供應等各系統(tǒng)能正常高效的運行。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)。礦井開拓方式的確定，需要根據(jù)國家政策，綜合考慮地質、開采技術等諸多因素后，經(jīng)全面比較才能確定經(jīng)濟可靠的開拓方案。井田開拓應遵以下原則：（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