孔莊煤礦1.5mta新井設(shè)計

1 礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征1.1 礦區(qū)概述1.1.1交通位置孔莊煤礦位于江蘇省徐州市西北大約80km處，井田位于江蘇省沛縣和山東省微山縣境內(nèi)，其東為山東省微山縣金源煤礦，南、北分別是江蘇天能集團(tuán)的沛城煤礦和上海大屯能源股份有限公司的徐莊煤礦。礦區(qū)交通方便，有徐（州）沛（屯）鐵路專用線，在沙塘與隴海鐵路接軌，全長82.87km，有礦區(qū)支線到達(dá)孔莊煤礦。區(qū)內(nèi)公路四通八達(dá)，徐州濟(jì)寧省級公路縱貫礦區(qū)南北，礦區(qū)內(nèi)連通中心區(qū)和各礦的公路、鐵路通暢。京杭大運(yùn)河從礦區(qū)東部通過，可供100t級機(jī)船常年航行，水路交通也較方便，詳見礦區(qū)交通位置圖(圖1-1)。圖1-1孔莊礦交通位置圖1.1.2地形、地貌孔莊井田地貌屬黃淮沖積平原，為第四系地層覆蓋地區(qū)，地勢較平坦，地表廣泛分布古黃河泛濫的砂質(zhì)粘土，水系發(fā)育，地形西高東低，陸地地面高程大部分在33.035.5m之間，東部昭陽湖湖底高程為32.0m左右，井田內(nèi)湖堤高程為38.840.0m，歷年最高洪水位為37.01m（1957年）。1.1.3河流及水體孔莊井田位于區(qū)域水文地質(zhì)單元的南部，井田范圍內(nèi)地表為古黃河泛濫區(qū)，廣泛分布粉砂土堆積物，地面標(biāo)高33.035.5m，地勢西高東低，地表水系較發(fā)育，主要有昭陽湖、京杭運(yùn)河、挖工莊河、蘇北堤河。井田的東延擴(kuò)區(qū)處于昭陽湖區(qū)內(nèi)，豐水期水深2m以內(nèi)，枯水期為沼澤地，湖底高程為32m左右。歷史上最高洪水位是1957年的37.01m。京杭運(yùn)河自北而南流經(jīng)井田東部，河面寬約800m，挖工莊河自西南至東北經(jīng)井田北部匯入京杭運(yùn)河、蘇北堤河、順堤河由北而南橫貫井田中部，河寬3040m。1.1.4氣象及地震本區(qū)屬黃河流域與長江流域過渡性氣候，為季風(fēng)型大陸性氣候，冬季嚴(yán)寒干燥，夏季炎熱多雨。據(jù)沛縣氣象站資料：歷年來平均降雨量738.2mm，最大降雨量1290.1mm（2003年），最小降雨量425.9 mm（1988年），最大日降雨量為340.7mm（1971年8月9日），大氣降水多集中在7、8月份，年平均蒸發(fā)量為1475.1mm。年平均氣溫為14.2，日最高氣溫為40.3（1972年6月11日），日最低氣溫為-15.7(1990年2月1日)。歷年最大凍土層深度19.0cm（1969年），平均為12.0cm。該地區(qū)多季節(jié)風(fēng)，春夏季多東南風(fēng)，秋冬季多偏北風(fēng)，全年以東南偏東風(fēng)為主，平均風(fēng)速2.1m/s，最大風(fēng)速20.0m/s,湖區(qū)風(fēng)力一般在5級左右，雷暴期在49月份。根據(jù)國家頒布的地震動參數(shù)區(qū)劃圖GB18306-2001標(biāo)準(zhǔn)，大屯礦區(qū)地震動峰值加速度處于0.05至0.10g烈度分界線附近，大部分是0.10g，部分是0.05g。1.1.5礦區(qū)經(jīng)濟(jì)概況沛縣為全國重要商品糧生產(chǎn)基地，微山湖大米為優(yōu)良無公害大米，且本區(qū)工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速。已形成機(jī)械、食品、化工、紡織四大工業(yè)體系。沛縣又是全國重要的煤炭生產(chǎn)基地。1.1.6水源及電源礦區(qū)內(nèi)供作水源的有第四系地下水，地表的湖水和河水，水質(zhì)一般較好?？浊f礦的生活用水取自第四系地下水，生產(chǎn)用水為井下排水經(jīng)過處理后使用。礦區(qū)內(nèi)水資源可靠、豐富，能滿足生產(chǎn)建設(shè)的需要。大屯礦區(qū)現(xiàn)有裝機(jī)容量130MW火力發(fā)電廠和24MW矸石熱電廠，主要供應(yīng)礦區(qū)生產(chǎn)和生活需要，其余部分并入徐州電網(wǎng)。礦井用電接自發(fā)電廠，因此用電可靠。1.2井田地質(zhì)特征1.2.1井田地質(zhì)構(gòu)造本區(qū)為全掩蓋式煤田，屬華北型石炭二疊系含煤地層，地層走向NE60，傾角416，平均14，呈淺部緩，深部陡的單斜構(gòu)造。地層綜合柱狀圖如圖1-2所示。區(qū)內(nèi)鉆探揭露的最老地層為奧陶系（O），本區(qū)在太古界的結(jié)晶基底上沉積了震旦系、寒武系、中下奧陶統(tǒng)地層。由于加里東運(yùn)動影響，上奧陶統(tǒng)至下石炭統(tǒng)地層缺失，在中奧陶統(tǒng)的侵蝕面上，廣泛沉積了中上石炭統(tǒng)、二疊系、侏羅白堊系（地層不全）、第三系、第四系等地層?，F(xiàn)將地層由老到新分述如下：(1)奧陶系（O）該層揭露最大厚度為48.30m，巖性為淺灰色，灰色，灰褐色厚層狀石灰?guī)r，白云質(zhì)灰?guī)r，隱晶質(zhì)，質(zhì)較純，致密堅硬，裂隙發(fā)育且被方解石及泥質(zhì)充填，與上覆地層假整合接觸。(2)中石灰組本溪組（C2b）該組地層厚度為23.8746.91m，平均厚度為33.92m，該組底部主要有紫紅色含鐵質(zhì)泥巖及鋁質(zhì)泥巖組成。上部以灰白色，棕褐色灰?guī)r為主，間夾灰色，灰綠色泥巖及鋁土質(zhì)泥巖，與上覆地層成整合接觸。(3)上石炭統(tǒng)太原組（C3t）該組兩極厚度為137161.96m，平均厚度為154.67m。由灰黑色，灰色砂質(zhì)泥巖，砂巖，灰?guī)r及煤層組成，為一套海陸相互含煤沉積?？刹擅簩?7、21號煤層位于本組的中下部，與上覆地層假整合接觸。(4)下二疊統(tǒng)（P11sh）該組為區(qū)內(nèi)主要含煤地層。兩極厚度為92.67136.13m。平均厚度為109.29m，由灰色，深灰色砂質(zhì)泥巖，泥巖，砂巖組成，含煤2層，即7、8煤層，7、8煤層為本區(qū)主采煤層，賦存于本組地層中下部。含煤總厚度為9m。與上覆地層整合接觸。(5)下二疊統(tǒng)下石盒子組（P21sh）該組地層在安全區(qū)發(fā)育，兩極厚度為187.21293.00m，平均厚度為223.5m，在西部的淺部較薄，深部較厚，由西至東有變厚的總趨勢。巖性主要為雜色，灰綠色泥巖及灰白，灰綠色砂巖組成。下部一層為不穩(wěn)定煤線，與上覆地層呈整合接觸。(6)上二疊統(tǒng)下石盒子組（P12ss）本組揭露最大殘厚321.56m。因其頂部與侏羅白晉的底界礫巖或第四系呈不整合接觸，故厚度變化較大，且西薄東厚的總趨勢。巖性為紫紅，灰綠色中粗粒石灰砂巖，間雜泥巖，砂質(zhì)泥巖，雜質(zhì)，紫紅色，灰綠色泥巖，砂質(zhì)泥巖組成，間夾灰綠色細(xì)砂巖，與上覆地層不整合接觸。1.2.2地質(zhì)構(gòu)造特征礦區(qū)內(nèi)斷層北東走向，呈現(xiàn)北西升，南東降的階梯塊段。井田東部有兩條大斷層，一個可作為井田邊界。西部構(gòu)造比較簡單，發(fā)育著一些小的可以忽略的斷層。地質(zhì)構(gòu)造整體比較簡單。1.2.3水文地質(zhì)特征含水層：孔莊井田為黃淮沖積平原一部分，第四系地層較厚，其中3隔、4隔、5隔厚度大，隔水性能強(qiáng)，有效阻隔了大氣降水、地表水以及第四系中上部含水層水與第四系底部含水層水、基巖地下水的水力聯(lián)系。在開采山西組7、8號煤層時，主要充水含水層為第四系底含、煤層頂板砂巖、四灰含水層。表1.1 礦井水文地質(zhì)類型表類 別分類依據(jù)水文地質(zhì)條件評價所屬類型采掘破壞和影響的含水層含水層性質(zhì)及補(bǔ)給條件底含水底含較厚，富水性較強(qiáng)，直接覆蓋在煤層露頭及基巖面上，與基巖各含水層發(fā)生水力聯(lián)系，也是開采淺部煤層時的直接充水水源。湖下區(qū)域底含水接近疏干。中等7煤層頂板砂巖水含水性弱，以靜儲量為主，易疏干，在露頭處接受底含水補(bǔ)給，在有些斷層附近接受四灰水補(bǔ)給，補(bǔ)給量較差，對礦井安全無威脅。簡單四灰水井田內(nèi)多次揭露，淺部裂隙發(fā)育，含水性較強(qiáng)，越往深部裂隙發(fā)育越差，含水性也較差。目前6采區(qū)-150總回出水點(diǎn)已干枯，-375大巷出水量37m3/h,含水層在露頭區(qū)接受第四系底含水補(bǔ)給，補(bǔ)給條件較好。中等單位涌水量q/ls-1m-1底含水0.076-0.226中等7煤層頂板砂巖水K5號孔：0.06簡單四灰水K17號孔：0.536 20-39號孔:0.258中等礦井涌水量/m3h-1年平均185中等最 大345開采受水害影響程度采掘工程受水害影響，但一般不威脅礦井安全中等防治水工作難易程度防治水工作易于進(jìn)行，防治效果較好，沒有發(fā)生水害事故中等本井田從投產(chǎn)至今，開采的只是山西組的7、8號煤層，對煤層開采影響較大的含水層主要是7煤頂板砂巖含水層、太原組L4（四灰）含水層和第四系底含。今后很長一段時期內(nèi)，礦井還只開采山西組7、8號煤層，開采活動主要集中在湖下，因此，各含水層水文地質(zhì)參數(shù)的選用以及各含水層防治水的難易程度均以湖下為首選，經(jīng)過對影響含水層的富水特性、補(bǔ)給條件、單位涌水量以及礦井涌水量和防治水的難易程度等因素綜合評定，孔莊礦礦井的水文地質(zhì)條件為中等（中煤總生字1992第57號批復(fù)結(jié)果也是類），詳細(xì)情況見表1.1。礦井涌水量：礦井充水水源分析,礦井涌水主要包括第四系底部含水層水、石盒子組分界砂巖水、煤層頂板砂巖裂隙水、四灰水、防塵注漿水，其中第四系底部含水層水12.5m3/h，占6.6%，石盒子組分界砂巖水25m3/h,占13.2%,煤層頂板砂巖裂隙水75.5m3/h，占39.8%，四灰水62m3/h,占32.6%，防塵注漿水16m3/h,占8.4%，合計2006年底礦井涌水量為190m3/h。1.2.4其它有益礦物井田內(nèi)有益礦產(chǎn)有鋁土礦、菱鐵礦、石灰?guī)r、煤層及頂?shù)装?、夾矸中的稀有分散元素等，根據(jù)鉆孔采樣化驗資料可知只有個別樣品達(dá)到工業(yè)品位的要求，均沒有工業(yè)開采的價值。1.3煤層特征1.3.1煤層井田內(nèi)主要含煤地層有石炭系太原組及二疊系山西組。山西組含煤4層，其中7、8煤層為本區(qū)的主要可采煤層。太原組含煤13層，其中17煤層為局部可采的不穩(wěn)定煤層，21煤層為全區(qū)磕磣的較穩(wěn)定煤層。各可采煤層分述如下：(1)7號煤層：位于山西組中下部，是主要可采煤層之一。煤層厚度為0.286.46m，平均厚度5.00m，夾矸一般為13層，少數(shù)為45層，夾矸巖性多為巖漿巖。(2)8號煤層：位于山西組底部，上距7號煤層4.1740.18m，下距太原組頂界一般厚度為17.26m，厚度0.295.96m，平均厚4.00m，往深部及東部夾矸較少，煤層結(jié)構(gòu)簡單。(3)17號煤層：位于太原組中部，上距8號煤層底板一般厚度約100m，厚度0.191.30m，平均厚度0.86m，厚度變化不大，總體形勢為西薄東厚。(4)21號煤層：位于太原組的下部，上距17號煤約50m，厚度0.181.68m，平均厚度0.92m，煤層結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，在巖漿巖石侵入?yún)^(qū)夾矸巖性多為巖漿巖，夾矸層數(shù)一般23層。各可采煤層特征見表1.2。表1.2 各主要可采煤層特征表 單位：m煤層最小最大平均厚度頂板巖性底板巖性夾矸兩極厚度層數(shù)夾矸巖性層 間 距區(qū) 間間 距72.006.525.00砂質(zhì)泥巖、泥巖、細(xì)砂巖砂質(zhì)泥巖、泥巖、細(xì)砂巖0.051.9712泥巖砂質(zhì)泥巖炭質(zhì)泥巖巖漿巖772.2180.295.964.00砂質(zhì)泥巖、 泥巖、細(xì)砂巖砂泥巖、泥巖0.141.0812泥巖砂質(zhì)泥巖炭質(zhì)泥巖巖漿巖7816.12170.191.300.86泥巖、炭質(zhì)泥巖石灰?guī)r、泥巖0.100.6412泥巖巖漿巖817101.58210.181.680.92石 灰 巖砂質(zhì)泥巖、泥巖、細(xì)砂巖0.140.9412砂質(zhì)泥巖泥巖巖漿巖細(xì)砂巖172150.00表1.3 各 煤 層 煤 質(zhì) 特 征 表煤層編號項目781721原煤灰分/Ad%7.15-25.9114.36(107)6.33-40.3212.64(75)10.83-29.2218.38(17)3.50-29.1112.91(24)全硫/St,d%0.17-1.290.54(92)0.10-2.380.96(58)0.77-4.172.70(13)1.36-7.23.20(22)磷/Pd%0.0039-0.0430.0177(32)0.0029-0.0430.0126(20)0.005-0.0150.010(2)0.002-0.0150.0084(4)發(fā)熱量Qb,d24.8-32.429.22(81)24.0-32.229.64(51)26.9-30.930.34(11)20.4-34.330.20(20)b,daf33.0-34.034.00(48)31.7-35.434.4(37)34.3-37.235.40(9)33.3-36.535.40(19)焦油產(chǎn)率/%9.75-14.0011.59(27)8.40-14.3011.10(18)11.04-15.9013.68(4)11.47-12.9112.19(2)精煤灰分/d%4.36-9.246.38(105)3.61-10.055.53(69)3.06-12.238.20(17)1.29-9.684.01(26)揮發(fā)分/daf%35.11-39.5335.78(86)32.77-41.4736.60(69)36.31-51.9043.52(17)33.89-49.4641.12(25)膠質(zhì)層指數(shù)/m/m8.3-19.013.8(70)10.0-24.014.2(66)15.0-15.528.7(14)11.0-50.030.6(22)粘結(jié)指數(shù)/.66.5-92.084.0(58)75.8-94.084.5(45)80.0-103.098.0(9)70.0-105.094.9(17)碳/C%79.97-86.8684.92(31)75.80-93.5085.38(36)83.80-85.1884.60(6)83.43-86.9785.12(12)氫/H%5.11-5.825.46(33)5.14-5.785.47(29)5.63-5.985.93(6)5.29-6.275.68(12)氮/N%1.28-1.641.45(26)1.31-1.651.44(27)1.37-1.591.47(6)1.22-1.521.37(12)氧+硫/O+S%6.75-9.037.52(14)6.12-8.717.29(21)6.76-8.938.22(5)5.99-9.867.83(12)煤類QM、1/3JM1/3JM、QMQF 、QMQF表1.4 勘探時各可采煤層瓦斯測定匯總表煤層號瓦斯自然成分/%瓦斯含量/cm3/g可燃質(zhì)CH4CO2N2CH4CO2N27微量87.5740.89(11)3.2317.187.95(11)9.0488.5746.61(11)微量4.0381.15(11)0.0860.890.16(11)81.7983.752.35(7)2.8910.105.83(7)14.8988.7141.27(7)0.043.641.67(7)0.080.1920.13(7)1778.6178.61(1)3.693.69(1)17.7017.70(1)3.4373.437(1)0.1780.178(1)212.348.8225.56(3)5.9610.857.66(3)44.2586.8566.53(3)0.020.7110.47(3)0.10.1450.12(3)1.3.2煤層對比本井田勘探類型從整體來說為二類一型，構(gòu)造發(fā)育中等，主要可采煤層7、8號煤層，為穩(wěn)定型和較穩(wěn)定型煤層。煤層對比是在充分利用各工程點(diǎn)資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合測井曲線反映的巖層物性特征及所含的動植物化石種屬差異等方面進(jìn)行綜合對比的，井田內(nèi)各巖層物性特征明顯，標(biāo)志層多而穩(wěn)定，易于辨認(rèn)，煤層對比可靠。1.3.3煤質(zhì)從本井田的煤質(zhì)指標(biāo)來看，煤質(zhì)較穩(wěn)定，煤質(zhì)的揮發(fā)分產(chǎn)率和膠質(zhì)層厚度自上而下遞增。7、8號煤層屬于高揮發(fā)分、中高高發(fā)熱量、低灰、特低硫、低磷、富焦油、強(qiáng)粘結(jié)性、中等偏低變質(zhì)的煤，簡易可選性為易選極易選。17號煤層屬于高揮發(fā)分、高發(fā)熱量、中灰、中富硫、特低磷、高焦油煤。21號煤層屬于高揮發(fā)分、高發(fā)熱量、低灰、富硫、特低磷、高焦油煤。各煤層煤質(zhì)特征見表1.31.3.4瓦斯根據(jù)本井田在歷次勘探以及生產(chǎn)過程中的瓦斯采集工作，井田內(nèi)各煤層的瓦斯含量與瓦斯成分的變化都較大（見表1.4）。2006年孔莊礦測定礦井瓦斯相對涌出量0.77m3/t,絕對涌出量值1.84m3/min；礦井CO2相對涌出量3.01m3/t,絕對涌出量值0.92m3/min。風(fēng)井各翼和各采區(qū)的瓦斯和二氧化碳相對涌出量均小于10m3/t，瓦斯和二氧化碳絕對涌出量均小于40m3/t。根據(jù)屯煤電司2006262號文件的意見，井田內(nèi)各煤層瓦斯含量較低，屬低瓦斯礦井。1.3.5煤塵及煤的自燃本區(qū)各可采煤層揮發(fā)分產(chǎn)率都較高，加之礦井水文地質(zhì)條件中等偏復(fù)雜，礦井涌水量小，使部分區(qū)段都呈干燥狀態(tài)。煤塵樣爆炸指數(shù)數(shù)據(jù)表明（表1.5），礦井各煤層都具有煤塵爆炸危險性。本井田區(qū)域內(nèi)各煤層變質(zhì)程度屬中等偏低，故燃點(diǎn)也較低。根據(jù)屯煤電司2006262號文件的意見，孔莊礦井煤層的自燃發(fā)火期為612個月，煤層自燃傾向性為三類，自燃危險等級為級自燃礦井。表1.5 煤塵爆炸指數(shù)統(tǒng)計表編號取樣地點(diǎn)取樣時間煤層編號煤層爆炸指數(shù)結(jié)論04-16采區(qū)七煤2004.8.29七36.65有爆炸危險04-23采區(qū)八煤2004.8.29八41.29有爆炸危險04-33采區(qū)七煤2004.8.29七36.54有爆炸危險04-43采區(qū)七煤2004.8.29七37.64有爆炸危險2 井田境界和儲量2.1井田境界2.1.1井田范圍礦井西以人為劃定邊界為境，東以田崗斷層為界，南以山東騰南煤田相接，北至-850m水平投影線，走向長度1.785.64km，平均5.16km，傾向為2.133.80km，平均2.92km，煤層傾角平均為14，淺部緩深部陡。井田面積為14.90km2。本礦的井田境界以下列標(biāo)高來確定：東部：以田崗斷層為界；西部：以11號勘探線為界；南部：以-150m等高線以上風(fēng)氧化帶為界；北部：以至-850m水平投影線為界。2.1.2開采界限井田內(nèi)含煤地層為上石炭統(tǒng)太原群及下二疊統(tǒng)山西組，總厚123.38m，含煤11層。可采煤層4層，分別為7、8、17、21號煤層。其中主采煤層為3、4號煤層，17、21號煤層由于被焦化，作為后期儲備資源開采。礦井設(shè)計只針對7號煤層。開采上限：7號煤層以上無可采煤層。下部邊界：17號煤層以下有21號煤層為不穩(wěn)定煤層，大部分被焦化，失去了工業(yè)價值。圖2-1 井田尺寸2.1.3井田尺寸井田的走向最大長度為5.81km，最小長度為2.93km，平均長度為4.78km。井田傾斜方向的最大長度為3.80km，最小長度為2.13km，平均長度為2.92km。煤層的傾角最大為16，最小為9，平均為14，井田平均水平寬度為5.13km。井田的水平面積14.46km22.2礦井工業(yè)儲量2.2.1儲量計算基礎(chǔ)(1)根據(jù)大屯、孔莊井田地質(zhì)勘探報告提供的煤層儲量計算圖計算；(2)依據(jù)煤炭資源地質(zhì)勘探規(guī)范關(guān)于化工、動力用煤的標(biāo)準(zhǔn)：計算能利用儲量的煤層最低可采厚度為0.8m，原煤灰分不大于40%。計算暫不能利用儲量的煤層厚度為0.70.8m；(3)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(fù)雜結(jié)構(gòu)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；(4)井田內(nèi)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(zhì)塊段的算術(shù)平均法；(5)煤層容重：7、8號煤層平均容重為1.35t/m3。2.2.3礦井工業(yè)儲量計算本礦井可采煤層為7、8號煤層，設(shè)計煤層主要是7煤，-1000m以下的煤炭儲量尚未探明，可以作為礦井遠(yuǎn)景儲量。 本次儲量計算是在精查地質(zhì)報告提供的1：5000煤層底板等高線圖上計算的，儲量計算可靠。按下式計算：Zg = SMr （2.2）式中： Z各塊段儲量，Mt；S各塊段的面積，m2；M各塊段內(nèi)煤層的厚度，m；r各塊段內(nèi)煤的容重，均為1.35t/m3。則礦井煤層工業(yè)儲量：Zg = SMr =14.9091.35 =181.04 Mt2.3礦井可采儲量2.3.1安全煤柱留設(shè)原則(1)工業(yè)場地、井筒留設(shè)保護(hù)煤柱，對較大的村莊留設(shè)保護(hù)煤柱，對零星分布的村莊不留設(shè)保護(hù)煤柱；(2)各類保護(hù)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(hù)帶寬度：風(fēng)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(shè)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(biāo)見表2.1。表2.1 工業(yè)場地占地面積指標(biāo)井 型（萬t/a）占地面積指標(biāo)（公頃/10萬t）240及以上1.01201801.245901.59301.82.3.2礦井永久保護(hù)煤柱損失量(1)井田邊界保護(hù)煤柱井田邊界保護(hù)煤柱留設(shè)30m寬，則井田邊界保護(hù)煤柱損失量為5.67Mt。東部以長約4600m的F1斷層為界。煤柱損失：46003091.35/cos1410-6=1.72Mt南部以風(fēng)氧化帶為界，長約2500m。煤柱損失：25003091.35/ cos1410-6=0.93Mt西部以長約2100m的人為邊界為界.煤柱損失：21003091.35/ cos1410-6=0.80Mt北部以7號煤-850m水平投影線為界，長約5900m。煤柱損失：59003091.35/ cos1410-6=2.22Mt邊界煤柱損失共有：1.72+0.93+0.80+2.22=5.67Mt(2)斷層保護(hù)煤柱斷層煤柱留設(shè)50m寬，則斷層保護(hù)煤柱損失量為：5.56Mt。F1斷層作為邊界。煤柱已算。F2斷層：443950291.35/ cos1410-6=5.56Mt(3)工業(yè)廣場保護(hù)煤柱工業(yè)廣場按級保護(hù)留圍護(hù)帶寬度15m，工業(yè)廣場面積由表2.1確定，取18公頃。則工業(yè)廣場保護(hù)煤柱壓煤量為：12.02Mt。(4)井筒保護(hù)煤柱主、副井井筒保護(hù)煤柱在工業(yè)廣場保護(hù)煤柱范圍內(nèi)，風(fēng)井井筒保護(hù)煤柱在大巷保護(hù)煤柱范圍內(nèi)，故井筒保護(hù)煤柱損失量為0。各種保護(hù)煤柱損失量見表2.2。2.3.3 礦井可采儲量礦井可采儲量是礦井設(shè)計的可以采出的儲量，可按下式計算：Zk = （Zg-P）C （2.5）式中： Zk礦井可采儲量，Mt；P保護(hù)工業(yè)場地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物、大斷層等留設(shè)的永久保護(hù)煤柱損失量，Mt；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。 圖2-3 工業(yè)廣場面積計算圖表2.2 保護(hù)煤柱損失量煤 柱 類 型儲 量（Mt）井田邊界保護(hù)煤柱5.67斷層保護(hù)煤柱5.56工業(yè)廣場保護(hù)煤柱14.42井筒保護(hù)煤柱0合 計25.65則，礦井設(shè)計可采儲量：Zk =（181.04-25.65）0.75=116.54 Mt控制的資源量 332地質(zhì)資源量333k 推斷的資源量 3333工業(yè)資源儲量探明的資源量 331邊際經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲量2M11經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲量111b次邊際經(jīng)濟(jì)的資源量2M11邊際經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲量2M22經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲量122b次邊際經(jīng)濟(jì)的資源量2M223 礦井工作制度、設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限3.1礦井工作制度根據(jù)煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范第223條規(guī)定，礦井設(shè)計生產(chǎn)能力宜按年工作日為330d算，每天凈提升時間宜為16h。確定本礦井設(shè)計生產(chǎn)能力按年工作日330d算，工作制度采用“三八制”，兩班生產(chǎn)，一班檢修，每日兩班出煤，凈提升時間為16h3.2礦井設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限3.2.1確定依據(jù)煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范第221條規(guī)定：礦井設(shè)計生產(chǎn)能力應(yīng)根據(jù)資源條件、開采條件、技術(shù)裝備、經(jīng)濟(jì)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)模可依據(jù)以下條件確定：(1)資源情況：煤田地質(zhì)條件簡單，儲量豐富，應(yīng)加大礦區(qū)規(guī)模，建設(shè)大型礦井。煤田地質(zhì)條件復(fù)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(yùn)），用戶，供電，供水，建筑材料及勞動力來源等。條件好者，應(yīng)加大開發(fā)強(qiáng)度和礦區(qū)規(guī)模，否則應(yīng)縮小規(guī)模；(3)國家需求：對國家煤炭需求量（包括煤中煤質(zhì)、產(chǎn)量等）的預(yù)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(yīng)加大礦區(qū)規(guī)模，反之則縮小規(guī)模。3.2.2礦井設(shè)計生產(chǎn)能力孔莊礦地質(zhì)構(gòu)造簡單，儲量豐富，煤層賦存穩(wěn)定。主采7、8號煤層，平均厚度9m，開采儲量129.70Mt，瓦斯小、涌水量也不大，采用綜合機(jī)械化開采方法。按照礦井設(shè)計規(guī)范規(guī)定，將礦井生產(chǎn)能力定為1.5Mt/a。3.2.3驗算礦井服務(wù)年限按礦井的實(shí)際煤層開采能力，輔助生產(chǎn)能力，儲量條件及安全條件因素對井型進(jìn)行校核：(1)煤層開采能力孔莊礦礦區(qū)7、8號煤層為厚煤層，煤層傾角為14，地質(zhì)構(gòu)造簡單，賦存較穩(wěn)定，根據(jù)現(xiàn)代化礦井的一礦一井一面的發(fā)展模式，可以布置一個綜采工作面的同時具有一個準(zhǔn)備工作面來保產(chǎn)。(2)輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能力校核本礦井設(shè)計為大型礦井，開拓方式為立井開拓，主井提升容器為一對12t底卸式提升箕斗，提升能力可以達(dá)到設(shè)計井型的要求，工作面生產(chǎn)原煤一律用帶式輸送機(jī)運(yùn)到采區(qū)煤倉，運(yùn)輸能力很大，自動化程度很高，原煤外運(yùn)不成問題。輔助運(yùn)輸采用罐籠，同時本設(shè)計的井底車場調(diào)車方便，通過能力大，滿足矸石、材料及人員的調(diào)動要求。所以輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)完全能夠滿足設(shè)計生產(chǎn)能力的要求。 (3)通風(fēng)安全條件的校核本礦井煤塵具有爆炸性危險，瓦斯含量低，屬低瓦斯礦井，水文地質(zhì)條件較簡單。礦井通風(fēng)采用中央并列式通風(fēng)，可以滿足通風(fēng)的要求。本井田內(nèi)存在兩個大斷層，已經(jīng)查到且導(dǎo)水性很差，不會影響采煤工作。所以各項安全條件均可以得到保證，不會影響礦井的設(shè)計生產(chǎn)能力。(4)儲量條件校核井田的設(shè)計生產(chǎn)能力應(yīng)與礦井的可采儲量相適應(yīng)，以保證礦井有足夠的服務(wù)年限。礦井可采儲量Zk、設(shè)計生產(chǎn)能力A礦井服務(wù)年限T三者之間的關(guān)系為：T= Zk/(AK) （3.1）式中: T礦井服務(wù)年限，a；Zk礦井可采儲量，Mt；A設(shè)計生產(chǎn)能力,萬t；K礦井儲量備用系數(shù)，取1.4。則，礦井服務(wù)年限為：T =116.54/(1.51.4) = 55.49 a即本礦井的開采服務(wù)年限符合規(guī)范的要求。注：確定井型是要考慮備用系數(shù)的原因是因為每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)有一定的儲備能量，礦井達(dá)產(chǎn)后，產(chǎn)量迅速提高，局部地質(zhì)條件變化，使儲量減少，有的礦井由于技術(shù)原因使采出率降低，從而減少儲量，為保證有合適的服務(wù)年限，確定井型時，必須考慮備用系數(shù)。4 井田開拓4.1井田開拓的基本問題井田開拓是指在井田范圍內(nèi)，為了采煤，從地面向地下開拓一系列巷道進(jìn)入煤體，建立礦井提升、運(yùn)輸、通風(fēng)、排水和動力供應(yīng)等生產(chǎn)系統(tǒng)。這些用于開拓的井下巷道的形式、數(shù)量、位置及其相互聯(lián)系和配合稱為開拓方式。合理的開拓方式，需要對技術(shù)可行的幾種開拓方式進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，才能確定。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(rèn)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(jìn)行礦井開拓延深、深部開拓及技術(shù)改造；(6)合理確定礦井通風(fēng)、運(yùn)輸及供電系統(tǒng)。確定開拓問題，需根據(jù)國家政策，綜合考慮地質(zhì)、開采技術(shù)等諸多條件，經(jīng)全面比較后才能確定合理的方案。在解決開拓問題時，應(yīng)遵循下列原則：(1)貫徹執(zhí)行國家有關(guān)煤炭工業(yè)的技術(shù)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(shè)工程量，節(jié)約基建投資，加快礦井建設(shè)。(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(guān)規(guī)定。要建立完善的通風(fēng)、運(yùn)輸、供電系統(tǒng)，創(chuàng)造良好的生產(chǎn)條件，減少巷道維護(hù)量，使主要巷道經(jīng)常保持良好狀態(tài)。(5)要適應(yīng)當(dāng)前國家的技術(shù)水平和設(shè)備供應(yīng)情況，并為采用新技術(shù)、新工藝、發(fā)展采煤機(jī)械化、綜掘機(jī)械化、自動化創(chuàng)造條件。(6)根據(jù)用戶需要，應(yīng)照顧到不同媒質(zhì)、煤種的煤層分別開采，以及其它有益礦物的綜合開采。4.1.1確定井筒形式、數(shù)目、位置及坐標(biāo)(1)井筒形式的確定井筒形式有三種：平硐、斜井、立井。一般情況下，平硐最簡單，斜井次之，立井最復(fù)雜。平硐開拓受地形跡埋藏條件限制，只有在地形條件合適，煤層賦存較高的山嶺、丘陵或溝谷地區(qū)，且便于布置工業(yè)場地和引進(jìn)鐵路，上山部分儲量大致能滿足同類井型水平服務(wù)年限要求。斜井開拓與立井開拓相比：井筒施工工藝、施工設(shè)備與工序比較簡單，掘進(jìn)速度快，井筒施工單價低，初期投資少；地面工業(yè)建筑、井筒裝備、井底車場及硐室都比立井簡單，井筒延伸施工方便，對生產(chǎn)干擾少，不易受底板含水層的威脅；主提升膠帶化有相當(dāng)大的提升能力，可滿足特大型礦井主提升的需要；斜井井筒可作為安全出口，井下一旦發(fā)生透水事故等，人員可迅速從井筒撤離。缺點(diǎn)是：斜井井筒長輔助提升能力少，提升深度有限；通風(fēng)路線長、阻力大、管線長度大；斜井井筒通過富含水層、流沙層施工技術(shù)復(fù)雜。立井開拓不受煤層傾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然條件的限制，在采深相同的的條件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，對輔助提升特別有利，井筒斷面大，可滿足高瓦斯礦井、煤與瓦斯突出礦井需風(fēng)量的要求，且阻力小，對深井開拓極為有利；當(dāng)表土層為富含水層或流沙層時，立井井筒比斜井容易施工；對地質(zhì)構(gòu)造和煤層產(chǎn)狀均特別復(fù)雜的井田，能兼顧深部和淺部不同產(chǎn)狀的煤層。主要缺點(diǎn)是立井井筒施工技術(shù)復(fù)雜，需用設(shè)備多，要求有較高的技術(shù)水平，井筒裝備復(fù)雜，掘進(jìn)速度慢，基本建設(shè)投資大。本礦井煤層傾角中等，平均14，為緩傾斜煤層；表土層中含有粘土層，但隔水性能好，大氣降水，地表水等地面水系對礦井開采沒有太大影響；水文地質(zhì)情況比較簡單，涌水量??；因此可采用立井開拓或斜井開拓。但綜合各方面的因素考慮最終選擇了雙立井開拓。(2)井筒位置的確定井筒位置的確定原則：有利于第一水平的開采，并兼顧其他水平，有利于井底車場和主要運(yùn)輸大巷的布置，石門工程量少；有利于首采區(qū)布置在井筒附近的富煤階段，首采區(qū)少遷村或不遷村；井田兩翼儲量基本平衡；井筒不宜穿過厚表土層、厚含水層、斷層破碎帶、煤與瓦斯突出煤層或軟弱巖層；工業(yè)廣場應(yīng)充分利用地形，有良好的工程地質(zhì)條件，且避開高山、低洼和采空區(qū)，不受崖崩滑坡和洪水威脅；工業(yè)廣場宜少占耕地，少壓煤；距水源、電源較近，礦井鐵路專用線短，道路布置合理。根據(jù)以上確定原則，結(jié)合井下開拓布置及地面要求，本著盡可能節(jié)省建設(shè)投資，縮短建井工期，為礦井提供最有利的生產(chǎn)條件，以獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效益，特別是初期的經(jīng)濟(jì)效益，把主副井井筒設(shè)在井田中央靠近煤層的上部。4.1.2工業(yè)廣場的位置、形狀和面積工業(yè)廣場的選擇主要考慮以下因素：盡量位于儲量的中心，使井下有合理的布局;占地要少，盡量做到不搬遷村莊；盡量布置在地質(zhì)條件比較好的區(qū)域，同時工業(yè)廣場的標(biāo)高要高于歷年最高洪水位；盡量減少工業(yè)廣場的壓煤損失。根據(jù)以上原則及表2.1工業(yè)場地占地面積指標(biāo)，確定地面工業(yè)場地的占地面積為18公頃，形狀為矩形，長邊平行于井田走向， 長為500m,寬為450m。4.1.3確定開采水平的數(shù)目、位置和標(biāo)高1)開采水平及階段的劃分原則： (1)要有合理的階段斜長，指在采用合理的回采工藝及合理的工作面參數(shù)、采區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)、一定的采區(qū)設(shè)備條件下所能達(dá)到的階段斜長。需要考慮煤的運(yùn)輸、輔助運(yùn)輸和行人等因素。(2)要有合理的區(qū)段數(shù)目，為保證采區(qū)正常的生產(chǎn)和接替，就需要有合理的區(qū)段數(shù)目，它從一個側(cè)面反映了階段斜長的要求。要保證采區(qū)內(nèi)的工作面的正常接替，區(qū)段數(shù)目多一些比較有利，但是這樣采區(qū)斜長過大，對輔助運(yùn)輸和煤炭的運(yùn)輸以及行人等都有不利的影響。所以選用一個合理的區(qū)段斜長是很重要的。(3)要有利于采區(qū)的正常接替，為保證礦井的均衡生產(chǎn)，一個采區(qū)開始減產(chǎn)，另一個采區(qū)應(yīng)開始投入生產(chǎn)。階段斜長大時，采區(qū)儲量就大，服務(wù)年限就長，噸煤的開拓準(zhǔn)備工程量也少。(4)要保證開采水平有足夠的儲量和合理的服務(wù)年限，這是水平劃分的最重要的部分，對于年設(shè)計產(chǎn)量1.5Mt的礦井來說，第一水平的服務(wù)年限應(yīng)不少于25年。(5)水平高度在經(jīng)濟(jì)上有利，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)統(tǒng)一的觀點(diǎn)來說，技術(shù)上合理的水平垂高能獲得較好的經(jīng)濟(jì)效果，可以通過經(jīng)濟(jì)的比較方法選擇有利的水平垂高，經(jīng)濟(jì)比較的項目包括：水平范圍內(nèi)的開拓工程量和掘進(jìn)費(fèi)用、井巷維護(hù)費(fèi)、煤炭提升費(fèi)、排水費(fèi)等，如果采區(qū)巷道布置類型和參數(shù)不同，還應(yīng)該比較采區(qū)的巷道掘進(jìn)、維護(hù)及煤的運(yùn)輸費(fèi)用。根據(jù)比較的結(jié)果綜合考慮技術(shù)、管理、安全等因素，從而獲得合理的水平高度。2)水平及階段的劃分本井田主采煤層為7號煤層，煤層賦存穩(wěn)定，平均厚度5m，結(jié)構(gòu)簡單，煤種單一；煤層傾角變化為720，平均為14，淺部緩深部陡。井田走向長度最大為5.64km，最小值為1.78km，平均長度為4.13km，傾斜長度最大值為3.80km，最小值為2.13km，平均值為2.92km?？紤]到技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的合理性，根據(jù)本井田條件和設(shè)計規(guī)范相關(guān)規(guī)定，本井田可劃分為23個水平，階段內(nèi)準(zhǔn)備方式以采區(qū)為主，局部可以采用帶區(qū)式。其主要參數(shù)如表4-1所示。表4-1 階段主要參數(shù)劃分階段數(shù)目/個階段斜長/m水平垂高/m水平實(shí)際出煤量/Mt服務(wù)年限/年區(qū)段數(shù)目/個區(qū)段斜長/m備注水平采區(qū)帶區(qū)2132031950.7625.2325.2306220158038263.4930.2630.26082003132031950.7625.2325.230622079019131.7515.1315.130420079019131.7515.1315.13042004.1.4方案比較（1）提出方案根據(jù)以上分析，現(xiàn)提出以下四種在技術(shù)上可行的開拓方案，分述如下：方案一：立井兩水平，立井延伸至二水平，一水平上山開拓，二水平上下山開拓。如圖4-1。方案二：立井兩水平，暗斜井延伸至二水平，一水平上山開拓，二水平上下山開拓。如圖4-2。方案三：立井三水平上山開拓。如圖4-3。方案四：立井三水平，暗斜井延伸至三水平，全部上山開拓。如圖4-4。（2）技術(shù)比較對以上敘述的四種方案所需費(fèi)用粗略估算如表4-2所示。表4.2 各方案粗略估算費(fèi)用表方案一項 目數(shù)量(10m)基價(元)費(fèi)用(萬元)費(fèi)用(萬元)基建費(fèi)用(萬元)主立井開鑿表土段10.30 161866166.72 564.27 基巖段5572282397.55 副立井開鑿表土段10.3246593253.99 802.19 基巖段5599672548.20 井底車場巖巷10043355433.55 433.55 石門巖巷270433551170.59 1170.59 小計2970.60 生產(chǎn)費(fèi)用(萬元)立井提升 一水平 系數(shù)煤量(萬t)提升高度(km)基價(元/t.km)7181.26 1.230730.4551.6二水平 系數(shù)煤量(萬t)提升高度(km)基價(元/t.km)1.235850.6551.6排水涌水量(m3)時間(h)服務(wù)年限(年)基價(元/t.km)3694.30 190876055.490.4石門運(yùn)輸一水平 系數(shù)煤量(萬t)平均運(yùn)距(km)基價(元/t.km)3585.20 1.230730.550.4二水平 系數(shù)煤量(萬t)平均運(yùn)距(km)基價(元/t.km)1.235851.6120.4小計14460.76 合計費(fèi)用(萬元)17431.36 方案二項 目數(shù)量(10m)基價(元)費(fèi)用(萬元)費(fèi)用(萬元)基建費(fèi)用(萬元)主井開鑿表土段10.30 161866166.72 419.71 基巖段3572282252.99 副斜井開鑿表土段10.3161866166.72 515.57 基巖段3599672348.85 井底車場巖巷10043355433.55 433.55 石門巖巷11043355476.91 476.91 小計1845.74 后期基建費(fèi)用主副斜井開鑿165.236826608.37 608.37 石門161.243555702.11 702.11 生產(chǎn)費(fèi)用(萬元)主井提升系數(shù)煤量(萬t)提升高度(km)基價(元/t.km)5816.43 1.266580.4551.60 排水涌水量(m3)時間(h)服務(wù)年限(年)基價(元/t.km)2333.24 120876055.490.40 斜井提升系數(shù)煤量(萬t)提升高度(km)基價(元/t.km)1492.451.235850.8260.42 石門運(yùn)輸一水平 系數(shù)煤量(萬t)平均運(yùn)距(km)基價(元/t.km)3585.20 1.230730.550.40 二水平 系數(shù)煤量(萬t)平均運(yùn)距(km)基價(元/t.km)1.235851.60.40 合計費(fèi)用(萬元)17834.65 方案三項 目數(shù)量(10m)基價(元)費(fèi)用(萬元)費(fèi)用(萬元)基建費(fèi)用(萬元)暗主立井開鑿表土段10.30 161866166.72 694.38 基巖段7372282527.66 暗副立井開鑿表土段10.3246594253.99 #NAME?基巖段7399672727.61 井底車場巖巷10043355433.55 433.55 石門巖巷475433552059.36 175.18 小計4168.89 生產(chǎn)費(fèi)用(萬元)立井提升一水平 系數(shù)煤量(萬t)提升高度(km)基價(元/t.km