采矿工程毕业设计论文-永煤集团车集煤矿2.40Mta新井设计

毕业课程设计

姓名:戚涛学号:

学院:中国矿业大学成教学院学院

专业:采矿工程

设计题目:永煤集团车集煤矿2.40Mt/a新井设计指导教师:职称:

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毕业设计(论文)指导教师评阅书

指导教师评语(包含①基础理论及基本技能的掌握;②独立解决实际问题的能力;③研究内容的理论依据和技术方法;④取得的主要成果及创新点;⑤工作态度及工作量;⑥总体评价及建议成绩;⑦存在问题;⑧是否同意答辩等);

建议成绩:

指导教师签字:

年月日

毕业设计(论文)答辩及综合成绩函授站(点) 专业年级学生姓名

摘要

本设计为永煤集团车集煤矿240万t/a新井设计。全篇共分为十个部分:矿井概况及井田地质特征、井田境界及储量、矿井工作制度、设计生产能力、井田开拓、矿井基本巷道、采煤方法、采区巷道布置、井下运输、矿井提升、矿井通风与安全和矿井主要经济技术指标。

车集矿位于河南省永夏矿区东南部。井田南北走向平均长10.76km,东西平均宽4.1km,面积约44.01km2。井田内可采煤层为二2煤,其赋存稳定,厚度平均3.5m,倾角平均10°,为缓倾斜煤层。井田内工业储量为25026.78万t,可采储量为18210.9万t。矿井平均涌水量为727 m3/h,相对瓦斯涌出量为2.5m3/t,属低瓦斯矿井;煤尘无爆炸性危险,无自燃发火倾向;地温29~30℃。

车集煤矿年设计生产能力为240万t/a,服务年限为58.37年。采用立井开拓,暗斜井延深的开拓方式。工作制度为“四六”制。第一水平标高为-600m,第二水平标高为-850m。矿井采用倾斜长壁综合机械化采煤法,一次采全高。

矿井布置一个综采工作面,面长160m。煤炭通过胶带输送机运输。矿井通风方式为两翼对角式。

目录

1 矿区概述及井田地质特征 (1)

1.1 矿区概述 (1)

1.1.1 交通位置 (1)

1.1.2 河流 (1)

1.1.3 矿区气候条件 (1)

1.1.4 地震 (2)

1.1.5 水源电源 (2)

1.2 井田地质特征 (2)

1.2.1 井田地形及煤系地层概述 (2)

1.2.2 井田地质构造 (3)

1.2.3 井田水文地质 (4)

1.3 井田煤层特征 (5)

1.3.1 煤层埋藏条件及围岩性质 (5)

1.3.2 煤层特征 (6)

2 井田境界与储量 (8)

2.1 井田境界 (8)

2.1.1 井田境界划分的原则 (8)

2.1.2 井田境界 (8)

2.2 矿井工业储量 (8)

2.2.1 井田勘探类型 (8)

2.2.2 矿井工业储量的计算及储量等级的圈定 (8)

2.3 矿井可采储量 (9)

2.3.1 计算可采储量时,必须要考虑以下储量损失 (9)

2.3.2 各种煤柱损失计算 (9)

2.3.3 井田的可采储量 (20)

3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 (22)

3.1 矿井工作制度 (22)

3.2 矿井设计生产能力服务年限 (22)

3.2.1 矿井设计生产能力 (22)

3.2.2 井型校核 (22)

4 井田开拓 (24)

4.1 井田开拓的基本问题 (24)

4.1.1 影响井田开拓的主要因素 (24)

4.1.2 井筒形式、数目的确定 (24)

4.1.3 工业广场的位置、形状和面积的确定 (19)

4.1.4 开采水平的确定 (19)

4.1.5 井底车场和运输大巷的布置 (19)

4.1.6 矿井开拓延伸及深部开拓方案 (27)

4.1.7 开采顺序 (28)

4.1.8 方案比较 (28)

4.2 矿井基本巷道 (34)

4.2.1 井筒 (34)

4.2.2 井底车场 (36)

4.2.3 主要开拓巷道 (37)

4.2.4 巷道支护 (38)

5 准备方式——带区巷道布置........................................................... 错误!未定义书签。

5.1 煤层的地质特征.................................................................... 错误!未定义书签。

5.1.1 首采带区煤层特征..................................................... 错误!未定义书签。

5.1.2 地质构造..................................................................... 错误!未定义书签。

5.1.3 顶底板特征................................................................. 错误!未定义书签。

5.1.4 水文地质..................................................................... 错误!未定义书签。

5.1.5 地表情况..................................................................... 错误!未定义书签。

5.2 首采带区巷道布置及生产系统............................................ 错误!未定义书签。

5.2.1 带区位置及范围......................................................... 错误!未定义书签。

5.2.2 采煤方法及工作面长度的确定................................. 错误!未定义书签。

5.2.3 确定带区各种巷道的尺寸、支护方式及通风方式.错误!未定义书签。

5.2.4 煤柱尺寸的确定......................................................... 错误!未定义书签。

5.2.5 带区巷道的联络方式................................................. 错误!未定义书签。

5.2.5 带区接替顺序............................................................. 错误!未定义书签。

5.2.6 带区生产系统............................................................. 错误!未定义书签。

5.2.7 带区内各种巷道的掘进方法 (38)

5.2.8 带区生产能力 (38)

5.3 带区车场选型设计 (39)

5.3.1 确定带区车场形式 (39)

5.3.2 带区主要硐室布置 (39)

6 采煤方法........................................................................................... 错误!未定义书签。

6.1 采煤工艺方式........................................................................ 错误!未定义书签。

6.1.1 采煤方法的选择......................................................... 错误!未定义书签。

6.1.2 回采工作面长度的确定............................................. 错误!未定义书签。

6.1.3 工作面的推进方向和推进度..................................... 错误!未定义书签。

6.1.4 综采工作面的设备选型及配套................................. 错误!未定义书签。

6.1.5 采煤机的工作方式 (48)

6.1.6 工作面端头支护 (49)

6.1.7 循环图表、劳动组织、主要技术经济指标............. 错误!未定义书签。

6.1.8 综合机械化采煤过程中应注意事项 (54)

6.2 回采巷道布置 (55)

6.2.1 带区巷道布置 (55)

6.2.2 保护煤柱尺寸的确定 (56)

6.2.3 巷道掘进方法 (58)

6.2.4 巷道支护方式 (58)

6.2.5 通风验算 (59)

7 井下运输........................................................................................... 错误!未定义书签。

7.1 概述........................................................................................ 错误!未定义书签。

7.1.1 井下运输设计的原始条件和数据............................. 错误!未定义书签。

7.1.2 矿井运输系统............................................................. 错误!未定义书签。

7.2 带区运输设备的选择............................................................ 错误!未定义书签。

7.2.1 矿井运输设备选型应主要遵循以下原则:............. 错误!未定义书签。

7.2.2 工作面运煤设备的选型............................................. 错误!未定义书签。

7.2.3 带区辅助运输设备的选型与设计............................. 错误!未定义书签。

7.2.4 大巷运输设备选择..................................................... 错误!未定义书签。

8 矿井提升 (65)

8.1 概述 (65)

8.2 主副井提升 (65)

8.2.1 已知数据 (65)

8.2.2 主井提升机械设备的选型设计 (65)

8.2.3 副井提升 (66)

9 矿井通风 (67)

9.1 矿井通风系统的选择 (67)

9.1.1 矿井概况 (67)

9.1.2 矿井通风系统的基本要求 (67)

9.1.3 矿井通风方式的确定 (67)

9.1.4 矿井主扇工作方法的选择......................................... 错误!未定义书签。

9.1.5 确定带区内通风系统................................................. 错误!未定义书签。

9.1.6 确定回采工作面通风................................................. 错误!未定义书签。

9.1.7 确定矿井通风容易时期和困难时期及其用风地点 (72)

9.2 矿井风量计算及风量分配 (74)

9.2.1 选择通风系统的原则和方法 (74)

9.2.2 配风依据 (75)

9.2.3 风量计算 (75)

9.3 计算矿井的通风阻力 (80)

9.3.1 计算原则 (80)

9.3.2 矿井最大阻力路线 (81)

9.3.3 各段通风阻力 (81)

9.3.4 全矿通风总阻力 (82)

9.3.5 两个时期的矿井总风阻和总等积孔 (83)

9.4 选择矿井通风设备 (83)

9.4.1 选择通风机的基本原则 (83)

9.4.2 通风机的选型 (84)

9.4.3 电动机的选择 (86)

9.4.4 对矿井主要通风设备的要求 (88)

9.4.5 对反风、风峒的要求 (88)

9.5 矿井灾害的防治措施 (89)

9.5.1 瓦斯管理措施 (89)

9.5.2 煤尘的防治 (89)

9.5.3 防火 (90)

9.5.4 防水 (90)

10 设计矿井基本技术经济指标 (91)

11 参考文献 (92)

12 致谢 (93)

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

车集矿位于河南省永夏矿区东南部,行政区属于永城县茴村、高庄及候岭三个乡。地理坐标为:东经116°30′,北纬33°57′。

图1-1 车集矿交通位置图

井田中心西距永城县15km,北距陇海铁路夏邑车站77km,东距青(青龙山)阜(阜阳)铁路百善车站15km,东南距矿区规划铁路接轨点青町车站35km(直线距离),距矿区规划铁路客运站8.5km。通往徐州市及宿县的两条主干公路,分别从井田北部和南部通过,由新庄矿井至永城县的公路从工业广场门前穿过,交通非常方便。(见图1-1)

1.1.2 河流

井田内地表水系不发育,仅有淮河支流沱河从井田南部由西向东流过,属季节性河流,最高洪水位标高+34.79m,年平均水位+30.39m。年平均流量2~3m3/s,最大流量380 m3/s。

1.1.3 矿区气候条件

本区属季风湿暖带,为半湿润半干燥的大陆性气候。年最大降雨量1518.6mm,年平均降雨量861mm,最大月降雨量792.8mm,最大日降雨量207mm。

年平均气温14.4℃,日最低气温-23.4℃,日最高气温-41.5℃,年蒸发量1809.9mm。

夏季多东南风,冬季多西北风,平均风速3.4m/s,最大风速20 m/s。

降雪期和冰冻期为11月至翌年3月。冻土深度一般10cm左右,最大19cm。

1.1.4 地震

永城县属郯城——芦江地震带影响范围,地震烈度小于6度。经河南省地质局建议,对于特别重要的工程和建筑物,可提高一度设防。

1.1.5 水源电源

井田内第三、第四系含水量比较丰富,可作为矿井供水水源。

矿区内现有永城县电厂,装机容量1.5万kW,供本县工农业用电。

在建的永城县140kV变电站,是由地方集资兴建的,经夏邑、虞城到商丘,主要供地方用电。

矿区永久电源由商丘220kV变电站供给。

1.2 井田地质特征

1.2.1 井田地形及煤系地层概述

本井田位于淮河冲积平原北部,地面自然标高在+31~+34m之间。地形微向东南倾斜,地势平坦。

精查地质报告基本查明了井田的煤层赋存情况、构造情况、煤质以及水文地质条件。

本井田属华北上古生界聚煤区,为新生界沉积物所掩盖。据钻孔揭露下伏地层由老至新有:中下奥陶统(O1-2)、中上石炭统(C2-3)及二叠系(P)。(柱状图见附图)。

(1)中下奥陶统(O1-2)

本地层主要由灰色厚层状石灰岩、砾状石灰岩、豹皮状石灰岩以及白云质灰岩所组成。灰岩主要特征是质纯而致密,具多组极为发育的裂隙,被方解石岩脉充填。在井田内只有少数钻孔揭露本地层,揭露最大厚度为117.6m。

(2)石炭系(C)

①中石炭统本溪组(C2):本组地层下部主要为灰色铝土质泥岩,厚度一般

为6m。上部主要为深灰色~灰色铝土质泥岩,灰色砂质泥岩以及一层不稳定的石灰岩,厚度6~20m,一般厚14m。

②上石炭统太原组(C3):本组为一套典型的海陆交互沉积岩系。主要由12~

15层薄~中厚石灰岩、泥岩、砂质泥岩、铝土质泥岩、砂岩以及4~5层薄煤线交互沉积而成,厚度130~147m,一般137m。

(3)二叠系(P)

①下二叠统山西组(P1):本组主要由砂岩、砂质泥岩,泥岩以及1~3层煤

(二煤组)所组成。厚度82~120m,平均厚度96m。

②下二叠统下石盒子组(P2):本组主要由深灰色~灰色泥岩、铝土质泥岩、

砂质泥岩、砂岩及4~6层煤(三煤组)组成,厚度45~95m,平均厚度84m。

③上二叠统上石盒子组(P21):本组地层厚约729m,主要由灰色砂质泥岩、

铝土质泥岩、砂岩以及6~9层薄煤线交互而成。

④上二叠统石千峰组(P22):本组地层主要由平顶山砂岩段,泥灰岩性和石

膏钙核段组成,欢度为706m。井田内仅有少数几个钻孔揭露,此地层为不连续地层。

(4)上第三系(N):本地层属河湖相沉积

①中新统:本组厚度30~145m,平均厚度101m。主要由米黄~褐黄色中细

砂岩、粉砂、粘土质砂及砂质粘土组成。

②上新统(N2):本统厚37~88m,平均厚70m。主要由砂质粘土夹褐黄细

砂、粉砂及粘土质砂组成。

(5)第四系

①更新统:本组厚度22~48m,平均厚度33m。主要有粉~细砂、粘土,局

部为粘土。

②全新统:本组厚度14~32m,平均厚度21m。上部为黄色粘土质砂为主,

下部为土黄~褐黄粉细砂。

1.2.2 井田地质构造

车集井田位于永夏复式背斜中段东翼,新生界覆盖层厚约180m,为全隐伏的单斜构造,走向为北北东,于永夏复式背斜轴向基本一致,总的构造明显受永夏复式背斜控制。

井田内以近南北向、北北向和北东向的正断层为主。

井田构造属于中等类型。

1.2.3 井田水文地质

(1)含水层、隔水层及其特征

井田内主要有9个含水层组,4个隔水层组。其中,新生界4个含水层组,1个隔水层组;二叠系石盒子组1个含水层组,1个隔水层组;二叠系山西组1个含水层组,1个隔水层段;石炭系太原群2个含水层组,1个隔水层段;奥陶系中下统1个含水层组。

①第四系全新统松散孔隙潜水含水层:此层厚21m左右,砂岩较发育,单位

涌水量0.152~4.167×10-3/s.m2,渗透系数0.654~23.06m/d,水位受大气降水影响,属强含水层。

②第四系全新统松散孔隙承压水含水层:此层厚33m左右,中砂层厚21m,

单位涌水量0.594×10-3/s.m2,属中等含水层。

③上第三系上部松散孔隙承压水含水层:此层厚70m左右,单位涌水量

0.198~0.468×10-3/s.m2,渗透系数为0.476~0.87m/d,属中等含水层。

④新生界底部隔水层:此层厚31m左右,其中粘土层厚25m,可塑性好,分

布广泛且稳定,为一良好隔水层。在16线以北变薄,起不到隔水作用。

⑤下石盒子组三煤组顶板砂岩裂隙承压水含水组:此组厚45m左右,含水层

为中、细砂岩,单位涌水量0.000431~0.0399×10-3/s.m2,渗透系数为

0.00616~0.361m/d,属弱等含水层。

⑥山西组二2煤层顶板砂岩裂隙承压水含水组:此组厚52m左右,含水层为

中、细砂岩,单位涌水量0.000367~0.0804×10-3/s.m2,渗透系数为0.00172~

0.0338m/d,属弱等含水层。

⑦石盒子与山西组间隔水层:下石盒子组三煤组顶板砂岩含水层山西组二2

煤层顶板砂岩含水层之间有厚38m的泥岩、砂质泥岩、铝土岩,且分布稳定,起到了良好的隔水作用。

⑧山西组与太原群间隔水段:二2煤层底板太原组之间有50m左右的细、粉

砂岩和泥岩,岩石致密,为良好的隔水层。

⑨太原组上段灰岩岩溶裂隙承压水含水组:此组厚32m左右。全井田发育稳

定,岩溶裂隙最为发育,单位涌水量0.125~0.793×10-3/s.m2,渗透系数为

0.801~4.904m/d,水量相对丰富,但不急条件不良,属中等含水层。

⑩太原组下段灰岩岩溶裂隙承压水含水组:此组厚24m左右。单位涌水量

0.121~1.216×10-3/s.m2,渗透系数为0.703~7.473m/d,水量大,属中等含

水层。

○11太原组上段与下段间隔水层段:太原组上段灰岩含水组与下段灰岩含水组之间主要由泥岩、砂质泥岩及粉砂岩组成,为良好的隔水层。

○12奥陶系灰岩岩溶裂隙承压水含水组:此组厚度不详。单位涌水量0.00843~

0.704×10-3/s.m2,渗透系数为0.0561~1.878m/d,岩溶裂隙发育不均,富水

性明显差异,属中等~强含水层。

(2)矿井涌水量

地质报告中预计矿井涌水量:正常727m3/h

最大923m3/h

(3)井田水文地质类型

本井田主要开采下石盒子组三煤组和山西组二2煤层。三煤组以岩层裂隙水为主,水文地质条件简单;二2煤以底板岩溶裂隙水为主,水文地质条件中等。

1.3 井田煤层特征

1.3.1 煤层埋藏条件及围岩性质

本井田主要含煤地层为下二叠统山西组(含三煤)及下石盒子组(含煤4~6层)。两组地层平均总厚177m,含煤7~9层。煤层总平均厚度10.82m。主要可采煤层为二2、三22、三3、和三4煤层。

煤层风氧化带深度,通过煤芯煤样化验、分析定为由基岩顶界向下垂深20m。

全井田煤系地层走向大致呈反“S”形展布,地层倾向南东,倾角一般为5°~20°。

本井田内石炭系、二叠系均为含煤地层。各可采煤层具体埋藏特性如下:

(1)二2煤层:位于山西组中下部,可采厚度为0.8~8.86m,平均厚度3.5m。

煤层结构简单,仅有一层厚度小于0.41m的夹矸,煤层赋存稳定,煤层顶板多为砂质泥岩及中细砂岩,底板多为砂质泥岩及细砂岩。砂岩抗压强度316~1063kg/cm2,泥岩抗压强度433~612kg/cm2。

(2)三22煤层:位于下石盒子组中部的三煤组中,可采厚度为0.8~3.13m,平均厚度1.6m。结构较简单,含夹矸1~2层,煤层比较赋存稳定,煤层顶板多为砂质泥岩及粉砂岩,底板多为炭质泥岩及砂质泥岩。砂质泥岩抗压强度222~314kg/cm2。砂岩抗压强度312~859kg/cm2。

(3)三3煤层:位于下石盒子组中部的三煤组上部,可采厚度为0.8~3.16m,平均厚度1.62m。结构比较简单,为较稳定煤层,煤层顶板多为泥岩及砂质泥岩,底板多为砂质泥岩。泥岩抗压强度386kg/cm2。砂岩抗压强度498kg/cm2。

(4)三4煤层:位于下石盒子组中部的三煤组顶部,可采厚度为0.8~2.49m,平均厚度0.94m。结构比较简单,为局部可采煤层,煤层顶板多为泥岩及砂质泥岩,底板多为砂质泥岩。

具体车集矿可采煤层特征见表1-2。

1.3.2 煤层特征

(1)煤的容重

煤的实体容重二2煤1.6t/m3,三22、三3、和三4煤1.5 t/m3。

(2)煤的工业分析及用途

本井田各可采煤层均以高变质程度的年轻无烟煤为主,其次为天然焦,个别煤层有少量贫煤点。

二2煤层发热量Q D f r=7400cal/g,Q D f T=8400 cal/g;灰分在10~15%之间。三22、三3煤层发热量Q D f r=6600 cal/g,Q D f T=83 cal/g;灰分在15~25%之间。各煤层含硫量均小于1%,一般在0.4~0.7%之间;磷含量一般在0.0003%左右。属低~中灰分、特低硫、特低磷、高发热量无烟煤。

(3)瓦斯、煤尘及自燃

①瓦斯:井田内瓦斯含量不高。经向省煤炭厅汇报,认为“可能有瓦斯突出”

的根据不足,确定设计按低瓦斯矿井考虑。

②煤尘:经鉴定,本井田设计开采二2煤为无烟煤,一般无煤尘爆炸危险。

设计按无煤尘爆炸危险考虑。

③自燃:井田各煤层还原样燃点之差△T一般均小于20℃,为不自燃煤层。

2 井田境界与储量

2.1 井田境界

2.1.1 井田境界划分的原则

在煤田划分为井田时,要保证各井田有合理的尺寸和境界,使煤田各部分都能得到合理的开发。煤田范围划分为井田的原则有:

(1)井田的储量,煤层赋存情况及开采条件要与矿井生产能力相适应;

(2)保证井田有合理尺寸;

(3)充分利用自然条件进行划分,如地质构造(断层)等;

(4)合理规划矿井开采范围,处理好相邻矿井间的关系。

2.1.2 井田境界

根据以上划分原则以及永夏煤田的整体规划以及车集煤矿的实际情况,四周边界为:

南:沱河为界;

东:各煤层-1000m等高线为界;

北:26勘探线;

西:各煤层露头;

矿井设计生产能力为2.4Mt/a,根据以上标准和开采技术水平确定井田南北走向长度约为9.94~10.67km,平均为10.76km,东西宽1.42~5.71km,平均为4.1km,井田呈类似梯形。煤层倾角一般为5°~20°,由于煤层的浅部与深部的倾斜角度不同,浅部约5~20°左右,中部平缓,约5~10°左右,再深又稍变陡,倾角15°左右,平均倾角为10°。水平面积为44.01km2,倾斜面积为44.78km2。

2.2 矿井工业储量

2.2.1 井田勘探类型

精查地质报告查明了本井田的煤层赋存情况、构造形态、煤质及水文地质条件。井田勘探类型为中等。

2.2.2 矿井工业储量的计算及储量等级的圈定

本矿井设计中只对二2煤层进行开采设计,煤层倾角平均α=10°,二2煤层平均容重1.6t/m3。边界煤层露头线为-300m,-1000m以下的煤炭储量目前尚未探明,作为矿井的远景储量。

矿井工业储量:

由AutoCAD软件测得井田面积为440117.21mm2。在1:10000的开拓图上每1mm2表示100m2。煤容重为1.6 t/m3,煤层倾角平均10°,煤厚平均为3.5m。

井田范围内的煤炭储量是矿井设计的基本依据,煤炭工业储量由煤层面积、厚度及容重相乘所得,其计算公式一般为:

Q=100S×M×γ/cosα(2-1)式中:Q——为井田工业储量,万t;

S——井田面积,km2;

M——煤层平均厚度,3.5m;

γ——煤的容重,t/m3,1.6t/m3

α——煤层平均倾角,10°;

则:Zc=100×(440117.21×100×10-6)×3.5×1.6/cos10°=25026.78万t。

工业储量是指在井田范围内,经过地质勘探厚度与质量均合乎开采要求,目前可供利用的列入平衡表内的储量,即A+B+C级储量。

根据地质勘探资料显示,其中高级储量为:10141.79万t,约占工业储量的40.52 %,符合高级储量比例要求。

2.3 矿井可采储量

2.3.1 计算可采储量时,必须要考虑以下储量损失

(1)工业广场保护煤柱;

(2)井田边界煤柱损失;

(3)采煤方法所产生煤柱损失和断层煤柱损失;

(4)建筑物、河流、铁路等压煤损失;

(5)其它各种损失。

2.3.2 各种煤柱损失计算

(1)工业广场保护煤柱

本矿井设计年生产能力为2.4Mt/a,按《煤矿设计工业规范》,占地面积指标应在(0.7~0.8)公顷/10万吨之间小井取大值,故取0.8。占地面积为24×0.8=19.2×104m2。故设计工业广场的尺寸为400×500m2的长方形,面积为:20×104m2,尺寸为400×500m2的长方形。

工业广场位置处的煤层的平均倾角为7°,工业广场的中心处在井田走向中央,倾向中央偏于煤层中上部,其坐标为:该处表土层厚度为200m。主井、副井、地面建筑物均在工业广场内。工业广场按大型矿井Ⅱ级保护,留围护带宽度为15m。

本矿的地质条件及冲积层和基岩层移动角见表2-1:

表2-1 矿井地质条件及冲积层和基岩层移动角

由此根据上述已知条件,画出如图2-1所示的工业广场保安煤柱的尺寸,并由图得出保护煤柱的尺寸为:

S=梯形面积=1/2×(上宽×下宽) ×高

=1/2×(1376.69+1524.57) ×1402.75

=203.49×104m 2

则工业广场压煤为:Q 1=S ×M ×r/cosα (2-1)

=2034871.2325×3.5×1.6/ cos7°

=1150.68万t

(2)井田边界煤柱损失

井田西南以断层为边界,考虑到F1和F2断层不导水,留25m 的边界地层保护煤柱;井田北部边界为人为划分的边界,留20m 的边界煤柱;井田西部边界以煤层露头为边界,考虑防水煤柱;井田南部以沱河为边界,井下开采只影响沱河河堤,后期修补,不留煤柱。井田-1000等高线以下储量未探明,暂考虑不留煤柱。即井田西南断层留25m 边界煤柱,北部边界留20m 煤柱。则井田边界压煤量为:

图2-1 工业广场保护煤柱示意图

-650

Q2=(4896.3×25+5322.4982×20)×3.5×1.6/cos10°=130.13万t

(3)断层煤柱

断层煤柱可按下式计算:

Z =L×b×M×R (2-2)其中:L——断层的长度;

B——断层煤柱的宽度;

M——煤柱的平均厚度,3.5m;

R——煤柱的平均容重,1.6t/m3;;

则井田边界断层煤柱:

由于F2、F3、断层落差较大,长度分别为1100m、1200m、断层两边各留煤柱25米,则断层保护煤柱损失是:

Q3 =3950×2×20×3.5×1.6/cos5o

=88.91万t

(4)村庄、公路保护煤柱

井田范围内,有从新庄到永城的公路,考虑到采深较大,表土层较厚,公路等级不高,不留保护煤柱。村庄只有车集村不搬迁,要留设保护煤柱,留设方法与工业广场保护煤柱留设方法一样。因为车集村位置与所选的工业广场位置靠近,故将工业广场布置在紧挨车集村庄处,工业广场保护煤柱与车集村庄保护煤柱合并。

车集村庄面积为:S=梯形面积=1/2×(上宽×下宽)×高(2-3)

=1/2×(1361.88+1546.83) ×1753.05

=254.95×104m2

则车集村压煤为:Q4=S×M×r/cosα

=2549557.03275×3.5×1.6/ cos7°

=1441.80万t

车集村庄和工业广场重叠部分

面积:(786.624+934.56)×1402.75/2=120.72×104m2

重叠部分煤量为:Q0=682.68万t

(5)防水煤柱的留设

由于基岩上面普遍发育着一层隔水性能良好的灰色及深灰色粘土、砂质粘土,厚约30m左右,隔水性能良好。而煤层露头的顶板岩性一般为砂质泥岩、泥岩或被风化了的砂质泥岩、泥岩,是矿井浅部开采的主要突水水源,因此,必须留设合适的防水煤柱防止矿井突水。

导水断裂带的高度一般为:

H=100∑m/(1.6∑m+3.6)±5.6 (2-4)

m——各开采煤层的厚度,m;

对于本矿则:H=100×3.5/(1.6×3.5+3.6)±5.6=39.3±5.6

由于煤层露头处煤层倾角较小,完全按照垂高留设煤柱,则煤柱损失太大(近250m),结合矿井实际条件,留设防水煤柱的宽度为50m,即倾斜长度为50m。

则上边界留设防隔水煤柱量=4796.7×50×3.5×1.6

= 134.31万t

2.3.3 井田的可采储量

井田的可采储量Z按下式计算:

Z=(Q-P) ×C (2-5)式中:Q——矿井工业储量,

P——各种永久煤柱的储量之和,

P=1150.68+130.13+88.91+1441.80+134.31-682.68

=2263.15万t

C——采区回采率,厚煤层不低于0.75;中厚煤层不低于0.80。薄煤层不低于0.85;设计开采的二2煤层属中厚煤层,采区回采率

取为0.80。

则计算可采储量为:

Z=(Q-P) ×C=(25026.78-2263.15)×0.75=18210.904万t 由此可得本矿井的可采储量为1.821×109t。

在备用储量中,估计约为50%为回采率过底和受未知地质破坏影响所损失的储量。井田实际采出储量用下式计算:

Z实际=Z-Z×(K-1)×50%/K (2-6)——井田实际采出煤量,万t;

式中:Z

实际

Z k——矿井的可采储量,18210.904万t;

K——矿井储量备用系数,取1.3;

由2—3式,得:

Z实际=18210.904-18210.904×(1.3-1)×50%/1.3

=16109.646万t

即本设计矿井实际采出煤量为16109.646万t。

矿井工业储量及各水平储量见表2-2。

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