卧龙湖煤矿1.5Mta新井设计

中国矿业大学2016届本科生毕业设计 第66页 目录 一般部分 1 1 矿区概述及井田地质特征 1 1.1 矿区概述 1 1.1.1 矿区地理位置和交通条件 1 1.1.2 井田自然地理情况 1 1.1.3矿井周边情况 2 1.2 井田地质特征 3 1.2.1 地层 3 1.2.2 地质构造 6 1.2.3 水文地质 6 1.3 煤层特征 8 1.3.1 煤层 8 1.3.2 煤质 10 1.3.3 开采技术条件 12 2 井田境界与储量 13 2.1 井田境界 13 2.1.1 井田境界划分原则 13 2.1.2 井田特征 13 2.2 矿井工业储量 13 2.2.1 储量计算基础 13 2.2.2 矿井工业储量计算 13 2.2.3 矿井可采储量 16 2.2.4 矿井可采储量计算 18 3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 19 3.1 矿井工作制度 19 3.2 矿井的设计生产能力及服务年限 19 3.2.1 矿井设计生产能力 19 3.2.2 矿井服务年限 19 3.2.3 井型校核 19 4 井田开拓 21 4.1 井田开拓的基本问题 21 4.1.1 井筒形式的确定 21 4.1.2 井筒位置的确定采（带）区划分 23 4.1.3 工业场地的位置 24 4.1.4 主要开拓巷道 24 4.1.5 阶段划分和开采水平设置 24 4.1.6 矿井开拓方案比较 24 4.2 矿井基本巷道 27 4.2.1 井筒 27 4.2.2 井底车场及硐室 31 4.2.3 主要开拓巷道 34 4.2.4 巷道支护 38 5 准备方式—盘区巷道布置 39 5.1 煤层的地质特征 39 5.1.1 盘区位置及形状面积 39 5.1.2 盘区煤层特征 39 5.1.3 煤层顶底板构造情况 39 5.1.4 水文地质 40 5.1.5 地质构造 40 5.2 盘区巷道布置及生产系统 40 5.2.1 准备方式的确定 40 5.2.2 盘区巷道布置参数 40 5.2.3 盘区准备巷道 41 5.2.4 主要上山的联络方式 41 5.2.5 盘区生产系统 41 5.2.6 盘区内巷道掘进方法 42 5.2.7 盘区生产能力及采出率 42 5.3 盘区车场选型设计 44 5.3.1 盘区中部车场 44 5.3.2 盘区主要硐室 44 .6 采煤方法 46 6.1 采煤工艺方式 46 6.1.1 采煤方法的选择 46 6.1.2 回采工作面长度的确定 46 6.1.3 工作面的推进方向和推进度 46 6.1.4 综采工作面的设备选型及配套 47 6.1.5 各工艺过程注意事项 53 6.1.6 工作面端头支护和超前支护 54 6.1.7循环图表、劳动组织、主要技术经济指标 55 6.2回采巷道布置 58 6.2.1回采巷道布置方式 58 6.2.2回采巷道参数 58 7 井下运输 61 7.1概述 61 7.1.1矿井设计生产能力及工作制度 61 7.1.2煤层及煤质 61 7.1.3运输距离和辅助运输设计 61 7.1.4矿井运输系统 61 7.2带区运输设备选择 62 7.2.1设备选型原则 62 7.2.2带区运输设备选型及能力验算 62 7.3大巷运输设备选 64 7.3.1主运输大巷设备选择 64 7.3.2辅助运输大巷设备选择 64 7.3.3运输设备能力验算 66 8 矿井提升 67 8.1矿井提升概述 67 8.2主副井提升 67 8.2.1主井提升 67 8.2.2副井提升设备选型 69 9 矿井通风及安全技术 71 9.1 矿井概况、开拓方式及开拓方法 71 9.1.1 矿井地质概况 71 9.1.2 开拓方式 71 9.1.3 开采方法 71 9.1.4 变电所、充电硐室、火药房 71 9.1.5 工作制度、人数 71 9.2 矿井通风系统的确定 72 9.2.1 矿井通风系统的基本要求 72 9.2.2 矿井通风方式的选择 72 9.2.3 矿井通风方法的选择 73 9.2.4 盘区通风系统的要求 74 9.2.5 盘区通风方式的选择 74 9.2.6 工作面通风方式的选择 75 9.3 矿井风量计算 76 9.3.1 通风容易时期和通风困难时期采煤方案的确定 76 9.3.2 各用风地点的用风量和矿井总用风量 78 9.3.3 风量分配 81 9.4 矿井阻力计算 82 9.4.1 计算原则 82 9.4.2 矿井最大阻力线 83 9.4.3 计算矿井摩擦阻力和总阻力 83 9.4.4 矿井总风阻和总等积孔 85 9.5 选择矿井通风设备 86 9.5.1 选择矿井主要通风机 86 9.5.2 电动机选型 88 9.6 安全灾害的预防措施 90 9.6.1 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施 90 9.6.2 预防井下火灾的措施 90 9.6.3 防水措施 90 10 设计矿井基本技术经济指标 92 参考文献 94 专题部分 95 1 引言 95 2 通风 95 2.1 通风问题的根源 96 2.1.1对通风系统管理重视不够 96 2.1.2对通风设施重视不够 96 2.1.3技术指导重视不够 96 2.1.4对通风队伍建设重视不够 97 2.2 通风措施 97 3 瓦斯 97 3.1瓦斯的成分和来源 97 3.2瓦斯对矿井安全的几大特点 97 3.3 防治的瓦斯 98 4 矿尘 98 4.1 矿尘的产生 99 4.2 矿尘的危害 99 4.3 影响煤尘爆炸的因素 99 4.4 矿尘的防治 99 5 火灾 100 5.1 矿井火灾的危害 100 5.2 防火措施 101 6 结束语 103 参考文献 104 英文原文 105 中文译文 115 致 谢 126 1 矿区概述及井田地质特征 1.1 矿区概述 1.1.1 矿区地理位置和交通条件 卧龙湖煤矿位于安徽省濉溪县铁佛、岳集境内，东距百善煤矿约15km，北以省界与河南省永城县毗邻，南北长约7.2～9.1 km，东西宽约2.7～3.4km，面积约30.2km２。其地理座标为（探矿权登记座标见表1-1）： 东经：116˚2645"～116˚3000" 北纬：33˚4515"～33˚5230" 区内交通方便，周围铁路及公路纵横交错，具有完备的交通网络。宿（州）—永（城）公路从煤矿东北缘横穿而过，濉（溪）—岳（集）公路纵横南北。公路与附近的青阜铁路、津沪铁路、陇海铁路相接。因此矿井产出的煤炭能够轻而易举的运往全国各地，有利于矿区的长远发展。矿区地理位置详见交通位置图1-1。 图1-1 交通位置图 1.1.2 井田自然地理情况 区内地势平坦，地面标高在+10m左右，浍河从矿井西南流过，南沱河流经矿井东北缘。矿井内有米沟（东西向）及清沟（南北向）等季节性沟渠穿过。 本区气候温和，属季风温暖带半湿润气候，年平均气温14.1℃，年平均降水量837mm，雨量多集中在七、八两个月。年蒸发量1400mm，全年无霜期218天左右，冰冻期一般在十二月至次年二月。 气温：1974-1984年观测，月平均最高气温26.89 ℃（7月份），最低气温-0.32 ℃，年平均温度14.1 ℃。日最高气温41 ℃(1959年7月30日)，最低-19 ℃(1957年2月21日)。 降雨量：最大降雨量1022.5 mm（1977年），最小为630.4 mm，年平均813.6 mm；日最大降雨量207 mm(1957年7月I4日)，一次最大降雨量为443.4 mm ( 1965年7月5日-18日)。 蒸发量：历年最大蒸发量1985.7 mm（1978年），最小1603.2 mm，(1975年)，平均1745.4 mm。 相对湿度平均68%-73.16%。 冬春季多西北风，夏季多东北风偶有东南风，最大风速183 m/s(1982年4月21日)。 每年12月至翌年3月为降雪和冰冻期，最大冻土深度19 cm。 1.1.3矿井周边情况 本矿井处于淮北煤田的西部，东北有刘桥一矿及刘桥二矿，东与百善煤矿相望，东南有临涣、海孜及童亭等三对生产矿井。2002年各煤矿生产情况为：刘桥一矿年产量90万吨（设计60万吨），主采煤层为8煤层及10煤层；刘桥二矿年产量160万吨（设计120万吨），主采煤层为8煤层及10煤层；百善煤矿年产量160万吨（设计90万吨），主采煤层为10煤层；海孜煤矿年产量120万吨（设计120万吨），主采煤层为7、8及10煤层；临涣煤矿年产量150万吨（设计150万吨），主采煤层为7、8煤层；童亭煤矿年产量90万吨（设计90万吨），主采煤层为7、8及10煤层。 一、普查找煤阶段 原省地矿局325队于1959年4月在本区普查第三、第四系石膏矿，发现本区赋存煤层，随即对煤层进行了普查勘探，其中位于本矿井内钻孔3个,工程量1031.43m。 二、详查阶段 1965年，原华东煤炭基建公司物测队进入本区开展工作，并提交了电法、磁法勘探报告。1971年5月，原省燃化建设物测队地震一队来本区开展地震勘探，并于1973年9月提交了《安徽省濉溪铁佛地区地震勘探报告》。 安徽煤田地质局第三勘探队遵照省燃化局及省燃化建设公司指示，于一九七一年八月进入此区勘探。同年七月、十二月先后编制了《卧龙湖煤矿第一批钻孔设计》、《卧龙湖勘探第二批钻孔设计》，两个设计均得到省燃化建设公司主管部门负责同志同意。矿井内共施工钻孔61个，工程量31834.72m。其中8-3、8-4两孔因未取得系统测斜资料而不予利用，工程量797.39m；另启封延深钻孔1个（j9），工程量439.21m。进行抽水试验3次。 2001年12月，安徽煤田地质局第三勘探队对本区资料重新进行整理，提交了《安徽省濉溪县卧龙湖勘探区详查地质报告》，报告编制范围北至省界，南至13勘探线；西以F2断层为界，东至F7断层。利用钻孔109个，工程量46261.80m，获得能利用储量9408万吨，天然焦储量11610万吨。其中与本报告相同范围内共有钻孔64个，获得能利用储量8247万吨，天然焦储量9715万吨。 　 表1-1　　　　　　各阶段勘探工程量统计表 勘探阶段 施工时间 钻 探 工 程 孔 数(个) 工程量(m) 抽 水(次) 普查找煤 1959-1961 3 1031.43 详 查 1965-1973 61 31834.72 3 合 计 64 32866.15 3 1.2 井田地质特征 1.2.1 地层 一、区域地层 区域内除灵壁、泗县、濉溪、涡阳的石弓、龙山等地有震旦、寒武、奥陶系地层及烈山、白土有石炭、二叠系地层出露外，其它均为第四系所覆盖。地层由老至新有青白口系、震旦系、寒武系、奥陶系、石炭系、二迭系、侏罗系、白垩系、第三系及第四系。 二、矿井地层 矿井内钻孔揭露的地层有石炭系太原组、二叠系山西组、下石盒子组、上石盒子组和石千峰组以及上第三系和第四系。从老至新分述如下： （一）石炭系上统太原组（C3t） 本矿井太原组揭露不全。据临涣煤矿资料，本组地层厚133.21m，含灰岩9～12层，中下部各灰岩下发育有薄煤层，含煤6层，总厚3.45m，煤层薄而不可采。 顶部一灰为浅灰色，方解石晶体粗大，富含动物化石，其顶界面为山西组与太原组的分界。 本组与下伏地层本溪组整合接触。 （二）二叠系（P） 矿井内揭露地层有山西组、下石盒子组、上石盒子组及石千峰组。 1、下统山西组（P1s） 为本矿井主要含煤地层之一，厚69～120m，平均100m。岩性主要由灰白色细碎屑岩及分选较差、厚度不大的中细粒砂岩组成。本组底部沉积有一厚度稳定、岩性均一致密的海相粉砂岩层，其间常见有成岩期生成的菱铁质结核。 本组中部含可采煤层10煤层；下部含11煤层，一般不可采。 本组与下伏地层太原组整合接触。 2、下统下石盒子组（P1xs） 为本矿井主要含煤地层。厚167～245m，平均215m。岩性主要由粉砂岩、泥岩及煤层组成，以灰色为主，少量绿色及暗斑。上部含较多菱铁质，下部砂岩增多，并具有多种类型的层理：波状层理、缓波状层理、槽状层理等，反映出较强的水动力条件。 本组含4、5、6、7、8等五个煤层（组），6、7、8煤层为可采煤层。 本组以8煤层下铝质泥岩底界与山西组分界，其与山西组整合接触。 3、上统上石盒子组（P2ss） 矿井内最大揭露厚度388.35m（6-7孔），其上界不详。岩性主要为泥岩、粉砂岩，浅灰微显绿色，局部含紫斑。3煤层下富含菱铁鲕粒，并具薄层含铝质泥岩。 本组含1、2、3等三层煤层（组），一般不可采。 本组与下伏地层下石盒子组整合接触。 4、上统石千峰组（P2sh） 本区F2断层上盘有少量揭露（2-7、B2-8孔）。岩性主要为紫红色～砖红色砂岩、粉砂岩及少量泥岩组成。 本组不含煤层，其为干旱、氧化环境下的沉积产物。 本组与下伏地层整合接触。 （三）上第三系、第四系（N+Q） 厚195.00～255.80m，平均为233.80m。由浅黄色、棕黄色、灰绿色粘土、砂质粘土及各类砂层、粘土质砂层组成，局部有少量小砾石。 与下伏地层不整合接触。 三、含煤地层 本矿井煤系地层为石炭系、二叠系。石炭系无可采煤层，未作为勘探对象。二叠系含煤地层自下而上分为山西组、下石盒子组及上石盒子组。 （一）二叠系含煤地层特征 1、下统山西组（P1s） 厚93～127m，平均108m，含10、11两层煤层（组）。据沉积环境及岩性特征，其可分为上、下两段。 (1)下段：自太原组一灰顶至10煤层，厚43～73m，平均53m。底部为深灰色、灰黑色泥岩或粉砂岩，向上岩石粒度逐渐变粗，近10煤层处发育一层浅灰色叶片状砂岩，具波状、透镜状、混浊状层理，层面上多白云母片，具底栖动物通道，含菱铁质结核及黄铁矿颗粒。 (2)上段：自10煤层至铝质泥岩，厚43～70m，平均55m。岩性由砂岩、粉砂岩和泥岩组成。再向上发育一层灰～灰绿色长石石英砂岩，其胶结疏松，俗称泡砂岩。 本组含植物化石有： Sphenopteris tenuis 弱楔羊齿 Pecopteris taiyuanensis 太原栉羊齿 Pecopteris Orientalis 东方栉羊齿 Pecopteris cyathea 木沙罗栉羊齿 Taeniopteris multinervis 多脉带羊齿 Crodaites Principalis 带科达 Tingia hamuguchii 菱齿叶 2、下石盒子组（P1xs） 厚165～244m，平均207m。岩性由砂岩、粉砂岩、泥岩及煤层组成，含4、5、6、7、8等五个煤层（组），其中6、7、8煤层为可采煤层。本组底界铝质泥岩为浅灰～灰白色，具紫斑、黄斑，含菱铁鲕粒，层位较稳定，为良好的标志层。 本组含植物化石有： Pecopteris hemitelioides 简脉栉羊齿 Fascipteris hallei 弧束羊齿 Cordaites Principalis 带科达 Lobatannularia ensifolia 剑瓣轮叶 Lobatannularia lingulata 舌瓣轮叶 3、上石盒子组（P2ss） 区内最大揭露厚度388.35m，岩性由砂岩、粉砂岩、泥岩和煤组成。含1、2、3等三个煤层（组），一般不可采。分为两段： (1)3煤组下：厚24～84m，平均58m，岩性由砂岩、粉砂岩和泥岩组成，底部K3砂岩为浅灰～灰白色中粗粒石英砂岩，具韵律层理及斜层理。下部含少量紫斑，含分布不均的菱铁鲕粒和铝质。 (2)3煤组上：岩性为杂色泥岩、粉砂岩及砂岩，砂岩由下而上石英含量逐渐减少，长石含量相应增加。 本组含植物化石有： Taeniopteris angustifolia 狭带羊齿 Taeniopteris taiyuanensis 太原带羊齿 Pecopteris hemilelioides 简脉栉羊齿 Annularia gracilescers 纤细轮叶 Cordaites principalis 带科达 Stigmaria ficoides 脐根座 （二）含煤地层沉积环境 1、山西组沉积环境 早二叠世早期，由于阴山古陆的抬升，陆地向南扩展，导致了海水自北向南退出，呈现出一个山前冲积平原、滨海平原与泻湖海湾环境所组成的海退式古地理景观。本区属远离剥蚀区的滨临浅海环境，岩性以粉砂岩、泥岩为主，少量粗碎屑岩。10煤层下海相泥岩普遍发育，应属泻湖海湾相；而10煤层之上则逐渐过渡为滨海湖泊相、三角洲相及河床相。从地层剖面上看，旋回结构明显，常常发育几个河床相～湖泊相旋回。 2、下石盒子组沉积环境 随着海退的进一步扩张，本区下石盒子组过渡相沉积减少，陆相沉积增多，以三角洲沉积相为主，在此沉积环境下，形成了6、7、8等多层可采煤层。由其岩性组合情况看，本组沉积环境可分为两段，下段为6煤层下，其沉积相由水下三角洲相依次过渡到湖泊相、沼泽相及泥炭沼泽相；6煤层上则形成4个陆相旋回，相序自河床相开始，至湖泊相告终。 3、上石盒子组沉积环境 本组与下石盒子组连续沉积。3煤下为三角洲平原相，其沉积环境相对稳定，3煤层较为发育。3煤层上岩石呈灰绿色，含紫斑，波状层理发育，其为潮坪沉积相。 1.2.2 地质构造 淮北煤田构造框架属纬向构造体系与北北东向新华夏系相互作用的结果，主要表现为北北东向构造改造早期的纬向构造。从构造区划看，淮北煤田位于华北板块东南缘，豫淮坳陷的东部，东以郯庐断裂为界与杨子板块相接，南以蚌埠隆起与淮南煤田相邻。 1.2.3 水文地质 一、地形和地表水 淮北煤田位于淮北平原的北部，在地貌单元上属于华北大平原的一部分，为黄河、淮河水系形成的冲积平原。除肖县、濉溪、宿县北部有震旦、寒武、奥陶系岩层出露形成剥蚀残丘低山外，绝大部分地区被第四、第三系松散层覆盖，形成平原地形。低山的海拔标高为180～408m，平原地面标高一般为20～50m。地势总体上由西北向东南微微倾斜。 本区河流均属淮河水系的一部分，主要有濉河、新汴河、沱河、浍河及涡河等，它们自西北流向东南汇入淮河，流经洪泽湖然后入海。这些河流均属季节性河流，河水受大气降水控制，雨季各河水位上涨，流量突增；枯水期间河水流量减少甚至干涸。各河年平均流量3.52～72.10m3/s，年平均水位标高为14.73～26.56m。 二、含、隔水层（组、段） 该区新生界松散层的沉积厚度受古地形控制，厚度变化大，除少数基岩裸露区外，厚度为40～500m，其变化规律是自北向南、自东向西逐渐增厚，从地层剖面上可划分为四个含水层（组）和三个隔水层。（局部地区缺失四含、三含或三隔）。 二迭系含煤地层根据主采煤层的赋存层位，一般分为四个砂岩裂隙含水层（段）和五个隔水层（段）。 另有石炭系太原组和奥陶系两个石灰岩岩溶裂隙含水层（段）。 （一）含水层（组、段）水文地质特征 根据区域含水层的含水介质条件、赋存空间分布，可划分为新生界松散层孔隙含水层（组）、二迭系主采煤层砂岩裂隙含水层（段）和太原组及奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层（段），其主要水文地质特征见表。 表1-2 区域含水层（组、段）主要水文地质特征表 含水层名称 厚 度 q(l/s.m) K(m/d) 富水性 水 质 类 型 新生界一含 15-30 0.1-5.35 1.03-8.67 中～强 HCO3-Na.Mg 新生界二含 10-60 0.1-3 0.92-10.95 中～强 HCO3.SO4-Na.Ca HCO3-Na.Ca 新生界三含 20-80 0.143-1.21 0.513-5.47 中～强 SO4.HCO3-Na.Ca HCO3.SO4-Na.Ca 新生界四含 0-57 0.00024-2.635 0.0011-5.8 弱～强 SO4.HCO3-Na.Ca HCO3.Cl-Na.Ca 3煤砂岩(K3) 含水层(五含) 20-60 0.02-0.87 0.023-2.65 弱～中等 HCO3.Cl-Na.Ca SO4-Ca.Na 5煤砂岩 含水层(六含) 3-30 0.0024-0.7563 0.0075-12.89 弱～中等 SO4-Na.Ca 7-8煤砂岩 含水层(七含） 20-40 0.0022-0.12 0.0066-1.45 弱～中等 HCO3.Cl-Na.Ca SO4-Ca.Na 10煤上下砂岩含水层(八含) 25-40 0.003-0.13 0.009-0.67 弱～中等 HCO3.Cl-Na HCO3-Na 太原组灰岩 含 水 层 47-135 0.0034-11.4 0.015-36.4 弱～强 HCO3.SO4-Ca.Mg SO4.Cl-Na.Ca 奥陶系灰岩 含 水 层 约500 0.0065-45.56 0.0072-60.24 强 HCO3-Ca.Mg SO4.HCO3-Ca.Mg （二）隔水层（组、段）的水文地质特征 1、新生界松散层隔水层（组） 除第四含水层（组）直接覆盖在煤系之上外，新生界第一、二、三含水层（组）之下分别对应有第一、二、三隔水层（组）分布。隔水层分布稳定，粘土塑性指数为19-38，隔水性能较好，尤其是第三隔水层（组），以灰绿色粘土为主，单层厚度大，可塑性强，塑性指数21-38，膨胀量近13.7%，隔水性能良好，是区域内重要的隔水层（组）。 2、二迭系隔水层（段） 主要由泥岩及粉砂岩组成。对应各主采煤层砂岩裂隙含水层（段），划分为五个隔水层（段）：1～2煤隔水层段（K3砂岩上）、4煤隔水层段（K3砂岩下），7煤上隔水层段，8煤下铝质泥岩隔水层段和10煤下海相泥岩隔水层段，它们的隔水性能一般较好。 （三）地下水补给、排泄条件 1、新生界含水层（组） 一含以大气降水补给为主，水平迳流补给次之，排泄方式为垂直蒸发和人工抽取，一含上部水和地面水体互补。二、三含以区域层间径流补给为主，局部在第一、二隔水层（组）较薄地段，一、二、三含之间将产生越流补给，地下水主要为水平迳流和排泄。四含地下水以区域层间迳流补给为主，在矿区通过煤系地层浅部风化裂隙垂直渗透排泄至井下。 2、二迭系煤系砂岩裂隙含水层（段） 其地下水在浅部受新生界四含补给，区域层间径流补给微弱。总的来说补给水源不足，处于封闭或半封闭的水文地质环境，地下水迳流缓慢。在矿区，由于受矿井排水影响，各主采煤层砂岩裂隙含水层（段）地下水位呈下降趋势。 3、石炭系太原组和奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层（段） 二者部分地带在北部裸露区受大气降水补给，向南部平原地区径流和排泄，它们一般浅部岩溶裂隙发育，富水性较强，尤其是奥灰水，在局部富水性极强。 三、区域矿井水文地质特征 淮北煤田各矿正常涌水量为100～500m3/h，矿坑直接充水水源为煤层顶底板砂岩裂隙含水层，出水点水量大小与构造裂隙发育程度和补给源有密切关系，只要没有富水含水层补给，一般水量呈衰减趋势，矿井初期开采时水量增长较快，投产几年后，涌水量渐趋稳定，以后随采区接替和开采水平延深，矿井涌水量只是有所增长。 井下出现的出水点，大多为滴水、淋水，个别出水点涌水量较大，若不与石灰岩含水层沟通，一般是开始水量较大，后逐渐减小甚至干涸。 勘探和生产矿井水文地质资料证实，淮北煤田断层一般富水性较弱，导水性亦差。 太原组石灰岩与10煤层间距一般大于50m，在正常情况下不会发生“底鼓”突水，若遇构造或岩溶陷落柱，使煤层与太灰以至奥灰含水层对口或间距缩短，太灰（或奥灰）水有可能对矿坑产生直接充水，对生产产生大的危害。 例如相城矿二水平东大巷-280m过F5断层滞后突水，水量为750 m3/h，水源为太灰水。 1988年10月杨庄煤矿II617工作面发生底板突水，水量3153m3/h，造成二水平被淹。 1996年3月，任楼煤矿7222工作面发生岩溶陷落柱特大突水灾害，流量为11854 m3/h，高峰流量达34570 m3/h，使年产百万吨煤炭的大型矿井停产半年多。突水水源主要是奥灰水。 综上所述，淮北煤田是被新生界松散层所覆盖的全隐伏型煤田。整个煤田是以孔隙水和裂隙水为主要充水水源的矿床，在正常情况下，水文地质条件大多属于简单或简单～中等，但局部地区太灰、奥灰有可能大量突水，个别矿井水文地质条件也可为复杂类型。 卧龙湖矿井属于濉肖矿区，濉肖矿区为淮北岩溶水系统，南部以宿北断裂为界，东西部分别受丰涡断层和黄殷断层控制，北部以地表的丘陵山地为分水岭，卧龙湖矿井则位于该岩溶水系统的西南部。本区位于徐宿弧形构造的西缘，属大吴集复向斜西南部的次一级构造，为一被多条断层切割的破裂背斜的西翼。其地表均为厚度200多米的新生界松散层所覆盖，以下地层依次为二迭系上、下石盒子组、山西组、石炭系太原组、本溪组，基底为奥陶系石灰岩。 1.3 煤层特征 1.3.1 煤层 本矿井可采煤层有6、7、8、10等四层。 一、6煤层 位于下石盒子组中下部，为本矿井第一层可采煤层，煤厚0～2.71m,平均0.74m。煤层结构简单，可采指数35.2%，可采面积占23.6%。该煤层4-5线以南被岩浆侵蚀皆变质为天然焦，其可采性大大降低，北区煤层稳定有所提高，可采指数50.8%，可采面积占40.1%。 该煤层属不稳定煤层。 二、7煤层 位于6煤下约13m，厚0～5.77m，平均0.5m。煤层结构较简单，可采指数51.5%。该煤层5线以北受岩浆影响较小，可采指数68.3%，可采面积占42.1%。就全矿井而言，该煤层属不稳定煤层；而在北区，煤层可采范围连续稳定，可采面积占65.1%，应属较稳定煤层。 三、8煤层 位于7煤下约12m，其下约20m发育一层铝质泥岩。煤层厚0～7.68m，平均3.5m。煤层结构较复杂，可采指数60.2%，可采面积占46.9%。岩浆侵蚀区在5线以南,就5线以北而言，其稳定性较高，可采指数可达81.0%，可采面积占89.3%，属较稳定煤层。 四、10煤层 位于山西组中部，下距太原组一灰约50m。煤厚0～4.31m，平均0.67m。该煤层受岩浆侵蚀最为严重，仅在矿井西部5-6线至8线残留一小块可煤层可采区。煤层（天然焦未计）可采指数25.4%。 表1-3 可采煤层主要特征表 煤层 厚度（m） 最小～最大 平均 下距煤层 平均 （m） 顶板岩性 底板岩性 结构 可采性 稳定性 32 0.58～8.22 2.89 170.16 以泥岩为主，粉、细砂岩次之 以泥岩为主，粉、细砂岩次之 较复杂 基本 全区可采 较稳定 51 0～3.43 0.93 7.59 以泥岩为主，粉、细砂岩次之 多为泥岩 简单 大部可采 不稳定 52 0～2.27 0.72 13.99 以泥岩为主，粉、细砂岩次之 多为泥岩和粉砂岩 较简单 局部可采 不稳定 53 0～2.44 0.70 27.37 以泥岩为主，粉砂岩次之 以泥岩为主，粉砂岩次之 简单 大部可采 不稳定 62 0～2.01 0.89 15.14 多为泥岩、粉砂岩和细砂岩 多为泥岩和粉砂岩 较简单 局部可采 不稳定 72 0.87～9.19 4.06 28.12 多为泥岩和粉砂岩 多为泥岩、粉砂岩和细砂岩 较简单 局部可采 不稳定 82 0～5.46 1.78 85.91 多为细砂岩、粉砂岩和泥岩 多为泥岩和粉砂岩 简单 大部可采 较稳定 10 0～3.96 1.15 下距太灰69.08 多为泥岩、粉砂岩和细砂岩 多为泥岩、粉砂岩和细砂岩 简单 大部可采 不稳定 1.3.2 煤质 1）煤类 本区煤类总体以气煤、1/3焦煤为主，又有少量的不粘煤、贫煤、焦煤、弱粘煤。 在勘探区内，32煤层全区为气煤。82煤层受岩浆岩侵入影响较小，全区以1/3焦煤为主。 2）煤质 本井田可采煤层中32、51、52和53煤层的煤芯呈块状～粉末状，内生裂隙较发育；62、72、82煤层的煤芯呈块状～粉末状，内生裂隙发育；10煤层的煤芯呈碎块状～粉末状。 各煤层为中灰、中等～高挥发分煤；特低～中硫、特低～低磷、特低氯、一级～二级含砷煤；较高软化温度灰、结渣指数低等；中～高热值煤，中～强粘结性，具中等结焦性能，属富油煤；可选性为易选～极难选，但以极难选为主。 3）化学性质 （1）水份（Mad） 各可采煤层原煤空气干燥基水分平均在1.28-1.39%之间，以51煤层较低，53、72煤层较高，但变化不甚明显。 （2）灰份产率（Ad） 区内各可采煤层原煤干燥基灰分平均值在18.37～28.89%之间，53煤层较高，10煤层较低，均属中灰煤。 32煤层：原煤灰分实测两极值为16.40～39.86%，平均灰分为27.85%，灰分变化标准差为5.419，属中灰煤。由直方图可看出，该煤层总体以中灰煤为主，次为高灰煤。 51煤层：原煤灰分实测两极值为16.86～39.51%，平均灰分为27.31%，灰分变化标准差为5.832，属中灰煤。由直方图可看出，该煤层总体以中灰煤为主，次为高灰煤。 52煤层：原煤灰分实测两极值为10.42～39.06%，平均灰分为26.95%，灰分变化标准差为6.416，属中灰煤。由直方图可看出，该煤层总体以中灰煤为主，次为高灰煤，少量低灰煤。 53煤层：原煤灰分实测两极值为10.51～39.17%，平均灰分为28.89%，灰分变化标准差为7.092，属中灰煤。由直方图可看出，该煤层总体以高灰煤为主，次为中灰煤，少量低灰煤。 62煤层：原煤灰分实测两极值为10.27～38.65%，平均灰分为27.66%，灰分变化标准差为7.177，属中灰煤。由直方图可看出，该煤层总体为中灰～高灰煤，仅少量低灰煤。 72煤层：原煤灰分实测两极值为14.78～39.74%，平均灰分为24.95%，灰分变化标准差为6.420，属中灰煤。由直方图可看出，该煤层绝大部分为中灰煤，少量高灰煤，极少量低灰煤。 82煤层：原煤灰分实测两极值为14.23～38.63%，平均灰分为23.88%，灰分变化标准差为6.676，属中灰煤。由直方图可看出，该煤层总体以中灰煤为主，次为高灰煤，少量低灰煤。 10煤层：原煤灰分实测两极值为7.71～30.81%，平均灰分为18.37%，灰分变化标准差为6.796，属中灰煤。由直方图可看出，该煤层基本为低灰～中灰煤，仅少量高灰煤。 综上所述，本区各煤层灰分基本为中灰煤，10煤层灰分略有偏低，接近低灰煤，除受岩浆岩侵入而变质的煤层外。本区煤层质量均较好。 （3）挥发份产率（Vdaf） 精煤干燥基挥发份产率在井田内的变化范围在33.15～45.48%之间，各煤层平均值为35.73～41.75%，在地层剖面上有从上向下变小趋势。 （4）硫与磷含量 全硫：全硫（St.d）：各可采煤层原煤干燥基全硫平均值在0.37～1.05%之间，通过与各煤层干燥基高位发热量换算后所得的原煤干燥基全硫平均值在0.37～1.03%之间，32煤属中硫煤，82煤为低硫煤，其余煤层均属特低硫煤。32煤层硫分相比其它煤层略有偏高，主要是其中的硫化铁硫含量相对较高所致。 32煤层以中硫煤为主，次为低硫煤，少量中高硫煤和特低硫煤；51煤层以特低硫煤为主，少量低硫煤和中高硫煤，52、82煤层以特低硫煤为主，少量低硫、中硫和中高硫煤，53、62、72、10煤层以特低硫煤为主，少量中硫煤和低硫煤。 磷（Pd）：各可采煤层原煤磷含量平均值在0.007～0.020%之间，32、52、62、82、10煤层为特低磷煤；51、53、72煤层为低磷分煤。 （5）煤灰溶点和灰成份 各煤层的煤灰组成基本相同，主要为酸性氧化物，平均含量在80%以上，以SiO2为主，其次是Al2O3；碱性氧化物一般在10～15%之间，主要是Fe2O3、CaO、和MgO。碱酸比为0.117～0.179，结渣指数在0.051～0.151之间，结渣性属低等，结污指数在0.040～0.097之间，结污性亦属低等，可使锅炉正常出渣。 各煤层煤灰熔融性软化温度较高，软化温度（ST）平均值均大于1390 ℃，均属较高软化温度灰。 （6）发热量（Qbd） 区内各可采煤层原煤干燥基弹发热量平均值在23.88～28.67 MJ/Kg之间，由原煤干燥基弹筒发热量求出各煤层原煤干燥基高位发热量，其平均值在23.81～28.66 MJ/Kg之间，32、51、52、53、62煤层为中热值煤，72、82、10煤层为高热值煤。 （7）粘结性和结焦性 粘结指数（GR.I）：各煤层粘结指数平均值在47.0～82.1之间，62、72煤层属中粘结性煤，其余煤层均属强粘结性煤。 胶质层最大厚度（Y）：各煤层胶质层最大厚度平均值在12.2-18.4 mm之间，均属中等结焦性煤，焦块特征为部熔～完全熔合状态。 （8）煤的可磨性 本报告对区内各煤层做了可磨性测定，可磨性系数在65～142之间，均为易破碎煤。综合以上本区瓦斯资料，再结合邻区任楼及祁东矿井的瓦斯资料，认为本区瓦斯在-600 m以浅含量较低，而-600 m以深瓦斯含量相对较高，且在F22断层与F17断层之间的夹块内及F22以西局部块段具有富集的可能。因此在开采中应予以充分重视，特别是在压性断层附近及少数高瓦斯区要注意防止瓦斯突出现象。 （9）煤尘 区内各可采煤层火焰长度在40～300 mm之间或显示有火，岩粉量最大可达90%,因此本区各可采煤层均有煤尘爆炸危险性。 4）煤的用途 本区煤层质量良好，其洗浮煤是较为理想的炼焦用煤，洗中煤或原煤可作为动力用煤，天然焦可作为一般燃料之用。 1.3.3 开采技术条件 煤层顶板岩石结构简单，岩石的强度略高，中等厚度，直接顶为Ⅱ类，中等稳定顶板，老顶为Ⅱ级来压明显老顶。由于矿压呈现规律，两带发育高度除与回采工艺有关外，还与采场的地质构造和顶板的岩性变化有关，如直接顶由泥岩变为砂岩，其稳定程度将大大改变，这在生产中应引起注意。 本矿井瓦斯成分以CH4为主，其含量平均值在5cm3/g左右，但局部存在瓦斯富集，最高值可达14.11 cm3/g。由于受后期构造运动的改造,本矿井瓦斯分带现象不甚明显。 本矿井精煤挥发分产率均小于15%，理论上讲应无爆炸危险性;从测试结果看，本矿井煤层亦无煤尘爆炸危险性。 本矿井各煤层均为不易自燃至不自然煤层，其自燃发火等级属Ⅲ～Ⅳ级。 从各钻孔测温结果可知，本矿井开采水平内普遍存在一级热害。按地温梯度3.31℃/百米计算，出现一级热害深度为460m，出现二级热害深度为640m；按地温梯度3.01℃/百米计算，出现一级热害深度为500m，出现二级热害深度为700m。 2 井田境界与储量 2.1 井田境界 2.1.1 井田境界划分原则 在煤田划分为井田的时候，我们要保证各井田都有合理的尺寸和境界，使煤田的各部分都能得到充分合理的开发利用。煤田范围划分为井田的原则有以下几条： （1）井田的煤炭储量，煤层赋存情况以及开采条件要充分与矿井生产能力相适应； （2）保证矿井的井田有充分合理的尺寸； （3）充分的利用自然条件来进行划分，如不同地质构造（断层）等； （4）合理的规划钱营孜矿井开采范围，处理好各相邻矿井间的关系。 2.1.2 井田特征 矿井井田范围边界为人为划分。井田南北长度约为7.2～9.1 km ，东西长度2.7～3.4km ，面积约为30.2km２。煤层的倾角最大为8，最小为2.5，平均为5。整个煤层倾角较小，为近水平煤层，且煤层布置均匀，起伏不大。在井田的中间有一个断层F1，长约1800m 2.2 矿井工业储量 2.2.1 储量计算基础 （1）根据卧龙湖的井田地质勘探报告提供的详细煤层储量计算图计算； （2）根据《煤炭资源地质勘探规范》以及《煤炭工业技术政策》的相关规定：煤层的最低可采厚度为0.70 m，原煤灰分要小于等于40% ； （3）依据国务院过函（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批复》内容的相关要求：禁止新建的煤层含硫份大于3% 的新矿井。硫份大于3% 的煤层储量将会被列入平衡表外的储量； （4）储量的计算厚度：夹石厚小于等于于0.05m时，与煤分层应该合并计算，复杂结构煤层的夹石总厚度小于等于每分层厚度的50% 的时候，以各煤分层总厚度作为储量计算的实际厚度； （5）井田内主要煤层稳定，厚度变化不大时，煤层产状相对平缓，勘探工程分布比较的均匀，一般采用地质块段平均法。也就是以块段面积乘以块段平均煤厚和煤层的视密度，即能得该块段的储量。根据地质勘探实际情况，我将矿体划分为A、B、C、D和E共5个块段，如图2-1所示这样，在各块段的范围内，用算术平均法求得每个块段的储量，煤层总储量即为各块段储量相加之和。 2.2.2 矿井工业储量计算 1.计算方法： 矿井可采煤层为8#煤层，本设计采用地质块段法计算地质资源储量，根据地质勘探情况，将煤层划分为A、B、C两个块段，由CAD命令测定各块段水平面积，在各块段范围内，根据块段的平均煤厚、平均倾角、平均视密度，用算术平均法求得每个块段的储量，煤层总储量 即为各块段储量之和。块段划分如下图： 图2-1 地质块段划分示意图 2.计算内容： 由公式可得矿井地质资源储量: （2-1） 式中： Z——矿井地质储量，t S——井田块段面积，m2 m——煤层平均厚度，10.1m γ——煤容重，1.41/m3 α——各块段煤层的倾角 将各参数代入式（2-1）中可得表2-1，所以矿井地质储量为： Zz=Za+Zb+Zc=34.3+68+49.1=151.4（Mt） 表2-1 矿井地质资源储量表 块段编号 块段倾角 /() 块段面积 /m2 块段煤厚 /m 块段容重 /（t/m3） 块段储量 /Mt 总储量 /Mt A B C 25 6 3 7002242.5 13886008.5 10029322.49 3.5 3.5 3.5 1.41 1.41 1.41 34.3 68 49.1 151.4 说明：（1）块段倾角是根据式（2-1）计算所得； （2）块段面积是由CAD命令测得； （3）块段厚度统一取煤层平均厚度； （4）由地质报告，煤的容重为1.41 t/m3。 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。 矿井工业储量：地质资源量中探明的资源量331和控制的资源量332，经分类得出的经济的基础储量111b和122b、边际经济的基础储量2M11和2M22，连同地质资源量中推断的资源量333的大部，归类为矿井工业储量。 根据钻孔布置，在矿井地质资源量中，60%探明储量，30%控制储量，10%推断储量。 根据煤层厚度和煤质，在探明的和控制的资源量中，70%的是经济的基础储量，30%的是边际经济的基础储量，则矿井工业资源/储量由式计算。 矿井工业资源储量按下式2-2计算: Zg=Z111b+Z122b+Z2M11+Z2M22+Z333k （2-2） 式中 Zg ——矿井工业资源储量，Mt； Z111b——探明的资源量中经济的基础储量，Mt； Z122b——控制的资源量中经济的基础储量，Mt； Z2M11——探明的资源量中边际经济的基础储量，Mt； Z2M22——控制的资源量中边际经济的基础储量，Mt； Z333 ——推断的资源量，Mt； k——可信度系数，取0.7～0.9，地质构造简单，煤层赋存稳定取0.9；地质构造复杂、煤层赋存不稳定取0.7。根据本矿实际条件，地质构造简单，煤层赋存较稳定，故取0.9。 Z111b=Zz60%70%=63.59（Mt） Z122b=Zz30%70%=31.79（Mt） Z2M11=Zz60%30%=27.25（Mt） Z2M22=Zz30%30%=13.63（Mt） Z333k=Zz10%k=13.63(Mt） 则矿井工业资源储量为： Zg=Z111b+Z122b+Z2M11+Z2M22+Z333k=63.59+31.79+27.25+13.63+13.63=149.89 (Mt） 2.2.3 矿井可采储量 2.2.3.1井田边界保护煤柱 根据卧龙湖矿的实际情况，并且鉴于本井田大部分的边界是以断层为边界，根据《煤矿安全规程》的有关要求，井田边界内侧暂留30m宽度作为井界煤柱，则井田边界保护煤柱的损失可以按下式来计算： （2-3） 式中：P——井田边界保护煤柱损失，万t。 H——井田边界煤柱宽度，40 m； L——井田边界长度，24373.7 m； m——煤层厚度，3.5 m； r——煤层容重，1.4 1t/m3； 代入数据得： P=4024373.73.51.41=6.3 Mt 2.2.3.2断层保护煤柱 由于卧龙湖煤矿井田32煤层赋存范围内存在的数条断层，决定两侧分别各留50 m宽的保护煤柱，则其煤柱损失量的大小可由下式求得： （2-4） 式中：Pf——煤柱损失，t； Li——断层长度，1887.2 m； m——煤层厚度，m； ——煤层容重，t/m3 已知=1.4 t/m3，m=3.5 m，代入（2-5）可得： Pf=0.4Mt 2.2.3.3工业广场煤柱 根据《煤炭工业设计规范》中对不同井型以及与其对应的工业广场面积可以见表2-2之中的第5-22条规定：工业广场的面积为1.2平方公顷/Mt。卧龙湖矿井设计生产能力为1.5 Mta-1，所以可以取工业广场的尺寸为450400 m的长方形来设计。煤层的平均倾角为5，矿井工业广场的中心处基本在井田的中央，矿井中心处埋藏深度为-600 m，该处表土层厚度约为10m，主井、副井、风井，地表的建筑物均布置在工业广场之中。工业广场采取按Ⅰ级保护留维护带，宽度为20m。本矿井的各项地质指标及冲积层和基岩层移动角大小见表2-3。 表2-2 工业场地占地面积指标 井 型（万t/a） 占地面积指标（公顷/10万t） 240及以上 1.0 120-180 1.2 45-90 1.5 9-30 1.8 表2-3 岩层移动角 广场中心深度/m 煤层倾角/ 煤层厚度/m 冲击层厚度/m α δ γ β —600 5 3.5 10 45 70 70 68 由此根据上述的以知条件，可以采用垂直剖面法画出如图2-2 所示的工业广场保护煤柱的大小尺寸。 图2-2 工业广场保护煤柱 由图可得出保护煤柱的尺寸： 由CAD量的梯形的面积为：983621.7m2 S压煤=983621.7/cos6=993557.3m2 则：工业广场的煤柱量为： Z工=SMR10-6 (2-5) 式中： Z工——工业广场煤柱量，Mt； S——工业广场压煤面积，㎡； M——煤层厚度，8#煤层3.5m； R——煤的容重, 1.41t/m3 则： P工=993557.33.51.4110-6=4.9(Mt) 2.2.3.4大巷和井筒保护煤柱 矿井布置煤巷时，需要在巷道两侧留设保护煤柱，其占有量可以按照总储量的2％来算。所以： 主要井巷煤柱P巷=149.89 0.02=2.9（Mt) 综上：各种保护煤柱损失量见表2-4。 表2-4 保护煤柱损失量 煤 柱 类 型 储 量（Mt） 井田边界保护煤柱P边 6.3 工业广场保护煤柱P工 4.9 断层保护煤柱P断 0.4 主要井巷煤柱P巷 2.9 合 计P 14.5 所以矿井设计储量Zs=Zg-P=149.89-14.5=135.39（Mt） 2.2.4 矿井可采储量计算 矿井设计可采储量 (2-6) 式中 ——矿井设计可采储量； ——工业场地以及主要井巷的煤柱损失量之和，按矿井设计资源/储量的约2% 来计算； C——采区的采出率，厚煤层一般不小于75%；中厚煤层一般不小于80%；薄煤层一般不小于85%。此处可取0.8。 则代入数据得矿井设计可采储量： Zk=ZsC=Zs80%=108.3（Mt） 3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 3.1 矿井工作制度 按照《煤炭工业矿井设计规范》中得规定，参考《关于煤矿设计规范中若干条文修改的说明》，确定卧龙湖矿井的设计生产能力按每年工作日330天来计算，采用‘三八制’作业（三班生产，一班检修）的方式，每日两班出煤，净提升时间确定为14个小时。 3.2 矿井的设计生产能力及服务年限 3.2.1 矿井设计生产能力 卧龙湖矿井井田范围内的煤层赋存比较简单，地质条件相比较好，煤层的平均厚度为3.5 m，煤层的平均倾角大小为5，属于近水平煤层。本井田的