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2 井田境界和储量

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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2 井田境界和储量 田境界 1.井田界限 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为:(1) 井田范围内的储量,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。 本井田境界根据以上原则及地质报告提供的资料,确定如下: 东以东滩为边界; 西以 17 铺子断层与杨村矿为界; 南分别与东滩矿,鲍店矿为界; 北以 3 煤露头与兖州城为界。2.开采边界扩大的可能性 根据地质资料,兴隆庄矿的井田面积从建井的时候就是由兖州矿务局人 为划分的,边界是以周围的几个相邻矿井(鲍店矿、杨村矿、东滩矿)为边 界的,所以没有开采边界扩大的可能。3. 井田水平面积 本井主可采煤层为 3 号煤层,最大厚度 小厚度 均 厚度 田走向长度最大值为 小值为 平均长度为 倾斜长度最大值为 小值为 斜长度平均值 水平宽度为 田面积为:田勘探类型 本设计中所有地质资料作为矿井初步设计的依据,勘探钻孔很密集,根 据地质勘探资料可以很准确的判断煤层的分布情况,井田勘探类型属于精 查。 量等级 兴隆庄井田范围内绝大部分勘探钻孔密集(除西南一角 1右) 。煤 层层位、厚度、结构及其变化情况和媒质及其变化情况已经查明,煤层对比 可靠。这部分范围内属于A级储量。 西南一角 1右范围内没有打钻孔, 但可以根据其相邻范围内密集的 中国矿业大学 2005 届本科毕业设计 第8页 钻孔布置推出该范围内煤层层位、厚度、结构及其变化情况和媒质及其变化 情况。这部分范围内属于B级储量。业储量 工业储量=A+B+C级储量 井田范围内根据煤层倾角的变化把井田划分为三块,其平均倾角分别为 4 度、6 度、8 度。倾角为 8 度的面积约为 倾角为 4 度的面积约为 2 2 倾角为 6 度的面积约为 2 S=9业储量=39×106×08t 由开拓平面图可知,显然A/工业储量>80%,所以,高级储量符合煤炭工 业设计规范要求。2 井可采储量 定和计算保护煤柱 系底部的奥陶系灰岩,厚度在 450m~750m 之间,含水丰富,因距主 采煤层甚远,所以对矿井生产不产生影响,但当有断层构造时,其他含水层 也可成为奥陶系灰岩水的通道。结合本矿的情况,断层留设保护煤柱 30m。 则断层保护煤柱的面积为 10490×60=629400(设计中胶带大巷和轨道大巷皆布置在煤层中,两巷相距 30m,结合本 矿实际情况,大巷两边各留设 30m 保护煤柱。 则大巷的保护煤柱面积为 8600×100=860000(m ) 田保护煤柱面积为 24972×50=1248600(路的保护等级为一级,本身宽度为 护带宽度为 20(m),则 T=41.2(m) 已知:φ=45° β=72° γ=70° δ=72° θ=85° 如图 22 中国矿业大学 2005 届本科毕业设计 第9页 B φ β' Hb s T A φ γ' s α' ' q l 2 铁路煤柱设计剖面图 E α' E θ α θ C θ D C D 图 2倾角 α 、真倾斜角 α 伪倾角 α' 真倾斜角α 和 θ 角的几何关系 、真倾斜角 铁路保护煤柱:l=(×(1) q=((1+) 伪倾斜移动角 β'和γ' : 2 '= =国矿业大学 2005 届本科毕业设计 第 10 页 则 β'=72° '=+ 2 2 2 2 =0°5°+2°5° = 2 2 2 2 则 γ'=72° 16+50=266(m) 08+50=258(m) L=((1- =m) q=(×(1+ =m) 430+48=478(m) 432+48=480(m) L=((1- =m) q=(×(1+ =m) 所以,井田内上部铁路的保护煤柱宽度=T+2s+l+q =×0+68 =m) 井田内下部铁路的保护煤柱宽度=×m) 根 据 以 上 计 算 , 铁 路 保 护 煤 柱 的 面 积 为 ( × 5280/2=3050916(设计中通风后期采用中央分列式,东西两翼各设一个风井。风井围护 带留设 20 米的保护煤柱,则风井煤柱为 2×464.8(据《煤炭工业设计规范》 ,大型矿井工业广场占地指标为 公顷/10 万 t) 中型矿井工业广场占地指标为 , 小型矿井工业 广场占地指标 顷 /10 万 t。本矿井为年产 300 万 t 的大型矿井,工业场地的面积为 30 公顷,由于长方形便于布置地面建筑, 所以初步设定工业广场为长方形,既长方形长边为 750m,短边为 400m。 中国矿业大学 2005 届本科毕业设计 第 11 页 根据《建筑物,水体,铁路及主要井巷煤柱与压煤开采规程》第 72 条: 工业广场围护宽度为 15m。 查地质资料。本地区表土移动角 45°,岩层移动角为 72°,上山移动 角 70°,下山移动角 72°。用作图法求出工业广场保护煤柱量。如图 2业广场保护煤柱的面积为 (×=972838.6(根据以上计算结果,各煤柱损失见表 2表 2护煤柱损失量煤 柱 类 型 面积(m ) 1248600 629400 60000 050916 井田边界保护煤柱 断层保护煤柱 工业广场保护煤柱 大巷保护煤柱 井筒保护煤柱 铁路保护煤柱 合 计 井田边界煤柱、工业广场煤柱、风井井筒、断层保护煤柱和铁路保护煤 柱的总面积为 629400+860000+1248600+3050916+767219.4(煤柱损失为 08(t)算可采储量 根据以上数据,可采储量 =(工业储量采区采出率 =(08 )×80%=08 (t) 矿井储量汇总表如表 2表 2井储量汇总表煤 层 3 工业储量(万 t) A 0 (A+B)/ (A+B+C ) 永久煤柱损 失(万 t) 7560 设计开采损 失(万 t) 7208 设计可采储 量(万 t) 28830 工工工工工工工工 I - 100 h 45° 0 45° h 45° 45° 81 ° 76 ° 200 400 600 76 ° 76 图 2 国矿业大学 2005 届本科毕业设计 工业广场保护煤柱表土层移动角 ψ 下山岩层移动角 β I 5° 81° 上山岩层移动角 γ 76° 岩层移动角 δ 松散层厚度 76° 390 350 330 370 12 页 1:10000 中国矿业大学 2005 届本科毕业设计 第 13 页 矿井工作制度及设计生产能力、3 矿井工作制度及设计生产能力、井工作制度由 《煤炭工业矿井设计规范》 223 条规定, 第 矿井的设计生产能力按 300 天计算,矿井设计年工作日 300 天,每日三班工作,每班工作 8 小时,前两 班生产,第三班先生产后准备,即三八工作制;掘进三班作业;主副井昼夜 净提升时间为 14 小时。井设计能力 井设计生产能力的确定 矿井生产能力主要根据矿井地质条件、煤层赋存情况、开采条件、设备 供应及国家需煤等因素确定。 针对兴隆庄井的实际情况:地质构造简单,储量丰富,煤层赋存稳定, 为近水平煤层 (倾角 6°)主采 3 号煤层, , 平均厚度 可采储量为 ×10 t;瓦斯和水涌出量小,采用综采机械化采煤的开采方法。按照矿井设 计规范规定,将该矿井生产能力定为 300 万 t/a,采出率定为 80%,备用系 数 核算矿井和第一水平服务年限。 算矿井和第一水平服务年限。 设计的矿井服务年限 P=A×K) = 08/(×106)= 井可采储量,万 t; T—矿井服务年限,年; K—矿井备用系数,矿井设计一般取 A—矿井生产能力,万 t/a; 由前面计算可知:亿吨 即本煤矿的服务年限约为 。根据近年来,采煤技术及社会生产 力的发展,大型矿井的服务年限趋于短期化,这样有利于设备的更新,有利 于提高生产率,根据外国的经验和我国煤炭行业的发展方向来看,矿井服务 年限 满足要求。 中国矿业大学 2005 届本科毕业设计 第 14 页 4 井田开拓 田开拓的基本问题本井田开拓方式的选择,主要考虑以下几个因素: (1)煤层埋藏较浅,从煤层露头开始,除去露头保护线之后煤层可采线 为深处达土层厚度大,平均为 (2)煤系低部的奥陶系灰岩, 厚度在 450m~750m 之间, 虽然含水量丰富, 但因距主采煤层甚远,故近期内对矿井生产不产生影响。 (3)表土层中含有粘土。 (4)井田地形平坦,由东北向西南逐渐降低,跨度极为平缓,地面标高 变化于+44m ~+50m 之间。 井筒形式、 筒形式、数目和位置的确定 (一)井筒形式的确定 井田的开拓方式按倾角分为立井、斜井、平硐和主斜副立三种形式。其 使用条件和优缺点比较如表 4表 4筒开拓形式的使用条件和优缺点比较 井 筒 形 式 煤 层 条 件 立井开拓 斜井开拓 平硐开拓 主斜副立 埋藏深表土厚为 缓倾斜煤层 倾角小于 25°表 土层薄,无流沙层 倾角较小,地形 复杂 井田范围 较大 主斜胶带 运输能力 井身短, 通过井筒 开拓部署能适应产 最简单的开拓方 的 各 种 管 线 长 度 量大、生产集中的 式,技术、经济 优 点 小,提升速度快, 要求,主斜井不受 最有利,主运输 大,井筒 机械化程度高, 对 长度限制,井筒装 环节少,设备少, 不受长度 辅助提升有利, 人 备及井底车场,地 地面工业广场简 限制 员提升快; 井筒断 面大,通风阻力 小; 生产经营费用 低, 有利于井筒维 护,适应性强,技 面设施简单;施工 单,水可自流, 简单,掘进快,初 无水仓施工条件 期投资少,延伸方 好,掘进速度快 便,安全出口好 中国矿业大学 2005 届本科毕业设计 第 15 页 术可靠, 不受煤层 瓦斯煤层等限制 井筒施工复杂, 装 井身长,通过井筒 对井田地质构造 备复杂, 其建井投 各种管线长,生产 和自然条件有一 资大, 井筒延伸困 经营费较高,维护 定限制 难 难,串车提升能力 小,对地质条件适 应性差 谷地区煤层埋于 能力大 山中 综合立井 和斜井的 优缺点 缺 点 生产能力大, 煤层 地质构造简单井田 山岭、丘陵、沟 矿井生产 适 用 条 件 埋藏深, 表土厚或 走向较短 水文条件复杂, 开 采煤层不受条件 限制, 凡不适合斜 井、平硐、综合方 式时均可采用立 井开拓 根据以上分析并结合本矿的实际情况,井筒形式可以选择立井,因为表 土层水文地质情况较简单,虽然含有粘土,但在加强支护后,也可以采取斜 井开拓,所以井筒形式为立井或斜井。 (二)井筒位置的确定 1.井筒位置的确定原则 1) 有利于第一水平的开采,并兼顾其他水平,有利于井底车场和主要 运输大巷的布置,石门工程量少; 2) 有利于首采区布置在井筒附近的富煤阶段, 首采区少迁村或不迁村; 3) 井田两翼储量基本平衡; 4) 井筒不宜穿过厚表土层、厚含水层、断层破碎带、煤与瓦斯突出煤 层或软弱岩层; 5) 工业广场应充分利用地形,有良好的工程地质条件,且避开高山、 低洼和采空区,不受崖崩滑坡和洪水威胁; 6) 工业广场宜少占耕地,少压煤; 7) 水源、电源较近,矿井铁路专用线短,道路布置合理。 2.井筒位置的确定 根据以上确定原则,结合井下开拓布置及地面要求,本着尽可能节省建 中国矿业大学 2005 届本科毕业设计 第 16 页 设投资,缩短建井工期,为矿井提供最有利的生产条件,以获得最佳经济效 益,特别是初期经济效益,把主副井井筒设在井田中央靠近煤层的上部。 (三)井筒数目的确定 结合第九章风井的布置情况,本设计中设主副井各一个,风井三个。 工业广场的位置、形状和面积 业广场的位置、形状和面积工业广场的选择主要考虑以下因素: (1)尽量位于储量的中心,使井下有合理的布局; (2)占地要少,尽量做到不搬迁村庄; (3)尽量布置在地质条件比较好的区域,同时工业场地的标高要高与历 年最高洪水位; (4)尽量减少工业广场的压煤损失; 根据以上原则和本矿的实际情况,工业广场与主副井井筒布置位置相匹 配,其面积大小为 30 公顷,定为 750×400m,长边与煤层走向垂直。 确定开采水平的数目、 定开采水平的数目、 划分原则: 在采用合理的回采工艺及合理的工作面参 数、 采区巷道布置及生产系统、 一定的采区设备条件下所能达到的阶段斜长。 需考虑以下因素: (1)煤的运输 开采近水平煤层的矿井, 采用采区上山准备时, 可以采用绞车牵引矿车, 或者采无极绳绞车牵引 (2)辅助运输 辅助运输采用绞车时,由于井下运输、安装不方便,所以一般绞车的直 径一般不大于 开采近水平煤层或者采用倾斜长壁开采时的阶段斜长可 达 1500—1800m,可采用两段或三段提升。所以,阶段的斜长有所加长。 (3)行人 对于没有人车或其他运人的设备到工作面的矿井,阶段斜长过大会使行 人不方便。 保证采区正常的生产和接替,就需要有合理的区段数目,它从另一个 侧面反映了阶段斜长的要求。要保证采区内的工作面的正常接替,区段数目 多一些比较有利,但是这样斜长过大,对辅助运输和煤炭的运输以及行人等 都有不利的影响。所以选用一个合理的斜长是很重要的。目前,近水平煤层 中国矿业大学 2005 届本科毕业设计 第 17 页 区段数目可取 3—7 个。 保证矿井均衡生产, 一个采区开始减产, 另一个采区开始应投入生产。 阶段斜长大时, 采区储量就大, 服务年限就长, 吨煤的开拓准备工程量也少。 是水平划分的最重要的部分, 对于年设计产量 300 万 t/a 的矿井来说, 第一水平服务年限应不少于 30 年。 技术与经济统一的观点来说,技术上合理的水平垂高能获得较好的经 济效果,可以通过经济的比较方法选择有利的水平垂高,经济比较的项目包 括:水平范围内的开拓工程量及掘进费用、井巷维护费、煤炭提升费、排水 费等,如果采区巷道布置类型和参数不同,还应该比较采区的巷道掘进、维 护及煤的运输费用。根据比较的结果综合考虑技术、管理、安全等因素,从 而获得合理的水平高度。 井田主采煤层为 3 煤层,煤层赋存稳定,平均厚度 构较简 单;煤层倾角变化不大,倾角变化为 2~12°,平均为 6°,为近水平煤层。 井田走向长度最大值为 小值为 平均长度为 斜 长度最大值为 小值为 斜长度平均值为 平宽 度为 考虑到技术和经济的合理性,根据本井田条件和设计规范相关规定,本 井田可划分 1~2 个水平(即 2~4 个阶段) ,阶段内采用带区式准备
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