【導(dǎo)讀】目錄。一般設(shè)計(jì)部分。安全煤柱留

　　

【正文】 0 ℃時(shí)， 171 煤層在溫度 低于 1500 ℃時(shí)，焦渣可呈塑性狀態(tài)液固兩相混合。 4） 煤灰成分及灰熔融性 煤灰以酸性物質(zhì)為主，（ SiO2,Al2O3）含量占 80%左右，煤灰熔融性軟化灰和流動(dòng)灰溫度均大于 1500 ℃，屬于高軟化溫度、高流動(dòng)溫度灰。 煤類 ： 根據(jù)現(xiàn)有鉆孔揭露的煤層煤質(zhì)化驗(yàn)資料，煤層揮發(fā)分產(chǎn)率 20 煤層 ～ %， 171 煤層 ～ %，膠質(zhì)層厚度（ Ymm）均在 15～ mm 范圍內(nèi)，粘結(jié)指數(shù)均大于 65 %，煤類應(yīng)為 1/3 焦煤。 20,171 煤層化學(xué)性質(zhì) ： 煤由水分、礦物質(zhì)和可燃有機(jī)質(zhì)及伴 生的有益和有害微量元素組成，可燃有中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 12 頁(yè) 機(jī)質(zhì)及有益微量元素為有用組分，其它為有害組分。本次勘查工作中，共取樣 4件，沒有進(jìn)行伴生元素及其它有害組分的化驗(yàn)項(xiàng)目，僅進(jìn)行了全工業(yè)分析。見表14。 表 14 20 煤層、 171 煤層 171 下層煤、全工業(yè)分析成果一覽表 煤的可選性 ： 勘查區(qū)煤灰分較低， 171 煤層原煤平均灰分 %、 %，均小于 %，浮煤（比重液 ）灰分 %、 %，煤炭可不經(jīng)過洗選用于冶煉用焦。 煤炭工業(yè)利用性能評(píng)價(jià) ： 動(dòng)力用煤 該礦區(qū) 171 煤層灰分低，硫分低、低磷、發(fā)熱量高，是良好的動(dòng)力用煤， 由表 14 可知， 171 煤層為高揮發(fā)分、高～特高發(fā)熱量、低～中灰、 中高硫的氣肥煤、氣煤。其主要用途為： 1） 發(fā)電： 20 煤層、 171 煤層發(fā)熱量均在 23 MJ/kg 以上，揮發(fā)分大于 20 %，符合發(fā)電用煤要求，但硫分大于 %，用于發(fā)電時(shí)應(yīng)進(jìn)行脫硫或者摻和低硫煤以便降低硫分。 2） 煉焦：福 2 煤層、 171 煤層其煤種為低灰、高發(fā)熱量、低硫、特低磷的1/3 焦煤，屬環(huán)保型資源。在保證含硫量合格的前提下，按一定比例與 20 煤層、171 煤層混合后，仍可以用以煉焦。 瓦斯 礦井瓦斯相對(duì)涌出量為 m3/t。 CO2相對(duì)涌出量為 m3/t，屬低瓦斯礦井，涌出特征為普通涌出。瓦斯中 CH4含量為 cm3/g， CO2為 cm3/g。該礦井至今未發(fā)生煤和瓦斯突出。 鄰近生產(chǎn)礦井瓦斯涌出特點(diǎn) ： 隨著礦井開拓延深，瓦斯壓力、瓦斯含量都增加，煤層中深水平瓦斯含量高于淺水平；特別在斷層破碎帶附近，開采新煤層時(shí)瓦斯含量高；回采上分層時(shí)，瓦斯含量高。地質(zhì)情況發(fā)生變化，特別是在斷層破碎帶能夠引起局部瓦斯富集。 煤塵及煤的自燃 各煤層中的煤塵均有爆炸性。煤塵爆炸指數(shù)一般為 12～ 36 %。 煤層 煤質(zhì) 20煤層 171煤層 171上煤層 水分 Wad (%) 灰分 Ad (%) 揮發(fā)分 Vdof (%) 全硫 Std (%) 發(fā)熱量 MJ/kg 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 13 頁(yè) 根據(jù)煤樣燃點(diǎn)試驗(yàn)資料，除 71煤層外，其它煤層均為很易自燃或自燃為主。開采煤層均有自燃發(fā)火危險(xiǎn)，發(fā)火期為 3～ 6個(gè)月，其中以 8， 112， 131煤層自燃性較強(qiáng)。 開采技術(shù)條件及對(duì)開采的影響 井田內(nèi)主采煤層的煤種和煤質(zhì)已經(jīng)查明。井田內(nèi) 171 煤層為 1/3 焦煤，僅局部為天然焦，煤層為低中～低灰分、特低～低硫、低～特低磷及特高熱值煤。 井田內(nèi)未布置水文孔，但南部及西南部為生產(chǎn)礦井，地層、煤層及地質(zhì)構(gòu)造條件相似，僅是擴(kuò)大區(qū)為本生產(chǎn)礦井的延深部分，勘探鉆孔未見漏水現(xiàn)象，直接充水含水層為 171 煤層頂板砂巖裂隙水，富 水性弱～極弱，補(bǔ)給來源較小，水文地質(zhì)條件正常情況下為裂隙類頂板充水的簡(jiǎn)單類型礦床，當(dāng) 171 煤層與落差大于 50～ 200m斷層對(duì)盤的太原組灰?guī)r或奧陶系灰?guī)r接觸時(shí)，有可能水文地質(zhì)條件從簡(jiǎn)單型轉(zhuǎn)化為以巖溶類充水為主的水文地質(zhì)中等型。 井田內(nèi)主要可采煤層頂?shù)装鍘r石以穩(wěn)定及較穩(wěn)定類巖石為主，中、細(xì)砂巖多為堅(jiān)硬巖石，粉砂巖及泥巖為中硬巖石。工程地質(zhì)條件較好。但靠近斷層帶的巖石裂隙發(fā)育，巖芯破碎，巖體質(zhì)量相對(duì)較差，井巷等穿過時(shí)要注意支護(hù)。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 14 頁(yè) 2 井田境界和儲(chǔ)量 井田境界 井田范圍 張集井田 西起 F209 斷層，與謝橋礦相接，東至 131 煤層 1000 m 水平的地面投影線，北起 F217 斷層與顧橋井田為鄰，南至謝橋古溝向斜軸。 開采上限 井田內(nèi)含煤地層為二疊系山西組、上、下石盒子組，總厚 m,含煤 32層?？刹擅簩?4層，分別為 13 11 6煤層。其中主采煤層為 8煤層， 6煤層作為后期儲(chǔ)備資源開采。礦井設(shè)計(jì)只針對(duì) 8 煤層進(jìn)行設(shè)計(jì)。 開采上限： 131煤層。 下部邊界： 6煤層以下有 1煤層為較穩(wěn)定可采煤層，但其底板與石灰?guī)r巖溶裂隙水有水力關(guān)系，突水機(jī)率大為增加，列入平衡表外儲(chǔ) 量。 井田尺寸 井田的走向最大長(zhǎng)度為 km,最小長(zhǎng)度為 km,平均長(zhǎng)度為 km。 井田的傾斜最大長(zhǎng)度為 km,最小長(zhǎng)度為 km,平均長(zhǎng)度為 km。 煤層的傾角五線以西為 12176。，五 線以東為 3~6176。 ，平均為 6176。 ， 井田賦存狀況示意圖如圖 所示 圖 井田賦存狀況示意圖 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁(yè) 礦井工業(yè)儲(chǔ)量 儲(chǔ)量計(jì)算基礎(chǔ) 根據(jù)張集井田地質(zhì)勘探報(bào)告提供的煤層儲(chǔ)量計(jì)算圖計(jì)算； 依據(jù)《煤炭資源地質(zhì)勘探規(guī)范》關(guān)于化工、動(dòng)力用煤的標(biāo)準(zhǔn)：計(jì)算能利用儲(chǔ)量的煤 層最低可采厚度為 m，原煤灰分不大于 40 %。計(jì)算暫不能 利用儲(chǔ)量的煤層厚度為 ～ m； 依據(jù)國(guó)務(wù)院過函（ 1998） 5 號(hào)文《關(guān)于酸雨控制區(qū)及二氧化碳污染控制區(qū)有關(guān)問題的批復(fù)》內(nèi)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(chǔ)量列入平衡表外的儲(chǔ)量。 儲(chǔ)量計(jì)算厚度：夾石厚度不大于 m時(shí)，與煤分層合并計(jì)算，復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤層的夾石總厚度不超過每分層的 50 %時(shí)，以各煤分層總厚度作為儲(chǔ)量計(jì)算厚度； 井田內(nèi)的主要煤層穩(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。 煤層容重： 131 煤層容重為 t/m3， 112 煤層容重為 t/m3， 8 煤層容重為 t/m3， 6 煤層容重為 t/m3。 我國(guó)新的儲(chǔ)量分級(jí)如下： 其中： k——可信度系數(shù)，取 ～ 。地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單煤層賦存穩(wěn)定 k 值??；地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、煤層賦存不穩(wěn)定的礦井， k 值取 。 礦井設(shè)計(jì)用到的儲(chǔ)量可分為：地質(zhì)資源儲(chǔ)量 Z ；工業(yè)資源儲(chǔ)量 Zg ；設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量 Zk。 各級(jí)資源 /儲(chǔ)量圈定原則 根據(jù)《煤、泥炭地質(zhì)勘查規(guī)范》規(guī)定，圈定各類資源儲(chǔ)量，必須符合 以下原則： 1） 圈定各級(jí)儲(chǔ)量的鉆孔見煤點(diǎn)綜合質(zhì)量必須符合煤田勘探鉆孔質(zhì)量乙級(jí)孔以上規(guī)定；否則，不能參加資源量估算。 2） 111b 類一般不與 333 類直接接觸，高級(jí)儲(chǔ)量不與不可采區(qū)直接接觸（有工程點(diǎn)或巷道控制的除外）。 3） 各煤層在劃分各類資源量時(shí)，一般按實(shí)際工程點(diǎn)影響范圍圈定，并采用相應(yīng)控制程度的煤層底板等高線、勘探線相結(jié)合的方法。 井田地質(zhì)勘探 井田地質(zhì)勘探類型為精查，屬詳細(xì)勘探。 工業(yè)儲(chǔ)量計(jì)算 設(shè)計(jì)對(duì)井田煤層進(jìn)行開采“ 8 煤”設(shè)計(jì)，因此，井田內(nèi)的各種永久煤柱損失按“ 8 煤”煤層進(jìn)行 計(jì)算，其余煤層只考慮一定的系數(shù)，而不作具體計(jì)算。 6 煤層住作為后期由張北礦井深部開采故現(xiàn)列為平衡表外儲(chǔ)量。 “ 8 煤”煤層工業(yè)儲(chǔ)量計(jì)算：根據(jù)地質(zhì)勘探情況，將井田劃分為 A、 B、 C 三中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 16 頁(yè) 個(gè)塊段，在各塊段范圍內(nèi)，用算術(shù)平均法求得每個(gè)塊段的儲(chǔ)量，煤層總儲(chǔ)量即為各塊段儲(chǔ)量之和。塊段劃分如圖 。 圖 地質(zhì)塊段劃分圖 本次儲(chǔ)量估算是在 1： 5000 等高距的煤層底板等高線圖上選用塊段法，分類別估算儲(chǔ)量。 由 圖 計(jì)算各塊段面積分別為： A 塊段的平均水平面積為 SA= 8882137m2； 平均傾角 176。 B 塊段的平均水平面積為 SB= 8579462m2； 平均傾角 176。 C 塊段的平均水平面積為 SC= 8837886m2； 平均傾角 6176。 井田的水平面積為 S=SA+SB+SC= 26299485 m2。 1） 礦井地質(zhì)資源量 ZZ=（ SA+SB+SC） ＝ 萬(wàn) t （ 式 21） 2） 礦井工業(yè)資源 /儲(chǔ)量 根據(jù)鉆孔布置，在礦井地質(zhì)資源量中， 60 %是探明的， 30 %是控制的， 10 %是推斷的。 工業(yè)資源儲(chǔ)量分為探明的儲(chǔ)量（ 111b 和 2M11）、控制的儲(chǔ)量（ 121b 和 2M22）、推斷的儲(chǔ)量（ 333 k）三種。 計(jì)算公式如下： Zg =111b+2M11+121b+2M22+333k （ 式 22） 其中： Zg —— 工業(yè)資源儲(chǔ)量（ Mt） 111b —— 工業(yè)資源儲(chǔ)量探明的經(jīng)濟(jì)儲(chǔ)量（ Mt） 2M11 —— 工業(yè)資源儲(chǔ)量探明的邊界經(jīng)濟(jì)儲(chǔ)量（ Mt） 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁(yè) 121b —— 工業(yè)資源儲(chǔ)量控制的經(jīng)濟(jì)儲(chǔ)量（ Mt） 2M22 —— 工業(yè)資源儲(chǔ)量控制的邊界經(jīng)濟(jì)儲(chǔ)量（ Mt） 333 —— 工業(yè)資源儲(chǔ)量推斷的儲(chǔ)量（ Mt） K —— 可信度系數(shù)，取 ～ 根據(jù)煤層厚度和煤質(zhì)，在探明和控制的資源量中， 70%是經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲(chǔ)量，30%的是邊際經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲(chǔ)量，則礦井工業(yè)儲(chǔ)量為， Z111b＝ 60%70%＝ 萬(wàn) t Z122b＝ 30%70%＝ 萬(wàn) t Z2m11＝ 60%30%＝ 萬(wàn) t Z2m22＝ 30%30%＝ 萬(wàn) t Z333 k＝ 10%＝ 萬(wàn) t Zg＝ Z111b＋ Z122b＋ Z2m11＋ Z2m22＋ Z333 k ＝ ＋ ＋ ＋ ＋ ＝ 萬(wàn) t 礦井可采儲(chǔ)量 本井田煤柱損失主要有井田邊界煤柱、巷道保護(hù)煤柱。設(shè)計(jì)對(duì)井田內(nèi)厚度 m 的“ 8 煤”煤層進(jìn)行開采設(shè)計(jì)，因此，井田內(nèi)的各種永久煤柱損失按“ 8煤”煤層進(jìn)行計(jì)算，其余煤層只考慮一定的系數(shù)。而不作具體計(jì)算。 安全煤柱留設(shè)原則 工業(yè)場(chǎng)地、井筒留保護(hù)煤柱，對(duì)較大的村莊留設(shè)保護(hù)煤柱，對(duì)零星分 布的村莊不留設(shè)保護(hù)煤柱。 各類保護(hù)煤柱按垂直斷面法或垂直法確定。用巖層移動(dòng)角確定工業(yè)場(chǎng)地、控制的資源量 332 地質(zhì)資源量 333k 推斷的資源量 333 工業(yè)資源／儲(chǔ)量 探明的資源量 331 邊際經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲(chǔ)量 2M11 經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲(chǔ)量 111b 次邊際經(jīng)濟(jì)的資源量 2S21 邊際經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲(chǔ)量 2M22 經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲(chǔ)量 122b 次邊際經(jīng)濟(jì)的資源量 2S22 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 18 頁(yè) 村莊煤柱。 巖層移動(dòng)角為 67176。，表土層移動(dòng)角為 45176。； 維護(hù)帶寬度：風(fēng)井場(chǎng)地 20 m，村莊 10 m，其他 15 m。 斷層保護(hù)煤柱留設(shè)的原則 :落差 50 m的斷層，兩側(cè)各留 50 m的煤柱；落差 20 m～ ≤50 m的斷層，兩側(cè)各留 30 m 煤柱；落差 10 m～ ≤20 m的斷層，兩側(cè)各留 20 m煤柱；落差 10 m的斷層不留設(shè)斷層煤柱。 井田境界煤柱寬度為 20 m。 工業(yè)場(chǎng)地占地面積，根據(jù)《煤礦設(shè)計(jì)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(chǎng)地占地面積見表 。 表 工業(yè)場(chǎng)地占地面積指標(biāo) 井 型（萬(wàn) t/a） 占地面積指標(biāo)（公頃 /10 萬(wàn) t） 240 及以上 120180 4590 930 礦井永久保護(hù)煤柱損失量 井田邊界保護(hù) 煤柱按煤礦實(shí)際情況取 30 m，則用下式計(jì)算井田邊界保護(hù)煤柱損失。 Pj＝ HLmr （ 式 23） 式中 ： H——井田邊界煤柱寬度， m； L——井田邊界長(zhǎng)度， m； m——煤層厚度， m； r—— 煤層容重， tm3； Pj——井田邊界保護(hù)煤柱損失，萬(wàn) t。 Pj＝ 30 = 萬(wàn) t。 則 井田邊界煤柱 保護(hù)煤柱損失量為： 萬(wàn) t 斷層保護(hù)煤柱 斷層煤柱留設(shè) 30 m寬 ,則斷層保護(hù)煤柱損失量為： 30 4087 =64 萬(wàn) t。 工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱 工