【導(dǎo)讀】析和解決采礦工程技術(shù)問題的能力。格依照《畢業(yè)設(shè)計(jì)大綱》要求進(jìn)行編寫的。設(shè)計(jì)注重科學(xué)性、針對(duì)性、啟發(fā)性、實(shí)踐性。從礦上實(shí)習(xí)回來，便開始整理礦井地質(zhì)資料，開始畢業(yè)設(shè)計(jì)的初稿，從畢業(yè)設(shè)計(jì)。說明書到CAD圖紙及手工圖紙的繪制，都嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求，在王成老師的悉心指導(dǎo)下，90萬噸，礦井整體地質(zhì)條件比較簡(jiǎn)單。該井田東西走向長(zhǎng)約km，南北傾斜約，對(duì)瓦斯涌出量為,礦井瓦斯等級(jí)為低瓦斯礦井；礦井正常涌水量2m3／min。置及裝備、通風(fēng)和安全、礦井建設(shè)工期。上，密切結(jié)合礦井及采區(qū)的實(shí)際條件，采用先進(jìn)的開采方法。采用上山開采，第二水平上部采用上山開采，下部采用條帶式開采。運(yùn)煤，并兼作進(jìn)風(fēng)巷，一條區(qū)段回風(fēng)巷，用于運(yùn)料、排矸、運(yùn)送設(shè)備。沿空掘巷無煤柱護(hù)巷布置，工作面接替采用跳采方式開采。此有待于進(jìn)一步研究設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)由于本人設(shè)計(jì)水平及設(shè)計(jì)時(shí)間的限制，設(shè)計(jì)中的缺點(diǎn)、錯(cuò)誤在所難免，懇請(qǐng)老師給予批評(píng)、指正。

　　

【正文】 (％ ) 灰分 Ad (％ ) 硫分 St,ad (％ ) 下石盒子組 1 ～ (9) ～ (9) 2 ～ (48) ～ (49) ～ (5) 山西組 7 ～ (94) ～ (94) ～ (9) 8 ～ (9) ～ (9) 9 ～ (67) ～ (67) ～ (4) （二）煤的物理特征： 河南理工大學(xué)采礦工程專業(yè) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 1煤：半亮～半暗型，樹脂～瀝青光澤，條帶狀結(jié)構(gòu)，鱗片狀或塊狀構(gòu)造 ，褐黑色，質(zhì)地較松軟，裂隙較發(fā)育，有時(shí)被方解石脈充填。 2 煤：半亮～半暗型，樹脂～瀝青光澤，條帶狀似均一結(jié)構(gòu)，鱗片狀或塊狀構(gòu)造，褐黑色，質(zhì)地較松軟，外生裂隙較多，多為方解石脈充填，并有少量黃鐵礦星點(diǎn)。 7 煤：半亮～半暗型，樹脂～玻璃光澤，條帶狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，色黑性脆，裂隙較發(fā)育，并有方解石脈充填。 9 煤：半光亮～半暗型，玻璃～樹脂狀光澤，內(nèi)生、外生裂隙都較發(fā)育，條帶狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。 20 煤：半亮至光亮型，色黑性脆，玻璃～樹脂光澤，條帶狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，內(nèi)生裂隙發(fā)育，含浸染狀黃鐵礦。 21 煤：半亮至光亮型 ，玻璃～樹脂光澤，條帶狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，內(nèi)生裂隙發(fā)育，下部含泥砂；質(zhì)硬，灰分高，俗稱砂巖煤。 （三）煤的工業(yè)牌號(hào) 本區(qū)各煤層工業(yè)牌號(hào)系按 1958 年 4 月國(guó)家技術(shù)委員會(huì)規(guī)定的分類表劃分原則確定的。先后三次地質(zhì)報(bào)告確定的結(jié)果相同，見表 14。 表 14 煤層工業(yè)牌號(hào)表 煤層號(hào) 確定 單位 1煤 2煤 7煤 8煤 9煤 20煤 21煤 拾屯報(bào)告 氣 氣 氣 氣 氣 氣 肥 氣 肥 62年補(bǔ)勘 弱粘 氣 氣 氣 氣 氣 氣肥 氣 氣肥 82年補(bǔ)勘 氣 氣 氣 氣 肥 氣 肥 礦上采用 氣 氣 氣 氣 氣 肥 肥 瓦斯、煤塵和煤的自燃 ○1瓦 斯 本礦 (包括原東城井 )為低沼氣礦井。 雖然如此，但今后的采掘工程中，也應(yīng)繼續(xù)做到： 河南理工大學(xué)采礦工程專業(yè) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 ，做到合理安排生產(chǎn)，布局平衡，嚴(yán)格執(zhí)行以風(fēng)定產(chǎn)的規(guī)定。 ，并做到掘進(jìn)巷道按要求施工，減少盲巷，防止瓦斯積聚。 ，對(duì)老空區(qū)要及時(shí)、保質(zhì)、保量進(jìn)行密封，防止向老空區(qū)漏風(fēng)而引起自燃發(fā)火，同時(shí)防止老空區(qū)有害氣體泄出。 ○2煤 塵 通常以可燃揮發(fā)分 Vγ煤塵爆炸指數(shù)的高低作為衡量煤塵爆炸性強(qiáng)弱的標(biāo)志，一般說： Vγ含量越高，爆炸性就強(qiáng)， Vγ若小于 10％，基本上無爆炸危險(xiǎn)。本礦井煤層的爆炸指數(shù)較低。 ○3煤的自燃 我礦煤層的自燃傾向均為二類，屬有可能自燃發(fā)火的礦井。因此，在今后的采掘生產(chǎn)過程中，要切實(shí)采取有效措施，盡量減少丟煤，嚴(yán)格并及時(shí)加強(qiáng)老區(qū)的密閉工作。 ○4地溫 州礦區(qū)恒溫帶的深度約在 20～ 25m 之間，恒溫帶的溫度約為 ℃ (在本礦所測(cè)的鉆孔是原東城井工人村 Fl2 號(hào)水文觀測(cè)孔，測(cè)試結(jié)果為：恒溫帶的深度在 25～ 30m 之間，恒溫帶的溫度為 ～ ℃ )，比徐州地區(qū)多年平均地溫 ℃略高 1～ 2℃。此恒溫值與山東棗莊的恒溫帶溫度 17℃和淮南九龍崗恒溫帶的溫度 ℃基本一致。該次測(cè)得西部礦區(qū)的地溫梯度為 ～ ℃ /100m，東部礦區(qū)的地溫梯度為 ～ ℃／100m。按照上表所列的 1 54孔和 156 孔的測(cè)溫結(jié)果計(jì)算，其百米增溫率約為 ℃。此值與東部礦區(qū)百米增溫率的高溫值接近，與西部礦區(qū)百米增溫率的低溫值接近。本礦區(qū)的增溫率選用 ℃ /100m 河南理工大學(xué)采礦工程專業(yè) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 2 井田開拓 井田境界及儲(chǔ)量 井田境界 張小樓礦井田東與夾河礦為界，西與柳新礦為界，南部以人為邊界劃分，北以 F1斷層與龐莊礦為鄰，井田東西長(zhǎng)約 ，南北寬約 ，面積 21km2。 井田儲(chǔ)量 礦井儲(chǔ)量是指礦井井田邊界范圍內(nèi)，通過地質(zhì)手段查明的符合國(guó)家煤炭?jī)?chǔ)量計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)的全部?jī)?chǔ)量，又稱礦井總儲(chǔ)量。它不僅反映了煤炭資源的埋藏量，還表示了煤炭的質(zhì)量。 本井田采用塊段法計(jì)算的各級(jí)儲(chǔ)量，塊段法是我國(guó)目前廣泛使用的儲(chǔ)量計(jì)算方法之一。 塊段法是根據(jù)井田內(nèi)鉆孔勘探情 況，由幾個(gè)煤厚相近鉆孔連成塊段。根據(jù)此塊段的面積，煤的容重，平均煤厚計(jì)算此塊段的煤的儲(chǔ)量，再把各個(gè)經(jīng)過計(jì)算的塊段儲(chǔ)量取和即為全礦井的井田儲(chǔ)量。 儲(chǔ)量計(jì)算范圍和工業(yè)指標(biāo)的確定 儲(chǔ)量計(jì)算邊界 本井田儲(chǔ)量計(jì)算上限為 200m 水平，下限為 1300m 水平，東至各煤層上限，西至張夾邊界線，南以人為邊界線，北至 F1 斷層下盤交面線。 工業(yè)指標(biāo)的確定 （ 1）煤層最低可采厚度不分傾角，均采用 m； （ 2）煤層最高可采灰分不大于 40％ ； （ 3）煤層的最低發(fā)熱量不低于 ； 儲(chǔ)量級(jí)別與計(jì)算塊段的劃分 各級(jí)儲(chǔ)量的基本線距 根據(jù)龐莊礦井田的勘探類型，確定各級(jí)儲(chǔ)量的基本線距如表 21： 表 21 儲(chǔ)量基本線距表 勘探類型 煤層 A級(jí) B級(jí) C級(jí) 河南理工大學(xué)采礦工程專業(yè) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 二類一型 7 500 1000 2021 儲(chǔ)量計(jì)算塊段劃分原則 （ 1）穩(wěn)定或不穩(wěn)定的 7 煤，高級(jí)儲(chǔ)量的外圍，以不超過基本線距的 1/2 的距離外推次一級(jí)儲(chǔ)量； （ 2）工程質(zhì)量低劣，打丟煤的鉆孔不參與可采邊界的圈定； （ 3）井田內(nèi)可跨越已查明的落差不大于 50m 的地段，降為 C 級(jí)儲(chǔ)量，其斷層兩側(cè)各留 30～ 50m的煤柱，若斷層密集，不 能跨越斷層劃分高級(jí)儲(chǔ)量； （ 4）見煤點(diǎn)的煤層厚度低于 時(shí) ,用插入法求出可采邊界 ,對(duì)未見煤鉆孔 ,用相鄰的鉆孔連線的中點(diǎn)為零點(diǎn) ,再用插入法求出可采邊界； （ 5）煤層夾矸的單層厚度不大于 ，夾矸與煤層合并計(jì)算，煤分層厚度等于或大于夾矸厚度時(shí)，且夾矸厚度小于 ，上下煤分層合并計(jì)算。 儲(chǔ)量計(jì)算方法及參數(shù)的確定 儲(chǔ)量計(jì)算方法 本井田煤層的傾角較小，為緩傾斜煤層，采用等高線法直接在井田開拓平面圖上井田大致面積，再根據(jù)煤層傾角折算傾斜面積，乘以容重、煤層厚度，計(jì)算出井田工業(yè)儲(chǔ)量。 儲(chǔ)量計(jì)算參數(shù)的確定 （ 1）煤層厚度均采用煤層真厚度，按塊段內(nèi)或附近見煤點(diǎn)計(jì)算其算術(shù)平均值，作為該塊段的煤層平均厚度，結(jié)果是： 7煤 。 （ 2）煤層容重均采用 。 工業(yè)儲(chǔ)量計(jì)算 計(jì)算公式： Zc＝ SMr 式中 Zc－工業(yè)儲(chǔ)量， t； S－井田總面積， m2； M－煤層平均厚度， m； r－煤層容重， t/m3 由此計(jì)算公式得 7煤工業(yè)儲(chǔ)量： Z c7＝ SM7r＝ 179。 179。 ＝ 萬 t； 河南理工大學(xué)采礦工程專業(yè) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量 礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量為礦井工業(yè)儲(chǔ)量減去 設(shè)計(jì)計(jì)算的斷層煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱和已有的地面建筑物、構(gòu)筑物需要留設(shè)的保護(hù)煤柱等永久煤柱損失量。而在該井田范圍內(nèi)只有煤田境界煤柱和斷層煤柱?？蓵簳r(shí)按工業(yè)儲(chǔ)量的 5％－ 7％計(jì)入，本設(shè)計(jì)取 7％，故： sZ ＝ gZ － P 式中： Zs —— 礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量； Zg —— 礦井工業(yè)儲(chǔ)量； P —— 永久煤柱損失量，可暫按工業(yè)儲(chǔ)量的 5％－ 7％計(jì)入，本 設(shè)計(jì)取 5％； 由此： 礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量 Zs ＝ 179。（ 1－ 5％） ＝ 萬 t 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 邊界煤柱 張小樓礦東以夾河礦為界，西以柳新礦為界，各留設(shè) 30m煤柱；南以人為邊界留設(shè)30m 煤柱，北以 F1 斷層與龐莊礦為界，留設(shè) 30m煤柱。 工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱 根據(jù)《煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》中礦井工業(yè)廣場(chǎng)占地指標(biāo)的規(guī)定：中型礦井工廣占地面積為 ～ 公頃 /10 萬 t。礦井生產(chǎn)能力越大，取值越小，本礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為 90萬 t/a，為中型礦井，本礦井取 公頃 /10 萬 t，因此，工廣占地面積為 15 公頃（ 150000m2）。 工業(yè)廣場(chǎng)布置為 300179。 500m 的矩形，另外，根據(jù)規(guī)定，長(zhǎng)邊與寬邊都加 15m的圍護(hù)帶，煤層傾角α＝ 8176。，表土層厚度為 40m；基巖移動(dòng)角中，沿煤層走向移動(dòng)角δ＝ 70176。，上山移動(dòng)角γ＝ 70176。，下山移動(dòng)角β＝ 70176。 ＝ 70176。－ 179。 8＝ 176。；表土層移動(dòng)角φ＝ 50176。，以上數(shù)據(jù)均根據(jù)徐州礦務(wù)集團(tuán)生產(chǎn)技術(shù)部與中國(guó)礦業(yè)大學(xué)測(cè)物系在全國(guó) 河南理工大學(xué)采礦工程專業(yè) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 礦山測(cè)量學(xué)術(shù)會(huì)議上發(fā)表的徐州礦區(qū)地表移動(dòng)規(guī)律綜合分析成果資料關(guān)于《地 表移動(dòng)主要參數(shù)的計(jì)算》，工廣煤柱計(jì)算示意圖見圖 2－ 1，煤柱煤炭損失計(jì)算表見表 22。 表 2－ 2煤柱煤炭損失計(jì)算表 類別 煤層 工業(yè)廣場(chǎng)煤柱損失 邊界煤柱損失 壓煤面積 （ m） 煤厚 (m) 容重 (t/m3) 煤損 (萬 t) 長(zhǎng) (m) 寬 (m) 煤厚 (m) 容重 (t/m3) 煤損(萬 t) 7 965000 18552 30 50176。 50176。330m40m 530m70176。70176。70176。64176。圖 2－ 1 工廣煤柱計(jì)算示意圖 ψ－表土層移動(dòng) 角 50176。 δ－基巖巖層移動(dòng)角 70176。 河南理工大學(xué)采礦工程專業(yè) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 γ－上山移動(dòng)角 70176。 β－下山移動(dòng)角β＝γ－ ＝ 176。 礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量的計(jì)算 礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量為礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量減去工業(yè)場(chǎng)地保護(hù)煤柱、礦井井下主要巷道及上下山保護(hù)煤柱后乘以采區(qū)回采率所得到的儲(chǔ)量。，計(jì)算可采儲(chǔ)量如下： Z＝（ Zc－ P）179。 C 式中 Z— 一礦井可采儲(chǔ)量， t； Zc— 一礦井工業(yè)儲(chǔ)量， t； P— 一保護(hù)工業(yè)廣場(chǎng)、井田邊界等永久煤柱損失量， t； C— 一采區(qū)采出率，對(duì)于中厚煤層取 。 則礦井可采儲(chǔ)量為 Z＝（ Zc－ P）179。 C＝（ ）179。 ＝ 萬 t 礦井生產(chǎn)能力的確定 張小樓礦井田范圍內(nèi) 7煤賦存穩(wěn)定，儲(chǔ)量豐富，煤層傾角小，地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，非常適合綜合機(jī)械化采煤，故本設(shè)計(jì)定為 90 萬 t/a 的中型礦井。 礦井服務(wù)年限及校驗(yàn) 礦井的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力應(yīng)與礦井的工業(yè)儲(chǔ)量相適應(yīng)，以保證有足夠的服務(wù)年限。 礦井井型和服務(wù)年限應(yīng)滿足下表 表 23 礦井井型和服務(wù)年限 井型 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力（ Mt/a） 新礦井服務(wù)年限（ a） 擴(kuò)建后礦井服務(wù)年限（ a） 大型 ～ ～ 70 60 50 60 50 40 中型 ～ 40 30 小型 由各省煤炭廳自定 同左 河南理工大學(xué)采礦工程專業(yè) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 注：改礦井的服務(wù)年限，不應(yīng)低于同類型新建礦井服務(wù)年限的 50%。 礦井服務(wù)年限的計(jì)算，根據(jù)公式： T=ZK/A*K 式中 T— 一礦井設(shè)計(jì)服務(wù)年限，年 。 Zk— 一礦井可采儲(chǔ)量，萬 t。 A— 一礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，萬 t/a； K— 一礦井儲(chǔ)量備用系數(shù)，一般 － ，本設(shè)計(jì)取 T＝ ZK/A*K= ( a)＞ 50(a) 基本符合礦井設(shè)計(jì)要求。 核算第一水平服務(wù)年限： 第一水平服務(wù)年限應(yīng)滿足下表。 表 24 第一開采水平設(shè)計(jì)服務(wù)年限 本設(shè)計(jì)中第一水平傾斜范圍為 900m～ 200m，第一水平服務(wù)年限的計(jì)算公式為：。 T＝ ZK/A*K＝ （ a）＞ 20（ a） 基本滿足設(shè)計(jì)要求 井田開拓方案 比選 井筒形式 張小樓礦地處平原，故無開拓平峒的可能性，本礦第四紀(jì)表土層厚度為 ，煤層傾角不大，平均傾角為 8186。，井筒開拓的形式有：雙立井開拓、雙斜井開拓、一斜一礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力