毕业设计(论文)-甘肃窑街煤电集团三矿设计.doc

窑街煤电集团公司三矿目录目录11 矿区概况及井田地质特征31.1 矿区概述31.1.1地理位置及交通条件31.1.2井田地形与河流41.1.3气象及地震41.1.4开发历史、现况及小窑分布、开采51.1.5水源及电源51.2 井田地质特征51.2.1 井田内的地形情况61.2.2地质构造61.2.3煤层及其顶底板岩石特征7二 煤层顶底板条件81.2.4 水文地质特征91.2.5 煤质、煤的用途101.3井田勘探程度142 井田境界和储量152.1 井田境界152.1.1井田划分的依据152.1.1井田范围152.2 矿井工业储量152.2.1勘探类型及储量等级的圈定152.2.2储量等级的圈定162.2.3煤层最小可采厚度162.2.4矿井工业储量的计算162.3 矿井可采储量182.3.1各类永久煤柱的计算182.3.2矿井可采储量的计算233 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限243.1矿井工作制度243.2矿井设计生产能力及服务年限244 井田开拓264.1 井田开拓的基本问题264.1.1井筒形式及数目的确定264.1.2井筒位置的确定264.1.3工业广场位置、形状和面积的确定284.1.4开采水平数目、位置和标高的确定294.1.5开拓方案的确定294.1.6带区和采区的划分及布置414.1.7煤层生产能力414.1.8矿井开拓延伸及深部开拓布置方案414.1.9矿井水平间、带区间和煤层间接替顺序414.2 矿井基本巷道424.2.1井筒424.2.2井底车场434.2.3主要开拓巷道435 准备方式带区巷道布置565.1 煤层的地质特征565.2带区巷道布置及生产系统595.3 带区车场选型设计666 采煤方法706.1 采煤工艺方式706.2 回采巷道布置857 井下运输907.1 概述907.2 带区运输设备选择917.3 大巷运输设备选择958 矿井提升978.1 概述978.2 主副井提升979 矿井通风及安全1009.1 矿井通风系统选择1009.2 带区及全矿所需风量1119.3 全矿井巷通风阻力1209.4 扇风机选型1269.5 防止特殊灾害的安全措施13310 设计矿井基本技术经济指标1371 矿区概况及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1地理位置及交通条件窑街煤电集团公司三矿地处甘、青两省交界处甘肃侧，东距甘肃省兰州市120km，西至青海省西宁市124km。矿区内专用铁路支线（海窑铁路），由铁运处集配站向南13.7km到海石湾火车站与兰青铁路接轨；向北25Km经连城铝厂、连城电厂至西北铁合金厂；向东2.5km到三矿选煤楼装车点。矿区公路向南17km，到海石湾与兰青公路相接；向北66km至永登县与兰新公路衔接。铁路、公路交通运输十分便利。 图1-1窑街煤田交通位置图1.1.2井田地形与河流本井田位于窑街煤田的中部，基本上呈一北东南西向不规则的条带状展布（见图11）。井田范围根据甘肃省国土资源厅2001年10月15日颁发的三矿6200000140145号采矿许可证确定。西部以煤层零点边界线为界；南部以煤层露头、原窑街矿务局确定的人工边界及1735岩石中巷为界，与已报废的三号井相邻；中东部及东南部以F512逆断层上盘煤二层底板断煤交线、五二和五四风井保护煤柱边界线、1700岩石中巷为界，与地方煤矿相邻；东北部以F6逆断层下盘煤二层底板断煤交线、煤二层1720底板等高线、F14正断层煤二层下盘断煤交线、煤二层1800底板等高线为界，与红古区炭洞沟煤矿毗邻，以F15正断层下盘煤二层底板断煤交线、煤二层1400底板等高线为界，与红古区獐儿沟煤矿相邻；北部以F602正断层上盘煤二层底板断煤交线以北150m为界；西北部以煤二层1100底板等高线、F3ab正断层下盘顶板切割线、F3逆断层下盘煤二层1100底板等高线、矿区铁路线为界，与深部扩大区相连。毕业设计论文代做平台 580毕业设计网 是专业代做团队 也有大量毕业设计成品提供参考 QQ3449649974本井田展布于大通河河谷东侧、级阶地上，西部及西北部地势比较平坦，东南部、东部及东北部为中山区。海拔标高在17912060m之间，大通河自北向南从井田西侧流过，经享堂峡汇入湟水河。大通河为矿区内唯一的常年河流，河水最大流量为1540m3/s，最小流量为7.13m3/s，一般流量为100200m3/s，最大流速4.74m/s，一般流速3.6m/s。年总径流量为2036亿立方米。1.1.3气象及地震窑街矿区属干旱大陆性山地气候，降雨量少，蒸发量大，气候干燥。根据气象资料，年降雨量最小值为198.6mm（1965年），最大值为573.2mm（1967年）。每年降雨多在7、8、9三个月，11、12、1月降雨较少。年蒸发量最小值为1360.9mm（1989年），最大蒸发量为2111.2mm（1965年），年蒸发量是年降雨量的4.6倍。矿区内6、7、8三个月气温较高，12、1、2三个月气温较低。月平均最高气温21.6（1961年7月），月平均最低气温-9.2（1977年1月）。气温极值：最高气温40.5（1956年8月2日），最低气温-22.2（1972年2月8日）。矿区多山谷风，根据气象资料，历年最大风速20m/s（1961年7月），历年月内最大风速一般为812m/s。根据气象资料，矿区最早冻结日期为11月中旬，最迟解冻日期为次年3月底，历年土壤最大冻结深度为108cm（1977年2月）。窑街在中国主要地震区和地震带上，位于祁连山褶皱系地震带内，祁连山褶皱带内的地震活动性总的来看并不很高，但在某些地段则相当强烈。1995年7月22日发生在永登七山的5.8级地震，窑街、海石湾一带震感强烈，人们至今记忆犹新。根据井田周边区域发生的地震情况综合分析，本区地震烈度定为八度。1.1.4开发历史、现况及小窑分布、开采原四号井1958年9月由西安煤矿设计院提出按水力采煤设计，同年10月动工，12月停工，1959年5月15日复工，1966年8月正式移交投产，1971年达到设计生产能力。1980年第一次核定矿井生产能力为30万t/年。1998年第二次核定矿井生产能力仍为30万t/年。据不完全统计，在井田井田范围内及周边地带，小煤窑有资料记载的达126个（实际数量大于此数据），目前大部分小煤窑已关闭或停采，但井田范围内或周边区域仍有28个（对）小煤窑正在开采。关闭和正在开采小煤窑的井口地面位置大多分布在红沟、炭洞沟、獐儿沟一带，少数分布于三分库、原供应处、矸石山周围及葛家庄等一带，但其井田范围内留有井田隔离煤柱，对本井田开采无太大影响。1.1.5水源及电源靠近大通河，水源有大通河提供，能够满足生产需要；矿区供电由窑街变电所供电，矿内有35/6kv变电所一座，16000kv的变压器2台。1.2 井田地质特征1.2.1 井田内的地形情况本井田地表绝大部分被第四系黄土层所覆盖，仅在其东北、东南部的獐儿沟、炭洞沟、红沟、东山坡一带，有煤系基底元古界震旦系变质岩、中生界白垩系、侏罗系沉积岩、新生界第四系烧变岩地层出露，在井田东北部F19-1断裂带的变质岩地层中，还有岩浆岩侵入体存在。1.2.2地质构造窑街煤田位于祁吕贺“山”字型构造体系。窑街煤田的成煤环境自始至终都受着祁吕贺“山”字型构造体系的控制。侏罗纪晚期到白垩纪早期，由于受区域应力的作用，在煤田西南部沉积边缘附近形成了北东向的一系列短轴褶皱构造，分别为喇嘛沟背斜、马家岭向斜、程家窑背斜、塌山向斜、羊场背斜、机修厂向斜等。表1-1 窑街煤电井田地层综合柱状图地层单位地层代号层次柱状分层厚度（米）最大-最小平均岩石名称岩性描述界系统群组新生界 第四系Q1074.7019.51黄土层上部为腐植煤，下部为淡黄色黄土层。2043.088.53砾石层灰色砾石层，空隙间被中、细砂充填。中 生界白垩系下统可口群Klh3未见全厚砂质泥岩粉砂岩砂岩砂砾岩上部紫红色、灰绿色砂质泥岩、粉砂岩、细砂岩；下部紫红色厚层状沙砾岩、砂岩，夹粉砂岩或砂质泥岩。侏罗系上统享堂群J3x40336.49134.00砂岩砂质泥岩含砾砂岩上部紫红色为主的杂色砂岩，砂质泥岩；下部灰白色、灰绿色含砾砂岩为主，夹薄层紫红色砂岩及砂质泥岩中统窑街群第五组J52x50132.3046.50砂岩粘土岩粗砂岩上部厚层状砂岩；中部粘土岩和砂岩互层；下部粗砂岩夹粘土岩及煤线。第四组J42x60192.9864.01油叶岩砂岩砂质泥岩油叶岩（油一、二、三层）、砂岩、砂质泥岩第三组J32x7038.7117.61铝质泥岩厚层状灰绿色、深灰色铝质泥岩，致密。第二组J22y8018.3210.11油叶岩灰黑色油叶岩（油四层）9煤一层为井田主采煤层，分布稳定。100109.8827.41煤二层为井田主采煤层，分布稳定。11煤三层为井田主采煤层，分布稳定。F19断层是窑街煤田东部的边界断层，是由一条主干大断层和一组大小不等的分支断层所组成的一个断裂带，称为F19断裂带。F19断层走向近SN，倾向E，倾角3565（或更大）。它北起连城以西，向南东到塔儿沟折向南东东，经连城铝厂过大通河，到乐山村南再折向南南东，经獐儿沟、炭洞沟、捷路沟进入海石湾，向南延伸到下旋子。F19大断裂控制了窑街煤田的沉积面貌，而成为窑街煤田煤田与海石湾的天然境界关系。1.2.3煤层及其顶底板岩石特征一 煤层条件1、煤一层煤一层为本井田内主要可采煤层之一，深黑色，沥青光泽，层状构造，条带状结构，阶梯状断口。以光亮型煤为主，中间夹暗煤条带。煤层结构比较简单，除局部地方偶含透镜状、薄层状炭质泥岩夹石12层外，一般不含夹石。煤一层位于中侏罗统窑街群第二组的顶部（即J的顶部），厚度为06.37m，平均厚3.05m，属中厚煤层，分布较稳定。2、煤二层为矿井主采煤层，黑色，沥青光泽，块状构造，条带状结构，阶梯状断口。中上部特别是中部以光亮型、半亮型煤为主。煤二层厚度为0109.88m，平均厚27.41m，属特厚煤层，煤厚变化不大。3、煤三层为井田内局部可采煤层，黑色，沥青光泽，层状构造，条带状结构，参差状断口。以暗淡型煤为主，间夹亮煤条带。结构简单，一般不含夹石或仅有一层夹石。煤三层厚度为07.45m，平均厚1.60m。煤三层局部与煤二层合并或相变为炭质泥岩夹煤线。二 煤层顶底板条件1、 煤一层直接顶板为灰绿色、灰色厚层状铝质泥岩，致密坚硬，块状构造，有时相变为隐晶质灰岩或油页岩。平均厚17.61米，随回柱而垮落，属易冒落的松软顶板，顶板管理困难，该岩石的抗压强度为24.529.4MPa。直接底板为黑色层状油页岩（油四层），水平层理发育，间夹菱铁矿透镜体，致密坚硬，无受压隆起现象，平均厚7.06米，该岩石的抗压强度为19.639.2MPa。2、煤二层直接顶板为灰白色中细粒石英砂岩，厚层状，主要矿物成分为石英、长石、云母，硅质胶结，致密坚硬，平均厚4.54米。井田内局部在石英砂岩之下有薄层的炭质泥岩，为煤二层的伪顶，页片状，松软易冒落。煤二层的老顶为油页岩（油四层）。在井田东部烧变岩区一带，煤二层直接顶为烧变岩，烧变岩松散、破碎、易冒落，顶板管理极难。直接顶板石英砂岩的抗压强度为46.1107.8MPa。直接底板为黑色炭质泥岩或炭质粉砂岩夹煤线，致密块状，遇水易膨胀变软，平均厚2.15米，该岩石的抗压强度为24.578.4MPa，软化系数为0.160.5。有时煤二层底板相变为砂岩或砂砾岩，此类岩石致密坚硬，机械强度较高，稳定性好。3、煤三层直接顶板和直接底板均为黑色炭质泥岩或炭质粉砂岩夹煤线，岩石机械强度较小，易冒落。直接顶板平均厚2.15米，直接底板平均厚4.30米。表1-2本井井田煤层组合特征简表 煤层名称含煤层组最大最小结 构层间距(m)稳 定程 度可 采程 度平均厚度(m)煤一层J较简单较稳定中厚煤层全局可采煤二层J中部复杂7.06较稳定特厚煤层可采煤三层J底部简单12.15较稳定全局可采1.2.4 水文地质特征为了有针对性地做好矿井水文地质，按照目前井田的含水层、涌水量、开采受水害影响及防治水的难易程度，根据矿井水文地质规程第二章矿井水文地质类型的划分及其工作要求将井田矿井水文地质类型分析如下：一、受采掘破坏或影响的含水层本井田煤系地层之上分布有强透水强含水的第四系冲积层，砾石层与井田西侧的常年性河流大通河连通，形成砾石层潜水，其补给条件好，补给水源充沛，单位涌水量在0.5343.47公升/秒米；煤层底板之下煤系地层底部的侏罗系下统炭洞沟群由厚层状砂岩、砂砾岩、砾岩、砂质泥岩等组成，补给水源少或极少。二、涌水量井田矿井平均涌水量为254m3/h，最大涌水量为534m3/h（2004年）。井田内有代表性的含水层为砾石层，而砾石层的涌水量约占矿井涌水量的75%，因此，砾石层潜水的平均涌水量为190.55m3/h。水文地质复杂类型应属中等。三、开采受水害影响程度采掘工程受水害影响，但不威胁矿井安全。因小煤窑在井田内无序地开采，使井田内有大量的小窑废巷存在，而这些废巷和地面相通，一但发生暴雨，洪水沿小窑井筒及废巷溃入本井田下，威胁矿井安全。属中等。四、防治水的难易程度防治水的工程量较大，但难度不大，防治水的经济技术效果较好。属中等。从以上受采掘破坏或影响的含水层、涌水量、开采受水害影响程度及防治水工作的难易程度四个方面综合评价，井田矿井水文地质类型应属中等。1.2.5 煤质、煤的用途煤质即与煤有内在联系的各种物理、化学指标的综合。井田井田范围内共有140个钻孔采过煤样，其中煤一层69个，煤二层128个，煤三层29个，在生产过程中也采了不少煤样，但都不是全层厚的样。一、煤一层1、物理性质深黑色，沥青光泽，阶梯状或参差状断口。条痕褐色，较脆，硬度2.5左右，容重1.3t/m3，比重1.43t/m3，橙黄色火焰。2、化学工艺性质经精查勘探和生产补充勘探阶段钻孔煤样化验成果确定，原煤工业分析结果，分析基水分（W）为2.108.37%，平均为5.46%，可燃基挥发分（V）为27.6047.13%，平均为36.84%，灰分（A）为4.1134.85%，平均为11.89%，干燥基发热量（Q）为21.7130.27MJ/kg，平均为27.28MJ/kg，可燃基发热量（Q）为29.0032.98MJ/kg，平均为31.36MJ/kg，焦渣特征15，全硫（S）平均为1.11%，磷分（P）平均为0.0433%，胶质层最终收缩率（X）值为40.22mm，胶质层厚度（Y）为0，焦炭粉状，。根据煤炭质量分级(GB/T 15224.12004)，煤一层按照动力煤质量分级标准为：低灰、中硫、高热值的不粘煤。主要用途为工业和民用燃料用煤。 井田范围内煤一层灰分的变化规律：井田范围内大部分区域煤一层灰分小于10%，属于特低灰煤区。在六采区东北部及西南部沉积边界以东20米左右之区域、五采区东北部沉积零点边界线以西30米左右及烧变边界以里3060米左右的区域，煤一层灰分在1016%之间，为低灰煤区。窑街煤田成煤环境为山间断陷盆地，因此在井田东北部及西南部沉积零点边界线附近煤一层的灰分较高。在井田的东部靠近烧变无煤区附近煤一层灰分也较高，在六采区深部F3断层下盘煤一层灰分也较高，以上三个区域灰分大于16%，为中灰、高灰区。二、煤二层1、物理性质黑色，沥青光泽，阶梯状或参差状断口，硬度为2.53.0，容重1.40t/m3，比重1.57t/m3，易燃，呈黄色火焰，内外生裂隙均较发育，性脆。2、化学工艺性质经精查勘探和生产补充勘探阶段钻孔煤样及生产过程中采样化验成果确定，原煤工业分析结果，分析基水分（W）为0.8216.72%，平均为7.17%，可燃基挥发分（V）为7.6146.92%，平均为31.97%，灰分（A）为7.3639.80%，平均为17.55%，干燥基发热量（Q）为14.8229.56MJ/kg，平均为24.93MJ/kg，可燃基发热量（Q）为24.2532.72MJ/kg，平均为30.93MJ/kg，焦渣特征1-4，全硫平均（S）0.44%，磷分平均（P）0.0311%，罗加指数（LR）11.54，低温干馏焦油率6.58%，胶质层最终收缩率（X）值为40.67mm，胶质层厚度（Y）为0，焦炭粉状，曲线形态呈平滑下降，灰熔点12361304。煤灰成分分析结果：SiO2 44.09%，Fe2O3 12.45%，Al2O3 20.57%，CaO 12.37%，MgO 5.31%。元素分析结果：Cr80.45%， Hr4.54%， Nr1.07%， Or13.16%。平均着火点为286.3。根据煤炭质量分级(GB/T 15224.12004)，煤二层按照动力煤质量分级标准为：中灰、特低硫、高热值的不粘煤。虽然煤二为特低硫煤，但煤质牌号为不粘煤，焦油产率低，不能做炼焦和配焦煤，而其发热量较高，为良好的动力用煤（机车和火力发电）、化工用煤及民用煤（露头附近的煤腐植酸含量较高，可制化肥或提取腐植酸等）。三、煤三层1、物理性质黑色，暗沥青光泽，层状构造，条带状结构，硬度较大，比重1.43t/m3，容重1.40 t/m3。2、化学工艺性质工业分析结果：分析基水分（Wf）为2.546.71%，平均为5.23%，可燃基挥发分（Vr）为18.7545.55%，平均为35.03%，灰分（A）为13.735.1%，平均为25.38%，干燥基发热量（Q）为18.9127.12MJ/kg，平均为22.07MJ/kg，可燃基发热量（Q）为27.9132.10MJ/kg，平均为31.05MJ/kg，焦渣特征1-4，全硫平均（S）0.51%，胶质层最终收缩率（X）值为32.70mm，胶质层厚度（Y）为0，焦炭粉状。根据煤炭质量分级(GB/T 15224.12004)，煤三层按照动力煤质量分级标准为：中灰、低硫、高热值的不粘煤。为良好的动力和化工用煤。从以上煤质资料可见，各煤层的物理及化学性质是接近的，另外，各煤层镜煤最大反射率也很接近，煤一为0.540、煤二为0.547、煤三为0.543，均属类变质阶段；稀散元素Ge、Ga、U的含量也很接近：煤一分别为10.0、2.5、1.0PPM，煤二分别为20.0、50.5、3.0PPM，煤三分别为20.0、26.5、4.0PPM。表1-3本井井田煤质分析结果汇总表 项目煤层工 业 分 析(%)发热量(MJ/kg)磷PWAVSQQ煤二层0.0311项目煤层元素分析(%)煤 灰 分 析(%)胶质层测定CHNOSiO2Fe2O3Al2O3CaOMgOXY煤二层80.454.541.0713.1644.0912.4520.5712.375.3140.670项目煤层焦渣特征罗加指数LR低温干馏T(%)灰熔点()容重T1T2T3t/m3煤二层1411.546.581236127313041.401.3井田勘探程度解放前，本矿区曾先后进行了地质调查，并著有报告及地质简图。煤田中的油页岩最先由霍世诚先生所发现，并著有评述。解放后，1954年3月国家地质部六O三队进行了窑街至炭山岭间150000地质路线图的测绘工作，提交有甘肃省永登窑街煤田外围普查报告，并附有地质图。为了满足生产的需要，1959年原窑街矿务局组建了勘探队，从建队至1987年在井田内进行了必要的生产补充勘探，施工了大量的地面和井下钻孔。从1953年至1987年长达三十四年的普查、详查、精查、精查补充勘探及生产补充勘探过程中，一三四队、一四九队及原窑街矿务局勘探队在本井田范围内，共计施工地面钻孔283个，钻探总进尺达79451.99m。普查、详查、精查、精查补充勘探及生产补充勘探过程，勘探程度基本满足井田设计要求。2 井田境界和储量2.1 井田境界2.1.1井田划分的依据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，处理号相邻矿井间的关系。2.1.1井田范围甘肃窑街煤电集团三矿井田位于甘肃省兰州市红古区地区。井田境界为：东北以FS18断层和FS68断层为界；东以峄山断层为界；西南以鲍61号孔和204号孔的连线垂直下切与鲍店煤矿为界；西北以35号孔及54号孔连线为界；西以54号孔与218号孔的连线垂直下切与兴隆庄煤矿相临；南至F60断层与南屯井田相邻（如图21）。井田东西长约6.77km，南北宽约4.84km，面积32.75km2。开采深度标高为-400-1000m。地层走向以3060东为主，倾向北西或南东。2.2 矿井工业储量2.2.1勘探类型及储量等级的圈定1、 井田勘探类型根据矿井勘探情况，其勘探类型为类型。2、 钻孔及勘探线分布全区经过普查、详查、精查勘探及使用综合勘探的精查补充勘探后，使完成钻孔145个，地震物理点3466个，平均每平方公里有2.13个，地震物理点23.9个，共计工程量为10621.27m，其中水文钻孔3个，为1865.61m。铁路以西块段，3、16上、17煤层勘探工程间距和见煤点控制密度为：A级750 m；B级1500 m；C级3000 m。铁路以东块段，3、16上、17煤层勘探工程间距和见煤点控制密度为：A级500m；B级1000 m；C级2000 m。2.2.2储量等级的圈定根据对煤矿床的勘探，研究程度和煤炭工业建设的需要，将煤炭储量划分为A、B、C、D四级。由于本矿井煤质稳定，煤类单一，水文地质条件中等，煤系中无岩浆岩破坏活动，因此储量级别的划分主要依据对地质构造和煤层的控制、研究程度。总的来看，铁路以西地质构造复杂程度总体上偏简单，以东偏中等，一号井东断层以西，第14勘探线以南，地质构造复杂程度较简单；一号井东断层以东，第14勘探线以北，地质构造复杂程度偏复杂。邻近不可采边界的块段均不圈定高级储量；断层煤柱不圈定高级储量，一律降为C级储量；对难以开采的小而孤立的块段，不圈定储量，不进行单独计算。2.2.3煤层最小可采厚度该井田煤层倾角小于25，各煤层经洗选后均能达到炼焦用煤要求，根据生产矿井储量管理规程的规定，确定煤层的最小可采厚度为0.70 m。2.2.4矿井工业储量的计算矿井工业储量是指在井田范围内，经过地质勘探，煤层厚度与质量均合乎开采要求，地质构造比较清楚，目前可供利用的可列入平衡表内的储量。矿井工业储量一般即A+B+C级储量。井田范围内全区可采煤层为3煤、16上煤和17煤共3层煤。其中，3煤平均厚度为10.44m， 16上煤平均厚度为0.93m，17煤平均厚度为0.98m，可采煤层总厚为10.44m。矿井的工业储量根据经纬网网格法来计算。经过计算，得出井田范围内有123个经纬网格，根据煤层倾角分为两部分：第一部分煤层平均倾角平均7，完整方格个数为90个，不完整部分拼合方格13个；第二部分煤层平均倾角为18，完整方格个数为12个，不完整部分拼合方格8个。每个经纬网方格的面积为S=500500=250000m2，煤的容重取1.35 t/m3。矿井工业储量的计算公式如下： Zg = N1SM/cos1+ N2SM/cos2 （21） 式中 Zg矿井工业储量，万t；S 每个经纬网方格的面积，m2；N1第一部分煤层倾角较小部分面积，m2；N2第二部分煤层倾角较大部分面积，m2； M煤层平均厚度；煤的平均容重，t/m3；1第一部分煤层平均倾角，；2第二部分煤层平均倾角，。则矿井的工业储量为：Zg = N1SM/cos1+ N2SM/cos2=25000010310.441.35/cos72500002010.441.35/cos18 =43974.2513万t根据甘肃窑街煤电集团三矿矿地质勘探资料，矿井各级储量具体情况见表21。表21 矿井工业储量表 （单位：万t） 储量级别项目A+B+C级储量A级B级储量C级储量A+B级储量百分比储量百分比全矿井43974.251320381.93910.46312894.059210698.253033275.99830.757第一水平35929.153617461.56860.48610850.60447616.980628312.1730.788第二水平8045.09772920.37050.3632043.45483081.27244963.82530.617（其中，百分比为该级储量与其对应工业储量的比率。）由表中数据可以看出：井田范围内A+B级储量占工业储量的75.7%，大于40%；第一水平内A+B级储量占水平工业储量的78.8%，大于70%；第一水平内A级储量占水平工业储量的48.6%，大于40%。根据矿井设计指南中关于矿井井型与矿井设计的高级储量比例之规定，本矿井的储量符合煤炭设计规范的要求。2.3 矿井可采储量2.3.1各类永久煤柱的计算1、各类永久煤柱留设宽度及其依据各类永久煤柱包括铁路煤柱、兖石铁路煤柱、工业广场煤柱、西风井煤柱、矿井边界煤柱、断层煤柱。具体留设如下： （1）铁路煤柱铁路煤柱按照原煤炭工业部79煤半字第270号文批复“关于印发山东省甘肃窑街煤电集团三矿矿井初步设计审查意见的通知” ，确定铁路煤柱保护等级为级，保护煤柱围护带宽度为20m。设计留设岩层移动角为：第四系35，上侏罗红层55，煤系地层75。由于铁路基本上垂直煤层走向方向，所以铁路两侧岩层走向移动角可认为近似相等。根据垂直剖面法作图，如图22所示。图22 京煤柱剖面图由此算得的铁路一侧煤柱宽度为： b=95.57/tan35+350.26/tan55+383.14/tan75 =136.4881+245.2547+102.6621 =484.4049（m）根据甘肃窑街煤电集团三矿矿现场生产经验，取b=500m，以保证铁路大动脉的安全。则铁路煤柱总宽度为：B=5002+60=1060（m）兖石铁路煤柱按照山东省煤炭工业局2000鲁煤生字第73号文“关于甘肃窑街煤电集团三矿煤矿偃石铁路和北风井保护煤柱留设的批复” ，确定兖石铁路保护等级为级，保护煤柱卫围护带宽度为15m。保护煤柱岩层移动角拟采用85鲁煤生字第355号文的数据：第四系45，红层65，煤系地层75。由于兖石铁路基本上垂直煤层走向方向，所以铁路两侧岩层走向移动角可认为近似相等。根据垂直剖面法作图，如图23所示。图23 兖石铁路保护煤柱剖面图由此算得的铁路一侧煤柱宽度为： b=95.57/tan45+350.26/tan65+383.14/tan75 =95.57+163.329+102.662 =361.561（m）取b=370m。则兖石铁路煤柱总宽度为：B=3702+65=805（m）（2）工业广场保护煤柱根据关于煤矿设计规范中若干条文修改的决定（试行）之规定：井型在240万t/a及以上，占地面积指标为1.0公顷/10万t。据此，确定工业广场占地面积为24公顷，工业广场的形状为长方形，长600m,宽400m。又根据煤炭工业矿井设计规范之规定，工业广场属二级保护，其围护带宽度为15m。因此，加上围护带，工业广场需要保护的尺寸为：长宽=630430=270900m2。根据垂直剖面法作图，如图24所示。图24 工业广场保护煤柱剖面图由作图法可得工业广场保护煤柱尺寸为： AD=1370.5922m；BC=1424.1821m；hk=1197.3872m。（3）西风井保护煤柱根据垂直剖面法作图，如图25所示。图25 西风井保护煤柱剖面图由作图法可得保护西风井煤柱尺寸为： AD=720.9039m；BC=731.6219m；hk=726.2629m。（4）矿井边界煤柱矿井边界煤柱人为边界者留设如下：西部与鲍店矿井边界，按95兖矿局生字第678号文，本矿一侧留设25m保护煤柱；西北部与兴隆庄矿井边界煤柱，按鲁煤生1999第145号文，本矿一侧留设40m保护煤柱。（5）断层煤柱根据甘肃窑街煤电集团三矿矿井现场生产经验，断层按性质、落差大小及其对煤层破坏程度，断层煤柱留设如下：一号井东断层两侧各留50m煤柱，其他断层按其落差大小不同，落差50m的断层，两侧各留50m的煤柱；落差20m 50m的断层，两侧各留30m煤柱；落差10m 20m的断层，两侧各留20m煤柱；落差10m的断层不留设断层煤柱。2、各类永久煤柱损失的计算方法各类永久煤柱损失的计算公式如下：P=SM/cos （22）式中 P永久煤柱损失煤量，万t；S煤柱的面积，m2； M煤层平均厚度；煤的平均容重，t/m3；煤层平均倾角，。3、 各类永久煤柱损失的计算结果各类煤柱不可避免会有重叠，当各类煤柱相互重叠时，应根据优先级不同，其储量应算入优先级较高的煤柱之中。例如，铁路煤柱与兖石铁路煤柱相重叠部分，其储量应算入铁路煤柱；铁路煤柱与工业广场煤柱相重叠部分，其储量应算入铁路煤柱；矿井边界煤柱与断层煤柱重叠部分，其储量应算入矿井边界煤柱，其余类推。计算结果见表22。表22 各类永久煤柱损失煤量计算结果表 (单位：万t)煤柱类别水平铁路煤柱工广煤柱边界煤柱断层煤柱风井煤柱总计铁路兖石铁路第一水平6339.6696711.5333419.5275824.9250391.2750509.07539196.0058第二水平1419.5509159.323493.9388184.713687.6126113.98992059.1291合计7759.2205870.8567513.46631009.6390478.8876623.065211255.13492.3.2矿井可采储量的计算矿井可采储量的计算公式如下：ZK =（ZgP）C （23） 式中 ZK矿井可采储量，万t； Zg矿井工业储量，万t；P永久煤柱损失煤量，万t；C采区采出率。根据煤炭工业矿井设计规范的规定，3煤采出率取0.75，16上煤和17煤采出率取0.85。计算结果见表23。表23 矿井可采储量汇总表 (单位：万t) 类别水平工业储量煤柱损失有效储量可采储量全矿井43974.251311255.134932719.116425137.9342第一水平35929.15369196.005826733.147820049.8608第二水平8045.09772059.12915985.96865088.07333 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限3.1矿井工作制度一、矿井年工作日数的确定按照煤炭工业矿井设计规范规定：矿井设计生产能力按年工作日300天计算。所以，本矿井设计年工作日数为300天。二、矿井工作制度的确定矿井工作制度设计采用“四六”工作制，即三班采煤，一班准备，每班净工作时间为6个小时。三、矿井每昼夜净提升小时数的确定按照煤炭工业矿井设计规范规定：矿井每昼夜净提升时间14小时。这样充分考虑了矿井的富裕系数，防止矿井因提升能力不足而影响矿井的增产或改扩建。因此本矿设计每昼夜净提升时间为14小时。3.2矿井设计生产能力及服务年限一、矿井生产能力的确定由于甘肃窑街煤电集团三矿矿井田范围大，煤炭储量丰富，地质构造较简单，煤层生产能力大，开采技术条件好，应建设大型矿井，初步确定矿井生产能力为240万t/年。二、矿井及第一水平服务年限的核算矿井服务年限的计算公式为： T= （31）式中 T矿井的服务年限，a；Zk矿井的可采储量，