彭兴力毕业设计矿井通风与安全设计.docx

目 录

1 矿区概述及井田地质特征 1
1.1 矿区概况 1
1.1.1 井田位置、范围、地形特点和交通位置 1
1.1.2 工农业生产和原料及电力供应 1
1.1.3 矿区气候条件 1
1.1.4 矿区水文及工农业供水 2
1.2 井田地质特征 2
1.2.1 煤系地层概述、勘探程度 2
1.2.2 井田煤系地层 2
1.2.3 井田地质构造 3
1.2.4 井田的水文地质特征 3
1.2.5 地温 3
1.3 煤层特征 3
1.3.1 煤层埋藏条件 3
1.3.2 煤层群特征 3
1.3.3 煤层的围岩性质 5
1.3.4 煤的特征 6
2 井田开拓 8
2.1 井田境界及可采储量 8
2.1.1 井田境界 8
2.1.2 矿井工业储量 9
2.1.3 矿井可采储量 11
2.1.4 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 14
2.2 井田开拓 15
2.2.1 井田开拓的基本问题 15
2.2.2 矿井基本巷道 22
2.2.3 大巷运输设备选择 29
2.2.4 矿井提升 30
3 采煤方法及采区巷道布置 33
3.1 煤层的地质特征 33
3.1.1 煤层埋藏条件 33
3.1.2 煤质与地质情况 33
3.2 采区巷道布置及生产系统 34
3.2.1 采区数目及位置 34
3.2.2 采区走向长度的确定 34
3.2.3 确定区段和区段数目 34
3.2.4 煤柱尺寸的确定 35
3.2.5 采区上山布置 35
3.2.6 区段平巷的布置 36
3.2.7 采区内工作面的接替顺序 36
3.2.8 采区生产系统 36
3.2.9 采区内各种巷道的掘进方法 36
3.2.10 采区生产能力 37
3.2.11 采区采出率 37
3.2.12 采区车场选型 38
3.2.13 采区主要硐室 39
3.3 采煤方法 40
3.3.1 采煤工艺方式 40
3.3.2 回采巷道布置 51
4 矿井通风 53
4.1 矿井通风系统选择 53
4.1.1 矿井概况 53
4.1.2 选择矿井通风系统原则 53
4.1.3 确定矿井的通风方式 53
4.1.4 矿井通风网络 58
4.2 采区通风 59
4.2.1工作面通风方式 59
4.2.2采区通风构筑物 60
4.2.3采区通风网络 61
4.2.4采区配风量及漏风量及有效风量 62
4.2.5采区通风系统的评价 62
4.3 掘进通风 62
4.3.1 掘进通风方式的确定 63
4.3.2 掘进工作面的有效风量 64
4.3.3 掘进通风设备的选型 64
4.3.4 掘进通风技术管理和安全措施 66
4.4 矿井所需风量 66
4.4.1 工作面所需风量的计算 66
4.4.2 掘进工作面需风量 68
4.4.3 硐室需风量 69
4.4.4 K及其它巷道所需风量∑Qd 69
4.4.5 矿井总风量及其分配 69
4.5 矿井通风阻力 70
4.5.1 计算原则 70
4.5.2 容易和困难时期阻力计算 71
4.5.3 矿井最大阻力路线 71
4.5.4 井巷风速验算 76
4.6 矿井主要通风机选型 76
4.6.1 矿井自然风压 76
4.6.2 矿井总风阻、等积孔计算 77
4.6.3 主要风机选型 78
4.6.4 电动机选型 80
4.6.5 矿井主要通风设备的配置及要求 81
4.7 矿井反风措施及装置 82
4.7.1 矿井反风装置 82
4.7.2 防爆门 83
4.7.3 扩散器 83
4.7.4 风硐 84
4.7.5 消音装置 84
4.7.6 扇风机装置示意图 84
4.8 概算矿井通风费用 84
4.8.1 矿井通风费用概算 84
4.8.2 吨煤通风电费的计算 85
4.8.3 矿井通风系统的综合评价与分析 85
4.9 防止特殊灾害时期的安全措施 86
4.9.1 井下防尘 86
4.9.2 瓦斯的预防 86
4.9.3 火灾的预防 86
4.9.4 水灾的预防 87
5 矿井安全技术措施 88
5.1 矿井安全技术概况 88
5.1.1 防尘措施 88
5.1.2 防火措施 88
5.2 矿井火灾 88
5.2.1 矿井自燃发火概况 88
5.2.2 矿井自燃发火分析 88
5.2.3 预防煤炭自燃发火的措施 91
5.3 矿井粉尘 94
5.3.1 矿尘情况 94
5.3.2 矿尘防治措施 94
5.4事故预防及处理计划的编制 99
范各庄煤矿12#煤层工作面采空区自然发火及防治 103
1 范各庄煤矿地质概况 103
2 煤炭自燃条件及过程分析 103
2.1 12#煤层开采工作面采空区自然发火危险性状况 103
2.1.1 煤炭自燃的必要充分条件 104
2.1.2 煤的自燃发火因素 104
2.2 煤自燃过程分析 105
2.2.1 煤氧化自燃的过程 105
2.2.2 12#工作面采空区自然发火影响因素分析 105
3 工作面采空区自燃带的分布规律 106
3.1 采空区“三带”动态移动 106
3.1.1 12#煤层工作面采空区自然发火防治措施 107
3.2 防火灌浆系统及参数 109
3.2.1 灌浆系统确定 109
3.2.2 灌浆材料选择 109
3.3 地面制浆工艺流程 110
3.3.1 灌浆方法确定 110
3.3.2 灌浆管路布置 113
4 均压通风及均压防灭火技术措施 114
4.1 均压通风理论 114
4.1.1 均压通风理论原理 114
4.1.2 均压防灭火措施分析 114
4.2 均压通风技术措施实施 115
5 开采过程中采空区注氮，惰化采空区氧化带 116
5.1 注氮防灭火 116
5.1.1 注氮防灭火机理 116
5.1.2 注氮流量计算 117
5.2 注氮防灭火工艺 119
5.2.1 注氮方式 119
5.2.2 注氮方法 119
6 采空区灌注MEA防灭火剂处理上下隅角和采空区浮煤 120
6.1 工作面上、下隅角和采空区浮煤堆积状况分析 120
6.1.1 MEA高分子防灭火阻化材料分析 121
6.1.2 MEA-1高分子材料防灭火阻化原理分析 121
6.2 采空区灌注MEA高分子阻化泡沫降温封堵浮煤 122
6.2.1 MEA高分子阻化泡沫概述 122
6.2.2 MEA高分子阻化泡沫的组成及特点 122
7 加快工作面推进速度 123
8 结论 123
英文原文 125
中文译文 132
参考文献： 137
致 谢 138

1 矿区概述及井田地质特征
1.1 矿区概况
1.1.1 井田位置、范围、地形特点和交通位置
开滦精煤范各庄矿业分公司地处唐山市古冶区境内，距京山线10.2km，有专线铁路与京山线古冶站接通，并与吕家坨、林西、唐家庄、热电厂有铁路连接。井田范围内有古奔公路，往南与唐港高速相连，向北连接京沈高速。水路交通东有秦皇岛海港码头，西有塘沽新港，南有京唐港码头。各种交通便捷，具有良好的运输环境。
范各庄井田位于开平向斜的东南翼，东南部以F断层（毕各庄）为界，西南与钱家营矿相连，北部边界与吕家坨矿相连，东部以14煤层潜伏露头线为界，西部与5煤层－800m等高线与吕家坨矿为界。范各庄井田走向长度8.2km，倾斜长度3.92km，井田面积24.51km2。矿井地理坐标：东经113度28分，北纬39度33分。（附图1.1 开滦煤矿井田地理位置图）

图1-1 范各庄煤矿地理位置图
1.1.2 工农业生产和原料及电力供应
矿区内工业以煤炭为主，农业主要种植小麦、玉米、花生，间杂有果园、菜园和苗圃等。
本矿井建设期间，所需要建设材料，除钢材、木材和部分水泥需由国家计划供应外，其它砖、石、砂等土产材料，均由当地供应，满足建设需要。
进入矿中央变电站的电源计四趟。其中2趟是电网吕家坨变电站35kV输电线，接中央变电站后，以6000V电压馈送一水平；另外2趟是开滦林西发电厂35kV输电线，接中央变电站后，以6000V电压馈送至二水平。
1.1.3 矿区气候条件
矿区气候属大陆型季风气候，夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥，气候变化较大，春季东风和西北风交替出现，气候干燥少雨，夏秋两季东南和南风常有海面带来的潮湿空气，矿区多雨；冬季因受西伯利亚蒙古一带冷空气压的影响，多西北风，气候寒冷干燥。每年的7、8、9三个月降雨量占全年降雨量的76％，平均气温10.8C°，常年最高气温37.6C°，最低气温-22.6 C°，冻土深度0.5－0.7m，结冰期：11月中旬至次年的3月中旬。
1.1.4 矿区水文及工农业供水
因为煤系地层上覆盖着巨厚的冲积层，大气降水后大部分从地表流走，所以矿井涌水量无季节性变化，井田西部沙河在冬春季河水近于干涸，只排泄矿井水，夏季流量显著增加，汛期有时泛滥，历史最高洪峰水位为29.572m，最高洪峰达142.8m3/s，流速1.69m/s。
本矿区工业及生活用水的主要供水水源为第四系上组砂岩层水和矿井净化水。水质类型为HCO—Ca—Na，矿化度0.37g/L。供水水源的取水方式采用管状井分散取水。矿井每日排水量约为4500 m3，全部进入污水净化站进行处理，净化水主要用于井下防水注浆、洒尘、电厂冷却、洗煤厂补充用水。
1.2 井田地质特征
1.2.1 煤系地层概述、勘探程度
施工地面地质孔5个，进尺2737.35m，井下地质孔201 个，进尺13237.17m；地面水文地质探查孔13个，进尺8055.14m，井下水文孔210个，进尺22496m。通过对新获得的地质及水文地质资料的分析，对范各庄井田的地质构造、水文地质条件及煤层赋存情况有了进一步的认识。
1.2.2 井田煤系地层
范各庄井田煤系地层主要由石炭系、二迭系地层组成，其中包括中石炭统唐山组，上石炭统开平组、赵各庄组，下二迭统的大苗庄组、唐家庄组。基底为经过长期剥蚀夷平的中奥陶统，上覆地层为上二迭统古冶组陆相碎屑岩。含煤建造由一套海相、过度相、陆相地层组成。
1）唐山组
属石炭系中统。直接覆于奥陶系灰岩之上，与奥陶系地层呈假整合接触，平均厚度约56m。岩性以粉砂岩、泥岩为主，细砂岩次之，底部为鲕状铝土质泥岩（Ｇ层），含Ｋ1、Ｋ2、Ｋ3三层灰岩，以Ｋ3灰岩发育较好，层位稳定，厚度一般为2.5～3.2m，称为唐山灰岩。含1～3层不稳定的薄煤线。
2）开平组
属石炭系上统。上部止于赵各庄灰岩（Ｋ6）顶板，下起唐山灰岩顶板，本组厚度约52m。岩性以细砂岩和粉砂岩为主，泥岩次之，含Ｋ4、Ｋ5、Ｋ6三层质地不匀的薄层灰岩和一层局部可采的14煤层。本组比唐山组颜色较深，多呈深灰色，泥岩显著减少，含砂量增加，植物化石增多，黄铁矿结晶体和菱铁矿结核均较发育。
3）赵各庄组
属石炭系上统。上部以11煤层顶板为界，下伏开平组，厚度约86m，为主要含煤地层之一。岩性以粗砂岩、中砂岩和粉砂岩为主，泥岩次之。含二至三层可采煤层，即11煤、12煤、12半煤。岩性与开平组相比颗粒变粗，接近陆相沉积。
4）大苗庄组
属二迭系下统。上部止于5煤层顶板，下伏赵各庄组，厚度约67m。本组以深灰、黑灰色粉砂岩和泥岩为主，青灰色中砂岩次之，为主要含煤地层之一。含可采煤层四层，即5煤、7煤、8煤、9煤。6煤层分布普遍，但不可采。
5）唐家庄组
属二迭系下统。上部止于Ａ层顶板，下伏大苗庄组，厚度约270m。岩性以粗到中砂岩为主，细砂岩次之，下部粉砂岩和泥岩比较发育，间夹１～４层薄煤线。岩石颜色由下部的深灰、浅灰往上变为灰和紫红色，均属于陆相沉积。
范各庄井田煤系地层的形成过程均属于近海型沉积。其中石炭系的唐山组、开平组和赵各庄组属于海陆交互相沉积，二迭系的大苗庄组和唐家庄
组属于近海陆相沉积。整个煤系地层厚度、煤层层数、旋回结构明显清晰，易于对比。从煤系地层形成过程来看，地壳运动在中石炭世、下二迭世是以上升为主，上升幅度由小到大，由缓慢上升到直线上升。从岩相来看，为近海相－－过渡相－－大陆相。从成煤环境看，则为滨海平原到内陆湖泊。正是由于地壳运动由弱到强，从海相逐渐转为陆相，在这种地壳相对稳定时期，才沉积了本井田的可采煤层。
1.2.3 井田地质构造
范各庄井田的主体构造为井田北翼的塔坨向斜和南翼毕各庄区域的毕各庄向斜，井田内较大的断裂构造主要分布于毕各庄向斜区域。
到目前为止，井田内可能出现的大型构造已基本得到了控制。总的来看，塔坨向斜区、毕各庄向斜区构造比较复杂，形成的断裂构造多与区域构造应力场有关，有明显的规律性。中部单斜区构造相对比较简单。同时随着井田开发往深部延深，构造发育越来越复杂，断层落差增大，断层面形式多样化，对生产的影响也越来越大，特别是F0断层及伴生构造的存在，完全打乱了二水平下半部及三水平上半部的正常生产布局。
1.2.4 井田的水文地质特征
范各庄井田水文地质情况复杂，煤系上下各有一个含水层，上为冲积层强含水层，其为厚度不等的卵石层，下有一黏土层有隔水作用；下为奥灰含水层。它们之间联系密切，以煤层露头线为联系，相互沟通，煤层地质有两个含水层：5S顶板砂岩含水层和12S-14S砂岩组含水层，它们是矿井的主要出水来源。矿井涌水量为240t/h，矿井最大涌水量为400t/h。
1.2.5 地温
据详查勘探资料，本区地温梯度为0.94℃/100m，横温带在50～100m左右，地温变化范围在11.50～17.00℃之间，属地温正常区。
1.3 煤层特征
1.3.1 煤层埋藏条件
本区域煤系地层主要由石炭二叠系地层组成。主要可采煤层发育在石炭系上统的赵各庄组和二叠系下统的大苗庄组，基底为中奥陶统，上覆地层为上二叠统古冶组陆相碎屑岩。
1.3.2 煤层群特征
1）含煤性：
本区域内共发育5、7、8、9、11、12六个煤层。本区域总厚度为15.0m。煤系地层总厚度约为530m。含煤系数为2.8 ％。
2）可采煤层：
(1)5煤层
5煤层为简单结构煤层，煤层厚度0～2.49m，平均1.14 m，厚度变化尚有规律，西北薄，东南厚。煤岩类型以光亮型煤为主，间夹半亮型煤。内生节理发育，性脆。煤的硬度f=0.3～0.5，容重1.36。
5煤与下伏的6煤间距8～10m，与7煤层的间距29～43m，平均32.2m，由北往南逐渐变薄。
(2)7煤层
7煤层为复杂结构厚煤层。煤厚1.58～2.01m，平均1.82m。煤层中夹有2～3层炭质成分含量很高的粉砂岩夹矸（俗称老碴），中间一层厚度较大，约0.4m，广泛发育、比较稳定。煤层厚度由北往南逐渐变薄。
煤岩类型以半亮型和半暗淡型煤为主，中间夹1～2层暗淡型煤，底部为光亮型煤。煤层中节理裂隙发育，棱角状断口。煤的硬度f=0.4～0.9，容重1.57。
(3)8煤层
 8煤层为简单结构中厚煤层，南四石门以北煤层厚度0.3 ～2.64m，平均1.78m，煤层顶部为厚0.3～0.6m的劣质煤。
煤岩类型以光亮型和半光亮型为主，中间夹有透镜状的半暗淡型煤，煤层内生节理发育。煤的硬度f＝0.3～0.8，容重1.56。与下伏9煤层间距为6.3～20.5m，平均9.3m。
(4)9煤层
9煤层为复杂结构的中厚煤层。煤层厚度在5.2～8.6m之间，平均厚度为7.50m。含有1～2层泥岩、粉砂岩夹石。夹石分布广泛，变化较大，由北往南逐渐增厚，由2.41m至5.85m，在南二至南三石门， 9煤层厚度的变化较大，多是由于煤层底板起伏变化较大和煤层顶板小型断层比较发育造成。
煤岩类型以光亮型为主，下层以半亮型为主，界线明显。内生节理发育，玻璃光泽。煤的硬度f=0.4～0.7，容重1.51t/m3。与下伏11煤层间距5.3～21.0m，平均9.3m。
(5)11煤层
 11煤层为单一结构薄煤层。煤厚0～1.37m，平均0.9m。二水平除南二以北至北翼塔坨向斜区大部分可采外，其它不可采。
煤岩类型以光亮型为主，夹有薄层半光亮型煤。内生节理发育，贝壳状断口，油脂光泽。煤的硬度f=0.3 ，容重1.39 。与下伏12煤的层间距为8.5～30.5m，平均13.4m。层间距由北往南逐渐增大。
(6)12煤层
12煤层为复杂结构的厚煤层，煤层厚度在1.05～8.32m之间，平均厚度在6.7m。中上部含有2～3层黄铁矿结核层，呈细条带或串珠状分布，比较稳定，煤层中部一层结核厚度可达0.1m。距底板约0.3m普遍含有一层0.1～0.2m厚的松软泥岩夹石。煤层厚度由北往南逐渐增厚，由毕6孔，毕3孔、83-5孔、87- 1孔一线往南与12半煤层合并，厚度可达8m以上。
煤岩类型以光亮型和半光亮型为主。内生节理发育，玻璃光泽，贝壳状断口。煤的硬度f=0.3～1.1，容重1.42。与下伏12半煤的层间距为0.13～8.9m。
1.3.3 煤层的围岩性质
表1-1 煤层顶底板岩性特征
煤层
顶底板
岩性
厚度
特征及赋存情况
5
煤
伪顶
粉砂岩
0~1.3
岩石破碎，夹多层煤线，南三剖面以南出现煤线
直接顶
粉砂岩
3.0
水平层理，层理面附大量植物化石，富含泥质结核，成细层状或串珠状分布。
老顶
砂岩
4.0
硅质胶结，局部含钙质。
直接底
粉砂岩
0.5~1.0
含大量植物根化石。
老底
细砂岩
2.0~3.0
水平层理，分布稳定。
7
煤
伪顶
泥岩
0.5~2.5
一般在1.0m以下，岩性破碎，局部增厚可达2.5m，相变为粉砂岩或细砂岩。中夹一层煤线，顶部一层煤线与直接顶相隔。
直接顶
粉砂岩
2.4~3.5
水平层理，含植物化石。井田中部厚度增大至6~8m，北翼及深部局部被冲蚀掉。
老顶
中砂岩
0.5~6.0
硅质胶结，坚硬。北翼及深部局部直接沉积于煤层上。
直接底
粉砂岩
0.5~2.5
南一石门以北厚度小于1.0m，松软破碎，含大量植物根化石，同时8煤层顶板，北翼局部缺失，直接为8煤层，即7、8煤层合群。南二石门以南逐渐增厚。
老底
细砂岩
0~2.5
层状结构，南二石门以南逐渐增厚。
8
煤
伪顶
粉砂岩
0.2~0.5
松软破碎，节理发育，顶部发育煤线与直接顶相隔，南一石门以南逐渐出现，北部既为7煤层底板。
直接顶
粉砂岩
2.0
深灰色，由南一石门往南逐渐发育并增厚。南二道半石门以北分布不稳定。
老顶
砂岩
0~2.5
层状层理，自南二石门以南出现并逐渐增厚。
直接底
粉砂岩
0.2~0.6
含大量根化石，普遍发育。
老底
细砂岩
3.0
硅质胶结，呈块状结构，坚硬，普遍发育。
9
煤
伪顶

无伪顶。

直接顶
粉砂岩
4.0
含炭质成分及菱铁矿结核，小断层、节理十分发育，比较破碎。北三石门以北相变为细砂岩。

老顶
细砂岩
4.5
水平层理，层理面附炭质薄膜，分布稳定。

直接底
粉砂岩
2.0
局部缺失。顶部含大量植物根化石。井田中部较厚。

老底
细砂岩
3.0
硅质胶结，坚硬，局部相变为粉砂岩。
11
煤
伪顶

无伪顶。
直接顶
粉砂岩
4.5
水平层理含大量泥质结核，顺层分布，岩石致密。南四采区局部相变为腐泥质泥岩。
老顶
细砂岩

既为9煤层老底。
直接底
泥岩
1.1
褐灰色，含杂乱根化石，松软。
老底
细砂岩
7.0
粘土质胶结，松软，遇水风化膨胀，极易底鼓。
12
煤
伪顶

无伪顶。

直接顶
泥岩
1.0~2.5
炭质含量很高，呈腐泥质泥岩，褐色条痕，分布比较稳定，与老顶之间存在明显层见滑动。南四以南炭质成分逐渐减少成致密泥岩。

老顶
粉砂岩
4.0
致密，块状结构。含结核，顺层呈串珠状分布。

直接底
粉砂岩
0.3~0.6
南二石门以北较薄，松软含化石。南二至南五较厚，岩石完整，为灰色块状结构。下为12半煤层。南五石门以南12煤与12半煤基本合群。
12
半
煤
伪顶

无伪顶。
直接顶

12煤层直接底板。
直接顶
粉砂岩
3.0
灰色，含大量结核，顶部含大量根化石。
老底
砂岩

为巨厚砂岩。
1.3.4 煤的特征
根据勘探阶段取样器采区主要煤层5、7、8、9、11、12煤层的瓦斯煤样化验结果，瓦斯都不大。1996年矿井瓦斯等级鉴定为：矿井瓦斯等级——低瓦斯矿井；矿井瓦斯绝对涌出量：4.2m3/min，矿井相对涌出量：0.497 m³/t.d。影响煤尘爆炸的主要因素是煤中的挥发分产率，煤的挥发分愈高，煤尘爆炸的危险性愈大。煤尘爆炸指数为38.39－46％，煤尘有爆炸性危险。各煤层只有12煤层具有自然发火的倾向，发火期一般在4-6个月。以下为煤的特征和工业指标。
表1-2 煤的特征
物理特征
煤层
颜色
光泽
硬度
容重
煤岩类型
5
黑
油脂
0.3-0.5
1.36
光亮
7
黑
丝绢
0.4-0.9
1.57
光亮和半光亮
8
黑
玻璃
0.3-0.8
1.56
光亮和半光亮
9
黑
玻璃
0.4-0.7
1.51
光亮和半光亮
12
黑
玻璃
0.3-1.1
1.42
光亮和半光亮
表1-3 煤的工业指标
原煤工业指标
煤层
M
A
V
S
Q

工业牌号
5

15.82
36.94
0.74
5901

1、2号肥煤
7

31.09
29.86
0. 47
6060

1、2号肥煤
8

28.92
33.48
0.64
6345

1、2号肥煤
9

28.8
35.10
1.63
6016

1、2号肥煤
12

15.77
32.16
2.13
7137

2号肥煤

图1-2 范各庄矿井田地层综合柱状图
2 井田开拓
2.1 井田境界及可采储量
2.1.1 井田境界
1)井田边界
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，要与煤层赋存情况、开采条件和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。
2)矿区范围及面积
范各庄矿位于开平向斜之东南翼。矿井地理坐标：东经113度28分，北纬39度33分。
范各庄井田走向长度8.2km，倾斜长度3.92km，井田面积24.51km。表2-1为范各庄矿井田范围的角点坐标。

图2-1 井田赋存状况示意图
表2-1 范各庄矿井田范围的角点坐标
点号
Ｘ
Ｙ
点号
Ｘ
Ｙ
点号
Ｘ
Ｙ
1
392415
94775
8
389695
86135
14
395615
88545
2
391990
94610
9
390520
85165
15
394400
91595
3
392010
93615
10
391180
84780
16
394177
91070
4
391095
93145
11
392448
84660
17
394010
91465
5
390250
92210
12
393758
84730
18
392915
91970
7
387612
91860
13
395820
87000
19
392817
91725
2.1.2 矿井工业储量
1）勘探类型及储量等级的圈定
井田勘探类型
根据矿井勘探情况，其勘探类型为Ⅰ类Ⅱ型。
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，1988～1998年，共施工井上下各类钻孔78个，累计进尺10246.54m。其中地面勘探工程有18、20、21、39、40、45、46和49号共8个补充勘探钻孔，工程量7461.23m。（详见表2-2）
表2-2 范各庄矿1988－1998年钻探工程量表
钻孔
地质孔
水文孔
工程孔
合计
类型
地面补勘
井下生产
地面供水
探放水孔
注浆孔
各类
数量(个)
8
32
4
6
21
71
进尺(ｍ)
7461.23
2114.71
2687
1467
1838
10246.54
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。
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1.3 m。
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5、7、8、9、11、12煤共6层煤。其中，9煤平均厚度为7.50m，12煤层平均为6.70m，可采煤层总厚为14.2m。
计算数据的依据及方法：
计算数据的求取
(1)投影面积：以1：5000煤层底板等高线图为基础，划分储量计算块段，块段形状规则的以几何图形求面积的方法计算，不规则的，则用求积仪在图上求得。
(2)煤层厚度及倾角：计算块段储量使用的煤厚及倾角是按《储量规程》要求计算的控制该块段的工程揭露的各见煤点的煤厚及倾角平均值。
(3)容重：计算块段储量使用的容重是2012年测定的数据，（见表2-3）
表2-3 9#和12#煤层的容重 单位：t/
煤层
9煤
12煤
容重
1．51
1．42
(4)设计回采率：我矿采用《储量规程》规定的各类煤层的回采率数据如表2-4
表2-4 9#和12#煤层的回采率
煤层
9煤
12煤
回采率
75%
75%
5）储量计算公式：
按《生产矿井储量管理规程》规定储量计算采用公式为：
(1)块段地质储量=斜面积煤厚容重
(2)块段可采储量=
=工业储量；P=永久煤柱储量；n=地质及水文地质损失系数；K=设计采区回采率
(3)煤层地质储量=该煤层各块段地质储量之和
(4)水平地质储量=该水平各煤层块段地质储量之和
(5)煤层可采储量=该煤层各块段可采储量之和
(6)水平可采储量=该水平各煤层块段可采储量之和
(7)全矿地质储量=各煤层地质储量之和=各水平地质储量之和
(8)全矿可采储量=各煤层可采储量之和=各水平可采储量之和
表2-5 开滦范各庄矿煤9#储量计算表

地质块段号
块段投影面积(m2)
平均倾角(°)
块段实际面积(m2)
平均厚度(m)
煤层容重(t/m3)
块段储量(t)
1
1440277.6
15.31
1493254.68
4.576
1.51
10318031.44
2
2235060.4
8.73
2261206.08
4.114
1.51
14046928.72
3
3125956.9
13.36
3212796.01
4.5
1.51
21830948.92
4
2352389
15.43
2440289.2
4.174
1.51
15380508.36
5
1857829.8
17.15
1944283.78
4.174
1.51
12254315.18
6
2634754.1
8.64
2664965.62
4.504
1.51
18124537.76
7
2553753.7
14.52
2637924.17
4.37
1.51
17406870.22
8
1756364.9
11.59
1792891.83
4.356
1.51
11792853.59
9
1505273.7
12.01
1538888.59
4.61
1.51
10712357.37
10
1230325.9
12.17
1258590.7
4.65
1.51
8837194.595
11
2953272.5
9.93
2998151.45
4.576
1.51
20716506.97
总计
23645258.4

24243242.11

242197709.1
备注：同理开滦范各庄矿煤12储量计算结果：215404636.2(t)；矿井总储量：457602345(t)

依据勘探钻孔见煤厚度，采用地质块段法计算。公式见2-1
Q = （2-1）
式中：Q——工业储量，万t
Si——块段水平投影面积，m2
Mi——块段内钻孔见煤厚度的均值，m
a——块段内煤层的平均倾角，度
ri——块段内煤的容重，t/m3
计算得井田内12#地质储量21540万t。同理求得9#地质储量24219万t。总的工业储量为45760万t。储量计算见上表2-5。
2.1.3 矿井可采储量
1）煤柱的留设
矿井可采储量=（矿井工业储量-永久煤柱损失）×矿井回收率。
计算矿井可采储量时，必须要考虑以下损失：(1)工业广场保护煤柱；(2)井田境界煤柱损失；(3)采煤方法所产生的煤柱损失和断层煤柱损失；(4)建筑物、河流、铁路等压煤损失；(5)其它损失。
本井田中永久煤柱损失主要有：工业广场保护煤柱、井田境界煤柱损失、村庄保护煤柱和断层保护煤柱等。
根据范各庄矿业公司周围矿井实际经验和依据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱与压煤开采规程》之相关条款规定，部分煤柱的留设方法如下，见表2-6。
表2-6 煤柱留设方法
名 称
留 设 方 法
工业广场
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：工业广场维护带宽度为20m
井田边界
边界煤柱30m
断 层
断层煤柱每侧20m
大 巷
大巷煤柱每侧30m

边界煤柱可按下列公式计算
Z= （2-2）
式中： Z—边界煤柱损失量；
L—边界长度；
B—边界宽度；
M—煤层厚度；
R—煤的容重。12#煤层1.42t/m3、9#煤层1.51t/m3
表2-7 范各庄矿边界煤柱损失表
边
界

煤
层
范吕
范钱
范毕
井田东部
总和
12煤层（万t）
137.8
31.1
87.1
136.8
392.7
9煤层（万t）
129.4
29.2
81.7
128.5
368.8
合计

761.5
2）工业广场煤柱留设
工业场地占地面积，根据《煤矿设计规范中若干条文件修改决定的说明》中第十五条，工业场地占地面积指标见表2-8。
表2-8 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
注：①占地指标中包括围墙内铁路站线的占地面积；
②井型小的取大值，井型大的取小值；
③在山区，占地指标可适当增加；
④附近矿井有选煤厂时，增加的数值为同类矿井占地面积的30～40%；
⑤占地指标单位中的10万t指矿井的年产量。
工业场地的布置应结合地形、地物、工程地质条件及工艺要求，做到有利生产，方便生活，节约用电。根据上述规定，本井田工业场地占地面积S取值如下：
S=（1.00+0.30）×400/10=52公顷=520000m²
故本矿井工业场地的面积为52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，即长方形长边为800m，短边为650m。本矿井地质条件及冲击层和基岩移动角见表2-9。
表2-9 岩层移动角
广场中心深度
煤层倾角
煤层厚度
冲积层厚度
Φ
δ
γ
β
（M）
（°）
（M）
（M）
（°）
（°）
（°）
（°）
-310
12
6.70
165
45
72
75
70
用作图法求出工业广场保护煤柱量，工业广场保护煤柱留设见图2-3。
图2- 3 垂线法计算工业广场保护煤柱边界示意图
3）可采储量
(1)矿井可采储量的计算
矿井可采储量的计算公式如下：
ZK =（Zg–P）C （2-3）
式中 ： ZK——矿井可采储量，万t；
Zg——矿井工业储量，万t；
P——保护煤柱损失煤量，万t；
C——采区采出率。
根据《煤炭工业矿井设计规范》的规定， 9、12煤层采出率取0.80。
(2)保护煤柱储量的计算
①计算井田内的工业储量时应考虑的储量损失为：
A.工业广场保护煤柱；
B.井田内村庄保护煤柱；
②井田境界及地质构造保护煤柱；
③采煤方法所产生的巷道煤柱；
④采煤运输时的损失煤柱。
(3)工业广场保护煤柱
Si=矩形面积=（长宽）/cos12° （2-4）
S=533678 m2
则：工业广场的煤柱量为：
Zi=S×M×R （2-5）
式中：Zi—工业广场煤柱量；
S—工业广场面积；
M—煤层厚度；
R—煤的容重。
则：Z=（533678×7.5×1.51+533678×6.7×1.42）/2
Z=556.1(万t)
工业广场总煤柱损失量=556.1(万t)
(4)边界保护煤柱
根据有关规定，边界煤柱留30m。本井田边界长度为20306m。则边界保护煤柱储量为：
各煤层：20306×30×14.2×1.465=1267.2771万t
(5)大巷保护煤柱
根据有关规定，大巷边界煤柱留30m，经计算大巷煤柱可按下列公式2-6计算。

（2-6）
式中： Z—大巷煤柱损失量；
L—大巷长度；
b—煤柱宽度；
M—煤层厚度；
R—煤的容重。12#煤层1.42t/m3、9#煤层1.51t/m3
得出大巷煤柱损失：1531.2万t
(6)保护煤柱总的储量损失为：556.1+1267.3+1531.2=3354.6万t
可采储量由公式2-2计算：
（2-7）
式中：Zg--矿井工业储量，万t；
P-