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1、中国矿业大学2012届本科生毕业设计 第48页2 井田境界和储量2.1 井田境界2.1.1 井田范围井田具体的范围为：为井田最北为文王山南断层，及井田最南为绛河北岸最高洪水位线的保护煤柱。西边界为屯留，东边界为王庄。常村煤矿井田可以有8个拐点控制其边界，拐点坐标见表2.1表2.1 井田境界拐点坐标拐点编号拐点坐标拐点编号拐点坐标XYXY14018860.0038409400.0054033480.0038402000.0024017940.0038407800.0064034475.0038407000.0034019960.0034805360.0074031563.0038407000.0
2、044017340.0038402000.0084031551.0038409400.002.1.2 开采界限常村矿区内含煤地层总厚度约为160 m，下二叠统、山西组及上石炭统太原组，其中包括1017层煤，煤层总厚11.25 m。可开采煤层为山西组3 #煤层，其中15-3#煤层由于过于薄和复杂，暂时不进行开采。2.1.3 井田尺寸井田的面积可用Acad中的Area命令测出，面积为104.9 km2.2.2 矿井储量计算2.2.1 储量计算基础（1）根据常村煤矿提供的地质报告中可采煤层的储量数据和图表等资料；（2）根据相关的地质资料规定和国家政策：最低煤层可采不得低于0.70 m厚度，原煤灰分不
3、大于40%；（3）依据国务院过函（1998）5号文关于酸雨控制区及二氧化硫污染控制区有关问题的批复内容要求：禁止新建煤层含硫份大于3%的矿井。硫份大于3%的煤层储量列入平衡表外的储量；（4）可采煤层厚度的计算：当煤层中所夹带矸石厚度0.05 m时，计算时，可以并入煤层厚度中计算；对于结构复杂井田煤层，煤层中所夹带矸石厚度不比每个煤层厚度的二分之一还大，此时计算煤层总厚度的时候将各煤分层厚度相加；（5）井田内主采煤层赋存和构造稳定、整体厚度起伏较小、勘探时钻探分布比较均匀，可以采用算术平均法来计算地质块段的储量，这样误差相应减小。2.2.2 工业储量计算 根据规范分别计算矿井地质资源量和矿井工业
4、储量。（1）矿井地质资源量矿井主采煤层为3#煤层，采用地质块段法。根据地质勘探情况（等高线疏密程度，即煤层倾角的大小）将矿体分为A，B，C，D四个部分，具体分块情况见图2.1 根据每个分块的地质条件、等高线的起伏、煤层倾角的大小，以及是否有断层为边界等因素，用CAD中的Area命令计算面积小块的水平面积，由此可计算得出各个块段的3#煤层的资源储量，矿井地质总储量即为各块段储量相加之和。计算矿井资源储量：式中：Z矿井资源储量，Mt；m主采煤层的厚度平均值，m；sq煤层的水平面积，m2；3#煤的平均容重，t/m3；取1.40 t/m3；3#煤层的平均倾角，()。 图2.1 煤田分块示意图计算结果见
5、表2.2表2.2 3#煤地质资源储量计算块段倾角()面积（km2）煤厚(m)容重（t/m3）块段储量（Mt）总储量（Mt）A4.831.96.801.4304.751003.62B4.18.76.801.483.66C3.433.16.801.4316.50D4.131.26.801.4298.71（2）矿井工业储量的计算根据地质勘探时的钻孔均匀地布置，在矿井工业储量中，探明的储量占资源量的百分之六十，控制的储量占资源量的百分之三十，推断的储量占资源量的百分之十。矿井工业储量的计算对于煤层的开采非常重要，主要体现在服务年限的确定、巷道服务年限以及各类配套设施的选择。根据大纲对矿井工业储量的计算
6、要求，所给煤层底板等高线图上的储量均设定为经济的储量和边际经济的储量，并设定为经济的储量，为边际经济的储量。下面为矿井工业储量计算： (2.3)式中：Zg矿井工业储量，Mt；Z111b探明的资源量中经济的基础储量，Mt；Z122b控制的资源量中经济的基础储量，Mt；Z2M11探明的资源量中边际经济的基础储量，Mt；Z2m22控制的资源量中边际经济的基础储量，Mt；Z333推断的资源量，Mt；K可信度系数，取0.70.9。地质构造简单、煤层赋存稳定的矿井，K值取0.9；地质构造复杂、煤层赋存不稳定的矿井，K取0.7，本井田取0.9。则3#煤的工业储量为：Z111b=Z60%70%=1003.62
7、60%70%=421.52 MtZ122b=Z30%70%=1003.6230%70%=210.76 MtZ2M11=Z60%30%=1003.6260%30%=180.65 MtZ2m22=Z30%30%=1003.6230%30%=90.33 MtZ333k=Z10%k=1003.6210%0.9=90.33 Mt把以上数据代入式2.3得Zg-3#=421.52+210.76+180.65+90.33+90.33=993.58 Mt2.2.3 矿井可采储量矿井设计资源储量按下式计算： （2.4）式中：Zs 3#煤层设计资源储量，Mt； 永久煤柱损失量之和，包括地面和井下的永久煤柱。由于矿井
8、断层较多，落差较大，因此按矿井工业储量的5%来留设。则3#煤层的设计资源储量为：=993.58-993.585%=943.90（Mt）矿井设计可采储量由下式计算： （2.5）式中：Zk 矿井设计可采储量，Mt； 工业场地和主要井巷煤柱损失量之和，按矿井设计资源/储量的2%算； 采区采出率，厚煤层不小于75%；中厚煤层不小于80%；薄煤层不小于85%。则：3#煤的设计可采储量为=(943.9-943.92%)0.75=693.77（Mt）2.2.4 工业广场煤柱 工业广场的占地面积的确定，根据规程要求，工业场地的面积大小见表2.3： 表2.3 工业广场占地面积指标表井型（Mt/a） 占地面积指标
9、（公顷/10万t）2.4及以上1.01.21.81.20.450.91.50.090.31.8 根据本矿井型设计为7Mt/a，根据规程，该矿井的工业广场的占地面积可以确定为至少0.7 km2。“三下采煤”条文的相关规定该尺寸的工业广场属于第级保护，围护带的留设需要15 m宽。取工业广场长为900 m，宽为800 m。新生界松散层平均厚度50 m，结合该井田的基岩移动角、本矿井的地质报告中提供的条件及表土冲积层（表2.4）并根据垂直剖面法来计算此工业广场的压煤损失。表2.4 岩层移动角煤层倾角/煤层厚度/m广场中心深度/m/4.26.80+50045767672通过垂直剖面法得到工业广场保护煤柱
10、的尺寸，见图2.2 图2.2 工业广场3#煤保护煤柱尺寸 工业广场设两层保护煤柱，通过Acad的Area命令计算出图2.2的尺寸面积为1.33 km2，则实际压煤面积为： S3#=1.33/cos6=1.34 km2工业广场保护煤柱量由下式计算： （2.6）式中：Z工 工业广场保护煤柱量，Mt；S 常村煤矿工业广场压煤面积，km2；M 煤层厚度，3#煤平均厚6.8 m；R 煤的容重，本井田的3#煤煤层为1.40 t/m3； 则，压煤量为：Z=1.346.81.4=12.76（Mt）3 矿井工作制度、设计生产能力与服务年限3.1 矿井工作制度根据规范中共的关于工作制度的相关规定，确定年工作日33
11、0 d，日工作制度采用“四六”制，每天四班工作，每班工作6 h，其中三班生产、一班检修，主井每天有效工作时间为16 h。3.2 矿井生产能力及服务年限3.2.1 确定依据设计规范中的要求规定：矿井设计生产能力应根据地质资源、开采技术条件、生产设备、市场的经济影响及煤炭供需平衡等因素。根据矿井条件提出多种方案进行技术经济比较或系统优化后确定。矿区规模可依据以下条件确定：1.资源情况：在煤田地质条件简单的情况下，如果资源储量丰富，市场需求大，应增加矿区规模，建设大型矿井和特大型矿井。相反，如果地质条件复杂，储量不大，市场疲软，则不能将矿区规模定得太大，否则会造成煤炭挤压，产能过剩，资源浪费；2.开
12、发条件：包括井田的地理位置（附近有无老窑及大城市）、道路交通、居民生活、电力支持、水源供应，矿建建材及自由劳动力来源等。如果矿井开发条件满足上述要求，那么应加大矿区生产规模；否则应减小年生产能力；3.市场供需关系：矿区建设规模还依靠市场需求量（包括国家政策等）。如果市场反应疲软，则应缩小规模，如近几年的矿井建设。反之，加大建设规模，提高年生产能力，如2002年左右。4.投资经济效果：对于投资、短工期、低生产成本、高建井效率、投资回收期短的矿井，应加大矿区规模，如神华、神东矿区。反之则缩小规模，如贵州地区的矿井。3.2.2 矿井设计生产能力常村矿井田储量丰富、煤层赋存相对稳定、顶底板条件较好、煤
13、层倾角起伏不大且较小，虽然有数量不多的大断层，但可作为边界，不影响生产。褶曲较少、厚度变均匀约为6.8 m，开采条件简单、采用世界银行贷款，来采购先进技术装备，结合便利的交通位置，适合建大型矿井。初步确定常村矿的生产能力为7.0 Mt/a。常村煤矿具有万吨掘进率低、吨煤成本低、有利于矿井实现达产和稳产、市场供需平衡，可以产生较好经济效益、等优点，因此设计推荐矿井设计生产能力为7.0 Mt/a。3.2.3 矿井服务年限矿井服务年限必须与井型相适应。矿井设计生产能力是煤矿生产建设的重要指标，与最终确定井田的开拓方式有直接关系，包括大巷的断面、主副井的选型、通风方式的确定等。矿井设计服务年限力、设计的年生产能力、矿井设计可采储量这三者之间存在这样的关系： (3.1)式中：T矿井服务年限，a；Zk矿井可采储量，Mt；A设计生产能力，Mt；K矿井储量备用系数，取1.3。之所以在确定井型时考虑备用系数的是因为，矿井各生产环节及其之间的联系都有一定的储备能力和可靠性。随着矿井投产，首采面迅速出煤，矿井达产；但是由于局部地质构造可能
