太原理工大学继续教育学院毕业设计指导书——采矿工程专业
1 矿区概述及井田地质特征
1.1 矿区概述
1.1.1 交通位置
许厂井田位于山东济（宁）北矿区东部，隶属于济宁市管辖，西南距济宁市10 km，东北距兖州市26 km，地理坐标为东经116°36′～116°43′，北纬35°24′～35°31′。井田南北长约5.6 km，东西宽约3.6 km，面积约20.2 km2。
京沪线从本矿区东部的兖州矿区通过，区内有兖州，邹城车站；京九线从本矿区西部的荷泽市通过，现已建成通车；连接京沪、京九两大南北交通干线的新（乡）—兖（州）—石（臼所）铁路，从本矿区通过，区内设有济宁、孙氏店及兖州西车站，本区煤炭铁路外运十分方便。 1.1.2 地形地貌及水系
井田内河流稀少，水系不甚发育，主要河流有2条：一条为洸府河，系人工河，位于井田中部、由北向南流入南阳湖，汛期洸府河最大洪水位为+38.3 ｍ，最大流量为400 ｍ3/s（1964年9月1日），枯水季节河水减少甚至断流；另有一条为洸府河支流杨家河，亦为季节性人工河流。 1.1.3 矿井电源
本矿井电源取自接庄220 kv区域变电站，该站位于本矿井以南12 km处，设计装有120 kv变压器两台，电压为220／110／35，现已建成送电。第二电源来自济北矿区岱庄矿井110 kv变电所，岱庄矿井110 kv电源取自济宁东北郊220 kv变电所。
1.2 井田地质特征
1.2.1 井田地质概况
本井田位于济宁煤田东北部，为一全隐蔽型煤田。井田内主要构造为一轴向北东的向斜及一组走向近南北的高角度正断层。井田内煤系地层由东向西呈阶梯式下降，第四勘探线以南，倾角平缓，断层较少，构造中等偏简单；第四勘探线以北，地层产状变化较大，此一级褶曲及断层发育，构造中等偏复杂。
主要可采煤层为3下、16上、17煤层。3下煤层为主采煤层，煤层赋存于全区，每次厚度变化较小，属稳定煤层；此外尚有3上、15上煤层，属局部可采的不稳定煤层。
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综上所述，本井田属于构造中等局部偏复杂和主要煤层赋存稳定的井田。 1.2.2 地层
井田内地层包括：第四系、上侏罗统蒙阴组，上二迭统上石盒子组，下二迭统下石盒子组及山西组，上石炭统太原组，中石炭统本溪组，中奥陶统及下奥陶统。 1.2.3 褶皱及断层
本井田位于南北向的济宁地堑构造内，孙氏店断层构成井田的东部及东北部边界；兖州向斜由东向西穿越本井田。受上述区域性构造的控制，致使井田内发育一组走向北东，向南西倾伏的宽缓褶曲及走向近南北的西倾高角度正断层组，使井田内煤系地层由东向西呈阶梯式下降，构造中等，局部偏复杂或简单。 1.2.4 水文地质特征
本井田水文地质边界东以孙氏店支1断层为界，西至八里铺断层，南起八里营断层，北至孙氏店断层。由此四条断层包围形成封闭的地质小块段，构成独立的水文地质小单元。井田水文地质条件属中等类型，其中上组煤含水层富水性中等，补给条件不良，下组煤含水层富水性中等，补给条件良好。
1.3 煤层特征
1.3.1 煤层
本井田含煤地层为下二迭统山西组和上石炭统太原组，平均总厚246.33 m，共含煤25层，平均总厚23.12 m，含煤系数9.4%。其中可采及局部可采煤层有3上、3下、15上、16上、17共5层，平均总厚17.2 m，含煤系数7.0%，其主要可采煤层为3下、16上、17煤层，平均总厚15.8 m，占可采煤层总厚的91.8%，主要煤层中又以3下煤层厚度较大，平均厚度为12.55 m，且埋藏浅，储量丰富，是本井田首采，主采煤层。本设计只对此煤层进行设计。 1.3.2 煤质
山西组煤层煤岩类型以亮煤为主，裂隙较发育，均为气煤，且以气煤二号为主。精煤为特质灰、特质磷、结焦性能好，成焦率高。是优质炼焦配煤及动力燃料用煤，亦可作为气化液化用煤。
太原组煤层煤岩类型以亮煤型为主，裂隙发育，为气煤、气肥煤。除硫
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分含量高外，其余指标均比山西组煤层强。该煤按比例与山西组煤混合使用，可符合炼焦配煤的要求，也可作为动力燃料用煤或进行气化液化用煤。 1.3.3 煤层开采技术条件
1 瓦斯
太原组主采煤层瓦斯含量最低，但二氧化碳含量略高于山西组煤层，瓦斯含量与煤层厚度呈正比，在煤层顶底板中虽亦有游离瓦斯存在，但其含量很小。井田内各主采煤层瓦斯成分中甲烷和二氧化碳占32.24%，余之为氮气和少量的重烃等气体，瓦斯成分主要为N2—CO2带。综上所述本井田属低沼气矿井
2 煤尘
井田内各煤层的火焰长度均大于200 ㎜，最大达750 ㎜，扑灭火焰的岩粉用量在60～95%之间，可燃基挥发分一般大于37%，灰分除3上、16
上
煤层外均小于15%，根据挥发分（Vr）和固定碳（CrGD）计算的煤尘爆炸指数，山西组煤层为39.34%，太原组煤层为44.06%，故各煤层均有煤尘爆炸的危险性。
3 煤的自燃
本井田各煤层的原样着火温度在325～349℃之间，还原样与氧化样的着火点之差（△T）在2～41℃之间，从不易自燃到最容易自燃均有，但以较容易自燃为主，故各煤层均有自然发火倾向。
4 地温
本井田地温规律是随着深度的增加而升高，在非煤系地层中，低温梯度一般在2℃/100m，在煤系地层中，低温梯度较高，一般在2.6℃/100m。平均地温梯度2.3℃/100m，在向斜轴部及断层带附近有温度偏高现象。
5 矿井涌水量预计
矿井正常涌水量：包括孙氏店支2断层以东的3下煤顶底板砂岩正常涌水量，三灰及井筒涌水量，即106+130+15＝251（m3/h）。
矿井最大涌水量：包括孙氏店支2断层以东的3下煤顶底板砂岩正常涌水量，孙氏店支
2
断层以西的3
下
煤顶底板砂岩及三灰、井筒涌水量，即：
169+189+106+15＝479（m3/h）。
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2 井田境界和储量
2.1 井田境界
2.1.1 井田境界及划分
许厂煤矿矿区内孙氏店断层为一区域性断裂构造，落差大于200 m地层东升西降，东盘为奥陶系石灰岩，无含煤地层，西盘为煤系露头，但因孙氏店断层附近有许多中等断层，故以其东部黄桥断层（落差为0~60 m，走向长度3.5 m）为东部及东北部境界。
八里铺断层落差最大为170 m，断层两侧的3上，3下煤层均沉缺或被冲刷，形成上组煤的无煤带，所以，以八里铺断层作为西部及西北部地边界。
西南部是岱庄井田，因此，西南部系人工境界。
南部和东南部则是为保护济宁市而留得人工境界。
故本井田南部和西部及北部均无扩大的可能性，只有东北部断层比较发育，地质构造复杂的地方未划入井田内，当开采技术达到后，可以到后期考虑开采。 2.1.2 井田面积
1 井田走向和倾向尺寸
许厂井田走向最大长度约为6 km，最小约为5.15 km，平均约为5.6 km；井田的倾斜长度最大为3.9 km，最小约为3.2 km，平均为3.6 km。 2 井田面积
井田面积可用下式计算：
S＝L×H/cosα （2-1） 则：S＝20.21km2
2.2 矿井工业储量
2.2.1 矿井工业储量
许厂井田含煤地层为下二叠统山西组和上石炭统太原组，平均总厚246.33 m。其中，可采煤层及局部可采煤层有3上，3下，15上，16上，17共五层，平均总厚度17.2，主要煤层为3下，16上，17煤层平均总厚度15.8 m，占可采煤层总厚度的91.8%。主要可采煤层中又以3下煤层厚度最大，平均厚度为12.55 m，且埋藏浅，储量丰富，是本井田地首采煤层，主采煤层。本设计主要针对3下煤层进行开采设计。
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1 矿井工业储量
矿井工业储量可用下式计算
Zgi＝mi×ri×si （2-2） 式中：
mi——第i煤层平均厚度，m； ri——第i煤层容重，t·m-3； si——第i煤层工业储量，万t； 2 矿井可采储量
矿井可采储量采用下式计算：
Zki＝（Zgi-P）×Ci （ 2-3） 式中：
Zgi——第i煤层工业储量，万t；
P——煤柱损失，取煤层工业储量的15%，万t；
Ci——带区采出率，薄煤层不应小于85%，中厚煤层不应小于80%，厚煤层不应小于75%。
Zki——第i煤层可采储量，万t。
经计算全矿井工业储量为47897.6万t，可采储量为31415.7万t。
2.3 矿井可采储量
设计只对井田内厚度12.55 m的3下煤层进行开采设计，因此，井田内的各种永久煤柱损失只按3下煤层进行计算，其余煤层只考虑一定的系数。而不作具体计算。 2.3.1 断层煤柱损失
根据《采矿工程设计手册》有关规定，根据断层落差及导水性选取适当的保护煤柱宽度，并按下式计算出断层保护煤柱损失。
Pd＝2×H×L×m×r （2-4） 式中：
H——煤柱（断层一盘侧）的宽度，m；
L——断层上盘或下盘的长度，m； m——煤层厚度，m； r——煤层容重，t·m-3；
Pd——断层保护煤柱损失，万t。 2.3.2 井田边界保护煤柱
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