煤矿能源参考设计.doc

目录第一部分 南屯煤矿小槽煤开拓延深设计1 矿井概述11.1矿区概况11.2井田地质及煤层特征21.3井田开拓方式141.4矿井延伸的必要性152 开采范围与生产能力192.1开采范围及储量192.2生产能力与服务年限203开拓准备233.1水平延伸方案的选择233.2采区划分与接续353.3大巷布置373.4井筒、井底车场及硐室383.5水平接替时的技术措施424采区设计434.1采区概况及地质特征434.2采区生产能力及服务年限494.3 采区巷道布置494.4采煤方法及采区参数594.5采掘工作614.6工作面设备及掘进速度684.7采区巷道掘进顺序及回采工作面接续安排714.8采区车场及硐室735通风与安全755.1矿井通风755.2井下灾害预防796提升、通风、排水、压风设备836.1提升设备836.2通风设备846.3排水设备866.4压缩空气设备897劳动定员与主要技术经济指标927.1劳动定员927.2主要技术经济指标93第二部分 南屯煤矿转入-550水平开采时冲击地压预防8南屯煤矿研究冲击地压的必要性949冲击地压的影响因素969.1开采深度969.2顶底板结构979.3地质构造979.4煤柱的影响9810煤的冲击倾向性研究10011南屯矿深部开采时冲击地压的预测10111.1钻屑法10111.2 微震法10211.3经验类比法10312 南屯矿深部开采时冲击地压的防治10412.1超前松动爆破10412.2钻孔卸压10412.3煤层注水10512.4采用合理的开拓布置和开采方式10613存在问题及今后努力方向107参考文献108致谢109COALMINE METHANE IN CHINA110第一部分南屯煤矿小槽煤开拓延深设计摘要本文根据对南屯煤矿资料的学习和研究，遵照煤矿安全规程和煤炭工业设计规范的要求，充分运用所学的知识，以南屯煤矿开采的实际情况为依据，对南屯煤矿下组煤的开拓延伸进行设计。在设计中尽量做到危险最少，效益好，把南屯煤矿建成高产高效的矿井，为我国的煤炭生产作出贡献。本设计主要研究内容包括：1.合理的选择开拓延深的方案2.井底车场形式的选择和主要运输大巷的布置情况3.合理确定延伸水平的开拓方式4.确定首采区的巷道布置方式5.井下设备的选型 关键词：储量计算；多水平开拓；巷道布置；经济指标ABSTRACTIn this paper, based on information Nantun Coal learning and research, in accordance with the Coal Mine Safety Regulations and design specifications of the coal industry, to make full use of knowledge to Nantun the actual situation of coal mining, based on the Nantun coal mine under the group to develop an extension of the design. In the design of the risk at least as far as possible, effective, and the Nam Theun into highly efficient and high-yielding coal mines, Chinas coal production.The design of the main research contents include: 1. A reasonable choice to open up the program extension 2. The choice of shaft and the main form of transport situation roadway layout 3. A reasonable level of development to identify ways to extend 4. To determine the first mining area of the roadway layout 5. Downhole equipment selectionKey words: reserve calculation; multi-level development; roadway layout; economic indicators1矿井概述1.1矿区概况1.1.1矿井的地理位置、交通南屯煤矿位于兖州煤田东南部，东临京沪铁路和104国道，南临邹济公路，西北有兖新铁路、327国道、京杭大运河，矿井距邹城车站约8千米，矿区专用铁路直通矿井煤仓并与京沪铁路接轨，矿区公路四通八达，区内交通十分方便。井田位置交通示意图见图1.1图1.1井田位置交通示意图1.1.2矿井的地形地势及地震区内地形平坦，地面标高+63+40m，自东向西逐渐降低。白马河和南沙河分别自北向南，自东向西流经井田的西部和南部，在东纪沟附近汇合后注入微山湖。白马河全长76km，流域面积1052平方米，河床宽10420m，属于季节性河流，最大流量568m3/s，近几年，因疏通河道，现已成为常年通航的河流。南沙河现为邹城市西苇水库的溢洪河道，建库以来溢洪一次，近几年，由于雨量偏小，沙河成为了邹城市部分企业常年排泄污水的河道。本区属于温带季风区的海洋大陆性气候，四季分明。历年来平均气温17.9，日最高气温40.3，日最低气温18.3，最大冻土深度0.27m，最大积雪厚度0.24m.年平均降雨量708.14mm，年最大降雨量1263.8mm，年最小降雨量268.5mm。降雨多集中在7至8月份，风向频率多为南风及东南风，最大风速16m/s。地震烈度7度。1.2井田地质及煤层特征1.2.1井田境界、尺寸和面积南屯煤矿小槽煤井田边境：东以大峄山断层为界，西以马家楼断层与里彦矿井为界；北以皇甫断层与鲍店、东滩两井为界；南以2002年4月新调整的南屯、北宿两矿边界6个坐标点连线与北宿矿井为界。井田东西平均长10.5km，南北平均宽3.4km，面积约35.47km2。1.2.2井田地层及其主要特点1.第四系（Q）：厚18.47160.40m，平均102.86m，东南薄，西北厚，分上、中、下三组。上组厚17.1559.00m，平均33.46m，由棕黄色砂质粘土及松散的粘土质长石、石英砂层和沙砾组成，局部见有灰绿色粘土质砂，底部往往见钙质结核和豆状锰铁质结核，含水丰富。中组厚2.6092.95m，平均46.16m，由灰绿色粘土、密实的粘土质石英、长石砂砾组成，上部以砂砾为主，透水性差，含水微弱。下组厚042.31m，平均22.24m，以厚层的粘土质砂砾为主，夹粘土层，富水性较弱。井田东部边界处缺失下组和中组，仅发育上组，井田中部仅发育中组和上组，西部上、中、下三组均发育。不整合于侏罗系之上。2.上侏罗系蒙阴组（J3 ）：残厚44.88794.57m，由南向北增厚，为一套红色砂岩。自上而下划分为一段、两段、三段。一段最大残厚558.34m，由灰灰绿灰白色及紫红色砂岩和细粉砂岩组成。二段厚124.56264.39m，由紫红色泥质中、细砂岩组成，夹数层砾岩，具缓波状层理和泥裂现象三段厚10.9047.42m，10.9047.42m，平均26.02m，底部为012.75m厚的砾岩，砾岩成分为灰岩块、石英、泥质岩屑，该层砾岩有的地段相变为紫红色中、粗砂岩，其上为平均厚约20m的灰-灰绿色砂岩与粉砂岩互层，其间夹有紫红色中、细砂岩。不整合与二迭系之上。3.二迭系（P）：为本区上部煤系底层，矿井南部已遭剥蚀，仅东北部保留较全，包括山西组、下石盒子和上石盒子组。（1）上石盒子组（P2x）：仅219孔残存18.32m，由细砂岩和含砾粗砂岩组成。（2）下石盒子组（P1x）：厚51.87m（219号孔），仅在井田东北部保留较全，主要岩性为灰色含砾中粗砂岩和灰绿色粘土岩、粘土质细砂岩。由于古风化作用而呈灰黄色至杂质。（3）山西组（P1s）：厚66.4490.37m，平均77.94m，是本区内主要的含煤层段。主要由厚层砂岩、砂岩与粉砂岩互层、薄层粉砂岩、浅灰色吕质泥岩及煤层组成。井田南部本组已全部剥蚀掉。主要可采煤层3上，3下层煤位于本组下部。整合于石炭系之上。4.石炭系（C）：（1）太原组（C2t）：厚155.75186.02m，平均厚170.02m。由深灰灰黑色泥质岩、粉砂岩、砂岩、灰岩和煤层组成。其中下部的第十下 层灰岩和上部的第三层灰岩质纯且层位稳定，是本区的主要标志层。共含煤18层，主要可采煤层为16上 和17层煤，局部可采的有第6、15上18上16下 层煤也有偶达可采的。（2）本溪组（C2b ）：厚45.2867.23m，平均57.23m。由灰绿色、紫色铝质泥岩、铁质泥岩、铝土岩、灰色粉砂岩和石灰岩组成，中夹数层煤线。上部为具有粒状结构的第十二层灰岩和灰绿色灰质泥岩组成，第十二层灰岩多分为两层；中部主要为灰白色质纯的第十四层灰岩，其间常出现一层相变的粗砂岩，由西向东显著变薄，底部为紫色铁质泥岩和灰、灰绿色铝土岩间夹不稳定薄层第十五层灰岩。由于奥陶系侵蚀面得凹凸不平，使该层厚度变化很大，铝土岩有时为砂砾所代替。假整合奥陶系之上。5.奥陶系：为煤系底层基地，厚约450750m，分冶里统（O1）和马家沟统（O2）。分冶里统厚210330m。冶里统厚210330m，马家沟统厚240420m，灰白色灰岩为主，夹少量白云质灰岩。1.2.3可采煤层特征及煤质本井田共含有23层煤，平均厚度16.07m。可采和局部可采煤层7层，分别为3上3下、6、15上、16上、17、18上，平均厚度12.27m。自上而下分为两组：3上、3下、6煤为上组，15上、16上、17、18上煤为下组。其中主采煤层3上、3下、16上、17、18上煤为下组。其中主采煤层3上、3下、16上、17煤全区稳定可采，平均厚度为10.56m，其余三层为局部可采。可采和局部可采煤层特征如下：（1）. 3上煤：位于山西组中下部，煤厚为3.297.85m，平均5.38m，下距3下煤0.1815.66m，平均5.38m，下距3下煤0.1815.66m。3上与3下煤层间距变化与层间岩性有关，层间为泥岩、粉砂岩时，层间距较少，当层间岩性相变为细砂岩时，层间距也随之增大。该层煤全区稳定可采。（2）3下煤：位于山西组下部，下距山西组底界平均为17.59m，厚2.004.15m，平均3.22m。该层煤全区稳定可采。（3）6煤：位于太原组上部，层位稳定，结构简单，以三灰为主要标志层，下距三灰平均7.63m。该层煤厚度小，为00.94m，平均0.65m，近东部局部可采，属于极不稳定煤层。（4）15上煤：位于太原组中下部，第九层灰岩为其顶板，上距第八层灰岩10m左右。煤厚01.00m，平均厚度0.56m，层位稳定，厚度较小，结构简单，仅7勘探线以西局部可采。该层煤在井田西部相变为腐泥煤、碳质泥岩和油页岩，厚度0.452.98m，平均厚1.76m，其下部变化很大，灰分40%左右，含油率5%以上，最高达45.53%，为重要的有益矿产。（5）16上煤：位于太原组下部，第十下层灰岩为其顶板，层位十分稳定，下距17层煤12m左右，煤厚0.281.39m，平均厚度0.93m，其间夹一层厚0.070.34m碳质泥岩或碳质砂岩，煤层中含大量黄铁矿结核和黄铁矿细晶，对煤层开采和煤质影响较大。其下距16下煤7m左右，其间岩性为粉砂岩、中砂岩和细砂岩。（6） 17煤：位于太原组下部，第是一层灰岩为其顶板，层位稳定。煤厚01.43m，平均厚1.11m，厚度较小，结构简单，含一至二层夹矸和大量黄铁矿结核和黄铁矿结晶，对煤层开采和煤质影响较大，在231号孔和丁120号孔变为厚达2.23m的腐泥岩。(7) 18上煤：位于太原组的下部，上距17层煤5m左右，下距奥灰平均62.78m左右，为极不稳定煤层。该层煤结构复杂，全区普遍分为两个分层，其夹层为浅灰色铝质泥岩，厚0.052.90m，普遍超过上分层厚度。上分层厚0.040.60m，下分层平均厚0.50m，最厚达1.04m。属局部可采煤层。煤层综合柱状图见图1.2可采和局部可采煤层特征见表1.1表1.1可采和局部可采煤层特征图1.2煤层综合柱状图本区煤质稳定，各层煤均为中变质程度的气煤，山西组煤质为低硫中灰煤，中等可选至易选，是良好的炼焦配煤和动力用煤；太远群各煤层除15上层煤为中灰、18上层煤富灰外，16上与17层煤为高硫低灰，除18上层煤难以选择外，其余各层煤均属易选至中等可选。（一）煤中有害组分分析1.灰分：各层煤分在平面上变化不大，相邻采样点变化小于2%，但在剖面上则具有一定规律性。即结构复杂煤层大于结构简单煤层，不稳定煤层大于稳定煤层，薄煤层灰分的变化幅度大于厚煤层的变化幅度。2.硫分：山西组煤层为低硫煤，太原组煤层为中高至高硫煤。各层煤全硫在平面上变化不大，剖面上从上往下有逐渐增高的趋势。山西组煤层的硫化铁硫和有机硫均低于0.4%，且有机硫高于硫化铁硫；太原组煤层硫化铁硫、有机硫均大于1%，且有机硫小于硫化铁硫。3.磷分：各煤层均属低磷至特磷磷煤，精煤磷分低于0.01%。煤质特征见表1-3（二）煤质评价1.原煤灰分除第18上层煤的灰分较高外，其余煤层的平均灰分一般为1016%，各煤层的发热量、灰熔点高，为良好的动力用煤。下组煤硫分高，除作为动力用煤外，还可作为化工用煤。2.除第3层煤符合炼焦用煤要求外，其它各层煤经洗选后，硫分仍较高，故不宜单独炼焦。3.除第18上层煤难洗选外，其它各层煤属易至中等可选。若混合洗选，可选1.45作分离比重，这样既可提高洗煤效率，又可扩大下组煤的应用范围。1.2.4地质构造南屯煤矿位于兖州向斜的南翼，为一倾向北东倾角3度到15度的单斜构造。东西北三面而分别北峰山断层、马家楼断层及皇甫断层所截。井田内次一级褶曲及小断层发育，属于兖州煤田中构造较为简单类型井田之一。1. 断层井田内断层较少，且多分布在井田边界和东北部，除峰善断层落差较大以外，其余断层落差均在2070m左右，断层特征见表1-12. 褶曲矿井生产与勘探中揭露和控制的褶曲，大部分为中小宽缓褶曲，但井田东部经地震勘探后发现有较大幅度褶曲，褶曲主要有：（1）丁36号孔附近背斜：呈北40东的方向，位于4至5勘探线之间，长500余米。地层倾角变陡，幅度达15m。由于后期的剥蚀作用，致使该孔附近出现3煤剥蚀无煤带(2)178补47丁14丁21号附近的向背斜构造，轴向北40东，轴向长约4100m，位于井田南部6线井田东部边界之间，总跨度约1200m，幅度约40m，由钻孔控制，他是造成井田南部出现剥蚀无煤带的主要原因。(3)西部913勘探线之间的多个小背，向斜相间排列。倾角23，局部倾向相反，产状变化大，褶曲其短轴，宽缓的特点，幅度一般在5到15m。(4)14勘探线附近的鼻状结构：为兖州倾伏向斜的次级构造，是受同挤压力作用后，遭受剥蚀的结果，使第3上，3下层煤西部露头附近呈鼻状构造， 但3下煤以下的太原组地层比较完整，说明构造向深部逐渐消失。(5)补19孔的背斜构造：由补19孔控制，上组煤为一背斜构造，幅度约20m。(6)219号孔附近向斜：轴向近东西向，轴线长1100m，并被F103断层切割,跨度100m，是本井田内幅度最大的褶曲，由二维和三维地震线控制(7)丁16丁19号孔附近向斜和背斜：两者轴向一致，呈北60东方向，轴向长约1200m，被103断层所截，位于13勘探线之间，总跨度约600m，幅度约65m，由二维和三维地震线控制(8)补39丁45补38号孔附近向斜：位于井田东北部46线之间，轴线呈近东西向且落有弯曲，长约1500m左右，褶曲幅度小，约为30m。(9)丁26丁145号孔之间向斜：位于68线间的南部，轴线东西向，长1000m左右，褶曲幅度小，约为30m。一采区东部向斜构造：轴向北20西，宽约340m，幅度30m。为一短轴、倾伏褶曲。主要断层特征表见表1.2表1.2主要断层特征表序号断层名称走向倾向倾角落差（m）力学性质延展及控制程度1皇甫逆断层北东东北西60。6150水平丁155号孔2皇甫之一断层北东东北西60。6150水平丁134与127号孔穿过3皇甫之二断层北东东北西60。1013水平丁133与丁132、丁127与丁128号孔控制421号孔逆断层北东东北西60。028水平21号孔穿过，8309切眼3个井下钻孔控制5峄山断层近南北西推定80。1500垂直力为主2、4、5电剖面控制，201号孔穿过，另有电5、电8、电45号孔控制6峄山之一断层北20。西西80。30垂直力为主丁1号孔7峄山之二断层北30。西西80。5074垂直力为主178和丁18号孔81号井东断层北30。西北东80。2544垂直力为主174、补3号孔穿过，丁20与丁23和丁19与丁29号孔控制91号井东之一断层北西北东80。16垂直力为主229号孔101号井东之二断层北西北东80。60垂直力为主丁15、丁23、丁16、丁29号孔控制11马家楼断层北45。西南西80。6075平移丁29号孔12八采区东断层北45。西北东64。.82。50近水平8311三条探巷，井下86-6、86-7、86-9、86-10号孔及地面补16、补22、补26号孔控制1.2.5田水文地质条件1.含水层特征含水层自上而下为第四系上、下组砂岩、砂砾岩、侏罗系红层，二迭系山西组3层煤顶板砂岩，石炭系太原组三灰，十下层灰岩，本溪群十四层灰岩和奥陶系石灰岩。简述如下：第四系上、下组砂岩、砂砾岩：上组煤厚11.1969.10m，平均厚53.97m。主要由棕色砂质粘土与松散的粘土质长石、石英沙砾层组成，下部偶见灰绿色，含水丰富。单位涌水量为1.4112.0221/s.m，属孔隙水。对矿井开采基本无影响。下组厚042.31m，平均厚22.24m，仅发育井田中、西部，东部缺失。由灰绿色、局部黄绿色的粘土质岩、砂砾、沙层及砂质粘土组成，富水性弱，单位涌水量0.0030971/s.m，对矿井开采基本无影响。侏罗系红层：为一套红色砂岩层，属孔隙-裂隙含水层，单位涌水量00.1861/s.m.该层水赋存极不均匀，裂隙发育层段，一般含裂隙水，甚至会形成富水段；而在裂隙不发育段内，含水较少，甚至起隔水作用。该层水对小槽煤开采不会有影响。3煤顶板砂岩： 是目前矿井开采3层煤时主要充水含水层。厚度3.2839.54m，平均厚13.80m，主要为中细砂岩，为裂隙承压含水层，单位涌水量问哦0.002030.0381/s.m。第三层石灰岩：厚3.427.73m，平均5.45m，灰白至深灰色，为裂隙承压含水层，单位涌水量0.0003030.1801/s.m，井田西北部和东部富水性较好。据1998年J3-24号水文孔三灰稳定水位观测资料及矿井北石门、西大巷、中央泄水巷等揭露点的涌水资料，三灰水位已由精查期的+37.72+40.23下降到-295.679-350m以下，白马河风井检查孔水位已下降到三灰顶板以下，已不具有承压性，故三灰水补给不良，易于疏干。第十下层石灰岩:厚3.319.03m，平均5.21m，静储量大，动储量小，浅部为洞穴水，深部为裂隙水，井田西部富水性好，该层是第16上层煤的直接顶板，故是小槽煤开采的直接冲水含水层。根据临近北宿、落陵、唐村煤矿开采经验，该含水层对矿井充水具有初期大、后期小、深部疏水浅部干等特点。另外由于浅部矿井的开采，水压标高已降低，据北宿煤矿资料，-290m水平以上已基本疏干。第十四层石灰岩：厚0.3014.79m，平均厚0.3017.79m，本身富水性不大，属溶洞裂隙承压水。但距奥灰很近，因构造等原因与奥灰往往有水力联系。1986年11月混合井检查孔对该层灰岩抽水试验，单位涌水量为0.01022/s.m，水压标高为+29.234m。奥陶系石灰岩：厚450750m，上部裂隙发育，局部有溶洞，属溶洞裂隙承压水，水压标高为+27.34m。2.断层导水性边界断层导水性：据精查期资料，井田边界的峰山断层、皇甫断层均为若透水性断层，西部马家楼断层为导水断层。但据现在的资料，东部峰山断层也为导水断层。井田内断层的导水性：井田内断层较少，东部断层发育较密，三维地震对断层的导水性进行了初步研究，认为落差大于30m的断层都具有横向导水性。从断层力学性质上考虑，走向近南北向的断层应为张性断层，其导水性可能性要大。有的断层使三灰、十下灰、奥灰等与煤层对接，甚至含水层间直接对接，它们之间均有补给关系。3.封闭不良钻孔对不良水文地质条件的影响井田内共有封闭不良或封闭情况不明的钻孔11个，已启封4个，这些钻孔穿过三个以上甚至井田内所有含水层，对矿井生产构成潜在威胁。封闭不良钻孔的存在，在井田内水文地质条件进一步复杂化。4.小槽煤开采水平涌水量预计由于南屯矿小槽煤水文地质资料少，其水文地质特征没有查明，尤其是对小槽煤开采具有较大威胁的十四灰鹤奥灰水未作详细分析，故小槽煤开采水平涌水量准确难度较大。本设计根据集团公司有关文件和邻近矿井开采小槽煤时的涌水量，对南屯煤矿小槽煤开采水平涌水量预计如下：根据兖州矿务局兖矿局基字第44号文“关于南屯矿井建设计补充修改资料的函”第二条规定，南屯矿井-440m水平小槽煤涌水量预计460m3/h。南屯煤矿于2000年12月编制的矿井地质报告预计小槽煤正常涌水量为75 m3/h，最大涌水量为225 m3/h。另外，目前北宿煤矿-290m水平正常涌水量为45 m3/h，最大涌水量89 m3/h。而北宿与南屯两井田为同一个水文地质单元，所不同的是南屯煤矿小槽煤位于北宿煤矿深部，正常情况下，南屯煤矿小槽涌水量较北宿矿大。综上所述，设计充分考虑到南屯煤矿小槽煤赋存条件及地质特征等多方面因素，预计小槽煤开采水平正常涌水量为250 m3/h，最大涌水量为500 m3/h，需要说明的是：奥灰富水性较强，是将来小槽煤开采的主要防治水对象，故深部开采时，为防止底板奥灰突水，保证回采安全，在对奥灰水采用疏水降压、注浆加固的同时，还要建立一套完善的防水患工程。1.2.6瓦斯、煤尘及煤的自然性该矿属地低沼气矿井。根据各煤层取样化验结果，煤尘爆炸指数高达44.4861.37，故煤尘具有爆炸性强、火焰长的特点，生产过程中必须高度重视。各煤层均有自然发火倾向，特别是3上和3层煤极易自然。太原群煤层虽有自然发火倾向，但在兖州矿区至今尚无先例。1.3井田开拓方式1.3.1井田开拓方式井田采用为立井多水平上山开拓，分为-350和-440两个开采水平。1.3.3井筒情况南屯煤矿采用立井开拓，大槽煤分-350m和-440m两个开采水平。开采大槽煤时，整个矿井共有4井筒，即主井、副井、中央风井和白马河风井。1.3.4井底车场井筒与水平轨道运输大巷距离较远，矿井采用立井立式环形井底车场见图1.3。图1.3立井立式环形井底车场1.3.5井田开采程序、回采方法开采顺序按照由近到远、由易到难、先浅部后深部的顺序进行。后退式回采。1.4矿井延深的必要性1.4.1延深的必要性南屯煤矿是兖州矿区第一对投产的大型化矿井，也是兖州矿区第一对以开采山西组3层煤即大槽煤为主的矿井。矿井原设计生产能力150万t/a，1973年12月26日移交生产，1978年矿井实际生产原煤157.5万t，达到并超过矿井设计生产能力。矿井于1986年进行改扩建设计，扩建后矿井设计生产能力为240万t/a。南屯煤矿从投产至今一直开采大槽煤，在大槽煤巷道布置及回采工艺等方面积累了丰富的经验，为矿区发展做出了较大的贡献。由于矿井对大槽煤开发强度较大，特别是进入九十年代以来，随着开采技术和工作面水平的提高，矿井产量大幅度增加，导致大槽煤储量递减较快，截止2001年底大槽煤地质储量14579.5万t，工业储量10978.8万t，可采储量7657.9万t，占可采储量的75.7%。按目前开采强度，在村庄搬迁的情况下，大槽煤服务年限仅为11年。由此可见，从保证矿井持续稳定发展的角度来看，小槽煤开拓必须提到议事日程上来。1.4.2延深水平地质资料的可靠程度1.目前小槽煤勘探程度及存在的问题小槽煤勘探程度：南屯煤矿小槽煤井田面积35.47km2，井田内施工至小槽煤钻孔计93个，平均每平方公里2.62个钻孔，主要断层及褶曲已基本控制，煤层和煤质特征基本清楚。存在的问题： 钻孔分布不均，井田西部、东部及深部钻孔较少，储量级别较低，控制程度较差；小槽煤构造控制程度相对较差；小槽煤水文地质资料缺乏，其水文地质特征没有查明，尤其是对小槽煤开采有较大威胁的十四灰和奥灰水未作详细分析。由于存在以上问题，故今后还需作大量的补勘工作，以满足将来不同设计阶段和矿井安全生产的需要。1.4.3补勘探的要求1.前期补勘工程前期补勘以查清小槽煤水文地质特征、初期采区构造及提高初期采区储量等级为目的，补勘工程如下：（1）补水文孔6个，编号为14-1、14-2、14-3、O-1、O-2、O-3，其中14-1、14-2、14-3终孔位置为十四灰岩，、O-1、O-2、O-3终孔位置以进入奥灰30m为准。14-1与0-1、14-2与0-2、14-3与0-3各一组，分别位于工业广场、中央风井工厂及白马河工厂。此六个钻孔除表土段采用无芯钻进外，基岩部分全部取芯，且在施工时不仅要作简易水文观测，同时必须对十下 灰岩、十四灰和奥灰进行单独抽水试验。此六个水文观测孔钻探工程量约为3200m。（2）补地质钻孔及定向孔5个初期十三采区面积约3.23km2 ，已有钻孔5个，且均位于采区东部，采区储量级别大部分为c级，为满足设计和生产要求，需补地质钻孔2个，以提高采区储量级别。为准确确定十三采区上山方位和层位，需补定钻孔3个。（3）对初期十三采区进行物探，查清内部构造、十四会和岩溶发育状况及边界断层位置，为设计和生产服务。（4）对于十一采区西部进行井下物探，查清大槽煤已揭露的一采区西部断层在小槽煤中是否存在，以便于小槽煤十一采区工作面布置。2.后期补勘工程井田西部、东部及深部钻孔较少，控制程度较差，届时根据初期采区实际揭露煤层情况和构造情况再作必要的补充地质勘探工作。1.4.4设计的依据和设计特点1. 设计的主要依据(1)华东煤炭工业基本建设公司第二勘探队1965年5月编制的山东省兖州煤田丁村勘探区精查地质报告(2)南屯煤矿地质测量科编制的兖州矿务局南屯煤矿矿井地质报告(3)兖矿集团有限公司南屯煤矿2000年12月编制的矿井地质报告(4)2001年10月15日，集团公司关于“南屯、北宿煤矿边界调整及南屯小槽煤开拓方案审查若干意见(5)建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设于压煤开采规程(6)煤炭工业矿井设计规范2.设计的主要特点(1)充分利用432m水平已完成的小槽煤开拓巷道，合理进行开拓部署，初期巷道工程量较少(2)根据矿井目前辅助运输方式。同时针对小槽煤采区运输巷道断面小、矸石量较大等特点，对辅助运输方式进行了论证，合理选择辅助运输设备(3)在井下设有矸石转换系统和脏杂煤处理系统，简化了地面生产系统，减少了工程投资(4)在小槽煤储、装、运及煤的洗选加工等方面充分利用了现有地面生产系统，以较少的技术改造获得较高的经济效益(5)设计对各生产系统的生产能力留有较大的富裕系数，为小槽煤高产高效创造有利条件2开采范围与生产能力2.1开采范围及储量2.1.1延深水平的境界南屯煤矿小槽煤井田边境：东以大峄山断层为界，西以马家楼断层与里彦矿井为界；北以皇甫断层与鲍店、东滩两井为界；南以2002年4月新调整的南屯、北宿两矿边界6个坐标点连线与北宿矿井为界。2.1.2延深水平的尺寸和面积井田东西平均长10.5km，南北平均宽3.4km，面积约35.47km2。2.1.3延深水平的地质储量、可采储量及开采损害截至2001年底，南屯煤矿保有地质储量28452.6万t，工业储量19100.2万t，可采储量13940.2万t。其中3上和3下层煤地质储量14579.5万t,工业储量10987.8万t，可采储量7657.9万t。下面就矿井小槽煤储量作一具体分析。小槽煤地质储量10864.1万t。其中15上层煤507.2万t，16上层煤3982.7万t，17层煤4924.2万t，18上层煤1450.0万t。小槽煤工业储量8112.4万t。其中15上层煤45.8万t，16上层煤3107.8万t，17层煤3968.0万t，18上层煤990.8万t。永久煤住包括断层煤柱、井田边界煤柱、工广煤柱、中央风井工广煤柱、白马河风井工广煤柱。村庄和铁路专用线一律不留保安煤柱。八采区东断层、一号井东断层和21号孔断层各留50m煤柱；南部预备宿井田边界煤柱按兖州矿务局（92）兖煤局地字第77号文由北宿一侧留设，北部皇甫断层留设50m煤柱，西部马家楼断层留设50m煤柱。永久煤柱总计为721.4万t。小槽煤设计储量为7391.0万t。其中15上层煤43.3万t，16上层煤2792.7万t，17层煤3606.0万t，18上层煤949.0万t。小槽煤开采损失按15%计算，可采储量Zk=(Zc-P) C=(8112.4-721.4)x0.85=6282.3万tZk-矿井的可采储量；Zc-矿井的工业储量；P-矿井开采的煤柱损失C-采出率可采储量为6282.3万t。其中15上层煤36.8万t，16上层煤2373.8万t，17层煤3065.1万t，18上层煤806.6万t。可采储量中，三下压煤达4085.4万t，故经济可采储量为2196.9万t。矿井小槽煤储量分析见表2-1。储量煤层地质储量能利用储量永久煤柱设计储量开采损失可采储量暂不能利用储量A+B+C+D其中计其中三下压煤A+B+CDA+B下组煤15上507.245.845.8045.82.543.36.536.825.1461.416上3982.73107.83107.802139.7315.12792.7418.92373.81559.1874.9174924.23968.03968.002628.4362.03606.0540.93065.12069.1956.218上1450.0990.8990.80249.041.8949.0142.4806.6432.1459.2合计10864.18112.48112.405062.9721.47391.01108.76282.340852751.7表2-1南屯煤矿小槽煤储量分析表 单位：万t2.2生产能力与服务年限2.2.1矿井工作制度年工作日300天，每天3班作业，日净提升时间14h。2.2.2矿井设计生产能力与服务年限由于小槽煤煤层较薄，且中间含有炭质页岩夹矸和大量硫化铁结核，机械化开采难度较大。目前仍采用炮落机装的采煤工艺，工作面单产相对较低。近两年，随着开采技术和管理水平的提高，北宿、杨村煤矿小槽煤工作面单产已由过去15万t/a提高到3040万t/a。设计通过对矿井采掘关系、对拉工作面生产能力、技术管理水平等诸多因素综合分析，认为小槽煤设计生产能力为100万t/a比较合适。目前，矿区正在着手研究“含硬夹矸薄煤层机械化开采”这一难题，若获得成功，小槽煤工作面单产将达到5060万t/a，届时小槽煤生产能力可大幅度提高。由于目前南屯矿大槽煤储量较少，工作面接续较为紧张，开采难度愈来愈大，为此，设计认为在大、小槽煤同时生产期间矿井设计生产能力为240万t/a适合似的。在大槽煤结束后全部转入小槽煤生产时，矿井设计生产能力为100万t/a适合似的。南屯煤矿大槽煤目前装备一个放顶煤综采工作面和一个大功率高产高效综采工作面，工作面单产已达250300万t/a能力。近几年，矿井实际生产原煤已超过400万t/a。考虑到今后大槽煤开采难度愈来愈大等特点，设计按小槽煤投产前及大小槽煤同时生产期间矿井生产能力为400万t/a，全部转入小槽煤生产后，矿井生产能力为100万t/a计算，取小槽煤储量备用系数1.4，大槽煤储量备用系数1.3，经计算矿井服务年限约为59.5万t，其中大槽煤服务年限为18.5a，小槽煤服务年限为43.9a。小槽煤服务年限的计算：T=a=43.9年T-小槽煤的服务年限；Zk-小槽煤的可采储量；P-转入小槽煤生产后，矿井的生产能力；K-取小槽煤储量备用系数1.43开拓准备3.1水平延深方案的选择3.1.1 开拓延深设计原则为了选择出技术上和经济上都比较合理的下组煤开拓延深方案，本设计遵循下列设计原则：严格遵循煤炭工业设计规范、煤炭工业技术政策、煤矿安全规程等文件的有关规定；尽量减少岩石巷道，减少工程投资。充分利用现有井巷、设施及设备，减少临时辅助工程量，降低投资；积极采用新技术、新工艺和新设备。在新水平选择更为合适的采煤方法、先进的采掘技术和设备，改革矿井井田开拓和采区准备方式；加强生产管理、延深的组织管理和技术管理，施工和生产紧密结合、协调一致，尽量减少延深对生产的影响；尽可能减少新旧水平的同时生产时间；在经济合理的情况下，尽量提高煤炭采出率，延长矿井的服务年限；充分考虑矿井的生产现状、实际技术水平的特点。3.1.2 影响开拓延深的主要因素南屯煤矿上组煤划分为