采矿学毕业设计-矿井储量服务年限计算

2.井田境界和储量2.1井田境界2.1.1井田地理边境宝山煤矿地处陕北侏罗纪煤田神府矿区三道沟井田的北部，行政区划隶属府谷县老高川乡管辖。矿井工业场地东距府谷县城约64km，交通较为便利，井田地理坐标为：东经110º34′40″～110º38′10″，北纬39º13′31″～39º16′10″。煤矿整合区拐点坐标如表2-1-1所示。表2-1-1宝山煤矿整合区拐点坐标点号X坐标Y坐标纬度经度143469293746357639°15′16″110°34′40″243473593746432439°15′30″110°35′11″343483613746593339°16′03″110°36′18″443485713746654239°16′10″110°36′44″543480603746727639°15′53″110°37′14″643481693746858339°15′17″110°38′09″743460893746858939°14′49″110°38′10″843450903746857239°14′17″110°38′09″943452003746776839°14′21″110°37′35″1043448673746687839°14′10″110°36′58″1143446613746653139°14′03″110°36′44″1243444193746632539°13′55″110°36′35″1343438263746606539°13′36″110°36′25″1443436813746584339°13′31″110°36′16″2.1.2井田划分方法该井田划分以地质条件、开发强度、照顾全局为原则，力使井田合理，井田划分主要有以下几种方法：1.按地质构造划分；2.按煤层赋存形态划分；3.按储量分布情况划分；4.按煤质、煤种分布规律划分，适用于煤质和煤种变化较大的矿区；5.按地形地物界限划分；6.按其他条件划分，例如矿区开采技术条件（瓦斯、地温）；7.人为境界的划分，需保证开采工作的方便。根据以上基本原则，该井田划分各方向均符合标准规定，保证正常开采的方便性和实用性。2.1.3井田尺寸依据陕西省国土资源厅“陕国土资矿采划〔2008〕235号文”《关于划定府谷县宝山煤矿矿区范围的批复》，宝山煤矿整合区由14个拐点圈定。井田东西长度5.1km，南北宽度4.9km，面积14.6669km2。井田内可采煤层两层，分别为2-2#煤层，3-1#煤层，厚度分别为5.20m、3.20m，煤层容重1.40t/m3，煤层倾角平均为0.5°，煤层赋存稳定。2.2矿井工业储量计算依据《煤炭资源地质勘探规范》中关于化工、动力用煤标准计算能利用储量的煤层最低可采厚度为0.8m，原煤灰分不大于40%，计算暂不能利用储量的煤层厚度为0.7—0.8m；夹石厚度不大于0.05m时，与煤分层合并计算，复杂结构煤层的夹石总厚度不超过每分层厚度的50%时，以各煤分层总厚度作为储量计算厚度；井田内主要煤层稳定，厚度变化不大，煤层产状平缓，勘探工程分布比较均匀，采用地质块段的算术平均法计算；该煤层赋存状况稳定，容重为1.40t/m3。该井田矿井工业储量的计算方法采用地质分块段法进行计算，将井田以断层为界限划分为A、B两个块段，在各个块段内利用算术平均法分别进行计算，总储量即为两块段储量之和，矿井两块段的划分如下图2-1-1所示。图2-2-1根据地质勘探报告，该井田共有两层可采煤层，分别为2-2#煤层，3-1#煤层，两层煤井田地质边界相似，煤层底板高度差150m，煤厚分别为2-2#煤层5.20m，3-1#煤层3.20m。根据煤炭工业储量的计算公式：Zz=S×M×γ/cosα（2-1）式中：Zz——矿井的地质资源储量；S——井田面积；M——煤层厚度；γ——煤的容重，本矿井取1.4t/m3α——煤层倾角，经计算取0.5°。经计算，2-2#煤层各块段地质储量如表2-2-1所示：表2-2-12-2#煤层地质储量块段面积（km2）厚度（m）倾角（°）地质储量（Mt）A9.895.200.572.00B4.795.200.534.87合计106.873-1#煤层各块段地质储量如表2-2-2所示：表2-2-23-1#煤层地质储量块段面积（km2）厚度（m）倾角（°）地质储量（Mt）A9.893.200.544.31B4.793.200.521.46合计65.77则矿井地质资源储量(106.8765.77)172.64zZMtMt。根据钻孔布置，在矿井地质资源储量中，60%是探明的，30%是控制的，10%是推断的。根据煤层厚度和煤质，在探明的和控制的资源量中，70%的是经济的基础储量，30%的是边际经济的基础储量，则矿井工业资源储量按下列各式计算。111172.6460%70%72.51bZMt（2-2）122172.6430%70%36.25bZMt211172.6460%30%31.08MZMt222172.6430%30%15.54MZMt由于地质条件简单，k取0.9。333172.6410%0.915.54kZMt11112221122233372.5136.2531.0815.5415.54170.92gbbMMkZZZZZZMt则矿井工业资源储量为170.92Mt。2.3矿井设计可采储量计算2.3.1安全煤柱的留设1.对工业场地、井筒留设保护煤柱，较大的村庄留设保护煤柱，零星分布的村庄不留设保护煤柱；2.各类保护煤柱按垂直断面法或垂线法确定。用岩层移动角确定工业场地、村庄煤柱。3.维护带宽度：风井场地20m，村庄10m，其他15m；4.根据经验井田边界保护煤柱留30m，断层保护煤柱的留设按落差大于50m时，断层两侧各留40m，落差小于50m时，两侧各留30m。本矿井井田的断层落差小于50m，因此两侧各留30m的保护煤柱。5.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2-3-1。表2-3-1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1.0120-1801.245-901.59-301.82.3.2矿井保护煤柱损失量1）矿井边界煤柱的损失量以下式计算：ZLbM（2-3）式中：Z——边界保护煤柱损失量；L——矿井井田边界长度；b——保护煤柱宽度；M——煤层厚度；γ——煤容重，该井田取1.4t/m3经测量计算，代入数据得2-2#煤层损失量16007505.21.45.83ZMt3-1#煤层损失量16007503.21.43.59ZMt则边界煤柱损失量(5.833.59)9.42MtMt2）断层煤柱损失量以下式计算：2ZLbM（2-4）式中：Z——断层保护煤柱损失量；L——断层长度；b——保护煤柱宽度；M——煤层厚度；γ——煤容重，该井田取1.4t/m3经测量计算，代入数据得2-2#煤层损失量23260305.21.41.42ZMt3-1#煤层损失量23260303.21.40.88ZMt则断层煤柱的损失量为两层煤柱损失量之和，即22311.420.882.30ZZZMt3）工业广场保护煤柱的计算根据《煤矿设计规范中若干条文件修改决定的说明》中第十五条，再结合本矿井预计井型大小为1.5Mt/a，由表2-3-1工业场地占地面积指标中规定，以及结合工业场地的布置符合地形、地物、工程地质条件及工艺要求，做到有利生产，方便生活，该矿井取地面工业广场面积为18公顷，并初步设计工业广场长度为450m，宽度为400m。该矿井松散层移动角及基岩移动角以及煤层走向移动角如下2-3-2所示。表2-3-2岩层移动角广场中心深度煤层倾角煤层厚度Φδγβm°m°°°°-1000.55.2045656565用垂直剖面作图法作出工业广场的保护煤柱量，剖面图如下图2-3-1所示。图2-3-1工业场地压煤量剖面图如图所示，abcd为2-2#煤层工业广场平面压煤量，ABCD为3-1#煤层工业广场平面压煤量，在CAD图上测量可知工业广场保护煤柱的平面尺寸。由工业广场保护煤柱量计算公式：+1220m+1260m+1300m+1180m+1140m+1100m+1060m+1020mabcdDCBAZSMCOS（2-5）式中：Z——工业广场煤柱量；S——工业广场平面面积；M——煤层厚度；R——煤容重；α——煤层倾角。代入数据，得2-2#煤层和3-1#煤层工业广场压煤量分别如表2-3-3所示：表2-3-3工业广场压煤量煤层工业广场面积（m2）压煤量（Mt）2-2#3230732.353-1#4917462.20合计4.55则工业广场压煤量：Z=4.55Mt经过上述计算，得保护煤柱的永久损失量如表2-3-4所示：表2-3-4矿井保护煤柱损失量煤柱类型保护煤柱量（Mt）井田边界保护煤柱9.42断层保护煤柱2.30工业广场保护煤柱4.55井筒保护煤柱0合计16.27则保护煤柱损失量共计16.27Mt。2.3.3矿井设计可采储量矿井设计可采储量是矿井设计的可以采出的储量，可按下式计算：()kgZZPC（2-6）式中：Zk——矿井设计可采储量；P——保护工业场地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物、大断层等留设的永久保护煤柱损失量；C——矿井采区采出率，厚煤层不小于0.75，中厚煤层不小于0.8，薄煤层不小于0.85，本矿井取0.8。则矿井设计可采储量为：(170.9216.27)80%123.72kZMt经上述计算，矿井各储量汇总如下表2-3-5所示。表2-3-5矿井储量资源汇总煤层地质资源储量（Mt）工业资源储量（Mt）保护煤柱损失量（Mt）设计可采储量（Mt）2-2#106.87170.9216.27123.723-1#172.64合计279.513矿井工作制度、设计生产能力及服务年限3.1矿井工作制度由《煤炭工业矿井设计规范》第223条规定，矿井的设计生产能力按330d计算，矿井设计年工作日330d。矿井工作制度设计采用“三八”工作制，即二班半采煤，半班准备，每班净工作时间为8h。按照《煤炭工业矿井设计规范》规定：矿井每昼夜净提升时间20h，因此本矿设计的每昼夜净提升时间为20h。3.2矿井设计生产能力及服务年限3.2.1确定依据《煤炭工业矿井设计规范》第221条规定：矿井设计生产能力应根据资源条件、开采条件、技术装备、经济效益及国家对煤炭的需求等因素，经多方案比较或系统优化后确定。矿区生产规模可依据下述原则进行确定：1）资源情况：煤田地质条件简单，储量丰富，应加大矿区规模，建设大型矿井。煤田地质条件复杂，储量有限，则不能将矿区规模定得太大；2）开发条件：包括矿区所处地理位置（是否靠近老矿区及大城市），交通（铁路、公路、水运），用户，供电，供水，建筑材料及劳动力来源等。条件好者，应加大开发强度和矿区规模，否则应缩小规模；3）国家需求：对国家煤炭需求量（包括煤中煤质、产量等）的预测是确定矿区规模的一个重要依据；4）投资效果：投资少、工期短、生产成本低、效率高、投资回收期短的应加大矿区规模，反之则缩小规模。3.2.2矿井设计生产能力由地质资料资料：本井田地质结构简单、煤层赋存稳定、开采条件好，可建成中大型矿井，结合本井田工业储量和设计开采储量大小选定矿井设计生产能力1.5Mt/a。3.2.3矿井服务年限矿井服务年限须与井型相适应。矿井设计生产能力指矿井设计的年生产能力，是煤矿生产建设的重要指标，是选择井田开拓方式的重要依据之一。矿井可采储ZK、设计生产能力A、矿井服务年限力T三者之间的关系如下：/kTZAK（3-1）式中：T——矿井服务年限，a；Zk——矿井设计可采储量；A——设计生产能力；K——矿井储量备用系数，取1.4。确定井型需考虑备用系数的原因是因为矿井各生产环节都有一定的储备能力，矿井投产后，产量迅速提高；局部地