目錄

第一篇郭屯煤礦初步設計概況

1礦區概況與地質特征.........................7

1.1井田概況....................................7

1.1.1、井田位置及交通.........................7

1.1.2,地形地貌...............................8

1.1.3、水系...................................8

1.1.4、氣象及地震.............................9

1.1.5、區域經濟概況及建筑材料..................9

1.1.6、水源...................................9

1.1.7、電源...................................10

1.2地質特征.....................................10

121、地質構造................................10

1.2.2地質構造.................................12

123、煤層及煤質..............................15

2礦井開拓與開采.............................18

2.1井田境界及儲量...............................18

2.1.k井田境界..............................18

2.1.2、儲量..................................19

2.2礦井設計生產能力及服務年限...................21

221、礦井工作制度...........................21

2.2.2、礦井設計生產能力.......................21

223、礦井設計服務年限.......................21

2.3井田開拓.....................................22

2.3.1井田開拓方式............................22

2.3.2井口及工業場地位置......................22

2.3.3水平標高的確定..........................23

3礦井主要生產系統..........................26

3.1、運輸系統及設備選擇..........................26

3.1』、煤炭運輸方式的選擇....................26

3.1.2、輔助運輸設備選型......................27

3.2設備選擇.....................................27

3.2.1、礦車..................................27

3.2.2運輸設備選型............................29

3.3.礦井通風排水設備.............................30

3.3.1礦井通風安全............................30

3.3.2排水設備................................31

3.4礦井特征及設備...............................32

3.4』、井筒用途及裝備.........................32

3.4.2、井筒特征...............................38

3.5井底車場及爆室................................41

3.5』.、井底車場形式選擇.......................41

3.5.2、井底車場胴室布置.......................42

353、井底車場主要巷道及胴室支護.............43

4工業廣場布置與地面建筑.....................43

4.1廣場布置.....................................43

4.2運輸系統.....................................45

4.3廣場管線布置.................................46

4.3』、工業場地管線種類......................46

4.3.2、管線綜合布置原則：...................46

4.3.3、管線敷設方式.........................47

5礦井建設主要經濟指標.......................49

5.1投資概算與資金籌措...........................49

5.2原煤生產成本.................................50

5.3經濟分析及評價...............................52

5.3］、基本參數：............................52

5.3.2、產品銷售價格的確定...................53

5.3.3、財務評價指標.........................53

第二篇郭屯礦大型碉室錨注支護技術研究

1研究課題的提出.............................54

1.1深井工程特點.................................54

1.1.1深井巷道的礦壓規律......................54

1.1.2深井工程存在的問題......................55

1.1.3深井軟巖巷道特征.......................55

1.2影響深井工程穩定的主要因素....................56

1.2.1客觀因素..............................56

1.2.2主觀因素................................58

2研究方法及研究內容.........................59

2.1深井巷道圍巖控制方法..........................59

2.1.1控制巷道圍巖穩定的途徑.................59

2.1.2深井巷道支護預案機制....................59

2.1.3支護方法................................61

2.1.4預案的選擇...........................62

2.2井下大型嗣室支護設計研究方法................63

2.2.1研究方法................................63

2.2.2主要研究的內容..........................65

3巷道破壞狀況及破壞機理分析.................66

3.1礦井工程概況及地質情況.......................66

3.1.1前言....................................66

3.1.2礦井工程概況和水文地質狀況..............67

3.2井下主要洞室施工狀況.........................68

3.2.1西區運輸大巷............................68

3.2,2井下等候室通道..........................68

3.2.3井下消防材料庫..........................69

324臨時泵房，液壓泵站.......................70

3.2.5井底車場1#交岔點.......................70

3.2.6井底車場東繞道及水倉通道................71

3.2.7主排水泵房...........................72

3.2.8風井總回風大巷..........................74

3.3巷道與洞室破壞機理...........................75

3.3.1概述....................................75

3.3.2地下水的作用............................76

3.3.3構造應力的影響..........................80

3.3.4圍巖性質和強度的因素....................80

3.3.5施工因素................................81

4深井巷道支護特點及國內外研究概況...........82

4.1巷道支護特點及原則............................82

4.1.1支護結構設計總原則......................82

4.1.2科學技術原則............................83

4.1.3深井高應力軟巖巷道支護設計技術原則....83

4.2國內外支護概況................................84

4.2.1深井高應力軟巖巷道支護的共性............84

4.2.2國外深井工程概要........................85

4.2.3國內深井工程概要........................85

4.3國內外支護現狀................................86

4.3.1國外軟巖巷道支護現狀....................86

4.3.2國內軟巖巷道支護的發展和現狀............88

4.4國內巷道主要支護形式..........................91

4.5底曦的防治...................................92

4.5.1底板錨桿。..............................93

4.5.2錨注法加固。.............................93

4.5.3底板反底拱和底板梁......................93

4.5.4底板卸載法..............................94

4.5.5底腳斜錨桿..............................94

4.5.6綜合防治法..............................94

5巷道與碉室支護技術方案.....................94

5.1各類巷道支護技術方案及加固機理................94

5.1.1錨桿類支護技術..........................94

5.1.2錨桿桁架支護機理........................96

5.1.3錨索類支護..............................97

5.1.4錨注法支護..............................98

5.1.5預應力多功能復合錨桿支護...............102

52洞室及巷道支護設計參數........................102

5.2.1錨桿參數...............................102

5.2.2錨索參數...............................105

5.2.3噴射混凝土參數.........................106

5.2.4網參數.................................106

5.3副井馬頭門支護預案技術設計...................107

5.3.1設計概況圖5-3-1巖層柱狀圖.....108

5.3.2地質簡況...............................108

5.3.3施工概況...............................109

5.3.4不穩定巖層內馬頭門支護預案.............109

5.3.5極不穩定巖層內.........................112

5.4主變電所支護設計.............................119

5.4.1概況...................................119

5.4.2支護參數................................120

5.5中央泵房支護設計.............................122

5.5.11-1斷面設計條件........................122

5.5.2支護參數設計...........................122

5.6其他胴室支護設計.............................124

5.6.1支護材料要求...........................124

5.6.2支護參數要求...........................124

5.7施工工藝.....................................126

5.7.1錨索施工...............................126

5.7.2錨注法施工.............................128

5.7.3桁架錨桿施工...........................131

5.7.4預應力多功能復合錨桿...................131

5.7.5其它施工技術...........................131

5.7.6極不穩定地層中馬頭門施工...............133

6不穩定巷道礦壓觀測........................134

6.1錨桿（索）受力測試...........................134

6.1.1抗拔力檢測.............................134

6.1.2工作載荷（軸向力）檢測.................135

6.1.3錨桿支護體受力測試.....................135

6.2巷道圍巖收斂變形觀測........................136

6.2.1圍巖深部位移測試.......................136

6.2.2巷道表面收斂變形量測...................137

6.3頂板離層測試.................................138

6.3.1測點布置...............................138

6.3.2量測頻率...............................139

7質量與安全.................................139

7.1施工質量要求.................................139

7.1.1掘進...................................140

7.1.2注漿錨桿...............................140

7.1.3錨索...................................140

7.1.4鋼筋網噴射碎支護.......................141

7.1.5模板...................................142

7.1.6碎支護.................................142

7.2主要安全措施.................................143

7.2.1頂板管理及防片幫措施...................143

7.2.2錨索施工..............................143

7.2.3噴漿管理..............................144

7.2.4放炮及火工品管理......................145

7.2.5注漿施工..............................146

第三篇專題設計

1前言.......................................148

1.1加強支護法...................................148

1.2超前錨桿支護法...............................149

1.3撞楔法.......................................151

致謝................................................153

附錄1...................................................................................154

附錄2...................................................................................157

第一篇郭屯煤礦初步設計概況

1礦區概況與地質特征

1.1井田概況

1.1.1、井田位置及交通

郭屯井田位于巨野煤田中北部，山東省郛城縣境內。井田北

鄰郛城縣城，地理坐標為東經115。50，~116。0,0",北緯35。27,00"~

35°34,30,,o井田西距荷澤市約60km,東距濟寧市約75km。

礦井地處郛城縣境內，井田中部距郛城縣城約10km,京九鐵

路從井田西部4km處通過。郛城至附近主要縣市均有公路相通，

濱州至鄭州220國道經過郛城，日照至東明高速公路通過本礦井

南部，濟南至荷澤高速公路經過本區東部。區內現有公路可達荷

澤、梁山、巨野、濟寧等縣市，鄉、鎮公路也十分發達。本區交

通運輸十分方便。見交通位置圖1—1—1。

1.1.2、地形地貌

礦井地處黃河沖積平原，地勢平坦，略呈西高東低之勢，地

面標高+41.60?+45.38m。自然地形坡度2%。。

1.1.3、水系

區內河流主要有郛鄴河、郛巨河、郛城新河等，多為人工挖

掘，縱橫交錯。井田西北距黃河約31km0井田內主要河渠有宋

金河、華營溝、呂月屯溝等。各河溝均通過其他河流與黃河蘇閣

引黃閘相通，旱時灌溉，雨季排澇。

1.1.4、氣象及地震

本區屬溫帶半濕潤季風區域大陸性氣候，年平均氣溫14.8℃,

最冷月一月份平均氣溫-L8C,最熱月七月份平均氣溫26.6℃,

日最低溫度-12.3C,日最高溫度35.7℃。年平均降雨量694.7mm,

年平均相對濕度70%o春季多南至東南風，秋冬季多北到東北風。

據《中國地震動參數區劃圖》(GB18306-2001),本區地震動

峰值加速度為0.1?0.15g,地震基本烈度為VII度。

1.1.5、區域經濟概況及建筑材料

井田位于魯西南平原，土地肥沃，村莊稠密。本區以農業為

主，主要農作物有小麥、玉米、大豆、棉花等，糧、油、肉、蛋、

蔬菜等主副食品供應充足。區內工業欠發達。

荷澤市是魯西南政治、經濟、文化中心城市，郛城縣城是郛

城縣政府所在地，是郛城縣政治、經濟、文化的中心。礦井依托

郛城縣城，交通便利，郵電通信暢通，供電可靠，勞動力資源充

足，具有建設礦井良好的自然條件、經濟條件和社會基礎。

礦井建設中的鋼材、木材、水泥等材料主要由外地供應，磚、

瓦、砂、石等材料可由當地解決。

1.1.6、水源

據調查資料和現有供水水井取樣化驗證實，第四系、上第三

系水可作為供水水源，但水質條件較差。區內河流多引自黃河水,

經取樣化驗，可作為供水水源，但黃河水為地表水，易受污染，

衛生指標嚴重超標，并受季節影響，所以不宜作為永久供水水源,

本區外圍奧灰隱伏區，面積大，巖溶裂隙發育，含水豐富，建議

進行水源勘探開發，作為礦井供水水源。

郛城縣水資源管理委員會于2001年12月n日出具了“關于

郭屯礦井用水保證情況的證明”函，認為當地淺層地下水和深層地

下水（奧灰水）可以滿足礦井生產和生活用水需要。

另外，礦井也可適時利用電廠水源作為供水水源。

但目前礦井尚未進行正式水資源勘探，本初步設計暫按奧灰

水作為礦井生活用水供水水源。

1.1.7、電源

本區現有荷澤、濟寧兩座發電廠。荷澤電廠裝機容量850MW,

濟寧電廠裝機容量300MW,兩電廠以220KV網絡與山東電網相

聯。《荷澤煤電項目》規劃的電廠裝機容量4X600MW,與郭屯礦

井相鄰而建。礦井附近電源點有U0KV郛城中心變電所、220KV

巨野三里廟變電所和220KV水滸變電所。

根據礦井可行性研究報告批復意見及荷澤電業局、荷澤供電

公司關于郭屯礦井供電方案、供電線路出線口位置的批復意見，

本礦井一回電源引自220KV水滸變電站，另一回電源由220KV

三里廟變電站5915三郛線T接。

1.2地質特征

1.2.1、地質構造

本井田位于巨野向斜西翼，為全隱蔽的華北型石炭二迭系煤

田，煤系以中、下奧陶統為基底，沉積了石炭系中統本溪組、上

統太原組、二迭系下統山西組和下石盒子組及上石盒子組，其上

被新生界第三系和第四系所覆蓋。井田內新生界厚度一般為

530?650m,平均590m。主要含煤地層為太原組和山西組，其中

山西組所含3煤層是本礦井主要可采煤層。

(1)地層

1)第四系(Q)

厚100.70-156.40m,平均133.27m。分為上、下兩段，上段

主要由黃褐色、棕黃色粘土、砂質粘土夾粉細砂及中砂薄層，松

散且透水性好，是第四系的主要含水層。下段主要為灰綠、棕黃、

淺紫紅色砂質粘土、粘土，夾粘土質砂等，底部為一層粘土層，

隔水性良好，屬河湖相沉積，不整合于上第三系之上。

2)上第三系(N)

厚227.80?542.75m,平均443.74m。按巖性和物性特征可分

為上、下兩段：

上段：厚91.80~385.20m,平均285.97m。上部以棕黃、淺

紅色厚層粘土、砂質粘土為主夾粉、細砂及粘土質砂，巖性松軟,

大部分未固結，局部微固結；下部為灰綠、棕黃色細砂、粉砂、

粘土質粉砂夾淺紫色粘土，為上第三系主要含水段。

下段：厚85.80?229.50m,平均157.77m。主要為棕色、灰

綠色厚層粘土，砂質、粉砂質粘土，局部夾粉砂、細砂薄層，大

部半固結，局部未固結。與下伏地層呈不整合接觸。

3)二迭系(P)

上統上石盒子組，最大殘厚445.50m,主要由雜色泥巖、粉

砂巖及中、細砂巖組成。與下伏地層呈整合接觸。

下統包括下石盒子組和山西組。兩者連續沉積，分界砂巖不

穩定，其界面不易劃分。

下石盒子組厚33.00?87.00m,平均53.08m,上部為紫色、

灰綠色泥巖、粉砂巖夾砂巖。下部為灰色、灰白色砂巖夾灰綠色

粉砂巖、泥巖，底部以不穩定的厚層狀砂巖與山西組分界。

山西組厚44.30~85.20m,平均66.66m,由淺灰至灰白色砂

巖、深灰至灰黑色泥巖、粉砂巖及煤層組成，為主要含煤地層，

局部有巖漿巖侵入。與太原組連續沉積。

4)石炭系(C)

上統太原組厚158.31?185.66m,平均171.09m。由灰至灰黑

色泥巖、粉砂巖、薄層灰巖及煤層組成，底部有雜色含鮑粒泥巖,

局部地段有巖漿巖侵入。與本溪組連續沉積。

中統本溪組厚5.20?16.22m,平均10.52m。主要由紫色、灰

色泥巖、砂巖及石灰巖組成。底部常為一層紫紅色鋁鐵質泥巖。

與下伏奧陶系地層呈假整合接觸。

5)奧陶系中、下統(01一2)

井田內共有9個鉆孔揭露，揭露厚度2.97?54.98m。主要為

灰至深灰色厚層狀石灰巖，夾多層白云質灰巖、白云巖及薄層泥

巖。巖溶裂隙發育，為煤系下伏地層主要充水含水層。

1.2.2地質構造

(1)區域構造

巨野煤田位于魯西南斷塊坳餡的西北部，魯西南地區的基本

構造特征明顯表現為斷塊型，無論褶曲、斷層均與大地構造位置、

區域構造單元的相互組合及變化有明顯關系，早期以北東、東西

向褶曲為主，并伴有東西向正斷層，晚期以近南北向斷層為主,

形成魯西南地區“棋盤格”式構造形態。

（2）井田構造

本區總體呈走向大致南北，傾向東的單斜構造，發育寬緩褶

曲，并伴有一定數量的斷層，構造復雜程度中等。

1）地層產狀及主要褶曲

全區呈寬緩褶曲構造，次一級褶曲發育，翼部傾角較緩，為

5?10。，由于向陽斷層、東董斷層、八里河斷層、八里莊斷層、

田橋斷層等的影響，井田北部傾角較陡，縱觀全區地層呈西、南

部緩，北、東部陡的趨勢。井田內褶曲從東向西依次為丁官屯背

斜、丁里長向斜、八里河背斜、郭屯向斜、文莊背斜、王營向斜、

車樓背斜、郭莊向斜、辛莊向斜、辛莊向斜、付莊背斜、付莊向

斜、李垓背斜、王老虎向斜、高莊背斜、吳廟向斜等。

2）斷層

區內共解釋、組合斷層35條，按走向分為近南北向、北東

向、北西向及東西向四組，其中近南北向斷層最多，北東向和北

西向斷層次之。按落差分，落差大于100m的斷層5條，落差50?

100m的斷層6條，落差30?50m的斷層5條，落差小于30m的

斷層19條。

（3）水文地質

1）區域水文地質概況

區域內煤系中的直接充水含水層有山西組3煤頂、底板砂巖

裂隙含水層，太原組三灰和十下灰巖溶裂隙含水層，部分礦井的侏

羅系砂巖亦為直接充水含水層（如南屯煤礦等）。3煤層頂、底板

砂巖含水層厚度30?60m,一般約40m,區域內最大單位涌水量

為0.504L/s.m；三灰含水層厚度比較穩定，平均約5m,兗州、濟

寧煤田三灰最大單位涌水量0.480L/s.m,上述兩含水層為開采上

組煤的直接充水含水層；十下灰含水層厚度平均約5m,濟寧煤田

最大單位涌水量0.484L/s.m,是開采16、17煤層時的主要充水含

水層。

本井田位于巨野煤田中北部，東部邊界為田橋斷層，落差大

于500m,西升東降，為阻水邊界。西部以奧灰隱伏露頭為界，

為補給邊界。南、北部為人為劃定勘探邊界。

2)主要含水層

區內含水層自上而下依次是Q+N砂礫層、二迭系上、下石

盒子組砂巖、3煤層頂、底板砂巖太原組三灰、十下灰及奧陶系灰

巖。其中3煤頂、底板砂巖和太原組三灰是對開采上組煤的直接

充水含水層；十下灰及奧灰為開采下組煤的直接充水含水層。

本井田上組煤的直接充水含水層為3煤層頂、底板砂巖和太

原組。3砂裂隙含水層，富水性弱，三灰巖溶裂隙含水層的富水

性弱至中等，上述兩含水層的補給條件較差，故本井田上組煤的

水文地質類型為裂隙、巖溶類簡單?中等類型。下組煤的直接充

水含水層為太原組十下灰和奧灰。十下灰的富水性弱至中等，但基

底奧灰含水層的富水性較強，補給較充沛，采下組煤時有底鼓水

的威脅。故下組煤的水文地質類型為裂隙巖溶類中等類型。

(4)瓦斯、煤塵及煤的自燃

1)瓦斯

本井田3上3(3下)煤層共采取瓦斯樣13件。分析結果表明，

瓦斯(CH4)成份和含量最高分別為1.02%和0.017cn?/g?燃；CO2

成分和含量最高分別為14.80%和0.222cn?/g.燃，應屬瓦斯風化帶

和氮氣帶。根據鉆孔測得的瓦斯含量資料，本井田瓦期含量較低，

但由于井田內各煤層埋藏較深，又有巖漿巖侵入，局部煤的變質

程度高，會有較高瓦斯帶存在，因此，在生產過程中應加強瓦斯

管理，以防止瓦斯聚集，發生瓦斯爆炸事故。

2）煤塵爆炸性和煤的自燃

各煤層煤塵爆炸性試驗結果表明，火焰長度在50?600mm

之間，撲滅火焰的巖粉量變化在25?27%之間，可燃基揮發分一

般都大于37%,根據揮發分和固定碳計算的煤塵爆炸指數變化在

38.64?47.09%之間，故各煤層均有煤塵爆炸危險性。

根據各煤層煤樣測試結果，各煤層原樣著火溫度變化在

332?391℃之間，還原樣與氧化樣著火點之差為4?28℃,變化

在不自燃?易自燃之間，各煤層均屬于易自燃發火煤層。

1.2.3、煤層及煤質

（1）煤層

井田內主要含煤地層為下二迭系山西組和上石炭統太原組，

平均總厚237.75m。含煤25層，其中山西組含煤3層；太原組含

煤22層。煤層平均總厚10.35m,含煤系數4.3%,可采及局部可

采煤層有5層3（3上、3下）煤、15上煤、16上煤、17煤和18中煤。

平均厚8.67m,占煤層總厚的84%,其中3（3下）煤層平均厚

4.73m,占可采煤層厚度的55%,是本礦井主要可采煤層。

（2）煤質

1）灰分

由該表可看出，各煤層原煤灰分平均值3上、3（3下）、15匕、17

煤均為低中灰，16上煤為低灰，18中煤為中灰。經-1.4比重液洗選

后3上、3（3下）、15上、18中煤層均降為低灰，16上、17煤層降為特

低灰。平面上3上煤層靠近沖刷區邊界灰分含量較高。3（3下）煤層

東南部天然焦區灰分相對較高，為中灰煤，其余均為低中灰煤。

各煤層主要煤質指標表表1—2—1

3上3(3下)15上16±1718中

1.70?2.1.26?22

M原1.17(21.37(1.54(31.02(3

364

ad煤)3)))

1.94(11)1.70(31)

(

1.51?2.1.26?2.0

%精1.17(21.63(1.52(31.39(3

265

)煤)3)))

1.80(11)1.63(31)

11.23?2

9.45?23.

n原2.6910.31(8.30(19.31(29.48(

A16

煤17.13(12)3)3)3)

d15.24(31)

1)

(

5.90?9.

%332?99

精17

)7

煤6.74(43

6.74(43)

)

V28.12?428.12?42

da原2.55.55

f煤37.1537.15

((43)(43)

%23.52?4

23.52?42

)精2.29

.29

煤37.55(4

37.55(44)

4)

0.24?1.

004?L8

原86

6

煤0.72(42

全硫0.72(42)

)

St,d

0.31?1.

(%)0.31?1.3

精36

6

煤0.63(41

0.63(41)

)

0.005?0

0005?0.

原.031

031

煤0.013(3

磷0.013(36)

6)

Pd

0.002?0

(%)0002?0.

精.020

020

煤0.009(3

0.009(36)

6)

20揮發分

3（3卜3下）煤層原煤揮發分31.53?38.88%,平均36.62%,

精煤揮發分32.93?39.65%,平均36.27%,均為高揮發分煤。15

上煤層為高揮發分煤，18中煤層為中揮發分煤。

3）硫分

3（3上、3下）煤層原煤全硫0.39?0.95%,平均0.6%,精煤

全硫0.35

0.94%,平均0.51%,屬特低?低硫煤。15上?18中煤層原煤全硫

2.4?4.42%,精煤全硫1.82?2.45%,屬高硫煤。

4）磷分

3上、3（3下）、18中煤屬低磷煤，15上、16上屬特低磷煤，17

煤屬中磷煤。各煤層經洗選后磷分均有所降低。

5）發熱量

原煤低位干基發熱量平均值，3（3上，3下）煤為28.10MJ/

kg,15上?18中煤為24.31?32.49MJ/kg。各煤層均屬特高熱值

煤。

6）微量元素

各煤層微量原素含量如氯、碑、銅、鉛、鋅等均符合工業用

煤要求。

2礦井開拓與開采

2.1井田境界及儲量

2.1.1、井田境界

根據批準的郭屯礦井可行性研究報告和礦井初步設計，本井

田境界為：東起田橋斷層及田橋支斷層，西至煤系地層底界露頭,

南起3925000緯線，北至25勘探線。井田南北長約16km,東西

2

寬約14km,井田面積222.1km2。其中3煤層賦存面積89.8km0

由于火成巖侵入，3煤在井田南、北部分別有24.0km2,9.7km2

變質為天然焦，剩余3煤面積為56.1km2o

2.1.2、儲量

（1）地質儲量

1）儲量計算范圍及工業指標

a參加儲量計算的煤層

參加儲量計算的煤層有3上、3（3下）、15上、16」：、17、和18

中共6層煤。其中，3上、3（3下）、17煤層為大部分可采煤層，15

上、16上、18中為零星可米煤層。

（2）計算范圍

南起3925000緯線，北至25勘探線，東起田橋斷層及田橋

支斷層，西至各煤層露頭，最大計算面積約138km2,計算深度至

各可采煤層底板-1200m。

（3）工業指標

煤類主要為1/3JM、QM、QF、FM、PM、BN,均屬煉焦配

煤。局部地段因受巖漿巖活動影響煤層變質為天然焦。最低可采

厚度0.7m,天然焦最低可采厚度0.8m,原煤灰分不大于40%。

（4）儲量計算結果

據山東省礦產資源委員會魯資準[2000]1號文批準，井田地

質儲量：A+B+C+D=78285.5萬to

其中：3煤（包括3上、3下）35852.5萬t3煤防水煤柱2798.8

萬t詳見表2—2—1。

地質儲量計算表表2—2—1

煤A+B+C防水

ABCA+B+CD合計

層+D煤柱

338511286.2798

煤5345.415361.124565.935852.538651.3

上9.46.8

、天

178.

3然938193815321.914702.914881

1

、焦

合38516608.2976

35345.424742.133946.950555.453532.3

計9.45.9

下

太原

24753.224753.2

組煤

全礦38516608.2976

5345.424742.133946.975308.678285.5

井9.45.9

（5）可采儲量

礦井可采儲量=（設計利用儲量一各類永久煤柱）x采區回采

采區回采率厚煤層取75%,中厚煤層取80%。

根據以上計算結果，礦井可采儲量17602萬to詳見表

2—2—20

2.2礦井設計生產能力及服務年限

2.2.1、礦井工作制度

礦井年工作日330d,井下實行“四六制”，每天四班作業，

其中三班生產，一班檢修，每日凈提升時間為16ho地面實行“三

八制”，每天三班作業，其中兩班生產，一班檢修。

2.2.2、礦井設計生產能力

根據國家發展與改革委員會對郭屯礦井可行性研究報告的審

批意見以及初步設計審查意見，確定本礦井設計生產能力為240

萬t/a。

2.2.3、礦井設計服務年限

礦井服務年限=可采儲量/(設計生產能力X儲量備用系數)

=17602/(240x1.4)

=52.4(a)

經計算，礦井設計服務年限52.4a。

可采

設計暫

設計利開采儲量

煤層A+B+CD不利用

用儲量損失

儲量

3上、煤27364.727364.74395.65367.117602

3、11286.611286.6

3下天

然9559.15321.914881

焦

合

36923.816608.51488127364.74395.65367.117602

計

太原組

24753.224753.2

煤

全礦井36923.841361.750920.827364.74395.65367.117602

可米儲量計算表表2—2—2

2.3井田開拓

2.3.1井田開拓方式

本井田為全隱蔽型井田，新生界地層厚，故采用立井開拓方

式。

2.3.2井口及工業場地位置

(1)影響本井田井口及工業場地位置的主要因素

1)井田3煤賦存面積南北長14km,東西寬4?9.7km,面積

89.8km2南北兩端受巖漿侵入變質為天然焦。煤層在井田中部分

岔為3上、3下，西南及東北部為合并區，煤層較厚。儲量中心

位于J—2孔附近。

2)3煤賦存為一單斜構造，走向南北，傾向東，傾角15。以

To

3）井田中部勘探程度高，儲量級別高，宜作為首采區。

4）井田內新生界地層厚度530?650m,分布規律東薄西厚。

5）井田內地面村莊稠密，且單垓、房集、邵集、李垓、馬集、

勞豆營等村莊較大，初期應盡量避開。

6）井田內公路四通八達、交通方便。郛城至郭屯、荷澤至濟

寧公路從井田中部穿過，郛城至黃安公路從井田西北部通過。

7）礦井鐵路接軌點在京九鐵路郛城車站，供電線路接自巨野

三里廟變電所和郭城水滸變電所。

8）根據山東荷澤煤電項目規劃，4x600MW火力發電廠建在

郭屯井田東部無煤區，位于郭屯、彭莊、郛城、趙樓四對礦井中

部。礦井井口及工業場地應盡量靠近電廠，減少煤炭運輸費用。

（2）井口及工業場地位置的選擇

根據以上影響因素，結合礦井初步設計階段提出三個井口及

工業場地位置方案，并進行技術經濟比較。

2.3.3水平標導的確定

在礦井可行性研究階段中，根據井田地質構造形態，煤層賦

存特點及井口位置等因素，著重對-800m、-820m水平標高方案進

行了分析對比，并暫推薦-820m水平標高。

在礦井初步設計階段，根據井筒檢查鉆資料，設計對水平標

高進行優化，推薦水平標高-808m。在礦井初步設計階段，根據

井筒檢查鉆資料，設計對水平標高進行優化，推薦水平標高

-808m,主要理由如下：

（1）可保證井底車場處于較好巖層中。通過調整，副井馬頭

門處于厚12m的細、粉砂巖互層中。

（2）減少井筒深度60m,降低投資100余萬元，縮短建井工

期。

（3）減少井筒提升時間，有利于增加主、副井提升能力。

（4）根據首采區三維地震勘探資料，-808m水平一采區石門

較-820m水平更易提前進入煤層，有利于縮短巖巷長度，減少投

資，加快建井速度。

（5）兩方案對上山煤和下山煤的開采差別不大。

本次優化設計，根據井筒檢查孔資料，對井底車場及主要胴

室所處層位做了進一步分析和研究。

井底車場主要巷道為石門穿層布置，在不同層位將分別穿過

細砂巖、粉砂巖、泥巖等不同巖層。水平標高的調整只能力求使

井底車場主要胴室的層位位于圍巖條件較好的巖層中。從圖2—3

—9中可以看出，水平標高為一808m時，副井井筒與井底車場連

接處位于細砂巖和細砂巖互成，巖性較穩定。因此，水平標高確

定為一808m是合適的。

（6）井底車場主要嗣室層位的確定

初步設計確定的箕斗裝載胴室位于泥巖之中，不利于箕斗裝

載胴室的支護。為使井底車場主要胴室位于穩定的巖層中，本次

優化設計將主井箕斗裝載洞室層位向上平移12m,使箕斗裝載胴

室由厚層泥巖層位調整至穩定的粉砂巖層中，井底煤倉上口機頭

胴室相應向上平移18m,使井底煤倉上口由泥巖層位調整至穩定

的粉砂巖層位。風井井筒井底標高向上平移18m。

（7）巷道布置

1）主石門布置

由-808m水平井底車場向西布置3條石門，分別為軌道石門、

膠帶輸送機石門、回風石門。位于3煤層之上，巖巷布置。約至

工業場地煤柱邊界，東董斷層、F3斷層之間見3下煤層，并于該

點與一采區上山相接。

2）北翼大巷布置

從一采區上山下口附近，向北偏西約8。布置北翼大巷，至一

采區北部邊界（李垓村附近）分別向西、東開拓三采區上山和五、

七、九采區下山，三采區上山同時可以作為后期開采井田北部天

然焦（或煤焦混合區）的準備巷道。

北翼大巷基本可以沿3下煤層-808m等高線布置，實現全煤巷

布置，但為礦井排水方便，軌道大巷以煤層底板巖石平巷為主，

回風及膠帶輸送機大巷以煤巷布置為主。

3）南翼大巷布置

從一采區上山下口附近，向南偏西約19。布置南翼大巷，至一

采區南部邊界（127孔附近）向西開拓二采區、六采區上山。由

于南翼3下煤層埋藏較深（一般在-830m?-840m之間），因此南翼

軌道大巷沿3煤頂板巖石水平布置，至二、六采區上山下口進入

3下煤層底板，膠帶輸送機及回風大巷可先下扎至煤層后沿煤層布

置。

4）大巷條數

根據通風和運輸需要，南、北翼大巷均布置軌道運輸大巷、

膠帶輸送機大巷和專用回風大巷，軌道運輸大巷兼做進風。設計

也曾考慮利用膠帶輸送機大巷兼做回風，取消專用回風大巷，但

由于本礦井地溫高，配風量大，若采用膠帶輸送機兼做回風，巷

道凈斷面需達到近20m2,施工和維護難度大。因此推薦采用專用

回風大巷。

（8）采區劃分

根據本井田具體條件，采區劃分主要考慮以下原則：

1）充分利用地質構造及永久煤柱作為采區自然邊界。

2）采區尺寸和儲量，要有利于礦井機械化的使用和發展。

3）適應礦井管理水平，有利于礦井穩產高產。

4）采區劃分要為合理布置采區巷道，創造有利條件。

5）根據3上煤層和3下煤層間距，能聯合布置的就聯合布置。

不能聯合布置或聯合布置不合理的單獨劃分采區。

根據上述原則，井田內A+B+C級儲量區共劃分6個采區，采區

走向長度單翼采區一般在2300?3300m,雙翼采區一般在4400-

4900m,扣除上山煤柱，工作面連續推進長度一般在2200?

2900m,根據國內特別是兗州礦區等現代化礦區發展高效綜采的

經驗，這樣的采區尺寸是適宜的。

3礦井主要生產系統

3.1、運輸系統及設備選擇

3.1.1、煤炭運輸方式的選擇

根據本井田構造形態和開拓部署，考慮到本礦井生產能力較

大，大巷及上下山均沿煤層底板布置，井底車場裝載系統為全抬

高方式，煤炭采用礦車運輸則存在系統復雜，多段轉載，工程量

大等缺點，因此，設計從簡化運輸系統，減少運輸環節，節省巷

道工程量，實現煤炭運輸連續化、自動化和集中化出發，推薦采

用膠帶輸送機運輸方式。

礦井初期投產時，集中膠帶輸送機下山直接與井底煤倉相連,

選用MDT型強力膠帶輸送機設備，運量大，安全可靠。

3.1.2、輔助運輸設備選型

A輔助運輸方式

根據井田煤層賦存條件和礦井開拓特點，設計分析研究了國

內外的各種輔助運輸形式：單軌吊、卡軌車、卡軌膠套輪車、齒

軌車、齒軌膠套輪車、無軌膠輪車、架線電機車等。

上述幾種運輸設備，各有優點，也存在一些不足。根據本礦

井實際條件，結合鄰近礦井輔助運輸設備使用經驗，設計重

點對無軌膠輪車運輸、齒軌車運輸及架線電機車運輸方案做詳細

論證。設計暫推薦大巷采用電機車運輸，上山及工作面順槽采用

連續運輸車運輸方式。

3.2設備選擇

3.2.1、礦車

(1)礦車類型

本礦井礦車只承擔輔助運輸，采用600mm軌距1.5噸固定車

箱式礦車，運送礦井生產能力約15%的研石和材料等。

(2)各類礦車數量

根據排列法計算L5t礦車數量見表3—2—2,材料車及平板

車數量按設計規范規定配備表3-2-le

排列法計算的1.5t礦車數量表3—2一1

序號用車地點單位數量礦車數量備注

1副井井底車場列118

2工作電機車（2臺）列236

3采區中部車場（4個）列236

每列

4運輸大巷掘進組（1個）列118

車由

5采區掘進組（7個）輛7070

18輛

6井底清理撒煤輛55

1.5t

7井筒運行