采礦工程本科畢業(yè)設(shè)計(jì)薛湖礦井

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1、第145頁 1 礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征 1.1礦區(qū)概述 1.1.1交通位置 薛湖礦井位于河南省永城市北部，屬永城市管轄。地理坐標(biāo)為東徑11617′30″～11628′30″，北緯3405′30″～3410′00″。 井田中心南距永城市23㎞，西至商丘市75km，東至江蘇徐州市80km，至安徽淮北市40km，分別與京九、隴海、津浦三條鐵路干線有公路相連，北至隴海鐵路碭山站38km，永城礦區(qū)自用鐵路與京九、隴海鐵路相連。連、霍高速公路從本區(qū)北緣通過，碭山～永城公路從井田東部通過，井田內(nèi)鄉(xiāng)間公路縱橫成網(wǎng)，交通便利，如圖1.1。 隴海鐵路位于礦區(qū)北部，青（龍山）阜（陽）鐵路從礦區(qū)南部通

2、過，西部有京九鐵路，由青阜線青町車站接軌的礦區(qū)鐵路專用線已建成投入運(yùn)營(yíng)，并在陳四樓礦為薛湖礦井留有接軌位置。 1.1.2地形、地貌 本區(qū)位于淮河沖積平原北部，地勢(shì)平坦開闊，總體為西北高，南東低。最高海拔標(biāo)高+40.2m，最低+32.3m，一般+36～+38m。 1.1.3河流及水體 本區(qū)屬淮河水系，地表水體不發(fā)育，主要河流為王引河，流經(jīng)勘探區(qū)東北部邊界附近，最大流量為46.6m3/s，最高水位標(biāo)高為+39.70m。其余均為季節(jié)性河流，雨季水位上漲，流量增大，旱季水量減少，甚至干涸無水。 1.1.4氣象地震 本區(qū)屬半干旱半濕潤(rùn)季風(fēng)型氣候，年平均降水量877.4mm，年最大降水量151

3、8.6mm，年最小降水量為556.2mm，降水多集中于7、8、9三個(gè)月。多年平均蒸發(fā)量為1811.12mm，蒸發(fā)量大于降水量。每年七、八月最熱，一、二月最冷，最高氣溫為+ 41.5℃，最低氣溫為-23.4℃，年平均氣溫+14.4℃。夏季多東南風(fēng)，冬季多北、西北風(fēng)，多年平均風(fēng)速3.4m/s，最大風(fēng)速20m/s。冰凍期為每年11月初至翌年3月底，最大凍土深度為0.21m。 永城市屬郯城～廬江地震帶影響范圍，地震烈度小于6。據(jù)有關(guān)記載，公元925年以來，永城市東部安徽省境內(nèi)肖縣、宿縣一帶曾發(fā)生38次強(qiáng)烈地震。1668年山東郯城曾發(fā)生8.3級(jí)地震，永城市受到地震影響。 根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》

4、（GB18306-2001），本區(qū)位于地震烈度Ⅵ度區(qū)。 圖1.1 薛湖礦井交通位置圖 1.1.5礦區(qū)經(jīng)濟(jì)概況 永夏礦區(qū)地處黃淮平原北部。礦區(qū)工業(yè)以煤炭、電力、冶金、建筑材料為主，農(nóng)業(yè)以種植小麥、玉米、大豆等為主，經(jīng)濟(jì)作物主要有花生、棉花、芝麻等。 礦井建設(shè)所需鋼材、木材從外地采購，經(jīng)鐵路和公路直接運(yùn)至工業(yè)場(chǎng)地，磚、瓦、沙、石及水泥均可就地供應(yīng)。 本區(qū)地處黃淮沖積平原的北部，土地肥沃，人口稠密，在礦區(qū)范圍內(nèi)分布有薛湖鄉(xiāng)、聶四樓、候寺村、洪寨村、洪路口、洪后樓等40多個(gè)大大小小的村莊，征地和拆遷工作對(duì)礦井生產(chǎn)會(huì)有一定的影響。 神火集團(tuán)公司已建成的礦區(qū)中心居住區(qū)及機(jī)修、器材供應(yīng)等輔

5、助設(shè)施，可為礦井建設(shè)和生產(chǎn)提供生活服務(wù)及生產(chǎn)服務(wù)。 1.1.6水源及電源 區(qū)內(nèi)第三、四系松散孔隙承壓水含水層，砂層厚度大，分布穩(wěn)定，富水性較好，水質(zhì)符合飲用標(biāo)準(zhǔn)，可作為礦井供水水源。另外，井下排水經(jīng)處理后也可作為礦井供水水源。永城市水利局對(duì)礦井生產(chǎn)、生活用水、取水已給予批復(fù)。 本礦井供電電源雙回路均來自距離礦井約41km已建成屬神火集團(tuán)管理的神火中心220kV變電站。 1.2井田地質(zhì)特征 1.2.1井田地質(zhì)構(gòu)造 本區(qū)位于區(qū)域構(gòu)造永城復(fù)背斜北部仰起端、次一級(jí)構(gòu)造聶奶廟背斜的北翼，總體構(gòu)造形態(tài)呈一走向北西西的單斜構(gòu)造，由于受東西向構(gòu)造和北北東向構(gòu)造的控制和影響，而使其構(gòu)造形態(tài)局部復(fù)雜化

6、。本區(qū)地層產(chǎn)狀在西部為近南北向～北西西向，向西傾斜；中部走向北西至87勘探線轉(zhuǎn)為近東西向，向北傾斜，傾角在淺部為25左右，深部一般為5～10，沿走向及傾向均有小型起伏；62勘探線以東，受北北東向?yàn)春鄬訋в绊懀貙幼呦蚧旧蠟楸?0東，并發(fā)育北北東向的背、向斜構(gòu)造，其北端走向轉(zhuǎn)為東西，向北傾斜。 本區(qū)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，主要發(fā)育北東向和近東西向兩組斷層，均為高角度正斷層，中部發(fā)育北東向和近東西向斷層；西部以近東西向?yàn)橹鳌? 本區(qū)發(fā)育的主要褶曲有5個(gè)，即北西向的聶奶廟背斜、薛湖向斜，近南北向的侯寺向斜和北北東向的張營(yíng)背斜、徐營(yíng)背斜。 本區(qū)局部發(fā)育巖漿巖，主要分布在井田東部66勘探線以東及西部87

7、勘探線以西，巖漿巖侵入范圍各煤層中不同，二2煤巖漿巖侵入范圍較大，可采煤層被吞蝕或部分吞蝕，殘留部分也往往大部變質(zhì)成不可采的天然焦。 1.2.2地層 永夏煤田屬華北地層區(qū)魯西分區(qū)徐州小區(qū)，新生界松散沉積物覆蓋全區(qū)，為一掩蓋型煤田。依據(jù)鉆孔揭露，本井田發(fā)育地層自下而上分別為：中奧陶統(tǒng)馬家溝組(O2m)、中、上石炭統(tǒng)本溪組(Cb)、太原組(C3t)、下二迭統(tǒng)山西組(P1sh)與下石盒子組(P1x)、上二迭統(tǒng)上石盒子組(P2S)、石千峰組(P2sh)及新近系(N)、第四系(Q)。見圖1.2 1.奧陶系中統(tǒng)馬家溝組（O2m） 主要為淺灰、灰色隱晶質(zhì)～細(xì)晶質(zhì)中厚～厚層狀石灰?guī)r，上部含黃鐵礦，巖溶

8、裂隙較發(fā)育，本區(qū)僅有少數(shù)鉆孔揭露，揭露最大厚度38.86m。 2.石炭系（C） （1）石炭系中統(tǒng)本溪組（C2b） 本組上部由灰～深灰色砂質(zhì)泥巖及泥巖組成，偶夾二層薄層泥灰?guī)r；下部為灰～灰白色鋁土質(zhì)泥巖或鋁土巖，含菱鐵質(zhì)鮞粒，具滑感；底部有紫花色鋁土泥巖，含較多的鐵質(zhì)鮞粒和結(jié)核。本組地層厚16～23m，平均厚19m，與下伏馬家溝組呈平行不整合接觸。 （2）石炭系上統(tǒng)太原組（C3t） 由薄～中厚層狀石灰?guī)r、泥巖、砂質(zhì)泥巖、砂巖組成，含薄煤3～4層，據(jù)區(qū)內(nèi)鉆孔揭露,未見到可采煤厚點(diǎn)。全組共含石灰?guī)r9～11層，單層一般厚3～5m，厚者可達(dá)14m。本組地層厚135～142m，平均139m。與下

9、伏本溪組呈整合接觸。 3.二疊系（P） （1）二疊系下統(tǒng)山西組（P1sh） 該組為本區(qū)主要含煤地層，即二煤段。自二1 1煤底板砂巖至下石盒子組底鮞狀鋁土質(zhì)泥巖（K4）底，由泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、砂巖組成。含煤3～4層，分布于中下部，其中二2煤是本區(qū)主要可采煤層。本組地層厚68～109m，平均92m，與下伏太原組呈整合接觸。 （2）二疊系下統(tǒng)下石盒子組(P1x) 自K4鮞狀鋁土質(zhì)泥巖底至K7中粒砂巖底，為本區(qū)主要含煤地層之一。由泥巖、鋁土泥巖、砂巖、粉砂巖與煤層組成。本組地層平均厚404m，與下伏山西組呈整合接觸。據(jù)煤、巖層組合特征可分為三、四、五三個(gè)煤段。 （3）二疊系上統(tǒng)上石盒

10、子組（P2s） 自K7中粒砂巖底至“平頂山砂巖”底，主要由灰綠色、灰色、紫花色泥巖、砂質(zhì)泥巖、砂巖、煤線組成，地層厚約350m，與下伏下石盒子組呈整合接觸。據(jù)煤、巖層組合特征分為六、七兩個(gè)煤段。 （4）二疊系上統(tǒng)石千峰組（P2sh） 本區(qū)石千峰組地層揭露極少，地層厚度不詳。區(qū)內(nèi)僅發(fā)育石千峰組第一段地層，以灰～灰白色，厚層狀，中粗粒石英砂巖為主，夾有灰綠色細(xì)砂巖及粉砂巖。該段地層厚107～121m，平均114m，與下伏上石盒子組地層呈整合接觸。 4.新生界（KZ） （1）新近系（N） ①新近系下部（N1）：屬河湖相沉積，厚度180～250m，與下伏各地層呈角度不整合接觸，可分為上下二

11、段。下段（N1 1）：以土黃、棕黃、灰綠色粘土、亞粘土為主。底部普遍發(fā)育一層灰白色，俗稱“鈣質(zhì)層”的亞粘土，含1～4層粉砂、細(xì)砂，厚度變化幅度為0～30m，呈透鏡體狀。該段地層厚35～127m，平均90m，埋藏深度280～300m。上段（N2 1）：由淺黃、棕黃色中～細(xì)砂、 圖1.2 地質(zhì)綜合柱狀圖 亞砂土和灰黃、灰綠色亞粘土、粘土組成，含鈣質(zhì)和鋁土質(zhì)。砂層松散,單層厚度大,粒度粗,泥質(zhì)含量少,砂層5～10層，厚度60～100m。該段地層厚110～160m，平均135m。埋藏深度165～300m。

12、②新近系上部（N2）：屬河湖相沉積，厚度45～73m，平均厚60m。主要由土黃、灰黃、棕黃、亞粘土、粘土夾砂層透鏡體組成，富含大小不一的礫石與姜結(jié)石。本段地層以高可塑性粘土為主，砂層一般2～4層，厚度6～25m，埋藏深度100～165m。 （2）第四系（Q） ①更新統(tǒng)（Q1—3）：屬?zèng)_洪積相沉積，厚度46～78m，平均厚65m，與下伏新近系地層呈整合接觸。以土黃、黃褐、淺黃色亞粘土為主，夾亞砂土及粉砂、細(xì)砂透鏡體。含砂層3～7層，厚度12～35m，亞粘土中姜結(jié)石富集。埋藏深度35～100m。 ②全新統(tǒng)（Q4）：屬?zèng)_積相沉積，厚度一般為20～30m，平均厚25m。由灰黃、土黃色亞砂土夾灰黃

13、、褐黃色亞粘土、粘土組成,含小礫石及姜結(jié)石,薄層粉、細(xì)砂層呈透鏡體狀,亞粘土中夾1～2層灰褐色含腐植質(zhì)的“黑土”，含大量田螺、蝸?；?。 1.2.3水文地質(zhì) 薛湖井田位于永城復(fù)背斜西翼北段，處在區(qū)域徑流區(qū)帶。F112正斷層落差 90m，切割聶奶廟背斜軸部，使區(qū)外東部背斜軸部相對(duì)富水區(qū)的奧陶系地層與區(qū)內(nèi)煤系地層對(duì)接，應(yīng)為勘探區(qū)的供水邊界；西部為太原組灰?guī)r深埋區(qū)，灰?guī)r頂面埋深在1000m以下，巖溶發(fā)育程度隨深度減弱，地下水徑流遲緩，但考慮到灰?guī)r頂面1000m深度距離首采區(qū)較遠(yuǎn)，可視為無限邊界；北部亦為太原組灰?guī)r深埋區(qū)，灰?guī)r頂面埋深在1000m以下，相對(duì)較封閉，可作為相對(duì)隔水邊界。南部為聶奶廟背

14、斜軸部的灰?guī)r隱伏露頭區(qū)，但新生界隔水層的覆蓋，客觀上削弱了上部灰?guī)r含水層的富水程度，因此為無限邊界。 井田內(nèi)無常年流水河流，王引河在勘探區(qū)東北邊界穿過，1956年實(shí)測(cè)最大流量46.6m3/s，最高水位標(biāo)高39.70m，平時(shí)水量較小。位于勘探區(qū)中、西部的白河、韓溝兩條暫時(shí)性水流，自北向南注入沱河，旱季經(jīng)常干枯無水。地表水體距離煤層垂直距離一般大于400～500m，并且有巨厚新生界阻隔，因此地表水對(duì)煤層開采無影響。 區(qū)內(nèi)含水層自上而下劃分為：新生界含水層（組）；基巖風(fēng)化帶含水層；二疊系下石盒子組、山西組砂巖含水層；石炭系太原組上段灰?guī)r含水層；石炭系太原組下段灰?guī)r含水層；奧陶系灰?guī)r含水層。共計(jì)六

15、個(gè)含水層，描述如下： （1）新生界含水層（組） 新生界松散巖類含水層西部厚，東部薄，厚度110.67m～445.10m，平均值358.08m。主要砂層含水層埋藏深度分別為第四系全新統(tǒng)0～35m和新近系含水層150～300m。 全新統(tǒng)含水層屬潛水，孔隙水儲(chǔ)存較為穩(wěn)定，補(bǔ)給迅速。含水層埋藏深度一般25～35m，地下水位較淺，一般3～4m，單位涌水量q＝1.58～2.55 l/sm，滲透系數(shù)k＝6.36～11.88m/d，富水性強(qiáng)。動(dòng)態(tài)受季節(jié)影響變化明顯，水位年變化幅度2.22～2.67m，水質(zhì)良好，直接受大氣降水的補(bǔ)給，地下水循環(huán)交替條件好，動(dòng)態(tài)變化幅度大。 新近系含水層屬深層承壓水。由中

16、細(xì)砂層、粉砂、亞砂土組成，含深層孔隙承壓水，砂層厚度大，一般60～100m，賦存穩(wěn)定，地下水徑流方向自西北流向東南，水位標(biāo)高34.57～35.57m，單位涌水量0.129～1.31 l/sm，滲透系數(shù)1.70～2.07m/d，該含水層因第四系更新統(tǒng)和新近系上部隔水層的阻隔，正常情況下，淺層水和大氣降水難于垂直下滲補(bǔ)給，據(jù)鄰區(qū)資料，地下水動(dòng)態(tài)變化不大，年變幅度較小，不易受污染，礦化度1.129～1.390g/l，總硬度98.32～118.02，氯化物含量203g/l，水化學(xué)類型為HCO3ClSO4―Na型，PH值8.0～8.2。 （2）基巖風(fēng)化帶含水層 區(qū)內(nèi)117個(gè)鉆孔簡(jiǎn)易水文地質(zhì)觀測(cè)統(tǒng)計(jì)，

17、漏水孔18個(gè)，占總數(shù)的15.4%。8016孔山西組二2煤層頂板風(fēng)化帶抽水，單位涌水量0.000388 l/sm，滲透系數(shù)0.00182m/d，富水性較弱，水位標(biāo)高29.90m。 （3）下石盒子組、山西組二2煤頂、底板砂巖裂隙承壓含水組 由中粒、細(xì)粒砂巖組成，厚度9～15m，砂巖致密，裂隙不發(fā)育，單位涌水量為0.00000758～0.00195 l/sm，滲透系數(shù)k＝0.0000743～0.0121m/d，屬弱富水含水層。 二2煤底板有一層中細(xì)粒砂巖，厚度一般8m左右，沒有進(jìn)行抽水試驗(yàn)，區(qū)域上該層也具有一定富水條件，其富水程度較弱。 （4）太原組上段灰?guī)r巖溶裂隙承壓含水組 由5～6層灰

18、巖組成，厚度17.55～25.85m，平均22.13m，太原組頂部L12（K3）灰?guī)r呈薄層狀，平均厚度1.30m，全區(qū)揭露該層鉆孔97個(gè)，其中漏水孔1個(gè)。L8灰?guī)r厚度較大，賦存穩(wěn)定，一般厚度10m?；?guī)r致密完整，巖溶裂隙不發(fā)育，單位涌水量0.00000466～0.000865 l/sm，滲透系數(shù)k＝0.0000441～0.00580m/d，水位標(biāo)高詳查期間33.10～36.38m、勘探期間-1.15～-10.87m。抽水后水位恢復(fù)時(shí)間很長(zhǎng)，難于達(dá)到抽前靜止水位，顯示該層富水性弱，滲透性能差，徑流遲緩，地下水以靜儲(chǔ)量為主?？紤]到巖溶裂隙發(fā)育的不均一性，靠近淺部和斷層附近，含水層的富水性會(huì)有所增強(qiáng)

19、。 （5）太原組下段灰?guī)r巖溶裂隙承壓含水組 由五層灰?guī)r組成，厚度14.98m，其中L2灰?guī)r沉積厚度大，賦存穩(wěn)定，灰?guī)r埋深一般在-500m以下，裂隙被充填，巖溶裂隙不發(fā)育，滲透性能差，8705孔抽水時(shí)q＝0.000984L/sm，K＝0.000960m/d，屬弱富水含水層。 （6）奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙水含水層 揭露最大厚度38.86 m，富水程度不詳，區(qū)域資料顯示，該層單位涌水量為0.00843～3.152 l/sm，但本區(qū)奧陶系埋藏較深,巖溶裂隙發(fā)育程度相對(duì)較低。 1.2.4地質(zhì)勘探程度 本區(qū)勘查工作始于1957年，先后有安徽325隊(duì)、省建委地勘公司三隊(duì)、中南煤田地質(zhì)局物探普查隊(duì)、煤

20、炭部煤田地球物理勘探隊(duì)、河南省地質(zhì)十一隊(duì)、煤炭工業(yè)部一二九隊(duì)等單位在本區(qū)進(jìn)行過勘探工作。煤炭部一二九隊(duì)于1978年至1981年在薛湖勘探區(qū)進(jìn)行了詳查地質(zhì)勘探，并于1981年11月提交了《河南省永夏煤田薛湖勘探區(qū)詳查地質(zhì)報(bào)告》，1982年4月煤炭部第一勘探公司以［82］煤勘地字第122號(hào)文審查批準(zhǔn)了該報(bào)告。累計(jì)施工鉆孔124個(gè)，工程量87772.51m，其中水文鉆探6孔，工程量3524.46m；完成測(cè)井121孔，82168實(shí)測(cè)米；采取各種樣品480個(gè)，鉆孔穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)10次，完成二維模擬地震測(cè)線30條，139.71km，物理點(diǎn)4957個(gè)。 井田勘探報(bào)告由河南省煤炭地質(zhì)勘查研究院2004年2月

21、提交，2004年4月國(guó)土資源部以國(guó)土資儲(chǔ)備字【2004】061號(hào)文審查備案?？碧讲捎玫卣穑ㄈ珔^(qū)二維、首采區(qū)三維）、瞬變電磁、鉆探與數(shù)字測(cè)井及采樣化驗(yàn)相結(jié)合的綜合勘查方法，地質(zhì)勘查類型為中等構(gòu)造復(fù)雜程度、較穩(wěn)定煤層穩(wěn)定程度。完成地質(zhì)鉆孔12個(gè)，工程量9559.2m，其中水文孔2個(gè)，工程量1747.39m，抽水3層次；測(cè)井12孔，9358.95m；二維地震測(cè)線28條，長(zhǎng)121210m，物理點(diǎn)3091個(gè)；三維地震4.35km2，物理點(diǎn)3967個(gè)；瞬變電磁測(cè)線38條，物理點(diǎn)1008個(gè)；1:10000水文地質(zhì)測(cè)繪82km2。 全區(qū)范圍內(nèi)共施工鉆孔136個(gè)，工程量97331.71m，平均每平方公里2.4

22、7個(gè)鉆孔。通過勘查，查明了井田地層層序和各時(shí)代地層巖性及物性特征；查明了井田構(gòu)造形態(tài)，產(chǎn)狀變化，二2煤層底板等高線已嚴(yán)密控制；井田內(nèi)各可采煤層的層位、厚度、結(jié)構(gòu)及其變化規(guī)律、穩(wěn)定性和可采范圍已經(jīng)查明，煤層對(duì)比依據(jù)充分、結(jié)果可靠；主要可采煤層二2煤層的物理性質(zhì)、煤巖特征、化學(xué)性質(zhì)及其變化規(guī)律等已經(jīng)查明，并確定了煤類及分布范圍和巖漿巖侵入范圍；查明了可采煤層頂、底板充水含水層與隔水層的性質(zhì)及分布規(guī)律和井田地下水的補(bǔ)給、徑流、排泄條件，對(duì)礦井充水因素進(jìn)行了分析；對(duì)可采煤層瓦斯含量、賦存特征、分帶情況及影響地質(zhì)因素等已詳細(xì)了解；對(duì)煤層煤塵爆炸危險(xiǎn)性及自燃發(fā)火傾向作了評(píng)述；查明了井田地溫狀況及地溫梯度；

23、資源儲(chǔ)量估算結(jié)果基本可靠。本井田勘查程度已達(dá)到勘探階段的要求，可以作為礦井設(shè)計(jì)和生產(chǎn)建設(shè)的依據(jù)。 1.3煤層特征 1.3.1煤層 本區(qū)煤層賦存于石炭～二疊系含煤巖系，含煤巖系分四組七個(gè)煤段，含煤地層總厚度993.0m，共含煤13層，煤層總厚度7.27m，含煤系數(shù)0.73%。下二迭統(tǒng)山西組和下石盒子組含主要可采煤層二2煤。煤層特征見表1.1。 1.3.2煤層頂、底板 二2煤直接頂板以砂質(zhì)泥巖粉砂巖為主，細(xì)粒、中粒砂巖頂板次之，厚度一般5～10m。老頂為細(xì)粒、中粒砂巖，厚度2.35～19.7m。直接底板主要為砂質(zhì)泥巖、粉砂巖，厚度0.76～32.73m，一般1.18～12.71m，巖石致

24、密，分布連續(xù)穩(wěn)定。 頂、底板抗壓強(qiáng)度細(xì)粒砂巖以上的一般46.8～130.2 MPa，砂質(zhì)泥巖、粉砂巖15.87～57.3 MPa、泥巖12.4～46.27 MPa；頂?shù)装蹇估瓘?qiáng)度細(xì)粒砂巖以上的一般1.1～5.77 MPa、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖0.50～4.8 MPa、泥巖0.57～2.1 MPa?？梢娚百|(zhì)泥巖、粉砂巖、細(xì)粒砂巖的強(qiáng)度指標(biāo)較高，泥巖強(qiáng)度偏低。 井田內(nèi)大部分區(qū)段二2煤頂板巖石力學(xué)強(qiáng)度較高，完整性較好，屬易于管理的頂、底板。在斷層發(fā)育處，巖石原生結(jié)構(gòu)遭到破壞，裂隙較發(fā)育，強(qiáng)度降低容易造成冒頂及片幫，需在采掘生產(chǎn)中加以注意。 1.3.3煤質(zhì) 1.煤的物理性質(zhì) 本區(qū)二2煤層為黑～灰

25、黑色，少量鋼灰色，似金屬光澤，均一狀～條帶狀結(jié)構(gòu)，性脆，具貝殼狀及參差狀斷口，層狀構(gòu)造，裂隙較發(fā)育，大都有松散易碎的碎裂煤及粉粒煤。二2煤層不同煤類WY、PM、TR的視密度分別為1.45t/m3、144 t/m3、1.66 t/m3； 亮型煤，該煤的頂部普遍發(fā)育一層0.5～0.7m左右的光亮型、質(zhì)地堅(jiān)硬的塊狀煤，中部和下部多為粉粒煤。 顯微煤巖特征：鏡下鑒定，本區(qū)各煤層的有機(jī)組分均以鏡質(zhì)組為主，半鏡質(zhì)組、惰質(zhì)組次之。 表1.1 煤層特征表 煤組 煤層 煤層厚度 （m） 煤層結(jié)構(gòu) 頂?shù)装逄卣? 穩(wěn)定 性 傾角 （度） 備注 最小

26、-最大 平均 夾矸 層數(shù) 夾 矸 厚度(m) 頂板 底板 二煤組 二2 0-4.77 2.23 1 0.02-0.52 砂質(zhì)泥巖或砂巖 砂質(zhì)泥巖和粉砂巖 較穩(wěn)定 5-15 全區(qū)基本可采 3.煤的化學(xué)性質(zhì) （1）水分（Mad） 可采煤層原煤平均分析基水分為：二2煤貧煤0.51～1.77%,平均1.01%；無煙煤0.56～4.02%，平均1.54%。天然焦0.43～3.23%，平均1.39%。 （2）灰分（Ad） 可采煤層原煤平均干燥基灰分為：二2煤貧煤9.79～29.21%，平均16.91%；無煙煤9.28～17.42%，平均14.39%，屬低中灰煤

27、。天然焦15.72～36.67%，平均24.61%。 原煤經(jīng)1.4或1.5比重液洗選后，各煤層浮煤灰分可下降10%左右，二2煤下降7～9%。二2煤一般50～60%。 （3）全硫（St.d） 可采煤層全硫平均含量一般均小于1.0%，多在0.4～0.6%之間。二2煤貧煤0.28～1.14%，平均0.36%；無煙煤0.28～0.67%，平均0.49%，屬特低硫煤。天然焦0.32～2.28%，平均1.02%。 （4）揮發(fā)分（Vdaf） 原煤揮發(fā)分其變化與煤中礦物質(zhì)含量變化密切相關(guān)。二2煤無煙煤浮煤揮發(fā)分平均8.51%，貧煤11.63%。天然焦浮煤揮發(fā)分平均8.5%。 4.煤中的有害元素

28、（1）磷：各煤層的磷含量在0.01%以下，屬特低磷煤層。 （2）砷：砷的含量很低，一般為2～4 mg/kg，為一級(jí)含砷煤。 （3）氯：氯的含量很低，0.008%以下。 （4）氟：二2煤一般為30～40 mg/kg。 （5）鉻：二2煤一般為13～20 mg/kg。 （6）汞：汞的含量0.2～0.4 mg/kg。 （7）硒：硒的含量一般為1～2 mg/kg，極個(gè)別點(diǎn)在3～5 mg/kg。 （8）鉛：二2煤一般為10～15 mg/kg。 5.煤的工藝性能 （1）元素分析 各煤層原煤干燥無灰基碳的含量89.43～93.52%，含量較穩(wěn)定，氮的含量為1.0～1.4%，氧、硫之和含量2

29、～3%。 （2）發(fā)熱量（Qnet.v.d） 二2貧煤原煤發(fā)熱量27.54～29.68MJ/Kg，平均28.47 MJ/Kg；無煙煤原煤發(fā)熱量28.76～29.43MJ/Kg，平均29.10MJ/Kg。天然焦原煤發(fā)熱量一般為18.14～26.34MJ/Kg，平均22.70MJ/Kg。 （3）簡(jiǎn)易可選性 二2煤煤層分別進(jìn)行不同級(jí)別的簡(jiǎn)易篩分及浮沉試驗(yàn)，篩分結(jié)果二2煤具有一定的塊煤率。 原浮沉試驗(yàn)，采用中煤含量法，用1.5比重級(jí)，進(jìn)行簡(jiǎn)易篩分及浮沉試驗(yàn)，二2煤可選性評(píng)價(jià)結(jié)果，屬中等可選～極難選煤 （4）其它工藝性能 熱穩(wěn)定性：二2煤貧煤、無煙煤其熱穩(wěn)定性屬于中等～較高熱穩(wěn)定性煤，達(dá)到固

30、定床煤氣發(fā)生爐用煤和化工用煤指標(biāo)?；页煞?、灰熔融性：各煤層煤灰中以SiO2和Al2O3為主，兩者含量占70～80%，其次是CaO，一般含量4～7%；Fe2O3含量5～7%；MgO的含量在2.0%左右，；SO3的變化范圍在2.0～4.0%；KaO和Na2O的含量在0.5～1.0%左右。煤和天然焦的灰熔融性（ST）均大于1350℃，屬難熔灰分。 可磨性：用哈特葛羅夫法測(cè)定，可磨性系數(shù)測(cè)定結(jié)果，二2煤屬易磨煤。 結(jié)渣性：二2煤結(jié)渣性試驗(yàn)，結(jié)渣性屬中等~弱結(jié)渣煤。 6.煤類 采用中國(guó)煤炭分類國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《GB5751—86》對(duì)二2煤進(jìn)行分類，二2煤主要以貧煤為主，有少量無煙煤和天然焦。 煤類分布

31、：二2煤以薛湖～紅寨~紅前樓一線，北為貧煤，南為無煙煤，而位于東、西的大洪莊、后陸灣、徐營(yíng)、張路口為天然焦。。 7.煤的工業(yè)利用途徑 本區(qū)二2煤以半亮型煤為主，碎塊狀居多，為低中灰、特低硫、特低磷、中～高發(fā)熱量、熱穩(wěn)定性良好、難熔灰分的貧煤 貧煤可作氣化、動(dòng)力和民用煤；無煙煤除可作動(dòng)力和民用外，塊煤可作化工原料，經(jīng)過一定加工，粉狀煤可供高爐噴吹燃料，而少量的貧瘦煤經(jīng)洗選后其精煤可作配焦用煤。 8.煤層風(fēng)化帶深度 根據(jù)煤的物理化學(xué)性質(zhì)的改變，區(qū)內(nèi)煤層的風(fēng)化帶深度為自基巖往下垂深約20m左右。 1.3.4瓦斯 據(jù)本區(qū)二2煤層瓦斯成分分析，煤層底板-600m以淺地帶，沼氣成分最高占70

32、%，一般小于20%，個(gè)別點(diǎn)氮?dú)膺_(dá)60%，二氧化碳20%，甲烷含量在5ml/g以下，屬瓦斯風(fēng)化帶；-600m以深地帶沼氣成分占80～95%之間，甲烷含量在5 ml/g以上。 瓦斯風(fēng)化帶內(nèi)瓦斯含量一般在1.76～4.46ml/g之間；進(jìn)入沼氣帶，沼氣含量則有所增加，煤層底板-600～-800m瓦斯含量6.15～17.59 ml/g；800m以深最高達(dá)19 ml/g（71―4孔，孔深813.2m）。瓦斯逸散初速度（△P）、煤的堅(jiān)固性系數(shù)（f），鉆孔儲(chǔ)層壓力測(cè)試（P）等的測(cè)定結(jié)果見表1.2。 1.3.5煤塵 區(qū)內(nèi)各煤層多數(shù)為粉粒狀煤，開采時(shí)易產(chǎn)生大量的煤塵，鉆孔煤樣煤塵爆炸性試驗(yàn)，二2煤煤塵爆炸

33、指數(shù)均大于10%，可采煤層煤塵有爆炸性。 煤塵爆炸性試驗(yàn)結(jié)果見表1.3。 1.3.5煤的自燃 本區(qū)煤樣測(cè)試結(jié)果，還原樣著火點(diǎn)與氧化樣著火點(diǎn)（△T0）均小于25℃，各煤層均應(yīng)屬不易自燃煤層。 著火點(diǎn)試驗(yàn)結(jié)果見表1.4。 表1.2 各可采煤層P、△p、f測(cè)定結(jié)果表 煤層 孔號(hào) 深度（m） 瓦斯含量（ml/gr） △p f P 等溫吸附 孔隙率（%） a值 b值 二2 71-4 813.20 19.71 10.39 0.24 0.92 35.22 0.0656 3.92 71-2 772.70 6.68

34、 71-3 805.30 7.37 73-3 785.89 13.73 5.90 0.27 1.01 35.12 0.080 3.95 73-4 801.50 17.59 75-2 701.60 11.55 9.31 0.23 35.88 0.0682 73-1 695.70 9.46 10.03 0.23 1.16 30.39 0.090 3.38 70-1 810.50 11.86 8.35 0.24 39.77 0.0591 3.

35、38 84-1 964.67 11.93 6.14 0.22 71-1 700.30 6.15 3.7 0.41 1.09 35.40 0.054 75-1 562.40 6.66 4.6 0.32 0.77 7017 754.80 0.03 7106 556.05 4.46 7217 672.21 7220 774.75 8.42 7228 861.87 7.81 770

36、8 599.37 8.29 7709 683.88 9.20 7805 480.99 1.76 8210 844.20 8.98 8212 933.80 11.28 8705 468.54 8708 655.07 9.01 8711 931.29 12.10 1.3.6地溫 參考我國(guó)東部地區(qū)一些資料，估算恒溫帶的深度為25m，恒溫帶溫度16.5℃。地溫梯

37、度為2.2～2.79℃/hm，低于3℃/hm，故本區(qū)屬地溫正常區(qū)。 井田內(nèi)二2 煤底板埋深340～1037m，底板溫度25℃～43℃，存在Ⅰ、Ⅱ級(jí)高溫區(qū)。正常地溫區(qū)基本上在94勘探線以東二2煤層底板-550m水平以淺，占井田面積的15.57%；Ⅰ級(jí)高溫區(qū)主要分布在94線以東二2煤層底板-550～-850m水平之間，占井田面積41.22%?；旧舷绕陂_采地段和首采區(qū)均在Ⅰ級(jí)高溫區(qū)內(nèi)。73―4、7288兩孔之間存在地溫偏低現(xiàn)象；Ⅱ級(jí)高溫區(qū)主要分布在二2煤層底板-850m水平以深的范圍，占井田面積43.20% 表1.3 煤塵爆炸性試驗(yàn)結(jié)果表 孔號(hào) 層 位

38、 煤 類 爆 炸 指 數(shù) 結(jié) 論 火焰長(zhǎng)度（mm） 加巖粉量（％） 73-4 二2 PM 5 20 有 73-1 二2 PM 5 30 有 71-3 二2 PM 12 40 有 70-1 二2 WY 3 20 有 表1.4 著火點(diǎn)試驗(yàn)成果表 煤層 鉆孔 煤類 著火點(diǎn)試驗(yàn) 結(jié) 論 原煤樣（℃） 還原樣（℃） 氧化樣（℃） △T0（℃） 二2 73—4 PM 364 372 352 20 不自燃 73—1 PM 408 412 401 11 不自燃

39、 71—3 PM 396 399 386 13 不自燃 7215 PM 386 392 382 10 不自燃 7422 PM 395 397 394 3 不自燃 7718 PM 396 399 394 5 不自燃 8711 PM 389 392 385 7 不自燃 70—1 WY 404 410 395 5 不自燃 2 井田境界和儲(chǔ)量 2.1井田境界 井田范圍東起66勘探線，西部和北部基本以二2煤底板-1050m水平的鉛直面為邊界，南部分別以煤層露頭線和萬廟斷層 (F

40、122)為界 2.2可采煤層 本區(qū)煤層賦存于石炭～二疊系含煤巖系，含煤巖系分四組七個(gè)煤段，含煤地層總厚度993.0m，共含煤13層，煤層總厚度7.27m，含煤系數(shù)0.73%。下二迭統(tǒng)山西組和下石盒子組含可采煤層二2煤層及局部可采煤層三3煤層和三2　2煤層。 其中主采煤層為二2煤，三3煤和三2　2煤由于較薄作為儲(chǔ)備資源開采。礦井設(shè)計(jì)只針對(duì)二2煤層。 開采上限：三煤以上無可采煤層。 下部邊界: 二2煤以下無可采煤層。 2.3井田尺寸 井田的平均走向長(zhǎng)度為11.49km。 井田的傾斜方向的最大長(zhǎng)度7.07km，最小長(zhǎng)度4.62km，平均5.85km。 煤層的傾角最大15，最小為5，

41、平均為10。井田的平均水平寬度5.76km。 井田的水平面積按下式計(jì)算： S=HL （2.1） 式中 S——井田的水平面積，㎡; H——井田的平均水平寬度，m； L——井田的平均走向長(zhǎng)度，m； 則井田的水平面積為S=11.495.76=66.18（k㎡） 井田賦存狀況示意圖如圖2.1所示。 圖2.1 井田賦存狀況示意圖 2.4礦井儲(chǔ)量 2.4.1儲(chǔ)量計(jì)算基礎(chǔ) （1） 根據(jù)薛湖煤礦井田地質(zhì)勘探報(bào)告提供的煤層儲(chǔ)量計(jì)算圖計(jì)算。 （2

42、） 儲(chǔ)量計(jì)算厚度：夾矸厚度不大于0.05m，與煤分層合并計(jì)算，復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤層的夾矸厚度不超過每分層厚度的50%時(shí)，以各煤分層厚度作為儲(chǔ)量計(jì)算厚度。 （3）井田內(nèi)主要煤層穩(wěn)定，厚度變化不大，煤層產(chǎn)狀平緩，勘探工程分布比較均勻，采用地質(zhì)塊段的算術(shù)平均法。 （4）煤層體積質(zhì)量：二2煤層體積質(zhì)量為1.51t/m3。 2.4.2 安全煤柱留設(shè)原則 （1）工業(yè)場(chǎng)地、井筒留設(shè)保護(hù)煤柱，對(duì)較大的村莊留設(shè)保護(hù)煤柱，對(duì)零星分布的村莊不留設(shè)保護(hù)煤柱。 （2）各類保護(hù)煤柱按垂直斷面法或垂線法確定，用巖層移動(dòng)角確定工業(yè)場(chǎng)地，村莊煤柱。 （3）斷層煤柱寬度40m，井田境界煤柱寬度50m。 （4）維護(hù)帶寬度：

43、風(fēng)井場(chǎng)地20m，村莊10m，其它15m。 （5）工業(yè)場(chǎng)地占地面積，根據(jù)《煤礦設(shè)計(jì)規(guī)范中若干條文件修改決定的說明書》中第十五條，工業(yè)場(chǎng)地占地面積指標(biāo)見表2.1。 表2.1 工業(yè)場(chǎng)地占地面積指標(biāo) 井型(Mt/a) 占地面積指標(biāo)（ha/0.1Mt） 2.4及以上 1.0 1.2～1.8 1.2 0.45～0.9 1.5 0.09～0.3 1.8 2.4.3礦井地質(zhì)儲(chǔ)量 礦井主采煤層為二2煤層，采用地質(zhì)塊段法。 根據(jù)地質(zhì)勘探情況，將礦體劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四個(gè)塊段，在各塊段范圍內(nèi)，用算術(shù)平均法球的每個(gè)塊段的儲(chǔ)量，煤層地質(zhì)總儲(chǔ)量即為各塊

44、段儲(chǔ)量之和，塊段劃分如圖2.2所示。 圖2.2 地質(zhì)塊段劃分 由圖計(jì)算各塊段面積分別為： Ⅰ塊段：SⅠ= 13722851㎡，平均角度9。 Ⅱ塊段：SⅡ= 6170913㎡，平均角度12。 Ⅲ塊段：SⅢ= 16266557㎡，平均角度10 Ⅳ塊段：SⅣ= 23025808㎡，平均角度7。 煤的平均容重為：R平均=1.51t/ m3。 煤的平均厚度為：H煤厚=2.23m。 按下式計(jì)算： Z= SR平均H煤厚/cos（θ） （2.2） 式中 Z——各塊段儲(chǔ)量，Mt； S——各塊段面積，㎡

45、； R平均——煤的平均容重，t/ m3 H煤厚——煤的平均厚度，m； θ——各塊段煤層平均傾角，。 通過計(jì)算各塊地質(zhì)資源儲(chǔ)量分別為： Ⅰ塊段：ZⅠ=46.78Mt； Ⅱ塊段：ZⅡ=21.24Mt； Ⅲ塊段：ZⅢ=55.62Mt； Ⅳ塊段：ZⅣ=78.12Mt； 則二2煤層總的地質(zhì)儲(chǔ)量為： Z= ZⅠ+ZⅡ+ZⅢ+ZⅣ=46.78+21.24+55.62+78.12=201.76Mt。 2.4.4礦井工業(yè)資源儲(chǔ)量 礦井工業(yè)資源儲(chǔ)量按下式2.3計(jì)算: Zg=Z111b+Z122b+Z2M11+

46、Z2M22+Z333k （2.3） 式中 Zg——礦井工業(yè)資源儲(chǔ)量，Mt； Z111b——探明的資源量重經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲(chǔ)量，Mt； Z122b——控制的資源量中經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲(chǔ)量，Mt； Z2M11——探明的資源量中邊際經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲(chǔ)量，Mt； Z2M22——控制的資源量中邊際經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲(chǔ)量，Mt； Z333——推斷的資源量，Mt； k——可信度系數(shù)，取0.7～0.9，地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，煤層賦存穩(wěn)定取0.9；地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、煤層賦存不穩(wěn)定取0.7.根據(jù)本礦實(shí)際條件，地質(zhì)構(gòu)造中等，煤層賦存較穩(wěn)定，故取

47、0.8。 根據(jù)勘探地質(zhì)報(bào)告，本礦井地質(zhì)資源分類如下表2.2所示： 表2.2 地質(zhì)資源分類表 地質(zhì)資源儲(chǔ)量 探明的資源儲(chǔ)量 控制的資源儲(chǔ)量 推斷的資源量 經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲(chǔ)量 邊際經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲(chǔ)量 經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲(chǔ)量 邊際經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲(chǔ)量 推斷的儲(chǔ)量 111b 2M11 121b 2M22 333 60% 30% 10% 則礦井工業(yè)資源儲(chǔ)量為： Zg=Z60%+Z30%+Z10%0.8=0.98201.76=197.72Mt。 2.4.5礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量 礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量按下式2.4計(jì)算：

48、 Zs=（Zg-P1） （2.4） 式中 Zs——礦井設(shè)計(jì)資源儲(chǔ)量，Mt； P1——斷層煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建筑物、地面構(gòu)筑物煤柱等永久煤柱損失量之和，Mt； 按照《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，由本礦井實(shí)際情況取井田境界煤柱為50m，斷層保護(hù)煤柱為40m，則保護(hù)煤柱量如下表2.3所示： 表2.3 保護(hù)煤柱壓煤量 名稱 面積（㎡） 比重（t/ m3） 煤厚（m） 壓煤量（Mt） 井田境界煤柱 1444528 1

49、.51 2.23 5.04 斷層F122煤柱 315760 1.10 斷層F115煤柱 450174 1.57 則礦井設(shè)計(jì)資源量為： Zs=（Zg-P1）=197.72-5.04-1.10-1.57=190.01Mt。 2.4.6礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量 礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量按下式2.5計(jì)算： Zk=(Zs-P2)C (2.5) 式中 Zk——礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量，Mt； P2——工業(yè)場(chǎng)地和主要煤柱損失之和，Mt； C——采區(qū)采出率，厚煤層不小

50、于75%，中厚煤層不小于80%，薄煤層不小于85%。本礦二2煤厚2.23m，屬于中厚煤層，故取0.8。 （1）工業(yè)場(chǎng)地煤柱 井筒及工業(yè)廣場(chǎng)煤柱按巖層移動(dòng)角留取。根據(jù)《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》有關(guān)規(guī)定和永城地區(qū)其他礦井的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，各參數(shù)選取如下： 表土層移動(dòng)角：φ＝40 上山移動(dòng)角： γ＝70 下山移動(dòng)角： β＝70-0.7α 走向移動(dòng)角： δ＝76 保護(hù)煤柱根據(jù)上述參數(shù)，采用垂線法計(jì)算。所做的工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱如圖2.3所示： 經(jīng)塊段法得： S=2508857㎡ 并且已知： R平均=1.51 t/ m3 H

51、煤厚=2.23m θ=12 由公式2.1可得保護(hù)煤柱壓煤量為： Z=25088571.512.23/cos(12)=8.64Mt （2）主要井巷煤柱 主要井巷煤柱是指大巷保護(hù)煤柱，大巷中心距離為60m，大巷兩側(cè)的保護(hù)煤柱寬度各位60m，井田走向長(zhǎng)度為11.49km。布置兩條大巷，則大巷保護(hù)煤柱壓煤量為360114902.231.51/cos(12)=7.38Mt 由上得P2=8.64+7.38=16.02Mt。 則由公式2.5計(jì)算可得礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量為： Zk=(Zs-P2)C=（190.01-16.02）0.8=139.20Mt

52、 礦井儲(chǔ)量匯總見表2.4： 表2.4 礦井儲(chǔ)量匯總表 煤層 地質(zhì)資源儲(chǔ)量 礦井工業(yè)儲(chǔ)量 永久煤柱損失量 礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量 設(shè)計(jì)開采損失 礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量 二2 201.76Mt 197.72Mt 7.71Mt 190.01Mt 16.02Mt 139.20Mt 合計(jì) 201.76Mt 197.72Mt 7.71Mt 190.01Mt 16.02Mt 139.20Mt 圖2.3 工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱 3 礦井工作制度、設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限

53、3.1礦井工作制度 根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》相關(guān)規(guī)定，確定礦井設(shè)計(jì)年工作日為330d，工作制度采用“四六制”，每天四班作業(yè)，三班生產(chǎn)，一班準(zhǔn)備，每班工作6h。 礦井每晝夜凈提升時(shí)間為16h。 3.2礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 3.2.1確定依據(jù) 《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》第2.2.1條規(guī)定：礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力應(yīng)根據(jù)資源條件、外部建設(shè)條件、回采對(duì)煤炭資源配置及市場(chǎng)需求、開采條件、技術(shù)裝備、煤層及采煤工作面生產(chǎn)能力、經(jīng)濟(jì)效益等因素，經(jīng)多方案比較后確定。 礦區(qū)規(guī)?？梢罁?jù)以下條件確定： （1）資源情況：煤田地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，儲(chǔ)量豐富，應(yīng)加大礦區(qū)規(guī)模。建設(shè)大型礦井。煤田地質(zhì)條件復(fù)雜，儲(chǔ)量有限，

54、則不能將礦區(qū)規(guī)模定的太大。 （2）開發(fā)條件：包括礦區(qū)所處地理位置（是否靠近老礦區(qū)及大城市）、交通（鐵路、公路、水運(yùn)）、用戶、供電、供水、建筑材料及勞動(dòng)力來源等。條件好者，應(yīng)加大開發(fā)強(qiáng)度和礦區(qū)規(guī)模；否則應(yīng)縮小規(guī)模。 （3）國(guó)家需求：對(duì)國(guó)家煤炭需求量（包括每種、煤質(zhì)、產(chǎn)量等）的預(yù)測(cè)是確定礦區(qū)規(guī)模的一個(gè)重要依據(jù)。 （4）投資效果：投資少、工期短、生產(chǎn)成本低、效率高、投資回收期短的應(yīng)加大礦區(qū)規(guī)模，反之縮小規(guī)模。 3.2.2礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力確定主要從以下幾方面進(jìn)行分析論述。 1從設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力和服務(wù)年限關(guān)系比較1.50Mt/a、1.80Mt/a和2.40Mt/a三個(gè)生產(chǎn)能力方

55、案，其服務(wù)年限分別為71.38a、59.48a和44.61a。生產(chǎn)能力1.80Mt/a比較適中。 2主要開采煤層為二2煤層為礦井開采對(duì)象，煤層厚度平均2.23m，一般傾角5～15，頂?shù)装鍡l件好，易于管理，是較理想的高產(chǎn)煤層。 3從市場(chǎng)需求分析，礦井地處缺煤的華東地區(qū)，煤炭需求緊張，宜加大礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力。 4從經(jīng)濟(jì)效益分析，由于井田內(nèi)表土層厚、井筒深，建設(shè)費(fèi)用高，所以應(yīng)盡可能提高礦井生產(chǎn)能力，減少噸煤投資，提高經(jīng)濟(jì)效益。生產(chǎn)能力1.80Mt/a，井巷工程和投資與生產(chǎn)能力1.5Mt/a相差不大，噸煤投資低。而生產(chǎn)能力2.4Mt/a需要二個(gè)綜采工作面同時(shí)生產(chǎn)保產(chǎn)，二個(gè)工作面宜分布在二個(gè)帶區(qū)內(nèi)

56、，需增加一個(gè)帶區(qū)，增加工程量大，投資高。 綜合比較，生產(chǎn)能力1.50Mt/a，礦井服務(wù)年限偏長(zhǎng)，礦井投資與生產(chǎn)能力1.80Mt/a相差不大，工作面沒有達(dá)到最大能力，限制了工作面單產(chǎn)，相應(yīng)噸煤投資高，經(jīng)濟(jì)效益差；生產(chǎn)能力2.40Mt/a，礦井服務(wù)年限偏短，按礦區(qū)目前生產(chǎn)水平，礦井保產(chǎn)需要二個(gè)工作面，需投產(chǎn)東、西翼二個(gè)帶區(qū)，井巷工程量大，投資高；生產(chǎn)能力1.80Mt/a，服務(wù)年限適中，礦井保產(chǎn)、達(dá)產(chǎn)容易，有較長(zhǎng)的穩(wěn)產(chǎn)年限，收支比大，可獲得較好經(jīng)濟(jì)效益，因此礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力推薦1.80Mt/a。 1.50Mt/a、1.80Mt/a和2.40Mt/a三個(gè)生產(chǎn)能力方案比較見表3.1。 3.2.3礦

57、井服務(wù)年限 礦井服務(wù)年限必須與井型相適應(yīng)。 礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量Zk，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力A和礦井服務(wù)年限T三者之間的關(guān)系為： T=Zk/AK (3.1) 式中 T——礦井服務(wù)年限，a； Zk——礦井可采儲(chǔ)量，Mt； A——設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，Mt； K——儲(chǔ)量備用系數(shù)，取1.3。 則礦井服務(wù)年限為： T =139.20/（1.81.3）=59.48a 符合現(xiàn)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》要求。 3.2.4井型校核 按煤礦的實(shí)際煤層開采能力、輔助生產(chǎn)能力

58、、儲(chǔ)量條件及安全條件因素對(duì)井型進(jìn)行校核： （1）煤層開采能力。井田內(nèi)二2煤層平均2.23m，為中厚煤層，賦存穩(wěn)定，厚度變化不大。根據(jù)井田形狀分為兩翼開采，前期首采區(qū)在一翼，布置一個(gè)綜采工作面，保證達(dá)產(chǎn)。 （2）輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能力校核。 （3）通風(fēng)安全條件的校核。礦井煤塵有爆炸危險(xiǎn)性，瓦斯涌出量大，屬煤塵爆炸性高瓦斯礦井，須采取除塵和預(yù)抽瓦斯措施。 （4）礦井的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力與整個(gè)礦井的工業(yè)儲(chǔ)量相適應(yīng)，保證足夠的服務(wù)年限，滿足《煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，見表3.2。 表3.1 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力方案比較表 比較項(xiàng)目 1.50Mt/a 1.80Mt/a 2

59、.40Mt/a 服務(wù)年限 全礦井 71.38a 59.48a 44.61a 同時(shí)生產(chǎn)工作面?zhèn)€數(shù) 開采二2煤 一綜 一綜 二綜 同時(shí)生產(chǎn)帶區(qū) 開采二2煤 1 1 2 井巷工程量 井筒 1470m/6435萬元 1470m/6435萬元 1470m/6435萬元 井底車場(chǎng) 2477m/1570萬元 2477m/1570萬元 2477m/1570萬元 主要運(yùn)輸大巷 3500m/7733萬元 3500m/7733萬元 3500m/7733萬元 采區(qū) 6000m/7583萬元 6000m/7583萬元 9000m/11375萬元 合計(jì)

60、23321萬元 23321萬元 27128萬元 井巷噸煤投資（元/噸） 155 129 113 表3.2 我國(guó)各類井型的新建礦井和第一水平設(shè)計(jì)服務(wù)年限 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力/Mt/a 6.0及以上 礦井設(shè)計(jì)服務(wù)年限/a 第一開采水平服務(wù)年限/a 煤層傾角﹤25 煤層傾角 25～45 煤層傾角 ﹥45 6.0及以上 70 35 3.0～5.0 60 30 1.2～2.4 50 25 20 15 0.45～0.90 40 20 15 15

61、 4 井田開拓 4.1井田開拓的基本問題 井田開拓是指在井田范圍內(nèi)，為了采煤，從地面向地下開拓一系列巷道進(jìn)入媒體，建立礦井提升、運(yùn)輸、通風(fēng)、排水和動(dòng)力供應(yīng)等生產(chǎn)系統(tǒng)。這些用于開拓的井下巷道的形式、數(shù)量、位置及其相互聯(lián)系和配合稱為開拓方式。合理的開拓方式，需要對(duì)技術(shù)可行的幾種開拓方式進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，才能確定。 井田開拓主要研究如何布置開拓巷道等問題，具體有下列幾個(gè)問題需認(rèn)真研究。 1、確定井筒的形式、數(shù)目和配置，合理選擇井筒及工業(yè)場(chǎng)地的位置； 2、合理確定開采水平的數(shù)目和位置； 3、布置大巷及井底車場(chǎng)； 4、確定礦井開采程序，做好開采水平的接替； 5、進(jìn)

62、行礦井開拓延深、深部開拓及技術(shù)改造； 6、合理確定礦井通風(fēng)、運(yùn)輸及供電系統(tǒng)。 確定開拓問題，需根據(jù)國(guó)家政策，綜合考慮地質(zhì)、開采技術(shù)等諸多條件，經(jīng)全面比較后才能確定合理的方案。在解決開拓問題時(shí)，應(yīng)遵循下列原則： 1貫徹執(zhí)行國(guó)家有關(guān)煤炭工業(yè)的技術(shù)政策，為早出煤、出好煤高產(chǎn)高效創(chuàng)造條件。在保證生產(chǎn)可靠和安全的條件下減少開拓工程量；尤其是初期建設(shè)工程量，節(jié)約基建投資，加快礦井建設(shè)。 2合理集中開拓部署，簡(jiǎn)化生產(chǎn)系統(tǒng)，避免生產(chǎn)分散，做到合理集中生產(chǎn)。 3合理開發(fā)國(guó)家資源，減少煤炭損失。 4必須貫徹執(zhí)行煤礦安全生產(chǎn)的有關(guān)規(guī)定。要建立完善的通風(fēng)、運(yùn)輸、供電系統(tǒng)，創(chuàng)造良好的生產(chǎn)條件，減少巷道維護(hù)量

63、，使主要巷道經(jīng)常保持良好狀態(tài)。 5要適應(yīng)當(dāng)前國(guó)家的技術(shù)水平和設(shè)備供應(yīng)情況，并為采用新技術(shù)、新工藝、發(fā)展采煤機(jī)械化、綜掘機(jī)械化、自動(dòng)化創(chuàng)造條件。 6根據(jù)用戶需要，應(yīng)照顧到不同煤質(zhì)、煤種的煤層分別開采，以及其它有益礦物的綜合開采。 4.1.1確定井筒形式、數(shù)目、位置及坐標(biāo) 1、井筒形式的確定 井筒形式有三種：平硐、斜井、立井。一般情況下，平硐最簡(jiǎn)單，斜井次之，立井最復(fù)雜。 平硐開拓受地形跡埋藏條件限制，只有在地形條件合適，煤層賦存較高的山嶺、丘陵或溝谷地區(qū)，且便于布置工業(yè)場(chǎng)地和引進(jìn)鐵路，上山部分儲(chǔ)量大致能滿足同類井型水平服務(wù)年限要求。 斜井開拓與立井開拓相比：井筒施工工藝、施工設(shè)備與

64、工序比較簡(jiǎn)單，掘進(jìn)速度快，井筒施工單價(jià)低，初期投資少；地面工業(yè)建筑、井筒裝備、井底車場(chǎng)及硐室都比立井簡(jiǎn)單，井筒延伸施工方便，對(duì)生產(chǎn)干擾少，不易受底板含水層的威脅；主提升膠帶化有相當(dāng)大的提升能力，可滿足特大型礦井主提升的需要；斜井井筒可作為安全出口，井下一旦發(fā)生透水事故等，人員可迅速從井筒撤離。缺點(diǎn)是：斜井井筒長(zhǎng)輔助提升能力少，提升深度有限；通風(fēng)路線長(zhǎng)、阻力大、管線長(zhǎng)度大；斜井井筒通過富含水層、流沙層施工技術(shù)復(fù)雜。 立井開拓不受煤層傾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然條件的限制，在采深相同的的條件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，對(duì)輔助提升特別有利，井筒斷面大，可滿足高瓦斯礦井、煤與瓦斯突

65、出礦井需風(fēng)量的要求，且阻力小，對(duì)深井開拓極為有利；當(dāng)表土層為富含水層或流沙層時(shí)，立井井筒比斜井容易施工；對(duì)地質(zhì)構(gòu)造和煤層產(chǎn)狀均特別復(fù)雜的井田，能兼顧深部和淺部不同產(chǎn)狀的煤層。主要缺點(diǎn)是立井井筒施工技術(shù)復(fù)雜，需用設(shè)備多，要求有較高的技術(shù)水平，井筒裝備復(fù)雜，掘進(jìn)速度慢，基本建設(shè)投資大。 本礦井煤層傾角小，平均10，為緩傾斜煤層；表土層較厚，無流沙層；水文地質(zhì)情況比較簡(jiǎn)單，礦井涌水量較大；井筒需要特殊施工，因此只能采用立井開拓，經(jīng)后面比較確定井筒形式為立井兩水平（位于井田中央）。 2、井筒位置的確定 井筒位置的確定原則： 有利于第一水平的開采，并兼顧其他水平，有利于井底車場(chǎng)和主要運(yùn)輸大巷的布

66、置，石門工程量少； 有利于首采區(qū)布置在井筒附近的富煤階段，首采區(qū)少遷村或不遷村； 井田兩翼儲(chǔ)量基本平衡； 井筒不宜穿過厚表土層、厚含水層、斷層破碎帶、煤與瓦斯突出煤層或軟弱巖層； 工業(yè)廣場(chǎng)應(yīng)充分利用地形，有良好的工程地質(zhì)條件，且避開高山、低洼和采空區(qū)，不受崖崩滑坡和洪水威脅； 工業(yè)廣場(chǎng)宜少占耕地，少壓煤； 距水源、電源較近，礦井鐵路專用線短，道路布置合理。 由于井田西部邊界距侯月鐵路很近，故為便于地面運(yùn)輸及工業(yè)廣場(chǎng)布置，主井井筒位置布置方案也可以選擇在井田西部邊界附近。經(jīng)后面方案比較確定主、副井筒位置在井田中央。 4.1.2工業(yè)場(chǎng)地的位置 工業(yè)場(chǎng)地的位置選擇在主、副井井口附近，即井田中央。 工業(yè)場(chǎng)地的形狀和面積：根據(jù)表2.1工業(yè)場(chǎng)地占地面積指標(biāo)，確定地面工業(yè)場(chǎng)地的占地面積為21.6ha，形狀為矩形，長(zhǎng)邊垂直于井田走向， 長(zhǎng)為540m,寬為400m。 4.1.3開采水平的確定及采盤區(qū)劃分 井田主采煤層為二2號(hào)煤層，其它煤層均不可采。設(shè)計(jì)中針對(duì)二2號(hào)煤