成莊煤礦2.4 Mta新井設(shè)計(jì)

成莊煤礦2.4 Mta新井設(shè)計(jì),成莊煤礦2.4,Mta新井設(shè)計(jì),煤礦,mta,設(shè)計(jì) 《采礦學(xué)》課程設(shè)計(jì) 姓 名： 張?zhí)斐? 學(xué) 號(hào)： 05102055 學(xué) 院： 礦業(yè)工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 采礦工程 設(shè)計(jì)題目： 成莊煤礦2.4 Mt/a新井設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師： 曹安業(yè)/荊升國(guó) 職 稱(chēng)： 副教授/講師 2013年6月 徐州 目錄 1 礦區(qū)概況及井田地質(zhì)特征 1 1.1 礦區(qū)概況 1 1.1.1 礦區(qū)位置與交通 1 1.1.2 地形地貌 1 1.1.3水文地質(zhì) 1 1.1.4氣象、地溫及地震 1 1.1.5 礦區(qū)經(jīng)濟(jì)概況 1 1.1.6 礦井水、電源情況： 2 1.2井田地質(zhì)特征 2 1.2.1地層 2 1.2.2地質(zhì)構(gòu)造 4 1.2.3 井田水文地質(zhì) 6 1.3 煤層及煤質(zhì) 9 1.3.1 煤層賦存條件 9 1.3.2 煤質(zhì) 9 1.3.3 煤層瓦斯含量 10 2 井田境界及資源/儲(chǔ)量 12 2.1井田境界 12 2.1.1井田境界 12 2.1.2開(kāi)采界限 12 2.1.3井田尺寸 12 2.2 礦井工業(yè)儲(chǔ)量 13 2.2.1 儲(chǔ)量計(jì)算基礎(chǔ) 13 2.2.2 工業(yè)儲(chǔ)量計(jì)算 14 2.3 礦井可采儲(chǔ)量 16 2.3.1 安全煤柱留設(shè)原則 16 3 礦井工作制度、設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 18 3.1 礦井工作制度 18 3.2 設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 18 3.2.1 設(shè)計(jì)依據(jù) 18 3.2.2 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 18 3.2.3 礦井服務(wù)年限 18 3.3 井型校核 19 3.3.1 煤層開(kāi)采能力 19 3.3.2 輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能力校核 19 3.3.3 通風(fēng)安全條件校核 19 3.3.4 儲(chǔ)量條件校核 19 4 井田開(kāi)拓 20 4.1確定井筒形式、數(shù)目、位置及坐標(biāo) 20 4.2 工業(yè)場(chǎng)地的位置 21 4.3 開(kāi)采水平的確定及采盤(pán)區(qū)劃分 22 4.4 主要開(kāi)拓巷道 22 4.5 方案比較 22 致 謝 30 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2010 級(jí)《采礦學(xué)》課程設(shè)計(jì) 第 29 頁(yè) 1 礦區(qū)概況及井田地質(zhì)特征 1.1 礦區(qū)概況 1.1.1 礦區(qū)位置與交通 成莊煤礦，位于沁水煤田南翼，晉城市西北 20 km 處，跨澤州和沁水兩縣。工業(yè)廣場(chǎng)位于澤州縣下村鎮(zhèn)史村,地理坐標(biāo)為北緯 35°34′11″—35°39′50″,東經(jīng) 112°36′ 06″—112°43′49″。 成莊井田北至大陽(yáng)井田南界，南至寺河井田北界，東以煤層露頭及小窯為界，西與潘 莊井田為鄰，東西長(zhǎng)約 9.5 km，南北寬約 3.45 km，面積 32.75 km2。 太（原）—焦（作）鐵路由井田東 10 余 km 處通過(guò)，侯（馬）—月（山）鐵路從西南 約 7 km 處通過(guò)。礦井有鐵路專(zhuān)用線經(jīng)古書(shū)院礦與太焦鐵路接軌，距古書(shū)院礦 18 km。207國(guó)道（太原—洛陽(yáng)）在成莊礦東側(cè)約 20 多 km 處通過(guò)，晉（城）—長(zhǎng)（治）、晉（城）— 陽(yáng)（城）、晉（城）—焦（作）、長(zhǎng)（治）—邯（鄲）、太（原）—長(zhǎng)（治）高速公路已建 成通車(chē)，交通極為便利（圖 1-1）。 1.1.2 地形地貌 本井田地形為低山—丘陵區(qū)，溝谷發(fā)育。中部高，東、西部低，最高點(diǎn)標(biāo)高為 1146.5 m ,最低標(biāo)高為 691.3 m，相對(duì)高差455.2 m。東部長(zhǎng)河西岸有黃土覆蓋、西部沁河?xùn)|岸也有 黃土覆蓋，中部山區(qū)森林發(fā)育。井田內(nèi)村莊位于黃土沖溝兩側(cè)或山頂?shù)屯萏幱悬S土覆蓋的 地方。河谷兩側(cè)為侵蝕堆積地形，形成河漫灘及以上的三級(jí)階地。 1.1.3水文地質(zhì) 水系屬黃河流域沁河水系。井田內(nèi)主要河流為長(zhǎng)河，為沁河支流，由東北向西南從井 田東緣流過(guò)。史村河、河底河等為長(zhǎng)河支流，由西北向東南注入長(zhǎng)河，為季節(jié)性水流。 另外，井田東側(cè)的長(zhǎng)河河谷內(nèi)建有南莊水庫(kù)，井田內(nèi)的史村河，河底河的上游分別建 有劉村、常坡兩座水庫(kù)。 1.1.4氣象、地溫及地震 晉城市屬暖溫帶大陸性氣候。四季分明，溫暖宜人，日照充足,無(wú)霜期長(zhǎng)。據(jù)晉城市氣象站資料,年平均氣溫 11℃,極端最低氣溫-22.8 ℃（1956 年 1 月 21 日），極端最高氣溫38.6℃（1967 年 6 月 4 日）。雨季為 7、8、9 三個(gè)月，平均年降水量 622.7 mm，最小 295.9 mm（1965 年），最大 1010.4 mm（1956 年）。平均年蒸發(fā)量 1783 mm。 根據(jù)《中國(guó)地震烈度區(qū)劃圖（1990）》劃分：本井田屬地震烈度區(qū)Ⅵ度區(qū)；根據(jù)《中國(guó)地震參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2001），本區(qū)所屬地震動(dòng)峰值加速度分區(qū)為 0.05 g。 1.1.5 礦區(qū)經(jīng)濟(jì)概況 本地區(qū)土質(zhì)比較肥沃，主要農(nóng)作物有玉米、谷子、小麥和高粱，由于農(nóng)田水利基本建設(shè)發(fā)展較快，畝產(chǎn)水平逐年提高。工業(yè)主要有冶煉、化肥、水泥、發(fā)電、農(nóng)機(jī)副產(chǎn)品加工以及手工業(yè)。本地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，工農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)好，對(duì)能源需求大，很有必要建設(shè)大中型礦井 來(lái)滿足本地區(qū)的需要。  1-1 成莊礦交通位置圖 1.1.6 礦井水、電源情況： 本礦目前生活及生產(chǎn)用水主要來(lái)自?shī)W陶系巖溶地下水，地表潛水井基本上全部報(bào)廢。已施工奧陶系巖溶水源井 9 口，水平標(biāo)高在 454.70 m 與 516.10 m 之間，單井供水量為 2200～2800 m3/d,水質(zhì)優(yōu)良，基本能滿足礦區(qū)內(nèi)居民生活及工業(yè)用水。 電源：礦井電源來(lái)自集團(tuán)供電公司 110 KV 站。 1.2井田地質(zhì)特征 1.2.1地層 本井田由東向西、巖層從老到新?，F(xiàn)分述如下： （一）、奧陶系中統(tǒng)下馬家溝組（O2x） 以中厚層狀石灰?guī)r為主，下部夾泥質(zhì)灰?guī)r和含石膏的泥質(zhì)角礫狀灰?guī)r，中下部巖溶發(fā) 育，呈蜂窩狀小溶洞相互連通，一般可見(jiàn) 1～3 層，洞內(nèi)可見(jiàn)黃褐色沉淀物。本組巖溶發(fā) 育，含水豐富，是礦區(qū)水源的重要取水層段。本組厚度約為178.32 m。 （二）、奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組（O2s） 以淺灰～深灰色致密性脆的厚層狀石灰?guī)r為主，次為泥質(zhì)灰?guī)r，具方解石細(xì)脈。本組厚 177.04 m～254.13 m，平均 207.96m，富水性弱于下馬家溝組。 （三）、奧陶系中統(tǒng)峰峰組（O2f） 以深灰色堅(jiān)硬致密的厚層狀石灰?guī)r及角礫狀灰?guī)r為主，礫石成分較復(fù)雜。在個(gè)別鉆孔中見(jiàn)到頂部具薄層狀黃鐵礦，為本溪組沉積物。本組厚 42.79 m～86.13 m，平均 68.38 m。 （四）、石炭系中統(tǒng)本溪組（C2b） 平行不整合于峰峰組灰?guī)r侵蝕面之上，因受剝蝕面控制，厚度由 0 m～9.76 m。平均7.86 m。以灰白色鋁土質(zhì)泥巖為主，夾薄層砂質(zhì)泥巖及細(xì)粒砂巖，局部夾薄層灰?guī)r，為一 套以泥巖為主的瀉湖海灘相沉積。底部為山西式鐵礦。在井田東部邊界外，有零星出露。 （五）、石炭系上統(tǒng)太原組（C3t） 為井田主要含煤地層之一。K1 石英砂巖（相當(dāng)于晉祠砂巖）底界或相當(dāng)層位至 K7 砂 巖底。與下伏本溪組成整合接觸。由灰色中、細(xì)粒砂巖、灰黑色粉砂巖、泥巖、砂質(zhì)泥巖、石灰?guī)r、煤層組成。屬海陸交互相沉積。自下而上 K2、K3、K5 三層石灰?guī)r普遍發(fā)育，層 位穩(wěn)定。含煤 10 層，一般 6—8 層，可采 2 層（9、15 號(hào)煤層）。本組厚 77.52 m～112.07 m，平均 91.98 m。在井田東部邊界附近有零星出露。 （六）、二疊系下統(tǒng)山西組（P1s） 為井田主要含煤地層之一。K7 砂巖底或相當(dāng)層位的粉砂巖至 K8 砂巖底，與下伏太原 組呈整合接觸。由灰白～灰色中、細(xì)粒砂巖、灰黑色粉砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖及煤層組成，為濱岸過(guò)渡相沉積，含煤 1～3 層，其中 3 號(hào)煤層為主要可采煤層。本組厚 39.45 m～73.08 m， 平均 49.83 m。在成莊、段都、坪頭一帶有零星出露。 （七）、二疊系下統(tǒng)下石盒子組（P1x） K8 砂巖底至 K10 砂巖底，與下伏山西組呈整合接觸。由灰色、灰綠色砂巖、砂質(zhì)泥巖、 泥巖組成，局部夾 1～2 層煤線及鐵錳質(zhì)結(jié)核。屬淡水淺湖～濱湖相沉積。頂部為含鋁質(zhì)泥巖，富含鮞粒，俗稱(chēng)“桃花泥巖”，層位穩(wěn)定，分布廣泛，是良好的標(biāo)志層。8K8 砂巖 為灰、深灰色細(xì)～中粒長(zhǎng)石石英雜砂巖。本組厚 62.70 m～121.51 m 平均 93.00 m。 （八）、二疊系上統(tǒng)上石盒子組（P2s） 以 K10 砂巖底界與下石盒子組分界，屬陸相沉積，全組厚 547.60 m～600.49 m，一般 567.78 m，按巖性組合可分為三段： 下段（P2s1）：巖性主要由杏黃、黃綠、灰綠、紫紅色細(xì)粒砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖組成。 底部為中～粗粒長(zhǎng)石石英雜砂巖（K10），泥質(zhì)膠結(jié)，具交錯(cuò)層理。與下伏下石盒子組呈整合接觸。本段厚 287.60 m～310.49 m，平 297.78 m。 中段（P2s2）：巖性主要由杏黃、黃綠、灰綠色粗、中、細(xì)粒砂巖，灰綠色、紫紅色粉 砂巖、泥巖組成，夾數(shù)層中厚層狀粗粒長(zhǎng)石石英雜砂巖。中部夾厚 0m～0.50m 的錳鐵礦層。本段厚 200 m～230 m，平均 210 m。 上段（P 2s3）：巖性主要由黃綠色、灰綠色、細(xì)粒砂巖，灰綠色、暗紫色粉砂巖及泥巖 組成。為本區(qū)出露的最新巖層，全層出露不全，僅在大尖山、二尖山、方山、李街村一帶 有零星出露，因受剝蝕，所見(jiàn)厚度 60.00 m 左右。 （九）、第四系(Q) 沿長(zhǎng)河各溝谷，兩側(cè)山坡及山梁均有大面積分布，角度不整合于不同巖層之上。 中更新統(tǒng)（Q2）：下部為淺紅色至暗紅色砂質(zhì)粘土，夾鐵錳質(zhì)薄層，半膠結(jié)至不膠結(jié)， 中部為灰黃色砂礫層，上部為紅色砂質(zhì)粘土，含鈣質(zhì)結(jié)核。厚 0 m～23.00 m，平均 16.00 m。與下伏地層呈角度不整合接觸。 上更新統(tǒng)（Q3）：灰黃色亞砂土中夾鈣質(zhì)結(jié)核，垂直節(jié)理發(fā)育，孔隙度大，底部有灰黃色未經(jīng)膠結(jié)的砂礫層。厚 0 m～8.90 m，平均厚 5.00 m。與下伏地層呈 角度不整合接觸。 全新統(tǒng)（Q4）：為近代河床相堆積，以砂質(zhì)土，砂礫層為主，厚 0 m～14.00 m，一般為 10m。 本井田含煤地層沉積類(lèi)型和特征與晉東南其它地區(qū)大致相同，主要煤層及標(biāo)志層可以 對(duì)比。因此，仍沿用晉東南地區(qū)標(biāo)志層對(duì)含煤地層進(jìn)行劃分，其對(duì)比程度可靠。 本報(bào)告仍沿用傳統(tǒng)的巖石地層單位劃分和對(duì)比地層，將太原組與本溪組之界置于晉祠砂巖（K1）及其相當(dāng)層位之底；山西組與太原組之界置于 K6 灰?guī)r之上的 K7 砂巖（相當(dāng)于 太原西山的北岔溝砂巖）底或與其相當(dāng)層位；下石盒子組與山西組之界置于 K8 砂巖（相當(dāng) 于太原西山的駱駝脖子砂巖）底或與其相當(dāng)層位；上石盒子組與下石盒子組之界置于“桃 花泥巖”及其相當(dāng)層位之上的 K10 砂巖之底。由于本井田太原組 3 層石灰?guī)r（K2、K3、K5） 普遍發(fā)育，層位穩(wěn)定，因此說(shuō)原報(bào)告對(duì)太原組地層的對(duì)比是可靠的。 在二疊系地層中，自下到上有 7 層發(fā)育較好的砂巖和一層桃花泥巖，可作為劃分二疊系地層的標(biāo)志層。由于這 8 層標(biāo)志層發(fā)育比較明顯，易于鑒別，因此，原報(bào)告對(duì)二疊系地 層的對(duì)比也是可靠的。 1.2.2地質(zhì)構(gòu)造 褶曲：受區(qū)域構(gòu)造的影響，區(qū)內(nèi)褶曲多為幅度不大兩翼平緩，開(kāi)闊的背向斜及較小的 短軸背向斜構(gòu)造成莊北背斜：位于井田中部，由成莊北向西北延展。一直穿過(guò)井田西部邊界。地表大 部分被黃土掩蓋，據(jù) 3 號(hào)煤層底板等高線圖顯示，背斜軸向 280°，延伸長(zhǎng)度超過(guò) 8000 m 左 右,波幅 35 m 左右。北翼地層傾角 5°,南翼地層傾角 7°左右,局部 12°,為—向西傾伏的背斜 構(gòu)造。井下北翼+610 輔助運(yùn)輸大巷和北翼總回風(fēng)大巷,均橫穿背斜軸部。據(jù)北翼+610 輔助 運(yùn)輸大巷揭露,在此處該背斜為一傾伏背斜,軸部伴有許多小型褶曲及小型正斷層, 軸部 地層起伏不平,軸向 330°，傾角 3°～6°。據(jù)北翼總回風(fēng)巷大巷揭露，該背斜在此處為—傾 伏背斜，軸向 280°，南翼地層傾角 12°,北翼地層傾角 3°～6°，軸部伴有小型斷層和陷落柱， 軸部地層平緩。 本井田位于太行山復(fù)背斜西翼，沁水盆地東翼南端。為陽(yáng)城山字形結(jié)構(gòu)體系脊柱部分 南端東側(cè)及馬蹄形盾地的北側(cè)與新華夏構(gòu)造體系的復(fù)合部位。北西向壓扭性開(kāi)闊背向斜褶 曲伴有少數(shù)褶曲軸向近似垂直的張性斷裂和與褶曲斜交的扭性斷裂。 井田內(nèi)構(gòu)造主要為走向北東逐漸轉(zhuǎn)折為北東向，傾向北西的單斜構(gòu)造。井田內(nèi)地層平 緩，傾角 3°～15°，一般在 10°以內(nèi)。本井田從地質(zhì)勘探階段到成莊礦建成投產(chǎn) 8 年來(lái)，沒(méi)有見(jiàn)到斷層及其他地質(zhì)構(gòu)造?？偟恼f(shuō)來(lái)，本井田構(gòu)造比較簡(jiǎn)單。 圖 1-2 成莊礦綜合柱狀圖 1.2.3 井田水文地質(zhì) 成莊井田從水文地質(zhì)單元上來(lái)講，屬延河泉域。延河泉是我省較大的巖溶大泉之一，它位于陽(yáng)城縣東冶鄉(xiāng)延河村北沁河西岸。高出河面約 5 m，出露地層為奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組灰?guī)r，泉水沿上馬家溝組灰?guī)r底部涌出，其單泉平均流量為 3.1 m3/s。 延河泉泉口出露標(biāo)高 463.78 m，泉水流量受降水影響大，不穩(wěn)定系數(shù)為 2.3。由于受地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、巖溶、地形和水文網(wǎng)的控制，整個(gè)泉域構(gòu)成一個(gè)完整的從補(bǔ)給、徑流到排泄的地下水流域。中奧陶統(tǒng)厚層石灰?guī)r是組成延河泉域的主要含水層，沁水向斜使泉域地層構(gòu)成南部向北，東西兩側(cè)向中間傾斜的儲(chǔ)水構(gòu)造。泉域的東邊界為晉獲斷裂帶；西邊界為震旦系變質(zhì)巖；南邊界為山西與河南間的天然分水嶺（老地層出露段）；北邊界為寺頭斷層。 延河泉域東鄰晉城三姑泉域，東北靠長(zhǎng)治辛安泉域、北倚洪洞廣勝寺泉域，總面積為2990平方千米，其中奧陶系出露面積 1316平方千米。 成莊井田位于長(zhǎng)河上游一帶，在區(qū)域水文地質(zhì)上，屬長(zhǎng)河徑流帶的中上游。井田內(nèi)上、下馬家溝組巖溶十分發(fā)育，有大的溶洞，據(jù)鉆孔揭露，溶洞內(nèi)有大的涌沙現(xiàn)象。巖溶地下水的補(bǔ)給來(lái)自東部和東北部高平一帶的灰?guī)r裸露區(qū)和淺埋區(qū)的降雨入滲補(bǔ)給，以及丹河上 游徑流灰?guī)r區(qū)和斷裂的滲漏補(bǔ)給。由于晉獲斷裂帶（延河泉域東邊界）以大陽(yáng)為界，分為南北兩段，南段為阻水?dāng)嗔?，北段為透水段，在高平一帶為?dǎo)水?dāng)嗔?，巖溶地下水處于分流狀態(tài)，一部分地下水補(bǔ)給成莊地區(qū)，一部分流向三姑泉。因此，成莊井田內(nèi)的巖溶地下水資源極其豐富。井田內(nèi)巖溶地下水供水井出水量極其可觀，單井出水量達(dá)2200—2800 m3/d。 井田內(nèi)的區(qū)域地下水，除奧陶系巖溶水外，還有石炭系薄層—中厚層石灰?guī)r裂隙水和 二疊系砂巖裂隙水，以及第四系沖積層孔隙水。但這部分地下水分布范圍局限，一般水量 不是很大?，F(xiàn)簡(jiǎn)述如下： （一）第四系沖積層孔隙潛水主要分布于盆地及河、溝谷地帶，含水量變化較大，7-9 月份為富水期， 1-4 月份為 貧水期，靠大氣降水及季節(jié)性水流補(bǔ)給，僅供當(dāng)?shù)厝诵箫嬘盟?。在無(wú)污染地區(qū)，水質(zhì)一般良好，多為重碳酸·硫酸—鈣·鎂型水，PH值 7.12～7.8 左右，總硬度 181.62～ 309.42 mg/L。受污染區(qū)則水質(zhì)變壞。 （二）二疊系砂巖裂隙水和石炭系裂隙巖溶水，賦存于二疊系砂巖及石炭系灰?guī)r中的 裂隙巖溶中。二疊系含水層主要是厚層砂巖中裂隙含水，隔水層為底部的泥巖和砂質(zhì)泥巖。 在二疊系分布較廣的山區(qū)，其溝谷及兩岸常有下降泉出露，泉水出自砂巖層中，水量隨季 節(jié)性變化很大。在無(wú)污染地區(qū)水質(zhì)良好，常作為當(dāng)?shù)毓┧?。水源?lèi)型為重碳酸·硫酸—鉀·鈉·鈣·鎂型水，PH 值 7.4～7.8，總硬度：56.16～237.6 mg/L，井下資料 428.04 mg/L。 石炭系含水層分布在層位穩(wěn)定，厚度大，巖溶裂隙發(fā)育程度變化較大的厚層石灰?guī)r中，其富水性變化也很大。一般與石灰?guī)r所處位置及巖溶發(fā)育程度有關(guān)，巖溶發(fā)育程度又與地 形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、地下水動(dòng)力條件有關(guān)。所以，富水段多分布于盆地、溝谷及地質(zhì)構(gòu)造 較為發(fā)育地區(qū)，區(qū)內(nèi)在上覆地層厚度大于 50 m，且距河谷較遠(yuǎn)的地段，往往富水性很少。 水質(zhì)多為重碳酸·硫酸—鈣型水，局部受煤系地層中尤其是煤中的硫分的影響，水質(zhì)發(fā)生 變化，多為硫酸·重碳酸—鈣·鎂型水。PH 值 7.4，總硬度 122.76～309.42 mg/L。 （三）奧陶系石灰?guī)r巖溶水 主要賦存于中奧陶統(tǒng)上、下馬家溝組石灰?guī)r中，尤其賦存于下馬家溝組石灰?guī)r中。該組石灰?guī)r厚度巨大，巖溶裂隙發(fā)育，溶蝕強(qiáng)烈，層位穩(wěn)定，補(bǔ)給充分，富水性極強(qiáng)。地下 水總的徑流方向是由東北、西南、西部向延河泉水排泄帶流動(dòng)。富水性也是由東北、西南、 西部向延河泉水排泄帶漸漸變強(qiáng)。中南部好于其它部位。相對(duì)隔水層為中奧陶統(tǒng)底部之含 石膏脈的泥質(zhì)灰?guī)r。水質(zhì)類(lèi)型屬重碳酸—鈣型或重碳酸·硫酸—鈣?鎂型水，PH 值 7-7.5 左右，總硬度 162.6～441.07 mg/L。井田內(nèi)奧陶系峰峰組基本不含水。 井田位于太行山復(fù)背斜西翼，沁水煤田南端，總體為一向西傾斜的單斜構(gòu)造，奧陶系—二疊系由東向西依次出露。井田內(nèi)主要含水層（組）有： 1、奧陶系中統(tǒng)石灰?guī)r巖溶裂隙含水層 井田內(nèi)奧陶系中統(tǒng)主要由中厚層狀石灰?guī)r組成，夾薄層泥質(zhì)灰?guī)r，出露于井田東側(cè)，峰峰組基本不含水，可視為隔水層，含水層主要為上、下馬家溝組，富水性強(qiáng)，埋深從東 北部向西南逐漸加厚，地下水總的流向?yàn)楸睎|—南西。據(jù)鉆孔資料，單位涌水為 0.7～ 14.22L/s·m。井田東部施工的供水水源井，單井出水量為 2200～2800 m3/d，水位標(biāo)高454.70m～516.10m，總硬度為 426～1158 mg/L,礦化度為 0.5～1.5 g/L,屬 HCO3·SO4—Ca·Mg型水，是礦區(qū)的主要供水水源。相對(duì)隔水層為中奧陶統(tǒng)底部的含石膏脈的泥質(zhì)灰?guī)r。 2、石炭系上統(tǒng)太原組石灰?guī)r巖溶裂隙含水層組 太原組間夾的 K2、K3、K4、K5 等石灰?guī)r為該組主要含水層，從鉆孔揭露的巖層來(lái)看， 單層厚度一般為 2 m～10 m。受補(bǔ)給條件的限制，裂隙發(fā)育較差，一般富水性弱。K2、K3 石灰?guī)r單位涌水量為 0.011～0.058 L/ s·m，水位標(biāo)高 691.40 m～709.32 m。K5 石炭巖深部和 淺部的富水性變化很大，淺部單位涌水量為 0.52～3.43 L/s·m，而深部為 0.0009～0.007 L/s·m，水位標(biāo)高為 750.58 m～847.25 m。礦化度為 0.45～0.65 g/L，屬 HCO3—CaMg 型水。 建井初期，井巷揭露 K2、K3、K4、K5 等石灰?guī)r時(shí)，均有涌水、一次最大涌水量為 152.51 m3/h。 隔水層：本溪組廣泛發(fā)育有鋁土泥巖，其層位穩(wěn)定。厚度一般為 7.86m，是良好的隔 水層，既可阻隔上部各含水層水下漏，也可阻擋奧灰?guī)r溶承壓水向上部含水層充水。 3、二疊系山西組、石盒子組砂巖裂隙含水層 山西組以 K 砂巖為主要含水層，富水性弱。石盒子組地層出露于井田西部，以 K8、 K10、K12、K13 等砂巖為主要含水層，裂隙較發(fā)育，富水性較好。2005 年 4 月該礦施工的 兩個(gè)水文孔（東坡、段河）鉆孔抽水試驗(yàn)成果見(jiàn)表 5-2-1。 表 1-1 東坡、段河鉆孔抽水試驗(yàn)成果表 水文鉆孔地點(diǎn) 抽水層位 抽水試驗(yàn)段（m） 含水層 厚度（m） 影響半 徑（m） 滲透系數(shù)（m/d） 單位涌水量 （L/s·m） 段河 石盒子組 43.10～189.08 71. 73 47.35 0.0289 0.020 山西組 43.10～264.07 86. 28 56.58 0.0249 0.024 東坡 石盒子組 53.50 ～288.16 70.14 98.79 0.0524 0.042 山西組 288.16～380.23 93.98 74.32 0.0458 0.042 上述資料表明，山西組砂巖裂隙含水層之間因?yàn)橛泻竦哪鄮r、砂質(zhì)泥巖相隔，水力聯(lián)系差，富水性弱。水質(zhì)類(lèi)型為 HCO3—K+Na 型水，礦化度為0.31～0.55g/L。而石盒子組 砂巖裂隙含水層雖然各砂巖層之間夾有多層砂質(zhì)泥巖，泥巖作為隔水層，但由于埋藏極淺，鉆孔在施工過(guò)程中，消耗量急劇增加，孔內(nèi)不返水，砂巖裂隙發(fā)育。地下水的補(bǔ)給來(lái)源主要為側(cè)向補(bǔ)給。其水質(zhì)類(lèi)型為 HCO3—K+Na 型水，礦化度為 0.31～0.61g/L。 4、第四系沖積層孔隙含水層及風(fēng)化帶裂隙含水層第四系孔隙水主要分布于長(zhǎng)河、史村河河谷中，砂礫層厚約10 m，富水性較強(qiáng)，據(jù)水井簡(jiǎn)易抽水資料，單位涌水量為0.228～4.64 L/s·m。但受季節(jié)影響、變化較大、富水期為7～ 9月份，貧水期為 1～4 月份。 基巖風(fēng)化帶裂隙含水層受風(fēng)化裂隙發(fā)育程度的影響，據(jù)鉆孔揭露資料，井田內(nèi)淺部較 發(fā)育，越往深部發(fā)育程度越差，風(fēng)化帶下部的厚層泥巖、泥質(zhì)砂巖裂隙不發(fā)育，作為隔水 層，阻隔了上部風(fēng)化帶裂隙含水層與下部石盒子組含水層之間的水力聯(lián)系。厚約 27.70 m～ 38.23 m，單位涌水量為 0.056～0.109 L/s· m，滲透系數(shù) 0.127～0.25 m/d，影響半徑為 15.82 m～36.48 m，屬 HCO3—K+Na 型水，礦化度 0.29 g/L。 需要特別指出的是：石炭系中統(tǒng)本溪組底部鋁土泥巖和各不同時(shí)代的砂質(zhì)泥巖、泥巖等，在發(fā)育良好、厚度穩(wěn)定，不受構(gòu)造破壞區(qū)域，均為良好的隔水層。 （二）井田內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造的水文地質(zhì)特征 井田內(nèi)大中型斷層（落差大于 20 m）從勘探階段到成莊礦建成投產(chǎn)至今尚未發(fā)現(xiàn)。但 小型斷層較為發(fā)育，尤其是落差小于 5 m 的小型高角度（60°～75°）正斷層較為發(fā)育。這 些斷層雖然導(dǎo)水性弱，但在井田西部煤層帶壓開(kāi)采區(qū)，可能成為奧灰?guī)r溶水進(jìn)入巷道和采 掘工作面的導(dǎo)水通道。因此在井田西部各煤層帶壓開(kāi)采區(qū)開(kāi)拓生產(chǎn)時(shí)應(yīng)引起高度重視。同 時(shí)也要注意這些小斷層在一定條件下也可能成為各含水層之間的導(dǎo)水通道。因此在開(kāi)拓生 產(chǎn)時(shí)應(yīng)注意和預(yù)防斷層導(dǎo)水事故的發(fā)生，必須在斷層附近采取有力措施，以防止斷層把各 含水層之水導(dǎo)入礦井。 井田內(nèi)陷落柱較發(fā)育，從勘探階段到成莊礦建成投產(chǎn)至 2004 年底共發(fā)現(xiàn)陷落柱 95 個(gè)，由此說(shuō)明本井田陷落柱較為發(fā)育。但陷落柱分布無(wú)規(guī)律，以中、小型圓形及橢圓形為主，與圍巖呈鋸齒狀接觸，長(zhǎng)短軸之比一般為1～3。它屬奧灰?guī)r溶塌陷所致，對(duì)煤層破壞程度 較大，在其周?chē)簬r層中形成許多裂隙及小型斷層。為構(gòu)通奧灰?guī)r溶水和各含水層之水創(chuàng) 造了良好的通道。在井田西部煤層帶壓開(kāi)采區(qū)陷落柱有導(dǎo)通奧灰水的可能，應(yīng)引起高度的注意。因此在煤層帶壓開(kāi)采區(qū)，應(yīng)采取探水前進(jìn)、留設(shè)防水煤柱等措施，防止透水事故的發(fā)生，確保安全生產(chǎn)。 長(zhǎng)河由東北向西南從井田東緣流過(guò)。井田東南部的史村河、河底河等長(zhǎng)河支流由西北向東南注入長(zhǎng)河。井田內(nèi)溝谷縱橫，松散層廣泛分布，蓄水能力強(qiáng)，第四系潛水豐富。另 外，劉村、常坡二座水庫(kù)也分別建在史村河、河底河上游。 由于井田東部煤層抬高導(dǎo)致煤層埋藏較淺，在井田東部 3 號(hào)和 9 號(hào)煤層出現(xiàn)露頭，在井田東部邊緣處不遠(yuǎn) 15 號(hào)煤層也出現(xiàn)露頭。3 號(hào)煤層距地表隔水層厚度變薄，地表水對(duì) 3 號(hào)煤層的開(kāi)采具有較大威脅。因此在開(kāi)采露頭附近的煤層時(shí)要防止水害發(fā)生，確保安全生 產(chǎn)。 井田西部常店河屬于季節(jié)性河流，在雨季要注意防洪，經(jīng)常觀測(cè)地表裂縫塌陷，及時(shí) 填堵，防止地表水貫入礦井。 3 號(hào)煤層充水因素 1）地表水 回采 3 號(hào)煤層時(shí)，工作面會(huì)受到地表水的威脅，造成工作面涌水量增大，地表水主要 有塌陷裂隙導(dǎo)致地表溝谷第四系砂礫石層形成的潛水、地表河流、地表水體等。特別是在 雨季地表水相對(duì)富集。根據(jù)成莊礦 2000～2004 年礦井涌水量統(tǒng)計(jì)，其涌水量之峰出現(xiàn)在 9-12 月份，最大涌水量出現(xiàn)在 12 月份為 395 m3/h。雨季為 6、7、8 三個(gè)月，涌水量滯后 2-4個(gè)月。雨季是礦井防治水工作的重點(diǎn)。 2）3 號(hào)煤層上覆砂巖裂隙水 3 號(hào)煤層的頂板二疊系山西組，石盒子組砂巖富水性較好，尤其是三、四盤(pán)區(qū)西部， 上覆砂巖富水性好。當(dāng)巷道開(kāi)拓時(shí)，由于壓力釋放，上覆巖層裂隙水會(huì)沿導(dǎo)水裂隙滲透入 工作面，造成頂板淋水較大，但一般過(guò)一段時(shí)間后均會(huì)疏干。當(dāng)回采造成大面積塌陷時(shí)， 會(huì)造成采煤工作面涌水量加大。 3）老窯、小窯采空區(qū)和本礦采礦區(qū)積水老窯、小窯采空區(qū)和相鄰礦井由于開(kāi)采時(shí)間久遠(yuǎn)，局部很可能積水比較嚴(yán)重。但是它們的積水情況和涌水量大小目前尚不清楚。截止 2004 年底成莊礦已回采了 24 個(gè)工作面，部分工作面內(nèi)含有大量積水見(jiàn) 3 號(hào)煤層充水性圖，積水主要集中在一盤(pán)區(qū)、二盤(pán)區(qū)和三盤(pán)區(qū)東部，采空區(qū)范圍見(jiàn) 3 號(hào)煤層采掘工程平面圖，采空區(qū)范圍面積共計(jì) 8.43 km2，積水面積約 80738 m2,積水量約 14200 m3。當(dāng)工作面布置到這些采空區(qū)附近時(shí)，由于受到采動(dòng)影響，積水會(huì)沿煤層頂板、煤幫、裂隙、裂縫和小型斷層滲入或?qū)牍ぷ髅妗Ｒ虼水?dāng)工作面掘進(jìn)到這些地段時(shí)，必須制定嚴(yán)格的探放水措施，確保不發(fā)生透水事故。 4）奧灰承壓水 當(dāng) 3 號(hào)煤層開(kāi)拓生產(chǎn)到井田西部帶壓開(kāi)采區(qū)之后，由于小型高角度正斷層、陷落柱同 井田東部一樣比較發(fā)育，它們都有可能把奧灰水導(dǎo)入礦井，所以，需采取井上下勘探、三 維地震勘探、井下坑透、巷道探查等措施，查清井田西部小型高角度正斷層的具體位置、 大小和性質(zhì)，以及采取留足隔離防水煤柱，構(gòu)筑擋水墻、擋水閥門(mén)等措施，防止突水事故 的發(fā)生。 1.3 煤層及煤質(zhì) 1.3.1 煤層賦存條件 井田內(nèi)主要含煤地層為二疊系下統(tǒng)山西組和石炭系上統(tǒng)太原組，總厚度 116.97 m～185.15 m，平均厚度 141.81 m。含煤 11 層，煤層總厚度 14.23 m，含煤系數(shù) 10%，其中本次計(jì)算資源儲(chǔ)量和蘊(yùn)藏量的煤層有 3 層，總厚度 11.33 m。 山西組厚 49.83 m，含煤 1～3 層，煤層總厚 6.98 m，含煤系數(shù) 14.01%，其中有 2 層薄 煤層不可采，唯 3 號(hào)煤層為可采煤層，厚 6.00 m，可采含煤系數(shù) 12.92%。 太原組厚 91.98 m，含煤 10 層，自上而下編號(hào)為 5、6、7、8、9、11、13、14、15、 16 號(hào)，煤層總厚 7.79 m，含煤系數(shù) 8.47 % 。 1.3.2 煤質(zhì) 根據(jù)煤巖和煤化學(xué)特征，井田內(nèi)各煤層均屬中等變質(zhì)的無(wú)煙煤，按“中國(guó)煤炭分類(lèi)國(guó) 家標(biāo)準(zhǔn)”（GB5751-86）劃分煤類(lèi)，并經(jīng)統(tǒng)計(jì)3號(hào)煤以光亮型煤為主，半亮型煤次之，顏色呈黑色，條痕為黑色，似金屬光澤，致密堅(jiān)硬，具貝殼狀或階梯狀斷口，不染手，節(jié)理 裂隙較發(fā)育，且常被方解石或黃鐵礦脈充填。煤的視（相對(duì)）密度介于1.43～1.46 g/cm3 之間。由于煤本身致密堅(jiān)硬，加之煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，宏觀煤巖類(lèi)型為均一狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造， 再加上井田內(nèi)構(gòu)造簡(jiǎn)單，煤層受擠壓、剪切力小，所以，3號(hào)煤層成塊率高。  表 1-2 煤層特征表 地層 單位 地層 單位 巖石名稱(chēng) 厚 度 層間距 （m） 巖 性 特 征 P1x K8 細(xì)、中粒砂 巖 1.30～33.00 7.30 34.8 深灰色，細(xì)～中粒長(zhǎng)石石英雜砂巖 P1s 3 煤 4.30～7.68 厚度大且穩(wěn)定 6.44 6.12 K7 細(xì)粒砂巖 0.35～14.09 深灰色，薄層狀，細(xì)粒砂巖，具波狀層理 3.98 1.64 C3t 5 煤 0～1.11 厚度小且不穩(wěn)定 0.4 8.33 K5 石灰?guī)r 1.00～4.48 深灰色，致密堅(jiān)硬，含星散狀黃鐵礦及腕足 類(lèi)化石，沉積穩(wěn)定 2.35 21.58 K4 石灰?guī)r 0～0.90 深灰色，含泥質(zhì)較多，沉積不穩(wěn)定 0.49 0.00 9 煤 0.15～0.34 厚度小且較穩(wěn)定 0.25 19.48 K3 石灰?guī)r 0.20～6.19 灰—深灰色，厚層狀，致密堅(jiān)硬、性脆，偶 夾燧石條帶，產(chǎn)動(dòng)物化石，沉積穩(wěn)定 2.80 6.65 K2 石灰?guī)r 7.10～14.13 深灰色，厚層狀，致密堅(jiān)硬，塊狀，性脆， 含豐富的動(dòng)物化石，厚度大且穩(wěn)定 9.85 0.00 15 煤 0.12～0.53 厚度大且穩(wěn)定 0.3 9.76 K1 細(xì)粒砂巖 0～5.43 3.30 灰—灰白色，細(xì)粒砂巖，硅質(zhì)膠結(jié) 據(jù) 2008 年瓦斯鑒定情況，成莊礦全礦井瓦斯相對(duì)涌出量為 14.60 m3/t，瓦斯絕對(duì)涌出量為189.7 m3/min，屬高瓦斯礦井。 1.3.3 煤層瓦斯含量 由于瓦斯的比重小于空氣和向壓強(qiáng)小的空間運(yùn)移的特性，導(dǎo)致煤層中的瓦斯會(huì)在漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代里，透過(guò)煤層和頂板及上覆巖層的空隙、裂隙向上運(yùn)移擴(kuò)散。煤層埋深愈深，瓦斯向空氣擴(kuò)散的行程（煤及上覆巖、土層）愈長(zhǎng)，所受阻力愈強(qiáng)，瓦斯愈難擴(kuò)散而易保 存。由此可知，煤層埋藏越深以及向斜軸部的瓦斯含量相對(duì)較高；反之，煤層埋藏越淺以 及背斜軸部的瓦斯含量較低。在同一層煤中，隨著埋深的增加，瓦斯含量亦會(huì)逐漸增加。 由此可知，井田西部 3 號(hào)煤層埋深比東部大，因而井田西部 3 號(hào)煤層的瓦斯含量比東部高。 日后，成莊礦礦井的瓦斯含量將會(huì)隨著開(kāi)采深度的增加而“與時(shí)俱增”。 瓦斯的運(yùn)移、擴(kuò)散除與埋深、蓋層厚度有關(guān)外，與其上覆巖層的透氣性、孔隙大小，孔隙率，裂隙大小、斷層等關(guān)系更大。陷落柱、斷層附近、背斜軸部受張力影響，煤巖層 會(huì)形成不同的程度的裂隙，增加其透氣性使瓦斯含量不同程度地降低。煤層頂板為粗、中、 細(xì)粒砂巖的地方透氣性較好，瓦斯含量相對(duì)來(lái)說(shuō)也會(huì)降低一些。封閉型的向斜構(gòu)造軸部有 利于封存瓦斯。閉合而完整的背斜加上覆蓋著不透氣的地層是良好的儲(chǔ)集瓦斯構(gòu)造，在其 軸部煤層內(nèi)往往積存高濃度瓦斯，形成“氣頂”。在傾伏背斜的軸部，通常也比相同埋深 的翼部瓦斯儲(chǔ)量高。但是當(dāng)背斜的頂部巖層為透氣巖層或因張力形成連通地面的裂隙時(shí)， 瓦斯會(huì)大量流失，軸部瓦斯含量反而比翼部小。在陷落柱、斷層的周?chē)蛙浢簠^(qū)瓦斯涌出 也會(huì)發(fā)生異常。當(dāng)局部地應(yīng)力增大時(shí)，會(huì)發(fā)生煤與瓦斯突出現(xiàn)象，即瓦斯動(dòng)力現(xiàn)象。由于 本區(qū)小型斷層發(fā)育，小型斷層破壞性差，不能形成良好的通道，因而不能使瓦斯擴(kuò)散釋放 出來(lái)，這是造成本礦瓦斯含量高的主要原因。 2 井田境界及資源/儲(chǔ)量 2.1井田境界 2.1.1井田境界 在煤田劃分為井田時(shí)，要保證各井田有合理的尺寸和境界，使煤田各部分都能得到合 理的開(kāi)發(fā)。煤田范圍劃分為井田的原則為： （1）井田范圍內(nèi)的儲(chǔ)量，要與煤層賦存情況、開(kāi)采條件和礦井生產(chǎn)能力相適應(yīng)； （2）保證井田有合理尺寸； （3）充分利用自然條件進(jìn)行劃分，如地質(zhì)構(gòu)造（斷層）等； （4）合理規(guī)劃礦井開(kāi)采范圍，處理好相鄰礦井間的關(guān)系。 成莊井田北至大陽(yáng)井田南界，南至寺河井田北界，東以煤層露頭及小窯為界，西與潘莊井田為鄰，東西長(zhǎng)約 9.50km，南北寬約 3.45 km，面積 32.75 km2。 2.1.2開(kāi)采界限 井田內(nèi)主要含煤地層為二疊系下統(tǒng)山西組和石炭系上統(tǒng)太原組，總厚度 116.97 m～ 185.15 m，平均厚度 141.81 m，含煤 11 層，煤層總厚度 14.23 m，含煤系數(shù) 10%，其中本次 計(jì)算資源儲(chǔ)量和蘊(yùn)藏量的煤層有 3 層，總厚度 11.33 m。 開(kāi)采上限：3 號(hào)煤層以上無(wú)可采煤層。 下部邊界：3 號(hào)煤層以下有幾層為較穩(wěn)定煤層，但現(xiàn)在的技術(shù)條件不能開(kāi)采，本設(shè)計(jì) 以 3 號(hào)煤為主采煤層。 2.1.3井田尺寸 井田的走向最大長(zhǎng)度為 10.01km，最小長(zhǎng)度為 9.47 km，平均長(zhǎng)度為 9.50 km。 井田傾斜方向的最大長(zhǎng)度為 3.56 km，最小長(zhǎng)度為 2.91 km，平均長(zhǎng)度為 3.45 km。 煤層的傾角最大為 8°，最小為 2°，平均為 3°，井田平均水平寬度為 3.45 km。 井田的水平面積按下式計(jì)算： S = H ×L (2-1) 式中 S------井田的水平面積，m2; 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=9.50 Х 3.45=32.75km2 井田賦存狀況示意圖如圖 2-1 所示。 2.2 礦井工業(yè)儲(chǔ)量 2.2.1 儲(chǔ)量計(jì)算基礎(chǔ) 圖 2-1 井田賦存狀況示意圖 一、依據(jù)煤炭資源量估算指標(biāo)，如下表所示： 表 2-1 煤炭資源量估算指標(biāo)表 煤類(lèi) 長(zhǎng)焰煤 指標(biāo) 不粘煤 煉焦用炭 弱粘煤 項(xiàng)目 貧 煤  無(wú)煙煤 褐煤 井 傾 煤層厚度(m) 采 角 ＜25° ≥0.7 ≥0.8 ≥1.5 25～45° ≥0.6 ≥0.7 ≥1.4 ＞45° ≥0.5 ≥0.6 ≥1.3 露天開(kāi)采 ≥1.0 ≥1.5 最高灰分 Ad(％) 40 最高硫分 St.d(%) 3 最低發(fā)熱量 Qnet.d(MJ/kg) 17.0 22.1 15.7 二、依據(jù)儲(chǔ)量計(jì)算厚度 夾石厚度不大于0.05 m 時(shí)，與煤分層合并計(jì)算，復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤層的夾石總厚度不超過(guò)每 分層厚度的 50%時(shí)，以各煤分層總厚度作為儲(chǔ)量計(jì)算厚度；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。 三、煤層容重 3 號(hào)煤層容重為 1.45 t/m3。 2.2.2 工業(yè)儲(chǔ)量計(jì)算 1 ) 地質(zhì)塊段的劃分 由于井田內(nèi)各煤層構(gòu)造較簡(jiǎn)單，地層產(chǎn)狀平緩，均屬中厚以上煤層，據(jù)此我們認(rèn)為采用地質(zhì)塊段法計(jì)算各煤層儲(chǔ)量較為適宜。儲(chǔ)量計(jì)算邊界及地質(zhì)塊段劃分是在煤層底板等高 線圖上進(jìn)行。劃分塊段和儲(chǔ)量級(jí)別時(shí)除遵循了一般原則外，并依據(jù)實(shí)際情況遵循以下原則： (1) 依工程控制程度劃分出各級(jí)儲(chǔ)量邊界，再依據(jù)煤厚、產(chǎn)狀及開(kāi)采技術(shù)條件劃分為 若干小的地質(zhì)塊段。對(duì)于煤層較穩(wěn)定且構(gòu)造簡(jiǎn)單區(qū)域?yàn)槭箖?chǔ)量塊段形狀簡(jiǎn)單、計(jì)算方便，以底板等高線或沿走向劃分。 (2) 大面積的薄煤帶和剝蝕區(qū)，圈定可采邊界時(shí)既考慮儲(chǔ)量計(jì)算的最低可采邊界的一 般原則，又綜合考慮薄煤帶和剝蝕區(qū)的分布和變化規(guī)律。 (3) 對(duì)于分叉煤層，分層劃分塊段，合并區(qū)按一層煤劃分塊段，分別計(jì)算儲(chǔ)量。主采3號(hào)煤層賦存較為穩(wěn)定，大致可分為 4 個(gè)塊段。礦井主采煤層為 3 號(hào)煤層，采用地質(zhì)塊段法。塊段劃分如圖 2-2 所示519000 3947500 519500 515500 516000 3938000 ： 圖 2-2 地質(zhì)塊段劃分 2 1 3 4 2）儲(chǔ)量計(jì)算公式 Q = s × m × d / cos ? 式中： Q ——塊段資源儲(chǔ)量； s ——塊段面積( m2 )； m ——塊段平均煤厚( m )； d ——容重( t / m3 ); ?——煤層塊段的平均傾角。 （1）儲(chǔ)量計(jì)算有關(guān)參數(shù)的確定 ①面積 s 面積的測(cè)定是以 1:5000 底板等高線圖為底圖，在 CAD 底圖中量逐一測(cè)量各塊段的面 積，并按規(guī)定進(jìn)行了檢驗(yàn)，再依照用底板等高線圖計(jì)算的塊段的平均角度，對(duì)面積進(jìn)行換 算，得出煤層塊段的實(shí)際面積。 ②塊段煤層平均厚度 m 資源儲(chǔ)量計(jì)算中采用的煤厚點(diǎn)可以根據(jù)鉆孔資料查出，由鉆孔資料可知，本主采煤層 的厚度均在 6.0m 左右波動(dòng)，所以在計(jì)算煤層儲(chǔ)量時(shí)取平均煤厚為 6.0 m。 ③煤層傾角 ? 各個(gè)塊段的煤層傾角由劃分的煤層底板塊段圖計(jì)算可得，具體方法為 tg? =兩等高線間 的垂高/此兩等高線間的水平垂距，可得角度?。 ④容重 d 3 號(hào)煤層為均勻煤層，根據(jù)地質(zhì)勘探報(bào)告煤芯煤樣分析得 d=1.45 t/m3。 （2）儲(chǔ)量計(jì)算結(jié)果 由儲(chǔ)量計(jì)算參數(shù)及計(jì)算公式，最終計(jì)算出礦井的塊段儲(chǔ)量，如表 2-3 所示： 表 2-2 煤層塊段儲(chǔ)量計(jì)算匯報(bào)表 塊 段 角度 a（°） 面積（m2） 密度（kg/m3） 煤層厚度（m） 塊段儲(chǔ)量 （M t） 煤層儲(chǔ)量 （M t） 1 2.32 12874682 1450.00 5.97 111.5412 263.6435 2 3.87 7627857 1450.00 6.18 68.0674 3 2.0 4340118 1450.00 6.23 40.3009 4 2.12 4834869 1450.00 6.4 43.7340 表2-3地質(zhì)資源分類(lèi)表 探明的資源量 控制的資源量 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 111b 2M11 122b 2M22 333 60% 30% 10% 礦井工業(yè)儲(chǔ)量由下式計(jì)算： （2-3） 式中：Zg 礦井工業(yè)資源儲(chǔ)量，Mt； Z111b 探明的資源量中經(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，取0.8。根據(jù)勘探地質(zhì)報(bào)告，本礦井地質(zhì)資源分類(lèi)見(jiàn)表2-2-2。 Z111b= Zz×60%×70%=117.28 Mt Z122b= Zz×30%×70%=58.64 Mt Z2m11= Zz×60%×30%=50.26 Mt Z2m22= Zz×30%×30%=25.13 Mt Z333k= Zz×30%×30%=22.34 Mt 礦井工業(yè)儲(chǔ)量(M t) 探明資源量(M t) 控制資源量(M t) 推斷資源量(333)( M t) 經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)儲(chǔ)量 邊際經(jīng)濟(jì)儲(chǔ)量 經(jīng)濟(jì)控制儲(chǔ)量 邊際控制儲(chǔ)量 21.0915 111b 2M11 122b 2M22 110.7303 47.4558 55.3651 23.7279 得： Zg = 258.3706 Mt 2.3 礦井可采儲(chǔ)量 2.3.1 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(lèi)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。巖層移動(dòng)角為β 76°、γ 77°、δ 76°，表土層移動(dòng)角為φ 45°； 3、維護(hù)帶寬度：工業(yè)廣場(chǎng)維護(hù)帶 20m； 4、斷層作為井田邊界時(shí)，斷層一側(cè)留 20 m。據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，斷層按性質(zhì)、落差大小 及其對(duì)煤層破壞程度，斷層煤柱留設(shè)如下：落差＞50 m 的斷層，兩側(cè)各留 50 m 的煤柱；落 差＞20 m～≤50 m 的斷層，兩側(cè)各留 30 m 煤柱；落差 10 m～≤ 20 m 的斷層，兩側(cè)各留 20 m 煤柱；落差＜10 m 的斷層不留設(shè)斷層煤柱； 5、井田境界煤柱寬度為 30 m； 6、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(shuō)明》中第十 五條，工業(yè)場(chǎng)地占地面積指標(biāo)見(jiàn)表 2-1。 則將工業(yè)場(chǎng)地定為長(zhǎng) 540 m，寬 445 m。 表 2-4 工業(yè)場(chǎng)地占地面積指標(biāo) 井 型（萬(wàn) t/a） 占地面積指標(biāo)（公頃/10 萬(wàn) t） 240 及以上 1.0 120-180 1.2 45-90 1.5 9-30 1.8 二、礦井永久保護(hù)煤柱損失 1、井田邊界保護(hù)煤柱：井田邊界保護(hù)煤柱留設(shè) 30 m 寬，井田邊界長(zhǎng) 26122.40 m，則 保護(hù)煤柱損失量為 6.80 Mt。 2、工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱：工業(yè)廣場(chǎng)按 I 級(jí)保護(hù)留圍護(hù)帶寬度 20 m，工業(yè)廣場(chǎng)面積由表2-4 確定，取 24公頃。3 號(hào)煤層工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱面積損失為：6.95 Mt，工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱如圖 2-3 3、井筒保護(hù)煤柱：主、副井井筒保護(hù)煤柱在工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱范圍內(nèi)，風(fēng)井井筒保護(hù)煤柱在大巷保護(hù)煤柱范圍內(nèi)，故井筒保護(hù)煤柱損失量為0。 4、大巷保護(hù)煤柱：大巷中心距離為 50m，大巷兩側(cè)的保護(hù)煤柱寬度各為 50m，按工 業(yè)儲(chǔ)量的百分之五估算。則煤柱損失量為258.3706×0.05=12.92 Mt 5、本礦只井田中部有一落差＜10 m 斷層，故不留設(shè)保護(hù)煤柱。 m n q k m1 n1 q1 k1 q2 k2 n2 m2 q3 k3 A B a q b m2 n2 d k c C D 三、礦井 3 號(hào)煤層可采儲(chǔ)量  圖 2-3 工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱 礦井可采儲(chǔ)量是礦井設(shè)計(jì)的 可以采出的儲(chǔ)量，可按下式計(jì)算： 式中： Zk = (Zg ? p) × c ( 2-3 ) Zk——礦井的可采儲(chǔ)量；Mt Zg——礦井的工業(yè)儲(chǔ)量；Mt  c——采區(qū)采出率，厚煤層>= 0.75；中厚煤層>= 0.8；薄煤層>= 0.85。 p——保護(hù)工業(yè)場(chǎng)地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物、大斷層等留設(shè)的永久保護(hù)煤柱損失量，Mt； 則，礦井 3 號(hào)煤層設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量為: Zk=（258.37-6.80-6.95-12.92）×0.75 =173.78 Mt 礦井儲(chǔ)量匯總表： 表 2-5 礦井儲(chǔ)量匯總表 煤層 工業(yè)資源儲(chǔ)量 （Mt） 永久煤 柱損失 （Mt） 礦井設(shè) 計(jì)儲(chǔ)量 （Mt） 設(shè)計(jì)開(kāi) 采損失 （Mt） 設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量（Mt） 3 259.72 27.72 172.99 43.50 173.78 3 礦井工作制度、設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 3.1 礦井工作制度 本設(shè)計(jì)根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》相關(guān)規(guī)定，礦井設(shè)計(jì)年工作日為 330 天，為了 減少工人的作業(yè)時(shí)間，充分利用工時(shí)，提高經(jīng)濟(jì)效益，確定采用“四六制”，每天四班作 業(yè)，三班生產(chǎn)，一班準(zhǔn)備，每班工作 6 小時(shí)。礦井每晝夜凈提升時(shí)間為 16 小時(shí)。 3.2 設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 3.2.1 設(shè)計(jì)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、開(kāi) 采條件、技術(shù)裝備、經(jīng)濟(jì)效益及國(guó)家對(duì)煤炭的需求等因素，經(jīng)多方案比較或系統(tǒng)優(yōu)化后確 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，則不能將礦區(qū)規(guī)模定得太大； 2、開(kāi)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(lái)源等。條件好者，應(yīng)加大開(kāi)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（包括煤中煤質(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，反之則縮小規(guī)模。 3.2.2 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 成莊井田儲(chǔ)量豐富，煤層賦存穩(wěn)定，頂?shù)装鍡l件好，斷層少，褶曲多，傾角小，厚度變化不大，開(kāi)采條件較簡(jiǎn)單，技術(shù)裝備先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)效益好，煤質(zhì)為優(yōu)質(zhì)無(wú)煙煤，交通運(yùn)輸便利，市場(chǎng)需求量大，宜建大型礦井。 確定成莊礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為 2.4 Mt/a。 3.2.3 礦井服務(wù)年限 礦井服務(wù)年限必須與井型相適應(yīng)。礦井可采儲(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 / (A×K) ( 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——礦井儲(chǔ)量備用系數(shù)，取 1.4； 則，礦井服務(wù)年限為： T=173.78 / (2.4×1.4)=51.72 a 符合《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》要求。 滿足表 3-1 要求。 表 3-1 新建礦井設(shè)計(jì)服務(wù)年限 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力(Mt／a) 礦井設(shè)計(jì) 服務(wù)年限 第一開(kāi)采水平設(shè)計(jì)服務(wù)年限(a) 煤層傾角 煤層傾角 煤層傾角 (a) ＜25° 25°～45° ＞45° 6．0 及以上 70 35 -- -- 3．0～5．0 60 30 -- -- 1．2～2．4 50 25 20 15 0．45～0．9 40 20 15 15 3.3 井型校核 按礦井的實(shí)際煤層開(kāi)采能力，輔助生產(chǎn)能力，儲(chǔ)量條件及安全條件因素對(duì)井型進(jìn)行校 核。 3.3.1 煤層開(kāi)采能力 井田內(nèi) 3 號(hào)煤層平均 6 m，為厚煤層，賦存穩(wěn)定，厚度變化不大。根據(jù)現(xiàn)代化礦井“一 礦一井一面”的發(fā)展模式，可以布置一個(gè)大采高一次采全高工作面生產(chǎn)。 3.3.2 輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能力校核 礦井設(shè)計(jì)為大型礦井，開(kāi)拓方式為雙斜井單水平開(kāi)拓，主斜井采用膠帶輸送機(jī)運(yùn)煤，副斜井采用軌道輔助運(yùn)輸，運(yùn)煤能力和大型設(shè)備的下放可以達(dá)到設(shè)計(jì)井型的要求。工作面生產(chǎn)的原煤經(jīng)順槽膠帶輸送機(jī)到大巷膠帶輸送機(jī)運(yùn)到井底煤倉(cāng)，再經(jīng)主斜井膠帶運(yùn)輸機(jī)提 升至地面，運(yùn)輸能力大，自動(dòng)化程度高。副井運(yùn)輸采用絞車(chē)雙鉤串車(chē)提升、下放物料，能 滿足大型設(shè)備的下放與提升。大巷輔助運(yùn)輸采用無(wú)軌膠輪車(chē)運(yùn)輸，運(yùn)輸能力大，調(diào)度方便 靈活。 3.3.3 通風(fēng)安全條件校核 礦井煤塵無(wú)爆炸危險(xiǎn)性，瓦斯涌出量大，屬該高瓦斯礦井，回風(fēng)井設(shè)立在井田中央,可以滿足通風(fēng)需要。 3.3.4 儲(chǔ)量條件校核 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)，保證有足夠的服務(wù)年限，滿足《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》要求。 本礦服務(wù)年限為： T = 173.78 / (2.4×1.4)=51.72 a 即本礦井的開(kāi)采服務(wù)年限符合規(guī)范的要求。 注：確定井型是要考慮備用系數(shù)的原因是因?yàn)榈V井每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)有一定的儲(chǔ)備能力,礦井達(dá)產(chǎn)后，產(chǎn)量迅速提高，局部地質(zhì)條件變化，使儲(chǔ)量減少，有的礦井由于技術(shù)原因使采出率降低，從而減少儲(chǔ)量，為保證有合適的服務(wù)年限，確定井型時(shí)，必須考慮備用系數(shù)。 4 井田開(kāi)拓 4.1確定井筒形式、數(shù)目、位置及坐標(biāo) 井田開(kāi)拓是指在井田范圍內(nèi)，為了采煤，從地面向地下開(kāi)拓一系列巷道進(jìn)入煤體，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(kāi)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(chēng)為開(kāi)拓方式。合理的開(kāi)拓方式，需要對(duì)技術(shù)可行的幾種 開(kāi)拓方式進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，才能確定。 井田開(kāi)拓主要研究如何布置開(kāi)拓巷道等問(wèn)題，具體有下列幾個(gè)問(wèn)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