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第一章 矿区概述及井田地质特征1.1矿区概述1.1.1地理位置郑州市慧祥煤业有限公司位于河南省登封市东南17km处，行政区划隶属登封市大冶镇管辖，其地理坐标为：地理坐标；东经11312251131503，北纬342740342909。本矿区北部有郑（州）登（封）公路（豫04线）穿过，该公路在景店有乡间公路通过矿区，经大冶镇在郜城镇与许（昌）洛（阳）公路相接。另外，途径大冶镇的登（封）尉（氏）地方铁路和新（郑）汝（州）铁路可与京广线和焦枝线相连。区内公路均为柏油公路，交通较为便利。交通位置图见图1-1-1。矿区的气候条件：年平均温度、最高和最低温度，结冻期和冻土深度，年平均降雨量和最大降雨量，主导风向和最大风速。1.1.2自然地理概况本区为低山丘陵地貌，北中部高，南部低，山岭多为抗风化力弱的砂岩与泥岩。本区最高点为马鸣寺，标高为521.7m，最低点为王楼村，标高为271.6m，相对高差250.1m。本区属淮河流域颍河水系。区内无常年性地表水体，仅有一些山间冲沟，雨季有短暂水流。大气降水以地表径流的形式自北向南、由西向东汇入双咱河。本区属大陆性半干旱气候。夏秋季节炎热多雨，冬春季节寒冷干旱，据登封市气象站近五十年的资料显示，本区降水多集中在七、八、九月，约占全年降雨量的65，年降雨量416.501102.90mm，一般600800mm；年平均气温14.2，七月份最热，历年最高气温高达44.6；元月份最冷，历年最低气温-18.2、最大冻土深度20cm。春夏秋三季以东北风、东风为主，冬季以西北风为主，冬、春季风力较大，最大风速可达20ms。 地震：根据河南省地质局资料，本区近期未发生过大的破坏性地震，仅明清年间发生过两次地震，烈度不清，19741975年有两次二级以上地震，烈度56级。本区地震烈度为度。1.1.3区域经济概况本区经济主要以农业为主，工业也较为发达，主要有煤炭、水泥、化肥和机械等，本区盛产水泥、白灰、砖、料石等建筑材料，建筑材料能够就地供给。区内村庄有瓦窑沟、杨家门、李家门、景店寨、甄家沟、景家庄、赵家庄、太岗等10余个自然村，人口约3000人，人力资源相对较丰富。故区内煤矿分布及其他工业和农业生产情况，可供矿井建设和生产用的原料和建筑材料的供应情况，矿区的电力供应来源。1.1.4煤田开发简史井田内无生产矿井及小窑，仅在其南部、东南部有向阳煤矿，为大冶镇镇办煤矿，现简述如下：位于本区南部2km处，1984年4月建矿，开采二1煤层，生产能力21万t/a，煤层倾向北西，倾角1617，煤厚1.510m，一般厚5m，变化较大，矿井水主要为顶板砂岩水，水量54t/h，属高沼矿井。1.1.5水源和电源水源：井田内寒武系灰岩含水层水量丰富，可作为矿井生活用水和生产用水的水源。电源：矿井新工业广场为双回路供电，分别引自嵩枫35kv变电站和大冶35kv变电站，供电距离分别为1.2km和4.4km。 1.2井田地质特征1.2.1地层本区为基岩半裸露区，地层出露不全，出露地层主要为二叠系、三叠系地层。据断层揭露的地层有奥陶系中统马家沟组（o2m），石炭系上统本溪组（c3b）与太原组（c3t）；二叠系下统山西组（p1s）、下石盒子组（p1x）、上统上石盒子组（p2s）和石千峰组（p2sh）以及三叠系圈门组（t1q）和第三系、第四系地层。其中，二叠系地层因滑动构造影响大部分被铲失掉，仅残存山西组下部部分地层。1、奥陶系（o）本区只存在奥陶系中统马家沟组（o2m）。矿区南部小范围出露。岩性为浅灰深灰色石灰岩及角砾状石灰岩，与下伏寒武系上统地层呈平行不整合接触，厚度大于48.02m。2、石炭系（c）本区缺失下统，发育上统本溪组（c2b）和太原组（c2t）。、本溪组（c2b）在南部区外有零星出露，岩性为浅灰深灰色铝土岩、铝土质泥岩。该层铝土质泥岩是对比一1煤层的主要标志层。本组为泻湖海湾相沉积，厚度为9.32m，与下伏奥陶系马家沟组地层为平行不整合接触。、太原组（c2t）为本区主要含煤地层之一，由灰、深灰色中厚层石灰岩、深灰色泥岩、砂质泥岩、砂岩和煤层组成，厚71.00m。共含煤7层，仅底部的一1煤层为大部可采煤层，其它煤层均不可采。依据其岩性组合和沉积特性可分为三段。、下部灰岩段自太原组底界值l4石灰岩顶界，主要由灰深灰色石灰岩、黑色泥岩、砂质泥岩和煤层组成，含石灰岩4层（l1l4），常合并为12层，中夹泥岩或砂质泥岩薄层。其中l1灰岩特性明显，为本区一良好标志层，局部与l2灰岩合并，厚度为8.36m13.50m，平均10.70m。本段含煤4层（一1、一2、一3、一4），其中一1煤层为大部可采煤层，其它煤层不可采。本段厚度为27.36m。、中段碎屑岩段自l4石灰岩段顶界至l7石灰岩底界，由深灰色中细粒砂岩、灰黑色砂质泥岩、泥岩组成，夹薄层石灰岩（l5、l6）及薄煤层（一5、一6），煤层均不可采，胡石砂岩为区内辅助标志层；本段厚度为27.84m。、上部石灰岩段自l7石灰岩底至l9石灰岩顶界面，以深灰灰色石灰岩为主，夹深灰色泥岩、砂质泥岩、砂岩和煤层。该段含石灰岩3层（l7、l8、l9），石灰岩具方解石脉和少量黄铁矿结核。其中l7燧石灰岩厚度为9.53m，发育稳定，特征明显，为本区主要标志层之一；l9灰岩不稳定，常变相为菱铁质泥岩，为太原组与山西组分界标志层。含煤2层，均不可采。本段厚度为15.80m。3、二叠系（p）二叠系为本区的主要含煤岩系，上部为非含煤地层，中下部为煤系地层。该系地层分为上、下两统，。本区仅保留二叠系下统的山西组下部、下石盒子组上部地层，二叠系上统上石盒子组及石千峰组、山西组中上部、下石盒子组下部均被滑动构造断失。二叠系与下伏石炭系地层为整合接触，总厚度756.23m。自下而上为：、下统（p1）下自二1煤层底板砂岩底界，上至田家沟砂岩（st）底界，划分为山西组、下石盒子组，由于受滑动构造铲失仅保留二、五、六三个煤段。与下伏太原组地层整合接触。、山西组（p1s）二煤段自l9石灰岩顶至砂锅窑砂岩底，为一套灰深灰色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩及中粒砂岩为主组成的含煤地层，即二煤段。厚80.10m，与下伏太原组为整合接触。根据其岩性组合特征可分为四段。本区仅保留下部二1煤层段和大占砂岩段部分地层，上部地层均被滑动构造断失。含煤一层二1煤层，为本区主要勘查对象。本区地层仅保留13.98m。二1煤层段：自l9石灰岩顶界至大占砂岩底界，厚9.05m。下部岩性为灰、深灰色中厚层状细粒石英砂岩、粉砂岩夹薄层状、条带状泥岩、砂质泥岩，呈互层状产出，具波状、透镜状及脉状层理，含植物根化石，常变相为砂质泥岩。中部为二1煤层，厚015.00m，平均7.31m，为黑色粉状、碎粒状，局部含一层夹矸。全区大部可采，局部被滑动构造铲失无煤。上部为泥岩、砂质泥岩、炭质泥岩，偶夹薄煤层（二12煤层），富含植物化石。大占砂岩段：本段自大占砂岩（sd）底至香炭砂岩（sx）底。因滑动构造铲失本区仅保留部分中粒长石石英砂岩，中粒长石石英砂岩呈灰色，泥、硅质胶结，具交错层理，层位稳定，俗称大占砂岩（sd），为二1煤层间接或直接顶板，属主要标志层之一，厚012.08m，平均4.93m。、下石盒子组（p1x）下自砂锅窑砂岩（ss）底界，上至田家沟砂岩（st）底界。按其煤层岩组合规律，自下而上分为三、四、五、六四个煤段，本区仅保有六煤段及五煤段的局部地层。五煤段岩性为灰、棕红色砂质泥岩，夹细中粒砂岩薄层，厚22.30m。六煤段厚55.27100.88m，平均厚86.05m，、上统（p2）下自田家沟砂岩（st）底界，上至金斗山砂岩底界，厚624.07m，划分为上石盒子组和石千峰组。、上石盒子组（p2s）下自田家沟砂岩底界，上至平顶山砂岩底界。厚244.38m，分为七、八、九三个煤段，与下伏下石盒子组地层呈整合接触。、石千峰组（p2sh）系指平顶山砂岩底界至金斗山砂岩底界间的一套非含煤地层，分为上、下两段。总厚379.69。4、三叠系（t）区内仅存有三叠系下统圈门组（t1q）下部的金斗山砂岩段。金斗山砂岩在本区北部的山头出露较多，地貌上形成山脊。岩性主要为紫红色厚层状中粒石英砂岩，该组岩石质地坚硬，抗风化剥蚀能力强，形成独特的陡峻山岭地貌。厚度大于40.76m，为特征突出，岩性单一的良好标志层。5、第四系（q）以黄土层、砾石层为主，局部为黄土夹砾石，松散，透水性强。厚度022.65m，平均8.82m。井田的地质构造、最主要的地质变动。如断层、褶曲和错动等，其分布情况。岩浆侵入活动和岩溶塌陷现象及其对煤层的影响。1.2.2地质构造本区位于昆仑秦岭纬向构造带北支东段，处于新华夏第二沉降带与第三沉降带交错部位，具体为夹持于嵩山和箕山两背斜之间的向斜构造即颖阳芦店向斜南翼东段，地质构造形态主要表现为芦店滑动构造上部系统覆盖下的一个单斜构造，地层走向ne5060，倾向nw，倾角1422；地层产状沿走向和倾向均有一定的变化，区内还发育有nw、ne和近ew向三组断裂，现简述如下：、褶曲本区发育的主要褶曲是凤凰岭背斜，轴部位于矿区中部的柿树林赵家沟一线，轴向nesw，该背斜为一不对称背斜，轴部出露地层为石千峰组上段中部地层，两翼出露地层为石千峰组上段上部和三叠系金斗山砂岩，西北翼地层倾角411，东南翼倾角1627。、断裂1、大路南正断层（芦f13）位于祖师庙吴家门一带，是本区的南部边界断层。144线以西隐伏于滑体下，以东出露于地表。其走向n80e，倾向nw，倾角3865，断距西小东大，60120m。该断层在本区西部仅有14001一孔穿过，对接关系为上盘山西组底部与下盘太原组l1灰岩接触，断失地层60m。通过作图分析该断层在143和144两剖面线之间可能存在一条nw走向并夹持于芦f13和芦f14断层之间的芦f13支断层，断距约50m。总之该断层在区内无钻孔揭露，控制程度较差。2、小沟正断层（芦10）位于小沟村东，是本区的东部边界断层，也为一滑体下隐伏断层。其走向n40w，倾向ne，倾角60，断距150180m。在南部露头附近断层两侧o2m与地层不连续。小沟补w2孔二1煤层断失，w4与补2孔煤层底板等高线不连续。总之该断层在浅部有控制，深部有一定摆动。3、祖师庙逆断层（芦f14）位于西郝家门王楼矿线，为逆断层，也为一滑体下隐伏断层。其走向近东西，倾西北，倾角3860。区内有两钻孔穿过，14301孔1煤层重复，断距60100m，14401孔太原组地层重复100余米，该断层控制较好。4、赵家门逆断层（芦f15）位于刘子沟马鸣寺柿树林王家门一线，为一逆断层，也为一滑体下隐伏断层。其走向n70e，倾角2841，断距1050m。该断层仅有14201孔控制，断距10m。剖面显示其断距在14402孔处最大，约50m，并伴生一条同向芦f16小型逆断层。该断层在145线处断距又变小，以至尖灭。由于该断层上盘逆冲，使得二1煤层被滑动构造铲失，形成一条细条带状无煤带。、滑动构造（芦f1）按构造层次划分为浅层构造。一般沿二1煤顶部由南部浅部向北部深部滑动。井田内现已有11个钻孔穿见该断层，缺失地层350750m。其垂向结构自下而上可分为下盘、主滑面和上盘三部分。1、下盘：即前已述及的单斜及隐伏断裂构造，主要由p1s、c3t、c3b、o2m、及其它变质基底组成。本次勘探的主要对象二1煤层即赋存于内。2、主滑面地表露头位于祖师庙吴家门驮窑一线，走向n60e，倾向nw，倾角15-40，断距浅部大深部小。主滑面基本沿二1煤层附近延伸，但有一定的波状起伏。滑面之上普遍有一层断层角砾岩，主要是由上、下盘间摩擦揉搓破碎的岩石构成，还见有断层泥、碎裂岩等。在本区内的断层带厚度为0.7030.85m，平均为9.83m。3、上盘：又称滑体，主要由三叠系下统圈门组、二叠系上统石千峰组及石盒子组组成，总体为一轴向nesw的凤凰岭背斜，是由滑动构造引起的反卷背斜。该背斜为一不对称背斜，西北翼地层倾角411，南翼倾角1627，背斜轴部出露石千峰组地层，两翼出露三叠系金斗山砂岩。另外滑体内还发育有两条走向正断层，落差540m。4、滑动构造对煤层的影响由于滑动构造沿着二1煤层附近延伸，且波状起伏，当滑面上翘或下盘下凹时，就保存了二1煤层及其上覆地层；当滑面下切或下盘上隆时，就铲薄、铲失煤层，造成无煤带，如14402、14601、14602三孔。一方面，由于滑面下切造成二1煤被铲失，另一方面，局部区段受滑动构造的揉搓与挤压，煤层厚度增大，出现厚煤层，如14501孔煤厚7.61m。因此，滑动构造是影响本区煤厚变化的主导因素。另外，由于滑动构造影响，使滑面附近地层倾角局部增大，如14303孔。断层和滑动构造详见断层一览表表1-2-1。、岩浆岩本区未见岩浆活动及岩浆岩。断层一览表表1-2-1编号断层名称断层位置断层性质断层产状断距(m)走向长(km)走向倾向倾角(度)芦f1芦店滑动构造井田东部中部正n60enw15-4038075030芦f10小沟断层井田东部边界正n40wne6020404芦f13大路南断层井田南部正n80enw38-656012012芦f14祖师庙断层井田南部逆ewn38-60601005芦f15赵家门断层井田中部逆n70enw28-4110603.51.2.3水文地质1、含水层及隔水层根据地层时代、岩性及其含水透水特征，本区共划分为5个含水层组和3个主要隔水层段。、寒武奥陶系灰岩含水层主要是指寒武系上统凤山组和奥陶系中统马家沟组地层，岩性主要由白云质灰岩和角砾状石灰岩组成。据区域资料，该含水层最厚48.5m，一般1030m。岩性为灰色厚层状角砾灰岩，岩溶裂隙较发育，富水性和导水性较强，但含水不均匀，为基岩岩溶裂隙承压含水层，其静止水位标高为227.50m，单位涌水量q2.182lsm，渗透系数0.2490.305gl。该含水层距二1煤层底约80m，为二1煤层底板间接充水强含水层。、太原组下段灰岩含水层一般由l1l4石灰岩组成，其中l1和l4石灰岩相对稳定，分布连续，含岩溶裂隙承压水，含水不均，富水性、导水性较强。钻孔揭露厚度1820m。据区域钻孔抽、放水资料，静水位标高224.17226.22m，单位涌水量q1.171.65lsm，渗透系数k5.8026.35md。该含水层直接压一1煤层，为一1煤层顶板直接充水含水层，距二1煤层一般4060m，为二1煤层底板间接充水含水层。、太原组上段灰岩含水层由l6l8三层石灰岩组成，其中以l7、l8两层较发育。岩性为深灰色含生物屑泥晶灰岩，含燧石团块，具裂隙和溶蚀现象，含岩溶裂隙承压水，含水不均，富水性、导水性较强。钻孔揭露厚714.02m，平均10.83m，据本区井检孔抽水资料，该含水层静水位标高327.26m，单位涌水量q0.0789lsm，渗透系数k0.0377md。据区域钻孔抽、放水资料，单位涌水量q0.108lsm，渗透系数k0.895md。该含水层距二1煤层底平均为8.28m，为二1煤层底板直接充水含水层，对开采二1煤层有直接影响，是矿井水疏排的直接对象。、二1 煤层顶板山西组砂岩含水层井田二1煤层顶板山西组地层多被滑动构造铲失，所剩无几，仅存的部分主要为砂质泥岩。二1煤层直接顶板多为砂质泥岩，而老顶多为由岩性混杂的砂质泥岩和浅灰、灰白色中粗粒长石石英砂岩组成的破碎带，厚3.9512.50m，平均6.18m，压性结构面十分发育，含孔隙裂隙承压水。矿井充水形式以顶板淋水为主，生产矿井调查资料表明该含水层在矿井浅部富水性较弱，而在深部富水性较强，矿井涌水量为120200m3h。据本区钻孔抽水资料，静水位标高316.06m，单位涌水量q0.03638lsm，渗透系数k0.2595md。该含水层下距二1煤层顶08.50m，平均3.52m，为二1煤层顶板直接充水含水层，但其含水性、富水性较强，透水性较好，对开采二1煤层影响较大。、山西组以上诸砂岩含水层二叠系、三叠系中的平顶山砂岩和金斗山砂岩的单层厚度大，厚达50100m，一般距二1 煤层较远，但当由于滑动构造或断层影响时，则可能成为顶板上的重要含水层，在生产中要采取预防措施。、本溪组隔水层由铝土岩和铝土质泥岩组成，沉积连续，层位稳定，平均厚度9.32m，岩石致密，节理、裂隙不发育。正常情况下，可阻隔寒武奥陶系灰岩水和太原组下段灰岩水联系，但遇厚度较薄地段或构造破坏严重时，隔水能力将会降低，甚至不起隔水作用。、太原组中段隔水层系指l4、l6灰岩之间的泥岩、砂纸泥岩和细粒砂岩，平均厚度12.00m，全区分布，层位稳定。正常情况下，可阻隔太原组上、下段石灰岩水的联系。、二1煤层底板隔水层该层赋存于太原组上段灰岩于二1煤层之间，岩性主要为泥岩。砂质泥岩。平均厚度8.28m。正常情况下，可阻隔太原组上段灰岩水进入二1煤层矿床，但遇厚度较薄地段或受构造破坏严重时，隔水能力会降低，甚至不起隔水作用。2、构造带水文地质特征本区位于颍阳芦店向斜南翼，地质构造形态主要表现为芦店滑动构造上部系统覆盖下的一个单斜构造，区内发育有nw和ne向两组断裂。本井田位于区域地下水向北、北西运移的径流带内。由于断裂的切割，破坏了本区岩层和矿层的完整性和连续性，致使原本毫无水力联系的含水层对接二发生水力联系或下部富水的含水层与二1煤层对接而对二1煤层矿床直接充水。、祖师庙断层（f14）祖师庙断层为一逆断层，其走向呈北东向，东西两端向南偏转，倾向北，断距60100m，可阻止南部地下水向北运移。、马鸣寺断层（f15）马鸣寺断层为一逆断层，其走向北东，倾向北，断距2050m，可阻止南部地下水向北运移，但造成下盘二1煤层与上盘c3t上段l78灰岩接触，为一富水导水通道。、小沟断层（f10）小沟断层位于矿区东北部，为一正断层，其走向北西，倾向北东，两断盘西升东降，落差130200m。可阻止东部地下水向井田内运移。3、地下水的补给、迳流和排泄矿区处于区域地下水的补给和迳流区。区内二1煤层主要充水含水层为其顶、底板含水层，该含水层在浅部接受大气降水的补给，并沿地层走向和倾向向北、北西方向迳流排泄。矿井和机、民井是主要排泄方式之一。4、矿井充水因素分析、充水水源、大气降水大气降水是区域地下水的主要补给来源，但在本区直接补给地下水或对矿床直接充水的可能性不大，因为本区地势总体呈北高南低，西高东低，地表沟谷发育，有利于地表迳流的运移，本区大气降水主要以地表迳流的形式由北向南、自西向东汇入双咱河。、地表水本区地势较高，属于双咱河、颍河流域的分水岭地带，地表无河流、水库等较大水体，只有零星水塘，蓄水较小。区内冲沟发育，偶有季节性溪流，因本区较厚的隔水层存在，地表迳流、排泄条件好，不易进入矿床。、地下水、二1 煤层顶板砂岩含水层，虽然补给条件差，含水、透水性弱，但据临近生产矿井资料，均有顶板淋水现象。通常情况下这部分水源对矿井生产威胁不大。、二1煤层底板隔水层平均厚度10m左右，最薄地段4m，一般情况下具有良好的隔水性，但在构造破坏地段，则易引起岩溶水底鼓突水，采煤过程中应引起足够重视。、断层附近必须留足安全煤柱，防止构造带水进入矿井。5、矿床水文地质勘探类型本区二1煤矿床主要充水水源未二1煤层底板c3tl78灰岩岩溶裂隙承压水，次为顶板破碎带裂隙淋水。据本区井检孔抽水资料，二1煤层底板c3tl78灰岩岩溶裂隙含水层单位涌水量q0.0789lsm，而据区域钻孔抽、放水资料，单位涌水量q0.108lsm，渗透系数k0.895md。因本区二1煤层底板c3tl78石灰岩抽水、放水资料较少，结合本区并参考区域资料综合分析直接充水含水层的含水空间特征、富水性河补给条件，确定本区二1煤层矿床的水文地质勘探类型为第三类二亚类第二型，即以底板岩溶充水为主的水文地质条件中等的煤矿床类型。6、矿井涌水量预算根据储量核查报告，矿井二1煤层-250m水平标高以浅正常涌水量为340m3h，最大涌水量568m3h。1.2.4地温本区深部的14303、14602孔孔底测温分别为31.8和29.5，其二1煤层底板最低标高分别为-364.80m和-281.31m，故推测本区二1煤层底板最低标高-350m为界，以浅地温小于一级高温区下限温度（31），为正常地温区，以深地温大于一级高温区下限温度（31）而小于一级高温区上限温度（37），为一级高温区。1.3煤层特征1.3.1含煤地层本区含煤岩组为石炭系二叠系地层，地层总厚约660m，由下至上可划分为九个煤组。其中，二叠系下统山西组俗称二煤组，是本区的主要含煤岩组，本区主要可采煤组二1煤赋存于该组下部。该组由一套灰色深灰色的泥岩、砂质泥岩、砂岩和煤层组成。由于受滑动构造的影响，本组大部分被铲失，仅残存二1煤层及其下部地层。二1煤层是本区的主要可采煤层，赋存于山西组的下部，层位稳定，结构简单，全区普遍可采，但由于受滑动构造影响，煤层具突然增厚和变薄现象，并在本区中部形成一条无煤带。二1煤层直接顶板为滑动构造断裂带角砾岩、断层泥及上覆滑体岩层地层，二1煤层底板为灰黑色砂质泥岩，下距l9灰岩3.70m。煤层埋深40960m，开采标高+262+50m。区内钻孔揭露该煤层，厚度为015.00m，平均7.31m，煤层厚度较稳定，结构简单，局部含一层夹矸。如表1-3-1所示综上所述，区内二1煤层层位稳定，全区大部可采，局部厚度变化较大，结构简单，受滑动构造影响局部具无煤带，结合周边二1煤层发育情况，综合评价二1煤层应属较稳定煤层。 表1-3-1煤层综合柱状1.3.2煤质特征煤的物理性质：二1煤黑色，金属光泽，以亮煤为主，暗煤次之，夹少量丝炭，呈粉状或碎粒状产出，强度低，染指，视密度1.45，真密度1.50。有机组分占85.8，其中镜质组占77，半丝质组占6.4，丝质组占2.4，无机组分占14.2，其中粘土矿物占13.8，硫化物和碳酸盐各占0.2。镜煤最大反射率为2.45。煤的化学性质和工艺性能：二1煤原煤平均灰份13.3320.35，平均17.29，挥发份10.6411.72%，平均11.58，全硫0.280.34，平均0.31；二1煤原煤高位发热量为31.90mjkg，原煤低位发热量为31.20 mjkg，属特高热值煤。用1:4的比重液洗选，理论精煤回收率1828；焦渣特征3，微具弱粘结性；胶质层厚度y值为0mm。根据煤质测试结果和中国煤炭分类标准，二1煤应属中灰、特低硫、高发热量之粉状贫煤，可作动力用煤和一般民用煤。详见煤质测试结果表1-3-2。煤质测试结果表表1-3-2原煤孔号mad（）ad（）vdaf（）st，d（）qgr，v，d（mj/kg）qgr，v，daf（mj/kg）焦渣特征1-8视密度ard真密度tkd 144010.9018.8113.590.2828.8635.2831.46145010.4820.3513.950.3027.7734.872-31.47145021.1213.3312.580.3430.7735.5031.41145030.6213.5811.390.3230.5331.41平均0.7816.5212.880.3129.4835.2231.451.3.5煤层开采技术条件1、瓦斯据钻孔资料，二1煤层瓦斯分析结果见表1-2-3。钻孔瓦斯分析结果表表1-2-3孔号取样瓦斯成分（）瓦斯含量（ml/g.燃）评价ch4co2n2c3h6ch4co2n2c3h614502解1.7197.310.980.181.470.10不合格14501-1解93.520.824.271.3911.070.220.290.39合格14501-2解96.600.282.031.0910.620.540.110.51合格14603真60.174.5435.293.440.170.60合格14503-1解10.4840.84886.9571.7510.7930.1920.9320.539合格14503-2解5.9292.72675.07113.7120.6060.1811.2690.572合格由表中可知，瓦斯主要成分由ch4、co2及n2组成，含少量的重烃气体，如乙烷和重烃，瓦斯成份ch4为5.929-96.60，co2为0.284.54，瓦斯含量为0.60611.07ml/g.燃，属co2-ch4带。邻近的王楼煤矿和向阳煤矿均为高沼矿井，1996年王楼煤矿由于管理不善发生瓦斯爆炸，本区位于王楼煤矿的深部，生产中更要严格执行安全规程，加强瓦斯管理。根据地质报告本矿井按高瓦斯矿井设计。2、煤尘据煤炭科学研究总院重庆分院对嵩枫慧祥煤业有限公司二1煤层进行鉴定，鉴定结果二1煤层有煤尘爆炸危险性。3、煤的自燃据煤炭科学研究总院重庆分院对慧祥煤业有限公司煤炭自燃倾向等级鉴定报告，本区煤层为不易自燃煤层，在本矿及其邻近矿井的历年开采实践中，也未发生过煤的自燃现象。4、地温本区深部的14303、14602孔孔底测温分别为31.8和29.5，其二1煤层底板最低标高分别为-364.80m和-281.31m，故推测本区二1煤层底板最低标高-350m为界，以浅地温小于一级高温区下限温度（31），为正常地温区，以深地温大于一级高温区下限温度（31）而小于一级高温区上限温度（37），为一级高温区。第二章 井田开拓2.1井田境界及可采储量一、井田境界井田边界为南起芦f13断层，北至二1煤层底板等高线-500m水平，西起143勘探线，东至芦f10断层，具体的井田范围由郑州市慧祥煤业有限公司采矿许可证（证号：4100000830068）提供的10个拐点连线圈定，详见矿井拐点坐标表2-1-1：矿区范围拐点坐标表2-1-1拐点号直角坐标纬距x经距y13817890384299052381758038429205338175003842800043817025384271505381516038428525638151863842955473815330384304008381617038431682938169243843120010381671038430685井田东西走向长4.5km，南北倾斜宽平均为2.7km，面积7.5138km2。2.1.2可采储量、地质储量1、工业指标根据煤、泥炭抵制勘查规范确定本区各煤层的最低可采厚度为0.80m；最高可采灰分（ad）为40；最高std为3；最低发热量qnetd17mjkg。2、资源储量根据储量核查报告，全井田共获得二1煤层资源储量5620.0万t，其中探明的经济基础储量（121b）3152.9万t，推断的内蕴经济资源储量（333）2415.0万t，预测的资源量（334）52.1万t。详见矿井资源储量汇总表2-1-2。矿井资源储量汇总表表2-1-2（单位：万t）探明储量(121b)/ 万t推断储量（333）/万t预测储量（334）/万t 合计/万t3152.92415.052.15620.0矿井地质资源储量为探明的经济基础储量（121b）和推断的内蕴经济资源储量（333）之和，则矿井地质储量为3152.92415.05567.9万吨。3、矿井工业资源储量推断的资源储量（333）应乘以0.8可信度系数后计入矿井工业资源储量，则矿井工业资源储量为2284.9万t。计算如下：矿井工业资源储量（121b）+333k 3152.9+2415.00.85084.9万t、永久煤柱损失1、各类煤柱留设原则、工业广场煤柱，按垂线法计算，岩层移动角参照建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程选取如下：表土、冲积层移动角45 岩层移动角72，-0.6、村庄及水库煤柱井田深部较大的景店寨、甄家沟和后赵家庄需留设煤柱，深部边界处的石楼沟水库大坝需留设煤柱。煤柱留设按垂线法计算，计算参数同工业广场煤柱。、边界煤柱：井田边界两侧各留20m；、断层及采空区防水煤柱：根据水压大小计算留设。式中：m煤层厚度或采高，7.31m p水头压力 2.48.5mpa a安全系数，一般为12.5，设计取2 kp煤层的抗张强度 0.2mpa经计算，断层隔水煤柱宽度39.775m。、可采储量可采储量（工业储量永久煤柱）采区回采率。永久煤柱包括：广场及井筒煤柱，断层煤柱和井田边界煤柱。采区回采率：井田内煤层平均厚度不超过7.5m，采区回采率按80计算。井田内工业储量5084.9万t，永久煤柱占压998万t，开采损失257.4万t，可采储量3829.5万t，矿井可采储量详见表2-1-3。可采储量汇总表单位：万t 表2-1-3煤层矿井地质资源储量矿井工业资源储量永久煤柱损失开采损失可采储量边界采空区及断层防水井筒及工业广场村庄及水库小计二15567.95084.984.492.6289.0532.0998.0257.43829.5注：推断资源储量（333）已乘0.8可信度系数2.1.3矿井设计生产能力及服务年限2.1.3.1矿井工作制度设计年工作日330天，每天三班作业，其中两班采煤，一班准备，每天净提升时间16小时。2.1.3.2矿井设计生产能力及服务年限矿井设计生产能力的确定，主要取决于矿井的资源条件及开采条件。本矿井储量较丰富，但勘探程度较低，首采区受滑动构造的影响，煤层厚度不稳定；矿井二水平为下山开采，接替工程量较大，且深部钻孔稀少，煤层控制不足，故开采条件致使本矿井设计生产能力不宜太大。设计认为45万t/a的生产能力是合适的。矿井获得的可采储量，除以设计年生产能力并考虑1.4的储量备用系数，计算矿井的服务年限为60.8a，其中-118m水平服务25.8a，-250m水平服务35a。符合煤炭工业矿井设计规范2005版关于对新建矿井设计服务年限的规定。如表2-1-4所示表2-1-4新建矿井设计服务年限 矿井设计生产能力（mta）矿井设计服务年限（a）第一开采水平设计服务年限（a）煤层倾角25煤层倾角2545煤层倾角456.0及以上7035-3.05.06030-1.22.4502520150.450.9402015 152.2 井田开拓2.2.1井田开拓的基本问题2.2.1.1井田地质资料本区通过以往勘查和矿井生产揭露，查明其基本构造形态为一地层走向6080，倾向330350，倾角1427的单斜构造，滑动构造普遍存在；查明了本区二1煤层为大部可采煤层，煤层结构简单，查明了二1煤层的煤类、煤质特征及煤的工艺性能；查明了矿区隔、含水层的发育情况及含、隔水性能，确定了二1煤层矿床水文地质勘查类型为第三类二亚类第二型；查明了二1煤层顶、底板工程地质特征和矿井瓦斯、煤尘及煤的自燃情况。按现行煤、泥炭地质勘查规范要求，二1煤层勘查程度达到了详查阶段。2.2.1.2存在问题及建议、本区开采的二1煤层，顶板为滑动构造产生的断层角砾岩，岩石破碎，使煤层顶板强度降低。因此，在矿区采掘过程中应注意煤层顶板的观察，加强顶板支护工作；、本区二1煤层瓦斯含量高，矿井瓦斯等级为高瓦斯，因此，在矿井开采过程中应加强矿井通风和瓦斯监测工作，确保矿井安全生产；2.2.1.3井硐的确定由于开拓方式主要是指井筒的形式，现对每个井筒形式具体分析比较如下：（一）主井井筒形式对于主井采用斜井还是立井，设计提出如下两个方案：方案i：主斜井方案。初期在工业场地内布置一条主斜井倾角18，净宽5.2m，装备一条带宽2.0m大功率胶带输送机，长度2650m，高差800m。方案ii：主立井方案。初期在工业场地内布置一个主立井,井筒净直径4.5m，装备一对4t箕斗，金属罐道梁。井口安装一台3.0m单绳双筒提升机,井筒深度约500m。方案i优点：（1）煤流运输采用胶带输送机，其具有运量大、连续性好、效率高、增产潜力大等特点；（2）设备运行安全可靠，运营费用低；（3）设备及安装和相关土建设施等投资低；但斜井施工对较软地层适用性差，施工难度较大，且本煤倾角较大，斜井落差太大，不利于运输。方案ii具有井筒施工可靠性高、投资低、施工工期短等优点。详细经济比较见表3-1-1。表3-1-1 井筒方案比较表序号比较项目主斜井(b=5.2m,a=18)立井（4.5m）备注（iii）1井口标高（m）340393.182井底标高（m）-450-1183井筒长度（m）27005124掘进体积（m3）71802230469495井筒工期（月）2410146建井总工期（月）40427可比基建投资23914.720294.723619.981、矿建投资（万元）5647.253177.62掘砌费（万元）5320.732617.27措施费（万元）326.52560.352、土建投资（万元）295.332800.263、设备及安装（万元）11527.0821139.228矿井运营费（万元）2314.563454.601140.041、电耗（万元）2026.201976.302、折旧（万元）288.361478.30综上分析，设计推荐主井井筒采用立井方式。（二）副井井筒形式由于本矿井具有煤层埋藏深、矿井生产能力大等特点。经过综合分析比较，设计认为副井采用立井优势较明显。但考虑到本矿井的规划设计生产能力特别大(8.0mt/a)，初、后期实行分区开拓和生产，为解决大型设备整体下放，各分区均需布置大直径的副立井，其提升设备及控制、容器及承接装置都要引进，投资较高。因此，设计对于副井形式提出如下两种方式：方案i：副立井方案。副井净直径5.0m，装备一对1t矿车单层单绳罐笼及一台3.5m单绳提升机，钢罐道，井筒装备玻璃钢梯子间，井筒内设洒水管、动力电缆和通讯信号电缆。担负全矿井的升降人员、提矸下料、进风等辅助提升任务，兼作矿井的安全出口。方案：副斜井方案。在工业场地内增建一条副斜井（净宽4.8m，倾角18 ，斜长2700m）方案，副斜井解决全矿井的大型设备整体下放，各分区人员及材料仍通过副立井提升。表3-1-2 副井井筒方案比较表序号比较项目方案i方案备注（iii）副立井（5.0m）副斜井b=5.0m,a=181井口标高（m）393.183402井筒长度（m）5122700-21883掘进体积（m3）256054045.47-51485.474井筒工期（月）920-115建井总工期（月）4042-26提升设备jkm-4.56（）塔式多绳摩擦提升机，jkm-2.252()塔式多绳摩擦提升机jk-4/31.5单筒缠绕式提升机7可比基建投资（万元）7885.7511915.05-4029.31.矿建投资2611.825888.35-56502.土建投资2337.85962.94+1374.913.提升设备及安装973.78683.36-603.994.井筒装备1962.301112.52+849.788设备运营费（万元）150.89184.01-33.121、电耗85.9778.82+7.152、折旧64.9245.56-40.27经过综合分析比较，设计推荐方案i，即采用一个净直径5.0m的副立井满足矿井的辅助提升要求。（三）风井井筒形式由于立风井具有工程量小，通风距离短，有效通风断面大等优点，故确定风井采用立井。综上所述，针对本井田煤层赋存特点，说明本矿井采用主副风均用立井的综合开拓方式是合适的，即在井田中部布置主副立井，浅部布置回风立井。主井担负矿井的主提升任务，副井担负全矿井的升降人员、提矸下料、进风等辅助提升任务，兼作矿井的安全出口，回风井布置瓦斯抽放管路，兼作矿井安全出口。图2-3 风井井筒断面图2.2.1.4井口及工业场地位置的选择（一）影响井口及工业场地位置选择的主要因素1、井口位置应尽量选择靠近铁路，公路，区域变电站，输水管线等这些公共设施；2、由于本矿井煤层厚度变化较大，井筒及工业场地应尽量减少压煤量；3、井田内地形起伏较大，工业场地应选择在地形相对平整的地方；4、工业场地及井口位置应尽量接近储量中心，有利于井下开采运输，降低生产费用；5、初期采区应尽量选择在勘探程度高、地质条件简单的开采范围；6、井口及工业场地应尽量靠近初期采区，以减少井巷工程量和初期投资，缩短建井工期；7、充分考虑“三软”地层对开拓系统的影响，工业场地及井口位置选择应使井底车场及硐室处于相对坚硬稳定岩层中。(二)井口与工业场地位置的选择 综上所述，结合实际矿区情况，在井田中部设工业广场，主副井井口及工业场地位于14602钻孔附近，工业场地内初期布置主副两个井筒，地面标高393.18m左右；风井井口地位于井田南部1468钻孔附近，地面标高349m左右。2.2.1.5井底车场，水平划分及阶段垂高的确定（一）井底车场根据本矿基本情况提出两种井底车场方案：方案一：环形式井底车场 特点：空重列车在车场内不在同一轨道上做相向运行，即采用环形单行方式。 1、（1）立井卧式环形车场（如下图示） 1主井；2副井；3主井重车场； 4主井空车场；5主要运输巷道 优点：车场的开拓工程量小；调车方便。 缺点：电机车在弯道上顶推调车安全性较差。 当井筒与主要运输巷道较近时采用。 方案二：立井斜式环形车场（如下图）：主副井存车线与主要运输巷道斜交。当井筒距运输大巷较近、且地面出车方向受限要求与大巷斜交时采用。1主井；2副井；3主井重车线；4主井空车线； （1）优点：调车方便，通过能力大，一般能满足大、中型矿井生产的需要。 （2）缺点：巷道交岔点多，大弯度曲线巷道多，施工复杂，掘进工程量大，电机车在弯道上行驶速度慢，且顶推调车安全性差，用固定式矿车运煤，翻笼卸载能力将直接影响车场通过能力。 综上所述，本矿采用方案一的变形车场，受井田限制，省去运输大巷，各上山直接通过绕道连到车场。（二）水平划分及阶段垂高的确定主、副井井筒落底水平为-118m水平，故第一水平标高为-118m，井田深部开采下限标高为-500m水平，若设一个水平，阶段垂高为400m，下山斜长达到1500m，故在井田深部设第二水平，第二水平标高为-250m水平。回风立井落底水平为+168m水平，通过该水平布置+168m水平辅助胶带大巷和辅助轨道大巷，开拓南2采区。第一水平标高为-118m，二1煤阶段垂高为286m，上山斜长980m。第二水平标高为-250m，上下山开采，上山阶段垂高132m，斜长650m，下山阶段垂高250m，斜长760m。两个水平采用一对暗斜井联系。2.2.1.6主要运输巷、回风巷布置和位置选择受井田形状的限制，首采区位于风井附近，采区轨道上山直接与井底车场连接，采区运输上山直接与上仓斜巷连接，所以初期没有大巷。回风井落底于+168m水平。后期开拓-250m水平时轨道大巷、运输大巷和回风大巷均布置在二1煤层底板岩石中。2.2.1.7采区划分和接替根据本矿井煤层赋存情况，本着各采区有合理的走向长度，设计将井田划分为五个采区：-118m水平为一个上山采区（南1），-250m水平为一个上山采区和一个下山采区（北1北2），+168m辅助水平为一个上山采区（南2）。采区开采顺序本着先开采上