涡北煤矿1.8mta新井设计

1 矿区概述及井田地质特征1.1矿区概述1.1.1地理位置与交通矿井位置：涡北煤矿位于淮北平原西部，行政区划属安徽省涡阳县管辖。其中心南距涡阳县城4.0 km。地理坐标：东径11609581161245，北纬333053333448。矿井范围：南起F5断层，北至刘楼断层；东起太原组灰岩顶界面的隐伏露头线，西止于32煤层-1000 m水平等高线的地面投影线。平面上近似为一矩形，南北长5.626.53 km，东西宽2.333.71 km，面积19 km2。矿井交通条件：濉阜铁路从矿井东南约3 km处通过，涡阳火车站距矿井中心约5 km；在矿井的西部（直线距离）约40 km处有京九铁路；涡阳至河南省永城，涡阳至阜阳、蚌埠、亳州、淮北及邻县已形成四通八达的公路网。涡河可长年通航小型机动船，上游可达亳州，下游直通淮河。矿区交通位置如图1.1.1。 图1.1.1 交通位置示意图1.1.2地形地貌矿内地势平坦，地面标高29.4932.5 m，地势西北高东南低。矿内河渠纵横，村庄密布，河渠两岸及道路两侧绿树成荫。1.1.3河流及水体本区属淮河水系。涡河及其支流武家河为长年性河流，由西北向东南流经矿井西南部。夏季洪水期，涡阳城关节制闸上游最高洪水位（1963年8月7日）标高为30.45 m，秋冬季枯水期，河水水位一般较低。人工开挖的灌溉沟渠中，较大的有涡新河。本区地下水较丰富，一般能满足居民生活及工业用水。1.1.4气候本区气候温和，属季风暖温带，半湿润气候，春秋温和少雨，夏季炎热多雨，冬季寒冷多风。19561990年年平均气温14.6 ，最高气温（1964年7月9日）41.2 ，最低气温（1969年2月5日）-24 。春秋季多东北风，夏季多东东南风，冬季多北西北风，平均风速为3.2 m/s。年平均降水量为811.8 mm，雨量多集中在七、八两个月。全年蒸发量1890.6 mm，全年无霜期215 d，冻结期最早为11月10日（1968年），最晚可至次年3月16日（1959年）。冻土最深可达19 cm（1977年1月6日）。1.1.5自然地震本区处于东西向和南北向大断裂的交汇带，曾有小地震发生，但没有灾害性的大震。根据安徽省地震局1996年编制出版的地震烈度区划图查得，本区地震基本烈度值为，地震动峰值加速度为0.10 g。1.1.6矿区内工农业生产、建筑材料等概况井田位于淮北平原西部，以农业为主、工业欠发达。农作物主要有小麦、大豆、玉米、红薯等。井田8号煤层赋存区内共有大小村庄22个，矿井建设和生产期间应根据国家政策，有计划的妥善处理征地和迁村事宜。矿井建设中的钢材、木材、水泥等材料主要由外地供应，砖、瓦、砂、石等土产材料均可由当地解决。井田中心距涡阳县城仅4 km，为本矿井的建设和生产、居民生活等依托城市提供了便利条件。1.1.7区域电源本区电源充沛可靠。涡阳县城南现在设有220/110/35 kV的区域变电所，其变压器容量为1120 MVA+190 MVA，为双回路供电方式。设计矿井供电电源引自涡阳县城南220/110/35 kV区域变电所，采用35 kV向矿井供电，每回线路长约14 km。1.2井田地质特征1.2.1地层本井田勘探程度属于精查。1997年6月安徽省煤田地质局第三勘探队完成了对井田的精查工作并提交了安徽省涡阳县涡北井田勘探（精查）地质报告。根据该报告矿井为全掩盖区，第三、四系厚度变化不大，一般在400420 m左右，古地形东高西低。区内地势平坦，潜水面较浅。本矿井内古生界岩层均隐伏于新生界松散层之下，经钻孔揭露，自下而上分别为奥陶系考虎山组、石炭系本溪组、太原组，二叠系山西组、下石盒子组、上石盒子组、石千峰组，第三系、第四系。本矿为石炭二叠纪含煤地层。石炭系煤层薄、不稳定、煤质差，并且顶板多为石灰岩，水文、工程地质条件复杂。二叠纪含煤地层，总厚约990 m，含煤2030层，煤层总厚2026 m。上石盒子组下部含1、2、3三个煤组，多为薄煤层。下石盒子组含4、5、6、8等四个煤组，为矿井主要含煤段。山西组下部含10、11两个煤组，煤层薄，煤分层少。各组岩性特征由老到新简述如下：如图1.2.1。图1.2.1 地层综合柱状图1） 奥陶系（O2t）老虎山组：揭露厚度10.76 m,为深灰色略带肉红色块状微晶白云质含泥质灰岩，含燧石结核，裂隙尤为发育。2） 石炭系（C）（1） 中统本溪组（C2b） 与下伏老虎山组假整合接触。厚43.73 m，为深灰色钙质泥岩、暗紫色杂色铝质泥岩、铁铝质泥岩为主，上部夹浅灰白色生物碎屑泥晶灰岩两层。（2） 上统太原组（C3t）与下伏本溪组整合接触，厚127.70 m。根据岩性特征分段叙述如下：下段：为深灰色生物碎屑泥晶灰岩，有孔虫、瓣鳃类等动物化石；中段：浅灰色灰色细中粒石英砂岩、泥岩夹薄煤三层及生物碎屑灰岩一层；上段：灰深灰色泥晶生物碎屑灰岩5层夹深灰色泥岩及薄层细砂岩。灰岩中含较多蜓类、腕足类、珊瑚、海百合茎等动物化石。3） 二叠系（P）（1） 下统山西组（P1S）与下伏太原组整合接触。底界以太原组灰岩之顶为界，上界至铝质泥岩下骆驼钵砂岩之底，厚66.85108.11 m，平均厚87.76 m。由砂岩、粉砂岩、泥岩和煤层组成，含10、11两煤层（组）；（2） 下统下石盒子组（P1X）与下伏山西组整合接触。下界从骆驼钵砂岩之底，上界至3煤组下K3砂岩之底，地层厚246.73255.31 m，平均厚250.04 m，岩性由砂岩、粉砂岩、泥岩和煤层组成。本组为本矿主要含煤段，含4、5、6、8等四个煤组，其中8为本矿主要可采煤层；（3） 上统上石盒子组（P2S）与下伏下石盒子组整合接触。下界从K3砂岩之底，上界至平顶山砂岩之底，厚约642 m。由砂岩、粉砂岩、泥岩和煤层组成。泥岩、粉砂岩颜色变杂，紫色和绿色增多。（4） 上统石千峰组（P2h）与下伏上石盒子组整合接触，揭露厚度 310 m。下段：厚约80 m。为灰白色粗粒石英砂岩夹砖红色细砂岩、粉砂岩薄层，石英含量可达8590%，含长石及重矿物，接触式、基底式胶结，填隙物主要为硅质、少量泥、钙质，局部可见泥岩角砾，厚层状，层理不发育。上段：砖红色粉砂岩为主，夹细砂岩薄层，镜下鉴定石英含量可达7585%，长石含量10%左右，含有重矿物，基底式、接触式胶结，填隙物主要为钙质，少量泥质，常见钙质结核，平行层理发育，层面含白云母片。4） 上第三系（1） 中新统本统与下伏二叠系呈不整合接触。厚度111.20147.80 m，平均为133.50 m，一般可分为三段：下段：为残坡积相沉积，岩性较杂，其厚度变化大，为011.35 m，一般厚度34 m，为深黄、灰白、灰绿及棕红色砂砾、砾石、粘土砾石、粘土质砂及钙质粘土组成，多呈半固结状；中段：为湖相沉积，岩性为灰绿色粘土和半固结及固结状灰白色泥灰岩及钙质粘土。泥灰岩坚硬有溶蚀现象，具溶孔或小溶洞。一般厚度10 m左右；上段：为湖相沉积，岩性由灰绿、灰白、灰黄色厚层粘土及砂质粘土间夹58层细砂或粘土质砂组成。粘土单层厚度大，分布稳定，质纯致密，具静压滑面。一般厚度110 m左右。（2） 上新统与下伏中新统呈整合接触，为河湖相沉积物，分为上中下三段：下段：棕黄、灰绿、灰白色中细砂及粉砂、粘土质砂间夹36层砂质粘土及粘土组成。一般厚度55 m左右；中段：棕黄及浅黄色中细砂和粉砂间夹35层粘土或砂质粘土，砂层单层厚度大，结构松散。局部夹13层薄层呈透镜状分布的砂岩（盘），钙泥质胶结，岩性坚硬。本段厚度95 m左右；上段：灰绿、浅黄、棕黄色粘土及砂质粘土夹23层细砂及粘土质砂。顶部富含钙质及铁锰质结核组成古土壤层，相当于沉积间断古剥蚀面，是第三系与第四系地层的分界线。厚度32 m左右。5） 第四系该地层假整合于上第三系之上，厚度8399 m，一般为91 m左右。1.2.2井田地质构造涡北煤矿位于淮北煤田涡阳矿区的东北部，地处宿北断裂、光武固镇断裂及夏邑固始断裂和丰涡断裂所围成的菱形地块内。主体构造表现为一遭受断层（块）切割了的西倾单斜。矿井构造明显受到区域构造的制约。涡北煤矿井田构造中等，局部中等偏复杂。总体上为一走向近南北，向西倾斜的单斜构造，地层倾角一般在1525。其南、北自然边界分别为F4断层和刘楼断层。区内的F1（横向）、F2（纵向）两条相交的正断层将矿井分割成三个小区。1） 褶皱构造本矿褶曲不甚发育，仅存在一些宽缓的波状起伏。F1断层以东地层倾角变化不大，一般在16左右；F1断层以西地层倾角则相对较为平缓，但沿走向也有一定的变化，北部宽缓，地层倾角在1417之间，一般在15左右。自第8勘查线向南-700 m水平以深的地段，地层倾角变陡，由14逐渐变为18，致使南部水平宽度减小，地层走向也逐步拐向西南方向。2） 断层根据涡北井田勘探（精查）地质报告，全区共发现断层6条，分别为刘楼断层、F1、F2、F3、F4、F5。其中刘楼断层为北部井田边界，F5为南部井田边界。F1、F2、F3、F4为井田内断层。（1） 刘楼断层：为矿井北部边界。正断层，走向近EW，倾向N，走向长度3 k m，落差1000 m，倾角3050。断层控制严密，属查明断层；（2） F5断层：为矿井南部边界。正断层，走向总体为NE方向，在矿井浅部逐渐转向近EW方向。倾向SE，走向长度2.3 km，落差280 m，倾角70。属查明断层；（3） F4断层：为分区断层。正断层，走向总体为NE方向，倾向SE，走向长度900 m，落差在040 m之间，倾角50。为查明断层；（4） F1断层：为分区断层。正断层，走向SN，倾向E，走向长度2.0 km。落差550 m不等。属查明断层；（5） F2断层：为分区断层。正断层，走向NEE，倾向NNW，走向长度2.3 km，切割整个矿井。落差在2040 m之间，倾角为4070。属查明断层；（6） F3断层：为分区断层。走向总体近SN。落差在010 m之间，倾角为015。属查明断层。3） 岩浆岩区内岩浆活动不甚强烈，仅在矿井边缘有两个钻孔见到。其中一孔：斑状花岗岩，厚度7.80 m，侵入层位位于本溪组顶部；另一孔：闪斜煌斑岩，厚度1 m，侵入层位在上石盒子组上部，下距3煤组约270 m左右。根据已有资料分析，岩浆岩对矿井内煤层、煤质影响的可能性较小。从区域岩浆岩资料及本矿井的侵入层位可以推断，区内岩浆岩的侵入时代应属于燕山期。4） 岩溶塌陷通过三维地震勘探在勘探区内没有发现直径大于30 m的陷落柱。1.2.3水文地质条件1） 主要充水含水层（1） 新生界第四含水层本含水层（组）直接覆盖在煤系地层之上，其厚度变化主要受古地形控制，含水层厚度011.35 m，平均厚3.43 m。其岩性较复杂，多为半固结及固结状砾石及粘土质砂组成。分布极不稳定。与煤系砂岩裂隙水有一定的水力联系，是浅部煤层开采的主要补给水源；（2） 煤系砂岩裂隙含水层（段）煤系砂岩裂隙水是矿井的直接充水水源，由于砂岩裂隙发育不均一，一般富水性较弱，以静储量为主，补给量不足；（3） 灰岩岩溶裂隙含水层（段）太灰和奥灰岩溶裂隙发育不均，富水程度不一，但总体上讲，是富水含水层，正常情况下对煤层开采无直接充水影响，但当遇断层使煤层与灰岩对口接触或其间距缩短或是遇封闭不良钻孔等情况，灰岩水有可能突入矿井。随着采掘的延深，加之灰岩水压高的影响，灰岩的可能突水性大大增加。太灰和奥灰水的防治是本矿防治水工作的重点和难点；（4） 断层本矿构造属中等局部偏复杂类型。断层破碎带岩性较混杂，主要为泥岩、粉砂岩及少量砂岩，挤压揉皱现象严重，但钻探揭露时均未发生漏水。断层的富水性弱，导水性差。但由于本矿部分为层断距大，造成62、63、8煤层与太灰对口。开采到这些部位时，太灰的突水可能性很大，应引起重视。2） 主要隔水层（1） 新生界第三隔水层（组）主要由灰绿色粘土和砂质粘土组成，粘土可塑性好，膨胀性强，厚度大且分布稳定，具有良好的隔水性，可有效地阻隔三含及其以上各含水层与四含及各基岩含水层的水力联系；（2） 8煤组下隔水层（段）隔水层厚17.2666.41 m，一般30 m左右，以铝质泥岩、泥岩和粉砂岩为主夹少量砂岩，裂隙不发育，隔水性能较好；（3） 11煤底至太原组灰岩顶部隔水层（段）11煤距太灰间距为7.6319.77 m，平均间距14.49 m，一般起不到防水作用，若开采11煤，底板突水可能性大，必须采取有效措施。3） 矿井涌水量设计结合地质报告所提矿井涌水量，并参考邻近矿井估算矿井正常涌水量为150 m3/h，最大涌水量为180 m3/h。4） 矿井开采受水害威胁程度本矿为全隐伏煤田，上覆巨厚新生界松散层，松散层一般厚度为300 m左右。由于有厚度大、隔水性良好的第三隔水层的存在，地表水及一、二、三含水对矿井充水无影响。在合理留设防水煤柱的情况下，四含水是矿井充水的补给水源，但四含水厚度不大，富水性较弱，对矿井开采影响不大。煤系砂岩裂隙水是矿井充水的直接充水水源，但煤系砂岩裂隙发育不均一，一般富水性较弱，以静储量为主，对矿井充水威胁不大。太灰在正常情况下，距8煤100多米，除开采112煤层外，一般对其它煤层影响不大，但要注意受断层影响，煤层和太灰对口部位。5） 水文地质条件分类的综合评定按照矿井水文地质规程中有关矿井水文地质条件分类标准，通过对本矿井水文地质条件综合分析，水文地质条件应为以裂隙充水为主的简单中等类型，若开采112煤，由于受底板灰岩水威胁，水文地质条件应为中等类型。1.3煤层特征1.3.1煤层本矿为石炭二叠纪含煤地层。上石盒子组下部含1、2、3三个煤组，多为薄煤层。下石盒子组含4、5、6、8等四个煤组，为矿井主要含煤段。山西组下部含10、11两个煤组，煤层薄，煤分层少。可采的有32、62、63、8、112等五层煤层，可采煤层平均总厚10.10 m，其中8煤层为主要可采的较稳定煤层，平均总厚9.0 m，占可采煤层总厚的79%；其它为不稳定的局部可采煤层。本矿煤层倾角一般为1417，变化不大，煤层为缓倾斜煤层。风化带深度为松散层底界下垂深30 m。涡北矿井有可采煤层5层，自上而下编号为32、62、63、8、112。各可采煤层情况见表1.3.1。现分述如下：1） 32煤层位于上石盒子组下部，为本组唯一可采煤层。结构简单，部分见煤点具一层夹矸，夹矸为炭质泥岩或泥岩。F2断层以北厚0.901.10 m，仅个别点不可采，厚度变化不大，可采区连续，趋向于较稳定煤层；F2断层以南煤层厚度变化较大，不可采区零星分布，尤其是F1断层以东（区），32煤层仅个别点达可采厚度，无利用价值；区厚度一般为1.00 m左右，南部和北部均有一个不可采区，因此，32煤层为局部可采的不稳定煤层。煤层顶、底板以泥岩为主，并有少量粉砂岩和细砂岩。2） 62煤层位于下石盒子组下部，上距32煤层平均间距为211.25 m，结构简单，少数见煤点具一层夹矸，夹矸为炭质泥岩。F2断层以北煤层厚度薄，均不可采；F2断层以南煤层厚度在临界可采附近，不可采区零星分布，区煤厚一般在0.71.00 m之间，但中、浅部为一南北向带状不可采区，降低了煤层的利用价值，因此，62煤层为局部可采的不稳定煤层。煤层顶、底板以泥岩为主，并有少量粉砂岩。3） 63煤层位于下石盒子组下部，上距62煤层0.928.96 m，平均3.58 m，结构简单，少量见煤点具一层夹矸，夹矸为炭质泥岩。F2断层以北煤层厚度薄，均不可采；F2断层以南区内63煤层厚度较稳定，一般为1.00 m左右，8-9线以南为可采区；区大部分不可采，仅中、深部为一鞍状可采区，煤层厚度约0.80 m左右，因此，63煤层为局部可采的不稳定煤层。煤层顶板以泥岩为主，底板一般为泥岩，少量粉砂岩或细砂岩。4） 8煤层位于下石盒子组下部，上距63煤层平均间距29.01 m。全区大部可采，煤类单一。因此8煤层为较稳定煤层。煤层顶板以泥岩为主，粉砂岩、细砂岩次之，粉砂岩、细砂岩下常发育泥岩伪顶，底板一般为泥岩。煤层最大厚度9.6 m，最小厚度8.1 m，平均厚度9.0 m。5） 112煤层位于山西组下部，上距8煤层平均间距为103.03 m，结构简单，少量见煤点具一层夹矸，夹矸为泥岩或炭质泥岩。112煤层厚度较薄，见煤点厚度一般均在临界可采附近，I区浅部为可采区，厚度1.01.3 m；区中、南部为一个南北向带状可采区，煤层厚度约为0.91.2 m，其它可采区零星分布，因此112煤层为局部可采的不稳定煤层。煤层顶板以泥岩为主，粉砂岩次之，底板一般为粉砂岩。表1.3.1可采煤层特征一览表煤层名称厚度m层间距m煤层结构稳定程度最小值-最大值平均值夹矸层数结构320.22-1.75211.2502简单不稳定0.88620-1.6601简单不稳定0.593.58630-1.2101简单不稳定0.5329.0188.1-9.602简单较稳定9.0103.031120-1.5803较简单较稳定0.741.3.2煤层顶底板本矿区可采煤层32、62、63、8、112煤顶板以泥岩为主，其次粉砂岩，局部细、中砂岩。底板以泥岩为主，其次粉、细砂岩。对矿区内各见煤钻孔进行统计，可采煤层直接顶、底板岩性厚度见表1.3.2。表1.3.2可采煤层直接顶、底板岩性及厚度 岩性厚度m煤层号泥岩粉砂岩细砂岩中砂岩最小最大平均最小最大平均最小最大平均最小最大平均32顶板1.0422.874.971.411.513.050.715.012.86底板0.7334.713.370.847.092.982.396.254.8762顶板0.7021.035.191.559.214.350.757.033.896.776.77底板0.338.742.320.234.442.541.447.345.0263顶板0.5328.473.050.614.522.561.137.343.642.814.143.48底板1.1017.954.160.948.744.101.846.744.203.908.846.378顶板1.025.122.990.9612.324.619.2825.8217.828.7820.1213.56底板0.4212.522.212.1012.046.38112顶板0.6918.694.771.5912.386.394.5011.767.27底板0.6219.7710.5712.4519.7310.7415.2615.261.3.3煤质及工业用途本矿井以焦煤为主，伴有少量肥煤，煤类分布规律明显。各煤层均属中灰煤，特低硫（112煤层属中高高硫分煤），特低磷低磷，三氧化二砷含量甚微；属中高热值煤，高难熔灰，酸性灰渣、结渣、结污指数低。主采煤层8煤层浮煤产率在6272%之间，属良等。但浮、沉产物不易迅速分离，属中等可选极难选。各煤层属中等挥发分，强特强粘结性，具良好的结焦性。元素分析成果见表1.3.3。（1） 碳（C.daf）：剖面上自上而下递增，平均含量由32煤层88.97%增至112煤层89.97%。（2） 氢（H.daf）：各煤层平均含量在4.955.24%之间，剖面上自上而下有微小的递减趋势。（3） 氧（O.daf）：各煤层平均含量为1.974.18%，基本上遵循碳高氧低的原则。表1.3.3元素分析成果统计表煤层元 素 分 析 %原子比FCC.dafH.dafN.daf(O+S).dafO.dafO/CH/C3287.24-90.5188.974.84-5.535.231.28-1.481.353.22-6.394.452.55-5.683.690.0310.70155.66287.54-90.3088.994.91-5.565.241.29-1.341.304.06-5.994.473.49-5.413.820.0320.70254.16388.06-89.9488.794.88-5.365.171.32-1.371.353.33-5.454.692.82-4.844.180.0350.69454.3888.62-91.2589.574.66-5.495.011.30-1.671.532.10-5.173.891.64-4.763.400.0280.66761.611288.39-91.0989.974.58-5.304.951.36-1.541.462.49-5.273.621.35-2.281.970.0160.65661.92） 挥发分（V.daf）和胶质层（Y）（1）各煤层浮煤挥发分产率见表1.3.4。浮煤挥发分产率平均值在21.8328%，属中等挥发分煤。（2）胶质层厚度平均值为18.227.2 mm，32煤稍高。表1.3.4煤炭分类指标综合表煤层V.daf%GR.IYmm煤 类3224.42-30.6128.00(16)76.7-97.690.8(16)17.0-36.527.2(13)FM 1/3JM JM6223.32-26.5024.75(10)67.6-93.186.9(9)10.0-21.518.9(8)JM6323.23-35.5225.47(4)86.9-93.489.0(4)19.0-29.023.1(4)FM JM819.45-26.3422.98(31)52.8-96.781.7(30)11.5-25.018.2(30)JM11218.38-25.1621.83(8)78.8-97.688.2(8)16.5-25.518.8(6)FM JM综上所述，本矿井煤层属强特强粘结性煤，具良好的结焦性，其洗选精煤是优质炼焦配煤。3） 煤的工业分析（1） 各煤层原煤发热量值见表1.3.5。各煤层原煤干燥基弹筒发热量平均值在25.5428.85 MJ/kg，且以8煤层最高。（1）低温干馏各煤层焦油产率Tar.ad一般值在4.676.20%之间，属含油煤，不宜做液化和炼油用煤。（2）煤类本矿井煤类较单一，以JM为主，伴有少量FM，当出现孤立零星不成片的其它煤类时，一般就近合并。表1.3.5发热量统计表煤层煤类Qb.dMJkg-1Qgr.dMJkg-1分级原煤浮煤原煤32FMJM21.25-31.3527.5331.82-33.9732.9827.42高热值煤62JM23.08-29.0025.5430.65-33.7132.9125.45中热值煤63FMJM21.56-28.3225.9025.81高热值煤8JM24.83-31.5128.8531.50-34.8933.6028.76高热值煤112JM25.98-30.9528.5833.8928.27高热值煤4） 煤的工业用途本矿井煤层以中变质的焦煤为主，洗精煤灰分 10 ml/g.daf，全矿井的相对瓦斯涌出量为6.77 m3/t，绝对瓦斯涌出量为21.3 m3/min，根据煤矿安全规程（2010年版），本矿井为“低瓦斯矿井”。根据淮北矿区生产经验，矿井生产期间瓦斯较勘探期间有升高趋势，因此在生产中应加强瓦斯监测和管理，防止瓦斯事故的发生。1.3.5煤尘各煤层采取煤芯煤样做了煤尘爆炸性试验，结果见表1.3.7。各煤层之煤尘燃烧时均有一定长度的火焰，最大火焰长度者为32煤可达250 mm，一般需通入2595%的岩粉方能抑制发火；且各煤层爆炸指数为21.2828.03%，均 15%，所以各煤层均存在爆炸危险性。表1.3.7煤尘爆炸性试验成果统计表煤层样点数挥发分Vdaaf%火焰长度mm岩粉量%结论32525.3530.61有火2502080有爆炸危险62323.4425.50301005580有爆炸危险8621.2824.18有火954595有爆炸危险112120.96有火25有爆炸危险1.3.6煤的自燃以还原样与氧化样着火点温度之差T1-3评价煤的自然发火倾向。共获得各煤层44个样品的自燃发火倾向测试成果，见表1.3.8。由表可知，大部分样品T1-3在20以内，32煤层属不自燃；62煤层属不易自燃不自燃；8煤层为很易自燃不自燃。 表1.3.8自燃发火倾向性试验成果统计表煤层煤类样点数原样T1-3自燃倾向等级(点)结论32FM4362380102613不自燃62JM634637482824不易自燃不自燃8JM153423914391239很易自燃不自燃112JM53493901641212易自燃不自燃1.3.7地温本矿地温梯度为最小为1.88 /hm，最大为3.33 /hm，平均为2.75 /hm；增温率为36.3 m/。属地温正常区。2 井田境界和储量2.1井田境界2.1.1井田范围在煤田划分为井田时，要保证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开发。煤田范围划分为井田的原则有：井田范围内的储量，煤层赋存情况及开采条件要与矿井生产能力相适应；保证井田有合理尺寸；充分利用自然条件进行划分，如地质构造（断层）等；合理规划矿井开采范围，处理好相邻矿井间的关系。南起F4断层及其分支F4-1断层，北至刘楼断层；东起太原组第一层灰岩顶界面的隐伏露头线，西止于32煤层-1000 m等高线的地面投影线。勘探范围内煤层埋深-300-1000 m，-1000 m以深煤层尚未勘探。由于-1000 m以深煤层单独建井从技术经济方面考虑不成立，因此其范围和储量应划属本井田，作为本井田的接续储量。采矿许可证拐点坐标见表2.1.1。表2.1.1矿区范围拐点坐标点号X坐标Y坐标点号X坐标Y坐标13713000.0039426166.0093715340.0039423675.0023711790.0039426350.00103717196.0039423892.0033710954.0039425334.00113717440.0039426657.0043710656.0039423941.00123716895.0039426715.0053711430.0039423814.00133716525.0039426638.0063713036.0039423814.00143715461.0039426854.0073713600.0039422546.00153715106.0039426215.0083714270.0039423920.00163713750.0039426296.002.1.2开采界限本矿为石炭二叠纪含煤地层。石炭系煤层薄、不稳定、煤质差，并且顶板多为石灰岩，水文、工程地质条件复杂，暂不作勘查对象。二叠纪含煤地层，总厚约990 m，含煤2030层，煤层总厚2026 m。上石盒子组下部含1、2、3三个煤组，多为薄煤层。下石盒子组含4、5、6、8等四个煤组，为矿井主要含煤段。山西组下部含10、11两个煤组，煤层薄，煤分层少。可采的有32、62、63、8、112等五层煤层，可采煤层平均总厚10.10 m，其中8煤层为主要可采的较稳定煤层，平均厚度9.0 m。开采上限：32号煤层以上无可采煤层。开采下限：112号煤层以下无可采煤层。2.1.3井田尺寸井田近似为一矩形，南北长5.626.53 km，东西宽2.333.71 km。面积19 km2。2.2矿井工业储量2.2.1地质资源储量1） 地质资料依据（1） 安徽省煤田地质局勘查研究院于1997年6月提交的安徽省涡阳县涡北井田勘探（精查）地质报告；（2） 2002年8月安徽三队提交的涡北矿井井筒检查孔竣工报告；（3） 2003年11月煤炭科学研究总院西安分院提交的淮北矿业集团有限责任公司涡北煤矿三维地震勘探报告；（4） 2006年10月西安分院提交的涡北煤矿三维地震勘探中间成果资料；（5） 矿方提供的建井过程中揭露的地质资料。2） 储量计算基础（1） 本次储量计算是按照煤、泥炭地质勘查规范DZ/0215-2002要求的工业指标进行资源储量计算，炼焦用煤最低开采厚度为0.7 m，最高灰分不得超过40%，最高硫分不得超过3%；（2） 储量计算厚度：夹矸厚度不大于0.05 m时，与煤分层合并计算，复杂结构煤层的夹矸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；（3） 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，本次储量计算只针对主采煤层，采用地质块段的算术平均法；（4） 煤层容重:主采煤层8煤层平均容重为1.40 t/m3。3） 井田地质勘探本井田历经找煤、普查、详查、精查四个阶段，勘探面积约19.2 km2。本次估算资源储量钻探工程基本线距见表2.2.1。 表2.2.1资源储量钻探工程基本线距表煤层类型煤层各级储量钻探工程基本线距 /m探明的控制的推断的稳定煤层8500100020004） 储量计算本勘探区主采煤层为8煤层，采用地质块段法来划分储量块，根据等高线和钻孔的疏密程度将矿体划分为ABCDEF六个块段，井田块段划分如图2.2.1，用算术平均法求得各块段的储量，地质资源储量即为各块段储量之和。本煤层倾角一般在1117之间，平均倾角为15，采用煤层垂直厚度及煤层水平投影面积估算储量，估算公式如下：Zi = SiMiRi10-4 （式2.2.1）式中：Zi各块段地质资源储量储量，万t；Si各块段的真实面积，m2；Mi各块段煤层的厚度，取平均值为9.0 m；Ri各块段内煤的容重，取平均值为1.40 t/m3。由上式可计算出各块段的地质储量见表2.2.2。图2.2.1 井田储量计算块段划分表2.2.2各块段的地质资源储量ABCDEF面积 /m22527500 2106000 4769000242125013502001788000平均倾角 /16.00 15.00 16.00 13.00 14.0017.00密度 /tm-31.40 1.40 1.40 1.40 1.401.408煤层厚度 /m9.12 8.85 9.20 8.90 8.909.05地质资源储量 /万t3361.58 2718.06 6332.45 3110.181716.682359.79所以矿井的地质资源储量是各块段储量之和：即：Z=ZA+ZB+ZC+ZD+ZE=19598.74 万t其中探明的60%、控制的30%、推断的10%，探明的包括111b和2M11，控制的包括122b和2M22，推断的为333，矿井各级储量分类见表2.2.3。表2.2.3矿井地质资源分类表矿井地质资源储量 /万t探明的控制的推断的60%30%10%80%20%80%20%100%111b2M11122b2M22333 9407.402351.85 4703.70 1175.92 1567.90 2.2.2工业资源/储量矿井工业储量是指地质资源量经可行性评价后，其经济意义在边际经济及以上的基础储量的内蕴经济的资源储量乘以可信度系数之和,计算公式如下： （式2.2.2）式中：Zg 矿井工业资源/储量，万t；111b 探明的资源量中的经济的基础储量，万t；122b 控制的资源量中的经济的基础储量，万t；2M11 探明的资源量中的边际经济的基础储量，万t；2M22 控制的资源量中的边际经济的基础储量，万t；333 推断的资源量，万t；k 可信度系数，取0.70.9，本井田地质构造中等简单、煤层赋存稳定，取0.8。根据公式2.2.2及表2.2.3中的数据可以计算得19206.77 万t。此储量为8煤层的工业资源储量。由于另外四层煤厚度小且为局部可采不稳定煤层，因此本设计中没把此储量作为矿井的工业/资源储量。2.3矿井可采储量2.3.1安全煤柱留设原则1） 工业场地、井筒留设保护煤柱，对较大的村庄留设保护煤柱，对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。用表土层移动角和岩层移动角确定工业场地、村庄煤柱；3） 落差0-100 m的断层保护煤柱宽度50 m，井田境界煤柱宽度为50 m。2.3.2矿井永久保护煤柱损失量1） 井田边界保护煤柱井田上部边界为风氧化带，下部边界为人为边界，上下边界保护煤柱均留20 m宽。井田东西边界为落差很大的断层，东西井田边界留设50 m宽，则井田边界保护煤柱损失量为611.30万t。2） 断层保护煤柱井田范围内共有四条断层，断层的落差为0到100 m，根据地质报告及生产矿井实际经验，确定断层上、下盘煤柱均留设50 m宽，则断层保护煤柱损失量为352.80 万t。3） 工业广场保护煤柱本矿井设计年生产能力为1.8 Mt/a。工业广场取为400500 m2的矩形。工业广场位置处的煤层的平均倾角为15，平均厚度为9.0 m，工业广场的中心趋于井田走向中央。主井、副井、风井、地面建筑物均在工业广场内。工业广场按级建（构）筑物保护，留围护带宽度为15 m。本矿的地质条件及冲积层和基岩层移动角见表2.3.1。表2.3.1矿井地质条件及冲积层和基岩移动角项目广场中心煤层深度 /m煤 层 倾 角煤层厚度 /m冲积层厚度 /m冲积层移动角走向移动角下山移动角上山移动角参数-650159.09155757561根据上述已知条件，应用计算机软件绘制出如图2.3.1所示的工业广场保安煤柱的尺寸以及相关数据。其中ABCD区域为工业广场煤柱范围SABCD=(1027+886)960/2=91.82 万m2工业广场保护煤柱净损失量为：91.82/cos151.49.0=1192.71 万t。4） 井筒保护煤柱 主、副、风井筒保护煤柱在工业广场保护煤柱范围内，故井筒的保护煤柱均为零。各种保护煤柱损失量见表2.3.2。表2.3.2保护煤柱损失量煤 柱 类 型损失量 /万t井田边界保护煤柱611.30断层保护煤柱352.80工业广场保护煤柱1192.71合 计2156.812.3.3矿井可采储量矿井可采储量是矿井设计的可以采出的储量，可按下式计算： （式2.3.1）式中：Zk矿井可采储量，万t；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，万t；C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；地方小煤矿不小于0.7。则，矿井设计可采储量：Zk=（19206.77 2156.81）0.75=12787.47 万t。图2.3.1 工业广场保护煤柱计算3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限3.1矿井工作制度根据煤炭工业矿井设计规范（2010年版）的相关规定，确定矿井设计年工作日为330 d，工作制度采用“三八制”，每天三班作业，两班生产，一班准备，每班工作8 h。矿井每昼夜净提升时间为16 h。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（2010年版）第2.2.1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。矿区规模可依据以下条件确定：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（包括煤种、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矿井设计生产能力涡北煤矿井田储量丰富，煤层赋存较稳定，煤质为优质焦煤，交通运输便利，市场需求量大。确定涡北矿井设计生产能力为1.8 Mt/a。3.2.3服务年限 1） 矿井服务年限矿井可采储量Zk、设计生产能力A矿井服务年限T三者之间的关系为： （式3.2.1）式中: T矿井服务年限，a；Zk矿井可采储量，万t；A设计生产能力,万t；K矿井储量备用系数：矿井投产后，产量迅速提高，矿井各生产环节需要有一定的储备能力。例如局部地质条件变化，使储量减少；或者矿井由于技术原因，使采出率降低，从而减少了储量。因此，需要考虑储量备用系数。煤炭工业矿井设计规范第2.2.6条规定：计算矿井及第一开采水平设计服务年限时，储量备用系数宜采用1.31.5。结合本设计矿井的具体情况，矿井储量备用系数选定为1.3。矿井服务年限为：T = 12787.47/（1801.3） = 54.6 a符合表3.2.1煤炭工业矿井设计规范（2010年版）中规定的服务年限。2） 第一水平服务年限矿井第一水平可采储量Zk1 = 9890.90 万t，第一水平服务年限T1为：T1 = 9890.90/（1801.3） =42.2 a符合表3.2.2煤炭工业矿井设计规范（2010年版）中规定的服务年限。表3.2.1我国各类井型的矿井设计服务年限规定矿井设计生产能力 /Mta-16.0及以上3.05.01.22.40.450.9矿井设计服务年限 /a70605040表3.2.2我国各类井型矿井第一水平设计服务年限规定矿井设计生产能力 /Mta-16.0及以上3.05.01.22.40.450.9煤层倾角 4515151214 井田开拓4.1井田开拓的基本问题井田开拓是指在井田范围内，为了采煤，从地面向地下开拓一系列巷道进入