采矿工程毕业设计（论文）-泉店矿井1.8Mta新井设计（全套图纸）.docx

中国矿业大学2012届本科生毕业设计 第134页1 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述 1.1.1 交通地理位本区位于禹州矿区东部的禹州市和许昌县之间，大部分属许昌县管辖，西北隅在禹州市境内。附交通位置示意图1-1图1-1 交通位置示意图1.1.2 地形地貌和水文情况本区位于禹州煤田东南的山前微倾斜平原区，为第四系全掩盖区，地形平坦，地面标高105125 m，地势北部稍高，南部稍低，冲沟较发育，深度一般不大于10 m。区内村庄稠密。本区属于淮河水系，较大的颖河在本区西缘流过，河谷宽约300500 m，河曲十分发育，历年最大流量1720 m3/s，年平均径流量为1.776 亿m3，最高水位标高105.15 m（1955年8月20日），最低水位标高102.12 m（1953年6月4日），1929年8月12日曾发生一次洪泛。区内东北部仅有一条季节性小河流。1.1.3 矿区经济状况矿区地处豫中，土地肥沃，人口稠密，主要粮食作物有小麦、玉米、大豆、红薯等，主要经济作物有烟叶、棉花、花生、油菜和瓜果，是国家粮烟棉生产基地，矿产资源有煤炭、铝矾土、水泥灰岩、耐火粘土等，已初步形成烟草加工、能源、化工、机械、纺织、建材六大为骨干的工业体系。全套图纸，加1538937061.1.4 矿区电力供应矿井双回路电源分别引自距矿井8 km的岗杨110 kV变电站和距矿井16 km的灞陵110 kV变电站。矿井建设35 kV变电站，可供矿井及其它工农业生产用电。矿区周围20 km内有110 kV变电站多处。许昌电业局已同意项目的供电意向，矿井供电电源可靠。1.1.5 矿区气候条件本区属大陆性半干旱气候，最高气温42.9 ，最低气温-13.9 ，年平均气温14.4 。年蒸发量大于降水量，年平均降水量644.6 mm，雨季多集中在69月份，降水量约457 mm，占全年降水量的69 %，最大连续降水量310.6 mm（1967年7月10日13日）。最大风速19 m/s，多为东南风，最大冻土深度为18 cm。1.1.6 地震据禹县县志记载，公元前5年1966年，禹县曾发生过14次地震，其中大的地震有3次。1972年1980年初，禹县地震台测出轻微地震9次，强度1.32.6 级，对地面建筑无影响。本区属低于地震裂度6度区。1.2 井田地质特征1.2.1 井田的地形，井田的勘探程度区域地层属华北地层区嵩箕小区。该区位于华北板块南部，属嵩箕构造区嵩箕断隆东南端之许禹背斜南翼。禹州煤田构造形态受许昌禹州南关一线的许禹背斜所控制，构造以断层为主，局部伴有小型褶曲，地层走向北西，倾向南西，倾角1530 。整个煤田主体构造形态呈宽缓的北西走向的背、向斜。1、地质勘查工作19541965年中南煤田地质局126队等单位先后在本区进行过地质勘探工作。1976年4月1980年10月河南省煤田地质四队和物测队在梁北详查勘探区进行了包括本区的普查地质综合勘探，1980年11月提交了河南省禹县煤田梁北勘探区详查综合勘探地质报告，2002年11月河南省煤炭地质勘察研究院对该区进行了储量核查，提交了河南省禹县煤田梁北详查区东部普查区段煤炭资源储量核查报告。在本区范围内，共完成钻探17孔，工程量9310.09 m；测井14孔，9128实测米；地震测线7条，剖面总长24.9 km，物理点106个；钻孔简易水文观测13孔；采样化验47个样。2003年3月河南省煤炭地质勘察研究院采用二维地震、钻探、测井及采样化验相结合的综合勘查方法，对本区进行了详查勘查，2003年11月提交了河南省禹州煤田泉店井田详查地质报告，施工钻孔5孔，工程量3387.73 m，其中水文孔1个；测井5孔，3362实测米；二维地震测线25条，地震物理点1739个，剖面长60.35 km；E级GPS控制测量30 km2。河南省矿产资源储量评审中心2003年12月对该报告进行了评审，以豫储评字【2003】026号提出评审意见书，河南省国土资源厅豫国土资储备字【2003】25号“关于河南省禹州煤田泉店井田详查地质报告矿产资源储量评审备案证明”进行备案。2004年9月底河南省煤炭地质勘察研究院提交了河南省禹州煤田泉店井田勘探报告，国土资源部2004年11月8日以国土资储备字【2004】300号评审备案证明。在以往详查全区二维地震已基本达到勘探程度的基础上，勘探采用首采区三维高分辨率数字地震、全区钻探与数字测井和采样化验等手段相结合的综合勘查方法，完成了对地层、构造、煤层、煤质、水文地质及其它开采技术条件等方面的勘查工作，取得了良好的地质成果和技术经济效益。勘探共完成控制测量30 km2；1:1万水文地质测绘30 km2；施工钻孔15个（不包括2个井检孔），工程量11255.48 m，其中水文孔6个，工程量3941.86 m，抽水7层次；完成首采区三维地震覆盖有效控制面积4.25 km2，物理点4321个；并进行了相应的数字测井及采样化验工作。完成的三维地震、钻探等勘探工程质量较高，三维地震施工生产物理点合格率99.8 %，采用先进的资料处理软件进行精细资料处理，获得三维地震时间剖面长176.9 km，均为、类剖面；钻孔特级9孔，甲级6孔，钻探一次成孔率及特甲级孔率均为87 %。验收可采煤层见煤点32个，钻探优质合格率100 %，其中优质占72 %，见煤点综合质量优质率100 %。经历次勘查，全区进行了二维地震勘查，首采区进行了三维地震勘查，充分发挥了地震勘查的技术作用，地震和钻探相互验证，互为补充，提高了勘查的可靠程度。全井田共施工钻孔39个，工程量27634.28 m，（其中以往22孔，15023.25 m；勘探15孔，1125.48 m；井检孔2个，1355.55 m），平均每平方公里2.17个钻孔。综合评价，本井田勘查程度基本已达到勘探阶段的要求，可以作为矿井设计和生产建设的依据。1.2.2 井田的地质构造本井田位于禹州煤田的东南部位，为全掩盖式井田。井田发育地层由老到新有寒武系、石炭系上统本溪组、石炭系上统太原组、二叠系下统山西组和下石盒子组、二叠系上统上石盒子组、新近系和第四系，其中太原组、山西组、下石盒子组和上石盒子组为含煤地层。煤系盖层为第三、四系，覆盖层厚度250910 m，具有随煤层埋深增加而增厚的特点。现将发育地层自下而上分述如下。1、煤系下伏地层寒武系（）分组不对1）下统（1）辛集组（1x）：主要为灰色中厚层豹皮状白云质灰岩，下部为薄层灰岩、燧石团块灰岩，底部为紫红色砂、砾岩。与下伏震旦系马鞍山组整合接触，厚66 m。馒头组（1 m）：以灰黄、黄绿、灰红色薄层泥灰岩为主，中上部夹紫红色页岩。厚124 m。2）中统（ 2）毛庄组（2 m）：紫红色页岩，夹薄层灰岩、粉砂岩、细砂岩。厚92 m。徐庄组（2x）：灰色薄中厚层泥质条带状灰岩、白云质灰岩、豹皮灰岩，中部为灰岩、页岩互层，底部为钙质粉砂岩夹薄层海绿石砂岩。厚114 m。张夏组（2 zh）：灰色中厚层状泥质条带鲕状灰岩，夹灰白色中厚层豹皮灰岩。厚59 m。3）上统（3）崮山组（3 g）：灰色厚层鲕状灰岩钙质白云岩、钙质白云岩，底部为深灰黑色白云岩。厚189 m。长山组（3 ch）：浅灰色厚层白云质灰岩、白云岩、鲕状白云岩，顶部为灰黄色薄层泥质灰岩、砂质页岩和泥质白云质灰岩。厚64 m。2、含煤地层（1）石炭系（C）由石炭系上统本溪组（C3b）和太原组（C3t）组成，与下伏寒武系地层平行不整合接触。厚55.06120.40 m，平均106.0 m。1）上统本溪组（C3b）：主要为浅灰色铝土岩，上部呈致密块状，部分为层状，具波状及混浊层理。中部大部分为豆状、鲕状结构，部分含较多黄铁矿散晶。下部大部分为紫红色含黄铁矿，局部夹砂质泥岩。该组为本区主要标志层（ML），厚1.8229.70 m，平均10.00 m。2）上统太原组（C3t）：该组由下到上分为下部灰岩段、中部砂泥岩段和上部灰岩段。该组厚83106 m，平均96.0 m。下部灰岩段：本组顶至L4灰岩顶。由L1L4四层深灰色隐晶质灰岩和砂质泥岩、细砂岩及一3、一4煤组成。L1L3灰岩厚度大，层位稳定，L4局部相变为致密泥岩。上部局部具细粒石英砂岩，一3、一4煤较稳定，均不可采。本段厚22.00 m。中部砂泥岩段：L4灰岩顶至L7灰岩底。由灰色深灰色砂质泥岩、细中粒砂岩、L5、L6两层不稳定灰岩及一5一7六层不稳定且不可采薄煤层组成。其中砂岩常含较多白云母，砂质泥岩常具鲕状结构。胡石砂岩位于上部，以局部含多量大白云母片为特征。本段厚39.00 m。上部灰岩段：L7灰岩底至L9灰岩顶。由L7L9三层深灰色隐晶质灰岩、砂质泥岩、中细粒石英砂岩及不稳定且不可采一8煤层组成。L7、L8、L9三层灰岩厚度大，较稳定，L8、L9灰岩常合并。本段灰岩含较多海相动物化石，L7灰岩含团块状和透镜状燧石。顶部常有一层灰黑色致密状海相泥岩，含灰黑色生物碎屑铁质岩。本段厚25.00 m。（2）二叠系（P）1）下统山西组（P1sh）：顶界止于砂锅窑砂岩（Ss）底界面。与下覆地层太原组整合接触。厚63.2897.84 m，平均84.00 m。主要以浅灰色深灰色的砂质泥岩、细中粒长石岩屑石英砂岩、粉砂岩和煤组成，含煤六层，其中二1煤层为本区主要可采煤层，二3煤局部可采。顶部泥岩具紫斑和鲕状结构，俗称“小紫”。二1煤顶板大占砂岩（Sd）的层面含多量大白云母片、炭屑和较多磷灰石，标志明显，层位稳定，是良好的标志层。二3煤顶板香炭砂岩（Sx）棕灰色，含较多白云母，较稳定，为辅助标志层。2）下统下石盒子组（P1x）：顶界止于田家沟砂岩（St）底面，分为三、四、五、六煤段，与下伏山西组地层整合接触，大部遭受不同程度剥蚀，厚0388.04 m，平均338.00 m。三煤段：顶界止于四煤底砂岩（S4）。由浅灰色细粗粒长石岩屑石英砂岩和深灰色砂质泥岩、泥岩组成，含煤7层（三1三7）。三7煤层偶可采，余均不可采。底部砂锅窑砂岩（Ss）为灰白色中、粗粒石英砂岩，底部常含燧石细砾和泥质包体，区内稳定，是良好的标志层。其上大紫泥岩（Md）紫红色、暗紫色，具豆状、鲕状结构，区内稳定。本段平均厚78 m。四煤段：顶界止于四、五煤分界砂岩（S5）。由灰白色、浅灰色细粗粒长石岩屑石英砂岩和灰色砂质泥岩、泥岩组成，含煤7层，其中四6煤局部可采。底部砂岩（S4）为灰色中粒长石岩屑石英砂岩，含较多的菱铁质团粒，并组成斜层理和交错层理，层位基本稳定。本段平均厚93.00 m。五煤段：顶界止于五、六煤分界砂岩（S6）。由灰色、深灰色砂质泥岩、粉砂岩和灰白色、浅灰色的中粗粒石英砂岩、长石岩屑石英砂岩及煤组成。含煤9层，其中五7煤偶见可采点，煤段顶、底部部分具紫斑，普遍含鲕粒。本段平均厚82.00 m。六煤段：顶界止于田家沟砂岩（St）。由灰色、深灰色砂质泥岩和浅灰色粗中粒长石岩屑石英砂岩、岩屑石英砂岩及煤组成。含煤4层，其中六2煤偶见可采。煤段上部和下部泥岩紫斑发育。本段平均厚85 m。3）上统上石盒子组（P2s）：区内仅保留其底部地层，由浅灰色、灰白色中、粗粒石英砂岩和灰色砂质泥岩组成。底部田家沟砂岩（St）以浅灰色、灰白色中、粗粒石英砂岩为主，含棕色石英细砾和钾长石，泥质、硅质胶结，具斜层理，标志明显，区内稳定，是较好的标志层。与下伏下石盒子组整合接触，区内残存厚度28 m左右。3、煤系上覆地层(1)新生界(Kz)本井田新生界地层为新近系和第四系（R+Q）地层，与下伏上石盒子组地层呈角度不整合接触。平均厚度470 m。1)新近系（R）：下部以紫红色、黄褐色砾岩为主，间夹多层紫红色砂岩、粉砂岩和砂质泥岩；中部为砖红色砂质泥岩、泥岩，夹砂岩或砾岩；上部为砖红色细粗粒砂岩、紫红色泥岩、砂质泥岩，含钙质结核。平均厚度250 m。2)第四系（Q）：下部为黄褐色、浅红色间夹灰绿色的粘土，粘土夹多层薄层褐黄色的细砂和粉砂，底部具薄层的砾石，夹多层钙质结核；中部为黄褐色砂质粘土、粘土，间夹粘土质砂，上部和下部分别夹34层厚层砾石，含钙质结核；下部由三层砾石和黄褐色砂质粘土、粘土及粘土质砂组成，含钙质结核；顶部为黄土，局部为冲积和坡积砾石堆积。平均厚度220 m。如图1-2所示。1.2.3 井田的水文地质特征1、井田水文地质边界条件本井田位于许禹背斜南翼岩溶裂隙水浅埋区内、区域地下水弱迳流带上。南部边界南关正断层落差3001000 m，致使南缘相对富水的寒武系地层与区内煤系地层对接，为井田的南部供水边界；西部边界落差大于400 m的前石固正断层，将富水性相对较强的寒武系地层深埋地下，而使区内煤系地层与富水性相对较弱的新生界地层对接，形成西部相对隔水边界；东部DF07断层落差较小，可视为无限边界；北部露头区无构造影响，亦为一无限边界。2、地表水文特征井田地表水属淮河水系，区内水体较少，兴源铺邵李乔王纸张一带属区内地表分水岭，水文条件简单。颖河自西向东于井田西缘流过，区内西北部的灵泉水库（库容32.5万 m3）是本区的最大地表水体，位于煤层露头附近，下距可采煤层垂直距离不足300 m，其库水极易沿顶板裂隙带进入矿井而加大矿井涌水量；西部的无名河是区内唯一的一条长年性河流，由灵泉水库向南经沟头刘、胡楼注入颖河；白沙东干渠宽1015 m，深12 m，由西向东在区北部通过，渠内极少有水，其它均为宽13 m，深1 m左右的季节性排水沟。其它地表水体水量均较小，且距煤层垂直距离较大，并有巨厚新生界地层阻隔，一般对煤层开采无影响。3、主要含水层和隔水层（1）含水层根据岩性、水力性质、孔隙特征和富水程度，区内含水层自上而下分为：第四系砂及砾石孔隙含水层（组）；新近系半固结及基岩风化带孔隙裂隙含水层；二叠系下石盒子组砂岩裂隙含水层；山西组二1煤层顶板砂岩裂隙含水层；石炭系太原群上段灰岩岩溶裂隙含水层；石炭系太原群下段灰岩岩溶裂隙含水层；寒武系白云质灰岩岩溶裂隙含水层。（2）隔水层1）新生界隔水层区内古地形基底北高南低，南部新生界沉积厚度最大可达千米以上。上部第四系中一般含有45层由粘土和砂质粘土互层组成的隔水层，厚度3050 m，可有效隔断第四系中各含水层之间的水力联系。2)下石盒子组和山西组隔水层1-2综合柱状图下石盒子组底部砂锅窑砂岩（Ss）之下与山西组砂岩含水层之间普遍有1530 m泥岩、砂质泥岩、粉砂岩或铝土质泥岩互层的隔水层。层位稳定，隔水性能良好，已经为邻近生产矿井证实为区域性赋存稳定的隔水层。3)二1煤底板隔水层太原组顶部L9灰岩至二1煤底板，主要由泥岩、砂质泥岩、砂岩和细砂岩组成，厚5.4033.18 m，平均24.02 m。该层分布连续、稳定，正常情况下，为良好的隔水层。底板砂岩与岩溶裂隙含水层之间在天然状态下没有水力联系。但当矿井开拓时，在矿山压力和底板承压水的共同作下，遇煤层底板薄弱处（如构造破碎带）可能失去隔水作用而发生底板突水。4)太原组中段隔水层L7与L4灰岩之间，普遍发育厚度35.7748.70 m，岩性以泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、细砂岩为主，夹薄层灰岩组成的隔水层（俗称砂泥岩段）。赋存稳定，分布连续，能有效阻隔太原组上下段灰岩含水层的水力联系。L4灰岩距二1煤层底板约90 m。5) 本溪组隔水层该隔水层主要由铝土质泥岩和铝土岩组成。勘探中仅一孔揭露该层（1301孔），其岩性为泥岩和铝土质泥岩，总厚6.46 m。据邻区梁北一号资料，该层厚度529 m，平均厚度10 m，分布稳定、连续，具有一定的隔水性，正常情况可有效阻止寒武系含水层与上部含水层之间的水力联系。寒武系灰岩上距二1煤层底板约120 m。4、矿井涌水量勘探报告采用比拟法和大井法对矿井涌水量进行预计，推荐采用大井法的计算结果。参照梁北一号井最大涌水量与正常涌水量之比为1.14，本矿井采用比例参数为1.2，估算矿井最大涌水量。预测涌水量为：矿井500 m正常涌水量为1188.13 m3/h，最大涌水量为1425.76 m3/h；700 m正常涌水量为1634.39 m3/h，最大涌水量为1961.27 m3/h。见表1-1： 表1-1泉店井田全区大井法正常矿井涌水量计算表计算水平 参数及成果含水层K(m/d)M(m)H(m)F(m2)R0(m)r0(m)Q(m3/h)500m煤顶板0.054217.95614.1947715082602.051246.65209.741188.13煤底板0.248931.69622.1247715084641.621246.65978.39700m煤顶板0.054217.95814.1989483483558.051761.29292.011634.39煤底板0.248931.69822.1289483486247.691761.291342.381.3 煤层特征1.3.1 煤层埋藏条件走向：东西走向。倾向：北偏东。倾角及其变化：7 26.5 。1.3.2 煤层数主采煤层 ，区内32孔穿过二1煤层层位，层位稳定。煤层厚度1.1810.38 m，平均7.21 m，全区可采。1.3.3 煤层顶、底板各可采煤层的顶、底板均由一套粉砂岩、砂岩及砂质泥岩组成，其中以泥岩、砂质泥岩为直接顶板者较普遍。顶板：伪顶在井田内零星分布。直接顶板以砂质泥岩，粉砂岩为主，约占全井田面积的60%，厚度一般1.55 m，RQD值在085.2%；泥岩顶板次之，厚度一般13 m；砂岩顶板主要分布在79线之间和DF04断层两侧，面积不足全井田面积的10%。老顶以细粒、中粒大占砂岩为主，厚度012.33 m，一般在2 m以上，抗压强度34.758.0 MPa，RQD值在5091.4%。底板：伪底在全区零星分布，面积不大。直接底板主要为泥岩、砂质泥岩、粉砂岩，局部为细粒砂岩或中粒砂岩，厚度0.6035.49 m，一般25.50 m，岩石致密，抗拉强度0.672.80 MPa，RQD值在2694.4%。1.3.4 煤质1、物理性质及煤岩特征本区煤层为黑灰黑色，条痕为黑灰黑色；煤层受压固结成块状，手指轻压易碎，具挤压和揉搓现象。 本区煤其原生结构遭到破坏，具挤压、揉搓现象，构造镜面发育，形成粉粒状、粉状、鳞片状的构造煤，宏观煤岩成分均已遭到破坏，宏观煤岩特征无法观察和描述。2、化学性质水分（Mad），灰分（Ad），挥发分（Vdaf）二1煤层原、浮煤空气干燥基水分结果见表1-2：表 1-2煤层原 煤浮 煤质量分级水分Mad( %)灰分Ad(%)挥发分Vdaf(%)水分Mad( %)灰分Ad(%)挥发分Vdaf(%)二10.331.550.81(28)7.1433.2114.30(28)16.7422.6518.90(28)0.531.640.92(28)3.7510.896.71(28)15.2520.6517.40(28)低中灰，局部中灰煤3煤中有害元素二1煤层原煤中含：砷04 mg/kg，平均2.16 mg/kg；氯0.0040.0038，平均0.024 ；磷0.0040.099，平均0.031 ；铬9.675.4 mg/kg，平均34.0 mg/kg ；汞0.030.5 mg/kg，平均0.27 mg/kg；铅5.821.7 mg/kg，平均13.46 mg/kg；硒0.74.1 mg/kg，平均2.16 mg/kg；镉0.51.1 mg/kg，平均0.93 mg/kg。依据MT/T562-1996、MT/T5597-1996和MT/T803-1999分级，二煤属低磷，特低氯、一级含砷煤。4煤的工艺性能本区内二1煤发热量（Qnet，v，d）为2231.55MJ/Kg；二1煤属高热值煤。二1煤的粘结指数（G）值为2665，平均为54，胶质层最大厚度（Y）0.013.0，平均8.1。据筛分结果，二1煤粒度以0.5 mm为主，约占45%和46%，其次为0.53.0 mm，占27.39%和27.72%；二1煤随煤样粒度的增大，产率降低，灰分增高。5煤类的确定按煤炭分类国家标准GB575186，以浮煤干燥无灰基挥发分产率（Vdaf）值、粘结指数（G）值、胶质层最大厚度（Y）值、奥阿膨胀度（b）为主要指标，辅以镜质组最大反射率（R0max）值及焦渣特征（CRC），对各可采煤层进行煤炭分类。本区二1煤以瘦煤为主，次为焦煤。6 煤的用途根据对本区各可采煤层主要煤质特征、化学组成、工艺性能等的分析，二1煤为低中灰、特低低硫、特高热值、易选较难选的瘦煤焦煤，可作炼焦配煤，也可作水煤浆的初步试验用煤。1.3.5 瓦斯（1）邻近生产矿井瓦斯概况据西邻的梁北一井采样深度315.45905.47 m，瓦斯风化带下限为435.0 m，瓦斯含量4.6414.98 ml/g，东部瓦斯含量较小1.214.64 ml/g。本区西北的新峰一矿，开采二1煤，开采水平207.02688.59 m，瓦斯风化带下限500 m，瓦斯相对涌出量6.48.5 m3/t.d，瓦斯绝对涌出量0.252.48 m 3/min，为低瓦斯矿井。（2）、瓦斯组成及分带各可采煤层钻孔瓦斯成分及含量见表1-2-9，瓦斯成分主要为N2，次为CO2和少量的CH4及微量的重烃CH6。根据瓦斯分带标准，本区四6煤瓦斯成分CH4含量08.48%，N2为77.0190.63%，CO2为1.7622.99%，钻孔煤层瓦斯含量一般小于1 ml/g，且煤层上覆基岩保存厚度多小于300 m，因此本区四6煤多为氮气沼气带。本区二1煤瓦斯成分CH4含量074.4%，N2为6.4190.20%，CO2为9.8036.22%，并含少量重烃（C2H6），钻孔煤层瓦斯含量06.08 ml/g。（3）、瓦斯含量变化特征本井田各可采煤层总体瓦斯含量不大。二1煤在取样深度443.68 m985.20 m，瓦斯含量0.00 6.08 ml/g，平均0.818 ml/g；坚固性系数0.170.20；放散初速度3.75.9；储层压力0.30.67 Mpa。由于受区域构造的影响，煤系地层在长期遭受剥蚀风化等多种地质作用的影响下，煤的原始结构破坏，坚固性系数值变小；放散初速度值增大，瓦斯储层压力减低。井田各可采煤层瓦斯含量随煤层埋藏深度的增大而增大，特别是随煤层上覆基岩保存厚度（有效地层厚度）的增大，而煤层瓦斯含量增大。二1煤层DF04断层西二1煤底板700 m以浅和DF04断层东1202孔曹王村以北瓦斯含量小于4 ml/g，DF04断层西二1煤底板700 m以深和DF04断层东1202孔曹王村以南瓦斯含量410 ml/g。（4）、瓦斯赋存压力及吸附瓦斯含量 按照标准DZ/T02152002的要求，对本区1202孔和8004孔二1煤层进行了瓦斯压力的测试、煤的坚固性系数（ f ）、瓦斯放散初速度（P）以及煤的等温吸附试验吸附常数（a，b）值，其结果见表1-2-10。表1-2 二1煤层瓦斯参数测试结果表瓦斯参数孔号煤的坚固性系数（f）瓦斯放散初速度（P）煤的等温吸附试验吸附常数瓦斯压力P（MPa）ab12020.174.222.440.0850.3080040.203.723.780.0780.6790020.175.91.3.6 煤的自燃按同一煤层的还原样着火点温度与氧化样着火点温度之差（T）进行煤的自燃倾向等级分类判断。各可采煤层着火点试验成果见表1.3，本区二1煤自燃倾向性等级均为级，均属不易自燃煤层。表1.3 煤自燃倾向等级测定结果表煤层孔号工业分析（%）着火温度（）T(T1- T3)自燃倾向性等级自燃倾向性MadAdVdaf氧化样(T3)原煤样(T2)还原样(T1)二111010.7518.6218.5234935936617不易自燃12021.312.6819.0535536136813不易自燃15010.9610.0819.5435936837718不易自燃15020.5713.3519.4437238038412不易自燃16010.6113.6320.0935436337218不易自燃16020.7211.7618.0836036937616不易自燃70030.5624.7621.4936838138416不易自燃80031.0613.8419.136037738424不易自燃80041.0115.4216.7433635435822不易自燃90020.914.3619.123613663709不易自燃1.3.7 地温恒温带数值采用平顶山矿区资料，即恒温带深度25 m，温度17.2。全区22个测温孔资料，除4-1、6-1及4001三孔全孔平均地温梯度大于3.0 /hm，其附近二1煤层底板温度为2941 ，明显高于东部，为地温异常区外，其余测温孔的全孔平均地温梯度在1.572.86 /hm之间，低于3 /hm，故本区绝大部分属地温正常区。井田内二1煤底板埋深3701200 m，底板温度多在21 43 ，存在I、II级高温区，以I级高温区面积最广。由于井田内煤层埋藏较深，二1煤层基本均在高温区范围内。井田DF04断层以东二1煤层底板600 m水平以浅和DF04断层以西400 m水平以浅为正常地温区，面积4.53 km2；占井田面积的28.9%。DF04断层以东二1煤层底板600 m850 m水平之间（面积1.94 km2）和DF04断层以西400 m700 m水平之间（面积4.34 km2）为级高温区，面积6.28 km2，占井田面积的40.9%。DF04断层以东二1煤层底板850 m水平以深（面积2.26 km2）和DF04断层以西700 m水平以深（面积2.38 km2）为级高温区，面积4.64 km2，占井田面积的30.2%。2 井田境界和储量2.1 井田境界泉店井田是河南禹州煤田梁北详查区的一部分，井田西以前石固断层（F82）为界，东以DF07断层为界，北起二1煤层露头，南到南关断层（F3）和二1煤层-1000 m底板等高线，具体范围由国土资源部国土资矿划字【2005】030号文批复的12个边界拐点坐标圈定（见表2-1）。井田东西走向长约7.0 km，南北倾向宽约1.83.0 km，面积约16.6006 km2。表2.1 井田边界拐点座标表拐点编号纬距（X）径距（Y）拐点编号纬距（X）径距（Y）13774560.0038462560.0073770400.0038468670.0023772830.0038462120.0083770930.0038468205.0033770109.7338464967.8393771640.0038467170.0043770540.8238465046.37103771690.0038467480.0053769035.0038467820.00113772610.0038466740.0063770020.0038468740.00123773660.0038464950.002.2 可采煤层井田内主要可采煤层为二1煤层。煤层厚度1.1810.38 m，平均7.21 m，属较稳定厚煤层，原煤灰分7.1433.21%，平均14.3%，发热量2231.55 MJ/kg，平均30.28 MJ/kg，为低中灰、特低低硫、特高热值、易选较难选的瘦煤焦煤。2.3 井田尺寸井田的平均走向长度为7.0 km井田的倾斜方向的最大长度3.0 km最小1.8 km平均2.4 km井田的水平面积：S= H L =16.6006 km2井田赋存状况示意图如图2-1：2.4 矿井储量2.4.1 储量计算基础（1） 根据泉店矿井田地质勘探报告提供的煤层储量计算图计算。（2） 储量计算厚度：夹矸厚度不大于0.05 m，与煤分层合并计算，复杂结构煤层的夹矸厚度不超过每分层厚度的50%时，以各煤分层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，采用地质块段的算术平均法。（4）煤层体积质量：煤层体积质量为1.51 t/m3。图2-1 井田赋存状况示意图2.4.2 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，用岩层移动角确定工业场地，村庄煤柱。（3）断层煤柱宽度40 m，井田境界煤柱宽度50 m。（4）维护带宽度：风井场地15 m，村庄10 m，其它15 m。（5）工业场地占地面积，根据煤矿设计规范中若干条文件修改决定的说明书中第十五条，工业场地占地面积指标见表2-1。表2-1 工业场地占地面积指标井型(Mt/a)占地面积指标（ha/0.1Mt）2.4及以上1.01.21.81.20.450.91.50.090.31.82.4.3 矿井地质储量矿井主采煤层为二1煤层，采用地质块段法。根据地质勘探情况，将矿体划分为一、二、三、四、四个块段，在各块段范围内，用算术平均法球的每个块段的储量，煤层地质总储量即为各块段储量之和，块段划分如图2-2所示。由图计算各块段面积分别为：块段：S= 5787753 m2，平均角度26.4 。块段：S=5396839 ，平均角度26.5 。块段：S=2314169 ，平均角度10.2 。块段：S=3039360 ，平均角度10.3 。图2-2 地质块段划分煤的平均容重为：R平均=1.51 t/ m。煤的平均厚度为：H煤厚=7.21 m。按下式计算：Z= SR平均H煤厚/cos（） （2.2）式中 Z各块段储量，Mt；S各块段面积，；R平均煤的平均容重，t/ m；H煤厚煤的平均厚度，m；各块段煤层平均倾角，。通过计算各块地质资源储量分别为：块段：Z=71.57 Mt；块段：Z=69.32 Mt；块段：Z=25.57 Mt；块段：Z=33.60 Mt；则二1煤层总的地质储量为：Z= Z+Z+Z+Z=200.06 Mt。2.4.4 矿井工业资源储量矿井工业资源储量按下式2.3计算：Zg=Z111b+Z122b+Z2M11+Z2M22+Z333k （2.3）式中Zg矿井工业资源储量，Mt；Z111b探明的资源量重经济的基础储量，Mt；Z122b控制的资源量中经济的基础储量，Mt；Z2M11探明的资源量中边际经济的基础储量，Mt；Z2M22控制的资源量中边际经济的基础储量，Mt；Z333推断的资源量，Mt；k可信度系数，取0.70.9，地质构造简单，煤层赋存稳定取0.9；地质构造复杂、煤层赋存不稳定取0.7.根据本矿实际条件，地质构造中等，煤层赋存较稳定，故取0.8。根据勘探地质报告，本矿井地质资源分类如下表2-2所示：表2.2 地质资源分类表地质资源储量探明的资源储量控制的资源储量推断的资源量经济的基础储量边际经济的基础储量经济的基础储量边际经济的基础储量推断的储量111b2M11112b2M2233360%30%10%则矿井工业资源储量为：根据煤层厚度、煤质以及其它煤层赋存情况，在探明的和控制的资源量中，85%是经济的基础储量(111b和121b)，10%是边际经济的基础储量(2M11和2M22)，5%是次边际经济的资源量(2S11和2S22)。则矿井工业资源/储量Zg计算如下：Z111b=200.0660%85%102.03 万tZ112b=200.0630%85%51.02 万tZ2M11=200.0660%10%12.00 万tZ2M22=200.0630%10%6.00 万t由于地质条件中等程度，故可信度系数k取为0.8。Z333k=200.0610%0.816.01 万t故工业储量为：ZgZ111bZ112b+Z2M11+Z2M22Z333k187.06（Mt）2.4.5 矿井设计储量矿井设计储量按下式2.4计算： Zs=（Zg-P1） （2.4）式中 Zs矿井设计资源储量，Mt； P1断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建筑物、地面构筑物煤柱等永久煤柱损失量之和，按矿井工业储量的3%算。则矿井设计资源量为：Zs=（Zg-P1）=187.06-187.060.03=181.45Mt。矿井设计可采储量式中矿井设计可采储量；工业场地和主要井巷煤柱损失量之和，按矿井设计资源/储量的2%算；C采区采出率，厚煤层不小于75%；中厚煤层不小于80%；薄煤层不小于85%。此处取0.75。则2.4.6 工业场地煤柱井筒及工业广场煤柱按岩层移动角留取。根据建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程有关规定和永城地区其他矿井的经验数据，各参数选取如下：表土层移动角： 45上山移动角：70下山移动角：70-0.7=68 走向移动角：76 保护煤柱根据上述参数，采用垂线法计算。所做的工业广场保护煤柱如图2-3所示：图2-3 工业广场保护煤柱线3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限3.1 矿井工作制度按照煤炭工业矿井设计规范中规定，参考关于煤矿设计规范中若干条文修改的说明，确定本矿井设计生产能力按年工作日330天计算，三八制作业（二班生产，一班检修），每日二班出煤，净提升时间为16小时。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第2.2.1条规定：矿井设计生产能力应根据资源条件、外部建设条件、回采对煤炭资源配置及市场需求、开采条件、技术装备、煤层及采煤工作面生产能力、经济效益等因素，经多方案比较后确定。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的太大。（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（包括每种、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，反之缩小规模。3.2.2 矿井设计生产能力矿井设计生产能力确定主要从以下几方面进行分析论述。1从设计生产能力和服务年限关系比较1.50 Mt/a、1.8 0Mt/a和2.40 Mt/a三个生产能力方案，其服务年限分别为63.50 a、52.92 a和39.69 a。生产能力1.80 Mt/a比较适中。2主要开采煤层为二1煤层为矿井开采对象，煤层厚度平均7.21 m，一般倾角26.5 ，顶底板条件好，易于管理，是较理想的高产煤层。3从市场需求分析，矿井地处缺煤的华东地区，煤炭需求紧张，宜加大矿井设计生产能力。4从经济效益分析，由于井田内表土层厚、井筒深，建设费用高，所以应尽可能提高矿井生产能力，减少吨煤投资，提高经济效益。生产能力1.80 Mt/a，井巷工程和投资与生产能力1.5 Mt/a相差不大，吨煤投资低。而生产能力2.4 Mt/a需要二个综采工作面同时生产保产，二个工作面宜分布在二个采区内，需增加一个采区，增加工程量大，投资高。综合比较，生产能力1.50 Mt/a，矿井服务年限偏长，矿井投资与生产能力1.80 Mt/a相差不大，工作面没有达到最大能力，限制了工作面单产，相应吨煤投资高，经济效益差；生产能力2.40 Mt/a，矿井服务年限偏短，按矿区目前生产水平，矿井保产需要二个工作面，井巷工程量大，投资高；生产能力1.80 Mt/a，服务年限适中，矿井保产、达产容易，有较长的稳产年限，收支比大，可获得较好经济效益，因此矿井设计生产能力推荐1.80 Mt/a。3.2.3 矿井服务年限矿井服务年限必须与井型相适应。矿井设计可采储量Zk，设计生产能力A和矿井服务年限T三者之间的关系为：T=Zk/AK (3.1)式中T矿井服务年限，a；Zk矿井可采储量，Mt；A设计生产能力，Mt；K储量备用系数，取1.4。则矿井服务年限为：T =133.36.20/（1.81.4）=52.92 a符合现煤炭工业矿井设计规范要求。3.2.4 井型校核按煤矿的实际煤层开采能力、辅助生产能力、储量条件及安全条件因素对井型进行校核：（1）煤层开采能力。井田内二1煤层平均7.21m，为厚煤层，赋存稳定，厚度变化不大。根据井田形状分为两翼开采，前期首采区在一翼，布置一个综采工作面，保证达产。（2）辅助生产环节的能力校核。（3）通风安全条件的校核。（4）矿井的设计生产能力与整个矿井的工业储量相适应，保证足够的服务年限，满足煤炭工业设计规范要求，见表3-1。表3.1 我国各类井型的新建矿井和第一水平设计服务年限矿井设计生产能力/Mt/a6.0及以上矿井设计服务年限/a第一开采水平服务年限/a煤层倾角25煤层倾角2545煤层倾角456.0及以上70353.05.060301.22.4502520150.450.90402015154 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媒体，建立矿井提升、运输、通风、排水和动力供应等生产系统。这些用于开拓的井下巷道的形式、数量、位置及其相互联系和配合称为开拓方式。合理的开拓方式，需要对技术可行的几种开拓方式进行技术经济比较，才能确定。井田开拓主要研究如何布置开拓巷道等问题，具体有下列几个问题需认真研究。1、确定井筒的形式、数目和配置，合理选择井筒及工业场地的位置；2、合理确定开采水平的数目和位置；3、布置大巷及井底车场；4、确定矿井开采程序，做好开采水平的接替；5、进行矿井开拓延深、深部开拓及技术改造；6、合理确定矿井通风、运输及供电系统。确定开拓问题，需根据国家政策，综合考虑地质、开采技术等诸多条件，经全面比较后才能确定合理的方案。在解决开拓问题时，应遵循下列原则：1贯彻执行国家有关煤炭工业的技术政策，为早出煤、出好煤高产高效创造条件。在保证生产可靠和安全的条件下减少开拓工程量；尤其是初期建设工程量，节约基建投资，加快矿井建设。2合理集中开拓部署，简化生产系统，避免生产分散，做到合理集中生产。3合理开发国家资源，减少煤炭损失。4必须贯彻执行煤矿安全生产的有关规定。要建立完善的通风、运输、供电系统，创造良好的生产条件，减少巷道维护量，使主要巷道经常保持良好状态。5要适应当前国家的技术水平和设备供应情况，并为采用新技术、新工艺、发展采煤机械化、综掘机械化、自动化创造条件。6根据用户需要，应照顾到不同煤质、煤种的煤层分别开采，以及其它有益矿物的综合开采。4.1.1 确定井筒形式、数目、位置及坐标1、井筒形式的确定井筒形式有三种：平硐、斜井、立井。一般情况下，平硐最简单，斜井次之，立井最复杂。平硐开拓受地形迹埋藏条件限制，只有在地形条件合适，煤层赋存较高的山岭、丘陵或沟谷地区，且便于布置工业场地和引进铁路，上山部分储量大致能满足同类井型水平服务年限要求。斜井开拓与立井开拓相比：井筒施工工艺、施工设备与工序比较简单，掘进速度快，井筒施工单价低，初期投资少；地面工业建筑、井筒装备、井底车场及硐室都比立井简单，井筒延伸施工方便，对生产干扰少，不易受底板含水层的威胁；主提升胶带化有相当大的提升能力，可满足特大型矿井主提升的需要；斜井井筒可作为安全出口，井下一旦发生透水事故等，人员可迅速