耿村煤矿1.5Mt-a新井设计-特厚煤层综放开采提高采出率技术分析

本科生毕业设计（论文）题目：耿村煤矿1.5Mt/a新井设计特厚煤层综放开采提高采出率技术分析摘要本设计包括三个部分：一般部分、专题部分和翻译部分。一般部分为耿村煤矿1.5Mt/a新井设计。耿村煤矿位于义马矿区西部三门峡市渑池县境内，北距渑池县城3.2km，东北距义马市15km，西距三门峡市53km，东距洛阳市69km，交通便利。井田走向（东西）长度最大约为5.39km，最小约为4.87km，倾斜（南北）长度最大约为3.65km，最小约为2.52km，总面积为15.21km2。主采煤层为2-1煤，煤层倾角为8~12，平均总厚度为8.69m。井田地质条件较为简单。井田工业储量为177.93Mt，可采储量为119.09Mt。矿井设计生产能力为1.5Mt/a。矿井服务年限为56.71a，涌水量不大，矿井正常涌水量为45m3/h，最大涌水量为176.8m3/h。矿井瓦斯相对涌出量为4.94m3/t，绝对涌出量为4.27m3/min，为低瓦斯矿井。井田开拓方式为立井单水平开拓。采用胶带输送机运煤，采用矿车进行辅助运输。矿井通风方式前期为中央并列式通风，后期为两翼对角式通风。矿井年工作日为330d，工作制度为“三八”制。一般部分共包括10章：1、矿区概述与井田地质特征；2、井田境界和储量；3、矿井工作制度、设计生产能力及服务年限；4、井田开拓；5、准备方式—带区巷道布置；6、采煤方法；7、井下运输；8、矿井提升；9、矿井通风与安全；10、设计矿井基本技术经济指标。专题部分题目是特厚煤层综放开采提高采出率技术分析，主要分析了综放工作面煤炭损失及如何提高采出率的方法，从工程实例分析了煤层注水软化致裂技术与深孔预裂爆破技术效果。翻译部分主要内容关于煤层气与开采近距离保护层过程中采场周围岩石裂隙的发展过程的系英文题目为：RelationshipsbetweengasreservoirandtheevolutionofstopeSurroundingrockfractureattheprocessofminingtheCloseddistanceprotectionlayer关键词：立井；单水平；采区；中央并列式；中央分列式；综采放顶煤

ABSTRACTThisdesignincludesthreeparts:thegeneralpart,thespecialsubjectpartandthetranslationpart.ThegeneralpartisanewdesignforGengcunmine.GengcunmineislocatedinYimawesternSanmenxiaminingareainMianchiCounty,North3.2kmfromMianchiCounty,northeast15kmfromYima,west53kmofSanmenxiaCity,East69kmfromLuoyangCity,convenienttransportation.Themaximumlengthofthecoalfieldis5.39km,andtheminimumlengthofthecoalfieldis4.87km,Themaximumwidthofthecoalfieldis3.65km,andtheminimumlengthofthecoalfieldis2.52km,andthetotalareais15.21km2.Thethirdarethemaincoalseams,anditsdipangleis8~12degree.Thethicknessofthemineisabout8.69minall.Thegeologicstructureofthiscoalfieldissimple.Therecoverablereservesofthecoalfieldare177.93milliontons,andtheminablereservesare119.09milliontons.Thedesignedproductivecapacityis1.5milliontonspercentyear,andtheservicelifeofthemineis56.71years.Thenormalflowofthemineis45m3perhourandthemaxflowofthemineis176.8m3perhour.Therelativeminegasgushis4.94m3/tandtheabsolutegushis4.27m3/min,soitisalowgasmine.Themineisadoublelevelstodevelop.ThecentrallanewayusesBeltConveyortotransitcoal,andtrolleywagonsareusedforaccessorialtransportationintheroadway.Theprophaseventilationmodeofthismineiscenterjuxtaposeform,andthelateventilationmodeofthismineisdiagonalform.The“three-eight”workingsystemisusedintheTunliumine.Itproducesfor330daysayear.Thedeneraldesignincludestenchapters:1.Anoutlineoftheminefieldgeology;2.Boundaryandthereservesofmine;3.Theservicelifeandworkingsystemofmine;4.developmentengineeringofcoalfield;5.Thelayoutofpanels;6.Themethodusedincoalmining;7.Undergroundtransportationofthemine;8.Theliftingofthemine;9.Theventilationandthesafetyoperationofthemine;10.Thebasiceconomicandtechnicalnormsofthedesignedmine.Thetopicofspecialsubjectpartiscrossminingdriftwallrockdeformationregularityandsupportingtechnicalanalysis,thepaperanalyzestheacrossadoptdriftwallrockdeformationandthefactorsaffectingthedeformationregularity,andfromacrosstheroadwaydeformationcausedbymining,analysesthefactorsinrecentyearsinthecrossofroadwaysupportingtheoryandtechnology,fromengineeringexampleanalyzedthegruntingreinforcementtocrossminingroadwayeffect.TranslationpartisaboutrelationshipsbetweengasreservoirandtheevolutionofstopeSurroundingrockfractureattheprocessofminingtheCloseddistanceprotectionlayer.TheEnglishtitleis“RelationshipsbetweengasreservoirandtheevolutionofstopeSurroundingrockfractureattheprocessofminingtheCloseddistanceprotectionlayer”.Keywords:Shaft;Doublelevel;Panel;Centerjuxtaposeventilation;diagonalform;full-seammining

目录一般部分TOC\o"1-3"\u1矿区概述及井田地质特征 页一

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1矿区概述及井田地质特征1.1矿区概述1.1.1矿区地理位置耿村矿位于义马矿区西部三门峡市渑池县境内，北距渑池县城3.2km，东北距义马市15km，西距三门峡市53km，东距洛阳市69km，地理坐标东经111°44′30″～111°47′0″；北纬34°42′30″～34°44′0″；主井坐标：X=3845668.360，Y=37569814.014，Z=537.20。图1-1耿村煤矿交通位置图陇海铁路、310国道及连霍高速公路从井田北缘通过，为主要交通干线，有南韩公路和渑杨公路直达矿内，并有铁路专用线与陇海铁路在渑池站接轨，交通极为便利(图1-1)。1.1.2矿区气候条件本区属暖温带大陆性半干旱季风气候，夏季炎热，冬季寒冷，四季分明。据渑池县气象站1957至2004年资料：（1）气温：年平均气温12．4℃，历年最高气温41．6℃(1966年6月20日)，历年最低气温－18．7℃（1969年1月30日），月均最高气温7月份能达到24℃～27.8℃；月均最低气温为元月份0．5℃～5．1℃，冬季寒冷天数平均为106天，夏季炎热天数平均为45天。（2）霜冷期：霜冷初日最早为9月3日，最晚11月25日，一般在10月中旬，霜冷终日最早在2月4日，最晚为4月24日，一般在3月中旬。冻结最大深度为0.34m，一般0．15m至0.21m，最大积雪深度0.30m（1963年3月9日）。全年无霜天数最多279天、最少178天。（3）降水量：年降水量最大为1013．6mm（1964年），最小为244.6mm（1994年），平均为700.2mm。月最大降水量为301．4mm（1982年8月），历年各月平均降水量7月份最大，为164.9mm；一月份最少，平均5.05mm;7、8、9三个月降水量占全年降水量的54．8%。一日最大降水量为138．1mm（1982年7月30日），历年最大连续降水日数12天，最长连续无降水日数79天。（4）蒸发量：年均1951.0mm，最大2368.7mm，最小1583.3mm，月均最大蒸发量为293mm，（6月）、最小81mm（1月）。（5）风向：由于受季风影响，风向随季节呈有规律的交替，5～9月以东～东南风为主，10月至次年4月以西～西北风为主，年平均风速3.3m/s，最大风速16m/s，西北风对本地区气候影响较大。1.1.3矿区的水文情况本区属黄河流域洛河水系，地表水体不发育，仅井田北缘2km处有涧河从露头外流过，该河发源于陕县观音堂、英豪山麓一带，流经渑池县、新安县至洛阳汇入洛河，一般流量为0～7.010m3/s，为一般季节性河流，其它有峪河、东村沟等均为季节性冲沟，平时无水，雨季时有洪水流过，但时间短暂。井田沟谷中有少量泉水出露。1.2井田地质特征本井田以侏罗系砾岩为骨架，地形起伏较大，地表多被第四系棕红色亚粘土所覆盖，近南北向沟谷发育，总体南高北低，最高海拔标高位于井田中南部4505钻孔附近为+667.7m，最低海拔标高位于井田东北部4104孔附近为+532.2m，西部地势较平缓，东部沟谷发育，标高在+510～+640m之间，相对高差135.5m左右，一般海拔标高600m左右。1.2.1煤系地层耿村井田，由于第四系黄土层广为覆盖，基岩仅在一些沟谷中有零星出露。根据钻孔揭露，本区主要分布三叠系、侏罗系地层，关于本区地层时代划分问题，许多生产单位和高等院校都做过不少研究工作，随着研究的不断深入和古生物化石的大量发现，地层划分日趋详细和合理（表2-1）。现就钻探所揭露到的地层由老到新分述如下：表1-1义马地区中生代含煤地层划分沿革表中南煤田149队1956-1958中南煤田104队1960北京地院豫西地层队1961中南煤田地质局127队1965-1966山西区测队1972焦作矿院中生代课题组1982本报告采用2004时代划分时代划分时代划分时代划分时代划分时代划分时代划分J3上侏罗统K白垩J3上侏罗统J3上侏罗统J3J侏罗东孟村组中侏罗统J侏罗统J2义马统J1J2中下侏罗统J1义马组J1下侏罗统义马组J1下侏罗统第三组底砾岩组J2延长群第二组T3延长群T3谭庄组T3石佛组上段T3潭庄组第一组下段侏罗系(J)区内仅发育中上侏罗统，其中中侏罗统为主要含煤地层（见图2-1）。1)中侏罗统义马组（J21）义马组为本井田的主要含煤地层，主要由碎屑岩、泥岩和煤层组成，厚25.12m～127.10m，一般厚74.6m。该组地层与下伏三叠统潭庄组呈角度不整合接触。根据该组岩性组合及含煤情况可分为四段：（1）底部砂砾岩段该段岩层厚度变化较大，0～39.45m，平均厚13.10m。井田范围内43线以东，其岩性由下而上依次为砂砾岩、含砾中粗粒砂岩（或夹细砂岩、粉砂岩）、细砂岩或泥岩。43线以西，砂砾岩尖灭，仅在浅部少数钻孔中偶见砂砾岩，其岩性组合由下而上为：含砾粗、中（细）粒砂岩、含砾细（粉）砂岩或含砾泥岩。井田西南部砾岩段全部由砂质泥岩所代替。（2）下部含煤砂岩段本段厚31.89～76.66m，主要由煤层和砂岩组成。现分层简述如下：下部：2-1煤层以下为砂质泥岩、炭质泥岩或煤矸互层、泥岩或粉砂岩，位于底部砂砾岩段之上，呈透镜状或似层状分布，岩性呈灰色，具缓波状或水平层理，含植物化石碎片，泥岩中见有根部植物化石。上部：为主要含煤段，由煤层和各粒级的砂岩所组成。2-1煤，为主要可采煤层，全区发育，层位稳定，下部结构复杂，厚度变化大0.57～20.66m。JＳ2砂岩，是位于2-3煤之上的一层砂岩，，厚0～26.57m，平均厚10.44m，在平面上呈北厚南薄，东西延长的带状，在剖面上呈似层状和透镜状，一般尖灭在+300m水平之上，主要由灰色、浅灰色薄层细-中粒长石、石英砂岩和砂质泥岩组成，近尖灭处变为泥岩。图1-2耿村矿地层综合柱状图

JＳ１砂岩，位于JＳ2之上的岩层，厚由0～47.26m，平均厚为24.67m，主要由灰白色中-细浅灰色砂岩组成，具缓波状、楔形交错层理和镜煤化树干化石，具明显的韵律性，由下而上其岩性为粉砂岩、细砂岩、中砂岩、粗砂岩（局部存在）、细砂岩、砂质泥岩，在平面上呈东西带状分布。（3）中部泥岩段主要为灰黑色致密状泥岩，偶夹泥灰岩，具水平层理，含瘤状透镜状黄铁矿和菱铁矿结核，中含瓣鳃类Tufuellasp、鱼鳞片化石，并有少量植物炭化碎屑，全井田发育，为义马组主要标志层(Jk1)，厚度由4.04～42.64m，平均厚为24.19m。（4）上部含煤泥岩段主要为黄褐色、灰黑色泥岩、1-1煤和1-2煤层所组成，有时泥岩中夹有粉砂岩薄层，泥岩和粉砂岩具水平和缓波状层理。井田内普遍受到后期剥蚀，保留不全，浅部有的剥蚀殆尽，厚0～10.5m不等，一般为4～6m。1-1煤层主要分布在井田的西南隅，有9个孔见煤，平均煤厚1.43m，赋存不稳定，属不可采煤层。1-2煤层，本井田大部分不可采，有23个孔见煤，平均煤厚1.57m2）中侏罗统马凹组（J22)为一套由砾岩、砂岩、砂质泥岩组成的碎屑岩系，全井田发育，北部遭受剥蚀保存不全，与下伏义马组为平行不整合接触。井田内仅有22个钻孔穿过完整层，其中4504、4904两孔因断层变厚外，其余孔揭露厚度由148.50m～226.43m，平均厚192.59m，井田内厚度变化不大，原焦作矿业学院“中生代”课题组在耿村井田东界实测的东孟村─王圪塔实测剖面为190.88m，其岩性特征为：下部：以黄褐色砾岩及灰白色中粒砂岩为主，夹薄层紫红色、灰绿色砂质泥岩，砾石成分为石英及石英砂岩碎屑，砾径3～10cm，磨圆度较好，钙质及泥质胶结。中部以青灰、灰白色细砂岩、中粒砂岩与紫红色砂质泥岩互层为主，间夹薄层透镜状砾岩及钙质结核。砂岩多为钙质胶结，砾岩的砾石成分以石英砂岩、石英岩岩屑为主，并含泥岩碎块，粒径一般为5～50cm不等，钙质及砂泥质胶结。上部以紫红色砂质泥岩、砂砾岩及透镜状砾岩为主，砾岩砾石成分以石英岩、石英砂岩为主，含少量石灰岩及泥岩岩屑，砾径5～30cm，砂泥质胶结。1980年江苏煤田四队在下部泥岩中采有孢粉样，其组合特征是:（1）以蕨类孢子为主，其中杪椤科孢子居优势，主要化石有CyathiditesminorcaustraliaDectoidosporasp.等，卷柏科的Neoraistrickia.（2）裸子植物花粉以松柏目、南洋杉科的Classopllis和苏铁目的Cycadopites为主。（3）原始松柏粉在本组含量较低仅占2%。银杏类花粉不发育。3）上侏罗统(J3)该统在井田内分布普遍，但多被剥蚀而不全，钻孔揭露真实厚度较少，尤其是浅部，据统计，钻孔揭露厚度0～317.13m，平均厚度168.60m。与下伏中侏罗统呈平行不整合接触。岩性为一套巨厚的砾岩层，下部或底部偶夹砂岩或泥岩透镜体，砾石成分复杂，主要有石英岩、石英砂岩岩屑，还有少量的岩浆岩和石灰岩砾石，一般为次棱角状和次圆状，分选极差，砾径从0.40～95cm不等，砂泥钙质胶结，局部为硅质胶结，胶结类型多为孔隙式，砾石排列无定向，不具层理，为冲积扇的河床充填沉积和筛积物。第三系（R）井田内分布普遍，但厚度变化较大，0～46.76m，平均10.28m，与下伏地层呈角度不整合接触。岩性主要为肉红色砾质灰岩、泥质灰岩和砾岩，砾石成分多为石英砂岩、石英岩和石灰岩岩屑，分选性极差，多呈棱角状，蜂窝状溶洞发育，常被红色粘土所充填，砾径一般2～15mm，大者可达150mm，胶结类型多为孔隙式填隙物多为泥质，胶结物为钙质。第四系（Q）厚0～46.76m，平均厚19.40m，井田内分布普遍，与下伏各时代地层均为角度不整合接触。主要为棕黄、棕红色黄土，下部局部含砾石，底部常见有钙质结核，有时呈层分布。1.2.2水文地质特征该面水文地质条件简单，煤层顶板的灰黑色泥岩为隔水层，在回采时局部地段可能会出现滴水和淋水现象，掘进时已对13170采空区积水进行探放，但回采仍应预防已回采的2-3煤13170工作面的采空区积水。由于采高大，裂隙带范围大，很有可能与上部的砂岩砾岩含水层导通，而出现大量涌水，应保证排水设备完好，防止顶板水和采空区积水涌入工作面影响生产。1）地表水本区属暖温带大陆性半干旱季风气候，夏季炎热，冬季寒冷，年最大降雨量1013.6mm，最小244.6mm，平均700.2mm。7～9月份约占全年降雨量的50％以上。区内沟谷纵横，地形起伏较大，地表水体相对较少。矿区西南部湖家湾水库为地表相对稳定水体；主要河流南涧河呈东西向自西向东流经矿区北部，旱季主要排泄工业、矿坑与生活废水，雨季主要排泄大气降水，暴雨时可形成洪水流。2）地下水区内主要含水层(组)自下而上主要有：中侏罗统底部砂、砾岩段含水组，中侏罗统2-3煤顶板砂岩(JS2)及2-2煤顶板砂岩(JS1)含水组；中侏罗统上部砂岩、砾岩含水组；上侏罗统砾岩含水组；第三系砾质泥灰岩含水组；第四系冲积、洪积砂、砾卵石层含水组。上述含水层(组)有以下几个特点：(1)厚度变化大，区域上砾岩、泥灰岩和砂岩横向上不连续、相变显著。(2)主要含水层除第四系砂砾卵石层和第三系含砾泥灰岩渗透系数较大，分别达1.5～206.1m/d和1.227m/d外，其它各含水层渗透系数均小于0.05m/d。(3)富水性弱，据抽水试验结果，单位涌水量第三系泥灰岩最大达5.679L/sm，其它含水层单位涌水量均小于0.07L/sm。(4)地下水的补给主要是大气降水。(5)由于地形变化幅度大，地表水排泄畅通，加上地表多被第四系黄土覆盖和含水层间多有泥岩、砂质泥岩和煤层相隔，使地表水补给地下水的条件较差，含水层间的水力联系亦较弱。3）主要含水层（组）井田内按地层由老到新的顺序分为六个含水层(组)：1.中侏罗统底部砂砾岩含水组(JK2)中侏罗统底部，主要为灰黑至浅灰色砂砾岩，含砾中粗粒砂岩、细砂岩或泥岩，厚0～30.45m，一般13.10m，在井田西南部，砂砾岩相变为砂质泥岩，据抽水试验q=0.00022～0.0102L/sm，K=0.00055～0.0465m/d，为弱裂隙承压水，水质类型为HCO3-CaMg、HCO3-Na型。2.中侏罗统JS1及Js2砂岩含水层（组）本组位于中侏罗统中下部，介于2-3煤顶面与2-1煤底面，主要为灰白色～浅灰色薄层细～中粒长石石英砂岩、石英砂岩，粉砂岩，中夹2-2煤层，钙质、硅质和泥质胶结，缓波状层理发育，裂隙发育中等，厚度变化极大，0～59.99m，一般32.87m，厚度由浅部至中深部逐渐减小，随2-1煤和2-2煤与2-3煤合并而尖灭，据抽水试验q=0.000516～0.0373L/sm，K=0.00551～0.38m/d，属弱裂隙承压水，水质类型为HCO3-CaMg、HCO3-Na型，为2-1煤、2-2煤与2-3煤直接充水含水层。3.中侏罗统上部()砂、砾岩含水层（组）主要由砾岩、砂岩及砂质泥岩组成，厚度0-226.63m，含水部位主要为下部砂、砾岩，厚7.05～21.9m，一般15m，单位涌水量q=0.00819～0.00622L/sm，渗透系数K=0.000445～0.0315m/d，属弱裂隙承压水，井下遇断层或裂隙可见淋水和滴水，偶而出现短暂突水，水质类型为HCO3－CaMg、HCO3-Na型。4.上侏罗统砾岩含水层（组）该组主要以灰色、灰白色砾岩为主，砾石成分为石英砂岩及石灰岩岩屑，砾径0.5-6cm，次棱角状，胶结物以砂质、硅钙质为主。井田北部大面积剥蚀，向深部厚度逐渐增大。钻孔揭露厚0-371.13m，平均厚约168.60m。井田内多被第四系黄土覆盖，仅在沟谷中零星出露，可直接或间接的接受大气降水的渗入补给，钻孔耗水量0.20～8.61m3/h，地表泉水多出现于该层位，流量0.1～0.2L/s，偶见3.496L/s，为潜水～承压水含水层。5.第三系泥灰岩、砾岩含水层（组）主要为肉红色砾质灰岩，泥质灰岩和砾岩，砾石成分多为石英砂岩，石英岩和石灰岩岩屑，砾径2～15mm，分选性、磨圆度差，孔隙式泥钙质胶结，蜂窝状溶洞发育，常被红色粘土所充填。该含水组在井田内仅局部发育，与下伏地层呈角度不整合接触。厚度变化大，0～46.76m，平均10.28m，单位涌水量q=0.0695L/s.m，渗透系数K=1.227m/d，地表泉水多出自该含水层，流量0.079～8.532L/sm，水质类型为HCO3-CaMg型，为孔隙裂隙承压含水层，也是井田主要含水层和矿井水的主要充水水源。6.第四系亚粘土、砂、砾卵石层含水层（组）该组井田内普遍发育，上部为黄土质砂、粘土，中下部含似层状砾石和钙质结核，局部底部有坡、洪积相砂、砾卵石层存在，含水层厚0～5m，民井水位埋深7～20m，泉流量0.01～0.5L/sm，抽水试验：q=0.029～5.679L/sm，K=1.504～206.113m/d，水质类型HCO3～CaMg型，为孔隙潜水含水层。综上所述，井田内第三系泥灰岩、砾岩含水组富水性相对较强，侏罗系砂、砾岩各含水层组含水性均较弱。4）隔水层区内煤系地层底部、煤系地层之间、以及煤系地层之上，均有砂质泥岩或泥岩隔水层，由下而上有三叠系砂质泥岩隔水层、煤系地层义马组、泥质岩隔水层、侏罗系砂泥质岩隔水层。1.三叠系泥岩隔水层位于煤系地层底砾岩之下，厚度数百米，为砂岩与砂质泥岩互层，尤其顶部砂质泥岩可以阻隔砂岩充水含水层的直接或间接对矿井的补给。2.义马组泥岩隔水层位于1-2煤与2-1煤之间，厚4.46～46.64ｍ，在正常情况下，可以阻隔煤系地层间砂岩弱含水层的水力联系。3.中侏罗统砂质泥岩隔水层位于义马组泥岩含煤段之上，为1-1煤或1-2煤直接与间接顶板，主要为多层厚度较大的砂质泥岩，阻隔了砂岩和砾岩含水层的水力联系。1.3煤层特征1.3.1可采煤层2-1煤，为主要可采煤层，全区发育，层位稳定，下部结构复杂，厚度变化大0.57～20.66m。JＳ2砂岩，是位于2-1煤之上的一层砂岩，，厚0～26.57m，平均厚10.44m，在平面上呈北厚南薄，东西延长的带状，在剖面上呈似层状和透镜状，一般尖灭在+300m水平之上，主要由灰色、浅灰色薄层细-中粒长石、石英砂岩和砂质泥岩组成，近尖灭处变为泥岩。JＳ１砂岩，位于JＳ2之上的岩层，厚由0～47.26m，平均厚为24.67m，主要由灰白色中-细浅灰色砂岩组成，具缓波状、楔形交错层理和镜煤化树干化石，具明显的韵律性，由下而上其岩性为粉砂岩、细砂岩、中砂岩、粗砂岩（局部存在）、细砂岩、砂质泥岩，在平面上呈东西带状分布。表1-2可采煤层2-1煤层特征表煤层总厚（m）煤层结构煤层倾角（°）可采指数变异系数（％）稳定程度6.57—10.668.69复杂8-12°12.5较稳定1.3.2煤的特征属半亮型至暗煤型，煤层结构复杂，含夹矸一般3～7层，厚0.28m，夹矸成分主要为泥岩。镜煤含量30.20～42.20%，一般为40.8%，丝炭，暗煤含量高达48～60.70%，其中暗亮煤占11%左右，丝炭、暗煤约占42%，在有机显微组分中镜质组46.70%，丝质组45.80%，无机显微组分粘土矿高达9.6%，黄铁矿0～0.30%，显微结构呈镶嵌状(表1-4)。表1-3各煤层镜煤、丝炭+暗煤含量表孔号或煤样号各煤层净煤含量（%）各煤层丝炭+暗煤含量（%）2-1煤2-1煤500338.0050.70480142.2048.00460235.8055.40420232.1060.40420640.3049.70430130.2060.70410131.1058.60400236.0053.4082.406482.406582.406681.综.74 表1-4主要煤层显微定量分析煤岩类型含量(%)主要组分(%)矿物质(%)煤层名称镜煤暗亮煤丝炭暗煤镜质组丝质组粘土矿物黄铁矿显微结构2-1煤40.8011.0048.2046.7045.809.600-0.3镶嵌状煤的化学组成可分为有机质和无机质两大类，以有机质为主体。煤中的有机质主要由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成，无机质包括水分和矿物质。在研究煤的化学组成时，一般是通过工业分析和元素分析来了解煤中有机质、无机质的含量和性质，初步评定煤的工业性质和用途。1)工业分析(1)水分(Mad)井田勘探和矿井生产期间对各煤层均进行了水分分析，分析结果见表1-5。除1-2煤较低为3.43%～4.26%外，其余各煤层平均为6.30～7.28%，其中2-1煤层变化幅度较大1.18～9.34%，平均为6.30%。与精查阶段分析结果相比较，除1-2煤相差较大外(平均为8.23%)，其余各煤层都相差不大(表1-6)。(2)灰分井田内各煤层原煤和精煤灰分产率、灰成分、灰熔点特征见表1-5、6。①灰分产率(Ad)1-1煤层：生产阶段原煤分析结果，灰分达到40%，超过开发利用指标，属高灰煤。1-2煤层：精查阶段钻孔煤芯原煤灰分10.8～36.9%，平均17.4%；精煤灰分4.12～6.95%，平均5.87%；生产煤样分析结果，原煤灰分15.97～20.71%，平均17.16%，精煤灰分平均7.35%，精查期间和生产煤样原煤干燥基灰分分析结果相差不大，而精煤灰分相差相对较大。综合评价该煤层应属低～富灰煤，而以中灰为主。2-1煤层：根据钻孔煤芯煤样原煤灰分10.10～30.00%，平均17.90%，精煤4.96～10.00%，平均6.90%，生产煤层煤样原煤灰分18.73～20.94%，平均19.56%，精煤5.98～6.68%，平均6.24%，属低～富灰煤，以中灰为主。表1-6精查阶段煤层煤样工业分析煤层原煤精煤名称MadAdStdAdVdafStd2-16.8010.10～30.0017.900.21～3.340.964.96～10.006.9037.40～43.4039.800.18～2.450.59中灰外，其余变化幅度都较大为低～富灰，空气干燥基灰分比干燥基灰分略低。②灰成分矿井生产期间在工作面取煤样化验分析，其特征见表1-7。SiO2：以2-1煤层和1-2煤层最大，平均值分别达53.63%和52.83%。Al2O3：各煤层相差不大，相对1-2煤略高为17.95～18.78%，平均18.36%，2-1煤层平均分别为17.10%和17.96%。Fe2O3：变化范围在12.14～16.74%之间。TiO2：各煤层含量几乎近似，变化范围在0.95～1.19%之间，平均为1.06～1.09%。CaO：各煤层相差不大，其变化范围在5.12～11.95%之间，2-1煤最小平均6.24%。MgO：1-2煤最小，为3.04～3.57%，平均3.30%，2-1煤3.96%和3.85%。SO3：1-2煤与2-1煤相对较小，分别为0.98%和2.69%。上述灰成分含量约占各煤层灰成分的比例分别为：1-2煤为98.44%，2-1煤为98.00%，由此可以看出其它成分含量所占的比例甚微。③煤灰熔融性表示煤灰熔融性的指标有变形温度DT、软化温度ST、流动温度FT。各煤层灰溶融性指标见表1-7。表1-5各煤层工业分析结果一览表煤层水分MadAad灰分Ad空气干燥基挥发分Vad干燥基挥发分Vd干燥无灰基挥发分VdafGRCL固定碳Fcd2-1原煤6.10～8.267.2817.17～19.6618.1418.73～20.9419.5629.86～30.6630.3432.55～32.9332.7340.05～44.2740.6946.43～48.7247.71精煤7.42～8.478.025.52～6.105.745.98～6.686.2430.02～34.0833.4938.03～40.0238.592表1-7生产煤层煤样灰成分特征表2-1煤原煤灰成分%SiO253.36～54.0253.63Al2O317.39～18.5817.96Fe2O312.28～13.1012.57CaO1.03～1.131.06MgO5.54～7.226.24O33.62～4.513.85总量1.49～3.262.69比例98.00灰熔融性℃DT1210～12301220T1240～12501242FT1620～12701262从表1-7可以看出，各煤层灰熔融点相差不大，变形温度变化范围在1020～1230℃，其中2-1煤平均为1220℃；熔化温度1100～1270℃，2-1平均为1262℃。(3)挥发份和固定碳①挥发份(V)各煤层空气干燥基(Vad)、干燥基(Vd)和干燥无灰基(Vdaf)挥发分含量见表3-4、3-5。勘探期间和生产期间煤样挥发份分析结果相近似，各煤层挥发份含量也差别不大，其变化范围：原煤空气干燥基挥发分在24.60～34.32%之间，各煤层均在30.34～37.58%之间，原煤干燥基挥发分为26.49～36.75%，平均29.29～33.15%。干燥无灰基挥发分原煤与精煤相近似，变化范围分别为39.15～42.9%与37.34～43.53%，各煤层差别也较小。②固定碳(Fcd)由生产煤样测定结果(表1-5)，1-2煤最高，为47.19～83.46%，平均为65.64%，其次为2-1煤，46.43～48.72%，平均47.71%。2）煤的元素组成（1）煤中碳、氢、氮和氧煤的主要元素为碳(C)、氢(H)、氮(N)和氧(O)，约占95%以上，生产期间煤层煤样精煤分析结果见表1-8。表1-8煤层煤样精煤分析表煤层编号元素2-3煤CCad66.26～67.4866.76Cdaf76.85～78.1877.41HHad3.94～4.174.07Hdaf4.63～4.804.72NNad0.84～0.960.90Ndaf0.98～1.111.05OOad12.90～14.0713.70Odaf15.95～17.0716.62t.daf0.17～0.220.20氢(H)：各煤层空气干燥基和干燥无灰基氢含量基本近似，变化范围分别为4.07～4.87%和4.63%，后者较前者略高。碳(C)：各煤层空气干燥基碳含量较高在66%左右，干燥无灰基碳含量在77%左右。氮(N)：空气干燥基和干燥无灰基氮含量各煤层大体一致，分别在0.78～1.04%和0.91～1.17%之间。氧(O)：空气干燥基氧含量各煤层变化幅度为10.92～14.58%，平均12.41～14.07%，干燥无灰基氧含量12.92～17.07%，平均为15.34～16.62%。（2）煤中硫井田内各煤层硫分特征见表1-6、1-9和1-10。表1-9原煤含硫量情况表含硫种类含煤层各种硫2-3煤tad0.16～0.810.31p0.01～0.560.13s0～0.01o0.15～0.380.18表1-10生产煤层煤样硫分测定结果项目原煤硫分%精煤硫分%t.adt.do.dt.daf2-1煤0.20～0.380.310.22～0.400.340.22～0.400.340.17～0.220.201-1煤：精查阶段工业分析结果，原煤干燥基全硫含量较高，平均值达4.96%，属高硫煤。1-2煤：在精查勘探和生产期间除分析干燥基全硫外，还分析了其它硫分含量，原煤干燥基全硫，钻探煤芯煤样分析0.85～3.33%，平均1.78%，属特低～富硫煤；生产煤层煤样0.23～1.86%，平均1.04%；属特低～中硫煤，其变化规律由浅部至深部逐渐降低。经洗选后，精煤干燥无灰基全硫0.19～0.41%，平均0.30%。2-1煤：精查期间煤芯煤样分析，干燥基全硫为0.21～3.34%，平均为0.96%，生产煤层煤样分析0.22～0.40%，平均0.34%，精煤干燥基全硫0.17～0.22%，平均0.20%，而精查勘探精煤分析为0.08～2.45%，平均0.59%，应属特低～富硫煤，但以特低硫煤为主。该煤层硫分含量变化较大，且规律性较强，即在平面分布上由浅至深逐渐降低，纵向上由上至下硫分也呈明显下降趋势。综上所述，本井田煤层硫含量有如下特点：①垂向上干燥基全硫含量由上至下逐渐递减，即从1-1煤至2-1煤，由高硫煤～中硫煤～低硫煤～特低硫煤，单层煤亦有此变化规律。②其它硫分含量在垂向亦由上至下逐渐减少，尤其是硫酸盐硫渐趋于消失。③平面上干燥基全硫含量向着煤层分叉方向，即煤系厚度增大方向逐渐增加，此变化规律与成煤期古地理环境有关，即河流～湖泊型成煤含硫低，湖泊型成煤含硫高，硫酸盐流向深部消失。④生产煤层煤样与勘探煤芯煤样分析结果的差异，主要是各煤层本身硫分含量变化较大，取样区段所造成，但上述特征仍较明显。（3）煤中磷和砷磷和砷是煤中的有害元素，矿井生产期间煤层煤样分析结果见表3-10。各煤层磷含量均在0.023%以下，其变化范围为0.008～0.023%，属特低磷煤。砷含量各煤层较低也较小，变化范围在0.0022～0.0042%之间。1）发热量煤的发热量是评价供热用煤的一个质量指标，也是评价煤质的重要参数之一。表1-11生产煤层煤样（磷、砷）测试结果煤层名称磷（Pd)(%)砷（As)(%)2-1煤0.008～0.0150.0120.0024～0.00250.0024各煤层发热量见表1-12，由表1-12可知，原煤干燥基高位发热量各煤层在18.51～27.27JM/kg之间，平均21.01～25.36MJ/kg以上。原煤与精煤干燥无灰基高位发热量各煤层均在30MJ/kg左右。上述特征说明，井田内各煤层多属中等发热量煤。表1-12煤层发热量一览表煤层编号发热量2-1煤Qb.adMJ/kg原煤22.02～22.1722.06QgradMJ/kg原煤22.02～22.1422.10精煤26.36～27.0826.75Qgr.dMJ/kg原煤23.45～24.1123.80精煤28.88～29.3329.24QgradafMJ/kg原煤29.34～29.6929.59精煤30.85～31.1931.012)着火点温度矿井生产期间对煤层煤样着火点温度进行测试(表1-13)，各煤层原样、氧化、还原条件下，着火点温度相差不大，一般在260～290℃之间。表1-13生产煤层煤样着火点温度一览表煤层名称2-1煤着火点温度℃原样274～281277氧化263～269266还原282～2882843)煤的粘结性和结焦性本井田各煤层粘结性、结焦性均较差，仅可作为配焦用煤，1964年6月～9月武汉钢铁公司曾对相邻矿井千秋矿及跃进矿的2-1煤进行十三个不同配焦方案的试验，在有肥气煤20～70%、焦肥煤20～35%、主焦煤25～30%的情况下，该煤的配煤量在10～20%，焦炭质量尚能满足大型锅炉要求，在炼焦试验中，该煤起到很好的瘦化剂作用，并能获得数量较多质量较好的副产品。4)低温干馏焦油产率(TBr)勘探期间，中南煤田地质局127队，根据铝瓶低温干馏试验结果，含油率仅5.6%左右，未能达到工业标准，(表1-14)。表1-14低温干馏试验一览表煤层名称低温干馏﹪牛焦油﹪总水分﹪气体加损失﹪备注2-1煤3.96～7.45.6565.90～71.40680.0115.80～22.3119.094.47～9.177.255)气化性据相邻矿井试验结果表明（见表1-15），煤对CO2的反应性最高，适宜作气化用煤。不粘结、硫分低，无特殊要求，可不考虑搅拌和脱硫设备，但由于煤层机械强度和结渣性差，灰溶点(T2)低，热稳定性差，对固定层气化用煤均有影响。6)煤的可选性勘探与生产期间对主要可采煤层进行了筛分、可选性及精煤回收率试验，表1-15测定气化指标综合一览表煤层名称样品类别煤对CO2反应性a（900～950）oC%热稳定性RW+b%哈氏可磨性指数HGI煤灰熔融性ST，℃煤碳结渣性%煤灰粘度（1）1450℃泊（2）1500℃泊2-1煤芯样45.2～74.6861280生产煤层样34.1～60.6161.8671170＞1400二煤芯样29.9～55.267.776121544.63～66.85154.0其结果如下：(1)筛分试验表明，同一煤层在同样生产条件下，各级粒度变化不大，但大块煤含量较少，各级煤粒度数量变化的总趋势是由大到小，数量逐渐增多，质量是随着数量的增多有所降低，见表1-16,1-17。表1-16筛分析鉴定成果表级别（mm）产品名称各级产率质量特征重量（㎏）占全样筛上累计（%）W（%）Aad(%)>100煤102115093.4415.94夹矸煤841.243.4250.50硫化铁矸石358.55.304.2189.46小计1463.521.6321.633.6535.9350-100煤359.55.324.8716.69夹矸煤、硫化铁矸石170.52.521.0981.40小计5307.0637.532.2736.10>50合计1993.529.4729.473.6436.3525-50煤415夹矸煤130.51.930.8878.71硫化铁545.58.0637.532.2736.10矸石130.51.930.8878.71小计545.58.0637.532.2736.1013-25煤（未经手选）105015.5053.053.2332.006-13煤（未经手选）918.513.5866.6336.232.063-6煤（未经手选）83612.3678.995.2736.480.5-3煤（未经手选）781.511.5590.552.0830.340-0.5煤（未经手选）639.59.451001.5536.330-50煤（未经手选）477170.633.1433.57总计6764.51003.2934.39去>50㎜矸石和硫化铁后60213.3029.66注：①筛分析前煤样总重量为6809.5㎏②采样地点基井口皮带巷，煤层为1-2，2-1煤。③实验日期为85年9月20日。表1-172-1煤粒度统计表项目大块煤（>50mm)中块煤（25～50mm)小块煤（13～25mm)粉煤(<13mm)煤层数量%Ad%数量%Ad%数量%Ad%数量%Ad%2-1煤29.919.6317.3422.9217.7725.8840.9025.66(2)可选性及精煤回收率依据相邻千秋矿采取2-1煤试样，浮沉试验，其结果如表1-18项煤目层精煤回收率（%）中煤突出率（%）<1.4比重<1.5比重1.4～1.8比重1.5～1.8比重占本级Ad等级占本级Ad等级占本级Ad等级占本级Ad等级2-1煤61.66.9良75.28.6优28.024.3难选14.331.7中等表1-18精煤回收率一览表由上表可以看出，选择不同的分离比重，在精煤回收率与可选等级方面，两者相差一级，但根据用煤不同要求，若作配焦用煤时，分离比选择1:4合适，作其它用煤，分离比用1：5为宜。(3)风化强度本区各煤层均属变质程度较低的煤种，易于风化变质碎裂成小块。选择50～100mm的块煤，进行不同堆期、不同堆放条件的试验，其结果见表1-19。由表中可以看出，半露天堆放破碎率低，因此煤若进行洗选时，要考虑煤的堆放条件，以减少煤的破碎，提高块煤的比例。表1-192-1煤堆放风化一览表项目露天半露天粒度15天35天30天60天(mm)重量（kg)破碎率（%）重量（kg)破碎率（%）重量（kg)破碎率（%）重量（kg)破碎率（%）50～100307.014.98492.0297.2780.426.550.334.025～50188.041.49（4）矸石泥化试验相邻矿井千秋矿在井田延深勘探时，从4308和4406两个钻孔中采取二煤夹矸混合样进行安氏泥化试验，其结果小于0.5毫米产率在20%左右，小于10微米产率在10%左右，试样在翻转前（加水后）有明显的泥化现象，长时间不出现澄清层，形成溶胶，颜色为灰褐色，由此可见在洗煤时对净回收率和净灰分都有影响。7）稀硝基腐植酸产率(HA)原义马矿务局曾委托舒兰煤矿综合利用研究室进行稀硝酸氧解制硝基腐植酸试验，结果表明原煤酸性能团(毫克当量／克)─COOH含量为0.28，─OH为4.47，原生腐植酸为6.55%。通过稀硝酸气解试验结果，该煤种作为制取硝酸肥料尚有可能，硝酸增添量在1:0.4左右，其氧化条件见表1-20。表1-20煤层氧化条件一览表原料煤粒度（网目）煤酸比例（煤:酸)反应时间（分钟）反应温度（C）硝酸浓度（%）<801:0.3～1:0.5609010～20至于取得较完善的最佳反应条件，尚需作详细研究，化验指出，煤灰分中含钙量较大(8%)是消耗硝酸的主要因素，应进一步采取办法控制。在井田延深勘探时利用煤芯样测定各层煤总腐植酸含量为2.99～4.41%，无利用价值。6)苯萃取物根据相邻矿千秋矿在井田延深勘探时利用煤芯样测定各层煤苯萃取物含量为0.52～0.83%，无利用价值。8）煤的工业牌号按《中国煤炭分类》（GB5751-86）标准，干燥无灰基挥发份Vdaf>37%、透光率PM>30～50%、恒湿无灰基高位发热量>24MJ/kg，则划为长焰煤。因此，本井田各煤层均属长焰煤类。9）煤的综合评价与利用方向（1）各煤层煤质特征基本相似，以作动力用煤为主，原煤低位发热量Qnet为17290～21140J/g，符合火力发电及其它一般工业锅炉用煤要求。（2）经半工业规律气化试验证明，煤对CO2反应性大于60%(表1-21)，硫分低、不粘结，大于25mm块煤在32%左右，可在沸腾和固定层发生炉进行气化，但由于煤机械强度、结渣性、热稳定性差，灰溶点低，对气化用煤有影响。（3）据配焦稀硝酸氧解制硝基腐植酸试验结果，该煤种配量可达10～20%。原生腐值酸6.55%，硝酸增添量在1:0.4左右，但对于各煤层之配煤量能否增加，制取硝酸腐植酸的经济价值尚需进一步研究。（4）应充分利用义马长焰煤对CO2反应性强、含硫量低、产气率高、宜于气化特点，就地入选块煤作气化原料，就地加压气化，剩余沫煤供应电厂。表1-21煤的工业牌号分析一览表煤层名称精度原煤透光透光率镜煤平均最大反射率煤种牌号VadfYCHWQgrdaf氧化腐植酸﹪㎜﹪﹪MJ/k﹪﹪﹪﹪2-1煤37.4～43.439.876.4～78.977.186.8029.5913.2356.10.5Cγ1.3.3其它有益矿产区内矿产以沉积矿产为主，除能源矿产煤炭外，经化验测试分析，煤中硫及其它稀有元素均未达到最低工业指标。目前作为有益伴生矿产应用较多的是煤炭生产过程中产生的主要固体废弃物煤矸石。矸石成份分析表明（表1-22），煤矸石是以粘土岩为主的高硫煤矸石。可在以下几方面进行利用：表1-22义马矿务局三个煤矿的煤矸石分析项目Mad（%）Aad（%）Vad（%）FCad（%）St,ad（%）SiO2（%）Al2O3（%）Fe2O3（%）CaO（%）含量1.3272.2910.2418.384.7045.5715.172.350.4549827.161利用煤矸石作燃料发电煤矸石是一种可燃物质,热值在400kJ/kg以上可用作燃料发电，矸石的利用不仅能够取得一定的经济效益，还能产生一定的环境效益和社会效益。目前，跃进矿已建成2×1.2万kW矸石电厂，并于1998年发电。2利用煤矸石制砖矸石砖是以低发热量煤矸石为主要原料,矸石中的碳作为烧内燃砖的燃料有显著的节能效果。制煤矸石砖可以做到制砖不用土,不耗煤,具有良好的经济和社会效益。千秋矿在这方面已迈出了重要的一步。3利用煤矸石制水泥煤矸石燃烧后称为过火矸(红矸),是生产水泥的良好材料。利用过火矸生产的水泥与普通硅酸盐水泥相比有以下优点:一是节煤,普通水泥的耗煤量是矸石水泥的三倍。二是节电,生产1t硅酸盐水泥耗电516kW·h,而生产1t矸石水泥只用24kW·h。三是矸石水泥性能好、质量高。集团公司水泥厂利用过火矸这一天然条件生产矸石水泥,创造了可观的经济效益。4利用煤矸石作路面路基煤矸石可以成为很好的筑路材料。义马交通发展前景广阔,用煤矸石来作路面路基大有前途。我国鸡西矿区的矸石路基试验研究表明每1000m2矸石路基造价比碎石灰土结构节省3260元,因此,用煤矸石来作路面路基原料是切实可行的。5煤矸石直接利用直接利用可分为地下和地面处理两大类,地下处理主要是用于地下采煤采空区做填料。地面处理矸石范围很广,可以回填废矿井、露天矿废矿坑、塌陷区、沼泽地、复地造田等。此外,煤矸石可作为工业填料(SAC)应用于橡胶、塑料、涂料和建筑防水料中,代替轻质碳酸钙、炭黑、硫酸钡等常用填料,并起改良性能的作用。把煤矸石与制氮、磷、钾的化工残渣混合,搅成胶状,然后成球烘干,磨细制成“磷肥”,对玉米等作物具有很高的肥效。总之,煤矸石是一种很好的自然资源,在煤炭开采中弃之为害,用之为宝。同时,煤矸石的综合利用从环保角度考虑是势在必行。因此,积极探索合适的利用技术,开展煤矸石的综合利用是大有前途的。

2井田境界与储量2.1井田境界2.1.1井田范围耿村矿位于义马矿区西部三门峡市渑池县境内，北距渑池县城3.2km，东北距义马市15km，西距三门峡市53km，东距洛阳市69km。地理坐标东经111°44′30″～111°47′0″；北纬34°42′30″～34°44′0″；主井坐标：X=3845668.360，Y=37569814.014，Z=537.20。井田2-1煤层赋存状况如图2-1所示。图2-1井田2-1煤层赋存状况示意图2.1.2井田尺寸井田走向长度为4.87km-5.39km,平均走向长度为4.95km,水平宽度为2.48km-3.59km,平均为2.97km，煤层倾角8-12度，平均10度，倾斜宽度2.52-3.65km,平均为3.02km,井田的水平面积为15.21平方公里2.2矿井工业储量2.2.1储量计算基础1）根据本矿的井田地质勘探报告提供的煤层储量计算图计算；2）根据《煤炭资源地质勘探规范》和《煤炭工业技术政策》规定：煤层最低可采厚度为0.70m，原煤灰分≤40%；3）依据国务院过函（1998）5号文《关于酸雨控制区及二氧化硫污染控制区有关问题的批复》内容要求：禁止新建煤层含硫份大于3%的矿井，硫份大于3%的煤层储量列入平衡表外的储量；4）储量计算厚度：夹石厚度不大于0.05m时，与煤分层合并计算，复杂结构煤层的夹石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；5）井田内主要煤层稳定，厚度变化不大，煤层赋存较稳定，勘探工程分布比较均匀，采用地质块段的算术平均法。2.2.2井田地质勘探耿村井田地质勘探工作历经普查、详查、精查、补充勘探四个阶段，其中前三阶段完成于60年代，补充勘探完成于矿井生产期间的1986年，各阶段完成工作量及成果如下：（1）普查阶段该阶段共施工钻孔三个(孔号为八－2、八－3、八－4)，总进尺778.52m，因煤层采取率小于30％，又无电测验证，无封孔资料，定为废孔。（2）详查阶段正式的勘探工作始于1964年，中南煤田地质局127队在此进行了岩芯钻探，于1965年6月30日提交了《河南省渑池县义马煤田详查勘探地质报告》，在本井田内共施工钻孔16个，工程量4941.5m，累计穿煤层39次，煤层总厚243.02m，煤芯总长199.90m，平均采取率83.28％，除4201孔打丢2-3煤、封孔不可靠、4204孔孔斜21°、见煤点偏高129m外，其余孔质量均可靠。（3）精查阶段该阶段工作始于1965年7月，中南煤田地质局127队于1966年5月提交了《河南省渑池县杨、孟井田精查地质报告》，在耿村井田共施工钻孔11个，总进尺1447.16m，累计穿煤层32次，煤层总厚169.51m，煤芯总长153.82m，平均采取率90.74%。完成万分之一地质、水文地质测量12.5km2。1966年10月12日中南煤炭管理局以(66)中南煤地审字第10号文批准，结论是勘探工程质量较好，地质资料可靠。通过该阶段工作为建井提供了可靠的依据。报告修编认为，勘探报告对本井田内地层划分、煤层的对比、各煤层的可采性论述基本正确。煤层赋存的基本形态为单斜构造，查明了井田内煤层赋存特征及其可采性、煤种，对煤层露头及深部断层基本控制，查明了井田的水文地质条件、煤炭的储量，基本上满足了井田设计的要求。经建井生产发现尚存在以下问题：①1～2煤层可采边界控制不严，经巷道证实在可采边界外50m处煤厚仍达1.5m，致使原设计工作面上移。②风化带控制不严，精查资料一般推定平距35.5~66.6m。③F16断层位置不确切。④深部钻孔较少，煤厚变化、F16逆断层位置控制不够。（4）补勘阶段根据煤炭工业部(83)煤生字159号文件精神，结合耿村煤矿开拓延深需要，经省煤炭厅(84)豫煤生字375号文批准，于1984年元月至1986年元月，由义马矿务局地测公司对+300m以下、45线以西下至F断层、45线以东+50m水平为界进行补充勘探，1986年7月提交了《义马矿务局耿村煤矿深部生产补充勘探地质报告》，共施工钻孔25个，钻探总进尺12237.61m，测井曲线长45005.37m，累计穿煤层58次，煤层总厚447.62m，煤芯总长399.06m，平均采取率89.32%，采取并化验煤样17个，其中2-3煤14个。此次补勘共获工业储量10999.6万吨;其中A+B级储量7732.1万吨，占补勘区储量的70.3%；钻探质量可靠，除4305孔外，全部为甲、乙级孔。查明了各煤层赋存特征、分布范围和厚度变化。经采掘揭露存在问题主要是：2-1、2-2与2-3煤层合并位置不确切，合并后煤层发育状况未深入研究；2-3煤变薄带未圈定。1996年至2006年，义马煤业集团有限责任公司工勘公司先后在井田，深部打钻孔8个，主要目的是查明深部煤层赋存特征及F16位置。综上所述，井田内历经普查、详查、精查、补勘四个阶段，先后共施工钻孔55个(其中3个废孔)，平均每平方公里钻孔数达4.2个，原精查勘探没有确定勘探类型，生产初期按构造简单、煤层稳定、即I类二型作为布孔依据。经生产证实，勘探和补勘所提供的资料较为可靠，局部煤厚变薄和增厚以及揭露较多的小断层和小褶皱尚属正常。2.2.3矿井工业储量计算本矿井主采煤层为2-1煤，采用地质块段法计算工业储量。地质块段法就是根据煤层倾角和厚度大体一致的原则，将井田划分为若干块段，在圈定的块段范围内可用算术平均法求得每个块段的储量，煤层总储量即为各块段储量之和。本井田划分为4个储量块，分块情况如图2-2所示。图2-2块段划分示意图1）矿井地质资源量矿井地质资源量可由下式计算： (2-1)式中：Zz—矿井地质资源量，Mt；mi—第i块段煤层平均厚度，m；Si—第i块段煤层平面面积，m2；γ—煤的密度，1.4t/m3；Ai—第i块段煤层的平均倾角，°。将各参数代入式2-1，可得表2-1。故矿井地质资源储量为：187.11Mt2）矿井工业储量根据钻孔布置，在矿井地质资源量中，60%探明的，30%控制的，10%推断的。根据煤层厚度和煤质，在探明的和控制的资源量中，70%是经济的基础储量，30%是边际经济的基础储量，则矿井工业储量由下式计算： Zg=Z111b+Z122b+Z2M11+Z2M22+Z333k (2-2)式中：Zg—矿井工业储量，Mt；Z111b—探明的资源量中经济的基础储量，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0.7~0.9，根据本矿实际条件取0.8。其中：Z111b=Zz×60%×70%=206.5×60%×70%=78.59MtZ122b=Zz×30%×70%=206.5×30%×70%=39.29MtZ2M11=Zz×60%×30%=206.5×60%×30%=28.24MtZ2M22=Zz×30%×30%=206.5×30%×30%=16.84MtZ333k=Zz×10%×80%=206.5×10%×80%=14.97Mt则矿井工业储量：Zg=78.59+39.29+28.24+16.84+14.97=177.93Mt表2-1井田块段储量计算表块号平均倾角/°平面面积/m2煤层面积/m2煤层平均厚度/m密度/t·m-3储量/Mt193251191.23291717.78.691.440.04210.82790900.32841226.28.691.434.57311.56129858.36255438.18.691.474.5847.93087812.63117398.48.691.437.92合计15259762.415505780.4——187.112.3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剖面法确定，用岩层移动角确定工业场地煤柱。3）围护带宽度是根据矿区建筑物的保护等级划定的。风井属I级保护建筑物，故风井场地留设20m宽的围护带；工业场地属II级保护建（构）筑物，留设15m宽围护带。4）落差超过100m的断层保护煤柱宽度50m，井田境界煤柱宽度为50m。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》中第十五条，工业场地占地面积指标见表2-2。表2-2工业广场占地面积指标井型（万t/a）占地面积指标（公顷/10万t）240及以上1.0120~1801.245~901.59~301.82.3.2矿井保护煤柱损失量1）井田境界保护煤柱井田境界保护煤柱的损失量按下式计算： P=S×M×γ×/cos10° (2-3)式中：P—井田境界煤柱损失量，Mt；S—井田境界煤柱面积；M—煤层厚度，8.69m；γ—煤的密度，1.40t/m3。代入数据得：P=1.09×8.69×1.40×/cos10°=13.46Mt2）工业场地保护煤柱本矿井设计生产能力为1.5Mt/a，由表2-2可得工业场地占地面积为0.12km2，故可取工业场地为300m×400m的长方形。工业场地按II级保护留维护带，宽度为15m。。工业场地压煤量可按下式计算： P=S×m×γ/cosα (2-4)式中：P—工业场地压煤量，Mt；S—工业场地压煤水平面积，0.35km2；m—煤层厚度，8.69m；γ—煤的密度，1.40t/m3；α—煤层倾角，10°。代入数据得：P=0.35×8.69×1.4/cos10°=4.32Mt表2-4保护煤柱损失量煤柱类型损失量/Mt井田境界保护煤柱13.46工业场地保护煤柱4.32断层保护煤柱1.36合计19.142.3.3矿井设计可采储量矿井设计可采储量按下式计算： Zk=(Zg-P)×C (2-5)式中：Zk—矿井设计可采储量，Mt；Zg—矿井工业储量，Mt；P—断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建（构）筑煤柱等永久煤柱损失量、工业场地和主要井巷煤柱损失量之和，Mt；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75%。则矿井设计可采储量：Zk=(177.93-19.14)×0.75=119.09Mt3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，四六制作业（三班生产，一班检修），每日三班出煤，净提升时间为16小时。3.2矿井设计生产能力及服务年限1.矿井设计生产能力因为本井田设计丰富，主采煤层赋存条件简单，井田内部无较大断层，比较合适布置大型矿井，经校核后确定本矿井的设计生产能力为150万吨/年。2.井型校核下面通过对设计煤层开采能力、辅助生产能力、储量条件及安全条件等因素对井型加以校核。（1）矿井开采能力校核耿村矿2-1煤层为厚煤层，煤层平均倾角为10度，地质构造简单，赋存较稳定，但矿井瓦斯含量及涌水相对较大，工作面长度不一过大，考虑到矿井的储量可以布置两个综采工作面同采可以满足矿井的设计能力。（2）辅助生产环节的能力校核本矿井为大型矿井，开拓方式为立井开拓，主井提升容器为两对9吨底卸式提升箕斗，提升能力可以达到设计井型的要求，工作面生产原煤一律用带式输送机运到采区煤仓，运输能力很大，自动化程度很高，原煤外运不成问题。辅助运输采用罐笼，同时本设计的井底车场调车方便，通过能力大，满足矸石、材料及人员的调动要求。所以辅助生产环节完全能够满足设计生产能力的要求。（3）通风安全条件的校核本矿井煤尘具有爆炸性瓦斯含量相对较高，属于高瓦斯矿井，水文地质条件较简单。矿井通风采用对角式通风，矿井达产初期对首采只需先建一个风井即可满足矿井的通风需求，后期再建一个风井，可以满足整个矿井通风的要求。本井田内存在若干小断层，已经查到且不导水，不会影响采煤工作。所以各项安全条件均可以得到保证，不会影响矿井的设计生产能力。（4）储量条件校核井田的设计生产能力应于矿井的可采储量相适应，以保证矿井有足够的服务年限。矿井服务年限的公式为：T=Zk/(A×K)（3-1）其中：T矿井的服务年限，年；Zk矿井的可采储量，119.09Mt；A矿井的设计生产努力，150万吨/年；K矿井储量备用系数，取1.4。则：T=119.09×100/（150×1.4）=56.71（年）既本矿井的开采服务年限符合规范的要求。注：确定井型是要考虑备用系数的原因是因为矿井每个生产环节有一定的储备能力，矿井达产后，产量迅速提高，局部地质条件变化，使储量减少，有的矿井由于技术原因使采出率降低，从而减少储量，为保证有合适的服务年限，确定井型时，必须考虑备用系数。5）第一水平服务年限校核由本设计第四章井田开拓可知，矿井是单水平上下山开采，水平在+280m，水平服务年限即为全矿井服务年限，为56.71年。即本设计第一水平的服务年限符合矿井设计规范的的要求。表3-1不同矿井设计生产能力时矿井服务年限表矿井设计生产能力（万t/a）矿井设计年限（a）第一水平设计服务年限煤层倾角<25°25°-45°>45°600及以上7035300-5006030120-2405025201545-90402015154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煤体，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。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；合理确定开采水平的数目和位置；布置大巷及井底车场；确定矿井开采程序，做好开采水平的接替；进行矿井开拓延深、深部开拓及技术改造；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：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。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。合理开发国家资源，减少煤炭损失。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。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。根据用户需要，应照顾到不同媒质、煤种的煤层分别开采，以及其它有益矿物的综合开采。本井田开拓方式的选择，主要考虑到以下几个因素：1）本井田煤层埋藏较深，煤层可采线在+500m，最深处到-150m表土层厚度较小，19.4m。2）本井田瓦斯及涌水比较小,对开拓方式的选择影响不大。3）本矿地形起伏较大，，无大的地表水系和水体，地面平均标高为+600m。4.1.1井筒形式的确定（