【正文】 砂巖砂巖二2～簡(jiǎn)單穩(wěn)定至較穩(wěn)定全井田基本可采。泥巖、砂質(zhì)泥巖、中～粗粒砂巖泥巖、砂質(zhì)泥巖、細(xì)砂巖井田水文地質(zhì)條件 本井田水文地質(zhì)類型為中等—簡(jiǎn)單，其主要依據(jù)是：1）直接充水含水層，三煤層和二煤層頂板砂巖含水性弱， /sm，為簡(jiǎn)單類型； 2）上復(fù)新生界含水層與基巖界面之間有厚度大于30 m的粘土層阻隔，正常地段對(duì)煤系地層無充水作用； 3）下伏太原組灰?guī)r含水層與二2煤層之間有砂巖和泥巖組成的隔水層，厚度在50 m以上，正常地段二2煤層的開采不存在底板突水的威脅； 4）井田內(nèi)斷層富水性及導(dǎo)水性弱，q /sm； 5）主采煤層頂?shù)装鍘r層穩(wěn)定； 6）礦床遠(yuǎn)離地表水體。 礦井預(yù)計(jì)涌水量 井田南部和西部均以斷層構(gòu)成阻水邊界，東部煤層露頭與粘土隔水層相接，只有北界F1斷層使二2煤與對(duì)盤太原組灰?guī)r相接，可視為弱補(bǔ)給邊界。 通過采用“集水廊道”法計(jì)算，礦井預(yù)計(jì)正常涌水量894 m3/h（其中：K5砂巖328 m3/h，三煤組291 m3/h，二煤組275 m3/h）；最大涌水量1200 m3/h。 煤層特征井田內(nèi)含煤地層自下而上為石炭系上統(tǒng)太原組、二迭系下統(tǒng)山西組，下石盒子組及二迭系上統(tǒng)上石盒子組。共含煤17~20層。 m。其中有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的為下二迭統(tǒng)的山西組及下石盒子組。該兩含煤地層總厚度平均186 m， m，含煤系數(shù)58%。其中山西組的二2煤層為主要可采煤層，下石盒子組中局部可采的煤層有三1 、三、三4三層。二2煤層為一穩(wěn)定~較穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單(偶含泥巖夾矸一層)的厚煤層。全區(qū)穩(wěn)定可采。三1煤層，層位穩(wěn)定， m，其可采范圍集中在08線以南。04線以南以單層結(jié)構(gòu)為主，以北漸變?yōu)殡p層結(jié)構(gòu)，未受巖漿巖破壞。各煤層特征見表13。 煤質(zhì)各煤層均為高變質(zhì)階段的無煙煤。二2煤層低灰分，特低硫，高發(fā)熱量；，可選性為易至極易選；化學(xué)活性好；抗碎強(qiáng)度及熱穩(wěn)定性中等，可作動(dòng)力及民用煤，亦可用于氣化。三煤組各煤層煤質(zhì)的共同點(diǎn)是：中至富灰分(三1煤為富灰)，特低硫，高熔點(diǎn)；中至高發(fā)熱量；，可選性中等；化學(xué)活性一般不佳；熱穩(wěn)定性差~中等；強(qiáng)結(jié)碴，不易磨?？勺鲃?dòng)力、發(fā)電及民用煤。 開采技術(shù)條件 煤層頂?shù)装宥?煤層頂板以砂巖為主，完整性和穩(wěn)定性較好，頂板較易管理，底板一般不會(huì)發(fā)生“底鼓”；三煤組各可采煤層由于層間距小，砂巖厚度薄且穩(wěn)定性較差。瓦斯井田內(nèi)瓦斯含量普遍較低，一般小于1 cm3/g；瓦斯風(fēng)化帶分布很廣很深，除個(gè)別富集點(diǎn)之外，都屬瓦斯風(fēng)化帶，直至800 m以深。雖然瓦斯煤樣的取樣手段比較落后（集氣式），瓦斯含量的準(zhǔn)確性較差，但瓦斯成分和分帶是可靠的。一般認(rèn)為，瓦斯風(fēng)化帶界面處的相對(duì)瓦斯涌出量為2 m3/td左右。將本礦井定為低沼氣礦井管理是有充分依據(jù)的。煤塵無爆炸性到具弱爆炸性。各煤層均無自然發(fā)火傾向。地溫：二2煤層在650 m以深，除63至65線范圍地溫低于31 ℃，其余均高于31 ℃，屬一級(jí)熱害區(qū)；三煤層僅在0312孔至650 m以深出現(xiàn)小范圍的一級(jí)熱害區(qū)。井田內(nèi)其余地段地溫均屬正常。本井田自1957年普查找煤開始，至1986年4月提交精查地質(zhì)報(bào)告，歷時(shí)30年，并于1993年3月提交了《河南省永夏礦區(qū)陳四樓礦井首采區(qū)地震補(bǔ)充勘探報(bào)告》。共施工鉆孔88個(gè)，成14條勘探線。統(tǒng)一為東西方向。， m。全國(guó)儲(chǔ)委煤炭專業(yè)委員會(huì)于1 986年5月24日至2 7日對(duì)該報(bào)告進(jìn)行了審查，地質(zhì)11隊(duì)根據(jù)審查意見，對(duì)報(bào)告進(jìn)行了修改補(bǔ)充，于7月22日送交煤委復(fù)查。1986年8月27日獲正式批準(zhǔn)。該井田地質(zhì)勘探工作基本符合《煤炭資源地質(zhì)勘探規(guī)范》的規(guī)定，勘探手段的確定基本合理，報(bào)告對(duì)井田地質(zhì)構(gòu)、地層、煤層、煤質(zhì)、水文地質(zhì)及開采技術(shù)條件等方面的研究，基本上達(dá)到了精查勘探的要求。2 井田境界和儲(chǔ)量 井田境界陳四摟井田總體走向NNW，傾向SWW。東至二2 露頭線；西至“環(huán)狀斷裂”；北達(dá)F38斷層和巖漿侵入所造成的天然焦邊界；南靠城郊煤田邊界。 km， km， km；， km， km； km2。該井田北部如經(jīng)勘探論證可以開采，則其北部邊界可以擴(kuò)展；西部可根據(jù)市場(chǎng)的需要開發(fā)天然焦，開闊邊界。井田賦存情況如示意圖21。圖21 井田賦存狀況示意圖 礦井工業(yè)儲(chǔ)量煤層內(nèi)傾角為7176。~15176。，褶曲與斷層均較發(fā)育，無巖漿活動(dòng)，為中等構(gòu)造地區(qū)，屬于第二類。工作區(qū)內(nèi)煤系地層共含煤17~20層。 m。具有對(duì)比意義的為5層，其中二三組煤層為可采煤層，主要可采煤層為二2煤層，為本次勘查的主要工作對(duì)象，該煤層全區(qū)發(fā)育，厚度變化較小， m。層位穩(wěn)定，煤厚變化相對(duì)較小，變化規(guī)律明顯，鉆孔見煤點(diǎn)數(shù)Km，γ25%，表21 煤層穩(wěn)定類型的主、輔指標(biāo)煤層類型穩(wěn)定煤層較穩(wěn)定煤層不穩(wěn)定煤層極不穩(wěn)定煤層主要指標(biāo)輔助指標(biāo)主要指標(biāo)輔助指標(biāo)主要指標(biāo)輔助指標(biāo)主要指標(biāo)輔助指標(biāo) 薄煤層Km≥γ≤25%≥Km≥25%γ≤35%Km35%γ55%Kmγ55%中厚和厚煤層γ≤25%Km≥25%γ≤40%Km≥40%γ65%Km≥γ65%Km特厚煤層γ≤30%Km≥30%γ50%Km≥50%γ75%Km≥γ75%Km故將其確定為穩(wěn)定煤層，即第一型，其它煤層的穩(wěn)定類型據(jù)其發(fā)育程度確定為不穩(wěn)定型。故工作區(qū)的勘查類型確定為二類一型。評(píng)定煤層穩(wěn)定類型的主、輔指標(biāo)見表21：井田內(nèi)含煤地層自下而上為石炭系上統(tǒng)太原組、二迭系下統(tǒng)山西組，下石盒子組及二迭系上統(tǒng)上石盒子組。其 中 二三組煤層為可采煤層，主要可采煤層為二2煤層，其它為不可采煤層。 二2煤層為一穩(wěn)定~較穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單(偶含泥巖夾矸一層)的厚煤層。全區(qū)穩(wěn)定可采。該煤層全區(qū)發(fā)育，厚度變化較小，~ m， m。層位穩(wěn)定，煤厚變化相對(duì)較小，一般不含夾矸，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，基本全區(qū)可采，屬于較穩(wěn)定煤層,儲(chǔ)量豐富， t/m3。根據(jù)《煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》，求得以下各儲(chǔ)量類型的值：礦井地質(zhì)資源量礦井地質(zhì)資源量可由以下等式計(jì)算： （21）式中：—礦井地質(zhì)資源量，Mt；—二2煤層平均厚度，m；—二2煤層底面面積，m3；—二2煤容重，t/m3。已知=，= m 2，= t/m3，將其代入（21）式中可得： =（Mt）其中包括探明的資源量（60%），控制的資源量（30%），推斷的資源量（10%），地質(zhì)塊段劃分如圖22。2礦井工業(yè)儲(chǔ)量礦井工業(yè)儲(chǔ)量可用下式計(jì)算： （22）式中：——礦井工業(yè)儲(chǔ)量，Mt； ——探明的資源量，Mt； ——控制的資源量，Mt； ——推斷的資源量，Mt； ——可信度系數(shù)，～。地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單、煤層賦存穩(wěn)定的礦井，；地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、煤層賦存不穩(wěn)定的礦井。因此： =（Mt） 礦井可采儲(chǔ)量由于陳四樓井田地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，地面無大的水域和河流，且基層上覆表土層厚，含水砂層之間及其與基巖之間有厚度比較穩(wěn)定的粘土層，形成天然的隔水屏障，滲透能力差，富水性弱，逕流滯緩；下伏太原組灰?guī)r含水層與二2煤層之間有砂巖和泥巖組成的隔水層，厚度在50 m以上，正常地段二2煤層的開采不存在底板突水的威脅；地面村莊密布，為充分開發(fā)煤炭資源，本設(shè)計(jì)不留設(shè)村莊煤柱及防水煤柱，采用長(zhǎng)壁冒落法進(jìn)行遷村采煤。因此該井田永久煤柱只留井田邊界保護(hù)煤柱和斷層保護(hù)煤柱。 m的二2煤層進(jìn)行開采設(shè)計(jì)，因此，井田內(nèi)的各種永久煤柱損失按二2煤層進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)陳四樓井田實(shí)際情況，其井田邊界保護(hù)煤柱寬度取50 m，其中井田東部為煤層風(fēng)化帶，近乎無水，故不留邊界保護(hù)煤柱，則用下式計(jì)算井田邊界保護(hù)煤柱損失。 （23）式中：——井田邊界煤柱寬度，m；——井田邊界煤柱長(zhǎng)度，m；——煤層厚度，m；——煤層容重，t/m3；—— 井田邊界保護(hù)煤柱損失，Mt。 已知=50 m，= m，= t/m3，= m，因此代入（23），可得：==（Mt）根據(jù)《煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》有關(guān)條文，不同井型與其對(duì)應(yīng)的工業(yè)廣場(chǎng)面積見表22。結(jié)合本設(shè)計(jì)井型（ Mt/a），應(yīng)該是17公頃， km2，但是考慮到近些年來建筑技術(shù)的提高，建筑物不斷向空間發(fā)展，所以，工業(yè)廣場(chǎng)的面積都有縮小的趨勢(shì)。， km2。設(shè)計(jì)長(zhǎng)軸定為400 m，短軸定為300 m。采用垂直剖面法計(jì)算工業(yè)廣場(chǎng)的壓煤損失，圍護(hù)帶的寬度取20 m。垂直剖面圖如圖21所示。表22 工業(yè)場(chǎng)地占地面積表 井 型 /萬ta1占地面積/公頃（10萬t）1≥240120～18045～909～30表23 陳四樓井田地質(zhì)條件及巖層移動(dòng)角 煤層厚度/m煤層傾角α/176。圍護(hù)帶寬度/m表土層移動(dòng)角/176。101541走向移動(dòng)角δ/176。上山移動(dòng)角γ/176。下山移動(dòng)角β/176?！?067—由此可得工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱面積： （24） 式中 ——工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱平面面積，m 2；——梯形面的高，m；——煤柱上邊長(zhǎng)度，m；——煤柱下邊長(zhǎng)度，m。已知= m，= m，= m，代入公式（24）可得：=（+） =（m 2）所以煤層底板面積及煤柱損失量：= m 2 ；= Mt。 井筒布置在工業(yè)廣場(chǎng)中央，包括在工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱中，不再累計(jì)。井田現(xiàn)已查明兩條斷層，即F1，F(xiàn)2。其中F1，F(xiàn)2可靠且可控制，故其兩側(cè)各留40 m保護(hù)煤柱，則其煤柱損失可由下式求得：=L1+L22mγ40 （25）式中：——F1，F(xiàn)2煤柱損失，Mt；——F1，F(xiàn)2長(zhǎng)度，m；——二2煤層厚度，m；——煤層容重，t/m3。已知L1= m，L2= m， t/m3，m= m，代入（25）可得：（+）240 =（Mt） 本設(shè)計(jì)共有兩條煤層大巷，即軌道運(yùn)輸大巷和膠帶運(yùn)輸大巷，前者布置在煤層底板巖層中；考慮后者布置在中厚煤層中，受采動(dòng)影響較大，故煤柱留設(shè)寬度為50 m，沿大巷走向。基于以上公式（25）， Mt。總上，可匯總永久保護(hù)煤柱損失量如表24：表24 永久保護(hù)煤柱損失量煤柱類型儲(chǔ)量/Mt井田邊界保護(hù)煤柱斷層保護(hù)煤柱大巷保護(hù)煤柱工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱合計(jì)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： （26） 式中：——礦井可采儲(chǔ)量，Mt； ——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； ——采區(qū)采出率，。則礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量為：Zk=（Mt）礦井儲(chǔ)量匯總見表25： 表25 礦井儲(chǔ)量匯總煤層工業(yè)資源儲(chǔ)量/Mt礦井資源 儲(chǔ)量/Mt永久煤柱損失/Mt設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量/Mt二2圖21 工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱3. 礦井工作制度、設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 礦井工作制度根據(jù)按照《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定，確定本礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力按年工作日330 d計(jì)算，四六制作業(yè)（三班生產(chǎn)，一班檢修），每日三班出煤，凈提升時(shí)間為16 h。《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》：礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力應(yīng)根據(jù)資源條件、開采條件、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。礦區(qū)規(guī)?？梢罁?jù)以下條件確定：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)力來源等。條件好者，應(yīng)加大開發(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。由地質(zhì)資料可知：本井田儲(chǔ)量豐富、地質(zhì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、煤層穩(wěn)定、開采技術(shù)條件好，有足夠的條件建成大型礦井， Mt/a。礦井服務(wù)年限必須與井型相適應(yīng)。礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力通常指礦井設(shè)計(jì)的年生產(chǎn)能力，是煤礦生產(chǎn)建設(shè)的重要指標(biāo)，是選擇井田開拓方式的重要依據(jù)之一。礦井可采儲(chǔ)、設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力、礦井服務(wù)年限力三者之間的關(guān)系為： （31） 式中：——礦井服務(wù)年限，a；——礦井可采儲(chǔ)量，Mt；——設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，Mt；——礦井儲(chǔ)量備用系數(shù)。確定井型時(shí)需要考慮備用系數(shù)的原因是，礦井各生產(chǎn)環(huán)節(jié)有一定的儲(chǔ)備能力，礦井投產(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，從而減少了儲(chǔ)量。則礦井服務(wù)年限為：=（） = （a）服務(wù)年限符合要求。參看表31。表31 我國(guó)各類井型的新建礦井和第一水平設(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)