【正文】 砂巖砂巖二2～簡單穩(wěn)定至較穩(wěn)定全井田基本可采。泥巖、砂質泥巖、中～粗粒砂巖泥巖、砂質泥巖、細砂巖井田水文地質條件 本井田水文地質類型為中等—簡單，其主要依據是：1）直接充水含水層，三煤層和二煤層頂板砂巖含水性弱， /sm，為簡單類型； 2）上復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）井田內斷層富水性及導水性弱，q /sm； 5）主采煤層頂底板巖層穩(wěn)定； 6）礦床遠離地表水體。 礦井預計涌水量 井田南部和西部均以斷層構成阻水邊界，東部煤層露頭與粘土隔水層相接，只有北界F1斷層使二2煤與對盤太原組灰?guī)r相接，可視為弱補給邊界。 通過采用“集水廊道”法計算，礦井預計正常涌水量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。 煤層特征井田內含煤地層自下而上為石炭系上統太原組、二迭系下統山西組，下石盒子組及二迭系上統上石盒子組。共含煤17~20層。 m。其中有經濟價值的為下二迭統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、結構簡單(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線以南以單層結構為主，以北漸變?yōu)殡p層結構，未受巖漿巖破壞。各煤層特征見表13。 煤質各煤層均為高變質階段的無煙煤。二2煤層低灰分，特低硫，高發(fā)熱量；，可選性為易至極易選；化學活性好；抗碎強度及熱穩(wěn)定性中等，可作動力及民用煤，亦可用于氣化。三煤組各煤層煤質的共同點是：中至富灰分(三1煤為富灰)，特低硫，高熔點；中至高發(fā)熱量；，可選性中等；化學活性一般不佳；熱穩(wěn)定性差~中等；強結碴，不易磨。可作動力、發(fā)電及民用煤。 開采技術條件 煤層頂底板二2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。瓦斯井田內瓦斯含量普遍較低，一般小于1 cm3/g；瓦斯風化帶分布很廣很深，除個別富集點之外，都屬瓦斯風化帶，直至800 m以深。雖然瓦斯煤樣的取樣手段比較落后（集氣式），瓦斯含量的準確性較差，但瓦斯成分和分帶是可靠的。一般認為，瓦斯風化帶界面處的相對瓦斯涌出量為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 ℃，屬一級熱害區(qū)；三煤層僅在0312孔至650 m以深出現小范圍的一級熱害區(qū)。井田內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月提交精查地質報告，歷時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)地震補充勘探報告》。共施工鉆孔88個，成14條勘探線。統一為東西方向。， m。全國儲委煤炭專業(yè)委員會于1 986年5月24日至2 7日對該報告進行了審查，地質11隊根據審查意見，對報告進行了修改補充，于7月22日送交煤委復查。1986年8月27日獲正式批準。該井田地質勘探工作基本符合《煤炭資源地質勘探規(guī)范》的規(guī)定，勘探手段的確定基本合理，報告對井田地質構、地層、煤層、煤質、水文地質及開采技術條件等方面的研究，基本上達到了精查勘探的要求。2 井田境界和儲量 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。該井田北部如經勘探論證可以開采，則其北部邊界可以擴展；西部可根據市場的需要開發(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)儲量煤層內傾角為7176。~15176。，褶曲與斷層均較發(fā)育，無巖漿活動，為中等構造地區(qū)，屬于第二類。工作區(qū)內煤系地層共含煤17~20層。 m。具有對比意義的為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，煤厚變化相對較小，變化規(guī)律明顯，鉆孔見煤點數Km，γ25%，表21 煤層穩(wěn)定類型的主、輔指標煤層類型穩(wěn)定煤層較穩(wěn)定煤層不穩(wěn)定煤層極不穩(wěn)定煤層主要指標輔助指標主要指標輔助指標主要指標輔助指標主要指標輔助指標 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。評定煤層穩(wěn)定類型的主、輔指標見表21：井田內含煤地層自下而上為石炭系上統太原組、二迭系下統山西組，下石盒子組及二迭系上統上石盒子組。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，結構簡單(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，煤厚變化相對較小，一般不含夾矸，結構簡單，基本全區(qū)可采，屬于較穩(wěn)定煤層,儲量豐富， t/m3。根據《煤炭工業(yè)設計規(guī)范》，求得以下各儲量類型的值：礦井地質資源量礦井地質資源量可由以下等式計算： （21）式中：—礦井地質資源量，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%），地質塊段劃分如圖22。2礦井工業(yè)儲量礦井工業(yè)儲量可用下式計算： （22）式中：——礦井工業(yè)儲量，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，～。地質構造簡單、煤層賦存穩(wěn)定的礦井，；地質構造復雜、煤層賦存不穩(wěn)定的礦井。因此： =（Mt） 礦井可采儲量由于陳四樓井田地質構造簡單，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，本設計不留設村莊煤柱及防水煤柱，采用長壁冒落法進行遷村采煤。因此該井田永久煤柱只留井田邊界保護煤柱和斷層保護煤柱。 m的二2煤層進行開采設計，因此，井田內的各種永久煤柱損失按二2煤層進行計算。根據陳四樓井田實際情況，其井田邊界保護煤柱寬度取50 m，其中井田東部為煤層風化帶，近乎無水，故不留邊界保護煤柱，則用下式計算井田邊界保護煤柱損失。 （23）式中：——井田邊界煤柱寬度，m；——井田邊界煤柱長度，m；——煤層厚度，m；——煤層容重，t/m3；—— 井田邊界保護煤柱損失，Mt。 已知=50 m，= m，= t/m3，= m，因此代入（23），可得：==（Mt）根據《煤炭工業(yè)設計規(guī)范》有關條文，不同井型與其對應的工業(yè)廣場面積見表22。結合本設計井型（ Mt/a），應該是17公頃， km2，但是考慮到近些年來建筑技術的提高，建筑物不斷向空間發(fā)展，所以，工業(yè)廣場的面積都有縮小的趨勢。， km2。設計長軸定為400 m，短軸定為300 m。采用垂直剖面法計算工業(yè)廣場的壓煤損失，圍護帶的寬度取20 m。垂直剖面圖如圖21所示。表22 工業(yè)場地占地面積表 井 型 /萬ta1占地面積/公頃（10萬t）1≥240120～18045～909～30表23 陳四樓井田地質條件及巖層移動角 煤層厚度/m煤層傾角α/176。圍護帶寬度/m表土層移動角/176。101541走向移動角δ/176。上山移動角γ/176。下山移動角β/176?！?067—由此可得工業(yè)廣場保護煤柱面積： （24） 式中 ——工業(yè)廣場保護煤柱平面面積，m 2；——梯形面的高，m；——煤柱上邊長度，m；——煤柱下邊長度，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)廣場中央，包括在工業(yè)廣場保護煤柱中，不再累計。井田現已查明兩條斷層，即F1，F2。其中F1，F2可靠且可控制，故其兩側各留40 m保護煤柱，則其煤柱損失可由下式求得：=L1+L22mγ40 （25）式中：——F1，F2煤柱損失，Mt；——F1，F2長度，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） 本設計共有兩條煤層大巷，即軌道運輸大巷和膠帶運輸大巷，前者布置在煤層底板巖層中；考慮后者布置在中厚煤層中，受采動影響較大，故煤柱留設寬度為50 m，沿大巷走向?；谝陨瞎剑?5）， Mt。總上，可匯總永久保護煤柱損失量如表24：表24 永久保護煤柱損失量煤柱類型儲量/Mt井田邊界保護煤柱斷層保護煤柱大巷保護煤柱工業(yè)廣場保護煤柱合計礦井可采儲量是礦井設計的可以采出的儲量，可按下式計算： （26） 式中：——礦井可采儲量，Mt； ——保護工業(yè)場地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物、大斷層等留設的永久保護煤柱損失量，Mt； ——采區(qū)采出率，。則礦井設計可采儲量為：Zk=（Mt）礦井儲量匯總見表25： 表25 礦井儲量匯總煤層工業(yè)資源儲量/Mt礦井資源 儲量/Mt永久煤柱損失/Mt設計可采儲量/Mt二2圖21 工業(yè)廣場保護煤柱3. 礦井工作制度、設計生產能力及服務年限 礦井工作制度根據按照《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》中規(guī)定，確定本礦井設計生產能力按年工作日330 d計算，四六制作業(yè)（三班生產，一班檢修），每日三班出煤，凈提升時間為16 h?！睹禾抗I(yè)礦井設計規(guī)范》：礦井設計生產能力應根據資源條件、開采條件、技術裝備、經濟效益及國家對煤炭的需求等因素，經多方案比較或系統優(yōu)化后確定。礦區(qū)規(guī)?？梢罁韵聴l件確定：1）資源情況：煤田地質條件簡單，儲量豐富，應加大礦區(qū)規(guī)模，建設大型礦井。煤田地質條件復雜，儲量有限，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），用戶，供電，供水，建筑材料及勞動力來源等。條件好者，應加大開發(fā)強度和礦區(qū)規(guī)模，否則應縮小規(guī)模；3）國家需求：對國家煤炭需求量（包括煤中煤質、產量等）的預測是確定礦區(qū)規(guī)模的一個重要依據；4）投資效果：投資少、工期短、生產成本低、效率高、投資回收期短的應加大礦區(qū)規(guī)模，反之則縮小規(guī)模。由地質資料可知：本井田儲量豐富、地質結構簡單、煤層穩(wěn)定、開采技術條件好，有足夠的條件建成大型礦井， Mt/a。礦井服務年限必須與井型相適應。礦井設計生產能力通常指礦井設計的年生產能力，是煤礦生產建設的重要指標，是選擇井田開拓方式的重要依據之一。礦井可采儲、設計生產能力、礦井服務年限力三者之間的關系為： （31） 式中：——礦井服務年限，a；——礦井可采儲量，Mt；——設計生產能力，Mt；——礦井儲量備用系數。確定井型時需要考慮備用系數的原因是，礦井各生產環(huán)節(jié)有一定的儲備能力，礦井投產后，產量迅速提高；局部地質條件變化，使儲量減少；有的礦井由于技術原因，使采出率降低，從而減少了儲量。則礦井服務年限為：=（） = （a）服務年限符合要求。參看表31。表31 我國各類井型的新建礦井和第一水平設計服務年限礦井設計生產能力（Mt/a）礦井設計服務