【文章內(nèi)容簡介】 巖四層，為良好標志層；其余下架、小青和一座 灰?guī)r僅局部或偶有沉積。 含煤層 14 層，煤層總厚 ，總含煤系數(shù) %。從上到下煤層編號為 4 下 、 5 上 、 5 下 、 6 下 、 7 上 、 7 下 、 8 上 、 9，其中可采煤層 5 層，分別為 9，除 4＃ 煤層局部可采外，其余均為大部可采煤層。 可采煤層總平均厚度 ，可采含煤系數(shù) %。位于太原組底部的 8＃ 、 9煤層受巖漿巖侵入影響嚴重。 本組地層粉砂巖中含豐富植物化石，常見的有翅羊齒和櫛羊齒植物化石?；?guī)r中海相動物化石豐富，常見的網(wǎng)格長身貝，紡綞蜒、希瓦 格蜒及海百合莖等。 太原組是以淺海入侵頻繁的海陸交替相沉積，每個沉積旋回中陸相、過渡相、海相幾乎齊全，但以過渡相較為發(fā)育，沉積旋回韻律明顯。從太原組所含 4— 7 層灰?guī)r（或海相泥巖）在地層剖面中的分布、間距、厚度可以看出，海水侵入的間隔由下至上逐漸增大，而侵入強度逐漸變?nèi)跻灾料А? ③ 本溪組（ C2b） 地層總厚 15～ 20m，平均 18m。中下部為灰、灰黑色鋁土質(zhì)泥巖，砂質(zhì)泥巖，具鮞狀結構，間夾細砂巖，粉砂巖。上部為一層深灰色石灰?guī)r，含蜒科動物化石，層位較穩(wěn)定，稱本溪灰?guī)r或盡頭灰?guī)r。本組 含不穩(wěn)定薄煤層 1 層，即 10煤層，為不可采煤層，煤層厚度平均 ，含煤系數(shù)為 %。 本組地層為海陸交替相沉積，以瀉湖、潮坪等過渡相為主。底部普遍沉積一層比較穩(wěn)定的鐵質(zhì)泥巖（山西式鐵礦），與奧陶系呈假整合接觸。 水文地質(zhì) 邑陽 井田礦區(qū)為一單斜構造，本礦區(qū)可劃分為兩個不同的水文地質(zhì)塊段。位于 F4斷層以西地段，構造復雜，巖溶裂隙發(fā)育，煤層賦存淺，覆蓋層薄，地表有北洺河河道穿過，因此水文地質(zhì)條件復雜。而位于 F4斷層以東地段，煤層埋藏深，覆蓋層厚，水文地質(zhì)條件相對簡單。本區(qū)開采上部煤層時，水文地質(zhì)類型屬于堅硬裂隙巖層為主的 水文地質(zhì)條件簡單偏中等的礦床；如果開采下三層煤，則為以裂隙巖溶巖層為主的水文地質(zhì)條件復雜的礦床。 含水層 本區(qū)含水層自上而下依次為：第四系砂礫石及砂層、二疊系石盒子組（三段、一、二段）砂巖，山西組大煤頂板砂巖、太原組野青灰?guī)r、伏青灰?guī)r、大青灰?guī)r、奧陶系灰?guī)r，共計 7 個含水層。其中，大煤頂板砂巖、伏青灰?guī)r、大青灰?guī)r及奧灰為煤層開采時的主要充水含水層，含水層特征。 隔水層 在各含水層之間，普遍賦存有良好的相對隔水層（以下稱隔水層）。礦區(qū)東部覆蓋層下段普遍分布 15~70m 厚的土類（粘土、砂質(zhì)粘土、砂土）隔水 層，層位較穩(wěn)定，連續(xù)性《采礦學》課程設計 10 較好，可阻擋地表水及潛水向下滲漏。 二疊系石盒子組（三段、一、二段）砂巖與山西組大煤頂板砂巖含水層之間，賦存有40~50m 左右的泥質(zhì)巖層，這套巖層厚度穩(wěn)定，巖石完整。在正常情況下能夠起到良好的隔水作用。當大煤回采塌陷后有效充水裂隙帶將會勾通石盒子組一段砂巖含水層。 大煤頂板砂巖，野青灰?guī)r、伏青灰?guī)r、大青灰?guī)r各含水層之間，均賦存有 30~40m 的粉砂巖、膠結致密的細粒砂巖及裂隙不發(fā)育的巖漿巖，可視為隔水層。 6 號煤下距伏青灰?guī)r 3~7m，巖性為黑色粉砂巖。因厚度小，裂隙發(fā)育，隔水性差，所以在 開采 6 號煤層時，伏青灰?guī)r是坑道充水的主要含水層。 大青灰?guī)r下距奧灰一般為 37m 左右，巖性主要為粉砂巖及鋁土泥巖，穿插有巖漿巖。奧灰第八段（ O28）也視為隔水層，這樣便增加了隔水層厚度。 構造的導水性 本區(qū)發(fā)育的構造基本為階梯狀正斷層。煤系地層多為柔性巖石，斷層帶多為泥質(zhì)成份，斷層角礫巖有膠結現(xiàn)象，在天然狀態(tài)下的導水是微弱的。 邑陽 井田礦自建井投產(chǎn)以來，截止到 2021 年 6 月底，由于斷層因素導致的突水大小共 11 次，最小 ，最大為，但絕大多數(shù)發(fā)生在建井期間，近年來生產(chǎn)中雖有斷層揭露 ，均未發(fā)生明顯突水。但當煤層與下盤大青和奧灰接觸時情況則可能相反，如郭二莊礦一坑大煤與奧灰對口接觸，造成了礦坑突然涌水。該情況說明，當?shù)V井開拓揭露斷層時，由于失去平衡狀態(tài)，當對應盤含水層水壓大于斷層帶抗壓強度時，斷層將失去隔水作用，造成地下水充入。因此，采掘過程中對落差較大的斷層應保留適當?shù)拿褐?，并加強防探水工作? 煤層特征 煤質(zhì) 按照我國現(xiàn)行的煤炭分類標準《中國煤炭分類國家標準》，結合本礦區(qū)煤樣的化驗資料分析確定，本區(qū)煤類以高變質(zhì)無煙煤為主，部分為天然焦。 各煤層煤質(zhì)主要特征。 （一）煤 的物理性質(zhì) 各煤層均為濱海沼澤沉積的腐植煤。具有典型高變質(zhì)無煙煤的特征。外觀呈黑、灰黑或鋼灰色，似金屬光澤，反射率高達 15%以上，階梯狀或次平坦狀斷口，均一狀結構，塊狀構造，比重和硬度均較大，變質(zhì)程度愈高，塊度愈佳。 天然焦呈鋼灰色，略染手，堅硬塊狀，與焦炭近似，但孔隙度低，鏡下觀察見有氣孔和花紋構造。 （二）煤的主要化學特征 由于煤的變質(zhì)程度高，視密度均大于 ，用密度 的浮選液浮不出浮煤，各項化驗和測定均為原煤樣。 《采礦學》課程設計 11 瓦斯 邑陽 井田礦從建井到投產(chǎn)以來，從未發(fā)生過瓦斯突出事故，礦井瓦斯在涌出 形式上，均表現(xiàn)為普通涌出。 根據(jù)河北省煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)督管理辦公室文件《關于邯鄲礦業(yè)集團公司 2021 年度礦井瓦斯等級鑒定的批復》冀煤安辦 [2021]18 號文，邯鄲礦業(yè)集團 邑陽 井田煤礦的瓦斯鑒定結果：礦井瓦斯絕對涌出量 179。/min，相對涌出量 m179。/t。 鑒定結果為低瓦斯礦井。 2021 年 5 月至 2021 年 5 月，山東省煤田地質(zhì)局第三勘探隊和第二勘探隊在 邑陽 井田煤礦深部擴大區(qū)進行勘探，分別對 2 號煤 層采取了 6 孔 6 個瓦斯樣，現(xiàn)場解吸無氣。分析結果表明：其瓦斯 (CH4)成分和含量最高分別為 %和 ，二氧化碳 (CO2)成分和含量最高為 %和 ，氮氣 (N2)成分和含量最高為 %和 。 2號煤 層屬于瓦斯 N2帶，瓦斯含量低，平均含量分別為 。煤層瓦斯成分以氮氣為主，次為二氧化碳、甲烷氣體；瓦斯含量普遍低，應屬瓦斯風化帶。 煤層瓦斯成分及含量表 項 目 煤 層 瓦斯成分％ 兩極值 /平均 (點數(shù) ) 瓦斯含量 ml/g 兩極值 /平均 (點數(shù) ) CH4 CO2 N2及其它 CH4 CO2 N2及其它 2 ～ （ 6） ～ （ 6） ～ ～ （ 6） ～ （ 6） ～ （ 6） 本區(qū)各煤層瓦斯含量不高，但由鄰區(qū)和本井田生產(chǎn)資料來看，局部利于瓦斯儲存的地段（如背斜軸部）瓦斯可達二級，郭二莊煤礦和賀莊煤礦均為一級瓦斯礦，但局部地段可達二級。另外，本區(qū)大部分地段有巖漿侵入，使煤層變質(zhì)程度普遍增高，煤層有產(chǎn)生氣體的條件，某些地段如果賦存條件良好， 瓦斯含量可能會相對聚集， 因 此，在生產(chǎn)過程中應加強瓦斯管理，以防瓦斯聚集發(fā)生瓦斯爆炸事故。 煤塵及煤的自燃 依據(jù)煤炭科學研究總院撫順分院對 邑陽 井田礦 2＃ 煤煤塵爆炸性鑒定報告，煤樣水份%，灰份 Af ％，揮發(fā)份 ﹪， Vr ﹪，無火焰長度，鑒定結果為煤塵無爆炸性。 《采礦學》課程設計 12 根據(jù)河北煤田地質(zhì)研究所對礦井 2 號煤層煤塵爆炸性煤樣鑒定報告，礦井 2 號煤煤樣水分 ％，干基灰分 ％，干基無灰基揮發(fā)分 ％，無火焰長度，鑒定結果為煤塵無爆炸性。 鄰近章村井田、郭二莊煤礦、顯德汪煤礦等生產(chǎn)礦井 開采上組煤均未發(fā)生過煤塵爆炸，但郭二莊煤礦下組煤補充勘探報告試驗資料表明下組煤有煤塵爆炸性。 邑陽 井田深部擴大區(qū)勘探試驗結果表明 9＃ 煤均無煤塵爆炸性，但采樣數(shù)量較少，結論有一定的片面性。 依據(jù)煤炭科學研究總院撫順分院對 邑陽 井田煤礦 2＃ 煤自燃傾向煤樣鑒定報告，自燃傾向等級為三類，不易自燃。 2 采區(qū)、帶邊界及儲量 采區(qū)邊界 本井田煤層為緩傾斜煤層，井田境界采用垂直劃分法，本井田劃分的原則有： 1) 井田范圍儲量、煤層賦存及開采條件要與礦井生產(chǎn)能力相適應； 2) 保證井田有合理的尺寸； 3) 充 分利用現(xiàn)有的自然條件劃分井田； 4）合理規(guī)劃礦井的開采范圍，處理好相鄰礦井之間的關系。 根據(jù)以上規(guī)則和礦區(qū)總設計任務書的要求，結合煤層的賦層情況，地質(zhì)構造，開采技術條件，并保證各井田都有合理的尺寸和邊界 。 圖 井田境界示意圖 井田形狀呈一個規(guī)則的 長方形 ，東西寬 5km，南北長 ，面積 。 邑陽煤礦井田境界示意圖如圖 所示。 《采礦學》課程設計 13 采區(qū) 工業(yè)儲量 本礦井設計只對 2 號煤層 、 6 號煤層和 7 號煤層進行開采設計，本次儲量計算是在精查地質(zhì)報告提供的 1： 5000 煤層底板等高線圖上計算的，儲 量計算可靠。 井田范圍內(nèi)的煤炭儲量是礦井設計的基本依據(jù)，煤炭工業(yè)儲量是由煤層面積、容重及厚度相乘所得，其公式一般為： Zg=S/cosα 179。 M179。 γ 式 式中， Zg—— 采區(qū) 的工業(yè)儲量； S—— 采區(qū) 的水平面積， ； α —— 煤層平均傾角， 7 號煤層取 12176。； M—— 煤層的厚度， 2 號煤層平均厚度 ， 7 號煤層平均厚度 ； γ —— 煤的容重，煤層 。 全礦總計： Zg=S/cosα 179。 M179。 γ =176。179。 (+179。 2)179。 = 采區(qū) 可采儲量 永久煤柱留設 為確保地面建筑物及工程設施和井下開采的安全，設計對井筒、大巷、工業(yè)場地、鐵路、公路、井田境界、構造等留設安全煤柱，嚴格按《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規(guī)程》的要求進行采煤設計。 1)井田邊界煤柱 本井田境界屬人為邊界，根據(jù)《煤炭工業(yè)設計規(guī)范》的要求按 50 留設煤柱。 邊界煤柱可按下列公式計算： Zjb＝ Ljb179。 b179。 M179。γ 式 式中， Zjb—— 邊界煤柱損失量， Mt； Ljb—— 邊界總長度， 3400m； B—— 煤柱寬度，人為邊界煤柱 50m，斷層煤柱 30m。 煤柱總壓煤量： Zjb＝ Ljb179。 B179。 M179。γ =3400179。 50179。 (+179。 2)179。 = 2) 采區(qū)邊界煤柱 采區(qū)邊界煤柱的作用是將兩個相鄰采區(qū)隔離，以防止萬一發(fā)生火災、水害和瓦斯涌出時相互蔓延；避免從采空區(qū)大量漏風。采區(qū)邊界煤柱一般寬約 10m 左右。 《采礦學》課程設計 14 Zcb=Lcb179。 B179。 M179。γ 式 式中， Zcb—— 采區(qū)邊界煤柱損失量， Mt； Lcb—— 采區(qū)邊界總長度， 3878m。 Zcb= Lcb179。 B179。 M179。γ =3200179。 10179。 (+179。 2)179。 = 礦井可采儲量計算 求得各種煤柱的儲量損失后，可按下式計算礦井可采儲量： Z=(ZgP)178。 C 式 式中， Z—— 礦 井可采儲量， Mt； Zg—— 礦井工業(yè)儲量， Mt； P—— 各種煤柱儲量損失之和， P=Zjb＋ Zcb＋ =＋ =； C—— 采 區(qū)回采率，厚煤層不低于 ，中厚煤層不低于 ，薄煤層不低于 。本礦井主采煤層屬厚煤層，因此 C 取 。 則 計算可采儲量為： Z=(ZgP)178。 C=(－ )179。 =54Mt 由此可得本 采區(qū) 的可采儲量為 54Mt。 3 采區(qū)巷道布置 煤層地質(zhì)特征 可采煤層情況 采區(qū)內(nèi)主要可采煤層為煤 7。 7 煤層為簡單結構的中厚煤層， 煤層厚度變化不大。煤層的賦存狀態(tài)較好，有利于采區(qū)巷道的布置。 煤種及煤質(zhì)變化 各煤層均為濱海沼澤沉積的腐植煤。具有典型高變質(zhì)無煙煤的特征。外觀呈黑、灰黑或鋼灰色，似金屬光澤，反射率高達 15%以上，階梯狀或次平坦狀斷口，均一狀結構，塊狀構造，比重和硬度均較大，變質(zhì)程度愈高，塊度愈佳。 天然焦呈鋼灰色，略染手，堅硬塊狀，與焦炭近似，但孔隙度低，鏡下觀察見有氣孔和花紋構造。 其他開采技術條件 1．瓦斯 邑陽 井田礦從建井到投產(chǎn)以來，從未發(fā)生過瓦斯突出事故，礦井瓦斯在涌出形式上，《采礦學》課程設計 15 均表現(xiàn)為普通涌出。 分析結果表明：其瓦斯 (CH4)成分和含量最高分別為 %和，二氧化碳 (CO2)成分和含量最高為 %和 ，氮氣 (N2)成分和含量最高為 %和 。 2 號煤 層屬于瓦斯 N2 帶，瓦斯含量低，平均含量分別為。煤層瓦斯成分以氮氣為主，次為二氧化碳、甲烷氣體；瓦斯含量普遍低，應屬瓦斯風化帶。 2．煤的自然發(fā)火情況 依據(jù)煤炭科學研究總院撫順分院對 邑陽 井田礦 2＃ 煤煤塵爆炸性鑒定報告，煤樣水份%，灰份 Af ％，揮發(fā)份 ﹪， Vr ﹪，無火焰長度，鑒定結果為煤塵無爆炸性。 采區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng) 確定采區(qū)走向長度 根據(jù)沿井田走向有無大的地質(zhì)變化，如斷層，無煤帶，傾角變化很大等地質(zhì)條件，利用這些地質(zhì)變化帶劃分采區(qū)