【文章內(nèi)容簡介】 下界為本溪組鋁土質(zhì)泥巖的頂面，或Ｌ 7 灰?guī)r的底面，厚度為 53～ 86 米，平均 米，由深色生物碎屑灰?guī)r、燧石灰?guī)r、泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖和煤組成，間夾菱鎂質(zhì)泥巖薄層，庚組煤位于本組下部灰?guī)r的上部。 二疊系山西組上界為下石盒子組砂鍋窯砂巖底面，下界為太原組頂部灰?guī)r頂面，厚 87～ 114 米，平均為 米，由淺灰綠、深灰色中～細(xì)粒砂巖、泥巖和煤組成。含煤 2～ 5 層，為己組煤。二疊系下石盒子組上界為田家溝砂巖的底面，下界至砂鍋窯砂巖的底面，厚度 284～ 311 米， 平均 米，由灰黃色、深灰色中～細(xì)粒砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖所組成。依據(jù)巖性和含煤性，自下而上分為戊組煤、丁組煤和丙組煤。 二疊系上石盒子組上界至平頂山砂巖底面，下界至田家溝砂巖頂面，厚 294～331 米，平均 米。主要由灰白色、灰黃色泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、中～細(xì)粒砂巖及劣質(zhì)煤層組成。自下而上分為乙組煤和甲組煤。 二疊系石千峰組在井田內(nèi)出露不全，厚度 0～ 255 米，平均 米。主要由平頂山砂巖等組成。 第四系厚 0～ 33 米，平均為 米。主要為黃土沙礫滾石（平頂山砂巖和石千峰組砂巖）之山坡 殘積物分布于低洼處，厚度不大，表土平均 2 米厚。受區(qū)域構(gòu)造的控制，特別是李口向斜及鍋底山正斷層的影響井田構(gòu)造總體上為一北北東向緩傾斜的單斜構(gòu)造，地層走向 100176。，傾向 10176。，傾角 6176?！?18176。 褶曲 :井田內(nèi)褶皺主要為晉溝向斜，該向斜在井田內(nèi)的南東部較為明顯，向北西方向在 3918 孔北約 150 米處消失，延伸長度 2022 米左右，它對井田內(nèi)各煤層的產(chǎn)狀，巷道布置均有一定影響，但由于甚為開闊，故伴生構(gòu)造少見，對煤層厚度影響也不明顯，僅局部對生產(chǎn)影響較大。井田內(nèi)背斜不發(fā)育，揭露較少，控制程度較差。 斷層：斷層走 向 N25176?！?50176。W，傾向南西，傾角 60176?！?70176。，落差 110～ 200 米，位置在四礦西南，三礦西北部，在一、四、六擴(kuò)勘區(qū)內(nèi)有六個鉆孔控制，地表有零星露頭控制。 ① 煤層 井田內(nèi)含煤地層為石炭系太原組、二疊系山西組，下石盒子組和上石盒子組。含煤地層厚 5561090m，平均為 796m，含煤 21～ 56 層，主要含煤地層為二疊統(tǒng)山西組的己組煤。目前 已三采區(qū) 可采煤層為 己 15， 己 16 煤層。 己 15 煤層：位于山西組下部，上距砂鍋窯砂巖 39～ 81m，平均 60m。時有炭質(zhì)泥巖偽頂，直接頂為泥巖或砂質(zhì)泥巖，厚 5～ 10m，老頂為 中粒砂巖，厚 10～20m；偽頂為炭質(zhì)泥巖，底板即 己 16 煤層之頂板。 己 15 煤層厚 ～ ，平均 3m。煤呈塊狀、鱗片狀、粒狀，煤層結(jié)構(gòu)簡單，區(qū)內(nèi)未見夾矸。在井田范圍內(nèi)，從東向西煤層厚度變簿，穩(wěn)定煤層。 己 16 煤層：位于山西組下部，上距砂鍋窯砂巖 46～ 99m，平均 70m，距 己 15煤層 20m，有厚約 ～ 的炭質(zhì)泥巖偽頂，直接頂板為厚約 10m 的泥巖和細(xì)砂巖互層，老頂為 5～ 8m 的細(xì)～中粒砂巖；底板為厚 ～ 10m 的泥巖或砂質(zhì)泥巖，致密堅(jiān)硬。 己 16 煤層厚 — 平均 10m。煤多呈塊狀 、粒狀、間或有鱗片狀，易碎為粉末。矸，多數(shù)為一層，屬結(jié)構(gòu)簡單型煤層。 井田內(nèi)大部地段己 16 煤層為合層，僅局部地段，如 4 44 線之間， 43－ 2孔以南，向西到 23071 切眼 400m 處，進(jìn)入回風(fēng)巷 4410 孔附近，分叉為二層，夾矸厚度 ～ ，平均 。據(jù)鉆孔及井下揭露資料可知， 己 16 煤層厚度一般較穩(wěn)定 ， 屬全區(qū)較穩(wěn)定可采煤層。 ② 煤質(zhì) 己 15 煤層：黑色，玻璃光澤，條帶狀結(jié)構(gòu)，局部為線理狀、透鏡狀或鱗片狀結(jié)構(gòu)。層狀構(gòu)造。硬度 1～ 2。 己 16 煤層：黑色，玻璃光澤，多具條帶狀結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，結(jié)構(gòu)疏松 ，易成粉末。平坦?fàn)罨騾⒉顮顢嗫冢捕?1～ 2。平均容重 t/m179。，據(jù)篩分試驗(yàn)結(jié)果，粉煤多達(dá) 75％以上。原煤靜止角為 ，摩擦角為 ，散煤容重為 179。 表 21 煤的工業(yè)分析 礦井開拓 井田境界及儲量 （ 1） 井田范圍 ：平煤四礦井田 東部與三礦相接，西部與十一礦毗鄰 、 南部止于各煤層露頭風(fēng)氧化帶 、 北部以 800m 底板等高線 為界 ， 東西走向?qū)捈s ，南北傾向長約 ，面積 ㎡ 。 （ 2） 目前本 礦井的工業(yè)儲量 ，礦井設(shè)計(jì)儲量為 ，礦井設(shè)計(jì)可采儲量為 。 煤層 名稱 水分M(%) 灰分A(%) 揮發(fā)分V(%) 含油量P(%) 含硫S(%) 膠質(zhì)層厚Y(m) 發(fā)熱量（ MJ/kg） 己 15 己 16 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 （ 1）礦井生產(chǎn)能力：經(jīng)多次技術(shù)改造，礦井生產(chǎn)能力達(dá)到 。 （ 2）目前礦井尚有的服務(wù)年限： aKA ZT ????? （ 21） 式中： T——礦井 尚有 服務(wù)年限， a Z——礦井可采儲量， A——礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力， K——儲量備用系數(shù) K= 井田開拓 由于煤層埋藏比較深，井田范圍里沒有煤層露頭，采用斜井開拓井筒過長，以至初期建井時間過長，斜井不能打在煤層底下，況且要給它留較多煤柱，所以選擇用立井開拓。立井開拓適應(yīng)性較強(qiáng)，一般不受煤層傾角、厚度、瓦斯、水文等地質(zhì)條件的影響。立井開拓井筒短，提升能力大，對輔 助提升特別有利。對于煤層賦存較深、表土層厚、水文情況比較復(fù)雜、井筒需要特殊法施工或多水平開采急斜煤層的礦井，一般都應(yīng)該采用立井開拓。 平煤四礦 礦井開拓方式為立井開拓，工業(yè)廣場布置有三個立井。 全礦井現(xiàn)有三個生產(chǎn)水平，四個生產(chǎn)采區(qū)和己組三水平開拓工程，即一水平丁九、戊九采區(qū)；二水平已三采區(qū)和庚一采區(qū)；己組三水平為開拓工程。其中一水平深部回采標(biāo)高為 510m，二水平深部回采標(biāo)高 600m，三水平深部開采標(biāo)高為 800m。 采煤方法 為了選擇合理的采煤方法，必須詳細(xì)研究煤層的賦存條件和地質(zhì)特征，并考慮實(shí) 習(xí)礦井實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)。平煤四礦煤層賦存比較穩(wěn)定，可采煤層主要為 己 16煤層，平均傾角 8176。12176。煤層平均厚度為 。煤塵無爆炸性，煤層有自燃發(fā)火傾向；發(fā)火期 46 個月，為高瓦斯 突出 礦，相對瓦斯涌出量為 立方米每噸，煤硬度不大，煤層直接頂為大占砂巖，巖厚度變化在 815m 之間，中等穩(wěn)定，不易容易冒落。底板為波浪帶砂巖。地質(zhì)構(gòu)造簡單，結(jié)合設(shè)計(jì)礦井礦井實(shí)際情況以及現(xiàn)有的生產(chǎn)技術(shù)條件，設(shè)計(jì)采用綜合機(jī)械化一次采全高回采工藝，傾斜長壁采煤法，用全部跨落法處理采空區(qū)。 井下運(yùn)輸 根據(jù)礦井井下開拓系統(tǒng) 和采區(qū)回采工作面的布置，確定煤炭矸石材料設(shè)備和人員在內(nèi)的運(yùn)輸系統(tǒng)如下： (1) 煤炭運(yùn)輸系統(tǒng) 綜采工作面的煤炭 ——區(qū)段運(yùn)輸平巷 ——運(yùn)輸上山 ——采區(qū)煤倉 ———運(yùn)輸大巷 ——井底中央煤倉經(jīng)主井提升至地面 (2) 設(shè)備材料和人員的運(yùn)輸系統(tǒng) 副井罐籠中的設(shè)備（材料、人員） ——井底車場 ——運(yùn)輸大巷 ——采區(qū)軌道上山 ——區(qū)段運(yùn)輸平巷 ———綜采工作面。 (3) 矸石運(yùn)輸系統(tǒng) 掘進(jìn)工作面出的矸石 ——區(qū)段回風(fēng)平巷 ——軌道上山 ——運(yùn)輸大巷 ——井底車場 ——由副井提至地面。 礦井通風(fēng) 本礦井為生產(chǎn)礦井，根據(jù)生產(chǎn)中的情況可確定 本礦井為 突出 礦井。下面是 為 2022 年以來 絕對瓦斯涌出量、相對瓦斯涌出量情況，如 表 22 所示。 表 22 四礦 2022年以來礦井礦井瓦斯涌出量 年度 絕對量 (m179。/min) 相對量 ( m179。/t) 瓦斯等級 2022 年 突出 2022 年 突出 2022 年 突出 2022 年 7． 8 突出 2022 年 突出 2022 年 突出 2022 年 突出 2022 年 44 突出 2022 年 突出 四礦通風(fēng)方式為中央混合式 ， 通風(fēng)方法為抽出式 ， 每個采區(qū)均有獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng)。全礦共有 6 個進(jìn)風(fēng)井 ， 即一、二水平主井、副井、三水平進(jìn)風(fēng)井、主斜井和東風(fēng)井；回風(fēng)井三個，即一水平風(fēng)井、二水平風(fēng)井和三水平回風(fēng)井。目前一水平回風(fēng)井擔(dān)負(fù)戊九采區(qū)的回風(fēng)，采區(qū)為 “兩進(jìn)一回 ”通風(fēng)方式；二水平回風(fēng)井擔(dān)負(fù)己三采區(qū)、庚一采區(qū)的通風(fēng)任務(wù)，兩個采區(qū)為并聯(lián)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)分區(qū)通風(fēng)，其中己三采區(qū)為 “兩 進(jìn) 一 回 ”通風(fēng)方式，庚一采區(qū)為 “兩進(jìn)一回 ”通風(fēng)方式；三水平回風(fēng)井擔(dān)負(fù)三水平 開拓工程和丁九采區(qū)的通風(fēng)，兩個采區(qū)為并聯(lián)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)分區(qū)通風(fēng)，其中三水平開拓工程為 “兩進(jìn)兩回 ”通風(fēng)方式，丁九采區(qū)為 “二進(jìn)一回 ”通風(fēng)方式。 四礦各采區(qū)采、掘工作面均有獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng)，機(jī)電硐室均采用獨(dú)立通風(fēng)方式。目前礦井總進(jìn)風(fēng)量 22732m179。/min， 其中 丁九采區(qū)進(jìn)風(fēng)量 2291m179。/min， 己三采區(qū)進(jìn)風(fēng)量 6788m179。/min， 戊九采區(qū)進(jìn)風(fēng)量 5017m179。/min， 庚一采區(qū)進(jìn)風(fēng)量 2499m179。/min，東翼結(jié)束采區(qū)進(jìn)風(fēng)量 742m179。/min， 其它進(jìn) 采區(qū) 風(fēng)量 354m179。/min。 總回風(fēng)量 23801 m179。/min，總需風(fēng)量 18720m179。/min， 四礦一水平風(fēng)井系統(tǒng)安裝 2 臺型號為 主要通風(fēng)機(jī) ， 配套電機(jī)型號為 YR10006/1180，額定功率 1000KW，現(xiàn)運(yùn)行 2＃風(fēng)機(jī)，風(fēng)葉角度 10176。，風(fēng)量為 5832m179。/min，負(fù)壓為 3800Pa；二水平風(fēng)井系統(tǒng)安裝 2 臺 FBD606 對旋式風(fēng)機(jī)，配套電機(jī)型號 YBF630 ㎡ 8710，額定功率 2710KW，現(xiàn)運(yùn)行 1＃風(fēng)機(jī)，風(fēng)葉角度 3176。，風(fēng)量為 10878m179。/min，負(fù)壓為 3950Pa；三水平風(fēng)井系統(tǒng)安裝兩臺 FBDZ10№38 型對 旋式通風(fēng)機(jī)，配套電機(jī)為 YBF800M110 型，額定功率 21120KW，風(fēng)葉角度 25176。（單級），風(fēng)量為 7857m179。/min， 負(fù)壓 1680 Pa。 煤層瓦斯賦存情況 己 16 煤層在己 1523070 機(jī)巷片盤 米實(shí)測瓦斯壓力為 ， 己 16 煤層瓦斯含量為 179。/t；在己三采區(qū)免揭煤巷東幫下幫 546 米實(shí)測 己 15 煤層瓦斯壓力為 ， 煤層 瓦斯含量為 179。/t。 本章小結(jié) （ 1） 平煤四礦 總面積約 ㎡ ，井田地質(zhì)儲量為 ， 設(shè)計(jì)服務(wù)年限為 建井之初生產(chǎn)能力為 ，經(jīng)過不斷的技術(shù)改造， 2022 年 以來 設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 達(dá)到 ， 開拓方式為 立井 開拓 。 四礦通風(fēng)方式為中央混合式 ，通風(fēng)方法為抽出式 ， 每個采區(qū)均有獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng)。 （ 2） 介紹平煤四礦開采開拓情況， 主要含煤地層為二疊統(tǒng)山西組的己組煤。 （ 3）己三采區(qū)的 己 15 和 己 16 煤層為目前的主要開采煤層，主要針對這兩個煤層進(jìn)行瓦斯 抽采 技術(shù)研究。 （ 4）介紹了礦井瓦斯涌出情況以及通風(fēng)系統(tǒng)和井下運(yùn)輸系統(tǒng)。 （ 5）介紹了 己 15 煤層和 己 16 煤層的瓦斯賦存情況。 3 煤層瓦斯涌出量預(yù)測 煤 層瓦斯的基本參數(shù) 煤 層瓦斯基本參數(shù)是工作面瓦斯涌出量預(yù)測、 抽采 瓦斯可行性評價、突出危險(xiǎn)性鑒定、瓦斯綜合治理措施的制定及瓦斯 抽采 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù)，它受煤質(zhì)、埋藏深度、地質(zhì)構(gòu)造和覆蓋層厚度以及透氣性等諸多因素的影響。 瓦斯含量 瓦斯含量是指在自然狀況下，單位體積或者單位質(zhì)量的煤層或者巖層所含有的瓦斯量，單位一般為 m179。/t 或者 m179。/m179。 平煤四礦 煤層瓦斯 含量 為： 己 15 煤層 原始瓦斯含量為 m179。/t， 且隨煤層埋深的增加而增大，煤的平均殘存瓦斯含量為 m179。/ t。 己 16 煤層 瓦斯含量為 m179。/t， 煤的平均殘存瓦斯含量為 m179。/ t. 瓦斯壓力 瓦斯壓力是指瓦斯在煤層中變現(xiàn)出來的氣體壓力，它是通過煤層中游離瓦斯的自由熱運(yùn)動對孔隙和裂隙的空間壁產(chǎn)生作用力而體現(xiàn)出來的。 己 15煤層 瓦斯壓力為 ， 己 16煤層 瓦斯壓力為 。 煤層透氣性系數(shù) 煤層透氣性系數(shù)是煤層中瓦斯流動的難易程度的標(biāo)志，也是分析瓦斯 抽采 可行性的一個重要指標(biāo)。根據(jù)實(shí)際測得， 己 15煤層 的透氣性系數(shù)為 ㎡ /（ MPa2d ） 。 百米鉆孔瓦斯流量及其衰減系數(shù) 瓦斯從煤層 中涌出的速度（流量）隨時間的延長而衰減。百米鉆孔瓦斯流量及其衰減系數(shù)就是反應(yīng)在不受采動影響的條件下，煤層內(nèi)瓦斯流量隨時間延長而呈衰減的特性，它也是衡量煤層進(jìn)行瓦斯預(yù) 抽采 難易程度的一個重要標(biāo)志。 根據(jù)實(shí)際測量， 3煤層的百米鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)為 。 瓦斯涌出初速度 經(jīng)測定本煤層煤壁瓦斯涌出初速度 v0為 。 煤層瓦斯的生成和賦存 瓦斯的生成 廣義的礦井瓦斯是指從煤、巖中涌向礦井巷道的自然瓦斯，在采掘過程中所形成的瓦斯，井下空氣與有用礦物、圍巖、 支架和其他材料之間的化學(xué)或生物化學(xué)反應(yīng)所形成瓦斯的總稱。 煤礦井下的瓦斯主要來自煤層和煤系地層，它是成煤的煤化作用過程中伴生的。煤的原始母質(zhì)沉積以后，一般經(jīng)歷 2 個成氣時期： （ 1）從植物遺體到泥炭的生物化學(xué)時期； （ 2）在地層的高溫高壓作用下從褐煤到無煙煤的煤化變質(zhì)作用成氣時期。 瓦斯的生成是和煤的形成同時進(jìn)行并貫穿于整個成煤過程中。除了煤變質(zhì)生成的瓦斯外，還有