【文章內(nèi)容簡介】 邑陽井田礦區(qū)為一單斜構(gòu)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(gòu)造復(fù)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(fù)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(fù)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《采礦學(xué)》課程設(shè)計10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(jié)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（O 28）也視為隔水層，這樣便增加了隔水層厚度。 構(gòu)造的導(dǎo)水性本區(qū)發(fā)育的構(gòu)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(jié)現(xiàn)象，在天然狀態(tài)下的導(dǎo)水是微弱的。邑陽井田礦自建井投產(chǎn)以來，截止到 2022 年 6 月底，由于斷層因素導(dǎo)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(yīng)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(yīng)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(jié)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(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，比重和硬度均較大，變質(zhì)程度愈高，塊度愈佳。《采礦學(xué)》課程設(shè)計11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(gòu)造。（二）煤的主要化學(xué)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。 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(guān)于邯鄲礦業(yè)集團公司 2022 年度礦井瓦斯等級鑒定的批復(fù)》冀煤安辦[2022]18 號文，邯鄲礦業(yè)集團邑陽井田煤礦的瓦斯鑒定結(jié)果：礦井瓦斯絕對涌出量 179。/min，相對涌出量 m179。/t。鑒定結(jié)果為低瓦斯礦井。2022 年 5 月至 2022 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(jié)果表明：其瓦斯(CH 4)成分和含量最高分別為 %和 ，二氧化碳(CO 2)成分和含量最高為 %和 ，氮氣(N 2)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(yīng)屬瓦斯風化帶。煤層瓦斯成分及含量表 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))項 目煤 層CH4 CO2 N2及其它 CH4 CO2 N2及其它2～ 67.60（ 6）～ （ 6）～ 9～ 2.493（ 6）～ 0.206（ 6）～ 03（ 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(yīng)加強瓦斯管理，以防瓦斯聚集發(fā)生瓦斯爆炸事故。《采礦學(xué)》課程設(shè)計12 煤塵及煤的自燃依據(jù)煤炭科學(xué)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(jié)果為煤塵無爆炸性。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(jié)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(jié)果表明 9 ＃ 煤均無煤塵爆炸性，但采樣數(shù)量較少，結(jié)論有一定的片面性。依據(jù)煤炭科學(xué)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(yīng)；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(guān)系。根據(jù)以上規(guī)則和礦區(qū)總設(shè)計任務(wù)書的要求，結(jié)合煤層的賦層情況，地質(zhì)構(gòu)造，開采技術(shù)條件，并保證各井田都有合理的尺寸和邊界?！恫傻V學(xué)》課程設(shè)計13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。 采區(qū)工業(yè)儲量本礦井設(shè)計只對 2 號煤層、6 號煤層和 7 號煤層進行開采設(shè)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(shè)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 Mγ 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 Mγ=176。(+2)= 采區(qū)可采儲量 永久煤柱留設(shè)為確保地面建筑物及工程設(shè)施和井下開采的安全，設(shè)計對井筒、大巷、工業(yè)場地、鐵路、公路、井田境界、構(gòu)造等留設(shè)安全煤柱，嚴格按《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》的要求進行采煤設(shè)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(shè)計規(guī)范》的要求按 50 留設(shè)煤柱。邊界煤柱可按下列公式計算：Zjb＝ LjbbMγ 式 式中，Z jb——邊界煤柱損失量， Mt；《采礦學(xué)》課程設(shè)計14Ljb——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＝ LjbBMγ=340050(+2)=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(zāi)、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。Zcb=LcbBMγ 式 式中，Z cb——采區(qū)邊界煤柱損失量，Mt；Lcb——采區(qū)邊界總長度，3878m。Zcb= LcbBMγ=320010(+2)= 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)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=Z jb＋Z cb＋=＋=；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)C=(－)=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(jié)構(gòu)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?！恫傻V學(xué)》課程設(shè)計15 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(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)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(gòu)造。 其他開采技術(shù)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，均表現(xiàn)為普通涌出。分析結(jié)果表明：其瓦斯(CH 4)成分和含量最高分別為 %和，二氧化碳(CO 2)成分和含量最高為 %和 ，氮氣(N 2)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(yīng)屬瓦斯風化帶。2．煤的自然發(fā)火情況依據(jù)煤炭科學(xué)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(jié)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)，確定走向長度。若沒有地質(zhì)地質(zhì)條件限制時，采區(qū)走向長度應(yīng)從技術(shù)上可行和經(jīng)濟上有利的原則來確定。技術(shù)上的因素主要考慮區(qū)段巷道的運輸維護和供電問題。經(jīng)濟上有利的采區(qū)走向長度，應(yīng)是與采區(qū)走向有關(guān)的巷道掘進、維護、運輸?shù)鹊膰嵜嘿M用最低的長度。根據(jù)我國煤礦實踐經(jīng)驗：對于緩傾斜和傾斜煤層，如果開采條件好，采掘機械化程度較高，區(qū)段集中巷采用帶式輸送機。生產(chǎn)能力較大的采區(qū)，其走向長度為 10001500 米。綜合機械化開采，采區(qū)單面布置時，走向長度一般不小于 1000 米；雙面布置時，走向長度不小于 2022 米。普通機械化開采時，一般為12001500 米?！恫傻V學(xué)》課程設(shè)計16本設(shè)計先開采西南方向的西一采區(qū)，其內(nèi)沒有大的地質(zhì)變化，采用綜合機械化開采，采區(qū)內(nèi)平均走向長度 4700 米。井田內(nèi)沒有大的地質(zhì)變化，采用綜合機械化開采，采區(qū)走向長度為 1000 米。 確定區(qū)段斜長和區(qū)段數(shù)目使用走向長壁采煤法的采區(qū)，區(qū)段斜長等于回采工作面長度加上區(qū)段平巷和護巷煤柱的寬度。區(qū)段平巷寬度，根據(jù)巷道斷面的確定，這里取 4 米。采用沿空掘巷，不留護巷煤柱。首采采區(qū)斜長為 1400m,工作面長度暫定為 300m，區(qū)段平巷寬度為 40m,則區(qū)段斜長為：300＋240＝380 m，一個采區(qū)區(qū)段數(shù)目為 1400/380＝3 個。 煤柱尺寸的確定為了使采區(qū)內(nèi)各種煤層巷道保持良好狀態(tài)，有時留設(shè)一定的煤柱。如留設(shè)開采水平運輸大巷、上下山、總回風巷、區(qū)段平巷，以及采區(qū)邊界煤柱和大斷層煤柱等。目前，煤柱尺寸主要根據(jù)實際經(jīng)驗來確定。緩傾斜及傾斜煤層煤柱參考尺寸見表 。邑陽礦北礦井采區(qū)實行無煤柱開采，區(qū)段平巷不留煤柱，采區(qū)上山一側(cè)需留 20m 煤柱。采區(qū)下山和采區(qū)邊界不留煤柱，大巷布置在巖層中也不留煤柱。表 采區(qū)煤層巷道護巷煤柱尺寸巷道類別薄及中厚煤層巷道一側(cè)/m厚煤層巷道一側(cè)/m備注水平大巷 20～30 20～50主要回風大巷20 左右 20～30采區(qū)上下山 20 左右 30～40區(qū)段平巷 8～20 15～20采區(qū)傾角較大時，煤柱尺寸可小一些采區(qū)邊界 3～10 目前常不留邊界煤柱較大斷層 10～15 到 30～50 根據(jù)斷層具體情況而定 采區(qū)上下山的布置對于單一厚煤層和聯(lián)合布置的采區(qū)，一般應(yīng)將上山布置在煤層底版巖層中，但在下部煤層的底版巖層距涌水量特大的巖層很近，不能布置上山，或者當上山只為開采上部煤層服務(wù)，而開采下部煤層便