【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 大，使得煤層與砂巖、石灰?guī)r對(duì)接，且斷裂面附近巖層破碎，裂隙發(fā)育，有利于煤層瓦斯的逸散，這也是本區(qū)中一斷層與中二斷層及中原里斷層附近瓦斯含量低、南部邊界九里山斷層附近瓦斯含量低的主要原因。而在斷裂構(gòu)造的尖滅端，巖層保存相對(duì)完整，不利于瓦斯的逸散而造成瓦斯的富集。因此，在礦井生產(chǎn)中，在斷裂構(gòu)造的尖滅端也常發(fā)生煤與瓦斯突出。⑤水文地質(zhì)條件與瓦斯地下水的運(yùn)動(dòng)對(duì)煤層瓦斯有運(yùn)移、失散和聚集作用。在地下水的強(qiáng)逕流、排泄地段，不利于煤層瓦斯的聚集，其含量相對(duì)較低；反之則較高。如在中一斷層與中二斷層和中原里斷層之間、九里山斷層附近等為地下水強(qiáng)逕流帶，利于煤層瓦斯逸散，所以瓦斯含量均較周圍低。礦井開采時(shí)地下水的強(qiáng)烈疏排，加速了地下水循環(huán)交替，降低了生產(chǎn)礦井附近的煤層瓦斯含量。（三）煤塵據(jù)礦井資料，二1煤層開采過程中未發(fā)生過煤塵爆炸事故。據(jù)礦井2004年12月采樣送煤炭科學(xué)總院撫順分院測(cè)試資料，二1煤為無煤塵爆炸危險(xiǎn)性（四）煤層自燃區(qū)內(nèi)無煤層自燃測(cè)試資料，據(jù)本礦東南部演馬莊煤礦取樣測(cè)試資料，二1煤的燃點(diǎn)原煤樣為390℃，氧化樣為387℃，還原樣為401℃，△T0為14℃，屬不易自然發(fā)火煤。本區(qū)二1煤層煤質(zhì)與演馬莊煤礦基本相同，亦應(yīng)屬不易自然發(fā)火煤。本礦及周鄰礦井在生產(chǎn)中也未曾發(fā)生過煤層自燃現(xiàn)象。 井田勘查程度及開采條件評(píng)述（一）井田勘查程度評(píng)價(jià)焦作煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司中馬村礦委托河南省煤田地質(zhì)局三隊(duì)，編制《焦作煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司中馬村礦礦井生產(chǎn)地質(zhì)報(bào)告》。地質(zhì)報(bào)告查明了井田構(gòu)造，煤層、煤質(zhì)、水文地質(zhì)條件及開采技術(shù)條件，勘探程度已達(dá)到規(guī)程、規(guī)范的要求，可以作為礦井建設(shè)的依據(jù)。（二）礦井開采條件評(píng)價(jià)地質(zhì)構(gòu)造評(píng)價(jià)中馬村礦礦井地質(zhì)條件分類按地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度評(píng)定為IIa類，按煤層穩(wěn)定程度評(píng)定為Ⅱd類，按其它開采地質(zhì)條件復(fù)雜程度評(píng)定為Ⅲg類。因礦井為煤與瓦斯突出礦井，生產(chǎn)中曾多次發(fā)生煤與瓦斯突出；礦井涌水量大，生產(chǎn)中曾多次發(fā)生突水，水文地質(zhì)條件復(fù)雜。煤層賦存情況及對(duì)開采影響評(píng)價(jià)主采煤層二1煤層位于山西組下部，, —。二1煤以中灰、低磷分、特低氯高熱值煤為主，有少量貧瘦煤，煤層厚度較厚對(duì)井田開采及礦井建設(shè)比較有利。水文地質(zhì)對(duì)開采影響的評(píng)價(jià)本井田有較穩(wěn)定的含水層五層，主要有奧陶系灰?guī)r含水層，石炭系L2灰?guī)r含水層和L8灰?guī)r含水層。根據(jù)中馬礦多年開采實(shí)踐證明，涌入礦井的水來自兩方面，以底板L8灰?guī)r含水層充水為主，而頂板砂巖含水層充水很小，僅有少量充水現(xiàn)象。歷年來，發(fā)生大小突水七十余次，大多為L8灰?guī)r水，對(duì)礦井開采會(huì)造成一定影響，礦井開采中應(yīng)引起足夠重視，切實(shí)加強(qiáng)防水措施。瓦斯、煤層自燃、煤塵爆炸、地溫等對(duì)開采影響的評(píng)價(jià)礦井按煤與瓦斯突出礦井設(shè)計(jì)，本井田二1煤沒有煤塵爆炸危險(xiǎn)。煤層屬不易自燃煤層。礦井生產(chǎn)中應(yīng)加強(qiáng)瓦斯治理力度，做好粉塵、煤塵災(zāi)害防治等安全防范措施。2 井田開拓 井田境界中馬村礦地處焦作煤田中部，位于河南省焦作市東北部8公里。該礦區(qū)呈北東～南西方向展布，北東～南西長約5km，北西～南東寬約2km，面積為10km2，開采二1煤層。礦井范圍以河南省國土資源廳下發(fā)的焦作煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司中馬村礦采礦許可證（證號(hào)：4100009941606）所圈定的中馬村礦范圍為準(zhǔn)，其拐點(diǎn)坐標(biāo)見表21。表21 中馬村礦范圍拐點(diǎn)坐標(biāo)一覽表點(diǎn)號(hào)XY點(diǎn)號(hào)XY18293104115126137 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 礦井地質(zhì)資源量礦井儲(chǔ)量是指礦井井田邊界范圍內(nèi)，通過地質(zhì)手段查明的符合國家煤炭?jī)?chǔ)量計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)的全部?jī)?chǔ)量，又稱礦井總儲(chǔ)量。它不僅反映了煤炭資源的埋藏量，還表示了煤炭的質(zhì)量。本井田采用塊段法計(jì)算的各級(jí)儲(chǔ)量，塊段法是我國目前廣泛采用的儲(chǔ)量計(jì)算方法之一 。塊段法是根據(jù)井田內(nèi)鉆孔勘探情況，由幾個(gè)煤層相近的鉆孔連成塊段，根據(jù)此塊段的面積，煤的容重，平均煤層厚度計(jì)算此塊段的煤的儲(chǔ)量，再把各個(gè)經(jīng)過計(jì)算的塊段儲(chǔ)量取和即為全礦井的井田儲(chǔ)量。儲(chǔ)量計(jì)算方法在計(jì)算儲(chǔ)量時(shí)，選用地質(zhì)塊段法，采用的計(jì)算公式為： Q=AMD 式中 ： Q— 儲(chǔ)量 Mt A— 塊段井田面積 km2 M— 塊段煤層平均厚度 m D— 煤的容重，分塊計(jì)算結(jié)果如下 ： 表 22 井田儲(chǔ)量表 塊編號(hào)面積㎡煤厚（m）儲(chǔ)量（t）12409646214699452147172812826109313886561293533042269233184488645244615420657771總計(jì)998541786338019t 礦井工業(yè)資源量礦井工業(yè)儲(chǔ)量是勘探（精查）地質(zhì)報(bào)告的“能利用儲(chǔ)量”中的A、B、C三級(jí)儲(chǔ)量之和，其中高級(jí)儲(chǔ)量A、B之和所占比例應(yīng)符合表23 的規(guī)定。 表23 礦井工業(yè)儲(chǔ)量表地質(zhì)條件比例 簡(jiǎn)單中等復(fù)雜 大 型中 型 小 型大 型中 型小 型中 型小 型井田內(nèi)A+B級(jí)儲(chǔ)量占總儲(chǔ)量的比例4035253540202515第一水平內(nèi)A+B級(jí)儲(chǔ)量占本水平的比例70604060503040不要求第一水平內(nèi)A級(jí)儲(chǔ)量占本水平的比例4030153020不作具體規(guī)定 礦井工業(yè)儲(chǔ)量匯總表如下表24. 表24 礦井工業(yè)儲(chǔ)量匯總表煤層名稱工業(yè)儲(chǔ)量（t）備注 A B A+B C A+B+C二14267156330715753733873161295070386338019符合總計(jì)4267156330715753733873161295070386338019符合 礦井設(shè)計(jì)資源/儲(chǔ)量礦井設(shè)計(jì)資源/儲(chǔ)量：礦井工業(yè)資源/儲(chǔ)量減去設(shè)計(jì)計(jì)算的斷層煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱和地面建(構(gòu))筑物煤柱等永久性保護(hù)煤柱損失量后的資源/儲(chǔ)量。井田境界煤柱井田邊界煤柱：井田邊界保護(hù)煤柱在井田邊境留設(shè)20m的保護(hù)煤柱，則煤柱損失量為： Q邊= 1348820 =詳見表25。 表25 礦井設(shè)計(jì)資源/儲(chǔ)量匯總表 　 煤層編號(hào)工業(yè)資源/儲(chǔ)量永久煤柱損失設(shè)計(jì)資源/儲(chǔ)量井田境界小計(jì)2 礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量(一) 礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量等于礦井設(shè)計(jì)資源/儲(chǔ)量減去工業(yè)場(chǎng)地、井筒、井下主要巷道保護(hù)煤柱后，乘以采出率的儲(chǔ)量。2號(hào)煤為厚煤層，采區(qū)采出率取80%。工業(yè)場(chǎng)地保護(hù)煤柱的計(jì)算：按規(guī)范規(guī)定，年產(chǎn)90萬t/a的中型礦井，工業(yè)場(chǎng)地占地面積指標(biāo)。故可算得工業(yè)場(chǎng)地的總占地面積：S＝9＝＝117000 m2。所以選定工業(yè)廣場(chǎng)占地面積為325360m2,平面形狀為矩形。根據(jù)垂直剖面可計(jì)算工業(yè)廣場(chǎng)的保護(hù)煤柱的留設(shè)：計(jì)算如下所示：表26 工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱設(shè)計(jì)參數(shù)表煤層傾角（ 176。）煤厚（m）松散層厚（m）（ 176。）γ（ 176。）β（ 176。）δ（ 176。）埋深（m）142045707370410其中：——表土層移動(dòng)角；β——煤柱上山移動(dòng)角；δ——走向方向移動(dòng)角；γ——煤柱下山移動(dòng)角；用垂直剖面法留設(shè)工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱如下圖所示：圖21 工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱四邊形abcd的面積S=540531m2 ，即為工業(yè)場(chǎng)地煤柱的壓煤面積，經(jīng)計(jì)算可得，工業(yè)場(chǎng)地共壓煤： Q=366904104 =（二）井下主要巷道設(shè)計(jì)煤柱損失計(jì)算井下主要壓煤巷道為皮帶大巷、軌道大巷和回風(fēng)大巷，三條水平大巷之間設(shè)計(jì)間距為20m，巷道兩側(cè)各留20m保護(hù)煤柱。礦井儲(chǔ)量匯總表如下表27所示：表27 可采儲(chǔ)量匯總表煤層名稱工業(yè)儲(chǔ)量（A＋B＋C）萬噸礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量（萬噸）礦井可采儲(chǔ)量（萬噸）永久性煤柱損失設(shè)計(jì)儲(chǔ)量設(shè)計(jì)煤柱損失可采儲(chǔ)量邊界工業(yè)廣場(chǎng)井下巷道2合計(jì) 礦井工作制度、設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力與服務(wù)年限（一）礦井工作制度設(shè)計(jì)年工作日為300d，日工作班數(shù)為三班，其中兩班生產(chǎn)，一班檢修，每班工作8h，每天凈提升時(shí)間為16h。（二） 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力的確定礦井生產(chǎn)能力主要根據(jù)礦井地質(zhì)條件、煤層賦存情況、開采條件、設(shè)備供應(yīng)及國家需煤等因素確定。岱莊礦的實(shí)際情況：地質(zhì)構(gòu)造相對(duì)較簡(jiǎn)單，儲(chǔ)量豐富，煤層賦存較穩(wěn)定，為近水平煤層（平均傾角10176。），立井加暗斜井兩水平開拓，主采二1煤層， m；采用綜采放頂煤的開采方法。根據(jù)以上條件，確定本礦井的年設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為90 萬t/年。礦井設(shè)計(jì)服務(wù)年限，計(jì)算服務(wù)年限時(shí)。服務(wù)年限計(jì)算公式用下式： 式中：T——水平服務(wù)年限，a；Z——可采儲(chǔ)量， MtA—礦井設(shè)計(jì)年生產(chǎn)能力， Mt；K—礦井備用系數(shù)。所以礦井的服務(wù)年限為：T===50年，符合2003年我國設(shè)計(jì)規(guī)定的大型礦井(45～90萬t/年)服務(wù)年限至少在50年以上的標(biāo)準(zhǔn)，滿足設(shè)計(jì)要求。第一水平服務(wù)年限為：T=== a也符合水平服務(wù)年限。 井田開拓方案比較 礦井開拓方式本礦井的地勢(shì)平坦，煤層較厚，近水平，且埋深較淺，井田地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，所以采用立井開拓。由于該礦井為瓦斯突出礦井，所以決定采用對(duì)角式通風(fēng)，主副井設(shè)在井田中央（井口位置選擇在井田的中央附近，該處的地勢(shì)較平坦），回風(fēng)井設(shè)在井田兩翼的上部邊界。初步選定了三種開拓方案如下：方案一：立井兩水平開采，第一水平在280m標(biāo)高處，第二水平標(biāo)高在440m立井延伸第二水平，一、二水平均上山開采。方案二：立井加暗斜井兩水平開采，第一水平在280m標(biāo)高處，第二水平標(biāo)高在440m暗斜井延伸第二水平，一、二水平均上山開采。方案三：立井兩水平開采，第一水平在200m處，第二水平標(biāo)高在360m，二水平立井延伸，石門到達(dá)大巷，一水平上山開采，二水平上下山。 礦井開拓方案比較（一）開拓方案技術(shù)比較方案一：立井兩水平上山圖22 立井兩水平上山開拓圖方案二：立井加暗斜井兩水平上山圖23 立井加暗斜井兩水平上山開拓圖方案三：立井兩水平上下山混合圖24 立井兩水平上下山混合開拓圖方案一與方案二的第一水平的情況基本相同，方案一與方案二的區(qū)別在于二水平的井筒延伸方式 ，方案一采用立井延伸的開采方法，方案二中采用暗斜井延深的開采方式。兩方案對(duì)比，方案一需多開立井（2160m），階段石門（702m）和立井井底車場(chǎng)；并相應(yīng)增加了井筒和石門的運(yùn)輸、提升、排水費(fèi)用。而第二方案則多開暗斜井井筒（傾角11度，2792m）和暗斜井的上、下部車場(chǎng)；并相應(yīng)的增加了斜井的提升和排水費(fèi)用。方案三中二水平用延伸立井的方法在技術(shù)上是可行的，但是二水平采用上下山的開采方法。由于中馬礦為煤與瓦斯突出礦井，而且涌水量大，所以采用此種方法技術(shù)難度較大。應(yīng)具體的比較方案一和方案二的技術(shù)經(jīng)濟(jì)狀況，選擇較合理的方案。（二）經(jīng)濟(jì)比較 方案一和方案二有差別的建井工程量、生產(chǎn)經(jīng)營工程量、基建費(fèi)、生產(chǎn)經(jīng)營費(fèi)和經(jīng)濟(jì)比較結(jié)果，計(jì)算匯總于下表中。表28 建井工程量 項(xiàng)目方案一方案二初期主井井筒/m410+20410+20副井井筒/m410+5410+5井底車場(chǎng)/m920920運(yùn)輸大巷25702570后期主立井井筒/m1600副立井井筒/m1600主斜井井筒0792副斜井井筒0792井底車場(chǎng)/m920　0主石門/m7020上下斜井車場(chǎng)/m0300+500表29 基建費(fèi)用表方案項(xiàng)目方案一方案二工程量/m單價(jià)/ 費(fèi)用/萬元工程量/m單價(jià)/ 費(fèi)用/萬元早期主井井筒