【文章內(nèi)容簡介】 第三系、第四系孔隙含水層 上第三系上新統(tǒng)在溝谷中出露較多，含水層主要為底礫巖，厚度不穩(wěn)，富水性弱。 第四系中上更新統(tǒng)廣泛分布于井田內(nèi)，其含水層補給條件不好，連續(xù)性差，富水性弱。 井田主要隔水層 井田內(nèi)本溪組厚度 ，巖性主要由泥巖、砂質(zhì)泥巖和鋁土泥巖組成，質(zhì)地細 膩，致密，具有良好的隔水性能，為井田主要隔水層組。 此外，相間于石炭系太原組各灰?guī)r含水層和二疊系各砂巖含水層間的泥巖、砂質(zhì)泥巖，由于其巖性致密，可起到層間隔水作用，但當其位于淺部層段，因受風化作用影響，隔水性能受到不同程度破壞。 井田地下水的補給、徑流、排泄條件 奧陶系巖溶水的補給主要為基巖裸露區(qū)大氣降水和地表水的入滲補給。井田內(nèi)奧灰水屬區(qū)域巖溶水徑流區(qū)，巖溶水由北向南運移，流向柳林泉，據(jù)本礦水井資料，本井田奧灰?guī)r溶水水位標高為 798～ 800m。 石炭系和二疊系的砂巖裂隙水，在接受大氣降水和季節(jié)性河流以 及上覆含水層的入滲補給后，順巖層傾斜方向運移，上部含水層在溝谷中以侵蝕下降泉的形式排泄，下部含水層順層向西排出井田外。現(xiàn)采煤礦的礦坑排水和民井開采是其主要的排泄方式。 （二）、含水層水對礦井的充水影響 井田內(nèi)對煤層開采有影響的為煤系地層含水層主要有山西組、上下石盒子組的砂巖裂隙含水層和太原組灰?guī)r巖溶裂隙水含水層。山西組 5 號煤層上部的中、粗粒砂巖裂隙含水層，是 5 號煤的直接充水含水層，含水層富水性弱，對煤層開采影響較?。惶M灰?guī)r巖溶裂隙含水層富水性中等，對 9 號煤層開采有一定影響 ?？傊灰V井正常抽排水，煤系地層含水層一般不會對煤礦安全生產(chǎn)造成危脅。 井田內(nèi)奧陶系灰?guī)r溶裂隙水位標高為 798～ 800m， 4號煤層最低底板 標高為 570～ 830m， 8 號煤層最低底板標高為 510～ 750m， 9號煤層最低底板標高為 500～ 760m， 4 號煤層大部為“帶壓開采”， 9號煤層全部為“帶壓開采”?，F(xiàn)利用突水系數(shù)公式計算各可采煤層 底板最大突水系數(shù)如下： 式中： Ts— 底板突水系數(shù)（ MPa/m）； P— 隔水層承受的水壓（ MPa）； M— 底板隔水 層厚度 35m； 經(jīng)計算， 4 號 煤 層 最 大 突 水 系 數(shù) Ts = （ 800570+ ）179。()=； 8 號 煤 層 最 大 突 水 系 數(shù) Ts = （ 800510+ ）179。()=； Ts= P M 大同煤炭職業(yè)技術(shù)學院 2021 屆煤礦開采技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計說明書 第 13 頁 9 號 煤 層 最 大 突 水 系 數(shù) Ts = （ 800500+ ）179。()=。 9 號煤層最大突水系數(shù)小于受構(gòu)造破壞地段突水系數(shù)臨界值，因此，在帶壓區(qū)開采 9號煤層時，發(fā)生奧灰水突 水的危險性較小。 （三）、礦井充水因素分析 地表水對礦井開采的影響 井田內(nèi)無常年性河流，僅在井田南部有一季節(jié)性河流，平時基本無水，雨季時有短暫洪水流過。井田西北部有一水庫，最大庫容量約 8000 m3，現(xiàn)存水約 1000 m3，為王家溝村民灌溉使用，水源主要是煤礦排水。水庫下距 4 號煤層約 187 m，經(jīng) 計算 9 號煤層最大導水裂隙帶分別為 50 m、 45 m、 45 m，開采各煤層水庫水不會潰入井下，造成水害事故。 區(qū)內(nèi)地下水的補給來源主要是大氣降水。 經(jīng)實地勘查，碾焉煤礦主斜井（正在建設(shè)）、主立井、副立井井口 標高分別為： 、 、 ，主斜井、主立井、副立井口附近最高洪水位高程分別為： 、 、 （井口標高見 P73第七章第一節(jié)表 711）。 各井口處多年來洪水位標高均低于井口標高，并筑有防洪墻和排水涵洞，所以一般情況下，礦井不會受到洪水威脅。 構(gòu)造對礦井充水的作用和影響 井 田基本呈單斜構(gòu)造，未發(fā)現(xiàn)斷層和陷落柱，斷裂構(gòu)造不發(fā)育。井田 地形切割較深，地表水易于排泄，不利于地下水補給，因此，構(gòu)造一般不會對井田水文地質(zhì)條件造成影響。 采空區(qū)對礦井的 充水影響 a、相鄰礦井采空區(qū)積水： 井田 東北為山西柳林鑫飛下山峁煤業(yè)有限公司，東部為山西宏盛安泰煤業(yè)有限公司，南部為山西柳林凌志興家溝煤業(yè)有限公司，西部為山西柳林王家溝煤業(yè)有限公司。經(jīng)調(diào)查： 原山西柳林下山峁煤業(yè)有限公司開采 4號煤層，其采空區(qū)距本井田 300 余 m，采空區(qū)無積水； 原山西柳林任家山煤業(yè)有限責任公司西南部采空區(qū)與本井田有礦界隔離煤柱，采空區(qū)無積水。 原山西柳林富安南峪煤礦有限公司開采 4 號煤層，其北部采空區(qū)有積水 150 m3 ，與本井田有礦界煤柱隔離。原山西柳林田家坡煤礦有限公司 開采 4 號煤層，與本井田相鄰處 有采空區(qū)，預(yù)計有積水約 8000m3 ，與本井田有礦界煤柱隔離。山西柳林王家溝煤業(yè)有限公司開采 4 號煤層， 4 號煤層東高西低，其采空區(qū)積水流到西部大巷排出井外，對本井田無影響。 b、本井田采空區(qū)積水：井田南部已整合到本井田的南焉煤礦（已關(guān)閉），開采 4號煤層，有一處采空積水，積水量約為 7054m3。另井田北部有兩處采空積水，積水量約為 192m3和 1250 m3。因此在煤層開采到該些地段時，一定要做好探放水工作，確保礦井安全。 c、最大導水裂隙帶：根據(jù)煤礦防治水規(guī)定推薦的經(jīng)驗公式計算導水裂隙帶，9號煤層上覆巖層由灰?guī)r 、砂質(zhì)泥巖、砂巖和泥巖等組成，綜合分析確定為中硬巖性，使用公式： 1020 ??? MHli ，計算最大導水裂隙帶高度。 4號煤層最大厚度為 ，得出開采 4號煤層時形成的最大導水裂隙帶為 50m，僅可勾通上部含水層 ,產(chǎn)生水力聯(lián)系； 8號煤層最大厚度為 ，開采 8號煤層時形成的最大導水裂隙帶為 45m，僅可勾通上部含水層 ,產(chǎn)生水力聯(lián)系。 9號煤層最大厚度為 ，開采 9 號煤層時形成的最大導水裂隙帶為 45m，可溝通上部含水層和 8號煤層采空大同煤炭職業(yè)技術(shù)學院 2021 屆煤礦開采技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計說明書 第 14 頁 區(qū)積水 ,產(chǎn)生水力聯(lián)系。開采以上各煤層時，其最大導水 裂隙帶不會溝通地表水體和溝谷中雨季洪水。根據(jù)以上最大導水裂隙帶情況，礦方應(yīng)采取針對措施，預(yù)防水害事故。 （四）、 井田水文地質(zhì)類型 井田 4 號煤層直接充水含水層為上覆砂巖裂隙含水層，由于補給條件差，富水性較弱，一般不會對煤礦造成影響。井田 9 號煤層直接充水含水層為太原組灰?guī)r巖溶裂隙含水層，富水性中等， 對 9 號煤層開采有一定影響。只要礦井正常抽排水，太原組灰?guī)r水一般不會對煤礦安全生產(chǎn)造成危脅。 在 9 號煤層奧灰水帶壓區(qū)開采時，煤層底板最大突水系數(shù)在 ～ ，小于受構(gòu)造破 壞地段突水系數(shù)臨界值 ，發(fā)生奧灰水突水的危險性較小。井田 4 號煤層采空區(qū)局部存在積水，綜合分析，礦井水文地質(zhì)類型屬中等類型。 （五）、礦井涌水量預(yù)算 井田 現(xiàn) 開采 4號煤層，其礦井正常涌水量為 280m3/d，最大涌水量為 320m3/d，年實際生產(chǎn)能力為 ，如果將來擴大生產(chǎn)能力后，可用富水系數(shù)法預(yù)算礦井涌水量，其 涌水量預(yù)算公式如下： K=Q0/P0， Q=P179。 K 其中： K富水系數(shù)， m3/t； Q0目前涌水量 , m3/d； P0實際生產(chǎn)能力 , t/d； Q預(yù)計涌水量， m3/d； P擴大生產(chǎn)能力 ,t/d。 每年按 330 個生產(chǎn)日計算，該礦目前礦井日產(chǎn)量為 455t/d，其富水系數(shù)（ K）為 ～ ，如果將來擴大生產(chǎn)能力為 ，礦井正常涌水量1680m3/d，最大涌水量 1920m3/d。 本井田未開采太原組 9 號煤層，東部鄰礦山西宏盛安泰煤業(yè)有限公司開采 9號煤層，其礦井正常涌水量為 90m3/d，最大涌水量為 120m3/d，年生產(chǎn)能力為 ，采用富水系數(shù)比擬法預(yù)算礦井涌水量，其富水系數(shù)為 ～ 。 8 號與9號煤層為同 一充水含水層，水文地質(zhì)條件基本相似，開采 8號煤層時，其涌水量預(yù)算可采用 9 號煤層的富水系數(shù)預(yù)算礦井擴大生產(chǎn)能力后的涌水量。據(jù)此，采用富水系數(shù)法進行預(yù)算，礦井田兼并重組整合后生產(chǎn)能力達到 ，開采 9號煤層時的礦井正常涌水量為 900m3/d，最大涌水量為 1200m3/d。 大同煤炭職業(yè)技術(shù)學院 2021 屆煤礦開采技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計說明書 第 15 頁 第二章 礦井儲量與生產(chǎn)能力 第一節(jié) 礦井儲量 一、 礦井地質(zhì)資源量 礦井地質(zhì)資源量估算范圍及工業(yè)指標 （ 1）估算范圍 本次參與資源 /儲量估算的煤層為該礦 4 號 、 8號、 9號煤層，資源 /儲量估算范圍 為 山西省國土資源廳批準的 山西柳林碾焉煤礦有限責任公司 礦界范圍 ，儲量計算基礎(chǔ)為井田內(nèi) 4 號、 8號、 9號煤層的底板等高線及儲量計算圖。 （ 2）工業(yè)指標 井田內(nèi)批采的煤層為焦煤，地層平緩，傾角一般 5176。左右。依據(jù)中國國土資源部2021 年頒布的 DZ/TO2152021《煤、泥炭地質(zhì)勘查規(guī)范》，其資源 /儲量估算指標如下表： 表 21 資源 /儲量估算工業(yè)指標 最低厚度 （ m） 最高灰分（ Ad %） 最高硫分（ %） 40 3 估算方法 井田內(nèi)地層平緩，煤層 傾角一般 5176。左 右，因此采用煤層偽厚度和水平投影面積用地質(zhì)塊段法進行估算。資源 /儲量估算公式為： Q=SMD/1000000 其中： Q――資源 /儲量 (Mt) S――塊段水平投影面積 (m2) M―― 塊段煤層平均偽厚度 (m) D―― 煤層視密度 (t/m3) 礦井地質(zhì)資源 /儲量估算結(jié)果 表 22 各 煤層資源 /儲量匯總表 煤層 保有資源 /儲量（ Mt） 111b/ 111b+122b+333 % 111b+122b/ 111b+122b+333 % 備注 煤類 111b 122b 333 其中 蹬空 111b+122b +333 4 1/3JM 8 JM 100 9 JM 100 大同煤炭職業(yè)技術(shù)學院 2021 屆煤礦開采技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計說明書 第 16 頁 表 22 各 煤層資源 /儲量匯總表 煤層 保有資源 /儲量（ Mt） 111b/ 111b+122b+333 % 111b+122b/ 111b+122b+333 % 備注 煤類 111b 122b 333 其中 蹬空 111b+122b +333 總 計 1/3JM JM 100 合計 經(jīng)本次資源 /儲量估算，共獲得 9 號煤層保有資源儲量 ,其中探明的經(jīng)濟基礎(chǔ)儲量（ 111b）為 ， 控制的經(jīng)濟基礎(chǔ)儲量 (122b)為 ，推斷的內(nèi)蘊經(jīng)濟資源量 (333)為 ，其中 1/3 焦煤 ，焦煤 。 探明的經(jīng)濟基礎(chǔ)儲量占保有資源儲量的比例為 %，探明和控制的經(jīng)濟基礎(chǔ)儲量占保有資源儲量的比例為 %。 詳見 資源 /儲量估算匯總表 22。 二 、 礦井資源 /儲量評價和分類 井田構(gòu)造簡單，參與資源 /儲量估算的 9號煤層賦存穩(wěn)定，全井田可采。煤類為焦煤煤類。關(guān)于煤層儲量的利用情況，未搜集到該礦逐年動用儲量和采出量的詳細統(tǒng)計資料。 安全煤柱的計算和留設(shè) 礦井永久安全煤柱包括：井田境界、斷層及陷落柱、村莊煤柱等。 開采保護煤柱包括：井筒、工業(yè)場地、公路、主要巷道及采區(qū)邊界安全煤柱等。 村莊及其它地面建構(gòu)筑物的保安煤柱計算，參考山西石炭、二迭系煤系地層及其上覆巖層的移動規(guī)律，留出保護等級圍護帶寬度后，按下列原則留設(shè)： （ 1）表土移動角： φ ＝ 45176。 （ 2）下山移動角： β＝ 72176。（ α為煤層傾角） （ 3）上山移動角： γ＝ 72176。 （ 4）走向移動角： δ＝ 72176。 （ 5）大巷煤柱根據(jù)下列公式計算： ( 2. 5 0. 6 ) /S H M f?? 其中： H—— 巷道的最大垂深， m M—— 煤厚， m f —— 煤的強度系數(shù)， 10 CfR? Rc—— 煤的單向抗壓強度， MPa 根據(jù)上式計算， S=，取 。 大巷兩側(cè)煤柱各留設(shè) 30m，井田境界煤柱 20m，根據(jù)具體情況陷落柱和斷層各留設(shè)煤柱 20～ 30m，村莊煤柱按 120 或 150m留設(shè)。 礦井工業(yè)儲量、設(shè)計儲量、設(shè)計可采儲量 （ 1）、 礦井工業(yè)儲量 礦井工業(yè)資源 /儲量按下式計算： 礦井工業(yè)資源 /儲量＝ 111b+122b+333k179。 k—— 可信度系數(shù)，取 大同煤炭職業(yè)技術(shù)學院 2021 屆煤礦開采技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計說明書 第 17 頁 經(jīng)計算，礦井工業(yè)資源 /儲量為 ，其中 4號煤工業(yè)資源 /儲量為 ；8 號煤工業(yè)資源 /儲量為 ； 9 號煤工業(yè)資源 /儲量為 。 礦井工業(yè)資源 /儲量見表 23 表 23 礦井工業(yè) 資源 /儲量計算表 單位：