【正文】 部為巨厚的第三、四系地層，下部為二迭系、石灰系及奧陶系等老地層。 二 構(gòu)造 焦作煤田位于華北板塊的南部太行構(gòu)造亞區(qū)，煤田分布受太行山斷隆和開(kāi)封坳陷的直接控制，煤田構(gòu)造以高角度正斷層為主，伴有褶皺。井田基本構(gòu)造形態(tài)為一向南西傾伏的寬緩背斜。 1 背斜構(gòu)造 背斜軸部寬緩，軸線位于 100 3001及 5204 孔連線附近， F21 斷層斜交軸部穿過(guò)。南東翼地層走向北西，傾向南西，傾角一般為 4o～ 5o ，伴有次一級(jí)的小向斜構(gòu)造，使地層產(chǎn)狀局部有一定變化。另外 5 條屬井田內(nèi)斷層，除 F21 斷層落差為 27～ 44m 外，其余 4 條井田內(nèi)斷層落差均小于 30m。 詳見(jiàn)斷層特征表 121。二迭系山西組含煤 3 層，煤層總厚 ，其中二 1煤全區(qū)發(fā)育，普遍可采，系本井田勘探和開(kāi)采的主要對(duì)象。 二 1煤賦存于山西 組下部，下距 L8 灰?guī)r平均 ，下距寒武系 O2m 灰?guī)r頂平均。煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，少數(shù)鉆孔見(jiàn)有夾矸，夾矸厚 。區(qū)內(nèi) 5個(gè)鉆孔穿見(jiàn)，煤厚 ～ ，平均 ，屬穩(wěn)定型煤層。因該煤層水文地質(zhì)條件 極為復(fù)雜，同時(shí)煤質(zhì)屬中灰高硫，勘探當(dāng)中僅進(jìn)行了一般控制了解，故勘探程度低，目前開(kāi)采條件尚不具備。 可開(kāi)采煤層特征表 122 煤層 煤層厚度 煤層結(jié)構(gòu) 穩(wěn)定性 傾角 視密度 頂?shù)装鎺r性 備注 最小 ～ 最大平均 夾矸層數(shù) 夾矸厚度 煤層結(jié)構(gòu) 頂板 底板 二 1 ～ 17 孔中有7 孔含夾矸1～ 2層 0 ～ 較簡(jiǎn)單 穩(wěn)定型 3o ～5o 較穩(wěn)定型 較穩(wěn)定型 開(kāi)采對(duì)象 1 煤質(zhì)及用途 二 1 煤以粒狀煤為主 ，次為粉狀和塊狀，塊煤強(qiáng)度大，堅(jiān)硬。 二 1 煤是極易良好的化工、冶金及動(dòng)力用煤，亦是良好的民用燃料。煤層未作專(zhuān)門(mén)性工作，結(jié) 合巖石的風(fēng)氧化帶的厚度，地質(zhì)報(bào)告 二 1 煤層風(fēng)氧化帶下限為基巖垂深 20m。 煤質(zhì)特征表 123 煤層名稱(chēng) 灰分 硫分 發(fā)熱量 磷含量 煤質(zhì)牌號(hào) 二 1 煤層 ％＜ 15％ ％＜ ％ ％ 無(wú)煙煤 水文地質(zhì)條件 區(qū)域及井田水文地質(zhì)條件 中原工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 焦作煤田北部為太行山，是地下水的天然補(bǔ)給區(qū)。 本井田地處焦作煤田的東部邊 緣，井田水文地質(zhì)條件相對(duì)區(qū)域水文地質(zhì)條件略顯簡(jiǎn)單。故本井田形成了相對(duì)孤立的水文地質(zhì)單元。砂礫石直徑 2～ 8cm，一般 3cm 左右，呈互層狀發(fā)育，一般在東西方向上發(fā)育較穩(wěn)定，南北方向上不穩(wěn)定且具相變性。 50m 以深為承壓水， 483孔抽水資料：?jiǎn)挝挥克?，抽水段高度 ～ 212m，水位 標(biāo)高 。第三、四系底部本井田普遍發(fā)育有含水層，由 沙礫石與砂質(zhì)粘土交替沉積組成，井田部分范圍底部含水層與基巖風(fēng)化帶直接接觸，地質(zhì)報(bào)告稱(chēng)為“底含”。 （ 2）、 二 1煤頂板砂巖含水量： 二 1煤頂部 60m 高度內(nèi)含砂巖 3～ 5 層，厚 ～，平均厚 。 （ 3）、太原組上段 L8 灰?guī)r含水層：為 二 1 煤層底板直接沖水水含層。井田內(nèi)包括井檢孔在內(nèi)共 13 孔揭穿，僅 4001孔見(jiàn)該層段巖心破碎，巖溶裂隙發(fā)育，沖液量全泵量漏失，經(jīng)抽水試驗(yàn)，單位涌水量 L/，滲透系數(shù) ，水位標(biāo)高 。該含水層富水性屬中等。該含水層 巖溶裂隙較發(fā)育，富水性較強(qiáng)，但不均一。在無(wú)較大斷層影響時(shí)，該含水層距 二 1煤層較遠(yuǎn)，平均為 ，且與上段 L8灰?guī)r含水層之間無(wú)水力聯(lián)系，因此對(duì) 二 1煤層開(kāi)采影響不大。 （ 2）、太原組中斷隔水層：由 L8 灰?guī)r底至 L3 灰?guī)r頂之間的泥巖、砂巖、薄層灰?guī)r及薄煤層組成。 （ 3）本溪組鋁土質(zhì)泥巖隔水層：介于 L2 灰?guī)r之下、奧陶系灰?guī)r之上，由鋁土質(zhì)泥巖和鋁土巖組成。該層段層位穩(wěn)定，具有良好的隔水性，但在斷裂帶或沉積薄弱地帶，將失去或降低其隔水能力。 分析本礦井的充水因素，淺部煤層應(yīng)主要防止第三、四系礫石特別是底部含水層水，中深部煤層開(kāi)采應(yīng)預(yù)防底板灰?guī)r直接突水或通過(guò)斷裂構(gòu)造帶突水。 本井田 425m水平灰?guī)r靜水壓力達(dá) 51kg/cm2，而 二 1煤層底板隔水層厚度平均為，即 隔水層將承受 1 kg/cm2壓力。 井田斷層較多，斷層不僅破壞了煤層底板隔水層的連續(xù)性，而且縮短了煤層與含水層之間的距離，甚至使兩者直接對(duì)接 （ F21斷層局部地段），故斷層為底板灰?guī)r水突入礦坑創(chuàng)造了條件。故礦井建設(shè)和生產(chǎn)當(dāng)中應(yīng)引起足夠重視，需留設(shè)斷層煤柱。 地質(zhì)報(bào)告對(duì)礦井涌水量的預(yù)算分別采用了“大井法和“比擬法”兩種方法，由于礦井主要含水層僅抽水一次，故“大井法”采用的參數(shù)代表性較差，預(yù)算結(jié)果誤差相對(duì)較大。故該區(qū) 二 1煤層屬瓦斯風(fēng)化帶，礦井屬低沼。 煤塵爆炸性與煤層自燃 經(jīng)測(cè)定，該井田 二 1煤層氧化樣與還原樣燃點(diǎn)之差 8176。屬不自燃煤層，火焰長(zhǎng)度均為零，無(wú)煤塵爆炸危險(xiǎn)性。 煤層頂、底板巖性條件 二 1煤層頂板巖性條件：井田內(nèi) 16 個(gè)見(jiàn)煤鉆孔統(tǒng)計(jì)， 二 1煤層直接頂板為泥巖和砂質(zhì)泥巖的各有 6 個(gè)孔，泥巖厚 1～ ，砂質(zhì)泥巖厚 ～ ，另有 4 個(gè)鉆孔直接頂板為砂巖，砂巖厚 ～ 。直接頂板之上為中細(xì)粒砂巖（大占砂巖）老頂，堅(jiān)硬一般不易垮落。泥巖和砂質(zhì)泥巖的平均抗壓強(qiáng)度為 ～ ，均大于 30 MPa，屬較穩(wěn)定型底板。 本區(qū)含煤地層為石炭二迭系。石炭系太原組含煤 9層，僅一 2 煤層全區(qū)發(fā)育，普遍可采。區(qū)內(nèi) 19 個(gè)鉆孔穿見(jiàn)該層位，除 4401 及 1004孔斷失 、 1002 孔受斷層影響外，其余 16 個(gè)鉆孔穿見(jiàn)煤層全部可采，煤厚為 ～ ，平均 ，屬穩(wěn)定型厚煤層。 一 2 煤賦存于太原組底部，上距 二 1 煤層 ～ ，平均 ，其直接頂板為太原組 L2 灰?guī)r。一 2 煤結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，普遍含夾矸 1～ 4 層，夾矸厚 ～ ，平均 。 本井田 二 1煤層瓦斯取樣 9 層次，取樣深度在 ～ 之間瓦斯成分主要以 N2為主，瓦斯含量中 CH4含量甚微，有 4 個(gè)樣 CH4含量為 0，最高為 。 鄰近生產(chǎn)礦井有方莊煤礦、白莊煤礦、魏村煤礦、古漢山煤礦，其礦井的充水水源多以底板灰?guī)r水為主。煤層未作專(zhuān)門(mén)性工作，結(jié)合巖石的風(fēng)氧化帶的厚 度，地質(zhì)報(bào)告 二 1 煤層風(fēng)氧化帶下限為基巖垂深 20m。 淺部煤層應(yīng)主要防止第三、四系礫石特別是底部含水層水，中深部煤層開(kāi)采應(yīng)預(yù)防底板灰?guī)r直接突水或通過(guò)斷裂構(gòu)造帶突水。 本井田 425m水平灰?guī)r靜水壓力達(dá) 51kg/cm2，而 二 1煤層底板隔水層厚度平均為中原工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 ，即 隔水層將 承受 1 kg/cm2壓力。 井田斷層較多，斷層不僅破壞了煤層底板隔水層的連續(xù)性，而且縮短了煤層與含水層之間的距離，甚至使兩者直接對(duì)接（ F21斷層局部地段），故斷層為底板灰?guī)r水突入礦坑創(chuàng)造了條件。 中原工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 第二章 礦井儲(chǔ)量、年產(chǎn)量及服務(wù)年限 井田境界 吳村煤礦 程村井田除煤層露頭外，其余三面均被區(qū)域大斷層切割而成為自然邊界，西南邊界為峪河斷層（ F20） ，東南邊界為東耿村斷層（ F15），西北邊界為九里山斷層（ F14）。 井田儲(chǔ)量 地質(zhì)儲(chǔ)量 程村井田批準(zhǔn)的地質(zhì)儲(chǔ)量為 166560kt。設(shè)計(jì)暫不能利用地質(zhì)儲(chǔ)量為 96170kt（一 2煤 ） ，其中 C 級(jí) 21200kt、 D級(jí) 74970kt。 附：礦井地質(zhì)儲(chǔ)量匯總表 221?？刹蓛?chǔ)量占地質(zhì)儲(chǔ)量的 44％。 中原工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 礦井地質(zhì)儲(chǔ)量匯總表 單位： kt 表 221 二 1煤層（能利用） 儲(chǔ)量比 例 一 2煤層（暫不能利用） A B C 小計(jì) CBA A?? CBA BA ??? C D 小計(jì) 425m 水平 以淺 20 ～40 13570 13570 40 ～50 1000 2280 4110 7390 50 ～425 6960 5330 12070 24360 小計(jì) 7960 7610 29750 45320 ％ ％ 425m 水平以深 100 3010 21960 25070 合計(jì) 8060 10620 51710 70390 33％ 21200 74970 96170 注： 表中 20～ 40～ 50 系指 二 1煤層頂板基巖厚度。 礦井可采儲(chǔ)量匯總表 單位： kt 表 222 煤層 水平 （ m） 地質(zhì)儲(chǔ)量 （ A+B+C） 永久煤柱損失 開(kāi)采 損失 可采 儲(chǔ)量 防水 邊界 斷層 工廣 小計(jì) 二 1 425m 以淺 45320 15828 885 3568 2464 22745 5644 16931 425m 以深 25070 3431 2105 1898 6434 4659 13977 合計(jì) 70390 15828 3316 5673 4362 29179 10303 30908 各類(lèi)永久煤柱留設(shè)的原則 淺部防水煤巖柱留設(shè)：留設(shè)淺部防水煤巖柱的目的是，不允許導(dǎo)水裂隙縫帶波及第三四系底部含水層。防水煤柱損失為 15828kt。 （ 2） 邊界煤柱：井田邊界均為斷層，故應(yīng)按斷層每側(cè) 50～ 70m留取，邊界煤柱損失為 3316kt?；鶐r移動(dòng)角γ =δ =70176。 =67176。 以上永久煤柱損失共計(jì) 29179kt，占 全井田地質(zhì)儲(chǔ)量的 ％。 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 礦井工作制度 礦井年工作日 300d，每天三班作業(yè)，兩班出煤，一 班 準(zhǔn)備，每天凈提升時(shí)間 14h。結(jié)合本井田的地質(zhì)條件，設(shè)計(jì)認(rèn)為井田覆蓋層厚、煤層埋藏較深，礦井應(yīng)加大開(kāi)發(fā)強(qiáng)度。設(shè)計(jì)對(duì) ：經(jīng)計(jì)算礦井建設(shè)規(guī)模 ，服務(wù)年限 ；礦井建設(shè)規(guī)模 ，服務(wù)年限 。按照本井田與開(kāi)采技術(shù)條件，設(shè)計(jì)認(rèn)為 較適宜和穩(wěn)妥，且礦井存在增產(chǎn)和發(fā)展的潛力。 礦井為來(lái)的實(shí)際生產(chǎn)能力，主要取決于外部市場(chǎng)條件。 礦井服務(wù)年限 礦井可采儲(chǔ)量除以礦井設(shè)計(jì)年生產(chǎn)能力，再考慮 儲(chǔ)量備用系數(shù)，礦井服務(wù)年限為 年。 . 井田開(kāi)拓 場(chǎng)地位置選擇 對(duì)本井田井口及工業(yè)場(chǎng)地位置的選擇，設(shè)計(jì)著重考慮了如下主要因素： (1)井田沖擊層普遍較厚，在滿足 井下開(kāi)拓部署合理的前提條件下，井位選擇應(yīng)盡可能使井筒穿過(guò)相對(duì)較薄的沖擊層，以減少凍結(jié)深度和建井難度； (2)井田三面受斷層限制，走向長(zhǎng)僅有 ，面積小資源有限，同時(shí)沖擊層厚帶來(lái)井筒及工業(yè)廣場(chǎng)壓煤范圍較大，故井筒位置應(yīng)盡可能減少壓煤損失； (3)首采區(qū)宜布置在 F21 斷層以南的構(gòu)造簡(jiǎn)單、煤層控制可靠的高級(jí)儲(chǔ)量區(qū)，而井筒位置在保證首采區(qū)不壓煤的條件下盡量靠近首采區(qū)，減少初期工程量； (4)井田內(nèi)地形平坦，地面村莊均需要搬遷，井筒位置選擇不受地形及村莊限制。車(chē)場(chǎng)水平 425m，層位在 二 1煤層上約 23m 基巖內(nèi)。首采區(qū)位于 F21斷層以南、工廠煤柱以外的高級(jí)儲(chǔ)量區(qū) 。該方案工業(yè)廣場(chǎng)壓煤 4362kt，永久煤柱損失 29179kt，礦井可采儲(chǔ)量30908kt。由于煤層為近水平、傾角 3176。 故全井田劃分一個(gè)水平開(kāi)拓較合理。 開(kāi)拓圖中顯示， 425m 水平標(biāo)高是十分合理的，其上下階段斜長(zhǎng)均為 1～ ，水平上服務(wù)年限 ，水平下服務(wù)年限 。軌道運(yùn)輸大巷擔(dān)負(fù)輔助運(yùn)輸兼作進(jìn)風(fēng)，膠帶運(yùn)輸機(jī)大巷擔(dān)負(fù)主運(yùn)輸兼作回風(fēng)?？紤]到 二 1煤層為厚煤層，煤質(zhì)中硬 ，頂板較穩(wěn)定等條件，本著“多作煤巷、一巷多用、有利于大巷支護(hù)”的原則，確定軌道運(yùn)輸大巷 沿 425m 等高線布置在 二 1煤層中，膠帶輸送機(jī)大巷高于軌道大巷 5m布置在煤層頂板內(nèi)，兩大巷水平間距 35m。 采區(qū)劃分及開(kāi)采順序 全井田為單翼開(kāi)拓布置，共劃分了五個(gè)采區(qū)，其中 425m水平以上 3個(gè)， 425m水平以下 2 個(gè)。采區(qū)開(kāi)采順序按照先近后遠(yuǎn)的原則安排。由于煤層上覆地層多為松散沖擊層 ，其地層的移動(dòng)角較小，加上村莊較大，所以村莊壓煤量 達(dá)到全井田資源量的 80％。 北程村和后北程村位于首采區(qū)內(nèi)，村莊總面積 ,總戶(hù)數(shù)為 615 戶(hù)，礦井投產(chǎn)后北程村應(yīng)全部搬遷，后北程村部分搬遷，兩個(gè)村莊搬遷總戶(hù)數(shù) 500 戶(hù)，其中 100戶(hù)搬遷費(fèi)計(jì)入礦井初期投資，其余攤?cè)肷a(chǎn)成本。村莊搬遷地址建議選擇在井田東北部一 2煤層露頭以外，采用相對(duì)集中布置。 井筒 特征 井筒用途、布置及裝備 主井：凈直徑 ，裝備一對(duì) 3t單繩輕型箕斗，主要用作提煤，并兼作礦井回風(fēng)井。 副井：凈直徑 ，裝備一對(duì) 1t單層單車(chē)普通罐籠，用于升降人員、設(shè)備及其他輔助提升、兼作礦井進(jìn)風(fēng)井。 兩井筒均采用 38kg鋼軌管道、 20b 工字鋼罐道梁、玻璃鋼梯子間，井梁通過(guò)托中原工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 架和樹(shù)脂錨桿與井壁 固定。由于粘土的不穩(wěn)定性，礫石多為含水層，故表土段不能用普通方法施工而需采用特殊鑿井。凍結(jié)法和鉆井法相比，施工費(fèi)用基本相同，但鉆井施工存在成井速度低（施工工期比同直徑凍結(jié)法多 8 個(gè)月）、地面預(yù)制井壁和儲(chǔ)存泥漿的臨時(shí)占地大且影響永久建筑、井下開(kāi)鑿馬頭門(mén)和裝載硐室無(wú)法避免對(duì)預(yù)制井壁的破壞、井筒存在偏斜等問(wèn)題。該凍結(jié)深度已超過(guò)全國(guó)紀(jì)錄 50m，根據(jù)我國(guó)凍結(jié)鑿井施工技術(shù)的現(xiàn)有水平和成功經(jīng)驗(yàn)，其成功的把握是比較大的。 井筒