【正文】 0～ ，平均 。煤的真密度為 ，視密度為 。煤的真密度分別為 t/ m3和 t/ m3，視密度分別為 t/m3和 t/m3。 河南理工大學(xué)采礦工程專業(yè) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計 10 表 1— 2 各煤層元素分析結(jié)果表 煤 層 原 煤（ %） Cdaf Hdaf Ndaf (O+S)daf 二 1 一 5 一 2 （三）煤種 由此可以看出二 1煤為低灰、特低硫、低磷、高熔灰分的粉粒狀煤，以瘦煤為主，有少量貧瘦煤。根據(jù)浮沉試驗結(jié)果，粒變 粒級的煤以 比重級產(chǎn)率較高，占 67～ 82%，精煤灰分為 %，分選比重 177。 煤質(zhì)分析如 表 1— 3 所示。中馬村井田處在焦作煤田的淺部，總的地勢傾向與煤田一致，地形相 對高差約 52m， 錯誤 !未指定書簽。 河南理工大學(xué)采礦工程專業(yè) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計 11 由于該區(qū)受北東向、北西和近東西向三組高角度斷裂的影響與控制，基巖地層被切割破碎，導(dǎo)致各含水層之間發(fā)生了一定的水力聯(lián)系。本區(qū)地下水除接受大氣降水與隱伏露頭區(qū)附近第三、四系孔隙水在“天窗”地段的補(bǔ)給外，主要為來自太行山區(qū)的側(cè)向逕流補(bǔ)給。因而，地下水通過巖溶與斷裂發(fā)育帶匯集于山前煤田下部，由于受到近東西向壓性斷裂與石炭、二疊系弱透水巖體的阻隔和導(dǎo)向，轉(zhuǎn)而向東、東南運(yùn)移，排泄于區(qū)外。太古界火成巖、變質(zhì)巖及元古界震旦變質(zhì)巖含水巖組，從區(qū)域水文地質(zhì)角度看，由于富水性極弱，故可視為區(qū)域隔水層基底；而第三、四系，二疊、石炭系地層中的泥質(zhì)碎屑巖類則可 視為相對隔水層。據(jù)以往勘查資料，其厚度約為 400m，山門河實測剖面資料出露厚度為 234m。該地層巖溶裂隙發(fā)育，聯(lián)通性好，水壓高，富水性很強(qiáng)，但不夠均一，一般在頂界面以下50m 為古風(fēng)化帶，巖溶裂隙發(fā)育，是地下水運(yùn)移、富集的主要層段。本區(qū)共有 30 個鉆孔揭露該層段，揭露厚度 ～ ，以往勘查該層位沖洗液均有不同程度 消耗與漏失現(xiàn)象，證實了灰?guī)r裂隙巖溶比較發(fā)育，富水性強(qiáng)的特點(diǎn)。 本溪組鋁土質(zhì)泥巖隔水層 由鋁土質(zhì)泥巖、薄層砂和砂質(zhì)泥巖組成。由于沉積厚度較薄，又被后期構(gòu)造破壞，局部失去了隔水作用，使上下層灰?guī)r水發(fā)生了一定的水力聯(lián)系，但在地層連續(xù)完整的情況下，仍具有良好的隔水性能。一般 L2 與 L3灰?guī)r之間夾有砂巖或砂質(zhì)泥巖。上距二 1煤層約在 75m 左右，下距 O2m 灰?guī)r 25m 左右。 又據(jù)鉆孔太原組灰?guī)r抽水試驗，其滲透系數(shù)為～ ，觀測孔靜止水位標(biāo)高為 + m，富水性強(qiáng)，與 O2m灰?guī)r水存在有一定的水力聯(lián)系。/。/min，目前水位標(biāo)高在 +85m 左右。 太原組上段灰?guī)r含水層 由 L7～ L9灰?guī)r組成，其中 L7與 L9 灰?guī)r層位不穩(wěn)定，厚度較薄，以 L8灰?guī)r為主要含水層。本含水層為二 1煤層底板直接充水含水層。/min，約占總突水次數(shù)的 70％。 據(jù)以往抽水試驗資料，鉆孔單位涌水量為 ～ ，滲透系數(shù)為 ～，礦化度 ～ 。 二 1煤層底板隔水層 二 1煤層底面至 L9 灰?guī)r頂面之間由泥巖、砂質(zhì)泥巖和砂巖組成，厚度為 10～ 40m，一般 20m左右，似有淺部較厚而向深部變薄的沉積特征。由于局部厚度較小，又有后期構(gòu)造破壞和生產(chǎn)采動，故在開采中時常發(fā)生突水，但仍是阻隔底板水充入礦坑的主要隔水層段。二 1煤在開采中曾發(fā)生過 17次頂板突水，突水量為 ～ 179。一般僅表現(xiàn)為局部有淋水和滴水現(xiàn)象。說明該含水層富水性比較弱，易于疏排，對二 1煤層開采不會造成大的威脅。 第三、四系砂卵礫石含水層組 由 1～ 7 層砂礫石和卵礫石層組成。據(jù)水井調(diào)查資料，出水量一般大于 60m179。 （三）礦井涌水量 根據(jù)臨近礦區(qū) 多年開采實踐證明，礦井涌水量較大，正常涌水量 179。/h. （ 四）水文地質(zhì)類型 在二 1煤層開采過程中，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。/min。/min，依據(jù)現(xiàn)行《煤、泥炭地質(zhì)勘查規(guī)范》，將其礦床水文地質(zhì)類型劃歸為三類二亞類三型，即以底板灰?guī)r巖溶裂隙水充水為主的水文地質(zhì)條件復(fù)雜的煤礦床類型。煤層直接底板巖性為砂巖的 2孔，占 ﹪，厚 5m 左右；煤層直接底板巖性為泥巖的67 孔，占 ﹪，厚 ～ ；煤層直接底板巖性為砂質(zhì)泥巖、粉砂巖的 64 孔，占 ﹪，厚 ～ 。因此，區(qū)內(nèi)二 1煤層頂?shù)装鍘r性特征，以泥巖和砂質(zhì)泥巖為主，根據(jù)其巖性組合特征，煤層頂板類型屬Ⅱ類型，屬易冒落性頂板。 表 1— 4 二 1煤層頂、底板巖石物理力學(xué)樣試驗成果表 力 學(xué) 性 質(zhì) 巖石 名稱 物 理 性 質(zhì) 力 學(xué) 性 質(zhì) 比重 容重 孔隙率(﹪ ) 吸水率(﹪ ) 內(nèi) 摩 擦 角 內(nèi)聚力 (C) 彈 性 模 數(shù) 泊 桑 系 數(shù) 抗壓強(qiáng)度 （ MPa） 抗拉強(qiáng)度 （ MPa） 最大 — 最小 平 均 最大 — 最小 平 均 頂 板 — 22— 底 板 — — L8 灰?guī)r 綜上所述，中馬村煤礦二 1 煤層頂?shù)装鍘r性以泥巖、砂質(zhì)泥巖及粉砂巖為主，區(qū)內(nèi)小型斷裂構(gòu)造較發(fā)育，煤層頂?shù)装鍘r石組合類型以Ⅱ～Ⅲ型為主。 （二）瓦斯 鄰近礦井瓦斯概況 （ 1）礦井瓦斯概況 中馬村礦屬煤與瓦斯突出礦井，瓦斯涌出量大，經(jīng)抽放后，瓦斯相對涌出量為，絕對涌出量為 — 。此外，本區(qū)二 1煤層變質(zhì)程度高，生氣期長，故應(yīng)有較大的生氣量。 ②圍巖對瓦斯的封閉作用 煤層圍巖的透氣性好壞，直接影響著煤層瓦斯的賦存、運(yùn)移或富集，透氣性好的砂巖頂板，有利于煤層瓦斯的逸散，煤層瓦斯含量相 對較低，透氣性差的泥巖、砂質(zhì)泥巖頂板，對煤層瓦斯的逸散起阻礙作用，含量則相對較高。因此，在礦井生產(chǎn)中回采放頂后，瓦斯無明顯增大現(xiàn)象。一般情況下，煤層厚度大瓦斯含量高，煤層薄、煤質(zhì)差則瓦斯含量相對較小。因此，在礦井生產(chǎn)中，在薄煤層區(qū)也常發(fā)生煤與瓦斯突出。本區(qū)斷裂構(gòu)造多為張性斷裂，其落差較大，使得煤層與砂巖、石灰?guī)r對接，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。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。在地下水的強(qiáng)逕流、排泄地段，不利于煤層 瓦斯的聚集，其含量相對較低；反之則較高。礦井開采時地下水的強(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。據(jù)礦井 2021 年 12 月采河南理工大學(xué)采礦工程專業(yè) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計 16 樣送煤炭科學(xué)總院撫順分院測試資料，二 1煤為無煤塵爆炸危險性 （四）煤層自燃 區(qū)內(nèi)無煤層自燃測試資料，據(jù)本礦東南部演馬莊煤礦取樣測試資料，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。地質(zhì)報告 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)。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。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 對井田開采及礦井建設(shè)比較有利。根據(jù) 中馬礦 多年開采實踐證明，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。 瓦斯、煤層自燃、煤塵爆炸、地溫等對開采影響的評價 河南理工大學(xué)采礦工程專業(yè) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計 17 礦井按煤 與瓦斯突出礦井設(shè)計，本井田二 1煤 沒 有煤塵爆炸危險。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。 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。 表 21 中馬村礦范圍拐點(diǎn)坐標(biāo)一覽表 點(diǎn)號 X Y 點(diǎn)號 X Y 1 8 2 9 3 10 4 11 5 12 6 13 7 礦井設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 礦井地質(zhì)資源量 礦井儲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儲量計算標(biāo)準(zhǔn)的全部儲量，又稱礦井總儲量。 本井田采用塊段法計算的各級儲量，塊段法是我國目前廣泛采用的儲量計 算方法之一 。 儲量計算方法 河南理工大學(xué)采礦工程專業(yè) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計 19 在計算儲量時，選用地質(zhì)塊段法，采用的計算公式為： Q=A M D 式中 ： Q— 儲量 Mt A— 塊段井田面積 km2 M— 塊段煤層平均厚度 m D— 煤的容重，均采用 分塊計算結(jié)果如下 ： 表 22 井田儲量表 塊編號 面積㎡ 煤厚（ m） 儲量（ t） 1 2409646 21469945 2 1471728 12826109 3 1388656 12935330 4 2269233 18448864 5 2446154 20657771 總計 9985417 86338019t 礦井工業(yè)資源量 礦井工業(yè)儲量是勘探（精查）地質(zhì)報告的 “ 能利用儲量 ” 中的 A、 B、 C三級儲量之和，其中高級儲量 A、 B之和所占比例應(yīng)符合表 23 的規(guī)定。 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 = 13488 20 = 萬噸 詳見表 25。 2號煤為厚煤層， 采區(qū) 采出率取 80%。故可算得工業(yè)場地的總占地面積： S＝ 9＝ 公頃＝ 117000 m2。根據(jù)垂直剖面可計算工業(yè)廣場的保護(hù)煤柱的留設(shè)：計算如下所示： 煤層 編號 工業(yè)資源 /儲量 永久煤柱 損失 設(shè)計資源 /儲量 井田境界 小計 2 河南理工大學(xué)采礦工程專業(yè) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計 22 表 26 工業(yè)廣場保護(hù)煤柱設(shè)計參數(shù)表 煤層傾角 （ 176。） γ （ 176。） δ （ 176。 礦井儲量匯總表如下表 27 所示： 表 27 可采儲量匯總表 礦井工作制度、設(shè)計生產(chǎn)能力與服務(wù)年限 （一）礦井工作制度 設(shè)計年工作日為 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， 每天凈提升時間為 16h。 岱莊礦的實際情況：地質(zhì)構(gòu)造相對較簡單，儲量豐富，煤層賦存較穩(wěn)定，為近水平煤層（平均傾角 10176。根據(jù)以上條件，確定本礦井的年設(shè)計生產(chǎn)能力為 90 萬 t/年。 服務(wù)年限計算公式用下式： AKZT? 式中： T—— 水平服務(wù)年限， a； Z—— 可采儲量， Mt A— 礦井設(shè)計年生產(chǎn)能力，為 Mt； K— 礦井備用系數(shù)，取 。 第一水平服務(wù)年限為： T= KAZ? = ? = a 也符合水平服務(wù)年限。由于該礦井為瓦斯突出礦井，所以決定采用對角式通風(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，該處的地勢較平坦），回風(fēng)井設(shè)在井田兩翼的上部邊界。 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。 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 河南理工大學(xué)采礦工程專業(yè) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計 26 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。而第二方案則多開暗斜井井筒（傾角 11度， 2 792m）和暗斜井的上、下部車場；并相應(yīng)的增加了斜井的提升和排水費(fèi)用。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。 （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，計算匯總