【正文】 質(zhì)泥巖，全井田均較穩(wěn)定。 （ 4） 22 煤：該煤層分布于井田北部＋ 200m 以上， +200m 以下與 23 煤合并。含夾矸 0～ 5 層，一般 1～ 3 層，厚度 ～ ，一般 ，夾矸巖性為泥巖，在縱向上和橫向上極不穩(wěn)定，屬簡單至復雜結(jié)構(gòu)，煤層頂板為砂巖 (JS1砂巖 )，部分地段為泥巖 (圖 36)。該煤層主要分布于井田的淺部至中部，＋ 300m 以下與 23煤合并為一層。井 田內(nèi)見煤鉆孔 52個，其中可采點 50個，煤層厚度 ～ ，一般 ，中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 8 頁 煤厚變異系數(shù) ?=%，可采性指數(shù) Km=，厚度大，井田內(nèi)普遍可采，屬較穩(wěn)定煤層。頂板為灰色含菱鐵質(zhì)細砂巖 (Js2 砂巖 )，中深部與 21 煤合并后頂板為黑色泥巖 (Jk1)。 2）煤質(zhì) （ 1） 物理性質(zhì) 據(jù)對煤的物理性質(zhì)觀察，各 煤層有基本相似的物理性質(zhì) :黑色，條痕為黑褐色，具瀝青光澤。塊煤加熱破碎嚴重，燃點極低，堆積時易于自燃，一般自燃發(fā)火期為 1個月，最短為 14 天，燃點溫度 268～ 270℃ 。煤層結(jié)構(gòu)復雜，含夾矸 0～ 9層，夾矸成分主要為泥巖或炭質(zhì)泥巖，多為煤矸互層。以半亮型煤為主，煤層結(jié)構(gòu)簡單至復雜，一般含夾矸 1～ 2層，厚 ，夾矸成分為泥巖和炭質(zhì)泥巖。一般鏡煤占 %，亮暗煤占 %，絲炭暗煤占 29%。無機顯微組分以粘土礦和黃鐵礦為主，分別占 %和 %，顯微結(jié)構(gòu)呈均一狀(表 32)。 23 煤層 屬半亮型至暗煤型，煤層硬度 f=2~3， 煤層結(jié)構(gòu)復雜，含夾矸一般 3～ 7層，厚 ， 夾矸成分主要為泥巖。 綜上所述，煤巖特征有如下特點： ① 鏡煤含量以 21 煤最高 (～ %)，垂直向下依次遞減， 23 煤最低 (～ %)。 ②1 2煤和 21 煤鏡煤百分比含量波動幅度大，最大差值分別為 %和 %，相應(yīng) 22煤和 23煤層的鏡煤含量變化中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 9 頁 幅度小。 瓦斯、煤塵、自燃及地溫 1）瓦斯 在建井階段測定瓦斯含量一般為 ~%之間，個別達 %，在構(gòu)造帶則大于 10%，而且能聽到瓦斯涌出的 “ 嘶嘶 ” 聲，礦井生產(chǎn)掘進過程中，在煤巖層破碎地段有時亦聽到過此現(xiàn)象 ?！?，相對瓦斯涌出量， ～ ?t， ～ ?t，鑒定結(jié)果均屬低沼礦井。 2）煤塵 勘探階段， 127 隊曾專門在本井田及鄰近生產(chǎn)礦井取樣進行試驗 (表 54)，試驗結(jié)果表明，各煤層煤塵均有爆炸性危險。 3）煤的自燃 根據(jù)井田內(nèi)著火點的測試結(jié)果， 23煤層燃點大于 305176。故本井 23煤屬不易自燃。 水文地質(zhì) 1)含水層 井田內(nèi)按地層由老到新的順序分為六個含水層 (組 )： （ 1）中侏羅統(tǒng)底部砂礫巖含水組 (JK2) 中侏羅統(tǒng)底部，主要為灰黑至淺灰色砂礫巖，含礫中粗粒砂巖、細砂巖或泥巖，厚 0～，一般 ，在井田西南部，砂礫巖相變?yōu)樯百|(zhì)泥 巖，據(jù)抽水試驗 q=～?m， K=～ ，為弱裂隙承壓水，水質(zhì)類型為 HCO3Ca?Mg、 HCO3Na型。 （ 3）中侏羅統(tǒng)上部砂、礫巖含水層（組） 主要由礫巖、砂巖及砂質(zhì)泥巖組成，厚度 ，含水部位主要為下部砂、礫巖，厚 ～ ，一般 15m，單位涌水量 q=～ ?m，滲透系數(shù) K=～，屬弱裂隙承壓水，井下遇裂隙或裂 隙可見淋水和滴水，偶而出現(xiàn)短暫突水，水質(zhì)類型為 HCO3－ Ca?Mg、 HCO3Na 型。井田北部大面積剝蝕，向深部厚度逐漸增大。井田內(nèi)多被第四系黃土覆蓋，僅在溝谷中零星出露，可直接或間接的接受大氣降水的滲入補給，鉆孔耗水量 ～ ，地表泉水多出現(xiàn)于該層位，流量 ～ ，偶見 ，為潛水～承壓水含水層。該含水組在井田內(nèi)僅局部發(fā)育，與下伏地層呈角度不整合接觸。 （ 6）第四系亞粘土、砂、礫卵石層含水層（組） 該組井田內(nèi)普遍發(fā)育，上部為黃土質(zhì)砂、粘土，中下部含似層狀礫石和鈣質(zhì)結(jié)核，局部底部有坡、洪積相砂、礫卵石層存在，含水層厚 0～ 5m，民井水位埋深 7～ 20m，泉流量～ ?m，抽水試驗： q=～ ?m， K=～ ，水質(zhì)類型 HCO3～Ca?Mg 型，為孔隙潛水含水層。 2) 隔水層 區(qū)內(nèi)煤系地層底部、煤系地層之間、以及煤系地層之上，均有砂質(zhì)泥巖或泥巖隔水層，由下而上有三疊系砂質(zhì)泥巖隔水層、煤系地層義馬組、泥質(zhì)巖隔水層、侏羅系砂泥質(zhì)巖隔水層。 （ 2）義馬組泥巖隔水層 位于 12 煤與 21 煤或 23 煤之間，厚 ～ ，在正常情況下，可以阻隔煤系地層間砂巖弱含水層的水力聯(lián)系。 3） 礦井充水因素 （ 1）地下水的補、徑、排條件 區(qū)域和井田內(nèi)地表水體較少，流經(jīng)井田北部的南澗河，由于位于煤層露頭之外，同煤系地層及其頂部各含水層無水力聯(lián)系，因此，大氣降水是補給地下水的主要水源。補給地下含水層的水，生活與工業(yè)用水井和礦井排出，部分以泉水的形式自流排泄。 （ 2）礦井充水因素 大氣降水是礦井充水的主要水源。井田淺部，由于煤層埋藏淺，廢棄小窯和采空區(qū)塌陷裂隙可構(gòu)成大氣降水的直接通道。由此說明，隨著開采深度的增加大氣降水對礦井的直接影響呈明顯下降。 礦井自投產(chǎn)以來，無大的突水現(xiàn)象。 據(jù)調(diào)查統(tǒng)計，二十世紀九十年代區(qū)內(nèi)小煤窯達百余個，多位于煤層淺部。當巷道或綜采工作面與其溝通時，可能造成突水事故，在采掘過程中曾有此類現(xiàn)象發(fā)生。 中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 12 頁 2 井田境界和儲量 井田境界 耿村 煤礦 位于義馬向斜西段，義馬煤田 的 西部。東西走向長 約為 ；南北傾斜寬 約為 ，面積 約為 ，井田邊界坐標見表 21。 表 22 儲量計算厚度、灰分指標 儲量類別 能利用儲量 尚難利用儲量 煤種 煉焦用煤 非煉焦用 褐煤 煉焦用煤 非煉焦用 褐煤 最低可采厚度 /m 緩斜煤層（ 025176。 ） 急斜煤層（ 45176。計算暫 時 不 利于開采 的煤層厚度為 — ； ③ 依 照 國務(wù)院 發(fā) 函（ 1998） 5 號文《關(guān)于酸雨控制區(qū)及二氧化硫污染控制區(qū)有關(guān)問題的批復》 的 內(nèi)容要求：禁止新 建煤礦所含 煤層 中 含硫份大于 3%的礦井。 當 夾石 的 厚度 不大于 m 時，并 且上、下煤分層 的 厚度大于夾石 的 厚度時， 就需要將 上、下煤分層合并 來 計算儲量。 ⑥ 煤層容重：為 。 依據(jù)耿村礦 地質(zhì)勘探 的情況 ，將 耿村 礦區(qū)劃分為 7個塊段， 各個塊段儲量之和既為煤層總儲量。 圖 21 地質(zhì)塊段劃分圖 7532641耿村煤礦底板等高線評閱日期評閱日期完成日期評閱教師指導教師設(shè) 計 人耿村煤礦主采煤層底板等高線1 ：5 0 0 0比 例中國礦業(yè)大學應(yīng)用技術(shù)學院 采礦工程專業(yè)中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 14 頁 耿村礦煤炭總 儲量計算過程如下： 依 據(jù)《地質(zhì)學基礎(chǔ)》 中的 儲量計算公式（《地質(zhì)學基礎(chǔ)》中國礦業(yè)大學出版社 陳昌榮主編） 地質(zhì)塊段法： 就是根據(jù)一定的地質(zhì)勘探或開采特征，將礦體劃分為若干塊段，在圈定的 塊段范圍內(nèi)可用算術(shù)平均法求得每個塊段的儲量。塊段面積 S必須用煤層底板等高線上的水平投影面積換算成真 實 面積（即煤層 的斜 面積）。 s`—— 水平 的 投影面積， m2 。 ） 煤層厚度 （ M） 應(yīng) 是 其厚度的平均值，即計算面積內(nèi)各見煤點的厚度，均換算成 斷塊的 真 實 厚度（垂直 于 層面方向的厚度）， 然 后用算術(shù)平均法進行計算。 1S , 2S ,? nS —— 分別為各 個 塊段的面積， m2 M1 ,M2 ,? Mn —— 分別為各 個 塊段內(nèi)煤層的厚度， m 1? , 2? ,? n? —— 分別為各 個 塊段內(nèi)煤層的容重， t/m2 本 設(shè)計中耿 村 井田內(nèi) ， 可采煤層 以 煤 23為主 ，其 煤層 平均厚度為 。s=中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 15 頁 表 23 煤層 的 地質(zhì)儲量 的相關(guān)數(shù)據(jù) 劃分塊 段編號 塊斷平面面積 (㎡ ) 塊斷平均角度 α（ 176。/t) 實際煤層塊段面積（㎡） 塊斷儲量（萬 t） 1 10 2 11 3 5 4 9 5 11 6 10 7 8 23煤層面積 50 9 實際煤層塊斷面積 23 煤層地質(zhì)儲量 故 耿村礦一 共獲得 的可開采 利用 的煤炭總 儲量 為： 萬 t。 依照 煤層厚度和 煤炭 質(zhì) 量 ，在探明和控制 的 資源量中，經(jīng)濟的基礎(chǔ)儲量 占 70%，邊際經(jīng)濟的基礎(chǔ)儲量 占 30%， 故可知 礦井工業(yè)資源 /儲量： Z111b＝ 60%70% ＝ 萬噸 Z122b＝ 30%70% ＝ 萬噸 Z2M11＝ 60%30% ＝ 萬噸 Z2M22＝ 30%30% ＝ 萬噸 Z333k＝ 10%k ＝ 萬噸 (由于 耿村礦井下 地質(zhì)條件 相對 簡單， 故 k 取值 為 ) 故 礦井 的 工業(yè)儲量為 ： Zg＝ Z111b＋ Z122b＋ Z2M11＋ Z2M22＋ Z333k＝ 礦井可采儲量 安全煤柱 的 留設(shè)原則 礦井可采儲量 是：（ 礦井工業(yè)儲量 － 永久煤柱損失 ） 礦井回收率。 本設(shè)計中的耿村 井田 中 永久煤柱 的 損失主要 以幾種情況為主 ：工業(yè)廣場 的 保護煤柱、井田境界 的 煤柱損失和裂隙 的 保護煤柱等。本 設(shè)計中耿村 井田內(nèi) 并 無明顯 的 裂隙， 且裂隙 只沿井田邊界，因此本 設(shè)計中耿村 井田邊界保護煤柱留設(shè)為 ： 30m 寬 。bMR （ 公式 25） 式中： Z—— 邊界煤柱損失量，萬 t； L—— 邊界 長度， ； b—— 邊界保護煤柱寬度； M—— 煤層平均厚度， m； R—— 煤的容重 ， t/m3 ； α —— 煤層的平均傾角， 9176。 工業(yè)廣場保護煤柱 根據(jù)《煤炭工業(yè)工程項目建設(shè)用地指標 (建標 [2020]233)》中 的 第三章第二節(jié)，礦井工業(yè) 廣 場 的 建設(shè)用地不得超過礦井工業(yè) 廣 場建設(shè)用地指標（本文表 25）（節(jié)選）的規(guī)定。根據(jù)《煤炭設(shè)計規(guī)范》 的 要求，并實際情況 相結(jié)合 ，由此決定耿村礦 工業(yè)廣場的長、寬各為 ： 350m、 300m，總面積 約為： h㎡。 上覆巖層的邊界角 δ 為： 75186。上山移動角 γ 為： 75186。 井筒保護煤柱 由于該設(shè)計中耿村礦 主、副井 的 井筒 均 在工業(yè)廣場 的 保護煤柱范圍內(nèi)， 而 風井井筒 的保護煤柱 處于 大巷保護煤柱范圍 之 內(nèi)， 所以可知 井筒保護煤柱損失量為 ： 0。 表 26 各類 保護煤柱 的 損失 表 煤柱類型 損失量（ Mt） 井田邊界及裂隙保護煤柱 工業(yè)場地保護煤柱 其他保護煤柱 合計 礦井可采儲量 礦井設(shè)計 時 的可采的儲量 即為 礦井 的 可采儲量， 由以 下式計算 可得 ： Zk = （ ZgP） C （公式 26） 式中： Zk—— 礦井可采儲量，萬 t； P—— 各種保護煤柱的留設(shè)的 永久保護煤柱損失量，萬 t； C—— 采區(qū) 的 采出率，地方小煤礦不 得 小于 ， 薄煤層不 得 小于 ， 中厚煤層不 得 小于 ， 厚煤層不 得 小于 。 中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 18 頁 圖 22 工業(yè)廣場 的 保護煤柱 示意圖 中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 19 頁 3 礦井工作制度、設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 礦井工作制度 礦井年工 作日數(shù)的確定 根據(jù)《 規(guī)范 》的有關(guān)規(guī)定 :， 耿村礦礦井設(shè)計生產(chǎn)能力的設(shè)計將根據(jù) 330 天工 作 日 進行 計算 。 礦井每晝夜凈提升小時數(shù)的確定 依據(jù) 《規(guī)范》 的相關(guān) 規(guī)定：我的豐富 ,并能防止由于礦井提升能力 ,反過來 ,影響礦山的生產(chǎn)和重建的不足。 即可以 考慮 到提升 系數(shù) 在耿村礦礦井中豐富的 ，反過來 ，又能夠 影 響礦山的 改建 和 擴建時提升能力 的不足 。 礦區(qū)的大小 的 確定根據(jù)下列條件： 資源 ： 如果煤田 具有簡單的 地質(zhì)條件 以及 豐富的儲備 ，就要 擴大礦區(qū)的規(guī)模 ， 建設(shè) 滿足需求的 礦 井。 開 發(fā) ： 包括礦區(qū)的地理位置、交通、居民 以及 水電的供應(yīng) 能 力 ， 建筑材料和勞動力的