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2、131.4.2 瓦斯、煤尘及煤的自然倾向141.5 环境地质问题161.5.1矿井生态环境地质现状161.5.2采煤引起的主要环境地质问题161.5.3主要环境地质问题防治对策172 井田境界和储量192.1井田境界192.2可采煤层192.3井田赋存特征202.4矿井储量212.4.1储量计算范围212.4.2储量计算基础212.4.3矿井地质资源储量212.4.4矿井工业资源储量232.4.5矿井设计资源储量242.4.6矿井设计可采资源储量253 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限273.1矿井工作制度273.2矿井设计生产能力及服务年限273.2.1影响矿井设计生产能力的主要因素27
3、3.2.2确定依据283.2.2矿井设计生产能力283.2.3矿井服务年限293.2.4井型校核294 井田开拓314.1井田开拓的基本问题314.1.1井筒形式的确定324.2.3风井的布置及位置344.1.3工业场地的位置364.1.3开采水平的确定374.1.4矿井开拓方案比较37感 言45参考文献471 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1矿井位置、范围及四邻关系神木县隆德煤矿位于陕西省榆林市神木县西南部，行政区划隶属于榆林市神木县大保当镇管辖。地理坐标在北纬38°435838°4739，东经109°5804110°0302 之间。2
5、954年北京坐标系（给定）XY经度纬度XY1429375237410298109°580438°46214293800374103702429615237412128109°591938°47394296200374122003429175237416716110°023138°45184291800374167884428928037417439110°030238°43584289328374175105428928037415758110°015238°435842893283741583
7、二种：沙丘沙地：由流动、固定、半固定沙丘及沙丘链，长条形沙垄和沙滩，平缓的沙地等交错组成。沙丘、沙垄一般长数十米至百米，底宽数十米，高一般1030m，在较大沙丘之间有丘间洼地为风蚀所成，沙丘受西北风吹蚀不断向南移动，地表干旱，水分缺乏，占煤矿面积五分之四左右。沟谷地貌：沿主沟展布，沟谷两侧基岩断续出露，沟底开阔地带形成一级阶地和河床漫滩。河床漫滩主要分布于大沟沟底，高于河床约12m左右，漫滩平缓，与河床以陡坎形式连接，由第四系全新统冲积层组成。一级阶地主要由第四系全新统冲积层组成。河漫滩和一级阶地多经人工平整成梯田，为区内农作物主要种植区。1.1.3矿区交通条件茂包高速榆商高速隆德煤矿榆神二级
8、公路（S204省道）、榆商高速及西（安）包（头）铁路（神延段）并行沿煤矿东南边界外约45km处通过，210国道、包茂高速陕（西）（内）蒙段从煤矿西部外围直距约34km处南北向经过，规划中的包西铁路增建二线沿煤矿西部边界外约2km处通过。榆林机场可起降大型客机，现已开通榆林至西安、北京、上海、深圳、广州、郑州、成都等大城市航班。鄂尔多斯机场已开通鄂尔多斯至西安、鄂尔多斯至北京等大城市航班。交通可谓四通八达，公路、铁路和航空运输快捷方便。（见图1-2）。图1-2 交通位置示意图1.1.4矿区水文情况煤矿位于黄河支流秃尾河流域，区内仅有秃尾河流域的支流黑龙沟一条河流，为常年性河流。由煤矿南部流过，该
9、处地形切割相对较强，沟谷两侧基岩断续出露，沟流量最大6.2×104m3/d。1.1.5矿区气候条件本区地处西北内陆，属干旱半干旱大陆性气候。其特点为：春暖干燥，气温回升快，降水较少，多大风及风沙天气，易起沙尘；夏季炎热多雨，日温差大，7、8两个月多雷阵雨及阵性大风天气；秋季凉爽湿润，气温下降快，10月份后降水量速减；冬季寒冷干燥，雨雪稀少，且封冻期较长。据神木气象站19572012年观测资料，多年平均气温8.6，7月份最高，平均气温23.9，极端最高气温38.9；一月份最低，平均气温-9.3，极端最低气温-28.1。多年平均蒸发量为1788.4mm，最大降水量为819.1mm，最小降
10、水量108.6mm，多年平均降水量为423.8mm，多年日最大降水量136.3mm；平均相对湿度56，无霜期179d，最大冻土深度1.5m。区内春冬盛行西北风，夏季多为东南风，多年平均风速2.3m/s，最大风速高达25m/s。1.2 井田地质特征1.2.1 地层综述隆德煤矿位于陕北侏罗纪煤田东部，地层区划隶属华北地层区鄂尔多斯地层分区。矿井地表大部被第四系风积沙及第四系、新近系松散层所覆盖，基岩仅在黑龙沟一带零星出露。根据地质填图及钻孔揭露，煤矿地层由老至新有中生界三叠系上统永坪组（T3y）；侏罗系下统富县组（J1f）；侏罗系中统延安组（J2y）、直罗组（J2z）；新生界新近系、第四系中更新统
11、离石组（Q2l）及上更新统萨拉乌素组和全新统风积沙（Q3s+Q4eol）。陕北侏罗纪煤田位于鄂尔多斯台向斜东翼陕北斜坡上，基底为坚固的前震旦系结晶岩系，印支期及其后的历次构造运动对矿区的影响主要表现为垂直升降运动，形成一系列的假整合面或小角度的不整合面。据区域资料，基底中主要存在吴堡靖边EW向、保德吴旗NE向、榆林西神木西NE向构造带，对煤田的形成及分布具有一定的控制作用（见图1-3）。图1-3 陕北地区构造分区及构造纲要图隆德煤矿倾伏背斜煤矿地质构造简单，为一走向北北东、倾向北西西、倾角小于1°的单斜构造，未发现落差大于30m的断层和明显的褶皱构造，仅在单斜构造的框架之上发育有一些
12、宽缓的波状起伏，矿井内未发现大型断层，巷道掘进中揭露有小型正断层。矿井内无大中型断层，巷道掘进中揭露有小型正断层6条，分布较零散。掘进揭露的这些断层特点是：（1）断层类型为正断层，断距在1.63.6m，规模为小型。（2）断层走向北东，与区域上布伽重力高异常和航磁线性负异常带走向一致。倾向北西，倾角小于70°，属低角度正断层。图1-4 延安组地质图1.3 煤层特征1.3.1 总体特征矿井含煤地层为中侏罗统延安组，由灰白色至浅灰色粗、中、细粒长石砂岩、岩屑长石砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩、煤层及炭质泥岩组成，平行不整合于下伏富县组之上，被直罗组平行不整合覆盖，厚227.05286.06m
13、，平均260.45m。根据延安组岩性、岩相与沉积旋回特征，自下而上将其分为五段，每段各含一个煤层组（见图1-4）。资源勘探、井筒检查、水文地质补堪施工钻孔目的层位为2-2煤层底板以下15米及延安组第四、五段。延安组第段（J2y4）属单一旋回结构，段厚33.5641.95m，平均厚度38.83m为一大型朵叶状湖泊三角洲沉积，分流河道十分发育，分布广泛，岩性组合规律也明显，中下部以灰白色巨厚层状中细粒岩屑长石砂岩为主。上部和底部常为深灰色泥岩、粉砂岩。顶部积聚有丰厚的2-2煤层。1.3.2 可采煤层特征隆德煤矿延安组含有5个煤组共9层煤，自上而下依次为1-1、2-2、3-1、4-2、4-3、4-4
14、、5-2上、5-2、5-3煤层。煤矿批准开采1-1、2-2煤层，以下分别对1-1、2-2煤层特征分别叙述。（表1-2）。表1-2 煤层特征一览表 岩段煤层号煤层厚度结构层间距可采类型稳定类型两极值平均值（点数）标准差变异系数面积可采率（%）极 值平 均1-102.681.93(8)0.370.1938（煤层被剥蚀，覆煤面积内全区可采）一般不含夹矸，局部含1-2层夹矸，结构简单。51.1760.3454.1627.5137.2133.76大部可采稳定2-23.926.375.17(19)0.790.15100一般不含夹矸，局部含1-2层夹矸，结构简单。全区可采稳定根据钻孔资料：2-2煤层厚度3.
15、926.75m，平均厚度5.20m；可采煤层厚度3.926.60m，平均厚度4.93m，属厚煤层，南部厚而北部薄。煤层一般不含夹矸，局部含12层夹矸，岩性以粉砂岩为主，其次为砂质泥岩，厚度0.150.70m，煤层结构简单。埋深31.90225.48m，平均164.14m，西北部煤层埋藏较深，东南部埋藏较浅，黑龙沟煤矿施工的ZK102钻孔最薄，仅为31.90m，底板标高1060980m（图1-4）。该煤层为厚煤层，全区可采，煤层厚度变化较大，规律性明显，结构简单，煤类单一，属稳定型煤层。图1-4 2-2煤层厚度等值线图 1.3.3 煤质特征矿区内各煤层的煤均为黑色，条痕褐黑色，弱沥青沥青光泽，贝
16、壳状、阶梯状、参差状断口；内生裂隙较不发育，裂隙被方解石脉或黄铁矿薄膜填充；1-1煤层以线理状细条带状结构，水平层理，下部2-2煤层以细中条带状为主，局部宽条带状，水平层理，层状构造（表1-3）。表1-3 2-2煤层的物理性质和煤岩特征煤 层颜色结构与构造裂 隙光 泽条 痕煤岩成分煤岩类型视密度断口与其它22黑色细中条带状为主，局部宽条带状，水平层理20条5cm沥青光泽为主，丝娟光泽次之褐黑色亮、暗煤为主、夹镜煤条带及透镜体。半亮型半暗型1.32断口贝壳状和阶梯状，中部及下部含厚8cm菱铁质结核，直径16mm方解石脉填充裂隙。2-2煤层煤岩成份以亮煤、暗煤为主，宏观煤岩类型以半亮煤为主，次为半
17、暗煤，各层煤视密度1.32g/cm3。显微煤岩组份中，煤的镜质组含量最高（45.154.3%），惰质组含量次之（42.250.0%），壳质组含量低（1.21.9%）。有机总量变化在97.097.5%之间，无机矿物含量很低（1.23.1%），成分以粘土类及碳酸盐类为主，次为硫化物，氧化物甚少。显微煤岩类型以微镜惰煤、微镜煤及微惰煤为主。1.3.4 煤矿水文地质条件勘探及补勘阶段在煤矿内部共施工了4个水文孔和6个井筒检查孔，共进行了12层次抽水试验，各抽水试验层位及获取的水文地质参数见表1-4。表1-4 抽水试验成果及参数一览表钻孔编号孔口标高(m)含水层静止水位(m)含水层厚度(m)试段孔径(m
18、m)降深(m)涌水量(L/s)单位涌水量(L/s.m)平均渗透系数(m/d)DL81208.05Q3S27.905.173003.100.1400.045160.75424J2y560.8030.5513325.100.1700.006770.0173216.800.1140.006798.000.0540.00675检11151.62风化岩4.7010.6013315.800.00800.00050630.003146检21212.26Q3S6.5010.023306.914.29360.32494.2936检61207.621-1煤上覆正常基岩47.7014.2513325.380.240
19、 0.0094560.0625312.450.0910.007309检6副1207.62土层43.2013.602107.550.0220.0029140.009216检71209.721-1煤-2-2煤常基岩40.7061.6213337.200.2210.0059410.0082525.000.1280.00512014.000.0390.002786S11212.96风化岩46.0911.9013331.93 0.186 0.00583 0.046686 S21198.32Q3S44.1312.504003.70 0.203 0.05486 0.035088 S41190.18风化岩43
20、.8820.2011320.22 0.221 0.01093 0.049648 208-21178.982-2煤上覆正常基岩62.5315.9411314.39 0.427 0.02967 0.16458.68 0.260 0.02995 4.67 0.140 0.02998 208-31190.15Q3S46.6810.274308.00 0.091 0.01138 0.10893 隆德煤矿勘探报告运用“大井法”及“水文地质比拟法”计算公式预测了开采2-2煤层矿井涌水量。首采区水文地质补勘报告则采用“狭长水平坑道”预测了首采工作面及直接顶初次跨落时的矿井涌水量，井筒检查地质报告采用“大井法”
21、 及“狭长水平坑道”预测了主、副斜井、回风立井井筒涌水量(表1-5)。通过对矿井2011年以来的矿井涌水量进行统计分析可知，隆德煤矿目前的矿井正常涌水量约140m3/h，最大涌水量320m3/h。目前开采2-2煤层，与勘探阶段预测的开采全层条件下矿井正常涌水量232.8m3/h，最大涌水量349.21m3/h无太多可比性。表1-5 资源勘查阶段涌水量预测结果计算范围勘查阶段计算依据计算方法计算结果(m3/h)采用结果(m3/h)矿井勘探DL8大井法243.86349.21比拟法349.21主斜井井检井检钻孔水平坑道法40.2740.27副斜井水平坑道法49.4449.44回风立井大井法19.3
22、319.33首采工作面补勘S2、S4、检6检6副、检7 水平坑道法149.67149.67210工作面补堪J1、J2、检6、检7水平坑道法375.12375.12208工作面补勘208-2、208-3、J2水平坑道法348.73950210工作面比拟法950隆德煤矿地质构造简单，煤层直接充水含水层为其顶板砂岩，其富水性极弱，且易于疏干。虽上部覆盖有富水性较强的第四系松散沙层，但是含水层下部有较厚的黄土及红土隔水层，基岩裂隙不发育，使松散层含水层只构成间接充水含水层。故勘探报告和矿井初期采区补勘报告均将煤矿水文地质勘探类型定为类型是合理的，即“以裂隙充水含水层为主的水文地质条件简单的矿床”。1.
23、4 其他开采技术条件1.4.1 工程地质特征目前主采煤层为2-2煤层。从钻孔柱状以及井巷工程统计看，2-2煤顶板可大致分为：伪顶、直接顶及老顶，局部直接顶与老顶合并；而直接底和老底稳定，只局部发育有伪底。该矿直接顶板多为细粒砂岩、粉砂岩，直接底板主要由泥质粉砂岩和粉砂质泥岩组成。在以往的地质工作中，根据缓倾斜煤层采煤工作面底板分类（MT553-1996）标准以及对2-2煤直接顶比拟计算分类，认为煤矿2-2煤基本顶初次来压当量Pe=980.221033.70KN/m2，属级，即基本顶压力显现强烈，并认为该煤层直接顶初次垮落步距为8.05m，属类中等稳定顶板。底板其饱和抗压强平均为20.91Mpa
24、，单向抗压强度Rp值为15.68MPa，属b类，较软弱类底板。实际的建井过程中，通过井筒检查孔的岩石力学性质分析：黄土层压缩模量Es100200一般9.1036.80MPa，平均19.80 MPa，压缩系数a100200一般0.040.19 MPa-1，属中等压缩性土；红土压缩模量Es100200一般6.310.3MPa，平均9.0MPa，压缩系数a100200一般0.160.28 MPa-1，压缩系数0.10.5，属于中压缩性土，局部属低压缩性土；本区地层属软岩-较软岩，局部钙质胶结岩石属坚硬岩，风化岩层属软岩，强风化段为软弱结构面(Rc=6.258.07MPa)，风化带以下岩石为较硬岩，泥
25、岩、砂质泥岩、煤层表现为软弱结构面。综上，本区地层岩土工程地质特征属软岩-半坚硬岩，局部属坚硬岩。而煤层顶底板总体特征表现为：老顶属类，岩性属中等稳定顶板，直接顶属类中等稳定顶板，伪顶质软易碎，硬度低，底板属b类较软弱类底板，其特征与勘探阶段结论相吻合。但是需要说明的是，随着回采工作面的推进，支架向前移动，直接顶随即冒落，因此在矿井首采工作面生产过程中进行详细的矿压显现规律观测或模拟试验，从而建立矿压显现数据库以指导矿井安全生产显得尤为重要。1.4.2 瓦斯、煤尘及煤的自然倾向(1)瓦斯据以往瓦斯采样测试分析表明：本区2-2煤层自然瓦斯含量为：CO2为0.031.84mL/g,daf，CH4为
26、0.030.22mL/g,daf；自然瓦斯成分CO2为1.2023.87%，CH4为0.341.62%，CH4含量低(表1-6)，瓦斯成分分带应属二氧化碳-氮气带（CO2-N2）。表1-6 煤层瓦斯成分及含量测定成果汇总表煤层样品数瓦斯含量（mL/g,daf）自然瓦斯成份（%）CH4CO2C2C8CH4CO2N2C2C82-280.030.220.031.8400.341.621.2023.8773.311000依据陕西省煤炭科学研究所提交的隆德煤矿2012年度矿井瓦斯等级鉴定报告结果，隆德煤矿矿井绝对瓦斯涌出量0.60m3/min，矿井相对瓦斯涌出量0.22m3/t，采面最大绝对瓦斯涌出量0
27、.06m3/min，掘进面最大绝对瓦斯涌出量0.08m3/min，2012年度鉴定瓦斯等级为低瓦斯矿井。自试运转以来矿井未发生过瓦斯（二氧化碳）喷出、煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出事故。(2)煤尘各煤层测试的火焰长度均大于230mm，抑制煤尘爆炸最低岩粉用量在7580之间，均属有爆炸性危险的煤层。因此在设计和开采煤炭时应引起高度的重视（表1-6）。(3)煤的自燃倾向测试表明：2-2煤层原煤样燃点与氧化样燃点之差（T）在54；煤的干燥无灰基挥发分（Vdaf）大于18%，煤的吸氧量Vd0.7%。根据GB/T201042006煤自燃倾向性色谱吸氧鉴定法中第9.1条煤自燃倾向性等级及分类指标确定：2-
28、2煤层为类容易自燃煤层（表1-7）。因此应在生产、贮运中采取科学阻燃对策。表1-6 煤层爆炸性鉴定报告表煤层孔号火焰长度（mm）岩粉量（%）爆炸性结论1-1DL1140080有爆炸性危险2-2 DL1140075有爆炸性危险2-2 DL240080有爆炸性危险2-2DL1540075有爆炸性危险2-2DL1040080有爆炸性危险表1-7 煤的自燃倾向等级汇总孔号煤层原煤样燃点（）氧化样燃点（）自 燃 倾 向Vdaf/(挥发分)T（）等级DL152-235830454易自燃38.41(4)地 温隆德煤矿勘探阶段在（DL7、DL9）2个钻孔中进行了简易测温工作。2个井温资料经绘图，2个计算恒温点
29、平均深度为79.45米，平均恒温点温度为13.89，平均地温梯度为2.45/100米，故得出以下结论：本区属地温正常区，无地温危害。1.5 环境地质问题1.5.1矿井生态环境地质现状隆德矿井生态环境现状主要表现为土地沙漠化、水土流失及地面塌陷，由于地表水和地下水的存在，环境地质现状总体较好。土地沙漠化是矿区内最主要的环境地质问题。区内固定沙与半固定沙覆盖面积占总面积的75%80%，治沙手段主要为人工种植和飞播。根据植物特征及覆盖率，将沙漠化土地分为三个等级，为中度，轻度及潜在沙漠化，其中，中度沙漠化土地约占矿区总面积的15%，潜在沙漠化土地约占矿区总面积的38%。水土流失强度主要受地形、地表土
30、质、降雨强度、降雨方式及植被覆盖情况等诸多因素影响。煤矿气候较干燥，降水少，且多以暴雨形式出现，区内地形相对平缓，仅在南部黑龙沟一带有沟谷发育，植被虽已改善，覆盖率仍很低，因而本煤矿土壤侵蚀类型主要为风力侵蚀、水力侵蚀，其中以风力侵蚀为主。该区基本都受到大风侵袭，侵蚀强度较大，为强烈风蚀区，区内常见的侵蚀形态有风蚀洼地，风蚀残丘，风力侵蚀以春季最为强烈。水力侵蚀可分为面蚀、沟蚀和冲蚀，区内常见的侵蚀形态以冲沟为主，还有细沟、浅沟等，水力侵蚀在夏季、秋季最为强烈。1.5.2采煤引起的主要环境地质问题煤矿开采引起地表塌陷，煤矸石堆放，水资源枯竭，新增水土流失，新增沙漠化等一系列环境地质问题。（1）
31、地表塌陷地下采煤打破了地应力的平衡状态，210、212工作面回采后强制放顶采空区上部的覆盖层和地表失去平衡而发生移动和变形，地表出现大的塌陷坑和地裂缝，重复采动加剧地面的变形。地表塌陷不仅坏地表原有形态，而且加剧土地沙漠化和水土流失现象。（2）煤矸石的堆放污染煤矸石以煤层夹矸，煤层顶底板岩石为主，大量采煤堆放矸石对环境亦产生较大影响。据本区试验资料，原煤矸石和露采废渣淋溶对水环境的影响较小；采煤废石中对土壤环境有影响的可能是汞（Hg）、镉(Cd)；矸石起山堆放，当地面风速大于4.8m/s时，就会造成扬尘，降低大气质量，影响周围环境。（3）采煤对水环境影响采煤引起煤层顶板岩层变形、破坏，当冒裂带
32、裂隙与上覆含水层连通时，特别是基岩顶面含水层与松散沙层含水层连通时，将改变地下水径流条件，即地下水运动由采煤前以水平运动为主转化为以垂直运动为主，由以基流与潜流排泄为主转化为以矿坑排水为主的排泄方式，也就是说自然状态下的水文地质条件发生了变化，区域产生条件和地下水补、迳、排条件发生了变化，破坏了原来的水源地，并伴随矿井开发产生新的污染源（废水，废气，矸石，尾矸石等），其中有毒有害元素参与到流域水循环，使地下水地表水质均受不同程度污染。（4）矿井开发新增土地沙漠化和新增水土流失矿井开发基建活动导致植被覆盖率下降，表土疏松，形成大量易流失的堆积物，废弃的土石易风化形成沙源物质，新增土地沙漠化和水土
33、流失。1.5.3主要环境地质问题防治对策应设专门的地表塌陷监测及处理部门，对采煤后出现的裂缝及时充填。对出现的坍坑、洞、塌陷台级及时填平修复，因地制宜整治草地，渔塘用地，及时植树种草，恢复植被，防治水土流失。利用井下排水，使用于农田灌溉和人工植草林地灌溉，以弥补由地裂缝潜水渗漏对地表植被生长造成的影响。留设相应的安全煤岩柱。严禁“滥伐”、“滥烧”现象 ；固定施工便道，减少对沙生植被破坏；煤矿弃土堆放，排渣等合理规划，充分利用天然渣地铺放弃渣，植树种草，打坝淤渣，拦淤造田；尽量缩小建设区的破坏半径；大力加强飞播造林和草方格固沙工作；尽可能避免地下水位下降；全面贯彻“水土保持条件”，积极建设“三北
34、”防护林带。对于生产性污染处理：首先必须避免走污染后再治理的道路，要求矿井污水进行二级处理，煤气站，洗煤厂，井下排水进行一般一级处理；须尽可能避免新污染源产生，对井下排水投加混凝剂进行沉淀或采用系统工艺沉淀池进行沉淀后排放；生活废水和井下排水宜进行回用，使其尽可能少量进入地下水地表水循环中，即做到水资源化，也避免了水环境污染；充分利用沙土的吸附性实现污染水的净化。积极做到矸石再利用和资源化；谨防矸石山自燃对大气环境影响;对运矸道路，派专人维护路面平整；对运矸车辆限速、限载，以防矸石在运输中抛洒；定时洒水增湿、清扫，以减少道路扬尘。2 井田境界和储量2.1井田境界煤田范围划分为井田的原则有：1.
35、要充分利用自然条件划分，尽量利用地形、地物、地质构造、水文地质等自然条件，以减少煤柱损失，提高资源采出率，充分保护地面设施；2.要有与矿区开发强度相适应的井田范围，要保证井田范围与矿井生产能力相适应，有足够的储量和服务年限及合理的尺寸；3.照顾全局，处理好与临矿的关系；4.直线原则，井田的划分应尽量采用直线或折线，有利于矿井的设计和生产管理工作的开展。根据以上划分原则，以及考虑到矿区煤田内地质构造强度大等原因，本井田在能满足生产开发强度的前提条件下，主要考虑了自然条件原因，将隆德井田四周境界定为：东部与黑龙沟煤矿相邻，南部与大保当井田相邻，西部与小保号当一号井相邻。2.2可采煤层2-2煤层厚度
36、3.926.75m，平均厚度5.20m；可采煤层厚度3.926.60m，平均厚度4.93m，属厚煤层，南部厚而北部薄。煤层一般不含夹矸，局部含12层夹矸，岩性以粉砂岩为主，其次为砂质泥岩，厚度0.150.70m，煤层结构简单。埋深31.90225.48m，平均164.14m，西北部煤层埋藏较深，东南部埋藏较浅，黑龙沟煤矿施工的ZK102钻孔最薄，仅为31.90m，底板标高1060980m。该煤层为厚煤层，全区可采，煤层厚度变化较大，规律性明显，结构简单，煤类单一，属稳定型煤层。2.3井田赋存特征根据以上划分本井田最大走向长度8.5km，最小走向长度3.5km，平均走向长6.4km。井田倾斜长最
37、大为3.2km，最小为2.4km，平均倾斜长3.1km。井田范围内含煤地层倾角一般<1°，属于近水平煤层。因为绝大部分煤层近水平，所以井田的平均水平宽度约为井田的平均斜长3.1km。井田的水平面积按下式计算： S=H×L （2.1） 式中 S井田的水平面积，; H井田的平均水平宽度，m； L井田的平均走向长度，m；则井田的水平面积为S=6.4×3.1=19.84（k）图2-1 井田赋存状况示意图井田赋存状况示意图如图2-1所示。2.4矿井储量2.4.1储量计算范围 由于本矿井只设计开采发育厚度大且全井田稳定可采的2-2煤，所以以下只做该煤层的储量计算。2.4
38、.2储量计算基础（1） 根据隆德煤矿井田地质勘探报告提供的煤层储量计算图计算。（2） 储量计算厚度：夹矸厚度不大于0.05m，与煤分层合并计算，复杂结构煤层的夹矸厚度不超过每分层厚度的50%时，以各煤分层厚度作为储量计算厚度。（3）井田内主要煤层稳定，厚度变化不大，煤层产状平缓，勘探工程分布比较均匀，采用地质块段的算术平均法。（4）煤层体积质量：煤层体积质量为1.3t/m3。2.4.3矿井地质资源储量矿井主采煤层为2-2煤层，采用地质块段法。根据地质勘探情况，将矿体划分为1、2、3、4四个块段，因为3，4块段内有河流所以是不可采区域，只计算1，2块段的储量。在各块段范围内，用算术平均法球的每个
39、块段的储量，煤层地质总储量即为1，2块段储量之和，块段划分如图2-2所示。图2-2 地质块段划分由图计算各块段面积分别为：块段面积/m2角度/°1113024500.8°227962700.7°32215800/41082132/煤的平均容重为：R平均=1.3t/ m3。煤的平均厚度为：H煤厚=5.20m。按下式计算：Z= S×R平均×H煤厚/cos（） （2.2）式中 Z各块段储量，Mt； S各块段面积，； R平均煤的平均容重，t/ m3 H煤厚煤的平均厚度，m； 各块段煤层平均倾角，°。通过计算各块地质资源储量分别为： 1块段：Z
40、1=103.5Mt； 2块段：Z2=34.8Mt；则该煤层总的地质储量为：Z= Z1+Z2=103.5+34.8=138.3Mt。2.4.4矿井工业资源储量矿井工业资源储量按下式2.3计算: Zg=Z111b+Z122b+Z2M11+Z2M22+333k （2.3）式中 Zg矿井工业资源储量，Mt； Z111b探明的资源量重经济的基础储量，Mt； Z122b控制的资源量中经济的基础储量，Mt； Z2M11探明的资源量中边际经济的基础储量，Mt； Z2M22控制的资源量中边际经济的基础储量，Mt；333k推断的资源量，Mt；k可信度系数，取0.70.9，地质构造简单，煤层赋存稳定取0.9；地质构
41、造复杂、煤层赋存不稳定取0.7.根据本矿实际条件，地质构造中等，煤层赋存较稳定，故取0.8。根据勘探地质报告，本矿井地质资源分类如下表2-1所示：表2-1 地质资源分类表 地质资源储量探明的资源储量控制的资源储量推断的资源量经济的基础储量边际经济的基础储量经济的基础储量边际经济的基础储量推断的储量111b2M11122b2M2233360%30%10%则矿井工业资源储量为： Z111b=Z×60%×70%=138.3×60%×70%=58.1 MtZ122b=Z×30%×70%=138.3×30%×70%=29.0
42、 Mt Z2M11=Z×60%×30%=138.3×60%×30%=24.9 Mt Z2M22=Z×30%×30%=138.3×30%×30%=12.4 Mt 333k=Z×10%×k=138.3×10%×0.8=11.1 Mt Zg= Z111b+Z122b+Z2M11+Z2M22+333k=135.5Mt2.4.5矿井设计资源储量经过试计算发现由于数据不完整以及数据的不准确性，如果详细计算永久损失煤柱会造成很大的损失，引起不必要的误差，所以在此参照采矿学中矿井开采设计章节
43、采用简化计算。矿井设计资源储量按式（2.4）计算： （2.4） 式中 矿井设计资源/储量；断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建筑煤柱等永久煤柱损失量之和，为永久损失煤柱，按工业储量的3%计算；Zg矿井工业储量。则：Zs=ZgP1= 135.5-135.5×3%=131.435（Mt）2.4.6矿井设计可采资源储量矿井设计可采储量为： （2.5） 式中: 矿井设计可采储量； 工业场地和主要井巷煤柱损失量之和，同上采用简化算法取矿井设计储量的2%； C采区采出率，厚煤层不小于75%；中厚煤层不小于80%；薄煤层不小于85%。此处取0.8。则：Zk=131.435-131.435
44、15;2%=128.8063 (Mt)其中工业广场面积根据表2-2计算如下：S=1.8×1.2×0.1=0.22km2S工业广场占地面积。建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程第14条和第17条规定工业广场属于级保护，需要留设20m宽的围护带。本设计选定工业广场长为550m，宽为400m。表2-2 工业广场占地面积指标表井型/Mt·a-1占地面积指标/ha·0.1Mt-12.4及以上1.01.21.81.20.450.91.50.090.31.8矿井储量汇总见表2-3：表2-3 矿井储量汇总表煤层地质资源储量（ Mt）矿井工业储量（ Mt）矿
45、井设计储量（ Mt）矿井设计可采储量（ Mt）2-2138.3135.5131.435128.8063由此根据上述以知条件，画出如图2-3所示的工业广场保护煤柱的尺寸：用CAD测量得保护煤柱面积46651m2。图2-3 工业广场保护煤柱示意图3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限3.1矿井工作制度根据煤炭工业矿井设计规范2.2.3条规定，矿井设计宜按年工作日330d计算，每天净提升时间宜为16h。矿井工作制度采用“四六制”作业，三班生产，一班检修。3.2矿井设计生产能力及服务年限3.2.1 影响矿井设计生产能力的主要因素（1）储量条件储量是矿井建设的重要基础，依据井田面积、可采煤层层数和厚度
46、确定。根据第二章可知，矿井的设计可采储量为128.8 Mt，井田面积约 20 km²。设计可采煤层 2-2煤厚度为 3.92-6.75m，平均 5.20m，具备建设大中型矿井的条件。（2）开采工艺的地质条件影响地质条件对开采工艺的影响是综合的，影响因素包括断层、褶曲、煤层厚度及其稳定性、煤层倾角、围岩性质、岩浆岩侵入程度、瓦斯及水文条件。本井田地处平原地带，属于缓倾斜煤层，地质构造中等，储量较丰富，矿井初步定为低瓦斯矿井，水文地质条件为中等偏复杂，其它开采技术条件相对较简单。（3）合理的服务年限对于储量有限的井田，生产能力与服务年限成函数关系，生产能力大，服务年限相应缩短。同时，提高
47、生产能力，建设投资也有所增加，如服务年限太短会使吨煤成本增加，不利于生产经营和资本积累。（4）采煤工艺与矿井技术装备水平采煤工艺的技术水平与装备水准及合理应用程度，决定工作面单产水平和与矿井开采强度。参照相邻矿井生产现状，综采工作面单产一般为 1.2Mt/a 左右。随着综采技术的不断发展，技术装备及管理的不断改进，煤矿开采技术的日益完善，工作面单个工作面将增加。3.2.2 确定依据煤炭工业矿井设计规范第2.2.1条规定：矿井设计生产能力应根据资源条件、开采条件、技术装备、经济效益及国家对煤炭的需求等因素，经多方案比较或系统优化后确定。矿区规模可依据以下条件确定：1）资源情况：煤田地质条件简单，
48、储量丰富，应加大矿区规模，建设大型矿井。煤田地质条件复杂，储量有限，则不能将矿区规模定得太大；2）开发条件：包括矿区所处地理位置（是否靠近老矿区及大城市），交通（铁路、公路、水运），用户，供电，供水，建筑材料及劳动力来源等。条件好者，应加大开发强度和矿区规模，否则应缩小规模；3）国家需求：对国家煤炭需求量（包括煤中煤质、产量等）的预测是确定矿区规模的一个重要依据；4）投资效果：投资少、工期短、生产成本低、效率高、投资回收期短的应加大矿区规模，反之则缩小规模。3.2.2矿井设计生产能力本井田储量丰富，设计开采煤层赋存稳定，煤层厚度大部分比较稳定，属厚煤层(5.2m)，为近水平煤层。矿井总的工业储
49、量为135.5Mt，可采储量为128.8Mt。因地质构造相对简单，同时煤田范围较大，开采技术好的矿井应建设大型矿井，故本设计初步确定矿井的设计生产能力为1.8Mt。3.2.3矿井服务年限矿井可采储量Zk、设计生产能力和矿井服务年限三者之间的关系为： 式中：T 矿井服务年限，a；Zk 矿井可采储量，128.8Mt；A 设计生产能力，1.8Mt/a；K 矿井储量备用系数，1.3。把数据代入公式3.1得矿井服务年限：T=128.8/1.8/1.3=55(a)3.2.4井型校核下面按矿井的实际煤层开采能力，各辅助生产环节的能力，储量条件及安全条件因素对井型进行校核：（1）煤层开采能力：矿井的开采能力取
50、决于回采工作面和采区的生产能力，该矿煤层倾角为小于1°，平均煤厚5.2m，可以布置一个大采高一次采全厚工作面生产。（2）辅助生产环节的能力校核：本矿井为大型矿井，开拓方式为斜井开拓，井下煤炭运输采用钢丝绳芯胶带输送机运输，工作面生产的原煤经胶带输送机到大巷胶带输送机运到井底煤仓，运输连续、能力大，自动化程度高，机动灵活；井下矸石、材料和设备采用轨道运输，运输能力大，调度方便灵活。主井提升容器为底卸式提升箕斗，运煤能力和大型设备的下放可以达到设计井型的要求。辅助运输采用罐笼提升。所以各辅助生产环节完全可以达到设计生产能力的要求。（3）通风安全条件的校核：本矿井有煤尘爆炸性，浅部瓦斯含量
51、低，属于低瓦斯矿井。水文地质条件中等，在副井中铺设两趟水管路可以满足排水要求。矿井初期采用中央分列式通风，后期在井田边界北翼建新风井。井田中部有大断层，对于开拓有一定的影响，留设有保护煤柱。（4）储量条件的校核根据煤炭工业矿井设计规范第2.2.5条规定：矿井的设计生产能力与服务年限相适应，才能获得好的技术经济效益。井型和服务年限的对应要求见表3-1。表3-1 我国各类井型的矿井和第一水平设计服务年限矿井设计生产能力万/t·a-1矿井设计服务年限/a第一开采水平服务年限煤层倾角<25°煤层倾角25°45°煤层倾角>45°600及以上7
52、035300500603012024050252015459040201515930各省自定由上表可知：煤层倾角低于25°，矿井设计生产能力为1.22.4Mt/a时，矿井设计服务年限不宜小于50a，第一开采水平设计服务年限不宜小于25a。本设计中，煤层倾角低于25°，设计生产能力为1.8Mt/a，矿井服务年限为55a，符合煤炭工业矿井设计规范的规定。4 井田开拓4.1井田开拓的基本问题井田开拓是指在井田范围内，为了采煤，从地面向地下开拓一系列巷道进入煤体，建立矿井提升、运输、通风、排水和动力供应等生产系统。这些用于开拓的井下巷道的形式、数量、位置及其相互联系和配合称为开拓方式。合理的开拓方式，需要对技术可行的几种开拓方式进行技术经济比较，才能确定。井田开拓主要研究如何布置开拓巷道等问题，具体有下列几个问题需认真研究。（1）确定井筒的形式、数目和配置，合理选择井筒及工业场地的位置；（2）合理确定开采水平的数目和位置；（3）布置大巷及井底车场；（4）确定矿井开采程序，做好开采水平的接替；（5）进行矿井开拓延深、深部开拓及技术改造； （6）合理确定矿井通风、运输及供电系统。确定开拓问题，需根据国家政策，综合考虑地质、开采技术等诸多条
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