第頁1概述及井田地質特征1.1礦區概述1.1.1礦區位置及交通條件兗州礦區包括兗州煤田大部和濟寧煤田（東區）中部，位于山東省西南部，東經116?30′～117?，北緯35?10′～35?40′，地跨濟寧市任城區、鄒城市、兗州市、曲阜市和微山縣等五市縣區。濟三煤礦位于濟寧煤田（東區）中部，北距濟寧市14km，東距兗州礦業集團公司所在地鄒城市40km。兗（州）新（鄉）鐵路通過濟寧市區，東與京滬線在兗州站相接，西與荷澤站與京九線相接。兗州石臼所鐵路支線全長316km，在礦區中部穿過，礦區內鐵路專線已建成通車，鐵路運輸便利。兗州、濟寧、鄒城的公路互為連通，四通八達，濟東礦區公路橫貫井田北部與高速公路聯通。京杭運河流經井田西部，河寬60～80m，平均水深約2m，內河航運可由京杭運河直達江、浙；海運由石臼所港可達國內、外港口，水路運輸十分便利。兗州礦區礦井分布如圖1-1所示。圖1-1兗州礦區礦井分布圖井田內地面村莊密集，全井田受開采影響的自然村共有15個，受開采影響人數達1萬人左右。同全國所有礦區一樣，濟三礦在礦井一投產就面臨著嚴峻的村莊下采煤問題。并隨著礦區生產的持續進行，地下開采與地面村莊搬遷之間的矛盾將越來越突出。1.1.2礦區自然地理1)地形地貌濟三井田地表由湖區及濱湖平原組成，井田總面積為53km2。東部堤外為湖濱沖積平原，標高+32.53～+37.78m，地勢東高西低，自然坡度為1.4‰；西部堤內為南陽湖區，標高+31.68～+35.99m。湖區東南泗河口沖積扇地形稍高，一般在+33～+35m左右。2)河流水系井田內主要河流有京杭運河、泗河、幸福河及光復河。京杭運河汛期最大流量626m3/s；光復河位于井田北部，河床寬約400m，最大流量400m3/s；泗河位于井田東部，為季節性河流。上述各河流均流入南陽湖內。湖區分布于井田西南部，為附近地表水系的匯聚地，其面積約占井田總面積的三分之二，邊緣多為蘆葦沼澤地，中部常年積水，水深2m左右，枯水季節小于1m。歷年最低水位+32.22m。洪水期水深可達4m以上。解放后最高洪水位+36.533)氣象本區為溫帶半濕潤季風區，屬海洋——大陸性氣候，四季分明。年平均降雨量701.9mm，年最大降雨量1186mm，最小441.9mm。降雨多集中在七、八月份。年平均蒸發量1819.5mm，年最大蒸發量2228.2mm，最小1654.7mm。春夏多東及東南風，冬季多西北風。歷年最大積雪厚度0.15m，最大凍土深度0.31m。1.2井田地質特征1.2.1井田煤系地層本井田含煤地層為二疊系山西組和石炭系太原組，煤系地層平均總厚250m。地層特征礦井綜合柱狀如圖1-2所示。共含煤26層，可采與局部可采8層，平均總厚10.44m，含煤系數為4.2%。其中，主要可采煤層為3上、3下及16上，平均總厚為7.38m，占可采煤層總厚的7.7%；3上、3下煤層厚度較大，平均厚度達6.21m，占可采總厚的59.5%。可采煤層特征見表2-1。各主要可采煤層情況分述如下：3上煤層位于山西組中部，可采塊段內的平均厚度1.72m，大部分為中厚煤層，厚度較穩定，按一定的規律變化，東薄西厚。在井田中部有兩條沖刷無煤區，其中一條由北向南縱貫井田中部直至第四勘探區，延展長度10km，寬1～2km。另一條在上述沖刷帶中間往東再折轉向南直至煤層露頭，延展長度4.5km，寬0.5～0.7km。3下煤層位于山西組下部，可采范圍內的煤層平均厚度5.26m。大部分為厚煤層，厚度較穩定，呈東厚西薄的變化規律。東部陸地煤層厚度多為6～7m，個別地段則因沖刷影響發生局部變薄現象。西部湖區煤層變薄，15線以南以及C10-8號孔周圍煤層受沖刷形成無煤區。6煤層位于太原組上部，平均厚度1.17m，下距三灰11m10下煤層位于太原組中部，下距12下煤層15m。該煤層東部較穩定，有可采塊段，西部及南部大部不可采，為不穩定局部可采薄煤層。12下煤層位于太原組下部，下距15上煤層16m。煤層北薄南厚，南及西南部大部可采，且厚度可達1m以上，為不穩定至較穩定的局部可采薄煤層。15上煤層位于太原組中下部，下距16上煤層38m。煤層在東部陸地較好，有可采塊段；西部則差，屬不穩定局部可采煤層。16上煤層位于太原組下部，平均煤層厚度1.17m，屬薄煤層。本煤層全區可采，厚度變化小，為穩定可采煤層。17煤層位于太原組下部，下距十三灰21m，距奧灰65m，可采范圍內煤層平均厚度0.81m，屬較穩定局部可采薄煤層。礦井當前開采3下煤層，其頂、底板條件如下：頂板以中砂巖、粉砂巖、細砂巖為主，厚0.60～60.00m。粉砂巖頂板主要分布在首采區的東部、中部和西部，其余較大面積頂板為砂巖。偽頂分布較零散，主要為泥巖和粉砂巖，厚0.10~0.45m，偽頂之上的直接頂板主要為中、細砂巖，厚0.90～29.65m。抗壓強度平均值：粉砂巖為54MPa，細砂巖為77.2MPa，中砂巖為67.6MPa。在C5-12號孔至C6-5號孔一帶主要由抗壓強度較低的粉砂巖組成，劃為不穩定頂板，其它主要為較穩定~穩定頂板，在C4-4、119、C10-11號孔附近，分布有堅硬頂板。底板在礦井北部多分布中等堅固的泥巖，厚0.60~4.20m；首采區中部底板為細砂巖、粉細砂巖互層，其中粉砂巖厚0.60~6.45m，粉細砂巖互層厚4.35~12.15m，湖區及南部地區為粉砂巖、砂質泥巖底板。泥巖底板為中等穩定底板，細砂巖、粉細砂巖互層底板為穩定底板，粉砂巖、砂質泥巖底板為不穩定~中等穩定底板。圖1-2礦井綜合柱狀1.2.2井田構造1）井田構造概況本井田位于南北向的濟寧地塹構造內，東西兩側分別為南北向的區域性斷裂孫氏店斷層和濟寧斷層，井田內斷層受其控制以南北向斷層為主。井田的構造形態，北部以寬緩褶皺為特點，往南逐漸轉成北東走向，向北西傾伏的單斜構造。井田構造中等簡單。井田東及東南淺部地層傾角平緩，一般小于5°，寬緩褶皺，走向多邊。西及西南部，傾角一般5~9°。孫氏店支一斷層兩側，因受牽引影響，在5至7勘探線處可達18°以上。2）斷層井田內斷層具有明顯的規律性，南北向斷層組，多為東升西降的正斷層，因而井田地層自東向西呈臺階下降。另一組北東東至東西向的斷層，分布不甚規律，個別為落差較小的逆斷層。井田落差20m以上的斷層共14條，其中落差在100m以上的4條(包括2條邊界斷層)，落差50~100m的兩條，落差20~50m的8條。主要斷層特征見表1-1。表1-1主要斷層特征表斷層名稱性質落差/m斷層產狀區內走向長/km控制程度走向傾向傾角孫氏店斷層正450北北西西70102個鉆孔穿過，7個鉆孔控制，5線以南已基本查明孫氏店支一斷層正0~340北北西西70106個鉆孔穿過，5線以北已基本探明八里鋪東斷層正0~60南北西707.413個鉆孔穿過，控制嚴密，已予查明八里鋪西斷層正0~40北北東至南北北西7036個鉆孔穿過，基本查明，斷層結構復雜F8斷層正0~100北北東至南北東7569個鉆孔穿過，2個鉆孔控制，已予查明C6-5斷層正0~23南北東700.92個鉆孔穿過已予查明董莊斷層正35~340南北東7510僅19線控制，為推斷斷層C19-16斷層逆0~30近南北東451.3僅19-16號孔穿過，初步控制C17-20斷層正0~30北東東南東7032個鉆孔穿過，基本查明北王斷層正0~40近南北西7067個鉆孔穿過，5線至12線及12線以南基本查明3）巖漿巖井田內普遍有燕山期的巖漿活動，呈層狀侵入上侏羅統紅色砂巖內。巖漿巖下距上侏羅統紅砂巖底界99.30~259.00m，對煤層無影響。因此本井田內影響采區工作面布置的主要構造是斷層，影響結果如下。（1）斷層對采區劃分的影響由于濟寧三號煤礦設計巷道大部分為沿煤層掘進的巷道，落差10m以上的斷層使開拓巷道長距離在巖層中，影響了工作面布置，因此10m以上的斷層應作為采區邊界。小斷層較多但不影響采區的布置。（2）小斷層對綜采工作面生產的影響由于3上、3下煤層厚度變化較大，工作面中遇到小斷層使煤層變薄，當斷層帶厚度小于2.00m時，工作面必須破頂板或底板推進。因此3上煤層中落差1m左右的斷層、3下煤層中落差2m以上的斷層均將造成破頂板或底板推進，降低了工作面進度，即產量下降，而且原煤中矸石、灰分增高，使煤的質量變差。另外，斷層三角帶頂板難于控制，容易造成冒頂事故，危及著安全生產。3上、3下煤層頂板砂巖局部有對煤層沖刷地段，使得煤層呈帶狀變薄，工作面在該段中也需破頂、底板推進，對生產影響嚴重。（3）斷層對水文地質條件的影響程度井田東部邊界為孫氏店斷層，其使斷層東部下盤的奧陶系石灰巖與對盤的煤系地層對接。井田內落差較大的張性斷層也可能將基底的奧陶系石灰巖水導至采空區。尤其大面積開采后，地應力集中于煤柱之上，使原巖應力下導水差的斷層變為導水斷層的可能性更大。因此，在井田內斷層將使水文地質條件變得較為復雜。1.2.3井田的水文地質特征濟寧煤田處于東起嶧山斷層、西至濟寧斷層、北起長溝斷層、南至鳧山斷層的區域水文地質單元的西部(見圖1-3)。該水文地質單元面積約2000km2，東部為兗州煤田，西部為濟寧煤田，北部為曹洼奧灰水源地(奧灰地下水年可開采量為7104m3/d)，南部為鄒西奧灰水源地(奧灰地下水可開采量為1.3105～1.5105m3/d)。區內主要河流有泗河、京杭運河、白馬河、洸府河等，自北向南流入南陽湖。東南部為寒武系灰巖裸露區，形成鳧山，邊緣有零星奧灰出露；北部滋陽山為奧灰零星露頭。除鳧山和滋陽山外，區內全部被第四系覆蓋，地表水對礦井開采無影響。區域水文地質特征主要取決于邊界條件、奧陶系灰巖巖溶裂隙含水層、第四系孔隙含水層和粘土類隔水層這三者的水文地質特征。東界嶧山斷層，落差>3000m，東升西降，區內奧灰與區外前震旦變質巖系相接觸；西界濟寧斷層，落差120～>1000m，東升西降，區內奧灰上部與區外二疊系石盒子組或上侏羅統地層相接觸；南界鳧山斷層，落差>2000m，北升南降；北界長溝斷層，落差500m，南升北降，區內奧灰與區外二疊系地層相接觸。區內孫氏店斷層東升西降，斷層以東，有寒武系地層及震旦系地層出露，底部局部有前震旦系變質巖系；斷層以西奧灰與上二疊統或上侏羅統地層相接觸。圖1-3區域水文地質圖由上可看出，區域內奧灰受斷層控制，以斷層與周圍不透水地層相接觸，側向補給、排泄不良。但在石灰巖中的斷層帶和構造裂隙，易受水溶蝕而形成含水帶，因而還不能排除邊界斷層有垂向補給的可能性。區域范圍內奧陶系灰巖具有裸露型、覆蓋型、埋藏型，是一個邊界條件比較明顯，具有地下水循環應有的補給、徑流、排泄條件在內的完整的水文地質單元。裸露區巖溶化嚴重，有接受大氣降水和地表水補給的方便條件，地下水動態變化大，主要分布在北部滋陽山和南部鳧山出露區，面積較小。覆蓋區巖溶裂隙比較發育，具有經常接受第四系孔隙水補給的條件，富水性比較強。在兗州煤田之外與濟寧煤田以東范圍內均屬覆蓋區。覆蓋區絕大部分屬Ⅲ級富水區(1<q<10L/sm)，南部有長達30km的Ⅳ級強富水區(q10L/sm)，該富水帶以北和以南的地下水均流向本區，屬強徑流帶。埋藏區深埋于石炭—二疊系之下，不具備接受大氣降水、地表水和第四系孔隙水補給的條件，富水性較弱。兗州煤田內奧灰埋藏區絕大部分屬Ⅱ級中等富水區(0.1q<1L/sm)。濟寧煤田內奧灰埋藏區絕大部分屬Ⅰ級弱富水區(q<0.1L/sm)，但本礦井南部～泗河口井田也達Ⅱ級，個別孔(C19-7)則達Ⅲ級；許廠、代莊礦井北部為Ⅲ級，南部為Ⅱ級。兗州、濟寧兩煤田煤層露頭之外、本溪組之下的奧灰埋藏區，富水性均可達到Ⅲ級。第四系厚度變化比較大，從0～338.76m，但規律性較清楚。大范圍內東北薄、西南厚。據巖性、顏色、物性特征可劃分為上、中、下三組。上組屬強富水含水層，農用機井、廠礦企業供水均設置在上組；中組以隔水層為主，多為粘土、砂質粘土類；下組隔水層減少，含水層增多，富水性較中組強，但較上組弱。區域內無論是奧灰隱伏露頭還是煤系隱伏露頭，東部下滲條件較西部好。濟寧煤田內上組煤直接充水含水層為山西組砂巖和太原組第三層石灰巖，間接充水含水層為上侏羅統砂巖含水層。山西組砂巖漏水孔率為23.8%，單位涌水量0.1301～0.4755L/sm，富水性中等；太原組第三層石灰巖漏水孔率為1.2%～14.5%，單位涌水量0.00306～0.00701L/sm，富水性較弱。下組煤直接充水含水層為太原組第十下層石灰巖，漏水孔率為4.4%～11.3%，單位涌水量為0.00101～0.1857L/sm，富水性不均勻；間接充水含水層為煤系基底奧灰含水層。含水層由上向下：第四系含水段分上、下兩段(上段由粘土、砂質粘土及砂層組成；下段由砂礫、粘土質砂礫、粘土及砂質粘土等組成)、上侏羅統含水段(第一段由巖漿巖頂部及鄰近砂巖；第二段由巖漿巖底部及其鄰近砂巖；第三段是上侏羅統下部礫巖)、山西組3層煤頂底板砂巖、太原組第三層灰巖、太原組10下層灰巖及奧陶系石灰巖等。預計首采區3層煤頂底板砂巖涌水量為240m3/h，三灰涌水量為46m3/h，上侏羅統下部礫巖涌水量為230m3/h，合計涌水量為1.3煤層特征1.3.1煤層特征濟三礦瓦斯最高含量為2.01m3/t，絕對涌出量為10m3/min，屬低瓦斯礦井。各煤層均有煤塵爆炸危險性，并有自然發火傾向。本井田含煤地層為二疊系山西組和石炭系太原組，煤系地層平均總厚250m。地層特征礦井綜合柱狀如圖1-2所示。共含煤26層，可采與局部可采8層，平均總厚10.44m，含煤系數為4.2%。其中，主要可采煤層為3上、3下及16上，平均總厚為7.38m，占可采煤層總厚的7.7%；3上、3下煤層厚度較大，平均厚度達6.21m，占可采總厚的59.5%。可采煤層特征見表1-2。各主要可采煤層情況分述如下：3上煤層位于山西組中部，可采塊段內的平均厚度1.72m，大部分為中厚煤層，厚度較穩定，按一定的規律變化，東薄西厚。在井田中部有兩條沖刷無煤區，其中一條由北向南縱貫井田中部直至第四勘探區，延展長度10km，寬1～2km。另一條在上述沖刷帶中間往東再折轉向南直至煤層露頭，延展長度4.5km，寬0.5～0.7km。3下煤層位于山西組下部，可采范圍內的煤層平均厚度5.26m。大部分為厚煤層，厚度較穩定，呈東厚西薄的變化規律。東部陸地煤層厚度多為6～7m，個別地段則因沖刷影響發生局部變薄現象。西部湖區煤層變薄，15線以南以及C10-8號孔周圍煤層受沖刷形成無煤區。6煤層位于太原組上部，平均厚度1.17m，下距三灰11m。北部賦存較穩定，有可采塊段，往南逐漸變薄直至沉缺，大部分不可采，為不穩定局部可采薄煤層。10下煤層位于太原組中部，下距12下煤層15m。該煤層東部較穩定，有可采塊段，西部及南部大部不可采，為不穩定局部可采薄煤層。12下煤層位于太原組下部，下距15上煤層16m。煤層北薄南厚，南及西南部大部可采，且厚度可達1m以上，為不穩定至較穩定的局部可采薄煤層。15上煤層位于太原組中下部，下距16上煤層38m。煤層在東部陸地較好，有可采塊段；西部則差，屬不穩定局部可采煤層。16上煤層位于太原組下部，平均煤層厚度1.17m，屬薄煤層。本煤層全區可采，厚度變化小，為穩定可采煤層。17煤層位于太原組下部，下距十三灰21m，距奧灰65m，可采范圍內煤層平均厚度0.81m，屬較穩定局部可采薄煤層。礦井當前開采3下煤層，其頂、底板條件如下：頂板以中砂巖、粉砂巖、細砂巖為主，厚0.60～60.00m。粉砂巖頂板主要分布在首采區的東部、中部和西部，其余較大面積頂板為砂巖。偽頂分布較零散，主要為泥巖和粉砂巖，厚0.10~0.45m，偽頂之上的直接頂板主要為中、細砂巖，厚0.90～29.65m。抗壓強度平均值：粉砂巖為54MPa，細砂巖為77.2MPa，中砂巖為67.6MPa。在C5-12號孔至C6-5號孔一帶主要由抗壓強度較低的粉砂巖組成，劃為不穩定頂板，其它主要為較穩定~穩定頂板，在C4-4、119、C10-11號孔附近，分布有堅硬頂板。底板在礦井北部多分布中等堅固的泥巖，厚0.60~4.20m；首采區中部底板為細砂巖、粉細砂巖互層，其中粉砂巖厚0.60~6.45m，粉細砂巖互層厚4.35~12.15m，湖區及南部地區為粉砂巖、砂質泥巖底板。泥巖底板為中等穩定底板，細砂巖、粉細砂巖互層底板為穩定底板，粉砂巖、砂質泥巖底板為不穩定~中等穩定底板。表1-2各主要可采煤層情況煤層名稱全井田厚度/m可采范圍平均厚度/m煤層間距/m煤層結構穩定性頂底板巖性最小/最大/平均最小/最大/平均夾石層數結構頂板底板3上0/5.80/1.211.7217.92/59.50/34.840～3簡單較穩定粉砂巖粘土巖、粉砂巖3下0/9.69/5.005.260～3較簡單較穩定粉砂巖及砂巖粉、細砂巖23.57/52.29/35.0060/1.39/0.440.690～1簡單不穩定粉砂巖及泥巖粉砂巖37.21/60.05/49.9210下0/1.52/0.580.700～1簡單不穩定同上細砂巖9.31/22.48/15.3412下0/1.96/0.620.950～1簡單不穩定~較穩定同上粘土巖、泥巖9.87/27.06/16.4515上0/1.30/0.650.730～1簡單不穩定石灰巖粘土巖28.50/54.59/38.1216下0.66/1.94/1.171.170～3較簡單穩定同上粉砂巖及粘土巖2.32/11.09/5.02170.26/1.34/0.790.810～2較簡單較穩定～不穩定同上粘土巖1.3.2煤質一、煤的物理性質和煤巖特征(一)煤的物理性質井田內八層可采煤層均為黑色、黑褐條痕色的軟～中等堅硬煤層。煤的硬度(堅固性系數)平均1.04，山西組煤層硬于太原組煤層，煤的最大硬度達1.89(3上煤)，單軸抗壓強度為5.19～12.54MPa(3下煤)。各煤層的物性特征見表1-3(據精查報告)。表1-3各煤層的物性特征表項目煤層光澤硬度真密度視密度斷口裂隙3上瀝青～玻璃1.351.461.38貝殼、參差狀較發育3下玻璃1.041.441.36參差、階梯、貝殼狀較發育6玻璃～瀝青1.451.3510下玻璃、油脂1.411.37階梯、貝殼狀12下玻璃0.871.401.37貝殼、階梯狀15上玻璃、瀝青、油脂0.931.391.34參差、貝殼狀16上玻璃～油脂0.991.391.31階梯、貝殼狀發育17玻璃、瀝青、油脂1.041.361.30階梯、參差、貝殼狀發育(二)宏觀煤巖特征各煤層的宏觀煤巖組份多以亮煤為主，約占60%，暗煤約占30%。含有鏡煤條帶和透鏡體。山西組煤絲炭含量比太原組煤多，以細條帶或線理狀分布于煤層中。煤巖類型以半亮型煤為主，半暗型煤次之。細—中條帶狀結構，層狀構造，部份具塊狀構造。(三)顯微煤巖特征各煤層顯微煤巖組分及鏡煤反射率見表1-4(據精查報告)。在有機顯微煤巖組份中，凝膠化組份占74%，山西組煤層凝膠化組分含量低于太原組煤，絲炭化組份高于太原組煤層。穩定組分太原組煤層低于山西組煤層。無機組份以粘土礦物為主，占總量的72%，其次為氧化物、碳酸鹽和硫化物。表1-4各煤層顯微煤巖組分及鏡煤反射率表煤層組分(%)3上3下610下12下15上16上17鏡質組52.9357.9957.3280.3484.9273.9279.4680.81半鏡質組15.3016.2520.754.882.977.427.457.55半絲質組21.3121.7414.187.616.1012.728.708.45絲質組3.353.763.913.892.915.055.725.13穩定組13.078.8811.107.157.6510.446.564.44無機總量10.0910.518.807.928.266.444.136.58粘土類8.519.27.404.446.942.792.293.75氧化物0.710.480.290.800.500.500.660.82碳酸鹽0.900.870.490.660.611.420.540.48硫化物0.330.280.622.171.101.860.641.53Romax0.7560.7290.6700.6870.7310.7010.6900.644二、煤的化學性質和工藝性能(一)煤的工業分析指標及其變化規律1．灰份井田內各可采煤層的原煤平均灰份產率均為低中灰，原煤灰份的變化范圍27.12～3.28%。1.4比重級精煤灰份，3上、3下、6、10下和12下煤為低灰，15上、16上和17煤為特低灰，變化范圍1.88～8.82%。精煤回收率66.64%。用洗選的方法脫除煤中礦物雜質，以降低灰份的效果明顯。2．揮發份山西組煤層的精煤揮發份產率(Vdaf)平均38.60%，比太原組煤層低5.73%，除3上煤個別點較小外，其余均大于35%，為高揮發份煤。特別是太原組10下、15上、16上和17煤，最低揮發份大于42%，最高49.55%，煤化程度較高。3．發熱量山西組原煤分析基彈筒發熱量(Qb，ad)28.28MJ/kg。變化范圍23.87～31.90MJ/kg。太原組除12下煤層較低外，其余均大于29MJ/kg，變化范圍在25.11～32.94MJ/kg間。煤的發熱量與灰份關系密切，灰份每增加1%，發熱量約降低0.42MJ/kg。4．硫份山西組煤層硫份主要為低硫。太原組6煤為中高硫，12下煤為低中硫，其余煤層均為高硫。原煤硫份中，山西組煤的有機硫比黃鐵礦硫的含量高0.05%，太原組煤中，6、10下、12下、15上煤黃鐵礦硫占59%，有機硫占40%。16上、17煤則以有機硫為主，黃鐵礦硫次之。由于有機硫的增大，給煤的洗選帶來較大困難。在四個主采煤層中，精煤有機硫份均比原煤有所增高，各煤層的全硫、黃鐵礦硫和有機硫的脫硫系數見表1-5。表1-5各煤層的全硫、黃鐵礦硫和有機硫的脫硫系數表煤層項目3上3下610下12下15上16上17脫硫系數全硫0.150.160.260.340.270.440.230.30黃鐵礦硫0.570.460.620.810.71有機硫-0.09-0.060.03-0.080.11(二)煤的元素分析1．元素組份井田內煤層屬于同一變質階段，煤的元素組成差別不大，碳含量平均82.55～83.83%，氫含量平均5.41～5.87%，氮含量平均1.35～1.68%。各煤層元素組分見表1-6。表1-6各煤層元素組分表項目煤層元素組份(%)CdafHdafNdafOdaf+Sdaf3上83.835.471.449.263下83.615.411.559.43683.745.651.529.0710下82.605.871.609.9312下83.245.671.689.5815上83.365.741.509.4016上82.555.691.3510.411782.705.761.3710.172．其它有害元素井田內除6、10下、12下煤為低磷外，其余煤層磷的含量級別為特低。脫磷系數見表1-7。表1-7脫磷系數見表煤層3上3下610下12下15上16上17脫磷系數0.480.200.230.690.180.600.250.57主采煤層的砷含量為0～7.5mg/kg，均在8mg/kg以下，符合釀造和食品工業用煤要求。氟的含量約為25mg/kg。(三)煤的灰成份及其特征各煤層的灰成份主要由二氧化硅、三氧化二鋁、二氧化鈦等酸性礦物組成，酸性礦物總量與煤的灰份產率關系密切，并按煤層順序呈自上而下變小的規律。山西組煤層的灰熔融性(ST)均大于1250℃，為高熔～難熔灰份，太原組煤層均為以低熔為主的低～高熔灰份。井田內四個主采煤層共做八個灰粘度樣，經綜合分析認為，煤在作為工業鍋爐用時，小于50、100、250泊的排渣溫度應大體上符合表1-8。表1-8小于50、100、250泊的排渣溫度表煤層灰粘度3上3下16上、17<250泊160013801330<100泊162514401390<50泊164014901500根據煤灰的化學成份計算確定的結焦指數和結渣指數(表1-9)表明，各煤層的結污類別屬低的；結渣類別3上、3下煤屬低的，16上、17煤結渣類別屬嚴重的。表1-9結焦指數和結渣指數表煤層3上3下16上17①酸性礦物總量(SiO2+Al2O3+TiO2)%81.6270.9653.2951.56②堿性礦物(Fe2O3+CaO+MgO+K2O+Na2O)%15.6623.0836.2539.19③堿酸比②/①0.190.320.680.76④Na2O含量%0.390.550.270.19⑤結污指數③×Na2O0.080.180.180.14⑥結污類別低的低的低的低的⑦結渣指數③×St，d0.130.192.482.77⑧結渣類別低的低的嚴重的嚴重的(四)煤的工藝性能1．煤的結焦性山西組煤層的膠質層厚度15.5～7.0mm，粘結指數89.6～60.8，為中等粘結性煤。隨著煤化程度的加深，太原組煤的粘結性遂漸加強，膠質層厚度32.5～11.0mm，粘結指數101.0～70.4，為強粘結性煤。從煤的成焦率和低溫干鎦的半焦產率和焦渣特征看(表1-10)，各煤層具有良好的結焦性能，可作為良好的煉焦配煤。表1-10各煤層的結焦性能表煤層項目3上3下610下12下15上16上17GR·I74.074.284.190.689.491.295.195.1焦渣待征5～65～65～66～75～66～76～75～7成焦率(%)73.874.97069.371.070.370.868.3半焦率(%)74.474.370.368.671.469.969.068.32．煉油性山西組煤層焦油產率9.08～13.48%，為以富油為主含少量高油的煤層。太原組除12下煤含有較少富油點外，其余全部為高油煤。3．氣化性各煤層二氧化碳分解率(表1-11)較清楚地表明，3上、3下、17煤的各溫度分解率相差不大，16上煤分解率均比上述三層煤低。試驗溫度900～950C的二氧化碳分解率均小于60%。表1-11各煤層二氧化碳分解率表單位：%溫度C煤層8509009501000105011003上7.213.927.046.466.176.63下5.910.621.540.564.376.316上4.86.311.624.047.463.5175.010.422.445.471.283.2山西組煤大于6mm灰渣的結渣率6.17～39.63%，3上煤為中等結渣煤，3下煤為以中等到強結渣煤為主的中等～難結渣煤。太原組16上、17煤的結渣率多大于25%，為強結渣煤，因此給氣化和部分工業鍋爐用煤帶來較大困難。主采煤層的結渣性匯總資料見表1-12。表1-12主采煤層的結渣性匯總資料表單位：%流速m/s煤層0.10.20.33上23.619.724.03下18.423.426.116上25.342.559.01724.436.351.14．可磨性主采煤層的可磨性系數變化在50～67之間(表1-13)，說明主采煤層容易磨碎，且太原組煤的易碎性比山西組煤好。表1-13可磨性系數變化情況表煤層3上3下16上17可磨性系數HGI50～5953(4)55～6760(6)59～6260(3)59～6160(2)(五)煤的分類按中國煤炭分類標準(GB5751-86)，以精煤揮發分產率(Vdaf)和粘結指數(GR.I)為主要指標結合膠質層厚度(Ymm)和奧亞膨脹度(b)為輔助指標，本區煤類劃分結果為：3上、3下、6、10下、12下煤以QM45為主，3上、3下煤零星分布有QM44和1/3JM35；10下、15上煤有QF46點出現；16上煤以QM45為主，QF46次之；17煤以QF46為主，QM45次之。三、煤的可選性井田內共采32個煤層點樣做組孔和單孔簡易可選試驗10件，其中3上煤3件，3下煤5件，16上、17煤各1件，具體采樣鉆孔見表1-14。表1-14可選試驗采樣鉆孔表煤層鉆孔樣號(鉆孔)3上C3-1081選3上(C4-9、C6-9、C8-1)C8302(C5-15、C6-14、C8-7、C8-11)3下C3-10、C6-1、C6-9、C10-480群選3下(C2-1、C3-3、C4-3、C7-2、C9-5、C12-2)16上81簡選16上(C4-7、C5-11、C8-12、C8-1、C8-4、C9-11、C10-1)1781簡選17(C4-7、C5-11、C5-12、C8-1、C8-4、C9-11、C10-1)(一)原煤篩分各主要可采煤層的簡選試驗一般按13～6、6～3、3～0.5、<0.5mm四級進行篩分，求得各級粒度級別的產率和質量(表1-15)，3下煤群孔可選性試驗入篩煤重56kg，原樣自然級篩分+50～-0.5mm共七級進行篩分。因為煤芯樣的自然粒度在鉆進過程中受到不同程度的破壞，所以樣品的代表性就有一定局限。(二)煤粉篩分與浮沉煤粉一般分為七個粒度篩分，各級產率累計占全樣的9.6%，灰分18.88%。在各級小篩分產率中40～80網目兩粒級占全樣的57%(見表1-16)。煤粉浮沉以-1.4級精煤為主，山西組煤層占60%以上，太原組煤層占70%以上(表1-17)。表1-15各級粒度級別的產率和質量表煤層粒度(mm)3上3下16上17產率Ad產率Ad產率Ad產率Ad13～637.8517.3146.1512.7346.8914.3544.4010.466～326.7316.4122.6611.6221.3111.8621.7411.223～0.524.2216.6222.1213.2122.59104024.9311.34<0.511.2019.709.0618.179.2119.238.9321.93合計100.0017.17100.0012.86100.0013.38100.0011.87表1-16煤粉篩分各級產率情況表煤層(mm)3上3下16上17產率(%)Ad(%)產率(%)Ad(%)產率(%)Ad(%)產率(%)Ad(%)20～404.7916.134.6413.736.2510.0411.7213.5040～6033.4716.5836.9815.3940.1711.7041.5215.7560～8020.3117.9120.2615.4220.3116.2618.9422.3680～1007.0314.636.8520.148.7522.285.3529.20100～1202.8121.193.2220.435.6523.082.0226.33120～20014.3722.9012.5020.635.4031.508.5934.41<20017.2225.0015.5519.7713.4629.9211.5629.41合計10019.1810017.8599.9917.61100.0020.89表1-17煤粉浮沉情況表項目浮煤比重3上3下16上17產率%Ad%產率%Ad%產率%Ad%產率%Ad%-1.337.786.9133.757.0671.175.1764.105.931.3～1.428.139.0027.139.048.9610.149.6810.011.4～1.513.4217.1317.0715.173.7617.315.2617.341.5～1.64.4025.986.5225.081.8227.432.4524.981.6～1.84.2937.234.8437.132.6032.962.5231.77+1.811.9876.2310.6866.0811.6977.6215.9972.47合計10019.3110017.91100.0015.67100.0018.68(三)原煤浮沉原煤浮沉除80群選3下煤樣-1.3～+2.0比重級內增加1.35、1.45兩種比重液，按九個級別進行浮沉試驗外，其余各樣均采用六個級別進行測定。浮沉試驗匯總資料列于表1-18。根據表1-3-18資料對比分析，本井田山西組煤層的簡選資料基本一致，各級浮煤主要集中在1.3～1.4比重級內，-1.4精煤產率約占70%，灰份小于8.05%。(四)煤層頂板及夾石與可選性井田內各可采煤層頂板巖石分別做可溶性試驗97件，匯總資料表明，各煤層底板易泥化，而頂板均較底板次之。在各種巖性中，鋁質泥巖極易泥化，泥巖、粉砂巖次之，依兩粒級在三分鐘時間內溶解的含量數據評價四個主采煤層頂板及夾石的可溶性，由易至難依次為3上煤底板、3下煤夾石、17煤底板、3下煤底板、16上煤底板、3上煤頂板、17煤底板、3上煤頂板、17煤頂板、3下煤頂板、16上煤頂板。表1-18浮沉試驗匯總資料表比重級項目-1.31.3～1.41.4～1.51.5～1.61.6～1.8+1.8合計3上產率%12.0352.7316.015.695.328.22100.00Ad%5.148.0515.8324.8336.3469.1916.443下產率%8.4061.9516.034.853.834.94100.00Ad%3.907.0414.2122.8633.1256.8412.1516上產率%63..814.74.43.14.010.0100.00Ad%2.78.618.627.239.668.613.117產率%56.925.15.32.53.07.2100.0Ad%3.78.716.622.730.560.911.1(五)煤的可選性評價主采煤層各分選比重±0.1含量見表1-19。由于煤的浮選產率主要集中在-1.3、1.3～1.4兩級中，3上、3下煤采用1.6比重級，16上、17煤采用1.5比重級洗選均為極易選煤。采用1.5比重級分選山西組煤，1.4比重級分選16上煤，均為中等可選。表1-19主采煤層各分選比重±0.1含量表沉矸未除沉矸(%)扣除沉矸(%)煤層分選比重3上3下16上173上3下16上171.364.7670.3578.582.070.5674.0187.288.31.468.7477.9819.130.474.8982.0321.232.71.521.7020.887.57.823.6421.968.38.41.68.356.764.94.29.17.125.64.31.75.323.834.03.05.84.034.43.2四、煤的工業用途評述根據本井田上述煤質特征，對煤的工業用途做如下評述。(一)煉焦用煤山西組氣煤，灰、硫、磷等有害成份低，結焦性能好，成焦率較高，通過洗選可以生產多種級別的冶煉用煉焦精煤，配以其它煤種煉焦效果更好。太原組氣煤、氣肥煤有害組份硫含量高，結焦性能比山西組煤強。資源開發若能考慮上、下煤按比例配采，混合(洗選)使用，不僅可以降低煤的硫份，而且還可以降低煤的灰份，增強粘結性，使之符合煉(冶金)焦用煤的要求。另外，采用近年來試驗的“縛硫焦”新工藝，太原組煤精煤的平均硫含量也可以使之符合煉制冶金焦的要求。(二)動力燃料用煤山西組煤發熱量大于27MJ/kg，灰融熔性均大于1250℃，灰、硫、揮發份均符合主要鍋爐用煤的要求，是優質動力燃料用煤。太原組12下煤硫含量低，灰融熔性高，可與山西組煤同樣使用。其余五層煤由于硫份大于2%，灰融熔性低于1250℃，交通運輸及一般工業鍋爐用煤的要求不完全符合，但作為其它某些工業燃料用煤還是可用的。若與山西組煤配合使用，可以起到揚長避短的作用，充分發揮資源的經濟效用。(三)氣化、液化用煤井田內各煤層由于粘結性能好，熱穩定性能差(粘結)，化學活性差(900～950℃時a<60%)，不宜于固定層和沸騰層煤氣發生爐用煤。粉煤懸浮床氣化爐對煤質要求不嚴，特別是太原組高硫、低融熔性、強粘結氣煤、氣肥煤，均可適用于K—T爐氣化用煤的要求。各煤層的焦油產率(Td)雖然大于7%，但由于粘結性強(Y>9mm)，熱穩定性差，故不宜于使用低溫干鎦法進行煉油，可燃基揮發份均大于35%，山西組煤碳氫比15.38，太原組煤碳氫比14.07～14.82，均小于規定指標，符合氫化法煉油的要求。2井田境界和儲量2.1井田境界濟三煤礦座落在濟寧市郊區、微山湖畔，南有微山島，北依濟寧市，西鄰微山湖，東望歷史明城、旅游圣地曲阜、泰安。礦區地勢平坦，地理位置優越，交通暢通，運輸便利。井田東以孫氏店斷層為界；西以各煤層的-1000m等高線為界；北以3910000緯線與濟二井田分界；南以3900000緯線與第四勘探區分界。井田南北走向長6.8~7.7km，平均長度為7.6km,東西傾斜寬6.2~7.1km，井田的水平寬度為6~7km，面積約53km2。井田邊界拐點坐標如表2-1。表2-1井田邊界拐點直角坐標表點號XY備注點號XY備注B1391000039461140北部邊界，與濟寧二號煤礦相鄰B10390128039474210東南部邊界，與泗河煤礦相鄰B2391000039471030B11390214539473485B3391000039471255B12390133039470485B3391000039471255東部邊界B13390061539469470B4390800039471255B14390000039469325B5390700039472595B14390000039469325南部邊界B6390600039473040B15390000039460645B7390500039473505B15390000039460645西部邊界B8390400039473885B16390200039462270B9390280039474215B17390400039462270B10390128039474210B18390600039462675B19390800039462270B1391000039461140本井田含煤地層為二疊系山西組和石炭系太原組，煤系地層平均總厚250m。地層特征礦井綜合柱狀如圖2-2所示。共含煤26層，可采與局部可采8層，平均總厚10.44m，含煤系數為4.2%。其中，主要可采煤層為3上、3下及16上，平均總厚為7.38m，占可采煤層總厚的7.7%；3上、3下煤層厚度較大，平均厚度達6.21m，占可采總厚的59.5%。開采上限：3上煤層以上無經濟可采煤層。下部邊界：16上煤層以下無經濟可采煤層。2.2礦井工業資源儲量2.2.1資源勘探概述1)資源儲量估算范圍參加資源儲量估算的煤層有3上、3下、6、10下、12下、15上、16上、17煤共8層。估算范圍為采礦許可證及采區分界線界定的濟寧三號煤礦全區范圍，東起孫氏店支斷層—東部風氧化帶，西至3上煤-1000m底板等高線垂切，北起3910000緯線，南至3900000緯線(其直角坐標控制點見第一章表1-2)。開采上、下限標高為-440m～-1020m。資源儲量估算截止日期為2007年12月31日。2)工業指標本區以氣煤為主，有部分氣肥煤，屬煉焦配煤。煤層傾角一般在15°以下。根據《煤、泥炭地質勘查規范》(DZ/T0217-2002)的規定：煤層最低可采厚度為0.70m，煤層灰分40%。3)資源儲量類別劃分方法依據國家標準《固體礦產資源/儲量分類》(GB/T17766-1999)、《煤、泥炭地質勘查規范》(DZ/T0217-2002)，本區地質報告的資源儲量分類依據是經濟意義、可行性評價程度和地質可靠程度。本區構造復雜程度為中等類型，各主要煤層的穩定程度為：3上為不穩定煤層，6、10下、12下和15上煤為極不穩定煤層，3下和17煤為較穩定煤層，16上為穩定煤層。根據《煤、泥炭地質勘查規范》表D.1、表D.2的規定，結合濟寧三號煤礦實際情況，并考慮十八和八采區實施了三維地震勘探的因素，各煤層的復雜程度及本次各類資源儲量估算所采用的鉆探工程控制程度見表2-2。本區資源儲量的按地質可靠程度分為探明的、控制的和推斷的三類，按經濟意義分為經濟的、次邊際經濟的、邊際經濟的和內蘊經濟的四類。本報告根據《濟寧三號煤礦資源儲量檢測報告》(2003年度)(2005年2月，山東省國土資源廳審查批準)，將本區資源儲量共分為九類，即111、122、111b、122b、2M11、2M22、2S11、2S22和333。邊界煤柱為次邊際經濟的，探明的劃為2S11，控制的劃為2S22；斷層煤柱為控制的次邊際經濟的資源量，劃為2S22；-1000m以下的為次邊際經濟的資源量，劃為2S22；煤厚0.6～0.7m的資源量為表外儲量，劃為333。表2-2各煤層穩定程度類型及各類資源儲量估算所采用的鉆探工程控制程度煤層煤層穩定程度鉆探工程基本線距(m)探明的控制的3上不穩定500500～10003下較穩定10001000～20006極不穩定37510下極不穩定37512下極不穩定37515上極不穩定37516上穩定10001000～200017較穩定500500～1000各煤層資源儲量分類原則如下：1．3上、3下煤：正常塊段探明的經濟基礎儲量劃為111b，控制的經濟基礎儲量劃為122b；“三下”壓煤均為探明的經濟基礎儲量，劃為111b。2．16上、17煤：正常塊段為邊際經濟基礎儲量，探明的劃為2M11，控制的劃為2M22；“三下”壓煤為邊際經濟的，探明的劃為2M11，控制的劃為2M22。3．12下煤：煤層薄、厚度變化大，開采技術條件差，均為控制的邊際經濟的儲量，劃為2M22。4．6、10下、15上煤：煤層薄、厚度極不穩定，開采難度大，為次邊際經濟煤層，全部劃為2S22。5．厚度0.6～0.70m的煤層單獨估算資源儲量，根據舊規范列為表外資源量，根據新規范則列為333。根據煤炭工業技術政策，結合礦井生產實際情況，本次全區各煤層可采儲量(111)及預可采儲量(122)計算原則如下：3上煤正常塊段111b、122b按可采系數80%分別計算可采儲量(111)和預可采儲量(122)；3下煤正常塊段111b、122b按可采系數75%分別計算可采儲量(111)和預可采儲量(122)。其它各煤層6、12下、15上、16上、17煤沒有可采儲量(111)和預可采儲量(122)。另外，根據周邊的許廠煤礦、古城煤礦的“三下”壓煤采用條帶開采的實際情況，3煤(包括3上和3下煤)“三下”壓煤計算儲量(111)時，由111b乘以30%后再乘以各煤層的采區回采率得出，即3上煤：111b乘以30%后再乘以80%即24%；3下煤：111b乘以30%后再乘以75%即22.5%。2.2.2鉆探1996年11月至1997年6月，兗州礦務局凍結地質隊施工了主檢、副檢和風檢3個井筒檢查孔，共完成工程量1958.75m，抽水10次。提交了《濟寧三號井井筒檢查鉆孔施工地質報告》，為三個井筒的設計、施工提供了較詳實的地質、水文地質、土工試驗成果、巖石物理力學實驗成果以及各種土壤參數和抽水試驗成果等資料。1997年6月至10月，為了掌握井筒附近不同含水層水位動態變化，以及時采取合理的防止井筒破壞措施，濟寧三號煤礦委托兗礦集團地質工程公司施工了P1-1、J3-1、Q下-1孔三個水文觀測孔，完成工程量1075.82m，抽水2次，提交了鉆孔施工總結、鉆孔綜合柱狀圖及水質化驗成果資料。1996年，為了觀測3下煤在采動過程中侏羅系紅層水位動態變化，分析礦井涌水水源，調查3下煤頂板砂巖、侏羅系紅層分段富水性及富水特征，在一采區范圍內由兗州礦業(集團)地質工程公司施工了J3-2、J3-3和J3-4孔三個水文長期觀測孔，完成工程量1261.74m，抽水3次。生產時期(1998年12月以來)，為了進一步查明井田地質特別是構造、煤層被沖刷侵蝕情況，以及查明井田水文地質特征，在全井田進行了生產勘探。全井田共施工鉆孔55個，即S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11、S12、S13、S14、S15、S16、S17、S18、S19、S20、S21、S22、S23、S24、S25、S26、S27、S28、S29、S30、S31、S32、S33、S34、S35、S36、S37、S38、S39、S40、S41、S42、S43、S44、S45、S46、S49、P1-2、P1-3、J3-5、J3-6、J3-7、Q下-2、Q下-3、Q下-4，總工程量47198.69m。另外，在孫氏店斷層以東施工了O2-1孔，工程量281.00m。生產勘探工程全部由兗礦集團東華建設有限公司施工，施工嚴格按照礦方提出的要求進行，在每個鉆孔完成后均提交了施工總結報告，鉆孔質量較高。截止到目前，在井田內(不包含孫氏店斷層以東的鉆孔)共施工鉆孔298個(表2-3)，平均2.84個/km2；總工程量214165.67m，平均2038.70m/km2。其中資源勘探時期234個，平均2.23個/km2，工程量162670.67m，平均1548.51m/km2。表2-3各階段鉆探工程量表(不包含孫氏店斷層以東的鉆孔)勘探階段鉆孔數(個)工程量(m)施工時間施工單位綜合詳查1712266.401967～1968原華東二隊總體詳查+精查217150404.271979～1983山東煤田地質勘探公司第一、二、三勘探隊建井94296.311996～1998兗州礦務局凍結地質隊兗礦集團地質工程公司生產勘探5547198.691998～目前兗礦集團東華建設有限公司合計298=SUM(ABOVE)214165.672.2.3礦井工業儲量1)儲量計算本勘探區主采煤層為3上.3下和16上煤層，采用地質塊段法來劃分儲量塊，根據等高線和鉆孔的疏密程度將礦體劃分為ABCDE五個塊段，井田塊段劃分如圖2-1，用算術平均法求得各塊段的儲量，礦井地質資源儲量即為各塊段儲量之和。煤層傾角一般在1o~9o之間，平均傾角為5o，采用煤層垂直厚度及煤層水平投影面積估算儲量，估算公式如下：Zi=100Si×Mi×Ri/cosαi（2-1）式中：Zi——各塊段地質資源儲量，萬t；Si——各塊段的在煤層地板等高線的投影（水平）面積，km2；Mi——各塊段3上.3下和16上煤層的平均厚度之和，m；Ri——各塊段內煤的容重，取平均值為1.30t/m3；αi——各塊段內煤的煤層平均傾角，°；由上式可計算出各塊段的地質儲量見表2-4。表2-4各塊段的地質資源儲量序號平均傾角

αi/（°）平均厚度之和Mi/m容重Ri/t?m-3水平面積

Si/km2真實面積

/km2地質資源儲量Zi/萬tA47.381.410.3110.3310673B24.824.824980.02C46.686.76922.44D314.414.4214898.7E1117.7318.06118661所以礦井地質資源是各塊段儲量之和：即：Z=ZA+ZB+ZC+ZD+ZE≈561.35（Mt）其中探明的60%、控制的30%、推斷的10%，探明的包括111b和2M11，控制的包括122b和2M22，推斷的為333，礦井各級儲量分類見表2-5。表2-5礦井地質資源儲量分類表礦井地質資源儲量/Mt探明的控制的推斷的60%30%10%80%20%80%20%100%111b2M11122b2M22333268.4567.11134.2233.5655.93礦井工業儲量是指地質資源量經可行性評價后，其經濟意義在邊際經濟及以上的基礎儲量的內蘊經濟的資源儲量乘以可信度系數之和,計算公式如下：Zg=111b+122b+2M11+2M22+333k（式中：Zg——礦井工業資源/儲量，Mt；111b——探明的資源量中的經濟的基礎儲量，Mt；122b——控制的資源量中的經濟的基礎儲量，Mt；2M11——探明的資源量中的邊際經濟的基礎儲量，Mt；2M22——控制的資源量中的邊際經濟的基礎儲量Mt；333——推斷的資源量，Mt；k——可信度系數，取0.7~0.9，井田地質構造簡單、煤層賦存穩定k值取0.9；地質構造復雜、煤層賦存不穩定k值取0.7，本井田地質構造中等簡單、煤層賦存穩定，因此k值取0.8。根據公式2-2及表2-2-3中的數據計算得礦井工業儲量為548.08Mt。此儲量為可采煤層的工業資源儲量。2.3礦井可采儲量2.3.1安全煤柱留設原則（1）工業場地、井筒留設保護煤柱，對較大的村莊留設保護煤柱，對零星分布的村莊不留設保護煤柱；（2）各類保護煤柱按垂直剖面法確定，用表土層移動角φ、上山移動角γ、下山移動角β、走向移動角δ確定工業場地、村莊煤柱；（3）維護帶寬度20m，風井場地50m，其他15m；（4）斷層煤柱寬度50m，井田邊界煤柱寬度20（5）工業場地占地面積，根據《煤礦設計規范中若干條文件修改決定的說明書》中第十五條，工業場地占地面積指標見表2-6。經計算工業廣場占地面積取500×800m表2-6工業場地占地面積指標井型(Mt/a)占地面積指標（ha/0.1Mt）2.4及以上1.01.2～1.81.20.45～0.91.50.09～0.31.82.3.2礦井永久保護煤柱損失量1）井田邊界保護煤柱根據實際情況，本井田留設的邊界保護煤柱寬度為20m，有斷層作為本井田邊界的地方，不再重復留設保護煤柱。所以邊界煤柱損失Zb為：Zb=22051×20×7.38×1.4=4.56Mt2）斷層保護煤柱本井田存在三條大斷層，需在斷層兩側各留設50m的保護煤柱，以確保安全開采。斷層保護煤柱損失Zd為：Zd=(2×(2420+5590)+6662)×50×7.38×1.4=11.72Mt3）工業廣場保護煤柱本礦井設計生產能力為4.0Mt/a，工業廣場尺寸為500×800mZg=S×M×R×10-6（2-3）式中：Zg——工業廣場煤柱量，Mt；S——工業廣場煤柱真實面積，m2；M——煤層平均厚度取，m；R——煤層的容重，取平均值為1.40t/m3。利用垂直剖面法得到工業廣場保護煤柱的水平投影面積，有表土層移動角φ=45°、上山移動角γ=76°、下山移動角β=86°、走向移動角δ=76°，工業廣場保護煤柱示意圖如圖2-2。因此：S=（1498+1571）×1104/（2×cos11°）=1.73km2Zg=1.73×7.38×1.4=17.87Mt4）主要井巷煤柱主要井巷煤柱是指大巷保護煤柱，大巷中心距離為50m，大巷兩側的保護煤柱寬度各位50m，井田傾向長度為6.965km。布置三條大巷，則大巷保護煤柱壓煤量為(4×50+15)×(6569-1104)×7.38×1.4=12.14Mt綜合以上內容，保護煤柱損失量見表2-7。表2-7保護煤柱損失量序號煤柱類型儲量/Mt1井田邊界保護煤柱4.562斷層保護煤柱11.723工業廣場保護煤柱17.874井筒及大巷保護煤柱12.143）礦井設計資源儲量根據《采礦專業畢業設計文件》規定，礦井設計資源儲量可按下式計算：Zs=Z-P1（2-4）式中：Z——礦井工業資源儲量，Mt；P1——井田邊界和斷層保護煤柱，Mt；則有Zs=548.08-4.56-11.72=531.8Mt4）礦井設計可采儲量礦井設計可采儲量是礦井設計的可以采出的儲量，可按下式計算：Zk=（Zs-P2）×C（2-5）式中：Zk——礦井設計可采儲量，Mt；P2——工業廣場保護煤柱、井筒及大巷保護煤柱，Mt；C——采區采出率，厚煤層不小于0.75；中厚煤層不小于0.8；薄煤層不小于0.85；本設計煤層屬厚煤層，因此采區采出率取0.80。則有：Zk=(531.8-30.01)×0.8=401.43Mt礦井儲量匯總表見表2-8。表2-8礦井儲量匯總表煤層地質資源儲量/Mt工業資源儲量/Mt設計資源儲量/Mt設計可采儲量/Mt3上.3下.16上.煤層561.35548.08531.8401.433礦井工作制度、設計生產能力及服務年限3.1礦井工作制度本礦井設計年工作日為330天。每天四班作業，其中三班生產、一班檢修。每班工作6h，每天凈提升時間16h。3.2礦井設計生產能力及服務年限3.2.1礦井設計生產能力確定依據《煤炭工業礦井設計規范》第2.2.1（1）資源情況：煤田地質條件簡單，儲量豐富，應加大礦區規模，建設大型礦井；（2）開發條件：包括礦區所處地理位置（是否靠近老礦區及大城市），交通（鐵路、公路、水運），用戶，供電，供水，建筑材料及勞動力來源等。條件好者，應加大開發強度和礦區規模；否則應縮小規模；（3）國家需求：對國家煤炭需求量（包括煤中煤質、產量等）的預測是確定礦區規模的一個重要依據；（4）投資效果：投資少、工期短、生產成本低、效率高、投資回收期短的應加大礦區規模，反之則縮小規模。濟三井田儲量豐富，煤層賦存較穩定，地質條件為中等簡單，煤層為厚度變化不大的緩傾斜煤層，煤質為較好，交通運輸便利，市場需求量大，宜建大型礦井。確定濟三礦井設計生產能力為4.0Mt/a。3.2.2礦井設計生產能力的確定本井田煤層傾角平均在50左右。其中主要以3下煤層為主采煤層。可采范圍內3下煤層平均厚度5.26m左右。該礦井的可采煤層水文地質條件比較簡單，煤層厚度變化不是特別大，故適合綜合機械化開采，一次采全高。根據礦井實際的地層和煤層特征，本礦井主采3下層煤，賦存穩定。礦井服務年限必須與井型相適應。根據本井田煤層賦存情況、井田水文地質情況及我國煤礦礦井井型分類。表3-1井型分類序號井型礦井設計生產能力（萬噸/年）備注1大型礦井120、150、180、240、300、400、500及以上2中型礦井45、60、903小型礦井30推薦礦井設計生產能力為4.0Mt/a。理由如下：（1）本井田的主采煤層都屬于厚煤層，水文地質條件較好；（2）移交首采區的煤層條件適宜綜合機械化開采，應充分發揮綜采設備的潛力。因此礦井生產能力不宜過小；（3）在設備相同，工程量相仿的情況下，礦井生產能力越大，生產效率越高，礦井的綜合經濟小效益越好；（4）我國目前對煤炭的需求量急劇上升，本礦井煤炭除小部分本地消費外，大部分主要運往南方發達地區，以彌補煤炭需求缺口。3.2.3礦井服務年限根據《煤炭工業設計規范》礦井服務年限中規定：表3-2我國各類井型的礦井和第一水平設計服務年限礦井設計生產能力

（Mt／a）礦井設計服務年限（a）第一開采水平設計服務年限（a）煤層傾角

＜25°煤層傾角

25°～45°煤層傾角

＞45°6.0及以上70353.0～5.060301.2～2.450252015<0.940201515礦井服務年限的計算公式：T=（式3-1）式中:T——礦井服務年限，a；Zk——礦井可采儲量，Mt；A——設計生產能力,Mt；K——礦井儲量備用系數，取1.5；則，礦井服務年限為：T=401.43×106/400×104×1.4=72a由上式計算得出礦井的總服務年限為72年。根據《煤炭工業礦井設計規范》要求，礦井的服務年限滿足要求。由本設計第四章井田開拓可知，礦井是單水平開采，水平在-860m，水平服務年限即為全礦井服務年限，為51年。即本設計第一水平的服務年限符合礦井設計規范的的要求。4井田開拓4.1礦井開拓的基本問題井田開拓是指在井田范圍內，為了采煤，從地面向地下開拓一系列巷道進入煤體，建立礦井提升、運輸、通風、排水和動力供應等生產系統。這些用于開拓的井下巷道的形式、數量、位置及其相互聯系和配合稱為開拓方式。合理的開拓方式，需要對技術可行的幾種開拓方式進行技術經濟比較，才能確定。1）井田開拓主要研究如何布置開拓巷道等問題，具體有下列幾個問題需認真研究。（1）確定井筒的形式、數目和配置，合理選擇井筒及工業場地的位置；（2）合理確定開采水平的數目和位置；（3）布置大巷及井底車場； （4）確定礦井開采程序，做好開采水平的接替；（5）進行礦井開拓延深、深部開拓及技術改造；（6）合理確定礦井通風、運輸及供電系統。2）確定開拓問題，需根據國家政策，綜合考慮地質、開采技術等諸多條件，經全面比較后才能確定合理的方案。在解決開拓問題時，應遵循下列原則：（1）貫徹執行國家有關煤炭工業的技術政策，為早出煤、出好煤高產高效創造條件。在保證生產可靠和安全的條件下減少開拓工程量；尤其是初期建設工程量，節約基建投資，加快礦井建設。（2）合理集中開拓部署，簡化生產系統，避免生產分散，做到合理集中生產。（3）合理開發國家資源，減少煤炭損失。（4）必須貫徹執行煤礦安全生產的有關規定。要建立完善的通風、運輸、供電系統，創造良好的生產條件，減少巷道維護量，使主要巷道經常保持良好狀態。（5）要適應當前國家的技術水平和設備供應情況，并為采用新技術、新工藝、發展采煤機械化、綜掘機械化、自動化創造條件。4.1.1井筒形式，數目，位置及坐標確定1、井筒形式的確定井筒形式有三種：平硐、斜井、立井。一般情況下，平硐最簡單，斜井次之，立井最復雜。平硐開拓受地形跡埋藏條件限制，只有在地形條件合適，煤層賦存較高的山嶺、丘陵或溝谷地區，且便于布置工業場地和引進鐵路，上山部分儲量大致能滿足同類井型水平服務年限要求。斜井開拓與立井開拓相比：井筒施工工藝、施工設備與工序比較簡單，掘進速度快，井筒施工單價低，初期投資少；地面工業建筑、井筒裝備、井底車場及硐室都比立井簡單，井筒延伸施工方便，對生產干擾少，不易受底板含水層的威脅；主提升膠帶輸送機有相當大的提升能力，可滿足特大型礦井主提升的需要；斜井井筒可作為安全出口，井下一旦發生透水事故等，人員可迅速從井筒撤離。缺點是：斜井井筒長、輔助提升能力小，提升深度有限；通風路線長、阻力大、管線長度大；斜井井筒通過富含水層、流沙層施工技術復雜。立井開拓不受煤層傾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然條件的限制，在采深相同的條件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，對輔助提升特別有利，井筒斷面大，可滿足高瓦斯礦井、煤與瓦斯突出礦井需風量的要求，且阻力小，對深井開拓極為有利；當表土層為富含水層或流沙層時，立井井筒比斜井容易施工；對地質構造和煤層產狀均特別復雜的井田，能兼顧深部和淺部不同產狀的煤層。主要缺點是立井井筒施工技術復雜，需用設備多，要求有較高的技術水平，井筒裝備復雜，掘進速度慢，基本建設投資大。井筒形式的選擇：根據本礦井的實際情況：區內地勢平坦；煤層埋深較大。不適用平峒和斜井開拓，所以，確定采用立井開拓（主井裝備箕斗）。為方便管理將主井、副井及中央風井布置在工業廣場內。2、井筒位置的確定井筒位置的確定原則：有利于第一水平的開采，并兼顧其他水平，有利于井底車場和主要運輸大巷的布置，石門工程量少；有利于首采區布置在井筒附近的富煤階段，首采區少遷村或不遷村；井田兩翼儲量基本平衡；井筒不宜穿過厚表土層、厚含水層、斷層破碎帶、煤與瓦斯突出煤層或軟弱巖層；工業廣場應充分利用地形，有良好的工程地質條件，且避開高山、低洼和采空區，不受崖崩滑坡和洪水威脅；工業廣場宜少占耕地，少壓煤；距水源、電源較近，礦井鐵路專用線短，道路布置合理。經后面方案比較確定主、副井筒位置在井田中央。4.1.2工業場地的位置工業場地的位置選擇在主、副井井口附近，即井田中央。工業場地的形狀和面積：根據表2.1工業場地占地面積指標，確定地面工業場地的占地面積為40ha，形狀為矩形，長邊沿著井田走向，長為800m,寬為500m。4.1.3開采水平的確定井田主采煤層為3下煤層,設計中針對3下煤層。3下煤層傾角平緩，為3°～9°，平均5°，為近水平煤層，故設計為立井單水平開采。水平標高-860m。3下煤層生產能力：可采儲量為286.11Mt，服務年限為51a。4.1.4主要開拓巷道3下煤層平均厚度為5.26m，賦存穩定，底板起伏不是很大，為近水平煤層，煤層厚度變化不大，煤質硬度中等。礦井輔助大巷、運輸大巷布置均布置在煤層中，大巷間距50m。4.1.5方案比較1提出方案根據以上分析，現提出以下四種在技術上可行的開拓方案，分述如下：方案一：立井單水平開拓(大巷沿東西方向布置，工業廣場在井田中央偏右)。主、副井井筒均為立井，布置于井田中部偏右。輔助大巷采用無軌膠輪車運輸。輔助大巷和運輸大巷均布置在煤層中，沿底板掘進，回風大巷布置在煤層中沿頂板掘進。如圖4-1。方案二：立井單水平開拓(大巷沿東西方向布置，工業廣場在井田中央偏左)。主、副井井筒均為立井，布置于井田中部偏左。輔助大巷采用無軌膠輪車運輸，輔助大巷和運輸大巷均布置在煤層中，沿底板掘進，回風大巷布置在煤層中沿頂板掘進。如圖4-2。方案三：立井單水平開拓（大巷沿南北方向布置，工業廣場在井田中央偏右）。主、副井井筒均為立井開拓，布置于井田中央，輔助大巷采用無軌膠輪車運輸，輔助大巷和運輸大巷布置在煤層中，沿底板掘進，回風大巷布置在煤層中沿頂板掘進。如圖4-3。方案四：立井單水平開拓（大巷沿南北方向布置。工業廣場在井田中央偏左）。主、副井井筒為立井開拓，布置于井田中央，輔助大巷采用無軌膠輪車運輸，輔助大巷和運輸大巷布置在煤層中，沿底板掘進，回風大巷布置在煤層中沿頂板掘進。如圖4-4。2技術比較以上所提四個方案區別在于井筒位置和水平不同，及部分基建、生產費用不同。方案一、二主、副井井筒形式相同。方案一、二主、副井均為立井，立井開拓不受煤層傾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然條件的限制，在采深相同的的條件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，對輔助提升特別有利，井筒斷面大，可滿足高瓦斯礦井、煤與瓦斯突出礦井需風量的要求，且阻力小，對深井開拓極為有利。方案一、二區別在于井筒位置不同，方案一的井筒位置在井田中央偏右，方案二的井筒位置在井田中央偏左，方案二的井筒比方案一的井筒長。經過以上技術分析、比較，再結合粗略估算費用結果（見表4.1），在方案一、二中選擇方案一：立井單水平開拓（工業廣場在井田中央偏右）。方案三、四的主、副井井筒位置和水平不同。方案三、四主、副井均為立井，立井開拓不受煤層傾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然條件的限制，在采深相同的的條件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，對輔助提升特別有利，井筒斷面大，可滿足高瓦斯礦井、煤與瓦斯突出礦井需風量的要求，且阻力小，對深井開拓極為有利。方案三、四區別在于井筒位置不同，方案三的井筒位置在井田中央偏右，方案四的井筒位置在井田中央偏左，方案四的井筒比方案三的井筒長。經過以上技術分析、比較，再結合粗略估算費用結果（見表4.1），在方案三、四中選擇方案三：立井單水平下山開拓。表4-1各方案粗略估算費用表(單位：萬元)方案一和方案二粗率估算費用方案方案一方案二基建費/萬元立井開鑿表土段2×185×2.26601=838.42表土段2×185×2.26601=838.42基巖段2×690×0.99672=1375.47基巖段2×760×0.99672=1515.01小計2213.892353.43生產費/萬元立井提升1.2×28611×0.875×1.6=48066.481.2×28611×0.945×1.6=51911.80立井排水516×24×365×51×0.4=9221.13516×24×365×51×0.4=9221.13小計57287.6161132.93總計費用/萬元59501.563486.36百分率100%106.70%方案三和方案四粗率估算費用方案方案三方案四基建費/萬元立井開鑿表土段2×185×2.26601=838.42表土段2×185×2.26601=838.42基巖段2×690×0.99672=1375.47基巖段2×760×0.99672=1515.01小計2213.892353.43生產費/萬元立井提升1.2×28611×0.875×1.6=48066.481.2×28611×0.945×1.6=51911.80立井排水516×24×365×51×0.4=9221.13516×24×365×51×0.4=9221.13小計57287.6161132.93總計費用/萬元59501.563486.36百分率100%106.70%經過以