本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：耿村煤礦1.5Mt/a新井設(shè)計特厚煤層綜放開采提高采出率技術(shù)分析摘要本設(shè)計包括三個部分：一般部分、專題部分和翻譯部分。一般部分為耿村煤礦1.5Mt/a新井設(shè)計。耿村煤礦位于義馬礦區(qū)西部三門峽市澠池縣境內(nèi)，北距澠池縣城3.2km，東北距義馬市15km，西距三門峽市53km，東距洛陽市69km，交通便利。井田走向（東西）長度最大約為5.39km，最小約為4.87km，傾斜（南北）長度最大約為3.65km，最小約為2.52km，總面積為15.21km2。主采煤層為2-1煤，煤層傾角為8~12，平均總厚度為8.69m。井田地質(zhì)條件較為簡單。井田工業(yè)儲量為177.93Mt，可采儲量為119.09Mt。礦井設(shè)計生產(chǎn)能力為1.5Mt/a。礦井服務(wù)年限為56.71a，涌水量不大，礦井正常涌水量為45m3/h，最大涌水量為176.8m3/h。礦井瓦斯相對涌出量為4.94m3/t，絕對涌出量為4.27m3/min，為低瓦斯礦井。井田開拓方式為立井單水平開拓。采用膠帶輸送機運煤，采用礦車進行輔助運輸。礦井通風方式前期為中央并列式通風，后期為兩翼對角式通風。礦井年工作日為330d，工作制度為“三八”制。一般部分共包括10章：1、礦區(qū)概述與井田地質(zhì)特征；2、井田境界和儲量；3、礦井工作制度、設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限；4、井田開拓；5、準備方式—帶區(qū)巷道布置；6、采煤方法；7、井下運輸；8、礦井提升；9、礦井通風與安全；10、設(shè)計礦井基本技術(shù)經(jīng)濟指標。專題部分題目是特厚煤層綜放開采提高采出率技術(shù)分析，主要分析了綜放工作面煤炭損失及如何提高采出率的方法，從工程實例分析了煤層注水軟化致裂技術(shù)與深孔預(yù)裂爆破技術(shù)效果。翻譯部分主要內(nèi)容關(guān)于煤層氣與開采近距離保護層過程中采場周圍巖石裂隙的發(fā)展過程的系英文題目為：RelationshipsbetweengasreservoirandtheevolutionofstopeSurroundingrockfractureattheprocessofminingtheCloseddistanceprotectionlayer關(guān)鍵詞：立井；單水平；采區(qū)；中央并列式；中央分列式；綜采放頂煤

ABSTRACTThisdesignincludesthreeparts:thegeneralpart,thespecialsubjectpartandthetranslationpart.ThegeneralpartisanewdesignforGengcunmine.GengcunmineislocatedinYimawesternSanmenxiaminingareainMianchiCounty,North3.2kmfromMianchiCounty,northeast15kmfromYima,west53kmofSanmenxiaCity,East69kmfromLuoyangCity,convenienttransportation.Themaximumlengthofthecoalfieldis5.39km,andtheminimumlengthofthecoalfieldis4.87km,Themaximumwidthofthecoalfieldis3.65km,andtheminimumlengthofthecoalfieldis2.52km,andthetotalareais15.21km2.Thethirdarethemaincoalseams,anditsdipangleis8~12degree.Thethicknessofthemineisabout8.69minall.Thegeologicstructureofthiscoalfieldissimple.Therecoverablereservesofthecoalfieldare177.93milliontons,andtheminablereservesare119.09milliontons.Thedesignedproductivecapacityis1.5milliontonspercentyear,andtheservicelifeofthemineis56.71years.Thenormalflowofthemineis45m3perhourandthemaxflowofthemineis176.8m3perhour.Therelativeminegasgushis4.94m3/tandtheabsolutegushis4.27m3/min,soitisalowgasmine.Themineisadoublelevelstodevelop.ThecentrallanewayusesBeltConveyortotransitcoal,andtrolleywagonsareusedforaccessorialtransportationintheroadway.Theprophaseventilationmodeofthismineiscenterjuxtaposeform,andthelateventilationmodeofthismineisdiagonalform.The“three-eight”workingsystemisusedintheTunliumine.Itproducesfor330daysayear.Thedeneraldesignincludestenchapters:1.Anoutlineoftheminefieldgeology;2.Boundaryandthereservesofmine;3.Theservicelifeandworkingsystemofmine;4.developmentengineeringofcoalfield;5.Thelayoutofpanels;6.Themethodusedincoalmining;7.Undergroundtransportationofthemine;8.Theliftingofthemine;9.Theventilationandthesafetyoperationofthemine;10.Thebasiceconomicandtechnicalnormsofthedesignedmine.Thetopicofspecialsubjectpartiscrossminingdriftwallrockdeformationregularityandsupportingtechnicalanalysis,thepaperanalyzestheacrossadoptdriftwallrockdeformationandthefactorsaffectingthedeformationregularity,andfromacrosstheroadwaydeformationcausedbymining,analysesthefactorsinrecentyearsinthecrossofroadwaysupportingtheoryandtechnology,fromengineeringexampleanalyzedthegruntingreinforcementtocrossminingroadwayeffect.TranslationpartisaboutrelationshipsbetweengasreservoirandtheevolutionofstopeSurroundingrockfractureattheprocessofminingtheCloseddistanceprotectionlayer.TheEnglishtitleis“RelationshipsbetweengasreservoirandtheevolutionofstopeSurroundingrockfractureattheprocessofminingtheCloseddistanceprotectionlayer”.Keywords:Shaft;Doublelevel;Panel;Centerjuxtaposeventilation;diagonalform;full-seammining

目錄一般部分TOC\o"1-3"\u1礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征 頁一

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1礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征1.1礦區(qū)概述1.1.1礦區(qū)地理位置耿村礦位于義馬礦區(qū)西部三門峽市澠池縣境內(nèi)，北距澠池縣城3.2km，東北距義馬市15km，西距三門峽市53km，東距洛陽市69km，地理坐標東經(jīng)111°44′30″～111°47′0″；北緯34°42′30″～34°44′0″；主井坐標：X=3845668.360，Y=37569814.014，Z=537.20。圖1-1耿村煤礦交通位置圖隴海鐵路、310國道及連霍高速公路從井田北緣通過，為主要交通干線，有南韓公路和澠楊公路直達礦內(nèi)，并有鐵路專用線與隴海鐵路在澠池站接軌，交通極為便利(圖1-1)。1.1.2礦區(qū)氣候條件本區(qū)屬暖溫帶大陸性半干旱季風氣候，夏季炎熱，冬季寒冷，四季分明。據(jù)澠池縣氣象站1957至2004年資料：（1）氣溫：年平均氣溫12．4℃，歷年最高氣溫41．6℃(1966年6月20日)，歷年最低氣溫－18．7℃（1969年1月30日），月均最高氣溫7月份能達到24℃～27.8℃；月均最低氣溫為元月份0．5℃～5．1℃，冬季寒冷天數(shù)平均為106天，夏季炎熱天數(shù)平均為45天。（2）霜冷期：霜冷初日最早為9月3日，最晚11月25日，一般在10月中旬，霜冷終日最早在2月4日，最晚為4月24日，一般在3月中旬。凍結(jié)最大深度為0.34m，一般0．15m至0.21m，最大積雪深度0.30m（1963年3月9日）。全年無霜天數(shù)最多279天、最少178天。（3）降水量：年降水量最大為1013．6mm（1964年），最小為244.6mm（1994年），平均為700.2mm。月最大降水量為301．4mm（1982年8月），歷年各月平均降水量7月份最大，為164.9mm；一月份最少，平均5.05mm;7、8、9三個月降水量占全年降水量的54．8%。一日最大降水量為138．1mm（1982年7月30日），歷年最大連續(xù)降水日數(shù)12天，最長連續(xù)無降水日數(shù)79天。（4）蒸發(fā)量：年均1951.0mm，最大2368.7mm，最小1583.3mm，月均最大蒸發(fā)量為293mm，（6月）、最小81mm（1月）。（5）風向：由于受季風影響，風向隨季節(jié)呈有規(guī)律的交替，5～9月以東～東南風為主，10月至次年4月以西～西北風為主，年平均風速3.3m/s，最大風速16m/s，西北風對本地區(qū)氣候影響較大。1.1.3礦區(qū)的水文情況本區(qū)屬黃河流域洛河水系，地表水體不發(fā)育，僅井田北緣2km處有澗河從露頭外流過，該河發(fā)源于陜縣觀音堂、英豪山麓一帶，流經(jīng)澠池縣、新安縣至洛陽匯入洛河，一般流量為0～7.010m3/s，為一般季節(jié)性河流，其它有峪河、東村溝等均為季節(jié)性沖溝，平時無水，雨季時有洪水流過，但時間短暫。井田溝谷中有少量泉水出露。1.2井田地質(zhì)特征本井田以侏羅系礫巖為骨架，地形起伏較大，地表多被第四系棕紅色亞粘土所覆蓋，近南北向溝谷發(fā)育，總體南高北低，最高海拔標高位于井田中南部4505鉆孔附近為+667.7m，最低海拔標高位于井田東北部4104孔附近為+532.2m，西部地勢較平緩，東部溝谷發(fā)育，標高在+510～+640m之間，相對高差135.5m左右，一般海拔標高600m左右。1.2.1煤系地層耿村井田，由于第四系黃土層廣為覆蓋，基巖僅在一些溝谷中有零星出露。根據(jù)鉆孔揭露，本區(qū)主要分布三疊系、侏羅系地層，關(guān)于本區(qū)地層時代劃分問題，許多生產(chǎn)單位和高等院校都做過不少研究工作，隨著研究的不斷深入和古生物化石的大量發(fā)現(xiàn)，地層劃分日趨詳細和合理（表2-1）。現(xiàn)就鉆探所揭露到的地層由老到新分述如下：表1-1義馬地區(qū)中生代含煤地層劃分沿革表中南煤田149隊1956-1958中南煤田104隊1960北京地院豫西地層隊1961中南煤田地質(zhì)局127隊1965-1966山西區(qū)測隊1972焦作礦院中生代課題組1982本報告采用2004時代劃分時代劃分時代劃分時代劃分時代劃分時代劃分時代劃分J3上侏羅統(tǒng)K白堊J3上侏羅統(tǒng)J3上侏羅統(tǒng)J3J侏羅東孟村組中侏羅統(tǒng)J侏羅統(tǒng)J2義馬統(tǒng)J1J2中下侏羅統(tǒng)J1義馬組J1下侏羅統(tǒng)義馬組J1下侏羅統(tǒng)第三組底礫巖組J2延長群第二組T3延長群T3譚莊組T3石佛組上段T3潭莊組第一組下段侏羅系(J)區(qū)內(nèi)僅發(fā)育中上侏羅統(tǒng)，其中中侏羅統(tǒng)為主要含煤地層（見圖2-1）。1)中侏羅統(tǒng)義馬組（J21）義馬組為本井田的主要含煤地層，主要由碎屑巖、泥巖和煤層組成，厚25.12m～127.10m，一般厚74.6m。該組地層與下伏三疊統(tǒng)潭莊組呈角度不整合接觸。根據(jù)該組巖性組合及含煤情況可分為四段：（1）底部砂礫巖段該段巖層厚度變化較大，0～39.45m，平均厚13.10m。井田范圍內(nèi)43線以東，其巖性由下而上依次為砂礫巖、含礫中粗粒砂巖（或夾細砂巖、粉砂巖）、細砂巖或泥巖。43線以西，砂礫巖尖滅，僅在淺部少數(shù)鉆孔中偶見砂礫巖，其巖性組合由下而上為：含礫粗、中（細）粒砂巖、含礫細（粉）砂巖或含礫泥巖。井田西南部礫巖段全部由砂質(zhì)泥巖所代替。（2）下部含煤砂巖段本段厚31.89～76.66m，主要由煤層和砂巖組成。現(xiàn)分層簡述如下：下部：2-1煤層以下為砂質(zhì)泥巖、炭質(zhì)泥巖或煤矸互層、泥巖或粉砂巖，位于底部砂礫巖段之上，呈透鏡狀或似層狀分布，巖性呈灰色，具緩波狀或水平層理，含植物化石碎片，泥巖中見有根部植物化石。上部：為主要含煤段，由煤層和各粒級的砂巖所組成。2-1煤，為主要可采煤層，全區(qū)發(fā)育，層位穩(wěn)定，下部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，厚度變化大0.57～20.66m。JＳ2砂巖，是位于2-3煤之上的一層砂巖，，厚0～26.57m，平均厚10.44m，在平面上呈北厚南薄，東西延長的帶狀，在剖面上呈似層狀和透鏡狀，一般尖滅在+300m水平之上，主要由灰色、淺灰色薄層細-中粒長石、石英砂巖和砂質(zhì)泥巖組成，近尖滅處變?yōu)槟鄮r。圖1-2耿村礦地層綜合柱狀圖

JＳ１砂巖，位于JＳ2之上的巖層，厚由0～47.26m，平均厚為24.67m，主要由灰白色中-細淺灰色砂巖組成，具緩波狀、楔形交錯層理和鏡煤化樹干化石，具明顯的韻律性，由下而上其巖性為粉砂巖、細砂巖、中砂巖、粗砂巖（局部存在）、細砂巖、砂質(zhì)泥巖，在平面上呈東西帶狀分布。（3）中部泥巖段主要為灰黑色致密狀泥巖，偶夾泥灰?guī)r，具水平層理，含瘤狀透鏡狀黃鐵礦和菱鐵礦結(jié)核，中含瓣鰓類Tufuellasp、魚鱗片化石，并有少量植物炭化碎屑，全井田發(fā)育，為義馬組主要標志層(Jk1)，厚度由4.04～42.64m，平均厚為24.19m。（4）上部含煤泥巖段主要為黃褐色、灰黑色泥巖、1-1煤和1-2煤層所組成，有時泥巖中夾有粉砂巖薄層，泥巖和粉砂巖具水平和緩波狀層理。井田內(nèi)普遍受到后期剝蝕，保留不全，淺部有的剝蝕殆盡，厚0～10.5m不等，一般為4～6m。1-1煤層主要分布在井田的西南隅，有9個孔見煤，平均煤厚1.43m，賦存不穩(wěn)定，屬不可采煤層。1-2煤層，本井田大部分不可采，有23個孔見煤，平均煤厚1.57m2）中侏羅統(tǒng)馬凹組（J22)為一套由礫巖、砂巖、砂質(zhì)泥巖組成的碎屑巖系，全井田發(fā)育，北部遭受剝蝕保存不全，與下伏義馬組為平行不整合接觸。井田內(nèi)僅有22個鉆孔穿過完整層，其中4504、4904兩孔因斷層變厚外，其余孔揭露厚度由148.50m～226.43m，平均厚192.59m，井田內(nèi)厚度變化不大，原焦作礦業(yè)學院“中生代”課題組在耿村井田東界實測的東孟村─王圪塔實測剖面為190.88m，其巖性特征為：下部：以黃褐色礫巖及灰白色中粒砂巖為主，夾薄層紫紅色、灰綠色砂質(zhì)泥巖，礫石成分為石英及石英砂巖碎屑，礫徑3～10cm，磨圓度較好，鈣質(zhì)及泥質(zhì)膠結(jié)。中部以青灰、灰白色細砂巖、中粒砂巖與紫紅色砂質(zhì)泥巖互層為主，間夾薄層透鏡狀礫巖及鈣質(zhì)結(jié)核。砂巖多為鈣質(zhì)膠結(jié)，礫巖的礫石成分以石英砂巖、石英巖巖屑為主，并含泥巖碎塊，粒徑一般為5～50cm不等，鈣質(zhì)及砂泥質(zhì)膠結(jié)。上部以紫紅色砂質(zhì)泥巖、砂礫巖及透鏡狀礫巖為主，礫巖礫石成分以石英巖、石英砂巖為主，含少量石灰?guī)r及泥巖巖屑，礫徑5～30cm，砂泥質(zhì)膠結(jié)。1980年江蘇煤田四隊在下部泥巖中采有孢粉樣，其組合特征是:（1）以蕨類孢子為主，其中杪欏科孢子居優(yōu)勢，主要化石有CyathiditesminorcaustraliaDectoidosporasp.等，卷柏科的Neoraistrickia.（2）裸子植物花粉以松柏目、南洋杉科的Classopllis和蘇鐵目的Cycadopites為主。（3）原始松柏粉在本組含量較低僅占2%。銀杏類花粉不發(fā)育。3）上侏羅統(tǒng)(J3)該統(tǒng)在井田內(nèi)分布普遍，但多被剝蝕而不全，鉆孔揭露真實厚度較少，尤其是淺部，據(jù)統(tǒng)計，鉆孔揭露厚度0～317.13m，平均厚度168.60m。與下伏中侏羅統(tǒng)呈平行不整合接觸。巖性為一套巨厚的礫巖層，下部或底部偶夾砂巖或泥巖透鏡體，礫石成分復(fù)雜，主要有石英巖、石英砂巖巖屑，還有少量的巖漿巖和石灰?guī)r礫石，一般為次棱角狀和次圓狀，分選極差，礫徑從0.40～95cm不等，砂泥鈣質(zhì)膠結(jié)，局部為硅質(zhì)膠結(jié)，膠結(jié)類型多為孔隙式，礫石排列無定向，不具層理，為沖積扇的河床充填沉積和篩積物。第三系（R）井田內(nèi)分布普遍，但厚度變化較大，0～46.76m，平均10.28m，與下伏地層呈角度不整合接觸。巖性主要為肉紅色礫質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r和礫巖，礫石成分多為石英砂巖、石英巖和石灰?guī)r巖屑，分選性極差，多呈棱角狀，蜂窩狀溶洞發(fā)育，常被紅色粘土所充填，礫徑一般2～15mm，大者可達150mm，膠結(jié)類型多為孔隙式填隙物多為泥質(zhì)，膠結(jié)物為鈣質(zhì)。第四系（Q）厚0～46.76m，平均厚19.40m，井田內(nèi)分布普遍，與下伏各時代地層均為角度不整合接觸。主要為棕黃、棕紅色黃土，下部局部含礫石，底部常見有鈣質(zhì)結(jié)核，有時呈層分布。1.2.2水文地質(zhì)特征該面水文地質(zhì)條件簡單，煤層頂板的灰黑色泥巖為隔水層，在回采時局部地段可能會出現(xiàn)滴水和淋水現(xiàn)象，掘進時已對13170采空區(qū)積水進行探放，但回采仍應(yīng)預(yù)防已回采的2-3煤13170工作面的采空區(qū)積水。由于采高大，裂隙帶范圍大，很有可能與上部的砂巖礫巖含水層導(dǎo)通，而出現(xiàn)大量涌水，應(yīng)保證排水設(shè)備完好，防止頂板水和采空區(qū)積水涌入工作面影響生產(chǎn)。1）地表水本區(qū)屬暖溫帶大陸性半干旱季風氣候，夏季炎熱，冬季寒冷，年最大降雨量1013.6mm，最小244.6mm，平均700.2mm。7～9月份約占全年降雨量的50％以上。區(qū)內(nèi)溝谷縱橫，地形起伏較大，地表水體相對較少。礦區(qū)西南部湖家灣水庫為地表相對穩(wěn)定水體；主要河流南澗河呈東西向自西向東流經(jīng)礦區(qū)北部，旱季主要排泄工業(yè)、礦坑與生活廢水，雨季主要排泄大氣降水，暴雨時可形成洪水流。2）地下水區(qū)內(nèi)主要含水層(組)自下而上主要有：中侏羅統(tǒng)底部砂、礫巖段含水組，中侏羅統(tǒng)2-3煤頂板砂巖(JS2)及2-2煤頂板砂巖(JS1)含水組；中侏羅統(tǒng)上部砂巖、礫巖含水組；上侏羅統(tǒng)礫巖含水組；第三系礫質(zhì)泥灰?guī)r含水組；第四系沖積、洪積砂、礫卵石層含水組。上述含水層(組)有以下幾個特點：(1)厚度變化大，區(qū)域上礫巖、泥灰?guī)r和砂巖橫向上不連續(xù)、相變顯著。(2)主要含水層除第四系砂礫卵石層和第三系含礫泥灰?guī)r滲透系數(shù)較大，分別達1.5～206.1m/d和1.227m/d外，其它各含水層滲透系數(shù)均小于0.05m/d。(3)富水性弱，據(jù)抽水試驗結(jié)果，單位涌水量第三系泥灰?guī)r最大達5.679L/sm，其它含水層單位涌水量均小于0.07L/sm。(4)地下水的補給主要是大氣降水。(5)由于地形變化幅度大，地表水排泄暢通，加上地表多被第四系黃土覆蓋和含水層間多有泥巖、砂質(zhì)泥巖和煤層相隔，使地表水補給地下水的條件較差，含水層間的水力聯(lián)系亦較弱。3）主要含水層（組）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0～30.45m，一般13.10m，在井田西南部，砂礫巖相變?yōu)樯百|(zhì)泥巖，據(jù)抽水試驗q=0.00022～0.0102L/sm，K=0.00055～0.0465m/d，為弱裂隙承壓水，水質(zhì)類型為HCO3-CaMg、HCO3-Na型。2.中侏羅統(tǒng)JS1及Js2砂巖含水層（組）本組位于中侏羅統(tǒng)中下部，介于2-3煤頂面與2-1煤底面，主要為灰白色～淺灰色薄層細～中粒長石石英砂巖、石英砂巖，粉砂巖，中夾2-2煤層，鈣質(zhì)、硅質(zhì)和泥質(zhì)膠結(jié)，緩波狀層理發(fā)育，裂隙發(fā)育中等，厚度變化極大，0～59.99m，一般32.87m，厚度由淺部至中深部逐漸減小，隨2-1煤和2-2煤與2-3煤合并而尖滅，據(jù)抽水試驗q=0.000516～0.0373L/sm，K=0.00551～0.38m/d，屬弱裂隙承壓水，水質(zhì)類型為HCO3-CaMg、HCO3-Na型，為2-1煤、2-2煤與2-3煤直接充水含水層。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0-226.63m，含水部位主要為下部砂、礫巖，厚7.05～21.9m，一般15m，單位涌水量q=0.00819～0.00622L/sm，滲透系數(shù)K=0.000445～0.0315m/d，屬弱裂隙承壓水，井下遇斷層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－CaMg、HCO3-Na型。4.上侏羅統(tǒng)礫巖含水層（組）該組主要以灰色、灰白色礫巖為主，礫石成分為石英砂巖及石灰?guī)r巖屑，礫徑0.5-6cm，次棱角狀，膠結(jié)物以砂質(zhì)、硅鈣質(zhì)為主。井田北部大面積剝蝕，向深部厚度逐漸增大。鉆孔揭露厚0-371.13m，平均厚約168.60m。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0.20～8.61m3/h，地表泉水多出現(xiàn)于該層位，流量0.1～0.2L/s，偶見3.496L/s，為潛水～承壓水含水層。5.第三系泥灰?guī)r、礫巖含水層（組）主要為肉紅色礫質(zhì)灰?guī)r，泥質(zhì)灰?guī)r和礫巖，礫石成分多為石英砂巖，石英巖和石灰?guī)r巖屑，礫徑2～15mm，分選性、磨圓度差，孔隙式泥鈣質(zhì)膠結(jié)，蜂窩狀溶洞發(fā)育，常被紅色粘土所充填。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。厚度變化大，0～46.76m，平均10.28m，單位涌水量q=0.0695L/s.m，滲透系數(shù)K=1.227m/d，地表泉水多出自該含水層，流量0.079～8.532L/sm，水質(zhì)類型為HCO3-CaMg型，為孔隙裂隙承壓含水層，也是井田主要含水層和礦井水的主要充水水源。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0.01～0.5L/sm，抽水試驗：q=0.029～5.679L/sm，K=1.504～206.113m/d，水質(zhì)類型HCO3～CaMg型，為孔隙潛水含水層。綜上所述，井田內(nèi)第三系泥灰?guī)r、礫巖含水組富水性相對較強，侏羅系砂、礫巖各含水層組含水性均較弱。4）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。1.三疊系泥巖隔水層位于煤系地層底礫巖之下，厚度數(shù)百米，為砂巖與砂質(zhì)泥巖互層，尤其頂部砂質(zhì)泥巖可以阻隔砂巖充水含水層的直接或間接對礦井的補給。2.義馬組泥巖隔水層位于1-2煤與2-1煤之間，厚4.46～46.64ｍ，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.中侏羅統(tǒng)砂質(zhì)泥巖隔水層位于義馬組泥巖含煤段之上，為1-1煤或1-2煤直接與間接頂板，主要為多層厚度較大的砂質(zhì)泥巖，阻隔了砂巖和礫巖含水層的水力聯(lián)系。1.3煤層特征1.3.1可采煤層2-1煤，為主要可采煤層，全區(qū)發(fā)育，層位穩(wěn)定，下部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，厚度變化大0.57～20.66m。JＳ2砂巖，是位于2-1煤之上的一層砂巖，，厚0～26.57m，平均厚10.44m，在平面上呈北厚南薄，東西延長的帶狀，在剖面上呈似層狀和透鏡狀，一般尖滅在+300m水平之上，主要由灰色、淺灰色薄層細-中粒長石、石英砂巖和砂質(zhì)泥巖組成，近尖滅處變?yōu)槟鄮r。JＳ１砂巖，位于JＳ2之上的巖層，厚由0～47.26m，平均厚為24.67m，主要由灰白色中-細淺灰色砂巖組成，具緩波狀、楔形交錯層理和鏡煤化樹干化石，具明顯的韻律性，由下而上其巖性為粉砂巖、細砂巖、中砂巖、粗砂巖（局部存在）、細砂巖、砂質(zhì)泥巖，在平面上呈東西帶狀分布。表1-2可采煤層2-1煤層特征表煤層總厚（m）煤層結(jié)構(gòu)煤層傾角（°）可采指數(shù)變異系數(shù)（％）穩(wěn)定程度6.57—10.668.69復(fù)雜8-12°12.5較穩(wěn)定1.3.2煤的特征屬半亮型至暗煤型，煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，含夾矸一般3～7層，厚0.28m，夾矸成分主要為泥巖。鏡煤含量30.20～42.20%，一般為40.8%，絲炭，暗煤含量高達48～60.70%，其中暗亮煤占11%左右，絲炭、暗煤約占42%，在有機顯微組分中鏡質(zhì)組46.70%，絲質(zhì)組45.80%，無機顯微組分粘土礦高達9.6%，黃鐵礦0～0.30%，顯微結(jié)構(gòu)呈鑲嵌狀(表1-4)。表1-3各煤層鏡煤、絲炭+暗煤含量表孔號或煤樣號各煤層凈煤含量（%）各煤層絲炭+暗煤含量（%）2-1煤2-1煤500338.0050.70480142.2048.00460235.8055.40420232.1060.40420640.3049.70430130.2060.70410131.1058.60400236.0053.4082.406482.406582.406681.綜.74 表1-4主要煤層顯微定量分析煤巖類型含量(%)主要組分(%)礦物質(zhì)(%)煤層名稱鏡煤暗亮煤絲炭暗煤鏡質(zhì)組絲質(zhì)組粘土礦物黃鐵礦顯微結(jié)構(gòu)2-1煤40.8011.0048.2046.7045.809.600-0.3鑲嵌狀煤的化學組成可分為有機質(zhì)和無機質(zhì)兩大類，以有機質(zhì)為主體。煤中的有機質(zhì)主要由碳、氫、氧、氮、硫等元素組成，無機質(zhì)包括水分和礦物質(zhì)。在研究煤的化學組成時，一般是通過工業(yè)分析和元素分析來了解煤中有機質(zhì)、無機質(zhì)的含量和性質(zhì)，初步評定煤的工業(yè)性質(zhì)和用途。1)工業(yè)分析(1)水分(Mad)井田勘探和礦井生產(chǎn)期間對各煤層均進行了水分分析，分析結(jié)果見表1-5。除1-2煤較低為3.43%～4.26%外，其余各煤層平均為6.30～7.28%，其中2-1煤層變化幅度較大1.18～9.34%，平均為6.30%。與精查階段分析結(jié)果相比較，除1-2煤相差較大外(平均為8.23%)，其余各煤層都相差不大(表1-6)。(2)灰分井田內(nèi)各煤層原煤和精煤灰分產(chǎn)率、灰成分、灰熔點特征見表1-5、6。①灰分產(chǎn)率(Ad)1-1煤層：生產(chǎn)階段原煤分析結(jié)果，灰分達到40%，超過開發(fā)利用指標，屬高灰煤。1-2煤層：精查階段鉆孔煤芯原煤灰分10.8～36.9%，平均17.4%；精煤灰分4.12～6.95%，平均5.87%；生產(chǎn)煤樣分析結(jié)果，原煤灰分15.97～20.71%，平均17.16%，精煤灰分平均7.35%，精查期間和生產(chǎn)煤樣原煤干燥基灰分分析結(jié)果相差不大，而精煤灰分相差相對較大。綜合評價該煤層應(yīng)屬低～富灰煤，而以中灰為主。2-1煤層：根據(jù)鉆孔煤芯煤樣原煤灰分10.10～30.00%，平均17.90%，精煤4.96～10.00%，平均6.90%，生產(chǎn)煤層煤樣原煤灰分18.73～20.94%，平均19.56%，精煤5.98～6.68%，平均6.24%，屬低～富灰煤，以中灰為主。表1-6精查階段煤層煤樣工業(yè)分析煤層原煤精煤名稱MadAdStdAdVdafStd2-16.8010.10～30.0017.900.21～3.340.964.96～10.006.9037.40～43.4039.800.18～2.450.59中灰外，其余變化幅度都較大為低～富灰，空氣干燥基灰分比干燥基灰分略低。②灰成分礦井生產(chǎn)期間在工作面取煤樣化驗分析，其特征見表1-7。SiO2：以2-1煤層和1-2煤層最大，平均值分別達53.63%和52.83%。Al2O3：各煤層相差不大，相對1-2煤略高為17.95～18.78%，平均18.36%，2-1煤層平均分別為17.10%和17.96%。Fe2O3：變化范圍在12.14～16.74%之間。TiO2：各煤層含量幾乎近似，變化范圍在0.95～1.19%之間，平均為1.06～1.09%。CaO：各煤層相差不大，其變化范圍在5.12～11.95%之間，2-1煤最小平均6.24%。MgO：1-2煤最小，為3.04～3.57%，平均3.30%，2-1煤3.96%和3.85%。SO3：1-2煤與2-1煤相對較小，分別為0.98%和2.69%。上述灰成分含量約占各煤層灰成分的比例分別為：1-2煤為98.44%，2-1煤為98.00%，由此可以看出其它成分含量所占的比例甚微。③煤灰熔融性表示煤灰熔融性的指標有變形溫度DT、軟化溫度ST、流動溫度FT。各煤層灰溶融性指標見表1-7。表1-5各煤層工業(yè)分析結(jié)果一覽表煤層水分MadAad灰分Ad空氣干燥基揮發(fā)分Vad干燥基揮發(fā)分Vd干燥無灰基揮發(fā)分VdafGRCL固定碳Fcd2-1原煤6.10～8.267.2817.17～19.6618.1418.73～20.9419.5629.86～30.6630.3432.55～32.9332.7340.05～44.2740.6946.43～48.7247.71精煤7.42～8.478.025.52～6.105.745.98～6.686.2430.02～34.0833.4938.03～40.0238.592表1-7生產(chǎn)煤層煤樣灰成分特征表2-1煤原煤灰成分%SiO253.36～54.0253.63Al2O317.39～18.5817.96Fe2O312.28～13.1012.57CaO1.03～1.131.06MgO5.54～7.226.24O33.62～4.513.85總量1.49～3.262.69比例98.00灰熔融性℃DT1210～12301220T1240～12501242FT1620～12701262從表1-7可以看出，各煤層灰熔融點相差不大，變形溫度變化范圍在1020～1230℃，其中2-1煤平均為1220℃；熔化溫度1100～1270℃，2-1平均為1262℃。(3)揮發(fā)份和固定碳①揮發(fā)份(V)各煤層空氣干燥基(Vad)、干燥基(Vd)和干燥無灰基(Vdaf)揮發(fā)分含量見表3-4、3-5。勘探期間和生產(chǎn)期間煤樣揮發(fā)份分析結(jié)果相近似，各煤層揮發(fā)份含量也差別不大，其變化范圍：原煤空氣干燥基揮發(fā)分在24.60～34.32%之間，各煤層均在30.34～37.58%之間，原煤干燥基揮發(fā)分為26.49～36.75%，平均29.29～33.15%。干燥無灰基揮發(fā)分原煤與精煤相近似，變化范圍分別為39.15～42.9%與37.34～43.53%，各煤層差別也較小。②固定碳(Fcd)由生產(chǎn)煤樣測定結(jié)果(表1-5)，1-2煤最高，為47.19～83.46%，平均為65.64%，其次為2-1煤，46.43～48.72%，平均47.71%。2）煤的元素組成（1）煤中碳、氫、氮和氧煤的主要元素為碳(C)、氫(H)、氮(N)和氧(O)，約占95%以上，生產(chǎn)期間煤層煤樣精煤分析結(jié)果見表1-8。表1-8煤層煤樣精煤分析表煤層編號元素2-3煤CCad66.26～67.4866.76Cdaf76.85～78.1877.41HHad3.94～4.174.07Hdaf4.63～4.804.72NNad0.84～0.960.90Ndaf0.98～1.111.05OOad12.90～14.0713.70Odaf15.95～17.0716.62t.daf0.17～0.220.20氫(H)：各煤層空氣干燥基和干燥無灰基氫含量基本近似，變化范圍分別為4.07～4.87%和4.63%，后者較前者略高。碳(C)：各煤層空氣干燥基碳含量較高在66%左右，干燥無灰基碳含量在77%左右。氮(N)：空氣干燥基和干燥無灰基氮含量各煤層大體一致，分別在0.78～1.04%和0.91～1.17%之間。氧(O)：空氣干燥基氧含量各煤層變化幅度為10.92～14.58%，平均12.41～14.07%，干燥無灰基氧含量12.92～17.07%，平均為15.34～16.62%。（2）煤中硫井田內(nèi)各煤層硫分特征見表1-6、1-9和1-10。表1-9原煤含硫量情況表含硫種類含煤層各種硫2-3煤tad0.16～0.810.31p0.01～0.560.13s0～0.01o0.15～0.380.18表1-10生產(chǎn)煤層煤樣硫分測定結(jié)果項目原煤硫分%精煤硫分%t.adt.do.dt.daf2-1煤0.20～0.380.310.22～0.400.340.22～0.400.340.17～0.220.201-1煤：精查階段工業(yè)分析結(jié)果，原煤干燥基全硫含量較高，平均值達4.96%，屬高硫煤。1-2煤：在精查勘探和生產(chǎn)期間除分析干燥基全硫外，還分析了其它硫分含量，原煤干燥基全硫，鉆探煤芯煤樣分析0.85～3.33%，平均1.78%，屬特低～富硫煤；生產(chǎn)煤層煤樣0.23～1.86%，平均1.04%；屬特低～中硫煤，其變化規(guī)律由淺部至深部逐漸降低。經(jīng)洗選后，精煤干燥無灰基全硫0.19～0.41%，平均0.30%。2-1煤：精查期間煤芯煤樣分析，干燥基全硫為0.21～3.34%，平均為0.96%，生產(chǎn)煤層煤樣分析0.22～0.40%，平均0.34%，精煤干燥基全硫0.17～0.22%，平均0.20%，而精查勘探精煤分析為0.08～2.45%，平均0.59%，應(yīng)屬特低～富硫煤，但以特低硫煤為主。該煤層硫分含量變化較大，且規(guī)律性較強，即在平面分布上由淺至深逐漸降低，縱向上由上至下硫分也呈明顯下降趨勢。綜上所述，本井田煤層硫含量有如下特點：①垂向上干燥基全硫含量由上至下逐漸遞減，即從1-1煤至2-1煤，由高硫煤～中硫煤～低硫煤～特低硫煤，單層煤亦有此變化規(guī)律。②其它硫分含量在垂向亦由上至下逐漸減少，尤其是硫酸鹽硫漸趨于消失。③平面上干燥基全硫含量向著煤層分叉方向，即煤系厚度增大方向逐漸增加，此變化規(guī)律與成煤期古地理環(huán)境有關(guān)，即河流～湖泊型成煤含硫低，湖泊型成煤含硫高，硫酸鹽流向深部消失。④生產(chǎn)煤層煤樣與勘探煤芯煤樣分析結(jié)果的差異，主要是各煤層本身硫分含量變化較大，取樣區(qū)段所造成，但上述特征仍較明顯。（3）煤中磷和砷磷和砷是煤中的有害元素，礦井生產(chǎn)期間煤層煤樣分析結(jié)果見表3-10。各煤層磷含量均在0.023%以下，其變化范圍為0.008～0.023%，屬特低磷煤。砷含量各煤層較低也較小，變化范圍在0.0022～0.0042%之間。1）發(fā)熱量煤的發(fā)熱量是評價供熱用煤的一個質(zhì)量指標，也是評價煤質(zhì)的重要參數(shù)之一。表1-11生產(chǎn)煤層煤樣（磷、砷）測試結(jié)果煤層名稱磷（Pd)(%)砷（As)(%)2-1煤0.008～0.0150.0120.0024～0.00250.0024各煤層發(fā)熱量見表1-12，由表1-12可知，原煤干燥基高位發(fā)熱量各煤層在18.51～27.27JM/kg之間，平均21.01～25.36MJ/kg以上。原煤與精煤干燥無灰基高位發(fā)熱量各煤層均在30MJ/kg左右。上述特征說明，井田內(nèi)各煤層多屬中等發(fā)熱量煤。表1-12煤層發(fā)熱量一覽表煤層編號發(fā)熱量2-1煤Qb.adMJ/kg原煤22.02～22.1722.06QgradMJ/kg原煤22.02～22.1422.10精煤26.36～27.0826.75Qgr.dMJ/kg原煤23.45～24.1123.80精煤28.88～29.3329.24QgradafMJ/kg原煤29.34～29.6929.59精煤30.85～31.1931.012)著火點溫度礦井生產(chǎn)期間對煤層煤樣著火點溫度進行測試(表1-13)，各煤層原樣、氧化、還原條件下，著火點溫度相差不大，一般在260～290℃之間。表1-13生產(chǎn)煤層煤樣著火點溫度一覽表煤層名稱2-1煤著火點溫度℃原樣274～281277氧化263～269266還原282～2882843)煤的粘結(jié)性和結(jié)焦性本井田各煤層粘結(jié)性、結(jié)焦性均較差，僅可作為配焦用煤，1964年6月～9月武漢鋼鐵公司曾對相鄰礦井千秋礦及躍進礦的2-1煤進行十三個不同配焦方案的試驗，在有肥氣煤20～70%、焦肥煤20～35%、主焦煤25～30%的情況下，該煤的配煤量在10～20%，焦炭質(zhì)量尚能滿足大型鍋爐要求，在煉焦試驗中，該煤起到很好的瘦化劑作用，并能獲得數(shù)量較多質(zhì)量較好的副產(chǎn)品。4)低溫干餾焦油產(chǎn)率(TBr)勘探期間，中南煤田地質(zhì)局127隊，根據(jù)鋁瓶低溫干餾試驗結(jié)果，含油率僅5.6%左右，未能達到工業(yè)標準，(表1-14)。表1-14低溫干餾試驗一覽表煤層名稱低溫干餾﹪牛焦油﹪總水分﹪氣體加損失﹪備注2-1煤3.96～7.45.6565.90～71.40680.0115.80～22.3119.094.47～9.177.255)氣化性據(jù)相鄰礦井試驗結(jié)果表明（見表1-15），煤對CO2的反應(yīng)性最高，適宜作氣化用煤。不粘結(jié)、硫分低，無特殊要求，可不考慮攪拌和脫硫設(shè)備，但由于煤層機械強度和結(jié)渣性差，灰溶點(T2)低，熱穩(wěn)定性差，對固定層氣化用煤均有影響。6)煤的可選性勘探與生產(chǎn)期間對主要可采煤層進行了篩分、可選性及精煤回收率試驗，表1-15測定氣化指標綜合一覽表煤層名稱樣品類別煤對CO2反應(yīng)性a（900～950）oC%熱穩(wěn)定性RW+b%哈氏可磨性指數(shù)HGI煤灰熔融性ST，℃煤碳結(jié)渣性%煤灰粘度（1）1450℃泊（2）1500℃泊2-1煤芯樣45.2～74.6861280生產(chǎn)煤層樣34.1～60.6161.8671170＞1400二煤芯樣29.9～55.267.776121544.63～66.85154.0其結(jié)果如下：(1)篩分試驗表明，同一煤層在同樣生產(chǎn)條件下，各級粒度變化不大，但大塊煤含量較少，各級煤粒度數(shù)量變化的總趨勢是由大到小，數(shù)量逐漸增多，質(zhì)量是隨著數(shù)量的增多有所降低，見表1-16,1-17。表1-16篩分析鑒定成果表級別（mm）產(chǎn)品名稱各級產(chǎn)率質(zhì)量特征重量（㎏）占全樣篩上累計（%）W（%）Aad(%)>100煤102115093.4415.94夾矸煤841.243.4250.50硫化鐵矸石358.55.304.2189.46小計1463.521.6321.633.6535.9350-100煤359.55.324.8716.69夾矸煤、硫化鐵矸石170.52.521.0981.40小計5307.0637.532.2736.10>50合計1993.529.4729.473.6436.3525-50煤415夾矸煤130.51.930.8878.71硫化鐵545.58.0637.532.2736.10矸石130.51.930.8878.71小計545.58.0637.532.2736.1013-25煤（未經(jīng)手選）105015.5053.053.2332.006-13煤（未經(jīng)手選）918.513.5866.6336.232.063-6煤（未經(jīng)手選）83612.3678.995.2736.480.5-3煤（未經(jīng)手選）781.511.5590.552.0830.340-0.5煤（未經(jīng)手選）639.59.451001.5536.330-50煤（未經(jīng)手選）477170.633.1433.57總計6764.51003.2934.39去>50㎜矸石和硫化鐵后60213.3029.66注：①篩分析前煤樣總重量為6809.5㎏②采樣地點基井口皮帶巷，煤層為1-2，2-1煤。③實驗日期為85年9月20日。表1-172-1煤粒度統(tǒng)計表項目大塊煤（>50mm)中塊煤（25～50mm)小塊煤（13～25mm)粉煤(<13mm)煤層數(shù)量%Ad%數(shù)量%Ad%數(shù)量%Ad%數(shù)量%Ad%2-1煤29.919.6317.3422.9217.7725.8840.9025.66(2)可選性及精煤回收率依據(jù)相鄰千秋礦采取2-1煤試樣，浮沉試驗，其結(jié)果如表1-18項煤目層精煤回收率（%）中煤突出率（%）<1.4比重<1.5比重1.4～1.8比重1.5～1.8比重占本級Ad等級占本級Ad等級占本級Ad等級占本級Ad等級2-1煤61.66.9良75.28.6優(yōu)28.024.3難選14.331.7中等表1-18精煤回收率一覽表由上表可以看出，選擇不同的分離比重，在精煤回收率與可選等級方面，兩者相差一級，但根據(jù)用煤不同要求，若作配焦用煤時，分離比選擇1:4合適，作其它用煤，分離比用1：5為宜。(3)風化強度本區(qū)各煤層均屬變質(zhì)程度較低的煤種，易于風化變質(zhì)碎裂成小塊。選擇50～100mm的塊煤，進行不同堆期、不同堆放條件的試驗，其結(jié)果見表1-19。由表中可以看出，半露天堆放破碎率低，因此煤若進行洗選時，要考慮煤的堆放條件，以減少煤的破碎，提高塊煤的比例。表1-192-1煤堆放風化一覽表項目露天半露天粒度15天35天30天60天(mm)重量（kg)破碎率（%）重量（kg)破碎率（%）重量（kg)破碎率（%）重量（kg)破碎率（%）50～100307.014.98492.0297.2780.426.550.334.025～50188.041.49（4）矸石泥化試驗相鄰礦井千秋礦在井田延深勘探時，從4308和4406兩個鉆孔中采取二煤夾矸混合樣進行安氏泥化試驗，其結(jié)果小于0.5毫米產(chǎn)率在20%左右，小于10微米產(chǎn)率在10%左右，試樣在翻轉(zhuǎn)前（加水后）有明顯的泥化現(xiàn)象，長時間不出現(xiàn)澄清層，形成溶膠，顏色為灰褐色，由此可見在洗煤時對凈回收率和凈灰分都有影響。7）稀硝基腐植酸產(chǎn)率(HA)原義馬礦務(wù)局曾委托舒蘭煤礦綜合利用研究室進行稀硝酸氧解制硝基腐植酸試驗，結(jié)果表明原煤酸性能團(毫克當量／克)─COOH含量為0.28，─OH為4.47，原生腐植酸為6.55%。通過稀硝酸氣解試驗結(jié)果，該煤種作為制取硝酸肥料尚有可能，硝酸增添量在1:0.4左右，其氧化條件見表1-20。表1-20煤層氧化條件一覽表原料煤粒度（網(wǎng)目）煤酸比例（煤:酸)反應(yīng)時間（分鐘）反應(yīng)溫度（C）硝酸濃度（%）<801:0.3～1:0.5609010～20至于取得較完善的最佳反應(yīng)條件，尚需作詳細研究，化驗指出，煤灰分中含鈣量較大(8%)是消耗硝酸的主要因素，應(yīng)進一步采取辦法控制。在井田延深勘探時利用煤芯樣測定各層煤總腐植酸含量為2.99～4.41%，無利用價值。6)苯萃取物根據(jù)相鄰礦千秋礦在井田延深勘探時利用煤芯樣測定各層煤苯萃取物含量為0.52～0.83%，無利用價值。8）煤的工業(yè)牌號按《中國煤炭分類》（GB5751-86）標準，干燥無灰基揮發(fā)份Vdaf>37%、透光率PM>30～50%、恒濕無灰基高位發(fā)熱量>24MJ/kg，則劃為長焰煤。因此，本井田各煤層均屬長焰煤類。9）煤的綜合評價與利用方向（1）各煤層煤質(zhì)特征基本相似，以作動力用煤為主，原煤低位發(fā)熱量Qnet為17290～21140J/g，符合火力發(fā)電及其它一般工業(yè)鍋爐用煤要求。（2）經(jīng)半工業(yè)規(guī)律氣化試驗證明，煤對CO2反應(yīng)性大于60%(表1-21)，硫分低、不粘結(jié)，大于25mm塊煤在32%左右，可在沸騰和固定層發(fā)生爐進行氣化，但由于煤機械強度、結(jié)渣性、熱穩(wěn)定性差，灰溶點低，對氣化用煤有影響。（3）據(jù)配焦稀硝酸氧解制硝基腐植酸試驗結(jié)果，該煤種配量可達10～20%。原生腐值酸6.55%，硝酸增添量在1:0.4左右，但對于各煤層之配煤量能否增加，制取硝酸腐植酸的經(jīng)濟價值尚需進一步研究。（4）應(yīng)充分利用義馬長焰煤對CO2反應(yīng)性強、含硫量低、產(chǎn)氣率高、宜于氣化特點，就地入選塊煤作氣化原料，就地加壓氣化，剩余沫煤供應(yīng)電廠。表1-21煤的工業(yè)牌號分析一覽表煤層名稱精度原煤透光透光率鏡煤平均最大反射率煤種牌號VadfYCHWQgrdaf氧化腐植酸﹪㎜﹪﹪MJ/k﹪﹪﹪﹪2-1煤37.4～43.439.876.4～78.977.186.8029.5913.2356.10.5Cγ1.3.3其它有益礦產(chǎn)區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)以沉積礦產(chǎn)為主，除能源礦產(chǎn)煤炭外，經(jīng)化驗測試分析，煤中硫及其它稀有元素均未達到最低工業(yè)指標。目前作為有益伴生礦產(chǎn)應(yīng)用較多的是煤炭生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的主要固體廢棄物煤矸石。矸石成份分析表明（表1-22），煤矸石是以粘土巖為主的高硫煤矸石。可在以下幾方面進行利用：表1-22義馬礦務(wù)局三個煤礦的煤矸石分析項目Mad（%）Aad（%）Vad（%）FCad（%）St,ad（%）SiO2（%）Al2O3（%）Fe2O3（%）CaO（%）含量1.3272.2910.2418.384.7045.5715.172.350.4549827.161利用煤矸石作燃料發(fā)電煤矸石是一種可燃物質(zhì),熱值在400kJ/kg以上可用作燃料發(fā)電，矸石的利用不僅能夠取得一定的經(jīng)濟效益，還能產(chǎn)生一定的環(huán)境效益和社會效益。目前，躍進礦已建成2×1.2萬kW矸石電廠，并于1998年發(fā)電。2利用煤矸石制磚矸石磚是以低發(fā)熱量煤矸石為主要原料,矸石中的碳作為燒內(nèi)燃磚的燃料有顯著的節(jié)能效果。制煤矸石磚可以做到制磚不用土,不耗煤,具有良好的經(jīng)濟和社會效益。千秋礦在這方面已邁出了重要的一步。3利用煤矸石制水泥煤矸石燃燒后稱為過火矸(紅矸),是生產(chǎn)水泥的良好材料。利用過火矸生產(chǎn)的水泥與普通硅酸鹽水泥相比有以下優(yōu)點:一是節(jié)煤,普通水泥的耗煤量是矸石水泥的三倍。二是節(jié)電,生產(chǎn)1t硅酸鹽水泥耗電516kW·h,而生產(chǎn)1t矸石水泥只用24kW·h。三是矸石水泥性能好、質(zhì)量高。集團公司水泥廠利用過火矸這一天然條件生產(chǎn)矸石水泥,創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟效益。4利用煤矸石作路面路基煤矸石可以成為很好的筑路材料。義馬交通發(fā)展前景廣闊,用煤矸石來作路面路基大有前途。我國雞西礦區(qū)的矸石路基試驗研究表明每1000m2矸石路基造價比碎石灰土結(jié)構(gòu)節(jié)省3260元,因此,用煤矸石來作路面路基原料是切實可行的。5煤矸石直接利用直接利用可分為地下和地面處理兩大類,地下處理主要是用于地下采煤采空區(qū)做填料。地面處理矸石范圍很廣,可以回填廢礦井、露天礦廢礦坑、塌陷區(qū)、沼澤地、復(fù)地造田等。此外,煤矸石可作為工業(yè)填料(SAC)應(yīng)用于橡膠、塑料、涂料和建筑防水料中,代替輕質(zhì)碳酸鈣、炭黑、硫酸鋇等常用填料,并起改良性能的作用。把煤矸石與制氮、磷、鉀的化工殘渣混合,攪成膠狀,然后成球烘干,磨細制成“磷肥”,對玉米等作物具有很高的肥效。總之,煤矸石是一種很好的自然資源,在煤炭開采中棄之為害,用之為寶。同時,煤矸石的綜合利用從環(huán)保角度考慮是勢在必行。因此,積極探索合適的利用技術(shù),開展煤矸石的綜合利用是大有前途的。

2井田境界與儲量2.1井田境界2.1.1井田范圍耿村礦位于義馬礦區(qū)西部三門峽市澠池縣境內(nèi)，北距澠池縣城3.2km，東北距義馬市15km，西距三門峽市53km，東距洛陽市69km。地理坐標東經(jīng)111°44′30″～111°47′0″；北緯34°42′30″～34°44′0″；主井坐標：X=3845668.360，Y=37569814.014，Z=537.20。井田2-1煤層賦存狀況如圖2-1所示。圖2-1井田2-1煤層賦存狀況示意圖2.1.2井田尺寸井田走向長度為4.87km-5.39km,平均走向長度為4.95km,水平寬度為2.48km-3.59km,平均為2.97km，煤層傾角8-12度，平均10度，傾斜寬度2.52-3.65km,平均為3.02km,井田的水平面積為15.21平方公里2.2礦井工業(yè)儲量2.2.1儲量計算基礎(chǔ)1）根據(jù)本礦的井田地質(zhì)勘探報告提供的煤層儲量計算圖計算；2）根據(jù)《煤炭資源地質(zhì)勘探規(guī)范》和《煤炭工業(yè)技術(shù)政策》規(guī)定：煤層最低可采厚度為0.70m，原煤灰分≤40%；3）依據(jù)國務(wù)院過函（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(fù)》內(nèi)容要求：禁止新建煤層含硫份大于3%的礦井，硫份大于3%的煤層儲量列入平衡表外的儲量；4）儲量計算厚度：夾石厚度不大于0.05m時，與煤分層合并計算，復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤層的夾石總厚度不超過每分層厚度的50%時，以各煤分層總厚度作為儲量計算厚度；5）井田內(nèi)主要煤層穩(wěn)定，厚度變化不大，煤層賦存較穩(wěn)定，勘探工程分布比較均勻，采用地質(zhì)塊段的算術(shù)平均法。2.2.2井田地質(zhì)勘探耿村井田地質(zhì)勘探工作歷經(jīng)普查、詳查、精查、補充勘探四個階段，其中前三階段完成于60年代，補充勘探完成于礦井生產(chǎn)期間的1986年，各階段完成工作量及成果如下：（1）普查階段該階段共施工鉆孔三個(孔號為八－2、八－3、八－4)，總進尺778.52m，因煤層采取率小于30％，又無電測驗證，無封孔資料，定為廢孔。（2）詳查階段正式的勘探工作始于1964年，中南煤田地質(zhì)局127隊在此進行了巖芯鉆探，于1965年6月30日提交了《河南省澠池縣義馬煤田詳查勘探地質(zhì)報告》，在本井田內(nèi)共施工鉆孔16個，工程量4941.5m，累計穿煤層39次，煤層總厚243.02m，煤芯總長199.90m，平均采取率83.28％，除4201孔打丟2-3煤、封孔不可靠、4204孔孔斜21°、見煤點偏高129m外，其余孔質(zhì)量均可靠。（3）精查階段該階段工作始于1965年7月，中南煤田地質(zhì)局127隊于1966年5月提交了《河南省澠池縣楊、孟井田精查地質(zhì)報告》，在耿村井田共施工鉆孔11個，總進尺1447.16m，累計穿煤層32次，煤層總厚169.51m，煤芯總長153.82m，平均采取率90.74%。完成萬分之一地質(zhì)、水文地質(zhì)測量12.5km2。1966年10月12日中南煤炭管理局以(66)中南煤地審字第10號文批準，結(jié)論是勘探工程質(zhì)量較好，地質(zhì)資料可靠。通過該階段工作為建井提供了可靠的依據(jù)。報告修編認為，勘探報告對本井田內(nèi)地層劃分、煤層的對比、各煤層的可采性論述基本正確。煤層賦存的基本形態(tài)為單斜構(gòu)造，查明了井田內(nèi)煤層賦存特征及其可采性、煤種，對煤層露頭及深部斷層基本控制，查明了井田的水文地質(zhì)條件、煤炭的儲量，基本上滿足了井田設(shè)計的要求。經(jīng)建井生產(chǎn)發(fā)現(xiàn)尚存在以下問題：①1～2煤層可采邊界控制不嚴，經(jīng)巷道證實在可采邊界外50m處煤厚仍達1.5m，致使原設(shè)計工作面上移。②風化帶控制不嚴，精查資料一般推定平距35.5~66.6m。③F16斷層位置不確切。④深部鉆孔較少，煤厚變化、F16逆斷層位置控制不夠。（4）補勘階段根據(jù)煤炭工業(yè)部(83)煤生字159號文件精神，結(jié)合耿村煤礦開拓延深需要，經(jīng)省煤炭廳(84)豫煤生字375號文批準，于1984年元月至1986年元月，由義馬礦務(wù)局地測公司對+300m以下、45線以西下至F斷層、45線以東+50m水平為界進行補充勘探，1986年7月提交了《義馬礦務(wù)局耿村煤礦深部生產(chǎn)補充勘探地質(zhì)報告》，共施工鉆孔25個，鉆探總進尺12237.61m，測井曲線長45005.37m，累計穿煤層58次，煤層總厚447.62m，煤芯總長399.06m，平均采取率89.32%，采取并化驗煤樣17個，其中2-3煤14個。此次補勘共獲工業(yè)儲量10999.6萬噸;其中A+B級儲量7732.1萬噸，占補勘區(qū)儲量的70.3%；鉆探質(zhì)量可靠，除4305孔外，全部為甲、乙級孔。查明了各煤層賦存特征、分布范圍和厚度變化。經(jīng)采掘揭露存在問題主要是：2-1、2-2與2-3煤層合并位置不確切，合并后煤層發(fā)育狀況未深入研究；2-3煤變薄帶未圈定。1996年至2006年，義馬煤業(yè)集團有限責任公司工勘公司先后在井田，深部打鉆孔8個，主要目的是查明深部煤層賦存特征及F16位置。綜上所述，井田內(nèi)歷經(jīng)普查、詳查、精查、補勘四個階段，先后共施工鉆孔55個(其中3個廢孔)，平均每平方公里鉆孔數(shù)達4.2個，原精查勘探?jīng)]有確定勘探類型，生產(chǎn)初期按構(gòu)造簡單、煤層穩(wěn)定、即I類二型作為布孔依據(jù)。經(jīng)生產(chǎn)證實，勘探和補勘所提供的資料較為可靠，局部煤厚變薄和增厚以及揭露較多的小斷層和小褶皺尚屬正常。2.2.3礦井工業(yè)儲量計算本礦井主采煤層為2-1煤，采用地質(zhì)塊段法計算工業(yè)儲量。地質(zhì)塊段法就是根據(jù)煤層傾角和厚度大體一致的原則，將井田劃分為若干塊段，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，煤層總儲量即為各塊段儲量之和。本井田劃分為4個儲量塊，分塊情況如圖2-2所示。圖2-2塊段劃分示意圖1）礦井地質(zhì)資源量礦井地質(zhì)資源量可由下式計算： (2-1)式中：Zz—礦井地質(zhì)資源量，Mt；mi—第i塊段煤層平均厚度，m；Si—第i塊段煤層平面面積，m2；γ—煤的密度，1.4t/m3；Ai—第i塊段煤層的平均傾角，°。將各參數(shù)代入式2-1，可得表2-1。故礦井地質(zhì)資源儲量為：187.11Mt2）礦井工業(yè)儲量根據(jù)鉆孔布置，在礦井地質(zhì)資源量中，60%探明的，30%控制的，10%推斷的。根據(jù)煤層厚度和煤質(zhì)，在探明的和控制的資源量中，70%是經(jīng)濟的基礎(chǔ)儲量，30%是邊際經(jīng)濟的基礎(chǔ)儲量，則礦井工業(yè)儲量由下式計算： Zg=Z111b+Z122b+Z2M11+Z2M22+Z333k (2-2)式中：Zg—礦井工業(yè)儲量，Mt；Z111b—探明的資源量中經(jīng)濟的基礎(chǔ)儲量，Mt；Z122b—控制的資源量中經(jīng)濟的基礎(chǔ)儲量，Mt；Z2M11—探明的資源量中邊際經(jīng)濟的基礎(chǔ)儲量，Mt；Z2M22—控制的資源量中邊際經(jīng)濟的基礎(chǔ)儲量，Mt；Z333—推斷的資源量，Mt；k—可信度系數(shù)，取0.7~0.9，根據(jù)本礦實際條件取0.8。其中：Z111b=Zz×60%×70%=206.5×60%×70%=78.59MtZ122b=Zz×30%×70%=206.5×30%×70%=39.29MtZ2M11=Zz×60%×30%=206.5×60%×30%=28.24MtZ2M22=Zz×30%×30%=206.5×30%×30%=16.84MtZ333k=Zz×10%×80%=206.5×10%×80%=14.97Mt則礦井工業(yè)儲量：Zg=78.59+39.29+28.24+16.84+14.97=177.93Mt表2-1井田塊段儲量計算表塊號平均傾角/°平面面積/m2煤層面積/m2煤層平均厚度/m密度/t·m-3儲量/Mt193251191.23291717.78.691.440.04210.82790900.32841226.28.691.434.57311.56129858.36255438.18.691.474.5847.93087812.63117398.48.691.437.92合計15259762.415505780.4——187.112.3礦井可采儲量2.3.1安全煤柱留設(shè)原則1）工業(yè)場地、井筒留設(shè)保護煤柱，對較大的村莊留設(shè)保護煤柱，對零星分布的村莊不留設(shè)保護煤柱。2）各類保護煤柱按垂直剖面法確定，用巖層移動角確定工業(yè)場地煤柱。3）圍護帶寬度是根據(jù)礦區(qū)建筑物的保護等級劃定的。風井屬I級保護建筑物，故風井場地留設(shè)20m寬的圍護帶；工業(yè)場地屬II級保護建（構(gòu)）筑物，留設(shè)15m寬圍護帶。4）落差超過100m的斷層保護煤柱寬度50m，井田境界煤柱寬度為50m。5）工業(yè)場地占地面積，根據(jù)《煤礦設(shè)計規(guī)范中若干條文件修改決定的說明》中第十五條，工業(yè)場地占地面積指標見表2-2。表2-2工業(yè)廣場占地面積指標井型（萬t/a）占地面積指標（公頃/10萬t）240及以上1.0120~1801.245~901.59~301.82.3.2礦井保護煤柱損失量1）井田境界保護煤柱井田境界保護煤柱的損失量按下式計算： P=S×M×γ×/cos10° (2-3)式中：P—井田境界煤柱損失量，Mt；S—井田境界煤柱面積；M—煤層厚度，8.69m；γ—煤的密度，1.40t/m3。代入數(shù)據(jù)得：P=1.09×8.69×1.40×/cos10°=13.46Mt2）工業(yè)場地保護煤柱本礦井設(shè)計生產(chǎn)能力為1.5Mt/a，由表2-2可得工業(yè)場地占地面積為0.12km2，故可取工業(yè)場地為300m×400m的長方形。工業(yè)場地按II級保護留維護帶，寬度為15m。。工業(yè)場地壓煤量可按下式計算： P=S×m×γ/cosα (2-4)式中：P—工業(yè)場地壓煤量，Mt；S—工業(yè)場地壓煤水平面積，0.35km2；m—煤層厚度，8.69m；γ—煤的密度，1.40t/m3；α—煤層傾角，10°。代入數(shù)據(jù)得：P=0.35×8.69×1.4/cos10°=4.32Mt表2-4保護煤柱損失量煤柱類型損失量/Mt井田境界保護煤柱13.46工業(yè)場地保護煤柱4.32斷層保護煤柱1.36合計19.142.3.3礦井設(shè)計可采儲量礦井設(shè)計可采儲量按下式計算： Zk=(Zg-P)×C (2-5)式中：Zk—礦井設(shè)計可采儲量，Mt；Zg—礦井工業(yè)儲量，Mt；P—斷層煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建（構(gòu)）筑煤柱等永久煤柱損失量、工業(yè)場地和主要井巷煤柱損失量之和，Mt；C—采區(qū)采出率，厚煤層不小于75%；中厚煤層不小于80%；薄煤層不小于85%。此處取75%。則礦井設(shè)計可采儲量：Zk=(177.93-19.14)×0.75=119.09Mt3礦井工作制度、設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限3.1礦井工作制度按照《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定，參考《關(guān)于煤礦設(shè)計規(guī)范中若干條文修改的說明》，確定本礦井設(shè)計生產(chǎn)能力按年工作日330天計算，四六制作業(yè)（三班生產(chǎn)，一班檢修），每日三班出煤，凈提升時間為16小時。3.2礦井設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限1.礦井設(shè)計生產(chǎn)能力因為本井田設(shè)計豐富，主采煤層賦存條件簡單，井田內(nèi)部無較大斷層，比較合適布置大型礦井，經(jīng)校核后確定本礦井的設(shè)計生產(chǎn)能力為150萬噸/年。2.井型校核下面通過對設(shè)計煤層開采能力、輔助生產(chǎn)能力、儲量條件及安全條件等因素對井型加以校核。（1）礦井開采能力校核耿村礦2-1煤層為厚煤層，煤層平均傾角為10度，地質(zhì)構(gòu)造簡單，賦存較穩(wěn)定，但礦井瓦斯含量及涌水相對較大，工作面長度不一過大，考慮到礦井的儲量可以布置兩個綜采工作面同采可以滿足礦井的設(shè)計能力。（2）輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能力校核本礦井為大型礦井，開拓方式為立井開拓，主井提升容器為兩對9噸底卸式提升箕斗，提升能力可以達到設(shè)計井型的要求，工作面生產(chǎn)原煤一律用帶式輸送機運到采區(qū)煤倉，運輸能力很大，自動化程度很高，原煤外運不成問題。輔助運輸采用罐籠，同時本設(shè)計的井底車場調(diào)車方便，通過能力大，滿足矸石、材料及人員的調(diào)動要求。所以輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)完全能夠滿足設(shè)計生產(chǎn)能力的要求。（3）通風安全條件的校核本礦井煤塵具有爆炸性瓦斯含量相對較高，屬于高瓦斯礦井，水文地質(zhì)條件較簡單。礦井通風采用對角式通風，礦井達產(chǎn)初期對首采只需先建一個風井即可滿足礦井的通風需求，后期再建一個風井，可以滿足整個礦井通風的要求。本井田內(nèi)存在若干小斷層，已經(jīng)查到且不導(dǎo)水，不會影響采煤工作。所以各項安全條件均可以得到保證，不會影響礦井的設(shè)計生產(chǎn)能力。（4）儲量條件校核井田的設(shè)計生產(chǎn)能力應(yīng)于礦井的可采儲量相適應(yīng)，以保證礦井有足夠的服務(wù)年限。礦井服務(wù)年限的公式為：T=Zk/(A×K)（3-1）其中：T礦井的服務(wù)年限，年；Zk礦井的可采儲量，119.09Mt；A礦井的設(shè)計生產(chǎn)努力，150萬噸/年；K礦井儲量備用系數(shù)，取1.4。則：T=119.09×100/（150×1.4）=56.71（年）既本礦井的開采服務(wù)年限符合規(guī)范的要求。注：確定井型是要考慮備用系數(shù)的原因是因為礦井每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)有一定的儲備能力，礦井達產(chǎn)后，產(chǎn)量迅速提高，局部地質(zhì)條件變化，使儲量減少，有的礦井由于技術(shù)原因使采出率降低，從而減少儲量，為保證有合適的服務(wù)年限，確定井型時，必須考慮備用系數(shù)。5）第一水平服務(wù)年限校核由本設(shè)計第四章井田開拓可知，礦井是單水平上下山開采，水平在+280m，水平服務(wù)年限即為全礦井服務(wù)年限，為56.71年。即本設(shè)計第一水平的服務(wù)年限符合礦井設(shè)計規(guī)范的的要求。表3-1不同礦井設(shè)計生產(chǎn)能力時礦井服務(wù)年限表礦井設(shè)計生產(chǎn)能力（萬t/a）礦井設(shè)計年限（a）第一水平設(shè)計服務(wù)年限煤層傾角<25°25°-45°>45°600及以上7035300-5006030120-2405025201545-90402015154井田開拓4.1井田開拓的基本問題井田開拓是指在井田范圍內(nèi)，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(yīng)等生產(chǎn)系統(tǒng)。這些用于開拓的井下巷道的形式、數(shù)量、位置及其相互聯(lián)系和配合稱為開拓方式。合理的開拓方式，需要對技術(shù)可行的幾種開拓方式進行技術(shù)經(jīng)濟比較，才能確定。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。確定井筒的形式、數(shù)目和配置，合理選擇井筒及工業(yè)場地的位置；合理確定開采水平的數(shù)目和位置；布置大巷及井底車場；確定礦井開采程序，做好開采水平的接替；進行礦井開拓延深、深部開拓及技術(shù)改造；合理確定礦井通風、運輸及供電系統(tǒng)。確定開拓問題，需根據(jù)國家政策，綜合考慮地質(zhì)、開采技術(shù)等諸多條件，經(jīng)全面比較后才能確定合理的方案。在解決開拓問題時，應(yīng)遵循下列原則：貫徹執(zhí)行國家有關(guān)煤炭工業(yè)的技術(shù)政策，為早出煤、出好煤高產(chǎn)高效創(chuàng)造條件。在保證生產(chǎn)可靠和安全的條件下減少開拓工程量；尤其是初期建設(shè)工程量，節(jié)約基建投資，加快礦井建設(shè)。合理集中開拓部署，簡化生產(chǎn)系統(tǒng)，避免生產(chǎn)分散，做到合理集中生產(chǎn)。合理開發(fā)國家資源，減少煤炭損失。必須貫徹執(zhí)行煤礦安全生產(chǎn)的有關(guān)規(guī)定。要建立完善的通風、運輸、供電系統(tǒng)，創(chuàng)造良好的生產(chǎn)條件，減少巷道維護量，使主要巷道經(jīng)常保持良好狀態(tài)。要適應(yīng)當前國家的技術(shù)水平和設(shè)備供應(yīng)情況，并為采用新技術(shù)、新工藝、發(fā)展采煤機械化、綜掘機械化、自動化創(chuàng)造條件。根據(jù)用戶需要，應(yīng)照顧到不同媒質(zhì)、煤種的煤層分別開采，以及其它有益礦物的綜合開采。本井田開拓方式的選擇，主要考慮到以下幾個因素：1）本井田煤層埋藏較深，煤層可采線在+500m，最深處到-150m表土層厚度較小，19.4m。2）本井田瓦斯及涌水比較小,對開拓方式的選擇影響不大。3）本礦地形起伏較大，，無大的地表水系和水體，地面平均標高為+600m。4.1.1井筒形式的確定（