采礦學課程設計-隆德煤礦1.8Mta新井開拓設計

1、（采礦設計）課程設計采礦學課程設計姓 名： 學 號： 學 院： 礦業(yè)工程學院 專 業(yè)： 采礦工程 設計題目： 隆德煤礦1.8Mt/a新井開拓設計 指導教師： 職 稱： 教授 2019年1月12日 徐州目錄1 礦區(qū)概述及井田地質特征41.1 礦區(qū)概述41.1.1礦井位置、范圍及四鄰關系41.1.2礦區(qū)地理條件51.1.3礦區(qū)交通條件61.1.4礦區(qū)水文情況61.1.5礦區(qū)氣候條件71.2 井田地質特征71.2.1 地層綜述71.3 煤層特征91.3.1 總體特征91.3.2 可采煤層特征91.3.3 煤質特征111.3.4 煤礦水文地質條件111.4 其他開采技術條件131.4.1 工程地質特征

2、131.4.2 瓦斯、煤塵及煤的自然傾向141.5 環(huán)境地質問題161.5.1礦井生態(tài)環(huán)境地質現(xiàn)狀161.5.2采煤引起的主要環(huán)境地質問題161.5.3主要環(huán)境地質問題防治對策172 井田境界和儲量192.1井田境界192.2可采煤層192.3井田賦存特征202.4礦井儲量212.4.1儲量計算范圍212.4.2儲量計算基礎212.4.3礦井地質資源儲量212.4.4礦井工業(yè)資源儲量232.4.5礦井設計資源儲量242.4.6礦井設計可采資源儲量253 礦井工作制度、設計生產(chǎn)能力及服務年限273.1礦井工作制度273.2礦井設計生產(chǎn)能力及服務年限273.2.1影響礦井設計生產(chǎn)能力的主要因素27

3、3.2.2確定依據(jù)283.2.2礦井設計生產(chǎn)能力283.2.3礦井服務年限293.2.4井型校核294 井田開拓314.1井田開拓的基本問題314.1.1井筒形式的確定324.2.3風井的布置及位置344.1.3工業(yè)場地的位置364.1.3開采水平的確定374.1.4礦井開拓方案比較37感 言45參考文獻471 礦區(qū)概述及井田地質特征1.1 礦區(qū)概述1.1.1礦井位置、范圍及四鄰關系神木縣隆德煤礦位于陜西省榆林市神木縣西南部，行政區(qū)劃隸屬于榆林市神木縣大保當鎮(zhèn)管轄。地理坐標在北緯38°435838°4739，東經(jīng)109°5804110°0302 之間。2

4、011年5月18日，陜西省國土資源廳頒發(fā)了隆德煤礦采礦許可證，采礦權人為神木縣隆德礦業(yè)有限責任公司。證號：C6100002010051120063557，有效期限自2011年5月18日至2020年4月18日，煤礦共由7個拐點圈定而成，拐點坐標見表1-1（本次采用1980西安坐標），面積20.4647km2，生產(chǎn)規(guī)模150萬噸/年。限定開采標高為1095-980m，開采1-1、2-2煤層。圖1-1 煤礦與周邊礦權設置關系圖隆德煤礦東部與黑龍溝煤礦相鄰，南部與大保當井田相鄰，西部與小保號當一號井相鄰。煤礦與周邊礦權設置關系見圖1-1。表1-1 隆德煤礦拐點坐標一覽表序號1980西安坐標系（給定）1

5、954年北京坐標系（給定）XY經(jīng)度緯度XY1429375237410298109°580438°46214293800374103702429615237412128109°591938°47394296200374122003429175237416716110°023138°45184291800374167884428928037417439110°030238°43584289328374175105428928037415758110°015238°435842893283741583

6、06429180737413328110°001038°45194291855374134007429124737412730109°594638°45014291295374128021.1.2礦區(qū)地理條件隆德煤礦位于陜北黃土高原北部，毛烏素沙漠東南緣，地貌單元以沙丘沙地為主，地表基本被第四系風積沙所覆蓋，基巖僅在煤礦南部黑龍溝溝谷中局部出露，北部高南部低，最高處位于煤礦西北部的前大界，標高1249.5m，最低處位于煤礦南部的黑龍溝溝谷，標高1104.1m，相對最大高差145.4m。按地貌成因、地貌形態(tài)及組成物質，煤礦地貌單元可劃分為沙丘沙地和河谷地貌

7、二種：沙丘沙地：由流動、固定、半固定沙丘及沙丘鏈，長條形沙壟和沙灘，平緩的沙地等交錯組成。沙丘、沙壟一般長數(shù)十米至百米，底寬數(shù)十米，高一般1030m，在較大沙丘之間有丘間洼地為風蝕所成，沙丘受西北風吹蝕不斷向南移動，地表干旱，水分缺乏，占煤礦面積五分之四左右。溝谷地貌：沿主溝展布，溝谷兩側基巖斷續(xù)出露，溝底開闊地帶形成一級階地和河床漫灘。河床漫灘主要分布于大溝溝底，高于河床約12m左右，漫灘平緩，與河床以陡坎形式連接，由第四系全新統(tǒng)沖積層組成。一級階地主要由第四系全新統(tǒng)沖積層組成。河漫灘和一級階地多經(jīng)人工平整成梯田，為區(qū)內農作物主要種植區(qū)。1.1.3礦區(qū)交通條件茂包高速榆商高速隆德煤礦榆神二級

8、公路（S204省道）、榆商高速及西（安）包（頭）鐵路（神延段）并行沿煤礦東南邊界外約45km處通過，210國道、包茂高速陜（西）（內）蒙段從煤礦西部外圍直距約34km處南北向經(jīng)過，規(guī)劃中的包西鐵路增建二線沿煤礦西部邊界外約2km處通過。榆林機場可起降大型客機，現(xiàn)已開通榆林至西安、北京、上海、深圳、廣州、鄭州、成都等大城市航班。鄂爾多斯機場已開通鄂爾多斯至西安、鄂爾多斯至北京等大城市航班。交通可謂四通八達，公路、鐵路和航空運輸快捷方便。（見圖1-2）。圖1-2 交通位置示意圖1.1.4礦區(qū)水文情況煤礦位于黃河支流禿尾河流域，區(qū)內僅有禿尾河流域的支流黑龍溝一條河流，為常年性河流。由煤礦南部流過，該

9、處地形切割相對較強，溝谷兩側基巖斷續(xù)出露，溝流量最大6.2×104m3/d。1.1.5礦區(qū)氣候條件本區(qū)地處西北內陸，屬干旱半干旱大陸性氣候。其特點為：春暖干燥，氣溫回升快，降水較少，多大風及風沙天氣，易起沙塵；夏季炎熱多雨，日溫差大，7、8兩個月多雷陣雨及陣性大風天氣；秋季涼爽濕潤，氣溫下降快，10月份后降水量速減；冬季寒冷干燥，雨雪稀少，且封凍期較長。據(jù)神木氣象站19572012年觀測資料，多年平均氣溫8.6，7月份最高，平均氣溫23.9，極端最高氣溫38.9；一月份最低，平均氣溫-9.3，極端最低氣溫-28.1。多年平均蒸發(fā)量為1788.4mm，最大降水量為819.1mm，最小降

10、水量108.6mm，多年平均降水量為423.8mm，多年日最大降水量136.3mm；平均相對濕度56，無霜期179d，最大凍土深度1.5m。區(qū)內春冬盛行西北風，夏季多為東南風，多年平均風速2.3m/s，最大風速高達25m/s。1.2 井田地質特征1.2.1 地層綜述隆德煤礦位于陜北侏羅紀煤田東部，地層區(qū)劃隸屬華北地層區(qū)鄂爾多斯地層分區(qū)。礦井地表大部被第四系風積沙及第四系、新近系松散層所覆蓋，基巖僅在黑龍溝一帶零星出露。根據(jù)地質填圖及鉆孔揭露，煤礦地層由老至新有中生界三疊系上統(tǒng)永坪組（T3y）；侏羅系下統(tǒng)富縣組（J1f）；侏羅系中統(tǒng)延安組（J2y）、直羅組（J2z）；新生界新近系、第四系中更新統(tǒng)

11、離石組（Q2l）及上更新統(tǒng)薩拉烏素組和全新統(tǒng)風積沙（Q3s+Q4eol）。陜北侏羅紀煤田位于鄂爾多斯臺向斜東翼陜北斜坡上，基底為堅固的前震旦系結晶巖系，印支期及其后的歷次構造運動對礦區(qū)的影響主要表現(xiàn)為垂直升降運動，形成一系列的假整合面或小角度的不整合面。據(jù)區(qū)域資料，基底中主要存在吳堡靖邊EW向、保德吳旗NE向、榆林西神木西NE向構造帶，對煤田的形成及分布具有一定的控制作用（見圖1-3）。圖1-3 陜北地區(qū)構造分區(qū)及構造綱要圖隆德煤礦傾伏背斜煤礦地質構造簡單，為一走向北北東、傾向北西西、傾角小于1°的單斜構造，未發(fā)現(xiàn)落差大于30m的斷層和明顯的褶皺構造，僅在單斜構造的框架之上發(fā)育有一些

12、寬緩的波狀起伏，礦井內未發(fā)現(xiàn)大型斷層，巷道掘進中揭露有小型正斷層。礦井內無大中型斷層，巷道掘進中揭露有小型正斷層6條，分布較零散。掘進揭露的這些斷層特點是：（1）斷層類型為正斷層，斷距在1.63.6m，規(guī)模為小型。（2）斷層走向北東，與區(qū)域上布伽重力高異常和航磁線性負異常帶走向一致。傾向北西，傾角小于70°，屬低角度正斷層。圖1-4 延安組地質圖1.3 煤層特征1.3.1 總體特征礦井含煤地層為中侏羅統(tǒng)延安組，由灰白色至淺灰色粗、中、細粒長石砂巖、巖屑長石砂巖、粉砂巖、砂質泥巖、泥巖、煤層及炭質泥巖組成，平行不整合于下伏富縣組之上，被直羅組平行不整合覆蓋，厚227.05286.06m

13、，平均260.45m。根據(jù)延安組巖性、巖相與沉積旋回特征，自下而上將其分為五段，每段各含一個煤層組（見圖1-4）。資源勘探、井筒檢查、水文地質補堪施工鉆孔目的層位為2-2煤層底板以下15米及延安組第四、五段。延安組第段（J2y4）屬單一旋回結構，段厚33.5641.95m，平均厚度38.83m為一大型朵葉狀湖泊三角洲沉積，分流河道十分發(fā)育，分布廣泛，巖性組合規(guī)律也明顯，中下部以灰白色巨厚層狀中細粒巖屑長石砂巖為主。上部和底部常為深灰色泥巖、粉砂巖。頂部積聚有豐厚的2-2煤層。1.3.2 可采煤層特征隆德煤礦延安組含有5個煤組共9層煤，自上而下依次為1-1、2-2、3-1、4-2、4-3、4-4

14、、5-2上、5-2、5-3煤層。煤礦批準開采1-1、2-2煤層，以下分別對1-1、2-2煤層特征分別敘述。（表1-2）。表1-2 煤層特征一覽表 巖段煤層號煤層厚度結構層間距可采類型穩(wěn)定類型兩極值平均值（點數(shù)）標準差變異系數(shù)面積可采率（%）極 值平 均1-102.681.93(8)0.370.1938（煤層被剝蝕，覆煤面積內全區(qū)可采）一般不含夾矸，局部含1-2層夾矸，結構簡單。51.1760.3454.1627.5137.2133.76大部可采穩(wěn)定2-23.926.375.17(19)0.790.15100一般不含夾矸，局部含1-2層夾矸，結構簡單。全區(qū)可采穩(wěn)定根據(jù)鉆孔資料：2-2煤層厚度3.

15、926.75m，平均厚度5.20m；可采煤層厚度3.926.60m，平均厚度4.93m，屬厚煤層，南部厚而北部薄。煤層一般不含夾矸，局部含12層夾矸，巖性以粉砂巖為主，其次為砂質泥巖，厚度0.150.70m，煤層結構簡單。埋深31.90225.48m，平均164.14m，西北部煤層埋藏較深，東南部埋藏較淺，黑龍溝煤礦施工的ZK102鉆孔最薄，僅為31.90m，底板標高1060980m（圖1-4）。該煤層為厚煤層，全區(qū)可采，煤層厚度變化較大，規(guī)律性明顯，結構簡單，煤類單一，屬穩(wěn)定型煤層。圖1-4 2-2煤層厚度等值線圖 1.3.3 煤質特征礦區(qū)內各煤層的煤均為黑色，條痕褐黑色，弱瀝青瀝青光澤，貝

16、殼狀、階梯狀、參差狀斷口；內生裂隙較不發(fā)育，裂隙被方解石脈或黃鐵礦薄膜填充；1-1煤層以線理狀細條帶狀結構，水平層理，下部2-2煤層以細中條帶狀為主，局部寬條帶狀，水平層理，層狀構造（表1-3）。表1-3 2-2煤層的物理性質和煤巖特征煤 層顏色結構與構造裂 隙光 澤條 痕煤巖成分煤巖類型視密度斷口與其它22黑色細中條帶狀為主，局部寬條帶狀，水平層理20條5cm瀝青光澤為主，絲娟光澤次之褐黑色亮、暗煤為主、夾鏡煤條帶及透鏡體。半亮型半暗型1.32斷口貝殼狀和階梯狀，中部及下部含厚8cm菱鐵質結核，直徑16mm方解石脈填充裂隙。2-2煤層煤巖成份以亮煤、暗煤為主，宏觀煤巖類型以半亮煤為主，次為半

17、暗煤，各層煤視密度1.32g/cm3。顯微煤巖組份中，煤的鏡質組含量最高（45.154.3%），惰質組含量次之（42.250.0%），殼質組含量低（1.21.9%）。有機總量變化在97.097.5%之間，無機礦物含量很低（1.23.1%），成分以粘土類及碳酸鹽類為主，次為硫化物，氧化物甚少。顯微煤巖類型以微鏡惰煤、微鏡煤及微惰煤為主。1.3.4 煤礦水文地質條件勘探及補勘階段在煤礦內部共施工了4個水文孔和6個井筒檢查孔，共進行了12層次抽水試驗，各抽水試驗層位及獲取的水文地質參數(shù)見表1-4。表1-4 抽水試驗成果及參數(shù)一覽表鉆孔編號孔口標高(m)含水層靜止水位(m)含水層厚度(m)試段孔徑(m

18、m)降深(m)涌水量(L/s)單位涌水量(L/s.m)平均滲透系數(shù)(m/d)DL81208.05Q3S27.905.173003.100.1400.045160.75424J2y560.8030.5513325.100.1700.006770.0173216.800.1140.006798.000.0540.00675檢11151.62風化巖4.7010.6013315.800.00800.00050630.003146檢21212.26Q3S6.5010.023306.914.29360.32494.2936檢61207.621-1煤上覆正?；鶐r47.7014.2513325.380.240

19、 0.0094560.0625312.450.0910.007309檢6副1207.62土層43.2013.602107.550.0220.0029140.009216檢71209.721-1煤-2-2煤?；鶐r40.7061.6213337.200.2210.0059410.0082525.000.1280.00512014.000.0390.002786S11212.96風化巖46.0911.9013331.93 0.186 0.00583 0.046686 S21198.32Q3S44.1312.504003.70 0.203 0.05486 0.035088 S41190.18風化巖43

20、.8820.2011320.22 0.221 0.01093 0.049648 208-21178.982-2煤上覆正?；鶐r62.5315.9411314.39 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 隆德煤礦勘探報告運用“大井法”及“水文地質比擬法”計算公式預測了開采2-2煤層礦井涌水量。首采區(qū)水文地質補勘報告則采用“狹長水平坑道”預測了首采工作面及直接頂初次跨落時的礦井涌水量，井筒檢查地質報告采用“大井法”

21、 及“狹長水平坑道”預測了主、副斜井、回風立井井筒涌水量(表1-5)。通過對礦井2011年以來的礦井涌水量進行統(tǒng)計分析可知，隆德煤礦目前的礦井正常涌水量約140m3/h，最大涌水量320m3/h。目前開采2-2煤層，與勘探階段預測的開采全層條件下礦井正常涌水量232.8m3/h，最大涌水量349.21m3/h無太多可比性。表1-5 資源勘查階段涌水量預測結果計算范圍勘查階段計算依據(jù)計算方法計算結果(m3/h)采用結果(m3/h)礦井勘探DL8大井法243.86349.21比擬法349.21主斜井井檢井檢鉆孔水平坑道法40.2740.27副斜井水平坑道法49.4449.44回風立井大井法19.3

22、319.33首采工作面補勘S2、S4、檢6檢6副、檢7 水平坑道法149.67149.67210工作面補堪J1、J2、檢6、檢7水平坑道法375.12375.12208工作面補勘208-2、208-3、J2水平坑道法348.73950210工作面比擬法950隆德煤礦地質構造簡單，煤層直接充水含水層為其頂板砂巖，其富水性極弱，且易于疏干。雖上部覆蓋有富水性較強的第四系松散沙層，但是含水層下部有較厚的黃土及紅土隔水層，基巖裂隙不發(fā)育，使松散層含水層只構成間接充水含水層。故勘探報告和礦井初期采區(qū)補勘報告均將煤礦水文地質勘探類型定為類型是合理的，即“以裂隙充水含水層為主的水文地質條件簡單的礦床”。1.

23、4 其他開采技術條件1.4.1 工程地質特征目前主采煤層為2-2煤層。從鉆孔柱狀以及井巷工程統(tǒng)計看，2-2煤頂板可大致分為：偽頂、直接頂及老頂，局部直接頂與老頂合并；而直接底和老底穩(wěn)定，只局部發(fā)育有偽底。該礦直接頂板多為細粒砂巖、粉砂巖，直接底板主要由泥質粉砂巖和粉砂質泥巖組成。在以往的地質工作中，根據(jù)緩傾斜煤層采煤工作面底板分類（MT553-1996）標準以及對2-2煤直接頂比擬計算分類，認為煤礦2-2煤基本頂初次來壓當量Pe=980.221033.70KN/m2，屬級，即基本頂壓力顯現(xiàn)強烈，并認為該煤層直接頂初次垮落步距為8.05m，屬類中等穩(wěn)定頂板。底板其飽和抗壓強平均為20.91Mpa

24、，單向抗壓強度Rp值為15.68MPa，屬b類，較軟弱類底板。實際的建井過程中，通過井筒檢查孔的巖石力學性質分析：黃土層壓縮模量Es100200一般9.1036.80MPa，平均19.80 MPa，壓縮系數(shù)a100200一般0.040.19 MPa-1，屬中等壓縮性土；紅土壓縮模量Es100200一般6.310.3MPa，平均9.0MPa，壓縮系數(shù)a100200一般0.160.28 MPa-1，壓縮系數(shù)0.10.5，屬于中壓縮性土，局部屬低壓縮性土；本區(qū)地層屬軟巖-較軟巖，局部鈣質膠結巖石屬堅硬巖，風化巖層屬軟巖，強風化段為軟弱結構面(Rc=6.258.07MPa)，風化帶以下巖石為較硬巖，泥

25、巖、砂質泥巖、煤層表現(xiàn)為軟弱結構面。綜上，本區(qū)地層巖土工程地質特征屬軟巖-半堅硬巖，局部屬堅硬巖。而煤層頂?shù)装蹇傮w特征表現(xiàn)為：老頂屬類，巖性屬中等穩(wěn)定頂板，直接頂屬類中等穩(wěn)定頂板，偽頂質軟易碎，硬度低，底板屬b類較軟弱類底板，其特征與勘探階段結論相吻合。但是需要說明的是，隨著回采工作面的推進，支架向前移動，直接頂隨即冒落，因此在礦井首采工作面生產(chǎn)過程中進行詳細的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律觀測或模擬試驗，從而建立礦壓顯現(xiàn)數(shù)據(jù)庫以指導礦井安全生產(chǎn)顯得尤為重要。1.4.2 瓦斯、煤塵及煤的自然傾向(1)瓦斯據(jù)以往瓦斯采樣測試分析表明：本區(qū)2-2煤層自然瓦斯含量為：CO2為0.031.84mL/g,daf，CH4為

26、0.030.22mL/g,daf；自然瓦斯成分CO2為1.2023.87%，CH4為0.341.62%，CH4含量低(表1-6)，瓦斯成分分帶應屬二氧化碳-氮氣帶（CO2-N2）。表1-6 煤層瓦斯成分及含量測定成果匯總表煤層樣品數(shù)瓦斯含量（mL/g,daf）自然瓦斯成份（%）CH4CO2C2C8CH4CO2N2C2C82-280.030.220.031.8400.341.621.2023.8773.311000依據(jù)陜西省煤炭科學研究所提交的隆德煤礦2012年度礦井瓦斯等級鑒定報告結果，隆德煤礦礦井絕對瓦斯涌出量0.60m3/min，礦井相對瓦斯涌出量0.22m3/t，采面最大絕對瓦斯涌出量0

27、.06m3/min，掘進面最大絕對瓦斯涌出量0.08m3/min，2012年度鑒定瓦斯等級為低瓦斯礦井。自試運轉以來礦井未發(fā)生過瓦斯（二氧化碳）噴出、煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出事故。(2)煤塵各煤層測試的火焰長度均大于230mm，抑制煤塵爆炸最低巖粉用量在7580之間，均屬有爆炸性危險的煤層。因此在設計和開采煤炭時應引起高度的重視（表1-6）。(3)煤的自燃傾向測試表明：2-2煤層原煤樣燃點與氧化樣燃點之差（T）在54；煤的干燥無灰基揮發(fā)分（Vdaf）大于18%，煤的吸氧量Vd0.7%。根據(jù)GB/T201042006煤自燃傾向性色譜吸氧鑒定法中第9.1條煤自燃傾向性等級及分類指標確定：2-

28、2煤層為類容易自燃煤層（表1-7）。因此應在生產(chǎn)、貯運中采取科學阻燃對策。表1-6 煤層爆炸性鑒定報告表煤層孔號火焰長度（mm）巖粉量（%）爆炸性結論1-1DL1140080有爆炸性危險2-2 DL1140075有爆炸性危險2-2 DL240080有爆炸性危險2-2DL1540075有爆炸性危險2-2DL1040080有爆炸性危險表1-7 煤的自燃傾向等級匯總孔號煤層原煤樣燃點（）氧化樣燃點（）自 燃 傾 向Vdaf/(揮發(fā)分)T（）等級DL152-235830454易自燃38.41(4)地 溫隆德煤礦勘探階段在（DL7、DL9）2個鉆孔中進行了簡易測溫工作。2個井溫資料經(jīng)繪圖，2個計算恒溫點

29、平均深度為79.45米，平均恒溫點溫度為13.89，平均地溫梯度為2.45/100米，故得出以下結論：本區(qū)屬地溫正常區(qū)，無地溫危害。1.5 環(huán)境地質問題1.5.1礦井生態(tài)環(huán)境地質現(xiàn)狀隆德礦井生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀主要表現(xiàn)為土地沙漠化、水土流失及地面塌陷，由于地表水和地下水的存在，環(huán)境地質現(xiàn)狀總體較好。土地沙漠化是礦區(qū)內最主要的環(huán)境地質問題。區(qū)內固定沙與半固定沙覆蓋面積占總面積的75%80%，治沙手段主要為人工種植和飛播。根據(jù)植物特征及覆蓋率，將沙漠化土地分為三個等級，為中度，輕度及潛在沙漠化，其中，中度沙漠化土地約占礦區(qū)總面積的15%，潛在沙漠化土地約占礦區(qū)總面積的38%。水土流失強度主要受地形、地表土

30、質、降雨強度、降雨方式及植被覆蓋情況等諸多因素影響。煤礦氣候較干燥，降水少，且多以暴雨形式出現(xiàn)，區(qū)內地形相對平緩，僅在南部黑龍溝一帶有溝谷發(fā)育，植被雖已改善，覆蓋率仍很低，因而本煤礦土壤侵蝕類型主要為風力侵蝕、水力侵蝕，其中以風力侵蝕為主。該區(qū)基本都受到大風侵襲，侵蝕強度較大，為強烈風蝕區(qū)，區(qū)內常見的侵蝕形態(tài)有風蝕洼地，風蝕殘丘，風力侵蝕以春季最為強烈。水力侵蝕可分為面蝕、溝蝕和沖蝕，區(qū)內常見的侵蝕形態(tài)以沖溝為主，還有細溝、淺溝等，水力侵蝕在夏季、秋季最為強烈。1.5.2采煤引起的主要環(huán)境地質問題煤礦開采引起地表塌陷，煤矸石堆放，水資源枯竭，新增水土流失，新增沙漠化等一系列環(huán)境地質問題。（1）

31、地表塌陷地下采煤打破了地應力的平衡狀態(tài)，210、212工作面回采后強制放頂采空區(qū)上部的覆蓋層和地表失去平衡而發(fā)生移動和變形，地表出現(xiàn)大的塌陷坑和地裂縫，重復采動加劇地面的變形。地表塌陷不僅壞地表原有形態(tài)，而且加劇土地沙漠化和水土流失現(xiàn)象。（2）煤矸石的堆放污染煤矸石以煤層夾矸，煤層頂?shù)装鍘r石為主，大量采煤堆放矸石對環(huán)境亦產(chǎn)生較大影響。據(jù)本區(qū)試驗資料，原煤矸石和露采廢渣淋溶對水環(huán)境的影響較??；采煤廢石中對土壤環(huán)境有影響的可能是汞（Hg）、鎘(Cd)；矸石起山堆放，當?shù)孛骘L速大于4.8m/s時，就會造成揚塵，降低大氣質量，影響周圍環(huán)境。（3）采煤對水環(huán)境影響采煤引起煤層頂板巖層變形、破壞，當冒裂帶

32、裂隙與上覆含水層連通時，特別是基巖頂面含水層與松散沙層含水層連通時，將改變地下水徑流條件，即地下水運動由采煤前以水平運動為主轉化為以垂直運動為主，由以基流與潛流排泄為主轉化為以礦坑排水為主的排泄方式，也就是說自然狀態(tài)下的水文地質條件發(fā)生了變化，區(qū)域產(chǎn)生條件和地下水補、逕、排條件發(fā)生了變化，破壞了原來的水源地，并伴隨礦井開發(fā)產(chǎn)生新的污染源（廢水，廢氣，矸石，尾矸石等），其中有毒有害元素參與到流域水循環(huán)，使地下水地表水質均受不同程度污染。（4）礦井開發(fā)新增土地沙漠化和新增水土流失礦井開發(fā)基建活動導致植被覆蓋率下降，表土疏松，形成大量易流失的堆積物，廢棄的土石易風化形成沙源物質，新增土地沙漠化和水土

33、流失。1.5.3主要環(huán)境地質問題防治對策應設專門的地表塌陷監(jiān)測及處理部門，對采煤后出現(xiàn)的裂縫及時充填。對出現(xiàn)的坍坑、洞、塌陷臺級及時填平修復，因地制宜整治草地，漁塘用地，及時植樹種草，恢復植被，防治水土流失。利用井下排水，使用于農田灌溉和人工植草林地灌溉，以彌補由地裂縫潛水滲漏對地表植被生長造成的影響。留設相應的安全煤巖柱。嚴禁“濫伐”、“濫燒”現(xiàn)象 ；固定施工便道，減少對沙生植被破壞；煤礦棄土堆放，排渣等合理規(guī)劃，充分利用天然渣地鋪放棄渣，植樹種草，打壩淤渣，攔淤造田；盡量縮小建設區(qū)的破壞半徑；大力加強飛播造林和草方格固沙工作；盡可能避免地下水位下降；全面貫徹“水土保持條件”，積極建設“三北

34、”防護林帶。對于生產(chǎn)性污染處理：首先必須避免走污染后再治理的道路，要求礦井污水進行二級處理，煤氣站，洗煤廠，井下排水進行一般一級處理；須盡可能避免新污染源產(chǎn)生，對井下排水投加混凝劑進行沉淀或采用系統(tǒng)工藝沉淀池進行沉淀后排放；生活廢水和井下排水宜進行回用，使其盡可能少量進入地下水地表水循環(huán)中，即做到水資源化，也避免了水環(huán)境污染；充分利用沙土的吸附性實現(xiàn)污染水的凈化。積極做到矸石再利用和資源化；謹防矸石山自燃對大氣環(huán)境影響;對運矸道路，派專人維護路面平整；對運矸車輛限速、限載，以防矸石在運輸中拋灑；定時灑水增濕、清掃，以減少道路揚塵。2 井田境界和儲量2.1井田境界煤田范圍劃分為井田的原則有：1.

35、要充分利用自然條件劃分，盡量利用地形、地物、地質構造、水文地質等自然條件，以減少煤柱損失，提高資源采出率，充分保護地面設施；2.要有與礦區(qū)開發(fā)強度相適應的井田范圍，要保證井田范圍與礦井生產(chǎn)能力相適應，有足夠的儲量和服務年限及合理的尺寸；3.照顧全局，處理好與臨礦的關系；4.直線原則，井田的劃分應盡量采用直線或折線，有利于礦井的設計和生產(chǎn)管理工作的開展。根據(jù)以上劃分原則，以及考慮到礦區(qū)煤田內地質構造強度大等原因，本井田在能滿足生產(chǎn)開發(fā)強度的前提條件下，主要考慮了自然條件原因，將隆德井田四周境界定為：東部與黑龍溝煤礦相鄰，南部與大保當井田相鄰，西部與小保號當一號井相鄰。2.2可采煤層2-2煤層厚度

36、3.926.75m，平均厚度5.20m；可采煤層厚度3.926.60m，平均厚度4.93m，屬厚煤層，南部厚而北部薄。煤層一般不含夾矸，局部含12層夾矸，巖性以粉砂巖為主，其次為砂質泥巖，厚度0.150.70m，煤層結構簡單。埋深31.90225.48m，平均164.14m，西北部煤層埋藏較深，東南部埋藏較淺，黑龍溝煤礦施工的ZK102鉆孔最薄，僅為31.90m，底板標高1060980m。該煤層為厚煤層，全區(qū)可采，煤層厚度變化較大，規(guī)律性明顯，結構簡單，煤類單一，屬穩(wěn)定型煤層。2.3井田賦存特征根據(jù)以上劃分本井田最大走向長度8.5km，最小走向長度3.5km，平均走向長6.4km。井田傾斜長最

37、大為3.2km，最小為2.4km，平均傾斜長3.1km。井田范圍內含煤地層傾角一般<1°，屬于近水平煤層。因為絕大部分煤層近水平，所以井田的平均水平寬度約為井田的平均斜長3.1km。井田的水平面積按下式計算： S=H×L （2.1） 式中 S井田的水平面積，; H井田的平均水平寬度，m； L井田的平均走向長度，m；則井田的水平面積為S=6.4×3.1=19.84（k）圖2-1 井田賦存狀況示意圖井田賦存狀況示意圖如圖2-1所示。2.4礦井儲量2.4.1儲量計算范圍 由于本礦井只設計開采發(fā)育厚度大且全井田穩(wěn)定可采的2-2煤，所以以下只做該煤層的儲量計算。2.4

38、.2儲量計算基礎（1） 根據(jù)隆德煤礦井田地質勘探報告提供的煤層儲量計算圖計算。（2） 儲量計算厚度：夾矸厚度不大于0.05m，與煤分層合并計算，復雜結構煤層的夾矸厚度不超過每分層厚度的50%時，以各煤分層厚度作為儲量計算厚度。（3）井田內主要煤層穩(wěn)定，厚度變化不大，煤層產(chǎn)狀平緩，勘探工程分布比較均勻，采用地質塊段的算術平均法。（4）煤層體積質量：煤層體積質量為1.3t/m3。2.4.3礦井地質資源儲量礦井主采煤層為2-2煤層，采用地質塊段法。根據(jù)地質勘探情況，將礦體劃分為1、2、3、4四個塊段，因為3，4塊段內有河流所以是不可采區(qū)域，只計算1，2塊段的儲量。在各塊段范圍內，用算術平均法球的每個

39、塊段的儲量，煤層地質總儲量即為1，2塊段儲量之和，塊段劃分如圖2-2所示。圖2-2 地質塊段劃分由圖計算各塊段面積分別為：塊段面積/m2角度/°1113024500.8°227962700.7°32215800/41082132/煤的平均容重為：R平均=1.3t/ m3。煤的平均厚度為：H煤厚=5.20m。按下式計算：Z= S×R平均×H煤厚/cos（） （2.2）式中 Z各塊段儲量，Mt； S各塊段面積，； R平均煤的平均容重，t/ m3 H煤厚煤的平均厚度，m； 各塊段煤層平均傾角，°。通過計算各塊地質資源儲量分別為： 1塊段：Z

40、1=103.5Mt； 2塊段：Z2=34.8Mt；則該煤層總的地質儲量為：Z= Z1+Z2=103.5+34.8=138.3Mt。2.4.4礦井工業(yè)資源儲量礦井工業(yè)資源儲量按下式2.3計算: Zg=Z111b+Z122b+Z2M11+Z2M22+333k （2.3）式中 Zg礦井工業(yè)資源儲量，Mt； Z111b探明的資源量重經(jīng)濟的基礎儲量，Mt； Z122b控制的資源量中經(jīng)濟的基礎儲量，Mt； Z2M11探明的資源量中邊際經(jīng)濟的基礎儲量，Mt； Z2M22控制的資源量中邊際經(jīng)濟的基礎儲量，Mt；333k推斷的資源量，Mt；k可信度系數(shù)，取0.70.9，地質構造簡單，煤層賦存穩(wěn)定取0.9；地質構

41、造復雜、煤層賦存不穩(wěn)定取0.7.根據(jù)本礦實際條件，地質構造中等，煤層賦存較穩(wěn)定，故取0.8。根據(jù)勘探地質報告，本礦井地質資源分類如下表2-1所示：表2-1 地質資源分類表 地質資源儲量探明的資源儲量控制的資源儲量推斷的資源量經(jīng)濟的基礎儲量邊際經(jīng)濟的基礎儲量經(jīng)濟的基礎儲量邊際經(jīng)濟的基礎儲量推斷的儲量111b2M11122b2M2233360%30%10%則礦井工業(yè)資源儲量為： 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礦井設計資源儲量經(jīng)過試計算發(fā)現(xiàn)由于數(shù)據(jù)不完整以及數(shù)據(jù)的不準確性，如果詳細計算永久損失煤柱會造成很大的損失，引起不必要的誤差，所以在此參照采礦學中礦井開采設計章節(jié)

43、采用簡化計算。礦井設計資源儲量按式（2.4）計算： （2.4） 式中 礦井設計資源/儲量；斷層煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建筑煤柱等永久煤柱損失量之和，為永久損失煤柱，按工業(yè)儲量的3%計算；Zg礦井工業(yè)儲量。則：Zs=ZgP1= 135.5-135.5×3%=131.435（Mt）2.4.6礦井設計可采資源儲量礦井設計可采儲量為： （2.5） 式中: 礦井設計可采儲量； 工業(yè)場地和主要井巷煤柱損失量之和，同上采用簡化算法取礦井設計儲量的2%； 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0.8。則：Zk=131.435-131.435

44、15;2%=128.8063 (Mt)其中工業(yè)廣場面積根據(jù)表2-2計算如下：S=1.8×1.2×0.1=0.22km2S工業(yè)廣場占地面積。建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規(guī)程第14條和第17條規(guī)定工業(yè)廣場屬于級保護，需要留設20m寬的圍護帶。本設計選定工業(yè)廣場長為550m，寬為400m。表2-2 工業(yè)廣場占地面積指標表井型/Mt·a-1占地面積指標/ha·0.1Mt-12.4及以上1.01.21.81.20.450.91.50.090.31.8礦井儲量匯總見表2-3：表2-3 礦井儲量匯總表煤層地質資源儲量（ Mt）礦井工業(yè)儲量（ Mt）礦

45、井設計儲量（ Mt）礦井設計可采儲量（ Mt）2-2138.3135.5131.435128.8063由此根據(jù)上述以知條件，畫出如圖2-3所示的工業(yè)廣場保護煤柱的尺寸：用CAD測量得保護煤柱面積46651m2。圖2-3 工業(yè)廣場保護煤柱示意圖3 礦井工作制度、設計生產(chǎn)能力及服務年限3.1礦井工作制度根據(jù)煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范2.2.3條規(guī)定，礦井設計宜按年工作日330d計算，每天凈提升時間宜為16h。礦井工作制度采用“四六制”作業(yè)，三班生產(chǎn)，一班檢修。3.2礦井設計生產(chǎn)能力及服務年限3.2.1 影響礦井設計生產(chǎn)能力的主要因素（1）儲量條件儲量是礦井建設的重要基礎，依據(jù)井田面積、可采煤層層數(shù)和厚度

46、確定。根據(jù)第二章可知，礦井的設計可采儲量為128.8 Mt，井田面積約 20 km²。設計可采煤層 2-2煤厚度為 3.92-6.75m，平均 5.20m，具備建設大中型礦井的條件。（2）開采工藝的地質條件影響地質條件對開采工藝的影響是綜合的，影響因素包括斷層、褶曲、煤層厚度及其穩(wěn)定性、煤層傾角、圍巖性質、巖漿巖侵入程度、瓦斯及水文條件。本井田地處平原地帶，屬于緩傾斜煤層，地質構造中等，儲量較豐富，礦井初步定為低瓦斯礦井，水文地質條件為中等偏復雜，其它開采技術條件相對較簡單。（3）合理的服務年限對于儲量有限的井田，生產(chǎn)能力與服務年限成函數(shù)關系，生產(chǎn)能力大，服務年限相應縮短。同時，提高

47、生產(chǎn)能力，建設投資也有所增加，如服務年限太短會使噸煤成本增加，不利于生產(chǎn)經(jīng)營和資本積累。（4）采煤工藝與礦井技術裝備水平采煤工藝的技術水平與裝備水準及合理應用程度，決定工作面單產(chǎn)水平和與礦井開采強度。參照相鄰礦井生產(chǎn)現(xiàn)狀，綜采工作面單產(chǎn)一般為 1.2Mt/a 左右。隨著綜采技術的不斷發(fā)展，技術裝備及管理的不斷改進，煤礦開采技術的日益完善，工作面單個工作面將增加。3.2.2 確定依據(jù)煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范第2.2.1條規(guī)定：礦井設計生產(chǎn)能力應根據(jù)資源條件、開采條件、技術裝備、經(jīng)濟效益及國家對煤炭的需求等因素，經(jīng)多方案比較或系統(tǒng)優(yōu)化后確定。礦區(qū)規(guī)?？梢罁?jù)以下條件確定：1）資源情況：煤田地質條件簡單，

48、儲量豐富，應加大礦區(qū)規(guī)模，建設大型礦井。煤田地質條件復雜，儲量有限，則不能將礦區(qū)規(guī)模定得太大；2）開發(fā)條件：包括礦區(qū)所處地理位置（是否靠近老礦區(qū)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(fā)強度和礦區(qū)規(guī)模，否則應縮小規(guī)模；3）國家需求：對國家煤炭需求量（包括煤中煤質、產(chǎn)量等）的預測是確定礦區(qū)規(guī)模的一個重要依據(jù)；4）投資效果：投資少、工期短、生產(chǎn)成本低、效率高、投資回收期短的應加大礦區(qū)規(guī)模，反之則縮小規(guī)模。3.2.2礦井設計生產(chǎn)能力本井田儲量豐富，設計開采煤層賦存穩(wěn)定，煤層厚度大部分比較穩(wěn)定，屬厚煤層(5.2m)，為近水平煤層。礦井總的工業(yè)儲

49、量為135.5Mt，可采儲量為128.8Mt。因地質構造相對簡單，同時煤田范圍較大，開采技術好的礦井應建設大型礦井，故本設計初步確定礦井的設計生產(chǎn)能力為1.8Mt。3.2.3礦井服務年限礦井可采儲量Zk、設計生產(chǎn)能力和礦井服務年限三者之間的關系為： 式中：T 礦井服務年限，a；Zk 礦井可采儲量，128.8Mt；A 設計生產(chǎn)能力，1.8Mt/a；K 礦井儲量備用系數(shù)，1.3。把數(shù)據(jù)代入公式3.1得礦井服務年限：T=128.8/1.8/1.3=55(a)3.2.4井型校核下面按礦井的實際煤層開采能力，各輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能力，儲量條件及安全條件因素對井型進行校核：（1）煤層開采能力：礦井的開采能力取

50、決于回采工作面和采區(qū)的生產(chǎn)能力，該礦煤層傾角為小于1°，平均煤厚5.2m，可以布置一個大采高一次采全厚工作面生產(chǎn)。（2）輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能力校核：本礦井為大型礦井，開拓方式為斜井開拓，井下煤炭運輸采用鋼絲繩芯膠帶輸送機運輸，工作面生產(chǎn)的原煤經(jīng)膠帶輸送機到大巷膠帶輸送機運到井底煤倉，運輸連續(xù)、能力大，自動化程度高，機動靈活；井下矸石、材料和設備采用軌道運輸，運輸能力大，調度方便靈活。主井提升容器為底卸式提升箕斗，運煤能力和大型設備的下放可以達到設計井型的要求。輔助運輸采用罐籠提升。所以各輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)完全可以達到設計生產(chǎn)能力的要求。（3）通風安全條件的校核：本礦井有煤塵爆炸性，淺部瓦斯含量

51、低，屬于低瓦斯礦井。水文地質條件中等，在副井中鋪設兩趟水管路可以滿足排水要求。礦井初期采用中央分列式通風，后期在井田邊界北翼建新風井。井田中部有大斷層，對于開拓有一定的影響，留設有保護煤柱。（4）儲量條件的校核根據(jù)煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范第2.2.5條規(guī)定：礦井的設計生產(chǎn)能力與服務年限相適應，才能獲得好的技術經(jīng)濟效益。井型和服務年限的對應要求見表3-1。表3-1 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(chǎn)能力萬/t·a-1礦井設計服務年限/a第一開采水平服務年限煤層傾角<25°煤層傾角25°45°煤層傾角>45°600及以上7

52、035300500603012024050252015459040201515930各省自定由上表可知：煤層傾角低于25°，礦井設計生產(chǎn)能力為1.22.4Mt/a時，礦井設計服務年限不宜小于50a，第一開采水平設計服務年限不宜小于25a。本設計中，煤層傾角低于25°，設計生產(chǎn)能力為1.8Mt/a，礦井服務年限為55a，符合煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范的規(guī)定。4 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，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(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，需要對技術可行的幾種開拓方式進行技術經(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。（1）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；（2）合理確定開采水平的數(shù)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(tǒng)。確定開拓問題，需根據(jù)國家政策，綜合考慮地質、開采技術等諸多條