孙疃井田煤矿新井设计

1 矿区概述及井田地质特征1.1矿区概述1.1.1地理位置与交通孙疃井田位于安徽省淮北市濉溪县境内，其南与任楼矿井接壤，北与杨柳井田毗邻，东北距宿州市约23km。地理坐标为：东经11643001164700，北纬333115333730。井田内有多条公路可至淮北市、宿州市和蒙城县。井田外东侧、西北侧和南侧分别有京沪铁路、濉阜铁路和矿区铁路青（疃）芦（岭）支线经过，交通十分方便。交通位置如图1.1。图1.1 孙疃矿交通位置图1.1.2地形与河流本井田地处淮北平原中部，地势平坦，自然地面标高为+25.50+27.00m，一般在+26.00m左右。井田内较大的河流为浍河，自西北向东南从其中部流过。浍河宽约50150m，深35m，两岸筑有河堤，属中小型季节性河流。1.1.3气象与地震淮北地区属季风暖温带半湿润气候，春秋季多东北风，夏季多东东南风，冬季多北西北风。平均风速为3米/秒，最大风速可达18米/秒。平均气温为14.4，最低气温（1988年12月16日）为-10.9，最高气温(1988年7月8日)为40.3。年平均降雨量为834mm，雨量多集中在七、八两个月。无霜期为208-220天，冻结期一般在十二月上旬至次年的2月中旬，冻结深度为0.20米。据2001年8月实施的中国地震动峰参数区划图，本矿地震动反应谱特征周期为0.40s（2区），地震动峰值加速度为0.05g（2区），相应地震基本烈度值为VI度区。1.1.4水文情况二十世纪五、六十年代，本井田所在地曾发生三次较大水灾，且以1965年7月16日的为最。据浍河水文站观测资料，当时最大洪峰流量为865m3/s，最高洪水位标高为+28.34m，致使该地区普遍积水1m左右。但自1968年新汴河开挖以后，区域内泄洪能力大大增强，浍河水再未溢出河床，从而根除了本地区的水患。此外，井田内尚有纵横交错的浍河支流和人工沟渠。本矿井饮用水源取自新生界第一、二、三含水层的砂层孔隙水，生产、消防及部分生活用水取自矿井水处理站。井下排水入矿井水处理站，进行净化处理，一部分回用，多余部分送往临涣煤焦化电基地。工业场地污水采用生化接触氧化法处理达标后用于矿井防火灌浆等生产用水。1.1.5矿区供电本矿井2回35KV电源线路均引自杨柳变电所，每回全长4km，导线选用LGJ-240。矿井工业场地设35KV变电所，所内设SZ9-12500/35 35/6.3KV主变压器2台。下井电压采用6KV。1.1.6环境保护设计对矿井投产后的各种污染物采取不同措施进行控制：如对锅炉排气采用脱硫水膜除尘器进行消烟除尘，对工业场地污水设污水处理站采用生物接触氧化法处理，对井下排水采用设矿井水净化站净化处理，对主、副井提升系统、压风机房、扇风机房等噪声采用吸、消、隔等措施控制，对矸石山、塌陷区采用回填、复耕等综合治理措施。1.1.7采暖与供热本矿井工业场地设置采暖与供热系统，工业场地锅炉房布置3台SZL10-1.25-A型蒸汽锅炉，采暖期3台同时运行，非采暖期1台运行。1.2井田地质特征1.2.1地质特征孙疃井田为全隐蔽含煤区，钻探所及地层由老到新依次有奥陶系、石炭系、二叠系和新生界。本井田新生界松散层厚度介于153.70246.00m之间，总体趋势为南厚北薄。按照沉积物的组合特征及其含、隔水情况，可将新生界自上而下大致分为一含、一隔、二含、二隔、三含、三隔和四含计4个含水层（组）和3个隔水层（组）。二叠纪煤系主要由砂岩、泥岩、粉砂岩和煤层等组成，且以泥岩、粉砂岩居多。石炭系太原组总厚131.52m，主要由灰岩、砂岩、粉砂岩、泥岩组成。地下水以层间径流补给为主，且在浅部部分地段与四含有互补性。奥陶系灰岩总厚度在500m左右，主要由浅灰色厚层状石灰岩组成，一般浅部岩溶裂隙发育，富水性强，导水性好，但因其远离主要可采煤层，正常情况下对煤层开采影响较小。孙疃煤矿及其邻近矿井均未见基岩裸露，经钻探揭露，新生界松散层下伏地层自上而下分别为二叠系的石千峰组、上石盒子组、下石盒子组和山西组；石炭系的太原组、本溪组；奥陶系的老虎山组马家沟组。自下而上分述如下： （一）奥陶系中、下统老虎山组马家沟组（O2lO1m）。据14-9、26-3、30-13、30-14和33-2等5个孔揭露厚度1.2816.46m。岩性为灰褐色，灰棕色厚层状石灰岩致密性脆，裂隙发育，质不纯，具豹皮状构造。奥灰含水性强，导水性好，富水性极不均匀。（二）石炭系（C） 1、中统本溪组（C2b）据26-3、30-14、063三个钻孔控制，地层平均厚度14.4m。岩性为灰白色、紫红色铝质泥岩，富含铝质，致密性脆，含少量菱铁鲕粒，顶部为薄煤层。与下伏奥陶系呈假整合接触。2、上统太原组（C3t）据26-3和30-14孔两孔揭露，本组总厚度为131.52m。岩性以浅灰色石灰岩为主，次为深灰色泥岩、粉砂岩，少量砂岩。石灰岩总厚约69.53m，约占总厚度的53.78%，各层石灰岩多含动物化石，其中三灰、四灰含燧石结核。本组地层含石灰岩12层，中下部各层石灰岩之下发育有薄煤层，含煤57层，总厚约2.70m左右。煤层薄而不稳定，煤质较差，暂不作勘查对象。顶部一灰浅灰色，方解石晶体粗大，富含动物化石，薄而稳定是区域性重要的对比标志层。本组灰岩岩溶裂隙含水层的岩溶裂隙发育，富水性具不均一性。与下伏本溪组整合接触。（三）二叠系（P）1、下统山西组（P1S）厚度98.6138.8m，平均118.3m，含10煤层（组），据沉积环境和岩性特征以10煤为界分为上、下两段。（1）下段：自太原组一灰顶至10煤层底，厚度49.172.4m，平均60.9m。底部为深灰色、灰黑色泥岩或粉砂质泥岩（海相泥岩），向上为粉砂岩、砂岩。近10煤处为浅灰色细粒砂岩和深灰色粉砂岩、泥岩组成的砂泥岩互层（页片状砂岩），波状、透境状、混浊状层理发育，层面上多白云母片。具底栖动物通道，含菱铁质结核和黄铁矿晶体。（2）上段：自10煤层至本组顶界（铝质泥岩之底），厚度43.575.7m，平均57.4m。岩性为砂岩、粉砂岩和泥岩。10煤层为本矿井主要可采煤层之一，其顶部长石石英砂岩，为10煤层直接或间接顶板,浅灰色，中细粒，具深灰色泥质包体，因而亦称“花砂岩”，局部可相变为砂泥岩互层。本段的中部发育一层长石石英杂砂岩，灰灰绿色，中粗粒，填隙物含量高，胶结疏松，称为“泡砂岩”。与下伏太原组呈整合接触。本段含植物化石有:Sohenooteris tenuis 弱楔羊齿Pecopteris taiyuanensis 太原栉羊齿Pecopteris orientalis 东方栉羊齿Pecopteris cyathea 桫曲栉羊齿Pecopteris arouata 弧曲栉羊齿Taeniopteris multinervis 多脉带羊齿Crodaites orincipalis 带科达Tingia hamuguchii 菱齿叶2、下石盒子组（P1X）厚度206.7264.4m，平均231.3m。岩性由砂岩、粉砂岩、泥岩和铝质泥岩及煤层组成。本组底部铝质泥岩:浅灰灰白色，具紫色黄色花斑，含菱铁鲕粒，层位较稳定。与下伏太原组呈整合接触。本段含植物化石有：Pecopteris hemitelioides 简脉栉羊齿Fascipteris hallei 弧束羊齿Protoblechnum contracta 基缩原始乌毛蕨Cordaites principalis 带科达Lobatannularia ensifolia 剑瓣轮叶Lobatannularia lingulata 舌瓣轮叶3、上统上石盒子组（P2S）矿井内有14-14、22-18等钻孔见到顶界面，揭露地层厚度约630m。岩性由砂岩、粉砂岩、泥岩和煤层组成。砂岩由下而上石英含量减少，长石含量增加，依次为浅灰色中细粒石英砂岩，浅灰色细中粒长石石英砂岩，灰深灰色细粒长石砂岩。各层砂岩均含少量电气石、锆石、金红石等重矿物。与下伏下石盒子组呈整合接触。本段含植物化石：Taeniopteris angustifolia狭带羊齿Taeniopteris szei斑轴带羊齿Taeniopteris taiyuanensis太原带羊齿Pecopteris hemilelioides简脉栉羊齿Pecopteris orientalis东方栉羊齿Pecopteris tenuicostata纤细栉羊齿Pecopteris anderssonii镰刀栉羊齿Sphenopteris tenuis弱楔栉羊齿Gigantonoclea sp.indet单网羊齿（未定种）Gigantonoclea lagrelii波缘单网羊齿Chiropteris reniformis肾长蕨Cladohlebis ozakii少叉枝脉蕨Protoblechnum contracta基缩原始乌毛蕨Annultria guacilescers纤细轮叶Lobatannularia ensifolia剑瓣轮叶Lobatannularia multifolia多叶瓣轮叶Cordaites principalis带科达Stigmaria ficoides脐根座Carpouchus taxiformis卵石籽4、上统石千峰组（P2sh）本组底界为平顶山砂岩，上界在矿井内无钻孔揭露。14-7孔揭露厚度为244.45m，岩性特征：底部砂岩（平顶山砂岩）：灰白色、青灰色、微含绿色，成分以石英为主，含长石、白云母及少量暗色矿物，硅质胶结、致密，分选中等，显示水平层理，断续状缓水平层理。底部为粗粒砂岩，成分杂，含石英小砾。垂直裂隙发育，少量裂隙被方解石脉充填。细砂岩：粉红色或砖红色，致密，成分以石英为主，次为杂色矿物，多含小云母片，分选一般，局部见有瘤状小结核；局部粒度分选及暗色矿物显示微波状水平层理。粉砂岩、泥岩：粉红色略带棕红色。粉砂岩含泥质或含细砂质结构，致密坚硬，参差状断口，含瘤状，豆状小结核及少量砂质小包体，呈星散状分布，呈缓波状层理。泥岩中含粉砂质及铝质小包体。（四）上第三系（N）1、上第三系上新统（N2）与下伏二叠系呈不整合接触。厚度97135m，平均为118m。底部以残积洪积为主，厚度023.7m，一般厚8m，岩性较复杂，为深黄、灰白、灰绿、棕红等杂色砂砾、细砂及粘土质砂、砂质粘土，呈互层状，局部地段较发育。中部以湖相滨湖相沉积为主，厚度5.8282.5m，平均42m。岩性由灰绿色、灰黄色、棕黄色厚层粘土及砂质粘土间夹18层砂或粘土质砂组成。富含钙质及钙质结核，除在东部地段与二叠系煤系地层直接接触厚度较小外，一般均分布稳定。上部以河湖相沉积为主，厚度34.683.6m，平均52m。由棕黄、浅黄、灰白色中细砂及粉砂和粘土质砂间夹23层粘土及砂质粘土所组成。顶部以浅黄色、浅棕红色粘土及砂质粘土组成，富含钙质及铁锰质结核，为一沉积古剥蚀面，亦是第三系与第四系的分界线，厚度4.322.1m，平均厚度16m。（五）第四系（Q）该地层假整合于上第三系之上，厚度6091m，平均77m左右。1、更新统（Q1-3）下部由浅黄、棕黄色细砂、粉砂及粘土质砂，间夹35层砂质粘土及粘土组成，并含有较多钙质结核和铁锰质结核，属河漫滩河间阶地沉积相，厚度11.935.1m，平均31m。上部由土黄、褐黄及浅黄色砂质粘土及粘土夹13层薄层砂及粘土质砂组成，含较多砂姜块及铁锰质结核，为一沉积间断古剥蚀面。该层段分布稳定，厚度6.824.9m，平均厚度15m。2、全新统（O4）本统属河漫滩相超河漫滩相沉积，分布稳定，厚度27.537.8m，平均31m。土黄、灰黄及浅灰色，由粉砂、细砂及粘土质砂夹23层砂质粘土及粘土组成。顶部0.5m为深灰色耕植土，埋深35m处富含钙质结核及砂姜块，在埋深20m左右为褐黑色有机质腐殖质层，含较多动物化石碎片。矿井内有170个勘查钻孔进行了测井工作，实际测井工程量为87646.22m。在所测钻孔中，模拟测井：新生界松散层测量了视电阻率电位和自然电位两种1：200曲线参数；煤系地层测量了视电阻率电位、伽玛伽玛、自然伽玛和自然电位四种1：200定性曲线参数，对可采煤层测量了视电阻率电位或电流法、伽玛伽玛、六极侧向、侧向梯度及接地电阻梯度1：50煤层定厚曲线，少数钻孔测量了声速和井径。数字测井测量了：三侧向电阻率、密度、自然伽玛和自然电位1：200定性和1：50煤层定厚曲线。钻孔测井成果分别按照1978年和1987年原煤炭工业部颁发的煤田测井质量验收标准进行了验收。统计验收结果如下：（1）全孔等级： （2）煤层等级甲级 117孔 甲级 410层乙级 41孔 乙级 99层丙级 9孔 丙级 23层废孔 3孔甲、乙孔率为93% 甲、乙级煤层为96%本矿井的测井质量较好，煤层成果可靠。煤层测量了四种1：200定性参数曲线。煤层在各参数曲线上的物性反映特征为：视电阻率电位曲线呈高幅值反映，伽玛-伽玛曲线呈高幅值反映，自然伽玛曲线呈低幅值反映，自然电位呈明显的“负”异常。煤层与围岩物性差异明显。煤层定厚均在1：50曲线上进行。煤层定厚曲线主要测量了视电阻率电位或电流、伽玛-伽玛、六极侧向、侧向梯度及接地电阻梯度。精查勘探时充分利用钻探取芯和测井解释的综合成果,结合钻孔简易水文地质观测与抽水试验,采集岩样、水样及测试分析成果，系统地分析整理了水文地质资料，同时尽量收集邻近生产矿井水文地质资料，加以利用，取得了较好的水文地质效果。松散层全取芯孔和底部取芯孔，尽量布置在主采煤层露头带、四含较发育地带或断层带附近。抽水试验除水源孔是1974年施工的，布置在矿井西部外围、浅部奥灰露头带外，其它抽水试验基本上都在一水平对主采煤层有影响的地段。图1.2孙疃矿综合柱状图1.2.2地质构造特征井田位于淮北煤田中部童亭背斜东翼之北段，总体构造形态为一走向近南北、倾向东、倾角1020（一般为17）且沿走向略有扭曲的简单单斜。井田断层虽比较发育，但主要具张扭性，且断层带又多为泥岩、粉砂岩和少量砂岩充填，一般情况下含水性弱，导水性差，与其它含水层间水力联系也不甚密切。褶曲：本矿井褶曲不发育，局部出现小型的起伏，小褶曲的形成与断层的牵引作用有关。断层：（1）杨柳断层：位于井田北部，为矿井北部的边界断层，正断层，走向N760850E，倾向N140200W，倾角550700，延展长度大于3310m，断层破碎带厚度 1.74m18.70m，以砂岩为主，夹煤块和石灰岩等，角砾状明显，断层落差大于300m，由14-9（矿权外）、13-1和12-4三个钻孔穿过，为精查断层。（2）界沟断层：位于井田南部的边界断层，正断层，走向N650800E，倾向N100250W，倾角600700，落差大于200m，延展长度大于3600m，断层破碎带厚度 52.50m，以泥岩砂岩为主。裂隙发育，断层角砾十分明显，具强裂挤压状，有擦痕，落差西大东小，为精查断层。（3）中间断层：位于井田中部，正断层，走向N420580E，倾向S320480E，倾角500700，延展长度约4800m，断层破碎带厚度 5.10m25.30m，以泥岩砂岩为主，夹少量煤块，角砾状明显，断层落差40m255m，为精查断层。 岩浆由北向南顺层侵入，所及之处，往往使烟煤变成无烟煤甚至天然焦，或使煤层结构变复杂，煤层变薄乃至被吞蚀。1.2.3水文地质井田内最大的地表水体为浍河，其虽从井田中部流过，但只是中小型季节性河流，对矿井开采没有影响。新生界松散层有效隔水厚度介于5.8070.00m之间，平均37.80m，主要由粘土和砂质粘土夹薄砂层组成，粘土以厚层状为主，可塑性好，膨胀性强，普遍厚度较大，分布稳定，隔水性能良好，可以有效地阻止上覆地表水向下溃漏。石炭系太灰岩与10煤层距缩小甚至彼此对口时，则很可能引发突水事故。因此，在井下开采时，必须尽可能避开上述地段，并采取积极的探水和降压等措施，谨防灾害发生。1.2.4地震地质条件（1）地表地震条件测区地势平坦，高差变化不大，海拔标高为+26m左右，但有村庄分布，人工开挖的沟渠较多，且天然浍河横贯本矿，尤其在孙疃集附近地表条件更差，鱼塘、窑厂联成一片，影响资料的采集。（2）浅层地震地质条件查区潜水面一般34m，激发层多为松软的粘土层或泥砂层，激发条件总体良好；但个别地段流砂较厚，尤其在浍河两岸及河套地段流砂层增厚，在一定程度上影响采集质量。（3）深层地震地质条件从测区煤层和围岩密度、速度差异大，是产生地震反射波的良好条件。三维时间剖面表明：上部煤层形成的反射波稳定，特征明显；中部煤层反射波能量较强，波形突出，相位稳定；下部煤层较稳定，但受上部煤层屏蔽吸收的影响，局部能量较强。深层地震地质条件总体较好。1.2.5地质成果（1）新生界厚度变化及控制情况据地震资料和钻孔资料标定，测区新生界松散层由北向南逐渐增厚，西薄东厚；起伏幅度比较小；底界面平缓，坡角14，厚度为165.20211.20m，南北最大厚度差为46m。本次三维地震已严密地控制了新生界松散层厚度变化及其底界面的起伏形态。（2）煤系地层起伏形态的控制地震勘查揭露测区煤系地层形态总体为一走向北东、倾向东南的单斜构造；小褶曲的形态与断层的牵引作用相关，地层倾角727，浅部陡、深部缓；与地层走向斜切的断层破坏了煤层的连续性。整个测区煤系地层被正断层切割成五个块断。受构造运动力的作用，各块断地层产状略有变化。I块段：煤系地层呈一走向北北东、向东倾斜的单斜构造，受大断层的影响，其附近局部出现较小的起伏。块段：煤系地层呈一走向北东、倾向东南的单斜构造；深部地层有较小的起伏，并且构造发育。块段：煤系地层呈一走向近南北、向东倾斜的单斜构造。井筒位于该块断，受两侧大断层的影响，内部断层切割煤层强烈。尤其是深部断层的破坏作用造成煤层扭曲破碎，出现断裂带，煤层难以采掘。块段：煤系地层呈一走向北东、向东南倾斜的单斜构造，深部煤层底板出现较小的起伏。该块断煤层相对稳定，南部小断层发育。块段：煤系地层呈一走向北东，倾向东南的单斜构造，东北部出现较小的起伏。（3）断层控制断层可靠程度评价主要依据时间剖面上有效波的品质、断点的级别。依三维地震的特点，难以对每条垂直时间剖面的断点逐一评级，而是针对断层的延展长度不同，采取不同的等间隔评价。本报告采用40m80m的测网间隔在时间剖面上逐点评级。延展长度小于50m的断层视为孤立断点。1.3煤层特征井田为一走向较长、倾向较短的长条形单斜构造。全井田南北走向长10km，东西倾斜宽2.22.8km，面积约25km2。煤层倾角1020，井田总体构造类型为中等偏复杂。井田内开采块段构造相对简单,本矿井主采10煤，厚度平均3m。1.3.1煤层围岩性质本井田可采煤层顶板岩性多为泥岩、粉砂岩和砂岩；底板主要为泥岩，粉砂岩少量。一般砂岩胶结良好，坚硬致密，抗压强度高，属硬岩类；泥岩抗压强度低，属软岩类；粉砂岩介于其间，属中硬岩类；断层附近及基岩风化带则属软弱带。由此可见，本井田的工程地质条件属中等类型。按煤层顶、底板岩性指标分类，井田内砂岩属中等稳定型，粉砂岩属中等不稳定型，泥岩属不稳定型。煤层顶底板岩石物理性质如表1.1。表1.1 煤层顶底板岩石物理性质层位岩石名称含水量（M%）抗拉强度（Mpa)抗压强度（Mpa)抗剪强度（Mpa)10煤顶板细中砂岩0.844.5589.711.810煤底板细砂岩0.754.2657.232.81.3.2煤质特征本井田可采煤层以低中高灰、特低低中硫、特低低磷、中高高挥发分、高特高热值和具中强粘结性的1/3焦煤为主，气煤次之；主要可作炼焦配煤，也可用于工业锅炉燃烧。煤芯深黑色，条痕深棕黑色。粉末状及细碎块状。玻璃光泽。内外生裂隙极发育，性脆而易碎。条带状、线理状结构。宏观煤岩成分以亮煤为主，镜煤次之，有时可见少量暗煤，为半亮型。影响视密度的因素较多，其中主要因素是灰分产率（矿物质含量），灰分产率愈高，视密度愈大，二者之间具有良好的相关关系。煤化程度对视密度的影响甚微。本矿的煤属低中变质烟煤,导电性很弱，视电阻率曲线呈高阻异常反映，但煤层经风化后，因其含水量骤增，导电性增强，视电阻率曲线异常幅值偏低，或反映不明显。斯成分和瓦斯含量的两极值分别为8.3292.38%和0.188.33m3/t。通过对上述资料进一步分析得知，本井田的瓦斯风化带底界大致位于地表下垂深500m处。本井田瓦斯含量的分布特点表现为：从纵向上看，同一煤层的瓦斯含量有随煤层埋深的增加而增高的趋势；从横向上看，各可采煤层的瓦斯含量在走向上变化不大。结合临近矿井瓦斯资料综合分析，设计暂按低瓦斯矿井考虑。矿井测定成果汇总表如表1.2。表1.2 瓦斯测定成果汇总煤层孔号瓦斯成分（%）N2CH4CO21029-757.7627.680.4216-443.12501.0213-119.2474.761.3418-246.8847.082.7718-476.7310.260.6123-664.1335.50.3727-362.5230.422.0420-330.1664.931.7329-522.372.793.4727-812.9982.972.6224-383.823.46121-474.71.369.6826-1382.380.2130-391.9203.45井田10煤层为很易自燃不自燃，设计暂按容易自燃考虑。煤的自然倾向性测定成果统计表如表1.3。表1.3 钻孔煤样煤的自然倾向性测定结果统计表煤层燃点T结论10原原样样氧化样还原样3453743193673483801617很易自然-不自然本井田各可采煤层的可燃基挥发份产率均在30%以上；煤尘爆炸性试验结果表明：各可采煤层均有明显火焰，焰长均在50mm以上，最大达550mm，约需加入75%的岩粉量方可抑制爆炸。显然，本井田各可采煤层均有煤尘爆炸危险。煤尘爆炸试验统计表如表1.4。表1.4 钻孔煤样煤尘爆炸试验统计表煤层火焰长度（mm）粉尘量（%）结论10505503075有爆炸危险2 井田境界和储量2.1井田范围2.1.1井田范围矿井南部以界沟断层为界，与任楼煤矿接壤；北部以杨柳断层为界，与杨柳煤矿毗邻；浅部（西）以太原组-灰顶界露头线为界，深部（东）至10煤层-800m水平投影线。2.1.2开采界限井田上部以风氧化带为界，南部以任楼断层为界，北部以杨柳断层为界，下部以-800m煤层底板等高线为界。矿井南北长约10Km，东西宽2.42.8Km。开采深度：-200m-800m标高。2.1.3井田尺寸井田的走向长度平均为10Km，最大10.2Km，最小9.8Km。井田的倾斜方向最大长度为2.8Km，最小长度为2.2Km，平均长度2.6Km。煤层的倾角最大为200，最小为100，平均为170，平均水平宽度为2.5Km。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，m2； 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=25m22.2矿井工业储量2.2.1储量计算基础（1）根据任楼狂和孙疃井田地质勘探报告提供的煤层储量计算图。（2）储量计算厚度：夹石厚度不大于0.5m时，与煤分层合并计算，复杂结构煤层的夹石总厚度不超过煤分层厚度的50%时，以各分层总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，采用地质块段法的算数平均法。(4)煤层体积质量：10号煤层体积质量为1.35t/m3 。 2.2.2井田地质勘探井田地质勘探类型为精查,属详细勘探.孙疃矿详查地质报告是由安徽省三队于1974年提交的,安徽省煤炭工业局以煤地审字017号(75)批准了该报告。1979年9月安徽三队对本矿进行勘探工作,至2003年共施工钻孔71个,其中水文孔10个。安徽三队于2003年6月提交了安徽省濉溪县孙疃井田勘探（精查）地质报告。安徽省国土资源厅于2003年9月26日下发了评审意见书的函，浅部为煤层的风氧化带底界，深部为-800m底板等高线，北至杨柳断层，南到界沟断层。2.2.3工业储量计算矿井主采煤为10煤，采用地质块段法。根据地质勘探情况，将矿体划分若干块，在各块段范围内用算术平均法求得每个块段的储量，煤层总储量即为各块段储量之和。由图计算各块段面积分别为：S1=4.3m2 S2=2.4m2 S3=5.9m2 S4=4.2m2 S5=3.9m2 S6=4.6m2按下式计算：Zi=SiMiRi/cos （2.2）式中Zi-各块段储量，Mt；Si-各块段面积，m2；Ri-各块段内煤的体积质量，取1.35t/m3；Mi-各块段煤的厚度，m；由计算得：地质储量Zd10=180.3Mt以勘探地质报告为基础，矿井可行性研究和初步设计阶段的工业资源/储量按式计算:Zg=Z111b+Z122b+Z2M11+Z2M22+Z333k （2.3）式中Zg-矿井工业资源/储量；Z111b-探明的资源量中经济的基础储量；Z122b-控制的资源量中经济的基础储量；Z2M11-探明的资源量中边际经济的基础储量；Z2M22-控制的资源量中边际经济的基础储量；Z333-推断的资源量；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；地质构造复杂煤层赋存不稳定取0.7.由计算得:Zg=160.46Mt2.3矿井可采储量2.3.1 安全煤柱留设原则（1）工业场地、井筒留设保护煤柱，对较大的村庄留设保护煤柱，对零星分布的村庄不留设保护煤柱。（2）各类保护煤柱按垂直断面法或垂线法确定。（3）维护带宽度:风井场地20m，村庄10m，其它15m。（4）断层煤柱宽度50m，井田境界煤柱宽度为30m。（5）工业场地占地面积根据煤矿设计规范中若干条文件修改决定的说明中第十五条，工业场地占地面积指标见表2.1。表2.1 工业场地占地面积指标井型/Mt/a占地面积指标/ha(0.1Mt)2.4以上11.21.81.20.450.91.50.090.31.82.3.2矿井永久保护煤柱损失量（1）井田边界保护煤柱：井田边界保护煤柱留设50m宽，则井田边界保护煤柱损失量为2.12Mt。（2）断层保护煤柱：断层保护煤柱留设50m宽，则断层保护煤柱损失量为1.57Mt。（3）工业场地保护煤柱:工业场地按II级保护，维护带宽度15m，工业场地面积由上表确定为18公顷，则工业广场保护煤柱压煤量1.3Mt。工业广场保护煤柱见图（4）筒保护煤柱：主副井井筒保护煤柱在工业场地保护煤柱内，风井井筒保护煤柱在大巷保护煤柱范围内，故井筒保护煤柱损失量为0。(5)大巷保护煤柱：大巷保护煤柱留设30m，则煤柱损失量为5.1Mt。表2.2 保护煤柱损失量序号煤 柱 类 型储 量（Mt）1井田边界保护煤柱2.122断层保护煤柱1.573工业广场保护煤柱1.34大巷保护煤柱5.12.3.3矿井设计资源/储量矿井设计资源/储量按式计算：Zs=Zg-P1 （2.4）式中Zs-矿井设计资源/储量；Zg-矿井工业资源/储量；P1-断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建（构）筑物煤柱等永久煤柱损失量之和；由计算得：Zs=156.77Mt2.3.4矿井设计可采资源/储量矿井设计可采储量按式计算:Zk=(Zs-P2)C （2.5）式中Zk-井设计可采资源/储量；P2-工业场地和主要井巷煤柱损失量之和；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%；由计算得：Zk=120.3Mt表2.3 矿井储量汇总煤层工业资源储量/Mt111b/(111b+122b)永久煤柱损失/Mt矿井设计储量/Mt设计开采损失/Mt设计可采储量/Mt111b122b101601490%3.69156.776.4120.3图2.1工业广场保护煤柱图图2.2井田赋存状况图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相关规定，确定矿井设计年工作日为330d。工作制度采用“四六制”，每天四班作业，三班生产，一般准备，每班工作6h。矿井每昼夜净提升时间为16h。3.2矿井设计生产能力及服务年限3.2.1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、外部建设条件、回采对煤炭资源及市场需求、开采条件、技术设备、煤层及采煤工作面生产能力、经济效益等因素，经多方案比较后确定。矿区规模可以依据以下条件确定：（1）资源情况:煤田地质条件简单，储量丰富，应加大矿区规模，建立大型矿井；煤田地质条件复杂，储量有限，则不能将矿区规模定的太大。（2）开发条件:包括矿区所处地理位置、交通、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（包括煤种、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矿井设计生产能力孙疃井田储量丰富，煤层赋存稳定，顶底板条件较好，断层褶曲少，倾角小，厚度变化不大，煤质优良，交通运输便利，市场需求大，宜建大型矿井。确定孙疃矿设计生产能力为1.5Mt/a。3.2.3矿井服务年限矿井服务年限必须与井型相适应。矿井可采储量Zk、设计生产能力A和矿井服务年限T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，Mt；A-设计生产能力，Mt；K-矿井储量备用系数，取1.35。 由计算得：T=59.4a符合煤炭工业矿井设计规范要求。3.2.4井型校核按矿井的实际煤层开采能力，辅助生产能力，储量条件及安全条件因素对井型进行校核：1）煤层开采能力井田内10#煤层平均3 m，为中厚煤层，赋存稳定，厚度变化不大。根据年设计能力，两个采区各有一个工作面共同生产。2） 辅助生产环节的能力校核矿井设计为大型矿井，开拓方式为双立井两水平开拓，主立井采用箕斗运煤，副立井也采用罐笼辅助运输，运煤能力和大型设备的下放可以达到设计井型的要求。工作面生产的原煤经平巷胶带输送机到上山胶带输送机运到采区煤仓，再到大巷到井底煤仓，再经主立井提升至地面，运输能力大，自动化程度高。副井运输采用罐笼提升、下放物料，能满足大型设备的下放与提升。大巷辅助运输采用电机车运输，运输能力大，调度方便灵活。3） 通风安全条件的校核矿井煤尘有爆炸危险性，瓦斯涌出量较大，属高瓦斯矿井。由于矿井走向长度较长所以采用两翼对角式通风，南区、北区各布置一个风井，可以满足通风需要。4） 矿井的设计生产能力与整个矿井的工业储量相适应，保证有足够的服务年限，满足煤炭工业矿井设计规范要求，见表3.1。表3.1 我国各类井型的新建矿井和第一水平设计服务年限矿井设计生产能力/Mt/a矿井设计服务年限(a)第一开采水平服务年限/a煤层倾角456.0及以上70353.05.060301.22.4502520150.450.90402015154 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） 确定矿井开采顺序，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、开采技术等诸多条件，经全面比较后才能确定合理的方案。在解决开拓问题时，应遵循下列原则：1） 贯彻执行国家有关煤炭工业的技术政策，为早出煤、出好煤高产高效创造条件。在保证生产可靠和安全的条件下减少开拓工程量；尤其是初期建设工程量，节约基建投资，加快矿井建设。2） 合理集中开拓部署，简化生产系统，避免生产分散，做到合理集中生产。3） 合理开发国家资源，减少煤炭损失。4） 必须贯彻执行煤矿安全生产的有关规定。要建立完善的通风、运输、供电系统，创造良好的生产条件，减少巷道维护量，使主要巷道经常保持良好状态。5） 要适应当前国家的技术水平和设备供应情况，并为采用新技术、新工艺、发展采煤机械化、综掘机械化、自动化创造条件。6） 根据用户需要，应照顾到不同煤质、煤种的煤层分别开采，以及其它有益矿物的综合开采。4.1.1确定井筒形式、数目、位置及坐标1）井筒形式的确定井筒形式有三种：平硐、斜井、立井。一般情况下，平硐最简单，斜井次之，立井最复杂。平硐开拓受地形迹埋藏条件限制，只有在地形条件合适，煤层赋存较高的山岭、丘陵或沟谷地区，且便于布置工业场地和引进铁路，上山部分储量大致能满足同类井型水平服务年限要求。斜井开拓与立井开拓相比：井筒施工工艺、施工设备与工序比较简单，掘进速度快，井筒施工单价低，初期投资少；地面工业建筑、井筒装备、井底车场及硐室都比立井简单，井筒延伸施工方便，对生产干扰少，不易受底板含水层的威胁；主提升胶带化有相当大的提升能力，可满足特大型矿井主提升的需要；斜井井筒可作为安全出口，井下一旦发生透水事故等，人员可迅速从井筒撤离。缺点是：斜井井筒长辅助提升能力少，提升深度有限；通风路线长、阻力大、管线长度大；斜井井筒通过富含水层、流沙层施工技术复杂。立井开拓不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然条件的限制，在采深相同的的条件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利，井筒断面大，可满足高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井需风量的要求，且阻力小，对深井开拓极为有利；当表土层为富含水层或流沙层时，立井井筒比斜井容易施工；对地质构造和煤层产状均特别复杂的井田，能兼顾深部和浅部不同产状的煤层。主要缺点是立井井筒施工技术复杂，需用设备多，要求有较高的技术水平，井筒装备复杂，掘进速度慢，基本建设投资大。本矿井煤层倾角平均17，为缓倾斜煤层；水文地质情况比较简单，涌水量较小，地势平坦；由于受地形条件限制，因此只能采用立井开拓。2）井筒位置的确定井筒位置的确定原则：有利于第一水平的开采，并兼顾其他水平，有利于井底车场和主要运输大巷的布置，石门工程量少；有利于首采区布置在井筒附近的富煤阶段，首采区少迁村或不迁村；井田两翼储量基本平衡；井筒不宜穿过厚表土层、厚含水层、断层破碎带、煤与瓦斯突出煤层或软弱岩层；工业广场应充分利用地形，有良好的工程地质条件，且避开高山、低洼和采空区，不受崖崩滑坡和洪水威胁；工业广场宜少占耕地，少压煤；距水源、电源较近，矿井铁路专用线短，道路布置合理。综合考虑以上各方面原因，经方案比较确定主、副井筒位置在井田中央偏上。4.1.2工业广场的位置工业场地的位置选择在主、副井井口附近，即井田浅部靠上的中央位置。工业场地的形状和面积：根据工业场地占地面积规定，0.81.2公顷/10万吨。又考虑到目前建筑逐渐高层化，所以取占地面积系数为0.67。故确定地面工业场地的占地面积为18公顷，形状为矩形，短边平行于井田走向，长为450 m,宽为400 m。4.1.3开采水平的确定及采区的划分井田主采煤层为10#煤层，10#煤层倾角为1020，平均为17，为缓倾斜煤层，故设计为两水平开采。一水平标高-500 m，采区式开采。二水平标高为-800 m，采区式开采。矿井的生产能力为：1.5 Mt。设计可采储量为120.3 Mt，服务年限为59.4 a。4.1.4主要开拓巷道10#煤层平均厚度为3.0 m，赋存稳定，底板起伏不大，为缓倾斜煤层，煤层厚度较大，服务年限长。故矿井开拓大巷布置在煤层底板的岩层中。大巷位于井田中央，沿走向布置，按35的坡度布置。4.1.5方案比较提出方案根据以上分析,现提出以下四种在技术上可行的开拓方案,分述如下：方案一:立井两水平直接延深主、副井井筒均为立井，布置于井田中央，设立两个水平，大巷布置在岩石中。方案二:立井两水平加暗斜井延深主、副井井筒均为立井，一二水平连接通过暗斜井，设立两个水平。表4.1 阶段主要参数阶段划分数目阶段斜长/m水平垂高/m水平实际出煤/万t服务年限/a区段数目/个区段斜长/m区段采出煤量/万t水平采区21026300512529.79.9+15200170.833684200342019.86.6+14171142.5表4.2 方案一和方案二粗略估算费用方案方案一方案二基建费/万元立井开凿230030000=1800主暗斜井开凿121310500=1273.6石门开凿14058000=1124副暗斜井开凿121311500=1395井底车场10009000=900上、下斜井车场（300+500）9000=720小计3824小计3388.6立井提升1.251250.8268.5=43179.15暗斜井提升1.251251.2134.8=35807.76石门运输1.251251.4053.81=32921.26立井提升1.251250.52610.2=32995.98立井排水3832436529.71.525=15196排水（斜、立井）3832436529.7（0.63+1.27）=18932.72小计91296.41小计87736.46总计费用/万元95120.41费用/万元91125.06百分率104%百分率1