涡北煤矿1.50 mta的新井设计

摘 要本设计包括三个部分：一般设计部分、专题设计部分和翻译部分。一般部分为涡北煤矿1.50 Mt/a的新井设计。涡北煤矿位于安徽省亳州市境内，东有京九铁路西有濉阜铁路，交通便利。井田走向长约6 km，倾向长约3.2 km，面积约19.2 km2。主采煤层为8号煤层，平均倾角16，平均厚度8.2 m。井田工业储量为172.09 Mt，可采储量109.73 Mt，矿井服务年限为56.3 a。矿井正常涌水量为260 m3/h，最大涌水量为280 m3/h；矿井绝对瓦斯涌出量为2.5 m3/min，属低瓦斯矿井。根据井田地质条件，提出四个技术上可行开拓方案。方案一：立井两水平开采，暗斜井延深；方案二：立井两水平开采，立井直接延深；方案三：立井三水平开采，暗斜井延伸；方案四：立井三水平水平开采，暗立井延伸。通过技术经济比较，最终确定方案一为最优方案。一水平标高-700 m，二水平标高-1000 m。设计首采区采用采区准备方式，工作面长度200 m，采用综采放顶煤采煤法，矿井年工作日为330 d，工作制度为“四六制”。大巷采用带式输送机运煤，辅助运输采用矿车运输。矿井通风方式前期为中央边界式，后期为中央并列式。专题部分题目是沿空留巷围岩控制技术研究，沿空留巷能解决工作面瓦斯超限、实现无煤柱连续开采、提高资源回收率。基于围岩破碎机理采用锚杆注浆加固和巷旁充填技术对围岩进行控制。翻译部分题目是长臂开采工作面回采巷道顶板支护设计方法。关键词：涡北煤矿；立井；暗斜井；采区布置；放顶煤采煤法；中央边界式；沿空留巷ABSTRACTThis design can be divided into three sections: general design, monographic study and translation of an academic paper.The general design is about a 1.50 Mt/a new underground mine design of Guobei coal mine. Guobei coal mine lies in Bozhou, Anhui province. As Jingjiu railway run across the west part of the mining field and Suifu railway run across the east part of the mining field, the traffic is convenient. Its about 6 km on the strike and 3.2 km on the dip,with the 19.2 km2 total horizontal area. The minable coal seam is 8 with an average thickness of 8.2 m and an average dip of 16. The proved reserves of this coal mine are 172.09 Mt and the minable reserves are 109.73 Mt, with a mine life of 56.3 a. The normal mine inflow is 260 m3/h and the maximum mine inflow is 280 m3/h. The mine gas emission rate is 2.5 m3/min which belongs to low gas mine. Based on the geological condition of the mine, I bring forward four available project in technology. The first is vertical shaft development with two mining levels and the extension of blind inclined shaft; the second is vertical shaft development with two mining levels and the extension of vertical shaft; the third is vertical shaft development with three mining levels and the extension of blind inclined shaft; the last is vertical shaft development with three mining levels and the extension of blind vertical shaft. The first project is the best comparing with other three project in technology and economy. The first level is at -700 m, The second level is at -1000 m.Designed first mining district makes use of the method of the mining district preparation, the length of working face is 200 m, which uses fully-mechanized coal caving mining methods. The working system is “four-esix”which produces 330 d/a.Main roadway makes use of belt conveyor to transport coal resource, and mine car to be assistant transport. The type of mine ventilation system is central boundary in the earlier period, and central abreast in the later period.The monographic study is surrounding rock controling with gob side entry retaining technology research. The gob-side entry retaining can solve the problem of gas overrun on the mining face, also it can realize continuous mining without pillars and improve the recovery ratio. Mechanism based on the use of broken rock bolt grouting reinforcement and filling lane next to the technical control of the surrounding rock.The translated academic paper is about A method for the design of longwall gateroad roof support.Keywords: Guobei coal; vertical shaft; blind inclined shaft; mining district preparation; coal caving mining ; centralized boundary ventilation; gob-side entry retain目 录一般部分1 矿区概述及井田地质特征11.1 矿区概述11.2 井田地质特征31.3 煤层特征82 井田境界及储量132.1 井田境界132.2 储量153 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限213.1 矿井工作制度213.2 矿井设计生产能力及服务年限214 井 田 开 拓234.1 矿井开拓的基本问题234.2 矿井基本巷道355 准备方式采区巷道布置465.1 煤层地质特征465.2 采区巷道布置及生产系统475.3 采区车场选型设计506 采煤方法546.1 采煤工艺方式546.2 回采巷道布置677 井下运输717.1 概述717.2 采区运输设备选择747.3 大巷运输设备选择758 矿井提升788.1 概述788.2 主副井提升789 矿井通风及安全技术839.1 矿井通风系统选择839.2 矿井风量计算879.3 全矿通风阻力计算929.4 矿井通风设备选型989.5 防止特殊灾害的安全措施10210 设计矿井基本技术经济指标104专题部分沿空留巷围岩控制技术研究1051 绪论1052 巷道围岩的变形机理及控制研究1103 沿空留巷理论基础1124 沿空留巷巷旁充填技术1205 工程实践1256 结论130翻译部分英文原文132A method for the design of longwall gateroad roof support132中文译文147长臂开采工作面回采巷道顶板支护的设计方法147致谢158一般部分1 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1 井田位置及交通涡北煤矿位于淮北平原西部，井田中心南距涡阳县城4 km，行政划分属安徽省涡阳县管辖。井田范围：矿井范围南起F9断层，北至刘楼断层；东起太原组第一层灰岩顶面的隐伏露头线，西止于32煤层-1000 m水平等高线的地面投影线。平面上近似为一矩形，南北长约6 km，东西宽约3.2 km，勘查面积约19 km2。地理坐标为东经1160958 1161245，北纬333053 333448。濉阜铁路从矿井东南约3 km处通过，涡阳车站距矿井中心约5 km左右，在矿井的西部约40 km处有京九铁路；涡阳河南省永城公路纵贯全区，涡阳至阜阳、蚌埠、亳州、淮北及邻县有四通八达的公路网。涡河可长年通航小型机动船，上游可达亳州，下游直通淮河。因此本区交通运输条件十分便利,井田交通位置图如图1-1-1。1.1.2 地形地貌与水文情况本区地势平坦，自然地面标高+30.49 +32.80 m，地势西北高东南低，地面村庄较多。涡河及其支流武家河为长年性河流，由西北向东南从其井田西南部流过。涡阳县城关涡河节制闸上游最高洪水位标高为+30.45 m。区内沟渠纵横，均为人工开挖的灌溉沟渠，较大的涡新河常年有水。1.1.3 气候条件本区气候温和，属季风暖温带，半湿润气候，春秋温和少雨，夏季炎热多雨，冬季寒冷多风。1956 1990年年平均气温14.6 ，最高气温41.2 ，最低气温-24 。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3.2 m/s。年平均降水量为811.8 mm，雨量多集中在七、八两个月。全年蒸发量1890.6 mm，全年无霜期215天，冻结期最早为11月10日，最晚可至次年3月16日。冻土最深可达19 cm。1.1.4 地震情况 图1-1-1 涡北煤矿交通位置图本区处于东西向和南北向大断裂的交汇带，曾有小地震发生，但没有灾害性的大震。根据安徽省地震局1996年编制出版的地震烈度区划图查得，本区地震基本烈度值为，地震动峰值加速度为0.10 g。根据现行建筑抗震设计规范中附录A的有关规定，本井田所在地的抗震设防烈度为7度。1.1.5 矿区经济概况井田位于淮北平原西部，以农业为主，工业欠发达。农作物主要有小麦、大豆、红薯、玉米等。矿井建设中的钢材、木材、水泥、等材料主要有外地供应，砖、瓦、砂、石等土产材料均可由当地解决。井田中心距涡阳县城仅4 km，为本矿井建设和生产、居民生活等依托城市提供了便利条件。1.1.6 区域电源本地区电源充沛。涡阳县东北方向约80 km处已建有淮北发电厂，装机容量750 MW。在涡阳县城南约220 km处已建有淮南发电厂。涡阳县城南已建有220/110/35 kV区域变电所，两台主变容量为1120 MVA+190 MVA，该变电所的二回220 kV电源均引自于淮北发电厂；另有一回220 kV线路转供距涡阳县约80 km处的阜阳220 kV变电所。阜阳220 kV变电所的一回220 kV供电电源引自淮南发电厂。从以上电网现状可以看出，本区电网系统合理，供电电源可靠，能够为涡北矿井提供可靠的供电电源。1.1.7 水源由于煤矿所在地区地表水系不发达，且受季节性影响较大，原设计选择地下水作为本煤矿主要供水水源。为充分利用和开发水资源，煤矿井下排水经过净化处理后大部分回用，作为工业场地生产用水主要水源。1.1.8 拆迁征地问题井田8煤组赋存区内共有大小村庄22个，应根据国家政策，有计划的妥善处理征地和迁村事宜。1.2 井田地质特征1.2.1 区域地质特征淮北煤田中的地层类型，属华北型地层范畴，且为其中淮河地层分区中之淮北地层小区。在地层层序中，除部分缺失外，一般均发育比较齐全，地层综合柱状图如图1-2-1。图1-2-1 地层综合柱状图1.2.2 地层特征本矿井内古生界岩层均隐伏于新生界松散层之下，经钻孔揭露，自下而上分别为奥陶系考虎山组、石炭系本溪组、太原组，二叠系山西组、下石盒子组、上石盒子组、石千峰组，第三系、第四系。各组岩性特征由老到新简述如下：1）奥陶系（O2t）老虎山组：揭露厚度10.76,为深灰色略带肉红色块状微晶白云质含泥质灰岩，含燧石结核，裂隙尤为发育。2）石炭系（C）（1）中统本溪组（C2b） 与下伏老虎山组假整合接触。厚43.73 m，为深灰色钙质泥岩、暗紫色杂色铝质泥岩、铁铝质泥岩为主，上部夹浅灰白色生物碎屑泥晶灰岩两层。（2）上统太原组（C3t）与下伏本溪组整合接触，厚127.70 m。根据岩性特征分段叙述如下：下段：为深灰色生物碎屑泥晶灰岩，有孔虫、瓣鳃类等动物化石。中段：浅灰色灰色细中粒石英砂岩、泥岩夹薄煤三层及生物碎屑灰岩一层。上段：灰深灰色泥晶生物碎屑灰岩层夹深灰色泥岩及薄层细砂岩。灰岩中含较多蜓类、腕足类、珊瑚、海百合茎等动物化石。3）二叠系（P）（1）下统山西组（P1S）与下伏太原组整合接触。底界以太原组灰岩之顶为界，上界至铝质泥岩下骆驼钵砂岩之底，厚66.85 108.11 m，平均厚87.76 m。由砂岩、粉砂岩、泥岩和煤层组成，含10、11两煤层（组）。（2）下统下石盒子组（P1X）与下伏山西组整合接触。下界从骆驼钵砂岩之底，上界至3煤组下K3砂岩之底，地层厚246.73255.31 m，平均厚250.04 m，岩性由砂岩、粉砂岩、泥岩和煤层组成。本组为本矿主要含煤段，含4、5、6、8等四个煤组，其中8为本矿主要可采煤层。（3）上统上石盒子组（P2S）与下伏下石盒子组整合接触。下界从K3砂岩之底，上界至平顶山砂岩之底，厚约642 m。由砂岩、粉砂岩、泥岩和煤层组成。泥岩、粉砂岩颜色变杂，紫色和绿色增多。含1、2、3三个煤层（组），其中3煤层为局部可采煤层。（4）上统石千峰组（P2h）与下伏上石盒子组整合接触，揭露厚度310 m。下段：厚约80 m。为灰白色粗粒石英砂岩夹砖红色细砂岩、粉砂岩薄层，石英含量可达85 90%，含长石及重矿物，接触式、基底式胶结，填隙物主要为硅质、少量泥、钙质，局部可见泥岩角砾，厚层状，层理不发育。上段：砖红色粉砂岩为主，夹细砂岩薄层，镜下鉴定石英含量可达75 85%，长石含量10%左右，含有重矿物，基底式、接触式胶结，填隙物主要为钙质，少量泥质，常见钙质结核，平行层理发育，层面含白云母片。4）上第三系（1）中新统本统与下伏二叠系呈不整合接触。厚度111.20 147.80 m，平均为133.50 m，一般可分为三段：下段：为残坡积相沉积，岩性较杂，其厚度变化大，为0 11.35 m，一般厚度3 4 m，为深黄、灰白、灰绿及棕红色砂砾、砾石、粘土砾石、粘土质砂及钙质粘土组成，多呈半固结状。中段：为湖相沉积，岩性为灰绿色粘土和半固结及固结状灰白色泥灰岩及钙质粘土。泥灰岩坚硬有溶蚀现象，具溶孔或小溶洞。一般厚度10 m左右。上段：为湖相沉积，岩性由灰绿、灰白、灰黄色厚层粘土及砂质粘土间夹58层细砂或粘土质砂组成。粘土单层厚度大，分布稳定，质纯致密，具静压滑面。一般厚度110 m左右。（2）上新统与下伏中新统呈整合接触，为河湖相沉积物，分为上中下三段：下段：棕黄、灰绿、灰白色中细砂及粉砂、粘土质砂间夹3 6层砂质粘土及粘土组成。一般厚度55 m左右。中段：棕黄及浅黄色中细砂和粉砂间夹3 5层粘土或砂质粘土，砂层单层厚度大，结构松散。局部夹1 3层薄层呈透镜状分布的砂岩（盘），钙泥质胶结，岩性坚硬。本段厚度95 m左右。上段：灰绿、浅黄、棕黄色粘土及砂质粘土夹2 3层细砂及粘土质砂。顶部富含钙质及铁锰质结核组成古土壤层，相当于沉积间断古剥蚀面，是第三系与第四系地层的分界线。厚度32 m左右。5）第四系该地层假整合于上第三系之上，厚度83 99 m，一般为91 m左右。1.2.3 构造按板块构造观点，淮北煤田位于华北板块的东南部，除煤田的东部边缘地区外，区内构造的形成和发展主要表现为板内构造变形。主要断裂有宿北断裂、楚店泗县断裂、太和五河断裂、郯庐断裂，主要褶皱有萧西向斜、萧县复背斜、黄藏峪背斜、童亭背斜等。断层有以下四条：刘楼断层：为矿井北部边界。正断层，走向近EW，倾向N，走向长度3 km，落差1000 m，倾角30 50。F1断层：正断层，走向SN，倾向E，走向长度6 km，贯穿整个矿井。落差65 250 m不等，北部（构1线3线）较小，一般2.3 km，落差280 m，倾角70。总体看来，本区构造复杂程度属中等简单类型。1.2.4 水文地质淮北煤田位于安徽省淮北平原的北部，为新生界松散层覆盖的全隐蔽煤田。在地貌单元上属华北大平原的一部分，除濉溪、肖县和埇桥区北部符离集徐州一带为震旦、寒武、奥陶系等基岩裸露的剥蚀低山，残丘和山间谷地外，其余地区皆为黄、淮河冲积平原。区内河渠纵横，河流较多，多属淮河水系。1）主要水文地质条件（1）地表水本矿范围内的地表水均属淮河水系，主要地表水系为涡河、武家河、涡兴河等。涡河是淮河北岸的一级支流，流经本矿西南边界，由西北流向东南汇入淮河。涡河常年水深1 2 m，汛期4 8 m，3年、5年、10年一遇流量分别为1100 m3/s、1500 m3/s、1800 m3/s。（2）新生界松散层矿内煤系地层均被新生界松散层所覆盖。松散层厚度受古地形所控制，总休趋势是自东向西逐渐增厚，两极厚度378.80 445.40 m，一般厚度为400 m左右。按其岩性组合及区域资料对比，自上而下可划分出四个含水层（组）和三个隔水层（组）。第一含水层（组）底板深度在31.30 37.60 m之间，一般为35 m左右。含水砂层厚度为14.8526.00 m，一般为20 m左右。顶部近地表0.5 m左右为褐灰色耕植土，埋深在57 m处富含钙质结核和铁锰质结核。该层（组）主要由浅黄色细砂、粉砂及粘土质砂，夹23层薄层状砂质粘土组成。第二含水层（组）底板深度86.30104.60 m，一般为90 m左右。含水层厚度9.40 28.50 m，一般为20 m左右，由浅黄色细砂、粉砂及粘土质砂，夹5 8层砂质粘土或粘土组成。该含水层（组）砂层单层厚度小，变化大，一般砂层不发育。第三含水层（组）底板深度为260.20 297.60 m，一般为270 m左右，含水层厚度69.50 124.10 m，一般为100 m左右，由深黄、棕黄、棕红、灰白色、中砂、细砂、粉砂及粘土质砂，夹5 8层粘土或砂质粘土组成。（3）基岩含水层二叠纪地层含水层叠纪地层岩性主要由泥岩、粉砂岩及砂岩所组成，并以泥岩和粉砂岩为主。砂岩裂隙一般不发育，即使局部地段裂隙较发育，也具有不均一性，且抽水试验水量较小。8煤组顶、底板砂岩裂隙含水层（段）含水层厚3.50 40.00 m，平均厚度24.43 m，由浅灰色中细粒砂岩为主，夹泥岩和粉砂岩组成，裂隙不甚发育，钻探揭露时无漏水现象。该含水层段水质差，补给水源有限，迳流条件差，富水性弱，以储存量为主。2）矿井涌水量设计结合地质报告所提矿井涌水量，并参考邻近矿井估算，取矿井正常涌水量260 m3/h，最大涌水量280 m3/h。1.3 煤层特征1.3.1 煤层本井田含煤地层为华北型石炭、二叠系，其中二叠系的山西组与上、下石盒子组为主要含煤层段。二叠纪含煤地层，总厚约990 m，含煤2030层，煤层总厚20 26 m。上石盒子组下部含1、2、3三个煤组，多为薄煤层。下石盒子组含4、5、6、8等四个煤组，为矿井主要含煤段。山西组下部含10、11二个煤组，煤层薄，煤分层少。可采的有3、8、11共计3层，可采煤层平均总厚12.01 m，占煤层总厚的44%，其中8煤层为主要可采的较稳定煤层，平均厚度8.2 m，占可采煤层总厚的82%；其它为不稳定的局部可采煤层。1）可采煤层本区主要可采煤层为8号煤层，全区稳定可采，11号煤层较稳定，局部不可采，3号煤层在区内局部可采，6、9、10号煤层零星可采，现将各可采煤层分述如下：3煤层：位于上石盒子组下部，为本组唯一可采煤层。煤层厚0.22 1.75 m，平均0.89 m。变异系数为43%，可采指数0.80，厚度频率分布图显示，0.7 1.4 m的见煤点占67%，小于0.7 m的占30%，结构简单，部分见煤点具一层夹矸，夹矸为炭质泥岩或泥岩。F断层以北厚0.90 1.10 m，仅个别点不可采，厚度变化不大，可采区连续，趋向于较稳定煤层；F26断层以南煤层厚度变化较大，不可采区零星分布，因此，3煤层为大部可采的不稳定煤层。煤层顶、底板以泥岩为主，并有少量粉砂岩和细砂岩。8煤层：位于下石盒子组下部，全区赋存，上距3煤层平均间距109.01 m，煤层厚7.33 8.94 m，平均8.2 m。变异系数为36%，可采指数0.97，厚度频率分布图显示，8.0 m的占92%，其中7.33 8.0 m的占75%，结构简单，1/3见煤点具一层夹矸，夹矸为炭质泥岩或泥岩。全区大部可采，煤类单一。因此煤层为稳定煤层。煤层顶板以泥岩为主，粉砂岩、细砂岩次之，粉砂岩、细砂岩下常发育泥岩伪顶，底板多为砂质泥岩及细粒砂岩。11煤层:位于山西组下部，上距82煤层平均间距为112.09 m，煤厚0 1.58 m，平均为1.01 m。变异系数为62%，可采指数0.49，厚度频率分布图显示，0.70 m的占48%，小于0.7 m的占52%，结构简单，少量见煤点具一层夹矸，夹矸为泥岩或炭质泥岩。112煤层厚度较薄，见煤点厚度一般均在临界可采附近，因此11煤层为局部可采的不稳定煤层。顶板以泥岩为主，粉砂岩次之，底板一般为粉砂岩，可采煤层特征见表1-3-1。表1-3-1 可采煤层特征表煤层编号煤层厚度/m煤层间距/m稳定程度可采情况赋存范围30.221.750.8925.0232.1830.73局部可采较稳定全井田501.650.43零星可采不稳定局部82.36113.2678.2887.338.948.20全井田可采稳定全井田88.25104.6596.6390.561.120.71零星可采较稳定局部3.0311.555.681002.500.77零星可采不稳定局部5.2414.709.781101.581.01局部可采较稳定全井田2）主要可采煤层顶底板岩性本井田可采煤层顶板以砂质泥岩为主，其次粉砂岩，局部细、中砂岩。底板以泥岩为主，其次粉、细砂岩。主采煤层顶、底板岩石物理力学性质测试结果表明：主要可采煤层顶底板泥岩抗压强度11.3 25.6 MPa，岩石力学强度较低，变形模量小。细、中砂岩抗压强度39.0 159.0 MPa，抗拉强度1.59 4.04 MPa，岩石较坚硬致密，抗压强度高，顶板不易坍塌，底板泥岩抗压强度9.7 35.6 MPa，抗拉强度0.68 3.40 MPa，力学强度低，岩石受压易破碎，局部可能产生底鼓。相同岩性的岩石差异不大，但有所波动；不同岩性的岩石则明显不同，一般是砂岩大于粉砂岩，粉砂岩大于泥岩，而浅部风化带处岩石强度低。从工程地质条件来看，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，本矿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。1.3.2 煤质本井田各可采煤层以中灰、特低硫（11煤层属中高高硫分煤）、特低磷低磷、中挥发分、中高热值、具强特强粘结性和良好的结焦性的JM为主，伴少量FM；其中主采煤层8煤为中灰、低硫、特低磷煤；是较为理想的炼焦配煤，中煤可作为动力用煤。可采煤层特征分别见表1-3-2、表1-3-3、表1-3-4、表1-3-5、表1-3-6。表1-3-2 可采煤层物理性质和煤岩特征表 煤层颜色构 造光 泽断 口结 构煤 岩 组 分煤岩类型3黑色块状粉末状弱玻璃光泽参差状条带状亮煤为主夹镜煤或丝炭条带底部暗煤稍高半暗半亮型8黑色块状粒状粉末状玻璃光泽阶梯状均一状亮煤、镜煤为主，少量暗煤半亮光亮型11黑色块状玻璃光泽阶梯状平 坦均一状粒 状亮煤为主，少量暗煤、镜煤半亮光亮型表1-3-3 视密度一览表煤层煤类平均灰分实测平均值回归计算值实测回归差值报告采用值3FM22.111.411.42-0.011.428JM20.491.411.400.011.4011JM20.021.421.400.021.40表1-3-4 元素分析成果统计表煤层元 素 分 析 /%原子比FCC.dafH.dafN.daf（O+S）.dafO.dafO/CH/C387.24-90.5188.97（12）4.84-5.535.23（12）1.28-1.481.35（12）3.22-6.394.45（12）2.55-5.683.69（12）0.0310.70155.6888.36-90.7489.72（27）4.30-5.544.98（27）1.32-1.681.46（27）2.25-5.423.84（27）1.76-5.003.25（27）0.0270.6260.91188.39-91.0989.97（6）4.58-5.304.95（6）1.36-1.541.46（6）2.49-5.273.62（6）1.35-2.281.97（6）0.0160.65661.9表1-3-5 煤炭分类指标综合表煤层V.daf /%GR。IY / mm煤 类324.42-30.6128.00（16）76.7-97.690.8（16）17.0-36.527.2（13）FM（11） 1/3JM（1） JM（4）819.45-26.3422.98（31）52.8-96.781.7（30）11.5-25.018.2（30）JM（31）1118.38-25.1621.83（8）78.8-97.688.2（8）16.5-25.518.8（6）FM（1） JM（7）表1-3-6 发热量统计表煤层煤类Qb.d / MJKg-1Qgr.d /MJKg-1分级原煤浮煤原煤3FMJM21.25-31.3527.53（14）31.82-33.9732.98（4）27.42高热值煤8JM24.83-31.5128.85（27）31.50-34.8933.60（12）28.76高热值煤11JM25.98-30.9528.58（8）33.89（1）28.27高热值煤1.3.3 开采技术条件1）瓦斯本矿井获得各煤层瓦斯煤样测试资料50个（合格点），成果见表1-3-7。由表1-3-7可知本矿瓦斯含量较高者为3煤层，其最高瓦斯含量为3.85 m3/g，根据煤矿安全规程，本矿井为“低瓦斯矿井”。 全矿井相对瓦斯涌出量0.81 m3/（td），绝对瓦斯涌出量2.5 m3/min，按照煤矿安全规程规定，日产一吨煤瓦斯涌出量在10 m3以下的矿井为低瓦斯矿井，本矿为低瓦斯矿井。但根据淮北矿区生产经验，矿井生产期间瓦斯较勘探期间有升高趋势，因此在生产中应加强瓦斯监测和管理，防止瓦斯事故的发生。表1-3-7 瓦斯测试成果表 煤层瓦斯成分 / %瓦斯含量 / m3g-1CH4（含C2+）N2CO2CH4（含C2+）CO230.00-92.5054.730.00-86.3636.863.61-29.188.410.00-3.851.080.07-0.270.1580.96-93.0161.343.35-98.1232.350.00-15.376.310.01-3.841.020.00-4.070.39110.00-82.50 51.090.00-89.36 43.35 0.00-14.26 5.56 0.00-1.23 0.68 0.00-0.32 0.102）煤尘各煤层共采取22个煤芯煤样做了煤尘爆炸性试验，结果见表1-3-8。各煤层之煤尘燃烧时均有一定长度的火焰，最大火焰长度者为3煤可达250 mm，一般需通入2595%的岩粉方能抑制发火；且各煤层爆炸指数为21.2828.03%，均15%，所以各煤层均存在爆炸危险性。今后各煤层均存在爆炸危险性。表1-3-8 煤尘爆炸性试验成果统计表煤层样点数挥发分Vdaaf /%火焰长度/ mm岩粉量/%结论3525.3530.61有火250208有爆炸危险8721.1524.59有火1005595有爆炸危险11120.96有火25有爆炸危险3）煤的自燃以还原样与氧化样着火点温度之差T1-3评价煤的自然发火倾向。本报告共获得各煤层44个样品的自燃发火倾向测试成果表1-3-9。由表可知，大部分样品T1-3在20以内，3煤层属不自燃；8煤层为不易自燃不自燃；11煤层属易自燃不自燃。表1-3-9 自燃发火倾向性试验成果统计表煤层煤类样点数原样/T1-3/自燃倾向等级（点）结论3FM4362380102613不自燃8JM1435338992916不易自燃不自燃11JM53493901641212易自燃不自燃4）地温本矿地温梯度为1.88 3.33 /百米，平均为2.75 /百米；增温率为36.3 m/。属地温正常区。各煤层温度T（）与埋深H（m）成正比关系，且相关性较好，见表1-3-10。8煤层：测温深度422.57 913.56 m，底板温度27.4 44.7 。一级高温区在-480 m以下,-710 m水平以下为二级高温区，-650 m水平平均地温为35.5 。表1-3-10 可采煤层底板温度与深度关系表煤层回归方程点数相关系数3T=20.2703+0.0214H200.96068T=17.3904+0.0265H120.944611T=14.6789+0.0310H100.96435）地压本矿目前尚没有专门地压测试资料，据淮北生产矿井资料，地压较大，显现明显，采掘巷道都不同程度的出现变形，经常前掘后修、边掘边修现象、片帮和底鼓等现象。不得不采取扩大断面、壁后注浆加固等多种措施进行防治，严重影响矿井安全生产。本矿煤层埋藏深度较大，预计也存在地压大的问题，今后生产过程中要加强地压的观测和研究工作。2 井田境界及储量2.1 井田境界2.1.1 井田范围地理坐标：东径1160958 1161245，北纬333053 333448。南界：南起F3断层；北界：北至刘楼断层；东界：东起太原组第一层灰岩顶界面的隐伏露头线；西界：西止于11煤层-1000 m水平等高线的地面投影线。2.1.2 开采界限上统上石盒子组：下界从K3砂岩之底，上界至平顶山砂岩之底，厚约642 m。含1、2、3三个煤层（组），其中3煤层为局部可采煤层。下统下石盒子组：井田内主要含煤地层为下界从骆驼钵砂岩之底，上界至3煤组下K3砂岩之底，地层厚246.73 255.31 m，平均厚250.04 m，含4、5、6、8等四个煤组，其中8为本矿主要可采煤层。下统山西组：底界以太原组灰岩之顶为界，上界至铝质泥岩下骆驼钵砂岩之底，厚66.85 108.11 m，平均厚87.76 m。由砂岩、粉砂岩、泥岩和煤层组成，含10、11两煤层（组）。开采上限：3号煤层以上无经济可采煤层；下部边界：11号煤层以下无经济可采煤层。 2.1.3 井田尺寸南北长5.62 6.53 km，东西宽2.33 3.71 km，面积19.2 km2，采矿许可证拐点坐标为见表2-1-1，井田赋存状况示意图如图2-1-1。表2-1-1 矿区范围拐点坐标 点号X坐标Y坐标点号X坐标Y坐标13713000.0039426166.0093715340.0039423675.0023711790.0039426350.00103717196.0039423892.0033710954.0039425334.00113717440.0039426657.0043710656.0039423941.00123716895.0039426715.0053711430.0039423814.00133716525.0039426638.0063713036.0039423814.00143715461.0039426854.0073713600.0039422546.00153715106.0039426215.0083714270.0039423920.00163713750.0039426296.00图2-2-1 井田赋存状况示意图2.2 储量2.2.1 地质资源储量1）地质资料依据（1）安徽省煤田地质局勘查研究院于1997年6月提交的安徽省涡阳县涡北井田勘探（精查）地质报告；（2）2002年8月安徽三队提交的涡北矿井井筒检查孔竣工报告；（3）2003年11月煤炭科学研究总院西安分院提交的涡北矿业集团有限责任公司涡北煤矿南一采区三维地震勘探报告；（4）2006年10月西安分院提交的涡北煤矿北四采区三维地震勘探中间成果资料；（5）矿方提供的建井过程中揭露的地质资料。2）储量计算基础（1）本次储量计算是按照煤、泥炭地质勘查规范DZ/0215-2002要求的工业指标进行资源储量计算，炼焦用煤最低开采厚度为0.7 m，最高灰分不得超过40%，最高硫分不得超过3%；（2）储量计算厚度：夹矸厚度不大于0.05 m时，与煤分层计算，复杂结构煤层的夹矸总厚度不超过每分层厚度的50%时，以各煤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，本次储量计算只针对主采煤层，采用地质块段的算术平均法；（4）煤层容重:主采煤层8煤层平均容重为1.40 t/m3。3）井田地质勘探本井田历经找煤、普查、详查、精查四个阶段，勘探面积约19.2 km2。根据煤、泥炭地质勘查规范本次估算资源储量钻探工程基本线距见表2-2-1。 表2-2-1 资源储量钻探工程基本线距表煤层类型煤层各级储量钻探工程基本线距 /m探明的控制的推断的稳定煤层8500100020004）储量计算本勘探区主采煤层为8煤层，采用地质块段法来划分储量块，根据等高线和钻孔的疏密程度将矿体划分为甲乙丙丁戊己六个块段，井田块段划分如图2-2-1，用算术平均法求得各块段的储量，地质资源储量即为各块段储量之和。本煤层倾角一般在14 22之间，平均倾角为16，采用煤层垂直厚度及煤层水平投影面积估算储量，估算公式如下： Zi = SiMiRi10-6 （2-1） 式中：Zi各块段地质资源储量储量，Mt；Si各块段的真实面积，m2；Mi各块段煤层的厚度，取平均值为8.2 m；Ri各块段内煤的容重，取平均值为1.40 t/m3。由上式可计算出各块段的地质储量见表2-2-2。表2-2-2 各块段的工业储量序号平均倾角/（）平均厚度/m容重/tm-3水平面积/m2真实面积/m2地质资源储量/Mt甲158.21.402325830.82403125.027.59乙148.21.403542516.83643087.641.82丙208.21.401604278.81717245.719.71丁148.21.401085470.11120024.412.86戊158.21.403233309.23354028.638.50己228.21.402840705.13059263.235.12所以矿井的地质资源储量是各块段储量之和：即：Z = Z甲+ Z乙+ Z丙+ Z丁+ Z戊+ Z己= 175.61（Mt）其中探明的60%、控制的30%、推断的10%，探明的包括111b和2M11，控制的包括122b和2M22，推断的为333，矿井各级储量分类见表2-2-3。表2-2-3 矿井地质资源分类表矿井地质资源储量 /Mt探明的控制的推断的60%30%10%80%20%80%20%10