洼里煤矿12Mta新井设计采动影响下软岩巷道破坏的原因及防治方法澳大利亚新南威尔士地区因在高应力区域长壁开采引起的岩层移动

1、1矿区概述及井田地质1.1矿区概述 矿区地理位置洼里煤矿位于山东半岛北部临海平原，北距渤海4Km。行政区划属于龙口市管辖，大部分在徐福镇，新嘉镇、羊岚镇各有一部分。矿区极值座标为：41695204176000，：4053850040547815。地理座标东经120°2429120°3232，北纬37°392137°4253。洼里煤矿向南约4km为烟潍公路，与省内公路网相连，东距烟台125km，经烟台可与全国铁路通达，西距大莱龙铁路及龙口港11.5km，经龙口港可与海内外港口连接，水、陆交通方便。详见交通位置图（图11）。1.1.2 矿区地形特点区内地势平

2、坦，仅东北隅羊岚一带有玄武岩小丘。地势东南高而西北低，地面标高+7.30+49.15m。1.1.3 矿区气候条件本地区属温带季风型大陆性气候，因地处海滨，夏季显现海洋性气候特征，湿热多雨，无高温酷暑；冬季受西北冷高压气流控制，显现出大陆气候干冷的特点。年平均气温16.3，最高气温38.3，最低气温-21.3。主导风向，春夏秋多东南风，最大风速34ms，冬季多西北风。年平均降水量620.3mm，各月分布极不均匀，以7、8月份降水量最大。最大积雪厚度200mm，最大冻土深度为420mm。冰冻期3个月（12月至次年2月）。当地系农业区，盛产水果，农作物以小麦、玉米和花生为主。1.1.4矿区的水文情况

3、区内水系不发育，仅东部界外有绛水河和黄水河，西部界外有中村河，皆为季节性河流，汛期河水流入渤海。沿海海潮一般上涨不大，唯有1913年、1918年和1926年三次海潮上涨较大，西部及西北部沿海一带均被淹没。1913年农历7月19日最大一次海潮，曾淹没北皂前村以东和以南的桥上、廒上村之间，海潮水位标高+3.09+3.86m。矿井预计正常涌水量50m3/h；最大涌水量200m3/h。1.2 井田地质特征 井田地质构造洼里井田位于黄县煤田中部及东南边缘，四农背斜的南翼，为一向东南倾伏的宽缓单图1-1 洼里煤矿交通位置图斜构造。地层倾角比较平缓，一般为6°左右，受断层影响地段有的可达16

4、76;以上。井田内断裂构造比较简单，多为低角度正断层，且多数具有逆牵引特征。其展布形态不但受煤田边缘断裂的控制，而且还受派生的低序次断层的影响。主要特征断层是横贯井田东西的F20-NF7断层。井田构造总的特征是断层多褶皱少。井田地层总体产状向东南倾斜，是边缘同沉积断层连续沉降形成的箕状盆地斜面。依据构造形态和平面组合形式，将断层划分为三组：一组为北东向断层，二组为东西向断层，三组为北西向断层。其中，东西向断层F20、NF7横贯井田，其他断层有北东向的F18、F19-1，和DF3、F16。井田地质构造有如下特征和规律：（1）井田内煤系地层产状平缓，倾角一般为6度左右。总体为一向东南倾斜的单斜构造

5、。（2）构造以断裂为主，断层均为正断层，多数断层为低角度，且多数具有逆牵引特征。（3）井田内查出的主要断层，数量上以北西向的最多，近东西向次之，北东向的较少。（4）井田内部分断层，平面展布形态呈蛔虫状，落差中间大，两端小；断层落差在空间上由煤1至煤2为减小趋势。（5）落差10m以上的断层其附生断层较发育。（6）井田内占主导地位的北西向断层，基本沿倾向展布，将煤层切割成若干条带，断层成为井田、采区（或工作面）的天然边界。井田内断裂构造发育，但由于受勘探手段的限制，对落差小于20m的断层不能有效地控制。生产实践表明，这些中小型断层，对矿井防治水工作，以及对开采设计、采掘生产等均有较大影响。断层发育

6、地段，原岩结构受到破坏，构造形变往往比较剧烈，地应力集中，对支护体施加很大的形变压力。因此，穿越断层或断层附近的巷道变形破坏严重，且易片帮冒顶。井田煤系地层无岩浆活动，在井田东北部第四系中部隐伏有玄武岩，厚度031.7m，平均厚度7.50m，对煤层开采无影响。其下为古近系。1.2.2地层黄县煤田为一中生代形成、新生代继承性发育的断陷盆地。煤田东、南、西部为太古代、元古代、中生代早白垩纪地层和新生代玄武岩，以及燕山晚期花岗岩组成的低山丘陵地带。煤系地层不整合于中生界下白垩系青山组地层之上。下白垩系青山组由紫红色凝灰质砂岩、砂砾岩及白色英安岩组成，结构致密；以下为元古界震旦系蓬莱群、粉子山群和太古

7、界胶东群组成。洼里井田内地层分区属华北地层区鲁东地层分区蓬莱地层小区。井田内地层为第四系及第四系覆盖下的古近系。（1）新生代古近系（E）在黄县盆地内分布的古近系为五图群（Ew），角度不整合于下伏老地层中生界下白垩系青山组之上，被第四系所覆盖。该群为一套含煤和油页岩的碎屑岩，自下而上可分为朱壁店组、李家崖组和小楼组。 朱壁店组（EwZ）：为一套紫红、灰绿、灰色砂质页岩、泥灰岩、细砂岩夹砂砾岩组合，偶见薄层煤，厚度大于300m。 李家崖组（EwL）：整合于朱壁店组之上，小楼组之下的一套含煤、油页岩的泥岩、粉砂岩、细砂岩组合，厚度270m左右，含多层煤。 小楼组（EwX）：整合于李家崖组含煤地层之上

8、的一套灰、灰紫、红色砾岩、砂砾岩、粗砂岩夹砂质页岩的岩性组合，厚度在井田浅部为196.80m，深部达560.5m。（2）新生代第四系上部为褐黄色粘土、砂质粘土及浅灰色粗、中、细砂互层，底部多为粗砂岩或砂砾层。井田东北部（大王、北乡城、羊沟营、小宋家、羊岚一带），该层中部夹玄武岩，厚031.70m，由西南向东北增厚。第四系总厚度9.3069.53m，平均厚度31.74m。与下伏古近系呈不整合接触。1.2.3水文地质特征（1）主要水文地质条件井田内主要含水层自上而下有：第四系松散层孔隙含水层（组）、泥灰岩裂隙含水层、煤上1裂隙含水层、煤1裂隙含水层、煤2及其顶底板砂岩裂隙-孔隙含水层（组）。第四系

9、松散含水层（组）主要威胁浅部煤层开采，其余含水层（组）为矿井生产的直接充水含水层。 第四系松散层孔隙含水层（组）：覆盖全井田，厚9.3069.53m，平均厚度31.74m。南部较厚，北部较薄。岩性主要为砂质粘土与砂砾互层（井田东北部夹玄武岩），含砂（粘土质细中粗砂及含砾砂层）19层，一般为35层。砂层总厚度4.3027.10m，平均13.12m。简易抽水结果，单位涌水量(q)为0.3575.420L/s.m。水质类型为HCO3-Cl-Ca2+与Cl-HCO3-Ca2+型水，矿化度小于1g/L。静止水位标高-6.60m，富水性强，为当地工农业用水的主要水源。图1-2 洼里煤矿综合钻孔柱状图地层系

10、统柱状图标志层 名 称厚 度（m）间 距（m）岩性特征界系统组段新生界第四系 9.3069.5331.74黄色沙质粘土与粗中细沙互层，底部含砾石，中部夹玄武岩，分布于矿井东北部，厚031.10m，平均为7.5m。砂岩含孔隙水q=0.357-5.42 l/s.m。古近系早渐新统至晚始新统小楼组李家崖组朱壁店组 上红色岩段浅紫红色、红色泥岩为主、夹浅灰、灰绿色泥岩、砂质页岩及含砾砂岩、砂砾岩组合。工工工工工钙质泥岩段泥16.0019.809.76浅灰绿色钙质泥岩，夹四层泥岩标志层，自上而下分别称为泥1泥4，泥1灰红色，泥2泥4 为翠绿色，比重小，泥4含黄铁矿晶体。工工工工工15.4046.9026

11、.36工工工工工工工泥20.704.602.06工工工工工2.6011.205.84工工工工工工工泥31.604.902.36工工工工工工工工16.4038.7025.20工工工工工泥41.406.902.38工工工工工工工17.6058.6331.11钙质泥岩，上部灰绿，中下部为深灰，夹多层泥灰岩工工工工工工工工工工上含煤段油上301.170.54顶部油上3为炭质泥岩与钙质泥岩互层，局部含煤线。中部为钙质泥岩夹泥灰岩，间距不稳定，油上3常直接覆盖于泥灰岩之上；下部为泥灰岩标志层。4.6811.886.81泥灰岩1.3025.268.703.5324.2115.77上部泥岩略带绿色，中部转为灰

12、黑色泥岩，上部夹煤上2，为炭质泥岩与泥岩互层，局部夹煤线，下部夹煤上1，亦为炭质泥岩与泥岩互层，仅在井田西北部见零星可采点，煤上1以下为含油泥岩及粉砂岩条带。煤上201.060.577.3044.1817.48煤上101.290.781.4625.748.13 煤10.602.592.50煤1全区可采，为三层式结构，煤1与煤2之间上部为油页岩及含油泥岩，下部为黑色泥岩，在南部变为粉沙岩、砂岩，煤2井田南部不可采。9.7124.0414.80煤20.302.431.12下含煤段39.00126.0081.25灰白色粗砂岩、中砂岩、粉沙岩、粘土岩互层，砂岩含砾胶结松散。煤2以下10m左右为煤3，厚

13、0.3m左右，底部为煤4层位，均为炭质泥岩，其下为油4层位。煤40.100.550.32下红色岩段>300紫红、灰绿、灰色砂质页岩、泥灰岩、细砂岩夹砂砾岩组合、偶见薄层煤，厚度大于300m。 泥灰岩裂隙含水层：下距煤1平均间距45.16m。层厚1.3025.26m，由北向南变薄，平均厚度8.70m。其富水性不均一，受构造和裂隙发育程度控制，浅部及断层附近，裂隙发育，富水性较强，深部较弱。抽水结果，单位涌水量为0.0006340.04L/s.m。水质类型为HCO3-CL-Na+型和CL-HCO3-Ca2+型水，矿化度1.973.94g/L。泥灰岩含水层以静储量为主。 煤上1裂隙含水层：下距

14、煤1平均间距8.13m，为炭质泥岩，含少量煤线及薄煤，层厚01.29m，平均厚度0.78m。含有少量裂隙水，但富水性不均一，受构造和裂隙发育程度控制，浅部及断层附近，裂隙发育，富水性较强，深部较弱。煤1采掘工作面在断层附近产生的冒落带沟通该含水层时，常以淋滴水形式出现，涌水量一般为0.51.0m3/h，最大涌水量5.0m3/h左右。该含水层以静储量为主。 煤1裂隙含水层：煤1为主采煤层，层厚0.62.59m，由北向南变薄。节理发育，其富水性受构造和埋深控制，被断层切割成为不同的水文地质块段，也以静储量为主，衰减幅度大。随着生产进入-250m水平以后，煤1涌水量有随埋深增大减少的趋势，涌水量0.

15、51.5m3/h，水质类型为HCO3-Cl-Ca2+型水，矿化度3.49g/L。 煤2及其顶底板砂岩含水层：顶板砂岩为细、中、粗砂岩，泥质胶结，结构松散，属河流相砂体，砂体走向为西南东北向，有14层，厚0.3219.10m，平均厚度8.53m，井田东南部较厚，中部较薄。随着砂岩厚度和埋深的增加，涌水量将逐渐增大。煤2厚度0.302.43m，节理发育，含少量裂隙水，含水性不均，巷道涌水量一般为0.51.0m3/h，富水性弱。煤2底板砂岩含水层：为细中粗砂和含砾粗岩，属三角洲砂体，泥质胶结，结构松散，含孔裂隙水，具有承压性。煤2底板以下1020m内，有18层砂岩，厚度0.4011.33m，平均厚9

16、.25m。砂岩厚度及含水性，由北向南逐渐增大，富水性随砂体的增厚和埋深的加大而增强。单位涌水量0.0003850.00624L/s.m，水质类型为HCO-Cl-Ca2+型水，矿化度2.323.15g/L。除煤2及其顶底板砂岩含水层，在煤2的采掘过程中，水力联系比较明显外，煤系地层中的其它含水层，在正常地段水力联系并不密切，只在断层构造（如断层上下盘含水层对接或接近时）影响的情况下，才有可能发生水力联系。因此，在矿井生产过程中应区别不同水文地质条件，采取相应的防治水措施。（2）井田内隔水层 第四系隔水层：在第四系地层中为透镜体，以粘土、砂质粘土为主，可塑性强，隔水性好。 基岩隔水层：煤系地层中的

17、钙质泥岩、含油泥岩、粘土岩、页岩和砂质页岩等，在自然状态下透水性能很微弱，隔水性好，均为良好的隔水层。钙质泥岩：共有五层。由上到下，第一层厚15.4046.90m，平均厚度26.36m；第二层厚2.6011.20m，平均厚度5.84m；第三层厚16.4038.70m，平均厚度25.20m；隔水性能较好。第四、五层钙质泥岩局部纵裂隙发育，被方解石充填。泥岩：泥灰岩以上主要有四层泥岩。由上而下，泥1厚6.0019.80m，平均厚度9.76m；泥2厚0.704.60m，平均厚度2.06m；泥3厚1.604.90m，平均厚度2.36m；泥4厚1.406.90m，平均厚度2.38m；隔水性能均较好。粘土

18、岩：性韧而软，常具有滑面易膨胀，风化后呈粘土状，可塑性强。总之，钙质泥岩及泥灰岩之上的泥岩，岩性致密，隔水性能好，阻隔了第四系水与煤系地层的水力联系。此外煤系地层中的泥岩、粘土岩、炭质泥岩与各含水层相间沉积，阻隔了其间的水力联系，是各煤层开采的良好隔水层。（3）地下水的来源及水力联系井田内地下水的来源与整个煤田地下水的来源是密切相关的。南部山区基岩裂隙接受大气降水，向北径流，一部分补给砂砾层，一部分通过断裂带渗入补给煤系地层中的裂隙空间。井田内含水层，因构造切割与其他含水层含水带接触发生水力联系。由于煤系地层隐伏于第四系松散层之下，所以大气降水、河水均无法直接补给煤系含水层，只能通过第四系含水

19、层补给煤系含水层。（4）断层或断层破碎带对矿井充水的影响井田内断层比较发育，由于煤系地层岩性软弱，断层面多呈舒缓波状，断裂面光滑、紧密，不含水或含水性弱。在勘探阶段，穿过断层的钻孔没有发现漏（涌）水点。为查明断层上下盘含水层是否通过断层带发生水力联系，而布置的连通抽水试验，证明断层垂直方向不导水。洼里煤矿已揭露的绝大多数断层带无水，仅少数有滴淋水现象，水量在0.11.5m3/h之间。尽管井田内绝大多数断层在自然状态下是不导水的，但仍存在由于断层位移而形成的煤层与含水层对接或间距缩小，当采掘工程接近断层附近时，由于留设防水煤柱过小或支护不力冒顶而造成突（涌）水事故的可能性。因此，采掘工程在断层附

20、近施工或穿越断层进入另一盘煤层（含水层）之前，必须先探后掘，超前探放水。当巷道通过断层带时，要制定专门措施，加强支护，防止发生冒顶突水事故。在断层下盘采煤时，如果断层落差较大，冒裂带有可能沟通上盘含水层时，要合理留设防水煤柱，或对上盘含水层进行疏放处理，以确保安全生产。（5）相邻矿井（小煤矿）开采对本矿井充水的影响与洼里煤矿邻近的生产矿井有草泊煤矿、洼东煤矿、柳海煤矿和桑园煤矿四个矿井。草泊煤矿：位于洼里煤矿西北侧。1973年建矿，主井深度67.50m，年产510万吨。通过资料交换，该矿井田范围内无积水区，对洼里煤矿生产无影响。洼东煤矿：位于洼里煤矿西部和南部。该矿于1978年建井，1982年

21、5月投产，设计能力15万吨/年，第一水平为-160m，第二水平为-300m，设计开采深度-350m。通过资料交换，该矿在洼里煤矿西部边界之外的煤1北石门工作面采空区内积聚约800m3老空水，因距洼里煤矿生产采区较远，对矿井生产无影响。桑园煤矿：位于洼里煤矿西部，始建于1976年，1979年建成投产，设计生产能力20万吨/年，井田面积4.1km2。桑园煤矿在与洼里矿相邻处无采掘工程，因此，其对洼里煤矿生产没有影响。柳海煤矿：位于洼里煤矿北部，为一2006年刚刚投产的矿井。始建于1991年，设计生产能力90万吨/年，井田面积43.1km2，其中陆地面积23.1km2，海域面积20km2。柳海煤矿在

22、两矿相邻处无采掘工程，因此，其对洼里煤矿生产没有影响。1.3 煤层特征 可采煤层（1）含煤性洼里井田古近系李家崖组为一套含煤、油页岩的泥岩、粉砂岩、细砂岩组合，平均厚度270m。主要含煤地层上自油上3上顶，下至煤4底，厚113.55m263.14m，平均厚160.79m。共含煤6层，油页岩3层，自上而下分别为油上3上、油上3、煤上2上、煤上2、煤上1、煤1、油2上2、煤2和煤4。煤1为全区可采的稳定煤层；煤2为部分可采的极不稳定煤层，其余煤层为不稳定煤层，均不可采。油上3上和油上3为不稳定油页岩，不可采，油2上2随煤1同时采出。主要含煤地层煤层总厚5.25m，含煤系数3.27；其中可采煤层厚2

23、.5m，含煤系数1.85（见表4-1）。（2）可采煤层特征煤1厚0.60m2.59m，平均厚2.50m，带区所采煤层为1号煤层，平均厚度2.5米，煤层倾角48°，平均6°，为近水平煤层，结构单一，赋存稳定。带区内断层影响不大。煤的普氏系数为12，属中硬煤层。煤的容重为1.28tm3。全区可采，井田浅部为三层式结构，即两个煤分层，中夹油页岩。上分层煤厚1.0m1.20m；下分层煤厚0.30m0.40m。中夹油页岩厚01.14m，平均厚0.35m。至井田深部油页岩夹层消失，煤层厚度变化趋势由北向南，由西向东逐渐变薄。煤层可采性指数Km=0.97，煤层厚度变异系数为20.01，属

24、稳定煤层井田浅部煤1上分层煤含泥岩夹矸一层，厚0.10m0.50m，至井田深部夹矸增至两层，厚度00.07m。夹矸主要分布在四农、冯高至乡城庙一线。煤2上距煤1平均间距14.80m。煤2厚0.30m2.43m，平均1.12m，厚度变化总的趋势为由北向南，由西向东变薄，直至不可采。煤2含泥岩夹矸03层，厚00.66m。煤层可采性指数为0.49，煤层厚度变异系数38.43，综合分析属极不稳定煤层。（3）煤层对比井田内含煤地层沉积稳定，厚度和岩相组合特征变化不大，可采煤层与标志层稳定，特别是主采煤层煤1以上平均距离为45.16m普遍发育稳定的泥灰岩层，故采用标志层与煤层间距、岩性组合和测井曲线特征以

25、及煤层特征等方法，可准确对比可采煤层。依其煤层在含煤岩系中的位置，分上含煤段和下含煤段。下含煤段：由陆相砂砾岩、砂岩、泥岩、煤及油页岩组成。本段厚度由北向南有规律的加厚，平均厚度84.70m。本段底部为油4（或煤4）层位，均为炭质泥岩（局部夹不可采薄煤层）；上部砂岩较纯，特别是顶部砂岩，以石英砂岩为主，胶结松散或未胶结，呈半成岩或不成岩状态。上含煤段：由河流、湖泊、沼泽相沉积之砂岩、泥岩、泥灰岩煤和油页岩组成。本段厚度由北向南增厚，平均厚度80.71m。自下而上共含煤6层（煤2、煤1、煤上1、煤上2、煤上2上、煤上3），油页岩3层（油2上2、油上3、油上3上），其中稳定和不稳定可采煤层仅两层（

26、即煤1和煤2）。其中煤1为全区可采的稳定煤层，煤2为部分可采的极不稳定煤层。煤2至煤1之间，井田北部为油页岩及含油泥岩，近煤2部位含油率降低，为灰黑色泥岩；南部砂质含量渐增，由泥岩渐变为砂质泥岩、砂岩、粗砂岩及含砾砂岩（相变线方向呈不规则的北东向），构成煤2顶板；砂岩厚度沿走向、倾向变化较大，深部厚15m左右。煤2至煤1层间距，自北向南逐渐加大，由北部9.71m增至南部24.04m，平均层间距14.80m。井田中北部煤1伴生一层油页岩(油2上2)，北厚南薄，直至尖灭，层厚01.14m，平均厚0.35m，与煤1合并开采。煤1至泥灰岩平均层间距为45.16m。泥灰岩为全区性标志层，由北向南厚度变薄

27、，厚度1.3025.26m，平均8.70m。1.3.2煤层顶底板岩性变化特征井田内可采煤层顶底板岩性、厚度及变化特征随沉积环境而变化。岩性上表现为南粗表1-3-1 煤层、油页岩可采特征表煤 层编 号特 征厚 度（m）层 间 距（m）稳定性两极值平均两极值平均油上3上不可采0-1.050.680.95不稳定油上3不可采0-1.170.54不稳定30.62煤上2上不可采0-1.200.60不稳定0.66煤上2不可采0-1.060.57不稳定17.48煤上1不可采0-1.290.78不稳定8.13煤1全区可采2.50稳定14.80油2上2随煤1采出0-1.140.35不稳定煤2部分可采1.12极不稳

28、定81.25煤4不可采0.32不稳定表1-3-2 可采煤层特征表煤 层稳定性煤层厚度（m）层间距（m）顶板岩性底板岩性煤层结构最小最大平均最小最大平均煤1稳定0.602.592.509.7124.0414.80含油泥岩油页岩简单煤2极不稳定0.302.431.12泥岩砂岩含油泥岩砂岩泥岩复杂，含0-3层泥岩夹矸北细的特征。总的趋势是：煤1顶底板为湖泊沼泽相含油泥岩，由北向南、由西向东变薄，稳定性变差。井田南部煤2顶底板砂岩为河流相沉积，具有南厚北薄的特征。煤1顶板为含油泥岩，厚1.46m25.74m，平均8.13m，井田深部局部为炭质泥岩、含油粉砂岩和粉砂岩，粉砂岩最大厚度6.08m。煤1底板

29、为油页岩、含油泥岩，厚度0.6m4.03m，平均厚度1.78m，井田西南部出现粉砂岩底板，厚0.98m3.81m。煤2顶板岩性随沉积环境改变而变化。以官曲至西南泊一线（北东-南西向），此线东南煤2顶底板为砂岩，此线西北为泥岩。泥岩顶板主要分布在井田西北部一采区，厚度0.76m14.71m。砂岩顶板主要分布在井田东南部煤2不可采区域。井田深部乡城、小宋家一线以南出现泥岩伪顶，厚度0m0.75m。煤2砂岩顶板一般为粗砂岩、细砂岩，有的为砂砾岩，厚度变化趋势由北向南逐渐变厚，粒度也逐渐变粗。-250大巷揭露厚度在0.5m左右，向南部砂岩继续增厚，最厚达17.0m，砂岩结构松散，对开采不利。砂岩与泥岩

30、之间为砂质泥岩过渡带。煤2底板岩性的分布与其顶板有一定的相似性，也可分为两区。西北部以泥岩为主，东南部以砂岩为主，只是其分布界限北移至儒林庄、唐家、草泊一线。泥岩底板厚0.6111.38m，一般1.02.0m。官曲至西南泊一带，煤2直接底板为厚0.40m的炭质泥岩，老底为砂岩，厚度一般大于2.0m。在井田深部，煤2底板存在长条型粗砂岩沉积体，呈北东向分布，其范围大致在N35、N20-5、ZK18号钻孔一带，宽度约300m左右，向北东南西两端渐变为细砂岩和粉砂岩。其它地段为泥岩底板，厚0.626.77m，一般0.701.50m。在泥岩底板分布区，老底为粗砂岩。1.3.3 煤质（1）煤的物理性质煤

31、1颜色均为褐黑色，贝壳状断口，沥青光泽，条带状结构，层状构造，性脆、节理为阶梯状，裂隙发育，易风化碎裂。油页岩为褐色，结构均一，韧性大，贝壳状断口，层状构造。（2）煤岩特征煤1的煤岩类型以光亮型为主，亮煤约占70以上，暗煤约占20左右，含少量树脂体。凝胶化组分含量在74.9982.10之间，分布均匀。无机物组分以粘土类为主，占显微组分的1015。（3）煤的主要化学性质依据国家标准中国煤质分类，煤1绝大部分为2号褐煤，仅井田深部8个见煤1钻孔（且连成片）的煤透光率（Pm）大于50，故将该片划分为长焰煤。煤1上分层底部与油2上2之间，有厚0.40m左右的腐泥煤-藻煤赋存，厚度向东南方向变薄尖灭。上

32、分层底部藻煤，油2上2和下分层小煤之间，有一定的共生组合关系，在沉积厚度上的变化，表现为互为消长，即井田西北部油2上2较厚时，上下分层煤相应变薄，至东南部上下煤分层厚度增大时，油2上2和薄煤相对变薄或尖灭。煤质指标如下：1、水分：各层均较高。煤1褐煤中，原煤为6.0027.62%，平均17.54%；浮煤为7.7021.92%，平均12.52%。煤1长焰煤中，原煤为15.3722.88%，平均18.76%。煤2原煤为8.6426.81%，平均18.79%；煤2浮煤为10.3124.92%，平均16.32%。2、各煤层具有弱粘结性，平均值为2。3、发热量：煤1褐煤原煤平均为20.61MJ/kg，长

33、焰煤原煤平均为20.30MJ/kg。煤2原煤平均为19.00MJ/kg。4、挥发分：煤1褐煤中，原煤平均为52.54%，浮煤平均为49.78%；煤1长焰煤，浮煤平均为47.04%。煤2原煤平均为46.18%，煤2浮煤平均为44.61%。5、灰分：煤1褐煤中，原煤平均为19.09%，浮煤平均为13.23%；煤1长焰煤中，原煤平均为18.70%，浮煤平均为10.87%。煤2原煤平均为19.96%，浮煤平均为9.73%，均为中灰煤。6、硫、磷等有害组分含量：褐煤硫分平均为0.79%，含磷平均为0.0042%；长焰煤、褐煤硫分平均为0.76%，含磷平均为0.0041%，均为低硫、特低磷煤。（4）煤的有

34、害组分及煤的可选性煤1、煤2中有害组分，主要有灰分、硫分、磷、氯和砷等。各煤层的有害组分含量见表4-4。从表中可知，煤1为中灰、低硫、特低磷煤；煤2为中灰、低硫、特低磷煤。表1-3-3 煤1有害组分含量一览表项目灰 分硫 分磷氯砷原 煤原 煤浮 煤Ag()SgQ()Pg()CL()Ags(ppm)井田浅部煤1HM9.4328.160.551.100.00020.01350.040.9019.300.800.0060井田深部煤1HM10.3030.200.601.130.00310.00642.1318.780.790.0042CY11.532.110.550.980.00230.00570.0

35、0533.0118.700.760.0041煤的可选性是表明煤炭洗选的难易，是建设和改造选煤厂的设计依据。经1.4比重液洗后，煤1、煤2精煤灰份均低于15，为易选煤。（5）煤的工业用途本井田各煤层可作为工农业生产的动力燃料和民用燃料，同时可根据其含有腐植酸和结焦性差、挥发份高的特点，可用于化工原料和配煤原料，具有良好的工业用途。2 井田境界与储量2.1井田境界 2.1.1 井田范围东部边界：以NF3号断层与柳海煤矿相邻。西部边界：以ZK3号、ZK38号钻孔连线为界与桑园煤矿相邻。南部边界：以N50号、N46号钻孔连线与洼东煤矿、梁家煤矿相邻。北部边界：以88-3号钻孔与点（X=4176000，

36、Y=40545500）为界与柳海煤矿和草泊煤矿相邻。2.1.2 开采界限井田内含煤地层为古近系晚始新统李家崖组，总厚 165.60 m，含煤4层。可采煤层1层，为煤1其余为不稳定煤层或零星可采煤层，开采上限和下部边界无扩大可能性。2.1.3 井田尺寸井田走向最大长度6.5km，最小长度为5.66km，平均长度为5.54km。井田倾斜方向最大长度为11.8km，最小长度为7.8km平均长度为 9.5km。煤层的倾角最大为8°，最小为4°，平均为6°。井田平均水平宽度为8.31km 井田的水平面积按下式计算：S =H × L式中 S井田的水平面积，m2H井田

37、的平均水平宽度，kmL井田的平均走向长度，km则井田的水平面积为 S=8.31×5.54=46.0374 (km2) 井田赋存状况示意图如图2-1所示。2.2 矿井工业储量2.2.1 井田地质勘探井田地质勘查类型为精查，属详细勘探。井田范围内钻孔分布：区域内钻孔分布比较均匀，勘察详细。资源储量分类1、资源储量类别划分依据依据中华人民共和国国家标准固体矿产资源/储量分类（GB/T17766-1999）规范要求，按国土资发【1999】113号固体矿产资源储量套改技术要求中的有关规定，划分资源储量类别。2、资源储量类别划分通过深入分析研究矿井地质条件和矿井经济条件，按照就低不就高的原则将洼

38、里煤矿煤炭资源储量类别划分为111b、2M11、2S11、2S22四类。其具体划分条件如下：图2-1井田赋存状况示意图、探明的（可研）经济基础储量（111b）根据对地质条件和经济条件的综合分析，将煤1的原A、B、C级块段除去工广煤柱、大巷煤柱、井田边界煤柱及因构造条件复杂等而开采不经济的煤量后剩余的部分作为探明的（可研）经济基础储量（111b）。、可采储量（111）探明的经济基础储量的可采部分。即探明的（可研）经济基础储量（111b）在扣除了设计、采矿损失后所得的储量。、探明的（可研）边际经济基础储量（2M11）工广煤柱及大巷煤柱，在现阶段不能开采，但到矿井结束时需回收，此类煤柱为边际经济的基

39、础储量，本次估算将其类别划为2M11。、探明的（可研）次边际经济资源量（2S11）井田内村庄煤柱、高压输电线路煤柱、井田西南部TF7断层以南断层密集区及原乡城井田内除去村庄煤柱、断层煤柱剩余的零散块段等煤量，或受软岩地层条件限制，条带开采不可行，或构造复杂，或埋藏较深，受水威胁，地压、地温难以解决等原因，为不经济煤量，将其划为边际经济的基础储量（2S11）。、控制的次边际经济资源量（2S22）根据洼里煤矿多年来的开采实践，断层煤柱这部分资源储量是不经济的，应划入2S22中。其他原表外储量和井田边界煤柱也划为2S22。井田高级储量符合煤炭工业设计规范要求。煤层最小可采厚度为0.6m，最大可采厚度

40、为2.59m，平均2.50m。2.2.3 工业储量计算矿井主采煤层为1号煤层，采用地质块段法。根据地质勘测情况，将矿体划分为111b-1、111b-2、111b-3、111b-4三个块段。在各块段范围内，用用算术平均法球的每个块段的储量，煤层地质总储量即为各块段储量之和，块段划分如图2-2所示。图2-2矿井块段划分图由图计算个块段面积为：S1=10.06km2 平均角度6° S2=9.75km2 平均角度6° S3=12.62km2 平均角度7°S4=11.44km2 平均角度5°按下式计算：Z= S×R平均×H煤厚/cos（） 式中

41、 Z各块段储量，Mt； S各块段面积，； R平均煤的平均容重，1.28t/ m3 H煤厚煤的平均厚度，m； 各块段煤层平均倾角，°。通过计算各块地质资源储量分别为： 块段：Z=11060000×1.28×2.50/cos6=35.58Mt 块段：Z=9750000×1.28×2.50/cos6=31.37Mt 块段：Z =12620000×1.28×2.50/cos7=40.60Mt块段：Z=11440000×1.28×2.50/cos5=36.74Mt则煤1总的地质储量为：Z= Z+Z + Z + Z=

42、144.29Mt。2）矿井工业储量根据钻孔布置，在矿井地质资源量中，60%探明的，30%控制的，10%推断的。根据煤层厚度和煤质，在探明的和控制的资源量中，70%的是经济的基础储量，30%的是边际经济的基础储量，则矿井工业资源/储量由式计算。矿井工业储量可用下式计算： （2-2）式中 矿井工业资源/储量； 探明的资源量中经济的基础储量；控制的资源量中经济的基础储量；探明的资源量中边际经济的基础储量；控制的资源量中经济的基础储量；推断的资源量；可信度系数，取0.70.9。地质构造简单、煤层赋存稳定的矿井，值取0.9；地质构造复杂、煤层赋存较稳定的矿井，取0.7。该式取0.8。因此将各数代入式2-

43、2得：2.3 矿井可采储量安全煤柱留设原则(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。用表土层移动角和岩层移动角确定工业场地、村庄煤柱；(3)维护带宽度：工业广场维护带宽度取20m；(4)落差超过100m的断层保护煤柱宽度50m，井田境界煤柱宽度为50m；(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2-3。2.3.2工业广场煤柱根据煤炭工业设计规范不同井型与其对应的工业广场面积见表2-3。第5-22条规定：工业广场的面积为1.2平方公顷/10万吨

44、。本矿井设计生产能力为12万吨/年，所以取工业广场的尺寸为450m×300m的长方形。煤层的平均倾角为6度，工业广场的中心处在井田的中央，倾向中央偏于煤层中上部，其中心处埋藏深度为-400m，该处表土层厚度为80-100m，主井、副井，地表建筑物均布置在工业广场内。工业广场按级保护留维护带，宽度为50m。本矿井的地质条件及冲积层和基岩层移动角见表2-4。表2-3 工业场地占地面积指标井 型（万t/a）占地面积指标（公顷/10万t）240及以上1.0120-1801.245-901.59-301.8表2-4 岩层移动角广场中心深度/m煤层倾角煤层厚度/m冲击层厚度/m-3006

45、6;1.8610045586157由此根据上述以知条件，画出如图2-1所示的工业广场保护煤柱的尺寸：由图可得出保护煤柱的尺寸为：由CAD量的梯形的面积是：1007277.19m2 S1煤=1007277.19/cos10°=10022815.87m2则：工业广场的煤柱量为：Z工=S×M×R式中： Z工-工业广场煤柱量，万吨； S -工业广场压煤面积，； M -煤层厚度，1号煤2.5 m R -煤的容重, 1.28t/m3。则： Z4煤=10022815.87×1.28×2.5×10-4 =320.7(万吨)2.3.3矿井永久保护煤柱损

46、失量(1)井田边界煤柱：井田边界各煤层均留设45m保护煤柱。通经计算井田边界煤柱总量为3.6M吨。 (4)大巷保护煤柱经计算大巷两侧均留45m煤柱，大巷煤柱在开采后期可大部分回收。大巷穿过工业广场，故一部分保护煤柱与工广煤柱重合，且经计算主副斜井的保护煤柱被大巷保护煤柱覆盖。则工业广场保护煤柱净损失量；Q = s·m·d式中：Q保护煤柱净损失量，万t， s保护煤柱面积，km2；为44.47km2； m煤层厚度，m；为2.5 d煤层容重值，t/m3；均为1.28。Q = 14.2Mt(5)开采损失1号为厚煤层的可采储量采出率分别不小于75，保护煤柱损失5，取则可采储量分别为1

47、04.9Mt。 表2-3 可采储量计算表 单位:M t煤层名称设计资源/储量工业场地煤柱及开采损失开采损失可采储量工业场地煤柱大巷煤柱11129.96.814.225104.93 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限3.1矿井工作制度按照煤炭工业矿井设计规范中规定，参考关于煤矿设计规范中若干条文修改的说明，确定本矿井设计生产能力按年工作日330天计算，四六制作业（三班生产，一班检修），每日三班出煤，净提升时间为16小时。3.2矿井设计生产能力及服务年限3.2.1矿井设计生产能力因为本井田设计丰富，主采煤层赋存条件简单，井田内部无较复杂断层，比较合适布置大型矿井，经校核后确定本矿井的设计生产能力

48、为120万吨/年。3.2.2井型校核下面通过对设计煤层开采能力、辅助生产能力、储量条件及安全条件等因素对井型加以校核。（1）矿井开采能力校核洼里煤矿主采煤层为中厚煤层，煤层平均倾角为6度，地质构造简单，赋存较稳定，矿井瓦斯含量及涌水相对较小，工作面长度不一过大，考虑到矿井的储量可以布置两个综采工作面同采可以满足矿井的设计能力。（2）辅助生产环节的能力校核本矿井为大型矿井，开拓方式为立井开拓，主井提升容器为两对9吨底卸式提升箕斗，提升能力可以达到设计井型的要求，工作面生产原煤一律用带式输送机运到带区煤仓，运输能力很大，自动化程度很高，原煤外运不成问题。辅助运输采用罐笼，同时本设计的井底车场调车方

49、便，通过能力大，满足矸石、材料及人员的调动要求。所以辅助生产环节完全能够满足设计生产能力的要求。（3）通风安全条件的校核本矿井属于低瓦斯矿井，水文地质条件较简单。矿井通风采用中央并列式通风，矿井达产初期对只需建一个风井即可满足矿井的通风需求。本井田内存在的断层，已经查到不导水，不会影响采煤工作。所以各项安全条件均可以得到保证，不会影响矿井的设计生产能力。（4）储量条件校核井田的设计生产能力应于矿井的可采储量相适应，以保证矿井有足够的服务年限。矿井服务年限的公式为：T=Zk/(A×K) （3-1）其中：T -矿井的服务年限，年； Zk-矿井的可采储量，104.95Mt； A -矿井的设

50、计生产努力， 120万吨/年； K -矿井储量备用系数，取1.4。则： T=104.95×100/（120×1.4） =62.4（年）既本矿井的开采服务年限符合规范的要求。注：确定井型是要考虑备用系数的原因是因为矿井每个生产环节有一定的储备能力，矿井达产后，产量迅速提高，局部地质条件变化，使储量减少，有的矿井由于技术原因使采出率降低，从而减少储量，为保证有合适的服务年限，确定井型时，必须考虑备用系数。5）第一水平服务年限校核由本设计第四章井田开拓可知，矿井是两水平开采，水平在-250m和-500m，第一水平服务年限为32年。即本设计第一水平的服务年限符合矿井设计规范的的要求

51、。表3-1 不同矿井设计生产能力时矿井服务年限表矿井设计生产能力（万t/a）矿井设计年限（a）第一水平设计服务年限煤层倾角<25°25°-45°>45°600及以上7035300-5006030120-2405025201545-90402015154 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

52、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。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；合理确定开采水平的数目和位置；布置大巷及井底车场；确定矿井开采程序，做好开采水平的接替；进行矿井开拓延深、深部开拓及技术改造；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：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。合理集中开拓部署，简化生产系统，避免生