趙固一礦礦井初步設計

摘 要本設計是根據(jù)河南煤化焦煤集團趙固一礦的實際情況進行的初步設計。設計的井田面積約43.842，礦井年產180萬噸，井田內煤層賦層較深，傾角較小，平均厚4.5m，地質結構簡單，瓦斯涌出量相對較小，煤層無自然發(fā)火傾向，礦井涌水量大。設計采用立井開拓方式，采用條帶式準備方式，采用傾斜長壁采煤方法，綜合機械化的回采工藝，主要對礦井開拓方式、準備方式、采煤方法進行了初步設計，對礦井運輸、通風、排水等生產系統(tǒng)進行了設備選型計算，對礦井各個生產系統(tǒng)的生產過程進行了描述，并對礦井各個生產系統(tǒng)和各生產環(huán)節(jié)之間的相互聯(lián)系和制約關系進行了有關說明。在設計過程中，盡量采用先進的技術和設備，提高礦井的機械化裝備水平和生產效率。目 錄目 錄1前 言11 礦區(qū)概況及井田地質特征21.1 礦區(qū)概況21.1.1、位置與交通21.1.2、地形地貌及水系21.1.3、氣象及地震31.1.4、礦區(qū)經濟概況31.1.5、礦區(qū)內礦井生產建設情況31.1.6、水源及電源情況31.2 地質特征41.2.1地層41.2.3、煤層與煤質61.2.4、水文地質81.2.5、其它開采技術條件121.2.6、勘探程度及礦井資源條件評述142 井田境界及儲量162.1 井田境界162.1.1、礦區(qū)范圍與井田劃分162.1.2、井田境界162.2 井田儲量172.2.1、礦井工業(yè)儲量172.2.2、礦井設計儲量182.2.3、礦井設計可采儲量202.3 礦井設計生產能力及服務年限202.3.1、礦井設計生產能力及服務年限202.3.2、礦井工作制度213 井田開拓233.1 概述233.2 井田開拓233.3 井筒特征343.3.1井筒形式和數(shù)目的確定343.3.2井筒位置的確定343.3.3井筒用途、布置及裝備353.3.4井筒施工方法393.3.5井壁結構和厚度403.4 井底車場403.5 開采順序及采區(qū)回采工作面的配置443.6 主要開拓巷道443.6.1巷道斷面及支護形式444.準備方式474.1 概述474.1.1 煤層的埋藏條件474.1.2 帶曲煤層特征474.1.3 頂?shù)装逄匦?74.1.4 水文地質情況474.1.5 地質構造484.2準備方法484.2.1帶區(qū)數(shù)目及首采帶區(qū)位置484.2.2 東一帶區(qū)參數(shù)484.2.3 帶區(qū)巷道布置494.2.4帶區(qū)生產系統(tǒng)494.2.5 帶區(qū)內巷道掘進方法514.2.6 帶區(qū)生產能力及采出率524.3帶區(qū)車場選型設計535 礦井通風與安全545.1 礦井通風系統(tǒng)的選擇545.1.1礦井概況545.1.2主要通風機工作方法的確定545.1.3礦井通風系統(tǒng)的基本要求555.1.4礦井通風類型的確定555.1.5帶區(qū)通風系統(tǒng)的要求575.1.6回采工作面通風方式575.2 風量計算及風量分配595.2.1 工作面所需風量的計算605.2.2 備用面所需風量的計算625.2.3 掘進工作面需風量625.2.4 硐室需風量625.2.5 其它巷道所需風量635.2.6 礦井總風量635.2.7 風量分配645.3 全礦通風阻力計算645.3.1計算原則645.3.2確定礦井通風容易時期和困難時期655.3.3礦井最大阻力路線和通風網絡圖655.3.4 礦井通風總阻力705.3.5礦井通風總阻力725.3.6 兩個時期的礦井總風阻和總等積孔725.4 扇風機選型735.4.1 選擇主扇735.4.2電動機選型786礦井安全技術措施796.1煤塵爆炸的防治措施796.2沼氣爆炸的防治措施796.3沼氣與瓦斯突出的防治措施806.4礦井水災的防治措施806.5礦井火災的防治措施806.6礦山污染的防治816.6.1大氣污染816.6.2廢水排放816.6.3固體廢棄物排放816.6.4噪聲污染816.6.5礦山污染源的防治81參考文獻81結 論82致 謝835前 言本次畢業(yè)設計是根據(jù)河南煤化焦煤集團趙固一礦礦井生產圖紙和資料，并作了一些改動以后，對礦井進行的初步設計。本設計以實踐教學大綱及指導書為依據(jù)，嚴格按照安全規(guī)程的要求，對礦井的開拓、準備、運輸、提升、排水、通風等各個生產系統(tǒng)進行了初步設計。采礦工程畢業(yè)設計是采礦工程專業(yè)全部教學進程中的最后一個環(huán)節(jié)。作為一次綜合性的知識技能考查，使學生學會自我思考、自行設計。設計的過程就是一個不斷認識和學習的過程。在設計過程中，把所學的理論知識與實踐經驗綜合起來應用。在本次設計過程中，認真貫徹礦產資源法、煤炭法煤炭工業(yè)技術政策、煤炭安全規(guī)程、煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范以及國家其它發(fā)展煤炭工業(yè)的方針政策，力爭自己的設計成果達到較高水平。在設計過程中，依靠技術進步，采用國內外先進技術和經驗，全面提高礦井機械化和自動化水平，實現(xiàn)“一井一面”；優(yōu)化礦井開拓部署，做到布局合理、生產集中、系統(tǒng)完善、環(huán)節(jié)流暢，給礦井生產創(chuàng)造有利的條件。由于時間關系和設計者水平有限，設計中失誤之處在所難免，敬請審閱老師給予批評指正。831 礦區(qū)概況及井田地質特征1.1 礦區(qū)概況1.1.1、位置與交通 焦作煤業(yè)(集團)有限責任公司趙固一礦位于焦作煤田東部、太行山南麓，行政區(qū)劃隸屬輝縣市管轄，其地理坐標為東經11333001134419，北緯352309352800。井田中心東南距新鄉(xiāng)市39km，西南距焦作市50km，東北至輝縣市17km，南距獲嘉縣20km，其間均有公路相通。井田南距新（鄉(xiāng)）焦（作）鐵路獲嘉車站21.5km，西南距焦作礦區(qū)專用鐵路古漢山車站20 km。新鄉(xiāng)至輝縣吳村762窄軌鐵路在井田內東西向穿過，交通十分便利。附：交通位置示意圖1-1-1。交通位置示意圖1-1-11.1.2、地形地貌及水系本區(qū)屬于太行山前沖洪積平原，地面海拔標高75100m ，全區(qū)呈北 圖1-1-1 交通位置示意高南低緩慢傾斜地勢，地形簡單，自然坡度58。本區(qū)屬海河流域衛(wèi)河水系，區(qū)內主要河流有：清水河、黃水河、石門河。礦區(qū)北部的太行山巖層裸露，接受降雨補給后在河谷地帶形成許多巖溶大泉，并成為河流的發(fā)源地，多數(shù)河流上游河段有水，距山口1020km開始漏失或全部漏失，成為煤礦的主要充水水源。1.1.3、氣象及地震本區(qū)屬暖溫帶大陸性氣候，年平均氣溫14.114.9。年平均降水量580600mm，降雨集中在七、八月份，約占年降水量的70%以上。年蒸發(fā)量16802041mm，最低氣溫-8.1，最高氣溫38.6，夏季多東南和南風，冬季多西北和北風，年平均風速2.37m/s，最大風速18m/s。河南省地震局資料記載，本區(qū)最大一次地震是1587年4月10日發(fā)生在修武縣的六級地震，基本烈度為度。1.1.4、礦區(qū)經濟概況本區(qū)礦產資源豐富。礦區(qū)工業(yè)以煤炭、電力、冶金、耐火材料為主，礦區(qū)農業(yè)以種植小麥、玉米、紅薯等為主，經濟作物主要有煙葉、花生、棉花、藥材。另外，太行山區(qū)旅游業(yè)發(fā)展勢頭迅猛，云臺山、八里溝等風景名勝全國知名，帶動了地區(qū)經濟的發(fā)展。礦區(qū)所在輝縣市，現(xiàn)有耕地面積88萬畝，人口75萬，轄11鎮(zhèn)15鄉(xiāng)，534個行政村1450個自然村。1.1.5、礦區(qū)內礦井生產建設情況區(qū)內煤層被新近系、第四系巨厚沖積層覆蓋，屬全掩蓋型煤田。煤層埋藏較深，需要特殊方法建井，建井條件復雜，故區(qū)內現(xiàn)無生產小井，僅有程村一座在建礦井。吳村煤礦程村礦井（在建礦井）：位于礦區(qū)西北部F14F15斷層之間，與趙固一礦井田相鄰。隸屬輝縣市管轄，建成后接替現(xiàn)有吳村煤礦。礦井設計規(guī)模0.45Mt/a，開采二1煤層，煤層厚度平均4.21m，傾角35，煤質屬低中灰、特低硫、低磷、中高發(fā)熱量的優(yōu)質三號無煙煤。開采技術條件簡單，屬低沼、煤層不易自燃、煤塵無爆炸性，構造復雜程度為中等偏簡單類型，水文地質條件為中等類型。1.1.6、水源及電源情況井田內可供選擇的水源有：新近系中部承壓水以及處理后的礦井井下排水。利用地下水水質易保證且處理簡單，利用礦井排水符合節(jié)水政策，因此，設計中兩個水源均考慮利用，建井初期生產及生活用水利用新近系砂礫石層地下水，礦井生產期間生產、生活及選煤廠洗煤用水利用處理后的礦井排水。井田周圍有李固110kV變電站和馮營250MW自備電廠以及冀屯110kV變電站，相距本礦井分別為22km、27km和3km，為確保礦井供電質量及可靠性，設計利用李固110kV變電站和馮營250MW電廠作為礦井雙回供電電源。1.2 地質特征1.2.1地層本區(qū)為新近系、第四系全掩蓋區(qū)，鉆孔揭露地層由老到新為：奧陶系中統(tǒng)馬家溝組、石炭系中統(tǒng)本溪組、石炭系上統(tǒng)太原組、二疊系下統(tǒng)山西組與下石盒子組、新近系、第四系。其中石炭系上統(tǒng)太原組和二疊系下統(tǒng)山西組為主要含煤地層，地層從老到新分述如下：1、奧陶系中統(tǒng)馬家溝組（O2m）以深灰色巨厚層狀隱晶質石灰?guī)r為主，致密堅硬，裂隙發(fā)育，多充填方解石。本組實際厚度大于400m，揭露厚度2.25-100.41m，平均21.10m。 2、石炭系中統(tǒng)本溪組（C2b）底部為鋁質泥巖，中部為灰色砂質泥巖，上部為黑色泥巖和砂質泥巖。本組厚3.5719.05m，平均11.73m。與下伏地層呈平行不整合接觸。3、石炭系上統(tǒng)太原組（C3t）由石灰?guī)r、砂巖、砂質泥巖、泥巖和煤層組成，本組下起一2煤層底，上至二1煤層底板砂巖底，厚91.28112.90m，平均105.95m，與下伏地層整合接觸。據(jù)其巖性組合特征可分為上、中、下三段：（1）、下段：自一2煤層底至L4灰?guī)r頂，平均厚度41.12m。巖性以石灰?guī)r、煤層為主，夾砂質泥巖、泥巖。含石灰?guī)r3層（L2L4），多為煤層頂板，其中L2石灰?guī)r普遍發(fā)育，為本區(qū)主要標志層，厚9.2618.46m，平均厚度14.86m。底部賦存一2煤層基本全區(qū)可采，一2煤層有分岔合并現(xiàn)象。（2）、中段：自L4灰?guī)r頂至L8灰?guī)r底，平均厚度39.02m。以砂巖、砂質泥巖、泥巖為主，底部常有一層中粗粒石英砂巖?；?guī)rL5、L6不穩(wěn)定，有時相變?yōu)樯皫r和砂質泥巖。（3）、上段：自L8灰?guī)r底至二1煤層底板砂巖底，平均厚度25.81m。以石灰?guī)r、砂質泥巖、泥巖為主，夾薄煤四層，皆不可采。含灰?guī)r2層（L8 、L9），其中L8石灰?guī)r普遍發(fā)育，厚0.2511.0m，平均厚7.80m，為本區(qū)主要標志層。L9石灰?guī)r亦較穩(wěn)定。4、二疊系下統(tǒng)山西組（P1sh）下起二1煤層底板砂巖底，上至砂鍋窯砂巖底，厚66.0189.64m，平均77.42m，巖性由砂巖、砂質泥巖、泥巖及煤層組成，為本區(qū)主要含煤地層，含煤三層，其中二1煤為主要可采煤層。據(jù)其巖性特征自下而上分為二1煤層段、大占砂巖段、香炭砂巖段、小紫泥巖段。其中二1煤層段和大占砂巖段自二1煤層底板砂巖底至香炭砂巖底，厚48.87m，大占砂巖為中粗粒砂巖，厚1.4918.41m，平均9.79m，為主要標志層。大占砂巖距二1煤層4.8310.6m，平均6.27m。本組與下伏太原組地層整合接觸。5、二疊系下統(tǒng)下石盒子組（P1X）據(jù)區(qū)內鉆孔揭示，僅保留本組下部三、四煤段地層，下起砂鍋窯砂巖底，上至基巖剝蝕面，保留厚度0.90131.00m，平均42.43m。本組與下伏山西組地層整合接觸。6、新近系、第四系覆蓋于上述各時代地層之上，由坡積、洪積與沖積形成的粘土、砂質粘土、礫石及砂層等組成。厚366.68m（7202孔）808.10m（6810孔），平均480.02m，且由北而南、由西向東逐漸增厚。1.2.2、地質構造井田總體構造形態(tài)為一走向北西、傾向南西、傾角26，局部12的單斜構造。受區(qū)域構造控制，本區(qū)構造特征以斷裂為主，發(fā)育的斷層有NE向、NW向和近EW向三組，其中以NE向為主。NE向斷層延伸長、落差大、頻度高，由西北向東南把整個井田切割為階梯狀長條形斷塊，且具多期活動性，造成斷層兩盤新生界地層厚度相差較大；NW向和EW向斷層多被NE向斷層切割，近EW向斷層多在NE向斷層之間發(fā)育。全井田內共發(fā)育斷層條，其中落差100m的4條（F15、F16、F17、F20）。井田內沒有巖漿巖活動。詳見主要斷層特征表1-2-1。表1-2-1 主要斷層特征表組別斷層名稱及編號斷層位置產 狀落差（m）區(qū)內長度(km)控 制 工 程控制程度走向傾向傾角地 震穿見或控制鉆孔測線條T1、T2斷點 級別AB北東向耿村斷層F15西北邊界NESE65755016010.52311105202、52-1可靠毛屯斷層F16井田中部NESE65751515011.5191466006、6806、6805可靠百泉斷層F17東南邊界NESESW60751305201629151012001、12202、12001、12206中東部可靠西部略差北西向峪河斷層F20西南邊界NWSW703007002.544-3、4403控制差1.2.3、煤層與煤質、煤層井田含煤地層為石炭系太原組、二疊系山西組和下石盒子組。含煤地層總厚237.53m，劃分5個煤組段，含煤21層，煤層總厚11.41m，含煤系數(shù)4.80%。山西組和太原組為主要含煤地層，山西組下部的二1煤層和太原組底部的一2煤層為主要可采煤層，其余煤層偶爾可采或不可采，可采煤層總厚9.51m。二1煤層：賦存于山西組下部，上距大占砂巖4.8310.6m，平均6.27m，距砂鍋窯砂巖49.175.33m，平均58.20m；下距L8灰?guī)r24.0839.89m，平均31.94m，其層位穩(wěn)定。井田內計有38孔穿過二1煤層，全部可采，煤層厚度1.217.10m，平均5.29m，其中煤厚3.58.0m的鉆孔36個，占見煤鉆孔的94.7%。煤厚變異系數(shù)0.22，標準差1.18，可采性指數(shù)100%，屬全區(qū)可采的穩(wěn)定型厚煤層。二1煤層厚度變化小，且變化規(guī)律明顯。井田南西部厚度較小，一般3.84.15m，其余塊段除斷層邊緣零星分布有4點煤厚小于4m外，絕大多數(shù)點煤層厚度均穩(wěn)定在5.56.96m。初期采區(qū)統(tǒng)計見煤點22個，煤層厚度3.926.96m，除去一個最厚點和一個最薄點，平均煤厚6.14m。38個鉆孔中有24孔見二1煤層有夾矸，其中夾矸1層者有16孔，2層有5孔，3層有3孔，夾矸厚度0.050.42m，多為炭質泥巖和泥巖，故煤層結構簡單。二1煤層賦存標高-330-780m，埋藏深度410860m。2、一2煤層：賦存于太原組底部，上距二1煤層106.96121.47m，平均116.26m，下距奧陶系頂界面3.5719.05m，平均11.73m。全區(qū)41孔中，14孔穿見，全區(qū)可采，揭露煤厚1.385.68m，平均3.62m。煤層結構簡單較復雜，一2煤局部分叉為一21、一22、一23，分叉后下部兩層煤屬局部可采或偶爾可采煤層。由于一2煤下距奧陶系灰?guī)r僅有11.73m，其直接頂板又為L2強灰?guī)r含水層，處于兩強含水層之間，水文地質條件極復雜，且煤質屬中灰、高硫煤，屬政策限采煤層，未列為勘探對象，設計暫不考慮開采。、煤質二1煤以塊煤為主，夾有少量粒狀煤。塊煤強度大，堅硬，鉆孔煤芯資料統(tǒng)計，塊煤產率平均約為89.7%，平面分布大致有自西向東、從北向南逐漸增高的趨勢。視密度1.46。二1煤原煤灰分為10.0315.59%，平均12.77%，屬低中灰煤；原煤硫分為0.280.49%，平均0.38%，屬特低硫煤形態(tài)以有機硫為主，次為硫化鐵硫；磷含量為0.027%，為低磷煤。原煤揮發(fā)份產率5.7111.18%，平均7.93，水分1.33%，原煤恒容低位干燥基發(fā)熱量28.7331.50MJ/kg，平均29.90MJ/kg。二1煤屬高強度煤，抗碎強度平均為68.6%65，可磨性指數(shù)為3440，屬難磨煤。二1煤屬弱結渣性，高熔灰分煤。綜上所述二1煤層為低中灰、特低硫、低磷、高熔融性、高強度、弱結渣性，不易破碎的高發(fā)熱量三號無煙煤。其塊煤產率較高，塊煤可做化工造氣，末煤可用作高爐噴吹、動力或民用燃料。1.2.4、水文地質、區(qū)域水文地質特征焦作煤田地處太行山復背斜隆起帶南段東翼，其北部為太行山區(qū)，天然水資源量38541萬m3/a，山區(qū)出露的石灰?guī)r面積約1395km2，廣泛接受大氣降水補給，補給量26.28 m3/s。區(qū)內寒武系、奧陶系石灰?guī)r巖溶裂隙發(fā)育，為地下水提供了良好的儲水空間和徑流通道，巖溶地下水總體流向在峪河斷裂以北（含趙固一礦井田）為SE、SW向，以南為NW向，一般在斷裂帶附近巖溶裂隙發(fā)育，常常形成強富水、導水帶，如鳳凰嶺斷層強徑流帶，朱村斷層強徑流帶、方莊斷層強徑流帶等。統(tǒng)計資料顯示，巖溶地下水動態(tài)大致經歷了三個階段，即：五十年代中期到六十年代中期的基本天然狀態(tài)；六十年代中期到七十年代末期的平水期過量開采狀態(tài)；七十年代末到二十世紀初的枯水期過量開采狀態(tài)，各期數(shù)據(jù)變化詳見表1-2-2?？偟膩砜矗绻麤]有豐水年的降水補給，區(qū)域巖溶地下水平衡狀態(tài)基本已被打破，水位連年下降已成定勢。表1-2-2 焦作煤田巖溶地下水變化歷時統(tǒng)計表水文年年代歷時（年）降雨量（mm）排水量（m3/s）水位降低（m）最低水位（m）水位年變幅(m)豐水期526412826.11.501100816平水期657713711.874.6949.0915.8枯水期78868662.39.9396.0856.2、井田水文邊界條件及水文地質勘探類型趙固勘探區(qū)北東向斷層發(fā)育，自西而東有F14、F15、F16、F17、F18、F19六條斷層，呈近平行展布，將區(qū)內煤層分割成多個斷塊，諸斷塊由西而東呈階梯狀逐級下降，埋深加大，加上勘探區(qū)最西部九里山斷層為區(qū)域性導水大斷層，其余北東向斷層亦均為導水斷層，故本區(qū)西北部成為供水邊界和主要來水方向；東南部邊界應屬疏水邊界；南部峪河斷層(F20)落差300700m，使本區(qū)煤層底板灰?guī)r含水層與鄰區(qū)新生界地層對接，成為本區(qū)一條橫向阻水邊界。北東部為煤層及灰?guī)r隱伏露頭區(qū)，由于斷層切割，使得奧陶系、太原組灰?guī)r含水層在此成為一個復雜的含水系統(tǒng)，天然狀態(tài)下北東部露頭地帶不是來水方向，但是人工疏排時有回補礦區(qū)的可能，因此應視為一自然邊界。太原組上段L8石灰?guī)r為二1煤層主要充水含水層，綜合邊界條件和礦區(qū)構造控水特點分析，本區(qū)二1煤層水文地質勘探類型為第三類第二亞類第二型，即以底板進水為主的巖溶充水條件中等型礦床。、井田主要含水層及隔水層1、含水層、中奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙含水層由中厚層狀白云質灰?guī)r、泥質灰?guī)r組成，本區(qū)揭露最大厚度100.79m，一般揭露厚度812m，含水層頂板埋深437.26834.61m，上距L2灰?guī)r一般19m，距二1煤層一般118.26142.58m，正常情況下不影響煤層開采，但在斷裂構通情況下對礦井威脅大。該含水層在古剝蝕面的巖溶裂隙發(fā)育，鉆孔漏失量12m3/h，12203孔抽水單位涌水量0.226 l/s.m，滲透系數(shù)0.701m/d，穩(wěn)定水位標高87.01m。、太原組下段灰?guī)r含水層由L2、L3灰?guī)r組成，其中L2灰?guī)r發(fā)育較好，厚度由西向東、由淺而深變厚，一般厚15m，最厚18.98m(7203)。據(jù)18個鉆孔統(tǒng)計，遇巖溶裂隙涌漏水鉆孔3個，占揭露總孔數(shù)的16.7%，涌、漏水鉆孔主要分布在斷層兩側和附近，6809孔涌水量4.0m3/h，區(qū)內近似水位標高+86.2m。區(qū)外6002孔抽水單位涌水量1.090l/s.m，滲透系數(shù)9.87m/d，為富水性較強的含水層。該含水層直接覆蓋于一2煤層之上，上距二1煤層89.27104.36m，為二1煤層間接充水含水層。、太原組上段灰?guī)r含水層主要由L9、L8、L7灰?guī)r組成，其中L8灰?guī)r發(fā)育最好，據(jù)揭露該層灰?guī)r含水層的34個孔統(tǒng)計，含水層厚度一般811m，平均8.75m，最厚11.50m（7603孔），灰?guī)r巖溶裂隙較發(fā)育，連通性較好，在傾向上好于走向。統(tǒng)計漏水6孔，占揭露總孔數(shù)的17.65%，漏水鉆孔主要分布在古剝蝕面、北東面斷層及露頭附近，漏水量0.1212.0 m3/h。鉆孔抽水單位涌水量0.5507L/s.m，滲透系數(shù)9.8210.94m/d，水位標高87.9288.85m，比前兩年水位升高36m，為中等富水含水層。PH值為7.78.35。該含水層上距二1煤層24.0839.89m，平均31.94m，為二1煤層底板主要充水含水層、二1煤頂板砂巖含水層主要由二1煤頂板大占砂巖和香炭砂巖組成，厚度一般2.867.99m（113層）,揭露34孔未發(fā)生涌、漏水現(xiàn)象。井檢1孔抽水單位涌水量0.000736l/s.m，滲透系數(shù)0.00858m/d，水位標高84.51m，屬弱富水含水層。、風化帶含水層由隱伏出露的各類不同巖層組成，厚度1550m，一般2035m，除石灰?guī)r風化帶含水層富水性較強外，其它砂巖、砂質泥巖等巖層屬弱含水層到隔水層，局部為弱透水層。11901孔抽水，單位涌水量0.0000826L/sm，滲透系數(shù)1.12m/d。、新近系中底部砂礫石含水層新近系中部存在13層中、細砂，含乘壓水，井檢1孔抽水單位涌水量0.393 l/s.m，滲透系數(shù)2.082 m/d，水位標高87.61m，屬中等富水含水層，PH值為7.82。本井田范圍內，新近系底部未見砂礫石層（俗稱“底含”）含水層，底部礫石為古河床相，主要分布在勘探區(qū)西、東部，由礫石、砂礫石組成，呈半固結狀態(tài)，其滲透率介于含水與弱透水之間，屬弱富水含水層，對礦床影響不大。、第四系含水層主要由沖積礫石和細至中粗砂組成，級配差別大，多位于中上段。普查區(qū)西部山前多為礫卵石層，含水層埋藏較淺，厚度5.016.1m，含水豐富；中、東部多為砂、礫石含水層，多層相間分布，調查含水層厚度11.735.95m，富水性較強。區(qū)內民用機井簡易抽水試驗，單井單位涌水量14.38l/s.m；水位標高75.5783.64m，pH值呈中性。由于含水層埋藏淺易受環(huán)境污染，所采三組水樣的大腸菌群、細菌總數(shù)均嚴重超標。2、隔水層、本溪組鋁質泥巖隔水層系指奧陶系含水層上覆的鋁質泥巖層、局部薄層砂巖和砂質泥巖層，全區(qū)發(fā)育，厚度2.8028.85m，分布連續(xù)穩(wěn)定，具有良好的隔水性能。、太原組中段砂泥巖隔水層系指L4頂至L7底之間的砂巖、泥巖、薄層灰?guī)r及薄煤等巖層，該層段總厚度28.9453.25m，以泥質巖層為主體，為太原組上下段灰?guī)r含水層之間的主要隔水層。、二1煤底板砂泥巖隔水層系指二1煤底板至L8灰?guī)r頂之間的砂泥巖互層，以泥質類巖層為主。該段的總厚度為24.0839.89m，平均31.94m，其分布連續(xù)穩(wěn)定，是良好的隔水層段，但遇構造處隔水層變薄，隔水性明顯降低。、新近系泥質隔水層由一套河湖相沉積的粘土、砂質粘土組成，厚度215571m，呈半固結狀態(tài)，隔水性良好，可阻隔地表水、淺層水對礦床的影響。、礦床充水因素分析1、地表水和新生界孔隙水距二1煤層間距大，其間有366594m粘土相隔，對礦床無充水意義。表土段底部在本井田未見“底含”分布，勘探區(qū)西、東部存在的底部礫石層多被粘土膠結，其滲透率介于含水與弱透水之間，屬弱富水，對礦床影響不大，但在基巖厚度較薄處應引起重視。2、二1煤層頂板砂巖裂隙含水層富水性弱，易疏排。3、太原組上段灰?guī)r含水層為二1煤層底板直接充水含水層，其水量較豐富，水頭壓力大，補給強度中等。正常情況下，由于二1煤層底板隔水層（2440m）的存在，不會造成直接充水，但在構造斷裂帶和隔水層變薄區(qū)，底板灰?guī)r含水層具充水威脅。4、本井田北東向斷裂構造較發(fā)育，斷層均為導水斷層，富水性強，對開采威脅大。5、井田北淺部灰?guī)r隱伏露頭地帶，匯集了豐富的巖溶裂隙水，未來礦井大降深排水時，會形成回流，成為二1煤層充水水源。、預算礦井涌水量勘探報告對二1煤層頂、底板充水含水層進行了抽水試驗，共抽水9層次，其中奧灰1層次、太原群上段4層次，頂板1層次，利用抽水參數(shù)用解析法預算全礦井和-450m水平正常涌水量。另外，利用鄰近古漢山和輝縣吳村煤礦實際涌水資料用比擬法預算全礦井和-450m水平正常涌水量。總體認為，公式法預算與比擬法預算結果比較接近，但還存在有差距，主要原因勘探報告認為是古漢山礦井下暴露條件還不夠充分，而吳村煤礦開采水平較淺。故勘探報告推薦以解析法計算的涌水量結果，最大涌水量按正常值的1.251.35倍計算，故趙固一礦預算涌水量為： 正常涌水量 最大涌水量全礦井 900 m3/h 1200 m3/h設計利用全礦井涌水量作為井底主排水設備選型的依據(jù)。1.2.5、其它開采技術條件、瓦斯本區(qū)以往地質工作二1煤層集氣式采瓦斯樣5個，解吸法采瓦斯樣3個，本次地質勘探解吸法采瓦斯樣9個，采樣深度421.2815.3m，并進行了瓦斯成分、含量測定，測定結果見表1-2-3。 表1-2-3 二1煤層瓦斯測試結果表煤層統(tǒng)計結果瓦斯成分（%）瓦斯含量（ml/gr）O2（%）煤質分析（%）CO2CH4N2CO2CH4N2自然加熱MadAd二1最大值30.3782.9690.420.779.964.3014.286.182.3539.10最小值1.420.0010.590.240.000.381.070.240.364.90平均值15.4026.1458.460.512.021.315.891.830.9414.15點數(shù)13131314141413141414由上表可知，二1煤層瓦斯成分中以N2為主，占58.46%，CH4成分占26.14%，通常情況下，瓦斯成分中CH4成分小于80%，稱為瓦斯風化帶，本井田CH4成分遠小于80%，二1煤層處在CH4成分極小的瓦斯風化帶之中。瓦斯含量中CH4含量在09.96ml/g，二1煤層15個瓦斯取樣點測試，除1孔（11807）含量9.96ml/g外，余下14個孔最高CH4含量4.93ml/g，其中有7孔CH4含量小于0.1ml/g，平均2.02ml/g，煤層中CH4含量較低。據(jù)此判定，未來礦井生產應屬低瓦斯礦井。分析本井田瓦斯較低的原因是：井田構造以斷裂為主，斷裂構造具有多期活動性，使煤系地層經歷了長期暴露和強裂剝蝕，原始含氣量降低，加之煤層上覆基巖殘留較薄，覆蓋松散地層巨厚，斷層形成的斷塊和張性裂隙較發(fā)育，為瓦斯逸散又提供了通道，從而造成本井田瓦斯普遍較低。、煤塵爆炸性測定5個點8個樣，無火焰產生，二1煤鑒定無煤塵爆炸危險性。、煤的自燃傾向測定5個點8個樣，還原樣與氧化樣著火點溫度之差為916，均小于25，故二1煤層屬不易自燃煤層。、地溫趙固勘探區(qū)普查階段進行了8個孔簡易測溫，最大測溫深度760m（4403孔），最高溫度20.4（11602），平均地溫梯度0.7/百米，二1煤層底板溫度15.818.2，全區(qū)二1煤層無熱害，地溫正常。、頂、底板工程地質條件1、新生界沖積層條件新生界平均厚度480.02m，上部第四系為一山前沖積沉積，第四系底部為沖、洪積卵石層，富水程度較強；下部新近系大部分為粘土、粉砂質粘土，其次為中、細砂，部分受上覆土層自重壓力影響，部分呈半固結狀態(tài)。粘土、粉砂質粘土抗壓強度0.1472.373MPa，內聚力0.00390.481 MPa，塑限10.622.7%，膨脹率1.1535.03%，孔隙比0.310.65，含水量9.421.2%。2、煤層頂板基巖保留層條件煤層頂板基巖主要為山西組和下石盒子組地層，厚度一般大于30m，不足30m的范圍：在F16斷層以北分布于11201孔東側；F16和F17之間分布有三處，一是1220511901孔一線，寬度8001500m，第二處是7304孔至F17之間，第三處是煤層露頭附近，寬度200500m。總體趨勢是由東向西逐漸增厚，煤層頂板基巖厚度小于30m范圍多為破碎狀態(tài)，結構疏松，30m以下基本保留原巖特征。3、煤層頂、底板工程地質條件二1煤頂板：直接頂厚度一般36m，巖石完整性與穩(wěn)定性均較好，頂板易于管理。巖性有砂質泥巖及粉礦巖、泥巖和少部分砂巖。分布情況為：F16F17塊段中部（含首采區(qū)）和F15F16塊段淺部6004孔以淺，直接頂為砂質泥巖和粉砂巖，11602孔和11902孔周圍直接頂為砂巖，其余范圍包括F16F17塊段淺部和整個井田深部均為泥巖頂板。按面積統(tǒng)計，砂巖頂板占5，粉砂巖和砂質泥巖占35，泥巖占60。砂質泥巖抗壓強度8.523.2MPa，屬半堅硬巖類。零星分布的偽頂厚0.30.5m，隨采隨落。老頂多為812m中粗粒砂巖（大占砂巖），局部相變?yōu)樯百|泥巖，吸水后抗壓強度16.479.9MPa，巖石堅硬、穩(wěn)定性較好。二1煤底板：底板以泥巖、砂質泥巖為主，二1煤下部到第一層石灰?guī)r之間厚度8.3227.8m，一般1015m，底板巖層總體完整性較好，但部分泥巖底板有泥化現(xiàn)象。與頂板大占砂巖相對應，底板有中細粒砂巖，厚7.8m左右。4、巷道圍巖穩(wěn)定性評價（1）巖石RQD指標統(tǒng)計：首采區(qū)內4個孔統(tǒng)計結果以中等差為主，其他區(qū)域5個孔統(tǒng)計RQD指標中等好為主。分析首采區(qū)指標低的原因是這些鉆孔多數(shù)靠近斷層分布。（2）泥巖和砂質泥巖吸水后強度明顯降低，泥巖干燥狀態(tài)下抗壓強度2430MPa，吸水后3.912.8MPa，砂質泥巖干燥狀態(tài)下強度1336MPa，吸水后624MPa。但在長達1030天的巖石浸水試驗觀測中，各類巖塊沒有泥化、崩解現(xiàn)象，顯示了頂?shù)装鍘r石遇水變化不大的特點。（3）斷層發(fā)育處，巖石原生結構遭到破壞，裂隙發(fā)育，強度降低。1.2.6、勘探程度及礦井資源條件評述1、勘探程度評述本區(qū)以往地質工作始于1955年，先后由中南煤田地質局、河南煤田地質局物測隊、河南煤田地質局三隊和河南煤炭地質勘察研究院在本區(qū)進行過地質工作，止2003年8月，全井田以往施工鉆孔39孔，工程量22472.57m，完成二維地震測線25條，剖面長65km，物理點3936個。提交的成果有焦作煤田墻南輝縣地區(qū)地震勘探報告、河南省焦作煤田趙固礦區(qū)普查報告。本次勘探始于2003年10月，止于2004年6月，完成鉆孔20孔，其中一般地質孔14孔，水文孔6孔，工程量13800m，完成二維地震測線29條，剖面長127km，物理點6660個，首采區(qū)完成三維地震勘探，三維范圍在F16與F17斷層之間，深部至6405孔，淺部至11901孔，三維面積11km2。經過鉆探和物探，查明了井田構造形態(tài)、井田邊界斷層、先期開采地段大于等于30m斷層，首采區(qū)落差大于5m斷層，查明了煤層賦存條件及其開采技術條件，確定了水文地質勘探類型并預算了礦井涌水量。綜合歷次勘探，全井田范圍共施工鉆孔59孔，平均每平方公里1.24個鉆孔，勘探方法采用了綜合勘探方法，地震與鉆探相互利用，互為補充，勘探工程層次分明，重點突出，尤其是井底車場及首采區(qū)進行了三維地震，大大提高了勘探精度，滿足了礦井設計和生產要求。2、礦井資源及開采條件評述本井田資源可靠，儲量豐富，煤層屬穩(wěn)定型厚煤層，傾角26，大部分區(qū)域屬近水平煤層，煤質屬低中灰、特低硫的優(yōu)質無煙煤。煤層瓦斯小，屬低瓦斯礦井，煤塵無爆炸性，煤層不易自燃，地溫正常，煤層開采技術條件較簡單，井田構造和水文地質條件中等，礦井開采條件較好，但建井條件較為復雜，煤系地層上覆巨厚沖積層，需要凍結法鑿井，凍結深度達575m，雖然凍結深度較深，但通過凍結鑿井技術攻關井筒已順利建成。2 井田境界及儲量2.1 井田境界2.1.1、礦區(qū)范圍與井田劃分本井田位于趙固礦區(qū)內。趙固礦區(qū)位于焦作煤田東部，礦區(qū)西南以峪河斷層(F20)及二1煤-1100m底板等高線為界，西及西北部以耿村斷層（F15）為界，北及東北部以一1煤層露頭為界，東部以S90勘探線為界，東西長約8.4km，南北寬2.510km，礦區(qū)面積43.84km2。由于受構造影響，整個礦區(qū)煤田沿走向被北東向發(fā)育的F15、F16、F17三組斷層切割成塊段，塊段之間煤層上下錯斷50500m，最小者為F16斷層50150m左右，最大者為F17 及F17-1斷層達500m，各塊段煤層賦存深度自西北向東南呈階梯狀逐級下降?？紤]到F17 及F17-1斷層斷距較大，整個礦區(qū)建一對礦井開發(fā)，井下巷道不僅穿越斷層多、風險大、不安全，而且井下水平多、開拓部署困難，在斷裂構造較發(fā)育的條件下，全礦區(qū)建一個礦井，其開發(fā)強度過大，中、后期保產困難，技術經濟不合理。鑒于此，根據(jù)礦區(qū)地質條件和煤層分布情況，全礦區(qū)規(guī)劃為兩對礦井，兩礦井之間以F17斷層為界，F(xiàn)17斷層以西為趙固一礦，F(xiàn)17斷層以東為趙固二礦，礦區(qū)先期勘探開發(fā)趙固一礦。2.1.2、井田境界趙固一礦井田西北起F15斷層，東南止F17斷層，東北起二1煤層隱伏露頭，西南止F20斷層和F17斷層西段。走向長2.05.5km，傾斜寬9.511.0km，井田面積約43.84km2。具體二1煤層井田范圍由24個坐標點控制，詳見井田范圍二1煤層拐點坐標一覽表2-1-1。表2-1-1井田范圍二1煤層拐點坐標表序號XY序號XY13924075.57384723083638459591.8223923401.0338471196.30143917338.9838460576.1633921683.93384685674038462625.4343922116.9238468139.81163917779.5038465903.4453923102.4438468345.10173917809.2738466181.1863924922.5138467872.37183918267.0938467394.2873924035.1438466128.96193919187.1038468684.5883922437.7538464760.75203919710.3338468888.2693921059.3338462661.30213920780.8838471339.27103921057.8738463014.51223921026.1538471743.72113918578.3138459117.88233922561.3838473640.41123917715.3638459113.96243923240.3138473339.732.2 井田儲量礦井儲量是指礦井井田邊界范圍內，通過地質手段查明的符合國家煤炭儲量計算標準的全部儲量，又稱礦井總儲量。它不僅反映了煤炭資源的埋藏量，還表示了煤炭的質量。塊段法是根據(jù)井田內鉆孔勘探情況，由幾個煤厚相近鉆孔連成塊段。根據(jù)此塊段的面積，煤的容重，平均煤厚計算此塊段的煤的儲量，再把各個經過計算的塊段儲量取和即為全礦井的井田儲量。2.2.1、礦井工業(yè)儲量礦井工業(yè)資源儲量計算：Zg=Z111bZ122bZ2M11Z2M22Z333k式中 Zg礦井工業(yè)資源儲量，萬t； Z111b探明的資源量中經濟的基礎儲量，萬t； Z122b控制的資源量中經濟的基礎儲量，萬t； Z2M11探明的資源量中邊際經濟的基礎儲量，萬t； Z2M22控制的資源量中邊際經濟的基礎儲量，萬t； Z333k推斷的資源量； k可信度系數(shù)，取0.7-0.9，地質構造簡單、煤層賦存穩(wěn)定取0.9；地質構造復雜、煤層賦存不穩(wěn)定取0.7，因本井田地質構造簡單、煤層賦存穩(wěn)定，故取0.9。根據(jù)鉆孔布置，在礦井地質資源量中，60%是探明的，30%是控制的，10%是推斷的。根據(jù)煤層厚度和煤質，在探明的和控制的資源量中，70%的是經濟的基礎儲量，30%的是邊際經濟的基礎儲量，則礦井工業(yè)資源儲量由上式計算：Z111b=33959.78460%70%=14263萬tZ122b=33959.78430%70%=7131.55萬tZ2M11=33959.78460%30%=6112.76萬tZ2M22=33959.78430%30%=3056.38萬t由于地質條件簡單，k取0.9。Z333k=33959.78410%0.9=3056.38萬tZg= Z111bZ122bZ2M11Z2M22Z333k=142637131.556112.763056.8+3056.8 =33620.912.2.2、礦井設計儲量設計儲量Zs=Zgp1p2pn （2-2-1）Zg工業(yè)儲量，萬t;p1井田邊界煤柱損失，萬t;p2斷層邊界煤柱損失，萬t;pn永久保護煤柱，如村莊、公路、鐵路等保護煤柱損失1 煤柱留設方法根據(jù)趙固一礦和礦周圍礦井實際經驗和依據(jù)建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱與壓煤開采規(guī)程之相關條款規(guī)定，部分煤柱的留設方法如下，見表2-2-1。 表2-2-1 煤柱留設方法 名 稱留 設 方 法工業(yè)廣場根據(jù)建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱與壓煤開采規(guī)程第72條：工業(yè)廣場維護帶寬度為20m井田邊界邊界煤柱50m斷 層井田內斷層煤柱每側40m2 斷層煤柱及井田邊界煤柱損失各煤柱損失煤量見表2-2-2。表2-2-2 各煤柱損失煤量見表 煤柱名稱煤柱損失量/萬t2號煤井田邊界1711.75斷 層344.83總 計2056.6斷層煤柱及井田邊界煤柱損失為2056.6萬t3工業(yè)廣場煤柱留設根據(jù)趙固一礦礦和趙固一礦周圍礦井實際經驗和依據(jù)建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱與壓煤開采規(guī)程之相關條款規(guī)定，工業(yè)廣場維護帶寬度為20m 。根據(jù)煤炭工業(yè)設計規(guī)范，工業(yè)場地占地指標如下表2-2-3。 表2-2-3 工業(yè)場地占地面積指標 井 型（萬t/a）占地面積指標（公頃/10萬t）井 型（萬t/a）占地面積指標（公頃/10萬t）240及以上1.045-901.5120-1801.29-301.8注：1.占地指標中包括圍墻內鐵路站線的占地面積；2. 在山區(qū)，占地指標可適當增加；3. 附近礦井有選煤廠時，增加的數(shù)值為同類礦井占地面積的3040%；4. 占地指標單位中的10萬t指礦井的年產量。工業(yè)場地的布置應結合地形、地物、工程地質條件及工藝要求，做到有利生產，方便生活，節(jié)約用電。經設計驗算，礦井的設計生產能力為240萬t/年。根據(jù)上述規(guī)定，工業(yè)場地的占地面積應為24公頃。由于長方形便于布置地面建筑，所以初步設定工業(yè)廣場為長方形，即長方形長邊為600m，短邊為400m；工業(yè)廣場布置在井田的中上部。煤層平均傾角4，表土層移動角=48，走向基巖移動角：=70，上山基巖移動角：=70 ，下山基巖移動角：=67。用作圖法求出工業(yè)廣場保護煤柱量。采用垂直斷面法計算保護煤柱邊界如圖2-2-1所示。圖2-2-1工業(yè)廣場保護煤柱梯形面積S=（上底+下底）高1/2=（685.9+720.35）863.970.5=607478.91m2所以：工業(yè)廣場保護煤柱煤量P3：P3SM式中：S工業(yè)廣場保護煤柱面積，607478.91m2；M煤層厚度，4.5m；煤的容重，取1.46t/m3。P34Mt 2.2.3、礦井設計可采儲量礦井設計可采儲量按式(2-2)計算：Zk=(ZsP2）C (2-2-2)式中： Zk礦井設計可采儲量； P2工業(yè)場地和主要井巷煤柱損失量之和； 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 %。