廉魯煒　張遷　于玉田　劉丁宿

摘 要：隨著社會的不斷發(fā)展進步，人們對各類資源的需求也在不斷增加，其中礦產(chǎn)資源更是國家經(jīng)濟發(fā)展的重要一項，是各個行業(yè)發(fā)展的主要來源。而礦井資源的儲量資源、生產(chǎn)能力以及服務(wù)年限對經(jīng)濟發(fā)展都有重要作用。本研究以萬福礦井為例，對礦井資源/儲量、設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限進行探究。

關(guān)鍵詞：礦井資源儲量;井田境界;萬福井田

中圖分類號：P618.11;P624.7 ? 文獻標志碼：A? ? 文章編號：1003-5168（2022）4-0123-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2022.04.027

Exploration on Mine Resources/Reserves， Design Production Capacity and Service Life

LIAN Luwei? ? ZHANG Qian? ? YU Yutian? ? LIU Dingsu

（Yanmei Wanfu Energy Co.， Ltd.， Heze 274000，China）

Abstract： With the continuous development and progress of society， people's demand for all kinds of resources is also increasing， among which mineral resources is an important item of national economic development and the main source material of various industries. The reserves， production capacity and service life of mine resources play an important role in economic development. Taking Wanfu mine as an example， this paper explores the mine resources / reserves， design production capacity and service life.

Keywords： mine resource reserves; mine field boundary;Wanfu mine field

1 井田境界及資源/儲量

萬福井田位于巨野煤田南端。井田東臨巨野縣的萬豐鎮(zhèn)，南接成武縣的汶上集，西靠巨野縣的柳林鎮(zhèn)，北臨巨野縣的董官屯。其中心距菏澤市約45 km，距離巨野縣約32 km。

依據(jù)2015年7月14日頒發(fā)的采礦許可證，整合區(qū)范圍由17個拐點圈定（詳見表1、表2），井田東起田橋斷層，西與南至17煤層露頭線，北至劉莊及邢莊斷層，井田南北平均長約為21.5 km，東西平均寬為5 km，最后核定井田面積為109.299 km。地理坐標：東經(jīng)115°49′33″～115°56′37″，北緯35°03′17″～35°15′30″。

2 礦井資源/儲量計算

2.1 礦井地質(zhì)資源/儲量

根據(jù)儲量核實報告，全井田共獲得-1 200 m水平以淺各類煤炭資源量（331+332+333）29 133.7萬t（詳見表3）。

2.2 礦井工業(yè)資源/儲量

根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》，礦井工業(yè)儲量按式（1）計算。

礦井工業(yè)資源/儲量=井田探明的（331）+控制的（332）+推斷的（333）k? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

其中k為可信度系數(shù)，根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造中等、煤層賦存較穩(wěn)定的特點，取0.80。

全井田工業(yè)資源/儲量26 411.0萬t，見表3。

2.3 礦井設(shè)計資源/儲量

礦井設(shè)計資源/儲量=礦井工業(yè)資源/儲量-斷層煤柱-防水煤柱-井田境界煤柱

2.3.1 斷層煤柱。由于勘探報告未明確斷層導水性，因此，暫按保護煤柱留設(shè)，斷層保護煤柱留設(shè)原則如下：落差≥100 m的斷層兩側(cè)各留100 m;50 m≤落差<100 m的斷層兩側(cè)各留50 m;30 m≤落差<50 m的斷層兩側(cè)各留30 m;落差<30 m的斷層，兩側(cè)不留煤柱;生產(chǎn)中斷層煤柱留設(shè)可視具體情況作相應(yīng)調(diào)整。

生產(chǎn)過程中對斷層導水性進行分析，若斷層導水，則應(yīng)根據(jù)《煤礦防治水細則》留設(shè)斷層防水煤柱。

2.3.2 防水煤柱。井田西部、南部3煤層露頭附近煤層至新近系底部間距較小，有可能引起新近系底部砂層對開采的直接充水[1-22]，因此在靠近煤層露頭區(qū)應(yīng)留設(shè)防水煤柱。根據(jù)地質(zhì)資料和原國家煤炭工業(yè)局制定的《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》附錄六近水體采煤的安全煤巖柱設(shè)計方法，設(shè)計考慮留設(shè)防水煤柱，其計算如式（2）。

H≥H+H （2）

式中：H為防水安全煤巖柱垂高，m;H為導水裂縫帶的最大高度，m;H為保護層厚度，m;

本井田3（3）煤層頂板以泥巖、粉砂巖為主，細、中、粗砂巖次之，并見有巖漿巖頂板。（3）煤層頂板以中、細、粗砂巖為主，泥巖、粉砂巖次之。3煤層頂板覆巖屬中硬類型。

本井田3（3）煤層因巖漿巖活動的影響，煤層厚度分西北部、東南部兩個區(qū)域。西北部煤厚為0～9.29 m，平均為2.80 m，可采范圍0.73～9.29 m，平均為2.96 m;東南部煤厚為2.11～9.76 m，平均為5.50 m。

本井田西部、南部煤層露頭附近3煤層的厚度比較厚，設(shè)計根據(jù)勘探報告提供的煤層露頭附近的鉆孔的煤層厚度為5.32～9.76 m，分別計算采用綜采放頂煤采煤法時各個鉆孔附近的防水煤柱高度。根據(jù)各個鉆孔煤層厚度計算的防水煤柱見表4。

參考興隆莊礦井實際觀測結(jié)果統(tǒng)計分析，導水裂縫帶帶高度按式（3）計算。

興隆莊煤礦最先在防水巖柱只有78～94 m的2304工作面進行綜放試驗，并取得了成功，后又在巖柱垂高只有66～94 m的2303工作面進行推廣，也實現(xiàn)了安全生產(chǎn)。

保護層厚度按興隆莊礦井經(jīng)驗，最小為采厚的1.5倍，H=1.5 M。

從表4可以看出，本井田西部、南部煤層露頭附近大致可以分為四個區(qū)域，分別留設(shè)防水煤柱厚度。

①煤層厚度5.32～5.70 m，防水煤柱厚度取75 m。

②煤層厚度7.12～7.39 m，防水煤柱厚度取85 m。

③煤層厚度8.23 m，防水煤柱厚度取90 m。

④煤層厚度9.76 m，防水煤柱厚度取95 m。

由于本井田煤層賦存較厚，特別是井田南部煤層厚度最厚，為了最大限度地回收煤炭資源，參照兗州礦區(qū)的經(jīng)驗，設(shè)計考慮在靠近風化帶附近的工作面，采用綜合機械化一次采全高采煤法回收部分煤炭資源。設(shè)計確定不同的回采厚度，分別計算防水煤柱。不同采高防水煤柱厚度見表5。

由于本礦井3煤層采高大于3.0 m，導水裂縫帶帶高度計算不適用原國家煤炭工業(yè)局制定的《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)范》。因此，參考2013年10月《煤田地質(zhì)與勘探》中《綜采一次采全高頂板導水裂縫帶發(fā)育高度的計算公式及適用性分析》，導水裂縫帶帶高度按式（4）計算。

通過表5可以看出，在靠近井田西部、南部煤層露頭附近的厚煤層區(qū)域，采用綜采一次采全高采煤法回采一定厚度的煤層，可以降低煤層的防水煤柱高度，多回收煤炭資源。本次防水煤柱資源儲量的計算，設(shè)計暫按綜合機械化一次采全高回采4.0 m，防水煤柱按65 m留設(shè)，露頭防水煤柱煤炭資源儲量為1 361萬t。

新生界地層厚度為631.70～780.00 m，平均為714.73 m，地層較厚，礦井開采不會波及含水層，對開采沒有影響。同時區(qū)內(nèi)河流主要功能為旱季引水灌溉和雨季防洪排澇，由于煤層埋藏深度為1 000 m左右，對地面影響較小，可采用隨采隨墊的方式加固河堤。因此設(shè)計暫不留設(shè)河流保護煤柱。

2.3.3 井田邊界煤柱。根據(jù)《煤礦防治水細則》，規(guī)定井田邊界兩側(cè)應(yīng)各留設(shè)20 m邊界煤柱。本井田西部和南部邊界為煤層露頭，煤層露頭在井田境界內(nèi)且已相應(yīng)留設(shè)了露頭防水煤柱;北部和東部邊界為斷層，已相應(yīng)留設(shè)了斷層煤柱，斷層煤柱留設(shè)量大于邊界煤柱量。因此本井田不單獨計算邊界煤柱。按上述方法計算，礦井設(shè)計資源儲量為22 233.6萬t。

2.3.4 建筑物下采煤。受井下開采影響的村莊，設(shè)計均考慮結(jié)合新農(nóng)村建設(shè)和小城鎮(zhèn)規(guī)劃采用搬遷方式處理。詳見表6。

2.4 礦井可采儲量

可采儲量=設(shè)計資源/儲量-工業(yè)場地保護煤柱-主要井巷煤柱量-開采損失

2.4.1 工業(yè)場地及后期風井保護煤柱。根據(jù)兗州礦區(qū)實測巖移資料，結(jié)合本井田的地質(zhì)條件，圍護帶按15 m計算，第四系及新近系巖移角取45°，煤系地層取75°，以此圈定工業(yè)場地安全煤柱。初期井筒及工業(yè)場地，后期進風井場地均需要留設(shè)工業(yè)場地安全煤柱。

2.4.2 礦井井下主要巷道。根據(jù)礦井開拓布置巷道，大巷壓煤主要集中在從輔助水平車場（-820 m水平）到主水平（-950 m水平）的各條暗斜井壓煤。后期可回收，設(shè)計不計煤柱損失。

2.4.3 開采損失。依據(jù)《特殊和稀缺煤類開發(fā)利用管理暫行規(guī)定》（中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會令第16號）規(guī)定，本礦井3（3上）及（3下）煤層屬特殊和稀缺煤類，且特殊和稀缺煤類礦井采區(qū)回采率：薄煤層不低于88%，中厚煤層不低于83%，厚煤層不低于78%。3（3上）煤層合并區(qū)平均厚度為5.50 m，分叉區(qū)平均厚度為2.96 m，大部分為厚煤層，按規(guī)范規(guī)定，取22%。（3下）煤層厚度為2.36 m，為中厚煤層，取17%。

按上述方法計算，礦井可采儲量為16 732.1萬t。詳見表7。

3 礦井設(shè)計生產(chǎn)能力與服務(wù)年限

3.1 礦井工作制度

礦井設(shè)計年工作日為330 d，每天凈提升時間16 h。井下按“四六”工作制，三班生產(chǎn)，一班檢修;地面按“三八”工作制。

3.2 礦井生產(chǎn)能力

根據(jù)本礦井的資源條件（包括儲量、煤層賦存條件、開采技術(shù)條件、礦井地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)等）、開發(fā)條件（包括地理位置、交通運輸、水源、電源、建筑材料等）、社會經(jīng)濟發(fā)展與市場形勢要求，結(jié)合國內(nèi)外大型綜合機械化礦井生產(chǎn)管理現(xiàn)狀及開采技術(shù)的發(fā)展，設(shè)計對礦井生產(chǎn)能力提出1.80 Mt/a、2.40 Mt/a兩個方案進行了分析比較和論證，推薦礦井設(shè)計生產(chǎn)能力1.80 Mt/a，與《巨野礦區(qū)總體開發(fā)規(guī)劃》及批復(fù)意見是一致的。

3.3 礦井服務(wù)年限

按現(xiàn)行《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定，考慮1.4的儲量備用系數(shù)，本礦井設(shè)，Shiqi計服務(wù)年限為66.4 a。

式中：T為設(shè)計計算服務(wù)年限，a;Z為-可采儲量，萬t;A為礦井設(shè)計生產(chǎn)能力，Mt/a;K為儲量備用系數(shù)，因煤層賦存穩(wěn)定，勘查程度為勘探階段，采用1.4。

4 結(jié)語

隨著技術(shù)的不斷進步與發(fā)展，針對礦井資源的開采技術(shù)越來越完善[3]。生產(chǎn)過程中不必要的資源浪費越來越少，使其生產(chǎn)能力不斷提高，服務(wù)年限不斷增加。各個企業(yè)也應(yīng)該不斷學習、進步，強化自身綜合實力[3]。這樣才能不斷地在資源開發(fā)過程中取得先機[4]。

參考文獻：

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[3] 宋學信，陸峻.全球礦產(chǎn)資源形勢[M].北京：地震出版社，2003.

[4] 劉斌，艾光華.關(guān)于礦產(chǎn)資源綜合利用問題的研究[J].礦業(yè)快報，2005（11）：1-3.