矿井资源/储量、设计生产能力及服务年限探究

廉鲁炜　张迁　于玉田　刘丁宿

摘 要：随着社会的不断发展进步，人们对各类资源的需求也在不断增加，其中矿产资源更是国家经济发展的重要一项，是各个行业发展的主要来源。而矿井资源的储量资源、生产能力以及服务年限对经济发展都有重要作用。本研究以万福矿井为例，对矿井资源/储量、设计生产能力及服务年限进行探究。

关键词：矿井资源储量;井田境界;万福井田

中图分类号：P618.11;P624.7   文献标志码：A    文章编号：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 井田境界及资源/储量

万福井田位于巨野煤田南端。井田东临巨野县的万丰镇，南接成武县的汶上集，西靠巨野县的柳林镇，北临巨野县的董官屯。其中心距菏泽市约45 km，距离巨野县约32 km。

依据2015年7月14日颁发的采矿许可证，整合区范围由17个拐点圈定（详见表1、表2），井田东起田桥断层，西与南至17煤层露头线，北至刘庄及邢庄断层，井田南北平均长约为21.5 km，东西平均宽为5 km，最后核定井田面积为109.299 km。地理坐标：东经115°49′33″～115°56′37″，北纬35°03′17″～35°15′30″。

2 矿井资源/储量计算

2.1 矿井地质资源/储量

根据储量核实报告，全井田共获得-1 200 m水平以浅各类煤炭资源量（331+332+333）29 133.7万t（详见表3）。

2.2 矿井工业资源/储量

根据《煤炭工业矿井设计规范》，矿井工业储量按式（1）计算。

矿井工业资源/储量=井田探明的（331）+控制的（332）+推断的（333）k                    （1）

其中k为可信度系数，根据地质构造中等、煤层赋存较稳定的特点，取0.80。

全井田工业资源/储量26 411.0万t，见表3。

2.3 矿井设计资源/储量

矿井设计资源/储量=矿井工业资源/储量-断层煤柱-防水煤柱-井田境界煤柱

2.3.1 断层煤柱。由于勘探报告未明确断层导水性，因此，暂按保护煤柱留设，断层保护煤柱留设原则如下：落差≥100 m的断层两侧各留100 m;50 m≤落差<100 m的断层两侧各留50 m;30 m≤落差<50 m的斷层两侧各留30 m;落差<30 m的断层，两侧不留煤柱;生产中断层煤柱留设可视具体情况作相应调整。

生产过程中对断层导水性进行分析，若断层导水，则应根据《煤矿防治水细则》留设断层防水煤柱。

2.3.2 防水煤柱。井田西部、南部3煤层露头附近煤层至新近系底部间距较小，有可能引起新近系底部砂层对开采的直接充水[1-22]，因此在靠近煤层露头区应留设防水煤柱。根据地质资料和原国家煤炭工业局制定的《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》附录六近水体采煤的安全煤岩柱设计方法，设计考虑留设防水煤柱，其计算如式（2）。

H≥H+H （2）

式中：H为防水安全煤岩柱垂高，m;H为导水裂缝带的最大高度，m;H为保护层厚度，m;

本井田3（3）煤层顶板以泥岩、粉砂岩为主，细、中、粗砂岩次之，并见有岩浆岩顶板。（3）煤层顶板以中、细、粗砂岩为主，泥岩、粉砂岩次之。3煤层顶板覆岩属中硬类型。

本井田3（3）煤层因岩浆岩活动的影响，煤层厚度分西北部、东南部两个区域。西北部煤厚为0～9.29 m，平均为2.80 m，可采范围0.73～9.29 m，平均为2.96 m;东南部煤厚为2.11～9.76 m，平均为5.50 m。

本井田西部、南部煤层露头附近3煤层的厚度比较厚，设计根据勘探报告提供的煤层露头附近的钻孔的煤层厚度为5.32～9.76 m，分别计算采用综采放顶煤采煤法时各个钻孔附近的防水煤柱高度。根据各个钻孔煤层厚度计算的防水煤柱见表4。

参考兴隆庄矿井实际观测结果统计分析，导水裂缝带带高度按式（3）计算。

兴隆庄煤矿最先在防水岩柱只有78～94 m的2304工作面进行综放试验，并取得了成功，后又在岩柱垂高只有66～94 m的2303工作面进行推广，也实现了安全生产。

保护层厚度按兴隆庄矿井经验，最小为采厚的1.5倍，H=1.5 M。

從表4可以看出，本井田西部、南部煤层露头附近大致可以分为四个区域，分别留设防水煤柱厚度。

①煤层厚度5.32～5.70 m，防水煤柱厚度取75 m。

②煤层厚度7.12～7.39 m，防水煤柱厚度取85 m。

③煤层厚度8.23 m，防水煤柱厚度取90 m。

④煤层厚度9.76 m，防水煤柱厚度取95 m。

由于本井田煤层赋存较厚，特别是井田南部煤层厚度最厚，为了最大限度地回收煤炭资源，参照兖州矿区的经验，设计考虑在靠近风化带附近的工作面，采用综合机械化一次采全高采煤法回收部分煤炭资源。设计确定不同的回采厚度，分别计算防水煤柱。不同采高防水煤柱厚度见表5。

由于本矿井3煤层采高大于3.0 m，导水裂缝带带高度计算不适用原国家煤炭工业局制定的《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》。因此，参考2013年10月《煤田地质与勘探》中《综采一次采全高顶板导水裂缝带发育高度的计算公式及适用性分析》，导水裂缝带带高度按式（4）计算。

通过表5可以看出，在靠近井田西部、南部煤层露头附近的厚煤层区域，采用综采一次采全高采煤法回采一定厚度的煤层，可以降低煤层的防水煤柱高度，多回收煤炭资源。本次防水煤柱资源储量的计算，设计暂按综合机械化一次采全高回采4.0 m，防水煤柱按65 m留设，露头防水煤柱煤炭资源储量为1 361万t。

新生界地层厚度为631.70～780.00 m，平均为714.73 m，地层较厚，矿井开采不会波及含水层，对开采没有影响。同时区内河流主要功能为旱季引水灌溉和雨季防洪排涝，由于煤层埋藏深度为1 000 m左右，对地面影响较小，可采用随采随垫的方式加固河堤。因此设计暂不留设河流保护煤柱。

2.3.3 井田边界煤柱。根据《煤矿防治水细则》，规定井田边界两侧应各留设20 m边界煤柱。本井田西部和南部边界为煤层露头，煤层露头在井田境界内且已相应留设了露头防水煤柱;北部和东部边界为断层，已相应留设了断层煤柱，断层煤柱留设量大于边界煤柱量。因此本井田不单独计算边界煤柱。按上述方法计算，矿井设计资源储量为22 233.6万t。

2.3.4 建筑物下采煤。受井下开采影响的村庄，设计均考虑结合新农村建设和小城镇规划采用搬迁方式处理。详见表6。

2.4 矿井可采储量

可采储量=设计资源/储量-工业场地保护煤柱-主要井巷煤柱量-开采损失

2.4.1 工业场地及后期风井保护煤柱。根据兖州矿区实测岩移资料，结合本井田的地质条件，围护带按15 m计算，第四系及新近系岩移角取45°，煤系地层取75°，以此圈定工业场地安全煤柱。初期井筒及工业场地，后期进风井场地均需要留设工业场地安全煤柱。

2.4.2 矿井井下主要巷道。根据矿井开拓布置巷道，大巷压煤主要集中在从辅助水平车场（-820 m水平）到主水平（-950 m水平）的各条暗斜井压煤。后期可回收，设计不计煤柱损失。

2.4.3 开采损失。依据《特殊和稀缺煤类开发利用管理暂行规定》（中华人民共和国国家发展和改革委员会令第16号）规定，本矿井3（3上）及（3下）煤层属特殊和稀缺煤类，且特殊和稀缺煤类矿井采区回采率：薄煤层不低于88%，中厚煤层不低于83%，厚煤层不低于78%。3（3上）煤层合并区平均厚度为5.50 m，分叉区平均厚度为2.96 m，大部分为厚煤层，按规范规定，取22%。（3下）煤层厚度为2.36 m，为中厚煤层，取17%。

按上述方法计算，矿井可采储量为16 732.1万t。详见表7。

3 矿井设计生产能力与服务年限

3.1 矿井工作制度

矿井设计年工作日为330 d，每天净提升时间16 h。井下按“四六”工作制，三班生产，一班检修;地面按“三八”工作制。

3.2 矿井生产能力

根据本矿井的资源条件（包括储量、煤层赋存条件、开采技术条件、矿井地质构造、水文地质等）、开发条件（包括地理位置、交通运输、水源、电源、建筑材料等）、社会经济发展与市场形势要求，结合国内外大型综合机械化矿井生产管理现状及开采技术的发展，设计对矿井生产能力提出1.80 Mt/a、2.40 Mt/a两个方案进行了分析比较和论证，推荐矿井设计生产能力1.80 Mt/a，与《巨野矿区总体开发规划》及批复意见是一致的。

3.3 矿井服务年限

按现行《煤炭工业矿井设计规范》的规定，考虑1.4的储量备用系数，本矿井设，Shiqi计服务年限为66.4 a。

式中：T为设计计算服务年限，a;Z为-可采储量，万t;A为矿井设计生产能力，Mt/a;K为储量备用系数，因煤层赋存稳定，勘查程度为勘探阶段，采用1.4。

4 结语

随着技术的不断进步与发展，针对矿井资源的开采技术越来越完善[3]。生产过程中不必要的资源浪费越来越少，使其生产能力不断提高，服务年限不断增加。各个企业也应该不断学习、进步，强化自身综合实力[3]。这样才能不断地在资源开发过程中取得先机[4]。

参考文献：

[1] 李建铭.煤与瓦斯突出防治技术手册[M].徐州∶中国矿业大学出版社，2006.

[2] 李敏.有青山才有未来：对人力资源储备战略的思考[J].施工企业管理，2009（2）：80-81.

[3] 宋学信，陆峻.全球矿产资源形势[M].北京：地震出版社，2003.

[4] 刘斌，艾光华.关于矿产资源综合利用问题的研究[J].矿业快报，2005（11）：1-3.