储量设计生产能力服务年限的计算.docx
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储量设计生产能力服务年限的计算
第二章矿井资源/储量、设计生产能力及服务年限
第一节井田境界及资源/储量
一、井田境界
1、原元堡煤矿边界
山西右玉元堡煤业有限责任公司元堡矿井是在原元堡煤矿的基础上扩界开发建设的。
原元堡煤矿的井田范围是由山西省国土资源厅和山西省煤炭工业局分别颁发的采矿许可证（证号：
1400000531040）和生产许可证（证号：
D040604001Y2G2）确定的6个拐点坐标（6°带）连线圈定，其地理坐标为：
北纬39°47’01”～39°49’50”，东经112°40’36”～12°42”56”。
井田面积4.3205km2。
具体拐点坐标见表2.1-1。
原元堡煤矿井田范围拐点坐标表
表2.1-1
拐点
直角坐标系（6°带）
X
Y
Y1
4409750
19630060
Y2
4409750
19631800
Y3
4407640
19632975
Y4
4407790
19631500
Y5
4407915
19631000
Y6
4408160
19630060
2、勘探边界
山西省地质矿产勘查开发局二一七地质队2008年5～9月对元堡煤矿扩大区范围进行勘探的井田范围面积为18.37km2，由9个拐点坐标连线圈定。
具体拐点坐标见表2.1-2。
勘探区范围拐点坐标表
表2.1-2
拐点
直角坐标系（6°带）
X
Y
K1
4412249
19636666
K2
4412249
19630370
K3
4411028
19629007
K4
4409000
19629007
K5
4408160
19630060
K6
4409750
19630060
K7
4409750
19631800
K8
4410000
19631800
K9
4410000
19636703
3、井田边界
2008年9月，山西省国土资源厅上报国土资源部的《关于右玉县地方国营元堡煤矿扩大矿区范围的请示》，元堡矿井井田范围由10各拐点坐标圈定。
井田南北约2.225～5.167km，东西约3.484～7.685km，为一不规则形状。
扩大矿区范围面积25.706km2。
2009年8月，山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导组办公室对原元堡煤矿进行了整合，并以“晋煤重组办发【2009】18号”文《关于朔州市右玉县煤矿企业兼并重组整合方案的批复》，同意将山西右玉元堡煤业有限责任公司和平顶梁煤矿整合为一个井田。
2009年11月，山西国土资源厅为元堡煤业公司颁发了采矿许可证（证号：
C140000************9052），采矿许可证许可的矿区范围井田面积为26.4079km2，该井田范围包括了原元堡煤矿（4.3205km2）、元堡井田扩大区和平顶梁煤矿（0.7km2）等，井田边界具体由14个拐点连线圈定。
具体井田拐点坐标见表2.1-3。
设计以山西国土资源厅颁发的采矿许可证确定的井田范围为井田境界。
采矿许可证批复井田范围拐点坐标表
表2.1-3
拐点
直角坐标系（6°带）
X
Y
1
4412188.39
19636594.66
2
4412193.39
19630298.60
3
4410981.38
19628935.59
4
4408229.36
19628935.59
5
4407026.35
19630113.60
6
4407026.34
19632912.63
7
4407593.35
19632903.63
8
4409703.37
19631728.62
9
4409953.37
19631728.62
10
4409963.37
19636329.66
11
4409253.36
19636352.66
12
4409280.36
19637352.67
13
4409979.37
19637329.67
14
4409963.37
19636631.66
4、井田与周边矿井的位置关系
元堡井田东及东南生产矿井有增子房煤矿、东古城煤矿。
元堡井田北为尚未开发的辛屯井田。
增子房煤矿与元堡井田东南边界相邻，行政区划隶属右玉县增子房乡管辖。
该矿1965年建井，1975年停产，1985年恢复生产，井田面积0.56km2，年开采能力21万t，采用斜井开拓方式，房柱式采煤方法。
2002年该矿被同煤集团收购，扩界后井田面积7.8km2，2007年改扩建至120万t/a。
东古城煤矿位于元堡井田东侧，原属大同翔宇商贸有限责任公司，行政区划隶属左云县小京庄乡管辖。
2009年在山西省煤矿企业兼并重组整合工作中，被山西煤炭进出口集团有限公司兼并重组（晋煤重组办发【2009】9号），整合后的东古城煤矿核准矿井生产能力90万t/a。
井田境界范围及周边矿井位置关系示意图见图2-1-1。
二、资源储量
1、矿井地质储量
（1）地质资源量
根据山西省地质矿产勘查开发局二一七地质队2008年9月编制的《山西省大同煤田元堡矿井扩大区及大油坊头区井田勘探报告》，勘探区范围内共获得地质资源储量为413.95Mt，其中探明的内蕴经济资源量（331）365.06Mt，控制的内蕴经济资源量（332）197.64Mt，推断的内蕴经济资源量（333）18.64Mt。
探明的内蕴经济资源量331类资源量占总资源量的47%。
矿井地质资源/储量详见表2.1-3。
煤层资源量估算汇总表
表2.1-4单位：
Mt
煤层
331
332
333
小计
比例
备注
9
267.40
16.28
3.48
287.16
69%
11
79.37
23.06
2.16
104.60
25%
6
18.29
3.55
0.36
22.19
5%
总计
365.06
42.89
6.00
413.95
100%
比例
88%
10%
1%
100%
全区单独估算的煤类有两种，长焰煤和弱粘煤，长焰煤总量为378.54Mt，弱粘煤总量为35.41Mt。
全区硫含量高于3%的煤共有12.10Mt。
其中11号煤3.20Mt，6号煤8.90Mt。
（2）资源储量设计分类
矿产资源储量分类主要是依据勘探程度、可行性评价阶段以及资源的经济意义等三方面进行。
鉴于目前井田勘探已达到勘探程度，在可研和初步设计阶段设，计结合各煤层赋存特征对各煤层开采的经济性进行分类。
①9煤
9煤主要分布在DF1断层以西，在该区域全区稳定可采，煤厚4.49～20.20m，平均14.33m，属特厚煤层；煤层储量丰富，开采技术条件优越，矿井先期开采9煤，在9煤布置一个综采放顶煤工作面，一矿一面即可保证矿井达产，在技术和经济上是可行的。
因此该煤层的331和332储量分别划为111b和122b资源储量。
该煤层的推断的333储量仍划为333储量级别。
②6煤
6煤层主要分布在断DF1层东部，仅ZK401和DY2钻孔煤层缺失；该煤层上距9煤层3.01～23.3m，平均间距7.52m，厚度1.15～3.84m，平均1.66m，煤厚属薄煤层～中厚煤层，煤层结构简单，不含或仅含一层夹矸。
由于该煤层大部可采，适合布置薄煤层或中厚煤层综采机械化工作面，该煤层的开采在技术上是可行的。
但该煤层在硫份方面仅在ZK402、ZK1101、ZK1102、ZK1202、ZK1901钻孔硫分小于3%，其余钻孔硫分均大于3%。
鉴于该煤层硫份较高，且在煤层生产能力上偏小，只能与9煤或11煤进行配采，同时，通过洗选除硫和低硫煤配采，达到降低硫份的目的，而单独该煤层不经济，因此该煤层储量应计为边际经济的。
即6煤探明的资源储量331划为边际经济的2M11，控制的资源储量332划为2M22，其推断的333储量仍为333储量。
③11煤
11煤为全区稳定可采煤层，煤厚1.96～5.67m，平均4.17m，属中厚～厚煤层煤层结构比较简单，煤层生产能力大，适宜采用大采高综合机械化开采。
该煤层底板距离奥灰含水层顶界36～48.9m，正常岩层情况下，不受奥灰水威胁；在断层构造破坏带，工作面长度控制在220m以下，采取措施后，也是安全的。
因此该煤层在技术上和经济上是可行的，其相应的331储量、332储量分别划为111b和122b资源储量，333储量仍为333储量级别。
对于11煤高硫区域储量3.20Mt，设计考虑可通过洗选的方式脱硫，洗选后硫份低于3%，该部分储量也参与到储量计算中。
各煤层经分类后的地质资源储量见表2.1-5。
2、工业资源/储量
根据《煤炭工业矿井设计规范》（GB50215－2005），矿井工业资源/储量为地质资源储量扣除了次边际经济2S21、2S22的资源量，加上推断的333资源量乘以可信系数
分类后的地质资源储量汇总表
表2.1-5单位：
Mt
煤层
331
332
333
合计
111b
2M11
122b
2M22
9煤
267.4
16.28
3.48
287.16
6煤
18.29
3.55
0.36
22.2
11煤
79.37
23.06
2.16
104.59
合计
346.77
18.29
39.34
3.55
6
413.95
k后的储量，即：
矿井工业资源/储量=111b+122b+2M11+2M22+333k，鉴于井田地质构造属简单类型，煤层赋存未定，推断的资源量333可信度系数取0.9，经计算，矿井工业资源储量为413.35Mt。
详见表2.1-6。
矿井工业资源储量
表2.1-6单位：
Mt
煤层
331
332
333
合计
111b
2M11
122b
2M22
9煤
267.4
16.28
3.13
286.81
6煤
18.29
3.55
0.32
22.16
11煤
79.37
23.06
1.94
104.37
合计
346.77
18.29
39.34
3.55
5.40
413.35
3、矿井设计资源/储量
根据《煤炭工业矿井设计规范》（GB50215－2005），矿井设计资源/储量为工业资源/储量减去设计计算的井田境界煤柱、地面建（构筑）物、断层以及防水煤柱等永久性煤柱损失量后的资源/储量。
地面需要留设永久保护煤柱的有井田境界煤柱、村庄保护煤柱以及DF1断层防水煤柱。
（1）井田境界煤柱
山西省国土资源厅采矿许可证批复的井田面积为26.4km2，该井田范围包括原元堡煤矿采空区和原平顶梁煤矿。
勘探区范围面积18.37km2，不含原元堡煤矿采空封闭区。
另外由于井田西南区域11煤风氧化带控制程度低，因此设计井田境界煤柱量暂按勘探边界线计算。
井田境界煤柱的留设按下式计算
式中：
M—煤层厚度或采高，9煤层取14.33m；
P—隔水层所承受的水压，9煤取1.14MPa；
KP—煤的抗张强度，取2.44MPa；
A—安全系数，取2～5。
经计算，9煤层井田境界煤柱为34.2～85.4m，设计取80m。
即井田边界两侧各留40m作为井田境界煤柱。
井田境界保护煤柱煤量分别为：
9煤12.04Mt，6煤1.38Mt，11煤3.50Mt，共计16.92Mt，详见表2.1-7。
（2）村庄保护煤柱
井田范围内，地面村庄有元堡子公社、大油坊头、小油坊头和元墩子等村庄，为减少矿井建设生产对当地居民的扰动，节省搬迁费用，设计按不搬迁考虑，需留设村庄保护煤柱。
村庄保护煤柱的计算原则如下：
根据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》，村庄维护带宽度取15m。
第四系和第三系及基岩风化岩石移动角按45°，中生界白垩系岩石移动角按65°，古生界基岩段岩石移动角按70°，各段岩石厚度按照村庄附近钻孔实际厚度计算。
元堡子公社村庄保护煤柱计算到各煤层后，村庄边界在9煤偏移160m，6煤偏移165m，11煤偏移175m，边界计算各煤层保护煤柱量分别为9煤5.59Mt，6煤2.01Mt，11煤2.47Mt，共计10.07Mt。
同样方法，计算各煤层保护煤柱量见表2.1-7。
（3）断层保护煤柱
井田内需要留设断层防水煤柱的主要有DF1断层，DF1断层走向215°，延深970m，倾角∠30°～43°，落差H=0～70m，该断层为逆断层。
断层上盘即断层西部上升，断层下盘东部下降。
断层上盘上升后，致使断层西部的奥灰含水层抬升与断层东部各可采煤层接口或位于可采煤层之上。
由于该断层的导水性尚不明确，设计按导水断层、含水层位于煤层之上进行断层防水煤柱设计。
断层下盘防水煤柱按下式计算
式中：
Ha—安全防水岩柱厚度，m，见表1.3-7；
HML—导水冒落带裂隙带宽度，m；
M—煤层厚度，取9煤14.33m；
W—冒落过程中顶板下沉值，取3m；
k—岩石碎胀系数，取1.4；
α—煤层倾角，取6°
θ—断层与煤层夹角，取30°；
δ—岩移塌陷角与煤层夹角，取70°；
经计算，DF1断层下盘防水煤柱L=121.2m，设计取125m。
断层上盘仅有11煤可采，且最低开采标高高于奥灰水含水层标高，设计不再留设防水煤柱，只是从顶板安全角度，留设50m煤柱。
计算断层防水煤柱量为：
9煤3.62Mt，6煤1.35Mt，11煤2.49Mt，共计7.46Mt。
永久煤柱煤量统计表
表2.1-7单位：
Mt
煤层
井田境界煤柱
村庄保护煤柱
断层保护煤柱
合计
元堡子
大油坊头
小油坊头
元墩子
小计
9煤
12.04
5.59
7.82
5.81
5.67
24.89
3.62
40.55
6煤
1.38
2.01
0.73
0.57
0.48
3.80
1.35
6.52
11煤
3.50
2.47
2.10
1.63
1.57
7.77
2.49
13.76
合计
16.92
10.07
10.65
8.01
7.72
36.45
7.46
60.83
矿井设计资源/储量为工业资源/储量减去设计计算的井田境界煤柱、地面建（构筑）物、断层以及防水煤柱等永久性煤柱损失量后的资源/储量为342.96Mt，详见表2.1-8。
4、矿井设计可采储量
《煤炭工业矿井设计规范》（GB50215－2005）规定，设计可采储量为设计资源/储量减去工业场地、井筒、井下主要巷道等保护煤柱煤量后，乘以盘区回采率后的资源储量。
（1）工业广场保护煤柱
工业广场保护煤柱计算原则与村庄一致，其维护带宽度取20m，经计算，工业广场边界偏移至各煤层时，9煤偏移117m，设计取120m，6煤取120m，11煤取125m。
因DF1断层西部9煤、6煤缺失，工业广场煤柱煤量扣除断层保护煤柱及井田边界煤柱重叠部分后，9煤煤柱煤量为0.61Mt，6煤煤柱煤量为0.09Mt，9煤煤柱煤量为2.86Mt，合计3.57Mt。
（2）主要大巷保护煤柱
主要大巷保护煤柱按下式计算：
式中：
a—巷道宽度的一半，取2m；
H—巷道的最大垂深，9煤大巷300m，11煤组大巷取350m；
M—煤厚，9煤厚度平均14.33m，11煤平均厚度4.17m。
Rc—煤的单向抗压强度，取7.6MPa；
F—煤的强度系数，f=0.1
S5=64.9m，S5=46.8m，设计取9煤主要大巷单侧保护煤柱70m，11煤主要大巷单侧保护煤柱50m。
经计算，扣除重叠部分，9煤主要巷道保护煤柱煤量27.45Mt，11煤主要巷道保护煤柱煤量10.40Mt，，共计37.85Mt。
（3）井筒保护煤柱
由于井筒保护煤柱与工业广场保护煤柱、大巷保护煤柱以及断层保护煤柱重叠，因此不再重复计算。
（4）回采率的确定
回采率的确定：
通过分析各可采和局部可采煤层在其可采范围内的厚度，各煤层的盘区回采率为：
9煤层为厚煤层，其盘区回采率取75%，6煤层为薄～中厚煤层，主要以中厚煤层为主，其盘区回采率取80%，11煤为中厚～厚煤层，采用大采高一次采全高采煤方法，其盘区回采率取80%。
矿井开采损失合计73.13Mt。
详见表2.1-8。
（5）平顶梁煤矿保有资源储量
根据晋煤重组办关于元堡矿井整合的批复，原平顶梁煤矿保有资源储量为15.5Mt，估算可采储量为9.3Mt。
另外，国土资源厅采矿许可证批复的井田范围面积为26.4km2，勘探区范围面积18.37km2，扣除原元堡煤矿4.32km2，尚有3.02km2面积未参与储量计算。
该3.02km2范围内仅有11煤赋存，该区域11煤储量估算为11.46Mt，估算可采储量为6.88Mt。
因此，经计算矿井设计可采储量为254.15Mt。
矿井设计可采储量汇总表
表2.1-8单位：
Mt
煤层
工业储量
永久煤柱
设计资源储量
保护煤柱
开采损失
设计可采储量
境界煤柱
村庄保护煤柱
断层防水煤柱
小计
工业广场
主要大巷
小计
9煤
286.81
12.04
24.89
3.62
40.56
246.26
0.61
27.45
28.07
54.55
163.65
6煤
22.16
1.38
3.79
1.35
6.52
15.65
0.09
0.09
3.11
12.44
11煤
104.37
3.50
7.77
2.49
13.76
90.61
2.86
10.40
13.26
15.47
61.88
小计
413.35
16.92
36.45
7.46
40.55
352.52
3.57
37.85
41.42
73.13
237.97
平顶梁矿
15.5
9.3
未勘探区
11.46
6.88
合计
254.15
第二节矿井设计生产能力及服务年限
一、矿井工作制度
根据《煤炭工业矿井设计规范》（GB50215－2005）规定，矿井年工作日按330d，每天井下四班作业，三班生产，一班检修，每班工作时间6h；地面三班作业，每天净提升时间为16h。
二、矿井设计生产能力
（一）批复矿井生产能力
2009年8月17日，山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导组办公室以“晋煤重组办发【2009】18号”文《关于朔州市右玉县煤矿企业兼并重组整合方案的批复》，同意阳泉煤业（集团）有限责任公司作为主体对右玉县地方国营元堡煤矿和山西右玉平顶梁煤业有限公司进行资源整合和企业兼并重组，批复重组整合后的矿井生产规模为5.00Mt/a。
2009年11月20日，山西省国土资源厅为山西右玉元堡煤业有限责任公司颁发可采矿许可证，证号为C140000************9052，矿井生产规模确定为5.00Mt/a。
（二）矿井生产能力论证
1、确定矿井设计生产能力的主要原则
（1）以经济效益为中心，立足资源条件和近期市场，考虑长远的发展。
（2）客观地对煤层赋存条件、煤层开采技术条件、资源量等进行分析研究，确定合理的工作面生产能力，实现合理集中生产。
（3）合理安排开采程序，薄、厚煤层合理搭配开采，不应采厚丢薄。
（4）充分考虑矿井外部运输条件和其他市场的需求能力。
（5）充分考虑到现有技术水平和科技进步，经多方案技术经济比较及投入产出的评价，以最佳整体效益为目的，对设计生产能力进行科学决策。
2、矿井设计生产能力的确定
矿井设计生产能力是反映矿井面貌的综合性指标，为科学合理确定矿井设计生产能力，取得良好的投资效益，设计根据井田资源条件、外部建设条件、国家对煤炭资源的配置和市场需求、开采条件、技术装备、煤层及采煤工作面生产能力、经济效益等因素，对矿井的设计生产能力进行了多方案比较。
设计通过对矿井井田资源储量、煤层生产能力以及开采技术条件的分析，对矿井设计年生产能力提出了2.4Mt/a、3.0Mt/a和5.0Mt/a三个方案，经分析比较论证，设计推荐矿井年生产能力3.0Mt/a。
其主要理由如下：
（1）从煤层赋存条件和井田地质构造分析
全矿井共有可采和大部可采煤层3层煤，主要可采煤层属中厚～厚及特厚、赋存稳定煤层，矿井储量丰富。
全矿井地质煤炭资源量413.95Mt，工业资源储量为413.35Mt，设计可采储量254.15Mt。
井田构造属于简单类型，断层少、区内未发现岩浆岩侵入。
煤层产状平缓，一般在6°左右，局部为5°～10°。
沿走向及倾向上有宽缓的波状起伏。
水文地质条件简单，矿井瓦斯含量低，开采技术条件优越，因此，从资源条件和地质条件上分析，具备建设大型矿井的资源条件。
（2）从煤层生产能力分析
井田内主要可采煤层9煤平均煤厚14.33m，属特厚煤层，适宜采用综采放顶煤采煤工艺，11煤平均厚度4.17m，为厚煤层，适宜采用大采高一次采全高回采工艺。
矿井先期开采的9煤层生产能力大，类似煤层条件下采用综采放顶煤工艺的工作面单产水平一般在3.00～9.00Mt/a左右；中煤集团平朔矿区安家岭一号井工矿、二号井工矿综采放顶煤工作面单产可达9.00Mt/a水平。
11煤采用大采高工艺，工作面煤层生产能力一般在3.00～4.60Mt/a左右。
因此，从煤层生产能力分析，本矿井无论是开采9煤或者11煤，井下仅需布置一个9煤综采工作面或者一个11煤大采高工作面，便可实现矿井年年生产能力的需求，也有利于实现“一矿一面”高产高效建井模式。
（3）具有良好的运输条件
矿井所在区域现有交通主要以公路为主，有县级二级公路、国家二级公路和109国道等，公路交通便利。
在筹建的山西京玉发电有限公司电厂距离本矿井北向约6.4km，距离较短，采用皮带廊运输可直接将煤炭产品运往电厂。
在铁路方面，矿区东部接轨铁路支线较多，若考虑煤炭产品外运，新建铁路运煤专用线也较为便利。
因此，矿区周边良好的运输条件，是保证建设大型矿井的基本前提条件。
（4）产品市场有保障
距离本矿井北约6.4km的、正在筹建的山西京玉电厂，其设计容量为2×300MW+6×600MW，电厂一期为2×300MW煤矸石循环流化床空冷机组，计划2011年实现2台机组同时发电，年消耗煤约3.00Mt。
本矿井煤炭产品可通过皮带运输的方式，直接向电厂供给火电用煤。
（5）从可采储量和矿井服务年限分析
矿井设计可采储量254.15Mt，设计按2.40Mt/a、3.00Mt/a和5.00Mt/a三个方案计算的矿井服务年限见表2.2-1。
矿井设计生产能力与服务年限比较表
表2.2-1
矿井设计生产能力
（Mt/a）
计算服务年限
（a）
规范要求服务年限
新建/改扩建（a）
储量备用系数
2.40
75.6
50/40
1.4
3.00
60.5
60/50
1.4
5.00
36.3
60/50
1.4
从表中可以看出，按3.00Mt/a、4.00Mt/a和5.00Mt/a方案计算的矿井服务年限分别为75.6a、60.5a和36.3a，3.00Mt/a井型方案基本满足现行《煤炭工业矿井设计规范》的规定，但按设计生产能力2.40Mt/a计算的服务年限偏长，按设
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