山西省xx煤业有限公司综合机械化采煤升级改造初步设计

前言山西XX煤业有限公司位于XX县城北西方向的XX镇XX村与XX村之间，距XX县城直距325KM，南东距XX镇约45KM，行政区划隶属于XX镇管辖。该矿始建于1996年,1993年投产，矿井原采用主立井、副立井、安全出口三个立井开拓全井田，主立井为箕斗提煤兼做矿井回风井，因矿井井型较大，提煤、回风利用一个井筒漏风大，安全性较差，同时井下通风系统存在通风路线长、进风断面小、通风阻力大等诸多问题，矿方于2007年11月委托山西安煤矿业工程有限公司编制了山西XX煤业有限公司回风井初步设计，设计在主井工业场地南侧新建一回风立井，作为矿井的回风井兼作安全出口，主立井不再担负矿井回风任务，仅担负矿井提升任务，作为矿井的进风井兼作安全出口，副立井功能不变，作为辅助进风井，原安全出口斜井关闭，并于2007年11月临汾市煤炭工业局临煤审发2007407文件对该设计进行了批复。根据山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导组办公室晋煤重组办发200969号关于临汾市XX县煤矿企业兼并重组整合方案的批复文件，确定该矿为单独保留矿井，矿井能力由60万吨/年增加到90万吨/年。山西省国土资源厅于2009年11月17日为该公司换发了新的采矿许可证，证号，批准开采山西组2号、3号煤层，生产规模90万吨/年，井田面积58525KM2，矿井生产能力净增30万吨/年。为了保障煤矿安全生产，合理开发煤炭资源，提高矿井经济效益，使该矿稳定、健康、顺利地向前发展，将企业做强、做大，促进地方经济高速发展。受山西XX煤业有限公司的委托，我院承担了该公司综合机械化采煤升级改造初步设计的编制任务。一、编制依据1、山西省国土资源厅为该矿换发的采矿许可证证号C1400002009111120043578。2、山西XX煤业有限公司生产矿井地质报告山西省煤炭地质公司2007年12月。3、山西省煤炭工业局2008年1月晋煤行发200882号关于对山西XX煤业有限公司生产矿井地质报告“评审意见书”的批复文件。4、国家质量监督检验检疫总局和建设部2005年发布的煤炭工业矿井设计规范。5、国家安全生产监督管理总局、国家煤矿安全监察局2009年颁发的煤矿安全规程。6、山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导组办公室文件晋煤重组办发200969号。7、山西省煤炭工业局晋煤安发20081135号文“关于临汾市2008年度30万吨/年及以上煤矿矿井瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定结果的批复”。8、临汾市煤炭中心化验室对该公司2号、3号煤层的鉴定报告。9、临汾市煤炭工业局临煤审发2007407号“关于山西XX煤业有限公司回风井初步设计的批复”。10、现场调研资料。11、项目设计委托书。二、设计的指导思想1、本着“少投入、多产出、少做岩巷、多做煤巷、早出煤、高效益”的设计原则，尽量提高矿井机械化装备水平。2、坚持一切从实际出发，实事求是，合理布置以采、掘、运为中心的各主要生产环节，力求系统简单，运行安全可靠。3、学习和借鉴国内外煤矿设计和生产的先进经验，贯彻改革精神，采用新设备、应用新工艺，提高采掘机械化水平、工作面单产，实现集中生产。4、加强环境保护，积极开展“三废”治理，减少污染，变废为宝。对工业废水、生活污水、锅炉烟气进行处理，达标后排放。三、设计的主要特点1、采煤方法采用长壁综合机械化采煤法。2、井下绝大部分巷道沿煤层布置。3、井下煤炭运输系统采用胶带输送机运输，辅助运输系统采用调度绞车牵引矿车运输。4、充分利用现有井巷工程、土建设施和机电设备。四、设计的主要经济技术指标设计生产能力90万T/A；井巷工程量1958M；工业建筑总体积191000M3；行政及福利建筑面积7327M2；矿井在籍人数416人；原煤生产效率661T/工；基本建设总投资368746万元。吨煤投资12292元（净增）；建设工期10个月；原煤吨煤成本13655元；投资利润率5132；投资利税率6793。五、存在的主要问题及建议1、矿方应在开采实践中，进一步对2号、3号煤层进行资料采集、编制工作，以指导矿井生产。2、在今后工作过程中应注意断层、隐伏构造的导水导气和采空区积水、积气，做到“预测预报、有疑必探，先探后掘、先治后采”，以免发生意外的事故。3、建议加强生产矿井地质工作，全面搜集井下资料，及时建立有关台帐、卡片，进行综合编录，根据地质规律预测回采工作面开采条件，为安全开采提供技术依据。4、矿井建设及生产过程中必须加强环境保护工作。5、建议矿方应尽快申请有关资质部门对矿方深水井水质方面进行监测与检验，确保安全用水。第一章井田概况及地质特征第一节井田概况一、交通位置山西XX煤业有限公司位于XX县城北西方向的XX镇XX村与北XX村之间，距XX县城直距325KM，南东距XX镇约45KM，行政区划隶属于XX镇管辖。井田地理坐标为东经11204541120644，北纬362500362640。该矿东25KM处为县级公路，向南约35KM可达XX县城，与国道309线相接，沿此线向西约70KM至临汾市，与南同蒲铁路临汾车站相接，交通较为方便。详见交通位置图图111。二、自然地理该井田地处太岳山区，地形西北高东南低，区内有人家凹和石重阳两条较大的沟谷，最高点位于矿区中部的山梁上，标高约为14705M，最低点位于矿区北部沟谷中，标高约1175M，最大相对高差2955M。井田内基岩出露良好，植被不发育，纵观该矿区所处的自然地理条件，属于侵蚀强烈的中山区。三、河流水系该区为沁河支流的蔺河水系，地表水属黄河流域，区内两大沟谷平时基本无水，若遇暴雨时节，常有洪水发生，但数小时后，流量即减至消失，区内水流方向为向东流入蔺河，蔺河向东南汇入沁河。四、气象及地震烈度该区属暖温带半干旱大陆性季风气候，据XX县气象站1988年1997年观测资料，年平均气温92，最高气温367（1997年7月21日），最低温度266（1990年2月1日）；年平均降水量5356MM，最小为2884MM1997年，最大为6618MM（1996年）；年平均蒸发量14484MM，最小为13156MM（1990年），最大为16686MM（1997年）；霜冻期多在十月至次年三月，最大冻土深度66CM（1993年）；夏秋季多东南风，冬春季多西北风，最大风速13M/S。根据山西省地震基本烈度区划图，本区处于临汾和邢台两大地震带之间为相对稳定区。根据GB500112001建筑抗震设计规范，本区地震烈度为7度，设计基本地震加速度值为010G。五、水源和电源1、水源1地面供水水源目前矿井生活用水取自井田内西北角约1500M远的本矿自打的深水井，深水井水源取自奥灰水，水质良好，水量丰富，可作为地面生产、生活用水可靠的供水水源。2井下供水水源矿井正常涌水量为6M3/H，最大为9M3/H,涌水排至地面后，经净化处理，可作为矿井井下消防、洒水及井下用水设施用水水源。2、电源矿井设双回路供电系统,八义110KV变电站距矿井5KM,南宋35KV变电站距矿井1KM。本矿地面工业场地负荷中心已建10KV变电所1座，电源分别引自上述两个变电站,供电电源可靠。六、四邻矿井情况该井田北邻山西安鑫煤业有公司；西部有山西古县老母坡煤业有限公司和山西安吉欣源煤业有限公司相邻，东北部与山西XX玉华煤业有限公司相邻。本矿及邻矿均未发现越界开采的情况。第二节地质特征一、地层区内地层出露较好，出露有三叠系下统刘家沟组、二叠系上统上石盒子组、石千峰组地层，第四系中更新统黄土主要分布在山梁上。现结合钻探揭露资料，对矿区内的地层由老至新分述如下1、奥陶系中统峰峰组（O2F）本组为含煤地层的沉积基底。主要由灰深灰色中厚层状的石灰岩、泥质灰岩组成，少量白云质灰岩。顶部含较多的星散状黄铁矿，下部常夹有薄层状、似层状石膏层，为浅海相沉积地层。顶部为古风化壳。厚度100M左右。2、石炭系（C）（1）中统本溪组（C2B）岩性为灰色、灰黑色铝土岩、泥岩、石英砂岩及石灰岩组成，间夹不稳定的不可采煤层23层，底部沉积有山西式铁矿，其厚度和品位很不稳定。由于奥陶系中统古风化壳剥蚀程度不同，该地层厚度变化较大，依据钻孔揭露资料，本井田内该组地层厚度为6601782M，平均为1370M。平行不整合于峰峰组地层之上。（2）上统太原组（C3T）该组地层为主要含煤地层，本组自K1砂岩底至K7砂岩底，地层厚度为48656224M，平均5650M。与下伏地层呈整合接触。岩性主要为灰白色、灰黑色的砂岩、粉砂岩、泥岩、石灰岩和煤组成。含煤412层。含丰富的动物化石，旋回结构清楚，横向稳定性好，易于对比。全组可划分为45个沉积旋回，属于海陆交互相沉积。旋回韵律清楚，每个沉积旋回都始以陆相沉积，结束于海相灰岩沉积。依据岩性、岩相特征，可自下而上划分为三段下段（C3T1）从K1砂岩底至K2石灰岩底，地层厚度17502408M，平均2135M。岩性主要为灰白色砂岩，灰灰黑色泥岩、铝质泥岩、粉砂岩及稳定可采的9、11号煤层所组成。底部K1砂岩，厚度200340M，为灰白色薄层状细中粒石英砂岩，岩性特征明显，致密坚硬，是一种很好的地层划分对比标志。中段（C3T2）从K2石灰岩底至K5砂岩底。地层厚度14381802M，平均1675M。岩性主要由三层深灰色石灰岩及灰白色砂岩、灰黑色粉砂岩、泥岩间夹三层薄煤层。底部为深灰色，巨厚层状致密坚硬的K2石灰岩。含有丰富的有孔虫、蜒科、腕足类化石和燧石结核，中、下部常夹有薄层灰岩及泥岩。自K2向上为灰黑色泥岩及其具波状层理的粉砂岩、细粒砂岩，多受黄铁矿浸染，其上发育有不可采的8号煤层。其顶板为深灰色厚层状的K3石灰岩。K3石灰岩全区稳定，易于对比。K3至K4石灰岩间，为灰、灰黑色的砂岩、粉砂岩和泥岩，间夹层位稳定不可采的7号煤层，其顶部即为深灰色中厚层状致密坚硬的K4石灰岩。上段（C3T3）从K5砂岩底至K7砂岩底，地层厚度为16772014M，平均1840M。岩性主要为灰黑色、黑色的泥岩、粉砂岩组成，灰色、灰白色中、细粒砂岩组成，含煤23层，为不可采煤层。下部为灰黑色、黑色薄层状铁质泥岩。中部为灰色、灰白色钙质石英长石砂岩，称为K5砂岩。上部为黑色厚层状泥岩，含5号和6号薄煤层。顶板为灰黑色薄层钙质泥岩，含动物化石。本段依据相旋回分析，应为泻湖海湾相沉积。3、二叠系（P）（1）下统山西组（P1S）K7砂岩底至K8砂岩底，地层厚度34104900M，平均厚度4650M。与下伏太原组地层为整合接触，为本区主要含煤地层之一。岩性以灰色、灰白色细粒砂岩，深灰色、灰黑色粉砂岩、泥岩为主，含煤2层，本区内2、3号煤层均为稳定可采煤层。（2）下统下石盒子组（P1X）本组自K8砂岩底至K9砂岩底，与下伏地层呈整合接触，地层厚度946213665M，平均厚度11648M。依岩性、岩相特征划分为上、下两段，分述如下下段（P1X1）K8砂岩底至K9砂岩底，地层厚度40006025M，平均为5248M。下部K8砂岩为灰白色中粒砂岩，含炭屑及白云母碎片，圆状，分选中等，基底式钙质胶结，具交错层理。中、上部由深灰色粉砂岩夹细砂岩组成。上段（P1X2）K9砂岩底至K10砂岩底，地层厚度54627640M，平均6400M。底部K9砂岩为浅灰色中粒砂岩，下部为深灰色、灰色中粒砂岩、粉砂岩、泥岩组成，上部为灰绿、紫红色泥岩、粉砂岩夹细粒砂岩，顶部有一层位稳定灰色含紫红色斑块的铝质泥岩，具鲕状结构，俗称“桃花泥岩”，是确定上覆K10砂岩的良好辅助标志。（3）上统上石盒子组（P2S）本组自K10砂岩底至K14砂岩底，与下伏地层呈整合接触，地层厚度4040258272M，平均43500M。依据性、岩相特征划分为上、中、下三段，分述如下下段（P2S1）K10砂岩底至K12砂岩底，地层厚度为1590719076M，平均为16540M。以灰色、紫色泥岩、黄绿色粉砂岩和灰绿色、灰色砂岩组成，泥岩和粉砂岩多呈互层，砂岩中多含砾石，砾径1510MM，交错层理发育，常夹23层铁锰结核。底部为K10中粒砂岩，厚度为1001040M，为灰白色，岩性一厚度变化大，常为泥质钙质胶结，有时为粘土质胶结，底部有时含泥质体。中段（P2S2）K12砂岩至K13砂岩底，地层厚度为1192514037M，平均为12774M。由灰绿、黄绿、紫红、灰紫、蓝紫色粉砂岩、泥岩及灰白、黄绿色砂岩组成，砂岩多为中细粒，厚层状，石英质砂岩及长石质石英砂岩，交错层理发育，常含砾石。底部含少量白云母片和暗色矿物，钙质胶结，斜层发育，有时夹细砂岩薄层，底部常变为粗砂岩。上段（P2S3）K13砂岩底至K14砂岩底，地层厚度1257017159M，平均厚度14186M。绿灰、灰白色中细粒砂岩夹灰紫、紫色、蓝紫色泥岩。顶部有一层黄绿色砂岩和两层灰白肉红色燧石层为辅助标志层。底部K13中粒砂岩为灰白、黄绿色，中厚层状，厚度为620940M，长石为主，石英次之，次棱角状，分选中等，孔隙式泥质胶结。（4）上统石千峰组（P2SH）本组自K14砂岩底至K15砂岩底，与下伏地层呈整合接触，地层厚度1030014000M，平均12000M。由紫红、浅红色粉砂岩、泥岩组成，夹黄绿色、灰红色长石质砂岩，泥岩中常含钙质结核。底部为K14砂岩中粒砂岩，厚度17202400M，灰黄色，厚层状，石英长石砂岩，次棱角状，分选中等，孔隙式泥质胶结，交错层理发育，夹细砂岩薄层，底部含小砾石。4、三叠系（T）下统刘家沟组（T1L）井田内出露不全，出露厚度约100M左右。以浅紫红、紫红色细粒长石砂岩为主，夹不稳定紫红色粉砂岩、砾岩等。砂岩交错层理发育，偶见泥裂与波痕，钙质胶结。底部K15为中粒砂岩，暗紫色，次棱角状，分选中等。本组系干旱气候条件下形成的套陆相河流沉积。5、第四系（Q）井田内主要为第四系中更新统（Q2）黄土，厚度变化较大，一般为020M。其岩性主要为褐色、棕黄色砂质亚粘土。在沟谷中分布有部分全新统（Q4）地层，主要为洪、冲积堆积物的砂砾石层，一般为010M。二、地质构造1、区域地质构造基本特征及井田所处的构造位置该区在大地构造上位于沁水块坳的西翼，霍山隆起之东翼，其所处的区域地质构造为一总体走向北东，倾向南东的单斜构造，并伴生有与走向呈斜交或近似平行的大断裂构造和成组对称S型延展的宽缓褶曲，地层倾角一般为515，西部沿煤层露头及局部构造部位倾角较大。2、井田基本构造形态该井田范围较大，为一倾向南东的单斜构造。据钻孔资料、巷道揭露资料及地表岩层产状，井下煤层倾角为35。另在井下开采中发现有少许小断层及小型陷落柱，构造属简单类型。三、煤层井田内含煤8层，其中该矿批采煤层为山西组2、3号煤层，分述如下2号煤层位于山西组中上部，根据该矿目前井下开采实际揭露煤层厚度为0812M，平均10M。含01层夹矸，结构简单。其顶板为泥岩、粉砂岩，底板为泥岩、粉、细砂岩，属稳定全井田可采煤层。3号煤层位于山西组中部，上距2号煤层平均13M左右，根据该矿目前井下开采实际揭露煤层厚度1620M，平均18M，结构简单，含01层夹矸，顶板为泥岩、粉细砂岩，底板为泥岩、局部为中砂岩，属稳定全区可采煤层。井田内批采煤层特征见表231。可采煤层特征表表231煤层顶底板含煤地层煤层号煤层厚度M最小最大平均层间距煤层结构稳定程度可采性顶板底板山西组2081210简单稳定可采泥岩粉砂岩细粒砂岩山西组316201813简单稳定可采泥岩细粒砂岩泥岩四、煤质1、物理性质及宏观煤岩特征颜色和条痕均为黑色、强玻璃光泽、性脆、比重中等，硬度小、阶梯参差状断口、裂隙发育。宏观煤岩组分以亮煤为主，暗煤次之，含少量镜煤，条带状结构、层状构造，煤岩类型属光亮型及半亮型煤。2、化学性质A、2号煤根据2009年4月28日由临汾市煤炭中心化验室对该矿2号煤层采样化验，化验结果为水分（MAD）原煤079；灰分（AD）原煤1486；挥发分（VDAF）原煤2015；全硫（ST,D）原煤046；真密度（TRD）139。根据地质报告提供，该矿2号煤层原煤发热量QBDAF29642972MJ/KG，平均2968MJ/KG。B、3号煤根据2009年4月28日由临汾市煤炭中心化验室对该矿3号煤层采样化验，化验结果为水分（MAD）原煤082；灰分（AD）原煤1568；挥发分（VDAF）原煤2128；全硫（ST,D）原煤048；真密度（TRD）140。根据地质报告提供，该矿3号煤层原煤发热量QBDAF22752836MJ/KG，平均2556MJ/KG。煤质特征见表121。煤质特征结果表表121分析项目水分WAD灰分AD挥发分VDAF硫分STD发热量QBDAFMJ/KG20791486201504629683082156821280482556依据煤炭质量分级GB/152242004标准，井田2号煤层属低中灰、中等挥发分、特低硫、特高热值焦煤；3号煤属低中灰、中等挥发分、特低硫、高热值焦煤。根据其煤质特征，2号、3号煤均为良好的炼焦用煤。3、其它有益矿产该区其它有益矿产有铝土矿、石灰岩、山西式铁矿及煤层夹矸中的分散元素等。铝土矿位于石炭系中统本溪组C2B底部，奥陶系侵蚀面之上，层位较稳定。厚度变化较大。区内没有出露。该铝土岩属于铝质粘土岩，可用做陶瓷烧制的原料。石灰岩位于太原组中部的K2、K3、K4石灰岩，总厚度为1013M。可用做烧制石灰或用做其它建筑材料。山西式铁矿赋存于石炭系底部与奥陶系顶部不整合接触面间，多呈窝子状、透镜状产出。五、水文地质1、区域水文地质概况井田位于沁水盆地的西部边缘，西临霍山隆起，地层走向北东，北北东向，倾向南东，地层由西向东，从老到新依次出露，由太古界变质岩系，寒武、奥陶碳酸盐类，到含煤地层的海陆交互相沉积，最后接受了第三、四系沉积，大面积的碳酸岩类地层成为区域地下水的补给区，根据水文地质单元划分，本区属于广胜寺泉域。泉水位于洪洞县城东北15KM，霍山山麓与平原交接处的坡积物中，标高58160M，出水点较为集中，1990年流量344M3/S，水化学类型为重碳酸盐硫酸盐型，泉域面积800KM2。该泉西侧以变质岩地区的地形分水岭为界，即汾河与沁河的流域分水岭，东侧边界，北段以石炭二叠系砂页岩为隔水边界，南段则包括一小部分砂页岩区。北部与洪山泉域的分界在河底泉断层，该断层近北东东向，北盘上升，寒武系下统页岩被子抬高，形成隔水边界。区内河流主要为涧河、南涧河及沁河，属黄河流域。该井田位于沁河的上游，属岩溶地下水的径流区内。2、区域地下水的补给、径流、排泄奥陶系灰岩在区域西北部广泛出露，在地表接受大气降水入渗补给，沿基岩岩层层面裂隙顺层径流，加入区域裂隙水循环，后在适当地形低洼处排泄。按含水介质不同，结合找煤、普查和目前收集到资料，初步将区域内分为四大主要含水层组和三大主要隔水层组。1、主要含水层组碳酸盐岩裂隙岩溶含水层组A、寒武系中、上统含水层组由白云质鲕状灰岩、竹叶状灰岩、白云岩、泥灰岩等组成。在裸露区，石灰岩、白云岩中裂隙岩溶发育，为地表水、大气降水入渗创造了有利条件；在覆盖区，裂隙岩溶发育情况不明。B、奥陶系中统含水层组主要由石灰岩、白云岩等组成。在裸露区，裂隙岩溶发育，在覆盖区钻探时发现有溶洞，属富水性强的含水层。但往东随着埋深的增加，岩溶发育可能逐渐减弱。该含水层在区域西部广泛出露，是本区的主要含水层组，主要接受大气降水入渗补给及地表水的渗漏补给。碎屑岩夹碳酸盐岩类含水层组为上石炭统一套海陆交互相沉积地层。主要含水层由其间的37层灰岩组成，属岩溶裂隙水，富水性取决于岩溶裂隙发育程度。区域中部出露地区，接受大气降水的直接补给，受断裂构造影响，也可接受其它含水层的补给，受地形的切割及构造的影响，局部以泉的形式排泄，部分地下水可能向深部运移。碎屑岩类含水层组主要为二叠系、三叠系一套陆相、过渡相碎屑岩，含水层主要由砂岩组成。泉流量002340L/S。该含水层组含水空间以风化裂隙和构造裂隙为主，在区域东部出露，主要接受大气降水、地表水的补给，除少部分地下水可能沿破碎带向深部运移外，大部分沿地层走向运移，在适当的条件下又以泉的形式排泄于地表。松散岩类含水层组该含水层组沉积厚度不大，分布范围不广，分布在山涧河谷地带，由砂土，砂砾层及砾石层组成。该含水层组主要接受大气降水及地表水的补给，富水性差异较大，单位涌水量为261011L/SM。2、区域主要隔水层组寒武系下统及元古、太古界隔水层组由寒武系下统泥岩及元古、太古界变质而岩组成，在区域西边界大片出露，构成了泉域西边界和其上覆碳酸盐岩裂隙岩溶含水层的隔水底板。石炭系中统隔水层组由铝质泥岩、泥岩、砂质泥岩等组成，阻隔下伏奥灰裂隙岩溶水层与上覆各含水层的水力联系。碎屑岩层间隔水层主要由具塑性的泥岩组成，呈层状分布于各砂裂隙含水层之间，使各含水层垂向水力联系受阻。3、矿井充水条件1井田水文地质条件该区受区域构造的影响，形成大致为走向北东南西向的单斜构造，地面出露上石盒子组、石千峰组、刘家沟组地层，构成了以砂岩为主体的储水层，成为大气降水渗漏补给地下水的自然因素。另外砂岩体储水岩层的主要特点是，厚度变化较大。常相变或变薄尖灭，在地形切割较深的情况下，大气降水、地表水体易流失、地下水的补给量有限，且易排泄。2井田含水层组本区共有五大含水层组，从上到下，分别叙述各含水层的特征如下第四系砂砾石层孔隙潜水含水层分布在山间河谷地带，岩性由黄白色砂质粘土、砂砾层组成，厚度变化大、含水性好。厚度大时可成较丰富的含水层。因此，该层属于弱中等孔隙潜水层。基岩风化带裂隙含水层内地形复杂，基岩裸露面积较大，造成基岩风化带裂隙发育，可形成丰富的含水层。三叠系刘家沟组（K15）砂岩裂隙含水层井田内出露不全，以细粒砂岩为主，夹不稳定粉砂岩、砾岩等。底部K15为中粒砂岩，在地层赋存地段，其富水性相对较好。二叠系上统（K10、K11、K12、K13、K14）及下统（K7、K8、K9）砂岩裂隙含水层主要为中、细粒砂岩，垂直裂隙发育，3102号钻孔涌水，涌水量为0045L/S。涌水层位在K10砂岩上49M处，在一定的构造条件下成为相对富水地段，一般属弱裂隙含水层。下石盒子组（K8、K9）砂岩裂隙含水层，砂岩含水层位于2、3号煤层以上，为煤层直接充水含水层，主要为中、细粒砂岩，裂隙稍发育至较发育，富水性与蓄水构造有关，一般则为富水性较弱的含水层。太原组（K2、K3、K4）石灰岩岩溶裂隙含水层K4、K3、K2石灰岩，为910号煤层的直接充水含水层，厚度变化大，岩溶裂隙不甚发育，一般为弱裂隙含水层。峰峰组灰岩岩溶含水层峰峰组为煤系地层下伏的主要含水层，因自西向东，随埋深加大，岩溶裂隙发育变差，因此，该含水层为中等岩溶裂隙含水层。据井田内西北角约1500M远的本矿自打的深水井奥灰水资料推算，本井田奥灰水位标高590M左右。3井田隔水层井田内隔水岩层主要为石炭系与二叠系层间隔水层。中石炭系本溪组主要隔水岩层为铝质泥岩，一般厚度267M左右，系一较好的隔水层。上石炭统及二迭系隔水层主要由具有可塑性泥岩，砂质泥岩组在，各层砂岩间及灰岩间均有泥岩分布，一般厚200M至数米不等，可起到良好的层间隔水作用。4地质构造的水文意义井田内构造主要为一单斜构造，含水层之水会顺岩层倾向运移，现矿井在煤层上山开采，现构造对目前井下开采无影响。另在井下开采中发现有少许小断层和小型陷落柱，虽现阶段未发现断层、陷落柱渗水现象，但不排除将来沟通各含水层之间水力联系的可能性。5充水水源及其影响程度A、地表水该井田内无大的地表水体，但有数条小的冲沟，为季节性水沟，遇暴雨时节，常有洪水发生，数小时后，流量即减至消失，该矿自建井以来，其洪水位标高均低于工业广场标高，未发生过洪水灌井事故。B、地下水2、3号煤层的直接充水含水层为K8砂岩和3号煤层顶板砂岩，砂岩裂隙较发育，但砂岩厚度较薄，地表径流条件好，接受补给条件有限，目前矿井正联合开采2、3号煤层，矿井涌水来源主要为顶板淋水，尽管开采2、3号煤层形成的导水裂隙带容易沟通浅层地下水，由于富水性弱，难于形成水害威胁。C、采空区积水井田周围各煤矿均开采山西组2、3号煤层，2、3号煤层上部无其它煤层的采空区，因此不存在本井田上部采空区积水问题。井田周边均有邻矿不同程度的开采，但目前未发现越界开采现象。因此邻矿采空区积水对本矿威胁不大。本井田内采空区现无积水，但不排除将来有积水的可能，因此建议矿方在理论上认为有储水条件的采空区内进行探测。D、奥灰水对矿坑充水的影响据井田内西北角约1500M远的本矿自打的深水井奥灰水资料，本井田内奥陶灰岩岩溶水水位标高约为590M左右，低于2、3号煤层最低底板标高，因此不会发生奥灰突水问题。综上所述，井田内2、3号煤层水文地质类型属简单类型。六、矿井涌水量预算井田内无专门水文孔，矿井涌水量预算采用富水系数法。该矿目前开采2、3号煤层，现设计生产能力90万T/A，实际生产能力60万T/A，矿井现正常涌水量4M3/H，最大涌水量6M3/H。可按富水系数法公式进行矿井涌水量预算。公式为Q正KPPM3/HQ大P0690KPPM3/H06Q0目前矿坑涌水量（M3/H）；PO实际生产能力（万T/A）；P设计生产能力（万T/A）；Q预计矿坑涌水量（M3/H）。经计算，矿井达到90万吨/A时，预计矿井正常涌水量为6M3/H，最大涌水量为9M3/H。该矿井下涌水来源主要为顶板淋水，因本井田构造简单，一般情况下，今后随开采量的增加，开采面积的扩大，矿井涌水量会有所增加，但增加不会太大。七、开采技术条件瓦斯历年瓦斯鉴定为低瓦斯矿井,根据山西省煤炭工业局晋煤安发20081135号关于临汾市2008年度30万吨/年及以上煤矿矿井瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定结果的批复文件，该矿瓦斯绝对涌出量为1192M3/MIN，相对涌出量为950M3/T，二氧化碳绝对涌出量为186M3/MIN，相对涌出量为148M3/T。煤尘爆炸性根据2009年4月28日临汾市煤炭中心化验室对该矿2号、3号煤层的检验报告，该矿2号煤层火焰长度为90MM，抑制煤尘爆炸最低岩粉用量为50，煤尘具有爆炸性；3号煤层火焰长度为80MM，抑制煤尘爆炸最低岩粉用量为45，煤尘具有爆炸性。煤的自燃倾向根据2009年4月28日临汾市煤炭中心化验室对该矿2号、3号煤层的检验报告，该矿2号煤层煤的吸氧量为068CM3/G，属级自然煤层；3号煤层煤的吸氧量为069CM3/G，属级自然煤层。地温根据地质报告本提供该区地温梯度为1/100M，属地温正常区，井下开采过程中，未发现有地压异常现象，应属地压正常区。煤层顶底板条件该井田2、3号煤层未做过顶底板岩石物理力学性质试验，井田内开采的2、3号煤层伪顶为炭质泥岩或泥岩，采煤过程中随采随落，直接顶板为泥岩、粉砂岩，据区域资料，顶板泥岩单向抗压强度3060MPA，单向抗拉强度097MPA，组成了易冒落的顶板，稳定性差。煤层直接底板为泥岩、粉、细砂岩，偶见底鼓现象，部分地段小断裂发育，给煤层回采带来一定困难。八、存在的主要问题与建议1、矿方应在开采实践中，进一步对2号、3号煤层进行资料采集、编制工作，以指导矿井生产。2、应注重对隐伏断裂的观察与研究，加强隐伏断裂、导水断层的探放水工作，在矿井生产过程中，认真做好地质编录工作，为矿井建设服务，按照“预测预报，有疑必探，先探后掘，先治后采”的原则进行，确保安全生产。3、建议加强生产矿井地质工作，全面搜集井下资料，及时建立有关台帐、卡片，进行综合编录，根据地质规律预测回采工作面开采条件，为安全开采提供技术依据。4、矿井建设及生产过程中必须加强环境保护工作。5、建议矿方应尽快申请有关资质部门对矿方不井水质方面进行监测与检验，以确保安全用水。第二章井田开拓与开采第一节井田境界及可采储量一、井田境界2009年11月17日，山西省国土资源厅换发了新的采矿许可证，证号C1400002009111120043578，批准开采山西组2号、3号煤层，井田范围由以下9点坐标依次连线圈定（1980年西安坐标系）1X403545116Y19596930562X403545116Y19598430573X403345115Y19598430584X403345115Y19599695595X403237614Y19599695606X403237613Y19596930577X403265113Y19596930578X403295114Y19597230579X403345114Y1959693057该井田北邻山西安鑫煤业有限公司，西部与山西古县老母坡煤业有限公司和山西安吉欣源煤业有限公司相邻，东北部与山西XX玉华煤业有限公司相邻,南部为社会井田。二、资源/储量和可采储量1储量计算方法采用地质块段算术平均法。计算公式如下QSMD式中Q块段煤炭储量，T；S块段水平投影面积，M2；M块段内煤层平均厚度，M；D煤层视密度，T/M3。2矿井资源/储量计算根据煤、泥炭地质勘查规范，储量计算的工业指标确定如下能利用储量最低可采厚度为07M，最高可采灰分为40，最高硫分为3。2、3号煤容重均135T/M3。按照2007年1月山西省煤炭地质公司编制的山西XX煤业有限公司资源/储量核查地质报告数据，该井田2、3号批采煤层井田保有资源/储量1546万吨，经计算截止2008年底矿井保有储量14727万吨，其中2号煤层保有储量6654万吨，3号煤层保有地质储量8073万吨。3矿井资源/储量计算评价和分类按照煤、泥炭地质勘查规范，国务院函19985号文关于酸雨控制区和二氧化碳污染控制区有关问题的批复及煤炭工业矿井设计规范等有关文件规定，矿井资源/储量遵循下列原则计算1最低可采厚度07M2煤层灰分不大于40；最高可采硫分STD3；3储量计算的煤层为3号煤层；4根据储量核查地质报告提供的2、3号煤层底板等高线图及矿方提供的采掘工程平面图，用地质块段法对井田内3号煤层资源/储量进行了计算，2、3号煤容重均为135T/M3。4矿井设计资源/储量依据煤炭工业矿井设计规范规定的矿井设计资源/储量矿井工业储量减去设计计算的断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建构筑物等永久损失量后的资源/储量为矿井设计资源/储量。经计算，本矿设计资源/储量为13636万吨。其中2号煤层设计资源/储量为6265万吨，3号煤层设计资源/储量为7371万吨。5设计可采储量根据储量核查地质报告提供煤层底板等高线及资源/储量估算图，按照推荐的开拓方案，扣除工业场地及井筒、井田边界、大巷等保安煤柱，再按煤炭工业矿井设计规范规定的采区回采率，计算设计可采储量。矿井设计可采储量矿井工业资源/储量各类煤柱采区回采率。采区回采率2号煤层为薄煤层取85，3号煤层为中厚煤层取80。根据以上计算,2号煤设计可采储量4903万吨，3号煤设计可采储量5181万吨。矿井设计可采储量汇总见表212。矿井设计可采储量汇总表表212永久煤柱损失工业场地和主要巷道煤柱水平煤层矿井保有资源/储量断层井田境界地面建构筑物其他合计矿井设计资源/储量工业场地主要巷道合计推断的资源量333的折减量开采损失设计可采储量12665405313713896265324173497865490323807309564129702737158431189512955181合计147271487720109113636908484139221610084三、安全煤柱井田边界煤柱留20M，大巷之间留30M，两侧留40M煤柱，工业场地按二级保护,村庄及井筒按一级保护，再根据表土层和基岩厚度表土移动角45，基岩移动角72计算保安煤柱。当矿井报废时，预计护巷煤柱损失可回收50左右。第二节矿井设计生产能力及服务年限一、矿井工作制度设计年工作日330D,每天三班作业,交叉班检修，日净提升时间16H。二、矿井设计生产能力的确定根据本井田煤层赋存特征、地质构造、开采技术条件、市场供需状况及业主要求,确定该矿矿井设计生产能力为90万T/A。主要理由如下1建设为中型矿井，以利于降低矿井建设吨煤投资和生产成本。2井田内煤层倾角平缓、赋存稳定，开采技术条件好，适宜建设中型矿井。3矿井供电、交通运输条件可满足中型矿井要求。三矿井服务年限矿井服务年限按下式计算ZK10084T87AAK9013式中T服务年限,A；ZK设计可采储量,万T；A矿井设计生产能力,万T/A；K储量备用系数,取13。经计算,矿井服务年限87A。矿井服务年限偏小，但该矿井田内尚有下组煤层待开发，建议矿方尽快落实下组煤层增层的采矿权事宜，以满足规范要求的矿井服务年限。第三节井田开拓一、井田内地质构造、老窑范围、煤层及水文地质条件对开采的影响矿井批采的2、3号煤层，均属全井田稳定可采煤层，2号煤层厚度0812M，平均10M，结构简单。其顶板为泥岩、粉砂岩，底板为泥岩、粉、细砂岩。3号煤层厚度1620M，平均18M，结构简单，顶板为泥岩、粉细砂岩，底板为泥岩。2、3号煤层间距平均为13M，适宜联合布置，交替开采的方法开采井田内2、3号煤层。井田总体构造为表现为一倾向南东的单斜构造。井下煤层倾角为35。井下开采中发现少许小断层及小型陷落柱，构造属简单类型。井田近中央座落有2个村庄，但村庄保护煤柱与主井工业场地煤柱重合，对井田开拓开采影响不大。井田水文地质条件简单，该矿井属低瓦斯矿井，煤尘有爆炸性，为自燃煤层。综上所述，矿井除埋深较大外，其余开采条件俱佳，具备建设中型矿井条件。二、井田开拓方案1、工业场地位置的选择矿方现有两个工业场地，副立井工业场地为建井初期所建，场地经过多年的建设，福利生活设施庞大而完备；主立井及回风立井工业场地为矿方近几年所建，场地位于井田近中央位置，布置有原煤的储、装、运系统和矿井配套的选煤厂，场地开阔，交通运输便利，水源、电源等外部配套条件良好。能够满足改造后90万吨/年生产能力需求，故本次设计不新增工业场地。2、井田开拓方案1确定开拓方式的主要原则地面平坦、开阔，场地挖填方量小，工程地质条件好。靠近公路，交通方便，基建投资小。位于储量中心，有利于矿井开拓部署，井巷工程量省，年运营费用低。不受洪水、滑坡等自然灾害的威胁。建井工期短。生产系统简单，可靠、安全。投产采区布置在高级储量区。尽量利用原有的地面设施和井巷工程。2井田开拓方式据井田内煤层的赋存条件，以及井筒及现有井下大巷布置等情况，设计考虑开拓方案如下在现有工业场地内利用现有的主立井作为矿井的主提升井，采用圆形断面，见3号煤垂深450M，总垂深518M，净直径50M，装备箕斗和梯子间，担负全矿井提煤、进风任务兼作矿井的一个安全出口。利用现有的副立井作为矿井的辅助提升井，采用圆形断面，垂深365M，净直径35M，装备单钩罐笼，担负矿井辅助提升与进风任务。利用现有的回风立井作为矿井的专用回风井，采用圆形断面，垂深493M，净直径60M，装备梯子间，担负矿井总回风任务兼作矿井的另一个安全出口。2、3号煤层平均间距为13M，本次设计采用联合布置交替开采全井田2、3号煤层。运输大巷沿3号煤顶板布置，巷道净宽42M，装备B1000固定胶带输送机，担负全矿井原煤运输和进风任务，轨道运输巷沿3号煤顶板布置，巷道净宽40M，装备22KG/M轨道，担负全矿井辅助运输和进风任务，回风巷沿2号煤顶板布置，净宽32M，巷道内不装备,担负全矿井专用回风任务。四条大巷在井田中部沿南北向布置，将井田沿东西方向一分为二。四条大巷构成全井田的开拓系统。根据大巷开拓布置位置，全井田共划分为两个采区，大巷西侧为一采区，东侧为二采区。工作面布置在大巷两侧，直接进行回采。井下大巷煤炭运输采用胶带输送机，煤炭通过胶带运输巷进入井底煤仓；再由主立井箕斗运至地面。井下辅助运输选用JD25绞车牵引矿车接力运输方式。矿井采用中央并列式通风系统，通风方法为机械负压抽出式。三、井口数目和位置的选择根据推荐的井田开拓方案，利用现有的3个井筒，分别为主立井、副立井和回风立井，副立井位于井田北部，主立井、回风立井位于井田近中央。四、水平划分根据煤层赋存特征，设计一个水平开采全井田2、3号煤层，标高850M，以提高矿井综合效益。五、主要开拓大巷布置胶带运输巷沿3号煤顶板布置，巷道净宽42M，装备B1000固定胶带输送机，担负全矿井原煤运输和进风任务，轨道运输巷沿3号煤顶板布置，巷道净宽40M，装备22KG/M轨道，担负全矿井辅助运输和进风任务,回风巷沿2号煤顶板布置，净宽32M，巷道内不装备,担负全矿井专用回风任务。六、采区划分全井田共划分为两个采区，大巷西侧为一采区，东侧为二采区。工作面布置在大巷两侧，直接进行回采。七、矿井各水平、煤层、上下山和采区的开采顺序，第一水平采区划分和配采关系矿井投产时，在2号、3号煤层内分别布置一个综采工作面达产，设计采用联合布置交替开采的方法来开采全井田内2、3号煤层。第四节井筒一、井筒数目及用途投产时，全矿共布置主立井、副立井、回风立井三个井筒,各井筒用途分述如下主立井净直径为50M，净断面积196M2，井筒总垂深5180M，采用混凝土浇筑支护形式，支护厚度为500MM。井筒内装备双钩6T标准箕斗和梯子间，担负全矿井的原煤提升任务并作矿井的进风井和安全出口。副立井净直径为35M，净断面积96M2，井筒垂深365M，采用料石砌碹支护形式，支护厚度为350MM。井筒内装备单钩单钩罐笼，担负全矿井设备、材料、人员下放任务，并兼做矿井辅助进风井。回风立井净直径为60M，净断面积283M2，井筒长度4930M，采用混凝土浇筑支护形式，支护厚度为500MM，装备行人梯子间，做矿井的专用回风井和安全出口。井筒断面见图241、242、243。井筒特征见表241。井筒特征表表241井筒名称序号井筒特征主立井副立井回风立井纬距X4034349024035106264034078171井口标高M经距Y195975904195983091319597587432井口标高M1260421178131296653方位角度4井筒倾角度9090905落底水平标高M742481380376井筒垂深或斜长M5183654937井筒净径或净宽M503560表土段砼浇筑料石砌碹砼浇筑支护形式基岩砼浇筑料石砌碹砼浇筑表土段5003508008井筒支护支护厚度MM基岩500350500断面形状圆形圆形圆形净19696283表土段2831394549断面积M2掘进基岩28313938510井筒装备梯子间双钩箕斗单钩罐笼梯子间11井筒用途原煤提升安全出口进风管线敷设辅助提升进风总回风安全出口12备注已有已有已有二、井壁结构主立井井筒表土段、基岩段均采用砼浇筑支护，支护厚度500MM；副立井井筒表土段、基岩段均采用料石砌碹支护，支护厚度350MM；回风立井井筒表土段、基岩段均采用砼浇筑支护，表土段支护厚度800MM，基岩段支护厚度500MM。第五节井底车场及硐室一、井底车场型式的确定副斜井井底布置有井底车场，车场标高为850M，车场内布置有重、空车储车线，车场内铺设有22KG/M轨道，轨距为600MM。二、井底硐室副立井车场布置有等候室、信号室、副井水仓、变电所等硐室；主立井井底布置有煤仓、装载硐室、中央变电所及主水泵房、水仓、消防材料库等硐室，井底水仓由主、副仓组成，采用小绞车牵引矿车人工清理水仓。第三章大巷运输及设备第一节运输方式的选择根据井田开拓布置，大巷主运输采用胶带输送机，辅助运输采用调度绞车牵引矿车运输。第二节矿车井下采用MGC116A型1TU型固定车厢式矿车运输矸石，利用PBC15型15T重型平板车下放液压支架,采用MPC36型3T平板车放置综采工作面设备，采用MP16A型1T平板车和MC16A型1T材料车运送其他设备和部分材料，选用XRB156/6S和XRB156/6W型人车运送人员。1T固定车厢式矿车40辆；15T平板车20辆；3T平板车15辆；1T平板车10辆；1T材料车10辆。各种矿车规格特征见表321。矿车规格特征数量表表321序号名称型号容积M3名义载重T最大载重T轨距MM轴距MM自重KG外形尺寸MM长宽高数量辆11T固定矿车MGC116A11106005505922000880115040215T平板车PBC15151560011001444346013004392033T平板车MPC3630556001100530240010504151541T平板车MP16A1529600550464200088011501051T材料车MC16A152060055049420008801150106人车XRB156/6S600130022004203120015381第四章采区布置及装备第一节采煤方法一、采煤方法与采煤工艺1采煤方法的选择矿井现开采2号、3号煤层，煤层赋存及开采技术条件如下2号煤层位于山西组中上部，根据该矿目前井下开采实际揭露煤层厚度为0812M，平均10M。含01层夹矸，结构简单。其顶板为泥岩、粉砂岩，底板为泥岩、粉、细砂岩，属稳定全井田可采煤层。3号煤层位于山西组中部，上距2号煤层平均13M左右，根据该矿目前井下开采实际揭露煤层厚度1620M，平均18M，结构简单，含01层夹矸，顶板为泥岩、粉细砂岩，底板为泥岩、局部为中砂岩，属稳定全区可采煤层。煤层倾角小于15，属缓倾斜煤层。为低瓦斯矿井高瓦斯管理，自燃倾向为类，属自燃煤层，煤尘具有爆炸危险性。地质构造简单，水文地质条件简单。根据矿井开拓部署，分析地质钻孔资料，结合矿井采掘设备情况和生产管理水平,设计推荐2号、3号煤层采用联合布置交替开采长壁综采采煤方法,顶板管理采用全部垮落法。2采煤工艺该矿2号、3号煤层均采用长壁综采采煤方法,顶板管理采用全部垮落法。2号、3号综采工作面回采工艺均为采煤机割煤装煤、运煤推溜移架放顶机组端头斜切进刀。工作面回采方向采用后退式。二、工作面采煤、装煤、运输方式及设备选型一综采工作面的采、装、运、支工序全部机械化。据目前综采的发展趋势，设计高产高效的综采面要求加大工作面的长度，加大截深，选用能切割硬煤的特大功率采煤机，提高采煤的切割速度，相应要求提高移架速度，与大运量的重型可弯曲刮板输送机相匹配，加强端头支护，采用长距离顺槽胶带输送机。针对上述要求，对于综采系统设计考虑了以下原则机械设备的选择首先满足技术先进，生产可靠，提高综采设备的开机率，达到高产高效。同时各设备间要相互配套，保证运输畅通，并增加运输环节的缓冲能力，以期达到采运平衡，最大限度地发挥综采优势。为综采工作面创造快速连续开采的条件，加大工作面推进长度，减少搬家次数，并保证快速搬家。同时做到采准工作快，增大巷道断面特别是顺槽断面，利用顶板完整，煤层坚硬的条件，采用树脂锚杆支护，以提高掘进速度，保证工作面的接替要求。对辅助运输系统，要求系统简单、环节少，把工作人员快速方便地运送至工作地点，作为提高工作面生产能力的一个重要因数考虑，并在巷道布置上加以保证。二2号煤层采煤工作面主要设备选择1采煤机根据目前国内设备情况，确定2号煤综采工作面选用现有MG132/310BW型采煤机，其主要技术参数见表411。在选择配套刮板机、转载机、顺槽可伸缩胶带输送机等运输设备时，考虑了生产矿井实际使用情况和计算的生产能力两方面因素，并遵循综采综掘高档普采设备选型配套图集中的有关原则。采煤机技术特征表表411型号采高范围M机面高度MM滚筒直径MM截深M装机功率KW牵引速度M/MINMG132/310BW08515572090006213245052工作面可弯