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山西和顺正邦煤业有限公司 150108 综采放顶煤工作面开采设计 晋中市煤炭规划设计研究院 1 第一章第一章 采区概况及地质特征采区概况及地质特征 第一节第一节 矿井概况矿井概况 一、矿井基本情况一、矿井基本情况 山西和顺正邦煤业有限公司位于和顺县城西南约 1.5km 的义兴镇串村以北， 行政区划隶属于和顺县义兴镇管辖，地理坐标：东经 1133137“113 3307“，北纬 371913“372125“。 矿井目前“六证”齐全有效。 采矿许可证批准开采 3#-15#煤层，井田面积 6.2824km2， 煤炭生产许可证和安全生产许可证证载能力均为 120 万 t/a，批准开采 15#煤层。证照情况见表 1-1-1。 表表 1-1-11-1-1 和顺正邦煤业证照现状表和顺正邦煤业证照现状表 证照名称证照名称发证单位发证单位证照编号证照编号有效期限有效期限 采矿许可证 山 西 省 国土资源厅 c1400002009111220046641 2012.10.24 2014.10.24 煤炭生产 许 可 证 山西省煤炭 工 业 厅 201424232001 2011.06.27 2031.06.30 安全生产 许 可 证 山西煤矿 安全监察局 （晋）mk 安许证字2012x065y2b1 2012.11.22 2014.10.24 企业法人 营业执照 山西省工商 行政管理局 140000105963401 2000.08.30 2014.10.24. 矿长资格证 山西省煤炭 工 业 厅 mk140400361 2011.04.22 2014.04.22 矿长安全 资 格 证 山西省煤炭 工 业 厅 11014010400395 2011.04.22 2014.04.22 井田西邻山西潞安集团和顺一缘煤业有限公司，东邻山西和顺隆华北关煤业有 限公司，南北无矿。井田四邻关系见图 1-1-1。 山西和顺正邦煤业有限公司 150108 综采放顶煤工作面开采设计 晋中市煤炭规划设计研究院 2 山西和顺正邦煤业有限公司 空 白 资 源 空 白 资 源 图图 1-1-11-1-1 井田四邻关系图井田四邻关系图 二、开拓方式、水平划分、采区划分二、开拓方式、水平划分、采区划分 1、开拓方式 矿井采用斜井开拓方式，共布置主斜井、副斜井、回风立井 3 个井筒。 主斜井：井口坐标（西安 80 坐标系） =4136047.89，=19725135.31，z=1324.08，倾角 24.5，斜长 450m， 净宽 4.6m，净断面 14.7m2，井筒装备带式输送机和架空乘人装置，担负全矿井煤 山西和顺正邦煤业有限公司 150108 综采放顶煤工作面开采设计 晋中市煤炭规划设计研究院 3 炭提升和人员升降任务，兼作进风井。 副斜井：井口坐标（西安 80 坐标系） =4136051.54，=19725195.38，z=1317.86，倾角 24.5，斜长 450m， 净宽 3.3m，净断面 9.2m2，井筒装备单钩串车，担负全矿井矸石、材料及设备等 辅助提升任务，兼作进风井和安全出口。 回风立井：井口坐标（西安 80 坐标系） =4136461.71，=19725091.33，z=1326.09，垂深 196m，净直径 5.0m，净断面 19.6m2，井筒装备梯子间，担负全矿井回风任务兼作安全出口。 各井筒特征及装备详见表1-1-2。 表表 1-1-21-1-2 井筒特征表井筒特征表 井筒名称序 号 井筒特征 主斜井副斜井回风立井 纬距(x) 4136047.894136051.544136461.71 1 井口坐标 （80 坐标系） 经距(y) 19725135.3119725195.3819725091.33 2 提升方位角() 116119 3 井筒倾角() 24.524.590 4 井口标高(m) 1324.081317.861326.09 5 井底标高(m) 113711401130 6 井筒深度 或斜长(m) 450450196 净 4.63.35.0 7 井筒直径 或宽度(m)掘进 5.4/4.93.96.6/5.7 净 14.79.219.6 8 井筒断面 (m2) 掘进 20.1/16.811.534.2/25.5 厚度(mm) 400/150300800/350 9 砌壁 材料钢筋混凝土/锚喷料石砌碹钢筋混凝土/混凝土 10 井筒装备 带式输送机 架空乘人装置 单钩串车梯子间 2、水平划分、采区划分 矿井设一个开采水平，水平标高 1140m，开采 15 号煤层。 15 号煤层全井田共划分为两个采区，现开采采区为一采区。 三、工作面生产能力三、工作面生产能力 山西和顺正邦煤业有限公司 150108 综采放顶煤工作面开采设计 晋中市煤炭规划设计研究院 4 受和顺正邦煤业委托，我院于 2013 年 9 月编制该矿 150108 综采放顶煤工 作面开采设计，该工作面设计月生产能力为 9.0 万 t。 四、矿井主要生产系统现状四、矿井主要生产系统现状 1、提升系统 主斜井：斜长为 450m，倾角为 24.5，在其一侧安设有 dt- 100/30/2250 型强力带式输送机，钢绳芯阻燃抗静电橡胶带，带宽 b=1000mm，带强 st=2000n/mm，带速 v=2.5m/s，额定运输能力 300t/h， 配用 2 台 ybk355l1-4 型电机，双滚筒驱动，电机功率2250kw，担负矿井原煤 提升任务。 副斜井：斜长为 450m，倾角为 24.5，井筒内铺设有单轨，安设有 jk- 2.52/31.5 型提升机，配用 yr400s4-10 型电动机，功率 280kw，电压 380v，转速 586r/min，选用 31nat619s+fc 型钢丝绳，钢丝绳公称直径 31mm，升降一般物料采用翻斗式矿车，下放大型设备及支架时选用 1 辆 mcp20- 6 型平板车。 人员输送：运送人员由安设在主斜井的 rjy30-25/860 型可摘挂架空乘人装 置担负，提升长度 860m，提升倾角 24.5，一次提人 106 人，驱动轮直径 1080mm。电机功率 30kw，电压 380/660v,采用 scws355-50f 型减速器， kxjl-660j 型电控装置，采用固定抱索装置，采用 18zab619+fc 型钢丝绳， 公称直径 18mm。 2、运输系统 1) 井下原煤运输系统 井下原煤运输主要采用带式输送机。15 号煤胶带下山安装 stj100/2200s 型固定带式输送机，其主要技术特征： q=800t/h、b=1000mm、v=3.15m/s、l=340m；配用 pvg1600s 整芯阻燃 抗静电胶带，双滚筒双电机驱动，配 2 台 200kw 隔爆电动机；胶带大巷安装 stj100/2200s 型固定带式输送机，其主要技术特征： q=800t/h、b=1000mm、v=3.15m/s、l=1510m；配用 pvg1600s 整芯阻燃 山西和顺正邦煤业有限公司 150108 综采放顶煤工作面开采设计 晋中市煤炭规划设计研究院 5 抗静电胶带，双滚筒双电机驱动，配 2 台 200kw 隔爆电动机；集中胶带大巷安装 stj100/2200s 型固定带式输送机，其主要技术特征： q=800t/h、b=1000mm、v=3.15m/s、l=610m；配用 pvg1600s 整芯阻燃 抗静电胶带，双滚筒双电机驱动，配 2 台 200kw 隔爆电动机。 150108 回采工作面原煤：综放工作面 mgty200/500-1.1d 型采煤机采煤 工作面 sgz-764/500 型（前部）/sgz-764/500 型（后部）刮板输送机运输 顺槽 szz-800/250 型转载机和 plm-160 型破碎机运输顺槽 ssj100/132 型 可伸缩带式输送机胶带下山 ssj100/2200 型带式输送机胶带大巷 stj100/2200s 型带式输送机井底煤仓集中皮带大巷及主斜井 dt- 100/30/2250 型强力带式输送机地面。 掘进工作面原煤：工作面综掘机割煤或放炮落煤sgb620/40t 型刮板输送机 ssj650/40 型带式输送机胶带下山 ssj100/2200 型带式输送机胶带大 巷 stj100/2200s 型带式输送机井底煤仓集中胶带大巷及主斜井 dt- 100/30/2250 型强力带式输送机地面。 2) 井下辅助运输系统 材料运输流程：井口车场副斜井提升机井底车场集中轨道巷及轨道大巷 1 台 jwb75bj 无极绳连续牵引车轨道下山 1 台 jwb75bj 无极绳连续牵引车 工作面顺槽无极绳连续牵引车工作面。 人员输送流程：地面主斜井架空乘人装置井底车场步行至工作面。 因井下主要运输巷道总长度为 2000m，超过了 1500m，建议矿方在大巷内安 设机械运送人员装置。 3、通风系统 矿井通风方式为中央并列式，通风方法为抽出式。主斜井、副斜井进风，回风 立井回风。矿井通风系统如下： 山西和顺正邦煤业有限公司 150108 综采放顶煤工作面开采设计 晋中市煤炭规划设计研究院 6 掘进工作面 回采工作面 地面回风立井回风下山、回风大巷 回风顺槽 掘进巷道 风筒 掘进巷道 运输顺槽 轨道大巷(下山) 胶带大巷(下山) 集中轨道大巷 集中胶带大巷 副斜井 主斜井 回风立井井口安装有两台 fbcdz-10-no30b 型轴流式风机，一台工作，一台 备用，配套电机型号 ybfe450m2-10，功率 2450kw。 矿井总进风量 7400m3/min，其中主斜井进风 3100m3/min，副斜井进风 3900m3/min，回风立井回风 7232m3/min。回采工作面采用 u 型巷道布置全风 压通风；掘进工作面采用局部通风机压入式通风，每个掘进工作面均配置两台 fbd-8.2/45kw2 型局部通风机压入式通风，配用有 1000mm 的抗静电、 阻燃胶质导风筒，局部通风机全部采用“三专供电” ，并实现“风电、瓦斯电”闭锁 和“双风机、双电源自动切换” 。 4、瓦斯抽采系统 矿井在风井场地建立了一座永久性瓦斯抽放泵站，设有 2 套单独的瓦斯抽放系 统，实现高低负压系统各自独立抽放。高负压瓦斯抽放系统用于开采层本煤层预抽， 低负压抽放瓦斯系统用于邻近层及采空区抽放。 地面抽放泵站高负压抽放系统安装 2 台 2bec72 型水环式真空泵，配用电机 功率 630kw， 1 台运行，1 台备用。抽放管路敷设路线为：工作面钻孔工作面 回风顺槽回风大巷回风立井地面瓦斯抽放管路抽放泵站。 地面抽放泵站低负压抽放系统安装 2 台 2bec52 型水环式真空泵，配用电机 功率 250kw，1 台运行，1 台备用，抽放管路敷设路线为：高抽巷回风下山回 风大巷回风立井地面瓦斯抽放管路抽放泵站。 山西和顺正邦煤业有限公司 150108 综采放顶煤工作面开采设计 晋中市煤炭规划设计研究院 7 瓦斯抽放主管路分别采用 630mm(抽放高抽巷瓦斯)和 529mm(预抽)环氧 树脂涂层复合钢管；工作面预抽支管采用 200mm 环氧树脂涂层复合钢管。 根据山西省煤炭工业厅晋煤瓦发【2010】389 号文件关于山西和顺正邦煤 业有限公司煤层斯涌出量预测的批复 ，山西和顺正邦煤业有限公司在开采 15 号煤 层时，矿井最大相对瓦斯涌出量为 13.20m3/t，最大瓦斯绝对瓦斯涌出量为 33.33m3/min。 根据山西省煤炭厅晋煤瓦发【2013】160 号文件关于晋中市 2012 年度矿 井瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定结果的批复 ，矿井瓦斯绝对涌出量为 75.66m3/min，相对涌出量为 26.5m3/min，抽采量为 46.03m3/min。其中 150104 综放工作面风排绝对瓦斯涌出量为 10.22m3/min，相对瓦斯涌出量为 21.04m3/t，抽放量为 38m3/min，掘进工作面瓦斯最大瓦斯涌出量为 10.23m3/min，为高瓦斯矿井。 根据矿方提供的 150105 工作面瓦斯抽放数据，该矿高负压抽放泵抽放量为 3.14 m3/min、低负压抽放泵抽放量为 28.66 m3/min、抽放率为 50.45 %。 5、排水系统 矿井建立有独立完善的排水系统，矿井涌水采用二级排水的方法，井下各处积 水排至采区水仓，再由采区水仓排至井下主要水仓，再排至地面。 1) 水泵房排水设施 主要水仓：主、副水仓布置，总有效容量 800m3，能容纳矿井 8h 的正常涌水 量，当主水仓清理时，副水仓能保证正常使用。 排水设备：泵房安装 md155-675 型多级离心式水泵 3 台，其额定流量 155m3/h，额定扬程 335m，配套电机 220kw。 排水管路：排水管为 2 趟 1594.5 型无缝钢管，排水管通过副斜井井筒， 将井下涌水排至地面水处理站。 2) 采区排水设施 井下采掘工作面涌水通过自流或小水泵到采区水仓，通过水泵排到主副水仓内， 山西和顺正邦煤业有限公司 150108 综采放顶煤工作面开采设计 晋中市煤炭规划设计研究院 8 最后沿副斜井排至地面污水处理站处理。不能自流的局部巷道低洼处设积水坑，由 小水泵、管路系统把水排入采区水仓或导入到巷道水沟中排入采区水仓，再排到主 要水仓。 6、矿井压风设备 地面压风机房安装有2台lu132-7型和1台ga160-0.75型双螺杆式空气压缩机。 lu132-7型空气压缩机额定流量20.3 m3/min，工作压力0.7mpa，单台装机功率 132 kw；ga160-0.75型空气压缩机额定流量24.2 m3/min，工作压力 0.7mpa，配套功率为132 kw的电动机，电压380v。压风主管路为 1594.5mm无缝钢管，支管路为1084.0mm无缝钢管，采掘工作面等巷道 供风管路为894.0mm无缝钢管，矿井压风自救设施已装备使用。 7、供电系统 1) 矿井电源 和顺正邦煤业公司地面现有 35/10kv 变电站一座，两回 35kv 电源架空引自 和顺 35kv 开闭所 35kv 侧不同母线段。35kv 电源线路导线型号为 lgj-120，长 度为 6.1km。当任一回路电源停止运行时，另一回路仍能保证全矿井用电负荷。 2) 地面供电 矿井工业场地设 1 座 35kv 变电站，变电站内设 2 台 sz9-6300kva 35/10.5kv 型变压器；矿井 35kv 变电站以 10kv 电源线路分别向风井 10kv 变 电所、主斜井带式输送机、副井提升机房、水源井泵房、地面瓦斯抽放泵站、井下 中央变电所供电。 3) 井下供电 矿井采用 10kv 双回路下井供电，下井电缆采用 myjv32-8.7/10，395 矿 用电力电缆。井下中央变电所与井下主排水泵房联合布置，两回 10kv 电源引自矿 井主井工业场地 35kv 变电所 10kv 不同母线段，井下中央变电所 10kv、0.69kv 母线采用单母线分段供电方式。 井下中央变电所 10kv 高压设备设 bgp9l-10 矿用隔爆型高压真空配电装置， 山西和顺正邦煤业有限公司 150108 综采放顶煤工作面开采设计 晋中市煤炭规划设计研究院 9 660v 低压设备选用 kbz 型矿用隔爆型真空馈电开关，变压器选用 2 台 kbsg- 500/10，500kva，10/0.69kv 矿用隔爆型干式变压器，一用一备，供中央变电 所附近低压设备用电。 采区变电所 10kv 高压设备设 bgp9l-10 矿用隔爆型高压真空配电装，660v 侧配电装置选用 kbz 型矿用隔爆型真空馈电开关(带选择性漏电保护)。所内设 kbsg-315/10，10/0.69kv 干式变压器 2 台，一用一备，供给采区水泵、综采 放顶煤工作面、顺槽掘进工作面、胶带下山、轨道下山、胶带大巷、轨道大巷设备 用电。 采掘工作面设备采用移动变电站供电，移动变电站 10kv 电源由有采区变电所 单回路供给。井下局扇均采用“三专两闭锁”供电方式，并实双风机双电源自动切 换。 工作面、转载机头、带式输送机机头及带式输送机全线范围内设置照明系统。 综采面照明灯具采用 kby-62 127v 型自移支架矿用防爆荧光灯及控制开关，其余 地点的照明灯具采用 kby-20 127v 型矿用防爆荧光灯。 8、防灭火系统 地面设有消防洒水水池和消防储备水池，有效容积分别 300m3和 500 m3，井 下消防用水与静压洒水共用一套管路。 15 号煤层采煤工作面采用后退式开采， 在采煤工作面开采时，对采空区采取 了间断性的黄泥灌浆系统和地面安装 dt-700/8 型碳分子筛制氮装置注氮系统等防 灭火措施，并配备有束管监测系统。 9、产量监控系统 矿井现有 1 套 dt-kc2000 源头式煤炭产量监控系统。该系统采用国际先进动 态称重技术，在矿井出煤口处安装称重及视频监控系统，自动监测煤炭产销量，达 到监控产量，以产控销、以销控税(费)，关注税源(费)的目的。 山西和顺正邦煤业有限公司 150108 综采放顶煤工作面开采设计 晋中市煤炭规划设计研究院 10 第二节第二节 采区概况采区概况 一、采区在井田中的位置一、采区在井田中的位置 和顺正邦煤业现生产采区为一采区。该采区东部以 f2断层煤柱、九龙柱煤柱 和井田保护煤柱为界，西、南以井田保护煤柱为界，北部以清漳河保安煤柱为界。 本采区 15 号煤层布置有一个 150105 综采放顶煤工作面、150106 回风顺槽、 150106 运输顺槽、150106 高抽巷和回风大巷掘进工作面。 二、采区设计资源二、采区设计资源/ /储量、设计可采储量及服务年限储量、设计可采储量及服务年限 一采区总面积 1458512m2，15 号煤层平均厚度为 5.64m，15 号煤容重 1.41t/m3，一采区地质储量为 1159.9 万 t，设计可采储量为 982 万 t，采区生产 能力为 120 万 t/a，服务年限为 5.8 年。 三、采区巷道布置三、采区巷道布置 井田沿南北方向布置有胶带大巷、轨道大巷、回风大巷三条大巷，沿黄狮垴村 方向布置胶带下山、轨道下山、回风下山三条巷，其中，胶带巷沿 15 号煤层底板 布置，轨道、回风巷沿 15 号煤层顶板布置，三条巷相互平行，间距为 30m。至西 部井田边界形成采区运输、通风、排水系统。 在下山巷道南侧相邻 150108 工作面布置 150109 运顺顺槽、回风顺槽掘进工 作面。运输顺槽、回风顺槽均沿 15 号煤层底板布置。 15#煤层厚度 6.54m，顶板覆岩为中硬、软弱岩层互层，垮落带高度 hm 按下 式计算： 经计算，hm 最大值为 14.59m，因此，工作面高抽巷布置在回采工作面上方 3045m 左右的岩石中已位于垮落带上方，布置合理。 四、采区生产系统四、采区生产系统 1、运煤系统 回采工作面原煤：综放工作面 mgty200/500-1.1d 型采煤机采煤工作面 sgz-764/500 型（前部）/sgz-764/500 型（后部）刮板输送机运输顺槽 2.2 197.4 100 m m hm 山西和顺正邦煤业有限公司 150108 综采放顶煤工作面开采设计 晋中市煤炭规划设计研究院 11 szz-800/250 型转载机和 plm-160 型破碎机运输顺槽 ssj100/132 型可伸缩 带式输送机胶带下山 ssj100/2200 型带式输送机胶带大巷 stj100/2200s 型带式输送机井底煤仓集中胶带大巷及主斜井 1 部 dt100/30/2250 型强力带式输送机地面。 2、辅助运输系统 材料运输流程：井口车场副斜井提升机井底车场集中轨道大巷及轨道大 巷 1 台 jwb75bj 型无极绳连续牵引车轨道下山 1 台 jwb75bj 无极绳连续牵 引车工作面顺槽调度绞车牵引矿车工作面。 人员输送流程：地面主斜井架空乘人装置井底车场步行至工作面。 3、通风系统 地面新鲜风流由主、副井井底车场集中胶带/轨道大巷胶带大巷（下山） /轨道大巷（下山）运输顺槽回采工作面；乏风风流由回采工作面回风顺槽 回风下山/回风大巷总回风大巷回风立井地面。 4、排水系统 工作面积水自流或小水泵轨道大巷采区水仓采区水泵轨道大巷井 底车场水仓副斜井（集中轨道大巷）地面矿井水处理系统。 第三节第三节 地质特征地质特征 根据山西地科勘察有限公司 2010 年 4 月编制完成的山西和顺正邦煤业有限 公司兼并重组整合矿井地质报告和山西省煤炭工业厅文件以晋煤规发2010 666 号关于山西和顺正邦煤业有限公司兼并重组整合矿井地质报告的批复 ，井田 地质特征据此叙述如下： 一、矿井地质及开采工作面周边采空区积水、积气情况一、矿井地质及开采工作面周边采空区积水、积气情况 1、矿井地质 1) 地层 本井田位于沁水煤田阳泉煤炭国家规划区东南部，和顺普查勘查区中段东部边 缘。井田内基岩大面积出露，二叠系下统下石盒子组、山西组及石炭系太原组地层 山西和顺正邦煤业有限公司 150108 综采放顶煤工作面开采设计 晋中市煤炭规划设计研究院 12 在井田东南、南部零星分布；二叠系上石盒子组地层广泛分布于井田中西、北部； 新生界覆盖于各个时代基岩之上。根据和顺普查区、山西和顺正邦煤业有限公司补 充地质勘查及水井地质资料，井田内由老至新发育有奥陶系下统亮甲山组(o2l)中统 下马家沟组（o2x)中统上马家沟组（o2s)峰峰组（o2f） ；石炭系中统本溪组（c2b) 上统太原组（c3t） ；二叠系下统山西组（p1s)下石盒子组（p1x）及上统上石盒子组 （p2s）以及第四系中、上更新统（q2+3)全新统（q4）地层。 2) 含煤地层 井田内主要含煤地层为上石炭统太原组（c3t）和下二叠统山西组（p1s）分述 如下： (1) 上石炭统太原组（c3t） 本组厚 106.32-126.96m，平均 117.57m，井田主要含煤地层之一，为一套 海陆交互相含煤建造。岩性主要为灰色砂岩、深灰灰黑色砂质泥岩、泥岩、石灰 岩及煤组成。含煤 9 层，自上而下为 81、8、9上、9、11、12、13、14、15 等 9 层煤，其中 8、15 号煤层为主要可采煤层。含石灰岩 56 层，以 k2 、k3、k4 较为稳定。本组下部泥岩中富含黄铁矿结核，动植物化石丰富，依岩性组合特征可 分为 5 个旋回，各旋回以充填层序为主，厚度不大，该组据岩性、化石组合及区域 对比，自下而上分三段。 下段（k1底k2底）c3t1： 厚 37.60-51.20m,平均 44.40m，厚度变化不大，主要由深灰灰黑色粉细砂 岩、泥岩、铝土泥岩及煤组成，泥岩中含大量黄铁矿结核，具水平层理。该段顶部 含全区可采 15 号煤层，属障壁泻湖体系的障壁岛、潮坪、沼泽和泥岩沼泽相沉 积。 k1砂体：厚 0-9.38m,平均 2.38m。岩性为细粒石英砂岩、灰白色，分选好， 颗粒呈圆状或次圆状、棱角状，硅质胶结，含大量黄铁矿、菱铁矿结核，为障壁岛 沉积。 k1-15 号煤层底：厚 19.45m，多为黑色泥岩、砂质泥岩及深灰色铝土泥岩， 山西和顺正邦煤业有限公司 150108 综采放顶煤工作面开采设计 晋中市煤炭规划设计研究院 13 局部夹粉细砂岩，偶见黄铁矿，为泻湖、潮坪、潮道沉积。其上出现了一次不太广 泛的海侵，沉积了 l0（相当于太原西山吴家峪灰岩）透镜状灰岩（旋回） 。 15 号煤层：黑色，以光亮煤为主，厚 4.25-6.94m，平均 5.56m，含夹矸 0- 4 层。属障壁岛充填淤浅形成的滨岸泥炭沼泽沉积。 15 号煤顶-k2底：一般厚 17.01m，由灰黑色砂质泥岩组成，顶部为 14 号不 可采煤层，厚 0.35-0.60m，平均 0.45m，系封闭泻湖及沼泽沉积。 中段（k2底k4顶）c3t2 厚 47.20-49.20m,平均 48.31m,主要由灰深灰色砂岩、黑色砂质泥岩、薄 煤层及 3 层石灰岩组成。k2、k3、k4石灰岩稳定，可划分为 k2、k2顶k3顶、 k3顶k4顶三个较大旋回，属碳酸盐岩台地相沉积。 k2石灰岩：厚 4.30-6.00m，平均 5.35m，全区稳定，含介形类有孔虫、腕 足类等到动物化石，局部夹燧石结核、黄铁矿薄膜，k2代表一次大规模海侵形成的 碳酸盐岩沉积。 （k2顶k3底）：一般厚 9.22m，由灰色砂岩、黑色砂质泥岩及 13 号煤层 组成，为典型的浅水三角洲沉积。13 号煤层厚 0.44-0.62m，平均 0.53m，不稳 定不可采。 k3石灰岩：厚 4.30-5.40m，平均 4.02m，为深灰色石灰岩，含苔癣虫等动 物化石，属水动力能量较低的碳酸盐台地沉积。 k3顶k4底：一般厚 27.49m，由灰黑色砂质泥岩及煤组成，11、12 号煤均 发育于河口砂坝之上，但由于后期大规模河流的强烈冲刷作用，致使其旋回结构不 清，煤层极不稳定。11 号煤层厚 0-0.83m，平均 0.50m，不稳定不可采。12 号 煤层厚 0-0.88m，平均 0.35m，不稳定不可采。 k4石灰岩：厚 1.81-4.70m,平均 2.23m，致密块状，受后期河流冲刷再沉积 作用，厚度变化较大，系潮间带的碳酸盐岩台地沉积。 上段（k4顶k7底）c3t3 厚 21.52-26.56m,平均 24.86m，可划分为一个较大三角洲旋回。主要由灰色 山西和顺正邦煤业有限公司 150108 综采放顶煤工作面开采设计 晋中市煤炭规划设计研究院 14 砂色、黑色砂质泥岩及煤组成。系三角洲的分流间湾、潮坪、沼泽、泥炭沼泽，河 口砂坝、水下天然堤及决口扇等环境，轻微的地壳振荡，致使 9 号煤层较薄而不可 采，后振荡较强，形成的 9上号煤层薄而不可采。9 号煤层厚 0.30-0.93m，平均 0.57m，不稳定不可采。9上号煤层厚 0-0.80m，平均 0.33m，不稳定不可采。 综合全区及区域对比规律，本组属三角洲相和碳酸盐台地相沉积。 k砂体为障壁岛环境，向上逐渐过渡到泻湖、沼泽、泥炭沼泽，建立在闭流沼 泽之上的 15 号煤层厚而稳定，由于水流不畅，处于还原环境，利于黄铁矿的生成， 故 15 号煤层含硫分较高。 随着 k2大海侵覆盖全区，海水进退频繁，形成了 3-4 碳酸盐台地相沉积，后 海水退却，岸进作用加强，形成以河流搬运为主的三角洲相及其顶部的三角洲泥炭 沼泽沉积，除 8 号煤层较稳定大部可采外，尚发育一些厚度不大、层位稳定的不可 采煤层，不具开采价值。 (2) 下二叠统山西组（p1s） 本组厚 51.20-80.00m，平均 65.07m，井田主要含煤地层之一。为一套陆相 含煤建造，主要由黑色砂质泥岩、灰色中细粒砂岩及煤层组成。含煤 6 层，自上而 下为 1、2、3、4、5、6 号煤层，其中 6 号煤层为大部可采煤层。 k7砂体 厚 1.00-6.40m，平均 3.53m，为灰色含云母的石英砂岩，细粒、泥质胶结， 具小型交错层理，砂体呈宽带状，系分流河道沉积。 k7顶-3 号煤层底 厚 29.19m，主要由黑色砂质泥岩、灰色中细粒砂岩及 4、5、6 号煤层组成， 系被充填淤浅的分流间湾、分流河道沉积，4、5、6 号煤层形成于三角洲平原分流 河道、泻流湖泊之上的泥炭沼泽。4 号煤层厚 0-0.95m，平均 0.64m，不稳定不 可采，5 号煤层厚 0-0.35m，平均 0.08m，不稳定不可采，6 号煤层厚 0- 1.47m，平均 0.91m，属不稳定局部可采煤层。 3 号煤层 厚 0-3.49m，平均 0.88m，黑色、块状、半暗型，为泥炭沼泽环境，有一个 山西和顺正邦煤业有限公司 150108 综采放顶煤工作面开采设计 晋中市煤炭规划设计研究院 15 钻孔达可采厚度(502 钻孔厚 3.49m)，其余钻孔均不可采。 3 号煤顶-k8底 一般厚 31.47m，由灰黑色、黑色砂质泥岩、粉砂岩及中细粒砂岩及 1-3 层煤 组成，系三角洲平原上的分流河道、泛滥盆地、决口扇、泥炭沼泽沉积。 综上所述，本组属三角洲平原亚相和泻湖、湖沼相沉积。 k7砂体为分流河道沉积，随河流分道、泻湖海湾的充填变浅，形成了淡水泥炭 沼泽，地壳相对稳定，形成厚度变化不大、含硫低的 3 号煤层。之后随三角洲向前 推进，过渡为以河流为主体的上三角洲平原环境，分流河道、决口扇、泛滥盆地发 育，故 1、2 号煤层极不稳定、不可采。 3) 构造 本井田总体为一走向北东南西、倾向北西的单斜构造，地层倾角为 5-13， 平均 8左右。在井田南部局部发育一小背斜，轴部位于井田的东南部，轴向主要 为南西至北东，背斜轴部开阔，产状平缓，两翼对称，两翼倾角 5-13；井田内 断裂构造不甚发育，发现有三条断层，并发现有两个陷落柱。 (1) f1正断层：位于井田西南部，断距 8m，倾角 65，走向南西-北东，倾向 南东，井田内延伸 350m，为 8 号煤层巷道揭露。 (2) f2正断层：位于井田东部边缘，断距 11m，倾角 65，走向北东-南西， 倾向北西，井田内延伸 625m，为和顺普查区地面填图下推。 (3) f3正断层：横穿井田东南部，断距 8-19m，倾角 75，走向北东-南西， 倾向北西，井田内延伸 2150m，为 15 号煤层巷道揭露。 (4) x1陷落柱：位于井田南部，规模 11565m，为井下 8 号煤层巷道揭露。 (5) x2陷落柱：位于井田南部，规模 3630m，为井下 8 号煤层巷道揭露。 井田内发育正断层断距在 8-19m 之间，断距不大，发育的陷落柱规模较小， 对煤层的破坏程度不大。本井田内未发现岩浆岩侵入。 综上所述，井田构造类型属简单类。 2、150108 工作面周边采空区积水、积气情况 山西和顺正邦煤业有限公司 150108 综采放顶煤工作面开采设计 晋中市煤炭规划设计研究院 16 150107 工作面西侧为井田边界，相邻矿井为潞安一缘凤台煤矿，未进行开采， 东边为 150108 工作面，未井下开采，150107 工作周边无采空区，不存在积水和 积气现象。 二、煤层及煤质二、煤层及煤质 1、煤层 1) 含煤性 井田主要含煤地层为二叠系下统山西组和石炭系上统太原组。 太原组地层平均厚度 117.57m，煤层总厚 11.12m，含煤系数 9.46%，主要 含煤 9 层，自上而下编号为 81、8、9上、9、11、12、13、14、15 号煤层，其 中 8、15 号煤层为稳定的全区可采煤层，其余均为不稳定的不可采煤层。 山西组地层平均厚度 65.07m，煤层总厚 2.91m，含煤系数 4.47，山西组 含煤 6 层，自上而下编号为 1、2、3、4、5、6 号煤层，其中 6 号煤层为不稳定的 局部可采煤层，其余均为不稳定的不可采煤层。 2) 可采煤层 (1) 6 号煤层 位于山西组底部，k7砂岩上 10m 左右，煤层厚度 0-1.47m，平均 0.92m， 结构简单，一般含夹矸 0-1 层，为井田不稳定的局部可采煤层。煤层顶板为泥岩、 砂质泥岩或粉砂岩，底板为中砂岩、砂质泥岩或粉砂岩。 (2) 8 号煤层 位于太原组顶部，上距 6 号煤层平均 23.11m，煤层厚度 0.80-2.15m，平均 1.56m，结构简单，一般含夹矸 0-2 层，为井田较稳定的大部可采煤层。煤层顶板 为泥岩或砂质泥岩，底板为粉砂岩或砂质泥岩。 (3) 15 号煤层 位于太原组中下部，上距 8 号煤层 84.58m 左右，煤层厚 4.25-6.94m，平均 5.56m。结构较简单，一般含夹矸 0-4 层，夹矸岩性为泥岩及炭质泥岩，煤层顶板 为砂质泥岩或泥岩，底板以砂质泥岩为主，局部为泥岩。为厚度和层位稳定的全区 山西和顺正邦煤业有限公司 150108 综采放顶煤工作面开采设计 晋中市煤炭规划设计研究院 17 可采煤层。 可采煤层特征见表 1-3-1。 表表 1-3-11-3-1 可采煤层特征表可采煤层特征表 含 煤 地 层 煤 层 编 号 见煤点厚度 最小最大 平均(m) 煤层结构 （夹矸层数） 煤层间距 最小最大 平均(m) 顶板 岩性 底板 岩性 稳 定 性 可 采 性 山 西 组 6 0-1.47 0.92(7) 简单 （0-1） 泥岩 砂质泥岩 粉砂岩 中砂岩 砂质泥岩 粉砂岩 不 稳 定 局部 可采 21.75-24.34 23.11 8 0.80-2.15 1.56(16) 简单 （0-2） 泥岩 砂质泥岩 粉砂岩 砂质泥岩 较 稳 定 大部 可采 太 原 组 15 4.25-6.94 5.56(15) 较简单 （0-4） 75.57-87.14 84.58 砂质泥岩 泥岩 砂质泥岩 泥岩 稳 定 全区 可采 2、煤质 按中国煤炭分类国家标准gb（5751-86）进行，主要以浮煤挥发分（vdaf)粘 结性指数（g）确定煤种。6 号煤浮煤挥发分（vdaf）为 11.47%，粘结性指数 （g）为 3，为贫瘦煤；8 号煤浮煤挥发分（vdaf）为 11.07%-12.90%，平均为 11.85%，粘结性指数（g）为 0，为贫煤；15 号煤浮煤挥发分（vdaf）为 8.47%-11.98%，平均为 10.19%，粘结性指数（g）为 0，为贫煤。 煤炭质量分级按照中国煤炭分类国家标准（gb/t15224.1.2.3-2004）进行： 6 号煤为特低灰低灰，特低硫，高热值特高热值的贫瘦煤；8 号煤为中灰高 灰，以高灰为主，中硫高硫，主要以中硫煤为主，低热值高热值的贫煤；15 号煤为低灰高灰，以中灰为主，中硫中高硫，以中高硫煤为主，低热值高热 值，以中热值煤为主的贫煤。 三、水文地质条件三、水文地质条件 1、矿井水文地质 1) 地表水 井田范围内北部为清漳东源，在开采北部资源时会受到一定程度的影响，开采 井田北部资源时，一定要留足防隔水煤柱；其余均为干涸的沟谷，各沟谷地表洪水 山西和顺正邦煤业有限公司 150108 综采放顶煤工作面开采设计 晋中市煤炭规划设计研究院 18 北部流入清漳东源，南部流入梁余河，最后向东至烟松村南与清河汇合。 本井田河流最高洪水位标高 1250m。山西和顺正邦煤业有限公司工业广场建 在两沟交汇处，主、副斜井位于中间山坡地上，附近冲沟基本无水。主斜井井口标 高 1324.08m，副斜井井口标高 1317.86m，回风立井井口标高 1326.09m，高 于最高洪水位。 2) 主要含水层 (1) 碳酸盐岩类岩溶裂隙含水岩层 由奥陶系中统的深灰色厚层状石灰岩、角砾状石灰岩、薄层泥灰岩及白云岩和 石膏等组成。裂隙岩溶主要发育于上马家沟组二段下部及其以下的灰岩之中，富水 性较强，为区域主要岩溶含水层。含水层的补给来源以南部区域岩溶水的侧向补给 为主，次为东南部奥灰岩浅埋地段的上部地下水、地表水等沿断层或岩石裂隙的垂 向渗透补给。 据山西省第三地质工程勘察院于 2009 年在井田东南部施工的水井资料：水井 揭露到奥陶系下统亮甲山组 15.80m，其中揭露奥陶系中统下马家沟组 181.40m， 岩性为灰白色白云质灰岩，夹有薄层泥灰岩，岩溶裂隙发育较好；揭露上马家沟组 287m，岩性以角砾状泥灰岩为主，石灰岩次之，夹薄层灰岩、白云岩，石灰岩岩 溶不发育；揭露峰峰组厚 285.6m，岩层角砾状泥灰岩和角砾状泥质白云岩占 58，其裂隙及岩溶均很不发育；灰岩和白云质灰岩占 31，裂隙及岩溶较发育， 是含水层，但未发现大的漏水裂隙存在，说明本区峰峰组及上马家沟组上部地层含 水微弱。终孔后对马家沟组以上地层进行了抽水试验，静止水位埋深为 568.00m， 标高为 702.00m，水位降深 22.0m，稳定出水量 20m3/h，合计 480m3/d。根 据该矿所配的潜水泵抽水，出水量 32m3/h，流量稳定。经水质检测，水化学类型 为 so4hco3-camg 型，ph 值 7.46，矿化度 0.9951g/l。 井田东南部的山西和顺隆华煤业有限责任公司施工的水井(井田外南西方向)距和 顺正邦煤业煤矿水井 3975m，水位标高由 731.329m 至 702.00m，推测本区水 力坡度约 7.38，推测井田内奥灰水水位标高在 680-708m 之间；15 号煤层最低 底板标高为 830m，远高于奥灰水水位标高，奥灰岩溶水对煤层开采无影响。 山西和顺正邦煤业有限公司 150108 综采放顶煤工作面开采设计 晋中市煤炭规划设计研究院 19 (2) 碎屑岩夹碳酸盐岩类岩溶裂隙含水岩层 本含水层组自下而上由 k2、k3、k4三层灰岩组成。三层灰岩位于 15 号煤以上 15m 至 50m 以内。k2灰岩层位稳定，厚 4.30-6.00m，平均 5.35m，灰岩质不 纯，夹有燧石，常被泥质岩分隔成 2-3 层；k3灰岩层位也稳定，厚 4.30-5.40m， 平均 4.02m，质较纯，含泥质及大量海百合茎及腕足类动物化石；k4灰岩层位不 稳定，厚 1.81-4.70m，平均 2.23m，质不纯，泥质含量高。本组岩溶浅部较深部 明显发育，主要是溶孔、溶隙，属弱富水性含水层。 (3) 碎屑岩类裂隙含水岩层 二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层 本组含数层砂岩，其中 k7为基底，亦为 6 号煤间接底板，厚 1.00-6.40m， 平均 3.53m，中细粒，中粒占 70%。该组砂岩内岩性致密，裂隙不发育，钻进时 的水文地质动态基本无异常显示，其富水规律南部浅埋区强于北部深埋区；据当地 泉涌水量调查，一般小于 1 升/秒，含水性弱，水化学类型为重碳酸盐钙型或重碳 酸盐钙、镁型。 石盒子组砂岩裂隙含水岩层 该组在井田内西部西北部出露，多形成中低山地貌，由于出露层位较高，其浅 部风化裂隙发育，渗透性较强，为透水层，以下补给条件好的地段富水性较强，沿 沟底常有该组下降泉出露，据本次调查，在云龙山公园有 2 个泉，水量不大，一般 0.0174 l/s 左右，与深部含水层无水力联系，属弱富水性含水层。 松散岩类孔隙含水岩层 第四系全新统地层分布在清漳东源河河床沿岸及其支流的沟谷中，厚 0- 54.09m，一般单泉流量在 0.10.2l/s 之间，属弱富水含水层，水质较好，矿化 度0.9g/l。 3) 隔水层 井田内各含水层之间都有良好的隔水层，当其完整性，连续性未被破坏时，完 全可以隔离上下含水层之间的水力联系。 (1) 二叠系上、下石盒子组泥岩隔水层 山西和顺正邦煤业有限公司 150108 综采放顶煤工作面开采设计 晋中市煤炭规划设计研究院 20 二叠系上、下石盒子组地层为一套泥岩和砂岩交互沉积地层，泥岩沉积厚度大， 且连续稳定，钻孔钻进过程中水位不变化泥浆消耗不大。是基岩风化裂隙含水层以 及地表水与煤系地层之间较好的隔水层。 (2) 15 号煤层底板至本溪组顶面之间的隔水层 位于太原组底部 15 号煤层之下的泥岩和砂质泥岩等也为井田主要隔水层，厚 度约 18m 左右，质地致密，发育普遍，隔水性较好，与下部的本溪组泥质岩类一 起组成了阻挡奥灰水的天然屏障。 (3) 本溪组地层泥岩隔水层 平均厚 17.35m，岩性为砂质泥岩、泥岩、鲕状铝土泥岩及不稳定的石灰岩， 岩性致密，裂隙不发育，钻进时水文动态无变化，可视为上、下含水层之隔水层。 此外，相间于各灰岩、砂岩含水层之间厚度不等的泥岩、砂质泥岩、也可起到 层间隔水作用。 4) 地下水的补、径、排条件 奥陶系灰岩在本井田东外围大面积出露，为裸露型岩溶区，岩溶发育，直接受 降水补给，也受河水和冲积层潜水的补给，富水性强，在本井田向北东径流，排泄 于娘子关泉，在本井田为径流区。另一种排泄方式是娘子关泉群附近通过第四系松 散层渗透出地表补给河流，但在局部地段排泄不畅，造成地表积水，形成湿地或沼 泽地。近年来人工凿井汲取奥陶系中统石灰岩地下水，形成另一种排泄途径人 工排泄。 太原组灰岩在区内零星出露，可接受大气降水补给，其主要补给区是下伏于近 代河谷的浅埋地段，接受河谷潜水的补给，因而局部富水性较强，矿区周围的生产 矿井和采水孔成为人工排泄点。 石炭系灰岩裂隙水和二叠系砂岩裂隙水，在裸露区接受大气降水和季节性河流 补给后，顺岩层倾斜方向运移。上部含水层在沟谷中以侵蚀下降泉的形式排泄；下 部含水层顺层向西北排出井田外，现采煤矿的矿坑排水和民井开采是其主要的排泄 方式。 第四系孔隙水的补给除大气降水的垂直入渗补给外，有地表水的入渗补给和较 山西和顺正邦煤业有限公司 150108 综采放顶煤工作面开采设计 晋中市煤炭规划设计研究院 21 高基岩裂隙水的侧向补给。地下水的流向大致与地表水一致，排泄方式除蒸发和以 泉的形式排泄外主要是人工开采。 2、矿井充水因素分析 1) 矿床充水的自然条件 自然充水水源 大气降水：本区多年平均降水量为 537.5mm，2002 年最大为 697.7mm，2004 年最小为 429.4mm，降水量年内差异悬殊，主要集中在 7、8、9 三个月，占年总降水量的 60%。 地表水水源：区内地表水系主要是清漳东源（和顺县城以西又称张翼河） ，源于 昔阳县少山大龟谷，由北而南流入区内。河床宽 30100m 不等，最大流量 649m3/s，平均流量 1.55m3/s。清漳东源流经本井田北部边缘，沿矿区长 800m，矿井开采时一定要留足保安煤柱，注意沿河地段发育的风化裂隙，防止风 化裂隙带与煤层回采后的导水裂隙发生水力联系，要定时特别是洪水季节进行巡查， 避免洪水倒灌，发生水害事故。 围岩地下水水源 ：随着煤矿的开采，顶部岩层将遭到破坏，尤其是井田东南部 及沟谷中，煤层埋藏较浅，会使地表岩层裂隙加大、增多，冒落导水裂隙将与强风 化裂隙含水层沟通，甚至形成地面塌陷。山西组 6 号煤层和太原组 8 号煤层，属本 井田内大部可采煤层，其直接充水含水层以山西组砂岩为主，属裂隙充水矿床；下、 上石盒子组地层砂岩含水层为其间接充水层，但该含水层裂隙不发育，补给条件差， 地下水以静储量为主，矿井开采初期涌水量稍大，中期随着开采时间的延续，矿井 涌水量有逐渐减小的趋势，到开采后期，随着开采面积增大，坍塌裂隙发育到地面， 这时大气降水可能通过塌陷裂隙渗入矿井，致使矿井涌水量有所增加，而伴随季节 的变化而变化。太原组 15 号煤层为主要可采煤层，其直接充水含水层以石灰岩为 主，属岩溶充水矿床，但补给条件较差，一般对煤矿开采不会造成很大威胁。井田 内 15 号煤层最低底板标高为 830m，而奥灰水水位标高在 6