矿井二盘区开采初步设计.doc

陕西煤业集团黄陵建庄矿业有限公司矿井二盘区开采初步设计陕西煤业集团黄陵建庄矿业有限公司矿井二盘区开采初步设计说 明 书咸阳星城矿山工程服务有限公司陕西煤业集团黄陵建庄矿业有限公司矿井二盘区开采初步设计说 明 书工 程 编号：c1008总 经 理：雷明安技术负责人：冯耀挺项目负责人：雷明安 咸阳星城矿山工程服务有限公司 二0一一年元月参 加 设 计 人 员序号姓 名职务、职称设 计 项 目专 业主 要 内 容1雷明安总经理高级工程师采矿项目负责、盘区巷道布置采煤方法及采煤工艺2冯耀挺技术负责高级工程师采矿总 审3杨相海高级工程师采矿井巷工程及施工图5严周民高级工程师机电盘区运输设备及采掘设备6李玉杰助理工程师安全盘区通风与安全7吴革新高级工程师机电给、排水及供压气8李快社高级工程师机电盘区供电、通信、检测监控 9李振林高级工程师经济技术经济10徐成军工程师采矿制 图目 录前 言（1）（6）第一章 盘区概况及地质特征1-1第一节 矿井概况1-1第二节 盘区概况1-6第三节 地质特征1-6第四节 其它开采技术条件1-6第二章 盘区参数2-1第一节 盘区尺寸及资源/储量2-1第二节 盘区生产能力及服务年限2-4第三章 采煤方法选择3-1第一节 盘区基本条件3-1第二节 采煤方法选择3-1 第四章 盘区巷道布置4-1第一节 盘区巷道布置方案比选4-1第二节 盘区巷道布置方式4-8第三节 盘区巷道掘进4-8第五章 采煤工艺5-1第一节 概述5-1第二节 4-1煤采煤工艺5-2第三节 4-2煤采煤工艺5-11第六章 盘区生产系统及装备6-1第一节 盘区生产能力6-1第二节 运输系统及设备6-1第三节 通风系统及设备6-4第四节 供电系统及设备6-7第五节 排水系统及设备6-1第六节 消防洒水系统6-3第七节 供压气系统6-3第八节 监测监控系统6-5第九节 通信系统6-1第十节 黄泥灌浆系及设备6-2第十一节 注氮系统及设备6-4第十二节 紧急避险系统6-6第七章 盘区灾害防治安全技术措施7-1第一节 瓦斯防治安全技术措施7-1第二节 矿尘防治安全技术措施7-1第三节 火灾防治安全技术措施7-4第四节 水灾防治安全技术措施7-7第五节 顶板事故防治安全技术措施7-1第六节 其它事故防治安全技术措施7-3第七节 避灾路线7-3第八章 技术经济8-1第一节 准备工期及产量递增8-1第二节 技术经济概述8-1第三节 技术经济指标表8-1图纸目录序号图 纸 名 称图 号比例1二盘区4-1煤储量估算图c1008-105-11：50002二盘区4-2煤储量估算图c1008-105-21：50003二盘区巷道布置及设备配备平面图（4-1煤）c1008-163-11：20004二盘区巷道布置及设备配备平面图（4-2煤）c1008-163-21：20005二盘区巷道布置及设备配备剖面图c1008-163-31：2000二盘区达产时期通风系统图及网路图c1008-171-1示意6二盘区黄泥灌浆系统c1008-171-2示意7二盘区避灾路线图c1008-171-31：20008二盘区安全监控系统传感器布置图c1008-263-11：20009二盘区安全监控系统传感器布置图c1008-263-21：200010二盘区供配电系统图 c1008-212-15示意11二盘区通信系统图c1008-262-1示意12二盘区消防洒水管路系统图c1008-845-1示意13二盘区消防洒水管路系统图c1008-845-2示意14二盘区运输系统图c1008-333-1示意15二盘区压气管路系统图c1008-817-1示意16二盘区压气管路系统图c1008-817-2示意17二盘区巷道断面图册c1008-122-1101：5018二盘区变电所施工平、剖面图c1008- -11:20019二盘区机头硐室施工平、剖面图c1008- -11:20020二盘区水仓施工平、剖面图c1008- -11:20021二盘区其它施工平、剖面图c1008- -11:200前 言陕西煤业集团黄陵建庄矿业有限公司矿区原为黄陵矿区的一部分，行政隶属黄陵县腰坪乡管辖。为了适应国家开发大西北的战略部署，加快陕西经济发展速度，振兴延安地方经济，同时扩大企业的生存空间，尽快把资源优势转化为经济优势，解决区域部分煤矿的接续问题，因此，陕西煤业集团黄陵建庄矿业有限公司与延安市协商确定投资建设建北矿井。陕西煤业集团黄陵建庄矿业有限公司是由陕西煤业集团蒲白矿务局、华电开发投资有限公司、陕西恒立信能源投资管理有限公司联合投资组建的矿业公司。受陕西煤业集团黄陵建庄矿业有限公司的委托中煤西安设计工程有限责任公司于2006年6月编制了建北矿井及选煤厂初步设计（初稿）。2009年8月编制完成了建北矿井及选煤厂初步设计（最终版）。陕西省发改委及陕西省煤管局分别组织专家对建北矿井及选煤厂初步设计（送审稿）进行了评审。 陕西煤业集团黄陵建庄矿业有限公司矿井于200年月破土动工，于200年月进行试生产，同年月进行了验收。该矿井投产盘区为一盘区，一盘区为单翼盘区，设计服务年限7.2a。但由于实际矿山压力太大，为了有利于采准巷道的维护，加大了盘区巷道保护煤柱和区段煤柱的尺寸，因而盘区服务年限达不到7.2a 。为能及时准备出二盘区，确保矿井稳定均衡的生产，2010年10月，陕西煤业集团黄陵建庄矿业有限公司委托我公司编制陕西煤业集团黄陵建庄矿业有限公司矿井二盘区开采初步设计。我公司先后三次组织工程技术人员前往该矿进行调研和收集资料，并和矿方工程技术人员多次进行交流沟通，于2011年1月28日编制完成了陕西煤业集团黄陵建庄矿业有限公司矿井二盘区开采初步设计。 第一章 盘区概况及地质特征第一节 矿井概况陕西煤业集团黄陵建庄矿业有限公司矿井于2010年6月建成投产。全矿井南北宽49km，东西长约13.2km，面积约91.52km2，煤炭资源/储量为311.5mt，设计可采储量206.01mt，矿井设计生产能力2.40mt/a，矿井服务年限61.3a。矿井采用斜井单水平盘区式开拓方式，全井田共划分7个盘区。主斜井提升与井下主运输系统均采用带宽b=1200mm的带式输送机运煤，运输能力为1500t/h。副斜井及井下辅助运输大巷采用无轨胶轮车运输，可实现设备、人员、材料从地面至井下各采掘工作面的直达运输。主要大巷均布置在42号煤层中，运输大巷和辅助运输大巷沿42号煤层底板布置，回风大巷贴42煤层顶板布置。全矿井布置一个综放工作面，选用mg400/930-wd型电牵引双滚筒采煤机割煤，前、后选用sgz880/2525型可弯曲刮板输送机运煤，选用zyf8600/18/35型两柱掩护式低位放顶煤液压支架。一个综掘工作面、一个炮掘工作面，备用一个综掘工作面作为盘区边角煤回采。矿井初期采用中央分列式通风系统，抽出式通风方式，矿井总风量140m3/s。选用两台fbcdz8 26型防爆对旋轴流通风机。在主斜井井底设井下主变电所，盘区内设盘区变电所，采掘工作面设移动变电站供电。在主斜井井底设井下主排水泵房及水仓，根据大巷坡度每隔一定距离在辅助运输大巷一侧设阶段水泵房及水仓，水泵均采用无人自动化控制。设计按自燃煤层考虑，采用灌浆防灭火为主，氮气、喷洒阻化剂、凝胶为辅的综合防灭火措施。其他安全系统设计齐全，可确保矿井安全生产。第二节 盘区概况二盘区位于井田的东北部，紧邻井底车场。二盘区东以工业场地及村庄保安煤柱为界，西与四盘区为邻，北以0.8m可采线为界，南以大巷煤柱为界，四周均为实体煤，无老窑破坏区。二盘区地表山峦起伏，沟壑纵横，植被发育，森林茂密，无重要建、构筑物及水体。总的地势是西南部高、东北部低。最高点位于本区西南部，标高为1525m，最低点在东北角处，标高为1101m。区内一般标高在12001450m之间。最大高差495m，一般高差200250m。三条主要大巷贯穿二盘区的南部边界。三条主要大巷的南部为一盘区，一盘区（投产盘区）基本属于单翼盘区。为确保矿井连续、均衡、稳定的生产，必须及时准备接替盘区二盘区。第三节 地质特征一、地层二盘区地表绝大部分被第四系松散沉积物及植被所覆盖，基岩仅在较大沟谷零星出露。根据填图结合钻孔资料，地层由老至新依次为：三叠系上统瓦窑堡组、侏罗系下统富县组，侏罗系中统延安组、直罗组，白垩系下统宜君组、洛河组和环河组，第四系等。现将各地层特征分述如下：（一）三叠系上统瓦窑堡组（t3w）岩性为深灰、灰绿色粉、细砂岩和泥岩，局部夹煤线或中粒石英砂岩。因勘探深度所限，仅在部分深孔中见及，区内最大厚度45.28m。是中、下侏罗统的沉积基底。（二）侏罗系下统富县组（j1f）是凹陷基底的早期沉积，在古隆起部位沉积缺失。以灰紫、紫杂色块状含铁质鮞粒的泥岩为主，局部夹砂岩透镜体，厚度018.73m。本组地层典型特征为颜色呈紫杂花斑状，为区内的重要标志层之一（k1）。与下伏地层呈平行不整合接触。（三）侏罗系中统延安组（j2y）延安组是区内的含煤地层，主要为一套山间湖泊水下决口扇泥炭沼泽沉积物构成。岩性主要由灰、灰白色中厚层状砂岩，深灰、灰黑色薄层状泥岩、煤层、炭质泥岩和根土岩组成，因其沉积受古隆起及沉积后剥蚀作用分割，使其在平面上表现为不连续性，垂向上表现为厚度差异很大，其底部或与富县组呈连续沉积，或直接超覆于三叠系瓦窑堡组之上。厚度050.75m，一般2035m。其沉积厚度中部大，向边部变薄或缺失见图131。本组地层在垂向上具有明显的粒序及成煤的旋回性，就井田范围内延安组保留部分看，按岩层厚度、充填层序、含煤性等可划分为二个段见图132，其岩石组合在垂向上的变化也反映了不同沉积阶段聚煤古凹陷的充填序列。1.第一段（j2y1）由2个次浅湖泥炭沼泽的沉积旋回组成，现以x502号孔为例将其充填序列介绍如下：上覆地层：延安组第二段深灰色厚层状粉砂质泥岩。整合接触 （5）4-1煤层，黑色，半光亮型，玻璃光泽，阶梯状断口，条带状结构，层状构造，煤层结构0.82(0.30)0.50，夹矸为黑色泥岩。厚1.62m。（4）深灰色中厚层状粉砂质泥岩，具水平层理，含植物叶片化石。厚2.17m。（3）4-2煤层，黑色，半暗淡型，局部为暗淡型，沥青光泽，参差状断口，条带状结构，层状构造。煤层结构：0.40(0.20) 5.85(0.05)0.60，夹矸均为深灰色泥岩。厚7.10m。（2）黑色中厚层状含炭泥岩，具水平层理，含植物叶片化石。厚0.71m。（1）黑灰色中厚层状泥质粉砂岩，含植物叶片化石。厚3.94m。 整合接触 下伏地层：富县组暗紫红色中厚层状泥岩。上列剖面总厚16.72m，2个次级沉积旋回结构较完整，规律明显。下旋回顶部的4-2煤层层位稳定，厚度大，是本区的主采煤层，亦是区内煤层、地层对比 的重要标志层。2.第二段（j2y2由1个次级滨湖三角洲及湖间决口扇沉积旋回构成，现以xj1号孔为例将其充填序列介绍如下：上覆地层：直罗组下段灰绿色厚层状粗粒长石石英砂岩。冲刷接触 （4）3-3煤，黑色，半光亮型，沥青光泽，阶梯状断口，外生裂隙内充填有黄铁矿薄膜。条带状结构，层状构造。厚0.90m。（3）深灰色薄层状泥岩，具水平层理，局部夹粉砂岩条带，含植物叶片化石。厚2.99m。图131 延安组地层等厚线值图 图132 延安组地层柱状图（2）深灰色薄层状粉砂岩，上部夹泥岩，具交错层理，局部含植物化石。厚6.80m。（1）深灰色厚层状泥质粉砂岩，具交错层理，含植物化石和煤屑。厚14.10m。整合接触下伏地层：延安组第一段4-1煤层。上列剖面总厚29.75m，仅保留1个次级沉积旋回，3-3煤层产于该旋回的顶部，其余2个次级沉积旋回被剥蚀。（四）侏罗系中统直罗组（j2z）直罗组为河流相反冲积平原沉积，与延安组呈冲刷接触，在延安组和富县组缺失时，亦可直接超覆于三叠系瓦窑堡组之上。以其岩石的颜色、岩性、结构、构造等特征，将其划分为上、下两个段。1.下段：以灰、灰白色厚层状粗粒长石石英砂岩为主，底部常含泥质角砾。中上部夹薄层泥岩或砂砾岩，厚度27.1659.82m。该段底部砂岩层位稳定，厚度一般2040m。岩石砂屑含量高达90%以上，分选性差，磨圆度为棱角次棱角状。砂屑间充填较多的沸石及少量粘土、铁质及方解石等胶结物，接触式胶结。岩石孔隙内含高矿化度水，钻孔取出的岩芯放置一段时间即可见有白色盐霜析出。本砂岩以其稳定的厚度和特殊的岩性特征不同于相邻岩层，是区内的重要标志层之一。与下伏地层整合接触。2.上段：为灰紫、紫杂色厚层状粉砂岩、细砂岩，局部夹肉红色含砂砾的粗砂岩和棕红色薄层状泥岩。本段地层厚度较稳定，一般厚47.9874.94m。与下伏地层整合接触。（五）白垩系下统宜君组（k1y）为灰杂色复成分砾岩，砾径大小不一，成分混杂，以灰岩、燧石、石英岩和片麻岩等砾石及粉细砂屑组成，无层理。砾石大小在230mm之间，分选性差，磨圆度为棱角状。钙质基底式胶结，较致密坚硬。厚度变化较大，为6.0014.11m。该层分布稳定，岩性特别，是区内地层对比的重要标志层。与下伏侏罗系地层呈微角度不整合接触。（六）白垩系下统洛河组（k1l）在区内新村川、碾子沟等较大支沟中断续出露，由紫红、砖红色巨厚层状粉、细、中砂岩组成，夹暗紫色透镜状砂质泥岩及砾岩薄层，泥质胶结，较松散，具大型直线型收敛型交错层理。厚度由北东向南西方向增大，最大厚度571.57m。与下伏地层呈平行不整合接触。（七）白垩系下统环河组（k1h）断续分布在新村川以西较大支沟的边坡地带和梁顶之上。以棕红、褐红色细砂岩及泥岩、粉砂岩互层组成，中夹薄层灰色钙质泥岩、泥灰岩。砂岩钙质胶结，较硬脆，张裂性节理发育。具水平缓波状层理，层面可见泥裂及虫迹构造。该段最大厚度181.27m。与下伏地层呈平行不整合接触。（八）第四系（q）全区广泛分布，根据其成因类型可划分为以下四个单元：1.中更新统离石黄土（q2l）主要分布于新村川、碾子沟等地，多呈台阶状出露。黄色土状堆积物，主要为亚沙土、亚粘土，含少量钙质结核，柱状节理发育，局部可见褐红色夹层。一般厚117m。2.河流冲洪积一级阶地（q41al+pl）沿新村川及碾子沟现代河流两侧分布，其沉积物具典型的二元结构：下部主要为砂砾土、卵砾石土；上部为砂土、砂粘土及少量砂砾土。厚15m。3.残坡积层（q4dl+el）大面积分布于区内的沟谷山坡及梁顶，沉积物主要为亚沙土、亚粘土、碎石土、腐植土。厚度随地形变化，一般厚14m。4.现代河流冲洪积层（q42al+pl）仅零星分布于新村川河谷漫滩区，地势平坦，漫滩前缘高出河水面12m。岩性以亚粘土为主，下部为砾卵石层，厚度13m。图3二、构造（一）褶皱二盘区构造属庙彬褶皱区的马栏建庄构造带，该地带重力异常表明为自东而西呈由北东转向近东西向之斜坡带。构造形态简单。总体趋势为一大体西倾，倾角3左右的宽缓单斜，并在此基础上发育了幅度不大的波状起伏。（二）断层二盘区地表未发现大的断裂构造。根据本次二维地震成果资料，推断解释区内存在有小断层（点），其中断距小于10m。对区内煤层无大的破坏作用，但对机械化综合采煤会有一定的影响。图3三、煤层根据陕西省煤田地质局194地质勘探队在本区进行详查地质报告，二盘区延安组二个段中仅含有3层煤层，其中第一段含4号煤组，自上而下煤层编号为41、42煤层，4-2煤层为区内的主采煤层，41煤层为局部可采煤层；第二段含3号煤组，煤层编号为3-3煤层，为不可采煤层。 （一）41煤层位于延安组第一段上次级旋回的顶部。与42煤层间距0.907.63m，一般13m，总体西南部大，东北部小，变化规律较明显。煤层呈花瓣状分布于二盘区的中部，埋深153550m。全区见煤厚度0.8m以上的钻孔有11个，可采煤层厚0.801.39m（不含夾矸），平均1.11m。煤层中部厚度大，向四周变薄，变化规律较明显。煤层的底板标高变化在860966 m之间，除受古地形影响外，在局部还形成一些小的台阶和波状起伏，变化较大，总体由北东向南西倾伏，倾角2左右。煤层结构简单，局部含1层，个别含2层泥岩、炭质泥岩、粉砂岩夹矸，夹矸厚0.100.30m。煤层顶板岩性以细砂岩、粉砂岩为主，局部为泥岩和炭质泥岩；底板主要为炭质泥岩、泥岩，局部为粉砂岩。煤层与其顶底板均为明显接触。（二）42煤层该煤层呈层状赋存于延安组第一段下次级旋回的顶部，是本区的主要可采煤层。煤层埋深155655m。全区见煤厚度0.8m以上的钻孔有15个，见煤厚度3.47.95m。可采煤层厚度0.87.95m，平均5.28m。主体部分（古凹陷的中心部位）煤层稳定在47.95m，平均6.67m。煤层由凹陷的中心向北、东、南方向逐渐变薄的规律明显，是区内稳定性最好的煤层。煤层的底板标高变化在840970m之间，由该煤层底板等高线图可以看出，整体上为一个大的 “羊角状”不对称宽缓分叉向形构造，并沿地层走向形成一些宽缓的波状起伏和鼻状隆起。东北部向形构造的轴向总体为北东向，向南西方向倾伏，平均倾角不足2。煤层含夹矸12层，个别地段3层，夹矸厚0.050.77m。岩性以炭质泥岩和泥岩为主，少量为粉砂岩。煤层的顶板岩性以细砂岩、粉砂岩居多，次为泥岩，少量为粉砂质泥岩和炭质泥岩；底板主要为炭质泥岩和泥岩，次为粉砂岩。煤层与其顶底板均为明显接触。图3四、煤质（一）物理性质和宏观煤岩特征本区煤宏观煤岩组分以暗煤、亮煤为主，其中夹有少量的丝炭条带、线理及镜煤线理（或透镜体）。宏观煤岩类型主要为半暗淡型煤、半光亮型煤。显微煤岩组分中镜质组以无结构镜质体为主，其次为基质镜质体；惰质组以结构丝质体和无结构丝质体为主，次为碎屑丝质体、粗粒体等；壳质组以小孢子体为主，其次为树脂体、角质体等。矿物质含量总体较低，以碳酸盐类为主，硫化物和粘土类次之。显微煤岩类型以微镜惰煤v，微镜惰煤i为主，煤化程度属阶级，见表131。（二）煤的化学性质1.水分（mad）4-2煤原煤水分含量为1.565.13%，平均为3.23%，浮煤水含量为1.964.97%，平均为3.69%。平面上除在x604附近小范围内水分超过5%，达到中水分；4-1煤原煤表131 煤层物理性质及宏观煤岩特征一览表 煤层颜色及条痕色结构与构造裂 隙光 泽煤岩成分煤岩类型视密度g/cm3断口与其它4-2黑色，条痕褐黑色条带状结构，层状构造外生裂隙较发育，裂隙常被方解石、黄铁矿薄膜充填沥青状光泽暗煤、亮煤夹丝炭薄层及少量线理状、透镜状镜煤以半暗淡型煤为主1.36阶梯状断口，少量参差状4-1黑色，条痕褐-褐黑色条带状结构，层状构造外生裂隙较发育，裂隙常被方解石、黄铁矿薄膜充填沥青状-似玻璃状光泽暗煤、亮煤夹丝炭薄层及少量线理状、透镜状镜煤以半光亮型煤为主1.31阶梯状断口水分含量为1.785.69%，平均为3.32%，属于低水分煤，个别点达到中水分；浮煤水分含量为2.185.69%，平均为4.14%。区内各煤层原煤水分含量在垂向上具有由上到下逐渐降低的趋势。2. 灰分（ad）4-2煤层原煤灰分产率为12.2323.94%，平均为18.01%，属低中灰煤。4-1煤层原煤灰分产率为9.0428.13%。总体上以低中灰煤为主，中灰煤次之，少量低灰煤。垂向上各煤层原煤灰分产率有由上到下逐渐增高的特点。3.挥发分（vdaf）各煤层原煤挥发分为30.5441.95%，平均为34.8139.33%，属中高挥发分煤，由上至下挥发分呈明显降低趋势，属于典型的深成变质作用类型。4-2煤层原煤挥发分为30.5438.60%，平均34.81%，向东、东南方向均有增高的趋势。4.元素（1）碳（cdaf）各煤层原煤碳含量平均为80.9883.60%，浮煤平均为82.8884.10%。垂向上由上到下逐渐增高的趋势较明显。（2）氢（hdaf）各煤层原煤氢含量平均为4.605.01%，浮煤平均为4.965.31%，均高于原煤。其主要原因是：洗选后镜质组和富含氢的稳定组的富集造成。垂向上变化特征不明显。（3）氮（ndaf）各煤层原煤氮含量平均为1.011.19%，浮煤为1.001.01%，较原煤略低。其垂向上的变化规律不明显。（4）氧（odaf）各煤层原煤氧含量平均为9.249.69%，浮煤氧含量为9.359.69%，较原煤有升有降，垂向上原、浮煤均有随埋深增加而降低的趋势。（5）全硫（st，d）4-2煤层原煤全硫为0.426.37%，平均值为1.45%。以低硫中硫煤为主；4-1煤层原煤全硫为1.088.37%，平均值为2.73%，以低中中硫煤为主。本区各层煤中硫较易于洗选剔除。（6）磷（pd）各煤层原煤磷含量为0.0130.228%，平均0.0380.091%。其中4-2煤层原煤磷含量为0.0130.228%，平均0.091%，属中磷煤；4-1煤层原煤磷含量为0.0140.079%，平均为0.038%，属低磷煤。经过洗选后，各煤层磷分含量大部分可达0.050%以下。（三）煤的工艺性能1.发热量4-2煤层原煤分析基低位发热量（qnet,ad）为22.8927.50 mj/kg，平均25.33mj/kg。4-1煤层原煤分析基低位发热量（qnet,ad）为21.9528.83mj/kg，平均25.13 mj/kg。2.粘结性和结焦性4-2、4-1煤层的平均最大胶质层厚度（y）分别为5.0mm、10.3mm，出焦率均70%。4-2煤大部分为弱粘结性煤，少量中等粘结性煤；4-1煤大部分为中等粘结性煤，少量弱粘结性煤。本区煤葛金氏低温干馏试验结果，焦型有b、c两种，煤的结焦性较差，属弱结焦煤。3.煤的低温干馏各煤层煤的低温干馏试验表明4-2煤焦油产率为8.111.0%，平均为10.0%，属于富油煤；4-1煤焦油产率平均为12.6%，属于高油煤。焦油产率的变化与煤的挥发分大致呈正相关关系，在相同挥发分煤中，粘结性强的煤焦油产率较高。4.煤的气化指标本区各煤层的热稳定性，呈粘结状，属高热稳定性煤。4-2煤的结渣性等级由难结渣至强结渣均有；4-1的结渣性等级为强结渣。4-2煤层煤的哈氏可磨性指数在6370之间，表明可磨性指数较小，属难磨煤。（四）煤的可选性本区各煤层的煤当分选密度液在1.50以下时，属极难选煤；当分选密度液在1.60以上时，属易选煤。因此，应根据各种工业用煤对灰分的不同要求，选用不同的工艺流程和分选密度，以达到合理利用煤的目的。（五）煤类及煤的用途本区各煤层以不粘煤和气煤为主。4-2煤层煤类以弱粘煤（rn32）为主，少量气煤（qm34、qm43）；4-1煤层以气煤（qm34、qm43和qm44）为主，少量弱粘煤（rn32）。主采煤层4-2煤层属于低水分、低中灰、低中硫、中磷、高热值、富油的低变质阶段的烟煤，可选性等级为中等可选，抗碎强度高，热稳定性好，化学反应性中等。煤灰熔融性主要为较低软化化温度灰煤，煤中有害元素砷、氟含量均很低，但氯含量较高、可磨性相对较低，对工业加工利用不利；4-1煤层为中高硫、低磷、高油的低变质阶段烟煤，其余特征与4-2煤层一致。总体上本区煤的煤质较好，是良好的动力用煤及气化、液化等化工工业原料。（六）共、伴生矿产本区煤层中锗、镓、铀工业矿床最低品位分别为20、30、300ppm。各煤层煤中锗、镓、铀含量均远小于其所要求的最低工业品位，无综合利用价值。各煤层顶、底板及夹矸中微量元素含量均低于所要求的最低工业品位，再者，其厚度小而且范围有限，均无可利用价值。图3五、水文地质（一）地形地貌及地表水系本区地势西南部高东北部低，主要由近东西向展布的老林沟、盐水沟及碾子沟所切割，梁的延伸方向受水系的控制，基本与水系平行，大致呈东西向，梁面或坡上多被残坡积物覆盖。新村川一级阶地的后缘，即坡脚处多为黄土堆积，有利于降水及地表水的渗入，对地下水的形成十分有利。河水流量受季节性降水的影响，枯水季节与丰水季节流量变化悬殊。河水流量统计见表132。表132 地 表 测 流 统 计 表沟名沟谷长（km）汇水面积（km2）枯水期流量（l/s）丰水期流量（l/s）洪水期流量（m3/d）主沟支沟新村川15.050.017.860160.60019.918老林沟6.56.02.3964.459盐水沟3.53.00.4541.243碾子沟7.07.00.0462.7154.500（二）含（隔）水层水文地质特征本区的主要含（隔）水层叙述如下：1.第四系全新统冲洪积孔隙潜水含水层（q4）分布于新村川河流西侧的一级阶地及较大沟谷中，阶地宽100300m。由于阶地为基座式阶地，含水层厚度较薄，一般厚0.792.50m。富水性较弱，涌水量5.3617.711m3/d，单位涌水量0.02820.189l/sm，渗透系数3.6937.426m/d。2.白垩系下统环河砂岩裂隙潜水含水层（k1h）分布于区内西部的分水岭及东西向展布的梁上，总体厚度较薄。岩性以暗紫色、灰绿色细砂岩，粉砂岩、泥岩组成，钙质胶结，岩质较脆。根据野外观测，砂岩中裂隙极为发育，但很少切穿泥岩与粉砂岩。发育有两组裂隙，一组是东西向与南北向，一组为北65度东与北25度西。由于该组岩石均在侵蚀基准面以上，处于临空状态，故地下水多被疏干，仅有一个泉水出露，且水量甚微。所以该层为透水性好而含水微弱的层段。3.白垩系下统洛河组砂岩裂隙孔隙含水层（k1l）该层厚度60.53571.57m，岩性以紫红色、砖红色中粗粒砂岩为主，夹多层凸镜状泥岩、粉砂岩、砾岩薄层，多为泥质胶结，局部为钙质胶结，岩质疏松，易风化。据野外观察，该层大型交错层理发育，泉水出露较少且流量很小，一般在0.0140.062l/s之间，最大0.221l/s。层面裂隙及构造裂隙水少见，多以渗出状孔隙水出现。沟谷底部两侧均具渗出迹象或显潮湿现象，溪流量向下游明显增大。洛河砂岩含水层很不均匀，由浅部至深部，比较富水的层段逐渐增多，是由多层含水段组成的复合含水层。水位埋深13.79m，当降深 54.31m时，涌水量169.430m3/d，单位涌水量0.0361l/sm，渗透系数0.02642m/d。4.白垩系下统宜君砾岩与侏罗系中统直罗组上部泥岩段相对隔水层（k1l、j2z）宜君砾岩在区内厚6.0014.11m，岩性以灰岩、燧石、石英岩、片麻岩及砂岩等组成，基底式钙质胶结，岩石坚硬致密，电测井曲线明显，为好的隔水层；直罗组上部隔水层厚4875m，岩性为泥岩、粉砂岩及细砂岩互层，以泥岩、粉砂岩为主，砂岩次之。涌水量0.03l/s，单位涌水量0.000649l/sm，含水甚微，为相对隔水层。宜君砾岩与直罗组上部隔水层合层厚度大，分布稳定，可作为上下含水层相对稳定的隔水层。5.侏罗系中统直罗组下部孔隙裂隙含水层（j2z）该层俗称“直罗砂岩”，全区分布，厚度较大，一般3248m。上部岩性以灰白色、灰绿色中、粗粒砂岩为主，夹泥岩与粉砂岩薄层；下部为厚层状含砾粗砂岩或砂砾岩，裂隙不发育且多被方解石充填。该层在区内为4-1、 4-2煤层的基本顶板及直接充水含水层。水位埋深10.7669.51m，降深16.3648.96m，涌水量3.37020.736m3/d，单位涌水量0.002380.0049l/sm，渗透系数0.0014530.002633m/d。由于受地形地貌及构造的控制,该层埋深由东向西逐渐加大，地下水交替缓慢，基本处于滞流状态，。6.侏罗系延安组隔水层（j2y）该层位于延安组4-2煤层上部，岩性以灰黑色泥岩、粉砂岩为主，局部夹薄层砂岩。厚1020m，由东北向西南部增厚，可作为区内主采4-2煤层较好的隔水层。7.侏罗系延安组下部与富县组及三叠系相对隔水层该层由4-2煤层下部泥岩、粉砂岩与富县组泥岩、三叠系泥岩、粉砂岩夹细砂岩薄层等组成，厚60余m。该层可作为4-2煤层底板之下的较好的隔水层。（三）地下水的补给、径流、排泄条件本区独特的地质地貌条件，决定了各类地下水的补给、径流、排泄条件的一般性和特殊性。1.第四系砂砾石潜水含水层该潜水层分布于新村川西侧，以大气降水补给为主，还接受河谷两岸基岩地下水的补给。潜水径流方向主要受微地貌型态的控制，平直地段一般与河床相交，河曲地段截弯取直，主要以潜流形式向河床排泄。2.环河砂岩裂隙潜水含水层主要接受大气降水补给。该砂岩张性裂隙极为发育，是地下水赋存的良好空间。但因遭受强烈侵蚀切割，有利于地下水的排泄而不利于赋存。地下水以潜水形式泄出地表，供给地表水，成为地表河流的源头。沟流量高峰值出现在雨季7、8、9三个月。雨季该砂岩到处出水，与雨水汇集一起，携带泥砂，奔流直下；平水期，地下水源源不断地供给地表水，是地表水的主要水源之一；枯水期地表水流量甚微，直至断流，说明该砂岩地下水水量剧减。其补给区、排泄区大致相同，排泄区受地貌控制，径流到适当部位，以泉的形式泄出。3.洛河砂岩孔隙裂隙含水层河间梁峁区，地下水由承压转无压，在其遭受侵蚀切割的沟谷地带，以潜水的形式泄出地表，大气降水是唯一的补给来源；而下部含水段，显示承压径流，除接受大气降水外，还接受地表水的补给。径流方向主要受地形地貌的控制，大致由地形较高的河谷上游部位向地势较低的河谷下游运移，一般在区外建庄以北受地形切割后以泉的形式泄出地表。再者人工开采也是排泄的方式之一。4.直罗砂岩裂隙含水层在区内埋藏较深，其补给区在东部的露头地带，同时接受上覆含水层的越流补给。径流受地形地貌的控制，一般向远处的沟谷地带排泄。该层水处于交替缓慢的承压区，水质较差，矿化度较高。（四）水文地质勘探类型区内地质构造较简单，可采煤层的直接充水含水层为顶板砂岩含水层，富水性弱到极弱，地下水补给条件差。根据矿区水文地质工程地质勘探规范（gb1271991）及煤、泥炭地质勘查规范中有关规定，本区水文地质勘探类型应划为二类一型，即以裂隙含水层为主的水文地质条件简单的矿床。（五）矿床充水因素分析根据区内地质、水文地质条件，本区煤层赋存于坚硬到半坚硬岩石之间。构造简单，未发现大的断裂，未来矿井开采过程中，矿井主要充水来源于宜君砾岩之下的含水层。该区煤层埋藏受地形地貌及构造的控制，由东部煤层埋深161.65190.36m，向西部方向逐渐增厚至615.71719.39m。其导水裂隙带最大高度按坚硬岩石的公式计算， 区内4-2煤层导水裂隙带顶面与区内主要含水层相隔29.2685.13m，导水裂隙带位于直罗组内，均未与洛河砂岩含水层及地表水沟通，因此地表水及洛河砂岩水不会成为矿井直接充水水源。未来矿井直接充水含水层为小街砂岩及直罗组砂岩含水层，因该含水层裂隙不发育，富水性弱，补给条件差，对煤矿建设不会构成危害。但因以往所有钻孔的封孔质量未经透孔验证，封孔质量不可靠。因此矿建部门在生产过程中，当巷道开拓临近孔位时，注意观测矿坑涌水量的变化，以防因封孔质量较差，通过孔径与洛河砂岩含水层沟通而引起的矿坑突水，对煤矿生产建设及生命财产造成危害。（六）盘区涌水量通过“大井法”和“廊道法”两种方法进行涌水量预算结果，4-2煤层盘区涌水量计算结果基本相同，则盘区涌水量141.6m3/h。第四节 其它开采技术条件一、瓦斯根据两层可采煤层勘探分析可知， 4-1煤层瓦斯成分中氮气（n2）含量为98.43%，二氧化碳（co2）为0.49%，甲烷1.08%，重烃为0。瓦斯含量中二氧化碳微量，甲烷0.01ml/gr，重烃为0。4-2煤层瓦斯成分中氮气87.7198.40%，二氧化碳1.1512.13%，甲烷0.100.49%，重烃为0。瓦斯含量中二氧化氮0.020.26ml/gr，甲烷微0.03ml/gr，各煤层瓦斯分带均属氮气带。本区内煤层瓦斯等级属低瓦斯，在煤层开采过程中造成危害的可能性很小。另据煤炭科学研究总院沈阳研究院2010年2月对“陕西煤业集团黄陵建庄矿业有限公司建北煤矿首采工作面瓦斯涌出量预测研究报告”知，采用直接法测定建北煤矿首采101工作面4-2煤层瓦斯含量为2.79m3/t2.87m3/t,确定4-2煤层瓦斯含量为2.87m3/t，属低瓦斯矿井。预测矿井年产量为2.493mt时， 101工作面瓦斯相对涌出量3.23m3/t，开采强度达到7238t/d时，平均瓦斯绝对涌出量16.24m3/min；建北煤矿生产盘区平均瓦斯相对涌出量5.28m3/t，平均瓦斯绝对涌出量27.7m3/min；建北煤矿矿井平均瓦斯相对涌出量6. 86m3/t，平均瓦斯绝对涌出量35.99m3/min。二、煤尘根据采取煤尘煤样，各煤层测试的火焰长度70100mm，抑制性煤尘爆炸岩粉用量为5570%，由此说明各煤层煤尘均具有爆炸性危险。又据煤的工业分析计算各煤层煤尘的爆炸性指数均大于35，远大于有爆炸性危险10%的临界值，亦表明煤尘均具有爆炸性危险。另据陕西煤矿安全装备检测中心2010年11月15日“检验报告”， 4-2煤层的测试火焰长度280mm，抑制性煤尘爆炸岩粉用量为70%，再次证明煤尘均具有爆炸性危险。三、煤的自燃倾向根据4-1煤层勘探采取着火点测试结果，按还原样燃点与氧化样燃点的差值（t1-3）和还原样燃点温度确定煤的自燃倾向等级为： 4-1煤层属易自燃煤层。根据陕西煤矿安全装备检测中心2010年11月15日“检验报告”，4-2煤层吸氧量为0.63cm/g,属类自燃煤层。四、煤层顶底板1.煤层顶板煤层顶板可归纳为两大类：一类为细、中、粗粒长石砂岩及长石石英砂岩，主要为厚层状的“直罗砂岩”，它们为4-1、4-2煤层的基本顶板；另一类为泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩、细砂岩及互层，一般为煤层的直接顶板。层基本顶板为“直罗砂岩”，其岩性变化由下向上依此为含砾粗砂岩，中粒砂岩，细粒砂岩。岩芯较完整，裂隙不发育。干燥状态下抗压强度32.874.4mpa，单轴饱合抗压强度20.844.2mpa，软化系数0.590.63天然抗拉强度1.752.78mpa，弹性模量25503950mpa，泊松比0.23。煤层直接顶板的岩性为泥岩、粉砂质泥岩等。干燥状态下抗压强度36.6mpa，饱合抗压强度13.9mpa，软化系数0.38。天然抗拉强度0.874 mpa，弹性模量1640 mpa，泊松比0.26。2.煤层底板主要为一套厚度不大的粘土质沉积物，含粉砂质、炭质、钙质及铁质鲕粒和植物根化石，遇水膨胀易变形。单轴饱合抗压强度18.2mpa，干燥状态下抗压强度37.8mpa，软化系数0.48。第二章 盘区参数第一节 盘区境界及资源/储量一、盘区境界二盘区东以工业场地及村庄保安煤柱为界，西与四盘区为邻，北以0.8m可采线为界，南以大巷煤柱为界。东西长约4650m；南北宽约2500m，面积11.625km2。二、资源/储量（一） 资源/储量估算二盘区内共有两层可采煤层，4-1煤层为局部可采，4-2煤层基本全部可采。4-1煤层储量类别均为333，二盘区4-2煤层北部的储量类别均为333，南部的储量类别均为331。经计算：二盘区4-1煤层333储量3.3228mt；4-2煤层333储量14.0924mt，4-2煤层331储量34.6300mt；（二）工业储量二盘区工业储量=333k +331 =3.32280.9+14.09240.9+34.6300 =2.9905+12.6832+34.6300 =50.3037mt。式中 k资源/储量可信度系数，取0.9（三）可采储量1.盘区永久煤柱（1）河流煤柱，二盘区煤层埋深约为155685m，煤层开采后形成的导水裂隙带最大高度为81.82 m，尚未沟通地表，因此井田范围内的河流、沟谷不需留设防水安全煤柱。（2）村庄及工业场地煤柱，二盘区东部沿新村川人口居住较为集中有烧锅院、新村等村庄及工业场地。矿井初步设计对此已留设了煤柱，本次二盘区储量计算范围不含此煤柱。（3）矿界煤柱，二盘区4-1、4-2煤层0.8 m可采线均在矿界内，不需留煤柱。（4）盘区边界煤柱，该隔离煤柱按20m留设，本盘区留10m。则4-2煤层煤柱资源量损失为0.0934mt，4-1煤层无处需留煤柱。2.设计煤柱由该矿提供的现有“采掘工程平面图”知，大巷之间留设50m煤柱，大巷外侧各留设100m煤柱。本设计亦按此留设煤柱，大巷煤柱不计入本盘区资源量。盘区下山煤柱下山之间留设50m，下山外侧留设50m，盘区煤柱考虑回收50%。经计算盘区下山煤柱4-2煤层资源量损失为1.6286mt，4-1煤层资源量损失为0.4041mt，共计2.0327mt。3.开采损失量开采损失量=（工业储量-永久煤柱损失量-设计煤柱量）c =(2.291-0.4041)0.15+(47.3132-0.0934-1.6286) 0.25 =0.283+11.3978 =11.6808mt。式中 c盘区资源损失率，薄煤层取0.15，厚煤层取0.254. 可采储量可采储量=工业储量-永久煤柱损失-设计煤柱损失-开采损失 =50.3037-0.0934-2.0327-11.6808=36.4968mt。第二节 盘区生产能力及服务年限一、 盘区生产能力1. 盘区工作制矿井设计年工作日330 d，井下作业实行“四、六”工作制，日净提升时间16 h。2. 盘区生产能力根据陕西煤业集团黄陵建庄矿业有限公司委托，结合该矿设计生产规模和二盘区煤层赋存条件及资源量等综合考虑：其煤层赋存稳定，倾角平缓，结构简单，水文地质条件及地质构造较简单，瓦斯等级低，设计确定二盘区生产能力为2.40 mt/a。二、 盘区服务年限二盘区设计服务年限t = 盘区可采储量/(盘区生产能力储量备用系数)t =36.4968/(2.41.4)=10.86a。二盘区煤层赋存稳定、地质构造较简单、勘探程度较高，设计确定储量备用系数取1.4。则二盘区设计服务年限为10.86a。第三章 采煤方法选择第一节 盘区基本条件二盘区东西长约4650m；南北宽约2500m。有2层可采煤层，自上而下为41、42煤层。4-2煤层为区内的主采煤层，基本全区可采，几何形状分布规则，可采煤层厚度0.87.95m，平均5.28m，结构简单；41煤层为局部可采煤层，几何形状分布极不规则，可采煤层厚0.801.39m（不含夾矸），平均1.11m，结构简单。两层煤层间距约0.907.63m，一般13m。煤层埋深约155655m。总体趋势为一大体西倾，倾角3左右的宽缓单斜，并在此基础上发育了幅度不大的波状起伏，地质构造较简单。低瓦斯，煤尘具有爆炸性，41煤层属易自燃，42煤层属自燃，水文地质较简单。煤层直接顶板岩性为泥岩、粉砂质泥岩等，属中等稳定性性顶板，煤层直接底板为一套厚度不大的粘土质沉积物，含粉砂质、炭质、钙质及铁质鲕粒和植物根化石，遇水膨胀易变形。第二节 采煤方法选择综合上述二盘区41、42煤层具体的赋存条件，结合该生产规模、装备和技术管理水平，可供选择的采煤方法论证如下：一、 41煤层