毕业论文-山西下合煤业有限公司矿井采区设计.doc

太原理工大学继续教育学院毕业设计(论文)说明书学习形式 函授 层次 大专 教学站点 长治市工人文化宫题目： 山西下合煤业有限公司采区设计 姓 名 专业班级 煤矿开采技术 指导教师 日 期 2015年7月30 太原理工大学继续教育学院目 录第一章 矿井概况1第一节 井田地质特征1第二节 煤层的埋藏特征13第三节 井田境界及储量18第四节 矿井开拓23第二章 采区地质特征25第一节 采区地质特征25第二节 采区储量和生产能力29第三章 采煤方法及采区巷道布置33第一节 采煤方法的选择33第二节 矿压观测情况35第三节 采区巷道布置35第四节 回采工艺与劳动组织37第四章 采区运输、防排水与供电系统布置41第一节 采区运输41第二节 采区防排水41第三节 采区供电42第五章采区通风与安全43第一节 通风概况43第二节 采区通风系统46第三节 风量分配47第四节 通风构筑物53第五节 安全措施54第六章 工作面采煤、装煤、运煤方式及设备选型62第六节 采区电气设备的选型68第七章 主要技术经济指标70第1章 矿井概况第一节 井田地质特征1、 交通位置山西下合煤业有限公司位于山西省武乡县东南直距24km处的韩北乡下合村东南，行政区划属武乡县韩北乡。其地理坐标为： 东经11304111130617北纬364302364429。井田位于武乡县东南部韩北乡下合村东南，距县城直距24km，运距29km，沁（县）温（城）公路从井田外北部4.5km处穿过，与该线相连的武乡至韩北乡石门等地的县级公路距本矿北约2km。新建的武（乡）墨（镫）铁路专用线位于井田外北4.0km处，由井田经武乡县城向北可至晋中、太原，向南可达长治、晋城、河南焦作等地。交通较为便利。2、 井田地质勘探程度2011年9月9日，山西省煤炭工业厅以晋煤规函【2011】1295号文件“关于山西下合煤业有限公司调整产能的批复”，批准山西下合煤业有限公司矿井的产能由原来的300kt/a调整变更为900kt/a。矿井扩大生产能力后，在原批准的300kt/a兼并重组整合初步设计和已经建成工程的基础上，按照900kt/a规模的要求，对矿井各系统环节进行重新核定、布置和规划，本着充分利用已建成的设施的原则，因地制宜将矿井进一步改造成为安全设施配备完善、产能适中、效益高的中型矿井。2012年2月山西同地源地质矿产技术有限公司提交的山西下合煤业有限公司补充勘探矿井地质报告报告查明了井田地质构造形态，确定了井田地质构造属简单类；查明了可采煤层的层数、层位、厚度、结构及煤层的分布情况，划分了煤层煤类，确定煤的工业利用方向。分析评价了直接与间接充水含水层的补、径、排的条件及其富水程度和对煤层开采的影响。确定了井田批采的15号煤层矿井水文地质条件属中等类型。2013年2月22日山西省煤炭工业厅下发晋煤规发【2013】297号“关于山西下合煤业有限公司补充勘探矿井地质报告的批复”，对该地质报告进行了批复。矿井地质报告达到了勘探程度，可作为兼并重组整合矿井设计、建设的依据。3、 井田水文地质情况（一）水文地质条件1、地表水系井田内无常年性河流及地表水体，只发育季节性排洪冲沟或沟河，平时干涸，雨季汇聚洪水，大部向井田中南部的下合沟排泄，局部向井田东南部边界处的另一条主冲沟排泄，两条主冲沟（河）在井田南部边界附近汇合后注入洪水河，而后向西南注入浊漳河北源，浊漳河向东南东流出本省，在河北省境内汇入漳河。井田属海河流域漳河水系浊漳河支流。2、含水层（1）中奥陶统石灰岩岩溶裂隙含水层据2011年山西地宝能源有限公司在邻矿山西王家峪煤业有限公司施工补1（王家峪）号孔（位于井田东北5km，位置见区域图，有关抽水试验参数见表4-2-2），揭露奥灰191.20m，岩溶裂隙不发育，抽水试验，奥灰水水位标高573.95m，平均流量q=3.96l/s，单位涌水量q=0.0631l/s.m，渗透系数k=0.059m/d。水质类型为so42-hco3-ca2+mg2+型水，ph值8.01，矿化度574mg/l，总碱度183.70mg/l，总硬度460.86mg/l。该孔奥灰岩溶裂隙不发育，试验资料代表性不强，本次报告对该水文孔的奥灰水位仅进行了参考，不予利用。2012年3月由山西省第四地质工程勘察院该矿工业广场施工一水井，井深752.99m，揭露奥陶系中统全部地层和下统部分地层。上部峰峰组灰岩岩溶裂隙不发育，富水性弱；下部上马家沟组和下马家沟组灰岩岩溶裂隙较发育，水位埋深303.00 m（未观测动水位），水位标高为637.99m，单井涌水量20 m3/h,富水性中等，ph值6.78，总硬度438.6mg/l，水质类型为hco3so4-camg型。根据井田水源井奥灰水位及区域奥灰水位，确定本井田奥灰水水位标高为637.50-638.50m，奥灰水流向由北北西向南南东。（2）石炭系上统太原组石灰岩岩溶裂隙含水层主要为太原组3层稳定的石灰岩（k2、k3、k4），平均厚度分别为7.77m、3.58m和4.81m，埋藏较浅，局部裂隙、岩溶较发育，涌水量较大。因补给条件差，加之该区15号煤层大面积开采，长期排水，该含水层的富水性已变弱，现本矿井正常涌水量为100m3/d。武乡区186号孔对k3、k4含水层作混合抽水试验，稳定水位深度528m，标高1081.75m，平均涌水量q=0.693l/s，单位涌水量q=0.02l/sm。渗透系数k0.211m/d。据补1（王家峪）号孔对太原组k2、k3、k4含水层作混合抽水试验，水位深度42.36m，水位标高904.59m(见表5-1)，涌水量q=0.74l/s，单位涌水量q=0.0105l/s.m。渗透系数k=0.0061m/d。水质类型为so42-hco3-ca2+mg2+型水，ph值8.09，矿化度727mg/l，总碱度133.33mg/l，总硬度548.57mg/l。太原组石灰岩裂隙含水层富水性一般较弱，局部富水性中等。（3）二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层据钻孔揭露资料，二叠系山西组地层含有数层厚度不等的中粗粒砂岩，砂岩局部裂隙发育，具有一定富水性。武区186号孔k8砂岩混抽结果，涌水量q=0.146l/s，稳定水位埋藏为723m，静止水位标高1079.80m，单位涌水量q=0.00171l/sm，渗透系数k0.0076m/d，含水性弱。k7砂岩为山西组与太原组之分界层，层厚变化较大，7.1111.40m，平均厚度为9.26m，砂岩颗粒由中粒至粗粒以石英为主，含少量泥岩，变遍发育裂隙。据武区资料，涌水量q=0.03l/sm，稳定水位标高为956m，q=单位涌水量0.0005l/sm，渗透系数k0.00713m/d。据补1（王家峪）号孔对k8砂岩与山西组砂岩混抽结果，涌水量q=0.146l/s，水位埋藏为33.57m，静止水位标高913.38m(见表5-1)，涌水量涌水量q=0.0102l/s.m，渗透系数k=0.0028m/d，弱富水性。水质类型为so42-hco3-ca2+mg2+型水，ph值8.05，矿化度978mg/l，总碱度126.81mg/l，总硬度732.62mg/l。山西组含水层为承压的弱含水层。 （4）二叠系下石盒子组砂岩裂隙含水层主要由k8、k9、k10及其层间砂岩组成，岩性以粗、中、细粒砂岩为主，富水性视裂隙发育程度不同，据区域水文资料，单位涌水量为0.0315 l/sm，渗透系数为0.067m/d，水质类型为hco-3k+na+型。该含水层属弱承压含水层。（5）第四系松散岩类孔隙含水层井田范围内分布广泛，其中，中上更新统平均厚度28.90m左右，全新统平均厚度8.00m左右。含水层主要发育在砂砾石层，以接受大气降水补给为主，受季节控制，且含水连续性差，富水性一般较弱。3、隔水层（1）中石炭统本溪组：由泥岩、铝质泥岩、砂质泥岩等组成，厚度平均30.85m左右，系一良好的隔水层。（2）上石炭统太原组：主要由具有可塑性的泥岩、砂质泥岩组成，各层砂岩间及灰岩间均有泥岩分布。泥岩一般厚度在2m以上，可起到良好的层间隔水作用。4、井田地下水的补给、径流与排泄井田内各含水层的补给主要为大气降水和相邻含水层的相互渗透补给。浅部顺层向西北部的向斜轴部运移。深部奥陶系灰岩在区域东部有出露，为主要补给区。井田为辛安泉域的西北部径流区，由北北西向南南东径流，至襄垣转向南东南，至潞城西南转向东北，在辛安泉群排泄。（二）矿井充水因素分析及水害防治措施1、地表水体对矿井开采的影响地表无常年性水体，井田内沟谷平常无水，只有季节性河流。该矿井主、副井井口位于井田东部下合沟旁，风井位于井田南部沟谷旁。主井、副井、风井的井口标高分别为930.63m、924.75m和923.05m，主、副井、风井旁最高洪水位线标高分别为923 m、920 m和920m，因此该区内季节性洪水对主井、副井和风井口不会造成灌井威胁。经现场勘查，该沟谷在雨季水量亦不大。但矿方仍应高度重视雨季排洪工作，及时清除排水涵洞排水口和出水口淤泥及其它杂物，以防造成涵洞堵塞积水溢出坝上引发淹井事故。2、构造对矿井充水因素影响本井田的地质构造总体呈向北西倾伏的单斜构造，井田内揭露2条正断层，无陷落柱，断层不导水。井田地质构造对矿井充水因素影响不大。3、采空区对矿井的充水影响（1）相邻矿井采空区：井田北部与山西王家峪煤业有限公司相邻，东部与山西太行王家峪村煤业有限公司相邻，西部部为公共资源。据调查：山西王家峪煤业有限公司2、3号煤层采空区很小，且位于其井田东部，与本井田相距较远，其采空区对本井田无影响，15号煤层已进行了部分开采，已开采地段为原井田东部，与本井田相距较远（1000 m外），其采空区对本井田无影响。山西太行王家峪村煤业有限公司采空区主要位于其井田西部、中部、南部和东部，该矿采空区有3处积水，总积水量为23215m3。（2）本井田采空区积水：15号煤层采空区基本分布在井田东南部，采空区内分布有7处积水，积水量分别为：q1：23422m3，q2：5045m3，q3：7567m3，q4：16052m3，q5：8818m3，q6：10480m3。q7：4397m3。因此在采空积水区附近开采时，要提前进行探放水，严格坚持“预测预报，有掘必探，先探后掘，先治后采”的防治水原则，防止发生透水事故。对于上述采空区积水，因无法进行实地观测，本次采用下列公式进行估算：q静fmk /cosq静预测采空区积水量，m3；m煤层采厚，m；f采空区水平投影积水面积，k(m2)。k采空区积水系数（0.30），巷道积水系数（0.60）； 采 空 区 积 水 量 估 算 表煤层号积水区编号采空区积水水平投影面积 (m2)煤层厚度m积水系数煤层倾角估算积水量（m3）151255003.050.30523422255003.050.3045045382503.050.30475674175003.050.30416052596003.050.3058818660002.900.60510480749002.980.6054397合 计77250757814、最高导水裂隙带和垮落带高度（1）最大垮落带高度高度根据煤矿防治水规定推荐的经验公式计算最大垮落带高度。15号煤层上覆岩层由灰岩、砂质泥岩、砂岩和泥岩等组成，综合分析确定覆岩为坚硬岩性，最大垮落带高度使用公式。15号煤层最大厚度为3.80m，其最大垮落带高度18.35m。（2）最大导水裂缝带高度根据煤矿防治水规定推荐的经验公式计算导水裂缝带，15号煤层上覆岩层由灰岩、砂质泥岩、砂岩和泥岩等组成，综合分析确定为坚硬岩性，使用公式：和，两种方法计算最大导水裂缝带高度取大者。15号煤层最大采厚为3.80 m，经过计算，得出开采15号煤层时形成的最大导水裂缝带为67m、68m，采用68m。井田内15号煤层埋深56-326m，15号煤层采空后，会形成15号煤层以上72m高的导水裂缝带，可沟通太原组k2、k3、k4等灰岩裂隙含水层的水，产生水力联系，在井田浅部（西南部东南部）开采15号煤层时，其最大导水裂缝带高度可达地表,沟通地表沟谷中雨季洪水。根据以上最大导水裂缝带情况，矿方应采取针对措施，预防水害事故。5、含水层水对矿井充水影响（1）石炭系含水层井田内对煤层开采有影响的含水层主要有太原组灰岩岩溶裂隙水含水层，太原组灰岩岩溶裂隙水含水层富水性弱，对煤层开采影响较小。总之，只要矿井正常抽排水，煤系地层含水层一般不会对煤矿安全生产造成危胁。（2）奥灰含水层井田内奥灰岩溶裂隙水位标高为637.50638.50m，15号煤层最低底板标高为550m，低于奥灰水位，井田西北部为“带压开采”。根据见奥灰的512和补-1号钻孔，确定15号煤层到奥灰顶面的隔水层厚度为35.78 m。现利用突水系数公式计算各可采煤层底板最大突水系数如下：ts=pm式中：ts底板突水系数（mpa/m）； p隔水层承受的水压（mpa）； m底板隔水层厚度35.78m；经计算，15号煤层最大突水系数t =（638.50-610+35.78）0.0098/35.78=0.0176mpa/m；15号煤层最大突水系数小于受构造破坏地段突水系数临界值0.06mpa/m，因此，在带压区开采15号煤层时，发生奥灰水突水的危险性较小。（详见15号煤层带压开采范围分布示意图）（三）矿井水文地质类型1、划分依据矿井水文地质类型划分依据为国家安监总局、煤矿安全监察局颁布实施的煤矿防治水规定（2009年）。根据矿井受采掘破坏或者影响的含水层及水体、矿井及周边老空水分布状况、矿井涌水量或者突水量分布规律、矿井开采受水害影响程度以及防治水工作难易程度，矿井水文地质类型划分为简单、中等、复杂、极复杂等4种，标准如表12。分类依据就高不就低的原则，确定矿井水文地质类型。表12 矿井水文地质类型划分表分类依据类别简单中等复杂极复杂受采掘破坏或影响的含水层及水体含水层性质及补给条件受采掘破坏或影响的孔隙、裂隙、岩溶含水层，补给条件差，补给来源少或极少受采掘破坏或影响的孔隙、裂隙、岩溶含水层，补给条件一般，有一定的补给水源受采掘破坏或影响的主要是岩溶含水层、厚层砂砾石含水层、老空水、地表水，其补给条件好，补给水源充沛受采掘破坏或影响的是岩溶含水层、老空水、地表水，其补给条件很好，补给来源极其充沛，地表泄水条件差单位涌水量q/ls-1m-1q0.10.1q1.01.0q5.0q5.0矿井及周边老空水分布状况无老空积水存在少量老空积水，位置、范围、积水量清楚存在少量老空积水，位置、范围、积水量不清楚存在大量老空积水，位置、范围、积水量不清楚矿井涌水量/m3h-1正常q1最大q2q1180（西北地区q190 ）q2300（西北地区q2210）180q1600（西北地区90q1180）300q21200（西北地区210q2600）600q12100（西北地区1800q11200）1200q23000（西北地区600q22100）q12100（西北地区q11200）q23000（西北地区q22100）突水量q3/m3h-1无q3600600q31800q31800开采受水害影响程度采掘工程不受水害影响矿井偶有突水，采掘工程受水害影响，但不威胁矿井安全矿井时有突水，采掘工程、矿井安全受水害威胁矿井突水频繁，采掘工程、矿井安全受水害严重威胁防治水工作难易程度防治水工作简单防治水工作简单或易于进行防治水工程量较大，难度较高防治水工程量大，难度高2、矿井水文地质类型划分根据批准的地质报告，井田15号煤层直接充水含水层补给条件差，富水性弱。井田奥陶灰岩含水层富水性弱，井田西北部煤层局部带奥灰水压，煤系地层含水层q0.02，奥灰含水层q0.0631。属中等型。煤层采空区有积水，但积水范围、积水量清楚。属中等型。矿井达产后涌水量q1=25m3/h；q2=30m3/h。考虑到灌浆析出水及消防洒水水量，则矿井正常涌水量按50m3/h、最大涌水量按70m3/h考虑。属简单型。未发生过突水事故。属简单型。未发生过水害安全事故和因水害事故影响生产现象，受采空区积水和奥灰水影响。属中等型。矿井防治水工作易于进行。属中等型。依据煤矿防治水规定矿井水文地质类型划分的6项标准，本井田6项水文地质类型标准，2项为简单，4项为中等。该矿最大的水害威胁为本矿及周边煤矿采空区积水和奥灰水威胁，因此综合分析，确定该矿开采15号煤层时水文地质类型为中等类型。3、矿井水害及防治该矿以往未发生过大的水害事故，为安全起见，建议做好以下水害防治工作：（1）及时清理排水沟道和水仓，保证排水通畅。（2）定时检修排水设备，除保证正常排水工作外，还要配备足够的排水设备，预备突发水害时抢险工作。（3）严格执行探放水制度，对情况不明或可疑之处，必须坚持 “预测预报,有掘必探，先探后掘,先治后采,”的防治水原则。（4）每年雨季要加强地表防洪工作，井口附近要砌筑防洪坝墙。采空区地表应定期检查，着发现塌陷、裂缝及时回填处理，以防洪水灌入井下。（5）加强与相邻矿井的联系，及时掌握其生产采掘位置，并了解矿井积水位置、范围、水量，各矿留足防隔水煤柱，以防打通发生水害事故。（6）井田东南部已被枣岭联营煤矿采空，会有一定积水。但今后在临近该采空区附近采掘时，仍要继续实施探放水工作，确保矿井安全。（7）加强水文地质工作，进一步查明井田内隐伏构造的分布及导水性，防止发生奥灰突水事故。（四）矿井涌水量预算下合煤业为基建井，开采15号煤层，生产规模为900kt/a。该矿目前以煤层顶板裂隙渗水为主，各集中涌水点涌水量不大，正常排水情况下，不会影响生产，矿井涌水点及涌水量情况见表129。重组前原下合煤矿实际生产能力为150kt/a，矿井正常涌水量为100m3/d，最大涌水量120m3/d，矿井生产能力提升至900kt/a，现采用富水系数比拟法进行预算，预算公式为：k=q0/p0，q=pk其中：k富水系数；q0目前涌水量，m3/d；p0实际生产能力，万t/d；q预计涌水量，m3/d；p扩大生产能力，万t/d。原下合煤矿实际生产能力为150kt/a，按一年330天工作日计算，平均日产原煤455t，矿井正常涌水量为4.17m3/h，最大为5m3/h，矿井富水系数为0.220-0.264 m3/ t。经计算，下合村煤矿生产能力达到900kt/a时，开采15号煤层预算矿井正常涌水量为25m3/h，最大涌水量为30m3/h。考虑到灌浆析出水及消防洒水水量，则矿井正常涌水量按50m3/h、最大涌水量按70m3/h考虑。随着矿井开拓延深的范围的不断扩大，采空区范围也在不断扩大，采空区顶板塌陷、垮落后，会进一步加强煤层上覆各水层之间的水力联系。故预测今后矿井涌水量有增大的趋势。应加强矿井水文地质工作和防治水工作。表1210 煤矿涌水点调查情况统计表煤层涌水点编号涌水量（m3/h）水温()出水时间特征备注1511.0132011.7自流锚索眼淋水22.0132011.7自流锚索眼淋水（五）供水水源该矿生活用水取自本矿奥灰深水井，单井出水量20m3/h，能满足生活用水要求。生产用水为矿井涌水经净化处理后复用，满足生产需求。四、井田主要地质构造井田位于沁水煤田中翼东部边缘，沾尚武乡阳城北北东向褶皱带东翼，武乡洪水区范家岭向斜东翼，受区域构造控制，井田总体呈向北西倾斜的单斜构造，地层走向北东，倾向北西，倾角4-13。井田发现两条正断层，未发现陷落柱。1、断层f1正断层，走向nne，倾向nww，倾角75，最大落差7.5m，井田内延伸820m。井下开采中发现。f2正断层，走向近南北，倾w，倾角70，最大落差6.0m，井田内延伸360m。井下开采中发现。2、岩浆岩井田内未发现岩浆岩侵入体。井田地层平缓，断层不影响采区划分，井田地质构造复杂程度为简单类型。根据井田已采区域断层、陷落柱发育情况以及底板等高线舒缓形态，预测井田北部和西部未采区域不会有大于10 m的断层及陷落柱，可能遇到一些小断层（小于10 m的断层），对采掘影响不大。第二节 煤层的埋藏特征一、煤层赋存状况1、含煤性井田主要含煤地层为上石炭统太原组和二叠系山西组。山西组地层平均厚度86.41m，含煤5层，自上而下依次为1、2上、2、3、3下号煤层，均为不可采煤层，煤层平均总厚1.42，含煤系数1.64。太原组地层厚度平均100.64m，含煤9层，自上而下依次为6、7、8、9、11、12、13、14、15号煤层，其中15号煤层为稳定可采煤层，其它均为不可采煤层。煤层平均总厚5.61，含煤系数5.57，可采煤层厚3.38，可采煤层含煤系数3.36；煤系地层总厚187.05m，含煤总厚7.15m，含煤系数3.76%；可采煤层厚3.38m，可采含煤系数1.81%。2012年9月13日山西省国土资源厅发放的采矿许可证（证号为c1400002009111220046051）批准开采1415号煤层，现开采15号煤层。2、可采煤层井田内共含1层可采煤层（15号煤层），现述如下：15号煤层：位于太原组下段下部，上距k2灰岩6.76-15.61m，平均9.14m。煤层厚度为3.11-3.80m，平均3.37m，井田东部厚度大于4m，向北和西部厚度逐渐变小。煤层结构较简单，一般含夹矸1-2层，夹矸单层最大厚度0.35m。井田南部该煤层剥蚀，煤层露头由井巷控制，其余全部可采，可采指数km=1.0，变异系数y=11.09%， 15号煤层为稳定的赋煤区可采煤层，煤层稳定程度为类（d）。顶板为泥岩，底板为细砂岩和泥岩。可采煤层特征表煤层号厚度最小-最大平均m间距最小-最大平均m结构（夹矸数）稳定性可采性顶底板岩性顶板底板153.11-3.803.37较简单(1-2)稳定赋煤区可采泥岩细砂岩、泥岩二、煤 质现根据武乡县王家峪井田精查勘探成果和该矿采样化验资料将本矿现批采的15号煤层煤质特征叙述如下：（一）物理性质和煤岩特征15号煤层呈黑色、灰黑色，强玻璃光泽金刚光泽，具节理，发育阶梯状、棱角状断口，有一定韧性，中条带状、线理状结构，块状或层状构造。宏观煤岩类型为光亮型半光亮型煤。煤岩组分以亮煤为主，夹有镜煤条带和少量暗煤。（二）化学性质及工艺性能根据钻孔煤芯煤样及井下见煤点煤层煤样煤质化验资料，15号煤层煤质特征如下：1、工业分析（1）水分（mad）15号煤层原煤水分0.14%4.24%，平均0.96%；浮煤水分0.34%0.67%，平均0.51%。原煤空气干燥基水分变化较大，浮煤空气干燥基水分变化不大，浮煤水分较原煤有所降低。（2）灰分（ad）15号煤层原煤灰分17.22%28.85%，平均24.29%，根据煤炭质量分级 第一部分：灰分（gb/t15224.1-2010），用原煤评价，属低灰中灰煤。以中灰煤为主，低灰煤次之。从平面上看，15号煤层中部和西部为中灰煤，东部为低灰煤（见图3-2-1）。浮煤灰分6.36%10.77%，平均8.06%，洗选后原煤灰分降低幅度较大，说明15号煤层原煤灰分主要来源于外在岩矿物质。（3）挥发分（vdaf）15号煤层原煤干燥无灰基挥发分15.84%19.63%，平均17.64%，浮煤干燥无灰基挥发分13.54%15.11%，平均14.32%，据煤的挥发分产率分级（mt/849-2000），用原煤评价，属低挥发分煤。（4）焦渣特征（crc）15号煤层原煤焦渣特征为15，平均4，；浮煤为25，平均4，为不熔融粘结煤。2、硫分（st,d）15号煤层原煤全硫1.76%2.99%，平均2.39%，根据煤炭质量分级 第二部分：硫分（gb/t15224.2-2010），用原煤评价，属中硫中高硫煤。以中高硫煤为主，少量中硫煤。从平面上看，15号煤层大部分范围为中高硫煤，仅南部分布有少量中硫煤。浮煤硫分0.99%2.04%，平均1.33%，洗选后全硫有所降低。3、元素分析原煤 cdaf ：88.31%-86.93%，平均87.62%；hdaf ：4.32%-4.40%， 平均4.36%；ndaf ：1.18%-1.23%， 平均1.21%；odaf ：3.80%-4.62%， 平均4.21%。浮煤 cdaf ：89.05%-90.90%，平均90.27%；hdaf ：4.17%-4.80%， 平均4.39%；ndaf ：0.78%-1.43%， 平均1.02%；odaf ：3.03%-3.75%， 平均3.32%。15号煤层碳含量高，属变质程度较高的煤。4、工艺性能（1）煤的发热量（qgr，d）15号煤层干燥基高位发热量原煤：23.44-26.54mj/kg，平均25.43mj/kg，根据煤炭质量分级 第三部分：发热量（gb/t15224.3-2010）标准，用原煤评价，属中发热量-中高发热量煤。（2）煤的粘结性（gr.i.）15号煤层粘结指数浮煤0-5，平均3，属不粘结煤。（3）煤灰成分15号煤层： sio2 ：38.62%-39.80%，平均39.21%；al2o3 ：34.53%-34.88%，平均34.71%；fe2o3 ：7.34%-8.39%，平均7.87%；cao ： 5.53%-5.63%， 平均5.58%； mgo ：0.85%-1.58%,平均1.22%；so3 ：5.58%-5.81%，平均5.70%；tio2：1.26%-1.27%，平均1.27%；p2o5：0.40%-0.48%，平均0.44%；nao：0.20%-0.30%，平均0.25%；k2o：0.23%-0.27%，平均0.25%；mno2：0.046%0.064%，平均0.055%。煤灰成分中以sio2+al2o3为主，其次为fe2o3、cao和so3。（4）煤对二氧化碳的反应性800 时，还原率 ：22.3%-22.7%，平均22.5%；850 时，还原率 ：19.3%-24.6%，平均22.0%；900 时，还原率 ：24.6%-33.6%，平均29.1%；950 时，还原率 ：32.2%-39.2%，平均35.7%；1000 时，还原率 ：32.2%-46.0%，平均39.1%；1050 时，还原率 ：39.2%-46.0%，平均42.6%；1100 时，还原率 ：45.4%-48.2%，平均46.8%从以上数据看，煤随着温度升高，二氧化碳还原率升高不大在950时，煤对co2的还原率变化在32.239.2%之间，为低化学反应性，由此可知15号煤层对二氧化碳的反应性弱。（5）煤的灰融性15号煤层煤灰的软化温度stc1500，根据煤灰软化温度分级（mt/t853.1-2000）标准，15号煤层灰为高软化温度灰。（三）可选性1、筛分试验0.5-13.0mm级粒煤，占全样的77.419%，灰分为25.50%，全硫为2.44%，发热量25.58mj/kg，其规律是随着粒级的降低，灰分降低，硫分降低，发热量增高。2、浮沉试验和可选性评价（1）浮煤灰分8%时，理论产率为59%，分选密度1.52g/cm3，扣除沉矸后扣除沉矸后0.1含量为32.88%，属难选等级。（2）浮煤灰分10%时，理论产率为67.74%，分选密度1.69g/cm3，扣除沉矸后扣除沉矸后0.1含量为9.17%，属易选等级。（3）浮煤灰分12%时，理论产率为73.75%，分选密度1.858g/cm3，扣除低密度物后0.1含量为17.27%，属中等可选等级。（四）煤层的风氧化根据原枣岭煤矿井下南上山和集中运料巷采掘揭露，均发现了煤层煤质变坏的风氧化现象，结合区域资料，推断井田东南部15号煤层出露，其风氧化带范围从煤层露头线向倾斜方向推50m，从基岩向下垂深20m。（五）煤类、煤质特征及工业用途评价根据中国煤炭分类（gb/t 5751-2009）及本区煤质分析指标，对本区各可采煤层煤类及工业用途评价如下：15号煤层：浮煤干燥无灰基的挥发分13.54%15.11%，平均14.32%，粘结性指数35，平均4，胶质层厚度（y）为03mm，平均1mm，属低灰中灰、中硫中高硫、中发热量中高发热量贫煤（pm）。根据上述煤层的煤质特征，15号煤可作为动力用煤。第三节 井田境界及储量一、井田境界根据山西省国土资源厅2012年9月13日换发的采矿许可证，证号：c1400002009111220046051；批准开采1415号煤层，许可生产规模300kt/a。井田范围由下列9个坐标拐点连线圈定（1980西安三度带坐标系）：1、x=4066907.53 y=38419771.382、x=4066419.80 y=38420016.143、x=4065525.94 y=38418857.984、x=38418857.98y=38418421.805、x=4065554.39 y=38418268.796、x=4066024.65 y=38417943.467、x=4068207.46 y=38416906.678、x=4067255.79 y=38418232.069x=4067343.17 y=38418954.91扣除武乡县韩北乡下合砖厂矿区范围：1、x=4066303.32 y=38418063.862、x=4066295.76 y=38418145.643、x=4066175.24 y=38418129.864、x=4066185.83 y=38418047.18井田范围相对应的1980西安六度带坐标点为：1、x=4068591.61 y=19687761.352、x=4068111.61 y=19688021.353、x=4067181.60 y=19686891.354、x=4067451.60 y=19686446.355、x=4067191.59 y=19686301.356、x=4067651.60 y=19685961.347、x=4069801.60 y=19684856.338、x=4068891.60 y=19686211.349、x=4069001.61 y=19686931.34井田东西宽3.165km，南北长2.620km，井田面积3.452m2。开采深度标高：+935m+450m。二、资源储量1、地质资源/储量根据批准的山西下合煤业有限公司补充勘探矿井地质报告，截止2011年底，全井田共获得15号煤层保有资源/储量（111b+122b+333）11240kt，其中探明的经济基础储量（111b）为9630kt，控制的经济基础储量（122b）为940kt，推断的内蕴经济资源量（333）为670kt，其中探明的经济基础储量（111b）占保有资源储量的比例为85.7%，探明的和控制的经济基础储量占保有资源储量的比例为94.0%。详见表211。表211 资源/储量估算结果汇总表 煤层号煤类资源储量(kt）111b122b333现保有111b总量（%）111b+122b总量（%）15pm96309406701124085.794.0总计pm96309406701124085.794.02、工业资源/储量全井田探明和控制的基础储量（111 b+122b），连同推断的内蕴经济资源量（333）乘以可信度系数（取0.70.9，本井田取0.9），归类为矿井工业资源/储量。矿井工业资源/储量=111b+122b+333k=9630+940+6700.9=11173kt，详见表212。表212 15号煤层资源/储量估算汇总表煤层号地质资源/储量（kt）工业资源/储量（kt）111b122b333现保有15963094067011240111733、矿井设计资源/储量矿井设计储量：矿井工业资源/储量减去设计计算的断层煤柱、井田境界煤柱、地面建（构）筑物等永久保护煤柱损失后的资源/储量。井田内需要留设永久煤柱的有：下合砖厂保护煤柱、污水处理厂保护煤柱、采空区、积水区防水煤柱、井田境界、断层煤柱、风氧化带保护煤柱。下合砖厂、污水处理厂保护煤柱：按三级保护，围护带取10m；松散层平均厚度43m，基岩厚度平均厚度175m，松散层的移动角取45，基岩移动角取72。经计算地面构筑物保护煤柱取100m。井田内存在四个村庄，即下合谷村、花豹拐村、下合东坡村和枣林村，共压煤近3.00mt，矿方已与这四个村庄签订搬迁协议，实施搬迁。永久煤柱留设参数如下：井田境界留设20m煤柱，断层煤柱取20m，积水区留设30m防水煤柱，因矿井采空区的导水导气等性能地质报告中未交待清，根据本地区的普遍地质特征，本次设计采空区考虑留设30m保安煤柱。详见表213。表2-1-3 矿井设计储量计算表 单位：kt煤层编号工业资源/储量永久煤柱损失设计储量下合砖厂污水处理厂井田边界采空区边界断层风氧化带小计151117328113638628877109127798964、矿井设计可采储量矿井设计可采储量：矿井设计资源/储量减去工业场地和主要井巷煤柱的煤量后乘以采区回采率的资源/储量；根据煤炭工业矿井设计规范要求及矿井设计布置，15号煤层采区回采率取75%。矿井留设的开采保护煤柱有：矿井工业场地、井筒及开拓大巷保护煤柱，大巷间煤柱及大巷两侧煤柱均按30m宽留设。矿井工业场地及井筒保护煤柱是在其边线外留出保护等级围护带宽度，然后按照各岩层的移动角计算出各岩层的水平移动长度，所有岩层水平移动长度之和即为围护带外煤柱的宽度。松散层及基岩厚度参照邻近钻孔的资料确定，松散层的移动角取45，基岩移动角取72。经计算主工业场地保护煤柱取100m；主斜井从井底到井口保护煤柱范围为由30m到100m；回风斜井从井底到井口保护煤柱范围为由30m到80m。矿井设计可采资源/储量按计算公式为：zk =（zsp）c式中：zk矿井设计可采资源/储量，kt；zs矿井设计资源/储量，kt；p煤柱损失，kt；c采区回采率， 15号为中厚煤层，采区回采率取80。经计算，矿井可采储量为6981.6kt。详见可采储量表214。表214 矿井可采储量汇总表 单位: kt煤 层设计资源/储量保护煤柱开 采损 失可 采储 量工业场地及井巷15989611691745.46981.63、安全煤柱及各种煤柱的留设与计算1. 巷道煤柱按以下公式计算s1式中：s1巷道保护煤柱的水平宽度，m；h巷道的最大垂深，取220m；m煤层厚度，m，取15号煤层最大厚度为3.80m；f煤的强度系数，取2。s1=22.93m2. 断层煤柱按下式计算：l 0.5 k m式中：l煤柱留设的宽度，m；k安全系数（一般取25）；m煤层厚度或采高，m，取15号煤层最大厚度为3.80m；p水头压力，mpa，（1030860）6.311031.1mpa；kp煤的抗张强度，取0.6 mpa。l 0.5 k m0.523.802.358.93m综上，大巷煤柱30m，断层煤柱取30m。3.其他煤柱留设井田边界留设20m煤柱；由于15号煤层较厚，而且井田东部采空区较多，以及采空区有积水存在，因此采空区防水煤柱按30m煤柱留设。第四节 矿井开拓山西下合煤业有限公司由原武乡县韩北乡下合村煤矿与原武乡县韩北乡枣岭联营煤矿及部分新增区兼并重组而成。原武乡县韩北乡下合村煤矿工业场地内有一混合提升斜井和一回风立井可供利用，原武乡县韩北乡枣岭联营煤矿工业场地仅有一主斜井可供利用，其余井筒均已关闭。而且原武乡县韩北乡下合村煤矿工业场地距离可采的煤层区域较近，因此设计选择主工业场地利用原武乡县韩北乡下合村煤矿工业广场。1.井筒数目及用途利用原武乡县韩北乡下合村煤矿混合提升斜井作为兼并重组整合后矿井的主斜井；利用原下合村煤矿工业场地的回风立井作为兼并重组整合后矿井的副立井；刷大原武乡县韩北乡枣岭联营煤矿工业场地的主斜井作为兼并重组整合后矿井的回风斜井。主斜井：为利用原有井筒，井筒净宽4.2m，净高3.7m，净断面13.64m2，半圆拱形断面，井筒倾角23，井筒斜长419m，井筒内装备带宽800mm的大倾角带式输送机和30kg/m的检修轨道，设躲避硐室及行人台阶，担负全矿井煤炭、长材料、大型设备的提升任务，兼作矿井的进风井和安全出口。副立井：为利用原有井筒，井筒净直径4.0m，净断面12.56m2，垂深135.83m，井筒内装备单钩罐笼，担负人员及散材的升降任务，装备梯子间，兼做矿井进风井和安全出口。回风斜井：为刷大原有井筒，井筒净宽刷大至4.0m，净高3.5m，半圆拱形断面，井筒斜长253.5m，净断面为12.28m2，井筒倾角20，井口装备两台轴流式对旋主通风机，一用一备担负全矿井的回风任务，井筒内设台阶、扶手，兼作矿井的一个安全出口。2.水平划分全井田设一个开采水平，15号煤的水平标高为+789m。3.大巷沿主斜井井底和回风斜井井底连线方向，在整合井田中南部一带，北西南东向平行布置三条大巷，即一采区轨道大巷、一采区胶带大巷和一采区回风大巷，大巷掘至井田西部边界附近，再改为向正北方向掘大巷至井田北部边界，在大巷两侧直接布置回采工作面生产。三条大巷分别与三个井筒相连，形成主运输系统、辅助运输系统及矿井通风系统。其中胶带大巷、轨道大巷沿15号煤层底板布置，回风大巷沿15号煤层顶板布置，大巷间距30m。4.通风矿井通风方式为中央分列式，混合提升斜井、行人立井进风，回风斜井回风。5.采区划分全井田划分为两个采区，井田中部的一采区和井田西部的二采区。6.采区接替采区接替采用顺序接替，即先开采一采区后开采二采区。7.主运输方式根据矿井规模、井筒提升方式、井田开拓部署及目前国内井下煤炭运输技术装备发展情况，设计确定大巷主运输采用胶带输送机。其理由如下：矿井主要开拓巷道均沿煤层布置，就本矿设计规模和目前国内井下煤炭运输设备而言，选择胶带输送机运输最为合理。矿井开拓巷道呈直线型布置，采用胶带输送机运输，可以充分发挥其效益，而且对矿井早达产和稳定生产都非常有利。井下大巷煤炭运输采用胶带输送机运输，不但可以实现工作面至地面一条龙连续运输，而且运输能力大、运输连续性强、效率高、自动化程度高、维修工作量小，主辅运输互不干扰，对矿井简化生产环节,实现高产高效生产和现代化管理都十分有利。8.辅助运输方式井下巷道均沿煤层布置，矿井掘进矸石量不大，井下辅助运输主要是材料设备的运输。鉴于本矿井辅助运输量不大，且大巷均沿煤层呈直线型布置，设计确定井下辅助运输采用调度绞车牵引矿车运输。其优点是工艺简单，操作便利，对煤层倾角变化适应性强。9.井筒装备混合提升斜井：装备带宽800mm的带式输送机和型号30kg/m的轨道。行人立井：装备jk-2.0/31.5型单滚筒提升绞车。回风斜井：装备fbcdz-8-20b型通风机，内设台阶。10、矿井移交生产及达到设计生产能力900kt/a时共布置一个采区、一个综采一次采全高工作面。首采区位置选择：为了尽量减少初期工程量，缩短建井工期，最大限度地节省初期投资，首采区选择在一采区。第二章 采区地质特征第一节 采区地质特征一、采区范围矿井开采15号煤层，设一个水平。划分了两个采区，从一到二顺序开采。第一采区位于井田西北部，东西长2.19，南北宽1.84km，采区面积4.03km；相邻二采区未开采。二、采区地质情况1、地形地势采区位于井田西北部，沁水煤田东翼中段潞安国家规划矿区武乡区中部，井田东北部位于王家峪井田精查区内，西南部在襄垣普查区内。井田大部为黄土覆盖区，第四系黄土分布于沟谷、黄土垣、梁、峁之上，仅在井田北部有少量下石盒子地层出露。2、地质构造沾尚武乡阳城北北东向褶皱带东翼，武乡洪水区范家岭向斜东翼，受区域构造控制，井田总体呈向北西倾斜的