采矿毕业设计说明书.doc

前 言山西霍宝干河煤矿有限公司是山西焦煤霍州煤电集团公司和宝钢贸易有限公司共同出资组建，井田位于霍西煤田万安详查勘探区东北部，山西省洪洞县北部，汾河西岸的干河、平垣、小河村一带，距洪洞县城23km，其行政辖区大部分为洪洞县堤村乡，北部边缘地带属于汾西县团柏乡，跨洪洞、汾西两县，第四系黄土大面积覆盖，地形切割强烈，沟谷纵横，地貌形态以黄土梁、塬、峁为特征，地势西高东低，最高点位于区西北角井田边界附近的黄土梁上，标高740m，最低点位于井田东南部汾河河谷中，标高510m，相对高差230m。区内以一条近东西向的黄土梁为地形骨架，南北两侧黄土冲沟发育，属低山基岩黄土丘陵地貌。井田形态呈北东南西向长条形分布，北东南西长约9km，北西南东宽约4km，面积为35.5599km2，矿井设计可采储量为171.50Mt。其中山西组煤层60.81Mt，设计生产能力为210Mt/a，计算服务年限为58.3a。本区地属温暖带季风型大陆气候，四季分明，冬春季寒冷，夏秋季湿润多雨；井田地震动峰加速度(g)为0.20，地震动(加速度)反应谱特征周期(sec)为0.35，地震烈度为8度。 根据煤炭科学研究总院沈阳研究院提交的干河矿井一采区瓦斯基础参数测定及瓦斯涌出量预测及山西省煤炭工业局的批复，矿井投产的上组煤首采区相对瓦斯涌出量为3.46m3/t，绝对瓦斯涌出量为16.03m3/min；矿井相对瓦斯涌出量为4.33m3/t，绝对瓦斯涌出量为20.06m3/min。矿井为低瓦斯矿井；在4个钻孔中对可采煤层做了煤尘爆炸性试验，其结果各煤层均有爆炸性危险，火焰长度在60400mm，加岩粉量在7080%；在5个钻孔中对可采煤层做了煤的自燃倾向性试验，其结果各煤层属不易自燃煤。本井田采用立井开拓，三个井筒（主立井、副立井和回风立井）均位于同一工业场地，相互间距90m左右。主立井井口标高+546.40m，井筒深度567.40m。装备一对标准四绳20t箕斗，担负矿井煤炭提升任务兼作进风井。敷设通讯、信号电缆。主立井表土及风化岩段深度为73m，采用钢筋混凝土支护，支护厚度500mm，基岩段采用混凝土支护，支护厚度400mm；副立井井口标高+546.40m，井筒深度589.40m。装备一对1t矿车双层四车罐笼（一宽一窄），担负矿井矸石提升、材料设备下放、人员升降兼作进风井和安全出口。设有玻璃钢梯子间，并敷设排水、压风、消防洒水管路及动力、通讯、信号电缆。副立井表土及风化岩段深度为84.2m，采用钢筋混凝土支护，支护厚度550mm，基岩段采用混凝土支护，支护厚度450mm；回风立井井井口标高+546.60m，井筒深度551.6m，作为矿井的专用回风井和安全出口。设有玻璃钢梯子间。回风立井表土及风化岩段深度为73m，采用钢筋混凝土支护，支护厚度550mm，基岩段采用混凝土支护，支护厚度450mm。3个井筒均采用普通法施工，各井筒表土及风化岩段采用钢筋混凝土井壁，基岩正常段为混凝土井壁。第一章 井田概况及地质特征1 矿区概述一、地理位置及交通条件干河井田位于山西省洪洞县北部，汾河西岸的干河、平垣、小河村一带，距洪洞县城23km，其行政辖区大部分为洪洞县堤村乡，北部边缘地带属于汾西县团柏乡，跨洪洞、汾西两县。区内公路以团柏河东岸的洪洞汾西县级公路为主，自东南向西北从井田东部通过，至下团柏村分为两支，一路向西经沟底村、后义村可到汾西县邢家要乡，一路北上直达汾西县城。区外有南同蒲铁路及霍侯一级公路，位于井田东部边界的汾河东西两岸，铁路沿线设有辛置、赵城、洪洞等站。由矿井工业场地跨团柏河沿洪（洞）汾（西）公路向东南2.5km可接108国道，北上3km至辛置火车站。自矿井工业场地至团柏矿工业场地6km，有公路相通。矿井北距太原、霍州市分别为221km和12km，南距临汾市、洪洞县城分别为60km和15km，矿井交通运输条件极为方便。矿井交通位置见图1.1-1。图1.1-1 矿井交通位置图二、矿区电力供应基本情况矿井两回电源采用35kV架空线路取自相距约3.77km的霍州煤电集团中煤电厂（312MW），电源可靠。三、矿区的水文简介本区水源充足。矿井正常涌水量3600m3/d（一水平生产时），经不同程度处理后，可满足矿井生产及消防用水。团柏河河谷地段浅层沙砾层水，富水性强、水质好，开掘大口井，井深40m左右，水位埋深1015m，单井可提供100m3/h以上水量，可作为矿井建设初期用水水源及备用水源。做为永久性供水水源可选择在下团柏断层下盘的团柏河谷，这里正好接近郭庄泉的排泄区，开掘奥灰岩溶水，含水丰富，水质好，水位埋藏浅，一般在1020m，距矿井2.0km，是理想的供水水源。四、矿区的地形与气象本区地处低山黄土丘陵区，四季分明，昼夜温差较大。降水量316.7542.0mm，年平均降水量428.03mm，蒸发量1380.81820.6mm，年平均蒸发量1587.03mm，蒸发量大于降水量3.7倍，冬春少雨，夏末秋初雨水较大，且多集中在7、8、9三个月。年平均气温15.8，结冰期在11月下旬至次年3月上旬，最大冻土深度为530mm。无霜期180天左右。夏季多东南风，冬季多西北风，最大风速18m/s，属温暖带季风型大陆气候。本区地震烈度为8度区。五、主要自然灾害霜冻：本区地势高寒，无霜期较长。据1975年来的资料，10年中有5年发生不同程度的冻灾，平均两年一遇。冰雹：冰雹是本区常见的一种局部性灾害天气，据气象部门多年资料记载，洪洞县境内平均每年发生冰雹灾害1.4次，多发生在每年的59月，7、8、9三个月更为集中。干旱：干旱是本区主要自然灾害之一，矿井所在堤村乡素有“十年九旱”之称。井田内无滑坡、泥石流等地质灾害现象。六、矿区开发史及周边小窑状况干河井田地处新开发区，由于煤层埋藏较深，达460m以上，至今无小煤窑开采。井田外团柏煤矿隔下团柏断层与本井田为邻。井田以北及西北为团柏煤矿。2 井田地质特征一、地层本区大部被新生界地层覆盖，仅在西部、西南部沟谷中自西向东依次零星出露上石盒子组下段、中段及上段地层。根据钻孔揭露，将地层自下而上简述如下：1奥陶系（O）区内地面未出露，钻孔中一般只揭露其顶部520m。仅127号钻孔及603号钻孔揭露厚度较大，分别揭露奥灰116.21m和205.67m，其余探岩溶钻孔揭露厚度100m左右。(1) 中统上马家沟组（O2s）区内仅603号钻孔揭露，但不完整，岩性为灰色白云质灰岩、泥质灰岩及石灰岩。(2) 中统峰峰组（O2f）603号钻孔揭露峰峰组厚度146.80m，岩性为灰色、深灰色块状石灰岩、泥质灰岩及石膏层。2石炭系（C）(1) 中统本溪组（C2b）本组地层自O2f古风化面至K1石英砂岩底，平行不整合覆盖于中奥陶统峰峰组之上。厚度6.1723.50m，平均14.90m。由浅灰色铝质泥岩、深灰色泥岩、粉砂岩、灰白色细粒砂岩及一层稳定的石灰岩和薄煤层组成。底部多为铝质泥岩，具鲕粒，可见星散状、结核状黄铁矿，其层位俗称“山西式铁矿”。中部以泥岩为主，夹薄层石灰岩和煤层，微观鉴定石灰岩90%为泥晶方解石和9%的生物碎屑，其碎屑成分有：腕足类碎片及刺、瓣腮类、有孔虫等。顶部多为泥岩、粉砂岩。从岩性、岩相及生物化石组合分析，属泻湖海湾沉积，局部不稳定的泥炭、沼泽化环境。(2) 上统太原组（C3t）本组地层自K1砂岩底至K7砂岩底。厚度77.8099.66m,平均厚度87.91m。为本区主要含煤地层之一。岩性主要以灰黑色泥岩、粉砂岩、煤层及石灰岩为主，夹厚度变化较大的细中粒砂岩。据岩性组合及岩相特征将本组地层划分三段：下段（C3t1）：K1砂岩底至K2石灰岩底。厚度17.7232.47m，平均24.57m。主要由石英砂岩、铝质泥岩、粉砂岩及9、10、11号稳定可采煤层和02层薄煤层组成。底部中细粒石英砂岩（K1）呈灰白色、质密、坚硬、质纯，孔隙式硅质胶结，具暗色泥质线纹显示的斜层理及缓波状层理，厚度变化大，部分地段相变为粉砂岩。该砂岩上部的灰黑色泥岩、粉砂岩中含大脉羊齿、栉羊齿等化石。中段（C3t2）：K2石灰岩底至K4石灰岩顶（或K5砂岩底）。厚度29.5135.85m，平均33.23m。岩性主要由三层石灰岩、泥岩、粉砂岩和薄层砂岩组成，夹一层不稳定局部可采的薄煤层（7下号）；底部K2为厚层状含生物碎屑石灰岩，厚度1.2311.32m，平均9.11m。上部夹燧石条带。镜下鉴定泥粉晶基质和生物碎屑分别占8085%和1520%，基质中方解石含量达98%以上。生物碎屑主要有蜒、有孔虫、腕足碎片、海百合茎和苔藓虫碎片等。K2石灰岩至K3石灰岩间夹泥岩、细粒砂岩及不稳定的薄煤层（8号），局部地段（124号孔附近）砂岩相变为石英砂岩。K3石灰岩厚度变化不大，全区发育。K3K5砂岩间以泥岩为主，夹不稳定的粉砂岩、砂岩及7、7下号煤层，上部K4石灰岩发育不好，仅分布在井田西部和东北部，中部地段相变为粉砂岩。上段（C3t3）：K4石灰岩顶或（K5砂岩底）至K7砂岩底。厚度21.8040.67m，平均30.44m。以黑色泥岩、粉砂岩为主。夹薄层砂岩及海相泥岩，含14层不稳定的薄煤层（其中6号煤层为局部可采煤层）。底部K5砂岩主要由碎屑和填隙物组成，分别占80%、20%。填隙物以粘土杂基为主，约占80%以上，碳酸盐胶结物少量、孔隙式胶结。局部K5砂岩相变为粉砂岩、泥岩。总之，本组地层沉积厚度有一定规律，大致上以3勘探线为界，西部较厚为9099.66m，东部较薄为8090m，东南部701、702、120号钻孔一带最薄，为77.8080m。3二叠系（P）(1) 下统山西组（P1s）K7砂岩底至K8砂岩底，为本区主要含煤地层之一。与太原组地层整合接触，厚度32.1247.22m，平均厚度40.18m。岩性以深灰色泥岩、粉砂岩和灰色、灰白色细中粒砂岩为主。含煤35层，其中1、2号煤层为分区稳定的大部可采煤层。本组厚度变化较大，东部西北及中南部相对较薄，西部、中北部及东南部702号、604号孔一带较厚。K7砂岩为灰白色细中粒长石石英砂岩，厚0.6514.00m，平均6.59m。成分主要以碎屑和填隙物构成，分别约占8085%和1520%。碎屑以石英为主，石英含量约占80%以上，长石约占1015%，多已高龄石化和绢云母化，含少量云母。胶结物以粘土杂基为主，占其总量的95%，结晶方解石约占5%左右。中细粒结构、滚园度和分选性较好，多呈次棱角状，具大型斜层理，含泥质包裹体，厚度变化趋势为北部、南部较厚，东、西部及中部较薄。(2) 下统下石盒子组（P1x）与下伏山西组地层整合接触。由K8砂岩底至K10砂岩底，厚度平均90m，本组按岩性组合分为两段：下段（P1x1）：由深灰色、灰色粉砂岩、泥岩及薄层细中粒砂岩间互成层组成，夹有13层不稳定的薄煤层，厚31.2046.95m，平均39.66m。本段总的变化趋势，西部厚，东部较薄。底部K8为中细粒长石石英砂岩，成分以石英为主，占碎屑的85%，长石占10%，含少量黑云母，分选中等，磨园中等好，多呈次园状，孔隙式胶结，厚度09.94m，平均3.03m，局部相变为粉砂岩。上段（P1x2）：K9砂岩底至K10砂岩底，为灰色、灰绿色粉砂岩、泥岩和灰白色微带绿色的细中粒砂岩互层。厚36.8076.30m，平均49.62m。本段顶部为一层稳定的铝质泥岩，呈灰白色含紫色斑块及铁质鲕粒，俗称“桃花泥岩”，为K10砂岩的辅助标志层。(3) 上统上石盒子组（P2s）与下伏下石盒子组地层成整合接触。按岩性组合分为三段：下段（P2s1）：K10砂岩底至K12砂岩底，据钻孔揭露，厚度108.00194.90m,平均161.32m。K10砂岩为灰白色厚层中、粗粒砂岩，以石英为主，长石云母及绿色矿物次之，底部含砾石。钙质胶结，分选中等，呈次棱角状，直线型斜层理，厚1.3021.50m，平均6.90m。其上为灰绿色、紫红色、灰黄色的粉砂岩、泥岩，夹数层灰绿色砂岩，中部夹灰及深灰色泥岩及粉砂岩条带。中段（P2s2）：K12砂岩底至K13砂岩底。厚120.55185.60m,平均151.97m。岩性为灰紫色、紫红色、灰绿色粉砂岩及泥岩互层，夹23层细粒砂岩。K12砂岩主为灰白色、灰绿色厚层状中细粒砂岩底部含砾石。厚度1.2014.10m,平均4.57m。上段（P2s3）：K13砂岩底至K14砂岩底。厚度81.8092.30m,平均84.30m。底部K13为灰绿色中粗粒砂岩,成分以石英为主，长石次之，底部含细砾，粘土质胶结，厚度0.9511.80m，平均5.17m。其上以紫红色、黄绿色、灰绿色粉砂质泥岩、粉砂岩为主，间夹薄层黄绿色细粒砂岩。(4) 上统石千峰组(P2sh)本区地表未出露，仅在区西北部122、123、401、402号钻孔中揭露，揭露厚度1020m。底部K14为灰绿色微含紫色细中粒砂岩，成分以石英为主，长石次之，粘土质胶结，分选中等，次圆状，其上为紫红色泥岩和灰绿色粉砂岩组成，裂隙中充填有次生石膏。4第三、四系（N、Q）(1) 第三系上新统（N2）区内沟谷中零星出露，不整合覆盖于不同时代的基岩之上。底部为半胶结的砂砾石，其上为棕红色砂质粘土和泥质砂土。(2) 第四系（Q）更新统以黄土为主，出露于山坡、山梁之上。全新统以洪积冲积砂砾层为主，分布于团柏河之中，均不整合覆盖于各时代地层之上。二、含煤地层本井田主要含煤地层为上石炭统太原组和下二叠统山西组，自上而下共含5（1、2、7下、9、11）层可采煤层。其中太原组下段的9号煤层属不稳定的局部可采煤层； 11号煤层为本区主要稳定可采煤层；太原组中段的7下号煤层为不稳定的局部可采煤层。10号煤层硫份大于3为暂不利用煤层。山西组的1、2号煤层属分区稳定（3勘查线以东）的大部可采煤层，是本井田开采的主采煤层。三、井田内煤系地层的主要地质构造干河井田位于霍西煤田霍州矿区内，根据目前板块构造研究成果，其大地构造处于华北板块（级）山西过渡块体（级），洪洞区块（级）的北部，是临汾运城裂陷盆地的组成部分。中生代的燕山运动在霍州矿区内形成的基本构造特征是断裂发育，并伴有开阔的波状起伏。 1、断层(1) 下团柏断层位于井田北西部边界，走向N60E，倾向SE，为南东盘下降的正断层，落差280350m，地表下盘自西向东依次出露P2s1、P1x2、P1x1、C3t3地层，上盘为黄土覆盖，并有团-9和团-10、团-24和112、团-6和126、团-17和118号成对钻孔控制。团-3号钻孔中见到K10下18m与奥陶系峰峰组底部地层接触，落差350m。向北东没入汾河。(2) 下张端断层位于井田南东部边界内侧，走向N55E，倾向SE，为南东盘下降的正断层，落差30120m，自东向西逐渐增大。断层北西侧出露有P2s2、P2s3地层，南东侧为黄土覆盖，由9条地面电法剖面线及114和115号成对钻孔控制。111、114、405、117、604、120号钻孔控制其延展方向，向北东没入汾河，区内延展长度7500m。下张端断层为先期开采地段南东边界，受电法剖面线和上述钻孔控制、其摆动范围已控制在80m之内，总述平面位置已控制。2褶曲（1）沟东计向斜位于井田北西部，轴部沿105、107、110、112、401、601号钻孔一线展布，区走向NE，北西翼受F1断层和下团柏断层影响，倾角912，南东翼倾角57，被新生界地层覆盖，向西出井田在沟谷中有P2s2地层零星出露，向北东没入汾河，区内延伸长9200m。该向斜受钻孔控制，轴部位置基本确定。（2）五里庄背斜位于井田南西部，轴向N50E，轴部沿下张端断层北西侧与断层平行展布，向南西出井田延伸很远，两翼不对称。北西翼倾角8左右，南东翼受断层影响倾角较大714，轴部有上石盒子组地层零星出露和产状控制，区内延伸约5000m。（3）小河背斜位于井田北东部小河村一带，沿604、702（南）、801（南）一线展布。走向北北东，西段北西西，两翼不对称。南东翼受断层影响角度10左右，北西翼倾角48，区内延伸长3700m。地表被新生界地层覆盖，向东出井田没入汾河。该背斜受钻孔控制，轴部位置基本确定。3陷落柱井田内大部被新生界地层覆盖，地表及钻孔未发现陷落柱。且从钻孔资料分析奥灰岩溶不甚发育，反映O2f地下水活动性弱，陷落柱不易生成。但并不排除井田内有陷落柱存在，据北西界相邻团柏煤矿调查资料陷落柱的发育密度为29.6个/km2，估计本区可能存在陷落柱，开采过程应引起注意。4岩浆岩本井田无岩浆岩活动。总之，全井田地层走向变化不大，产状平缓，断层稀少，褶皱宽缓，陷落柱不发育，构造简单，适宜于建设大型矿井。四、井田的水文地质及矿井涌水量概况（一）水文地质1、含水层 (1) 寒武系中统张夏组（2）岩溶含水层以厚层状鲕状灰岩，白云岩为主，分布吕梁山区，在关王庙一带及其以南寒武系地层大面积出露，厚62148m，地表构造裂隙发育，光华河各水源井岩溶发育与奥灰混合抽水，单位涌水量6.82142.12L/s.m，属富水性较强岩溶含水层。(2) 奥陶系（O）岩溶含水层该岩层为本区的主要含水层系。下统（O1）包括冶里组与亮甲山组，分布地段与张夏组基本相同，以白云岩为主，夹竹叶状白云岩、泥质白云岩及灰质白云岩，裂隙不发育，可视为隔水层。中统（O2）包括下马家沟组（O2x）、上马家沟组（O2s）及峰峰组（O2f）。主要含水层为上马家沟组：主要分布吕梁山复背斜东翼，以南北向条带状出露灵石南及汾河河床出露，一般底界普遍可见一层分选磨园良好的石英砂岩，其上为白云质泥灰岩呈角砾状，厚2030m，中部以厚层状白云质灰岩，厚50m，上部为中厚层石灰岩与薄层白云质泥质灰岩、泥灰岩互层，厚2050m，含水丰富，单位涌水量53.5440.0013.88L/s.m。中统峰峰组分布范围与上马家沟组基本相同，下段为角砾状白云质灰岩、泥灰岩，常夹透镜或似层状石膏，厚5080m，上段为角砾状石灰岩或白云质灰岩，厚5080m，岩溶裂隙发育，钻孔单位涌水量1060L/s.m。(3) 石炭系上统太原组石灰岩（K4、K3、K2）溶隙含水层该组三层石灰岩较稳定，其中K2为稳定层，一般厚614m，分布广泛，由于补给面积较小，多与奥灰含水层发生水力联系，成为较强含水层，白龙井田单位涌水量0.9723.156L/s.m。(4) 石盒子组砂岩裂隙含水层组砂岩含水层较稳定，发育数层，岩性为黄绿色、灰色、厚层状、中粗粒石英长石砂岩，埋藏浅时，风化裂隙发育，大气降水补给条件好，可在地形条件适宜的情况下，以泉的形式排泄，一般不易形成丰富的含水层。(5) 第四系（Q）孔隙潜水含水层组为砂砾孔隙潜水，主要分布于各沟谷和河床底部，以砂砾石为主要含水层，富水性视分布位置和厚度不同而有很大差异，在汾河则成为富水区段，单位涌水量为2.0388.1L/s.m，而在山区因厚度变薄，含水性明显减弱，一般只能做小型供水水源由居民饮用。2、隔水层(1) 太古界、元古界变质岩构成寒武、奥陶系碳酸盐岩溶含水层的隔水基底。(2) 石炭系中统本溪组1645m，由泥质岩类不稳定的薄层砂岩和灰岩组成，裂隙、岩溶不发育，具有良好的隔水性能，成为奥灰含水层与可采煤之间的主要隔水层。(3) 石炭、二叠、三叠系中较厚且稳定的泥岩及裂隙不发育的砂岩为各含水层间的隔水层。（二）矿井涌水量 根据井田水文地质条件及充水因素，1、2号煤层充水含水层K8砂岩抽水试验为简易抽水，水文地质参数准确性差。因此，上组煤矿井涌水量预算，利用与本井田相邻水文地质条件相似的团柏矿井资料，用比拟法计算；下组煤层选用解析法中的“大井法”对首采区矿井涌水量预算。计算结果：1、2号煤层矿井正常涌水量为3050m3/d（127m3/h），最大涌出量为6050m3/d（252m3/h）；下组煤层矿井正常涌水量为4900m3/d（204m3/h），最大涌出量为8640m3/d（360m3/h）。3 煤层的埋藏特征一、煤层11号煤层位于山西组上部，上距K8砂岩平均12.58m，下距2号煤层0.7013.89m，平均间距7.30m。南东部与2号煤层合并，北及西部成为独立煤层。该煤层厚度0.002.17m，平均0.95m，一般不含夹矸，(仅在区北东部5勘查线501、116、团-6号钻孔号含一层夹矸，夹矸岩性为泥岩)，结构简单。顶板岩性主要为中、细粒砂岩，局部为泥、粉砂岩；底板岩性以泥岩、粉砂岩为主，仅西部109、110、122号钻孔一带为细粒砂岩。1号煤层可采范围成片面积较大，可采面积17.194km2，占48.4%；分布在井田北中部南西部及北西部。1号煤层厚度东部较西部为厚，靠近1、2号煤层合并区附近发育较好，厚度1.052.03m，平均1.56m，大部不含夹矸，结构简单，稳定可采；西部3勘查线以西煤层较薄，可采范围内0.701.38m，平均0.81m，结构简单。全井田1号煤层总述属大部可采的较稳定煤层，基本以3勘查线为界，以东属稳定可采煤层。22号煤层位于山西组中部，上距1号煤层0.7013.89m，平均间距7.30m，自南东向北西间距逐渐增大。煤层厚度0.305.35m，平均厚度2.15m。根据1号、2号煤层间距变化，以两煤层间距0.70m为界在相邻钻孔之间采用插点法作出1、2号煤层分叉合并线，将2号煤层划分为合并、分叉两个区，合并分叉界线大致为钻孔119、701、602、J-2、J-1、W-1、404、405、114、111连线。合并区内煤层厚3.205.35m，平均4.09m，变异系数13%；可采系数100%，含12层夹矸。顶板以粉砂岩、泥岩为主，其次为中、细粒砂岩；底板以粉砂岩、泥岩为主，局部为细粒砂岩。分叉区内煤层厚0.302.31m，平均1.43m，变异系数为36%，可采系数90%，分叉后的2号煤层大部不含夹矸，局部含1层夹矸。顶板以泥岩、粉砂岩为主，局部（402、123、113号孔一带）为中、细粒砂岩；底板以粉砂岩为主,局部（区西部109、111、W-2、113号孔一带）为细粒砂岩。总述，2号煤层厚度大，层位稳定，结构简单，厚度变化规律明显，呈现为从北到南、由西至东逐渐变厚的趋势。2号煤层可采范围面积25.260km2，占71%，全井田综合评价属大部可采的较稳定煤层。基本以3勘查线为界,以东分叉区厚度1.502.00m左右，合并区煤层较厚，分别自北东和南西向中部增厚，故3勘查线以东属稳定可采煤层。37下号煤层位于太原组中段中部K3石灰岩之上，上距2号煤层38.7871.77m,平均间距58.84m。厚度0.001.25m，平均厚度0.68m，厚度变异系数为27%；可采系数为47%。一般不含夹矸，结构简单(井田外个别点含一层夹矸)。顶板泥岩为主，粉砂岩次之；底板铝质泥岩为主，粉砂岩、泥岩次之。7下号煤层可采范围主位于北西部及中部局部，可采边界极不规则，可采面积17.283km2，占48.6%。总之，7下号煤层0.70m可采边界极不规则，属不稳定的局部可采煤层。49号煤层位于太原组下段顶部，上距7下号煤层15.6629.19m，平均间距23.04m，厚度0.602.20m，平均厚度1.03m。厚度变异系数为23%，厚度可采系数为100%。不含夹矸，结构简单，顶板为K2石灰岩，底板为灰黑色粉砂岩，局部为泥岩。9号煤层厚度全井田可采，井田内402号孔最厚达2.20m，井田内109号钻孔最薄为0.75m，北东部北西界外团-17最薄0.60m，其余厚度变化不大，基本为1.00m左右。9号煤层虽厚度全井田可采，但硫分小于3%的可采面积18.06km2，占50.9%。其余属硫分大于3%的范围，且硫分大于3%的界线不规则，故全井田9号煤层属局部可采的不稳定煤层。510号煤层位于太原组下段上部，上距9号煤层0.703.95m，平均间距2.05m，煤层厚度1.833.01m，平均2.50m。厚度变异系数11%；厚度可采系数100%。一般含夹矸01层，以泥岩为主，局部含2层，结构简单。顶板粉砂岩为主，泥岩次之，底板粉砂岩、泥岩为主，偶为细粒砂岩。10号煤层厚度全井田可采，厚度变化总的趋势为南东部较薄，向北、向西厚度增大，最厚点（109号孔）3.01m，位于井田南西部，最薄点120号孔1.83m位于井田北东部之南东界内侧。总之，10号煤层厚度全井田可采，结构简单，厚度变化具规律性，但硫分均大于3%，属不可采煤层。二、煤层围岩性质山西组主要可采煤层是1、2号煤层，在井田东南部合并为2号煤层。1号煤层直接顶板多为细、中砂岩，占55%，抗压强度2553.8MPa，抗拉强度3.003.62MPa；泥岩占28%，抗压强度9.321.2MPa；粉砂岩占17%，抗压强度20.728.1MPa。据生产矿井调查，顶板为中等冒落，较好管理。因此，1号煤层顶板应属中等稳定类型。1号煤层底板多为泥岩、炭质泥岩，占66%，抗压强度9.314.2MPa；其次为粉砂岩、砂岩，抗压强度10.013.6MPa，应属不稳定类型。2号煤层直接顶板岩性多为泥岩，占50%，抗压强度3.116.7MPa，老顶多为细、中粒砂岩，其次直接顶板为细、中砂岩和粉砂岩，抗压强度15.539.5MPa。因此，顶板应属不稳定中等稳定类型。2号煤层底板岩性多为粉砂岩，占66%，抗压强度15.527.2MPa，抗拉强度1.092.39MPa，其次为细、中粒砂岩，抗压强度12.343.0MPa。因此，底板应属中等稳定类型。三、煤的特征及工业用途1号煤层：属低灰、特低硫低硫、特低磷低磷、强特强粘结性、高热值的1/3焦煤和气肥煤及气煤。是很好的炼焦用煤。2号煤层：属低灰、特低低硫、特低低磷、强特强粘结性、高热值的1/3焦煤。是很好的炼焦用煤。7下号煤层：灰分属低灰煤；硫分属中高硫煤；磷以低磷煤为主，其次特低磷；属特低中高热值煤、特强粘结性的气肥煤和肥煤。一般作动力用煤,但可适当作炼焦配煤。9号煤层：属特低灰、高硫、特低低磷、特高热值、特强粘结性的肥煤，可做动力用煤。10号煤层：属低灰、高硫、特低低磷、高热值、特强粘结性的肥煤和气肥煤，可做动力用煤。四、瓦斯、煤尘及煤的自然发火期（一）瓦斯本井田在16个钻孔中采取1、2、9、10、11号煤层瓦斯样共62个，做了瓦斯鉴定，其中4个孔为详查孔，12个孔为勘探孔，布置较合理，对全井田煤层在倾向上的瓦斯含量及分布得到一定控制。据测试煤层中甲烷含量介于02.52ml/g可燃值，基本上属瓦斯风化带。随着煤层埋深的加大，瓦斯反而有降低的趋势，这可能与本井田的构造有关。2号煤层瓦斯含量高于其它煤层，最高孔为109号孔，CH4含量为2.52ml/g可燃值，11号煤层瓦斯含量最低。1号煤层除403号孔CH4成分占到21.51%外，其余均小于10%，平均2.62%，属CO2N2带。2号煤层CO2N2带分布于区的中东部，N2CH4带及CH4带分布于区的西部。9号、10号煤层瓦斯属CO2N2带。11号煤层除J-1号孔CH4成分占到11.47%外，其余均小于10%，平均仅0.91%，属CO2N2带。（二）煤尘及煤的自然发火期本井田在4个钻孔中对可采煤层做了煤尘爆炸性试验，其结果各煤层均有爆炸性危险，火焰长度在60400mm，加岩粉量在7080%有爆炸性危险。本井田在5个钻孔中对可采煤层做了煤的自燃倾向性试验，其结果各煤层属不易自燃煤。但在煤炭开采过程中，一定要提高安全生产意识，隐患是随时存在的，应采取一系列防范措施。第二章 井田境界与储量1 井田境界根据国土资矿划字2007014号矿区范围批复，干河井田北西以下团柏断层为界，与团柏矿紧邻，南东至下张端断层，南西为汾西县申村东界起往南东至104号详查钻孔北东750m，北东到汾河最高洪水位线。矿区范围由7个座标点控制，开采标高350m至-200m。其拐点座标见表干河井田境界拐点座标一览表拐点编号纬距（X）经距（Y）备注1403830037552900240407603755841034040314375585964404160037561440540398003756250064038500375619007403397837555170井田形态呈北东南西向长条形分布，北东南西长约9km，北西南东宽约4km，面积为35.5599km2。井田的水平面积按下式计算： SHL （公式2.1） 式中： S井田的水平面积，m2； H井田的平均水平宽度，m； L井田的平均走向长度，m；则井田的水平面积为：S=9 4 =35.5599km2 2 地质储量的计算全井田1、2、7下、9、11号煤层共获得资源量313.06Mt（其中QF26.83Mt，QM0.08Mt，FM27.50Mt，1/3JM258.65Mt）。其中探明的资源量（331）90.60Mt（QF0.96Mt，1/3JM89.64Mt），占29.0%；控制的资源量（332）77.65Mt（QF2.40Mt，1/3JM75.25Mt），推断的资源量（333）144.81Mt（QF23.47Mt，QM0.08Mt，FM27.50Mt，1/3JM93.76Mt），探明的（331）+控制的（332）资源量168.25Mt，占53.8%。煤层面积(km2)资 源 量 (Mt)备注331332333小计116.5996.90 5.72 15.55 28.17 223.2935.49 11.81 30.54 77.84 小计42.39 17.53 46.09 106.013 可采储量的计算一、工业资源/储量地质资源量中探明的资源量331和控制的资源量332，经分类得出的经济的基础储量111b和122b、边际经济的基础储量2M11和2M22，连同地质资源量中推断的资源量333的大部分，归类为矿井工业资源/储量。即扣除了331、332储量中的次边际经济的资源量2S11、2S22。矿井工业资源/储量按下式计算：矿井工业资源/储量111b122b2M112M22333k式中k为推断的资源量333的可信度系数，根据本井田地质构造及各可采煤层赋存情况，设计1、2号煤层取0.9。经计算，矿井工业资源/储量为101.40Mt。二、设计资源/储量矿井工业资源/储量减去设计计算的断层煤柱、河流煤柱、井田境界煤柱和地面建筑物、构筑物等永久保护煤柱损失量后的资源/储量为矿井设计资源/储量。经计算，本井田去除断层、井田境界和地面建筑物、构筑物等永久保护煤柱后，矿井设计资源/储量为68.34Mt。矿井设计可采储量为矿井设计资源/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。即：矿井设计可采储量矿井设计资源/储量工业场地和主要井巷煤柱煤量开采损失采区回采率：根据设计布置， 2号煤层采区回采率为80%。经计算，矿井设计可采储量为5214Mt。第三章 矿井工作制度及生产能力1 矿井工作制度矿井设计年工作日330d，每天四班工作（三个班生产，一个班检修），日净提升时间16h。2 矿井生产能力及服务年限矿井设计生产能力为210Mt/a。一、确定依据煤炭工业矿井设计规范第2.2.1条规定，矿井设计生产能力应根据资源条件、开采条件、技术装备、经济效益及国家对煤炭的需求等因素，经多方案比较优化确定。矿区规模可依据以下条件确定：1、资源情况：煤田地质条件简单，储量丰富应加大矿区规模，建设大型矿井。煤田地质条件复杂，储量有限则不能将矿区规模定的太大。2、开发条件：包括矿区所处的地理位置、交通条件、用户、供电、供水、建筑材料及劳动力来源等，条件好者应加大开发强度和矿区规模；否则应缩小规模。3、国家需求：对国家煤炭需求量的预测是确定矿区规模的一个重要依据。4、投资效果：投资少、工期短、生产成本低、效率高、投资回收期短的应加大矿区规模，反之，则缩小规模。二、矿井设计生产能力1、本井田煤层储量十分丰富，赋存以稳定、较稳定型为主，倾角一般为36，非常适宜综合机械化开采，宜建设现代化大型矿井。2、井田内地质构造简单，以宽缓的褶曲为主，断层、陷落柱稀少，无岩浆岩侵入。井田内水文地质条件简单。适合建设大型矿井。3、2号煤为属低灰、特低低硫、特低低磷、强特强粘结性、高热值的1/3焦煤。是很好的炼焦用煤，其社会经济效益显著。为此，从矿井资源条件、煤层开采技术条件和煤的加工利用以及煤炭外运条件和可研批复等方面综合考虑，矿井年设计生产能力确定为210Mt/a。三、矿井服务年限矿井计算服务年限为58.3a。矿井及水平服务年限均按下式计算：a-煤矿剩余服务年限G-煤矿核定能力时上年末矿井煤层可采储量，15916万tA-煤矿核定生产能力，210万tKB-储量备用系数，取1.3通过上式可以得出：以年产210万t计，可采期58.3年。参照表3.1矿井服务年限符合煤炭工业设计规范要求。表3.1 我国各类井型的矿井和第一水平设计服务年限矿井设计生产能力（万t/a）矿井设计服务年限（a）第一开采水平服务年限（a）煤层倾角25煤层倾角2545煤层倾角45600及以上8040300500703512024060302520459050252015930各省自定四、井型校核按矿井实际煤层开采能力、辅助生产能力、储备条件及安全条件因素对井型进行校核。1、煤层开采能力井田内1#、2#合并煤层平均厚度4.2米，赋存稳定，厚度变化不大，可以布置一个工作面保产。2、辅助生产环节的能力校核矿井设计开拓方式为双立井单水平开拓，主立井采用箕斗提升、副立井采用罐笼提升，运煤能力和大型设备的下放可以达到设计井型要求。3、通风条件的校核矿井煤尘无爆炸性危险性，瓦斯涌出量效，属于低瓦斯矿井。设计生产能力与整个矿井的工作储量相适应，保证有足够的服务年限满足煤炭工业矿井规范设计规定要求。第四章 井田开拓1 井田开拓方式的确定一、井筒位置、形式、数目及通风方式（一）井筒位置、形式及数目1、井筒形式的确定井筒形式有三种：平硐、斜井、立井。一般情况下，平硐最简单，斜井次之，立井最复杂。平硐开拓受地形条件限制，只有在地形条件合适，煤层赋存较高的山岭、丘陵或沟谷地区，且便于布置工业场地和引进铁路，上山部分储量大致能满足同类型水平服务年限要求。斜井开拓与立井开拓相比：井筒施工设备与工序比较简单，掘进速度快，井筒施工单价低，初期投资少，地面工业建筑井筒装备、井底车场及硐室都比较简单，井筒延伸施工方便，生产干扰少，不易受底板含水煤层的威胁；主提升胶带化有相当大的提升能力，可以满足特大型矿井提升需要；斜井井筒也可以作为安全出口，井下一旦发生事故，人员可以从主斜井迅速撤离。立井开拓不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯及水文地质等自然条件的限制。在采深相同的条件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利，井筒通风断面大，可以满足高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井需风量的要求，且阻力小，对深井开拓特别有利；当表土层为富含水的冲积层时，立井井筒比斜井容易施工；对地质构造和煤层产状均特别复杂的能兼顾井田浅部和深部不同产状的煤层。2、井筒位置的确定原则有利与第一水平的开采并兼顾其他水平，有利与井底车场和主要运输大巷的布置，石门工程量少；有利与首采区布置在井筒附近的富煤阶段，首采区少迁村庄或不迁村庄；井田两翼储量基本平衡；井筒不宜穿过厚土层、厚含水层、断层破碎带、煤与瓦斯突出煤层或较软弱岩层。工业广场应充分利用地形，有良好的工程地质条件，且避开高山，低洼和采空区，不受崖崩滑坡和洪水威胁。距水源电源较近，矿井铁路专用线短，道路布置合理矿井采用立井开拓方式，初期在工业场地内布置三个立井井筒，即主立井、副立井和回风立井，其中主立井、副立井井筒直径分别为5.5m和6.5m，井口标高均为+546.4m，回风立井井筒直径为6.5m，井口标高为+546.6m。（二）通风方式根据开拓部署，矿井采用主、副立井进风，回风立井回风的通风方式。主扇的工作方式采用抽出式。二、开拓方案1、提出方案根据以上分析，提出以下四种技术上可行的开拓方案，分述如下：方案一；立井单水平开拓主、副井井筒均为立井，布置在井田中央，只设一个 水平。由于辅助运输采用无轨胶轮车，爬坡能力强。大巷布置在煤层中，沿底板掘进。方案二；主斜副立单水平开拓斜井提煤运输能力大，立井辅助运输能力大，为此提出主井采用斜井开拓，副井采用立井开拓。大巷布置在煤层中，沿底板掘进，局部半煤岩及岩巷。2、技术比较以上分析以上所提出的三种方案大巷及水平数目都相同，区别在于井筒形式和井筒位置不同及部分基建、生产费用不同。方案一、二主井井筒立井形式不同。方案一主井为立井，开拓不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯及水文地质等自然条件的限制，主要缺点是井筒施工技术复杂需要设备多，要求有较高的技术水平，掘进速度慢，基建投资大；方案二主井为斜井，斜井的运输提升能力比立井大，有相当大的提升能力，但是施工时间长，减小慢，优点不突出，而立井的提升能力大的特点很适合200万吨的大型矿井的需要。经过以上技术分析、比较在结合粗略估算结果在方案一、二中选择方案一。各方案粗略估算费用表 单位：万元项目方案一立井单水平开拓方案二主斜副立单水平开拓基建费用主井开凿4350.8234358.18主斜井开凿14000.255357.00副井开凿4351.06747464.36副立井开凿4351.06747464.36井底车场12000.14811.05186.72井底车场1100.148191.05171.16小计1009.26小计992.52生产费用立井提升1.2696528.60.290.9213603.31斜井提升1.2696528.61.05210.2211800.41排水6802436582.920.17810-45363.05排水6802436582.920.17810-45363.05大巷运输1.21.6348264.30.088(1.060.91)7071.26大巷运输1.21.6348264.30.088(1.060.91)7071.26小计26037.62小计24234.72合计费用21046.88费用25227.24百分率107.21%百分率100 %全井田划分为一个开采水平，主要开采山西组煤层，水平标高+80m，采用立井开拓，见效快，成本低。三、运输和回风大巷位置的确定（一）大巷布置根据煤层赋存情况及井田形状，本设计提出两种开拓方案方案一：在井田中部东西方向开掘三条大巷即运输大巷、轨道大巷、回风大巷，在井田中西部开掘上下山，分采区进行长壁式开采。方案二：在井田南部边界沿东西方向开掘运输大巷、轨道大巷、回风大巷，条带式布置工作面。（二）开拓方案的技术比较方案比选：方案一的优点：1、充分利用已掘的巷道，建井工期短，投资见效快。2、采动影响小，工作面接替容易。3、后期开采倾斜煤层较容易。4、煤炭损失小。方案一的缺点：前期开采多掘三条上下山方案二的优点：1、条带式开采，巷道布置简单2、后期开采倾斜煤层开拓工程量少方案二的缺点：1、回采巷道教方案一少约500m2、不能对井田内赋存煤层进行充分开采3、单翼开采，工作面接替较困难4、后期开采通风路线长，通风阻力大（三）开拓方案经济比较经计算，采用方案二比方案一矿井前期新增费用约1500万元，机电运营费用还要略高。综合以上多方面的考虑，认为方案一从总体上来说是比较适合矿井生产实际的，故确定方案一为这次设计的推荐方案。设计主立井只设一个装载水平，一水平采用下装式，二水平采用上装式，副立井采用直接延伸。考虑到二水平距一水平距离仅95m，为了给矿井后期开采太原组煤层创造有利条件，因此，副立井和回风立井均一次延伸到二水平，避免水平延伸时影响矿井正常生产。根据井田开拓布置，设计在井田中部沿煤层走向布置3条大巷，即胶带输送机大巷、