采矿工程毕业设计（论文）-对潞安集团五阳煤矿南丰扩区设计.doc

前言 毕业设计是采矿工程专业对本专业所学知识的全面复习和巩固，加深理解所学的 专业知识，并系统的熟悉矿山开采设计，建设，生产，及安全的各个环节和系统的掌握 有关知识，为以后从事矿山设计，建设及安全技术工作，技术管理工作及经营管理工作 做好准备。 全套图纸加扣 3012250582 这次毕业实习我选择在陕西省潞安集团五阳煤矿，五阳煤矿位于山西省襄垣县境内， 潞安矿区北中部，隶属于潞安环能股份公司，为山西省国营企业。矿井始建于 1956 年， 1963 年投产，设计生产能力 0.90MT/a，1973 年达产，1985 年改扩建后设计生产能力为 1.50MT/a。 一、设计依据 这次设计主要时针对五阳煤矿南丰扩区，该扩区位于襄垣县境内，潞安集团北中部， 五阳井田西部。属黄土丘陵地带，地形起伏较大。全区广为第四系黄土所覆盖。 矿井原井田面积 63.21km2，随着开采资源的枯竭，五阳煤矿于 1990 年上报申请 将五阳煤矿相邻的南丰井田划归五阳煤矿开采，并得到山西省煤管局批准。该扩区面积 13.5km2，井田范围南以文王山北正断层为界，北至西川正断层，东起 15-3 号煤层露头 线及经线 38418000，西至经线 38408000。南北长约 13km，东西宽约 10km，面积 78.3649km2。该扩区位于五阳井田西部，东以淤泥河保护煤柱为界，南至文王山北断层， 北以小黄庄断层为界，西以经线 38408000 线与南丰井田深部相接。南北长约 4.5km， 东西宽约 3km，面积为 13.5km2。本区煤层埋藏深，区内无小窑开采。煤层主要含贫煤、 瘦煤。贫瘦煤。煤的变质作用类型以深成变质为主。 二、设计思想 通过扩区储量确定合理的矿井生产能力和服务年限，然后根据已收集到的地质资、 矿上的生产实践经验并现结合自己所学的专业知识和现在采煤业的一些前沿技术，针对 矿井生产的各个环节提出相应的几个切实可行的方案，然后通过方案比较从中选出在经 济上相对最合理，技术上可行的方案作为该部分的最终方案。最终完成整个毕业设计。 三、设计的主要特点 根据该扩区主采的三号煤层的赋存状况和地质水文条件对矿井开拓进行设计。扩区 工业储量 10768.61万吨。设计服务年限 50 年；由于埋藏较深，采用双立井开拓系统。井底 车场采用立井环形车场，调车采用 Bxk8-7 机车调车,并辅以相应的重力自动滑行.车场 内铺设双轨,空重车存车线长度均按 1.5 列车长度设计，长约 35m，轨距 600mm，钢轨为 630 型；由于煤层赋存以中央南侧的天仓向斜为主要地质构造形态。且在轴部附近煤层 倾角较大，其余部分则较平缓。所以井下巷道布置，在轴部沿倾向开采；通风方式的选 择应贯彻“安全第一、预防为主”的方针，并有利于加快矿井的建设速度，技术经济合 理。根据扩区井田煤层的赋存条件，综合考虑矿井瓦斯等级、各煤层瓦斯涌出量、煤层 自然发火性、煤尘爆炸性及爆炸指数、矿区地温及井田开拓方式确定扩区的通风方式为 中央并列抽出式,主、副立井为进风井；井下排水系统有两套，井下水仓总容量为 9215.6排水系统其一是井下污水排水系统，井下污水通过大巷流入中央水仓，再由中 3 m 央泵房水泵排到地面供五阳热电厂使用；其二是井下清水排水系统，利用专用管道将井 下清水集中在井下清水仓中，然后经排水孔排到地面清水池供矿区及附近农村生产生活 用水。矿井正常排水能力为 900，最大排水能力为 1640；在开采过程中注意 h m3 h m3 对环境的保护。 尽量减小地表沉陷，保护地表建筑和农田。 第一章 矿井地质概况 1.11.1 矿井地质及交通矿井地质及交通 1.1.11.1.1 交通位置交通位置 山西潞安环保能源开发股份有限公司五阳煤矿位于山西省襄垣县境内，地理坐标东 经约 1125809，北纬约 362646 363347。 五阳煤矿交通条件较为便利。本矿铁路专用线与五阳站相接；邯长、太焦铁路在长 治北站交会，太焦铁路线自北而南横穿井田，南经焦作与焦枝线、陇海线相接，北经太 原可接石太线及南、北同浦线，东经邯郸、聊城、济南可分别接京广线，京九线和京沪 线；榆黄公路南北向跨越本井田东部；向东有邯长公路，向南有长临公路；208 国道及 长太高速公路由井田外西约 1km 处自北向南经过；太洛公路经扩区西约 2km 处自北向 南穿过。襄垣各乡镇间有公路相通，区内交通便利。五阳矿区距襄垣车站 3.5km，距五 阳车站 2.5km。距襄垣县城约 3km，距长治市约 45km ,距太原市约 215km。潞安矿区的 公路网连接着整个矿区，矿区至长治、太原等地均有汽车相通。如后附交通图。 1.1.21.1.2 地形地貌及河流地形地貌及河流 潞安矿区位于太行山中段西侧，长治盆地之西部。隶属的五阳井田位于矿区东北部。 纵观其地貌特征属黄土高原的低山丘陵地带，地势较为平坦，呈南高北低，西高东低。 大多为黄土所覆盖，局部零星出露中奥陶系地层及二叠系地层。冲沟发育。最高点位于 本区南文王山北断层附近，海拔标高为+945.50m，最低点位于漳河河谷，海拔标高 +854.00m.，最大高差位 91.50m。 本井田主要河流为浊漳河西源和南源，属海河水系漳河流域。浊漳河南源由南而北 流经井田，其支流有绛河、岚水、淘清河等。浊漳河西源由西而东横穿井田，其支流有 淤泥河。浊漳河南源流入漳泽水库与其支流汇合，再向北至井田中央与西源汇合，南、 西二源汇合穿越井田，至襄垣城东与浊漳河北源汇合流出五阳井田。 五阳煤矿交通图五阳煤矿交通图 ： 1.1.31.1.3 气象与地震情况气象与地震情况 该区属温带大陆性气候。年平均温度 8.9 摄氏度，月平均最低气温6.9 摄氏度（一 月） ，最高气温 22.8 摄氏度（七月） 。年降雨量为 414.0 至 917.0mm。平均为 583.9mm。 年蒸发量为 1493.8 到 1996.3mm，平均为 1731.84mm。降雨量多集中在 7.8.9 三个月。 日最大降雨量为 109.7mm。方向多为西北风，最大风速 14 到 20m/s。冻土期为每年 11 月至次年 4 月，最大深度 550mm。 据（79）晋抗震字十号文“关于颁发山西省地震烈度区划分及说明书的通知”襄垣 县地震烈度为 6 度区。 1.1.41.1.4 矿区概况矿区概况 五阳煤矿隶属于潞安还能股份公司，为山西省国营企业。矿井始建于 1956 年， 1963 年投产，设计生产能力 0.90Mt/a，1973 年达产，1985 年改扩建后生产能力达 1.50Mt/a。 矿井原井田面积 63.21km2，随着开采资源的枯竭，五阳煤矿于 1990 年上报申请将 五阳煤矿相邻的南丰井田划归五阳煤矿开采，并得到山西省煤管局批准。该扩区面积 13.5km2，煤层主要含贫煤、瘦煤。贫瘦煤。煤的变质作用类型以深成变质为主。即变 质程度随煤层赋存深度的增大而增高。全区媒质稳定，煤类分布简单，主要作为配煤炼 焦和动力用煤。 矿井原井田储量已于 2005 年基本采完，今年年初，矿井生产已全部转入南丰扩区。 该扩区位于长治市境内，由于长治市工业基础雄厚，冶金、化工、建材、电力、机械等 行业发达，扩区建设所需的材料均可得到解决。 1.21.2 井田境界及储量井田境界及储量 1.2.11.2.1 井田境界井田境界 井田范围南以文王山北正断层为界，北至西川正断层，东起 15-3 号煤层露头线及 经线 38418000，西至经线 38408000。南北长约 13km，东西宽约 10km，面积 78.3649km2。 南丰扩区位于五阳井田西部，东以淤泥河保护煤柱为界，南至文王山北断层，北以 小黄庄断层为界，西以经线 38408000 线与南丰井田深部相接。南北长约 4.5km，东西 宽约 3km，面积为 13.5km2 本区煤层埋藏深，区内无小窑开采。 1.2.21.2.2 储量储量 表表 1-11-1 井田工业储量汇总表井田工业储量汇总表 1.2.31.2.3 矿井高级储量比例矿井高级储量比例 根据勘探设计要求，3 号煤层高级储量（A+B 级）占总储量的 40%，其中初采区达 到 70%。根据上述要求本区储量计算结果如下： 3 号煤层 A 级储量占总储量 39%，A+B 级占总储量 64%，符合煤炭资源地质勘 探规范的要求。 1.31.3 井田地层及地质构造井田地层及地质构造 潞安矿区处于我国东部新华夏构造体系第三隆起带中段,即太行山段.在这个一级隆 起带上发育有二级隆起与凹陷,由东向西有晋城-获鹿断褶带,武乡-阳城凹褶带等,它 们彼此平行呈雁行排列.总体延伸方向为北 2030东,局部地段因受其它构造体系的 影响略偏北. 潞安矿区处于武(乡)-阳(城) 凹褶带中段, 晋(城)-获(鹿)断裂西侧. 晋(城)-获(鹿) 断裂对矿区构造格局的形成和发展具有重要的控制作用. 矿区主体构造方向与晋(城)- 获(鹿)断裂带一致,呈北北东北东东向.沿南北方向分别以文王山地垒和二岗山地垒为界 分为北、中、南段。北段南部文王山断层与西川断层之间，由宽缓褶曲和正断层组成的 北东东向的构造带，五阳井田位于该构造带内，北以西川断层为界，南以文王山北断层 为界。 五阳井田处于上述二级构造带之间，受晋(城)-获(鹿)断褶带的控制和武(乡)-阳 (城) 凹褶带的影响主要形成低级、低序次的构造。本井田的基本构造特征为：宽缓褶曲 工 业 储 量（万 t） 煤层 层别 面积 （m2 ） ABA+BCA+B+C CBA A CBA BA 3 号 13.35 2695.214238.126933.333835.2810768.6139%64 9 号 7.06 0 00996.82996.8200 153号 12.78 0002653.192653.1900 合计 2695.214238.126933.337485.2914418.61 相伴有大中型、高角度正断层和次一级的小型断裂，构造线方向大致为北东东和北东方 向褶曲。 井田内主要褶曲是天仓向斜，与其伴生的次级褶曲由北向南有：崔村向斜、大郝沟 向斜、十字道向斜、五阳背斜、东周背斜。其轴向除崔村向斜为北北东向外，其余均为 北东东向。天仓向斜横贯井田中央，为本井田的主体构造。褶曲的共同特点是：向西倾 伏，两翼倾角 520，一般 10左右，仅天仓向斜和崔村向斜、靠近枢纽部分有大 于 20甚至达到 20的。天仓向斜幅度在 100m 以上，其它在 20m80m 之间。 小黄庄断层以北至西川断层之间由崔村向斜和大郝沟向斜构成煤层的基本形态，而 小黄庄断层以南至文王山断层之间以中部的天仓向斜构成煤层的基本形态。 这次设计主要是针对南丰扩区，该扩区位于襄垣县境内，潞安矿区北中部，五阳井 田西部。属黄土丘陵地带，地形起伏较大。全区广为第四系黄土所覆盖。靠近漳河两岸 零星有石河子地层，区内最高点位于西北部，标高为 939.6m,最低点位于西漳河与淤泥 河交汇处，标高为 865.3m，高差 74.3m。区内褶曲为北东东向，自北向南依次为十字道 背斜、天仓向斜、东周向斜，其中以中部的天仓向斜构成扩区煤层基本形态；断层较发 育，有九条断层，且全为正断层；陷落柱发现六个，其中钻探揭露两个，电法解释四个。 下面主要介绍该区的地质情况。 （1）区域地层 根据以往地质资料和新近勘探资料，将区域地层的发育情况简述如下表 121： 表表 121 区域底层发育情况表区域底层发育情况表 地质年代 纪统组 岩层总厚度岩层组成及特征含煤层数及厚度备注 下 统 64m209m 平均 130m 中、上部为浅灰色中 巨厚层状白云岩，含 燧石条带及白云岩。 没有煤层 与下伏地层为 整合接触 奥 陶 中 统 下 马 假 沟 组 37m213m 平均 120m 中、上部岩性为青灰 色中厚、巨厚层状石 灰岩，下部为角砾状 泥灰岩，浅灰黄绿色 钙质灰岩。 没有煤层无 纪 中 统 上 马 假 沟 组 170m308m 平均 230m 中、上部岩性为 灰色白云质泥灰岩类 泥质灰岩，灰黑色中 厚层状貂皮灰岩夹泥 灰岩，下部为灰绿色 泥灰或角砾状泥灰岩。 没有含煤层无 奥 陶 纪 中 统 峰 峰 组 0m176m 平均 120m 岩性为浅灰色中厚层 状貂皮灰岩，灰白， 灰黄色薄层状白云质 灰岩，夹灰黑色中厚 层状灰岩。 没有含煤层无 石 炭 纪 中 统 本 溪 组 0m35m 平均 20m 岩性以浅灰色铝 土泥岩为主，并发育 有石灰岩、灰白色砂 岩，夹有煤线。底部 有山西式铁矿透镜体。 没有含煤层 与下伏地层假 整合接触 石 炭 纪 上 统 太 原 组 82m142m 平均 90m 岩性以灰白色砂 岩及灰色粉砂岩，泥 岩为主。发育石灰岩 46 组。底部为灰白 色中厚层状砂岩。 含煤 1015 层 与下伏地层为 整合接触 二 叠 下 统 山 西 组 36m68m 平均 60m 岩性以灰白色中、 细粒砂岩，灰色泥岩， 砂质泥岩及粉砂岩为 主。底部为灰白色中含煤 14 层 与下伏地层为 整合接触 纪 或细粒砂岩为底界。 二 叠 纪 下 统 下 石 盒 子 组 48m78m 平均 65m 顶部为杂色鲕状铝土 泥岩，中部为灰白色 中、细粒砂岩，下部 为黄绿色砂岩，夹灰 色泥岩，底部以灰白 色中、细粒砂岩为底 界。 没有含煤层 与下伏地层为 整合接触 二 叠 纪 上 统 上 石 盒 子 组 410m510m 平均 500m 顶部为黄绿色砂 岩与紫红色泥岩互层。 中、上部为杂色泥岩、 砂质泥岩、中、粗粒 砂岩以及黄绿色中粒 砂岩、灰色泥岩。 没有含煤层 与下伏地层为 整合接触 二 叠 纪 上 统 石 千 峰 22m217m 平均 150m 岩性为黄绿色厚层 状中、粗粒砂岩与紫 红色泥岩互层。 没有含煤层 与下伏地层为 整合接触 三 叠 纪 下 统 刘 家 沟 115m595m 平均为 400m 岩性为浅灰、紫红 色薄中厚层状细粒状 砂岩，夹紫红色泥岩。 没有含煤层 与下伏地层为 整合接触 三 叠 下 统 和 尚 沟 131474 平均为 250m 岩性为紫红色薄中 厚层状细粒状砂岩，没有含煤层 与下伏地层为 整合接触 纪 夹紫红色泥岩。 三 叠 纪 中 统 二 马 营 一般厚度为 600m 上部为紫红色泥岩、 砂质泥岩夹细粒砂岩。 中部为紫红色砂质泥 岩夹浅绿色中厚层状 中、粗砂岩。 没有含煤层 与下伏地层为 整合接触 三 叠 中 统 铜 川 组 一般厚度为 550m 上部为紫红色砂 质泥岩，夹中、细粒 砂岩。下部为紫红、 灰绿色后层状中粒砂 岩，局部夹灰绿、灰 紫色砂质泥岩。 没有含煤层 与下伏地层为 整合接触 三 叠 上 统 延 长 组 30m138m 平均为 50m 岩性为紫红，灰 绿色中厚层状中、细 粒砂岩、粉砂岩、泥 岩，夹淡水灰岩。 没有含煤层 与下伏地层为 整合接触 上 第 三 系 地层厚度为 5m268m 岩性以红色粘土、 砂质粘土为主，底部 为砾岩层。在武乡县 张村为厚层灰绿、灰 黑色粘土，粉砂与薄 层泥质灰岩互层，并 夹油质岩。 没有含煤层 与下伏地层为 不整合接触 第 四 系 地层厚度为 0m330m 岩性为棕黄色、淡黄 色亚粘土，含砂质粘 土、亚砂土夹钙质结 核及砾石。 没有含煤层 与下伏地层为 不整合接触 （2）煤层综合柱状图 （3）断层 断层在褶曲形成过程中，由于背斜轴部张引力的作用发育高角度正断层，构成地垒、 地堑构造，它们是五阳井田常见的断层组合形式，直接控制和影响含煤岩系的分布发育 规律和煤层开采。井田控制性断层从北向南：西川正断层、王家庄正断层、小黄庄正断 层、崔家庄 3 号、2 号、1 号正断层、文王山北正断层落差均大于 100m，落差 10010m 的中型断层有：东南上正断层、仓上正断层、西王桥正断层、南丰正断层、西大巷正断 层、果园正断层、东周正断层等。 区内共揭露大小断层 198 条：其中正断层 195 条、逆断层 3 条。落差大小统计：大 于 5m 的 55 条 15m 断层有 81 条，小于 1m 的断层 62 条。均不同程度的影响生产。除 逆断层外均为高角度正断层，断层倾角 6585，一般为 7075。断层延伸方向 分两组，其中主要一组为 NEE 向，常在 N6085之间，一般为 N7080E，另一 组为 NE 向，常在 N4550之间。 （4）陷落柱 五阳井田内岩溶陷落柱较发育，从目前钻探和生产资料来看，岩溶陷落柱主要 集中在天仓向斜轴两侧，共发现 51 处，其中井下揭露 42 个，电法勘探发现 4 个。三维 地震勘探 5 个。横截面大多呈椭圆形，长短轴比一般为 1.7：2.0 长轴与构造线方向垂直， 短轴则平行与构造线方向。柱体大小不一，最大可达 97750m2，一般为 4400m2，平均 14619n2，接触面呈锯齿状，常以 7585 倾角的反漏斗状向深部延伸。已揭露的陷落柱 在 403450m 水平，因大部分处在奥灰水位之上，所以大部分无水，从揭露的陷落柱分 析具有以下特征： A；陷落柱密集分布于天仓向斜轴附近约 600m 的范围内，与向斜轴中和面以下的 拉张性破碎带有关，有利于地下水的流动及岩石崩塌而形成陷落柱。 B：陷落柱长轴方向与向斜轴垂直，这与拉张断裂有关，在平面上陷落柱相对密集。 C：陷落柱附近常伴有小断层，如 6 号与 25 号陷落柱。 D：陷落柱接触面呈锯齿状。 E：柱体内岩性杂乱无章，大小不等，产状不同，岩性胶结不好。 F：陷落柱个别渗水，如 25 号陷落柱，打钻微渗水，27 号、28 号陷落柱漏水，特 别是 6 号陷落柱 1984 年发生突水。 G：陷落柱相对下沉距离 3080m。 H：柱体内掘进巷道压力大、易发生底鼓如 2 号陷落柱。 I：南16 钻孔在 420m 揭露陷落柱，上段 420496，软岩层较破碎，破碎层段岩芯 采取率 82%，496m 以下岩芯产状明显紊乱，倾角 3090 不等，说明重力作用较大。 J：沿陷落柱接触带煤层破碎，松软，其产状变化不大。在地形、地貌上无明显特 征。 （5）河流冲刷 井田内河流原生冲刷在 3 号煤层中上部，岩性多为灰白色、灰黑色中粒砂岩，呈不 规则包裹于煤层中，其特点是煤层伪顶及底板正常，煤层结构正常，在东三、东二、东 四采区均可见到。后生冲刷在煤层上部常见伪顶，直接顶被河床、河漫滩冲刷，沉积有 中细粒砂岩和砂质泥岩，含少量植物化石。其特点是：面积大，地板薄，无伪顶，顶板 岩性多为砂岩，在东二、东三、东四采区均可见到。 综上所述，影响本井田煤层开采的主要构造因素为断层、褶曲及陷落柱，河流冲刷 次之，节理裂隙一般对巷道支护方式和支护参数的选择影响较大，不会对煤层开采有较 大的影响。 1.4 矿体赋存特征及开采技术条件矿体赋存特征及开采技术条件 1.4.1 煤层及煤质煤层及煤质 井田内的煤层主要分布在二叠系下统的山西组和石炭系上统太原组。共含煤 13 层， 总厚度：13.31m，含煤系数 8.17%，其中计算储量煤层三层（3 号、151号、153号）平 均总厚度 8.62m，可采含煤系数 5.07%。 1、煤层 井田内含煤地层沉积稳定，岩性组合及地球物理性质具有一定的规律，标志层、煤 层本身特征明显。各煤层对比主要是采用标志层法，其次利用煤层与围岩的物理差异及 层间距作为辅助依据，主要标志层有：K2 石灰岩、K3 石灰岩、K4 石灰岩、K5 石灰岩、 3 号煤层，另外 K6、K7、K8 为辅助标志层参与煤层对比。 现将本井田可采及局部可采的煤层简述如下： 3 号煤层：位于山西组中下部，厚度 3.25m7.6m，平均厚度 6.13m。且层位稳定。 含夹矸 02 层。物性反应明显，一般呈高电阻，低密度，低伽玛。本身为良好的对比 标志层。上距 K8 约 36m 左右。下距 K5 石灰岩约 33m 左右。对比程度可靠。 151号煤层：位于 K2 石灰岩之下，层位稳定，上距 K2 石灰层 5m 左右。对比程度 可靠。 153号煤层：位于 K2 石灰岩之下，厚度 1.2m2.16m，平均 1.6m。层位稳定。含 夹矸 01 层。上距 K2 石灰岩 10m 左右，对比程度可靠，具体情况见下表 141。 表表 141 可采煤层情况表可采煤层情况表 煤层号煤层厚度（m） 一般 最小最大 夹石层数 一般 最少最多 层间距（m） 一般 最小最大 稳定程度 及可采情况 3 号煤 75 . 5 9 . 722 . 0 21 20 稳定，可采 151号煤 92 . 0 9 . 11 . 0 1 10 稳定，局部可采 153号煤 59 . 1 92 . 2 74 . 0 21 30 120 130110 稳定，可采 2、煤质 （1）物理性质 各煤层均为黑色、条带状结构，条痕为灰黑色。其它物理性质见表 1-3： 据测试结果散密度为 849-950kg/m3，安息角为 37023703，摩擦角为 2024。 各煤层均以亮煤为主，暗煤次之，夹少量镜煤及丝炭条带，15 号煤层见有黄铁矿结 核，各主要可采煤层宏观煤岩特征见下表 142： 表表 142 可采煤层的物理性质可采煤层的物理性质 煤层号煤岩类型宏观煤岩组份结构构造 3 号 半亮型为主，次为 半暗型 以亮煤为主，暗煤次之，夹亮煤 及丝炭条带 细中条带状结构层状构造 151号 半亮型为主，次为 半暗型 以亮、暗煤为主，夹镜煤条带， 偶见丝炭 细中条带状结构层状构造 153号 半亮型为主，次为 半暗型 以亮煤为主，暗煤次之，夹镜煤 条带和丝炭透镜体，含黄铁矿结 核 细中条带状结构层状构造 3 号煤镜质组占优势，大于 75%，多数在 8090%之间，半镜质组少，变化在 15%之间，半丝质组及丝质组变化在 8.315%之间，矿物含量不多，以粘土为主，常在 10%以下，粘土常为分散状、透镜状，浸染状等。黄铁矿偶见，形态为结核状颗粒状。 方解石多为次生脉状，石英很少常呈洗粒状，分散于有机质及炭质泥岩中，据南-14 号 孔鉴定资料，3 号煤层镜质组为 87.3%，半镜质组为 1.6%，丝质组为 11.1%，矿物仅为 4.1%，其中粘土为 3.5%，硫化铁类占为 0.6%。 （2）化学性质 煤层化学性质见表 143 表表 143 煤层化学性质表煤层化学性质表。 原/精煤工业分析元素分析煤 层 号 MadAdVdaf 原/精 煤全硫 发热量 Qb.daf (MJ/kg) CdafHdafOdafNdaf 78. 0 14. 129 . 0 81.14 95.2318. 9 9 . 15 67.1867 . 7 41 . 0 65. 011. 0 3 00 . 1 42 . 2 30. 0 18 . 9 78.1325 . 7 64.15 79.2164.12 36 . 0 59 . 0 25. 0 5 . 28 97.3367.17 62.90 77.91 61.86 4 . 4 83 . 4 79 . 3 04 . 3 10 . 4 56 . 1 65. 1 19. 3 38 . 1 88 . 1 23 . 4 23. 0 94.25 3 . 4949.14 78 . 0 87.2809.13 28.21 14 . 1 29. 0 15 1 25 . 1 24 . 4 46. 0 22 . 8 74.1523 . 6 78 . 0 41 . 1 29 . 0 49.15 95.2476.10 98.29 54.3366.25 89.88 27.91 17.86 29 . 4 85 . 4 04 . 4 56 . 4 34 . 8 82. 4 41 . 1 47 . 1 38 . 1 35 . 1 65 . 6 31. 0 80.23 28.3585.12 78 . 0 41 . 1 29 . 0 01.19 01.2269.12 15 3 13 . 1 74 . 5 30. 0 23.10 70.2067 . 4 78 . 0 41 . 1 29 . 0 00.15 49.2645.11 67.30 60.3508.27 31.90 98.90 92.88 39 86 . 8 06 . 4 86 . 3 14 . 5 03 . 2 26 . 1 41 . 1 15 . 1 （3）煤的有害成分含量 3 号煤层原煤硫份为 0.110.65%，平均 0.41%，相当稳定，属特低硫。15-1 号煤层 原煤硫份 0.716.51%，平均 2.97%。全区大部分属富硫煤。15-3 号煤层原煤硫份 0.524.38%，平均 1.48%，全区多为低中硫煤。 （4）煤类的确定及用途 按中国煤炭分类国家标准（GB5751-86）要求划分煤类。其分类的主要指标为精煤 挥发份产率和粘结指数。3 号煤精煤挥发份产率为 12.6421.79%，粘结指数 0.778，胶 质层厚度（Y 值）为 014.84mm。据此，可将其划分为贫煤（PM） 、贫瘦煤（PSM）及 瘦煤（SM） 。太原组 15 号煤无粘结指数测试，其中 15-1 号煤精煤挥发份 10.7624.95%，胶质层厚度为 016mm，15-3 号煤精煤挥发份 11.4526.49%，胶质层厚 度 020mm，参照中国煤分类方案（1958 颁发） ，该区 15 号煤可划分为贫煤、瘦煤。 本区 3 号煤为特低硫，发热量高，为良好的动力用煤和炼焦配煤，太原组煤层因含 硫量较高，直接做动力用煤会腐蚀锅炉设备，并产生大量的烟尘和含硫的大气污染物， 造成环境污染。经过洗选加工，降低煤中硫份含量后，可作为动力用煤使用，也可供民 用和作为工业锅炉中的掺烧煤。 （四）煤层顶底板岩性 老顶：灰白色石英长石砂岩，含云母及黑色矿物，致密、坚硬、节理不甚发育，厚 度为 6.59.0m，为矿区 8 号含水层。 直接顶：由灰黑色砂质泥岩、细砂岩、泥岩组成，局部为灰白色细砂岩和黑色砂质 泥岩交替出现，厚度为 1.313.5m，层理发育，含植物化石，致密、性脆。 伪顶：位于煤层之上的黑色炭质泥岩，薄层状，砂质泥岩，节理较发育，厚度不稳 定，为 00.46m。 直接顶：伏在煤层下，岩性为黑色泥岩，含丰富的植物根部化石，一般厚 0.250.62m，成团块状，裂隙发育。 老底：岩性为中细粒石英长石砂岩，有时夹条带状砂岩，节理较发育，为厚层状。 1.4.2 矿井瓦斯、煤尘和煤的自燃矿井瓦斯、煤尘和煤的自燃 山西省安全生产监督管理局以晋安煤字2004230 号文确定对潞安矿业集团公司所 属五阳煤矿鉴定为低瓦斯矿井。矿井瓦斯绝对涌出量 25.08m3/分，相对涌出量 8.61m3/t。 煤炭科学研究院重庆分院于 2004 年 4 月 15 日对五阳煤矿煤尘爆炸鉴定报告表明， 煤尘有爆炸性。 煤层自燃倾向性为类，五阳煤矿 3 号煤层属不易自燃煤层。 精查勘探在三个钻孔中进行了简易井温测量，由于空内受地下水流的影响，使整个 井段地温剃度为零，即井温不随深度增加而增加，其他为发现井温异常。 1.4.3 水文地质水文地质 1、主要含水层 （1）奥陶系灰岩含水层 该层灰岩为本区的含煤地层基底灰岩，分三组，上、下马家沟组及峰峰组，其中上 马家沟组顶部发育石膏层厚 3060m，其膏溶作用为陷落柱发育提供了良好的地质 条件，其余皆为厚层状石灰岩，白云质及泥质灰岩，总厚度平均 600m，在矿区北部边 界文王山断层北面有露头，水位标高为 661m， （据 ）含水性各向异性大，具体参数 见表 6-1。距 3 浩煤间距为 80140m 之间，裂隙及溶洞发育，为一层裂隙溶洞式富含水 层。 （2）太原组 K2 灰岩含水层 该层为上石炭统太原组底部灰岩含水层，局部含燧石，为 13 号煤直接顶板，裂隙 发育，但多被云解石充填，含海相动物化石，本区厚度 2.2017.96m，平均 7.30m，距 3 号煤间距平均 90m。 （3）太原组 K3 灰岩含水层 本组为上石炭统太原组中下部层薄中厚层状灰岩，厚 0.85.50m，平均 2.70m，距 3 号煤底板 80m，裂隙溶洞发育，含方解石晶体及细脉，含海相动物化石， 节理发育区内厚 0.85.50m，平均 2.70m。 （4）太原组 k4 灰岩含水层 本层含水层为上石炭统太原组中部灰岩含水层，中厚层状，节理发育，含海相动物 化石，含水性变异性大，距 3 号煤间距 70m，厚度 1.207.30m，平均 4.30m。 （5）太原组 K5 灰岩含水层 本组为上石炭统太原组上部灰岩含水层，薄至中厚层状，裂隙发育，大都被方解石 充填，局部含动物化石，为裂隙、孔隙式含水层，厚 06.6m 厚，平均 2.60m，距 3 号 煤间距 34m。 （6）山西组砂岩含水层 该含水层是二叠系下统山西组底界砂岩含水层，以中细粒砂岩为主，局部为砂质泥 岩及粉砂岩，裂隙较发育，但都被方解石充填，该含水层层厚 13.030.3m，平均 21.0m，为 3 号煤的直接底。 （7）山西组 3 号煤顶板砂岩含水层 该含水层位于山西组中上部为 3 号煤老顶砂岩，是 3 号煤开采的直接充水含水层， 区内为中厚层状，中细粒砂岩含水层，钻探岩芯部分裂隙发育，但多被方解石充填， 钙质硅质胶结，富水性强，厚 024.5m，平均 8m，距 3 号煤顶板 4.5m。 （8）下石河子组下部砂岩含水层 该组含水层为下石河子组与山西组分界砂岩，区内成中厚层状、中细粒石英砂岩， 节理发育，富水性强，区内厚 0.526.0m，平均厚 7.97m，距 3 号煤顶板 37m。 （9）下石河子组中上部砂岩含水层 区内呈中厚层状，中粗粒砂岩层，分选中等，磨圆度差，多为钙质胶结，为一层 孔隙裂隙式含水层，区内厚 3.527.2m，平均 13.0m，静水位标高+856.53m（取自历史 资料） ，距 3 号煤 60m 左右。 （10）上石河子组砂岩含水层 该含水层为上下石河子组分界砂岩，区内呈厚层状，中细粒砂岩层，以中粒为主， 分选差，为孔隙裂隙式含水层。区内厚 6.245.0m，平均 25.0m，静水位标高 +856.03m，单位涌水量 q=0.0714L/S.M，渗透系数 K=0.132M/d， （取自历史资料）距 3 号煤顶板 150m。 （11）第四系风化壳含水层 无阳矿地表广为黄土覆盖，只在局部冲沟底部有零星基岩露头，下伏基岩风化壳发 育深度约为 50m 左右，区内黄土覆盖约在 050m 左右，平均 30m，该含水层总厚约为 80m，静止水位不等，在南丰区距 3 号煤层间距 335m。 2、矿井涌水量 近几年矿井最大涌水量为 690/h，正常涌水量为 655/h，主要充水因素为 3 号煤层以 上的含水层水通过冒落带和有效裂隙涌入。随着矿井开采面积的扩展和向深部发展，特 别是南丰扩区的投产，经按照有关规定的计算方法计算，预计矿井正常涌水量可达到 1114/h，最大涌水量可达到 1195/h。其中，南丰扩区的正常涌水量为 3 m 3 m 459.2/h，最大涌水量为 505.12/h。 3 m 3 m 1.5 井田勘探类型及勘探程度评价井田勘探类型及勘探程度评价 1.5.1 井田构造类型井田构造类型 扩区内总体构造形态为北东东向宽缓褶曲（褶曲轴向西缓倾）伴有高角度正断层和 一定数量分布规律的陷落柱 扩去内褶曲为北东东向，自北向南依次为十字道背斜、天仓向斜和东周背斜，其中 以中部的天仓向斜构成扩区煤层的基本形态。 区内断层较发育，除了在南北两翼边界处和扩区中部有四条较大的断层外，其余都 是零星的分布在扩区内的一些小断层，对开采不会造成太大影响。 五阳井田内岩溶陷落柱较发育，依据构造形态、断层和褶曲的发育情况以及受岩浆 岩的影响程度，井田的构造复杂程度划分为简单构造、中等构造、复杂构造、极复杂构 造四类。依据规范综合分析扩区内构造复杂程度应属于上述第二类，即属于中等构 造。 1.5.2 矿井煤层稳定程度矿井煤层稳定程度 煤层稳定程度也可划分为四种类型，即稳定煤层，较稳定煤层，不稳定煤层，极不 稳定煤层。 潞安矿区五阳煤矿主要有三层可采煤层，即 3 号，9 号，153 号煤层。其中 3 号煤 层是全扩区最稳定的主要可采煤层，平均厚度 6.13m。9 号煤层平均厚度 1.03m，为全 区发育局部可采煤层。153 号煤层平均厚度 1.6m，为全矿发育较稳定的可采煤层。综合 分析扩区可采煤层情况，依据规范分析扩区煤层稳定情况，扩区应属于第二类，即 较稳定煤层 第二章第二章矿井工作制度，生产能力及服务年限矿井工作制度，生产能力及服务年限 2.1 矿井工作制度 1.矿井工作日:300 天/年 2.矿井每昼夜三班工作,其中综采工作面和掘进工作面均采用”三八”制。 3.每日净提升 14 小时. 2.2 矿井生产能力及服务年限 2.2.1 矿井生产能力矿井生产能力 矿井的生产能力是指矿井的设计年产量，该矿井根据国家的通用标准，确定矿井生 产能力。 潞安矿区五阳煤矿矿井生产于 2007 年初全部转入南峰扩区，南峰扩区 3 号煤层可用 于计算储量的面积为 13.5km2，煤层厚度为 3.25m7.60m，平均为 6.13m。现已探测到 扩区 3 号煤层地质储量 Q（A+B+C 级）10768.61 万吨。 经过初步计算，井田境界及扩区内断层所留的永久煤柱损失量 P 为 732.52 万吨。回 采区回采率 C 为 90，则： 矿井可采储量CPQZK)( (10768.61 732.52) 90% K Z 万 t 9032.481 K Z 2.2.2 矿井服务年限矿井服务年限 潞安矿区五阳煤矿矿井生产于 2007 年初全部转入南峰扩区，共布置一个综采低位 放顶煤工作面，实行单工作面生产，在工作面服务年限的中后期为满足生产的连续进行， 布置两个顺槽掘进工作面。 回采工作面生产能力由下列公式计算：YkLQIm 式中 L-工作面年推进度(m)，根据实际情况，根据生产情况取 1000m I-工作面长度(m)，取 200m； m1-工作采高(m)，取 3.0m； m2-工作面放顶煤高度(m)，取 3.0； Y-3 号煤容量（t/） ，3 号煤取 1.35； k-工作面回采率（%） ，机采取 97，放顶取 85。 南风扩区回采工作面年生产能力： 2211 ImImYkLYkLQ 1000 3.0 200 1.35 0.97 1000 3.0 200 1.35 0.85 万 t/a147.42 按掘进工作面年生产能力为回采工作面的 5%计算,即 7.3 万 t。这样全扩区的年生产 能力为 154 万 t。故暂定矿井设计生产能力为 150 万 t/a。取储量备用系数 K 为 1.2。则 矿井服务年限 KA Z T K 9032.481 150 1.2 T .2 年51T 经综合考虑，矿井生产能力取 150 万吨比较适合扩区的生产现状。且服务年限基本可 以满足国家规范的要求。 第三章第三章井田开拓井田开拓 3.1 井筒形式、数目及位置的确定 3.1.1 井筒位置的选择井筒位置的选择 本次设计主要是针对南丰扩区，井筒位置的选择主要考虑以下原则： 1、为减少准备工程量，工业场地应尽量靠近交通便利之处。 2、为提高矿井服务年限，充分利用矿井剩余资源，工业场地位置选择应考 虑尽量少压煤。 3、南丰扩区属黄土丘陵地带，地形起伏较大，为减少地面土方量，工业场 地应尽量选择在地势较平坦的地段。 4、便于矿井生产布置，井底应尽量处于南丰扩区中部，既有利于采区南北 两翼辅助运输的均衡，又可使进风井尽快与采区巷道沟通。 矿井现在南丰扩区中部建有南丰回风井，回风立井工业场地已建有进场公路及向东 连同外部公路，运输条件较好。该场地南侧位平坦坡地，无建（构）筑物，设计将主、 副井筒布置在南丰回风井场地南侧，这样一来可以减少工业场地的占地面积：再则回风 井场地保护煤柱与进风井场地保护煤柱结合在一起，减少工业场地压煤量：另外又可以 充分利用原用设施和巷道，减少井巷施工量，进而节省经费，缩短工期。保证生产的连 续。 表表3-1-13-1-1 井筒特征表井筒特征表 井口坐标（m） 井筒 名称 纬度（X）经度（Y） 井口标高 （m） 井筒长度 （m） 井筒 用途 回风立井 4038950408740900.0600 回风 副立井 4039253409010 902。0 602 排矸、提人、 运料 主立井 4039253408978 902。0 602 提煤 3.1.2 井筒形式及数目的确定井筒形式及数目的确定 该扩区位于襄垣盆地东南部，属黄土丘陵地带，地形起伏较大，黄土冲沟及河流阶 地较发育。主采的三号煤层的埋深在 500m 以上。平均倾角为 16。 根据以上井筒的位 置及南丰扩区煤层赋存情况，该井筒可供选择的形式有斜井和立井两种，但由于斜井工 程量大，不论怎样与立井组合都不如双立井合理，故这次设计选择立井作为扩区井筒。 井筒数目初步确定为三个，即主立井、副立井和回风井。其中，主、副井兼做进风 井。为减少工程量和充分利用矿区现有的设备、建筑、交通道路，回风井仍利用以前的 回风井。 3.1.3 提升方式的确定提升方式的确定 主井提升本矿井井型为 150 万吨，主井选用一对 12 吨刚性罐道同侧装卸式四绳箕 斗提煤，井提升系统担负矿井原煤提升任务，提升方案为井塔式立井摩擦轮提升机提升。 提升设备使用一部型号为 JKM-3.54 型多绳提升机。最大静张力 52.5 吨，最大静张力 差为 14 吨，最大绳速为 13.0m/s，提升高度为 555.0m；配套电动机型号为 ZD215/47.5 型，1000 千瓦，660 伏，48 转/分 提升机采用液压盘式制动闸，链传动盘式深度指示器。深度指示器上装有过卷开关 和限速凸轮板、自整角机调速装置，电机调速为转子回路三相平衡甩电阻有级调速，主 提升使用 6（34）32.5155甲镀左、右同型钢丝绳，钢丝绳最大静张 力为 32816.5kg；提升容器选用 JDS12/1104 型四绳侧卸式箕斗，箕斗自重 12500kg，名义载重为 12000kg，一次提升量为 12000kg。原有电控回路各种保护装置齐 全。在电控系统中增设 KDJ10 型矿用微机控制信号装置，以实现自动称重、自动装、卸 载；电控装置采用 TKMY23289PCS 型 PLC 微机控制系统，实现了半自动化操作。 副井的布置主要是为了满足矿井通风要求和辅助提升要求，对辅助提升，主要考虑 液压支架的下放方式。因此，以考虑液压支架下放方式不同为基础，提出以下三个提升 方案，通过方案比较来最终确定提升方案。 方案一：井筒装备一对 3t 双层双车非标罐笼，满足液压支架整体下井要求；提升机 选用 JKM3.5*4()E 型多绳绞车；电机选用 ZKTD215/40 型直流电机，1250KM、53r/ 分、600V。 该方案的主要优点： 1）可利用矿井现有的 3.0t 底卸式矿车进行运输； 2）支架整体上下井，减少了分拆、组装环节，提高了生产效率； 主要缺点： 1）井筒断面较大，井巷投资较高； 2) 布置比较困难，不利于调车； 3) 车设备均为非标，实施较困难。 方案二：井筒布置一宽、一窄 1.5t 双层四车罐笼，宽罐笼能满足液压支架整体上 下井；提升机选用 JKMD-3.5*4()E 型多绳绞车；电机选用 ZKTD215/63 型直流电机， 1250KM、48r/分、600V。 该方案的主要优点： 1）井上下生产系统布置简单； 2）支架整体上下井，减少了分拆，组装环节，提高效率。 主要缺点：需新购 1.5 吨固定式矿车，设备投资较高。 方案三：井筒装备 1.5t 双层四车窄罐笼，液压支架分拆下井；提升机选用 JKMD- 3.25*4()E 型多绳绞车；电机选用 ZKTD215/40 型直流电机，1000KM、53r/分、600V。 该方案的主要优点：总投资较少。 主要缺点： 1）液压支架上下井均需要拆装，工序多，生产效率低； 2）运输环节多，不安全因素增多； 3）井上下均需布置支架拆装设备和场地，增加了井巷和图建工程量，建设 工期长。 各方案的技术经济的综合比较，为简明起见，列表如下： 表表 3 31 12 2 提升方案技术经济比较表提升方案技术经济比较表 项目方案一方案二方案三 提升容器 一对 3t 双层双车非标 准罐笼 一宽一窄 1.5t 双层 四车罐笼 1.5t 双层四车罐笼 提升设备 JKMD-3.5*4()E 型多 绳绞车；电机功率 1250KM JKMD-3.5*4()E 型 多绳绞车；电机功率 1250KM JKMD-3.25*4()E 型多绳绞车；电机功 率 1000KM 井筒直径（m） 7.27.07.0 投资（万元）287468260260256682 投资比较（万元） 0 272。08307。86 综合比较以上三个方案，方案二具有井上下生产系统布置简单，人员占用相对较 少；井上下工程量较少，投资较少等优点，故设计采用方案二（井筒装备一宽一窄 1.5t 双层四车罐笼）作为副提升。 3.1 开采水平的划分及布置开采水平的划分及布置 3.2.1 井田内划分及开采顺序井田内划分及开采顺序 由于井田内煤层赋存稳定，且只在天仓向斜轴线附近区域煤层倾角较大，为缓倾斜 及以上煤层。其余部分为近水平煤层，平均倾角为 16。井田范围 13.5.根据以下规 定来确定井田的划分方式。 表表 3 32 21 1 缓倾斜及以上煤层的划分缓倾斜及以上煤层的划分 第一级划分第二级划分第三级划分 矿种 单元 名称 范围划分方法 单元 名称 范围 单元 名称 范围 分区式采区 倾向长与阶段 一致，走向人 为划分。 区段 走向长与采 区一致，倾 向人为划分。 条带式条带 倾向长与阶段 一致，走向人 为划分。 煤矿阶段 走向长与 井田一致， 倾向人为 划分。 分段式分段 走向长与井田 一致，倾向人 为划分。 表表 322 水平（近水平）煤层的划分水平（近水平）煤层的划分 第一级划分第二级划分 矿种 单元名称范围 单元名 称 范围 区段 走向长与盘区一致，倾向 人为划分。 盘区 走向长与倾向长 均人为划分。 条带 倾向长与盘区一致，走向 人为划分。煤矿 阶段 走向长与井田一 致，倾向人为划 分。 条带 倾向长与阶段一致，走向 人为划分。 根据以上规则和该扩区井田可采煤层的赋存条件，充分考虑采区的服务年限