寺家庄矿15煤层第一盘区设计说明书.doc

题目：题目： 寺家庄矿寺家庄矿 15#15#煤层第一盘区设计说明书煤层第一盘区设计说明书 采矿工程采矿工程 系系 煤矿开采技术煤矿开采技术 专业专业 前前 言言 矿井毕业设计是煤矿开采技术专业最后一个教学环节，是对大学所学 知识的一次综合性考察，其目的是使我们运用大学阶段所学的理论知识并 联系矿井生产实际而进行的矿井开采设计，以培养和提高我们分析和解 决实际问题的能力，是对我们走上工作岗位前进行的一次综合性能力演 练。 本次设计的题目是寺家庄矿井150 万 t 初步设计，是在寺家庄矿井田 地质特征的基础上，结合搜集到的其它相关原始资料，运用所学知识同 时参考采矿学 、 煤炭工业矿井设计规范 、 煤矿矿井开采设计手册 、 井巷工程 、 通风安全学等参考资料，在指导老师精心指导下独立 完成。此次毕业设计是根据国家煤炭建设的有关方针政策，结合设计矿 井的实际情况，遵循采矿专业毕业设计大纲的要求，在收集、整理、查 阅大量资料的前提下完成设计的。 本次设计的指导老师为侯千亮老师，同时还得到了蔡永乐、姜有、 孟瑞泉、周贵全、王凯等老师的悉心指导，他们在许多方面给予了宝贵 意见，为了帮助我们顺利、正确地完成毕业设计，经常加班加点，牺牲 了大量的工作时间和业余时间，在此表示衷心的感谢和深深的敬意！ 在设计的过程中，我受益非浅，自己感觉在大学期间看的书还是太 少，钻研得还是不够深刻，这激励我以后要再接再厉。由于本人水平有 限以及对知识的掌握程度不高，设计中难免存在错误和疏漏，恳请各位 老师批评指正。 翟俊伟 2012 年 5 月 摘摘 要要 寺家庄矿井位于山西省昔阳县境内，距县城约 8km，属阳泉煤业（集团）有限 责任公司平昔矿区的一个大型矿井。随着我国煤炭形势的好转，对煤炭需求日益增 加，出现了供不应求的局面，煤炭产量已不能满足日益增长的市场需求，为了进一 步提高经济效益，根据集团公司规划，寺家庄矿井需尽快开发建设。 矿井的设计思想是充分利用煤炭资源，依靠科技进步，积极采用国内比较成熟 的技术装备和先进的生产工艺，特别是适合本矿井特点的工艺及设备。在充分考虑 技术发展的基础上，因地制宜，根据资源条件，建设高产高效现代化矿井。同时对 对矿井主要技术方案进行全面比选，确保使矿井建成高水平、高标准、高质量、投 资省、工期短、安全有保证、国内一流的矿井。按照高产高效原则，精简人员和地 面非生产性设施，以降低矿井投资和生产成本。 设计特点设计特点 （1）根据该井田的地质储量计算矿井设计生产能力为 1.5Mt/a。 （2）井田的走向为西北，向西南倾斜，煤层倾角为 510煤层平均厚度 5.48m。 （3）采用斜井、立井混合开拓方式，初期共布置两立一斜三个井筒。主斜井、副 立井均布置在工业场地内，其中主斜井装备 1.4m 宽胶带输送机，倾角 16,斜长 1120m，担负煤炭提升任务；副立井布置在主斜井的东侧，装备两套提升设备，其中 一套为一对 1.5t 矿车二层四车罐笼（一宽一窄）,担负矿井全部辅助提升任务；前 期回风井井筒直径 8.0m，担负全矿井回风任务。 （4）大巷煤炭运输采用胶带机连续运输，大巷辅助运输采用架线式电机车。 （5）根据阳泉地区实际情况，考虑矿井煤层赋存条件，本次设计主要考虑 15 号煤 的开采；布置第一盘区一个放顶煤综采工作面。 （6）考虑到矿井瓦斯含量高，采用抽出式通风，同时设计采用抽放率较高的瓦斯 高抽巷进行瓦斯抽放，并辅以内错瓦斯尾巷排放瓦斯。 关键词关键词：斜井、立井混合开拓 胶带机连续运输 放顶煤综采 高产高效 设计人：翟俊伟 目 录 第一章 井田概况及地质特征 .1 第一节 井田概况 .1 第二节 井田地质特征 .4 第三节 煤层的埋藏特征 .10 第二章 井田境界及储量 .13 第三章 矿井工作制度及生产能力 .16 第四章 采煤方法 .17 第一节 采煤方法的选择 .17 第二节 确定采（盘）区巷道布置和要素 .18 第三节 回采工艺与劳动组织 .22 第四节 盘区的准备与工作面接替 .29 第五章 井下运输 .32 第一节 运输系统和运输方式的确定 .32 第二节 运输设备的选择和计算 .33 第六章 矿井提升 .38 第七章 矿井通风与安全 .52 第一节 风量的计算 .52 第二节 矿井通风系统和风量分配 .54 第三节 计算负压及等积孔 .57 第四节 选取扇风机 .59 第五节 安全生产技术措施 .61 专题部分.71 参考文献.76 第一章第一章 井田概况及地质特征井田概况及地质特征 第一节第一节 井田概况井田概况 一、交通位置一、交通位置 寺家庄矿井隶属阳泉煤业（集团）有限责任公司，位于昔阳县境内，矿井工业 场地在县城西南约 7km 处，昔阳县城距阳泉市约 30km。 本区铁路交通条件优越，石太铁路沿桃河经过阳泉矿区，石太线为阳泉矿区煤 炭外运的主要干线，经电气化改造和完善自动闭塞后，年运输能力可达 70Mt。石太 线上白羊墅站为机械化驼峰编组站，最大日解体能力 3000 车。另外，阳涉铁路通过 本区，该线已全部建成通车，采用内燃机车牵引，并预留电力牵引条件，该线最大 年输送能力为 17Mt，为阳煤集团部分煤炭分流创造了有利条件，可直接为该矿的建 设和煤炭的外运服务，本矿井铁路专用线在阳涉铁路昔阳站接轨，目前就接轨事宜 已达成初步协议。 本区公路交通便利，阳泉至黎城的二级公路通过本区，公路以昔阳县城区为枢 纽，呈放射状伸向四方，除阳泉至黎城公路外，昔阳至左权、赞皇、寿阳、邢台、 长治等均有公路相通，区内公路遍布，97%以上的村庄可通汽车。 井田交通位置见图 1-1-1。 图 1-1-1 二、地形地貌二、地形地貌 本井田位于太行山北段西侧，从外围地形来看，西部石千峰地层的地形较高， 组成太岳山，东部则为奥陶、寒武系地层组成的太行山脉，昔阳县境内的白羊山、 沾岭山、菜岭山均系太行山支脉。沾岭山东部为松溪河流域，一般河窄谷深，沟谷 纵横发育，切割甚深。井田内地形为西高东低，最高处为龙王庙山，海拔 +1613.3m，最低点在巴洲乡附近，标高+863m，高低相差 750m 左右，一般相对高差 100200m，属构造剥蚀成因，河谷、高山相间的低中心地形。 三、河流及水库三、河流及水库 昔阳县大部面积属海河流域子牙河水系，松溪河及其流经本井田的支流安坪河， 巴洲河、洪水河均为该水系。现分述如下： 松溪河： 发源于和顺县窑上村附近，经昔阳县的杨家坡村南入境，向北经县城东侧，东 流至水磨头村，再经井陉、平山县汇入滹沱河，干流在昔阳县境内长 73.25km，流 域面积 1473.2km2，该河受水面积大，河床宽，杜庄至县城一带宽达 500800m。一 般流量为 13m3/s，最大洪峰流量达 1200m3/s（1963 年 8 月流经昔阳县城一段） ， 年平均径流量 3.68m3/s。 安坪河（城北河）： 该河为松溪河支流，发源于崇家岭奶头山，自西向东在县城东汇入干流，全长 14.5km，流域面积 77.2km2，年平均径流量 0.26m3/s。 巴洲河（城西河）： 发源于闹岭庄附近，自西向东在县城北关处汇入安坪河，全长 20.5km，流域面 积 96.3km2，年平均径流量 0.352m3/s。 洪水河（城南河）： 发源于闰家沟，自西南流向东北，在洪水村东汇入松溪河，全长 14km，流域面 积 56.2km2，年平均径流量 0.298m3/s。 在河流上游建有多座水库，其中以下秦山水库、郭庄水库较大，秦山水库位于 井田中部，现为昔阳县城居民生活用水水源。 全县大部分河流均为季节性河流。 四、气象及地震烈度四、气象及地震烈度 昔阳县属暖温带大陆性气候，一年四季气候变化明显，冬季寒冷，风大少雪； 春季日照充足，干旱多风；夏季雨量集中，多冰雹和风灾；秋季时间较短，晴朗凉 爽。 根据 19581983 年的气象资料，最高气温 37.9，最低气温-23.9，年平均 气温 9.3。最大年降雨量为 885.7mm（1963 年） ，最小年降雨量 242.3mm（1972 年） ，年平均降雨量为 601mm，降雨量年内差异较大，主要集中在 7、8、9 三个月，约 占全年降雨量的 67%。年平均蒸发量 1887.9mm，蒸发量大于降雨量 3 倍多。 主导风向为西风，历年平均风速 2.1m/s，最大风速 20m/s。 区内冻结期一般始于每年 10 月下旬，终于次年 4 月，冻土最大深度为 75cm， 全年日照数平均为 106.6d。 依据中国地震动参数区划图GB18306 和建筑抗震设计规范GB50011，本 区抗震设防烈度为 7 度，设计基本地震加速度值为 0.10g，设计地震分组为第一组。 五、矿区内工农业生产概况五、矿区内工农业生产概况 山西省昔阳县原有 16 个乡 4 个镇，共计 20 个乡镇，2001 年经过行政区划调整 为 5 镇 7 乡共 12 个乡镇，约 423 个行政村，全县总户数 70117 户，总人口 24 万人， 其中农业人口 22 万人，占 91.6%。农作物总播种面积为 410685 亩，其中粮食作物 以小麦、玉米、谷子、高梁、大豆、薯类及杂粮为主，播种面积 389049 亩；经济作 物以棉花、油料作物为主，播种面积 10512 亩；除此之外还有蔬菜及瓜果类播种面 积 10963 亩。全县果园面积 19666 亩，以苹果、梨、柿子、红枣、葡萄为主。 全县的工业发展速度较快，县企业中以燃料、食品、化工、机械、建材工业 比重较大。 六、电源、水源情况六、电源、水源情况 1、电源 矿井的供电电源及供电方案目前已由甲方委托晋中电力公司进行方案设计，目 前我院尚未收到有关文件。经与甲方协商，初步设计暂按矿井电源分别取自昔阳 110kV 变电站和和顺 220kV 变电站，供电电压等级 110kV 进行。 由于电源变电站距本矿较远，且变电站施工周期比较长，必须考虑矿井建设期 间的施工电源引接方式。本矿附近有地方小煤矿多处，矿井建设初期的施工电源可 就近由地方小煤矿引来，但矿井井下全面施工后，所需电力负荷将大幅度增加，此 时应投入矿井变电站作为施工电源。 2、水源 根据精查地质报告及相关资料，本区奥灰岩溶水，其水量丰富、可靠，水质好， 本矿井取奥灰岩溶水作为主供水水源，设计在工业场地内打深井三眼。另外，地面 设井下水处理站，井下水排至地面处理后，一部分作为井下消防洒水，一部分用于 选煤厂。 第二节第二节 井田地质特征井田地质特征 一、地层一、地层 本区位于沁水煤田的东北边缘。由东向西出露地层为由老至新。于勘探区东部 区外大面积出露奥陶系地层；石炭系本溪组、太原组、二迭系山西组地层分布零星； 区内二迭系石盒子组地层广泛分布，二迭系石千峰组，三叠系刘家沟组地层出露于 勘探区西缘；新生界复于各个时代基岩之上，现就勘探区从奥陶系至第四系地层分 述如下： 1）奥陶系中统（O2） 根据岩性，可划分为峰峰组及上马家沟组上段两部分。 峰峰组厚 188.76m，上部以灰色、深灰色石灰岩为主，中部为灰色豹皮灰岩及 石灰岩、裂隙发育，底部为石膏带。 上马家沟组揭露厚度 107.03m，属上马家沟组上部，主要为灰色石灰岩。 2）石炭系中统本溪组（C2） 全厚 18.5046.0m，东南厚、西北薄。平行不整合于奥陶系灰岩之上，主要由 浅灰、灰色细砂岩、泥岩组成。 3）石炭系上统太原组（C3） 本组为重要含煤地层之一，以 K1砂岩为基底，连续沉积于本溪组之上。全厚 90.3143.8m。含 81、82、84、9上、9、11、12、13、14、14下、15、16 号等 12 层 煤，全区比较稳定，可作为良好的标志层。 4）二迭系下统山西组（P11） 以 K7砂岩为基底，连续沉降于太原组之上，厚 42.673.9m，主要由灰、深灰 色砂岩、砂质泥岩及煤组成。含 1、2、3、4、5、6 号等 6 层煤。 5）二迭系下统下石盒子组（P12） 底界以 K8砂岩与山西组整合接触，顶为 K10桃花泥岩顶界面。全厚 110150m， 分为绿色地层、黄色地层两段。 6）二迭系上统上石盒子组（P21） 区内大面积出露。标志层 K12狮脑峰砂岩，围绕山脊呈带状分布。区内出露总厚 度 450m。 7）二迭系上统石千峰组（P22） 厚 122.6160.2m，基底砂岩 K13为暗紫色、厚层状含砾粗砂岩，厚 0.77.0m。 8）三叠系下统刘家沟组（T11） 出露于勘探区外西侧，厚度不详。为一套砖红色，薄板状及中厚层状细砂岩组 成。 9）第四系（Q） 不整合覆盖于各时代基岩之上，分布于山顶、山坡及沟谷中。勘探区东部分布 面积广，厚度大，中西部分布零星。 中更新统离石黄土（Q2）：由红棕色、红黄色黄土状亚粘土组成，并含有钙质 结核。 上更新统马兰黄土（Q3）:为浅黄、黄灰色亚粘土或细砂土。 中、上更新统总厚 020m。 第四系全新统（Q4）:主要分布于安平河、巴州河及洪水川等较大河谷中。为现 代冲积、洪积物。由砂、卵石及粉砂土组成。一般厚度 515m。 二、含煤地层二、含煤地层 本井田含煤地层包括石炭系中统本溪组、石炭系上统太原组、二迭系下统山西 组，其中主要含煤地层为石炭系上统太原组及二迭系下统山西组（平均厚约 60m） ， 含煤地层总厚 168.24m，共含煤 18 层，煤层总厚 13.46m，含煤系数约 8%左右。 石炭系上统太原组厚 90.3143.80m，平均厚约 111.33m，主要岩性为深灰、灰 黑色砂质泥岩、泥岩、石灰岩及灰色砂岩组成。含煤 12 层，其中可采煤层 4 层，为 本区中演含煤地层。按其岩性、岩相特征分为上、下两段，其中下段自 K1砂岩底至 K4灰岩顶，厚 80m 左右，含 11、12、13、14、14 下、15、16 号共 7 层煤，15 号煤 全区稳定可采，其它煤层无开采价值；上段自 K4顶至 K7底，厚约 35m 左右，由灰、 深灰、灰黑色泥岩、砂岩及浅灰色细砂岩、中粗砂岩组成，含 8、9 两个煤组共 6 层煤，81、84、9 号煤具有开采价值。 三、地质构造三、地质构造 本井田基本呈一单斜构造，构造复杂程度中等。井田走向为西北，向西南倾 斜，地层比较平缓，倾角一般为 510，局部褶曲地段倾角 1220，区 内以背、向斜交替出现的褶曲构造为主；断层较少，一般落差多在 20m 以内；井 田北部陷落柱较发育，对煤层破坏较为严重。从本次设计的整个井田来看，构造复 杂程度简单。在此以褶曲作为重点分析如下： 区内褶曲发育，轴向主要为近南北向及北东向两组，其次有北西向及东西向。 南北向的一组褶曲主要分布于中、东部，构成本区的基本构造形态。主要特征为排 列紧密，间距约 1000m，两翼不对称，向斜东翼较陡，倾角可达 23,西翼较缓， 倾角一般为 10左右；背斜轴部开阔，产状平缓。北东向的一组褶曲，主要分布 于勘探区的西北及东南，主要特征为排列较疏，间距约 1500m，两翼多不对称， 南东翼较陡，北西翼较缓。 主要褶曲特征见表 1-2-1。 表表 1 12 21 1 主要褶曲特征表主要褶曲特征表 产状 顺序褶曲名称褶曲方向 WE 延伸长度（m）备注 1蒙家峪向斜SN47571100李家沟区 2野峪背斜SN4114145000李家沟区 3寺地向斜SN2166206000李家沟区 崇家岭背斜N40E45616800李家沟区 4 崇家岭背斜N10E79（SE）NW）68900马郡头区 5台沟背斜N40E 转 N30E610（SE）（NW）4132000马郡头区 6杏庄向斜N60E 转 N20E415（SE）（NW）6213200马郡头区 杏庄向斜N40E8158202800李家沟区 杏庄背斜N40E793132000李家沟区 7 杏庄背斜 N70E 转 N40E 再转 N20 E 39（SE）（NW）9152500马郡头区 8毛家沟向斜N50E711（SE）（NW）6111100马郡头区 9毛家沟向斜N45E517（SE）（NW）6152500马郡头区 龙眼向斜EW 转 N45E520（SE）（NW）10272100马郡头区 10 龙眼向斜N65E5155203000李家沟区 四、井田水文地质概况四、井田水文地质概况 1）含水层 主要含水层有奥陶系灰岩、太原组灰岩和第四系冲积层。由上而下简述如下： 第四系冲积层：主要分布于洪水河、巴洲河和安坪河的河谷中，河谷最宽约 300m，一般 100200m，厚度 1020m，砂砾中含较丰富的潜水，且水质良好，单位 涌水量 1.305.00L/s.m。民用井水量每小时可达 100m3以上。 上二迭统石盒子组：主要含水层属裂隙性的砂岩层（K7、K8、K9、K10） ，区内砂 岩出露广泛，裂隙也较发育，这类砂岩一般胶结致密，故其富水性较差，单位涌水 量 0.00079L/s.m。 下二迭统山西组：属孔隙性砂岩层（K5、K6） ，胶结性良好，富水性差，单位涌 水量在 1L/s.m 以下，浅部钻孔单位涌水量 0.0161L/s.m 以下，渗透系数 0.212m/d。 上石炭统太原组灰岩：主要含水层为海相沉积之三层灰岩（K2、K3、K4） ，其中 K2灰岩含水性较强，为主要含水层，水位标高为+690.57+695.63m。进入 80 年代 后期由于井田开采使主要含水层破坏，如城关、李家庄、大寨的机井已近干涸，大 量的地下水被疏干。 奥陶系灰岩：井田东部有广泛基岩出露，L86 号孔揭露灰岩 295.75m，巴洲村 48 号孔和上郭庄 51 号孔分别揭露 206.39m 和 514.55m，水量比较丰富，桃河资料提 供单位涌水量为 0.52.5L/s.m，渗透系数为 0.92.4m/d。根据已有资料分析，勘 探区东缘奥灰水位标高，北部为 525m(井田边界外 48 号孔)，南部为 565m(井田边界 外 51 号孔)；往西奥灰水位标高降低，接近中部为 446.76m(L86 号孔)，北部为 423.77m(M56 号孔)，中、东部 15 号煤底板标高大于 420m，在南部基本高于 565m， 故中、东部奥灰水位在 15 号煤以下。西部奥灰水位标高大约可采用 420m，西缘局 部奥灰水超越 15 号煤的范围约 12km2，即井田面积的十分之一，此范围 15 号煤将存 在带压开采问题。15 号煤与奥灰间岩层厚度为 23.4971.04m，平均 49.66m，岩性 以泥岩、砂质泥岩、薄层砂岩为主，间夹基层灰岩，可以起到一定的隔水作用。 2）断层和陷落柱的水文地质情况 区内断层最大落差 30m 左右，陷落柱较多。钻孔见断层的有 14 个，见陷落柱的 15 个，多分布于勘探区北部。这些钻孔在断层带和陷落带钻进时，一般无水，个别 有少量水流出，从无水害发生。因此，可认为本区的断层带和陷落带一般不含水， 透水性也极差。但在断层和陷落附近的裂隙发育带，当补给条件好时，富水性有可 能增强。 3）地下水的补给、径流和排泄条件 含水层的补径排条件各有不同。奥陶系灰岩在区东外围大面积出露，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，地下水沿岩 层倾向井田渗入，再向北、北东方向运移，井田属埋藏型岩溶区，是岩溶水的径流 区。 太原组灰岩也在区外出露，范围不大，在补给方面起重要作用的是在松溪河等 河谷下伏的露头或浅部，从而成为分布一定面积的重要含水层，井田为其径流区。 区东的生产矿井和采水孔为其人工排泄点。 山西组和石盒子组也靠露头和浅部接受降水和地表水的补给，区内有其补给区， 但以径流为主。 据水位资料，奥灰与以上各含水层间由于有较好的隔水层存在，无水力联系。 其余基岩含水层在浅部（L18号孔）水位很接近，说明有联通，是由于构造条件使得 各基岩含水层的浅部组成一个统一的含水体；在深部这种联通关系明显减弱甚至消 失，其水位则明显有别，并且水位与层位成正比相关关系。全新统潜水和地表水与 下休基岩风化带关系密切，而与深部含水层因受裂隙发育深度的制约，关系不大。 4）水文地质条件评价 太原组 15 号煤层为本区主要可采煤层，其直接充水含水层以石灰岩为主，属岩 溶充水矿床；太原组上部煤层和山西组煤层直接充水含水层以砂岩为主，属裂隙充 水矿床。 各基岩含水层虽然在区外或区内有不同程度的补给条件，但地下水的运移都受 裂隙或岩溶的发育程度的制约。本区岩层大致自东向西加深，裂隙和岩溶的发育程 度随之减弱，富水性也相应由强变弱，在水平方向上垂向上都有明显的分带性。总 体来看，本井田基本属水文地质条件简单型，水文地质勘探类型以三类一型为主， 二类一型为副。 3、矿床充水条件 太原组 K2、K3灰岩为 15 号煤充水的主要因素。顶板冒落后 15 号煤充水也可来 自山西组。奥灰水一般对矿井初期充水无影响，对奥灰水位以下的深部 15 号煤（局 部）开采影响较大。地表水及冲积层水在构造正常地段只能进入浅部裂隙发育段， 即使在有断裂构造的地段，由于本区断层一般不导水，所以通过断层带向矿井充水 的可能性不大，至少不会发生水患。开采过程中顶板冒落产生的导水裂隙带高度如 果能达到浅部列席发育带甚至地表，则有可能把地表水和浅部水导向矿井。本区陷 落柱一般不导水，但在陷落柱密集区要注意其导水性。 4、矿井涌水量预计 根据阳泉矿区现有生产矿井统计资料，参照精查地质报告对矿井涌水量预测， 确定矿井正常涌水量按吨煤涌水系数 0.4m3/t 考虑，即日产 1 万 t 煤，预计涌水量 为 4000m3；最大涌水量按吨煤涌水系数 0.63m3/t 考虑。 经计算,矿井（1.5Mt/a 时）正常涌水量为 240m3/h，最大涌水量为 350m3/h。 五、储量五、储量 1、储量计算范围 本井田为煤质单一的无烟煤，参与储量计算的为 15号煤。储量计算边界为井田边界 （不包括已划归黄岩汇煤矿的区域）。 2、储量计算指标 储量计算的工业指标为：可采厚度 0.8m，灰份小于 40%。 3、储量计算方法 本区地层倾角平缓，一般为 510左右，仅局部向斜轴部地段达 1220左 右，储量计算面积采用用水平投影面积，计算公式为：储量=厚度面积容重。 经计算，全矿井地质储量为 126.10Mt。 六、资源及开采条件评述六、资源及开采条件评述 1、煤炭资源工业价值评述 本井田 15 号煤属中灰分、中硫、低挥发分、高发热量、高强度、高灰溶点的优 质无烟煤，经洗选加工后，洗块煤、洗末煤可作为化工用煤，末原煤是优质的动力 用煤。 2、开采条件评述 本井田储量丰富、地质构造简单，因此，对矿井开采尤其是对初期开采影响很 小。 本矿井主采 15 号煤层，全区稳定可采，平均厚度 5.48m，适合放顶煤综合机械 化开采。预计本井田开采 15 号煤后冒落带高度为 3542m 左右，煤层的顶底板岩性 为砂岩、泥岩、砂质泥岩和粉砂岩，顶板易于冒落，属中等条件的顶板管理方法。 本矿井属水文地质条件简单的矿井，绝大部分煤层位于奥灰水位以上，仅深部 局部区域受奥灰水影响。 本矿井开采的不利因素主要是瓦斯涌出量大，需采取抽放措施，对将来开采有 一定影响。 综合上述分析，本矿井具有良好的开采技术条件。 第三节第三节 煤层的埋藏特征煤层的埋藏特征 一、煤层一、煤层 根据精查地质报告，本井田内共含煤 18 层，自上而下可采及局部可采煤层有 6、81、84、9 及 15 号煤层，总厚度达 9.9m。其中 15 号煤全区稳定可采，为主要可 采煤层，也是首采煤层，最大厚度 7.65m，平均厚度 5.48m。 各可采煤层顶底板岩性大同小异，一般为泥岩、砂质泥岩，太原组个别煤层直 接顶为石灰岩，山西组有的煤层顶底板为砂岩。 主要标志层特征：由下至上分为15 号煤以下至K1层段，岩层中多含铝质，并有 12 层铝土泥岩作为煤系终止； K2（四节石）灰岩全区稳定； K3（钱石）灰岩全区分 布广泛；K4（猴石）灰岩厚度受S1砂体控制变化较大。三层灰岩均含海百合茎、蜓、 层孔虫及腕足类动物化石碎片，并以K3灰岩最多，81号煤层顶板常为深灰色或黑色海 相泥岩，含戟贝、海百合、舌形贝动物化石。 K7砂岩为山西组含煤地层基底，为浅灰、 灰白色中粗粒砂岩，分选、磨圆较差，泥质胶结，含少量植物碎片化石及泥质包体， 含大量菱铁质鲕粒。 可采煤层特征详见表 1-3-1。 表表 1-3-11-3-1 可可 采采 煤煤 层层 特特 征征 表表 煤层厚度(m) (m) 煤 层 间 距（m） (m) 顶 底 板 岩 性 煤 层 编 号 最 大 可采 平均 最 小最 大平 均 结 构 稳定 性 顶 板底 板 可 采 情 况 31.680.51 简 单 极不 稳定 粉砂岩 泥岩及细 砂岩 局 部 可 采 7.6245.7328.06 62.200.58 简 单 极不 稳定 泥岩及砂质 泥岩 砂质泥岩 局 部 可 采 10.4031.2019.75 812.030.74 简 单 不稳 定 砂质泥岩或 泥岩 砂质泥岩 或粉砂岩 细砂岩 局 部 可 采 3.3016.609.40 842.351.05 较 简 单 不稳 定 炭质泥岩或 粉砂 岩砂质泥岩 细砂或砂 质泥岩 粉砂岩 局 部 可 采 2.5020.805.57 91.911.00 简 单 不稳 定 泥岩、砂质 泥岩 或粉砂岩 砂质泥岩 或泥岩、 粉砂岩 局 部 可 采 157.655.48 50.4077.3066.00 复 杂 稳 定 砂质泥岩、 粉砂岩 或泥岩 泥岩、炭 质泥岩 全 部 可 采 二、煤质二、煤质 区内各煤层均为单一的无烟煤种，同一煤层自南向北变质程度有所增高，就埋 藏深度而言由上而下变质程度也有所增高。煤质有发热量大，洗后灰份低，硫、磷 有害物质含量少等特点。 各煤层主要煤质指标见表 1-3-2。 表表 1-3-21-3-2 各各煤煤层层主主要要煤煤质质指指标标表表 灰 份 Ag(%)全 疏 SgQ(%) 煤 层 编 号 原 煤精 煤原 煤精 煤 挥发份 (洗) Vt(%) 碳 Cr(%) 氢 Hr(%) 磷 Pg(%) 发热量 QrDr (Kon/g) QrDW 3 13.05 50.17 25.77 (10) 4.90 10.54 8.78 (10) 0.18 0.50 0.38 (10) 0.41 0.63 0.47 (10) 6.52 8.75 7.65 (10) 91.39 93.15 92.19 (3) 3.46 3.94 3.74 (3) 0.004-0.056 0.013 (6) 8249 (10) 6266 (5) 6 10.37 37.28 22.90 (20) 5.91 13.07 10.22 (20) 0.44 4.72 2.67 (21) 0.42 1.60 0.78 (20) 6.56 8.51 7.59 (20) 89.29 93.27 91.89 (19) 3.05 4.43 3.79 (19) 0.002-0.005 0.003 (3) 8361 (20) 5819 (13) 81 6.314 9.72 24.17 (74) 3.61 12.69 9.31 (67) 0.66 21.21 3.72 (74) 0.48 1.48 0.73 (61) 3.46 9.07 7.48 (67) 89.41 92.86 91.70 (54) 3.21 4.16 3.71 (54) 0.002-0.061 0.010 (19) 8072 (74) 6140 (36) 84 10.24 49.77 27.16 (66) 4.12 16.38 10.16 (62) 0.24 3.78 0.75 (64) 0.36 1.72 0.55 (57) 6.26 9.05 7.55 (62) 86.32 92.86 91.47 (53) 3.50 4.51 3.76 (53) 0.001-0.033 0.004 (23) 8149 (63) 5918 (38) 9 11.13 34.90 13.60 (64) 4.68 14.32 9.18 (63) 0.43 5.26 1.86 (64) 0.38 1.68 0.84 (60) 6.32 9.14 7.36 (63) 89.60 93.48 91.84 (56) 2.98 4.29 3.71 (56) 0.001-0.004 0.003 (24) 8421 (63) 6558 (35) 15 7.903 6.24 17.20 (94) 3.73 10.44 7.04 (37) 0.56 4.09 1.49 (90) 0.66 1.01 0.74 (35) 5.95 8.55 6.96 (89) 90.15 93.80 92.23 (31) 3.26 3.97 3.55 (31) 0.005-0.094 0.042 (23) 8355 (84) 6608 (49) 第二章第二章 井田境界及储量井田境界及储量 一、井田境界一、井田境界 井田境界以能源部对阳泉矿区总体发展规划批文（能源计1992523 号）批准 的寺家庄矿井井田范围为准，具体范围如下： 北以纬线 73000 与阳胜、南后峪等地方煤矿为界； 南以矿区拐点 93、111 两点连线为界； 东部基本以经线 105000 与阳胜、安坪、黄岩汇、白杨岭等地方煤矿为界； 西部为精查勘探区深部界线。 全井田南北走向长 17.316.5km，东西倾斜宽 69km，井田面积约 123km2(不 包括已划归黄岩汇煤矿的部分，该部分面积约 3km2)，本次设计走向长度取 5.19km，倾斜宽 2.93.2km。 二、矿井储量二、矿井储量 1、地质储量 地质储量包括能利用储量及暂不能利用储量。根据原阳泉矿务局 1985 年 12 月 提供井田范围的储量汇总表，参照中国煤炭地质总局一一九队汇编的寺家庄煤矿 井田地质报告 ，设计对矿井储量重新进行了核算，核算后全矿井地质储量为 1174.84Mt，其中 15 号煤地质储量为 126.10 Mt。 2、工业储量 工业储量包括能利用储量中的 A、B、C 三级储量，经计算全矿井工业储量为 126.10 Mt, 其中 15 号煤地质储量为 840.56 Mt。 地质储量及工业储量计算详见表 2-1-1。 表表 2-1-12-1-1 全全矿矿井井地地质质及及工工业业储储量量汇汇总总表表 单单位位： MtMt 煤 层 ABC 工业储量 A+B+C D 地质储量 A+B+C+D A+B A+B+C+D 610.6710.6710.67 8115.06102.35117.41117.4112.8 842.6465.3968.0368.033.9 97.0027.93103.24138.17138.1725.3 15188.93273.99377.64840.56840.5655.1 合计 195.93 319.62659.291174.841174.8443.9 3、矿井设计储量 矿井设计储量等于工业储量减去设计计算的断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤 柱和已有的地面建筑物、构筑物需要留设的保护煤柱等永久性保护煤柱损失量后的 储量。 1）井田境界煤柱 井田境界煤柱在本井田一侧按 30m 留设。 经计算 15 号煤井田境界煤柱为 8.25Mt。 2）工业场地煤柱 经计算 15 号煤井田境界煤柱为 12.06Mt。 4、矿井设计可采储量计算 矿井设计可采储量等于矿井设计储量减去工业场地保护煤柱、井下主要巷道及 上、下山保护煤柱后，乘以采区回采率的储量。 81、84、9 号煤采区回采率取 85%，15 号煤采区回采率取 75%。 各类煤柱留设如下： 1）工业场地保护煤柱：煤柱留设参数同村庄保护煤柱。共有四个工业场地需要 留设保护煤柱，分别为联合工业场地、初期风井场地及两个后期风井场地。 经计算，工业场地保护煤柱为 12.06Mt。 2）大巷煤柱 根据邻近贵石沟矿井生产经验，大巷两侧各留 40m 的保护煤柱煤柱。 经计算，大巷煤柱为 4.90Mt。 3）盘区巷道煤柱 盘区巷道两侧各留 30m 的保护煤柱煤柱。 经计算，盘区巷道煤柱为 5.61Mt。 以上各类保护煤柱合计为 20.31Mt。 扣除各类保护煤柱后，经计算，全矿井设计可采储量为 105.79Mt。 第三章第三章 矿井工作制度及生产能力矿井工作制度及生产能力 一、矿井工作制度一、矿井工作制度 矿井工作制度采用年工作日 300d，三班作业，其中两个生产班每班工作九小时， 一个检修班工作六小时，每天净提升时间为 14h。 二、矿井设计生产能力二、矿井设计生产能力 矿井设计生产能力，主要根据矿井储量及合理的服务年限、地质及开采技术条 件、经济效益等因素确定。就本矿井而言，其具体特点如下： 1）全矿井 15 号煤可采储量为 126.10Mt，可采储量 105.79Mt。 2）15 号煤赋存稳定，厚度大，平均 5.48m，适合于放顶煤开采。 3）大部分区域煤层倾角比较平缓，但遇褶曲构造时煤层倾角变大，局部达到 20左右。 4）褶曲构造多，开采过程中易出现应力集中区。 5）纬线 74000 以北区域陷落柱密集，设计已将其列为不经济可采储量。 6）本矿井为高瓦斯矿井，尽管采取瓦斯抽放等措施，需要的风量及巷道断面仍 较大，一个盘区的生产能力不能过大。 7）煤层顶底板条件较差，巷道维护困难。 确定矿井设计生产能力为 1.5Mt/a。 三、矿井服务年限三、矿井服务年限 矿井服务限用下列公式计算： Z采 T= AK 式中 T矿井服务年限，a； Z采矿井设计可采储量，Mt； A矿井设计生产能力，Mt/a； K储量备用系数，取 1.4。 按 1.5Mt/a 的设计生产能力计算，全矿井服务年限为 50.4a。 第四章第四章 采煤方法采煤方法 第一节第一节 采煤方法的选择采煤方法的选择 一、采煤方法选择一、采煤方法选择 15 号煤层为本井田的主要可采煤层， 。井田北翼 15 号煤层较厚，井田南翼煤层 略薄，以纬线 67000 线为界，北翼煤层厚度多在 5m 以上，平均厚度 5.24m，南翼煤 层厚度多在 5m 以下，平均厚度为 4.46m，部分钻孔的见煤厚度在 5m 以上。15 号煤 层含夹矸 04 层，最多可达 6 层，夹矸总厚度 01.49m。需要指出的是，地质报 告提供的 15 号煤层底板等高线及储量计算图中，煤层厚度是去掉夹矸后的厚度，考 虑夹矸厚度，整个井田 15 号煤厚度大都在 5m5.5m 以上，平均厚度为 5.48m。 根据本井田的煤层赋存条件，结合我国目前综采机械装备水平，以及阳泉矿 区现有生产矿井几十年的生产经验，确定 15 号煤采用一次采全高综采开采。由于 本井田煤层走向变化较大，根据井田开拓部署和盘区巷道布置，主要以走向长壁开 采为主，条件具备时可采用倾斜长壁开采。回采工作面顶板管理采用全部垮落法。 二、采煤工艺选择二、采煤工艺选择 针对 15 号煤一次采全高综采的采煤方法，设计提出了两种具体的采煤工艺即大 采高综采和放顶煤综采，从以下两个方面进行分析比较： 1、工作面产量方面 大采高综采工艺简单，在我国已逐渐得到推广应用，并已经成为厚煤层高产高 效综合机械化采煤的主要方法之一。具有代表性的矿井是邢台矿务局东庞煤矿，采 用 5m 国产液压支架及配套采煤设备成功实现大采高综采，工作面产量一直稳定在 1.21.5Mt/a，最高产量达到 2.0Mt/a。 放顶煤综采在我国已得到广泛应用，技术日渐成熟。在低瓦斯矿井中有代表性 的有兖州矿区的兴隆庄煤矿及东滩煤矿，工作面产量一直稳定在 2.03.0Mt/a，其 中东滩煤矿工作面单产最高达到 5.0Mt/a。在高瓦斯矿井中有代表性的是阳泉矿区， 阳泉矿区是我国采用放顶煤综采最早的矿区之一，特别是在 15 号煤放顶煤综采方面 有着相当成熟的经验，开采技术上取得了重大突破，创造了适合阳泉矿区 15 号煤层 特点的放顶煤综采工作面生产模式，实现了 15 号煤放顶煤综采工作面的高产高效， 工作面月产量可达 0.10.15Mt，年产量可达 1.21.8Mt，工作面产量最高达到 2.0Mt/a 以上。与本井田相邻贵石沟矿井，15 号煤也采用放顶煤综采，由于受到瓦 斯等多种因素的影响，工作面产量一直在稳定在 1.21.5Mt/a 之间，最高时达到 2.0Mt/a 以上。据统计，目前国内超过 2.0Mt/a 的综采工作面中，放顶煤综采工作 面约占 70。 以上两种采煤工艺的工作面产量均有望稳定在 2.0Mt/a 左右，结合本矿区实际， 阳泉矿区具有丰富的放顶煤综采经验，工作面产量会更有保证。 2、工作面采高及资源回收率方面 放顶煤综采的合理机采高应在 2.5m 左右，放采比应控制在 1:1 以上。考虑夹矸 本矿井 15 号煤平均厚度为 5.48m，井田北部达到 5.56m 以上，放采比大于 1:1， 比较适合放顶煤综采。相比之下，大采高综采最大采高只有 5m，一般在 4.5m 左右， 如果采用大采高综采会丢失部分煤炭。但另一方面放顶煤综采工作面回采率低，最 大达到 85%左右。两种采煤工艺相对比，资源回收率相当。 与大采高综采相比，放顶煤综采工作面存在上隅角瓦斯超限及煤尘大等问题， 但可通过提高瓦斯抽放率、增加内错瓦斯尾巷及加强通风等措施加以改善。放顶煤 综采工作面产量有保证，可提高块煤率，经济效益好。综合分析比较，结合阳泉矿 区几十年的生产经验，设计确定 15 号煤采用放顶煤综采工艺。 第二节第二节 确定采（盘）区巷道布置和要素确定采（盘）区巷道布置和要素 一、矿井达到设计能力时盘区数目及位置、回采工作面位置一、矿井达到设计能力时盘区数目及位置、回采工作面位置 （一）投产盘区数目 本矿井设计生产能为 1.5 Mt/a，据此确定投产盘区数目为一个。 （二）投产盘区及工作面位置 投产盘区及工作面位置选择主要遵循以下原则： 1、尽可能为双翼盘区，有利于工作面接替。 2、盘区储量丰富，服务年限长。 3、投产盘区尽可能靠近井筒及大巷，有利于减少初期井巷工程量及缩短建井工 期。 4、勘探程度及储量级别高，开采技术条件好。 根据上述原则，结合矿井开拓布置、设计生产能力、盘区划分及开采技术条件， 设计将投产盘区及工作面位置选择在第一盘区，布置一个放顶煤综采工作面，走向 长壁开采。 二、盘区巷道布置二、盘区巷道布置 1、主要盘区巷道数目及层位 结合矿井开拓部署，主要盘区巷道数目及层位的确定原则如下： 1) 为了减少岩巷工程量，降低投资，应尽可能多做煤巷少掘岩巷。 2) 满足矿井通风要求。本矿井为高瓦斯矿井，瓦斯涌出量大，采取瓦斯抽放后， 盘区所需配风量仍然较大，因巷道断面不能过大，风速又不能超限，这就要求盘区 巷道数目不能太少。 3) 满足矿井主、辅运输要求。 根据上述原则，确定主要盘区巷道原则上沿 15 号煤层布置，局部穿层布置；盘 区巷道数目为四条，即一条盘区胶带输送机巷，一条盘区辅助运输巷和两条盘区回 风巷；巷道间距为 30m。 盘区胶带输送机巷，铺设 1.4m 宽胶带输送机，担负盘区煤炭运输；盘区辅助运 输巷，铺设双轨，安设 SQ-80/110 型无极绳连续牵引车，担负盘区辅助运输；盘区 回风巷只担负盘区回风任务。 2、工作面顺槽布置 本矿井大部分区域煤层倾角平缓，褶曲变化较大，工作面沿走向或倾向布置均 可，但井田内走向变化较大，工作面尽可能沿走向布置。工作面顺槽采用沿空掘巷 的布置方式，尽可能实现无煤柱开采。工作面顺槽主要布置两条，一条运输顺槽和 一条回风顺槽。 胶带机顺槽与盘区胶带机巷直接沟通，与盘区辅助运输巷通过联络巷沟通；运 输顺槽内铺设 1.4m 宽胶带输送机，还铺设有临时轨道，用来放置移动变电站、喷雾 泵站、乳化液泵站、电缆等设备列车。回风顺槽与盘区回风巷直接沟通，与盘区辅 助运输巷通过联络巷沟通；回风顺槽铺设轨道，安设 SQ-80/110