采矿工程毕业设计（论文）-忻州窑矿1.2Mt新井设计（全套图纸）.doc

第24页中国矿业大学2013届本科生毕业设计（论文） 目录1 井田概况及地质特征11.1井田概况11.1.1交通位置11.1.2气候条件及地震11.2 井田地质特征21.2.1井田地质构造21.2.2 地层3综合柱状图51.2.3含煤地层61.2.4水文地质特征71.3.1 煤层84.013.681.3.8地压和地温132 井田境界和储量132.1 井田境界132.1.1井田范围132.2 矿井的工业储量142.2.1储量计算基础142.2.2井田勘探类型142.2.3工业储量计算142.3矿井可采储162.3.1工业广场保护煤柱172.3.2断层及边界保护煤柱182.3.3可采储量计算19因此：Zk（ZgP）C193 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限203.1 矿井工作制度203.2 矿井设计生产能力及服务年限203.2.1 矿井设计生产能力确定依据203.2.2矿井设计生产能力确定203.2.3矿井服务年限213.2.4井型校核224.井田开拓244.1井田开拓的基本问题244.1.1确定井筒形式、数目、位置及坐标244.1.2工业场地的位置274.1.3开采水平的确定及采盘区划分284.1.4主要开拓巷道284.1.5开拓方案比较294.2矿井基本巷道344.2.1井筒344.2.2井底车场及硐室374.2.3主要开拓巷道395 准备方式盘区巷道布置425.1煤层地质特征425.1.1首采盘区位置425.1.2盘区煤层特征425.1.3煤层围岩情况425.1.4水文地质425.1.5地质构造435.1.6地表情况435.2盘区巷道布置及生产系统435.2.1盘区准备方式的确定435.2.2盘区巷道布置445.2.3盘区生产系统445.2.4盘区内巷道掘进方法455.2.5盘区生产能力及采出率455.3盘区车场选型设计466 采煤方法476.1 采煤工艺方式476.1.1盘区煤层特征及地质条件476.1.2确定采煤工艺方式476.1.3回采工作面参数及设备选型486.1.4回采工作面破煤、落煤、装煤方式486.1.5回采工作面支护方式506.1.6端头支护及超前支护方式526.1.8采煤工艺556.1.9采煤工作面正规循环作业576.1.10采煤工作面吨煤成本596.2 回采巷道布置616.2.1 回采巷道布置方式616.2.2 回采巷道参数617 井下运输637.1概述637.1.1矿井设计生产能力及工作制度637.1.2煤层及煤质637.1.3运输距离和货载量637.1.4矿井运输系统647.2 盘区运输设备选择657.2.1 设备选型原则：657.2.2 盘区运输设备选型及能力验算657.3 大巷运输设备选择677.3.1运输方式选择677.3.2辅助运输大巷设备选择687.3.3运输设备能力验算688 矿井提升698.1矿井提升概述698.2主副井提升698.2.1主立井提升设备选型698.2.2副立井提升设备选型709 矿井通风及安全729.1矿井通风系统选择729.1.1矿井概况729.1.2矿井通风系统的基本要求729.1.3矿井通风方式的确定729.1.4主要通风机工作方式选择749.1.5盘区通风系统的要求749.1.6工作面通风方式的选择759.1.7回采工作面进回风巷道的布置759.2盘区及全矿所需风量769.2.1采煤工作面实际需要风量769.2.2备用面需风量的计算789.2.3掘进工作面需风量789.2.4硐室需风量799.2.5其他巷道所需风量799.2.6矿井总风量计算799.2.7风量分配809.3矿井通风总阻力计算819.3.1矿井通风总阻力计算原则819.3.2确定矿井通风容易和困难时期819.3.3矿井最大阻力路线819.3.4矿井通风阻力计算849.3.5矿井通风总阻力869.3.6两个时期的矿井总风阻和总等积孔869.4选择矿井通风设备879.4.1选择主要通风机879.4.2电动机选型889.5防止特殊灾害的安全措施909.5.1瓦斯管理措施909.5.2煤尘的防治909.5.3预防井下火灾的措施909.5.4防水措施919.5.5防冒顶措施9110 设计矿井基本技术经济指标95参考文献97坚硬顶板的灾害及防治技术研究981 绪论981.1选题背景及意义981.2国内外研究动态及存在的不足981.3主要内容991.4方法和技术路线1002 坚硬顶板分类及其采场矿压显现规律1002.1坚硬顶板分类1002.1.1国外坚硬顶板分类简述1002.1.2我国缓斜工作面的顶板分类1012.2坚硬顶板采场矿山压力显现特征1032.2.1周期性的破断来压步距大、动载系数高1032.2.2支架载荷高，且分布不均匀，合力点靠近后排支柱1032.2.3坚硬顶板来压具有明显的时间差和步距差1043 坚硬顶板支架围岩的相互作用关系1043.1概述1043.2坚硬顶板采场“支架一围岩”系统刚度分析1053.2.1坚硬顶板采场矿压力学模型的建立1053.2.2支架受力分析1063.2.3“直接顶一支架一底板”支撑体系刚度对支架受力及其变形量的影响1063.2.4系统的刚度及其简化1063.3 “支架一围岩”动态关系1074 普采面坚硬顶板采场的合理支护方式1074.1坚硬直接顶运动特点与控制要求1074.2坚硬顶板受力分析1084.3无特殊支护与有特殊支护的比较1084.3.1模型的建立109支护阻力。无特殊支护和液压切顶墩柱支护的主要区别在于切顶墩柱支护条件下切顶墩柱的初撑力大，工作阻力大，切顶排的支护强度高。1094.3.2数值模拟结果及分析1094.3.3现场实测分析1094.3.4小结1104.4坚硬直接顶板切顶支护强度分析1114.4.1支护强度分析1114.4.2小结1124.5结论1135 普采面坚硬顶板强制放顶的合理方式与参数1135.1坚硬顶板大面积来压的防治措施1135.1.1高压注水的机理及方式1145.1.2强制放顶的机理和方式1145.2不同放顶方式的特性1145.2.1强制放顶力学模型的建立1145.2.2不同放顶方式的力学分析1155.3坚硬顶板强制放顶的合理方式1195.3.1初次来压阶段1195.3.2周期来压阶段1205.4小结1216 主要结论122参考文献123英文原文126中文译文131参考文献：135致 谢1361 井田概况及地质特征1.1井田概况1.1.1交通位置大同矿区位于晋北，地跨大同、左云、右玉、山阴等五个县市。忻州窑矿位于大同煤田东北端，距大同市17.5Km，距口泉站5.3Km。井田内有五九公路贯穿，交通方便。忻州窑矿北邻云岗矿和晋华宫矿，东邻大同市地方煤矿，西和南为煤峪口矿。忻州窑矿隶属大同煤业股份有限公司，属国有企业，位于大同市南75西，大同市南郊区平旺乡忻州窑街，距大同市直线距离13公里，公路17.5公里，井口地理座标为东径1130718，北纬400238。全套图纸，加153893706井田地形地貌形态属低山丘陵，地势东部较高，西部与中部较低，区内大部分为黄土覆盖，冲沟发育，沟谷成树枝状分布其间，其中主要沟谷有忻州窑沟、白土寺沟、大北沟、黑龙王堂沟等。南27西为同蒲铁路运煤线口泉站（口泉车站为外运煤炭的列车编组站），至口泉站5.3公里，北同蒲线往南至太原，往东和往西有京包线，井田中部有大同至左云公路由南往北贯穿全区。至同蒲铁路大同站运距25.3公里，井田中部有“五九”公路，由南向北贯穿矿区与同云公路相接，井田东南角与同泉公路相接，往东往西有京包线，往东还有至秦皇岛的电气化铁路运输专线，交通方便。忻州窑矿是一座具有80年开采历史的老矿。1918年9月“保晋公司”兴建忻州窑矿，1925年建成一水平的一、二号竖井，开采侏罗纪3#层煤。1937年日寇侵占大同，忻州窑矿由日寇在大同成立的炭矿株式会社接管。1946年1949年，由于人为破坏，矿井处于瘫痪状态，全部被水淹没。1953年，忻州窑正式作为恢复矿井开始排水，当年11月，北京煤矿设计院提出了矿井改扩建整体设计，矿井设计生产能力90万吨，到1957年10月恢复改扩建工作结束，矿井正式移交生产。矿区地处山区，土地贫瘠开阔，又受干旱影响，基本没有农作物。工业生产主要是采煤，在矿区内有砖瓦场、水泥场，沙石就地就能解决，其它钢才等靠外购。1.1.2气候条件及地震 本区属于黄土高原干旱大陆性气候，冬季严寒，夏季炎热，气候干燥，风沙严重。年平均气温5.1。一月份气温最低为-16.5，七月份气温最高为+30。冰冻期为十月上旬至翌年四月下旬，一般冻土深度为1.38m。平均积雪厚度50mm。每年降水量多集中在7、8、9三个月。年平均降水量为450mm。历年平均相对湿度为53%。年平均蒸发量为1674.94mm，蒸发量为降雨量的34倍。风向多为西北风，其次北风。风速最大29m/s，平均风速3.2m/s。属地震裂度度区，根据中国地震动参数区划图，本地区地震烈度为7度，所属地震动峰值加速度分区为0.10.15g。大同地区属地震频发区，历史上多次发生过强烈地震，最近较强的一次地震是1989年10月18日发生在大同县-阳高之间的6.1级地震，破坏较为严重。本区地震按国标GB18306-2001图AI，设防烈度，基本地震加速度0.10g。1.1.3地形地貌及水系井田地形地貌形态属低山丘陵，地势东部较高，西部与中部较低，东北角最高点海拨为1399.43米，最低点为1101.5米，相对高差297.9米（平均1110m），区内大部分为黄土覆盖，其中主要沟谷有忻州窑沟、白土寺沟、大北沟、黑龙王堂沟等。本区地表无固定水体，地表沟谷除雨季外，多无水流，忻州窑沟为本区主要河沟，由西北白东南斜穿本井田，平时仅有矿井排水，洪水季节水位突然猛涨。一般使用明灯寺水厂供水。本区属海河流域，桑干河水系，井田内无大的地表水体，较大的沟谷为明灯寺与忻州窑沟，且常年无水，只是在雨季有短时洪水流经，并与甘河相接，向东汇入桑干河。1.2 井田地质特征1.2.1井田地质构造忻州窑井田位于大同煤田向斜的东北端，井田呈一对称的向斜构造（忻州窑向斜）。向斜轴位于井田中央，南部与煤峪口向斜相接，呈一弧形向斜轴走向，井田南部为NW10，向北逐渐转为NE40延至晋华宫矿，向斜轴略有起伏，下部分向北倾伏。向斜平缓，倾角13。向斜东西翼煤岩层稍呈波状起伏，形成宽缓的次一级褶曲。本井田无断裂构造。该井田位于大同侏罗系煤田东部，主向斜最低部位，地层倾角不大，地质构造比较简单，其地质构造是：（1）断层该井田的断裂构造大于3米落差的有2条，均集中在主向斜边界部位，其中最大落差为5米，由于各层生产实际揭露的位置、产状和条数的不同，故各煤层断层序号不全。大于1米而小于5米落差的断层15条，主要分布在井田西部边界。（2）陷落柱：该井田陷落柱有五个，其特征似圆和椭圆形，纵向铅直的很少，都有一定的偏斜度（5以内）。与围岩接触有明显裂隙面，围岩一般在接触陷落柱处向下弯曲，最大度数7，也有围岩比较平直的， 大部分陷落柱内为胶结良好煤岩块角砾岩，一般无水，围岩有伴生的小断层，对掘进没有影响。（3）岩浆岩该井田无岩浆岩侵入。1.2.2 地层 井田内多为黄土覆盖，基岩仅出露与沟谷底部及山脊，根据以往地质资料，井田内发育地层由老到新为：太古界集宁群、寒武系、奥陶系下统亮甲山组、石炭系中统本溪组、上统太原组、侏罗系下统永定庄组、中统大同组、云岗组、第四系中、上更新统和全新统。该井田内地面及钻孔均未见到前寒武纪地层，故自寒武系地层开始往上各系地层叙述如下： 1、寒武系下统（1）：厚60.07米，以紫红色页岩为主，层理清晰，下部有一层3米厚的灰岩，顶部为紫红色页岩夹多层薄层泥灰岩，与下伏太古界片麻岩类地层呈角度不整合接触关系。 2、寒武系中统（2）：厚263.33米，为紫红、猪肝色页岩、灰色白云质灰岩、鲕状灰岩等。与下伏地层整合接触关系。 3、寒武系上统（3）：厚114.92米。为深灰及浅灰色灰岩、灰色竹叶状灰岩、页岩及泥灰岩等。与下部地层整合接触关系。 4、石炭系中统本溪组（C2b)：厚15.3035.36米，平均厚25.93米。下部为紫红色、暗红色粉砂岩及风化壳成岩物质，上部为紫红色、灰绿色泥岩、粘土岩夹粉砂岩及细砂岩，中下部有12层铝土质岩层。与下部寒武系灰色竹叶状灰岩地层为平行不整合接触关系。 5、石炭系上统太原组（C3t)：厚15.66-67.81米，平均厚40.67米。为大同煤田下部主要含煤系地层。岩性中上部以深灰色、黑灰色泥岩、炭质泥岩为主，下部以灰色、灰白色粗砂岩为主，夹粉砂岩及炭质泥岩或二者互层。主要含三个煤组，1-5号煤组，8-9号煤组、10号煤组。煤层总厚度2.52.64米，平均厚9.80米，煤层结构复杂。本组底部普遍分布一层砾岩或含砾粗砂岩。（K2标志层）。与下部地层整合接触关系。 6、二叠系下统山西组（P1S）：厚6.5158.54米，平均厚24.41米，上部以灰色细砂岩主，局部为灰色中粒砂岩，中下部为灰色粗砂岩、灰白色砾岩及含砾粗砂岩，砾石直径达5cm，含煤三层，但均不可采。与下部地层整合接触关系。 7、侏罗系下统永定庄组（J1Y）：厚19.6883.80米，平均厚56.68米。上部主要为紫红、杂色、灰色粉砂岩，中部为灰白色中粒及粗粒砂岩，底部为灰色含砾粗砂岩或砾岩层。与下部地层为微角度不整合接触关系。 8、侏罗系中统大同组（J2d)：为大同煤田上部主要含煤地层，厚116.09248.0米，平均厚216.0米。为灰白色中、粗砂岩、灰色细粉砂岩、煤层及部分灰白色砾岩或含砾粗砂岩和灰色泥岩、炭质泥岩组成。中粗砂岩成份为石英、长石、岩屑、炭屑及少量云母等，胶结物主要为泥质与钙质，碎屑颗粒多呈棱角状及次园状，分选中等，具交错层理，块状。大同组底部普遍发育一层粗砂岩或含砾粗砂岩(标志层K11）。与下部地层平行不整合接触关系。9、 侏罗系中统云岗组（J2Y）：揭露厚118.66米。主要为灰白色粗砂，底部为灰白色含砾粗砂岩或砾岩层（标志层K21），其上夹13层极不稳定的薄煤，即1号煤组。其上距K21约10米处为含砾粗砂岩或砾岩层（标志层K22）中部夹粉细砂岩薄层，上部为灰黄褐色粗砂岩，夹紫色、灰色、灰绿色粉砂岩及泥质岩。10、新生界第四系（Q）：厚058米，一般为24米，岩性以黄土为主，次为亚砂土、亚粘土，在沟谷中有冲积、洪积层堆积，与下部地层呈角度不整合接触关系。11、太古界集宁群（Ar3Jn）：由青灰、浅灰、肉红、灰黑色花岗片麻岩、辉石浅粒岩、黑云辉石斜长片麻岩等组成，出露于井田东部七峰山一带。 12、下统永定庄组（J1y）：上部主要为紫红、灰黄、杂色、灰色粉砂岩，中部为灰白色中、粗砂岩，底部为灰色含砾粗砂岩（K8标志层）；厚19.68-83.80m，平均56.68m，与下伏地层呈明显的不整合接触。13、 中统大同组（J2d）：岩性为灰、灰白色中、粗砂岩，灰色细砂岩，深灰色粉砂岩、细砂岩、砂质泥岩、煤层组成，底部含砾粗砂岩为（K11标志层），该层为大同煤田上煤系主要含煤地层；厚65.13-262.75m，平均厚211.95m，与下伏地层呈整合接触。该层富含动、植物化石，一般植物化石有锥叶蕨、枝脉蕨、拟刺葵、新芦木等；动物化石有图土蚌、蜗牛、叶肢介、丽蚌、假铰蚌等。14、中统云岗组（J2y）：岩性为白色、灰白色中、粗砂岩，上部为灰黄色，紫色、紫红色、灰绿色砂岩、粉砂岩及砂质泥岩组成，底部为灰白色含砾粗砂岩或砾岩（K21标志层）；厚11.14-210.69m，平均厚124.42m，与下伏地层呈整合接触。 15、中、上更新统（Q2+3）：广布于梁茆及沟谷两侧，上部为浅黄、褐黄色松散状黄土，下部为棕红色亚粘土、亚砂土；厚0-37.2m，平均8.46m，与下伏地层呈角度不整合接触。 16、全新统（Q4）分布于沟谷内，由现代河流冲积、洪积物组成，与下伏地层为不整合接触。上述所叙井田内地层，除寒武系外，其它地层在钻孔中均有揭露，而且与大同煤田东部边缘出露地层可靠对比，由其含煤地层，在大同煤田内均有煤矿开采，其对比标志层明显，可将大同组地层与太原组地层可靠对比。综合柱状图1.2.3含煤地层井田内含煤地层有石炭系上统太原组和侏罗系中统大同组上、下两套煤系地层，因本矿批采煤层位于侏罗系中统大同组地层中，因此，只对上煤系地层叙述如下。大同组含煤地层厚65.13-262.75m，平均厚211.95m，岩性为灰色、灰白色中、粗砂岩，灰色细砂岩，深灰色粉砂岩、砂质泥岩、泥岩、炭质泥岩及煤等组成，属中侏罗世早期沉积，为陆相含煤建造，全组可划分为三个大的沉积：自该组底界K11砂岩至11号煤层定为第一旋廻（J2d1），以河漫滩相、滨湖三角洲相的粗砂、细、粉砂岩和泥炭沼泽相的含煤沉积为主，含11、12、14、15号煤组，为本组最佳聚煤期，但该旋廻沉积环境动荡，地层和煤层厚度变化明显，煤层被冲刷较普遍；自11号煤层顶至7号煤层顶为第二旋廻（J2d2），以湖泊相的粉、细砂岩发育最好，河流相砂岩和泥沼相含煤沉积稍次，沉积厚度约占本组总厚度的一半，含7、8、9、10号煤组，该旋廻沉积环境比较平稳，地层和煤层厚度变化不大；7号顶至大同组顶界（K21）为第三旋廻（J2d3），以河流相中、细砂岩发育最好，湖泊相粉砂岩居次，但亦有稍不稳定的泥沼相沉积，含2-1、3、4、5号煤组，该旋廻沉积环境比较动荡，地层、煤层厚度变化较大，分布不均。大同组含煤地层总厚216.01米，煤层总厚度19.26米，含煤系数8.8%，含煤层共分11个组，22个煤分层，本井田可采煤层12层，即21、23、32、73、9、10、111、112、121、122、142、14-3号层煤层。大同煤田在区域构造上有如下特征：北界为天山-阴山纬向构造带最南缘的次构造山海-乌兰格尔隆起，东为口泉-鹅毛口断裂及洪涛山山前断裂与汾渭裂陷盆地最北部与大同新生代断陷盆地相毗邻，西受吕梁山支脉西石山山前坳陷盆地控制，南以洪涛山背斜与宁武煤田相隔。大同煤田位于山西隆起北端，为一不对称的向斜构造，向斜轴总体为北东30-35，但至最北部十里河以北轴向转为北到北西。煤田东南缘地层倾角较陡，一般为30-50，东部边缘，局部地层直立倒转，煤田中、西部地层倾角较平缓，大都在10以下。据地质总局1986-1990年“华北晚古生代聚煤规律”大型科研成果和其它方面提供的新资料表明，燕山运动是大同煤田形成的决定时期，沿东缘发生的口泉-鹅毛口逆推断裂，使煤田以东太古界的上覆地层全部遭受剥蚀，因推覆、挤压，使煤田西、北部平缓上升，遭受剥蚀、侵蚀，侏罗系末期的唐河断裂，使西北部复又快速下沉，并为白垩系巨厚沉积所覆盖，喜山运动再次沿口泉山脉东麓发生强烈断陷，形成大同断陷盆地，并最终造就大同煤田今日之景观。 由于大同组含煤地层的沉积建造为陆相的河流，滨湖三角洲、湖泊环境的迁演变化为沼泽、泥炭沼泽形成的，初期地壳活动不稳定，基盘沉降速律不均衡，河流转移频繁，冲刷作用较强，故造成了同生冲刷和后生冲刷现象；中期基盘相对稳定，煤层广泛分布，其层间距变化不大，但煤层被冲刷现象也很明显；后期地壳活动再次增强，河流对煤层冲刷较为突出，但2号煤层被K21含砾粗砂岩或砾岩所产生的冲刷与前者稍有差异，后者属间断型的后生冲刷现象。1.2.4水文地质特征（一）区域水文地质概况本井田水文地质条件简单。含水层主要有三个：覆盖层及风化层段含水层，为孔隙、裂隙含水层，水位不稳定，出水量4795m3/d；石炭二叠系煤系地层含水层，主要为砂岩裂隙含水层，水量微弱，仅为0.01m/d；奥陶系灰岩含水层，主要为岩溶、裂隙含水层，伏于井田深部，水位深度为215.01250.24m，水位标高为1161.581200.58m。抽水试验结果，降深3.18m，单位涌水量0.934L/min。（二）矿井充水条件井田所属区域属于高寒地带，本区云岗组及大同组的岩层微含水，其它均无含水层。（三）矿井涌水量计算本区云岗组及大同组的岩层微含水，地表雨水通过断层裂缝渗入井下，开采过程中，煤层的滴水和淋水是矿井水的主要来源。据记载目前矿井正常涌水量为2300m3/d，含水数0.40.5，不随产量增加而增加。（四）矿井主要水害及其防治措施矿井充水因素主要为顶板以上砂岩裂隙水，由于山西组砂岩含水层在井田范围含水性不强，水量有限，只要正常进行抽排，一般不会发生水害事故。另一个因素为邻近生产矿井废弃巷道和采空区积水。今后若靠近边界附近开采时，应详细调查相邻煤矿开采情况和废弃巷道和采空区积水情况，以防巷道相互贯通引发水害事故。（五）供水水源由于井田所属区域属于高寒地带，本区云岗组及大同组的岩层微含水，不能满足用水要求，主要靠明灯寺水长供水。具体情况如下：1）地表水地表无固定水体，地表沟谷除雨季外，多无水流，忻州窑沟为本区主要河沟，由西北白东南斜穿本井田，平时仅有矿井排水，洪水季节水位突然猛涨。2）地表主要井泉据调查和历史记载，忻州窑沟、黑龙王堂沟、大北沟、白土寺沟及兴旺庄、刘官庄等处都有井泉出露，随着井下开采面积的扩大，地表井泉水量逐渐减少，以至干枯。3）采空区积水本矿已开采70多年，2-1#、2-3#、3#、7#号层已采完和基本采完，辅助水平的9#、10#、11#号层也已采完，在采空区的低洼处有数量不等的积水。4）小窑积水本井田东部大北沟等沟小窑繁多，开采历史久远，东部2-1#、2-3#、3#、9#、10#、11#号层等可采煤层部分遭受破坏，在小窑区内的低凹处有不连续积水。5）矿井涌水排水云岗组及大同组的岩层微含水，地表雨水通过断层裂缝渗入井下，开采过程中，煤层的滴水和淋水是矿井水的主要来源。根据地质报告矿井正常涌水量：95.8m3/h，矿井最大涌水量：158.3m3/h。据记载矿井排水一九六三年最小为378m3/昼夜，一九六五年为5058m3/昼夜，目前正常涌水量为2300m3/昼夜，含水系数0.40.5，不随产量增加而增加。1.3煤层特征1.3.1 煤层 本井田大同组可采煤层及局部可采煤层12层，多为中厚煤层和薄煤层。112、142、14-3号煤层部分为厚煤层，112与上下煤层合并区有大范围的特厚煤层，最厚处达12.99米，14-3号煤层部分为特厚煤层，最厚达10.2米。多属较稳定和不稳定煤层，分叉合并频繁，层间距变化较大，且有冲刷 建矿以来先后开采了2-1#、2-3#、3#、7#、9#、12-1#、14#层，其中2-1#、2-3#、3#、7#、9#、10#、11-1#层已经采完和基本已采完，现在开采的是、11-2#、121#及合并层、14#层。侏罗系大同组含煤20余层，其中可采煤层9层，由上而下为3#、4#、7#、9#、10#、11#、12#、14#、15#层，11#与14#层为本井田为本井田批准开采煤层。表1-1 煤层特征表 地 层时 代煤层号煤层厚度（m）最小最大平均间 距（m）最小最大平均煤层结构稳定性顶板岩性底板岩性侏罗系1 1 5.476.55.54.013.6简单夹石12层稳定全区可采砂砾岩砂质泥岩泥岩砂质泥岩侏罗系1 4 1.732.34.013.6复 杂夹石24层稳定全区可采砂砾岩砂质泥岩泥岩砂质泥岩1.3.2煤层特征21号煤层：系该组最上部一层煤，厚度为02.69米，平均厚1.12米。单一结构，赋存于井田的东北端。属不稳定煤层。早已采完。仅残留有边角煤量。23煤层：厚01.66米，平均厚0.78米。分布在井田东北部，单一结构，与22号层间距0.5817.63米，平均为7.8米，属不稳定煤层、32号煤层：为该井田一水平主采煤层，煤层厚03.0米，平均厚1.13米。全井田分布，可采范围较大，中部为一冲刷带，呈NE向，变为不可采区，将可采区分为东西两部分，东部和北部已采空，残留有边角煤。西部划给小煤窑开采。大部分已采空，煤层多属单一结构，西部部分有一层夹石，属稳定煤层。与31号煤层间距0.5514.45米，平均为6.30米。73号煤层：厚02.85米，平均0.34米，主要可采区在井田东北部，可采区内煤厚0.81.4米，下部含一层夹石，厚0.1米左右。结构简单，属不稳定煤层。与73号层间距1.0814.08米。平均为7.17米。8号煤层：厚01.15米，平均0.99米，主要分布在井田西北部，煤厚0.31.4米，下部含一层夹石，厚0.3米左右。结构简单，属不稳定煤层。与73号层间距1.0814.08米。平均为7.17米。9号煤层：垂向处于大同组中部，全井田分布，煤厚03.20米，平均1.07米。除井田西北部为一舌形不可采区外井田内均可采，局部含夹石12层，夹石呈镜体状，为含黄铁矿的粉砂岩，属较稳定煤层，距8号煤层间距7.932.65米，平均20.37米。10号煤层：厚02.0米，平均0.78米。全井田分布。由东往西逐渐变薄，可采区在井田东部，煤厚变化差异性大，在接近顶板处普遍有一层夹石，属不稳定煤层。可采区与9号层间距为816米，往西层间距加大至29.07米，层间距最小处为8.15米。111号煤层：厚0.23.65米，平均0.87米。在井田南部和西部与下部煤层合并，单层分布在东部和东北部，属极不稳定煤层。与10号层间距1.7440.96米，平均18.41米。112号煤层：为该井田主采煤层，包括与121和122号层四层大合并在内的合并区在井田的西部和北部，合并区煤厚5.436.99米，平均5.54米，在合并线的东南侧，与111号层的合并区呈条带状分布，煤厚2.55.41米，平均4.01米，单煤层分布在井田的东南部，煤厚03.44米，平均1.20米。结构单一无夹石。属稳定煤层。与111号层间距038.74米，平均9.51米。121号煤层：除与112号层合并区外的单层区，分布在井田的中部至东北部，煤厚03.75米，平均0.83米，局部有12层夹石，该煤层上下波动较大与上下煤层时而合并，时而分叉，属不稳定煤层，与112号煤层间距030.73米，平均13.75米。122号煤层：为合并区除外的单层区，煤厚0.802.52米，平均0.79米。可采区分布在井田的中南部，并在井田的东北部、东南部、西北部零星小块分布。无夹石，结构单一，属不稳定煤层，与121号煤层间距024.09米，平均5.69米。142号煤层：厚05.61米，平均厚1.38米，可采区分布在井田的西南部和东北部，西南部煤厚0.805.61米，东北部煤厚0.82.20米，井田中部为煤层变薄的不可采区。多含一层夹石，局部地带含三层夹石，属不稳定煤层，距122号层间距0.718.08米，平均6.83米。14-3号煤层：厚010.20米，可采区呈NE向分布在井田中部，平均煤厚3.87米，往西侧变薄至尖灭，一般含13层夹石，结构复杂，属不稳定煤层，与142号煤层间距为2.6422.0米，平均为9.74米，一般为814米。 侏罗系大同组为陆相、河湖相、沼泽相沉积，岩性横向变化大，含煤地层中缺少明显、稳定的标志层，加之煤层多，厚度变化大，部分煤层层间距小，分叉合并频繁，故煤层的对比工作较为困难，但井田内主要可采煤层现均已开采，有些煤层已开采殆尽，经过矿井几十年来的探采对比和补充勘探的对比，煤岩层相互间的关系有他自身规律和特征可寻， 其煤层对比的依据是：标志层对比、煤层特征对比、层间距特征对比及煤层沉积特征对比等，本次报告的对比工作是在大同矿务局地质处1989年对大同组煤层整体对比的基础上，以上次报告对比（1991年）的成果和生产所揭露的实际资料为准，其可靠程度与矿井现采一致，煤层定层准确，分叉合并清楚，对比结果可以利用。 纵观全井田煤层稳定程度以不稳定层占多数，故主要可采煤层为稳定-不稳定型，属类。1.3.3 煤层围岩1、工程地质特征：粗、中粒砂岩：多呈灰白色至浅灰色，成分以石英为主，次为燧石及长石岩屑，含水量云母，胶结物以粘土矿物为主，碳酸盐次之，系基底式及孔隙式胶结为主，胶结良好，致密块状。细粒砂岩：灰色至深灰色，成份以石英为主，次为燧石及长石，含少量云母，暗色矿物多为泥质胶结，碳酸盐次之，偶见铁质及有机质，层理发育，层面常富集炭质物薄膜。黄铁故呈斑点状或分染状。粉砂岩：灰至深灰色，常与细砂岩呈互层出现，层理及微波状层理发育，层面往往有炭质薄膜，泥质胶结。泥岩：炭质泥岩及砂质泥岩，灰至灰黑色，结构致密，炭质泥岩层理发育，常含植物碎片化石及茎、根化石。2、煤岩层构造对开采的影响11号层至14号层系近距离煤层，分叉合并频繁，层间距变化大，为陆相含煤系地层，同生及次生冲刷普遍存在，变化规律很难详细控制，这些因素给开采带来了难度。顶板岩性多以坚硬的中、粗砂岩直接顶或老顶为特征，采后不易冒落。 3、各可采煤层顶底板岩性11-2号煤层：局部有伪顶，为灰黑色炭质泥岩或泥岩，厚00.2米；直接顶为灰色细砂岩，中夹中、粗砂岩含植物化石碎片及铁质结核，具炭质薄膜形成的微波状纹理、微波状层理，厚039米，平均厚9米。底板为灰黑色粉砂岩厚2.0米左右。142号煤层：伪顶为黑灰色炭质泥岩，夹煤线，含植物化石碎片和大量有机质，微波状层理，厚0.10.75米；直接顶和老顶为灰白、黄褐色中粗砂岩，交错层理，呈透镜状或串珠状，铁质纹理清晰，厚1.510.0米，往上为粉细砂岩互层。底板为薄层炭质泥岩，微波状层理。含菱铁矿结核，厚0.3米。14-3号煤层：伪顶为黑色炭质泥岩，层理发育，厚0.30.5米；直接顶为灰、浅灰色粉细砂岩，下部夹不稳定的薄煤层，厚0.854.4米；老顶为灰白色中粗砂岩，分选性差，泥质胶结，交错层理，含铁质结核及植物化石碎片，厚6.223.0米。底板为黑色薄层炭质泥岩，厚0.20.5米。 11#层顶板为细砂岩、泥岩，厚度为2M-4M，裂隙不发育，较好管理，底板为黑色泥岩。 14#顶板为黑色泥岩，裂隙不发育，较好管理。 4、工程地址特征：粗、中粒砂岩：多呈灰白色至浅灰色，成分以石英为主，次为燧石及长石岩屑，含水量云母，胶结物以粘土矿物为主，碳酸盐次之，系基底式及孔隙式胶结为主，胶结良好，致密块状。细粒砂岩：灰色至深灰色，成份以石英为主，次为燧石及长石，含少量云母，暗色矿物多为泥质胶结，碳酸盐次之，偶见铁质及有机质，层理发育，层面常富集炭质物薄膜。黄铁故呈斑点状或分染状。粉砂岩：灰至深灰色，常与细砂岩呈互层出现，层理及微波状层理发育，层面往往有炭质薄膜，泥质胶结。泥岩：炭质泥岩及砂质泥岩，灰至灰黑色，结构致密，炭质泥岩层理发育，常含植物碎片化石及茎、根化石。1.3.4 煤的特征 同组煤层，煤种为2弱粘结煤，煤质情况根据钻探煤芯和井下开采宏观微观特征，镜煤条带明显，层理清晰，破碎后块大，参差状断口，坚硬，以半光亮型和半暗淡型为主，显微组分以半镜质组和微镜质组较多。本矿开采11、14、层煤，11#、14层煤成黑色，由亮煤及暗煤组成。沥青玻璃光泽，质地较硬，断口平坦，参差状，偶见阶梯状，发育少许内生裂隙，水平层理，碎块状构造，条带状，透镜及均一状结构，14#煤节理发育，充填分解后脉和黄铁矿膜。11#、14#煤的宏观煤岩类型以半亮型煤为主，半暗型煤为辅。煤岩成份亮煤为主，暗煤次之。11#煤层全井田为富灰煤，低硫中硫煤，气肥煤，长烟煤。14#煤层大部分为中灰煤，中硫煤。根据表1-2-2及有关地质资料，对煤的化学性质及工艺特性分析如下：1、 水分：煤的分析基水分（Mad）各层煤在2.78%4.16之间变化，水分从上到下有下降的趋势，以14号层煤最低，为2.78。实际生产原煤全水分(Mt)在7左右。因此本矿井煤属于低水分煤。2、 灰分（Ad）：11号煤灰分为24.91，属中灰分煤；14号煤灰分为29.6，属于富灰分煤。3、 挥发分（Vdaf）:各层煤的挥发分均大于38,属高挥发分煤。4、 硫分（St.d）：各层煤硫分在1.143.14之间变化，11号煤为2.42，属中流煤，14号煤为3.41，属富硫煤。5、 磷含量（Pdaf）：11号、14号煤含量0.005，属于低磷煤。6、发热量（Qnet.ad）可采煤层，11号煤为21.51MJ(5147大卡/kg),8号煤为20.475MJ（4896大卡/kg）。均属于低发热量煤。煤质指标详见表1-2表1-2勘探区煤芯煤样化验结果表 煤层水分（%）灰分（%）挥发分（%）硫分（%）发热量（MJ/kg）煤灰成分（%）无机组分（%）11#原煤2.25-4.203.3220.42-32.1526.438.37-43.4740.720.78-3.412.4218.100-24.10021.50879.2413.4-38.025.7精煤1.63-5.103.236.35-8.957.4338.73-42.5439.930.85-1.531.2414#原煤3.25-5.204.3221.4-31.525.444.7-45.741.721.78-3.12.4218.100-24.10021.50876.2512.4-39.524.7精煤1.53-6.102.237.35-6.957.3328.73-41.5438.931.85-1.932.241.3.5矿井瓦斯等级矿井瓦斯相对涌出量2.04m3/t，绝对涌出量0.43m3/min，属低瓦斯矿井。1.3.6.煤尘爆炸性据有关地质资料提供，本区煤层火焰长度大，有爆炸危险性，煤层爆炸指数39%。1.3.7煤的自燃煤的自燃倾向性属不容易自燃煤层，自燃发火期为6个月左右。1.3.8地压和地温根据调查本区域地温小于3/100M，属正常区。2 井田境界和储量2.1 井田境界2.1.1井田范围 忻州窑矿位于大同组侏罗纪煤田北东部边缘，井田边界根据大同矿务局（72）革生字第156号文和同煤设字（1979）365号、同煤经字【2002】297号文确定，忻州窑矿井田边界如下：东部：以大同市城区地方煤矿及古窑采空区为边界西部：以煤峪口井田为边界南部：以煤峪口井田为边界北部：以云岗井田和晋华宫井田为边界东西长4.6公里，南北宽4.2公里，井田面积14.7821km2。忻州窑矿井田边界比较规整，大致成方块形，煤层倾角较小，约13o 根据山西省国土资源厅批准的同煤忻州窑矿采矿许可证，井田境界由11个坐标点连接圈定： 1、X=3437.89468 Y=849.20798 2、X=3437.90519 Y=851.8568 3、X=3438.244 Y=851.58189 4、X=3438.244 Y=853.80301 5、X=3434.56437 Y=853.79695 6、X=3434.51591 Y=853.21393 7、X=3434.58495 Y=853.08042 8、X=3434.58364 Y=852.28379 9、X=3435.2555 Y=852.28287 10、X=3435.2525 Y=850.34892 11、X=3435.67198 Y=849.291592.2 矿井的工业储量2.2.1储量计算基础（一）资源/储量估算范围 本次参与资源/储量估算的煤层为该矿批准开采的11号层，资源/储量估算边界范围为井田边界所圈定的范围。（二）工业指标 参照煤、泥炭地质勘察规范中有关规定，确定各工业指标如下： 煤层最低可采厚度均为0.7M，最高可采灰分为40%，最高可采硫分为3%。根据现有资料，井田11号层均在上述限定之内。 (三) 井田内主要煤层稳定，厚度变化不大，煤层产状平缓，勘探工程分布比较均匀，采用地质块段的算术平均法。（4) 煤层容重：11号煤层容重为1.4t/m3。2.2.2井田勘探类型井田地质勘探类型为精查，属详细勘探。井田范围钻孔分布密集且比较均匀，勘探详细。符合煤炭工业设计规范要求。2.2.3工业储量计算本设计只针对主要开采煤层11号煤层表2-1 矿井地质资源量分块平均厚度/m倾角（）投影面积（）容重(t/m3)储量（t)实际面积(m2)16.22.1694646451.5821891419468795.08325.71.6839188831.5335388243922669.45335.91.7513660141.5121120121368588.943根据新的标准矿井工业储量=Z111b+Z122b+Z2M11+Z2M22+Z333kZ111b探明的资源量中经济的基础储量；Z122b控制的资源量中经济的基础储量；Z2M11探明的资源量中边际经济的基础储量；Z2M22控制的资源量中边际经济的基础储量；Z333推断的资源量；k可信度系数，取0.7-0.9，地址构造简单、煤层赋存稳定取0.9；地址构造复杂、煤层不稳定取0.7。由于勘探表明井田内地质构造简单，倾角较小，煤层厚度均匀，井田内地质资源量大部为控制的资源量和探明的经济储量。总储量Zg=127839976.823t=127.84Mt矿井可采储量是矿井设计的可以采出的储量，可按下式计算：Zk（ZgP）C 式中： Zk矿井可采储量，Mt； Zg矿井的工业储量，Mt； P保护工业场地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物、大 断层等留设的永久保护煤柱损失量，Mt； C采区采出率，厚煤层不小于0.75；中厚煤层不小于0.8；薄 煤层不小于0.85；地方小煤矿不小于0.7。由于勘探表明井田内地质构造简单，倾角较小，煤层厚度均匀，井田内地质资源量大部为控制的资源量和探明的经济储量。2.3矿井可采储矿井可采储量是矿井设计的可以采出的储量，可按下式计算：Zk（ZgP）C （2-1）式中： Zk矿井可采储量，Mt； Zg矿井的工业储量，Mt；P保护工业场地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物、大断层等留设的永久保护煤柱损失量，Mt；C采区采出率，厚煤层不小于0.75；中厚煤层不小于0.8；薄煤层不小于0.85；地方小煤矿不小于0.7。忻州窑矿井保护煤柱损失主要为保护工业场地、井田境界留设的永久保护煤柱。安全煤柱留设原则：1) 工业场地、井筒留设保护煤柱，对较大的村庄留设保护煤柱，对零星分布的村庄不留设保护煤柱；2) 各类保护煤柱按垂直断面法或垂线法确定。用岩层移动角确定工业场地、村庄煤柱。岩层移动角为70左右，表土层移动角为45