安全工程毕业设计-阳泉三矿通风安全设计.doc

太原理工大学继续教育学院毕业设计摘 要阳泉三矿位于阳泉矿区的西部，距阳泉市中心7.5公里，交通便利。井田形状近似长方形，东西长约7.6 km，南北宽约3.0 km，面积约21 km2。井田内开采15#和3#煤层，先采15#，做为解放层开采，后开采3#煤。煤层倾角28，局部地区10，平均5。煤层平均厚度3#煤层3.5 m，15#煤7.5 m。井田地质条件较为简单。矿井工业储量为330.2297Mt，可采储量为220.6853Mt。矿井设计生产能力为3.0Mt/a。矿井服务年限61.3 a。矿井涌水量不大，正常涌水量为50 m3/h，最大涌水量为100 m3/h。15#煤相对瓦斯涌出量为4 m3/t，属低瓦斯煤层。矿井煤尘无爆炸危险性，煤层不易自燃，自然发火等级为级。矿井采用立井两水平开拓，上行开采。一矿一面，采煤方法为综合机械化放顶煤开采。全矿采用胶带运输机运煤，辅助运输前期采用1.5 t固定箱矿车，后期采用齿轨车运输。矿井通风方式前期为中央并列式，后期根据需要在井田东西两翼增加两个边界风井。矿井年工作日为330 d，日净提升时间16 h，工作制度为“四六制”。关键词：井田开拓方式；通风方式；煤矿的安全技术 前 言煤矿资源属不可再生资源，随着煤矿企业开采速度的加快，开采深度的加深,煤矿的资源逐渐减少。特别是山西省阳泉老煤矿工业基地，这种现象更加突出，而我国煤矿的矿井回采率较低，资源浪费比较严重，许多煤矿企业对矿井边角煤、呆滞煤不再进行开采。阳煤集团三矿属于资源枯竭型矿井。为了提高矿井生产能力，增加矿井服务年限，充分利用矿井煤炭资源，本设计首先对矿区概况、井田地质特征、储量、工作制度、及服务年限等，其次根据矿井的实际情况，对带区巷道布置及生产系统、采煤方法、矿井通风与安全等方面进行设计。目 录摘 要.1前 言.2第一章 矿井设计概况.5第一节 井田地质的特征及煤层特性.5一、矿井的地理位置.5二、矿井的地质特征.16三、煤层特征.12第二节 井田境界及储量.16一、确定井田境界.16二、井田储量.16第三节 矿井生产能力与服务年限.20第四节 矿井工作制度.21第二章 矿井开拓方式.22第一节 井筒的位置、形式、数目.22一、井筒形式的选择.22二、井筒数目的选择.22三、井筒的位置.22第二节 阶段垂高、数目和开采水平的划分位置.23一、阶段.23二、水平.23第三节 带区的划分和开采顺序.24第四节 确定井田开拓方式.25一、井田开拓方式.25二、矿井的各系统构成.31第三章 带区巷道布置.31第一节 采煤方法的选择.31一、采煤方法选择的要求.31二、影响采煤方法选择的注意地质因素.32三、采煤方法的选择及采空区管理办法.33第二节 带区有关参数的确定.33一、确定回采工作面的合理长度.34二、确定工作面推方向和推进度.34三、有关带区回采率的计算.34第三节 带区巷道布置的确定.34一、采区巷道布置.34二、带区巷道掘进.36三、采区主要硐室的布置.37四、确定采区的生产能力.37第五节 回采工艺设计.38一、选择回采工艺的原始资料.38二、回采工艺的选择原则及主要参数的确定.39三、回采工艺.39第四章 矿山基本巷道断面及支护.41第一节 井筒.41第二节 井巷.44一、确定巷道的断面形式及其参数.44二、确定巷道支护方式.47第五章 矿井通风设计.49第一节 拟定矿井通风系统.49一、矿井通风系统基本要求.49二、矿井通风方式的确定.49三、主扇风机工作方法选择.52四、矿井通风网络.53五、确定通风系统.54第二节 计算矿井的总风量和风量分配.54一、生产矿井所需风量的分配.54二、矿井所需总风量的计算.55第三节 计算矿井通风阻力及总等积孔.56一、计算原则.56二、计算方法.56三、计算矿井总风阻及等积孔.57第四节 选择矿井通风设备.59一、选择主扇.59二、选择电动机.61第六章 煤矿安全技术.63第一节 瓦斯爆炸事故的预防措施.63一、与本设计有关的规定.63二、制定防止防治煤层瓦斯爆炸的措施.63第二节矿井火灾的预防措施.64一、与本设计有关的规定.64二、矿井火灾的预防措施.65第三节 煤尘爆炸的爆炸措施.65一、与本设计有关的规定.65二、防止煤尘的爆炸措施.65第四节 矿井水灾的预防措施.66一、与本设计有关的规定.66二、矿井水灾的预防措施.66致谢.67参考文献.68第一章 矿井设计概况第一节 井田地质的特征及煤层特性一、矿井的地理位置阳泉矿区位于太行山脉的中断西麓，为西北高而东南低的中低山岭地貌。三矿井田位于矿区的西部，距阳泉市中心7.5 km。地理坐标：东经1132111331，北纬37513756。东部以蒙村河为界与一矿相邻，西部以保安河沟水流中心线为界与新景矿相连，北部以本局任意带独立坐标系统纬线106.500109.000m为界与一矿井田相连，南部以桃河洪水位线为界与新景矿井田隔河相望。本矿区交通便利、发达。铁路方面，往西有石太线沿桃河南岸横空整个矿区直达太原，与南北同浦线接轨。往东至石家庄，与京汉、石德线接轨。矿内有专用铁路线，经石卜咀编组站在阳泉与石太线接轨。公路方面，往西有阳太公路、沿桃河北岸横空整个矿区直至太原。往东有阳石公路、直通石家庄。往北入南均有公路直通各个城镇，矿区交通图如图11所示。图11 三矿矿井交通图二、矿井的地质特征 本区位于太行山北段西侧刘备山的南麓，由于地壳长期上升，侵蚀基准面下降，切割较深，沟谷纵横，地形陡峻，形成了较为复杂的中低山地貌。区内最高点是西部的担山，海拔标高为+1372.60 m，最低点为东南部的桃河，海拔标高为+700 m。一般相对高差200500 m。总的地势为西北高，往东南方向逐渐降低。本矿井地质勘探是在原精查地质勘探和1962年局部可采煤层补充勘探的基础上，根据生产设计的要求，为进一步查明局部可采煤层的可采范围，影响生产和安全的地质构造和一些特殊地质现象，以及水文地质情况等。在历次资源勘探和补充勘探中总施工钻孔180个，进尺84340.69 m。在生产地质补充勘探中，总施工钻孔138个，进尺27290.96 m。本区除精查勘探中所施工的钻孔外，在矿井地质勘探中总共施工钻孔136个，总进尺27290.96 m，其中井下钻孔70个，进尺4120.07 m。一）、井田地层 本区位于阳曲矿区之西部，地势较高，切割较深，沟谷纵横，地层裸露。根据地表的出露和井下巷道和钻孔的揭露，最老的有奥陶系，最新的为第四系，现分述如下： 1、奥陶系 根据揭露的情况，分如下四组：中奥陶系峰峰组（O2F），中奥陶系上马家沟组（O2S），中奥陶系下马家沟组（O2X），下奥陶系亮甲山组（O11）。 2、中石炭本溪组 本组以平行不整合于中奥陶系峰峰组之上，岩性为灰黑色、黑色的砂质泥岩、泥岩、灰白色之细中砂岩、灰色的铝质粘土岩以及2-3层的深灰色的石灰岩组成。 3、上石炭系太原组 太原组是本区主要含煤岩系之一，连续沉积于本溪组地层之上，在本区东部的蒙村河岸有出露。全组厚度110-145 m，平均125 m。由灰黑色、黑色之砂质泥岩、泥岩、灰白色之细-中粒砂岩、深灰色石灰岩和煤层组成。 4、下二迭系山西组 山西组也属于本区的主要含煤岩系，连续沉积于太原组煤系之上，在本区的东部一些沟谷内有出露。厚度东部地区较厚，可达75 m，西部地区较薄，最小为43 m，平均为56 m左右。主要为灰黑色之砂质泥岩、泥岩、灰白色之细粗粒砂岩和煤层组成。 5、下二迭系石盒子组 下石盒子组出露于本区的东部，连续沉积于山西组地层之上，根据岩性和特征分为三个层段：绿色岩层段(P1X1)，黄色岩层段(P1X2)，砂岩段(P1X3)。 6、上二迭系上石盒子组 本组大面积出露于本区的西部，总厚度为320 m左右，连续沉积于下石盒子组地层之上。根据其岩性特征，主要分为三个层段，由下往上分：黄红色岩层下段(P2S1)，黄红色岩层上段(P2S2)，褐色岩层段（P2S3）。 7、上二迭系石千峰组 主要分布于本区西部的高岭，佛凹以北的担山和双足山顶一带，底部为一层浅红色含砾石的中一粗粒岩（K13），连续沉积于上石盒子组地层之上。 8、第四系 第四系地层以不整合覆于各时代地层之上，大多数分布一些比较平坦的山顶和平缓的山坡地带。由于露头零星分布，岩性变化甚大，在对比上有些困难，大致分为中上更新统的马兰黄土和离石黄土（Q2+Q3）。根据揭露的情况，分如下三组：中更新统离石组（Q2），上更新统马兰组（Q3），全新统（Q4）。含煤地层（含煤岩系）有中石炭系本溪组，上石炭系太原组，和下二迭系山西组，均属连续沉积。它们经历了滨岸三角洲滨海平原沉积环境的变迁，煤层形成于多种成因的泥炭沼泽内，且周期性遭到海水的淹没，形成了一套海陆交替相的沉积，导致了碳酸盐岩与煤层之间形成了不可分割的联系，分述如下： （1）中石炭系本溪组 本组是在中奥陶系峰峰组分化夷平面的基础上沉积的，首先沉积了底部的铁铝岩层。 （2）上石炭系太原组 中石炭系本溪组沉积以后，上石炭系太原组连续沉积于本溪组之上。它不但继承了本溪组滨岸、泻湖相的沉积特点，还具有三角洲体系的沉积特征。在太原组晚期，岸进作用增强，三角洲得以形成和发展。随着地壳振荡振幅的增大，进程变缓，频率变小，成煤条件逐渐转好，因此形成了具有较大经济价值的煤层。随着各种淡水半咸水沼泽的形成和发展，尚有三角洲体系碎屑岩和浅海碳酸盐岩的发育，特别是该组的中段浅海环境占主导地位，海进期增多，范围广阔，以K2、K3、K4灰岩为代表。在太原组的后期，海水开始在本区全面退出，形成了三角洲环境的沉积。 （3）下二叠系山西组 本组联系沉积于太原组煤系之上，除了继承太原组晚期的沉积环境而连续沉积外，它主要以三角洲沉积体系的环境为主，（太原组属滨岸海陆交替相的沉积），也就是说，属于过渡的陆相沉积。阳泉三矿综合柱状图如图1-2所示。图1-2 阳泉三矿综合柱状图二）、地质构造 三矿井田位于阳泉矿区大单斜构造之西部，在这个单斜面上次一级饿褶皱构造比较发育，在平面上它们多呈北北东北东方向展布，以波状起伏的短轴褶皱构造为主，呈背向斜相间，斜列式、平列式组合，在一些局部地区，还出现一些小型的帚状、环状、S形等组合，在剖面上多以上部比较开阔平缓，下部比较中常或紧闭的平行褶皱为主。但在一些局部地区也出现一些不协调的层间褶皱，这些不同形态，不同组合的褶皱群，构成了本区构造的主题，现分述如下： 1、褶皱 本区的褶皱除了在区域构造中桃河向斜的西段横穿本区南部为塞鱼向斜，属于本区最大的一条褶皱构造而外，还有次级的一些规模较大的褶皱构造。 （1）南庙向斜：位于本区的中东部马家坡新村一带，呈北东东东西向展布，全长4000 m，幅度为150 m。两翼不对称，北翼为50，南翼为110。东起于寨山槽、经马家坡新村一直延到白安梁消失。这条褶皱往东与大脑梁褶皱相接，与赛鱼向斜平行展布，属于东西向斜构造成分。 （2）杨家岭背斜：位于二号井的二采区内。西起于西沟内呈北东东东西向延伸，在白土垴附近伸出界外，进入桃河。在本井田内长度为3500 m，幅度为100 m，两翼基本对称，北翼倾角60，南翼90，位于赛鱼向斜的南侧并平行展布。 （3）辛兴向斜：位于辛兴村的北部，呈一往北的弧形，东段为北东东东西向，西段为北西向，呈一往南凸出的弧形。此构造东起于马家坡河口的杨家岭。西端至张家岩村南500 m处消失。全长3000 m。此褶皱的两翼对称，倾角较缓，平均为60左右，属于东西构造成分。（ 4）大西脑背斜：位于辛兴向斜的南部，与辛兴向斜平行展布。西端始于小老虎沟内，呈南东方向延伸至辛兴村伸出界外进入桃河。在井田范围内长度约2000 m，两翼对称倾角4050，属于北西至东西的弧形构造。 （5）马家坡向斜：此构造位于马家坡村的北部和南西部，由北往南穿过该村。南端始于张家岩村，呈北东向延至马家坡村（西坡及东坡村），呈北北东和近南北向延至界外。在区内长度4000 m，两翼倾角3070，属于对称的向斜构造。此构造的西端与马圈脑向斜断续相接，只是中间被一个小型的盆状褶皱隔断。 （6）摩天脑背斜：此构造是一条北北东方向的褶皱构造，位于本区的中部，由北往南直穿整个井田，全长11 km，北端在吴家掌村北面倾没，南端在南界的海洛湾村消失。此构造是本区内一条比较大的构造，两翼倾角6080，基本上对称，与上述的马家坡向斜基本平行展布，在两褶皱之间还有数条次级的小型褶皱，它们均受此褶皱所控平行展布。 （7）李家山、芦湖、车道弯向斜：位于本区的中部，呈一北北东向舒缓的“S”形，从北往南直穿整个井田与摩天脑背斜平行展布，只是南段相距较近，多在500600 m，北段相距较大，多在8001300 m，其间还出现两条北西方向的短轴小型背向斜与主干褶皱呈角度相交，但不穿过。这是主干褶皱在形成过程中的附生构造，受主干褶皱所控。此褶皱走向长度9km，幅度100 m，两翼对称，倾角在60左右。 （8）芦湖北、车道沟北背斜：此构造呈北北东方向，由北往南直穿整个井田，与上述的李家山、芦湖、车道沟向斜等平行展布，其长度为58公里也呈舒缓的辗转弯曲的“S”形。在它的南中部，两构造之间出现了一条落差20 m的逆断层，走向为北西，倾向北东，走向长度700 m，与两条褶皱呈近直交但不穿过。这是由于在褶皱过程中，岩石发生弯曲变形与剪切滑动，边界条件发生变化，产生局部的挤压作用而形成的。 （9）簸箕掌向斜：位于新莊窝的北部，呈北北东方向平直展布，南端在圪塔村附近伸出界外进入桃河。北端延至东西珍存东南900 m处倾没。全长7公里，两翼倾角4060，属对称褶皱。幅度为80 m，在南段与芦湖北车道沟背斜之间还出现两条小型的短轴褶皱与主干褶皱平行展布。 （10）东西珍向斜：此构造位于东西珍村的北面，由一矿井田呈南西方向延伸入本区内，呈北东方向与簸箕掌背斜平行展布，两翼基本对称。倾角4070，走向长度在本区内约4公里，至高岑村北700 m处倾没。 （11）高岑背斜：位于高岑以北一公里处，由一矿井田呈南西方向延伸入本区，在高岑以北消失。在本区展布长度3公里，与东西珍向斜平行展布，两条褶皱的间距为一公里左右，只是在南端北北东向偏转为北北西向，间距缩小为300 m。 （12）担山向斜：位于高岑背斜的西北，由一矿井田延入本区内，长度为3.5公里，呈北北东方向线形展布，两翼倾角3060，属对称褶皱，幅度为50 m。 （13）虎峪东背斜：此背斜从一矿井田以南南西向延入本区，在本区的长度为3.5公里，至佛洼村西消失。两翼倾角5090，属于对称褶皱，其幅度为30 m。 （14）虎峪西向斜：从一矿井田以南南西向延入本区，长度为3公里，与虎峪东背斜沿北北东方向平行展布，间距为500800 m，幅度为2030 m，两翼倾角为60110，属对称褶皱。 （15）保安沟村背斜：从一矿井田以南南西方向延入本区，南端在保安村附近消失。在本井田区内延伸长度为2公里。此构造沿北北东方向呈线形展布，与虎峪西向斜呈等距平行延展。两翼倾角50100，属对称褶皱，幅度为30 m，两褶皱间距为700800 m，它的南段与保安沟流向近相一致。 （16）佛洼向斜：此构造从井田的西南界外的晓庄和新店经北东方向延入本区，在佛洼南消失。在区内延伸长度2公里，倾角8090，属对称褶皱，幅度为3040 m。 （17）佛洼背斜：由井田的西界延入本区，介于大阳窑村与小阳窑村之间，呈北东东方向线形展布，延伸长度为2.5公里，两翼倾角南东翼为80130，北西翼为6090，属不对称褶皱，幅度为2030 m。它的东端与佛洼向斜的东端相隔较近于簸箕掌北背斜有呈锐角斜交之势。 （18）佛洼北向斜：起于西界外经大阳窑延伸到本区内，它的西段为北东东向，在佛洼村附近转为北北东向，形成一个往东南凸出的弧形。它的北东端有可能与担山向斜相接，形成一条约4.5公里长的弧形向斜。它的两翼倾角：南东翼为100120，北西翼为5080，属于不对称褶皱。幅度为1030 m。 褶皱的特征及展布规律: 根据勘探和生产开采中的揭露，本区共有褶皱构造大小63条。走向长度最大为11公里，最小为200 m。幅度最大为150m，最小为10 m，在30 m以上（包括30 m）为44条，占褶皱总数的69.8%。两翼倾角多在5080，最大可达150，局部地区出现不协调褶皱可高达300600。 这些褶皱它们在展布上和形态上均具有比较明显的特征和规律性，综合分述如下： （1）在平面上多呈平列或斜列式组合，沿北北东北东方向等距展布，等距一般多在6001000 m。在本区的西部比较明显，东部较差，这主要是受桃河向斜的干扰所致。 （2）本区褶皱根据展布方向，大致可分为两种：一种为北北东至北东；一种为北东东至东西向，属于两种不同的构造体系，由于互相干扰、复合、反按、归并、常形成舒缓的弧形展布，大多呈“S”形或反“S”形。 （3）在垂直形态上多呈直立的褶皱，两翼倾角大致相等，但在一些局部地区还出现一些少量的歪斜褶皱。另外在太原组的煤层中还常出现一些层间的挠曲和不协调褶皱，但它们多呈条带状的线形展布，其条带的宽展多在200300 m左右，条带长度多在1000 m以上。 （4）在平面上，由于两种不同体系的构造常因切割相交、迭加，形成一些鞍状和穹状构造，但均呈小型的短轴展布。 根据上述的特征可得如下规律：本区曾有两个构造应力场，一个为南北方向上的压应力场，一个为南北方向上的扭应力场。南北方向上压应力场主要受东西褶皱带的影响。本区属于山西地区中部阳曲孟县东西褶皱带的南缘部分，因此东西向的褶皱构造也比较发育，如本区最大的桃河向斜，（西段在本井田内称为塞鱼向斜）。这组构造发生的时间较早但活动的时间较长，有时还常常切割北北东方向的褶皱构造，如本区东部东西向的大脑梁背斜就加割了多条北北东香的小型褶皱而形成了大脑梁背斜两翼北北东向褶皱构造的发育（主要是在下部15#煤层中特别明显）。南北方向上的扭应力场：主要是受祁吕弧东翼整体构造的影响、在一对东部向北，西部向南的力偶作用下，形成了本区北北东至北东方向的褶皱构造。但是这组北北东至北东方向的构造由于受到南北方向上压应力得干扰，两端大多偏转形成一些沿北北东和北东方向舒缓的S形和弧形。 在褶皱构造形成的变形过程中，由于煤系地层中的软硬相间岩层组合，层系也特别的发育，因此弯曲变形产生的层间滑动比较剧烈，导致了在煤系地层下部的软岩层和软岩组中，形成了一些拖拉褶皱，也上覆褶皱呈不协调现象。另一方面：在褶皱的弯曲变形中，在煤层的围岩中，由于煤层的变形量与围岩的变形量差异太大，使围岩被牵动拉断，形成一些切层断裂。一些落差较大的断裂，在上部和下部的煤层的围岩中，由于应力作用松弛、缓解，脆性变形被塑性变形所代替，而形成一些挠曲构造，这种挠曲构造呈线性展布。这种挠曲和层间的拖拉褶皱在本区内我们统称为不协调褶皱，他们形成的机理虽然有所不同，但对煤层的破坏和对开采的影响是相同的，它们在煤层中虽然均具有连续性，但由于倾角突变坡度增大，难以开采。 2、断层 本区断层不发育，大中型断层极少，只在个别地方有落差极小的断层出现。对矿井整体的设计以及未来开采影响极小，故本设计中未出现断层。 3、节理 本区出现的节理和裂隙，大体上主要分为两组，一组为北4060E，另一组为北5070W。这两组节理是在褶皱过程中两组扭裂面的基础上发育起来的，它们近似的值交，组合成棋盘格式。 另外，本区还出现一组东西方向和南北方向上的两组节理，但它们多出现在地表比较发育，这两节理多属张性节理，因为它具有一定的开敞程度，特别是风化后更为明显，是地表水和地下水溶液流动和渗漏的良好通道，在本区出现的大多数地表河流和沟谷，其方向性均与次两组节理有关，它们控制着本区河流和沟谷的展布方向。本区的裂隙，大多出现在一些构造的部位，其展布方向受构造所控制，一般在断层的两侧比较发育。在褶皱过程中由于层间滑动，也产生了一些裂隙，这些裂隙与节理的主要区别，市它们的延展性小，方向性差，有的还成弧形，在裂面中常有方解石的填充，成共有滑动面。稳定性差，对采掘工程的支保带来影响。 4、古岩溶陷落柱 根据在开采工程的揭露，本井田范围内无影响采矿工程的较大陷落柱出现。三、煤层特征一）、煤层赋存条件、煤层层数、厚度 井田主要含煤地层为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组，煤系地层总厚度平均为181.0m,煤层总厚度平均18.63m,含煤系数为10.3%，可采煤层（包括局部可采煤层）含煤系数为8.6%。煤系地层共含煤15层,由上往下统一编号为1#、2#、3#、4#、5#、6#、8#上、8#、9#、11#、12#、13#、14#、15#、15下#。其中：山西组含煤6层，地层总厚56米，煤层总厚5.64米，含煤系数为10.1%；太原组含煤9层，地层总厚度为125米，煤层总厚12.99米，含煤系数10.4%。稳定大部可采煤层为：3#、12#、15#，不稳定局部可采煤层6#、8#上、8#、9#、13#，不可采煤层为：1#、2#、4#、5#、11#、14#、15#下。煤层群赋存特征见下表：表1-1 煤层群赋存特征煤层煤层厚度(m)最小最大平均煤层间距(m)最小最大平均稳定程度可采情况32.684.323.515.2335.1219.2612.4543.0517.991.5533.8615.6512.2954.5829.403.7923.3211.1514.9451.1926.17稳定可采603.110.38不稳定不可采80 3.640.73不稳定不可采903.150.46不稳定不可采1201.760.3不稳定不可采1301.400.74不稳定不可采155.849.167.5稳定可采 1、3#煤层 位于山西组中部，2#煤往下2024m处，是本井田主要可采煤层，分布广泛，厚度较稳定，煤层厚度03.25米，平均为2.07米。3#煤层结构简单，在煤层的中上部普遍存在一层厚度为0.030.07米的夹石，将煤层分为上下两层：夹石上煤厚0.150.50米，在局部地区受冲刷影响厚度变化大；下煤厚1.702.00米。本层位稳定分布甚广，是煤层对比的良好标志。煤层顶板为灰黑色粉砂质泥岩，在煤层冲刷变薄区顶板为灰白色中细粒砂岩，底板岩性为灰褐色粉砂质泥岩。本区3#煤层受冲刷影响比较严重，造成3#煤上分层和夹石缺失，煤层整体变薄甚至冲缺，形成不可采区。冲刷区主要分布在井田的西部及中北部。从整体来看：本煤层东部较厚，西部较薄，由东南往西北方向有逐渐变薄之势。本煤层属于泥炭沼泽相的沉积。 2、6#煤层 位于3#煤层之下相距12.0034.22米，平均为20.06米。煤层厚度02.12米，在可采区内平均厚度为1.48米，在本区多呈片状分布，仅在井田西北角及东南部可采，大多数尖灭，厚度不稳定。本层的分布：主要受底部K7砂岩与本层老顶砂岩所控制，当这两层砂岩发育厚度增大或者合并成一层时，则6#煤层不发育，当这两层砂岩变薄或老顶砂岩相变为砂质泥岩时，则6#煤层发育，他们互为消长。本煤层结构单一，一般无夹石层。3、8#上煤层位于K7砂岩往下7米处，6#煤层往下18.99米。它是8#煤层由于中部的夹石层增厚而出现的上分层，如果夹石层变薄就与8#煤层合并为一层，分布很不稳定，仅井田中南部局部可采，其余均不可采。可采范围平均厚度为1.23米，最大可达1.42米。煤层结构普遍含一层夹石，个别地段可达2层，属于不稳定的局部可采煤层。 4、9#煤层 位于8#煤层往下2.3255.10米，平均间距为19.30米，在西部地区间距较薄，平均为10.77米。不稳定，仅井田东部可采，西部及北部不可采。本煤层结构简单，大多不含夹石，只是在东北部的可采边缘地区出现13层夹石，厚度大多在0.10米以下，为黑色泥岩和砂质泥岩及炭质泥岩，这可能是位于沉积的边缘容易受岸流携带的泥质沉积物所致。5、12#煤层位于K3灰岩与K4灰岩之间，距离上部的9#煤层17.2550.41米，平均为30.47米，在本区分布甚广，厚度稳定，是本区主要的可采煤层。全厚01.71m，平均1.21m，厚度及层位较稳定，东部地区较厚，西部较薄。在煤层中上部普遍存在一层夹石，厚0.20m左右，层位稳定，将煤层分为上下两层，上煤厚0.400.50m，下煤厚0.700.80m。在本区北部的李家山、石板片等地区，本煤层受冲刷影响而变薄，甚至尖灭，不可采。6、13#煤层位于K3灰岩之下，距上覆12#煤层4.1724.07米，平均为12.60米。在本区的西南部及东南部局部可采，其余多不可采。本层属于不稳定的局部可采煤层，厚度为00.92米，平均为0.79米左右，刚达到可采厚度，但本煤层厚度的变异系数小，在可采区内厚度比较稳定。本煤层结构简单，一般无夹石，但在一些个别局部地区也出现过12层夹石层，但厚度均比较薄，多在0.05米左右。 7、15#煤层 位于K2灰岩之下，距13#煤层14.9251.19米，平均为22.14米。本煤层在全区内均有分布，且厚度稳定，全部可采，是本区的主要可采煤层。煤层厚度3.368.03米，平均为6.28米。煤层含14层夹石，其中较稳定且厚度相对较大的有3层：顶部的八寸石，厚度及层位均比较稳定，位于顶板往下0.3米处，厚度0.100.15米，为黑色泥岩和炭质泥岩；连岩石，位于中部，由顶板往下2.03.0米处，层位稳定，分布也较广，厚度多在0.080.10米左右，本层夹石属于高岭石泥岩。综上所述，3#、12#、15#煤层为全区可采，结构较简单的较稳定中厚煤层,由于本设计产量为300万t/a,所以下面的设计只针对15#煤。15 #煤层最小倾角2，最大倾角8，平均倾角为5。井田内煤层大致延展方向为东西方向。表1-2 可采煤层特征表煤层名称 煤 层 厚 度最小最大平均(m)至上煤层间距最小最大平均(m)夹石层数稳定性煤的容重(t/m3)顶底板岩性可采性顶板底板3#0.3.2501稳定1.4砂质泥岩砂质泥岩2.07大部可采6#02.1212.0034.220不稳定1.35砂质泥岩砂质泥岩1.4820.06局部可采8上#01.427.6520.1301不稳定1.52砂质泥岩泥岩1.2318.99局部可采8#01.800.788.3102不稳定1.52砂质泥岩泥岩1.31302.33局部可采9#01.492.3255.1003不稳定1.49砂质泥岩砂质泥岩1.1119.30局部可采12#01.7117.2550.4101稳定1.45泥岩细砂岩1.2130.47大部可采13#00.924.1724.070不稳定1.48灰岩砂质泥岩0.7912.60局部可采15#3.368.0314.9251.1914稳定1.435泥岩砂质泥岩6.2822.14全部可采 本井田范围内可开采煤层为15#煤层和3#煤层。煤层最小倾角2，最大倾角8，局部10平均倾角为5。井田内煤层大致延展方向为东西方向。二）、 煤质的性质 1、物理特征 本区内煤层除8#煤层外，绝大多数为3，即3号无烟煤，具高发热量，高灰熔点，加工后低灰低硫以及硬度较高，可磨性和可选性均比较好的特点。因此各煤层的物理性质均变化不大，具有较多的共同特征，它们的外观均具钢灰色、条痕为黑色、并具较强的金属光泽和玻璃光泽，内生裂隙比较发育，在裂隙面上常有方解石矿物质充填，形成一层极薄的薄膜。由于内生裂隙的发育，其断口常具锯齿状，及阶梯状，一般在12#、15#煤层中极为明显。在3#煤层中常出现眼球状断口。在硬度上，由上往下，由于变质程度的增高，强度也相应增大，最大的为15#煤层，为2.53左右，其次为12#煤层，最小的是3#煤层，多在2以下。这些煤层均具条带状结构和层状构造。各煤层的容重如下表所示：表1-3 各煤层容重煤层3#6#8#9#12#13#15#容重1.401.351.521.491.451.481.44 各煤层的反射率，根据测定一般在1.7882.28之间。如下表：表1-4 各煤层反射率煤层3#6#8#9#12#13#15#反射率1.7881.8481.8081.9001.8001.8921.8002.0801.9122.0002.002.0801.9122.000 （1）电性 因为全部为无烟煤，在电性上反映特别明显，与岩石极易区别。视电阻率(m)一般为100500，密度（克/厘米）为1.51.7，伽码（）为520。 （2）煤岩特征 根据宏观的肉眼分类；本区煤层的煤岩以镜煤和亮煤为主，光亮型及半光亮型均在70%以上，其中光亮型占7%，半光亮型占67.3%，半暗型只占6.527.2%，暗淡型占1.6%。颜色深黑，光泽较强，结构均一，界线清晰，还常有一些表面细纹。这些亮煤多呈条带状，具分层多特点，其厚度多在510毫米。在下部的15#煤层中，其分层条带厚度可达10毫米以上，最厚可达15毫米。中部的12#煤层厚度多在5毫米以下，一般多在12毫米左右。上部的3#煤层，又相对增大，至5毫米左右，但其条带相对不如下部煤层清晰。 除亮煤而外，还含有一些少量的呈纤维结构的和丝绢光泽的丝炭，但其厚度极薄，一般多在12毫米左右。如不仔细观测，难以发现，这在3#煤层中相对较多，下部12#、15#煤层较少，这些丝炭在煤层中呈凸镜分布，在垂向上常与亮煤或半暗型煤呈多互层结构。上述这些特征，反映了本区煤层的沉积特征，属原地成生的腐植煤。 （3）变质程度 根据各可采煤层的测定：镜煤平均最大反射率均在1.82.00左右，显微硬度（HY）多在50 Kg/cm2以下。体积挥发分变化在289.0339.7之间，一般多在300320左右。纯煤真比重变化在1.241.34之间，一般多在1.30左右。元素分析：各煤层平均碳的含量为90%92.31%，因此本区煤的变质应属于3无烟煤阶段。 2、化学性质 根据在勘探钻孔和生产过程中抽样化验，钻孔煤芯，原煤灰分：5.2323.79%，平均为13.37%，洗后全部下降到10%以下。生产煤样化验：根据分三个分层开采，上层灰分为6.2436.80%，平均为18.10%，中层灰分为6.2521.24%，平均为15.80%，下层灰分为8.5528.46%，平均为21.00%.三层平均为16.64%。煤灰成分：钻孔采样SiO2占40%以上, Al2O328%以上，Fe2O3除个别钻孔达12.58%以外，一般多在10%以下。灰熔点大部均在1500oC以上，仅有个别点在1200oC左右。生产煤样SiO248.3%, Al2O338.33%，Fe2O35.4%。原煤挥发分：煤芯（钻孔）6.6210.80%，平均为8.4%。生产煤样，三层平均为9.71%。全硫：煤芯1.663.50%，平均2.33%，生产煤样平均为1.49%，属于中硫煤。其中有机硫占主要成分。有机硫的增高，反映了成煤的原始物质植物含硫量的增高，植物的生长受海水含盐度的影响，也就是说在植物生长的泥炭沼泽内常有海水的注入。由于有机硫的增高，洗煤后下降不甚明显，平均为1.83%。 根据生产煤样的化验：灰分指标和挥发分指标均比煤芯的化验资料偏高，这主要是煤芯取样中夹石层的厚度与生产煤样中的采取率的误差而出现的，因此灰分偏高。由于灰分增高相应的挥发分也增高。硫的化验：生产煤样较低，煤芯煤样较高。原因分析：生产煤样主要是本区东部，钻孔煤芯主要是在西部，西部在煤的沉淀过程中沉积环境变化，海水侵入复水加深，直接顶板变薄或尖灭，老顶K2石灰岩直接覆于煤层之上，导致煤中硫的含量增高，磷含量为0.00490.020%，平均为0.011%，发热量为35.62 MJ。 根据上述各项指标：本层属于中灰中硫低磷的优质无烟煤。 3、工艺性 本区煤层抗碎强度相对较高，一般均大于50%，多属于中强度煤，而15#煤抗碎强度指标均在7090%之间，属于高强度煤。 粒度特征：一般是大粒度的少，而且灰分高而含矸多，小粒度数量多，含矸少。粒度的大小与数量成反比，与灰分成正比。各煤层的13 mm级数量均在50%以上，0.5 mm级的一般均小于10%，说明原煤不易粉化，小于1 mm级中的煤一般以丝炭成分居多，特点是染手，一般灰分较高。可磨性：各煤层属于易磨，可磨性好。3#煤层哈氏可磨指数一般多在7080之间，6#、8#、9#、12#哈氏可磨指数一般多在65左右，15#煤层开磨性较差，哈氏指数一般多在5058之间。 4、瓦斯等开采技术条件 根据瓦斯鉴定结果，3#煤层瓦斯分带上属甲烷带，属高瓦斯煤层，有煤与瓦斯突出危险；煤层容易自燃发火，自燃等级为I级，煤尘具有爆炸性。 15#煤层的煤化变质程度相对较高，煤质坚硬，内生裂隙和原生孔隙不大发育，因此瓦斯含量较低，但煤层透气性较差。根据观测，历年来的矿井平均相对瓦斯涌出量为4 m3/t，绝对瓦斯涌出量为12 m3/min，属低瓦斯矿井，无煤尘爆炸危险性，但煤层不易自然发火，自燃等级为级。 由于本区开采深度不太深，地温一般不高，对开采不构成影响。第二节 井田境界及储量一、确定井田境界 本井田主要含煤地层为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组。含煤层数15层，其中可采煤层2层，分别为3#、15#煤。现先采15#煤，作为解放层，后开采3#煤。由于该井田为近水平煤层，没有十分明显的走向与倾向，故以自然方向为基准来确定井田尺寸。井田东西方向最小长度为7.3 km，最大长度为7.9 km，平均为7.6 km。南北方向最小长度为2.7 km，最大长度为3.2 km，平均为3.0 km。煤层倾角最小为2，最大为8，平均倾角为5。 东部边界：以阳泉一矿井田境界为界。西部边界：以阳煤集团新景矿井田境界为界。南部边界：以阳煤集团新景矿井田境界为界。北部边界：以阳泉一矿井田境界为界。二、井田储量一）、储量计算基础 本次储量计算是按照煤、泥炭地质勘查规范DZ/0215-2002要求的工业指标进行资源储量计算。 1、最低可采厚度为0.80 m。 2、最高可采灰分(Ad)不大于40%。 3、最低发热量(Qnet,d)不低于22.1 mJ/kg。 4、最高硫分(St,d)不大于3%。 5、煤层容重：15#煤层容重为1.44 t/m3，3#煤层容重为1.40 t/m3 井田内主采煤层稳定，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进行含量计算。2） 、工业储量计算 井田地质构造复杂程度属简单偏中等构造，井田内稳定可采煤层为15#和3#煤。根据煤、泥炭地质勘查规范及现行的煤炭矿井地质报告编制若干实施细则，故本次资源/储量圈定时，井田内批采的3、15号煤层，原则上以不大于750 m的见煤工程点距并外延1/2工程点距所圈定的范围为探明的经济基础储量（111b）。以不大于1500 m的见煤工程点距并外延1/2工程点距所圈定的范围为控制的经济基础储量（122b）。其余块段圈定为推断的内蕴经济资源量（333）。对于地质资源储量的计算，采用地质块段法进行计算。计算地质资源储量时，主要是根据煤层倾角大体一致的原则将整个井田划分为10个储量块，并分别加以标号、计算。 各块段的储量可按下式计算：(11)式中：Zi各块段储量，万t；Si各块段的煤层面积，m2；Mi各块段煤层的厚度，m；i 各块段煤的容重，15#煤按1.44 t/m3，3#煤按1.40 t/m3计算。 具体计算情况见表15所示。表1-5 井田块段储量计算表块号倾角()平面面积（m2）煤层面积（m2）15#煤厚（m）15#容重(t/m3)储量（万t）13597489.68598309.647.51.44646681663567.057.51.441796.65323201256.753205649.987.51.443459.46472449386.302467780.767.51.442665.20553200587.853212813.5