采矿工程毕业设计（论文）-阳煤二矿3.0Mta新井设计【全套图纸】.doc

中国矿业大学2007届本科生毕业设计（论文） 第58页1 采区概况及地质特征1.1矿井概况1.1.1地理位置与交通二矿东距阳泉市约5km，其地理座标为东经11325171133307，北纬374644375219。井田以东为大阳泉井田，以西为正在勘探的西上庄井田，南部与五矿井田相邻，北部以石太铁路为界，隔桃河与三矿、四矿相望。矿井交通位置图见图1.1.1-1。图1-1 阳煤二矿交通位置图1.1.2自然环境全套图纸，完整版设计，加153893706井田位于桃河南侧，地形陡峻，沟谷纵横。东部最高为狮脑山，高程1171.0米，西部最高为龙门山，高程1246.9米，最低处为井田北界桃河，高程约700米，相对最大高程差达540余米。本区植被不太发育，大部分地区基岩裸露于地表。中部与西部第四系覆盖物甚少，覆盖面积约10左右，东部覆盖面积较大，在20以上。井田内河流呈树枝状分布，两岸有坡积物和坡积裙，崩塌堆积和滑坡地貌也时而可见。高山顶部和陡峻地段一般由不易风化的砂岩构成。桃河两岸阶梯状地貌明显。第四系黄土覆盖地区高程一般在900米以下，其上布有梯田，是本地农作物主要产地。河流阶地也有分布但不发育。本区河流属海河流域的滹沱河水系。除河流外，无其它大的水体。河流呈树枝状分布，均属季节性河流，在枯水期大部分呈断流和潜流。现分述各河流如下：1.桃河：流域面积1324km2，全长80km，源于寿阳，流经阳泉、井陉注入滹沱河。流量：洪水期平均为4.125m3s，枯水期为0.3m3s。2.桑掌河：流域面积33km2，全长1lkm，源于中庄村盘道岩一带，流量为00.55m3s。3.龙门河：流域面积18 km2，全长6km，流量为0.00140.143m3s。4.小南沟河：流域面积5.2 km2，全长4.65km，源于南山村香草台。流量为0.01915.60m3s。5.大南沟河：流域面积4.5km2，全长3.7km，源於大南沟虎头梁。流量为0.0178.0lm3s。6.北川河：流域面积14.8km2，全长7.22km，源於潘家峪麻地沟，流量为0.025m3s。7.西峪掌河：流域面积5.2km2，全长11.Okm源於西峪掌乔家峪。流量为0.0280.114m3s。阳泉矿区气候干燥，属温带大陆性气候。全年平均气温最高17.1，最低5.5，历年平均为10.9，历史上最高气温达40.20，最低气温-19.10。年最大降水量为866.4mm，年最小降水量为240.4mm，年平均降水量为609.8mm，多集中与7、8、9三个月，这三个月的降水量一般均占全年总降水量的70以上，如1966年8月23日，一天内降水量达261.5mm。年蒸发量最大2381.9mm,最小蒸发量1319.1mm,历年平均1885.9 mm。全年风向多变， 以西北风为主，雨季多偏东风，冬季盛行偏西风，历史上的最大风速为1989年8月24日20时10分至20时25分，阳泉市遭受到一次罕见的飓风暴雨、冰雹的袭击，最大风力12级，最大风速为35米秒，历年平均1.7米秒。阳泉市最早初霜期1980年9月23日, 终霜期1963年4月29日,历年平均初霜期在10月中旬，终霜期在4月上旬，年无霜期平均为184天,最大冻土深度0.68米。相对湿度历年月最大34.1毫巴, 最小0.4毫巴, 历年平均8.9毫巴。井田无详细地震记载。据国家地震局1976年9月中国地震基本烈度区划资料(比例尺为三百万分之一)及山西省地震局晋震发业字(1984)第110号文，阳泉矿区除昔阳县境内基本烈度为7度区外，其余地区均为6度。1.1.3矿井附近工农业情况矿井地处山区，附近地区工农业不很发达，主要种植玉米、小麦。1.1.4水源、电源、劳动力及建材来源二矿生产生活用水主要由矿务局自来水网供给，并利用部分矿井水供井下采煤、掘进、生产工艺用水和井上基建、绿化、洗煤用水。矿务局自来水网负担全局的生产生活供水，其水源主要为桃河冲积层水、奥灰水、K2和K3灰岩水，不足部分向阳泉市自来水公司购进。阳泉市自来水公司由娘子关提水工程担负向矿务局供水。阳煤集团二矿地面现有35/6kV变电站四座，供电电源可靠。劳动力资源丰富。钢材、木材、水泥灯物资可通过公路及铁路直接运至矿井工业广场。1.2矿井地质特征1.2.1矿井基本地质情况1.2.1.1含煤地层本矿井田含煤地层沉积于晚石炭系和早二叠系。含煤地层从老到新依次为上石炭系上统太原组，二叠下统山西组，下伏地层为中统石炭系本溪组，上覆地层为二叠下统下石盒子组。太原组：地层总厚度90130m，平均118.67m，主要由黑灰色砂质泥岩、泥岩、灰白色砂岩，三层石灰岩及煤组成。与下伏地层本溪组连续沉积，其基底为灰白色细至中粒砂岩(K1)，厚0.815.3m，平均5.0m，虽然厚度及岩性变化较大，但尚较稳定，可作为分界标志层。三层石灰岩沉积广泛，厚度稳定，是本组的良好标志层；下层K2灰岩，夹23层海相泥岩，将灰岩分成34层，故称四节石，厚3.214.3m，平均7.34m，井田西北角较厚，下距K1砂岩平均29.18m，底面向下10m左右为15号煤；中层K3灰岩，俗称“钱石”，厚1.25.0m，平均3.0m，下距K2灰岩平均12.92m，K3灰岩之下发育13号煤层；上层K4灰岩，性脆、坚硬,厚0.684.9m，平均2.3m，含泥质较高。总的趋势是西部厚，东部薄，下距K3灰岩平均20.77m。K4灰岩与K3灰岩之间含12号煤；K4灰岩之上6.0m左右局部发育K6砂岩，岩性与厚度变化较大，不稳定，但与K4灰岩互为上下佐证，可做为本组标志层之一；K4灰岩，上距山西组底部K7砂岩平均38.16m，中间夹8号、9号煤。8号煤直接顶板砂质泥岩或泥岩，厚4.016.0m，平均11.60m，沉积稳定广泛，含大量黄铁矿和菱铁矿结核，可做为煤层对比中的辅助标志层。本组含煤79层，其中可采煤层5层，即8号、9号、12号、13号、15号煤层。1.2.1.2地质构造二矿井田基本构造形态为一走向北西，向南西倾伏的单斜构造。地层倾角515，局部可增至25以上。单斜上发育着次一级不同类型的构造形迹，并以褶皱构造为主，断裂构造次之。由于受区域构造控制，井田构造形迹以线性为主，主要为北东向短轴向背斜和与之方向一致的断裂构造带，二者常形成北东向平行的断褶带，同时北西、近东西向构造也有发育，但分布比较少。井田构造形态分区性明显，大致可分为西部和中东部两个区，西部为一穹窿构造，其特征是：四周为弧状、放射状短轴向、背斜及无明显方向性的小型断裂构造，中东部以北东向大致平行等距相间的断裂构造带与线状延伸的背、向斜相匹配为其主要特征，其分区大致以F12断层为界。(1)二矿井田落差在20m以上大中型断层不发育，全区仅见三条，小型断裂构造发育。(2)二矿岩溶陷落柱与邻近矿井相比较少，截止2008年底共发现陷落柱93个，其中地表揭露2个，钻孔揭露1个，井下揭露90个，陷落柱中到达3号煤层的41个，到达其它煤层的52个。陷落柱水平切面上多为椭圆或近椭圆状。图1-2 综合柱状图1.2.1.3煤层赋存状况太原组含煤地层厚度为95-130m，平均118.67m。含煤层7-9层，煤层总厚度为11.35-23.70m，平均15.17m，含煤系数12.78%，可采煤层为8、9、12、13、15号煤层。其中8、9、12号煤层全井田大部可采，13号煤层局部可采，15号煤层全井田可采。1.2.1.4煤质15号煤层原煤灰分(Ad)为5.53%-23.89%，平均13.35%；浮煤灰分(Ad)为4.69%-6.73%，平均5.94%，为特低灰-中灰分煤。以低灰煤为主，其次为中灰煤。原煤挥发分(Vdaf)为5.65%-10.15%，平均7.44%；浮煤挥发分(Vdaf)为6.32%-8.71%，平均7.26%。为特低挥发分煤。原煤硫分(Std)为0.55%-3.01%，平均1.31%；浮煤硫分(St,d)为0.67%-0.84%，平均0.77%，为中高硫煤。从各种硫测试结果看以硫化物硫为主，其次为有机硫，因此洗选后，硫分含量有明显降低。1.2.1.5瓦斯瓦斯绝对涌出量4m3/min。无煤尘爆炸性。有自燃发火倾向性。地温、地压不明显。根据山西煤炭工业局晋煤安发2008 1134号文关于阳泉煤业集团有限责任公司2008年度矿井瓦斯等级鉴定和二氧化碳涌出量鉴定结果的批复，该矿为低瓦斯矿井。1.2.1.6煤尘爆炸根据2006年9月4日煤炭科学研究总院重庆分院煤尘爆炸性鉴定报告结果：15号煤十采区81001工作面无煤尘爆炸性。推断出80702工作面无煤尘爆炸性。1.2.1.7煤的自燃性根据2006年9月22日由煤炭科学院重庆分院煤自燃倾向性等级鉴定报告： 15号煤十采区81001工作面自燃倾向性分类为二类，属自燃煤层。推断出80702工作面煤层为自燃煤层。1.2.1.8地温地压根据矿井及邻近生产矿井资料，该井田属地压正常区。该矿在开采过程中未发现地温异常现象，属地温正常区域。1.2.2邻近老窑及采空区积水、积气情况影响二矿矿井的主要水害为老窑积水区和采空区积水，无积气情况。上部第一个开采煤层影响生产的主要因素是含水层水；下部煤层开采影响生产的主要水源以上部煤层采空区积水为主，凡上部煤层采空区具备储水条件的地段，都存在对安全生产的威胁。1、3号煤老窑区在井田东北部边缘区有3号煤老窑积水区2处，积水面积28750m2，积水量7500m3，其下方6号、8号、9号、13号煤层不可采，12号煤层已采，15号煤层为老窑区，3号煤层老窑区与西四尺井现生产区基本无水力联系，对矿井的充水条件无影响。2、15号煤老窑区井田东部及东北部分布有老窑区2处，即151、153积水区，两积水区总面积为2382150m2，积水量1560800m3。两积水区之间有连通，当151的水位达642m后，其积水可流入153，153积水区因在矿井设计时已考虑，与现生产区无直接水力联系，但其积水区与东四尺报废井直接连通，因此积水水位达到一定高度后将补给东四尺井，使充水条件发生影响，影响程度无法预计。151积水区的1064525 m3积水则直接威胁到西四尺井东丈八二区的安全开采，因其边界不清，使采区设计无法下手，1994年依照调查分析资料而设计的8202工作面，在巷道送出430m时遇见出水征兆而封闭。1999年物探圈定含水边界后，设计布置了8206工作面，该面掘进过程中基本正常，当回采28m后，大顶来压时，发生突水，最大涌水量达718L/s，持续出水时间半年多，累计出水量达150000 m3以上。经对老窑积水进行观察和综合分析确定出水不是老窑积水，可能是老窑积水长期对岩层进行补给，岩层比较富水，岩层在跨落时下泻所致。岩层富水区水量、边界不清，是矿井的安全生产一大隐患。老窑积水对生产矿井的水文地质条件有一定的影响。3、小南坑井采空区小南坑井开采资料详细，边界清楚，现有积水区12个，积水总面积1732960m2，积水量640497m3。对下方煤层开采有影响的积水区有3个，积水量130196 m3，其余9个积水区的510301m3积水，则因下部煤层已开采完，而与生产井无直接水力联系，对生产井充水条件的影响体现为通过冒落带及岩层间接补给矿井。此外尚有连通小南坑井与西四尺井的大南沟、南山风井，成为良好的导水通道。4、东四尺井采空区东四尺井采空区位于井田东部，开采资料详细，边界清楚，积水总面积259316m2，积水量67763m3，其中对下部15号煤层的开采及回收有影响的积水区5个，积水量33780m3；其余2个积水区的积水量33983m3，对西四尺井开采无直接影响，但可通过冒落带及岩层渗透影响充水条件。5、西四尺井采空区西四尺井目前有+560m、+470m两个生产水平，采空区积水对邻区及下部煤层开采构成影响，是矿井的主要充水因素之一。由于有详细的开采资料，因此下部及邻区煤层开采时能做到有效预防。本采区内地层中主要含水层为K2、K3灰岩水及8号煤、12号煤高抽巷局部积水。主要充水因素为K2、K3灰岩水及8号煤、12号煤高抽巷局部积水。上部8号煤采空区积水有三处，水量总计7.7万m3；12煤高抽巷局部积水根据掘进巷道情况另订。各含水层和老空水受隔水层阻挡，一般联系较弱，但在15号煤开采过程中，受采动影响，各水体之间通过裂缝及封闭不好的钻孔而相互连通，据此预计采区的涌水量为最大30m3/h,正常5-15m3/h。各煤层的积水情况见下表：表1-1 各煤层积水情况表煤层积水区数积水区总面积（m）总积水量（m）3号102343281189546号211307227538号8147300735319号3559912024112号2137680615144515号102885881262063合计54111432016489871.2.3采区煤层及构造揭露情况、采区水文地质条件根据勘探钻孔成果，本区15号煤层普遍存在，煤层厚度5.247.60m，平均6.68m，属厚煤层。本区15号煤可采性指数1.00，变异系数14%，全区稳定可采。本区上部煤层已揭露的三个陷落柱，对煤层赋存情况有一定程度破坏。采区地质构造较为复杂。地层总体受轴部弧形延伸的背斜构造控制（211212补5213孔），两翼地层次一级褶曲发育。背向斜转折部位，常隐伏有挠曲构造或地层倾角增大区域。一般地段地层倾角在3-12之间，平均约8。增大部位倾角将在15-40之间，对正常的采掘工作会有较大的影响。采区北部、南山风井西侧，据12号煤开采情况推测，存在一近东西向延伸的地层倾角增大带，带宽50-80m，延伸长度200-300m，推测最大倾角为40左右，并可能存在隐伏的小断裂构造。断裂构造据上部8号、12号煤层的采掘情况，分析推测区内可能存在北东向延伸的断裂破碎带2个，倾角增大带1个，断裂褶曲带1个。其中北东向延伸的主断层均为正断层，落差0.9-0.5m。主断层两侧派生小断裂构造发育，预计其对采掘工作会有较大影响。在采区西南部据8号煤揭露情况，推测隐伏有弯曲延伸的断裂构造带，局部地层倾角可能增至15以上，对正常开采有一定影响。其它部位可能引发落差1.0m以下的小断裂构造，一般对生产影响不大。陷落柱在采区中、北部，分布有三部煤层开采揭露的D-10、D-11、D-37三个，其短轴长度在15-40m之间，长轴长度在20-60m之间，其它部位还可能存在隐伏的陷落柱。1.2.4本煤层顶底板岩性及岩石物理力学实验数据、煤层强度及节理裂隙发育情况15号煤顶板为砂质泥岩，比重2.68，孔隙率3.5，含水率1.0，抗压强度为74.690.4Mpa，普氏硬度系数9，属类硬岩石。老顶细砂岩比重为2.87，含水率0.6，抗压强度为69126.5Mpa，普氏硬度系数10，属类硬岩石。老顶灰岩(K2)比重2.1，孔隙率1.2，含水率0.1，抗压强度为159.9207.9Mpa，平均为183.4Mpa，普氏硬度系数17，属类很硬岩石，老顶初次来压一般2025m左右，周期来压步距1014m。底板砂质泥岩比重为2.64，孔隙率3.9，含水率1.1，抗压强度为62.5657Mpa。泥岩比重269，孔隙率42，含水率10，抗压强度为157604Mpa，普氏硬度系数4，属类中硬岩石。15号煤为厚煤层，煤层结构复杂，其顶板较平整，裂隙中等发育。1.3煤层特征1.3.1煤层二矿井田煤系地层总厚度平均178.9米，煤层总厚度平均19.59米，含煤系数10.95。山西组地层总厚度5482米，平均60.23米，煤层总厚度平均4.42米，含煤系数7.34，含煤46层，可采煤层为3#、6#煤层。太原组地层总厚度95130米，平均118.67米，煤层总厚度15.17米，含煤系数12.78，含煤79层，可采煤层为8#、9#、115#、13#、15#煤层。井田东北部边缘有煤层出露，并有风氧化带存在，现井田生产已发展至深部，最上部之3#煤层盖山厚度已达250300米左右。15#煤层位于太原组底部K2灰岩之下10米左右，上距13#煤层23.040.0米，平均29.75米，煤层厚度5.38.9米，平均6.5米，全井田稳定可采。1.3.2煤层围岩特征山西组主要标志层是K7砂岩，层位较稳定。太原组K2、K3、K4三层灰岩沉积广泛，厚度稳定，是良好的标志层。基底砂岩K1虽然厚度及岩性变化较大，尚属稳定，可做为标志层。8#煤直接顶砂质泥岩及泥岩，沉积广泛稳定，含有动物化石舌形贝及菱铁矿结核，可做为辅助标志层。K4灰岩之上部局部发育的K6砂岩，岩性与厚度变化较大，不稳定，但与K4灰岩互为上下佐证，也可作为标志层之一。目前，在煤层对比中尚存在的问题是由于8#、9#煤层结构复杂，夹石层数及厚度变化大，分层层位很难准确对比，在今后的矿井地质工作中，我们计划在条件允许的情况下，创造条件，进行夹石显微特征的研究；进行显微煤岩类型的组合特征、煤的显微组分百分含量的分析及对煤层煤灰中含有的稀有元素和金属元素进行光谱分析，以取得一些定性、定量的数据，从中找出可供对比的标志、特征，进而取得对8#、9#煤各层夹石和煤分层的准确对比，为生产和设计提供可靠的资料。冲刷现象在3#、6#、8#、9#煤层中均有发现，有的是同生冲刷，有的是后生冲刷，而大量影响生产的主要是后生冲刷。1. 3#煤层冲刷很发育，以小南坑3#煤为例，在已采的23km2中发现有4.1km2的冲刷不可采区，约占已采面积的17.8，平面上呈条带状，主要分布在以下六个地区。小南坑22区北部北西向冲刷无煤带，西部跨越13、14两个采区，宽50150米，长约2500米；小南坑21、30采区之间冲刷无煤区，宽约460600米，长约1500米；小南坑33采区西南部冲刷无煤区，宽约600米，长约1500米；小南坑33区、34区南部近东西向冲刷无煤带，宽50300米，长约2600米；小南坑19区，31区西部大面积冲刷不可采区，宽约500800米，长约2300米；西四尺井11区北东向冲刷无煤带，宽约200米，长约1500米。3#煤层后生冲刷存在着先后序次问题，直接顶沉积时期发育的古河流对煤层有冲刷作用，老顶沉积时期发育的古河流对煤层也有冲刷作用，这两种冲刷在生产实践中经常见到，对生产影响也最大。冲刷面总的倾角为1530一般冲刷体位于向斜核部，冲刷面上，常伴生平行于冲刷体的断裂构造，这是由于受冲刷体的控制，在冲刷面附近形成应力集中的缘故。直接顶期冲刷，其冲刷体岩性为砂质泥岩，中心地带相变为细至中粒砂岩，常形成条带状无煤区。老顶期冲刷，冲刷体岩性为中至粗粒砂岩，砂岩中常含有砾石、页岩碎块、煤的包裹体等，斜层理发育，老顶与煤层直接接触的面积比较大，冲刷形成的不可采区一般呈片状分布，有时与直接顶期冲刷混在一起，不易区分。上述两期冲刷总体上看古河道是一致的，有继承发展的趋势，但具体到某一个冲刷体，古河道也有其不一致的一面，它们的发生与发展过程是曲折而复杂的，不能用一个简单的模式来衡量。后生冲刷对煤层开采的影响是很大的， 它不但影响着工作面的开采而且还影响着采区的布置与接替工作。西四尺井3#煤8区，原设计走向长500900米的工作面8个，下山掘出后，因冲刷煤层大面积不可采，最后只掘出走向长400500米的3个工作面。西四尺井3#煤11区西翼，原设计有5个走向长1000米的工作面，掘进中发现一北东向宽约200米的冲刷条带斜穿采区，迫使修改设计，工作面由大变小，掘出了八个走向长200500米的小工作面。上述情况在小南坑也曾多次出现，在此不再赘述，请参看煤层底板等高线图。同生冲刷可以位于煤层的不同部位，冲刷体多为透镜状，规模小，不多见，一般对生产影响不大。小南坑27区和32区揭露的北西向同生冲刷条带是同生冲刷中最大的条带，宽2550米，长约。1500米，冲刷体位于煤层顶部呈透镜状，岩性为砂质泥岩，中心相变为细砂岩，切割煤层深度最大为0.5米，对生产有一定影响。2. 6#煤冲刷也是比较发育的，有直接顶期冲刷，也有老顶期冲刷，对煤层的切割破坏是严重的，其冲刷形态和，岩性与3#煤层相似，已采两个区开采面积仅0.47km2，主要原因是冲刷所致。小南坑1区，北部揭露直接顶期冲刷和老顶期冲刷条带各一条，限制了采区的发展，只采了两个工作面。西四尺井2区，原设计采区面积为0.4km2，由于东部在掘进过程中揭露一直接顶期冲刷，使采区面积缩小为0.25km2。6#煤层从整体看其发育和赋存与古河流冲刷有关，一般情况下老顶砂岩厚的地方煤层比较薄乃至尖灭，老顶砂岩比较薄的地方煤层发育好，可采。3. 8#煤层仅在2805工作面有一冲刷条带，对煤层冲刷强烈，形成一宽810米的无煤带，冲刷岩性为灰白色细至中粒砂岩。4. 9#煤层冲刷现象也是比较严重的，发现于东四尺井5区和西四尺井9区，该两区上组煤不可采，开采下组煤。掘进中揭露下组煤后生冲刷发育，常使煤层变薄至不可采，而且规模大，严重影响生产。东四尺井5区原设计双翼采区，掘进近700米下山， 因冲刷只采了三个工作面；西四尺井9区，掘进400余米上山，因冲刷煤层薄，不能布置正规工作面，只在煤层厚的地方进行了残柱式开采。1.3.3煤质特征总的煤质特征；原煤水分变化在0.2039.6之间，平均1.30；原煤灰分在5.53%38.45之间，平均16.96，太原组煤层原煤灰分自上而下呈递减趋势；原煤挥发分在5.65%14.55之间，平均8.89；原煤全硫含量0.30%5.90，平均1.23，原煤发热量为33.236.0MJKg(79508618卡克)，平均35.3MJKg，精煤灰分3.13%10.74，平均7.05；精煤挥发分6.32%9.29，平均7.88；精煤全硫0.31%1.23，平均0.68。各可采煤层煤质特征分述如下：3#煤层：原煤工业分析指标分别为：水分0.35%2.92，平均1.20；灰分6.42%38.45，平均15.15；挥发分6.11%12.44，平均8.89；全硫0.30%0.96，平均0.46；发热量34.535.6MJKg(82858511卡克)，平均35.3MJKg(8394卡克)。精煤工业分析指标分别为：灰分5.33%9.07，平均6.57；挥发分7.77%9.29，平均8.32；全硫0.31%0.60，平均0.44。属中灰特低硫高热值无烟煤。6#煤层：原煤工业分析指标：水分0.36%2.75，平均1.28；灰分9.76%29.63，平均15.83；挥发分6.98%l 0.85，平均8.93，全硫0.35%2.95，平均0.88；发热量35.235.9MJKg(84108580卡克)，平均35.5MJKg(8495卡克)。精煤工业分析：灰分为5.62%9.17，平均6.71；挥发分7.77%8.40，平均8.08；全硫0.40%0.71，平均0.52，属中灰低硫高热值无烟煤。8#煤层：原煤工业分析指标：水分0.23%2.22，平均1.23；灰分12.71%36.31，平均22.51；挥发分7.41%13.62，平均10.30；全硫0.43%2.76，平均1.19；发热量33.235.4MJKg(79508480卡克)，平均34.6MJKg(8280卡克)。精煤工业分析指标分别为：灰分7.07%9.76，平均8.62；挥发分7.62%8.90，平均8.17，全硫0.51%0.95，平均0.65，属中灰低硫高热值无烟煤。9#煤层：原煤工业分析指标：水分0.20%2.25，平均1.19；灰分14.00%26.99，平均21.34；挥发分7.76%12.62，平均9.77；全硫0.51%3.92，平均1.09；发热量34.535.1IMJKg(82608403卡克)，平均34.8MJKg(8332卡克)。精煤工业分析指标：灰分7.17%10.74，平均8.59，挥发分7.51%8.94，平均8.21；全硫0.53%0.98，平均0.69，属中灰低硫高热值无烟煤。115#煤层：原煤工业分析指标：水分0.39%3.96，平均1.35；灰分8.25%36.39，平均17.31；挥发分6.56%14.55，平均8.59；全硫0.78%5.90，平均2.24；发热量35135.9MJKg(83908579卡克)，平均35.4MJKg(8464卡克)。精煤工业分析指标：灰分4.81%9.98，平均6.93；挥发分7.16%8.35，平均7.76；全硫0.68%1.23，平均0.92，属中灰中硫高热值无烟煤。13#煤层：原煤工业分析指标：水分0.50%3.04，平均1.21；灰分7.56%31.73，平均13.43；挥发分6.56%14.55，平均8.30；全硫0.85%2.63，平均1.47；发热量36.0MJKg(8603卡克)。精煤工业分析指标，灰分3.13%9.47，平均6.04；挥发分6.50%7.50，平均7.14；全硫0.71%0.88，平均0.77，属低灰低硫高热值无烟煤。15#煤层：原煤工业分析指标：水分0.48%3.62，平均1.67；灰分5.53%23.89，平均1318，挥发分5.65%10.15，平均7.45；全硫0.55%3.04，平均1.31；发热量34.836.0MJKg(83208618卡克)，平均，35.3MJKg(8443卡克)。精煤工业分析指标：灰分4.31%7.72，平均5.85；挥发分6.32%8.71，平均7.46；全硫0.66%0.88，平均0.80，属低灰低硫高热值无烟煤。2 井田境界和储量2.1井田境界2.1.1井田境界井田境界应根据地质构造、储量、水文、煤层赋存情况、开采技术条件、开拓方式及地貌、地物等因素，进行技术分析后确定。一般以下列情况为界：（1）以大断层、褶曲和煤层露头、老窑采空区为界；（2）以山谷、河流、铁路、较大的城镇或建筑物的保护煤柱为界；（3）以相临的矿井井田境界煤柱为界；（4）人为划分井田境界。2.1.2井田尺寸山西国阳新能股份有限公司二矿属于国有煤炭企业。井田最大走向长7.5km，最小走向4.7km，平均6.5km。井田倾向最大长10.0km，最小倾向6.4，平均倾向8.0km。煤层的最大倾角4，最小倾角4，平均倾角为4。井田赋存状况示意图如2-1所示：图2-1 井田赋存状况示意图2.2矿井工业储量2.2.1井田勘探井田基本构造形态与阳煤二矿煤田整体构造形态基本一致，为东北相西南倾斜的单斜构造，地层倾角215。断层发育较少，无岩浆活动，属于构造简单地区。2.2.2矿井工业储量位于太原组底部K2灰岩之下10米左右，上距13#煤层23.040.0米，平均29.75米，煤层厚度5.38.9米，平均6.5米，全井田稳定可采。工业储量计算结果见表2- 表2-1 各块工业储量块名面积/m2倾斜角度/ o倾斜面积/m2厚度/m煤层容重/gm-3合计（万吨）级别A14554442.3214561627.66.11.4012613.3111bB26090257.7226103138.06.851.4025390.5C12238573.5312252174.96.01.4010438.9总计52883273.552916940.648442.7根据矿井设计指南中关于矿井井型与矿井设计的高级储量比例之规定，本矿井的储量符合煤炭设计规范的要求。2.3矿井可采储量矿井可采储量=（矿井工业储量-永久煤柱损失）矿井回收率。计算矿井可采储量时，必须要考虑以下损失：（1）工业广场保护煤柱；（2）井田境界煤柱损失；（3）采煤方法所产生的煤柱损失和断层煤柱损失；（4）建筑物、河流、铁路等压煤损失；（5）其他损失。本井田中永久煤柱损失主要有：工业广场保护煤柱、井田境界煤柱损失和断层保护煤柱等。依据建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱与压煤开采规程之相关条款规定，部分煤柱的留设方法如下，见表2.2。表2-2 煤柱留设方法 名 称留 设 方 法工业广场根据建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱与压煤开采规程第72条：工业广场维护带宽度为15 m井田边界边界煤柱20 m断 层断层煤柱每侧20 m大 巷大巷煤柱每侧30 m1. 工业广场煤柱留设根据煤炭工业设计规范，工业场地占地指标如表2.3。表2-3 工业场地占地指标 井型/Mta-1占地面积指标/ha（0.1Mt）-12.4及以上1.01.21.81.20.450.91.50.090.31.8注：1.占地指标中包括围墙内铁路站线的占地面积；2.井型小的取大值，井型大的取小值；3. 在山区，占地指标可适当增加；4. 附近矿井有选煤厂时，增加的数值为同类矿井占地面积的3040%；5. 占地指标单位中的10万t指矿井的年产量。工业场地的布置应结合地形、地物、工程地质条件及工艺要求，做到有利生产，方便生活，节约用电。根据上述规定，本井田工业场地占地面积S取值如下：S=30公顷=300000 m故本矿井工业场地的面积为30公顷，由于长方形便于布置地面建筑，所以初步设定工业广场为长方形。长为600m,宽为500m.查地质资料，根据地质岩性，参照地质资料，确定地层移动角=45，=70，=35 72。用作图法求出工业广场保护煤柱量。工业广场保护煤柱留设见图2-1。(1） 工业广场占地面积S=30ha,选取长为600m, 宽为500m.另外根据规定留设15m的围护带宽度。所以，实际的工业广场面积为：S = 530630 =333900m2短边沿走向布置,长边沿倾向布置.（2） 根据垂直刨面法设计保护煤柱的尺寸为：(7号煤层)由画图得保护煤柱为一断面为梯形的四棱体梯形短边长：BC=959.86m。梯形长边长：AD=1040.31m。煤柱体积为： V=（959.86+1040.31）900.0926.85地面工业广场煤柱损失量的计算：Pg=V=（959.86+1040.31）900.0926.851.40=8.7559 Mt断层煤柱损失量Pd的计算：Pd=BLh=20263106.851.40 =2.4551 Mt其中，B表示断层边界煤柱宽度，m; L表示断层边界长度，m.井田边界煤柱损失量Pb的计算：Pb= BLh=2031461.36.851.40 =6.1205 Mt其中，B表示井田边界煤柱宽度，m; L表示井田边界长度，m.永久煤柱损失量的计算:P = Pg + Pd + Pb =8.7559+2.4551+6.1205=17.33 Mt井田边界各煤柱损失煤量见表2.4。表2-4 工业场地占地指标 煤柱名称煤柱损失量/万t15号煤井田边界612.05断 层245.51工广保护煤柱875.59小计1733.153.可采储量计算由以上计算可知，断层煤柱及其他煤柱损失煤量为1733.15万t，矿井的回收率没有具体规定，一般为不低于60%，结合本矿实际情况，为了充分利用煤炭资源，参照采区回采率，煤9为厚煤层，所以矿井回收率取75%。经计算矿井工业储量为48442.7万t，全矿永久煤柱损失为1733.15万t，则矿井可采储量=（48442.7-1733.15）0.75=35032.1625万t，矿井储量计算结果见下表2.6所示。表2-6 储量总表矿井名称煤 层工业储量/万t可采储量/万t阳煤二矿1548442.735032.16253 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限3.1矿井工作制度由煤炭工业矿井设计规范第223条规定,矿井的年工作天数为330天，采煤实行“三八制”，两班半出煤半班检修。每昼夜净提升小时数为16小时。3.2矿井设计能力3.2.1矿井设计生产能力的确定由煤炭工业矿井设计规范第221条规定：矿井生产能力主要根据井地质条件、煤层赋存情况、开采条件、设备供应及国家需煤等因素确定。矿区规模可依据以下条件确定：（1）资源情况：矿井地质构造简单，储量丰富，煤层赋存稳定，开采条件优越，应将矿井定为较大的井型；煤田地质条件复杂，储量有限，则不能将矿井规模定的太大；（2）开发条件：包括矿区所处的地理位置，交通是否便利，用户，供电，供水，建筑材料及劳动力来源等；（3）国家需求：对国家煤炭需求量（包括煤质、产量等）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。针对旁庄矿区地质构造简单，储量丰富，煤层赋存稳定，开采条件优越，开采条件简单，技术装备先进，经济效益好，矿区交通便利，生活条件优越，供电、供水方便，宜建大型矿井。结合本矿实际和当前技术水平，为了更好的发挥煤炭资源的经济效益，采用综合机械化放顶煤的开采方法。本矿储量丰富，按照矿井设计规范规定，将该矿井生产能力预定为3.0 Mt/a。3.2.2矿井服务年限矿井设计生产能力定为3.0 Mt，根据设计可采储量、井型与服务年限之间的相适应关系得：矿井的设计服务年限T可按下式计算：式3.1式中： T 矿井服务年限，a； 矿井可采储量，Mt；A 矿井生产能力，Mt/a； K 储量备用系数，根据7号煤层赋存情况及水文、构造分析，并与邻近矿比较，煤层的实际揭露不会变化太大，因此设计取储量备用系数K=1.30。由前面计算可知：ZK=350.321625 Mt，则：T=35032.1625/ (3.01.3) =89a60a按设计手册规定：新设计的300 Mt的大型矿井服务年限应大于60a。本设计服务年限为89a，是符合要求的。即本煤矿的服务年限约为89a。根据矿井开拓布置，本矿井平均倾斜角度为4，所以采用单水平开采15号煤层。 4 井田开拓4.1井田开拓的基本问题井田开拓是指在井田范围内，为了采煤，从地面向地下开拓一系列巷道进入煤体，建立矿井提升、运输、通风、排水和动力供应等生产系统。这些用于开拓的井下巷道的形式、数量、位置及其相互联系和配合称为开拓方式。合理的开拓方式，需要对技术可行的几种开拓方式进行技术经济比较，才能确定。井田开拓主要研究如何布置开拓巷道等问题，具体有下列几个问题需认真研究。（1）确定井筒的形式、数目和配置，合理选择井筒及工业场地的位置；（2）合理确定开采水平的数目和位置；（3）布置大巷及井底车场；（4）确定矿井开采程序，做好开采水平的接替；（5）进行矿井开拓延深、深部开拓及技术改造；（6）合理确定矿井通风、运输及供电系统。确定开拓问题，需根据国家政策，综合考虑地质、开采技术等诸多条件，经全面比较后才能确定合理的方案。在解决开拓问题时，应遵循下列原则：（1）贯彻执行国家有关煤炭工业的技术政策，为早出煤、出好煤高产高效创造条件。在保证生产可靠和安全的条件下减少开拓工程量；尤其是初期建设工程量，节约基建投资，加快矿井建设。（2）合理集中开拓部署，简化生产系统，避免生产分散，做到合理集中生产。（3）合理开发国家资源，减少煤炭损失。（4）必须贯彻执行煤矿安全生产的有关规定。要建立完善的通风、运输、供电系统，创造良好的生产条件，减少巷道维护量，使主要巷道经常保持良好状态。（5）要适应当前国家的技术水平和设备供应情况，并为采用新技术、新工艺、发展采煤机械化、综掘机械化、自动化创造条件。（6）根据用户需要，应照顾到不同煤质、煤种的煤层分别开采，以及其它有益矿物的综合开采。4.1.1确定井筒形式、数目、位置及坐标井筒形式有三种：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。平硐开拓受地形埋藏条件限制，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井型水平服务年限要求。斜井开拓与立井开拓相比：井筒施工工艺、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立井简单，井筒延伸施工方便，对生产干扰少，不易受底板含水层的威胁；主提升胶带化有相当大的提升能力，可满足特大型矿井主提升的需要；斜井井筒可作为安全出口，井下一旦发生透水事故等，人员可迅速从井筒撤离。缺点是：斜井井筒长辅助提升能力少，提升深度有限；通风路线长、阻力大、管线长度大；斜井井筒通过富含水层、流沙层施工技术复杂。立井开拓不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然条件的限制，在相同的的条件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利，井筒断面大，可满足高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井需风量的要求，且阻力小，对深井开拓极为有利；当表土层为富含水层或流沙层时，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井田，能兼顾深部和浅部不同产状的煤层。主要缺点是立井井筒施工技术复杂，需用设备多，要求有较高的技术水平，井筒装备复杂，掘进速度慢，基本建设投资大。综合考虑确定本矿井筒形式为主斜副立。（2）井筒位置的确定1）井筒位置的确定原则：有利于第一水平的开采，并兼顾其他水平，有利于井底车场和主要运输大巷的布置，石门工程量少；有利于首采区布置在井筒附近的富煤阶段，首采区少迁村或不迁村；井田两翼储量基本平衡；井筒不宜穿过厚表土层、厚含水层、断层破碎带、煤与瓦斯突出煤层或软弱岩层；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；工业广场宜少占耕地，少压煤；距水源、电源较近，矿井铁路专用线短，道路布置合理。2）井筒位置的确定根据以上确定原则，结合井下开拓布置及地面要求，本着尽可能节省建设投资，缩短建井工期，为矿井提供最有利的生产条件，以获得最佳经济效益，特别是初期经济效益，把主副井井筒设在井田中央靠近煤层的上部。井筒数目的确定,结合第九章风井的布置情况，本设计中设主副井,风井各一个.4.1.2工业场地的位置工业广场的选择主要考虑以下因素：（1）尽量位于储量的中心，使井下有合理的布局；（2）占地要少，尽量做到不搬迁村庄；（3）尽量布置在地质条件比较好的区域，同时工业场地的标高要高与历年最高洪水位；（4）尽量减少工业广场的压煤损失；根据以上原则和本矿的实际情况，工业广场与主副井井筒布置位置相同，其面积大小为30公顷，定为600500m，短边与煤层走向垂直。4.1.3开采水平的确定及采盘区划分开采水平及阶段的划分原则：（1）要有合理的阶段斜长，指在采用合理的回采工艺及合理的工作面参数、采区巷道布置及生产系统、一定的采区设备条件下所能达到的阶段斜长。需考虑以下因素：1)煤的运输 开采近水平煤层的矿井，采用采区上山准备时，可以采用绞车牵引矿车，或者采无极绳绞车牵引2)辅助运输 辅助运输采用绞车时，由于井下运输、安装不方便，所以一般绞车的直径一般不大于1.8m。开采近水平煤层或者采用倾斜长壁开采时的阶段斜长可达15001800m，可采用两段或三段提升。所以，阶段的斜长有所加长。3)行人 对于没有人车或其他运人的设备到工作面的矿井，阶段斜长过大会使行人不方便。（2）要有合理的区段数为保证采区正常的生产和接替，就需要有合理的区段数目，它从另一个侧面反映了阶段斜长的要求。要保证采区内的工作面的正常接替，区段数目多一些比较有利，但是这样斜长过大，对辅助运输和煤炭的运输以及行人等都有不利的影响。所以选用一个合理的斜长是很重要的。目前，近水平煤层区段数目可取37个。（3）要有利于采区的正常接替 为保证矿井均衡生产，一个采区开始减产，另一个采区开始应投入生产。阶段斜长大时，采区储量就大，服务年限就长，吨煤的开拓准备工程量也少。（4）要保证开采水平要有足够的储量和合理的服务年限 （5）水平高度在经济上有利 从技术与经济统一的