煤矿3.0 MTA新井设计毕业论文.doc

北京科技大学远程与成人教育学院毕业设计（论文） 煤矿3.0 Mta新井设计毕业论文目 录1 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述- 1 -1.2井田地质特征- 4 -1.3煤层特征- 17 -2 井田境界和储量- 17 -2.1井田境界- 17 -2.2矿井工业储量- 18 -2.3矿井可采储量- 20 -3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限- 24 -3.1矿井工作制度- 24 -3.2矿井设计生产能力及服务年限- 24 -4 井田开拓- 26 -4.1井田开拓的基本问题- 26 -4.2矿井基本巷道- 32 -5 准备方式-带区巷道布置- 42 -5.1煤层地质特征- 42 -5.2带区巷道布置及生产系统- 42 -5.3带区车场选型设计- 46 -6 采煤方法- 49 -6.1采煤工艺方式- 49 -6.2回采巷道布置- 58 -7 井下运输- 60 -7.1概述- 60 -7.2带区运输设备选择- 61 -7.3运输大巷设备选择- 64 -8 矿井提升- 67 -8.1矿井提升概述- 67 -8.2主副井提升- 67 -9 矿井通风- 70 -9.1矿井通风系统选择- 70 -9.2带区通风- 75 -9.3掘进通风- 79 -9.4 矿井所需风量- 80 -9.5矿井通风阻力- 87 -9.6矿井主要通风机选型- 90 -9.7防止特殊灾害的安全措施- 95 -10 设计矿井基本经济指标- 96 -主要参考文献：- 98 -致 谢：- 90 - 北京科技大学远程与成人教育学院毕业作业 1 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1 交通位置汾西矿业集团新阳公司，位于孝义市城西14 km的高阳镇，属吕梁市孝义市行政管辖区。井田地理范围为北纬37073715，东经11136051114205，中央子午线111。西南与新峪井田毗邻；井田西部与羊寨勘探区为邻，即以南马庄正断层为界；东与白壁关井田(目前已规划为新阳煤矿白壁关区)相邻，即以偏店逆断层为界；北至丈八煤层露头；南到兑镇介西铁路北。如图1.1所示。南冈蒲铁路从介休市穿过，介休到西（泉）铁道线沿井田东南边通过，介西线白壁关站有到矿区铁路专用线。公路有307国道级公路从矿区中心通过，交通方便。新阳至各大城市及车站距离见表1.1表1.1 矿区至各大城市及车站距离矿区至各大城市及车站距离起止距离/km起止距离/km新阳孝义14新阳介休37新阳汾阳18新阳太原120新阳西安399新阳郑州308新阳石家庄292新阳北京5431.1.2 地形、地貌井田位于吕梁山脉中段东麓。本区大部地表被黄土覆盖，黄土冲沟发育， 基岩仅在井田南部的兑镇河谷地带及矿区中部的新阳河床两岸有零星煤系地层出露，地形由西北向东南呈缓倾单斜态势。西部为石灰岩干石山区，山脊起伏，山坡呈阶梯状，沟谷切割陡峭，地表大部分被灌木覆盖。中部为黄土丘陵区，丘陵区山峦叠嶂，沟谷呈羽毛状；东部为平原区，地势平坦，水源丰富，土壤肥沃。境域东西直线最长处46 km，南北直线最宽处26.55 km。海拔高度在7311716 m之间。井田内地形平坦，道路纵横。地势由东北至西南缓慢降低。地面标高由+42.44 m降至+32.32 m，全市境域总面积945.8 km2。图1.1 矿区交通位置图1.1.3 河流及水体本区内河流均属黄河水系汾河支系，流向由西向东，平时少水或无水，雨季尤其是暴雨时，山洪暴发，水势凶猛，属季节性河流，平均流量很小，每秒数公升到数十公升。新阳河发源于西部吕梁山，流经井田北部，至善吉村与兑镇河汇合后流入孝河，长34 km，出山后河谷宽度为200500 m，六十年代该河仍有小股长流水，七十到八十年代，由于地方工业及煤炭工业的发展，截流渗水严重，至矿区地段成为干枯河套。1.1.4 气象及地震本区内的气候受季风环流、地理纬度和海拔高度的影响，一年四季分明，是典型的暖温带。本区属大陆性气候，冬季受蒙古冷高压的控制，多偏北和西北的气流影响，气候寒冷少雪；夏季受太平洋副热带高压影响，多偏南和东南气流，气候炎热，雨量集中；春季受冬夏季风气团的交替控制，气候多风干旱，变化明显；秋季则因蒙古高压气团的迅速南侵，天高气爽多为晴朗天气。年气温68月份最高一般为26 - 28，最高可达39，每年12月份最冷，一般为-7-15，最低为-23，冻土深度一般为0.420.69 m，年降雨量500 mm左右，雨季集中于78 月份 ， 年蒸发量一般为18001900 mm，远大于年降水量，故该区比较干旱。根据中国地震烈度区划图（1990）划分：新阳区属地震烈度区7度区；根据中国地震参数区划图（GB18306-2001），本区所属地震动峰值加速度分划为0.15 g。1.1.5 矿区经济概况本区范围涉及孝义市境内的高阳镇、下堡镇的部分村庄，人口约3万人。当地农民以种植业为主，主要农作物有小麦、玉米、高梁、谷子等。矿区内煤炭资源丰富，工业主要以开办煤矿为主，开采运输业比较发达。1.1.6 水源及电源新阳矿共有七口水源深井，总涌水量为210 m3/h，是矿工业用水和生活用水的主要来源。主要用于锅炉房、澡堂、食堂及工人生活用水等。井下水源由矿井中央水仓送到高山水池，经沉淀池沉淀后靠静压送到井下中央泵房，加压后送到各工作地点用水处。新阳矿区内供电由35 KV变电站通过各变电所及变电亭向各用电处供电。地面生活及生产辅助用电由各变电所供电，如机修厂变电所、锅炉变电所、学校变电所都取自35 KV变电站，然后再输送到各用户。由于井口附近负荷比较集中，在铁路车站北侧设有6 KV/380 V变电亭，向井口绞车、生产系统供电。各风井及工业场地用电均取自35/6 KV变电站，以双电源供电。扇风机房内附设有变电亭。井上35 KV/6 KV变电所把6 KV电压经主立井送往井下中央变电所，然后通过高压开关柜把6 KV电压送往主排水泵房和带区变电所，然后带区变电所将6 KV、660 V电压分别送到工作面移变和其它用户，采煤工作面移变再将 660 V、1140 V电压送到工作面各用户。带区手持式电器设备为127 V,由工作面移变通过综保供给，其它用电设备为660 V、1140 V。1.2 井田地质特征1.2.1 井田地质构造井田位于山西省背斜沁水凹陷的西缘，吕梁隆起的东翼，汾孝凹陷的东北部，其构造延展方向与吕梁、霍西方向大体一致。本井田煤岩层形态基本为一单斜构造区，走向南北，倾向西，地层倾角510，在东部边界处可达15左右，断层多、陷落柱较发育，底板等高线较复杂。矿井开采地质条件综合评定为二类矿井。地层本井田地表绝大多数被第三系沉积物所掩盖，基岩仅在西部、南部河谷中所出露，地层由老至新简述如下：1奥陶系中统峰峰组（f）本统为煤系地层之基底，岩性为浅灰色及深灰色，致密厚层状海相石灰岩，质较纯，性较脆，顶部具溶蚀现象，常见有黄铁矿晶体及不规则之方解石细脉，侵蚀面m之下夹石膏层。2石炭系中统本溪组（b）平行不整合与峰峰组灰岩侵蚀面之上，厚度由1235.5 m不等，平均24.3 m，为海陆交互相沉积，岩性为灰浅灰色，由灰白色黏土质泥岩、砂岩、石灰岩组成，偶夹薄煤层，底部为铝土岩，常含较多结核状、圆块状黄铁矿。3石炭系上统太原组（C3t）本组地层由灰、灰黑色泥岩，砂岩，粉砂岩，石灰岩及煤层组成，含煤57层。主要可采煤层为7、91011，与下状地层为整合接触。本组地层厚度87.6108.6 m，平均98 m。4二叠系（P）按其岩性特征，含植物化石情况分为山西组，上、下石盒子组，分述如下：（1）统山西组（P1s）出露于井田西南部胡家窑，西沟村及西北部安家岭村一带。与下统太原组为整合接触，以底砂岩K7至下石盒子组K8砂岩底为界，厚29.464.6 m，平均46 m。为本区主要含煤地层之一。岩性由灰色、黑色砂质泥岩，灰黑、黑色泥岩、深灰、灰白色细、中砂岩及煤层组成。煤层编号由上而下有1、2、3煤层，其中2煤层为全区稳定可采煤层，3煤层局部可采。（2）下统下石盒子组（P1X）出露于井田西部胡家窑、西沟村、西北部安家岭、中部南头村、中南部贤者村一带。与下状山西组为整合接触，以底砂岩K8至上石盒子组K10为界，厚6398 m，平均80.5 m。上部以灰绿、黄绿色中粗砂岩为主。夹砂质泥岩及泥岩，顶部有一层桃花色铝质泥岩(俗称“桃花泥岩”)厚3.78m左右，距1#煤层一般90110 m，是很好的标志层。下部以深灰色、灰色细砂岩及黑灰色泥岩，粉砂岩为主.含菱铁矿结核及不稳定之薄煤层23层，最多达7层。（3）上统上石盒子组（P2s）出露于井田西南部贤者村、神福村及东南部韩家滩、桑湾一带，与下石盒子组为整合接触。下部主要以黄绿、杏黄色砂岩，灰绿色中粗长石石英砂岩为主，偶夹粘土泥岩。上部主要以黄、绿、灰白及紫色细中粒长石石英砂岩及灰紫、暗紫、黄绿色泥岩为主，并夹灰黄色及灰色铝土泥岩、岩性变化较大，大都受侵蚀，厚度不一，不易对比。5第三系上新统（N2）分布于低山丘陵半坡及冲沟两壁，其厚度不一。最厚在桑湾村南达51.65 m。主要为半胶结之砂砾层，棕黄、浅棕红色亚粘土、土黄色亚粘土、钙质土等组成。有三层钙质胶结砾岩，以下部一层较稳定，胶结良好，其它两层变化较大，一般厚230 m。砾石成分以石灰岩为主，砂岩及泥岩次之，分选差，滚圆度中等，砂石大小不一，本统沉积于各不同时代的基岩上，呈明显之角度不整合接触。6第四系（Q）（1）中、下更新统（Q1+2）以深红、浅红色亚粘土为主，深红色砂土及粉砂土次之。广布整个井田，与下伏地层为不整合接触，厚度不一，厚655 m，底部偶见未经胶结的砂砾层。其砾石成分为石灰岩、砂岩，分选不好，滚圆度中等。在亚粘土中夹几层暗红色和红色条带及不稳定之钙质结核层。（2）更新统（Q3）在本区广泛出露。为土黄、灰白色粉砂土，松散，具孔隙和孔洞，钙质结构零星分布，且具垂直节理，孔状结构发育，厚度不一，最厚约30 m，与下统地层为不整合接触。（3）全新统（Q4）主要分布在现代河床及一级阶地之上，以现代河流的冲积物和洪积物、砂及泥砂、砂砾为主，厚10 cm20 cm。本井田含煤地层沉积类型和特征明显，主要煤层及标志层清楚可作为对比的标志。因此，标志层对含煤地层进行划分，其对比程度可靠。1.2.2 水文地质含水层1中奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层奥陶系石灰岩是煤系地层的基底，井田内没有出露，埋藏深度西浅东深，中部一般在300 m以下。根据钻孔揭露资料，奥灰裂隙及岩溶现象比较发育，由东向西，从北部到中部地区，岩溶裂隙发育程度越来越高，因而奥灰含水层的富水性具有各向异性，新阳井田属郭庄泉域奥灰水的径流区，属强含水层。据1995年10月由原高阳煤矿地测科提供的汾西矿务局高阳煤矿矿井地质报告知：奥灰水水位标高在+550+575 m之间，单位涌水量2.1321.96 L/s.m。奥灰岩溶裂隙含水层的补给来源以大气降水及部分山涧沟谷潜水经由郭庄泉西部奥灰出露区的入渗补给，其地下水的流向由西北到东南，水力坡度小于千分之一。2太原组灰岩(K2)含水层太原组K2灰岩是9-10-11#煤层的直接顶板，K2灰岩厚5.0028.20 m，平均10.04 m，含水层属于溶洞-裂隙水，在浅部或断层带处裂隙溶洞发育。高37号孔在K2灰岩中见溶洞2.45 m，富水性次于K3灰岩。钻孔单位涌水量在0.0220.885 L/s.m之间，水位标高+820.61+922.37 m，为弱中等富水性含水层。邻区矿1983年在三采扩区放水巷放水时 ， 其涌水量为115 m3/h。其它巷道揭露时，其涌水属突发性的，且水量较大，但时间较短，对生产有一定的影响。3太原组灰岩(K3K4)含水组K3、K4灰岩含水组为裂隙-溶洞水。K3是7#煤层的间接底板，为8#煤层的直接顶板，大部分钻孔在钻到此层位时均遇见大小不等溶洞。高3#孔遇见0.93 m的溶洞，高11#孔遇见0.44 m的溶洞。凡钻孔钻到此层位时其漏失水量突增，最大漏失水量可达10.2 m3/d，说明其裂隙溶洞十分发育，富水性较强， 尤其在大断层附近则更大。据钻孔抽水资料知：单位涌水量为0.207.41 L/s.m，灰岩为K3弱极强富水性含水层，因此K3灰岩为本井田富水性最强的含水岩层，K4灰岩次之。此灰岩（K3、K4）含水岩组，对今后煤层开拓威胁较大。K4灰岩厚0.401.00 m，平均3.45 m，单位涌水量0.0030.091 L/s.m，为弱中等富水性含水层，其补给来源主要为大气降水或风化壳潜水及山涧河谷潜水。地下水运动方向，主要为自西向东。（2）冒落带和导水裂隙带高度的确定9-10-11#煤层顶板为厚层块状灰岩，根据矿区水文地质工程地质勘探规范（GB12719-91）附录F冒落带导水裂隙带最大高度经验公式的适用条件，新阳井田选用Hc=（45）M和 来分别计算开采9-10-11#煤层导致的冒落带最大高度和导水裂隙带（包括冒落带）最大高度。9-10-11#煤层厚7.92 m，根据公式、分别求得冒落带最大高度为31.6839.6 m，导水裂隙带（包括冒落带）最大高度为187.2 m。可以看出开采9-10-11#煤层引起的导水裂隙带最大高度能够穿越。9-10-11#煤层之上太原组、山西组和部分下石盒子组（包括K8砂岩）中的所有含水层（包括小窑积水和采空区积水）因此开采9-10-11#煤层时一定要注意，防止水害发生。（3）充水因素井田内9-10-11#煤层的充水因素有：上部1、2、3#煤层采空区积水的渗透；1、2、3、9-10-11#煤层古窑积水及小煤矿积水渗透；太原组石灰岩（主要是K2、K3、K4石灰岩）含水层渗透；井田中心地带（贤者向斜部位）带压开带区奥灰岩溶水突水等，地表水通过因采掘引起的地表裂隙、裂缝和塌陷而导入矿井。1、2、3#煤层采空区积水的渗透，本区山西组最下一层可采煤层3号煤下距9-10-11#煤层约72.53 m，其区仅存在砂质泥岩和泥岩隔水层，一般情况下，1、2、3#煤层与下部9-10-11#煤层之间不会发生水力联系。当9-10-11#煤层开采之后，受9-10-11#煤层开采的影响，造成部分顶部岩石破裂下沉塌陷，其塌落高度或塌陷裂缝、裂隙达到1、2、3#煤层小窑采空区积水和1、2、3#煤层采空区积水底板时，就会有积水沿塌陷裂缝、裂隙下渗，给9-10-11#煤层的采掘生产带来比较大的威胁。（4）带压开采由于带区东部贤者向斜部位9-10-11#煤层底板标高低于奥灰岩溶水位标高560m存在带压开采问题。1.2.3 其他有益矿物本井田主要矿产除煤之外，尚有石灰岩、石膏、铁矿、铝土矿、粘土矿、分散元素和放射性矿物等。1石灰岩本溪组、太原组一般赋存35层石灰岩，井田西南部有零星出露，最厚8m左右，致密坚硬， 新阳河附近居民均用此烧制石灰和用作建筑石料。奥陶系石灰岩区内未有出露，井田内有28个钻孔探到此层位，在2401、2102两孔中， 采取样品进行化学分析结果如表4-3-1。表4-3-1孔号化验编号Sio2 %Al2O3 %GaO %MgO %Fe2O3 %P %S %24-017480990.340.2642.370.280.430.0158.6621-028011285.207.7527.273.0120.810.02280752石膏 区内埋藏较深，无开采价值。3铁矿（1）山西组菱铁矿结核，厚度在0.050.20 m左右，含铁量低，不宜于工业利用。（2）太原组黄铁矿: 常赋存于7、9-10-11煤层中，呈透镜体，一般厚度不超过0.1 m，不宜工业利用。（3）本溪组底部山西式铁矿： 位于奥陶系灰岩之顶面，浅部为赤铁矿深部为黄铁矿，见于高16、25两孔中，厚4.256.0 m，其它钻孔末见，不宜工业利用。4铝土及粘土铝土：（1）下石盒子组上部之铝土，一般厚度310 m，以高35#孔探明厚16 m。地面呈鲜艳的紫红色带，具鲕状， 一般肉眼鉴定品位较佳，下部含砂量逐渐增高，不宜工业利用。（2）本溪组铝土: 为钻孔所见，厚度变化较大，厚1.911 m，为灰色、致密，断口呈贝壳状，常含黄铁矿晶体， 节理面为方解石脉充填，具鲕状结构，在2102#孔， 采样进行分析结果如下表4-3-2：表4-3-2孔 号化验 编号SiO2Fe2O3CaOMgOAI2O3 S%TiO2 21-0280112221.8418.311.331.2836.721.62粘土： 赋存于山西组中部及太原组底部，下石盒子组，为深灰及灰色鲕状结构，厚度变化大，唯9-10-11#煤之底板粘土较稳定，厚0.53 m，不宜工业利用。5锗钻孔中采取之煤芯煤样，均测定了锗，结果如下9-10-11#煤层为0.38.1 PPM；3#煤层为0.913.5 PPM；2#煤为1.95.3 PPM；1#煤层为3.88.3 PPM。以3号煤层最佳，但不稳定，各点平均为6.4 PPM。其它各主要煤层均末达到工业指标。6放射性普查：在胡家窑村北2#煤层露头处，发现有异常，高达120微伦/h，经取样其结果如下表4-3-3：表4-3-3化验室编号原编号分析结果备 注VTn4407A-10.009无煤层(探槽之右壁)5626A-20.006无煤层(探槽之右壁)5627A-260.002无泥岩(煤层顶板)5628A-30.008无探槽之左壁5629A-300.000探槽之底板钻孔放射性岩芯检查，未发现异常。1.2.4 地质勘探程度井田为吕梁背斜的一部分，总体为走向南北倾向东西的单倾斜构造，倾角平缓，一般在1-14，平均倾角为6.3；仅在井田的东南角受断层影响倾角较大，在25左右。井田内大部分区段发育有宽缓褶曲，局部地段地层沿走向和倾向有波浪起伏现象，同时伴有高角度的断裂构造，没有岩浆岩存在，井田内构造复杂程度应属简单类。井田内可采煤层共2层，分别编为2#、9#煤。2#煤为本矿井主要可采煤层,结构复杂，稳定可采，平均厚度为4.0 m；9#煤亦为本矿主要可采煤层之一，结构简单，平均厚度为1.20 m，属稳定型。根据二类二型井田勘探类型，工程布置采用勘探线法，详查阶段勘探线线距为1000 m，精查阶段在两线二分之一处布置加密勘探线。勘探线大致垂直地层走向，钻孔布置形成勘探网，在分析各种地质因素的基础上统筹考虑，基本做到地质孔、水文孔兼顾，以提高经济效益。勘探工程的施工顺序是按照由已知到未知，先浅后深，由稀到密的原则进行的，先施工第一水平首采区中的主要勘探线（主导剖面），后施工一般剖面，再施工加密孔及深部孔。总之，是根据“规范”要求合理布置，按顺序施工的，从而取得了较好的地质效果。1.3 煤层特征1.3.1 煤层井田内含煤地层主要为下二叠统山西组（P1s）和上石炭统太原组（C3t）1.山西组本组含煤地层以底砂岩K7至下石盒子组K8砂岩组为界，厚29.464.6 m，为本区主要含煤地层之一，其岩性上部为深灰、灰白色、细、中粒砂岩，少许粗砂岩及粉砂岩，泥岩及煤层组成，下部由深灰、灰色粉、细砂岩及灰黑、黑色泥岩、炭质泥岩和煤层组成，共含煤4层，其中可采煤层有1#、2#、3#三层煤。 3-1#煤层为全区不可采煤层。2.太原组本组含煤地层以底砂岩K1底至山西组K7砂岩底为界，厚87.6108.6 m，平均厚98.0 m，为海陆交互相沉积，是井田主要含煤地层之一，其层位，地层均较稳定，根据沉积旋回特征分为三组，下部沉积岩性主要为深灰及黑灰色石灰岩，泥岩，粘土泥岩，粉细砂岩组成，含有9、10、11#和11a#煤层，其中9、10、11#煤层在井田内为合开层，全区稳定可采，11a煤不太稳定，一般不可采，中部岩性多为灰，深灰及黑灰色石灰岩、泥岩、粉细砂岩，含有8#煤层及一层不稳定的薄煤，上部岩性多为灰白色，深灰、灰黑色石灰岩、泥岩、粉砂岩、中砂岩，含有7#、7-1#煤层及一层不稳定之薄煤层。其中7号煤层为局部可采煤层。本井田含煤地层沉积类型和特征明显，主要煤层及标志层清楚可作为对比的标志。因此，标志层对含煤地层进行划分，其对比程度可靠。各可采煤层特征见表1.3。表1.3 可采煤层特征地层单位可采含煤系数（%）煤层号煤厚(m)最小最大 平均厚（点数）间距(m)结构厚度变异系数r(%)可采性指数(km)稳定性可采性统组下二叠统山西组10-110.40-1.720.98(74)5.8810.2972.53简单350.73不稳定可采21.23-4.642.58(90)较复杂231.0稳定可采30-1.841.07(64)简单570.87较稳定可采上石炭统太原组8.99-10-115.58-15.367.92(72)复杂211.0稳定可采（1）1号煤层位于山西组中上部，上距K8砂岩约17 m左右，下距K7砂岩约25 m左右，下距2#煤层约5.88 m.层位稳定，煤厚0.401.72 m，平均0.98 m，煤层结构简单，其厚度变异系数(r)为35%，可采性指数(km)为0.73，属大部可采的不稳定薄煤层.在井田西部与2#煤层合并，西北部煤层厚度不足0.6 m，该煤层的控制及研究程度较高。顶板为中粒砂岩、有时相变为粉砂岩，厚约80 m，单向抗压强度为201 kg/cm2（2）2号煤层位于山西组中下部，上距K8砂岩约24 m左右上距1号煤层约5.88 m，下距K7砂岩约16 m左右，下距3#煤层约10.29 m。煤厚1.234.64 m，平均2.58 m，层位稳定含夹矸13层，结构较复杂，煤厚变异系数(r)为23%，可采性指数（km）为1，为全区稳定的可采的中厚煤层，在井田西部与1号煤层合并，并且由东向西逐渐增厚。该煤层的控制及研究程度均较高。顶板为中粒砂岩、粉砂岩、有时为细砂岩，厚度一般为13 m左右，单向抗压强度为271.25 kg/cm2。底板为粉砂岩、细砂岩或泥岩。位于山西组下部，上距K8砂岩约37 m左右，上距2号煤层约10.29 m，下距K7砂岩约5m左右，下距7号煤层约34.03 m，下距9-10-11#煤层约72.53 m。煤厚度变异系数(r)为57%，可采性指数(km)为0.87，属较稳定局部可采的薄煤层，在高-18#孔和高-30#孔处尖来，在井田西部大部不可采，东部发育较好稳定可采。其控制及研究程度较高。顶板一般为泥岩或砂质泥岩，厚为6.4015.10 m，含有泥质结核，其中有一层稳定的3-1#煤线，在3#煤层上部1.284.26 m处泥岩和抗压强度为267 kg/cm2，砂质泥岩抗压强度为386 kg/cm2，底板为细砂岩厚度3.50 m，岩性较硬，抗压强度为476847 kg/cm2。（3）9-10-11#煤层位于太原组下部，上距K7砂岩约66 m左右，上距3号煤层约72.55 m，上距7#煤层37.70 m，下距K1砂岩约21 m左右；煤厚5.5815.36 m，平均7.92 m，含夹石24层，结构复杂，层位稳定。其厚度变异系数(r)为21%，可采性指数（km）为1，属全区稳定可采的厚煤层。其控制及研究程度与1、2、3#煤层比较；相对较差一些。顶板为厚层块状K2石灰岩，常有溶洞出现。时有炭质泥岩或泥岩伪顶。K2石灰岩为不易冒落的坚硬顶板，底板为粘土泥岩铝土泥岩或泥质砂质泥岩。底板含铝土质较高，具可塑性，遇水易膨胀变软。泥岩抗压强度为283402 kg/cm2，石灰岩为7751442 kg/cm2，粘土岩为276.75511 kg/cm2，经计算，9-10-11#煤层最大压力值2。1.3.2 煤层顶、底板1#煤层伪顶：黑色泥岩或炭质泥岩，质软，厚00.52 m，多层结构层组，极不稳定，多随煤层开采而冒落。直接顶板：中粒砂岩或粉砂岩，直接顶板厚约8.0 m，单向抗压强度为201 kg/cm2分类强度指数D=31.1分层厚度影响系数0.36，节理裂隙影响系数0.43，直接顶板初次垮落步距L=18.5 m。老顶：中砂岩或细砂岩既K8砂岩，厚约为5.1 m左右，初次来压距25 m，直接顶厚度与采高比值3.6，根据原煤炭工业部关于缓倾斜煤层工作面顶板分类方案属类级为中等稳定性顶板。底板为粉砂岩、砂岩，属中等稳定性底板。2#煤层伪顶：泥岩，厚0.200.50 m，抗压强度为218.29 kg/cm2。直接顶板：中粒砂岩、粉砂岩，有时为细砂岩。厚约为13.0m左右，单向抗压强度271.25 kg/cm2，分类强度指数35.58，分层厚度影响系数0.32，节理裂隙影响系数0.41，直接顶板初次垮落步距12 m。老顶：中粒砂岩或细粒砂岩也就是K8砂岩，厚约5.1 m左右，初次来压距35 m，直接顶板厚度与采高比值为7.22。根据原煤炭工业部关于缓倾斜煤层工作面顶板分类方案属I类I级为中等稳定性顶板。底板：粉砂岩、细砂岩、泥岩，经多年开采证明，除带区上下山巷道出现底鼓现象外，一般不出现底鼓。3#煤层直接顶板：一般为泥岩或砂质泥岩，厚约为6.4015.10 m，含有泥质结核。其中3#煤层之上1.284.26 m处有一层稳定的3-1煤线。泥岩抗压强度为267 kg/cm2，砂质泥岩抗压强度为386kg/cm2为中等稳定性顶板。底板：细砂岩，厚度为3.50 m，岩性较硬，无底鼓现象，抗压强度为476847 kg/cm2。9-10-11#煤层伪顶：粉砂岩或泥岩，厚0.013.70 m，泥岩抗压强度为283402 kg/cm2。直接顶板：厚层块状石灰岩，常常有溶洞出现，石灰岩抗压强度为7751442 kg/cm2，为极为稳定的不易冒落的顶板。底板：粘土泥岩或泥质砂质泥岩，遇水常有底鼓现象，粘土岩抗压强度为276.75511 kg/cm2。多层结构层组，属中等不稳定性底板。各煤层顶底板岩石物理性质见表1.4所示。表1.4 煤层顶底板岩石物理性质煤层岩石名称抗压强度（Kg/cm2）容重（g/cm2）泊松比普氏系数弹性模量（Kg/cm2）2#顶板砂岩2712.830.3915.18.21052#底板砂岩4762.470.273.82.11059#顶板石灰岩7751.430.363.81.91059#底板泥岩276.753.160.453.0801.3.3 煤质1物理性质（1）物理性质和宏观煤岩类型1、2、3#煤层颜色均为黑色、条痕均为棕黑色、强玻璃光泽、裂隙发育、裂隙表面平坦光滑，其裂隙一般垂直层理面，煤的硬度较小，视密度1、2#煤层平均为1.35 t/m3，3#煤层平均为1.40 t/ m3，为光亮型煤。2煤的化学性质、工艺性能煤的化学组成见表1.5表1.5 各主要可采煤层煤质特征表项目煤层号原煤浮煤煤种Mad%Ad%Std%Pd%Ad%Std%Vdaf%Y(mm)GRI10.383.921.298.2846.1421.820.290.840.420.00250.12130.02334.8114.8610.430.370.630.2822.4526.5824.972290JM20.372.200.946.8630.0813.210.282.160.450.00320.08470.01083.6518.247.210.331.040.4212.5327.3723.472087JM30.302.280.838.0748.2221.290.302.571.720.00320.01790.00846.2933.8010.170.411.260.8220.9828.1025.322189JM9-10-110.106.211.089.8641.1514.201.823.722.720.00060.02910.00953.8922.368.049.563.152.2614.8819.8218.95541SM（一）1号煤层水分(Mad)：原煤0.38%3.92%，平均1.29%，为特低全水分煤；灰分(Ad)：原煤8.28%46.14%，平均21.82%；浮煤4.81%14.86%，平均10.43%，为特低灰煤高灰煤，以中灰煤为主，经洗选后原煤灰分平均降低了11.39%，灰分降低率达52.2%，硫分(Std)：原煤0.29%0.84%，平均0.42%；浮煤0.37%0.63%，平均0.28%，为特低硫煤；经洗选后整个煤层全为特低硫煤，效果比较明显。浮煤挥发分(Vdaf)：22.45%26.58%，平均24.97%，为中等挥发分煤；原煤磷(Pd)含量为0.0025%0.1213%，平均0.0233%为特低磷高磷分以低磷分煤为主；1#煤层发热量(Qgrd)：33.50 MJ/kg36.33 MJ/kg，平均35.45 MJ/kg，属特高热值煤。烟煤的胶质层最大厚度22mm；曲线型为之字型，烟煤的粘结指数为90；根据中国煤炭分类国家标准（GB5751-86）Vdaf在10.0%28.0%之间，GRI65和y25.0mm为焦煤，新阳井田由于1号煤层Vdaf22.34%26.36%在10.0%28.0%之间、GRI为9065、y为22.4825.0mm，故1#煤层为焦煤。（二）2#煤层水分(Mad)：原煤0.37%2.20%，平均0.94%，为特低全水分煤；灰分(Ad)：原6.86%30.08%，平均为13.21%，浮煤3.65%18.24%，平均7.21%，为特低灰煤高灰煤，以低灰煤为主，经洗选后原煤灰分平均降低了6.0%，灰分降低率达45.4%，效果比较明显；硫分(Std)：原煤0.28%2.16%，平均0.45%，浮煤0.33%1.04%，平均0.42%，为低硫分煤，经洗选后原煤硫分平均降低了0.03%，降低率为0.67%，效果不明显；浮煤挥发分(Vdaf)：21.53%27.37%，平均23.47%，为中等挥发分煤；原煤磷(Pd)含量为0.0032%0.0847%，平均0.0108%，为特低磷中磷分以低磷分煤为主；2号煤层发热量(Qgrd)：35.06 MJ/kg36.79 MJ/kg，平均36.34 MJ/kg，为特高热值煤。胶质层最大厚度20mm，粘结指数为87，根据中国煤炭分类国家标准（GB5751-86）的规定本煤层属焦煤。（三）3#煤层水分(Mad)：原煤0.30%2.28%，平均0.83%，为特低全水分煤，浮煤1.06%，也为特低全水分煤；灰分(Ad)：原煤8.07%48.22%，平均21.29%，浮煤6.29%33.80%，平均10.17%，为低灰煤高灰煤，以中灰煤为主，经洗选后，原煤灰分平均降低了11.12%，灰分降低率达52.2%，灰分降低效果比较明显；硫分(Std)：原煤0.30%2.57%，平均1.72%，浮煤0.41%1.26%，平均0.82%，为中低硫煤，经洗选后，原煤硫分平均降低了1.32%，硫分降低率达76.7%，经洗选后脱硫效果非常明显，同时也说明3#煤层中硫的成份主要来自无机硫，无机硫经洗选后极易脱掉；浮煤挥发分(Vdaf)：20.98%28.10%，平均25.32%，为中等挥发分煤；原煤磷(Pd)含量为0.0032%0.0179%，平均0.0084%，为特低磷低磷分以特低磷煤为主；3#煤层发热量(Qgrd)：32.90 MJ/kg，平均35.58 MJ/kg，为特高热值煤。胶质层最大厚度为21 mm；粘结指数为89，为焦煤。（四）9-10-11#煤层水分(Mad)：原煤0.10%6.21%，平均1.08%，为特低全水分煤；灰分(Ad)：原煤9.86%41.15%，平均14.20%，浮煤3.89%22.36%，平均8.04%，为低灰煤，经洗选后原煤灰分平均降低了6.16%，灰分降低率达43.4%，效果明显；硫分(Std)：原煤1.82%3.72%，平均2.72%，浮煤1.56%3.15%，平均2.26%，为高硫分煤，经洗选后原煤硫分平均降低了0.46%，降低率仅为16.9%，脱硫效果不明显，说明9-10-11#煤层中硫的成分主要来自有机硫，有机硫占全硫含量的46%99%故洗后仍高达0.26%3.58%，平均2.26%，说明有机硫经洗选后很难脱掉；精煤挥发分(Vdaf)：14.88%19.82%，平均18.95%，为低挥发分煤；原煤磷(Pd)含量为0.0006%0.0291%，平均为0.0095%，为特低磷低磷分以特低磷煤为主；9-10-11#煤层发热量(Qgrd)：33.82 MJ/kg36.12 MJ/kg，平均35.69 MJ/kg，属特高热值煤。胶质层最大厚度为5 mm；粘结性指数为41；曲线型为平滑下降型，根据中国煤炭分类国家标准（GB5751-86）的要求，9-10-11#煤层煤类为瘦煤。本区煤质总的变化规律为从上到下煤层变质程度逐渐增高，在横向上北部变质程度比南部深。从1#煤层到9-10-11#煤层全硫含量有变大的趋势。1.3.4 瓦斯经多年的观测和测试，本矿未发生过瓦斯突出和喷出，但随着深部煤层的不断开拓，瓦斯突出和喷出的可能性就会逐渐增大，因此，必须引起高度重视。表1.6 瓦斯涌出量统计表 项 目年份瓦斯二氧化碳相对涌出量m3/t绝对涌出量m3/min相对涌出量m3/t绝对涌出量m3/min2000年3.402.286.822001年0.921.883.497.122002年1.453.842003年0.731.961.453.912004年0.190.771.094.422005年0.361.340.702.60由表得知，新阳区矿井2000年瓦斯相对涌出量最大为3.40 m3/t，2004年最小为0.19 m3/t；2000年瓦斯绝对涌出量最大为2.28 m3/min，2004年最小为0.77 m3/min。从以上这些数据可以看出新阳煤矿为低瓦斯矿井。2000年CO2相对涌出量最大为6.82 m3/t，2005年最小为0.70 m3/t；2001年CO2绝对涌出量最大为7.12 m3/min，2005年最小为2.60 m3/min。虽然新阳煤矿目前为低瓦斯矿井，但是，随着产量的不断增加和生产区域的不断延伸，瓦斯涌出量会逐年递增。从以上这6年瓦监测数据来分析，主要有害气体成分是二氧化碳，瓦斯含量较小。本矿从建成投产至2004年底只出现过一次瓦斯积聚，即在开采6105工作面煤层过程中出现瓦斯积聚现象，由于管理到位，未发生瓦斯爆炸。瓦斯是煤矿重大灾害之一，可以使人窒息，在一定浓度下也可发生燃烧和爆炸。因此在煤矿生产过程中，首先应采取有效措施防止瓦斯积聚超限。当发生瓦斯积聚时，如不及时进行处理，瓦斯会越积聚越多，对安全生产埋下隐患。造成局部瓦斯浓度超限，影响生产，当积聚浓度达到爆炸界限，遇火就会引起爆炸，造成重大人员伤亡，矿井毁坏的严重后果。因此，要警钟长鸣。由于瓦斯是煤中有机质在变质过程中，芳香族大分子的侧链和官能团（主要是CH4）“逐渐断裂和脱落”而形成的，变质程度愈高，“逐渐断裂和脱落”的过程愈长，愈完善，生成的瓦斯愈多。9-10-11#煤层变质程度高于1、2、3#煤层，故煤的瓦斯含量高于1、2、3#煤层。随着采掘9-10-11#煤层份额的增加矿井瓦斯相对涌出量将愈来愈高。瓦斯的比重小于空气和向压强小的空间运移的特性，导致煤层中的瓦斯会在漫长的地质年代里，透过煤层、顶板和上覆岩层的空隙、裂隙向上运移扩散。煤层埋深愈深，盖上愈厚，瓦斯向地面空气中扩散的行程（煤层、岩层及上覆岩层、土层）愈长，所受阻力愈强，瓦斯愈难扩散而愈易保存。据此可知，向斜轴部的瓦斯含量相对较高；反之，背斜轴部的瓦斯含量则较低。新阳煤矿由于山西组煤层埋藏较浅，煤层在北部被抬升而出露于地表，在漫长的地质年代里向地面空气中逐渐扩散，这是造成新阳煤矿瓦斯含量低的主要原因。随着生产区域不断的向东部延伸，特别是井田中心部位存在着一些向斜构造，导致煤层赋存变深、盖山厚度加厚，相对应的瓦斯含量和瓦斯相对涌出量会逐渐增加。太原组9-10-11#煤层埋深大于1、2、3#煤层，其瓦斯含量和相对涌出量亦会在1、2、3#煤层的基础上有所增加。在同一层煤中，随着埋深增加，瓦斯含量和相对涌出量亦会逐渐增加，深度的增加也是瓦斯含量和相对涌出量增加的一个主要因素。日后，新阳煤矿的瓦斯含量和相对涌出量将会随着开采深度的增加而“与时俱增”。瓦斯的运移扩散除与埋深、盖山厚度有关外，还与其上覆岩层的透气性孔隙大小、孔隙率、节理大小、裂隙大小、性质（张、闭程度）关系更大。新阳井田陷落柱发育、陷落柱周边常出现小断层，导致煤层十分疏松，陷落柱内岩、煤层十分破碎。由此说明，陷落柱透气性能极佳。新阳井田如此发育的陷落柱无疑给瓦斯的扩散提供了绝好的通道，这也是造成本矿瓦斯含量和相对涌出量低的原因之一。背斜轴部受张力作用，岩、煤层会形成不同程度的裂隙，增加了透气性，使瓦斯含量不同程度地降低。煤、岩层的断裂程度、断层的性质、透气性还影响断层对瓦斯的控制；张性正断层面是瓦斯扩散的良好通道，其附近的瓦斯会降低，而由于挤压形成的逆断层的断层面都常常成为阻隔瓦斯扩散的“墙”，使之圈闭而富集。新阳井田发育着一些逆断层，在逆断层附近的瓦斯会受这种作用而富集，特别是3、9-10-11#煤层是新阳井田瓦斯重点防范区，应该引起特别注意。整体讲，新阳井田山西组煤层（1、2、3#）埋藏浅，瓦斯含量小，瓦斯压力小，瓦斯突出危险小，但是也应注意局部瓦斯含量变大的可能。9-10-11#煤层由于埋藏深、盖山厚，煤的变质程度深，瓦斯含量也随之增大，因此应引起特别注意。综上所述，随着煤层开采深度加深，煤的变质程度增加，所采煤层的瓦斯含量和相对涌出量就会增大，加之采出量的增加、采空区的变大，所留煤柱增多，剩采煤炭、剩运煤炭和围岩都要释放瓦斯，使瓦斯相对涌出量明显增加，未来新阳煤矿相对瓦斯涌出量很可能超过10m3/t。今后对一切采空区瓦斯的封闭或其它防治办法要确实有效和持之以恒；对于向斜轴部和逆断层所在地段以及井田东部地段进行必要的瓦斯测试、研究，以便做到对症下药，万无一失。在开采太原组9-10-11#煤层时，由于瓦斯含量和相对涌出量大，必须要引起新度重视，要加大瓦斯监测力度，及时掌握瓦斯在井下工作面及巷道中的浓度和分布情况，是确保新阳煤矿下一步安全生产的重要环节。1.3.5 煤尘及煤层自燃本矿井1#、2#、3#煤煤尘具有爆炸性，其爆炸性指数分别为25.56%、23.03%、23.45%。开采的1#、2#、3#煤层，挥发分为21.52%25.98%，属高挥发份煤种，1#煤自燃发火等级为三类可能自燃；2#煤为四类不自燃。矿井井下有害气体成分主要是二氧化碳，沼气含量微弱，在采掘生产过程中，没有出现过瓦斯积聚涌出情况，属低级瓦斯矿井。2 井田境界和储量2.1井田境界