矿井概况及井田地质特征毕业论文.doc

河北工程大学毕业设计（论文）矿井概况及井田地质特征毕业论文第1章 矿井概况及井田地质特征1.1矿区概述1.1.1交通位置及条件蒙家峪矿井隶属阳泉煤业（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。另外，阳涉铁路通过本区，本矿井铁路专用线在阳涉铁路昔阳站接轨。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。 图1-1 蒙家峪交通图1.1.2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。1.1.3河流及水库本区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。在河流上游建有3座大小水库，其中以秦山水库、关山水库较大，秦山水库位于井田中部，现为昔阳县城居民生活用水水源；关山水库位于井田的北部。全县大部分河流均为季节性河流，平时干涸无水。1.1.4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。本区位于山西省昔阳县境内，属暖温带大陆性气候，四季气候变化明显。最高气温37.9，最低气温23.9，全年平均气温9.3。冰冻期为每年10月下旬至翌年4月，最大冻结深度为0.75m。年最大降雨量995.7mm（1963年）, 年最小降雨量242.3mm（1972年），年平均降雨量601.0mm，雨量集中在每年的79月份。年平均蒸发量1887.9mm。主导风向为西北风，最大风速可达21m/s,年平均风速约为2.1m/s。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。1.1.5区内工农业生产概况山西省昔阳县现有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，播种面积389049亩,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。1.1.6井田邻近地方煤矿概况寺家庄井田邻近的地方煤矿有：阳胜、卫东、安坪、坪上、黄岩汇、运裕、麻汇、白羊岭等8座煤矿。上述小煤矿均无越界开采现象。表1-1 邻近地方煤矿情况一览表序号矿井名称现开采煤层规模（Mt/a）井田面积（km2）开拓方式备注1阳胜煤矿15号0.4519.3417斜井开拓2卫东煤矿15号0.156.1288现已关闭3安坪煤矿15号0.4574368斜井开拓4坪上煤矿15号0.907.8486斜立开拓5黄岩汇煤矿15号0.90150891斜井开拓6运裕煤矿15号0.909.5146斜井开拓7麻汇煤业15号0.3010.4128斜井开拓8白羊岭煤矿15号0.450.9017.8935斜立开拓正在扩建各地方煤矿建设及生产情况简述如下： （1）阳胜煤矿阳胜煤矿距平定县张庄镇约10km，隶属于山西东升阳胜煤业有限公司，其井田位于寺家庄井田的北部。绝对瓦斯涌出量为12m3/min，相对瓦斯涌出量为14m3/t；矿井涌水量0.51m3/h。 （2） 卫东煤矿卫东煤矿距平定县张庄镇约1km，现已关闭。 （3）安坪煤矿安坪煤矿位于昔阳县城北约6km处，隶属于山西昔阳乐安煤业有限公司，其井田位于寺家庄井田的东北部。绝对瓦斯涌出量为2.77m3/min, 相对瓦斯涌出量为3.3m3/t；矿井涌水量正常6.25m3/h,最大9.375m3/h。（4）坪上煤矿坪上煤矿位于昔阳县城7km处的麻汇村附近，隶属于山西昔阳县坪上煤业有限责任公司，其井田位于寺家庄井田的东北部。绝对瓦斯涌出量为12m3/min，相对瓦斯涌出量为7.2m3/t；矿井涌水量正常12m3/h，最大310m3/h。（5）黄岩汇煤矿黄岩汇煤矿位于昔阳县西南约4km处，隶属于国投昔阳能源有限责任公司，其井田位于寺家庄井田的东部。绝对瓦斯涌出量为10-12m3/min，相对瓦斯涌出量为67.2m3/t；矿井涌水量510m3/h。（6）运裕煤矿运裕煤矿位于昔阳县城西南约3km处，隶属于运裕煤炭有限责任公司，其井田位于寺家庄井田的东部。绝对瓦斯涌出量为512m3/min, 相对瓦斯涌出量为37.2m3/t；矿井涌水量1017m3/h。（7）麻汇煤矿麻汇煤矿位于昔阳县城西南约13km处的麻汇村附近，隶属于山西昔阳丰汇煤业有限责任公司，其井田位于寺家庄井田的东南部。绝对瓦斯涌出量为1214m3/min，相对瓦斯涌出量为10.216.9m3/t；矿井涌水量1030m3/h。（8）白羊岭煤矿白羊领煤矿位于昔阳县大寨镇杜庄村附近，隶属于国投昔阳能源有限责任公司,其井田位于寺家庄井田的东南部。绝对瓦斯涌出量为14m3/min, 相对瓦斯涌出量为16.59m3/t；矿井涌水量正常1030m3/h，最大70m3/h。改扩建后矿井设计生产能力0.90Mt/a，采用立井、斜井综合开拓方式，采煤方法为一次采全高综采。目前该矿正在改扩建中。上述各地方煤矿巷道顶板支护方式：大巷为挂网锚喷与锚索联合支护，工作面顺槽为锚索、锚杆、金属网、钢带联合支护。1.1.7主要建筑材料供应情况本区内狮脑峰矿岩出露面积广，而且厚度大，可作为井上、下建筑石料，矿井东部大面积奥陶系灰岩出露，可作为井上建筑石料及水泥原料。砖、矸石砖、料石、石子、白灰、水泥等大宗土产材料可由当地供应，除阳煤集团企业处所属厂（场）现有建材供应外，也可选用乡、镇企业的建材产品。外部供应材料主要有：钢材、木材、黄砂、玻璃、高标号水泥、五金材料等。1.1.8地面建筑物及村庄搬迁井田范围内除工业场地及风井场地等新建建筑物外，地面已有的建（构）筑物主要有3个水库和7个村庄，还有一个国家级保护文物石马寺。工业场地及风井场地、水库均及石马寺留设保护煤柱；地面村庄大都较小，但分布分散，给正规工作面布置带来一定的影响，设计对大部分村庄按搬迁考虑。建设单位应结合地方的有关规划，根据矿井建设进度，积极做好村庄搬迁前的规划和准备工作，以免影响矿井按期投产。1.1.9电源条件昔阳县境内现有坪上110kV变电站一座，距矿井工业场地6.8km；另有晋中电力部门在建的昔阳220kV变电站, 该站位于矿井工业场地东南5.5km处。1.1.10水源条件阳泉矿区为缺水矿区，井田内松溪河冲积层孔隙潜水含水丰富、水质良好，但目前开采量较大，不宜再增加开采量。太原组灰岩，主要赋存于浅部，分布范围不大，由于开采水量过大，水位不断下降，故亦不宜多开采。本区地表水库较多，如秦山水库、石亭水库、关山水库均已通过地下管道联通，水库总容量达2000万m3，现主要用于昔阳县生活及部分工业用水，目前仍有部分供水富裕能力。奥陶系含水层在区内分布较广，岩溶裂隙也较发育，是一良好的供水水源1.2 井田地质特征1.2.1井田地质构造本区位于沁水煤田的东北边缘。由东向西出露地层由老到新。本井田东部区外大面积出露奥陶系地层；石炭系本溪组、太原组、二叠系山西组地层分布零星；区内二叠系上、下石盒子组地层广泛分布，二叠系石千峰组，三叠系刘家沟组地层出露于本井田西缘；新生界覆于各个时代基岩之上。1.2.2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，含煤地层总厚171m，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2层，为本区中主要含煤地层。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，其中9号煤具有开采价值。二叠系下统山西组（P1s）厚42.6075.50m，平均61m左右。与太原组连续沉积。主要由灰黑色泥岩，砂质泥岩、浅灰色铝质泥岩、中粗砂岩组成。共含煤6层，虽然3、6号达到可采厚度，但可采范围很小，且零星分布，该组煤层均不可采。1.2.3水文地质该区位于娘子关泉域，属娘子关泉域水文地质单元。根据岩性，奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层可分为下马家沟组、上马家沟组、峰峰组三个含水段。主要含水段为下马家沟组及上马家沟组厚层灰岩，而峰峰组多处于区域性岩溶水位之上的垂直渗入带。中奥陶统灰岩岩溶裂隙含水层主要岩性为中厚层灰岩、花斑灰岩、泥质灰岩及白云质灰岩，各组底部泥灰岩为相对隔水层。（1）井田水文地质条件含水层主要含水层有第四系冲积层、石盒子组砂岩裂隙含水组、山西组砂岩裂隙含水组、上石炭统太原组灰岩含水层、奥陶系灰岩含水层。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，单位涌水量1.305.00L/s.m。民用井水量每小时可达100m3以上。石盒子组砂岩裂隙含水组：单位涌水量0.00071L/s.m。该含水组水位标高873.05907.94m。山西组砂岩裂隙含水组：单位涌水量为0.0161L/s.m，渗透系数平均0.212m/d。该组水位标高871.87940.41m。上石炭统太原组灰岩含水层：渗透性弱，补给条件差，涌水量不大。含水层水位标高866.28896.90m。奥陶系灰岩含水层：单位涌水量为0.52.5L/s.m，渗透系数为0.92.4m/d。奥灰水位标高418.263m，供水能力50m3/h.。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。断层和陷落柱的水文地质情况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。地下水的补给、径流和排泄条件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。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。水文地质条件评价太原组15号煤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，二类一型为辅。（2）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）开采有一定影响，届时要引起重视。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裂隙发育带甚至地表，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。（3）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,矿井正常涌水量为340m3/h，最大涌水量为530m3/h。1.2.4其它开采技术条件（1）瓦斯根据补充勘探地质报告，本井田各煤层瓦斯含量5.7313.58m3/t，其中15号煤瓦斯含量11.22m3/t。各煤层孔隙率2.96%5.05%，透气性系数0.1750.331 m2/Mpa2d，瓦斯压力0.252.20MPa，其中15号煤层孔隙率3.01%，透气性系数0.175 m2/Mpa2d，瓦斯压力0.40 MPa。各煤层均属可以抽采煤层。 表1-2 各煤层瓦斯基础参数测定成果表煤层编号密度(t/m3)孔隙率(%)透气性系数(m2/Mpa2d)瓦斯压力(Mpa)吸附常数瓦斯含量(m3/t)ab91.394.011.6030.4231.31910.29151.483.010.1750.4040.0681.35211.22本次补充勘探采用解吸式方法采取了瓦斯煤样。瓦斯煤样采样点均分布在井田补勘区（即首采区），9号煤采瓦斯样12/12个，15号煤采瓦斯样14/14个，采样质量合格。各采样点均自上而下采取各煤层的瓦斯样，测定煤层瓦斯含量和瓦斯成分，划分瓦斯带。 表1-3 煤芯瓦斯样化验分析成果汇总表煤层自然瓦斯成分(%)CH4含量(ml/gdaf)CH4CO2N2CH4CO2N293.5683.1254.93(21)0.3811.023.67(21)8.4885.7741.04(21)0.2415.285.71(21)0.030.620.23(21)1.1710.995.22(21)15 6.6297.38 49.17(33)0.2319.824.66(33) 0.6191.2645.70(33)0.4110.094.61(33)0.031.210.28(33)0.8613.764.54(33)从汇总资料来看，各煤层平均甲烷含量为4.6114.37ml/gdaf，变化幅度不大，甲烷含量在平面上、垂向上有一定的变化规律可寻。首采区甲烷含量较低，在4.0ml/gdaf左右；首采区北部及东部为甲烷成分大于80%的瓦斯带，其它为氮气瓦斯带。瓦斯含量井田北部及中东部最低。瓦斯分带展布方向与断层方向基本一致，向斜轴部瓦斯含量高于其它区域，太原组煤系地层瓦斯含量高于山西组，同一煤层瓦斯含量随埋藏深度的增加而加大。（2）煤尘根据补充勘探地质报告，9号煤层无煤尘爆炸性，15号煤层具有煤尘爆炸性。 煤尘爆炸性试验结果见表1.4。 表1-4 煤层火焰长度（mm）抑制煤尘最低岩粉量（%）有无爆炸性9零星(3)无155(10)50有爆炸性（3）煤的自燃根据补充勘探地质报告，本井田15号煤属类不易自燃煤层，其它煤层是否具有自燃倾向无试验资料，建议提前增补这方面的工作，以便指导下一步设计及生产。（4）地温井田内地温资料较少，根据勘探地质报告，煤系地层平均地温梯度值为每百米温升1.62.0，井田范围内无地温异常区。1.2.5其他有益矿物井田内储藏的有益矿产有：铁矾土、黄铁矿、铁锰矿。1.3煤层特征1.3.1煤层 （1）不经济的零星可采煤层3号煤：位于K8砂岩下20m左右，下距6号煤28m左右。全区大面积尖灭及不可采。煤层自然厚度0.102.51m，平均0.48m。可采厚度0.802.51m，平均1.26m。结构简单，一般含一层夹石，厚0.100.63m，比较稳定。属零星可采极不稳定煤层。 6号煤：位于K7砂岩上4m左右。全区大面积不可采及尖灭。煤层自然厚度0.122.55m，平均0.72m；可采厚度0.802.55m，平均1.21m。结构简单，一般不含夹石，有时含一层或二层夹石，夹石最大厚度0.55m。属零星可采极不稳定煤层。81号煤：位于K7砂岩下7m左右，下距84号煤层平均9.40m。煤层自然厚度0.101.05m，平均0.60m；可采厚度0.801.56m，平均0.79m。结构简单，一般含一层或二层夹石，厚0.040.65m，属大部不可采的较稳定煤层。84号煤：位于S2砂岩之上，81号煤下3.3016.60m，平均9.40m。煤层自然厚度0.051.35m，平均0.87m，可采厚度0.801.35m，平均0.72m。煤层结构较简单，一般含一层夹石，有时含二层。夹石厚0.060.70m，煤层灰分较高，顶部多有0.40m左右的劣质煤。属不可采的不稳定煤层。12号煤：位于K4灰岩下3m左右，煤层自然厚度0.121.50m，平均0.59m。煤层层位稳定。虽个别点厚度达到可采，但分布范围甚小，仍属不具经济价值之属零星可采极不稳定煤层。 （2）可采和局部可采煤层9号煤：位于K4灰岩之上10m左右，距84号煤2.5020.80m，平均5.57m。9号煤距15号煤50.477.3m，平均66m。可采区主要分布在井田北、东部，南部出现尖灭及不可采区。煤层自然厚度为0.133.50m，平均2.24m；可采厚度1.503.50m，平均2.5m。结构简单，一般不含夹石，有时含一层或二层夹石，厚0.040.75m，岩性为泥岩。顶板多为泥岩，有时为粉砂岩；底板为泥岩或砂质泥岩。有时为S1细中砂岩，属大部可采的较稳定煤层。15号煤：位于K2灰岩下18m左右。属全区稳定可采的厚煤层。石亭、北掌城一带较薄，北部上庄一带最厚。煤层自然厚度2.797.5m，平均5.67m（含矸）。一般含夹石二至四层，最多可达六层，夹石岩性为泥岩及炭质泥岩，顶板为砂质泥岩或粉砂岩。底板常为炭质泥岩，有时为砂质泥岩或粉砂岩。15号煤层软分层位于顶板下0.2m左右，一般厚0.150.30m，局部可增到0.5以上。属全区可采的稳定煤层。1.3.2物理性质本区各煤层颜色多为深灰色、钢灰色，条痕黑灰黑色，金刚光泽或强玻璃光泽；条带状结构，层状构造。裂隙发育，裂隙中均有矿物质充填；常呈贝壳状断口、眼球状断口及阶梯状断口。各煤层平均视密度值在1.401.42t/m3之间，一般硬度较大。各煤层宏观煤岩组分多以亮煤为主，夹暗煤及丝炭条带。宏观煤岩类型以光亮型、半亮型煤为主，少数为半暗型煤。本区煤的变质阶段为阶段，煤种单一，属无烟煤三号。从变化规律来看，横向变化不甚明显，同一煤层自南向北变质程度有所增高；从垂向上看变化较为显著，由上而下变质程度逐渐增高。1.3.3煤的化学性质9号煤层：原煤水分（Mad）0.49%3.58%，平均1.64%。原煤灰分（Ad）10.01%33.40%，平均17.89%；浮煤灰分（Ad）4.6811.91%，平均8.88%。原煤挥发分（Vdaf）5.1620.76%，平均8.92%；浮煤挥发分（Vdaf）6.32%8.51%，平均7.37%。原煤全硫含量（St,d）0.35%6.59%，平均1.81%。磷含量（Pd）平均0.003%。属中灰、中高硫、特低磷煤。该煤层原煤灰分、全硫含量平面分布规律如下：在井田北部、中东部分布大面积的低灰区，其他区域以中灰煤为主，零星分布孤立的灰分大于29%的高灰点。在井田北东部及中部以中高硫煤为主，首采区以中硫煤为主，零星分布孤立的高硫煤点。15号煤层：原煤水分（Mad）0.37%4.61%，平均1.90%。原煤灰分（Ad）2.80%36.24%平均16.86%；浮煤灰分（Ad）1.66%10.44%，平均6.89%。原煤挥发分（Vdaf）6.39%16.44%，平均8.96%；浮煤挥发分（Vdaf）5.18%8.55%，平均6.91%。原煤全硫含量（St,d）0.48%3.61%，平均1.25%。磷含量（Pd）平均0.037%。属中灰、中硫、低磷煤。该煤层原煤灰分，全硫含量平面分布规律如下： 井田北部以中灰煤为主，中、南部以低灰煤为主，在东南部有个别灰分大于29%的高灰煤点。井田北部以低、中硫煤为主，南部以中高硫为主。各可采煤层主要煤质指标见表3-2-5。1.3.4煤的工艺性能（1）发热量15号煤干基高位发热量(Qgr,d)平均28.061MJ/kg，均属高热值煤。 （2）可磨性本区各煤层可磨性指数在5463之间，可磨性较差。 （3）抗碎强度各煤层煤样的抗碎强度试验，石块落下法大于25mm级筛上物为67%71%，属高强度煤。 （4）煤对二氧化碳反应性各煤层的还原率在950时为19.26%35.86%，在1100时均在50%左右，表明本井田煤对二氧化碳的反应性比较差。 （5）热稳定性各煤层热稳定性（Ts+6）均大于70%，一般在85%96%之间，热稳定性好。各煤层TS+6均大于70.0%，根据煤的热稳定性分级标准MT/T560-1996属高热稳定性煤。 （6）结渣性结渣性试验结果表明，大于6mm级灰渣的结渣率均大于25%，属强结渣煤。1.3.5煤的可选性 （1）筛分试验根据邻近的运裕、坪上地方煤矿15号煤生产大样筛分试验资料，大于25mm级的煤，占全样的30.47%，煤质较硬，块煤产率较高。各级煤质特征：Mad0.972.11%，Ad6.7327.66%，平均17.47%。灰分随粒级的减小而逐渐增大。 （2）浮沉试验当浮煤灰分为5%时，理论分选密度是1.75g/cm3，0.1产率为0.75%。扣除低密度物后0.1产率为3.10%，属易选煤。1.3.6煤的工业用途评价本区各煤层煤质优良，具有发热量大、洗后灰份低、硫及磷有害物质含量少等特点，是良好的动力及民用用煤。如果因地制宜，将原煤加工洗选，使浮煤Ad小于10%、St,d小于1%、Pd小于0.010%、Vdaf小于10%，可达到目前我国高炉喷吹用煤的主要煤质指标。第2章 井田境界和储量2.1井田境界井田的走向最大长度为13.7km，最小长度为3.5km，平均长度为13.6km。井田倾斜方向的最大长度为7.9km,最小长度为6.2km，平均长度为7.1km。井田倾角平均为7，井田平均水平宽度为7.2km。井田的水平面积按下式计算：S=HL式中 S-井田的水平面积，m； H-井田的平均水平宽度，m； L-井田的平均走向长度，m； 则井田的水平面积为：S=13.67.298.3km2.2 井田工业储量矿井主采9#、15#煤，本井田煤层倾角平均为7，为近水平煤层，个别快段倾角较大，达到816。所以9#采用算数平均法，15#煤层采用地质块段法。工业储量计算公式： Q=SM式中 Q储量，Mt； S煤层面积，km2； M煤层平均厚度，m； 煤的容重，t/m3。9#煤层工业储量计算： Q9=S9M9 =79.12.51.42=280.8Mt 15#煤层工业储量计算： S1=2295918m；S2=2295918m；S3=2284264m：S4=85898671m S15=S1S2S3S4=9277477192.8km Q15=S15M15 =92.85.671.42=747.16992Mt747.2Mt 2.3 井田可采储量2.3.1安全煤柱的留设及煤量损失 据安全煤柱留设原则： 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。 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，村庄煤岩层移动角为 ，表土层移动角为 。 维护带宽度：风景场地20m，村庄10m，其他20m. 断层煤柱宽度30m，井田境界煤柱宽度为20m。工业场地占地面积，根据煤矿设计规范中若干条文件修决定的说明中第十五条，工业场地占地面积指标见表2-1。 表2-1 工业场地面积指标井型/Mt占地面积指标/(ha0.1Mt)2.4及以上1.01.2-1.81.20.450.91.50.090.31.82.3.2井田内煤量损失： （1）工业广场保护煤柱根据设计规范本井田的工业广场面积应控制在1.0(ha0.1Mt)，按照井型为6Mt计算,确定该工业广场的面积为60公顷，工业广场长边与走向夹角90，工业广场下，煤层倾角取7,9#煤层平均厚度2.5m，15#煤层平均厚度5.67m,用垂直剖面法计算保护煤柱量：保护煤柱边界的圈定方法如下： 由工业场地外围向外留15m宽的维护带abcd。 通过建筑物中心，沿煤层倾向作剖面-，把建筑物及维护带投影到剖面图上，由维护带边缘m、n，作冲击层移动角，与基岩相交于m1,n1点。然后由m1作上山移动角，由n1点作下山移动角，分别交由煤层底板的m2及n2点。再将m2、n2投到平面图上。得M、N点，通过M、N分别作于煤层走向平行的直线，此即保护煤柱在下山方向和上山方向的边界线。 通过建筑物中心，沿煤层走向作剖面-，把建筑物及维护带投影到剖面-得k、l两点。由k、l作表土层移动角，于基岩相交于k1、l1点，再由k1、l1作走向的移动角，分别叫煤柱上边界线K2、l2点和下边界线k3、l3点。再将K2、l2及k3、l3点转投到平面图上与由剖面-所确定的煤柱边界线投影相交于A、B、C、D四点，ABCD即所求的保护煤柱边界。 工业广场下的煤损失量： Q工=SMr式中 Q工煤损失量，Mt； S工业广场下保护煤柱面积，km2； M煤层平均厚度，m； 煤的容重，t/m3。 9#煤工业广场下损失量： Q工9=S9M9r=1.852.51.42=6.56Mt15#煤工业广场下损失量： Q工15=S15M15r=1.975.671.42=15.86Mt工业广场保护煤柱Q工：Q工=Q工9+Q工15=6.5675+15.86=22.42Mt （2）井田边界煤柱井田边界9#和15#煤留设保护煤柱，保护煤柱宽度平均值取20m，取厚度平均值分别为2.5m和5.67m，煤层倾角取平均值7，计算需要留设的保护煤柱量为： Q边=M Lb 式中 S边井田边界保护煤柱面积，m2； L井田边界长度，m； b井田边界保护煤柱宽度，m； M9煤层厚度，m； 煤层容重，t/m3。9#煤井田边界煤柱损失量：Q边9=S边9M9=11176162.51.42=33528483.4Mt 15#煤井田边界煤柱损失量：Q边15=S边15M15=10006805.671.42=8056874.958.0Mt 井田边界煤柱损失量： Q边=Q边9+Q边15=3352848+8056874.95=11409722.9511.4Mt （3）井田内断层保护煤柱断层煤柱应根据断层情况而定，若断层较大，又有导水危险，情况复杂时，应该留设较大煤柱。断层较小且情况简单时，煤柱尺寸可取较小值，断层每侧煤柱可取3050m。井田内有一个比较大的需要留设保护煤柱的的断层，在断层两侧分别留设宽度为30m的保护煤柱，9#煤层厚度为2.5m、15#煤层厚度为5.67m。计算需留设保护煤柱量： QF=SM式中 M9煤层厚度，m； 煤层容重，t/m3； QF煤层断层煤柱量，Mt；S1=283132m2 S2=58236m2 S3=32518m2 S4=48005m2 S=S1+S2+S3+S4=421891m2 9#煤断层保护煤柱量:QF9=SM9= 4218912.51.42=1497713 1.5 Mt 9#煤断层保护煤柱量: QF15=SM15= 4218915.671.42=33968133.4 Mt 断层保护煤柱量: QF=QF9+QF15=1497713+3396813=48945264.9Mt （4）井田内村庄保护煤柱本设计井田内有5个村庄,考虑到地下采煤会导致地表沉陷对村庄内建筑物的破坏，必须在村庄下开采9#煤层和15#煤层时必须留设保护煤柱。保护煤柱的留设原则与工业广场留设煤柱的原则相似，用垂直断面法求的保护煤柱的面积9#煤层损失煤柱量： Q9=(S1+S2+S3+S4+S5)M9 =(578792+627786+430637+538366+611133）2.51.42 =9892834.79.9Mt 15#煤层损失煤柱量： Q15 =(S1+S2+S3+S4+S5)M15 =(643294+700345+483893+605494+677852)5.671.42 =2504693125 Mt 井田内村庄保护煤柱损失量：Q村= Q9+ Q15 = 9892834.7+25046931=34939765.7 34.9 Mt （6）河流水库下不可开采的煤量 9#煤柱损失量： Q水9=(S1+S2+S3)M9 =（2432547.2+727952+2415603）2.51.42 =19791967.8119.8Mt 15#煤柱损失量： Q水15 =(S1+S2+S3)M15 =(2579796+798764+2584656)5.671.42 =48012237.348.0 Mt 不可开采的煤量：Q水= Q水9+Q水15=19791967.81+48012237.3=67804205.1167.8Mt2.3.3矿井可采储量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=(Zg-P)C式中 Zk矿井可采储量，Mt； P保护煤柱损失量，Mt； C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. 则矿井设计可采储量为： Zk=（208.805-41.1035）0.8+（747.16992-100.373）0.75 =676.86M 表2-2 矿井储量汇总表煤层名称工业储量/Mt永久煤柱损失/Mt各煤层可采储量/Mt可采储量/Mt工业场地煤柱边界煤柱断层煤柱村庄煤柱水库影响煤合计/Mt9#280.86.53.41.59.919.841.1191.7676.715#747.215.868.06 3.4 25 48100.3485第3章 矿井生产能力、服务年限及工作制度3.1生产能力及服务年限本井田煤层厚度属厚煤层，倾角较缓,水文地质条件比较简单。蒙家峪煤矿的可采储量为676.86Mt，除去1.4储量备用系数，按设计生产能力计算矿井服务年限，设计生产能力6.0Mt/年。矿井服务年限 式中 Z可矿井可采储量,Mt； A矿井设计生产能力，Mt/a； T矿井服务年限，a； K储量备用系数，取1.4。 代入数据,得 T=80a按煤炭工业矿井设计规范，本矿井设计服务年限为80年，符合规定，综合各方面的原因，矿井年产6.0Mt是符合要求的。表3-1 新建矿井设计服务年限 矿井设计生产能力(Mta)矿井设计服务年限(a)第一开采水平设计服务年限(a)煤层倾角25煤层倾角2545煤层倾角4560及以上7035-30506030-12245025201515 04509402015 153.2 矿井工作制度根据有关规定，达到矿井设计生产能力时按年工作日330d，每天四班，每天净提升时间18h。矿井生产采用“三八”制作业。采区采用“三八”制作业，两班半采煤，半班准备。第4章 井田开拓4.1 井田开拓方式选择4.1.1概述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1018，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。4.1.2煤层赋存状况本井田含煤7层，其中以9#、15#煤层为主采煤层，煤层总厚度约为8.17m。9#煤层为大部分可采的较稳定煤层，15#煤层为全部可采的稳定煤层。4.1.3地形因素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。4.1.4水文地质情况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。根据阳泉矿区现有生产矿井统计资料，参照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，最大涌水量按吨煤涌水系数0.63m3/t考虑。4.1.5综述综合以上因素：本井田不具备平硐开拓条件。煤层赋存较深，表土层较薄，水文地质条件简单，煤层为近水平。固采用斜井开拓。4.2 确定井筒位置、形式、数目 （1）选择井筒的位置应考虑如下原则： 初期开采条件有利，储量可靠，井巷工程量省，建井工期短。 井田两翼储量大致平衡，井下运输、通风、开采比较有利。 要充分利用地形，少占地，少压煤。 井口标高要高于历年最高洪水位。 井筒应尽量避免穿过流沙层、含水层、较厚的冲击层，有煤和瓦斯突出危险的煤层。 井底距奥陶灰岩要保持一定的安全距离。 井底车场及主要硐室尽量布置在较稳定的岩层中，便于硐室的开掘和维护。 （2）井筒沿井田走向的位置：井筒沿井田走向的的有利位置以后应在井田中央。当井田储量呈不均匀分布时，应在储量分布的中央，以此形成两翼储量比较均匀的双翼井田，应尽量避免井筒偏于一侧。井筒设在井田中央（储量分布的中央），可使沿井田走向的井下运输工作量小，而井田偏于一翼边界的相应井下工作量要较前者大； 井筒设在井田中央时，两翼产量分配，风量分配比较均匀，通风网络较短，通风阻力较小。井田偏于一侧时，一翼通风距离较长，风压较大。当产量集中于一翼时，风量成倍增加，风压按二次方关系增加。如要降低风压，就要增加巷道断面，增加掘进工程量。井筒设在井田中央时，两翼分担比较均匀，各水平两翼开采结束的时间比较接近。如井筒偏于一侧，一翼过早采完，然后产量集中于另一侧，将使运输，通风过于集中，采煤掘进互相干扰，甚至影响全矿生产。实际工作中，由于井田地质条件和其他因素的影响，只要尽可能使两翼均衡，同时可将井筒布置在靠近高级储量地段，使初期投产的采区地质构造简单，储量可靠。从而使矿井建设投产后有可能的储量和较好的开采条件，以便迅速达到设计能力。 （3）井筒沿煤层倾向的位置立井开拓时井筒沿煤层倾向位置的几个原则。井筒设在井田中部，可使石门总长度最短、沿石门的运输工作量小；井筒设在浅部时，总的石门工程量虽然稍大，但初期（第一水平）工程量较及投资较少，建井期较短；井筒设在深处的初期工程量最大，石门总长度和沿石门的运输工作量也较大，但如煤系基底有含水特大的岩层，不允许井筒穿过时，它可以延伸井筒到深部，对开采井田深部及向下扩展有利；而在浅、中位置，井筒只能打到一、二水平，深部需用暗井或暗斜井开采，生产系统较复杂，环节较多。从保护井筒和工业场地煤柱损失看，愈靠近浅部，煤柱的尺寸愈小，愈近深部，则煤柱损失愈大。 （4）对掘进与维护有利的井筒位置为使井筒的开掘和使用安全可靠，减少其掘进的困难及便于维护，应使井筒通过的岩层及表土具有较好大的水文、围岩和地质条件。虽然用特殊凿井法可以在水文地质情况复杂的条件下掘砌井筒，但所需的施工设备较多，掘进速度慢，掘进费用高。因此，井筒应可能不通过或少通过流沙层、较厚的冲积层及较大的含水层。为便于井筒的掘进和维护，井筒不应设在受地质破坏比较剧烈的地带及采动影响的地区。井筒位置还应使井底车场有较好的围岩条件，便于大容积硐室的掘进和维护。综上所述，根据本矿的实际条件，在走向方向上：布置在井田中央偏右有利于矿井开采，有利于通风、运输、工作面的接替，故井筒位置选在井田走向中央。在倾斜方向上：布置在井田中央可以避免布置在井田浅部时形成的过长石门开拓，也可以避免布置在井田深部所造成的工业广场压煤过多。故井筒位置选在井田倾向储量中央。4.2开拓方式的确定4.2.1开拓方式的提出方案一：立井单水平开拓主副井筒均为立井，只设一个水平。辅助运输采用无轨胶轮车，大巷布置在岩层中。 图4-1 立井单水平开拓剖面图方案二：主斜副立单水平开拓斜井运输能力大，立井辅助运输能力大，因此主井为斜井开拓，副井为立井开拓。采用盘区式开采，沿走向开凿+614m水平岩石大巷。 图4-2 主斜副立单水平开拓剖面图方案三：斜井单水平开拓（通风方式为中央并列式）主井为斜井开拓。副井将采用无轨胶轮车运输，为使斜井倾角符合要求，人为延长斜井巷道的长度，使倾角变小。为加大风量开凿中央进风立井、中央回风立井。采用盘区式开采，在井田+614m水平沿走向开凿水平岩石大巷。 图4-3 斜井单水平开拓剖面图（通风方式为中央并列式）方案四：斜井单水平开拓（通风方式为分区式）主井为斜井开拓。副井将采用无轨胶轮车运输，为使斜井倾角符合要求，人为延长斜井巷道的长度，使倾角变小。通风方式为分区式，