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太原理工大学 继续教育学院毕业设计（论文）纸 前 言曙光煤矿隶属于山西焦煤汾西矿业集团。井田位于山西省汾西矿区中部，霍西煤田北部，行政区划属吕梁地区孝义市管辖。煤矿位于孝义市下栅乡，距孝义市25公里，介休市37公里，毗邻307国道、介西铁路，交通便利。曙光煤矿自2003年5月18日开工建设，2004年5月副立井建成，2005年1月主斜井建成。2007年6月12日经山西省煤炭工业局晋煤办基发2007819号文件批复，同意曙光煤矿开始联合试运转。井田批准面积为60.29km2，批准开采煤层为2#、3#，地质储量为1.6亿吨，可采储量为1.1428亿吨。一、编制设计的依据1.设计委托书。2.生产矿井地质报告。3.新近矿井初步设计。4.井生产能力核定情况。5.采掘工程现状资料。6.煤矿安全规程。7.煤炭工业矿井设计规范。8.建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程。9.矿井防灭火规范。10.矿井通风安全装备标准。二、设计的指导思想1、本设计依据山西汾西矿业（集团）有限责任公司曙光矿井建设工程可行性研究报告，并结合曙光矿井现状，利用曙光矿现有生产系统进行设计。2、最大限度开发利用煤炭资源，合理布置工作面。3、本着降低投资，加快投产进度，促进合理衔接的思想。4、设计的主要特点：井下煤炭运输全部采用机械装煤及胶带输送机连续运煤方式，运输量大，效率高，安全可靠。三、存在的主要问题 1、 一采区2#煤层（现开采煤层）工作面瓦斯涌出量增大，上隅角瓦斯浓度偏高。 2、随着主巷道的延伸原有的通风设计不能满足要求。3、临近矿井孟南庄煤矿曾发生特大瓦斯爆炸事故，所以需要在通风及瓦斯治理方面多做工作，严格按照相关规定施工作业。第一章 井田概况及地质特征第一节 井田概况一、交通位置曙光煤矿建于孝义市下栅乡南道村，该煤田位于山西省中部，行政区划隶属孝义、介休市、灵石县管辖，南同蒲铁路干线由井田侧经过，介休至阳泉曲支线由井田西侧约8km处通过，孝西车站距本井田10km，由此可达到全国各地。与南同蒲铁路并行的大（大同）运（运城）国家二级公路也可达到全国各地，东北部有孝义至介休三级公路与夏汾高速公路相通，另外本区与邻近各县皆有公路相通，交通方便。二、地形、地貌及地表水系井田地处黄土高原，属低山丘陵及梁状黄土台塬地貌，海拔高度在8561174 m之间，相对高差318m。总的地势为南高北低，西高东低，最低点在师家河底村东沟内。井田内沟谷十分发育，沟坡陡峭，除沟底有基岩出露外，大部为黄土覆盖，地表植被稀少，水土流失严重，属侵蚀剥蚀区。本区属汾河水系，区内除柱朴河外主要有东沟河、三交河等，沟谷多为季节性河流，雨季有水，平时干涸。区内沟谷多为下游河流发地，当地居民在沟谷中用土石筑坎堵水，形成小水库，以解决人畜用水。三、气象本井田属半旱大陆性气候。孝义市气象站多年气象观测资料表明，本井田最高温度39.9，最低气温-27.4，平均气温10.3；年降水量265.3723.4mm，平均为469.3mm，年蒸发量为1543.42294.8mm，平均为1957.8mm，是年降水量的四倍多；年无霜期平均197天，结冰期为当年12月中旬至次年3月上旬，冻土深度0.77m。主导风向为西风，次主导风向为西北风。最大风速18m/s。四、地震据中国地震动峰值加速度区划图，该区地震动峰值加速度为0.15，地震烈度为7度。五、矿井周边小煤窑情况汾西矿区小煤窑开采历史悠久，近年来小煤窑开采日盛。在井田西部及西北部有汾西矿业集团有限责任公司的新峪矿井、新柳矿井、新阳矿井。东部有晋中地区的义棠煤业有限责任公司义棠煤矿等生产矿井，井田周围开采的还有兴跃煤矿、下柱朴煤矿、孟南庄煤矿、金辉集团万峰煤矿。六、矿区经济概况及工业、农业生产情况井田地跨晋中、吕梁两地市的灵石、介休、孝义等市县，井田内地方经济主要以农业为主。主要农产品有小麦、玉米、谷子、高粱、莜麦等，亦种植一定数量的棉花油料植物。煤炭资源丰富，煤层埋藏较浅，近年来地方煤炭生产及加工业发展较快，在地方经济中占有较大的比例。七、供电及水源条件1、电源条件矿井东区供电电源利用汾西矿业集团自备电网南关电厂“北后”35kv线路，从东区工业场地东北约13的下栅接引两回电源引至矿井东区工业场地35kv变电所。2、水源条件本井田中奥陶系上马家沟组石灰岩岩溶水极为发育，可以做为矿井东区的永久性供水水源，水量丰富、水质优良。井下排水经处理后作为矿井工业用水的补充水源。第二节井田地质特征一、地层、地质构造井田内大部分为黄土掩盖，基岩出露较少，没有岩浆活动及岩浆岩赋存。现根据收集到的钻孔资料，将地层由老至新简述如下：一）地层1.奥陶系中统（1）上马家沟组（Q2S）孔150m以上，主要为深灰色石灰岩、夹灰色泥岩和浅灰色白云质灰岩。裂隙及小溶孔发育，一般被方解石脉充填。（2）峰峰组（Q2f）分为两段：一段厚106.51m，主要由灰浅灰色角砾状及厚层状石膏、泥灰岩、泥质白云岩及晶粒灰岩组成。与下伏地层整合接触。二段厚41.8380.80m，一般50m，主要为、深灰色粉晶石灰岩或晶粒灰岩，下部夹薄层泥灰岩或灰质白云岩，裂隙及小溶洞发育，多被方解石脉充填，与下伏地层整合接触。2.石炭系（C）（1）中统本溪组（C2b）沉积于古侵蚀面之上，与下伏地层呈假整合接触，厚8.1428.5m，平均19.79m，西北部厚东南部渐薄。主要为黑色泥岩、粉砂岩、浅灰灰色铝质泥岩，夹岩屑石英砂岩及不稳定生物屑泥晶灰岩组成，含煤12层，厚度薄且不稳定。底部铝质泥岩，具内碎屑或鲕状结构，含大量黄铁矿，有时含有铁质团块，铝土岩以突出的高伽玛异常特征。（2）上统太原组（C3t）井田内主要含煤层之一，厚18.85110.78m，平均88.02m，主要由灰黑黑色泥岩，砂质泥岩，粉砂岩、浅灰色岩屑石英砂岩、深灰色生物屑泥晶灰岩和煤层组成。含煤710层，其中9、1011号煤为全井田稳定可采煤层，7号煤为局部可采煤层，三层类岩K2、K3、K4发育稳定。底部灰白色中细粒石英砂岩（K1）特征明显，但发育不稳定，有时相变为泥岩或粉砂岩，与下伏地层整合接触。3.二迭系（P）（1）二迭系下统山西组（P1S）井田内主要含煤地层之一，厚30.652.04m，平均43.60m，主要为灰黑色泥岩、粉砂岩、褐灰色含大量菱铁质鲕粒及碎屑的石英砂岩和煤层组成。含煤69层，其中2号镁全区大部可采，2下、3号煤层为局部可采煤层。底部为褐灰色、细粒岩屑石英砂岩（K7），与下伏地层整合接触。（2）二迭系下统下石盒子组（P1X）厚71.45105.31m，平均86.02m，主要由岩屑长石石英砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩组成，上部灰绿色带紫斑，下部深灰灰黑色，夹不稳定的薄煤层或煤线（12层），煤层编号为零号，与下伏地层整合接触。（3）二迭系上统上石盒子组（P1S）沟谷中出露有上部地层，该组分为三段，其中二、三段变化不明显且分界砂岩极不稳定，故按一段和二、三段分述如下：一段厚146.80188.30m，平均171.41m，主要由灰绿灰白色长石石英砂岩，灰绿紫红色及杂色粉砂岩、砂质泥岩、泥岩组成。二、三段厚231.50259.50m，平均236.19m，以紫紫红色泥岩，砂质泥岩、粉砂岩为主，夹灰色细巨粒岩屑长石石英砂岩，底部为一层灰白灰绿色厚层状粗粒巨粒岩屑长石石英砂岩，含少量燧石，硅质胶结，平均厚5.86m，与一段分界。（4）二迭系上统石千峰组（P2sh）赋存于井田西北部及北中部，钻孔揭露厚0207.70m，由紫红色下部夹灰绿色斑点的长石砂岩及长石石英砂岩、粉砂岩、泥岩组成，具小型交错层理，底部为一层含砾粗砂岩（K11），平均厚5.45m，与下伏地层整合接触。4.第三系上新统（N2）不整合于下伏基岩之上，厚5.8033.90m，一般19.40m，地表沟谷中有出露，主要为棕黄、棕红色粘土、砂质粘土。局部夹砂层，粘土中多含钙质结核，局部富集。5.第四系（Q）（1）中、下更新统（Q1+2）厚079.63m，一般厚46.54m，棕黄、棕红色，粘土、砂质粘土，夹有砂层、亚砂土，粘土中含铁锰质鲕粒及豆粒，有时含钙质结核。（2）上更新统（Q3）厚051.88m，一般41.12m，主要为一层褐黄灰黄色黄土质砂粘土，下部夹砂土及砂质粘土。（3）全新统（Q4）分布于河床及沟谷底部，由砾石沙砾及次生黄土等组成，为河流冲积物和洪积物，厚06.65m。综合柱状图如图1-2-1所示。二）地质构造1.区域构造井田位于山西省中部，霍西煤田的北部，西有吕梁复式背斜，东有霍山背斜。霍西煤田属于吕梁山块隆东南部之四级构造单元：阳泉曲汾西盆状复向斜，分布在孝义市阳泉曲汾西县及以南一带，是组成吕梁山块隆的主体构造之一，广泛发育石炭二迭纪含煤地层，产状平缓，倾角一般小于15，两侧出露奥陶系中统地层，西部较宽广，东部较狭窄、零星。该盆状复向斜受北东及北西向构造的干扰，迭加形成了其内部网目状次一级构造块段。2井田构造本井田位于阳泉曲汾西盆状复向斜北东部，受区域构造影响，井田内以北西向和北东向宽缓褶曲为基本构造形态，地层平缓，除井田北部及西北部边界附近倾角稍陡外（1520），一般小于10；断层稀少，且多为地表所见，仅有4个钻孔遇柱状陷落，地质构造简单。主要构造分述如下：（1）褶曲a.阳头庄向斜：位于井田西北部、阳头庄村东，北部由白壁关井田延伸进入本井田，井田内延伸长约7，西北翼较陡倾角1520，东南翼地层平缓，倾角510。b.大西庄背斜：位于井田的北部及东部，西端与阳头庄向斜相交形成鞍状构造形态，伸入义棠煤矿，井田内延伸长10，北翼较陡，倾角1015，南翼平缓倾角5以下。除以上主要褶曲外，尚发育有次一级较小的短轴褶曲，延展长度较小，两翼倾角平缓，一般小于5，详见表1-2-1。(2)断层 井田内共有较大断层6条，其中F1 断层为井田西北部边界断层，区域上称为偏店断层，向北伸入白壁关井田断距增大，西南部进入柳湾井田，断距渐小至尖灭。各断层情况详见表1-2-2。表1-2-1 井田内小褶曲汇总表褶曲名称与位置走向区内延展长度（）备注东大会牛王原背斜N45E4.5向北东倾伏寨上背斜N15E1.5向北倾伏、平缓逯家庄刘家庄向斜NWNE6向北西倾伏南峪背斜N25E1.8向北东倾伏东铺头南向斜N35W3向北西倾伏表1-2-2 主要断层一览表断层编号落差（m）性质走向倾向倾角控制情况查明程度F12030正NESE70井田西北部、钻孔直接或间接控制基本查明F227正NESE60柱濮村南、露头控制基本查明F315正NESE85F2以南800m，露头控制基本查明F420正NESE60284号孔以南，露头控制基本查明F515正NWSW60师家河底村，露头控制基本查明F2520正NENW70井田北部，兴23号孔控制基本查明除以上断层外，钻孔中见到的层间小断层有：45孔，在孔深595.50m，2号煤断失，落差35m。76孔，在孔深523m，2号煤断失，落差35m。124号孔，在孔深555.84m至561.84m，K3与8号煤层重复，为逆断层，落差67m。128号孔在孔深414.41m至415.74m，岩芯挤压破碎，2、2下煤挤压变薄。（3）钻孔见柱状陷落情况旺23号孔：在K3层位以下岩芯多处破碎，地层倾角不正常，最大达60，地层层序基本正常，但厚度明显加大。兴21号孔：在孔深459.61m，1号煤以下至终孔599.20m ，岩芯破碎，倾角1560，最达80。74号孔：2号煤至K2灰岩之间有挤压破碎现象，K2 K1间岩芯严重挤压破碎，岩性混杂，9、1011号煤层破坏。112号孔：K4灰岩以下，岩芯严重挤压破碎，倾角大，9、1011号煤层破坏。二、煤层及煤质一）煤层及顶、底板井田内主要含煤地层为石灰系上统太原组和二迭系下统山西组，平均总厚131.62m含煤17层，煤层平均总厚16.10m其中可采及局部可采煤层6层，可采煤层平均总厚12.21m，可采含煤系数9%。山西组可采及局部可采煤层有2、2下、3号三层，太原组可采及局部可采煤层有7、9、1011三层。各可采煤层特征分述如下：1.2号及2下煤层井田内主要煤层之一，位于山西组中下部，呈一组煤，两层煤相距0.11.68m，中部呈南北条状带的合并区内两煤层的夹矸小于0.7m叉分为2号煤及2号下煤，夹矸岩性多为含碳质泥岩或泥岩，有时为砂岩。2号煤层（指中部合并区及东西部的上分层）厚0.355.42m，平均3m，西部厚度大且稳定可采，向东逐渐变薄，且出现不可采点和无煤点，煤层顶板一般为砂质泥岩和中粒砂岩。2.2下号煤层为局部可采煤层，厚01.16m，平均0.73m，一般为两层，上分层薄，下分层厚，夹矸厚度在0.050.26m之间，为泥岩，煤层底板为细砂岩。3.3号煤层位于山西组下部，上距2号煤5080m，有时可达100m左右，下到K7砂岩05.72m，有时K7砂岩是其直接底板。为局部可采煤层，厚0.72.24m，平均1.07m，具有厚度变化大，突变性强等特点。结构简单，有时含一层夹矸，煤层分布呈条带状及岛状。煤层顶板为泥岩、砂质泥岩，局部为砂岩；底板岩性变化较大，以泥岩、砂质泥岩为主，也有粉砂岩及细中粒砂岩。4.7号煤层位于太原组中部，K4灰岩与7上号煤之下，距K3灰岩2.8m左右。为局部可采煤层，厚0.2251.26m，一般在0.60.8之间，结构简单，含一层夹矸，岩性为泥岩或碳质泥岩，厚0.10.3m。顶板一般为泥岩或砂质泥岩，底板为泥岩或粉砂岩，局部为中细粒砂岩。呈规律变化，井田北部与东北部以细中粒砂岩为主，中部为粉砂岩、砂质泥岩，南部及西南部以泥岩为主，并有砂质泥岩等。5.9号煤层位于太原组下部，K2灰岩之下，为稳定可采的中厚煤层，厚0.462.06m，平均1.44m，结构单一，偶尔一层夹矸。顶板为K2灰岩，一般厚5.1812.05m，平均8.55m，有时夹一薄层泥岩，底板岩性为泥岩或粉砂岩，有时为砂质泥岩（即1011号煤之顶板），厚0.702.38m，在井田西部有与1011号煤合并趋势。6.1011号煤层位于太原组下部，与9号煤为一组煤共生，为稳定可采的厚煤层，全层厚5.2710.59m，平均6.98m，可采厚度5.1410.06m，平均6.41m。但结构复杂，常含24层夹矸，多时达67层，夹矸一般较薄，岩性为泥岩或碳质泥岩。底板为泥岩，少数为碳质泥岩或砂质泥岩。可采煤层特征表见表1-2-3.表1-2-3可采煤层特征表地层煤层编号煤层厚度（m）最小最大平均间距（m）最小最大平均结构顶底板岩性稳定性备注顶板底板山西组20.355.4234.714.888.282542.1132.7519.6245.0333.565.2110.817.88较简单砂质泥岩中砂岩泥岩细砂岩较稳定大部可采2下01.160.73简单含碳泥岩粉砂岩细砂岩不稳定局部可采30.72.241.07简单泥岩砂质泥岩较稳定局部可采太原组70.221.260.68简单泥岩砂质泥岩较不稳定局部可采90.462.061.44简单石灰岩泥岩 不稳定全区可采101151.410.066.41复杂泥岩泥岩稳定全区可采二）煤质1.煤的物理性质山西组煤层为黑色，玻璃光泽，条痕褐黑色，条带状，均一状结构，块状构造。2号、3号煤裂隙发育，局部具方解石细脉。含泥质结核，偶见黄铁矿薄膜及结核，常见参差状、棱角状、平坦状断口。太原组煤层为黑色、深黑色、条痕浅黑色、灰黑色、玻璃光泽为主，具金刚光泽，条带状，均一状结构，层状构造。富含黄铁矿结核，内外生裂隙发育，9号煤多充填方解石脉。性软，易碎。1011号含夹矸35层，偶见植物化石碎片，煤的容重为1.341.42t/m3。2号煤的化学性质及可选性（1）2号煤为中灰、特低硫、特低磷、强粘结性、高发热量、高熔灰分、易选的肥煤大类。（2）7号煤为中灰、富硫、特低磷、强粘结性、高发热量、高熔灰分的肥焦煤大类。（3）9号煤为特低灰、富硫、低磷、强粘结性、高发热量、高熔灰分、极易选的焦煤大类。（4）1011号煤为中灰、富硫、低磷、强粘结性、高发热量、高熔灰分、极易选的焦煤大类。三、水文地质一 ）含水层井田内有 三种类型含水层即，新生界松懈含水层，砂岩裂隙层，石灰岩岩溶裂隙含水层。1新生界松散孔隙含水层该地层由于地表剥蚀，沟谷切割严重，厚0124.2m。含水层主要为砂，沙砾，卵石层，一般呈席状或条带状分布，与地表水及大气降水关系密切，由于地表水冲刷破坏，一般含水性很弱，2砂岩裂隙含水层井田内二迭系砂岩含水层较多，但对煤层开采有影响的主要 为 K8砂岩至2号煤顶板砂岩，区域单位用水量0.0000240.00091l/s.m,是开采2号煤的直接充水,属富水性弱的 含水层,水位标高在 605.11946.63m之间,水质类型为C1.H-N型.3石灰岩岩溶裂隙含水层太原组石灰岩岩溶裂隙含水层K4石灰岩含水层是7号煤的直接顶板,为直接充水含水层,平均厚度4.47M,岩溶为生物屑泥晶灰岩,顶底部多含泥质,为过度性岩性.K3石灰岩含水层是 8号煤的直接顶板,7号煤的间接底板,为直接充水含水层,平均厚度4.86m,岩性为生物屑泥晶灰岩.K4+K3灰岩含水层水位标高555.06586.88m,单位涌水量0.0049l/s,渗透系数为0.30487m/d,影响半径63.84m,水质类型G-N型.属富水性弱的 含水层.K2石灰岩含水层是 9号煤的直接顶板,为直接充水含水层,平均厚8.55m.为生物屑泥晶灰岩,中、上部为燧石结核或 透镜体，局部熔岩孔及裂隙发育。水位标高557.59559.7m，单位涌水量0.07630.538L/S.M，渗透系数 0.5935.648m/d，影响半径19.01220.175m，水质类型为 C1.H-H型。水位呈下降趋势。属富水中等的含水层。K2石灰岩含水层是矿井的主要冲水因素，其水量的大小直接影响矿井的开采(2)奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层a.峰峰组二段石灰岩含水层该层是开采1011号煤的间接充水含水层，平均厚53.77m，岩性为较纯的粉晶石灰岩，有时夹有晶粒灰岩，裂隙发育，但多被方解石充填，局部有小溶孔。水位标高541.59m,单位涌水量0.34l/s.m，渗透系数0.604m/d,影响半径12.345m,水质类型S.H.G-N型及H.S-N.C型。属富水性中等的含水层。b.上马家沟组二、三段石灰岩岩溶裂隙含水层该层段主要岩性为石灰岩薄层泥灰岩，水位标高565.30m。二段主要为豹皮状灰岩，岩溶裂隙发育，是奥陶系中统主要含水层段。三段水位标高在552569m之间，处于地下迳流区。有西北向东南，水位呈下降趋势 ，到曹村井田水位标高为543.6m,单位用水量0.245l/s.m从8-4号2孔长观察资料分析，其水位多年变化幅度在于5.22m,具下降趋势，滞后期约一个月，且水位变化与季节变化有直接关系，说明其补给来源以大气降水为主，水质类型H.C1-C-.N型。二）隔水层井田内各含水层之间都有良好的隔水层，当其完整性、连续性未破坏时，完全可以隔离上下含水层间的水力联系。主要隔水层叙述如下：1.K10K8砂岩含水层之间的隔水层由砂岩、砂质泥岩、粉砂岩及不稳定的薄层砂岩组成，厚66.2698.60m，平局 86.02m，从岩性及厚度分析完全可以阻隔上部地层 的地下河水与煤系地层汗水 层间的 水力联系。2.11号2煤中奥陶系顶面压盖隔水层有泥层、砂质泥层、薄层砂岩、石灰岩及铝土组成，厚22.1945.69m，平均厚33.19m。从资料分析，在维持自然状态情况下，该层为良好的隔水层，但由于隔水层薄，水压头相对大，地址报告对 11号煤层开采时的底板突水系数进行了预测，总的说底板突水的可能型较大，水文地质条件较为复杂，开采下组煤时须一起足够重视。3.峰峰组一段隔水层 有泥岩、角砾状泥灰及石膏组成，即上、下石膏带，厚 100多米，是良好的隔水层。三）断层及陷落柱的导水性全井田揭露断点5个，无一个 井液全漏孔，汾西矿业集团生产矿井资料统计，井下揭露断层基本无涌水现象。全井田间4个陷落柱，除74号孔陷落柱K2以下落水，11-2号孔K3漏水外，其余均未发现井液全漏现象。四）水文地质类型综上所述，上组煤以顶板进水为主的砂岩裂隙充水，水文地质条件简单的矿床，下组煤为以顶板进水为主的熔岩裂隙充水，水文地质条件简单至中等的矿床，但是，在底板易突水的地段，有可能转为地质条件复杂的矿床。五）充水因素分析及矿井涌水量1.邻近矿井水文地质特征（1）矿井涌水量一般都不大，随降雨量的增加而增加，一般滞后半个月到一个月。（2）充水因素主要为K2灰岩，且以向斜轴部初次放顶时涌水为主，对矿井未造成威胁。（3）井下遇断层及陷落柱一般部导水。（4）随着开采量及开采面积增大，含水系数呈减少趋势。2.矿井冲水因素分析开采2号煤时，矿井充水因素K8砂岩至2号煤顶板砂岩裂隙水。但该含水层裂隙不发育，补给条件差，地下水以静储量为主矿井初期涌水量稍大，中期有减少趋势，后期由于地表塌陷可能增大，且随季节性的变化而变化。开采下组煤时，矿井充水因素主要为K2石灰岩地下水，其次为K3K4灰岩，K2石灰岩富水性虽不均匀，但补给条件差，一般对生产不会造成很大威胁。但特别注意奥灰的突水问题。3.矿井涌水量地质报告对矿井涌水量采用了多种办法预测，确定开采上组煤时正常涌水量396m3/h。本次设计根据矿井生产能力，矿井正常涌水量为240m3/h，最大涌水量为240m3/h。1.2.3其他有益矿产井田内还赋存着铁矿、铝土、黄铁矿结核、铝制泥岩、石灰岩及石膏等有益矿产。位于本溪组底部，奥陶系灰岩顶界面之上的山西式铁矿与G层铝土共生，仅个别点达工业品味，范围较小不具开采价值。散布于煤层中黄铁矿结核无单独开采价值，采煤时可以回收。作小规模烧制硫磺的原料。1011号煤层底板铝质泥岩，层位不稳定，横向变化不大，Al2O3含量大多数30,且Fe2O3含量较高，无工业价值。K2 、K3、 K4灰岩及峰峰二段灰岩，除K3灰岩夹泥岩外，一般较纯，可以用作烧石灰原料、建筑材料等。另外与煤共生的稀散及放射性元素均未达到工业品味，没有工业价值。1.2.4地质勘探程度及存在问题1.地质勘探及报告的编制情况宜兴井田勘探（精查）地质报告由中囯煤田地质总局第一勘探局119队负责编制。119队90年接受任务并编制除精查设计，在施工过程中根据生产、设计部门的要求于92年编写了 “宜兴井田勘探（精查）中间资料”，于95年正式提交宜兴井田勘探（精查）地质报告。该报告经第一勘探局初审后，95年12月由中国煤田地质总局以煤地准字（1995）017号文予以批准。2.勘探程度评述精查勘探共施工钻孔62个，利用区内旧孔52个，共计114个，勘探面积88km2，平均1.3个/km2。并利用并参考区钻孔20个。勘探工作采用了地质填图、钻探、地球物理测井和各种采样测试等手段，方法正常，内容齐全。勘探基本查明了井田地层、构造形态，可采煤层赋存特征，煤质煤种及水文地质等，并对煤层顶、底板、瓦斯、煤尘爆炸及煤层自燃等开采技术条件进行了分析研究，结论可靠。工程布置符合精查要求，勘探基本网度控制合理，可以满足井田设计的要求。3.地质构造对开采影响的评价井田内地质构造以宽缓褶曲为基本形态地层平缓（一般小于7），断层稀少，陷落柱不多，井田地质构造简单，对机械化开采极为有利。4.煤层对比的可靠性及稳定性分析对开采的影响勘探采用模拟数字两种测井仪，所获原始资料可靠，测井参数采用的各种方法测量技术条件比较合适。本井田煤、岩层物理特性明显，采合解释原则和综合解释方法合理，煤层定性、定厚可靠。井田内可采局部可采煤层6层，自上而下分别为2、2下、3 、7、9、1011号煤层，平均间距依次为0.8、8.28、32.75、56、7.88m，2下、3、7号煤层为局部可采煤层，根据这些特点，宜将2、2下、3号煤层划分为一组称为上组煤，7、9、1011号煤层划分为一组称为下组煤，上、下组煤分别实行联合开采比较有利。2、2下煤层在井田西部及东侧夹矸大于0.7m，可分别开采，在井田中部呈南北条带状的合并区内夹矸小于0.7m，统称为2号煤，平均厚度分别为3、0.73m，煤层厚度变化较大，覆层属稳定不稳定煤层，合并厚的2号煤层厚度虽加厚，但夹矸也增多，应有针对性开采技术和地面排直措施，以保证煤质和经济效益的提高。9号煤层赋存稳定，平均厚度1.44m，结构单一，属稳定可采的中厚煤层。1011号煤层平均可采厚度6.41m，属稳定可采的厚煤层，但结构复杂，含夹矸较多，夹矸较薄，对开采影响不大，对煤质有所影响。储量计算参数确定合理、计算方法正确、计算结构可靠。高级储量比例符合规范、设计的要求。5.地质资料存在问题及下一步的工作建议（1）抽水工程分布不尽合理，抽水质量偏低，对井田水文地质条件评价有一定影响。对下组煤主要充水含水层的研究程度不够，建议在开采下组煤前对此进行专门研究。（2）井田内的小构造和陷落柱的稳步尚待进一步查清，另外由于设计上的改革，西区提前出煤，使得西区首采区内高级储量比例偏小，建议首采区范围内补充进行地震勘探，以利用矿井的设计和生产。四、瓦斯各主要可采煤层自然外丝成分以N2 CH4为主，二者相差不大，属氮气沼气带，处于瓦斯风化带。局部为沼气带和二氧化碳氮气带。矿井采煤工作面瓦斯涌出量占全矿井瓦斯涌出量的64.4%；掘进工作面瓦斯涌出量占全矿井瓦斯涌出量的34.2%；采空区瓦斯涌出量占全矿井瓦斯涌量1.4%；采区工作面的瓦斯主要来自本煤层，矿井绝对瓦斯涌出量为4.95m3/min,相对瓦斯涌出量为2.52m3/t，鉴定为低瓦斯矿井（高瓦斯管理）。五、煤尘、煤的自燃性及地温各局地质报告提供资料，井田内各主要可采煤层均有煤尘爆炸危险。井田内2号，9号煤层属不自然煤层，其他可采煤层属不易自然煤层，由于煤在开采和长期堆放过程中，会改变自然属性及物理化学性质，根据邻近矿井生产资料，各煤层仍有自然发火倾向对待。井田内平均地温梯度2.69/100m，地热增温率为垂向增深37.17m，升温1，属地温正常区。井田地温自西向东有增高的趋势。 第二章 井田开拓第一节 井田境界及储量一、井田境界1、井田范围本井田位于阳泉曲汾西盆状复向斜北东部，矿区东邻宜兴井田，南邻曹村井田，西、北邻水峪井田。本次设计井田由原宜兴井田、原曙光煤矿及新增加井田三部分组成。矿区总体呈长方形。2、开采界限井田内主要含煤地层为石灰系上统太原组和二迭系下统山西组，平均总厚131.62m含煤17层，煤层平均总厚16.10m其中可采及局部可采煤层6层，可采煤层平均总厚12.21m，可采含煤系数9%。山西组可采及局部可采煤层有2、2下、3号三层，太原组可采及局部可采煤层有7、9、1011三层。其中主采煤层为2#煤层。其它煤层做为后期储备资源开采，矿井设计只针对2#煤层。3、井田尺寸井田的走向方向约为5.2 km，倾斜方向约为4 km，井田内地层平缓，煤层的平均倾角约为5。井田的水平面积按下式计算：S=HL式（2.1）式中： S井田的面积，km2； H井田的水平宽度，km； L井田的平均走向长度，km煤层倾角，（）。则，井田的水平面积为：S=5.163.98/ COS5=20.6（km2）井田的赋存状况示意图井田面积是很不好用算式来计算的，因此采用数网格的方法来求面积。二、储量矿井预可行性研究、可行性研究和初步设计，应分别根据井田详查和勘探地质报告提供的“推断的”、“控制的”、“探明的”资源量，按国家现行标准固体矿产资源储量分类GBT 17766及煤、泥炭地质勘查规范DZT 0215划分矿井资源储量类型，计算“矿井地质资源量”、“矿井工业资源储量”、“矿井设计资源储量”和“矿井设计可采储量”。1、储量计算基础1根据曙光井田地质勘探报告提供的煤层储量计算图计算2依据生产矿井储量管理规程：煤厚，能利用储量最低可采厚度为0.7 m，暂不能利用储量厚度为0.6 m；煤的灰份指标，能利用储量灰份最高不大于40%（含40%），暂不能利用储量灰份最高不大于50%（含50%），超过51%则不计储量；3依据国务院过函（1985）5号文件关于酸雨控制区及二氧化硫污染控制区有关问题的批复内容要求：禁止新建煤层含硫份大于3%的矿井。硫份大于3%的煤层储量列入平衡表外的储量；4储量计算厚度：夹矸厚度不大于0.05 m时，与煤分层合并计算，复杂结构煤层的夹矸总厚度不超过每分层厚度的50%时，以各煤分层总厚度作为储量计算厚度；5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；6煤层容重：2#、3#煤层容重均为1.38t/m3；2、井田地质勘探井田地质勘探类型为精查，属详细勘探。精查勘探共施工钻孔62各，利用区内旧孔52个，共计114个，勘探面积88km2，平均1.3个/km2。并利用并参考区钻孔20个。勘探工作采用了地质填图、钻探、地球物理测井和各种采样测试等手段，方法正常，内容齐全。勘探基本查明了井田地层、构造形态，可采煤层赋存特征，煤质煤种及水文地质等，并对煤层顶、底板、瓦斯、煤尘爆炸及煤层自燃等开采技术条件进行了分析研究，结论可靠。工程布置符合精查要求，勘探基本网度控制合理，可以满足井田设计的要求。煤层最小可采厚度为0.7m。而该2#煤层最小可采厚度为0.75m，最大可采厚度为5.42m，平均厚度3m, 3#煤层最小可采厚度为0.7m，最大可采厚度为2. 24m，平均厚度1.07m,符合煤炭工业设计规范要求。3、矿井地质资源储量计算矿井地质资源储量是指在井田技术边界范围内，经地质勘探和调查查明的符合国家能源政策规定的煤炭资源标准的储量。矿井地质资源储量计算： ZdSM式（2.2）式中：Zd地质资源储量，万t。 S井田面积，m2。 M煤层的平均厚度，m。 R煤的容重，均为1.38t/m3则2#煤层地质资源储量：Zd2=2060000031.38=85.284 (Mt)3#煤层地质资源储量：Zd3=206000001.071.38=30.418 (Mt)4、矿井工业资源储量计算经济的基础储量111b(80%)探明的（60%） 边际经济的基础储量2M11(20%)Zg=经济的基础储量122b(80%)控制的(30%) 边际经济的基础储量2M22(20%)推断的(10%)333k（K=0.70.9取0.85）矿井工业资源储量按下式计算：Zg2111b122b2M112M22333k= Zd298.5%=84.00474 (Mt)Zg3111b122b2M112M22333k= Zd398.5%=29.96173 (Mt)则矿井工业资源储量为：Zg= Zg2Zg3=113.96647(Mt)5、矿井设计资源储量Zs= Zg-Pi式（2.3）式中：Zs矿井设计资源储量，MtZg矿井工业资源储量，Mt Pi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；井田边界保护煤柱留设30m宽，则2#煤井田边界保护煤柱煤柱损失为1.486772Mt，3#煤井田边界保护煤柱煤柱损失量为0.809767Mt。2#煤层设计资源储量：Zs2=84.00474-1.486772=82.517968（ Mt）3#煤层设计资源储量：Zs3=29.96173-0.809767=29.151963 (Mt)则矿井的设计资源储量：Zs= Zs2+Zs3=111.66931(Mt)三、矿井设计可采储量矿井设计可采储量，可以按下式计算： Zk=(ZsP2)C 式（2.4）式中：Zk矿井设计可采储量Zs矿井设计资源储量P2保护工业场地、井筒、大巷等留设的永久保护煤柱损失量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。1、工业场地保护煤柱工业场地按II级保护留维护带宽度15m，工业场地面积由表2.1确定，取15公顷。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。各类保护煤柱按垂直断面法或垂直法确定。用岩层移动角确定工业场地、井筒煤柱。岩层移动角为75，表土层移动角为45。工业场地占地面积，根据煤矿设计规范中若干条文件修改决定的说明中第十五条，工业场地占地面积见表2.1。据此，确定工业广场占地面积为15公顷，由于长方形便于布置地面建筑，工业广场的形状为长方形，长500 m,宽300 m。又根据煤炭工业矿井设计规范之规定，工业广场属二级保护，其围护带宽度为15m。因此，加上围护带，工业广场需要保护的尺寸为：长宽=530330=174900 m2。表 工业场地占地面积指标井型（万t）占地面积指标（公顷/10万t）240及以上1.0120-1801.245-901.59-301.8由此根据上述已知条件，画出如图2.3所示的工业广场保护煤柱的尺寸，并由图可得出保护煤柱的尺寸为：Si=梯形面积=(上宽+下宽)*高/（2*cos4）S2=(580.19+611.72)*824.93/（2*cos4）=492821.65m2S3=(606.25+639.23)*873.13/（2*cos4）=545060.72m2则，工业广场的煤柱量为：Zi=S*M*式中： Zi工业广场煤柱量，万t； S工业广场面积，m2； M煤层厚度，m； 煤的容重，2煤为1.38t/m3和3煤为1.38t/m3。则，Z2= 492821.65*3*1.38=2.0403(Mt)Z3= 545060.72*1.07*1.38=0.8048 (Mt)工业场地保护煤柱损失量为Z= Z2+ Z3=2.8451(Mt)2.大巷保护煤柱大巷中心距离为30m，大巷两侧的保护煤柱宽度各为20m，则大巷保护煤柱面积损失量为2.8762Mt。3.井筒保护煤柱主、副井井筒以及风井井筒保护煤柱均在工业广场保护煤柱范围内，故井筒保护煤柱损失量为0，各种保护煤柱损失量见表2.3所示。其中2号煤层设计可采储量为ZK=（82.5180-5.7213）*0.8=62.6862(Mt)矿井储量汇总见表2.4所示。则，矿井的设计可采储量为ZK=（111.6693-5.7213）*0.8=84.7584(Mt)表 保护煤柱损失量表煤柱类型2号煤（Mt）3号煤（Mt） 合 计 井田边界保护煤柱2.27040.80983.0801工业广场保护煤柱2.04030.80482.8451大巷保护煤柱2.120.75612.8762井筒保护煤柱000合 计6.43072.37078.8014表 矿井储量汇总表煤层工业储量（Mt）（111b+122b）/（111b+122b+333k）永久煤柱损失（Mt）矿井设计储量（Mt）设计可采储量（Mt）111b122b333k251.170425.58528.528490%6.430782.518062.6862318.25089.12543.041890%2.370729.152022.0722合计69.421234.710611.57028.8014111.6784.7584第二节 矿井设计生产能力及服务年限一、矿井工作制度根据煤炭工业矿井设计规范相关规定，确定矿井设计年工作日为330d，工作制度采用“四六制”，每天三班作业，一班准备，每班工作6h。按照煤炭工业矿井设计规范规定：矿井每昼夜净提升时间16h。这样充分考虑了矿井的富裕系数，防止矿井因提升能力不足而影响矿井的增产或改扩建。因此本矿设计每昼夜净提升时间为16h。二、矿井设计生产能力的确定由于曙光矿煤炭储量丰富，煤层赋存稳定，地质构造较简单，断层褶曲少，倾角小，厚度变化不大，开采技术条件好，煤质为优质肥煤，交通运输便利。初步确定矿井生产能力为1.2 Mt/a。三、矿井服务年限的计算矿井服务年限必须与井型相适应。矿井可采储量Zk、设计生产能力A矿井服务年限T三者之间的关系为： 式（3.1） 式中: T矿井服务年限，a； Zk矿井可采储量，万t； A设计生产能力,万t； K矿井储量备用系数，取1.3；则矿井服务年限为：T=84.7584/(1.21.3) = 54.33 a则该矿井设计2# 煤开采的服务年限为：T=62.6862/(1.21.3)=40.18 a符合煤炭工业矿井设计规范要求。表 我国各类井型的矿井和第一水平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456.0及以上7035-3.05.06030-1.22.4502520150.450.9402015 15第三节 井田开拓一、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。1、确定井筒形式、数目、位置（1）井筒形式的确定井筒形式有三种：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。平硐开拓受地形迹埋藏条件限制，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，在采深相同的条件下，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