煤矿采区设计说明书.doc

前 言1、概述下石节煤矿位于陕西省铜川市耀州区瑶曲镇，距铜川市约54公里。矿区有2.5公里专用运煤铁路直通咸铜铁路梅七支线瑶曲站，铜瑶公路直达矿区与210国道相接，交通十分方便。井田中心坐标为东经10851，北纬3513。井田范围东止荒草湾至上石节一线的煤层露头线，西到断头川北侧的4-2#煤层零点边界线，南与陈家山煤矿毗连，北与崔家沟煤矿隔七木桥背斜相望，处于泾、洛两水系分水岭的泾水一侧，山峦重叠，沟谷纵横，地形复杂。地表最高点+1654m，最低点+1300m，相对高差354m，区内黄土覆盖面积较少，多为山坡森林覆盖，自然景观绮丽壮观。本区属大陆性半干旱气候，四季分明，蒸发量大，雨水稀少，多集中于秋季，年降水量为618.3-891.3mm，温度-23-35.4，冻结深度0.6-0.72m，主要风向为西北风，地震基本烈度为7度。该井田的开发属于铜川矿务局。2、编制设计的依据1）.陕西省铜川矿务局下石节井田精查地质报告及其审批决议书；2）. 西安煤炭设计院关于铜川矿务局下石节煤矿可行性研究报告及项目建议书的咨询报告；3）.铜川矿务局下石节煤矿补勘地质报告；4）. 国家工程建设强制性条文及有关的设计规范、安全规程及技术规定。3、设计的指导思想按照建设安全高效、现代化矿井的模式进行设计。积极采用新技术、新设备、新工艺，开拓思路，解放思想，引进国外先进设计思想及矿井管理模式，以经济效益为中心，改革矿井开拓布署和地面总体布置，力求最大限度地增效减人、缩短工期、节约投资，减少占地，将矿井建设成为世界一流的的现代化矿井。4、设计的主要特点1）.井田范围：井田走向长2.54.0公里，倾斜宽23.9公里，面积13.46平方公里。井田中心坐标为东经10851，北纬3513。井田范围东止荒草湾至上石节一线的煤层露头线，西到断头川北侧的4-2#煤层零点边界线，南与陈家山煤矿毗连，北与崔家沟煤矿隔七木桥背斜相望，处于泾、洛两水系分水岭的泾水一侧，山峦重叠，沟谷纵横，地形复杂。2）.主要可采煤层：矿井主采4-2煤，煤层总体为倾向北西的单斜构造，浅部倾角为14-19，深部5-10，局部有起伏。4-2#煤层厚度0-34米，一般厚10-12米，分布较为稳定。3#煤局部可采，厚度0-5.07米，结构复杂，其余均为不可采。4-2#煤层顶底板情况直接顶：岩性为灰白灰色砂质泥岩或粉砂岩，一般厚3-5米，平均4米左右，裂隙较发育，中等稳定。老顶：岩性为灰白色中粗岩性为（即小街砂岩），一般厚0-37.72米，平均15.5米左右，坚硬稳定。底板：岩性为炭质泥岩、根土岩和花斑泥岩，一般厚为6-24米，岩层松软，遇水极易膨胀。3）.生产能力及服务年限矿井设计生产能力为1.50Mt/a；矿井计算服务年限为57.1a。4）.井口及工业场地的位置设计经过多次现场踏勘和多方案比选论证，确定矿井工业场地位于井田的东南部边界外，地表为山坡，场地开阔，较为平坦。5）.井筒形式井田开拓采用平硐+暗斜井开拓的方式，主平硐铺设1000mm的钢丝绳牵引胶带输送机，担负矿井煤炭的提升任务；副平硐铺设轨距600mm，轨型30kg/m的钢轨，担负矿井的辅助运输任务；回风井采用斜井开拓，担负矿井的回风任务。6）.开拓布置矿井采用平硐+暗斜井单水平开拓方式，水平标高+1225米，井田以+1000水平划分为两个阶段，分为上阶段采区和下阶段采区两个采区进行回采。7）.大巷运输煤炭运输：采用胶带输送机运输方式；辅助运输：按斜井采用绞车提升，+1000米水平以下采用卡轨车牵引1.5T矿车的方式。8）.井下开采采煤方法：采用走向长壁大采高一次采全高综采放顶煤采煤法。9）.矿井通风与安全通风方式为抽出式，中央并列式通风系统。 目 录第一章 采区概况 6第一节 采区范围及储量 7第二节采区地质及煤层 12第二章 采区巷道布置 27第一节 采煤方法 27 第二节 采区巷道布置 45第三节 采区车场 47第三章 采煤工艺及工作面生产组织管理 48第一节 工作面采煤主要工序及顶板管理 48第二节 工作面劳动组织 56第一章 采区概况矿区概况 下石节煤矿由西安煤矿设计研究院设计，铜川基本建设公司施工，矿井设计能力90万吨/年，1970年3月破土动工，1976年7月开始试采，1980年2月简易移交投产，核定生产能力60万吨/年，1993年达产。1996-1997年矿井经一期技改，上马一套综采放顶煤设备，使生产能力大幅度提高，经核定矿井生产能力为100万吨/年，2001年达产。属全国100对高产高效矿井之一。井田范围内煤炭的开采历史悠久，明清时期已有小煤窑露头开采，报废老窑23个，开采范围大小不等，大者数万平方米，小者只有数百平方米，开采深度一般不超过100m，多因煤层自燃、水大和瓦斯事故停产关闭。目前矿井浅部尚有15个小煤窑生产，其中规模最大的是耀县荒草湾煤矿，开采范围约0.8 km2，生产能力约5万t/a，还有下石节煤矿和石窑沟煤矿。根据调查情况，小煤窑开采方式均为峒式穿采。采高一般为48m，资源回收率在10%20%之间。由于小煤窑均处于井田的浅部，一般有以下特点：一、地质构造简单，未见较大的断裂和褶皱，煤层倾角较大，一般在1015，大者可达20以上，煤层厚度315m，但多有风化现象。二、大多数发生不同程度的煤层自燃发火。三、在生产过程中遇到过旧老窑采空区，一般无大量积水，现生产小煤窑的涌水量一般为1015 m3/d。四、小煤窑的瓦斯涌出量与开采深度有关，开采深度大于百米者，可达23m3/min，小于百米者多在1m3/min左右。从调查情况来看，小煤窑生产的最大危害是引起煤层自燃发火和老窑有害气体聚积，小煤窑的开采给大矿的安全生产带来一定的影响，对煤炭资源的利用，采掘工程布置，通风以及下分层开采均造成不少困难。下石节井田地面，在草滩川和断头川分布有草滩村、新民村、等小村落，除此之外，未发现有文物古迹和其他重要建筑物和构筑物。第一节 采区范围及储量1.1.1 采区范围 范围东止荒草湾上石节一线煤层露头线，西到断头川北侧的4-2#煤层露点边界线，南与陈家山井田接壤，北与崔家沟井田隔七十桥背斜相望，其走向长度约为4.0km，倾斜宽度约为3.3km，面积约为13.2km2。 在下石节井田+950m水平的上部有石尧沟煤矿和耀县煤矿正在生产，生产情况不明，其中石尧沟煤矿越界开采。井田南部与陈家山煤矿相邻，陈家山煤矿于1979年建成投产，生产能力150万t/a，目前，正在向二水平延伸。北部与崔家沟煤矿相邻，崔家沟煤矿于1958年开工建设，设计生产能力150万t/a，2002年实际生产原煤110万t，井田位置关系相邻矿井位置见附图1-21.1.2 储量 储量计算范围内，煤层倾角小于15，因而计算面积采用水平面积； 煤层厚度所收集的煤层储量计算图上的平均厚度进行计算；容重根据钻孔和矿井历年煤质化验结果，容重值采用1.4t/m3.储量计算工业指标：最低可采厚度0.70m，最低灰分为40%，储量计算面积12.759km2，4-2#煤层地质储量14664.04万t，其中A+B级为12860.56万t，C级为1803.48万t，A+B/A+B+C=87.7%，可采储量为11987.87万吨。附 储量计算表 表1-1永久煤柱储量计算结果表 表1-2 井田工业储量汇总表 表1-3 矿井可采储量汇总表 表1-4相邻矿井位置图图1-2储 量 计 算 表表1-1煤 层水 平分 级块段号倾 角（度）平均厚度（m）容 重（t/m3）面 积（m2）储 量(t)4-2#二水平A-13.513.141.40189500.003486042.00A-26.011.041.40174083.332690631.95A-34.59.211.40274333.333537253.96A-46.59.661.40412083.005573010.49A-510.015.731.40372833.008210528.33小计1422832.0023497466.73一水平A-611.018.371.40105750.002719678.50A-79.010.921.4085000.001299480.00A-814.05.821.40455500.003711414.00A-914.011.791.40271250.004477252.50A-1013.07.291.40267500.002730105.00小计1185000.0014937930.00矿井A2607832.6638435396.73二水平B-13.58.991.40388333.334887563.29B-24.08.621.40640833.337733576.63B-35.06.381.40377083.333368108.30B-44.55.941.40305416.672539845.03B-55.55.891.40405000.003339630.00B-68.010.691.40355416.675319165.88B-77.012.011.40370500.006229587.00B-85.016.121.40285833.336450686.59B-94.515.661.40198750.004357395.00B-106.016.381.40220000.005045040.00B-116.05.251.40170250.001251337.50 储 量 计 算 表 续表1-1煤 层水 平分 级块段号倾 角（度）平均厚度（m）容 重（t/m3）面 积（m2）储 量(t)4-2#二水平B-128.09.921.40338000.004694114.004055416.6655216049.22一水平B-139.07.741.40114250.001238013.00B-149.06.421.40339750.003053673.00B-1510.06.991.40479000.004687494.00B-1611.09.461.40523750.006936545.00B-1711.014.901.40597500.0012463850.00B-1811.09.961.40471500.006574596.00小计2525750.0034954171.00矿井B6581166.6690170220.22二水平C-13.54.351.40602500.003669225.00C-24.05.411.40914500.006926423.00C-34.02.821.40894750.003532473.00C-45.03.491.40515000.002516290.00小计2926750.0016644411.00一水平C-56.03.731.40266250.001390357.50小计266250.001390357.50矿井C3193000.0018034768.50A+B9188999.32128605616.95A+B+C12391999.32146640385.50永久煤柱储量计算结果表表1-2煤层井田、水平边界煤柱名称储量级别平 均厚 度(m)容 重(t/m3)面 积（m3）储 量（t）4-2#老司石窑沟矿边界煤柱A4.191.404700.0027570.00耀县荒草湾矿边界煤柱A7.291.407500.0076545.00小计A12200.00104115.00陈家山矿边界煤柱B8.801.4038600.00475552.00老司石窑沟矿边界煤柱B7.001.4013100.00128380.00B6.991.408200.0080245.00耀县荒草湾框边界煤柱B9.961.4013300.00185455.20小计B73200.00869632.40陈家山矿边界煤柱C4.351.408800.0053592.00耀县荒草湾框边界煤柱C3.731.4013900.0072585.80小计C22700.00126177.80井田边界煤柱合计A+B85400.00973747.40A+B+C108100.001099925.20水平边界煤柱A14.071.4033600.00661852.80B5.251.4012000.0088200.00B11.731.40102800.001688181.60小计B114800.001776381.60C3.731.4020000.00104440.00水平边界煤柱合计A+B148400.002438234.40A+B+C168400.002543674.40井田工业储量汇总表 表1-3煤层层别工业储量（万t）备注(A+B)/(A+B+C)ABA+BCA+B+C4-2#3843.529017.0212860.561803.4814664.0487.7%矿井可采储量汇总表 表1-4煤层层别工业储量A+B+C(万t) 损失（万t）可采储量备注工业场地井田境界断层开采损失其他损失合计4-2#14664.040254.3725.42199.60193.82673.1711990.871.1.3矿井生产能力根据铜川矿务局焦坪矿区总体规划批复以及经过预可研及可研究的论证，确定矿井的生产能力为150万t/a是合理的，其理由如下：1.煤炭资源的储量不甚丰富煤炭资源储量是确定矿井生产能力的基础和主要因素之一，本井田的可采煤层只有4-2#煤一层，共有资源/储量（工业储量）14664.04万t，扣除各种煤柱损失和开采损失之后，可采储量为 11990.87万t，按150万t/a的生产能力计算，考虑1.4的储量备用系数，矿井的服务年限为57.1年，符合煤炭工业矿井设计规范规定的服务年限。2.煤层开采的技术条件不甚优越本井田内水文地质条件简单，但是瓦斯含量较大，煤层结构相对较复杂，赋存不甚稳定，生产能力不能太大，煤层顶底板条件不好，通过上述煤层生产能力分析，本井田具备建设中型现代化矿井的开采技术条件。3.矿井建设的外部条件具备矿井建设水源、电源落实，西榆高速公路过金锁关通过铜瑶公路直达矿区并与210国道相接，矿区有铁路线与咸铜铁路梅七直线接轨于瑶曲车站，矿井交通运输比较便利。综合以上因素分析，设计确定矿井的生产能力为150万t/a。1.1.4矿井服务年限根据下石节井田的工业储量和煤炭工业矿井设计规范的有关规定，确定概况的设计生产能力为150万t/a，服务年限为57.1年。第二节 采区地质及煤层 1.2 井田地层及地质构造1.2.1 井田地层下石节井田内地层由老到新分别是上三叠统延长群(J3y),下侏罗统富县组（J1f），中下侏罗统延安组（J1-2y），中侏罗统直罗组（J2z），下白垩统志丹群（K1z），及第四系（Q）。 一、上三叠统延长群(J3y)： 为本区含煤地层的基底，钻孔揭露其表部1030m，岩性为灰深灰色粉、细砂岩互层，夹煤线及泥岩薄层，含植物化石及黄铁矿结核。二、侏罗系（J）假整合沉积于三叠系之上，由底部花斑泥岩，中部煤系和上部砂岩组成，厚度90180m，一般在140m左右。1、下侏罗统富县组（J1f）：假整合沉积于延长群之上，岩性为紫杂色花斑泥岩，局部相交为灰绿色粉砂岩及砂质泥岩，团块状具滑面。常见鲕状结构，厚037.20m，一般415m，厚度变化较大，分布较普遍。2、中下侏罗统延安组（J1-2y）：连续沉积于富县组之上。为本区含煤地层。由深灰灰黑色粉砂岩、砂岩、泥岩、煤层所组成，含植物化石及黄铁矿结核和1#、2#、3#、4#四个煤层。含煤总厚度一般1020m，最厚可达40余m。其中，4-2#煤层为可采煤层，其余煤层均不可采。本组厚度43.75172.06m，一般为60110m。3、中侏罗纪直罗组（J2z）：连续沉积于延安组之上。由紫杂色粉砂岩和中粗粒砂岩所组成。粒度自下而上由粗变细，底部为含砾粗砂岩，胶结松散。局部含油，厚度在21.98106.89m之间，一般6080m，具有背斜薄、向斜厚的规律。三、下白垩统志丹群（K1z）仅保存有宜君组、洛河组和环河华池组，厚度一般200300m，最厚者519.05m，最薄者仅为60.18m。1、宜君组（K1z）：为紫杂色砾岩，夹含砾粗砂岩，砾石成分多为石灰岩，次为石英岩及其他岩块，粒径一般1050mm，泥钙质胶结，厚度2.0925.88m，一般厚1020m。2、洛河组（K1z2）：由紫杂色砾岩和砖红色砂岩所组成，上部以巨厚层状的砾岩为主，夹厚层状含砾砂岩，砾岩成分多为石灰岩，次为石英岩及其他岩块，粒径一般30100mm，下部以中粗砂岩为主，夹厚层砾岩。砂岩是大型斜层理，泥质胶结，一般厚度200m左右。3、环河华池组(K1z3)：仅在山梁地段局部残存，岩性主要为灰紫色，杂色的粉砂岩及细砂岩，最大残存厚度211.65m。四、第四系（Q）：不整合的覆盖在其他时代的岩层之上，在山坡主要为腐殖土，厚度02m，山顶多为黄土，厚度较大，河谷多为卵石层，一般厚度35m，最大11.30m。附综合地质柱状图 图1-31.2.2 地质构造一、区域构造特征黄陇侏罗纪煤田焦坪矿区位于鄂尔多斯台向斜的东南缘，综观其构造形态为一向北西倾斜的波状单斜构造，其上发育了一系列北东向的褶皱构造，二者相互交织，长期发育，对该区煤层的形成、赋存起着重要的控制作用。北东向褶皱主要有三关庙背斜、走马湾背斜、骆驼巷向斜等。北东向褶皱的排列顺序的斜列式说明了其逆时针方向的扭动性质。北西向褶皱主要有背塔向斜、阳沟背斜、南塔背斜、崔家沟向斜、土谷梁向斜、杏树坪向斜、七木桥背斜、杜树峁背斜、衣食村向斜等。北西向褶皱排列的斜列形式，以及其由东而西，褶皱深部愈益不甚明显的特征，说明了其顺时针方向的扭动性质，同时也由于受到区域应力场的逆时针扭动作用的影响，多偏转北西西向。从沉积特征分析，本区北东向和北西向褶皱构造的形成都是长期性发育的特点，在成煤之前已存在。成煤期间同沉积褶皱的性质又十分的明显，成煤期后仍继续发展，只是晚期燕山运动使北东向褶皱相对强化，因而在褶皱表现形式上显示了居主导地位。二、井田构造特征下石节井田受区域地质构造的控制，总体构造为一向北西倾斜的单斜构造，深部以新民村向斜为主体，呈一向斜构造。断裂构造不甚发育，但在主体构造上发育了次级褶皱构造，并伴随小型断裂构造和起伏变化现象，总观，本井田构造较为简单。1、单斜构造井田浅部为一向北西倾斜的单斜构造，煤层倾角一般为1020，局部有起伏变化，沿煤层走向发育一煤层变化带，倾角一般在20以上，最大可达30以上，裂隙发育，并伴有小型断裂构造。2、褶皱构造褶皱构造主要由各勘探阶段钻孔所控制发育于井田深部以新民村向斜为主体形成了次级褶皱构造王台背斜和草滩向斜。褶皱构造的发生和发展受到区域构造的影响，具有明显的继承性。含煤地层沉积厚度小，煤层结构简单，甚至形成无煤区如桦树渠背斜和七木桥背斜形成无煤区。主要褶皱构造：、七木桥背斜：位于本井田和崔家沟井田交界处，轴向北60西，向北西倾没，轴部出露延长群和富县组两地层，两翼为侏罗系地层，约2500m。、桦树渠背斜：分布在井田与陈家山井田交界处，为向北西倾没的鼻状背斜，井田内延伸约130m，轴部缺失延安组和直罗组下部地层，两翼倾角1520，局部可达25以上。、新民村向斜：分布在井田的1004-8940-8946号钻孔一线，为深部水平的主要褶皱构造，轴向北36东，两端呈弧形向东弯曲，西延进入陈家山井田，延展3000m以上，两翼倾角平缓，一般在5以下。8935号钻孔，延安组厚度达162.43m，其中4-2#煤层以下沉积厚度为25.44m，并沉积了4-2#煤层的底煤，8940号钻孔延安组厚度172.06m，4-2#煤层以下厚度为21.98m，富县组厚度28.02m。向斜翼部沉积厚度相对较薄，如8941号钻孔，延安组厚度114.80m，富县组厚度3.90m；8942号钻孔，延安组厚度126.67m，富县组厚度7.00m。次级褶皱构造、王台背斜：分布在井田8945-8949-8955号钻孔一线，轴向北30东，向西南倾没，延展约1000m，两翼煤层倾角10左右，幅度约40m，轴部煤系沉积厚度小，如855号钻孔，延安组厚度仅58.57m，且缺失富县组；8949号钻孔，延安组厚度65.32m，富县组厚度1.03m。、草滩向斜：分布在8944-8950-8954号钻孔一线，轴向北65东，向北渐转为北20东，延展约1600m，幅度约20m。3、断裂构造井田勘探工程未发现较大断裂构造，在浅部伴有小型断裂构造，主要集中于煤层变化带和煤层沉积较厚的部位且落差一般小于3m，个别可达1015m以上，断层走向多为北东、北西向组，且常具有一定的组合规律。据有关资料分析，断裂构造主要分布在浅部煤层变化带及其附近，走向延伸长度不大，垂向上一般在煤层底部较顶部明显，延至煤层顶板及基底，三叠系岩层逐渐减弱甚至消失。总观井田断裂构造特征，预计深部也不会有较大型的断裂构造出现，小型断裂构造亦较浅部少，有待进一步证实。详见主要断层特征表 表1-5主要断层特征表 表1-5断层名称性质走向（度）倾向（度）倾角（度）落差（m）备注F11正断层3101302015F8正断层3101306050F2逆断层1203003510F10正断层310130452F7正断层10028065F9正断层12030050F6逆断层11529555断层群的影响范围：走向约8001000m，倾向约200400m。详见断层产状图 图1-44、构造对煤层、煤质及采掘生产的影响煤层的赋存受古构造的严格控制，据区域构造特征分析，现在构造框架在成煤之前已经出现，表现了主构造发育过程中的长期性、继承性，所以，含煤地层的构造实质上反映了延长群古地形的面貌。在含煤地层形成后，由于煤层本身相对比较松软，在构造应力的作用下容易发生变化，从压力大的地方向压力小的地方移动，从而形成了小型断裂构造及煤层起伏变化等次级构造形态。、褶皱构造的影响褶皱构造对含煤地层及煤层的沉积起了控制作用，一般向斜部位厚，煤层结构复杂。、断裂构造的影响井田内未发现较大的断裂构造，却发现有小型断裂构造存在。这些小型断裂构造对煤层、煤质及矿井生产都带来一定的影响。断裂构造可使煤层破碎，煤质降低，增加瓦斯涌出量，影响安全生产和采掘工作的顺利进行。、煤层顶底板起伏变化的影响井田内煤层顶底板起伏变化较为普遍，形成压力梁构造和底板隆起现象，直接影响采掘设计、生产和煤质。断层产状图 图1-41.2.3 煤层及煤质一、煤系煤系（J1+J2）厚度一般变化不大，厚约80m。但在古地形的隆起带变薄，最薄在2m以下，形成无煤区，如人头山和桦树渠一带。在向斜部分和沉降幅度较大地带，煤系变厚，可达150m，如断头川和1602号钻孔一带。详见J1+J2等厚线图 图1-6详见煤层顶底板起伏变化图 图1-5煤层顶底板起伏变化图 图1-5 J1+J2等厚线图 图1-6煤系地层自上而下分层如下：1、延安群（J1）含可采煤层4-2#煤层，厚度变化不大，一般厚度2730m。、泥岩：紫杂色，灰绿色（俗称花斑泥岩），含铝土，具有滑感，团块状，易碎，常有鲕状结核，一般厚810m。、根土岩：粉砂质，灰深褐色，含植物根部化石，较坚硬，有鲕状结构，一般厚56m。、炭质泥岩：大部分地区为4-2#煤层的直接底板，厚度07.6m。、4-2#煤：一般厚度1012m，中部有夹矸（粉砂岩）一两层，局部上部夹矸变厚（最厚者达3.2m）致使将此夹矸上部的煤层划分为4-1#煤。、4#煤层直接顶板为灰黑色粉砂岩、砂质泥岩，大部分含植物化石及黄铁矿结核，水平层理，一般厚23m。2、直罗群（J2）：岩性和厚度变化均较大，中部含局部可采煤层12层（但一个地点只有一个可采煤层），厚度7110m，一般厚度49m，现将他的一般性剖面介绍如下：、中粗粒砂岩（俗称小街砂岩）：厚度037m，为一大型透镜体，局部地区相变为砂砾岩或粉砂岩，含植物化石、黄铁矿结核、煤屑和煤块。、中部含煤组：灰灰黑色，细粉砂岩互层，厚度073m，具有缓波状，微斜状等层理，含黄铁矿结核及植物化石或其碎片。中下部含油中粗砂岩，粗砂岩下部夹3#煤层，总厚度00.7m，粗砂岩之上夹2#煤层，深部个别钻孔还夹有3#煤组及2#煤层的上煤组。、紫层：为灰紫色或灰绿色粉砂岩、砂质泥岩，稳定，可视为标志层，一般厚度1012m。含黄铁矿结核，偶夹含油中砂岩，近底部常夹0.10.01m黑色含碳质泥岩。在无煤区紫色岩层厂分布在整个直罗群地层中。二、煤层1、1#煤层：位于延安组顶部紫层下，厚度一般小于0.2m，未见到可采点主要分布在新民村向斜区，常以炭质煤岩或煤线出现。2、2#煤层：位于延安组中上部，分布较普遍，但未发现可采点，厚度0-0.65m煤质较好，结构单一。3、3#煤层：赋存与延安组中部，一般为1-3个煤分层，厚度均小于0.7m，均不可采。4、4#煤层：位于延安组下部，分为4-1#煤和4-2#煤和4-2#底煤三个分层。常在向斜区分叉，在背斜区合并。4-1#煤层，最厚为0.5m，为极不稳定煤层，不可采。4-2#煤层，全区可采，为复杂结构的煤层，一般含矸2-5层，局部在10层以上，变异系数r=35%，可才系数km=1，属较稳定煤层，厚度一般8-12m最厚为34.28m，厚度变化总趋势是向斜区厚度较大，背斜区较薄，井田深部呈典型的渐变式沉积变薄，直到尖灭。详见煤层小剖面图 图1-6、图1-74-2#底煤层，全区仅见五个可采点。最后3.75m，主要分布于向斜的轴部，且为孤立的零星分布故划为不可采煤层。可采煤层特征表：煤层特征表表1-6 顺序煤层编号煤厚（m）煤层间距（m）夹矸层数煤层可靠程度 顶底板特性 赋存范围两极值一般两极值一般层数类型顶板底板 12#01.450.460不可采粉砂泥岩粉砂泥岩2391214不可采粉砂泥岩泥岩下阶段 23#02.00.656128 341#01.650.50不可采粉砂岩粉砂泥岩052 442#0.834.2810.5924全部可采粉砂岩炭质泥岩全区093 542#底03.81.65不可采中粗砂岩粉砂岩59三、煤质本井田的可采煤层只有4-2#煤层。物理性质有：煤成黑色，条痕为黑褐色，沥青及玻璃光泽，断口哦为参差状、阶梯状及贝壳状，中宽条带状结构，似层状及层状结构，质脆易碎，内生裂隙发育，含方解石细脉、石膏薄膜及黄铁矿结核；其化学性质有：该煤层为中灰、低硫、低磷煤，平均挥发分不超过37%，粘结指数G值一般为零，属不黏煤。灰分在剖面上由上往下增高，在平面分布上由浅部到深部增高，煤灰的软化温度为1221，属于低熔灰分。结合煤的物理性质，井田煤层的变质程度均属于烟煤初期变质阶段。煤质分析两极值和平均值见下表：表1-7煤质分析表 表1-7煤层名称厚度牌号原煤分析Wf % （外在水分）Ad%（灰分）Vdaf% （挥发分）4-2#煤一般812m最厚34.28m（37）不粘煤（37）（37）（37）原煤分析（含硫）（发热量）坩埚粘结性（25）（24）（24）14煤灰成分 %（12）（12）（12）（12）（12）煤灰熔点 T1（变形温度）T2（软化温度）T3（熔融温度）（10）（10）（10）各种硫 %（全硫）（硫酸盐硫）（黄铁矿硫）（有机硫）（8）（8）（8）（8）煤中稀散元素镓的含量较高（4.33PPM），铀、锗一般不高，在603号、7.2号钻孔底板中稀散元素含量较高。详见煤质综合成果表 表1-8煤质综合成果表 表1-8原煤分析稀散元素分析Pg %R（容重）Ce（PPM）Co（PPM）U（PPM）（12）（15）（12）（12）（8）精 煤 分 析Wf%Ag%Vr%(29)(29)(29)(20)精 煤 分 析坩埚粘性Cr%Hr%(3)14(17)(17)精 煤 分 析Nr%Or%精选比重回收率（17）（11）1.41.5（28）低 温 干 馏（热解水）%（焦油）%（半焦）%（气体）%（9）（9）（9）（9）水分wf%灰分AG%挥发分V%硫SQg%磷Pg%发热量Q6.1117.2236.321.550.02686285级别（mm）占全样%Ag%V%S%02556.9720.7933.510.27255023.5220.3133.820.18+5019.5110.4235.440.24总计100.0020.4233.960.22四、煤的工业用途根据以上资料分析，4-2#煤发热量高，硫、磷含量较低，灰分不高，故作为动力、发电或民用煤。1.4.2 煤层自燃发火、 瓦斯、煤尘、地温等情况一、煤层的自燃发火倾向性：本井田煤层的变质程度较浅，T（在同一煤中还原样和氧化样的着火点之差）为1047，平均为31.75，自燃倾向性等级为一级（即很易自燃煤层）。发火期36个月，最短28天。煤的自燃倾向性质试验结果表 表1-9采样工程T0T1-3（）%煤的化学成分（%）氧化样还原样原煤样氧化程度Va，dfCrOrMa，d8938号孔20.0313.0333.0323.050.0034.176.468941号孔45.5302.5348.0316.533.5033.504.308949号孔10.0340.0350.0334.038.3738.375.038956号孔24.0334.0358.0349.534.3734.374.603081号孔44.0318.0362.0346.035.0835.0881.3211.595.932061号孔47.0310.0357.0328.034.2034.2081.4512.265.67二、瓦斯：本井田取瓦斯煤样共13个，分析结果，自然瓦斯成分：CH4 4080%，CO2 18%，N2 1555%。除井田浅部及东西两个凹陷边缘部分沼气成分偏高属高沼气带，其余皆属氮气、沼气带，瓦斯含量平均3.5毫升/克可燃物。瓦斯吨当量二级，局部可能增高。据崔家沟煤矿及井田内小窑调查了解，有局部瓦斯涌出现象。详见井田内自然瓦斯成分及含量表 表1-12井田内自然瓦斯成分及含量表 表1-10钻孔号采样深度（m）代表厚度（m）自然瓦斯成分CH4含量Ml/g备注CH4CO2N2603332.96333.4679.344.4116.253.69603333.46333.960.592.344.203.062.30801486.20487.241.0433.001.9645.101.441004479.54480.040.545.298.1646.553.491204384.22384.770.5566.709.305.60140658.706.4134.897.261602290.04290.590.5572.131.1329.992.801604506.00507.001.0099.141.861.171701327.74328.290.5571.5010.4918.016.091701330.36330.760.4044.192.8852.932.191701332.91333.380.4739.513.6756.822.3217010.4059.638.6731.702.09200122.858.0869.070.69三、煤尘在相邻陈家山井田深部水平补勘时采样进行测定4-2#煤层煤尘爆炸指数分别为35.4%和33.80%，火焰长度大于400mm，抑止煤尘爆炸的最低岩粉量分别为65%和50%，其估计均具有爆炸性危险。四、地温通过对补勘钻孔8944和8948两钻孔进行井温测量，其井底温度分别为27.24和25.35 ，说明本矿井无异常高温区。五、煤层顶底板石油的赋存情况一九四队在上石节井田的勘探过程中，在不少钻孔中发现有油气显示。在安定群（J3）中有11个钻孔有油，直罗群（J2）中有28个钻孔中有油，在延安群（J1）由2个钻孔含油，在上石节井田内探煤钻孔共竣工53个，其中有34个含油。1.2.4 水文地质本井田为一由中生界岩层组成的山区。除沿煤层露头老窑采空区积水外，境内无较大的自然和人为水体。地表水流仅在春林子、衣食村、荒草湾等处小型沟谷中有所分布。本井田对矿井开采有影响的岩层为凤凰山砾岩以下的岩层，现分述如下：1、洛河砂岩：裂隙潜水。泉流量多为0.01L/s，仅在荒草湾流量达0.3L /s。钻孔钻进中一般冲洗液的消耗量很小。据一号孔抽水试验，其q0.0027L /s.m。钻孔分层静止水位标高：水1号孔为1251.89m，603孔为1324.95m，1203孔为1330.10m 。水质分析结果属钙镁水，PH=8，阴阳离子总数409.63mm/L。2、宜君砾岩：砾岩上部隔水，中下部裂隙较发育含水，浅部为裂隙潜水，深部裂隙承压水。泉流量多为0.10.2L/s，裂隙张口宽达10cm。钻孔钻至本层中下部冲洗液严重漏失，其中以802、1002、1004、1201、1202、1405、1604、1802等8个钻孔最为明显，冲洗液全部漏失。1203孔在79.93m见砾岩，82.96m发现裂隙，水位上升涌出地面，岩心裂隙宽达1.5cm，经水电测裂隙带厚11m，实测水头高出地面4.10m，标高1339.89m，放水试验：S1=3.39m，Q1=0.087L/s；S2=2.34m，Q2=0.0588L/s；S3=1.05m，Q3=0.0263L/s，K=0.17米/昼夜，水质分析结果：水为钙镁水或钠钙水，PH=7.58.2，阴阳离子总数457.16486.6mg/L。3、直罗安定岩层：风化裂隙降水，水泉甚少，季节变化大。钻孔在钻进本层，冲洗液无甚显著消耗，未发现明显含水现象。在1301孔试验，提水0.46m2后，水位降低42.56m，观测4小时不见其回升，证明本层不含水。4、4-2#煤层：裂隙承压水，部分钻孔在煤层钻进中有明显的漏水，涌水现象，其中全部漏失者有502、602、801、802、1204、1401、1406、1501八个钻孔，涌水自流量0.0560.10L/s。在1203专门水文孔中，实测水文标高1321.31m，q=0.00180.00146L/s.d，K=0.0143m/昼夜。水质分析结果属钠钙水，PH=8，阴阳离子总数571.5mg/L。5、三叠系岩层：与4-2#煤层含水层间以厚煤层较稳定的泥岩相隔，地面调查仅风化裂隙含水，泉流量0.010.001L/s。钻孔未见岩层裂隙发育和明显含水像迹，深部含水情况不详。第二章 采区巷道布置第一节 采煤方法2.1.1采煤方法的选择 根据该矿井煤层赋存条件和国内外煤层开采技术发展现状，结合开采的4-2#煤层赋存特点，本次设计最终确定4-2#煤层采用走向长壁综合机械化放顶煤采煤法，全部跨落法管理顶板。各煤层间采用下行式开采，即首先开采上部层煤，后采下层煤。适宜的采煤方法是建设高产高效矿井的关键。影响采煤方法的因素很多，概括起来主要有地质构造、煤层埋深、煤层赋存状况、煤层厚度及硬度、煤层结构、顶底板条件、煤质条件及矿井生产能力等。本井田含煤地层为中侏罗系直罗群和下侏罗系延安群，主要可采煤层4-2#煤层，煤层总体呈倾向西北的单斜构造，浅部倾角1419，深部510，局部地方并有起伏变化。本矿井可采煤层只有4-2#煤层，厚度112m最厚可达34m，平均1012m，煤层分布特征为浅部厚深部薄。4-2#煤层顶板为中等坚硬的粉砂岩及砂质泥岩；底板为岩质泥岩、根土岩和花斑泥岩，遇水易膨胀变形。因此，影响4-2#煤层采煤方法的主要因素为煤层厚度，其采煤方法的选择应根据各采煤工作面煤层厚度合理的选择。4-2#煤层厚度112m，最后达34m，平均1012m，一采区煤层倾角1419，适合大采高综采。由于该煤层厚度较大，所以该煤层的采煤方法有综采放顶煤一次采全高和大采高分层综采两种采煤方法可供选择，比较如下：一、综采放顶煤一次采全高综采放顶煤一次采全高的主要优点是：易于实现高产高效，巷道掘进率和材料消耗量低，巷道维护费用低，可减少综采设备的搬家次数与费用，动力消耗小，采煤成本低，对煤厚变化大、构造比较复杂的地质条件适应性强，可降低煤层自燃发火几率。