寺河矿300万ta新井设计

摘 要本设计包括三个部分：一般部分、专题部分和翻译部分。一般部分为寺河矿 300 万 t/a 新井设计。寺河煤矿位于山西省晋城市西面，交通便利。井田走向（东西）长约 5.77km，倾向（南北）长约6.30km，井田总面积为 36.24km2。主采煤层为 3 号煤、9 号煤，平均倾角为 5，煤层平均总厚为 5.30m。井田地质条件较为简单。井田工业储量为 38784 万 t，矿井可采储量 27352 万 t。矿井服务年限为 70.13a，涌水量不大，矿井正常涌水量为 75m3/h，最大涌水量为120m3/h。矿井瓦斯涌出量较高，为高瓦斯矿井。井田为双斜井单水平开拓。大巷采用胶带运输机运煤，辅助运输采用无轨胶轮车设备。矿井通风方式为两翼对角式通风。矿井年工作日为 300d，工作制度为“四六” 制。一般部分共包括 10 章：1.矿区概述及井田地质特征；2.井田境界和储量；3.矿井工作制度及设计生产能力、服务年限；4.井田开拓；5.准备方式-盘区巷道布置；6.采煤方法；7.井下运输；8.矿井提升；9.矿井通风与安全技术；10.矿井基本技术经济指标。专题部分题目是柱状图绘制软件的编制。主要采用 AutoCAD 的ActiveX 技术及 Visual Basic 6.0 来编制软件。翻译部分主要内容为关于锚杆的分析模型，英文题目为：Analytical models for rock bolts。ABSTRACTThis design includes of three parts: the general part, special subject part and translated part.The general part is a new design of Sehe mine. Sehe mine lines in West of JinCheng in ShangXi province. The traffic of road and railway is very convenience to the mine. The run of the minefield is 5.77 km ,the width is about 6.30 km，well farmland total area is 36.24 2.The three and nine is the main coal seam, and its dip angle is 5 degree. The thickness of the mine is about 5.30m in all. The proved reserves of the minefield are 387.84 million tons. The recoverable reserves are 273.52 million tons. The designed productive capacity is 3 million tons percent year, and the service life of the mine is 70.13 years. The normal flow of the mine is 75 m3 percent hour and the max flow of the mine is 120 m3 percent hour. The mineral well gas gushes the deal higher, for high gas mineral well.The well farmland is a single level in an inclined well to expand.The working system “four-six” is used in the Sehe mine. It produced 300d/a.This design includes ten chapters: 1.An outline of the mine field geology; 2.Boundary and the reserves of mine; 3.The service life and working system of mine; 4.development engineering of coalfield; 5.The layout of panels; 6. The method used in coal mining; 7. Transportation of the underground; 8.The lifting of the mine; 9. The ventilation and the safety operation of the mine; 10.The basic economic and technical norms.Special subject parts of topics is an establishment that pillar form diagram draw the software. The technique of ActiveX and Visual Basics 6.0 of the main adoption AutoCAD come to the software of establishment.Translation part of main contentses is an analysis model concerning rock bolts, English topic is:Analytical models for rock bolts.目 录一般设计部分1 矿区概述及井田地质特征61.1 矿区概述61.2 井田地质特征81.3 煤层特征142 井田境界和储量202.1 井田境界202.2 矿井工业储量212.2 矿井可采储量233 矿井工作制度及设计生产能力、服务年限273.1 矿井工作制度273.2 矿井设计能力及服务年限274 井田开拓304.1 井田开拓的基本问题304.2 矿井基本巷道385 准备方式-盘区巷道布置525.1 煤层的地质特征525.2 盘区巷道布置及生产系统535.3 盘区车场选型设计596 采煤方法596.1 采煤工艺方式596.2 回采巷道布置697 井下运输717.1 概述717.2 盘区运输设备选择737.3 大巷运输设备选择758 矿井提升798.1 概述798.2 主副井提升799 矿井通风与安全849.1 矿井概况84 9.2 矿井通风系统的确定859.3 矿井风量计算909.4 矿井阻力计算949.4 选择矿井通风设备1009.5 安全技术措施10310 矿井基本技术经济指标105专题部分柱状图绘制软件108参考文献120附录121翻译部分英文原文130中文译文135致谢139一般部分1 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1 交通位置寺河井田位于晋城新区东南部，跨晋城市和阳城、沁水两县。矿井工业场地位于沁水县嘉峰车站附近，距晋城市 70km，距沁水县 53km。晋城生产区和新区已经建成投产的成庄矿井煤炭由太焦铁路外运，新区其他矿井煤炭将由侯（马）月（山）铁路外运，侯月线由南同蒲线侯马站经沁水、端氏、嘉峰、阳城顺沁河南下至河南省沁阳县，与焦枝铁路月山站接轨。太焦、侯月线均可经新焦线至新乡，与京广和京九线、新兖及兖石线相接。矿区煤炭主要流向是南、东方向。公路运输北至长治、太原，南至焦作，西至侯马；各县乡之间均有简易公路，交通方便。嘉峰至各大城市及车站距离见表 1.1，矿区交通位置如图 1.1。表 1.1 嘉峰至各大城市及车站距离嘉峰至各大城市及车站距离起 止 距离（ km） 起 止 距离（ km）嘉峰 侯马 155 嘉峰 汉口 782嘉峰 太原 489 嘉峰 广州 1886嘉峰 新乡 188 嘉峰 石臼所 8191.1.2 地形、地貌井田位于太行山南段西侧，沁水向斜之东南翼。井田地形复杂，地势陡缓不一、沟谷发育、切割剧烈，平地甚少，仅沁河、长河西岸有较狭窄的阶地。总观地貌形态为西北高、东南低的低山丘陵区，地表标高介于 6001130m 之间。沁河及其支流长河流经井田西部和东部。西部与南部多以构造剥蚀的丘陵低山地形为主，沁河河谷两侧为侵蚀堆积地形，构成河漫滩以上的三级阶地。1.1.3 河流及水体本区属于黄河水系。井田西部的沁河发源于沁源县北柿庄东家岭一带，流向东南，在河南省陟县入黄河，全长 450km。据润城水文站历年观测资料，洪洞 曲沃 侯马翼城 沁水端氏浮山安泽 古堆 渑池 新安洛阳孟津孟县济源 沁阳温县武涉阳城晋城高平长子长治屯留 平顺潞城黎城 林县 陵川 辉县 修武焦作新乡 郑州 郾师寺河矿井交通位置图现有铁路 施工铁路临汾月山 图1.同 蒲路铁南 汾 河沁 河 侯 月 线太 焦 铁 路 陇海铁路黄 河寺 河 井 田公 路 省界 河 流 城(县)市晋城丹 河河南省山西省最大流量 3050m3/s(1982 年)，最小流量 2.5m3/s(1971 年)。嘉峰工业场地100a 一遇设计洪水位为 534.5m、300a 一遇洪水位 535.3m。长河是沁河的支流，发源于晋城市上河章村一带，流经井田东缘，在神头注入沁河，全长约 20km，为间歇性河流。井田东部还有寺河水库和沙河水库，水库容量分别为 206、160 万 m3，主要用于农田灌溉。1.1.4 气象及地震本区地处山西高原之东南部，由于太行山屏障影响，气候干燥，形成大陆性气候特征。据晋城气象站资料：19641973 年间年降水量为295.9704.8mm，年蒸发量为 148.092428.3mm，全年蒸发量为降水量的23 倍。雨季集中在 79 月份。最高气温为 36.1，最低气温为-15.7。最大冻土深度为 0.5m。主导风向春、冬季为西北风，夏季为东南风和南风。风力一般 34 级，最大 78 级，最大风速达 23m/s。据晋城、阳城、高平等县志记载，从 1140 年以来先后共发生地震 28次，其中破坏性地震有 8 次，地震强度最大达 7 级。据山西地震局鉴定，本区地震基本烈度为 6 度。1.1.5 矿区经济概况整个晋城矿区跨越晋城市和阳城、沁水两县，面积为 6795km2。1985年底统计资料人口为 1184000 人。本区处于太行山西坡，土质比较肥沃，主要农作物有玉米、谷子、小麦和高梁，由于农田水利基本建设发展较快，亩产水平逐年提高。工业主要有冶炼、化肥、水泥、发电、农机、副食品加工及手工业等。1.1.6 水源及电源矿井生活用水水源取自处理后的浅层地表水；工业用水取自处理后的井下排水。矿井 110kv 主电源引自芹池 220kv 变电站，备用电源引自成庄 110kv变电站，由 110kv 线路送至距矿井场地以北 1.15km 的 110kv 变电站。1.2 井田地质特征1.2.1 井田地质构造矿区受新华夏构造太行山隆起带、断裂带、晋东南山字型构造的影响，构造形态以近似南北和北东向的褶曲为主，断层次之，为一倾向西北的单斜构造。地层倾角 35，一般在 10以内。褶曲一般为幅度不大、两翼平缓的开阔背、向斜。井田位于阳城山字型构造体系脊柱部分南端，马蹄形盾地的北侧。主体构造为轴向近南北方向的压扭构造。一系列开阔的背斜及压扭性逆断层以南北向纵贯井田，伴生稀少的北东向张扭性断裂，井田内地层总的走向北部北北东，向西南部逐渐转折为北东向，倾向北西，地层平缓，倾角210，一般 5。地层：井田内地层由老至新有：中奥陶统马家沟组（O 2） ，中石炭统本溪群（C 2） ，上石炭统太原群（C 3） ，下二叠统山西组（P 11）和下石盒子（P 21） ，上二叠统上石盒子组（P 12）和石千峰组（P 2sh） ，第四系中更新统（Q 2） 、上更新统（Q 3）和全新统（Q 4） 。各地层分述如下：1中奥陶统马家沟组（O 2）：本组地层出露在井田南部及东南部润城、北留、窑头等地。其岩性为深灰色、青灰色厚层状石灰岩。下部裂隙溶深发育，并为方解石充填，局部为砾石石灰岩。全组厚约 400450m 。2中石炭统本溪群（C 2）：本群平行不整合覆于中奥陶统马家沟组石灰岩凹凸不平之古侵蚀面上。岩相、岩性及厚度变化较大。局部夹不稳定的薄煤层及薄层石灰岩，局部缺失，长 22 孔见太原群底砂岩（K 1）直接覆于中奥陶统石灰岩之上。全群厚 027.65m，平均厚 9m 左右。3上石炭统太原群（C 3）：太原群（C 3）为井田主要含煤地层之一，井田南部及东部北留、辛壁等地零星出露。主要由石灰岩、灰黑色泥岩、粉砂岩、灰色细至中粒砂岩及煤层组成。自下而上，K2 、K3 、K4、K5 石灰岩发育普遍，层位稳定。间夹稳定可采煤层 15、9 号煤，不稳定的局部可采煤层 6、5 号煤。旋回结构明显，属海陆交互相沉积、全统厚70.0126.16m，一般厚 79.598.80m。4下二叠统山西组（P 11）：本地层连续沉积于太原群之上，为主要含煤地层之一。于南部史山、东部天户等地零星出露。由灰色、深灰色细砂岩、粉砂岩、泥岩、13 号煤层组成。底部 K7 砂岩，厚度 0.3812.4m，平均厚 4.85m。3 号煤层位于本组下部，为主要可采煤层。全组厚30.758.66m，一般 43. 8846.30m。5下二叠统下石盒子（P 21）：灰色、灰绿色细中粒砂岩，灰色、深灰色粉砂岩，夹数层灰绿色、灰色铝质泥岩等组成。在井田西部黄城、西庄等地出露。井田内全组厚 63.58124.35m，平均厚 87.75m。底部 K9 砂岩，下距 3 号煤层 1146.2m，平均 26.96m，灰色，中至细粒，钙质胶结，波状层埋。局部为粉砂岩，厚度 1.217.25m 。砂岩平均厚26.96m。K10 铝质泥岩（桃花泥岩） ，位于本组顶部，灰色、灰绿色含紫红色斑块，厚度 1.6524.3m，平均厚 8.09m。6井田内上二叠统上石盒子组（P 12）（1）上二叠统上石盒子组一层（P 1-12）：本层以 K10 铝质泥岩顶面为界。主要为黄绿色、灰绿色，风化后呈杏黄色的泥岩、粉砂岩，中至粗粒砂岩等组成。全层厚 287.6310.48m，平均厚 297.78m。（2）上二叠统上石盒子组二层（P 1-22）：以 K12 砂岩为底界。主要为灰色、灰绿色中至粗粒砂岩、粉砂岩，区内出露不全。厚度3.7527.15m，平均厚度 11.6m。7第四系中更新统（Q 2）：下部为浅红色、暗红色砂质粘土。中部为灰黄色砂砾层。上部为浅褐红色砂质粘土，含钙质结核。厚度 064.33m ，一般厚 14m。8第四每上更新统（Q 3）：灰黄色亚砂土，夹钙质结核，垂直节理发育，孔隙度大。底部为灰黄色松散之砂砾层，厚度 08.9m 。9第四系全新统（Q 4）近代河床相堆积。以砂、砾层为主，厚度020m。地质综合柱状图如图 1.2 所示。井田内主要有 18、58 号向斜及 59 号背斜：118 号向斜：纵贯井田中部，为井田内主要向斜，由南部于山村西向北延展至半坡村西，走向南北，全长约 9km。轴部出露的地层为上石盒子组，两翼不对称。东翼倾角 715 ，西翼平缓，倾角一般 5。最大幅度在老母掌一带，约 80m。258 号向斜：位于井田北部、车郭庄以西，延展 1.5km。走向北 35西，两翼开阔，倾角 2 5，出露上石盒子组。359 号背斜：位于 18 号向斜东侧，自寺河村向北延展约 3km。走向近南北，两翼开阔，倾角 25 ，出露下石盒子组。断层：1F 1 逆断层：位于井田西北部（详查区） ，湘峪村北，走向北 65东，落差 20m，延展约 2.0km。2F 2 逆断层：为 426 号孔穿过， K2 石灰岩重复。走向南北，断层面倾向西，倾角 70，西侧向上推复，推测延展约 500m，落差 8m。3F 14 逆断层：为长 17 号孔穿过， K17 细砂岩重复。走向南北，断层面倾向西，倾角 60，西侧向上推复，落差 10m，推测延展 500m。深 灰 色 、 可 见 植 物 化 石 碎 片 、 炭 化黑 色 、 光 亮 型 、 层 状 、 质 硬 、 性 脆黑 色 、 光 亮 型 、 层 状 、 质 硬 、 性 脆黑 色 、 质 硬 、 性 脆黑 色 、 光 亮 型 、 质 硬 、 性 脆灰 至 灰 黑 色 、 遇 水 变 软黑 色 、 光 亮 型 、 层 状 、 质 硬 、 性 脆深 灰 色 、 可 见 植 物 化 石 碎 片 、 炭 化灰 至 灰 黑 色 、 遇 水 变 软 、 少 量 滴 水灰 黑 色 、 块 状 、 泥 质 胶 结 、 节 理 发 育O峰峰组中统奥陶系 本 溪中 统山西组下统二叠系石 灰 岩铝 质 泥 岩铝 质 泥 岩 、石 英 岩 煤石 灰 岩泥 岩 、 粉 砂 岩煤石 灰 岩粉 砂 岩 、 泥 岩煤粉 砂 岩 、 泥 岩 、灰 岩石 灰 岩 煤粉 砂 岩 、 细 砂 岩煤粉 砂 岩 、 中 砂岩 、 泥 岩煤粉 砂 岩 、 泥 岩 、石 灰 岩 煤石 灰 岩粉 砂 岩 、 泥 岩煤粉 砂 岩 、 及 泥 岩粉 砂 岩 、 细 砂 岩泥 岩 及 中 砂 岩煤粉 砂 岩 、 泥 岩泥 岩 及 中 砂 岩粉 砂 岩 、 中 砂 岩9.0237160.2943.61275046.91528.04570.712.350792.485906.287590.215号 煤14号 煤13号 煤9号 煤8号 煤7号 煤6号 煤5号 煤3号 煤组原太统上系炭石生界古 岩 性 简 述岩 石 名 称标 志层 及煤 层编 号柱 状1： 50层 厚（ ）组统系界 地 层 单 位图 1.2 地质综合柱状图1.2.2 水文地质含水层：矿井主要含水层自上而下有中奥陶统马家沟组灰岩，太原群 K2、K 3 灰岩，太原群 K5,下石盒子组 3 号煤层顶板砂岩，上石盒子组 K12 砂岩，第四系全新统沙砾岩层.各含水层分述如：1中奥陶统马家沟组灰岩(O 2):裂隙溶洞水的岩层，由深灰色厚层状灰岩、角砾状灰岩，薄层泥岩质灰岩组成，出露于井田东及南部，厚400450m，为富水性强的含水层。根据区域钻孔揭露，其岩溶埋藏条件及发育特征见表 1.2。表 1.2 岩溶埋藏条件及发育特征表孔号揭露厚度（m）古侵蚀面标高（ m）含水层埋藏标高（ m）水位标高（ m） 含水特征水 3 341.27 738.74 508409 561.71下部豹皮状岩溶腐蚀作用明显，蜂窝状溶洞发育437 315.16 598.06 未见 无裂隙，溶洞102 189.93 528.41 470392 528.78下部腐蚀作用明显具蜂窝状溶洞，钻进中381.18m 漏水水 22 306.35 500.58 242194 518.99下部溶洞发育，岩心破碎，钻进中 335m漏水町102 329.80 300.51 12719 502.04下部水蚀作用明显，见 20-30mm 溶洞K=6.58m/d437 号孔在奥陶系灰岩中钻进 315.16m，仍没见岩溶层，一种可能是钻探深度不够，未到岩溶层；另一种可能是由于水动力条件在空间分布的不均匀性，在深部地下流网相对集中的部位发育较大的溶洞，岩溶层呈“管道式分布”，437 号钻孔未打到 “地下水系”上。从表 1-2-5 可以看出奥陶系灰岩岩溶埋藏较深，静水位标高从东北向西南递降，说明区域地下水补给运动方向。水质类型：HCO3 SO4a Mg水。2太原群 k3、k 2 灰岩：裂隙溶洞水，k 2 平均厚度 9.9010.29m 。k 3 平均厚度 3.61m，沉积稳定，厚度变化不大，水位标高 669.15626.41m ，钻孔涌水量 0.00780.02L/sm。渗透系数 0.0510.36m/d，为弱含水层。水质类型：HCO3SO4Na+Ka水。3太原群 k3、k 2 灰岩：裂隙溶洞水，沉积稳定，厚度变化不大，一般厚 0.962.83m。水位标高 735.74627.77m，钻孔涌水量0.00130.0023L/sm。渗透系数 0.0960.033m/d，为弱含水层。4下石盒子组 3 号煤层顶板砂岩：裂隙水，细中粒砂岩，厚度变化大 012.5m，一般厚约 5m，钻孔涌水 0.00010.008L/sm，渗透系数0.140.058m/d，为较弱含水层。水质类型：HCO 3SO4a K+ Na水。5上石盒子组 k12 号砂岩：裂隙水，以中粗砂岩为主，平均厚度11.60m，露头出露位置较高，受大气降水补给多呈下降泉出露，泉流量0.031.83L/s，为较弱含水层，且受季节性影响变化较大。6第四系全新统砂砾层：孔隙潜水，由砂、砾、粉砂土组成，主要分布在沙沟和村沟内，厚约 20m。根据民井简易抽水资料，单位涌水量0.074.98L/s，水位标高 850.56725.21m，渗透系数 0.3650.6m/d，为较丰富含水层。含水层的补给、径流、排泄及其水力联系：综合上述各含水层特性，奥陶系石灰岩为本井田富水性强的含水层。本区属在沁水水系，区内之东北（太行山南段）及西南（中条山北麓）出露大面积奥陶系灰岩，形成补给区。补给面积 3200km2，按本区年平均降水量 524mm 计算的补给量为 16m3/s。静水位标高从东北向西南递减，水力坡度 1.210，地下水流向东北-西南向。马山泉位于本区西南，沁河右岸河边，标高 465.24m，高于沁河水面3.0m。枯水季节流量 3.54.0m 3/s 雨季最大流量为 7.48m3/s,为区域内奥陶系灰岩地下水主要泄水口。马山泉上游沁河切割区有河头泉、西神头泉等也有补给关系。井田位于“阳城山字型 ”构造脊柱与新华夏系一级构造复合部位，构造形式主要以摺曲为主，断裂很少。主要含水层奥陶系灰岩在无断裂贯通情况下，由于上覆良好的泥岩、粉沙岩隔水层，对煤层在垂直方向无水力联系，对矿井充水影响很小。矿井涌水量：地质报告预计矿井 3 号煤的涌水量为 1458m3/d（61m 3/h） 。参照晋城矿务局新区成庄矿井的涌水量为昼夜采煤 1t 涌水量在 0.51.0m 3 之间，以及晋城矿务局生产矿井凤凰山矿，1983 年该矿实际涌水量，正常1800m3/d（75m3/h） ，最大 2664m3/d（111m 3/h） ；1979 年以来最大涌水量2765m3/d（115m 3/h） 。预计全矿涌水量 120m3/h。1.2.3 其它有益矿物1山西式铁矿、菱铁矿：山西式铁矿位于本溪群底部的奥陶系侵蚀面，产于浅部本溪群出露地区附近，矿体呈鸡窝状，厚度 14m ，宽 36m ，长 10m 左右，含铁 31.28%47.82%；菱铁矿产于山西组下部太原群上部，厚度一般为 0.10.2m，开采价值不大。2耐火黏土：本区有发育较好的三层黏土，自上而下：第一层位于石盒子组顶部，厚度为 1.6524.23m；第二层位于太原群底部 15 号煤底板与K1 砂岩之间，厚度 1.09.18m，厚度变化不大；第三层位于本溪群底部、奥陶系石灰岩侵蚀面上，厚度为 0.611.6m。1.2.4 地质勘探程度井田东区地质勘探由精查个详查两部分组成，341、15、320 号钻孔连线以东为精查区，以西为详查区，精查地质报告和长河勘探区详查地质报告，是由山西省煤化局地质勘探一队分别于 1974 年 12 月和 1973 年 12 月提出的，于 1975 年 3 月 13 日经山西省煤管局批准了精查报告。详查报告于 1974 年 4 月批准。1.3 煤层特征1.3.1 煤层井田内含煤地层为上石炭太原群及下二叠统山西组，总厚 123.38m。含煤 11 层，煤层总厚 13.87m，含煤系数 11%。计算储量煤层为 5 层，即3、5、6、9、15 号煤层，总厚度为 12.10m，其中 3 号煤层厚度为 5.3m。井田内可采煤层 5 层，倾角 210 ，一般 5，煤质较硬。各可采煤层分述如下：13 号煤层（香煤）：位于山西组下部，是主要可采煤层之一。煤层厚度为 4.408.86m，平均厚度 5.3m，一般均在 5m 以上，一般夹石 04层，夹石厚度不大。仅长 17 号孔335 号孔409 号孔405 号孔321 号孔由南至北一线，以及 416 号孔单层夹石厚度增大至 0.611.26m 。25 号煤层：位于太原群顶部，上距 3 号煤层 13.65m，厚度01.8m，平均厚度 0.79m，个别尖灭，为不稳定局部可采煤层。36 号煤层：上距 5 号煤层 15.91m，厚度 01.92m，平均厚 0.71m，个别尖灭，为不稳定局部可采煤层。49 号煤层：位于太原群中部，上距 6 号煤层 20.45m，厚度02.58m，平均厚度 1.62m，为较稳定可采煤层，含夹石 03 层。515 号煤层（臭煤）：位于太原群下部，K2 石灰岩为直接顶，为井田主要可采煤层之一。上距 9 号煤层 29.03m，厚度 1.95.74m ，平均厚度2.66m，结构复杂，一般含夹石 16 层，局部多达 13 层，为较稳定全区可采煤层。各可采煤层特征见表 1.3。表 1.3 可采煤层特征可采煤层特征表顶底板特性煤层煤层厚度（m）最小-最大平均煤层间距（m）最小-最大平均煤层结构（夹石层数）稳定程度可采情况 顶板 底板3 4.40-8.866.42 04 稳定 可采 粉砂岩 粉砂岩5 0-1.800.79 02 不稳定 局部可采 泥岩 粉砂岩6 0-1.920.71 简单 不稳定 局部可采 石灰岩（K5）泥岩9 0-2.581.52 03 较稳定 可采 粉砂岩石灰岩（K 4） 、粉砂岩15 1.90-5.742.6610.37-20.5013.6510.00-20.5015.3112.87-25.0020.4522.00-40.8729.0316个别 13层稳定 可采 石灰岩（K2）泥岩1.3.2 煤层顶、底板3 号煤层：顶、底板多为灰色粉砂岩，少数为泥岩、细砂岩。5 号煤层：顶板多为灰黑色泥岩，少数为石灰岩，底板多为粉砂岩，局部为黑色泥岩。6 号煤层：顶板为 K5 石灰岩，底板为泥岩。9 号煤层：顶板为粗砂岩，局部为砂岩；底板北部多为粉砂岩，南部多为石灰岩。15 号煤层：顶板为 K2 石灰岩，局部为薄层黑色泥岩，底板多为泥岩，少数为粉砂岩。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顶底板岩石物理性质物理特征抗压强度（kg/cm 2）层位 岩石名称 比重（A）容重（湿）（t/m 3）含水量（M%） 干燥状态饱和状态抗剪强度（kg/ cm2）抗拉强度（kg/ cm2）3 号煤顶板粉砂岩 2.75 2.69 1.58 451 298 793 号煤底板粉砂岩 2.75 2.62 1.04 588 090 959 号煤顶板粉砂岩 2.65 2.53 1.20 633 337 1329 号煤底板粉砂岩 2.69 2.57 1.54 441 243 7615 号煤层顶板粉砂岩 2.71 2.65 0.33 1033 821 259 18915 号煤层底板粉砂岩 2.98 2.91 0.88 259 1401.3.3 煤质据晋城矿区寺河井田（精查）勘探地质报告提供的资料，晋城矿区均为变质程度单一的无烟煤。在新区内自大阳井田、成庄井田到寺河井田，自北向南各煤层挥发分逐渐递减，介于 7.514.72%之间（指 3 号煤洗煤挥发分） 。各煤层的挥发分自上而下变小，而含硫量自上而下显著增长，3 号煤为低硫，5、6、9 号煤为中硫富硫，15 号煤为富高硫。各煤层煤质特征见表 1.5。表 1.5 各煤层煤质特征表煤层项目3 5 6 9 15原 0.75-4.072.26(32) 0.68-4.121.83(23) 0.88-3.901.82(84) 0.81-3.762.00(34) 0.52-4.571.88(74)M%水分 精 0.49-3.201.75(32) 0.52-3.641.88(23) 0.49-3.361.70(24) 0.48-3.801.90(32) 0.41-3.751.57(73)原 12.21-20.9916.98(32) 13.51-30.3919.73(23) 14.49-28.3520.24(24) 9.95-36.4119.12(34) 9.21-34.3919.80(74)A%灰分 精 0.93-9.596.71(32) 5.57-10.117.24(23) 5.15-9.887.31(24) 3.96-9.916.87(32) 3.05-14.155.79(73)原 0.80-9.727.25(32) 5.51-9.567.23(23) 6.42-12.517.85(24) 5.82-12.077.34(34) 5.14-15.247.98(74)V %挥分 精4.88-7.255.68(32)4.83-5.905.39(23)4.31-6.325.53(24)4.33-6.585.70(32)4.17-6.275.17(73)原 0.28-0.400.32(12) 1.74-5.733.29(6) 0.48-2.761.40(9) 0.86-5.821.98(11) 1.82-6.483.17(37)S%硫 精 0.33-0.380.35(8) 0.59-1.010.88(5) 0.50-0.920.70(7) 0.63-1.140.76(10) 1.44-3.052.01(36)原P%磷 精0.005-0.0560.0284(6)0.002-0.0120.0067(2)0-0.00090.0009(1)0.001-0.00 10.0012(2)0.001-0.0020.007(2)Qb(MJ/kg).34.1-35.29034.65834.34-35.2934.98534.1-35.3234.50833.78-35.2334.46230.3-35.17734.223C %92.87-93.6293.31(7)93.6593.65(1)94.0894.08(1)92.75-94.0593.43(5)90.41-93.6992.54(15)元素分析H%2.63-3.142.98(7)0-2.862.86(1)0-2.622.62(1)2.88-3.142.96(5)2.49-3.572.87(15)O%1.91-2.712.23(7)0-2.032.03(1)0-1.931.93(1)1.34-2.221.76(5)0.10-2.651.34(15)N%1.06-1.161.10(7)0-0.820.82(1)0-0.830.83(1)0.98-1.101.02(5)0.65-2.510.99(15)精煤回收率 %33.41-72.9651.86(23)7.50-78.1149.48(18)14.28-70.7341.75(16)12.00-73.3351.39(24)21.73-70.6746.07(49)1.3.4 瓦斯井田内，精查勘探中对 6 个钻孔取瓦斯样 19 个（其中有两个废样） ，试验综合见表 1.6。表 1.6 钻孔瓦斯样分析结果表煤的自然瓦斯成分(%)孔号 煤层编号CH4 CO2 N2每克可燃物质的沼气含量( 毫克 )429 3 80.52 1.09 17.58 2.60440 3 23.57 3.54 72.89 0.78440 3 60.55 2.66 36.79 3.69465 3 72.17 2.30 25.53 3.53465 3 26.76 0.19 73.05 0.79465 3 74.18 0.69 25.13 1.58466 3 57.93 4.71 37.63 1.47466 3 66.75 6.61 26.64 1.52466 9 74.74 5.21 20.05 4.55466 9 77.15 1.81 21.04 1.38420 9 72.45 2.17 25.38 2.31上述资料说明：煤的可燃物质瓦斯含量最大为 8.15ml/g（425 号孔 15号煤） ，一般在 4.5ml/g 以下；按瓦斯成分分带，大部分属氮气瓦斯带，422 号及 429 号孔一线属瓦斯带；太原群 9 号、15 号煤瓦斯含量较山西组大；逆断裂、褶曲轴部挤压带瓦斯储存较大。根据上述情况，地质报告对矿井瓦斯等级划分的参考意见：开采 3号煤在+550m 以上按低沼气矿井考虑，以下深部按高沼气矿井考虑；开采 15 号煤在+550 以上按低沼气矿井考虑，以下深部按高沼气矿井考虑；对逆断层、褶曲轴部等挤压带的瓦斯积聚地区应考虑瓦斯喷出的可能.因此开采时必须采取相应安全措施,确保安全生产。井田内瓦斯平均含量 7.67m3/t。综上所述，井田+550m 以上为低沼气区域，但矿井设计井型大，瓦斯绝对涌出量大于 40 m3/min，为此本设计对全矿井按高沼气矿井设计。1.3.5 煤尘及煤的自燃据成庄矿东临的白沙小煤矿，晋城矿物局的王台铺矿、古书院矿取样做煤尘爆炸性实验结果：火焰长度及岩粉含量均为零，属无爆炸危险煤层。井田内 3 号主采煤层属不易自燃煤层，9 号、15 号煤层属不易自然易自然煤层。2 井田境界和储量2.1 井田境界2.1.1 井田范围东部边界：以长 13、407 号钻孔连线与峪南煤矿相邻，以407、417、424 号钻孔连线及长 16、431 号钻孔连线与西庄煤矿相邻；西部边界：为 330、长 20 号钻孔之连线；南部边界：以 341、475、468 号钻孔连线与郭峪、沟底、史山煤矿为界；北部边界：西段以潘庄一号井田境界与潘庄一号矿井为界，北段以点（X=394500,Y=511000）及长 5 号钻孔连线为界，东段以成庄井田境界为界。2.1.2 开采界限井田内含煤地层为上石炭统太原群及下二叠统山西组，总厚 123.38m，含煤 11 层。可采煤层 2 层，分别为 3 号、9 号煤层。其中主采煤层为 3 号煤层，9 号煤层由于含硫份较高，作为后期储备资源开采。矿井设计只针对3 号煤层。开采上限：3 号煤层以上无可采煤层。下部边界：9 号煤层以下有 15 号煤层为较稳定可采煤层，但含硫份大于 3%，列入平衡表外储量。2.1.3 井田尺寸井田的走向最大长度为 5.81km，最小长度为 5.66km，平均长度为5.77km。井田倾斜方向的最大长度为 6.68km，最小长度为 5.56km，平均长度为6.30km。煤层的倾角最大为 10，最小为 2，平均为 5，井田平均水平宽度为6.28km。井田的水平面积按下式计算：S = H L （2.1）式中： S井田的水平面积，m 2；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 = 5.77 6.28 = 36.24（km 2）井田赋存状况示意图如图 2.1。2.2 矿井工业储量2.2.1 储量计算基础1.根据寺河、潘庄二号井田地质勘探报告提供的煤层储量计算图计算；2.依据煤炭资源地质勘探规范关于化工、动力用煤的标准：计算能利用储量的煤层最低可采厚度为 0.8m，原煤灰分不大于 40%。计算暂不能利用储量的煤层厚度为 0.70.8m；3.依据国务院过函（1998）5 号文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：夹石厚度不大于 0.05m 时，与煤分层合并计算，复杂结构煤层的夹石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，勘探工程分布西 庄 太安头 沟南王 街郭 庄寺河车 街樊 山东 山湘峪 F51 H=2m 66.851042936.140725386.1928547 6.3125846.210985346.29850346.410538796.529183475.92108634 5.231086475.4891607236.14853295.847236.259038744.90685726.7 、寺 河 矿 开 拓 平 面 图5.431026 5.96874036.15934726.2580346.24798036.4183726.2385146.30859245.798216036.109238546.190527346.809137256.498301276.758249DB16.178305DB26.80735214DB6.074852DB6.0732549DB6.70952183.73506.28540DB6.15782496.384507DB6.71045295.7284915.937840126.879104352图 2.1 井田赋存状况示意图比较均匀，采用地质块段的算术平均法。6.煤层容重：3 号煤层容重为 1.45t/m3，9 号煤层容重为 1.49t/m32.2.2 井田地质勘探井田地质勘探类型为精查，属详细勘探。寺河井田精查地质报告是由山西省煤化局地质勘探一对分别于 1974 年 12 月提出，于 1975 年 3 月 13日经山西省煤化局批准了详查报告。井田范围内钻孔分布，井田内北部边界附近和西部及东部边界附近，钻孔布置较少；其它区域钻孔分布比较均匀，勘探详细。井田内北部边界附近、西部边界附近以及东部边界附近属 B 级储量，断层附近属 C 级储量，其它区域为 A 级储量。高级储量占 99.6%，符合煤炭工业设计规范要求。煤层最小可采厚度为 0.8m。3 号煤层最小可采厚度为 4.40m，最大可采厚度为 8.86m，平均 5.3m。2.2.3 工业储量计算矿井主采煤层为 3 号煤层，采用地质块段法。9 号煤、15 号煤（平衡表外储量）采用算术平均法。3 号煤层工业储量计算根据地质勘探情况，将矿体划分为 A、B、C 三个块段，在各块段范围内，用算术平均法求得每个块段的储量，煤层总储量即为各块段储量之和。块段划分如图 2.2。西 庄 太安头 沟南王 街郭 庄寺河车 街樊 山东 山湘峪 F51 H=2m 6 6.851042936.140725386.1928547 6.3125846.210985346.29850346.410538796.529183475.92108634 5.231086475.4891607236.14853295.847236.259038744.90685726.27 、寺 河 矿 开 拓 平 面 图5.431026 5.96874036.15934726.2580346.24798036.4183726.2385146.30859245.798216036.109238546.190527346.809137256.498301276.758249DB16.178305DB26.80735214DB6.074852DB6.0732549DB6.709521836.7135206.28540DB6.15782496.384507DB 6.71045295.7284915.937840126.879104352图 2.2 地质块段划分由图计算各块段面积分别为：Sa= 16.42 m2；Sb= 9.45 m2；Sc= 11.26 m2；按下式计算：Zi = SiMiri （2.2）式中： Zi各块段储量，万 t。Si各块段的面积，m 2。Mi各块段内煤层的厚度，m。Ri各块段内煤的容重，均为 1.45t/m3。A 块段储量：Z a = 16.425.31.45 = 12619（万 t）B 块段储量：Z b = 9.456.421.45 = 8797（万 t）C 块段储量：Z c = 11.265.31.45 = 8653（万 t）则 3 号煤层工业储量：Z g3 =Za+Zb +Zc =12619 + 8797 + 8653 =30069（万 t）9 号煤层工业储量按下式计算：Zg = SMr （2.4）式中： Zg煤层工业储量，万 t。S煤层面积， S = Sa + Sa + Sa = 37.1m2。M煤层厚度，1.62m。R煤的容重，1.49t/m 3。则，9 号煤层工业储量为：Z g9 = 37.1