沙曲矿瓦斯抽放改扩建工程设计说明书范本.doc

华晋焦煤有限责任公司沙曲矿华晋焦煤有限责任公司沙曲矿 南北翼瓦斯抽放改扩建工程设计南北翼瓦斯抽放改扩建工程设计 说说 明明 书书 工程编号 CS11SQ 生产能力 8 0Mt a 院 长 王建国 总 工 程 师 王魁军 项目负责人 高 坤 煤煤炭炭科科学学研研究究总总院院 沈沈阳阳研研究究 院院 二二 一一年三月一一年三月 报告名称 报告名称 华晋焦煤有限责任公司沙曲矿南北翼瓦斯抽放改扩建工程设计说明书 报告审核 报告审核 王魁军 研 究 员 院总工程师 梁云涛 研 究 员 科技发展部主任 课题负责人 课题负责人 高 坤 研 究 员 国家重点实验室主任 报告编写 报告编写 赵 新 助理工程师 课题工作人员 课题工作人员 煤炭科学研究总院抚顺分院煤炭科学研究总院抚顺分院 高 坤 赵 新 李守国 潘竞涛 汪开旺 华晋焦煤有限责任公司沙曲矿华晋焦煤有限责任公司沙曲矿 李庆源 元继宏 刘兆元 周文宇 目目 录录 1 井田概况井田概况 1 1 1 井田位置 范围与交通 1 1 2 地形地貌及水系 2 1 3 气象 地震及地温 3 1 4 地层及地质构造 3 1 5 煤层及煤质 10 1 6 井田水文地质 13 1 7 矿井瓦斯 煤尘爆炸及自燃 14 1 8 矿井概况 15 2 矿井瓦斯储量及可抽量矿井瓦斯储量及可抽量 21 2 1 瓦斯储量计算范围 21 2 2 瓦斯储量及可抽量 21 3 瓦斯涌出量预测瓦斯涌出量预测 23 3 1 瓦斯涌出量预测方法 23 3 2 矿井瓦斯涌出量预测结果 26 4 矿井瓦斯抽放改扩建的必要性和可行性矿井瓦斯抽放改扩建的必要性和可行性 28 4 1 抽放瓦斯改扩建的必要性 28 4 2 瓦斯抽放改扩建的可行性 29 4 3 抽放站布置 31 5 抽放瓦斯方法抽放瓦斯方法 33 5 1 矿井瓦斯来源分析 33 5 2 瓦斯抽放方法 33 5 3 抽放巷道布置 42 5 4 钻场 钻孔布置 42 5 5 封孔方式 材料及封孔工艺 45 5 6 抽放瓦斯效果及主要设备 46 6 瓦斯抽放系统管路和设备布置及选型瓦斯抽放系统管路和设备布置及选型 51 6 1 抽放管路系统 51 6 2 抽放设备选型 57 7 瓦斯抽放泵站瓦斯抽放泵站 66 7 1 瓦斯泵房及附属设备布置 66 7 2 抽放站场地平面布置 66 7 3 电气及通信 67 7 4 检测 监控系统 71 7 5 瓦斯抽放泵站场地建筑及环境保护 73 7 6 给排水 供热及采暖 73 8 瓦斯利用瓦斯利用 76 8 1 矿井瓦斯利用 76 8 2 瓦斯利用管路布置 76 9 抽放瓦斯管理抽放瓦斯管理 77 9 1 队伍组织 77 9 2 图纸和技术资料 77 9 3 管理与规章制度 78 9 4 常用记录和报表样式 78 10 瓦斯抽放安全技术措施瓦斯抽放安全技术措施 82 10 1 抽放系统安全措施 82 10 2 抽放瓦斯站安全措施的要求 82 10 3 瓦斯管道输送水封阻火泄爆安全措施 83 10 4 煤矿低浓度瓦斯管道输送安全保障措施 85 11 经济概算及投资经济概算及投资 90 11 1 概算编制范围及依据 90 11 2 概算投资及明细 90 11 3 投资来源 90 11 4 技术经济分析及评价 91 附表 华晋焦煤有限责任公司沙曲矿南北翼瓦斯抽放改扩建工程设计主要设备与材料附表 华晋焦煤有限责任公司沙曲矿南北翼瓦斯抽放改扩建工程设计主要设备与材料 清册清册 1 井田概况井田概况 1 1 井田位置 范围与交通井田位置 范围与交通 沙曲井田位于吕梁山脉的中段西部 河东煤田中段 行政区划属山西省吕梁市柳 林县管辖 由华晋焦煤有限责任公司开发建设 矿井现工业场地距柳林县城约 5km 井田地理座标为 北纬 37 18 54 37 30 27 东经 110 45 33 111 19 41 井田北以聚财塔南断层与双柳井田为界 东南以批准的采矿权边界与贺西井田 金家庄井田为界 西部以采矿权边界与郭家沟井田为界 东部以采矿权边界与地方煤 矿井田为界 井田大致呈北西 南东走向弧形 总体为一缓倾斜的单斜构造 倾向 西 南西 井田走向长约 22km 倾斜宽 4 5 8km 井田面积 138 3535km2 井田呈南北向分布 三川河在井田中部自东向西流过本井田 太 原 军 渡 绥 德 国家级公路 307 国道 沿三川河北岸从本井田中部穿过 汾 阳 军 渡 高速 公路与 307 国道并行穿过本井田 孝 西 柳 林 铁路从南同蒲铁路介西支线的孝西站 起 经中阳 柳林沿三川河北岸至沙曲井田穆村镇 全长 116km 已在运营 沙曲矿井 铁路专用线在其终点穆村站东端接轨 线路长 1 96km 在建的太 原 至中 卫 银 川 铁路沿三川河穿过沙曲井田 1 公路 公路 太 原 军 渡 绥 德 国家级干线公路 307 国道 从矿井工业场地北侧通过 青 岛 银 川 高速公路汾 阳 军 渡 段从井田中部由东向西与 307 国道并行 通过本井田 目前已建成通车 公路交通运输方便 2 铁路 铁路 孝 西 柳 林 铁路从南同蒲铁路介西支线的孝西站起 经中阳 柳林至井田附近 穆村镇 全长 116km 沙曲矿井铁路专用线在其终点穆村站东端接轨 在建的太 中 银铁路在中部三川河北岸穿过本井田 拟 2010 年投入运行 太中银铁路设计标准 为国铁 级 双线电气化 设计时速 160km h 预留 200km h 设计通过能力 6000 万 吨 铁路交通方便 沙曲矿井运输条件优越 可以满足矿井改扩建的要求 矿井交通位置参见图 1 1 距秦皇岛 1159km京京 京京 京京 京京 符 号 省 临汾 柳林 至绥德县 省 中阳县 支河 阳泉曲 汾西 路 隰县 蒲县 公 沙曲井田 西 离 交口县 西 临 霍州 孝西 石庄 汾阳县 孝义县 灵石县 介休县 平遥县 柳林县 军渡 三交 吴堡县 路 店坪 田家会 离石县 古交区 文水县 田 山 公 太 交城县 太谷县 1232km京京 京 京京京 京京 京京 名 称 公 路 距石臼所 铁 路 沙曲井田范围 正在建中的设铁路 沁县 榆社 武乡 太原市 交口县 图图 1 1 交通位置图交通位置图 1 2 地形地貌及水系地形地貌及水系 井田位于吕梁山脉中段西部 区内地形大部分为侵蚀切割强烈的梁峁状黄土丘陵 局部为堆积地形 区内沟谷密集狭窄 形状多呈 V 字型 堆积地形发育在横穿井田的 三川河河谷及较大的沟谷中 为冲 洪积堆积 三川河河谷中发育有 级侵蚀阶 地 第四系沉积物厚 5 10m 井田内地形总的趋势东高西低 南高北低 三川河河谷是一个低凹地带 地形标 高一般为 800 900m 最高点在南部枣园山 高程 1149 39m 最低点位于西部边界 鄢哉村附近的三川河河谷 标高 740 00m 一般相对高差 100 200m 最大高差 409 39m 井田属黄河水系 三川河是井田内唯一河流 它的上源是北川河 东川河和南川 河 在离石交口镇汇合后 称为三川河 干流全长 168km 流域面积 4161km2 由井 田中段向西穿出后 在石西镇西的两河口入黄河 井田内径流长度约 8km 三川河长 年流水 据井田以西的后大成水文站 1956 1980 年观测资料 三川河平均年径流量 2 88 亿 m3 平均径流模数 2 23L s km2 洪水期最大流量为 2260m3 s 其余沟谷平时无 水 只有在雨季才有短暂水流汇入三川河或直接流入黄河 柳林泉以泉群的形式出露于井田东界外三川河两岸 在东起寨东 西至薛家湾近 2km 的河谷中 大小泉点近百个 向三川河排泄 泉水出露高程 790 801m 据 1983 1991 年长年观测资料 平均流量为 2 53m3 s 最大流量 6 17m3 s 水温在补给 区为 12 13 排泄区一般为 15 5 18 局部高达 20 5 1 3 气象 地震气象 地震及地温及地温 本区属暖温带大陆性季风半干旱气候 气温昼夜变化悬殊 四季分明 冬春季多 西北风 夏秋季多东北 东南风 年平均风速 1 2 2 46m s 最大 9 3 15m s 气候干 旱 冬季寒冷 夏季炎热 年最低气温平均为 6 9 最高气温平均为 24 6 年平均气 温 10 5 降水多集中在 6 9 月 年降水量最小为 373 5mm 最大为 577 7mm 平均 为 464 2mm 年蒸发量最低为 1766 2mm 最高为 2171 7mm 平均为 1888 7mm 蒸发 量大于降水量 年最小相对湿度为 0 年平均相对湿度 56 初霜期一般在 10 月上旬 终霜期在翌年 3 月下旬 无霜期 150 200 天 初雪期为 11 月中 下旬 终雪期为翌 年 3 月中 下旬 冻土期在 11 月至来年 3 月 最大冻土深度为 1m 根据 中国地震动峰值加速度区划图 GB18306 2001 井田地震动峰值加速度 小于 0 05g 相当于原地震基本烈度 度 全井田由东至西 由北至南 地温梯度呈增大趋势 恒温带深 55m 温度 14 由浅入深地温相应增加 山西组 2 3 4 5 煤赋存范围均为地温正常区 太原组 6 8 9 10 煤初期开采区域内亦为地温正常区 仅其深部区域有局部地段属地温异 常区 尚需在今后生产中探查落实并采取相应的降温措施 1 4 地层及地质构造地层及地质构造 1 4 1 地层地层 本区所属河东煤田离柳矿区 井田内地层层序自下而上为奥陶系中统上马家沟组 O2s 峰峰组 O2f 石炭系中统本溪组 C2b 上统太原组 C3t 二叠系下 统山西组 P1s 下石盒子组 P1x 上统上石盒子组 P2s 石千峰组 P2sh 三叠系下统刘家沟组 T1l 新生界第三系 第四系 井田内地表只出露下石盒子组 及以上地层 其余出露于井田以东 根据地表及钻孔揭露资料 将井田地层分述如下 1 奥陶系中统奥陶系中统 a 上马家沟组 出露于井田以东 与下马家沟组整合接触 本组共分三段 下段为灰 灰白色角 砾状白云质泥灰岩 厚 27 53m 平均厚 48m 中段为青灰 灰黑色中厚层石灰岩 灰白色白云质灰岩 豹皮状灰岩 厚 110 159m 平均厚 122m 上段为灰 深灰色厚 层状石灰岩 白云质灰岩 豹皮状灰岩 夹白云质泥灰岩及泥质白云岩 厚 61 73m 平均 72 7m b 峰峰组 O2f 出露于井田以东 与下伏上马家沟组整和接触 本组厚 103 54 147 41m 平均 124 16m 下 中部多为浅灰 灰白色角砾状泥灰岩 砾屑灰岩 夹薄层白云质灰岩及 铝土质泥岩 含不稳定的近似层状 透镜状细晶石膏 2 3 层 厚 1 7m 或为巨厚层 状的泥灰岩 白云质灰岩与石膏层混生 并有纤维状石膏脉充填于不规则的裂隙中 石膏脉宽 0 5 5m 统称为石膏带 上部为中厚 巨厚层状灰白 深灰色微晶石灰岩 薄层状黑灰色泥灰岩 白云质灰岩 角砾状砾屑泥灰岩 局部夹薄层含铝质泥岩 本 组变形层理及岩溶 裂隙较发育 地表见岩溶溶洞 钻孔中溶孔直径 1 3cm 产头足 类化石 2 石炭系石炭系 a 中统本溪组 C2b 出露于井田以东的沟谷中 与下伏奥陶系中统峰峰组呈平行不整合接触 本组厚 16 29 39 00m 平均 27 37m 北部较薄 向南增厚 本组岩性分为两段 下段岩性为 铁铝岩段 厚 0 16 29m 平均 4 29m 其底部为山西式铁矿 呈透镜状 鸡窝状 厚 0 4 90 一般 1m 地表多为褐铁矿 钻孔揭露为深灰 褐灰色铝土岩 G 层铝土岩 及黄铁矿 上段为灰黑色泥岩 砂质泥岩 深灰色铝质泥岩 粉砂岩夹灰色中 细粒石 英砂岩 灰岩及煤层 灰岩 0 3 层 本段厚 8 81 32 17m 平均厚 21 70m b 上统太原组 C3t 本组零星出露于井田以东的一带沟谷中 底部以 K1砂岩与下伏本溪组分界 为本 区主要含煤地层之一 厚 81 02 116 76m 平均 96 22m 厚度变化为中部厚 西 南 薄 根据岩性特征 本组可明显分为三段 下段 C3t1 由 K1至 8 号煤层顶 厚 37 33 70 55m 平均 52 70m 底部砂岩 为灰 灰白色中 细粒石英砂岩 含岩屑 白云母 含黄铁矿及泥质包体 接触式铁 泥质及少量钙质胶结 具交错层理和缓波状层理 厚 0 32 17 33m 平均厚 4 81m 其上为一套灰 灰黑色细粒砂岩 粉砂岩 砂质泥岩 泥岩组成的碎屑岩段 夹 0 2 层不稳定的生物碎屑灰岩 L0 及薄层铝质泥岩 含煤 3 7 层 其中 8 9 10 号煤 层为全区可采或局部可采的主要煤层 中段 C3t2 由 L1灰岩底至 L5灰岩顶 厚 25 66 57 76m 平均 36 21m 岩性由 3 5 层深灰色生物泥晶 微晶 石灰岩夹深灰 灰黑色泥岩 砂质泥岩和少量薄层粉 细粒砂岩和煤层组成 石灰岩 L5 L4层位稳定 L1 L2多合并为一层 本段所含的 6 号煤层为局部可采的不稳定煤层 7 号 7 下号煤层为不稳定煤层 上段 C3t3 由 L5灰岩顶界至 K3砂岩底 厚 0 13 93m 平均 6 62m 为深灰 黑灰色泥岩 砂质泥岩 粉砂岩 夹薄层铝质泥岩和薄煤层 6 上 本段底部泥岩 中含动物化石 3 二叠系 二叠系 a 下统山西组 P1s 为井田内另一主要含煤地层 底部以 K3砂岩 相当于太原西山北岔沟砂岩 连续 沉积于太原组之上 全组厚 42 89 79 92m 平均厚 60 80m 其变化为东南 西北部 较厚 中部较薄 岩性为深灰 灰黑色泥岩 砂质泥岩 粉砂岩 中 细粒砂岩 含 煤 5 10 层 其中 2 3 4 5 煤层为稳定可采或局部可采的主要煤层 井田北部 3 4 煤层合并 称为 3 4 煤层 5 煤层顶板为黑色泥岩或砂质泥岩 富含黄铁矿结核 我们称之为 海相泥岩 该层 产丰富的动植物物化石 b 下统下石盒子组 P1x 零星出露于井田东部 以 K4砂岩连续沉积于山西组之上 厚 66 12 102 18m 平 均 81 93m 岩性为灰色 深灰色石英砂岩 长石石英砂岩 粉砂岩 砂质泥岩及泥岩 下部偶夹 1 2 层煤线 底部 K4砂岩为灰白 深灰色中厚层状中 粗粒长石石英砂岩 厚 0 55 21 70m 平均厚 5 41m 向上为灰色 绿灰色中 细粒岩屑石英砂岩 长石石英砂岩与深灰 黑 灰色泥岩 砂质泥岩互层 上部为灰绿色细 粗粒长石石英杂砂岩夹灰 灰绿色砂质泥岩 泥岩 顶部为一 层灰白 浅灰色铝质泥岩 桃花泥岩 富含铁质鲕粒及结核 露头上常呈网格状褐 红色褐铁矿细脉 可作为上 下石盒子组分界的辅助标志 c 上统上石盒子组 P2s 全组厚 269 70 457 40m 平均 371 00m 以 K6 砂岩连续沉积于下石盒子组之上 主要由灰色 灰绿色 灰紫色 紫红色 紫色砂岩 砂质泥岩 泥岩组成 由下向上 紫色渐深 全组分为三段 下段 P2s1 主要为灰绿色 灰白色砂岩 粉砂岩与杂色 深灰色及紫红色泥岩 砂质泥岩互层 厚 121 00 156 90m 平均 137 13m 下部以砂岩为主 底部砂岩 K6 厚 1 25 23 57m 平均 10 06m 为灰 灰白色厚层状中粗粒长石石英砂岩 孔隙式胶 结 碎屑颗粒多呈点 线接触 本段产羊赤类化石 中段 P2s2 厚 73 67 116 23m 平均 91 40m 主要为紫红色砂质泥岩夹灰色 绿灰色砂岩及灰黑色泥岩 砂质泥岩多呈团块状 水平层理发育 夹泥岩条带 层面 上有云母片 砂岩横向不稳定 底界砂岩为黄绿色厚层状粗 中粒岩屑长石石英砂岩 上段 P2s3 厚 102 00 184 30m 平均 142 58m 以紫红 蓝灰色泥岩 砂质 泥岩为主 夹灰色 灰绿色砂岩及燧石条带 砂岩中多含长石 胶结疏松 易风化成 浅灰 灰白色碎屑 出露于泥质岩中 是本段的特征标志 泥质岩厚度较大 为紫色 蓝灰色夹灰色 灰绿色条带 底部砂岩 K7厚 2 39 10 52m 平均 6 83m 为浅灰 灰绿色厚层状含砾粗 中粒长 石石英砂岩 砾石成分为石英岩及燧石 本段中上部含结核状锰铁质砂岩 露头顶部常见一层黄色砂质泥岩 可作为 K8 的 辅助标志 d 上统石千峰组 P2sh 厚 101 00 193 50m 平均 141 07m 以 K8砂岩连续沉积于上石盒子组之上 岩 性以紫红色 深红色 红色砂质泥岩 泥岩为主 夹不稳定浅红色中 细粒长石杂砂岩 上部泥质岩中含丰富的似层状 透镜状钙质结核 底部砂岩 K8厚 7 50 16 00m 平均 11 71m 为浅灰绿色 灰白色间紫红色厚层状 含砾中 粗粒长石杂砂岩 底部含砾石 夹透镜状紫红色砂质泥岩 本组以其色调鲜 艳为特征 4 三叠系 三叠系 下统刘家沟组 T1l 出露于井田西北边界聚财塔断裂带之间和西南侧沟谷中 最大出露厚度 409 80m 以 K9砂岩连续沉积于石千峰组之上 本组岩性主要由浅灰紫 灰红色薄层 中厚层及厚层状细粒长石杂砂岩 夹紫红色粉砂岩 砂质泥岩 泥岩及 数层不稳定的透镜体 砂岩中含磁铁矿条纹条带 层理很发育 具交错层理 变形层 理和水平层理 岩层常呈薄板状 层面上可见波痕 泥裂及印模等构造 下部普遍具 有浅色钾长石质胶结物集合而成的斑状构造 底部夹砾岩薄层 上部含同生砂岩球 夹多层紫红色粉砂岩及砾岩透镜体 底部砂岩 K9厚 6 00 32 00m 平均 19 00m 为浅红 浅灰红色中厚层状铁质细粒 长石砂岩 具小型交错层理 5 新生界新生界 a 上第三系上新统 N2 井田内分布广泛 出露于冲沟中 厚 4 00 94 50m 平均 32 73m 分上下两部分 保德组 N2b 底部为沙砾岩层 厚 0 18 00m 平均 2 84m 与下伏地层呈角 度不整合接触 砾石成分以砂岩为主 少量为灰岩 伟晶岩 石英岩 角闪岩 砾径 2 10cm 为主 大者 50cm 棱角状至圆状 孔隙式砂质钙质充填 其上为棕紫 棕红 色及黄红色的粘土 砂质粘土 钙质粘土夹砂砾石层 含大量钙质结核 本组含化石 Hipparion sp 三趾马 Chilotherium sp 齐鲁兽 静乐组 N2j 与下伏地层保德组为平行不整合接触 以紫红色 红色粘土为主 夹数层钙质结核层 粘土中含豆状锰铁质结核 b 第四系中更新统离石组 Q2l 即 离石黄土 广泛分布于井田内沟谷两侧 厚 2 50 140 00m 平均 27 28m 主 要由浅红 黄灰色砂质粘土 亚粘土 亚砂土组成 底部常有一层砂砾石层 厚 0 11 20m 平均 5 07m 下部含 2 6 层古土壤及小型钙质结核和冲积小砾石 上部 为红黄土 夹土壤层及小型钙质结核 发育垂直节理 地貌上多形成陡壁 黄土株等 c 第四系上更新统马兰组 既 马兰黄土 广泛分布于黄土梁 峁 垣顶部 河流三级阶地上部和河流二级 阶地 厚 0 40 00m 与下伏离石组为平行不整合接触 由浅灰黄 浅黄 棕黄色砂质 粘土 粉砂土 亚砂土组成 颗粒均匀 结构疏松 具大孔隙 无层理 垂直节理发 育 常形成黄土陡壁 d 第四系全新统 主要分布于三川河河谷 河漫滩及一级阶地上 与下伏地层呈角度不整合接触 为近代河流冲积层 由不同时代的沙 砾 泥质碎屑组成 一般厚 10m 左右 富水性 较强 井田煤系地层综合柱状见图 1 2 1 4 2 构造构造 1 区域地质构造区域地质构造 本区位于鄂尔多斯盆地东部边缘 区域构造单元属晋西挠褶带中部 岩层总体上 呈南北向 向西缓倾斜 离柳矿区位于离石 柳林东西向构造带 由于受印度洋板块及太平洋板块的推挤 作用 造成本区东西向构造应力不均衡 产生了以离石 柳林聚财塔东西方向为转折 弧顶向西突出的弧状褶皱 及离石鼻状构造 中部王家会背斜将本区分隔成离石 中 阳向 斜煤盆地和三交 柳林单斜煤产地 东北鼻状构造与离石盆地相接部位 发育有一系 列近南北或北北东向的断裂 褶皱构造 在鼻轴部位 由于张力作用的结果 产生了 东西向的聚财塔断裂带 2 井田构造井田构造 井田位于离柳矿区西部 三交 柳林单斜含煤区中南部 为一缓倾斜的单斜构造 地层走向自北向南由南北向渐变为北西向 倾向由西渐变为南西 地层倾角平缓 一 般为 3 7 地表为 3 15 局部地段受小褶曲及断层影响可达 18 23 井田内以 宽缓的小型褶曲构造为主 断层稀少且断距小 仅井田北界为一地堑式断裂带 地表 未见陷落柱 仅三川河附近 4 个钻孔见陷落构造 井田构造属简单型 褶曲 以三川河为界 北部褶曲轴向以北北西和近东西向为主 南部以北东及北北东向 为主 共见 29 条褶曲 延伸长度超过 500m 的有 9 条 其余褶曲延伸长度为 100 430m 断层 井田内断层稀少 仅北界为一地堑式断裂带 陷落柱 井田勘探阶段内有 4 个钻孔见陷落柱 其中 M26 孔 M27 孔 L1 4 孔陷落柱位 于一水平北翼下山采区范围内 柱状 1 200 层 厚 m 组系界 岩石名称 砂质泥岩 岩 性 描 述 砂质泥岩 深灰色粉砂岩 透镜状层理 含少量植物化石 中部有0 3米的2煤层 顶部夹0 40m的菱铁矿层 砂质泥岩 铝质泥岩浅灰色铝质泥岩 均匀层理 断口平坦 含铝较高 砂质泥岩 灰色砂质泥岩 均匀层理 断口平坦 上部夹 0 2m的硅质岩 3煤 3煤 均一结构 内生裂隙发育 贝壳状及眼球状 断口 玻璃光泽 属光亮型煤 煤层结构简单 深灰色粉砂岩 均匀层理 含少量植物碎片化石 粉砂岩 深黑色泥岩 水平纹理 断口平坦 含大量植物碎片 细砂岩底部有少量泥岩 4煤 黑煤细条带状 内生裂隙较发育 眼球状断口 强玻璃光泽 属光亮型煤 煤层结构简单 灰黑色砂质泥岩 含植物根茎化石 灰褐色中砂岩 富含煤屑 局部含云母碎片 黑色泥岩 水平纹理 下部含丰富的动物化石 中粒砂岩 5煤层 煤 均一结构 内生裂隙较发育 贝壳状及眼球状断口 强玻璃光泽 属半亮型煤煤层结构中等 结构0 801 850 25 K3砂岩 浅灰色中砂岩 主要成分为石英 次为长石 黑色炭质泥岩 富含植物根茎化石 15201工作面综合柱状图 图1 1 200 二 叠 系 生西 山 组 3 5 4 0 1 5 3 0 5 50 4 6 2 0 5 0 1 2 4 0 1 0 2 35 1 0 泥岩 界 古 1 5 砂质泥岩 泥岩 1 5 2 5 3 0 泥岩 炭质泥岩 泥灰岩 黑色泥岩 含植物化石 灰褐色泥灰岩 局部裂隙发育 充填方解石脉 浅灰色细砂岩 主石英 次长石 煤屑 均匀层理 图图 1 2 沙曲井田煤系地层综合柱状图沙曲井田煤系地层综合柱状图 M26 孔陷落柱 从孔深 450m 开始陷落 即从 6 煤层下 9 52m 开始陷落 上距 5 煤层 29 64m M27 号孔陷落柱从 6 煤层开始陷落 上距 5 煤层 17 64m L1 4 号孔陷落柱 从孔深 424m 开始陷落 即从 4 煤层顶板开始陷落 M38 号孔在井田范围内未查到 生产过程中揭露陷落柱构造 37 个 面积最小为 20m2 最大为 750m2 1 5 煤层及煤质煤层及煤质 1 5 1 煤层煤层 本井田共有可采煤层 8 层 分别为有 2 3 4 5 6 8 9 10 可采煤层 总厚 15 42m 其中 2 3 4 5 赋存于山西组 6 8 9 10 赋存于太原组 可采 煤层分述如下 2 煤层煤层 赋存于山西组中部 上距 K4砂体 29m 下距 4 煤 16 50m 见煤点厚度 0 25 2 20m 平均 0 89m 可采厚度 0 71 2 20m 平均 1 07m 不含夹矸或偶含夹矸 1 2 层 结构简单 井田中部及南端可采 主要可采区分布于 11 线以北 井田东北部 大面积不可采 可采范围约占井田的 61 全井田仅有两孔煤层尖灭 在初采范围内 北部为薄煤层 局部为中厚煤层 南部基本上不可采 顶板为砂质泥岩 泥岩 有一 定比例的粗碎屑岩 底板为泥岩 砂质泥岩 粉砂岩 本煤层为一较稳定的大部可采 煤层 3 煤层煤层 赋存于山西组中下部 上距 2 煤 10 34m 下距 4 煤 0 16 99m 平均 6 16m 见 煤点厚度 0 40 1 50m 平均 1 05m 可采厚度 0 76 1 50m 平均 1 07m 不含夹矸或 偶含夹矸 1 层 结构简单 井田北部 7 线以北除西缘有小面积可采区外 大面积与 4 煤层合并 以南独立分层 此范围内尖灭区和不可采区零星分布 可采范围约占井田 的 60 基本属薄煤层 偶见中厚煤点 顶板以粉砂岩和砂质泥岩为主 泥岩 细粒 砂岩次之 底板为砂质泥岩和粉砂岩 含一定量的细粒砂岩和泥岩 本层为一较稳定 的大部可采煤层 4 煤层煤层 赋存于山西组下部 上距 3 煤 6 16m 下距 K3砂体 10 61m 煤厚度 0 50 6 05m 平均 2 98m 含夹石 0 4 层 多数为 1 2 层 夹石厚度在 0 06 0 20m 之间居多 个别达 0 50m 夹石岩性以炭质泥岩和泥岩为主 从生产采区揭露情况来看 在 M36孔附近发现 300m 100m M35孔南发现 200m 100m 的不可采区 煤厚变化有明 显的规律性 总的趋势是由北向南从厚煤层变为中厚煤层至薄煤层 在原精查勘探区 7 线以北基本上为 3 4 煤合并的厚煤地段 煤厚多为 4m 左右 最厚达 6 05m 以南 为分出 3 煤后的中厚带 厚度约 2m 左右 井田西南角为薄煤带 初采地段中厚煤约 占 2 3 厚煤占 1 3 左右 顶板为中 细砂岩 砂质泥岩 泥岩 底板为砂质泥岩和粗 碎屑岩 4 煤为一较稳定的全区可采煤层 5 煤层煤层 赋存于山西组下部 上距 4 煤层 2 98m 下距 K3砂体 1 79m 见煤点厚度 0 10 5 04m 平均 2 73m 可采厚度 1 05 5 04m 平均 2 89m 含夹石 0 6 层 多数为 1 2 层 岩性为炭质泥岩和泥岩 厚度大多在 0 06 0 20m 之间 全井田大部可采 仅 在井田西北角的 2 孔尖灭 北界外的三交区南缘为尖灭区或不可采区 推测其范围已 伸入本井田内 此外在原精查勘探区 南部 16 线以南大部不可采 厚煤区分布于井田 东北部 面积约占可采范围的 1 4 多 一般厚度在 4m 左右 最大达 5 04m 由此向西 和向南厚度递减 全井田以中厚煤层为主 13 线以北厚度在 2m 以上 以南小于 2m 初采地段基本上为中厚煤层 厚度在 2m 以上 北部接近或局部为厚煤层 顶板为泥岩 及极少量中 细粒砂岩 底板为粉砂岩 泥岩 含一定比例的粗碎屑岩 本煤层为一较 稳定的全井田大部可采煤层 6 煤层煤层 赋存于太原组上部 上距 K3砂体 16 48m 下距 8 煤 27 73m 伏于 L5灰岩下 见 煤点厚度 0 10 1 66m 平均 0 81m 可采厚度 0 70 1 66m 平均 1 00m 不含夹石 少数含夹石 1 2 层 岩性为炭质泥岩和泥岩 本层虽尖灭范围极少 但可采范围分布 不广 且连续性差 3 线至 15 线的西半部 为最大的可采区 可采范围占井田的 67 可采区内煤层以薄煤为主 局部为中厚煤层 顶板为石灰岩 底板为泥岩或粉 砂岩 本层为一较稳定的大部可采煤层 8 煤层煤层 赋存于太原组中部 上距 L5石灰岩 35m 下距 K1砂体 52 70m 伏于 L1灰岩下 煤厚度 0 79 9 33m 平均 3 91m 含夹石 0 7 层 大多数为 1 3 层 夹石厚度多数 在 0 06 0 20m 之间 夹石岩性为炭质泥岩 泥岩 结构复杂 全井田可采 西北角与 9 10 合并 厚度增大 为特厚煤层 中部及中北部与 9 合并 向南至 14 线 厚度在 4m 左右 为厚煤层 基本上占据了整个探明 A 级 资源 储量区 14 线向南与 9 分 叉 变薄至中厚煤层 东南角又分叉出 8 上 煤层 8 煤变为薄煤层 综观全井田 煤 层从西北向南东变薄趋势十分明显 顶板为石灰岩 底板为泥岩 炭质泥岩 砂质泥 岩 含一定比例的中 细粒砂岩 本层为一较稳定的全井田可采煤层 9 煤层煤层 赋存于太原组下部 上距 8 煤 1 32m 下距 K1砂体 50 38m 见煤厚度 0 18 3 12m 平均 1 39m 可采厚度 0 73 3 12m 平均 1 86m 含夹石 0 5 层 夹 石岩性为炭质泥岩 泥岩 结构复杂 煤层大部分与以上 8 及以下 10 煤合并 仅在井 田南部 14 17 线间 东北角及中部一小片单独成层 可采范围占全井田的 27 顶板 为泥岩 炭质泥岩 粉砂岩 底板为泥岩 砂质泥岩 本煤层为一不稳定的局部可采 煤层 10 煤层煤层 赋存于太原组下部 上距 8 煤 10 75m 下距 K1砂体 40 93m 见煤点厚度 0 18 5 38m 平均 1 66m 可采厚度 0 82 5 38m 平均 1 97m 含夹石 0 4 层 多 数含 1 2 层 夹石厚度多数在 0 06 0 20m 之间 夹石岩性为泥岩 炭质泥岩 井田 中部有一片面积稍大的不可采区 东北角及西北部各有一块面积不大的不可采区 西 北角与 8 及 9 煤合并 局部地段尖灭 可采范围占全井田的 75 井田西南角 9 煤并 入本煤层 煤层厚度增大 成为厚煤区 其余以中厚煤层为主 顶板为中 细粒砂岩 砂质泥岩 底板为炭质泥岩 铝质泥岩 本层为一较稳定的全井田大部可采煤层 可采煤层特征见表 1 1 1 5 2 煤质煤质 井田内含可采煤层 8 层 各煤层以低 中灰为主 山西组煤为特低 低硫 太原 组煤为中硫 富硫 除 2 8 煤为特低磷外 3 4 6 9 煤为低磷 5 10 煤为中 磷 发热量均为中高 高发热量 山西组以焦煤为主 太原组 6 煤为焦煤 8 10 煤 以焦煤为主 瘦煤次之 有少量贫瘦煤 煤质特征见表 1 2 根据化验测试结果 山西组以焦煤为主 夹少量肥煤 太原组 6 煤为焦煤 8 10 煤以焦煤为主 瘦煤次之 有少量贫瘦煤 井田煤质采样点偏低 但初采区相 对较高 控制程度比较好 沙曲 精查 勘探还对各煤层夹矸硫分进行测试 从统计 结果看 2 4 5 10 煤层夹矸硫分一般小于 1 8 煤夹矸硫分为 0 36 36 77 平 均为 4 84 本井田煤层属炼焦煤 炼焦是最合理的加工利用方向 此外也可作为动力 化工 用煤 除 2 4 煤可单独炼焦外 其它煤层单独炼焦因灰分高难洗选 经济效益差 井田内各煤层覆盖较厚 煤层最小埋深 93m 最大埋深 810m 根据钻孔煤层采样 化验结果 井田内所有煤层均不存在风化和氧化的现象 1 6 井田水文地质井田水文地质 1 6 1 井田水文地质条件井田水文地质条件 根据井田勘探报告 本区山西组煤矿床主要属二类一 二型 即水文地质条件简 单 中等的裂隙充水矿床 太原组煤矿床主要属三类一 二型 即水文地质条件简 单 中等的岩溶充水矿床 鉴于沙曲矿井目前正在进行水文地质勘探 预计 2009 年 5 月底出勘探报告 设计建议根据沙曲井田水文地质勘探报告对矿井水文地质条件进 一步定性 并开展矿井防治水设计工作 表表 1 1 可采煤层特征表可采煤层特征表 含 煤 地 层 煤层 编号 煤层厚度 m 最小 最大 平均 层间距离 m 最小 最大 平均 结 构 夹矸层数 可采性 稳定性 视密 度 t m3 岩性描述 底板 顶板 2 0 25 2 20 0 89 简单 0 2 局部可采 不稳定 1 36 砂泥岩 泥岩 泥岩 砂泥岩 粉砂 3 0 40 1 50 1 05 简单 0 1 局部可采 不稳定 1 43 粉砂岩 砂泥岩 砂泥岩 粉砂岩 4 0 84 6 05 2 98 中等 0 4 全部可采 稳定 1 36 中 细砂岩 砂泥岩 岩 砂泥岩和碎屑岩 山 西 组 5 0 10 5 04 2 74 复杂 0 6 大部可采 较稳定 1 47 泥岩及少量中 细砂岩 粉砂岩 泥岩 6 0 10 1 66 0 81 简单 0 2 局部可采 不稳定 1 43 石灰岩 泥岩或粉砂岩 8 0 79 9 33 3 91 复杂 0 7 全部可采 稳定 1 39 石灰岩 泥岩 炭质泥 岩 砂泥岩 9 0 18 3 12 1 30 复杂 0 5 局部可采 不稳定 1 43 泥岩 炭质泥岩 粉岩 泥岩 砂泥岩 太 原 组 10 0 18 5 38 1 66 1 01 23 92 10 34 0 16 99 6 16 1 80 9 74 5 56 11 56 31 82 16 88 17 39 37 58 27 73 0 12 48 1 32 0 22 50 9 43 中等 0 4 大部可采 较稳定 1 43 中细砂岩 砂质泥岩 炭质泥岩 铝质泥岩 表表 1 2 煤质特征表煤质特征表 含煤 地层 煤 层 编 号 水分 最小 最大 平均 灰分 最小 最大 平均 挥发分 最小 最大 平均 硫 分磷 分 煤 类 2 0 32 1 11 0 58 7 77 29 58 14 52 16 69 27 06 22 97 特低硫特低磷 焦煤为主 局部为肥煤 3 0 36 1 52 0 57 8 30 30 59 21 66 19 76 25 80 22 68 特低硫特低磷 焦煤为主 局部为肥煤 4 0 18 1 16 0 49 7 52 25 40 15 23 18 75 26 97 21 90 特低硫低 磷 焦煤为主 局部为肥煤 山 西 组 5 0 30 1 20 0 56 15 01 34 14 23 88 18 95 23 55 21 43 低硫为主 局部特低 中硫 中 磷焦 煤 6 0 32 0 80 0 56 6 72 33 29 18 39 17 25 24 42 20 21 中 硫低 磷焦 煤 8 0 29 1 92 0 57 8 39 24 78 15 21 13 81 21 47 17 15 富 硫特低磷 焦煤为主 局部为瘦煤 贫瘦煤 9 0 28 0 86 0 62 13 61 31 61 21 19 14 55 19 88 16 95 富 硫低 磷 瘦煤为主 焦煤次之 少量贫瘦煤 太 原 组 10 0 40 1 73 0 62 13 95 32 58 22 61 14 39 23 31 18 73 低中硫中 磷 焦煤为主 瘦煤次之 少量贫瘦煤 沙曲井田位于柳林泉域外西侧 现有的水文地质资料表明 井田内地下水补给 运移 排泄自成体系 其地下水或排泄于井田沟谷内 或向西及西南缓慢移动 1 6 2 矿井涌水量矿井涌水量 沙曲矿井井涌水量随开采面积的增大而增大 在枯水期 丰水期 平水期涌水量 没有太大的变化 考虑到本井田处柳林泉域 目前下龙花垣井底施工中 涌水量已超 过 100 m3 h 1 7 矿井瓦斯 矿井瓦斯 煤尘爆炸及自燃煤尘爆炸及自燃 1 7 1 瓦斯瓦斯 沙曲矿属高瓦斯和具有煤与瓦斯突出危险的矿井 2009 年瓦斯等级鉴定结果为 矿井绝对瓦斯涌出量高达 479m3 min 非标态 相对瓦斯涌出量高达 103m3 t 非标态 瓦斯涌出量逐年升高 造成采掘工作面瓦斯增大 出现瓦斯超限等问题 给正常生 产带来很大安全隐患 且瓦斯治理难度越来越大 沙曲矿 4 5 和 6 煤层具有煤与瓦斯突出危险性 2 煤层在 430m 水平及以上区 域无煤与瓦斯突出危险性 3 煤在南翼 420m 水平及以上区域无煤与瓦斯突出危险性 北翼 3 4 煤层 3 和 4 煤层合并 具有煤与瓦斯突出危险性 1 7 2 煤尘爆炸煤尘爆炸 地质勘探时对井田内 M25 8 18 孔采样作煤尘爆炸性试验 结果为各煤层爆 炸指数在 18 31 之间 表明各煤层均有煤尘爆炸危险性 经煤炭科学研究总院沈阳研究院瓦斯通风防灭火基础实验室对沙曲矿井 4 煤层 煤尘爆炸性鉴定结论为有爆炸性 据此 沙曲矿各煤层均有煤尘爆炸危险 1 7 3 煤层自燃煤层自燃 根据煤炭科学研究总院沈阳研究院瓦斯通风防灭火基础实验室对 2 3 4 5 和 6 煤层进行煤炭自燃倾向鉴定 结果为 4 煤层为三类不易自燃煤层 2 3 5 和 6 煤层为均为 类自燃煤层 1 8 矿井概况矿井概况 1 8 1 矿井生产现状矿井生产现状 矿井目前有 5 个场地 10 个井筒 7 个立井 3 个斜井 开拓 采用立 斜井混合 开拓方式 矿井以两个水平开拓全井田 一水平开拓山西组 2 3 4 5 煤 标高 400m 二水平开拓太原组 6 8 9 10 煤 矿井目前生产水平为 400m 水平 矿井以南 北工业场地为中心向南北两翼开拓 在 400m 水平分南北两翼各布置 三条大巷 分别为胶带输送机大巷 辅运大巷和回风大巷 400m 水平各条大巷大部 分沿 5 煤层底板岩石布置 北翼大巷从井底车场向北延展长度约为 6800m 南翼大巷 从井底车场向南延展长度约为 3800m 见图 1 3 矿井投产 4 年以来 基本维持南北翼各一个采区 一个综采面生产的格局 目前 井下生产采区为南二采区和北一采区 其中南二采区设计生产能力 1 0Mt a 在 4 煤层 中装备有一个一次采全高综采工作面 工作面采高约 2 5m 工作面长度 180m 工作 面顺 400m水平北翼轨道大巷 592 26 北三采区 综采工作面 胶 带 巷 448 16 440 3 67 889 34 M16 460 420 434 203 92 M20 861 51 北 三 采 区 511 59 8 3 24 965 12 M17 991 71 582 954 51 回 风 巷 520 480 500 540 5 70 912 00 502 83 M21 刘 家 恒 煤 矿 井 田 589 33 560 580 龙 沟 村 M22 847 24 3 83 北进风立井 z 935 500 x 4145030 000 y 37485990 000 852 21 11 420 904 44 庙 湾 煤 矿 井 田 x 4145000 000 y 37486100 000 z 935 500 北进风立井 4 24 836 20 M25 473 84 北一采区 综采工作面 2 48 瓦斯抽放站 M27 405 32 1 65 792 0 422 28 M28 3 92516 79 800 04 M29 杜 家 湾 村 孝 铁 回 风 上 山 0 84 M36 782 53 419 37 400 M33 360 380 712 46 L6 4 396 401 82 814 44 2 04 365 36 z 770 500 x 4142210 000 y 37486720 000 副立井 400m水平北翼胶带大巷 M31 774 98 427 333 05 路 410 57 16 766 73 2 40 458 912 46 LS 3 770 16 462 12 贯 头 村 300 320 340 南 二 采 区 M34 377 59 912 53 360 2 12 380 M35 2 44 974 89 400 420 440 460 2 60 x 4142284 247 y 37487917 220 x 4142296 000 y 37487947 000 2号回风斜井 沙 曲 村 柳 y 37487660 000 x 4142280 000 主斜井 z 774 000 z 776 000 776 18 M32 4 27 z 776 000 1号回风斜井 进 风 顺 槽 胶带上山 轨道上山 2 50 M37 500 37 480 南 一 采 区 500 康 家 沟 煤 矿 井 田 输 送 机 顺 槽 540 520 536 66 879 29 M41 M40 828 48 2 50 815 85 453 95 Q1 4 杜 峪 村 459 112 48 南一采区 综采工作面 地面抽放钻孔 4142000414250041415004141000414300041435004144000414450041450004145500414600041465004147000 41405004141000414150041420004142500414300041435004144000414450041450004145500414600041465004147000 3748550037486000374865003748700037487500374880003748850037485000 540 560 580 600 620 640 660 高 家 山 村 堡 上 新 村 堡 上 村 400m水平北翼回风大巷 火 药 库 1 1 27 88 中 央 配 电 室 水仓 副立井 火 药 库 南回风大巷 南轨道大巷 南胶带大巷 2 49 348 88756 68 M10 2 86 347 30773 39 M24 M26 758 62 346 752 63 停 采 线 停 采 线 停 采 线 停采线 停 采 线 停 采 线 停 采 线 停 采 线 停 采 线 停 采 线 停 采 线 4140500 图图 1 3 沙曲矿沙曲矿 4 煤层采掘工程平面图煤层采掘工程平面图 槽主要是 两进一回 布置 北一采区设计生产能力 2 0Mt a 4 煤层中装备有一个一次 采全高综采工作面正在生产 工作面采高约 4 2m 工作面长度 180m 工作面顺槽主 要是 两进一回 布置 采煤方法均为倾斜长壁一次采全高采煤方法 全部垮落法管理 顶板 井下煤炭运输采用胶带输送机方式 辅助运输现采用调度绞车牵引矿车方式 沙 曲矿北翼正在实施井下无轨胶轮车辅助运输系统 材料设备换装站 大巷底板硬化工 程已完成 2008 年全矿井产量为 245 万 t 其中北一采区约 150 万 t 南二采区约为 95 万 t 1 8 2 矿井改扩建工程矿井改扩建工程 根据山西省煤炭工业局 晋煤安发 2005 529 号 文件 沙曲矿井属于煤与瓦斯突 出矿井 煤科总院沈阳研究院对各煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定结果为 2 煤层在 430m 水平及以上 3 煤层南翼 420m 以上区域无煤与瓦斯突出危险性 4 5 和 6 煤 层具有煤与瓦斯突出危险性 沙曲矿生产过程中 在南翼数次发生煤与瓦斯突出 倾 出 现象 矿井勘探 生产实践和瓦斯研究成果均表明 矿井南翼煤层瓦斯含量大 瓦斯压力大 煤与瓦斯突出危险性明显比井田北翼高 矿井目前一个矿南北翼开采的 现状不利于对南北翼瓦斯进行有针对性的管理 一旦矿井一翼发生煤尘 瓦斯 水 火等安全事故 灾害将波及另一翼 灾害波及范围大 因此 设计提出将原井田划分 为南北翼独立开采系统进行开采 适当缩小井田面积 可以有效降低安全风险 最大 程度地减小灾害严重程度 发挥资源优势 加大井田开发强度 充分利用现有设施 完善南北翼独立开采系统 采用先进的技术 工艺 设备 力求使南比翼各生产环节 系统独立 简单 先进可靠 合理实用 把沙曲矿建成安全 高效的现代化大型矿井 1 8 3 改扩建方案改扩建方案 1 本次改扩建项目 拟将沙曲井田沿南北走向方向中部 以三川河 孝柳铁路 307 国道 太中银铁路 汾军高速公路保护煤柱带为界划分为两个井田 保护煤柱带以 北为沙曲北翼井田 保护煤柱带以南为沙曲南翼井田 沙曲北翼和沙曲南翼利用原沙 曲矿井的生产系统严格分开后分别进行改扩建 其中 沙曲北翼利用原沙曲矿 180 万 吨 年的能力及部分生产系统扩建到 500 万吨 年 沙曲南翼利用原沙曲矿 120 万吨 年 的能力及部分生产系统扩建到 300 万吨 年 2 将现有的 10 个