采矿工程毕业设计说明书

中国矿业大学（北京）2011级本科生毕业设计采矿工程 目 录1 矿井概述及井田地质特征11.1 矿井概述11.2 井田地质特征51.3 煤层特征132 井田境界与储量192.1井田境界192.2 矿井工业储量和可采储量213 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限273.1 矿井工作制度273.2 矿井设计生产能力及服务年限274 井田开拓方式324.1 井田开拓的基本问题324.2 矿井基本巷道535 盘区设计575.1 煤层的地质特征575.2盘区巷道布置及生产系统596 采煤方法676.1 采煤工艺方式676.2 工作面巷道布置777 矿井运输与提升797.1 运输系统与运输方式797.2 运输设备817.3 矿井提升938 矿井通风及安全998.1 风量的计算998.2 矿井通风系统和风量分配1038.3 矿井负压、等级孔和扇风机1058.4 安全生产技术措施1159 主要技术经济指标133参考文献136致 谢1371 矿井概述及井田地质特征1.1 矿井概述1.1.1 矿区地理位置及交通条件山西蒲县华胜煤业有限公司位于山西省蒲县县城东部35km处，行政区划属乔家湾乡管辖。井田位于霍西煤田西部边缘，其地理坐标为： 北纬：362442362641 东经：11118411112101本区交通以公路为主。井田东部约50km有大运高速公路和大运二级公路，西部有209国道，井田南北邻近328省道和329省道，井田中部有联接328省道和329省道的罗（家凹）克（城镇）公路，该路紧邻矿井场地东侧通过，是矿井对外交通联系的主要运输通道。329省道从井田南部东西向经过，自东向西途经井田附近的蒲县黑龙关镇、蒲城镇（蒲县县政府所在地）、薛关镇和大宁县午城镇，在午城镇接209国道。经该路向东南可至临汾市区，向西可直达大宁县。328省道从井田北部东西向经过，自东向西途经井田附近的蒲县克城镇、隰县黄土镇，在隰县城南曹城村接209国道。经该路向东可至洪洞县赵城镇，向西可直达隰县。从矿井场地经罗克公路、329省道至蒲县县城约35km，至东南方向的临汾市区约59km。井田周围国道、省道及县乡道路网络已经形成，且各村、镇之间均有公路相通，公路交通十分便利。井田交通位置见图111。1.1.2 矿区的工农业生产建设概况解放初期，蒲县工业主要以小作坊、小手工为主，规模小，结构单一，门类不齐，基础极为薄弱。山西省蒲县在上世纪七十年代是一个贫穷落后地区，改革开放以来，全县工业经济规模由小到大，由弱变强，飞速发展，在工业强市战略的推动下，蒲县依托特色资源优势，加强煤炭资源整合，大力培育循环经济产业链。坚持做强煤业、拉动电业、带动冶金建材业，积极发展配套产业，促进上下游产品有序链接，初步形成了以煤焦铁电建为主链条的工业体系。全县工业经济增长的步伐明显加快，2008年工业增加值达到17.06亿元，按可比价格计算，从1949到2008年的六十年年均增长13.05%，其中从1978年到2008的三十年年均增长16.42%。到2008年，全县地区生产总值22.4427亿元，人均地区生产总值2.1789万元。地区生产总值2008年达到22.44亿元。财政收入2008年达到7.9753亿元。蒲县境内地下矿产资源丰富，能源工业发展潜力较大，现已探明的有原煤、铁矿石、铝矾土、油母页岩、石膏、耐火粘土、白云岩、石英、天然气、矿泉水等二十余种，其中以煤为最，全县含煤面积1360km2，地质资源/储量181.7亿吨。井田所在地蒲县乔家湾乡随着矿产资源特别是煤炭资源的开发，也带动了其它相关产业蓬勃发展。本地以煤炭生产、选煤加工为主导产业，当地居民也主要从事煤矿开采及相关产业。1.1.3 矿区电力供应基本情况蒲县境内目前有3座110kV变电站，刁口变电站位于蒲县最南部，黑龙关变电站位于蒲县东部，太林变电站位于蒲县东北部。本区原有矿井电源都出自太林110kV站、黑龙关110kV站。1.1.4 矿区的水文简况井田内地表水属黄河水系，区内沟谷一般无水流，若遇暴雨时节，由于汇水面积不大，雨过数小时山洪即减退至消失，以井田北部东西分布的山梁为分水岭，北侧水流向北经黑龙关河汇入昕水河，南侧水流向东汇入汾河。区内主要为盘地河及南木掌沟河，雨季出现洪水流，平时为溪流或干涸，水流向东或东南汇入井田东侧的昕水河，根据地质报告，昕水河流在井田东北角最高洪水位为+1265.30m。1.1.5 矿区的地形与气象井田位于山西省南部吕梁山脉南麓，属中低山丘陵区，丘陵延展方向大致呈南北向，井田内基岩出露条件良好，最高点为井田西北角边界处山梁，标高+1506.4m，最低点为井田南东角屯里村，标高+1236.4m，相对高差270.0m。本区属暖温带大陆性气候，四季分明。年平均气温8.6，蒲县境内东、西部温差在3左右，高山区和河谷平原区温差在2.53.5之间，年内以1月份最冷，月均气温零下6.7，极端最低气温零下23.9（1998年1月19日）。极端最高气温38.5（2002年7月16日），一般在每年11月下旬开始封冻，翌年3月上旬开始解冻，全年累计封冻期为90d左右，冻土深度0.71.0m。1.2 井田地质特征1.2.1 地质构造1、区域构造本区位于霍西煤田西部边缘，东临吕汾断隆和临汾断陷盆地的分界罗云山断裂带，该断裂带呈北东走向，断裂构造主要由一系列平行排列的正断层组成。本区受该断裂带的影响，造成东部翘起，地层倾角增大，西边为吕梁断隆和陕甘宁拗陷的分界紫荆山断裂带，该断裂带呈北北西走向，区域性向斜克城南湾里向斜贯本区，大地构造体系属黄河东岸吕梁山西坡南北向构造带。2、井田构造依据地质报告，井田内构造简单，井田地质构造属简单类型。井田总体上为一系列走向近北西的背向斜构造，倾角一般512左右，整个井田发育有一条落差7m的正断层，未发现陷落柱。该断层为正断层，走向北24东，倾向南东，倾角51，落差7m，延伸长度370m。该区无岩浆岩活动。3、构造对煤矿生产的影响从地质报告及建设单位提供的采掘工程图来看，井田内目前未发现大的构造，煤层开采时构造对生产的影响较小。1.2.2 地层井田内地层出露较好，由老至新依次为太原组上段，山西组，下石盒子组上段、下段，上石盒子组下段，第四系中更新统、上更新统、全新统。现结合矿区内及附近钻孔揭露资料，对矿区内的地层自下而上分述如下：1、奥陶系中统峰峰组(O2f)为煤系地层之基底，岩性为深灰色厚层状海相石灰岩、角砾状灰岩，夹泥灰岩和白云质灰岩，坚硬性脆，顶部常因铁质浸染而呈淡红色，厚约138m。2、石炭系中统本溪组(C2b)平行不整合于下伏奥陶系灰岩侵蚀面之上。厚度20.9032.68m,平均厚度27.07m。为一套海陆交互相沉积建造，底部为褐红色“山西式铁矿”，多呈鸡窝状分布，铁矿层之上为浅灰色铝质泥岩、粘土质泥岩、石英砂岩和12层较稳定的石灰岩。3、石炭系上统太原组(C3t)K1砂岩底至K7砂岩底，本组厚度为65.5390.96m，平均78.05m。连续沉积于本溪组之上，为一套海陆交互相含煤建造，为井田主要含煤地层之一，由灰黑色泥岩、砂质泥岩、灰色中细粒砂岩和34层石灰岩及46层煤组成，底部以一层灰白色薄层中细粒石英砂岩(K1)与本溪组分界。4、二叠系下统山西组(P1s)为矿区主要含煤地层之一，K7砂岩底至K8砂岩底，本组厚度为24.1038.60m，平均厚28.25m。连续沉积于太原组之上，为一套陆相碎屑岩沉积含煤建造，由灰、灰黑色泥岩、粉砂岩和灰白色砂岩及12层煤组成，底部以一层灰白色细粒砂岩(K7)与太原组分界。5、二叠系下统下石盒子组(P1x)K8砂岩底至K10砂岩底，厚96.34119.80m，平均106.75m。连续沉积于山西组之上，由灰绿、黄绿色砂岩，间夹灰、黄绿、局部为紫红色泥岩及铝质泥岩组成。本组以K9中细粒砂岩为界可分为上下两段，分述如下：下段(P1x1)：以灰白色中、细粒砂岩为主，夹灰白、深灰色泥岩、粉砂岩和12层煤线。上段(P1x2)：由灰白色中粒砂岩、灰色粉砂岩及灰绿含紫色斑块的泥岩、铝质泥岩组成。6、二叠系上统上石盒子组(P2s)K10砂岩底至K14砂岩底，连续沉积于下石盒子组之上，由黄绿色砂岩及灰、黄绿、紫红色泥岩、砂质泥岩及铝质泥岩组成。根据岩性组合特征可分为三段，本矿区仅保留其下段（P2s1）和中段（P2s2）地层。其中段地层仅在矿区东北部、中东部个别山梁零星出露，最大残留厚度约30m。7、第四系(Q)不整合覆盖于P1x2和P2s1地层之上，岩性为中上更新统黄土及全新统冲洪积层，沉积厚度各处不等，一般在07m之间。 中更新统（Q2）：井田内局部分布，上部为黄色及浅红色亚粘土，含钙质结核，中部夹有薄层砂土，其底部与基岩接触处为砾石层或含砾砂土。厚度07m。 上更新统（Q3）：呈条带状分布于井田北部边界，为浅黄色亚砂土，粉砂土，垂直节理发育，孔隙度较大。厚度03m。 全新统（Q4）：分布于井田北界外河床两侧，由砂土淤泥、卵砾石组成。厚度05.0m。1.2.3含煤地层本矿区主要含煤地层为石炭系上统太原组(C3t)和二叠系下统山西组(P1s)，现分述如下：1、石炭系上统太原组(C3t)本组地层平均厚度83.94m。岩性主要由灰黑色泥岩、深灰灰黑色粉砂岩、灰白深灰色砂岩，深灰色石灰岩及煤层组成。含煤47层，自上而下为5、6、7下、8、9、10、11号，其中11号煤层全区稳定可采。含石灰岩45层，以K2、K3、K4较稳定，具各种层理类型。下部泥岩中富含大量黄铁矿结核，动植物化石丰富。该组按岩性组合特征自下而上可划分为三段，分述如下：（1）下段（C3t1）(K1K2底)厚度19.8037.50m,平均厚21.50m，主要由灰白色石英砂岩、深灰灰黑色粉砂岩、细粒砂岩、泥岩、铝质泥岩及煤组成，泥岩中含大量黄铁矿结核，具水平纹理。该段含全区可采的11号煤层、局部可采的10号煤层和零星可采的9号煤层。由障壁泻湖体系的障壁岛、潮坪、沼泽和泥炭沼泽环境组成。（2）中段（C3t2）(K2底K4顶)厚度20.7040.30m,平均厚31.19m，主要由灰灰白色细中粒砂岩、灰黑色粉砂岩、砂质泥岩及黑色泥岩、薄煤层及2层石灰岩组成。K2、K3石灰岩全区稳定。K4石灰岩相变为粉砂岩、泥岩。（3）上段（C3t3）(K4顶K7底)厚度22.9041.40m，平均厚31.25m，主要由灰白色中粗粒砂岩、深灰色砂质泥岩、粉砂岩、石灰岩及薄煤层组成。2、二叠系下统山西组(P1s)本组厚24.1038.60m，平均厚28.25m，主要由深灰灰色砂岩、粉砂岩、深灰黑色泥岩及23层煤层组成，其中，2、3号煤层为全区稳定可采煤层。1.2.4 水文地质概况1、区域水文地质根据水文地质单元划分，本区属于龙子祠泉域，龙子祠泉位于临汾市西南13km的罗云断裂带上，以群泉型由山前第四系砂砾层涌出，泉口标高+473m+477m，流量3.36m3/s（2006年），水温17，水化学类型为重碳酸盐硫酸盐型，矿化度0.77g/l， 泉域面积2020km2。2、井田水文地质条件井田内地表水属黄河水系，区内沟谷一般无水流，若遇暴雨时节，由于汇水面积不大，雨过数小时山洪即减退至消失，以井田北部东西分布的山梁为分水岭，北侧水流向北经黑龙关河汇入昕水河，南侧水流向东汇入汾河。区内主要为盘地河及南木掌沟河，雨季出现洪水流，平时为溪流或干涸，水流向东或东南汇入井田东侧的昕水河，根据地质报告，昕水河流在井田东北角最高洪水位为+1265.30m。3、井田含水层井田及周边含水层自上而下有：（1）第四系砂砾层孔隙潜水含水层分布在山涧河谷地带，主要为井田东侧的昕水河谷，岩性为灰白、灰黄色砂土、粉土、砂及砂砾，厚011.60m，井田内冲沟少量分布，仅在盘地东段分布，厚度不大，水位随地形变化，昕水河谷可成为富水性中等的孔隙含水层。（2）上石盒子组底部（K10砂岩）裂隙含水层砂岩含水层较稳定，多呈透镜体，岩性为黄绿色，浅灰绿色中细粒厚层状石英长石砂岩，埋藏浅时，风化裂隙及节理发育，局部含小砾。钻进消耗量达5.5m3/h，一般钻进消耗量在0.5m3/h以下，泉水流量0.22L/s，因此，该层为弱富水性裂隙含水层。（3）下石盒子组（K9、K8）砂岩裂隙含水层砂岩含水层位于1号、2号煤层以上，K8为煤层直接充水含水层，岩性为灰白色、灰绿色、黄绿色厚层状石英长石砂岩，多为钙质胶结，裂隙稍发育，钻进消耗量在1.0m3/h以下，一般在0.20.5m3/h之间，因此，西部埋藏浅、风化裂隙发育局部出现富水地段，因此，含水层为弱中等富水性裂隙含水层。（4）太原组石灰岩（K4、K3、K2）岩溶裂隙含水层K4石灰岩为7号煤直接充水含水层，厚度2.80m，岩性为深灰色，致密、块状，裂隙较发育。K3石灰岩为8号煤直接顶板，厚度3.70m，裂隙较发育，随埋深增加裂隙逐渐不发育。K2石灰岩为9、10号煤层直接充水含水层，也是太原组的主要含水层，岩性为深灰色，致密、坚硬、性脆石灰岩，一般含有燧石层及透镜体。厚2.5010.00m,平均厚7.05m，局部较发育，钻进消耗量一般在1.00m3/h以下，402号抽水试验，单位涌水量0.0537L/s.m，水位标高980.30m，属弱富水性裂隙含水层。（5）中奥陶统峰峰组石灰岩岩溶裂隙含水层奥陶系峰峰组岩溶裂隙含水层是煤系地层下伏的主要含水层，井田内本次勘查施工的402号钻孔上段厚41.80m左右,岩性为质纯、致密、性脆，上部裂隙发育或较发育多层，但厚度多在35m之间,钻进时大多出现1215m3/h的全漏，下部岩层多为完整，裂隙不发育,下段为泥灰岩夹石膏层,可见有角砾状石灰岩，棱角状灰岩碎块被泥灰岩胶结，厚63.76m,钻进时冲洗液消耗量一般在0.5m3/h以下，为相对隔水层。402号钻进峰峰组85m时，观测静止水位时，水位在孔底，说明峰峰组在井田内属于透水层。4、主要隔水层11号煤至O2含水层之间隔水层，由铝土泥岩、粉砂岩、泥岩、石英砂岩等致密岩层组成，一般厚42.73m，其间的石英砂岩、致密、坚硬，裂隙不发育， 具有良好的隔水性能，在无断裂贯通情况下垂直方向上11号煤以上含水层与O2含水层不发生水力联系。峰峰组下段泥灰岩石膏层隔水层，泥灰岩石膏层厚度63.76m，深灰色、灰白色，以深灰色块状石膏为主，含不规则纤维状石膏，局部为角砾状，多与泥灰岩交织在一起，岩芯较完整，为相对隔水层。2号煤至K4石灰岩之间隔水层，由致密的粉砂岩、泥岩组成，一般厚76.40m，具有良好的隔水性能，在无断裂及陷落柱贯通情况下，垂直方向使2号煤以上含水层与K2含水层不发生水力联系。2号煤以上各砂岩含水层，由于其间存在厚度较大的粉砂岩、泥岩，且各砂岩含水性又不强，因此，垂直方向2号煤以上各砂岩含水层不发生水力联系。5、矿井涌水量整合前安泰煤矿实际在2号煤层生产时期矿井的排水量约180m3d。根据矿井地质报告：开采各煤层主要充水水源为顶板砂岩或石灰岩裂隙水，根据生产矿井及邻近生产矿井调查，矿井涌水以顶板淋水为主，并在局部以裂隙缝出水，矿井涌水量的变化规律是水量的增大与降雨量有关系。地质报告提供矿井2009年2号煤层矿井正常涌水量为90m3/d，最大涌水量为145m3/d。由上所述，根据矿井规划面积8.9611km2。来预算各煤层涌水量。（1）预算方法及参数地质报告采用常规的水文地质比拟法，为开采量富水系数法，有关参数用本矿生产矿井调查及统计。计算公式和预测结果如下：Q=PQ0-生产矿井涌出的总水量m3/dQ-设计矿井涌水量m3/dP0-生产矿井开采量t/dP-设计矿井开采量t/d经计算：2号煤层：正常涌水量90m3/d 最大涌水量145m3/d10号煤层：正常涌水量142m3/d 最大涌水量165m3/d2、3号煤层预测的涌水量 Q正常=P=2500=270m3/d Q最大=P=2500=435m3/d3、10号煤层预测的涌水量 Q正常=P=2500=426m3/d Q最大=P=2500=495m3/d地质报告预测3号煤层开采时矿井正常涌水量270m3/d（11.25m3/h），最大涌水量435m3/d（18.125m3/h）；10号煤层开采时矿井正常涌水量426m3/d（17.75m3/h），最大涌水量495m3/d（20.625m3/h）；未对11号煤层开采时的涌水量预测。设计考虑地质报告预算方法的误差和准确程度等因素，并且考虑生产时期井田内外的采空区渗水、井下消防洒水、煤层注水增加的排水量等因素，本次设计按矿井正常涌水量为90 m3h，最大涌水量按180 m3h。1.3 煤层特征 井田总体上为一系列走向近北西的背向斜构造，倾角一般512左右。1.3.1 煤层1、含煤性本井田内主要含煤地层为二叠系下统山西组和石炭系上统太原组，中石炭统本溪组和下二叠统下石盒子组亦含有数层薄煤层，其厚度小，稳定性差，变化大，均无开采价值，现将主要含煤地层山西组和太原组的含煤性叙述如下：山西组：地层平均厚21.53m，含煤23层(2、2下、3号)，煤层平均厚1.29m，含煤系数为5.99%。太原组：地层平均厚78.05m，含煤47层(5、7、7下、8、9、10、11号)，煤层总厚为8.24m,含煤系数为10.56%。1.3.1.2 可采煤层区内主要可采煤层为山西组2、3号煤层和太原组11号煤层，9、10号煤层局部可采，其中9号煤层有大面积的尖灭、冲刷区域，为不稳定局部可采煤层。现将各煤层分述如下：2号煤层：位于山西组中上部，煤层厚度1.032.14m，平均1.75m，含01层夹矸，煤层顶底板为泥岩、粉砂岩。属稳定全区可采煤层。3号煤层：位于山西组下部，上距2号煤层5.7212.06m，平均9.25m，煤层厚度0.69m2.34m，平均1.54m，含02层夹矸，属稳定可采煤层。煤层顶底板多为泥岩。10号煤层：位于太原组下段上部，上距3号煤层75.2387.58m,平均82.19m,煤层厚度01.82m平均0.80m,顶板多为泥岩,底板为泥岩、粉砂质泥岩,含02层夹石。属稳定局部可采煤层。11号煤层：位于太原组下段中部，上距10号煤层8.82m10.70m，平均9.76m，煤层顶板以泥岩为主，底板多为泥岩、铝质泥岩。煤层厚度1.04m3.14m，平均2.56m，该煤层含02层夹石，属稳定可采煤层。井田主要可采煤层特征表见表1-3-1。表1-3-1 主要可采煤层特征表地层单位煤层号煤层厚度（m）煤层间距（m）夹石层数顶板岩性底板岩性稳 定可采程度最小-最大平均最小-最大平均山西组21.032.141.755.7212.069.2501泥岩、粉砂岩泥岩、粉砂岩稳定全区可采30.692.341.5402泥岩泥岩稳定全区可采75.287.5882.19太原组1001.820.8002泥岩粉砂质泥岩不稳定局部可采8.8210.709.76111.043.142.5602泥岩、粉砂岩铝质泥岩、泥岩稳定全区可采1.3.2 煤层围岩性质井田煤系地层按岩组分类，一为碎屑岩、二为碎屑岩夹碳酸盐岩。碎屑岩在垂向分带上变化大，工程地质条件复杂，碳酸盐岩沉积稳定，工程地质条件简单。井田内未采取顶、底板岩石力学样，现根据乔家湾详查地质报告对岩石顶底板力学样对煤层顶板预以评价。2号煤层顶板：多为粉砂岩、泥岩、岩性灰黑色，性脆，胶结较好。单项抗压强度36.751.4MPa；单项抗拉强度1.082.4MPa，平均1.341.98MPa；抗剪强度2.697.91MPa，平均3.856.15MPa。据小窑调查，顶板为中等冒落，较好管理，隔水性能好。2号煤层底板：多为粉砂岩、泥岩。岩性灰黑色，块状，性脆。单项抗压强度13.258.1MPa，平均36.751.4MPa；单项抗拉强度1.082.44MPa，平均1.341.98MPa；抗剪强度2.697.91MPa，平均3.856.15MPa。遇水易泥化，在一定条件下(顶面来压)易发生底鼓现象，但隔水性能好。3号煤层位于山西组下部，上距2号煤层5.7212.06m，平均9.25m，煤层顶底板多为泥岩。10号煤层位于太原组下段上部，上距3号煤层75.2387.58m,平均82.19m,顶板多为泥岩,底板为泥岩、粉砂质泥岩,含02层夹石。11号煤层顶板：多为泥岩、岩性灰黑色，致密，性脆。单项抗压强度50.971.6MPa，平均58.2MPa；单项抗拉强度2.553.26MPa，平均2.89MPa；抗剪强度7.1210.20MPa，平均9.09MPa。据小窑调查，顶板为中等冒落，较好管理，隔水性能好。11号煤层底板：多为泥岩、岩性灰黑色，致密，性脆。单项抗压强度16.468.0MPa，平均23.342.2MPa；单项抗拉强度0.921.60MPa，平均1.091.27MPa；抗剪强度1.725.44MPa，平均2.454.02MPa。遇水易软化，易发生底鼓现象(顶面来压时)，但隔水性能好，较易管理。1.3.3 瓦斯本井田位于乔家湾详查区的北部，根据乔家湾详查勘探成果：各煤层甲烷平均含量变化在1.02.0ml/g.可燃质左右。自燃瓦斯成分甲烷一般小于80%，属CO2N2带到N2CH4带。根据临汾市2008年矿井瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定批复表：安泰煤焦有限公司矿井瓦斯相对涌出量为1.14m3/t，绝对涌出量为0.41m3/min，二氧化碳相对涌出量为2.38m3/t，绝对涌出量为0.50m3/min，批复等级为低瓦斯矿井。洼里煤业有限公司矿井2号煤层瓦斯相对涌出量为0.77m3/t，绝对涌出量为0.61m3/min，属低瓦斯矿井。东胜煤矿有限公司2号煤层相对涌出量为4.41m3/t，绝对涌出量为1.87m3/ min，属低瓦斯矿井。矿井生产能力达到0.9Mt/a时，按照矿井相对涌出量为4.41m3/t计算，矿井绝对瓦斯涌出量为8.35 m3/min，属低瓦斯矿井。1.3.4 煤尘2009年11月4日安泰煤焦有限公司在临汾市煤炭中心化验室检验结果2号煤火焰长度为400mm,抑制煤尘爆炸最低岩粉用量为80%,有爆炸性危险。东胜煤矿2号煤火焰长度为400mm,最低岩粉用量85%,具有爆炸性危险。1.3.5 煤的自燃2009年11月4日安泰煤焦有限公司在临汾市煤炭中心化验室检验结果2号煤层吸氧量0.70cm3/g,自燃倾向性为级，自燃倾向性为自燃。洼里公司2号煤吸氧量0.69cm3/g,自燃等级级；东胜煤矿2号吸氧量0.5809cm3/g,自燃等级级；均属自燃煤层。1.3.6 煤质2号煤层属特低灰、特低硫低硫、高热值特高热值、特强粘结的气煤，是很好的炼焦用煤。3号煤层属低灰、低硫、中-高热值、特强粘结的气煤，是很好的炼焦用煤。10号煤层属低灰、高硫、高热值、特强粘结的肥煤，脱硫后是很好的炼焦用煤。11号煤层属低灰、中低中高硫、低高热值、特强粘结的三分之一焦煤，脱硫后是很好的炼焦用煤。本区煤属特低灰低灰、特低硫高硫、高挥发分、低磷煤，煤类以1/3焦煤、气煤、肥煤为主。地层综合柱状图2 井田边界与储量2.1井田边界2009年12月，山西蒲县华胜煤业有限公司取得了山西省国土资源厅颁发的采矿许可证，证号为C1400002009121220047349，批准开采的煤层为211号煤层，井田走向长度3.6km，倾斜长度为2.33.48km，矿井面积8.9611km2，批准生产规模为0.90Mt/a。矿井边界由13个拐点连线圈定，各拐点坐标点见表2-1-1。表2-1-1矿井边界拐点坐标表点号直角坐标1954年北京坐标系6带1980年西安坐标系6带XYXY14035050.00019529000.0004035001.22019528930.84024035050.00019531300.0004035001.22019521230.86034034200.00019531300.0004034151.09019521230.96044034200.00019530900.0004034151.09019520830.96054033600.00019530900.0004033551.09019520830.96064033600.00019531480.0004033551.09019521410.96074031400.00019530830.0004031351.19019520760.86084031400.00019528000.0004031351.19019527930.83094032730.00019528000.0004032681.20019527930.830104032755.00019528015.0004032706.20019527945.830114032760.00019529400.0004032711.20019529330.840124033650.00019529080.0004033601.21019529010.840134034100.00019529000.0004034051.21019528930.840井田边界示意图见图2-1-1。本次设计推荐的工业场地位于井田的东北角，在棚子底村附近，工业场地的部分建构筑物位于井田范围之外，根据现有的资料，此处尚未有矿权设置，因此，设计建议建设单位与当地有关部门沟通，申请该处划归本井田采矿权范围之内，留做工业场地永久煤柱，以利于矿井建设顺利进行。本次设计仍按采矿许可证批准的井田边界范围进行设计。建议修改后的井田边界拐点坐标见表2-1-2。 表2-1-2建议修改后的井田边界拐点坐标表点号直角坐标1954年北京坐标系6带1980年西安坐标系6带XYXY14035050.00019529000.0004035001.22019528930.84024035050.00019531300.0004035001.22019521230.86034034200.00019531300.0004034151.09019521230.96044034200.00019530900.0004034151.09019520830.96054033600.00019530900.0004033551.09019520830.96064033600.00019531480.0004033551.09019521410.96074031400.00019530830.0004031351.19019520760.86084031400.00019528000.0004031351.19019527930.83094032730.00019528000.0004032681.20019527930.830104032755.00019528015.0004032706.20019527945.830114032760.00019529400.0004032711.20019529330.840124033650.00019529080.0004033601.21019529010.840134034100.00019529000.0004034051.21019528930.840A4035050.00019531434.1604035001.22019531365.000B4034840.00019531539.1604034791.22019531470.000C4034698.78019531539.1604034650.00019531470.000D4034698.78019531300.0004034151.22019530830.8902.2 矿井工业储量和可采储量根据矿井地质报告，参加资源储量估算的煤层为整合后批准开采的2、3、10、11号，估算范围由矿区边界、采空区边界线共同圈定。2、3号煤层为气煤（QM），10号煤层为肥煤（FM），11号煤层为1/3焦煤（1/3JM）。根据中华人民共和国国土资源部2002年12月发布实施的煤、泥炭地质勘查规范，炼焦用煤煤层的最低可采厚度为0.70m、最高灰分（Ad）为40、最高硫分（St,d）为3%，以此来估算煤层的资源储量。10号煤层属低灰、高硫、高热值、特强粘结的肥煤，脱硫后是很好的炼焦用煤。由于煤质较好，用量需求较大，地质报告也把该层煤列入矿井资源量之内，本次设计也把10号煤层列入资源量范围。2.2.1 资源/储量估算方法采用地质块段法预算煤层资源/储量，以相应控制程度的勘探线及相应密度的勘探钻孔的连线，划分资源/储量类型块段。 计算公式为：Qsmd/10Q地段煤层资源/储量，Mt s块段面积，km2m地段内煤层平均厚度，md视密度，t/m32.2.2 资源/储量估算参数由于地层倾角小于15，资源/储量预算面积采用水平投影面积，煤层厚度采用伪厚度。1、面积的确定各块段的水平面积均由计算机圈定求得。2、预算厚度的确定块段资源储量估算厚度采用块段内及邻近见煤工程点资源储量估算厚度的算术平均值。单一结构的煤层厚度即为储量估算厚度。煤层夹矸厚度小于0.70m时，剔除大于0.05m的夹矸厚度。当分煤层厚度大于或等于夹矸厚度，则分煤层厚度之和作为储量估算厚度；当分煤层厚度小于夹矸厚度时，则分煤层不参与储量估算。3、0.70m界线的确定在可采见煤点厚度与不可采见煤点厚度之间采用内插法求得最低可采点的厚度，各最低可采点的连线即为最低可采边界线。4、视密度视密度：根据乔家湾勘探区详查地质报告中煤质测试资料：2、3、10号煤视密度均为1.35t/m3，11号煤视密度为1.40t/m3。5、资源/储量估算井田累计查明保有资源/储量58.73Mt，其中探明的资源/储量32.38Mt，占总资源/储量的55%；控制的资源/储量16.31Mt，探明的资源/储量+控制的资源/储量占总资源/储量的83%，推断的资源量10.04Mt。详见各煤层资源/储量汇总表2-2-1。表2-2-1 各煤层资源/储量汇总表煤层号煤类面积km2资源/储量(Mt)合计探明的资源/储量总资源/储量(%)探明的资源/储量+控制的资源/储量总资源/储量(%)备注探明的经济基础储量(111b)控制的经济基础储量(122b)推断的内蕴经济资源量(333)2QM21044.604.601001003QM84218.244.561.3014.10589110FM49572.734.242.028.993078高硫煤111/3JM895916.817.516.7231.045478合计32.3816.3110.0458.7355832.2.3 矿井工业资源/储量1、资源/储量的可靠性按现行煤、泥炭地质勘查规范，对资源储量进行分类，区内构造复杂程度为简单，主要煤层2、3、11号为全区稳定可采煤层，10号煤层为稳定局部可采煤层。在划分探明的经济基础储量（111b）时，以750m的工程连线及外推1/2所划定的范围圈定探明的经济基础储量（111b）；以10002000m工程连线及外推750m范围圈定控制的经济基础储量（122b）；其余为推断的内蕴经济资源量（333）。2.2.3.2 矿井资源/储量分类设定本矿井地质构造简单，主要可采煤层赋存稳定，倾角较小，煤质优良；矿井水文地质条件简单，瓦斯含量小，开采技术条件简单，可采煤层对比可靠，因此可采煤层中的331和332均应属经济基础储量，分别列入111b和122b。2.2.4 矿井工业资源/储量预测矿井的工业资源/储量为矿井地质资源量中探明的资源量331和控制的资源量332，经分类得出的经济的基础储量111b和122b、边界经济的基础储量2M11和2M22，连同地质资源量中推断的资源量333的大部。矿井工业资源/储量=111b+122b+2M11+2M22+333k如前所述，2、3号煤层中331和332均应属经济基础储量，分别列入111b和122b，其余下组煤列入推断的资源量333，则：矿井工业资源量=111b+122b+333k其中 k可信度系数，一般取0.70.9。由于矿井地质构造简单，煤层赋存稳定，设计取333储量的可信度系数取0.85。矿井工业资源/储量为=32.38+16.31+10.040.8557.224Mt2.2.5 可采储量的计算1、矿井设计可采储量估算（1）矿井设计资源/储量矿井设计资源/储量为矿井工业资源储量减去设计计算的断层煤柱、防水煤柱（30m）、井田境界煤柱（20m）、地面建（构）筑物等永久煤柱损失量后的资源/储量；矿井设计资源/储量52.019Mt，见表2-2-2。 表2-2-2 矿井设计资源/储量估算表 单位：Mt煤层号工业资源/储量(331+332+333k)永久煤柱设计资源/储量井田境界工业场地采空区小计24.60.4900.6551.1453.455313.9050.800.160.9612.945108.6870.600.290.897.7971130.0321.360.852.2127.822合计57.2243.251.30.6555.20552.019（2）矿井设计可采储量矿井设计可采储量为设计资源/储量中减去工业场地、井筒、井下主要巷道保护煤柱的煤量后乘以盘区采出率后的资源/储量。（3）盘区采出率2、3、11号煤层为中厚煤层，盘区采出率取80，10号煤层为薄煤层，盘区采出率取85。（4）永久煤柱的留设矿井永久煤柱损失考虑了井田境界、工业场地、采空区及风井场地留设保安煤柱的损失。根据规定，矿井工业场地按级保护级别维护，围护带宽度20m，然后按照各岩层的移动角计算出各岩层的水平移动长度，所有岩层水平移动长度之和即为围护带外煤柱的宽度，松散层及基岩厚度参照邻近钻孔的资料确定，松散层的移动角取45，基岩移动角走向取73，上山取73，下山取73-0.6。根据有关规程规范的要求，在井田范围内留设井田境界煤柱，煤柱宽度按20m留设。由于本井田内村庄少且比较分散、居住人口少，为了合理利用资源，建议对零星小村庄搬迁或合并村庄，设计中未计算零星小村庄的保安煤柱。（5）矿井开采煤柱的留设。主要巷道两侧各留30m煤柱。经计算，矿井可采储量为38.04Mt，详见表2-2-3。表2-2-3 矿井可采储量计算表 单位：Mt煤层号设计资源/储量主要井巷煤柱开采损失可采储量23.45500.6552.80312.9451.622.1459.18107.7970.790.9776.031127.8223.104.69220.03合计52.0195.518.46938.041413 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限3.1 矿井工作制度矿井设计年工作日为330d，井下采用“四六”工作制，每天四班作业（其中三班生产，一班准备），每日净提升时间16h。3.2 矿井设计生产能力及服务年限3.2.1 矿井设计生产能力根据设计委托要求，结合井田煤层条件、开采技术条件、工作面装备水平、煤炭外运条件、初期投资和市场需求等因素，设计提出0.6Mt/a、0.9Mt/a、1.2Mt/a三个矿井井型方案，分析比较见表3-2-1。表3-2-1 矿井设计井型分析比较表序号项目井型0.6Mt/a0.9M/a1.2Mt/a1储量及资源条件矿井服务年限45.3a，满足矿井设计规范要求（30.0a），服务年限过长。矿井服务年限30.2a，满足矿井设计规范要求（30.0a）矿井服务年限22.6a，低于矿井设计规范要求（40a）2资源配置0.6Mt/a设计生产能力低于规划规模根据蒲县地方煤矿规划和山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导组办公室（晋煤重组办发200986号）批复意见，以及山西省国土资源厅颁发的采矿许可证的批复，矿井生产能力均为0.9 M/a设计生产能力高于矿井已批复的生产能力。3目标市场太原煤气化股份公司焦化厂、部分可地销同左同左4技术装备首采的3号煤层平均厚度1.51m，设计采用综采设备，0.60Mt/a的生产规模不能充分发挥设备的效能与综采设备能力相匹配。1.2Mt/a的生产规模可以充分发挥设备效能，但矿井服务年限不能满足设计规范的要求5开采技术条件低瓦斯、近水平、煤层赋存稳定、构造及水文地质条件简单，优越的开采技术条件为建设现代化矿井奠定了基础。同左同左综合以上几个方面的比较，设计推荐矿井设计生产能力0.9Mt/a，其可行性进一步分析如下：1、矿井设计可采资源/储量38.04Mt，按煤炭工业矿井设计规范中扩建矿井井型与矿井服务年限的合理匹配关系，并结合煤层埋藏深度和主采煤层的赋存特点，矿井井型宜确定为0.90Mt/a，服务年限为30.2a。2、矿井煤层赋存条件和开采技术条件良好，外运渠道畅通，具备建设0.90Mt/a井型的条件。3、矿井各可采煤层地质及水文地质条件简单，属低瓦斯矿井，开采技术条件相当优越，非常适宜于综合机械化开采。4、结合本井田的煤层赋存条件，在井下首采3号煤层中布置一个综采工作面，借鉴国内同类矿井的经验数据，设计综采工作面单产0.90Mt/a；配备二个掘进工作面，完全可以保证矿井0.90Mt/a的设计生产能力。5、从矿井提升角度分析，本井田煤层埋藏浅，采用斜井开拓，主井装备一台带宽1.0m的带式输送机，完全可以满足矿井0.90Mt/a的煤炭提升要求。矿井辅助运输采用速度快、运量大、灵活方便的无轨胶轮车，为矿井实现高产高效生产创造了有利条件。6、根据蒲县地方煤矿规划和山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导组办公室（晋煤重组办发200986号）批复意见，以及山西省国土资源厅颁发的采矿许可证的批复，矿井生产能力均为0.90M/a。综上所述，本矿井的开发前景广阔，结合矿井的可采储量、井筒提升能力、井下工作面的装备水平、矿井煤炭外运条件和可靠的市场用户，矿井井型宜确定为0.90Mt/a。根据蒲县地方煤矿规划和山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导组办公室（晋煤重组办发200986号）批复意见，以及山西省国土资源厅颁发的采矿许可证的批复，矿井生产能力均为0.90 M/a，结合本井田煤层资源条件、开采技术条件、工作面装备水平、煤炭外运条件、初期投资和市场需求等因素，设计确定矿井设计生产能力为0.90Mt/a。3.2.2 矿井及各煤层服务年限矿井及各煤层服务年限按下式计算：T=Z/AK式中：T服务年限，a；Z设计可采资源/储量，Mt；A设计生产能力，0.90Mt/a；K储量备用系数，取1.4。则：矿井服务年限38.04/（0.901.4）30.2 (a)4 井田开拓方式4.1 井田开拓的基本问题4.1.1 井口及工业场地位置选择1、影响井口及工业场地位置选择的主要因素（1）井田地形、地貌特点本井田地处吕梁山脉南端，属中低山区。区域内丘陵延展方向大致呈南北向，井田内基岩出露条件良好，最高点为井田西北角边界处山梁，标高1506.4m,最低点为井田南东角屯里村,标高1236.4m,相对高差270.0m。井田范围内沟谷纵横，地形复杂，井田南部、北部和西部均为山地，不具备建设工业场地的条件，只有东部是昕水河谷地，地势平缓，公路交通发达，因此矿井工业场地位置的选择受地形限制较大。（2）井田内运输条件的影响受地面地形、地质条件的限制，井田内公路运输网尚欠发达，主要的公路通道就是位于井田东侧的罗克公路，其它还有通过井田内沟谷向西部山地延深至原有煤矿和选煤厂，余为乡村公路。井田内所有公路都向东与罗克公路相通。井田煤炭运输均通过罗克公路对外联系，向北通过克城再向东至大运高速可至太原，公路全程280km。向南59km可至临汾市，通过同蒲铁路（280km）至太原运至煤气化公司所