东峰煤矿初步设计说明书

1 井田概述和井田地质特征1.1矿井概况1.1.1位置与交通山西兰花东峰煤矿股份有限公司井田位于山西省晋城市高平市境内，是沁水煤田野川精查区的一部分，其地理座标为东经11244011124707，北纬354500354804。选定的工业场地位于高平市原村乡下董峰村，行政区划属高平市原村乡管辖，南距晋城市约41km，北距长治市64km，东距高平市15km。矿井隶属于山西兰花集团北岩煤矿有限公司。本井田交通十分方便。省道曲坪线从矿井东南约6km（新线约1km）处穿过与207国道相接。井田内有三级公路与省道曲坪线相接。国铁太（原）焦（作）线从高平市西侧通过，唐安煤矿专用线在太焦铁路南陈铺站接轨，东峰煤矿规划建设的铁路专用线拟在唐安煤矿专用线的石碴厂车站接轨，专用线长约10km。交通位置详见图1-1-1。南陈铺站至全国各主要大站的铁路里程见表1-1-1。表1-1-1 南陈铺站至全国各主要大站的铁路里程表起点南陈铺南陈铺南陈铺南陈铺南陈铺南陈铺南陈铺南陈铺南陈铺终点新乡郑州青岛徐州汉口上海石臼所连云港天津里程(km)18323010125797601228814835967图1-1-1 矿井交通位置图1.1.2地形与地貌及河流井田位于太行山南段西侧，地貌属剥蚀、侵蚀山地，北部为丘陵山区，南部为山前冲积阶地。井田内沟谷纵横，地势西北高东南低，最高点在井田北部边界，海拔+1182.7m，最低点在井田东南的原村河，海拔+877.0m，相对高差为305.7m。该区河流属黄河流域沁河水系。井田南部有原村河，发源于井田内西坪村、交河村、梁村一带，沿井田边界由西向东流过，全长9km，流量0.01860.1822L/s，汇水面积65km2，河流坡降0.008。该河在唐庄、马村镇交界处与野川河、马村河汇集成许河，在河西村南汇入丹河，流向东南穿过太行山，在河南省境内汇入沁河。井田南部有张庄水库和废弃小水库，库容量分别为70万和5万m3。水库主要供灌溉、防洪和养鱼之用。1.1.3气象本区属大陆性气候，四季分明，冬季寒冷少雪、夏季暖湿多雨、春秋季多风少雨。据高平市气象站观测资料，68月气温较高，最高温度可达36，12月至翌年2月气温较低，最低温度-19.2。每年平均气温为9.8。雨季集中在79月份，年降水量为517.60758.10mm，平均603.7mm（19522002年），年蒸发量为1424.201825.50mm，平均1786.40mm，无霜期183天左右，冰冻期为11月至翌年3月，冻土深度0.300.56m。风向春冬两季多西北风，夏秋两季多东南风和南风，最大风速达20m/s。1.1.4地震根据GB50011-2001建筑抗震设计规范，本区地震烈度为6度。1.1.5矿区周边小窑情况东峰煤矿井田内无其它煤矿开采。井田四周有唐安煤矿、南阳煤矿、冯村煤矿、良户煤矿。（详见四邻关系图1-1-2）。1、唐安煤矿位于井田南侧，唐安村北，属兰花科技创业股份公司，始建于1987年，1990年8月正式投产，设计能力0.6Mt/a，现开采3号煤层，经改扩建后现生产能力1.5Mt/a，立井开拓，煤厚6m左右，综采放顶煤法采煤，属低瓦斯矿井，水文地质条件简单。矿坑正常涌水量46m3/h。2、南阳煤矿位于井田北侧及东侧，野川镇南阳村，属野川镇管辖，1995年动工，1999年投产，设计能力0.6Mt/a，批准开采3、9、15号煤层，现开采3号煤层，采用斜井开拓，改扩建后生产能力1.2Mt/a，综采放顶煤法采煤，属低瓦斯矿井，水文地质条件简单，矿井涌水量50-70m3/h。3、高平市丰源煤业有限公司（原冯村煤矿）位于井田东侧，属原村乡乡办煤矿，现开采3号煤层，斜井开拓，设计能力90kt/a，煤厚5.6m左右，现生产能力150kt/a，属低瓦斯矿井，水文地质条件简单，矿井涌水量为15-20m3/h。4、良户煤矿位于井田东南侧，属良户村村办煤矿，现开采3号煤层，斜井开拓，设计能力为90kt/a，煤厚6m左右，属低瓦斯矿井，水文地质条件简单，矿井涌水量为15-20m3/h。井田西部没有矿井开采。图1-1-2 矿井四邻关系图1.1.6矿区工农业概况及建材供应等情况矿区所在的高平市主要农产品有小麦、玉米、高粱、大豆、油料和药材。工业主要有采煤、化工、炼铁、机械制造和农机修配等行业。采煤业在当地经济中占主导地位，矿区内人多地少，劳动力可就地解决。建筑材料砖、石、砂等可就地解决，水泥、石灰、钢材、木材等需外购解决。1.1.7电源、水源情况 1、电源该矿两回路电源一回引自高平110kV变电站35kV母线段323开关，导线型号为 LGJ-70型钢芯铝绞线，供电距离为15km；另一回路引自马村110kV变电站35kV母线段417开关，导线型号为LGJ120型钢芯铝绞线，供电距离为6km，矿井双回路均为专用线路。在工业场地设35kV变电所，35kV变电所设SZ9-10000 35/6kV 10000kVA变压器两台，变电站6 kV母线均采用单母线分段结线型式，防雷保护装置、过电压保护装置、单相接地保护装置及过负荷短路保护装置完善，技术性能符合规定要求，运行正常。供电系统技术档案齐全，各种运行、维护、检查、事故记录完善，管理维护制度健全。本矿供电电源可靠。2、水源经高平市水资源管理委员会批准，东峰煤矿在工业场地内建有深井1眼（2号水源井），取用水量丰富，水质优良的奥灰水作为本矿永久供水水源是可靠的。本矿井下正常排水量为200m3/h，最大排水量300m3/h，经净化处理达到复用水标准后，可作为矿井生产、井下消防洒水及后期选煤用水等，水量可满足要求，故矿井水源可靠。1.2井田地质特征1.2.1地层地质构造 (一) 地层井田内约三分之二为第四系黄土覆盖，出露地层为二叠系上统上石盒子组。地层由老至新依次为奥陶系中统峰峰组，石炭系中统本溪组、上统太原组，二叠系下统山西组、上、下石盒子组及第四系。对井田地层由老到新分述如下：1奥陶系中统峰峰组(O2f)埋藏于井田深部，为煤系地层之基盘，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。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，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G层铝土岩、粘土岩，偶夹有12层不稳定煤线及砂岩透镜体，与下伏地层呈假整合接触。本组厚度6.3216.70m，平均9.06m。3石炭系上统太原组(C3t)K1砂岩底至K7砂岩底，厚72.5884.40m，平均81.21m。连续沉积于本溪组之上，为一套海陆交互含煤建造，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45层石灰岩及89层煤组成，底部以一层灰白色细粒石英砂岩(K1)与本溪组分界。4.二叠系下统山西组(P1s)K7砂岩底至K8砂岩底，厚46.5760.92m，平均51.54m。与下伏太原组连续沉积，为一套陆相碎屑岩沉积含煤建造，井田内主要含煤地层之一，由灰、灰黑色泥岩、粉砂岩和灰白色砂岩及3层煤组成，底部以一层灰色细粒砂岩(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73m左右。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、砂质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：（1）下段(P1X1)：下部为黄绿色厚层状中粗粒石英硬砂岩及灰绿色砂质泥岩、泥岩，含大量锰质结核；上部为黄色、黄绿色粉砂岩、砂质泥岩及泥岩。厚46.20m。（2）上段(P1X2)：下部为黄绿、灰绿色中粗粒石英砂岩；上部为杏黄色、黄绿色砂岩、砂质泥岩夹砂岩及紫色泥岩，其顶部为杂色含铁质鲕粒的铝土泥岩(桃花泥岩)。厚26.80m。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，井田内有出露，由黄绿色砂岩间灰、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，本井田残留一、二段，最大残留厚度400余m。（1）第一段(P2s1)：K10砂岩底至K12砂岩底，由黄绿、黄色夹紫红色泥岩、铝土泥岩、砂质泥岩和黄绿色硬砂岩组成，夹1-3层不稳定之锰铁矿层，底部以一层黄绿色中粗粒砂岩(K10)与下伏下石盒子组分界；本段厚170220m，平均195m。（2）第二段(P2s2)：以黄绿色中细粒石英长石砂岩为主，间夹紫色、暗紫色泥岩，含菱铁质结核，底部以一层黄绿色中粗粒含砾砂岩(K12)与第一段分界，本段厚90224m，平均130m。7.第四系(Q)不整合覆盖于不同时代的地层之上，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021.00m间。（二）地质构造井田总体呈一向斜构造，轴向NNW、向NW倾伏，两翼地层平缓，倾角一般为17，在此基础上发育有次一级的背向斜构造，井田内断裂构造较发育，地表以及三维地震勘探发现有11条断层。由地表、井下采掘以及三维地震勘探共发现井田内有陷落柱27个。 井田构造纲要图 综上所述，井田内构造主要以宽缓褶曲为主，局部地段较陡，断裂除F1断层落差为15m外，其余均较小，陷落柱较发育，对煤层的开采有一定的影响，就整个井田来看，总体上井田构造仍属简单类。1.2.2水文地质（一）区域水文地质概况1、地表水系井田内主要地表河流为冯村河及交河，均为丹河支流。冯村河为季节性河流，河水流量受季节性影响较大，旱季时水量较小，雨季时水量增大。其流量0.0186m3/s0.1822m3/s。井田南部边界外300m处有张庄水库和掌握水库，库容量分别为70万 m3和5万 m3。井田内其它沟谷平时一般无水，只有雨季时才有洪水排泄。 2、含水层(1)奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层该含水层为一富水性不均匀的岩溶裂隙含水层。井田位于三姑泉域西北部地下水补给区附近，奥灰含水层属富水性极强的含水层。(2)石炭系上统太原组岩溶裂隙含水层该含水层由K2、K3、K4、K5、四层石灰岩组成。各层石灰岩局部发育岩溶裂隙，其中以K2、K5为主。(3)二叠系下统山西组及K8砂岩裂隙含水层为碎屑岩裂隙含水层，井田内无出露，该含水层属富水性弱的砂岩裂隙含水层。(4)二叠系上统上石盒子组砂岩裂隙含水层为碎屑岩裂隙含水层，井田内大面积出露。该含水层属富水性弱中等的砂岩裂隙含水层。(5)基岩风化带裂隙含水层该含水层的岩性因地而异，风化裂隙发育因岩性、构造及地形控制而不同，该含水层一般富水性差异较大,该含水层属富水性弱的砂岩裂隙含水层。(6)松散层孔隙含水层该含水层主要由具孔隙的亚粘土、砂、砾石等组成，区内大面积出露。该含水层属富水性弱-中等的孔隙含水层。 3、主要隔水层（1）石炭系上统太原组底部及中统本溪组隔水层该层主要由具塑性的铝质泥岩、粘土质泥岩及砂质泥岩等组成，位于15号煤层底板与峰峰组顶界之间，层厚平均9.06m。该层裂隙一般不发育，透水性差，隔断其上覆与下伏含水层的水力联系，一般隔水性良好。（2）二叠系砂岩含水层层间隔水层主要由泥岩、砂质泥岩组成，单层厚度一般小于10m。垂向分布呈平行复合结构，阻隔上下各含水层层间的水力联系，起层间隔水作用。（二）矿井充水条件主采3号煤层的直接充水含水层为其顶板砂岩裂隙水含水层，钻孔单位涌水量0.0011L/s.m，渗透系数0.0047m/d，属弱富水性含水层。由于开采时形成的导水裂缝，可能沟通上覆其它含水层，使其成为煤层开采的间接充水含水层。其导水裂缝带高度采用国家煤炭工业局制定的建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程中的公式进行计算。井田内煤层为缓倾角，煤层顶板主要为泥岩、砂岩，采用中硬岩层导水裂缝带高度计算公式，其公式为： （式一） （式二）式中：HIi导水裂缝带高度m；M煤层累计采厚m，取4.63-6.62m；按式一计算，计算时式中取“+”，全井田煤层一次采全高开采时，产生的导水裂缝带高度为47.6652.25m；按式二计算，全井田煤层一次采全高时，产生的导水裂缝带高度为53.0361.45m。本次采用式二计算结果，导水裂缝带高度为61.45m。综合分析，3号煤层井田埋藏浅，最深仅为300m左右,故井田内一般均受风化带和松散层含水层的影响；尤其在陷落柱及断层等构造附近，风化带和松散层含水层可能成为3号煤层的直接充水含水层。井田内3号煤层底板标高在657.51853.57m之间，而奥灰水位标高在621.90m。故井田内3号煤层开采不受奥灰水威胁。（三）矿井涌水量预算本次对3号煤层先期开采地段矿井涌水量进行预算，3号煤层先期开采地段的面积（F）约为7.500km2，采用比拟法和大井法进行计算。1、比拟法预算涌水量该矿现开采山西组3号煤层，正常涌水量为2400m3/d，雨季最大涌水量为3500m3/d，该矿2009实际产量为0.6Mt。采用2009年煤产量与涌水量预测产能达到1.2Mt/a，本矿井生产能力达到核定1.2Mt/a生产能力时，开采3号煤层，其矿井正常涌水量为4800m3/d（200 m3/h）。最大涌水量为7000m3/d（292m3/h）。如果今后随着煤产量的增加矿井涌水量会出现增大的可能。2、大井法预算涌水量采用地下水动力学法中承压转无压公式预算先期开采地段3号煤层矿井涌水量为2522.36m3/d（105 m3/h）。根据目前矿井最大涌水量与正常涌水量相差约1.5倍推算，矿井最大涌水量为3783.54m3/d（158m3/h）。3、计算结果评价与采用本矿目前正在开采3号煤层，采用比拟法对矿井实际生产有指导意义。但由于矿井生产能力增加较大，为原实际生产能力的2倍，因此采用比拟法预测结果偏大。本次设计取矿井达到设计1.2Mt/a生产能力时正常涌水量200m3/h、最大涌水量300m3/h。（四）矿井主要水害及其防治措施井田内构造简单，主要以宽缓褶皱为主。主要可采煤层3号煤层的直接充水含水层为顶板砂岩裂隙含水层，钻孔单位涌水量为0.0011L/s.m，含水性较弱。目前本矿实际矿井涌水量正常为120m3/h，最大为145m3/h。经预测矿井达到设计1.2Mt/a生产能力时正常涌水量200m3/h、最大涌水量300m3/h。矿井水文地质条件较为简单，但考虑到煤层浅埋区及构造等部位可能沟通不同含水层的水力联系，从而造成部分地段水文地质条件的复杂化，同时对断层和陷落柱的导水性没有做进一步的测定和实验，造成构造的导水性不详，因此本次设计3号煤层开采矿井水文地质类型按中等复杂程度对待。1.3煤层特征1.3.1煤层及煤质（一）煤层井田内含煤地层为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组，地层总厚平均132.75m，平均含煤层总厚13.15m，平均含煤系数9.91%。山西组是井田内主要含煤地层之一，厚46.5760.92m，平均51.54m，含煤一般3层，编号自上而下为1、2、3号，其中3号煤层位于本组下部，为全区稳定可采煤层，其余为不可采煤层。煤层平均总厚度6.70m，含煤系数13.00%。太原组是井田内主要含煤地层之一，厚72.5884.40m，平均81.21m，含煤8-9层，自上而下编号为5、8-1、8、9、10、11、12、13及15号，煤层平均总厚度6.45m，含煤系数7.94%，其中15号煤层为井田内、全区可采之稳定煤层，9号煤层为井田内全部发育、局部可采之不稳定煤层，其余煤层均不稳定、不可采。井田内可采煤层为山西组的3号煤层及太原组的9、15号煤层分述如下： 可采煤层特征一览表含煤地层煤层编号煤层厚度(m)煤层间距(m)煤层结构顶板岩性底板岩性煤层稳定程度备注最小-最大平均最小-最大平均矸石层数类 别山西组P1s34.63-6.625.9641.56-48.4544.680-3较简单砂质泥岩泥岩粉砂岩砂质泥岩稳定一型太原组C3t90.45-1.731.040-1简单砂质泥岩泥岩砂质泥岩泥岩不稳定三型31.89-42.1535.15152.02-4.013.060-2简单石灰岩铝土岩砂质泥岩粘土岩稳定一型（二）煤质1、物理性质及煤岩特征3号、9号、15号煤层为黑色、灰黑色，条痕灰黑色，似金属光泽，内生裂隙发育，贝壳状断口，细中条带状结构，块状或层状构造。密度分别为1.42t/m3、1.44t/m3、1.44t/m3，。各煤层以亮煤为主，暗煤次之，夹镜煤条带，15号煤层中夹有层状或透镜状的黄铁矿。3号煤层为半亮型煤，9号、15号煤为半亮型煤。2、化学性质、工艺性能元素分析：碳(Cdaf)含量为92.00%92.69%，平均92.37%，氢(Hdaf)含量为3.11%3.88%，平均3.65%，氮(Ndaf)含量为0.96%1.48%，平均1.26%，氧(Odaf)含量为1.72%2.36%，平均2.06%。煤灰成分分析：以酸性二氧化硅(SiO2)和三氧化二铝(Al2O3)为主，其次为碱性三氧化二铁(Fe2O3)、氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)等成份。其中二氧化硅(SiO2)含量为40.00%50.98%，平均46.26%；三氧化二铝(Al2O3)含量为30.00%37.02%，平均33.01%。煤灰熔融性软化温度(ST)为1440，属较高软化温度灰。 各煤层煤质化验汇总表煤 层 号3915工业分析Mad(%)原煤0.68-3.031.670.98-1.681.320.64-3.051.30浮煤0.30-2.040.870.36-1.130.800.40-2.190.72Ad(%)原煤11.78-30.5717.1319.18-30.5024.6313.89-19.2716.15浮煤5.82-12.688.968.24-11.5010.044.40-8.386.66Vdaf(%)原煤8.75-14.8910.1710.11-12.7811.188.45-12.059.38浮煤7.65-9.228.377.75-9.148.377.07-8.047.54St,d(%)原煤0.24-0.500.351.69-5.964.912.79-4.153.42浮煤0.28-0.440.371.30-2.881.932.05-3.822.71Pd(%)原煤0.0083-0.05000.02810.0020-0.00620.00450.0002-0.00300.0017浮煤0.0092-0.04320.02510.0011-0.00310.00190.0006-0.00070.0006Qgr,v,d(MJ/kg)原煤23.56-31.1528.9524.21-27.9226.2028.36-30.3429.36浮煤32.49-32.9532.72元素分析(浮)Cdaf(%)92.00-92.6992.3791.36-91.7491.5591.28-91.3691.32Hdaf(%)3.11-3.883.653.57-3.713.643.54-3.803.67Odaf(%)1.72-2.362.061.03-1.951.491.42-1.471.45Ndaf(%)0.96-1.431.260.90-1.181.040.85-1.060.96视(相对)密度1.42-1.431.421.43-1.441.44浮煤回收率(%)38.00-71.0051.2127.00-46.0034.8328.00-60.0047.80煤类WY03WY03WY033、煤中其它有害元素磷：3号煤层磷(Pd)含量为0.0083%0.0500%，平均0.0281%，属特低磷低磷煤。9号煤层磷(Pd)含量为0.0052%0.0062%，平均0.0057%，属特低磷煤。15号煤层磷(Pd)含量为0.0002%0.0030%，平均0.0017%，属特低磷煤。氟：据1-1号孔采样测试，3号煤层中氟(F)含量为84P.P.m。氯：据1-1号孔采样测试，3号煤层氯(Cl)含量为0.028%，为特低氯煤。砷：据1-1号孔采样测试，3号煤层中砷(As)含量为0.4P.P.m。1.3.2煤层围岩性质1、顶底板条件（1）3号煤层：伪顶紧接煤层的顶板，一般为黑色薄层状砂质泥岩或泥岩。水平层理发育，含大量植物化石。质软，随着煤层的开采而向下冒落。厚0.100.30m。直接顶板多为灰、灰白色中厚层状中粒砂岩，局部为粉砂岩或细粒砂岩。钙硅质胶结，分选良好，含有泥质包体。斜层理明显，裂隙不发育。厚1.5016.07m，平均厚7.26m 。厚度稳定性差，结构松软，吸水易软化，强度较低。老顶多为粉砂岩，灰白色，质较坚硬，一般厚3.5317.70m，平均7.54m，岩相变化大。不规则裂隙发育，见有方解石脉及泥质物充填现象。煤层的上覆岩层，从直接顶到老顶为软弱-坚硬型，再往上为软弱-坚硬型的相间复合结构。这种软硬相间的结构虽然能阻止煤层开采时顶板裂隙的发展，但由于软弱岩石在水的作用下，易发生软化，从而会降低顶板的稳定性。煤层直接底板以泥岩，砂质泥岩为主。含植物根茎化石及炭质碎屑，平均厚3.62m。（2）9号煤层：顶板主要为灰黑色薄层状砂质泥岩、泥岩、粉砂岩。具水平层理，时含植物化石碎片。在井田中部局部为深灰色泥灰岩。厚5.067.71m，平均5.96m。底板多为深灰色砂质泥岩、泥岩。质坚硬，平均厚为4.05m。（3）15号煤层顶板多为深灰色厚层状石灰岩，一般直接与15号煤层接触。质坚硬，硬度可达七级以上。厚7.3511.10m，平均8.60m。裂隙比较发育。底板多为黑灰色砂质泥岩、泥岩。含植物化石及炭质碎屑，一般平均厚为0.45m。2、顶、底板岩石物理力学性质据补充勘探资料：补1-2号钻孔3号煤层顶板泥岩抗压强度为24.6MPa；老顶、直接顶中粒砂岩、粉砂岩抗压强度为11.75MPa；底板砂质泥岩抗压强度为20.1MPa。另据井田南部直接相连的唐安煤矿3号、9号、15号煤层的顶底板岩石力学性质试验样测试资料，其测试结果表1-2-11。孔号层位岩石名称天然状态下的物理性质力学指标比重(t/m3)容重(t/m3)含水性(%)抗压强度抗拉强度(MPa)干燥(MPa)饱和(MPa)软化系数8453煤顶砂质泥岩2.752.63-2.782.691.5834.9-54.144.28.4-49.829.20.663.7-11.17.78453煤底砂质泥岩细粒砂岩2.752.33-2.992.621.0127.0-80.554.70.0-8.80.165.1-13.19.38459煤顶砂质泥岩细粒砂岩2.652.531.2040.9-80.864.011.1-36.633.00.568.7-17.512.98459煤底砂质泥岩2.692.571.5425.6-56.943.223.80.555.9-9.97.584415煤顶石灰岩2.712.650.33101.380.50.791.8584415煤底铝土岩2.982.69-3.192.910.8825.413.70.54 煤层顶底板岩石物理试验成果表从表中可以看出，3号煤层顶底板砂质泥岩、泥岩为中等坚硬岩石。据该矿反映，3号煤层顶板初次来压42m，周期来压65m，为中等冒落的顶板；9号煤层顶底板砂质泥岩、泥岩、粉砂岩为中等坚硬岩石；15号煤层板石灰岩为坚硬岩石，15号煤层底板铝土泥岩为软岩石。（二）矿井瓦斯、煤尘和煤的自然本井田北邻南阳煤矿，东邻冯村煤矿和南阳煤矿，南及东南与良户煤矿和唐安煤矿为邻，上述煤矿均属低瓦斯矿井。该矿现开采3号煤层，据晋城市煤炭工业局晋市煤局安字200989号文，2008年矿井瓦斯等级及二氧化碳等级鉴定结果：3号煤层甲烷(CH4)相对涌出量为8.93m3/t，绝对涌出量13.55m3/min，二氧化碳(CO2) 相对涌出量2.68m3/min，绝对涌出量4.06m3/min，属低瓦斯矿井。 3号煤层甲烷含量、瓦斯成分测定结果统计表煤层编号甲烷含量ml/g(干燥无灰基)瓦斯成分CH4CO2(%）N2(%）C2-C8(%）32.15-13.177.6672.05-97.6284.840.38-1.301.682-26.6414.320据2008年9月山西煤炭工业局综合测试中心对现开采的3号煤层进行了煤尘爆炸性检验，煤样取自位于一采区的3106回采工作面，检验结果显示火焰长度0mm，加岩粉量0%，无爆炸性。另根据原地质资料野川井田勘探时煤层煤尘测试结果及唐安煤矿、回山煤矿3、15号煤层煤尘爆炸性鉴定结果，将其测试资料汇集 3号、15号煤层煤尘爆炸鉴定结果表煤层火焰长度(mm)加岩粉量(%)有无爆炸性3号00无15号00无有上表可看出，本区3、15号煤层煤尘均无爆炸性危险。据2008年9月山西煤炭工业局综合测试中心对现开采的3号煤层进行了煤层自燃倾向性检验，煤样取自位于一采区的3106回采工作面，检验结果显示煤的吸氧量为1.10cm3/g，自燃倾向性等级为，属不易自燃煤层。3、环境地质据对补2-1号孔地温测试，井底（3号煤下）17.5（孔深249m），可知该区恒温带深度约为100m，温度约15，地温梯度约为1.7/100m，加之矿井开采3号煤层及巷道内温度变化在15-17之间，因此本区为地温正常区。据区域资料及煤矿开采情况，本区未发生地压异常现象。属地压正常区。2 井田境界与储量2.1井田境界东峰煤矿于2008年4月通过竣工验收，移交生产；2009年在山西省煤矿企业兼并重组整合过程中，作为单独保留矿井予以保留，同时生产能力由原来的60万t/a增加到120万t/a；2010年2月东峰煤矿作为单独保留矿井进行了能力核定，核定后的生产能力为120万t/a。在此过程中，对矿井的井田境界进行了调整，2009年10月换发了新采矿许可证，由于境界的调整造成2008年7月领取的采矿许可证和新采矿许可证井田面积和井田坐标不同。其中2008年7月领取的采矿许可证井田境界分为3号煤层坐标和9号、15号煤层坐标两个境界，3号煤层由9个拐点坐标连线圈定，9号、15号煤层由6个拐点坐标连线圈定，井田面积15.7986km2，证载生产规模0.6Mt/a；现在公司持有的采矿许可证为2009年10月领取的采矿许可证，证号C1000002008071220000009，批准开采3号-15号煤层，井田内赋存的3号-15号煤层由7个拐点坐标连线圈定，井田面积15.5058km2，证载生产规模1.2Mt/a。两个采矿证证载拐点坐标圈定的井田境界对比见图2-1-1。本次设计以新采矿证圈定的井田范围为开拓开采设计的依据，井田拐点坐标见表2-1-1。井田呈多边形，东西宽约2.8km，南北宽约5.5km，面积15.5058km2，批采3号-15号煤层。 原井田境界与现井田境界对照图 井田拐点坐标表 点号西安80坐标系北京54坐标系XYXY13959850.9119657031.173959900.0019657100.0023959250.9119658931.203959300.0019659000.0333959850.9219661431.243959900.0119661500.0743960450.9319661013.053960500.0219661081.8853961367.9419660284.223961417.0319660353.0563964387.0719660736.913964436.1619660805.7473964826.4819658338.473964875.5719658407.302.2储量兼并重组整合前后，矿井坐标点由原井田的9个调整为7个，井田面积由15.7986km2，调整为15.5058 km2。井田面积变化不大，仅仅是井田北部和工业场地煤柱附近拐点坐标调整了一下，因此对矿井的开拓开采影响不大。矿井新地质报告为2009年7月由山西煤炭地质114勘查院编制的山西兰花集团东峰煤矿有限公司生产矿井地质报告，该报告是按2008年7月颁发的采矿许可证圈定的井田范围编制的井田地质报告，所计算的储量略大，但考虑到矿井目前尚未编制最新的地质报告，而且对矿井的开拓开采基本无影响，因此本次设计储量计算以2009年7月山西煤炭地质114勘查院编制的山西兰花集团东峰煤矿有限公司生产矿井地质报告为基础进行计算。1、资源/储量估算范围参与资源/储量估算的煤层为井田内批准开采的3、9、15号可采煤层，3号煤层估算范围以井田边界、采空区边界及陷落柱边界为界，垂深标高为+630860m；9号煤层估算范围以井田边界及最低可采线（采用内插法圈定）为界，垂深标高为+620810m；15号煤层估算范围等同于井田边界圈定的范围，垂深标高为+550790m。2、工业指标3、9、15号煤层皆为无烟煤，井田内各煤层倾角17，依据煤、泥炭地质勘查规范，附录E.2，煤炭资源量估算指标：煤层最低可采厚度0.80m，最高灰分40%，最高硫分3%，最低发热量22.1MJ/kg，9、15号煤为高硫煤，本次也估算其资源量。3、估算方法与有关参数的确定3号煤层视密度1.42t/m3，9、15号煤层视密度1.44t/m3。井田内煤层倾角1-7，资源/储量估算方法采用水平投影地质块段法，其计算公式如下：Q=SMD式中：Q块段内资源/储量，kt； S块段水平面积，k(m2)； M块段内煤层平均厚度，m； D煤层视密度，t/m3。4、资源/储量估算结果估算3号煤层资源/储量117528kt，其中探明的经济基础储量(111b)63423kt，控制的经济基础储量(122b)48848kt，推断的内蕴经济资源量(333)5257kt。其中探明及控制的资源储量占本煤层总量的96%，探明的资源储量占总量的54%。9、15号为高硫煤，共获得内蕴经济的资源量65422kt，其中探明的内蕴经济资源量(331)5884kt，控制的内蕴经济资源量(332)38674kt，推断的（333）资源量20864kt。 资源量/储量估算结果汇总表煤层号估算面积km2煤种资源/储量kt备注111b122b111b122b331332333111b111b+122b合计314.519WY48772405208468729452575419179811752894.368WY64866486高硫1515.331WY5884386741437858936高硫合计48772405208468729458843867426121541917981829502.2.1可采储量1、矿井设计储量计算（1）矿井工业资源/储量=111b+122b+331+332+333k式中：K可信度系数，根据本矿井地质构造简单、煤层赋有稳定的特征，K值取0.9。（2）矿井设计资源/储量=矿井工业资源/储量-永久煤柱损失永久煤柱损失包括井田境界，已有的地面建(构)筑物、村庄、断层、陷落柱煤柱、河流煤柱、铁路煤柱等永久性煤柱损失。2、矿井设计可采储量矿井设计可采储量按下式计算：Zk=(Zs-P)C式中：Zk矿井设计可采储量，kt；Zs矿井设计资源/储量，kt；P 开采时需留设煤柱损失量的总和。开采时需留设的煤柱有：工业场地及风井场地、采区边界、开拓大巷等主要巷道需留设的保护煤柱。C采区回采率。根据煤炭工业矿井设计规范，3号、15号煤层取75%，9号煤层取85%。工业场地、风井场地、地面村庄、已有的建(构)筑物地面范围按其实际占用范围并考虑其保护等级的围护带宽度而圈定，井下各可采煤层的保护煤柱范围计算方法为：松散层及基岩厚度参照邻近钻孔资料及实际揭露的资料而确定，松散层地层移动角取45，基岩地层移动角走向取72，上山取72，下山取72-0.6。其它保护煤柱留设参数如下：井田境界20m，开拓大巷两侧各留设40m，采区边界两侧各留设5m，断距超过15m的断层及陷落柱留设30m的保护煤柱。经计算，矿井工业资源/储量为173.12Mt，设计资源/储量为132.79Mt，设计可采资源/储量为84.53Mt(其中，3号煤层54.54Mt、9号煤层1.15Mt、15号煤层28.85Mt)。104 矿井设计可采储量计算表 单位：Mt煤层号地质资源/储量工业资源/储量永久煤柱损失设计资源/储量开采煤柱损失开采损失设计可采资源/储量井田境界村庄河流构造小计井筒及大巷工业场地小计3117.53109.792.8814.435.572.1825.0784.712.819.1912.0018.1854.5496.495.840.301.010.780.302.393.450.491.602.090.201.151558.9457.501.487.412.861.1212.8744.631.444.726.169.6228.85合计182.95173.124.6622.859.213.6140.34132.794.7415.5120.2528.0084.533 矿井工作制度及生产能力3.1矿井工作制度矿井设计年工作日330d，每天三班作业(其中二班生产，一班准备)每天净提升时间16h。3.2矿井设计生产能力3.2.1矿井设计生产能力的确定根据设计要求，结合煤层赋存条件，可采储量、装备水平、资金来源等因素，确定矿井设计生产能力为1.2Mt/a，其理由如下：1山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导办公室文件晋煤重组办发200960号文“关于晋城市直煤矿企业兼并重组整合方案的批复”，将东峰煤矿列为单独保留矿井，东峰煤矿为单独保留矿井，批准开采煤层3、9、15号煤层，生产能力为1.2Mt/a；另据，山西省煤炭工业厅晋煤行发201097号文“关于山西兰花集团东峰煤矿有限公司核定生产能力的批复”文件，同意东峰煤矿核定生产能力为1.2Mt/a。因此确定本矿生产能力为1.2Mt/a既有政策依据、又有各个环节的适应性和合理性。2井田内煤层储量丰富，全井田设计可采储量84.53Mt，矿井服务年限50.3年，单从资源量来讲，宜加大生产能力，因此确定设计生产能力为1.2Mt/a从资源量上来讲是合理的。3从工作面装备水平来看，井型为1.2Mt/a时，目前矿井装备了一个综合机械化放顶煤工作面，能够满足要求，投资少、管理方便。4井田地质构造简单、水文地质条件中等，煤层倾角平缓，开采技术条件较好，适合机械化开采。5从市场需求因素看，本矿井各可采煤层均为无烟煤，销往周边及省外化工企业、电力企业、冶金企业等，其煤炭资源具有得天独厚的区域优势和资源优势，市场条件是非常有利的，因此，适当加大开发力度不仅能产生显著的经济效益，而且能产生较好的社会效益。6从运输条件来看，矿井原煤外运依托汽车运输，可以满足矿井1.2Mt/a生产能力，井型不宜过大，因此，目前井型确定为1.2Mt/a较为合理。综上所述，矿井设计生产能力确定为1.2Mt/a。3.2.2同时生产水平数目的确定本井田主要可采为3、9、15号共3层煤层，设计考虑分为上下两个水平开采，初期设一水平（+660m）开采3号煤层，后期二水平（+600m）联合开采9、15号煤层。3.2.3矿井及水平服务年限的计算矿井及水平服务年限均按下式计算：T=Z/(AK)式中：T服务年限，a；Z设计可采储量，Mt；A设计生产能力，Mt/a；K储量备用系数，取1.4。则：矿井服务年限T=84.53/1.21.450.3a其中：其中3号煤层服务年限为32.5a，9号、15号煤层服务年限为17.8a。服务年限均符合煤炭工业矿井设计规范的有关要求。4 井田开拓4.1矿井工业场地位置选择目前矿井工业场位于西沟村南，本次设计仍利用原有工业场地和现有的主、副斜井、良户安全出口斜井、回风立井；其工业场地交通、供水、供电及用地条件良好，能充分利用现有设施，对井田开拓布置和地面布置非常有利。因此矿井投产初期布置有一个工业场地，即目前使用的工业场地。该工业场地位于井田东部边界，西沟村南侧，地形平坦，无泥石流和山体滑坡现象，土地手续齐全，运输方便，各井口标高高于历年最高洪水位不受洪水威胁，利用现有工业场地的选择合理性无需重新考虑。4.2开拓方式的确定采用斜井开拓4.3开拓方案的选定井田内主要可采煤层为山西组的3号煤层和太原组的9号、15号煤层，在开拓布局时将首采3号煤层划分为上组煤，设一个水平进行开采；9号、15号煤层划分为下组煤，设一个开采水平联合开采。根据上述原则，设计提出两个上组煤开拓方案沿+660m水平石门和垂直石门分别布置西大巷、北大巷开拓方案和延伸+660m水平石门并垂直其布置南北大巷开拓方案。（1）方案一：沿+660m水平轨道石门和垂直石门分别布置西大巷、北大巷开拓方案矿井开拓方式为斜井开拓，在选定的工业场地内布置一对斜井，主斜井和副斜井。其中，主斜井倾角16，斜长900.10m，装备B=1000mm钢丝绳芯胶带机提升；副斜井倾角16，斜长894.50m，采用1t矿车串车提升。初期的回风井在良户村东北的风井场地内，即良户回风立井净直径4.5m，净断面15.9m2，井筒全深80.56m（含4m水窝）；同时在该场地还开凿有良户安全出口斜井，净宽2.5m，净高2.85m，净断面6.45m2，倾角2025，斜长186.0m，设台阶扶手作为一采区边界安全出口兼进风。依据开拓方案，在补1-2号钻孔附近设置二采区回风场地，在该场地开凿二采区回风立井和专用排矸进风井，服务与二采区的开拓开采；在窑则头与东掌村之间布置三采区回风井场地，在该场地建设三采区回风立井和专用排矸进风立井。综上可知，全矿井共布置有8个井筒，其中初期已经建设有4个井筒，后期根据不同分区通风排矸的需要增加4个井筒。主、副斜井落底后设+660m生产水平井底车场，主斜井井底通过斜巷与+660m水平井底车场相连。中央变电所、水泵房、水仓、消防材料库均位于副斜井井底，为保证后期开拓巷道施工衔接，+660m水平轨道石门已形成170m，集中胶带巷已形成450m。基于上述因素，本方案提出沿3号煤层底板延伸集中胶带巷至井田西部边界，形成西胶带胶带大巷；+660m水平轨道石门与集中胶带巷平行布置，因此将+660m水平轨道石门以3坡度延伸至二采区进风排矸井底车场后以16坡向上进入3号煤层后，沿3号煤层底板至西部边界形成西轨道大巷；平行于西胶带大巷在其南侧沿3号煤层顶板布置西回风大巷。这样井田西北部资源由上述三条西大巷开拓开采，划分为二采区。为开发井田北部资源，在X5和X16陷落柱东侧垂直+660m水平轨道石门布置一组北大巷，分别为+660m水平北轨道大巷、北胶带大巷（沿3