煤矿防灭火设计

山西朔州平鲁区后安煤炭有限公司山西朔州平鲁区后安煤炭有限公司 矿矿 井井 防防 灭灭 火火 专专 项项 设设 计计 山西源通煤矿工程设计有限公司山西源通煤矿工程设计有限公司 二二一二年三月一二年三月 山西朔州平鲁区后安煤炭有限公司山西朔州平鲁区后安煤炭有限公司 矿矿 井井 防防 灭灭 火火 专专 项项 设设 计计 工程编号：工程编号：F1602 工程规模：工程规模：1.80Mt/a 总总 经经 理：理： 总工程师：总工程师： 项目负责人：项目负责人： 山西源通煤矿工程设计有限公司山西源通煤矿工程设计有限公司 二二一二年三月一二年三月 设计人员名单设计人员名单 专专 业业姓姓 名名职职 称称签字签字 采矿工程曲民强高 工 采矿工程郑尚印高 工 采矿工程吴玉国工程师 矿山通风与安全何栓田高 工 矿山通风与安全周春山工程师 目目 录录 前前 言言 .5 5 1 1 矿井基本情况矿井基本情况 .1010 1.1 井田概况 .10 1.2 兼并重组前各矿现状.11 1.3 邻近煤矿概况.12 1.4 井田地质构造.14 1.5 煤层及煤质.17 1.6 安全条件.23 1.7 矿井开拓开采.25 2 2 煤层开采自燃风险评价煤层开采自燃风险评价 .3131 2.1 后安煤业自燃风险评价.31 2.2 矿井防灭火技术简介.31 2.3 后安煤业防灭火技术的选择.34 2.4 后安煤业矿井防灭火设计总体方案.35 3 3 矿井自燃火灾监测系统矿井自燃火灾监测系统 .3737 3.1 煤自燃标志气体测试及优选.37 3.2 煤样特征温度测试及分析.51 3.3 煤层自燃预测预报系统.56 4 4 灌浆防灭火系统灌浆防灭火系统 .6565 4.1 灌浆防灭火特点.65 4.2 灌浆防灭火系统基本要求.65 4.3 灌浆材料选择.66 4.4 灌浆参数计算.66 4.5 灌浆系统选择.69 4.6 浆液的制备.70 4.7 灌浆方法.73 4.8 灌浆管路.75 4.9 灌浆管理.77 5 5 阻化剂防灭火系统阻化剂防灭火系统 .8181 5.1 阻化剂防灭火特点及原理.81 5.2 阻化剂防灭火系统的基本要求.81 5.3 阻化剂的选择.81 5.4 阻化剂浓度的确定.82 5.5 阻化剂防灭火系统选择.83 5.6 采空区喷洒阻化剂防灭火工艺.83 5.7 阻化设备基本要求.86 5.8 注意事项.87 6 6 注氮防灭火系统注氮防灭火系统.9090 6.1 注氮方式 .90 6.2 注氮防灭火系统 .90 6.3 注氮工艺 .90 6.4 制氮设备的选择 .91 6.5 输氮管路 .93 6.6 注氮气体监测及注氮安全管理 .93 7 7 外因火灾防治外因火灾防治.9494 7.1 电气事故引发的火灾防治措施.94 7.2 带式输送机着火的防治措施.98 7.3 其它火灾的防治措施.98 7.4 井上下防火门.102 7.5 灭火器材配备.104 7.6 井上下消防材料库.105 8 8 矿井总体防灭火措施矿井总体防灭火措施 .111111 8.1 开拓开采方面措施.111 8.2 通风方面措施.111 8.3 巷道掘进期间防灭火措施.112 8.4 工作面安装期间防灭火措施.113 8.5 工作面正常回采期间防灭火措施.114 8.6 工作面停采期间防灭火措施.114 8.7 工作面回撤期间防灭火措施.114 8.8 工作面封闭后防灭火措施.115 8.9 工作面安全回采合理推进度确定.116 9 9 火灾事故应急救援火灾事故应急救援 .118118 9.1 事故类型和危害程度分析.118 9.2 应急处置基本原则.119 9.3 组织机构及职责.120 9.4 预警行动.125 9.5 信息报告程序.125 9.6 事故现场处置措施.125 9.7 不同火灾地点行动措施.128 9.8 火区的封闭、管理与启封.132 1010 矿井防灭火组织与管理矿井防灭火组织与管理.139139 10.1 组织保障措施.139 10.2 专业管理措施.142 1111 经费预算汇总经费预算汇总 .145145 前前 言言 矿井火灾是煤矿开采的主要灾害之一，随着我国煤炭产量的不 断增加，新建矿井的增多和开采强度、开采深度的增大，矿井防灭 火问题显得尤为突出。据不完全统计，我国存在自然发火危险的矿 井已占到 60%以上。每一场火灾的发生，轻则破坏煤矿开采的部署， 干扰矿井的正常生产；重则烧毁煤炭资源和井下材料、设备；更有 甚者可能引燃瓦斯煤尘爆炸，酿成人员伤亡的重大恶性事故，导致 矿井的提前报废。重大恶性火灾事故造成政治、经济以及资源上的 损失往往是难以估量的，对矿工情感上的伤害也非短期可以消除的。 此外，由于矿井火灾造成土壤、水资源、植被、大气层的严重污染， 威胁到人类生存的环境。 在矿井火灾发生总数中，外因火灾所占比重较小，但其发生突 然、发展迅猛，如果不能及时发现和控制，往往造成重大事故；内 因火灾（自燃火灾）是由处在特定环境下的煤吸附氧气产生热量， 并在一定条件下热量得以积聚而形成的，90%以上的矿井火灾属于内 因火灾范畴，其发生和发展往往伴有一个孕育的过程，根据其征兆 能够在早期发现，但其常常发生在人们难以进入的采空区内，一旦 形成火灾，面积较大、温度较高，且火源位置难以确定，灭火比较 困难。 我国是少数几个以煤作为主要能源的国家之一，也是世界产煤 大国。煤炭在我国一次能源消费中占 76%，随着我国经济的快速发 展，对煤炭的需求还会进一步增加，我国以煤为主要能源的生产和 消费特征在今后相当长的时间内都不会改变。因此，近年来国家和 企业对煤矿安全生产日益重视，加大了煤矿安全投入的强度，特别 是对新建或改扩建矿井防灭火设施的设计、审查、验收等制定了较 为完善的标准。同时，加强了对矿井防灭火新技术、新装备、新材 料的研究和应用，极大地改善和提高了我国煤矿防灭火技术装备水 平。 山西朔州平鲁区后安煤炭有限公司矿井由朔州市平鲁区后安煤 炭有限公司和其东北部新增区空白资源组成。井田位于宁武煤田北 部平朔矿区。由于 4-1号煤层资源已接近枯竭，需延深水平开采 8、9、11 号煤层，生产能力为 180 万吨/年，井田面积为 4.8336km2。根据山西煤矿设备安全技术检测中心 2009 年 1 月 15 日、 2010 年 9 月 10 日和山西省煤炭工业局综合测试中心 2012 年 2 月 15 日分别对该矿 4-1、8、9、11 号煤层自燃倾向性测试结果表明各煤层 煤层自燃倾向性等级均为级，属自燃煤层。根据煤矿安全规程 第二百三十二条和国家安全监管总局国家煤矿安监局关于加强煤 矿防灭火工作的通知 （安监总煤行2008161 号）的规定，开采容 易自燃和自燃煤层时，必须编制相应的防灭火设计，采取综合防灭 火措施，防止自然发火。因此，山西朔州平鲁区后安煤炭有限公司 委托山西源通煤矿工程设计有限公司根据矿井煤层赋存状况、采煤 方法、巷道布置、巷道支护、通风系统等实际情况开展矿井防灭火 技术及装备的研究，编制山西朔州平鲁区后安煤炭有限公司矿井 防灭火专项设计 ，科学合理地制定有效的防灭火措施，以保障矿井 防灭火工作的顺利进行。 一、设计的依据一、设计的依据 (1) 山西省煤炭规划设计院2012年2月提交的山西朔州平鲁区 后安煤炭有限公司矿井水平延深8号煤层优化设计 ； (2)矿井通风安全装备标准 ，MT/T5016-1996； (3)煤矿安全规程 ，2011 年版； (4)矿井防灭火规范（试行） ，煤安字（ 1988）第 237 号； (5)煤矿建设项目安全设施设计审查和竣工验收规范 ， AQ1055-2008； (6)煤炭工业矿井设计规范 ，GB50215-2005； (7) 煤矿井下安全避险 “六大系统”建设完善基本规范 (试行) ，安监总煤装 201133 号； (8)煤矿自然发火标志气体色谱分析及指标气体优选方法 ，AQ/T1019-2006； (9)煤矿自然发火束管监测系统通用技术条件 ， MT/T757-1997； (10)煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范 ， AQ1029-2007； (11)煤矿灌浆防灭火技术规范 ，MT/T702-1997； (12)煤矿安全监控系统通用技术要求 ，AQ6201-2006； (13)矿山救护规程 ，AQ1008-2007； (14)矿井密闭防灭火技术规范 ，MT/T698-1997； (15)煤矿采空区阻化气雾防火技术规范 ，MT/T699- 1997； (16)煤矿防火用阻化剂通用技术条件 ，MT/T700-1997； (17) 国家安全监管总局国家煤矿安监局关于加强煤矿防灭火 工作的通知 ，安监总煤行2008161 号； (18)山西煤矿设备安全技术检测中心2010 年 9 月 10 日出 具的煤自燃倾向性鉴定报告，报告编号：晋煤检 20100502- MR-F0033、20100502-MR-F0034 二、设计的指导思想二、设计的指导思想 此次矿井防灭火专项设计坚持“安全第一、预防为主、防治结 合、技术可行、经济合理”的原则，严格遵循国家相关规程、规范、 规定，根据后安煤炭有限公司煤层赋存状况、开拓开采工艺和当地 实际情况，认真分析矿井生产各环节过程中可能引起火灾的各种因 素，结合目前国内外矿井防灭火技术现状及发展方向，借鉴国内外 先进的设计思想，积极采用新技术、新工艺、新设备，建立健全该 矿的防灭火系统，完善矿井火灾防治技术措施及装备，从而保证矿 井的安全生产，防止矿井火灾事故的发生。 三、设计的主要特点三、设计的主要特点 （1）以开采煤层自燃火灾特点、自燃特性实验测试和现场观测 为基础，优选出煤自燃指标气体，并结合矿井实际情况，建立煤 层自然发火早期预测预报体系，同时建立健全矿井火灾监测监控 系统，及时、准确的发现火灾隐患，指导现场防灭火工作的具体 实施。 （2）矿井移交生产时在 8 号煤层 801 首采区布置 1 个一次性 采全高薄煤层综采工作面（ 80101 工作面） 。井下在 8 号煤层布置 1 个综合机械化一次采全高回采工作面和 2 个炮掘工作面，在 9 号 煤层布置 1 个综合机械化放顶煤回采工作面和 2 个综掘工作面，以 保证矿井设计生产能力。本次防灭火设计主要是针对8、9 号煤 层自然发火的防治。 （3）建立完善的矿井防灭火系统，注重采用先进的防灭火技术 研究成果，以预防性灌浆、喷洒阻化剂、束管监测为主要防火手段， 加强回采过程中煤自燃的监测监控，对后安煤业开采煤层自燃火灾 进行综合防治。 四、存在的问题及建议四、存在的问题及建议 （1）本设计是依据现有的矿井采区设计、通风系统及巷道开拓 情况进行的，没有从巷道布置和通风系统方面进行有利于矿井防灭 火的设计； （2）由于没有完全掌握该矿煤自燃的特点和规律，建议在开采 过程中，进一步对首采面采空区煤层自燃规律进行研究，掌握开采 煤层自燃的特点和规律，建立一支技术过硬的防灭火队伍； （3）设计中的部分参数是在经验的基础上就大选取，以保证满 足矿井需要，建议矿方在今后的防灭火实践中进一步总结规律，修 正参数，进一步适应后安煤业矿井防灭火技术需要。 （4）本设计是建立在现有地质资料和开采设计的基础上，若地 质条件或开采设计发生变化，建议对本设计进行相应的修改；若因 地质条件或其它不可抗拒因素而出现的自燃火灾，建议根据现场实 际条件，由本公司和矿方共同制定具体的防灭火方案。 1 1 矿井基本情况矿井基本情况 1.11.1 井田概况井田概况 (1)交通位置交通位置 山西朔州平鲁区后安煤炭有限公司矿井位于朔州市平鲁城区东 南直距 14.50km 陶村乡的王高登村至刘高登村一带，行政区划隶属 于平鲁区陶村乡管辖，其井田地理坐标为东经 112 25361122807，北纬 392926393101。 矿井工业场地距平鲁城区 14.50km，南距大运高速公路朔州支 线 15.0km，距朔州火车站 33km，距大新火车站约 28.0km，距神头 火车站约 30km，区内乡镇煤矿间均有简易公路相通，从朔州火车站 经北同蒲线、神朔线、朔黄线可通往全国各地，交通运输条件较为 便利。 (2)地形、地貌地形、地貌 本井田地处山西台拱平朔台地内之中山丘陵区,地表大部分为黄 土覆盖，由于降水冲刷，形成密布的冲沟，其深浅各有不同，沟谷 两侧多为黄土陡壁，地形较为复杂。 井田内地势东高西低，最低点位于井田西部，标高 1204.00m， 最高点位于井田东部，标高 1418.10m，相对高差 214.10m，为低中 山区。 (3)地表水及河流地表水及河流 本矿井地表水属海河流域桑干河水系，马关河支流从矿井西部 流过，地表洪水由北东流向南西入马关河后由北向南穿越朔县平原 汇入桑干河。马关河常年有水，但水流量很小，一般水流量为 0.040.06m3/s，洪水期流量可达 100200m3/s，1921 年特大洪水 流量达 348m3/s，最高洪水位高出河床 2.57m，标高为 1205.57m，均 低于本矿井口标高（主斜井井口标高为 1212.558m、副斜井井口标 高为 1212.558m、进风行人斜井井口标高为 1212.560m、回风立井井 口标高为 1324.090m） 。 (4)气象气象 本区属温带大陆性气候，干燥、昼夜温差大，风沙多为本井田 气侯主要特点，全区平均气温 4.5，1 月最冷，平均气温-12， 最低气温-32.4；7 月最热，平均气温 20，最高气温 38.2。 平均降水量为 420.0mm,大多集中在 78 月，占全年降水量的 50 以上；年平均蒸发量 1375.60mm2598.0mm，为年降水量的 5 倍。 全年无霜期 100d120d，初霜期为 9 月下旬，冰冻期为 10 月下旬 至次年 4 月中旬，最大冻土深度 1.51m。本井田风沙大，八级以上 大风年平均有 25d，一般风沙日在 290d 以上，多集中在冬春季节， 风向以西北风最多，最高风速 21m/s 以上。 (5)地震地震 据史料记载和地震台网测定，平鲁区历史上发生过 5.5 级的地 震，分别为 1407 年 6 月 9 日和 1958 年 9 月 5 日，均未造成大的灾 害。 根据建筑抗震设计规范(GB50011-2001)(2008 年版)和中 国地震动峰值加速度区划图(GB18306-2001 图 A1)，本区抗震设防 烈度为 7 度，设计基本地震加速度值为 0.10g。 1.21.2 兼并重组前各矿现状兼并重组前各矿现状 山西朔州平鲁区后安煤炭有限公司矿井由原朔州市平鲁区后安 煤炭有限公司和其东北部新增区空白资源组成，原朔州市平鲁区后 安煤炭有限公司为村办企业，行政区划隶属陶村乡管辖，建设性质 属生产矿井，批准开采 4、9 号煤层，井田面积 3.2370km2，设计生 产能力 1.20Mt/a. 该矿于 2003 年建矿，2008 年底通过了 1.20Mt/a 生产能力竣工验收并投产。山西朔州平鲁区后安煤炭有限公司矿井 兼并重组后由于 41号煤层资源已接近枯竭，需延深水平开采 8、9、11 号煤层，设计矿井延深水平投产及达产时，利用现有的 41煤层生产系统作为第一生产水平通过暗斜井开采井田范围内的 8 号煤层 801 首采区的 80101 首采工作面，同时延深水平到 9 号煤层 开采井田范围内的 8、9、11 号煤层，设计利用现有的主斜井、副斜 井和回风立井 3 个井筒。 1.31.3 邻近煤矿概况邻近煤矿概况 山西朔州平鲁区后安煤炭有限公司北部为中煤平朔煤业有限责 任公司东露天矿规划区，南东部与山西朔州平鲁区茂华白芦煤业有 限公司相邻（由原白芦煤矿和杏园煤矿兼并重组整合而成） ，东部为 华奥美冯西煤业有限公司和国兴煤业有限公司 ，西部为平朔安家岭 露天煤炭公司。 (1)(1)山西朔州平鲁区茂华白芦煤业有限公司山西朔州平鲁区茂华白芦煤业有限公司 位于井田东、东南边界外，原为国营企业，现为有限责任公司。 为兼并重组整合矿井，由原白芦煤矿和 2005 年关闭的杏园煤矿整合 而成。 原白芦煤矿始建成于 1993 年，两个井口生产，均为斜井开拓， 开采 4-1号煤层，采煤方法为综采放顶煤，刮板输送机和带式输送机 运输，4-1煤层煤尘具有爆炸危险性，自燃倾向性为类，属自燃煤 层，属低瓦斯矿井，井下涌水量不大，正常涌水量为 24m3h，雨季 最大涌水量为 72m3h。据煤矿记录矿井每天排水时间约为 4h 左右。 原杏园煤矿始建于 1988 年，生产能力为 0.15Mt/a，开采 4-1号 煤层，两个井口生产，均为斜井开拓，采煤方法为房柱式，炮采落 煤，机械提升。4-1煤层煤尘具有爆炸危险性，自燃倾向性为类， 属自燃煤层，属低瓦斯矿井，井下涌水量不大，正常涌水量为 20m3h，雨季最大涌水量为 65m3h。据调查资料矿井每天排水时 间约为 5h 左右。2005 年资源整合时将本矿关闭。根据平鲁区煤炭 工业管理局检查结果和本矿生产揭露，杏园煤矿已越界开采进入本 井田范围内并形成一定规模的采空破坏区。越界开采形成的采空积 水区面积27746m2，采空区内存在积水现象，根据调查原杏园煤矿估 算积水量为87432m3，该矿虽已关闭，但相应的煤层底板标高高于后 安煤矿，开采井田东南部的8、9、11 号煤层时要加强矿井防治水措 施，防止造成淹井事故的发生。本次兼并重组整合为山西朔州平鲁区 茂华白芦煤业有限公司，整合后批准矿井生产能力为1.20Mt/a。 (2)(2)山西朔州平鲁区华奥美冯西煤业有限公司山西朔州平鲁区华奥美冯西煤业有限公司 位于井田东部边界外，企业性质为有限责任公司，原名称为冯 西煤矿，于 2003 年建矿，批准开采 1-11 号煤层，生产能力 0.90Mt/a，采煤方法为综采放顶煤，刮板机和带式输送机运输，现 开采 4-1号煤层，4-1号煤层煤尘有爆炸性，自燃倾向性为类，属 自燃煤层，属低瓦斯矿井，井下涌水量不大，正常涌水量为 257m3d，雨季最大涌水量为 428m3d。据煤矿记录矿井每天排水 时间约为 10h 左右，每小时流量约 30m3。本次兼并重组整合为山西 朔州平鲁区华美奥冯西煤业有限公司，未发现有越界开采现象，与本 矿相邻部位截止 2009 年 12 月 31 日未开采，无采空区也无采空区积 水。 (3)(3)山西朔州平鲁区国兴煤业有限公司山西朔州平鲁区国兴煤业有限公司 位于井田东部边界外，企业性质为有限责任公司，原名称为韩 村煤矿，于 2001 年建矿，批准开采 4-1-11 号煤层，生产能力 1.20Mt/a，采煤方法为综采放顶煤，刮板机和带式输送机运输，现 开采 4-1号煤层，4-1号煤层煤尘具有爆炸危险性，自燃倾向性为 类，属自燃煤层，属低瓦斯矿井，井下涌水量不大，正常涌水量为 210m3d，雨季最大涌水量为 380m3d。据煤矿记录矿井每天排水 时间约为 10h 左右，每小时流量约 22m3。本次兼并重组整合为山西 朔州平鲁区国兴煤业有限公司，与本矿相邻部位截止 2010 年 12 月 31 日未开采，无采空区也无采空区积水，也无越界开采现象。 (4)(4)山西平朔安家岭露天煤炭有限公司山西平朔安家岭露天煤炭有限公司 本井田北部的安家岭露天煤矿是我国“七五”期间煤炭行业引 用资金、设备、技术和管理的重点建设项目。该矿从 1982 年开始筹 建，经过三年准备，两年建设，于 1987 年 9 月建成投产，1996 年 首次达到并超过年设计生产能力，该矿自 1996 年以来先后 13 次被 评为全国“质量标准化矿井” 、 “特级高产高效露天矿” 。安家岭露天 煤矿先期的排土场位于本井田西北部外围。排土场未占压本井田资 源储量范围。经调查，该矿井井田内除已批准的生产矿井外没有小 窑开采。 1.41.4 井田地质构造井田地质构造 本矿井位于宁武煤田的北部东缘，地表大部分被新生界地层所 覆盖，属典型的黄土丘陵地貌，仅在沟谷中出露二叠系下统下石盒 子组地层。 根据钻孔资料以及地质填图成果可知，井田内由下至上发育有 奥陶系中统上马家沟组（O2s） 、石炭系中统本溪组（C2b） 、石炭系上 统太原组（C3t） 、二叠系下统山西组（P1s）和下石盒子组（P1x）以 及新生界第四系中、上更新统（Q2+3） 。井田内地层层序、厚度、岩 性及其变化情况由老至新简述如下： (1)(1)奥陶系中统上马家沟组奥陶系中统上马家沟组(O(O2 2s)s) 生产补充勘探过程中有钻孔揭露，但未打穿全层，结合以往地 质成果资料，本组地层岩性主要由深灰色厚层石灰岩、白云岩、白 云质灰岩组成，间夹灰黄色钙质泥岩。泥质灰岩风化后呈豹皮状， 中下部夹数层同生角砾岩。本组地层出露于本区外的东部及北部马 营河一带，厚度大于 100.00m。 (2)(2)石炭系中统本溪组石炭系中统本溪组(C2b)(C2b) 多数钻孔均未施工到本组，岩性主要为灰色、深灰色、灰黑色 砂岩、砂质泥岩及泥岩组成。含 13 层深灰色石灰岩，仅中下部一 层石灰岩较为稳定，定为标志层 K1，上部夹薄煤 12 层，不稳定， 厚度一般小于 0.50m，底部为山西式铁矿不甚发育，有时仅有杂色 铝土泥岩。在区外的东北部马营河河谷两侧也亦有零星出露。与马 家沟组呈平行不整合接触。全层厚约 20.5050.76m，平均为 40.60m。 (3)(3)石炭系上统太原组石炭系上统太原组(C3t)(C3t) 本组是区内的主要含煤地层，因以往施工的多数钻孔均探至 11 号煤层之下 10m 左右,未能全部完整揭露本组地层,故根据以往钻孔 揭露的实际情况叙述如下： 本组主要岩性由灰白色砂岩、灰岩、灰黑色砂质泥岩、泥岩和 煤层组成，并夹有薄层泥质灰岩。全组从上而下可分为三个煤组： 上煤组含 4-1、4-2号煤层，4-1号与 4-2号煤层之间一般为灰白色细粒 砂岩或粉砂岩及灰黑色泥岩。中煤组间岩性由灰色、灰白色砂岩、 灰黑色砂质泥岩和泥岩及 6、7 号不稳定增长型煤层组成，6 号煤层 之上普遍发育的 T4砂岩体是与上煤组区分的标志层。下煤组间岩性 由灰白色砂岩、灰黑色砂质泥岩、泥岩及 8、9、10、11 号煤层组成。 中、下煤组是以 T3砂岩体区分。在 9 号煤层与 11 号煤层之间一般 发育有一层厚度不大但层位较稳定的泥质灰岩，并常与 T2砂岩体共 生。与下伏本溪组呈整合接触，本组厚度 92.10m116.39m，平均 105.07m。 (4)(4)二叠系下统山西组二叠系下统山西组(P1s)(P1s) 本组底界以 K3砂岩之底与石炭系上统太原组分界，本组岩性主 要由灰色、灰白色砂岩，灰黑色、灰色砂质泥岩、泥岩组成，砂质 泥岩中含有菱铁矿结核。本组共含 23 层薄煤层，编号为 1、2、3 号，全部为不稳定不可采煤层。最底部为全区稳定的浅灰色、灰白 色厚层状中、粗粒砂岩（K3） 。一般为下伏 4 号煤层的直接顶板，厚 度为 0.409.95m，平均为 4.00m。水平层理较发育；本组厚度 39.2473.80m，平均 53.44m。 (5)(5)二叠系下统下石盒子组二叠系下统下石盒子组(P1x)(P1x) 本组底界以 K4砂岩为界与下伏二叠系下统山西组分界，岩性为 黄绿色、灰黄色、灰色粉、细粒砂岩及中粒砂岩、灰色、黄绿色砂 质泥岩及泥岩组成，底部为一层灰白色含砾砂岩，局部相变为中粒 砂岩，最厚可达 11.63m，层位稳定。在下部的砂质泥岩中偶夹 12 层煤线，本组上部常见一层红色灰紫色鲕状铝土岩（桃花泥 岩） ，为 K6砂岩的辅助标志层。在本勘探区内的沟谷中均有不同程 度的出露。本组地层本区保存不全，残留最大厚度约 60.00m。 (6)(6)第四系中、上更新统（第四系中、上更新统（Q2+3Q2+3） 本组主要为土黄色、浅红色、亚砂土和亚粘土组成，底部含有 钙质结核，柱状节理发育，地表冲沟附近常呈直立悬崖并形成土柱 地貌，厚度一般为 1.84m45.12m，平均 16.47m，不整合于二叠系 下统各组地层之上。 1.51.5 煤层及煤质煤层及煤质 1.5.11.5.1 煤层赋存情况煤层赋存情况 (1)(1)含煤性含煤性 井田内主要含煤地层主要为山西组和太原组。 山西组 本组含煤 3 层，多见 2 层，编号为 1、2、3 号煤层。本组各煤 层均为不可采或零星可采煤层，区内仅个别点可采，本组煤层总厚 度为 2.38m，地层总厚度为 39.2473.80m，平均 53.44m。含煤系 数为 4.5%。 太原组 本组为本区主要含煤地层，共含煤 8 层，从上至下编号为 4- 1、4-2、5、6、7、8、9、11 号。其中 4-1、4-2号煤层组合为上煤组， 5、6、7 号煤层组合为中煤组，8、9、11 号煤层组合为下煤组。4- 1、9、11 号煤层为本区主要可采煤层，8 号煤层为稳定的大部可采 煤层，其它煤层为不可采煤层。煤层总厚度为 37.90m，本组地层厚 度为 92.10116.39m，平均 105.07m。含煤系数为 41%。 (2)(2)可采煤层可采煤层 本井田内可采煤层共 4 层，分别为 4-1、8、9、11 号煤层，根 据本次勘探的钻孔资料分述如下： 4-1号煤层 位于太原组上部，为本井田主要可采煤层，全井田普遍发育， 厚度大，层位稳定，上距 K3砂岩 02.0m，煤层厚度 5.77m10.37m，平均 8.21m，纯煤厚度为 5.77m10.05m，平均 7.82m ，结构简单较简单，含 03 层夹矸，变化较小，其岩性为 高岭岩和炭质泥岩、泥岩,一般不含夹矸。顶板为中粗粒砂岩、砂质 泥岩，底板为细粒砂岩、炭质泥岩。为稳定的全井田可采煤层，井 田范围已基本采空。同时在 ZK2-3 钻孔两侧在井下生产过程中发现 三外煤层风氧化现象。 8 号煤层 位于太原组中下部，上距 4-1号煤层底部 39.75m50.25m，平 均为 47.35m，煤层厚度 0.70m2.05m，平均为 1.16m，纯煤厚度为 0.50m1.77m，平均 1.04m，结构简单，夹石 01 层，变化较小， 其岩性多为泥岩,一般不含夹矸。煤层顶板为泥岩、钙质泥岩，底板 为细粒砂岩、砂质泥岩，为局部可采的较稳定煤层。 9 号煤层 位于太原组下部，上距 8 号煤层底部 2.24m20.42m，平均为 7.85m，为本井田主要可采煤层，煤层厚度 12.00m18.04m，平均 为 14.95m，纯煤厚度为 10.48m15.44m，平均为 13.80m。含夹石 210 层，一般为 36 层，夹石厚度一般在 0.07m0.52m 左右， 岩性以高岭岩为主，其次为粉砂岩和炭质泥岩，结构简单极复杂。 煤层顶板为中细粒砂岩，底板为细粒砂岩或砂质泥岩，为全区可采 的稳定煤层。本煤层厚度大，发育稳定，易与其它煤层鉴别，故可 作为对比下煤组煤层之可靠标志。 11 号煤层 位于太原组底部，上距 9 号煤层 2.80m7.42m，平均为 4.91m，煤层厚度 2.15m8.13m，平均为 4.88m，纯煤厚度为 1.85m6.86m，平均 4.17m。结构简单较简单，夹石 04 层，夹 石厚度 0.20m0.80m，岩性多为炭质泥岩和高岭岩，煤层顶板以灰 岩为主，常有泥岩伪顶，底板为灰岩和细砂岩，属稳定的全区可采 煤层。本层层位稳定，顶板岩性特殊，易于识别。 各可采煤层特征见表 1-2。 表表 1-21-2 可采煤层特征表可采煤层特征表 煤层厚度煤层间距顶底板岩性 含 煤 地 层 煤 层 编 号 最小-最 大 平均 (m) 最小-最 大 平均 (m) 复杂 程度 稳 定 性 可 采 性 顶板底板 太 原 组 4-1 5.77- 10.37 8.21 39.75- 50.25 47.35 简单 -较 简单 (0- 3) 稳 定 全井 田 可采 中粗粒砂 岩、 砂质泥岩 细粒砂 岩、 炭质泥 岩 8 0.70- 2.05 1.16 简单 较 稳 定 局部 可采 钙质泥岩、 泥岩 细粒砂 岩、 炭质泥 岩 9 10.48- 15.44 13.80 简单 -极 复杂 (2- 10) 稳 定 全井 田 可采 中细粒砂 岩 细粒砂 岩、 砂质泥 岩 11 2.15- 8.13 4.88 2.24- 20.42 7.85 2.80- 7.42 4.91 简单 -较 简单 (0- 4) 稳 定 全井 田 可采 石灰岩 泥岩 石灰岩 细粒砂 岩 1.5.21.5.2 煤质煤质 (1)(1)物理性质及煤岩类型物理性质及煤岩类型 最近几次生产补充勘探过程中均未做此项工作，依据 1966 年 12 月，山西省煤炭工业管理局地质勘探局 115 队，提交的山西省 大宁煤田平鲁朔县矿区马关河东普查勘探地质报告成果资料评 述如下： 4-1号煤层以暗煤为主，中夹少量亮煤及镜煤线理，沥青-弱玻 璃光泽，条带均一状结构，块状构造，参差状断口，内生裂隙不发 育，其宏观煤岩类型以半暗型煤为主，其次为暗淡型煤，少量半亮 型煤。 9 号、11 号煤层以亮煤和暗煤为主，玻璃光泽，条带结构，阶 梯状-棱角状断口，内生裂隙较 4-1号煤层发育，为半亮型半暗型 煤。 (2)(2)化学性质化学性质 井田内可采煤层为 4-1、8、9、11 号，均为批准开采煤层，现据 地质报告，分述如下： 4-1号煤层 水分(Mad)：原煤 0.33%4.00%，平均 2.08%；浮煤 0.47%2.91%，平均 1.86%。 灰分(Ad)：原煤 18.45%36.84%，平均 28.21%；浮煤 7.74%16.20%， 平均 9.94%。 挥发分(Vdaf)：原煤 32.08%40.35%，平均 38.07%；浮煤 37.12%41.41%，平均 38.67%。 全 硫(St,d)：原煤 0.35%1.27%，平均 0.54%；浮煤 0.47%0.98%，平均 0.60%。 磷(Pd)：原煤 0.027%0.045%，平均 0.036%；浮煤 0.037%。 发热量(Qgr，d)：原煤18.90 MJ/kg26.37MJ/kg，平均22.41MJ/kg; 浮煤26.61 MJ/kg30.71MJ/kg，平均29.46MJ/kg。 粘结指数（GR.I）：浮煤 3.015.7，平均 9.2。 胶质层最大厚度（Y）：浮煤 3.0 mm7.0mm，平均 5.0mm。 据煤炭质量分级(GB/T15224-2004)标准，41号煤层属中 灰高灰、特低硫中硫、低磷、低热值高值煤的长焰煤。 8 号煤层 水分(Mad)：原煤 0.70%4.06%，平均 2.26%；浮煤 0.76%3.38%，平均 1.79%。 灰分(Ad)：原煤 19.22%28.09%，平均 22.28%；浮煤 6.44%14.82%，平均 10.93%。 挥发分(Vdaf)：原煤 37.93%45.61%，平均 41.87%；浮煤 38.85%45.09%，平均 42.16%。 全硫(St,d)：原煤：0.42%1.18%，平均 0.75%；浮煤 0.36%1.19%，平均 0.82%。 磷(Pd)：原煤 0.004%0.037%，平均 0.020%；浮煤 0.002%0.012%，平均 0.008%。 发热量(Qgr，d) ：原煤17.48 MJ/kg26.22MJ/kg，平均24.20MJ/kg； 浮煤27.61 MJ/kg31.43MJ/kg，平均29.55MJ/kg。 粘结指数（GR.I）：浮煤 1525，平均 19。 胶质层厚度（Y）：浮煤 11mm。 据煤炭质量分级(GB/T15224-2004)标准，8 号煤层属中灰、 低硫中硫、特低磷低磷、低热值高值煤的长焰煤。 9 号煤层 水分(Mad)：原煤 0.52%3.87%，平均 2.01%；浮煤 0.24%2.75%，平均 1.57%。 灰分(Ad)：原煤 14.04%33.97%，平均 24.56%；浮煤 8.22%30.61%， 平均 11.14%。 挥发分(Vdaf)：原煤 34.05%43.41%，平均 39.65%；浮煤 38.37%40.52%，平均 39.06%。 全硫(St,d)：原煤：0.67%2.34%，平均 1.30%；浮煤 0.58%1.67%，平均 0.98%。 磷(Pd)：原煤 0.021%0.032%，平均 0.026%；浮煤 0.025%。 发热量(Qgr，d) ：原煤20.42 MJ/kg27.09MJ/kg，平均24.11MJ/kg； 浮煤28.44 MJ/kg31.05MJ/kg，平均29.98MJ/kg。 粘结指数（GR.I）：浮煤 8.438.8，平均 17.6。 胶质层厚度（Y）：浮煤 6.0 mm9.0mm，平均 7.7mm。 据煤炭质量分级(GB/T15224-2004)标准，9 号煤层属低 灰高灰、低硫中高硫、低磷、低热值高值煤的长焰煤和少量 气煤。 煤类以长焰煤为主，少量气煤，除 ZK2 孔片区为气煤，其余为 长焰煤。除 ZK2-4 孔周围区为高灰，大部为中灰煤区；北东部为特 低硫分，大部为中硫分煤区。 11 号煤层 水分(Mad)：原煤 0.48%3.52%，平均 1.73%；浮煤 0.40%2.86%，平均 1.58%。 灰分(Ad)：原煤 18.67%42.48%，平均 27.58%；浮煤 7.67%13.53%， 平均 10.85%。 挥发分(Vdaf)：原煤 28.58%50.16%，平均 40.08%；浮煤 38.74%46.31%，平均 40.20%。 全硫(St,d)：原煤 0.88%5.73%，平均 2.04%；浮煤 0.73%1.89%，平均 1.25%。 磷(Pd)：原煤 0.005%0.031%，平均 0.018%；浮煤 0.003%。 发热量(Qgr，d) ：原煤17.97 MJ/kg26.03MJ/kg，平均22.84MJ/kg； 浮煤29.68 MJ/kg30.76MJ/kg，平均29.86MJ/kg。 粘结指数（GR.I）：浮煤 9.138.0，平均 18.7。 胶质层厚度（Y）：浮煤 7.0 mm8.0mm，平均 7.5mm。 据煤炭质量分级(GB/T15224-2004)标准，11 号煤层属中 灰高灰、低硫高硫、特低磷低磷、低热值高热值煤的长焰 煤和少量气煤。 1.61.6 安全条件安全条件 (1)(1)瓦斯瓦斯 本设计采用山西省煤炭规划设计院 2012 年 2 月提交的山西朔 州平鲁区后安煤炭有限公司矿井水平延深 8 号煤层优化设计中的 预测数据，矿井延深水平开采井田范围内的 8、9、11 号煤层，在前 期矿井投产及达到设计生产能力 1.80 Mt/a 时，井下在 8 号煤层布 置 1 个综合机械化一次采全高回采工作面和 2 个炮掘工作面保证 0.30Mt/a 的设计生产能力，在 9 号煤层布置 1 个综合机械化放顶煤 回采工作面和 2 个综掘工作面保证 1.50Mt/a 的设计生产能力；后期 矿井在 8 号煤层开采完毕后，在 9 号煤层和随后的 11 号煤层布置 1 个综合机械化放顶煤回采工作面和 2 个综掘工作面保证 1.80Mt/a 的 设计生产能力。两种情况下矿井瓦斯等级均为低瓦斯矿井。 本井田瓦斯含量不高，但随着开采深度的增加，采空范围的扩 大，矿井瓦斯涌出量将会不断增加，瓦斯等级也会