山西某煤矿初步设计

前言一、概述XX煤矿系XX市的一座集体所有制煤矿，位于XX市XX镇西北方向的XX村西，距XX市4KM，行政区划归XX市XX镇管辖。2000年6月山西省国土资源厅为该矿颁发采矿许可证，证号为XXXX，批准开采4号煤层，井田东西长约3100M，南北宽约2900M，面积56588KM2。该矿属于新建矿井，为了满足煤炭市场发展的需要，进一步加强煤炭资源管理，提高煤矿安全生产水平，合理开发煤炭资源，提高矿井经济效益，2002年10月XX煤矿委托我所编制该矿井的初步设计。二、设计依据1、XX煤矿委托我所编制矿井初步设计的设计委托书；2、XX煤矿采矿许可证证号为XXX。3、山西省煤炭地质公司地测队2002年10月提交的“XX市XX煤矿矿井地质报告”和有关图纸。4、XX煤矿提供的电源、水源等情况调查表。5、XX煤矿提供的地面工业广场地形图1500。6、XX矿井可行性研究报告。7、煤炭工业设计规范、煤矿安全规程以及煤炭工业小型煤矿设计规定等。三、设计的指导思想1、从地方煤矿的实际出发，在符合煤矿安全规程及煤炭工业设计规范要求的前提下，通过合理的设计，最大限度地提高矿井的资源回收率和经济效益。2、在采煤方法的选择上，力求选用既先进又适用的采煤方法，尽量采用先进技术、新工艺和新设备，提高矿井生产的安全性及回采工效。3、尽可能多做煤巷、少做岩巷，减少矿井岩石工程量，降低初期投资。4、力求矿井生产系统简单、可靠，初期工程量小，建井工期短、投产快。5、力求提高矿井机械化程度、降低工人劳动强度，提高矿井抗灾、抗风险的能力，确保矿井安全生产。四、设计的主要原则1、认真贯彻执行国家的有关方针、政策和法规。2、围绕以提高经济效益为中心，设计方案体现投资省、工期短、用人少、效率高、成本低、效益好的原则。3、努力提高生产集中化程度，提高矿井装备水平，简化生产环节，减少初期工程量，多做煤巷，少做岩巷。4、劳动配备尽量做到减员提效，管理机构的设置以生产技术管理为中心，尽量减少管理机构。5、配备完善的安全生产设施，保障矿井安全生产。6、以满足生产为主，最大幅度地压缩生活福利设施。7、贯彻节能、节地的方针，机电设备选择高效、节能的新型产品。地面建筑尽量联合布置，以减少占地。8、注重环境保护工作。五、设计的主要特点和技术经济指标1、井田开拓方式立井单水平分区式；2、矿井工业储量13276KT；矿井可采储量为7574KT；3、矿井设计生产能力210KT/A；矿井服务年限28A；4、矿井移交生产和达产时井巷工程量（其中煤巷8404M，占886）9481M；万吨掘进率4515M/万T；建井工期3135个月；5、矿井移交生产和达产时，布置一个采区，装备两个长壁炮采工作面，两个普通掘进工作面，可满足210KT/A的设计生产能力，回采工作面长度为80M；6、采煤方法倾斜（或走向）长壁采煤法；采用高档炮采回采工艺方式，全部垮落法管理顶板；7、矿井总占地面积383HA；其中主井、风井工业场地17HA副井工业场地213HA；8、工业建筑总体积21178M3；9、矿井在籍人数290人；全员效率3T/工；10、建设项目总投资为448865万元，吨煤投资为21374元。其中井巷工程投资172475万元，土建工程投资为30385万元，设备及工器具购置投资为116080万元，安装工程投资为58354万元，工程建设其它费用投资为26879万元，基本预备费投资为28292万元，建设期间投资贷款利息为1640万元。六、存在的主要问题与建议1、井田内有一块D级储量，勘探程度低，下阶段应进一步做地质补充勘探工作。2、井田西北角古空区的范围为调查所得，可能会与实际情况存在偏差，对其充水情况了解亦较少，今后在生产过程中应特别注意，以防突水事故的发生。3、该矿缺少瓦斯、煤尘、自燃等级的实际测试数据，应在施工和生产过程中尽快补充和完善这方面的资料，以便采取针对性的预防措施。第一章井田概况及地质特征第一节井田概况一、井田位置和交通条件XX煤矿系XX市的一座集体所有制煤矿，位于XX市XX镇西北方向的XX村西，距XX市4KM，行政区划归XX市XX镇管辖。井田地理坐标为东经111055711108L0，北纬373455373319。井田东西长约3100M，南北宽约2900M，面积56588KM2。2000年6月山西省国土资源厅为该矿颁发采矿许可证，证号为1400000040134，批准开采4号煤层。该矿距国道209线约2KM，距孝柳铁路交口发运站8KM，交通十分便利，详见交通位置图（图111）。井田北邻大中局煤矿、上安煤矿、下安煤矿、南接山西神州煤电焦化股份有限公司XX煤矿，西为4号煤层露头线，东邻北川河。相对位置见矿井四邻关系图图112。二、自然地理XX煤矿位于黄河以东、吕梁山西侧，北川河西岸，属黄河中游黄土高原地带，由于受北川河河谷的控制，地势总体上由北西向南东逐渐降低，最高点位于井田西北部张家圪塔，标高为12237M，最低点位于井田东南边界，标高为9385M，最大相对高差为2852M。地貌类型属黄土丘陵，地形复杂，地面切割剧烈，沟谷纵横，地表多为新生界黄土所覆盖，常见有黄土陡岩，黄土峭壁节理发育。冲沟多呈“V”字型，沟底有零星基岩出露。井田属黄河流域三川河水系。井田内无大的河流，只有几条冲沟在雨季汇集雨水流进井田东部的北川河。北川河为常年性流水河流，从井田东部自北而南流过，与东川河和南川河汇合后经柳林县注入黄河。三、气象和地震烈度井田地处晋西北黄土高原，属暖温带大陆性季风半干旱气候，四季分明，春季多风干旱，夏季炎热多暴雨，秋季雨水集中，冬季雪少寒冷，年平均气温86114，极端最高气温3811985年7月18日，极端最低气温2171984年12月24日。年平均降雨量4642M，雨水多集中在69月份，年蒸发量1766221717MM。霜冻期一般始于10月上旬，终于翌年3月，最大冻土深度为1M。据78晋震字第29号文，本区地震基本烈度为6度。据历史资料记载，XX市于1829年曾发生59级地震。四、矿区煤炭生产建设及规划概况XX煤矿属XX市一集体所有制煤矿，1998年2月省煤资委以晋煤资字1998第122号文批准该矿开采4号煤层，2000年6月省国土资源厅厅为该矿颁发采矿许可证，批准开采4号煤层。现该矿属基建矿井，批准生产规模为2L0KTA，采用立井开拓，目前正在建设三个立井，现三个立井均在黄土层中施工，尚未见基岩。五、现有运输、电源、水源及建筑材料情况1、运输条件该矿生产的煤炭可以利用公路外运销售。主立井位于贺家庄村附近，距国道209线约2KM，距孝柳铁路交口发运站8KM，交通条件相当便利，能够满足矿井生产的需要。2、电源条件该矿所用电源一路来自于北川变电站，另一路来自于沙会则变电站，通过10KV高压线路引入该矿地面变电所。目前地面已建有临时变电所，来自于北川变电站的10KV高压线路已引入该矿地面临时变电所，当该矿双回路供电系统建成后，能够满足矿井建设和生产的供电要求。3、水源条件据该矿地质报告，本井田位于北川河西岸，北川河河谷冲积层中井田附近地段水量丰富，水质较好，水位浅，易于开采。该矿工业广场内现有一水井，可作为该矿生活用水水源。井下排水经处理后可作为该矿生产和消防用水水源，矿井水源基本有保障。4、主要建筑材料供应条件该矿主要建筑材料如钢材、木材等可通过物资部门供应，由外地购进。料石、砖、水泥、白灰等可就地解决，建筑材料的供应能够满足矿井建设和生产的需要。六、井田相邻地方煤矿概况据该矿地质报告，本井田范围内无其它煤矿开采，只在井田西北角存在一老窑采空区，具体调查采空范围见4号煤层底板等高线及储量计算图。本井田周围现有大中局煤矿、上安煤矿、下安煤矿、神州煤田焦化股份有限公司XX煤矿，具体叙述如下大中局煤矿位于井田北部大中局村南，开采山西组4号煤层，煤层厚度16M，煤种为焦煤，最大排水量130M3H。年产30KT，为低瓦斯矿井。上安煤矿位于井田东北上安村，距本井田不足1KM，开采山西组4号煤，煤厚160M，煤种为焦煤，最大排水量21M3H，年产60KT，为低瓦斯矿井。下安煤矿位于井田东北下安村西，紧邻本井田，开采山西组4号煤、5号煤，4号煤厚180M，煤种为焦煤，最大排水量25M3H，年产60KT，瓦斯相对涌出量0409M3T。C02相对涌出量为0492M3T，为低瓦斯矿井。该矿主、副井坐标为主井X4160527463Y19510612493Z99143；副井X4160092132Y19511268214Z97396；主井、副井坐标均为GPS实测。主井见煤深度127M，副井见煤深度92M。XX煤矿位于井田南面十里沟村，开采4、8、10号煤层，4号煤厚180M，煤种为焦煤，最大排水量70M3H，年产量300KT，为低瓦斯矿井。第二节地质特征一、地质构造一地层井田内基本为黄土覆盖，仅在沟谷有零星的基岩出露。据XX煤矿及扩区地质报告，结合区内及周缘钻孔资料，区内地层自下而上为奥陶系中统02；石炭系中统本溪组C2B、上统太原组C3T；二迭系下统山西组P1S、下石盒子组P1X、上统上石盒子组P2S，新生界上第三系上新统N2及第四系中、上更新统Q23、全新统Q4。现自下而上分述如下1、奥陶系中统02上部50M左右为灰色、蓝灰色石灰岩夹浅灰或灰黄色泥灰岩，灰岩致密坚硬，较为纯净，多呈厚层状或巨厚层状，地表及浅部溶洞发育；其下40M段为石膏带；再往下为深灰色石灰岩，富含珠角石，左旋螺等动物化石，属浅海相沉积。2、石炭系中统本溪组C2B平行不整合于奥陶系灰岩之上，全组厚24054871M，平均328M，通常底部为黄铁矿及铝土混生体。中上部为灰色泥岩、砂质泥岩互层，夹13层不稳定的石灰岩及薄煤线。属海陆交互相沉积。3、石炭系上统太原组C3T以基底砂岩K1与下伏本溪组整合接触，全厚7686905M，平均8687M。为本矿区主要含煤地层之一。岩性由灰色、灰黑色泥岩、砂质泥岩、砂岩、3层深灰色石灰岩以及4层煤组成。6、7、10、1L号煤层即产于其中。4、二叠系下统山西组P1S本组以L5灰岩顶板为其底界因基底K3砂岩在井田不发育而下推至L5顶板。全组厚500785M，平均5896M，为本矿区主要含煤地层之一。岩性为深灰色、灰黑色砂质泥岩、粉砂岩及砂岩互层。本组含煤10层，自上而下为0L、02、03、L、2、3、4、4下、5、5下号。属陆相沉积。5、二叠系下统下石盒子组P1X以基底砂岩K4与下伏山西组整合接触。全组厚61089760M，平均7971M。岩性下部以深灰色、灰色泥岩为主，夹有灰色、灰绿色砂岩；中部为灰色泥岩，局部夹薄层状含砾砂岩，与黑灰色、深灰色泥岩互层。上部为紫红色、灰黄色泥岩、夹有灰绿色、深灰色砂岩及砂质泥岩。顶部为紫红色花斑状铝质泥岩俗称桃花泥岩。6、二叠系上统上石盒子组P2S以K6砂岩为基底，与下伏地层整合接触，本组在井田内仅赋存其下部地层，厚3601400M，平均720M。岩性为紫色、黄绿色粉砂岩、砂质泥岩、泥岩及黄绿色砂岩。7、第三系上新统N2在井田内沟谷两侧有所出露，不整合覆盖于下伏基岩之上。底部一般是一层胶结或半胶结的砾石层，砾石成分主要为石灰岩、砂岩等，中部为暗红色砂质粘土，间夹23层钙质结核。厚度3073M，平均40M。8、第四系中、上更新统Q23中、上更新统广泛分布于山顶或山坡。中更新统为棕红色砂质粘土，夹26层钙质结核，厚度30M左右。上更新统为淡黄色砂土，垂直节理发育，厚050M，一般25M左右。9、第四系全新统Q4为近代冲积、洪积层，为砾石、卵石、砂及砂土混合堆积，零星分布于沟谷底部，厚08M，平均5M。（二）含煤地层井田内含煤地层主要为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组。1、石炭系上统太原组C3T该组以K1砂岩与下伏本溪组分界。K1砂岩为灰白色砂岩，底部含砾石，砾石成分为石英，长石及燧石，平均厚度为873M。全组岩性主要由灰色灰黑色泥岩、砂质泥岩、砂岩以及三层石灰岩及四层煤层组成。四层煤层分别为6、7、10、11号煤层，其中6号煤层为一全区稳定可采的薄煤层；10号煤层为一全区稳定可采的中厚厚煤层；7、LL号为不可采煤层。三层石灰岩为良好的标志层，自上而下为（L）L5灰岩灰色，致密坚硬，裂隙充填有方解石脉，厚度040430M，平均231M。（2）K2灰岩深灰色，致密坚硬，裂隙中充填有方解石脉，含菱铁质成分，见有较多的动物化石，厚度5201020M，平均770M。（3）L1灰岩深灰色，含动物化石及其碎片，中部一般夹有薄层泥岩、炭质泥岩、粉砂岩等。厚度7501850M，平均120LM。2、二叠系下统山西组本组为陆相沉积，以L5灰岩顶板为其底界。岩性由深灰色、灰黑色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、砂岩以及10个煤层组成。10个煤层分别为0L、02、03、L、2、3、4、4下、5、5下号煤层。其中03号煤层为全区稳定可采的薄中厚煤层；3号煤层为全区稳定可采的薄煤层；4号煤层为全区稳定可采的中厚煤层；5号煤层为一不稳定的大部可采的薄煤层，其余0L、02、L、2、4下、5下号煤层均为不可采煤层。（三）地质构造1、区域构造本区在大地构造位置上处于华北地台山西断隆西缘，鄂尔多斯台坳的河东断凹部位。区域构造总体为一不对称的向斜构造，即中阳XX向斜，该向斜北起临县黄家沟、湍子沟，中经XX城南至中阳县城。东西宽313KM，南北长约50KM。向斜轴部宽缓，两翼倾角相差较大，西翼较陡，倾角在1525之间，东翼较缓，倾角在10以下。向斜内部发育一系列次级褶皱构造。本区即位于中阳XX向斜中部西翼，靠近轴部。2、井田内地质构造井田内总体为一不对称的向斜构造。向斜轴自北而南贯穿全区，总体轴向为南北向，呈反“S”型，区内延伸约25KM。两翼不对称，东翼较缓，地层倾角一般35。西翼较陡，地层倾角一般为1015。除此以外，未发现有断裂、陷落等其它构造。综上所述，本井田地质构造简单，属类。二、煤层及煤质（一）煤层1、含煤性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，共含煤14层，由上而下编号为0L、02、03、L、2、3、4、4下、5、5下、6、7、10、1L号。其中0L5下号煤层位于山西组，611号煤层位于太原组。含煤地层总厚14583M，煤层总厚约1209M，含煤系数为83。2、可采煤层井田内可采煤层及局部可采煤层有03、3、4、5、6、10号6层。目前批准开采的煤层为4号煤层。可采及局部可采煤层以厚度、结构及煤层间距列入表121。现自上而下叙述如下（L）03号煤层位于山西组上部，K4砂岩之下，上距K4砂岩约15M左右。该煤层为一全区稳定可采的薄中厚煤层，厚度一般为120150M，平均139M。最大厚度在井田东南部的B5孔，厚度为150M。煤层结构简单，含一层夹矸。顶板一般为砂质泥岩，底板多为砂质泥岩、泥岩。（2）3号煤层位于山西组中部，K4砂岩之下，L5灰岩之上，上距03号煤层一般15M左右。该煤层为一全区稳定可采的薄煤层。厚度一般在074092M，平均082M。最大厚度在井田西南部的40孔，厚度为092M，煤层结构简单，含夹石01层。顶板多为中砂岩，有的为泥岩，底板多为砂质泥岩、泥岩。（3）4号煤层位于山西组中下部，L5灰岩之上，3号煤层之下，与3号煤层间距一般为5971237M，平均953M。该煤层为一全区稳定可采的中厚煤层，厚度一般在170188M，平均180M。最大厚度在井田东南部B5孔，厚度为188M。煤层结构简单，含夹石01层。顶板多为细砂岩、泥岩，有的为中粒砂岩，厚度177693M，按矿井地质工作手册中“岩层强度与垮落性”分类，4号煤层顶板将随回采垮落填满采空区，属I类。底板多为粉砂岩，有的为中粒砂岩、细砂岩。据邻近井田南界的B5钻孔岩石力学性质试验结果，4号煤层顶板抗压强度为11651437MPA，平均1301MPA，抗拉强度为0844MPA，平均26MPA。底板抗压强度为11691190MPA，平均1180MPA，抗拉强度为0712MPA，平均09MPA。（4）5号煤层位于山西组下部，L5灰岩之上，4号煤层之下，与4号煤层间距平均为1355M，下距L5灰岩约65M左右。该煤层为一稳定的、大部可采的薄煤层。厚度一般031120M，平均087M。最大厚度在井田以北部38号孔，厚度为120M。煤层结构简单，含夹石01层。顶板多为泥岩，有的为细砂岩，底板多为泥岩，砂质泥岩。（5）6号煤层位于太原组上部，K2灰岩之上，L5灰岩之下，上距L5灰岩一般7M左右，下距K2灰岩一般55M左右。该煤层为一全区稳定可采的薄煤层，厚度一般在107120M，平均113M。煤层结构简单，含夹石12层。煤层顶板一般为砂质泥岩、泥岩，有的为粉砂岩，底板多为砂质泥岩、泥岩。（6）10号煤层位于太原组中部，L1灰岩之下，L1灰岩为其直接顶板。该煤层为一较稳定的、全区可采的中厚厚煤层。厚度变化在250687M，平均491M。结构复杂，含夹石04层，煤层顶板一般为石灰岩，有的为炭质泥岩，底板多为砂质泥岩、泥岩，有的为细粒砂岩。（二）煤质、煤种及工业用途1、物理性质据地质报告，井田内各层煤的物理性质基本相近，煤的颜色为黑色或黑褐色。光泽多玻璃光泽和强玻璃光泽，有时可见弱丝绢光泽。断口常为参差状、贝壳状和附梯状断口，镜煤分层有眼球状断口。内生裂隙发育，镜煤和亮煤的内生裂隙5厘米内一般为1530条。煤以条带状结构最发育，其次为线状结构。构造多为层状构造，个别为块状。煤的硬度小，脆度大。2、煤岩特征据地质报告，煤岩特征叙述如下（1）宏观煤岩特征宏观煤岩成分以亮煤、暗煤为主，镜煤次之，丝炭很少见到。宏观煤岩类型以半暗型煤常见，光亮型，半亮型煤次之，暗淡型煤较少。（2）显微煤岩特征显微煤岩组分各煤层煤的显微组分中有机组分以镜质组为主，约占到40594；丝质组次之，一般约占312530；半镜质组分少量，一般只占2656；稳定组分极少，仅占到021。煤中无机组分以粘土类为主，约占到2687；硫化物类次之，一般只占到0211；碳酸盐类极少，一般仅占004。镜质组以无结构的基质镜质体为主，偶见有结构镜质体；丝质组以氧化丝质体为主，火焚丝质体次之，少量浑圆体和碎屑体，偶见微粒体；稳定组由角质体、小孢子体定向排列组成。粘土类以散点状，草莓状、晶粒状充填脆腔；碳酸盐类为方解石呈晶粒脉状分布。显微煤岩类型各煤层显微类型以混合亮暗煤占大多数，少量为混合暗亮煤。3、煤的化学性质、工艺性能及煤类1煤的化学性质及工艺性能4号煤层原煤水分为086376，平均为188；洗煤水分为048129，平均为100。原煤灰分为14772448，平均为1888，为低中灰煤，多为中灰煤洗煤灰分为321910，平均为703。煤灰成份中，SI02含量为5288，AL2O3含量为2760，FE2O3含量为512，CA0含量为322，MG0含量066。利用经验公式计算出的灰熔点K5，为难熔灰分。原煤挥发分为20342372，平均为2203；洗煤挥发分为21243027，平均为2428。原煤硫分为043048，平均为046，为特低硫煤；洗煤硫分为047056，平均为052。原煤磷含量为0004，为特低磷煤；洗煤磷含量为0002。原煤发热量QNETVAD为3010MJKG。净煤回收率为76。据矿井地质报告，4号煤层铁箱试验结果，有较好的结焦性。焦炭经转鼓试验100转后，M40级占782792，ML0级占7482，证明焦炭的抗碎性及耐性良好，属较优质的炼焦用煤，且焦炭工业分析灰分AD为558672，挥发份VDAF为20642277，全硫STD为044057，属特低灰、特低硫强粘结性焦煤。2煤类本区煤按照中国煤炭分类国家标准GB575186进行分类，分类指标采用净煤的挥发分VDAF，粘结指数G及胶质层厚度YMM等。4号煤层除焦煤JM外还有13焦煤13JM。4、煤质及工业用途评价综上所述，4号煤为低中灰洗选后，灰分大幅度降低，特低硫、特低磷、难熔灰分的焦煤，有较好的结焦性，可用作优质炼焦用煤和配焦用煤。三、开采技术条件（一）瓦斯据地质报告历次勘探在本井田临近钻孔中未采集瓦斯样，本设计通过对周围煤矿的调查调查结果见表122，认为本矿井为低瓦斯矿井，随着开采向向斜轴部延伸，开采深度和开采面积的增大，瓦斯有可能增加。另外位于本矿东南4KM左右的七里滩煤矿1990年曾发生过瓦斯爆炸事故。建议该矿开采时应加强通风和瓦斯管理，防止瓦斯爆炸。表122周围煤矿瓦斯情况调查表煤矿名称日产量CH4相对涌出量C02相对涌出量瓦斯等级下安煤矿180T0409M3T0492M3T低铨则焉煤矿100T03M3T低白家庄煤矿160T212M3/T低注铨则焉煤矿位于井田南部1KM，白家庄煤矿位于井田南部3KM。（二）煤尘和煤的自燃发火性该矿尚无煤尘和自燃倾向性测试数据。本设计依据山西省煤炭工业厅综合测试中心2002年8月为井田南部山西神州XX煤业有限公司所送4号煤层的测试结果，推断XX煤矿4号煤层有煤尘爆炸危险性，自燃等级为I级，属容易自燃煤层。由于该矿目前缺少瓦斯、煤尘、自燃等级实际测试数据，建议尽快补充这方面的资料。（三）地温据紧邻井田南界的XX煤矿精查勘探中进行的地球物理测温资料，本区地温梯度为24100M，地温无异常现象，另据周围煤矿开采过程中亦未发现地温异常现象。（四）水文地质1、地表水井田内无较大的河流，只在井田东侧有一北川河。井田内自北而南有大沟、吴家沟和大峪沟三条较大的黄土冲沟，雨季雨水汇入沟谷中，自西北而东南流入北川河，北川河自北而南汇入三川河。北川河主要接受大气降水补给，局部地段接受地下水补给，流量平均为198M3/S。2、含水层根据井田南部XX煤矿和井田东南高崖湾煤矿据井田3KM勘探资料，结合矿区水文地质资料，将井田含水层划分为以下5个含水层组。（1）奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层组井田内未出露，属埋藏型，含水层岩性主要以石灰岩、白云质灰岩为主，岩溶较发育，富水性强。据邻区水文和水井资料推测井田内奥灰水位标高为810814M左右。据省勘察院在西属巴施工的三个水井资料，单井涌水量均大于3000TD。（2）石炭系上统太原组石灰岩溶蚀裂隙含水层组含水层主要由L1、K2、L5等石灰岩、砂岩组成，单层平均厚度在38M，埋深在150M以上。据高崖湾ZK23水文孔资料，水位标高为92944M，单位涌水量00047LSM，渗透系数0013MD。单井最大涌水量为400TD。（3）二迭系下统山西组砂岩裂隙含水层组含水层以中、粗粒砂岩为主，平均厚度7M，含水层连续性差，厚度不稳定，裂隙不发育，富水性弱，据高崖湾ZK23孔资料，单位涌水量00008LSM，渗透系数为00028MD。最大单井涌水量304TD。（4）二迭系石盒子组砂岩裂隙含水层组井田内沟谷中有零星出露，本组砂岩含水厚度大，平均厚度33M，浅部含水层易于接受补给，富水性较强，沟谷中有泉出露，流量小于11LS。据周围邻近钻孔资料，单位涌水量的平均值为0031LSM，渗透系数为00033020MD，水位标高883950M。（5）第四系和上第三系孔隙含水层组上第三系分布于沟谷中，地层中的含水层出水量较小，一般小于10TD。第四系上更新统广泛分布于区内，因其间含水层出露高，连续性差，补给条件不好，属透水不含水层。全新统分布沟谷中，含水层为冲洪积砂砾石层，民井调查单井出水量50100TD，水质良好，矿化度0248GL。3、隔水层（1）二迭系山西组泥岩隔水层据钻孔资料，山西组4号煤层以下是一套以泥岩为主的地层，平均厚度1429M，井田内连续沉积，是山西组和太原组之间较好的隔水层。（2）石炭系太原组泥岩隔水层太原组10号煤以下K1砂岩以上有一组泥岩，平均厚度24M，虽厚度变化较大，但层位稳定，是较好的隔水层。（3）石炭系本溪组泥岩隔水层本溪组地层为一套泥岩、粘土岩，铁铝岩为主的地层，夹薄层石灰岩和砂岩，砂岩一般为泥质胶结，厚度平均328M，隔水性很好，是含煤地层和奥陶系地层之间重要的隔水层。4、水文地质条件评述由于区内本身降水量较小，加之井田内大面积被黄土覆盖，地形坡度大，岩层裂隙不发育，又未发现有断裂构造等因素，因此不利于地下水的接受补给。井田内除奥灰岩以外的各含水层富水性弱，只在浅部富水性较强。山西组4号煤层，其直接充水含水层是山西组砂岩含水层，单位涌水量为00008LSM，含水层厚度小，不稳定，补给条件较差。另外井田西南部约占井田面积14的范围位于奥灰水位之下，最低处相差约50M，但井田内隔水层较好，据紧邻井田南界的白家庄矿区精查勘探报告中，按矿井水文地质规程突水系数经验公式对10号煤层底板标高低于奥灰水位180M突水系数的计算值为03298104PAM，小于国内经验临界值0698104PAM。因此推断在没有较大断层存在的情况下，奥陶灰岩水突出的可能性是较小的。基于以上认识本次将4号煤层水文地质类型定为二类一型。据白家庄精查勘探报告，太原组各煤层的直接充水含水层为太原组灰岩，太原组灰岩的富水性相对较强，且井田内下组煤大部位于奥灰水位之下，其水文地质类型应定为三类二型。5、矿井充水因素分析据井田周围开采4号煤层的矿井调查资料，矿井水主要来自井筒揭露的砂岩含水层、松散层与基岩界面的底砾岩层水及顶板少量渗水。底板无底鼓进水现象，相邻各矿未发生过奥灰水突水事故，且各煤矿涌水量均不大各煤矿调查情况见表123。说明4号煤层矿井充水水源以煤层上覆矿床采动影响范围内的基岩含水层为主。表123周边煤矿排水量调查统计表煤矿名称与本井田相对位置开采煤层号日产量T采空区面积M2日排水量M3含水系数M3T大中局煤矿北部上山49032036上安煤矿北部上山418050027下安煤矿东北部上山418060033铨则焉煤矿南部下山41001500050050白家庄煤矿南部下山160365000120075注铨则焉煤矿和白家庄煤矿均位于井田南部山西神州煤电焦化股份有限公司XX煤矿范围内，距本井田分别约LKM和3KM。6、矿井涌水量预算由于本井田内的水文地质资料缺乏，矿井涌水量计算所需参数难以确定，故本设计利用邻近生产矿井资料，采用富水系数法对本矿矿井涌水量进行估算。据表123统计数据，井田四周开采4号煤的生产矿井的含水系数为027075。本矿设计生产能力210KT/A。按此估算，本矿开采4号煤层的矿井涌水量应在172477M3D之间。7、矿井主要水害及其防治井田内4号煤层水文地质条件类型为二类一型，尚属简单，但开采时对以下几方面应引起重视。（L）井田西南部有约占全井田面积L4左右的4号煤层位于奥灰水位标高以下，本矿开采时应先开采东北部，逐步向西南开采。在开采过程中一定要重视对构造特别是断层、陷落柱的发现和研究，以防断层导水使奥灰水侵入造成水害。（2）在井田的西北角有老窑破坏区，其开采面积有L万多平方米，经调查当地古空区均有积水，在开采时应留足保安煤柱，并坚持先探后掘、边探边采的原则以防老窑突水事故的发生。（3）在井田西部边界有煤层露头，当开采至露头附近时水量有增大的可能，开采时应引起注意，采取有效的防水措施。第二章井田开拓第一节井田境界及储量一、井田境界XX煤矿批准开采4号煤层，井田境界以证号1400000040134号采矿许可证批准的7点坐标连线圈定的井田范围为依据。点号XYL、4160910195087002、4161160195100503、4160420195104004、4159660195111605、4159660195120006、4158200195116007、415877519509125本井田形态为一不规则七边形，东西长约3100M，南北宽约2900M，面积56588KM2。该井田境界的划分，充分利用了地形、地物、地质构造、水文地质以及煤层特征等自然条件，相对减少了煤柱损失，提高了资源回收率，也减少了给开采工作造成的困难，使矿井有合理的开采技术条件。二、储量（一）地质储量本矿批准开采4号煤层，4号煤层的地质储量是根据地质报告所提供的储量计算方法和计算结果。1、储量计算范围区内4号煤层发育稳定，全区可采，储量计算范围以矿界和调查古空区界线圈定。储量计算面积及视密度列入表211。表211储量计算面积及视密度煤层号储量计算面积KM2视密度TM3备注45492551372、工业指标本区4号煤层为焦煤和13焦煤，依据规范，储量计算工业指标列入表212。表212储量计算标准最低可采厚度M最高灰分能利用暂不能利用能利用暂不能利用070640503、储量计算方法区内煤层倾角小于15，故储量计算方法采用水平地质块段法，用煤层伪厚和水平面积计算储量。首先根据储量级别划分块段，按下列公式求取块段储量。块段储量块段平均煤厚块段面积块段平均视密度4、储量计算级别划分井田内为一轴向近南北向的向斜构造，尚未发现断裂构造，构造简单，4号煤层全区稳定可采，故矿井地质条件类别为I类矿井。圈定B级储量的基本工程间距为2000米，以B级储量基本线距12的距离1000M外推C级储量，其余均为D级储量。5、地质储量计算结果本次4号煤共获得能利用储量BCD级为13276KT。其中B级储量为3728KT，B级占BCD级的281，C级储量为8570KT，D级储量为978KT。地质储量计算结果详见表213。表213矿井地质储量汇总表能利用储量KT煤层储量计算面积（KM2）BCDBCDB/（BCD）4号5492553728857097813276281合计5492553728857097813276281（二）可采储量可采储量用下式计算CPZK式中可采储量，KT；KZ工业储量，KT；P永久煤柱损失，KT；C采区回采率，取80。根据地质资料和井田开拓平面图，综合考虑永久煤柱损失，按照可采储量的计算公式，经过计算，矿井可采储量为7574KT，可采储量汇总见表214。表214矿井可采储量汇总表（KT）煤柱损失开采煤层编号工业储量BC级）井筒和工广村庄矿界损失可采储量4号12298263228728118937574合计12298263228728118937574第二节矿井设计生产能力及服务年限一、矿井工作制度矿井设计年工作日为330D，每天三班作业（其中两班生产，一班准备），每天净提升时间为1418H。二、矿井生产能力的确定确定矿井年生产能力时，综合考虑了该矿煤炭储量、服务年限、煤层赋存情况、地质构造、开采技术条件以及市场需求等因素。本矿井井田面积较小，煤炭储量相对较少，适宜建小型矿井。考虑到本井田煤层埋藏稳定，地质构造简单等，并结合矿井外部条件，经过技术分析比较后，确定矿井年生产能力为210KT/A，服务年限为28A。对确定的矿井年生产能力的论证首先，从基建投资、管理水平及采煤技术的应用等方面来看，210KT/A的年生产能力对本矿井是适宜的；其次，经过计算，矿井拟采用的提升、运输、通风等各生产环节能力可以满足210KT/A的要求。第三，从生产能力与矿井服务年限的关系来看，取210KT/A的生产能力是合适的，考虑到D级储量经过巷探或补探提高储量级别后，可以计入工业储量，矿井服务年限能够满足有关规定。三、同时生产的水平数目确定该矿批准开采4号煤层，井田东西长约3100M，南北宽约2900M。该井田总体为一不对称的向斜构造，向斜轴自北向南贯穿全区，煤层倾角一般为35。根据煤层埋藏特征和和其它开采技术条件，在4号煤层中设置一个开采水平来开拓整个井田，开采水平的标高确定为831M。矿井同时生产的水平数为一个。矿井开拓方式为立井单水平开拓。四、矿井和水平的服务年限矿井服务年限按下式计算28310754AKAZTK式中T矿井设计服务年限，A；ZK可采储量，KT；A矿井设计生产能力，KT/A；K储量备用系数，取13。因为该矿在4号煤层中设置一个开采水平来开拓整个井田。所以矿井和水平的服务年限都为28A。第三节井田开拓一、井口与工业场地位置的选择根据该矿煤层赋存、地形和地质构造等条件，把主立井和回风立井的位置选在井田北中部贺家庄村附近，副立井的位置选在井田东部下安村附近。井口选在以上两处的主要优点是1经过现场踏勘，在贺家庄村附近有足够的场地可以布置主立井地面生产系统和工业建筑物。（2）井筒和村庄煤柱合在一块，可以减少煤柱损失。（3）工业场地内具备供电、供水、运输等条件。（4）平整场地工程量小。（5）开采时，运煤、通风距离短。（6）副立井的位置选在井田东部下安村附近，便于布置副立井地面生产系统和工业建筑物。并且开采井田南部时，有利于矿井通风。主要缺点（1）副立井与运输大巷贯通距离较长。（2）工业场地布置较分散。经过综合技术分析比较，并结合该矿开拓现状，最后确定主立井及其工业场地选在贺家庄村附近，副立井及其工业场地选在井田东部下安村附近。二、开拓方案的比选根据该矿煤层赋存、地形和地质构造等条件，并结合已施工的井筒形式和位置，确定采用立井单水平分区式开拓方式，对井下开拓巷道的布置，提出了两种方案。1、方案一运输和回风大巷沿南北方向布置开拓方案主立井和回风立井掘进至4号煤层底板后，在831M标高布置井底车场和硐室，从井底车场向西在4号煤层中掘进主要运输和回风巷道，然后掘进南北方向运输和回风大巷。在井田东部下安村附近掘进副立井至4号煤层底板后，在829M标高布置井底车场，然后向西掘进主要运料巷道与回风大巷贯通。把井田划分为三个采区，井田东部为第一采区，在采区内垂直运输和回风大巷划分为条带，布置倾斜长壁工作面回采。井田北部为第二采区，垂直运输和回风大巷向西掘进二采区运输、回风上山，在上山北侧划分为区段，布置走向长壁工作面回采。井田西南部为第三采区，垂直运输和回风大巷向西掘进三采区运输、回风上山，在上山两侧划分为区段，布置走向长壁工作面回采。见图231井田开拓平面图（方案一）。2、方案二运输和回风大巷沿东西方向布置开拓方案主立井和回风立井掘进至4号煤层底板后，在831M标高布置井底车场和硐室，从主立井和回风立井井底在4号煤层中向南掘进主要运输、回风巷道，然后，在井田南部掘进东西方向运输和回风大巷。在井田东部下安村附近掘进副立井至4号煤层底板后，在829M标高布置井底车场，然后向北掘进主要运料巷道与回风大巷贯通。把井田划分为四个采区，井田东北部为第一采区，井田东南部为第二采区，在一、二采区内垂直运输和回风大巷划分为条带，布置倾斜长壁工作面回采。井田西南部为第三采区，垂直运输和回风大巷向北掘进三采区运输、回风上山，在上山南侧划分为区段，布置走向长壁工作面回采。井田北部为第四采区，垂直运输和回风大巷向北掘进四采区运输、回风上山，在上山两侧划分为条带，布置倾斜长壁工作面回采。见图232井田开拓平面图（方案二）。3、两方案的技术经济比较两方案的技术比较见表231，两方案的经济比较见表232。通过以上比较可以看出，两方案总的掘进费用相差不大，在10以内，经过综合技术经济比较，方案一较方案二具有较多优点，故设计推荐开拓方案一。三、采区划分及开采顺序根据推荐的开拓方案一，全井田划分为3个采区。采区间采用前进式开采顺序。矿井投产时移交第一采区。采区的接替顺序为一采区二采区三采区。表231开拓方案技术比较表方案一方案二优点1、巷道掘进总工程量少，掘进费用低；2、工作面推进长度较大，搬家次数少；3、矿井通风线路短，通风系统简单；4、煤柱损失少；1、副立井与运输大巷贯通距离较短；2、初期巷道掘进工程量较少；3、开采井田南部时，运输、通风方便；4、三、四采区上山起伏变化较小；缺点1、副立井和主立井贯通距离较长、初期巷道掘进工程量较大。2、二、三采区上山起伏变化较大；1、一、二采区工作面推进长度较小，搬家次数多；2、矿井通风线路长，通风系统较复杂；3、煤柱损失较多；表232开拓方案经济比较表序号项目单位方案一方案二方案一比方案二备注1初期井巷工程量M26982460962初期掘进费万元26882451963总的井巷工程量M69707390574总掘进费万元69457363575建设工期月283526858说明两方案的井下运输、通风等项目费用差别不大，未列入方案比较表第四节井筒一、井筒数目及用途矿井移交生产至达到设计能力时，共开凿三个井筒，即主立井、副立井和回风立井。各井筒用途分述如下1、主立井担负全矿井煤炭提升任务，并兼作进风井和安全出口。2、副立井担负全矿井人员升降、提升矸石、下放材料、设备等辅助提升任务，并兼作进风井和安全出口。3、回风立井为专用回风井。二、井筒布置及装备1、主立井井筒净直径50M，装备一对2T提升箕斗。并设有梯子间，铺设有排、洒水管及电缆。2、副立井井筒净直径50M，装备一对1T单层单车罐笼。并设有梯子间。3、回风立井井筒净直径35M。各井筒平面布置见主、副立井和回风立井平面布置图241、图242、图243。井筒特征见表241。第五节井底车场及硐室一、井底车场形式副立井采用罐笼作为辅助提升，井底车场采用环形式车场，调度绞车调车。存车线长度约为25M，车场巷道采用半圆拱断面，荒料石砌碹。井底车场平面布置见图251。二、井底车场硐室在主立井井底布置有水泵房、水仓、中央变电所等主要硐室。井底车场巷道和主要硐室均采用半圆拱断面，荒料石砌碹。井底车场巷道及硐室工程量见表251。表241井筒特征表井筒名称主立井副立井回风立井纬距X41597144164158809254159798965井口坐标M经距Y19510551618195111863619510489294井口10150969010150标高M井底782816832井筒倾角909090井筒方位角18018090井筒深度M233015301830井筒净断面M219631963962井筒直径M505035井筒装备箕斗、梯子间罐笼、梯子间井筒用途煤炭提升，兼进风和安全出口材料、设备、人员提升，兼进风、安全出口回风备注已开始施工已开始施工已开始施工表251井底车场巷道及硐室工程量表序号巷道或硐室名称煤岩类别巷道长度（M）支护方式断面积（M2）掘进体积（M3）铺轨长度（M）净掘进1单轨巷道岩125料石砌碹76289611202502双轨巷道岩244料石砌碹118161393983中央变电所岩料石砌碹4004水泵房岩料石砌碹400305管子道岩18料石砌碹250306水仓岩砼9002007井底煤仓岩砼4008井底清理斜巷岩120料石砌碹4717208641209火药库岩料石砌碹50010合计28745227728第三章大巷运输及设备第一节运输方式的选择根据煤层埋藏特征和其它开采技术条件，将运输大巷布置在4号煤层中，沿底板布置。根据井型、运距等运输条件，经过对无极绳绞车牵引1T固定式矿车运输方案和胶带输送机运输方案进行综合比较，确定运输大巷采用胶带输送机运输方案，选择胶带输送机的型号为DP1040/800，带宽800，输送长度1000M，运输能力400T/H，电机功率75KW。主要运输巷选用SPJ800型胶带输送机，带宽800，输送长度300M，运输能力350T/H，电机功率47KW。在主要运料巷和回风大巷采用JD114型调度绞车作为辅助运输。各采区采出的煤通过胶带输送机运至井底煤仓，然后经主立井箕斗将煤提至地面。材料车、设备车等由副立井下放至副井井底车场，从井底车场通过主要运料巷和回风大巷运往工作面。人员通过副立井罐笼上、下。运输和回风大巷均采用梯形断面、工字钢棚子支护。第二节矿车本矿年产210KT/A，各类矿车均选用600MM轨距一吨系列矿车即能满足要求。运矸采用1T固定箱式矿车，型号MG116A；材料运输选用1T材料车，型号MC16B；设备运输选用1T平板车，型号MP16A；各类矿车数量见表321。表321各类矿车数量表单位辆矿车类型矿车型号矿车数量备注1T固定式矿车MG116A301T材料车，MC16B151T平板车，MP16A8第四章采区布置及装备第一节采煤方法一、采煤方法的选择及其依据XX煤矿设计生产能力为210KT/A，为小型井。4号煤层平均厚度为18M，煤层赋存稳定，顶板为泥岩和细砂岩，顶板将随回采垮落填满采空区，属I类。井田内地质构造和水文地质条件简单，为低瓦斯矿井。井田内4号煤层有煤尘爆炸危险性，自燃等级为I级，属容易自燃煤层。根据该矿煤层赋存和开采技术条件以及管理水平，本着投资少、见效快、安全性好和回采率高的原则，结合地方煤矿目前的开采技术及管理水平，确定采用技术装备水平较高的单体液压支柱配合铰接顶梁支护的高档炮采长壁工作面，一次采全高的采煤方法。采用这种采煤方法与短壁刀柱式相比，具有回采率高，安全性好，经济效益好。巷道布置简单，万吨掘进率低，通风系统简单。工人的劳动强度小，产量高，效率高。采用单体液压支柱支护具有支护速度快、初撑力高、可靠性高等优点。主要缺点是投资较大。经过综合分析比较，确定采用高档炮采长壁工作面一次采全高的采煤方法，全部垮落法管理顶板。二、回采工艺该矿井田地质条件较简单，煤层倾角较缓，4号煤层为一全区稳定可采的中厚煤层，厚度一般在170188M，平均180M。煤层结构简单，含夹石01层。顶板多为细砂岩、泥岩，有的为中粒砂岩；底板多为粉砂岩，有的为中粒砂岩、细砂岩。根据煤层赋存情况和开采技术条件，确定采用高档炮采回采工艺方式。具体回采工艺过程如下（1）爆破落煤爆破落煤的生产工艺过程包括打眼、装药、填炮泥、联炮线、放炮等工序。根据采高和煤层硬度，炮眼采用双排眼（三花眼）排列，炮眼间距10M，顶眼距顶板060M，顶眼上仰510；底眼距底板030M，底眼俯角10。炮眼与煤壁的水平夹角为70，炮眼深度12M。在工作面分四段用煤电钻打眼，然后装药、填炮泥、联炮线，分四段放炮。采用毫秒微差爆破。选用3号硝铵炸药，毫秒雷管，装药后严格按照一次装药，一次放完的原则，不准一次装药，分次放炮。放炮前，一切人员必须撤离放炮地点30M以外，其它有关放炮事项，必须严格执行煤矿安全规程中的有关规定。（2）挂梁放炮后，在悬露的顶板下及时挂梁和打临时支柱，控制住顶板，防止局部冒顶。（3）装煤和运煤采用爆破装煤和人工装煤，可弯曲刮板输送机运煤。经放炮崩落下的煤，大约60落入刮板输送机内，其余散落的煤，由人工装入刮板输送机，由刮板输送机经转载机运至运输顺槽胶带输送机，再经其它运输环节运至地面。（4）推溜工作面清理完浮煤后，即可在工作面采用YQ100A型推溜器进行推溜。推溜时必须选用与可弯曲刮板输送机配套的液压推溜器，二者必须固定好，严禁脱节移溜。（5）支护工作面支护采用DZ20型单体液压支柱配HDJA1000型金属铰接顶梁，采用齐梁直线柱支护方式，正悬臂支护。每根梁长1M，每根梁下打一根单体液压支柱，支柱排距为1M，柱距06M，采用35排控顶，最大控顶距为52M，最小控顶距为32M，循环进度为2M。（7）回柱放顶在工作面靠采空区一侧顺序回柱放顶，采用打密集支柱放顶，放顶步距为2M，全部跨落法处理采空区。三、回采工作面长度、采高、日推进度以及年推进度的确定根据井田内煤层赋存情况、开采技术条件及选定的采煤设备性能，结合本地区地方煤矿技术管理和矿井设计生产能力等因素，确定高档炮采工作面长度为80M。一