采矿毕业设计(古书院矿)

1、 继续教育学院毕业设计（论文）纸 1矿井概述及井田地质特征1.1矿区概况1.1.1地理位置、交通古书院矿位于山西省东南部，沁水煤田的东南缘，其地理座标为东经112°4834112°5256，北纬35°303335°3415，行政隶属晋城市管辖。位于晋城市城北。该井田西受白马寺断层控制，北与凤凰山、王台铺井田相接，西南为北岩井田，东西长6.2km，南北宽3.9km，面积24.18km2。井田东部有太原焦作铁路经过。本矿专运线5公里与晋城北站接轨，向南于月山，新乡分别与焦枝，京广线相通。207国道和与之平行的晋（城）长（治）高速公路从井田西部经过，晋（城）阳

2、（城）、晋（城）焦（作）、长（治）邯（郸）高速公路已建成通车；省级公路四通八达。交通甚为方便（见图11）。图1-11.1.2地形、地势及地震情况井田内地形以构造剥蚀中低山为主。西北高，东南低，最高峰方山海拔1354.8m，一般标高在9001000m之间。由方山向东南经向马寺山、大岭头一线为地表分水岭，其东北部为北石店盆地，西南部为钟家庄盆地，地表北部一般为基岩出露，南部为黄土覆盖，地貌属低山丘陵。晋城市属黄河流域沁河水系。井田内无常年迳流的地表水系，均为季节性河流。雨季流量较大，西南部大气降水经晋城西河、古书院河、晋城东河流入钟家庄盆地，经白水河流经孔庄注入丹河，东北部大气降水汇入刘家川河、司

3、徒河向东于背荫汇流经水东注入丹河。历年地震资料及文献记载，晋城地区未发生过5级以上的破坏性地震。外围强震的波及曾对本区造成房屋倒塌，人畜伤亡。据山西省地震局1978年省震字第29号文关于颁发山西省地震基本烈度区划图及说明的通知，将本区划为六度地震烈度（器物倾倒，房屋有轻微破坏）区。1.1.3气候条件本区属太行山西侧山间盆地，属暖温带大陆性气候。四季分明，温和宜人，日照充足。秋季多西北风，春夏季多东南风。年最小降雨量296mm，最大降雨量1010mm，平均686.10mm。降雨量集中在7、8、9三个月。蒸发量一般为降雨量的23倍。气温一般较高，日最高温度达38.6，最低气温22.8，平均气温达1

4、1。无霜期较长，全年约180天。冻结期为11月至次年2月，最大冻土深度一般为43cm，最大积雪厚度为21cm。风力不大，一般34级，最大6级。1.1.4矿区经济状况整个晋城矿区跨越晋城市和阳城、沁水两县，面积为6795km2。1985年底统计资料人口为1184000人。本区处于太行山西坡，土质比较肥沃，主要农作物有玉米、谷子、小麦和高梁，由于农田水利基本建设发展较快，亩产水平逐年提高。工业主要有冶炼、化肥、水泥、发电、农机、副食品加工及手工业等。尤其近几年地方小煤矿发展较快，1985年资料统计小煤矿民发展到468处，原煤产量达到970.1万t。1.1.5矿区供水情况古书院矿现有自备水源井6眼，

5、分别是下平房水源井（3号）、水塔水源井（14号）、西风井水源井（15号）、南风井水源井（26号）、34号家属楼南水源井（28号）、32号家属楼东水源井（1号）。6个水源井全部采用深井潜水泵吸取中奥陶统深层水作为永久水源，日均取水量约为8000m2，年提水量约为292万m2。古矿现供水情况地面由1号、3号、14号、28号水源井供给，井下用水由15号、26号水源井供给，并于2001年对该矿地面和井下用水进行了互联网。当地面和井下任何一方用水出现紧张时，可由另一方进行补充，从而缓解了用水紧张的状况。根据晋城市水环境监测中心分析测试结果报告单，除西风井总硬度、硫酸根稍高以外，其余测定项目全部符合GB5

6、74985生活饮用水标准。各水井情况详见表11。表11 古书院矿水源井情况一览表编号水源井位置涌水量m3/h近期取水量（m3/h）成井时静水位（m）近期静水位（m）水位升降（±m）3下平房90110121.78167.3444.5614水塔60110152.50181.3028.8015西风井6260213.80238.3024.5026南风井7460276.55297.6021.0528东34号楼南8080168.26178.4110.15132号楼东6060129.00137.048.041.2井田地质特征1.2.1井田地质构造古书院井田内地层受新华夏构造控制，主体走向与构造相一

7、致，倾向北西西，倾角210度，靠近构造线附近地层倾角最大可达30多度，甚至70多度。西部受白马寺逆断层影响而形成自西向东的几个连续的向、背斜，东部以短轴褶曲为主。现将井田内主要构造分述如下：一、褶曲1、二仙掌向斜： 位于白马寺逆断层东侧，轴向NE12°22°，南起晋普山井田，经北岩井田，进入该区，向北伸入凤凰山井田，全长20000m。西翼陡而狭，倾角5°26°，东翼平缓，倾角5°，受白马寺逆断层上升带牵引成为极不对称的向斜。2、石城沟背斜：轴向NE12°22°，南起寨上，经北岩井田东部，进入本井田牛山、石城沟、长条岭西部，全

8、长5000m，两翼倾角57°。3、方山向斜：位于张岭、牛山、老王圪套经杨庄进入凤凰山井田，纵贯古书院、凤凰山两井田，主体走向NE10°30°，两翼倾角35°，全长12000m。4、大张村背斜：位于井田东部大张村附近，走向近南北，两翼倾角3°左右，全长2500m。5、王谷坨背斜：位于王谷坨村东，走向近东西向，两翼倾角46°，全长1500m。6、七岭向斜：位于大张村背斜东南（红庙岭一带），走向北西转近南北，全长2000m。两翼倾角平缓，34°。7、孙村向斜：位于大张村与孙村之间。主体走向北东约25°，两翼倾角5

9、6;左右，全长2000m，向北延入王台铺井田。二、地层古书院井田地层出露中常，基岩分布面积约占三分之一，主要分布于井田北部、西北部山梁及沟谷零星地段，新生界覆盖面积约占三分之二，主要分布在井田南部、东部的丘陵、低洼地带及沟谷两侧。奥陶系（奥陶纪时期形成的地层，距今大约51000万年）灰岩为煤系地层之基底。区内地层由老至新分述如下：1、奥陶系中统（O2）：仅出露于白马寺逆断层西侧上升带，断层附近山势陡立，走向NNESSW，出露厚度约150m，其岩性接近顶部多为角砾状灰岩，砾石成分复杂，风化后呈黄色，其下为深灰色，质纯而性脆，并含方解石脉的厚层状灰岩。2、石炭系（C）：中统本溪组（C2b）：大部出

10、露于白马寺逆断层之东侧下降带西部边缘。由含铝质较高的红色及灰白色泥岩组成，中夹薄层砂质泥岩、细砂岩。底部为山西式铁矿。本组厚0.7085.5m，平均43.1m，与下伏奥陶系呈平行不整合接触；上统太原组（C3t）：出露于白马寺断层东侧，为井田主要含煤地层之一。由黑深灰色砂质泥岩、灰黑色砂岩、石灰岩和煤层等组成。底部有一层鲕状结构的砂质泥岩，全组厚51.23m116.17m，平均83.70m，与下伏地层呈整合接触。3、二叠系（P）：下统山西组（P1s）：为本区主要含煤地层之一。井田内出露较多，但均零星不完整。以灰白色砂岩为主，中夹灰色及深灰色泥岩、砂质泥岩及煤层。底部为一层不太稳定的中粒砂岩。本组

11、厚38.0281.21m，平均54.48m，与下伏地层整合接触；下统下石盒子组（P1x）：主要出露在井田内较高的山腰处。由灰色的细中粒砂岩，灰白色的砂质泥岩和泥岩组成。风化后多呈灰绿色或黄绿色，底部为一层厚5m左右的中粗粒长石石英砂岩，为与山西组的分界，俗称骆驼脖子砂岩（k8）。本组厚20.07118.60m，平均53.86m；上统上石盒子组（P2s）：主要分布于井田北部的白马寺山、方山、二仙掌等地的较高处。岩性以灰黄色砂质泥岩为主，夹较厚的黄绿、紫红、蓝紫色砂岩和黄色泥岩组成。下部有一层铝土质泥岩或含铝质的砂质泥岩，见铁质浸染，具鲕状结构。风化后鲕粒脱落成小孔，地面易识别，其颜色鲜明，呈桃红

12、色，俗称桃花泥岩。为与下石盒子组分界的辅助标志层。其下为一层不稳定的中粗粒石英砂岩（k10）。井田内钻孔揭露厚度可达197.88m（144孔）。与下伏地层呈整合接触。4、第三系上统（N2）：为深红色粘土，含砂量较多，可见褐铁矿黑色斑点，含钙质结核35层，该层脱水晒干后变得坚硬。在井田中部、北部丘陵地带零星出露，厚度08m，与下伏不同时代地层不整合接触。5、第四系（Q）：分布范围较广，与地形起伏相一致，厚度由山梁向边坡递增，最厚达49.53m（205孔），沉积物以红土、黄土为主，冲积物为砂砾层。中更新统（Q2）：位于黄土之下，多分布于丘陵高地，一般为赤红及紫酱色，可塑性强，腻滑似腊，在红土底部因

13、受水解作用形成大量的钙质结核。本层与上部的黄土分界不甚明显，在颜色上由下而上由深而浅渐变；上更新统（Q3）：主要为黄土。多分布于沟谷两侧，构成二级阶地，其厚度变化不一，一般520m，土质致密；全新统（Q4）：为砂卵石、砂土堆积的现代冲积层，厚度大小不一，主要分布于现代河谷中的河漫滩。1.2.2水文地质晋城矿区位于沁水煤田向斜的东南翼，三面环山，东为太行山，南为晋普山、西为五门山。晋普山与五门山为地表分水岭，将丹河与沁河两大水系分开。东归丹河水系，西归沁河水系。丹河是沁河的最大支流，发源于高平县越庄北丹株岭，流经高平、晋城，在河南省沁阳县北金村汇入沁河。河道总长120km，流域面积3620km2

14、，上游修建水库百余座，其中任庄水库最大，控制流域面积1240 km2，总库容量8400万m2，沿途出露有小会泉、白洋泉、郭壁泉、三姑泉等地下水露头。西部沁河发源于沁源北端山东泉岭，流经沁源、安泽、沁水、阳城、晋城等地，在河南省武陟县南注入黄河，沿河有马山泉、赵良泉、黑水泉等地下水出露。晋城矿区的东、南部广泛出露奥陶系灰岩，大气降水沿裂隙岩溶垂直渗漏，成为矿区地下水的主要补给途径，高平县北部有近EW向的背斜构造，为地下分水岭，形成南北两个水文地质单元，北为辛安泉域，南部受晋长断裂带的影响，又形成东西两个次级水文地质单元，西为马山泉域，东为三姑泉域即晋城矿区所在泉域。晋城储水构造东侧给水边界，以太

15、行山背斜轴为限，地下水汇集的总方向为岩层倾向即北西西向，西侧以晋长断裂带白马寺压性断层控制，由于西带上升，使东带奥灰易溶岩受到封闭，成为储水构造的西边隔水边界。根据地下水动态分析得知，本区水文地质单元中高平为补给区，晋城为经流区，郭壁为排泄区。古书院井田位于晋城矿区的东南部，区内由方山东南经白马寺大岭头之连线为地表分水岭，在其北部为北石店盆地，东南部为钟家庄盆地。一、含水层按含水层含水性质，可分孔隙水、裂隙岩溶水、岩溶水三大类。1、孔隙水：主要分布在盆地及河谷地带。藏在卵石层、砂砾层、砂土、亚砂土等新生界松散沉积物中，渗透性强，村民用水多取自此层。含水层厚2.7015.00m，水位深2.001

16、3.00m。近年来，因矿山采动漏失及工农业用水量增加，水位逐年下降，涌水量也减少，部分已遭破坏，此层水主要由大气降水补给，水质属重碳酸、硫酸型钙镁水。2、裂隙岩溶水：主要指石炭二叠系含煤地层中的砂岩、灰岩裂隙接受大气降水垂直补给后溶蚀碳酸盐岩而扩大容水范围，成溶洞存水，仍属重碳酸、硫酸型钙镁水。煤层下部水质有时为硫酸、重碳酸型钙镁水，矿化度略有升高，此含水层富水程度不一，盆地及河谷附近富水性强。主要含水层为K3灰岩层。埋深1543m，富水性有上强下弱的规律，近年来，由于大量开采，水位有逐年下降趋势。3、岩溶水：主要指奥灰岩溶水。从钻孔水位及泉水标高看，本区地下水位有由南向北增高之规律。含水层发

17、育在上下马家沟底部。地下水区域流向自北向南，该井田内水位标高在500520m。该岩溶水补给范围广。在补给区接受大气降水后，对该区以侧向补给为主，水量充沛，沿岩溶层向南迳流，最终于郭壁泉及三姑泉一带排泄。据1987年229队对“晋城生产矿区水资源评价”报告：该层水饱和钙差大于零，为一相对缓滞流区，水质较好属微硬中性或弱碱性水，矿化度小于1克/升，适于工农业及生活用水、永久水源井。上述各含水层间，第三系粘土、本溪组之铝土泥岩与各时代地层的泥岩、砂质泥岩、粘土和亚粘土，当无裂隙和孔隙时，均为良好的隔水层。1.3煤层特征1.3.1主要煤层古书院井田含煤地层属石炭二叠纪。煤系地层总厚123.68142.

18、04m。一般厚132.24m。共含煤10余层，煤层总厚1315m，含煤系数约10。其中石炭系太原组含煤八层，仅9号煤、15号煤二层稳定可采，二叠系山西组含煤五层。煤层特征见表12。表12 可采煤层情况煤层号煤层厚度（m）最小最大一般夹石层数最少最多一般层间距（m）最小最大一般稳定程度及可采情况30.3-0.90.7302135.64-45.540.6不可采91.5 4.53051 2稳定可采15.10-22.0418.57150.743.62.00512较稳定可采一、3号煤层位于山西组下部。下距K4灰岩9.61m左右，距9号煤层40.6m左右。煤层厚0.3-0.9平均0.73m左右，夹石12层

19、，最多可达5层，多见于中下部，煤层厚度变化不大，全区稳定可采。其伪顶为黑色泥岩或炭质泥岩，直接顶板多为灰黑色的砂质泥岩或粉砂岩，老顶多为灰色厚层状砂岩，底板一般为灰黑色粉砂岩或炭质泥岩。二、9号煤层是主要可采煤层之一，位于太原组中部的K1与K2灰岩之间。下距15号煤层18.57m左右。煤层厚1.5-4.5m，平均3m，厚度变化较大。煤层顶板为K2灰岩，厚3m左右，底板为石灰岩，结构简单，全区稳定可采。三、15号煤层位于太原组下部，煤厚0.743.66m，平均2.0m，厚度无明显变化规律，夹石12层，最多达5层，夹石厚度一般在0.5m以下。其直接顶板为砂岩，厚度6.92m左右。底板以黑灰色炭质泥

20、岩、铝土质泥岩为主。全区大部可采，属较稳定煤层。四、煤层对比本区3号煤层位于山西组，属陆相沉积，9号、15号煤层位于太原组，属海陆交互相含煤沉积，各煤层厚度、层位、层间距稳定，煤质、物性、顶底板特征明显，对比依据充分，因此，本矿区内煤层对比十分可靠。1.3.2煤层顶底板一、3号煤层从钻孔和生产揭露资料看，3号煤层普遍沉积有伪顶、直接顶和老顶。伪顶岩性为黑色泥岩或炭质泥岩，厚度0.100.20m。结构疏松，易碎，强度低，不易支护，随采掘脱落。直接顶板多为黑色及灰色的砂质泥岩或粉砂岩，层理发育，致密坚硬，节理裂隙较发育，平均厚度2.70m。老顶岩性为灰白色中粒或细粒砂岩，平均厚度7.70m，致密坚

21、硬，层理发育，节理裂隙较发育，呈半张开状，有方解石充填，老顶来压后可自行塌落。煤层上覆岩性，从伪顶、直接顶到老顶为软弱较硬坚硬型，再向上是软弱坚硬相间的平行复合结构。3号煤层直接底板为泥岩，厚度约1.00m，其下为砂质泥岩，厚约8.6米左右，开采中受压后，有时发生底鼓现象。二、9号煤层9号煤层顶板岩性以K2石灰岩为主，有时为砂质泥岩，K2灰岩厚约1.5 m左右，致密坚硬，较稳定，节理裂隙发育，有方解石充填。单向抗压强度33.569.3Mpa，平均48.5Mpa；单向抗拉强度3.705.87 Map，平均4.44 Map，抗剪强度平均7.83 Map，老顶为砂质泥岩，厚约4.36m，节理裂隙发育

22、，较硬。煤层上覆岩性，从直接顶到老顶属坚硬较坚硬型，再向上是硬较硬相间的平行复合结构。9号煤层直接底板为K1石灰岩，约1.00m,其下为黑灰色砂质泥岩（含高岭土），平均厚度10.65 m，强度低，稳定性差，单向抗压强度12.916.2Mpa，平均16.7Mpa；单向抗拉强度0.440.85 Map，平均0.66 Map，抗剪强度2.083.39Mpa,平均2.91 Mpa，膨胀率为1.763.64，平均2.91，这种岩性遇水易膨胀和泥化，从而降低了底板的稳定性，属软弱坚硬型。三、15号煤层15号煤层直接顶板为砂岩，厚5.548.3m，平均6.92 m左右，深灰色，致密坚硬，顶部含似层状燧石条带

23、，全区稳定，据相邻矿井（王台铺矿）测试，其单向抗压强度平均47.0Mpa左右；单向抗拉强度平均为4 Mpa左右，抗剪强度平均为3.70Mpa，属坚硬型顶板。老顶为砂质泥岩，深灰色，厚约10.65m。直接底板为砂质泥岩，平均厚度约12.75m，其下部为砂岩，平均厚度约为14.75m，再其下部为本溪组的铝土泥岩，厚约26.95 m，属软弱型。据相邻矿井（王台铺矿）测试，铝土泥岩单向抗压强度为11.4Mpa；单向抗拉强度为0.76 Mpa，抗剪强度为2.49 Mpa，膨胀率为0.63。这种岩层吸水性强，从而降低了底板的稳定性。1.3.3煤质一、煤的物理性质3号煤层为黑灰色，金属光泽，贝壳状断口，致密

24、坚硬，均一条带状结构，由亮煤和镜煤组成，宏观煤岩类型为光亮型。9号煤层为灰黑色，玻璃光泽，致密，性脆，由暗煤和亮煤组成，条带状结构，阶梯状断口，可见黄铁矿结核或呈星散状赋存于煤中。宏观煤岩类型为半光亮型。15号煤层为黑色，油脂光泽，以暗煤为主，夹镜煤条带，平坦状断口，条带状结构，块状结构，煤中富含黄铁矿结核，宏观煤岩类型为半暗淡型。二、煤的化学性质各煤层原煤水分一般在11.5之间，洗煤后，3号煤水分有所下降，15号煤稍有增高。原煤灰分产率从上至下，呈递增之趋势，3号煤为低灰煤，9、15号煤为中灰煤。硫分以3号煤最低，属特低硫煤，9号煤以中硫煤为主。在井田南部补66孔周围有一富硫带。而15号煤层

25、在本井田中南部大面积为高硫煤。垂向上，煤中的硫分自上而下增加。经统计，三层煤的灰分变化标准差均小于1，硫分变化标准差3号煤小于0.5，9、15号煤则大于0.8。3号煤层煤质变化小，9、15号煤层煤层煤质变化大。煤中的元素组成以碳为主，约占93，其次为氢约占3，说明煤化程度较高。表13 可采煤层煤芯煤样煤质特征煤层号原/精煤工业分析原/精煤全硫发热量Qb.daf(MJ/kg)元素分析MadAdVdafCdafHdafOdafNdaf30.593.521.42（31）7.7116.9112.84（31）4.659.326.83（31）0.350.680.41（12）33.6434.8935.54（

26、9）90.0894.3192.80（3）2.233.512.90（3）1.244.722.51（3）1.031.141.08（3）0.551.931.33（7）3.5714.337.73（7）3.947.446.07（7）0.420.500.44（4）90.404.101.43（27）7.7028.7818.44（27）5.2610.547.29（27）0.414.721.81（15）25.5334.6131.51（13）93.2594.0993.73（7）2.783.282.96（7）2.060.961.284.243.06（6）7.25 7.997.60（6）4.745.355.04（6）

27、0.580.780.68（6）150.393.621.32（27）13.637.6823.37（27）5.5113.298.44（27）0.607.123.05（15）23.7634.7930.53（14）90.2794.0493.20（9）2.673.192.88（9）1.424.932.78（3）0.781.030.92（3）三、容重本次报告未对3煤和9煤进行容重测试，根据以往容重资料，3煤容重仍定为1.45，9、15煤为1.49。四、煤的有害成分含量及煤的可选性（一）、有害成分：3号煤磷含量为0.045，9、15号煤层小于0.01，3号煤属低磷煤，9号、15号为特低磷煤；原煤硫分含量3号

28、煤小于0.5，9号煤为1.81，15号煤为3.05，经1.4比重液洗选后，3号煤硫分略有上升，9号、15号煤则明显下降。煤中的有害成分主要为9、15号煤中的硫分。（二）、可选性：1、筛分：3号煤50mm筛上物产率为33.96，成块率不高，灰分在1006mm级呈增加趋势。9号煤50mm筛上物产率44.57，灰分产率在8025mm粒级增高，+256mm粒级灰分下降，60mm粒级灰分又呈上升趋势，硫分含量在8025mm粒级增加，随后又下降。15号煤在50mm筛上物产率为37.63，灰分产率在8025mm粒级增高，+25mm以下级呈锯齿状变化。硫分含量呈锯齿状变化；2、筛分：3号煤50mm筛上物产率为

29、33.96，成块率不高，灰分在1006mm级呈增加趋势。9号煤50mm筛上物产率44.57，灰分产率在8025mm粒级增高，+256mm粒级灰分下降，60mm粒级灰分又呈上升趋势，硫分含量在8025mm粒级增加，随后又下降。15号煤在50mm筛上物产率为37.63，灰分产率在8025mm粒级增高，+25mm以下级呈锯齿状变化。硫分含量呈锯齿状变化。表14层名指定精煤灰分分选密度±0.1含量可选性等级310.01.758.0极易选910.01.5072.0极难选12.51.6761.0极难选14.51.925.1极易选1510.01.6721.0中等可选12.51.982.0极易选3、

30、煤类的确定及用途：依据中国煤炭分类国家标准（GB5751-86）划分，本井田主要可采煤层精煤挥发分大于3.5小于6.5，y值为0，G值亦为0，因而煤类为无烟煤二号，其划分依据是准确可靠的。3号煤低灰、低硫，9号、15号煤经洗选后将其灰分控制在14.5，硫分控制在1以下，是良好的动力用煤、炼焦配煤以及化工用煤的原料。4、煤的风氧化：本井田煤的风氧化作用主要发生在3号煤层露头处，西部、南部及东部均有。风氧化带的深度和宽度，取决于地形、盖层的厚度、岩性，地下潜水位及构造等因素。本井田风氧化带下限的确定，是本矿根据实际生产划定的。风化煤完全失去煤的性质、棕褐色、土状光泽、微具塑性，手感松软，遇水成泥状

31、，可燃性基本全无，灰分中Al2O3含量增高。氧化煤较正常煤水分、灰分显著增加，发热量明显下降，外生裂隙十分发育。风化煤可作为粘土矿开采，根据其质量用于陶瓷制造业，耐火材料及建筑用料。氧化煤的腐植酸若大于20，可作为提取腐植酸的原料、灰分小于46，低位干基发热量在12MJ/kg以上的仍可作为动力用煤。1.3.4瓦斯该矿建井初期，各地质报告按原保安规程划分为级瓦斯矿井，多年生产3号煤层测得：矿井沼气涌出量一般小于3.0 m³/t，按新保安规程划分应属低瓦斯矿井。近年来，随着3号煤层的开采，矿井瓦斯涌出量有增大的趋势，但按煤矿安全规程第140条规定，古书院煤矿仍属低瓦斯矿井。经过长期的观测

32、分析，瓦斯的赋存有一定的规律，同一煤层盖山厚度大的地方大于盖山厚度小的地方，向斜部位高于背斜部位，深部煤层高于浅部煤层，构造发育带高于构造薄弱带。1.3.5煤尘及煤的自燃煤尘经抚顺煤研所鉴定无爆炸性，无自燃现象。见表15表15年度绝对量m3/min相对量m3/t煤尘煤尘最短发火期备注CH4CO2CH4CO2爆炸指数有无爆炸性199626.8821.324.613.667.22无无低瓦斯199733.3130.465.855.357.22无无低瓦斯19988.815.55低瓦斯200027.0523.185.424.647.22无无低瓦斯200119.921.943.173.497.22无无低瓦

33、斯200227.2818.644.152.847.22无无低瓦斯2 井田境界和储量2.1井田境界2.1.1井田范围该井田西受白马寺断层控制，北与凤凰山、王台铺井田相接，西南为北岩井田，东部有太原焦作铁路经过。2.1.2开采界限古书院矿井田自下而上沉积了太原组、山西组含煤地层，总厚89.25197.38 m，平均143.32 m。详见表2-1 单位：m表2-1 古书院矿井田含煤层地层厚度统计表地层名称厚 度（m）平均厚度（m）山 西 组38.0281.2154.48太 原 组51.23116.1783.70开采上限：9号煤层以上无可采煤层。下部边界：3号煤层以下有9、15号煤层为较稳定可采煤层，

34、本设计以9号煤为主采煤层。2.1.3井田尺寸井田为不规则的多边形；其南北宽约3.9Km，东西长约6.2Km；水平面积24.18km2在井田西部小部份煤层倾角达到25°，其余为1°8°，整个煤层呈现近水平分布，平均倾角为4°.井田赋存状况示意图如图2.1。图2.12.2矿井储量2.2.1储量计算基础一、依据煤炭资源量估算指标，如下表所示：表2-2 煤炭资源量估算指标表 煤类指标项目炼焦用炭长焰煤粘煤弱粘煤无烟煤褐煤煤层厚度(m)井采倾角25°0.70.81.52545°0.60.71.445°0.50.61.3露天开采1.01

35、.5最高灰分Ad()40最高硫分St.d(%)3最低发热量Qnet.d(MJ/kg)-17.022.115.7二、依据储量计算厚度夹石厚度不大于0.05m时，与煤分层合并计算，复杂结构煤层的夹石总厚度不超过每分层厚度的50%时，以各煤分层总厚度作为储量计算厚度；井田内主要煤层稳定，厚度变化不大，煤层产状平缓，勘探工程分布比较均匀，采用地质块段的算术平均法。三、煤层容重3号煤层容重为1.45t/m3，9、15号煤层容重为1.49t/m3。2.2.2地质和工业储量计算矿井主采煤层为9号煤层，9号煤层地质储量计算：根据地质勘探情况，将煤层划分为、六个块段，在各块段范围内，用算术平均法求得每个块段的储

36、量，煤层总地质量即为各块段储量之和。块段划分如图2-2。图2.2由图计算各块段面积分别为：S1= 3841999.3215m2 ；S2 = 4521202.9930m2；S3 = 4743886.5542m2； S4= 2137138.1437m2；S5 = 1976778.3037m2 ； S6= 3314823.6106m2； 各块储量按下式计算：式中：各块段储量，Mt各块段的面积，m2各块段内煤层的厚度，m各块段内煤的容重，均为1.49t/m3-煤层倾角，1块段储量：Z1 =3841999.321531.4910-6÷cos2.3°=17.19Mt2块段储量：Z2 =

37、4521202.993331.4910-6÷cos5.2°=20.29 Mt3块段储量：Z3 =4743886.554231.4910-6÷cos6.8°=21.36 Mt4块段储量：Z4 =2137138.143731.4910-6÷cos4.0°=9.58 Mt5块段储量：Z5 =1976778.303731.4910-6÷cos4.0°=8.86 Mt6块段储量：Z6 =3314823.610631.4910-6÷cos5.0°=14.87 Mt则9号煤层地质储量：Zd=Z1+ Z2 +Z

38、3 + Z4+ Z5+ Z6=92.15Mt表2-3 矿井地质储量表项目地质资源储量Z/ Mt探明资源储量Z1/ Mt控制资源储量Z2/ Mt推断资源储量Z3/ Mt经济储量边际储量次边际储量经济储量边际储量次边际储量9#煤92.1592.15×0.6×0.85=4792.15×0.6×0.15=8.392.15×0.6×0.05=2.7792.15×0.3×0.85=23.592.15×0.3×0.15=4.1592.15×0.3×0.05=1.8292.15×0

39、.1=9.215所以，矿井工业储量按下式计算：Zg = Z1+Z2+kZ3 =111b+122b+2M11+2M22+333k （式2-4）其中，k为可信度系数，取0.70.9。 所以9号煤层的工业储量Zg=47+8.3+23.5+4.15+0.8×9.215=90.32 Mt2.2.3可采储量的计算：一、保护煤柱留设原则1、工业场地、井筒留设保护煤柱，对较大的村庄留设保护煤柱，对零星分布的村庄不留设保护煤柱；2、各类保护煤柱按垂直断面法或垂线法确定。用岩层移动角确定工业场地、村护带15m；4、断层作为井田边界时根，断层一侧留20m。据实际经验，断层按性质、落差大小及其对煤层破坏程度

40、，断层煤柱留设如下：落差50的断层，两侧各留50m的煤柱；落差20m50m的断层，两侧各留30 m煤柱；落差10 m20 m的断层，两侧各留20 m煤柱；落差10 m的断层不留设断层煤柱；5、井田境界煤柱宽度为50m；工业场地占地面积，根据煤矿设计规范中若干条文件修改决定的说明中第十五条，工业场地占地面积指标见表2-3。则将工业场地定为长400m，宽340m。表2-4 工业场地占地面积指标井 型（万t/a）占地面积指标（公顷/10万t）240及以上1.0120-1801.245-901.59-301.8二、矿井永久保护煤柱损失1、井田边界保护煤柱：井田边界保护煤柱留设50m宽，井田边界长201

41、44.7088m，则保护煤柱损失量为4.50Mt。;2、工业广场保护煤柱：工业广场面积由表2-4确定，取13.5公顷，本工业场地的倾向长度和和走向长度是400×340米保护煤柱带的宽度是根据受保护对象的保护等级确定的。按建筑物和构筑物的重要性、用途以及开采引起的后果，把矿区范围内的的建筑物和构筑物氛围4个保护等级，本工业场地选用等级，则工业场地每一侧加15m，那么现在工业场地的面积为430m×370m。根据垂直剖面法作图， 则工业广场保护煤柱面积损失为：5.1Mt，工业广场保护煤柱如图2.3。3、各类保护煤柱按垂直断面法或垂线法确定。用岩层移动角确定工业场地、村庄煤柱。岩层

42、移动角为75°、75°、75°，表土层移动角为45°；4、维护带宽度：工业广场维护带15m；图2.35、井筒保护煤柱：主、副井井筒保护煤柱在工业广场保护煤柱范围内。6、本矿只井田中部有一落差10 m断层，故不留设保护煤柱。7、表土平均厚度为40m。 三、矿井可采储量矿井可采储量是矿井设计的可以采出的储量，可按下式计算：式中：矿井的可采储量；Mt矿井的工业储量；Mt保护工业场地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物、大断层等留设的永久保护煤柱损失量，Mt；采区采出率，厚煤层不小于0.75；中厚煤层不小于0.8；薄煤层不小于0.85；地方小煤矿不小于0.7。则

43、，矿井设计可采储量：3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限3.1矿井工作制度按照煤炭工业矿井设计规范中规定，参考关于煤矿设计规范中若干条文修改的说明，矿井设计年工作日330d，每日三班作业，其中两班生产，一班检修。日净提升时间为16h。这样充分考虑了矿井的富裕系数，防止矿井因提升能力不足而影响矿井的增产或改扩建。3.2矿井生产能力及服务年限3.2.1矿井设计生产能力的确定矿井设计生产能力确定为0.9Mt/a。其主要理由如下：1井田构造及煤层煤层赋存状况。本井田倾角为1°8°，平均为4°，产状平直、稳定。井田内几乎没有断层，一般落差也不大，对煤层的破坏比较小。主采

44、煤层赋存稳定、全区可采、块段基本完整。煤层结构比较简单，适合综合机械化开采。2资源条件与勘探程度。本井田储量丰富井田范围内共获得工业储量92.15Mt，可采储量60.97Mt。主采煤层属于中厚煤层且稳定，倾角平缓，适合综合机械化开采。3本矿井主要开采煤层平均厚1.5-4.5m，煤层倾角1°8°，现有综采设备可满足本矿井煤层的开采条件。综上所述，经过几次补勘后，井田勘探程度较高资源可靠、储量一般，开采机械化程度较高，煤层生产能力较大，具备实现高产高效矿井，及一井一面的生产需要。因此设计认为，为了充分利用煤炭资源和发挥投资效果，根据国家需要和能源发展政策及矿井地质，开采条件，以

45、及目前技术装备水平和管理水平的实际情况，本矿井井型确定为0.9M t/a较合适。3.2.2矿井设计服务年限下面通过对设计煤层开采能力、辅助生产能力、储量条件及安全条件等因素对井型加以校核。1、矿井开采能力校核煤层为中厚煤层，地质构造简单，赋存较稳定，根据现代化矿井高产高效,一井一面的发展模式，在布置一个综采工作面的同时，具有一个准备工作面来保产。2、通风安全条件的校核本矿井煤尘不具有爆炸性，瓦斯含量低，属于低瓦斯矿井，水文地质条件较简单。用主井通风可以满足通风的要求。本井田内存在的断层，已经查到且不导水，不会影响采煤工作。所以各项安全条件均可以得到保证，不会影响矿井的设计生产能力。4、储量条件

46、校核井田的设计生产能力应于矿井的可采储量相适应，以保证矿井有足够的服务年限。确定井型是要考虑备用系数的原因是因为矿井每个生产环节有一定的储备能力，矿井达产后，产量迅速提高，局部地质条件变化，使储量减少，有的矿井由于技术原因使采出率降低，从而减少储量。为保证有合适的服务年限，确定井型时，必须考虑备用系数。但是矿井生产能力的确定，除了考虑客观需要和矿井储量之外还要必须根据本井田的煤层赋存条件、煤层生产能力、地质构造及机械化开采条件，进行全面的综合分析，做到因地制宜。因为本井田储量一般，主采煤层赋存条件简单，较合适布置中型矿井，经校核后确定本矿井的设计生产能力为0.9M t/a。矿井的设计服务年限：

47、 (3.1) 式中：T服务年限ZK可采储量ZG工业储量P各种煤柱损失（防水煤柱、断层煤柱、工广煤住等）Q回采率A矿井年产量K矿井服务年限备用系数，取1.4那么，设计方案矿井服务年限4 井田开拓4.1井田开拓的基本问题井田开拓是指在井田范围内，为了采煤，从地面向地下开拓一系列巷道进入煤体，建立矿井提升、运输、通风、排水、和动力供应等生产系统。这些用于开拓的井下巷道的形式、位置、数目及相互联系和配合称为开拓方式。合理的开拓方式，需要对技术可行的几种开拓方式进行技术经济比较，才能确定。井田开拓主要研究如何布置开拓巷道问题，具体有下列几个问题需要认真研究。1、正确的确定井筒的形式、数目和配置，合理选择

48、井筒及工业场地的位置；2、合理确定开采水平的数目和位置；3、布置运输、回风大巷，井底车场及其它硐室；4、正确划分阶段、带区和采区，合理确定阶段高度和开采水平的数目；5、正确确定矿井开采顺序及其配采关系，做好采区和开采水平的接替，以保证矿井的均衡生产；6、矿井开拓延深、深部开拓及技术改造；7、确定矿井通风、运输及供电系统。确定开拓问题，需要根据国家政策，综合考虑地质、开采技术等诸多条件，经全面比较后才能确定合理的方案。在解决开拓问题时，应遵循下列原则：1、贯彻执行国家有关煤炭工业的技术政策，为早出煤、出好煤高产高效创造条件。在保证生产可靠和安全的条件下减少开拓工程量，尤其是初期建设工程量，节约基

49、建投资，加快矿井建设。2、合理集中开拓部署，简化生产系统，避免生产分散，做到合理集中生产。3、合理开发国家资源，减少煤炭损失。4、必须贯彻执行煤矿安全生产的有关规定。要建立完善的通风、运输、供电系统，创造良好的生产条件，减少巷道维护量，使主要巷道经常保持良好状态。5、要适应当前国家的技术水平和设备供应情况，并为采用新技术、新工艺、发展采煤机械化、综掘机械化、自动化创造条件。6、根据用户需要，应照顾到不同煤质、煤种的煤层分别开采，以及其它有益矿物的综合开采。4.1.1确定井筒形式、数目、位置1、井筒形式的确定井筒形式可分为四种：立井开拓、斜井开拓、平硐开拓、综合开拓。一般情况下，平硐最简单，斜井

50、次之，立井最复杂。平峒开拓方式是在地形为山岭的矿区，利用水平巷道作为主要井筒的一类开拓方式。适用于地形条件合适，煤层赋存较高的山岭、丘陵或沟谷地区，且便于布置工业场地和引进铁路，上山部分的储量大致能满足同类井型水平服务年限要求。斜井开拓方式是利用倾斜巷道作为主要井筒的一类开拓方式。适用于井田内煤层埋藏不深，表土层不厚，水文地质情况简单，井筒不需要特殊法施工的缓斜和倾斜煤层。立井开拓方式是利用垂直巷道作为主、副井筒的一类开拓方式，在我国得到广泛应用。适用于煤层赋存较深或冲击层较厚；水文复杂，井筒需要用特殊方法施工，多水平开采的倾斜煤层；立井开拓的适应性很强，一般不受煤层倾角、厚度、瓦斯、水文等自

51、然条件限制，技术上也比较可靠，当地质条件不利于平硐或斜井开拓时均采用立井开拓方式。综合开拓方式是主要井筒用不同井筒形式进行开拓的方式。其目的是根据矿井环境、开采条件、设备供应情况，发挥利用不同井筒形式的优势，因地制宜的进行井筒形式的最佳组合，以适应矿井生产的需要。平硐开拓的优点是：井下煤炭运输不需要转载即可由平硐直接外运，因而运输环节和设备少、系统简单、费用低;平硐地面工业设施简单，不需结构复杂的井架、绞车房和硐口车场;无需在平硐内设水泵房、水仓等硐室，减少许多井巷工程，省去排水设备，排水费用大大减少预防井下水灾较为有利;平硐施工条件较好，掘进速度快，可加快矿井建设;不留或少留工业场地煤柱，煤

52、柱损失少。平硐开拓的不足之处是受地形及埋藏条件限制，只有在地形条件合适，煤层赋存较高的山岭、丘陵或沟谷地区，且便于布置工业场地和引进铁路，上山部分的含量大致能满足同类井型水平服务年限要求时，都应采用平硐开拓。斜井开拓与立井开拓相比井筒施工工艺、施工设备与工序比较简单，掘进速度快，井筒施工单价低，初期投资少；地面工业建筑、井筒装备、井筒装备、井底车场及硐室都比立井简单，井筒延深施工方便，对生产干扰少，不易受底板含水层的威胁；主提升胶带有相当大的提升能力，可满足特大型矿井主提升的需要；斜井井筒可作为安全出口，井下一旦发生透水事故等，人员可迅速从井筒撤离。其缺点是：斜井井筒长，辅助提升能力小，提升深

53、度有限；通风路线长、阻力大，管线长度长；斜井井筒通过富含水层、流砂层施工技术复杂。对井田内煤层埋藏不深，表土层不厚，水文地质情况简单，井筒不需特殊法施工的缓斜和倾斜煤层，一般可采用斜井开拓。立井开拓不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然条件的限制。在采深相同的条件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利，井筒通风断面大，可满足高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井需风量的要求，且阻力小，对深井开拓更为有利;当表土层为富含水的冲积层、流砂层时，立井井筒比斜井容易施工;对地质构造和煤层产状均特别复杂的井田，能兼顾井田浅部和深部不同产状的煤层。立井开拓主要缺点是：井筒施工技术复杂，需用设备多

54、，要求有较高的技术水平，井筒装备复杂，掘进慢，基本建设投资大。当井田的地形地质条件不利于采用平硐或斜井开拓进都可考虑采用立井开拓。对于煤层赋存较深或冲积层厚、水文地质情况比较复杂或多水平开采急斜煤层的矿井，一般都应采用立井开拓。对于倾斜长度大的井田，采用立井多水平开拓对较合理的兼顾浅部和深部的开采，也较为有利。本矿井煤层赋存深度一般，煤层底板等高线从565m725m，地面标高为1075m左右，设计井底标高在660m左右，这样可使用立井开拓，井筒深度四百多米，斜井开拓井筒长一千多米，故采用斜井开拓不合理。本矿表土层有富含水石灰岩层，水文地质情况较复杂。综合考虑本矿条件，矿井开拓方式采用立井开拓方

55、式。开凿主、副井筒井各一个，初期开凿风井一个。2、井筒位置的确定井筒位置与井筒形式、用途有密切的联系，井筒形式确定后，需要正确的选择其位置。合理选择井筒位置不仅能减少初期井巷工程量，缩短建井工期，减少占地面积，降低运输费用，节省投资，而且对矿井迅速达产和正常生产接替，提高矿井技术经济效益起着十分重要的作用。确定井筒位置应从以下几方面考虑。井筒沿井田走向方向的有利位置本井田形状比较对称，呈现南北走向的单斜构造，储量分布比较均匀，地质、水文条件简单，为了减少井下运输量，缩短通风网路，决定将井筒的位置设于矿井储量中心，即井田中央。井筒沿井田倾斜方向的有利位置本井田在倾斜方向上标高从565m725m，初步设计采用单水平上下山开采，考虑到阶段水平垂高或上下山斜长，故将井筒在倾斜方向上的位置放在665m标高附近。有利于矿井主、辅助运输的井筒位置 由于本矿井走向长度较长，最长处达6238m，故相应的主要运输大巷和辅助运输大巷也相应较长，考虑到井筒两冀的运输大巷运输的均衡性和有利于首