六采区设计说明书

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一、概述

1、项目名称、所在位置及隶属关系

沁和能源集团有限公司候村煤矿隶属于沁和能源集团有限公司，位于

晋城市沁水县郑村镇侯村;距晋城市45公里，属沁水煤田，距阳端公路1.5

公里，矿井建有年发运能力达90万吨的铁路专用线，与候月线加丰站相连,

煤炭外运十分便利，2002年改制，隶属沁和能源集团有限公司，矿井现核

定生产能力1.2Mt/a,开采3号煤层。

2、建设单位概况

本矿主体为沁和能源集团有限公司。沁和能源集团有限公司是由

DirectPowerInternationalLtd（恒能国际）、沁水县国有资产经营公司、晋

城中嘉煤炭实业有限公司等三家单位共同出资组建而成的中外合资企业，

地处闻名于世的沁水煤田腹地，主要从事煤炭开采、销售、洗选加工、铁

路运输等业务。公司的主要产品为国内外久负盛名的“兰花”炭，是化工

工业的基础性原材料，具有低灰、低硫、发热量高、机械强度大、含炭量

高、可选择性好等特点，倍受国内外化工、电力、冶金、建筑等行业用户

的青睐，具有很强的产品特色和资源优势。

集团业务涉足煤炭、煤转化两个能源板块和金融一个非煤板块，现有8

座生产矿井、2个发电厂、1个煤炭集运站和1个焦化厂，均地处全国最大

的煤田一一沁水煤田腹地，资源优势突出，主要产品为优质无烟煤和优质

型焦。沁和创建以来，致力于打造具有国际竞争力的大型现代化企业集团，

坚持以做大、做强煤炭产业为主线，走生产经营和资本经营相结合的道路,

不断实践着“铸能源基地建百年沁和”的战略构想。在夯实煤炭主业的同时,

集团还成立了沁和投资有限公司，组建了天和化工有限公司，并参股山西

兰花煤炭实业集团有限公司、山西天泽煤化工集团股份有限公司和晋城市

商业银行，初步形成煤、焦、电、气、化、金融共同发展的新格局。

3、项目前期工作与核准过程

沁和能源集团有限公司候村煤矿始建于1990年，1995年投产。现采用

斜井开拓方式。根据山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导组办公室文件

晋煤重组办发[2009]38号”《关于晋城市沁水县煤矿企业兼并重组整合方案

（部分）的批复》，沁和能源集团有限公司候村煤矿、山西沁水候村郑嘉煤

业有限公司、山西沁水武安煤业有限公司和山西沁水半峪煤业有限公司四

矿被划为十三号整合区，兼并重组整合后的煤矿企业名称为沁和能源集团

有限公司候村煤矿,2012年7月20日，山西省国土资源厅下发采矿许可证,

证号C1400002009121220049496,批准开采3〜15号煤层，井田面积为

2

12.1513km,证载能力1.2Mt/ao

2010年3月晋城市煤田地质勘探队为矿井编制了《沁和能源集团有限

公司候村煤矿生产矿井地质报告》，山西省煤炭工业厅以晋煤行发（2010）

1016号“关于沁和能源集团有限公司候村煤矿生产矿井地质报告的批复”

予以批复；2009年该矿委托煤炭科学研究总院沈阳研究院编制了《沁和能

源集团有限公司候村.120万吨/年矿井瓦斯抽放工程初步设计》，2010年山

西省煤炭工业厅以晋煤瓦发【2010】782号文予以批复。

按省煤炭工业厅晋煤行发[2009]81号文件规定，受沁和能源集团有

限公司候村煤矿委托，2009年11月，晋城市煤炭设计室严格按照有关规定,

对矿井各主要生产系统进行现场核查、能力计算，并编制完成了《沁和能

源集团有限公司候村煤矿生产能力核定报告书》，2010年2月，山西省煤

炭工业厅以晋煤行发（2010）115号文《关于沁和能源有限公司永安煤矿等

八座煤矿核定生产能力的批复》”文件进行了批复，批复后的核定结果为矿

井生产能力1.2Mt/a。

本矿现开采井田四、五采区，采用综采放顶煤开采工艺，从目前开采

情况来看，由于本矿3号煤层含夹肝1〜4层，属简单〜复杂煤层，采用综

采放顶煤开采工艺，存在回收率低，含研率高等缺点，而本矿3号煤属优

质无烟煤，属稀缺煤种，目前的开采工艺严重影响了3号煤的产品质量，

另外，近两年煤炭市场整体疲软，因此，为提高矿井整体经济效益，适应

煤炭市场的变化，候村煤矿特委托我公司就矿井下一步的主采六采区编制

《沁和能源集团有限公司候村煤矿3号煤层六采区开采设计》。

二、主要编制依据

1、沁和能源集团有限公司候村煤矿委托我公司编制《沁和能源集团有

限公司永候村煤矿六采区开采设计》的“委托书”

2、山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导组办公室文件晋煤重组办发

[2009]38号《关于晋城市沁水县煤矿企业兼并重组整合方案（部分）的批

复》。

3、2010年3月晋城市煤田地质勘探队编制的《沁和能源集团有限公司

候村煤矿生产矿井地质报告》及批复文件。

4、采矿许可证、安全生产许可证、营业执照、矿长资格证。

5、煤尘爆炸及煤层自燃倾向性检测报告。

6、山西省煤炭工业厅文件晋煤瓦发（682）号《关于沁和能源集团有

限公司候村煤矿3号煤层瓦斯涌出量预测的批复》。

7、炭科学研究总院沈阳研究院编制的《沁和能源集团有限公司候村120

万吨/年矿井瓦斯抽放工程初步设计》及批复。

8、山西煤炭工业厅晋煤行发（2010）115号文《关于沁和能源有限公

司永安煤矿等八座煤矿核定生产能力的批复》。

9、晋城市煤炭工业局文件晋市煤局安字（2008）822号文“晋城市煤炭

工业局关于沁和能源集团有限公司候村煤矿通风系统改造方案设计的批

复”。

10、山西煤矿安全监察局晋城监察分局文件晋煤监局字（2008）134号

“关于沁河能源集团有限公司候村三号回风立井改建项目安全专篇的批复”。

11、晋城市煤炭工业局文件晋市煤局安字（2009）614号文“晋城市煤

炭工业局关于对沁和能源集团有限公司候村煤矿通风系统改造工程开工建

设的批复

12、山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司晋煤集设字（2008）308号

“关于《候村煤矿穿越寺河矿东胶东轨大巷方案》的实施意见”。

13、沁和能源集团有限公司候村煤矿的基础资料；

14、《煤矿安全规程》、《煤炭工业设计规范》及国家和地方有关煤炭工

业的技术政策等；

三、设计指导思想

在贯彻执行国家和山西省政府有关能源开发的方.针、政策及煤炭工业

“规程”、“规范”的前提下，以矿井资源和开采条件为基础，以科技进步

为手段，以安全生产为原则，以经济效益为中心。在充分考虑现有开拓系

统、提高3号煤层回采率和煤质的基础上，进一步合理优化六采区准备巷

道和回采工作面巷道布置，从生产系统上为矿井安全生产创造条件，通过

合理的开拓开采设计，最终将六采区建成工程量少、投资省、工期短、见

效快的高产高效采区。

四、设计的主要特点：

本次3号煤开采设计是在充分利用矿井已有设施和设备的条件下通过

优化采区巷道布置，选用合理的回采、运输、支护等关键设备，达到保证

采区生产能力，完善安全设施之目标，设计有以下特点：

1、充分利用了现有生产系统和设施，节省了大量的工程量及投资，缩

短了建设工期。

2、采用分层综采采煤方法，该工艺具有机械化程度高、安全可靠、管

理方便等优点。

3、采区移交生产时布置一个分层综采工作面和两个掘进工作面来保证

采区采掘的正常接替。

五、主要技术经济指标

1、设计生产能力：1200kt/d。

2、3号煤层六采区服务年限:6.0a。

3、采区移交生产时以一个分层综采工作面保证设计生产能力。

4、回采工效：9.45V工

5、设计采区建设工期：18个月

6、项目建设总投资:6031.41万元。

7、估算吨煤建设投资：50.26元/t。

六、存在的主要问题及建议

1、本矿井属高瓦斯矿井，生产过程中应加强瓦斯监控，加强通风管理,

以防瓦斯积聚，井下风量应严格按风量计算细则进行计算，确保井下各用

风地点风量分配合理，防止角联、短路等原因造成其它地点欠风的通风事

故。

2、在掘进采区联络巷时，需对现有巷道的密闭启封，本矿又属高瓦斯

矿井，因此，应制定详细的修建密闭以及密闭启封的安全措施，要注意防

范施工过程中瓦斯积聚问题。

第一章采区概况及地质特征

第一节采区概况

一、采区位置及范围

沁和能源集团有限公司侯村煤矿井田范围由南、北两部分组成，北部

井田范围由4个坐标拐点连线圈定，南部井田范围由21个坐标拐点连线圈

定，矿井目前在南区进行开采，北区即为本次设计的六采区。六采区位于

井田北部，采区西部、北部为山西晋煤集团沁秀煤业有限公司岳城煤矿，

南部和东部为山西晋煤集团寺河煤矿，四邻关系详见图1.1-1。六采区形状

基本呈矩形，东西最长1.145km,南北最宽1.493km,总面积1.7069忌km?。

采区由下列4个坐标点连线圈定。详见表1.1-1。

表1.1-1六采区境界坐标表

北京54坐标系（6。带）西安80坐标系（6。带）西安80坐标系（3。带）

13941679.0019642093.003941629.56819642024.5273941444.09238370143.605

23941094.0019643052.003941044.56719642983.5333940830292

33939835.0019642420.003939785.56019642351.5323939593280

43940314.0019641339.003940264.56019641270.5263940103.00738369348.911

二、采区现状

六采区位于候村煤矿北部，尚未开采。

三、采区地表情况及井上下关系对照

采区地貌属侵蚀山地，以低山丘陵为主。地形呈南北低、中间高，最

高点位于井田中部，标高为818.45m,最低点为井田南北，标高为632.41m,

相对高差为186.04m。

四、采区勘探现状

2010年3月晋城市煤田地质勘探队为本矿编制了《沁和能源集团有限

公司候村煤矿生产矿井地质报告》，该报告利用以往地质资料及邻区生产矿

井资料加以分析、研究编制而成，其成果详实、可靠。

五、采区地质勘探程度综合评价

六采区3号煤无采掘工程控制，由于没有足够的钻孔来控制其储量级

别，因此山西晋煤集团沁秀煤业有限公司岳城煤矿J4号见煤点及330钻孔

来控制其储量级别，以J4号见煤点及330钻孔外推500m,确定为控制的

经济基础储量（122b）,以外确定为推断的内蕴经济资源量（333）,小窑破

坏区周边30〜50m确定为推断的内蕴经济资源量（333）。总体来看，采区

内勘探程度基本满足本次设计的需要。

由于六采区块段高级资源/储量比例小，建议开采时进行补充勘探。

第二节采区地质特征

一、采区地层

采区内大部分为黄土覆盖，采区内地层由老至新主要有：奥陶系中统

峰峰组（。2力、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）、二叠系下统下石盒子组（P1X）、二叠系上统上石盒子

组（P2S）、第四系上更新统（Q2）、第四系全新统（Q4）。现简述如下：

1、奥陶系中统峰峰组（Chf）

埋藏于井田深部，为煤系地层的基底。主要由灰——深灰色中厚层石

灰岩、泥质灰岩组成，局部夹角砾状灰岩和白云质灰岩。顶部含较多的星

散状黄铁矿；下部泥质灰岩中含脉状及微薄层状石膏。本组厚度一般为

100m左右。

2、石炭系中统本溪组（Czb）

岩性主要以浅灰色铝质泥岩、细砂岩组成。厚度为8.08〜23.32m,平

均厚16.19m,与下伏奥陶系灰岩呈平行不整合接触。中上部夹17号煤层,

不稳定不可采。

3、石炭系上统太原组（C3t）

连续沉积于下伏本溪组之上，为一套海陆交互相含煤建造，井田主要

含煤地层之一，主要以泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、砂岩、煤层及石灰岩组

成。本组有5〜6层海相石灰岩及9层煤层组成。其中9号、15号煤层为井

田主要稳定可采煤层；井田内5号煤层厚0.72〜0.87m,平均0.77m,为井田

内零星可采煤层，其余均属不可采煤层。所含5层灰岩自下而上依次为K2、

K3>K4、K5和七石灰岩，其中K2>K3和区石灰岩最为稳定，见石灰岩

缺失。该组底部以一层浅灰色中细粒砂岩（R）与本溪组分界。本组厚度

50.77〜122.64m,平均88.67m。

4、二叠系下统山西组（Pis）

为一套陆相碎屑岩含煤地层，井田主要含煤地层之一。与下伏太原组

呈连续沉积。主要由灰黑色、深灰色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、灰色细——

中粒砂岩及煤层组成，以石英砂岩（K7）与太原组分界，本组地层厚度

27.90〜67.25m,平均45.59m。

5、二叠系下统下石盒子组（Pix）

连续沉积于下伏山西组之上，为一套陆相碎屑沉积岩。厚

34.73〜72.86m,平均55.26m。顶部灰、灰紫、杂色的“桃花泥岩”，中下部

为中细粒砂岩和粉砂岩，间夹泥岩，含大量菱铁矿鲍粒，底部为浅灰色Kg

中细砂岩，以石英为主。

6、二叠系上统上石盒子组（P2S）

本组亦属陆相碎屑岩沉积地层，与下伏下石盒子组呈连续沉积，其上

部层段被剥蚀，在井田内有大面积出露。黄绿色、灰绿色、绿灰色、紫红

色泥岩、粉砂岩间夹砂岩，具交错层理，其次为缓波状层理，底部为中细

砂岩。本组地层残留厚度146m。

7、第四系中更新统（Q2）

中更新统广泛分布于井田各梁坡之上，岩性主要是砂、砂土组成。本

统厚度0.00〜8.95m,平均7.32m。

8、全新统（Q4）

分布在井田西部沁河、中部侯村河和南部湘峪河两岸，岩性主要为卵

石、砾石。

二、含煤地层

采区内含煤地层主要为二叠系下统山西组（P1s）和石炭系上统太原组

（C3t）,现分述如下：

1、石炭系上统太原组（C3t）

本组厚度50.77〜122.64m,平均88.67m。

本组属半咸水、三角洲一碳酸盐台地沉积环境，共有5个较大沉积旋

回，根据岩性、化石组合及区域对比，自下而上分为三段。

（1）一段©/）

Ki砂岩底至冷灰岩底，由泥岩、粉砂岩、细砂岩及煤层组成。15号

煤层位于该段顶部。15号煤层底部为泥岩及粉砂岩，Ki砂岩较发育，与底

部本溪组分界，本段厚2.99〜21.99m,平均10.49m。

（2）二段（C3t2）

除灰岩底至除灰岩顶，岩性由石灰岩、砂岩、泥岩、粉砂岩和3~4

层薄煤线组成。本段厚10.49〜39.34m,平均29.16m。

①K2灰岩：厚1.06-12.70m,平均11.97m,石灰岩。

②泥岩、粉砂岩：厚2.19〜12.88m,平均厚5.52m,顶部为不稳定的13

号煤层，厚0.19〜0.56m,平均0.27m,属稳定不可采煤层。中部为14号煤

层，属不稳定不可采煤层。

③K3灰岩：厚1.60〜4.92m,平均厚4.13m。

④泥岩、粉砂岩：厚5.40〜8.84m,平均7.54m,顶部为11号煤层(线)

厚0〜0.4m,平均0.35m,煤层不稳定不可采。底部夹12号煤，厚0.25〜0.64m,

平均0.49m。煤层稳定不可采。

⑤Kt灰岩:厚0.00〜1.60m,平均0.94m。

(3)三段(C3t3)：

除灰岩顶至K7砂岩底。由砂岩、粉砂岩、泥岩、煤及灰岩组成，上部

为5号煤层，中上部夹6、7、8号煤，下部为9号、10号煤。本段厚

37.29〜61.31m,平均49.02m。

泥岩、粉砂岩、砂岩、砂质泥岩：厚19.74〜34.45m,平均厚27.43m,

本层砂岩发育，煤层较多，中上部夹6、7、8、9、10号煤，除9号煤层外

其余均为不稳定不可采。

区灰岩：厚0.40〜1.95m,平均1.20m,为灰色灰岩。

砂质泥岩、泥质砂岩和泥岩：厚17.15〜24.91m,平均厚20.39,中部5

号煤稳定，厚0.72〜0.80m,平均0.77m,为井田内零星可采煤层。

2、山西组(Pis)

为一套陆相碎屑岩含煤沉积，厚27.90〜67.25m,平均45.59m。岩性主

要以泥岩、粉砂岩及煤层组成。3号煤层为井田稳定可采煤层。

(1)冷砂岩

井田内不发育，多为薄层粉细砂岩，厚0.00〜7.96m,平均5.28m。

(2)3号煤层

厚度稳定，厚度为4.85〜7.24m,平均5.94m,为三角洲平原上泥炭沼泽

沉积。

(3)3号煤层顶——诲砂岩底

厚23.05〜52.05m,平均34.14m,由泥岩、粉砂岩、砂质泥岩构成。是

三角洲平原分流河道、分流河湾、沼泽、泻湖等沉积。

三、采区地质构造

六采区北部有一大于10m的褶曲（B1背斜），轴向为北西西，向北西西

方向倾伏，倾伏角6°,区内延伸长度约为775m,两翼对称，地层倾角约

2°,褶皱幅度约为10m,为宽缓褶皱。

六采区西北边界附近有一逆断层，走向近南北，倾向西，倾角56°,

3#煤层落差为0-4.5mo

六采区尚未发现陷落柱和大的地质构造。

四、采区可采煤层赋存特征

1、3号煤层

赋存于山西组中下部,上距R砂岩23.01〜52.05m,平均34.14m,下距

冷砂岩5.28m,下距9号煤层36.24〜64.60m,平均51.74m。该矿现开采煤

层，煤层厚度为4.85〜7.24m,平均5.94m,为井田稳定可采煤层。夹砰1-4

层，属结构简单〜复杂煤层。井田内已有大面积采空区，井田北部尚未开采。

2、9号煤层

赋存于太原组中部，上距3号煤层51.74m。煤层厚度1.21〜2.44m,平

均1.53m,为井田稳定可采煤层。该煤层结构简单〜复杂，夹研。〜4层。至

今未开采。

3、15号煤层

赋存于太原组底部，下距K1砂岩5.98m,上距9号煤层30.10m。煤层

厚度2.04〜3.13m,平均2.63m,为井田稳定可采煤层，煤层结构简单〜较简

单，夹肝数0〜3层。采区内可采煤层特征见表1.2-1。

表1.2-1可采煤层特征表

含煤煤层厚度(m)煤层间距(m)煤层结构

煤层

煤层底板岩

最小~最大最小〜最大砰石顶板岩性稳定可采性

地编类别性

平均平均层数程度

层号

4.85〜7.24粉砂岩泥岩

Pls336.24〜64.601〜4简单〜复杂稳定全区可采

5.94泥岩细砂岩

51.74

1.21~2.44泥岩、砂

90〜4简单~复杂砂质泥岩稳定全区可采

1.53岩、灰岩

C3t10。9〜40.94

2.04〜3.13

1530.100〜3简单〜较简单石灰岩泥岩稳定全区可采

2.63

五、煤质

1、物理性质及煤岩特征

3号煤层宏观煤岩类型以半亮型煤为主，光亮型煤次之，多具线理状结

构，少量带状结构，层状及块状构造。镜煤条带在2mm左右，呈强似金属

光泽。条痕为灰黑色，丝炭呈薄状或透镜状，矿物夹层很少，常见贝壳状

与眼球状断口。比重中等、致密坚硬，裂隙少。视密度为1.45m3/t。

显微煤岩组分：本井田3号煤层未做过显微煤岩鉴定，从永红煤矿与

邻区3号煤层显微煤岩组分鉴定结果看，无结构镜质体中均质镜质体占主

要地位，有部分结构镜质体。镜质体各向异性十分明显。基质镜质体中常

散布有粘土颗粒、丝质碎屑等。显微煤岩类型为微镜惰煤。

矿物以粘土为主。充填于细胞腔内，或呈粗粒、细粒分散状态。有少

量次生方解石填充于裂隙之中，个别黄铁矿呈小结核状和细晶状。石英含

量甚少，偶有出现。总体上矿物含量小于10%,多在5%〜8%之间。分布呈

分散状态，以层状、夹砰形式出现的不多。

2、煤的化学性质及工艺性能

(1)化学性质

根据330、长20、112、武2、武4、武5钻孔煤质资料和山西省煤炭

工业局综合测试中心2009年3月29日对该矿3号煤层煤质测试资料，其

结果如下：

水份(Mad):原煤0.40%〜2.40%,平均1.24%；

浮煤0.97%〜3.73%；平均1.64%;

灰分(Ad)：原煤8.25%〜14.92%,平均11.81%；

浮煤4.64%〜8.30%,平均6.79%;

挥发分(Vdaf):原煤5.75%〜7.76%,平均6.72%；

浮煤5.14%〜6.20%,平均5.70%;

全硫(St.d)原煤0.29%〜0.38%,平均0.34%；

浮煤0.33%〜0.34%,平均0.33%；

磷含量(Pd)：原煤0.004%〜0.018%,平均0.011%；

浮煤0.002%〜0.006%,平均0.004%；

发热量(Qgr,d):原煤31.74〜35.27MJ/kg,平均34.17MJ/kg；

浮煤34.12-34.69MJ/kg,平均34.41MJ/kg；

固定碳(Fc,d)：原煤80.91%〜86.12%,平均83.52%；

元素分析如下：

碳(Cdaf)：原煤92.92%〜93.74%,平均93.33%；

浮煤93.17%〜93.96%,平均93.57%；

氢(Hdaf)：原煤2.74%〜2.86%,平均2.80%；

浮煤2.67%〜2.69%,平均2.68%；

氮(Ndaf)：原煤0.97%〜1.05%,平均1.01%；

浮煤0.79%〜0.83%,平均0.81%；

氧(Odaf)：原煤2.20%〜2.79%,平均2.50%；

浮煤2.21%〜2.97%,平均2.59%；

焦渣特征(CRC)：2

(2)工艺性能

结合永红煤矿3号煤层，叙述如下，供参考。

①煤的热稳定性

3号煤层Ts+6为74.12%,均属高热稳定性煤层。

②对CO2的反应性

经取样测定，当试验温度在900℃时，3号煤层CO2还原率为5.80%,

950℃时为11.84%o

③煤的可磨性

据测定，HGI为32.5,属难磨煤。

④抗碎强度

经采用落下试验法测定，大于25mm煤块占86.78%,属高强度煤。

⑤可选性评价

根据1972年144队在矿区附近施工的钻孔采取的3、9、15号煤样测

试资料•，可选性评价如下：

筛分结果：上分层大于50mm的块煤占到67.32%,50〜1mm的煤占到

39.44%,1〜0mm的粉煤仅占1.18%,灰分变化无规律。

浮沉结果：上分层浮煤回收率为55.44%,灰分为8.66%,评为良等；

中煤含量为41.93%,灰分为16.50%,属很难选煤。下分层浮煤回收率为

46.42%,灰分为7.53%,评为中等；中煤含量为45.57%,灰分为18.65%,

属很难选煤。

(3)煤类

根据煤层化验资料及邻区煤层化验资料，按中国煤炭分类国家标准

(GB5751-2009)执行，3号煤层为无烟煤二号(WY()2)。

(4)煤的风化和氧化

井田内无煤层露头，且煤层埋藏较深。从所采煤样的化验结果看，主

要煤质指标如水分、灰分、发热量、碳氢含量等均无异常，没有风化及氧

化现象。

(5)煤质及工业用途

3号煤层为特低硫、特低灰〜低灰、特低挥发份、特低磷分、高强度、

特高热值、、高〜特高固定碳、高热稳定性无烟煤二号。该矿生产的优质无

烟煤主要作合成氨用煤，供应本省与邻近省区。部分作为电厂的锅炉用煤

及民用燃料。

六、其它开采技术条件

1、顶底板条件

3号煤层伪顶为泥岩，厚度较薄，约0.1〜0.24m,随采随落；直接顶为

砂质泥岩，厚度17m左右。老顶为深灰色粉砂岩，厚约8m左右。底板为

泥岩、细砂岩，厚约5.28m。

3号煤层开采过程中，直接顶容易冒落，老顶砂岩坚硬，以周期来压释

放能量，保持应力平衡。直接顶板岩石硬度系数f为2〜4;底板为2〜3；煤层

硬度1〜3。

对井田3号煤层顶、底板岩石力学性质样进行了采样，并将岩石力学

样送至山西煤田地质研究所进行岩石力学试验，如下叙述：

顶板粉砂岩自然抗压强度40.9MPa/m2,抗剪4.44MPa,抗拉3.72MPa

/cm2,底板砂质泥岩自然抗压强度20.8MPa/n?,抗剪4.39MPa。

根据以上化验资料•，3号煤层顶板属坚硬岩层，底板为中硬岩层。

2、岩石工程地质特征

(1)岩层分类

井田内煤系地层，按岩性分类为碎屑岩、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。

①坚硬的单层结构岩组：为细、中粒砂岩、石灰岩层构成，一般强度

较高，无塑性，做为直接顶、底板或老顶时视为稳定区。

②多层结构的半坚硬岩组：为砂质泥岩、粉砂岩、煤层构成，强度低,

微具可塑性，做为直接顶、底板或老顶，可视为不稳定区。

③半松软单层结构类型：为泥岩、铝质泥岩、炭质泥岩构成，强度甚

低，具有可塑性，做为直接顶、底板或老顶，可视为极不稳定区。

(2)构造因素

井田构造属于宽缓褶曲带，未见20m以上的断层，组成煤层顶、底板

的岩性多为坚硬一松软岩层，遇水后具有离层软化现象，不可能聚积有大

量的变形能，可以认为本区构造应力低，一般不会对巷道采区造成太大威

胁，但在沿向斜、背斜的轴部转折部位，会产生一定应力场和应力改变，

形成相应部位的工程地质及水文地质条件的复杂化。

(3)顶板管理

井田现开采3号煤层，煤厚5.94m,煤层伪顶为薄层泥岩，直接顶为砂

质泥岩，厚17m左右，老顶为深灰色粉砂岩，厚8m左右，根据岩石工程

地质特征分类为不稳定岩石，其顶板管理方法为全部垮落法。工作面老顶

初次来压步距30m左右，周期来压步距为20m左右。3号煤层顶板粉砂岩

自然抗压强度40.9MPa/n?,抗剪4.44MPa,抗拉3.72MPa/cn?,底板砂

质泥岩自然抗压强度20.8MPa/n?,抗剪4.39MPa。

3、瓦斯、煤尘及煤的自燃

(1)瓦斯

根据山西省煤炭工业厅文件晋煤瓦发（682）号《关于沁和能源集团有

限公司候村煤矿3号煤层瓦斯涌出量预测的批复》，预测本矿井六采区生产

时，最大相对瓦斯涌出量为39.29m3/t,最大绝对瓦斯涌出量为100.50m3/min,

属高瓦斯矿井。

（2）煤尘爆炸性

据山西煤矿设备安全技术检测中心2013年8月（晋煤检

：2013]0502-MB-E0017）鉴定报告，依据AQ1045-2007《煤层爆炸性鉴定规

范》，经测试：3号煤层火焰长度为0mm,判定3#煤尘无爆炸。

（3）煤的自燃

据山西煤矿设备安全技术检测中心2013年8月（晋煤检

：2013]0502-MR-E0017）鉴定报告，依据GB/T20104-2006《煤自燃倾向性色

谱吸氧鉴定法》，经测试：3号煤层吸氧量1.24cm3/g,判定3#自燃倾向等

级为m级，类别为不易自燃煤层。

4、地温、地压

据区域和矿井调查，井下未发现地温与地压异常，据潘庄2号井田钻

孔测温资料，3号煤层的地温最高为25℃,15号煤层为28℃,属正常区，

恒温带深度75〜85m,地温梯度为1.64℃。

第三节水文地质

一、采区地表水

采区内没有河流，沟谷切割较深，但地表水系极不发育。泉水流量一

般不大，且为大气降水所控制。

二、采区内主要含水岩组

采区内可划分为6个含水层段，由老至新分述如下:

1、奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层

在井田内隐伏于煤系之下，埋藏深度一般约297m,最深达450m。邻

区102号孔揭露最大厚度189.936m。本统划分为峰峰组、上、下马家沟组。

总厚度400〜500m。含水部位主要在马家沟组的中段，该矿1998年在工业

广场凿井一眼，取奥灰岩溶水，水位标高500.7m,水位降深130.7m时，水

井涌水量44.7m3/h。单位涌水量7.96L/s-m。岩溶埋藏在距古侵蚀面较远的

下部。因无大的断裂构造切穿，所以对太原组和山西组无水力联系。水质

类型为HCO3SO4—Ca-Mg型水。该层富水性极强。推测本区奥灰水水位标

高为495〜505m之间。

2、上石炭统太原组石灰岩岩溶裂隙含水层

井田内地表无出露，埋藏较深。主要含水层是K2、冷、除三层石灰岩。

跖石灰岩平均厚度11.97m,K3石灰岩平均厚度4.13m,K5石灰岩平均厚度

1.20m,层位一般稳定。据邻区町102、长102、317、343号(涌水孔)等

四孔，分层或混合抽水试验资料，单位涌水量为0.0003〜0.36L/s-m。水位标

高521.93—735.74m。水质类型为HCO3SO4—K+NaCa。据钻孔揭露情况,

各含水层富水性和岩溶发育有两个主要特点：

(1)裂隙的发育随埋藏深度增加而减弱。如井田北东煤系以浅成水1

号孔抽水试验资料，单位涌水量0.058L/s-m；而南部较深部，长102号孔

单位涌水量则为0.02L/s-m0且有明显的减小趋势。

(2)构造形态与岩层富水性密切相关，一般在向斜部位富水性强，如

井田北西长343与町.102号两孔抽水试验资料，单位涌水量为0.36—0.03

L/s-m；而北东背斜部则相反，富水性差，如317号孔单位涌水量为0.004

L/s-m0该层富水性弱。

3、下二叠统山西组砂岩裂隙含水层

埋藏深度179—221m。由细一中粒砂岩组成。主要含水层位为3号煤

层顶板砂岩，次为3号煤底部K?砂岩。顶板砂岩厚度0—24.34m,一般为

8m。其富水性主要是受裂隙发育程度影响。据邻区位于井田以北和以西的

317孔与永红矿3号钻孔抽水试验资料，单位涌水量为0.00173L/s-m,渗透

系数0.0065m/d,水位标高为549.16m,水质类型为HCC^—KNa型水。该

层富水性弱。

4、上二叠统上石盒子组砂岩裂隙含水层

井田内地表出露普遍，位置较高。含水层以中、粗粒砂岩为主，靠大

气降水补给，多呈下降泉泄出，最大流量0.50L/S,一般流量不大，季节性

变化极大。该层富水性中等。

5、基岩风化带潜水含水层

井田基岩由于风化侵蚀作用不同，因而裂隙发育程度差异性较大，在

不同地段因沟谷切割可构成单独含水体。在冲沟、河溪及第四系覆盖下，

主要接受覆盖层松散层水补给，其它补给来源较差。据井田北部潘庄一号

井田9—1号孔抽水试验资料,单位涌水量0.0009L/s-m,水位标高535.73m。

水质类型为HCO3—KNa型水。该层富水性弱。

6、第四系松散沉积物含水层

由砂、砾、卵石组成。含水层位以松散砂砾石为主，一般富水性因地

而异，在沁河和候村河河谷富水性较强。分布厚度大而范围广。厚度

10m。富水性一般受限于含水层的成分组合及其径流补给条件影响。据

井田以北279号民井抽水资料・，单位涌水量11.8L/s-mo水质类型为

SO4—KNa型水。

三、主要隔水层

1、太原组底部及本溪组泥岩、铝土泥岩隔水层：位于15号煤层底板

至峰峰组顶界，厚度24.03m左右，由泥岩、铝土泥岩等塑性岩层夹砂岩组

成，可起隔水作用。

2、二叠系砂岩含水层层间隔水层：位于下石盒子组顶部及上石盒子组

中下部，单层厚度数十米以上，若无矿井开采所产生裂隙带破坏，可视为3

号煤层上的相对隔水层。

四、充水因素分析

1、大气降水对矿坑充水的影响

由于3号煤层埋藏较浅，大气降水是开采3号煤层的主要充水水源。

矿井的充水规律主要为：充水程度与地区降水量的多少、降水性质、强度

和延续时间有相应关系；矿井充水具有明显的季节性变化，最大涌水量均

出现在雨季。

2、地下水对矿坑充水的影响

3号煤层直接充水含水层为煤层顶板砂岩裂隙含水层，由于煤层开采过

程中产生的裂隙塌陷，容易沟通导水裂隙带内其它含水层，其导水裂隙带

计算采用下面公式：

H"=2OJ£M+10

式中：H,—导水裂隙带高度（m）；

ZM—累计采厚（m）；

式中：LM为开采煤层累积厚度，本井田3号煤层厚度为4.85〜7.24m,

经计算，本井田3号煤层开采后，导水裂隙带高度54〜66m。

对照地层综合柱状图，井田开采后3号煤层导水裂隙带最大高度可达

二叠系下石盒子组地层中下部，从而使3号煤层上部山西组砂岩含水层受

到破坏。

3、奥灰水对矿坑充水的影响

本采区内奥灰水水位标高为500.7m,3号煤层六采区底板标高最低为

370m,奥灰水位高出3号煤层底板最低标高130.7m,3号煤层底板距奥灰

界109.98m,因奥灰水文地质资料偏少，仅能用突水系数法预测奥灰水对3

号煤层开采时底板突水的可能性，公式如下：

K=—

M

其中：K—突水系数(MPa/m)

P—隔水层承受的压力(MPa)

M—底板隔水层有效厚度(m)

经计算，3号煤层突水系数为0.02MPa/m,小于0.06MPa/m。一般情

况下不会发生突水。

4、采区内尚未发现大的断裂构造及陷落柱，构造对采区开采影响较小。

5、六采区内东北部存在原南河滩煤矿破坏区，采区西侧、北侧为岳城

煤矿采空区，且采空区开采年限也比较早，故在其附近开采时应引起足够

的重视，并靠其一侧留有足够的保安煤柱。

综上所述，采区开采3号煤层水文地质条件属中等类型。

五、涌水量预算

矿井实际涌水量：正常涌水量420m3/d,最大涌水量约为880m3/d。

第四节采区储量、生产能力与服务年限

一、采区资源、储量

1、资源/储量分类

(1)分类依据依据《固体矿产资源/储量分类》(GB/T17766—1999)

和《煤、泥地质勘查规范》(DZ/T0215-2002)的规定，结合六采区的实际

情况进行资源/储量分类。

(2)分类原则

由于六采区内没有足够的钻孔来控制其储量级别，本次报告中采用邻

近的原夏荷煤业有限公司东南部的一个见煤点J4来控制井田北部储量级

别，分别划为控制的经济基础储量(122b)和推断的内蕴经济资源量(333)。

2、采区3号煤层资源储量计算

储量计算采用地质块段法，即Q=D'LxS公式计算。

式中：Q一块段煤炭储量，t；

D—煤的容重，1.45t/n?；

L—块段煤层平均厚度；

2

S—块段煤层水平投影面积，mo

根据《煤炭工业矿井设计规范》的有关规定对井田内设计储量和设计

可采储量进行相关计算。

(1)地质/资源量

根据地质报告，六采区保有资源/储量为14600kt,其中控制的经济基础

储量(122b)11040kt；推断的内蕴经济资源量(333)3560kto

(2)工业储量

工业储量按下式计算：

Q工业=lllb+122b+333k

式中：Q工业——矿井工业资源/储量，kt；

111b——探明的经济基础储量，kt；

122b——控制的经济基础储量，kt；

333——推断的资源量，kt；

k——可信度系数，一般为0.7〜0.9,取0.9。

Q工业=11040+3560x0.9=14244kt。

(3)设计资源/储量

设计储量=工业储量一永久煤柱损失

永久煤柱损失包括采区境界、已有的地面建(构)筑物、村庄、防水

煤柱、采空区保护煤柱等永久性煤柱，经计算，采区境界保护煤柱损失

920kt；地面建筑物、村庄保护煤柱损失276kt,采区设计储量13048"。

(4)设计可采储量

Zk=(Zs—P)xC

式中：Zk一矿井设计可采储量，kt；

Zs——矿井设计储量，kt；

P——开采煤柱损失；开采时需留设的煤柱有：工业场地及井筒

保护煤柱，大巷保护煤柱。

C——采区回采率，3号煤取78%

大巷保护煤柱1073kt,开采损失2635kt,采区设计可采储量9340kt。

3、采区煤柱留设

(1)村庄、工业场地建筑物保护煤柱留设

在村庄、建筑物、工业场地四周外推15〜20m作为维护带，然后按表

土层45。，基岩段72。外推至可采煤层，据此圈定隔离煤柱范围，煤柱留设

宽度为80〜100m。

(2)边界保护煤柱

采区边界保护煤柱按20m水平宽度留设。

(3)大巷、采区巷保护煤柱

大巷保护煤柱按30m宽度平行边界留设，顺槽煤柱按20m宽度留设。

三、采区生产能力

本矿井设计生产能力为1200kt/a,矿井采用“一井一区一面”的方式达

产，六采区作为沁和能源集团有限公司侯村煤矿的一个接替采区，其生产

能力不应小于矿井设计生产能力，确定六采区设计生产能力为1200kt/a。

四、采区服务年限

六采区设计服务年限按下式计算:

式中：T——服务年限，a；

Z——设计可采储量，9340kto

A——设计生产能力，1200kt/a；

K——储量备用系数，取1.3。

采区服务年限T=6ao

第二章采区设计方案

一、对煤层赋存条件的分析

本次设计的六采区开采煤层为3号煤层，根据地质报告提供资料，3号

煤层赋存于山西组中下部，上距K8砂岩23.01〜52.05m,平均34.14m,下距

K7砂岩5.28m,下距9号煤层36.24〜64.60m,平均51.74m。该矿现开采煤

层，煤层厚度为4.85〜7.24m,平均5.94m,为井田稳定可采煤层。夹研1-4

层，属结构简单〜复杂煤层。

3号煤层伪顶为泥岩，厚度较薄，约0.1〜0.24m,随采随落；直接顶为

砂质泥岩，厚度17m左右。老顶为深灰色粉砂岩，厚约8m左右。底板为

泥岩、细砂岩，厚约5.28m。

3号煤层开采过程中，直接顶容易冒落，老顶砂岩坚硬，以周期来压释

放能量，保持应力平衡。直接顶板岩石硬度系数f为2〜4;底板为2〜3；煤层

硬度1〜3。

3号煤层煤尘无煤尘爆炸危险性，煤层属m级不易自燃煤层。根据山西

省煤炭工业厅文件晋煤瓦发(682)号《关于沁和能源集团有限公司候村煤

矿3号煤层瓦斯涌出量预测的批复》，预测本矿井六采区生产时，最大相对

瓦斯涌出量为39.29m3/t,最大绝对瓦斯涌出量为100.50m3/min,属高瓦斯

矿井。

二、采区设计方案

1、矿井开拓开采现状

(1)井田开拓

候村煤矿现开采3号煤层，矿井兼并重组后，全井田分为七个采区，

胶带、轨道和回风大巷东西两翼为一、二采区，井田东南部为三采区，北

大巷东西两翼分别为四采区和五采区，北部井田范围为六采区，本次兼并

重组后整合的原山西沁水候村郑嘉煤业有限公司井田范围为七采区，其中，

一、二采区已开采结束，候村煤矿目前正在开采四采区、五采区。

井田开拓方式采用斜井开拓，矿井工业场地内现布置由主副和进风立

井。主斜井为三心拱断面，料石砌石宜支护，井筒净宽4.77m,净断面12.8m）

倾角25。，斜长496m,井筒内一侧装备一部1000mm宽大倾角胶带输送机,

另一侧铺设检修轨，轨道上方安设活动猴杆架空乘人器，主要担负全矿井

原煤提升任务及全矿井人员升降，兼作进风井和安全出口，落底于3号煤

层后，在井底设有下卧式井底煤仓；副斜井为三心拱断面，料石砌诡，井

筒净宽3.6m,净断面9.168m2,倾角22。，斜长450m,单钩串车提升，并

设有水沟、行人台阶和排水管道，担负全部辅助提升任务，兼作进风井和

安全出口；进风立井为专用进风井,担负矿井进风任务,进风立井净径3.4m,

净断面9.1m2；二号进风立井担负进风任务，该井筒净径4.0m,净断面12.56

m2；三号回风立井，该井筒净直径5.0m,净断面19.63n?,混凝土砌桁支

护，井筒装备钢结构梯子间，该回风立井落底于3号煤层，担负矿井回风

任务，兼作安全出口。

副斜井落底于3号煤层，在井底+380水平布置有井底车场。主斜井落

底于3号煤层底板岩层中，布置有井底煤仓。井底煤仓上口与胶带大巷相

连，煤仓下口通过清理撒煤斜巷与轨道大巷相连。轨道大巷、胶带大巷和

回风大巷由斜井井底垂直于井田东、西部边界布置，已开拓至井田东部边

界处。北轨道大巷、北胶带大巷和北回风大巷垂直于轨道、胶带和回风三

条大巷向北布置，已开拓至接近井田南区北部边界。

（2）井筒

根据3号煤层现有开拓系统，候村煤矿现有五个井筒，主斜井、副斜

井、进风立井，二号进风立井，三号回风立井。

主斜井：井筒断面为三心拱，荒料石砌能支护，壁厚415mm。井筒净

宽4.77m,净断面12.7m2,倾角25。，装备一条1000mm宽胶带输送机，直

达井底煤仓，担负全矿井煤炭提升任务。井筒另一侧铺设43kg/m检修轨，

轨道上方安设活动猴杆架空乘人器，担负人员升降，并设有行人台阶，井

筒内，沿井壁一侧敷设消防洒水管路。

副斜井：断面为三心拱，荒石砌殖支护，壁厚300mm。井筒净宽3.6m,

净断面9.16m2,倾角22°o井筒内铺设轨型30kg/m,轨距为600mm的单轨,

井筒内设有水沟、行人台阶，井壁一侧敷设矿井通信电缆和两趟排水管路,

井壁另一侧敷设动力电缆和一趟消防洒水管路。主要担负开采3号煤层时

全部辅助提升任务，兼做进风井和安全出口。

进风立井：混凝土磴支护，井壁厚300mm。井筒净直径3.4m,净断面

9.1m2,垂深222m,主要担负进风任务。

二号进风立井：混凝土硝支护，井壁厚300mm。井筒净直径4.0m,净

断面12.56n?,布置有钢结构梯子间，担负进风任务，兼作安全出口。

三号回风立井：净直径5.0m,净断面19.63n?,混凝土砌布支护，井

筒装备钢结构梯子间，主要担负回风任务兼作安全出口。

井筒特征见表2.2-1。

表221井筒特征表

称

主斜井副斜井进风立井二号进风立井三号回风立井

井口(X)3939253.2953939312.9493939027.5553938730.9453939606.522

座标

(Y)38367721.10338367743.32638367603.50338368540.01838369469.985

（m）

标高井口(Zu)+548.021+548.661+548.341+602.501+688

（m）井底（Z底）+339.0+380.000+410.370+382.53+383

方位角（度）110°36,00〃110°36,007

倾角（度）2522909090

井筒斜长或垂深496450.0138.0220.0305

井筒净宽或净径4.773.603.4①4.0①5.0

/\

支护表土荒料石磴荒料石能混凝土磴混凝土殖混凝土磴

形式

井筒基岩荒料石帽荒料石帽混凝土殖混凝土值混凝土磴

支护

支护表土600600500600700

厚度基岩415300300300400

净断面12.79.169.112.5619.63

井筒

断面掘进表1:15.2021.2332.17

（m2）

断面基岩16.2912.5212.5716.6226.42

装备带宽1.0m

胶带输送机、架单钩串车、

空乘人器、检修行人台阶、扶手

井筒装备钢结构梯子间钢结构梯子间

道、行人台阶、和压风管路、排

扶手、消防洒水水管路

管路

备注安全出U安全出口安全出口安全出口

(3)

根据开拓方式，全井田共布置一个水平，该水平设在3号煤层内，3号

煤层井底车场水平标高+380m。

（4）采煤方法

候村煤矿目前正开采3号煤层，采用综采放顶煤开采工艺，全部垮落

法管理顶板。回采工作面长度为150m,采煤机开采高度2.8m,放顶煤高度

3.27m,采放比为1：1.17o

2、六采区开拓方案

本次设计的六采区不考虑新打井筒，利用本矿井现有井筒进行生产。

考虑到北胶带大巷、北轨道大巷、北回风大巷已快掘至井田南区北部

边界，故此次设计将这三条大巷按原有方位沿煤层底板继续延伸至井田南

区北部边界附近，且将北回风大巷与三号回风井连通。北胶带大巷、北轨

道大巷、北回风大巷掘至井田南区北部边界附近大概距边界90米左右分别

以5°〜7。倾角钻入3号煤层底板中进入井田南区和北区（六采区）之间

的狭长地带内，穿至井田北区（六采区）。在井田北区范围内平行于北区（六

采区）井田边界3、4拐点连线紧靠井田边界保护煤柱布置六采区回风巷、

六采区胶带巷、六采区轨道巷，三条巷道均沿3号煤层底板布置，相距30

米。北轨道大巷在进入井田北区前以7°倾角爬坡通过六采区车场与六采区

轨道巷相连，北胶带大巷与六采区胶带巷相交处布置下卧式六采区煤仓，

过煤仓下口后，向西北布置一条14°坡的通风行人斜巷，北回风大巷在进

入井田北区前以15°倾角爬坡与六采区回风巷相连。在六采区回风巷和六

采区胶带巷之间布置六采区变电所。六采区工作面平行于六采区井田边界

2、3拐点连线布置，工作面煤流经工作面运输顺槽至六采区胶带巷，由六

采区胶带巷进北区煤仓，再由北胶带大巷运至胶带大巷，经胶带大巷进入

井底煤仓，然后由主斜井胶带输送机提升出井；材料通过副斜井下至井底

车场，经材料巷转运至轨道大巷，然后由轨道大巷运至北轨道大巷，再由

北轨道大巷经六采区车场进入六采区轨道巷，最后由工作面轨道顺槽进入

工作面。开拓布置详见图2.2-1。

三、采区开采顺序

整个井田目前划分为七个采区。目前，矿井正在四、五采区进行开采,

根据矿井开采计划，四、五采区开采结束后，接替采区为本次设计的六采

区。

第三章采区开采

第一节采煤方法的选择

一、采煤方法选择依据

根据地质报告提供资料•，六采区3号煤层平均厚度5.94m,赋存于山西

组中下部,上距Kg砂岩23.01〜52.05m,平均34.14m,下距K7砂岩5.28m,

下距9号煤层36.24〜64.60m,平均51.74m,全区可采。

3号煤层伪顶为泥岩，厚度较薄，约0.1〜0.24m,随采随落；直接顶为

砂质泥岩，厚度17m左右。老顶为深灰色粉砂岩，厚约8m左右。底板为

泥岩、细砂岩，厚约5.28m。

3号煤层开采过程中，直接顶容易冒落，老顶砂岩坚硬，以周期来压释

放能量，保持应力平衡。直接顶板岩石硬度系数f为2〜4;底板为2〜3；煤层

硬度1~3。据矿方经验值：初次来压步距为30m,周期来压步距为20m。

根据山西省煤炭工业厅晋煤瓦发(2010)