中国矿业大学采矿工程专业毕业设计

1、第一章 矿区概述及井田地质特征第一节 矿区概述一、地理位置及交通条件北阳庄矿井位于河北省张家口市蔚县境内，行政区划隶属于蔚县涌泉庄乡和杨庄窠乡管辖，其地理坐标为北纬395137395730，东经11431101143912。图1-1 北阳庄煤矿地理位置图地形特点：北阳庄井田地形为西北高，东南低的山前冲洪积平原，海拔高程介于+900+1100m之间，北西向冲沟发育，最深可达20余米，平时沟底干涸无水，暴雨后洪水顺冲沟泄于从蔚县矿区南流经的壶流河中。南至蔚县县城直距6km，蔚县西至山西广灵、大同，北至张家口、宣化均有沥青公路相通。已建成的沙（沙城） 蔚（蔚县）铁路与北（北京） 张（张家口）、丰（丰

2、台） 沙（沙城）大（大同）铁路干线直接相连，铁路交通条件良好。矿区铁路专用有线由沙蔚地方铁路支线的西合营站接轨见交通图（图1-1）。二、地形特点及居民点分布北阳庄井田地形为西北高，东南低的山前冲洪积平原，海拔高程介于+900+1100m之间，北西向冲沟发育，最深可达20余m。内北阳庄矿井井田内共井田无国家自然保护区，无国家保护的动、植物品种。区内没有文物古迹，也没有对环境比较敏感的村庄等居民点。农作物以玉米为主。建筑材料：水泥、砖等蔚县有水泥厂砖厂。三、矿区气候条件本区属北方干燥型大陆气候，年平均雨量为425.1mm，且大都集中在7、8月份。年平均气温为6，最高月（7月）平均气温为23.2，最

3、低月（1月）平均气温为-12.8。冬季长达5个月之久，年蒸发量为1650mm。冬季多西北风，最大风力达9级，3月份，并有沙尘暴现象，其他时间多季风，风力不强。冻结期自11月至次年3月，冻土深度为1.31.5m。北阳庄井田地形为西北高，东南低的山前冲洪积平原，海拔高程介于+900+1100m之间，北西向冲沟发育，最深可达20余米，平时沟底干涸无水，暴雨后洪水顺冲沟泄于从蔚县矿区南流经的壶流河中。四、矿区水源经过水资源的勘探，目前已取得了1.23m3/s的水资源，其中B级0.48m3/s，C级0.75m3/s，可作为矿区用水的水源地。根据水资源法，河北省水利厅、蔚县水利局批文同意矿区取水0.81m

4、3/s，作为生产、生活用水。根据矿区总体规划，北阳庄矿井初期用水可由矿区已建成的199水源地供水系统解决。五、矿区电源根据蔚县矿区中心工业区规划，矿区110kV变电站设在单候矿井工业区内，目前矿区110kV变电站已经建成，并已向崔家寨矿井供电，变电站内已为北阳庄矿井留设了出线间隔，矿井供电电源可靠。第二节 井田地质特征一、井田地形及勘探程度 北阳庄井田地形为西北高，东南低的山前冲洪积平原，海拔高程介于+900+1100m之间，北西向冲沟发育，最深可达20余m。北阳庄井田正式精查前累计施工钻孔104个，工程量为51166.57m（含详查及31线以东详查补充）。精查阶段施工钻孔90个，工程量480

5、19m。二、井田内煤系地层根据区域地质资料及钻探揭露，本井田地层有：古生界寒武系上统与奥陶系下统；中生界侏罗系下中统下花园组；中统髫髻山组、后城组；新生界第四系下更新统泥河湾组、上更新统马兰组及全新统现由上而下分述如下：1、新生界第四系主要由粘土、亚粘土组成，夹砂及卵砾石层，厚度32454m，平均224m，西北部较薄，东南部较厚。与下伏中生界侏罗系呈不整合接触。2、中生界侏罗系中侏罗统后城组（J2h）在全井田均有分布，为一套类磨拉石建造，与下伏煤系呈角度不整合接触关系。厚度6384m，平均189m。具有西南薄东北厚的特点。按岩性可分为上、下两段。上段：上部为紫红色砂岩、砂砾岩夹凝灰质砂岩、膨土

6、岩，厚度0135m。中部为灰白、浅绿灰、淡紫色凝灰岩、含砾凝灰岩、沉凝灰岩，厚度0110m，一般40m左右。主要分布于28线以东地区。下部为紫红、灰绿、黄灰色凝灰质中粒砂岩、砂砾岩、粉砂岩，夹淡紫、浅红色膨土岩。凝灰质含量向上逐渐增多。厚度0120m。下段：为暗紫、紫红色巨厚层状砾岩，砾石成分以安山岩、凝灰岩为主，少量为石灰岩及硅质灰岩。分选极差，砾径2100mm，部分大于110mm。多为次棱角次园状，泥砂质充填，上部无胶结，松散，下部钙、硅质胶结，致密块状。岩性较均一，局部夹砂岩薄层。厚度6175m。中侏罗统髫髻山组（J2t）仅见于井田西南部的冲6、蔚176和蔚177三个钻孔中，厚度2646

7、m。岩性为灰、灰褐色安山岩，不整合覆于下花园组之上。中下侏罗统下花园组（J1-2x） 为本井田含煤地层，厚3229m，平均105m，按岩性、岩相及含煤性可划分为上、下两段，其地层代号分别为J1-2x2和J1-2x1。上段（J1-2x2）：主要岩性为冲洪积相的紫红、灰绿色泥岩，夹灰绿、浅灰色砂岩、砂砾岩及砾岩，局部夹灰色砂岩、砂质泥岩及不稳定薄煤层数层。其中灰色层段产植物化石。本段厚度0173m，平均54.5m。以连续微角度不整合关系覆于下段地层之上。下段（J1-2x1）：岩性以湖泊湖泊三角洲相的灰色砂岩、粉砂岩和泥岩为主，夹炭质泥岩等10余层煤层，其中1、5煤层为主要可采煤层，厚度3174m，

8、平均72.3m。与下伏古生界为不整合接触关系。3、古生界奥陶系下统（O1）赋存于井田南部，最大残存厚度85.13m，东北部缺失。上部岩性为浅灰、浅黄色中厚层状白云质灰岩，下部为褐黄色隐晶质石灰岩、豹皮状灰岩夹绿色薄层泥灰岩。4、古生界寒武系上统（3）在井田东及东北部为煤系基底。揭露最大厚度73m。岩性为暗紫色夹灰绿色薄层泥灰岩、竹叶状、砾状灰岩和紫红色粉砂岩薄层。附地质综合柱状图12三、井田内地质构造北阳庄井田总体体构造形态为一走向近南北或北东倾向东或南东，倾角515的单斜构造。在单斜构造上发育多个次级褶曲和断裂构造。井田内共发现大小断层53条，褶曲10个。受之影响，井田煤系被切割成大小不等、

9、形态各异的断块。每个断块的地层走向、倾向不尽相同，同一断块内走向、倾向亦有不同程度的变化，因此，井田构造以断裂为主，褶曲相对不发育的构造特征，复杂程度属中等偏复杂。1、断层构造北阳庄井田区断层较发育。现已发现的53条断层，其中正断层24条，逆断层29条，落差50m的11条，50m30m的2条，30m15m的4条，15m5m的31条。初采范围内的27条断层，控制程度可靠及较可靠的26条，其中落差40m以上的均可靠控制；切穿基底灰岩或后城组砾岩含水层的有19条。根据走向特征，区内断层分近东西、北东东、北东、北北东、南北、北北西、北西和北西西向8组，其中以走向北东向的断层组最为发育，另外根据临近生产

10、矿井和小煤矿开采资料推断，本区落差5m以下的小断层会相当发育。主要断层特征见表11。表11 主要断层特征表断层名称性 质走 向倾向倾角/（）落差/m控制程度备注F20正断层NE7085185可靠F20-3正断层NWNE7085185可靠F32正断层NNWWSWWW6881150可靠F33正断层NNWNEE677678可靠F34正断层NNENEE6780130可靠F35正断层NNESEE5681180可靠F201逆断层ENENNW103079可靠F202逆断层ENWNNW1040121可靠F203逆断层ENENNW540125可靠F204逆断层ENENNW105565可靠F205逆断层NEENN

11、W1035105可靠F206逆断层NENW105040可靠F207逆断层NENW53541可靠表12 首采区三维地震落差5m的断层特征表断层名称性 质走 向倾向倾角/（）落差/m控制程度备注F20正断层SNE3548可靠DF1正断层NNESEE505较可靠新发现DF3逆断层NWSWNWNENWNE15013较可靠新发现DF4正断层NWSW55022可靠新发现DF5正断层NNWNEE65023可靠新发现DF6正断层NWNE60028较可靠新发现DF7正断层NNWNEE6005控制较差新发现DF9逆断层NWNNWNWNENEENE4452015可靠新发现DF12逆断层NENW2530120可靠新发

12、现DF14逆断层EWN22018可靠新发现DF17逆断层NEENNW13015较可靠新发现DF18逆断层NEENNW27029可靠新发现DF19逆断层NESENENWNENW25012较可靠新发现F201逆断层NWEWNWNENNE43080可靠F201-2逆断层EWNNENNWW26030较可靠F202逆掩断层NWNWWNENNE0330120可靠F203逆掩断层NWNENENW0230110可靠F204逆掩断层NEEWNWN025562可靠F205逆掩断层EWN355105可靠本区落差大于30m的断层发育较少，并且均得到较好控制，矿井设计中给予考虑，合理布置采区巷道即可将之对煤层开采的影响

13、程度降至最低。落差大于煤厚的小断层发育较多，是影响本区煤层开采的最大地质因素，需要将来矿井生产中研究探索、总结规律、做好预测。切穿基底灰岩或后城组砾岩含水层的19条，破碎带冲填比较好，基本不含水，导水性也较弱，一般对水文地质条件影响较小，但由于断层落差缩短了煤层与含水岩层的距离，将使断层成为突水的薄弱带，为此，矿井在设计、生产中应考虑留有足够的保护煤柱、岩柱。2、褶曲构造本区内褶曲构造发育相对较弱，构造规模较小，且被众多断层切割，构造形态不明显。10个规模较明显的褶曲多数属缓波状。它们仅造成煤层沿走向、倾向缓波状起伏局部对煤层产生剥蚀作用，对煤层的开采影响较小。3、岩浆活动井田内岩浆活动作用较

14、弱，未发现岩浆侵入煤层现象，仅在井田西南部钻孔中见有岩浆喷发产物，对煤层无影响。2006年三维地震勘探对首采区组合22条断层，其中落差大于5m的断层19条分述见表12。四、水文地质条件1、井田内含水层井田内共有8个含水层，自下而上为：（1）、寒武系灰岩含水层该含水层分布在井田东北部，单位涌水量0.00847L/s.m，渗透系数0.152m/d，水位标高937.10m，富水性弱。（2）、下奥陶统灰岩岩溶裂隙承压含水层该含水层分布在井田西南部，199孔附近，灰岩厚度大于50m的地段为强富水区，单位涌水量1.0L/s.m，渗透系数13.895m/d，水位标高956.99m，强富水区外围至寒武系灰岩连

15、界，灰岩厚度050m的地段为中等富水区，单位涌水量0.1q1.0L/s.m，渗透系数7.905m/d，水位标高946.66m。（3）、下花园组下段砂岩裂隙承压含水层该含水层几乎分布于全井田，厚4.6436.25m，单位涌水量0.0.0176L/s.m，渗透系数0.001590.062m/d，水位标高906.17949.97m，富水性弱。（4）、下花园组上段砂岩裂隙承压含水层该含水层主要分布于井田西北部，根据临近区揭露情况看，该含水层基本无水，富水性弱。（5）、后城组砾岩孔隙裂隙承压含水层分布于全井田，局部单位涌水量0.1160.167L/s.m，富水性中等。大部单位涌水量0.0.0118L/s

16、.m，富水性弱，渗透系数0.001180.733m/d，水位标高950.97994.86m。（6）、第四系泥河湾组砂砾石孔隙承压含水层该含水层层数为313层，平均厚度19.2m，井田中北部单位涌水量0.0666L/s.m，井田西部单位涌水量0.4100.593L/s.m，渗透系数1.9293.6m/d，水位标高951.43958.07m，井田中北部富水性弱，南部富水性中等。（7）、第四系马兰组砂砾石孔隙承压含水层分布在243孔至347孔一线以北，含水层层数24层，平均厚度15.3m，单位涌水量0.128L/s.m，渗透系数1.442m/d，水位标高979.009m，富水性弱。（8）、第四系全新

17、统砂砾石孔隙潜水含水层主要分布于壶流河河床，薄滩阶地及其支流河的沙河或冲沟中，单位涌水量8.455L/s.m，水位埋深4.6m，水位标高903.1 m，富水性较强。2、主要隔水层1煤层底板至基底灰岩顶界赋存一层鲕状泥岩、泥岩隔水层，该隔水层分布面积广，其厚度受基底古地形的控制，厚度一般为210m，局部1m，岩性致密、细腻、裂隙不发育。天然状态下，一般能起到隔水作用。使基底灰岩与煤系砂岩含水层间水力联系不密切，但由于基底灰岩水，水头压力较高，在开采状态下，易造成底鼓，形成底板突水。煤系中各主要可采煤层顶板砂岩含水层间均有稳定的泥岩、粉砂岩隔水层存在，隔水性能较好，使煤系砂岩各含水层间水力联系微弱

18、。后城组砾岩含水底界至是最上可采煤层间有较稳定的泥岩、粉砂岩隔水层，厚度一般9100m，最小1.75m，最大241.31m。天然状态下，能起到隔水作用，使后城组砾岩含水层与煤系砂岩含水层水力联系不密切。开采状态下，顶板冒落带、导水裂隙带可影响到后城组砾岩含水层，因此，此隔水层起不到隔水作用或隔水性减弱。第四系各砂砾石含水层间都有粘土、亚粘土层分布，厚度一般为2030m，局部较厚，能起到良好的隔水作用。第四系底部砂砾石含水层与后城组砾岩含水层呈“天窗”接触，第四系底部含水层与后城砾岩含水层水力联系较密切。3、地下水的补给、径流及排泄条件本井田位于蔚县矿区的东南部，矿区的南、东、西三面都有断层隔水

19、，北部月山向斜西北翼寒武系底部的页岩隔水层翘起阻水。只在矿区西北、西南与东北有三个进出水口。故矿区及井田奥灰水处于一个半封闭的蓄水构造中。基底灰岩水接受并北部月山裸露区的补给及西北部暖泉-大湾断层尖灭带进水口的补给，向东南迳流，流经崔家寨井田、单候井田进入本井田，由于井田中部F33阻水断层的存在，地下水折向南西最终向暖泉排泄。北部月山侏罗系出露面积约150km2，风化裂隙发育，接受大气降水补给后，自月山向斜，沿基岩裂隙渗补给煤系含水层，由北而南向井田迳流，由于为煤系含水层富水性弱，且排泄条件差，迳流呆滞。后城组砾岩含水层一方面接受其他基岩含水层地下水的补给，另一方面接受第四系底部砂砾石含水层水

20、以“天窗”形式补给，由于该含水层固结程度差，且破碎，利于地下水的储存，但排泄条件差。本井田处于月山东南山前倾斜平原，冲沟密布，切割较深，第四系地下水主要接受大气降水的补给及北部月山基岩地下水的侧向补给，经井田内迳流，在壶流河一、二级阶地附近形成自流区，地下水以泉水或人工揭露点形式自流排泄。4、井田水文地质类型精查地质报告中，本井田为以底板进水为主的中等复杂岩溶充水矿床。2006年水文地质条件评价报告对井田分区评价为:区井田东北部33.55km2(占井田面积68.2%)为水文地质条件简单区;区井田西及西南15.28 km2(占井田面积31%)为水文地质条件中等区;区西南角0.39 km2(占井田

21、面积0.7%)为水文地质条件复杂区;整个井田矿床水文地质类型定为以底板进水为主，水文地质条件中等的岩溶充水矿床即类型.5、矿井充水因素分析（1）、煤系基底灰岩岩溶裂隙含水层，寒武系灰岩分布在井田的东北部，为弱富水区，对下部煤层（1、5煤层）开采影响较小，位于井田西、西南部下奥陶统灰岩为中等强富水区，对开采下部的1、5煤层影响较大。1煤：底板与下奥陶统灰岩之间普遍发育一层鲕状泥岩或泥岩、砂质泥岩，厚度一般210m，局部小于1.0m，不满足泥岩的安全隔水层厚度要求.因此，在下奥陶统灰岩分布范围内，开采1煤层均为煤层底板突水的危险范围。5煤：底板与下奥陶统灰岩隔水层厚度为287m，下奥陶统灰岩水静水

22、压力3.04.5MPa，安全隔水层厚度22.433.6m，在下奥陶统灰岩分布范围内，井田有四处为可能突水的地段，其余部位为相对安全区。应该指出的是1、5煤层，虽有隔水层的存在，其厚度乘以0.134倍的数值若大于静水压力时，可起阻水作用，但由于井田内大量断层的存在，使1、5煤层与灰岩的间距缩短或二者对接，或由于断层的影响使隔水岩层力学强度降低，造成对煤层开采的威胁。（2）、煤系直接盖层后城组砾岩含水层富水性弱-中等，该含水层底板距上部可采煤层（6、7煤层）顶板，最小间距1.75m，最大间距241.31m，一般2040m。局部地段后城组砾岩含水量水层对开采上部的6、7煤层构成直接威胁。后城组砾岩含

23、水层涌入矿井的地段主要在首采区的南部和中部的个别地段。（3）、第四系下部的泥河湾组含水层富水性弱中等，该含水层底板至上部可采煤层（6、7煤层）顶板间距远远大于冒落带、导水裂隙带高度，正常情况下该含水层对上部煤层开采不会构成直接威胁。需指出的是1962年以前施工的钻孔，在本井田有9个，这些钻孔一般封孔质量较差，可能导通上部的第四系含水层水或下奥陶灰岩含水层水进入巷道。6、矿井涌水量根据井田地质报告和2006年水文地质条件评价报告，矿井正常涌水量580m3/h，灾害涌水量为1880m3/h。第三节 煤层特征一、煤层井田内含煤地层为侏罗系中下统下花园组，可采煤层8层，由下至上为1、11、4、5、51

24、、6、61、7号煤层，其中1、11、5号煤层较稳定，其余不稳定；5号煤层全部可采，1号煤层大部分可采，其余为局部可采，1、5号煤为井田主要可采煤层。由于受褶曲构造影响本区内煤层走向、倾向多变，倾角一般为515，各可采煤层特征见表13。表13 可 采 煤 层 特 征 表 煤层号厚度间距夹矸层数稳定性可采性顶板岩性底板岩性最小最大平均（m）最小最大平均（m）772119.020（偶1）不稳定局部可采泥岩、粗砂岩、细砂岩泥岩610.102.650.910（偶1）不稳定局部可采泥岩、细砂岩、粉砂岩泥岩、粉砂质泥岩2167.380（偶1）不稳定局部可采泥岩、

25、细砂岩、粉砂岩泥岩、粉砂质泥岩15.22921.5510.13.930.80（偶1）不稳定局部可采泥岩、细砂岩、粉砂质泥岩泥岩、细砂岩0.80103.550.107.062.660（偶23）较稳定全部可采细砂、粉砂质泥岩、细砂岩、泥岩泥岩、粉砂质岩、细砂岩321101不稳定局部可采粉砂岩、细砂岩、泥岩、粉砂质泥岩泥岩、粉砂质泥岩23.203024110.052.761.1401（偶2）较稳定局部可采泥岩、粉砂质泥岩、细砂岩、粉砂岩泥岩、粉砂质泥岩，炭质泥岩0.8251110.087.573.1003（偶4）较稳定大部可采泥岩、粉砂质泥岩、细砂岩、粉砂岩泥岩、粘土岩二、煤

26、质主要可采煤层1煤层为低中灰、特低硫低硫、低磷的长焰煤；5煤层为低中灰、低中硫、低磷长焰煤。其他各层为低中灰、低中硫、低磷长焰煤。各煤层煤质特征见表14。表14 主要可采煤层煤质特征表 项目煤层工 业 分 析（%）硫分St，d(%，原)磷分 Pd(%，原)发热量Qgr.r.D(MJ/kg)灰熔点ST()水份Mad(原)灰分Ad（原）挥发份Vdaf 900（精）110.0519.0140.580.980.0224.1112151110.5115.8240.770.440.02324.891187410.2612.9540.700.750.00625.361136511.3715.0339.631

27、.200.02424.7311585110.5018.8940.061.350.01223.321177611.0815.8939.301.740.00624.461123619.7116.9039.082.400.00524.041130710.67(16.5140.353.430.01824.8111301、煤的物理性质及煤岩特征本井田宏观煤岩成份以暗煤、亮煤为主，次为镜煤及丝炭。煤岩特征均呈灰黑、褐黑色条痕，沥青光泽。显微煤岩组分以凝胶化、半丝炭化组为主，次为丝炭化组，稳定组和半凝胶化组较少。主要可采煤层1号煤的容重为1.42gcm，5号煤、6号煤平均为1.36gcm3。图1-2 煤层柱

28、状图2、化学性质和工艺性能各可采煤层的主要煤质指标见表15表1-5 可采煤层的主要煤质指标表项目煤层工 业 分 析St，d（%，原）Pd（%，原）发热量Qgr.v.d（MJ/kg）灰熔点ST（）可磨性HGIMad （原）Ad （原）Vadf （原）原 煤精 煤13.8915.8510.058.9434.2219.0134.3647.2340.580.223.030.980.010.070.0218.6827.1624.1127.2029.4628.02110014101215577870116.5114.2210.516.6036.3315.8237.7844.5040.770.173.290

29、.440.0050.0700.02316.7029.7724.8926.7229.1128.1510801440118759756652.7317.7411.379.2833.5315.0333.0445.0939.630.155.031.200.0010.0510.02416.5027.0824.7327.0331.6528.07110012701158516.8815.5510.5010.4836.8118.8937.7643.240.060.2010.661.350.0020.0280.01217.1526.8123.3227.0028.5127.69110012201177587566

30、65.9915.9311.087.2629.0215.8934.4741.7239.300.215.561.740.0020.0160.00619.7826.9824.4626.9928.3727.61103013101123614.9013.819.7110.5728.8916.9037.1043.9339.080.345.882.400.0010.0080.00518.0326.5924.0426.9128.4627.65107512151130煤类：井田煤的挥发分（Vdaf900）为3941，粘结指数（GR I）均为O，透光率（PM）一般大于50，少量为3050，根据以上分类指标，该井田

31、煤类主要为长焰煤，以及少量不粘煤，属于变质程度较浅的烟煤。水分（Mad）：各可采煤层原煤的水分一般在1011之间。灰分（Ad）：各可采煤层原煤的灰分主要在1520之间，属低中灰原煤。矿井前期开采5、6号煤，其精煤灰分分别为6.34、6.08。硫分（St，d）：各可采煤层的原煤硫分在0.30%3.09%之间。其中主要可采煤层1号、5号、6号煤层的原煤硫分在1.201.74之间，属低中硫煤与中硫煤，硫分中主要为黄铁矿，精煤硫分在0.440.66之间。发热量：原煤的干燥无灰基弹筒发热量（Qb，daf）一般为69007000kcalkg（28.8529.27MJ），精煤为70007100kcalkg（

32、29.2729.69MJ）。煤灰熔融性：各煤层原煤的煤灰熔融性软化温度（ST）大多在1250以，属低熔灰分，精煤一般大于1250。3、煤层顶底板岩石及夹矸的化学成分对煤质的影响6号煤层顶板：首采区6号煤顶板为粘土岩、粉砂岩，平均厚度3.58m，普氏硬度系数为2.2，属弱稳定不稳定岩层；底板主要为粉砂岩，普氏系数为2.6，属中等稳定岩层。5号煤顶底板：首采区内5号煤岩性主要为粘土岩、粉砂岩或细纱岩，胶结致密，较坚硬，厚度4.15m，普氏系数3.5，属中等稳定岩层；底板岩性为胶结致密的细纱岩、粘土岩，普氏系数为3.7，属中等稳定稳定岩层。机械化采煤时，混入少量顶、底板岩石及夹矸影响煤质。在煤矿开采

33、过程中混入0.2m伪顶、底及夹矸的主要可采煤层的原煤煤质特征见表16。表16 主要可采煤层的原煤煤质特征煤层号平均 煤厚（m）原 煤加入0.2m 伪顶、底及夹矸的原煤Ad（%）St，d（%）Pd（%）Qgr，d（MJ/kg）Ad（%）St，d（%）Pd（%）Qgr，d（MJ /kg）13.4119.010.980.02024.1022.00.960.0223.1253.0415.031.000.02424.5718.871.170.0223.38三、产品用途北阳庄井田的煤类大多为长焰煤，其主要用途是作为发电用煤，也可作为其他动力用煤。另外，该井田1号煤曾作过固定床加压气化试验，试验结果表明，该

34、井田煤作为气化用煤，在技术上是可行的。四、煤的可选性本设计所用煤质资料是开滦（集团）蔚州矿业有限责任公司提供的单侯矿2007年6月所作的6号煤生产大样筛分、浮沉试验报告。该试样是在单侯矿试运转期间主井井口皮带运输机煤流上所采的，所用的采样方法、过程科学规范，以此资料作为设计基础资料具有一定的代表性。由于缺少8050mm粒级的浮沉资料，设计以5025mm粒级浮沉资料为基础对其进行了合理调整，作为8025 mm粒级的浮沉资料供设计使用。1、矿井毛煤灰分为 38.79，属中高灰分。与煤层煤样相比灰分相差很大，+50mm粒级中矸石占6.68，属高含矸率。2、该煤样的粒度分布呈中间多两头少之势，大块煤较

35、少，主导粒级为2513mm 、136mm和 63mm ，其次是5025、30.5mm ，0.50mm 粒级也较少。3、各粒级灰分分布规律呈中间低两头高之势， 0.5mm各粒级基本是随着粒度的减小而灰分降低，25mm粒级因矸石和硫铁矿含量多而明显较其他级别低；25mm 各级比较接近，在16.83 MJ/kg 20.01 MJ/kg 之间，平均为18.99 MJ/kg 。显然，由于生产煤样混有顶、底板矸石，发热量低于煤层煤样。5、500.5mm级煤主导密度级为1.31.4级，占 35.75。同时还具有中间密度物含量低的特点，1.62.0密度物为 2.81。当理论分选密度为1.8时，理论精煤产率为6

36、6.91，灰分为10.76，此时分选0.1含量为1.32，可选性等级为易选。6、500.5mm级煤的浮沉煤泥灰分为48.31，比总灰分显著增高，说明矸石较易泥化。由地质报告可知，5号煤、6号煤顶底板均含有粘土岩，表明矸石泥化现象将比较严重。崔家寨煤矿煤质及可选性试验报告表明，该矿5号煤、6号煤的煤泥水不易沉降和澄清。因此，在确定选煤方法与工艺流程时，应引起注意。由以上可选性资料可知，本矿煤在洗选精煤灰分为10%时，其可选性在中等可选易选之间，若洗选灰分在11%以上时则可选性均为易选。五、其他开采技术条件1、 煤层顶底板情况1号煤层初期采区顶、底板岩性主要为粉砂质泥岩、粉砂岩，少量为细砂岩，抗压

37、强度9.6887.2MPa，为较稳定至不稳定底板。5号煤层初期采区顶、底板岩性主要为粉砂质泥岩、粉砂岩，细砂岩，抗压强度9.6853.2MPa，为较稳定至不稳定底板。6号煤层顶底板主要为粉砂岩和细砂岩，抗压强度15.336.2MPa，为较稳定至不稳定底板。在首采区有大量断层的存在，破坏了原有岩层的力学性质，使岩层的力学强度降低，岩层的稳定性变差。2、瓦斯经勘探各煤层CH4含量均小于1mL/gr，临近各矿井亦为低瓦斯矿井，故本矿井属于低瓦斯矿井。但近几年临近小矿在断层附近及灰岩凸起地段曾发生过局部瓦斯增高现象，为此，在未来开采1煤层应注意揭露灰岩后发生瓦斯涌出，井田中部逆断层密集，开采5号煤时应

38、注意检测。3、煤尘爆炸性井田内各煤层均有煤尘爆炸危险。4、煤的自燃倾向井田内各煤层为二类自燃发火煤层，发火期一般为36个月。5、地温井田内地温梯度均小于3/100m，无地温超过31的高温地区，故本矿井属正常地温，不会出现热害区。第二章 井田境界和储量第一节 井田境界本井田境界以12个坐标点圈定，见表2-1。由上述拐点坐标圈定的范围，南北长约58km，东西宽48.2km，面积约49.28km2。井田西邻单候井田，北邻南德胜井田及沙涧堡井田。图2-1 井田境界示意图表21 井 田 境 界 拐 点 坐 标拐点号XY拐点号XY172839410511612相邻井田情况：位于本井田西北部的崔家寨矿井，设

39、计能力1.80Mt，2006年年产量达到2.40Mt，目前生产情况良好；西邻的单候矿井目前已投产设计生产能力1.5 Mt；北邻的沙涧堡及南德胜井田现未开发；井田西北角为杨庄窠乡沙涧堡矿，本井田与相邻井田边界无冲突。第二节 矿井工业储量一、矿井地质资源/储量 井田范围内煤炭资源量为：121b+122b级309.42Mt，其中：探明的经济基础储量（121b）：173.09Mt；控制的经济基础储量（122b）：136.33Mt；储量计算原则为：最低可采厚度0.8m，最高可采灰分40%；5煤层储量156.12Mt，占井田总储量的50.5%。1煤层储量95.32Mt，1、5煤层储量占井田总储量的30.8

40、%。矿井地质储量见矿井地质资源/储量汇总表120。表22 矿井地质资源/储量汇总表序号煤层资源量Mt占总储量比例121b122b333小计334合计1153.6141.7195.3295.32占30.8%21115.0513.4228.4728.47占9.2%3占2.04%45104.4351.69156.12156.12占50.5%559占0.06%6611.4611.4611.16占3.6%7617.647.647.64占2.5%873.923.923.92占1.3%9合计173.09136.33309.42309.42100% 二、矿井资源/储

41、量评价和分类从精查地质报告中对资源的控制程度和资源量的计算结果分析，121b级储量为探明的（预可研）经济基础储量，122b级储量为（包含安全煤柱）控制的经济基础储量。三、矿井工业资源/储量 根据地质报告中资源/储量分析，矿井的地质资源/储量即为矿井的工业资源/储量。四、矿井设计资源/储量 矿井设计资源/储量为工业资源储量309.42Mt，扣除永久煤柱损失24.88Mt后，为284.54Mt，永久煤柱损失包括：1、断层煤柱由于断层两侧岩层强度低，计算断层煤柱时，其突水系数由0.1MPa/m降到0.07MPa/m。断层煤柱宽度按矿井水文地质规程附录八中的下列公式计算。煤层位于含水层上方时：H安=1

42、0 + P/VL=H安/sin20mL=0.5kM20m式中 H安导水裂隙带至含水层间防水岩柱的厚度，m；P防水煤柱所承受的静水压力，MPa；V突水系数， L防隔水煤柱的宽度，m；断层倾角，度；K安全系数（一般取25）；M煤层厚度或采高，m；Kp煤的抗张强度，MPa。根据计算结果，取上述式中的最大值。煤层与含水层接触时：按下列计算断层煤柱的宽度：L=H安（sincosctg）（H安cosM）（ctgctg）20m式中 断层倾角，； 岩层塌陷角，；M断层上盘含水层层面高出下盘煤层底板高度，m2、隔水煤柱本井田煤层与第四系冲积层直接接触时，留设20m宽的防水煤柱。3、井田边界煤柱井田境界煤柱宽度为

43、40m，境界线两侧各留20m。4、地面建构筑物煤柱井田内共有村庄22个，规划铁路桥梁3座。所有村庄不留设煤柱，3座桥梁按级保护留设煤柱，其压煤量为9.3Mt。第三节 矿井设计可采储量矿井设计可采储量按下式计算：矿井可采储量（设计利用储量工业场地煤柱主要巷道及上下山煤柱）采区回采率其中：1、工业广场煤柱根据生产工艺要求，工业场地需建的主要建(构)筑物有主副井井塔、副井井口房、装车仓、转载点、胶带走廊、通风机房、锅炉房、矿车修理及铆焊车间、综合修理车间、地下返煤地道、筛分车间、驱动站、井下水处理站、生活水处理站、生活蓄水池及泵房等。 根据“三下开采规程”规定，设计确定工业场地和后期风井场地均按级保

44、护，其围护带宽度为15m。因此，加上围护带，工业广场需要保护的尺寸为：长宽=1070760=m2。根据垂直剖面法作图，如图23所示。图23 工业广场保护煤柱剖面图由作图法可得工业广场保护煤柱尺寸为： AD=BC=1464m；BC=1154m。2、主要巷道及上下山煤柱主要巷道及上、下山煤柱设计均按巷道每侧30m留设。3、采区回采率根据煤炭工业矿井设计规范规定及各煤层平均厚度，各煤层采区回采率均为80%。经计算汇总，矿井设计可采储量为189.11Mt，见矿井设计可采储量汇总表 表23。表23 矿井设计可采储量汇总表 煤层矿井工业资源/储量MT永久煤柱损失矿井设计资源/储量工业场地和主要井巷煤柱推断

45、的资源量333的折减量开采损失设计可采储量断层防水井田境界地面建（构）筑物其他合计工业场地主要大巷合计195.323.350.490.82.907.5487.782.69.2211.8215.1960.771128.470.930.150.340.892.33.534.5318.1030.070.180.495.864.255156.125.740.771.44.5512.46143.667.7717.5325.323.6794.69510.190.040.010.010.030.090.100.020.020.020.06

46、611.460.310.050.130.330.8210.641.392.263.651.405.59617.640.300.040.060.250.656.990.521.52.020.993.9873.920.210.030.010.180.523.40.740.571.310.421.67合计309.4211.091.572.919.3124.88284.5413.1535.048.1547.28189.11第三章 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限第一节 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、检修，每天净提升时间为16h。第二节 矿井设计生产能

47、力及服务年限矿井服务年限的计算公式为： T= 式中 T矿井的服务年限，a； Zk矿井的可采储量，Mt； K矿井储量备用系数，取K=1.5；A矿井设计生产能力，180万t/a矿井可采储量为189.11Mt，则矿井服务年限为 T= 70.04a 60a以上结果符合煤炭工业矿井设计规范的规定。本设计矿井生产能力确定为1.80Mt/a。矿井可采储量189.11Mt，考虑1.5的储量备系数，矿井设计服务年限为189.11/1.81.5=70.04a。第四章 井田开拓第一节 井田开拓的基本问题一、本井田煤层赋存特点经对地质资料分析，本井田煤层赋存具有以下特点：1、煤层埋藏深，埋藏深度大于450m；2、煤层

48、倾角平缓，一般512，个别地段为近水平煤层；3、第四系冲积层厚度较大，一般在32454m，均厚224m。根据以上特点，井田不存在斜井开拓条件，故设计采用立井开拓方式。二、井口及工业场地位置选择在确定井口及工业场地位置时，设计结合矿井特点考虑如下因素：1、目前通过北阳庄的矿区铁路已经建成，井位的选择要考虑铁路站线的布置，力求铁路进线合理。2、井田地表地形复杂，冲沟发育，地面村庄较多。井位选择时既要考虑工业场地的地形条件，又要尽量做到少压煤，尤其少压好煤。3、可供井位选择范围内冲积层厚度变化较大，其变化规律为西北部较薄，向东南方向逐渐增厚。从技术经济方面出发，要考虑有利于建井施工和降低井筒工程造价。4、主采1、5煤层分布不均，下部1煤层主要分布于井田中南部，且受灰岩含水层影响，为后期开采煤层；上部5煤层主要分布于井田中北部，为矿井前期主要开采煤层。合理的选择井位要做到以前期开采为主，同时兼顾后期。5、井位选择时，要考虑初期井巷工程量省，同时有利于首采区布置和缩短建井工期。6、井位除了需考虑地面工业场地条件和已建成铁路站线的位置，同时又要考虑井下工程尽量避开构造复杂地带，少受断层影响。综合上述各方面因素的分析，在矿井可行性研究设计阶段，设计对井口及工业场地位置的选择考虑了北阳庄村北、北阳庄村东北和宿鸦涧村西三