1、中国矿业大学 2008 届本科毕业设计论文共 110 页 第 1 页1 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1 地理位置山西国阳新能股份有限公司一矿位于沁水煤田北端，太行复背斜西翼，矿区位于山西省阳泉市西北部和盂县东南部，东南距阳泉市10km ，地跨阳泉和盂县两市县，行政区划属山西省阳泉市。其地理坐标：东经11321101133111北纬375317375851。全套图纸，加1538937061.1.2 交通条件一矿的交通运输条件极为方便，工业广场旁有铁路专用线与电气化双轨石太线阳泉车站接轨，运距10km。一矿的公路往南行 2km经赛鱼口，和太旧高速公路以及307国道线相连，与阳泉、
2、平定、盂县、寿阳等各市县结成公路网。阳泉市内有一路公共汽车和阳煤集团矿交车直达一矿，交通十分便利。见一矿交通位置示意图1-1。中国矿业大学 2008 届本科毕业设计论文共 110 页 第 2 页207国 道 北河西山至 古 交 赛 鱼太 原 市 榆 次 市 阳 泉 市 石 家 庄 市寿 阳 平 定昔 阳 娘 子 关孟 县至 忻 州 行至 和 顺太 山桃 河太 旧 高 速 太 旧 高 速石 太 线108国 道 国道 旧 关至 长 治 滹 沱至 五 台至 清 徐 至 忻 州大 运高速 一 矿 矿 区2国 道阳 曲 村 庄县 城 地 级 市省 会河 流省 界省 道国 道高 速 公 路 图 例河石 太
3、 高 速307国 道307国 道图 1-1 一 矿 交 通 位 置 示 意 图1.1.3 地形、地貌及河流本井田位于太行山北段西翼，以落雁垴庙梁佛爷梁王兰山刘备山分水岭呈大致东西向横贯井田中南部，形成中部高而南北低的地势。井田内地形切割强烈，南坡较北坡更甚， “”字形、 “”字形冲沟极为发育，其山脊与沟谷多数呈大致北北东向排列于分水岭两侧，尤如羽状，形成了复杂的中低山地形地貌。最高点落雁垴，标高为+1369.3m，北坡最低点为皇后村前的召山河谷，标高为+1035m ，南坡最低点为一矿沸腾锅炉房旁的蒙村河床，标高为+766.3m ，一般相对高差为300m左右。本井田总的地形地貌特征是：坡陡谷深，
4、地表裸露、植被较少。本井田河流属海河流域的滹沱河水系。分水岭南坡为桃河水系，主要有保安沟河、芦湖沟河和蒙村河等河流。分水岭北坡为温河水系，主要有召山河、燕龛河、元子沟河、白家沟河、鸽子塄沟河等支流，都自南而北注入10km以外的温河。这些水系的基本特点是受季节性控制明显，为间歇性河流，冬、春季节往往干涸无水，唯到每年的69月份雨季时，常因山洪暴发流量剧增，切割强烈。矿井所在工业场地的蒙村河最大流量为367200m 3/h，最高洪水位为中国矿业大学 2008 届本科毕业设计论文共 110 页 第 3 页803.8m、老坪沟河最大流量为255502.80m 3/h。1.1.4 气象与地震本井田属于暖
5、温带大陆性半干旱季风气候。四季分明，日照充足。年最大降水量866.4mm，最小降水量240.4mm，平均降水量566.5mm；年最大蒸发量2381.9mm，最小1319.1mm，平均蒸发量1885.9mm；蒸发量大于降水量3倍多。年平均气温最高17.1，最低-5.5 ，历年平均10.9；阳泉极端最高气温40.2，最低气温 -19.1。1959年4月14 日，风速为28m/s (W风)，历年平均风速1.7m/s。盂县最大风速为20.7m/s，历年平均2.6m/s。在1989年8月24日20时10分至20时25分，阳泉市遭到1次罕见的飓风暴雨、冰雹的袭击，最大风力12级，最大风速35m/s，为阳泉
6、市历史上罕见。月最大绝对湿度34.l毫巴，最小0.4毫巴，历年平均8.9毫巴。最早初霜期为 1980年9月23日、终霜期为1963年4月29日，最大冻土深度0.68m。山西省地震局于1982年编绘的全省地震分布及破坏性地震(烈度大于七度)预测图表明，本井田位于昔阳-和顺县地震带北部边缘。该带由于地处太行山经向断裂带的边缘，是历史上的地震多发带，在省内其活动性仅次于大同太原临汾带。根据国家地震局1976年9月中国地震基本烈度区划资料(1/3 百万)及晋震发业字(1984)第110号文，阳泉矿区除昔阳县境内基本烈度为七度区外，其余地区均为六度区，本井田处于地震基本烈度的六度区。从历史上看阳泉地区未
7、发生过六级以上大地震，一般在4.55.0级。1.2 井田地质特征1.2.1 地质构造1）区域构造阳泉矿区位于沁水盆地东北边缘、新华夏系第三隆起带中段西侧、祁吕贺山字型前弧东翼以东。较低序次的娘子关帚状构造、寿阳局部经向构中国矿业大学 2008 届本科毕业设计论文共 110 页 第 4 页造(西洛南北向褶皱带)分处矿区东西两侧。北抵阳曲盂县东西褶皱带，老庙山莲花状构造位居矿区南部。新华夏系较低序次的武乡阳城凹皱带呈北北东向纵贯整个矿区。由于经过多次不同时期、不同方式、不同方向区域性构造运动的综合作用，特别是受新华夏系太行隆起带及山西中部纬向构造带阳曲盂县东西褶断带的影响，本区形成了一个东北高而西
8、南低，沿北西走向、南西倾向的大规模的单斜构造，在这个单斜面上，次一级的构造以波状起伏的短轴褶皱构造为主，层间的小型断裂构造次之。2）井田构造一矿井田位于矿区大单斜的西北部，其构造形态基本上呈一单斜状，其走向为北西，倾向为南西。沿单斜走向和倾向均发育有次一级的较平缓的褶皱群和层间断裂构造，局部地段发育有陡倾挠曲，本井田陷落柱较发育，大部为砂岩及泥岩。（1）褶皱在井田单斜上发育的次一级的规模较大的褶皱构造有15条，有神庙沟背斜、元子沟、西土活向斜、狮子坪、路家庄背斜、白家沟、杏梁、虎峪村西向斜、鸽子崖背斜、碾子沟向斜、虎峪村东背斜、杨家峪西、葫芦山向斜、杨家峪、红简沟、周家山背斜、烟嘴、高家沟、常
9、家山向斜、皇后村东、石板沟背斜，西沟向斜、巨沟村背斜。（2）断层一矿井田内落差大于20m的大中型断层有两条，其特征见表 1-1。落差小于20m的断层特征见表1-2。表 1-1 大 中 型 断 层 特 征 表断层名称 性 质 落差 产 状 延伸长度 影响煤层 备 注F29 逆断层 25m 27050 1050m 12 号、15号 1-10 号钻孔揭露F12 逆断层 20m 11065 200m 15 号 北丈八井主皮带 斜井揭露中国矿业大学 2008 届本科毕业设计论文共 110 页 第 5 页表 1-2 小 型 断 层 特 征 表H20m 20mH5m 5mH1m煤层 断层性质条数 长度 条数
10、 长度 条数 长度正断层 / / 5 450 28 179015 号逆断层 2 1250 10 1200 52 3530（3）节理本井田节理比较发育，可分为四组：第一组N80E N85E，第二组N5WN10W，第三组N20EN30E，第四组N40WN50W 。第一组与第二组为一“X”型节理，第三组与第四组为另一 “X”型节理。分别构成棋盘格式构造。第一、二组为走向近直交的共轭剪节理。NNW向一组多具扭张性，发育程度较高，有参差不齐的断口；NEE 向的一组一般结构面紧闭，地表发育较弱。第三、四组为斜交或近直交的共轭“X ”型节理。结构面力学性质为扭张性。一般NW向一组节理面呈弱锯齿状参差不齐，有
11、时被方解石充填。NE向一组节理面平整紧闭。该组节理在本井田的西部及北部较发育，常在砂岩层面上构成棋盘格式型。并且有时在地表或井下组成阶步状构造群，把地层和煤层切成小块。（4）岩溶陷落柱一矿井田内岩溶陷落柱广泛发育，目前在井田内共发现陷落柱381个，其中绝大部分为井下采掘工程所揭露，据已采区证实的统计资料，地面调查和勘探查明的陷落柱有15个，只占陷落柱总数的3.9%。1.2.2 含煤地层本井田为石炭二叠纪煤系地层，即为本溪组、太原组和山西组。太原组含煤性最好、其次为山西组，本溪组含煤性最差。现根据井田地质资料由老到新叙述如下：1）石炭系中统本溪组由灰色、浅灰色铝土岩、铝土质泥岩、粉砂岩、细砂岩和
12、石灰岩组成。铝土岩、铝土质泥岩具有鲕状结构，以底部的铝土岩较稳定。在井田西部中国矿业大学 2008 届本科毕业设计论文共 110 页 第 6 页本组的顶部和中上部有铝土质泥岩，且上部的铝土质泥岩较稳定，厚约4m左右。铝土含量底部一层最高，Al 2O3含量高达40%以上。岩石富含黄铁矿，尤以下部含量最高，局部可呈黄铁矿薄层，一般将下部富含铁铝质的岩层谓之铁铝岩层段，山西式铁矿亦系此层位。本组含灰岩24层，厚度一般为1米左右、以上下两层较稳定。本组含煤线。02层，不稳定且不可采，有时中部的煤线和灰岩呈现消长关系。砂岩以中部一层最发育，一般为石英砂岩。本组平均厚度为56.75m，有自东向西增厚的趋势
13、。与下伏奥陶系中统峰峰组呈假整合接触。2）石炭系上统太原组太原组是本区主要含煤地层之一，连续沉积于本溪组地层之上。全组厚度90130m，平均121.82m，由灰色、深灰色砂质泥岩、泥岩，灰白色细中粒砂岩，深灰色石灰岩和煤组成。有三层石灰岩，是本组煤层对比的典型标志层。含煤8层，其中12号、15号为主要可采煤层，8号、9号上、9号、13号为局部可采煤层，含煤系数910%。3）二迭系下统山西组山西组连续沉积于太原组之上，为本区主要含煤地层之一，含煤性较太原组略差。全组厚度4075m，平均57.79m。由灰白色砂岩、深灰色砂质泥岩、泥岩和煤组成。本组含煤6层，其中3号煤为主要可采煤层，6号煤为局部可
14、采煤层，其余均不可采，含煤系数57%。地质综合柱状图见图1-2。1.2.3 水文地质条件1）主要含水层本井田含水层多属局部孔隙裂隙含水层。含水层的富水性与控水地形、构造有关，一般在向斜地段含水较多，其它部位含水性极弱。（1）中奥陶统马家沟组灰岩岩溶裂隙含水层：北丈八井主皮带斜井和3t底卸煤仓揭穿奥陶纪灰岩 19.5m，其岩性坚硬、中国矿业大学 2008 届本科毕业设计论文共 110 页 第 7 页质纯、致密，未发现溶孔。据邻区钻孔抽水试验资料，本层地下水的总硬度为56.74(德国度)，硫酸盐为315.93mg/L，PH值为7.1，属弱碱性水。（2）石炭系上统太原组石灰岩、砂岩裂隙含水层：主要由
15、K 2、K 3、K 4石灰岩、K 1砂岩及“怪砂岩”组成，总平均厚度为31.49m。（3）二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层：主要由3号煤层顶板砂岩和K 7(砂岩)组成。（4）二叠系下统下石盒子组砂岩裂隙含水层：由灰白色的K 8(砂岩)和灰色K 9(中粒砂岩)组成。K 8(砂岩)为本组的基底，K 9(砂岩)位于本组的中下部，总平均厚度为15.90m。（5）二叠系上统上石盒子组砂岩裂隙含水层：主要由灰白、灰绿色的K 11(中粗粒砂岩)和K 12(含砾中粗粒砂岩 )组成。中国矿业大学 2008 届本科毕业设计论文共 110 页 第 8 页k8中 粒 砂 岩泥 岩1#煤砂 质 泥 岩2#煤泥 岩3#煤砂
16、 质 泥 岩4#煤砂 质 泥 岩5#煤砂 质 泥 岩6#煤泥 岩中 粒 砂 岩 k7泥 岩8上 #煤泥 岩8#煤中 粒 砂 岩9上 #煤泥 岩9#煤砂 质 泥 岩石 灰 岩 k41#煤泥 岩12#煤砂 质 泥 岩石 灰 岩13#煤 k3砂 质 泥 岩石 灰 岩 k2泥 岩15#煤砂 质 泥 岩中 粒 砂 岩 k17.5340.70.281.56370.430.5640.836.80.562341.8570.31790.643.10251.2403.20515.8712.5720.362.581.751.0963.59图 地质综合柱状图1-2图 1-2 地 质 综 合 柱 状 图中国矿业大学 2
17、008 届本科毕业设计论文共 110 页 第 9 页广泛出露于本井田地表的分水岭两侧的山梁及山顶部位，多形成高山陡坎地貌。岩性坚硬，由于风化作用，地表裂隙发育。（6）第四系冲积、洪积孔隙含水层：由河卵石、砾石、滚石、砂、亚砂土等组成。主要分布在井田内河床或低凹地带。在蒙村河、召山河分布较厚，约1.68.7m 。雨季含水丰富，旱季水量较小，潜水位随季节性变化明显。2）地表水本井田河流属海河流域的滹沱河水系，以落雁垴庙梁佛爷梁王兰山刘备山分水岭，呈大致东西向横贯井田中南部，形成中部高，南北低的地势。分水岭两侧地形切割强烈，形成“”字形、 “”字形冲沟，其山脊与沟谷多数呈大致北北东向排列于分水岭两侧
18、，尤如羽状，形成了复杂的中低山地形地貌。这些冲沟形成季节性河流，冬春干涸无水，69月雨季时，流量剧增。3）矿井涌水量该矿井目前为无承压水开采区。北丈八井正常涌水量约64m 3/h，最大涌水量140m 3/h，矿井涌水主要来自采空区积水，随着开采面积的增大、降雨量的增大、开采深度的加深，矿井涌水量将会逐渐增大。1.3 煤层特征1.3.1 煤层与煤质1）煤层该矿井开采3号、12号、15号层煤。3号煤层位于山西组中部，是山西组最主要的开采煤层，厚度最大2.95m，最小0.40m，平均为1.56m。局部地段，煤层出现分叉现象，含一层夹石，多为砂质泥岩，最厚为1.50m，最薄为0.10m，一般0.20.
19、5m，但总体来看3号煤层属简单结构煤层。3号煤层煤厚度总的变化趋势为由东南向中国矿业大学 2008 届本科毕业设计论文共 110 页 第 10 页西北方向逐渐变薄。可采性指数为0.917，煤厚变异系数为39.5%，属较稳定煤层。12号煤层位于太原组中部，最大煤层厚度2.16m，最小为 0，平均1.24m，一般含1层夹石，厚约0.20m左右，多为泥岩，结构复杂，夹石由东至西逐渐变厚，以至到中部、西部将其分成两层。由于夹石的增厚，该煤层就变得不可采。其可采范围仅限于中部东部。且由东西分叉变薄。可采性指数为0.74，煤厚变异系数为32.1%，属不稳定煤层。15号煤层位于太原组下部，是组内及区内最主要
20、的煤层，最大煤层厚度9.03m，最小4.77m，平均6.91m，一般含夹石1 4层，夹石厚度在0.11.0m之间，属复杂结构煤层。可采性指数为1 ，煤厚变异系数为13.30% ，属稳定煤层。15号煤层由东北部到西南部为一厚煤带，而由西北到东南部则相间出现变薄带。一矿井田各可采煤层特征见表1-3，各煤层的间距见表1-4。2）煤质3号煤原煤灰分6.3019.22%，平均为13.76%；原煤挥发分9.8716.42%，平均为12.84% ；原煤全硫0.370.53%，平均0.44%；原煤发热量27.8433.90MJ/kg ，平均 30.99MJ/kg；属中灰 -特低硫、低磷、高发热gDWQ量的贫煤
21、和少量的无烟煤，煤质较好。12号煤原煤灰分12.1936.14%，平均为28.7%；原煤挥发分9.0825.40% ，平均为16.23%；原煤全硫0.812.58%，平均1.19%；原煤发热量 30.4332.67MJ/kg，平均31.46MJ/kg ；属中灰、中硫、低磷、高gDWQ发热量的无烟煤。15号煤原煤灰分4.7624.95%,平均15.04%；原煤挥发分6.2912.58% ，平均9.29%；原煤全硫0.842.03%，平均1.57%；原煤发热量 30.1132.51MJ/kg，平均31.33MJ/kg ；属低灰、中硫、低磷、高发gDWQ热量的无烟煤，煤质较好。中国矿业大学 2008
22、 届本科毕业设计论文共 110 页 第 11 页3）煤类及用途表 1-3 一 矿 井 田 煤 层 特 征 一 览 表 单 位 ： m煤层名称煤层厚度最小-最大平均倾角赋存及可采情况视密度t/m3可采性指数km煤厚变异系数煤层结构稳定性类别评定1# 0-0.760.33 10以下 全区赋存 不可采 0 0 简单 不稳定 煤层2# 0-0.81.25 10以下全区赋存一个点可采1 0 简单 不稳定 煤层3# 0.4-2.951.56 10以下 全区赋存大部可采 1.39 0.917 39.5%简单个别含 1-2 层夹石较稳定煤层4# 0-1.050.34 10以下全区赋存五个点可采5 简单 不稳定
23、 煤层5# 0-0.90.35 10以下 全区赋存 不可采 0 0 简单 不稳定 煤层山西组6# 0-3.850.84 10以下 部分赋存局部可采 0.69 63.4% 简单 不稳定 煤层8 上#0-1.50.5610以下局部赋存局部可采 0.54 35.5% 复杂不稳定煤层8# 0-2.851.42 10以下 大部赋存局部可采 0.55 65.6% 复杂 极不稳定煤层9 上#0-4.710.5310以下部分赋存局部可采 0.67 87.1% 复杂极不稳定煤层9# 0-2.440.64 10以下 大部赋存局部可采 0.227 88.7% 复杂 极不稳定煤层11# 0-1.060.25 10以下
24、 全区赋存 不可采 5 简单 不稳定 煤层12# 0-2.161.24 15以下 全区赋存大部可采 1.43 0.74 32.1% 复杂 不稳定 煤层13# 0-0.940.55 15以下 部分赋存局部可采 0.71 36.6% 简单 不稳定 煤层太原组15# 4.77-9.036.91 15以下 全区赋存全部可采 1.4 1 13.3% 复杂 稳定煤 层中国矿业大学 2008 届本科毕业设计论文共 110 页 第 12 页表 1-4 煤 层 间 距 表 单 位 ：m煤 层平 均 厚 度1# (0.33) 1#2# (0.28) 7.77 2#3# (1.56) 23.92 15.87 3#4
25、# (0.34) 31.85 23.80 6.37 4#5# (0.35) 36.49 28.44 11.01 4.30 5#6# (0.84) 43.24 35.19 17.76 11.05 6.40 6#8 上 # (0.56) 66.63 58.58 41.15 34.44 29.79 22.55 8 上 #8# (1.42) 69.53 61.48 44.05 37.34 30.69 25.45 2.34 8#9 上 # (0.53) 79.52 71.47 54.04 47.33 42.68 35.44 12.33 8.57 9 上 #9# (0.64) 81.84 73.79 56
26、.36 49.65 45.00 37.76 14.65 10.89 1.79 9#11# (0.25) 102.84 94.79 77.36 70.65 66.00 58.76 35.69 31.89 22.79 23.49 11#12# (1.24) 114.19 106.14 88.71 82.00 77.35 70.11 47.00 43.24 34.14 31.71 11.10 12#13# (0.55) 122.73 114.68 97.25 90.54 85.89 78.65 55.57 51.78 42.68 40.25 19.64 7.30 13#煤 层 编 号间距中国矿业大学
27、 2008 届本科毕业设计论文共 110 页 第 13 页15# (6.91) 158.70 150.65 133.22 126.5 121.86 114.62 91.51 87.75 78.68 76.22 55.61 43.27 35.45 15#中国矿业大学 2008 届本科毕业设计论文共 110 页 第 14 页依据中国煤炭分类国家标准（GB5751-86）划分：现开采的煤层煤种以无烟煤为主，是良好的化工、动力用煤及电煤原料。除供给国家重点化肥厂、发电厂、钢厂喷粉外，还远销欧美及亚洲等一些国家。1.3.2 煤层顶底板岩性一矿井田以采3号、15号煤层为主，并以12号煤层作为配采煤层。各煤
28、层顶板一般比较平整，为砂质泥岩、泥岩，粉砂岩和石灰岩，局部为细中粒砂岩，顶板厚度一般不大，直接顶板类别一般为中等稳定顶板。顶板裂隙比较发育，尤其是3号煤层伪顶发育，且松软破碎易离层。12号和15号煤层顶板裂隙较发育，3号和12号煤层大面积发育冲刷，使煤层厚度变薄，顶板凹凸不平且岩石硬度大；各可采煤层大部都有伪底存在，为泥岩、砂质泥岩，一般比较平整，遇水膨胀成粉状，好在本井田地下水甚微，底鼓现象在工作面不多见，很少影响支护、采煤工艺及方法的选择。各开采煤层的岩石工程地质特征见表1-5。1.3.3 矿井瓦斯、煤尘、煤的自燃、地温及冲击地压2006年矿井进行了瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定，北丈八井绝
29、对瓦斯涌出量165.76m 3/min，相对瓦斯涌出量14.05m 3/t，二氧化碳绝对涌出量9.94m3/min，二氧化碳相对涌出量0.84m 3/t，山西省煤炭工业局晋煤安发2007126号文件 关于阳煤集团所属矿井2006年瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定结果的批复 ，批复为高瓦斯矿井。煤炭科学研究总院重庆分院2006年10月20日25日对一矿丈八井的北翼分区、吴家掌分区、张华沟分区、杨坡堰分区的煤样进行鉴定，并出具了煤尘爆炸性和煤炭自燃倾向性等级鉴定报告，15号煤层火焰长度0mm，加岩粉用量0%，煤尘无爆炸性；15号煤层煤样吸氧量1.251.40cm 3/g干煤，煤层自燃等级为级，属不易自
30、燃煤层（根据瓦斯等级鉴定结果的批复文件，15号煤层自燃等级为级，属煤层自燃煤层） 。中国矿业大学 2008 届本科毕业设计论文共 110 页 第 15 页表 1-5 煤 层 的 岩 石 工 程 地 质 特 征 单 位 ：m煤 层 名 称 (厚 度 ) 3# (1.56m) 12# (1.24m) 15# (6.91m)岩 性 高 岭 石 泥 岩 、 砂 质 泥 岩伪顶 厚 度 0.1 0.7m岩 性 细 中 粒 砂 岩 细 中 粒 砂 岩 石 灰 岩厚 度 11.04m 6.0m 11.75m抗 压 强 度 2.94107 8.4868107Pa 2.8714107 1.06134108Pa
31、1.08878107Pa老顶初 垮 落 距 30m 35m 25m岩 性 砂 质 泥 岩 、 细 砂 岩 黑 色 泥 岩 黑 色 泥 岩厚 度 4.83m 3.6m 1.09m裂 隙 较 发 育 较 发 育 发 育抗 压 强 度 3.5868107 8.6534107Pa 6.4974107Pa与 采 高 比 3:1 3:1 0.7 1.1易 冒 落 差 随 采 随 冒 随 采 随 冒 随 采 随 冒直接顶顶 板 凹 凸 情 况 基 本 平 整 基 本 平 整 平 整岩 性 黑 色 泥 岩 砂 质 泥 岩 泥 岩伪底 厚 度 0.05 0.10m 0.01 0.90m 0.05 0.10m岩
32、性 砂 质 泥 岩 细 砂 岩 砂 质 泥 岩厚 度 6.37m 2.3m 3.59 m抗 压 强 度 6.5415107Pa 5.9731107Pa 4.4149107Pa直接底底 板 凹 凸 情 况 基 本 平 整 基 本 平 整 平 整煤 层 倾 角 10以 下 15以 下 大 部 15以 下 ， 局 部 25以 下中国矿业大学 2008 届本科毕业设计论文共 110 页 第 16 页根据煤炭科学研究总院重庆分院2006年9月4日、10月22日对一矿丈八井的杨坡堰分区的煤样进行鉴定并出具煤尘爆炸性和煤炭自燃倾向性等级鉴定报告，12号煤层火焰长度0mm，加岩粉用量0%，煤尘无爆炸性；12号
33、煤层煤样吸氧量1.30cm 3/g干煤，自燃等级为级，属不易自燃煤层。根据煤炭科学研究总院重庆分院2006年9月4日、10月25日对一矿丈八井的吴家掌分区的煤样进行鉴定,并出具了煤尘爆炸性和煤炭自燃倾向性等级鉴定报告，3号煤层火焰长度10mm，加岩粉用量40%，煤尘有爆炸性；3号煤层煤样吸氧量1.101.35cm 3/g干煤，自燃等级为 级，属容易自燃煤层。据一矿井田地质勘探报告中的测温资料知，恒温带深度为3060m ，温度为12左右、平均地温梯度为0.81.9/百m。按恒温带深度为45m来计算，现生产最深水平的深度为500m左右，地温为 1621.5，属正常状态。预测未来最深水平的深度为70
34、0m左右，地温为 17.625.3，仍属正常状态，对未来的生产活动影响不大。根据矿井井下调查，未发现地压异常现象，本井田属地压正常区。中国矿业大学 2008 届本科毕业设计论文共 110 页 第 17 页2 井田境界和储量2.1 井田境界该矿井田位于沁水煤田的北部，其井田边界及四邻关系见一矿井田赋存状况示意图2-1。即东部以经线96500为界，西部以经线86500为界，南起纬线104785、北止纬线111500；东邻阳泉煤业（集团）有限责任公司四矿，南邻阳泉煤业（集团）有限责任公司三矿；西邻七里河井田（规划井田） ；北邻荫营煤矿及程庄井田（规划井田） 。井田东西走向长约10公里，南北宽约6.7
35、公里，面积约47.8平方公里。 104.5976540862070458620707070 70607060740607460740四 矿 井 田三 矿 井 田 荫 营 井田荫 营 井 田程 庄 井 田12. 12.01. 10.108. 108.106. 645 97694.094.092.92.09.90.8.8.08686.0三 矿 井 田图 2-1 井 田 赋 存 状 况 示 意 图2.2 矿井工业储量2.2.1 井田勘探情况该井田先后经过两次勘探工作。两次勘探共钻孔130余个，钻孔密度为2.3个/ 平方公里，基本上探明了井田地质构造和煤层的赋存条件。中国矿业大学 2008 届本科毕业
36、设计论文共 110 页 第 18 页2.2.2 矿井工业储量说明：本次设计只针对矿井15号主采煤层进行，15号煤层工业储量计算：根据地质勘探情况，将矿体划分为17个块，在各块范围内，用算术平均法求得每个块的储量，煤层总储量即为各块储量之和。块的划分见图2-2，各块储量见表2-1。45327.6916.038927102.4753689931.052867795.3810642629.0741852.16940837420.139675317.240865218.0576417.536890254085 7060 0607406四 矿 井 田三 矿 井 田 荫 营 井田荫 营 井 田程 庄 井
37、田1.0 12.010. 10.108. 108.106. 106.104.5 976.094.094.02.92.090.8.08686三 矿 井 田 104.5976.1423.9570164.589273153.6281740.9856281.59602371237.490 1图 2-2 井 田 储 量 划 分 示 意 图表 2-1 各 分 块 储 量 表 单 位 ： Mt分块序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9储量 7.18 18.06 17.24 20.24 25.13 29.07 95.54 11.60 31.31分块序号 10 11 12 13 14 15 16 17 总计储
38、量 21.48 6.04 37.12 47.66 23.35 13.01 4.59 40.80 449.4则15号煤层工业储量：Zg=Z1Z 2Z 3Z 17=7.18 18.0617.2440.80=449.4 Mt2.2.3 矿井可采储量中国矿业大学 2008 届本科毕业设计论文共 110 页 第 19 页1）井田境界煤柱井田境界边界煤柱可按下列公式计算：Z=LbM （公式 2-1）式中：Z边界煤柱损失量，Mt；L边界煤柱长度，m；b边界煤柱宽度，井田境界煤柱在本井田一侧按50m 留设；M煤层厚度，6.91m；煤的容重，1.4t/m 3。Z=LbM=（5874725256615231747
39、2424777772719292653345000）/cos3506.911.4 10-6=14.48 Mt2）断层煤柱落差小于10m的断层，两侧各留20m煤柱；落差1020m的断层，两侧各留25m煤柱；落差大于20m的断层，两侧各留30m 煤柱。经计算断层煤柱为1.11Mt。3）工业广场煤柱工业场地占地面积，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2-2。表 2-2 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 1.0120-180 1.245-90 1.59-30 1.8本矿井设计生产能力为3
40、Mt/年，所以取工业广场的尺寸为500m600m的长方形。煤层的平均倾角为3，工业广场处表土层厚度为213m，主井、副井及主要地表建筑物均布置在工业广场内。工业广场按级保护留维护带，宽度为15m（实际工业广场的面积为530m630m ） 。本矿井的地质掉件及冲积层和基岩层移动角见表2-3。中国矿业大学 2008 届本科毕业设计论文共 110 页 第 20 页表 2-3 岩 层 移 动 角广场中心深度 煤层倾角 煤层厚度 冲击层厚度 436m 3 6.91m 213m 45 70 70 67.8由此根据上述已知条件，画出如图2-3所示的工业广场保护煤柱的尺寸： +162m436m7045706.
41、8705 94图 2-3 工 业 广 场 保 护 煤 柱由图可得出保护煤柱的尺寸为：S=梯形面积=（上宽下宽）高/（2cos3） （公式 2-2）=（1197 1240 ）1127/（2cos3）=1.38km 2则：工业广场的煤柱量为：Z=SM （公式 2-3）式中：Z工业广场煤柱量，Mt；S工业广场压煤面积，1.38km 2；M煤层厚度，6.91m；煤的容重，1.4t/m 3。中国矿业大学 2008 届本科毕业设计论文共 110 页 第 21 页则：Z=1.386.911.4=13.35 Mt4）矿井的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：Zk=（Zg P）C （公
42、式 2-4）式中：Zk矿井可采储量，Mt；P保护工业场地、井筒、井田境界、大断层等留设的永久保护煤柱损失量，Mt；C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；15号煤层为厚煤层，取C=0.75。则Zk=449.4（14.481.1113.35）0.75=315.35 Mt矿井储量汇总表见表2-4。表 2-4 矿 井 储 量 汇 总 表 单 位 ： Mt煤柱损失工业资源储量井田境界 大断层 工业广场 矿井可采储量449.4 14.48 1.11 13.35 315.35中国矿业大学 2008 届本科毕业设计论文共 110 页 第 22 页3 矿井工作制度、设计
43、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 ，确定本矿井工作制度为：按年工作日330d计算，“二九 一六” 工作制作业，二班生产一班检修。每日二班出煤，矿井每昼夜净提升时间为16h。3.2 矿井设计生产能力及服务年限3.2.1 矿井设计生产能力的确定依据煤炭工业矿井设计规范第2.2.1条规定，矿井设计生产能力，应根据资源条件、外部建设条件、国家对煤炭资源配置及市场需求、开采条件、技术装备、煤层及采煤工作面生产能力、经济效益等因素，经多方案比较后确定。矿区规模可依据以下条件确定：1）资源情况：煤田地质条件简单，储量丰富，应加大矿
44、区规模，建设大型矿井。煤田地质条件复杂，储量有限则不能将矿区规模定的太大。2）开发条件：包括矿区所处的地理位置、交通条件、用户、供电、供水、建筑材料及劳动力来源等，条件好者应加大开发强度和矿区规模；否则应缩小规模。3）国家需求：对国家煤炭需求量的预测是确定矿区规模的一个重要依据。4）投资效果：投资少、工期短、生产成本低、效率高、投资回收期短的应加大矿区规模，反之，则缩小规模。3.2.2 矿井设计生产能力1）本井田煤层储量十分丰富，赋存以稳定、较稳定型为主，煤层平均中国矿业大学 2008 届本科毕业设计论文共 110 页 第 23 页倾角一般为3 ，非常适宜综合机械化开采，宜建设现代化大型矿井。
45、2）井田内地质构造简单，以宽缓的褶曲为主，断层、陷落柱稀少，无岩浆岩侵入。井田内水文地质条件简单。适合建设大型矿井。3）15号煤属低灰、中硫、低磷、高发热量的无烟煤，煤质较好，是良好的化工、动力用煤及电煤原料。建设大型矿井不但可以缓解国内供应紧张的用煤，而且也可大量出口，为国家增收外汇，其社会经济效益显著。为此，从矿井资源条件、煤层开采技术条件和煤的加工利用以及煤炭外运条件和可研批复等方面综合考虑，矿井年设计生产能力确定为3.0 Mt。3.2.3 矿井服务年限矿井的服务年限按下式计算：T=Zk/（AK） （公式 3-1）式中：T矿井的服务年限，a；Zk矿井的可采储量， Mt；A矿井的设计生产能
46、力，3 Mt/a；K矿井储量备用系数，按照煤炭工业设计规定 ，考虑1.4的储量备用系数。则矿井服务年限为：T=315.35/（31.4）=75.08a60a即本矿井的开采服务年限符合规范的要求。注：确定井型时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。3.2.4 井型校核按矿井实际煤层开采能力、辅助生产能力、储备条件及安全条件因素对井型进行校核。中国矿业大学 2008 届本科毕业设计论文共 110 页 第 24 页1）煤层
47、开采能力井田内15号煤层为厚煤层，平均厚度6.91m，煤层的平均倾角为 3，地质构造简单，赋存较稳定，根据现代化矿井的一矿一井一面的发展模式，可以布置一个综放工作面来保产。2）辅助生产环节的能力校核本矿井为大型矿井，开拓方式为双斜井单水平开拓，主斜井采用胶带运输机运煤，提升能力大，能满足提升方面的要求；大巷和石门采用强力胶带输送机运煤，运输能力也能达到要求，机械化程度较高；副斜井采用无轨胶轮车辅助运输方式，运输能力很大，且调车简单、灵活、方便。所以，辅助运输环节能够满足设计生产能力的要求。3）通风条件的校核矿井15号煤层的煤尘无爆炸性危险性，瓦斯涌出量大，属于高瓦斯矿井，须采取预抽瓦斯措施。4
48、）储量条件校核矿井的设计生产能力与矿井的储量相适应，保证有足够的服务年限，满足煤炭工业矿井规范设计规定要求。表 3-1 新 建 矿 井 设 计 服 务 年 限第一开采水平设计服务年限（a）矿井设计生产能力（Mta）矿井设计服务年限（ a）煤层倾角25煤层倾角2545煤层倾角 456.0 及以上 70 35 - -3.05.0 60 30 - -1.22.4 50 25 20 150.450.9 40 20 15 15综上所述，各项条件均可保证矿井达到的设计产量。中国矿业大学 2008 届本科毕业设计论文共 110 页 第 25 页4 井田开拓4.1 井田开拓的基本问题4.1.1 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
