恒宝源矿井田首采面设计说明书.doc

1、同煤集团恒宝源煤业 4#层首采区设计说明书恒宝源煤业公司技术科编制 第 1 页/共 60 页同煤集团恒宝源矿井田首采面设计说明书第一章 采区概况及地质特征第一节 采区概况一、采区位置恒宝源矿井田受区域担水沟大断层及其次生断层影响，煤层被分割成三个自然分区。首采区即 4#层一采区位于井田 1198 水平中部 F2 逆断层以东及 F4 担水沟正断层以北一带，该采区设计开采 4#-11#煤层，先采 4#煤层。其四邻关系为：东部为原下磨石沟矿采空区，南部为井田三条开拓大巷及 F4 大断层，西部为 F2 逆断层，北部为西沙河矿采空区。采区开拓时，在东胶带巷见煤点以下 36 米和东轨道巷见煤点往下 48

2、米处新发现一正断层，推测断层走向北东 66 度，倾向北西 24 度，落差2030m，倾角 80，该断层将本采区分成东西两部分，西面部分位于断层下盘范围相对较大，东面部分为断层上盘范围较小。由于开拓巷由西向东下山掘进时见煤点已落至断层下盘煤层内，而断层上盘小部分煤层已无法布面开采，因此，采区设计只考虑断层西部。断西范围东西走向平均长度 250m，南北倾斜宽约 350m，面积为0.0775km2，储量为 1.34Mt。二、开采范围及邻近采区关系1、开采范围如下：北起 4363500 线；南至东回风大巷；西起 F2 断层；东至 19613000 线。采区走向长 250 米、倾斜长 350 米,面积为

3、 0.0775km2。2、储量计算工业储量：Q 工 =S.M4-1.V4-1+ S.M4-2.V4-2 =7750010.751.4+775001.61.4=134 万吨永久煤柱损失量：P 永 =P F2+P 西沙河 +P 新断层 =（32020+25040+35020）12.351.4=40.5 万吨设计利用储量：同煤集团恒宝源煤业 4#层首采区设计说明书恒宝源煤业公司技术科编制 第 2 页/共 60 页Q 用 = Q 工 - P 永 =134-40.5=93.5 万吨可采储量：Q 采 = Q4-1+ Q4-2=46.6+6.9=53.5 万吨3、煤层埋藏深度及小窑开采情况4#煤层埋藏最大垂

4、深为 287m。根据地质报告调查， 2007 年朔城区西沙河煤矿越界开采，开采部位在井田北界中段，即本采区北部，开采 4-1、4 -2、9 号三个煤层，各煤层开采面积均为 54.62km。4、井上下对照关系：本区地面为山坡沟壑地形，无重要建筑物，地表大部分被黄土、植被覆盖。东部有一较大荒沟，沟宽约 5 米，常年无水，只在雨季形成径流。第二节 地质特征一、地质构造（一） 、煤系地层：1石炭系上统太原组（C 3t）井田主要含煤地层，据井田钻孔揭露，本组厚度 92.38115.30m ，平均106.16m。主要由灰白色、灰色砂岩、灰黑色粉砂岩、砂质泥岩、泥岩和 7 层煤层组成，至上而下煤层编号分别为

5、 4-1、4 -2、5、8、9、10、11 号煤层，其中 4-1、4 -2、9、11 号煤层为稳定可采，5、10 号煤层为不稳定局部可采煤层，8 号煤层不稳定不可采。底部有 4.46m 厚的中粗砂岩，特征明显定为 K2 标志层，与下伏地层呈整合接触。2二叠系下统山西组（P 1s）井田含煤地层之一，岩性主要由灰色、灰白色砂岩、灰黑色泥岩、砂质泥岩和粉砂岩组成，中下部发育 13 层薄煤层，分别为 1、2、3 号煤层，均为不稳定不可采。底部砂岩(K 3)为灰白色细中粒砂岩，局部相变为粉砂岩，为 4 号煤层的老顶，与下伏太原组整合接触。该组厚度 38.9159.63m，平均 50.19m。（二） 、煤

6、层赋存情况：同煤集团恒宝源煤业 4#层首采区设计说明书恒宝源煤业公司技术科编制 第 3 页/共 60 页井田内含煤地层为石炭系上统太原组（C 3t）及二叠系下统山西组（P 1s） 。主要含煤地层为太原组。1、太原组（C 3t）本组含 4-1、4 -2、9、11 号主要可采煤层及 5、10 号不稳定局部可采煤层。根据含煤性可分为两段： 下段：从 K2 至 8 号煤层上砂岩底，厚度 48.1062.30m，平均 59.91m。含8、9、10、11 号煤层，为一套砂岩、泥岩、砂质泥岩、石灰岩及煤层组成的含煤层段，11 号煤层顶板为砂质泥岩、底板为砂质泥岩，煤层层位稳定，是在潮坪和潮坪砂坝的基础上发育

7、起来的泥炭沼泽，煤以半暗煤为主，硫含量较高；9 号煤层沉积厚度大，煤岩类型以半亮煤为主，硫分含量较高，在煤层中可见透镜状黄铁矿、菱铁矿结核，9 号煤层为半咸水三角州前缘和三角州成煤环境的产物。再向上为三角州分流河道沉积，在其两侧洪泛盆地或支流前端，局部地方发育了沼泽，沉积了不稳定的 8 号煤层。上段：从 8 号煤层上砂岩底至 K3 砂岩底，厚度 39.2250.10m，平均 43.25m。含有 41 、4 2 、5 号煤层， 41 、4 2 号煤层稳定可采，5 号煤层不稳定局部可采，具高灰低硫的特点，为发育在三角州平原洪泛盆地上的淡水泥炭沼泽。2、山西组（P 1s）主要由砂岩、砂质泥岩、泥岩及

8、粉砂岩组成，在其中下部发育 3 层薄煤层，均为不稳定不可采煤层，含煤性较差。综上所述，井田主要含煤地层为石炭系上统太原组。其主要特点是含可采煤层多，且厚度大，分布稳定，反映了晚石炭世太原期在井田一带形成了良好的成煤环境，其广泛分布的泥炭沼泽环境非常适宜植物生长，且延续时间长，从而堆积形成了厚度较大、全区稳定可采的 4（分叉为 41 、4 2 ） 、9、11 号煤层。（三） 、构造特征：1、断层同煤集团恒宝源煤业 4#层首采区设计说明书恒宝源煤业公司技术科编制 第 4 页/共 60 页（1）F 4 担水沟正断层：位于井田南部，走向近东西，倾向南，倾角 7080，落差 120350m，横跨恒宝源矿

9、区，长约 1900m，地面填图时发现。4 号煤层东北部采空区南界即遇到该断层而停止，HB4 号孔 222 米处见该断层。（2）F 2 逆断层：位于井田中西部，其南端与担水沟正断层相交，走向北东向，倾向北西 315，H=30-80m，倾角 40-70，在补 2 钻孔北部巷道内揭露处 H=30m，倾角 37。井田内延伸长度为 1200m 左右。井下采掘时揭露。（3）F 5 正断层：该断层是根据 HB6、补 2、1901 三个钻孔及 5101 巷道南端 4-2煤层底板标高及 2006 年上石磨采空区 S1 点 4-2 煤层底板标高推断而来。倾向北西280，H=30-50m ，倾角 70。（4）新发现

10、断层：位于东胶带巷见煤点以下 36 米和东轨道巷见煤点往下 48 米处，推测断层走向北东 66 度，倾向北西 24 度，落差 2030m ，倾角 80。采区内断层情况统计表编号 性质 产状：倾向， 倾角 落差 H 位置确定依据F2 逆断层 315，40 -70 H=30-80m 位于井田中西部，补 2 号孔北部巷道见延长1200m，4 号煤开采时见F4 正断层 180左右，70 -80 H=120-350m 4 号煤层采空区南界遇到，HB 6 号孔见。位于井田中南部横跨井田，长约 1900mF5 正断层 280左右，70 H=30-50m 位于井田中部 F2 与 F4 之间。根据 HB6 号孔

11、，补2 号孔，1901 号孔等处煤层底板标高推断新 正断层 336左右，80 H=20-30m 位于东胶带巷见煤点以下 36 米和东轨道巷见煤点往下 48 米处备注2、岩浆岩及陷落柱井田内尚未发现有岩浆岩侵入现象和陷落柱存在。3、小窑及构造影响北部西沙河矿侵入本区 54.62km，东部有下磨石沟矿采空区；本采区位于区域大断层附近，次生断层多，采区中部又发现了新断层。这些不仅使本区可采范围非同煤集团恒宝源煤业 4#层首采区设计说明书恒宝源煤业公司技术科编制 第 5 页/共 60 页常小，而且对本区安全上也会造成威胁。二、煤层与煤质（一）井田可采煤层为 4-1、4 -2、5、9、10、11 号煤层

12、，4 号煤层井田内分叉为 4-1、4 -2号。现分述如下： 1、4 -1 号煤层赋存于太原组顶部，煤层厚度 9.94-20.79m，本区约 10.75m，属全区可采的稳定煤层。该煤层结构简单复杂，含夹矸 06 层，岩性多为高岭岩、炭质泥岩和砂质泥岩。本煤层老顶为 K3 砂岩，顶板为砂质泥岩、粉砂岩、细砂岩，有时有炭质泥岩伪顶。底板一般为含植物根化石的泥岩、细砂岩、炭质泥岩。24 -2 号煤层位于 4-1 号煤层之下，为 4 号煤层分叉煤层，上距 4-1 号煤层底 1.004.03m，平均 2.76m。煤厚 0.58-4.28m，平均 1.61m，结构简单，局部含夹矸 1 层，为大部可采的稳定煤

13、层，仅在 HB6 号孔不可采，厚度 0.58m。顶板为泥岩、细砂岩、炭质泥岩，底板为泥岩、砂质泥岩。35 号煤层 位于太原组上部,上距 4-2 号煤层 0.973.78m，平均 2.03m。煤厚 02.02m ，平均 0.91m，结构简单，不含夹矸，为局部可采的不稳定煤层，可采区仅位于井田西北部。顶板为粉砂岩、砂质泥岩，底板为炭质泥岩、细砂岩。49 号煤层位于太原组下部，上距 5 号煤层 28.0643.59m 平均 35m。煤层厚度1.2017.22m，平均 9.5m，为全区可采的稳定煤层。该煤层结构简单较简单，含夹矸 05 层。夹矸岩性多为泥岩、炭质泥岩。煤层顶板为泥岩、砂质泥岩，底板为泥

14、岩、中、细砂岩。煤层厚度变化规律为井田中部煤层最厚 17.22m，井田内 9 号煤层厚度变化规律为由中部向西北和东南边逐渐变薄。510 号煤层位于太原组下部，上距 9 号煤层 2.102.68m，平均 2.39m。煤层厚度同煤集团恒宝源煤业 4#层首采区设计说明书恒宝源煤业公司技术科编制 第 6 页/共 60 页03.60m，平均 1.26m。在西部风氧化带处可达 3.60m，为局部可采的不稳定煤层，可采区位于井田西部。该煤层结构简单，含夹矸 02 层。该煤层直接顶板为中砂岩，底板为砂质泥岩。611 号煤层位于太原组下部，上距 10 号煤层 2.603.92m，平均 3.28m.煤层厚度0.3

15、76.24m，平均 4.86m，在 HB2 号孔处，局部不可采为 0.37m。为大部可采的稳定煤层，该煤层结构较简单，含夹矸 02 层，夹矸岩性为高岭岩或炭质泥岩。该煤层直接顶板为砂质泥岩，底板为砂质泥岩。各 煤 层 特 征 表 顶底板岩性煤层号 煤层厚度(m) 煤层间距(m)结构(夹矸数)稳定性 可采性 顶板 底板4-1 9.94-20.7912.47 简单- 复杂(0-6) 稳定 全区可采砂质泥岩粉砂岩、细砂岩泥岩细砂岩、炭质泥岩1.00-4.032.764-2 0.58-4.281.61 简单(0-1) 稳定 大部区可采泥岩、细砂岩炭质泥岩泥岩砂质泥岩0.97-3.782.035 0-2

16、.020.91 简单（0） 不稳 定 局部可采 泥岩、砂质泥岩 炭质泥岩 、泥岩26.06-40.2933.49 1.20-17.229.5 简单- 较简单(0-5) 稳定 全区可采 泥岩砂质泥岩泥岩中砂岩、细砂岩2.1-2.682.3910 0-3.601.26 简单（0-2 ） 不稳 定 局部可采 泥岩、中砂岩、 细砂岩 砂质泥岩11 0.37-6.244.862.60-3.923.28 较简单 (0-2) 稳定 大部可采 砂质泥岩 砂质泥岩（二） 、煤种工业牌号及煤质分析：本区 4#层为弱粘结性长焰煤，外观黑色，沥青-弱玻璃光泽，断口平坦或参差状，水平层理，块状构造，发育裂隙，裂隙面可见

17、方解石和黄铁矿膜，4 -1 号煤容重1.51 吨/米 3，4 -2 号煤容重 1.45 吨/米 3煤质工业指标： 4-1 灰分（Ag）28.76% ；硫分（ SQ）0.89%；挥发分（Vr）38.37% ；发热量（ Q）22.36MJ/千克；同煤集团恒宝源煤业 4#层首采区设计说明书恒宝源煤业公司技术科编制 第 7 页/共 60 页4-2 灰分（Ag）28.76% ；硫分（ SQ）0.89%；挥发分（Vr ）38.37% ；发热量（ Q）22.36MJ/千克；三、瓦斯、煤尘、地温本区属低瓦斯煤层，相对瓦斯涌出量 2.34m3/t，CO 2 相对涌出量 3.88 m3/t，煤层有自然倾向性，等级

18、级，煤尘自然发火期为 4-6 个月，煤尘爆炸性指数约为 30%。据本矿及邻矿开采调查，井下未发现地温、地压异常现象，属地温、地压正常区。四、水文地质1、地面水文地质地面地形多为小山包与沟壑相组成，没有积水小盆地，有一条较大的荒沟，平时为无水，只是雨季时有短暂的洪水向东南流过，并全部流出本区矿界外，短时间内有降水水量补给地下，潜水对煤层的开采影响小。2、井下水文地质：本区地层含水层主要为太原组地层的砂岩带，但由于本组含水层埋藏较深，又因其间有泥岩作为相对隔水层,不易接受上覆含水层越流和大气降水渗入，补给条件差，对矿井充水影响不大。断层含水性，由于断层多落差大，并且极可能破坏了地层结构，因此断层均

19、具有一定的导水性，但富水性一般较小。在井下煤层开采过程中，曾揭露了F1、F 2、F 3 断层，开始时，断层渗水较大，半个月后断层渗水减少，甚至无水。总之，断层渗水对煤层开采有一定的影响，应引起足够的重视。奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层，水位标高为 1062m 左右，4 -1、4 -2 号煤层在担水沟断层以北高于奥灰水位，南部低于奥灰水位，本区 4-1、4 -2 号煤层在奥灰水位之上约 3060m 之间。虽然对本区影响不大，但还应严加防范。经计算，若生产能力达到 0.90Mt/a， 则开采 4-1、4 -2 号煤层时矿井预计最大涌水量为 60 m3/h，即：1440m 3/d，正常涌水量为 51.6

20、 m3/h，即：1238m 3/d。五、地质勘探程度及存在问题本采区范围内仅有一个 1901#钻孔，但附近断层较多，判别构造时有困难。同煤集团恒宝源煤业 4#层首采区设计说明书恒宝源煤业公司技术科编制 第 8 页/共 60 页存在的问题及应补充勘探工作的建议。（1）及时研究并查明本井田内及周边矿井的采（古）空区积水积气情况，并对其采取针对性防治措施，确保采区安全生产。（2）矿井工作面采煤前，应当采用物探、钻探、巷探和化探等方法查清工作面内断层等构造和含水层（体）富水性情况。第二章 采区准备第一节 采区范围及储量1、一采区 4#层采区走向长 250 米、倾斜长 350 米,面积为 0.775km

21、2。设计开采4-1 号煤和 4-2 号煤层。2、确定采区边界依据依据矿井初设采区划分，地质构造影响，及现有的采掘巷道布置情况及采掘设备选型确定。采区边界确定：北起 4363500 线；南至东回风大巷；西起 F2 断层；东至 19613000 线。3、储量工业储量 =134 万吨设计利用储量=93.5 万吨可采储量 =53.5 万吨第二节 采区设计生产能力及服务年限一、工作制度依照煤矿设计规范，年工作日数按 330 天计算， “四、六”制作业，每天三班生产一班准备，每班完成一个循环，循环进度 0.6 米，日进度 1.8 米，年推进度约 505米。二、采区生产能力同煤集团恒宝源煤业 4#层首采区设

22、计说明书恒宝源煤业公司技术科编制 第 9 页/共 60 页采区实际生产能力即为矿井年生产能力等于回采工作面生产能力和采区掘进工作面掘进煤量之和。1、回采工作面生产能力按下式计算： A 采 =M1lLrC1M 2lLrC2式中： A 采 采煤工作面年生产能力，kt/a； M1采煤工作面机采高度，M 1=3.3m；M2采煤工作面放煤高度，M 1=7.45m；l采煤工作面长度，取 l=120m； L采煤工作面年推进度，L=505m； r煤的容重，r=1.4t/m 3； C1 采煤工作面机采回采率，取 0.93；C2 采煤工作面放顶煤回采率，取 0.85。A 采 =3.31205051.40.937.

23、451205051.40.85=280831.9+579461.7（t/a）=0.86（Mt/a）2、掘进工作面掘进煤量计算采区有两个煤巷掘进工作面掘进工作面掘进煤量按回采工作面产量的 10%计算：A 掘 =0.8610%=0.086（Mt/a）3、采区生产能力计算A 区 = A 采 A 掘 =0.860.086=0.946Mt/a0.90Mt/a4、采区生产能力验算运输设备能力验算为保证采区生产能力 A1 1.3946000/330150.7=354.9( )TnKB ht式中：A 1采区皮带最低运输能力， ；htK产量不均衡系数，K1.3；同煤集团恒宝源煤业 4#层首采区设计说明书恒宝源煤

24、业公司技术科编制 第 10 页/共 60 页T采区皮带日出煤时间，取 T15h；n- 运输设备正常工作系数，n=0.7。运输顺槽使用 SSJ1000/275 型可伸缩胶带输送机，最大输送长度 1000m，运输能力 630t/h，带速 1.9m/s，带宽 1000mm，电机功率 275kW，故验算合格。采区通风能力验算采区生产能力应和通风能力适应为满足生产能力，要求 AA FAF=60VS1/C =60411.2/0.9=2986 吨/d式中：A F通风系统能满足的生产能力 t/dV巷道允许最大风速 V=4m/sS14#、11# 回风巷净断面 S1= 11.2 m2 C日生产吨煤供风量 C=0.

25、9m3/min根据计算 AA F，故验算合格三、设计服务年限本采区开采 4-1 号煤和 4-2 号煤层，两层煤各布一个回采工作面，可采出煤量为41.5 万吨，采区设计生产能力为 90 万吨/年，则采区服务年限为：T 0.46 年（5.5 个月）BA出Q905.1式中：T采区服务年限，年；Q 采出 采区可采出煤量，Q 采出 41.5 万吨；A B采区生产能力，A B90 万吨/年；第三节 采区巷道布置一、巷道布置方案1、井田开拓大巷布置概述井田开拓大巷布置是以原有下山巷道为基础通过扩刷改造延伸，并平行补掘回风大巷勾通回风立井形成的，由于断层分布多，三条大巷穿层过断，绝大部分为岩巷。主要为刷大延伸井田中部原有的东西向 401 下山运输巷作为 4-1 号煤层东胶带运输大巷( 巷道方位 1260，倾角 130)，其头部与主斜井井底煤仓上口相通，形成运煤系